JP2011089038A - 樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)特定の多官能エポキシ樹脂、(B)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樹脂から選択される1種又は2種以上の硬化剤、(C)シラザン化合物で表面処理後、シランカップリング剤で表面処理された、その表面にカーボンが特定量結合したた、平均粒子径が2μm以下かつ最大粒子径が5μm以下である無機充填材、及び(D)重量平均分子量が8,000〜150,000のフェノキシ樹脂及び/又はポリビニルアセタール樹脂を含有する樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
[1](A1)1分子中に2以上のエポキシ基を有し、温度20℃で液状の芳香族系エポキシ樹脂である第1のエポキシ樹脂と、(A2)ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂及び/又は下記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂である第2のエポキシ樹脂とを含む(A)エポキシ樹脂、(B)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樹脂から選択される1種又は2種以上の硬化剤、(C)シラザン化合物で表面処理後、シランカップリング剤で表面処理された、その表面に結合しているカーボン量が単位面積当たり0.25〜1.00mg/m2の範囲にあり、平均粒子径が2μm以下かつ最大粒子径が5μm以下である無機充填材、及び(D)重量平均分子量が8,000〜150,000のフェノキシ樹脂及び/又はポリビニルアセタール樹脂、を含有する樹脂組成物であり、該樹脂組成物中の不揮発分100質量%に対し、成分(C)の含有量が30〜85質量%であることを特徴とする樹脂組成物。
[2]無機充填材の表面に結合しているカーボン量が単位面積当たり0.25〜0.75mg/m2である、上記[1]の樹脂組成物。
[3]無機充填材の表面に結合しているカーボン量が単位面積当たり0.25〜0.70mg/m2である、上記[1]の樹脂組成物。
[4]樹脂組成物中に存在するエポキシ基と成分(B)の硬化剤の反応基の比率が質量比で1:0.4〜1:2となる範囲で成分(B)の硬化剤を含む、上記[1]〜[3]のいずれかの樹脂組成物。
[5]上記[1]〜[4]のいずれかの樹脂組成物を含有することを特徴とするシート状材料。
[6]上記[5]のシート状材料を含有することを特徴とする多層プリント配線板。
[(A)エポキシ樹脂]
本発明の樹脂組成物において、(A)エポキシ樹脂は、(A1)1分子中に2以上のエポキシ基を有し、温度20℃で液状の芳香族系エポキシ樹脂である第1のエポキシ樹脂と、(A2)ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂及び/又は下記の一般式(1)で表されるエポキシ樹脂(以下、「一般式(1)のエポキシ樹脂」と略称する。)である第2のエポキシ樹脂とを含む。なお、一般式(1)のエポキシ樹脂における炭化水素基/グリシジル基の比率はモル比である。また、本発明において「芳香族系エポキシ樹脂」とは、1分子中に少なくとも1個の芳香環を有するエポキシ樹脂を意味する。
本発明において使用される(B)硬化剤は、樹脂組成物の高耐熱性、高耐水性、低熱膨張率等を付与させることができる。(B)硬化剤は、エポキシ樹脂を硬化する機能を有するものであれば特に限定されないが、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樹脂等が好ましい。これらは1種または2種以上組み合わせて使用してもよい。
本発明において使用される(C)シラザン化合物で表面処理後、シランカップリング剤で表面処理された無機充填材は、樹脂組成物から形成される絶縁層の熱膨張率を低下させる目的で配合されるが、その表面に結合している単位面積当たりのカーボン量の上限値は1.00mg/m2が好ましく、0.75mg/m2がより好ましく、0.70mg/m2が更に好ましく、0.65mg/m2が更に一層好ましく、0.60mg/m2が殊更好ましく、0.55mg/m2が特に好ましい。一方、その表面に結合している単位面積当たりのカーボン量の下限値は、0.25mg/m2が好ましく、0.30mg/m2がより好ましく、0.34mg/m2がさらに好ましく、0.38mg/m2が更に一層好ましく、0.42mg/m2が殊更好ましく、0.46mg/m2が特に好ましい。これにより、得られる絶縁層は表面の粗度が安定で、かつ高いピール強度の導体層を安定的に形成できるものとなる。すなわち、得られる絶縁層は、粗化処理によって、表面粗さが比較的低く抑えられながら、高ピール強度で、耐熱剥離性に優れる導体層を形成し得る粗化面を形成できるものとなる。
本発明の樹脂組成物には、硬化物の機械的特性向上という観点から、フェノキシ樹脂及び/又はポリビニルアセタール樹脂をさらに含有させることができる。
本発明の樹脂組成物には、十分な硬化を行うという観点から、本発明の効果を阻害しない範囲で、硬化促進剤をさらに配合することができる。硬化促進剤としては、特に限定されないが、具体的には有機ホスフィン化合物、有機ホスホニウム塩化合物、イミダゾール化合物、アミンアダクト化合物、3級アミン化合物などが挙げられる。有機ホスフィン化合物及び有機ホスホニウム塩化合物の具体例としては、TPP、TPP−K、TPP−S、TPTP−S、TBP−DA、TPP−SCN、TPTP−SCN(北興化学工業(株)商品名)などが挙げられる。イミダゾール化合物の具体例としては、キュアゾール2MZ、2E4MZ、C11Z、C11Z-CN、C11Z-CNS、C11Z-A、2MZ-OK、2MA-OK、2PHZ(四国化成工業(株)商品名)などが挙げられる。アミンアダクト化合物の具体例としては、ノバキュア(旭化成工業(株)商品名)、フジキュア(富士化成工業(株)商品名)などが挙げられる。3級アミン化合物の具体例としては、DBU(1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン)などが挙げられる。これらは1種または2種以上組み合わせて使用してもよい。
本発明の樹脂組成物には、硬化物の機械強度の向上や応力緩和等の目的から、本発明の効果を阻害しない範囲で、更にゴム粒子を含有させることができる。当該ゴム粒子は、特に限定はされないが、樹脂組成物を調製する際の有機溶媒にも溶解せず、エポキシ樹脂等の樹脂組成物中の成分とも相溶せず、樹脂組成物のワニス中では分散状態で存在するものが好ましい。このようなゴム粒子は、一般には、ゴム成分の分子量を有機溶剤や樹脂に溶解しないレベルまで大きくし、粒子状とすることで調製することができ、具体的には、コアシェル型ゴム粒子、架橋アクリルニトリルブタジエンゴム粒子、架橋スチレンブタジエンゴム粒子、アクリルゴム粒子等が挙げられる。コアシェル型ゴム粒子は、粒子がコア層とシェル層を有するゴム粒子であり、例えば、外層のシェル層がガラス状ポリマー、内層のコア層がゴム状ポリマーで構成される2層構造、または外層のシェル層がガラス状ポリマー、中間層がゴム状ポリマー、コア層がガラス状ポリマーで構成される3層構造のものなどが挙げられる。ガラス層は例えば、メタクリル酸メチルの重合物などで構成され、ゴム状ポリマー層は例えば、ブチルアクリレート重合物(ブチルゴム)などで構成される。コアシェル型ゴム粒子の具体例としては、スタフィロイドAC3832、AC3816N、(ガンツ化成(株)商品名)、メタブレンKW-4426(三菱レイヨン(株)商品名)が挙げられる。アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)粒子の具体例としては、XER-91(平均粒子径0.5μm、JSR(株)製)などが挙げられる。スチレンブタジエンゴム(SBR)粒子の具体例としては、XSK-500(平均粒子径0.5μm、JSR(株)製)などが挙げられる。アクリルゴム粒子の具体例としては、メタブレンW300A(平均粒子径0.1μm)、W450A(平均粒子径0.5μm)(三菱レイヨン(株)製)を挙げることができる。これらは1種または2種以上組み合わせて使用してもよい。
本発明の樹脂組成物は、本発明の効果を阻害しない程度に、熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂を除く)を含有させることができる。当該熱硬化性樹脂は、特に限定はされないが、具体的にはマレイミド化合物、ビスアリルナジイミド化合物、ビニルベンジル樹脂、ビニルベンジルエーテル樹脂などが挙げられる。マレイミド樹脂としてはBMI1000、BMI2000、BMI3000、BMI4000、BMI5100(大和化成工業(株)製)、BMI、BMI−70、BMI−80(ケイ・アイ化成(株)製)、ANILIX−MI(三井化学ファイン(株)製)、ビスアリルナジイミド化合物としてはBANI−M、BANI−X(丸善石油化学工業(株)製)ビニルベンジル樹脂としてはV5000(昭和高分子(株)製)、ビニルベンジルエーテル樹脂としてはV1000X、V1100X(昭和高分子(株)製)が挙げられる。これらは1種または2種以上組み合わせて使用してもよい。
本発明の樹脂組成物は、本発明の効果を阻害しない程度に、難燃剤を含有させることができる。難燃剤は、特に限定はされないが、具体的には有機リン系難燃剤、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。有機リン系難燃剤としては、三光(株)製のHCA、HCA−HQ、HCA−NQ等のフェナントレン型リン化合物、昭和高分子(株)製のHFB−2006M等のリン含有ベンゾオキサジン化合物、味の素ファインテクノ(株)製のレオフォス30、50、65、90、110、TPP、RPD、BAPP、CPD、TCP、TXP、TBP、TOP、KP140、TIBP、北興化学工業(株)製のPPQ、クラリアント(株)製のOP930、大八化学(株)製のPX200等のリン酸エステル化合物、東都化成(株)製のFX289、FX305、TX−0712等のリン含有エポキシ樹脂、東都化成(株)製のERF001等のリン含有フェノキシ樹脂等が挙げられる。有機系窒素含有リン化合物としては、四国化成工業(株)製のSP670、SP703等のリン酸エステルミド化合物、大塚化学(株)製のSPB100、SPE100、(株)伏見製作所製FP−series等のホスファゼン化合物等が挙げられる。金属水酸化物としては、宇部マテリアルズ(株)製のUD65、UD650、UD653等の水酸化マグネシウム、巴工業(株)製のB−30、B−325、B−315、B−308、B−303、UFH−20等の水酸化アルミニウム等が挙げられる。これらは1種または2種以上組み合わせて使用してもよい。
本発明の接着フィルムは、当業者に公知の方法にて作製することができる。有機溶剤に樹脂組成物を溶解した樹脂ワニスを調製し、この樹脂ワニスを、ダイコーターなどを用いて、支持体に塗布し、更に加熱、あるい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挙げられる。
本発明のプリプレグは、本発明の樹脂組成物を繊維からなるシート状補強基材にホットメルト法又はソルベント法により含浸させ、加熱して半硬化させることにより製造することができる。すなわち、本発明の樹脂組成物が繊維からなるシート状補強基材に含浸した状態となるプリプレグとすることができる。繊維からなるシート状補強基材としては、ガラスクロスやアラミド繊維等のプリプレグ用繊維として常用されている繊維からなるものを用いることができる。
本発明の樹脂組成物は、多層プリント配線板の製造において絶縁層を形成するために好適に使用することができる。本発明の樹脂組成物は、ワニス状態で回路基板に塗布して絶縁層を形成することもできるが、工業的には、接着フィルム、プリプレグ等のシート状材料を積層する形態で用いるのが好ましい。樹脂組成物の軟化点は、シート状材料のラミネート性の観点から40〜150℃が好ましい。
まずは各種測定方法・評価方法について説明する。
表面処理された無機充填材の5gを試料として用いた。試料と24gのIPA(イソプロピルアルコール)とを遠心分離機の遠心管に入れ、撹拌し固形分を懸濁させて、500Wの超音波を5分間照射した。その後、遠心分離により固液分離し、上澄液を除去した。さらに、24gのIPAを足し、撹拌して固形分を懸濁させて、500Wの超音波を5分間照射した。その後、遠心分離により固液分離し、上澄液を除去した。さらに、24gのIPAを足し、撹拌して固形分を懸濁させて、500Wの超音波を5分間照射した。固形分をデシケータ内にて室温で96時間乾燥させた。この乾燥試料0.2gを測定用坩堝に正確に量りとり、さらに測定用坩堝に助燃剤(タングステン3.0g,スズ0.3g)を入れた。測定用坩堝をカーボン分析計にセットし、カーボン量を測定した。ここで、カーボン量はカーボン分析計を使用して測定することができる。カーボン分析計は、堀場製作所製EMIA−320V等を使用することができる。カーボン量を比表面積で割った値を単位面積当たりのカーボン量とした。
(1)内層回路基板の下地処理
内層回路を形成したガラス布基材エポキシ樹脂両面銅張積層板(銅箔の厚さ18μm、基板厚み0.3mm、松下電工(株)製R5715ES)の両面をメック(株)製CZ8100(アゾール類の銅錯体、有機酸を含む表面処理剤)に浸漬して銅表面の粗化処理をおこなった。
(2)接着フィルムのラミネート
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MVLP−500((株)名機製作所製商品名)を用いて、内層回路基板の両面にラミネートした。ラミネートは、30秒間減圧して気圧を13hPa以下とし、その後30秒間、100℃、圧力0.74MPaでプレスすることにより行った。
(3)樹脂組成物の硬化
(3−1)実施例1及び比較例1
ラミネートされた接着フィルムからPETフィルムを剥離し、180℃、30分の硬化条件で樹脂組成物を硬化して絶縁層を形成した。
(3−2)実施例2、3及び比較例2、3
ラミネートされた接着フィルムからPETフィルムを剥離し、100℃、30分、さらに180℃、30分の硬化条件で樹脂組成物を硬化して絶縁層を形成した。
(4)粗化処理
積層板を、膨潤液である、アトテックジャパン(株)のジエチレングリコールモノブチルエーテル含有のスエリングディップ・セキュリガンドPに浸漬し、次に粗化液として、アトテックジャパン(株)のコンセントレート・コンパクトP(KMnO4:60g/L、NaOH:40g/Lの水溶液)に浸漬、最後に中和液として、アトテックジャパン(株)のリダクションショリューシン・セキュリガントPに40℃で5分間浸漬した(粗化条件:膨潤液に60℃で5分間浸漬、粗化液に80℃で20分間浸漬)。
(5)セミアディティブ工法によるメッキ
絶縁層表面に回路を形成するために、内層回路基板を、PdCl2を含む無電解メッキ用溶液に浸漬し、次に無電解銅メッキ液に浸漬した。150℃にて30分間加熱してアニール処理を行った後に、エッチングレジストを形成し、エッチングによるパターン形成の後に、硫酸銅電解メッキを行い、30±5μmの厚さで導体層を形成した。次に、アニール処理を180℃にて60分間行った。
(6)メッキ導体層の引き剥がし強さ(ピール強度) 上記(5)で得られた回路基板の導体層に、幅10mm、長さ100mmの部分の切込みをいれ、この一端を剥がしてつかみ具で掴み、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、ピール強度(kgf/cm)とした。
上記の粗化処理後の積層板について、 非接触型表面粗さ計(ビーコインスツルメンツ社製WYKO NT3300)を用いて、VSIコンタクトモード、50倍レンズにより測定範囲を121μm×92μmとして得られる数値により算術平均粗さ(Ra値)を求めた。なお、Ra値は全測定範囲の10点の平均値とした。
ピール強度測定後のサンプルを、260℃の半田浴に3分間浸漬し、導体層の剥離の有無を目視確認した。評価として、剥離が見られなかった場合を○とし、一部でも剥離した場合は×とした。
実施例および比較例で得られた接着フィルムを190℃で90分間加熱して樹脂組成物層を熱硬化させた。その硬化物を、幅約5mm、長さ約15mmの試験片に切断し、(株)リガク製熱機械分析装置(Thermo Plus TMA8310)を使用して、引張加重法で熱機械分析を行った。試験片を前記装置に装着後、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。2回目の測定においてガラス転移温度と、25℃から150℃までの平均線熱膨張率(ppm)を算出した。また2回目の測定における寸法変化シグナルの傾きが変化する点からガラス転移温度(℃)を算出した。
液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製「jER828EL」、エポキシ当量180)30部と、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製「NC3000−H」、エポキシ当量291)25部、ナフタレン型4官能エポキシ樹脂(DIC(株)製「HP−4700」、エポキシ当量162、20℃で固形状)6部、フェノキシ樹脂(重量平均分子量38000、ジャパンエポキシレジン(株)製「YX6954」のメチルエチルケトン(以下「MEK」と略称する。)とシクロヘキサノンの1:1(質量比)の混合溶媒を使用した不揮発分30質量%の溶液)30部とを、MEK15部及びシクロヘキサノン15部の混合溶媒に撹拌しながら加熱溶解させた。そこへ、フェノールノボラック系硬化剤(DIC(株)製「LA−7054」の固形分60%のMEK溶液、フェノール性水酸基当量124)35部、硬化触媒(四国化成工業(株)製、「2E4MZ−CN」)0.1部、球形シリカ(アドマテックス(株)製「SOC4」、平均粒径1μm、5μm上限カット、ヘキサメチルジシラザン処理後、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシランをシリカに対して1質量%で処理し、室温で20日経過させた。表面に結合する単位面積当たりのカーボン量0.40mg/m2)60部、さらにフェナントレン型リン化合物(三光(株)製「HCA−HQ」平均粒径2μm)5部を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニスを作製した。次に、かかる樹脂ワニスをポリエチレンテレフタレート(厚さ38μm、以下「PET」と略称する。)上に、乾燥後の樹脂厚みが40μmとなるようにダイコーターにて塗布し、80〜120℃(平均100℃)で6分間乾燥した(残留溶媒量約2質量%)。次いで樹脂組成物の表面に厚さ15μmのポリプロピレンフィルムを貼り合わせながらロール状に巻き取った。ロール状の接着フィルムを幅507mmにスリットし、これより507×336mmサイズのシート状の接着フィルムを得た。
液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製「YL980」、エポキシ当量185)25部と、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製「NC3000−L」、エポキシ当量269)20部、ナフタレン型多官能エポキシ樹脂(DIC(株)製「EXA−4710」、エポキシ当量170、20℃で固形状)6部、フェノキシ樹脂(重量平均分子量38000、ジャパンエポキシレジン(株)製「YX6954」のMEKとシクロヘキサノンの1:1(質量比)の混合溶媒を使用した不揮発分30質量%の溶液)10部とを、MEK15部とシクロヘキサノン15部の混合溶媒に撹拌しながら加熱溶解させた。そこへ、フェノールノボラック系硬化剤(DIC(株)製「LA−7054」の固形分60%のMEK溶液、フェノール性水酸基当量124)20部、ナフトール系硬化剤(東都化成(株)製「SN−485」の固形分60%のMEK溶液、フェノール性水酸基当量215)20部、ポリビニルアセトアセタール樹脂(積水化学工業(株)製「KS−1」のMEKとシクロヘキサノンの1:1(質量比)の混合溶媒を使用した固形分15質量%の溶液)10部、硬化触媒(四国化成工業(株)製、「2E4MZ−CN」)0.1部、球形シリカ(アドマテックス(株)製「SOC2」、平均粒径0.5μm、5μm上限カット、ヘキサメチルジシラザン処理後、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシランをシリカに対して0.6質量%で処理し、40℃で7日経過させた。単位面積当たりのカーボン量0.47mg/m2)120部、さらにフェナントレン型リン化合物(三光(株)製「HCA−HQ」平均粒径2μm)5部を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニスを作製した。かかる樹脂ワニスを使用し、実施例1と全く同様にして接着フィルムを得た。
実施例1において、球形シリカを(アドマテックス(株)製「SOC4」、平均粒径1μm、5μm上限カット、ヘキサメチルジシラザン処理、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン処理と同じ処理を行い、室温で1日経過させた。単位面積当たりのカーボン量0.20mg/m2)60部に変更した熱硬化性樹脂組成物のワニスを使用する以外は実施例1と全く同様にして接着フィルムを得た。
実施例2において、球形シリカを(アドマテックス(株)製「SOC2」、平均粒径0.5μm、3μm上限カット、ヘキサメチルジシラザン処理、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン処理と同じ処理を行い、室温で1日経過させた。単位面積当たりのカーボン量0.15mg/m2)120部に変更した熱硬化性樹脂組成物のワニスを使用する以外は実施例2と全く同様にして接着フィルムを得た。
Claims (4)
- (A1)1分子中に2以上のエポキシ基を有し、温度20℃で液状の芳香族系エポキシ樹脂である第1のエポキシ樹脂と、(A2)ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂及び/又は下記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂である第2のエポキシ樹脂とを含む(A)エポキシ樹脂、(B)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樹脂から選択される1種又は2種以上の硬化剤、(C)シラザン化合物で表面処理後、シランカップリング剤で表面処理された、その表面に結合しているカーボン量が単位面積当たり0.25〜0.70mg/m2の範囲にあり、平均粒子径が2μm以下かつ最大粒子径が5μm以下である無機充填材、及び(D)重量平均分子量が8,000〜150,000のフェノキシ樹脂及び/又はポリビニルアセタール樹脂、、を含有する樹脂組成物であり、該樹脂組成物中の不揮発分100質量%に対し、成分(C)の含有量が30〜85質量%であることを特徴とする樹脂組成物。
- 樹脂組成物中に存在するエポキシ基と成分(B)の硬化剤の反応基の比率が重量比で1:0.4〜1:2となる範囲で成分(B)の硬化剤を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 請求項1又は2に記載の樹脂組成物を含有することを特徴とするシート状材料。
- 請求項3に記載のシート状材料を含有することを特徴とする多層プリント配線板。
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