JP6776749B2 - 樹脂組成物 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、下記の内容を含む。
〔2〕前記(B)成分の含有量が、樹脂成分を100質量%とした場合、10〜60質量%である上記〔1〕に記載の樹脂組成物。
〔3〕前記(A)成分の含有量が、樹脂成分を100質量%とした場合、10〜50質量%であり、前記(C)成分の含有量が、樹脂成分を100質量%とした場合、3〜30質量%である上記〔1〕又は〔2〕に記載の樹脂組成物。
〔4〕前記(B)成分が、炭素−炭素二重結合を有する活性エステル化合物である上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の樹脂組成物。
〔5〕前記(B)成分が、ビニル基、メタクリル基、アクリル基、アリル基、スチリル基又はプロペニル基を有する活性エステル化合物である上記〔4〕に記載の樹脂組成物。
〔6〕前記(B)成分が、スチリル基を有する活性エステル化合物である上記〔5〕に記載の樹脂組成物。
〔7〕前記(B)成分が、下記一般式(1)で表される化合物を含む上記〔6〕に記載の樹脂組成物。
〔8〕前記(C)成分が、アクリル基、メタクリル基、スチリル基、又はオレフィン基を有する樹脂である上記〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の樹脂組成物。
〔9〕プリント配線板の絶縁層形成用である上記〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載の樹脂組成物。
〔10〕上記〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載の樹脂組成物を含む、シート状積層材料。
〔11〕上記〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載の樹脂組成物の硬化物により形成された絶縁層を含む、プリント配線板。
〔12〕上記〔11〕に記載のプリント配線板を含む、半導体装置。
なお、以下の説明において、「樹脂成分」とは、別途明示のない限り、樹脂組成物に含まれる不揮発成分のうち、(D)無機充填材(以下、本明細書中「(D)成分」ともいう)を除いた成分をいう。
本発明の樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)炭素−炭素不飽和結合を有する活性エステル化合物、及び(C)不飽和炭化水素基を有する樹脂を含有する。本発明の樹脂組成物を硬化して形成される硬化物は、(B)成分の不飽和結合部位と、(C)成分の不飽和炭化水素基と、が反応して形成される分子構造部位を含む。この分子構造部位は、(B)成分の不飽和結合部位及び(C)成分の不飽和炭化水素基の作用により、極性が小さい。そのため、硬化物の極性が小さくなり、誘電正接の値を低減することができる。
また、本発明の樹脂組成物を硬化して形成される硬化物は、(B)成分の不飽和結合部位と、(C)成分の不飽和炭化水素基との反応により形成される分子構造部位だけでなく、(B)成分の活性エステル部位と、(A)成分と、が反応して形成される分子構造部位を含む。そのため、架橋密度が密となり(即ち、構造が密となり)、硬化物のガラス転移温度が高くなる。更に、架橋密度が密となることで、硬化物の機械的強度が向上し、硬化物の破壊を伴う剥離が生じ難くなるので、硬化物と導体層との密着性に優れたものとなる。
さらには、(A)成分と反応し得るエステル化合物と、(C)成分と反応し得る不飽和結合を有する化合物と、を別々に用いる場合と(B)成分を用いる場合を比較すると、(A)成分、(B)成分及び(C)成分の混和性を向上させることができる。そのため、硬化物における組成の均一性を向上させることができるので、前記の効果をより高いレベルで得ることができる。
本発明の樹脂組成物は、(A)成分を含有する。(A)成分と(B)成分の活性エステル部位とが反応して形成される分子構造部位を硬化物が有することにより、構造が密となり、硬化物のガラス転移温度が高く、密着性に優れるものとなる。
(A)成分としては、例えば、ビキシレノール型エポキシ樹脂、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、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリスフェノール型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、tert−ブチル−カテコール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、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、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、トリメチロール型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂が挙げられる。
液状エポキシ樹脂の質量比が斯かる範囲にあることで、接着フィルムの形態で使用する場合に、十分な可撓性が得られ、取扱い性が向上し、ラミネートの際の十分な流動性を得ることができる。
固体状エポキシ樹脂の質量比が斯かる範囲にあることで、エポキシ樹脂の粘性を低下させ、接着フィルムの形態で使用する場合に、真空ラミネート時の脱気性を向上させることができる。また、真空ラミネート時に保護フィルムや支持フィルムの剥離性を良好にし、硬化後の耐熱性を向上させることができる。
エポキシ当量は、1当量のエポキシ基を含む樹脂の質量であり、JIS K7236に従って測定し得る。
(A)成分の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、ポリスチレン換算の値として測定し得る。例えば、樹脂の重量平均分子量は、測定装置として島津製作所社製LC−9A/RID−6Aを、カラムとして昭和電工社製Shodex K−800P/K−804L/K−804Lを、移動相としてクロロホルム等を用いて、カラム温度40℃にて測定し、標準ポリスチレンの検量線を用いて算出することができる。
本発明の樹脂組成物は、(B)成分を含有する。(B)成分を用いることにより、(A)成分及び(C)成分の両成分と反応し、硬化物を形成する。
(B)成分の不飽和結合部位と、(C)成分と、が反応して形成される分子構造部位を硬化物が有することにより、硬化物の極性が小さくなり、誘電正接の値を低減することができる。
また、(B)成分の活性エステル部位と、(A)成分と、が反応して形成される分子構造部位を硬化物が有することにより、構造が密となり、硬化物のガラス転移温度が高く、密着性に優れるものとなる。
一方、本願発明の樹脂組成物においては、(B)成分が、2つの異なる反応性を有する樹脂とそれぞれ反応可能な部位を同一化合物中に有する。そのため、(B)成分が各樹脂を連結して硬化物を形成し、均一な硬化物を形成することができる。従って、上記の特性を高いレベルで同時に発現することができ、本願発明の所望の効果を奏することができる。
さらには、(B)成分を用いると、(A)成分、(B)成分及び(C)成分の混和性を向上させることができる。そのため、硬化物における組成の均一性を向上させることができるので、上記の効果をより高いレベルで得ることができる。
なお、(B)成分100質量%に対して、式(0−1)で表される化合物及び一般式(0−2)で表される化合物の合計の割合は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下、特に好ましくは1質量%以下、0質量%である。斯かる範囲であることで、(B)成分は(C)成分と適切な割合で反応し、誘電正接の低下を実現し得る。
本発明の樹脂組成物は、(C)成分を含有する。(C)成分と(B)成分の不飽和結合部位が反応して形成される分子構造部位を硬化物が有することにより、硬化物の極性が小さくなり、誘電正接の値を低減することができる。
(C)成分としては、不飽和炭化水素基を有していれば、特に限定されない。不飽和炭化水素基を使用することで、硬化物の誘電正接を低下させることができる。不飽和炭化水素としては、アクリル基、メタクリル基、スチリル基、オレフィン基であることが好ましい。中でも、耐熱性に優れるという観点からスチリル基を有することがより好ましい。
ここで、「オレフィン基」とは、分子中に炭素−炭素二重結合を有する脂肪族炭化水素基をいう。例えば、アリル基、ビニル基、プロペニル基が挙げられる。
一般式(B−2)中、R19〜R26は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数6以下のアルキル基又はフェニル基を表し、好ましくは水素原子又はメチル基である。
一般式(B−3)中、R27〜R34は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数6以下のアルキル基又はフェニル基を表し、好ましくは水素原子又はメチル基である。Eは、炭素数20以下の直鎖状、分岐状又は環状の2価の炭化水素基を表す。
樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない限り、(B)成分とは異なる硬化剤を含有してもよい。硬化剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、活性エステル系硬化剤、ベンゾオキサジン系硬化剤、シアネートエステル系硬化剤、及びカルボジイミド系硬化剤が挙げられる。中でも、導体層との密着性に優れる絶縁層を得る観点からは、活性エステル系硬化剤が好ましい。なお、硬化剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
ここで、「硬化剤の反応基」は、活性水酸基、活性エステル基等であり、硬化剤の種類によって異なる。また、「(A)成分のエポキシ基数」とは、樹脂組成物中の各エポキシ樹脂の固形分質量をエポキシ当量で除した値を全てのエポキシ樹脂について合計した値である。更に、「硬化剤の反応基数」とは、樹脂組成物中に存在する各硬化剤の固形分質量を反応基当量で除した値を全ての硬化剤について合計した値である。(A)エポキシ樹脂と硬化剤との量比を斯かる範囲とすることにより、樹脂組成物の硬化物の耐熱性をより向上することができる。
樹脂組成物は、通常、(D)成分を含有する。(D)成分を用いることにより、樹脂組成物の硬化物の熱膨張係数を小さくできるので、絶縁層のリフロー反りを抑制することができる。
本発明の樹脂組成物は、必要に応じて、(E)硬化促進剤(以下、本明細書中「(E)成分」ともいう)を更に含有するものであってもよい。(E)成分を用いることにより、樹脂組成物を硬化させる際に硬化を促進できる。
なお、(E)成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
本発明の樹脂組成物は、(F)熱可塑性樹脂(以下、本明細書中「(F)成分」ともいう)を更に含んでもよい。(F)成分としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリブタジエン樹脂、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、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル樹脂、インデンクマロン樹脂が挙げられる。中でも、相溶性向上という観点から、インデンクマロン樹脂が好ましい。なお、(F)成分は1種単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
(F)成分のポリスチレン換算の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定される。例えば、(F)成分のポリスチレン換算の重量平均分子量は、測定装置として島津製作所社製LC−9A/RID−6Aを、カラムとして昭和電工社製Shodex K−800P/K−804L/K−804Lを、移動相としてクロロホルム等を用いて、カラム温度40℃にて測定し、標準ポリスチレンの検量線を用いて算出することができる。
本発明の樹脂組成物は、上述した成分以外に、任意成分を含み得る。このような任意成分としては、例えば、難燃剤;有機充填材;有機銅化合物、有機亜鉛化合物及び有機コバルト化合物等の有機金属化合物;増粘剤;消泡剤;レベリング剤;密着性付与剤;着色剤等の樹脂添加剤が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、難燃剤を用いることにより、樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度をさらに向上し得る。
難燃剤としては、例えば、有機リン系難燃剤、有機系窒素含有リン化合物、窒素化合物、シリコーン系難燃剤、金属水酸化物等が挙げられる。難燃剤としては、市販品を用いてもよく、例えば、三光社製の「HCA−HQ」、「HCA−HQ−HS」、大八化学工業社製の「PX−200」が挙げられる。なお、難燃剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
本発明の樹脂組成物は、有機充填材を用いることにより、樹脂組成物の硬化物の柔軟性を向上させられるので、絶縁層の伸び性を改善できる。
有機充填材としては、プリント配線板の絶縁層を形成するに際し使用し得る任意の有機充填材を使用できる。例えば、ゴム粒子、ポリアミド粒子、シリコーン粒子が挙げられる。また、ゴム粒子としては、市販品を用いてもよく、例えば、ダウ・ケミカル日本社製の「EXL−2655」、アイカ工業社製の「AC3816N」が挙げられる。なお、有機充填材は、1種単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
本発明の樹脂組成物の調製方法は、特に限定されるものではなく、例えば、配合成分を、必要により溶媒等を添加し、回転ミキサー等を用いて混合・分散する方法が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、ワニス状態で塗布して使用することもできるが、工業的には一般に、該樹脂組成物を含有するシート状積層材料の形態で用いることが好適である。
本発明のプリント配線板は、本発明の樹脂組成物又は本発明のシート状積層材料を熱硬化して得られた絶縁層を含む。
(I)内層基板上に、接着フィルムを、該接着フィルムの樹脂組成物層が内層基板と接合するように積層する工程
(II)樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する工程
本発明の半導体装置は、本発明のプリント配線板を含む。
ビキシレノール型エポキシ樹脂(三菱化学社製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)25部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製「828US」、エポキシ当量約180)10部をソルベントナフサ25部に撹拌しながら加熱溶解し、その後室温にまで冷却した。無機充填材(アドマテックス社製「SO−C2」、平均粒径0.5μm、単位表面積当たりのカーボン量0.38mg/m2)315部を混合し、3本ロールで混練し分散させた。そこへ、ビニル基を有する活性エステル系硬化剤(エア・ウォーター社製「PC1300−02−65MA」、活性基当量約199の不揮発分65%のメチルアミルケトン溶液)69.2部、ビニル基を有する樹脂(三菱瓦斯化学社製「OPE−2St 1200」、不揮発分60%のトルエン溶液)25部、インデンクマロン樹脂(日塗化学製「H−100」)15部、硬化促進剤として4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)の5%のMEK溶液2部及びジクミルパーオキサイド(日油社製「パークミル D」)0.13部を混合し、回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニス1を作製した。
実施例1において、ビニル基を有する活性エステル系硬化剤(エア・ウォーター社製「PC1300−02−65MA」、活性基当量約199の不揮発分65%のメチルアミルケトン溶液)69.2部中30.8部を活性エステル系硬化剤(DIC者製「HPC−8000−65T」、活性基当量約223の不揮発分65%のトルエン溶液)30.8部に変更した。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス2及び接着フィルム2を作製した。
実施例1において、ビキシレノール型エポキシ樹脂(三菱化学社製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)25部中5部をビニル基を有する樹脂(三菱瓦斯化学社製「OPE−2St 1200」、不揮発分60%のトルエン溶液)8.3部に変更した。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス3及び接着フィルム3を作製した。
実施例1において、ビニル基を有する樹脂(三菱瓦斯化学社製「OPE−2St 1200」、不揮発分60%のトルエン溶液)25部をジオキサンアクリルモノマー(新中村化学工業社製「A−DOG」)15部に変更した。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス4及び接着フィルム4を作製した。
実施例1において、ビニル基を有する活性エステル系硬化剤(エア・ウォーター社製「PC1300−02−65MA」、活性基当量約199の不揮発分65%のメチルアミルケトン溶液)を活性エステル系硬化剤(DIC社製「HPC−8000−65T」、活性基当量約223の不揮発分65%のトルエン溶液)に変更した。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス5及び接着フィルム5を作製した。
実施例1において、ビニル基を有する活性エステル系硬化剤(エア・ウォーター社製「PC1300−02−65MA」、活性基当量約199の不揮発分65%のメチルアミルケトン溶液)を活性エステル系硬化剤(DIC社製「EXB−8000L−65TM」、活性基当量約220の不揮発分65%のトルエン溶液)に変更した。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス6及び接着フィルム6を作製した。
実施例1において、ビニル基を有する活性エステル系硬化剤(エア・ウォーター社製「PC1300−02−65MA」、活性基当量約199の不揮発分65%のメチルアミルケトン溶液)69.2部を活性エステル系硬化剤(DIC社製「EXB−9416L−70BK」、活性基当量約330の不揮発分70%のトルエン溶液)64.3部に変更した。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス7及び接着フィルム7を作製した。
上述した実施例及び比較例で得た接着フィルムを、下記の方法によって評価した。
実施例及び比較例で得た接着フィルムを190℃で90分間熱硬化させ、支持体のPETを剥離することによりシート状の硬化物評価用サンプルを作製した。
硬化物性評価用サンプルから、幅2mm、長さ80mmの試験片を切り取った。切り出した試験片について、アジレントテクノロジーズ(Agilent Technologies)社製の測定装置「HP8362B」を用いて、空洞共振摂動法により、測定周波数5.8GHz、測定温度23℃にて誘電正接を測定した。
なお、0.0035以下である場合を「優」と評価し、0.0037以下である場合を「良」と評価し、0.0037超である場合を「不良」と評価した。
硬化物性評価用サンプルを、幅約5mm、長さ約15mmの試験片に切断し、熱機械分析装置(リガク社製「Thermo Plus TMA8310」)を使用して、引張加重法にて熱機械分析を行った。詳細には、試験片を前記熱機械分析装置に装着した後、荷重1g、昇温速度5℃/分の測定条件にて連続して2回測定した。そして2回目の測定において、ガラス転移温度(Tg;℃)を算出した。
なお、138℃超である場合を「良」と評価し、138℃以下である場合を「不良」と評価した。
(1)銅箔の下地処理
三井金属鉱山社製「3EC−III」(電界銅箔、35μm)の光沢面をメック社製メックエッチボンド「CZ−8101」に浸漬して銅表面に粗化処理(Ra値=1μm)を行い、防錆処理(CL8300)を施した。この銅箔をCZ銅箔という。さらに、130℃のオーブンで30分間加熱処理した。
実施例及び比較例で作製した接着フィルムを、バッチ式真空加圧ラミネーター(名機社製「MVLP-500」)を用いて、樹脂組成物層が内層回路基板と接合するように、内層回路基板の両面にラミネート処理した。ラミネート処理は、30秒間減圧して気圧を13hPa以下とした後、100℃、圧力0.74MPaで30秒間圧着することにより行った。ラミネート処理された接着フィルムから支持体であるPETフィルムを剥離した。その樹脂組成物層上に、「3EC−III」のCZ銅箔の処理面を、上記と同様の条件で、ラミネートした。そして、190℃、90分の硬化条件で樹脂組成物層を硬化して絶縁層を形成することで、サンプルを作製した。
作製したサンプルを150×30mmの小片に切断した。小片の銅箔部分に、カッターを用いて幅10mm、長さ100mmの部分の切込みをいれて、銅箔の一端を剥がしてつかみ具(ティー・エス・イー社製、オートコム型試験機、「AC−50C−SL」)で掴み、インストロン万能試験機を用いて、室温中にて、50mm/分の速度で垂直方向に35mmを引き剥がした時の荷重をJIS C6481に準拠して測定し、「密着性」とした。
なお、0.3kgf/cm超である場合を「良」と評価し、0.3kgf/cm以下である場合を「不良」と評価した。
上述した実施例及び比較例の結果を、下記の表に示す。下記の表において、略称の意味は、下記のとおりである。
YX4000HK:ビキシレノール型エポキシ樹脂(三菱化学社製「YX4000HK」)
828US:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製「828US」)
PC1300−02:ビニル基を有する活性エステル系硬化剤(エア・ウォーター社製「PC1300−02−65MA」)
HPC−8000:活性エステル系硬化剤(DIC社製「HPC−8000−65T」)
EXB−8000L:活性エステル系硬化剤(DIC社製「EXB−8000L−65TM」)
EXB−9416:活性エステル系硬化剤(DIC社製「EXB−9416L−70BK」)
OPE−2St 1200:ビニル基を有する樹脂(三菱瓦斯化学社製「OPE−2St 1200」)
A−DOG:ジオキサンアクリルモノマー(新中村化学工業社製「A−DOG」)
H−100:インデンクマロン樹脂(日塗化学製「H−100」)
SOC2:球状シリカ(アドマテックス社製「SO−C2」)
パークミル D:ジクミルパーオキサイド(日油社製「パークミル D」)
DMAP:4−ジメチルアミノピリジン
なお、表中、配合量は固形分換算値である。
活性エステル系硬化剤を用いた比較例1〜3は、ガラス転移温度、及び密着性に劣る。特に、比較例3で用いたナフタレン構造を含む活性エステル系硬化剤では、誘電正接も僅かに劣るものであった。
これに対して、(B)成分を用いた実施例1〜4は、誘電正接の値を低く維持したまましたまま、ガラス転移温度を高くし、且つ、良好な密着性を示した。よって、これら実施例1〜4、比較例1〜3の結果から、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を組み合わせることによって、誘電正接が低く、ガラス転移温度が高く、導電層との密着性の良好な絶縁層を得ることができる樹脂組成物を実現できることが確認された。
Claims (8)
- (A)エポキシ樹脂、(B)炭素−炭素不飽和結合を有する活性エステル化合物、及び(C)不飽和炭化水素基を有する樹脂を含有し、
前記(A)成分の含有量が、樹脂成分を100質量%とした場合、10〜50質量%であり、
前記(C)成分の含有量が、樹脂成分を100質量%とした場合、3〜30質量%であり、
前記(B)成分が、スチリル基を有する活性エステル化合物である樹脂組成物。 - 前記(B)成分の含有量が、樹脂成分を100質量%とした場合、10〜60質量%である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記(C)成分が、アクリル基、メタクリル基、スチリル基、又はオレフィン基を有する樹脂である請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- プリント配線板の絶縁層形成用である請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物を含む、シート状積層材料。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物の硬化物により形成された絶縁層を含む、プリント配線板。
- 請求項7に記載のプリント配線板を含む、半導体装置。
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