説明

新規な熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂及びその製造方法

【課題】高可とう性に加えて強靭性を有し、熱硬化性樹脂としての高信頼性を兼ね備えた熱硬化性樹脂、及びその好適な製造方法、並びにこの樹脂を硬化して得られる硬化物を提供すること。
【解決手段】骨格中にフェノキシ部分を有する熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂及びその製造方法である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特定の骨格構造を有する新規な熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂に関し、特に優れた高可とう性、強靭性を示し、電子部品等に好適な熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂に関する。
【0002】
本発明はまた、この熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂の好適な製造方法並びにこの熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を硬化して得られる硬化物、この熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を含む樹脂組成物、及びこの熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂から得られる金属張積層板に関する。
【背景技術】
【0003】
熱硬化性樹脂は、例えば、熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂のような熱硬化性樹脂に特有な架橋構造が、高い耐熱性や寸法安定性を発現するため、高い信頼性を要求される電子部品等の分野において広く使われている。しかしながら、この架橋構造は逆に樹脂硬化物の可とう性や強靭性を低下させるという欠点も有している。そのため、熱硬化性樹脂を電子部品等に使用する場合、ドリルや打ち抜きにより穴あけ等の加工をする際にクラックが発生すること、穴あけ等の加工された部位の形状が悪化すること等の不具合が生じる場合が多い。
【0004】
熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂に関する事例として、例えば、特許文献1〜19には、各種のジヒドロベンゾオキサジン樹脂に加えて、フェノール化合物と、アルデヒドと、アミン化合物とからジヒドロベンゾオキサジン樹脂を製造する方法が開示されている。特許文献1〜15には、ポリ(ジヒドロベンゾオキサジン)が記載されており、ベンゾオキサジン部分がアルキル、フェニル等のような置換基を有する構造、またさらに2種以上のベンゾオキサジン部分がアルキル、カルボニル、シラノール、酸素、硫黄等で結合した構造が記載されている。また、特許文献16〜18には、ベンゾオキサジン部分と他の芳香環が一緒になった縮合三環式構造、イソシアノ、イソシアナト、カルボニル、シラノール、イソオキサゾリル、アルケニル、アルキニル等のペンダント官能基を含む構造が記載されている。また、特許文献19には、ジオキサジン部分にアルキル又はアルケニルを介してジオキシル、アミノキシルが結合している構造が記載されている。
【0005】
しかしながら、これらの特許文献1〜19に記載された熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を用いた硬化物、又はそれを用いた電子部品は、いずれも今日求められる微細な加工処理・配線形成において、可とう性や靭性が不足し、ドリルや打ち抜きにより穴あけ等の加工をする際にクラックが発生すること、穴あけ等の加工された部位の形状が悪化すること等の不具合が生じるという熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂固有の課題を解決するものではない。
【0006】
そこで、可とう性に加えて強靭性を有する、新規な熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂の要求がある。熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂の製造においては、出発原料の選択が重要である。上記課題を解決し得る熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を製造できるか、否かを決定する要因が、出発原料の組合せの選択である。そのため、新規なベンゾオキサジン樹脂を得るために、出発原料の探求が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開昭60−155234号
【特許文献2】特開昭60−177199号
【特許文献3】特開平8−183837号
【特許文献4】特開平9−59334号
【特許文献5】特開平9−502452号
【特許文献6】特開平10−25343号
【特許文献7】特開平11−12258号
【特許文献8】特開平11−263780号
【特許文献9】特開平11−279309号
【特許文献10】特開2000−17146号
【特許文献11】特開2000−169456号
【特許文献12】特開2000−34339号
【特許文献13】特開2001−19844号
【特許文献14】特開2001−64480号
【特許文献15】特開2001−271070号
【特許文献16】特表2001−519342号
【特許文献17】特開2002−226536号
【特許文献18】特開2002−241495号
【特許文献19】特開2002−302486号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、特に優れた可とう性に加えて強靭性を有し、電子部品等に好適な熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、骨格中にフェノキシ部分を有する熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂である。
【0010】
本発明は、骨格中にフェノキシ部分に加えて、ヒドロキシプロピレン部分をさらに有する熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂である。
【0011】
本発明は、一般式(I):
【0012】
【化1】


(I)
【0013】
(式中、
1及びR2は、それぞれ独立して、炭素数1〜9個の炭化水素基、非置換又は置換されていてもよい芳香族炭化水素基であり;
Aは、存在しないか、又は炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基であり;
Dは、下記基:
【0014】
【化2】


(D)
【0015】
で示され、ここでAは、上記と同義であり;
mは、0又は正の整数である)
で示される、少なくとも1種の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を含むことが好ましい。なお、上記式中の芳香環は置換されていてもよく、置換基としては例えばアルキル基、シクロアルキル基が挙げられる。
【0016】
本発明は、一般式(II):
【0017】
【化3】


(II)
【0018】
(式中、
3及びR4は、それぞれ独立して、炭素数1〜9個の炭化水素基、非置換又は置換されていてもよい芳香族炭化水素基であり;
E及びJは、それぞれ独立して、存在しないか、又は炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基であり;
Gは、基:
【0019】
【化4】


(G)
【0020】
で示され、ここでE及びJは、上記と同義であり;
nは、0又は正の整数である)
で示される少なくとも1種の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を含むことが好ましい。なお、上記式中の芳香環は置換されていてもよく、置換基としては例えばアルキル基、シクロアルキル基が挙げられる。
【0021】
本発明の製造方法は、一般式(III):
【0022】
【化5】


(III)
【0023】
(式中、
Eは、それぞれ独立して、存在しないか、又は炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基であり;
Lは、基:
【0024】
【化6】


(L)
【0025】
で示される基であり、ここで、Jは、存在しないか、又は炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基であり;Eは上記と同義であり;
pは正の整数である)
で示されるフェノール環を末端に有するポリエーテルと、
アルデヒドと、
1種以上の第一級アミン化合物と、を反応させる熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂の製造方法である。
【0026】
本発明の製造方法は、一般式(III)で示されるフェノール環を末端に有するポリエーテルは、一般式(IV):
【0027】
【化7】


(IV)
【0028】
(式中、Eは上記と同義である)
で示される2官能のフェノール化合物と、
一般式(V):
【0029】
【化8】


(V)
【0030】
(式中、Jは上記と同義である)
で示される2官能のエポキシ化合物と、をポリヒドロキシプロピルエーテル化反応させる熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂の製造方法である。
【0031】
さらに、本発明は上記一般式(III)で示されるフェノール環を末端に有するポリエーテルと、アルデヒドと、1種以上の第一級アミン化合物と、を反応させて、製造されることを特徴とする熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂である。
【発明の効果】
【0032】
本発明によれば、良好な可とう性に加えて強靭性を有し、また、耐熱性、及び銅箔との接着性の全てに優れる熱硬化性樹脂が得られ、電子部品等に使用する高信頼性を兼ね備えた熱硬化性樹脂が得られる。
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、新規な構造を有する熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂である。
【0034】
一般式(I)におけるR及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜9個の炭化水素基、非置換又は置換されていてもよい芳香族炭化水素基である。
【0035】
一般式(I)におけるR及びRについての炭素数1〜9個の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜9個の、アルキル、アルケニル、エーテルが挙げられる。炭素数1〜9個のアルキルとしては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニルが挙げられる。炭素数1〜9個のアルケニルとしては、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレンが挙げられる。エーテルとしては、脂肪族単一エーテル、脂肪族混成エーテル、脂肪族不飽和エーテルが挙げられる。炭素数1〜9個の脂肪族単一エーテルとしては、メチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、アミルエーテル等が挙げられる。炭素数1〜9個の脂肪族混成エーテルとしては、メチルエチルエーテル、メチルプロピルエーテル、メチルブチルエーテル、エチルプロピルエーテルエチルブチルエーテル、エチルアミルエーテル等が挙げられる。炭素数1〜9個の脂肪族不飽和エーテルとしては、ビニルエーテル、メチルビニルエーテル、メチルアリルエーテル、エチルビニルエーテル、エチルアリルエーテルが挙げられる。一般式(I)のR及びRについての炭素数1〜9個の炭化水素基としては、エチルエーテル及びメチレンが好ましい。
【0036】
一般式(I)におけるR及びRについての芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル、クメニル、メシチル、トリル、キシリル、フェニレン、ベンジル、フェネチル、ベンズヒドリル、スチリル、シンナミル、トリチル、ナフチル等が挙げられ、フェニルが好ましい。
【0037】
一般式(I)におけるAは、存在しないか、又は炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基であり、炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基であることが好ましい。
【0038】
一般式(I)のAについての炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜5個の、アルキル、アルケニル、エーテルが挙げられる。炭素数1〜5個のアルキルとしては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルが挙げられる。炭素数1〜5個のアルケニルとしては、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレンが挙げられる。エーテルとしては、脂肪族単一エーテル、脂肪族混成エーテル、脂肪族不飽和エーテルが挙げられる。炭素数1〜5個の脂肪族単一エーテルとしては、メチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、アミルエーテルが挙げられる。炭素数1〜5個の脂肪族混成エーテルとしては、メチルエチルエーテル、メチルプロピルエーテル、メチルブチルエーテル、エチルプロピルエーテルが挙げられる。炭素数1〜5個の脂肪族不飽和エーテルとしては、ビニルエーテル、メチルビニルエーテル、メチルアリルエーテル、エチルビニルエーテル、エチルアリルエーテルが挙げられる。一般式(I)のA及びBについての炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基としては、エチルエーテル及びメチレンが好ましい。
【0039】
本発明の一般式(II)についてのR3及びR4の例示は、本発明の一般式(I)についてのR1及びR2の例示と同様である。
【0040】
本発明の一般式(II)におけるE及びJについての炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基の例示は、本発明の一般式(I)におけるAについての炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基の例示と同様である。
【0041】
本発明の一般式(II)の好ましい態様は、一般式(II)において、nが0である場合であり、下記式(VI):
【0042】
【化9】


(VI)
(式中、
3及びR4は、それぞれ独立して、炭素数1〜9個の炭化水素基、非置換又は置換されていてもよい芳香族炭化水素基であり、好ましくは炭素数1〜9個のアルキレン基、非置換又は置換されていてもよいフェニル基であり;
Eは、存在しないか、又は炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基であり、好ましくは炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基であり、より好ましくは、エーテル部分を有する炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、炭素数1〜5個のアルキレン基、イソプロピリデン基であり;
Jは、存在しないか、又は炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基であり、好ましくは炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基であり、より好ましくは、炭素数1〜5個のアルキレン基、イソプロピリデン基である)
で示される化合物である。
【0043】
本発明の製造方法によれば、熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を、一般式(III)で示されるフェノール環を末端に有するポリエーテルと、アルデヒドと、1種以上の第一級アミン化合物と、を反応させ、末端のフェノール環の全て/又は一部をジヒドロベンゾオキサジン環に変換することにより製造することができる。
【0044】
具体的には、一般式(III)で示されるフェノール環を末端に有するポリエーテル又はこれを溶剤に均一に溶解させたものに、アルデヒド、及び第一級アミン化合物を順次少量づつ滴下し、70℃以上で0.5時間から10時間反応させることによって一般式(I)又は(II)で示される熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂が得られる。
【0045】
本発明の一般式(III)及び(IV)におけるE及びJについての炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基の例示は、例えば炭素数1〜5個のアルキル、アルケニル、エーテルが挙げられる。炭素数1〜5個のアルキルとしては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルが挙げられる。炭素数1〜5個のアルケニルとしては、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレンが挙げられる。炭素数1〜5個のエーテルとしては、脂肪族単一エーテル、脂肪族混成エーテル、脂肪族不飽和エーテルが挙げられる。炭素数1〜5個の脂肪族単一エーテルとしては、メチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、アミルエーテルが挙げられる。炭素数1〜5個の脂肪族混成エーテルとしては、メチルエチルエーテル、メチルプロピルエーテル、メチルブチルエーテル、エチルプロピルエーテルが挙げられる。炭素数1〜5個の脂肪族不飽和エーテルとしては、ビニルエーテル、メチルビニルエーテル、メチルアリルエーテル、エチルビニルエーテル、エチルアリルエーテルが挙げられる。一般式(III)及び(IV)におけるE及びJについての炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基としては、エチルエーテル及びメチレンが好ましい。
【0046】
本発明の製造方法によれば、一般式(III)で示されるフェノール環を末端に有するポリエーテルを、2官能のフェノール化合物(例えば一般式(IV)で示される2官能のフェノール化合物)と2官能のエポキシ化合物(例えば一般式(V)で示される2官能のエポキシ化合物)、及び必要により有機溶剤、反応触媒を使用し、70℃以上で0.5時間から10時間反応させることによって得られる。
【0047】
一般式(IV)で示される2官能のフェノール化合物には、例えばビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ジヒドロキシジフェニルエーテル、ジヒドロキシベンゾフェノン、ジヒドロキシジフェニル等が挙げられ、またヒドロキノンやナフタレンジオールでもよい。これらの中で、ベンゾオキサジン環の環化反応率が高く、より高可とう化及び高耐熱性化できるビスフェノールA、ビスフェノールF、ジヒドロキシジフェニルエーテル、ジヒドロキシジフェニルが好ましく、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ジヒドロキシジフェニルエーテルがより好ましく、安価である点からビスフェノールA、ビスフェノールFが特に好ましい。
【0048】
一般式(V)で示される2官能のエポキシ化合物には、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等が挙げられ、また2官能のナフタレン環含有エポキシ樹脂等の他の2官能のエポキシ化合物でもよい。これらの中で、より高可とう化及び高耐熱性化できるビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂がより好ましい。
【0049】
一般式(III)で示されるフェノール環を末端に有するポリエーテルは、上記の一般式(IV)で示される2官能のフェノール化合物と、一般式(V)で示される2官能のエポキシ化合物とを、2官能のフェノール化合物の水酸基当量aが、2官能のエポキシ化合物のエポキシ当量bより多くなるように配合して、ポリヒドロキシプロピルエーテル化反応させることによって得ることが好ましい。2官能のフェノール化合物の水酸基当量aの値は、90〜125であることが好ましく、95〜120であることがより好ましい。2官能のエポキシ化合物のエポキシ当量bの値は、155〜205であることが好ましく、160〜200であることがより好ましい。高可とう性に加えて強靭性の点から、2官能のフェノール化合物の水酸基当量aと2官能のエポキシ化合物のエポキシ当量bの配合比率がa/b=5/1〜3/2の範囲にあることが好ましく、さらにベンゾオキサジン樹脂合成時のジヒドロベンゾオキサジン環の生成率(環化反応率)の点から、a/b=5/1〜4/3の範囲にあることがより好ましく、さらに耐熱性の点から、a/b=3/1〜4/3の範囲にあることが特に好ましい。
【0050】
一般式(III)で示されるフェノール環を末端に有するポリエーテルを製造する反応には、必要により任意に有機溶剤を使用することができる。有機溶剤の例としては、非限定的に、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系溶剤、メチルセロソルブ等のアルコール系溶剤、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族系溶剤、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が挙げられ、1種又は2種以上を混合して使用できる。
【0051】
一般式(III)で示されるフェノール環を末端に有するポリエーテルを製造する反応には、必要により任意に反応触媒を使用することができる。反応触媒の例としては、非限定的に、トリエチルアミン、ピリジン、トリブチルアミン等のアミン類、メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン等のリン系触媒等が挙げられ、1種又は2種以上を混合して使用できる。
【0052】
本発明の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂の製造に用いるアルデヒドとしては、例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、イソバレルアルデヒド、ピバリンアルデヒド、ヘプトアルドヒドが挙げられ、ホルムアルデヒドが好ましい。アルデヒドは、水溶液、例えば濃度約35重量%以上の水溶液として用いることが好ましい。また、上記のアルデヒドの溶解性を増加させるために、この水溶液に、メタノールのようなアルコールを、例えば約10〜15%含有させることができる。本発明の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂の製造に用いるアルデヒドとして、市販されているホルマリンを用いることができる。
【0053】
本発明の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂の製造に用いる第一級アミン化合物としては、炭素数1〜9個の脂肪族第一アミン及び芳香族アミンから選ばれる1種以上のアミン化合物が好ましい。炭素数1〜9個の脂肪族第一アミンとしては、例えばメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、アミルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミンが挙げられ、メチルアミンが好ましい。炭素数1〜9個の芳香族アミンとしては、例えばアニリン、メチルアニリン、ジメチルアニリン、エチルアニリン、ジエチルアニリン、o−トルイジン、m−トルイジン、p−トルイジン、ベンジルアミン、ジベンジルアミン、トリベンジルアミン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、α−ナフチルアミン、β−ナフチルアミンが挙げられ、アニリン及びメチルアニリンが好ましい。第一級アミン化合物としては、メチルアミン、アニリン、メチルアニリン等が好ましく、これらの中でベンゾオキサジン環の環化反応率が高く、より高可とう化及び高耐熱性化できるアニリンが特に好ましい。
【0054】
本発明の硬化物は、上記の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂又は上記の製造方法により得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を硬化して得られる硬化物である。
【0055】
本発明の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂は、160℃以上、好ましくは180から230℃の温度で30分以上加熱硬化させることにより、J.Org.Chem.,30.3423(1965)等に示されるアミノアルキレーション反応を完結させることができ、所望の硬化物を得ることができる。本発明の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を硬化させるには、金型内等に樹脂を充填し、上記条件にキャスト法等で加熱成形することが好ましい。
【0056】
本発明の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を硬化させて得られた硬化物は、可とう性に優れ、さらに耐熱性等の熱硬化性樹脂としての基本特性にも優れている。
【0057】
本発明の樹脂組成物は、上記の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂又は上記の製造方法により得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を含む熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂組成物である。
【0058】
本発明の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂は、本発明の目的の範囲内において、充填剤、添加剤等を添加することができ、また他の樹脂と組み合わせて樹脂組成物として用いることができる。そして、本発明の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂又はそれを含む樹脂組成物は、用いる用途に応じて所望の形状に成形することができ、また基材と合わせて硬化性複合材料(及びその硬化物)を形成し、任意にさらに積層体を形成しとして用いることができる。
【0059】
本発明で用いる充填剤としては、繊維状であっても粉末状であってもよく、例えばカーボンブラック、シリカ、アルミナ、チタン酸バリウム、タルク、雲母、ガラスビーズ、ガラス中空球、ガラス繊維、カーボン繊維、ケイ酸カルシウムなどのケイ塩、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物、炭酸カルシウム等の炭酸塩が挙げられる。
【0060】
本発明で用いる添加剤としては、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤、可塑剤、カップリング剤、顔料、染料、着色剤、ゴム等が挙げられる。
【0061】
本発明で樹脂組成物を形成するために用いる他の樹脂としては、エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂やメラミン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。また、トリアリルイソシアヌレートやトリアリルシアヌレートアリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート等の架橋性のモノマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン・ポリプロピレン共重合体、ナイロン(登録商標)4、ナイロン(登録商標)6、ナイロン(登録商標)6,6、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリスルフォン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【0062】
本発明の金属張積層板は、上記の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂、上記の製造方法により得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂、又は上記の樹脂組成物を用いて得られる金属張積層板である。
【0063】
本発明の金属張積層板は、上記の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂、上記の製造方法により得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂、又は上記の樹脂組成物を用いて、例えば次のようにして製造することができる。本発明の樹脂又は樹脂組成物を基材に含浸させてプリプレグを形成し、得られたプリプレグの片面又は両面に銅箔を積層して、金属張積層板を形成することができる。その後任意に銅箔を所望のパターンを形成するように加工して回路を形成することができる。このような片面又は両面回路板にさらにプリプレグ及び/又は銅箔若しくは回路を積層して多層積層板を形成することができる。
【0064】
本発明で用いる基材としては、ロービングクロス、クロス、チョップドマット、サーフェンシングマット等の各種ガラス布又はガラス不織布;セラミック繊維布、金属繊維布及びその他合成若しくは天然の無機繊維布;ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、全芳香族ポリアミド繊維などの合成繊維から得られる織布又は不織布;綿布、麻布、フェルト等の天然繊維布;カーボン繊維布;クラフト紙、コットン紙、紙−ガラス混織紙などの天然セルロース系布等が挙げられ、それぞれ単独で、あるいは2種以上併せて用いることができる。
【0065】
本発明の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂の用途としては、自動車部品、電子・電気部品、あるいは厨房部品等が挙げられる。電子・電気部品としては、例えば回路基板用積層板材料、半導体封止材料等が挙げられる。
【実施例】
【0066】
次に、下記の実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、これらの実施例は本発明をいかなる意味においても制限するものではない。
【0067】
実施例1 熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−1)の製造
温度計、撹拌装置、還流冷却管付き水分定量器の付いた加熱及び冷却可能な容積1リットルの反応容器に、2官能のフェノール化合物としてのビスフェノールA(水酸基当量:114)142.37g、2官能のエポキシ化合物としてのビスフェノールA型エポキシ樹脂(東都化成(株)製 商品名YD−8125、エポキシ当量:172)107.40g、並びに有機溶剤としてのトルエン166.52g及びシクロヘキサノン83.26gを入れ、100℃に昇温して均一に溶解した。溶解後、反応触媒としての2−フェニルイミダゾール0.45gを少量づつ添加し、添加後120℃で8時間反応を行った。その後、約35℃に冷却して、アルデヒドとしての36重量%ホルマリン溶液104.07g、及び第一級アミン化合物としてのアニリン58.07gを順次滴下し、滴下後80℃に昇温して7時間反応を行った。その後、この反応物を取り出し、130℃で4時間減圧乾燥し、粉砕して熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−1)を得た。
樹脂(1−1)は、2官能のフェノール化合物の水酸基当量aと2官能のエポキシ化合物のエポキシ当量bの配合比率がa/b=2.0であり、一般式(I)において、結合基A及びBがイソプロピリデン基であり、置換基R及びRがフェニル基であり、ジヒドロベンゾオキサジン環の形成は、FT−IR測定を行い900〜1000cm−1の吸収により確認された。
得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−1)を、硬化物の特性試験に付し、結果を、表1に示した。
【0068】
硬化物の特性試験
得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を、それぞれ、内容積100×100×1mmの金型内に充填し、油圧プレス装置で180℃−1時間−1.5MPaの条件で加熱加圧し、板状の成形品を得た。これを適宣切断し、曲げ試験及びはんだ耐熱性試験に供した。
また、得られた板状の成形品に18μmの電解銅箔を上下に配置し、同様に加熱加圧し銅張りの成形品を作製し、接着性(ピール強度)の試験に用いた。
結果を、表1に示す。
【0069】
(1)曲げ試験
曲げ試験は、曲げ強度、曲げ弾性率、及び曲げ破断歪率の3項目について行った。測定は、支点間20mm、曲げ速度2mm/分の条件で3点曲げ試験により行った。
【0070】
(2)はんだ耐熱性試験
温度288℃のはんだ浴に20秒間浸漬した後、外観を観察することによりはんだ耐熱性を評価した。評価は、良好:外観に異常なし、ふくれ:ふくれありとして行った。
【0071】
(3)接着性(ピール強度)の評価
銅張りの成形品を銅エッチング液に浸漬することにより、1cm幅の銅箔を形成して試験片を作製し、引張り試験機を用いて銅箔の接着性(ピール強度)を測定した。
【0072】
実施例2 熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−2)の製造
温度計、撹拌装置、還流冷却管付き水分定量器の付いた加熱及び冷却可能な容積1リットルの反応容器に、2官能のフェノール化合物としてのビスフェノールA(水酸基当量:114)124.51g、2官能のエポキシ化合物としてのビスフェノールA型エポキシ樹脂(東都化成(株)製 商品名YD−8125、エポキシ当量:172)125.23g、並びに有機溶剤としてのトルエン166.49g及びシクロヘキサノン83.25gを入れ、100℃に昇温して均一に溶解した。溶解後、反応触媒としての2−フェニルイミダゾール0.52gを少量づつ添加し、添加後120℃で8時間反応を行った。その後、約35℃に冷却して、アルデヒドとしての36重量%ホルマリン溶液60.68g、及び第一級アミン化合物としてのアニリン33.86gを順次滴下し、滴下後80℃に昇温して7時間反応を行った。その後、この反応物を取り出し、130℃で4時間減圧乾燥し、粉砕して熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−2)を得た。
樹脂(1−2)は、2官能のフェノール化合物の水酸基当量aと2官能のエポキシ化合物のエポキシ当量bの配合比率がa/b=1.5であり、一般式(I)において、結合基A及びBがイソプロピリデン基であり、置換基R及びRがフェニル基であり、ジヒドロベンゾオキサジン環の形成は、FT−IR測定を行い900〜1000cm−1の吸収により確認された。
得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−2)を、実施例1と同様にして、硬化物を形成し、それを実施例1と同様の特性試験に付した。結果を、表1に示す。
【0073】
実施例3 熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−3)の製造
温度計、撹拌装置、還流冷却管付き水分定量器の付いた加熱及び冷却可能な容積1リットルの反応容器に、2官能のフェノール化合物としての4.4′−ジヒドロキシジフェニルエーテル(水酸基当量:101)134.90g、2官能のエポキシ化合物としてのビスフェノールA型エポキシ樹脂(東都化成(株)製 商品名YD−8125、エポキシ当量:172)114.86g、並びに有機溶剤としてのトルエン166.50g及びシクロヘキサノン83.25gを入れ、100℃に昇温して均一に溶解した。溶解後、反応触媒としての2−フェニルイミダゾール0.48gを少量づつ添加し、添加後120℃で8時間反応を行った。その後、約35℃に冷却して、アルデヒドとしての36重量%ホルマリン溶液111.30g、及び第一級アミン化合物としてのアニリン62.11gを順次滴下し、滴下後80℃に昇温して7時間反応を行った。その後、この反応物を取り出し、130℃で4時間減圧乾燥し、粉砕して熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−3)を得た。
樹脂(1−3)は、2官能のフェノール化合物の水酸基当量aと2官能のエポキシ化合物のエポキシ当量bの配合比率がa/b=2.0であり、一般式(I)において、結合基Aがエチルエーテル基であり、結合基Bがイソプロピリデン基であり、置換基R及びRがフェニル基であり、ジヒドロベンゾオキサジン環の形成は、FT−IR測定を行い900〜1000cm−1の吸収により確認された。
得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−3)を、実施例1と同様にして、硬化物を形成し、それを実施例1と同様の特性試験に付した。結果を、表1に示す。
【0074】
実施例4 熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−4)の製造
温度計、撹拌装置、還流冷却管付き水分定量器の付いた加熱及び冷却可能な容積1リットルの反応容器に、2官能のフェノール化合物としてのビスフェノールF(水酸基当量:100)135.37g、2官能のエポキシ化合物としてのビスフェノールF型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ(株)製 商品名:エピコート807、エポキシ当量:169)114.39g、並びに有機溶剤としてのトルエン166.50g及びシクロヘキサノン83.25gを入れ、100℃に昇温して均一に溶解した。溶解後、反応触媒としての2−フェニルイミダゾール0.49gを少量づつ添加し、添加後120℃で8時間反応を行った。その後、約35℃に冷却して、アルデヒドとしての36重量%ホルマリン溶液112.80g、及び第一級アミン化合物としてのアニリン62.95gを順次滴下し、滴下後80℃に昇温して7時間反応を行った。その後、この反応物を取り出し、130℃で4時間減圧乾燥し、粉砕して熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−4)を得た。
樹脂(1−4)は、2官能のフェノール化合物の水酸基当量aと2官能のエポキシ化合物のエポキシ当量bの配合比率がa/b=2.0であり、一般式(I)において、結合基A及びBがメチレン基であり、置換基R及びRがフェニル基であり、ジヒドロベンゾオキサジン環の形成は、FT−IR測定を行い900〜1000cm−1の吸収により確認された。
得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−4)を、実施例1と同様にして、硬化物を形成し、それを実施例1と同様の特性試験に付した。結果を、表1に示す。
【0075】
実施例5 熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−5)の製造
温度計、撹拌装置、還流冷却管付き水分定量器の付いた加熱及び冷却可能な容積1リットルの反応容器に、2官能のフェノール化合物としてのビスフェノールA(水酸基当量:114)166.22g、2官能のエポキシ化合物としてのビスフェノールA型エポキシ樹脂(東都化成(株)製 商品名YD−8125、エポキシ当量:172)83.60g、並びに有機溶剤としてのトルエン166.55g及びシクロヘキサノン83.27gを入れ、100℃に昇温して均一に溶解した。溶解後、反応触媒としての2−フェニルイミダゾール0.35gを少量づつ添加し、添加後120℃で8時間反応を行った。その後、約35℃に冷却して、アルデヒドとしての36重量%ホルマリン溶液162.01g、及び第一級アミン化合物としてのアニリン90.40gを順次滴下し、滴下後80℃に昇温して7時間反応を行った。その後、この反応物を取り出し、130℃で4時間減圧乾燥し、粉砕して熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−5)を得た。
樹脂(1−5)は、2官能のフェノール化合物の水酸基当量aと2官能のエポキシ化合物のエポキシ当量bの配合比率がa/b=3.0であり、一般式(I)において、結合基A及びBがイソプロピリデン基であり、置換基R及びRがフェニル基であり、ジヒドロベンゾオキサジン環の形成は、FT−IR測定を行い900〜1000cm−1の吸収により確認された。
得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−5)を、実施例1と同様にして、硬化物を形成し、それを実施例1と同様の特性試験に付した。結果を、表1に示す。
【0076】
実施例6 熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−6)の製造
温度計、撹拌装置、還流冷却管付き水分定量器の付いた加熱及び冷却可能な容積1リットルの反応容器に、2官能のフェノール化合物としてのビスフェノールF(水酸基当量:100)127.11g、2官能のエポキシ化合物としてのビフェニル型エポキシ樹脂(大日本インキ(株)製 商品名YX−4000H エポキシ当量:193)122.66g、並びに有機溶剤としてのトルエン166.51g及びシクロヘキサノン83.26gを入れ、100℃に昇温して均一に溶解した。溶解後、反応触媒としての2−フェニルイミダゾール0.46gを少量づつ添加し、添加後120℃で8時間反応を行った。その後、約35℃に冷却して、アルデヒドとしての36重量%ホルマリン溶液105.92g、及び第一級アミン化合物としてのアニリン59.11gを順次滴下し、滴下後80℃に昇温して7時間反応を行った。その後、この反応物を取り出し、130℃で4時間減圧乾燥し、粉砕して熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−6)を得た。
樹脂(1−6)は、2官能のフェノール化合物の水酸基当量aと2官能のエポキシ化合物のエポキシ当量bの配合比率がa/b=2.0であり、一般式(I)において、結合基Aがメチレン基であり、結合基Bは存在しない。また、置換基R及びRがフェニル基であり、ジヒドロベンゾオキサジン環の形成は、FT−IR測定を行い900〜1000cm−1の吸収により確認された。
得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−6)を、実施例1と同様にして、硬化物を形成し、それを実施例1と同様の特性試験に付した。結果を、表1に示す。
【0077】
比較例1 熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(2−1)の製造
温度計、撹拌装置、還流冷却管付き水分定量器の付いた加熱及び冷却可能な容積2リットルの反応容器に、2官能のフェノール化合物としてのビスフェノールA(水酸基当量:114)250.00g、並びに有機溶剤としてのトルエン166.67g及びシクロヘキサノン83.33gを入れ、100℃に昇温して均一に溶解した。その後、約35℃に冷却して、アルデヒドとしての36重量%ホルマリン溶液365.50g、及び第一級アミン化合物としてのアニリン203.95gを順次滴下し、滴下後80℃に昇温して7時間反応を行った。その後、この反応物を取り出し、130℃で4時間減圧乾燥し、粉砕して熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(2−1)を得た。
ジヒドロベンゾオキサジン環の形成は、FT−IR測定を行い900〜1000cm−1の吸収により確認された。
得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(2−1)を、実施例1と同様にして、硬化物を形成し、それを実施例1と同様の特性試験に付した。結果を、表2に示す。
【0078】
比較例2 熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(2−2)の製造
温度計、撹拌装置、還流冷却管付き水分定量器の付いた加熱及び冷却可能な容積2リットルの反応容器に、2官能のフェノール化合物としてのビスフェノールF(水酸基当量:100)250.00g、並びに有機溶剤としてのトルエン166.67g及びシクロヘキサノン83.33gを入れ、100℃に昇温して均一に溶解した。その後、約35℃に冷却して、アルデヒドとしての36重量%ホルマリン溶液416.67g、及び第一級アミン化合物としてのアニリン232.50gを順次滴下し、滴下後80℃に昇温して7時間反応を行った。その後、この反応物を取り出し、130℃で4時間減圧乾燥し、粉砕して熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(2−2)を得た。
ジヒドロベンゾオキサジン環の形成は、FT−IR測定を行い900〜1000cm−1の吸収により確認された。
得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(2−2)を、実施例1と同様にして、硬化物を形成し、それを実施例1と同様の特性試験に付した。結果を、表2に示す。
【0079】
【表1】

【0080】
【表2】

【0081】
表1から明らかなように、本発明の実施例1〜6は、曲げ強度及び曲げ破断歪率の向上と曲げ弾性率の低減により、良好な可とう性に加えて強靭性を有し、また、耐熱性、及び銅箔との接着性の全てに優れている。
【0082】
これに対して、2官能のエポキシ化合物及び反応触媒を入れずに製造した比較例では、本発明の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂が製造されていない。さらに、表2から明らかなように、比較例1及び2の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂は、曲げ強度及び曲げ破断歪率が劣り、可とう性及び靭性に劣る。また、耐熱性、及び銅箔との接着性に劣っている。
【0083】
実施例7〜12
実施例1〜6で得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂(1−1)〜(1−6)を用いて、それぞれ、熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂100重量部、フェノールノボラック型エポキシ樹脂100重量部、メラミン変性フェノール樹脂20重量部、メチルエチルケトン73重量部を混合して、熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂組成物(1−7)〜(1−12)を作製した。
得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂組成物(1−7)〜(1−12)を、それぞれ、内容積100×100×1mmの金型内に充填し、油圧プレス装置で180℃−1時間−1.5MPaの条件で加熱加圧し、板状の成形品を得た。これを適宣切断し、上記曲げ試験及び(3)に供した。また、18μmの電解銅箔を上下に配置し、同様に加熱加圧し銅張りの成形品を作製し、上記はんだ耐熱性試験に供した。
その結果、実施例7〜12の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂組成物(1−7)〜(1−12)は、全て、可とう性、銅との接着性、耐熱性に優れていた。
【0084】
実施例13〜18
実施例7〜12で得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂組成物7〜12を用いて、それぞれ、厚さ約100μmのガラス布(スタイル2116、Eガラス)に含浸後、150℃で5分間乾燥させて樹脂分50重量%のプリプレグ13〜18を得た。
得られたプリプレグ4枚を重ね、その両側に厚さ18μmの銅箔を重ね、4.0Mpa、180℃、60分間のプレス条件でプレスして、銅張積層板13〜18を作成した。
得られた銅張積層板を適宜切断し、上記曲げ試験及びはんだ耐熱性試験に供した。また、接着性(ピール強度)の試験においては銅膜を形成しないで、試験した。
その結果、実施例13〜18の銅張積層板13〜18は、全て、加工性、銅との接着性、耐熱性に優れていた。
【産業上の利用可能性】
【0085】
本発明の目的は、高可とう性に加えて強靭性を有し、熱硬化性樹脂としての高信頼性を兼ね備えた熱硬化性樹脂、及びその好適な製造方法、並びにこの樹脂を硬化して得られる硬化物を提供することにある。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
骨格中にフェノキシ部分を有する熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂。
【請求項2】
骨格中にヒドロキシプロピレン部分をさらに有する、請求項1に記載の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂。
【請求項3】
一般式(I):
【化10】

(I)
(式中、
1及びR2は、それぞれ独立して、炭素数1〜9個の炭化水素基、非置換又は置換されていてもよい芳香族炭化水素基であり;
Aは、存在しないか、又は炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基であり;
Dは、下記基:
【化11】


(D)
で示され、ここでAは、上記と同義であり;
mは、0又は正の整数である)
で示される少なくとも1種の化合物を含む、請求項1又は2に記載の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂。
【請求項4】
一般式(II):
【化12】


(II)
(式中、
3及びR4は、それぞれ独立して、炭素数1〜9個の炭化水素基、非置換又は置換されていてもよい芳香族炭化水素基であり;
E及びJは、それぞれ独立して、存在しないか、又は炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基であり;
Gは、基:
【化13】


(G)
で示され、ここでE及びJは、上記と同義であり;
nは、0又は正の整数である)
で示される少なくとも1種の化合物を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂。
【請求項5】
一般式(III):
【化14】


(III)
(式中、
Eは、それぞれ独立して、存在しないか、又は炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基であり;
Lは、基:
【化15】


(L)
で示される基であり、ここで、Jは、存在しないか、又は炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基であり;Eは上記と同義であり;
pは正の整数である)
で示されるフェノール環を末端に有するポリエーテルと、
アルデヒドと、
1種以上の第一級アミン化合物と、を反応させることを特徴とする熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂の製造方法。
【請求項6】
上記式(III)で示されるフェノール環を末端に有するポリエーテルが、一般式(IV):
【化16】


(IV)
(式中、Eは上記と同義である)
で示される2官能のフェノール化合物と、
一般式(V):
【化17】


(V)
(式中、Jは上記と同義である)
で示される2官能のエポキシ化合物と、をポリヒドロキシプロピルエーテル化反応させて得られる化合物である、請求項5記載の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂の製造方法。
【請求項7】
一般式(III):
【化18】


(III)
(式中、
Eは、それぞれ独立して、存在しないか、又は炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基であり;
Lは、基:
【化19】


(L)
で示される基であり、ここで、Jは、存在しないか、又は炭素数1〜5個の直鎖状の炭化水素基、イソプロピリデン基、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基であり;Eは上記と同義であり;
pは正の整数である)
で示されるフェノール環を末端に有するポリエーテルと、
アルデヒドと、
1種以上の第一級アミン化合物と、を反応させて、製造されることを特徴とする熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂。
【請求項8】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂若しくは請求項7に記載の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂、又は請求項5若しくは6に記載の製造方法により得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を硬化して得られる硬化物。
【請求項9】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂若しくは請求項7に記載の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂、又は請求項5若しくは6に記載の製造方法により得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂を含む、樹脂組成物。
【請求項10】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂若しくは請求項7に記載の熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂、又は請求項5若しくは6に記載の製造方法により得られた熱硬化性ベンゾオキサジン樹脂、あるいは請求項9に記載の樹脂組成物を用いて得られる金属張積層板。

【公開番号】特開2010−275557(P2010−275557A)
【公開日】平成22年12月9日(2010.12.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−154144(P2010−154144)
【出願日】平成22年7月6日(2010.7.6)
【分割の表示】特願2004−49806(P2004−49806)の分割
【原出願日】平成16年2月25日(2004.2.25)
【出願人】(000004455)日立化成工業株式会社 (4,649)
【Fターム(参考)】