ここで、Xは2価の基であり、シクロヘキサン環構造を有する基と、フルオレン環構造を有する基を必須として含む。Yは水素原子またはグリシジル基である。nは繰り返し数で、その平均値は25〜500である。
上記2価の基が、式(2)で表される基、式(3)で表される基およびその他の基であり、それぞれの存在量をX1、X2およびX3としたとき、存在モル比が、X1/X2=1/99〜99/1であり、X3/(X1+X2)=50/50〜0/100である請求項1に記載のフェノキシ樹脂。
上記架橋剤または硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂、アクリル酸エステル樹脂、メラニン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、酸無水物化合物、ポリイソシアネート化合物、およびブロックイソシアネート化合物から選ばれる少なくとも1つである請求項7に記載の樹脂組成物。
請求項4に記載のフェノキシ樹脂を製造する方法であって、上記式(5)で表される2官能エポキシ樹脂を含む2官能エポキシ樹脂と上記式(6)で表される2価フェノール化合物を含む2価フェノール化合物とを触媒の存在下で反応させることを特徴とするフェノキシ樹脂の製造方法。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明のフェノキシ樹脂は、上記式(1)で表され、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)の測定による重量平均分子量(Mw)が10,000〜200,000であり、20,000〜150,000が好ましく、25,000〜100,000がより好ましく、30,000〜80,000がさらに好ましい。Mwが低いものではフィルム製膜性や伸び性が劣り、Mwが高すぎると樹脂の取り扱い性が著しく悪化する。GPCの測定方法は、実施例に記載の条件に従う。
【0021】
本発明のフェノキシ樹脂は、特に断らない限り、両末端がエポキシ基(グリシジル基)である高分子量のエポキシ樹脂、両末端がフェノール性水酸基である高分子量のフェノール樹脂、および末端エポキシ基と末端フェノール性水酸基が共存する高分子量の樹脂を総称する。通常、フェノキシ樹脂はエポキシ基での反応を考慮しないため、エポキシ当量(g/eq.)は特に規定する必要はないが、4,000以上であればよい。4,000未満ではフィルム製膜性や伸び性が劣り好ましくない。
また同様に、両末端がフェノール性水酸基になることを考慮した場合、フェノール性水酸基当量(g/eq.)は4,000以上であればよい。4,000未満ではフィルム製膜性や伸び性が劣り好ましくない。つまり、本願発明のフェノキシ樹脂は、そのエポキシ当量およびフェノール性水酸基当量はともに4,000以上が好ましい。
【0022】
上記式(1)において、Xは芳香族環構造および/または脂肪族環構造を有する2価の基である。
Yはそれぞれ独立に水素原子またはグリシジル基である。
nは繰り返し数で、その平均値は25〜500であり、40〜400が好ましく、50〜350がより好ましく、70〜300がさらに好ましい。nは上記Mwに関係する。
【0023】
Xは、上記式(2)で表されるシクロヘキサンジイル基(シクロヘキサン環構造)を有する基(X
1)と、9H−フルオレン−9,9−ジイル基(フルオレン環構造)を有する基(X
2)を必須とし、その他の基(X
3)を含んでもよい。
【0024】
上記式(2)において、Ar
1はベンゼン環またはナフタレン環のいずれかの芳香族環基を示す。そして、これらの芳香族環基は、ベンゼン環またはナフタレン環のみからなっても、置換基としてのR
1を有してもよい。ここで、R
1は、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数6〜11のアリール基、炭素数7〜12のアラルキル基、炭素数6〜11のアリールオキシ基、または炭素数7〜12のアラルキルオキシ基である。
【0025】
上記炭素数1〜10のアルキル基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、t−ペンチル基、イソヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、メチルシクロヘキシル基、シクロオクチル基、ジメチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、トリメチルシクロヘキシル基、シクロデシル基などが挙げられる。
【0026】
上記炭素数1〜10のアルコキシ基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、イソプロポキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、t−ペンチルオキシ基、イソヘキシルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基、メチルシクロヘキシルオキシ基、シクロオクチルオキシ基、ジメチルシクロヘキシルオキシ基、エチルシクロヘキシルオキシ基、トリメチルシクロヘキシルオキシ基、シクロデシルオキシ基などが挙げられる。
【0027】
上記炭素数6〜11のアリール基またはアリールオキシ基としては、例えば、フェニル基、トリル基、エチルフェニル基、キシリル基、プロピルフェニル基、メシチル基、ナフチル基、メチルナフチル基、フェノキシ基、トリルオキシ基、エチルフェノキシ基、キシリルオキシ基、プロピルフェノキシ基、メシチルオキシ基、ナフチルオキシ基、メチルナフチルオキシ基などが挙げられる。
【0028】
上記炭素数7〜12のアラルキル基またはアラルキルオキシ基としては、例えば、ベンジル基、メチルベンジル基、ジメチルベンジル基、トリメチルベンジル基、フェネチル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルイソプロピル基、ナフチルメチル基、ベンジルオキシ基、メチルベンジルオキシ基、ジメチルベンジルオキシ基、トリメチルベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基、1−フェニルエチルオキシ基、2−フェニルイソプロピルオキシ基、ナフチルメチルオキシ基などが挙げられる。
【0029】
上記Ar
1としては、フェニレン基、ナフチレン基、またはこれらにメチル基、若しくは1−フェニルエチル基が置換した芳香族環基が好ましい。
【0030】
上記式(2)において、R
1は上記Ar
1における芳香族環基の置換基としてのR
1と同意である。
好ましいR
1は、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基、またはフェニル基であり、メチル基、エチル基、t−ブチル基、またはシクロヘキシル基がさらに好ましい。
【0031】
上記式(2)において、jは0〜10の整数であり、1〜4が好ましく、1〜3がより好ましい。
【0032】
上記式(2)において、好ましいシクロヘキサン環構造は、例えば、シクロヘキシレン基、メチルシクロヘキシレン基、ジメチルシクロヘキシレン基、メチルイソプロピルシクロヘキシレン基、シクロヘキシルシクロヘキシレン基、シクロヘキシリデン基、メチルシクロヘキシリデン基、ジメチルシクロヘキシリデン基、トリメチルシクロヘキシリデン基、テトラメチルシクロヘキシリデン基、エチルシクロヘキシリデン基、イソプロピルシクロヘキシリデン基、t−ブチルシクロヘキシリデン基、フェニルシクロヘキシリデン基、シクロヘキシルシクロヘキシリデン基、(メチルシクロヘキシル)シクロヘキシリデン基、(エチルシクロヘキシル)シクロヘキシリデン基、(フェニルシクロヘキシル)シクロヘキシリデン基などが挙げられる。
【0033】
これらの中では、式(2)における2つのAr
1がシクロヘキサン環の炭化水素基の1つの炭素原子に結合する構造、すなわちシクロヘキシリデン基構造が好ましい。具体的には、シクロヘキシリデン基、3−メチルシクロヘキシリデン基、4−メチルシクロヘキシリデン基、3,3,5−トリメチルシクロヘキシリデン基、3,3,5,5−テトラメチルシクロヘキシリデン基、4−t−ブチルシクロヘキシリデン基、4−フェニルシクロヘキシリデン基が好ましく、4−メチルシクロヘキシリデン基、3,3,5−トリメチルシクロヘキシリデン基がより好ましい。
【0034】
式(2)は下記式(2a)〜(2i)の9つの形態に分けられる。これらのうち、式(2a)および式(2i)が好ましい。
【化6】
式(2a)〜(2i)において、R
3,R
4はそれぞれ独立に、上記R
1と同義である。j2は0〜4の整数であり、0〜2が好ましい。j3は0〜6の整数であり、0〜4が好ましく、0〜2がより好ましい。
【0035】
式(2a)において、シクロヘキサン環と2つのベンゼン環の結合位置は、2,2’位、2,3’位、2,4’位、3,3’位、3,4’位、または4,4’位のいずれでもよいが、好ましくは4,4’位である。上記化学式において、右側に現れるベンゼン環又はナフタレン環の結合位置の数字にはダッシュを付す。
【0036】
式(2b)において、シクロヘキサン環とベンゼン環、ナフタレン環の結合位置は、2,2’位、2,3’位、2,4’位、2,5’位、2,6’位、2,7’位、2,8’位、3,2’位、3,3’位、3,4’位、3,5’位、3,6’位、3,7’位、3,8’位、4,2’位、4,3’位、4,4’位、4,5’位、4,6’位、4,7’位、または4,8’位のいずれでもよいが、好ましくは4,5’位、4,6’位である。
【0037】
式(2c)において、シクロヘキサン環とベンゼン環、ナフタレン環の結合位置は、2,1’位、2,3’位、2,4’位、2,5’位、2,6’位、2,7’位、2,8’位、3,1’位、3,3’位、3,4’位、3,5’位、3,6’位、3,7’位、3,8’位、4,1’位、4,3’位、4,4’位、4,5’位、4,6’位、4,7’位、または4,8’位のいずれでもよいが、好ましくは4,5’位、4,6’位である。
【0038】
式(2d)において、シクロヘキサン環とナフタレン環、ベンゼン環の結合位置は、2,1’位、2,2’位、2,3’位、2,4’位、3,1’位、3,2’位、3,3’位、3,4’位、4,1’位、4,2’位、4,3’位、4,4’位、5,1’位、5,2’位、5,3’位、5,4’位、6,1’位、6,2’位、6,3’位、6,4’位、7,1’位、7,2’位、7,3’位、7,4’位、8,1’位、8,2’位、8,3’位、または8,4’位のいずれでもよいが、好ましくは5,4’位、6,4’位である。
【0039】
式(2e)において、シクロヘキサン環とナフタレン環、ベンゼン環の結合位置は、1,1’位、1,2’位、1,3’位、1,4’位、3,1’位、3,2’位、3,3’位、3,4’位、4,1’位、4,2’位、4,3’位、4,4’位、5,1’位、5,2’位、5,3’位、5,4’位、6,1’位、6,2’位、6,3’位、6,4’位、7,1’位、7,2’位、7,3’位、7,4’位、8,1’位、8,2’位、8,3’位、または8,4’位のいずれでもよいが、好ましくは5,4’位、6,4’位である。
【0040】
式(2f)において、シクロヘキサン環と2つのナフタレン環の結合位置は、2,2’位、2,3’位、2,4’位、2,5’位、2,6’位、2,7’位、2,8’位、3,2’位、3,3’位、3,4’位、3,5’位、3,6’位、3,7’位、3,8’位、4,2’位、4,3’位、4,4’位、4,5’位、4,6’位、4,7’位、4,8’位、5,2’位、5,3’位、5,4’位、5,5’位、5,6’位、5,7’位、5,8’位、6,2’位、6,3’位、6,4’位、6,5’位、6,6’位、6,7’位、6,8’位、7,2’位、7,3’位、7,4’位、7,5’位、7,6’位、7,7’位、7,8’位、8,2’位、8,3’位、8,4’位、8,5’位、8,6’位、8,7’位、または8,8’位のいずれでもよいが、好ましくは6,6’位である。
【0041】
式(2g)において、シクロヘキサン環と2つのナフタレン環の結合位置は、2,1’位、2,3’位、2,4’位、2,5’位、2,6’位、2,7’位、2,8’位、3,1’位、3,3’位、3,4’位、3,5’位、3,6’位、3,7’位、3,8’位、4,1’位、4,3’位、4,4’位、4,5’位、4,6’位、4,7’位、4,8’位、5,1’位、5,3’位、5,4’位、5,5’位、5,6’位、5,7’位、5,8’位、6,1’位、6,3’位、6,4’位、6,5’位、6,6’位、6,7’位、6,8’位、7,1’位、7,3’位、7,4’位、7,5’位、7,6’位、7,7’位、7,8’位、8,1’位、8,3’位、8,4’位、8,5’位、8,6’位、8,7’位、または8,8’位のいずれでもよいが、好ましくは6,6’位である。
【0042】
式(2h)において、シクロヘキサン環と2つのナフタレン環の結合位置は、1,2’位、1,3’位、1,4’位、1,5’位、1,6’位、1,7’位、1,8’位、3,2’位、3,3’位、3,4’位、3,5’位、3,6’位、3,7’位、3,8’位、4,2’位、4,3’位、4,4’位、4,5’位、4,6’位、4,7’位、4,8’位、5,2’位、5,3’位、5,4’位、5,5’位、5,6’位、5,7’位、5,8’位、6,2’位、6,3’位、6,4’位、6,5’位、6,6’位、6,7’位、6,8’位、7,2’位、7,3’位、7,4’位、7,5’位、7,6’位、7,7’位、7,8’位、8,2’位、8,3’位、8,4’位、8,5’位、8,6’位、8,7’位、または8,8’位のいずれでもよいが、好ましくは6,6’位である。
【0043】
式(2i)において、シクロヘキサン環と2つのナフタレン環の結合位置は、1,1’位、1,3’位、1,4’位、1,5’位、1,6’位、1,7’位、1,8’位、3,1’位、3,3’位、3,4’位、3,5’位、3,6’位、3,7’位、3,8’位、4,1’位、4,3’位、4,4’位、4,5’位、4,6’位、4,7’位、4,8’位、5,1’位、5,3’位、5,4’位、5,5’位、5,6’位、5,7’位、5,8’位、6,1’位、6,3’位、6,4’位、6,5’位、6,6’位、6,7’位、6,8’位、7,1’位、7,3’位、7,4’位、7,5’位、7,6’位、7,7’位、7,8’位、8,1’位、8,3’位、8,4’位、8,5’位、8,6’位、8,7’位、または8,8’位のいずれでもよいが、好ましくは6,6’位である。
【0044】
上記式(3)において、Ar
2はベンゼン環またはナフタレン環からなる芳香族環基を示す。そして、これらの芳香族環基は、置換基として上記R
1を有してもよい。
【0045】
式(3)においても、式(2)と同様に、Ar
2であるベンゼン環またはナフタレン環のフルオレン環への置換位置は9つの形態に分けることができる。
式(2a)〜(2i)において、シクロヘキサン環構造をフルオレン環構造に置き換えた場合、式(2a)、式(2i)に相当する形態が好ましい。また、フロオレン環と芳香族環基(ベンゼン環、ナフタレン環)の結合位置は、式(2)[式(2a)〜(2i)]のシクロヘキサン環とベンゼン環、ナフタレン環の結合位置と同様であり、好ましい結合位置も同様である。
【0046】
上記Xとして存在し得る2価の基を、式(2)で表される基(X
1)、式(3)で表される基(X
2)およびその他の基(X
3)とし、それぞれの存在量をX1、X2およびX3としたとき、それぞれの存在比(モル比)は次のとおりである。
【0047】
X1/X2は、1/99〜99/1が好ましく、10/90〜90/10がより好ましく、20/80〜80/20がさらに好ましく、30/70〜70/30が特に好ましく、40/60〜60/40が最も好ましい。X1が少ないと溶剤溶解性が悪化する恐れがあり、電気的特性の向上効果が不十分になる恐れがある。X2が少ないと耐熱性が不十分になる恐れがある。
【0048】
また、X3/(X1+X2)は、50/50〜0/100が好ましく、35/65〜0/100がより好ましく、20/80〜0/100がさらに好ましい。(X
1)および(X
2)は必須であり、本願発明の効果を発現するために必要な構造であるため、(X
3)の存在量が多いとその効果が発現しなくなる恐れがあり、(X
3)が存在しないことが好ましい。但し、(X
3)はその他の特性、例えば、難燃性の付与や、溶剤溶解性や電気的特性等の改良に役立つことがあれは、目的に応じて存在量を決めることが好ましい。
【0049】
その他の基(X
3)は、(X
1)および(X
2)以外の芳香族環構造または脂肪族環構造を有する2価の基であればどのような構造でも構わないが、耐熱性の点では芳香族系がより好ましい。電気的特性の点では脂肪族環構造を有するものがより好ましい。さらに好ましくは、上記式(4)で表される2価の基である。
【0050】
式(4)において、Ar
3はベンゼン環またはナフタレン環のいずれかの芳香族環基を示す。そして、これらの芳香族環基は、置換基として上記R
1を有してもよい。好ましい置換基についても同様である。
【0051】
式(4)において、R
2は、直接結合、炭素数1〜20の炭化水素基、−CO−、−O−、−S−、−SO
2−、または−C(CF
3)
2−から選ばれる2価の基である。炭素数1〜20の炭化水素基としては、−CH
2−、−CH(CH
3)−、−C
2H
4−、−C(CH
3)
2−、シクロドデシレン基、シクロペンチリデン基、メチルシクロペンチリデン基、トリメチルシクロペンチリデン基、シクロオクチリデン基、シクロドデシリデン基、ビシクロ[4.4.0]デシリデン基、ビシクロヘキサンジイル基、フェニレン基、キシリレン基、フェニルメチレン基、ジフェニルメチレン基や、ノルボルニレン基、アダマンチレン基、テトラヒドロジシクロペンタジエニレン基、テトラヒドロトリシクロペンタジエニレン基、ノルボルナン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、テトラヒドロトリシクロペンタジエン構造などを有する2価の基が挙げられる。ただし、シクロヘキサン基、フルオレン基は除かれる。
好ましいR
2は、直接結合、−CH
2−、−CH(CH
3)−、−C(CH
3)
2−、−CO−、−O−、−S−、−SO
2−、シクロオクチリデン基、シクロドデシリデン基、ビシクロヘキサンジイル基や、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造を有する2価の基があり、直接結合、−CH
2−、−C(CH
3)
2−、−CO−、−SO
2−や、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造を有する2価の基がより好ましい。
【0052】
式(4)において、kは0または1である。
kが1の場合、式(4)は、式(2)と同様に、式(2a)〜(2i)のシクロヘキサン環構造が2価の基(R
2)に置換された9つの形態に分けられる。それらのうち、式(2a)、式(2i)に相当する形態が好ましい。また、2価の基(R
2)と芳香族環基(Ar
3)の結合位置は、式(2)のシクロヘキサン環と芳香族環基(Ar
1)の結合位置と同様であり、好ましい結合位置も同様である。
【0053】
kが0の場合、式(4)は、置換基を有してもよいフェニレンジオキシ基または置換基を有してもよいナフタレンジオキシ基を表す。
【0054】
本発明のフェノキシ樹脂の製造方法として、次に示す一段法と二段法があるがこれらに限定されない。本発明のフェノキシ樹脂はいずれの製造方法により得られるものであってもよいが、一般的にフェノキシ樹脂は一段法よりも二段法の方が得やすいため、二段法を用いることが好ましい。
【0055】
一段法は、エピクロルヒドリンやエピブロムヒドリンなどのエピハロヒドリンと、上記式(6a)で表されるシクロヘキサン環構造を有する2官能フェノール化合物と上記式(6b)で表されるフルオレン環構造を有する2官能フェノール化合物を必須として含む混合物とを、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の存在下で反応させる。
【0056】
式(6a)、(6b)において、Ar
1、Ar
2、R
1及びjは、式(2)、(3)と同意である。
【0057】
二段法は、上記式(5)で表される2官能エポキシ樹脂と上記式(6)で表される2官能フェノール化合物とを一般に触媒の存在下で反応させる。そして、(X
1)および(X
2)が、2官能エポキシ樹脂および2官能フェノール化合物の一方または両方に有する。
【0058】
フェノキシ樹脂の重量平均分子量やエポキシ当量は、一段法ではエピハロヒドリンと2官能フェノール化合物の仕込みモル比を、二段法では2官能エポキシ樹脂と2官能フェノール化合物の仕込みモル比を調整することで目的の範囲のものを製造することができる。
【0059】
上記一段法および二段法の製造で使用される2官能フェノール化合物としては、上記式(6)、式(6a)および/または式(6b)で表されるシクロヘキサン環構造またはフルオレン環構造を有する2官能フェノール化合物であるが、本発明の目的を損なわない限り、これ以外の2官能フェノール化合物を併用してもよい。併用してもよい2官能フェノール化合物としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビスフェノールB、ビスフェノールE、ビスフェノールC、ビスフェノールアセトフェノンなどのビスフェノール類、ビフェノール類、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノンなどの単環2官能フェノール類、ジヒドロキシナフタレン類などが挙げられる。また、これらはアルキル基、アリール基などの悪影響のない置換基で置換されていてもよい。これらの2官能フェノール化合物は複数種を併用してもよい。これらの内、上記式(4)を与える下記式(6c)で表される2官能フェノール化合物が好ましい。
【0060】
【化7】
式(6c)において、X
3は上記式(4)で表される基である。
【0061】
まず、一段法について説明する。
一段法の場合は、2官能フェノール化合物1モルに対して、エピハロヒドリン0.985〜1.015モル、好ましくは0.99〜1.012モル、より好ましくは0.995〜1.01モルを、アルカリ金属水酸化物の存在下、非反応性溶媒中で反応させ、エピハロヒドリンが消費され、重量平均分子量が10,000以上になるように縮合反応させることにより、フェノキシ樹脂を得ることができる。なお、反応終了後に、副生した塩を濾別または水洗により除去する必要がある。
【0062】
原料として用いられる式(6a)で表されるシクロヘキサン環構造を有する2官能フェノール化合物は、原料2官能フェノール化合物中に、1〜99モル%が好ましく、10〜90モル%がより好ましく、20〜80モル%がさらに好ましく、30〜70モル%が特に好ましく、40〜60モル%が最も好ましい。
【0063】
式(6b)で表されるフルオレン環構造を有する2官能フェノール化合物は、原料2官能フェノール化合物中に、1〜99モル%が好ましく、10〜90モル%がより好ましく、20〜80モル%がさらに好ましく、30〜70モル%が特に好ましく、40〜60モル%が最も好ましい。
【0064】
また、式(6a)で表されるシクロヘキサン環構造を有する2官能フェノール化合物および(6b)で表されるフルオレン環構造を有する2官能フェノール化合物以外の2官能フェノール化合物を併用する場合は、本発明の効果に影響がでないように、原料2官能フェノール化合物中に、50モル%以下が好ましく、35モル%以下がより好ましく、20モル%以下がさらに好ましい。
【0065】
この反応は常圧下または減圧下で行うことができる。反応温度は通常、常圧下の反応の場合は20〜200℃が好ましく、30〜170℃がより好ましく、40〜150℃がさらに好ましく、50〜100℃が特に好ましい。減圧下の反応の場合は20〜100℃が好ましく、30〜90℃がより好ましく、35〜80℃がさらに好ましい。反応温度がこの範囲内であれば、副反応が起こしにくく反応を進行させやすい。反応圧力は通常、常圧である。また、反応熱の除去が必要な場合は、通常、反応熱により使用溶媒の蒸発・凝縮・還流法、間接冷却法、またはこれらの併用により行われる。
【0066】
非反応性溶媒としては、例えばトルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類や、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類や、ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類や、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール類や、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなどのセロソルブ類や、エチレングリコールジメチルエーテルなどのグリコールエーテル類などが挙げられるが、特にこれらに限定されるわけではなく、これらの溶媒は単独で使用してもよく、2種類以上を混合して使用してもよい。
【0067】
また、触媒を使用することができる。使用できる触媒としては、例えば、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムブロミドなどの第四級アンモニウム塩や、ベンジルジメチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールなどの第三級アミンや、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾールなどのイミダゾール類や、エチルトリフェニルホスホニウムアイオダイドなどのホスホニウム塩や、トリフェニルホスフィンなどのホスフィン類などが挙げられる。これらの触媒は単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0068】
次に、二段法について説明する。
二段法の原料エポキシ樹脂となる2官能エポキシ樹脂としては、2官能エポキシ樹脂であれば特に限定されない。好ましくは、上記式(6a)で表されるシクロヘキサン環構造を有する2官能フェノール化合物、および/または上記式(6b)で表されるフルオレン環構造を有する2官能フェノール化合物とエピハロヒドリンとを反応させて得られる上記式(5)で表される2官能エポキシ樹脂である。
【0069】
式(5)において、Z
1は2価の基であり、上記式(2)で表される基(X
1)および式(3)で表される基(X
2)を少なくとも1つ含むことが好ましい。Gはグリジル基である。mは繰り返し数で、その平均値は0〜6であり、0〜3が好ましく、0〜1がより好ましい。
【0070】
二段法の原料エポキシ樹脂を得るための2官能フェノール化合物とエピハロヒドリンとの反応には、2官能フェノール化合物中の官能基に対して0.80〜1.20倍モル、好ましくは0.85〜1.05倍モルの水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物が用いられる。これより少ないと残存する加水分解性塩素の量が多くなり好ましくない。金属水酸化物としては、水溶液、アルコール溶液または固体の状態で使用される。
【0071】
エポキシ化反応に際しては、2官能フェノール化合物に対しては過剰量のエピハロヒドリンが使用される。通常、2官能フェノール化合物中の官能基1モルに対して、1.5〜15倍モルのエピハロヒドリンが使用されるが、好ましくは2〜10倍モル、より好ましく5〜8倍モルである。これより多いと生産効率が低下し、これより少ないとエポキシ樹脂の高分子量体の生成量が増え、フェノキシ樹脂の原料に適さなくなる。
【0072】
エポキシ化反応は、通常、120℃以下の温度で行われる。反応の際、温度が高いと、いわゆる難加水分解性塩素量が多くなり高純度化が困難になる。好ましくは100℃以下であり、さらに好ましくは85℃以下の温度である。
【0073】
二段法の原料となる2官能エポキシ樹脂としては、式(5)で表わされる2官能エポキシ樹脂が好ましいが、本発明の目的を損なわない限りこれ以外の2官能エポキシ樹脂を併用してよい。併用できる2官能エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールアセトフェノン型エポキシ樹脂、ジフェニルスルフィド型エポキシ樹脂、ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ヒドロキノン型エポキシ樹脂などの単環2官能フェノールジグリシジルエーテル、ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジフェニルジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、アルキレングリコール型エポキシ樹脂、脂肪族環状エポキシ樹脂などが挙げられる。これらのエポキシ樹脂はアルキル基、アリール基などの悪影響のない置換基で置換されていてもよい。これらのエポキシ樹脂は複数種を併用してもよい。これらの内、上記式(4)の2価の基を有するエポキシ樹脂が好ましい。
【0074】
二段法の場合は、触媒を使用することができ、エポキシ基とフェノール性水酸基との反応を進めるような触媒能を持つ化合物であればどのようなものでもよい。例えば、アルカリ金属化合物、有機リン化合物、第3級アミン、第4級アンモニウム塩、環状アミン類、イミダゾール類などが挙げられる。これらの触媒は単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0075】
アルカリ金属化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、などのアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化リチウム、塩化カリウム、などのアルカリ金属塩、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、などのアルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属フェノキシド、水素化ナトリウム、水素化リチウム、など、酢酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウムなどの有機酸のアルカリ金属塩が挙げられる。
【0076】
有機リン化合物としては、例えば、トリ−n−プロピルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、テトラメチルホスホニウムブロミド、テトラメチルホスホニウムアイオダイド、テトラメチルホスホニウムハイドロオキサイド、トリメチルシクロヘキシルホスホニウムクロリド、トリメチルシクロヘキシルホスホニウムブロミド、トリメチルベンジルホスホニウムクロリド、トリメチルベンジルホスホニウムブロミド、テトラフェニルホスホニウムブロミド、トリフェニルメチルホスホニウムブロミド、トリフェニルメチルホスホニウムアイオダイド、トリフェニルエチルホスホニウムクロリド、トリフェニルエチルホスホニウムブロミド、トリフェニルエチルホスホニウムアイオダイド、トリフェニルベンジルホスホニウムクロリド、トリフェニルベンジルホスホニウムブロミドなどが挙げられる。
【0077】
第3級アミンとしては、例えば、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリエタノールアミン、ベンジルジメチルアミンなどが挙げられる。第4級アンモニウム塩としては、例えば、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、トリエチルメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムアイオダイド、テトラプロピルアンモニウムブロミド、テトラプロピルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラブチルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムアイオダイド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリメチルアンモニウムハイドロオキサイド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロリド、フェニルトリメチルアンモニウムクロリドなどが挙げられる。
【0078】
イミダゾール類としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾールなどが挙げられる。
【0079】
環状アミン類としては、例えば、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(DABCO)、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン(DBU)、1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネン(DBN)、テトラヒドロ−1,4−(モルホリン)、N−メチルモルホリン、N,N−ジメチルアミノピリジン(DMAP)などが挙げられる。
【0080】
通常、触媒の使用量は反応固形分に対して0.001〜1質量%である。触媒としてアルカリ金属化合物を使用する場合、フェノキシ樹脂中にアルカリ金属分が残留し、それを使用した電子・電気部品やプリント配線板の絶縁特性を悪化させるため、フェノキシ樹脂中のリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属含有量の合計は100質量ppm以下が好ましく、60質量ppm以下がより好ましく、50質量ppm以下がさらに好ましい。また、有機リン化合物、第3級アミン、第4級アンモニウム塩、環状アミン類、イミダゾール類などを触媒として使用した場合も、フェノキシ樹脂中に触媒残渣として残留し、アルカリ金属分の残留と同様に電子・電気部品やプリント配線板の絶縁特性を悪化させるので、フェノキシ樹脂中のリン原子または窒素原子の含有量は300質量ppm以下が好ましく、200質量ppm以下がより好ましく、100質量ppm以下がさらに好ましい。
【0081】
二段法の場合、溶媒を用いても良く、その溶媒としてはフェノキシ樹脂を溶解し、反応に悪影響のないものであればどのようなものでもよい。例えば、芳香族系炭化水素類、ケトン類、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、アミド系溶媒、グリコールエーテル系溶媒などが挙げられる。これらの溶媒は単独で使用してもよく、2種類以上を混合して使用してもよい。
【0082】
芳香族系炭化水素類としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。
【0083】
ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−オクタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、アセチルアセトンなどが挙げられる。
【0084】
エステル系溶媒としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸ベンジル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、酪酸ブチル、バレロラクトン、ブチロラクトンなどが挙げられる。
【0085】
エーテル系溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどが挙げられる。
【0086】
アミド系溶媒としては、例えば、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、2−ピロリドン、N−メチルピロリドンなどが挙げられる。
【0087】
グリコールエーテル系溶媒としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが挙げられる。
【0088】
使用する溶媒の量は反応条件に応じて適宜選択することができるが、例えば、二段法の場合は固形分濃度が35〜95質量%が好ましい。また、反応中に高粘性生成物が生じる場合は反応途中で溶媒を添加して反応を続けることができる。反応終了後、溶媒は必要に応じて蒸留などにより除去することもできるし、さらに追加することもできる。
【0089】
二段法の場合の反応温度は、使用する触媒が分解しない程度の温度範囲で行う。反応温度が高すぎると生成するフェノキシ樹脂が劣化する恐れがあり、低すぎると反応が進まずに目的の分子量にならない恐れがある。そのため反応温度は、50〜230℃が好ましく、100〜210℃がより好ましく、120〜2000℃がさらに好ましい。また、反応時間は通常1〜12時間であり、3〜10時間が好ましい。アセトンやメチルエチルケトンのような低沸点溶媒を使用する場合には、オートクレーブを使用して高圧下で反応を行うことで反応温度を確保することができる。また、反応熱の除去が必要な場合は、通常、反応熱による使用溶媒の蒸発・凝縮・還流法、間接冷却法、またはこれらの併用により行われる。
【0090】
本発明のフェノキシ樹脂は、それ自体で可撓性のある熱可塑性樹脂であり単独で用いることもできるが、架橋剤または硬化性樹脂成分を配合して熱硬化性の樹脂組成物にすることができる。
【0091】
架橋剤または硬化性樹脂成分としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル酸エステル樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、酸無水物化合物、ポリイソシアネート化合物、およびブロックイソシアネート化合物などが挙げられる。これらの内、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂、酸無水物化合物、ポリイソシアネート化合物、またはブロックイソシアネート化合物が好ましく、2官能以上のエポキシ樹脂、エポキシ樹脂用硬化剤、および硬化促進剤がより好ましい。これらの架橋剤または硬化性樹脂成分は単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0092】
硬化性樹脂成分は、例えば、エポキシ樹脂を硬化剤で硬化させる樹脂組成物、アクリル酸エステル樹脂をラジカル重合開始剤で硬化させる樹脂組成物、フェノール樹脂、メラニン樹脂などを熱で自己重合させる樹脂成分などや、架橋剤としては、例えば、酸無水物化合物、ポリイソシアネート化合物、ブロックイソシアネート化合物などのフェノキシ樹脂の2級アルコール性水酸基と付加重合する化合物が挙げられる。
【0093】
架橋剤または硬化性樹脂成分の配合量は、フェノキシ樹脂/硬化性樹脂成分(質量比)として、1/99〜99/1が好ましく、10/90〜90/10がより好ましく、25/75〜75/25がさらに好ましい。硬化性樹脂成分を配合することで、さらに耐熱性に優れた材料を得ることができる。
【0094】
硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂の場合、従来公知のエポキシ樹脂が使用可能である。なお、エポキシ樹脂とは、少なくとも1個のエポキシ基を有するエポキシ樹脂を指すが、2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂が好ましく、3個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂がより好ましい。具体的には、ポリグリシジルエーテル化合物、ポリグリシジルアミン化合物、ポリグリシジルエステル化合物、脂環式エポキシ化合物、その他変性エポキシ樹脂などが挙げられる。これらのエポキシ樹脂は単独で使用してもよく、同一系のエポキシ樹脂を2種類以上併用してもよく、また、異なる系のエポキシ樹脂を組み合わせて使用してもよい。
【0095】
ポリグリシジルエーテル化合物としては、具体的には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ヒドロキノン型エポキシ樹脂、ビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ジフェニルスルフィド型エポキシ樹脂、ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルノボラック型エポキシ樹脂、スチレン化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、β−ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレンジオールアラルキル型エポキシ樹脂、α−ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキルフェノール型エポキシ樹脂、トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラヒドロキシフェニルエタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、アルキレングリコール型エポキシ樹脂、脂肪族環状エポキシ樹脂などが挙げられる。
【0096】
ポリグリシジルアミン化合物としては、具体的には、ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、メタキシレンジアミン型エポキシ樹脂、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、アニリン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂などが挙げられる。
【0097】
ポリグリシジルエステル化合物としては、具体的には、ダイマー酸型エポキシ樹脂、ヘキサヒドロフタル酸型エポキシ樹脂、トリメリット酸型エポキシ樹脂などが挙げられる。
【0098】
脂環式エポキシ化合物としては、セロキサイド2021(ダイセル化学工業株式会社製)などの脂肪族環状エポキシ樹脂などが挙げられる。
【0099】
その他変性エポキシ樹脂としては、具体的には、ウレタン変性エポキシ樹脂、オキサゾリドン環含有エポキシ樹脂、エポキシ変性ポリブタジエンゴム誘導体、カルボキシル基末端ブタジエンニトリルゴム(CTBN)変性エポキシ樹脂、ポリビニルアレーンポリオキシド(例えば、ジビニルベンゼンジオキシド、トリビニルナフタレントリオキシドなど)、フェノキシ樹脂などが挙げられる。
【0100】
エポキシ樹脂を配合する場合は硬化剤も含む。硬化剤とは、エポキシ樹脂のエポキシ基間の架橋反応および/または鎖長延長反応に寄与する物質のことである。
【0101】
硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、0.1〜100質量部が必要に応じて用いられ、1〜80質量部が好ましく、5〜60質量部がより好ましく、10〜60質量部がさらに好ましい。
【0102】
硬化剤としては、特に制限はなく一般的にエポキシ樹脂硬化剤として知られているものはすべて使用できる。耐熱性を高める観点から好ましいものとしてフェノール系硬化剤、アミド系硬化剤およびイミダゾール類が挙げられる。また吸水性を低下する観点からは、好ましいものとして活性エステル系硬化剤が挙げられる。その他に、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、有機ホスフィン類、ホスホニウム塩、ベンゾ化合物、テトラフェニルボロン塩、有機酸ジヒドラジド、ハロゲン化ホウ素アミン錯体、ポリメルカプタン系硬化剤、イソシアネート系硬化剤、ブロックイソシアネート系硬化剤などが挙げられる。これらの硬化剤は単独で使用してもよく、同種類を2種類以上併用してもよく、他種類を組み合わせて使用してもよい。
【0103】
フェノール系硬化剤としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ジヒドロキシジフェニルメタン、ジヒドロキシジフェニルエーテル、ビス(ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、ジヒドロキシジフェニルスルフィド、ジヒドロキシジフェニルケトン、ジヒドロキシジフェニルスルホン、フルオレンビスフェノール、ヒドロキノン、レゾルシン、カテコール、t−ブチルカテコール、t−ブチルヒドロキノン、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシメチルナフタレンなどの2価のフェノール化合物や、フェノールノボラック、ビスフェノールAノボラック、クレゾールノボラック、キシレノールノボラック、トリスヒドロキシフェニルメタンノボラック、ジシクロペンタジエンフェノール、ナフトールノボラック、スチレン化フェノールノボラック、テルペンフェノール、重質油変性フェノール、フェノールアラルキル、ナフトールアラルキル、ポリヒドロキシスチレン、フルオログリシノール、ピロガロール、t−ブチルピロガロール、ベンゼントリオール、トリヒドロキシナフタレン、トリヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシアセトフェノンなどの3価以上のフェノール化合物や、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイドなどのリン含有フェノール化合物が挙げられる。これらのフェノール化合物にインデンまたはスチレンを反応させたものを硬化剤に用いてもよい。フェノール系硬化剤は、エポキシ樹脂中のエポキシ基に対する硬化剤中の活性水酸基のモル比で0.8〜1.5の範囲で用いることが好ましい。
【0104】
アミド系硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミドおよびその誘導体、ポリアミド樹脂などが挙げられる。アミド系硬化剤は、全エポキシ樹脂成分100質量部に対して0.1〜25質量部の範囲で用いることが好ましい。
【0105】
イミダゾール類としては、イミダゾール骨格を有する化合物であればよく、特に限定されない。例えば、2−フェニルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノ−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾールトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加体、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、およびエポキシ樹脂と上記イミダゾール類との付加体などが挙げられる。イミダゾール類は、全エポキシ樹脂成分100質量部に対して0.1〜25質量部の範囲で用いることが好ましい。なお、イミダゾール類は触媒能を有するため、一般的には後述する硬化促進剤にも分類される。
【0106】
活性エステル系硬化剤としては、フェノールエステル類、チオフェノールエステル類、N−ヒドロキシアミンエステル類、複素環ヒドロキシ化合物のエステル類などの反応活性の高いエステル基を1分子中に2個以上有する化合物が好ましく、中でも、特許5152445号公報に記載されているような多官能フェノール化合物と芳香族カルボン酸類とを反応させたフェノールエステル類がより好ましい。カルボン酸化合物としては、例えば、安息香酸、酢酸、コハク酸、マレイン酸、イタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ピロメリット酸などが挙げられる。フェノール性水酸基を有する芳香族化合物としては、例えば、カテコール、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシベンゾフェノン、テトラヒドロキシベンゾフェノン、フロログルシン、ベンゼントリオール、ジシクロペンタジエニルジフェノール、フェノールノボラックなどが挙げられる。市販品では、エピクロンHPC−8000−65T(DIC株式会社製)などがあるがこれらに限定されるものではない。活性エステル系硬化剤は、樹脂組成物中のエポキシ基に対する硬化剤中の活性エステル基のモル比で0.2〜2.0の範囲で用いることが好ましい。
【0107】
アミン系硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタキシレンジアミン、イソホロンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン、ジアミノジフェニルエーテル、ベンジルジメチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ジシアンジアミド、ダイマー酸などの酸類とポリアミン類との縮合物であるポリアミドアミンなどのアミン系化合物などが挙げられる。アミン系硬化剤は、樹脂組成物中のエポキシ基に対する硬化剤中の活性水素基のモル比で0.5〜1.5の範囲で用いることが好ましい。
【0108】
酸無水物系硬化剤としては、例えば、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水メチルナジック酸、無水マレイン酸などが挙げられる。酸無水物系硬化剤は、樹脂組成物中のエポキシ基に対する硬化剤中の酸無水物基のモル比で0.5〜1.5の範囲で用いることが好ましい。
【0109】
なお、活性水素基とは、エポキシ基と反応性の活性水素を有する官能基(加水分解などにより活性水素を生ずる潜在性活性水素を有する官能基や、同などな硬化作用を示す官能基を含む。)のことであり、具体的には、酸無水物基やカルボキシル基やアミノ基やフェノール性水酸基などが挙げられる。なお、活性水素基に関して、カルボキシル基(−COOH)やフェノール性水酸基(−OH)は1モルと、アミノ基(−NH
2)は2モルと計算される。また、活性水素基が明確ではない場合は、測定によって活性水素当量を求めることができる。例えば、フェニルグリシジルエーテルなどのエポキシ当量が既知のモノエポキシ樹脂と活性水素当量が未知の硬化剤を反応させて、消費したモノエポキシ樹脂の量を測定することによって、使用した硬化剤の活性水素当量を求めることができる。
【0110】
また、エポキシ樹脂を配合する場合は必要に応じて、硬化促進剤を使用することができる。硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール類、第3級アミン類、ホスフィン類などのリン化合物、金属化合物、ルイス酸、アミン錯塩などが挙げられる。これら硬化促進剤は単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0111】
イミダゾール類としては、イミダゾール骨格を有する化合物であればよく、特に限定されない。例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、ビス−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−メチル−2−エチルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾールなどのアルキル置換イミダゾール化合物や、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−エチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール、2−エチル−4−メチル−1−(2’−シアノエチル)イミダゾール、2,3−ジヒドロ−1H−ピロロ[1,2−a]ベンズイミダゾールなどのアリール基やアラルキル基などの環構造を含有する炭化水素基で置換されたイミダゾール化合物などが挙げられる。
【0112】
第3級アミン類としては、例えば、2−ジメチルアミノピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン(DBU)などが挙げられる。
【0113】
ホスフィン類としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィントリフェニルボランなどが挙げられる。
【0114】
金属化合物としては、例えば、オクチル酸スズなどが挙げられる。
【0115】
アミン錯塩としては、例えば、3フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体、3フッ化ホウ素ジエチルアミン錯体、3フッ化ホウ素イソプロピルアミン錯体、3フッ化ホウ素クロロフェニルアミン錯体、3フッ化ホウ素ベンジルアミン錯体、3フッ化ホウ素アニリン錯体、またはこれらの混合物などの3フッ化ホウ素錯体類などが挙げられる。
【0116】
これらの硬化促進剤の内、ビルドアップ材料用途や回路基板用途として使用する場合には、耐熱性、電気特性、耐ハンダ性などに優れる点から、2−ジメチルアミノピリジン、4−ジメチルアミノピリジンやイミダゾール類が好ましい。
【0117】
硬化促進剤の配合量は、使用目的に応じて適宜選択すればよいが、樹脂組成物中のエポキシ樹脂成分100質量部に対して、0.01〜15質量部が必要に応じて使用され、0.01〜10質量部が好ましく、0.05〜8質量部がより好ましく、0.1〜5質量部がさらに好ましい。硬化促進剤を使用することにより、硬化温度を下げることや、硬化時間を短縮することができる。
【0118】
硬化性樹脂組成分としてのアクリル酸エステル樹脂をラジカル重合開始剤で硬化させる樹脂組成物には、(メタ)アクリレート系化合物の熱硬化性樹脂組成物や光硬化性樹脂組成物が挙げられる。(メタ)アクリレート系化合物は、粘度調整や硬化成分として用いられる分子中に少なくとも1個以上の(メタ)アクリロイル基を有するアクリレートである。(メタ)アクリレート系化合物の一部は、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有することが好ましい。この場合の樹脂組成物は、(メタ)アクリレート系化合物と、熱重合開始剤、光重合開始剤、またはその両方を必須成分とする。
【0119】
これらの(メタ)アクリレート系化合物としては、単官能(メタ)アクリル酸エステル、多官能(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシアクリレートなどが挙げられる。これらの(メタ)アクリレート系化合物を単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0120】
単官能(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロへキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルホリン、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、シクロへキサン−1,4−ジメタノールモノ(メタ)アクリレート、テトラヒドロフロフリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェニルポリエトキシ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノールモノエトキシ(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノールポリエトキシ(メタ)アクリレート、p−クミルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
【0121】
多官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−へキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAポリエトキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAポリプロポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFポリエトキシジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレート、トリス(2ーヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ヒドロキシビバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリエトキシトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレートおよびジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
【0122】
また、ウレタン(メタ)アクリレートは、ポリオール化合物にポリイソシアネート化合物を反応させ、さらに(メタ)アクリレートと反応することで得られる。エポキシアクリレートは、エポキシ化合物と(メタ)アクリレートの反応で得られる。
【0123】
また、(メタ)アクリレート系化合物の重合開始剤として使用できる化合物としては、加熱や活性エネルギー線光の照射などの手段により、ラジカルを発生させるものであれば特に限定せずに使用することができる。重合開始剤としては、例えば、加熱により硬化させる場合は、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイルなどのアゾ系、過酸化物系開始剤などの通常のラジカル熱重合に使用できるものはいずれも使用することができる。またラジカル重合を光ラジカル重合によって行う場合は、ベンゾイン類、アセトフェノン類、アントラキノン類、チオキサントン類、ケタール類、ベンゾフェノン類、ホスフィンオキサイド類などの通常の光ラジカル重合に使用できるものはいずれも使用することができる。これらの重合光開始剤は、単独で使用してもよく、2種以上の混合物として使用してもよい。さらには、光ラジカル重合開始剤に対しては、第3級アミン類化合物、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステルなどの促進剤などと組み合わせて使用してもよい。
【0124】
また、本発明の樹脂組成物には、粘度調整用として有機溶媒または反応性希釈剤を使用することができる。これらの有機溶媒または反応性希釈剤は、単独で使用してもよく、2種類以上を混合してもよい。
【0125】
有機溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類や、ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシジエチレングリコール、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類や、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類や、メタノール、エタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、2−エチル−1−ヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチルジグリコール、パインオイルなどのアルコール類や、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸メトキシブチル、メチルセロソルブアセテート、セロソルブアセテート、エチルジグリコールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート、ベンジルアルコールアセテートなどの酢酸エステル類や、安息香酸メチル、安息香酸エチルなどの安息香酸エステル類や、メチルセロソルブ、セロソルブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ類や、メチルカルビトール、カルビトール、ブチルカルビトールなどのカルビトール類や、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類や、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類や、ヘキサン、シクロヘキサンなどのアルカン類や、アセトニトリル、N−メチルピロリドンなどが挙げられる。
【0126】
反応性希釈剤としては、例えば、アリルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、トリルグリシジルエーテルなどの単官能グリシジルエーテル類や、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテルなどの二官能グリシジルエーテル類や、グリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、トリメチロールエタンポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテルなどの多官能グリシジルエーテル類や、ネオデカン酸グリシジルエステルなどのグリシジルエステル類や、フェニルジグリシジルアミン、トリルジグリシジルアミンなどのグリシジルアミン類が挙げられる。
【0127】
これらの有機溶媒または反応性希釈剤は、不揮発分として90質量%以下で使用することが好ましく、その適正な種類や使用量は用途によって適宜選択される。例えば、プリント配線板用途では、メチルエチルケトン、アセトン、1−メトキシ−2−プロパノールなどの沸点が160℃以下の極性溶媒であることが好ましく、その使用量は不揮発分で40〜80質量%が好ましい。また、接着フィルム用途では、例えば、ケトン類、酢酸エステル類、カルビトール類、芳香族炭化水素類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどを使用することが好ましく、その使用量は不揮発分で30〜60質量%が好ましい。
【0128】
本発明の樹脂組成物には、得られる硬化物の難燃性の向上を目的に、信頼性を低下させない範囲で、公知の各種難燃剤を使用することができる。使用できる難燃剤としては、例えば、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、窒素系難燃剤、シリコーン系難燃剤、無機系難燃剤、有機金属塩系難燃剤などが挙げられる。環境に対する観点から、ハロゲンを含まない難燃剤が好ましく、特にリン系難燃剤が好ましい。これらの難燃剤は単独で使用してもよく、同一系の難燃剤を2種類以上併用してもよく、また、異なる系の難燃剤を組み合わせて使用してもよい。
【0129】
リン系難燃剤は、添加系のリン系難燃剤(リン含有添加剤)と反応性のリン化合物の2タイプに分けられ、反応性のリン化合物は、さらにリン含有エポキシ樹脂とリン含有硬化剤に分けられる。添加系のリン系難燃剤と反応性のリン化合物を比較した場合、反応性のリン化合物は、硬化の際にブリードアウトしない、相溶性がよいなどの点から、難燃効果が大きく、反応性のリン化合物を使用する方が好ましい。
【0130】
リン含有添加剤は、無機リン系化合物、有機リン系化合物のいずれも使用できる。無機リン系化合物としては、例えば、赤リン、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ポリリン酸アンモニウムなどのリン酸アンモニウム類、リン酸アミドなどの無機系含窒素リン化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0131】
また、赤リンは、加水分解などの防止を目的として表面処理が施されていることが好ましく、表面処理方法としては、例えば、(1)水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化チタン、酸化ビスマス、水酸化ビスマス、硝酸ビスマスまたはこれらの混合物などの無機化合物で被覆処理する方法、(2)水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化チタンなどの無機化合物、およびフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂の混合物で被覆処理する方法、(3)水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化チタンなどの無機化合物の被膜の上にフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂で二重に被覆処理する方法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0132】
有機リン系化合物としては、例えば、リン酸エステル化合物(例えば、メチルアシッドホスフェート、エチルアシッドホスフェート、イソプロピルアシッドホスフェート、ジブチルホスフェート、モノブチルホスフェート、ブトキシエチルアシッドホスフェート、2−エチルヘキシルアシッドホスフェート、ビス(2−エチルヘキシル)ホスフェート、モノイソデシルアシッドホスフェート、ラウリルアシッドホスフェート、トリデシルアシッドホスフェート、オレイルアシッドホスフェート、テトラコシルアシッドホスフェート、ステアリルアシッドホスフェート、イソステアリルアシッドホスフェート、ブチルピロホスフェート、エチレングリコールアシッドホスフェート、(2−ヒドロキシエチル)メタクリレートアシッドホスフェートなど)、縮合リン酸エステル類(例えば、PX−200(大八化学工業株式会社製)など)、ホスホン酸化合物、ホスフィン酸化合物、ホスフィンオキシド化合物(例えば、ジフェニルホスフィンオキシド、トリフェニルホスフィンオキシドなど)、ホスホラン化合物(例えば、トリフェニル(9H−フルオレン−9−イリデン)ホスホランなど)などの汎用有機リン系化合物や、含窒素有機リン系化合物(例えば、SPS−100、SPB−100、SPE−100(以上、大塚化学株式会社製)など)や、ホスフィン酸金属塩(例えば、EXOLIT OP1230、OP1240、OP930、OP935(以上、クラリアント社製)など)の他、リン原子に直結した活性水素基を有するリン化合物(例えば、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド(以下、DOPOと略す)、ジフェニルホスフィンオキシドなど)やリン含有フェノール化合物(例えば、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド(以下、DOPO−HQと略す)、10−(2,7−ジヒドロキシ−1−ナフチル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド、10−(1,4−ジヒドロキシ−2−ナフチル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド(以下、DOPO−NQと略す)、ジフェニルホスフィニルヒドロキノン、ジフェニルホスフェニル−1,4−ジオキシナフタリン、1,4−シクロオクチレンホスフィニル−1,4−フェニルジオール、1,5−シクロオクチレンホスフィニル−1,4−フェニルジオールなど)などの有機リン系化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0133】
また、上記有機リン系化合物をエポキシ樹脂やフェノール樹脂などの化合物と反応させた誘導体であるリン含有エポキシ樹脂やリン含有硬化剤なども挙げられる。これらに使用される反応性リン化合物としては、上記のリン原子に直結した活性水素基を有するリン化合物やリン含有フェノール類が好ましく、入手の容易さから、DOPO、DOPO−HQ、DOPO−NQなどがより好ましい。
【0134】
リン含有エポキシ樹脂としては、例えば、エポトートFX−305、FX−289B、FX−1225、TX−1320A、TX−1328(以上、日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0135】
リン含有エポキシ樹脂のエポキシ当量は、200〜800が好ましく、300〜780がより好ましく、400〜760がさらに好ましい。また、リン含有エポキシ樹脂のリン含有率は、0.5〜6質量%が好ましく、2〜5.5質量%がより好ましく、3〜5質量%がさらに好ましい。
【0136】
リン含有硬化剤としては、上記のリン含有フェノール類の他に、特表2008−501063号公報や特許第4548547号公報に示すような製造方法で、例えば、DOPOとアルデヒド類とフェノール化合物とを反応することでリン含有フェノール化合物を得ることができる。この場合、リン系化合物は、フェノール化合物の芳香族環にアルデヒド類と介し縮合付加して分子内に組み込まれる。また、特開2013−185002号公報に示すような製造方法で、さらに芳香族カルボン酸類と反応させることで、リン含有フェノール化合物から、リン含有活性エステル化合物を得ることができる。また、特再公表WO2008/010429号公報に示すような製造方法で、リン含有ベンゾ化合物を得ることができる。
【0137】
リン含有硬化剤のリン含有率が、0.5〜12質量%が好ましく、2〜11質量%がより好ましく、4〜10質量%がさらに好ましい。
【0138】
リン化合物の配合量は、リン化合物の種類、樹脂組成物の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択される。リン化合物が反応性のリン化合物、すなわち、リン含有エポキシ樹脂やリン含有硬化剤の場合、樹脂組成物中の固形分(不揮発分)に対して、リン含有率は、0.2〜6質量%が好ましく、0.4〜4質量%がより好ましく、0.5〜3.5質量%がさらに好ましく、0.6〜3質量%が特に好ましい。リン含有率が少ないと難燃性の確保が難しくなる恐れがあり、多すぎると耐熱性に悪影響を与える恐れがある。
【0139】
また、リン系難燃剤を使用する場合は、難燃助剤として、例えば、ハイドロタルサイト、水酸化マグネシウム、ホウ素化合物、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、モリブデン酸亜鉛などを併用してもよい。
【0140】
窒素系難燃剤としては、例えば、トリアジン化合物、シアヌル酸化合物、イソシアヌル酸化合物、フェノチアジンなどが挙げられ、トリアジン化合物、シアヌル酸化合物、イソシアヌル酸化合物が好ましい。窒素系難燃剤の配合量は、窒素系難燃剤の種類、樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、樹脂組成物中の固形分(不揮発分)100質量部中、0.05〜10質量部の範囲で配合することが好ましく、特に0.1〜5質量部の範囲で配合することが好ましい。また窒素系難燃剤を使用する際、金属水酸化物、モリブデン化合物などを併用してもよい。
【0141】
トリアジン化合物としては、例えば、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、メロン[2,4,6−トリス(シアノアミノ)−1,3,5−トリアジン]、メラム[4,4’−イミノビス(1,3,5−トリアジン−2,6−ジアミン)]、エチレンジメラミン、ポリリン酸メラミン、トリグアナミンなどの他、例えば、硫酸グアニルメラミン、硫酸メレム、硫酸メラムなどの硫酸アミノトリアジン化合物、アミノトリアジン変性フェノール樹脂(例えば、LA−7052(DIC株式会社製)など)、およびアミノトリアジン変性フェノール樹脂をさらに桐油、異性化アマニ油などで変性したものなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0142】
シアヌル酸化合物としては、例えば、シアヌル酸、シアヌル酸メラミンなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【0143】
シリコーン系難燃剤としては、ケイ素原子を含有する有機化合物であれば特に制限がなく使用でき、例えば、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーン樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。シリコーン系難燃剤の配合量は、シリコーン系難燃剤の種類、樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、樹脂組成物中の固形分(不揮発分)100質量部中、0.05〜20質量部の範囲で配合することが好ましい。またシリコーン系難燃剤を使用する際、モリブデン化合物、アルミナなどを併用してもよい。
【0144】
無機系難燃剤としては、例えば、金属水酸化物、金属酸化物、金属炭酸塩化合物、金属粉、ホウ素化合物、低融点ガラスなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。無機系難燃剤の配合量は、無機系難燃剤の種類、樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、組成物中の固形分(不揮発分)100質量部中、0.05〜20質量部の範囲で配合することが好ましく、特に0.5〜15質量部の範囲で配合することが好ましい。
【0145】
金属水酸化物としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ドロマイト、ハイドロタルサイト、ベーマイト、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化ジルコニウムなどを挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0146】
金属酸化物としては、例えば、モリブデン酸亜鉛、三酸化モリブデン、スズ酸亜鉛、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化ビスマス、酸化クロム、酸化ニッケル、酸化銅、酸化タングステンなどを挙げられが、これらに限定されるものではない。
【0147】
金属炭酸塩化合物としては、例えば、炭酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム、炭酸鉄、炭酸コバルト、炭酸チタンなどを挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0148】
金属粉としては、例えば、アルミニウム、鉄、チタン、マンガン、亜鉛、モリブデン、コバルト、ビスマス、クロム、ニッケル、銅、タングステン、スズなどを挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0149】
ホウ素化合物としては、例えば、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸、ホウ砂などを挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0150】
低融点ガラスとしては、例えば、水和ガラス、SiO
2−MgO−H
2O、PbO−B
2O
3系、ZnO−P
2O
5−MgO系、P
2O
5−B
2O
3−PbO−MgO系、PSn−O−F系、PbO−V
2O
5−TeO
2系、Al
2O
3−H
2O系、ホウ珪酸鉛系などのガラス状化合物を挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0151】
無機系難燃剤の配合量は、無機系難燃剤の種類、樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、組成物中の固形分(不揮発分)100質量部中、0.05〜20質量部の範囲で配合することが好ましく、特に0.5〜15質量部の範囲で配合することが好ましい。
【0152】
有機金属塩系難燃剤としては、例えば、フェロセン、アセチルアセトナート金属錯体、有機金属カルボニル化合物、有機コバルト塩化合物、有機スルホン酸金属塩、金属原子と芳香族化合物または複素環化合物がイオン結合または配位結合した化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。有機金属塩系難燃剤の配合量は、有機金属塩系難燃剤の種類、樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、樹脂組成物中の固形分(不揮発分)100質量部中、0.005〜10質量部の範囲で配合することが好ましい。
【0153】
ハロゲン系難燃剤としては、臭素化合物や塩素化合物が挙げられるが、毒性問題から塩素化合物は好ましくない。ハロゲン系難燃剤の配合量は、ハロゲン系難燃剤の種類、樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、樹脂組成物中の固形分(不揮発分)に対して、ハロゲン含有率は5〜15質量%が好ましい。
【0154】
またハロゲン系難燃剤を難燃剤として使用する場合、難燃助剤として、例えば、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモンなどのアンチモン系化合物、酸化スズ、水酸化スズなどのスズ系化合物、酸化モリブテン、モリブテン酸アンモニウムなどのモリブテン系化合物、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウムなどのジルコニウム系化合物、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウムなどのホウ素系化合物、シリコーンオイル、シランカップリング剤、高分子量シリコーンなどのケイ素系化合物、塩素化ポリエチレンなどを併用してもよい。
【0155】
臭素化合物としては、例えば、p−ジブロモベンゼン、ペンタブロモジフェニルエーテル、オクタブロモジフェニルエーテル、テトラデカブロモ−p−ジフェノキシベンゼン、デカブロモジフェニルエーテル、テトラブロモビスフェノールA、ヘキサブロモシクロドデカン、ヘキサブロモベンゼン、2,2’−エチレンビス(4,5,6,7−テトラブロモイソインドリン−1,3−ジオン(例えば、SAYTEX BT−93(アルべマール社製)など)、エタン−1,2−ビス(ペンタブロモフェニル)(例えば、SAYTEX 8010(アルベマール社製)など)や、臭素化エポキシオリゴマー(例えば、SR−T1000,SR−T2000(以上、阪本薬品工業株式会社製)など)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0156】
また、樹脂組成物には、必要に応じて、特性を損ねない範囲で、充填材、熱可塑性樹脂、カップリング剤、酸化防止剤、離型剤、消泡剤、乳化剤、揺変性付与剤、平滑剤、顔料などのその他の添加剤を配合することができる。
【0157】
充填材としては、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、ベーマイト、タルク、マイカ、クレー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、硫酸バリウム、炭素などの無機充填剤や、炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、ポリエステル繊維、セルロース繊維、アラミド繊維、セラミック繊維などの繊維状充填剤や、微粒子ゴムなどが挙げられる。
【0158】
これらの中でも、硬化物の表面粗化処理に使用される過マンガン酸塩の水溶液などの酸化性化合物により、分解または溶解しないものが好ましく、特に溶融シリカや結晶シリカが微細な粒子が得やすいため好ましい。また、充填材の配合量を特に大きくする場合には溶融シリカを使用することが好ましい。溶融シリカは破砕状、球状のいずれでも使用可能であるが、溶融シリカの配合量を高めつつ成形材料の溶融粘度の上昇を抑制するためには、球状のものを主に使用する方がより好ましい。さらに球状シリカの配合量を高めるためには、球状シリカの粒度分布を適当に調整することが好ましい。なお、充填剤は、シランカップリング剤処理やステアリン酸などの有機酸処理を行ってもよい。一般的に充填材を使用する理由としては、硬化物の耐衝撃性の向上効果や、硬化物の低線膨張性化が挙げられる。また、水酸化アルミニウム、ベーマイト、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物を使用した場合は、難燃助剤として作用し難燃性が向上する効果がある。熱伝導性を向上させる場合は、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、溶融シリカ、結晶シリカが好ましく、アルミナ、窒化ホウ素、溶融シリカ、結晶シリカがより好ましい。導電ペーストなどの用途に使用する場合は、銀粉や銅粉などの導電性充填剤を使用することができる。
【0159】
充填材の配合量は、硬化物の低線膨張性化や難燃性を考慮した場合、高い方が好ましい。樹脂組成物中の全固形分に対して、1〜98質量%が好ましく、3〜90質量%がより好ましく、5〜80質量%がさらに好ましく、10〜60質量%が特に好ましい。配合量が多いと積層板用途として必要な接着性が低下する恐れがあり、さらに硬化物が脆く、十分な機械物性を得られなくなる恐れがある。また配合量が少ないと、硬化物の耐衝撃性の向上など、充填剤の配合効果がでない恐れがある。
【0160】
また、無機充填剤は、その粒径が大き過ぎると硬化物中にボイドが残留しやすくなり、小さ過ぎると凝集しやすくなり分散性が悪くなる。平均粒子径は、0.01〜5μmが好ましく、0.05〜1.5μmがより好ましく、0.1〜1μmがさらに好ましい。無機充填剤の平均粒子径がこの範囲であれば、樹脂組成物の流動性を良好に保てる。なお、平均粒子径は、粒度分布測定装置により測定することができる。
【0161】
本発明の樹脂組成物には本発明のフェノキシ樹脂以外の熱可塑性樹脂を併用しても良い。熱可塑性樹脂としては、例えば、本発明以外のフェノキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリテトラフロロエチレン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリビニルホルマール樹脂などが挙げられる。相溶性の面からは本発明以外のフェノキシ樹脂が好ましく、低誘電特性面からはポリフェニレンエーテル樹脂や変性ポリフェニレンエーテル樹脂が好ましい。
【0162】
本発明の樹脂組成物には、カップリング剤を配合してもよい。カップリング剤を配合することにより、基材との接着性やマトリックス樹脂と無機フィラーとの接着性を向上させることができる。カップリング剤としてはシランカップリング剤、チタネートカップリング剤などが挙げられる。これらのカップリング剤は、単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。なお、カップリング剤の配合量は、樹脂組成物中の全固形分に対して0.1〜2.0質量%程度とするのが好ましい。カップリング剤の配合量が少な過ぎると、カップリング剤を配合したことによるマトリックス樹脂と無機フィラーとの密着性の向上効果を十分に得ることができず、一方、カップリング剤の配合量が多過ぎると得られる硬化物からカップリング剤がブリードアウトするおそれがある。
【0163】
シランカップリング剤としては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシランなどのアミノシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのビニルシラン、さらに、エポキシ系、アミノ系、ビニル系の高分子タイプのシランなどが挙げられる。
【0164】
チタネートカップリング剤としては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル・アミノエチル)チタネート、ジイソプロピルビス(ジオクチルホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネートなどが挙げられる。
【0165】
その他の添加剤としては、キナクリドン系、アゾ系、フタロシアニン系などの有機顔料や、酸化チタン、金属箔状顔料、防錆顔料などの無機顔料や、ヒンダードアミン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系などの紫外線吸収剤や、ヒンダードフェノール系、リン系、イオウ系、ヒドラジド系などの酸化防止剤や、ステアリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの離型剤、レベリング剤、レオロジーコントロール剤、顔料分散剤、ハジキ防止剤、消泡剤などの添加剤などが挙げられる。これらのその他の添加剤の配合量は、樹脂組成物中の全固形分に対して、0.01〜20質量%の範囲が好ましい。
【0166】
本発明の樹脂組成物は、上記各成分を均一に混合することにより得られる。フェノキシ樹脂、硬化性樹脂成分、さらに必要により各種添加剤の配合された樹脂組成物は、従来知られている方法と同様の方法で容易に硬化物とすることができる。硬化物としては、積層物、注型物、成型物、接着層、絶縁層、フィルムなどの成形硬化物が挙げられる。硬化物を得るための方法としては、公知の樹脂組成物と同様の方法をとることができ、注型、注入、ポッティング、ディッピング、ドリップコーティング、トランスファー成形、圧縮成形などや樹脂シート、樹脂付き銅箔、プリプレグなどの形態とし積層して加熱加圧硬化することで積層板とするなどの方法が好適に使用される。樹脂組成物の硬化方法は、樹脂組成物中の配合成分や配合量によっても異なるが、通常、硬化温度は80〜300℃で、硬化時間は10〜360分間である。この加熱は80〜180℃で10〜90分の一次加熱と、120〜200℃で60〜150分の二次加熱との二段処理で行うことが好ましく、また、ガラス転移温度(Tg)が二次加熱の温度を超える配合系においてはさらに150〜280℃で60〜120分の三次加熱を行うことが好ましい。このような二次加熱、三次加熱を行うことで硬化不良を低減することができる。樹脂シート、樹脂付き銅箔、プリプレグなどの樹脂半硬化物を作製する際には、通常、加熱などにより形状が保てる程度に樹脂組成物の硬化反応を進行させる。樹脂組成物が溶媒を含んでいる場合には、通常、加熱、減圧、風乾などの手法で大部分の溶媒を除去するが、樹脂半硬化物中に5質量%以下の溶媒を残量させてもよい。
【0167】
樹脂組成物が使用される用途としては、回路基板用材料、封止材料、注型材料や、導電ペースト、接着剤、絶縁材料など、様々な分野に適用可能であり、特に、電気・電子分野における絶縁注型、積層材料、封止材料などとして有用である。用途の一例としては、プリント配線基板、フレキシルブル配線基板、キャパシタなどの電気・電子回路用積層板、樹脂付き金属箔、フィルム状接着剤、液状接着剤などの接着剤、半導体封止材料、アンダーフィル材料、3D−LSI用インターチップフィル、回路基板用絶縁材料、絶縁シート、プリプレグ、放熱基板、レジストインキが挙げられるが、何らこれらに限定されるものではない。
【0168】
これら各種用途のうち、プリント配線板材料や回路基板用絶縁材料、ビルドアップ用接着フィルム用途では、コンデンサなどの受動部品やICチップなどの能動部品を基板内に埋め込んだ、いわゆる電子部品内蔵用基板用の絶縁材料として使用することができる。これらの中でも、高難燃性、高耐熱性、および溶媒溶解性といった特性からプリント配線板材料、フレキシルブル配線基板用樹脂組成物、ビルドアップ基板用層間絶縁材料などの回路基板(積層板)用材料および半導体封止材料に使用することが好ましい。
【0169】
樹脂組成物を積層板などの板状とする場合、使用する充填材としては、その寸法安定性、曲げ強度などの点で、繊維状のものが好ましく、ガラス布、ガラスマット、ガラスロービング布がより好ましい。
【0170】
樹脂組成物は繊維状の補強基材に含浸させることにより、プリント配線板などで使用されるプリプレグを作成することができる。繊維状の補強基材としては、例えば、ガラスなどの無機繊維や、ポリエステル樹脂など、ポリアミン樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリイミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂などの有機質繊維の織布または不織布を使用することができるがこれに限定されるものではない。
【0171】
樹脂組成物からプリプレグを製造する方法としては、特に限定するものではなく、例えば、上記有機溶媒を含むワニス状の樹脂組成物を、さらに有機溶媒を配合して適切な粘度に調整した樹脂ワニスに作成し、その樹脂ワニスを上記繊維状基材に含浸した後、加熱乾燥して樹脂成分を半硬化(Bステージ化)させることによって得られる。加熱温度としては、使用した有機溶媒の種類に応じ、50〜200℃が好ましく、100〜170℃がより好ましい。加熱時間は、使用した有機溶媒の種類やプリプレグの硬化性によって調整を行い、1〜40分間が好ましく、3〜20分間がより好ましい。この際、使用する樹脂組成物と補強基材の質量割合としては、特に限定されないが、通常、プリプレグ中の樹脂分が20〜80質量%となるように調整することが好ましい。
【0172】
本発明の樹脂組成物は、シート状またはフィルム状に成形して使用することができる。この場合、従来公知の方法を使用してシート化またはフィルム化することが可能である。樹脂シートを製造する方法としては、特に限定するものではないが、例えば、(イ)樹脂組成物を押出機にて混練した後に押出し、Tダイやサーキュラーダイなどを用いてシート状に成形する押出成形法、(ロ)樹脂組成物を有機溶剤などの溶媒に溶解または分散させた後、キャスティングしてシート状に成形するキャスティング成形法、(ハ)従来公知のその他のシート成形法などが挙げられる。また、樹脂シートの膜厚(μm)は、特に限定はされないが、10〜300が好ましく、25〜200がより好ましく、40〜180がさらに好ましい。ビルドアップ法で使用する場合の樹脂シートの膜厚は、40〜90μmが特に好ましい。膜厚が10μm以上であれば絶縁性を得ることができるし、300μm以下であれば電極間の回路の距離が必要以上に長くならない。なお、樹脂シートの溶媒の含有量は特に限定はされないが、樹脂組成物全体に対し、0.01〜5質量%であることが好ましい。フィルム中の溶媒の含有量が樹脂組成物全体に対し、0.01質量%以上であれば、回路基板へ積層する際に密着性や接着性が得られ易く、5質量%以下であれば加熱硬化後の平坦性が得られ易い。
【0173】
より具体的な接着シートの製造方法としては、上記有機溶媒を含むワニス状の樹脂組成物を有機溶媒に溶解しない支持ベースフィルム上に、リバースロールコータ、コンマコータ、ダイコーターなどの塗布機を使用して塗布した後、加熱乾燥して樹脂成分をBステージ化することで得られる。また、必要に応じて、塗布面(接着剤層)に別の支持ベースフィルムを保護フィルムとして重ね、乾燥することにより接着剤層の両面に剥離層を有する接着シートが得られる。
【0174】
支持ベースフィルムとしては、銅箔などの金属箔、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムなどのポリオレフインフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどのポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、シリコンフィルム、ポリイミドフィルムなどが挙げられ、これらの中では、つぶなど、欠損がなく、寸法精度に優れコスト的にも優れるポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましい。また、積層板の多層化が容易な金属箔、特に銅箔が好ましい。支持ベースフィルムの厚さは、特に限定されないが、支持体としての強度があり、ラミネート不良を起こしにくいことから、10〜150μmが好ましく、25〜50μmがより好ましい。
【0175】
保護フィルムの厚さは、特に限定されないが、5〜50μmが一般的である。なお、成型された接着シートを容易に剥離するため、あらかじめ離型剤にて表面処理を施しておくことが好ましい。また、樹脂ワニスを塗布する厚みは、乾燥後の厚みで、5〜200μmが好ましく、5〜100μmがより好ましい。
【0176】
加熱温度としては、使用した有機溶媒の種類に応じ、好ましくは50〜200℃であり、より好ましくは100〜170℃である。加熱時間は、使用した有機溶媒の種類やプリプレグの硬化性によって調整を行い、好ましくは1〜40分間であり、より好ましくは3〜20分間である。
【0177】
このようにして得られた樹脂シートは通常、絶縁性を有する絶縁接着シートとなるが、樹脂組成物に導電性を有する金属や金属コーティングされた微粒子を混合することで、導電性接着シートを得ることもできる。なお、上記支持ベースフィルムは、回路基板にラミネートした後に、または加熱硬化して絶縁層を形成した後に、剥離される。接着シートを加熱硬化した後に支持ベースフィルムを剥離すれば、硬化工程でのゴミなどの付着を防ぐことができる。ここで、上記絶縁接着シートは絶縁シートでもある。
【0178】
本発明の樹脂組成物により得られる樹脂付き金属箔について説明する。金属箔としては、銅、アルミニウム、真鍮、ニッケルなどの単独、合金、複合の金属箔を用いることができる。厚みとして9〜70μmの金属箔を用いることが好ましい。本発明の樹脂組成物および金属箔から樹脂付き金属箔を製造する方法としては、特に限定するものではなく、例えば上記金属箔の一面に、上記樹脂組成物を溶剤で粘度調整した樹脂ワニスを、ロールコーターなどを用いて塗布した後、加熱乾燥して樹脂成分を半硬化(Bステージ化)して樹脂層を形成することにより得ることができる。樹脂成分を半硬化するにあたっては、例えば、100〜200℃で1〜40分間加熱乾燥することができる。ここで、樹脂付き金属箔の樹脂部分の厚みは5〜110μmに形成することが好ましい。
【0179】
また、プリプレグや絶縁接着シートを硬化するには、一般にプリント配線板を製造するときの積層板の硬化方法を使用することができるがこれに限定されるものではない。例えば、プリプレグを使用して積層板を形成する場合は、一枚または複数枚のプリプレグを積層し、片側または両側に金属箔を配置して積層物を構成し、この積層物を加圧加熱することでプリプレグを硬化、一体化させて、積層板を得ることができる。ここで金属箔としては、銅、アルミニウム、真鍮、ニッケルなどの単独、合金、複合の金属箔を使用することができる。
【0180】
積層物を加熱加圧する条件としては、樹脂組成物が硬化する条件で適宜調整して加熱加圧すればよいが、加圧の圧量があまり低いと、得られる積層板の内部に気泡が残留し、電気的特性が低下する場合があるため、成型性を満足する条件で加圧することが好ましい。加熱温度は、160〜250℃が好ましく、170〜220℃がより好ましい。加圧圧力は、0.5〜10MPaが好ましく、1〜5MPaがより好ましい。加熱加圧時間は、10分間〜4時間が好ましく、40分間〜3時間がより好ましい。加熱温度が低いと硬化反応が十分に進行しない恐れがあり、高いと硬化物の熱分解が起こる恐れがある。加圧圧力が低いと得られる積層板の内部に気泡が残留し、電気的特性が低下する場合があり、高いと硬化する前に樹脂が流れてしまい、希望する厚みの積層板が得られない恐れがある。また、加熱加圧時間が短いと硬化反応が十分に進行しない恐れがあり、長いと硬化物の熱分解が起こる恐れがある。
【0181】
さらにこのようにして得られた単層の積層板を内層材として、多層板を作成することができる。この場合、まず積層板にアディティブ法やサブトラクティブ法などにて回路形成を施し、形成された回路表面を酸溶液で処理して黒化処理を施して、内層材を得る。この内層材の、片面または両側の回路形成面に、プリプレグや樹脂シート、絶縁接着シートや樹脂付き金属箔にて絶縁層を形成するとともに、絶縁層の表面に導体層を形成して、多層板形成するものである。
【0182】
また、プリプレグを使用して絶縁層を形成する場合は、内層材の回路形成面に、プリプレグを一枚または複数枚を積層したものを配置し、さらにその外側に金属箔を配置して積層体を形成する。そしてこの積層体を加熱加圧して一体成型することにより、プリプレグの硬化物を絶縁層として形成するとともに、その外側の金属箔を導体層として形成するものである。ここで、金属箔としては、内層板として使用される積層板に使用したものと同様のものを使用することができる。また加熱加圧成形は、内層材の成型と同様の条件にて行うことができる。このようにして成形された多層積層板の表面に、さらに、アディティブ法やサブトラクティブ法にてバイアホール形成や回路形成を施して、プリント配線板を成型することができる。また、このプリント配線板を内層材として上記の工法を繰り返すことにより、さらに多層の多層板を形成することができる。
【0183】
例えば、絶縁接着シートにて絶縁層を形成する場合は、複数枚の内層材の回路形成面に絶縁接着シートを配置して積層物を形成する。あるいは内層材の回路形成面と金属箔の間に絶縁接着シートを配置して積層物を形成する。そしてこの積層物を加熱加圧して一体成型することにより、絶縁接着シートの硬化物を絶縁層として形成するとともに、内層材の多層化を形成する。あるいは内層材と導体層である金属箔を絶縁接着シートの硬化物を絶縁層として形成する。ここで、金属箔としては、内層材として使用される積層板に使用したものと同様のものを使用することができる。また加熱加圧成形は、内層材の成型と同様の条件にて行うことができる。
【0184】
また、積層板に樹脂組成物を塗布して絶縁層を形成する場合は、樹脂組成物を好ましくは5〜100μmの厚みに塗布した後、100〜200℃、好ましくは150〜200℃で、1〜120分間、好ましくは30〜90分間、加熱乾燥してシート状に形成する。一般にキャスティング法と呼ばれる方法で形成されるものである。乾燥後の厚みは5〜150μm、好ましくは5〜80μmに形成することが好ましい。なお、樹脂組成物の粘度は、十分な膜厚が得られ、塗装むらやスジが発生しにくいことから、25℃において10〜40000mPa・sが好ましく、200〜30000mPa・sがさらに好ましい。このようにして形成された多層積層板の表面に、さらに、アディティブ法やサブトラクティブ法にてバイアホール形成や回路形成を施して、プリント配線板を形成することができる。また、このプリント配線板を内層材として上記の工法を繰り返すことにより、さらに多層の積層板を形成することができる。
【0185】
本発明の樹脂組成物を使用して得られる封止材としては、テープ状の半導体チップ用、ポッティング型液状封止用、アンダーフィル用、半導体の層間絶縁膜用などがあり、これらに好適に使用することができる。例えば、半導体パッケージ成形としては、樹脂組成物を注型、またはトランスファー成形機、射出成形機などを使用して成形し、さらに50〜200℃で2〜10時間に加熱することにより成形物を得る方法が挙げられる。
【0186】
樹脂組成物を半導体封止材料用に調製するためには、樹脂組成物に、必要に応じて配合される、無機充填材などの配合剤や、カップリング剤、離型剤などの添加剤を予備混合した後、押出機、ニーダ、ロールなどを使用して均一になるまで充分に溶融混合する手法が挙げられる。その際、無機充填剤としては、通常シリカが使用されるが、その場合、樹脂組成物中、無機質充填剤を70〜95質量%となる割合で配合することが好ましい。
【0187】
このようにして得られた樹脂組成物を、テープ状封止材として使用する場合には、これを加熱して半硬化シートを作製し、封止材テープとした後、この封止材テープを半導体チップ上に置き、100〜150℃に加熱して軟化させ成形し、170〜250℃で完全に硬化させる方法を挙げることができる。また、ポッティング型液状封止材として使用する場合には、得られた樹脂組成物を必要に応じて溶媒に溶解した後、半導体チップや電子部品上に塗布し、直接、硬化させればよい。
【0188】
また、本発明の樹脂組成物は、さらにレジストインキとして使用することも可能である。この場合は、樹脂組成物に、エチレン性不飽和二重結合を有するビニル系モノマーと、硬化剤としてカチオン重合触媒を配合し、さらに、顔料、タルク、およびフィラーを加えてレジストインキ用組成物とした後、スクリーン印刷方式にてプリント基板上に塗布した後、レジストインキ硬化物とする方法が挙げられる。この時の硬化温度は、20〜250℃程度の温度範囲が好ましい。
【0189】
本発明の樹脂組成物を作成し、加熱硬化により硬化物を評価した結果、残炭率が少ないのにも関わらずに難燃性がよい。このことは耐トラッキング性に優れた材料であることを示している。そのため、LEDなどの発熱部品を実装する基板の材料として有用である。
【実施例】
【0190】
以下、本発明を実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらに限定されるものではない。特に断りがない限り、部は「質量部」を表し、%は「質量%」を表す。分析方法、測定方法を以下に示す。
【0191】
(1)エポキシ当量:
JIS K 7236規格に準拠して測定を行い、単位は「g/eq.」で表した。具体的には、電位差滴定装置を用い、溶媒としてメチルエチルケトンを使用し、臭素化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液を加え、0.1mol/L過塩素酸−酢酸溶液を用いた。なお、溶媒希釈品(樹脂ワニス)は、不揮発分から固形分換算値としての数値を算出した。
【0192】
(2)軟化点:
JIS K 7234規格、環球法に準拠して測定した。具体的には、自動軟化点装置(株式会社メイテック製、ASP−MG4)を使用した。
【0193】
(3)不揮発分:
JIS K 7235規格に準拠して測定した。乾燥温度は200℃で、乾燥時間は60分とした。
【0194】
(4)リン含有率:
試料に硫酸、塩酸、過塩素酸を加え、加熱して湿式灰化し、全てのリン原子をオルトリン酸とした。硫酸酸性溶液中でメタバナジン酸塩及びモリブデン酸塩を反応させ、生じたリンバナードモリブデン酸錯体の420nmにおける吸光度を測定し、予め作成した検量線により求めたリン含有率を%で表した。
【0195】
(5)重量平均分子量(Mw):
GPC測定により求めた。具体的には、本体(東ソー株式会社製、HLC−8220GPC)にカラム(東ソー株式会社製、TSKgelG4000H
XL、TSKgelG3000H
XL、TSKgelG2000H
XL)を直列に備えたものを使用し、カラム温度は40℃にした。また、溶離液にはテトラヒドロフラン(THF)を用い、1mL/分の流速とし、検出器は示差屈折率検出器を用いた。測定試料はサンプル0.05gを10mLのTHFに溶解し、マイクロフィルターでろ過したものを50μL使用した。標準の単分散ポリスチレン(東ソー株式会社製、A−500,A−1000,A−2500,A−5000,F−1,F−2,F−4,F−10,F−20,F−40、F−80、F−128)より求めた検量線より換算した。なお、データ処理は、東ソー株式会社製GPC−8020モデルIIバージョン6.00を使用した。
【0196】
(6)ガラス転移温度(Tg):
IPC−TM−650 2.4.25.c規格に準拠して測定した。具体的には、示差走査熱量測定の2サイクル目に得られたDSCチャートの補外ガラス転移開始温度(Tig)で表した。示差走査熱量測定装置は、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製のEXSTAR6000 DSC6200を使用した。測定試料は、樹脂フィルムをパンチングし、積層、アルミニウム製カプセルにパッキングして使用した。測定は、10℃/分の昇温速度で室温から280℃までを2サイクル行った。
【0197】
(7)吸水率:
樹脂フィルムを50mm×50mm角に切り出した試験片5枚を用いて測定を行った。熱風循環式オーブンを用いて空気雰囲気下100℃にて試験片を1時間乾燥させた後直ちに質量を測定した。その試験片を25℃の水に浸水させ、48時間後の質量増分から吸水率を求めた。
【0198】
(8)溶剤溶解性:
樹脂ワニスを170℃、0.2kPaの条件下の真空オーブンを用い、1時間溶媒を除去した後、メチルエチルケトン(MEK)と混合し、60℃まで加温して完全に溶解して、不揮発分30%のMEK溶解品を得た。室温まで冷却したときのMEK溶解品の濁りの有無で溶剤溶解性を判断した。透明なものを○とし、少しでも濁りがあるものを×と評価した。
【0199】
(9)難燃性:
UL94VTM(Underwriters Laboratories Inc.の安全認証規格)に準じ、垂直法により評価した。評価はVTM−0、VTM−1、VTM−2で記した。難燃性はVTM−0が最も優れており、VTM−1、VTM−2の順に劣っていく。
【0200】
(10)銅箔剥離強さ:
JIS C 6481規格に準拠して測定した。
【0201】
(11)吸湿率:
硬化フィルムを50mm×50mm角に切り出した試験片5枚を用いて測定を行った。熱風循環式オーブンを用いて空気雰囲気下125℃にて試験片を24時間乾燥させた後直ちに質量を測定した。その試験片を温度85℃、湿度85%RHに調整した処理槽内に保管し、168時間後の質量増分から吸湿率を求めた。
【0202】
実施例、比較例の使用する略号を以下の通りである。
【0203】
[エポキシ樹脂]
A1:合成例1で得られた4,4’−(3,3,5−トリメチルシクロヘキシリデン)ビスフェノールのエポキシ樹脂(エポキシ当量219、m≒0.04)
A2:合成例2で得られたビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂(エポキシ当量250、m≒0.09、軟化点87℃)
A3:ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製、YD−8125、エポキシ当量172、m≒0.01)
A4:3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノールのエポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製、YX−4000、エポキシ当量186、m≒0.06)
A5:フェノールノボラック型エポキシ樹脂(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製、YDPN−638、エポキシ当量177)
A6:ジシクロペンタジエン/フェノール共縮合エポキシ樹脂(國都化学株式会社製、KDCP−130、エポキシ当量254)
ここで、mは上記式(5)におけるmと同様の意味を有する。
【0204】
[2官能フェノール化合物]
B1:4,4’−(3,3,5−トリメチルシクロヘキシリデン)ビスフェノール(本州化学工業株式会社、BisP−HTG、フェノール性水酸基当量155)
B2:4,4’−シクロヘキシリデンビスフェノール(本州化学工業株式会社製、Bis−Z、フェノール性水酸基当量134)
B3:9,9’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン(大阪ガスケミカル株式会社製、BPF、フェノール性水酸基当量175)
B4:ビスフェノールA(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製、フェノール性水酸基当量114)
B5:10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド(三光化学株式会社製、HCA−HQ、フェノール性水酸基当量162、リン含有量9.5%)
【0205】
[触媒]
C1:2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、キュアゾール2E4MZ)
C2:トリフェニルホスフィン(試薬)
C3:トリス(2,6−ジメトキシフェニル)ホスフィン(試薬)
【0206】
[硬化剤]
D1:ジシアンジアミド(日本カーバイド工業株式会社製、ジシアンジアミド、活性水素当量21)
【0207】
[硬化促進剤]
E1:2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、キュアゾール2E4MZ)
【0208】
合成例1
撹拌装置、温度計、窒素ガス導入装置、冷却管、油水分離器及び滴下装置を備えたガラス製反応容器に、B1を155部、エピクロロヒドリン(ECH)を560部、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DEDM)を84部仕込み、撹拌しながら60℃まで昇温した。均一に溶解後、49%水酸化ナトリウム水溶液を8部仕込み、同温度を保持しながら2時間反応を行った。次に、64℃まで昇温した後、水の還流が起きる程度まで減圧を引き、49%水酸化ナトリウム水溶液74部を3時間かけて滴下した。この滴下中に還流留出した水とECHおよびDEDMを分離槽で分離し、ECHおよびDEDMは反応容器に戻し、水は系外に除いて反応した。反応終了後、減圧を維持しながら、温度を85℃まで上げて脱水を行い、温度を145℃まで上げて残存するECHおよびDEDMを留去した。常圧に戻し、メチルイソブチルケトン(MIBK)を315部加えて溶解した。イオン交換水を200部加え、撹拌静置して副生した食塩を水に溶解して除去した。次に20%水酸化ナトリウム水溶液を25部仕込み、80℃で2時間撹拌反応して精製反応を行った。MIBKを130部追加し、約80℃の温水60部を用いて水洗、分液を3回繰り返してイオン性不純物を除去した。5mmHgの減圧下、150℃まで昇温してMIBKを留去して、エポキシ樹脂(A1)を得た。
【0209】
合成例2
155部のB1の代わりに、175部のB2を使用した以外は、合成例1と同様の装置を用いて、同様の操作を行い、エポキシ樹脂(A2)を得た。
【0210】
実施例1
合成例1と同様の装置に、室温下で、A1を562部、B3を438部、シクロヘキサノンを375部仕込み、窒素ガスを流し撹拌しながら145℃まで昇温し、C1を0.1部添加した後、165℃まで昇温し、同温度で10時間反応を行った。シクロペンタノンを375部、メチルエチルケトンを750部で希釈混合して、不揮発分40%のフェノキシ樹脂ワニス(1)を得た。得られたフェノキシ樹脂ワニス(1)のGPCを
図1に示す。
【0211】
このフェノキシ樹脂ワニスを離型フィルム(ポリイミドフィルム製)に溶剤乾燥後の厚みが60μmになる様にローラーコーターにて塗布し、180℃で20分間乾燥した後、離形フィルムから得られた乾燥フィルムをはがした。この乾燥フィルム2枚を重ねて、真空プレス機を使用して、真空度0.5kPa、乾燥温度200℃、プレス圧力2MPaの条件で60分間プレスして、厚さ100μmのフェノキシ樹脂フィルム(1)を得た。なお、厚み調整のために、厚さ100μmのスペーサーを使用した。得られたフェノキシ樹脂フィルム(1)のIRを
図2に示す。
【0212】
実施例2
562部のA1の代わりに577部のA1を、438部のB3の代わりに88部のB2と335部のB3を、0.1部のC1の代わりに1.0部のC2を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行い、フェノキシ樹脂ワニス(2)とフェノキシ樹脂フィルム(2)を得た。
【0213】
実施例3
562部のA1の代わりに620部のA2を、438部のB3の代わりに380部のB1を、0.1部のC1の代わりに0.5部のC3を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行い、フェノキシ樹脂ワニス(3)とフェノキシ樹脂フィルム(3)を得た。
【0214】
実施例4
562部のA1の代わりに430部のA2と190部のA3を、438部のB3の代わりに255部のB1を、0.1部のC1の代わりに0.5部のC3を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行い、フェノキシ樹脂ワニス(4)とフェノキシ樹脂フィルム(4)を得た。
【0215】
実施例5
562部のA1の代わりに350部のA1と200部のA4を、438部のB3の代わりに450部のB3を、0.1部のC1の代わりに1.0部のC2を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行い、フェノキシ樹脂ワニス(5)とフェノキシ樹脂フィルム(5)を得た。
【0216】
実施例6
合成例1と同様の装置に、室温下で、B1を155部、B3を175部、エピクロルヒドリンを93.2部、トルエンを390部、n−ブチルアルコールを195部、49%水酸化ナトリウム水溶液を125部仕込み、反応温度を70℃〜75℃に保ち11時間撹拌した後、シュウ酸を8.5部、純水を75部加え,中和分液し、トルエンを650部、n−ブチルアルコールを325部加えた後、純水を245部加えて2回水洗分液した後還流脱水して、不揮発分20.0%のフェノキシ樹脂ワニス(6)を得た。
実施例1と同様の操作を行い、フェノキシ樹脂ワニス(6)からフェノキシ樹脂フィルム(6)を得た。
【0217】
比較例1
562部のA1の代わりに663部のA1を、438部のB3の代わりに337部のB4を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行い、フェノキシ樹脂ワニス(H1)とフェノキシ樹脂フィルム(H1)を得た。
【0218】
比較例2
562部のA1の代わりに501部のA3を、438部のB3の代わりに499部のB3を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行い、フェノキシ樹脂ワニス(H2)とフェノキシ樹脂フィルム(H2)を得た。
【0219】
フェノキシ樹脂ワニスを用いてエポキシ当量およびMwを、フェノキシ樹脂フィルムを用いてTgおよび吸水率をそれぞれ測定した。その結果を表1に示す。
【0220】
【表1】
【0221】
実施例7
562部のA1の代わりに340部のA1と246部のA2を、438部のB3の代わりに98部のB3と316部のB5を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行い、フェノキシ樹脂ワニス(7)とフェノキシ樹脂フィルム(7)を得た。
【0222】
比較例3
562部のA1の代わりに580部のA1を、438部のB3の代わりに104部のB1と316部のB5を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行い、フェノキシ樹脂ワニス(H3)とフェノキシ樹脂フィルム(H3)を得た。
【0223】
フェノキシ樹脂ワニスを用いてエポキシ当量およびMwを、フェノキシ樹脂フィルムを用いてリン含有率、Tg、吸水率、および燃焼性をそれぞれ測定した。その結果を表2に示す。
【0224】
【表2】
【0225】
実施例8
実施例1で得られたフェノキシ樹脂ワニス(1)を250部(固形分で100部)、A5を50部、D1を4.5部、E1を0.2部、プロピレングリコールモノメチルエーテルを50部、N,N−ジメチルホルムアミドを50部加えて均一に撹拌混合して、組成物ワニス(1)を得た。
【0226】
この組成物ワニスを離型フィルムに溶剤乾燥後の厚みが60μmになる様にローラーコーターにて塗布し、150℃で7分間乾燥した後、離形フィルムから得られた乾燥フィルムをはがした。この乾燥フィルム2枚を重ねて、真空プレス機を使用して、真空度0.5kPa、加熱温度200℃、プレス圧力2MPaの条件で60分間プレスして、厚さ100μmの硬化フィルム(1)を得た。なお、厚み調整のために、厚さ100μmのスペーサーを使用した。
【0227】
また、この組成物ワニスをガラスクロス(日東紡績株式会社製、WEA 7628 XS13、0.18mm厚に含浸した。含浸したガラスクロスを150℃の熱風循環オーブン中で7分間乾燥してプリプレグを得た。得られたプリプレグ8枚と、上下に銅箔(三井金属鉱業株式会社製、3EC−III、厚み35μm)を重ね、130℃×15分+190℃×80分の温度条件で2MPaの真空プレスを行い、1.6mm厚の積層板(1)を得た。
【0228】
実施例9
フェノキシ樹脂ワニス(1)の代わりにフェノキシ樹脂ワニス(2)を使用した以外は、実施例8と同様の操作を行い、硬化フィルム(2)と積層板(2)を得た。
【0229】
実施例10
フェノキシ樹脂ワニス(1)の代わりにフェノキシ樹脂ワニス(3)を使用した以外は、実施例8と同様の操作を行い、硬化フィルム(3)と積層板(3)を得た。
【0230】
実施例11
フェノキシ樹脂ワニス(1)の代わりにフェノキシ樹脂ワニス(4)を使用した以外は、実施例8と同様の操作を行い、硬化フィルム(4)と積層板(4)を得た。
【0231】
実施例12
フェノキシ樹脂ワニス(1)の代わりにフェノキシ樹脂ワニス(5)を使用した以外は、実施例8と同様の操作を行い、硬化フィルム(5)と積層板(5)を得た。
【0232】
実施例13
フェノキシ樹脂ワニス(1)の代わりにフェノキシ樹脂ワニス(6)を使用した以外は、実施例8と同様の操作を行い、硬化フィルム(6)と積層板(6)を得た。
【0233】
比較例4
フェノキシ樹脂ワニス(1)の代わりにフェノキシ樹脂ワニス(H1)を使用した以外は、実施例8と同様の操作を行い、硬化フィルム(H1)と積層板(H1)を得た。
【0234】
比較例5
フェノキシ樹脂ワニス(1)の代わりにフェノキシ樹脂ワニス(H2)を使用した以外は、実施例8と同様の操作を行い、硬化フィルム(H2)と積層板(H2)を得た。
【0235】
上記実施例、比較例で得られた硬化フィルムを用いてTgおよび吸湿率を測定し、積層板を用いて銅箔剥離強さを測定した。その結果を表3に示す。
【0236】
【表3】
【0237】
表1〜3の結果より、フルオレン環構造を有する2価の基を含まずに、シクロヘキサン環構造を有する2価の基を導入した比較例は、耐熱性が悪化し、リン原子を導入し難燃性を付与する場合難燃性が悪化した。シクロヘキサン環構造を有する2価の基を含まずに、フルオレン環構造を有する2価の基を導入した比較例は、耐熱性と吸湿率または耐水性が若干悪化した。
それに対し、フルオレン環構造とシクロヘキサン環構造の2価の基をともに有する実施例は、耐熱性や低吸湿性が優れ、しかも難燃性もよいことわかる。