JP2018044044A - 樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】低弾性であり、難燃性、導体層との密着性、及びリフロー耐性に優れる絶縁層を得ることができる樹脂組成物;それを用いた樹脂シート、回路基板、及び半導体チップパッケージの提供。【解決手段】(A)リン原子及びフェノール性水酸基を含有するエラストマー、(B)リン原子含有化合物(但し(A)成分に該当するエラストマーを除く)、(C)エポキシ樹脂、及び(D)金属水和物を含有する、樹脂組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂組成物に関する。さらには、樹脂組成物を使用した、樹脂シート、回路基板、及び半導体チップパッケージに関する。
近年、スマートフォン、タブレット型デバイスといった小型の高機能電子機器の需要が増大しており、それに伴い、これら小型の電子機器に用いられる半導体パッケージ用絶縁材料(絶縁層)も更なる高機能化が求められている。
このような絶縁層は、樹脂組成物を硬化して形成されるもの等が知られている(例えば特許文献1参照)。また近年、半導体パッケージの反りを抑制するために、低弾性の絶縁層を使用することが検討されているおり、例えば特許文献2には、低弾性率の熱硬化性樹脂組成物として、特定の線状変性ポリイミド樹脂と熱硬化性樹脂を含有する熱硬化性樹脂組成物が開示されている。
特開2015−82535号公報 特開2006−37083号公報
難燃性を付与するために、樹脂組成物に難燃剤を含有させることが一般的であるが、難燃剤を樹脂組成物に含有させると、リフロー処理後に絶縁層と導体層との間に膨れが生じるという課題があった。また、特許文献2のような低弾性の材料に十分な難燃性を付与することは困難であった。
また、近年、半導体パッケージの反りの抑制及び難燃性の他に、導体層との密着性も求められている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、低弾性であり、難燃性、導体層との密着性、及びリフロー耐性に優れる絶縁層を得ることができる樹脂組成物;それを用いた樹脂シート、回路基板、及び半導体チップパッケージを提供することにある。
本発明者らは、(A)リン原子及びフェノール性水酸基を含有するエラストマー、(B)リン原子含有化合物(但し(A)成分に該当するエラストマーを除く)、(C)エポキシ樹脂、及び(D)金属水和物を含有させることで、低弾性であり、難燃性、導体層との密着性、及びリフロー耐性に優れる絶縁層が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の内容を含む。
[1] (A)リン原子及びフェノール性水酸基を含有するエラストマー、(B)リン原子含有化合物(但し(A)成分に該当するエラストマーを除く)、(C)エポキシ樹脂、及び(D)金属水和物を含有する、樹脂組成物。
[2] (A)成分が、さらにポリブタジエン構造、ポリシロキサン構造、ポリ(メタ)アクリレート構造、ポリアルキレン構造、ポリアルキレンオキシ構造、ポリイソプレン構造、ポリイソブチレン構造、及びポリカーボネート構造から選択される1種以上の構造を有する、[1]に記載の樹脂組成物。
[3] (D)成分が、水酸化マグネシウムである、[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4] (D)成分が、シランカップリング剤で処理されている、[1]〜[3]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[5] (A)成分が、リン原子及びフェノール性水酸基を有するリン化合物の残基を含有する、[1]〜[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[6] (A)成分が、フェノール性水酸基を有するホスファゼン構造及び/又はフェノール性水酸基を有するホスファフェナントレン構造を有する、[1]〜[5]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[7] (A)成分の数平均分子量(Mn)が、1,000〜1,000,000である、[1]〜[6]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[8] 樹脂組成物中に含まれるリン原子の含有量が、無機充填材及び(D)成分を除いた樹脂組成物の不揮発成分を100質量%以上とした場合、1.5質量%以上である、[1]〜[7]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[9] (D)成分の含有量が、樹脂組成物の不揮発成分を100質量%以上とした場合、25質量%〜70質量%である、[1]〜[8]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[10] (A)成分の含有量が、樹脂組成物の不揮発成分を100質量%以上とした場合、10質量%〜50質量%である、[1]〜[9]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[11] 支持体と、該支持体上に設けられた、[1]〜[10]のいずれかに記載の樹脂組成物を含む樹脂組成物層と、を有する樹脂シート。
[12] 半導体チップパッケージの絶縁層用である、[11]に記載の樹脂シート。
[13] [1]〜[10]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、回路基板。
[14] [13]に記載の回路基板上に、半導体チップが搭載された、半導体チップパッケージ。
[15] [1]〜[10]のいずれかに記載の樹脂組成物、または[11]又は[12]に記載の樹脂シートにより封止された半導体チップを含む半導体チップパッケージ。
本発明によれば、低弾性であり、難燃性、導体層との密着性、及びリフロー耐性に優れる絶縁層を得ることができる樹脂組成物;それを用いた樹脂シート、回路基板、及び半導体チップパッケージを提供することができる。
図1は、本発明の半導体チップパッケージ(Fan−out型WLP)の一例を示した概略断面図である。
以下、本発明の樹脂組成物、樹脂シート、回路基板、及び半導体チップパッケージについて説明する。
[樹脂組成物]
本発明の樹脂組成物は、(A)リン原子及びフェノール性水酸基を含有するエラストマー、(B)リン原子含有化合物(但し(A)成分に該当するエラストマーを除く)、(C)エポキシ樹脂、及び(D)金属水和物を含有する。
本発明の樹脂組成物は、弾性率を低くし、難燃性、導体層との密着性、及びリフロー耐性を向上させる観点から、(A)リン原子及びフェノール性水酸基を含有するエラストマー、(B)リン原子含有化合物(但し(A)成分に該当するエラストマーを除く)、(C)エポキシ樹脂、及び(D)金属水和物を含有する。さらに樹脂組成物は、(E)無機充填材、(F)硬化剤、(G)硬化促進剤、及び(H)その他の添加剤を含んでいてもよい。以下、樹脂組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。
<(A)リン原子及びフェノール性水酸基を含有するエラストマー>
樹脂組成物は、(A)リン原子及びフェノール性水酸基を含有するエラストマーを含む。(A)成分中にリン原子が含まれることで樹脂組成物の難燃性が向上し、フェノール性水酸基が含まれることで(C)成分との相溶性が向上し、その結果、導体層とのピール強度及びリフロー耐性を向上させることができる。なお、本発明においてエラストマーは、ゴム弾性を有する樹脂、或いは重合または固形化してゴム弾性を示す樹脂が好ましい。ゴム弾性としては、例えば、日本工業規格(JIS K7161)に準拠し、温度25℃、湿度40%RHにて、引っ張り試験を行った場合に、1GPa以下の弾性率を示す樹脂が好ましい。または本発明において、エラストマーは、反りを抑制する観点から、ガラス転移温度(Tg)が25℃以下の樹脂、及び25℃で液状である樹脂から選択される1種以上の樹脂が好ましい。
リン原子及びフェノール性水酸基が(A)成分中に含まれる態様については特に限定されないが、(i)リン原子及びフェノール性水酸基を有するリン化合物の残基を(A)成分中に含有する態様(以下、「(i)の態様」ということがある。)、(ii)リン酸エステル又はリン原子と不飽和結合を有するリン化合物等の残基と、フェノール性水酸基を有するモノマー又はポリマー成分の残基とが別々に(A)成分中に含有する態様(以下、「(ii)の態様」ということがある。)が挙げられ、難燃性をより向上させる観点から(i)の態様が好ましい。ここで、残基とは、ある化合物が反応して(A)成分を構成した場合に(A)成分中に残る構造を意味し、例えば、リン原子及びフェノール性水酸基を有するリン化合物の残基とは、リン原子及びフェノール性水酸基を有するリン化合物から1つまたは2つの水素原子を取り除いた構造を意味する。
(i)の態様としては、例えば、フェノール性水酸基を有するホスファゼン構造及び/又はフェノール性水酸基を有するホスファフェナントレン構造を(A)成分中に含有する態様が好ましい。
フェノール性水酸基を有するホスファフェナントレン構造は、フェノール性水酸基及びホスファフェナントレン基を有する化合物の残基であり、ホスファフェナントレン基とは以下の基(1)をいう(*は結合手を表す)。
Figure 2018044044
フェノール性水酸基及びホスファフェナントレン基を有する化合物としては、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−9,10−ジヒドロ9−オキサ−10−フォスファフェナントレン−10−オキサイド等が挙げられる。フェノール性水酸基及びホスファフェナントレン基を有する化合物は市販品を用いてもよく、三光社製の「HCA−HQ」等が挙げられる。
フェノール性水酸基を有するホスファゼン構造は、フェノール性水酸基を有するホスファゼン化合物の残基であり、フェノール性水酸基を有するホスファゼン化合物は下記式(2)で表されるホスファゼン化合物であることが好ましい。
Figure 2018044044
(式(2)中、R11及びR21は、それぞれ独立に水素原子、水酸基、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜6のアルコキシ基、又は置換基を有していてもよいグリシジル基を表す。n1は3〜25の整数を表す。ただし、R11及びR21の少なくとも1つは水酸基である。)
11及びR21が表す、炭素原子数1〜6のアルキル基は、炭素原子数1〜5のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜4のアルキル基がより好ましく、炭素原子数1〜3のアルキル基がさらに好ましい。炭素原子数1〜6のアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよいが、直鎖又は分枝のアルキル基が好ましい。炭素原子数1〜6のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
11及びR21が表す、炭素原子数1〜6のアルコキシ基は、炭素原子数1〜5のアルコキシ基が好ましく、炭素原子数1〜4のアルコキシ基がより好ましく、炭素原子数1〜3のアルコキシ基がさらに好ましい。炭素原子数1〜6のアルキル基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、sec−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等が挙げられる。炭素原子数1〜6のアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよいが、直鎖又は分枝のアルコキシ基が好ましい。
11及びR21が表す、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、及びグリシジル基は置換基を有していてもよい。
置換基としては、特に制限はなく、例えば、ハロゲン原子、−OH、−O−C1−6アルキル基、−N(C1−6アルキル基)、C1−6アルキル基、C6−10アリール基、−NH、−CN、−C(O)O−C1−6アルキル基、−COOH、−C(O)H、−NO等が挙げられる。
ここで、「Cp−q」(p及びqは正の整数であり、p<qを満たす。)という用語は、この用語の直後に記載された有機基の炭素原子数がp〜qであることを表す。例えば、「C1−6アルキル基」という表現は、炭素原子数1〜6のアルキル基を示す。
上述の置換基は、さらに置換基(以下、「二次置換基」という場合がある。)を有していてもよい。二次置換基としては、特に記載のない限り、上述の置換基と同じものを用いてよい。
ホスファゼン化合物の具体例としては、下記構造のホスファゼン化合物などが挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 2018044044
Figure 2018044044
(式(3)及び式(4)中、n2は3から25の整数を表す。)
Figure 2018044044
Figure 2018044044
Figure 2018044044
ホスファゼン化合物は市販品を用いてもよく、例えば、大塚化学社製の「SPH−100」、「SPS−100」、「SPB−100」「SPE−100」、伏見製薬所社製の「FP−100」、「FP−110」、「FP−300」、「FP−400」等が挙げられ、大塚化学社製の「SPH−100」が好ましい。
(A)成分は、(A)成分1分子あたりリン原子を3〜30質量%含有することが好ましく、5〜20質量%含有することがより好ましく、7〜15質量%含有することがさらに好ましい。リン原子の含有量を3質量%以上とすることで難燃性を向上させることができ、30質量%以下とすることでリフロー耐性を向上させることができる。
(A)成分のフェノール性水酸基当量は、好ましくは100〜10000、より好ましくは200〜5000である。なお、官能基当量とは、1グラム当量の官能基を含む樹脂のグラム数である。例えば、水酸基当量はJIS K1557−1に従って測定した水酸基価でKOHの分子量を割ることで算出することができる。
また、(A)成分は、エラストマーとなるために、分子内に、ポリブタジエン構造、ポリシロキサン構造、ポリ(メタ)アクリレート構造、ポリアルキレン構造、ポリアルキレンオキシ構造、ポリイソプレン構造、ポリイソブチレン構造、及びポリカーボネート構造から選択される1種以上の構造を有することが好ましい。
より具体的には、(A)成分は、ポリブタジエン及び水添ポリブタジエン等のポリブタジエン構造、ポリシロキサン構造、ポリ(メタ)アクリレート構造、ポリアルキレン構造、ポリアルキレンオキシ構造、ポリイソプレン構造、ポリイソブチレン構造、及びポリカーボネート構造から選択される1種以上の構造を有することが好ましく、少なくともポリブタジエン構造を有することがより好ましい。なお、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレート及びアクリレートを指す。
ポリアルキレン構造は、好ましくは炭素原子数2〜15のポリアルキレン構造、より好ましくは炭素原子数3〜10のポリアルキレン構造、さらに好ましくは炭素原子数5〜6のポリアルキレン構造である。また、ポリアルキレンオキシ構造は、好ましくは炭素原子数2〜15のポリアルキレンオキシ構造、より好ましくは炭素原子数3〜10のポリアルキレンオキシ構造、さらに好ましくは炭素原子数5〜6のポリアルキレンオキシ構造である。
ポリブタジエン構造の原料となるブタジエン樹脂としては、25℃で液状またはガラス転移温度が25℃以下のブタジエン樹脂が好ましく、ヒドロキシ基含有ブタジエン樹脂、カルボキシ基含有ブタジエン樹脂、酸無水物基含有ブタジエン樹脂、エポキシ基含有ブタジエン樹脂、イソシアネート基含有ブタジエン樹脂及びウレタン基含有ブタジエン樹脂からなる群から選択される1種以上の樹脂がより好ましい。ここで、「ブタジエン樹脂」とは、ブタジエン構造を含有する樹脂をいい、これらの樹脂においてブタジエン構造は主鎖に含まれていても側鎖に含まれていてもよい。ブタジエン構造は一部または全てが水素添加されていてもよい。ここで、「水素添加」とは、ポリブタジエン骨格の少なくとも一部が水素化された樹脂をいい、必ずしもポリブタジエン骨格が完全に水素化された樹脂である必要はない。
ブタジエン樹脂の数平均分子量(Mn)は、好ましくは1,000〜100,000、より好ましくは5,000〜50,000、より好ましくは7,500〜30,000、さらに好ましくは10,000〜15,000である。ここで、樹脂の数平均分子量(Mn)は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)を使用して測定されるポリスチレン換算の数平均分子量である。
ブタジエン樹脂の具体例としては、クレイバレー社製の「Ricon 657」(エポキシ基含有ポリブタジエン)、「Ricon 130MA8」、「Ricon 130MA13」、「Ricon 130MA20」、「Ricon 131MA5」、「Ricon 131MA10」、「Ricon 131MA17」、「Ricon 131MA20」、「Ricon 184MA6」(酸無水物基含有ポリブタジエン)、日本曹達社製の「JP−100」、「JP−200」(エポキシ化ポリブタジエン)、「GQ−1000」(水酸基、カルボキシル基導入ポリブタジエン)、「G−1000」、「G−2000」、「G−3000」(両末端水酸基ポリブタジエン)、「GI−1000」、「GI−2000」、「GI−3000」(両末端水酸基水素化ポリブタジエン)、ダイセル社製の「PB3600」、「PB4700」(ポリブタジエン骨格エポキシ樹脂)、「エポフレンドA1005」、「エポフレンドA1010」、「エポフレンドA1020」(スチレンとブタジエンとスチレンブロック共重合体のエポキシ化物)、ナガセケムテックス社製の「FCA−061L」(水素化ポリブタジエン骨格エポキシ樹脂)、「R−45EPT」(ポリブタジエン骨格エポキシ樹脂)、等が挙げられる。
また、ヒドロキシ基末端ポリブタジエン、ジイソシアネート化合物及び四塩基酸無水物を原料とする線状ポリイミド(特開2006−37083号公報、国際公開第2008/153208号記載のポリイミド)を使用することもできる。該ポリイミド樹脂のブタジエン構造の含有率は、好ましくは60質量%〜95質量%、より好ましくは75質量%〜85質量%である。該ポリイミド樹脂の詳細は、特開2006−37083号公報、国際公開第2008/153208号の記載を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
ポリ(メタ)アクリレート構造の原料となるアクリル樹脂としては、ガラス転移温度が25℃以下のアクリル樹脂が好ましく、ヒドロキシ基含有アクリル樹脂、カルボキシ基含有アクリル樹脂、酸無水物基含有アクリル樹脂、エポキシ基含有アクリル樹脂、イソシアネート基含有アクリル樹脂及びウレタン基含有アクリル樹脂からなる群から選択される1種以上の樹脂がより好ましい。ここで、「アクリル樹脂」とは、(メタ)アクリレート構造を含有する樹脂をいい、これらの樹脂において(メタ)アクリレート構造は主鎖に含まれていてもよく、側鎖に含まれていてもよい。
アクリル樹脂の数平均分子量(Mn)は、好ましくは10,000〜1,000,000、より好ましくは30,000〜900,000である。ここで、樹脂の数平均分子量(Mn)は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)を使用して測定されるポリスチレン換算の数平均分子量である。
アクリル樹脂の具体例としては、ナガセケムテックス社製のテイサンレジン「SG−70L」、「SG−708−6」、「WS−023」「SG−700AS」「SG−280TEA」(カルボキシ基含有アクリル酸エステル共重合体樹脂)、「SG−80H」、「SG−80H−3」、「SG−P3」(エポキシ基含有アクリル酸エステル共重合体樹脂)、「SG−600TEA」、「SG−790」」(ヒドロキシ基含有アクリル酸エステル共重合体樹脂)、根上工業社製の「ME−2000」、「W−116.3」(カルボキシ基含有アクリル酸エステル共重合体樹脂)、「W−197C」(水酸基含有アクリル酸エステル共重合体樹脂)、「KG−25」、「KG−3000」(エポキシ基含有アクリル酸エステル共重合体樹脂)等が挙げられる。
ポリカーボネート構造の原料となるカーボネート樹脂としてはガラス転移温度が25℃以下のカーボネート樹脂が好ましく、ヒドロキシ基含有カーボネート樹脂(より好ましくはフェノール性水酸基含有カーボネート樹脂)、カルボキシ基含有カーボネート樹脂、酸無水物基含有カーボネート樹脂、エポキシ基含有カーボネート樹脂、イソシアネート基含有カーボネート樹脂及びウレタン基含有カーボネート樹脂からなる群から選択される1種以上の樹脂が好ましい。ここで、「カーボネート樹脂」とは、カーボネート構造を含有する樹脂をいい、これらの樹脂においてカーボネート構造は主鎖に含まれていてもよく、側鎖に含まれていてもよい。
カーボネート樹脂の数平均分子量(Mn)、官能基当量はブタジエン樹脂と同様であり、好ましい範囲も同様である。
カーボネート樹脂の具体例としては、旭化成ケミカルズ社製の「T6002」、「T6001」(ポリカーボネートジオール)、クラレ社製の「C−1090」、「C−2090」、「C−3090」(ポリカーボネートジオール)等が挙げられる。
またヒドロキシ基末端ポリカーボネート、ジイソシアネート化合物及び四塩基酸無水物を原料とする線状ポリイミド(PCT/JP2016/053609)を使用することもできる。該ポリイミド樹脂のカーボネート構造の含有率は、好ましくは60質量%〜95質量%、より好ましくは75質量%〜85質量%である。該ポリイミド樹脂の詳細は、PCT/JP2016/053609の記載を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
ポリシロキサン構造の原料となるシロキサン樹脂の具体例としては信越シリコーン社製の「SMP−2006」、「SMP−2003PGMEA」、「SMP−5005PGMEA」。またアミン基末端ポリシロキサン、四塩基酸無水物を原料とする線状ポリイミド(国際公開第2010/053185号)等が挙げられる。
ポリアルキレン構造の原料となるアルキレン樹脂の具体例としては旭化成せんい社製の「PTXG−1000」、「PTXG−1800」、三菱化学社製の「YX−7180」(エーテル結合を有するアルキレン構造を含有する樹脂)等が挙げられる。
ポリアルキレンオキシ構造の原料となるアルキレンオキシ樹脂の具体例としては、DIC Corporation社製「EXA−4850−150」「EXA−4816」「EXA−4822」ADEKA社製「EP−4000」、「EP−4003」、「EP−4010」、及び「EP−4011」、新日本理化社製「BEO−60E」「BPO−20E」ならびに三菱化学社製「YL7175」、及び「YL7410」等が挙げられる。
ポリイソプレン構造の原料となるイソプレン樹脂の具体例としてはクラレ社製の「KL−610」、「KL613」等が挙げられる。
ポリイソブチレン構造の原料となるイソブチレン樹脂の具体例としてはカネカ社製の「SIBSTAR−073T」(スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体)、「SIBSTAR−042D」(スチレン−イソブチレンジブロック共重合体)等が挙げられる。
(A)成分は、エラストマーとなる限りにおいて、上記構造以外の構造(例えばビフェニル構造、イミド構造、ナフタレン構造等)を有していてもよい。
(A)成分は、柔軟性を示すために高分子量であることが好ましく、数平均分子量(Mn)は、好ましくは1,000〜1,000,000、より好ましくは5,000〜9,00,000である。数平均分子量(Mn)は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)を使用して測定されるポリスチレン換算の数平均分子量である。
(A)成分は、柔軟性を示すためにガラス転移温度(Tg)が低いことが好ましく、好ましくは25℃以下、より好ましくは20℃以下、さらに好ましくは15℃以下である。下限は特に限定されないが、通常、−15℃以上とし得る。
(A)成分の含有量は、柔軟性付与の観点から、樹脂組成物の不揮発成分を100質量%とした場合、好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは15質量%、より好ましくは20質量%以上である。上限は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下である。
(A)成分の合成方法は特に限定されず、公知の合成方法にて行うことができる。好適な一実施形態として、(i)の態様の場合、上記のブタジエン樹脂、アクリル樹脂、カーボネート樹脂、ポリシロキサン樹脂、アルキレン樹脂、イソプレン樹脂、イソブチレン樹脂に存在する官能基(または適宜導入した官能基)、とジイソシアネート化合物とを反応させた後に、残存するイソシアネート基と、前記リン原子及びフェノール性水酸基を有するリン化合物とを反応させることで得ることができる。(ii)の態様の場合、ジイソシアネート化合物と反応させた後に、残存するイソシアネート基と、リン酸エステルまたはリン原子と不飽和結合を有するリン化合物(例えば、アルケニルホスホナート化合物)と、フェノール性水酸基を有するモノマーまたはポリマーとを反応させることで得ることができる。
<(B)リン原子含有化合物>
樹脂組成物は(B)リン原子含有化合物(但し(A)成分に該当するエラストマーを除く)を含有する。(B)成分としては(A)成分以外であってリン原子を含有していれば特に限定されず、例えば、無機リン化合物、有機リン化合物等が挙げられる。(B)成分は難燃剤として作用するので、難燃性を効果的に高めることができる。(B)成分は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
有機リン化合物としては、リン酸エステル化合物、ホスファフェナントレン化合物、ホスファゼン化合物、亜リン酸エステル化合物、ホスフィン化合物などが挙げられ、リン酸エステル化合物、ホスファフェナントレン化合物、ホスファゼン化合物が好ましい。
リン酸エステル化合物としては、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、1,3−フェニレンビス(ジ2,6−キシレニルホスフェート)、アルケニルホスホナート化合物、芳香族縮合リン酸エステル化合物等の縮合リン酸エステル化合物、及び環状リン酸エステル化合物等が挙げられる。
ホスファフェナントレン化合物としては、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナントレン−10−オキサイド、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナントレン−10−オキサイド等が挙げられる。
ホスファゼン化合物としては、前記の式(2)で表されるホスファゼン化合物が挙げられる。好ましい範囲も同様である。
(B)成分の分子量としては、100〜900が好ましく、150〜800がより好ましく、200〜700がさらに好ましい。
(B)成分としては、市販品を用いてもよく、例えば、三光社製の「HCA」、「HCA−HQ」(ホスファフェナントレン化合物)、大八化学工業社製の「PX−200」(芳香族縮合リン酸エステル化合物)、片山化学社製の「V1」、「V2」、「V3」(アルケニルホスホナート化合物)、大塚化学社製の「SPH−100」、「SPS−100」、「SPB−100」「SPE−100」(ホスファゼン化合物)、伏見製薬所社製の「FP−100」、「FP−110」、「FP−300」、「FP−400」(ホスファゼン化合物)等が挙げられる。
(B)成分の含有量は特に限定されないが、樹脂組成物の不揮発成分を100質量%とした場合、好ましくは1質量%〜30質量%、より好ましくは5質量%〜25質量%、さらに好ましくは10質量%〜20質量%がさらに好ましい。
本発明の樹脂組成物は、樹脂組成物中に含まれるリン原子の含有量が、(D)成分及び(E)成分を除いた樹脂組成物の不揮発成分を100質量%以上とした場合、好ましくは1.5質量%以上、より好ましくは2質量%以上、さらに好ましくは2.5質量%以上である。上限は好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。樹脂組成物中に含まれるリン原子の含有量を1.5質量%以上10質量%以下とすることで難燃性を向上させることができる。
<(C)エポキシ樹脂>
樹脂組成物は、(C)エポキシ樹脂を含有する。エポキシ樹脂としては、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等が挙げられる。エポキシ樹脂は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
エポキシ樹脂は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂を含むことが好ましい。エポキシ樹脂の不揮発成分を100質量%とした場合に、少なくとも50質量%以上は1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であるのが好ましい。中でも、1分子中に2個以上のエポキシ基を有し、温度20℃で液状のエポキシ樹脂(以下「液状エポキシ樹脂」という。)と、1分子中に3個以上のエポキシ基を有し、温度20℃で固体状のエポキシ樹脂(以下「固体状エポキシ樹脂」という。)とを含むことが好ましい。エポキシ樹脂として、液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂とを併用することで、優れた可撓性を有する樹脂組成物が得られる。また、樹脂組成物の硬化物の破断強度も向上する。
液状エポキシ樹脂としては、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AF型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、エステル骨格を有する脂環式エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、及びブタジエン構造を有するエポキシ樹脂が好ましく、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、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AF型エポキシ樹脂及びナフタレン型エポキシ樹脂がより好ましい。液状エポキシ樹脂の具体例としては、DIC社製の「HP4032」、「HP4032D」、「HP4032SS」(ナフタレン型エポキシ樹脂)、三菱化学社製の「828US」、「jER828EL」、「825」、「エピコート828EL」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂)、「jER807」、「1750」(ビスフェノールF型エポキシ樹脂)、「jER152」(フェノールノボラック型エポキシ樹脂)、「630」、「630LSD」(グリシジルアミン型エポキシ樹脂)、新日鉄住金化学社製の「ZX1059」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品)、ナガセケムテックス社製の「EX−721」(グリシジルエステル型エポキシ樹脂)、ダイセル社製の「セロキサイド2021P」(エステル骨格を有する脂環式エポキシ樹脂)、「PB−3600」(ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂)、新日鐵化学社製の「ZX1658」、「ZX1658GS」(液状1,4−グリシジルシクロヘキサン)、三菱化学社製の「630LSD」(グリシジルアミン型エポキシ樹脂)等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
固体状エポキシ樹脂としては、ナフタレン型4官能エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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、ナフトール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂が好ましく、ナフタレン型4官能エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、及びビフェニル型エポキシ樹脂がより好ましい。固体状エポキシ樹脂の具体例としては、DIC社製の「HP4032H」(ナフタレン型エポキシ樹脂)、「HP−4700」、「HP−4710」(ナフタレン型4官能エポキシ樹脂)、「N−690」(クレゾールノボラック型エポキシ樹脂)、「N−695」(クレゾールノボラック型エポキシ樹脂)、「HP−7200」(ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂)、「HP−7200HH」、「HP−7200H」、「EXA−7311」、「EXA−7311−G3」、「EXA−7311−G4」、「EXA−7311−G4S」、「HP6000」(ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂)、日本化薬社製の「EPPN−502H」(トリスフェノール型エポキシ樹脂)、「NC7000L」(ナフトールノボラック型エポキシ樹脂)、「NC3000H」、「NC3000」、「NC3000L」、「NC3100」(ビフェニル型エポキシ樹脂)、新日鉄住金化学社製の「ESN475V」(ナフタレン型エポキシ樹脂)、「ESN485」(ナフトールノボラック型エポキシ樹脂)、三菱化学社製の「YX4000H」、「YX4000」、「YL6121」(ビフェニル型エポキシ樹脂)、「YX4000HK」(ビキシレノール型エポキシ樹脂)、「YX8800」(アントラセン型エポキシ樹脂)、大阪ガスケミカル社製の「PG−100」、「CG−500」、三菱化学社製の「YL7760」(ビスフェノールAF型エポキシ樹脂)、「YL7800」(フルオレン型エポキシ樹脂)、三菱化学社製の「jER1010」(固体状ビスフェノールA型エポキシ樹脂)、「jER1031S」(テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂)等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
エポキシ樹脂として、液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂とを併用する場合、それらの量比(液状エポキシ樹脂:固体状エポキシ樹脂)は、質量比で、1:0.1〜1:30の範囲が好ましい。液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂との量比を斯かる範囲とすることにより、i)樹脂シートの形態で使用する場合に適度な粘着性がもたらされる、ii)樹脂シートの形態で使用する場合に十分な可撓性が得られ、取り扱い性が向上する、並びにiii)十分な破断強度を有する硬化物を得ることができる等の効果が得られる。上記i)〜iii)の効果の観点から、液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂の量比(液状エポキシ樹脂:固体状エポキシ樹脂)は、質量比で、1:1〜1:30の範囲がより好ましく、1:5〜1:20の範囲がさらに好ましい。
樹脂組成物中のエポキシ樹脂の含有量は、良好な機械強度、絶縁信頼性を示す絶縁層を得る観点から、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上である。エポキシ樹脂の含有量の上限は、本発明の効果が奏される限りにおいて特に限定されないが、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下である。
エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは50〜5000、より好ましくは50〜3000、さらに好ましくは80〜2000、さらにより好ましくは110〜1000である。この範囲となることで、硬化物の架橋密度が十分となり表面粗さの小さい絶縁層をもたらすことができる。なお、エポキシ当量は、JIS K7236に従って測定することができ、1当量のエポキシ基を含む樹脂の質量である。
エポキシ樹脂の重量平均分子量は、好ましくは100〜5000、より好ましくは250〜3000、さらに好ましくは400〜1500である。ここで、エポキシ樹脂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)法により測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量である。
<(D)金属水和物>
樹脂組成物は、(D)金属水和物を含有する。金属水和物とは、金属原子を含む水和物であり、金属の水和物の他に金属の水酸化物も含む概念である。金属水和物は、加熱によって水を放出するので、この水によって難燃性を効果的に高めることができる。
金属水和物としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ベーマイト型の水酸化アルミニウムなどが挙げられる。これらの中でも水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムが特に好適である。(D)成分は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分の平均粒径は、難燃性を向上させる観点から、好ましくは5μm以下、より好ましくは4.5μm以下、さらに好ましくは2μm以下である。該平均粒径の下限は、特に限定されないが、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.05μm以上、さらに好ましくは0.1μm以上である。このような平均粒径を有する(D)成分の市販品としては、例えば、堺化学社製「MGZ−6R」、河合石灰工業社製「ALH−3L」等が挙げられる。
(D)成分の平均粒径はミー(Mie)散乱理論に基づくレーザー回折・散乱法により測定することができる。具体的にはレーザー回折散乱式粒度分布測定装置により、(D)成分の粒度分布を体積基準で作成し、そのメディアン径を平均粒径とすることで測定することができる。測定サンプルは、(D)成分を超音波により水中に分散させたものを好ましく使用することができる。レーザー回折散乱式粒度分布測定装置としては、堀場製作所社製「LA−500」等を使用することができる。
(D)成分は、耐湿性及び分散性を高める観点から、アミノシラン系カップリング剤、エポキシシラン系カップリング剤、メルカプトシラン系カップリング剤、シラン系カップリング剤、アルコキシシラン化合物、オルガノシラザン化合物、チタネート系カップリング剤等の1種以上の表面処理剤で処理されていることが好ましい。表面処理剤の市販品としては、例えば、信越化学工業社製「KBM403」(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「KBM803」(3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「KBE903」(3−アミノプロピルトリエトキシシラン)、信越化学工業社製「KBM573」(N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「SZ−31」(ヘキサメチルジシラザン)、信越化学工業社製「KBM103」(フェニルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「KBM−4803」(長鎖エポキシ型シランカップリング剤)等が挙げられる。
表面処理剤による表面処理の程度は、(D)成分の単位表面積当たりのカーボン量によって評価することができる。(D)成分の単位表面積当たりのカーボン量は、(D)成分の分散性向上の観点から、0.02mg/m以上が好ましく、0.1mg/m以上がより好ましく、0.2mg/m以上が更に好ましい。一方、樹脂ワニスの溶融粘度やシート形態での溶融粘度の上昇を防止する観点から、1mg/m以下が好ましく、0.8mg/m以下がより好ましく、0.5mg/m以下が更に好ましい。
(D)成分の単位表面積当たりのカーボン量は、表面処理後の(D)成分を溶剤(例えば、メチルエチルケトン(MEK))により洗浄処理した後に測定することができる。具体的には、溶剤として十分な量のMEKを表面処理剤で表面処理された(D)成分に加えて、25℃で5分間超音波洗浄する。上澄液を除去し、固形分を乾燥させた後、カーボン分析計を用いて(D)成分の単位表面積当たりのカーボン量を測定することができる。カーボン分析計としては、堀場製作所社製「EMIA−320V」等を使用することができる。
樹脂組成物中の(D)成分の含有量は、難燃性を向上させる観点から、樹脂組成物の不揮発成分を100質量%以上とした場合、好ましくは25質量%以上、より好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは35質量%以上である。上限は、絶縁層の機械強度、特に伸びの観点から、好ましくは70質量%以下、より好ましくは65質量%以下、さらに好ましくは60質量%以下である。
<(E)無機充填材>
樹脂組成物は、(E)無機充填材(但し(D)成分に該当するものは除く)を含有していてもよい。
無機充填材の材料は特に限定されないが、例えば、シリカ、アルミナ、ガラス、コーディエライト、シリコン酸化物、硫酸バリウム、炭酸バリウム、タルク、クレー、雲母粉、酸化亜鉛、ハイドロタルサイト、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、窒化アルミニウム、窒化マンガン、ホウ酸アルミニウム、炭酸ストロンチウム、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、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸バリウム、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。これらの中でもシリカが特に好適である。またシリカとしては球形シリカが好ましい。無機充填材は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(E)成分の平均粒径は、(D)成分の平均粒径と同様であり、好ましい範囲も同様であり、(E)成分は、(D)成分と同様に表面処理剤で処理されていてもよい。また、(E)成分の単位表面積当たりのカーボン量は、(D)成分の単位表面積当たりのカーボン量と同様であり、好ましい範囲も同様である。
樹脂組成物が(E)成分を含有する場合、(E)成分の含有量は、樹脂組成物の不揮発成分を100質量%以上とした場合、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、さらに好ましくは5質量%以上である。上限は、絶縁層の機械強度、特に伸びの観点から、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは15質量%以下である。
<(F)硬化剤>
樹脂組成物は、(F)硬化剤を含んでいてもよい。硬化剤としては、(C)成分等の樹脂を硬化する機能を有する限り特に限定されず、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などが挙げられる。硬化剤は1種単独で用いてもよく、又は2種以上を併用してもよい。(F)成分は、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及びシアネートエステル系硬化剤から選択される1種以上であることが好ましい。
フェノール系硬化剤及びナフトール系硬化剤としては、耐熱性及び耐水性の観点から、ノボラック構造を有するフェノール系硬化剤、又はノボラック構造を有するナフトール系硬化剤が好ましい。また、配線層との密着性の観点から、含窒素フェノール系硬化剤が好ましく、トリアジン骨格含有フェノール系硬化剤がより好ましい。中でも、耐熱性、耐水性、及び配線層との密着性を高度に満足させる観点から、トリアジン骨格含有フェノールノボラック硬化剤が好ましい。
フェノール系硬化剤及びナフトール系硬化剤の具体例としては、例えば、明和化成社製の「MEH−7700」、「MEH−7810」、「MEH−7851」、日本化薬社製の「NHN」、「CBN」、「GPH」、新日鉄住金社製の「SN170」、「SN180」、「SN190」、「SN475」、「SN485」、「SN495V」、「SN375」、「SN395」、DIC社製の「TD−2090」、「LA−7052」、「LA−7054」、「LA−1356」、「LA−3018−50P」、「EXB−9500」、「HPC−9500」、「KA−1160」、「KA−1163」、「KA−1165」、群栄化学社製の「GDP−6115L」、「GDP−6115H」等が挙げられる。
配線層との密着性に優れる絶縁層を得る観点から、活性エステル系硬化剤も好ましい。活性エステル系硬化剤としては、特に制限はないが、一般にフェノールエステル類、チオフェノールエステル類、N−ヒドロキシアミンエステル類、複素環ヒドロキシ化合物のエステル類等の反応活性の高いエステル基を1分子中に2個以上有する化合物が好ましく用いられる。当該活性エステル系硬化剤は、カルボン酸化合物及び/又はチオカルボン酸化合物とヒドロキシ化合物及び/又はチオール化合物との縮合反応によって得られるものが好ましい。特に耐熱性向上の観点から、カルボン酸化合物とヒドロキシ化合物とから得られる活性エステル系硬化剤が好ましく、カルボン酸化合物とフェノール化合物及び/又はナフトール化合物とから得られる活性エステル系硬化剤がより好ましい。カルボン酸化合物としては、例えば安息香酸、酢酸、コハク酸、マレイン酸、イタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ピロメリット酸等が挙げられる。フェノール化合物又はナフトール化合物としては、例えば、ハイドロキノン、レゾルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フェノールフタリン、メチル化ビスフェノールA、メチル化ビスフェノールF、メチル化ビスフェノールS、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、カテコール、α−ナフトール、β−ナフトール、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシベンゾフェノン、テトラヒドロキシベンゾフェノン、フロログルシン、ベンゼントリオール、ジシクロペンタジエン型ジフェノール化合物、フェノールノボラック等が挙げられる。ここで、「ジシクロペンタジエン型ジフェノール化合物」とは、ジシクロペンタジエン1分子にフェノール2分子が縮合して得られるジフェノール化合物をいう。
具体的には、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、ナフタレン構造を含む活性エステル化合物、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、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が好ましく、中でもナフタレン構造を含む活性エステル化合物、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がより好ましい。「ジシクロペンタジエン型ジフェノール構造」とは、フェニレン−ジシクロペンチレン−フェニレンからなる2価の構造を表す。
活性エステル系硬化剤の市販品としては、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」、「HPC−8000H−65TM」、「EXB−8000L−65TM」(DIC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」(三菱化学社製)、フェノールノボラックのアセチル化物である活性エステル系硬化剤として「DC808」(三菱化学社製)、フェノールノボラックのベンゾイル化物である活性エステル系硬化剤として「YLH1026」(三菱化学社製)、「YLH1030」(三菱化学社製)、「YLH1048」(三菱化学社製)等が挙げられる。
ベンゾオキサジン系硬化剤の具体例としては、昭和高分子社製の「HFB2006M」、四国化成工業社製の「P−d」、「F−a」が挙げられる。
シアネートエステル系硬化剤としては、例えば、ビスフェノールAジシアネート、ポリフェノールシアネート、オリゴ(3−メチレン−1,5−フェニレンシアネート)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジメチルフェニルシアネート)、4,4’−エチリデンジフェニルジシアネート、ヘキサフルオロビスフェノールAジシアネート、2,2−ビス(4−シアネート)フェニルプロパン、1,1−ビス(4−シアネートフェニルメタン)、ビス(4−シアネート−3,5−ジメチルフェニル)メタン、1,3−ビス(4−シアネートフェニル−1−(メチルエチリデン))ベンゼン、ビス(4−シアネートフェニル)チオエーテル、及びビス(4−シアネートフェニル)エーテル等の2官能シアネート樹脂、フェノールノボラック及びクレゾールノボラック等から誘導される多官能シアネート樹脂、これらシアネート樹脂が一部トリアジン化したプレポリマーなどが挙げられる。シアネートエステル系硬化剤の具体例としては、ロンザジャパン社製の「PT30」及び「PT60」(いずれもフェノールノボラック型多官能シアネートエステル樹脂)、「BA230」、「BA230S75」(ビスフェノールAジシアネートの一部又は全部がトリアジン化され三量体となったプレポリマー)等が挙げられる。
カルボジイミド系硬化剤の具体例としては、日清紡ケミカル社製の「V−03」、「V−07」等が挙げられる。
樹脂組成物が(F)成分を含有する場合、(F)成分の含有量は、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。また、下限は特に制限はないが0.5質量%以上が好ましい。
<(G)硬化促進剤>
樹脂組成物は、(G)硬化促進剤を含んでいてもよい。硬化促進剤としては、例えば、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、グアニジン系硬化促進剤、金属系硬化促進剤等が挙げられ、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、金属系硬化促進剤が好ましく、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、金属系硬化促進剤がより好ましい。硬化促進剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
アミン系硬化促進剤としては、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミン等のトリアルキルアミン、4−ジメチルアミノピリジン、ベンジルジメチルアミン、2,4,6,−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)−ウンデセン等が挙げられ、4−ジメチルアミノピリジン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)−ウンデセンが好ましい。
イミダゾール系硬化促進剤としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2,3−ジヒドロ−1H−ピロロ[1,2−a]ベンズイミダゾール、1−ドデシル−2−メチル−3−ベンジルイミダゾリウムクロライド、2−メチルイミダゾリン、2−フェニルイミダゾリン等のイミダゾール化合物及びイミダゾール化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体が挙げられ、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾールが好ましい。
イミダゾール系硬化促進剤としては、市販品を用いてもよく、例えば、三菱化学社製の「P200−H50」等が挙げられる。
グアニジン系硬化促進剤としては、例えば、ジシアンジアミド、1−メチルグアニジン、1−エチルグアニジン、1−シクロヘキシルグアニジン、1−フェニルグアニジン、1−(o−トリル)グアニジン、ジメチルグアニジン、ジフェニルグアニジン、トリメチルグアニジン、テトラメチルグアニジン、ペンタメチルグアニジン、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、7−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、1−メチルビグアニド、1−エチルビグアニド、1−n−ブチルビグアニド、1−n−オクタデシルビグアニド、1,1−ジメチルビグアニド、1,1−ジエチルビグアニド、1−シクロヘキシルビグアニド、1−アリルビグアニド、1−フェニルビグアニド、1−(o−トリル)ビグアニド等が挙げられ、ジシアンジアミド、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エンが好ましい。
金属系硬化促進剤としては、例えば、コバルト、銅、亜鉛、鉄、ニッケル、マンガン、スズ等の金属の、有機金属錯体又は有機金属塩が挙げられる。有機金属錯体の具体例としては、コバルト(II)アセチルアセトナート、コバルト(III)アセチルアセトナート等の有機コバルト錯体、銅(II)アセチルアセトナート等の有機銅錯体、亜鉛(II)アセチルアセトナート等の有機亜鉛錯体、鉄(III)アセチルアセトナート等の有機鉄錯体、ニッケル(II)アセチルアセトナート等の有機ニッケル錯体、マンガン(II)アセチルアセトナート等の有機マンガン錯体等が挙げられる。有機金属塩としては、例えば、オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、ステアリン酸スズ、ステアリン酸亜鉛等が挙げられる。
樹脂組成物が(G)成分を含有する場合、(G)成分の含有量は、(C)成分と硬化剤の不揮発成分合計量を100質量%としたとき、0.01質量%〜10質量%が好ましい。
<(H)任意の添加剤>
樹脂組成物は、さらに必要に応じて、他の添加剤を含んでいてもよく、斯かる他の添加剤としては、例えば、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、並びにバインダー、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、密着性付与剤、及び着色剤等の樹脂添加剤等が挙げられる。
<樹脂組成物の物性>
本発明の樹脂組成物の硬化物(例えば190℃で90分間硬化させて得られる硬化物)は、弾性率が低いという特性を示す。即ち反りが抑制される絶縁層をもたらす。これは、樹脂組成物中に含まれる(A)成分は柔軟性を示すことから弾性率が低くなるものと考えられる。該硬化物の25℃における弾性率は2GPa以下であることが好ましく、1.5GPa以下であることがより好ましく、1GPa以下であることがさらに好ましい。下限については特に限定されないが、例えば、0.01GPa以上、0.05GPa以上、又は0.1GPa以上等とし得る。上記弾性率は、後述する<弾性率の測定>に記載の方法に従って測定することができる。
本発明の樹脂組成物の硬化物(例えば130℃で5分間硬化させて得られる硬化物)は、難燃性に優れるという特性を示す。即ち良好な難燃性を示す絶縁層をもたらす。該難燃性は、UL−94VTM試験にて「VTM−0」又はそれより優れることが好ましい。難燃性の評価は、後述する<難燃性の評価>に記載の方法に従って測定することができる。
本発明の樹脂組成物の硬化物(例えば190℃で90分間硬化させて得られる硬化物)は、導体層とのピール強度(銅密着強度)に優れるという特性を示す。即ち良好なピール強度を示す絶縁層をもたらす。これは、(A)成分に含まれるフェノール性水酸基により(C)成分との相溶性が増し、その結果、各成分とのネットワーク構造が形成されやすくなり、ピール強度が向上したものと考えられる。硬化後の樹脂組成物のピール強度は、好ましくは1.5kgf/cm以下、より好ましくは1kgf/cm以下、さらに好ましくは0.9kgf/cm以下である。上限は、0.1kgf/cm以上等とし得る。ピール強度の評価は、後述する<銅密着強度の測定>に記載の方法に従って測定することができる。
本発明の樹脂組成物の硬化物(例えば190℃で90分間硬化させて得られる硬化物)は、リフロー耐性に優れるという特性を示す。即ち良好なリフロー耐性を示す絶縁層をもたらす。これは、(A)成分に含まれるフェノール性水酸基により(C)成分との相溶性が増し、その結果、各成分とのネットワーク構造が形成されやすくなり、リフロー耐性が向上したものと考えられる。本発明の樹脂組成物を用いて形成された絶縁層を、ピーク温度260℃のリフロー温度を再現するリフロー工程を5回以上行っても、全く異常がないことが好ましい。リフロー耐性の評価は、後述する<リフロー試験>に記載の方法に従って測定することができる。
本発明の樹脂組成物は、低弾性であり、難燃性、導体層との密着性、及びリフロー耐性に優れる。したがって本発明の樹脂組成物は、半導体チップパッケージの絶縁層を形成するための樹脂組成物(半導体チップパッケージの絶縁層用樹脂組成物)、回路基板(プリント配線板を含む)の絶縁層を形成するための樹脂組成物(回路基板の絶縁層用樹脂組成物)として好適に使用することができ、その上にメッキにより導体層が形成される層間絶縁層を形成するための樹脂組成物(メッキにより導体層を形成する回路基板の層間絶縁層用樹脂組成物)としてさらに好適に使用することができる。また、半導体チップを封止するための樹脂組成物(半導体チップ封止用樹脂組成物)、半導体チップに配線を形成するための樹脂組成物(半導体チップ配線形成用樹脂組成物)としても好適に使用することができる。
[樹脂シート]
本発明の樹脂シートは、支持体と、該支持体上に設けられた、本発明の樹脂組成物を含む樹脂組成物層とを有する。
樹脂組成物層の厚さは、薄型化の観点から、好ましくは200μm以下、より好ましくは150μm以下、さらに好ましくは100μm以下、80μm以下、60μm以下、50μm以下又は40μm以下である。樹脂組成物層の厚さの下限は、特に限定されないが、通常、1μm以上、5μm以上、10μm以上等とし得る。
支持体としては、例えば、プラスチック材料からなるフィルム、金属箔、離型紙が挙げられ、プラスチック材料からなるフィルム、金属箔が好ましい。
支持体としてプラスチック材料からなるフィルムを使用する場合、プラスチック材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(以下「PET」と略称することがある。)、ポリエチレンナフタレート(以下「PEN」と略称することがある。)等のポリエステル、ポリカーボネート(以下「PC」と略称することがある。)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル、環状ポリオレフィン、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエーテルサルファイド(PES)、ポリエーテルケトン、ポリイミド等が挙げられる。中でも、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが好ましく、安価なポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
支持体として金属箔を使用する場合、金属箔としては、例えば、銅箔、アルミニウム箔等が挙げられ、銅箔が好ましい。銅箔としては、銅の単金属からなる箔を用いてもよく、銅と他の金属(例えば、スズ、クロム、銀、マグネシウム、ニッケル、ジルコニウム、ケイ素、チタン等)との合金からなる箔を用いてもよい。
支持体は、樹脂組成物層と接合する面にマット処理、コロナ処理を施してあってもよい。
また、支持体としては、樹脂組成物層と接合する面に離型層を有する離型層付き支持体を使用してもよい。離型層付き支持体の離型層に使用する離型剤としては、例えば、アルキド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ウレタン樹脂、及びシリコーン樹脂からなる群から選択される1種以上の離型剤が挙げられる。離型層付き支持体は、市販品を用いてもよく、例えば、アルキド樹脂系離型剤を主成分とする離型層を有するPETフィルムである、リンテック社製の「SK−1」、「AL−5」、「AL−7」、東レ社製「ルミラーT60」帝人社製の「ピューレックス」、ユニチカ社製の「ユニピール」等が挙げられる。
支持体の厚みとしては、特に限定されないが、5μm〜75μmの範囲が好ましく、10μm〜60μmの範囲がより好ましい。なお、離型層付き支持体を使用する場合、離型層付き支持体全体の厚さが上記範囲であることが好ましい。
樹脂シートは、例えば、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、ダイコーター等を用いて支持体上に塗布し、更に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できる。
有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)及びシクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びカルビトールアセテート等の酢酸エステル類、セロソルブ及びブチルカルビトール等のカルビトール類、トルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド(DMAc)及びN−メチルピロリドン等のアミド系溶媒等を挙げることができる。有機溶剤は1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
乾燥は、加熱、熱風吹きつけ等の公知の方法により実施してよい。乾燥条件は特に限定されないが、樹脂組成物層中の有機溶剤の含有量が10質量%以下、好ましくは5質量%以下となるように乾燥させる。樹脂ワニス中の有機溶剤の沸点によっても異なるが、例えば30質量%〜60質量%の有機溶剤を含む樹脂ワニスを用いる場合、50℃〜150℃で3分間〜10分間乾燥させることにより、樹脂組成物層を形成することができる。
樹脂シートにおいて、樹脂組成物層の支持体と接合していない面(即ち、支持体とは反対側の面)には、支持体に準じた保護フィルムをさらに積層することができる。保護フィルムの厚さは、特に限定されるものではないが、例えば、1μm〜40μmである。保護フィルムを積層することにより、樹脂組成物層の表面へのゴミ等の付着やキズを防止することができる。樹脂シートは、ロール状に巻きとって保存することが可能である。樹脂シートが保護フィルムを有する場合、保護フィルムを剥がすことによって使用可能となる。
本発明の樹脂シートの代わりに、シート状繊維基材に本発明の樹脂組成物を含浸させて形成されたプリプレグを用いてもよい。
プリプレグに用いるシート状繊維基材は特に限定されず、ガラスクロス、アラミド不織布、液晶ポリマー不織布等のプリプレグ用基材として常用されているものを用いることができる。薄型化の観点から、シート状繊維基材の厚さは、好ましくは900μm以下であり、より好ましくは800μm以下、さらに好ましくは700μm以下、さらにより好ましくは600μm以下である。シート状繊維基材の厚さの下限は特に限定されないが、通常、1μm以上、1.5μm以上、2μm以上等とし得る。
プリプレグは、ホットメルト法、ソルベント法等の公知の方法により製造することができる。
プリプレグの厚さは、上述の樹脂シートにおける樹脂組成物層と同様の範囲とし得る。
本発明の樹脂シートは、半導体チップパッケージの製造において絶縁層を形成するため(半導体チップパッケージの絶縁用樹脂シート)に好適に使用することができる。
例えば、本発明の樹脂シートは、回路基板の絶縁層を形成するため(回路基板の絶縁層用樹脂シート)に好適に使用することができ、その上にメッキにより導体層が形成される層間絶縁層を形成するため(メッキにより導体層を形成する回路基板の層間絶縁層用)にさらに好適に使用することができる。このような基板を使ったパッケージの例としては、FC−CSP、MIS−BGAパッケージ、ETS−BGAパッケージが挙げられる。
また、本発明の樹脂シートは、半導体チップを封止するため(半導体チップ封止用樹脂シート)、または半導体チップに配線を形成するため(半導体チップ配線形成用樹脂シート)に好適に使用することができ、例えばFan−out型WLP(Wafer Level Package)、Fan−in型WLP、Fan−out型PLP(Panel Level Package)、Fan−in型PLP等に好適に使用することができる。また、半導体チップを基板に接続した後に用いるMUF(Molding Under Filling)材料等にも好適に使用することができる。
本発明の樹脂シートはまた、高い絶縁信頼性が要求される他の広範な用途、例えば、プリント配線板等の回路基板の絶縁層を形成するために好適に使用することができる。
[回路基板]
本発明の回路基板は、本発明の樹脂組成物の硬化物により形成された絶縁層を含む。
本発明の回路基板の製造方法は、
(1)基材と、該基材の少なくとも一方の面に設けられた配線層とを有する配線層付き基材を準備する工程、
(2)本発明の樹脂シートを、配線層が樹脂組成物層に埋め込まれるように、配線層付き基材上に積層し、熱硬化させて絶縁層を形成する工程、
(3)配線層を層間接続する工程を含む。また、回路基板の製造方法は、(4)基材を除去する工程、を含んでいてもよい。
工程(3)は、配線層を層間接続することができれば特に限定されないが、絶縁層にビアホールを形成し、配線層を形成する工程、及び絶縁層を研磨又は研削し、配線層を露出させる工程の少なくともいずれかの工程であることが好ましい。
<工程(1)>
工程(1)は、基材と、該基材の少なくとも一方の面に設けられた配線層とを有する配線層付き基材を準備する工程である。通常、配線層付き基材は、基材の両面に基材の一部である第1金属層、第2金属層をそれぞれ有し、第2金属層の基材側の面とは反対側の面に配線層を有する。詳細は、基材上にドライフィルム(感光性レジストフィルム)を積層し、フォトマスクを用いて所定の条件で露光、現像しパターンドライフィルムを形成する。現像したパターンドライフィルムをめっきマスクとして電解めっき法により配線層を形成した後、パターンドライフィルムを剥離する。なお、第1金属層、第2金属層は有していなくてもよい。
基材としては、例えば、ガラスエポキシ基板、金属基板(ステンレスや冷間圧延鋼板(SPCC)など)、ポリエステル基板、ポリイミド基板、BTレジン基板、熱硬化型ポリフェニレンエーテル基板等の基板が挙げられ、基板表面に銅箔等の金属層が形成されていてもよい。また、表面に剥離可能な第1金属層及び第2金属層(例えば、三井金属のキャリア銅箔付極薄銅箔、商品名「Micro Thin」)等の金属層が形成されていてもよい。
ドライフィルムとしては、フォトレジスト組成物からなる感光性のドライフィルムである限り特に限定されず、例えば、ノボラック樹脂、アクリル樹脂等のドライフィルムを用いることができる。ドライフィルムは市販品を用いてもよい。
基材とドライフィルムとの積層条件は、後述する工程(2)の樹脂シートを配線層に埋め込まれるように積層させる際の条件と同様であり、好ましい範囲も同様である。
ドライフィルムを基材上に積層後、ドライフィルムに対して所望のパターンを形成するためにフォトマスクを用いて所定の条件で露光、現像を行う。
配線層のライン(回路幅)/スペース(回路間の幅)比は特に制限されないが、好ましくは20/20μm以下(即ちピッチが40μm以下)、より好ましくは10/10μm以下、さらに好ましくは5/5μm以下、よりさらに好ましくは1/1μm以下、特に好ましくは0.5/0.5μm以上である。ピッチは、配線層の全体にわたって同一である必要はない。配線層の最小ピッチは、40μm以下、36μm以下、又は30μm以下であってもよい。
ドライフィルムのパターンを形成後、配線層を形成し、ドライフィルムを剥離する。ここで、配線層の形成は、所望のパターンを形成したドライフィルムをめっきマスクとして使用し、めっき法により実施することができる。
配線層に使用する導体材料は特に限定されない。好適な実施形態では、配線層は、金、白金、パラジウム、銀、銅、アルミニウム、コバルト、クロム、亜鉛、ニッケル、チタン、タングステン、鉄、スズ及びインジウムからなる群から選択される1種以上の金属を含む。配線層は、単金属層であっても合金層であってもよく、合金層としては、例えば、上記の群から選択される2種以上の金属の合金(例えば、ニッケル・クロム合金、銅・ニッケル合金及び銅・チタン合金)から形成されたものが挙げられる。中でも、配線層形成の汎用性、コスト、パターニングの容易性等の観点から、クロム、ニッケル、チタン、アルミニウム、亜鉛、金、パラジウム、銀若しくは銅の単金属層、又はニッケル・クロム合金、銅・ニッケル合金、銅・チタン合金の合金層が好ましく、クロム、ニッケル、チタン、アルミニウム、亜鉛、金、パラジウム、銀若しくは銅の単金属層、又はニッケル・クロム合金の合金層がより好ましく、銅の単金属層が更に好ましい。
配線層の厚みは、所望の配線板のデザインによるが、好ましくは3μm〜35μm、より好ましくは5μm〜30μm、さらに好ましくは10〜20μm、又は15μmである。工程(3)において絶縁層を研磨又は研削し、配線層を露出させて配線層を層間接続する工程を採用する場合は、層間接続する配線と、接続しない配線の厚みは異なっていることが好ましい。配線層の厚みは、前述のパターン形成を繰り返すことで調整することができる。各配線層のうち、最も厚みがある配線層(導電性ピラー)の厚みは、所望の配線板のデザインによるが、好ましくは100μm以下2μm以上である。また層間接続する配線は凸型となっていてもよい。
配線層を形成後、ドライフィルムを剥離する。ドライフィルムの剥離は、例えば、水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ性の剥離液を使用して実施することができる。必要に応じて、不要な配線パターンをエッチング等により除去して、所望の配線パターンを形成することもできる。形成する配線層のピッチについては、先述のとおりである。
<工程(2)>
工程(2)は、本発明の樹脂シートを、配線層が樹脂組成物層に埋め込まれるように、配線層付き基材上に積層し、熱硬化させて絶縁層を形成する工程である。詳細は、前述の工程(1)で得られた配線層付き基材の配線層を、樹脂シートの樹脂組成物層に埋め込まれるように積層させ、樹脂シートの樹脂組成物層を熱硬化させ絶縁層を形成する。
配線層と樹脂シートの積層は、樹脂シートの保護フィルムを除去後、例えば、支持体側から樹脂シートを配線層に加熱圧着することにより行うことができる。樹脂シートを配線層に加熱圧着する部材(以下、「加熱圧着部材」ともいう。)としては、例えば、加熱された金属板(SUS鏡板等)又は金属ロール(SUSロール)等が挙げられる。なお、加熱圧着部材を樹脂シートに直接プレスするのではなく、配線層の表面凹凸に樹脂シートが十分に追随するよう、耐熱ゴム等の弾性材を介してプレスするのが好ましい。
配線層と樹脂シートの積層は、樹脂シートの保護フィルムを除去後、真空ラミネート法により実施してよい。真空ラミネート法において、加熱圧着温度は、好ましくは60℃〜160℃、より好ましくは80℃〜140℃の範囲であり、加熱圧着圧力は、好ましくは0.098MPa〜1.77MPa、より好ましくは0.29MPa〜1.47MPaの範囲であり、加熱圧着時間は、好ましくは20秒間〜400秒間、より好ましくは30秒間〜300秒間の範囲である。積層は、好ましくは圧力13hPa以下の減圧条件下で実施する。
積層の後に、常圧下(大気圧下)、例えば、加熱圧着部材を支持体側からプレスすることにより、積層された樹脂シートの平滑化処理を行ってもよい。平滑化処理のプレス条件は、上記積層の加熱圧着条件と同様の条件とすることができる。なお、積層と平滑化処理は、上記の市販の真空ラミネーターを用いて連続的に行ってもよい。
樹脂組成物層を、配線層が埋め込まれるように配線層付き基材上に積層した後、樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する。例えば、樹脂組成物層の熱硬化条件は、樹脂組成物の種類等によっても異なるが、硬化温度は120℃〜240℃の範囲、硬化時間は5分間〜120分間の範囲とすることができる。樹脂組成物層を熱硬化させる前に、樹脂組成物層を硬化温度よりも低い温度にて予備加熱してもよい。
樹脂シートの支持体は、配線層付き基材上に樹脂シートを積層し熱硬化した後に剥離してもよく、配線層付き基材上に樹脂シートを積層する前に支持体を剥離してもよい。また、後述する粗化処理工程の前に、支持体を剥離してもよい。
<工程(3)>
工程(3)は、配線層を層間接続する工程である。詳細は、絶縁層にビアホールを形成し、導体層を形成して配線層を層間接続する工程である。または絶縁層を研磨又は研削し、配線層を露出させて配線層を層間接続する工程である。
絶縁層にビアホールを形成し、導体層を形成して配線層を層間接続する工程を採用する場合、ビアホールの形成は特に限定されないが、レーザー照射、エッチング、メカニカルドリリング等が挙げられるが、レーザー照射によって行われることが好ましい。このレーザー照射は、光源として炭酸ガスレーザー、YAGレーザー、エキシマレーザー等を用いる任意好適なレーザー加工機を用いて行うことができる。詳細は、樹脂シートの支持体の面側からレーザー照射を行って、支持体及び絶縁層を貫通して配線層を露出させるビアホールを形成する。
レーザー照射の条件は特に限定されず、レーザー照射は選択された手段に応じた常法に従う任意好適な工程により実施することができる。
ビアホールの形状、すなわち延在方向でみたときの開口の輪郭の形状は特に限定されないが、一般的には円形(略円形)とされる。
ビアホール形成後、ビアホール内のスミア除去工程である、いわゆるデスミア工程を行なってもよい。後述する導体層の形成をめっき工程により行う場合には、ビアホールに対して、例えば湿式のデスミア処理を行ってもよく、導体層の形成をスパッタ工程により行う場合には、例えばプラズマ処理工程などのドライデスミア工程を行ってもよい。また、デスミア工程は粗化処理工程を兼ねていてもよい。
導体層を形成する前に、ビアホール及び絶縁層に対して粗化処理を行ってもよい。粗化処理は通常行われる公知の手順、条件を採用することができる。乾式の粗化処理の例としてはプラズマ処理等が挙げられ、湿式の粗化処理の例としては膨潤液による膨潤処理、酸化剤による粗化処理及び中和液による中和処理をこの順に行う方法が挙げられる。
ビアホールを形成後、導体層を形成する。導体層を構成する導体材料は特に限定されず、導体層は、めっき、スパッタ、蒸着等従来公知の任意好適な方法により形成することができ、めっきにより形成することが好ましい。好適な一実施形態は、例えば、セミアディティブ法、フルアディティブ法等の従来公知の技術により絶縁層の表面にめっきして、所望の配線パターンを有する導体層を形成することができる。また、樹脂シートにおける支持体が金属箔である場合、サブトラクティブ法等の従来公知の技術により、所望の配線パターンを有する導体層を形成することができる。導体層は、単層構造であっても、異なる種類の金属若しくは合金からなる単金属層又は合金層が2層以上積層した複層構造であってもよい。
詳細は、絶縁層の表面に、無電解めっきによりめっきシード層を形成する。次いで、形成されためっきシード層上に、所望の配線パターンに対応してめっきシード層の一部を露出させるマスクパターンを形成する。露出しためっきシード層上に、電解めっきにより電解めっき層を形成する。その際、電解めっき層の形成とともに、ビアホールを電解めっきにより埋め込んでフィルドビアを形成してもよい。電解めっき層を形成した後、マスクパターンを除去する。その後、不要なめっきシード層をエッチング等により除去して、所望の配線パターンを有する導体層を形成することができる。なお、導体層を形成する際、マスクパターンの形成に用いるドライフィルムは、上記ドライフィルムと同様である。
導体層は、線状の配線のみならず、例えば外部端子が搭載され得る電極パッド(ランド)なども含み得る。また導体層は、電極パッドのみから構成されていてもよい。
また、導体層は、めっきシード層形成後、マスクパターンを用いずに電解めっき層及びフィルドビアを形成し、その後、エッチングによるパターニングを行うことにより形成してもよい。
絶縁層を研磨又は研削し、配線層を露出させて配線層を層間接続する工程を採用する場合、絶縁層の研磨方法又は研削方法としては、配線層を露出させることができ、研磨又は研削面が水平であれば特に限定されず、従来公知の研磨方法又は研削方法を適用することができ、例えば、化学機械研磨装置による化学機械研磨方法、バフ等の機械研磨方法、砥石回転による平面研削方法等が挙げられる。絶縁層にビアホールを形成し、導体層を形成して配線層を層間接続する工程と同様に、スミア除去工程、粗化処理を行う工程を行ってもよく、導体層を形成してもよい。また、全ての配線層を露出させる必要はなく、配線層の一部を露出させてもよい。
<工程(4)>
回路基板の製造方法は、基材を除去し、本発明の回路基板を形成する工程である。基材の除去方法は特に限定されない。好適な一実施形態は、第1及び第2金属層の界面で回路基板から基材を剥離し、第2金属層を例えば塩化銅水溶液などでエッチング除去する。必要に応じて、導体層を保護フィルムで保護した状態で基材を剥離してもよい。
[半導体チップパッケージ]
本発明の半導体チップパッケージの第1の態様は、上記本発明の回路基板上に、半導体チップが搭載された、半導体チップパッケージである。上記本発明の回路基板に、半導体チップを接合することにより半導体チップパッケージを製造することができる。
半導体チップの端子電極が回路基板の回路配線と導体接続する限り、接合条件は特に限定されず、半導体チップのフリップチップ実装において使用される公知の条件を使用してよい。また、半導体チップと回路基板間に絶縁性の接着剤を介して接合してもよい。
好適な一実施形態は、半導体チップを回路基板に圧着する。圧着条件としては、例えば、圧着温度は120℃〜240℃の範囲(好ましくは130℃〜200℃の範囲、より好ましくは140℃〜180℃の範囲)、圧着時間は1秒間〜60秒間の範囲(好ましくは5秒間〜30秒間)とすることができる。
また、他の好適な一実施形態は、半導体チップを回路基板にリフローして接合する。リフロー条件としては、例えば、120℃〜300℃の範囲とすることができる。
半導体チップを回路基板に接合した後、例えば、半導体チップをモールドアンダーフィル材で充填することで半導体チップパッケージを得ることも可能である。モールドアンダーフィル材で充填する方法は公知の方法で実施することができる。本発明の樹脂組成物または樹脂シートはモールドアンダーフィル材としても使用することができる。
本発明の半導体チップパッケージの第2の態様は、例えば、図1に一例を示すような半導体チップパッケージ(Fan−out型WLP)である。図1に一例を示すような半導体チップパッケージ(Fan−out型WLP)100は、封止層120を、本発明の樹脂組成物または樹脂シートで製造した半導体チップパッケージである。半導体チップパッケージ100は、半導体チップ110、半導体チップ110の周囲を覆うように形成された封止層120、半導体チップ110の封止層に覆われている側とは反対側の面に再配線形成層(絶縁層)130、導体層(再配線層)140、ソルダーレジスト層150、及びバンプ160を備える。このような半導体チップパッケージの製造方法は、
(A)基材に仮固定フィルムを積層する工程、
(B)半導体チップを、仮固定フィルム上に仮固定する工程、
(C)本発明の樹脂シートの樹脂組成物層を、半導体チップ上に積層、又は本発明の樹脂組成物を半導体チップ上に塗布し、熱硬化させて封止層を形成する工程、
(D)基材及び仮固定フィルムを半導体チップから剥離する工程、
(E)半導体チップの基材及び仮固定フィルムを剥離した面に再配線形成層(絶縁層)を形成する工程、
(F)再配線形成層(絶縁層)上に導体層(再配線層)を形成する工程、及び
(G)導体層上にソルダーレジスト層を形成する工程、を含む。また、半導体チップパッケージの製造方法は、(H)複数の半導体チップパッケージを個々の半導体チップパッケージにダイシングし、個片化する工程を含み得る。
<工程(A)>
工程(A)は、基材に仮固定フィルムを積層する工程である。基材と仮固定フィルムの積層条件は、回路基板の製造方法における工程(2)における配線層と樹脂シートとの積層条件と同様であり、好ましい範囲も同様である。
基材に使用する材料は特に限定されない。基材としては、シリコンウェハー;ガラスウェハー;ガラス基板;銅、チタン、ステンレス、冷間圧延鋼板(SPCC)等の金属基板;ガラス繊維にエポキシ樹脂等をしみこませ熱硬化処理した基板(例えばFR−4基板);ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)からなる基板などが挙げられる。
仮固定フィルムは、後述する工程(D)において半導体チップから剥離することができるとともに、半導体チップを仮固定することができれば材料は特に限定されない。仮固定フィルムは市販品を用いることができる。市販品としては、日東電工社製のリヴァアルファ等が挙げられる。
<工程(B)>
工程(B)は、半導体チップを、仮固定フィルム上に仮固定する工程である。半導体チップの仮固定は、フリップチップボンダー、ダイボンダー等の公知の装置を用いて行うことができる。半導体チップの配置のレイアウト及び配置数は、仮固定フィルムの形状、大きさ、目的とする半導体パッケージの生産数等に応じて適宜設定することができ、例えば、複数行で、かつ複数列のマトリックス状に整列させて仮固定することができる。
<工程(C)>
工程(C)は、発明の樹脂シートの樹脂組成物層を、半導体チップ上に積層、又は本発明の樹脂組成物を半導体チップ上に塗布し、熱硬化させて封止層を形成する工程である。工程(C)では、本発明の樹脂シートの樹脂組成物層を、半導体チップ上に積層し、熱硬化させて封止層を形成することが好ましい。
半導体チップと樹脂シートの積層は、樹脂シートの保護フィルムを除去後、例えば、支持体側から樹脂シートを半導体チップに加熱圧着することにより行うことができる。樹脂シートを半導体チップに加熱圧着する部材(以下、「加熱圧着部材」ともいう。)としては、例えば、加熱された金属板(SUS鏡板等)又は金属ロール(SUSロール)等が挙げられる。なお、加熱圧着部材を樹脂シートに直接プレスするのではなく、半導体チップの表面凹凸に樹脂シートが十分に追随するよう、耐熱ゴム等の弾性材を介してプレスするのが好ましい。
また、半導体チップと樹脂シートの積層は、樹脂シートの保護フィルムを除去後、真空ラミネート法により実施してもよい。真空ラミネート法における積層条件は、回路基板の製造方法における工程(2)における配線層と樹脂シートとの積層条件と同様であり、好ましい範囲も同様である。
樹脂シートの支持体は、半導体チップ上に樹脂シートを積層し熱硬化した後に剥離してもよく、半導体チップ上に樹脂シートを積層する前に支持体を剥離してもよい。
樹脂組成物の塗布条件としては、本発明の樹脂シートにおける樹脂組成物層を形成する際の塗布条件と同様であり、好ましい範囲も同様である。
<工程(D)>
工程(D)は、基材及び仮固定フィルムを半導体チップから剥離する工程である。剥離する方法は、仮固定フィルムの材質等に応じて適宜変更することができ、例えば、仮固定フィルムを加熱、発泡(又は膨張)させて剥離する方法、及び基材側から紫外線を照射させ、仮固定フィルムの粘着力を低下させ剥離する方法等が挙げられる。
仮固定フィルムを加熱、発泡(又は膨張)させて剥離する方法において、加熱条件は、通常、100℃〜250℃で1秒間〜90秒間又は5分間〜15分間である。また、基材側から紫外線を照射させ、仮固定フィルムの粘着力を低下させ剥離する方法において、紫外線の照射量は、通常、10mJ/cm〜1000mJ/cmである。
<工程(E)>
工程(E)は、半導体チップの基材及び仮固定フィルムを剥離した面に再配線形成層(絶縁層)を形成する工程である。
再配線形成層(絶縁層)を形成する材料は、再配線形成層(絶縁層)形成時に絶縁性を有していれば特に限定されず、半導体チップパッケージの製造のしやすさの観点から、感光性樹脂、熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、本発明の樹脂シートを形成するための樹脂組成物と同じ組成の樹脂組成物を用いてもよい。
再配線形成層(絶縁層)を形成後、半導体チップと後述する導体層を層間接続するために、再配線形成層(絶縁層)にビアホールを形成してもよい。
ビアホールを形成するにあたって、再配線形成層(絶縁層)を形成する材料が感光性樹脂である場合、まず、再配線形成層(絶縁層)の表面にマスクパターンを通して活性エネルギー線を照射し、照射部の最配線層を光硬化させる。
活性エネルギー線としては、例えば、紫外線、可視光線、電子線、X線等が挙げられ、特に紫外線が好ましい。紫外線の照射量、照射時間は、感光性樹脂に応じて適宜変更することができる。露光方法としては、マスクパターンを再配線形成層(絶縁層)に密着させて露光する接触露光法と、マスクパターンを再配線形成層(絶縁層)に密着させずに平行光線を使用して露光する非接触露光法のいずれを用いてもよい。
次に、再配線形成層(絶縁層)を現像し、未露光部を除去することで、ビアホールを形成する。現像は、ウェット現像、ドライ現像のいずれも好適である。ウェット現像で用いる現像液は公知の現像液を用いることができる。
現像の方式としては、例えば、ディップ方式、パドル方式、スプレー方式、ブラッシング方式、スクラッピング方式等が挙げられ、解像性の観点から、パドル方式が好適である。
再配線形成層(絶縁層)を形成する材料が熱硬化性樹脂である場合、ビアホールの形成は特に限定されないが、レーザー照射、エッチング、メカニカルドリリング等が挙げられるが、レーザー照射によって行われることが好ましい。レーザー照射は、光源として炭酸ガスレーザー、UV−YAGレーザー、エキシマレーザー等を用いる任意好適なレーザー加工機を用いて行うことができる。
レーザー照射の条件は特に限定されず、レーザー照射は選択された手段に応じた常法に従う任意好適な工程により実施することができる。
ビアホールの形状、すなわち延在方向でみたときの開口の輪郭の形状は特に限定されないが、一般的には円形(略円形)とされる。ビアホールのトップ径(再配線形成層(絶縁層)表面の開口の直径)は、好ましくは50μm以下、より好ましくは30μm以下、さらに好ましくは20μm以下である。下限は特に限定されないが、好ましくは10μm以上、より好ましくは15μm以上、さらに好ましくは20μm以上である。
<工程(F)>
工程(F)は、再配線形成層(絶縁層)上に導体層(再配線層)を形成する工程である。再配線形成層(絶縁層)上に導体層を形成する方法は、回路基板の製造方法における工程(3)の絶縁層にビアホールを形成した後の導体層を形成する方法と同様であり、好ましい範囲も同様である。なお、工程(E)及び工程(F)を繰り返し行い、導体層(再配線層)及び再配線形成層(絶縁層)を交互に積み上げて(ビルドアップ)もよい。
<工程(G)>
工程(G)は、導体層上にソルダーレジスト層を形成する工程である。
ソルダーレジスト層を形成する材料は、ソルダーレジスト層形成時に絶縁性を有していれば特に限定されず、半導体チップパッケージの製造のしやすさの観点から、感光性樹脂、熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、本発明の樹脂シートを形成するための樹脂組成物と同じ組成の樹脂組成物を用いてもよい。
また、工程(G)では、必要に応じて、バンプを形成するバンピング加工を行ってもよい。バンピング加工は、半田ボール、半田めっきなど公知の方法で行うことができる。また、バンピング加工におけるビアホールの形成は工程(E)と同様に行うことができる。
<工程(H)>
半導体チップパッケージの製造方法は、工程(A)〜(G)以外に工程(H)を含んでいてもよい。工程(H)は、複数の半導体チップパッケージを個々の半導体チップパッケージにダイシングし、個片化する工程である。
半導体チップパッケージを個々の半導体チップパッケージにダイシングする方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
本発明の半導体チップパッケージの第3の態様は、例えば、図1に一例を示すような半導体チップパッケージ(Fan−out型WLP)における再配線形成層(絶縁層)130、ソルダーレジスト層150を本発明の樹脂組成物または樹脂シートで製造した半導体チップパッケージである。
[半導体装置]
本発明の半導体チップパッケージを実装することとなる半導体装置としては、電気製品(例えば、コンピューター、携帯電話、スマートフォン、タブレット型デバイス、ウェラブルデバイス、デジタルカメラ、医療機器、及びテレビ等)及び乗物(例えば、自動二輪車、自動車、電車、船舶及び航空機等)等に供される各種半導体装置が挙げられる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下の記載において、「部」及び「%」は、別途明示のない限り、それぞれ「質量部」及び「質量%」を意味する。
[測定・評価用基板の調製]
(1)内層基板の作製
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0.8mm、松下電工社製R5715ES)の両面にマイクロエッチング剤(メック社製、CZ8100)で粗化処理を行い、内層基板を作製した。
(2)銅箔付樹脂フィルムの積層
実施例及び比較例において得られた樹脂ワニスを、キャリア付銅箔(三井金属鉱業社製、「MT−Ex」、銅箔厚み3μm)に乾燥後の樹脂組成物層の厚みが40μmとなるようにダイコーターにて均一に塗布し、130℃で5分間乾燥し銅箔付樹脂シートを作製し、上記内層基板の上下に配置し、ニッコー・マテリアルズ社製ラミネーター(2ステージビルドアップラミネーター CVP700)を用いて貼り合わせた。ラミネート条件は、積層時の真空度0.099967kPa、加圧7kgf/cm、温度120℃の条件で30秒とした。その後、オーブンで190℃、90分間加熱して樹脂組成物層を硬化させ絶縁層を得た。その後キャリア付銅箔を剥がして、絶縁層、内層基板、及び絶縁層をこの順に有する基板を得た。
(3)導体層の形成
上記基板上にアトテックジャパン社製薬液を使用した電解銅めっきを行って合計30μm厚の導体層を形成して積層板を得た。
[評価]
<銅密着強度の測定>
積層板の導体層に、幅10mm、長さ100mmの切込みをいれ、こ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−50CSL)で掴み、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(kgf/cm)を測定し、さらに以下の基準に基づいて評価した。
○:密着強度が0.60kgf/cm以上
△:密着強度が0.40kgf/cm以上0.60kgf/cm未満
×:密着強度が0.40kgf/cm未満
<リフロー試験>
積層板を、100mm×100mmの試験片に切断した。得られた試験片について、リフロー装置(アントム社製、HAS6116)を用い、IPC/JEDEC J−STD−020C(「Moisture/Reflow Sensitivity Classification For Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices」、2004年7月)に記載されるリフロー温度プロファイル(鉛フリーアセンブリ用プロファイル;ピーク温度260℃)にて模擬的なリフロー工程を5回繰り返した。そして、下記評価基準に従って、リフロー耐性を評価した。
○:絶縁層と導体層間の剥離が0箇所
△:絶縁層と導体層間の剥離が1箇所以上、5箇所未満
×:絶縁層と導体層間の剥離が5箇所以上
<弾性率の測定>
実施例及び比較例で調製した樹脂ワニスを、離型処理されたPETフィルム(リンテック社製、「PET501010」)上にバーコーターを用いて塗布し、130℃で5分間乾燥し、その後190℃で90分間加熱し硬化させ硬化体を得た。硬化体の厚みは50μmであった。その後、PETフィルムを剥離した。日本工業規格(JIS K7161)に準拠し、温度25℃、湿度40%RH、引っ張り速度50mm/分にてテンシロン万能試験機(エー・アンド・デイ社製)を用いて引っ張り試験を行った。弾性率の測定は、評価サンプルの降伏点を測定するとともに、以下の基準に基づいて評価した。
○:0.7GPa未満
△:0.7GPa以上1.0GPa未満
×:1.0GPa以上
<難燃性の評価>
UL−94VTMに従い実施した。実施例及び比較例において得られた樹脂ワニスを、ポリイミドフィルム(宇部興産社製、「UPILEX25CA」、厚み25μm)に乾燥後の樹脂組成物層の厚みが15μmとなるようにダイコーターにて均一に塗布し、130℃で5分間乾燥し2層フィルムを作製した。その後、SUS板上に2層フィルムをポリイミドテープにて固定し、オーブンで190℃、90分間加熱して樹脂組成物層を硬化させた。
得られた2層フィルムを200mm×50mmの大きさに切断し、直径12.7mmの棒にポリイミドフィルムが内側になるように巻きつけ、上端をポリイミドテープで固定し試験片を作製した。得られた試験片の真下にバーナーを移動して、炎を試験片の下端中央に3秒間接炎し、その後の燃焼時間を計測した。再び3秒間接炎し、その後の燃焼時間を計測した。これを5回繰り返し、以下の基準に基づいて評価した。
VTM−0:燃焼物の落下、試験片の全焼がなく、試験片の燃焼時間が50秒未満
VTM−1:燃焼物の落下、試験片の全焼がなく、試験片の燃焼時間が50秒以上250秒未満
Not:燃焼物の落下、試験片の全焼、または試験片の燃焼時間が250秒以上
<合成例1:エラストマー1の合成>
反応容器にG−3000(2官能性ヒドロキシル基末端ポリブタジエン、数平均分子量=5047(GPC法)、ヒドロキシル基当量=1798g/eq.、固形分100質量%:日本曹達社製)50gと、イプゾール150(芳香族炭化水素系混合溶媒:出光石油化学社製)23.5gと、ジブチル錫ラウレート0.005gとを混合し均一に溶解させた。均一になったところで50℃に昇温し、更に撹拌しながら、イソホロンジイソシアネート(イソシアネート基当量=111.15g/eq.)7.4gを添加し約3時間反応を行った。次いで、この反応物を室温まで冷却してから、これに反応型難燃剤(水酸基当量162、三光社製「HCA−HQ」、リン含有量9.5%)10.8gを添加し撹拌しながら150℃まで昇温し、約12時間反応を行った。FT−IRより2250cm−1のNCOピークの消失の確認を行った。NCOピーク消失の確認をもって反応の終点とみなし、反応物を室温まで降温してから100メッシュの濾布で濾過してエラストマー1を得た。
エラストマー1の性状は、粘度が1.5Pa・s(25℃、E型粘度計)、固形分が50質量%、数平均分子量が4093、ポリブタジエン構造部分の含有率が73.3質量%であった。
<合成例2:エラストマー2の合成>
反応容器にG−3000(2官能性ヒドロキシル基末端ポリブタジエン、数平均分子量=5047(GPC法)、ヒドロキシル基当量=1798g/eq.、固形分100質量%:日本曹達社製)50gと、イプゾール150(芳香族炭化水素系混合溶媒:出光石油化学社製)23.5gと、ジブチル錫ラウレート0.005gとを混合し均一に溶解させた。均一になったところで50℃に昇温し、更に撹拌しながら、イソホロンジイソシアネート(イソシアネート基当量=111.15g/eq.)7.4gを添加し約3時間反応を行った。次いで、この反応物を室温まで冷却してから、これに反応型難燃剤(水酸基当量249、大塚化学社製「SPH−100」、リン含有量12.5%)24.9gを添加し撹拌しながら150℃まで昇温し、約12時間反応を行った。FT−IRより2250cm−1のNCOピークの消失の確認を行った。NCOピーク消失の確認をもって反応の終点とみなし、反応物を室温まで降温してから100メッシュの濾布で濾過してエラストマー2を得た。
エラストマー2の性状は、粘度が2.5Pa・s(25℃、E型粘度計)、固形分が50質量%、数平均分子量が4940、ポリブタジエン構造部分の含有率が60.7質量%であった。
<合成例3:エラストマー3の合成>
反応容器にGI−3000(2官能性ヒドロキシル基末端水添ポリブタジエン、数平均分子量=5047(GPC法)、ヒドロキシル基当量=1851g/eq.、固形分100質量%:日本曹達社製)50gと、イプゾール150(芳香族炭化水素系混合溶媒:出光石油化学社製)23.5gと、ジブチル錫ラウレート0.005gとを混合し均一に溶解させた。均一になったところで50℃に昇温し、更に撹拌しながら、イソホロンジイソシアネート(イソシアネート基当量=111.15g/eq.)7.4gを添加し約3時間反応を行った。次いで、この反応物を室温まで冷却してから、これに反応型難燃剤(水酸基当量162、三光社製「HCA−HQ」、リン含有量9.5%)10.8gを添加し撹拌しながら150℃まで昇温し、約12時間反応を行った。FT−IRより2250cm−1のNCOピークの消失の確認を行った。NCOピーク消失の確認をもって反応の終点とみなし、反応物を室温まで降温してから100メッシュの濾布で濾過してエラストマー3を得た。
エラストマー3の性状は、粘度が1.9Pa・s(25℃、E型粘度計)、固形分が50質量%、数平均分子量が4180、ポリブタジエン構造部分の含有率が73.3質量%であった。
<合成例4:エラストマー4の合成>
反応容器にG−3000(2官能性ヒドロキシル基末端ポリブタジエン、数平均分子量=5167(GPC法)、ヒドロキシル基当量=1798g/eq.、固形分100質量%:日本曹達社製)50gと、イプゾール150(芳香族炭化水素系混合溶媒:出光石油化学社製)23.5gと、ジブチル錫ラウレート0.005gとを混合し均一に溶解させた。均一になったところで50℃に昇温し、更に撹拌しながら、イソホロンジイソシアネート(イソシアネート基当量=111.15g/eq.)7.4gを添加し約3時間反応を行った。次いで、この反応物を室温まで冷却してから、これにクレゾールノボラック型フェノール樹脂(水酸基当量117、DIC社製「KA−1160」)24.2gを添加し撹拌しながら150℃まで昇温し、約12時間反応を行った。FT−IRより2250cm−1のNCOピークの消失の確認を行った。NCOピーク消失の確認をもって反応の終点とみなし、反応物を室温まで降温してから100メッシュの濾布で濾過してエラストマー4を得た。
エラストマー4の性状は、粘度が3.9Pa・s(25℃、E型粘度計)、固形分が50質量%、数平均分子量が4890、ポリブタジエン構造部分の含有率が61.3質量%であった。
[樹脂ワニスの調製]
<実施例1>
上記で得られたエラストマー1 25部と、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(DIC社製「HP7200H」、エポキシ当量247)5部と、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(新日鐵化学社製「ZX1059」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂との1:1混合品、エポキシ当量約169)0.5部と、テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂(三菱化学社製「YX4000」、エポキシ当量190)1部と、リン原子含有化合物(大八化学社製「PX−200」、リン含有量8.7%)2部をメチルエチルケトン(MEK)10部に撹拌しながら加熱溶解させた。そこへ、トリアジン骨格含有クレゾールノボラック系硬化剤(DIC社製「LA−3018−50P」、水酸基当量151、不揮発成分50%の1−メトキシ−2−プロパノール溶液)1部、硬化促進剤(四国化成社製、1B2PZ(1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール)、不揮発成分5質量%のMEK溶液)10部と、(D)成分としてフェニルアミノシラン系カップリング剤(信越化学工業社製、「KBM573」)で表面処理された水酸化マグネシウム(堺化学社製「MGZ−6R」、平均粒径1.5μm、)16部と、リン原子含有化合物(三光社製「HCA−HQ」、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−10−ヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナンスレン−10−オキサイド、平均粒径2μm、リン含有量9.5%)4.5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1を作製した。
<実施例2>
実施例1において、エラストマー1をエラストマー2に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス2を作製した。
<実施例3>
実施例1において、エラストマー1をエラストマー3に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス3を作製した。
<実施例4>
実施例1において、フェニルアミノシラン系カップリング剤(信越化学工業社製、「KBM573」)で表面処理された水酸化マグネシウム(堺化学社製「MGZ−6R」、平均粒径1.5μm)16部を、フェニルアミノシラン系カップリング剤(信越化学工業社製、「KBM573」)で表面処理された水酸化アルミニウム(河合石灰工業社製「ALH−3L」、平均粒径4.5μm)16部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス4を作製した。
<実施例5>
実施例1において、リン原子含有化合物(大八化学社製「PX−200」、リン含有量8.7%)を添加しなかった。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス5を作製した。
<実施例6>
実施例1において、リン原子含有化合物(三光社製「HCA−HQ」、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−10−ヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナンスレン−10−オキサイド、平均粒径2μm)4.5部をリン原子含有化合物(大塚化学社製「SPH−100」、水酸基当量249、リン含有量12.5%)4部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス6を作製した。
<実施例7>
実施例1において、フェニルアミノシラン系カップリング剤(信越化学工業社製、「KBM573」)で表面処理された水酸化マグネシウム(堺化学社製「MGZ−6R」、平均粒径1.5μm、)の量を16部から12部に変え、さらにフェニルアミノシラン系カップリング剤(信越化学工業社製「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径1.0μm、アドマテックス社製「SOC4」)4部を混合させた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス7を作製した。
<実施例8>
実施例1において、フェニルアミノシラン系カップリング剤(信越化学工業社製、「KBM573」)で表面処理された水酸化マグネシウム(堺化学社製「MGZ−6R」、平均粒径1.5μm)の量を16部から40部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス8を作製した。
<比較例1>
実施例1において、トリアジン骨格含有クレゾールノボラック系硬化剤(DIC社製「LA−3018−50P」、水酸基当量151、不揮発成分50%の1−メトキシ−2−プロパノール溶液)の量を1部から10部に変え、リン原子含有化合物(三光社製「HCA−HQ」、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−10−ヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナンスレン−10−オキサイド、平均粒径2μm)を添加しなかった。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス9を作製した。
<比較例2>
実施例1において、エラストマー1をエラストマー4に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス10を作製した。
<比較例3>
実施例1において、フェニルアミノシラン系カップリング剤(信越化学工業社製、「KBM573」)で表面処理された水酸化マグネシウム(堺化学社製「MGZ−6R」、平均粒径1.5μm、)を、フェニルアミノシラン系カップリング剤(信越化学工業社製「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径1.0μm、アドマテックス社製「SOC4」)に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニス11を作製した。
下記表中の略語等は以下のとおりである。
エラストマー1:合成例1で合成したエラストマー
エラストマー2:合成例2で合成したエラストマー
エラストマー3:合成例3で合成したエラストマー
エラストマー4:合成例4で合成したエラストマー
HCA−HQ:10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−10−ヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナンスレン−10−オキサイド(三光社製、平均粒径2μm、リン含有量9.5%)
SPH−100:ホスファゼン化合物(大塚化学社製、水酸基当量249、リン含有量12.5%)
PX−200:芳香族縮合リン酸エステル(大八化学社製、リン含有量8.7%)
HP7200H:エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(DIC社製、エポキシ当量247)
ZX1059:エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(新日鐵化学社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂との1:1混合品、エポキシ当量約169)
YX4000:エポキシ樹脂、テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂(三菱化学社製、エポキシ当量190)
MGZ−6R:金属水和物、フェニルアミノシラン系カップリング剤(信越化学工業社製、「KBM573」)で表面処理された水酸化マグネシウム(堺化学社製、平均粒径1.5μm、)
ALH−3L:金属水和物、フェニルアミノシラン系カップリング剤(信越化学工業社製、「KBM573」)で表面処理された水酸化アルミニウム(河合石灰工業社製、平均粒径4.5μm)
SOC4:無機充填材、フェニルアミノシラン系カップリング剤(信越化学工業社製「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径1.0μm、アドマテックス社製)
LA−3018−50P:硬化剤、トリアジン骨格含有クレゾールノボラック系硬化剤(DIC社製、水酸基当量151、不揮発成分50%の1−メトキシ−2−プロパノール溶液)
1B2PZ:硬化促進剤(四国化成社製、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、不揮発成分5質量%のMEK溶液)
固形分中の(D)成分の含有量(質量%):樹脂組成物の不揮発成分を100質量%とした場合の(D)成分の含有量(質量%)を表す。
(D)成分及び/又は(E)成分を除く固形分中のリン原子の含有量(質量%):(D)成分を除いた樹脂組成物の不揮発成分を100質量%以上とした場合の樹脂組成物中に含まれるリン原子の含有量を表す(実施例1〜6、8、比較例1〜2)。(D)成分及び(E)成分を除いた樹脂組成物の不揮発成分を100質量%以上とした場合の樹脂組成物中に含まれるリン原子の含有量を表す(実施例7、比較例3)。
固形分中の(A)成分の含有量(質量%):樹脂組成物の不揮発成分を100質量%とした場合の(A)成分の含有量(質量%)を表す。
Figure 2018044044
(F)成分及び(G)成分を含有しない場合であっても、程度に差はあるものの上記実施例と同様の結果に帰着することを確認している。
100 半導体チップパッケージ
110 半導体チップ
120 封止層
130 再配線形成層(絶縁層)
140 導体層(再配線層)
150 ソルダーレジスト層
160 バンプ

Claims (15)

  1. (A)リン原子及びフェノール性水酸基を含有するエラストマー、(B)リン原子含有化合物(但し(A)成分に該当するエラストマーを除く)、(C)エポキシ樹脂、及び(D)金属水和物を含有する、樹脂組成物。
  2. (A)成分が、さらにポリブタジエン構造、ポリシロキサン構造、ポリ(メタ)アクリレート構造、ポリアルキレン構造、ポリアルキレンオキシ構造、ポリイソプレン構造、ポリイソブチレン構造、及びポリカーボネート構造から選択される1種以上の構造を有する、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. (D)成分が、水酸化マグネシウムである、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  4. (D)成分が、シランカップリング剤で処理されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  5. (A)成分が、リン原子及びフェノール性水酸基を有するリン化合物の残基を含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  6. (A)成分が、フェノール性水酸基を有するホスファゼン構造及び/又はフェノール性水酸基を有するホスファフェナントレン構造を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  7. (A)成分の数平均分子量(Mn)が、1,000〜1,000,000である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  8. 樹脂組成物中に含まれるリン原子の含有量が、無機充填材及び(D)成分を除いた樹脂組成物の不揮発成分を100質量%以上とした場合、1.5質量%以上である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  9. (D)成分の含有量が、樹脂組成物の不揮発成分を100質量%以上とした場合、25質量%〜70質量%である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  10. (A)成分の含有量が、樹脂組成物の不揮発成分を100質量%以上とした場合、10質量%〜50質量%である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  11. 支持体と、該支持体上に設けられた、請求項1〜10のいずれか1項に記載の樹脂組成物を含む樹脂組成物層と、を有する樹脂シート。
  12. 半導体チップパッケージの絶縁層用である、請求項11に記載の樹脂シート。
  13. 請求項1〜10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、回路基板。
  14. 請求項13に記載の回路基板上に、半導体チップが搭載された、半導体チップパッケージ。
  15. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の樹脂組成物、または請求項11又は12に記載の樹脂シートにより封止された半導体チップを含む半導体チップパッケージ。
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