JP4622413B2

JP4622413B2 - 樹脂組成物、樹脂硬化物、および積層型電子部品

Info

Publication number: JP4622413B2
Application number: JP2004273708A
Authority: JP
Inventors: 智章尾上
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-09-21
Also published as: JP2006089530A

Description

本発明は、高い耐熱性と可撓性を有し、積層型電子部品の誘電体層を形成するのに適した樹脂組成物、およびそれを硬化させた樹脂硬化物、さらには、前記樹脂硬化物を用いて形成された誘電体層を備える積層型電子部品に関する。

従来、電子部品の封止等に用いられる耐熱性の絶縁樹脂としてエポキシ樹脂が用いられてきたが、電子部品の使用環境の高温化や半田耐熱性の観点から前記エポキシ樹脂の耐熱性向上が検討されてきた。

例えば、高温下で高い信頼性を有する半導体封止用樹脂としてエポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機充填剤及び下記式（Ｓ−１）に示すメルカプトシランカップリング剤を必須成分とすることを特徴とするエポキシ樹脂組成物が提案されている［特許文献１］
式（Ｓ−１）：ＨＳ−Ｃ₃Ｈ₆−Ｓｉ−（−ＯＣ₂Ｈ₅）₃
また、耐熱性が高く、高温下での機械的強度に優れた硬化物複合体を与えるエポキシ樹脂組成物として、（ａ）エポキシ樹脂（ｂ）エポキシ樹脂硬化物（ｃ）１分子中に少なくとも１個のエポキシ基またはエポキシ基と付加反応する基と、１分子中に少なくとも２個のケイ素原子に結合したアルコキシ基を持つシラン化合物（ｄ）シラン化合物重縮合触媒を必須成分として配合してなるエポキシ樹脂組成物も提案されている［特許文献２］。さらに耐熱性に加えて、エポキシ樹脂には、フレキシブル配線基板としてのハンドリング、柔軟な基材への追従性、電子部品に係る応力緩和のために、可撓性を有することが求められている。
特開平９−１６５４９９号公報特開平１０−２９８４０５号公報

しかしながら、前記特許文献１や特許文献２に記載のエポキシ樹脂組成物を用いた場合には、実使用に耐え得る、充分な可撓性を有しておらず、また、特許文献２においては、絶縁抵抗を低下させ、信頼性を低下させる重合触媒や水が加えられている。

一般に、耐熱性と可撓性はトレードオフの関係にあるため、これまで、両方の特性を満足することは困難であった。そこで、本発明は、高い耐熱性と可撓性を有し、積層型電子部品の誘電体層を形成するのに適した樹脂組成物、およびそれを硬化させた樹脂硬化物、さらには、前記樹脂硬化物を用いて形成された誘電体層を備える積層型電子部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の樹脂組成物は、少なくともエポキシ変性ポリブタジエン樹脂１００重量部と、ポリビニルフェノール５０〜２００重量部と、有機シラン１０〜２６２重量部とを含む樹脂組成物であって、前記有機シランは、エポキシ基を含有することを特徴とする。

また、本発明の樹脂組成物は、さらに硬化促進剤を含有することを特徴とする。

さらに、本発明の樹脂組成物は、さらに誘電体セラミックからなるフィラーを含有することを特徴とする。

また、本発明の樹脂硬化物は、前記樹脂組成物を用いて形成されたことを特徴とする。

また、本発明の積層型電子部品は、前記樹脂硬化物をフィルム状に形成した誘電体層を備えることを特徴とする。

本発明の樹脂組成物によれば、高い耐熱性と可撓性を有し、積層型電子部品の誘電体層を形成するのに適した樹脂組成物を得ることができる。また、前記樹脂組成物を熱硬化させることで、高い耐熱性と可撓性を有する樹脂硬化物を得ることができる。さらには、前記樹脂硬化物を用いて形成された誘電体層を備えることで、高い耐熱性と可撓性を有し、絶縁特性の劣化しにくい積層型電子部品を得ることができる。

以下、本発明の樹脂組成物について説明する。

本発明の樹脂組成物は、少なくともエポキシ変性ポリブタジエン樹脂１００重量部と、ポリビニルフェノール５０〜２００重量部と、有機シラン１０〜２６２重量部とを含む樹脂組成物であって、前記有機シランは、エポキシ基を含有する。

ここで、ポリビニルフェノールの含有量を５０〜２００重量部としたのは、前記含有量が５０重量部未満の場合には、硬化の進行が充分ではなく、フィルムを得ることができないため好ましくない。一方、前記含有量が２００重量部を越えると、フィルムの可撓性が失われ、作業性が低下するため好ましくない。

また、前記樹脂組成物は、さらにアミン、イミダゾール、ルイス酸、ホスフィンなどの硬化促進剤を含有する。

また、前記樹脂組成物は、さらにチタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化チタンなどの誘電体セラミックからなるフィラーを含有する。

次に、本発明の積層型電子部品について説明する。

図１は、本発明の樹脂組成物を、熱硬化させることにより形成した樹脂硬化物を備える積層型電子部品の一実施形態を示す断面図である。

前記積層型電子部品１は、まず、図２に示す誘電体セラミックからなるフィラーを含む樹脂組成物を熱硬化させた誘電体フィルム２上に、真空蒸着法により形成したＡｌを主成分とする内部電極３、を含む複合材料シート４を複数枚、積層することにより積層体を得る。さらに、前記積層体の内部電極３の一方が露出した両端面に、ＺｎおよびＳｎを主成分とする外部電極５を金属溶射により形成し、積層型電子部品１を得る。

また、前記複合材料シート４を複数枚巻回した後、両端面にＺｎおよびＳｎを主成分とする外部電極４を金属溶射により形成し、図３に示す巻回型電子部品６の一実施形態である巻回型コンデンサを得ることもできる。

さらには、前記誘電体セラミックからなるフィラーを含む樹脂組成物を熱硬化させた誘電体フィルム２上に、Ｃｕを主成分とする内部配線用導電性ペーストを塗布、および乾燥させることにより形成した内部配線７を含む複合材料シート８を形成した。次に、前記複合材料シート８を複数枚積層し、積層体を得た後、該積層体にビアホール９を形成し、さらに、Ｃｕを主成分とする外部導体用ペーストをビアホール９、および外部導体１０を形成する所定部位に塗布、および乾燥させることで、多層配線基板の一実施形態である図４に示す多層配線基板１１を得ることもできる。なお、図４には多層配線基板の断面図を示す。

なお、本発明の積層型電子部品の形状は、前記図１に示す一実施例に限定されるものではない。また、巻回型電子部品や多層配線基板の形状についても、図３や図４に示す一実施形態に限定されるものではない。

次に、本発明における実験例について説明する。
（実験例）
ここでは、実験例として、本発明の樹脂組成物を熱硬化させて形成した樹脂硬化フィルムについて評価した。
（１）樹脂組成物、および樹脂硬化物の作製
本発明の実施例、および比較例に関し、樹脂組成物の出発材料としては、エポキシ主剤として、エポキシ化ブタジエン、ビスフェノールＡ、およびノボラックエポキシの３種類と、ポリビニルフェノールと、有機シランとして、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（エポキシ基含有シラン）とγ―アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（アクリル基含有シラン）の２種類と、無機フィラーとして、チタン酸ストロンチウムとチタン酸カルシウムの２種類と、トルエンと、エタノールを準備した。

次に、表１に示す各構成成分の添加量となるように、無機フィラー以外の出発材料を調合し、室温にて混合溶解させた後、＃２００メッシュのフルイを用いてろ過することで、目的とする混合溶液（樹脂組成物）を得た。

また、無機フィラーを含む試料番号５、６、および１６については、無機フィラー以外の出発材料の体積の合計量を１００体積％とした場合の、それぞれの無機フィラーの添加量を算出し、前記フルイ後に、無機フィラーを混合溶液中へ添加、および攪拌した。

次に、前記混合溶液を、ドクターブレード法を用いて、キャリアフィルム（ＰＥＴフィルム）上に厚さ２００μｍで塗布し、室温で５分間乾燥させた後、オーブン中、１２０℃で２０分間乾燥させて、特性評価に用いる樹脂硬化物を作製した。さらにキャリアフィルムから、樹脂硬化物を剥離し、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ２ｍｍのＳＵＳ製の金型内に耐熱性を有するテープで貼り付けし、オーブン中、１８０℃で６０分熱処理し、試料番号１〜１６のフィルム状樹脂硬化物を得た。前記フィルム状樹脂硬化物は、薄い茶褐色であり、厚みは２０μｍであった。

前記表１において、＊印を付したものは本発明の範囲外のものであり、それ以外は本発明の範囲内のものである。
（２）評価用フィルムの特性評価
前記（１）で得られた試料番号１〜１６のフィルム状樹脂硬化物の両面に、真空蒸着法を用いてＡｌを主成分とする箔電極を形成し、評価用フィルムを得た。

次に、前記評価用フィルムについて、ＬＣＲメータ（４２８４Ａ：アジレント社製）を用いて、測定周波数：１ｋＨｚ、測定電圧：１Ｖにおける比誘電率とｔａｎδを測定した。

また、絶縁破壊試験装置（ＨＶＴ−５０１Ａ：Ｓ．Ｙ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ製）を用いて、室温と１２５℃のオイル中における絶縁破壊電圧を測定した。

それぞれの測定結果を表２に示す。

前記表２において、＊印を付したものは本発明の範囲外のものであり、それ以外は本発明の範囲内のものである。

表２から明らかなように、本発明の範囲内である試料番号１〜９は、本発明の範囲外である試料番号１３や１６と比較して、１２５℃における絶縁破壊電圧が、いずれも１９０Ｖ／μｍよりも大きいことを確認した。

さらに、無機フィラーを含む試料番号５と６については、１ｋＨｚにおける比誘電率も、それぞれ１３．６、１２．１と高い値を示した。

これは、エポキシ主剤の硬化反応において、樹脂組成物中に含まれる有機シランの官能基が反応し、シランが樹脂組成物中にナノレベルで分散したハイブリッド樹脂となるためである。また、高温での絶縁破壊耐性が高い有機シランがエポキシ樹脂中に存在するため、評価用フィルム（樹脂硬化物）の耐熱性を向上させると考えられる。

一方、本発明の範囲外である試料番号１３と１６は、室温における絶縁破壊電圧については、本発明の範囲内である試料番号１〜６と同程度であったものの、１２５℃における絶縁破壊電圧が１５０Ｖ／μｍ前後に低下し、耐熱性に劣ることが分かった。また、試料番号１０〜１２、１４、１５は、キャリアフィルム上に形成した樹脂硬化物の可撓性が不足し、剥離の際に割れたため、電気特性を測定することができなかった

本発明の積層型電子部品の一実施例の断面図である。本発明の樹脂組成物を用いた複合材料シートの斜視図である。本発明の樹脂組成物を用いた巻回型電子部品の斜視分解図である。本発明の樹脂組成物を用いた多層配線基板の断面図である。

符号の説明

１積層型電子部品
２誘電体フィルム
３Ａｌを主成分とする内部電極
４Ｚｎ、Ｓｎを主成分とする外部電極
５複合材料シート
６巻回型電子部品
７Ｃｕを主成分とする内部配線
８複合材料シート
９ビアホール
１０Ｃｕを主成分とする外部導体
１１多層配線基板

Claims

少なくともエポキシ変性ポリブタジエン樹脂１００重量部と、ポリビニルフェノール５０〜２００重量部と、有機シラン１０〜２６２重量部とを含む樹脂組成物であって、
前記有機シランは、エポキシ基を含有することを特徴とする、樹脂組成物。
前記樹脂組成物において、さらに硬化促進剤を含有することを特徴とする、請求項１に記載の樹脂組成物。
前記樹脂組成物において、さらに誘電体セラミックからなるフィラーを含有することを特徴とする、請求項１または２に記載の樹脂組成物。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の樹脂組成物を用いて形成されたことを特徴とする、樹脂硬化物。
請求項４に記載の樹脂硬化物をフィルム状に形成した誘電体層を備えることを特徴とする、積層型電子部品。