JP4849762B2

JP4849762B2 - 芳香族系樹脂組成物、耐熱性シート及びフレキシブル回路基板補強用シート

Info

Publication number: JP4849762B2
Application number: JP2002350411A
Authority: JP
Inventors: 有弘金田; 剛志武中
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2022-12-02
Also published as: JP2004182832A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエーテル芳香族ケトン樹脂とポリサルフォン樹脂またはポリエーテルイミド樹脂の少なくとも２種類以上からなる樹脂を基材とし耐熱性、機械特性、熱的特性、成形加工性に優れた特性を有する樹脂組成物からなる耐熱シートに関するものである。特に耐リフロー性、打ち抜き性に優れたフレキシブル回路基板の補強板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ポリエーテル芳香族樹脂は機械的、化学的、熱的性質および耐摩耗性に優れたエンジニアリングプラスチックとして良く知られている。さらにそれら樹脂の用途を広げる為に、ポリエーテル芳香族ケトン樹脂やポリエーテルイミド樹脂のようなスーパーエンプラ樹脂にフィラーを添加し、その諸物性を改良する試みがなされている。例えば、各種無機繊維フィラーを添加しその機械強度や耐熱性を向上させる試みが特許文献１に記載されている。フレキシブル回路基板補強用シートに使用される材料は、その工程における耐熱温度とコストにより、一般に銅、銅合金、アルミニウム、ステンレス等の金属板の他、セラミック板、樹脂シート等が使用されている。耐熱樹脂フィルムとして熱硬化型ポリイミドフィルムやガラス繊維強化エポキシ樹脂等が主に使用されている。熱硬化型ポリイミドフィルムではそのコストと吸湿性が、ガラス繊維強化エポキシ樹脂では加工性に課題が残っている。特に熱硬化型ポリイミドフィルムは溶剤キャスト製法によるため比較的厚みの厚い領域では生産性が悪く、コストが高いものになる。
【０００３】
熱可塑性樹脂に繊維状の強化繊維材を添加して用いる場合、得られた樹脂成形品の収縮率の異方性が大きく、使用環境下での雰囲気温度が上昇したときの寸法安定性が低下する。精度の高い寸法精度を必要とする用途においては使用が困難であった。また、これらの繊維状強化材は樹脂の流動性を悪化させる為、特に溶融押出加工においては、加工を困難にする欠点があった。
【０００４】
機械強度改良を目的として、ガラス繊維やカーボン繊維等をポリエーテル芳香族ケトン樹脂やポリエーテルイミド樹脂に添加する試みがなされているが、溶融押出シート・フィルム加工で良好な外観が得られないだけでなく、流動性の悪化により量産が困難であった。また、流動性良好な粒子状フィラーを添加する検討がなされているが、寸法安定性が向上しにくいという欠点があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−２２８５４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点を解決し、耐熱性、機械特性、成形性、寸法安定性に優れ、添加されたフィラー類がベース樹脂に対して均一に分散し凝集がおきにくく、加工作業性、特に打ち抜き性に優れかつベース樹脂からの脱落が起こらない、成形可能で耐熱性、機械強度に優れかつ低コストで生産可能なフィルム・シート用樹脂組成物を提供し、そのフィルム・シートを場合によっては二次加工を施し、フレキシブル回路基板補強用シートを提供する。二次加工としては熱処理や表面改質処理等があるが、特に限定するものではない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、
［１］ポリエーテル芳香族ケトン樹脂とガラス転移温度１００℃以上の熱可塑性樹脂との少なくとも２種類の樹脂からなる樹脂成分１００重量部に対して、板状のフィラーを５重量部〜５０重量部含有してなることを特徴とする芳香族系樹脂組成物、
［２］ガラス転移温度１００℃以上の熱可塑性樹脂がポリサルフォン系樹脂またはポリエーテルイミド樹脂からなる［１］項記載の芳香族系樹脂組成物、
［３］ポリエーテル芳香族ケトン樹脂が式（１）または式（２）で表される繰り返し単位を有する［１］または［２］項記載の芳香族系樹脂組成物、
【０００８】
【化１３】

【０００９】
【化１４】

【００１０】
［４］ポリサルフォン樹脂が式（３）〜式（１０）のいずれかで表される繰り返し単位を有する［１］［２］または［３］項記載の芳香族系樹脂組成物、
【００１１】
【化１５】

【００１２】
【化１６】

【００１３】
【化１７】

【００１４】
【化１８】

【００１５】
【化１９】

【００１６】
【化２０】

【００１７】
【化２１】

【００１８】
【化２２】

【００１９】
［５］ポリエーテルイミド樹脂が式（１１）又は（１２）で表される繰り返し単位を有する［１］［２］［３］または［４］項記載の芳香族系樹脂組成物、
【００２０】
【化２３】

【００２１】
【化２４】

【００２２】
［６］板状フィラーの平均粒径が1〜１０μｍである［１］［２］［３］または［４］項記載の芳香族系樹脂組成物、
［７］［１］［２］［３］［４］［５］または［６］項記載の芳香族樹脂組成物よりなるフィルムまたはシート、
［８］フィルムまたはシートの線膨張係数が４５ｐｐｍ以下である［７］項記載のフィルムまたはシート、
［９］［７］項記載のフィルムまたはシートからなるフレキシブル回路基板補強用シート、
［１０］［８］項記載のフィルムまたはシートからなるフレキシブル回路基板補強用シート
である。
【００２３】
本発明における芳香族系樹脂からなるシートの厚みは、特に限定されるものではないが１００μｍ以上であることが望ましい。また、シートの層構成としては、本発明における樹脂の単層シートまたは本発明における樹脂からなる層を含む多層シートまたはそれらのシートに他の材料組成シートをラミ等の加工方法により順次多層化したものを用いても良い。いずれもその厚み、層構成、生産方法については限定されるものではない。
【００２４】
本発明に用いるポリエーテル芳香族ケトン樹脂は特に限定されるものではないが、式（１）または式（２）で表される繰り返し単位を有することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物でありことが好ましい。例えば、式（１）の構造を持つものとしてＶＩＣＴＲＥＸ社製ＰＥＥＫ（商品名）等がある。
尚、繰り返し単位（１）、（２）の他に以下の繰り返し単位を含ませることも可能である。
【００２５】
【化２５】

（また式中、Ａは直接結合、Ｏ、Ｓ、ＳＯ₂、ＣＯまたは二価の炭化水素基を示し、ＱおよびＱ’はそれぞれＳＯ₂またはＣＯであり、Ａｒ’は二価の芳香族基であり、ｍは０，１，２または３である。）
【００２６】
本発明におけるガラス転移温度が１００℃以上の樹脂として用いるポリサルフォン樹脂は特に限定されるものではないが、式（３）〜（１０）のいずれかで表わされる繰り返し単位を有するポリサルフォン樹脂が特に好ましい。好ましくはガラス転移温度が１７０℃以上、更に好ましくは２００℃以上である。
【００２７】
本発明におけるガラス転移温度が１００℃以上の樹脂として用いるポリエーテルイミド樹脂は特に限定されるものではないが、式（１１）または（１２）で表される繰り返し単位を有するものが特に好ましい。好ましくはガラス転移温度が２００℃以上、更に好ましくは２４０℃以上である。これらの構造を持つものとして米国ＧＥ社製ウルテム（商品名）等がある。
【００２８】
本発明における板状フィラーの添加量は樹脂成分１００重量部に対して、５重量部〜５０重量部であり、好ましくは１０重量部〜４０重量部である。
【００２９】
本発明における板状フィラーの添加量が樹脂成分に対して下限値より少ない場合は、得られる樹脂組成物の生産性、コスト、耐熱性、耐薬品性、寸法安定性の改良効果が発現しにくくなり好ましくない。また、上限値より多い場合には樹脂組成物の成形加工性が悪くなり好ましくない。
【００３０】
本発明に用いる板状フィラーは、平均粒子径が０．１μｍ〜２０μｍのものを用いることが好ましい。さらに好ましくは平均粒子径が１μｍ〜１０μｍであり、最も好ましくは２μｍ〜８μｍである。
【００３１】
本発明に用いる板状フィラーの平均粒子径が下限値より小さい場合には、樹脂に対して生産性、コスト、耐熱性、耐薬品性、寸法安定性等の性能を向上させるに至らず、また、溶融加工時の流動性が悪化し加工が困難となるため好ましくない。
【００３２】
本発明に用いる板状フィラーの平均粒子径が上限値より大きな場合、成形品の外観が好ましくなく表面の平滑性が得られにくくなり、また、溶融加工時の流動性が悪化し加工が困難となり好ましくない。
【００３３】
本発明に用いる板状フィラーは、樹脂組成物の寸法安定性を飛躍的に向上することができる。この板状フィラーは、使用環境温度域において樹脂固有の線膨張挙動を抑制する効果を有する為、また、樹脂の軟化を抑制する効果を有する為、機械特性と寸法安定性を向上させることができる。
【００３４】
本発明に用いる板状フィラーは、基材樹脂に対する分散性に優れ、樹脂中に均一に分散させることができる為、樹脂組成物全体に均等に良好な特性を付与させることが可能となる。
【００３５】
本発明に用いる板状フィラーは、アスペクト比が１０以上であることが好ましい。この場合、板状フィラーのアスペクト比は、平均粒子径／板状フィラーの平均厚みで表わされる。アスペクト比が１０未満であると、線膨張の低減効果が有効に発現しにくいという問題が生じるため好ましくない。
【００３６】
なお、本発明に用いる板状フィラーとしては、特に限定されるものではないが、酸化ケイ素、酸化アルミ、酸化マグネシウムを主成分とするものが使用可能である。
本発明における樹脂組成物は、樹脂と板状フィラーが均一に混合していることが望ましい。
【００３７】
本発明の効果を阻害しない限り、必要に応じて繊維補強材（ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウム繊維、セラミック質繊維、アラミド繊維、ボロン繊維等）、粒状または鱗片状強化材（炭酸カルシウム、クレー、タルク、マイカ、グラファイト炭素系、二硫化モリブデン等）、導電性向上材（カーボン、酸化亜鉛、酸化チタン等）、熱伝導性向上剤（粉末状金属酸化物等）、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、滑材、離型剤、染料、顔料、他の熱可塑性樹脂（ポリアミド系、ポリカーボネート系、ポリアセタール系、ＰＥＴ系、ＰＢＴ系、ポリアリレート系、ポリフェニレンサルファイド系、ポリイミド系、フッ素系、ポリエーテルニトリル系、液晶ポリマー系等）、熱硬化性樹脂（フェノール系、エポキシ系、ポリイミド系、シリコン系、ポリアミドイミド系等）を併用しても良い。また、各充填材に対して表面処理を行っても良い。
【００３８】
本発明における芳香族樹脂組成物と板状フィラーの添加混合・混錬方法は特に限定されることはなく各種混合・混錬手段が用いられる。例えば、各々別々に溶融押出し機に供給して混合しても良い、またあらかじめ紛体原料のみをヘンシェルミキサー、ボールミキサー、ブレンダー、タンブラー等の混合機を利用して乾式予備混錬し、溶融混錬機にて溶融混錬することができる。成形方法としては基材となる樹脂に適当な成形方法を適用することができる。たとえば射出成形、溶融押出し成形、注型成形、圧縮成形、焼結成形、紛体塗装等の各種成形方法である。
好ましい実施形態としては本発明における芳香族樹脂組成物は溶融押出成形によりフィルム・シート化されるものが好ましいが、その押出方法、引き取り方法については特に限定するものではない。
【００３９】
本発明の前記材料からなるのシートの製法は、溶融押出直後に引き取り冷却ロールにより冷却固化させる方法が好ましい。冷却ロールの表面を平滑にしておくことで、溶融樹脂が固化する際にロール表面の平滑性をシート表面へ転写させることが可能である。また、冷却ロールの表面をマット加工し、所定の表面粗さを有するシート表面を得る事も可能である。
【００４０】
本発明のフィルムまたはシートの線膨張係数は４５ｐｐｍ以下であることが好ましい。線膨張係数が４５ｐｐｍを越えると、フレキシブル回路基板との寸法変化の違いが大きくなり、リフロー等の熱処理後に反りが発生するという問題が生じ好ましくない。
【００４１】
フレキシブル回路基板生産工程で打ち抜き性が要求される工程としては、フレキシブル回路基板の形状に従って所定の形状にシートを打ち抜く工程である。耐熱性が要求される工程としては、特に半田リフロー加熱工程等があげられ、特に本発明の樹脂シートの耐熱が要求される具体的な工程である。ただし本発明の実施においては、特に限定されるものではない。
【００４２】
【実施例】
以下に実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は実施例により限定されるものではない。
【００４３】
実施例にて使用した原材料に関しては以下のとおりである。
＊１：ポリエーテル芳香族ケトン樹脂
ＶＩＣＴＲＥＸ製ＰＥＥＫ４５０Ｇ（商品名）
＊２：ポリサルフォン樹脂
ソルベイアドバンストポリマーズ製ＵＤＥＬＰ−１７００ＮＴ（商品名）
ガラス転移温度：１９０℃
＊３：ポリエーテルイミド樹脂
ＧＥ製ＵＬＴＥＭ１０００−１０００ガラス転移温度：２１０℃
＊４：ポリエーテルイミド樹脂
ＧＥ製ＸＨ６０５０ガラス転移温度：２４８℃
＊５：ガラス繊維（繊維状）
旭硝子製ＲＥＳ−ＴＰ２９
＊６：アルミナ粒子（粒子状）
アドマテックス製ＡＯ−５０２
＊７：板状タルク（板状）
日本タルク製ＭＳ−１
【００４４】
表に示す各材料を２軸混錬押出機を用いて溶融混錬し、ペレットを製造した。各実施例、および比較例の組成欄の数値は重量部を示す。製造したペレットを単軸押出機とＴ型ダイス等を用いて溶融押出加工により、また熱プレス加工によりシート状サンプルを得た。
【００４５】
各種評価については下記に基づき実施した。
（１）線膨張係数：熱機械分析測定試験機を用い、サンプルの線膨張係数を測定（ＪＩＳＫ７１９６準拠）した。
（２）耐熱性（耐リフロー性）：ＩＲリフロー機（最大温度２６０℃×１分）にて処理し、サンプル形状変化について、変形のないものを○、変形少ないものを△、変形するものを×とした。
（３）成形性：二軸混錬機および単軸混錬機でのストランド加工およびシート加工成形を行い得られたサンプルの外観を目視で評価。外観良好なものを○、表面粗さの大きいもの、または安定した成形品が得られないものについて×とした。
（４）打ち抜き性：サンプルを打ち抜いた時のサンプル外観にて判定した。割れ・欠け個所無いものを○、割れ・欠け個所が１〜２箇所あるものを△、割れ・欠け個所が多数あるものを×とした。
【００４６】
本発明の実施例１〜７と比較例１〜３を比較すると、芳香族樹脂単独で用いた比較例１〜３では線膨張係数が大きく、耐熱性もあまりよくない。板状フィラーを添加することで成形性を損なわずに、耐熱性が向上することがわかる。
【００４７】
本発明の比較例４、５について、板状フィラーの添加量が少ない場合には耐熱性改善の効果を発揮できず、また添加量が多すぎる場合には成形性が非常に悪い為加工が困難となることがわかる。
【００４８】
本発明の比較例６、７について、繊維状フィラーは加工性に難があり、特に厚みの薄いフィルムの加工が困難であった。粒子状フィラーは線膨張係数の低減効果があまり見られず、耐熱性も良好とはいえないことが分かる。
【００４９】
【表１】

【００５０】
【表２】

【００５１】
【表３】

【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における樹脂組成物は耐熱性、成形性、打ち抜き性に優れたフレキシブル回路基板補強用シートの製造が可能になる。

Claims

ポリエーテル芳香族ケトン樹脂とガラス転移温度１００℃以上の熱可塑性樹脂との少なくとも２種類の樹脂からなる樹脂成分１００重量部に対して、板状フィラーを５重量部〜５０重量部含有する樹脂組成物からなるフレキシブル回路基板補強用シート。
前記ガラス転移温度１００℃以上の熱可塑性樹脂がポリサルフォン系樹脂またはポリエーテルイミド樹脂からなる請求項１記載のフレキシブル回路基板補強用シート。
前記ポリエーテル芳香族ケトン樹脂が式（１）また式（２）で表される繰り返し単位を有する請求項１または２記載のフレキシブル回路基板補強用シート。
前記ポリサルフォン樹脂が式（３）〜式（１０）のいずれかで表される繰り返し単位を有する請求項２記載のフレキシブル回路基板補強用シート。
前記ポリエーテルイミドが式（１１）又は（１２）で表される繰り返し単位を有する請求項２記載のフレキシブル回路基板補強用シート。
前記板状フィラーの平均粒径が１〜１０μｍである請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフレキシブル回路基板補強用シート。