JP2013231132A - 樹脂組成物、樹脂層付金属箔、金属張積層板及びプリント配線板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記目的を達成するため、金属層の表面に樹脂層を備えた積層体の樹脂層を構成する樹脂組成物を、ポリフェニレンエーテル化合物100質量部に対して、10質量部〜100質量部のスチレンブタジエンブロック共重合体と、0.1質量部〜100質量部のデスミア液溶解促進成分とを含む構成とする。
【選択図】なし
Description
まず、本件発明に係る樹脂組成物について説明する。本件発明に係る樹脂組成物は、金属層の表面に樹脂層を備えた積層体の樹脂層を構成する樹脂組成物であって、ポリフェニレンエーテル化合物と、スチレンブタジエンブロック共重合体と、デスミア液溶解促進成分とを後述する所定の配合比で含むことを特徴とする。以下では、まず、積層体について説明した後に、本件発明に係る樹脂組成物を構成する各成分について説明するものとする。
上述した通り、本件明細書において、積層体とは、金属層の表面に樹脂層を備えたものであり、具体的には、樹脂層付金属箔、金属張積層板、プリント配線板等を指す。しかしながら、本件発明に係る積層体は、金属層(金属箔を含む)の表面に樹脂層が積層されるものであれば、特に限定されるものではない。すなわち、本件発明に係る樹脂組成物は、これらの積層体に設けられた金属層の表面に樹脂層を形成するために用いられるものであれば、どのような形態の積層体であってもよい。
本件発明において、金属層は、上述した樹脂層付金属箔の金属箔部分、又は、金属張積層板或いはプリント配線板に設けられた金属層部分を指す。これらの金属層は、いずれもプリント配線板等において、導体層として用いられる層であり、導体パターンが形成された状態であってもよい。また、金属層を構成する金属の種類に特に限定はなく、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、金、白金等の種々の金属又はこれらの合金等の導電性を有する金属であればよい。金属層を構成する金属は、これらのいずれの金属であってもよいが、入手が容易であり、且つ、安価であるという観点から、銅、アルミニウム、ニッケル又はこれらの合金等を用いることが好ましい。さらに、電気的効率が低く、エッチング等による導体パターンの形成が容易であるという観点から、当該金属層は、銅又は銅合金から成る層であることが好ましい。
次に、樹脂層について説明する。当該樹脂層は、上記金属層の表面に設けられる層であり、例えば、本件発明に係る樹脂組成物を溶剤に溶解又は分散させた樹脂溶液を金属層の表面に塗布し、その後、乾燥、加熱等を施すことにより得ることができる。当該樹脂層は、プリント配線板を製造する際に、接着剤層、絶縁層或いは、誘電層等として用いられる層である。
次に、上当該樹脂組成物の構成成分について説明する。本件発明に係る樹脂組成物は、上述した通り、ポリフェニレンエーテル化合物と、スチレンブタジエンブロック共重合体と、デスミア液溶解促進成分とを必須の構成成分として含み、必要に応じて、カール低減成分、誘電体粉末等の各種添加剤を含むことができる。以下、順に説明する。
(1)ポリフェニレンエーテル化合物
まず、本件発明に係る樹脂組成物の必須の構成成分の一つであるポリフェニレンエーテル化合物について説明する。ポリフェニレンエーテル化合物は、下記構造式(1)で表される化合物である。ポリフェニレンエーテル化合物は、低誘電率及び低誘電正接の電気的特性を有する材料であり、ポリフェニレンエーテル化合物を当該樹脂組成物の構成成分の一つとすることにより高周波特性に優れた樹脂層を形成することができる。また、ポリフェニレンエーテル化合物は、エーテル結合を有するため耐熱性が高い。また、化合物内に親水性基が存在しないため、吸水性が低く、多湿環境下においても品質の劣化しにくい樹脂層を形成することができる。
次に、スチレンブタジエンブロック共重合体について説明する。スチレンブタジエンブロック共重合体は、ポリフェニレンエーテル化合物に対する重合(架橋)成分である。ポリフェニレンエーテル化合物と、スチレンブタジエンブロック共重合体とが重合することにより、ブタジエン構造体部分に由来する高柔軟性により当該樹脂層が弾性、可撓性を示すようになる。特に、スチレン変性ポリフェニレンエーテル化合物又はグリシジル変性ポリフェニレンエーテル化合物を用いた場合、この傾向は顕著になる。その結果、樹脂層の金属層(導体層)或いは絶縁性樹脂基材に対する密着性が向上すると共に、耐クラック性も向上させることができる。そして、当該樹脂層付金属箔を用いてプリント配線板を製造したときに、回路の引き剥がし強さを実用上要求される値にすることができる。また、当該スチレンブタジエンブロック共重合体を用いることにより、耐吸湿劣化特性を向上させることができ、引き剥がし強さが多湿環境下で経時的に劣化することを防ぐことができる。さらに、スチレンブタジエンブロック共重合体は、極性基が少なく、ポリフェニレンエーテル化合物が有する低誘電特性に与える影響が少ないため、ポリフェニレンエーテル化合物に由来する低誘電率及び低誘電正接の高周波特性に優れた電気的特性を維持することができる。
次に、デスミア液溶解促進成分について説明する。本件発明において、デスミア液溶解促進成分とは、樹脂組成物の構成成分として上記ポリフェニレンエーテル化合物と、スチレンブタジエンブロック共重合体と共に用いられることにより、当該樹脂組成物を用いて形成される樹脂層の誘電特性を損なうことなく、デスミア液に対する溶解性を与えるための成分である。具体的には、デスミア液溶解促進成分とは、デスミア液により酸化されやすい不飽和結合部分を複数有する易酸化性の化合物であり、ポリフェニレンエーテル化合物及び/又はスチレンブタジエンブロック共重合体に対する架橋成分となる化合物を指す。現在、デスミア処理の際には、デスミア液として主として過マンガン酸カリウムや過マンガン酸ナトリウムなどの過マンガン塩が用いられている。これらの過マンガン酸塩は酸化剤として用いられ、樹脂を化学的に溶解除去する。しかしながら、上述したポリフェニレンエーテル化合物はその構造から耐酸性が高く、デスミア液に対する溶解性が極めて低い。また、スチレンブタジエンブロック共重合体は、その分子鎖内に炭素の二重結合部分を有するものの、ポリフェニレンエーテル化合物と重合する際に、当該二重結合部分が重合反応により消費される。そこで、本件発明に係る樹脂組成物は、当該デスミア液溶解促進成分を所定の配合比で含む構成とすることにより、当該樹脂組成物を用いて形成した樹脂層のデスミア液に対する溶解性を適度なものとすることができる。
さらに、変性ポリオールポリアクリレートとして、例えば、ビスフェノールSのエチレンオキシド4モル付加ジアクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキシド4モル付加ジアクリレート(変性ビスフェノールAジアクリレート)、脂肪酸変性ペンタエリスリトールジアクリレート、トリメチロールプロパンのプロピレンオキシド3モル付加トリアクリレート及びトリメチロールプロパンのプロピレンオキシド6モル付加トリアクリレート等の変性ポリオールポリアクリレート等を挙げることができる。
次に、本件発明に係る樹脂組成物におけるポリフェニレンエーテル化合物、スチレンブタジエンブロック共重合体及びデスミア液溶解促進成分の配合比について説明する。本件発明に係る樹脂組成物は、ポリフェニレンエーテル化合物100質量部に対して、スチレンブタジエンブロック共重合体を10質量部〜100質量部、デスミア液溶解促進成分を0.1質量部〜100質量部含むことを特徴とする。
次に、添加剤について説明する。以下に説明する添加剤は、当該樹脂層に要求される機械的特性或いは電気的特性等に応じて、当該樹脂組成物に適宜添加することができる。
まず、カール低減成分について説明する。本件発明に係る樹脂組成物は、ポリフェニレンエーテル化合物100質量部に対して、カール低減成分を0.1質量部〜30質量部含むことが好ましく、10質量部以上含むことがより好ましい。当該樹脂組成物を用いて樹脂層を形成する際、上述した様に、樹脂組成物を含む樹脂溶液を金属層の表面に塗布して、塗布膜の乾燥、加熱等を行う。このとき、塗布膜からは溶剤が揮発すると共に、樹脂組成物を構成する各成分は互いに重合し、架橋構造を有する重合体となる。すなわち、半硬化状態又は完全硬化状態の樹脂層となる。この際、樹脂層は塗布膜の状態のときと比較すると収縮し易くなり、金属層が樹脂層側を内側にして反る金属層のカール現象が生じやすくなる。そこで、本件発明では、樹脂組成物に、カール低減成分を上記の範囲で含有させることにより、樹脂層を半硬化又は完全硬化させるときに、このカール現象を低減することができる。
また、キャパシタの誘電層を形成する場合など、誘電率の高い樹脂層を形成する必要がある場合には、当該樹脂組成物100質量部に対して、50質量部〜600質量部の誘電体粒子を含むことができる。樹脂組成物に誘電体粒子を添加することにより、誘電率の高い樹脂層を形成することが可能になり、その結果、静電容量の大きいキャパシタ回路を形成することができる。
なお、本件発明に係る樹脂組成物は、その他の添加剤として、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、熱可塑性粒子、着色剤、酸化防止剤、難燃剤、カップリング剤、重合開始剤、分散剤、無機充填材等を含むことができる。これらの各種添加剤を本件発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜量、添加してもよい。
次に、本件発明に係る樹脂層付金属箔について説明する。本件発明に係る樹脂層付金属箔は、金属箔の少なくとも片面に樹脂層を備えたものであり、この樹脂層は上述した本件発明に係る樹脂組成物を用いて形成された層であることを特徴とする。
本件発明において、金属箔は、電解箔及び圧延箔のいずれを用いてもよく、金属箔の製造方法に関する限定は特にない。また、金属箔を構成する金属の種類についても特に限定はなく、上述した積層体の金属層と同様であるためここでは説明を省略する。但し、上述した理由と同様の理由から、当該金属箔を構成する金属は銅又は銅合金であることが好ましく、当該金属箔は銅箔又は銅合金箔であることが好ましい。
本件発明に係る樹脂層付金属箔において、樹脂層は上述したとおり、本件発明に係る樹脂組成物を用いて形成される。樹脂組成物は上述したとおりであるため、ここでは樹脂組成物についての説明を省略する。樹脂層は、積層体に設けられる樹脂層と同様に、プリント配線板を製造する際に、接着剤層、絶縁層或いは誘電層等として用いられる層である。また、樹脂層の表面に更に金属箔を設け、後述するキャパシタ回路形成材としてもよいし、樹脂層付銅箔の樹脂層同士を張り合わせて、後述するキャパシタ回路形成材としてもよい。
次に、本件発明に係る樹脂層付金属箔の製造方法の一例を説明する。上記樹脂層付金属箔の製造工程は、例えば、(1)樹脂溶液調製工程と、(2)樹脂溶液塗布工程と、(3)乾燥工程とに大別することができる。以下、各工程毎に説明する。
樹脂溶液工程は、ポリフェニレンエーテル化合物100質量部に対して、スチレンブタジエンブロック共重合体を10質量部〜100質量部、デスミア液溶解促進成分を0.1質量部〜100質量部の範囲で含む樹脂溶液(ワニス)を調製する工程である。当該樹脂溶液を調製する際には、例えば、ポリフェニレンエーテル化合物と、スチレンブタジエンブロック共重合体と、デスミア液溶解促進成分とを予め所定の配合比で混合した樹脂組成物を溶剤に溶解させてもよいし、ポリフェニレンエーテル化合物、スチレンブタジエンブロック共重合体及びデスミア液溶解促進成分をそれぞれ溶剤に溶解させたものを、これらの成分が所定の配合比となるように混合してもよく、樹脂溶液の調製方法は特に限定されるものではない。
樹脂溶液塗布工程は、金属箔の片面に、乾燥後の樹脂層の厚さが0.5μm〜100μmになるように、当該樹脂溶液を塗布する工程である。樹脂溶液を塗布する際の塗布方法は特に限定されるものではなく、形成する樹脂層の厚みに応じて、適宜、適切な方法を採用すればよい。
乾燥方法は、従来既知の方法により適宜行うことができ、特に限定されるものではない。当該工程により、塗布膜から溶剤を揮発させると共に、樹脂組成物の硬化反応を中間段階で終了させた半硬化状態の樹脂とする。以上の工程により、本件発明に係る樹脂層付金属箔を製造することができる。
次に、本件発明に係る金属張積層板の実施の形態を説明する。本件発明に係る金属張積層板は、上述した本件発明に係る樹脂層付金属箔を用いたことを特徴とする。ここで、金属張積層板には種々の態様があるため、各態様毎に簡単に説明する。
また、本件発明に係るプリント配線板は、上述した本件発明に係る樹脂層付金属箔を用いたことを特徴とするものであり、上記金属張積層板を用いたものであってもよい。また、本件発明に係るプリント配線板は、多層プリント配線板であってもよいのは勿論であり、例えば、当該樹脂層付金属箔を用いてビルドアップ層を形成したビルドアッププリント配線板であってもよい。
実施例1では、次のようにして樹脂層付銅箔を製造した。まず、撹拌装置、温度調節機、還流管を備えた1リットルの4つ口フラスコに、ポリフェニレンエーテル樹脂(SABIC社製;MX−90)200gとトルエン400gとを注入し、60℃にて撹拌溶解した。続いて、当該フラスコ内に、クロロメチルスチレン10gを導入し、撹拌溶解し、液温を80℃とした。さらに、撹拌しながら、水酸化ナトリウム50質量%水溶液24gを滴下導入し、80℃で3時間撹拌を続けた。次に、内容物を1N塩酸水溶液で中和後、メタノールを添加し化合物を沈殿させ、ろ過した。ろ過物をメタノール水溶液(メタノール:蒸留水=4:1)で2回洗浄後、溶剤、水分を乾燥除去し、ポリフェニレンエーテル化合物を得た。
以上のようにして製造した樹脂層付銅箔の樹脂層同士を当接して、220℃×90分、30kgf/cm2の加熱加圧条件下で熱間プレス成形することで両面銅張積層板を製造した。
ポリフェニレンエーテル化合物と、スチレンブタジエンブロック共重合体と、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテンとが質量比において、55:35:10になるように各溶液を混合して樹脂溶液とし、デスミア液溶解促進成分を含まなかったこと以外は、実施例1と同様にして樹脂層付銅箔及び両面金属張積層板を製造した。
ポリフェニレンエーテル化合物と、スチレンブタジエンブロック共重合体と、ジアリルイソフタレートオリゴマーと、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテンとが質量比において、30:20:40:10になるように各溶液を混合して樹脂溶液とした以外は、実施例1と同様にして樹脂層付銅箔及び両面金属張積層板を製造した。
デスミア液溶解促進成分の代わりに、ポリフェニレンエーテル化合物に対する硬化剤(架橋剤)として用いるビスフェノールF型エポキシ樹脂(新日鐵化学株式会社製;YDF−170)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして樹脂層付銅箔及び両面金属張積層板を製造した。
以上のように製造した実施例1〜実施例5及び比較例1〜比較例3の両面金属張積層板を用いて、(1)樹脂層の誘電特性(2)デスミア液に対する溶解性を評価した。以下、評価方法と評価結果とに分けて説明する。
(1)樹脂層の誘電特性の評価
樹脂層の誘電特性の評価は、次のようにして行った。実施例1〜実施例5及び比較例1〜比較例3で製造した両面金属張積層板の両面の銅箔をエッチングにより除去し、これを誘電正接測定用のサンプルとした。そして、アジレントテクノロジー社製のネットワークアナライザーE8362Bを用いて、10GHzにおける各サンプルの誘電正接を測定した。結果を表1に示す。
デスミア液に対する溶解性の評価は、次のようにして行った。誘電正接測定用のサンプルと同様に、実施例1〜実施例5及び比較例1〜比較例3で製造した両面金属張積層板の両面の銅箔をエッチングにより除去したものをデスミア液溶解評価用サンプルとした。デスミア液溶解評価用サンプルをそれぞれ3枚用い、各デスミア液溶解評価用サンプルの重量を測定した後、75℃の膨潤液(ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製)に10分間浸漬した後、70℃の過マンガン酸カリウム溶液(ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製)に10分間浸漬した。その後、40℃の中和液(ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製)に3分間浸漬し、水洗した。そして、大気中でサンプルを乾燥した後、重量を測定し、デスミア液浸漬前後の重量からデスミア液(過マンガン酸カリウム溶液)に浸漬した10分間のデスミア液溶解量を算出した。それを1分間当たりに換算し、デスミア液溶解速度とした。結果を表1に示す。
(1)樹脂層の誘電特性の評価
表1を参照すると、比較例3のサンプルの誘電正接の値は0.0084であるのに対して、他のサンプルの誘電正接の値はいずれも0.005以下であり、比較例3のサンプルの誘電正接の値が他のサンプルと比較すると高いことが分かる。比較例3で製造した樹脂層は、デスミア液溶解促進成分に代えて、架橋成分としてビスフェノールF型エポキシ樹脂を含む以外は、実施例1と同様にして形成されたものである。一方、比較例1の樹脂層は、デスミア液溶解促進成分もビスフェノールF型エポキシ樹脂も含まない樹脂溶液を用いて形成されたものであり、その誘電正接の値は0.0020と最も低い。以上のことから、デスミア液溶解促進成分を含まない樹脂組成物を用いて形成された樹脂層の誘電正接が最も低く、高周波特性が良好であることが分かる。また、本件発明にいうところのデスミア液溶解促進成分を含む樹脂組成物を用いて、樹脂層を形成した場合には、誘電正接の値が多少高くなるものの、高周波特性に優れた樹脂層を得ることができることが確認された。特に、実施例1に示すようにデスミア液溶解促進成分として、ジアリルイソフタレートオリゴマーを添加した場合、デスミア液溶解促進成分を含まない比較例1の樹脂層と同等の誘電正接の値を維持することが可能であることが分かる。一方、比較例3に示すように、デスミア液溶解促進成分に代えてビスフェノールF型エポキシ樹脂を添加した場合には、誘電正接の値が高くなり、高周波特性が低下することが確認された。なお、実施例2及び比較例2のように、樹脂組成物中のジアリルイソフタレートオリゴマーの配合量が増加すると、誘電正接の値も高くなる傾向が見られた。
表1を参照すると、デスミア液溶解促進成分を含まない比較例1のサンプルでは、デスミア液に対する溶解速度が0.00mg/minと、デスミア液に対する溶解性がほとんどないことが確認された。従って、比較例1のように、ポリフェニレンエーテル化合物と、スチレンブタジエンブロック共重合体とを主成分とする樹脂組成物を用いて樹脂層を形成した場合、デスミア液に対する溶解性が極めて低いため、スルーホール等により層間接続を行う多層プリント配線板の製造材料として用いた場合、スルーホール等の内部にスミアが残留し、層間接続を良好に行うことができない恐れがあることが分かる。
Claims (9)
- 金属層の表面に樹脂層を備えた積層体の樹脂層を構成する樹脂組成物であって、
ポリフェニレンエーテル化合物100質量部に対して、10質量部〜100質量部のスチレンブタジエンブロック共重合体と、0.1質量部〜100質量部のデスミア液溶解促進成分とを含むことを特徴とする樹脂組成物。 - 前記デスミア液溶解促進成分として、ジアリルフタレート、(メタ)アクリレート及び不飽和ポリエステルから選ばれる一種以上を含む請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記ポリフェニレンエーテル化合物100質量部に対して、カール低減成分を0.1質量部〜30質量部含む請求項1又は請求項2に記載の樹脂組成物。
- 当該樹脂組成物100質量部(但し、誘電体粒子を除く)に対して、50質量部〜600質量部の誘電体粒子を含む請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記誘電体粒子は、ペブロスカイト構造を有する複合酸化物である請求項4に記載の樹脂組成物。
- 金属箔の少なくとも片面に樹脂層を備える樹脂層付金属箔であって、
当該樹脂層は、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の樹脂組成物を用いて形成されたものであることを特徴とする樹脂層付金属箔。 - 前記樹脂層は、誘電体層として用いられる層である請求項6に記載の樹脂層付金属箔。
- 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の樹脂組成物を用いて形成された樹脂層と、金属層とを備えたことを特徴とする金属張積層板。
- 請求項6若しくは請求項7に記載の樹脂層付金属箔、又は請求項8に記載の金属張積層板を用いて形成されたことを特徴とするプリント配線板。
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