(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-10
(45)【発行日】2023-07-19
(54)【発明の名称】ポリカーボネートイミド樹脂、およびこれを用いたペースト
(51)【国際特許分類】
C08G 73/16 20060101AFI20230711BHJP
C08L 79/08 20060101ALI20230711BHJP
C08L 63/00 20060101ALI20230711BHJP
【FI】
C08G73/16
C08L79/08 D
C08L63/00 Z
(21)【出願番号】P 2020525437
(86)(22)【出願日】2019-05-31
(86)【国際出願番号】 JP2019021726
(87)【国際公開番号】W WO2019244600
(87)【国際公開日】2019-12-26
【審査請求日】2022-02-10
(31)【優先権主張番号】P 2018119036
(32)【優先日】2018-06-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2018119037
(32)【優先日】2018-06-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003160
【氏名又は名称】東洋紡株式会社
(72)【発明者】
【氏名】内山 翔子
(72)【発明者】
【氏名】松尾 啓介
【審査官】古妻 泰一
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2016/067925(WO,A1)
【文献】特開2007-091701(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2015/0344626(US,A1)
【文献】特許第5773090(JP,B1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08G 73/16
C08L 79/08
C08L 63/00
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリカーボネートイミド樹脂(A)、エポキシ樹脂(B)、およびフィラー(C)を含有
し、
前記ポリカーボネートイミド樹脂(A)は一般式(1)で示される構成成分および一般式(2)で示される構成成分を含有し、全構成成分を200モル%としたとき、一般式(1)で示される構成成分と一般式(2)で示される構成成分の合計が45モル%以上であり、
前記エポキシ樹脂(B)がジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を含有する、
ポリカーボネートイミド樹脂ペースト。
【化1】
(一般式(1)において、複数個のR
1はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示し、qはそれぞれ独立に1~4の整数を示す。)
【化2】
(一般式(2)において、複数個のR
2はそれぞれ独立に、炭素数1以上の2価の有機基を示し、nは1以上の整数である。)
【請求項2】
前記ポリカーボネートイミド樹脂(A)が、さらに、一般式(3)で示される構成成分を含有する請求項1に記載のポリカーボネートイミド樹脂
ペースト。
【化3】
(一般式(3)において、複数個のR
3はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示し、rはそれぞれ独立に1~4の整数を示し、pは0または1である。)
【請求項3】
前記一般式(1)で示される構成成分が5~45モル%であり、
前記一般式(2)で示される構成成分が5~45モル%である請求項1または2に記載のポリカーボネートイミド樹脂
ペースト。
【請求項4】
前記一般式(3)で示される構成成分が50モル%以上である請求項2または3に記載のポリカーボネートイミド樹脂
ペースト。
【請求項5】
ポリカーボネートイミド樹脂(A)、エポキシ樹脂(B)、およびフィラー(C)を含有
し、
前記ポリカーボネートイミド樹脂(A)が、(a)一般式(4)で示されるフルオレン構造含有酸二無水物、(b)一般式(5)で示されるポリカーボネート骨格を有する酸二無水物および(c)イソシアネート成分を必須の共重合成分とし、全酸成分を100モル%としたとき、(a)一般式(4)で示されるフルオレン構造含有酸二無水物と(b)一般式(5)で示されるポリカーボネート骨格を有する酸二無水物の合計が45モル%以上であり、
前記エポキシ樹脂(B)がジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を含有する、
ポリカーボネートイミド樹脂ペースト。
【化4】
(一般式(4)において、複数個のR
4はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示し、sはそれぞれ独立に1~4の整数を示す。)
【化5】
(一般式(5)において、複数個のR
5はそれぞれ独立に炭素数1以上の2価の有機基を示し、mは1以上の整数である。)
【請求項6】
前記(c)イソシアネート成分が、一般式(6)で示されるジイソシアネートである請求項
5に記載のポリカーボネートイミド樹脂
ペースト。
【化6】
(一般式(6)において、複数個のR
6はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示し、tはそれぞれ独立に1~4の整数を示し、pは0または1である。)
【請求項7】
前記(a)一般式(4)で示されるフルオレン構造含有酸二無水物が5~45モル%であり、
前記(b)一般式(5)で示されるポリカーボネート骨格を有する酸二無水物が5~45モル%である請求項
5または
6に記載のポリカーボネートイミド樹脂
ペースト。
【請求項8】
前記ポリカーボネートイミド樹脂(A)の全イソシアネート成分を100モル%としたとき、
前記一般式(6)で示されるジイソシアネートが50モル%以上である請求項
5~
7のいずれかに記載のポリカーボネートイミド樹脂
ペースト。
【請求項9】
揺変度が1.1以上である請求項
1~8のいずれかに記載のポリカーボネートイミド樹脂ペースト。
【請求項10】
COF用である請求項
1~9のいずれかに記載のポリカーボネートイミド樹脂ペースト。
【請求項11】
請求項
1~9のいずれかに記載のポリカーボネートイミド樹脂ペーストの硬化物。
【請求項12】
請求項
11に記載の硬化物を構成成分として含むソルダーレジスト層、表面保護層、層間絶縁層または接着層を有する電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリカーボネートイミド樹脂およびこれを用いてなるペーストに関する。特にCOF(Chip On Film)基板用途に有用な、優れた耐熱性、柔軟性を有し、印刷機、ディスペンサーまたはスピンコーターなどの塗布方法に適したポリカーボネートイミド樹脂ペーストおよび該ペーストを硬化して得られるソルダーレジスト層、表面保護層または接着層を有する電子部品に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、ポリイミド系樹脂は、耐熱性、絶縁性および、耐薬品性などに優れるため、電気電子機器用の絶縁材料として広く使用されている。特に、COF基板の原材料としての使用が多く、柔軟性や小スペース性が必要な電子機器の配線板材料、実装用基板材料へ適用されている。例えば、液晶表示機器、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイなどに使用される表示装置用デバイス実装基板や、スマートホン、タブレット機器端末、デジタルカメラ、携帯型ゲーム機などの基板間中継ケーブル、操作スイッチ部基板、或いは、これら基板のカバーレイ材料(回路の保護層)等に広く使用されている。特に、プリント配線板では、回路の永久保護皮膜としてソルダーレジストが広く用いられている。ソルダーレジストとは、回路導体のはんだ付けする部分を除いた全面に皮膜形成されるもので、プリント配線板に電子部品を配線する際、はんだが不必要な部分に付着するのを防ぐとともに、回路が直接空気に暴露されるのを防止する保護皮膜として使用されるものである。
【0003】
ところで、COF基板の構成要素であるソルダーレジスト層、表面保護層または接着層は、溶液形態で塗布、印刷される場合が多いため、その材料として、溶剤可溶な閉環型ポリイミド樹脂からなる配合物が提案されている。しかしながら、従来、ポリイミド系樹脂のワニス化のための溶媒としては、N-メチル-2-ピロリドン等の高沸点窒素系溶媒が用いられているため、乾燥/硬化時には200℃以上の高温長時間の硬化工程が必要となり、電子部品の熱劣化が生じる問題があった。
【0004】
さらにポリイミド系樹脂は一般的に高弾性率で硬いため、フィルム、銅箔などの基材に積層した場合、弾性率の差から反り等が発生するため、後工程上問題があった。また、硬化膜は柔軟性に欠け、屈曲性に劣る問題があった。
【0005】
また、非窒素系溶媒に可溶であり、樹脂を可とう化及び低弾性率化した低反り及び柔軟性を有するポリイミド系樹脂としては、例えば、(特許文献1)、(特許文献2)等に、ポリシロキサン変性ポリイミド系樹脂が開示されている。
【0006】
これらのポリシロキサン変性ポリイミド系樹脂は、低弾性率化のため高価なジメチルシロキサン結合を有するジアミンを出発原料として用いており、経済性に劣る。また、ポリシロキサン共重合量の増加に伴い、密着性、耐溶剤性、耐薬品性が低下する問題がある。
【0007】
また、ポリイミド樹脂にポリカーボネート樹脂を一定量混合し、柔軟性を付与することで、樹脂組成物の成形加工性を向上させた組成物が開示されている(特許文献3)、(特許文献4)。さらに、ポリイミド樹脂とエポキシ樹脂及びポリカーボネート樹脂を混合することによって、成形加工性を向上させた熱可塑性樹脂組成物が開示されている(特許文献5)。これらは、溶融混練、溶融押出しに適した樹脂として挙げられており、耐熱性や機械的強度は優れたものであるが、非窒素系溶媒に可溶ではなく、低反り及び柔軟性を有するものとは言い難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開平7-304950号公報
【文献】特開平8-333455号公報
【文献】特開平5-320492号公報
【文献】特開平6-136267号公報
【文献】特開昭62-7758号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
かかる例からわかるように、これまでの従来技術では、(1)非窒素系溶媒溶解性(2)低反り性(3)耐屈曲性(4)耐高温高湿性を同時に満足するソルダーレジスト層、表面保護層または接着層として適用可能なポリイミド樹脂ペーストは得られていなかった。
【0010】
本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたものである。すなわち、本発明の目的は、(1)非窒素系溶媒溶解性(2)低温乾燥/硬化性(3)低反り性(4)耐屈曲性(5)印刷特性、および(6)耐高温高湿性に優れ、かつ耐熱性に優れるポリカーボネートイミド樹脂およびこれを用いてなるポリカーボネートイミド樹脂ペースト並びに前記ペーストを硬化して得られるソルダーレジスト層、表面保護層または接着層を有する電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
一般式(1)で示される構成成分および一般式(2)で示される構成成分を含有し、全構成成分を200モル%としたとき、一般式(1)で示される構成成分と一般式(2)で示される構成成分の合計が45モル%以上であることを特徴とするポリカーボネートイミド樹脂(A)。
【化1】
(一般式(1)において、複数個のR
1はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示し、qはそれぞれ独立に1~4の整数を示す。)
【化2】
(一般式(2)において、複数個のR
2はそれぞれ独立に、炭素数1以上の2価の有機基を示し、nは1以上の整数である。)
【0012】
前記ポリカーボネートイミド樹脂(A)の構成成分として、さらに一般式(3)で示される構成成分を含有することが好ましい。
【化3】
(一般式(3)において、複数個のR
3はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示し、rはそれぞれ独立に1~4の整数を示し、pは0または1である。)
【0013】
前記ポリカーボネートイミド樹脂(A)は、一般式(1)で示される構成成分が5~45モル%であり、一般式(2)で示される構成成分が5~45モル%であり、一般式(3)で示される構成成分が50モル%以上であることが好ましい。
【0014】
(a)一般式(4)で示されるフルオレン構造含有酸二無水物、(b)一般式(5)で示されるポリカーボネート骨格を有する酸二無水物および(c)イソシアネート成分を必須の共重合成分とし、全酸成分を100モル%としたとき、(a)一般式(4)で示されるフルオレン構造含有酸二無水物と(b)一般式(5)で示されるポリカーボネート骨格を有する酸二無水物の合計が45モル%以上であることを特徴とするポリカーボネートイミド樹脂(A)。
【化4】
(一般式(4)において、複数個のR
4はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示し、sはそれぞれ独立に1~4の整数を示す。)
【化5】
(一般式(5)において、複数個のR
5はそれぞれ独立に炭素数1以上の2価の有機基を示し、mは1以上の整数である。)
【0015】
前記(c)イソシアネート成分は、一般式(6)で示されるジイソシアネートであることが好ましい。
【化6】
(一般式(6)において、複数個のR
6はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示し、tはそれぞれ独立に1~4の整数を示し、pは0または1である。)
【0016】
前記ポリカーボネートイミド樹脂(A)は、一般式(4)で示されるフルオレン構造含有酸二無水物が5~45モル%であり、一般式(5)で示されるポリカーボネート骨格を有する酸二無水物が5~45モル%であり、全イソシアネート成分を100モル%としたとき、一般式(6)で示されるジイソシアネートが50モル%以上であることが好ましい。
【0017】
前記ポリカーボネートイミド樹脂(A)、エポキシ樹脂(B)、およびフィラー(C)を含有するポリカーボネートイミド樹脂ペースト。
【発明の効果】
【0018】
本発明により、従来同時に満足することが困難であった(1)非窒素系溶媒溶解性(2)低温乾燥/硬化性(3)低反り性(4)耐屈曲性(5)印刷特性、および(6)耐高温高湿性に優れ、かつ耐熱性に優れるポリカーボネートイミド樹脂およびこれを用いてなるポリカーボネートイミド樹脂ペースト、並びに前記ペーストを硬化して得られるソルダーレジスト層、表面保護層または接着層を有する電子部品を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明のポリカーボネートイミド樹脂(A)、およびポリカーボネートイミド樹脂ペーストを詳述する。
【0020】
<ポリカーボネートイミド樹脂(A)>
本発明のポリカーボネートイミド樹脂(A)について説明する。ポリカーボネートイミド樹脂(A)は、一般式(1)で示される構成成分(以下、一般式(1)の構成成分ともいう。)および一般式(2)で示される構成成分(以下、一般式(2)の構成成分ともいう。)を含有し、全構成成分を200モル%としたとき、一般式(1)で示される構成成分と一般式(2)で示される構成成分の合計が45モル%以上であることを特徴とするポリカーボネートイミド樹脂である。
【化1】
(一般式(1)において、複数個のR
1はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示し、qはそれぞれ独立に1~4の整数を示す。)
【化2】
(一般式(2)において、複数個のR
2はそれぞれ独立に、炭素数1以上の2価の有機基を示し、nは1以上の整数である。)
【0021】
<一般式(1)で示される構成成分>
一般式(1)で示される構成成分(カルド構造)を含有することによって、非窒素系溶媒溶解性、耐熱性、塗膜の弾性率向上の効果が期待できる。カルド構造とは炭素原子に4つの芳香環が結合した蝶番の構造を意味し、多数の芳香環を含むことから高い耐熱性、透明性などの様々な特長をもつ構造である。
【0022】
一般式(1)において、複数個のR
1はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示す。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基またはイソプロピル基が挙げられる。R
1としては、水素またはメチル基が好ましく、より好ましくはメチル基である。qはそれぞれ独立に1~4の整数を示し、好ましくは3以下であり、より好ましくは2以下であり、さらに好ましくは1である。R
1の位置はフルオレン環の付加位置に対して、それぞれ3位であることが好ましく、2個のR
1がともに3位であることがより好ましい。また、エステル基の位置はフルオレン環の付加位置に対して、4位であることが好ましく、2個のエステル基がともに4位であることがより好ましい。具体的には、式(7)で示される構成成分であることが特に好ましい。
【化7】
【0023】
一般式(1)の構成成分の含有量は、全構成成分を200モル%とした場合、5モル%以上であることが好ましい。より好ましくは10モル%以上であり、さらに好ましくは15モル%以上であり、特に好ましくは20モル%以上である。少なすぎると、非窒素系溶媒溶解性や、耐熱性が得られないことがある。また、45モル%以下であることが好ましく、より好ましくは40モル%以下であり、さらに好ましくは35モル%以下である。多すぎると、後述する一般式(2)で示される構成成分やその他の酸成分を十分な量で含有することができないことがある。そのため、耐熱性や耐屈曲性(機械特性)が低下することがある。
【0024】
<一般式(2)で示される構成成分>
一般式(2)で示される構成成分は、可とう性を有することから、本発明のポリカーボネートイミド樹脂(A)に低反り性、非窒素系溶媒溶解性等を付与することができる。
【0025】
一般式(2)において、複数個のR2はそれぞれ独立に、炭素数1以上の2価の有機基を示す。好ましい炭素数は5以上であり、より好ましくは10以上であり、20以下が好ましく、18以下がより好ましい。また、2価の有機基としては、特に限定されないが、置換基を有しても良い直鎖のアルキレン基が好ましく、上記炭素数は置換基の炭素も含めることが好ましい。また、nは1以上の整数であり、2以上の整数が好ましく、3以上の整数がより好ましく、10以下の整数が好ましく、8以下の整数がより好ましい。
【0026】
一般式(2)の構成成分の含有量は、全構成成分を200モル%とした場合、5モル%以上であることが好ましい。より好ましくは10モル%以上であり、さらに好ましくは15モル%以上であり、特に好ましくは20モル%以上である。少なすぎると、積層した場合に反りが発生したり、非窒素系溶媒への溶解性が低下することがある。そのため、5℃~30℃において一ヶ月以内に樹脂が析出するおそれがある。また、45モル%以下であることが好ましく、より好ましくは40モル%以下であり、さらに好ましくは35モル%以下である。多すぎると、耐熱性が低下する場合がある。さらに前記一般式(1)で示される構成成分やその他の酸成分を十分な量で含有することができないことがある。そのため、低反り性や耐屈曲性(機械特性)が低下することがある。
【0027】
ポリカーボネートイミド樹脂(A)の構成成分としては、前記一般式(1)で示される構成成分と一般式(2)で示される構成成分の合計量が45モル%以上であることが必要であり、50モル%以上であることが好ましく、55モル%以上であることがより好ましく、60モル%以上であることがさらに好ましい。少なすぎると低反り性、非窒素系溶媒への溶解性が低下することがある。また、90モル%以下であることが好ましく、より好ましくは80モル%以下である。
【0028】
<一般式(3)で示される構成成分>
本発明のポリカーボネートイミド樹脂(A)は、さらに一般式(3)で示される構成成分(以下、一般式(3)の構成成分ともいう。)を含有することが好ましい。一般式(3)で示される構成成分を含有することによって、優れた耐屈曲性を発現することができる。
【化3】
(一般式(3)において、複数個のR
3はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示し、rはそれぞれ独立に1~4の整数を示し、pは0または1である。)
【0029】
一般式(3)において、複数個のR3はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示す。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基またはイソプロピル基が挙げられる。R3としては、水素またはメチル基が好ましく、より好ましくはメチル基である。rはそれぞれ独立に1~4の整数を示し、好ましくは3以下であり、より好ましくは2以下であり、さらに好ましくは1である。R3の位置は-(CH2)p-に対して、それぞれ3位であることが好ましく、2個のR3がともに3位であることがより好ましい。また、結合部位の位置は-(CH2)p-に対して、4位であることが好ましく、2個の結合部位がともに4位であることがより好ましい。pは0または1であり、好ましくは0(ビフェニル体)である。
【0030】
一般式(3)の構成成分の具体例としては、4,4’-ビフェニルジイソシアネート残基、4,3’-ビフェニルジイソシアネート残基、4,2’-ビフェニルジイソシアネート残基、3,3’-ビフェニルジイソシアネート残基、3,2’-ビフェニルジイソシアネート残基、2,2’-ビフェニルジイソシアネート残基、3-又は2-メチル-4,4’-ビフェニルジイソシアネート残基、3-又は2-又は2’-又は4’-又は5’-又は6’-メチル-4,3’-ビフェニルジイソシアネート残基、3-又は2-又は3’-又は4’-又は5’-又は6’-メチル-4,2’-ビフェニルジイソシアネート残基、3-又は2-エチル-4,4’-ビフェニルジイソシアネート残基、3-又は2-又は2’-又は4’-又は5’-又は6’-エチル-4,3’-ビフェニルジイソシアネート残基、3-又は2-又は3’-又は4’-又は5’-又は6’-エチル-4,2’-ビフェニルジイソシアネート残基、3,3’-又は3,2’-ジメチル-4,4’-ビフェニルジイソシアネート残基、3,2’-又は3,4’-又は3,5’-又は3,6’-又は2,2’-又は2,4’-又は2,5’-又は2,6’-ジメチル-4,3’-ビフェニルジイソシアネート残基、3,3’-又は3,4’-又は3,5’-又は3,6’-又は2,3’-又は2,4’-又は2,5’-又は2,6’-ジメチル-4,2’-ビフェニルジイソシアネート残基、3,3’-又は3,2’-ジエチル-4,4’-ビフェニルジイソシアネート残基、3,2’-又は3,4’-又は3,5’-又は3,6’-又は2,2’-又は2,4’-又は2,5’-又は2,6’-ジエチル-4,3’-ビフェニルジイソシアネート残基、3,3’-又は3,4’-又は3,5’-又は3,6’-又は2,3’-又は2,4’-又は2,5’-又は2,6’-ジエチル-4,2’-ビフェニルジイソシアネート残基、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート残基、ジフェニルメタン-4,3’-ジイソシアネート残基、ジフェニルメタン-4,2’-ジイソシアネート残基、ジフェニルメタン-3,3’-ジイソシアネート残基、ジフェニルメタン-3,2’-ジイソシアネート残基、ジフェニルメタン-2,2’-ジイソシアネート残基、3-又は2-メチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート残基、3-又は2-又は2’-又は4’-又は5’-又は6’-メチルジフェニルメタン-4,3’-ジイソシアネート残基、3-又は2-又は3’-又は4’-又は5’-又は6’-メチルジフェニルメタン-4,2’-ジイソシアネート残基、3,2’-又は3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート残基、3,2’-又は3,4’-又は3,5’-又は3,6’-又は2,2’-又は2,4’-又は2,5’-又は2,6’-ジメチルジフェニルメタン-4,3’-ジイソシアネート残基、3,3’-又は3,4’-又は3,5’-又は3,6’-又は2,3’-又は2,4’-又は2,5’-又は2,6’-ジメチルジフェニルメタン-4,2’-ジイソシアネート残基、などが挙げられ、これらを単独で、または2種以上を併用して使用することができる。なかでも3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニルジイソシアネート残基(o-トリジンジイソシアネート残基)が好ましい。
【0031】
一般式(3)で示される構成成分の含有量は、全構成成分を200モル%とした場合、50モル%以上であることが好ましく、より好ましくは60モル%以上であり、さらに好ましくは70モル%以上であり、よりさらに好ましくは80モル%以上であり、特に好ましくは90モル%以上であり、最も好ましくは100モル%である。50モル%未満であると耐屈曲性が十分に発現しないことがある。
【0032】
本発明のポリカーボネートイミド樹脂(A)は、前記一般式(1)の構成成分および一般式(2)の構成成分を所定量含有する。そのため、ポリカーボネートイミド樹脂(A)は、(a)一般式(4)で示されるフルオレン構造含有酸二無水物、(b)一般式(5)で示されるポリカーボネート骨格を有する酸二無水物、および(c)イソシアネート成分を必須の共重合成分とし、全酸成分を100モル%としたとき、(a)一般式(4)で示されるフルオレン構造含有酸二無水物と(b)一般式(5)で示されるポリカーボネート骨格を有する酸二無水物の合計が45モル%以上であることが好ましい。
【化4】
(一般式(4)において、複数個のR
4はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示し、sはそれぞれ独立に1~4の整数を示す。)
【化5】
(一般式(5)において、複数個のR
5はそれぞれ独立に炭素数1以上の2価の有機基を示し、mは1以上の整数である。)
【0033】
<(a)一般式(4)で示されるフルオレン構造含有酸二無水物>
本発明で用いるポリカーボネートイミド樹脂(A)を構成する(a)成分としては、(a)フルオレン構造含有酸二無水物(以下、単に(a)成分ともいう。)であることが必要である。フルオレン構造含有酸二無水物を用いることによって、非窒素系溶媒溶解性、耐熱性の優れた効果が期待できる。
【0034】
【化4】
一般式(4)において、複数個のR
4はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示す。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基またはイソプロピル基が挙げられる。R
4としては、水素またはメチル基が好ましく、より好ましくはメチル基である。sはそれぞれ独立に1~4の整数を示し、好ましくは3以下であり、より好ましくは2以下であり、さらに好ましくは1である。R
4の位置はフルオレン環の付加位置に対して、それぞれ3位であることが好ましく、2個のR
4がともに3位であることがより好ましい。また、エステル基の位置はフルオレン環の付加位置に対して、4位であることが好ましく、2個のエステル基がともに4位であることがより好ましい。具体例には、式(8)で示される化合物分(以下、式(8)化合物ともいう。)であることが特に好ましい。市販品としては、特に限定されないが、TBIS(登録商標)-MPN(田岡化学製)などが挙げられ、これらを単独でまたは2種以上を併用することができる。
【化8】
【0035】
(a)成分の共重合量は、反応対象の全酸成分100モル%とした場合、5モル%以上であることが好ましい。より好ましくは10モル%以上であり、さらに好ましくは15モル%以上であり、特に好ましくは20モル%以上である。少なすぎると、非窒素系溶媒溶解性や、耐熱性が得られないことがある。また、45モル%以下であることが好ましく、より好ましくは40モル%以下であり、さらに好ましくは35モル%以下である。多すぎると、後述する(b)、その他の酸成分を十分な量で共重合することができないことがある。そのため、低反り性や耐屈曲性(機械特性)が低下することがある。
【0036】
<(b)一般式(5)で示されるポリカーボネート骨格を有する酸二無水物>
本発明のポリカーボネートイミド樹脂(A)を構成する、(b)一般式(5)で示されるポリカーボネート骨格を有する酸二無水物(以下、単に(b)成分ともいう。)は、ポリカーボネートポリイミド樹脂(A)に低反り性、非窒素系溶媒溶解性等を付与する可とう性成分として共重合される。
【0037】
(b)成分としては、一般式(5)で示されるポリカーボネート骨格を有する酸二無水物である。
【化5】
一般式(5)において、複数個のR
5はそれぞれ独立に、炭素数1以上の2価の有機基を示す。好ましい炭素数は5以上であり、より好ましくは10以上であり、20以下が好ましく、18以下がより好ましい。また、2価の有機基としては、特に限定されないが、置換基を有しても良い直鎖のアルキレン基が好ましく、上記炭素数は置換基の炭素も含めることが好ましい。また、nは1以上の整数であり、2以上の整数が好ましく、3以上の整数がより好ましく、10以下の整数が好ましく、8以下の整数がより好ましい。
【0038】
(b)成分を製造する方法としては、特に限定されないが、トリメリット酸無水物の塩化物と上述のポリカーボネートジオール化合物とから公知の反応方法により合成できる。より具体的には、まず、溶媒へ溶解させたトリメリット酸無水物の塩化物溶液中へ、ポリカーボネートジオール化合物と脱酸剤を投入し、0.5~24時間攪拌する。反応温度は-20~50℃で行われるが、反応選択性の観点から、より好ましくは20~40℃で行うとよい。トリメリット酸無水物の塩化物とポリカーボネートジオール化合物との反応比率としては、ポリカーボネートジオール化合物1モルに対してトリメリット酸無水物の塩化物を2モル以上用いて反応させることが好ましい。反応における溶質の濃度は5~80重量%が好ましく、より好ましくは40~60重量%の範囲で行うとよい。反応終了後、析出した塩酸塩を濾別し、溶媒を濃縮することで目的の一般式(5)で示されるポリカーボネート骨格を有する酸二無水物(以下、ポリカーボネート骨格含有テトラカルボン酸二無水物ともいう。)を得ることができる。
【0039】
前記ポリカーボネートジオール化合物の製造方法としては、原料となるジオールと炭酸エステル類とのエステル交換、原料となるジオールとホスゲンとの脱塩化水素反応を挙げることができる。原料である炭酸エステルとしては、特に限定されないが、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどのジアルキルカーボネートが挙げられる。
【0040】
前記ジオールとしては、2つの水酸基を有する直鎖状のジオール化合物を用いることができる。特に限定されないが、例えば、エチレングリコールや1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等が挙げられる。
【0041】
本発明に使用できるポリカーボネートジオールは、その骨格中に複数種のアルキレン基を有するポリカーボネートジオール(共重合ポリカーボネートジオール)であってもよく、市販品として、例えば、クラレポリオールC-1015N、クラレポリオールC-1065N((株)クラレ製カーボネートジオール:2-メチル-1,8-オクタンジオール/1,9-ノナンジオール、数平均分子量約1,000)、クラレポリオールC-2015N、クラレポリオールC-2065N((株)クラレ製カーボネートジオール:2-メチル-1,8-オクタンジオール/1,9-ノナンジオール、数平均分子量約2,000)、クラレポリオールC-1050、クラレポリオールC-1090((株)クラレ製カーボネートジオール:3-メチル-1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール、数平均分子量約1,000)、クラレポリオールC-2050、クラレポリオールC-2090((株)クラレ製カーボネートジオール:3-メチル-1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール、数平均分子量約2,000)、DURANOL(登録商標)-T5650E(旭化成ケミカルズ(株)製ポリカーボネートジオール:1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール、数平均分子量約500)、DURANOL(登録商標)-T5651(旭化成ケミカルズ(株)製ポリカーボネートジオール:1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール、数平均分子量約1,000)、DURANOL(登録商標)-T5652(旭化成ケミカルズ(株)製ポリカーボネートジオール:1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール、数平均分子量約2,000)などを挙げることができる。
【0042】
(b)成分の共重合量は、全酸成分を100モル%とした場合、5モル%以上であることが好ましい。より好ましくは10モル%以上であり、さらに好ましくは15モル%以上であり、特に好ましくは20モル%以上である。少なすぎると、弾性率が十分に低下しないことがあり、積層した場合に反りが発生したり、非窒素系溶媒への溶解性が低下することがある。そのため、5℃~30℃において一ヶ月以内に樹脂が析出するおそれがある。一方、45モル%以下であることが好ましく、より好ましくは40モル%以下であり、さらに好ましくは35モル%以下である。多すぎると、前述の(a)成分や後述するその他の酸成分を十分な量で含有することができないため、低反り性、耐屈曲性(機械特性)、耐熱性が低下する場合がある。
【0043】
ポリカーボネートイミド樹脂(A)の酸成分としては、前記(a)成分と(b)成分の合計量が45モル%以上であることが必要であり、50モル%以上であることが好ましく、55モル%以上であることがより好ましく、60モル%以上であることがさらに好ましい。少なすぎると低反り性、非窒素系溶媒への溶解性が低下することがある。また、90モル%以下であることが好ましく、より好ましくは80モル%以下である。
【0044】
<その他の酸成分>
その他の酸成分として、酸無水物基を有する3価または4価のポリカルボン酸誘導体を使用することができる。芳香族ポリカルボン酸誘導体として、特に限定されないが、例えば、トリメリット酸無水物(TMA)、ピロメリット酸二無水物、3,3’-4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’-4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6-ピリジンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ぺリレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、m-ターフェニル-3,3’、4,4’-テトラカルボン酸二無水物、4,4’-オキシジフタル酸二無水物、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2,2-ビス(2,3-又は3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-または3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス[4-(2,3-または3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2,2-ビス[4-(2,3-または3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、または1,3-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン二無水物等が挙げられる。
【0045】
また脂肪族あるいは脂環族ポリカルボン酸誘導体として、特に限定されないが、例えば、ブタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物、ペンタン-1,2,4,5-テトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、ヘキサヒドロピロメリット酸二無水物、シクロヘキサ-1-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、3-エチルシクロヘキサ-1-エン-3-(1,2),5,6-テトラカルボン酸二無水物、1-メチル-3-エチルシクロへキサン-3-(1,2),5,6-テトラカルボン酸二無水物、1-メチル-3-エチルシクロへキサ-1-エン-3-(1,2),5,6-テトラカルボン酸二無水物、1-エチルシクロへキサン-1-(1,2),3,4-テトラカルボン酸二無水物、1-プロピルシクロへキサン-1-(2,3),3,4-テトラカルボン酸二無水物、1,3-ジプロピルシクロへキサン-1-(2,3),3-(2,3)-テトラカルボン酸二無水物、ジシクロへキシル-3,4,3’,4’-テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2,2,1]ヘプタン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、1-プロピルシクロへキサン-1-(2,3),3,4-テトラカルボン酸二無水物、1,3-ジプロピルシクロへキサン-1-(2,3),3-(2,3)-テトラカルボン酸二無水物、ジシクロへキシル-3,4,3’,4’-テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2,2,1]ヘプタン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2,2,2]オクタン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2,2,2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、またはヘキサヒドロトリメリット酸無水物等が挙げられる。
【0046】
これらの酸無水物基を有する3価および/または4価のポリカルボン酸誘導体は単独でも2種以上を組み合わせて用いても構わない。酸無水物基を有する3価および/または4価のポリカルボン酸誘導体の含有量は、酸成分を100モル%としたときに、10モル%以上であることが好ましく、より好ましくは20モル%以上であり、さらに好ましくは30モル%以上である。また、55モル%以下であることが好ましく、より好ましくは50モル%以下である。
【0047】
また、目的とする性能を損なわない範囲で必要に応じ、さらに脂肪族、脂環族、芳香族ジカルボン酸類を共重合しても構わない。脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカン二酸、ドデカン二酸、エイコサン二酸、2-メチルコハク酸、2-メチルアジピン酸、3-メチルアジピン酸、3-メチルペンタンジカルボン酸、2-メチルオクタンジカルボン酸、3,8-ジメチルデカンジカルボン酸、3,7-ジメチルデカンジカルボン酸、9,12-ジメチルエイコサン二酸、フマル酸、マレイン酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸等、脂環族ジカルボン酸としては、例えば、1,4-シクロへキサンジカルボン酸、1,3-シクロへキサンジカルボン酸、1,2-シクロへキサンジカルボン酸、4,4‘-ジシクロへキシルジカルボン酸等、芳香族ジカルボン酸としては、例えばイソフタル酸、テレフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、オキシジ安息香酸、スチルベンジカルボン酸等が挙げられる。これらのジカルボン酸類は単独でも二種以上を組み合わせて用いても構わない。耐熱性、密着性、溶解性、コスト面などを考慮すれば、セバシン酸、1,4-シクロへキサンジカルボン酸、ダイマー酸、イソフタル酸が好ましい。
【0048】
<(c)イソシアネート成分>
本発明のポリカーボネートイミド樹脂(A)を構成する、(c)イソシアネート成分は一般式(6)で示されるジイソシアネートであることが好ましい。一般式(6)で示されるジイソシアネートを用いることで、優れた耐屈曲性を発現することができる。
【化6】
(一般式(6)において、複数個のR
6はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示し、tはそれぞれ独立に1~4の整数を示し、pは0または1である。)
【0049】
一般式(6)において、複数個のR6はそれぞれ独立に、水素または炭素数1~3のアルキル基を示す。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基またはイソプロピル基が挙げられる。R6としては、水素またはメチル基が好ましく、より好ましくはメチル基である。tはそれぞれ独立に1~4の整数を示し、好ましくは3以下であり、より好ましくは2以下であり、さらに好ましくは1である。R6の位置は-(CH2)p-に対して、それぞれ3位であることが好ましく、2個のR6がともに3位であることがより好ましい。また、結合部位の位置は-(CH2)p-に対して、4位であることが好ましく、2個の結合部位がともに4位であることがより好ましい。pは0または1であり、好ましくは0(ビフェニル体)である。
【0050】
一般式(6)で示されるジイソシアネートの具体例としては、4,4’-ビフェニルジイソシアネート、4,3’-ビフェニルジイソシアネート、4,2’-ビフェニルジイソシアネート、3,3’-ビフェニルジイソシアネート、3,2’-ビフェニルジイソシアネート、2,2’-ビフェニルジイソシアネート、3-又は2-メチル-4,4’-ビフェニルジイソシアネート、3-又は2-又は2’-又は4’-又は5’-又は6’-メチル-4,3’-ビフェニルジイソシアネート、3-又は2-又は3’-又は4’-又は5’-又は6’-メチル-4,2’-ビフェニルジイソシアネート、3-又は2-エチル-4,4’-ビフェニルジイソシアネート、3-又は2-又は2’-又は4’-又は5’-又は6’-エチル-4,3’-ビフェニルジイソシアネート、3-又は2-又は3’-又は4’-又は5’-又は6’-エチル-4,2’-ビフェニルジイソシアネート、3,3’-又は3,2’-ジメチル-4,4’-ビフェニルジイソシアネート、3,2’-又は3,4’-又は3,5’-又は3,6’-又は2,2’-又は2,4’-又は2,5’-又は2,6’-ジメチル-4,3’-ビフェニルジイソシアネート、3,3’-又は3,4’-又は3,5’-又は3,6’-又は2,3’-又は2,4’-又は2,5’-又は2,6’-ジメチル-4,2’-ビフェニルジイソシアネート、3,3’-又は3,2’-ジエチル-4,4’-ビフェニルジイソシアネート、3,2’-又は3,4’-又は3,5’-又は3,6’-又は2,2’-又は2,4’-又は2,5’-又は2,6’-ジエチル-4,3’-ビフェニルジイソシアネート、3,3’-又は3,4’-又は3,5’-又は3,6’-又は2,3’-又は2,4’-又は2,5’-又は2,6’-ジエチル-4,2’-ビフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,3’-ジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,2’-ジイソシアネート、ジフェニルメタン-3,3’-ジイソシアネート、ジフェニルメタン-3,2’-ジイソシアネート、ジフェニルメタン-2,2’-ジイソシアネート、3-又は2-メチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、3-又は2-又は2’-又は4’-又は5’-又は6’-メチルジフェニルメタン-4,3’-ジイソシアネート、3-又は2-又は3’-又は4’-又は5’-又は6’-メチルジフェニルメタン-4,2’-ジイソシアネート、3,2’-又は3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、3,2’-又は3,4’-又は3,5’-又は3,6’-又は2,2’-又は2,4’-又は2,5’-又は2,6’-ジメチルジフェニルメタン-4,3’-ジイソシアネート、3,3’-又は3,4’-又は3,5’-又は3,6’-又は2,3’-又は2,4’-又は2,5’-又は2,6’-ジメチルジフェニルメタン-4,2’-ジイソシアネートなどが挙げられ、これらを単独で、または2種以上を併用して使用することができる。なかでも3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニルジイソシアネート(o-トリジンジイソシアネート(TODI))が好ましい。
【0051】
一般式(6)で示されるジイソシアネートの共重合量は、全イソシアネート成分を100モル%とした場合、50モル%以上であることが好ましく、より好ましくは60モル%以上であり、さらに好ましくは70モル%以上であり、よりさらに好ましくは80モル%以上であり、特に好ましくは90モル%以上であり、最も好ましくは100モル%である。50モル%未満であると弾性率の値が低くなり、耐屈曲性が十分に発現しないことがある。
【0052】
<その他のイソシアネート成分>
本発明のポリカーボネートイミド樹脂(A)には、目的とする性能を損なわない範囲で必要に応じ、イソシアネート成分として、さらにイソシアネート化合物を共重合しても構わない。イソシアネート化合物であれば特に限定されず、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネートもしくは脂環族ポリイソシアネートが挙げられる。好ましくは芳香族ポリイソシアネートが用いられる。特に限定されないが、具体的には、芳香族ポリイソシアネートでは例えば、3,2’-又は3,3’-又は4,2’-又は4,3’-又は5,2’-又は5,3’-又は6,2’-又は6,3’-ジメトキシジフェニルメタン-2,4’-ジイソシアネート、ジフェニルエーテル-4,4’-ジイソシアネート、ベンゾフェノン-4,4’-ジイソシアネート、ジフェニルスルホン-4,4’-ジイソシアネート、トリレン-2,4-ジイソシアネート、トリレン-2,6-ジイソシアネート、m-キシリレンジイソシアネート、p-キシリレンジイソシアネート、ナフタレン-2,6-ジイソシアネート、4,4’-[2,2ビス(4-フェノキシフェニル)プロパン]ジイソシアネート、3,3’-または2,2’-ジエチルビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジメトキシビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジエトキシビフェニル-4,4’-ジイソシアネート等が挙げられる。耐熱性、密着性、溶解性、コスト面などを考慮すれば、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、トリレン-2,4-ジイソシアネート(TDI)、m-キシリレンジイソシアネートが好ましく、トリレン-2,4-ジイソシアネート(TDI)が更に好ましい。これらを単独で、または2種以上を併用することができる。
【0053】
本発明のポリカーボネートイミド樹脂(A)に用いられる(c)イソシアネート成分を100モル%とした場合、前記いずれかのイソシアネート化合物が100モル%であることが好ましい。前記イソシアネートの代わりに前記イソシアネートに対応するジアミン化合物を用いると、ポリカーボネートポリイミド樹脂の前駆体として、ポリアミック酸を経由する。ポリアミック酸を経由すると、ポリアミック酸含有のペーストをCOF(Chip On Film)等の基板に塗布した後、通常200℃程度以上の高温でイミド化をする必要があり、COFを熱劣化させる可能性があり、また設備面での制限を受けてしまうことがある。本発明では、イソシアネート成分に一般式(6)で示されるジイソシアネートを含むイソシアネート化合物のみを用いるため、ポリアミック酸含有のペーストに比べて低温で処理することができ、上記のような問題がないため好ましい。
【0054】
また、(b)成分の他に、目的とする性能を損なわない範囲で必要に応じ、さらに他の可とう性成分を共重合しても構わない。例えば、脂肪族/芳香族ポリエステルジオール類(東洋紡(株)製、商品名VYLON(登録商標)220)、脂肪族/芳香族ポリカーボネートジオール類(ダイセル化学工業(株)製、商品名PLACCEL(登録商標)-CD220、(株)クラレ製、商品名C-1015N、C-1050、C-1065N、C-1090、C-2015N、C-2065N、C-2090等、旭化成ケミカルズ(株)製、商品名 Duranol (登録商標)T-4671、T-4672、T-5650E、T-5650J、T-5651、T5652等)、ポリカプロラクトンジオール類(ダイセル化学工業(株)製、商品名PLACCEL(登録商標)-220等)、カルボキシ変性アクリロニトリルブタジエンゴム類(宇部興産(株)製、商品名HyproCTBN1300×13等)、ポリジメチルシロキサンジオール、ポリメチルフェニルシロキサンジオール、カルボキシ変性ポリジメチルシロキサン類といったポリシロキサン誘導体等が挙げられる。
【0055】
ポリカーボネートイミド樹脂(A)は、酸無水物基を有するポリカルボン酸成分((a)成分および(b)成分)とイソシアネート成分((c)成分)から製造する(イソシアネート法)。
【0056】
イソシアネート法では、(a)成分、(b)成分、および(c)成分の配合量は、酸無水物基数とイソシアネート基数の比率が、イソシアネート基数/酸無水物基数=0.8~1.2となるようにすることが好ましい。0.8未満ではポリカーボネートイミド樹脂(A)の分子量を高くすることが困難になることがあり、耐熱性、耐屈曲性が低下したり、塗膜が脆い場合がある。また1.2より高い場合はポリカーボネートイミド樹脂(A)の粘性が高くなることがあり、インク化した場合の印刷時に版離れが悪くなる場合がある。
【0057】
本発明で用いられるポリカーボネートイミド樹脂(A)の重合反応は、非窒素系溶媒下で行うことが好ましい。具体的には、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒及び芳香族炭化水素系溶媒からなる群より選ばれる1種以上の有機溶媒の存在下に、例えばイソシアネート法では遊離発生する炭酸ガスを反応系より除去しながら加熱縮合させることにより行うことが好ましい。
【0058】
上記溶媒としては、特に限定されないが、エーテル系溶媒では例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグライム)、ジエチレングリコールジエチルエーテル(エチルジグライム)、トリエチレングリコールジメチルエーテル(トリグライム)、トリエチレングリコールジエチルエーテル(エチルトリグライム)等、エステル系溶媒では例えば、γ-ブチロラクトン、酢酸セロソルブ等、ケトン系溶媒では例えば、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソホロン等、芳香族炭化水素系溶媒では例えば、トルエン、キシレン、ソルベッソ等が挙げられる。これらは単独でも二種以上を組み合わせて用いても構わない。
【0059】
ポリカーボネートイミド樹脂(A)を製造する際には、生成するポリカーボネートイミド樹脂(A)を溶解する溶媒を選択して用いることが好ましく、重合後、そのままポリカーボネートイミド樹脂ペーストの溶媒として好適なものを用いることがさらに好ましい。
そうすることで、溶剤置換などの煩雑な操作がなくなり、安価に製造することが可能となる。また、溶媒の沸点は140℃以上230℃以下のものが好ましい。140℃未満では、重合反応中に溶媒が揮発するおそれがある他、例えばスクリーン印刷を行う場合、溶媒の揮発がはやく、版詰まりをおこす可能性がある。230℃を超えると、低温乾燥/硬化性を付与することが困難になることがある。比較的高揮発性であって、低温乾燥/硬化性を付与でき、かつワニス安定性に優れ、効率よく均一系で反応を行うためには、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン、ジグライム、またはトリグライムが好ましい。
【0060】
溶媒の使用量は、生成するポリカーボネートイミド樹脂(A)の0.5~7.0倍(質量比)とすることが好ましく、2.0~6.0倍とすることがより好ましい。0.5倍未満では、合成時の粘度が高すぎて、撹拌不能により合成が困難となる傾向があり、7.0倍を超えると、反応速度が低下する傾向がある。
【0061】
イソシアネート法では、反応温度は60~200℃とすることが好ましく、100~180℃とすることがより好ましい。60℃未満では反応時間が長くなりすぎ、200℃を超えると反応中に、モノマー成分の分解が生じる場合がある。また、三次元化反応が生じてゲル化が起こりやすい。反応温度は多段階で行ってもよい。反応時間は、バッチの規模、採用される反応条件、特に反応濃度により適宜選択することができる。
【0062】
イソシアネート法では、反応を促進するためにトリエチルアミン、ルチジン、ピコリン、ウンデセン、トリエチレンジアミン(1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン)、DBU(1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン)等のアミン類、リチウムメチラート、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、カリウムブトキサイド、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属化合物あるいはチタン、コバルト、スズ、亜鉛、アルミニウムなどの金属、半金属化合物などの触媒の存在下に行っても良い。
【0063】
<ポリカーボネートイミド樹脂(A)の製造>
ポリカーボネートイミド樹脂(A)の製造方法の一例を挙げるならば、(a)成分と(b)成分、(c)成分とを縮合反応(ポリイミド化)させて得ることができる。以下、本発明のポリカーボネートイミド系樹脂の製造方法を例示するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【0064】
反応容器に(a)成分、(b)成分、(c)成分、重合触媒、重合溶媒を加え、溶解した後、窒素気流下、撹拌しながら、80~190℃、好ましくは100~180℃で5時間以上反応させた後、重合溶媒で適当な溶剤粘度まで希釈し、冷却することで目的のポリカーボネートイミド樹脂(A)を得ることができる。
【0065】
本発明で用いられるポリカーボネートイミド樹脂(A)は、γ-ブチロラクトン中、30℃で0.1から2.0dl/gの対数粘度に相当する分子量を有するものが好ましく、より好ましくは、0.2から1.5dl/gの対数粘度に相当する分子量を有するものである。対数粘度が0.1dl/g未満では耐熱性が低下したり、塗膜が脆い場合がある。また、ペーストのタック性が強く版離れが悪くなることがある。一方、2.0dl/gを越えると溶媒に溶解しにくくなり、重合中に不溶化しやすい。また、ワニスの粘度が高くなりハンドリングが困難になったり、基材との密着性が低下することがある。
【0066】
本発明で用いられるポリカーボネートイミド樹脂(A)のガラス転移温度は好ましくは60℃以上であり、さらに好ましくは100℃以上である。60℃未満では耐熱性が不足し、また樹脂がブロッキングするおそれがある。上限は特に限定されないが、溶剤溶解性の観点から300℃以下が好ましい。
【0067】
<エポキシ樹脂(B)成分>
本発明では、前記ポリカーボネートイミド樹脂(A)に、(B)成分としてエポキシ樹脂を配合することができる。本発明で用いられる(B)成分のエポキシ樹脂は、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であれば特に限定されない。エポキシ樹脂(B)としては、特に限定されないが、例えば、三菱化学(株)製の商品名jER(登録商標)828,1001等のビスフェノールA型エポキシ樹脂、東都化成(株)製の商品名ST-2004、2007等の水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、東都化成(株)製の商品名YDF-170、2004等のビスフェノールF型エポキシ、東都化成(株)製の商品名YDB-400、600等の臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、三菱化学(株)製の商品名jER(登録商標)152、154、157S70、1032H60、日本化薬(株)製の商品名EPN(登録商標)-201、BREN(登録商標)、ダウケミカル社製の商品名DEN-438等のフェノールノボラック型エポキシ樹脂、東都化成(株)製の商品名YDCN-702、703、日本化薬(株)製の商品名EOCN(登録商標)-125S、103S、104S等のo-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、東都化成(株)製の商品名YD-171等の可撓性エポキシ樹脂、油化シェルエポキシ(株)製の商品名Epon1031S、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製の商品名アラルダイト(登録商標)0163、ナガセケムテック(株)製の商品名デナコール(登録商標)EX-611、EX-614、EX-622、EX-512、EX-521、EX-421、EX-411、EX-321等の多官能エポキシ樹脂、DIC(株)製の商品名HP-7200、HP-7200H、HP-7200HH等のジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、油化シェルエポキシ(株)製の商品名エピコート(登録商標)604、東都化成(株)製の商品名YH-434、三菱ガス化学(株)製の商品名TETRAD(登録商標)-X、TETRAD-C、日本化薬(株)製の商品名GAN、住友化学(株)製の商品名ELM-120等のアミン型エポキシ樹脂、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製の商品名アラルダイト(登録商標)PT810等の複素環含有エポキシ樹脂、ダイセル化学工業(株)製の商品名セロキサイド(登録商標)2021、EHPE(登録商標)3150、UCC社製のERL4234等の脂環式エポキシ樹脂、大日本インキ化学工業(株)製の商品名エピクロン(登録商標)EXA-1514等のビスフェノールS型エポキシ樹脂、日産化学工業(株)製のTEPIC(登録商標)等のトリグリシジルイソシアヌレート、油化シェルエポキシ(株)製の商品名YX-4000等のビキシレノール型エポキシ樹脂、油化シェルエポキシ(株)製の商品名YL-6056等のビスフェノール型エポキシ樹脂、等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上組み合わせて用いても構わない。
【0068】
これらのエポキシ樹脂のうち、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、1分子中にエポキシ基を2個より多く有するフェノールノボラック型エポキシ樹脂、o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂が好ましい。また、アミン型エポキシ樹脂は、非ハロゲン系であり、ポリカーボネートイミド樹脂(A)との相溶性、耐溶剤性、耐薬品性、耐湿性向上の点で好ましい。
【0069】
本発明で用いられるエポキシ樹脂(B)の使用量は、ポリカーボネートイミド樹脂(A)100質量部に対して好ましくは1~60質量部、さらに好ましくは2~50質量部、特に好ましくは3~40質量部である。エポキシ樹脂(B)の配合量が1質量部未満では、半田耐熱性、耐溶剤性、耐薬品性、耐湿性が低下する傾向にあり、60質量部を超えると、低反り性、機械特性およびポリカーボネートイミド樹脂(A)との相溶性が低下する傾向がある。
【0070】
本発明で用いられるエポキシ樹脂(B)には、希釈剤としてさらに、1分子中にエポキシ基を1個だけ有するエポキシ化合物を含んでいても構わない。
【0071】
エポキシ樹脂(B)の添加方法としては、特に限定されず、あらかじめ添加するエポキシ樹脂(B)をポリカーボネートイミド樹脂(A)に含まれる溶媒と同一の溶媒に溶解してから添加しても良く、また直接、ポリカーボネートイミド樹脂(A)に添加してもよい。
【0072】
<フィラー(C)成分>
本発明では、前記ポリカーボネートイミド樹脂(A)に、(C)成分としてフィラーを配合することができる。本発明で用いられるフィラー(C)(以下、単に(C)成分ともいう。)は、無機あるいは有機のフィラーであることが好ましい。フィラー(C)としては、上記のポリカーボネートイミド樹脂(A)中に分散してペーストを形成し、そのペーストにチキソトロピー性(揺変性)を付与できるものであればよく、特に制限はない。すなわち、本発明のポリカーボネートイミド樹脂ペーストに揺変性を付与できる無機あるいは有機フィラーであることが好ましい。このような無機フィラーとしては、例えば、シリカ(SiO2、日本アエロジル(株)製の商品名AEROSIL(登録商標))、アルミナ(Al2O3)、チタニア(TiO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、ジルコニア(ZrO2)、窒化ケイ素(Si3N4)、チタン酸バリウム(BaO・TiO2)、炭酸バリウム(BaCO3)、チタン酸鉛(PbO・TiO2)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛(PLZT)、酸化ガリウム(Ga2O3)、スピネル(MgO・Al2O3)、ムライト(3Al2O3・2SiO2)、コーディエライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)、タルク(3MgO・4SiO2・H2O)、チタン酸アルミニウム(TiO2-Al2O3)、イットリア含有ジルコニア(Y2O3-ZrO2)、ケイ酸バリウム(BaO・8SiO2)、窒化ホウ素(BN)、炭酸カルシウム(CaCO3)、硫酸カルシウム(CaSO4)、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸マグネシウム(MgO・TiO2)、硫酸バリウム(BaSO4)、有機化ベントナイト、カーボン(C)、有機化スメクタイト(コープケミカル(株)製の商品名ルーセンタイト(登録商標)STN、ルーセンタイトSPN、ルーセンタイトSAN、ルーセンタイトSEN)などを使用することができ、これらは単独でも二種以上を組み合わせて用いても構わない。得られるペーストの色調、透明性、機械特性、チキソトロピー性付与の点から、シリカやルーセンタイトを使用するのが好ましい。
【0073】
本発明に用いられる無機フィラーとしては、平均粒子径50μm以下、最大粒子径100μm以下の粒子径のものが好ましく、平均粒子径20μm以下が更に好ましく、平均粒子径10μm以下が最も好ましい。ここでいう平均粒子径(メジアン径)は、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて体積基準で求められる値である。平均粒子径が50μmを超えると十分なチキソトロピー性を有するペーストが得られにくくなり、塗膜の屈曲性が低下することがある。最大粒子径が100μmを超えると、塗膜の外観、密着性が不十分となる傾向にある。
【0074】
本発明に用いられる有機フィラーとしては上記したポリカーボネートイミド樹脂溶液中に分散してペーストを形成し、そのペーストにチキソトロピー性を付与できるものであればよく、ポリイミド樹脂粒子、ベンゾグアナミン樹脂粒子、エポキシ樹脂粒子等が挙げられる。
【0075】
本発明に用いられるフィラー(C)の使用量は、(A)成分を100質量部とした場合、好ましくは1~25質量部である。さらに好ましくは2~15質量部、特に好ましくは3~12質量部である。無機あるいは有機フィラーの配合量が1質量部未満では印刷性が低下する傾向にあり、25質量部を超えると、塗膜の屈曲性などの機械特性、透明性が低下する傾向にある。
【0076】
<硬化促進剤>
本発明のポリカーボネートイミド樹脂ペーストには、密着性、耐薬品性、耐熱性等の特性をよりいっそう向上するために、硬化促進剤を添加することができる。本発明で用いられる硬化促進剤は、上記のポリカーボネートイミド樹脂(A)、エポキシ樹脂(B)の硬化反応を促進できるものであればよく、特に制限はない。
【0077】
このような硬化促進剤の具体例としては、例えば、四国化成工業(株)製、2MZ、2E4MZ、C11Z、C17Z、2PZ、1B2MZ、2MZ-CN、2E4MZ-CN、C11Z-CN、2PZ-CN、2PHZ-CN、2MZ-CNS、2E4MZ-CNS、2PZ-CNS、2MZ-AZINE、2E4MZ-AZINE、C11Z -AZINE、2MA-OK、2P4MHZ、2PHZ、2P4BHZ等のイミダゾール誘導体、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン等のグアナミン類、ジアミノジフェニルメタン、m-フェニレンジアミン、m-キシレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、ジシアンジアミド、尿素、尿素誘導体、メラミン、多塩基ヒドラジド等のポリアミン類、これらの有機酸塩および/またはエポキシアダクト、三フッ化ホウ素のアミン錯体、エチルジアミノ-S-トリアジン、2,4-ジアミノ-S-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-キシリル-S-トリアジン等のトリアジン誘導体類、トリメチルアミン、トリエタノールアミン、N,N-ジメチルオクチルアミン、N-ベンジルジメチルアミン、ピリジン、N-メチルモルホリン、ヘキサ(N-メチル)メラミン、2,4,6-トリス(ジメチルアミノフェノール)、テトラメチルグアニジン、DBU(1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン)、DBN(1,5-ジアザビシクロ[4,3,0]-5-ノネン)等の三級アミン類、これらの有機酸塩である、U-CAT(登録商標)SA1(DBU-フェノール塩)、U-CAT(登録商標)SA 102(DBU-オクチル酸塩)、U-CAT(登録商標)SA 831(DBU-フェノールノボラック樹脂塩)、U-CAT(登録商標)5002(DBU系テトラフェニルボレート塩)(いずれもサンアプロ(株)製)及び/又はテトラフェニルボロエート、ポリビニルフェノール、ポリビニルフェノール臭素化物、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス-2-シアノエチルホスフィン等の有機ホスフィン類、トリ-n-ブチル(2,5-ジヒドロキシフェニル)ホスホニウムブロマイド、ヘキサデシルトリブチルホスホニウムクロライド、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボロエート等の四級ホスホニウム塩類、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、フェニルトリブチルアンモニウムクロライド等の四級アンモニウム塩類、前記ポリカルボン酸無水物、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボロエート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、2,4,6-トリフェニルチオピリリウムヘキサフルオロホスフェート、イルガキュア(登録商標)261(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、オプトマ-SP-170(ADEKA(株)製)等の光カチオン重合触媒、スチレン-無水マレイン酸樹脂、フェニルイソシアネートとジメチルアミンの等モル反応物や、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の有機ポリイソシアネートとジメチルアミンの等モル反応物等が挙げられる。これらを単独で又は2種類以上組み合わせて用いても構わない。好ましくは潜在硬化性を有する硬化促進剤であり、DBU、DBNの有機酸塩及び/又はテトラフェニルボロエートや、光カチオン重合触媒等が挙げられる。
【0078】
硬化促進剤の使用量は、(A)成分を100質量部とした場合、0~20質量部が好ましい。20質量部を超えると、ポリカーボネートイミド樹脂組成物の保存安定性や塗膜の耐熱性が低下することがある。
【0079】
<ポリカーボネートイミド樹脂ペースト>
本発明のポリカーボネートイミド樹脂ペーストは、前述したポリカーボネートイミド樹脂(A)成分、エポキシ樹脂(B)成分、およびフィラー(C)成分を含有する組成物である。さらに必要に応じて、硬化促進剤やその他の配合成分を好ましくは前記の割合で配合することができる。これら各成分をロールミル、ミキサー、3本ロール等で均一に混合することにより得られるものが好ましい。混合方法は、十分な分散が得られる方法であれば特に制限はない。3本ロールによる複数回の混練が好ましい。
【0080】
本発明のポリカーボネートイミド樹脂ペーストは、ブルックフィールド粘度計(以下、B型粘度計ともいう。)での粘度が25℃で50dPa・s~1000dPa・sの範囲が好ましく、100dPa・s~800dPa・sの範囲がさらに好ましい。粘度が50dPa・s未満であると、印刷後のペーストの流れ出しが大きくなるとともに膜厚が薄膜化する傾向がある。粘度が1000dPa・sを超えると印刷の際、ペーストの基材への転写性が低下しカスレが発生するとともに印刷膜中のボイド及びピンホールが増加する傾向がある。
【0081】
揺変度(チキソトロピー性)も重要である。ポリカーボネートイミド樹脂ペーストの揺変度は、後述する測定方法において1.1以上が好ましく、1.2以上が更に好ましい。上限は7.0以下が好ましく、6.0以下が更に好ましい。揺変度が1.1未満では印刷後のペーストの流れ出しが大きくなるとともに膜厚が薄膜化する傾向がある。7.0を超えるとペーストがフローしなくなる傾向にある。揺変度は、揺変度付与剤としての(c)成分の配合量で調整することができる。
【0082】
本発明のポリカーボネートイミド樹脂及びペーストには、必要に応じてフタロシアニン・ブルー、フタロシアニン・グリーン、アイオジン・グリーン、ジスアゾイエロー、クリスタルバイオレット、酸化チタン、カーボンブラック、ナフタレンブラックなどの公知慣用の着色剤、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、tert-ブチルカテコール、ピロガロール、フェノチアジン等の公知慣用の重合禁止剤、オルベン、ベントン、モンモリロナイト等の公知慣用の増粘剤、シリコーン系、フッ素系、高分子系等の消泡剤、レベリング剤、イミダゾール系、チアゾール系、トリアゾール系、有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機シラン化合物などのカップリング剤/密着性付与剤、トリフェニルフォスフェート、トリクレジルフォスフェート、トリキシレニルフォスフェート、トリエチルフォスフェート、クレジルジフェニルフォスフェート、キシレニルジフェニルフォスフェート、クレジルビス(2,6-キシレニル)フォスフェート、2-エチルヘキシルフォスフェート、ジメチルメチルフォスフェート、レゾルシノールビス(ジフェノールAビス(ジクレジル)フォスフェート、ジエチル-N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)アミノメチルフォスフェート、リン酸アミド、有機ホスフィンオキサイド、赤燐等のリン系難燃剤、ポリリン酸アンモニウム、トリアジン、メラミンシアヌレート、サクシノグアナミン、エチレンジメラミン、トリグアナミン、シアヌル酸トリアジニル塩、メレム、メラム、トリス(β-シアノエチル)イソシアヌレート、アセトグアナミン、硫酸グアニルメラミン、硫酸メレム、硫酸メラム等の窒素系難燃剤、ジフェニルスルホン-3-スルホン酸カリウム、芳香族スルフォンイミド金属塩、ポリスチレンスルフォン酸アルカリ金属塩等の金属塩系難燃剤、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ドロマイト、ハイドロタルサイト、水酸化バリウム、塩基性炭酸マグネシウム、水酸化ジルコニウム、酸化スズ等の水和金属系難燃剤、シリカ、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化マンガン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化ビスマス、酸化クロム、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化ニッケル、酸化銅、酸化タングステン、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、炭酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、スズ酸亜鉛等無機系難燃剤、シリコーンパウダー等の等の難燃剤/難燃助剤、熱安定剤、酸化防止剤、滑剤のような公知慣用の添加剤類を用いることができる。
【0083】
<硬化塗膜>
本発明のポリカーボネートイミド樹脂ペーストは、例えば、ソルダーレジストとしては次のようにして硬化し、硬化物を得ることができる。即ち、ポリイミドフィルム等の樹脂基材に銅をめっきすることによって形成されたCOF (Chip On Film)基板に、スクリーン印刷法、スプレー法、ロールコート法、静電塗装法、カーテンコート法等の方法により5~80μmの膜厚で本発明のポリカーボネートイミド樹脂ペーストを塗布し、塗膜を60~120℃で予備乾燥させた後、120~200℃で本乾燥させる。乾燥は空気中でも不活性雰囲気中でもよい。ここで、樹脂基材に銅をめっきする方法としては、無電解めっきでも良いし、樹脂基材に銅をスパッタリングする方法でも良い。
【0084】
このようにして得られたCOF基板のポリカーボネートイミド樹脂ペーストの硬化物の層は、COF基板のソルダーレジスト層、表面保護層または接着層となる。このように本発明のポリカーボネートイミド樹脂ペーストは、被膜形成材料として、半導体素子や各種電子部品用オーバーコートインキ、ソルダーレジストインキに有用である他、塗料、コーティング剤、接着剤等としても使用できる。ここで、ソルダーレジスト層とは、回路導体のはんだ付けする部分を除いた全面に皮膜形成されるもので、プリント配線板に電子部品を配線する際、はんだが不必要な部分に付着するのを防ぐとともに、回路が直接空気に暴露されるのを防止する保護皮膜として使用されるものである。表面保護層とは、回路部材の表面に貼り付けて加工工程や使用環境から電子部材を機械的、化学的に保護するために使用されるものである。接着層とは、主に金属層とフィルム層を接着し、貼り合わせ加工を行う場合に使用されるものである。
【実施例】
【0085】
本発明をさらに具体的に説明するために、以下に実施例を挙げるが、本発明は実施例になんら限定されるものではない。なお、実施例に記載された測定値は以下の方法によって測定されたものである。
【0086】
<対数粘度>
ポリカーボネートイミド樹脂(A)を、ポリマー濃度が0.5g/dlとなるようにN-メチル-2-ピロリドンに溶解した。その溶液の溶液粘度及び溶媒粘度を30℃で、ウベローデ型粘度管により測定して、下記の式で計算した。
対数粘度(dl/g)=[ln(V1/V2)]/V3
上記式中、V1はウベローデ型粘度管により測定した溶媒粘度を示すが、V1及びV2はポリマー溶液及び溶媒(N-メチル-2-ピロリドン)が粘度管のキャピラリーを通過する時間から求めた。また、V3はポリマー濃度(g/dl)である。
【0087】
<非窒素系溶媒溶解性>
ポリカーボネートイミド樹脂(A)重合時、反応容器内に(a)成分、(b)成分、(c)成分およびγ-ブチロラクトンを加えて昇温し、内温が100℃に達した時点で原料((a)成分、(b)成分、(c)成分)が溶解したかどうかで評価した。
(評価) ○:完全に溶解
△:わずかに溶け残りあり
×:ほとんど不溶
【0088】
<ポリカーボネートイミド樹脂ペーストの作製>
ポリカーボネートイミド樹脂(A)にフィラー(C)を加え、γ-ブチロラクトンで希釈してポリカーボネートイミド樹脂組成物を得た。この溶液に、消泡剤、レベリング剤を加えた。この溶液を粗混練りし、次いで高速3本ロールを用いて3回混練りを繰り返すことで、均一にフィラーが分散したペーストを得た。このペーストにエポキシ樹脂(B)を混合し、ポリカーボネートイミド樹脂ペーストを得た。
【0089】
<積層フィルムの作製>
積層フィルムには、市販のポリイミド製ベースフィルムとして、商品名バイロフレックス(登録商標)(東洋紡製)を使用した。
東洋紡製2層CCL(商品名バイロフレックス(登録商標)、銅箔18μm、基材20μm)上にポリカーボネートイミド樹脂ペーストをSUSメッシュ版(株式会社NBCメッシュテック製150メッシュ、乳剤厚21μm)で、印刷速度5cm/秒にて所定パターンを印刷し、空気雰囲気中、80℃で6分間乾燥した(スクリーン印刷)。その後、150℃にて2時間加熱硬化することで、ポリカーボネートイミド樹脂ペーストからなるカバーレイ(被膜)を施した積層フィルムを得た。被膜の厚みは10μmであった。このサンプルは、印刷特性、低反り性、半田耐熱性、密着性、鉛筆硬度の評価に用いた。
さらに、東洋紡製2層CCL(商品名バイロフレックス(登録商標)、銅箔18μm、基材20μm)からサブトラクティブ法で得られた銅回路(L/S=50/50)上にポリカーボネートイミド樹脂ペーストをSUSメッシュ版(株式会社NBCメッシュテック製150メッシュ、乳剤厚21μm)で、印刷速度5cm/秒にて所定パターンを印刷し、空気雰囲気中、80℃で6分間乾燥した(スクリーン印刷)。その後、150℃にて2時間加熱硬化することで、銅回路上にポリカーボネートイミド樹脂ペーストからなるカバーレイ(被膜)を施した積層フィルムを得た。被膜の厚みは10μmであった。このサンプルは、耐屈曲性の評価に用いた。
【0090】
<低温乾燥/硬化性>
ポリカーボネートイミド系樹脂ペーストを厚さ100μmのポリプロピレンフィルムに、乾燥後の厚みが20μmになるようにアプリケーターで塗布した。次いで、120℃の温度で90分乾燥後、ポリプロピレンフィルムから剥離した。剥離したフィルム0.125gをN-メチル-2-ピロリドン25ml中、100℃で2時間溶解した後、ガラスフィルターで溶剤を濾別した。残ったゲル分を150℃で10時間以上真空乾燥し、下記式にてゲル分率を算出し、評価した。
ゲル分率(%)=溶剤溶解後の質量/初期の質量×100
(評価) ○:ゲル分率≧85%
×:ゲル分率85%未満
【0091】
<揺変度(チキソ比)>
ブルックフィールドBH型回転粘度計を用いて、次の手順で測定した。広口型遮光瓶(100ml)にポリカーボネートイミド樹脂ペーストを90ml入れ、恒温水槽を用いて液温を25℃±0.5℃に調整した。次いで、ガラス棒を用いて12~15秒かけて40回撹拌した後、所定のローターを設置して、5分静置した後、10rpmで3分回転させた時の目盛りを読み取り、粘度を算出した。同じく、25℃、1rpmで測定した粘度の値から次式で計算した。
揺変度=粘度(1rpm)/粘度(10rpm)
【0092】
<印刷特性>
ポリカーボネートイミド樹脂ペーストを、前記<積層フィルムの作製>の欄に記載の方法でスクリーン印刷した際の印刷性を評価した。
(評価) ○:版離れ性が良好であり、印刷表面が平坦である
△:版離れ性が悪い、もしくは、印刷表面に凹凸が見られる
×:版離れ性が悪く、印刷表面に凹凸が見られる
【0093】
<低反り性(反り量の評価)>
得られた積層フィルムを10cm×10cmに切り出した。25℃、65%RHで24時間調湿したサンプルを下に凸な状態で水平なガラス板に載せ、四隅の高さの平均を評価した。
(判定) ○:高さ2mm未満
△:高さ2mm以上10mm未満
×:高さ10mm以上
【0094】
<耐屈曲性(MIT試験)>
得られた積層フィルムに、JIS-C-6471(1995)に準じて評価を行った。荷重300g、心棒の直径は0.38mmとしクラック発生の有無を確認し、クラックが発生した時の折り曲げ回数を記録した。
(判定) ◎:250回以上の折り曲げでクラック発生なし
○:200回以上の折り曲げでクラック発生なし
×:200回未満でクラック発生
【0095】
<半田耐熱性>
得られた積層フィルムを、JIS-C-6481(1996)に準じて260℃の半田浴に30秒間浸漬し、剥がれや膨れ等の外観異常の有無を観察した。
(判定) ○:外観異常なし
△:わずかに外観異常あり
×:全面外観異常あり
【0096】
<密着性>
得られた積層フィルムに、JIS-K-5600-5-6(1999)に準じて、1mmの碁盤目を100ヶ所作り、セロテープ(登録商標)による剥離試験を行い、碁盤目の剥離状態を評価した。
(判定) ○:100/100で剥離なし(剥離0個)
△:70~99/100剥離なし(剥離1~30個)
×:0~69/100剥離なし(剥離31~100個)
【0097】
<鉛筆硬度>
得られた積層フィルムについて、JIS-K-5600-5-4(1999)に準じて評価を行った。鉛筆硬度は2H以上が好ましく、3H以上がさらに好ましい。
【0098】
<引張試験>
引張弾性率、破断伸びは引張試験機(商品名「引張圧縮試験機 TG-2kN」、ミネベア(株)製)を用いて、JIS-K-7161(2014)に準じて評価を行った。ポリカーボネートイミド樹脂ペーストを150℃×30分硬化させて得られたフィルム状試料を以下の条件で測定した。
サンプルサイズ:幅10mm×長さ40mm
引張速度:20mm/min
【0099】
<耐高温高湿性>
ポリカーボネートイミド樹脂ペーストを厚さ25μmのカプトン(登録商標)ENフィルム(東レ・デュポン社製ポリイミドフィルム)に、乾燥後の厚みが10μmになるようにアプリケーターで塗布した。次いで、150℃の温度で2時間乾燥後し、サンプルを作製した。
得られたサンプルについて、飽和加圧水蒸気試験(PCT: Pressure Cooker Test)121℃、2atm、100%RH条件に投入し、265hr経過後、サンプルを取り出し表面状態を評価した。
(判定) ○:外観異常なし
△:わずかに外観異常あり
×:塗膜に膨潤脱落がある、または溶解している
【0100】
(製造例1)(b)一般式(5)で示されるポリカーボネート骨格を有する酸二無水物の合成(b-1)
反応容器にトリメリット酸無水物(TMA)167g(0.87モル)と塩化チオニルとを仕込み、反応させてトリメリット酸無水物の塩化物を合成した。次いでトリメリット酸無水物の塩化物183g(0.87モル)とジオール化合物としてデュラノールT5651(旭化成ケミカルズ(製)、分子量1000)434g(0.43モル)とをトルエン中で、30℃でエステル化させることでポリカーボネート骨格含有テトラカルボン酸二無水物を合成した。
【0101】
(製造例2)
製造例1で合成した、(b-1)成分30.0g(0.02モル)、トリメリット酸無水物(TMA)9.61g(0.05モル)、フルオレン構造含有酸二無水物(式(8)化合物)20.7g(0.03モル)、ジイソシアネートとしてo-トリジンジイソシアネート(TODI)25.1g(0.095モル)、重合触媒として1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン(DBU)0.07gを入れ、γ-ブチロラクトン308.2gに溶解した。その後、窒素気流下、撹拌しながら、80℃~190℃で6時間反応させた後、γ-ブチロラクトン96.3g加えて希釈し、室温まで冷却することにより、不揮発分16質量%の褐色で粘調なポリカーボネートイミド樹脂溶液A-1を得た。
【0102】
(製造例3)
製造例1で合成した、(b-1)成分30.0g(0.02モル)、トリメリット酸無水物(TMA)9.61g(0.05モル)、フルオレン構造含有酸二無水物(式(8)化合物)20.7g(0.03モル)、ジイソシアネートとしてo-トリジンジイソシアネート(TODI)23.5g(0.09モル)、重合触媒として1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン(DBU)0.07gを入れ、γ-ブチロラクトン227.9gに溶解した。その後、窒素気流下、撹拌しながら、80℃~190℃で6時間反応させた後、γ-ブチロラクトン12.7g加えて希釈し、室温まで冷却することにより、不揮発分24質量%の褐色で粘調なポリカーボネートイミド樹脂溶液A-2を得た。
【0103】
(製造例4)
製造例1で合成した、(b-1)成分30.0g(0.02モル)、トリメリット酸無水物(TMA)9.61g(0.05モル)、フルオレン構造含有酸二無水物(式(8)化合物)20.7g(0.03モル)、ジイソシアネートとしてo-トリジンジイソシアネート(TODI)20.1g(0.08モル)、2,4-トリレンジイソシアネート(TDI)3.31g(0.02モル),重合触媒として1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン(DBU)0.07gを入れ、γ-ブチロラクトン301.4gに溶解した。その後、窒素気流下、撹拌しながら、80℃~190℃で6時間反応させた後、γ-ブチロラクトン41.9g加えて希釈し、室温まで冷却することにより、不揮発分18質量%の褐色で粘調なポリカーボネートイミド樹脂溶液A-3を得た。
【0104】
(製造例5)
製造例1で合成した、(b-1)成分45.0g(0.03モル)、トリメリット酸無水物9.61g(0.05モル)、フルオレン構造含有酸二無水物(式(8)化合物)13.8g(0.02モル)、ジイソシアネートとしてo-トリジンジイソシアネート(TODI)25.9g(0.098モル)、重合触媒として1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン(DBU)0.07gを入れ、γ-ブチロラクトン390.3gに溶解した。その後、窒素気流下、撹拌しながら、80℃~190℃で6時間反応させた後、γ-ブチロラクトン28.0g加えて希釈し、室温まで冷却することにより、不揮発分17質量%の褐色で粘調なポリカーボネートイミド樹脂溶液A-4を得た。
【0105】
(製造例6)
製造例1で合成した、(b-1)成分15.0g(0.01モル)、トリメリット酸無水物9.61g(0.05モル)、フルオレン構造含有酸二無水物(式(8)化合物)27.6g(0.04モル)、ジイソシアネートとしてo-トリジンジイソシアネート(TODI)25.1g(0.095モル)、重合触媒として1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン(DBU)0.07gを入れ、γ-ブチロラクトン275.8gに溶解した。その後、窒素気流下、撹拌しながら、80℃~190℃で6時間反応させた後、γ-ブチロラクトン38.3g加えて希釈し、室温まで冷却することにより、不揮発分18質量%の褐色で粘調なポリカーボネートイミド樹脂溶液A-5を得た。
【0106】
(実施例1)
製造例2で得られたポリカーボネートイミド樹脂溶液A-1の不揮発分100質量部に対して、フィラーとしてアエロジル300(日本アエロジル(株)製)を4.5質量部、消泡剤としてBYK(登録商標)-054(ビックケミー(株)製)を1.3質量部、レベリング剤としてBYK-354(ビックケミー(株)製)を2.7質量部加えポリカーボネートイミド樹脂組成物を得た。該組成物を、まず粗混練りし、次いで高速3本ロールを用いて3回混練りを繰り返すことで、均一にフィラーが分散しチキソトロピー性を有するペーストを得た。ポリカーボネートイミド樹脂溶液A-1 100質量部に対して、HP-7200(DIC(株)製ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂の商品名、エポキシ等量約278g/eq)のγ-ブチロラクトン溶液(固形分75%)を10質量部加えることにより本発明のポリカーボネートイミド樹脂ペースト(1)を得た。γ-ブチロラクトンで粘度を調整したところ、溶液粘度が200ポイズ、揺変度は1.22であった。東洋紡製2層CCL(商品名バイロフレックス(登録商標)、銅箔18μm、基材20μm)からサブトラクティブ法で得られた銅回路(L/S=50/50)上に、本発明のポリカーボネートイミド樹脂ペースト(1)をSUSメッシュ版(株式会社NBCメッシュテック製150メッシュ、乳剤厚21μm)で、印刷速度5cm/秒にて所定パターンを印刷し、空気雰囲気中で80℃で6分間乾燥した。その後、150℃にて2時間加熱硬化することで、ポリカーボネートイミド樹脂ペーストからなるカバーレイ(被膜)を施したCOF基板(評価サンプル1)を得た。被膜の厚みは10μmであった。評価結果を表1に示す。
【0107】
(実施例2~5)
ポリカーボネートイミド樹脂(A)溶液、および(B)~(C)成分を表1記載のものを用いた他は、実施例1と同様にしてペーストを調製した後、評価サンプル2~5を作製した。評価結果を表1に示す。
【0108】
(比較例1)
トリメリット酸無水物9.61g(0.05モル)、フルオレン構造含有酸二無水物(式(8)化合物)34.5g(0.05モル)、ジイソシアネートとしてo-トリジンジイソシアネート(TODI)25.1g(0.1モル)、重合触媒として1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン(DBU)0.07gを入れ、γ-ブチロラクトン156.5gに溶解した。その後、窒素気流下、撹拌しながら、80℃~190℃で6時間反応させた後、γ-ブチロラクトン26.1g加えて希釈し、室温まで冷却することにより、不揮発分25質量%の褐色で粘調なポリカーボネートイミド樹脂溶液B-1を得た。実施例1と同様にしてペーストを調製した後、評価サンプル6を作製した。評価結果を表1に示す。この場合は可とう性成分である(b-1)成分を共重合量していないために反りが大きくなった。
【0109】
(比較例2)
製造例1で合成した、(b-1)成分30.0g(0.02モル)、トリメリット酸無水物11.5g(0.06モル)、フルオレン構造含有酸二無水物(式(8)化合物)13.8g(0.02モル)、ジイソシアネートとしてo-トリジンジイソシアネート(TODI)25.1g(0.095モル)、重合触媒として1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン(DBU)0.07gを入れ、γ-ブチロラクトン288.3gに溶解した。その後、窒素気流下、撹拌しながら、80℃~190℃で重合したが、その過程で不溶化した(ほとんど不溶)ため評価ができなかった。
【0110】
(比較例3)
製造例1で合成した、(b-1)成分15.0g(0.01モル)、トリメリット酸無水物13.5g(0.07モル)、フルオレン構造含有酸二無水物(式(8)化合物)13.8g(0.02モル)、ジイソシアネートとしてo-トリジンジイソシアネート(TODI)25.1g(0.095モル)、重合触媒として1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン(DBU)0.07gを入れ、γ-ブチロラクトン235.9gに溶解した。その後、窒素気流下、撹拌しながら、80℃~190℃で重合したが、その過程で不溶化した(ほとんど不溶)ため評価ができなかった。
【0111】
(比較例4)
トリメリット酸無水物13.5g(0.07モル)、フルオレン構造含有酸二無水物(式(8)化合物)20.7g(0.03モル)、ジイソシアネートとしてo-トリジンジイソシアネート(TODI)25.1g(0.095モル)、重合触媒として1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン0.07gを入れ、γ-ブチロラクトン203.6gに溶解した。その後、窒素気流下、撹拌しながら、80℃~190℃で重合したが、その過程で不溶化した(ほとんど不溶)ため評価ができなかった。
【0112】
(比較例5)
製造例1で合成した、(b-1)成分75.0g(0.05モル)、トリメリット酸無水物9.61g(0.05モル)、ジイソシアネートとしてo-トリジンジイソシアネート(TODI)25.1g(0.095モル)、重合触媒として1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン(DBU)0.07gを入れ、γ-ブチロラクトン405.4gに溶解した。その後、窒素気流下、撹拌しながら、80℃~190℃で6時間反応させた後、γ-ブチロラクトン56.3g加えて希釈し、室温まで冷却することにより、不揮発分18質量%の褐色で粘調なポリカーボネートイミド樹脂溶液B-5を得た。実施例1と同様にしてペーストを調製した後、評価サンプル7を作製した。評価結果を表1に示す。この場合は剛直成分であるフルオレン構造含有酸無水物を共重合量していないために塗膜が柔軟で伸びが大きく耐屈曲性効果は見られなかった。さらに、耐熱性が低く、半田耐熱性、高温高湿性が低下した。
【0113】
(参考例1)
製造例3で得られたポリカーボネートイミド樹脂溶液A-2を用いたこと、およびHP-7200H(DIC(株)製ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂の商品名)を配合しなかったこと以外は実施例1と同様にペーストを調製した(評価サンプル8)。エポキシ樹脂を配合しなかったため、ペーストの硬化が不十分であり、半田耐熱性が低下した。評価結果を表1に示す。
【0114】
(参考例2)
製造例3で得られたポリカーボネートイミド系樹脂溶液A-2を用いたこと、およびフィラーを配合しなかったこと以外は、実施例1と同様にペーストを調製した(評価サンプル9)。フィラーを配合しなかったため、チキソトロピー性が不十分であり、スクリーン印刷が不可能であった。そのため、評価用の積層フィルムサンプルを作製することができなかった。
【0115】
【産業上の利用可能性】
【0116】
本発明により得られたポリカーボネートイミド樹脂およびこれを用いてなるペーストは、被膜形成材料として優れた非窒素系溶媒溶解性、低反り性、耐屈曲性、さらに耐高温高湿性を併せ持つ。このため、COF基板などの各種電子部品用オーバーコートインキ、ソルダーレジストインキに有用である他、塗料、コーティング剤、接着剤等として電子機器の幅広い分野で使用できるため、産業界に大きく寄与することが期待される。