CN109476902B - 有机绝缘体、覆金属层叠板和布线基板 - Google Patents

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Abstract

一种有机绝缘体,其以环状烯烃共聚物为主成分,包含具有苯环的过氧化物,在动态粘弹性测定中,在120℃以上存在损耗角正切的峰。

Description

有机绝缘体、覆金属层叠板和布线基板
技术领域
本公开涉及有机绝缘体、覆金属层叠板和布线基板。
背景技术
近年来,LSI的高速化、高集成化、存储器的大容量化等正在推进,与之相伴,各种电子部件的小型化、轻量化、薄型化等在急速发展。以往,对于在这种电子部件的领域中使用的布线基板等,例如专利文献1所记载那样的环状烯烃共聚物被作为绝缘材料使用。这种绝缘材料例如用于在其表面接合了铜箔的覆铜基板和高频用的布线基板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-100843号公报
发明内容
本公开的有机绝缘体以环状烯烃共聚物为主成分,包含具有苯环的过氧化物,在动态粘弹性测定中,在120℃以上存在损耗角正切的峰。
本公开的覆金属层叠板具备:上述的有机绝缘体、和层叠于有机绝缘体的至少一个面的金属箔。
本公开的布线基板具备多个绝缘层和配置于该绝缘层间的导体层,所述绝缘层由上述的有机绝缘体构成。
附图说明
图1是对于第1实施方式的有机绝缘体(实施例1)测定动态粘弹性而得的数据。
图2是对于第1实施方式的有机绝缘体(实施例5)测定动态粘弹性而得的数据。
图3是对于第2实施方式的有机绝缘体(实施例4)测定动态粘弹性而得的数据。
图4是对于第2实施方式的有机绝缘体(实施例7)测定动态粘弹性而得的数据。
图5(a)是示出覆铜层叠板的一个实施方式的截面图,图5(b)是示出布线基板的一个实施方式的截面图。
图6示出了基于飞行时间型二次离子质量分析的分析结果,图6(a)是存在分子量340~350的有机物的峰(计数为500以上)的情况,图6(b)是不存在分子量340~350的有机物的峰(计数为500以上)的情况。
具体实施方式
专利文献1所公开那样的环状烯烃共聚物与以往用于FR-4等的环氧树脂相比,介电损耗角正切低,可谋求介电特性的提高。然而,即使对于这种环状烯烃共聚物,也无法说介电损耗角正切充分地低,因此有难以补偿介电特性(电特性)的担心。进而,环状烯烃共聚物为热塑性树脂的情况下,若以玻璃化转变点(Tg)以上的温度进行加热,则会发生弹性模量的急剧降低。因此,作为预浸料那样的基板材料的使用受到限制。例如,若在这种环状烯烃共聚物中添加交联剂、阻燃剂等,则虽然能够提高Tg,但介电损耗角正切也变高。
这种环状烯烃共聚物作为有机绝缘体的材料被使用。这种有机绝缘体存在用于高频用的布线基板的情况。对于高频用的布线基板,为了使高频特性提高,要求减小接合至有机绝缘体的铜箔的表面粗糙度。然而,若减小铜箔的表面粗糙度,则铜箔与有机绝缘体的接合强度降低。
本公开的有机绝缘体以环状烯烃共聚物为主成分,包含具有苯环的过氧化物。本公开的有机绝缘体由以环状烯烃共聚物为主成分、包含具有苯环的过氧化物的树脂组合物形成。以下,对于本公开的有机绝缘体(树脂组合物)所含的各成分进行详细说明。此处,所谓以环状烯烃共聚物为主成分,是指有机绝缘体中所含的环状烯烃共聚物的比例为60质量%以上的情况。
图1是对于第1实施方式的有机绝缘体测定动态粘弹性而得的数据。图1所示的动态粘弹性的测定数据相当于后述的实施例1的测定数据。图1中示出了损耗角正切(符号A1、A10)、储能弹性模量(符号B1、B10)、和损耗弹性模量(符号C1、C10)的各特性的温度相关性。此处,表示这些符号的字母之后所附的数字分别表示测定各特性的频率,例如,A1表示1Hz、A10表示10Hz。
如图1所示地,本实施方式的有机绝缘体的由动态粘弹性的测定求出的损耗角正切的峰在任意频率下均为120℃以上。即,该有机绝缘体是以具备热固化性的特性的环状烯烃共聚物为主成分的有机绝缘体。根据这种构成,能够获得温度相关性小、高频区域的相对介电常数和介电损耗角正切低的有机绝缘体。对于第1实施方式的有机绝缘体的介电特性,即使在125℃下,30GHz下的相对介电常数也为2.7以下,介电损耗角正切也为0.002以下。
此处,所谓损耗角正切的峰,是指在室温至约300℃的温度范围内测定动态粘弹性而得的损耗角正切曲线中,特定温度区域中的损耗角正切示出比其周围部分更高的变化的部分。以图1为例,是指温度变化50℃时损耗角正切变化3倍以上的部分。
这是因为:作为有机绝缘体的主成分的环状烯烃共聚物处于通过具有苯环的过氧化物结合的状态,因此具有整体的分子结构为各向同性且各原子被约束从而原子彼此的相对位置不易改变的稳定结构。
对于第1实施方式的有机绝缘体,在图1的动态粘弹性的测定数据中,储能弹性模量(B)急剧降低的温度(拐点D)和损耗弹性模量为最高的温度(峰值温度E)均为100℃以上。由该结果可知,该有机绝缘体具有100℃以上的耐热性。由于这些特性,本实施方式的有机绝缘体在高频区域中所使用的布线基板的领域中,尤其是作为高温负荷寿命优异的布线基板是有用的。
图2也是对于第1实施方式的有机绝缘体测定动态粘弹性而得的数据。图2所示的动态粘弹性的测定数据相当于后述的实施例5的测定数据。图2所记载的符号与上述图1中说明的符号相同,省略详细的说明。可知:关于图2,也示出了与图1同样的性能。
环状烯烃共聚物是具有环状结构的聚烯烃系共聚物。具体而言,环状烯烃共聚物是环状烯烃和可与该环状烯烃共聚的其他单体的共聚物。环状烯烃与其他单体的比例没有特别限定。例如,包含10~80质量%左右环状烯烃、20~90质量%左右其他单体即可。
作为环状烯烃,可举出例如降冰片烯系单体、环状二烯系单体、乙烯基脂环式烃系单体等。具体而言,作为环状烯烃,可举出降冰片烯、乙烯基降冰片烯、苯基降冰片烯、二环戊二烯、四环十二碳烯、环丙烯、环丁烯、环戊烯、环己烯、环己二烯、环辛二烯等。这些环状烯烃可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为可与环状烯烃共聚的其他单体,可举出例如链状烯烃、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、芳香族乙烯基化合物、不饱和腈、脂肪族共轭二烯等。具体而言,作为这种单体,可举出乙烯、丙烯、丁烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、富马酸酐、马来酸、马来酸酐、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、苯乙烯、乙烯基甲苯、丙烯腈、甲基丙烯腈、1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯等。这些其他单体可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
第1实施方式的有机绝缘体所含的环状烯烃共聚物也可以在分子内具有可进行交联的官能团。作为这种可进行交联的官能团,利用具有苯环的过氧化物进行交联反应的官能团为佳。可举出例如乙烯基、烯丙基、丙烯酸基、甲基丙烯酸基等。作为这种环状烯烃共聚物,可举出例如三井化学(株)制的LCOC-4等。
第1实施方式的有机绝缘体所含的具有苯环的过氧化物作为自由基引发剂而起作用。即,过氧化物用于通过自由基反应使在分子内具有可进行交联的官能团的环状烯烃共聚物的至少一部分交联。由此,与分子内不具有苯环的过氧化物相比,可获得介电损耗角正切低且Tg高的有机绝缘体。作为其理由,可推测是因为:源自分子内具有苯环的过氧化物的自由基物种易于与环状烯烃共聚物的交联部位混合,进而分子内具有苯环的过氧化物的活性基团易于与环状烯烃共聚物的交联部位优先反应。从这种反应性的观点出发,作为过氧化物,使用分子内具有至少2个苯环的过氧化物为佳。
作为分子内具有苯环的过氧化物,可举出例如过氧化苯甲酸叔丁酯、α,α’-二-(叔丁基过氧化)二异丙基苯、叔丁基过氧化异丙苯、过氧化二异丙苯等。这些化合物以例如“Percure VS”、“Perbutyl P”、“Perbutyl C”、“Percumyl D”(均为日油(株)制)等的形式市面有售。
第1实施方式的有机绝缘体中,将环状烯烃共聚物和过氧化物的总量设为100质量%时,以1~8质量%的比例包含分子内具有苯环的过氧化物为佳。通过以这种比例包含分子内具有苯环的过氧化物,环状烯烃共聚物的交联反应高效地进行,能够进一步降低介电损耗角正切。进而,将环状烯烃共聚物和过氧化物的总量设为100质量%时,也可以以1~3质量%的比例包含分子内具有苯环的过氧化物。
第1实施方式的有机绝缘体中,在不损害该有机绝缘体的效果的范围内,也可以根据需要包含阻燃剂、应力缓和剂、抗氧化剂、热稳定剂、抗静电剂、增塑剂、颜料、染料、着色剂等添加剂。
阻燃剂没有特别限定,可举出例如磷酸三聚氰胺、多磷酸蜜白胺、多磷酸蜜勒胺、焦磷酸三聚氰胺、多磷酸铵、红磷、芳香族磷酸酯、膦酸酯、次膦酸酯、氧化膦、磷腈、三聚氰胺氰尿酸酯、溴系阻燃剂(例如,乙烯双五溴苯、乙烯双四溴邻苯二甲酰亚胺等)等。这些阻燃剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。从介电损耗角正切、耐燃性、耐热性、密合性、耐湿性、耐化学品性、可靠性等的观点出发,溴系阻燃剂、焦磷酸三聚氰胺、多磷酸三聚氰胺、多磷酸蜜白胺或多磷酸铵为佳。
将环状烯烃共聚物和过氧化物的总量设为100质量份时,以15~45质量份的比例包含阻燃剂为佳。通过以这种比例包含阻燃剂,对介电损耗角正切、密合性和耐湿性几乎不会造成影响,能够进一步提高耐燃性、耐热性。
应力缓和剂没有特别限定,可举出例如硅酮树脂粒子等。作为硅酮树脂粒子,例如作为硅橡胶粉末可举出KMP-597(信越化学工业(株)制)、X-52-875(信越化学工业(株)制),作为硅树脂粉末可举出KMP-590(信越化学工业(株)制)、X-52-1621(信越化学工业(株)制)等。这些应力缓和剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为应力缓和剂,也可以使用具有10μm以下的平均粒径的物质。通过使用具有这种平均粒径的应力缓和剂,在树脂组合物用于例如覆金属层叠板等的情况下,能够进一步提高与金属箔的密合性。将环状烯烃共聚物和过氧化物的总量设为100质量份时,以1~10质量份的比例包含应力缓和剂为佳。通过以这种比例包含应力缓和剂,有机绝缘体在例如应用于布线基板等的情况下,能够进一步提高与成为导体层的金属箔的密合性和耐吸湿性。另外,也能够进一步提高通孔连接可靠性。
作为除阻燃剂和应力缓和剂以外的添加剂,例如作为颜料可举出R-42(堺化学(株)制),作为热稳定剂可举出IRGANOX1010(BASF公司制),作为光稳定剂可举出CHIMASSORB944(Ciba公司制)等。
第1实施方式的有机绝缘体由混合上述的环状烯烃共聚物和具有苯环的过氧化物、根据需要的其他成分而得的树脂组合物形成。这些成分的混合方法没有特别限定。作为混合方法,可举出例如使全部成分均匀地溶解或分散于溶剂中的溶液混合法、通过挤出机等加热而进行的熔融混合法等。
作为在溶液混合法中使用的合适的溶剂,可举出例如二甲苯。该情况下,固体成分(树脂)与溶剂的质量比没有特别限定,例如60∶40~20∶80为佳。需要说明的是,除了二甲苯之外,也可以使用甲苯、苯、乙基苯等芳香族系溶剂、正己烷、环己烷、甲基环己烷等烃系溶剂、丙酮等酮系溶剂、四氢呋喃、氯仿等其他溶剂,另外,也可以组合使用二甲苯和上述其他溶剂。
从耐热性的方面出发,构成有机绝缘体的环状烯烃共聚物以热固性的环状烯烃共聚物为主成分为佳,若作为有机绝缘体的主成分,包含规定比例以上的热固性的环状烯烃共聚物,则也可以为与热塑性的环状烯烃共聚物的复合物。
图3是测定包含热固性的环状烯烃共聚物和热塑性的环状烯烃共聚物的复合物作为主成分的有机绝缘体(第2实施方式的有机绝缘体)的动态粘弹性而得的数据。图3所示的动态粘弹性的测定数据对应于后述的实施例4。图3所记载的符号与在上述的图1中说明的符号相同,省略详细说明。
对于该有机绝缘体,环状烯烃共聚物是热固性的环状烯烃共聚物和热塑性的环状烯烃共聚物的复合物。因此,在以符号D1表示的120~150℃的温度区域、和以符号D2表示的80~100℃的温度区域这两处存在损耗角正切的峰。
在作为有机绝缘体的主成分的环状烯烃共聚物为热固性的环状烯烃共聚物和热塑性的环状烯烃共聚物的复合物的情况下,与环状烯烃共聚物为热固性的环状烯烃共聚物的情况相比,能够进一步降低有机绝缘体的相对介电常数和介电损耗角正切。该情况下,关于有机绝缘体的介电特性,30GHz下的相对介电常数为2.69以下、介电损耗角正切为0.0019以下。
环状烯烃共聚物为热固性的环状烯烃共聚物和热塑性的环状烯烃共聚物的复合物的情况下,从维持有机绝缘体的耐热性的方面出发,复合物中所含的热固性的环状烯烃共聚物以利用图3所示的方法求出的比例计为60%以上、特别是80%以上且95%以下为佳。复合物中所含的热固性的环状烯烃共聚物的含量的比例Rw由图3所示的损耗角正切的数据求出。具体而言,例如,如图3所示那样地,将起因于热固性的环状烯烃共聚物的损耗角正切设为W1、将起因于热塑性的环状烯烃共聚物的损耗角正切设为W2时,Rw利用下述式(I)求出。
Rw=(W1/(W1+W2))×100 (I)
该情况下,有机绝缘体在200℃以下的温度区域内,利用动态粘弹性测定求出的储能弹性模量为8×107Pa以上为佳。由此,只要是200℃以下的温度,则即使长时间加热,也能获得可将相对介电常数和介电损耗均维持得很低的有机绝缘体。
图4也是对于第2实施方式的有机绝缘体测定动态粘弹性而得的数据。图4所示的动态粘弹性的测定数据相当于后述的实施例7的测定数据。图4所记载的符号与在上述图1中说明的符号相同,省略详细的说明。可知:对于图4,也示出与图3同样的性能。
在用于获得有机绝缘体的树脂组合物中在可进行片材成形的范围内添加无机填料为佳。作为无机填料,可举出例如二氧化硅、滑石、云母、粘土、碳酸钙、氧化钛、钛酸钡、炭黑、玻璃珠、玻璃空心球等。例如作为二氧化硅,可举出粉碎二氧化硅、熔融二氧化硅等。作为这种无机填料,例如SFP-30M、SFP-130MC(均为Denka(株)制)、FUSELEX E-2、AdmaFineSO-C5、PLV-3(均为(株)龙森制)等市面有售。无机填料可以单独使用,也可以混合使用2种以上。
例如,使用树脂组合物(有机绝缘体)作为覆金属层叠板的情况下,从进一步提高有机绝缘体与金属箔的密合性的方面出发,可以使用具有10μm以下的平均粒径的无机填料,使用具有10nm~10μm的平均粒径的无机填料为佳。作为无机填料的含量,将环状烯烃共聚物和过氧化物的总量设为100质量份时,设为5~40质量份的比例为佳。通过以这种比例包含无机填料,树脂组合物的熔融流动性进一步提高。进而,树脂组合物用于例如覆金属层叠板等的情况下,能够进一步提高有机绝缘体与金属箔的密合性,也能够进一步提高通孔连接可靠性。根据需要,在导体层的表面进行镀敷处理等为佳。
在将树脂组合物成形为片状时,也可以根据需要使用增强材料。作为增强材料,可举出例如玻璃、聚酰亚胺等纤维的织布和无纺布、纸等。玻璃的材质可举出通常的E玻璃,以及D玻璃、S玻璃、石英玻璃等。
这样操作而获得的片状成形体也可以具有160℃以上的玻璃化转变点。若玻璃化转变点为160℃以上,则可发挥充分的耐热性。
片状成形体的制造方法没有特别限定。例如,可以使无机填料分散于树脂组合物并成形为片状,也可以将树脂组合物涂布或浸渗于增强材料后,进行干燥并成形为片状。这些情况下,以必须的比例使其固化即可。涂布或浸渗至增强材料的树脂组合物中也可以分散有无机填料。作为片状成形体,可举出例如树脂组合物中包含无机填料的复合物、以及预浸料等。
包含无机填料的涂布方法和用于形成预浸料的浸渗方法没有特别限定,可举出例如使用喷射器、刷毛、棒涂布机等将树脂组合物的溶解液或分散液进行涂布的方法;在树脂组合物的溶解液或分散液中浸渍基材的方法(浸渍法)等。涂布或浸渗也可以根据需要重复多次。或者,也可以使用树脂浓度不同的多种溶解液或分散液重复进行涂布或浸渗。
在片状成形体中,无机填料或增强材料的含有比例为片状成形体的20~80质量%左右即可。若无机填料或增强材料为这种比例,则更易于发挥片状成形体的固化后的尺寸稳定性和强度。进而,也可获得更优异的介电特性。组合使用无机填料和增强材料的情况下,无机填料和增强材料的总量为上述的含有比例即可。片状成形体中也可以根据需要添加硅烷系偶联剂、钛酸系偶联剂等偶联剂。
片状成形体的树脂是否是基于上述的树脂组合物而得的树脂可通过利用红外分光法(IR)和气相色谱法(GC)进行分析来确认成分。进而,通过利用核磁共振波谱法(NMR)和质谱气相色谱法(GC-MS)进行分析,能够确认组成。该情况下,片状成形体中的树脂为半固化状态。
片状成形体也可以供于例如加热成形从而加工成层叠板。层叠板例如可通过根据期望的厚度将多张片状成形体重叠,并进行加热(固化)加压成形来获得。进而,将所得的层叠板与另外的片状成形体(例如预浸料)组合,还能获得更厚的层叠板。层叠成形和固化通常使用热压机同时进行,但二者也可以分开进行。即,也可以最初进行层叠成形从而获得半固化的层叠板,接下来用热处理机进行处理使其完全固化。加热加压成形例如在80~300℃、0.1~50MPa的加压下进行1分钟~10小时左右,也可以在150~250℃、0.5~10MPa的加压下进行10分钟~5小时左右。
接下来,对于将上述的有机绝缘体应用于覆金属层叠板的例子进行说明。首先,本实施方式的覆金属层叠板具备:有机绝缘体、和层叠于该有机绝缘体的至少一个面的金属箔。例如,本实施方式的覆金属层叠板通过在作为有机绝缘体的原料的未加工的绝缘片的两面重叠金属箔、并进行加热加压成形(固化)而获得。加热加压条件没有特别限定,在例如180~220℃、2~5MPa左右的加热加压条件下进行成形即可。
作为金属箔没有特别限定,可举出例如电解铜箔、压延铜箔等铜箔、铝箔、将这些金属箔重叠而得的复合箔等。这些金属箔之中,例如可使用铜箔。金属箔的厚度没有特别限定,例如为5~105μm左右。金属箔的表面粗糙度Sa可以为0.5μm以下,为0.3μm以下为佳。本实施方式的覆金属层叠板也可以将有机绝缘体和金属箔各自层叠期望的张数、并加热加压成形而获得。本实施方式的覆金属层叠板也可以具有0.0017以下的介电损耗角正切。由此,若覆金属层叠板的介电损耗角正切为0.0017以下,则优异的相对介电常数等充分的电特性得以发挥。本实施方式的覆金属层叠板例如用于印刷布线基板等。
在金属箔侧的有机绝缘体表面、即与金属箔接触侧的有机绝缘体的表面,通过飞行时间型二次离子质量分析(TOF-SIMS)进行分析的情况下,可以存在分子量340~350的有机物的峰,该峰的计数可以为500以上。进而,上述峰的计数为1000以上为佳。例如,对于分子量342~346的有机物的计数为700~2400为佳。另外,在其他表述中,分子量342~346的有机物的计数(M1)与分子量207的有机物的计数(M2)之比(M1/M2)可以为1.5以上,1.5~6为佳。
在有机绝缘体与金属箔之间是否存在分子量340~350的有机物可以例如使用过二硫酸盐对金属箔进行蚀刻,并对于露出的有机绝缘体的金属箔侧的表面使用TOF-SIMS进行确认。分析装置例如使用TRIFT III(ULVAC-PHI制),作为条件,将1次离子设为197Aul簇离子、将1次离子电流量设为900pA(光圈:3)、将测定区域设为约100μm×100μm、并将测定时间设为2min,测定可以使用电荷校正电子枪。基于TOF-SIMS的分析结果的一例示于图6。
对于有机绝缘体与金属箔之间的分子量340~350的有机物,其为何种结构尚不明确,但通过这种分子量340~350的有机物介于有机绝缘体与金属箔之间,即使在金属箔表面的表面粗糙度小的情况下,也能够提高与有机绝缘体的接合强度。
通过使用包含热固性的环状烯烃共聚物和热塑性的环状烯烃共聚物的第2实施方式的有机绝缘体,与仅包含热固性的环状烯烃共聚物的第1实施方式的有机绝缘体的情况相比,能够降低相对介电常数和介电损耗角正切。也可以在有机绝缘体的前体上配置实施了表面处理(例如,丙烯酸系硅烷偶联处理)的金属箔。通过使用这种金属箔,在进行加热加压处理使其固化时,与仅有热固性的环状烯烃共聚物的情况相比,前体易于软化。其结果,金属箔与有机绝缘体更加密合,有机绝缘体与金属箔的接合强度提高。进而,有机绝缘体与金属箔之间形成有机绝缘体与偶联剂的反应产物,有机绝缘体与金属箔的接合强度进一步提高。
图5(a)示出覆铜层叠板的一个实施方式。图5(a)所示的覆铜层叠板在有机绝缘体1的厚度方向的上下两面具备铜箔3。将铜箔3侧的有机绝缘体1表面利用TOF-SIMS进行分析的情况下,存在分子量340~350的有机物的峰,并且该峰的计数为500以上。铜箔3配置于有机绝缘体1的至少一个面即可。
接下来,对本实施方式的布线基板进行说明。本实施方式的布线基板具备:多个绝缘层、和配置于该绝缘层间的导体层,绝缘层由上述的有机绝缘体构成。本实施方式的布线基板除了可以应用于绝缘层和导体层交替地多层化而得的多层布线基板之外,也可以同样地应用于具有空腔结构的布线基板。
本公开的布线基板例如通过以下方式获得:将在本公开的覆金属层叠板上形成了电路和通孔的内层板与预浸料重叠,并在预浸料的表面层叠金属箔后,进行加热(固化)加压成形而获得。进而,也可以在表面的金属箔上形成电路和通孔,从而制成多层印刷布线基板。构成本实施方式的布线基板的绝缘层以环状烯烃聚合物为主材料,且由红外分光分析可检测到苯基为佳。
根据本实施方式的布线基板,由于将上述的有机绝缘体应用至绝缘层,因此即使在高温放置后也能够获得低的相对介电常数和低的介电损耗角正切,并且可发挥优异的高频特性。
这种布线基板例如可以经由下述工序而获得:制备成为上述的有机绝缘体的树脂组合物的工序;由树脂组合物成形为片状,从而形成半固化的绝缘片的工序;在该绝缘片的表面粘附成为导体层的金属箔的工序;将粘附了金属箔的绝缘片以规定的条件(温度、压力和气氛)进行加热加压的工序。
接下来,对于本公开的布线基板的一个实施方式,基于图5(b)进行说明。一个实施方式的布线基板具备:多个绝缘层7(有机绝缘体1)和配置于绝缘层7上的布线层8(铜箔3)。一个实施方式的布线基板除了可以应用于绝缘层7和布线层8交替地多层化而得的多层布线基板之外,也可以同样地应用于具有空腔结构的布线基板。
根据一个实施方式的布线基板,由于将上述的有机绝缘体1应用至绝缘层7,因此即使在高温放置后,也能够获得低的相对介电常数和低的介电损耗角正切,并且可发挥优异的高频特性。将蚀刻铜箔3从而露出的有机绝缘体1的铜箔3侧的表面利用TOF-SIMS进行分析的情况下,可以存在分子量340~350的有机物的峰,其峰的计数可以为500以上。进而,上述峰的计数为1000以上为佳。这种基于TOF-SIMS的分析例如从布线基板的上表面研磨至由铜箔3形成的布线层8露出为止,对露出的布线层8进行蚀刻从而使由有机绝缘体1形成的绝缘层7露出,并对该绝缘层7的表面进行分析即可。
这种布线基板例如可以经由下述工序而获得:制备成为上述的有机绝缘体1的树脂组合物的工序;将该树脂组合物成形为片状,从而形成半固化的绝缘片的工序;在该绝缘片的表面粘附成为布线层的铜箔3的工序;将该铜箔3蚀刻为规定的图案从而制成布线层8的工序;将形成了布线层8的绝缘片以规定的条件(温度、压力和气氛)进行加热加压的工序。
实施例
以下,列举实施例来具体地说明本公开的实施方式,但本公开的实施方式不限于这些实施例。
实施例1~13和比较例1中使用的成分如下述所示。
(环状烯烃共聚物)
热固COC:具有可交联的官能团的环状烯烃共聚物(三井化学(株)制)
热塑COC:不具有可交联的官能团的环状烯烃共聚物(三井化学(株)制)
(具有苯环的过氧化物)
Perbutyl D:二叔丁基过氧化物(日油(株)制、无苯环)
(其他添加剂)
平均粒径为1μm的二氧化硅粒子、
阻燃剂(溴系)
(实施例1~4)
将表1所示的成分以表1所示的比例进行混合,在室温(25℃)下进行搅拌得到树脂组合物。相对于环状烯烃共聚物100质量份,以1.8质量份的比例添加具有苯环的过氧化物。作为阻燃剂,使用“SAYTEX8010(Albemarle Corporation制)”。相对于环状烯烃共聚物和具有苯环的过氧化物的总量100质量份,以30质量份的比例使用阻燃剂。接下来,使所得的树脂组合物溶解于二甲苯从而得到树脂清漆。树脂组合物与二甲苯的质量比设为40∶60。接下来,将所得的树脂清漆用棒涂布机成形为片状,以150℃干燥4分钟从而得到具有15μm的厚度的片状成形体。
(实施例5~8)
将表1所示的成分以表1所示的比例进行混合,在室温(25℃)下进行搅拌得到树脂组合物。相对于环状烯烃共聚物100质量份,以1.8质量份的比例添加具有苯环的过氧化物。作为阻燃剂,使用“SAYTEX8010(Albemarle Corporation制)”。相对于环状烯烃共聚物和具有苯环的过氧化物的总量100质量份,以30质量份的比例使用阻燃剂。相对于环状烯烃共聚物和具有苯环的过氧化物的总量100质量份,以20质量份的比例使用二氧化硅粒子。接下来,使所得的树脂组合物溶解于二甲苯从而得到树脂清漆。树脂组合物与二甲苯的质量比设为40∶60。接下来,将所得的树脂清漆用棒涂布机成形为片状,以150℃干燥4分钟从而得到具有15μm的厚度的片状成形体。
(比较例1)
使热塑COC溶解于二甲苯从而得到树脂清漆。树脂组合物与二甲苯的质量比设为40∶60。接下来,将所得的树脂清漆用棒涂布机成形为片状,以150℃干燥4分钟而得到具有15μm的厚度的片状成形体。
接下来,将在实施例1~8和比较例1中得到的片状成形体切割为小片并将8张重叠而层叠,并在其两面层叠具有18μm的厚度的铜箔(表面粗糙度(Ra)=1.7μm)。在4MPa的加压下以200℃加热120分钟,得到具有0.8mm的厚度的覆铜层叠板。将所得的覆铜层叠板的铜箔剥离,在室温(25℃)和125℃的温度下,以平衡形圆板共振器法测定30GHz下的相对介电常数和介电损耗角正切。结果示于表1。
将所得的覆铜层叠板的铜箔剥离而得的绝缘层加工为纵70mm×横8mm的尺寸从而制作有机绝缘体。对于所得的有机绝缘体,进行动态粘弹性测定(DMA),评价损耗角正切和储能弹性模量的性能。表1中示出了200℃的储能弹性模量(单位:Pa)。进而,通过气相色谱分析(GC-MS)鉴定所得的有机绝缘体所含的成分。
环状烯烃共聚物是热固性还是热塑性的判定是由气相色谱分析(GC-MS)的数据和动态粘弹性测定的数据来判定的。该情况下,动态粘弹性测定的数据中,在120℃以上的温度区域存在1处损耗角正切的峰的试样的有机绝缘体的主成分仅由热固性的环状烯烃共聚物形成。推定:在动态粘弹性测定的数据中,在100℃以下的温度区域存在1处损耗角正切的峰的试样的有机绝缘体的主成分仅由热塑性的环状烯烃共聚物形成。在动态粘弹性测定的数据中,在100℃以下的温度区域和120℃以上的温度区域各存在1处损耗角正切的峰的试样的有机绝缘体的主成分为热固性的环状烯烃共聚物和热塑性的环状烯烃共聚物的复合物。表1中,将动态粘弹性测定的数据中的损耗角正切的峰的温度以玻璃化转变温度(Tg)来表示。
[表1]
Figure GDA0001951763650000161
由表1的结果可知:在以环状烯烃共聚物为主成分、包含具有苯环的过氧化物、在动态粘弹性测定中损耗角正切的峰存在于125.6℃以上的实施例1~8中,在室温(25℃)下,频率30GHz下的相对介电常数为2.7以下、介电损耗角正切为0.002以下。在这些试样中,作为主成分的环状烯烃共聚物为热固性的环状烯烃共聚物和热塑性的环状烯烃共聚物的复合体系的实施例2~4和实施例6~8中,30GHz下的相对介电常数为2.68以下、介电损耗角正切为0.0018以下。
进而,在实施例1~8中,由动态粘弹性测定求出的储能弹性模量均为8×106Pa以上。因此,即使在比室温高的温度(125℃)下,相对介电常数也为2.68以下、介电损耗角正切也落入0.0018以下。
另一方面,比较例1中,虽然相对介电常数为2.56、介电损耗角正切为0.0006,但储能弹性模量低至7×106Pa,在125℃下试样发生熔融,无法维持形状,无法进行测定。
(实施例9~13)
将实施例5中得到的片状成形体(实施例9)或实施例7中得到的片状成形体(实施例10~13)切割为小片并将8张重叠而层叠,并层叠具有表2所示的表面粗糙度(Sa)的铜箔(厚度均为18μm)。在4Mpa的加压下以200℃加热120分钟,得到具有0.8mm的厚度的覆铜层叠板。铜箔供于表2所示的表面处理。将所得的覆铜层叠板的铜箔相对于片状成形体(有机绝缘体)垂直地拉伸,用Autograph测定剥离铜箔时的剥离强度。结果示于表2。
另外,将铜箔用过二硫酸盐(Micro Clean:MacDermid制)进行蚀刻,并对于露出的有机绝缘体的铜箔侧的表面利用TOF-SIMS进行测定,记载于图6。图6(a)是实施例10的有机绝缘体表面的正2次离子质谱结果,图6(b)是实施例12的有机绝缘体表面的正2次离子质谱结果。关于TOF-SIMS,作为分析装置,使用TRIFT III(ULVAC-PHI制),作为条件,将1次离子设为197Au1簇离子、将1次离子电流量设为900pA(光圈:3)、将测定区域设为约100μm×100μm、并将测定时间设为2分钟,测定使用了电荷校正电子枪。
例如,如图6(a)所示地,在实施例10中,源自分子量342的有机物的峰的计数为700,源自分子量344的有机物的峰的计数为2400,源自分子量346的有机物的峰的计数为900。如图6(b)所示地,实施例12中,源自分子量340~350的有机物的峰的计数均为300以下。
[表2]
Figure GDA0001951763650000181
*对于分子量340~350的有机物的峰,计数为500以上时记为″有″,小于500时记为″无″
由表2的结果明确可知:实施例9~13中,具有实用方面没有问题的剥离强度。可知:有机绝缘体表面存在分子量340~350的有机物的计数为500以上的峰的实施例9~11中,具有优异的高频特性,并且剥离强度也高达0.70kN/m以上。特别是包含热固性和热塑性的环状烯烃共聚物的实施例10和11中,剥离强度比热固性的烯烃共聚物的实施例9更高。具有0.81kN/m以上的剥离强度。
在以下的实施例14~29和比较例2~13中使用的成分如下述所不。
(环状烯烃共聚物)
LCOC-4:具有可交联的官能团的环状烯烃共聚物(三井化学(株)制)
LCOC-3:不具有可交联的官能团的环状烯烃共聚物(三井化学(株)制)
(过氧化物)
Percure VS:过氧化苯甲酸叔丁酯(日油(株)制、有苯环)
Perbutyl P:α,α’-二(叔丁基过氧化)二异丙基苯(日油(株)制、有苯环)
Perbutyl C:叔丁基过氧化异丙苯(日油(株)制、有苯环)
Percumyl D:过氧化二异丙苯(日油(株)制、有苯环)
Perhexyne 25B:2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化物)-3-己炔(日油(株)制、没有苯环)
Perhexa V:4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸正丁酯(日油(株)制、没有苯环)
Perbutyl D:二叔丁基过氧化物(日油(株)制、没有苯环)
(实施例14~21和比较例2~6)
将表3所示的成分以表3所示的比例进行混合,进而作为阻燃剂,将“SAYTEX8010(Albemarle Corporation制)”以相对于环状烯烃共聚物和过氧化物的总量100质量份为30质量份的比例添加,并在室温(25℃)下搅拌从而得到树脂组合物。接下来,使所得的树脂组合物溶解于二甲苯从而得到树脂清漆。树脂组合物与二甲苯的质量比设为40∶60。接下来,将所得的树脂清漆用棒涂布机成形为片状,并以150℃干燥4分钟,得到具有15μm的厚度的片状成形体(有机绝缘体)。所得的片状成形体的玻璃化转变点(Tg)示于表1。Tg由动态粘弹性测定(DMA)而求出。
接下来,将所得的片状成形体切割为小片并将8张重叠而层叠,并在其两面层叠具有18μm的厚度的铜箔。在4MPa的加压下以200℃加热120分钟,得到具有0.8mm的厚度的覆铜层叠板。将所得的覆铜层叠板的铜箔剥离,以空腔共振器法测定10GHz下的相对介电常数和介电损耗角正切。结果示于表3。
[表3]
Figure GDA0001951763650000201
LCOC-4是具有可交联的官能团的环状烯烃共聚物。
LCOC-3是不具有可交联的官能团的环状烯烃共聚物。
如表3所示地,可知:实施例14~21所示的树脂组合物的介电损耗角正切低,具有优异的电特性。进而可知:实施例14~21所示的树脂组合物的Tg高,具有优异的耐热性。
(实施例22~29和比较例7~11)
将表4所示的成分以表4所示的比例进行混合,进而作为阻燃剂添加了“SAYTEX8010”。在实施例22~29和比较例7~11中,相对于环状烯烃共聚物和过氧化物的总量100质量份,均以30质量份的比例添加阻燃剂。进而,在实施例22~29和比较例7~11中,相对于环状烯烃共聚物和过氧化物的总量100质量份,均以21质量份的比例添加甲基丙烯酸处理过的球状二氧化硅(SFP-30M、平均粒径:0.5μm、Denka(株)制)。
关于这些实施例22~29和比较例7~11,也利用与上述的实施例14~21和比较例2~6同样的方法制备树脂组合物。即,首先,将环状烯烃共聚物、过氧化物、阻燃剂和球状二氧化硅在室温(25℃)下搅拌从而得到树脂组合物。接下来,使所得的树脂组合物溶解于二甲苯从而得到树脂清漆。树脂组合物与二甲苯的质量比设为40:60。
在所得的树脂清漆中浸渍具有100μm的厚度的玻璃布(旭化成E-materials(株)制),使树脂清漆浸渗至玻璃布。然后,使玻璃布在145℃下干燥7分钟,得到具有100μm的厚度的片状成形体(有机绝缘体(预浸料))。所得的预浸料的树脂含量为55质量%。所得的片状成形体的玻璃化转变点(Tg)示于表4。
接下来,将6张所得的预浸料重叠而层叠,并在其两面层叠具有18μm的厚度的铜箔。在4MPa的加压下以200℃加热120分钟,得到具有0.6mm的厚度的覆铜层叠板。将所得的覆铜层叠板的铜箔剥离,利用空腔共振器法测定10GHz下的相对介电常数和介电损耗角正切。结果示于表4。
[表4]
Figure GDA0001951763650000221
LCOC-4是具有可交联的官能团的环状烯烃共聚物。
LCOC-3是不具有可交联的宫能团的环状烯烃共聚物。
如表4所示地,可知:实施例22~29所示的试样的介电损耗角正切低,具有优异的电特性。进而可知:实施例22~29所示的试样的Tg高,具有优异的耐热性。通过红外分光分析,确认了构成这些试样的预浸料以环状烯烃共聚物为主材料、并且具有苯基。
附图标记说明
1 有机绝缘体
3 铜箔
7 绝缘层
8 布线层
A1、A10 损耗角正切
B1、B10 储能弹性模量
C1、C10 损耗弹性模量

Claims (7)

1.一种有机绝缘体,其以环状烯烃共聚物为主成分,包含具有苯环的过氧化物,所述环状烯烃共聚物包含热固性的环状烯烃共聚物和热塑性的环状烯烃共聚物,所述环状烯烃共聚物处于通过具有苯环的过氧化物结合的状态,在动态粘弹性测定中,在80~100℃和120℃以上分别存在损耗角正切的峰,
所谓以环状烯烃共聚物为主成分,是指有机绝缘体中所含的环状烯烃共聚物的比例为60质量%以上的情况。
2.根据权利要求1所述的有机绝缘体,其中,由所述动态粘弹性测定求出的储能弹性模量为8×106Pa以上。
3.一种覆金属层叠板,其具备:权利要求1或2所述的有机绝缘体、和层叠于该有机绝缘体的至少一个面的金属箔。
4.根据权利要求3所述的覆金属层叠板,其中,对于所述有机绝缘体而言,通过飞行时间型二次离子质量分析对所述金属箔侧的表面进行分析的情况下,存在分子量340~350的有机物的峰。
5.根据权利要求4所述的覆金属层叠板,其中,所述峰在将分子量207的有机物的峰的计数设为1时的计数比为1.5以上。
6.根据权利要求4或5所述的覆金属层叠板,其中,所述金属箔的表面粗糙度Sa为0.5μm以下。
7.一种布线基板,其具备多个绝缘层和配置于该绝缘层间的导体层,所述绝缘层由权利要求1或2所述的有机绝缘体构成。
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