JP2020172663A - 樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、本発明は以下の内容を含む。
〔2〕 前記(C)成分が、トリメチルインダン骨格を有する、〔1〕記載の樹脂組成物。
〔3〕 前記(C)成分が、1,1,3−トリメチルインダン骨格を有する、〔1〕又は〔2〕記載の樹脂組成物。
〔4〕 (C)成分の量が、樹脂組成物中の樹脂成分100質量%に対して、1質量%〜20質量%である、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
〔5〕 (D)無機充填材を含む、〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
〔6〕 (D)成分の量が、樹脂組成物中の不揮発成分100質量%に対して、50質量%以上である、〔5〕記載の樹脂組成物。
〔7〕 プリント配線板の絶縁層形成用樹脂組成物である、〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
〔8〕 支持体と、前記支持体上に設けられた〔1〕〜〔7〕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、接着フィルム。
〔9〕 シート状繊維基材と、前記シート状繊維基材に含浸された〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の樹脂組成物と、を有する、プリプレグ。
〔10〕 〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層を有する、プリント配線板。
〔11〕 〔10〕記載のプリント配線板を備える、半導体装置。
本発明の樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)活性エステル化合物、及び、(C)インダン骨格を有するポリイミド樹脂を含む。以下の説明において、「インダン骨格を有するポリイミド樹脂」を、「インダンポリイミド樹脂」と称することがある。この樹脂組成物は、プリント配線板の絶縁層形成用の樹脂組成物として好適であり、具体的には、プリント配線板の絶縁層形成用の材料として用いるのに適した範囲の最低溶融粘度を有する。そして、この樹脂組成物を用いることにより、誘電正接が低く且つ導体層との密着性が高い絶縁層を得ることができる。
(A)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などが挙げられる。
エポキシ当量は、1当量のエポキシ基を含む樹脂の質量であり、JIS K7236に従って測定しうる。
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しうる。具体的には、樹脂の重量平均分子量は、測定装置として島津製作所社製LC−9A/RID−6Aを、カラムとして昭和電工社製Shodex K−800P/K−804L/K−804Lを、移動相としてクロロホルム等を用いて、カラム温度を40℃にて測定し、標準ポリスチレンの検量線を用いて算出することができる。
(B)活性エステル化合物は、1分子中に1個以上の活性エステル基を有する化合物である。通常、このような(B)活性エステル化合物は、(A)エポキシ樹脂と反応して樹脂組成物を硬化させる硬化剤として機能できる。(B)活性エステル化合物を用いることにより、樹脂組成物の硬化物の誘電正接を低くでき、更に通常は、表面粗さの小さい絶縁層を得ることができる。
式(B1)において、kは、0又は1を示す。中でも、誘電正接を低下させ、耐熱性を向上させるという観点から、kは、0が好ましい。
式(B1)において、nは、繰り返し単位の平均数で、0.05〜2.5を示す。中でも、誘電正接を低下させ、耐熱性を向上させるという観点から、nは、0.25〜1.5が好ましい。
(C)インダンポリイミド樹脂は、インダン骨格を有するポリイミド樹脂である。インダン骨格は、下記式(C1)で表される炭素骨格である。(C)インダンポリイミド樹脂を(A)エポキシ樹脂及び(B)活性エステル化合物と組み合わせて含むことにより、本発明の樹脂組成物は、適切な範囲の最低溶融粘度を有しながら、誘電正接が低く且つ導体層との密着性が高い絶縁層を実現できるという所望の効果を得ることができる。
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(D)無機充填材を含みうる。(D)無機充填材を用いることにより、樹脂組成物の硬化物の熱膨張係数を小さくできるので、絶縁層のリフロー反りを抑制することができる。
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(E)有機充填材を含みうる。(E)有機充填材を用いることにより、樹脂組成物の硬化物の柔軟性を向上させられるので、絶縁層の伸び性を改善できる。
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(F)硬化促進剤を含みうる。(F)硬化促進剤を用いることにより、樹脂組成物を硬化させる際に硬化を促進できる。
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(B)活性エステル化合物以外の(G)硬化剤を含みうる。
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(H)熱可塑性樹脂を含みうる。
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(I)難燃剤を含みうる。(I)難燃剤としては、例えば、有機リン系難燃剤、有機系窒素含有リン化合物、窒素化合物、シリコーン系難燃剤、金属水酸化物等が挙げられる。(I)難燃剤としては、市販品を用いてもよく、例えば、三光社製の「HCA−HQ」、大八化学工業社製の「PX−200」等が挙げられる。また、(I)難燃剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で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、(J)任意の添加剤を含みうる。このような添加剤としては、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;増粘剤;消泡剤;レベリング剤;密着性付与剤;着色剤;等の樹脂添加剤が挙げられる。
前記の樹脂組成物は、プリント配線板の絶縁層の材料として用いるのに適した範囲の最低溶融粘度を有する。ここで、樹脂組成物の最低溶融粘度とは、樹脂組成物が溶融した際に樹脂組成物が呈する最低の粘度をいう。詳細には、一定の昇温速度で樹脂組成物を加熱して樹脂組成物を溶融させると、初期の段階は溶融粘度が温度上昇とともに低下し、その後、ある程度を超えると温度上昇とともに溶融粘度が上昇する。最低溶融粘度とは、斯かる極小点の溶融粘度をいう。
(B)活性エステル化合物は、一般に、極性が低い。また、(C)インダンポリイミド樹脂は、インダン骨格を有するために当該分子中に占める芳香環の割合が大きく、そのため、極性が小さい。よって、(B)活性エステル化合物と(C)インダンポリイミド樹脂とは、高い相溶性で良好に混ざることができる。したがって、樹脂組成物全体としての溶融粘度が低くなるので、前記のようにプリント配線板の絶縁層の材料として適した低い範囲の最低溶融粘度を有することができる。
樹脂組成物の硬化物の誘電正接は、空洞共振摂動法により、測定周波数5.8GHz、測定温度23℃の測定条件で、測定しうる。
(C)インダンポリイミド樹脂は、前記のように、インダン骨格を有するために当該分子中に占める芳香環の割合が大きく、そのため、極性が小さい。よって、この(C)インダンポリイミド樹脂を(A)エポキシ樹脂及び(B)活性エステル化合物を組み合わせて含む樹脂組成物の硬化物の極性は、小さくなる。このように極性が小さいので、樹脂組成物の硬化物の誘電正接を、低くできる。特に、(C)インダンポリイミド樹脂のインダン骨格にメチル基等の炭化水素基が結合していると、(C)インダンポリイミド樹脂の分子の炭素数が大きくなり、極性をより小さくできるので、樹脂組成物の硬化物の誘電正接を特に低くできる。
(C)インダンポリイミド樹脂は、インダン骨格を有するので、通常、剛性が高い。また、(C)インダンポリイミド樹脂は、(A)エポキシ樹脂及び(B)活性エステル化合物と良好に混合できる。よって、樹脂組成物の硬化物は、機械的強度が高い。したがって、樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層と導体層との界面近傍部分において、樹脂組成物の硬化物は破壊され難い。そのため、樹脂組成物の硬化物の破損による導体層の剥離が生じ難いので、絶縁層と導体層との密着性を高くできる。
樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度は、熱機械分析装置を用いた引張加重法(JIS K7197)により、測定しうる。
絶縁層の表面の算術平均粗さは、非接触型表面粗さ計(例えば、ビーコインスツルメンツ社製「WYKO NT3300」)により、測定しうる。
本発明の樹脂組成物を用いることにより、接着フィルムを得ることができる。この接着フィルムは、支持体と、該支持体上に設けられた前記樹脂組成物を含む樹脂組成物層とを有する。
本発明の樹脂組成物を用いることにより、プリプレグを得ることができる。このプリプレグは、シート状繊維基材と、前記シート状繊維基材に含浸された前記樹脂組成物と、を有する。
本発明の樹脂組成物を用いることにより、プリント配線板を得ることができる。このプリント配線板は、前記樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層を有する。
(I)内層基板上に、接着フィルムを、該接着フィルム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、プリント配線板を備える。半導体装置は、プリント配線板を用いて製造できる。
環流冷却器を連結した水分定量受器、窒素導入管、及び攪拌器を備えた、500mLのセパラブルフラスコを用意した。このフラスコに、4,4’−オキシジフタル酸無水物(ODPA)20.3g、γ−ブチロラクトン200g、トルエン20g、及び、5−(4−アミノフェノキシ)−3−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,3−トリメチルインダン29.6gを加えて、窒素気流下で45℃にて2時間攪拌して、反応を行った。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製「828US」、エポキシ当量約180)30部、及び、ビフェニル型エポキシ樹脂(日本化薬社製「NC3000H」、エポキシ当量約269)30部を、ソルベントナフサ55部に撹拌しながら加熱溶解させ、その後、室温にまで冷却して、混合溶液を得た。
実施例1において、ロール分散物に、トリアジン骨格含有フェノール系硬化剤の溶液(DIC社製「LA−3018−50P」、水酸基当量約151、固形分50%の2−メトキシプロパノール溶液)14部を、さらに混合した。以上の事項以外は、実施例1と同様にして、樹脂ワニス及び接着フィルムの製造を行った。
実施例2において、ビフェニル型エポキシ樹脂(日本化薬社製「NC3000H」、エポキシ当量約269)30部を、ナフトール型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学社製「ESN475V」、エポキシ当量332)30部に変更した。以上の事項以外は、実施例2と同様にして、樹脂ワニス及び接着フィルムの製造を行った。
実施例2において、ビフェニル型エポキシ樹脂(日本化薬社製「NC3000H」、エポキシ当量約269)30部を、ビキシレノール型エポキシ樹脂(三菱化学社製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)30部に変更した。以上の事項以外は、実施例2と同様にして、樹脂ワニス及び接着フィルムの製造を行った。
実施例2において、合成例1で合成したポリイミド樹脂を含むワニス(固形分20質量%のγ−ブチロラクトン溶液)60部を、合成例1で合成したポリイミド樹脂を含むワニス(固形分20質量%のγ−ブチロラクトン溶液)30部及びフェノキシ樹脂を含む溶液(三菱化学社製「YX6954BH30」、固形分30質量%の溶液、溶媒はMEKとシクロヘキサノンの1:1混合溶媒)20部に変更した。以上の事項以外は、実施例2と同様にして、樹脂ワニス及び接着フィルムの製造を行った。
実施例1において、合成例1で合成したポリイミド樹脂を含むワニス(固形分20質量%のγ−ブチロラクトン溶液)60部を、フェノキシ樹脂(三菱化学社製「YX6954BH30」、固形分30質量%の溶液、溶媒はMEKとシクロヘキサノンの1:1混合溶媒)40部に変更した。以上の事項以外は、実施例1と同様にして、樹脂ワニス及び接着フィルムの製造を行った。
実施例1において、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、アドマテックス社製「SO−C2」)の量を、109部に変更した。また、活性エステル化合物の溶液(DIC社製「HPC−8000−65T」、活性エステル化合物の活性基当量約223、不揮発成分65質量%のトルエン溶液)の量を、48部に変更した。さらに、合成例1で合成したポリイミド樹脂を含むワニス(固形分20質量%のγ−ブチロラクトン溶液)60部を、テトラカルボン酸とダイマー酸ジアミンとを反応させて得られるポリイミド樹脂の溶液(荒川化学工業社製「PIAD200」、固形分30質量%の溶液、溶媒はシクロヘキサノンとジメチルグリコールとメチルシクロヘキサンの混合溶媒)433部に変更した。以上の事項以外は、実施例1と同様にして、樹脂ワニス及び接着フィルムの製造を行った。
上述した実施例及び比較例で製造した接着フィルムを、下記の方法によって評価した。
(1)内層回路基板の下地処理:
内層回路としての銅箔を両面に有する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」)を、内層回路基板として用意した。この内層回路基板の両面を、エッチング剤(メック社製「CZ8101」)を用いて、銅エッチング量1μmにてエッチングして、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接着フィルムを、バッチ式真空加圧ラミネーター(名機製作所社製「MVLP−500」)を用いて、樹脂組成物層が内層回路基板と接合するように、内層回路基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以下に調整した後、100℃、圧力0.74MPaにて30秒間圧着することにより、行った。
内層回路基板と接着フィルムとのラミネート処理の後で、100℃で30分間、次いで180℃で30分間の条件で樹脂組成物層を熱硬化して、絶縁層を形成した。その後、支持体を剥離して、絶縁層を露出させた。これにより、絶縁層、内層回路基板及び絶縁層をこの順に備える複層基板を得た。
露出した絶縁層を有する前記の複層基板を、膨潤液(アトテックジャパン社製「スエリングディップ・セキュリガントP」、ジエチレングリコールモノブチルエーテル含有の水酸化ナトリウム水溶液)に60℃で10分間浸漬し、次いで、酸化剤(アトテックジャパン社製「コンセントレート・コンパクトCP」、過マンガン酸カリウム濃度約6質量%、水酸化ナトリウム濃度約4質量%の水溶液)に80℃で20分間浸漬し、その後、中和液(アトテックジャパン社製「リダクションソリューション・セキュリガントP」、硫酸ヒドロキシルアミン水溶液)に40℃で5分間浸漬した。その後、80℃で30分間乾燥させて、表面に粗化処理を施された複層基板を得た。粗化処理を施されたこの複層基板を、以下「評価基板a」と称することがある。
セミアディティブ法に従って、評価基板aの絶縁層の粗化面に、導体層を形成した。具体的には、下記の操作を行った。
粗化処理を施された複層基板(即ち、評価基板a)を、PdCl2を含む無電解メッキ液に、40℃で5分間浸漬した。その後、この複層基板を、無電解銅メッキ液に、25℃で20分間浸漬した。次いで、この複層基板に、150℃にて30分間加熱するアニール処理を施した。その後、この複層基板の表面に、エッチングレジストを形成し、エッチングによりパターン形成を行った。その後、硫酸銅電解メッキを行い、厚さ30μmの導体層を形成した。その後、200℃にて60分間加熱するアニール処理を施して、導体層を有する「評価基板b」を得た。
評価基板aの表面の無作為に選んだ10点の算術平均粗さRaの平均値を、当該評価基板aの算術平均粗さRaとして測定した。各点での算術平均粗さRaの測定は、非接触型表面粗さ計(ビーコインスツルメンツ社製「WYKO NT3300」)を用いて、VSIコンタクトモード、50倍レンズにより、測定範囲を121μm×92μmとして、行った。
絶縁層と導体層のピール強度の測定は、評価基板bについて、日本工業規格(JIS C6481)に準拠して行った。具体的には、下記の手順によって行った。
評価基板bの導体層に、幅10mm、長さ100mmの矩形部分を囲むように切込みをいれた。この矩形部分の長手方向の一端を剥がして、つかみ具で掴んだ。室温中にて、50mm/分の速度で、垂直方向につかみ具を引っ張って、前記の矩形部分の長さ35mmを引き剥がし、この引き剥がした時の荷重(kgf/cm)をピール強度として測定した。前記の測定には、引っ張り試験機(TSE社製「AC−50C−SL」)を使用した。
実施例及び比較例で作製した接着フィルムにおける樹脂組成物層の溶融粘度を、動的粘弾性測定装置(ユー・ビー・エム社製「Rheosol−G3000」)を使用して測定した。この測定は、樹脂組成物層から採取した1gの試料について、直径18mmのパラレルプレートを使用して、行った。測定条件は、開始温度60℃から200℃まで、昇温速度5℃/分、測定温度間隔2.5℃、振動1Hz/degとした。得られた溶融粘度の測定値から、最低溶融粘度を求めた。
実施例及び比較例で作製した接着フィルムを、200℃にて90分間加熱して、樹脂組成物層を熱硬化させた。その後、支持体を剥離して、樹脂組成物層を硬化させた硬化物を得た。この硬化物を、以下「評価用硬化物c」と称することがある。
評価用硬化物cから、幅2mm、長さ80mmの試験片を切り取った。この試験片2個について誘電正接を測定し、その測定値の平均を絶縁層の誘電正接として求めた。前記の試験片の誘電正接の測定は、測定装置(アジレントテクノロジーズ社製「HP8362B」)を用いて、空洞共振摂動法により、測定周波数5.8GHz、測定温度23℃にて、行った。
上述した実施例及び比較例の結果を、下記の表に示す。下記の表において、略称の意味は、下記のとおりである。
828US:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製「828US」)。
NC3000H:フェニル型エポキシ樹脂(日本化薬社製「NC3000H」)。
ESN475V:ナフトール型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学社製「ESN475V」)。
YX4000HK:ビキシレノール型エポキシ樹脂(三菱化学社製「YX4000HK」)。
HPC−8000−65T:活性エステル化合物(DIC社製「HPC−8000−65T」)。
LA3018−50P:トリアジン骨格含有フェノール系硬化剤の溶液(DIC社製「LA−3018−50P」)。
PIAD200:テトラカルボン酸とダイマー酸ジアミンとを反応させて得られるポリイミド樹脂(荒川化学工業社製「PIAD200」)。
YX6954BH30:フェノキシ樹脂(三菱化学社製「YX6954BH30」)。
SO−C2: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(アドマテックス社製「SO−C2」)。
EXL−2655:メタクリルブタジエンスチレンゴム粒子(ダウ・ケミカル日本社製「EXL−2655」)。
DMAP:4−ジメチルアミノピリジン。
無機充填材含有率:樹脂組成物中の不揮発成分100質量%に対する無機充填材の割合。
Ra:評価基板aの表面の算術平均粗さ。
実施例1の樹脂組成物と比較例1の樹脂組成物とは、(A)エポキシ樹脂及び(B)活性エステル化合物と組み合わせて用いる熱可塑性樹脂の種類以外は、同じ組成を有する。このうち、熱可塑性樹脂として(C)インダンポリイミド樹脂を用いていない比較例1では、最低溶融粘度は良好な範囲にあるが、導体層のピール強度が低く、更には誘電正接が大きい。これに対し、熱可塑性樹脂として(C)インダンポリイミド樹脂を用いた実施例1では、最低溶融粘度は良好な範囲にあり、導体層のピール強度が大きく、且つ、誘電正接を効果的に低くできている。よって、これら実施例1及び比較例1の結果から、(A)エポキシ樹脂及び(B)活性エステル化合物に対して(C)インダンポリイミド樹脂を組み合わせることによって、誘電正接が低く且つ導体層との密着性が高い絶縁層を得ることができ、最低溶融粘度が適切な範囲にある樹脂組成物を実現できることが確認された。
Claims (1)
- (A)エポキシ樹脂、(B)活性エステル化合物、及び、(C)インダン骨格を有するポリイミド樹脂、を含む樹脂組成物。
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