CN102356088A - 含有磷原子的酚类的制造方法、新型含有磷原子的酚类、固化性树脂组合物、其固化物、印刷布线基板、以及半导体密封材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供使含有磷原子的化合物与酚类的芳香核反应时的反应性显著优异的含有磷原子的酚类的制造方法,同时提供当使用了多元酚或酚醛树脂作为该酚类时作为环氧树脂用固化剂的赋予固化物以优异的耐热性的新型含有磷原子的酚类、使用其的固化性树脂组合物及其固化物、以及印刷布线基板和半导体密封材料。使具有烷氧基作为芳香核上的取代基的芳香族醛(a1)和在分子结构中具有P-H基或P-OH基的有机磷化合物(a2)反应,接着,使得到的反应生成物与酚类(a3)反应。

Description

含有磷原子的酚类的制造方法、新型含有磷原子的酚类、固化性树脂组合物、其固化物、印刷布线基板、以及半导体密封材料
技术领域
本发明涉及可容易地向酚类的分子结构中导入磷原子、而且得到的含有磷原子的酚类、酚醛树脂的固化物兼具优异的阻燃性和耐热性的含有磷原子的酚类的制造方法、新型含有磷原子的酚类、使用其的固化性树脂组合物、其固化物、印刷布线基板以及半导体密封材料。
背景技术
从高耐热性、耐湿性等各物性优异方面考虑,以环氧树脂及其固化剂为必须成分的环氧树脂组合物被广泛应用于半导体密封材料、印刷电路板等电子元件、电子元件领域、导电膏糊等导电性粘接剂、其他粘接剂、复合材料用基质、涂料、光刻胶材料、显色材料等。
近年来,在这些各种用途、特别是尖端材料用途中,期求以耐热性、耐湿性、耐焊性为代表的性能的进一步提高。尤其是对于要求高可靠性的车载用电子设备来说,除了安装位置从驾驶室内转移至更高温的发动机室之外,而且由于对应于无铅焊接因而回流处理温度高温化,因此,迄今越发期求耐热性优异的材料。
另一方面,当将环氧树脂组合物作为印刷线路板材料时,为了赋予阻燃性而将溴等卤素系阻燃剂与锑化合物一同配合。然而,考虑到近年的对环境与安全的努力,强烈要求开发不使用有可能产生二噁英的卤素系阻燃剂、并且不使用被疑有致癌性的锑化合物的环境与安全对应型的阻燃化方法。此外,在印刷线路板材料的领域中,由于卤素系阻燃剂的使用成为损害高温放置可靠性的主要原因,因而很期待非卤素化。
作为响应这样的要求特性、兼具阻燃性与高耐热性的环氧树脂组合物,例如,在下述专利文献1中,公开了使用含有磷原子的酚醛树脂作为环氧树脂用的固化剂的技术,所述含有磷原子的酚醛树脂这样得到:使9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(下面简称为“HCA”。)与甲醛或丙酮反应而得到含有羟基的磷化合物,使该含有羟基的磷化合物与酚醛树脂反应而得到含有磷原子的酚醛树脂。然而,对于所述含有磷原子的酚醛树脂来说,虽然由于在其制造工程中,多官能酚、和HCA与醛类的反应性低,HCA与醛类的反应生成物作为未反应成分残留在生成酚醛树脂中,因而其固化物显示高的阻燃性,但是热解性差,不能耐受近年的作为无铅焊接安装的判定被重视的耐热剥离性试验(下面简称为“T288试验”。)。此外,由于上述原料的反应性低,因而对可使用的多官能酚的种类有限制,含有磷原子的酚醛树脂的设计范围被明显限制。
此外,在下述专利文献2中,作为含有磷原子的环氧树脂的中间体酚化合物,公开了使HCA与羟基苯甲醛的反应生成物与酚反应而得到的化合物。
但是,对于该酚化合物来说,HCA和羟基苯甲醛的反应生成物与酚的反应性仍然不充分,树脂设计上的自由度低,而且最终得到的酚化合物的熔点为200℃以上,工业性制造是困难的,不仅如此,还由于该酚化合物自身为结晶性物质,向有机溶剂的溶解性差,因而处理上的操作性差。
此外,在下述专利文献3中,公开了使用使HCA与苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂反应而得到的磷改性环氧树脂作为主剂、配合环氧树脂用固化剂而成的阻燃性的环氧树脂组合物。然而,对于该专利文献3记载的环氧树脂组合物来说,作为将磷原子导入环氧树脂结构中的方法,由于使HCA与作为原交联点的环氧基反应,因而得不到充分的交联密度,固化物的玻璃化转变温度降低,不能耐受无铅焊接安装。
作为这样赋予树脂成分自身以阻燃性的方法,已知有使用HCA作为酚醛树脂或环氧树脂的改性剂的技术,但是当欲通过使HCA与醛或酮的反应生成物与酚结构中的芳香核反应,而将磷原子导入至酚结构中时,该反应生成物的反应性低,因而得到的含有磷原子的酚醛树脂的固化物的耐热性不充分,未显现出可耐受耐热剥离性试验(下面简称为“T288试验”。)的性能。另外,由于HCA与醛或酮的反应生成物的反应性低,因而对可用于与该反应生成物的反应的酚类有限制。另一方面,当使HCA与环氧树脂中的环氧基反应时,由于环氧基浓度降低,因而仍然得不到充分的耐热性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利3464783号公报
专利文献2:日本专利3476780号公报
专利文献3:日本专利3613724号公报
发明内容
发明要解决的课题
因此,本发明要解决的课题在于提供使含有磷原子的化合物与酚类的芳香核反应时的反应性显著优异的含有磷原子的酚类的制造方法,同时提供当使用了多元酚或酚醛树脂作为该酚类时作为环氧树脂用固化剂的赋予固化物以优异的耐热性的新型含有磷原子的酚类、使用其的固化性树脂组合物及其固化物、以及使用该新型含有磷原子的酚类的印刷布线基板以及半导体密封材料。
解决课题的手段
本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究,结果发现,当使以上述HCA为代表的含有磷原子的化合物与酚类的芳香核反应时,首先,使具有烷氧基作为芳香核上的取代基的芳香族醛与该含有磷原子的化合物反应,接着,使该反应生成物与酚类反应,这时,其反应性飞跃性地提高,而且当使用多元酚或酚醛树脂作为该酚类时,最终得到的新型含有磷原子的酚类的固化物的耐热性飞跃性地提高,从而完成本发明。
即,本发明涉及含有磷原子的酚类的制造方法,其特征在于,使具有烷氧基作为芳香核上的取代基的芳香族醛(a1)、和在分子结构中具有P-H基或P-OH基的有机磷化合物(a2)反应,接着,使得到的反应生成物与酚类(a3)反应。
进一步地,本发明涉及新型含有磷原子的酚类,其是利用上述制造方法得到的。
进一步地,本发明涉及新型酚类,其特征在于,其具有下述结构式(I)表示的化学结构,在上述结构式(I)中,Ar为苯环或萘环,Fc为氢原子或羟基,Z为下述结构式z1~z4表示的结构部位。
Figure BPA00001437396800041
(上述结构式z1~z4中,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、氯原子、溴原子、苯基、芳烷基,R5表示氢原子或碳原子数1~5的烷基,R表示碳原子1~4的烷基,n为芳香核上的取代基OR的数目,为1~3。)
进一步地,本发明涉及新型酚醛树脂,其特征在于,其具有酚醛清漆型酚醛树脂结构,并且具有下述结构式z1~z4表示的结构部位作为其芳香核上的取代基。
Figure BPA00001437396800051
(上述结构式z1~z4中,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、氯原子、溴原子、苯基、芳烷基,R5表示氢原子或碳原子数1~5的烷基,R表示碳原子1~4的烷基,n为芳香核上的取代基OR的数目,为1~3。)
进一步地,本发明涉及新型酚类,其特征在于,其为将下述结构式(II)表示的结构作为重复单位的新型酚醛树脂,
Figure BPA00001437396800061
上述结构式(II)中,R6为氢原子或碳原子数1~6的烷基,并且Z选自氢原子、下述结构式z1~z4组成的组
Figure BPA00001437396800062
(上述结构式z1~z4中,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、氯原子、溴原子、苯基、芳烷基,R5表示氢原子或碳原子数1~5的烷基,R表示碳原子1~4的烷基,n为芳香核上的取代基OR的数目,为1~3。),
并且,该新型酚醛树脂中,Z的至少一个具有选自上述结构式z1~z4表示的部分结构的结构部位。
进一步地,本发明涉及固化性树脂组合物,其为将酚类(A)与环氧树脂(B)作为必须成分的固化性树脂组合物,其特征在于,上述酚类(A)为上述新型酚类。
进一步地,本发明涉及使上述固化性树脂组合物固化而成的固化物。
进一步地,本发明涉及印刷布线基板,其是使含有上述酚类(A)、上述环氧树脂(B)、固化促进剂(C)和有机溶剂(D)的组合物固化而成的。
进一步地,本发明涉及半导体密封材料,其含有上述酚类(A)、上述环氧树脂(B)、固化促进剂(C)和无机填充剂。
发明效果
根据本发明,提供使含有磷原子的化合物与酚类的芳香核反应时的反应性显著优异的含有磷原子的酚类的制造方法,同时,可提供当使用了多元酚或酚醛树脂作为该酚类时作为环氧树脂用固化剂的赋予固化物以优异的耐热性的新型含有磷原子的酚类、使用其的固化性树脂组合物及其固化物、以及使用该新型含有磷原子的酚类的印刷布线基板以及半导体密封材料。
附图说明
图1为由实施例1得到的酚醛树脂(A-1)的GPC图。
图2为由实施例1得到的酚醛树脂(A-1)的13C-NMR谱。
图3为由实施例1得到的酚醛树脂(A-1)的质谱。
图4为由实施例2得到的酚醛树脂(A-2)的GPC图。
图5为由实施例3得到的酚醛树脂(A-3)的GPC图。
图6为由实施例4得到的酚醛树脂(A-4)的GPC图。
图7为由实施例5得到的酚醛树脂(A-5)的GPC图。
图8为由实施例6得到的酚化合物(A-6)的GPC图。
图9为由实施例7得到的酚化合物(A-7)的GPC图。
图10为由实施例8得到的酚化合物(A-8)的GPC图。
图11为由合成例2得到的酚醛树脂(A-9)的GPC图。
图12为由合成例3得到的酚化合物(A-10)的GPC图。
图13为由合成例4得到的酚醛树脂(A-11)的GPC图。
具体实施方式
下面,详细地说明本发明。
如上所述,本发明的制造方法的特征在于,使具有烷氧基作为芳香核上的取代基的芳香族醛(a1)、和具有P-H基或P-OH基的有机磷化合物(a2)反应,接着,使得到的反应生成物与酚类(a3)反应。
这里使用的具有烷氧基作为芳香核上的取代基的芳香族醛(a1)可列举具有烷氧基作为例如苯甲醛、邻甲苯甲醛、对甲苯甲醛、邻乙苯甲醛(o-エチルアルデヒド)、对乙苯甲醛(p-エチルアルデヒド)、对异丙基苯甲醛、萘甲醛、蒽甲醛等芳香族醛的取代基的芳香族醛,具体而言,可列举下述结构式(A1-a)表示的化合物(a1-1)、
Figure BPA00001437396800081
(式中,R5为氢原子或碳原子1~3的烷基,R表示碳原子1~4的烷基,n为芳香核上的取代基OR的数目,为1~3。)
或下述结构式(A1-b)表示的化合物(a1-2)。
Figure BPA00001437396800082
(式中,R5为氢原子或碳原子1~3的烷基,R表示碳原子1~4的烷基,n为芳香核上的取代基OR的数目,为1~3。)
本发明中,从1分子中的磷的含有率高方面考虑,这些之中,特别优选上述化合物(A1-a),尤其优选n=1的所述化合物。
本发明中,由于具有烷氧基作为这样的芳香族醛(a1)的核取代基,因而该芳香族醛(a1)与具有P-H基或P-OH基的有机磷化合物(a2)的反应生成物中生成的羟基的反应性优异,即使几乎不使用催化剂,该生成物也与酚类(a3)中的芳香核反应。从更明显地显现出这样的特点方面考虑,烷氧基优选为甲氧基或乙氧基,此外,作为芳香族醛,优选苯甲醛、萘甲醛。
与芳香族醛(a1)反应的、在分子结构中具有P-H基或P-OH基的有机磷化合物(a2),具体而言可列举下述结构式(A2-a)或结构式(A2-b)表示的化合物。
Figure BPA00001437396800091
(上述结构式(A2-a)或结构式(A2-b)中,Xa为氢原子或羟基,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、氯原子、溴原子、苯基、芳烷基。)
这里,作为构成R1、R2、R3、R4的碳原子数1~5的烷基,可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、正戊基。
本发明中,从使通过与芳香族醛(a1)的反应而生成的化合物(X)的与酚类(a3)的反应性非常良好的方面考虑,上述结构式(A2-a)或结构式(A2-b)中的Xa优选为氢原子,从含有磷原子的酚类的固化物的阻燃性优异方面考虑,特别优选上述结构式(A2-a)表示的化合物。尤其是,从使上述化合物(X)的反应性、和最终得到的含有磷原子的酚类的固化物的阻燃性和耐热性非常良好的方面考虑,优选在结构式(A2-a)中,R1、R2、R3、R4皆为氢原子并且Xa为氢原子的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物。
这里,对于具有烷氧基作为芳香核上的取代基的芳香族醛(a1)、与具有P-H基或P-OH基的有机磷化合物(a2)的反应条件来说,例如,可在80~180℃的温度条件下进行。该反应可在无催化剂下进行,或者,可在醇系有机溶剂、烃系有机溶剂等非酮系有机溶剂的存在下进行。
对于通过所述反应生成的化合物(X)来说,例如,当使用结构式(a1-1)表示的化合物作为上述芳香族醛(a1),使用结构式(a2-1)或结构式(a2-2)表示的化合物作为上述有机磷化合物(a2)时,可列举下述结构式x1~x4。
Figure BPA00001437396800101
(上述结构式x1~x4中,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、氯原子、溴原子、苯基、芳烷基,R5表示氢原子或碳原子数1~5的烷基,R表示碳原子1~4的烷基,n为芳香核上的取代基OR的数目,为1~3。)
这些之中,从与酚类(a3)的反应性优异方面考虑,特别优选上述结构式x1和x2表示的化合物,从最终得到的含有磷原子的酚类的固化物的阻燃性优异方面考虑,特别优选上述结构式x1表示的化合物。
接着,本发明中使用的酚类(a3)可列举:苯酚、甲酚、二甲苯酚、乙基苯酚、异丙基苯酚、叔丁基苯酚、辛基苯酚、壬基苯酚、乙烯基苯酚、异丙烯基苯酚、烯丙基苯酚、苯基苯酚、苄基苯酚、氯苯酚、溴苯酚、萘酚等1元酚类;邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、1,5-二羟基萘、1,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘等2元酚;双酚A、双酚F、双酚S等双酚类;苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、双酚A酚醛清漆树脂、双酚S酚醛清漆树脂、α-萘酚酚醛清漆树脂、β-萘酚酚醛清漆树脂、二羟基萘酚醛清漆树脂、另外下述结构式(A3-a)表示的酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂
(式中,Ra表示氢原子或碳原子数1~6的烃基,la为以重复单位计的0~10的整数。);
具有介由选自双环戊二烯、四氢茚、4-乙烯基环己烯、5-乙烯基降冰片-2-烯、α-蒎烯、β-蒎烯和柠檬烯组成的组的脂肪族环状烃基将酚类结节(結節)的分子结构的酚醛树脂;下述结构式(A3-b)表示的芳烷基型酚醛树脂
Figure BPA00001437396800112
(上述式中,Rb为氢原子或碳原子数1~6的烃基,lb为以重复单位计的0~10的整数。);
下述结构式(A3-c)表示的芳烷基型酚醛树脂
Figure BPA00001437396800121
(上述式中,Rc为氢原子或碳原子数1~6的烃基,lc为以重复单位计的0~10的整数。);
下述结构式(A3-d)表示的芳烷基型酚醛树脂
Figure BPA00001437396800122
(上述式中,Rd为氢原子或碳原子数1~6的烃基,ld为以重复单位计的0~10的整数。);
下述结构式(A3-e)表示的芳烷基型酚醛树脂
Figure BPA00001437396800123
(上述式中,Re为氢原子或碳原子数1~6的烃基,le为以重复单位计的0~10的整数。);
下述结构式(A3-f)表示的芳烷基型酚醛树脂
Figure BPA00001437396800124
(上述式中,Re为氢原子或碳原子数1~6的烃基,lf为以重复单位计的0~10的整数。);
下述结构式(A3-g)表示的化合物等芳烷基型酚醛树脂
Figure BPA00001437396800131
(上述式中,Rg为氢原子或碳原子数1~6的烃基,lg为以重复单位计的0~10的整数。);
下述结构式(A3-h)表示的双酚
Figure BPA00001437396800132
(式中,Rh各自独立地为氢原子、碳原子数1~4的烷基。);和
下述结构式A3-i表示的多元萘酚类
Figure BPA00001437396800133
(式中,Ri各自独立地为氢原子、碳原子数1~4的烷基。);
当将含有酚性羟基的芳香族烃基(Ph)、含有烷氧基的稠合多环式芳香族烃基(An)、以及选自亚甲基、亚烷基和含有芳香族烃结构的亚甲基的2价烃基(M)(下面,仅将其简称为“亚甲基等(M)”)的各结构单位分别用“Ph”、“An”、“M”表示时,在分子结构内含有下述部分结构式(A3-j)表示的结构部位的多官能酚类等。
[化19]
——Ph—M——An—   A3-j
这里,进一步具体而言,在分子结构内含有上述部分结构式A3-h表示的结构部位的多官能酚类可列举:下述结构式(A3-j2)和(A3-j3)表示的结构、
[化20]
Ph—M—An—M—Ph           A3-j2
An—M—Ph—M—Ph—M—An    A3-j3
在以下述结构式(A3-j4)或(A3-j5)表示的结构为重复单位的酚醛清漆结构的分子末端具有下述结构式(A3-j6)表示的结构的结构、
Figure BPA00001437396800141
[化22]
An—M——  A3-j6
此外以下述结构式(A3-j7)~(A3-j10)表示的结构为重复单位的交替共聚物结构。
Figure BPA00001437396800142
这里,上述含有酚性羟基的芳香族烃基(Ph)可采取多种结构,具体而言,从介电性能优异方面考虑,优选为由以下的Ph1~Ph16的结构式表示的苯酚、萘酚和具有烷基作为这些的芳香核上的取代基的化合物形成的芳香族烃基。
Figure BPA00001437396800151
这里,当该结构位于分子末端时,上述各结构为1价的芳香族烃基。此外,对于上述结构中萘骨架上具有两个以上与其他结构部位的结合位置的物质而言,这些结合位置可以在同一核上,或者也可分别在不同核上。
接着,酚醛树脂结构中含有的上述含有烷氧基的稠合多环式芳香族烃基(An)为具有烷氧基作为稠合多环式芳香核上的取代基的1价或多价的芳香族烃基,具体而言,可列举下述结构式An1~An12表示的烷氧基萘型的结构。
Figure BPA00001437396800161
这里,当该结构位于分子末端时,上述各结构为1价的芳香族烃基。此外,对于上述结构中萘骨架上具有两个以上与其他结构部位的结合位置的物质而言,这些结合位置可以在同一核上,或者也可分别在不同核上。
接着,对于上述选自亚甲基、亚烷基和含有芳香族烃结构的亚甲基的2价的烃基(M)来说,例如,除了亚甲基之外,作为亚烷基,可列举亚乙基、1,1-亚丙基、2,2-亚丙基、二亚甲基、丙烷-1,1,3,3-四基、正丁烷-1,1,4,4-四基、正戊烷-1,1,5,5-四基。此外,含有芳香族烃结构的亚甲基可列举下述M1~M8的结构的亚甲基。
Figure BPA00001437396800162
这些之中,从介电效应优异方面考虑,优选为亚甲基。
本发明中,从将反应生成物作为环氧树脂用固化剂使用时的固化性、向有机溶剂的溶解性良好方面考虑,这些之中特别优选2元酚、双酚类、酚醛清漆型酚醛树脂、芳烷基型酚醛树脂,当将最终得到的酚醛树脂作为印刷布线基板用环氧树脂组合物的环氧树脂用固化剂使用时,从溶剂溶解性优异,并且耐湿性、阻燃性优异方面考虑,特别优选酚醛清漆型酚醛树脂、芳烷基型酚醛树脂。这时,对于酚醛清漆型酚醛树脂来说,从耐湿性、耐热性和耐热可靠性方面考虑,优选150℃时的溶融粘度为0.5~300dPa·s的范围,另一方面,对于芳烷基型酚醛树脂来说,从最终得到的含有磷原子的酚类的固化物的耐湿性、耐热性和耐热可靠性优异方面考虑,优选150℃时的溶融粘度为0.1~300dPa·s的范围。此外,从最终得到的含有磷原子的酚类的固化物的耐热性优异方面考虑,作为上述2元酚,优选1,5-二羟基萘、1,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘等二羟基萘。
该芳香族醛(a1)与具有P-H基或P-OH基的有机磷化合物(a2)的反应生成物即化合物(X)、与上述酚类(a3)的反应可在140~200℃的温度条件下进行。如上所述,本发明中,该化合物(X)与上述酚类(a3)的反应的反应性极高,尤其是不需要催化剂,但是也可适当使用。作为这里可使用的催化剂,可列举盐酸、硫酸、磷酸等无机酸、甲磺酸、对甲苯磺酸、草酸等有机酸、三氟化硼、无水氯化铝、氯化锌等路易斯酸等。相对于加入原料的总重量,其使用量优选不足5.0质量%。
此外,本发明中,对该化合物(X)与上述酚类(a3)的反应比例没有特别限制,然而,由于其良好的反应性,可根据目标阻燃性、耐热性的性能水平、或用途任意地控制相对于上述酚类(a3)的化合物(X)的改性量。但是,对于使上述化合物(X)不残留在反应生成物中的比例来说,具体而言,与酚类(a3)的芳香核上的反应点相对,优选以当量以下的比例反应。此外,当在作为上述酚类(a3)优选使用的酚醛清漆型酚醛树脂、芳烷基型酚醛树脂中,改性上述化合物(X)时,从耐热性和阻燃性优异方面考虑,以质量基准计,优选为磷原子的含有率为4.0~7.0质量%的比例的范围。
反应后,可根据需要进行脱水、干燥而得到目标物。这样得到的含有磷原子的酚醛树脂中,作为未反应成分的上述化合物(X)实质上几乎没有残留。例如,在酚醛清漆型酚醛树脂、芳烷基型酚醛树脂中,改性上述化合物(X),调节为磷原子的含有率以质量基准计为4.0~7.0质量%的范围时,上述化合物(X)的残留量在含有磷原子的酚醛树脂中为GPC的检测限以下。
本发明的含有磷原子的酚醛树脂具有通过上述制造方法得到的分子结构。具体的分子结构可通过上述各原料成分的选择任意地设计,例如,可列举新型酚类(np1)、新型酚类(np2)、新型酚类(np3)等,其中新型酚类(np1)的特征在于,其具有下述结构式(I)表示的化学结构,
Figure BPA00001437396800181
并且,在上述结构式(I)中,Fc为氢原子或羟基,Z为选自下述结构式z1~z4表示的部分结构的结构部位,
Figure BPA00001437396800182
(上述结构式z1~z4中,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、氯原子、溴原子、苯基、芳烷基,R5表示氢原子或碳原子数1~5的烷基,R表示碳原子1~4的烷基,n为芳香核上的取代基OR的数目,为1~3。);
新型酚类(np2),其具有酚醛清漆型酚醛树脂结构,并且,作为其芳香核上的取代基,为下述结构式z1~z4,作为其芳香核上的取代基,具有选自下述结构式z1~z4表示的部分结构组成的组的结构部位
Figure BPA00001437396800191
(上述结构式z1~z4中,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、氯原子、溴原子、苯基、芳烷基,R5表示氢原子或碳原子数1~5的烷基,R表示碳原子1~4的烷基,n为芳香核上的取代基OR的数目,为1~3。);
新型酚类(np3),其特征在于,其为以下述结构式(II)表示的结构为重复单位的新型酚类,
在上述结构式(II)中,R6为氢原子或碳原子数1~6的烷基,并且,Z选自氢原子、下述结构式z1~z4组成的组,并且,该新型酚醛树脂中,Z的至少一个具有选自上述结构式z1~z4表示的部分结构的结构部位
Figure BPA00001437396800202
(上述结构式z1~z4中,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、氯原子、溴原子、苯基、芳烷基,R5表示氢原子或碳原子数1~5的烷基,R表示碳原子1~4的烷基,n为芳香核上的取代基OR的数目,为1~3。)。
这些之中,特别优选具有2个以上的酚性羟基的酚醛树脂、上述新型酚类(np2)和上述新型酚类(np3)、以及新型酚类(np1’),该新型酚类(np1’)具有下述结构式(I’)
Figure BPA00001437396800211
表示的化学结构,并且,上述结构式(I’)中,Z为下述结构式z1~z4表示的结构部位,
Figure BPA00001437396800212
(上述结构式z1~z4中,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、氯原子、溴原子、苯基、芳烷基,R5表示氢原子或碳原子数1~5的烷基,R表示碳原子1~4的烷基,n为芳香核上的取代基OR的数目,为1~3。)。
此外,在上述新型酚类(np1)、新型酚类(np2)、上述新型酚类(np3)、以及上述新型酚类(np1’)中,上述结构式z1~z4表示的部分结构中,从固化物的耐热性优异方面考虑,特别优选上述结构式z1或z2表示的部分结构,特别优选上述结构式z1表示的结构。
本发明的固化性树脂组合物为以上述酚类(A)和环氧树脂(B)为必须成分的固化性树脂组合物。
这里使用的环氧树脂(B)可使用各种环氧树脂,例如,可列举双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂等双酚型环氧树脂;联苯型环氧树脂、四甲基联苯型环氧树脂等联苯型环氧树脂;苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、双酚A酚醛清漆型环氧树脂、酚类与具有酚性羟基的芳香族醛的缩合物的环氧化物、联苯酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂;三苯甲烷型环氧树脂;四苯基乙烷型环氧树脂;双环戊二烯-酚加成反应型环氧树脂;苯酚芳烷基型环氧树脂;萘酚酚醛清漆型环氧树脂、萘酚芳烷基型环氧树脂、萘酚-苯酚共缩酚醛清漆型环氧树脂、萘酚-甲酚共缩酚醛清漆型环氧树脂、二缩水甘油基氧基萘、1,1-双(2,7-二缩水甘油基氧基-1-萘基)烷烃等在分子结构中具有萘骨架的环氧树脂;含有磷原子的环氧树脂等。此外,这些环氧树脂可单独使用,也可混合2种以上来使用。
这里,作为含有磷原子的环氧树脂,可列举9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(下面简称为“HCA”。)的环氧化物、使HCA与醌类反应而得到的酚醛树脂的环氧化物、用HCA将苯酚酚醛清漆型环氧树脂改性过的环氧树脂、用HCA将甲酚酚醛清漆型环氧树脂改性过的环氧树脂、和用使HCA与醌类反应而得到的酚醛树脂将双酚A型环氧树脂改性而得到的环氧树脂、和用使HCA与醌类反应而得到的酚醛树脂将双酚F型环氧树脂改性而得到的环氧树脂等。
在上述环氧树脂(B)中,从耐热性方面考虑,特别优选在分子结构中具有酚醛清漆型环氧树脂、萘骨架的环氧树脂,此外,从溶剂溶解性方面考虑,优选双酚型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂。
在本发明的固化性树脂组合物中,作为环氧树脂(B)的固化剂,也可并用上述酚醛树脂(A)之外的固化剂(A’)。所述其他固化剂(A’)可列举胺系化合物、酰胺系化合物、酸酐系化合物、酚系化合物。具体而言,作为胺系化合物,可列举二氨基二苯基甲烷、二乙撑三胺、三乙撑四胺、二氨基二苯基砜、异佛尔酮二胺、咪唑、BF3-胺络合物、胍衍生物等,作为酰胺系化合物,可列举双氰胺、由亚麻酸的二聚体和乙二胺合成的聚酰胺树脂等,作为酸酐系化合物,可列举邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、马来酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐(無水メチルナジツク酸)、六氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐等,作为酚系化合物,可列举苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、芳香族烃甲醛树脂改性酚醛树脂、双环戊二烯苯酚加成型树脂、苯酚芳烷基树脂(Xyloc resin(ザイロツク树脂))、萘酚芳烷基树脂、三羟甲基甲烷树脂、四羟苯基乙烷树脂、萘酚酚醛清漆树脂、萘酚-苯酚共缩酚醛清漆树脂、萘酚-甲酚共缩酚醛清漆树脂、联苯改性酚醛树脂(用双亚甲基连结苯酚核的多元酚化合物)、联苯改性萘酚树脂(用双亚甲基连结苯酚核的多元萘酚化合物)、氨基三嗪改性酚醛树脂(在分子结构中具有酚骨架、三嗪环和伯氨基的化合物)、含有烷氧基的芳香环改性酚醛清漆树脂(用甲醛连结酚核和含有烷氧基的芳香环的多元酚化合物)等多元酚化合物。
这些之中,从低热膨胀性方面考虑,特别优选在分子结构内含有多个芳香族骨架的物质,具体而言,从低热膨胀性优异方面考虑,优选苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、芳香族烃甲醛树脂改性酚醛树脂、苯酚芳烷基树脂、萘酚芳烷基树脂、萘酚酚醛清漆树脂、萘酚-苯酚共缩酚醛清漆树脂、萘酚-甲酚共缩酚醛清漆树脂、联苯改性酚醛树脂、联苯改性萘酚树脂、氨基三嗪改性酚醛树脂、含有烷氧基的芳香环改性酚醛清漆树脂(用甲醛连结酚核和含有烷氧基的芳香环的多元酚化合物)。
这里,对于上述氨基三嗪改性酚醛树脂、即在分子结构中具有酚骨架、三嗪环和伯氨基的化合物来说,从固化物的阻燃性良好方面考虑,优选具有使三嗪化合物、酚类和醛类进行缩合反应而得到的分子结构的化合物。此外,本发明中,通过使用该化合物(A’-b)中的氮原子含有率为10~25质量%的、优选15~25质量%的该化合物,可显著降低固化物中的线膨胀系数,可表现出优异的尺寸稳定性。
此外,当使上述三嗪化合物、酚类和醛类进行缩合反应时,实际上,由于为多种化合物的混合物,因而该化合物(A’-b)优选作为该混合物(下面将其简称为“混合物(A’-b)”)使用。此外,本发明中,从低线膨胀系数方面考虑,上述混合物(A’-b)中的氮原子含有率优选为10~25质量%的范围、特别优选15~25质量%。
这里,酚骨架是指起因于酚类的酚结构部位,此外,三嗪骨架是指起因于三嗪化合物的三嗪结构部位。
作为这里使用的酚类,没有特别限制,例如,可列举苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、二甲苯酚、乙基苯酚、丁基苯酚、壬基苯酚、辛基苯酚等烷基苯酚类、双酚A、双酚F、双酚S、双酚AD、四甲基双酚A、间苯二酚、邻苯二酚等多元酚类、单羟基萘、二羟基萘等萘酚类、此外苯基苯酚、氨基苯酚等。这些苯酚类可单独使用也可并用2种以上来使用,但从最终固化物的阻燃性优异,并且与含有氨基的三嗪化合物的反应性优异方面考虑,优选苯酚。
接着,作为含有三嗪环的化合物,没有特别限制,优选下述结构式表示的化合物或异氰脲酸。
(式中,R’1、R’2、R’3表示氨基、烷基、苯基、羟基、羟基烷基、醚基、酯基、酸基、不饱和基、氰基中任一种。)
上述结构式表示的化合物中,从反应性优异方面考虑,其中特别优选R’1、R’2、R’3中任意2个或3个为氨基的以三聚氰胺、甲基胍胺、苯并胍胺等胍胺衍生物为代表的含有氨基的三嗪化合物。
当使用这些化合物时,并不限于1种,也可并用2种以上。
接着,对于醛类没有特别限制,但从处理的容易性方面考虑,优选甲醛。作为甲醛,没有特别限制,作为代表的供给源,可列举***、多聚甲醛等。
作为本发明的固化性树脂组合物中的环氧树脂(B)和酚醛树脂(A)的配合量,没有特别限制,但从得到的固化物特性良好方面考虑,相对于环氧树脂(B)的环氧基的合计1当量,优选酚醛树脂(A)中的活性氢为0.7~1.5当量的量。
此外,根据需要,可将固化促进剂适当地并用于本发明的固化性树脂组合物中。作为上述固化促进剂,可使用各种固化促进剂,例如,可列举磷系化合物、叔胺、咪唑、有机酸金属盐、路易斯酸、胺络盐(アミン錯塩)等。特别是当用于半导体密封材料用途时,从固化性、耐热性、电气特性、耐湿可靠性等优异方面考虑,在磷系化合物中,优选三苯基膦,在胺系化合物中,优选2-乙基4-甲基咪唑。
如上所述,以上详述的本发明的固化性树脂组合物的特征在于呈现出优异的溶剂溶解性。因此,除了上述各成分之外,该固化性树脂组合物优选配合有机溶剂(C)。作为这里可使用的上述有机溶剂(C),可列举甲基乙基酮、丙酮、二甲基甲酰胺、甲基异丁基酮、甲氧基丙醇、环己酮、甲基溶纤剂、乙基二甘醇乙酸酯(ethyl diglycol acetate)、丙二醇单甲基醚乙酸酯等,其选择和适当的使用量可根据用途来适当选择,例如,为印刷线路板用途时,优选为甲基乙基酮、丙酮、1-甲氧基-2-丙醇等沸点为160℃以下的极性溶剂,此外,优选以不挥发成分为40~80质量%的比例使用。另一方面,为增层(ビルドアツプ)用粘接膜用途时,作为有机溶剂(C),例如,优选使用丙酮、甲基乙基酮、环己酮等酮类、乙酸乙酯、乙酸丁酯、溶纤剂乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、卡必醇乙酸酯等乙酸酯类、溶纤剂、丁基卡必醇等卡必醇类、甲苯、二甲苯等芳香族烃类、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等,此外,优选以不挥发成分为30~60质量%的比例使用。
此外,对于上述热固化性树脂组合物来说,为了发挥阻燃性,例如在印刷线路板的领域中,可在不降低可靠性的范围内,配合实质性地不合有卤原子的非卤素系阻燃剂。
作为上述非卤素系阻燃剂,例如,可列举磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅酮系阻燃剂、无机系阻燃剂、有机金属盐系阻燃剂等,当使用它们时没有任何限制,可以单独使用,也可以使用多种同一系的阻燃剂,此外,也可组合使用不同系的阻燃剂。
作为上述磷系阻燃剂,无机系、有机系都可以使用。作为无机系化合物,例如,可列举红磷、磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸三铵、聚磷酸铵等磷酸铵类、磷酸酰胺等无机系含氮磷化合物。
此外,对于上述红磷来说,优选为了防止水解等而实施表面处理,作为表面处理方法,例如,可列举(i)用氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌、氢氧化钛、氧化铋、氢氧化铋、硝酸铋或它们的混合物等无机化合物进行包覆处理的方法、(ii)用氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌、氢氧化钛等无机化合物和酚醛树脂等热固化性树脂的混合物进行包覆处理的方法、(iii)在氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌、氢氧化钛等无机化合物的覆膜上用酚醛树脂等热固性树脂双层地进行包覆处理的方法等。
作为上述有机磷系化合物,例如,除了磷酸酯化合物、膦酸化合物、次膦酸化合物、氧化膦化合物、正膦化合物(ホスホラン化合物)、有机系含氮磷化合物等通用有机磷系化合物之外,还可列举9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲=10-氧化物、10-(2,5-二羟基苯基)-10H-9-氧杂-10-磷杂菲=10-氧化物、10-(2,7-二羟基萘基)-10H-9-氧杂-10-磷杂菲=10-氧化物等环状有机磷化合物以及使其与环氧树脂、酚醛树脂等化合物反应而成的衍生物等。
作为它们的配合量,可根据磷系阻燃剂的种类、固化性树脂组合物的其他成分、所需的阻燃性的程度适当选择,例如,在配合了全部的环氧树脂、固化剂、非卤素系阻燃剂及其他填充材料、添加剂等的固化性树脂组合物100质量份中,当使用红磷作为非卤素系阻燃剂时,优选以0.1~2.0质量份的范围配合,当使用有机磷化合物时,同样地,优选以0.1~10.0质量份的范围配合,特别优选以0.5~6.0质量份的范围配合。
此外,当使用上述磷系阻燃剂时,可将水滑石、氢氧化镁、硼化合物、氧化锆、黑色染料、碳酸钙、沸石、钼酸锌、活性炭等与该磷系阻燃剂并用。
作为上述氮系阻燃剂,例如,可列举三嗪化合物、氰尿酸化合物、异氰尿酸化合物、吩噻嗪等,优选三嗪化合物、氰尿酸化合物、异氰尿酸化合物。
作为上述三嗪化合物,例如,除了三聚氰胺、甲基胍胺、苯并胍胺、氰尿酰胺、蜜白胺、1,2-双(2,4-二氨基-1,3,5-三嗪-6-基)乙烷(サクシノグアナミン)、亚乙基双三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、三胍胺等之外,例如,可列举硫酸脒基三聚氰胺(硫酸グアニルメラミン)、硫酸蜜勒胺、硫酸蜜白胺等硫酸氨基三嗪化合物、上述氨基三嗪改性酚醛树脂、和进一步用桐油、异构化亚麻籽油等将该氨基三嗪改性酚醛树脂改性而得到的物质。
作为上述氰尿酸化合物的具体例子,例如,可列举氰尿酸、氰尿酸三聚氰胺等。
作为上述氮系阻燃剂的配合量,可根据氮系阻燃剂的种类、固化性树脂组合物的其他成分、所需的阻燃性的程度适当选择,例如,在配合了全部的环氧树脂、固化剂、非卤素系阻燃剂及其他的填充材料、添加剂等的固化性树脂组合物100质量份中,优选以0.05~10质量份的范围配合,特别优选以0.1~5质量份的范围配合。
此外,当使用上述氮系阻燃剂时,可并用金属氢氧化物、钼化合物等。
作为上述硅酮系阻燃剂,只要是含有硅原子的有机化合物就可以没有特别限制地使用,例如,可列举硅酮油、硅橡胶、硅树脂等。
作为上述硅酮系阻燃剂的配合量,可根据硅酮系阻燃剂的种类、固化性树脂组合物的其他成分、所需的阻燃性的程度适当选择,例如,在配合了全部的环氧树脂、固化剂、非卤素系阻燃剂及其他填充材料、添加剂等的固化性树脂组合物100质量份中,优选以0.05~20质量份的范围配合。此外,当使用上述硅酮系阻燃剂时,可并用钼化合物、氧化铝等。
作为上述无机系阻燃剂,例如,可列举金属氢氧化物、金属氧化物、金属碳酸盐化合物、金属粉、硼化合物、低熔点玻璃等。
作为上述金属氢氧化物的具体例子,例如,可列举氢氧化铝、氢氧化镁、白云石、水滑石、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锆等。
作为上述金属氧化物的具体例子,例如,可列举钼酸锌、三氧化钼、锡酸锌、氧化锡、氧化铝、氧化铁、氧化钛、氧化锰、氧化锆、氧化锌、氧化钼、氧化钴、氧化铋、氧化铬、氧化镍、氧化铜、氧化钨等。
作为上述金属碳酸盐化合物的具体例子,例如,可列举碳酸锌、碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡、碱性碳酸镁、碳酸铝、碳酸铁、碳酸钴、碳酸钛等。
作为上述金属粉的具体例子,例如,可列举铝、铁、钛、锰、锌、钼、钴、铋、铬、镍、铜、钨、锡等。
作为上述硼化合物的具体例子,例如,可列举硼酸锌、偏硼酸锌、偏硼酸钡、硼酸、硼砂等。
作为上述低熔点玻璃的具体例子,例如,可列举CEEPREE(Bokusui Brown社)、水合玻璃SiO2-MgO-H2O、PbO-B2O3系、ZnO-P2O5-MgO系、P2O5-B2O3-PbO-MgO系、P-Sn-O-F系、PbO-V2O5-TeO2系、Al2O3-H2O系、硼硅酸铅系等玻璃状化合物。
作为上述无机系阻燃剂的配合量,可根据无机系阻燃剂的种类、固化性树脂组合物的其他成分、所需的阻燃性的程度适当选择,例如,在配合了全部的环氧树脂、固化剂、非卤素系阻燃剂以及其他的填充材料、添加剂等的固化性树脂组合物100质量份中,优选以0.05~20质量份的范围配合,特别优选以0.5~15质量份的范围配合。
作为上述有机金属盐系阻燃剂,例如,可列举二茂铁、乙酰丙酮金属络合物、有机金属羰基化合物、有机钴盐化合物、有机磺酸金属盐、金属原子与芳香族化合物或杂环化合物离子键合或配位键合的化合物等。
作为上述有机金属盐系阻燃剂的配合量,可根据有机金属盐系阻燃剂的种类、固化性树脂组合物的其他成分、所需的阻燃性的程度适当选择,例如,在配合了全部的环氧树脂、固化剂、非卤素系阻燃剂以及其他的填充材料、添加剂等的固化性树脂组合物100质量份中,优选以0.005~10质量份的范围配合。
本发明的固化性树脂组合物可根据需要配合无机质填充材料。作为上述无机质填充材料,例如,可列举熔融二氧化硅、结晶二氧化硅、氧化铝、氮化硅、氢氧化铝等。当大幅增大上述无机填充材料的配合量时,优选使用熔融二氧化硅。上述熔融二氧化硅可以以破碎状、球状的任一形状使用,为了提高熔融二氧化硅的配合量且抑制成形材料的熔融粘度的上升,优选主要使用球状的熔融二氧化硅。进一步地,为了提高球状二氧化硅的配合量,优选适当调整球状二氧化硅的粒度分布。考虑到阻燃性,其充填率优选为高,相对于固化性树脂组合物的总量,特别优选20质量%以上。此外,当用于导电膏糊等用途时,可使用银粉、铜粉等导电性填充剂。
本发明的固化性树脂组合物中,根据需要,可添加硅烷偶联剂、脱模剂、颜料、乳化剂等各种配合剂。
本发明的固化性树脂组合物可通过将上述各成分混合均匀来得到。本发明的配合有环氧树脂、固化剂、进一步根据需要配合有固化促进剂的本发明的固化性树脂组合物可按照与现有已知的方法相同的方法容易地制成固化物。作为该固化物,可列举层压物、铸型物、粘接层、涂膜、薄膜等成形固化物。
作为使用本发明的固化性树脂组合物的用途,可列举硬质印刷线路板材料、柔性布线基板用树脂组合物、增层(build up)基板用层间绝缘材料等印刷布线基板材料、半导体密封材料、导电膏糊、增层用粘接薄膜、树脂铸型材料、粘接剂等。在这些各种用途中,在硬质印刷线路板材料、电子电路基板用绝缘材料、增层用粘接薄膜用途中,可作为将电容器等无源元件、集成电路芯片等有源元件嵌入基板内而形成的所谓电子元件内置用基板用的绝缘材料使用。这些之中,从高阻燃性、高耐热性、低热膨胀性和溶剂溶解性这样的特性考虑,优选用于硬质印刷线路板材料、柔性布线基板用树脂组合物、增层基板用层间绝缘材料等印刷布线基板用材料和半导体密封材料。
这里,本发明的印刷布线基板可通过根据各用途将上述印刷布线基板用材料成形来制造。具体而言,当制造硬质印刷布线基板时,可列举如下的方法:将含有上述有机溶剂(D)的漆状的固化性树脂组合物进一步地配合有机溶剂(D)来进行漆化,将其含浸于强化基材中,叠合铜箔并加热压接。这里可使用的强化基材可列举纸、玻璃布、玻璃无纺布、芳香族聚酰胺纸、芳香族聚酰胺布、玻璃纤维板、玻璃纤维粗纱布等。下面进一步详细地说明所述方法,首先,通过在与使用的溶剂种类的相应的加热温度、优选50~170℃下,对上述漆状固化性树脂组合物进行加热,从而得到作为固化物的半固化片(プリプレグ)。作为这时使用的树脂组合物与强化基材的质量比例,没有特别限制,但通常优选按照半固化片中的树脂成分为20~60质量%的方式来制备。接着,按照通常方法层压按照上述方法得到的半固化片,叠合适当铜箔,在1~10MPa的加压下在170~250℃下加热压接10分~3小时,由此可得到目标印刷电路板。
当由本发明的固化性树脂组合物制造柔性布线基板时,将上述酚类、上述环氧树脂(B)、固化促进剂(C)和有机溶剂(D)配合,使用逆转辊式涂布机、缺角轮涂布机等涂布机,将其涂布于电绝缘性薄膜。接着,使用加热机,在60~170℃下加热1~15分钟,使溶剂挥发,使粘接剂组合物B级化(B-ステ一ジ化)。接着,使用加热辊等,在粘接剂上热压接金属箔。优选这时的压接压力为2~200N/cm、压接温度为40~200℃。如果由此可得到充分的粘接性能,即使在此时结束也没关系,但当需要完全固化时,优选进一步地在100~200℃下在1~24小时的条件下使其后固化。最终固化后的粘接剂组合物膜的厚度优选为5~100μm的范围。
作为由本发明的固化性树脂组合物得到增层基板用层间绝缘材料的方法,例如,使用喷涂法、幕式涂布法等将适当配合了橡胶、填充剂等的该固化性树脂组合物涂布于形成有电路的布线基板上,然后使其固化。然后,根据需要,进行规定的通孔部等的开孔,然后利用粗化剂进行处理,用热水清洗其表面,从而形成凹凸,进行铜等金属的镀层处理。作为上述镀层方法,优选无电解镀覆、电镀处理,此外,作为上述粗化剂,可列举氧化剂、碱、有机溶剂等。可根据需要依次重复这样的操作,交互地增层形成树脂绝缘层和规定的电路图案的导体层,从而得到增层基板。其中,通孔部的开孔在最外层的树脂绝缘层形成之后进行。此外,还可通过在170~250℃下将在铜箔上将该树脂组合物半固化而得到的带有树脂的铜箔加热压接在形成有电路的布线基板上,来形成粗化面,省略镀层处理的工序,来制作增层基板。
接着,本发明的半导体密封材料可如下地得到:根据需要使用挤出机、捏合机、辊等将上述酚类(A)、上述环氧树脂(B)、固化促进剂(C)和无机填充剂等配合剂充分地熔融混合直至变得均匀。这时,作为无机填充剂,通常使用二氧化硅,对于其充填率来说,相对于每100质量份环氧树脂组合物,优选以30~95质量%的范围使用填充剂,其中,为了谋求阻燃性、耐湿性、耐焊接裂纹性的提高、线膨胀系数的降低,特别优选为70质量份以上,为了显著提高这些效果,为80质量份以上可进一步提高其效果。作为半导体封装成形,有如下的方法:使用铸型或传递模压机、注塑成形机等来将该组合物成形,进一步地,通过在50~200℃下加热2~10小时来得到作为成形物的半导体装置的方法。
由本发明的固化性树脂组合物来制造增层用粘接薄膜的方法例如可列举将本发明的固化性树脂组合物涂布于支持薄膜上来形成树脂组合物层,制成多层印刷线路板用的粘接薄膜的方法。
当将本发明的固化性树脂组合物用于增层用粘接薄膜时,该粘接薄膜在真空层压法中的层压的温度条件(通常70℃~140℃)下软化,与电路板的层压同时,显示出能够对电路板上存在的通路孔(via hole)或通孔内进行树脂填充的流动性(树脂流)是重要的,为了表现出这样的特性,优选配合上述各成分。
这里,多层印刷线路板的通孔的直径通常为0.1~0.5mm、深度通常为0.1~1.2mm,通常优选可在该范围内进行树脂充填。此外,当将电路板的两面层压时,优选通孔的1/2左右被填充。
对于制造上述粘接薄膜的方法来说,具体而言,可通过如下方法来制造:在制作漆状的本发明的固化性树脂组合物之后,将该漆状组合物涂布于支持薄膜的表面,进一步地,通过加热或吹热风等使有机溶剂干燥来形成固化性树脂组合物层(α)。
通常使形成的层(α)的厚度为导体层的厚度以上。电路板具有的导体层的厚度通常为5~70μm的范围,因而树脂组合物层的厚度优选具有10~100μm的厚度。
此外,上述层(α)可用后述保护薄膜保护。通过用保护薄膜保护,可防止灰尘等向树脂组合物层表面的附着和损伤。
上述支持薄膜和保护薄膜可列举聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(下面有时简称为“PET”。)、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺,进一步可列举脱模纸、铜箔、铝箔等金属箔等。此外,对于支持薄膜和保护薄膜除了可实施泥浆处理(mud treatment)、电晕处理之外,还可实施脱模处理。
支持薄膜的厚度没有特别限制,可在通常10~150μm,优选25~50μm的范围内使用。此外,优选使保护薄膜的厚度为1~40μm。
在层压至电路板后,或通过加热固化而形成绝缘层后,可剥离上述支持薄膜。若在将粘接薄膜加热固化后剥离支持薄膜,则可防止在固化工序中的灰尘等的附着。当在固化后剥离的情况,通常预先对支持薄膜实施脱模处理。
接着,对于使用按照上述方法得到的粘接薄膜来制造多层印刷线路板的方法来说,例如,当用保护薄膜来保护层(α)时,在将它们剥离后,,利用例如真空层压法将层(α)层压在电路板单面或两面,以使其与电路板直接相接。层压的方法可以是间歇式也可以是用辊的连续式。此外,在进行层压之前,可根据需要对粘接薄膜和电路板进行加热(预热)。
对于层压的条件来说,优选使压接温度(层压温度)为70~140℃,优选使压接压力为1~11kgf/cm2(9.8×104~107.9×104N/m2),优选在气压20mmHg(26.7hPa)以下的减压下进行层压。
当将本发明的固化性树脂组合物作为导电膏糊使用时,例如,可列举将微细导电性粒子分散于该固化性树脂组合物中,来制成各向异性导电膜用组合物的方法,制成在室温下为液状的电路连接用膏糊树脂组合物、各向异性导电粘接剂的方法。
得到本发明的固化物的方法可根据组合的固化剂的种类、用途等适当选择加热温度条件等,例如,可列举在20~250℃左右的温度范围使通过上述方法得到的组合物固化的方法
如以上所详述,通过使用本发明的含有磷原子的酚类,从而溶剂溶解性与以往的用磷改性过的酚醛树脂相比有飞跃性的提高,进而,当制成固化物时,可表现出阻燃性、耐热性和耐热可靠性,可应用于最尖端的印刷线路板材料。此外,该酚醛树脂可使用本发明的制造方法容易高效地制造,可进行与作为目标的上述性能水平相应的分子设计。
[实施例]
接着,通过实施例、比较例具体地说明本发明。应予说明,180℃时的熔融粘度和GPC测定、NMR、MS谱按照以下条件测定。
1)180℃时的熔融粘度:依据ASTM D4287
2)软化点测定法:JIS K7234
3)GPC:测定条件如下所述。
测定装置:东曹株式会社制“HLC-8220GPC”、
柱:东曹株式会社制保护柱“HXL-L”
+东曹株式会社制“TSK-GEL G2000HXL”
+东曹株式会社制“TSK-GEL G2000HXL”
+东曹株式会社制“TSK-GEL G3000HXL”
+东曹株式会社制“TSK-GEL G4000HXL”
检测器:RI(示差折射率检测器(示差屈折径))
数据处理:东曹株式会社制“GPC-8020型II版本4.10”
测定条件:
柱温度40℃
展开溶剂 四氢呋喃
流速     1.0ml/分
标准:根据上述“GPC-8020型II版本4.10”的测定手册,使用分子量为已知的下述的单分散聚苯乙烯。
(使用聚苯乙烯)
东曹株式会社制“A-500”
东曹株式会社制“A-1000”
东曹株式会社制“A-2500”
东曹株式会社制“A-5000”
东曹株式会社制“F-1”
东曹株式会社制“F-2”
东曹株式会社制“F-4”
东曹株式会社制“F-10”
东曹株式会社制“F-20”
东曹株式会社制“F-40”
东曹株式会社制“F-80”
东曹株式会社制“F-128”
试样:将按树脂固体成分换算计1.0质量%的四氢呋喃溶液用微量过滤器过滤后的到的物质(50μl)。
5)NMR:日本电子株式会社制NMR GSX270
6)MS:日本电子株式会社制双聚焦质谱仪AX505H(FD505H)
实施例1〔酚醛树脂(A-1)的合成〕
向安装有温度计、冷凝管、分馏管、氮气导入管、搅拌器的烧瓶中,装入苯酚酚醛清漆树脂192.4g(1.85摩尔)、对甲氧基苯甲醛68.0g(0.50摩尔)、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(下面简称为“HCA”。)108.0g(0.50摩尔),升温至180℃并在180℃下反应8小时。接着,在加热减压下去除水,得到以下述结构单位A和结构单位B为重复单位的酚醛树脂(A-1)355g。
Figure BPA00001437396800341
得到的酚醛树脂的软化点为125℃(B&R法),熔融粘度(测定法:ICI粘度计法,测定温度:180℃)为13dPa·s,羟基当量为190g/eq.,磷含量为4.2质量%。
将得到的酚醛树脂(A-1)的GPC图示于图1,将C13NMR图示于图2,将MS谱示于图3。
实施例2〔酚醛树脂(A-2)的合成〕
除了在实施例1中将苯酚酚醛清漆树脂改变为136.6g(1.31摩尔)之外,按照与实施例1相同的方法,得到以下述结构单位A和结构单位B为重复单位的酚醛树脂(A-2)290g。
Figure BPA00001437396800351
其软化点为148℃(B&R法)、熔融粘度(测定法:ICI粘度计法,测定温度:180℃)为400dPa·s,羟基当量为230g/eq.,磷含量为4.9质量%。
将得到的酚醛树脂(A-2)的GPC图示于图4。
实施例3〔酚醛树脂(A-3)的合成〕
除了在实施例1中将苯酚酚醛清漆树脂替代为双酚A酚醛清漆树脂330.4g(2.80摩尔)之外,按照与实施例1相同的方法,得到以下述结构单位C和结构单位D为重复单位的酚醛树脂(A-3)490g。
Figure BPA00001437396800352
其软化点为139℃(B&R法),熔融粘度(测定法:ICI粘度计法,测定温度:180℃)为65dPa·s,羟基当量为232g/eq.,磷含量为3.1质量%。
将得到的酚醛树脂(A-3)的GPC图示于图5。
实施例4〔酚醛树脂(A-4)的合成〕
除了在实施例1中将苯酚酚醛清漆树脂替代为苯基芳烷基树脂392.9g(2.35摩尔)之外,按照与实施例1相同的方法,得到以下述结构单位E和结构单位F为重复单位的酚醛树脂(A-4)550g。
Figure BPA00001437396800361
得到的酚醛树脂的软化点为102℃(B&R法),熔融粘度(测定法:ICI粘度计法,测定温度:150℃)为2.5dPa·s,羟基当量为232g/eq.,磷含量为2.7质量%。将得到的酚醛树脂(A-4)的GPC图示于图6。
实施例5〔酚醛树脂(A-5)的合成〕
除了在实施例4中将苯基芳烷基树脂的重量份改变为211.25g(1.25摩尔)之外,按照与实施例4相同的方法,得到以下述结构单位E和结构单位F为重复单位的酚醛树脂(A-5)370g。
[化39]
Figure BPA00001437396800371
其软化点为140℃(B&R法),熔融粘度(测定法:ICI粘度计法,测定温度:150℃)为50dPa·s,羟基当量为303g/eq.,磷含量为4.5质量%。
将得到的酚醛树脂(A-5)的GPC图示于图7。
实施例6〔酚化合物(A-6)的合成〕
向安装有温度计、冷凝管、分馏管、氮气导入管、搅拌器的烧瓶中,装入双酚F 200g(1.0摩尔)、对甲氧基苯甲醛136g(1.0摩尔)和HCA 216g(1.0摩尔),升温至180℃并在180℃下反应8小时。接着,在加热减压去除水,得到具有下述结构式表示的结构单位的酚化合物(A-6)520g。
将得到的多元羟基化合物的GPC图示于图8。磷含量为5.6质量%。
实施例7〔酚化合物(A-7)的合成〕
除了在实施例6将双酚F替代为间苯二酚110g(1.0摩尔)之外,按照与实施例6相同的方法得到具有表示的结构单位的酚化合物(A-7)440g。
将得到的酚化合物(A-7)的GPC图示于图9。磷含量为6.7质量%。
实施例8〔酚化合物(A-8)的合成〕
除了在实施例6中将双酚F替代为2,7-二羟基萘160g(1.0摩尔)之外,按照与实施例6相同的方法得到具有表示的结构单位的酚化合物(A-8)490g。
将得到的酚化合物(A-8)的GPC图示于图10。磷含量为6.3质量%。
合成例1〔上述专利文献1(日本专利第3464783号公报)记载的化合物的合成〕
将HCA 216g(1.0mol)和42质量%***水溶液71g(1.0mol)装入反应容器中,升温至100℃,进行4小时反应。接着,过滤析出的固体,用丙酮洗涤得到2-(6-氧化物-6H-二苯并<c,e><1,2>氧杂-磷(phosphorin)-6-基)甲醇(下称ODOPM)245g。得到的化合物熔点为152~154℃。
合成例2〔上述专利文献1(日本专利第3464783号公报)记载的化合物(酚醛树脂(A-9))的合成〕
向茄型瓶中装入苯酚酚醛清漆树脂144g(1.0摩尔),在氮气流下,一边搅拌一边升温至100℃。升温后,添加ODOPM 230g(1.0摩尔),加热至140℃,维持12小时。接着,将该混合物冷却至室温,经过滤、干燥得到酚醛树脂(A-9)。将得到的酚醛树脂(A-9)的GPC图示于图11。
合成例3〔上述专利文献2(日本专利第3476780号公报)记载的酚化合物(酚化合物(A-10))的合成〕
向安装有温度计、冷凝管、分馏管、氮气导入管、搅拌器的烧瓶中,装入HCA 216g(1.0摩尔)和甲苯216g,升温至110℃使其加热溶解。接着,装入对羟基苯甲醛122g(1.0摩尔),升温至180℃并在180℃下反应8小时,然后经过滤、干燥,得到下述结构式表示的酚化合物(A-10)335g。
Figure BPA00001437396800391
得到的酚化合物(A-11)的熔点为286℃。将得到的酚化合物的GPC图示于图12。
合成例4〔酚醛树脂(A-11)的合成〕
向安装有温度计、冷凝管、分馏管、氮气导入管、搅拌器的烧瓶中,装入苯酚酚醛清漆树脂457.6g(4.4摩尔)、216g(1.0摩尔)和对羟基苯甲醛122g(1.0摩尔),升温至180℃并在180℃下反应8小时。接着,在加热减压下去除水,得到以下述结构单位G和结构单位H为重复单位的酚醛树脂(A-11)750g。
Figure BPA00001437396800392
得到的酚醛树脂的软化点为150℃(B&R法),熔融粘度(测定法:ICI粘度计法,测定温度:150℃)为120dPa·s,羟基当量为164g/eq,磷含量为3.7质量%。将得到的酚醛树脂(A-11)的GPC图示于图13。
实施例9~13、比较例1~4
按照表1示出的配合,按照下述方法制作环氧树脂组合物,接着,在下述条件下使其固化,来试制层压板,进行各种评价。将结果示于表1。
[环氧树脂组合物的制作]
按照下述表1记载的组成,在配合了环氧树脂、固化剂和其他各成分之后,调整为最终组合物的不挥发成分(N.V.)为58质量%。
[层压板制作条件]
基材:100μm;日东纺织株式会社制玻璃布“#2116”
层数:6
半固化片化条件:160℃/2分
铜箔:18μm;日矿金属株式会社制JTC箔
固化条件:200℃、40kg/cm2下,1.5小时
成型后板厚:0.8mm
[物性试验条件]
玻璃化转变温度:实施蚀刻处理去除铜箔,然后用TMA法(压缩应力法(圧縮荷重法))来测定。升温速度10℃/分。
燃烧试验:试验方法依据UL-94垂直试验。
耐热剥离性试验(Time to Delamination):
依据IPC TM650来实施288℃时的耐热剥离性评价(带铜箔)。
热分解温度:用TGA测定5%重量减少时的温度。
升温速度10℃/分(干燥空气气氛下)。
表1
Figure BPA00001437396800411
表1中的简写符号如下所述。
“A-1”:由实施例1得到的酚醛树脂(A-1)
“A-2”:由实施例2得到的酚醛树脂(A-2)
“A-3”:由实施例3得到的酚醛树脂(A-3)
“A-4”:由实施例4得到的酚醛树脂(A-4)
“A-5”:由实施例5得到的酚醛树脂(A-5)
“A-9”:由合成例2得到的酚醛树脂(A-9)
“A-10”:由合成例3得到的酚化合物(A-10)
“A-11”:由合成例4得到的酚醛树脂(A-11)
“TD-2090”:苯酚酚醛清漆树脂(DIC制“TD-2090”羟基当量:105g/eq)、
“N-770”:苯酚酚醛清漆型环氧树脂(DIC制“N-770”,环氧基当量185g/eq)、
“FX-289BER75”:磷改性环氧树脂(东都化成制“FX-289BER75”:使9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与甲酚酚醛清漆型环氧树脂反应而得到的环氧树脂,环氧基当量330g/eq.,磷含量3.0质量%)

Claims (17)

1.含有磷原子的酚类的制造方法,其特征在于,使具有烷氧基作为芳香核上的取代基的芳香族醛(a1)和在分子结构中具有P-H基或P-OH基的有机磷化合物(a2)反应,接着,使得到的反应生成物与酚类(a3)反应。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其中,所述芳香族醛(a1)具有甲氧基或乙氧基作为该芳香族醛(a1)中的烷氧基。
3.根据权利要求1所述的制造方法,其中,所述在分子结构中具有P-H基或P-OH基的有机磷化合物(a2)为下述结构式(A2-a)或结构式(A2-b)表示的化合物,
所述结构式(A2-a)或结构式(A2-b)中,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、氯原子、溴原子、苯基、芳烷基,Xa表示氢原子或羟基。
4.根据权利要求1所述的制造方法,其中,所述酚类(a3)为二元酚或多官能型酚醛树脂。
5.根据权利要求4所述的制造方法,其中,所述多官能型酚醛树脂为酚醛清漆型酚醛树脂或芳烷基型酚醛树脂。
6.根据权利要求4所述的制造方法,其中,所述二元酚为二羟基萘。
7.新型含有磷原子的酚类,其特征在于,具有通过权利要求1~6中任一项所述的制造方法而得到的分子结构。
8.新型酚醛树脂,其特征在于,其具有下述结构式(I)表示的化学结构,
Figure FPA00001437396700021
在所述结构式(I)中,Ar表示苯环或萘环,Fc表示氢原子或羟基,并且,Z为选自下述结构式z1~z4表示的部分结构组成的组的结构部位,
Figure FPA00001437396700022
所述结构式z1~z4中,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、氯原子、溴原子、苯基、芳烷基,R5表示氢原子或碳原子数1~5的烷基,R表示碳原子1~4的烷基,n为芳香核上的取代基OR的数目,为1~3。
9.新型酚类,其特征在于,其具有酚醛清漆型酚醛树脂结构,并且具有选自下述结构式z1~z4表示的部分结构组成的组的结构部位作为其芳香核上的取代基,
Figure FPA00001437396700031
所述结构式z1~z4中,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、氯原子、溴原子、苯基、芳烷基,R5表示氢原子或碳原子数1~5的烷基,R表示碳原子1~4的烷基,n为芳香核上的取代基OR的数目,为1~3。
10.新型酚类,其特征在于,其为将下述结构式(II)表示的结构作为重复单位的新型酚类,
Figure FPA00001437396700041
所述结构式(II)中,R6为氢原子或碳原子数1~6的烷基,并且Z选自氢原子、下述结构式z1~z4组成的组,并且,该新型酚醛树脂中,Z的至少一个具有选自所述结构式z1~z4表示的部分结构的结构部位,
Figure FPA00001437396700042
所述结构式z1~z4中,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基、氯原子、溴原子、苯基、芳烷基,R5表示氢原子或碳原子数1~5的烷基,R表示碳原子1~4的烷基,n为芳香核上的取代基OR的数目,为1~3。
11.固化性树脂组合物,其为以酚类(A)和环氧树脂(B)为必须成分的固化性树脂组合物,其特征在于,所述酚类(A)为权利要求7、8、9或10所述的新型酚类。
12.根据权利要求11所述的固化性树脂组合物,其中,所述酚类(A)、与所述环氧树脂(B)的配合比例如下:相对于环氧树脂(B)的环氧基的合计1当量,酚类(A)中的活性氢为0.7~1.5当量。
13.根据权利要求11所述的固化性树脂组合物,其中,除了所述酚类(A)和所述环氧树脂(B)之外,进一步配合固化促进剂(C)。
14.根据权利要求13所述的固化性树脂组合物,其中,除了(A)成分~(C)成分之外,进一步含有有机溶剂(D)。
15.固化物,其是使权利要求11所述的固化性树脂组合物固化而形成的。
16.印刷布线基板,其是使权利要求14所述的组合物固化而形成的。
17.半导体密封材料,其中,除了权利要求13所述的组合物之外,进一步含有无机填充剂。
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