(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】P2024146842
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】樹脂組成物、樹脂シート、積層体、シート硬化物及び回路基板材料
(51)【国際特許分類】
C08L 53/02 20060101AFI20241004BHJP
C08L 23/00 20060101ALI20241004BHJP
C08L 79/08 20060101ALI20241004BHJP
C08K 5/3415 20060101ALI20241004BHJP
C08L 25/02 20060101ALI20241004BHJP
C08L 39/04 20060101ALI20241004BHJP
C08L 45/00 20060101ALI20241004BHJP
B32B 27/30 20060101ALI20241004BHJP
B32B 25/00 20060101ALI20241004BHJP
H05K 1/03 20060101ALI20241004BHJP
【FI】
C08L53/02
C08L23/00
C08L79/08 Z
C08K5/3415
C08L25/02
C08L39/04
C08L45/00
B32B27/30 B
B32B25/00
H05K1/03 610H
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024049795
(22)【出願日】2024-03-26
(31)【優先権主張番号】P 2023056973
(32)【優先日】2023-03-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006035
【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100142309
【弁理士】
【氏名又は名称】君塚 哲也
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(72)【発明者】
【氏名】牛島 麻友香
【テーマコード(参考)】
4F100
4J002
【Fターム(参考)】
4F100AH02A
4F100AH03A
4F100AK03A
4F100AK52B
4F100AK73A
4F100AL02A
4F100AL09A
4F100EJ17A
4F100EJ42A
4F100GB41
4F100JA04A
4F100JA06A
4F100JB12A
4F100JB16A
4F100JG04A
4F100JG05
4F100JK07A
4F100JK08
4F100JL14B
4F100JL14C
4F100YY00A
4J002AC031
4J002AC061
4J002AC071
4J002AC081
4J002BB021
4J002BB051
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4J002BC013
4J002BC051
4J002BJ003
4J002BK004
4J002BP011
4J002BP014
4J002BP021
4J002CE004
4J002CM042
4J002EU026
4J002GF00
4J002GQ01
(57)【要約】
【課題】低誘電特性と低線熱膨張係数のバランスに優れたシート硬化物及び回路基板材料、並びに、低誘電特性と低線熱膨張係数のバランスに優れた前記シート硬化物及び前記回路基板材料を製造可能な樹脂組成物、樹脂シート及び積層体を提供する。
【解決手段】本発明の一態様に係る樹脂組成物は、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー及びエチレン系重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂(A1)と、分子内に1つ以上のN-置換マレイミド基を有するマレイミド化合物(B)と、分子内に2つ以上のエチレン性不飽和結合を有するラジカル重合性化合物(C)と、を含有し、前記熱可塑性樹脂(A1)、前記マレイミド化合物(B)及び前記ラジカル重合性化合物(C)の合計量を100質量%としたとき、前記マレイミド化合物(B)の含有量が1質量%以上30質量%未満である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー及びエチレン系重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂(A1)と、分子内に1つ以上のN-置換マレイミド基を有するマレイミド化合物(B)と、分子内に2つ以上のエチレン性不飽和結合を有するラジカル重合性化合物(C)と、を含有し、
前記熱可塑性樹脂(A1)、前記マレイミド化合物(B)及び前記ラジカル重合性化合物(C)の合計量を100質量%としたとき、前記マレイミド化合物(B)の含有量が1質量%以上30質量%未満である、樹脂組成物。
【請求項2】
前記熱可塑性樹脂(A1)として、スチレン系熱可塑性エラストマーを含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
【請求項3】
前記スチレン系熱可塑性エラストマーのスチレン含有量が10質量%以上70質量%以下である、請求項2に記載の樹脂組成物。
【請求項4】
前記ラジカル重合性化合物(C)として、2官能芳香族ビニル化合物及びトリアルケニルイソシアヌレート化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
【請求項5】
前記マレイミド化合物(B)と前記ラジカル重合性化合物(C)の含有質量比が(B):(C)=1:0.5~1:10である、請求項1に記載の樹脂組成物。
【請求項6】
環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
【請求項7】
前記環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)が、ポリオレフィンの側鎖に脂環式構造を有する共重合体である、請求項6に記載の樹脂組成物。
【請求項8】
請求項1~7のいずれか1項に記載の樹脂組成物からなる、樹脂シート。
【請求項9】
請求項8に記載の樹脂シートの一方又は両方の面に、離型フィルムを備える、積層体。
【請求項10】
請求項8に記載の樹脂シートを硬化させてなる、シート硬化物。
【請求項11】
請求項8に記載の樹脂シートからなる絶縁層と、導体とを積層してなる、回路基板材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は樹脂組成物、樹脂シート、積層体、シート硬化物及び回路基板材料に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電気・電子機器の高性能・高機能化に伴い、通信速度及び情報伝達量の向上のために、通信周波数の高周波化が進んでいる。
回路基板にデジタル信号を流すと、送信されたデジタル信号の一部が回路基板中で熱変換され、伝送損失が発生する。伝送損失の量は比誘電率及び誘電正接の積で表されるため、低損失通信を実現するには、比誘電率及び誘電正接の低い材料、すなわち低誘電特性を有する部材が必要となる。特に高周波領域における伝送信号はより熱に変換されやすい特徴があるため、より低誘電特性を有する材料が求められている。
【0003】
低誘電特性を有する材料としては、例えば、エポキシ化合物とシアネート化合物とが配合されたポリフェニレンエーテル樹脂組成物(例えば、特許文献1参照)や、マレイミド樹脂(例えば、特許文献2参照)等の熱硬化性樹脂、環状オレフィン系樹脂組成物(例えば、特許文献3参照)等の熱可塑性樹脂が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010-059363号公報
【特許文献2】特開2012-255059号公報
【特許文献3】国際公開第2006/095511号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献1~3のような低誘電樹脂と、導体とを積層して回路基板材料を作製する場合、樹脂層と導体との線熱膨張係数の差が大きいと、積層後にカールや反りが発生する場合がある。近年、電気・電子機器は小型化や多層化が進んでいるため、樹脂層の線熱膨張係数を低減して、積層体のカールや反りを改善することが求められている。
【0006】
そこで、本発明の目的は、低誘電特性と低線熱膨張係数のバランスに優れたシート硬化物及び回路基板材料、並びに、低誘電特性と低線熱膨張係数のバランスに優れた前記シート硬化物及び前記回路基板材料を製造可能な樹脂組成物、樹脂シート及び積層体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】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、熱可塑性樹脂に特定の化合物を添加することにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
【0008】
本発明の要旨は以下のとおりである。
[1]スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー及びエチレン系重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂(A1)と、分子内に1つ以上のN-置換マレイミド基を有するマレイミド化合物(B)と、分子内に2つ以上のエチレン性不飽和結合を有するラジカル重合性化合物(C)と、を含有し、
前記熱可塑性樹脂(A1)、前記マレイミド化合物(B)及び前記ラジカル重合性化合物(C)の合計量を100質量%としたとき、前記マレイミド化合物(B)の含有量が1質量%以上30質量%未満である、樹脂組成物。
[2]前記熱可塑性樹脂(A1)として、スチレン系熱可塑性エラストマーを含む、上記[1]に記載の樹脂組成物。
[3]前記スチレン系熱可塑性エラストマーのスチレン含有量が10質量%以上70質量%以下である、上記[2]に記載の樹脂組成物。
[4]前記ラジカル重合性化合物(C)として、2官能芳香族ビニル化合物及びトリアルケニルイソシアヌレート化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、上記[1]~[3]のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
[5]前記マレイミド化合物(B)と前記ラジカル重合性化合物(C)の含有質量比が(B):(C)=1:0.5~1:10である、上記[1]~[4]のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
[6]環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)を含む、上記[1]~[5]のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
[7]前記環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)が、ポリオレフィンの側鎖に脂環式構造を有する共重合体である、[6]に記載の樹脂組成物。
[8]上記[1]~[7]のいずれか1つに記載の樹脂組成物からなる、樹脂シート。
[9]上記[8]に記載の樹脂シートの一方又は両方の面に、離型フィルムを備える、積層体。
[10]上記[8]に記載の樹脂シートを硬化させてなる、シート硬化物。
[11]上記[8]に記載の樹脂シートからなる絶縁層と、導体とを積層してなる、回路基板材料。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、低誘電特性と低線熱膨張係数のバランスに優れたシート硬化物及び回路基板材料、並びに、低誘電特性と低線熱膨張係数のバランスに優れた前記シート硬化物及び前記回路基板材料を製造可能な樹脂組成物、樹脂シート及び積層体を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に本発明について詳細に説明するが、以下の説明は、本発明の実施の形態の一例であり、本発明はその要旨を超えない限り、以下の記載内容に限定されるものではない。
以下において「~」という表現を用いる場合、その前後の数値又は物性値を含む表現として用いるものとする。
【0011】
<樹脂組成物>
本発明の一実施形態に係る樹脂組成物(以下、「本組成物」ともいう。)は、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー及びエチレン系重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂(A1)と、分子内に1つ以上のN-置換マレイミド基を有するマレイミド化合物(B)と、分子内に2つ以上のエチレン性不飽和結合を有するラジカル重合性化合物(C)と、を含有する。
本組成物からなるシート硬化物及び回路基板材料の線熱膨張係数が低くなる理由は定かではないが、マレイミド化合物(B)のみでは通常立体障害から単独での架橋反応が困難であるが、ラジカル重合性化合物(C)、もしくは、硬化反応時にラジカルが分子鎖の水素を引き抜くことで組成物中に生成する二重結合とマレイミド化合物(B)とが共重合することによって、剛直な架橋構造が形成され、分子運動性が制限されるからであると考えられる。
本組成物からなるシート硬化物及び回路基板材料は、耐熱性も良好になると考えられる。耐熱性が良好となる理由は定かではないが、本組成物を硬化させると、熱可塑性樹脂(A1)に絡み合ったマレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)によって疑似的に架橋密度が高くなり、弾性率が向上するからであると考えられる。
以下、本組成物の各成分について説明する。
【0012】
1.熱可塑性樹脂(A1)
本組成物の熱可塑性樹脂(A1)は、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー及びエチレン系重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種である。熱可塑性樹脂(A1)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0013】
上記スチレン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体(SIS)及びこれらを水添したスチレン-エチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SEBS)、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)、スチレン-イソブチレン-スチレン-ブロック共重合体(SIBS)等が挙げられる。
【0014】
上記オレフィン系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントとしてポリオレフィン(但し、後述する環状ポリオレフィンを除く)を含み、ソフトセグメントとしてゴム成分を含む。
上記オレフィン系熱可塑性エラストマーは、ポリオレフィンとゴム成分との混合物(ポリマーブレンド)であってもよく、ポリオレフィンとゴム成分とを架橋反応させた架橋物であってもよく、ポリオレフィンとゴム成分とを重合させた重合体であってもよい。
上記ポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられる。
上記ゴム成分としては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、プロピレン-ブタジエンゴム、アクリロニトリル-ブタジエンゴム、アクリロニトリル-イソプレンゴム等のジエン系ゴム、エチレン-プロピレン非共役ジエンゴム、エチレン-ブタジエン共重合体ゴム等が挙げられる。
【0015】
上記エチレン系重合体としては、エチレンの単独重合体、及びエチレンと他の単量体との共重合体が挙げられる。
上記エチレンと他の単量体との共重合体は、エチレンを主成分とすることが好ましい。ここで、「エチレンを主成分とする」とは、共重合体中にエチレン構造単位を50mol%以上、好ましくは60mol%以上含有することをいう。
また、エチレンと共重合する他の単量体は、エチレンと共重合可能な単量体であれば特に限定されない。
上記エチレン系重合体の好ましい例としては、低密度ポリエチレン(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、メタロセン系触媒を用い重合して得られたポリエチレン等が挙げられる。これらの中でも、柔軟性が高い点から、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)を用いることが特に好ましい。
【0016】
上記の熱可塑性樹脂(A1)の中でも、低誘電特性及び加工しやすさの観点から、スチレン系熱可塑性エラストマーが好ましく、スチレン-エチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SEBS)がより好ましい。
また、上記で例示した熱可塑性樹脂(A1)の中でも、特に熱可塑性樹脂(A1)とマレイミド化合物(B)、熱可塑性樹脂(A1)とラジカル重合性化合物(C)がそれぞれ反応しにくいような組み合わせを選択した場合には、熱可塑性樹脂(A1)は、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)と化学的結合を形成するのではなく、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)と分子鎖同士が互いに部分的かつ物理的に絡み合った構造をとるので、熱可塑性樹脂(A1)の低誘電特性を維持しながら、熱可塑性樹脂(A1)単体に比べて疑似的に架橋密度が高くなる。そのため、線熱膨張係数が低くなるうえに、弾性率が向上して耐熱性が良好となると考えられる。この観点からは、熱可塑性樹脂(A1)と、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)とは、互いに反応しない組み合わせであることが好ましく、上記の熱可塑性樹脂(A1)の中でも、スチレン系熱可塑性エラストマーが好ましく、スチレン-イソブチレン-スチレン-ブロック共重合体(SIBS)又はスチレン-エチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SEBS)がより好ましく、スチレン-エチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SEBS)がさらに好ましい。
【0017】
熱可塑性樹脂(A1)としてスチレン系熱可塑性エラストマーを用いる場合、スチレン含有量は、10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましい。また、スチレン含有量は、70質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらに好ましく、40質量%以下がよりさらに好ましい。
スチレン含有量が上記範囲内であると、熱可塑性樹脂(A1)の誘電正接が低く、弾性率も適度な値となるため、低誘電特性と耐熱性を両立でき、ハンドリング性も良好となる。
【0018】
熱可塑性樹脂(A1)は、公知の方法により変性されていてもよい。変性体としては、例えば、上記例示した熱可塑性樹脂(A1)と不飽和カルボン酸及びその無水物の少なくとも一方との反応物が挙げられる。
熱可塑性樹脂(A1)を変性することによりポリマーの極性が大きくなるので、銅箔等の導体との接着性向上が期待できる。
【0019】
上記不飽和カルボン酸及びその無水物の少なくとも一方としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α-エチルアクリル酸、マレイン酸、フマール酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ナジック酸類等の不飽和カルボン酸、及びこれらの無水物が挙げられる。
また、酸無水物としては、具体的には、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水ナジック酸類が挙げられる。
なお、ナジック酸類又はその無水物としては、エンドシス-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2,3-ジカルボン酸(ナジック酸)、メチル-エンドシス-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボン酸(メチルナジック酸)等及びその無水物が挙げられる。
【0020】
これらの不飽和カルボン酸及びその無水物の少なくとも一方の中では、アクリル酸、マレイン酸、ナジック酸、無水マレイン酸、無水ナジック酸が好ましい。
不飽和カルボン酸及びその無水物の少なくとも一方は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0021】
本組成物における熱可塑性樹脂(A1)の含有量は、低誘電特性の観点から、熱可塑性樹脂(A1)、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)の合計量を100質量%としたとき、20質量%以上が好ましく、25質量%以上がより好ましく、30質量%以上がさらに好ましく、35質量%以上がよりさらに好ましく、40質量%以上がとりわけ好ましい。一方、低線熱膨張係数の観点から、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下がさらに好ましい。
【0022】
また、本組成物における熱可塑性樹脂(A1)の含有量は、低誘電特性の観点から、本組成物の樹脂成分のうち60質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上がさらに好ましく、85質量%以上がよりさらに好ましい。前記含有量の上限は特に限定されず、本組成物の樹脂成分が熱可塑性樹脂(A1)のみ(100質量%)であってもよい。
なお、本発明において「樹脂成分」とは、本組成物に含まれる熱可塑性樹脂(A1)、後述する環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)、及び必要に応じて添加されるその他の樹脂をいう。「樹脂成分」は、ラジカル重合性化合物(C)を含まない。
【0023】
熱可塑性樹脂(A1)の24℃における貯蔵弾性率は、0.1MPa以上が好ましく、1MPa以上がより好ましい。また、前記貯蔵弾性率は、2000MPa未満が好ましく、1500MPa未満がより好ましく、1000MPa未満がさらに好ましく、500MPa未満がよりさらに好ましく、300MPa未満がいっそう好ましく、100MPa未満がよりいっそう好ましく、50MPa未満がさらにいっそう好ましい。
貯蔵弾性率を上記の上限値未満とすることで、得られるシート硬化物の柔軟性が良好となる。
また、貯蔵弾性率を上記の下限値以上とすることで、得られるシート硬化物の耐熱性やハンドリング性が良好となる。
【0024】
上記貯蔵弾性率は、熱可塑性樹脂(A1)を厚み300μmのシート状に成形して試験片とし、粘弾性スペクトロメーターで動的粘弾性を測定することによって求めた値である。測定条件は、実施例に記載の条件と同じであってよい。
【0025】
熱可塑性樹脂(A1)の密度は、0.98g/cm3以下が好ましく、0.95g/cm3以下がより好ましく、0.91g/cm3以下がさらに好ましい。一方、前記密度の下限は特に限定されないが、0.80g/cm3以上が好ましい。
密度が上記の値以下であることで、得られるシート硬化物の柔軟性が良好となる。
【0026】
上記密度は、熱可塑性樹脂(A1)を厚み300μmのシート状に成形して試験片とし、ASTM D792に準拠して測定することができる。
【0027】
熱可塑性樹脂(A1)の誘電正接は10GHzにおいて0.003未満が好ましく、0.002未満がより好ましく、0.001未満がさらに好ましい。
一方、下限は特に限定されず、0以上であればよい。
誘電正接が小さければ小さいほど誘電損失が小さいので、本組成物を回路基板材料とした際の電気信号の伝達効率、高速化が得られる。
【0028】
上記誘電正接は、熱可塑性樹脂(A1)を厚み300μmのシート状に成形して試験片とし、JIS C2565:1992に準拠して温度23℃、周波数10GHzの条件で測定して求めた値である。
【0029】
2.環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)
本組成物は、耐熱性の向上、誘電正接の低減、線熱膨張率の低減やタック性の低減などを目的として、環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)を含有してもよい。
耐熱性の向上、線熱膨張率やタック性などが良好となる理由は定かではないが、熱可塑性樹脂(A1)とともに環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)を含有することで、分子内に剛直な骨格が取り入れられるためと考えられる。
上記環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)は、脂環式構造を有する共重合体であり、具体的には、ポリオレフィンの側鎖に脂環式構造を有する共重合体である。当該脂環式構造の好適な例としては、シクロアルカン、ビシクロアルカン、多環式化合物等が挙げられる。これらのなかでも、シクロアルカンが好ましく、シクロヘキサンがより好ましい。
また、当該脂環式構造は、後述する水素化芳香族ビニルポリマーブロック単位が有する、芳香族環の水素化により生じる脂環式構造であることがより好ましい。
【0030】
環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)は、結晶融解ピーク温度が100℃未満であるのが好ましい。
環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)の結晶融解ピーク温度は、50℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、65℃以上がさらに好ましい。また、環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)の結晶融解ピーク温度は、90℃以下が好ましく、85℃以下がより好ましい。
本発明における結晶融解ピーク温度とは、加熱速度10℃/分で測定される示差走査熱量測定(DSC)において、結晶融解ピークが検出されたときの温度である。本樹脂組成物に用いる環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)は、結晶融解ピークが100℃未満に存在するものであればよく、例えば、100℃未満と、100℃以上の2点に結晶融解ピークが存在する場合も含まれる。
【0031】
なお、公知の環状ポリオレフィンとしては、単環式ノルボルネン系単量体又は多環式ノルボルネン系単量体由来の繰り返し単位を有する開環重合体の水素添加物(例えば、国際公開第2012/046443号、国際公開第2012/033076号等)が挙げられる。この環状ポリオレフィンは、重合体の主鎖に脂環式構造を有するものであり、結晶融解ピーク温度が100℃未満に存在しないか、あるいは非晶性である。
重合体の結晶性は通常、分子の構造の規則性や立体障害により変化するものであり、側鎖や主鎖に脂環式構造を有する重合体は立体障害が大きいため結晶化しにくく、非晶性となりやすい。
一方、本樹脂組成物の環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)は、後述する水素化共役ジエンポリマーブロック単位の構造を有することによって結晶性を呈するとともに、ポリオレフィンの側鎖に脂環式構造を有することにより、結晶融解ピーク温度を100℃未満に存在させることができる。
【0032】
前記環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)のメルトフローレート(MFR)は特に限定されないが、通常、0.1g/10分以上であり、成形方法や成形体の外観の観点から、好ましくは0.5g/10分以上である。また、前記メルトフローレート(MFR)は、通常、200g/10分以下であり、材料強度の観点から、好ましくは100g/10分以下、より好ましくは90.0g/10分以下である。前記MFRを上記範囲内にすることによって、熱可塑性樹脂(A1)との相溶性が良好となる。
MFRは、ISO R1133に従って、測定温度230℃、測定荷重2.16kgの条件で測定することで求められる。
【0033】
本樹脂組成物に用いる環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)としては、低誘電特性の観点から、少なくとも1種の水素化芳香族ビニルポリマーブロック単位及び少なくとも1種の水素化共役ジエンポリマーブロック単位を含む環状ポリオレフィン(以下、「環状ポリオレフィン(a)」ともいう)、又は当該環状ポリオレフィン(a)の不飽和カルボン酸及びその無水物の少なくとも一方による変性体が好ましい。
【0034】
本発明において「ブロック」とは、コポリマーの構造的又は組成的に異なった重合セグメントからのミクロ相分離を表すコポリマーの重合セグメントをいう。ミクロ相分離は、ブロックコポリマー中で重合セグメントが混じり合わないことにより生ずる。
なお、ミクロ相分離とブロックコポリマーは、PHYSICS TODAYの1999年2月号32-38頁の“Block Copolymers-Designer Soft Materials”で広範に議論されている。
【0035】
環状ポリオレフィン(a)は、水素化芳香族ビニルポリマーブロック単位(以下「ブロックA」ともいう)及び水素化共役ジエンポリマーブロック単位(以下「ブロックB」ともいう)からなるジブロックコポリマー、ブロックA及びブロックBの少なくとも一方を2以上含むトリブロックコポリマー、テトラブロックコポリマー、ペンタブロックコポリマー等が挙げられる。
環状ポリオレフィン(a)は、ブロックAを少なくとも2個含むことが好ましく、例えば、A-B-A型、A-B-A-B型、A-B-A-B-A型などが好適に挙げられる。
【0036】
また、環状ポリオレフィン(a)は、それぞれの末端に水素化芳香族ビニルポリマーからなるセグメントを含むことが好ましい。このため、本樹脂組成物の水素化ブロックコポリマーは、少なくとも2個の水素化芳香族ビニルポリマーブロック単位(ブロックA)を有し、この2個の水素化芳香族ビニルポリマーブロック単位(ブロックA)の間には、少なくとも1つの水素化共役ジエンポリマーブロック単位(ブロックB)を有することが好ましい。これらの観点から、環状ポリオレフィン(a)は、A-B-A型又はA-B-A-B-A型がより好ましい。
【0037】
環状ポリオレフィン(a)における水素化芳香族ビニルポリマーブロック単位(ブロックA)の含有率は、好ましくは30~99モル%、より好ましくは40~90モル%である。なかでも、さらに好ましくは50モル%以上、よりさらに好ましくは60モル%以上である。
水素化芳香族ビニルポリマーブロック単位(ブロックA)の比率が上記下限以上であれば剛性が低下することがなく、耐熱性や線熱膨張率も良好となる。一方、前記の比率が上記上限以下であれば柔軟性が良好となる。
【0038】
また、環状ポリオレフィン(a)における水素化共役ジエンポリマーブロック単位(ブロックB)の含有率は、好ましくは1~70モル%、より好ましくは10~60モル%である。なかでも、さらに好ましくは50モル%以下、よりさらに好ましくは40モル%以下である。
水素化共役ジエンポリマーブロック単位(ブロックB)の比率が上記下限以上であれば柔軟性が良好となる。一方、前記の比率が上記上限以下であれば剛性が低下することがなく、耐熱性や線熱膨張率も良好となる。
【0039】
環状ポリオレフィン(a)を構成する水素化芳香族ビニルポリマーブロック単位及び水素化共役ジエンポリマーブロック単位はそれぞれ、後に詳述する芳香族ビニルモノマー及び1,3-ブタジエンなどの共役ジエンモノマーから構成されるポリマーブロックを水素化することで得ることができる。
また、環状ポリオレフィン(a)は官能基のないブロックコポリマーであることが好ましい。「官能基のない」とは、ブロックコポリマー中に如何なる官能基も存在しない、即ち、炭素原子と水素原子以外の原子を含む基が存在しないことを意味する。
【0040】
以下、水素化する前の芳香族ビニルポリマーブロック単位及び共役ジエンポリマーブロック単位を形成するためのモノマーについて説明する。
【0041】
(芳香族ビニルモノマー)
水素化前の芳香族ビニルポリマーブロック単位の原料となる芳香族ビニルモノマーは、下記一般式(1)で示されるモノマーである。
【0042】
【0043】
上記一般式(1)において、Rは水素原子又はアルキル基であり、Arはフェニル基、ハロフェニル基、アルキルフェニル基、アルキルハロフェニル基、ナフチル基、ピリジニル基又はアントラセニル基である。
【0044】
上記Rがアルキル基である場合、炭素数は好ましくは1~6であり、上記アルキル基はハロ基、ニトロ基、アミノ基、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボニル基及びカルボキシル基のような官能基で単置換若しくは多重置換されていてもよい。
また、上記Arは、フェニル基又はアルキルフェニル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
【0045】
芳香族ビニルモノマーとしては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン(全ての異性体を含み、特にp-ビニルトルエンが好ましい)、エチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルスチレン、ビニルビフェニル、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン(全ての異性体を含む)、及びこれらの混合物が挙げられる。これらのなかでも、スチレンが好ましい。
【0046】
(共役ジエンモノマー)
水素化前の共役ジエンポリマーブロック単位の原料となる共役ジエンモノマーは、2個の共役二重結合を持つモノマーであればよく、特に限定されるものではない。
共役ジエンモノマーとしては、例えば、1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン(イソプレン)、2-メチル-1,3-ペンタジエンとその類似化合物、及びこれらの混合物が挙げられる。これらのなかでも、構造の規則性が高く結晶化しやすいブロックを得る観点から、1,3-ブタジエンが好ましい。
【0047】
なお、共役ジエンモノマーとして1,3-ブタジエンを用いる場合、その重合体であるポリブタジエンは、1,4-結合単位([-CH2-CH=CH-CH2-])と1,2-結合単位([-CH2-CH(CH=CH2)-])とが存在するため、水素化により、前者はポリエチレンの繰り返し単位と同様の構造(エチレン構造)を与え、後者は1-ブテンを重合した際の繰り返し単位と同様の構造(1-ブテン構造)を与える。したがって、本樹脂組成物における水素化共役ジエンポリマーブロックは、エチレン構造及び1-ブテン構造の少なくともいずれか一方を含むことが好ましい。
また、共役ジエンモノマーとしてイソプレンを用いる場合、その重合体であるポリイソプレンは、1,4-結合単位([-CH2-C(CH3)=CH-CH2-])、3,4-結合単位([-CH2-CH(C(CH3)=CH2)-])及び1,2-結合単位([-CH2-C(CH3)(CH=CH2)-])が存在し、水素化により得られる3種の繰り返し単位の少なくともいずれかを含むものとなる。
【0048】
(ブロック構造)
環状ポリオレフィン(a)は、SBS、SBSB、SBSBS、SBSBSB、SIS、SISIS、及びSISBS(ここで、Sはポリスチレン、Bはポリブタジエン、Iはポリイソプレンを意味する。)のようなトリブロックコポリマー、テトラブロックコポリマー、ペンタブロックコポリマー等のマルチブロックコポリマーの水素化によって製造されることが好ましい。ブロックは、線状ブロックでもよく、分岐していてもよい。分岐している場合の重合連鎖は、コポリマーの骨格に沿ってどの位置に結合していてもよい。また、ブロックは、線状ブロックのほかに、テーパードブロック、又はスターブロックであってもよい。
【0049】
環状ポリオレフィン(a)を構成する水素化前のブロックコポリマーは、芳香族ビニルポリマーブロック単位及び共役ジエンポリマーブロック単位以外の1又は複数の追加ブロック単位を含んでいてもよい。例えば、トリブロックコポリマーの場合には、これらの追加ブロック単位はトリブロックポリマー骨格のどの位置に結合していてもよい。
【0050】
前記水素化芳香族ビニルポリマーブロック単位の好ましい例としては、水素化ポリスチレンを挙げることができ、前記水素化共役ジエンポリマーブロック単位の好ましい例としては、水素化ポリブタジエン又は水素化ポリイソプレンを挙げることができ、水素化ポリブタジエンがより好ましい。
そして、環状ポリオレフィン(a)の好ましい一態様としては、スチレンとブタジエンの水素化トリブロック又は水素化ペンタブロックコポリマーを挙げることができ、水素化トリブロックコポリマーがより好ましい。
【0051】
(水素化レベル)
環状ポリオレフィン(a)は、ブタジエンなどの共役ジエンに由来する二重結合に加えて、スチレンなどに由来する芳香族環も水素化されるものであり、実質的に完全に水素化されている。具体的には、以下に示す水素化レベルを達成しているものをいう。
前記水素化芳香族ビニルポリマーブロック単位の水素化レベルは、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、更に好ましくは98%以上、特に好ましくは99.5%以上である。
前記水素化共役ジエンポリマーブロック単位の水素化レベルは、好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上、更に好ましくは99.5%以上である。
このように高レベルの水素化をすることによって、誘電損失を低減することができ、剛性と耐熱性も良好となる。
なお、水素化芳香族ビニルポリマーブロック単位の水素化レベルとは、芳香族ビニルポリマーブロック単位が水素化によって飽和される割合を示す。水素化共役ジエンポリマーブロック単位の水素化レベルとは、共役ジエンポリマーブロック単位が水素化によって飽和される割合を示す。
なお、各ブロック単位の水素化レベルは、プロトンNMRを用いて決定される。
【0052】
環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本樹脂組成物における環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)としては、市販のものを用いることができ、具体的には三菱ケミカル社製:テファブロック(商標登録)が挙げられる。
【0053】
本組成物が環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)を含む場合、その含有量は、線熱膨張率の低減やタック性の低減の観点から、本組成物の樹脂成分のうち10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましく、20質量%以上がさらに好ましい。一方上限は柔軟性や基材への密着性の観点から、40質量%以下が好ましく、38質量%以下がより好ましく、35質量%以下がさらに好ましい。
【0054】
3.マレイミド化合物(B)
本組成物のマレイミド化合物(B)は、分子内に1つ以上のN-置換マレイミド基を有する。
【0055】
マレイミド化合物(B)としては、例えば、N-フェニルマレイミド、N-(2-メチルフェニル)マレイミド、N-(4-メチルフェニル)マレイミド、N-(2,6-ジメチルフェニル)マレイミド、N-(2,6-ジエチルフェニル)マレイミド、N-(2-メトキシフェニル)マレイミド、N-ベンジルマレイミド、N-ドデシルマレイミド、N-イソプロピルマレイミド及びN-シクロヘキシルマレイミド等の分子内に1つのN-置換マレイミド基を有する芳香族マレイミド化合物;ビス(4-マレイミドフェニル)メタン、ビス(4-マレイミドフェニル)エーテル、ビス(4-マレイミドフェニル)スルホン、3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド、4-メチル-1,3-フェニレンビスマレイミド、m-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(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタン、1,4-ビス(マレイミド)ブタン、N,N’-(フェニレン-ジ-(2,2-プロピリデン)-ジ-p-フェニレン)ビスマレイミド等の分子内に2つのN-置換マレイミド基を有する芳香族ビスマレイミド化合物;ポリフェニルメタンマレイミド及びビフェニルアラルキル型マレイミド等の分子内に3つ以上のN-置換マレイミド基を有する芳香族ポリマレイミド化合物;1,6-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサン、ピロリロン酸バインダ型長鎖アルキルビスマレイミド等の脂肪族マレイミド化合物等が挙げられる。
マレイミド化合物(B)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0056】
本組成物は、熱可塑性樹脂(A1)、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)の合計量を100質量%としたとき、マレイミド化合物(B)を1質量%以上30質量%未満含有することが好ましい。
マレイミド化合物(B)の含有量は、低線熱膨張係数の観点から、前記合計量に対して、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、10質量%以上がよりさらに好ましい。一方、低誘電特性の観点から、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましい。
【0057】
また、マレイミド化合物(B)の含有量は、本組成物全質量を基準として、1質量%以上30質量%未満が好ましい。
マレイミド化合物(B)の含有量は、低線熱膨張係数の観点から、本組成物全質量を基準として、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、10質量%以上がよりさらに好ましい。一方、低誘電特性の観点から、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましい。
【0058】
4.ラジカル重合性化合物(C)
ラジカル重合性化合物(C)は、分子内に2つ以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物である。ラジカル重合性化合物(C)は、2官能、及び3官能以上のいずれであってもよい。
【0059】
2官能のラジカル重合性化合物(C)としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、及びジビニルビフェニル等の2官能芳香族ビニル化合物;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(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、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、3-メチル-1,5-ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールジ(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、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、及びエトキシ化2-メチル-1,3-プロパンジオールジ(メタ)アクリレート等の2官能脂肪族(メタ)アクリレート化合物;シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、及びエトキシ化プロポキシ化水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート等の2官能脂環式(メタ)アクリレート化合物;エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールAFジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールAFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化フルオレン型ジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化フルオレン型ジ(メタ)アクリレート、及びエトキシ化プロポキシ化フルオレン型ジ(メタ)アクリレート等の2官能芳香族(メタ)アクリレート化合物;エトキシ化イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート等の2官能複素環式(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。
【0060】
3官能以上のラジカル重合性化合物(C)としては、トリアリルシアヌレート、及びトリアリルイソシアヌレート等のトリアルケニルイソシアヌレート化合物;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(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、エトキシ化ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化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、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の多官能脂肪族(メタ)アクリレート化合物;エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、及びエトキシ化プロポキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート等の多官能複素環式(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。
ラジカル重合性化合物(C)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0061】
上記の中でも、熱可塑性樹脂(A1)としてスチレン系熱可塑性エラストマーを用いる場合は、得られる樹脂組成物及び硬化物の相分離構造を好適にする観点から、2官能芳香族ビニル化合物、及びトリアルケニルイソシアヌレート化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、その中でもジビニルベンゼン又はトリアリルイソシアヌレートがより好ましい。
【0062】
ラジカル重合性化合物(C)は、分子内に極性官能基を有しないか、あるいは極性官能基数が少ないことが好ましい。ラジカル重合性化合物(C)が環状構造を有する場合は、置換基に極性官能基を有しないか、あるいは極性官能基が少ないことが好ましい。
極性官能基が少ないと、熱可塑性樹脂(A1)との相容性が良好となり、得られるシート硬化物の誘電正接も低くなる。
極性官能基とは、陰性原子(例えば、窒素、酸素、塩素、フッ素等)を有し、正味の双極子を有する官能基を意味する。例えば、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、アミド基、アミノ基等が挙げられる。
ラジカル重合性化合物(C)がエステル基を有する場合、ラジカル重合性化合物(C)の極性官能基当量(ラジカル重合性化合物(C)の分子量/極性官能基の分子量(極性官能基が複数ある場合は、その合計量))は、2以上が好ましく、3以上がより好ましく、4以上がさらに好ましく、5以上がよりさらに好ましく、6以上がいっそう好ましい。
【0063】
本組成物のラジカル重合性化合物(C)の質量平均分子量(Mw)は、100以上が好ましく、120以上がより好ましい。一方、4000以下が好ましく、3000以下がより好ましく、2000以下がさらに好ましく、1000以下がよりさらに好ましく、800以下がとりわけ好ましく、600以下がいっそう好ましい。
ラジカル重合性化合物(C)の質量平均分子量(Mw)が上記範囲内であることで、硬化時に熱可塑性樹脂(A1)、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)の分子鎖同士が絡み合いやすくなり、疑似的に架橋密度を高くしやすくなるため、得られるシート硬化物の線熱膨張係数が低くなりやすく、耐熱性も良好となる。
なお、架橋剤が一部架橋したものや重合物でない場合、「ラジカル重合性化合物(C)の質量平均分子量(Mw)」とは、ラジカル重合性化合物(C)として用いる化合物の分子量を意味する。
【0064】
本組成物は、熱可塑性樹脂(A1)、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)の合計量を100質量%としたとき、ラジカル重合性化合物(C)を1質量%以上70質量%以下含有することが好ましい。
ラジカル重合性化合物(C)の含有量は、低線熱膨張係数及び耐熱性の観点から、前記合計量に対して、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、10質量%以上がよりさらに好ましい。一方、低誘電特性の観点から、65質量%以下がより好ましく、60質量%以下がさらに好ましく、55質量%以下がよりさらに好ましく、50質量%以下がとりわけ好ましい。
【0065】
また、ラジカル重合性化合物(C)の含有量は、本組成物全質量を基準として、1質量%以上70質量%以下含有することが好ましい。
ラジカル重合性化合物(C)の含有量は、低線熱膨張係数及び耐熱性の観点から、本組成物全質量を基準として、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、10質量%以上がよりさらに好ましい。一方、低誘電特性の観点から、65質量%以下がより好ましく、60質量%以下がさらに好ましく、55質量%以下がよりさらに好ましく、50質量%以下がとりわけ好ましい。
【0066】
また、本組成物におけるマレイミド化合物(B)とラジカル重合性化合物(C)の含有質量比は、低誘電特性及び低線熱膨張係数のバランスの観点から、(B):(C)=1:0.5~1:10が好ましく、1:0.8~1:8がより好ましく、1:1~1:5がさらに好ましい。
【0067】
5.有機過酸化物(D)
本組成物は、硬化反応の促進を目的として、有機過酸化物(D)を含有してもよい。
上記有機過酸化物としては、例えば、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル及びケトンパーオキサイド群に含まれるものが挙げられる。
具体的には、キュメンハイドロパーオキサイド、tert-ブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド;ジクミルパーオキサイド、ジtert-ブチルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ビス(tert-ブチルパーオキシ)-2,5-ジメチル-3-ヘキシン等のジアルキルパーオキサイド;ラウリルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド;tert-ブチルパーオキシアセテート、tert-ブチルパーオキシベンゾエイト、tert-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーオキシエステル;シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイドが挙げられる。
有機過酸化物(D)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0068】
本組成物における有機過酸化物(D)の含有量は、熱可塑性樹脂(A1)、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)の合計量100質量部に対して0.01質量部以上5質量部以下が好ましく、0.05質量部以上3質量部以下がより好ましく、0.1質量部以上1質量部以下がさらに好ましい。
有機過酸化物(D)の含有量が上記範囲内であると、硬化反応を促進させつつ、シート硬化物の誘電特性を低く維持することができる。
【0069】
6.溶剤(E)
本組成物から塗布工程を経て樹脂シートを製造する場合には、溶剤(E)を含有してもよい。
溶剤(E)は、熱可塑性樹脂(A1)と、マレイミド化合物(B)と、ラジカル重合性化合物(C)とが均一に溶解するものであれば特に限定されないが、トルエン、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、キシレン等が挙げられる。
溶剤(E)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0070】
溶剤(E)は、樹脂シートの乾燥時に揮発するように、沸点が200℃以下であることが好ましい。
【0071】
本組成物における溶剤(E)の含有量は、製膜性の観点から、熱可塑性樹脂(A1)、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)の合計量100質量部に対して100質量部以上500質量部以下が好ましく、200質量部以上400質量部以下がより好ましい。
【0072】
7.その他の成分
本組成物は、上記以外の成分として、熱可塑性樹脂(A1)以外の熱可塑性エラストマー、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)以外の架橋剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、カップリング剤、可塑剤、難燃剤、着色剤、分散剤、乳化剤、低弾性化剤、希釈剤、消泡剤、イオントラップ剤、増粘剤、レベリング剤、無機粒子、有機粒子等を含有してもよい。これらの成分は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0073】
マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)以外の架橋剤としては、例えば、エポキシ化合物等が挙げられる。
【0074】
無機粒子としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、アルミナ、水酸化アルミニウム、ヒドロキシアパタイト、シリカ、マグネシウムシリケート、マイカ、タルク、カオリン、クレー、ガラス粉、アスベスト粉、ゼオライト、珪酸白土等が挙げられる。
有機粒子としては、例えば、(メタ)アクリレート系樹脂粒子、スチレン系樹脂粒子、シリコーン系樹脂粒子、ナイロン系樹脂粒子、ポリエチレン系樹脂粒子、ベンゾグアナミン系樹脂粒子、ウレタン系樹脂粒子等が挙げられる。
【0075】
無機粒子又は有機粒子を含有する場合、その含有量は、熱可塑性樹脂(A1)、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)の合計量100質量部に対して1質量部以上2000質量部以下が好ましく、25質量部以上175質量部以下がより好ましく、50質量部以上150質量部以下がさらに好ましい。無機粒子又は有機粒子の含有量が上記下限値以上であると、シート硬化物の誘電特性をさらに低くできるうえに、シート硬化物の線熱膨張係数を低減でき、回路基板材料として用いた場合に基板との剥離が起こりにくくなる。一方、無機粒子又は有機粒子の含有量が上記上限値以下であると、シート硬化物の成形性が良好となる。
【0076】
<樹脂シート>
本発明の一実施形態に係る樹脂シート(以下、「本樹脂シート」ともいう。)は、本組成物を未硬化の状態でシート状に成形したものである。
【0077】
本樹脂シートの硬化後における厚さは、10~500μmが好ましく、50~400μmがより好ましく、100~350μmがさらに好ましい。
本樹脂シートの硬化後における厚さが上記下限値以上であると、ハンドリング性が良好となる。また、厚さが上記上限値以下であると、本樹脂シートを回路基板材料として用いる場合は、基板の段差への追従性が良好となる。
なお、上記厚さは、本樹脂シートを200℃、2MPaの条件で30分間熱プレスして得られた硬化物をマイクロメータで測定した値である。
【0078】
本樹脂シートの硬化後における比誘電率は、4以下が好ましく、3以下がより好ましく、2.5以下がよりさらに好ましい。一方、前記比誘電率の下限は特に限定されず、1以上であればよい。
また、本樹脂シートの硬化後における誘電正接は、0.003以下が好ましく、0.002以下がより好ましく、0.0015以下がよりさらに好ましい。一方、前記誘電正接の下限は特に限定されず、0以上であればよい。
なお、上記比誘電率及び誘電正接は、本樹脂シートを200℃、2MPaの条件で30分間熱プレスして得られた硬化物を試験片とし、JIS C2565:1992に準拠して温度23℃、周波数10GHzの条件で測定して求めた値である。
【0079】
本樹脂シートの硬化後における0~140℃の平均線熱膨張係数は、300ppm/K以下が好ましく、250ppm/K以下がより好ましく、200ppm/K以下がさらに好ましく、150ppm/K以下がよりさらに好ましく、100ppm/K以下がとりわけ好ましい。平均線熱膨張係数が上記の上限値以下であることで、銅箔等の導体の線熱膨張係数との差異を小さくできるので、導体と積層した際のカールや反りを抑制することができる。
線熱膨張係数の下限は特に限定されないが、シート硬化物を回路基板材料として用いる場合に、導体との剥離や変形が生じないようにする観点から、10ppm/K以上が好ましい。
なお、上記線熱膨張係数は、本樹脂シートを200℃、2MPaの条件で30分間熱プレスして得られた硬化物を試験片とし、JIS K7197(2012年)に準拠する方法により、熱機械分析によって測定できる。具体的には、熱分析装置「TMA 841」(メトラー・トレド社製)を用いて、サンプル形状は幅5mm×長さ16mmとし、30℃から測定を開始して5℃/分で100℃まで昇温し、一旦、0℃まで冷却した後、150℃まで再昇温した際の再昇温過程での寸法変化を測定し、この結果に基づき、0~140℃における面内方向における熱膨張率の平均値を算出することで求められる。
【0080】
<積層体>
本樹脂シートは、ハンドリング性を良好にするため、一方又は両方の面に離型フィルムを設けて積層体とすることが好ましい。
離型フィルムとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル;ポリイミド;ポリカーボネート等を主成分とする樹脂フィルムを用いることができる。これらの表面に
シリコーン樹脂離型剤等を塗布して剥離強度を調整してもよい。
離型フィルムの厚さは、1~300μmが好ましく、5~200μmがより好ましく、10~150μmがさらに好ましく、20~120μmがよりさらに好ましい。
離型フィルムは、樹脂シートと接触する面にマット処理、コロナ処理、帯電防止処理を施してあってもよい。
【0081】
上記積層体は、コアに捲回された捲回体としてもよい。
本発明の一実施形態に係る捲回体において、積層体の長さは、好ましくは10m以上であり、より好ましくは20m以上である。積層体の長さが10m以上であることによって、例えば本樹脂シートをフレキシブル積層板又はストレッチャブル積層板として用いる場合、電子部材を連続して生産することが可能であり、連続製膜性に優れる。なお、前記長さの上限は特に限定されないが、1000m以下が好ましい。
コアの素材は特に限定されないが、例えば、紙、樹脂含浸紙、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体(ABS樹脂)、繊維強化プラスチック(FRP)、フェノール樹脂、無機物含有樹脂等が挙げられる。コアには、接着剤を使用してもよい。
【0082】
<樹脂シートの製造方法>
以下、本樹脂シートの製造方法を説明するが、本樹脂シートの製造方法は下記の製造方法に限定されるものではない。
【0083】
[第一の製造方法]
本樹脂シートの第一の製造方法は、樹脂組成物からなる塗工液を調製する塗工液調製工程と、該塗工液をシート状に成形する成形工程と、を含む。
【0084】
(1)塗工液調製工程
塗工液調製工程では、熱可塑性樹脂(A1)、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)並びに必要に応じて添加される環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)、有機過酸化物(D)、溶剤(E)及びその他の成分を撹拌して均一に混合することで、塗工液を得る。
混合には、例えば、ミキサー、ブレンダー、三本ロール混練装置、ボールミル、ニーダー、単軸混練機又は二軸混練機等の一般的な混合・撹拌装置を用いることができ、混合に際しては、必要に応じて加熱してもよい。
【0085】
(2)成形工程
成形工程では、上記塗工液をシート状に成形して、樹脂シートを得る。
上記塗工液をシート状に成形する方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、ドクターブレード法、溶剤キャスト法又は押出成膜法等の方法であってよい。好ましい成形方法としては、以下に示す(2-1)塗布工程及び(2-2)乾燥工程を含む方法が挙げられる。
【0086】
(2-1)塗布工程
塗布工程では、離型フィルムの表面に塗工液を塗布して、塗膜を形成する。
塗布方法は、ディップ法、スピンコート法、スプレーコート法、ブレード法等の一般的な方法であってよい。塗布には、スピンコーター、スリットコーター、ダイコーター、ブレードコーター等の塗布装置を用いることができ、これにより、離型フィルム上に所定の膜厚の塗膜を均一に形成することが可能である。
【0087】
(2-2)乾燥工程
乾燥工程では、上記で形成された塗膜から溶剤が除去される。
乾燥温度は特に限定されないが、通常10~150℃、好ましくは25~120℃、より好ましくは30~110℃である。乾燥温度が上記上限値以下であることで、塗膜中のマレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)の架橋反応が抑制される。また、乾燥温度が上記下限値以上であることで、樹脂シートの発泡を抑制し、効果的に溶剤を取り除くことができ、生産性が向上する。
乾燥時間は、塗膜の状態、乾燥環境等によって適宜調整することができる。乾燥時間は、好ましくは1分以上であり、より好ましくは2分以上、さらに好ましくは5分以上、よりさらに好ましくは10分以上、特に好ましくは20分以上、最も好ましくは30分以上である。一方、乾燥時間は、好ましくは4時間以下であり、より好ましくは3時間以下であり、さらに好ましくは2時間以下である。
乾燥時間が上記下限以上であることで、十分に溶剤が除去できる。乾燥時間が上記上限以下であることで、生産性が向上し、製造コストを抑制できる。
樹脂組成物中の溶剤は、ホットプレート、熱風炉、IR加熱炉、真空乾燥機、高周波加熱機など公知の加熱方法で除去することができる。
【0088】
なお、樹脂シート表面の汚染防止や、ハンドリング性の観点から、上記乾燥工程後に、樹脂シートの上に離型フィルムが積層されてもよい。
【0089】
[第二の製造方法]
本樹脂シートの第二の製造方法は、樹脂組成物を離型フィルム上に押し出す製膜工程を含む。
【0090】
製膜工程では、熱可塑性樹脂(A1)、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)並びに必要に応じて添加される環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)、有機過酸化物(D)及びその他の成分を、単軸押出機又は二軸押出機で混練し、熱可塑性樹脂(A1)の融点以上、かつ、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)の架橋温度未満の温度条件下で、押出機等を用いて離型フィルム上に押し出して製膜を行う。樹脂組成物の押出法は特に限定されないが、より具体的にはTダイ成形が挙げられる。
【0091】
<シート硬化物>
本発明の一実施形態に係るシート硬化物(以下、「本硬化物」ともいう。)は、上記樹脂シートを硬化したものである。
【0092】
上記樹脂シートの硬化温度は、熱可塑性樹脂(A1)が流動せず、かつ、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)の架橋反応が進行する温度であればよい。具体的には、120~300℃が好ましく、140~250℃がより好ましく、150℃~220℃がさらに好ましい。
また、上記樹脂シートの硬化時間は特に限定されないが、10分~1時間が好ましい。
【0093】
<樹脂組成物、樹脂シート及びシート硬化物の用途>
本発明の樹脂組成物、樹脂シート及びシート硬化物の用途としては、例えば、銅箔積層板、ストレッチャブル基板、フレキシブルプリント基板、多層プリント配線基板、キャパシタ等の電気・電子機器用回路基板材料、アンダーフィル材料、3D-LSI用インターチップフィル、絶縁シート、制振材、接着剤、ソルダーレジスト、半導体封止材、穴埋め樹脂、部品埋め込み樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0094】
<回路基板材料>
本発明の一実施形態に係る樹脂シートは、導体と積層することにより回路基板材料とすることができる。
【0095】
導体としては、銅、アルミニウム等の導電性金属や、これらの金属を含む合金等からなる金属箔、あるいはメッキやスパッタリングで形成された金属層を用いることができる。
【0096】
電気・電子機器用の回路基板材料として用いる場合、樹脂シートの厚みは10μm以上500μm以下が好ましい。また、導体の厚みは、0.2μm以上70μm以下が好ましい。
【0097】
<回路基板材料の製造方法>
本発明における回路基板材料は、例えば、次のような方法で製造できる。
本発明の一実施形態に係る樹脂シートを導体に積層した後、樹脂シートを熱硬化し、絶縁層を形成する。絶縁層の上にさらに導体を積層し、こうした層を必要数重ねる。
【0098】
樹脂シートの硬化温度は、熱可塑性樹脂(A1)が流動せず、かつ、マレイミド化合物(B)及びラジカル重合性化合物(C)の架橋反応が進行する温度であればよい。具体的には、樹脂シートの硬化温度は、120~300℃が好ましく、140~250℃がより好ましく、150℃~220℃がさらに好ましい。
また、樹脂シートの硬化時間は特に限定されないが、10分~1時間が好ましい。
【0099】
樹脂シートと導体との積層は、樹脂シートに導電性金属箔を直接重ね合わせる方法であってもよく、接着剤を用いて樹脂シートと導電性金属箔とを接着する方法であってもよい。また、メッキやスパッタリングにより導電性金属層を形成する方法であってもよく、これらの方法を組み合わせて行ってもよい。
また、硬化物層に穴あけ加工してビアホールを形成する工程や、硬化物層の表面を粗化処理する工程を含んでもよい。
【実施例0100】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例により何ら限定されるものではない。尚、以下の実施例及び比較例においては、下記の方法により各種物性を測定した。
【0101】
<原料>
[熱可塑性樹脂(A1)]
・a1-1:スチレン-エチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SEBS:旭化成社製、「タフテックH1052」)、スチレン含有量20質量%、貯蔵弾性率(24℃)=6.2MPa、密度=890g/cm3
[環状ポリオレフィン樹脂共重合体(A2)]
・a2-1:環状ポリオレフィン共重合体(HSEBS:三菱ケミカル社製、「テファブロックCP CP402」)、水素化芳香族ビニルポリマーブロック単位(水素化レベル99%以上の水素化ポリスチレン):含有率67モル%、水素化共役ジエンポリマーブロック単位(水素化レベル99%以上の水素化ポリブタジエン):含有率33モル%、ブロック構造:ペンタブロック構造、合計水素化レベル:99%以上、結晶融解ピーク温度:75℃、MFR(230℃、2.16kg):85g/10分
【0102】
[マレイミド化合物(B)]
・b-1:マレイミド樹脂(日本化薬社製、「MIR-5000-60T」)
・b-2:ビス(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタン(ケイ・アイ化成社製、「BMI-70」)
・b-3:1,4-ビス(マレイミド)ブタン(東京化成工業社製)
・b-4:マレイミド樹脂(日本化薬社製、「MIR-3000-70MT」)
【0103】
[ラジカル重合性化合物(C)]
・c-1:ジビニルベンゼン96%、エチルビニルベンゼン4%の混合物(日鉄ケミカル&マテリアル社製、「DVB960」)、質量平均分子量(Mw):131
・c-2:トリアリルイソシアヌレート(TAIC:新菱社製)、質量平均分子量(Mw):250
【0104】
[有機過酸化物(D)]
・d-1:2,5-ジ-メチル-2,5-ジ-(tert-ブチルペルオキシル)-ヘキシン-3(日本油脂社製、「パーヘキシン25B」)
【0105】
[溶剤(E)]
・e-1:トルエン(含有率>99.0質量%)
【0106】
<実施例1>
表1に示した割合で原料を配合し、約80℃で加熱して原料を完全に溶解させて樹脂組成物を作製した。作製した樹脂組成物をシリコーン離型処理された厚さ50μmの離型フィルム(三菱ケミカル社製PETフィルム)の離型処理面上にシート状に展開し、樹脂シートを得た。樹脂シートの厚さは、硬化後のシートの厚さが約300μmになるように調整した。
離型フィルム上に展開した樹脂シートを100℃のオーブンで1時間乾燥した後、樹脂シートの上からシリコーン離型処理された厚さ50μmの離型フィルム(三菱ケミカル社製PETフィルム)を、離型処理面が樹脂シート側になるように積層して積層体を形成した。積層体を200℃の熱プレス機で約2MPaの圧力をかけながら30分間保持し、樹脂シートを完全に硬化させ、両面の離型フィルムを剥がしてシート硬化物を得た。得られたシート硬化物について、誘電特性及び線熱膨張係数を評価した。
【0107】
<実施例2~15、比較例1~5>
表1及び表2に示した割合に従って原料を配合した以外は実施例1と同様の方法で、シート硬化物を作製した。
比較例2及び比較例5は、硬化時にシート硬化物が発泡してしまったため製膜ができなかった。
その他の実施例及び比較例では、得られたシート硬化物について、誘電特性及び線熱膨張係数を評価した。
【0108】
<測定方法>
(1)誘電特性
シート硬化物の面内方向の比誘電率及び誘電正接を、空洞共振器(AET社製)とネットワークアナライザMS46 122B(アンリツ社製)を用いてTEモードで測定した。測定周波数は10GHzとした。
【0109】
(2)線熱膨張係数
シート硬化物の線熱膨張係数を、JIS K7197(2012年)に準拠する方法により、熱機械分析によって測定した。具体的には、熱分析装置「TMA 841」(メトラー・トレド社製)を用いて、サンプル形状は幅5mm×長さ16mmとし、30℃から測定を開始して5℃/分で100℃まで昇温し、一旦、0℃まで冷却した後、150℃まで再昇温した際の再昇温過程での寸法変化を測定し、この結果に基づき、0~140℃における面内方向における熱膨張率の平均値を算出した。
【0110】
【0111】
【0112】
実施例1~15と比較例1~2より、熱可塑性樹脂(A1)に、マレイミド化合物(B)と、ラジカル重合性化合物(C)とを添加することで、低誘電特性及び低線熱膨張係数のバランスに優れたシート硬化物を得ることができることが示された。
【0113】
また、実施例1~15と比較例3~5より、マレイミド化合物(B)が30質量%以上であると、誘電特性が悪化することが示された。
【0114】
実施例3、5及び6より、マレイミド化合物(B)とラジカル重合性化合物(C)の含有質量比を調整することで、誘電特性と線熱膨張係数のバランスを調整できることが示された。
【0115】
なお、上記実施例では熱可塑性樹脂(A1)としてオレフィン系熱可塑性エラストマー又はエチレン系重合体を用いた例はないが、熱可塑性樹脂(A1)と、マレイミド化合物(B)と、ラジカル重合性化合物(C)との分子鎖同士が絡まり合うことで低誘電特性及び低線熱膨張係数のバランスを良好にできるというメカニズムからして、スチレン系熱可塑性エラストマーと同様の効果を期待することができる。