JP2019182891A - 樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
(B)活性エステル系硬化剤、及び
(C)環状アミノ基で置換されたピリジン、を含有する樹脂組成物。
[2] (C)成分における環状アミノ基が、ピリジン環の4位に結合している、[1]に記載の樹脂組成物。
[3] (C)成分における環状アミノ基が、飽和環状アミノ基である、[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4] (C)成分における環状アミノ基が、5員環又は6員環の環状アミノ基である、[1]〜[3]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[5] さらに、(D)無機充填材を含有する、[1]〜[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[6] (D)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、50質量%以上である、[5]に記載の樹脂組成物。
[7] 絶縁用途に用いる、[1]〜[6]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[8] 絶縁層形成用である、[1]〜[7]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[9] 導体層を形成するための絶縁層形成用である、[1]〜[8]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[10] 半導体チップの封止用である、[1]〜[7]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含む、樹脂シート。
[12] [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、プリント配線板。
[13] [12]に記載のプリント配線板を含む、半導体装置。
本発明の樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)活性エステル硬化剤、及び(C)環状アミノ基で置換されたピリジンを含有する。(C)環状アミノ基で置換されたピリジンを樹脂組成物に含有させることで、HAST試験後においても、銅箔等の導体層との間の密着性に優れる硬化物を得ることが可能となる。さらには、得られた硬化物は、通常メッキ導体層との間のピール強度、及びHAST試験前の銅箔等の導体層との間のピール強度にも優れる。
樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂を含有する。(A)エポキシ樹脂としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、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、シクロヘキサン型エポキシ樹脂、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種類単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
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、ポリスチレン換算の値として測定できる。
樹脂組成物は、(B)活性エステル系硬化剤を含有する。(B)活性エステル系硬化剤は、1分子中に活性エステル基を1個以上有する活性エステル化合物である。
樹脂組成物は、(C)環状アミノ基で置換されたピリジンを含有する。この(C)成分は、ピリジンの1以上の水素原子を、環状アミノ基で置換した分子構造を有する。環状アミノ基は、環状でないアミノ基よりも電子供与性が優れることから、環状でないアミノ基を有する硬化促進剤よりもエポキシ樹脂の硬化促進効果が向上する。よって、樹脂組成物を硬化させる際、(A)エポキシ樹脂と(B)活性エステル系硬化剤との反応がより促進した状態で硬化でき、HAST試験後においても、導体層との間の密着性を効果的に向上させることが可能となる。
樹脂組成物は、(D)無機充填材を含有し得る。無機充填材の材料としては、無機化合物を用いる。無機充填材の材料の例としては、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、ベーマイト、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、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、リン酸ジルコニウム、及びリン酸タングステン酸ジルコニ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。シリカとしては、例えば、無定形シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ、中空シリカ等が挙げられる。また、シリカとしては、球状シリカが好ましい。(D)無機充填材は、1種類単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
樹脂組成物は、(E)硬化剤を含有し得る。但し、(B)活性エステル系硬化剤は(E)硬化剤に含めない。(E)硬化剤としては、例えば、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、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、カルボジイミド系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤などが挙げられる。中でも、絶縁信頼性を向上させる観点から、(E)硬化剤は、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、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のいずれか1種以上であることが好ましく、フェノール系硬化剤及びカルボジイミド系硬化剤のいずれか1種以上であることがより好ましい。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。
樹脂組成物は、(F)熱可塑性樹脂を含有し得る。(F)成分としての熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。中でも、本発明の所望の効果を顕著に得る観点、並びに、表面粗さが小さく導体層との密着性に特に優れる絶縁層を得る観点から、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂が好ましい。また、熱可塑性樹脂は、1種類単独で用いてもよく、又は2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
樹脂組成物は、上述した成分以外に、任意の成分として、更に任意の添加剤を含んでいてもよい。このような添加剤としては、例えば、硬化促進剤((C)成分に該当するものは除く);有機充填材;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;難燃剤、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、密着性付与剤、着色剤等の樹脂添加剤;などが挙げられる。これらの添加剤は、1種類単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
樹脂組成物を100℃で30分間、その後180℃で30分間熱硬化させた硬化物は、メッキ導体層との間の密着性(ピール強度)に優れるという特性を示す。よって、前記の硬化物は、メッキ導体層とのピール強度に優れる絶縁層をもたらす。ピール強度としては、好ましくは0.3kgf/cm以上、より好ましくは0.4kgf/cm以上、さらに好ましくは0.5kgf/cm以上である。一方、ピール強度の上限値は特に限定されないが、2kgf/cm以下等とし得る。前記のピール強度の評価は、後述する実施例に記載の方法に従って測定することができる。
また、後述する多層プリント配線板において、多層プリント配線板の絶縁層を形成するための樹脂組成物(多層プリント配線板の絶縁層形成用樹脂組成物)、プリント配線板の層間絶縁層を形成するための樹脂組成物(プリント配線板の層間絶縁層形成用樹脂組成物)として好適に使用することができる。
(1)基材に仮固定フィルムを積層する工程、
(2)半導体チップを、仮固定フィルム上に仮固定する工程、
(3)半導体チップ上に封止層を形成する工程、
(4)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、
(5)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、絶縁層としての再配線形成層を形成する工程、及び
(6)再配線形成層上に、導体層としての再配線層を形成する工程
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で形成された樹脂組成物層を含む。
本発明のプリント配線板は、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。
(I)内層基板上に、樹脂シートの樹脂組成物層が内層基板と接合するように積層する工程
(II)樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する工程
本発明の半導体装置は、本発明のプリント配線板を含む。本発明の半導体装置は、本発明のプリント配線板を用いて製造することができる。
<ピール強度測定用サンプルの調製>
(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0.4mm、パナソニック社製R1515A)の両面をマイクロエッチング剤(メック社製メックエッチボンド「CZ−8101」)にて1μmエッチングして銅表面の粗化処理を行った。
実施例及び比較例で作製した樹脂シートを、バッチ式真空加圧ラミネーター(名機社製MVLP−500)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で圧着することにより行った。
ラミネートされた樹脂シートを、100℃、30分続けて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。
絶縁層を形成した内層回路基板から支持体であるポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離した後、膨潤液である、アトテックジャパン社製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・セキュリガントP(グリコールエーテル類、水酸化ナトリウムの水溶液)に、60℃で10分間浸漬させた。次に粗化液として、アトテックジャパン社製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、80℃で20分間浸漬させた。最後に中和液として、アトテックジャパン社製のリダクションショリューシン・セキュリガントP(硫酸の水溶液)に40℃で5分間浸漬させた。その後80℃で30分乾燥した。
この内層回路基板を、PdCl2を含む無電解メッキ用溶液に40℃で5分間浸漬させ、次に無電解銅メッキ液に25℃で20分間浸漬させた。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、30μmの厚さで導体層を形成した。次に、アニール処理を200℃にて60分間行った。この基板を評価基板とした。
評価基板の導体層に、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(ティー・エス・イー社製、オートコム型試験機 AC−50C−SL)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)を測定した。
<銅箔引き剥がし強度の測定用サンプルの調製>
(1)銅箔の下地処理
三井金属鉱山社製「3EC−III」(電界銅箔、35μm)の光沢面をマイクロエッチング剤(メック社製メックエッチボンド「CZ−8101」)に浸漬して銅表面に粗化処理(Ra値=1μm)を行い、さらに防錆処理(CL8300)を施した。さらに、130℃のオーブンで30分間加熱処理した。この銅箔をCZ銅箔という。
実施例及び比較例で作製した各樹脂シートを、バッチ式真空加圧ラミネーター(名機社製「MVLP-500」)を用いて、樹脂組成物層が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、基板の厚さ0.4mm、パナソニック社製「R1515A」)と接合するように、前記の積層板の両面にラミネート処理した。ラミネート処理は、30秒間減圧して気圧を13hPa以下とした後、100℃、圧力0.74MPaで30秒間圧着することにより行った。ラミネート処理された樹脂シートから支持体であるポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離した。その樹脂組成物層上に、CZ銅箔の処理面を、上記と同様の条件でラミネートした。そして、200℃、90分の硬化条件で樹脂組成物層を硬化して絶縁層を形成することで、サンプルを作製した。
作製したサンプルを150×30mmの小片に切断した。小片の銅箔部分に、カッターを用いて幅10mm、長さ100mmの部分の切込みをいれて、銅箔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−50C−SL」)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に準拠して測定した。
作製したサンプルを、高度加速寿命試験装置(楠本化成社製「PM422」)を用いて、130℃、85%RHの条件で100時間の加速環境試験を実施した。その後、密着性1の測定と同様に、銅箔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−50C−SL」)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に準拠して測定した。
<無機充填材の平均粒径の測定方法>
無機充填材100mg、及びメチルエチルケトン10gをバイアル瓶に秤取り、超音波にて10分間分散した。レーザー回折式粒径分布測定装置(堀場製作所社製「LA−960」)を使用して、使用光源波長を青色および赤色とし、フローセル方式で無機充填材の粒径分布を体積基準で測定した。得られた粒径分布から、メディアン径として、無機充填材の平均粒径を算出した。
BET全自動比表面積測定装置(マウンテック社製Macsorb HM−1210)を使用して、試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて比表面積を算出することで無機充填材の比表面積を測定した。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製「828US」、エポキシ当量約180)10部、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬社製「NC3000L」、エポキシ当量約269)20部、ビキシレノール型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)10部、フェノキシ樹脂(三菱ケミカル社製「YL7553BH30」、固形分30質量%のMEKとシクロヘキサノンの1:1溶液)10部を、ソルベントナフサ25部に撹拌しながら加熱溶解させた。室温にまで冷却後、そこへトリアジン骨格含有フェノール系硬化剤(DIC社製「LA−3018−50P」、水酸基当量約151の固形分50%の2-メトキシプロパノール溶液)10部、活性エステル型硬化剤(DIC社製「HPC8000−65T」、活性基当量約223の不揮発分65質量%のトルエン溶液)40部、環状アミノ基が置換されたピリジン(4−ピロリジノピリジン、固形分5質量%の1−メトキシ−2−プロパノール溶液)8部、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0.5μm、比表面積11.2m2/g、アドマテックス社製「SOC2」)200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。
実施例1において、活性エステル型硬化剤(DIC社製「HPC8000−65T」、活性基当量約223の不揮発分65質量%のトルエン溶液)40部を、活性エステル型硬化剤(DIC社製「EXB9416−70BK」、活性基当量約330の不揮発分70質量%のメチルイソブチルケトン溶液)38部に変え、環状アミノ基が置換されたピリジン(4−ピロリジノピリジン、固形分5質量%の1−メトキシ−2−プロパノール溶液)の量を8部から12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、樹脂シートを作製した。
実施例1において、
1)ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬社製「NC3000L」、エポキシ当量約269)の量を20部から10部に変え、
2)ビキシレノール型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)10部を、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂(DIC社製「HP6000」、エポキシ当量約250)20部に変え、
3)さらに、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(DIC社製「HP7200HH」、エポキシ当量約283)5部を加えた。
以上の事項以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、樹脂シートを作製した。
実施例1において、さらにカルボジイミド系硬化剤(日清紡ケミカル社製「V−03」、活性基当量約216、固形分50質量%のトルエン溶液)12部を加えた。以上の事項以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、樹脂シートを作製した。
実施例1において、環状アミノ基が置換されたピリジン(4−ピロリジノピリジン、固形分5質量%の1−メトキシ−2−プロパノール溶液)8部を、環状アミノ基が置換されたピリジン(4−ピペリジノピリジン、固形分5質量%の1−メトキシ−2−プロパノール溶液)8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、樹脂シートを作製した。
実施例5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」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径0.5μm、比表面積11.2m2/g、アドマテックス社製「SOC2」)の量を200部から100部に変えた。以上の事項以外は、実施例5と同様にして樹脂ワニス、樹脂シートを作製した。
実施例6において、
1)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0.5μm、比表面積11.2m2/g、アドマテックス社製「SOC2」)100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」)で表面処理された球状シリカ(平均粒径0.3μm、比表面積30.7m2/g、電気化学工業社製「UFP−30」)81部に変え、
2)環状アミノ基が置換されたピリジン(4−ピペリジノピリジン、固形分5質量%の1−メトキシ−2−プロパノール溶液)の量を8部から12部に変え、
3)さらにカルボジイミド系硬化剤(日清紡ケミカル社製「V−03」、活性基当量約216、固形分50質量%のトルエン溶液)12部を加えた。
以上の事項以外は、実施例6と同様にして樹脂ワニス、樹脂シートを作製した。
実施例1において、環状アミノ基が置換されたピリジン(4−ピロリジノピリジン、固形分5質量%の1−メトキシ−2−プロパノール溶液)8部を、硬化促進剤(N,N−ジメチル−4−アミノピリジン(DMAP)、固形分5質量%のMEK溶液)8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、樹脂シートを作製した。
実施例1において、環状アミノ基が置換されたピリジン(4−ピロリジノピリジン、固形分5質量%の1−メトキシ−2−プロパノール溶液)8部を、硬化促進剤(4−ベンゾイルピリジン、固形分5質量%のMEK溶液)8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、樹脂シートを作製した。
実施例7において、環状アミノ基が置換されたピリジン(4−ピペリジノピリジン、固形分5質量%の1−メトキシ−2−プロパノール溶液)12部を、硬化促進剤(N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、固形分5質量%のMEK溶液)12部に変えた。以上の事項以外は、実施例7と同様にして樹脂ワニス、樹脂シートを作製した。
実施例7において、環状アミノ基が置換されたピリジン(4−ピペリジノピリジン、固形分5質量%の1−メトキシ−2−プロパノール溶液)12部を、硬化促進剤(4−ベンゾイルピリジン、固形分5質量%のMEK溶液)12部に変えた。以上の事項以外は、実施例7と同様にして樹脂ワニス、樹脂シートを作製した。
Claims (13)
- (A)エポキシ樹脂、
(B)活性エステル系硬化剤、及び
(C)環状アミノ基で置換されたピリジン、を含有する樹脂組成物。 - (C)成分における環状アミノ基が、ピリジン環の4位に結合している、請求項1に記載の樹脂組成物。
- (C)成分における環状アミノ基が、飽和環状アミノ基である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- (C)成分における環状アミノ基が、5員環又は6員環の環状アミノ基である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- さらに、(D)無機充填材を含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (D)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、50質量%以上である、請求項5に記載の樹脂組成物。
- 絶縁用途に用いる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 絶縁層形成用である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 導体層を形成するための絶縁層形成用である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 半導体チップの封止用である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 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含む、樹脂シート。
- 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、プリント配線板。
- 請求項12に記載のプリント配線板を含む、半導体装置。
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