JP2018012777A - 絶縁樹脂材料、層間絶縁用樹脂フィルム及びその製造方法、複合フィルム及びその製造方法、並びにプリント配線板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような要求に応えるため、ビルドアップ層に対しても様々な取り組みがなされており、例えば、特許文献1には、シアネート樹脂を含有する樹脂組成物が開示されている。
本発明は、このような状況に鑑みなされたものであり、低誘電正接と低熱膨張性とを両立し、最低溶融粘度が低く、且つ最低溶融粘度の経時変化が小さい絶縁樹脂材料、これを用いた層間絶縁用樹脂フィルム及びその製造方法、複合フィルム及びその製造方法、並びにプリント配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。
[1]熱硬化性樹脂(A)、無機充填材(B)及びエラストマ(C)を含有する絶縁樹脂材料であって、高沸点溶剤(X)を、0.5〜5質量%含有する、絶縁樹脂材料。
[2]熱硬化性樹脂(A)が、N−置換マレイミド基を少なくとも2個有するマレイミド化合物(a1)由来の構造単位とジアミン化合物(a2)由来の構造単位とを有するポリイミド化合物(A1)である、上記[1]に記載の絶縁樹脂材料。
[3]無機充填材(B)が、シリカである、上記[1]又は[2]に記載の絶縁樹脂材料。
[4]最低溶融粘度が、5,000Pa・s以下である、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の絶縁樹脂材料。
[5]上記[1]〜[4]のいずれかに記載の絶縁樹脂材料を含有する、層間絶縁用樹脂フィルム。
[6]熱硬化性樹脂(A)、無機充填材(B)、エラストマ(C)及び高沸点溶剤(X)を混合して、第一の熱硬化性樹脂組成物を製造する工程と、
前記第一の熱硬化性樹脂組成物を支持体に塗工した後、50〜150℃で乾燥させる工程と、
を備える、上記[5]に記載の層間絶縁用樹脂フィルムの製造方法。
[7]上記[1]〜[4]のいずれかに記載の絶縁樹脂材料を含有する第一の樹脂層と、第二の樹脂層とを含有する、複合フィルム。
[8]前記第二の樹脂層が、多官能エポキシ樹脂(D)、活性エステル硬化剤(E)及びフェノール性水酸基含有ポリブタジエン変性ポリアミド樹脂(F)を含有する第二の熱硬化性樹脂組成物を含有する、上記[7]に記載の複合フィルム。
[9]前記第二の熱硬化性樹脂組成物中の多環能エポキシ樹脂(D)のエポキシ基に対する、活性エステル硬化剤(E)のエステル基の当量比(エステル基/エポキシ基)が、0.05〜1.5である、上記[8]に記載の複合フィルム。
[10]前記第二の熱硬化性樹脂組成物が、更にリン系硬化促進剤(G)を含有する、上記[8]又は[9]に記載の複合フィルム。
[11]硬化物の5GHzの誘電正接が、0.005以下である、上記[7]〜[10]のいずれかに記載の複合フィルム。
[12]熱硬化性樹脂(A)、無機充填材(B)、エラストマ(C)及び高沸点溶剤(X)を混合して第一の熱硬化性樹脂組成物を製造する工程と、
前記第一の熱硬化性樹脂組成物を支持体に塗工した後、50〜150℃で乾燥させる工程と、
を備える、上記[7]〜[11]のいずれかに記載の複合フィルムの製造方法。
[13]上記[5]に記載の層間絶縁用樹脂フィルムの硬化物、又は上記[7]〜[11]のいずれかに記載の複合フィルムの硬化物を含有する、プリント配線板。
[14]上記[5]に記載の層間絶縁用樹脂フィルム、又は上記[7]〜[11]のいずれかに記載の複合フィルムを、基材の片面又は両面にラミネートする工程を備える、プリント配線板の製造方法。
本実施形態の絶縁樹脂材料は、熱硬化性樹脂(A)、無機充填材(B)及びエラストマ(C)を含有する絶縁樹脂材料であって、高沸点溶剤(X)を、0.5〜5質量%含有する、絶縁樹脂材料である。
熱硬化性樹脂(A)としては、特に限定されないが、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、マレイミド樹脂等が挙げられる。これらの中でも、マレイミド樹脂が好ましく、低熱膨張性の観点から、少なくとも2個のN−置換マレイミド基を有するマレイミド化合物(a1)由来の構造単位とジアミン化合物(a2)由来の構造単位とを有するポリイミド化合物(A1)がより好ましい。以下、ポリイミド化合物(A1)について、詳述する。
ポリイミド化合物(A1)は、少なくとも2個のN−置換マレイミド基を有するマレイミド化合物(a1)(以下、「(a1)成分」ともいう)由来の構造単位とジアミン化合物(a2)(以下、「(a2)成分」ともいう)由来の構造単位とを有する化合物である。
成分(a1)としては、特に限定されないが、例えば、ビス(4−マレイミドフェニル)メタン、ポリフェニルメタンマレイミド、ビス(4−マレイミドフェニル)エーテル、ビス(4−マレイミドフェニル)スルホン、3,3’−ジメチル’−5,5’−ジエチル−4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミド、4−メチル−1,3−フェニレンビスマレイミド、m−フェニレンビスマレイミド、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、1,6−ビスマレイミド−(2,2,4−トリメチル)ヘキサン等が挙げられる。これらは1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。これらの中でも、安価である点から、ビス(4−マレイミドフェニル)メタンが好ましく、誘電特性に優れ、低吸水性である点から、3,3’−ジメチル−5,5’−ジエチル−4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミドが好ましく、導体との高接着性、硬化物の伸び、破断強度等の機械特性に優れる点から、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、1,6−ビスマレイミド−(2,2,4−トリメチル)ヘキサンが好ましい。
なお、残基とは、原料成分から結合に供された官能基(成分(a1)においてはマレイミド基)を除いた部分の構造をいう。
(式中、R1は各々独立に、水素原子、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を示す。)
(式中、R2及びR3は各々独立に、水素原子、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を示し、A2は炭素数1〜5のアルキレン基若しくはアルキリデン基、エーテル基、スルフィド基、スルフォニル基、カルボオキシ基、ケトン基、単結合又は下記一般式(3−1)で表される基である。)
(式中、R4及びR5は各々独立に、水素原子、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を示し、A3は炭素数1〜5のアルキレン基、イソプロピリデン基、エーテル基、スルフィド基、スルフォニル基、カルボオキシ基、ケトン基又は単結合である。)
(式中、iは1〜10の整数である。)
(式中、R6及びR7は各々独立に、水素原子又は炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を示し、jは1〜8の整数である。)
一般式(3)中のA2及び一般式(3−1)中のA3が示す炭素数1〜5のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基等が挙げられる。
一般式(3)中のA2が示す炭素数1〜5のアルキリデン基としては、エチリデン基、プロピリデン基、イソプロピリデン基、ブチリデン基、イソブチリデン基、ペンチリデン基等が挙げられる。
成分(a2)は、アミノ基を2個有する化合物であれば、特に限定されないが、例えば、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルケトン、4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジヒドロキシベンジジン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、3,3’−ジメチル−5,5’−ジエチル−4,4’−ジフェニルメタンジアミン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、1,3−ビス{1−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1−メチルエチル}ベンゼン、1,4−ビス{1−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1−メチルエチル}ベンゼン、4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン、3,3’−[1,3−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン等が挙げられる。これらは1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
これらの中でも、有機溶剤への溶解性が高く、合成時の反応率が高く、且つ耐熱性を高くできる点からは、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチルジフェニルメタン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリンが好ましく、誘電特性に優れ、低吸水性である点からは、3,3’−ジメチル−5,5’−ジエチル−4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミドが好ましく、導体との高接着性、硬化物の伸び、破断強度等の機械特性に優れる点から、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパンが好ましい。更に、上記の溶解性、反応率、耐熱性、導体との高接着性に優れる点に加えて、優れた高周波特性と低吸湿性を発現できる点からは、4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリンがより好ましい。
(式中、R8及びR9は各々独立に、水素原子、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜5のアルコキシ基、水酸基又はハロゲン原子を示し、A5は炭素数1〜5のアルキレン基若しくはアルキリデン基、エーテル基、スルフィド基、スルフォニル基、カルボオキシ基、ケトン基、フルオレニレン基、単結合、下記一般式(7−1)又は下記一般式(7−2)で表される基である。)
(式中、R10及びR11は各々独立に、水素原子、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を示し、A6は炭素数1〜5のアルキレン基、イソプロピリデン基、m−又はp−フェニレンジイソプロピリデン基、エーテル基、スルフィド基、スルフォニル基、カルボオキシ基、ケトン基又は単結合である。)
(式中、R12は各々独立に、水素原子、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を示し、A7及びA8は炭素数1〜5のアルキレン基、イソプロピリデン基、エーテル基、スルフィド基、スルフォニル基、カルボオキシ基、ケトン基又は単結合である。)
一般式(7)中のA5、一般式(7−1)中のA6、一般式(7−2)中のA7及びA8が示す炭素数1〜5のアルキレン基としては、前記一般式(3)中のA2が示す炭素数1〜5のアルキレン基と同様に説明される。
一般式(7)中のA5が示す炭素数1〜5のアルキリデン基としては、前記一般式(3)中のA2が示す炭素数1〜5のアルキリデン基と同様に説明される。
(式中、A9は前記一般式(1−1)のA1と同様に説明され、A10は前記一般式(6−1)のA4と同様に説明される。)
ポリイミド化合物(A1)は、例えば、成分(a1)と成分(a2)とを反応させることで製造することができる。
成分(a1)と成分(a2)との反応は、有機溶剤中で行うことが好ましい。有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、ブチルセロソルブ、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類;メトキシエチルアセテート、エトキシエチルアセテート、ブトキシエチルアセテート、酢酸エチル等のエステル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の含窒素類などが挙げられる。これらは1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。これらの有機溶剤の中でも、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドが溶解性の観点から好ましい。
この工程では前述の有機溶剤を追加又は濃縮して、反応原料の固形分濃度、溶液粘度を調整してもよい。反応原料の固形分濃度としては、特に限定されないが、例えば、10〜90質量%が好ましく、20〜80質量%がより好ましい。反応原料の固形分濃度が10質量%以上であると、反応速度が遅くなりすぎず、製造コストの面で有利である。また、反応原料の固形分濃度が90質量%以下であると、良好な溶解性が得られ、攪拌効率が良く、ゲル化することも少ない。
また、ポリイミド化合物(A1)の製造後に、目的に合わせて有機溶剤の一部又は全部を除去して濃縮してもよく、有機溶剤を追加して希釈してもよい。
無機充填材(B)としては、特に限定されないが、例えば、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、タルク、クレー、雲母粉、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、ホウ酸アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ビスマス、酸化チタン、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム等が挙げられる。これらは1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。これらの中でも、熱膨張係数をより低減させる観点から、シリカが好ましい。シリカとしては、例えば、球状シリカ、無定形シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ等が挙げられる。
なお、平均粒径とは、粒子の全体積を100%として、粒子径による累積度数分布曲線を求めたときの体積50%に相当する点の粒子径のことであり、レーザー回折散乱法を用いた粒度分布測定装置等で測定することができる。
カップリング剤を使用する場合、その使用量は特に限定されないが、無機充填材(B)の特長をより効果的に発揮させる観点から、無機充填材(B)100質量部に対して、0.1〜5質量部が好ましく、0.5〜3質量部がより好ましい。
カップリング剤を使用する場合、その添加方式は、他の樹脂成分等に無機充填材(B)を配合した後、カップリング剤を添加する、いわゆるインテグラルブレンド処理方式であってもよいが、より効果的に無機充填材(B)の特長を発現させる観点から、配合前の無機充填材に対して予めカップリング剤を乾式又は湿式で表面処理する方式が好ましい。
無機充填材(B)のスラリーの固形分濃度は、特に限定されないが、例えば、無機充填材(B)の沈降性及び分散性の観点から、50〜80質量%が好ましく、60〜75質量%がより好ましい。
なお、本明細書において、絶縁樹脂材料の固形分とは、絶縁樹脂材料を構成する成分から揮発性の成分を除外した残分を意味する。
エラストマ(C)としては、特に限定されないが、例えば、ポリブタジエン系エラストマ、スチレン系エラストマ、オレフィン系エラストマ、ウレタン系エラストマ、ポリエステル系エラストマ、ポリアミド系エラストマ、アクリル系エラストマ、シリコーン系エラストマ、これらのエラストマの誘導体等が挙げられる。これらは1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
ポリブタジエン系エラストマとしては、樹脂への相溶性が向上し、層間絶縁層を形成した際の無機充填材(B)と樹脂成分との分離が抑制される観点から、反応性官能基を有するものが好ましく、特に酸無水物で変性されているポリブタジエン系エラストマが好ましい。酸無水物としては、特に限定されないが、例えば、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ナジック酸、無水グルタル酸、無水ジメチルグルタル酸、無水ジエチルグルタル酸、無水コハク酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられ、これらの中でも、無水マレイン酸が好ましい。
エラストマ(C)が酸無水物で変性されている場合、エラストマ(C)1分子中に含まれる酸無水物由来の基(以下、「酸無水物基」ともいう)の数は、1〜10が好ましく、1〜6がより好ましく、2〜5がさらに好ましい。酸無水物基の数が1分子中に1以上であると、層間絶縁層を形成した際の無機充填材(B)と樹脂成分との分離がより抑制される傾向にある。また、酸無水物基の数が1分子中に10以下であると、誘電正接がより低くなる傾向にある。エラストマ(C)が無水マレイン酸で変性されている場合、上記と同様の観点から、エラストマ(C)1分子中に含まれる無水マレイン酸由来の基(以下、「無水マレイン酸基」ともいう)の数は、1〜10が好ましく、1〜6がより好ましく、2〜5がさらに好ましい。
ポリブタジエン系エラストマは、市販品として入手可能であり、その具体例としては、例えば、「POLYVEST(登録商標)MA75」、「POLYVEST(登録商標)EP MA120」(以上、エボニック社製、商品名)、「Ricon(登録商標)130MA8」、「Ricon(登録商標)131MA5」、「Ricon(登録商標)184MA6」(以上、クレイバレー社製、商品名)等が挙げられる。
高分子(長鎖)ジオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンオキサイド、ポリ(1,4−ブチレンアジペート)、ポリ(エチレン−1,4−ブチレンアジペート)、ポリカプロラクトン、ポリ(1,6−ヘキシレンカーボネート)、ポリ(1,6−へキシレン・ネオペンチレンアジペート)等が挙げられる。高分子(長鎖)ジオールの数平均分子量は、500〜10,000が好ましい。
短鎖ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ビスフェノールA等が挙げられる。短鎖ジオールの数平均分子量は、48〜500が好ましい。
ウレタン系エラストマは、市販品として入手可能であり、その具体例としては、「PANDEX(登録商標)T−2185」、「PANDEX(登録商標)T−2983N」(以上、DIC株式会社製)等が挙げられる。
ジカルボン酸の具体例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸及びこれらの芳香核の水素原子がメチル基、エチル基、フェニル基等で置換された芳香族ジカルボン酸;アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等の炭素数2〜20の脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸などが挙げられる。これらは1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
ジオール化合物の具体例としては、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオール等の脂肪族ジオール;1,4−シクロヘキサンジオール等の脂環式ジオール;ビスフェノールA、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、レゾルシン等の芳香族ジオールなどが挙げられる。これらは1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
ポリアミド系エラストマは、市販品として入手可能であり、その具体例としては、「UBEポリアミドエラストマ」(宇部興産株式会社製)、「ダイアミド(登録商標)」(ダイセル・エボニック株式会社製)、「PEBAX(登録商標)」(東レ株式会社製)、「グリロン(登録商標)ELY」(エムスケミー・ジャパン株式会社製)、「ノバミッド(登録商標)」(三菱化学株式会社製)、「グリラックス(登録商標)」(DIC株式会社製)、「BPAM−01」、「BPAM−155」(以上、日本化薬株式会社製)等が挙げられる。
本実施形態の絶縁樹脂材料は、高沸点溶剤(X)を含有する。本実施形態の絶縁樹脂材料は、高沸点溶剤(X)を含有することにより、配線埋め込み性に優れる傾向にある。
なお、本実施形態における溶剤の沸点とは、1気圧における沸点(標準沸点)を意味する。
高沸点溶剤(X)としては、特に限定されず、アルコール類、ケトン類、芳香族炭化水素類、エステル類、含窒素類等を使用することができる。これらの中でも、フィルムとした場合における取り扱い性の観点から、含窒素類が好ましい。
高沸点溶剤(X)の具体例としては、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、シクロヘキサノン、γ−ブチルラクトン、メシチレン、エトキシエチルアセテート、ブトキシエチルアセテート等が挙げられる。これらは1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。これらの中でも、フィルムとした場合における取り扱い性の観点から、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノンが好ましく、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミドがより好ましい。
高沸点溶剤(X)の沸点は、フィルムとした場合に取り扱い性の観点から、150℃以上が好ましく、150〜250℃がより好ましく、155〜230℃がさらに好ましく、155〜210℃が特に好ましい。
本実施形態の絶縁樹脂材料は、必要に応じて、難燃剤、硬化促進剤等を含有していてもよい。
本実施形態の絶縁樹脂材料に難燃剤を含有させることで、より良好な難燃性を付与することができる。難燃剤としては、特に限定されないが、例えば、塩素系難燃剤、臭素系難燃剤、リン系難燃剤、金属水和物系難燃剤等が挙げられる。環境への適合性からは、リン系難燃剤又は金属水和物系難燃剤が好ましい。
本実施形態の絶縁樹脂材料に適切な硬化促進剤を含有させることで、絶縁樹脂材料の硬化性を向上させ、誘電特性、耐熱性、高弾性率性、ガラス転移温度等をより向上させることができる。硬化促進剤としては、特に限定されないが、例えば、各種イミダゾール化合物及びその誘導体;各種第3級アミン化合物;各種第4級アンモニウム化合物;トリフェニルホスフィン等の各種リン系化合物などが挙げられる。
本実施形態の絶縁樹脂材料は、以上の他にも、酸化防止剤、流動調整剤等の添加剤を含有していてもよい。
本実施形態の絶縁樹脂材料の最低溶融粘度は、配線埋め込み性及び取り扱い性の観点から、5,000Pa・s以下が好ましく、100〜2,000Pa・sがより好ましく、150〜1,000Pa・sがさらに好ましく、200〜500Pa・sが特に好ましい。最低溶融粘度は、実施例に記載の方法により測定することができる。
本実施形態の層間絶縁用樹脂フィルムは、本実施形態の絶縁樹脂材料を含有するものである。
本実施形態の層間絶縁用樹脂フィルムは、そのいずれか一方の面に支持体が設けられたものであってもよい。
支持体としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等のポリオレフィンのフィルム;ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」ともいう)、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルのフィルム;ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム等の各種プラスチックフィルムなどが挙げられる。また、銅箔、アルミニウム箔等の金属箔、離型紙などを使用してもよい。支持体及び後述する保護フィルムには、マット処理、コロナ処理等の表面処理が施してあってもよい。また、支持体及び後述する保護フィルムには、シリコーン樹脂系離型剤、アルキッド樹脂系離型剤、フッ素樹脂系離型剤等による離型処理が施してあってもよい。
支持体の厚さは、特に限定されないが、10〜150μmが好ましく、25〜50μmがより好ましい。
次に、本実施形態の層間絶縁用樹脂フィルムの製造方法について説明する。
本実施形態の層間絶縁用樹脂フィルムは、例えば、次のようにして製造することができる。
層間絶縁用樹脂フィルムを製造する際には、まず、熱硬化性樹脂(A)、無機充填材(B)、エラストマ(C)、高沸点溶剤(X)、及び必要に応じて使用されるその他の成分を混合して、第一の熱硬化性樹脂組成物を製造する。このとき、第一の熱硬化性樹脂組成物は、有機溶剤に溶解又は分散した樹脂ワニス(以下、「層間絶縁用樹脂フィルム用ワニス」ともいう)の状態にすることが好ましい。
同様の観点から、溶剤(Y)の沸点は、150℃未満であることが好ましく、100〜145℃であることがより好ましく、120〜130℃であることがさらに好ましい。
溶剤(Y)としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、等の酢酸エステル類;セロソルブ、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等の(ジ)エチレングリコールモノアルキルエーテル又はプロピレングリコールモノアルキルエーテル;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類などが挙げられる。これらの溶剤は単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、層間絶縁用樹脂フィルム用ワニス中に含まれる高沸点溶剤(X)と溶剤(Y)との合計含有量(すなわち、全溶剤の含有量)は、10〜90質量%が好ましく、20〜70質量%がより好ましく、30〜60質量%がさらに好ましい。
支持体に層間絶縁用樹脂フィルム用ワニスを塗工する方法としては、例えば、コンマコーター、バーコーター、キスコーター、ロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター等の塗工装置を用いることができる。これらの塗工装置は、膜厚によって、適宜選択することが好ましい。
塗工後の乾燥条件は、特に限定されず、溶剤の種類に応じて適宜決定すればよいが、例えば、乾燥温度は、50〜150℃が好ましく、100〜145℃がより好ましい。乾燥時間は、例えば、2〜10分間とすることができる。
本実施形態の複合フィルムは、本実施形態の絶縁樹脂材料を含有する第一の樹脂層と、第二の樹脂層と、を含有する複合フィルムである。
なお、第一の樹脂層と第二の樹脂層との間には、明確な界面が存在せず、例えば、第一の樹脂層の構成成分の一部と、第二の樹脂層の構成成分の一部とが、相溶及び/又は混合した状態であってもよい。
第一の樹脂層は、本実施形態の絶縁樹脂材料を含有するものである。第一の樹脂層は、例えば、本実施形態の複合フィルムを用いて多層プリント配線板を製造する場合において、回路基板と接着補助層との間に設けられ、回路基板の導体層とその上の層とを絶縁するために用いられる。また、第一の樹脂層は、回路基板にスルーホール、ビアホール等が存在する場合、それらの中に流動し、該ホール内を充填する役割も果たす。
第二の樹脂層は、後述する本実施形態のプリント配線板において、本実施形態の絶縁樹脂材料を含有する第一の樹脂層の硬化物と、導体層との間に位置し、導体層との接着性を向上させることを目的として設けられるものである。第二の樹脂層を設けることにより、平滑な表面が得られ、且つめっきにて形成される導体層ともより良好な接着強度が得られる。したがって、微細配線を形成する観点から、第二の樹脂層を設けることが好ましい。
多官能エポキシ樹脂(D)は、エポキシ基を2個以上有する樹脂であれば、特に限定されないが、例えば、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、クレゾ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、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アラルキルノボラック型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、キサンテン型エポキシ樹脂等が挙げられる。めっき銅との接着性の観点から、ビフェニル構造を有することが好ましく、ビフェニル構造を有する多官能エポキシ樹脂又はビフェニル構造を有するアラルキルノボラック型エポキシ樹脂がより好ましい。
多官能エポキシ樹脂(D)としては、市販品を用いてもよい。市販されている多官能エポキシ樹脂(D)としては、ビフェニル構造を有するアラルキルノボラック型エポキシ樹脂である、日本化薬株式会社製「NC−3000−H」、「NC−3000−L」、「NC−3100」、「NC−3000」等が挙げられる。
多官能エポキシ樹脂(D)は1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
活性エステル硬化剤(E)は、エステル基を1分子中に1個以上有し、エポキシ樹脂の硬化作用を有するものをいう。
活性エステル硬化剤(E)としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族又は芳香族カルボン酸と脂肪族又は芳香族ヒドロキシ化合物とから得られるエステル化合物等が挙げられる。
これらの中でも、脂肪族カルボン酸、脂肪族ヒドロキシ化合物等から得られるエステル化合物は、脂肪族鎖を含むことにより有機溶剤への可溶性及びエポキシ樹脂との相溶性を高くできる傾向にある。
また、芳香族カルボン酸、芳香族ヒドロキシ化合物等から得られるエステル化合物は、芳香族環を有することで耐熱性を高められる傾向にある。
活性エステル硬化剤(E)としては、例えば、フェノールエステル化合物、チオフェノールエステル化合物、N−ヒドロキシアミンエステル化合物、複素環ヒドロキシ化合物のエステル化化合物等が挙げられる。
より具体的には、例えば、芳香族カルボン酸とフェノール性水酸基との縮合反応にて得られる芳香族エステルが挙げられ、ベンゼン、ナフタレン、ビフェニル、ジフェニルプロパン、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、ジフェニルスルホン酸等の芳香環の水素原子の2〜4個をカルボキシ基で置換したものから選ばれる芳香族カルボン酸成分と、前記した芳香環の水素原子の1個を水酸基で置換した1価フェノールと芳香環の水素原子の2〜4個を水酸基で置換した多価フェノールとの混合物を原材料として、芳香族カルボン酸とフェノール性水酸基との縮合反応にて得られる芳香族エステル等が好ましい。すなわち、上記芳香族カルボン酸成分由来の構造単位と上記1価フェノール由来の構造単位と上記多価フェノール由来の構造単位とを有する芳香族エステルが好ましい。
活性エステル硬化剤(E)としては、市販品を用いてもよい。活性エステル硬化剤(E)の市販品としては、例えば、ジシクロペンタジエン型ジフェノール構造を含む活性エステル化合物として、「EXB9451」、「EXB9460」、「EXB9460S」、「HPC−8000−65T」(DIC株式会社製)、ナフタレン構造を含む活性エステル化合物として「EXB9416−70BK」(DIC株式会社製)、フェノールノボラックのアセチル化物を含む活性エステル化合物として「DC808」(三菱化学株式会社製)、フェノールノボラックのベンゾイル化物を含む活性エステル化合物として「YLH1026」(三菱化学株式会社製)等が挙げられる。
活性エステル硬化剤(E)は1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
成分(F)は、フェノール性水酸基を有するポリブタジエン変性されたポリアミド樹脂であれば、特に限定されないが、ジアミン由来の構造単位と、フェノール性水酸基を含有するジカルボン酸由来の構造単位と、フェノール性水酸基を含有しないジカルボン酸由来の構造単位と、両末端にカルボキシ基を有するポリブタジエン由来の構造単位とを有するものが好ましい。具体的には、下記一般式(i)で表される構造単位、下記一般式(ii)で表される構造単位及び下記一般式(iii)で表される構造単位を有するものが好ましく挙げられる。
一般式(i)〜(iii)中、R’はそれぞれ独立に、芳香族ジアミン又は脂肪族ジアミンに由来する2価の基を示し、一般式(iii)中、R’’は芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸又は両末端にカルボキシ基を有するオリゴマーに由来する2価の基を示す。
一般式(i)〜(iii)中に含まれる複数のR’同士は同一であっても異なっていてもよい。また、zが2以上の整数のとき、複数のR’’同士は同一であっても異なっていてもよい。
なお、一般式(i)〜(iii)中、R’は、具体的には、後述する芳香族ジアミン又は脂肪族ジアミンに由来する2価の基であり、R’’は、後述する芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸又は両末端にカルボキシ基を有するオリゴマーに由来する2価の基であることが好ましい。
前記芳香族ジアミンとしては、例えば、ジアミノベンゼン、ジアミノトルエン、ジアミノフェノール、ジアミノジメチルベンゼン、ジアミノメシチレン、ジアミノニトロベンゼン、ジアミノジアゾベンゼン、ジアミノナフタレン、ジアミノビフェニル、ジアミノジメトキシビフェニル、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジメチルジフェニルエーテル、メチレンジアミン、メチレンビス(ジメチルアニリン)、メチレンビス(メトキシアニリン)、メチレンビス(ジメトキシアニリン)、メチレンビス(エチルアニリン)、メチレンビス(ジエチルアニリン)、メチレンビス(エトキシアニリン)、メチレンビス(ジエトキシアニリン)、イソプロピリデンジアニリン、ジアミノベンゾフェノン、ジアミノジメチルベンゾフェノン、ジアミノアントラキノン、ジアミノジフェニルチオエーテル、ジアミノジメチルジフェニルチオエーテル、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルスルホキシド、ジアミノフルオレン等が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ビフェニルジカルボン酸、メチレン二安息香酸、チオ二安息香酸、カルボニル二安息香酸、スルホニル安息香酸、ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、メチルマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、りんご酸、酒石酸、(メタ)アクリロイルオキシコハク酸、ジ(メタ)アクリロイルオキシコハク酸、(メタ)アクリロイルオキシりんご酸、(メタ)アクリルアミドコハク酸、(メタ)アクリルアミドりんご酸等が挙げられる。
成分(F)の製造に使用する両末端にカルボキシ基を有するポリブタジエンとしては、例えば、数平均分子量が200〜10,000であることが好ましく、数平均分子量が500〜5,000のオリゴマーであることがより好ましい。
第二の熱硬化性樹脂組成物は、更にリン系硬化促進剤(G)を含有することが好ましい。
リン系硬化促進剤(G)としては、リン原子を含有し、多官能エポキシ樹脂(D)と活性エステル硬化剤(E)との反応を促進させる硬化促進剤であれば特に制限なく使用することができる。
第二の熱硬化性樹脂組成物は、リン系硬化促進剤(G)を含有することによって、硬化反応をより一層十分に進めることができる。この理由は、リン系硬化促進剤(G)を用いることによって、活性エステル硬化剤(E)中のカルボニル基の電子求引性を高めることができ、これにより活性エステル硬化剤(E)と多官能エポキシ樹脂(D)との反応が促進されるためと推察される。
このように第二の熱硬化性樹脂組成物は、リン系硬化促進剤(G)を含有することにより、他の硬化促進剤を用いた場合より、多官能エポキシ樹脂(D)と活性エステル硬化剤(E)との硬化反応がより一層十分に進行するため、第一の樹脂層と組み合わせた際に、低い誘電正接が得られると考えられる。
第三ホスフィンとしては、特に限定されないが、例えば、トリ−n−ブチルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、ブチルジフェニルホスフィン、エチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス(4−メチルフェニル)ホスフィン、トリス(4−メトキシフェニル)ホスフィン等が挙げられる。また、キノン類としては、例えば、o−ベンゾキノン、p−ベンゾキノン、ジフェノキノン、1,4−ナフトキノン、アントラキノン等が挙げられる。めっき銅との接着性、耐熱性及び平滑な表面が得られる点から、トリ−n−ブチルホスフィンとp−ベンゾキノンとの付加物がより好ましい。
第二の熱硬化性樹脂組成物は、充填材(H)を含有していてもよい。充填材(H)としては、無機充填材、有機充填材等が挙げられる。
充填材(H)を含有することで、第二の樹脂層をレーザー加工する際に樹脂の飛散をより低減できる。
無機充填材の粒子径は、第二の樹脂層上に微細配線を形成する観点から、小さいことが好ましい。同様の観点から、無機充填材の比表面積は、20m2/g以上が好ましく、50m2/g以上がより好ましい。比表面積の上限に特に制限はないが、入手容易性の観点からは、500m2/g以下が好ましく、200m2/g以下がより好ましい。
比表面積は、不活性気体の低温低湿物理吸着によるBET法で求めることができる。具体的には、粉体粒子表面に、窒素等の吸着占有面積が既知の分子を液体窒素温度で吸着させ、その吸着量から粉体粒子の比表面積を求めることができる。
比表面積が20m2/g以上の無機充填材としては、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、ヒュームドシリカである「AEROSIL(登録商標)R972」(日本アエロジル株式会社製、商品名、比表面積110±20m2/g)、「AEROSIL(登録商標)R202」(日本アエロジル株式会社製、商品名、比表面積100±20m2/g)、コロイダルシリカである「PL−1」(扶桑化学工業株式会社製、商品名、比表面積181m2/g)、「PL−7」(扶桑化学工業株式会社製、商品名、比表面積36m2/g)等が挙げられる。また、耐湿性を向上させる観点からは、シランカップリング剤等の表面処理剤で表面処理された無機充填材であることが好ましい。
第二の熱硬化性樹脂組成物は、上記各成分の他に、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて他の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、並びに難燃剤、酸化防止剤、流動調整剤、硬化促進剤等の添加剤などを含有することができる。
本実施形態の複合フィルムは、更に、前記第二の樹脂層において第一の樹脂層とは反対側の面に、支持体が設けられていてもよい。
支持体としては、前記本実施形態の層間絶縁用樹脂フィルムに用いることができる支持体と同様のものが挙げられる。
本実施形態の複合フィルムは、例えば、前記支持体の上に第二の樹脂層を形成し、その上に第一の樹脂層を形成する方法により製造することができる。
第一の樹脂層の形成には、前述の層間絶縁用樹脂フィルム用ワニス(ここでは、「第一の樹脂層用ワニス」ともいう)を用いることができる。
第二の樹脂層の形成には、第二の熱硬化性樹脂組成物を有機溶剤に溶解又は分散した樹脂ワニス(以下、「第二の樹脂層用ワニス」ともいう)の状態にすることが好ましい。
第二の樹脂層用ワニスの製造方法、第二の樹脂層用ワニスの製造に用いる有機溶剤は、前記層間絶縁用樹脂フィルム用ワニスに使用できる有機溶剤と同様のものが挙げられる。
有機溶剤の配合量は、第二の樹脂層用ワニスの全質量に対して、70〜95質量%が好ましく、80〜90質量%がさらに好ましい。
第二の樹脂層用ワニス又は第一の樹脂層用ワニスの塗工方法、及びこれらを塗工した後の乾燥条件は、本実施形態の層間絶縁用樹脂フィルムの製造方法における塗工方法及び乾燥条件と同様である。
本実施形態のプリント配線板は、本実施形態の層間絶縁用樹脂フィルムの硬化物又は本実施形態の複合フィルムの硬化物を含有する。言い換えれば、本実施形態のプリント配線板は、層間絶縁層を有し、当該層間絶縁層のうち少なくとも一層が本実施形態の絶縁樹脂材料の硬化物を含有する。
以下では、本実施形態の層間絶縁用樹脂フィルム又は複合フィルムを回路基板にラミネートし、多層プリント配線板を製造する方法について説明する。
工程(1):本実施形態の層間絶縁用樹脂フィルム又は複合フィルムを、回路基板の片面又は両面にラミネートする工程
工程(2):層間絶縁用樹脂フィルム又は複合フィルムを熱硬化し、層間絶縁層を形成する工程
工程(3):層間絶縁層を形成した回路基板に穴あけする工程
工程(4):層間絶縁層の表面を粗化処理する工程
工程(5):粗化された層間絶縁層の表面にめっきする工程
工程(1)は、本実施形態の層間絶縁用樹脂フィルム又は複合フィルムを、回路基板の片面又は両面にラミネートする工程である。層間絶縁用樹脂フィルム又は複合フィルムをラミネートする装置としては、例えば、真空ラミネーターが挙げられる。真空ラミネーターとしては市販品を用いることができ、市販品の真空ラミネーターとしては、例えば、ニチゴー・モートン株式会社製のバキュームアップリケーター、株式会社名機製作所製の真空加圧式ラミネーター、日立インダストリーズ株式会社製のロール式ドライコーター、日立エーアイシー株式会社製の真空ラミネーター等が挙げられる。
複合フィルムを用いる場合、第一の樹脂層が、回路基板の回路が形成されている面に対向するように配置する。
ラミネートの条件は、層間絶縁用樹脂フィルム又は複合フィルム、及び回路基板を必要に応じてプレヒートし、圧着温度(ラミネート温度)を60〜140℃、圧着圧力を0.1〜1.1MPa(9.8×104〜107.9×104N/m2)、空気圧20mmHg(26.7hPa)以下の減圧下でラミネートしてもよい。また、ラミネートの方法は、バッチ式であっても、ロールでの連続式であってもよい。
工程(2)は、層間絶縁用樹脂フィルム又は複合フィルムを熱硬化し、層間絶縁層を形成する工程である。加熱硬化の条件は、特に限定されないが、例えば、170〜220℃で20〜80分の範囲で選択することができる。熱硬化させた後に、支持体を剥離してもよい。
工程(3)は、層間絶縁層を形成した回路基板に穴あけする工程である。本工程では、層間絶縁層及び回路基板にドリル、レーザー、プラズマ、これらの組み合わせ等の方法により、穴あけを行い、ビアホール、スルーホール等を形成する。レーザーとしては、炭酸ガスレーザー、YAGレーザー、UVレーザー、エキシマレーザー等が一般的に用いられる。
工程(4)は、層間絶縁層の表面を粗化処理する工程である。本工程では、工程(2)で形成した層間絶縁層の表面を酸化剤により粗化処理を行うと同時に、ビアホール、スルーホール等が形成されている場合には、これらを形成する際に発生する「スミア」の除去を行うこともできる。
酸化剤としては、特に限定されないが、例えば、過マンガン酸塩(過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウム)、重クロム酸塩、オゾン、過酸化水素、硫酸、硝酸等が挙げられる。これらの中でも、ビルドアップ工法による多層プリント配線板の製造における層間絶縁層の粗化に汎用されている酸化剤であるアルカリ性過マンガン酸溶液(例えば、過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウム溶液)を用いて粗化及びスミアの除去を行ってもよい。
工程(5)は、粗化された層間絶縁層の表面にめっきする工程である。本工程では、層間絶縁層の表面に無電解めっきにて給電層を形成し、次いで導体層とは逆パターンのめっきレジストを形成し、電解めっきにより導体層(回路)を形成する、セミアディティブ法を用いることができる。なお、導体層形成後、例えば、150〜200℃で20〜120分間アニール処理を施すことにより、層間絶縁層と導体層との接着強度を向上及び安定化させることができる。
<ポリイミド化合物(A1)の製造>
温度計、還流冷却管、撹拌装置を備えた加熱及び冷却可能な容積1リットルのガラス製フラスコ容器に、1,6−ビスマレイミド−(2,2,4−トリメチル)ヘキサン(大和化成工業株式会社製、商品名:BMI−TMH)385.377g、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン(大和化成工業株式会社製、商品名:BMI−4000)1611.619g、4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン(三井化学ファイン株式会社製、商品名:ビスアニリンM)278.004g及びプロピレングリコールモノメチルエーテル3500gを投入し、液温120℃で還流させながら撹拌下で3時間反応させた。その後、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、反応物の重量平均分子量が3,000であることを確認し、冷却及び200メッシュ濾過してポリイミド化合物(A1)(固形分濃度65質量%)を製造した。
得られたポリイミド化合物(A1)の重量平均分子量は、GPCにより、標準ポリスチレンを用いた検量線から換算した。検量線は、標準ポリスチレン:TSKstandard POLYSTYRENE(Type;A−2500、A−5000、F−1、F−2、F−4、F−10、F−20、F−40)(東ソー株式会社製、商品名)を用いて3次式で近似した。GPCの条件は、以下に示す。
装置:ポンプ:L−6200型(株式会社日立ハイテクノロジーズ製)
検出器:L−3300型RI(株式会社日立ハイテクノロジーズ製)
カラムオーブン:L−655A−52(株式会社日立ハイテクノロジーズ製)
カラム:ガードカラム;TSK Guardcolumn HHR−L + カラム;TSK gel−G4000HHR+TSK gel−G2000HHR(すべて東ソー株式会社製、商品名)
カラムサイズ:6.0×40mm(ガードカラム)、7.8×300mm(カラム)
溶離液:テトラヒドロフラン
試料濃度:30mg/5mL
注入量:20μL
流量:1.00mL/分
測定温度:40℃
流量:1.00mL/分
測定温度:40℃
製造例2
表1に示す配合組成(表中の含有量は組成物の固形分に対する含有量であり、溶液又は分散液の場合は固形分換算量である。)に従って組成物を配合及び混合した後、固形分濃度が18質量%になるようメチルエチルケトンで希釈した。その後、ナノマイザー処理によって分散し、第二の樹脂層用ワニスを得た。
・NC−3000−H:アラルキルノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、商品名、エポキシ当量289g/mol)
・HPC−8000−65T:活性エステル硬化剤(DIC株式会社製、商品名、エステル当量:223g/mol、トルエン希釈品、固形分濃度:65質量%)
・BPAM−155:日本化薬株式会社製のフェノール性水酸基含有ポリブタジエン変性ポリアミド樹脂「BPAM−155」を、固形分濃度が1.6質量%となるように、ジメチルアセトアミドとシクロヘキサノンの混合溶剤(ジメチルアセトアミド:シクロヘキサノンの質量比率が7:3)に溶解させたもの
・トリ−n−ブチルホスフィンとp−ベンゾキノンとの付加物:黒金化成株式会社製、商品名「TBP2」
・アエロジル(登録商標)R972:フュームドシリカ(日本アエロジル株式会社製、商品名、比表面積110±20m2/g)
・ヨシノックス(登録商標)BB:4,4’−ブチリデンビス−(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)(三菱化学株式会社製、商品名)
・BYK−310:シリコン系表面調整剤(ビックケミージャパン株式会社製、商品名)
・YX7200:フェノキシ樹脂(三菱化学株式会社製、商品名、メチルエチルケトン希釈品、固形分濃度35質量%)
製造例3
(第一の樹脂層用ワニスAの製造)
表2に示す配合組成(表中の第一の樹脂層用ワニスの溶剤を含む全質量は100質量部であり、表中の配合量において、溶液又は分散液(但し、溶剤を除く)の配合量は固形分換算量を意味する。)となるように無機充填材(B)と、エラストマ(C)とを混合した。そこに製造例1で製造したポリイミド化合物(A1)を混合し、高速回転ミキサーにより室温で溶解させた。ポリイミド化合物(A1)が溶解したことを目視で確認した後、表2に示す配合組成となるように、難燃剤、酸化防止剤、流動調整剤及び硬化促進剤を混合し、次いで、ナノマイザー処理によって分散し、第一の樹脂層用ワニスAを得た。
その後、表2に記載の高沸点溶剤(X)を、ワニスの全溶剤成分中における含有量が、3.1質量%となるように混合した。
次いで、ナノマイザー処理によって分散し、層間絶縁用樹脂フィルムを作製するためのワニスA(固形分濃度70質量%)を得た。
(第一の樹脂層用ワニスB〜Hの製造)
配合組成を表2に示す通りに変更した以外は第一の樹脂層用ワニスAと同様にして、第一の樹脂層用ワニスB〜Hを得た。
実施例1
上記で得た第二の樹脂層用ワニスを、離型処理された支持体(PETフィルム、東レフィルム加工株式会社製、商品名:セラピール(登録商標)SY(RX)、厚さ38μm)に、乾燥後の厚さが3.0μmとなるようにコンマコーターを用いて塗布し、140℃で3分間乾燥して、支持体上に第二の樹脂層を形成した。次いで、該第二の樹脂層の上に、第一の樹脂層用ワニスAを、乾燥後の第一の樹脂層の厚さが37μmとなるようにコンマコーターを用いて塗布し、90℃で2分間乾燥した。次いで、第一の樹脂層の表面に、保護フィルムとして厚さ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り、支持体及び保護フィルムを有する複合フィルム1を得た。
第一の樹脂層用ワニスB〜Hを用い、実施例1と同様にして、複合フィルム2〜8を得た。
各例で得られた支持体及び保護フィルムを有する複合フィルムの取り扱い性は、保護フィルムを剥がした直後のものと、保護フィルムを剥がして室温(25℃)にて24時間放置したものについて、以下に示す方法で評価した。
(1)カッターでの切断による評価
上記で作製した支持体及び保護フィルムを有する複合フィルムをカッターで切断した際の粉落ちの有無を評価した。粉落ちの有無は、目視で確認し、粉落ちしないものを取り扱い性良好とした。
(2)折り曲げによる評価
上記で作製した支持体及び保護フィルムを有する複合フィルムの保護フィルムを剥離し、支持体から樹脂塗工面に向かって180°折り曲げたときの、フィルムの割れの有無を評価した。フィルムの割れの有無は、目視で確認し、割れが発生しないものを取り扱い性良好とした。
上記(1)及び(2)の評価において、どちらも取り扱い性良好となったものを「A」、(1)又は(2)のいずれかが取り扱い性良好となったものを「B」、それ以外を「C」とした。
各例で得られた複合フィルムの最低溶融粘度は、保護フィルムを剥がした直後のものと、保護フィルムを剥がして室温(25℃)にて24時間放置したものについて、以下に示す方法で評価した。
各例で得られた複合フィルムを1.0mmになるように重ね、φ20mmに打ち抜いたサンプルを用い、最低溶融粘度を測定した。粘度はレオメータ(商品名:ARESG2、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用い、昇温速度:5℃/分、φ20mm冶具、周波数1.0Hzで測定した。なお、最低溶融粘度とは、硬化開始前に熱硬化性樹脂組成物が溶融したときの粘度である。
各例で得られた第一の樹脂層用ワニスを、離型処理された支持体(PETフィルム、東レフィルム加工株式会社製、商品名:セラピール(登録商標)SY(RX)、厚さ38μm)に、乾燥後の第一の樹脂層の厚さが37μmとなるようにコンマコーターを用いて塗布し、90℃で2分間乾燥した。次いで、第一の樹脂層の表面に、保護フィルムとして厚さ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り、支持体及び保護フィルムを有する試験用フィルムを得た。
試験用フィルムを、180℃で30分間加熱し、乾燥前後の重量から、下記式により第一の樹脂層(絶縁樹脂材料)中の高沸点溶剤(X)の含有量を計算した。
絶縁樹脂材料中の高沸点溶剤(X)の含有量(質量%)=(加熱前の絶縁樹脂材料の重量−加熱後の絶縁樹脂材料の重量)×100/加熱前の絶縁樹脂材料の重量
誘電正接及び熱膨張率の測定に用いる樹脂板は、以下の手順により作製した。
(I)各例で得られた支持体及び保護フィルムを有する複合フィルムから保護フィルムを剥離した後、120℃で5分間乾燥した。
次に、乾燥後の支持体を有する複合フィルムを、真空加圧式ラミネーター(株式会社名機製作所製、商品名:MVLP−500/600−II)を用いて、銅箔(電界銅箔、厚さ35μm)の光沢面上に、樹脂層と銅箔とが当接するようにラミネートして、銅箔、複合フィルム、支持体がこの順に積層された積層体(P)を得た。前記ラミネートは、30秒間減圧して圧力を0.5MPaとした後、120℃、30秒間、圧着圧力0.5MPaでプレスする方法により行った。その後、積層体(P)から支持体を剥離した。
(II)次に、別の支持体及び保護フィルムを有する複合フィルムを準備し、保護フィルムを剥離した後、110℃で3分間の乾燥を行った。
(III)次に、上記(I)で得られた支持体を剥離した積層体(P)と、上記(II)で得られた乾燥後の支持体を有する複合フィルムとを、樹脂層同士が当接するように、前記(I)と同様の条件でラミネートして、銅箔、複合フィルム2層からなる層、支持体がこの順に積層された積層体(Q)を得た。その後、積層体(Q)から支持体を剥離した。
(IV)次に、上記(III)で得られた支持体を剥離した積層体(Q)と、上記(II)と同様の方法により得られた乾燥後の支持体を有する複合フィルムとを、樹脂層同士が当接するように、前記(I)と同様の条件でラミネートして、銅箔、複合フィルム3層からなる層、支持体がこの順に積層された積層体(R)を得た。
(V)前記(I)〜(III)と同様の方法により、積層体(Q)を作製した。
(VI)上記(V)で得られた積層体(Q)と、上記(I)〜(IV)で得られた積層体(R)の支持体をそれぞれ剥離し、積層体(Q)と積層体(R)の樹脂層同士を貼り合わせ、圧着圧力3.0MPaで190℃、60分間、真空プレスを用いてプレス成型を行った。得られた両面銅箔付き樹脂板を、190℃で2時間硬化させた後、過硫酸アンモニウムで銅箔をエッチングすることで、樹脂板を得た。
上記で作製された樹脂板を幅2mm、長さ70mmの試験片に切り出し、ネットワークアナライザー(アジレント・テクノロジー株式会社製、商品名:E8364B)と5GHz対応空洞共振器(株式会社関東電子応用開発製)を用いて、誘電正接を測定した。測定温度は25℃とした。評価結果を表2に示す。誘電正接が低いほど、誘電特性に優れることを示す。
上記で作製された樹脂板を幅4mm、長さ15mmの試験片に切り出し、熱応力歪測定装置(セイコーインスツル株式会社製、型式:TMA/SS6100型)を用いて熱膨張率を測定した。熱膨張率は、昇温速度10℃/分、荷重0.05Nの条件で、室温から260℃まで加熱(1st)した後、260℃から−30℃に冷却し、その後−30℃から300℃まで加熱(2nd)した際の、2ndの30℃から120℃の範囲における平均熱膨張率(ppm/℃)の値を熱膨張率とした。
(1)表面粗さ測定用基板の作製方法
表面粗さ測定用基板を以下の手順により作製した。
各例で得られた支持体及び保護フィルムを有する複合フィルムを、240mm×240mmのサイズに切断した後、保護フィルムを剥離した。
得られた支持体を有する複合フィルムを、CZ処理が施されたプリント配線板(日立化成株式会社製、商品名:E−700GR)上に、第一の樹脂層とプリント配線板とが当接するようにラミネートした。ラミネートは、15秒間減圧した後、100℃、圧着圧力0.5MPaで45秒間加圧し、その後、120℃、60秒間、圧着圧力0.5MPaでプレスする方法により行った。
その後、室温に冷却し、複合フィルムを配したプリント配線板を得た。次に、複合フィルムを配したプリント配線板を支持体を付けたまま第一段階目の硬化として130℃で20分間防爆乾燥機中で硬化を行い、その後、第二段階目の硬化として190℃で40分間防爆乾燥機中で硬化を行った。硬化後、支持体を剥離して、層間絶縁層が形成されたプリント配線板を得た。
上記で得られた表面粗さ測定用基板の表面粗さを、比接触式表面粗さ計(ブルカーエイエックスエス株式会社製、商品名:wykoNT9100)を用い、内部レンズ1倍、外部レンズ50倍を用いて測定し、算術平均粗さ(Ra)を得た。評価結果を表2に示す。Raは本発明の主旨から、小さいほうが好ましく、200nm未満であると微細配線形成に好適である。
(1)めっき銅との接着強度(めっきピール強度)測定用基板の作製方法
まず、表面粗さ測定用基板と同様の方法で作製した複合フィルム付きプリント配線板を、40mm×60mmに切り出し、試験片とした。
該試験片を、表面粗さ測定用基板と同様の条件で粗化処理した後、60℃のアルカリクリーナー(アトテックジャパン株式会社製、商品名:クリーナーセキュリガント(登録商標)902)で5分間処理し、脱脂洗浄した。洗浄後、23℃のプリディップ液(アトテックジャパン株式会社製、商品名:プリディップネオガント(登録商標)B)で2分間処理した。その後、40℃のアクチベーター液(アトテックジャパン株式会社製、商品名:アクチベーターネオガント(登録商標)834)で5分間処理を施し、パラジウム触媒を付着させた。次に、30℃の還元液(アトテックジャパン株式会社製、商品名:リデューサーネオガント(登録商標)WA)で5分間処理した。
上記の処理を行った試験片を、化学銅液(アトテックジャパン株式会社製、商品名:ベーシックプリントガント(登録商標)MSK−DK)に入れ、層間絶縁層上のめっき厚さが0.5μmになるまで、無電解めっきを行った。無電解めっき後に、めっき皮膜中に残存している応力を緩和し、残留している水素ガスを除去するために、120℃で15分間ベーク処理を施した。
次に、無電解めっき処理された試験片に対して、さらに層間絶縁層上のめっき厚さが35μmになるまで、電解めっきを行い、導体層として銅層を形成した。電解めっき後、190℃で120分間アニール処理をして、接着強度測定部作製前の測定基板を得た。
得られた測定基板の銅層に10mm幅のレジストを形成し、過硫酸アンモニウムで銅層をエッチングすることにより、接着強度測定部として10mm幅の銅層を有する、めっき銅との接着強度測定用基板を得た。
接着強度測定用基板に形成した接着強度測定部の銅層の一端を、銅層と層間絶縁層との界面で剥がしてつかみ具でつかみ、小型卓上試験機(株式会社島津製作所製、商品名:EZT Test)を用いて、垂直方向に引っ張り速度50mm/分、室温中で引き剥がしたときの荷重を測定した。評価結果を表2に示す。
各例で得られた複合フィルムの配線埋め込み性は、保護フィルムを剥がした直後のものと、保護フィルムを剥がして室温(25℃)にて24時間放置したものについて、以下に示す方法で評価した。
各例で得られた支持体及び保護フィルムを有する複合フィルムを、240mm×240mmのサイズに切断した後、保護フィルムを剥離した。
得られた支持体を有する複合フィルムを、厚みが18μm、5mm幅の銅配線と100μm幅の銅配線が両方形成されているプリント配線板(日立化成株式会社製、商品名:E−700GR)上に、第一の樹脂層とプリント配線板とが当接するようにラミネートした。ラミネートは、第一ステージとして100℃、15秒間真空引きし、その後、圧着圧力0.5MPaで45秒間加圧し、さらに、第二ステージとして120℃、60秒間、圧着圧力0.5MPaでプレスする方法により行った。その後、室温に冷却し、複合フィルムを配したプリント配線板を得た。
次に、複合フィルムを配したプリント配線板を支持体を付けたまま第一段階目の硬化として130℃で20分間防爆乾燥機中で硬化を行い、その後、第二段階目の硬化として190℃で40分間防爆乾燥機中で硬化を行い、層間絶縁層が形成されたプリント配線板を得た。その後、支持体を剥離しプリント配線板を得た。
このプリント配線板の銅配線の部分を目視により観察し、5mm幅の銅配線と100μm幅の銅配線の埋め込み性及び平坦性が共に良好なものを「A」、5mm幅の銅配線と100μm幅の銅配線のいずれかのみの埋め込み性及び平坦性が良好なものを「B」、5mm幅の銅配線と100μm幅の銅配線の埋め込み性及び平坦性が共に悪いものを「C」と評価した。
*1:ポリイミド化合物(A1)の仕込み量から換算される原料成分(a1)及びエラストマ(C)の総量100質量部に対する仕込み量(phr)を意味する。
*2:ポリイミド化合物(A1)の仕込み量から換算される原料成分(a1)100質量部に対する仕込み量(phr)を意味する。
・ポリイミド化合物(A1):製造例1で製造したポリイミド化合物
・SC−2050−KNK:アミノシランカップリング剤処理を施したシリカ(株式会社アドマテックス製、商品名、固形分濃度70質量%のメチルイソブチルケトン分散液、平均粒径0.5μm)
・POLYVEST(登録商標)75MA:ポリブタジエン系エラストマ(エボニック社製、商品名、無水マレイン酸変性基数:2個)
・PX−200:1,3−フェニレンビス(ジ−2,6−キシレニルホスフェート)(大八化学工業株式会社製、商品名)
・ヨシノックス(登録商標)BB:4,4’−ブチリデンビス−(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)(三菱化学株式会社製、商品名)
・BYK310:シリコン系表面調整剤(ビックケミー・ジャパン株式会社製、商品名、固形分濃度25質量%のキシレン溶液)
・パーブチルP:α,α’−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン(日油株式会社製、商品名)
・G8009L:イソシアネートマスクイミダゾール(第一工業製薬株式会社製、商品名)
・N−メチルピロリドン(東京化成工業株式会社製、沸点202℃)
・ジメチルアセトアミド(和光純薬工業株式会社製、沸点165℃)
・シクロヘキサノン(和光純薬工業株式会社製、沸点156℃)
・γ−ブチルラクトン(和光純薬工業株式会社製、沸点204℃)
・メチルカルビトール(東京化成工業株式会社製、沸点194℃)
・メシチレン(東京化成工業株式会社製、沸点165℃)
・イプゾール150(出光興産株式会社製、沸点190〜200℃)
また、実施例1〜7の複合フィルムを用いて得られたプリント配線板は、接着層を設け複合フィルムとすることで平滑な表面(低表面粗さ(Ra))を有しながらも、めっき銅との接着強度に優れる層間絶縁層を有しており、微細配線の形成に好適であることが分かる。
2 第二の樹脂層
3 支持体
4 保護フィルム
Claims (14)
- 熱硬化性樹脂(A)、無機充填材(B)及びエラストマ(C)を含有する絶縁樹脂材料であって、高沸点溶剤(X)を、0.5〜5質量%含有する、絶縁樹脂材料。
- 熱硬化性樹脂(A)が、N−置換マレイミド基を少なくとも2個有するマレイミド化合物(a1)由来の構造単位とジアミン化合物(a2)由来の構造単位とを有するポリイミド化合物(A1)である、請求項1に記載の絶縁樹脂材料。
- 無機充填材(B)が、シリカである、請求項1又は2に記載の絶縁樹脂材料。
- 最低溶融粘度が、5,000Pa・s以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶縁樹脂材料。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁樹脂材料を含有する、層間絶縁用樹脂フィルム。
- 熱硬化性樹脂(A)、無機充填材(B)、エラストマ(C)及び高沸点溶剤(X)を混合して、第一の熱硬化性樹脂組成物を製造する工程と、
前記第一の熱硬化性樹脂組成物を支持体に塗工した後、50〜150℃で乾燥させる工程と、
を備える、請求項5に記載の層間絶縁用樹脂フィルムの製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁樹脂材料を含有する第一の樹脂層と、第二の樹脂層とを含有する、複合フィルム。
- 前記第二の樹脂層が、多官能エポキシ樹脂(D)、活性エステル硬化剤(E)及びフェノール性水酸基含有ポリブタジエン変性ポリアミド樹脂(F)を含有する第二の熱硬化性樹脂組成物を含有する、請求項7に記載の複合フィルム。
- 前記第二の熱硬化性樹脂組成物中の多環能エポキシ樹脂(D)のエポキシ基に対する、活性エステル硬化剤(E)のエステル基の当量比(エステル基/エポキシ基)が、0.05〜1.5である、請求項8に記載の複合フィルム。
- 前記第二の熱硬化性樹脂組成物が、更にリン系硬化促進剤(G)を含有する、請求項8又は9に記載の複合フィルム。
- 硬化物の5GHzの誘電正接が、0.005以下である、請求項7〜10のいずれか1項に記載の複合フィルム。
- 熱硬化性樹脂(A)、無機充填材(B)、エラストマ(C)及び高沸点溶剤(X)を混合して第一の熱硬化性樹脂組成物を製造する工程と、
前記第一の熱硬化性樹脂組成物を支持体に塗工した後、50〜150℃で乾燥させる工程と、
を備える、請求項7〜11のいずれか1項に記載の複合フィルムの製造方法。 - 請求項5に記載の層間絶縁用樹脂フィルムの硬化物、又は請求項7〜11のいずれか1項に記載の複合フィルムの硬化物を含有する、プリント配線板。
- 請求項5に記載の層間絶縁用樹脂フィルム、又は請求項7〜11のいずれか1項に記載の複合フィルムを、基材の片面又は両面にラミネートする工程を備える、プリント配線板の製造方法。
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