JP7305107B2 - シアン酸エステル化合物、及びその製造方法、樹脂組成物、硬化物、単層樹脂シート、積層樹脂シート、プリプレグ、金属箔張積層板、プリント配線板、封止用材料、繊維強化複合材料、並びに接着剤 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1においては、特定構造のシアン酸エステル化合物と、その他の成分とからなる樹脂組成物が低吸水性、低熱膨張率などの特性に優れることが記載されている。
[1]
下記式(1)で表されるシアン酸エステル化合物。
前記式(1)で表されるシアン酸エステル化合物が、下記式(2)で表される、[1]に記載のシアン酸エステル化合物。
下記式(3)で表されるヒドロキシ置換芳香族化合物のシアネート化物である、[1]又は[2]に記載のシアン酸エステル化合物。
下記式(3)で表されるヒドロキシ置換芳香族化合物をシアネート化する工程を含む、下記式(1)で表されるシアン酸エステル化合物の製造方法。
[1]~[3]のいずれかに記載のシアン酸エステル化合物を含む、樹脂組成物。
[6]
マレイミド化合物、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ベンゾオキサジン化合物、及び重合可能な不飽和基を有する化合物からなる群より選択される1種以上を更に含む、[5]に記載の樹脂組成物。
[7]
充填材を更に含む、[5]又は[6]に記載の樹脂組成物。
[8]
シート状成形体用である、[5]~[7]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[9]
[5]~[8]のいずれかに記載の樹脂組成物を含む、硬化物。
[10]
[5]~[8]のいずれかに記載の樹脂組成物を含む、単層樹脂シート。
支持体と、前記支持体の片面又は両面に配された、[5]~[8]のいずれかに記載の樹脂組成物を含む層と、を備える、積層樹脂シート。
[12]
基材と、前記基材に含浸又は塗布された、[5]~[8]のいずれかに記載の樹脂組成物と、を含む、プリプレグ。
[13]
[10]に記載の単層樹脂シート、[11]に記載の積層樹脂シート、及び[12]に記載のプリプレグからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む層と、前記層の片面又は両面に配された金属箔と、を有し、前記層が、前記樹脂組成物の硬化物を含む、金属箔張積層板。
[14]
絶縁層と、前記絶縁層の片面又は両面に形成された導体層と、を有し、前記絶縁層が、[5]~[8]のいずれかに記載の樹脂組成物を含む、プリント配線板。
[15]
[5]~[8]のいずれかに記載の樹脂組成物を含む、封止用材料。
[5]~[8]のいずれかに記載の樹脂組成物と、強化繊維と、を含む、繊維強化複合材料。
[17]
[5]~[8]のいずれかに記載の樹脂組成物を含む、接着剤。
本明細書における「(メタ)アクリル」とは「アクリル」及びそれに対応する「メタクリル」の両方を意味する。「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート」及びそれに対応する「メタクリレート」の両方を意味する。
本実施形態のシアン酸エステル化合物は、下記式(1)で表される、アゾメチン型の構造を有する。このような構造を有することにより、本実施形態のシアン酸エステル化合物は、優れた熱伝導性を発現することができる。
炭素数1~6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基としては、特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基及びtert-ブチル基が挙げられる。これらの中でも、優れた熱伝導性に加えて、低吸水性、溶媒に対する良好な溶解性、低融点、他の樹脂との良好な相溶性、及び低溶融粘度を発現することから、炭素数1~4のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル及びi-プロピル基がより好ましく、メチル基及びエチル基であることが更に好ましい。
前記式(1)中、n、m及びlは、各々独立に、0~4の整数を示し、各々独立に、0~3の整数であることが好ましく、各々独立に、0~2の整数であることがより好ましい。優れた熱伝導性に加えて、低吸水性、溶媒に対する良好な溶解性、低融点、他の樹脂との良好な相溶性及び低溶融粘度が得られる点から、n及びlが、各々独立に、1~2の整数であり、mが0であることが更に好ましく、n及びlが、各々独立に、1であり、mが0であることが更により好ましい。但し、R1、R2及びR3の全てが0である場合を除く。
R1、R2及びR3は、各々独立に、それらの位置は特に限定されないが、R1及びR3のうち少なくとも1つの基が、イミンに対してオルト位にあることが好ましく、R1及びR3の両方共に、イミンに対してオルト位にあることが、より優れた熱伝導性に加えて、低吸水性、溶媒に対する良好な溶解性、低融点、他の樹脂との良好な相溶性及び低溶融粘度が得られることから、より好ましい。
R1及びR3は、メチル基及び/又はエチル基であり、R2が全て水素原子であることが、より優れた熱伝導性に加えて、低吸水性、溶媒に対する良好な溶解性、低融点、他の樹脂との良好な相溶性、及び低溶融粘度が得られることから好ましい。
なお、R1、R2、R3、炭素数1~6の直鎖状、及び分岐状のアルキル基、ハロゲン原子、n、m及びlについては、前記と同じである。
本実施形態のシアン酸エステル化合物の製造方法としては、前記式(3)で表される、アゾメチン型のヒドロキシ置換芳香族化合物をシアネート化して、前記式(1)で表されるシアン酸エステル化合物を得るシアネート化工程を有する。また、本実施形態のシアン酸エステル化合物の製造方法としては、前記式(3)で表されるヒドロキシ置換芳香族化合物をシアネート化して、前記式(2)で表されるシアン酸エステル化合物を得るシアネート化工程を有するものであることが好ましい。
前記式(3)で表されるヒドロキシ置換芳香族化合物は、特に限定されないが、例えば、次の合成方法によりシッフ結合(シッフ塩基)を生成させて得ることができる。すなわち、前記式(3)で表されるヒドロキシ置換芳香族化合物は、置換及び非置換のテレフタルアルデヒドと、アミノフェノール系化合物とを反応させて得ることができる。
置換及び非置換のテレフタルアルデヒドとしては、特に限定されず、例えば、テレフタルアルデヒド、2-フルオロテレフタルアルデヒド、2,5-ビス(トリフルオロメチル)テレフタルアルデヒド、2-クロロテレフタルアルデヒド、2,5-ビス(トリクロロメチル)テレフタルアルデヒド、2,3,5,6-テトラフルオロテレフタルアルデヒド、2,3,5,6-テトラクロロテレフタルアルデヒド、2-メチルテレフタルアルデヒド、2,5-ジメチルテレフタルアルデヒド、及び2,3,5,6-テトラメチルテレフタルアルデヒド等が挙げられる。これらの置換若しくは非置換のテレフタルアルデヒドは、必要に応じて、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、より良好な熱伝導率を発現でき、反応性が高く、溶剤溶解性にも優れ、商業的にも入手しやすい観点から、テレフタルアルデヒドが好ましい。
アミノフェノール系化合物としては、特に限定されず、例えば、p-アミノフェノール、p-アミノクレゾール、p-アミノキシレノール、p-アミノフルオロフェノール、及びp-アミノクロロフェノール等が挙げられる。これらのアミノフェノールは、必要に応じて、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、より良好な熱伝導率を発現でき、反応性が高く、溶剤溶解性にも優れ、商業的にも入手しやすい観点から、p-アミノクレゾールが好ましく、4-アミノ-m-クレゾールがより好ましい。
前記式(2)で表されるシアン酸エステル化合物を合成する場合、出発原料として、テレフタルアルデヒドと、4-アミノ-m-クレゾールを選択する。
溶媒としては、特に限定されず、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、及びN-メチル-2-ピロリドン等のアミド類;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、及びイソホロン等のケトン類;γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、ε-カプロラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、及び酢酸ブチル等のエステル類;メタノール、エタノール、及びプロパノール等の炭素数1~10の脂肪族アルコール類;フェノール、及びクレゾール等の芳香族基含有フェノール類;ベンジルアルコール等の芳香族基含有アルコール類;エチレングリコール、及びプロピレングリコール等のグリコール類、又はそれらのグリコール類と、メタノール、エタノール、ブタノール、ヘキサノール、オクタノール、ベンジルアルコール、フェノール、及びクレゾール等とのモノエーテルもしくはジエーテル、又はこれらのモノエーテルのエステル類等のグリコールエーテル類;ジオキサン、及びテトラヒドロフラン等の環状エーテル類;エチレンカーボネート、及びプロピレンカーボネート等の環状カーボネート類;脂肪族及びトルエン、及びキシレン等の芳香族炭化水素類;ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒が挙げられる。これらの溶媒は、必要に応じて、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
置換若しくは非置換のテレフタルアルデヒドとアミノフェノール系化合物との配合割合は、特に限定されないが、例えば、アミノフェノール系化合物を1モルあたり、置換若しくは非置換のテレフタルアルデヒドを通常0.5~1.5モルであり、好ましくは0.7~1.3モルである。
次に、前記のようにして得られた式(3)で表されるヒドロキシ置換芳香族化合物をシアネート化する工程について述べる。
シアネート化工程は、ヒドロキシ置換芳香族化合物をシアネート化して、前記式(1)で表される構造を有するシアン酸エステル化合物、好ましくは前記式(2)で表される構造を有するシアン酸エステル化合物を得る工程である。例えば、前記式(3)で表されるヒドロキシ置換芳香族化合物が有するヒドロキシ基をシアネート化して、前記式(1)で表される構造を有するシアン酸エステル化合物、好ましくは前記式(2)で表される構造を有するシアン酸エステル化合物を得る工程である。
前記(A)、(B)及び(C)の方法の中でも副反応を抑制し、より高純度のシアン酸エステル化合物を高収率で得ることができるため、(A)の方法が好ましい。
また、前記ハロゲン化シアン溶液と塩基性化合物溶液の接触方法は、半回分形式又は連続流通形式のいずれであってもよい。
特に(A)の方法を用いた場合、ヒドロキシ置換芳香族化合物が有するヒドロキシ基を残存させずに反応を完結させることができ、かつ、より高純度のシアン酸エステル化合物を高収率で得ることができることから、塩基性化合物を分割して注下することが好ましい。分割回数は、特に限定されないが、1~5回が好ましい。また、塩基性化合物の種類としては、1分割ごとに同一でも異なるものでもよい。
前記範囲とする場合、シアン酸エステル化合物の収率が高まる傾向にある。
前記範囲とする場合、シアン酸エステル化合物の収率が高まる傾向にある。
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ヒドロキシ置換芳香族化合物を塩基性化合物溶液に溶解させない場合、溶媒の使用量は、塩基性化合物1質量部に対して、好ましくは0.1~100質量部であり、より好ましくは0.25~50質量部である。
また、反応時間は、特に限定されないが、前記接触方法が(A)及び(B)の場合の注下時間、及び(C)の場合の接触時間は、1分~20時間が好ましく、3分~10時間がより好ましい。更にその後10分~10時間反応温度を保持しながら撹拌させることが好ましい。
本実施形態の樹脂組成物は、本実施形態のシアン酸エステル化合物を含有する。このように構成されているため、本実施形態の樹脂組成物は、優れた熱伝導性を発現することができる。本実施形態において、より優れた熱伝導性を得る観点から、樹脂組成物中における本実施形態のシアン酸エステル化合物の含有量は、5質量%以上であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上である。本実施形態のシアン酸エステル化合物の含有量の上限は特に限定されないが、例えば、100質量%である。
他のシアン酸エステル化合物としては、シアナト基(シアン酸エステル基)で少なくとも1個置換された芳香族部分を分子内に有する化合物であれば、特に限定されない。シアン酸エステル化合物を用いた樹脂組成物は、硬化物とした際に、ガラス転移温度、低熱膨張性、及びめっき密着性等に優れた特性を有する。
前記式(4)におけるアルキル基及びRaにおけるアリール基中の水素原子は、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、フェノキシ基等のアルコキシル基;シアノ基等で置換されていてもよい。
アルキル基としては、特に限定されないが、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、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、1-エチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、及びトリフルオロメチル基が挙げられる。
アルケニル基としては、特に限定されないが、例えば、ビニル基、(メタ)アリル基、プロペニル基、ブテニル基、及びヘキセニル基が挙げられる。
アリール基としては、特に限定されないが、例えば、フェニル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基、フェノキシフェニル基、エチルフェニル基、o-,m-又はp-フルオロフェニル基、ジクロロフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロフェニル基、メトキシフェニル基、及びo-,m-又はp-トリル基が挙げられる。
アルコキシル基としては、特に限定されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、及びtert-ブトキシ基が挙げられる。
前記式(4)のXにおける炭素数1~50の2価の有機基としては、特に限定されないが、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、ジメチルメチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、トリメチルシクロヘキシレン基、ビフェニルイルメチレン基、ジメチルメチレン-フェニレン-ジメチルメチレン基、フルオレンジイル基、及びフタリドジイル基が挙げられる。前記2価の有機基中の水素原子は、フッ素原子、及び塩素原子等のハロゲン原子、メトキシ基、及びフェノキシ基等のアルコキシル基、シアノ基等で置換されていてもよい。
前記式(4)のXにおける窒素数1~10の2価の有機基としては、特に限定されないが、例えば、-N-R-N-で表される基、イミノ基、及びポリイミド基が挙げられる。
前記式(5)のRb、Rc、Rd、Re、Rf、及びRg、並びに前記式(6)のRi、Rjにおけるアルキル基、アリール基、及びアルコキシル基は、前記式(4)におけるものと同義である。フェノール性ヒドロキシ基を少なくとも1個有するアリール基としては、特に限定されず、例えば、フェノール、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、o-キシレノール、m-キシレノール、p-キシレノール、o-エチルフェノール、m-エチルフェノール、p-エチルフェノール、2,3,5-トリメチルフェノールなどのフェノール性化合物から水素原子を1個除いた1価の基が挙げられる。
これらのシアン酸エステル化合物は、1種単独又は2種以上混合して用いることができる。
前記式(7)のR2、及びR3におけるアルキル基は、直鎖若しくは分岐の鎖状構造、及び環状構造(例えば、シクロアルキル基等)の何れを有していてもよい。
また、前記式(7)のR2、及びR3におけるアリール基中の水素原子は、フッ素原子、及び塩素原子等のハロゲン原子、メトキシ基、及びフェノキシ基等のアルコキシ基、シアノ基等で置換されていてもよい。
前記アルキル基としては、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、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、1-エチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、及びトリフルオロメチル基が挙げられる。
前記アリール基としては、例えば、フェニル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基、フェノキシフェニル基、エチルフェニル基、o-,m-又はp-フルオロフェニル基、ジクロロフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロフェニル基、メトキシフェニル基、及びo-,m-又はp-トリル基等が挙げられる。更にアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、及びtert-ブトキシ基が挙げられる。
マレイミド化合物としては、特に限定されず、1分子中に1個以上のマレイミド基を有する樹脂又は化合物であれば、一般に公知のものを使用できる。例えば、4,4-ジフェニルメタンビスマレイミド、フェニルメタンマレイミド、m-フェニレンビスマレイミド、2,2-ビス(4-(4-マレイミドフェノキシ)-フェニル)プロパン、3,3-ジメチル-5,5-ジエチル-4,4-ジフェニルメタンビスマレイミド、4-メチル-1,3-フェニレンビスマレイミド、1,6-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサン、4,4-ジフェニルエーテルビスマレイミド、4,4-ジフェニルスルフォンビスマレイミド、1,3-ビス(3-マレイミドフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-マレイミドフェノキシ)ベンゼン、ポリフェニルメタンマレイミド、ノボラック型マレイミド、ビフェニルアラルキル型マレイミド化合物、及びこれらマレイミド化合物のプレポリマー、もしくはマレイミド化合物とアミン化合物のプレポリマー等が挙げられる。これらは、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ノボラック型マレイミド化合物、ビフェニルアラルキル型マレイミド化合物が好ましい。
フェノール樹脂としては、特に限定されず、1分子中に2個以上のヒドロキシ基を有するフェノール樹脂であれば、一般に公知のものを使用できる。例えば、ビスフェノールA型フェノール樹脂、ビスフェノールE型フェノール樹脂、ビスフェノールF型フェノール樹脂、ビスフェノールS型フェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック型フェノール樹脂、グリシジルエステル型フェノール樹脂、アラルキルノボラック型フェノール樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、クレゾールノボラック型フェノール樹脂、多官能フェノール樹脂、ナフトール樹脂、ナフトールノボラック樹脂、多官能ナフトール樹脂、アントラセン型フェノール樹脂、ナフタレン骨格変性ノボラック型フェノール樹脂、フェノールアラルキル型フェノール樹脂、ナフトールアラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、脂環式フェノール樹脂、ポリオール型フェノール樹脂、リン含有フェノール樹脂、及び水酸基含有シリコーン樹脂類等が挙げられる。これらは、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、ナフトールアラルキル型フェノール樹脂、リン含有フェノール樹脂、及び水酸基含有シリコーン樹脂が難燃性の点で好ましい。
エポキシ樹脂としては、特に限定されず、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であれば、公知のものを適宜使用することができる。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E型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、アラルキルノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、多官能フェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ジヒドロアントラセン型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格変性ノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂、イソシアヌル酸型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、キサンテン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ポリオール型エポキシ樹脂、リン含有エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ブタジエンなどの二重結合をエポキシ化した化合物、水酸基含有シリコーン樹脂類とエピクロルヒドリンとの反応により得られる化合物が挙げられる。これらは、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、難燃性、及び耐熱性の観点から、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、多官能フェノール型エポキシ樹脂、及びナフタレン型エポキシ樹脂が好ましい。
オキセタン樹脂としては、特に限定されず、一般に公知のものを使用できる。例えば、オキセタン、2-メチルオキセタン、2,2-ジメチルオキセタン、3-メチルオキセタン、3,3-ジメチルオキセタン等のアルキルオキセタン、3-メチル-3-メトキシメチルオキセタン、3,3-ジ(トリフルオロメチル)パーフルオキセタン、2-クロロメチルオキセタン、3,3-ビス(クロロメチル)オキセタン、ビフェニル型オキセタン、OXT-101(東亞合成製、商品名)、及びOXT-121(東亞合成製、商品名)が挙げられる。これらは、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
ベンゾオキサジン化合物としては、特に限定されず、1分子中に2個以上のジヒドロベンゾオキサジン環を有する化合物であれば、一般に公知のものを用いることができる。例えば、ビスフェノールA型ベンゾオキサジンBA-BXZ(小西化学工業(株)社製、商品名)ビスフェノールF型ベンゾオキサジンBF-BXZ(小西化学工業(株)社製、商品名)、ビスフェノールS型ベンゾオキサジンBS-BXZ(小西化学工業(株)社製、商品名)、P-d型ベンゾオキサジン(四国化成工業(株)社製、商品名)、及びF-a型ベンゾオキサジン(四国化成工業(株)社製、商品名)が挙げられる。これらは、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
重合可能な不飽和基を有する化合物としては、特に限定されず、一般に公知のものを使用できる。例えば、エチレン、プロピレン、スチレン、ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル等のビニル化合物、メチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の1価又は多価アルコールの(メタ)アクリレート類、ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールF型エポキシ(メタ)アクリレート等のエポキシ(メタ)アクリレート類、及びベンゾシクロブテン樹脂が挙げられる。これらは、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の樹脂組成物は、熱膨張特性、寸法安定性、難燃性、熱伝導率、及び誘電特性などの観点から、充填材を含んでもよい。充填材としては、公知のものを適宜使用することができ、その種類は特に限定されない。積層板用途において一般に使用されている充填材を、充填材として用いることができる。充填材としては、特に限定されないが、例えば、天然シリカ、溶融シリカ、合成シリカ、アモルファスシリカ、アエロジル、及び中空シリカ等のシリカ類;ホワイトカーボン、チタンホワイト、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、及び酸化ジルコニウム等の酸化物;窒化ホウ素、凝集窒化ホウ素、窒化ケイ素、及び窒化アルミニウム等の窒化物;硫酸バリウム;水酸化アルミニウム;水酸化アルミニウム加熱処理品(水酸化アルミニウムを加熱処理し、結晶水の一部を減じたもの)、及び水酸化マグネシウム等の水酸化物;ベーマイト等の金属水和物;酸化モリブデン、及びモリブデン酸亜鉛等のモリブデン化合物;ホウ酸亜鉛;錫酸亜鉛;アルミナ;クレー;カオリン;タルク;焼成クレー;焼成カオリン;焼成タルク;マイカ;E-ガラス、A-ガラス、NE-ガラス、C-ガラス、L-ガラス、D-ガラス、S-ガラス、M-ガラスG20、ガラス短繊維(Eガラス、Tガラス、Dガラス、Sガラス、Qガラス等のガラス微粉末類を含む。)、中空ガラス、及び球状ガラス等のガラスなどの無機系の充填材の他、スチレン型、ブタジエン型、及び(メタ)アクリル型などのゴムパウダー、並びにコアシェル型のゴムパウダー;シリコーンレジンパウダー;シリコーンゴムパウダー;シリコーン複合パウダーなど有機系の充填材などが挙げられる。これら充填材は、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の樹脂組成物には、必要に応じて、硬化速度を適宜調節するための硬化促進剤を含んでもよい。硬化促進剤としては、特に限定されず、シアン酸エステル化合物やエポキシ樹脂等の硬化促進剤として一般に使用されているものを好適に用いることができる。硬化促進剤としては、例えば、オクチル酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸銅、アセチルアセトン鉄、オクチル酸ニッケル、及びオクチル酸マンガン等の有機金属塩類;フェノール、キシレノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、オクチルフェノール、及びノニルフェノール等のフェノール化合物;1-ブタノール、及び2-エチルヘキサノール等のアルコール類;2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、及び2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール類、及びこれらのイミダゾール類のカルボン酸若しくはその酸無水類の付加体等の誘導体;ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、及び4-メチル-N,N-ジメチルベンジルアミン等のアミン類;ホスフィン系化合物、ホスフィンオキサイド系化合物、ホスホニウム塩系化合物、及びダイホスフィン系化合物等のリン化合物;エポキシ-イミダゾールアダクト系化合物、ベンゾイルパーオキサイド、p-クロロベンゾイルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、及びジ-2-エチルヘキシルパーオキシカーボネート等の過酸化物、又はアゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物が挙げられる。これらは、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の樹脂組成物には、本発明の特性が損なわれない範囲において、本実施形態に係るシアン酸エステル化合物、他のシアン酸エステル化合物、マレイミド化合物、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ベンゾオキサジン化合物、重合可能な不飽和基を有する化合物、充填材、シランカップリング剤、湿潤分散剤、硬化促進剤以外に、他の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及びそのオリゴマー、エラストマー類などの種々の高分子化合物、難燃性化合物、並びに各種添加剤等を含んでもよい。これらは一般に使用されているものであれば、特に限定されない。難燃性化合物としては、特に限定されないが、例えば、4,4’-ジブロモビフェニル等の臭素化合物;リン酸エステル、リン酸メラミン、及びリン含有エポキシ樹脂などのリン含有化合物又はリン含有樹脂;メラミン及びベンゾグアナミンなどの窒素化合物;オキサジン環含有化合物;シリコーン系化合物等が挙げられる。各種添加剤としては、特に限定されないが、例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光重合開始剤、蛍光増白剤、光増感剤、染料、顔料、増粘剤、流動調整剤、滑剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、光沢剤、及び重合禁止剤が挙げられる。これらは、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の樹脂組成物は、必要に応じて、有機溶剤を含んでもよい。この場合、本実施形態の樹脂組成物は、前記した各種樹脂成分の少なくとも一部、好ましくは全部が有機溶剤に溶解又は相溶した態様(溶液又はワニス)として用いることができる。有機溶剤としては、前記した各種樹脂成分の少なくとも一部、好ましくは全部を溶解又は相溶可能なものであれば、公知のものを適宜用いることができ、その種類は特に限定されない。有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、及びメチルイソブチルケトン等のケトン類;シクロペンタノン、及びシクロヘキサノン等の脂環式ケトン類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のセロソルブ系溶媒;乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、及びヒドロキシイソ酪酸メチル等のエステル系溶媒;ジメチルアセトアミド、及びジメチルホルムアミド等のアミド類などの極性溶剤類;トルエン、及びキシレン等の芳香族炭化水素等の無極性溶剤が挙げられる。これらは、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の樹脂組成物は、常法にしたがって調製することができ、本実施形態のシアン酸エステル化合物、及び前記したその他の任意成分を均一に含有する樹脂組成物が得られる方法であれば、その調製方法は特に限定されない。例えば、本実施形態のシアン酸エステル化合物、及び前記したその他の任意成分を溶剤に順次配合し、十分に撹拌することで本実施形態の樹脂組成物を容易に調製することができる。
本実施形態の硬化物は、本実施形態の樹脂組成物を硬化させてなる。硬化物は、特に限定されないが、例えば、樹脂組成物を溶融又は溶媒に溶解させた後、型内に流し込み、熱や光などを用いて通常の条件で硬化させることにより得ることができる。熱硬化の場合、硬化温度は、特に限定されないが、硬化が効率的に進み、かつ得られる硬化物の劣化を防止する観点から、120℃から300℃の範囲内が好ましい。光硬化の場合、光の波長領域は、特に限定されないが、光重合開始剤等により効率的に硬化が進む100nmから500nmの範囲で硬化させることが好ましい。
本実施形態の樹脂組成物は、プリプレグ、単層樹脂シート、積層樹脂シート、金属箔張積層板、プリント配線板、及び半導体パッケージの構成材料として用いることができる。本実施形態の樹脂組成物は、特に熱伝導性に優れているため、シート状成形体用であることが好ましい。例えば、本実施形態の樹脂組成物を溶剤に溶解させた溶液を基材に含浸又は塗布し乾燥することでプリプレグを得ることができる。
また、支持体として剥離可能なプラスチックフィルムを用い、本実施形態の樹脂組成物を溶剤に溶解させた溶液を、そのプラスチックフィルムに塗布し乾燥することでビルドアップ用フィルム又はドライフィルムソルダーレジストを得ることができる。ここで、溶剤は、20℃~150℃の温度で1~90分間乾燥することで除去することができる。
また、本実施形態の樹脂組成物は、溶剤を除去した状態(未硬化の状態)で使用することもできるし、必要に応じて半硬化(Bステージ化)の状態にして使用することもできる。
本実施形態の積層樹脂シートは、支持体と、該支持体の片面又は両面に配された本実施形態の樹脂組成物を含む層と、を備える。積層樹脂シートの製造方法は、常法にしたがって行うことができ、特に限定されない。例えば、本実施形態の樹脂組成物を溶剤に溶解させた溶液を支持体に塗布し乾燥することで得ることができる。
以下、本実施形態のプリプレグについて詳述する。本実施形態のプリプレグは、基材と、該基材に含浸又は塗布された樹脂組成物とを含む。本実施形態のプリプレグの製造方法は、本実施形態の樹脂組成物と、基材とを組み合わせてプリプレグを製造する方法であれば、特に限定されない。例えば、本実施形態の樹脂組成物を基材に含浸又は塗布させた後、120~220℃の乾燥機中で、2~15分程度乾燥させる方法によって半硬化させることで、本実施形態のプリプレグを製造することができる。このとき、基材に対する樹脂組成物の付着量、すなわち半硬化後のプリプレグの総量に対する樹脂組成物の含有量(充填材を含む。)は、20~99質量%の範囲であることが好ましい。
まず、前記の金属箔張積層板を用意する。次に、金属箔張積層板の表面にエッチング処理を施して内層回路を形成することにより、内層基板を作製する。この内層基板の内層回路表面に、必要に応じて接着強度を高めるための表面処理を施し、次いで、その内層回路表面に前記のプリプレグを所要枚数重ねる。さらに、その外側に外層回路用の金属箔を積層し、加熱、及び加圧して一体成形する。このようにして、内層回路と外層回路用の金属箔との間に、基材、及び熱硬化性樹脂組成物の硬化物からなる絶縁層が形成された多層の積層板が製造される。次いで、この多層の積層板にスルーホールやバイアホール用の穴あけ加工を施した後、この穴の壁面に内層回路と外層回路用の金属箔とを導通させるめっき金属皮膜を形成する。さらに、外層回路用の金属箔にエッチング処理を施して外層回路を形成することで、プリント配線板が製造される。
本実施形態の封止用材料は、本実施形態の樹脂組成物を含む。封止用材料の製造方法としては、一般に公知の方法を適宜適用でき、特に限定されない。例えば、本実施形態の樹脂組成物と、封止材料用途で一般的に用いられる各種公知の添加剤あるいは溶媒等を、公知のミキサーを用いて混合することで封止用材料を製造することができる。なお、混合の際の、シアン酸エステル化合物、各種添加剤、溶媒の添加方法は、一般に公知の方法を適宜適用でき、特に限定されない。
本実施形態の繊維強化複合材料は、本実施形態の樹脂組成物と、強化繊維とを含む。強化繊維としては、一般的に公知のものを用いることができ、特に限定されない。例えば、Eガラス、Dガラス、Lガラス、Sガラス、Tガラス、Qガラス、UNガラス、NEガラス、球状ガラス等のガラス繊維;炭素繊維;アラミド繊維;ボロン繊維;PBO繊維;高強力ポリエチレン繊維;アルミナ繊維;炭化ケイ素繊維が挙げられる。強化繊維の形態や配列については、特に限定されず、織物、不織布、マット、ニット、組み紐、一方向ストランド、ロービング、及びチョップド等から適宜選択できる。また、強化繊維の形態としてプリフォーム(強化繊維からなる織物基布を積層したもの、又はこれをステッチ糸により縫合一体化したもの、あるいは立体織物や編組物などの繊維構造物)を適用することもできる。
本実施形態の接着剤は、本実施形態の樹脂組成物を含む。接着剤の製造方法としては、一般に公知の方法を適宜適用でき、特に限定されない。例えば、本実施形態の樹脂組成物と、接着剤用途で一般的に用いられる各種公知の添加剤あるいは溶媒等を、公知のミキサーを用いて混合することで接着剤を製造することができる。なお、混合の際の、シアン酸エステル化合物、各種添加剤、溶媒の添加方法は、一般に公知の方法を適宜適用でき、特に限定されない。
前記式(8)で表されるTAM-OHの1H-NMRの帰属を以下に示す。
アルゴン吹き込み口、及び温度計を備えた1L四口フラスコに、アルゴン気流下、前記方法で得られたTAM-OH10.0g(29.0mmol)、テトラヒドロフラン300mLを加えた。更に臭化シアン8.60g(81.2mmol)を添加した後、ドライアイス・アセトンバスで内温を-30℃に調整した。内温が-10℃を超えないようにトリエチルアミン8.80g(87.0mmol)を20分かけて滴下し、-10℃で2時間攪拌した。更に臭化シアン2.08g(19.6mmol)、及びトリエチルアミン2.18g(21.5mmol)を加え、-10℃で1時間攪拌した。室温まで昇温した後、反応溶液をろ過し、固体を得た。得られた固体をクロロホルム1.6Lに懸濁し、クロロホルム溶液を2.5%食塩水400mLで3回、水400mLで1回洗浄した後、減圧濃縮し、固体を得た。得られた固体にヘキサン300mLを加え、懸濁攪拌した後、固体をろ過回収して乾燥し、目的とするシアン酸エステル化合物TAM-CN9.65gを得た。1H-NMR測定を行い、前記式(2)で表されるTAM-CNを確認した。
シアン酸エステル化合物(TAM-CN)の1H-NMRの帰属を以下に示す。また、1H-NMRチャートを図1に示す。
[実施例2]
実施例1で得られたシアン酸エステル化合物(TAM-CN)100質量部とオクチル酸亜鉛(日本化学産業株式会社製、ニッカオクチックス亜鉛(商品名)、金属含有量18%)0.05質量部とを加熱溶融して、樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物を金型に充填し、真空加熱プレス(240℃、90分間、プレス圧力7MPa)により硬化物を作製した。
実施例1で得られたシアン酸エステル化合物(TAM-CN)100質量部を加熱溶融して金型に充填し、実施例2と同様の方法で真空加熱プレス(240℃)を用いて硬化物を作製した。
シアン酸エステル化合物(TAM-CN)を100質量部用いる代わりに、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン(三菱ガス化学株式会社製、TAと略記)を100質量部用いたこと以外は、実施例2と同様にして樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物を金型に充填し、実施例2と同様の方法で真空加熱プレス(220℃)を用いて硬化物を作製した。
シアン酸エステル化合物(TAM-CN)を100質量部用いる代わりに、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)エタン(三菱ガス化学株式会社製、E-CNと略記)を100質量部用いた以外は、実施例2と同様にして樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物を金型に充填し、実施例2と同様の方法で真空加熱プレス(220℃)を用いて硬化物を作製した。
前記のようにして得られた各硬化物について、熱伝導率の測定を行った。
得られた硬化物の「熱拡散係数」は、1cm角の大きさに加工した硬化物をキセノンフラッシュ法熱拡散率測定装置(NETZSCH製、LFA447 NanoFlash(商品名))中の試料ホルダにセットし、25℃、大気中の条件下で測定を行うことによって求めた。
硬化物の「比熱」は、DSC(セイコーインスツル株式会社製、EXSTAR6000 DSC6220(商品名))を用い、JIS K7123(プラスチックの比熱容量測定方法)に従って求めた。
硬化物の「密度」は、水中置換法により、密度測定機(メトラー・トレド株式会社製、MS-DNY-43(商品名))を用いて求めた。
求めた熱拡散係数、比熱、密度から、硬化物の熱伝導率を下記式により求めた。
〔λ:熱伝導率(W/m・K)、α:熱拡散係数(m2/s)、Cp:比熱(J/g・K)、ρ:密度(kg/m3)〕
Claims (15)
- 請求項1に記載のシアン酸エステル化合物を含む、樹脂組成物。
- マレイミド化合物、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ベンゾオキサジン化合物、及び重合可能な不飽和基を有する化合物からなる群より選択される1種以上を更に含む、請求項3に記載の樹脂組成物。
- 充填材を更に含む、請求項3又は4に記載の樹脂組成物。
- シート状成形体用である、請求項3~5のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 請求項3~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含む、硬化物。
- 請求項3~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含む、単層樹脂シート。
- 支持体と、
前記支持体の片面又は両面に配された、請求項3~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含む層と、
を備える、積層樹脂シート。 - 基材と、
前記基材に含浸又は塗布された、請求項3~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物と、
を含む、プリプレグ。 - 請求項8に記載の単層樹脂シート、請求項9に記載の積層樹脂シート、及び請求項10に記載のプリプレグからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む層と、
前記層の片面又は両面に配された金属箔と、
を有し、
前記層が、前記樹脂組成物の硬化物を含む、金属箔張積層板。 - 絶縁層と、
前記絶縁層の片面又は両面に形成された導体層と、
を有し、
前記絶縁層が、請求項3~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含む、プリント配線板。 - 請求項3~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含む、封止用材料。
- 請求項3~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物と、
強化繊維と、
を含む、繊維強化複合材料。 - 請求項3~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含む、接着剤。
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HARADA, M. et al.,Thermal conductivity of liquid crystalline epoxy/BN filler composites having ordered network structure,Composites: Part B,2013年,Vol.55,pp.306-313,DOI:10.1016/j.compositesb.2013.06.031 |
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