(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】P2025009839
(43)【公開日】2025-01-20
(54)【発明の名称】マレイミド樹脂、硬化性組成物、硬化物、プリプレグ、回路基板、ビルドアップフィルム、半導体封止材及び半導体装置
(51)【国際特許分類】
C08F 22/40 20060101AFI20250109BHJP
C08G 61/02 20060101ALI20250109BHJP
C08F 299/02 20060101ALI20250109BHJP
C07D 207/452 20060101ALI20250109BHJP
H01L 23/29 20060101ALI20250109BHJP
C08J 5/04 20060101ALI20250109BHJP
H05K 1/03 20060101ALI20250109BHJP
【FI】
C08F22/40
C08G61/02
C08F299/02
C07D207/452
H01L23/30 R
C08J5/04 CEZ
H05K1/03 610P
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024073172
(22)【出願日】2024-04-26
(31)【優先権主張番号】P 2023106479
(32)【優先日】2023-06-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000002886
【氏名又は名称】DIC株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100177426
【弁理士】
【氏名又は名称】粟野 晴夫
(74)【代理人】
【識別番号】100141601
【弁理士】
【氏名又は名称】貴志 浩充
(74)【代理人】
【識別番号】100119079
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 佐保子
(72)【発明者】
【氏名】キム ヨンチャン
(72)【発明者】
【氏名】青山 和賢
(72)【発明者】
【氏名】下野 智弘
(72)【発明者】
【氏名】迫 雅樹
【テーマコード(参考)】
4F072
4J032
4J100
4J127
4M109
【Fターム(参考)】
4F072AA04
4F072AA07
4F072AB09
4F072AB28
4F072AB29
4F072AB30
4F072AD09
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4F072AG03
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4F072AK05
4F072AK14
4F072AL11
4F072AL13
4J032CA04
4J032CA07
4J032CA12
4J032CA32
4J032CB05
4J032CC01
4J032CF03
4J100AM55P
4J100AM59P
4J100BC43P
4J100BC48P
4J100FA03
4J100JA44
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4J127AA03
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4J127BD111
4J127BE391
4J127BE39Y
4J127BF111
4J127BF11X
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4J127EA05
4J127FA03
4J127FA37
4J127FA38
4M109EA11
4M109EB04
4M109EB06
4M109EB07
4M109EB08
4M109EB12
4M109EC05
4M109EC07
(57)【要約】 (修正有)
【課題】低誘電正接をもたらすことができるマレイミド樹脂を提供する。
【解決手段】フルオレン化合物(ただし、9位に置換基を有しないこととする)、芳香族アミン及び一般式(1)で表される化合物の反応生成物のマレイミド化物であるマレイミド樹脂。
(Arは、Ar
1-Y-Ar
1又はAr
1であり、Ar
1は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香環式基であり、Yは、単結合、炭素原子数1~6の脂肪族炭化水素基、-P(=O)R
a-基、酸素原子、硫黄原子又はスルホニル基であり、R
aは、芳香環式基であり、R
1は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1~4の脂肪族炭化水素基であり、Xは、脱離基である。)
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フルオレン化合物(ただし、9位に置換基を有しないこととする)、芳香族アミン及び一般式(1)で表される化合物の反応生成物のマレイミド化物であるマレイミド樹脂。
【化1】
(ここで、
Arは、Ar
1-Y-Ar
1又はAr
1であり、
Ar
1は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香環式基であり、
Yは、単結合、炭素原子数1~6の脂肪族炭化水素基、-P(=O)R
a-基、酸素原子、硫黄原子又はスルホニル基であり、R
aは、芳香環式基であり、
R
1は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1~4の脂肪族炭化水素基であり、
Xは、脱離基である。)
【請求項2】
前記一般式(1)で表される化合物1モルに対し、前記フルオレン化合物が0.01~0.99モルである、請求項1に記載のマレイミド樹脂。
【請求項3】
一般式(15)で表される、マレイミド樹脂。
【化2】
(ここで、
Zは、それぞれ独立して、一般式(12A):
【化3】
で表される構造単位又は一般式(13A):
【化4】
で表される構造単位であり、
Z’は、それぞれ独立して、一般式(12A’):
【化5】
で表される構造単位又は一般式(13A’):
【化6】
で表される構造単位であり、
Arは、それぞれ独立して、Ar
1又はAr
1-Y-Ar
1であり、
Ar
1は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香環式基であり、
Yは、単結合、炭素原子数1~6の脂肪族炭化水素基、-P(=O)R
a-基、酸素原子、硫黄原子又はスルホニル基であり、R
aは、芳香環式基であり、
R
1は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1~4の脂肪族炭化水素基であり、
R
2は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、ア
ルコキシ基又はハロゲン原子であり、
mは、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
R
3は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であるか、あるいは、nが2以上の場合、2つのR
3は、それらが結合する炭素原子と一緒になって環を形成していてもよく、
nは、それぞれ独立して、0~3の整数であり、
R
2’は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であり、
m’は、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
R
3’は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であるか、あるいは、n’が2以上の場合、2つのR
3’は、それらが結合する炭素原子と一緒になって環を形成していてもよく、
n’は、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
pは、平均値であり、0超の数であり、
*は、それぞれ結合手を表し、
ただし、樹脂は、一般式(12A)及び/又は一般式(12A’)で表される構造単位と、一般式(13A)及び/又は一般式(13A’)で表される構造単位とを含む。)
【請求項4】
一般式(15-1)で表される化合物及び一般式(15-2)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含む、請求項3に記載のマレイミド樹脂。
【化7】
(ここで、
Ar、Z、R
1、R
3’及びn’は、請求項3と同義である。)
【請求項5】
マレイミド基当量が100~10000g/当量である、請求項1又は3に記載のマレイミド樹脂。
【請求項6】
数平均分子量が100~10000である、請求項1又は3に記載のマレイミド樹脂。
【請求項7】
請求項1又は3に記載のマレイミド樹脂を含有する硬化性組成物。
【請求項8】
請求項7に記載の硬化性組成物の硬化物。
【請求項9】
補強基材及び前記補強基材に含浸した請求項7に記載の硬化性組成物の半硬化物を有するプリプレグ。
【請求項10】
請求項9に記載のプリプレグ及び銅箔の積層体である回路基板。
【請求項11】
請求項7に記載の硬化性組成物を含有するビルドアップフィルム。
【請求項12】
請求項7に記載の硬化性組成物を含有する半導体封止材。
【請求項13】
請求項12に記載の半導体封止材の硬化物を含む半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マレイミド樹脂、硬化性組成物、硬化物、プリプレグ、回路基板、ビルドアップフィルム、半導体封止材及び半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
半導体、多層プリント基板等の電子部品用途で使用される材料、なかでも封止材や基板材料に関しては、近年の各種電子機器における信号の高速化、高周波数化を背景に、硬化物が優れた誘電特性(低誘電率・低誘電正接)を発現する樹脂組成物が求められている。これに加え、基板の小型化、薄型化に従う反り対策として、高耐熱性を発現する樹脂組成物が求められている。
これらの要求に対し、優れた誘電特性(低誘電率・低誘電正接)と高耐熱性とを兼備する材料としてマレイミド樹脂が注目されている。
例えば、インダン構造を有するマレイミド樹脂(特許文献1、2)、フェニルアラルキル構造又はビフェニルアラルキル構造を有するマレイミド樹脂(特許文献3、4)が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平5-39346号公報
【特許文献2】特開平5-247202号公報
【特許文献3】国際公開第2017/170551号
【特許文献4】特許第7160151号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のマレイミド樹脂は近年要求されている特性を十分に満足できず、一層高い水準の低誘電正接をもたらすことができる樹脂が依然として求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、上述した課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、フルオレン構造単位の9位の水素原子をアラルキルに変性した構造を有する芳香族アミン樹脂のアミノ基をマレイミド基に変性した樹脂により、一層高い水準の低誘電正接をもたらすことができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0006】
本発明の要旨は以下のとおりである。
[1]フルオレン化合物(ただし、9位に置換基を有しないこととする)、芳香族アミン及び一般式(1)で表される化合物の反応生成物のマレイミド化物であるマレイミド樹脂。
【化1】
(ここで、
Arは、Ar
1-Y-Ar
1又はAr
1であり、
Ar
1は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香環式基であり、
Yは、単結合、炭素原子数1~6の脂肪族炭化水素基、-P(=O)R
a-基、酸素原子、硫黄原子又はスルホニル基であり、R
aは、芳香環式基であり、
R
1は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1~4の脂肪族炭化水素基であり、
Xは、脱離基である。)
[2]前記一般式(1)で表される化合物1モルに対し、前記フルオレン化合物が0.01~0.99モルである、[1]のマレイミド樹脂。
[3]一般式(15)で表される、マレイミド樹脂。
【化2】
(ここで、
Zは、それぞれ独立して、一般式(12A):
【化3】
で表される構造単位又は一般式(13A):
【化4】
で表される構造単位であり、
Z’は、それぞれ独立して、一般式(12A’):
【化5】
で表される構造単位又は一般式(13A’):
【化6】
で表される構造単位であり、
Arは、それぞれ独立して、Ar
1又はAr
1-Y-Ar
1であり、
Ar
1は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香環式基であり、
Yは、単結合、炭素原子数1~6の脂肪族炭化水素基、-P(=O)R
a-基、酸素原子、硫黄原子又はスルホニル基であり、R
aは、芳香環式基であり、
R
1は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1~4の脂肪族炭化水素基であり、
R
2は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であり、
mは、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
R
3は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であるか、あるいは、nが2以上の場合、2つのR
3は、それらが結合する炭素原子と一緒になって環を形成していてもよく、
nは、それぞれ独立して、0~3の整数であり、
R
2’は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であり、
m’は、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
R
3’は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であるか、あるいは、n’が2以上の場合、2つのR
3’は、それらが結合する炭素原子と一緒になって環を形成していてもよく、
n’は、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
pは、平均値であり、0超の数であり、
*は、それぞれ結合手を表し、
ただし、樹脂は、一般式(12A)及び/又は一般式(12A’)で表される構造単位と、一般式(13A)及び/又は一般式(13A’)で表される構造単位とを含む。)
[4]一般式(15-1)で表される化合物及び一般式(15-2)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含む、[3]のマレイミド樹脂。
【化7】
(ここで、
Ar、Z、R
1、R
3’及びn’は、[3]と同義である。)
[5]マレイミド基当量が100~10000g/当量である、[1]~[4]のいずれかのマレイミド樹脂。
[6]数平均分子量が100~10000である、[1]~[5]のいずれかのマレイミド樹脂。
[7][1]~[6]のいずれかのマレイミド樹脂を含有する硬化性組成物。
[8][7]の硬化性組成物の硬化物。
[9]補強基材及び前記補強基材に含浸した[7]の硬化性組成物の半硬化物を有するプリプレグ。
[10][9]のプリプレグ及び銅箔の積層体である回路基板。
[11][7]の硬化性組成物を含有するビルドアップフィルム。
[12][7]の硬化性組成物を含有する半導体封止材。
[13][12]の半導体封止材の硬化物を含む半導体装置。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、低誘電正接をもたらすことができるマレイミド樹脂を提供することができ、また、当該マレイミド樹脂を含有する硬化性組成物及びその硬化物を提供することができる。更に、当該硬化性組成物又はその硬化物を用いることにより、低誘電正接と低熱膨張率が高次に両立した、プリプレグ、回路基板、ビルドアップフィルム、半導体封止材及び半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】実施例1で合成した芳香族アミン樹脂(a-1)のGPC測定結果である。
【
図2】実施例1で合成した芳香族アミン樹脂(a-1)の
13C-NMR測定結果である。
【
図3】実施例1で合成した芳香族アミン樹脂(a-1)のFD-MS測定結果である。
【
図4】実施例1で合成したマレイミド樹脂(A-1)のGPC測定結果である。
【
図5】実施例1で合成したマレイミド樹脂(A-1)の
13C-NMR測定結果である。
【
図6】実施例1で合成したマレイミド樹脂(A-1)のFD-MS測定結果である。
【
図7】実施例2で合成した芳香族アミン樹脂(a-2)のGPC測定結果である。
【
図8】実施例2で合成した芳香族アミン樹脂(a-2)の
13C-NMR測定結果である。
【
図9】実施例2で合成した芳香族アミン樹脂(a-2)のFD-MS測定結果である。
【
図10】実施例2で合成したマレイミド樹脂(A-2)のGPC測定結果である。
【
図11】実施例2で合成したマレイミド樹脂(A-2)の
13C-NMR測定結果である。
【
図12】実施例2で合成したマレイミド樹脂(A-2)のFD-MS測定結果である。
【
図13】実施例3で合成した芳香族アミン樹脂(a-3)のGPC測定結果である。
【
図14】実施例3で合成した芳香族アミン樹脂(a-3)の
13C-NMR測定結果である。
【
図15】実施例3で合成した芳香族アミン樹脂(a-3)のFD-MS測定結果である。
【
図16】実施例3で合成したマレイミド樹脂(A-3)のGPC測定結果である。
【
図17】実施例3で合成したマレイミド樹脂(A-3)の
13C-NMR測定結果である。
【
図18】実施例3で合成したマレイミド樹脂(A-3)のFD-MS測定結果である。
【
図19】実施例4で合成した芳香族アミン樹脂(a-4)のGPC測定結果である。
【
図20】実施例4で合成した芳香族アミン樹脂(a-4)の
13C-NMR測定結果である。
【
図21】実施例4で合成した芳香族アミン樹脂(a-4)のFD-MS測定結果である。
【
図22】実施例4で合成したマレイミド樹脂(A-4)のGPC測定結果である。
【
図23】実施例4で合成したマレイミド樹脂(A-4)の
13C-NMR測定結果である。
【
図24】実施例4で合成したマレイミド樹脂(A-4)のFD-MS測定結果である。
【
図25】実施例5で合成した芳香族アミン樹脂(a-5)のGPC測定結果である。
【
図26】実施例5で合成した芳香族アミン樹脂(a-5)の
13C-NMR測定結果である。
【
図27】実施例5で合成した芳香族アミン樹脂(a-5)のFD-MS測定結果である。
【
図28】実施例5で合成したマレイミド樹脂(A-5)のGPC測定結果である。
【
図29】実施例5で合成したマレイミド樹脂(A-5)の
13C-NMR測定結果である。
【
図30】実施例5で合成したマレイミド樹脂(A-5)のFD-MS測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【0010】
[用語]
本明細書における「反応原料」とは、化合又は分解といった化学反応により目的の化合物を得るために用いられ、目的の化合物の化学構造を部分的に構成する化合物をいい、溶媒、触媒といった、化学反応の助剤の役割を担う物質は除外される。本明細書では特に、「反応原料」とは、反応生成物であるマレイミド樹脂を化学反応により得るための前駆体をいう。
本明細書における「構造単位」とは、反応又は重合時に形成される化学構造の(繰り返し)単位をいい、換言すると、反応又は重合より形成される生成化合物において、当該反応又は重合に関与する化学結合の構造以外の部分構造をいい、いわゆる残基をいう。
【0011】
本明細書における脂肪族炭化水素基は、直鎖型、分岐型及び環式型のいずれでもよく、構造中に不飽和結合を有していてもよい。脂肪族炭化水素基としては、炭素原子数1~20のものが挙げられる。
本明細書における一価の脂肪族炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、シクロアルキニル基を包含する。
本明細書におけるアルキル基は、直鎖型及び分岐型のいずれでもよく、炭素原子数としては1~20のものが挙げられ、例えば、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、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、sec-ペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、アミル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、クミル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等である。
本明細書におけるアルケニル基は、直鎖型及び分岐型のいずれでもよく、炭素原子数としては2~20のものが挙げられ、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ブタジエニル基、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、ドデセニル基等である。
本明細書におけるアルキニル基は、直鎖型及び分岐型のいずれでもよく、炭素原子数としては2~20のものが挙げられ、例えば、エチニル基、プロパギル基、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、ドデシニル基等である。
本明細書におけるシクロアルキル基は、単環の基であっても、多環の基であってもよく、炭素原子数としては3~30のものが挙げられ、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、アダマンチル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基等である。
本明細書におけるシクロアルケニル基は、単環の基であっても、多環の基であってもよく、炭素原子数としては3~30のものが挙げられ、例えば、シクロヘキセニル基、メチルシクロヘキセニル基、エチルシクロヘキセニル基等である。
本明細書におけるシクロアルキニル基は、単環の基であっても、多環の基であってもよく、炭素原子数としては4~30のものが挙げられ、例えば、シクロヘキシニル基、メチルシクロヘキシニル基、エチルシクロヘキシニル基等である。
本明細書における二価の脂肪族炭化水素基は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、シクロアルキニレン基を包含する。
本明細書におけるアルキレン基は、直鎖型及び分岐型のいずれでもよく、炭素原子数としては1~20のものが挙げられ、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基等である。
本明細書におけるアルケニレン基は、直鎖型及び分岐型のいずれでもよく、炭素原子数
としては2~20のものが挙げられ、例えば、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基、ブタジエニレン基、オクテニレン基、デセニレン基、ドデセニレン基等である。
本明細書におけるアルキニレン基は、直鎖型及び分岐型のいずれでもよく、炭素原子数としては2~20のものが挙げられ、例えば、エチニレン基、プロピニレン基、ブチニレン基、ブタジニレン基、ペンチニレン基、ヘキシニレン基、ヘプチニレン基、オクチニレン基、ノニニレン基、デシニレン基、ウンデシニレン基、ドデシニレン基等である。
本明細書におけるアルコキシ基は、アルキル-O-の構造を有し、構造中のアルキル部分に関しては、上記アルキル基の記載が適用される。例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、アリルオキシ基等である。
本明細書におけるシクロアルキレン基は、単環の基であっても、多環の基であってもよく、炭素原子数としては3~30のものが挙げられ、例えば、シクロアルキル基で例示した基に対応する2価基である。
本明細書におけるシクロアルケニレン基は、単環の基であっても、多環の基であってもよく、炭素原子数としては3~30のものが挙げられ、例えば、シクロアルケニル基で例示した基に対応する2価基である。
本明細書におけるシクロアルキニレン基は、単環の基であっても、多環の基であってもよく、炭素原子数としては4~30のものが挙げられ、例えば、シクロアルキニル基で例示した基に対応する2価基である。
本明細書における芳香環は、芳香族性を有する、単環又は縮合環からなる炭化水素環であり、炭素原子数としては6~20のものが挙げられ、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、インデン環、アントラセン環である。芳香環式基は、芳香環の残基である。
本明細書におけるアリール基は、1価の芳香族炭化水素基であり、炭素原子数としては6~20のものが挙げられ、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基等である。
本明細書におけるアリールアルキル基は、アリール基の1個以上、好ましくは1又は2個、特に1個で置換されたアルキル基であり、アリール基及びアルキル基に関しては、上記のアリール基及びアルキル基の記載が適用される。例えば、ベンジル基又はフェネチル基等である。
本明細書におけるハロゲン原子は、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素である。
【0012】
本明細書におけるマレイミド樹脂は、芳香族アミン樹脂のアミノ基の少なくとも一部がマレイミド基に変性されている樹脂である。
本明細書における数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(以下、「GPC」ともいう。)を用いて、後述する実施例に記載の測定条件で測定した値とする。
本明細書におけるマレイミド基当量は、マレイミド樹脂の中間体である芳香族アミン樹脂のアミン当量から換算することができ、アミノ基をマレイミド基に変換することにより増加する分子量80を加算することで算出した値とする。ここで、アミン当量は、中和滴定法により測定した値とし、実施例に記載の方法で測定することができる。
【0013】
本発明のマレイミド樹脂は、フルオレン化合物(ただし、9位に置換基を有しないこととする)、芳香族アミン及び一般式(1)で表される化合物の反応生成物のマレイミド化物である。フルオレン化合物(ただし、9位に置換基を有しないこととする)、芳香族アミン及び一般式(1)で表される化合物の反応生成物は、芳香族アミン樹脂であり、本発明のマレイミド樹脂の中間体ということができる。
【0014】
[芳香族アミン樹脂の反応原料]
中間体の芳香族アミン樹脂は、フルオレン化合物(ただし、9位に置換基を有しないこととする)(以下、単に「フルオレン化合物」ともいう。)、芳香族アミン及び一般式(
1)で表される化合物を反応原料とする。
【0015】
<フルオレン化合物>
フルオレン化合物は、フルオレンの9位に置換基を有していないものであれば、特に限定されず、非置換であっても、9位以外の位置で置換されていてもよい。
【0016】
フルオレン化合物としては、下記一般式(2)で表される化合物が挙げられる。
【化8】
(ここで、
mは、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
R
2は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子である。)
【0017】
脂肪族炭化水素基としては、炭素原子数1~4のアルキル基が好ましく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等である。
アリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、インデニル基、インダニル基が好ましい。
アリールアルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、クミル基が好ましい。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素が好ましい。
【0018】
mは、それぞれ独立して、好ましくは、0~2の整数であり、より好ましくは0又は1であり、特に0である。
2つのmは、同じであっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
2つのmがいずれも1以上である場合、フルオレン骨格を構成する2つのベンゼン環に置換するR2は同じであっても異なっていてもよい。
いずれか一方又は両方のmが2以上である場合、フルオレン骨格を構成する同一のベンゼン環に置換する2以上のR2は同じであっても異なっていてもよい。
【0019】
一般式(2)の化合物としては、好ましくはフルオレンが挙げられる
【化9】
【0020】
一般式(2)の化合物は、1種又は2種以上を任意の比率で併用することができる。
【0021】
<芳香族アミン>
芳香族アミンは、第1級アミンであり、分子内に非置換のアミノ基(-NH2)を1つ有する化合物である。
【0022】
芳香族アミンとしては、下記一般式(3)で表される化合物が挙げられる。
【化10】
(ここで、
n’’は、0~4の整数であり、
R
3’’は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であるか、あるいは、n’’が2以上の場合、2つのR
3’’は、それらが結合する炭素原子と一緒になって環を形成していてもよい。)
【0023】
脂肪族炭化水素基としては、炭素原子数1~4のアルキル基が好ましく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基である。
アリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基が好ましい。
アリールアルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、クミル基が好ましい。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素が好ましい。
R3’’としては、中でも、アルキル基、アリール基が好ましい。
【0024】
あるいは、n’’が2以上の場合、2つのR3’’は、それらが結合している炭素原子と一緒になって環を形成していてもよい。環としては、例えば環構成原子数6~20の炭化水素環が挙げられ、例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、アダマンタン環、インダン環、インデン環等が挙げられる。これらの環は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
【0025】
n’’は、0、1又は2が好ましい。
n’’が2の場合、2つのR3’’は、それらが結合している炭素原子と一緒になって、ベンゼン環又はナフタレン環を形成していることが好ましい。
【0026】
一般式(3)の化合物の好ましい例として、以下の化合物が挙げられる。
【化11】
【0027】
一般式(3)の化合物は、1種又は2種以上を任意の比率で併用することができる。
【0028】
<一般式(1)で表される化合物>
一般式(1)で表される化合物は、フルオレン構造単位の9位の水素原子をアラルキルに変性することができ、その一方で、芳香族アミンとも反応することができ、結合剤として機能する化合物である。
【化12】
(ここで、
Arは、Ar
1-Y-Ar
1又はAr
1であり、
Ar
1は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香環式基であり、
Yは、単結合、炭素原子数1~6の脂肪族炭化水素基、-P(=O)R
a-基、酸素原子、硫黄原子又はスルホニル基であり、R
aは、芳香環式基であり、
R
1は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1~4の脂肪族炭化水素基であり、
Xは、脱離基である。)
【0029】
Ar1は、置換基を有していてもよい芳香環式基である。芳香環式基は、特に限定されず、フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基が好ましい。フェニレン基の場合
、1,4位に結合手があることが好ましく、ナフチレン基の場合、2,6位に結合手があることが好ましく、アントラセニレン基の場合、9,10位に結合手があることが好ましい。
Ar1-Y-Ar1における2つのAr1は同じであっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
【0030】
置換基としては、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子等が挙げられる。
脂肪族炭化水素基としては、炭素原子数1~4のアルキル基が好ましく、例えばメチル基、エチル基、プロピレン基、ブチレン基である。
アリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基が好ましい。
アリールアルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、クミル基が好ましい。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素が好ましい。
置換基としては、中でも、アルキル基、アリール基等が好ましい。
【0031】
Yは、単結合、炭素原子数1~6の脂肪族炭化水素基、-P(=O)Ra-基、酸素原子、硫黄原子又はスルホニル基(-S(=O)2-基)である。
炭素原子数1~6の脂肪族炭化水素基は、特に限定に限定されず、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピリデン基、ブチリデン基が好ましい。
-P(=O)Ra-基におけるRaは芳香環式基であり、フェニル基が好ましい。
Yとしては、中でも、単結合、エチレン基、プロピレン基が好ましい。
【0032】
Ar1-Y-Ar1としては、ビフェニレン基、ビナフチレン基が好ましい。
【0033】
Xは、脱離基であり、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基が挙げられる。
ハロゲン原子としては、塩素、臭素、ヨウ素が好ましい。
アルコキシ基としては、炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ブトキシ基である。
Xとしては、中でも、塩素、臭素、ヨウ素、水酸基、メトキシ基が好ましい。
2つのXは、同じであっても異なっていてもよい。
【0034】
R1は、水素原子又は炭素原子数1~4の脂肪族炭化水素基である。
炭素原子数1~4の脂肪族炭化水素基は、特に限定されず、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が好ましい。
R1としては、中でも、水素原子、メチルが好ましい。4つのR1は同じであっても、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
【0035】
一般式(1)の化合物は、下記一般式(1-1)で表される化合物(ArがAr
1-Y-Ar
1である)と、下記一般式(1-2)の化合物(ArがAr
1である)を包含する。
【化13】
(ここで、R
1、Ar
1、Y及びXの定義及び好ましい例は、上記のとおりである。)
【0036】
一般式(1)の化合物は、単独でも2種以上の併用であってもよい。すなわち、一般式(1)の化合物は、一般式(1-1)の化合物、一般式(1-2)の化合物であるか、あるいは一般式(1-1)の化合物と一般式(1-2)の化合物の併用である。一般式(1-1)の化合物と一般式(1-2)の化合物は、単独で用いても、2種を併用してもよい。一般式(1-1)と一般式(1-2)の化合物を用いた際、単独でも、併用でも、マレイミド樹脂による低誘電正接につながるため好ましい。一般式(1-1)の化合物と一般式(1-2)の化合物を併用する場合、特に限定されないが、それらのモル割合(一般式(1-1)の化合物のモル数:一般式(1-2)の化合物のモル数)は、10:90~90:10とすることができ、好ましくは20:80~80:20である。
【0037】
一般式(1-1)の化合物の好ましい例としては、以下が挙げられる。
【化14】
【0038】
一般式(1-2)の化合物の好ましい例としては、以下が挙げられる。
【化15】
【0039】
[芳香族アミン樹脂の製造方法]
中間体である芳香族アミン樹脂は、反応原料を反応させることにより得られ、具体的な製造方法としては以下が挙げられる。
【0040】
反応原料であるフルオレン化合物、芳香族アミン及び一般式(1)の化合物の使用量は以下のとおりである。
フルオレン化合物1モルに対し、一般式(1)の化合物は、芳香族アミンの導入の観点から、1モル超であればよく、1モル超であれば特に限定されない。
例えば、フルオレン化合物の使用量は、一般式(1)の化合物1モルに対し、0.01
モル以上であることができ、好ましくは0.1モル以上、より好ましくは0.3モル以上であり、また、0.99モル以下であることができ、好ましくは0.95モル以下である。
反応に際し、フルオレン化合物と一般式(1)の化合物は、実質的に全量が反応するため、反応に使用するフルオレン化合物と一般式(1)の化合物のモル比は、得られる芳香族アミン樹脂におけるフルオレン化合物から誘導される構造単位と一般式(1)の化合物から誘導される構造単位のモル比と実質的に同じである。
【0041】
芳香族アミンの使用量は、特に限定されないが、一般式(1)の化合物に対し、芳香族アミンのアミノ基が0.1モル以上となる量とすることができ、0.2モル以上となる量が好ましく、また、10モル以下となる量とすることができ、好ましくは9.5モル以下となる量である。
芳香族アミンについては、未反応で残存する芳香族アミンも発生するが、反応した芳香族アミンの量は、芳香族アミン樹脂のアミン当量から算出することができる。
【0042】
以下の工程1及び工程2により、中間体である芳香族アミン樹脂を製造することができる。
【0043】
<工程1>
フルオレン化合物全量及び一般式(1)の化合物全量を、芳香族アミンを加えずに、有機溶媒中、アルカリ触媒を用いて、10~150℃で反応させること、あるいはフルオレン化合物全量及び一般式(1)の化合物全量と、芳香族アミンの一部の量又は全量を、有機溶媒中、アルカリ触媒を用いて、10~150℃で反応させることが好ましい。
【0044】
芳香族アミンの使用量は、特に限定しないが、一般式(1)に対し、芳香族アミンのアミノ基が0.1モル以上となる量とすることができ、0.2モル以上となる量が好ましく、また、10モル以下となる量とすることができ、好ましくは9.5モル以下となる量である。このような使用量にすることで副生成物の生成を抑制することができる。
【0045】
有機溶媒としては、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、シクロヘキサノン等のケトン性溶媒、トルエン、キシレン、メシチレン、ソルベッソ等の芳香族炭化水素溶媒、メタノール、エタノール、1-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、1-ブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノール等のアルコール性溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセロソルブ溶媒、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキサン、ジエトキシエタン等のエーテル溶媒、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。溶解性の点から、トルエン、キシレン、メシチレン、ソルベッソ、イソプロピルアルコール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等が好ましい。これらの有機溶媒は、1種又は2種以上を任意の比率で併用することができる。
有機溶媒の使用量は、特に限定されないが、仕込んだ一般式(1)の化合物及びフルオレン化合物の合計量に対して50~500質量%とすることが好ましい。
【0046】
アルカリ触媒としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、メトキシナトリウム、エトキシナトリウム、tert-ブトキシナトリウム、メトキシカリウム、エトキシカリウム、tert-ブトキシカリウム、トリエチルアミン、ピリジン、ジメチルアミノピリジン等が挙げられる。反応性の点から、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが好ましい。アルカリ触媒の使用量は、仕込んだ一般式(1)に対し、10~1000モル%とすることができる。これらの触媒は、1~50質量%の水溶液として用いることができる。
【0047】
反応において相間移動触媒を用いてもよい。相間移動触媒としては、例えば、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、テトラブチルアンモニウムヨージド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリエチルアンモニウムヨージド、ベンジルトリエチルアンモニウムヒドロキシド等のアンモニウム系、テトラブチルホスホニウムクロリド、テトラブチルホスホニウムブロミド、テトラブチルホスホニウムヨージド、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド等のホスホニウム系、12-クラウン-4-エーテル、15-クラウン-5-エーテル、18-クラウン-6-エーテル、トリベンゾ-18-クラウン-6-エーテル等のクラウンエーテル系が挙げられる。反応性の点から、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ヨージド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリエチルアンモニウムヨージドが好ましい。相間移動触媒は単独でも、2種以上を併用してもよい。
【0048】
反応促進のために添加剤を使用してもよい。添加剤としては、例えば、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム等のハロゲン化物が挙げられる。中でも、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウムが好ましい。添加剤は単独でも、2種以上を併用してもよい。
【0049】
反応温度は、10~100℃とすることができ、反応性の点から、好ましくは20~80℃である。反応時間は、1~72時間とすることができ、好ましくは2~70時間である。
【0050】
反応終了後、適宜、上層と下層に分離させ、水層である下層を除去して反応物を得る。その際、必要に応じて水を添加して不溶の塩を溶解させて下層を除去してもよい。また、その水層は塩基性でも、中和によって中性でも、酸性でもよい。中和に用いる中和剤としては、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、第一リン酸ソーダ、塩化アンモニウム等の無機酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、シュウ酸等の有機酸等が挙げられる。これらの酸触媒は単独でも2種以上の併用であってもよい。
【0051】
<工程2>
工程1で芳香族アミンを加えずに、あるいは一部を加えて反応させた場合、工程1で得られた反応物に、芳香族アミンの全量又は残部を加え、酸触媒の存在下で、60~250℃で反応させる。工程1で芳香族アミンを全量加えた場合は、工程1で得られた反応物を、酸触媒の存在下で、60~250℃で反応させる。
【0052】
工程2で使用する芳香族アミンは、工程1で使用する芳香族アミンと同じであっても異なっていてもよい。
【0053】
酸触媒としては、例えば、有機酸、無機酸又は固体酸のいずれも使用できる。上記有機酸としては、例えば、メタンスルホン酸若しくはフルオロメタンスルホン酸等の脂肪族スルホン酸;3-モルホリノプロパンスルホン酸、ピペラジン-1,4-ビス(2-エタンスルホン酸)、10-カンファースルホン酸、4-クロロベンゼンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸若しくはトリフルオロメタンスルホン酸等の芳香族スルホン酸;リン酸ジメチル若しくはリン酸ジエチル等のアルキルリン酸;硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、ラウリル硫酸等のアルキル硫酸;硫酸フェニル、フルオリド硫酸フェニル等の芳香族硫酸;シュウ酸等の種々の酸が挙げられる。
上記無機酸としては、リン酸、塩酸、硫酸、硝酸又はホウ酸等が挙げられる。上記固体酸としては、活性白土、酸性白土、アルミナ、シリカアルミナ、ゼオライト、層状珪酸塩
、ヘテロポリ塩酸又は強酸性イオン交換樹脂等が挙げられる。当該層状珪酸塩としては、ディッカイト、ナクライト、カオリナイト、アノーキサイト、メタハロイサイト、ハロイサイトなどのカオリン族、クリソタイル、リザルダイト、アンチゴライト等の蛇紋石族、モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、テニオライト、ヘクトライト、スチーブンサイト等のスメクタイト族、バーミキュライト等のバーミキュライト族、雲母、イライト、セリサイト、海緑石等の雲母族、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイト、ベントナイト、パイロフィライト、タルク、緑泥石群が挙げられる。これら層状珪酸塩は混合層を形成していてもよい。また、上記酸触媒は1種を単独で用いてもよく、あるいは2種以上組み合わせて用いてもよい。
酸触媒の量は、特に限定はされないが、仕込んだ反応原料の総量に対して0.001~50質量%とすることが好ましい。
【0054】
反応温度は、60~250℃で行うこととし、反応性の点から、好ましくは80~240℃である。反応時間は、1~72時間とすることができ、好ましくは2~70時間である。
【0055】
反応終了後、必要に応じて中和処理、水洗処理等を行い、減圧加熱条件下で未反応の反応原料、有機溶媒等を留去して中間体である芳香族アミン樹脂を得ることができる。
【0056】
中間体である芳香族アミン樹脂の製造方法は、上記には限定されない。例えば、工程1に代えて、フルオレン化合物と一般式(1)の化合物を、有機溶媒中、触媒の存在下で、10~150℃で反応させ、次いで芳香族アミンの一部を添加して、10~150℃で反応させた後、水層を除去し、水洗処理を行い、得られた反応物を工程2に付してもよい。その際、工程1の反応生成物は末端に反応性基を有することができ、反応性基は使用する化合物の種類により、芳香族アミンとの反応物であっても、溶媒との反応物であっても、ハロゲンであっても、水酸基であってもよい。
【0057】
[芳香族アミン樹脂]
中間体である芳香族アミン樹脂は、フルオレン化合物、芳香族アミン及び一般式(1)の化合物の反応生成物であり、非置換のアミノ基(-NH2)を有する。
【0058】
一般式(2)で表されるフルオレン化合物、一般式(3)で表される芳香族アミン及び一般式(1)の化合物は、それぞれ、一般式(2A)又は一般式(2A’)で表される構造単位、一般式(3A)又は一般式(3A’)で表される構造単位及び一般式(1A)で表される構造単位を生成することができる。
【化16】
(ここで、m及びm’の定義、例示及び好ましい例は、一般式(2)のmと同様であり、
R
2及びR
2’の定義、例示及び好ましい例は、一般式(2)のR
2と同様であり、
*は、それぞれ結合手を表す。)
【化17】
(ここで、
nは0~3の整数であり、好ましくは0、1又は2であり
n’は0~4の整数であり、好ましくは0、1又は2であり、
R
3及びR
3’の定義、例示及び好ましい例は、一般式(3)のR’’と同様であり、
*は、それぞれ結合手を表す。)
【化18】
(ここで、
Ar及びR
1の定義、例示及び好ましい例は、一般式(1)と同様であり、
*は、それぞれ結合手を表す。)
【0059】
中間体である芳香族アミン樹脂は、一般式(2A)及び/又は一般式(2A’)の構造単位に一般式(1A)の構造単位が結合した構造を含む。
中間体である芳香族アミン樹脂の少なくとも一方の分子鎖末端は、一般式(3A’)の構造単位であることが好ましく、両方の分子鎖末端は、一般式(3A’)の構造単位であることがより好ましい。
【0060】
中間体である芳香族アミン樹脂は、一般式(2A)及び/又は一般式(2A’)の構造単位、一般式(3A)及び/又は(3A’)の構造単位ならびに一般式(1A)の構造単位から構成され、ただし、一般式(2A)及び/又は一般式(2A’)の構造単位の結合手には一般式(1A)の構造単位の結合手が結合しているものであることができる。一般式(2A’)が存在する場合、当該構造単位の構造単位は分子鎖末端を構成していることになる。
分子鎖末端の少なくとも一方は、一般式(3A’)の構造単位であることが好ましく、より好ましくは、両方の分子鎖末端が一般式(3A’)の構造単位であることである。
【0061】
中間体である芳香族アミン樹脂における一般式(1A)の構造単位におけるArは、Ar1又はAr1-Y-Ar1である。すなわち、中間体である芳香族アミン樹脂に含まれるArは、全てがAr1であるか、Ar1-Y-Ar1であることができ、あるいはAr1-Y-Ar1とAr1で構成されることができる。中間体である芳香族アミン樹脂の分子鎖に、Ar1とAr1-Y-Ar1の中、少なくとも1種を導入することで、マレイミド樹脂における低誘電正接の高次の発現につながるため好ましい。ArがAr1-Y-Ar1とAr1で構成される場合、特に限定されないが、それらのモル割合(Ar1-Y-Ar1のモル数:Ar1のモル数)は、10:90~90:10とすることができ、好ましくは20:80~80:20である。
【0062】
一般式(1A)の構造単位は、ArがAr1-Y-Ar1である下記一般式(1-1A)で表される構造単位であるか、ArがAr1である下記一般式(1-2A)の構造単位であるか、あるいは下記一般式(1-1A)の構造単位とArがAr1である下記一般式(1-2A)の構造単位とから構成される。一般式(1A)の構造単位を下記一般式(1-1A)の構造単位と下記一般式(1-2A)の構造単位とから構成することは、マレイミド樹脂における低誘電正接の発現につながるため好ましい。
【0063】
【化19】
(ここで、R
1、Ar
1、Yの定義及び好ましい例は、一般式(1)と同様であり、
*は、それぞれ結合手を表す。)
【0064】
一般式(1A)の構造単位が、一般式(1-1A)の構造単位と一般式(1-2A)の構造単位で構成される場合、特に限定されないが、それらのモル割合(一般式(1-1A)の構造単位のモル数:一般式(1-2A)の構造単位のモル数)は、10:90~90:10とすることができ、好ましくは20:80~80:20である。
【0065】
一般式(1-1A)の構造単位の好ましい例としては、以下が挙げられる。
【化20】
【0066】
一般式(1-2A)の構造単位の好ましい例としては、以下が挙げられる。
【化21】
【0067】
中間体である芳香族アミン樹脂としては、以下の一般式(5)で表される芳香族アミン樹脂が挙げられる。
【化22】
(ここで、
Zは、それぞれ独立して、一般式(2A):
【化23】
で表される構造単位又は一般式(3A):
【化24】
で表される構造単位であり、
Z’は、それぞれ独立して、一般式(2A’):
【化25】
で表される構造単位又は一般式(3A’):
【化26】
で表される構造単位であり、
Arは、それぞれ独立して、Ar
1又はAr
1-Y-Ar
1であり、
Ar
1は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香環式基であり、
Yは、単結合、炭素原子数1~6の脂肪族炭化水素基、-P(=O)R
a-基、酸素原子、硫黄原子又はスルホニル基であり、R
aは、芳香環式基であり、
R
1は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1~4の脂肪族炭化水素基であり、
R
2は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であり、
mは、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
R
3は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であるか、あるいは、nが2以上の場合、2つのR
3は、それらが結合する炭素原子と一緒になって環を形成していてもよく、
nは、それぞれ独立して、0~3の整数であり、
R
2’は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であり、
m’は、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
R
3’は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であるか、あるいは、n’が2以上の場合、2つのR
3’は、それらが結合する炭素原子と一緒になって環を形成していてもよく、
n’は、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
pは、平均値であって、0超の数であり、
*は、それぞれ結合手を表し、
ただし、樹脂は、一般式(2A)及び/又は一般式(2A’)で表される構造単位と、一般式(3A)及び/又は一般式(3A’)で表される構造単位とを含む。)
【0068】
上記において、Ar、Ar1、Y、R1
、R2、R3、m、n、R2’、R3’、m’、n’及びpの例示及び好ましい例は、上記と同様である。また、ArにおけるAr1とAr1-Y-Ar1の例示及び好ましい例も上記と同様である。
【0069】
一般式(5)の芳香族アミン樹脂は、上記一般式(5)のpが0以上の整数である化合物の混合物(ただし、化合物の全てが、pが0である一般式(5)の化合物ではないこととする。)であり、一般式(2A)及び/又は一般式(2A’)で表される構造単位と一般式(3A)及び/又は一般式(3A’)で表される構造単位との両方を分子内に含有する化合物を含むことが好ましい。
樹脂中、一般式(3A)及び一般式(3A’)の構造単位の合計1モルに対し、一般式(2A)及び一般式(2A’)の合計が0.1~10モルであることが好ましく、0.5~9.5モルであることがより好ましい。
【0070】
好ましい例としては、以下の一般式(5-0)で表される芳香族アミン樹脂が挙げられる。
【化27】
(式中、Ar、Z、R
1、R
3’、n’及びpは、一般式(5)と同じである。)
【0071】
ここで、Ar、Z、R1、R3、n’及びpの例示及び好ましい例は、上記と同様であ
る。また、ArにおけるAr1とAr1-Y-Ar1の例示及び好ましい例も上記と同様であり、
ZにおけるR2、m、R3及びnの例示及び好ましい例も上記と同様である。
【0072】
本発明の芳香族アミン樹脂のより好ましい例としては、以下の一般式(5-0’)で表される芳香族アミン樹脂が挙げられる。
【化28】
(ここで、R
2、m、R
3、n、R
3’及びn’は上記のとおりであり、
Ar’は、それぞれ独立して、
【化29】
であり、
sは、平均値であり、0超の数であり、
tは、平均値であり、0以上の数であり、
sで括った構造単位及びtで括った構造単位の順序は限定されない。)
【0073】
一般式(5)の芳香族アミン樹脂及び一般式(5-0)の芳香族アミン樹脂は、それぞれpで括られる構造単位を0以上の整数で有する化合物の混合物であることができるが、化合物の全てが、pが0である一般式(5)の化合物ではないこととする。一般式(5)の芳香族アミン樹脂は、一般式(5-1)で表される化合物及び一般式(5-2)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含むことが好ましい。
【化30】
(ここで、
Ar、Z、R
1、R
3‘及びn’は、上記のとおりであり、
一般式(5-1)のZ及び一般式(5-2)の少なくとも1つのZは、一般式(2A)で表される構造単位である。)
【0074】
中間体である芳香族アミン樹脂は、一般式(6)の化合物をその一部に含んでいてもよい。一般式(6)の化合物は、上記一般式(5)においてpが0である化合物に該当する。
【化31】
(ここで、
Ar、R
1、R
3’及びn’は、上記のとおりである。)
【0075】
中間体である芳香族アミン樹脂の数平均分子量(Mn)は、100~10000の範囲であることができ、好ましくは200~8000の範囲である。また、芳香族アミン樹脂の重量平均分子量(Mw)は100~50000の範囲であることができ、好ましくは300~40000の範囲である。
中間体である芳香族アミン樹脂の分子量分布(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))は1~5の範囲であることができ、好ましくは1~4である。
【0076】
中間体である芳香族アミン樹脂のアミン当量は、100~2000g/当量の範囲であることが好ましく、200~1800g/当量であることが更に好ましい。
【0077】
[マレイミド樹脂の製造方法]
本発明のマレイミド樹脂は、中間体である芳香族アミン樹脂のマレイミド化物であり、
例えば、触媒の存在下で、中間体である芳香族アミン樹脂に無水マレイン酸を反応させることにより得ることができる。
【0078】
反応に際し、中間体である芳香族アミン樹脂と無水マレイン酸との量は、中間体である芳香族アミン樹脂に含まれるアミノ基1モルに対し、無水マレイン酸が1モル以上5モル以下とすることができ、好ましくは1モル以上3モル以下である。
【0079】
反応は触媒の存在下で行うことができ、触媒としては、ニッケル、コバルト、ナトリウム、カルシウム、鉄、リチウム、マンガン等の酢酸塩、塩化物、臭化物、硫酸塩、硝酸塩等の無機塩、リン酸、塩酸、硫酸のような無機酸、シュウ酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、フルオロメタンスルホン酸等の有機酸、活性白土、酸性白土、シリカアルミナ、ゼオライト、強酸性イオン交換樹脂のような固体酸、ヘテロポリ塩酸等が挙げられ、トルエンスルホン酸が好ましい。これらは単独でも、2種以上を併用してもよい。
【0080】
触媒の量は、中間体である芳香族アミン樹脂に含まれるアミノ基1モルに対して、0.0.0001モル以上1モル以下とすることができ、好ましくは0.01モル以上0.3モル以下である。触媒は、一括添加しても、分割で添加してもよい。
【0081】
反応は有機溶媒中で行うことができ、有機溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン等のケトン類、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン、アセトニトリル、スルホラン等の非プロトン性溶媒、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒等が挙げられる。これらは単独でも、2種以上を併用してもよい。
有機溶媒の量は、芳香族アミン樹脂と無水マレイン酸との合計質量に対して、0.1倍~10倍の質量とすることができ、好ましくは2倍以上5倍以下の質量である。
【0082】
反応は、脱水剤の存在下で行うことができ、脱水剤としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸のような低級脂肪族カルボン酸無水物、五酸化リン、酸化カルシウム、酸化バリウム等の酸化物、硫酸等の無機酸、モレキュラーシーブ等の多孔性セラミック等が挙げられ、無水酢酸が好ましい。これらは単独でも、2種以上を併用してもよい。
脱水剤の量は、中間体である芳香族アミン樹脂に含まれるアミノ基1モルに対して、1モル以上3モル以下とすることができ、好ましくは1モル以上1.5モル以下である。
【0083】
マレイミド化の反応条件としては、中間体である芳香族アミン樹脂と無水マレイン酸を仕込み、例えば10~100℃、好ましくは30~60℃の温度範囲で、例えば0.5~12時間、好ましくは1~4時間反応させた後、触媒を加えて、例えば90~130℃、好ましくは105~120℃の温度範囲で、例えば1~24時間、好ましくは1~10時間反応させる条件が挙げられる。
【0084】
反応終了後は、再沈殿、再結晶、水洗、蒸留等をすることで、本発明のマレイミド樹脂を得ることができる。
【0085】
[マレイミド樹脂]
本発明のマレイミド樹脂は、中間体である芳香族アミン樹脂のマレイミド化物であって、アミノ基がN-置換マレイミド環に置き換わったものである。
【0086】
マレイミド樹脂は、例えば、一般式(15)で表されるものであることができる。
【化32】
(ここで、
Zは、それぞれ独立して、一般式(12A):
【化33】
で表される構造単位又は一般式(13A):
【化34】
で表される構造単位であり、
Z’は、それぞれ独立して、一般式(12A’):
【化35】
で表される構造単位又は一般式(13A’):
【化36】
で表される構造単位であり、
Arは、それぞれ独立して、Ar
1又はAr
1-Y-Ar
1であり、
Ar
1は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香環式基であり、
Yは、単結合、炭素原子数1~6の脂肪族炭化水素基、-P(=O)R
a-基、酸素原子、硫黄原子又はスルホニル基であり、R
aは、芳香環式基であり、
R
1は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1~4の脂肪族炭化水素基であり、
R
2は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であり、
mは、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
R
3は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であるか、あるいは、nが2以上の場合、2つのR
3は、それらが結合する炭素原子と一緒になって環を形成していてもよく、
nは、それぞれ独立して、0~3の整数であり、
R
2’は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であり、
m’は、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
R
3’は、それぞれ独立して、脂肪族炭化水素基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であるか、あるいは、n’が2以上の場合、2つのR
3’は、それらが結合する炭素原子と一緒になって環を形成していてもよく、
n’は、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
pは、平均値であり、0超の数であり、
*は、それぞれ結合手を表し、
ただし、樹脂は、一般式(12A)及び/又は一般式(12A’)で表される構造単位と、一般式(13A)及び/又は一般式(13A’)で表される構造単位とを含む。)
【0087】
上記において、Ar、Ar1、Y、R1
、R2、R3、m、n、R2’、R3’、m’、n’及びpの例示及び好ましい例は、上記と同様である。また、ArにおけるAr1とAr1-Y-Ar1の例示及び好ましい例も上記と同様である。
【0088】
一般式(15)のマレイミド樹脂は、上記一般式(15)のpが0以上の整数である化合物の混合物であることができるが、化合物の全てが、pが0である一般式(15)の化合物ではないこととする。一般式(12A)及び/又は一般式(12A’)で表される構造単位と一般式(13A)及び/又は一般式(13A’)で表される構造単位との両方を分子内に含有する化合物を含むことが好ましい。
【0089】
樹脂中、一般式(13A)及び一般式(13A’)の構造単位の合計1モルに対し、一般式(12A)及び一般式(12A’)の合計が0.1~10モルであることが好ましく、0.5~9.5モルであることがより好ましい。
【0090】
好ましい例としては、以下の一般式(15-0)で表されるマレイミド樹脂が挙げられる。
【化37】
(式中、Ar、Z、R
1、R
3’、n
’及びpは、一般式(15)と同じである。)
【0091】
ここで、Ar、Z、R1、R3’、n’及びpの例示及び好ましい例は、上記と同様である。また、ArにおけるAr1とAr1-Y-Ar1の例示及び好ましい例も上記と同様であり、
ZにおけるR2、m、R3及びnの例示及び好ましい例も上記と同様である。
【0092】
本発明のマレイミド樹脂のより好ましい例としては、以下の一般式(15-0’)で表されるマレイミド樹脂が挙げられる。
【化38】
(ここで、R
2、m、R
3、n、R
3及びn’は上記のとおりであり、
Ar’は、それぞれ独立して、
【化39】
であり、
sは、平均値であり、0超の数であり、
tは、平均値であり、0以上の数であり、
sで括った構造単位及びtで括った構造単位の順序は限定されない。)
【0093】
一般式(15)のマレイミド樹脂及び一般式(15-0)のマレイミド樹脂は、それぞれpで括られる構造単位を0以上の整数で有する化合物の混合物(ただし、化合物の全てが、pが0である一般式(15)の化合物ではないこととする。)であることができる。一般式(15)のマレイミド樹脂は、一般式(15-1)で表される化合物及び一般式(15-2)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含むことが好ましい。
【化40】
(ここで、
Ar、Z、R
1、R
3’及びn’は、上記のとおりであり、
一般式(15-1)のZ及び一般式(15-2)の少なくとも1つのZは、一般式(12A)で表される構造単位である。)
【0094】
マレイミド樹脂は、一般式(16)の化合物をその一部に含んでいてもよい。一般式(16)の化合物は、上記一般式(15)においてpが0である化合物に該当する。
【化41】
(ここで、
Ar、R
1、R
3’及びn’は、上記のとおりである。)
【0095】
マレイミド樹脂の数平均分子量(Mn)は、100~10000の範囲であることができ、好ましくは200~8000の範囲である。また、マレイミド樹脂の重量平均分子量(Mw)は100~50000の範囲であることができ、好ましくは300~40000の範囲である。
マレイミド樹脂の分子量分布(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))は1~5の範囲であることができ、好ましくは1~4である。
【0096】
マレイミド樹脂のマレイミド基当量は、100~10000g/当量の範囲であることが好ましく、200~9000g/当量であることが更に好ましい。
【0097】
[硬化性組成物]
本発明の硬化性組成物は、本発明のマレイミド樹脂を含有する。本発明のマレイミド樹脂を用いることにより、硬化性組成物から得られる硬化物において、低誘電正接と高耐熱性を発現させることができる。
【0098】
本発明の硬化性組成物は、前記マレイミド樹脂以外のその他の重合性不飽和基含有化合物を含有してもよい。その他の重合性不飽和基含有化合物は特に限定されず、多種多様なものを用いることができる。
【0099】
その他の重合性不飽和基含有化合物としては、例えば、
スチレン、アルコキシ(ポリ)オキシアルキレン(メタ)アクリレート、フェノキシ(ポリ)オキシアルキレン(メタ)アクリレート、アルコキシ化フェニルフェノール(メタ)アクリレート等の単官能化合物;
ジビニルベンゼン、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、炭素原子数2~12の脂肪族ジオールジ(メタ)アクリレート、ポリオキシアルキレンジ(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、(ポリ)アルコキシ化ビスフェノールジ(メタ)アクリレート等の2官能化合物;
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、アルコキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリン(メタ)アクリレート、アルコキシ化グリセリントリ(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、アルコ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(メタ)アクリレート、アルコキシ化ジトリメチロールプロパンテトラ(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、アルコキシ化ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリス-[2-(メタ)アクリロキシエチル]イソシアヌレート等の3官能以上の化合物;
不飽和ポリエステル樹脂、ポリブタジエン樹脂等の重合性不飽和基含有樹脂;等が挙げられる。
これらはそれぞれ単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
【0100】
硬化性組成物が含有する重合性不飽和基含有化合物の総質量に対する本発明のマレイミド樹脂の含有量は、30質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることがより好ましい。
【0101】
本発明の硬化性組成物は、その他の重合性不飽和基含有化合物以外の、その他の樹脂を含有していてもよい。その他の樹脂は特に限定されず、官能基や具体構造について多種多様なものを用いることができる。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、活性エステル樹脂、シアネート樹脂等が挙げられる。
【0102】
硬化性組成物には、硬化触媒を含有させてもよい。硬化触媒は、特に限定されず、例えば、有機過酸化物(例えば、過酸化ベンゾイル、クメンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、過酸化ラウロイル、ジ-t-ブチルパーオキサイド、t-ブチルハイドロパーオキサイド、メチルエチルケトン過酸化物、t-ブチルパーベンゾエート等)、アゾ系化合物(アゾビスイソブチロニトリル等)、フリーラジカル(アゾビスイソブチロニトリル、ガルビノキシル等)等が挙げられる。
【0103】
硬化性組成物には、硬化促進剤、シランカップリング剤、離型剤、顔料、乳化剤、非ハロゲン系難燃剤、無機充填剤、難燃剤(例えば、無機リン系難燃剤、有機リン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤)、溶媒等の種々の配合剤を含有させてもよい。
【0104】
硬化性組成物は、本発明のマレイミド樹脂及び任意の成分(例えば、その他の重合性不飽和基含有化合物、その他の樹脂、硬化触媒、配合剤等)を均一に混合することにより得ることができる。
【0105】
[硬化物]
本発明の硬化物は、本発明の硬化性組成物を硬化させることにより得ることができる。硬化方法は、特に限定されず、公知の方法を採用することができる。硬化物は、積層物、注型物、接着層、塗膜、フィルム等の形態とすることができる。
【0106】
[半導体封止材]
本発明の半導体封止材は、本発明の硬化性組成物を含有することができる。本発明の硬化性組成物は、本発明のマレイミド樹脂を含有するため、上記硬化性組成物を含有する半導体封止材は、低誘電正接と低熱膨張率を発現させることができる。
【0107】
半導体封止材には、本発明の硬化性組成物に無機充填剤を含有させたものを用いることができる。無機充填剤は、特に限定されず、例えば、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、無定形シリカ、結晶性シリカ、ノイブルグ珪土、溶融シリカ、球状シリカ、タルク、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等を挙げることができる。
硬化性組成物100質量部に対し、無機充填剤は0.5~1200質量部とすることができる。
【0108】
半導体封止材には、種々の配合剤を配合してもよく、配合剤としては硬化性組成物に関し記載されたものが挙げられる。
【0109】
半導体封止材は、本発明の硬化性組成物及び必要に応じて配合剤を混合することで得ることができ、例えば、押出機、ニ-ダ、ロ-ル等を用いて均一になるまで充分に溶融混合する方法等が挙げられる。
【0110】
[半導体装置]
本発明の半導体装置は、本発明の半導体封止材の硬化物を含むことができる。本発明の半導体装置に用いられる半導体封止材は、本発明のマレイミド樹脂を含有する硬化性組成物を含有する。本発明の半導体装置は、当該半導体封止材の硬化物を含むため、低誘電正接と低熱膨張率を有する。
【0111】
半導体装置は、本発明の半導体封止材を加熱硬化することで得ることができ、例えば、注型するか、あるいはトランスファー成形機、射出成形機等を用いて成形し、更に室温(20℃)~250℃の温度範囲で加熱硬化させる方法等が挙げられる。
【0112】
[プリプレグ]
本発明のプリプレグは、補強基材及びこの補強基材に含浸した本発明の硬化性組成物の半硬化物を有することができる。
硬化性組成物からプリプレグを得る方法は、特に限定されず、後述する有機溶媒を配合してワニス化した硬化性組成物を、補強基材(例えば、紙、ガラス布、ガラス不織布、アラミド紙、アラミド布、ガラスマット、ガラスロービング布等)に含浸した後、用いた溶媒種に応じた加熱温度(好ましくは50~170℃)で加熱して、硬化性組成物を半硬化(あるいは未硬化)する方法が挙げられる。
用いられる硬化性組成物と補強基材の質量割合は、特に限定されないが、プリプレグ中の樹脂分が20~60質量%となるように調製することが好ましい。
【0113】
硬化性組成物の半硬化物は、加熱温度及び加熱時間を調整して、硬化反応を完了させずに途中で停止させることによって得ることができる。半硬化物の硬化度は、例えば85%以下5%以上とすることができる。ここで、硬化物は、半硬化物より高い硬化度を有し得る。
半硬化物の硬化度は、硬化性組成物を加熱する際の硬化発熱量と、その半硬化物の硬化発熱量をDSCにより測定し、以下の式から算出できる。
硬化度(%)=[1-(半硬化物の硬化発熱量/硬化性組成物の硬化発熱量)]×100
【0114】
プリプレグの製造に用いる有機溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、ジメチルホルムアミド、メチルイソブチルケトン、メトキシプロパノール、シクロヘキサノン、メチルセロソルブ、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等が挙げられる。有機溶媒の選択、使用量は、用途によって適宜選択し得、例えば、プリプレグから回路基板を製造する場合には、メチルエチルケトン、アセトン、ジメチルホルムアミド等の沸点が160℃以下の極性溶媒が好ましく、使用量としては、不揮発分が40~80質量%となる量が好ましい。
【0115】
[回路基板]
本発明の回路基板は、本発明のプリプレグ及び銅箔の積層体からなる。回路基板を得る方法は、特に限定されず、例えば、本発明のプリプレグを必要に応じて積層し、銅箔を重ねて、1~10MPaの加圧下に170~300℃で10分~3時間、加熱圧着させる方法が挙げられる。
【0116】
[ビルドアップフィルム]
本発明のビルドアップフィルムは、本発明の硬化性組成物を含有することができる。ビルドアップフィルムを製造する方法は、特に限定されず、例えば、本発明の硬化性組成物を、支持フィルム上に塗布し、硬化性組成物層を形成させて多層プリント配線板用の接着フィルムとする方法が挙げられる。
【0117】
ビルドアップフィルムは、真空ラミネート法におけるラミネートの温度条件(通常70~140℃)で軟化し、回路基板のラミネートと同時に、回路基板に存在するビアホール、あるいは、スルーホール内の樹脂充填が可能な流動性(樹脂流れ)を示すことが求められるため、硬化性組成物は、このような特性を発現するように、上記各成分を配合することが好ましい。
【0118】
ここで、多層プリント配線板のスルーホールの直径は、通常0.1~0.5mm、深さは通常0.1~1.2mmであり、通常この範囲で樹脂充填を可能とするのが好ましい。なお回路基板の両面をラミネートする場合はスルーホールの1/2程度充填されることが
望ましい。
【0119】
上記した接着フィルムを製造する方法は、具体的には、ワニス状の上記硬化性組成物を調製した後、支持フィルム(Y)の表面に、このワニス状の組成物を塗布し、更に加熱、あるいは熱風吹きつけ等により有機溶媒を乾燥させて硬化性組成物からなる組成物層(X)を形成させることにより製造することができる。
【0120】
形成される組成物層(X)の厚さは、通常、導体層の厚さ以上とすることが好ましい。回路基板が有する導体層の厚さは通常5~70μmの範囲であるので、樹脂組成物層の厚さは10~100μmの厚さを有するのが好ましい。
【0121】
なお、組成物層(X)は、後述する保護フィルムで保護されていてもよい。保護フィルムで保護することにより、樹脂組成物層表面へのゴミ等の付着やキズを防止することができる。
【0122】
上記した支持フィルム(Y)及び保護フィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート(以下「PET」と略称することがある。)、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、更には離型紙や銅箔、アルミニウム箔等の金属箔などを挙げることができる。なお、支持フィルム及び保護フィルムはマッド処理、コロナ処理の他、離型処理を施してあってもよい。
【0123】
支持フィルムの厚さは特に限定されないが、通常10~150μmであり、好ましくは25~50μmの範囲で用いられる。また保護フィルムの厚さは1~40μmとするのが好ましい。
【0124】
上記した支持フィルム(Y)は、回路基板にラミネートした後に、或いは加熱硬化することにより絶縁層を形成した後に、剥離される。接着フィルムを加熱硬化した後に支持フィルム(Y)を剥離すれば、硬化工程でのゴミ等の付着を防ぐことができる。硬化後に剥離する場合、通常、支持フィルムには予め離型処理が施される。
【0125】
[用途]
本発明のマレイミド樹脂を含有する硬化性組成物により得られる硬化物は、低誘電正接を有することから、耐熱部材又は電子部材に好適に使用することができる。特に、プリプレグ、回路基板、半導体封止材、半導体装置、ビルドアップフィルム、ビルドアップ基板、導電性ペーストを用いた接着剤やレジスト材料等に好適に使用できる。また、繊維強化樹脂のマトリクス樹脂にも好適に使用でき、高耐熱性のプリプレグとして特に適している。また、硬化性組成物に含まれるマレイミド樹脂は、各種溶媒への優れた溶解性を示すことから塗料化が可能である。こうして得られる耐熱部材や電子部材は、各種用途に好適に使用可能であり、例えば、産業用機械部品、一般機械部品、自動車・鉄道・車両等部品、宇宙・航空関連部品、電子・電気部品、建築材料、容器・包装部材、生活用品、スポーツ・レジャー用品、風力発電用筐体部材等が挙げられるが、これらに限定されない。
【実施例0126】
本発明を実施例、比較例により具体的に説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。以下において「部」及び「%」は特に断わりのない限り質量基準である。
【0127】
芳香族アミン樹脂及びマレイミド樹脂の物性評価は以下のようにして行った。
【0128】
(1)GPC測定
以下の測定装置、測定条件を用いて、実施例及び比較例で得られた芳香族アミン樹脂及びマレイミド樹脂についての、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、及び分子量分布(Mw/Mn)を算出した。
測定装置 :東ソー株式会社製「HLC-8320 GPC」、
カラム:東ソー株式会社製ガードカラム「HXL-L」
+東ソー株式会社製「TSK-GEL G2000HXL」
+東ソー株式会社製「TSK-GEL G2000HXL」
+東ソー株式会社製「TSK-GEL G3000HXL」
+東ソー株式会社製「TSK-GEL G4000HXL」
検出器: RI(示差屈折計)
データ処理:東ソー株式会社製「GPCワークステーション EcoSEC-WorkStation」
測定条件: カラム温度 40℃
展開溶媒 テトラヒドロフラン
流速 1.0ml/分
標準 : 前記「GPCワークステーション EcoSEC―WorkStation」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。
(使用ポリスチレン)
東ソー株式会社製「A-500」
東ソー株式会社製「A-1000」
東ソー株式会社製「A-2500」
東ソー株式会社製「A-5000」
東ソー株式会社製「F-1」
東ソー株式会社製「F-2」
東ソー株式会社製「F-4」
東ソー株式会社製「F-10」
東ソー株式会社製「F-20」
東ソー株式会社製「F-40」
東ソー株式会社製「F-80」
東ソー株式会社製「F-128」
試料:合成例で得られた芳香族アミン樹脂又はマレイミド樹脂の樹脂固形分換算で1.0質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(50μl)。
【0129】
(2)FD-MS測定
実施例で得られた芳香族アミン樹脂及びマレイミド樹脂のFD-MSスペクトルは、以下の測定装置、測定条件を用いて測定した。
測定装置:JMS-T100GC AccuTOF
測定条件
測定範囲:m/z=4.00~2000.00
変化率:51.2mA/分
最終電流値:45mA
カソード電圧:-10kV
記録間隔:0.07秒
【0130】
(3)13C-NMR測定
実施例で得られた芳香族アミン樹脂及びマレイミド樹脂の13C-NMRスペクトルは以下の測定装置、測定条件にて測定した。
13C-NMR:JEOL RESONANCE製「JNM-ECZ400S」
共鳴周波数:100MHz
積算回数:4000回
溶媒:クロロホルム-d
試料濃度:12質量%
緩和試薬:クロム(III)アセチルアセトネート
【0131】
(4)アミン当量及びマレイミド基当量
実施例で得られた芳香族アミンのアミン当量は以下の方法で測定した。
500mL共栓付き三角フラスコに、芳香族アミンを約2.5g、ピリジン7.5g、無水酢酸2.5g、トリフェニルホスフィン7.5gを精秤後、冷却管を装着し120℃に設定したオイルバスにて150分加熱還流した。
冷却後、蒸留水5.0mL、プロピレングリコールモノメチルエーテル100mL、テトラヒドロフラン75mLを加え、0.5mol/L水酸化カリウム-エタノール溶液で電位差滴定法により滴定した。同様の方法で空試験を行なって補正した。
アミン当量(g/当量)=(S×2,000)/(Blank-A)
S:試料の量(g)
A:0.5mol/L水酸化カリウム-エタノール溶液の消費量(mL)
Blank:空試験における0.5mol/L水酸化カリウム-エタノール溶液の消費量(mL)
実施例で得られたマレイミド樹脂のマレイミド基当量は、中間体の芳香族アミンのアミン当量から換算した値であり、以下の式による。
マレイミド基当量(g/当量)=アミン当量+80
【0132】
実施例1:マレイミド樹脂(A-1)
<芳香族アミン樹脂(a-1)の合成>
温度計、滴下ロート、冷却管、分留管、撹拌器を取り付けたフラスコに、フルオレン100.0質量部、α,α’-ジクロロ-p-キシレン(以下PXDCと略す)210.62質量部、テトラブチルアンモニウムブロミド(以下TBABと略す)7.76質量部、ヨウ化カリウム3.99質量部、キシレン465.9質量部を仕込み、攪拌しながら60℃まで昇温した。続いて、48質量%の水酸化カリウム水溶液309.4質量部を発熱に注意しながらゆっくり滴下し、滴下終了時から同温度で6時間反応させた。続いて、2,6-キシリジン153.1質量部、イソプロピルアルコール(以下IPAと略す)155.3質量部、水284.7質量部を仕込み、75℃まで昇温し、同温度で17時間反応させた後、下層を分液することで水層を除き、368.6質量部の水で4回水洗を行った。続いて、2,6-キシリジン211.4質量部、活性白土73.7質量部を仕込み、200℃まで昇温し、同温度で12時間反応させた。反応終了後、冷却し、キシレンで希釈し、濾過により活性白土を濾別した。濾液は加熱減圧により、溶媒及び過剰の2,6-キシリジンを留去し、目的の芳香族アミン樹脂(a-1)を得た(アミン当量305g/当量)。得られた芳香族アミン樹脂(a-1)のMnは586、Mwは814であり、
13C-NMRにより、フルオレンの9位の4級炭素が確認でき、残量のN-アルキル化体はほとんど確認できなかった。また、FD-MSにより、m/z 612.4、880.6にて目的物が確認できた。得られた芳香族アミン樹脂(a-1)のGPCチャートを
図1、
13C-NMRチャートを
図2、FD-MSチャートを
図3に示す。
【0133】
<マレイミド樹脂(A-1)の合成>
温度計、冷却管、ディーンスタークトラップ、攪拌機を取り付けた2Lフラスコに無水マレイン酸35.3g(1.2当量)、トルエン458gを仕込み室温で攪拌した。次に芳香族アミン樹脂(a-1)を91.5g(1当量)とN,N-ジメチルホルムアミド(以下、DMF)57.2gの混合溶液を1時間かけて滴下し、その後2時間反応させた。その反応液にp-トルエンスルホン酸一水和物2.00gを加え、115℃まで加熱し還
流下で共沸してくる水とトルエンを冷却・分離した後、トルエンだけを系内に戻して脱水反応を5時間行った。室温まで空冷後、49%NaOHで中和した。その後、60℃でトルエンと水を減圧留去し、フラスコ内に残ったDMF溶液にMEK600gを加えた。その溶液を60℃に昇温後、イオン交換水200gで3回分液処理して溶液中の塩を取り除いた。更に硫酸ナトリウムを加え乾燥後、減圧濃縮し得られた反応物を80℃で真空乾燥を行い、マレイミド樹脂(A-1)を得た(マレイミド基当量385g/当量)。得られたマレイミド樹脂(A-1)のMnは1040、Mwは1240であった。マレイミド樹脂(A-1)のGPCチャートを
図4、
13C-NMRチャートを
図5、FD-MSチャートを
図6に示す。
【0134】
実施例2:マレイミド樹脂(A-2)
<芳香族アミン樹脂(a-2)の合成>
温度計、滴下ロート、冷却管、分留管、撹拌器を取り付けたフラスコに、フルオレン100.0質量部、PXDC157.97質量部、TBAB5.82質量部、ヨウ化カリウム3.00質量部、キシレン386.95質量部を仕込み、攪拌しながら60℃まで昇温した。続いて、48質量%の水酸化カリウム水溶液232.08質量部を発熱に注意しながらゆっくり滴下し、滴下終了時から同温度で6時間反応させた。続いて、2,6-キシリジン153.1質量部、IPA128.98質量部、水213.51質量部を仕込み、75℃まで昇温し、同温度で17時間反応させた後、下層を分液することで水層を除き、337.90質量部の水で4回水洗を行った。続いて、2,6-キシリジン253.7質量部、活性白土81.0質量部を仕込み、200℃まで昇温し、同温度で12時間反応させた。反応終了後、冷却し、キシレンで希釈し、濾過により活性白土を濾別した。濾液は加熱減圧により、溶媒及び過剰の2,6-キシリジンを留去し、目的の芳香族アミン樹脂(a-2)を得た(アミン当量394g/当量)。得られた芳香族アミン樹脂(a-2)のMnは934、Mwは1229であり、
13C-NMRにより、フルオレンの9位の4級炭素が確認でき、残量のN-アルキル化体はほとんど確認できなかった。また、FD-MSにより、m/z 612.4、880.6にて目的物が確認できた。得られた芳香族アミン樹脂(a-2)のGPCチャートを
図7、
13C-NMRチャートを
図8、FD-MSチャートを
図9に示す。
【0135】
<マレイミド樹脂(A-2)の合成>
温度計、冷却管、ディーンスタークトラップ、攪拌機を取り付けた2Lフラスコに無水マレイン酸35.59g(1.3当量)、トルエン197.66gを仕込み室温で攪拌した。次に芳香族アミン樹脂(a-2)を110g(1当量)とDMF24.71gの混合溶液を1時間かけて滴下し、その後2時間反応させた。その反応液にp-トルエンスルホン酸一水和物2.66gを加え、115℃まで加熱し還流下で共沸してくる水とトルエンを冷却・分離した後、トルエンだけを系内に戻して脱水反応を5時間行った。室温まで空冷後、49%NaOHで中和した。その後、60℃でトルエンと水を減圧留去し、フラスコ内に残ったDMF溶液にMEK350gを加えた。その溶液を60℃に昇温後、イオン交換水140gで3回分液処理して溶液中の塩を取り除いた。更に硫酸ナトリウムを加え乾燥後、減圧濃縮し得られた反応物を80℃で真空乾燥を行い、マレイミド樹脂(A-2)を得た(マレイミド基当量474g/当量)。得られたマレイミド樹脂(A-2)のMnは1137、Mwは1376であった。マレイミド樹脂(A-2)のGPCチャートを
図10、
13C-NMRチャートを
図11、FD-MSチャートを
図12に示す。
【0136】
実施例3:マレイミド樹脂(A-3)
<芳香族アミン樹脂(a-3)の合成>
温度計、滴下ロート、冷却管、分留管、撹拌器を取り付けたフラスコに、フルオレン100.0質量部、PXDC210.62質量部、TBAB7.76質量部、ヨウ化カリウム3.99質量部、キシレン465.9質量部を仕込み、攪拌しながら60℃まで昇温し
た。続いて、48質量%の水酸化カリウム水溶液309.4質量部を発熱に注意しながらゆっくり滴下し、滴下終了時から同温度で6時間反応させた。続いて、アニリン117.7質量部、IPA155.3質量部、水284.7質量部を仕込み、75℃まで昇温し、同温度で10時間反応させた後、下層を分液することで水層を除き、334.9質量部の水で4回水洗を行った。続いて、アニリン280.1質量部、活性白土67.0質量部を仕込み、200℃まで昇温し、同温度で20時間反応させた。反応終了後、冷却し、キシレンで希釈し、濾過により活性白土を濾別した。濾液は加熱減圧により、溶媒及び過剰のアニリンを留去し、目的の芳香族アミン樹脂(a-3)を得た(アミン当量305g/当量)。得られた芳香族アミン樹脂(a-3)のMnは635、Mwは1077であり、
13C-NMRにより、フルオレンの9位の4級炭素とともに、残量のN-アルキル化体が確認できた。また、FD-MSにより、m/z 556.3、824.5にて目的物が確認できた。得られた芳香族アミン樹脂(a-3)のGPCチャートを
図13、
13C-NMRチャートを
図14、FD-MSチャートを
図15に示す。
【0137】
マレイミド樹脂(A-3)の合成>
温度計、冷却管、ディーンスタークトラップ、攪拌機を取り付けた2Lフラスコに無水マレイン酸41.75g(1.3当量)、トルエン193.15gを仕込み室温で攪拌した。次に芳香族アミン樹脂(a-3)を100g(1当量)とDMF24.14gの混合溶液を1時間かけて滴下し、その後2時間反応させた。その反応液にp-トルエンスルホン酸一水和物3.11gを加え、115℃まで加熱し還流下で共沸してくる水とトルエンを冷却・分離した後、トルエンだけを系内に戻して脱水反応を5時間行った。室温まで空冷後、49%NaOHで中和した。その後、60℃でトルエンと水を減圧留去し、フラスコ内に残ったDMF溶液にMEK338gを加えた。その溶液を60℃に昇温後、イオン交換水135gで3回分液処理して溶液中の塩を取り除いた。更に硫酸ナトリウムを加え乾燥後、減圧濃縮し得られた反応物を80℃で真空乾燥を行い、マレイミド樹脂(A-3)を得た(マレイミド基当量385g/当量)。得られたマレイミド樹脂(A-3)のMnは298、Mwは664であった。マレイミド樹脂(A-3)のGPCチャートを
図16、
13C-NMRチャートを
図17、FD-MSチャートを
図18に示す。
【0138】
実施例4:マレイミド樹脂(A-4)
<芳香族アミン樹脂(a-4)の合成>
温度計、滴下ロート、冷却管、分留管、撹拌器を取り付けたフラスコに、フルオレン100.0質量部、PXDC210.62質量部、TBAB7.76質量部、ヨウ化カリウム3.99質量部、キシレン465.9質量部を仕込み、攪拌しながら60℃まで昇温した。続いて、48質量%の水酸化カリウム水溶液309.4質量部を発熱に注意しながらゆっくり滴下し、滴下終了時から同温度で6時間反応させた。続いて、2-エチルアニリン153.1質量部、IPA155.3質量部、水284.7質量部を仕込み、75℃まで昇温し、同温度で10時間反応させた後、下層を分液することで水層を除き、368.6質量部の水で4回水洗を行った。続いて、2-エチルアニリン364.5質量部、活性白土73.7質量部を仕込み、200℃まで昇温し、同温度で15時間反応させた。反応終了後、冷却し、キシレンで希釈し、濾過により活性白土を濾別した。濾液は加熱減圧により、溶媒及び過剰の2-エチルアニリンを留去し、目的の芳香族アミン樹脂(a-4)を得た(アミン当量314g/当量)。得られた芳香族アミン樹脂(a-4)のMnは444、Mwは729であり、13C-NMRにより、フルオレンの9位の4級炭素とともに、残量のN-アルキル化体が確認できた。また、FD-MSにより、m/z 612.4、880.6にて目的物が確認できた。得られた芳香族アミン樹脂(a-4)のGPCチャートを
図19、
13C-NMRチャートを
図20、FD-MSチャートを
図21に示す。
【0139】
<マレイミド樹脂(A-4)の合成>
温度計、冷却管、ディーンスタークトラップ、攪拌機を取り付けた2Lフラスコに無水マレイン酸40.65g(1.3当量)、トルエン191.57gを仕込み室温で攪拌した。次に芳香族アミン樹脂(a-4)を100g(1当量)とDMF23.95gの混合溶液を1時間かけて滴下し、その後2時間反応させた。その反応液にp-トルエンスルホン酸一水和物3.03gを加え、115℃まで加熱し還流下で共沸してくる水とトルエンを冷却・分離した後、トルエンだけを系内に戻して脱水反応を5時間行った。室温まで空冷後、49%NaOHで中和した。その後、60℃でトルエンと水を減圧留去し、フラスコ内に残ったDMF溶液にMEK336gを加えた。その溶液を60℃に昇温後、イオン交換水135gで3回分液処理して溶液中の塩を取り除いた。更に硫酸ナトリウムを加え乾燥後、減圧濃縮し得られた反応物を80℃で真空乾燥を行い、マレイミド樹脂(A-4)を得た(マレイミド基当量394g/当量)。得られたマレイミド樹脂(A-4)のMnは434、Mwは600であった。マレイミド樹脂(A-4)のGPCチャートを
図22、
13C-NMRチャートを
図23、FD-MSチャートを
図24に示す。
【0140】
実施例5:マレイミド樹脂(A-5)
<芳香族アミン樹脂(a-5)の合成>
温度計、滴下ロート、冷却管、分留管、撹拌器を取り付けたフラスコに、フルオレン100.0質量部、4,4’-ビス(クロロメチル)ビフェニル224.6質量部、TBAB14.6質量部、ヨウ化ナトリウム6.76質量部、キシレン490.0質量部を仕込み、攪拌しながら60℃まで昇温した。続いて、48質量%の水酸化カリウム水溶液253.2質量部を発熱に注意しながらゆっくり滴下し、滴下終了時から同温度で10時間反応させた。続いて、2,6-キシリジン153.1質量部、IPA163.3質量部、水232.9質量部を仕込み、75℃まで昇温し、同温度で15時間反応させた後、下層を分液することで水層を除き、406.6質量部の水で4回水洗を行った。続いて、2,6-キシリジン211.4質量部、活性白土81.3質量部を仕込み、200℃まで昇温し、同温度で11時間反応させた。反応終了後、冷却し、キシレンで希釈し、濾過により活性白土を濾別した。濾液は加熱減圧により、溶媒及び過剰の2,6-キシリジンを留去し、目的の芳香族アミン樹脂(a-5)を得た(アミン当量433g/当量)。得られた芳香族アミン樹脂(a-5)のMnは761、Mwは1167であり、
13C-NMRにより、フルオレンの9位の4級炭素が確認でき、残量のN-アルキル化体はほとんど確認できなかった。また、FD-MSにより、m/z 764.5、1108.7にて目的物が確認できた。得られた芳香族アミン樹脂(a-5)のGPCチャートを
図25、
13C-NMRチャートを
図26、FD-MSチャートを
図27に示す。
【0141】
<マレイミド樹脂(A-5)の合成>
温度計、冷却管、ディーンスタークトラップ、攪拌機を取り付けた2Lフラスコに無水マレイン酸11.78g(1.3当量)、トルエン70.21gを仕込み室温で攪拌した。次に芳香族アミン樹脂(a-5)を40g(1当量)とDMF8.78gの混合溶液を1時間かけて滴下し、その後2時間反応させた。その反応液にp-トルエンスルホン酸一水和物0.88gを加え、115℃まで加熱し還流下で共沸してくる水とトルエンを冷却・分離した後、トルエンだけを系内に戻して脱水反応を5時間行った。室温まで空冷後、49%NaOHで中和した。その後、60℃でトルエンと水を減圧留去し、フラスコ内に残ったDMF溶液にMEK125gを加えた。その溶液を60℃に昇温後、イオン交換水50gで3回分液処理して溶液中の塩を取り除いた。更に硫酸ナトリウムを加え乾燥後、減圧濃縮し得られた反応物を80℃で真空乾燥を行い、マレイミド化合物(A-5)を得た(マレイミド基当量513g/当量)。得られたマレイミド樹脂(A-5)のMnは1023、Mwは1571であった。マレイミド樹脂(A-5)のGPCチャートを
図28、
13C-NMRチャートを
図29、FD-MSチャートを
図30に示す。
【0142】
比較例1:マレイミド樹脂(B-1)
特開平5-247202号の合成例2と同様に合成を行い、インダン構造を有する比較用マレイミド樹脂を得た。
【0143】
比較例2:マレイミド樹脂(B-2)
<芳香族アミン樹脂(b-2)の合成>
温度計、滴下ロート、冷却管、分留管、撹拌器を取り付けたフラスコに、2-エチルアニリン243.66質量部、α,α′-ジヒドロキシ-p-キシレン124.35質量部、活性白土73.6質量部、キシレン48.73質量部を仕込み、窒素ガスを通気させながら昇温した。110℃まで昇温したところで水の留出が認められ、それを留去しながら昇温を続けた。そして190℃まで昇温した後、8時間反応を行った。反応終了後、冷却し、キシレンで希釈し、濾過により活性白土を濾別した。濾液は加熱減圧により、溶媒及び過剰の2-エチルアニリンを留去し、芳香族アミン樹脂(b-2)を得た(アミン当量195g/当量)。
【0144】
<マレイミド樹脂(B-2)の合成>
温度計、冷却管、ディーンスタークトラップ、攪拌機を取り付けた2Lフラスコに無水マレイン酸100.8g(1.3当量)、トルエン364.48gを仕込み室温で攪拌した。次に芳香族アミン樹脂(b-2)を150g(1当量)とDMF45.56gの混合溶液を1時間かけて滴下し、その後2時間反応させた。その反応液にp-トルエンスルホン酸一水和物22.56gを加え、115℃まで加熱し還流下で共沸してくる水とトルエンを冷却・分離した後、トルエンだけを系内に戻して脱水反応を3時間行った。室温まで空冷後、49%NaOHで中和した。その後、60℃でトルエンと水を減圧留去し、フラスコ内に残ったDMF溶液にMEK400gを加えた。その溶液を60℃に昇温後、イオン交換水220gで3回分液処理して溶液中の塩を取り除いた。更に硫酸ナトリウムを加え乾燥後、減圧濃縮し得られた反応物を80℃で真空乾燥を行い、マレイミド樹脂(B-2)を得た。
【0145】
比較例3:マレイミド樹脂(B-3)
大和化成工業社製 フェニルメタンマレイミド 「BMI-2300」
【0146】
実施例6~9及び比較例4~6
表1に示す割合で実施例1~4、比較例1~3のマレイミド樹脂100質量部に対して、触媒としてジクミルペルオキシド(日油社製、「パークミルD」)を1質量部配合し、硬化性組成物を調製した。硬化性組成物を、以下の条件により硬化させた。
硬化条件:真空プレスを用いて200℃で2時間の後、250℃で2時間加熱硬化
成型後板厚:1.3mm
【0147】
得られた硬化物について、以下の方法で誘電正接を測定した。結果を表1に示す。
JIS-C-6481に準拠し、アジレント・テクノロジー株式会社製ネットワークアナライザ「E8362C」を用い空洞共振法にて、絶乾後23℃、湿度50%の室内に24時間保管した後の試験片の10GHzでの誘電正接を測定した。
【0148】
【0149】
上記表1に示す結果から、実施例のマレイミド樹脂を用いることにより、低誘電正接を有する硬化物が得られることがわかる。
本発明によれば、低誘電正接をもたらすことができるマレイミド樹脂を提供することができ、また、当該樹脂を含有する硬化性組成物及びその硬化物を提供することができる。更に、当該硬化性組成物又はその硬化物を用いることにより、低誘電正接と低熱膨張率を高次に両立した、プリプレグ、回路基板、ビルドアップフィルム、半導体封止材及び半導体装置を提供することができる。