JP2021070795A - 樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] (A)磁性粉体、
(B−1)固形樹脂、
(B−2)液状樹脂、及び
(C)融点が120℃以上245℃以下の硬化促進剤、を含み、
樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合の(B−1)成分の含有量をb1とし、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合の(B−2)成分の含有量をb2としたとき、b1/b2が0.15以上0.45以下である、樹脂組成物。
[2] (B−1)成分が、固形エポキシ樹脂を含む、[1]に記載の樹脂組成物。
[3] (B−2)成分が、液状エポキシ樹脂を含む、[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4] (C)成分が、トリアジン骨格を有する、[1]〜[3]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[5] (A)成分が、軟磁性粉体である、[1]〜[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[6] (A)成分が、酸化鉄粉である、[1]〜[5]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[7] 酸化鉄粉が、Ni、Cu、Mn、及びZnから選ばれる少なくとも1種を含むフェライトである、[6]に記載の樹脂組成物。
[8] (A)成分が、Fe−Mn系フェライト、及びFe−Mn−Zn系フェライトから選ばれる少なくとも1種である、[1]〜[7]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[9] (A)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたとき、60質量%以上である、[1]〜[8]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[10] インダクタ素子形成用である、[1]〜[9]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[11] ペースト状である、[1]〜[10]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[12] スルーホール充填用である、[1]〜[11]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[13] 支持体と、該支持体上に設けられた、[1]〜[12]のいずれかに記載の樹脂組成物で形成された樹脂組成物層とを含む、磁性シート。
[14] スルーホールを有する基板と、前記スルーホールに充填した、[1]〜[12]のいずれかに記載の樹脂組成物の硬化物と、を有する回路基板。
[15] [1]〜[12]のいずれかに記載の樹脂組成物の硬化物である磁性層を含む、回路基板。
[16] [14]又は[15]に記載の回路基板を含む、インダクタ基板。
本発明の樹脂組成物は、(A)磁性粉体、(B−1)固形樹脂、(B−2)液状樹脂、及び(C)融点が120℃以上245℃以下の硬化促進剤、を含み、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合の(B−1)成分の含有量をb1とし、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合の(B−2)成分の含有量をb2としたとき、b1/b2が0.15以上0.45以下である。
樹脂組成物は、(A)成分として(A)磁性粉体を含有する。(A)磁性粉体を樹脂組成物に含有させることでその硬化物の比透磁率を向上させることが可能となる。(A)磁性粉体は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。
なお、本発明において、樹脂組成物中の各成分の含有量は、別途明示のない限り、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたときの値である。一般に、樹脂組成物中の(A)磁性粉体の含有量が高くなるほど、本発明の課題である、デスミア耐性の低下、磁性層と導体層との密着性の低下、及びリフロー処理後の導体層の膨れの発生が顕著になるが、本発明の樹脂組成物においては、上記のように(A)磁性粉体の含有量が多くても、デスミア耐性及び磁性層と導体層との間の密着性が向上し、さらにはリフロー処理後の導体層の膨れが抑制された硬化物を得ることが可能である。
樹脂組成物は、(B−1)成分として(B−1)固形樹脂、及び(B−2)成分として(B−2)液状樹脂を含有する。(B−1)固形樹脂及び(B−2)液状樹脂を所定の含有比率となるように併用することで、デスミア耐性及び密着性が向上し、リフロー処理後の導体層に膨れが抑制されることが可能となる。さらには保存安定性に優れるようになる。
樹脂組成物は、(C)成分として融点が120℃以上245℃以下の硬化促進剤を含む。一般に、硬化促進剤は(B)樹脂とは反応しないが、(B)樹脂の硬化を促進させる。(C)融点が120℃以上245℃以下の硬化促進剤を樹脂組成物に含有させることで、(B)樹脂の硬化を効果的に進行させるとともに、デスミア耐性及び保存安定性に優れ、リフロー後の膨れの発生を抑制することが可能となる。
樹脂組成物は、さらに必要に応じて、(D)その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、熱可塑性樹脂、保存安定性向上のためのホウ酸トリエチル等の硬化遅延剤、分散剤、無機充填材(但し、磁性粉体に該当するものは除く)、硬化促進剤(但し(C)成分に該当するものは除く)、難燃剤、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、並びに増粘剤、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。
樹脂組成物は、例えば、配合成分を、3本ロール、回転ミキサーなどの撹拌装置を用いて撹拌する方法によって製造できる。
樹脂組成物は、(B−1)成分及び(B−2)成分が所定の比率となるように含有し、さらに(C)成分を組み合わせて含有するので、通常は保存安定性に優れるという特性を示す。樹脂組成物の作製直後の25±2℃における粘度Aを、E型粘度計を用いて測定する。次に樹脂組成物を3日間静置した後の25±2℃における粘度Bを、E型粘度計を用いて測定し、粘度A/粘度Bを求める。粘度A/粘度Bは、好ましくは1.0以上であり、好ましくは1.5以下である。保存安定性の評価は、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。
磁性シートは、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とを含む。
第1実施形態の回路基板は、スルーホールを有する基板と、前記スルーホールに充填した、本発明の樹脂組成物の硬化物とを含む。また、第2実施形態の回路基板は、磁性シートの樹脂組成物層の硬化物により形成された磁性層を含む。以下、回路基板の製造方法の第1実施形態及び第2実施形態について説明する。但し、本発明に係る回路基板の製造方法は、以下に例示する第1及び第2実施形態に限定されない。
第1実施形態の回路基板は、例えば、下記の工程(1)〜(5)を含む製造方法によって製造する。第1実施形態では、樹脂組成物を用いて磁性層を形成することが好ましく、ペースト状の樹脂組成物を用いて磁性層を形成することがより好ましい。
(1)スルーホールを有する基板のスルーホールに樹脂組成物を充填する工程、
(2)該樹脂組成物を熱硬化させ、硬化物を得る工程、
(3)硬化物又は樹脂組成物の表面を研磨する工程
(4)硬化物を粗化処理する工程、及び
(5)硬化物を粗化処理した面に導体層を形成する工程、を含む。
本発明の回路基板の製造方法は、工程(1)〜(5)の順で行ってもよく、工程(3)の後に工程(2)を行ってもよい。
工程(1)を行うにあたって、樹脂組成物を準備する工程を含んでいてもよい。樹脂組成物は、上記において説明したとおりである。
工程(2)では、スルーホール14内に樹脂組成物30aを充填後、樹脂組成物30aを熱硬化して、図5に一例を示すように、スルーホール14内に硬化物層(磁性層)30を形成する。樹脂組成物30aの熱硬化条件は、樹脂組成物30aの組成や種類によっても異なるが、硬化温度は好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上、さらに好ましくは150℃以上であり、好ましくは245℃以下、より好ましくは220℃以下、さらに好ましくは200℃以下である。樹脂組成物30aの硬化時間は、好ましくは5分以上、より好ましくは10分以上、さらに好ましくは15分以上であり、好ましくは120分以下、より好ましくは100分以下、さらに好ましくは90分以下である。
工程(3)では、図6に一例を示すように、コア基板10から突出又は付着している余剰の磁性層30を研磨することにより除去し、平坦化する。研磨方法としては、コア基板10から突出又は付着している余剰の磁性層30を研磨することができる方法を用いることができる。このような研磨方法としては、例えば、バフ研磨、ベルト研磨等が挙げられる。市販されているバフ研磨装置としては石井表記社製「NT−700IM」等が挙げられる。
工程(4)では、工程(3)にて研磨した面を粗化処理(デスミア処理)する。粗化工程の手順、条件は特に限定されず、多層プリント配線板の製造方法に際して通常使用される公知の手順、条件を採用することができる。粗化工程として、例えば、膨潤液による膨潤処理、酸化剤による粗化処理、中和液による中和処理をこの順に実施することにより第1磁性層32を粗化処理することができる。
工程(5)では、図7に一例を示すように、磁性層30の研磨面、及びコア基板上に導体層40を形成する。さらに、導体層40を形成後、図8に一例を示すように、エッチング等の処理により導体層40、第1金属層12、第2金属層13、及びめっき層20の一部を除去してパターン導体層41を形成してもよい。図7では、導体層40はコア基板10の両面に形成されているが、導体層40は、コア基板10の一方の面のみに形成してもよい。
第2実施形態の回路基板は、樹脂組成物の硬化物により形成された磁性層を含む。第2実施形態では、磁性シートを用いて磁性層を形成することが好ましい。以下、製品基板の製造方法の第2実施形態について説明する。第1実施形態と説明が重複する箇所は適宜説明を省略する。
(A)磁性シートを、樹脂組成物層が内層基板と接合するように内層基板に積層し、磁性層を形成する工程、
(B)磁性層に穴あけ加工を行う工程、
(C)磁性層の表面を粗化処理する工程、及び
(D)磁性層の研磨した面に導体層を形成する工程、を含む。
工程(A)は、磁性シートを、樹脂組成物層が内層基板と接合するように内層基板に積層し、磁性層を形成する工程である。工程(A)の一実施形態として、磁性シートを、樹脂組成物層が内層基板と接合するように内層基板に積層し、樹脂組成物層を熱硬化して磁性層を形成する。
工程(B)において、図11に一例を示すように、第1磁性層320に穴あけ加工をし、ビアホール360を形成する。ビアホール360は、第1導体層420と、後述する第2導体層440とを電気的に接続するための経路となる。ビアホール360の形成は、磁性層の形成に使用した樹脂組成物の組成等に応じて、例えば、ドリル、レーザー、プラズマ等を使用して実施してよい。ホールの寸法や形状は、プリント配線板のデザインに応じて適宜決定してよい。
工程(C)において、ビアホールを形成した磁性層の表面を粗化処理する。工程(C)における粗化処理としては、第1実施形態の「<工程(4)>」欄において説明したとおりである。
工程(D)では、図12に一例を示すように、第1磁性層320上に、第2導体層440を形成する。
インダクタ基板は、本発明の回路基板を含む。このようなインダクタ基板は、第1実施形態の回路基板の製造方法により得られた回路基板を含む場合、前記の樹脂組成物の硬化物の周囲の少なくとも一部に導体によって形成されたインダクタパターンを有する。このようなインダクタ基板は、例えば特開2016−197624号公報に記載のものを適用できる。
軟磁性粉体a(「M05S」、Fe−Mn系フェライト、パウダーテック社製)を80質量部に対して、液状樹脂a(「ZX−1059」、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、新日鉄住金化学社製)を5質量部、液状樹脂b(「EP−4088S」、ジシクロペンタジエン型脂肪族エポキシ樹脂、ADEKA社製)を5質量部、液状樹脂c(「JER−630」、多官能エポキシ樹脂、三菱ケミカル社製)を2質量部、固形樹脂a(「NC−3000−L」、ビフェニル型芳香族エポキシ樹脂、日本化薬社製)を3質量部、硬化促進剤a(「C11Z−A」、融点192℃、トリアジン骨格を有する硬化促進剤、四国化成社製)を2質量部加え、高速回転ミキサーで均一に分散し樹脂組成物1を得た。
実施例1において、固形樹脂a(「NC−3000−L」、ビフェニル型芳香族エポキシ樹脂、日本化薬社製)の量を3質量部から2質量部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂組成物2を得た。
実施例1において、固形樹脂a(「NC−3000−L」、ビフェニル型芳香族エポキシ樹脂、日本化薬社製)の量を3質量部から5質量部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂組成物3を得た。
実施例1において、固形樹脂a(「NC−3000−L」、ビフェニル型芳香族エポキシ樹脂、日本化薬社製)3質量部を、固形樹脂b(「NC−3100」、ビフェニル型エポキシ樹脂、日本化薬社製)3質量部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂組成物4を得た。
実施例1において、固形樹脂a(「NC−3000−L」、ビフェニル型芳香族エポキシ樹脂、日本化薬社製)3質量部を、固形樹脂c(「SN−485」、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、日鉄ケミカル&マテリアル社製)3質量部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂組成物5を得た。
実施例1において、
固形樹脂a(「NC−3000−L」、ビフェニル型芳香族エポキシ樹脂、日本化薬社製)の量を3質量部から1.5質量部に変え、
さらに固形樹脂c(「SN−485」、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、日鉄ケミカル&マテリアル社製)1.5質量部を用いた。
以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂組成物6を得た。
実施例1において、軟磁性粉体a(「M05S」、Fe−Mn系フェライト、パウダーテック社製)80質量部を、軟磁性粉体b(「MZ05」、Fe−Mn−Zn系フェライト、パウダーテック社製)80質量部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂組成物7を得た。
実施例1において、軟磁性粉体a(「M05S」Fe−Mn系フェライト、パウダーテック社製)80質量部を、軟磁性粉体c(「AW2−08」、Fe−Si系フェライト、エプソンアトミックス社製)80質量部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂組成物8を得た。
実施例5において、硬化促進剤a(「C11Z−A」、融点192℃、トリアジン骨格を有する硬化促進剤、四国化成社製)2質量部を、硬化促進剤b(「2E4MZ−A」、融点210℃、トリアジン骨格を有する硬化促進剤、四国化成社製)2質量部に変えた。以上の事項以外は実施例5と同様にして樹脂組成物9を得た。
実施例5において、硬化促進剤a(「C11Z−A」、融点192℃、トリアジン骨格を有する硬化促進剤、四国化成社製)2質量部を、硬化促進剤c(「VT」、融点240℃、トリアジン骨格を有する硬化促進剤、四国化成社製)2質量部に変えた。以上の事項以外は実施例5と同様にして樹脂組成物10を得た。
実施例5において、硬化促進剤a(「C11Z−A」、融点192℃、トリアジン骨格を有する硬化促進剤、四国化成社製)2質量部を、硬化促進剤d(「C11Z−CNS」、融点129℃、トリアジン骨格を有する硬化促進剤、四国化成社製)2質量部に変えた。以上の事項以外は実施例5と同様にして樹脂組成物11を得た。
実施例1において、
液状樹脂a(「ZX−1059」、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、新日鉄住金化学社製)の量を5質量部から7質量部に変え、
固形樹脂a(「NC−3000−L」、ビフェニル型芳香族エポキシ樹脂、日本化薬社製)の量を5質量部から1質量部に変えた。
以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂組成物12を得た。
実施例1において、
液状樹脂a(「ZX−1059」、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、新日鉄住金化学社製)の量を5質量部から3質量部に変え、
固形樹脂a(「NC−3000−L」、ビフェニル型芳香族エポキシ樹脂、日本化薬社製)の量を3質量部から5質量部に変えた。
以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂組成物13を得た。
実施例1において、
液状樹脂a(「ZX−1059」、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、新日鉄住金化学社製)の量を5質量部から8質量部に変え、
固形樹脂a(「NC−3000−L」、ビフェニル型芳香族エポキシ樹脂、日本化薬社製)3質量部を用いなかった。
以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂組成物14を得た。
実施例1において、硬化促進剤a(「C11Z−A」、融点192℃、トリアジン骨格を有する硬化促進剤、四国化成社製)2質量部を、硬化促進剤e(「2MZA−PW」、融点250℃、トリアジン骨格を有する硬化促進剤、四国化成社製)2質量に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂組成物15を得た。
実施例1において、硬化促進剤a(「C11Z−A」、融点192℃、トリアジン骨格を有する硬化促進剤、四国化成社製)2質量部を、硬化促進剤f(「1B2PZ」、融点40℃、硬化促進剤、四国化成社製)2質量に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂組成物16を得た。
作製直後の各樹脂組成物の温度を25±2℃に保ち、E型粘度計(東機産業社製「RE−80U」、3°×R9.7コーンロータ)を用いて、回転数が5rpmの条件にて粘度Aを測定した。
○:粘度A/粘度Bが1.0以上1.5以下。
×:粘度A/粘度Bが1.5を超える。
−評価基板の作製−
支持体として、表面に銅箔を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0.8mm、パナソニック社製「R1515A」)を用意した。この内層基板の表面の銅箔を、すべてエッチングして除去した。その後、190℃にて30分乾燥を行った。各樹脂組成物を上記支持体上に、乾燥後の樹脂組成物層の厚みが100μmとなるよう、ドクターブレードにて均一に塗布し、磁性シートを得た。得られた磁性シートを190℃で90分間加熱することにより樹脂組成物層を熱硬化し、シート状硬化物を得た。
シート状硬化物の熱硬化された磁性層を、非接触型表面粗さ計(ビーコインスツルメンツ社製、WYKONT3300)を用いて、Ra(10点平均粗さ)を求めた。
シート状硬化物を、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)に60℃で5分間浸漬し膨潤処理を行い、次に、アルカリ性酸化剤溶液(アトテックジャパン社製、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5分間浸漬し、磁性層表面の粗化処理を行い、最後に中和液(アトテックジャパン社製、リダクションショリューシン・セキュリガントP)に40℃で5分間浸漬し、中和処理を行った。その後、内層回路基板を水洗浄し、乾燥させることで、評価基板を得た。
デスミア処理後の磁性層を、非接触型表面粗さ計(ビーコインスツルメンツ社製、WYKONT3300)を用いて、Ra(10点平均粗さ)を求めた。
デスミア処理前のRaと、デスミア処理後のRaとの比(デスミア処理前のRa/デスミア処理後のRa)を粗面変化率として算出した。
評価基板の粗化処理された磁性層表面に無電解銅めっき薬液(アトテックジャパン社製)を使用し、無電解銅めっきプロセスを行った。無電解銅めっき層の厚さは1μmであった。その後、無電解銅めっき層上に電解銅めっきを行い、計30μm厚の導体層(銅層)を形成し、多層配線基板を得た。
○:膨れなし
△:端面でふくれあり
×:全面でふくれあり
11 支持基板
12 第1金属層
13 第2金属層
14 スルーホール
20 めっき層
30a 樹脂組成物
30 磁性層
40 導体層
41 パターン導体層
100 回路基板
200 内層基板
200a 第1主表面
200b 第2主表面
220 スルーホール
220a スルーホール内配線
240 外部端子
300 磁性部
310 磁性シート
320a 樹脂組成物層
320 第1絶縁層
330 支持体
340 第2絶縁層
360 ビアホール
360a ビアホール内配線
400 コイル状導電性構造体
420 第1導体層
420a ランド
440 第2導体層
Claims (16)
- (A)磁性粉体、
(B−1)固形樹脂、
(B−2)液状樹脂、及び
(C)融点が120℃以上245℃以下の硬化促進剤、を含み、
樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合の(B−1)成分の含有量をb1とし、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合の(B−2)成分の含有量をb2としたとき、b1/b2が0.15以上0.45以下である、樹脂組成物。 - (B−1)成分が、固形エポキシ樹脂を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
- (B−2)成分が、液状エポキシ樹脂を含む、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- (C)成分が、トリアジン骨格を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (A)成分が、軟磁性粉体である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (A)成分が、酸化鉄粉である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 酸化鉄粉が、Ni、Cu、Mn、及びZnから選ばれる少なくとも1種を含むフェライトである、請求項6に記載の樹脂組成物。
- (A)成分が、Fe−Mn系フェライト、及びFe−Mn−Zn系フェライトから選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (A)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたとき、60質量%以上である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- インダクタ素子形成用である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- ペースト状である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- スルーホール充填用である、請求項1〜11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1〜12のいずれか1項に記載の樹脂組成物で形成された樹脂組成物層とを含む、磁性シート。
- スルーホールを有する基板と、前記スルーホールに充填した、請求項1〜12のいずれか1項に記載の樹脂組成物の硬化物と、を有する回路基板。
- 請求項1〜12のいずれか1項に記載の樹脂組成物の硬化物である磁性層を含む、回路基板。
- 請求項14又は15に記載の回路基板を含む、インダクタ基板。
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