JP4892295B2 - 帯電防止性絶縁材フィルム及びその製造方法 - Google Patents

帯電防止性絶縁材フィルム及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、帯電防止性絶縁材フィルム及びその製造方法に関する。
近年、電子機器の軽薄短小化を背景に、電子機器に組み込まれる半導体部品や装置も軽薄短小化が求められている。そのため、半導体部品や装置を構成する配線板等にも薄型化が要求されている。
例えば、多層配線板の層間を絶縁するためには、従来は熱硬化性樹脂をガラス布等に含浸させたプリプレグが使用されていたが、薄くするのにも限度があるため、ガラス布等を用いない絶縁材フィルムが研究されている。例えば、支持体上に、エポキシ樹脂等の絶縁材からなる絶縁材層を備えた絶縁材フィルムが知られており、内層回路基板に絶縁材フィルムを積層した後、支持体を剥離して使用される(例えば、特許文献1参照)。
ところで、絶縁材フィルムの支持体には、ポリエチレンテレフタレート(PET)材料が汎用されるが、それ自体帯電しやすく、使用の際のみならず、絶縁材フィルムの製造においても問題になる。
一般的なフィルムの帯電防止処理としては、帯電防止剤を配合した剥離剤を使用して剥離層を形成したり、帯電防止剤を塗布した支持体を使用したりすることが挙げられる(例えば、特許文献2参照)。
しかし、これらの処理を絶縁材フィルムに採用すると、帯電防止剤に由来する不純物、特にイオン性不純物が絶縁材層に移行し、例えば多層配線板等の製造に用いた場合、その性能に悪影響を及ぼし、最終の電子機器の性能を低下させることにもなりかねない。
特開平11−323298号公報 特開2003−251756号公報
本発明の目的は、帯電防止性に優れた絶縁材フィルムを提供することである。
本発明は、支持体の一方の面に帯電防止層を備え、他方の面に絶縁材層を備えたことを特徴とする、帯電防止性絶縁材フィルムに関する。
また、本発明は、帯電防止層を一方の面に備えた支持体を準備し、次いで支持体の他方の面に絶縁材層を形成することを特徴とする、上記の帯電防止性絶縁材フィルムの製造方法に関する。
本発明の帯電防止性絶縁材フィルムは、帯電防止性に優れており、多層配線板の層間絶縁膜の製造等の用途に適している。
また、本発明の帯電防止性絶縁材フィルムの製造方法は、帯電防止層を一方の面に備えた支持体を用いて、その他方の面に絶縁材層を形成するため、絶縁材層の形成工程での帯電が抑制され、取り扱いしやすい。加えて、得られるフィルムは、帯電防止性に優れており、多層配線板の層間絶縁膜の製造等の用途に適している。
本発明は、支持体の一方の面に帯電防止層を備え、他方の面に絶縁材層を備えたことを特徴とする、帯電防止性絶縁材フィルムに関する。図1に、模式図を示す。本発明の帯電防止性絶縁材フィルム1においては、絶縁材層4と帯電防止層2とが、支持体3をはさんで反対側に配置されているため、帯電防止層2が絶縁材層4に直接、接触して影響を与えることをも抑制することができる。
〔支持体〕
本発明の絶縁材フィルムにおける支持体は、特に限定されず、例えば、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリイミドフィルム、ナイロンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム等が挙げられる。好ましくは、ポリエステルフィルム、特にPETフィルムである。支持体の厚みは、作業性の点から、好ましくは10〜100μmであり、より好ましくは10〜50μmであり、例えば25μm及び38μmとすることができる。支持体は、適宜、シリコーン化合物等で離型処理されていることができる。
〔帯電防止層〕
本発明の絶縁材フィルムは、支持体の一方の面に帯電防止層を備える。帯電防止層としては、例えば、金属膜が挙げられ、具体的には、アルミニウム、スズ、チタン、及びそれらの2種以上を含む混合物又は合金が挙げられ、好ましくは、アルミニウムである。あるいは、帯電防止層は、無機酸化物膜であってもよく、具体的には、インジウム・スズ酸化物(ITO)等が挙げられる。さらには、帯電防止層は、グラファイトや導電性ポリマー等の導電性物質からなる膜であってもよい。本発明の絶縁材フィルムは、支持体の一方の面に、導電性の帯電防止層を設けて、絶縁材フィルムに帯電防止性を付与するものである。
帯電防止層の厚みは、層を形成する材料によって適宜、選択することができるが、絶縁材フィルムの柔軟性の点から0.5μm以下が好ましく、例えば0.1〜0.3μmとすることができる。
帯電防止層が、金属膜又は無機酸化物膜である場合、例えば、真空蒸着法を用いて、これらの蒸着膜を支持体上に形成することができる。その他の薄膜形成方法である、スパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマ気相成長法(PCVD)等によって形成することも可能である。また、支持体上に、グラファイトや導電性ポリマーをコーティングしてもよい。
〔絶縁材層〕
本発明の絶縁材フィルムは、支持体の他方の面に絶縁材層を備える。絶縁材層は、フィルム形成能があり、かつ硬化後に絶縁性を示す樹脂材料から形成される。
絶縁材層の厚みは、100μm以下であることが好ましく、例えば2〜90μmとすることができる。昨今の電子部品の薄型化への対応の点から、50μm以下が好ましく、より好ましく20μm以下である。
絶縁材層は、支持体上にワニスを塗布し、次いで乾燥させて形成することができる。一の態様においてワニスは、(I)フェノール骨格とビフェニル骨格を有するノボラック型エポキシ樹脂、及び重量平均分子量が10,000〜200,000であり、かつ水酸基を有する二官能性直鎖状エポキシ樹脂よりなる群から選択される1種以上のエポキシ樹脂と、(II)フェノール性水酸基の少なくとも一部を脂肪酸でエステル化した変性フェノールノボラックと、場合により(III)イソシアナート化合物とを含む。このようなワニスを用いて、高周波領域での誘電特性に優れた硬化物を与えるフィルムを形成することができる。
成分(I)におけるフェノール骨格とビフェニル骨格を有するノボラック型エポキシ樹脂としては、具体的には、式(A):
で示され、式中、nは平均値を表し、1〜10、好ましくは1〜5、特に好ましくは1である、エポキシ樹脂が挙げられる。
成分(I)における重量平均分子量が10,000〜200,000であり、かつ水酸基を有する二官能性直鎖状エポキシ樹脂としては、好ましくは重量平均分子量が15,000〜70,000のものが挙げられる。数平均分子量は、好ましくは、3,700〜74,000、より好ましくは、5,500〜26,000であり、エポキシ当量が、5000g/当量以上のものである。重量平均分子量、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)により、標準ポリスチレンによる検量線を用いた値とする。重量平均分子量/数平均分子量が2〜3の範囲のものが特に好ましい。
このようなエポキシ樹脂としては、具体的には、式(B):
で示され、式中、Xは、同一であっても、異なっていてもよく、単結合、炭素数1〜7の炭化水素基、−O−、−S−、−SO−、−CO−又は基:
であり、ここで、
は、同一であっても、異なっていてもよく、炭素数1〜10の炭化水素基又はハロゲン原子であり;
は、水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基又はハロゲン原子であり、;
qは、同一であっても、異なっていてもよく、0〜5の整数であり;
は、同一であっても、異なっていてもよく、炭素数1〜10の炭化水素基又はハロゲン原子であり;
pは、同一であっても、異なっていてもよく、0〜4の整数であり;
nは、平均値を表し、25〜500である、エポキシ樹脂が挙げられる。
特に、式(B)において、pが0である、式(B’):
で示され、式中、X、nは式(B)と同義である、エポキシ樹脂が好ましい。
これらのエポキシ樹脂は、単独でも2種以上を併用してもよい。
成分(II)としては、例えば、式(C):
で示され、式中、Rは、同一であっても、異なっていてもよく、炭素数1〜5のアルキル基であり、好ましくはメチル基であり、
は、同一であっても、異なっていてもよく、炭素数1〜5のアルキル基、置換若しくは非置換のフェニル基、置換若しくは非置換のアラルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であり、
は、同一であっても、異なっていてもよく、炭素数1〜5のアルキル基、置換若しくは非置換のフェニル基、置換若しくは非置換のアラルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であり、
rは、同一であっても、異なっていてもよく、0〜3の整数であり、
sは、同一であっても、異なっていてもよく、0〜3の整数であり、
n:mは、1:1〜1.2:1であることができる、変性フェノールノボラックが挙げられる。
式(C)におけるn、mは、繰り返し単位の平均値であり、繰り返し単位の順序は限定されず、ブロックでもランダムでもよい。また、式(C)において、nとmの比は、約1:1であることがより好ましい。nとmの合計としては、例えば2〜4とすることができる。
好ましくは、式(C)において、r及びsが0である式(C’):
で示され、式中、R、n及びmは上記と同義である、変性フェノールノボラックが挙げられる。特に好ましくは、Rがメチル基のアセチル化フェノールノボラックである。
これらの変性フェノールノボラックは、単独でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
場合によりワニスに含まれる成分(III)としては、2個以上のイソシアナト基を有するイソシアナート化合物が挙げられる。例えば、ヘキサメチレンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、トリレンジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアナート、テトラメチルキシレンジイソシアナート、キシリレンジイソシアナート、ナフタレンジイソシアナート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、トリジンジイソシアナート、p−フェニレンジイソシアナート、シクロへキシレンジイソシアナート、ダイマー酸ジイソシアナート、水素化キシリレンジイソシアナート、リシンジイソシアナート、トリフェニルメタントリイソシアナート、トリ(イソシアナトフェニル)トリホスファート等である。好ましくは、HMDI(ヘキサメチレンジイソシアナート)、DPMDI(ジフェニルメタンジイソシアナート)である。また、イソシアナート化合物には、イソシアナート化合物の一部が環化反応により、イソシアヌレート環を形成したプレポリマーを含むものとする。例えば、イソシアナート化合物の3量体を含むプレポリマーが挙げられる。
ワニス中の成分(I)と(II)の重量比は、成分(I)100重量部に対して、成分(II)が30〜200重量部であることが好ましく、より好ましくは50〜180重量部である。なお、成分(I)が上記のフェノール骨格とビフェニル骨格を有するノボラック型エポキシ樹脂の場合、成分(II)は30〜70重量部であることが好ましく、上記の二官能性直鎖状エポキシ樹脂の場合、成分(II)は120〜180重量部であることが好ましい。成分(III)は、成分100重量部(I)に対して、100〜400重量部で使用することができ、好ましくは300〜350重量部である。
他の態様において、ワニスは、(i) 以下の一般式(1)で示されるビニル化合物と、


(式中、
、R、R、R、R、R、Rは同一又は異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基又はフェニル基であり、
−(O−X−O)−は構造式(2)で示され、ここで、R、R、R10、R14、R15は、同一又は異なってもよく、ハロゲン原子又は炭素数6以下のアルキル基又はフェニル基であり、R11、R12、R13は、同一又は異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数6以下のアルキル基又はフェニル基であり、
−(Y−O)−は構造式(3)で示される1種類の構造、又は構造式(3)で示される2種類以上の構造がランダムに配列したものであり、ここで、R16、R17は同一又は異なってもよく、ハロゲン原子又は炭素数6以下のアルキル基又はフェニル基であり、R18、R19は同一又は異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数6以下のアルキル基又はフェニル基であり、
Zは炭素数1以上の有機基であり、場合により酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子を含むこともあり、
a、bは少なくともいずれか一方が0でない、0〜300の整数を示し、
c、dは0又は1の整数を示す。)
(ii)ゴム及び/又は熱可塑性エラストマーとを含む。このようなワニスを用いて、高周波領域での誘電特性に優れた硬化物を与えるフィルムを形成することができる。
成分(i)の一般式(1)で示されるビニル化合物の−(O−X−O)−についての構造式(2)において、R、R、R10、R14、R15は、好ましくは、炭素数3以下のアルキル基であり、R11、R12、R13は、好ましくは、水素原子又は炭素数3以下のアルキル基である。具体的には、構造式(4)が挙げられる。
−(Y−O)−についての構造式(3)において、R16、R17は、好ましくは、炭素数3以下のアルキル基であり、R18、R19は、好ましくは、水素原子又は炭素数3以下のアルキル基である。具体的には、構造式(5)又は(6)が挙げられる。
Zは、炭素数3以下のアルキレン基が挙げられ、具体的には、メチレン基である。
a、bは少なくともいずれか一方が0でない、0〜300の整数を示し、好ましくは0〜30の整数を示す。
数平均分子量1000〜3000である一般式(1)のビニル化合物が好ましい。数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)により、標準ポリスチレンによる検量線を用いた値とする。
上記の一般式(1)のビニル化合物は、単独でも、2種以上組み合わせて用いてもよい。
成分(ii)のゴムとしては、スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、アクリルゴム等が挙げられ、好ましくは、スチレン−ブタジエンゴムである。
熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系熱可塑性エラストマー、例えばスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体等、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。弾性率の点から、好ましくは、熱可塑性エラストマーであり、さらに誘電特性も勘案して、中でもスチレン系熱可塑性エラストマーが好ましい。
ゴム及び/又は熱可塑性エラストマーは、単独でも、2種以上組み合わせて用いてもよい。
ワニス中の成分(i)と(ii)の重量比は、10:90〜90:10であることが好ましく、硬化物が低誘電率・低誘電正接と低弾性率をバランスよく備えるためには、より好ましくは40:60〜60:40であり、特に好ましくは、45:55〜55:45である。
ワニスには、必要に応じて、粘着付与剤、消泡剤、流動調整剤、成膜補助剤、分散助剤等の添加剤を配合することができる。
ワニスには、上記の成分(I)、成分(II)及び場合により成分(III)並びに任意の添加剤、あるいは成分(i)及び(ii)並びに任意の添加剤を、溶剤で希釈して得られる。溶剤は、適宜、選択することができ、例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、トルエン、キシレン等の芳香族類、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート等の高沸点溶媒等が挙げられる。溶剤の使用量は、固形分濃度が1〜95重量%となる範囲で使用することができる。
ワニスは、1〜10,000mPa・sの粘度の範囲で使用することができ、良好な転写の点からは、好ましくは10〜1,000mPa・sである。厚みの均一性の点から、好ましくは、100〜600mPa・sである。粘度は、E型粘度 計を用いて、回転数60rpm、25℃で測定した値とする。
ワニスを支持体に塗布する方法は、特に限定されないが、薄膜化・膜厚制御の点からはマイクログラビア法、スロットダイ法が好ましい。マイクログラビア法を採用した場合、固形分濃度が小さいワニスの使用、セル容積の小さいグラビアロールの選択等により、20μm以下の厚みの絶縁材層を得ることができる。
乾燥条件は、ワニスに使用される有機溶剤の種類や量、塗布の厚み等に応じて、適宜、設定することができ、例えば、80〜120℃で、1〜30分程度とすることができる。
このようにして得られた絶縁材フィルムの絶縁層は未硬化の状態であり、さらに硬化させることができる。硬化条件は、適宜、設定することができ、例えば、150〜250℃で、10〜150分程度とすることができる。
本発明の絶縁材フィルムを製造するに当たっては、帯電防止層を一方の面に備えた支持体を用いて、その他方の面に絶縁材層を形成することが好ましい。これにより、絶縁材層の形成工程においても帯電が抑制されているため、取り扱いしやく、製造が容易である。
本発明の帯電防止性絶縁材フィルムは、絶縁材層上に保護フィルムを備えることができる。保護フィルムは、例えば、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリピロピレンフィルム、ポリイミドフィルム、ナイロンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム等が挙げられる。
本発明の帯電防止性絶縁材フィルムは、配線板、モジュール基板の製造(例えば、配線板の層間絶縁膜の形成)や電子部品製造プロセスでの接着(例えば、異種材料の接着)に用いることができる。また、金属箔を支持体とした金属箔付きフィルム(例えば、銅箔付きフィルム)とすることもできる。
図2を用いて、本発明の帯電防止性絶縁材フィルムの使用方法の一例として、第一の被着体と第二の被着体の接着方法を示す。図2(A)は、絶縁材フィルムの一態様であり、保護フィルム15が絶縁材層14の上に設けられている。接着方法においては、まず、保護フィルム15を除去し(図2(B))、第一の被着体16上に配置し(図3(C))、仮熱圧着させる。この際の条件は、適宜、選択することができ、150〜180℃の温度でローラーを通過させることに行うことができる。次いで、帯電防止層12を備えた支持体13を除去する(図2(D))。その後、絶縁材層14が対向するようにして、第二の被着体17に真空プレスして、絶縁材層14を硬化させ、第一の被着体16と第二の被着体17とを接着する。真空プレスの条件は、適宜、設定することができる、例えば温度150〜210℃、実圧力5〜15kgf/cmの範囲で選択することができる。
上記の使用において、仮に帯電防止処理がなされていないとすると、図2(B)の保護フィルム15を剥離する際に静電気が発生するため、絶縁材層14が帯電し、埃等を吸い寄せる等の問題が生じる。さらに、図2(C)の仮熱圧着のローラーは、通常、金属製なので静電気が発生し、絶縁材層14がこれによっても帯電し、第一の被着体16にダメージを与えかない。また、その後の工程において、第二の被着体17にもダメージを与えかねない。本発明の帯電防止性絶縁材フィルムは、帯電防止層が設けられているため、上記の帯電の問題を解消することができる。
本発明の帯電防止性絶縁材フィルムの模式図である。 本発明の帯電防止性絶縁材フィルムの使用方法の一例である。
符号の説明
1 絶縁材フィルム
2 帯電防止層
3 支持体
4 絶縁材層
11 絶縁材フィルム
12 帯電防止層
13 支持体
14 絶縁材層
15 保護フィルム
16 第一の被着体
17 第二の被着体

Claims (7)

  1. ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリイミドフィルム、ナイロンフィルム及びポリ塩化ビニルフィルムから選ばれる厚み10〜50μmの支持体の一方の面にアルミニウム又はインジウム・スズ酸化物からなる厚み0.1〜0.3μmの帯電防止層を備え、他方の面に厚み2〜20μmの絶縁材層を備え、
    絶縁材層が、支持体上にワニスを塗布し、次いで乾燥させて形成したものであり、
    ワニスが、(I)フェノール骨格とビフェニル骨格を有するノボラック型エポキシ樹脂、及び重量平均分子量が10,000〜200,000であり、かつ水酸基を有する二官能性直鎖状エポキシ樹脂よりなる群から選択される1種以上のエポキシ樹脂と、(II)フェノール性水酸基の少なくとも一部を脂肪酸でエステル化した変性フェノールノボラックとを含むか、又は、
    ワニスが、(i)以下の一般式(1)で示されるビニル化合物と、


    (式中、
    、R 、R 、R 、R 、R 、R は同一又は異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基又はフェニル基であり、
    −(O−X−O)−は構造式(2)で示され、ここで、R 、R 、R 10 、R 14 、R 15 は、同一又は異なってもよく、ハロゲン原子又は炭素数6以下のアルキル基又はフェニル基であり、R 11 、R 12 、R 13 は、同一又は異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数6以下のアルキル基又はフェニル基であり、
    −(Y−O)−は構造式(3)で示される1種類の構造、又は構造式(3)で示される2種類以上の構造がランダムに配列したものであり、ここで、R 16 、R 17 は同一又は異なってもよく、ハロゲン原子又は炭素数6以下のアルキル基又はフェニル基であり、R 18 、R 19 は同一又は異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数6以下のアルキル基又はフェニル基であり、
    Zは炭素数1以上の有機基であり、
    a、bは0〜300の整数を示し、少なくともいずれか一方が0でない、
    c、dは0又は1の整数を示す。)
    (ii)ゴム及び/又は熱可塑性エラストマーとを含む、
    ことを特徴とする、帯電防止性絶縁材フィルム。
  2. ワニスが、上記成分(I)及び成分(II)と、さらに(III)イソシアナート化合物を含む、請求項記載の帯電防止性絶縁材フィルム。
  3. 絶縁材層上にさらに保護フィルムを備えた、請求項1又は2記載の帯電防止性絶縁材フィルム
  4. 帯電防止層を一方の面に備えた支持体を準備し、次いで支持体の他方の面に絶縁材層を形成することを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項記載の帯電防止性絶縁材フィルムの製造方法。
  5. 請求項1〜のいずれか1項記載のフィルムを用いて得られる配線板の層間絶縁膜。
  6. 請求項5記載の層間絶縁膜を有する配線板。
  7. 請求項記載の帯電防止性絶縁材フィルムの使用方法であって、保護フィルムを除去し、帯電防止性絶縁材フィルムを第一の被着体上に配置し、仮熱圧着した後、帯電防止性絶縁材フィルムの帯電防止層を備えた支持体を除去し、絶縁材層が対向するようにして、第二の被着体を真空プレスして、絶縁材層を硬化させ、第一の被着体と第二の被着体とを接着する、帯電防止性絶縁材フィルムの使用方法。
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