JP2020045421A - エポキシ樹脂組成物およびその硬化物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物およびその硬化物 Download PDF

Info

Publication number
JP2020045421A
JP2020045421A JP2018174770A JP2018174770A JP2020045421A JP 2020045421 A JP2020045421 A JP 2020045421A JP 2018174770 A JP2018174770 A JP 2018174770A JP 2018174770 A JP2018174770 A JP 2018174770A JP 2020045421 A JP2020045421 A JP 2020045421A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epoxy resin
phosphorus
resin composition
biphenyl
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018174770A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7211744B2 (ja
Inventor
正浩 宗
Masahiro So
正浩 宗
健 廣田
Takeshi Hirota
健 廣田
一男 石原
Kazuo Ishihara
一男 石原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd filed Critical Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority to JP2018174770A priority Critical patent/JP7211744B2/ja
Priority to CN201910856761.XA priority patent/CN110922717A/zh
Priority to TW108133160A priority patent/TWI799644B/zh
Priority to KR1020190114996A priority patent/KR20200033205A/ko
Publication of JP2020045421A publication Critical patent/JP2020045421A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7211744B2 publication Critical patent/JP7211744B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/22Di-epoxy compounds
    • C08G59/24Di-epoxy compounds carbocyclic
    • C08G59/245Di-epoxy compounds carbocyclic aromatic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B32B15/092Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising epoxy resins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/20Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/38Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/22Di-epoxy compounds
    • C08G59/30Di-epoxy compounds containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen
    • C08G59/304Di-epoxy compounds containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen containing phosphorus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313Organic insulating material
    • H05K1/0353Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement
    • H05K1/0366Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement reinforced, e.g. by fibres, fabrics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021Fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046Synthetic resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/306Resistant to heat
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/308Heat stability
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00Electrical equipment
    • B32B2457/08PCBs, i.e. printed circuit boards
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2363/00Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2463/00Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/02Flame or fire retardant/resistant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/08Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
    • C08L2205/035Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend containing four or more polymers in a blend

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

【課題】低りん含率で優れた耐熱性と難燃性を有するプリント配線基板用エポキシ樹脂用組成物。【解決手段】式(1)で表されるビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂と、硬化剤、リン含有エポキシ樹脂を含むことを特徴とする組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、高耐熱性、難燃性に優れるプリント配線基板または多層プリント配線基板の製造に用いられるエポキシ樹脂組成物、およびこのエポキシ樹脂組成物から得られるプリプレグ、積層板、またはプリント配線基板に関する。
エポキシ樹脂組成物は接着性、可撓性、耐熱性、耐薬品性、絶縁性、硬化反応性に優れることから、塗料、土木接着、注型、電気電子材料、フィルム材料等多岐にわたって使用されている。特に、電気電子材料の一つであるプリント配線基板用途ではエポキシ樹脂組成物に難燃性を付与することが広く行われている。
近年の電子機器の難燃化においては、環境へ与える影響に配慮してその燃焼時に発生する有毒ガスの抑制を目的とした対応が図られている。従来の臭素化エポキシ樹脂に代表されるようなハロゲン含有化合物による難燃化から、有機リン化合物による難燃化を図った即ちハロゲンフリー難燃化である。これら対応は電子回路基板に限らず一般的にもリン難燃性として広く使用され認識されており、回路基板に関するエポキシ樹脂分野においても同様である。
このような難燃性を付与したエポキシ樹脂の具体的な代表例としては、特許文献1〜4で開示されているような有機リン化合物を応用する提案がなされている。特許文献1には9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイドとエポキシ樹脂類とを所定のモル比で反応させて得られる熱硬化性樹脂が開示されている。
特許文献1,2では難燃性を発現するリン化合物と多官能エポキシ樹脂とを反応させているため、硬化剤を使用した硬化後の耐熱性はFR−4基板相当のガラス転移温度(Tg)を得ることができるが、近年の基板の高密度実装化や自動車キャビンからボンネット駆動部周辺への搭載化が進む中で、さらなる高温対応としてFR−5相当の耐熱性であるTgが要求されているのが実態である。
特許文献3には従来のノボラック型エポキシ樹脂よりもさらに高Tgが得られる3官能エポキシ樹脂を併用したリン含有エポキシ樹脂を合成し、その硬化物が約180℃のTgとなる具体例が記されている。また、特許文献4にはリン化合物とヒドロキシベンズアルデヒドを反応させたリン含有オリゴマーを、多官能エポキシ樹脂と反応させて得られた高耐熱性のリン含有エポキシ樹脂として、硬化物のTgが185℃となる具体例が開示されている。これらのようなFR−5相当の耐熱基準を持つ基板として、数多くの技術が公開されており汎用化されつつある。
これらいずれの文献においても、難燃性を確保するために高いリン含有率が必要となっており、低いリン含有率でも高い難燃性が発現する手法の確立が求められていた。
特開平11−166035号公報 特開平11−279258号公報 特開2002−206019号公報 特開2013−35921号公報
本発明が解決しようとする課題は、低いリン含有率であっても、硬化物において優れた耐熱性および難燃性を発現し、特にプリント配線基板用途で優れた硬化物特性を与えるエポキシ樹脂組成物を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明者はエポキシ樹脂について鋭意検討した結果、ビフェノール化合物とビフェニル系縮合剤から得られる構造を有するエポキシ樹脂をリン含有エポキシ樹脂に配合したときに、得られた硬化物の耐熱性および難燃性が、リン含有率の低い場合でも優れることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明はエポキシ樹脂と硬化剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂が下記一般式(1)で表されるビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂と、リン含有エポキシ樹脂を含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物である。
Figure 2020045421

ここで、nは繰り返し数であって0以上の数を示し、その平均値は1.3〜20の数であり、R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の炭化水素基を表す。
上記リン含有エポキシ樹脂のエポキシ当量は200〜1000g/eq.が好ましく、リン含有率は1.0〜6.0質量%が好ましい。
また、本発明は、上記エポキシ樹脂組成物を使用したことを特徴とするプリプレグ、積層板、またはプリント配線基板である。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、その硬化物において優れた耐熱性および難燃性を低いリン含有率でも発現するため、プリント配線基板用途に有用であり、特に高信頼性の要求の高い車載用基板に有用である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明のエポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂(A)と硬化剤(B)を必須成分とし、エポキシ樹脂(A)が上記一般式(1)で表されるビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(a1)と、リン含有エポキシ樹脂(a2)を必須成分として含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物である。
上記エポキシ樹脂(A)は、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(a1)とリン含有エポキシ樹脂(a2)を必須成分とし、それ以外の各種エポキシ樹脂(a3)を含んでもよい。耐熱性と低リン含有率での難燃性を発現するために、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(a1)は全エポキシ樹脂(A)中の5質量%以上30質量%以下が好ましく、7質量%以上25質量%以下がより好ましい。
上記一般式(1)において、R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の炭化水素基を表す。炭素数1〜8の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基等の炭素数1〜8のアルキル基や、シクロヘキシル基等の炭素数5〜8のシクロアルキル基や、フェニル基、トリル基、キシリル基等の炭素数6〜8のアリール基や、ベンジル基、フェネチル基、1−フェニルエチル基等の炭素数7〜8のアラルキル基が挙げられるが、これらに限定されず、それぞれ同一でも異なっていてもよい。好ましいR、R、およびRとしては、入手の容易性および硬化物としたときの耐熱性等の物性の観点から、水素原子、1−フェニルエチル基、またはメチル基である。
nは繰り返し数であって0以上の数を示し、その平均値(数平均)は1.3〜20であり、1.5〜15が好ましく、1.7〜10がより好ましく、2〜6がさらに好ましい。
また、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(a1)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)は、1000〜8000が好ましく、2000〜7000がより好ましく、3000〜6000がさらに好ましい。
上記nが0であるn=0成分の含有量は、溶剤溶解性の観点からGPC測定による面積%として、15%未満が好ましく、10%以下がより好ましく、6%以下がさらに好ましい。特に、積層板用途等で有機溶媒に溶解して使用する場合は、2〜5%が好ましい。また、n=5成分以上の含有量は、耐熱性向上の観点から20%以上が好ましく、25%以上がより好ましく、27%以上がさらに好ましい。なお、GPCの測定条件は実施例に記載の方法による。
上記ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(a1)のエポキシ当量(g/eq.)は、200〜240が好ましく、205〜235がより好ましく、210〜230がさらに好ましい。また、軟化点は、70〜130℃が好ましく、80〜120℃がより好ましく、90〜110℃がさらに好ましい。
上記ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(a1)は、WO2011/074517号等に開示された方法により製造することができる。具体的には、ビフェノール化合物とビフェニル系縮合剤とをビフェノール化合物1モルに対して、ビフェニル系縮合剤を1モル未満で反応させ、得られたビフェニルアラルキル型フェノール樹脂をエポキシ化する方法である。
上記ビフェノール化合物としては、4,4’−ビフェノール、2,4’−ビフェノール、または2,2’−ビフェノール等が挙げられ、反応性の観点からは、4,4’−ビフェノールが好ましい。また、これらのビフェノール化合物はそれぞれの芳香環上に置換基として炭素数1〜8の炭化水素基を1個有してもよい。
上記ビフェニル系縮合剤としては、ビフェニル−4,4’−ジメタノール、4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル、4,4’−ビス(ブロモメチル)ビフェニル、4,4’−ビス(メトキシメチル)ビフェニル、4,4’−ビス(エトキシメチル)ビフェニル、ビフェニル−2,4’−ジメタノール、2,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル、2,4’−ビス(ブロモメチル)ビフェニル、2,4’−ビス(メトキシメチル)ビフェニル、2,4’−ビス(エトキシメチル)ビフェニル、ビフェニル−2,2’−ジメタノール、2,2’−ビス(クロロメチル)ビフェニル、2,2’−ビス(ブロモメチル)ビフェニル、2,2’−ビス(メトキシメチル)ビフェニル、2,2’−ビス(エトキシメチル)ビフェニル等が挙げられる。反応性の観点からは、ビフェニル−4,4’−ジメタノール、4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニルが好ましく、イオン性不純分低減の観点からは、ビフェニル−4,4’−ジメタノール、4,4’−ビス(メトキシメチル)ビフェニルが好ましい。また、これらのビフェニル系縮合剤はそれぞれの芳香環上に置換基として炭素数1〜8の炭化水素基を1個または2個有してもよい。
ビフェノール化合物とビフェニル系縮合剤との反応には、ビフェニル系縮合剤に対して過剰量のビフェノール化合物を使用する。ビフェニル系縮合剤の使用量は、ビフェノール化合物1モルに対し、0.1〜0.55モルが好ましく、0.3〜0.5モルがより好ましい。ビフェニル系縮合剤の使用量が多すぎると未反応の原料ビフェノール化合物は少なくなるが分子量自体が高くなり、樹脂の軟化点や溶融粘度が高くなり、成形性や作業性に支障をきたす恐れがある。一方、少なすぎると反応終了後、未反応の原料ビフェノール化合物を除く量が多くなり、工業的に好ましくない。
通常、この反応は、公知の無機酸、有機酸等の酸触媒の存在下に行う。このような酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、燐酸等の鉱酸や、ギ酸、シュウ酸、トリフルオロ酢酸、p−トルエンスルホン酸等の有機酸や、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸や、活性白土、シリカ−アルミナ、ゼオライト等の固体酸等が挙げられる。
通常、この反応は10〜250℃で1〜20時間行う。さらに、反応の際に溶剤として、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のアルコール類や、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリグライム等のエーテル類や、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族化合物等を使用することが好ましく、これらの中でエチルセロソルブ、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリグライム等が特に好ましい。
上記方法で得られるビフェニルアラルキル型フェノール樹脂は、未反応の原料ビフェノール化合物を多く含むことがあるため、反応終了後に必要に応じて未反応の原料ビフェノール化合物を除去する工程を加えることが好ましい。未反応の原料ビフェノール化合物の含有率は溶剤溶解性の観点から、15%(GPC測定による面積%)未満が好ましく、10%以下がより好ましく、6%以下がさらに好ましく、3〜5%が特に好ましい。
ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂の未反応の原料ビフェノール化合物を除去する工程では、例えば、原料ビフェノール化合物を溶解せず、生成した高分子量成分を溶解させるために、貧溶剤と良溶剤を混合した溶剤を使用し、濾過等の方法により未反応の原料ビフェノール化合物を除去することが好ましい。貧溶剤としては、原料ビフェノール化合物をほとんど溶解しないものであれば特に限定されないが、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族溶媒が挙げられる。良溶剤としては、上記アルコール類やエーテル類やハロゲン化芳香族化合物や、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類が挙げられる。
ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂の軟化点は、ビフェノール化合物とビフェニル系縮合剤のモル比を変えることにより容易に調整可能であるが、高分子量体成分を少なくするようにビフェノール化合物とビフェニル系縮合剤のモル比を変更すると、除去が必要な未反応の原料ビフェノール化合物の含有量が増加し、作業性が悪化するとともに収率が大きく低下するために限度がある。
本発明で使用するビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(a1)は、上記ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂とエピクロルヒドリンとを反応させることにより製造することができる。この反応は、通常のエポキシ化反応と同様に行うことができる。例えば、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂を過剰のエピクロルヒドリンに溶解した後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の存在下に50〜150℃、好ましくは60〜120℃で1〜10時間反応させる方法が挙げられる。この際、アルカリ金属水酸化物の使用量は、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂中の水酸基1モルに対し、0.8〜1.2モル、好ましくは0.9〜1.0モルである。また、エピクロルヒドリンはビフェニルアラルキル型フェノール樹脂中の水酸基に対して過剰に用いられるが、通常ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂中の水酸基1モルに対し、1.5〜15モル、好ましくは2〜8モルである。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物をトルエン、メチルイソブチルケトン等の溶剤に溶解し、濾過し、水洗して無機塩を除去し、次いで溶剤を留去することにより、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂を得ることができる。なお、エポキシ化する際に、生成したエポキシ化合物のエポキシ基が開環、縮合してオリゴマー化したエポキシ化合物が少量副生する場合があるが、かかるエポキシ化合物が存在しても差し支えない。
本発明で使用するリン含有エポキシ樹脂(a2)は、単独または2種類以上使用することが好ましい。また、リン非含有エポキシ樹脂(a3)を併用してもよい。リン含有エポキシ樹脂(a2)としては、特開平04−11662号公報、特開平05−214070号公報、特開2000−309624号公報、および特開2002−265562号公報等で開示されているように、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシドやジフェニルホスフィンオキシド等の反応性リン化合物と、必要に応じて、1,4−ベンゾキノンや1,4−ナフトキノン等のキノン化合物とを反応させた後、エポキシ樹脂と反応させることで得られるものが特に好ましい。
これらのリン含有エポキシ樹脂(a2)のエポキシ当量(g/eq.)は、200〜1000が好ましく、250〜800がより好ましく、270〜700がさらに好ましい。リン含有率は、1.0〜6.0質量%が好ましく、1.5〜5.5質量%がより好ましく、1.7〜5.0質量%がさらに好ましい。
リン非含有エポキシ樹脂(a3)を併用する場合は、リン含有エポキシ樹脂(a2)とリン非含有エポキシ樹脂(a3)とを混合したリン含有エポキシ樹脂(a23)のリン含有率が、リン含有エポキシ樹脂(a2)の好ましいリン含有率の範囲内になるように、リン含有エポキシ樹脂(a2)のリン含有率やリン含有エポキシ樹脂(a2)とリン非含有エポキシ樹脂(a3)の混合量を調整する。
難燃性試験UL−94のV−0を達成するためのエポキシ樹脂組成物中のリン含有率は、1.0〜5.0質量%が好ましく、1.3〜4.5質量%がより好ましい。1.5〜2.3質量%が特に好ましい。エポキシ樹脂組成物中のリン含有率が少ない場合は難燃性が不十分になる恐れがあり、多い場合は耐熱性や接着性が損なわれる恐れがある。
リン含有エポキシ樹脂(a2)の具体例としては、例えば、エポトートFX−305、エポトートFX−289B、エポトートFX−1225、YDFR−1320、TX−1328(以上、新日鉄住金化学株式会社製)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
併用できるリン非含有エポキシ樹脂(a3)としては、特に制限はなく、分子中にエポキシ基を2個以上有する通常のエポキシ樹脂が使用でき、3官能以上のエポキシ樹脂が好ましい。例えば、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、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂、ヒドロキノン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスチオエーテル型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、上記一般式(1)で表される構造以外のビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、芳香族変性フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、β−ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ジナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、α−ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、トリスフェニルメタン型エポキシ樹脂、アルキレングリコール型エポキシ樹脂、脂肪族環状エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタンテトラグリシジルアミン、アミノフェノール型エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、オキサゾリドン環含有エポキシ樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。入手容易さの観点から、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、芳香族変性フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、α−ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、オキサゾリドン環含有エポキシ樹脂等が好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物における硬化剤(B)としては、特に制限はなく、従来公知の硬化剤が使用できる。例えば、フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、またはその他の硬化剤等の通常使用されるものが挙げられるが、これらの硬化剤は単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物において、硬化剤(B)の使用量は、全エポキシ樹脂(A)のエポキシ基1モルに対して、硬化剤(B)の活性水素基を0.2モル以上1.5モル以下の範囲である。エポキシ基1モルに対して活性水素基が、0.2モル未満または1.5モルを超える場合は、硬化が不完全になり良好な硬化物性が得られない恐れがある。好ましい範囲は0.3モル以上1.5モル以下であり、より好ましい範囲は0.5モル以上1.5モル以下であり、さらに好ましい範囲は0.8モル以上1.2モル以下である。例えば、フェノール樹脂系硬化剤やアミン系硬化剤を用いた場合はエポキシ基に対して活性水素基をほぼ等モル配合し、酸無水物系硬化剤を用いた場合はエポキシ基1モルに対して酸無水物基を0.5〜1.2モル、好ましくは、0.6〜1.0モル配合するとよい。
本発明でいう活性水素基とはエポキシ基と反応性の活性水素を有する官能基(加水分解等により活性水素を生ずる潜在性活性水素を有する官能基や、同等な硬化作用を示す官能基を含む。)のことであり、具体的には、酸無水物基やカルボキシル基やアミノ基やフェノール性水酸基等が挙げられる。なお、活性水素基に関して、1モルのカルボキシル基やフェノール性水酸基は1モルと、アミノ基(NH)は2モルと計算される。また、活性水素基が明確ではない場合は、測定によって活性水素当量を求めることができる。例えば、エポキシ当量が既知のフェニルグリシジルエーテル等のモノエポキシ樹脂と活性水素当量が未知の硬化剤を反応させて、消費したモノエポキシ樹脂の量を測定することによって、使用した硬化剤の活性水素当量を求めることができる。
フェノール樹脂系硬化剤としては、具体例には、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールC、ビスフェノールK、ビスフェノールZ、ビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールZ、ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)等のビスフェノール類や、上記ビフェノール化合物や、カテコール、レゾルシン、メチルレゾルシン、ハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン、ジメチルハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン、モノ−t−ブチルハイドロキノン、ジ−t−ブチルハイドロキノン等ジヒドロキシベンゼン類や、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシメチルナフタレン、トリヒドロキシナフタレン等のヒドロキシナフタレン類や、LC−950PM60(Shin−AT&C社製)等のリン含有フェノール硬化剤や、ショウノールBRG−555(アイカ工業株式会社製)等のフェノールノボラック樹脂、DC−5(新日鉄住金化学株式会社製)等のクレゾールノボラック樹脂、芳香族変性フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、レヂトップTPM−100(群栄化学工業株式会社製)等のトリスヒドロキシフェニルメタン型ノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂等のフェノール類、ナフトール類および/またはビスフェノール類とアルデヒド類との縮合物、SN−160、SN−395、SN−485(新日鉄住金化学株式会社製)等のフェノール類、ナフトール類および/またはビスフェノール類とキシリレングリコールとの縮合物、フェノール類および/またはナフトール類とイソプロペニルアセトフェノンとの縮合物、フェノール類、ナフトール類および/またはビスフェノール類とジシクロペンタジエンとの反応物、フェノール類、ナフトール類および/またはビスフェノール類とビフェニル系架橋剤との縮合物等のいわゆる「ノボラック型フェノール樹脂」と言われるフェノール化合物等が挙げられる。入手容易さの観点から、フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型ノボラック樹脂、芳香族変性フェノールノボラック樹脂等が好ましい。
ノボラック型フェノール樹脂の場合、フェノール類としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、ブチルフェノール、アミルフェノール、ノニルフェノール、ブチルメチルフェノール、トリメチルフェノール、フェニルフェノール等が挙げられ、ナフトール類としては、1−ナフトール、2−ナフトール等が挙げられ、その他、上記ビフェノール化合物やビスフェノール類が挙げられる。アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、ブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、カプロンアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロルアルデヒド、ブロムアルデヒド、グリオキザール、マロンアルデヒド、スクシンアルデヒド、グルタルアルデヒド、アジピンアルデヒド、ピメリンアルデヒド、セバシンアルデヒド、アクロレイン、クロトンアルデヒド、サリチルアルデヒド、フタルアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド等が例示される。ビフェニル系架橋剤としてビス(メチロール)ビフェニル、ビス(メトキシメチル)ビフェニル、ビス(エトキシメチル)ビフェニル、ビス(クロロメチル)ビフェニル等が挙げられる。
酸無水物系硬化剤としては、具体的には、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、メチルナジック酸等が挙げられる。
アミン系硬化剤としては、具体的には、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタキシレンジアミン、イソホロンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン、ジアミノジフェニルエーテル、ベンジルジメチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ジシアンジアミド、ダイマー酸等の酸類とポリアミン類との縮合物であるポリアミドアミン等のアミン系化合物等が挙げられる。
その他の硬化剤として、具体的には、トリフェニルホスフィン等のホスフィン化合物、テトラフェニルホスホニウムブロミド等のホスホニウム塩、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、イミダゾール類とトリメリット酸、イソシアヌル酸またはホウ酸等との塩であるイミダゾール塩類、トリメチルアンモニウムクロリド等の4級アンモニウム塩類、ジアザビシクロ化合物、ジアザビシクロ化合物とフェノール類やフェノールノボラック樹脂類等との塩類、3フッ化ホウ素とアミン類やエーテル化合物等との錯化合物、芳香族ホスホニウム塩、またはヨードニウム塩等が挙げられる。
エポキシ樹脂組成物には必要に応じて硬化促進剤を使用することができる。使用できる硬化促進剤の例としては2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等の第3級アミン類、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィントリフェニルボラン等のホスフィン類、オクチル酸スズ等の金属化合物が挙げられる。硬化促進剤は本発明のエポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂成分100質量部に対して0.02〜5質量部が必要に応じて用いられる。硬化促進剤を用いることにより、硬化温度を下げたり、硬化時間を短縮したりすることができる。
エポキシ樹脂組成物には、粘度調整用として有機溶媒または反応性希釈剤を使用することができる。
有機溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類や、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシジエチレングリコール、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類や、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類や、メタノール、エタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、2−エチル−1−ヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチルジグリコール、パインオイル等のアルコール類や、酢酸ブチル、酢酸メトキシブチル、メチルセロソルブアセテート、セロソルブアセテート、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、カルビトールアセテート、ベンジルアルコールアセテート等の酢酸エステル類や、安息香酸メチル、安息香酸エチル等の安息香酸エステル類や、メチルセロソルブ、セロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類や、メチルカルビトール、カルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトール類や、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、N−メチルピロリドン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
反応性希釈剤としては、例えば、アリルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、トリルグリシジルエーテル等の単官能グリシジルエーテル類や、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル等の二官能グリシジルエーテル類や、グリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、トリメチロールエタンポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル等の多官能グリシジルエーテル類や、ネオデカン酸グリシジルエステル等のグリシジルエステル類や、フェニルジグリシジルアミン、トリルジグリシジルアミン等のグリシジルアミン類が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらの有機溶媒または反応性希釈剤は、単独または複数種類を混合したものを、不揮発分として90質量%以下で使用することが好ましく、その適正な種類や使用量は用途によって適宜選択される。例えば、プリント配線基板用途では、メチルエチルケトン、アセトン、1−メトキシ−2−プロパノール等の沸点が160℃以下の極性溶媒であることが好ましく、その使用量は不揮発分で40〜80質量%が好ましい。また、接着フィルム用途では、例えば、ケトン類、酢酸エステル類、カルビトール類、芳香族炭化水素類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等を使用することが好ましく、その使用量は不揮発分で30〜60質量%が好ましい。
エポキシ樹脂組成物は、特性を損ねない範囲で他の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を配合してもよい。例えば、フェノール樹脂、アクリル樹脂、石油樹脂、インデン樹脂、クマロンインデン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリビニルホルマール樹脂等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
エポキシ樹脂組成物には、得られる硬化物の難燃性の向上を目的に、公知の各種難燃剤を併用することができる。併用できる難燃剤としては、例えば、リン系難燃剤、窒素系難燃剤、シリコーン系難燃剤、無機系難燃剤等が挙げられ、特にリン系難燃剤が好ましい。これらの難燃剤は単独でも、2種類以上でも併用してよい。
リン系難燃剤は、無機リン系化合物、有機リン系化合物のいずれも使用できる。無機リン系化合物としては、例えば、赤リン、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等のリン酸アンモニウム類、リン酸アミド等の無機系含窒素リン化合物が挙げられる。有機リン系化合物としては、例えば、脂肪族リン酸エステル、リン酸エステル化合物、例えば、PX−200(大八化学工業株式会社製)等の縮合リン酸エステル類、ホスホン酸化合物、ホスフィン酸化合物、ホスフィンオキシド化合物、例えばPPQ(北興化学工業株式会社製)、ホスホラン化合物、フォスファゼン等の有機系含窒素リン化合物等の汎用有機リン系化合物や、ホスフィン酸の金属塩の他、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド(DOPO)、10−(2,5−ジヒドロオキシフェニル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド、10−(2,7−ジヒドロオキシナフチル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド等の環状有機リン化合物や、それらをフェノール樹脂等の化合物と反応させた誘導体であるリン含有硬化剤等が挙げられる。
難燃剤の配合量としては、リン系難燃剤の種類、エポキシ樹脂組成物の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択される。リン系難燃剤を配合する場合においても、例えば、エポキシ樹脂組成物中の有機成分(有機溶媒を除く)中のリン含有率は、全リン化合物(リン含有エポキシ樹脂とリン系難燃剤)の合計量として、好ましくは0.2質量%以上4質量%以下であり、より好ましくは0.4質量%以上3.5質量%以下であり、さらに好ましくは0.6質量%以上3質量%以下である。リン含有率が少ないと難燃性の確保が難しくなる恐れがあり、多すぎると耐熱性に悪影響を与える恐れがあり、本発明の課題も達成できない。また、水酸化マグネシウム等の難燃助剤を併用してもよい。
エポキシ樹脂組成物には必要に応じて充填材を用いることができる。具体的には、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、水酸化アルミニウム、ベーマイト、水酸化マグネシウム、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、窒化ホウ素、炭素、炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、ポリエステル繊維、セルロース繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、微粒子ゴム、熱可塑性エラストマー、顔料等が挙げられる。一般的に充填材を用いる理由としては耐衝撃性の向上効果が挙げられる。また、水酸化アルミニウム、ベーマイト、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物を用いた場合は、難燃助剤として作用し難燃性が向上する効果がある。これら充填材の配合量はエポキシ樹脂組成物100質量部に対し、1〜150質量部が好ましく、10〜70質量部がより好ましい。配合量が多いと積層板用途として必要な接着性が低下する恐れがあり、さらに硬化物が脆く、十分な機械物性を得られなくなる恐れがある。また配合量が少ないと、硬化物の耐衝撃性の向上等、充填剤の配合効果がでない恐れがある。
エポキシ樹脂組成物を板状基板等とする場合、その寸法安定性、曲げ強度等の点で繊維状のものが好ましい充填材として挙げられる。より好ましくはガラス繊維を網目状に編み上げたガラス繊維基板が挙げられる。
エポキシ樹脂組成物は、さらに必要に応じてシランカップリング剤、酸化防止剤、離型剤、消泡剤、乳化剤、揺変性付与剤、平滑剤、難燃剤、顔料等の核種添加剤を配合することができる。これらの添加剤はエポキシ樹脂組成物100質量部に対し、0.01〜20質量部の範囲が好ましい。
エポキシ樹脂組成物は繊維状基材に含浸させることによりプリント配線基板等で用いられるプリプレグを作成することができる。繊維状基材としてはガラス等の無機繊維や、ポリエステル樹脂等、ポリアミン樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリイミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂等の有機質繊維の織布または不織布を用いることができるがこれに限定されるものではない。エポキシ樹脂組成物からプリプレグを製造する方法としては、特に限定するものではなく、例えば、エポキシ樹脂組成物を溶剤で粘度調整して作成した樹脂ワニスに繊維状基材を浸漬して含浸した後、加熱乾燥して樹脂成分を半硬化(Bステージ化)して得られるものであり、例えば、100〜200℃で1〜40分間加熱乾燥することができる。ここで、プリプレグ中の樹脂量は、30〜80質量%とすることが好ましい。
プリプレグを硬化するには、一般にプリント配線基板を製造するときに用いられる積層板の硬化方法を用いることができるが、これに限定されるものではない。例えば、プリプレグを用いて積層板を形成する場合、プリプレグを一枚または複数枚積層し、片側または両側に金属箔を配置して積層物を構成し、この積層物を加熱・加圧して積層一体化する。ここで金属箔としては、銅、アルミニウム、真鍮、ニッケル等の単独、合金、複合の金属箔を用いることができる。そして、作成した積層物を加圧加熱することでプリプレグを硬化させ、積層板を得ることができる。その時、加熱温度を160〜220℃、加圧圧力を50〜500N/cm、加熱加圧時間を40〜240分間とすることが好ましく、目的とする硬化物を得ることができる。加熱温度が低いと硬化反応が十分に進行せず、高いとエポキシ樹脂組成物の分解が始まる恐れがある。また、加圧圧力が低いと得られる積層板の内部に気泡が残留し、電気的特性が低下する場合があり、高いと硬化する前に樹脂が流れてしまい、所望厚みの硬化物が得られない恐れがある。さらに、加熱加圧時間が短いと十分に硬化反応が進行しない恐れがあり、長いとプリプレグ中のエポキシ樹脂組成物の熱分解が起こる恐れがあり、好ましくない。また、上記積層板にアディティブ法やサブトラクティブ法等にて回路形成を施して、プリント配線基板を得ることができる。
また、上記積層板を内層材として、多層積層板を得ることもできる。例えば、まず積層板にアディティブ法やサブトラクティブ法等にて回路形成を行い、その回路表面を酸溶液で黒化処理することで内層材が得られる。得られた内層材の、片側または両側の回路形成面に、上記プリプレグを一枚または複数枚と、その外側に金属箔を配置して積層体を形成する。その積層体を加熱加圧して一体成型することにより多層積層板となる。絶縁層の形成には、プリプレグのかわりに絶縁接着シート、樹脂付き金属箔等も使用できる。なお、金属箔は積層板に用いたものと同様のものが用いられる。また加熱加圧成形は、上記条件と同様にして行うことができる。得られた多層積層板の表面に、アディティブ法やサブトラクティブ法にてバイアホール形成や回路形成を行い、多層プリント配線基板が得られる。また、この多層プリント配線基板を内層材として上記工法を繰り返すことにより、さらなる多層プリント配線基板を得ることができる。
エポキシ樹脂組成物は、公知のエポキシ樹脂組成物と同様な方法で硬化することによってエポキシ樹脂硬化物を得ることができる。硬化物を得るための方法としては、公知のエポキシ樹脂組成物と同様の方法をとることができ、注型、注入、ポッティング、ディッピング、ドリップコーティング、トランスファ一成形、圧縮成形等や樹脂シート、樹脂付き銅箔、プリプレグ等の形態とし積層して加熱加圧硬化することで積層板とする等の方法が好適に用いられる。その際の硬化温度は通常、100〜300℃の範囲であり、硬化時間は通常、1時間〜5時間程度である。
エポキシ樹脂組成物を作製し、これを積層体とし、加熱硬化して積層板としたときのエポキシ樹脂硬化物は優れた耐熱性と難燃性を発現させることができる。
実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。特に断りがない限り「部」は質量部を表し、「%」は質量%を表す。また、測定方法はそれぞれ以下の方法により測定した。
エポキシ当量:JIS K 7236規格に準拠して測定を行い、単位は「g/eq.」で表した。具体的には自動電位差滴定装置(平沼産業株式会社製、COM−1600ST)を用いて、溶媒としてクロロホルムを使用し、臭素化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液を加え、0.1mol/L過塩素酸−酢酸溶液で滴定した。
軟化点:JIS K 7234規格、環球法に準拠して測定した。具体的には、自動軟化点装置(株式会社メイテック製、ASP−MG4)を使用した。
GPC測定:本体(東ソー株式会社製、HLC−8220GPCにカラム(東ソー株式会社製、TSKgelG4000HXL、TSKgelG3000HXL、TSKgelG2000HXL)を直列に備えたものを使用し、カラム温度は40℃にした。また、溶離液にはテトラヒドロフラン(THF)を使用し、1mL/分の流速とし、検出器は示差屈折率検出器を使用した。測定試料はサンプル0.1gを10mLのTHFに溶解し、マイクロフィルターで濾過したものを50μL使用した。データ処理は、東ソー株式会社製GPC−8020モデルIIバージョン6.00を使用した。得られたクロマトグラムによりn=0成分量、n=5以上の成分量を算出し、標準の単分散ポリスチレン(東ソー株式会社製、A−500、A−1000、A−2500、A−5000、F−1、F−2、F−4、F−10、F−20、F−40、F−80、F−128)で求めた検量線により数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を測定した。
ガラス転移温度:IPC−TM−650 2.4.25.cに準じて示差走査熱量測定装置(株式会社日立ハイテクサイエンス製、EXSTAR6000 DSC6200)にて20℃/分の昇温条件で測定を行った時のDSC・Tgm(ガラス状態とゴム状態の接線に対して変異曲線の中間温度)の温度で表した。
難燃性:UL94に準じ、垂直法により評価した。評価はV−0、V−1、V−2で記した。
銅箔剥離強さおよび層間接着力:JIS C 6481規格に準じて測定し、層間接着力は7層目と8層目の間で引き剥がし測定した。
[エポキシ樹脂]
A1:合成例2で得られたビフェノールアラルキル型エポキシ樹脂
A2:トリフェノールメタン型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、EPPN−501H、エポキシ当量166)
A3:リン含有エポキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製、FX−1225、エポキシ当量318、リン含有率2.5%)
A4:リン含有エポキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製、YDFR−1320、エポキシ当量763、リン含有率5.0%)
[硬化剤]
B1:フェノールノボラック樹脂(アイカ工業株式会社製、ショウノールBRG−557、フェノール性水酸基当量105、軟化点80℃)
B2:ジシアンジアミド(日本カーバイド工業株式会社製、DICY、活性水素当量21)
B3:フェノール樹脂(群栄化学工業株式会社製、レヂトップTPM−100、フェノール水酸基当量98、軟化点108℃)
[硬化促進剤]
C1:2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、キュアゾール2E4MZ)
合成例1
撹拌機、温度計、窒素導入管、および冷却管を備えた反応装置に、4,4’−ビフェノール246部、ジエチレングリコールジメチルエーテル380部、4,4’−ビスクロロメチルビフェニル133部を仕込み、窒素気流下、撹拌しながら170℃まで昇温して2時間反応させた。反応後、減圧下にてジエチレングリコールジメチルエーテルを全量留去し、トルエン311部、メチルイソブチルケトン104部を仕込み撹拌混合し、室温まで冷却した後、析出した未反応の原料4,4’−ビフェノールを濾別して除いた後、トルエンおよびメチルイソブチルケトンを留去し、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂187部を得た。フェノール性水酸基当量は155であり、軟化点は130℃であった。
合成例2
撹拌機、温度計、窒素導入管、および冷却管を備えた反応装置に、合成例1で得られたビフェニルアラルキル型フェノール樹脂127部を入れ、エポクロルヒドリン448部、ジエチレングリコールジメチルエーテル67部を加えて60℃に加温した。110mmHgの減圧下、58〜62℃の温度に保ちながら、49%水酸化ナトリウム水溶液64部を4時間で滴下した。この間、エピクロルヒドリンは水と共沸させて、留出してくる水は順次系外へと除去した。反応終了後、5mmHg、180℃でエピクロルヒドリンを回収し、トルエン560部を加えて生成物を溶解した。180部の水を加えて副生した食塩を溶解し、静置して下層の食塩水を分離除去した。リン酸水溶液にて中和した後、水洗液が中性になるまで樹脂溶液を水洗し、濾過した。5mmHgの減圧下、180℃に加温して、トルエンを留去し、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(A1)95部を得た。エポキシ当量は218、軟化点は97℃、n=0成分は4.3面積%、n=5成分以上は30.5面積%、Mnは1440、Mwは3200、Mw/Mnは2.22であった。
実施例1
A1を10部、A3を90部、B1を35部、C1を0.05部で配合し、MEK、プロピレングリコールモノメチルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミドで調整した混合溶剤に溶解してエポキシ樹脂組成物ワニスを得た。得られたエポキシ樹脂組成物ワニスをガラスクロス(日東紡績株式会社製、WEA 7628 XS13、0.18mm厚)に含浸した。含浸したガラスクロスを150℃の熱風循環オーブン中で9分間乾燥してプリプレグを得た。得られたプリプレグ8枚と、上下に銅箔(三井金属鉱業株式会社製、3EC−III、厚み35μm)を重ね、130℃×15分+190℃×80分の温度条件で2MPaの真空プレスを行い、1.6mm厚の積層板を得た。積層板のガラス転移温度、銅箔剥離強さ、層間接着力、および難燃性の結果を表1に示す。
実施例2〜7
エポキシ樹脂としてA1〜A4を、硬化剤としてB1〜B3を、硬化促進剤としてC1を、表1の配合量(部)で配合し、実施例1と同様の操作を行い、積層板および試験片を得た。この際、硬化促進剤の使用量はワニスゲルタイムを300秒程度に調整できる量とした。実施例1と同様の試験を行い、その結果を表1に示す。なお、表中のリン含有率はエポキシ樹脂組成物としての値である。
Figure 2020045421
比較例1〜8
エポキシ樹脂としてA2〜A4を、硬化剤としてB1〜B3を、硬化促進剤としてC1を、表2の配合量(部)で配合し、実施例1と同様の操作を行い、積層板および試験片を得た。実施例1と同様の試験を行い、その結果を表2に示す。
Figure 2020045421
これらの結果から明らかなとおり、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂とリン含有エポキシ樹脂を使用したエポキシ樹脂組成物は、高い耐熱性と難燃性を併せ持つエポキシ樹脂組成物が得られる。

Claims (5)

  1. エポキシ樹脂と硬化剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂が下記一般式(1)で表されるビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂と、リン含有エポキシ樹脂を含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
    Figure 2020045421

    (ここで、nは繰り返し数であって0以上の数を示し、その平均値は1.3〜20の数であり、R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の炭化水素基を表す。)
  2. リン含有エポキシ樹脂は、エポキシ当量が200〜1000g/eq.であり、リン含有率が1.0〜6.0質量%である請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
  3. 請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物を用いたことを特徴とするプリプレグ。
  4. 請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物を用いたことを特徴とする積層板。
  5. 請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物を用いたことを特徴とするプリント配線基板。
JP2018174770A 2018-09-19 2018-09-19 エポキシ樹脂組成物およびその硬化物 Active JP7211744B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018174770A JP7211744B2 (ja) 2018-09-19 2018-09-19 エポキシ樹脂組成物およびその硬化物
CN201910856761.XA CN110922717A (zh) 2018-09-19 2019-09-11 环氧树脂组合物、预浸料、层叠板及印刷配线基板
TW108133160A TWI799644B (zh) 2018-09-19 2019-09-16 環氧樹脂組成物、預浸料、積層板及印刷配線基板
KR1020190114996A KR20200033205A (ko) 2018-09-19 2019-09-18 에폭시 수지 조성물 및 그 경화물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018174770A JP7211744B2 (ja) 2018-09-19 2018-09-19 エポキシ樹脂組成物およびその硬化物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020045421A true JP2020045421A (ja) 2020-03-26
JP7211744B2 JP7211744B2 (ja) 2023-01-24

Family

ID=69848658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018174770A Active JP7211744B2 (ja) 2018-09-19 2018-09-19 エポキシ樹脂組成物およびその硬化物

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7211744B2 (ja)
KR (1) KR20200033205A (ja)
CN (1) CN110922717A (ja)
TW (1) TWI799644B (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112694623B (zh) * 2020-12-28 2023-04-07 广东生益科技股份有限公司 一种树脂胶液、预浸料及覆金属箔层压板

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004307648A (ja) * 2003-04-07 2004-11-04 Mitsubishi Rayon Co Ltd エポキシ樹脂組成物及びプリプレグ
JP2007326929A (ja) * 2006-06-07 2007-12-20 Asahi Kasei Electronics Co Ltd エポキシ樹脂組成物、当該樹脂組成物を用いたプリプレグ
WO2008090614A1 (ja) * 2007-01-25 2008-07-31 Panasonic Electric Works Co., Ltd. プリプレグ、プリント配線板、多層回路基板、プリント配線板の製造方法
JP2012072304A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Nippon Steel Chem Co Ltd リン含有エポキシ樹脂
JP2013209503A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co Ltd エポキシ樹脂組成物、及びその硬化物
JP2015209435A (ja) * 2014-04-23 2015-11-24 三光株式会社 リン含有難燃性エポキシ樹脂
WO2016171085A1 (ja) * 2015-04-21 2016-10-27 三菱瓦斯化学株式会社 樹脂組成物、プリプレグ、金属箔張積層板、樹脂シート及びプリント配線板
JP2016190891A (ja) * 2015-03-30 2016-11-10 新日鉄住金化学株式会社 多価ヒドロキシ樹脂、エポキシ樹脂、それらの製造方法、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物
JP2017095524A (ja) * 2014-03-28 2017-06-01 新日鉄住金化学株式会社 エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物、及びその硬化物

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3613724B2 (ja) 1997-09-09 2005-01-26 東都化成株式会社 リン含有エポキシ樹脂組成物
JP3533973B2 (ja) 1998-01-27 2004-06-07 東都化成株式会社 リン含有エポキシ樹脂組成物
JP2002206019A (ja) 2000-09-12 2002-07-26 Mitsui Chemicals Inc リン含有エポキシ樹脂、該樹脂を用いた難燃性高耐熱エポキシ樹脂組成物及び積層板
JP5640588B2 (ja) * 2010-09-09 2014-12-17 Dic株式会社 リン原子含有エポキシ樹脂の製造方法、硬化性樹脂組成物、その硬化物、プリント配線基板用樹脂組成物、プリント配線基板、フレキシブル配線基板用樹脂組成物、半導体封止材料用樹脂組成物、及びビルドアップ基板用層間絶縁材料用樹脂組成物
JP5747725B2 (ja) 2011-08-05 2015-07-15 Dic株式会社 新規リン原子含有エポキシ樹脂、その製造方法、硬化性樹脂組成物、その硬化物、プリント配線基板用樹脂組成物、プリント配線基板、及び半導体封止材料用樹脂組成物
SG11201408343TA (en) * 2012-06-15 2015-01-29 Nippon Steel & Sumikin Chem Co Phosphorus-containing epoxy resin, composition containing phosphorus-containing epoxy resin as essential component, and cured product
JP6193689B2 (ja) * 2013-09-09 2017-09-06 新日鉄住金化学株式会社 リン含有エポキシ樹脂及び組成物、硬化物
JP6770793B2 (ja) * 2015-08-19 2020-10-21 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 難燃性エポキシ樹脂組成物及びその硬化物

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004307648A (ja) * 2003-04-07 2004-11-04 Mitsubishi Rayon Co Ltd エポキシ樹脂組成物及びプリプレグ
JP2007326929A (ja) * 2006-06-07 2007-12-20 Asahi Kasei Electronics Co Ltd エポキシ樹脂組成物、当該樹脂組成物を用いたプリプレグ
WO2008090614A1 (ja) * 2007-01-25 2008-07-31 Panasonic Electric Works Co., Ltd. プリプレグ、プリント配線板、多層回路基板、プリント配線板の製造方法
JP2012072304A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Nippon Steel Chem Co Ltd リン含有エポキシ樹脂
JP2013209503A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co Ltd エポキシ樹脂組成物、及びその硬化物
JP2017095524A (ja) * 2014-03-28 2017-06-01 新日鉄住金化学株式会社 エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物、及びその硬化物
JP2015209435A (ja) * 2014-04-23 2015-11-24 三光株式会社 リン含有難燃性エポキシ樹脂
JP2016190891A (ja) * 2015-03-30 2016-11-10 新日鉄住金化学株式会社 多価ヒドロキシ樹脂、エポキシ樹脂、それらの製造方法、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物
WO2016171085A1 (ja) * 2015-04-21 2016-10-27 三菱瓦斯化学株式会社 樹脂組成物、プリプレグ、金属箔張積層板、樹脂シート及びプリント配線板

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200033205A (ko) 2020-03-27
JP7211744B2 (ja) 2023-01-24
CN110922717A (zh) 2020-03-27
TW202012484A (zh) 2020-04-01
TWI799644B (zh) 2023-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7493456B2 (ja) フェノール樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物およびその硬化物
US11421071B2 (en) Phosphorus-containing epoxy resin, epoxy resin composition, prepreg, laminated plate, material for circuit board and cured product
WO2022124252A1 (ja) 多価ヒドロキシ樹脂、エポキシ樹脂、それらの製造方法、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物
TWI720125B (zh) 噁嗪樹脂組合物及其製造方法、預浸料、層疊板以及硬化物
JP7132784B2 (ja) エポキシ樹脂組成物、プリプレグ、積層板およびプリント配線板
JP2020122034A (ja) エポキシ樹脂組成物及びその硬化物
JP7387413B2 (ja) エポキシ樹脂組成物、それを使用した積層板及びプリント回路基板
JP7211744B2 (ja) エポキシ樹脂組成物およびその硬化物
JP7368551B2 (ja) エポキシ樹脂組成物の製造方法、及びビフェニルアラルキル型フェノール樹脂の使用方法
WO2021246339A1 (ja) エポキシ樹脂組成物及びその硬化物
WO2021251289A1 (ja) フェノール樹脂、エポキシ樹脂、それらの製造方法、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物
WO2021246341A1 (ja) エポキシ樹脂組成物及びその硬化物
JP2020007487A (ja) オキサジン樹脂組成物及びその硬化物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210806

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220607

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220712

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220823

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220826

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220913

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230112

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7211744

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150