説明

熱硬化性樹脂組成物およびプリント配線板用層間接着フィルム

【課題】 寸法安定性に優れる硬化物が得られ、低温溶融性にも優れる絶縁層が得られ、しかも、溶剤に対する溶解安定性にも優れる熱硬化型樹脂組成物と、該絶縁層を得るための層間接着フィルムを提供すること。
【解決手段】 下記一般式(1)で表される構造と、5員環イミド骨格に直結するジメチルビフェニル骨格を有し、該ジメチルビフェニル骨格の含有率が20〜40質量%であるポリイミド樹脂(A)と、エポキシ樹脂(B)とを含有する熱硬化性樹脂組成物。
【化1】


(式中、Xは1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有し、重量平均分子量が500〜10,000である樹脂から2個のフェノール性水酸基を除いた残基を示す。)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は寸法安定性に優れる硬化物が得られ、低温溶融性にも優れる絶縁層が得られ、しかも、溶剤に対する溶解安定性にも優れる熱硬化型樹脂組成物と、該絶縁層を得るための層間接着フィルムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、より薄型かつ軽量で実装密度の高い半導体部品への要求が高まっており、回路基板の配線密度は今後ますます向上していくと予想されている。配線密度の向上の手段として、例えば、配線板の積層による回路の3次元化が行われている。今後、積層数は10層以上に達すると予想され、積層数の増加に伴い絶縁層と銅箔の熱膨張の差による回路ひずみ応力の発生が問題視されてきており、絶縁層の寸法安定性が求められてきている。
【0003】
寸法安定性に加えて、耐熱性にも優れる硬化物が得られ、また、溶剤への溶解後も濁りも発生しないなど安定性が良好な樹脂組成物として、例えば、イミド骨格にジメチルビフェニル骨格が直結した構造とカルボキシル基を有するイミド樹脂のカルボキシル基を、ビフェノールやビスフェノールF等の分子量が300程度の小さいフェノール性化合物で封止した構造を有するポリイミド樹脂とエポキシ樹脂とを含有する熱硬化性樹脂組成物が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1によると、該熱硬化性樹脂組成物は、寸法安定性の指標である硬化物の線膨張係数は20ppm/℃を達成し、また、耐熱性の指標であるガラス転移温度(Tg)は280℃を達成し、ガンマブチロラクトンに樹脂濃度が10質量%となるように溶解した樹脂溶液を40℃で30日間放置しても、樹脂溶液に濁りが生じず、流動性も維持していると開示されている。しかしながら、特許文献1に開示されている熱硬化性樹脂組成物は、上記の様な性能を有してはいるが、これらの性能は満足できるレベルではない。
【0004】
【特許文献1】国際公開第2010/098296号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の課題は、寸法安定性に優れる硬化物が得られ、低温溶融性にも優れる絶縁層が得られ、しかも、溶剤に対する溶解安定性にも優れる熱硬化型樹脂組成物と、該絶縁層を得るための層間接着フィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは鋭意検討した結果、前記特許文献1に開示されたポリイミド樹脂の中でも、フェノール性化合物として分子量の大きい、具体的には重量平均分子量が500〜10,000の範囲にある化合物(樹脂)を用いる事により、特許文献1に開示された硬化物よりもはるかに優れた寸法安定性、耐熱性に優れる硬化物が得られること、加えて、溶剤中での安定性も大幅に向上する熱硬化性樹脂組成物となること、該組成物をB−ステージ化したフィルムは低温で溶解すること等を見出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
即ち、本発明は、下記一般式(1)で表される構造と、5員環イミド骨格に直結するジメチルビフェニル骨格を有し、該ジメチルビフェニル骨格の含有率が20〜40質量%であるポリイミド樹脂(A)と、エポキシ樹脂(B)とを含有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物を提供するものである。
【0008】
【化1】

(式中、Xは1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有し、重量平均分子量が500〜10,000である樹脂から2個のフェノール性水酸基を除いた残基を示す。)
【0009】
また、本発明は、前記熱硬化性樹脂組成物を、キャリアフィルム上に塗布・乾燥させて得られることを特徴とするプリント配線板用層間接着フィルムを提供するものである。
【発明の効果】
【0010】
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、B−ステージ化した後の低温溶融性に優れるにも関わらず、その硬化物の線膨張率は低く、寸法安定性に優れる。溶剤中での安定性に優れ、得られる硬化物は寸法安定性のみならず、耐熱性、難燃性、耐摩耗性、絶縁性、付着性及び機械物性(強靭性、柔軟性)にも優れる。これらの性能を利用して種々の分野にて使用することができる。具体的には、エンジン周辺部、摺動部、HDD摺動部、ボイスコイル、電磁コイル、各種フィルムへのコート剤、電線の絶縁被覆剤、加熱調理器等の耐熱性、難燃性、絶縁性が要求されるコーティング剤用途;炭素繊維プリプレグのような繊維強化複合材料、プリント配線基板、半導体の絶縁材料、カバーレイ、ソルダーレジスト等の表面保護層、ビルドアップ材料、プレプリグ用樹脂、フレキシブルディスプレイの絶縁材料、有機TFT絶縁層、バッファーコート、Low−k等の半導体コート、ポリマー導波路、半導体封止剤、アンダーフィル等接着剤等の各種電子材料用途;太陽電池、リチウム電池、コンデンサ、電気二重層キャパシタ等の絶縁層、電極バインダー、セパレーター等の各種エネルギー産業用材料用途;その他、レーザープリンタ、コピー機の転写ベルト、定着ベルト等のエンドレスベルトまたはそのコーティング剤、導電膜、放熱膜のバインダー、カラーフィルターの配向膜、オーバーコート膜等に使用でき、特に多層プリント配線板等の絶縁層やソルダレジストに好適に使用できる。また、本発明のプリント配線板用層間接着フィルムを用いることにより銅箔との圧着時に低温で溶融しながら、硬化物の線膨張率が低い絶縁層を得ることができ、多層プリント配線板の層間絶縁層を形成する為に接着フィルムとして好適に用いられる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明で用いるポリイミド樹脂(A)は、イミド骨格に直結するジメチルビフェニル骨格を有する。ポリイミド樹脂(A)は、中でも5員環イミド骨格中の窒素原子に直結するジビフェニル骨格を有するポリイミド樹脂が硬化物の寸法安定性と溶剤への溶解性にも優れる熱硬化性樹脂組成物が得られることから好ましい。
【0012】
イミド骨格に直結するジメチルビフェニル骨格の含有率は20〜40質量%が、低線膨張性(寸法安定性)が発現しやすいこと、溶剤溶解性や溶剤中での安定性(溶解安定性)に加え、B−ステージ化した硬化物の低温溶融性が発現しやすいことから好ましい。中でも、ジメチルビフェニル骨格の含有率は25〜40質量%がより好ましく、25〜35質量%が更に好ましい。
【0013】
尚、ジメチルビフェニル構造の含有量は、分子量を170として、ポリイミド樹脂全体の重量に占めるメチルビフェニル構造の割合から算出することができる。
【0014】
また、本発明で用いるポリイミド樹脂(A)の対数粘度は、且つ、相対粘度が0.2〜0.7dl/gが、十分な強度の硬化物が得られ、且つ、低温溶融性にも優れる熱硬化性樹脂組成物が得られることから好ましい。対数粘度は、0.05〜0.7dl/gが、十分な強度の硬化物が得られ、かつ低温溶融性を発現するとの理由から好ましい。低温溶融性を求める場合、対数粘度は0.08〜0.5dl/gが好ましい。低線膨張性を求める場合、対数粘度は0.09〜0.7dl/gが好ましい。
【0015】
本発明においてポリイミド樹脂の対数粘度は以下の条件にて求めた。
ポリイミド樹脂を樹脂濃度が0.5g/dlとなるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解して樹脂溶液を得た。樹脂溶液の溶液粘度、及び、溶媒粘度(N−メチル−2−ピロリドンの粘度)を30℃で、ウベローデ型の粘度管により測定して、得られた測定値を下記の式にあてはめて求めた。
【0016】
対数粘度(dl/g)=[ln(V1/V2)]/V3
上記式中、V1 はウベローデ型粘度管により測定した溶液粘度を示し、V2 はウベローデ型粘度管により測定した溶媒粘度を示す。ここで、V1 及びV2 は樹脂溶液及び溶媒(N−メチル−2−ピロリドン)が粘度管のキャピラリーを通過する時間から求めた。また、V3 は、ポリマー濃度(g/dl)である。
【0017】
本発明で用いるポリイミド樹脂(A)は、前記ジメチルビフェニル骨格に加えて、下記一般式(1)で表される構造を有する。
【0018】
【化2】

【0019】
(式中、Xは1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有し、重量平均分子量が500〜10,000である樹脂から2個のフェノール性水酸基を除いた残基を示す。)
【0020】
重量平均分子量が500よりも小さいと得られる組成物の熱硬化性が悪くなる事から好ましくない。重量平均分子量が10,000よりも大きいと硬化物の寸法安定性が悪くなることから好ましくない。前記重量平均分子量は、550〜7,000が好ましく、600〜5,000がより好ましい。
【0021】
前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミド樹脂としては、例えば、下記一般式(1−1)で表される構造を有するポリイミド樹脂等が挙げられる。
【0022】
【化3】

(上記式中Rxはジメチルビフェニル骨格を有するポリイソシアネート化合物から二つのイソシアネート基を除いた残基を示す。Xは1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有し、重量平均分子量が500〜10,000である樹脂から2個のフェノール性水酸基を除いた残基を示す。)
【0023】
前記一般式(1)中のXとしては、例えば、下記構造等が挙げられる。
【0024】
【化4】

(式中Rは、単結合あるいは2価の連結基であり、Rは同一でも異なっていても良く、水素原子または炭素原子数1〜18のアルキル基を示す。aとbとcの合計は1以上である)。
【0025】
また、前記一般式(1)中のXとしては、構造(X−1)の他に、例えば、下記構造(X−2)も例示することができる。
【0026】
【化5】

(式中Rはフェニル基、ナフタレン基、ビフェニル基、ジフェニル基からなる群から選ばれる一種以上の構造を示す。Rは、水素または前記一般式(1)で表される構造中のXの結合点を示し、Rの内少なくとも2つはこの結合点である。Rは、メチレン結合又は単結合であり、aは繰り返し単位で2以上である。
【0027】
前記構造(X−1)中のaとbとcの合計、(X−2)中のaは、3〜100が好ましく、3〜80がより好ましい。
【0028】
前記一般式(1)中の具体的なXとしては、前記一般式(X−1)、(X−2)の構造からも明らかな通り、例えば、フェノール樹脂から2つの水酸基を除いた構造、ナフトール樹脂から2つの水酸基を除いた構造、ビフェノール樹脂から2つの水酸基を除いた構造等があげられる。
【0029】
前記フェノール樹脂としては、例えば、フェノール類(フェノール、アルキル置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、o−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロキシアセトフェノン、o−ヒドロキシアセトフェノン、フルフラールとの重縮合物であるノボラック樹脂;フェノールまたはクレゾールとフェニレンジメチロール体、ジメトキシメチル体もしくはハロゲン化メチル体との反応物;フェノールまたはクレゾールとビスクロロメチルビフェニル、ビスメトキシメチルビフェニルもしくはビスヒドロキシメチルビフェニルとの反応物;フェノールとベンゼンジイソプロパノール、ベンゼンジイソプロパノールジメチルエーテルもしくはベンゼンビス(クロロイソプロパン)との反応物であるフェノールアラルキル樹脂及びこれらの変性物;テトラブロモビスフェノールA等のハロゲン化ビスフェノール類;テルペンとフェノール類の縮合物;ジシクロペンタジエンフェノール付加型樹脂;クレゾールアラルキル樹脂;フェノールトリメチロールメタン樹脂;テトラフェニロールエタン樹脂;アミノトリアジン変性フェノール樹脂;アルコキシ基含有芳香環変性ノボラック樹脂(ホルムアルデヒドでフェノール核及びアルコキシ基含有芳香環が連結された多価フェノール化合物)等が挙げられる
【0030】
前記ナフトール樹脂としては、例えば、ナフトールノボラック樹脂、ナフトール−フェノール共縮ノボラック樹脂、ナフトール−クレゾール共縮ノボラック樹脂、ビフェニル変性フェノール樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等が挙げられる
【0031】
前記ビフェノール樹脂としては、例えば、ビフェノールとホルムアルデヒド、アセトアルデヒドまたはベンズアルデヒドとの反応物等が挙げられる。
【0032】
ここで、前記Xとして、1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有し、重量平均分子量が500〜10,000である樹脂から2個のフェノール性水酸基を除いた残基に加えて、発明の効果を損なわない範囲で前記X以外の構造を有する残基も並存させることができる。X以外の構造を有する残基としては、例えば、以下の構造等を挙げることができる。
【0033】
【化6】

(式中Rは、単結合あるいは2価の連結基であり、Rは同一でも異なっていても良く、水素原子または炭素原子数1〜18のアルキル基を示す。)
【0034】
【化7】

(式中Rは、水素原子または炭素原子数1〜18のアルキル基または下記一般式(8)で示される構造を示す。)
【0035】
【化8】

【0036】
【化9】

【0037】
【化10】

【0038】
前記一般式(X−1)で表される構造中のRとしては、例えば、直接結合;カルボニル基、スルホニル基、メチレン基、イソプロピリデン基、ヘキサフルオロイソプロピリデン基、オキソ基、ジメチルシリレン基、フルオレン−9−ジイル基、トリシクロ[5.2.1.02,8]デカン−ジイル基等の2価の連結基等が挙げられる。Rとしては、例えば、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、ステアリル基等の炭素原子数1〜18のアルキル基等が挙げられる。また、Rとしての炭素原子数1〜16のアルキル基は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、ステアリル基等の炭素原子数1〜18のアルキル基等が挙げられる。
【0039】
尚、本発明において、カルボニル基は下記構造式(1a)、スルホニル基は下記構造式(1b)、メチレン基は下記構造式(1c)、イソプロピリデン基は下記構造式(1d)、ヘキサフルオロイソプロピリデン基は下記構造式(1e)、オキソ基は下記構造式(1f)、ジメチルシリレン基は下記構造式(1g)、フルオレン−9−ジイル基は下記構造式(1h)、トリシクロ[5.2.1.02,8]デカン−ジイル基は下記構造式(1i)でありこれらは、ビフェノール、テトラメチルビフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ナフタレンジオール、ジシクロペンタジエン変性ビスフェノール等の残基である。(なお、図中の*は結合部位を表す。)また、ポリフェノール化合物、例えば、フェノールノボラック樹脂やクレゾールノボラック樹脂、ナフトールとアルキルフェノールとホルムアルデヒド縮合物から合成されるポリフェノール樹脂等から2つの水酸基を除いた構造残基等も挙げられる。
【0040】
【化11】

【0041】
前記一般式(X1)中のRの中でも、直接結合及び前記一般式(1b)、一般式(1c)、一般式(1d)で示される構造が、溶解性、相溶性に優れる熱硬化性ポリイミド樹脂組成物が得られ、また、ポリイミド樹脂(A)を得る際の合成もしやすいことから好ましい。また、前記Rの中でも、水素原子、メチル基が好ましい。
【0042】
一般式(X−1)で表される構造中のR1としては前記一般式(1b)、一般式(1c)、および一般式(1d)で示される構造が溶剤溶解性や溶剤との相溶性に優れる熱硬化性樹脂組成物が得られ、また、ポリイミド樹脂(A)を得る際の合成もしやすいことから好ましい。また、前記R2の中でも、水素原子およびメチル基が好ましい。
【0043】
前記一般式(1)中の末端の水酸基はフェノール性水酸基であり、このフェノール性水酸基は、多官能フェノール化合物の1個の水酸基がウレタン結合で樹脂骨格に連結した以外の残りのフェノール性水酸基である
【0044】
本発明で用いるポリイミド樹脂(A)は、一般式(1)で示される様に、フェノール性水酸基とイソシアネート基とからなるウレタン結合を有する。一般に、フェノール性水酸基とイソシアネート基とによるウレタン結合は、高温下で解離する為、フェノールやクレゾール等の低分子モノフェノール化合物などをイソシアネート基のブロック剤として使用することがある。しかしながらこうしたブロック剤は塗膜や成型物の硬化反応において解離し、揮発成分として気泡やボイドの発生原因となり、好ましいものではない。
【0045】
前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミド樹脂(A)は末端にフェノール性水酸基を有しており、後述するエポキシ樹脂(B)と反応し硬化することが可能である。一般のフェノール化合物とエポキシ樹脂との硬化物では、ガラス転移温度(Tg)や耐熱性、誘電特性、機械物性、および線膨張等の面で限界があるが、前記一般式(2)で表される構造を有するポリイミド樹脂は樹脂骨格にイミド構造を有しているために従来の技術では得られない高い性能を有する硬化物を得ることが可能である。
【0046】
また、本発明では、2価以上のポリフェノール化合物を用いてフェノール性水酸基の導入を行うため、硬化時の高温状況下で樹脂から解離しても揮発せず系内に残存する。その為、ポリイミド樹脂(A)は積極的にエポキシ樹脂と架橋反応してより硬化する。また、イソシアネート基は、このフェノール性水酸基とエポキシ基との反応により生成するアルコール性水酸基とさらにウレタン化反応を行い、分子の新たな架橋構造を構築し、誘電特性に不利な水酸基をブロックすると考えられる。つまり、生成するウレタン結合が樹脂骨格と新たなネットワークを形成し、これにより良好な耐熱性あるいは機械物性を発現すると本発明者らは考えている。
【0047】
また、こうした高温下でのフェノール性水酸基を有する樹脂とイミド樹脂間の解離は、一時的に分子量を低下することとなり、溶融粘度を低下させ基材の凹凸に対応した流動がスムーズに行われ、優れた付着性あるいは、凹凸に空隙を生じない追従性を得ることが可能である。一方、フェノール性水酸基を有する樹脂の二つのフェノール性水酸基を除いた残基の重量平均分子量が500〜10,000であることから、解離時に低分子成分の蒸発、昇華等が低減され、より均一な塗膜、接着層を形成することが可能である。
【0048】
本発明で用いるポリイミド樹脂(A)において、例えば、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミド樹脂としては、例えば、下記の構造を有するポリイミド樹脂が挙げられる。
【0049】
【化12】

(d+e)は3以上でfは1以上の繰り返し数を示す。また構造式中のYは、以下のジメチルビフェニル構造を示す。
【0050】
【化13】

【0051】
また、Xは以下の構造を含む5員環イミド骨格を有する構造を示す。
【0052】
【化14】

【0053】
前記一般式(X−3)において、Yがすべてジメチルビフェニル構造を有した場合には、以下の一般式で代表構造を示すことができる。
【0054】
【化15】

(d+e)、f、Xは前記と同じである。
【0055】
前記式(X−4)において、ジメチルビフェニレンの構造は、一部その他2官能性の芳香族化合物に置き換わっても良い。
【0056】
また、式(X−3)において、2個以上のフェノール性水酸基を有する樹脂とイミド骨格との結合が複数存在していても良い。このような構造として、例えば以下の構造を例示することができる。
【0057】
【化16】

(d+e)、f、X及びYは前記と同じである。
【0058】
また、本発明で用いるポリイミド樹脂(A)として、下記一般式(X−6)で表される構造を有するポリイミド樹脂も例示することができる。
【0059】
【化17】

【0060】
一般式(X−6)において、Rxはジメチルビフェニル骨格を有するポリイソシアネート化合物を含む芳香族ポリイソシアネート化合物から2つのイソシアネート基を除いた残基を表す。Xは、1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有し、重量平均分子量が500〜10000である樹脂から2個のフェノール性水酸基を除いた残基を表す。一般式(X−6)中のAは一般式(4−1)、一般式(3−5)、一般式(3−6)及び(3−7)で示される構造からなる群から選ばれる構造であるが、全て一般式(4−1)であることはない。また、nは1〜100である。
【0061】
【化18】

(式中、Xは1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有し、重量平均分子量が500〜10,000である樹脂からから2個のフェノール性水酸基を除いた残基を示す。)
【0062】
【化19】

はテトラカルボン酸無水物から酸無水物基を除いた残基構造を示す。R11はトリカルボン酸無水物から酸無水物基とカルボキシル基とを除いた残基構造を示す。
【0063】
前記一般式(3−5)中のRは、テトラカルボン酸無水物の酸無水物基を除いた残基である。こうした構造としては、例えば以下の構造が例示される。
【0064】
【化20】

【0065】
上述したとおり、一般式(3−6)、一般式(3−7)中のR11は、トリカルボン酸無水物から酸無水物基とカルボキシル基を除いた残基構造である。こうした構造としては、例えば以下の構造が例示される。
【0066】
【化21】

【0067】
また、前記一般式(3−5)で表される構造を有するポリイミド樹脂としては、例えば、下記一般式(3−8)で表される構造を有するポリイミド樹脂等が挙げられる。
【0068】
【化22】

【0069】
(上記式中Rx1およびRx2は同一でも異なっていても良く、ジメチルビフェニル骨格を有するポリイソシアネート化合物から二つのイソシアネート基を除いた残基を示す。Rはテトラカルボン酸無水物から酸無水物基を除いた残基構造を示す。)
【0070】
前記一般式(3−6)、(3−7)で表される構造を有するポリイミド樹脂としては、例えば、それぞれ、下記一般式(3−9)、一般式(3−10)で表される構造を有するポリイミド樹脂等が挙げられる。
【0071】
【化23】

(式中Rx1、Rx2及びR11は上記と同じである。)
【0072】
本発明で用いるポリイミド樹脂(A)は、例えば、1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有し、重量平均分子量が500〜10,000である樹脂(a1)と、ジメチルビフェニル骨格を有するポリイソシアネート化合物(a2)と、酸無水物(a3)とを反応させる製造方法により容易に得ることができる。
【0073】
前記フェノール樹脂(a1)としては、上述のXで例示された樹脂を一種以上使用できる。中でもクレゾールノボラック樹脂が溶剤溶解性に優れる組成物が得られ、かつ得られる硬化物の耐熱性も向上することから好ましい。
【0074】
前記樹脂(a1)以外のフェノール性水酸基を有する化合物も、本発明の効果を損なわない範囲でフェノール樹脂(a1)と共に併用することができる。樹脂(a1)以外のフェノール性水酸基を有する化合物としては、例えば、ハイドロキノン、ビフェノール、テトラメチルビフェノール、エチリデンビスフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、シクロヘキシリデンビスフェノール(ビスフェノールZ)、ジメチルブチリデンビスフェノール、4,4’−(1−メチルエチリデン)ビス〔2,6−ジメチルフェノール〕、4,4’−(1−フェニルエチリデン)ビスフェノール、5,5’−(1−メチルエチリデン)ビス〔1,1’−ビフェニル−2−オール〕、ナフタレンジオール、ジシクロペンタジエン変性ビスフェノール、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナンスレン−10−オキサイドとハイドロキノンとの反応生成物等が挙げられる。
【0075】
前記ジメチルビフェニル基を有するポリイソシアネート化合物(a2)としては、例えば、4,4´−ジイソシアネート−3,3´−ジメチル−1,1´−ビフェニル、4,4´−ジイソシアネート−2,2´−ジメチル−1,1´−ビフェニル、4,4´−ジイソシアネート−3,3´−ジトリフロロメチル−1,1´−ビフェニル、4,4´−ジイソシアネート−2,2´−ジトリフロロメチル−1,1´−ビフェニル等が挙げられる。
中でも、4,4´−ジイソシアネート−3,3´−ジメチル−1,1´−ビフェニルを好ましく使用することができる。
【0076】
また、上記ポリイソシアネート化合物(a2)以外の芳香族ポリイソシアネート化合物も、本発明の効果を損なわない範囲で使用する事ができる。このような化合物としては、例えば、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3′−ジメチルジフェニル−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジエチルジフェニル−4,4′−ジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、1,3−ビス(α,α−ジメチルイソシアナートメチル)ベンゼン、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ジフェニレンエーテル−4,4′−ジイソシアネート、およびナフタレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物;
【0077】
また、芳香族以外のイソシアネートとしてヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、水素添加キシレンジイソシアネート、およびノルボヌレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート化合物等は、本発明の効果を損なわない範囲で使用することが可能である。
【0078】
前記酸無水物(a3)としては、芳香族系の酸無水物化合物を使用することができる。 例えば、1個の酸無水物基を有する酸無水物や2個の酸無水物基を有する酸無水物等が挙げられる。前記1個の酸無水物基を有する酸無水物としては、例えば、無水トリメリット酸、ナフタレン−1,2,4−トリカルボン酸無水物等の芳香族トリカルボン酸無水物等が挙げられる。
【0079】
前記2個の酸無水物基を有する酸無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテル−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ビフェニル−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ビフェニル−2,2′,3,3′−テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン−2,3,6,7−テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、デカヒドロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、4,8−ジメチル−1,2,3,5,6,7−ヘキサヒドロナフタレン−1,2,5,6−テトラカルボン酸二無水物、2,6−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,7−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−テトラクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、フェナントレン−1,3,9,10−テトラカルボン酸二無水物、ベリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、
【0080】
エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、プロピレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、ブタンジオールビスアンヒドロトリメリテート、ヘキサメチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、ポリエチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、ポリプロピレンレングリコールビスアンヒドロトリメリテートやその他アルキレングリコールビスアンヒドロキシトリメリテート等が挙げられる。
【0081】
前記酸無水物(a3)のなかでも、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテル−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ビフェニル−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ビフェニル−2,2′,3,3′−テトラカルボン酸二無水物、およびエチレングリコールビスアンヒドロトリメリテートが好ましい。
【0082】
酸無水物(a3)としては、これらの1種又は2種以上を用いることが可能である。また、芳香族テトラカルボン酸二酸無水物に芳香族トリカルボン酸無水物や芳香族テトラカルボン酸一酸無水物を混合して使用してもよい。
【0083】
先に説明したように、本発明の熱硬化性樹脂組成物に用いるポリイミド樹脂(A)は、樹脂(a1)と、ポリイソシアネート化合物(a2)と、酸無水物(a3)とを反応させる製造方法により得ることができる。
【0084】
前記ポリイミド樹脂の製造方法では、有機溶剤を使用すると、均一な反応を進行できるため好ましい。ここで有機溶剤は、系中にあらかじめ存在させてから反応を行っても、途中で導入してもよい。また、適切な反応速度を維持するためには、系中の有機溶剤の割合は、反応系の80重量%以下であるが好ましく、10〜70重量%であることがより好ましい。かかる有機溶剤としては、原料成分としてイソシアネート基を含有する化合物を使用するため、水酸基やアミノ基等の活性プロトンを有しない非プロトン性極性有機溶剤が好ましい。
【0085】
前記非プロトン性極性有機溶剤としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルフォキシド、スルホラン、およびγ−ブチロラクトンなどの極性有機溶媒を使用することができる。また、上記溶媒以外に、溶解可能であれば、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、および石油系溶剤等を使用しても良い。また、各種溶剤を混合して使用しても良い。
【0086】
かかるエーテル系溶剤としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル等のエチレングリコールジアルキルエーテル類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジ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ブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリ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ブチルエーテル等のポリエチレングリコールジアルキルエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のポリエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
【0087】
プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジブチルエーテル等のポリプロピレングリコールジアルキルエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;低分子のエチレン−プロピレン共重合体等の共重合ポリエーテルグリコールのジアルキルエーテル類;共重合ポリエーテルグリコールのモノアセテートモノアルキルエーテル類;共重合ポリエーテルグリコールのアルキルエステル類;および共重合ポリエーテルグリコールのモノアルキルエステルモノアルキルエーテル類等が挙げられる。
【0088】
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸エチルおよび酢酸ブチル等が挙げられる。
ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、およびシクロヘキサノン等が挙げられる。また、石油系溶剤としては、トルエン、キシレンやその他高沸点の芳香族溶剤等や、ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族および脂環族溶剤を使用することも可能である。
【0089】
本発明で用いるポリイミド樹脂(A)の重量平均分子量は、溶剤溶解性が良好な熱硬化性樹脂組成物が得られ、且つ、種々の物性に優れる硬化塗膜が得られることから、2000〜50,000が好ましく、3,000〜20,000がより好ましい。
【0090】
本発明で用いるポリイミド樹脂(A)のフェノール性水酸基当量は、400〜10,000が好ましい。
【0091】
本発明で用いるポリイミド(A)は、更にベンゾフェノン構造を有するポリイミド樹脂がより耐熱性や低線膨張性を発現することから好ましい。ベンゾフェノン構造を有するポリイミド樹脂は、例えば、前記製法において、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物を必須として用いることにより得る事ができる。
【0092】
ベンゾフェノン構造の含有率は、ポリイミド樹脂の質量を基準として1〜30質量%が耐熱性に優れる硬化物が得られることから好ましく、5〜20質量%が合成安定性に優れることからより好ましい。
【0093】
ベンゾフェノン構造の含有量は、ポリイミド樹脂主鎖への結合箇所が4箇所のベンゾフェノン構造の分子量を178として、ポリイミド樹脂全体の重量に占めるベンゾフェノン構造の割合から算出することができる。
【0094】
また、本発明で用いるポリイミド(A)は、更にトリレン構造、好ましくは、2、4位で主鎖と結合したトリレン構造を有するポリイミド樹脂が溶融付着性と低線膨張性を発現しやすいことから好ましい。2、4位で主鎖と結合したトリレン構造を有するポリイミド樹脂は、例えば、前記製法において、ポリイソシアネート化合物(a2)と併用してトルエンジイソシアネートを用いることにより得る事ができる。
【0095】
トリレン構造の含有量は、トリレン構造の分子量を150として、ポリイミド樹脂全体の重量に占めるトリレン構造の割合から算出することができる。
【0096】
ポリイミド樹脂中のトリレン構造の含有量は、1〜20質量%が合成安定性に優れることから好ましく、2〜14重量%が低線膨張性と合成安定性に優れることからより好ましい。
【0097】
本発明で用いるポリイミド樹脂(A)が有機溶剤に溶解するか否かの判定は、有機溶剤に本発明のポリイミド樹脂濃度を10質量%となるように加え、25℃で7日間時間静置した後、目視にて外観を観察することにより行うことができる。
【0098】
本発明で重量平均分子量(Mw)の測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用い、下記の条件により求めた。
測定装置 : 東ソー株式会社製 HLC−8320GPC、UV8320
カラム : 東ソー株式会社製 SuperAWM−H×2本
検出器 : RI(示差屈折計)及びUV(254nm)
データ処理:東ソー株式会社製 EcoSEC−WorkStation
測定条件: カラム温度 40℃
溶媒 DMF
流速 0.35ml/分
標準 :ポリスチレン標準試料にて検量線作成
試料 :樹脂固形分換算で0.2重量%のDMF溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(注入量:10μl)
【0099】
また、本発明で用いるポリイミド樹脂(A)は、アルキレン構造を有さないポリイミド樹脂が好ましい。
【0100】
本発明で用いるエポキシ樹脂(B)は分子内に2個以上のエポキシ基を有していることが好ましい。こうしたエポキシ樹脂としては、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S型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂;ナフタレン型エポキシ樹脂;フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型ノボラック等のノボラック型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエンと各種フェノール類と反応させて得られる各種ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂のエポキシ化物;フルオレン骨格を有するエポキシ樹脂;10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド等を用いて合成されるリン含有エポキシ樹脂;ネオペンチルグリコ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等の脂肪族エポキシ樹脂;3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス−(3,4−エポキヒシクロヘキシル)アジペート等の脂環式エポキシ樹脂;トリグリシジルイソシアヌレート等のごときヘテロ環含有エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、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、ナフタレン型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる1種以上のエポキシ樹脂が、得られる硬化物が低線膨張でありながら、低温での溶融性に優れる組成物となることから好ましい。
【0101】
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、ナフタレン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる1種以上のエポキシ樹脂を用いることで硬化物が低線膨張で、且つ、低温での溶融性に優れるのは、ポリイミド樹脂(A)が有するビフェニル構造と、エポキシ樹脂が有するビスフェノールAの構造、ビスフェノールFの構造、ビフェニル構造、ナフタレン構造、ノボラック型エポキシ樹脂などが相溶性がよく、溶融時にはエポキシ樹脂がポリイミド樹脂の凝集を妨げると同時に、硬化後にはお互いが密接に相互作用し合い、密な硬化状態を形成するためであると発明者は推測している。
【0102】
前記エポキシ樹脂(B)の含有量は、前記ポリイミド樹脂(A)100質量部に対して10〜200質量%が、硬化物が低線膨張でありながら、低温での溶融性に優れる熱硬化性樹脂組成物が得られることから好ましく、10〜150質量%がより好ましく、10〜100質量%が更に好ましい。
【0103】
また、エポキシ樹脂(B)の粘度は、低温溶融性に優れる組成物となることから、150℃における粘度が12Pa・s以下のエポキシ樹脂が好ましく、10Pa・s以下のエポキシ樹脂がより好ましい。
【0104】
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、更にフェノール化合物を含有させることにより、架橋密度が向上した硬化物が得られる。フェノール化合物としては、例えば、ポリイミド樹脂(A)の製造に併用しても良いフェノール化合物等が挙げられる。
【0105】
また、本発明の熱硬化性樹脂組成物は、更にリン原子を含有する化合物を含有させることにより得られる硬化物の難燃性を向上させることができる。リン原子を含有する化合物としては、例えば、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナンスレン−10−オキサイド、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナンスレン−10−オキサイドとハイドロキノンとの反応生成物等が挙げられる。
【0106】
また、本発明の熱硬化性樹脂組成物は、更にマレイミド化合物を含有させることにより流動性に優れる組成物が得られ、且つ、得られる硬化物の耐熱性も向上させることができる。マレイミド化合物は、例えば、分子量が200〜1,000のものを用いる事により本発明の樹脂組成物の溶融粘度の減少、溶液での安定性向上、Bステージ状態のフィルムのカール性防止、柔軟性の確保などの効果が得られる。分子量は250〜600が好ましく、260〜400がより好ましい。
【0107】
ポリマレイミド化合物としては、例えば、下記式で表される化合物を好ましく使用する事ができる。
【0108】
【化24】

【0109】
(R2)は芳香環を有する2価の有機基を表す。
【0110】
前記式(R2)で表される化合物としては、例えば、以下の化合物等が挙げられる。
【0111】
【化25】

【0112】
〔式中、Rは、単結合あるいはメチレンを示し、Rは、それぞれ水素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基を示し、nは0から4の整数である。〕
【0113】
前記式(b2−1)で表される化合物としては、例えば、以下に示す化合物等が表される。
【0114】
【化26】

【0115】
【化27】

【0116】
【化28】

【0117】
マレイミド化合物の中でも、B−ステージ化した硬化物の溶融粘度が下がり、且つ、完全硬化した硬化物の寸法安定性にも優れる熱硬化型ポリイミド樹脂組成物が得られることからフェニレンビスマレイミドまたはメチルフェニレンビスマレイミドが好ましい。
【0118】
マレイミド化合物の使用量としては、ポリイミド樹脂(A)100質量部に対して5〜200質量部がB−ステージ化した硬化物の溶融粘度が下がり、且つ、完全硬化した硬化物の寸法安定性にも優れる熱硬化型ポリイミド樹脂組成物が得られることから好ましく、10〜100質量部が、更に得られる硬化物の機械物性が強靭になることからより好ましい。
【0119】
また、本発明の熱硬化性樹脂組成物は、更にメラミン樹脂を含有させることにより得られる硬化物の耐熱性を向上させることができる。メラミン樹脂としては、例えば、アルコキシ化メラミン樹脂が挙げられる。アルコキシ化メラミン樹脂は、メラミンやベンゾグアナミン等のトリアジン環含有のアミノ化合物とホルムアルデヒドとの反応により得られるメチロール化合物の一部ないし全部をアルコール化合物との反応により得られるアルコキシ化メラミン樹脂を使用することができる。
【0120】
ここで用いるアルコール化合物としては、炭素原子数が1〜4程度の低級アルコールが使用することができ、具体的には、メトキシメチロール化メラミン樹脂、ブチル化メチロール化メラミン樹脂等使用することができる。分子構造としては、完全にアルコキシ化されても良く、メチロール基が残存していても良く、さらにはイミノ基が残存していても良い。
【0121】
前記アルコキシ化メラミン樹脂の樹脂構造としては、メトキシメチロール化メラミン樹脂がポリイミド樹脂との相溶性と硬化時の硬化性が良好となることから好ましく、さらに好ましくは、メトキシ化率80%以上のメトキシメチロール化メラミン樹脂がより好ましい。
【0122】
また、メラミン樹脂の樹脂構造としては、自己縮合して多核体であっても良い。この時の重合度は相溶性や安定性の面で1〜5程度が好ましく、さらに1.2〜3程度がより好ましい。
【0123】
本発明で用いるアルコキシ化メラミン樹脂の数平均分子量としては、100〜10000のものが使用できる。好ましくは、300〜2000がポリイミド樹脂との相溶性と硬化時の硬化性の面で好ましく、さらに400〜1000がより好ましい。
【0124】
本発明で用いるアルコキシ化メラミン樹脂としては、メラミンやベンゾグアナミン、ホルマリン及びアルコールを同時に仕込んで反応させても、メラミンやベンゾグアナミンとホルマリンを予め反応させてメチロール化メラミン化合物を得てからアルコール化合物とのアルコキシ化を行っても良い。
【0125】
本発明で用いるアルコキシ化メラミン樹脂の市販品としては、例えば、メトキシメチロール化メラミン樹脂としては、具体的には、例えば、日本サイテックインダストリーズ製の商品サイメル300、301、303、305等が挙げられる。また、メチロール基含有のメトキシメチロール化メラミン樹脂としては、例えば、日本サイテックインダストリーズ製の商品サイメル370、771等が挙げられる。イミノ基含有メトキシ化メラミン樹脂としては、例えば、三井サイテック(株)製の商品サイメル325、327、701、703、712等が挙げられる。メトキシ化ブトキシ化メラミン樹脂としては、例えば、日本サイテックインダストリーズ製の商品サイメル232、235、236、238、266、267、285等が挙げられる。ブトキシ化メラミン樹脂としては、例えば、日本サイテックインダストリーズ製の商品ユーバン20SE60等が挙げられる。
【0126】
本発明で用いるメラミン樹脂の使用量は、ポリイミド樹脂の物性とメラミン樹脂の硬化による相乗効果が得られ、特段優れた機械物性と高TGを両立することができることからポリイミド樹脂の樹脂固形分換算で100重量部に対し、1〜30重量部配合するのが好ましく、1〜20重量部がより好ましく、1〜10重量部が更に好ましく、2〜7重量部が特に好ましい。
【0127】
また、本発明の熱硬化性樹脂組成物にホウ酸、直鎖脂肪族系ホウ酸エステルを加えることにより、溶剤中での安定性が良好な熱硬化性樹脂組成物が得られ、且つ、寸法安定性に優れる硬化塗膜が得られる。直鎖脂肪族系ホウ酸エステルの中でも、炭素原子数が4〜20のトリアルキルホウ酸エステルが好ましく、中でも、トリブチルボレート(ホウ酸トリブチル)が好ましい。
【0128】
加えて、本発明の熱硬化性樹脂組成物には、更に、イソシアネート化合物、シリケート、およびアルコキシシラン化合物も添加する事ができる。
【0129】
前記イソシアネート化合物としては、例えば、芳香族系のイソシアネート化合物、脂肪族系のイソシアネート化合物および脂環族系のイソシアネート化合物等が使用できる。好ましくは、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物が好ましい。また、ブロックイソシアネート化合物も使用可能である。
【0130】
上述のアルキルアルコキシシランとしては、例えば、アルキルトリアルコキシシラン、ジアルキルジアルコキシシラン等が挙げられる。
【0131】
前記アルキルトリアルコキシシランとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、フェニルトリメトキシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン、フェニルトリブトキシシラン等が挙げられる。
【0132】
前記ジアルキルジアルコキシシランとしては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチルジブトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジプロポキシシラン、ジエチルジブトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジプロポキシシラン、ジフェニルジブトキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、メチルエチルジエトキシシラン、メチルエチルジプロポキシシラン、メチルエチルジブトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジプロポキシシラン、メチルフェニルジブトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン等が挙げられる。
【0133】
また、アルキルアルコキシシランの縮合物も使用可能であり例えば、前記したアルキルトリアルコキシシランの縮合物や、ジアルキルジアルコキシシランの縮合物等が挙げられる
【0134】
本発明の熱硬化性樹脂組成物としては、該組成物を硬化させた際の硬化物の線膨張係数が50ppm/℃以下となる組成物が好ましい。
【0135】
また、本発明の熱硬化性樹脂組成物には、更に必要に応じて、種々の充填材、有機顔料、無機顔料、体質顔料、防錆剤等を添加することができる。これらは単独でも2種以上を併用してもよい。
【0136】
前記充填材としては、例えば、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化けい素酸粉、微粒状酸化けい素、シリカ、タルク、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルムニウム、雲母、アルミナ等が挙げられる。
【0137】
充填材としては、各種粒子径のものが使用可能であり、本樹脂やその組成物の物性を阻害しない程度に添加することが可能である。かかる適正な量としては、質量で5〜80%程度の範囲であり、好ましくは均一に分散してから使用することが好ましい。分散方法としては、公知のロールによる分散やビーズミル、高速分散等により行うことが可能であり、粒子表面を予め分散処理剤で表面改質しても良い。
【0138】
前記有機顔料としては、アゾ顔料;フタロシアニン・ブルー、フタロシアニン・グリーンの如き銅フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料等が挙げられる。
【0139】
前記無機顔料としては、例えば、黄鉛、ジンククロメート、モリブデート・オレンジの如きクロム酸塩;紺青の如きフェロシアン化物、酸化チタン、亜鉛華、ベンガラ、酸化鉄;炭化クロムグリーンの如き金属酸化物、カドミウムイエロー、カドミウムレッド;硫化水銀の如き金属硫化物、セレン化物;硫酸鉛の如き硫酸塩;群青の如き珪酸塩;炭酸塩、コバルト・バイオレッド;マンガン紫の如き燐酸塩;アルミニウム粉、亜鉛末、真鍮粉、マグネシウム粉、鉄粉、銅粉、ニッケル粉の如き金属粉;カーボンブラック等が挙げられる。
【0140】
また、その他の着色、防錆、体質顔料のいずれも使用することができる。これらは単独でも2種以上を併用してもよい。
【0141】
本発明の熱硬化性樹脂組成物は塗工や成形物とした後、100〜300℃で加熱することで乾燥あるいは硬化させることができる。
【0142】
前記塗膜の形成方法で用いる基材は特に制限無く用いることができる。基材としては、例えば、プラスチック、金属、木材、ガラス、無機材、およびこれら複合材料等が挙げられる。
【0143】
本発明のプリント配線板用層間接着フィルムは、熱硬化性樹脂組成物により形成される層を、キャリアフィルム上に有することを特徴とする。このような接着フィルムは、例えば、本発明の熱硬化性樹脂組成物の層(A層)及び支持体フィルム(B層)からなるフィルム(接着フィルム)の形態を例示することができる。
【0144】
接着フィルムは、種々の方法に従って、例えば、本発明の熱硬化性樹脂組成物を有機溶剤に溶解した樹脂ワニスを調製し、支持体フィルムにこの樹脂ワニスを塗布し、加熱又は熱風吹きつけ等により有機溶剤を乾燥させて樹脂組成物層を形成させることにより製造することができる。
【0145】
支持体フィルム(B層)は、接着フィルムを製造する際の支持体となるものであり、プリント基板の製造において、最終的には剥離または除去されるものである。支持体フィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と略称することがある。)、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、更には離型紙や銅箔等の金属箔などを挙げることができる。なお、銅箔を支持体フィルムとして使用する場合は、塩化第二鉄、塩化第二銅等のエッチング液でエッチングすることにより除去することができる。支持フィルムはマット(mat)処理、コロナ処理の他、離型処理を施してあってもよいが、剥離性を考慮すると離型処理が施されている方がより好ましい。支持フィルムの厚さは特に限定されないが、通常10〜150μmであり、好ましくは25〜50μmの範囲で用いられる。
【0146】
ワニスを調製するための有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、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等の酢酸エステル類、セロソルブ、ブチルカルビトール等のカルビトール類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、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、ガンマブチロラクトン等を挙げることができる。有機溶剤は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0147】
乾燥条件は特に限定されないが、樹脂組成物中への有機溶剤の含有割合が通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下となるように乾燥させる。具体的な乾燥条件は、樹脂組成物の硬化性やワニス中の有機溶媒量によっても異なるが、例えば30〜60質量%の有機溶剤を含むワニスにおいては、通常80〜120℃で3〜13分程度乾燥させることができる。当業者は、簡単な実験により適宜、好適な乾燥条件を設定することができる。
【0148】
樹脂組成物層(A層)の厚さは通常5〜500μmの範囲とすることができる。A層の厚さの好ましい範囲は接着フィルムの用途により異なり、ビルドアップ工法により多層フレキシブル回路基板の製造に用いる場合は、回路を形成する導体層の厚みが通常5〜70μmであるので、層間絶縁層に相当するA層の厚さは10〜100μmの範囲であるのが好ましい。
【0149】
A層は保護フィルムで保護されていてもよい。保護フィルムで保護することにより、樹脂組成物層表面へのゴミ等の付着やキズを防止することができる。保護フィルムはラミネートの際に剥離される。保護フィルムとしては支持フィルムと同様の材料を用いることができる。保護フィルムの厚さは特に限定されないが、好ましくは1〜40μmの範囲である。
【0150】
本発明の熱硬化性樹脂組成物を用いて得られる接着フィルムは特に多層プリント基板の製造に好適に使用することができる。以下に、プリント基板を製造する方法について説明する。本発明の熱硬化性樹脂組成物を用いて得られる接着フィルムは真空ラミネーターにより好適にプリント基板にラミネートすることができる。ここで使用するプリント基板は、主として、エポキシ基板、ガラスエポキシ基板などの繊維強化型プリプレグ、ポリエステル基板、ポリイミド基板、ポリアミドイミド基板、液晶ポリマー基板等の基板の片面又は両面にパターン加工された導体層(回路)はもちろん、回路と絶縁層が交互に層形成され、片面又は両面が回路形成されている多層プリント基板を更に多層化するために使用することもできる。なお回路表面は過酸化水素/硫酸、メックエッチボンド(メック(株)社製)等の表面処理剤により予め粗化処理が施されていた方が絶縁層の回路基板への密着性の観点から好ましい。
【0151】
市販されている真空ラミネーターとしては、例えば、ニチゴー・モートン(株)製 バキュームアップリケーター、(株)名機製作所製 真空加圧式ラミネーター、日立テクノエンジニアリング(株)製 ロール式ドライコータ、日立エーアイーシー(株)製真空ラミネーター等を挙げることができる。
【0152】
ラミネートにおいて、接着フィルムが保護フィルムを有している場合には該保護フィルムを除去した後、接着フィルムを加圧及び加熱しながら回路基板に圧着する。ラミネートの条件は、接着フィルム及び回路基板を必要によりプレヒートし、圧着温度を好ましくは70〜140℃、圧着圧力を好ましくは1〜11kgf/cmとし、空気圧20mmHg以下の減圧下でラミネートするのが好ましい。また、ラミネートの方法はバッチ式であってもロールでの連続式であってもよい。
【0153】
接着フィルムを回路基板にラミネートした後、室温付近に冷却し支持体フィルムを剥離する。次いで、回路基板にラミネートされた熱硬化性樹脂組成物を加熱硬化させる。加熱硬化の条件は通常150℃〜220℃で20分〜180分の範囲で選択され、より好ましくは160℃〜200℃で30〜120分の範囲で選択される。なお支持体フィルムが離型処理やシリコン等の剥離層を有する場合は、熱硬化性樹脂組成物の加熱硬化後あるいは加熱硬化及び穴開け後に支持体フィルムを剥離することもできる。
【0154】
熱硬化性樹脂組成物の硬化物である絶縁層が形成された後、必要に応じて回路基板にドリル、レーザー、プラズマ、又はこれらの組み合わせ等の方法により穴開けを行いビアホールやスルーホールを形成してもよい。特に炭酸ガスレーザーやYAGレーザー等のレーザーによる穴開けが一般的に用いられる。
【0155】
次いで絶縁層(熱硬化性樹脂組成物の硬化物)の表面処理を行う。表面処理はデスミアプロセスで用いられる方法を採用することができ、デスミアプロセスを兼ねた形で行うことができる。デスミアプロセスに用いられる薬品としては酸化剤が一般的である。酸化剤としては、例えば、過マンガン酸塩(過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウム等)、重クロム酸塩、オゾン、過酸化水素/硫酸、硝酸等が挙げられる。好ましくはビルドアップ工法による多層プリント配線板の製造における絶縁層の粗化に汎用されている酸化剤である、アルカリ性過マンガン酸溶液(例えば過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウムの水酸化ナトリウム水溶液)を用いて処理を行うのが好ましい。酸化剤で処理する前に、膨潤剤による処理を行うこともできる。また酸化剤による処理の後は、通常、還元剤による中和処理が行われる。
【0156】
表面処理を行った後、絶縁層表面にメッキにより導体層を形成する。導体層形成は無電解メッキと電解メッキを組み合わせた方法で実施することができる。また導体層とは逆パターンのメッキレジストを形成し、無電解メッキのみで導体層を形成することもできる。導体層形成後、150〜200℃で20〜90分アニール(anneal)処理することにより、導体層のピール強度をさらに向上、安定化させることができる。
【0157】
導体層をパターン加工し回路形成する方法としては、例えば当業者に公知のサブトラクティブ法、セミアディディブ法などを用いることができる。サブトラクティブ法の場合、無電解銅メッキ層の厚みは0.1乃至3μm、好ましくは0.3乃至2μmである。その上に電気メッキ層(パネルメッキ層)を3乃至35μm、好ましくは5乃至20μmの厚みで形成した後、エッチングレジストを形成し、塩化第二鉄、塩化第二銅等のエッチング液でエッチングすることにより導体パターンを形成した後、エッチングレジストを剥離することにより、回路基板を得ることが出来る。また、セミアディティブ法の場合には、無電解銅メッキ層の厚みを0.1乃至3μm、好ましくは0.3乃至2μmで無電解銅メッキ層を形成後、パターンレジストを形成し、次いで電気銅メッキ後に剥離することにより、回路基板を得ることができる。
【0158】
支持体フィルムを耐熱樹脂層(耐熱樹脂フィルム)で置き換えた形態のフィルム、すなわち、本発明の熱硬化性組成物層(A層)及び耐熱樹脂層(C層)からなるフィルムは、フレキシブル回路基板用のベースフィルムとして使用できる。本発明の熱硬化性樹脂組成物層(A層)、耐熱樹脂層(C層)及び銅箔(D層)からなるフィルムも同様にフレキシブル回路基板のベースフィルムとして使用できる。この場合ベースフィルムはA層、C層、D層の順の層構成を有する。以上のようなベースフィルムでは、耐熱樹脂層は剥離されずに、フレキシブル回路基板の一部を構成することとなる。
【0159】
本発明の熱硬化性樹脂組成物の硬化物からなる絶縁層(A´層)が耐熱樹脂層(C層)上に形成されたフィルムは片面フレキシブル回路基板用のベースフィルムとして使用できる。また、A´層、C層及びA´層の順の層構成を有するフィルム、及びA´層、C層及び銅箔(D層)からなり、A´層、C層及びD層の順の層構成を有するフィルムも同様に両面フレキシブル回路基板用のベースフィルムとして使用できる。
【0160】
耐熱樹脂層に用いられる耐熱樹脂は、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、液晶ポリマーなどを挙げることができる。特に、ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂が好ましい。またフレキシブル回路基板に用いる特性上、破断強度が100MPa以上、破断伸度が5%以上、20〜150℃間の熱膨張係数が40ppm以下、およびガラス転移温度が200℃以上又は分解温度が300℃以上である耐熱樹脂を用いるのが好ましい。
【0161】
このような特性を満たす耐熱樹脂としては、フィルム状で市販されている耐熱樹脂を好適に用いることができ、例えば、宇部興産(株)製ポリイミドフィルム「ユーピ レックス−S」、東レ・デュポン(株)製ポリイミドフィルム「カプトン」、鐘淵化学工業(株)製ポリイミドフィルム「アピカル」、帝人アドバンストフィルム(株)製「アラミカ」、(株)クラレ製液晶ポリマーフィルム「ベクスター」、住友ベークライト(株)製ポリエーテルエーテルケトンフィルム「スミライトFS−1100C」等が知られている。
【0162】
耐熱樹脂層の厚さは、通常2〜150μmであり、好ましくは10〜50μmの範囲とするのがよい。耐熱樹脂層(C層)は表面処理を施したものを用いてもよい。表面処理としては、マット(mat)処理、コロナ放電処理、プラズマ処理等の乾式処理、溶剤処理、酸処理、アルカリ処理等の化学処理、サンドブラスト処理、機械研磨処理などが挙げられる。特にA層との密着性の観点から、プラズマ処理が施されているのが好ましい。
【0163】
絶縁層(A´)と耐熱樹脂層(C)からなる片面フレキシブル回路基板用のベースフィルムは以下のようにして製造することができる。まず、前述した接着フィルムと同様に、本発明の熱硬化性樹脂組成物を有機溶剤に溶解した樹脂ワニスを調製し、耐熱樹脂フィルム上にこの樹脂ワニスを塗布し、加熱又は熱風吹きつけ等により有機溶剤を乾燥させて熱硬化性樹脂組成物層を形成させる。有機溶剤、乾燥条件等の条件は前記接着フィルムの場合と同様である。樹脂組成物層の厚さは5〜15μmの範囲とするのが好ましい 。
【0164】
次に熱硬化性樹脂組成物層を加熱乾燥させ、熱硬化性樹脂組成物の絶縁層を形成させる。加熱硬化の条件は通常150℃〜220℃で20分〜180分の範囲で選択され、より好ましくは160℃〜200℃で30〜120分の範囲で選択される。
【0165】
絶縁層(A´層)、耐熱樹脂層(C)層及び銅箔(D層)の3層からなる両面フレキシブル回路基板用フィルムのベースフィルムの製造は、耐熱樹脂層(C層)と銅箔(D層)よりなる銅張積層フィルム上に樹脂組成物を層形成し、上記と同様にして製造すればよい。銅張積層フィルムとしては、キャスト法2層CCL(Copper-clad laminate)、スパッタ法2層CCL、ラミネート法2層CCL、3層CCLなどが挙げられる。銅箔の厚さは12μm、18μmのものが好適に使用される。
【0166】
市販されている2層CCLとしては、エスパネックスSC(新日鐵化学社製)、ネオフレックスI<CM>、ネオフレックスI<LM>(三井化学社製)、S´PERFLEX(住友金属鉱山社製)等が挙げられ、また市販されている3層CCLとしては、ニカフレックスF−50VC1(ニッカン工業社製)等が挙げられる。
【0167】
絶縁層(A´層)、耐熱樹脂層(C層)及び絶縁層(A´層)の3層からなる両面フレキシブル回路基板用フィルムのベースフィルムの製造は以下のようにして行うことができる。まず前述した接着フィルムと同様に、本発明の熱硬化性樹脂組成物を有機溶剤に溶解した樹脂ワニスを調製し、支持体フィルム上にこの樹脂ワニスを塗布し、加熱又は熱風吹きつけ等により有機溶剤を乾燥させて樹脂組成物層を形成させる。有機溶剤、乾燥条件等の条件は前記接着フィルムの場合と同様である。樹脂組成物層の厚さは5〜15μmの範囲とするのが好ましい。
【0168】
次に、この接着フィルムを耐熱樹脂フィルムの両面にラミネートする。ラミネートの条件は前記と同様である。また耐熱フィルムの片面に予め樹脂組成物層が設けられていれば、ラミネートは片面のみでよい。次に樹脂組成物層を加熱硬化させ、樹脂組成物の層である絶縁層を形成させる。加熱硬化の条件は通常150℃〜220℃で20分〜180分の範囲で選択され、より好ましくは160℃〜200℃で30〜120分の範囲で選択される。
【0169】
フレキシブル回路基板用のベースフィルムからフレキシブル回路基板を製造する方法について説明する。A´層、C層及びA´層からなるベースフィルムの場合は、まず加熱硬化後、回路基板にドリル、レーザー、プラズマ等の方法により穴開けし、両面の導通のためのスルーホールを形成する。A´層、C層及びD層からなるベースフィルムの場合は、同様の方法により穴開けし、ビアホールを形成する。特に炭酸ガスレーザーやYAGレーザー等のレーザーによる穴開けが一般的に用いられる。
【0170】
次いで絶縁層(樹脂組成物の層)の表面処理を行う。表面処理については、前述した接着フィルムの場合と同様である。表面処理を行った後、絶縁層表面にメッキにより導体層を形成する。メッキによる導体層形成については、前述した接着フィルムの場合と同様である。導体層形成後、150〜200℃で20〜90分アニール処理することにより、導体層のピール強度をさらに向上、安定化させることができる。
【0171】
次に、導体層をパターン加工し回路形成しフレキシブル回路基板とする。A層、C層及びD層からなるベースフィルムを使用した場合は、D層である銅箔にも回路形成を行う。回路形成の方法としては、例えば当業者に公知のサブトラクティブ法、セミアディディブ法などを用いることができる。詳細は前述の接着フィルムの場合と同様である。
【0172】
このようにして得られた片面又は両面フレキシブル回路基板は、例えば、前述したように、本発明の接着フィルムを用いて多層化することで、多層フレキシブル回路基板を製造することができる。
【0173】
また、本発明の樹脂組成物は半導体とサブストレート基板間の応力緩和層を形成するための材料としても有用である。例えば、前記と同様にして、本発明の樹脂組成物を用いて得られた接着フィルムによりサブストレート基板の最も上部の絶縁層の全部または一部を形成し、半導体を接続することにより、該樹脂組成物の硬化物を介して半導体とサブストレート基板が接着された半導体装置を製造することができる。この場合、接着フィルムの樹脂組成物層の厚みは10〜1000μmの範囲で適宜選択される。本発明の樹脂組成物はメッキにより導体層の形成が可能であり、サブストレート基板上に設けた応力緩和用の絶縁層上にも簡便にメッキにより導体層を形成し回路パターンを作製することも可能である。
【実施例】
【0174】
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。例中特に断りの無い限り「部」、「%」は質量基準である。
【0175】
合成例1〔ポリイミド樹脂(A)の合成〕
攪拌装置、温度計およびコンデンサーを付けたフラスコに、第1表で示される原料組成により仕込みを行い、攪拌を行いながら発熱に注意して2時間かけて150℃まで昇温した後、この温度で5時間反応させた。反応は炭酸ガスの発泡とともに進行し、系内は茶色の液体となった。この液体をポリイミド樹脂(A1)溶液と略記する。この溶液中のポリイミド樹脂(A1)の含有量は28%であった。
【0176】
得られたポリイミド樹脂(A1)の溶液をKBr板に塗装し、溶剤を揮発させた試料の赤外線吸収スペクトルを測定した結果、イソシアネート基の特性吸収である2270cm−1が完全に消滅し、725cm−1と1780cm−1と1720cm−1とにイミド環の特性吸収が確認された。また炭酸ガスの発生量は、フラスコ内容重量の変化で追跡し、表1にまとめて示す。いずれの合成においてもイソシアネート基の全量である全量がイミド結合およびアミド結合に変換していると結論された。
【0177】
第1表に使用した原料と共に、ジメチルビフェニル骨格の樹脂中への導入量、対数粘度及び重量平均分子量を示す。
【0178】
合成例2〜7(同上)
第1表に示す配合を用いた以外は合成例1と同様にしてポリイミド樹脂(A2)の溶液〜ポリイミド樹脂(A7)の溶液を得た。合成例1と同様にジメチルビフェニル骨格の樹脂中への導入量、対数粘度及び重量平均分子量を示す。
【0179】
【表1】

【0180】
合成例8〜10〔比較対象用ポリイミド樹脂(a)の合成〕
第2表に示す配合を用いた以外は合成例1と同様にして比較対照用ポリイミド樹脂(a1)の溶液〜ポリイミド樹脂(a3)の溶液を得た。合成例1と同様にジメチルビフェニル骨格の樹脂中への導入量、対数粘度及び重量平均分子量を示す。
【0181】
【化29】

【0182】
第1表及び第2表の脚注
CNPHE1(MW700) :クレゾールノボラック型フェノール樹脂 重量平均分子量700 水酸基当量=117g/eq.
CNPHE2(MW3000) :クレゾールノボラック型フェノール樹脂 重量平均分子量3000 水酸基当量=117g/eq.
PNPHE(MW8000) :フェノールノボラック型フェノール樹脂 重量平均分子量8000 水酸基当量=104g/eq.
BPAPHE(MW1000) :ビスフェノールAノボラック型フェノール樹脂 重量平均分子量1000 水酸基当量=118g/eq.
NPPHE(MW600) :ナフタレン−フェノール共ノボラック型フェノール樹脂 重量平均分子量600 水酸基当量=210g/eq.
NPPHE(MW3000) :ナフタレン−フェノール共ノボラック型フェノール樹脂 重量平均分子量3000 水酸基当量=210g/eq
BPPHE(MW1000) :ビフェノール−フェノール共ノボラック型フェノール樹脂 重量平均分子量1000 水酸基当量=198g/eq
TODI:4,4´−ジイソシアネート−3,3´−ジメチル−1,1´−ビフェニル
TDI:トリレンジイソシアネート
TMA:無水トリメリット酸
BTDA:ベンゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物
DMAC:ジメチルアセトアミド
MDI:ジフェニルメタンジイソシアネート
TMAH:水添無水トリメリット酸
HCAHQ:9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナントレン−10−オキサイドとハイドロキノンとの反応物
BP:ビフェノール
GBL:γーブチロラクトン
【0183】
試験例1〜10(溶剤への溶解安定性の評価)
合成例1〜10で得られたポリイミド樹脂の溶液を25℃で7日放置後、樹脂溶液の外見を目視で観察した。観察結果を第3表に示す。
【0184】
【表2】

【0185】
ポリイミド樹脂(a2)は、明らかにチキソ性が初期に比較して大きくなっている。ポリイミド樹脂(a3)に関しては、プリン状の固化の現象を確認した。但し、(a2),(a3)共に80℃で1時間加温することで流動性は回復した。
【0186】
実施例1〜17及び比較例1〜10
第4表及び第5表に示す割合でポリイミド樹脂の溶液、エポキシ樹脂及び添加剤を配合し、本発明の熱硬化性樹脂組成物を得た。得られた組成物を用いて得られた硬化物の耐熱性、寸法安定性、難燃性ならびにB−ステージ化したフィルムの溶融性を下記方法に従って評価した。評価結果を第4表及び第5表に示す。
【0187】
<耐熱性及び寸法安定性の評価>
耐熱性は硬化物のハンダ耐熱試験を行うとともに、硬化物のTgを測定することにより評価した。寸法安定性は硬化物の線膨張係数を測定することにより評価した。
【0188】
・ハンダ浴による耐熱性の評価方法
樹脂組成物を硬化後の膜厚が30μmになるように5cm×10cm×40ミクロン厚の銅泊(JX日鉱日石金属株式会社製:電解銅箔JTC1.0Oz)に塗装し、120℃の乾燥機で10分間乾燥した後、室温まで冷却した。ついで同じ銅箔を樹脂面に置き、真空プレス機にて(銅箔/樹脂/銅箔)の積層体を作製した。真空プレスの条件としては、減圧条件下(3〜10ヘクトパスカル)、1.5MPaの荷重をかけながら、30℃〜175℃まで47分間かけて昇温し、同一圧力下、175℃で1時間保持して熱硬化させた。
こうして得られた積層体を2cm×5cmの短冊状に切り出し、初期外観として銅箔同士の接着性や外観を評価した。さらにハンダ試験として270℃の溶融ハンダに30秒浸漬し、室温に冷却し、このハンダ浴の浸漬操作を合計3回行い、硬化塗膜の外観について以下の評価基準で評価した。
【0189】
初期外観
◎:積層体に外観異常は見られない。銅箔は樹脂で良く接着している。
○:積層体にフクレ、はがれ等異常が若干見られる。あるいは銅箔の接着不良の箇所が一部ある。
△:積層体にフクレ、はがれ等異常が多く見られる。あるいは、銅箔は簡単に剥離してしまう。
×:積層体にフクレ、はがれ等異常が見られる。あるいは、銅箔は樹脂で接着していない。
【0190】
ハンダ耐熱性
◎:積層体に外観異常は見られない。
○:積層体にフクレ、はがれ等異常が若干見られる。
△:積層体にフクレ、はがれ等異常が多く見られる
×:積層体にフクレ、はがれ等異常が見られる。
【0191】
・TG及び線膨張係数の測定方法
熱硬化性樹脂組成物を硬化後に得られる塗膜の膜厚が30μmになるようにアルミ基板上に塗装した。次いで、この塗装板を50℃の乾燥機で30分間、100℃の乾燥機で30分間、200℃の乾燥機で60分間乾燥して塗膜(フィルム)を作成した。室温まで冷却した後、塗膜(フィルム)を所定の大きさに切り出し、基板から単離して測定用試料とした。
セイコー電子(株)製熱分析システムTMA−SS6000を用いて、試料長10mm、昇温速度10℃/分、荷重30mNの条件でTMA(Thermal Mechanical Analysis)法により測定した。なお、TGは、TMA測定での温度−寸法変化曲線からその変極点を求め、その温度をTGとした。さらに線膨張係数に使用した温度域は20〜150℃での試料長の変位より求めた。TGが高いほど耐熱性に優れ線膨張係数が小さいほど寸法安定性に優れることを示す。
【0192】
<硬化物の難燃性の評価>
熱硬化性樹脂組成物の硬化塗膜の膜厚が30μmになるようにブリキ基板上に塗装した。次いで、この塗装板を50℃の乾燥機で30分間、100℃の乾燥機で30分間、200℃の乾燥機で60分間乾燥して塗膜(フィルム)を作成した。室温まで冷却した後、剥離した硬化塗膜を幅10mm、長さ80mmの短冊状に切り出し、測定用試料とした。上記短冊試料の長手方向の片末端をクランプに固定し、もう一方の末端を下方向で地面に垂直になるようにセットした。ライターでこの下部末端に着火して試料の燃焼挙動を観察した。着火部からの燃焼距離の試験の平均値を求め、下記基準に従い評価した。
【0193】
◎:5回の試験の試料の燃焼距離の平均値が2cm未満である。
○:5回の試験の試料の燃焼距離の平均値が2cm以上4cm未満である。
△:5回の試験の試料の燃焼距離の平均値が4cm以上6cm未満である。
×:5回の試験の試料の燃焼距離の平均値が6cm以上である。
【0194】
<B−ステージ化したフィルムの溶融性の評価>
1.接着フィルムの作成
熱硬化性樹脂組成物をPETフィルム(厚さ125μm)上に、乾燥後の樹脂組成物層の厚みが25μmとなるようにアプリケーターにて均一に塗布し、100℃で5分間乾燥させ、接着フィルムを得た。
【0195】
2.接着フィルムの溶融接着試験
あらかじめ120℃に加熱した電解銅箔(厚さ18μm、表面粗さ:M面Rz 7.4μm, S面Ra 0.21μm)に上記の接着フィルムを樹脂面が銅と接するように重ね合わせ、0.1MPaの圧力にて1分間熱プレスした。その後、PETフィルムをはがし、さらに200℃にて60分加熱することで樹脂組成物を本硬化させた。この試験片に対し、JIS K 5400 8.5.2(付着性 碁盤目テープ法)に従いテープ剥離試験を実施し、溶融接着性として以下の評価基準にて評価を行った。
【0196】
◎:本硬化後、テープ剥離を実施して欠損部分の面積が試験実施面積に対して5%未満。
○:本硬化後、テープ剥離を実施して欠損部分の面積が試験実施面積に対して5%以上。
×:本硬化前、PETフィルムをはがした段階で樹脂が銅箔に全く付着していない。
【0197】
【表3】

【0198】
【表4】

【0199】
第4表、第5表の脚注
HP4710:DIC(株)製 ナフタレン型エポキシ樹脂 エピクロンHP4710(エポキシ当量 173 g/eq)
HP4032:DIC(株)製 ナフタレン型エポキシ樹脂 エピクロンHP4032(エポキシ当量 152 g/eq)
BPAEPOXY:DIC(株)製 ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂 エピクロン850−S(エポキシ当量 188g/eq)
リン含有化合物:9,10−ジヒドロキシ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド
マレイミド1: m−フェニレンビスマレイミド
マレイミド2: 4−メチル−1,3−フェニレンビスマレイミド
メラミン樹脂: 三井サイテック(株)社製:サイメル303 メチル化メラミン樹脂

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で表される構造と、5員環イミド骨格に直結するジメチルビフェニル骨格を有し、該ジメチルビフェニル骨格の含有率が20〜40質量%であるポリイミド樹脂(A)と、エポキシ樹脂(B)とを含有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
【化1】

(式中、Xは1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有し、重量平均分子量が500〜10,000である樹脂から2個のフェノール性水酸基を除いた残基を示す。)
【請求項2】
前記ポリイミド樹脂(A)が、芳香族ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート、芳香族ポリカルボン酸無水物を含むポリカルボン酸及び2個以上のフェノール性水酸基を有し重量平均分子量が500〜10,000である樹脂を反応させて得られ、該芳香族ポリイソシアネートと芳香族ポリカルボン酸無水物の合計の使用量が、該ポリイソシアネートとポリカルボン酸無水物の合計の使用量に対して90〜100質量%である請求項1記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項3】
前記ポリイミド樹脂(A)のジメチルビフェニル骨格の含有量が、25〜40質量%で、対数粘度が0.05〜0.8dl/gである請求項1記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項4】
前記2個以上のフェノール性水酸基を有し重量平均分子量が500〜10,000である樹脂が、フェノール樹脂、ナフトール樹脂及びビフェノール樹脂からなる群から選ばれる一種以上の樹脂である請求項2記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項5】
前記ポリイミド樹脂(A)が、更にベンゾフェノン構造を有する請求項1記載の熱可塑性樹脂組成物
【請求項6】
前記ポリイミド樹脂(A)が、更にトリレン構造を有する請求項1記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項7】
前記芳香族ポリイソシアネートが4,4´−ジイソシアネート−3,3´−ジメチル−1,1´−ビフェニルを用いて得られる請求項2項記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項8】
前記エポキシ樹脂(B)が、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、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂及びナフタレン型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる1種以上のエポキシ樹脂である請求項1記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項9】
更に、フェノール化合物を含有する請求項1〜8のいずれか1項記載の熱硬化性樹脂組成物
【請求項10】
更に、リン原子を含む化合物を含有する請求項1〜8のいずれか1項記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項11】
更に、マレイミド化合物を含有する請求項1〜8のいずれか1項記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項12】
更にメラミン樹脂を含有する請求項1〜8のいずれか1項記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項13】
請求項1〜12のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物により形成される層を、キャリアフィルム上に有することを特徴とするプリント配線板用層間接着フィルム。

【公開番号】特開2013−100419(P2013−100419A)
【公開日】平成25年5月23日(2013.5.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−245463(P2011−245463)
【出願日】平成23年11月9日(2011.11.9)
【出願人】(000002886)DIC株式会社 (2,597)
【Fターム(参考)】