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特開2023-20775イソシアヌレート環を有するリン化合物、その合成方法および該イソシアヌレート環を有するリン化合物の利用
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  • 特開-イソシアヌレート環を有するリン化合物、その合成方法および該イソシアヌレート環を有するリン化合物の利用 図1
  • 特開-イソシアヌレート環を有するリン化合物、その合成方法および該イソシアヌレート環を有するリン化合物の利用 図2
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023020775
(43)【公開日】2023-02-09
(54)【発明の名称】イソシアヌレート環を有するリン化合物、その合成方法および該イソシアヌレート環を有するリン化合物の利用
(51)【国際特許分類】
   C07F 9/09 20060101AFI20230202BHJP
   C08L 101/00 20060101ALI20230202BHJP
   C08K 5/521 20060101ALI20230202BHJP
   C08L 71/12 20060101ALI20230202BHJP
   C08J 5/24 20060101ALI20230202BHJP
   C09J 201/00 20060101ALI20230202BHJP
   C09J 171/12 20060101ALI20230202BHJP
   C09J 11/06 20060101ALI20230202BHJP
   C09K 21/12 20060101ALI20230202BHJP
   C09K 21/10 20060101ALI20230202BHJP
   H05K 1/03 20060101ALI20230202BHJP
   C08F 290/06 20060101ALN20230202BHJP
【FI】
C07F9/09 U CSP
C08L101/00
C08K5/521
C08L71/12
C08J5/24 CEZ
C09J201/00
C09J171/12
C09J11/06
C09K21/12
C09K21/10
H05K1/03 630H
H05K1/03 610S
C08F290/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021134480
(22)【出願日】2021-08-20
(31)【優先権主張番号】P 2021125891
(32)【優先日】2021-07-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000180302
【氏名又は名称】四国化成ホールディングス株式会社
(72)【発明者】
【氏名】柏原 隆志
(72)【発明者】
【氏名】塩入 僚祐
(72)【発明者】
【氏名】青木 和徳
(72)【発明者】
【氏名】熊野 岳
【テーマコード(参考)】
4F072
4H028
4H050
4J002
4J040
4J127
【Fターム(参考)】
4F072AA04
4F072AA07
4F072AB09
4F072AB28
4F072AD42
4F072AE01
4F072AE02
4F072AE07
4F072AF15
4F072AF19
4F072AF23
4F072AF24
4F072AG03
4F072AG17
4F072AG19
4F072AH02
4F072AH24
4F072AH25
4F072AH31
4F072AJ04
4F072AJ22
4F072AK02
4F072AK14
4F072AL13
4H028AA40
4H028BA06
4H050AA01
4H050AB80
4J002AA001
4J002BB031
4J002BC021
4J002BC031
4J002BC061
4J002BD021
4J002BD031
4J002BG061
4J002BN121
4J002BN151
4J002BN161
4J002CF001
4J002CF061
4J002CF071
4J002CG001
4J002CH071
4J002CH091
4J002CL001
4J002CM041
4J002CN011
4J002CN031
4J002CP031
4J002EW046
4J002FD136
4J002GF00
4J002GJ01
4J002GQ00
4J002GQ01
4J040EE061
4J040HC25
4J040HC26
4J040HD24
4J040KA36
4J040MA02
4J040MA04
4J040MA05
4J040MA10
4J040NA19
4J040NA20
4J127AA03
4J127BB031
4J127BB111
4J127BB221
4J127BD231
4J127BE341
4J127BE34Y
4J127BF14
4J127BG141
4J127BG14X
4J127CB222
4J127CB361
4J127CC292
4J127CC331
4J127DA49
4J127FA03
4J127FA38
(57)【要約】      (修正有)
【課題】新規なイソシアヌレート環を有するリン化合物、該リン化合物を含有する難燃剤、該リン化合物と樹脂成分を含有する樹脂組成物、およびその用途を提供する。
【解決手段】化学式(I)で示されるイソシアヌレート環を有するリン化合物。

(式中、Rは、炭素数1~20のアルキル基、アリール基、ベンジル基を表し、Rは、1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリオン骨格を有する基を表す。或いは、RおよびRが連結して環を形成してもよい。Rは、同一または異なって、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基を表す。Rは、同一または異なって、水素原子、炭素数1~20のアルキル基、アリール基、ベンジル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基を表す。Yは、同一または異なって、炭素数1~20のアルキレン基を表す。)
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学式(I)で示されるイソシアヌレート環を有するリン化合物。
【化1】
(式中、Rは、炭素数1~20のアルキル基、アリール基、ベンジル基を表し、Rは、式(1)で示される基を表す。或いは、RおよびRが連結して環を形成してもよい。Rは、同一または異なって、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基を表す。Rは、同一または異なって、水素原子、炭素数1~20のアルキル基、アリール基、ベンジル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基を表す。Yは、同一または異なって、炭素数1~20のアルキレン基を表す。)
【化2】
(式中、R、RおよびYは、前記と同様である。)
【請求項2】
化学式(II)で示されるリン化合物と、化学式(III)で示されるイソシアヌレート化合物とを反応させることを特徴とする請求項1記載のイソシアヌレート環を有するリン化合物の合成方法。
【化3】
(式中、Rは、前記と同様であり、Rは、-Y-Xを表す。或いは、RおよびRが連結して環を形成してもよい。Yは、前記と同様である。Xは、同一または異なって、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシルオキシ基(OMs)、トシルオキシ基(OTs)、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基(OTf)を表す。)
【化4】
(式中、RおよびRは、前記と同様である。)
【請求項3】
請求項1記載のイソシアヌレート環を有するリン化合物を含有する難燃剤。
【請求項4】
請求項1記載のイソシアヌレート環を有するリン化合物と、樹脂成分を含有する樹脂組成物。
【請求項5】
樹脂成分がポリフェニレンエーテル樹脂であることを特徴とする請求項4記載の樹脂組成物。
【請求項6】
請求項4または請求項5に記載の樹脂組成物と、基材とを備えるプリプレグ。
【請求項7】
請求項4または請求項5に記載の樹脂組成物または前記樹脂組成物の半硬化物を含む樹脂層と、金属箔とを備える樹脂付き金属箔。
【請求項8】
請求項4または請求項5に記載の樹脂組成物から形成される熱硬化性樹脂フィルム。
【請求項9】
請求項4または請求項5に記載の樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層と、金属箔とを備える金属張積層板。
【請求項10】
請求項4または請求項5に記載の樹脂組成物の硬化物、または請求項8記載の熱硬化性樹脂フィルムの硬化物を含む絶縁層と、配線とを備えるプリント配線板。
【請求項11】
請求項4または請求項5に記載の樹脂組成物を成分とする接着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、新規なイソシアヌレート環を有するリン化合物、該イソシアヌレート環を有するリン化合物の合成方法および該イソシアヌレート環を有するリン化合物の利用に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電子機器の小型化および高性能化が進み、多層プリント配線板においては、ビルドアップ層が複層化され、配線の微細化および高密度化が求められている。
特に、高周波用途においては、電気信号の伝送損失を低減するために誘電正接の低い絶縁材料(樹脂材料)が求められている。この様な樹脂材料には、電気特性に加えて、硬化物の難燃性も求められており、難燃剤の検討がなされている。
【0003】
樹脂材料に使用される難燃剤としては、無機系難燃剤および有機系難燃剤が挙げられる。
無機系難燃剤は、誘電特性に優れているが、吸水性や加水分解性を示すため、硬化物の経時劣化を招きやすく、長期的な信頼性が要求される電気・電子機器への使用には課題があった。
一方、有機系難燃剤であるリン化合物は、可塑性を有するため、添加量を増やして難燃性を高めると硬化物の機械的強度を損なうと云った課題があった。
【0004】
このような課題を解決するための難燃剤として、種々の物質が検討されている。中でも分子内にラジカル重合可能基を有するリン化合物は、低熱膨張性、耐熱性、機械的強度を向上させることが期待されている。
例えば、特許文献1には、難燃剤として(2,5-ジメタクリロキシフェニル)ジフェニルホスフィンオキシドや、その類縁体が提案されている。しかしながら、これらの化合物を使用した樹脂組成物においては、低熱膨張性、耐熱性、機械的強度、電気特性について未だ改善の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第2013/114866号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、新規なイソシアヌレート環を有するリン化合物と、該イソシアヌレート環を有するリン化合物の合成方法、該イソシアヌレート環を有するリン化合物を含有する難燃剤、該イソシアヌレート環を有するリン化合物と樹脂成分を含有する樹脂組成物を提供することを目的とする。
更に、該樹脂組成物を用いたプリプレグ、樹脂付き金属箔、熱硬化性樹脂フィルム、金属張積層板、プリント配線板、接着剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、前記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ある種のリン化合物と、ある種のイソシアヌレート化合物とを反応させることによって得られるイソシアヌレート環を有するリン化合物により、所期の目的を達成し得ることを認め、本発明を完成するに至ったものである。
即ち、第1の発明は、化学式(I)で示されるイソシアヌレート環を有するリン化合物である。
【0008】
【化1】
(式中、Rは、炭素数1~20のアルキル基、アリール基、ベンジル基を表し、Rは、式(1)で示される基を表す。或いは、RおよびRが連結して環を形成してもよい。Rは、同一または異なって、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基を表す。Rは、同一または異なって、水素原子、炭素数1~20のアルキル基、アリール基、ベンジル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基を表す。Yは、同一または異なって、炭素数1~20のアルキレン基を表す。)
【0009】
【化2】
(式中、R、RおよびYは、前記と同様である。)
【0010】
第2の発明は、化学式(II)で示されるリン化合物と、化学式(III)で示されるイソシアヌレート化合物とを反応させることを特徴とする第1の発明のイソシアヌレート環を有するリン化合物の合成方法である。
【0011】
【化3】
(式中、Rは、前記と同様であり、Rは、-Y-Xを表す。或いは、RおよびRが連結して環を形成してもよい。Yは、前記と同様である。Xは、同一または異なって、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシルオキシ基(OMs)、トシルオキシ基(OTs)、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基(OTf)を表す。)
【0012】
【化4】
(式中、RおよびRは、前記と同様である。)
【0013】
第3の発明は、第1の発明のイソシアヌレート環を有するリン化合物を含有する難燃剤である。
第4の発明は、第1の発明のイソシアヌレート環を有するリン化合物と、樹脂成分を含有する樹脂組成物である。
第5の発明は、樹脂成分がポリフェニレンエーテル樹脂であることを特徴とする第4の発明の樹脂組成物である。
第6の発明は、第4の発明または第5の発明の樹脂組成物と、基材とを備えるプリプレグである。
第7の発明は、第4の発明または第5の発明の樹脂組成物または前記樹脂組成物の半硬化物を含む樹脂層と、金属箔とを備える樹脂付き金属箔である。
第8の発明は、第4の発明または第5の発明の樹脂組成物から形成される熱硬化性樹脂フィルムである。
第9の発明は、第4の発明または第5の発明の樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層と、金属箔とを備える金属張積層板である。
第10の発明は、第4の発明または第5の発明の樹脂組成物の硬化物、または第8の発明の熱硬化性樹脂フィルムの硬化物を含む絶縁層と、配線とを備えるプリント配線板である。
第11の発明は、第4の発明または第5の発明の樹脂組成物を成分とする接着剤である。
【発明の効果】
【0014】
本発明のイソシアヌレート環を有するリン化合物は、イソシアヌレート環を有する新規なリン化合物である。このようなリン化合物は、樹脂の難燃剤としての利用が期待される。
そして、本発明のイソシアヌレート環を有するリン化合物は、分子内にイソシアヌレート環と、不飽和結合基を有するので、樹脂の原料(樹脂材料)として使用した場合には、従来のリン化合物を使用した場合に比べ、低熱膨張性、耐熱性、接着性(密着性)、機械的特性、電気特性と難燃性に優れた硬化物を与えることが期待される。そのため、本発明の樹脂組成物は、プリント配線板等の材料として好適に使用できる。
更に、本発明の接着剤は、難燃性、低熱膨張性、耐熱性、接着性、機械的特性、電気特性に優れることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】実施例1において得られた白色粉末のIRスペクトルチャートである。
図2】実施例2において得られた白色粉末のIRスペクトルチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
(1.イソシアヌレート環を有するリン化合物)
本発明は、前記の化学式(I)で示されるイソシアヌレート環を有するリン化合物(以下、「本発明のリン化合物」と云うことがある)に関する。本発明のリン化合物は、化学式(I-1)で示されるリン化合物と、化学式(I-2)で示されるリン化合物を包含する。
【0017】
【化5】
(式中、Rは、炭素数1~20のアルキル基、アリール基、ベンジル基を表す。Rは、同一または異なって、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基を表す。Rは、同一または異なって、水素原子、炭素数1~20のアルキル基、アリール基、ベンジル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基を表す。Yは、同一または異なって、炭素数1~20のアルキレン基を表す。)
【0018】
【化6】
(式中、Rは、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基を表す。Rは、水素原子、炭素数1~20のアルキル基、アリール基、ベンジル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基を表す。Yは、炭素数1~20のアルキレン基を表す。)
【0019】
化学式(I-1)で示されるリン化合物としては、例えば、化学式(I-1-1)~化学式(I-1-12)で示されるリン化合物が挙げられる。
また、化学式(I-2)で示されるリン化合物としては、例えば、化学式(I-2-1)~化学式(I-2-3)で示されるリン化合物が挙げられる。
【0020】
【化7】
【0021】
【化8】
【0022】
【化9】
【0023】
およびRで表される炭素数1~20のアルキル基としては、鎖状または分岐状の炭素数1~20のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基等が挙げられる。
【0024】
およびRで表されるアリール基としては、フェニル基、2-トリル基、3-トリル基、4-トリル基、2,3-キシリル基、2,4-キシリル基、2,5-キシリル基、2,6-キシリル基、3,4-キシリル基、3,5-キシリル基、2,4,6-トリメチルフェニル基、2,3,5-トリメチルフェニル基、2,3,6-トリメチルフェニル基、2,4,5-トリメチルフェニル基、2,3,5,6-テトラメチルフェニル基、ビフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基等が挙げられる。
【0025】
およびRは、前述のとおり、RおよびRが連結して環を形成してもよい。RおよびRが連結して環を形成する例としては、化学式(I-2)で示されるリン化合物が挙げられる。
【0026】
およびRで表される炭素数2~20のアルケニル基としては、鎖状または分岐状の炭素数2~20のアルケニル基が挙げられ、具体的には、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基等が挙げられる。
【0027】
およびRで表される炭素数2~20のアルキニル基としては、鎖状または分岐状の炭素数2~20のアルキニル基が挙げられ、具体的には、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、1-ブチニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基、ノニニル基、デシニル基、ウンデシニル基、ドデシニル基、トリデシニル基、テトラデシニル基、ペンタデシニル基、ヘキサデシニル基、ヘプタデシニル基、オクタデシニル基、ノナデシニル基、イコシニル基等が挙げられる。
【0028】
Yで表される炭素数1~20のアルキレン基としては、鎖状又は分岐状の炭素数1~20のアルキレン基が挙げられ、具体的には、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、エチルメチレン基、ジメチルメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基等が挙げられる。
【0029】
化学式(I-1)で示されるリン化合物において、好ましい置換基は以下の通りである。
は、炭素数1~5のアルキル基、フェニル基、2,6-キシリル基、ビフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、ベンジル基が好ましい。
およびRは、互いに同一であって、炭素数2~4のアルケニル基、炭素数2~4のアルキニル基が好ましい。
Yは、メチレン基が好ましい。
【0030】
化学式(I-2)で示されるリン化合物において、好ましい置換基は以下の通りである。
およびRは、互いに同一であって、炭素数2~4のアルケニル基、炭素数2~4のアルキニル基が好ましい。
Yは、メチレン基が好ましい。
【0031】
(2.本発明のリン化合物の合成方法)
本発明のリン化合物は、化学式(II)で示されるリン化合物と、化学式(III)で示されるイソシアヌレート化合物とを反応させることにより合成することができる。
【0032】
化学式(II)で示されるリン化合物は、化学式(II-1)で示されるリン化合物と化学式(II-2)で示されるリン化合物を包含する。
【0033】
【化10】
(式中、RおよびYは、前記と同様である。Xは、同一または異なって、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシルオキシ基(OMs)、トシルオキシ基(OTs)、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基(OTf)を表す。)
【0034】
【化11】
(式中、Yは、前記と同様である。Xは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシルオキシ基(OMs)、トシルオキシ基(OTs)、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基(OTf)を表す。)
【0035】
前記化学式(II)中、RおよびRは、前述のとおり、RおよびRが連結して環を形成してもよい。RおよびRが連結して環を形成する例としては、化学式(II-2)で示されるリン化合物が挙げられる。
【0036】
化学式(II-1)で示されるリン化合物としては、例えば、化学式(II-1-1)~化学式(II-1-10)で示されるリン化合物が挙げられる。
また、化学式(II-2)で示されるリン化合物としては、例えば、化学式(II-2-1)~化学式(II-2-4)で示されるリン化合物が挙げられる。
【0037】
【化12】
【0038】
【化13】
【0039】
これらのリン化合物は、市販の試薬を購入して使用できるほか、例えば、Indian Journal of Chemistry, Section B: Organic Chemistry Including Medicinal Chemistry, 44B(6), 1248-1251(2005)、RSC Advances, 6(57), 52485-52394(2016)、Youji Huaxue, 13(5), 527-532(1993)、Agricultural and Biological Chemistry, 46(2), 411-418(1982)等に記載の方法に準拠して合成することができる。
【0040】
化学式(III)で示されるイソシアヌレート化合物としては、例えば、化学式(III-1)~化学式(III-3)で示されるイソシアヌレート化合物が挙げられる。
【0041】
【化14】
【0042】
これらのイソシアヌレート化合物は、市販の試薬を購入して使用できるほか、例えば、特開2016-216399号公報に記載の方法に準拠して合成することができる。
【0043】
化学式(II-1)で示されるリン化合物と、化学式(III)で示されるイソシアヌレート化合物を反応させることにより、化学式(I-1)で示されるリン化合物を合成する例を反応スキーム(A)に示す。
また、化学式(II-2)で示されるリン化合物と、化学式(III)で示されるイソシアヌレート化合物を反応させることにより、化学式(I-2)で示されるリン化合物を合成する例を反応スキーム(B)に示す。
【0044】
【化15】
(式中、R、R、R、YおよびXは、前記と同様である。)
【0045】
【化16】
(式中、R、R、YおよびXは、前記と同様である。)
【0046】
反応スキーム(A)において、化学式(III)で示されるイソシアヌレート化合物の使用量(仕込み量)は、化学式(II-1)で示されるリン化合物の使用量(仕込み量)に対して、2~4倍モルの範囲における適宜の割合とすることが好ましい。
反応スキーム(B)において、化学式(III)で示されるイソシアヌレート化合物の使用量(仕込み量)は、化学式(II-2)で示されるリン化合物の使用量(仕込み量)に対して、1~2倍モルの範囲における適宜の割合とすることが好ましい。
【0047】
反応スキーム(A)、(B)においては、反応の進行によって副生する酸を除去するための塩基(イ)を使用することが好ましい。また、必要により、反応触媒(ロ)、反応溶媒(ハ)を適宜使用してもよい。
【0048】
塩基(イ)としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、N,N-ジイソプロピルエチルアミン、ジアザビシクロノネン、ジアザビシクロウンデセン、ピリジン、イミダゾール、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素セシウム、リン酸三リチウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸三セシウム、リン酸水素二リチウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸水素二セシウム、リン酸二水素リチウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸二水素セシウム、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸セシウム、ナトリウムアルコキシド、カリウムアルコキシド、t-ブトキシカリウム等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0049】
反応スキーム(A)において、塩基(イ)の使用量(仕込み量)は、化学式(II-1)で示されるリン化合物の使用量(仕込み量)に対して、2~5倍モルの範囲における適宜の割合とすることが好ましい。
反応スキーム(B)において、塩基(イ)の使用量(仕込み量)は、化学式(II-2)で示されるリン化合物の使用量(仕込み量)に対して、1~2.5倍モルの範囲における適宜の割合とすることが好ましい。
【0050】
反応触媒(ロ)としては、例えば、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム等のアルカリ金属ヨウ化物塩が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0051】
反応スキーム(A)において、反応触媒(ロ)の使用量(仕込み量)は、化学式(II-1)で示されるリン化合物の使用量(仕込み量)に対して、0.01~0.3倍モルの範囲における適宜の割合とすることが好ましい。
反応スキーム(B)において、反応触媒(ロ)の使用量(仕込み量)は、化学式(II-2)で示されるリン化合物の使用量(仕込み量)に対して、0.01~0.3倍モルの範囲における適宜の割合とすることが好ましい。
【0052】
反応溶媒(ハ)としては、反応を阻害しない限りにおいては特に限定されず、例えば、
テトラヒドロフラン、ジオキサン、酢酸エチル、アセトニトリル、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、水等の溶剤が挙げられ、必要によりこれらを組み合わせて、その適宜量を使用することができる。
【0053】
反応スキーム(A)、(B)において、反応温度は、50~140℃の範囲に設定されることが好ましい。また、反応時間は、設定した反応温度に応じて適宜設定されるが、1~30時間の範囲に設定することが好ましい。
【0054】
反応終了後、得られた反応液(反応混合物)から、例えば、反応溶媒の留去による反応液の濃縮や溶媒抽出法等の手段によって、目的物である本発明のリン化合物を取り出すことができる。
更に、必要により、水等による洗浄や、活性炭処理、シリカゲルクロマトグラフィー、再結晶等の手段を利用して精製することができる。
【0055】
(3.難燃剤および樹脂組成物)
本発明の難燃剤および樹脂組成物は、本発明のリン化合物を含有する。本発明のリン化合物は、高い難燃効果を有するため、樹脂用の難燃剤として好適に使用できる。本発明のリン化合物を樹脂組成物に含有することで、樹脂組成物の硬化物(成形体)は、優れた難燃性を示す。
なお、本発明の樹脂組成物は、本発明のリン化合物と樹脂成分に加え、必要に応じてその他の難燃剤、重合性成分、重合開始剤、反応性希釈剤、フッ素樹脂、無機充填剤、添加剤を含有してもよい。また、本発明において、樹脂組成物とは、硬化前の混合物の状態を意味する。
【0056】
[樹脂成分]
本発明の樹脂組成物において用いられる樹脂成分(硬化前および半硬化状態の樹脂を含む)は、樹脂の成形体の材料として通常用いられるものであれば特に限定されない。
樹脂成分としては、例えば、ポリエチレン樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイソプレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリスチレン樹脂、耐衝撃性ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル-スチレン樹脂(AS樹脂)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂(ABS樹脂)、メチルメタクリレート-ブタジエン-スチレン樹脂(MBS樹脂)、メチルメタクリレート-アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂(MABS樹脂)、アクリロニトリル-アクリルゴム-スチレン樹脂(AAS樹脂)、ポリメチル(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂(ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート等)、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK樹脂)、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリチオエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、液晶ポリマー樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂などが挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0057】
本発明の樹脂組成物における本発明のリン化合物の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分100重量部に対して、0.1~200重量部、好ましくは0.5~100重量部、より好ましくは、1~80重量部である。
【0058】
[その他の難燃剤]
本発明の樹脂組成物には、難燃剤として本発明のリン化合物以外の難燃剤(その他の難燃剤)を併用してもよい。
その他の難燃剤としては、例えば、リン酸エステル化合物、ホスファゼン化合物、亜リン酸エステル化合物、ホスフィン化合物、リン酸メラミン、リン酸アミド化合物、リン酸アミドエステル化合物、ホスフィネート化合物およびその塩、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、メラム、ポリリン酸メラム、メレム、ポリリン酸メレム、赤燐、メロン、メラミン、ピロリン酸メラミン、メラミンシアヌレート、サクシノグアナミン、ホスホン酸エステル、ホスフィン酸エステル、ホスフィンオキサイド、エチレンビスペンタブロモベンゼン、エチレンビステトラブロモフタルイミド等が挙げられる。
リン酸エステル化合物としては、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、1,3-フェニレンビス(ジ2,6-キシレニルホスフェート)、9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキサイド(DOPO)、芳香族縮合リン酸エステル化合物等の縮合リン酸エステル化合物、環状リン酸エステル化合物等が挙げられる。
ホスファゼン化合物としては、例えば、環状又は鎖状のホスファゼン化合物が挙げられる。環状ホスファゼン化合物は、シクロホスファゼンとも呼ばれ、リンと窒素とを構成元素とする二重結合を分子中に有する環状構造の化合物である。
亜リン酸エステル化合物としては、例えば、トリメチルホスファイト、トリエチルホスファイト等が挙げられる。
ホスフィン化合物としては、例えば、トリス-(4-メトキシフェニル)ホスフィン、トリフェニルホスフィン等が挙げられる。
これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0059】
本発明の樹脂組成物におけるその他の難燃剤の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分100重量部に対して、0~200重量部、好ましくは0.5~100重量部、より好ましくは、1~50重量部である。
【0060】
[重合性成分]
本発明の樹脂組成物には、重合性成分(重合性のモノマーおよび/またはオリゴマー)を含有してもよい。重合性成分としては、ビニル化合物、ビニリデン化合物、ジエン化合物、アクリル化合物、環状化合物(エポキシ化合物、ラクトン化合物、ラクタム化合物、環状エーテル化合物等)等が挙げられる。
これらの重合成分としては、例えば、塩化ビニル、ブタジエン、イソプレン、スチレン、耐衝撃性ポリスチレン前駆体、アクリロニトリル-スチレン樹脂(AS樹脂)前駆体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂(ABS樹脂)前駆体、メチルメタクリレート-ブタジエン-スチレン樹脂(MBS樹脂)前駆体、メチルメタクリレート-アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂(MABS樹脂)前駆体、アクリロニトリル-アクリルゴム-スチレン樹脂(AAS樹脂)前駆体、メチル(メタ)アクリレート、エポキシアクリレート樹脂前駆体、エポキシ化油アクリレート樹脂前駆体、ウレタンアクリレート樹脂前駆体、ポリエステルアクリレート樹脂前駆体、ポリエーテルアクリレート樹脂前駆体、アクリルアクリレート樹脂前駆体、不飽和ポリエステル樹脂前駆体、ビニル/アクリレート樹脂前駆体、ビニルエーテル系樹脂前駆体、ポリエン/チオール樹脂前駆体、シリコンアクリレート樹脂前駆体、ポリブタジエンアクリレート樹脂前駆体、ポリスチリル(エチル)メタクリレート樹脂前駆体、ポリカーボネートアクリレート樹脂前駆体、脂環式エポキシ樹脂前駆体、グリシジルエーテルエポキシ樹脂前駆体、および、光硬化性または熱硬化性のポリイミド樹脂前駆体、ケイ素含有樹脂前駆体、エポキシ樹脂前駆体などが挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0061】
本発明の樹脂組成物における重合性成分の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分100重量部に対して、0~200重量部、好ましくは0.5~100重量部、より好ましくは、1~50重量部である。
【0062】
[重合開始剤]
本発明の樹脂組成物には、重合開始剤を含有してもよい。重合開始剤は、本発明の樹脂組成物を重合させる方法により適宜選択することができる。重合開始剤としては、熱重合開始剤、光重合開始剤、ラジカル重合開始剤等が挙げられる。
熱重合開始剤としては、例えば、2,2-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、アゾビス-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾビスシクロヘキシルニトリル、アゾビスシアノ吉草酸等のアゾ化合物;ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート等の過酸化物;芳香族スルホン酸塩等の酸発生剤等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0063】
光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン系光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、ベンゾイン系光重合開始剤、チオキサントン系光重合開始剤、スルホニウム系光重合開始剤、ヨードニウム系光重合開始剤等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
光重合開始剤を使用する場合は、必要に応じて第三級アミン等の増感剤を併用してもよい。
【0064】
ラジカル重合開始剤としては、例えば、ジ-t-ブチルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキサイド)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキサイド)ヘキシン-3、α,α′-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、t-ブチルパーオキシベンゾエート等の過酸化物が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0065】
本発明の樹脂組成物における重合開始剤の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分100重量部に対して、0~10重量部、好ましくは0.05~5重量部、より好ましくは、0.1~3重量部である。
【0066】
[反応性希釈剤]
本発明の樹脂組成物には、必要に応じて反応性希釈剤を含有してもよい。
反応性希釈剤としては、例えば、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、アリルグリシジルエーテル等の脂肪族アルキルグリシジルエーテル;グリシジルメタクリレート、3級カルボン酸グリシジルエステル等のアルキルグリシジルエステル;スチレンオキサイド、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、p-s-ブチルフェニルグリシジルエーテル、ノニルフェニルグリシジルエーテル等の芳香族アルキルグリシジルエーテル等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0067】
本発明の樹脂組成物における反応性希釈剤の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分100重量部に対して、0~100重量部、好ましくは0.1~50重量部、より好ましくは、0.1~20重量部である。
【0068】
[フッ素樹脂]
本発明の樹脂組成物には、硬化物(形成体)の難燃性(特にドリッピング防止性能)を向上させる目的で、フッ素樹脂を含有してもよい。
フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)、ポリ(トリフルオロクロロエチレン)(CTFE)、ポリフルオロビニリデン(PVdF)等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0069】
本発明の樹脂組成物におけるフッ素樹脂の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分100重量部に対して、0~20重量部、好ましくは0.1~10重量部である。
【0070】
[無機充填剤]
本発明の樹脂組成物には、硬化物(形成体)の難燃性(特にドリッピング防止性能)と機械的強度を向上させる目的で、無機充填剤を含有してもよい。
無機充填剤としては、例えば、マイカ、天然マイカ、合成マイカ、カオリン、焼成カオリン、タルク、焼成タルク、ワラストナイト、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、クレー、焼成クレー、チタニア、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、珪酸カルシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、硼酸亜鉛、ガラスビーズ、ガラスバルーン、ガラスフレーク、ガラス短繊維、ガラス微粉末、中空ガラス、繊維状チタン酸アルカリ金属塩(チタン酸カリウム繊維、チタン酸ナトリウム繊維等)、繊維状硼酸塩(ホウ酸アルミニウム繊維、ホウ酸マグネシウム繊維、ホウ酸亜鉛繊維等)、酸化亜鉛繊維、酸化チタン繊維、酸化マグネシウム繊維、石膏繊維、珪酸アルミニウム繊維、珪酸カルシウム繊維、炭化珪素繊維、炭化チタン繊維、窒化珪素繊維、窒化チタン繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、アルミナ-シリカ繊維、ジルコニア繊維、石英繊維、薄片状チタン酸塩、薄片状二酸化チタン等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
特に樹脂組成物の低誘電率化のためには、無機充填材としてシリカ、窒化ホウ素等の低誘電率フィラーを使用することが好ましい。シリカとしては、例えば、粉砕シリカ、溶融シリカ、天然シリカ、焼成シリカ、合成シリカ、結晶シリカ、アモルファスシリカなどが挙げられる。
無機充填材の平均粒子径は5μm以下であることが好ましい。例えば、5μm以下の平均粒径を有するシリカ粒子等の無機充填剤を用いることによって、樹脂組成物を金属張積層板等に用いる場合に、金属箔との密着性が向上する。
また、樹脂成分の劣化を抑える目的で、シランカップリング剤を用いて、無機充填剤の表面を被覆してもよい。
【0071】
本発明の樹脂組成物における無機充填剤の配合量は、特に制限されない。難燃性の向上と機械的特性の向上のバランスから、無機充填剤の配合量は、樹脂成分100重量部に対して、0~200重量部、好ましくは5~100重量部である。
【0072】
[添加剤]
本発明の樹脂組成物には、その用途や樹脂成分の種類等に応じ、目的とする物性を損なわない範囲で各種の添加剤を含有してもよい。
添加剤としては、例えば、ホワイトカーボン、窒化アルミニウム、ホウ酸亜鉛、錫酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、酸化モリブデン、窒化ケイ素、アエロジル、ウオラストナイト、ナノカーボン類(ナノカーボンチューブ、グラフェン、フラーレン等)、有機繊維(アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維等)、シランカップリング剤、ワックス類、脂肪酸およびその金属塩、離型剤(酸アミド類、パラフィン等)、塩素化パラフィン、シリコーン系難燃剤、臭素系難燃剤、難燃助剤(三酸化アンチモン等)、紫外線吸収剤(ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、シアノアクリレート化合物、トリアジン化合物等)、酸化防止剤(ヒンダードフェノール化合物、スチレン化フェノール化合物、有機リン系過酸化物分解剤、有機イオウ系過酸化物分解剤等)、蛍光増白剤(スチルベン誘導体等)、光安定剤(ヒンダードアミン化合物等)、光増感剤、光沢剤、金属不活性剤(ベンゾトリアゾール化合物等)、遮光剤(ルチル型酸化チタン、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム等)、消光剤(有機ニッケル等)、硬化剤、硬化促進剤、架橋剤、希釈剤、流動性調整剤、重合禁止剤、染料、顔料、着色剤、防曇剤、防黴剤、抗菌剤、防臭剤、可塑剤、帯電防止剤、界面活性剤、消泡剤、発泡剤、レベリング剤、滑剤、潤滑剤、チクソ性付与剤、増粘剤、核剤、強化剤、相溶化剤、導電剤、アンチブロッキング剤、アンチトラッキング剤、蓄光剤、可塑剤、接着剤、粘着剤、粘着性付与剤、各種安定剤等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0073】
本発明の樹脂組成物における添加剤の配合量は、特に制限されず、樹脂成分100重量部に対し、0~50重量部、好ましくは1~20重量部である。
【0074】
本発明の樹脂組成物は、樹脂成分に、本発明の難燃剤および必要に応じてその他の難燃剤、重合性成分、重合開始剤、反応性希釈剤、フッ素樹脂、無機充填剤、添加剤を公知の方法で混合および/またはは混練することによって製造できる。例えば、液状、粉末、ビーズ、フレークまたはペレット状の各成分の混合物を、押出機(1軸押出機、2軸押出機等)、混練機(バンバリーミキサー、加圧ニーダー、2本ロール、3本ロール等)等を用いて混合および/または混練することによって製造できる。
【0075】
(4.熱ラジカル硬化性樹脂組成物)
本発明の樹脂組成物(以下、「本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物」と云う)は、本発明のリン化合物と、熱ラジカル硬化性樹脂成分を含有する。また、本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物は、本発明のリン化合物と熱ラジカル硬化性樹脂成分に加え、必要に応じてその他の樹脂成分、その他の難燃剤、架橋剤、相溶化剤、ラジカル重合開始剤、無機充填剤、応力緩和剤、有機溶媒、添加剤を含有してもよい。また、本発明において、樹脂組成物とは、硬化前の混合物の状態を意味する。
【0076】
[熱ラジカル硬化性樹脂成分]
本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物において用いられる熱ラジカル硬化性樹脂成分(硬化前および半硬化状態の樹脂を含む)は、例えば、ポリフェニレンエーテル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビスマレイミド-トリアジン樹脂、多官能スチレン化合物、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
【0077】
ポリフェニレンエーテル樹脂としては、例えば、式(2)で示される構造を有する化合物が挙げられる。
【0078】
【化17】
(式中、Rは、同一または異なって、水素原子、炭素数1~6のアルキル基または炭素数2~6のアルケニル基を表す。nは、繰り返し単位の数を表し、通常、1以上の整数を表す。)
【0079】
で表される炭素数1~6のアルキル基としては、鎖状または分岐状の炭素数1~6のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基等が挙げられ、そのうちメチル基が好ましい。 Rで表される炭素数2~6のアルケニル基としては、鎖状または分岐状の炭素数2~6のアルケニル基が挙げられ、具体的には、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等が挙げられる。 Rは、同一または異なって、水素原子またはメチル基が好ましい。 nは、1~400が好ましい。
【0080】
式(2)で示される構造を有する化合物の一態様として、例えば、式(2-1)で示される構造を有する化合物、式(2-2)で示される構造を有する化合物、式(2-3)で示される構造を有する化合物等が挙げられる。
【0081】
【化18】
(式中、nは、前記と同様である。)
【0082】
【化19】
(式中、nは、前記と同様である。)
【0083】
【化20】
(式中、nは、前記と同様である。)
【0084】
式(2)で示される構造を有する化合物は、分子内に式(2)で示される構造を2個以上有していることが好ましい。さらにこの化合物は、架橋性基(例えば、(メタ)アクリル基、アリル基、ビニルベンジル基等の炭素-炭素二重結合を有する基)を有していることが好ましい。架橋性基は、この化合物の分子の末端に存在していることが好ましい。
【0085】
式(2)で示される構造を有する化合物の好ましい態様として、例えば、化学式(IV)で示される化合物が挙げられる。
【0086】
【化21】
(式中、Xは、同一または異なって、水素原子または式(3)で示される基を表す。Yは、-O-または式(4)で示される基を表す。Rは、前記と同様である。nは、同一または異なって、前記と同様である。)
【0087】
【化22】
(式中、R、RおよびRは、同一または異なって、水素原子または炭素数1~3のアルキル基を表す。Zは、同一または異なって、炭素数1~10のアルキレン基、-C(=O)-、-Ph-、-Ph-CH-または-Ph-CHCH-を表す。)
【0088】
【化23】
(式中、Rは、同一または異なって、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、またはアリール基を表す。Wは、フェニル基で置換されていてもよい炭素数1~6のアルキレン基、シクロアルキレン基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~6のアルケンジイル基、-C(=O)-、-S(O)-(mは、0、1または2を表す。)、または-(アルキレン)-(フェニレン)-(アルキレン)-を表す。)
【0089】
、RおよびRで表される炭素数1~3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。RおよびRは、水素原子が好ましく、Rは、水素原子またはメチル基が好ましい。
【0090】
Zで表される炭素数1~10のアルキレン基としては、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、エチルメチレン基、ジメチルメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基等が挙げられる。 Zは、-C(=O)-、-Ph-、-Ph-CH-または-Ph-CHCH-が好ましい。
【0091】
で表される炭素数1~6のアルキル基としては、鎖状または分岐状の炭素数1~6のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基等が挙げられる。 Rで表される炭素数2~6のアルケニル基としては、鎖状または分岐状の炭素数2~6のアルケニル基が挙げられ、具体的には、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等が挙げられる。 Rで表されるアリール基としては、例えば、フェニル基、2-トリル基、3-トリル基、4-トリル基等が挙げられる。 Rは、水素原子またはメチル基が好ましい。
【0092】
Wで表されるフェニル基で置換されていてもよい炭素数1~6のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、フェニルメチレン基、フェニルメチルメチレン基、ジフェニルメチレン基等が挙げられる。 Wで表されるシクロアルキレン基としては、例えば、シクロヘキサン-1,1-ジイル基等が挙げられる。 Wで表されるハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~6のアルケンジイル基としては、例えば、エチレン-1,1-ジイル、2,2-ジクロロエチレン-1,1-ジイル等が挙げられる。 Wで表される-(アルキレン)-(フェニレン)-(アルキレン)-としては、例えば、-(炭素数1~3のアルキレン)-(フェニレン)-(炭素数1~3のアルキレン)-等が挙げられる。炭素数1~3のアルキレンとしては、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、エチルメチレン基、ジメチルメチレン基等が挙げられ、好ましくはジメチルメチレン基である。フェニレン基としては、1,2-フェニレン基、1,3-フェニレン基、1,4-フェニレン基が挙げられ、好ましくは1,4-フェニレン基である。 Wは、炭素数1~6のアルキレン基が好ましく、炭素数1~3のアルキレン基(特にジメチルメチレン基)がより好ましい。
【0093】
は、式(4)で示される基(式中、Rが水素原子またはメチル基を表し、Wが炭素数1~3のアルキレン基を表す。)が好ましい。
【0094】
化学式(IV)で示される化合物のうち好ましいものとして、例えば、化学式(IV-1)で示される化合物、化学式(IV-2)で示される化合物、化学式(IV-3)で示される化合物等が挙げられる。
【0095】
【化24】
(式中、R、R、Wおよびnは、前記と同様である。)
【0096】
【化25】
(式中、R、R、R、R、Wおよびnは、前記と同様である。)
【0097】
【化26】
(式中、nは、前記と同様である。)
【0098】
これらのポリフェニレンエーテル樹脂は、公知の方法、例えば、米国特許第4059568号明細書、The Journal of Organic Chemistry, 34, 297-303(1969)等の記載に従いまたは準拠して合成することができる。
【0099】
ポリフェニレンエーテル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、通常、1000~120000であり、1000~50000が好ましく、1000~20000がより好ましい。重量平均分子量は、スチレン換算による、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用いて測定することができる。
【0100】
ビスマレイミド樹脂は、分子内に2つのマレイミド基を有する化合物であり、硬化前のビスマレイミド化合物を意味する。ビスマレイミド樹脂としては、例えば、脂肪族系ビスマレイミド化合物、芳香族系ビスマレイミド化合物等が挙げられる。
【0101】
脂肪族系ビスマレイミド化合物としては、例えば、N,N′-(2,2,4-トリメチルヘキサメチレン)ビスマレイミド、N,N′-デカメチレンビスマレイミド、N,N′-オクタメチレンビスマレイミド、N,N′-ヘプタメチレンビスマレイミド、N,N′-ヘキサメチレンビスマレイミド、N,N′-ペンタメチレンビスマレイミド、N,N′-テトラメチレンビスマレイミド、N,N′-トリメチレンビスマレイミド、N,N′-エチレンビスマレイミド、N,N′-(オキシジメチレン)ビスマレイミド、1,13-ビスマレイミド-4,7,10-トリオキサトリデカン、1,11-ビスマレイミド-3,6,9-トリオキサウンデカン等が挙げられる。
【0102】
芳香族系ビスマレイミド化合物としては、例えば、N,N′-(4-メチル-1,3-フェニレン)ビスマレイミド、N,N′-(1,3-フェニレン)ビスマレイミド、N,N′-(1,4-フェニレン)ビスマレイミド、N,N′-(1,2-フェニレン)ビスマレイミド、N,N′-(1,5-ナフチレン)ビスマレイミド、N,N′-(4-クロロ-1,3-フェニレン)ビスマレイミド、N,N′-(メチレンジ-p-フェニレン)ビスマレイミド、N,N′-(4,4′-ビフェニレン)ビスマレイミド、N,N′-(スルホニルジ-p-フェニレン)ビスマレイミド、N,N′-(オキシジ-p-フェニレン)ビスマレイミド、N,N′-(3,3′-ジメチル-4,4′-ビフェニレン)ビスマレイミド、N,N′-(ベンジリデンジ-p-フェニレン)ビスマレイミド、N,N′-[メチレンビス(3-クロロ-4-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N′-[メチレンビス(3-メチル-4-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N′-[メチレンビス(3-メトキシ-4-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N′-(チオジ-p-フェニレン)ビスマレイミド、N,N′-3,3′-ベンゾフェノンビスマレイミド、N,N′-[メチレンビス(3-メチル-5-エチル-4-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N′-[テトラメチレンビス(オキシ-p-フェニレン)]ビスマレイミド、2,2-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)]スルホン、1,4-フェニレンビス(4-マレイミドフェノキシ)、ビス[3-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(3-マレイミドフェノキシ)フェニル]ケトン、1,3-フェニレンビス(4-マレイミドフェノキシ)、ビス[4-(4-マレイミドフェニルチオ)フェニル]エーテル等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0103】
ビスマレイミド-トリアジン樹脂としては、マレイミド化合物とシアン酸エステル化合物を主成分とし、プレポリマー化させたものであれば特に限定されない。例えば、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパンと、ビス(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタンとを加熱溶融し、重合反応させたもの、ノボラック型シアン酸エステル樹脂と、ビス(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタンとを加熱溶融し、重合反応させた後、メチルエチルケトンに溶解させたものが挙げられる。
【0104】
多官能スチレン化合物としては、例えば、ビスビニルフェニルメタン、1,2-ビス(m-ビニルフェニル)エタン、1,2-ビス(p-ビニルフェニル)エタン、1-(p-ビニルフェニル)-2-(m-ビニルフェニル)エタン、1,3-ビス(m-ビニルフェニルエチル)ベンゼン、1,3-ビス(p-ビニルフェニルエチル)ベンゼン、1-(p-ビニルフェニルエチル)-3-(m-ビニルフェニルエチル)ベンゼン、1,4-ビス(m-ビニルフェニルエチル)ベンゼン、1,4-ビス(p-ビニルフェニルエチル)ベンゼン、1,6-ビス(ビニルフェニル)ヘキサンおよび側鎖にビニル基を有するジビニルベンゼン重合体(オリゴマー)が挙げられる。
【0105】
ベンゾシクロブテン樹脂は、2個以上のベンゾシクロブテン基が直接、または有機基を介して結合しているものであれば特に制限はない。
【0106】
本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物において、前述した熱ラジカル硬化性樹脂成分は、単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0107】
[その他の樹脂成分]
本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物には、熱ラジカル硬化性樹脂成に加え、必要に応じて、熱ラジカル硬化性樹脂成分以外の樹脂成分(その他の樹脂成分)を併用してもよい。その他の樹脂成分としては、例えば、前述した樹脂成分(段落[0056]に記載の樹脂成分)、スチレン系ブロック共重合体等が挙げられる。 スチレン系ブロック共重合体としては、例えば、スチレン-ブタジエンブロック共重合体、スチレン-イソプレンブロック共重合体、スチレン-エチレン/ブチレン-スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン-(エチレン-エチレン/プロピレン)-スチレンブロック共重合体(SEEPS)、スチレン-エチレン/プロピレン-スチレンブロック共重合体(SEPS)等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0108】
本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物におけるその他の樹脂成分の配合量は、特に制限はなく、熱ラジカル硬化性樹脂成分100重量部に対して、0~1000重量部、好ましくは50~800重量部、より好ましくは、100~700重量部である。
【0109】
[難燃剤]
本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物には、難燃剤として本発明のリン化合物に加え、必要に応じて本発明のリン化合物以外の難燃剤(段落[0058]に記載のその他の難燃剤)を併用してもよい。
【0110】
本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物における本発明のリン化合物の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分(熱ラジカル硬化性樹脂成分とその他の樹脂成分の合計)100重量部に対して、1~200重量部、好ましくは1~160重量部、より好ましくは2~100重量部である。
また、本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物におけるその他の難燃剤の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分(熱ラジカル硬化性樹脂成分とその他の樹脂成分の合計)100重量部に対して、0~100重量部、好ましくは1~80重量部、より好ましくは、1~40重量部である。
【0111】
[架橋剤]
本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物には、樹脂組成物の効果を発揮できる範囲において、架橋剤を含有してもよい。 架橋剤としては、例えば、モノ(炭素数6~20のアルキル)ジアリルイソシアヌレート、1-ベンジル-3,5-ジアリルイソシアヌレート、1-(4-ビニルベンジル)-3,5-ジアリルイソシアヌレート等のモノベンジルジアリルイソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレート、トリアリルトリメリテート、多官能スチレン化合物(段落[0104]に記載の多官能スチレン化合物)等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0112】
本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物における架橋剤の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分(熱ラジカル硬化性樹脂成分とその他の樹脂成分の合計)100質量部に対して、0~200重量部、好ましくは5~150重量部、より好ましくは10~100重量部である。
【0113】
本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物は、必要に応じてさらに他の成分、例えば、相溶化剤、ラジカル重合開始剤(段落[0064]に記載のラジカル重合開始剤)、無機充填剤(段落[0070]に記載の無機充填剤)、応力緩和剤、有機溶媒、添加剤(段落[0072]に記載の添加剤)等を含有してもよい。
【0114】
[相溶化剤] 相溶化剤としては、例えば、1,2-ポリブタジエン、1,4-ポリブタジエン、マレイン変性ポリブタジエン、アクリル変性ポリブタジエン、エポキシ変性ポリブタジエン等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0115】
本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物における相溶化剤の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分(熱ラジカル硬化性樹脂成分とその他の樹脂成分の合計)100質量部に対して、0~100重量部、好ましくは20~50重量部である。
【0116】
[ラジカル重合開始剤] 本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物におけるラジカル重合開始剤の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分(熱ラジカル硬化性樹脂成分とその他の樹脂成分の合計)100重量部に対して、0.001~10重量部、好ましくは0.005~5重量部、より好ましくは、0.01~3重量部である。
【0117】
[無機充填剤] 本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物における無機充填剤の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分(熱ラジカル硬化性樹脂成分とその他の樹脂成分の合計)100重量部に対して、0~500重量部、好ましくは1~200重量部、より好ましくは5~100重量部である。
【0118】
[応力緩和剤] 応力緩和剤としては、特に限定されず、例えば、シリコーン樹脂粒子等が挙げられる。応力緩和剤の平均粒子径は10μm以下であることが好ましい。このような平均粒径を有する応力緩和剤を用いることによって、本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物を金属張積層板等に用いる場合に、金属箔との密着性が向上する。
【0119】
本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物における応力緩和剤の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分(熱ラジカル硬化性樹脂成分とその他の樹脂成分の合計)100質量部に対して、0~100重量部、好ましくは0~50重量部である。
【0120】
[有機溶媒] 有機溶媒としては、熱ラジカル硬化性樹脂成分を溶解又は分散できるものであれば特に限定されず、例えば、メチルエチルケトン(MEK)等のケトン溶媒;ジブチルエーテル等のエーテル溶媒;酢酸エチル等のエステル溶媒;ジメチルホルムアミド等のアミド溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒;トリクロロエチレン等の塩素化炭化水素溶媒等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。有機溶媒を含有する本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物は、後述するように、樹脂ワニスとして基材に含浸させてプリプレグを製造するために用いることができる。
【0121】
本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物における有機溶媒の配合量は、樹脂ワニスを基材に塗布又は含浸・塗布させる作業に応じて調整すればよく、樹脂成分(熱ラジカル硬化性樹脂成分とその他の樹脂成分の合計)100質量部に対して、30~1000重量部、好ましくは100~500重量部である。
【0122】
[添加剤] 本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物における添加剤の配合量は、特に制限はなく、樹脂成分(熱ラジカル硬化性樹脂成分とその他の樹脂成分の合計)100重量部に対して、0~50重量部、好ましくは1~20重量部である。
【0123】
本発明の熱ラジカル硬化性樹脂組成物は、熱ラジカル硬化性樹脂成分に、本発明の難燃剤および必要に応じて、その他の樹脂成分、その他の難燃剤、架橋剤、相溶化剤、ラジカル重合開始剤、無機充填剤、応力緩和剤、有機溶媒、添加剤を公知の方法で混合および/またはは混練することによって製造できる。例えば、液状、粉末、ビーズ、フレークまたはペレット状の各成分の混合物を、押出機(1軸押出機、2軸押出機等)、混練機(バンバリーミキサー、加圧ニーダー、2本ロール、3本ロール等)等を用いて混合および/または混練することによって製造できる。
【0124】
(5.本発明の樹脂組成物の用途)
前述の3.に記載の樹脂組成物および前述の4.に記載の熱ラジカル硬化性樹脂組成物(以下、両者を合わせて「本発明の樹脂組成物」と云う)は、プリプレグ、樹脂付き金属箔、熱硬化性樹脂フィルム、金属張積層板、プリント配線板、樹脂板、半導体装置、接着剤等の用途に好適に使用できる。
【0125】
[プリプレグ]
本発明のプリプレグについて、説明する。
本発明の樹脂組成物を用いてRCC等に使用するプリプレグを製造する際には、本発明の樹脂組成物をワニス状に調製し、樹脂ワニスとして用いることができる。このような樹脂ワニスは、例えば、以下のようにして調製することができる。
まず、有機溶媒に溶解できる各成分(本発明の樹脂組成物に含まれる各成分)を、有機溶媒に投入して溶解させる。この際、必要に応じて、加熱してもよい。その後、必要に応じて用いられる有機溶媒に溶解しない成分(本発明の樹脂組成物に含まれる各成分)、例えば、無機充填材等を添加して、ボールミル、ビーズミル、プラネタリーミキサー、ロールミル等を用いて、所定の分散状態になるまで分散させることにより、ワニス状の本発明の樹脂組成物が調製できる。
【0126】
本発明のプリプレグは、本発明の樹脂組成物または本発明の樹脂組成物の半硬化物と、基材とを備える。この半硬化物とは、本発明の樹脂組成物を、途中まで硬化した状態(Bステージ化された状態)のものである。
【0127】
本発明のプリプレグとしては、本発明の樹脂組成物の半硬化物(Bステージ化された状態の樹脂組成物)と基材とを備えるプリプレグであってもよく、硬化前の本発明の樹脂組成物(Aステージの樹脂組成物)と基材とを備えるプリプレグであってもよい。
【0128】
プリプレグに用いられる基材としては、例えば、ガラスクロス、アラミドクロス、ポリエステルクロス、LCP(液晶ポリマー)不織布、ガラス不織布、アラミド不織布、ポリエステル不織布、パルプ紙、リンター紙等が挙げられる。ガラスクロスの材質は、通常のEガラスの他、Dガラス、Sガラス、NEガラス、クォーツガラス、L-ガラス等が挙げられる。なお、ガラスクロスを用いると、機械強度が優れた積層板が得られる。ガラスクロスとしては、偏平処理加工したガラスクロスが好ましい。偏平処理加工としては、例えば、ガラスクロスを適宜の圧力でプレスロールにて連続的に加圧してヤーンを偏平に圧縮することにより行うことができる。基材の厚みとしては、例えば、0.02~0.3mmのものが挙げられる。
【0129】
プリプレグ中の基材の占める割合は、プリプレグ全体中、20~80重量%であり、25~70重量%が好ましい。
【0130】
プリプレグの製造方法としては、例えば、本発明の樹脂組成物をワニス状に調製し、基材に含浸させる方法や塗布させる方法等が挙げられる。含浸・塗布させる方法としては、例えば、基材を浸漬する方法(ディッピング)や、ロール、ダイコート、バーコート等を用いて塗布する方法、スプレーなどによる噴霧する方法等が挙げられる。この含浸・塗布は、必要に応じて複数回繰り返すことも可能である。また、樹脂成分濃度の異なる複数の樹脂組成物を用いて含浸・塗布を繰り返すことも可能である。含浸・塗布した後に、乾燥や加熱してもよい。
【0131】
本発明の樹脂組成物が含浸・塗布された基材は、80~180℃で1~10分間加熱することにより半硬化状態(Bステージの状態)のプリプレグが得られる。
【0132】
本発明の樹脂組成物をプリプレグに使用する際の、好ましい配合例(有機溶媒を除く)を表1に示す。
【0133】
【表1】
【0134】
このようなプリプレグを使用することで、電気特性(例えば、誘電特性等)、耐熱性、難燃性、接着強度、耐薬品性に優れた金属張積層板やプリント配線板を製造することができる。
【0135】
[樹脂付き金属箔]
本発明の樹脂付き金属箔について、説明する。
本発明の樹脂付き金属箔は、本発明の樹脂組成物または本発明の樹脂組成物の半硬化物を含む樹脂層と、金属箔とを備える。
本発明の樹脂付き金属箔は、本発明の樹脂組成物または本発明の樹脂組成物の半硬化物を含む樹脂層の表面上に金属箔を備える。また、本発明の樹脂付き金属箔は、樹脂層と金属箔との間に、他の層を備えていてもよい。
【0136】
前記の樹脂層としては、前述したように、本発明の樹脂組成物の半硬化物(Bステージ化された状態の樹脂組成物)であってもよく、硬化前の本発明の樹脂組成物(Aステージの樹脂組成物)であってもよい。また、前記の樹脂層には、基材を含んでいても、含んでいなくてもよい。基材としては、プリプレグの基材と同様のものを用いることができる。
【0137】
金属箔としては、例えば、銅箔またはアルミニウム箔等が挙げられる。銅箔の厚みとしては、12~70μm程度のものが挙げられる。
【0138】
本発明の樹脂付き金属箔の製造方法としては、例えば、前述したようなワニス状に調製した本発明の樹脂組成物を、金属箔上に塗布する方法等が挙げられる。塗布する方法としては、金属箔に、本発明の樹脂組成物を塗布させることができる方法であれば、特に限定されない。例えば、ロール、ダイコート、バーコート等を用いて塗布する方法やスプレーなどによる噴霧する方法等が挙げられる。また、塗布した後に、乾燥や加熱してもよい。
【0139】
本発明の樹脂組成物が塗布された金属箔は、80~180℃で1~10分間加熱することにより半硬化状態(Bステージの状態)の樹脂付き金属箔が得られる。
【0140】
本発明の樹脂組成物を、基材を含む樹脂付き金属箔に使用する際の好ましい配合例(有機溶媒を除く)は、前述のプリプレグの場合と同じである(段落[0133]の表1参照)。また、本発明の樹脂組成物を、基材を含まない樹脂付き金属箔に使用する際の好ましい配合例(有機溶媒を除く)を表2に示す。
【0141】
【表2】
【0142】
このような樹脂付き金属箔を使用することで、電気特性(例えば、誘電特性等)、耐熱性、難燃性、接着強度、耐薬品性に優れた金属張積層板やプリント配線板を製造することができる。
【0143】
[熱硬化性樹脂フィルム]
本発明の熱硬化性樹脂フィルムについて、説明する。
本発明の熱硬化性樹脂フィルムは、本発明の樹脂組成物を用いて、所望の形状に形成することで製造することができる。例えば、本発明の熱硬化性樹脂フィルムは、本発明の樹脂組成物を、支持体の上に、塗布した後、乾燥することにより、製造することができる。
支持体は、特に限定されず、例えば、銅、アルミニウム等の金属箔、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)等の有機フィルム等が挙げられる。支持体はシリコーン系化合物等で離型処理されていてもよい。なお、本発明の樹脂組成物は、種々の形状で使用することができ、形状は特に限定されない。
【0144】
本発明の樹脂組成物を支持体に塗布する方法は、特に限定されないが、薄膜化・膜厚制御の観点から、グラビア法、スロットダイ法、ドクターブレード法等が好ましい。スロットダイ法では、熱硬化後の厚みが5~300μmになる樹脂組成物の未硬化フィルム(本発明の熱硬化性樹脂フィルム)を得ることができる。
【0145】
乾燥条件は、本発明の樹脂組成物に使用する有機溶媒の種類や量、塗布の厚み等に応じて、適宜、設定することができる。例えば、50~120℃で、1~60分間の条件とすることができる。このようにして得られた本発明の熱硬化性樹脂フィルムは、良好な保存安定性を有する。なお、熱硬化性樹脂フィルムは、所望のタイミングで、支持体から剥離することができる。
【0146】
本発明の熱硬化性樹脂フィルムの硬化は、例えば、150~230℃で、30~180分間の条件で行うことができる。本発明の熱硬化性樹脂フィルムの硬化は、銅箔等による配線が形成された基板間に熱硬化性樹脂フィルムを挟んでから行ってもよく、銅箔等による配線を形成した熱硬化性樹脂フィルムを、適宜積層した後に行ってもよい。また、熱硬化性樹脂フィルムは、基板上の配線を保護するカバーレイフィルムとして用いることもでき、その際の硬化条件も同様である。
また、本発明の熱硬化性樹脂フィルムは、フレキシブルプリント配線板(FPC)用のフレキシブル銅張積層板(FCCL)、多層基板用の銅張積層板(CCL)、またはビルドアップ材などに好適に使用できる。
【0147】
本発明の樹脂組成物を、熱硬化性樹脂フィルムに使用する際の好ましい配合例(有機溶媒を除く)を表3に示す。なお、有機溶媒を加える場合、粘度が200~3000mPa・sの範囲となるように適宜添加することが好ましい。
【0148】
【表3】
【0149】
[金属張積層板]
本発明の金属張積層板について、説明する。
本発明の金属張積層板は、本発明の樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層と、金属箔とを備える。金属張積層板は、絶縁層の表面上に金属箔を備える。また、金属張積層板は、絶縁層と金属箔との間に、他の層を備えていてもよい。
また、絶縁層には、基材を含んでいても、含んでいなくてもよい。基材としては、プリプレグの基材と同様のものを用いることができる。金属箔としては、樹脂付き金属箔の金属箔と同様のものを用いることができる。
【0150】
金属張積層板の製造方法としては、例えば、前述のプリプレグを用いる方法等が挙げられる。プリプレグを用いて金属張積層板を作製する方法としては、プリプレグを1枚または複数枚重ね、さらにその上下の両面または片面に銅箔等の金属箔を重ね、これを加熱加圧成形して積層一体化する方法等が挙げられる。この方法によって、両面または片面金属箔張りの積層体を製造することができる。
加熱加圧条件は、製造する金属張積層板の厚みやプリプレグに使用する樹脂組成物の配合等により適宜設定することができる。例えば、温度:170~220℃、圧力:1.5~5.0MPa、時間:60~150分間の条件とすることができる。
また、金属張積層板は、プリプレグを用いずに、製造することもできる。例えば、ワニス状の本発明の樹脂組成物を金属箔上に塗布し、金属箔上に本発明の樹脂組成物を含む層を形成した後、加熱加圧する方法、支持体として金属箔を用いた熱硬化性樹脂フィルムを硬化させる方法等が挙げられる。
【0151】
本発明の樹脂組成物を、基材を含む金属張積層板に使用する際の好ましい配合例(有機溶媒を除く)は、前述のプリプレグの場合と同じである(段落[0133]の表1参照)。また、本発明の樹脂組成物を、基材を含まない金属張積層板に使用する際の好ましい配合例(有機溶媒を除く)は、前述の基材を含まない樹脂付き金属箔の場合と同じである(段落[0141]の表2参照)。
【0152】
この様な金属張積層板を使用することで、電気特性(例えば、誘電特性等)、耐熱性、難燃性、接着強度、耐薬品性に優れたプリント配線板を製造することができる。
【0153】
[プリント配線板]
本発明のプリント配線板について、説明する。
本発明のプリント配線板は、本発明の樹脂組成物の硬化物、または本発明の熱硬化性フィルムの硬化物を含む絶縁層と、配線とを備える。本発明のプリント配線板は、絶縁層の表面上に配線を備える。また、本発明のプリント配線板は、絶縁層と配線との間に、他の層を備えていてもよい。
また、絶縁層には、基材を含んでいても、含んでいなくてもよい。また、基材としては、プリプレグの基材と同様のものを用いることができる。
本発明のプリント配線板は、本発明の樹脂組成物の硬化物、または本発明の熱硬化性樹脂フィルムの硬化物を含む絶縁層を備えることにより、電気特性(例えば、誘電特性等)に優れるとともに、難燃性が高い。
【0154】
配線としては、プリント配線板に備えられる配線であれば、特に限定されない。例えば、絶縁層上に積層した金属箔を部分的に除去して形成する配線等が挙げられる。また、配線としては、例えば、サブトラクティブ、アディティブ、セミアディティブ、化学機械研磨(CMP)、トレンチ、インクジェット、スキージ、転写等を用いた方法により形成する配線等が挙げられる。
【0155】
プリント配線板の製造方法としては、例えば、前述の金属張積層板を用いる方法等が挙げられる。金属張積層板を用いてプリント配線板を製造する方法としては、金属張積層板の表面の金属箔をエッチング加工等して回路形成する方法等が挙げられる。この方法によって、金属張積層体の表面に回路として導体パターンを設けたプリント配線板を得ることができる。
【0156】
本発明の樹脂組成物を、絶縁層に基材を含むプリント配線板に使用する際の好ましい配合例(有機溶媒を除く)は、前述のプリプレグの場合と同じである(段落[0133]の表1参照)。また、本発明の樹脂組成物を、絶縁層に基材を含まないプリント配線板に使用する際の好ましい配合例(有機溶媒を除く)は、前述の基材を含まない樹脂付き銅箔の場合と同じである(段落[0141]の表2参照)。
【0157】
このようにして得られるプリント配線板は、電気特性(例えば、誘電特性等)、耐熱性、難燃性、耐薬品性に優れ、回路の剥離が充分に抑制されたものである。さらに、半導体チップを接合したパッケージの形態にしても、実装しやすい上に品質にばらつきがなく、信号速度やインピーダンスにも優れている。
【0158】
[樹脂版]
本発明の樹脂組成物は、板状に硬化させた樹脂板としても用いることができる。例えば、ワニス状の本発明の樹脂組成物を板状になるように塗布して、乾燥させ、その後、硬化させることによって得られる樹脂板等が挙げられる。また、樹脂板としては、例えば、前記金属張積層板の金属箔を除去したアンクラッド板等も挙げられる。
【0159】
[半導体装置]
本発明の樹脂組成物を半導体装置に用いる場合について、説明する。
半導体装置は、本発明の樹脂組成物、または本発明の熱硬化性樹脂フィルムを用い、これを硬化することで製造できる。この半導体装置は、本発明の樹脂組成物の硬化物、または本発明の熱硬化性樹脂フィルムの硬化物により、電気特性(例えば、誘電特性等)に優れ、難燃性が高いため、高周波用途に適する。
半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電子部品、半導体回路、これらを組み込んだモジュール、電子機器等を含むものである。
【0160】
[接着剤]
本発明の接着剤について、説明する。
本発明の接着剤は、本発明の樹脂組成物を成分として含む。本発明の接着剤は、金属、無機材料および樹脂材料から選択される2つの材料間の接着剤として用いることができる。特に、金属と、金属、無機材料および樹脂材料から選択される材料との接着剤として好ましい。
【0161】
前記の金属としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、錫、鉄、銀、金およびこれらの合金等が挙げられる。これらの金属の中でも、銅が好ましい。また、金属の形態としては、これらの金属からなる板、箔、めっき膜等が挙げられる。
【0162】
前記の無機材料としては、例えば、シリコン、セラミック、フィラーとして使用されるカーボン、無機塩、ガラス等が挙げられる。具体的には、シリコン、炭化ケイ素、シリカ、ガラス、珪藻土、珪酸カルシウム、タルク、ガラスビーズ、セリサイト活性白土、ベントナイト、アルミノケイ酸塩、マイカ等のケイ素化合物;アルミナ、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化チタン等の酸化物;水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、塩基性炭酸マグネシウム等の水酸化物;炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、ハイドロタルサイト、炭酸マグネシウム等の炭酸塩;硫酸バリウム、石膏等の硫酸塩;チタン酸バリウム等のチタン酸塩;窒化アルミ、窒化ケイ素等の窒化物;鱗片状黒鉛(天然黒鉛)、膨張黒鉛、膨張化黒鉛(合成黒鉛)等のグラファイト類;活性炭類;炭素繊維類;カーボンブラック等が挙げられる。
これらの無機材料の中でも、シリコン、セラミック(アルミナ、炭化ケイ素、窒化アルミ、窒化ケイ素、チタン酸バリウム等)、ガラスおよび無機塩が好ましい。
【0163】
前記の樹脂材料としては、ナイロン、アクリレート樹脂、エポキシ樹脂、オレフィン樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、フッ素含有樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、液晶樹脂等が挙げられ、これらを混合したり、互いに変性したりして、組み合わせたものであってもよい。
これらの樹脂材料の中でも、アクリレート樹脂、エポキシ樹脂、オレフィン樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、フッ素含有樹脂、ポリエーテル樹脂、液晶樹脂、シリコーン樹脂およびポリイミド樹脂が好ましい。
【0164】
接着剤を用いて材料を接着する方法としては、公知の方法により行うことができる。具体的には、(1)金属、無機材料、樹脂材料から選択される材料の表面に接着剤を塗布し、塗布した接着剤の一部または全体に他の材料を圧着して接着(硬化)する方法や、(2)半硬化した接着剤をシート状に形成したものを金属、無機材料、樹脂材料から選択される材料の表面に張り付け、接着剤の他方の面の一部または全体に他の材料を圧着して接着(硬化)する方法が挙げられる。
【0165】
接着剤の硬化方法としては、公知の方法により行うことができる。例えば、熱プレス機を用いて加熱・加圧する方法や、最初に塗布した接着剤を乾燥した後、熱処理する方法などが挙げられる。加熱・加圧の条件としては、例えば、温度:50~300℃(特に、80~250℃)、圧力:0.1~50MPa(特に、0.5~10MPa)、時間:1分~10時間程度(特に、30分~5時間程度)とすることができる。
【0166】
本発明の接着剤を用いることにより、2つの材料、特に材質の異なる2つの材料を接着させることができるので、各種電気または電子部品、半導体ウェハ、プリント配線板、フレキシブル金属張積層板等の電子デバイスに好適に利用することができる。
【0167】
本発明の樹脂組成物を、接着剤に使用する際の好ましい配合例(有機溶媒を除く)は、前述の熱硬化性樹脂フィルムの場合と同じである(段落[0148]の表3参照)。
【0168】
なお、本明細書において、用語「含む」又は「有する」には、「から本質的になる」及び「からなる」の概念を含むものとする。
【実施例0169】
以下、実施例(合成試験、評価試験)および比較例(評価試験)により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。ここで用いられる「部」は特に断りの無い限り「重量部」を表す。
なお、参考例および合成試験において使用した主原料は、以下のとおりである。
【0170】
[主原料]
・2-フェノキシ-5,5-ビス(ブロモメチル)-1,3,2-ジオキサホスホリナン2-オキシド(Indian Journal of Chemistry, Section B: Organic Chemistry Including Medicinal Chemistry, 44B(6), 1248-1251(2005)に記載の方法に準拠して合成した。化学式(II-1-1)参照。)
・ジアリルイソシアヌレート(四国化成工業製、化学式(III-1)参照。)
・N,N-ジメチルホルムアミド(富士フィルム和光純薬製)
・炭酸カリウム(富士フィルム和光純薬製)
・ヨウ化カリウム(富士フィルム和光純薬製)
・イソプロピルアルコール(富士フィルム和光純薬製)
・4-(メタンスルホニルオキシ)メチル-2,6,7-トリオキサ-1-ホスファビシクロ[2.2.2]オクタン1-オキシド(RSC Advances, 6(57), 52485-52494(2016)に記載の方法に準拠して合成した。化学式(II-2-1)参照。)
・炭酸ナトリウム(富士フィルム和光純薬製)
・ヨウ化ナトリウム(富士フィルム和光純薬製)
【0171】
評価試験において使用した主原料(本発明のリン化合物を除く)は、以下のとおりである。
[主原料]
(A)難燃剤
・1,3-フェニレンビス(ジ2,6-キシレニルホスフェート)(大八化学工業製、商品名「PX-200」、化学式(V)参照。)
【0172】
【化27】
【0173】
(B)熱ラジカル硬化性樹脂成分
・メタクリル変性ポリフェニレンエーテル(SABIC製、ポリフェニレンエーテル樹脂、商品名「SA9000-111」、分子量:2300)
(C)その他の樹脂成分
・スチレン・ブタジエンブロック共重合体(旭化成製、スチレン系ブロック共重合体、商品名「タフプレンA」、スチレン/ブタジエン重量比=40/60)
(D)架橋剤
・1-ドデシル-3,5-ジアリルイソシアヌレート(四国化成工業製)
(E)ラジカル重合開始剤
・α,α′-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン(日本油脂製、商品名「パーブチルP」)
(F)無機充填剤
・シリカ(アドマテックス製、商品名「アドマファインSC2300-SVJ」)
(G)有機溶媒
・トルエン(富士フィルム和光純薬製)
【0174】
実施例および比較例において採用した評価試験(難燃性の評価、Tg、CTEの測定、密着性の評価)の方法は、以下のとおりである。
【0175】
[難燃性の評価]
樹脂組成物を、25μm厚のポリイミドフィルム上に、乾燥後の塗膜が50±5μmの厚みになるようにバーコーターを用いて塗布し、恒量になるまでトルエンを留去した。次いで、150℃で30分間、200℃で1時間の条件で熱処理を行うことにより評価用フィルムを作製した。この評価用フィルムについて、米国UL規格の垂直燃焼試験のUL94 VTM試験方法に準じて、難燃性を評価した。
【0176】
[Tg、CTEの測定]
樹脂組成物を、離型剤を施した半径3.5cmのアルミカップに、硬化後の厚みが1.5mmとなるように流し込み、恒量になるまでトルエンを留去した。次いで、150℃で30分間、200℃で1時間の条件で熱処理を行うことにより評価用硬化物を作製した。この評価用硬化物について、熱機械分析装置(TMA、日立ハイテクサイエンス製、「TMA7100」)を用いて、ガラス転位温度(Tg)と線膨張係数(CTE)を測定した(フローガス:窒素、昇温条件:5℃/min.)。
【0177】
[密着性の評価]
樹脂組成物を、10×10cmのポリイミドフィルム(厚み:40μm、東レ・デュポン製、「カプトンLK」)上に乾燥後の厚みが15μmになるように塗布し、恒量になるまでトルエンを留去した。次いで、樹脂組成物の塗布面上にガラスエポキシ基材(FR-4グレード)を重ね、150℃で30分間、200℃で1時間、0.5MPaの加熱および加圧条件でプレスすることにより試験片を作製した。この試験片について、「JIS C6481」に準拠して、常態ピール強度を測定した。
【0178】
〔実施例1〕
<2-フェノキシ-5,5-ビス[(テトラヒドロ-2,4,6-トリオキソ-3,5-ジ-2-ペンテン-1-イル-1,3,5-トリアジン-1(2H)-イル)メチル]-1,3,2-ジオキサホスホリナン2-オキシドの合成>
容量1Lのナスフラスコに、2-フェノキシ-5,5-ビス(ブロモメチル)-1,3,2-ジオキサホスホリナン2-オキシド40.00g(100.00mmol)、ジアリルイソシアヌレート46.02g(220.00mmol)、炭酸カリウム34.55g(250.00mmol)、ヨウ化カリウム1.66g(10.00mmol)、ジメチルホルムアミド200.00gを仕込み、撹拌しながら、100℃まで昇温し、36時間撹拌した。
続いて、この反応液にトルエンを加え、水洗し、有機層を濃縮した。得られた濃縮物をイソプロピルアルコールにより再結晶を行い、41.50gの白色粉末を得た(収率63.2%)。
【0179】
この白色粉末のH-NMRスペクトルデータは、以下のとおりであった。
1H-NMR (d6-DMSO) δ: 7.42(t, 2H), 7.24(t, 1H), 7.21(d, 2H), 5.76-5.85(m, 4H), 5.11-5.27(m, 8H), 4.86(s, 2H), 4.35-4.48(m, 12H), 4.26(s, 2H).
また、この白色粉末のIRスペクトルデータは、図1に示したチャートのとおりであった。
これらのスペクトルデータより、得られた白色粉末は、化学式(I-1-1)で示される表題のリン化合物であるものと同定した。
【0180】
〔実施例2〕
<4-(テトラヒドロ-2,4,6-トリオキソ-3,5-ジ-2-ペンテン-1-イル-1,3,5-トリアジン-1(2H)-イル)メチル-2,6,7-トリオキサ-1-ホスファビシクロ[2.2.2]オクタン1-オキシドの合成>
容量1Lのナスフラスコに、4-(メタンスルホニルオキシ)メチル-2,6,7-トリオキサ-1-ホスファビシクロ[2.2.2]オクタン1-オキシド41.31g(160.00mmol)、ジアリルイソシアヌレート35.15g(168.00mmol)、炭酸ナトリウム25.43g(240.00mmol)、ヨウ化ナトリウム2.40g(16.00mmol)、N,N-ジメチルホルムアミド188.80gを仕込み、撹拌しながら、100℃まで昇温し、14時間撹拌した。30℃まで冷却後、水400gを添加し、析出した固体をろ別し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、メタノールの順で固体を洗浄し、減圧下で乾燥し、45.00gの白色粉末を得た(収率75.80%)。
【0181】
この白色粉末のH-NMRスペクトルデータは、以下のとおりであった。
1H-NMR (d6-DMSO) δ: 5.77-5.86(m, 2H), 5.13-5.29(m, 4H), 4.67(d, 6H), 4.33-4.35(m, 4H), 3.73(s, 2H).
また、この白色粉末のIRスペクトルデータは、図2に示したチャートのとおりであった。
これらのスペクトルデータより、得られた白色粉末は、化学式(I-2-1)で示される表題のリン化合物であるものと同定した。
【0182】
〔実施例3〕
難燃剤として実施例1において合成したリン化合物を107.5重量部と、熱ラジカル硬化性樹脂成分としてメタクリル変性ポリフェニレンエーテルを22.4重量部と、その他の樹脂成分としてスチレン・ブタジエンブロック共重合体を138.8重量部と、架橋剤として1-ドデシル-3,5-ジアリルイソシアヌレートを20.0重量部と、ラジカル重合開始剤としてα,α′-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼンを1.2重量部と、無機充填剤としてシリカを134.4重量部と、有機溶媒としてトルエンを314.8重量部とを混合して熱ラジカル硬化性樹脂組成物を調製した。
この樹脂組成物について、評価試験を行ったところ、得られた試験結果は表4に示したとおりであった。
【0183】
〔実施例4、比較例1~2〕
実施例3の場合と同様にして、表4に示した組成を有する熱ラジカル硬化性樹脂組成物を調製し、それらの樹脂組成物について、評価試験を行ったところ、得られた試験結果は、表4に示したとおりであった。
【0184】
【表4】
【0185】
表4の結果より、分子内にイソシアヌレート環と、不飽和結合基(アリル基)を有する本発明のリン化合物を難燃剤として使用した実施例3、4は共に、難燃剤を使用していない比較例1に比べて、難燃性が向上し、従来の難燃剤を使用した比較例2と同等の難燃性を示した。
また、実施例3、4は共に、比較例1、2に比べて、Tgが高く、CTEが低い値を示した。これは、実施例3、4の樹脂組成物の硬化物の架橋密度が増加し、耐熱性が高く、且つ、温度による体積変化が抑制できていることを示している。
加えて、実施例3、4は共に、比較例1と比べて、密着性が向上している。
従って、本発明のリン化合物(実施例1、2の化合物)を難燃剤として使用することで、低熱膨張性、耐熱性、接着性(密着性)と難燃性に優れた硬化物を与えることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0186】
本発明のリン化合物は、樹脂の難燃剤としての利用が期待される。
また、本発明のリン化合物を含有する樹脂組成物は、低熱膨張性、耐熱性、接着性(密着性)、機械的特性、電気特性と難燃性に優れた硬化物を与えることが期待されるため、プリント配線板等の材料や接着剤の材料等に好適である。
図1
図2