JP5176133B2 - ポリアミドイミド、ポリアミドイミドの製造方法、並びにポリアミドイミドを含む樹脂組成物及び樹脂ワニス - Google Patents

ポリアミドイミド、ポリアミドイミドの製造方法、並びにポリアミドイミドを含む樹脂組成物及び樹脂ワニス Download PDF

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Description

本発明は、ポリアミドイミド及びその製造方法、並びにポリアミドイミドを用いた樹脂組成物及び樹脂ワニスに関する。
近年、電子機器の小型化・軽量化・高速化の要求が高まり、半導体実装基板(プリント配線板)の薄型化・高密度化が進んでいる。それに伴い電気めっきを用いたセミアディティブ法による半導体実装基板の製造方法が注目されている。
このセミアディティブ法は、次のような方法である。例えば、まず、回路を形成したい絶縁樹脂層の表面に、レーザー等でIVHとなる穴を形成した後に、化学粗化やプラズマ処理等により数μmの凹凸を形成し、Pd触媒を用いて1μm程度の無電解めっきを行い、供給層を形成する。次いで、供給層上にパターン電気めっき用のレジストを形成し、パターン電気めっきにより回路形成を行った後に、レジスト及び回路以外の部分に存在する給電層を除去する方法である。セミアディティブ法は、サイドエッチングの大きいサブトラクティブ法に比べ、より微細な配線形成を可能とする。
また、例えば、樹脂付き金属箔上に、金属箔を供給層として、セミアディティブ法により回路形成を行う方法もある。近年は金属箔の厚みを薄くするために、支持金属箔上に5μm以下の厚みの金属箔が形成されている引き剥がし可能なタイプの金属箔が用いられる。この方法では、絶縁樹脂層の表面に無電解めっきを施す必要がなく、より信頼性の高いプリント配線板を製造できる。
また、例えば、ポリイミドフィルムの片面に電子ビーム蒸着装置を用いて1μm程度の銅層を形成し、接着剤を介してプリプレグに積層し、その後ポリイミドフィルムを引き剥がして供給層となる銅層を形成する方法もある。
これらの方法を経て作製された半導体実装基板に、半導体チップをフェイスダウンボンディング方式により直接実装する方法として、半導体チップの電極部分にはんだボールを形成し実装基板にはんだ接続するフリップチップ方式や、半導体チップに設けたバンプと呼ばれる突起電極(小突起)にペースト状の導電性接着剤を塗布し、実装基板の電極に接着する接続方法が知られている。
半導体素子をはじめとする各種電子部品を搭載した半導体実装基板の最も重要な特性の一つとして接続信頼性がある。この接続信頼性を低下させる原因として、熱膨張係数の異なる各種材料を用いていることから生じる熱応力が挙げられる。
熱応力は、半導体チップの熱膨張係数と実装基板の熱膨張係数との差が大きいことから、熱衝撃によって熱ひずみが発生し、その熱ひずみによって発生すると考えられる。従来のQFP、SOP等のリードフレームを有する半導体パッケージでは、リードフレームの部分で熱応力を吸収し信頼性を保っていた。
しかし、上述のフリップチップ方式などのベアチップ実装では、はんだボールを用いて半導体チップの電極と配線板の配線パッドを接続する方式や、バンプを作製して導電性接着剤で接続する方式を取っており、熱応力がこの接続部に集中して接続信頼性を低下させていた。このような問題を解決するため、例えば、シリコーン重合体材料などを用いてインターポーザと呼ばれる応力緩和層を形成する方法などが用いられている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、半導体実装基板や半導体チップの薄型化などがこれまで以上に進行しているため、従来品よりも応力緩和性のある樹脂が求められている。応力緩和樹脂には、通常、シロキサンやポリエーテル、ポリエステルなどの骨格を導入し、これにより弾性率を低下さている。そのため、これらの骨格の量が増加するほど、実装基板のIVHを形成する際のデスミア工程で、応力緩和樹脂が溶解してしまうという問題がある。
このような欠点を解消するために、応力緩和樹脂として、上記骨格を持たないポリブタジエンやポリイソプレンなどの炭化水素系樹脂を用いる方法がある。しかしながら、炭化水素系樹脂を用いた場合には、耐デスミア性は良好であるが耐熱性又は応力緩和性の少なくとも一方がなくなってしまう。
さらに、応力緩和樹脂としては、ポリブタジエン、ポリエチレンなどの炭化水素系骨格や、シロキサン骨格を有するポリアミドイミドなどが知られている(例えば、特許文献2又は3参照)。しかしながら、このようなポリアミドイミドを用いた場合、用途によっては、耐熱性が不十分であるという問題があった。
特開2003−008158号公報 特開平10−330449号公報 特開平11−246760号公報
本発明は、電子機器のさらなる小型化に伴う半導体実装基板の薄型化に対応するため、半導体チップ実装時の熱応力を緩和し、なおかつ耐熱性及び耐デスミア性に優れたポリアミドイミド及びその製造方法、並びにポリアミドイミドを用いた樹脂組成物及び樹脂ワニスを提供するものである。
本発明の発明者らは、次の事項に関する鋭意検討の結果、ポリアミドイミドにフェノール性水酸基と、長鎖炭化水素鎖構造とを導入することにより上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は、側鎖及び/又は末端に炭素−炭素二重結合基を有し、かつ、主鎖中に炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するポリアミドイミドに関する。上記ポリアミドイミドの一態様において、ポリアミドイミドは炭素−炭素二重結合基を分子の末端に有する。
また、本発明は、上記ポリアミドイミドを製造する方法であって、トリカルボン酸無水物とジアミンとを反応させてイミド基を有するジカルボン酸を調製し、イミド基を有するジカルボン酸とジイソシアネートとを反応させる、ポリアミドイミドの製造方法に関する。
上記製造方法の好ましい態様として、以下の方法を挙げることができる。
イミド基を有するジカルボン酸とジイソシアネートとを反応させる際に、さらに、炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジカルボン酸を反応させる方法。
ジアミンが、炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジアミンを含み、トリカルボン酸無水物と炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジアミンとを反応させて、イミド基及び炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジカルボン酸を調製し、イミド基及び炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジカルボン酸とジイソシアネートとを反応させる方法。
炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジカルボン酸が、炭素−炭素二重結合基を有する方法。
イミド基を有するジカルボン酸とジイソシアネートとを反応させる際に、さらに、炭素−炭素二重結合基を有するモノカルボン酸を反応させる方法。
また、本発明は、上記ポリアミドイミドおよびラジカル重合開始剤を含有する熱硬化性樹脂組成物に関する。前記熱硬化性樹脂組成物は、ポリアミドイミド100重量部に対して、ラジカル重合開始剤を0.5重量部〜10重量部含有することが好ましい。
さらに、本発明の熱硬化性樹脂組成物は、加熱硬化後の50℃における引張弾性率E’が、0.15GPa〜1.0GPaであることが好ましい。
また、本発明は、溶媒、および溶媒に溶解又は分散した上記熱硬化性樹脂組成物を含有する樹脂ワニスに関する。
さらに、本発明は、上記熱硬化性樹脂組成物を用いた半導体実装基板に関する。
本発明によれば、耐熱性及び耐デスミア性に優れた低弾性のポリアミドイミド及びその製造方法、並びにポリアミドイミドを用いた樹脂組成物及び樹脂ワニスを提供することが可能となる。
以下、発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明は、側鎖及び/又は末端に炭素−炭素二重結合基を有し、主鎖中に炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するポリアミドイミドに関する。
長鎖炭化水素鎖構造の炭素数が6未満であると、柔軟性に劣り、配線板材料としての応力緩和性が低下する。好ましくは、炭素数が20以上である。炭素原子数の上限は、耐熱性や難燃性の観点から500以下であることが好ましい。本発明のポリアミドイミドは、例えば、後述するラジカル重合開始剤と混合して熱硬化性樹脂組成物として用いることができる。本発明のポリアミドイミドは、炭素−炭素二重結合基を有し、長鎖炭化水素鎖骨格を有するために、低弾性率と高耐熱性とを両立することができる。
長鎖炭化水素鎖構造中には、環状構造が含まれないことが好ましく、長鎖炭化水素鎖構造は、直鎖状構造であることがより好ましい。また、長鎖炭化水素鎖構造の主鎖を構成する炭素原子は、柔軟性の観点から互いにC−C単結合で結合していることが好ましいが、本発明の効果を妨げない範囲で炭素原子の一部が互いに二重結合で結合していてもよい。長鎖炭化水素鎖構造中の(単結合数:二重結合数)は、75〜100:25〜0であることが好ましく、100:0であることがより好ましい。長鎖炭化水素鎖構造としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン及びそれらの水素添加物などにより構成される構造が挙げられる。なお、長鎖炭化水素鎖構造の側鎖としてであれば、環状構造を有しても構わない。従来のシロキサンやポリエーテル、ポリエステルなどの骨格を導入した応力緩和樹脂は極性が高いために吸湿しやすく、加水分解しやすいという欠点があったが、本発明のポリアミドイミドはこれらの骨格に代え長鎖炭化水素鎖が導入されているために、このような欠点を解消することができる。
また、ポリアミドイミドの主鎖には、耐デスミア性の観点から、アミド基及びイミド基を除き、炭素原子以外の原子が含まれないことが好ましいが、本発明の効果を妨げない範囲で、窒素原子などの他の原子を含んでいてもよい。ポリアミドイミドの主鎖において、(長鎖炭化水素鎖構造を構成する炭素原子数:他の原子数(後述するトリカルボン酸無水物に由来するアミド基及びイミド基に含まれる窒素原子を除く))が、75〜100:25〜0であることが好ましく、100:0であることがより好ましい。例えば、長鎖炭化水素鎖構造を有するナイロンをポリアミドイミドに導入した場合などには、ポリアミドイミドの主鎖に窒素原子が含まれることとなる。
長鎖炭化水素鎖構造に含まれる水素原子の一部が、メチル基、ビニル基、フェニル基、ハロゲン基、水酸基、シアノ基など別の官能基で置換されていてもよい。
本発明のポリアミドイミドは、側鎖及び/又は末端に炭素−炭素二重結合基を有する。本発明のポリアミドイミドのラジカル硬化物は、炭素−炭素二重結合基が密に反応しているために、ガラス転移温度(Tg)が高く、また、Tg以上の温度での弾性率の低下が少ない。
本発明のポリアミドイミドに含まれる炭素−炭素二重結合基数は、50〜1000個が好ましく、200〜600個がより好ましい。
後述するように、ポリアミドイミドを、炭素−炭素二重結合基を有するジカルボン酸などの炭素−炭素二重結合を有する材料を用いて合成する方法などにより、ポリアミドイミドに炭素−炭素二重結合を導入することができる。炭素−炭素二重結合を有する材料を用いて合成されたポリアミドイミド1分子に含まれる二重結合基数は、以下の式により求めることができる。
ポリアミドイミド1分子中の二重結合数=Mw×(Wd/Wp)/DEW
Wp:ポリアミドイミドの重量
Wd:二重結合を有する材料の重量
DEW:二重結合を有する材料の分子量を二重結合数で割った値(実施例で使用しているα,ω−ポリブタジエンジカルボン酸(C−1000、日本曹達製、商品名)はDEW=54)
Mw:ポリアミドイミドの重量平均分子量
ポリアミドイミドの製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、(1)トリカルボン酸無水物とジアミンとを反応させてイミド基を有するジカルボン酸(以下、イミド基含有ジカルボン酸ともいう。)を調製し、イミド基含有ジカルボン酸とジイソシアネートとを反応させる方法、(2)トリカルボン酸無水物とジイソシアネートとを反応させる方法、(3)トリカルボン酸無水物またはそのクロライドとジアミンとを反応させる方法が挙げられる。
本発明においては、規則的な構造、安定した品質を有するポリアミドイミドが得られるという観点から、(1)イミド基含有ジカルボン酸とジイソシアネートとを反応させる方法が好ましく用いられる。(1)の方法において、様々な機能を持たせたジアミンを用いることにより、高機能のポリアミドイミドを得ることができる。(1)の方法を用いた場合、ジアミンの種類によっては、得られるポリアミドイミドのガラス転移温度(Tg)が高くなることや、熱膨張率が低下することがある。また、(1)の方法によれば、炭素−炭素二重結合基を導入する際にも、反応性や立体障害のバラツキを少なくすることができる。さらに、(1)の方法は、(2)や(3)の方法に比べ、安価である、絶縁信頼性に優れたポリアミドイミドが得られるなどの利点がある。
(1)の方法で製造する場合、ポリアミドイミドに長鎖炭化水素鎖構造を導入する方法として、イミド基含有ジカルボン酸とジイソシアネートとを反応させる際に、炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジカルボン酸(以下、長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸ともいう。)を加える方法と、イミド基に加えさらに炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジカルボン酸(以下、イミド基及び長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸ともいう。)を用いる方法とがある。イミド基及び長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸は、長鎖炭化水素鎖構造を有するジアミンとトリカルボン酸無水物とを反応させることにより得ることができる。価格の点において、前者の長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸を用いる方法が好ましいが、後者のイミド基及び長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸を用いる方法でもよい。これらの方法は、併用することが可能である。
また、(1)の方法で製造する場合、ポリアミドイミドに炭素−炭素二重結合基を導入する方法として、イミド基含有ジカルボン酸とジイソシアネートとを反応させる際に、炭素−炭素二重結合基を有するジカルボン酸(以下、炭素−炭素二重結合基含有ジカルボン酸ともいう。)を加える方法と、イミド基に加えさらに炭素−炭素二重結合基を有するジカルボン酸(以下、イミド基及び炭素−炭素二重結合基含有ジカルボン酸ともいう。)を用いる方法とがある。イミド基及び炭素−炭素二重結合基含有ジカルボン酸は、炭素−炭素二重結合基を有するジアミンとトリカルボン酸無水物とを反応させることにより得ることができる。前者の方法において、炭素−炭素二重結合基含有ジカルボン酸に代え、または、炭素−炭素二重結合基含有ジカルボン酸と共に、炭素−炭素二重結合基含有モノカルボン酸を用いることもできる。これらの方法は、併用することが可能である。本発明においては、これらと同じ方法により、炭素−炭素二重結合以外の反応性官能基を、ポリアミドイミドに導入してもよい。
一例として、長鎖炭化水素鎖構造及び炭素−炭素二重結合基をジカルボン酸として導入する場合には、イミド基含有ジカルボン酸とジイソシアネートとを反応させる際に、側鎖に炭素−炭素二重結合基を有する長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸を加えればよい。
(1)の製造方法の具体的な手順の例として、まず、ジアミンとトリカルボン酸無水物を反応させ、分子中にイミド結合を有するジカルボン酸(イミド基含有ジカルボン酸)を得る。
ジアミンとしては、特に制限はないが、耐デスミア性や耐湿性の点から、ポリエーテル鎖構造やポリエステル鎖構造などを有しないことが好ましい。
また、銅箔引き剥がし強さを向上させるためにこれらの構造を有するジアミンを用いるとしても、別のジアミンと併用し、これらの構造を有するジアミンを、ジアミンの全体量に対し重量比で1割以下にすることが好ましい。
ポリエーテル鎖やポリエステル鎖などを有しない好適なジアミンの例として、飽和脂環式炭化水素構造を有するジアミンや、芳香族ジアミンなどが挙げられ、これらはエーテル結合やエステル結合を有しないことが好ましい。飽和脂環式炭化水素構造を有するジアミンを用いて製造されたポリアミドイミドは、耐湿耐熱性に一層優れ、より高いガラス転移温度(Tg)を示す。
また、芳香族ジアミンを用いたポリアミドイミドも耐熱性に優れている。
飽和脂環式炭化水素構造を有するジアミンとしては、2,2−ビス[4−(4−アミノシクロヘキシルオキシ)シクロヘキシル]プロパン、ビス[4−(3−アミノシクロヘキシルオキシ)シクロヘキシル]スルホン、ビス[4−(4−アミノシクロヘキシルオキシ)シクロヘキシル]スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノシクロヘキシルオキシ)シクロヘキシル]ヘキサフルオロプロパン、ビス[4−(4−アミノシクロヘキシルオキシ)シクロヘキシル]メタン、4,4’−ビス(4−アミノシクロヘキシルオキシ)ジシクロヘキシル、ビス[4−(4−アミノシクロヘキシルオキシ)シクロヘキシル]エーテル、ビス[4−(4−アミノシクロヘキシルオキシ)シクロヘキシル]ケトン、1,3−ビス(4−アミノシクロヘキシルオキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノシクロヘキシルオキシ)ベンゼン、2,2’−ジメチルビシクロヘキシル−4,4’−ジアミン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ジシクロヘキシル−4,4’−ジアミン、2,6,2’,6’−テトラメチル−4,4’−ジアミン、5,5’−ジメチル−2,2’−スルフォニルジシクロヘキシル−4,4’−ジアミン、3,3’−ジヒドロキシジシクロヘキシル−4,4’−ジアミン、(4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルエーテル、(4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルスルホン、(4,4’−ジアミノシクロヘキシル)ケトン、(3,3’−ジアミノ)ベンゾフェノン、(4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルメタン、(4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルエーテル、(3,3’−ジアミノ)ジシクロヘキシルエーテル、(4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルメタン、(3,3’−ジアミノ)ジシクロヘキシルエーテル、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン等を例示できる。これらのジアミンは1種を単独で用いてもよく又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、さらに他のジアミン、すなわち飽和脂環式炭化水素構造を有していないジアミンを併用することもできる。
飽和脂環式炭化水素構造を有するジアミンは、例えば、芳香族ジアミンを水素還元することによって容易に得ることが可能である。このような芳香族ジアミンとしては、例えば、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(以下、「BAPP」とする。)、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジアミン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、2,6,2’,6’−テトラメチル−4,4’−ジアミン、5,5’−ジメチル−2,2’−スルフォニルビフェニル−4,4’−ジアミン、3,3’−ジヒドロキシビフェニル−4,4’−ジアミン、(4,4’−ジアミノ)ジフェニルエーテル、(4,4’−ジアミノ)ジフェニルスルホン、(4,4’−ジアミノ)ベンゾフェノン、(3,3’−ジアミノ)ベンゾフェノン、(4,4’−ジアミノ)ジフェニルメタン、(4,4’−ジアミノ)ジフェニルエーテル、(3,3’−ジアミノ)ジフェニルエーテル等を例示できる。
芳香族ジアミンの水素還元は、芳香環の一般的な還元方法によって可能である。そのような還元方法としては、例えば、ラネーニッケル触媒や酸化白金触媒〔D.Varechら、Tetrahedron Letter 26、 61(1985)、R.H.Bakerら、J.Am.Chem.Soc.、69、1250(1947)〕、 ロジウム−酸化アルミニウム触媒(J.C.Sircarら、J.Org.Chem.、30、3206(1965)、A.I.Meyersら、Organic Synthesis Collective Volume VI、371(1988)、A.W.Burgstahler、Organic Synthesis Collective Volume V、591(1973)、A.J.Briggs、Synthesis、1988、66)、酸化ロジウム−酸化白金触媒〔S.Nishimura、Bull.Chem.Soc.Jpn.、34、32(1961)、E.J.Coreyら、J.Am.Chem.Soc.101、1608(1979)〕、チャコール担持ロジウム触媒(K.Chebaaneら、Bull.Soc.Chim.Fr.、1975、244)、水素化ホウ素ナトリウム−塩化ロジウム系触媒〔P.G.Gassmanら、Organic Synthesis Collective Volume VI、581(1988)、P.G.Gassmanら、Organic Synthesis Collective Volume VI、601(1988)〕等の触媒の存在下での水素還元等が挙げられる。
本発明の好ましい態様であるポリアミドイミドは、原料の一つとして上述のような飽和脂環式炭化水素構造を有するジアミンを用いることに起因して、耐吸水性又は撥水性が従来のポリアミドイミドと比較して極めて高くなる。飽和脂環式炭化水素を有するジアミンを用いたポリアミドイミドを含む熱硬化性樹脂組成物を、印刷配線板用積層板(金属張積層板)などの半導体実装基板の層形成材料として用いると、得られる印刷配線板用積層板は、芳香環を有するポリアミドイミドを含有する樹脂組成物を用いた場合に比べて、吸湿時の接着性が低下し難くなる。
また、イミド基含有ジカルボン酸の調製には、芳香族ジアミンを使用したり、飽和脂環式炭化水素構造を有するジアミンに芳香族ジアミンを併用したりすることもできる。
芳香族ジアミンとしては、例えば、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジアミン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、2,6,2’,6’−テトラメチル−4,4’−ジアミン、5,5’−ジメチル−2,2’−スルフォニルビフェニル−4,4’−ジアミン、3,3’−ジヒドロキシビフェニル−4,4’−ジアミン、(4,4’−ジアミノ)ジフェニルエーテル、(4,4’−ジアミノ)ジフェニルスルホン、(4,4’−ジアミノ)ベンゾフェノン、(3,3’−ジアミノ)ベンゾフェノン、(4,4’−ジアミノ)ジフェニルメタン、(4,4’−ジアミノ)ジフェニルエーテル、(3,3’−ジアミノ)ジフェニルエーテル等が挙げられる。これらの芳香族ジアミンは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また前述した飽和脂環式炭化水素構造を有するジアミンと併用してもよい。
さらに、本発明においては、ポリアミドイミドに長鎖炭化水素鎖構造を導入するために、ジアミンとして長鎖炭化水素鎖構造を有するジアミンを用いることもできる。そのようなジアミンとしては、後述する長鎖炭化水素鎖のアミノ基による末端変性物が挙げられる。また、長鎖炭化水素鎖が、側鎖に炭素−炭素二重結合基を有する場合には、ポリアミドイミドに、長鎖炭化水素鎖構造と共に炭素−炭素二重結合基を導入することができる。
トリカルボン酸無水物としては、例えば、下記一般式(I)又は(II)で示される化合物が好ましく用いられる。トリカルボン酸無水物としては、酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体であれば特に制限はないが、耐熱性、コスト面等を考慮すれば、トリメリット酸無水物が特に好ましい。
Figure 0005176133
(ただし、両式中、Rは水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又はフェニル基を示し、Yは−CH2−、−CO−、−SO2−又は−O−を示す。)
ジアミンとトリカルボン酸無水物とを反応させる際の化学当量比(アミノ基:酸無水物基)は、通常1:1(ジアミンとトリカルボン酸無水物との物質量比で1:2)に近い比率であるが、耐熱性の点から1:1.01〜1.05(同1:2.02〜2.10)であることが好ましい。
イミド基形成反応は、通常、ジアミンとトリカルボン酸無水物を非プロトン性極性溶媒に溶解又は分散させて、150〜180℃に加熱して行われる。加熱は1段階で当該温度まで上昇させ、その後一定時間保持してもよいが、副反応を抑制するため、トリカルボン酸無水物に対するジアミンの付加反応と、イミド閉環反応の2段階に分けて行うことが好ましい。具体的には、第1段階として60〜100℃で5〜30分保持し、ジアミンをトリカルボン酸無水物に付加させて酸無水物基を開環させる。
第2段階として、脱水溶媒を加えて150〜180℃で1.5〜4時間保持し、閉環させてイミド環を生成し、生じた水を系外に排出する。
第1段階が60℃未満だと反応の進行が遅く、100℃を超えると副反応が起こりやすくなる。また、30分以内に平衡状態に達するため、それ以上保持しても無駄である場合が多い。第2段階は150℃未満だと脱水が不十分となりやすく、180℃を超えると副反応が起こりやすくなる。また、保持時間が1.5時間未満だと脱水が不十分となりやすく、4時間以内に平衡状態に達するのでそれ以上保持してもあまり意味がない場合が多い。
かかる反応は、吸湿を防止するため、乾燥空気や窒素、酸素、アルゴンなどをフロー又はバブリングさせることが好ましい。脱水溶媒は上記第1段階が終わってから入れても、第1段階の前からあらかじめ入れておいてもどちらでもよい。
非プロトン性極性溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、シクロヘキサノン等を例示でき、これらのなかでも沸点の高いNMPが脱水しやすく特に好ましい。これらの非プロトン性極性溶媒は、1種を単独でも用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上述の非プロトン性極性溶媒は、該非プロトン性極性溶媒、ジアミン及びトリカルボン酸無水物を含有する溶液の全重量に対して、固形分が10重量%〜70重量%となる量であることが好ましく、20重量%〜35重量%となる量であるとより好ましい。この溶液中の固形分が10重量%未満となる場合、溶媒の使用量が多いため工業的に不利となる傾向があり、70重量%を超えると、トリカルボン酸無水物の溶解性が低下し、充分な反応を行うことが困難となる傾向がある。
脱水溶媒としては、水と共沸可能な芳香族炭化水素であることが好ましく、トルエン、ベンゼン、キシレン、エチルベンゼン等を例示でき、トルエンを用いることが価格や沸点、低有害性の点で好ましい。かかる芳香族炭化水素は、非プロトン性極性溶媒100重量部に対して、5重量部〜30重量部に相当する量を添加することが好ましい。芳香族炭化水素の添加量が、非プロトン性極性溶媒100重量部に対して5重量部未満である場合、水の除去効果が不十分となる傾向があり、イミド基含有ジカルボン酸の生成量が減少する傾向がある。また、30重量部を超えると、反応温度が低下するうえに、総重量増加により相対的な水分濃度が低下して脱水効率が落ち、イミド基含有ジカルボン酸の生成量が減少する傾向にある。
また、脱水閉環反応中に、水と同時に溶液中の芳香族炭化水素も留出することにより、その芳香族炭化水素量が上述の好適な範囲よりも少なくなる場合があるため、例えば、コック付きの水分定量受器中に留出した芳香族炭化水素を、水と分離した後に反応溶液中に還流させる等して、芳香族炭化水素量を一定割合に保つことが好ましい。なお、脱水閉環反応の終了後には、溶液の温度を170℃〜200℃程度に保持して水と共沸可能な芳香族炭化水素を除去しておくことが、脱水がさらに進行する点で好ましい。かかる操作を行った後、80℃以下に冷却しておくことが、後の材料添加時における安全性の点で好ましい。
本発明のポリアミドイミドは、上記イミド基含有ジカルボン酸に長鎖炭化水素鎖構造を有するジカルボン酸(長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸)を添加し、これらとジイソシアネートを反応させることでも得ることができる。ここでいう長鎖炭化水素鎖構造としては、炭素数6以上の炭化水素鎖であり、耐デスミア性や耐湿性などを考慮し、前述したように直鎖状であることが好ましく、また、長鎖炭化水素鎖の主鎖に含まれる炭素原子はC−C単結合で結合していることが好ましい。6原子未満であると、柔軟性に劣り、配線板材料としての応力緩和性が低下する。好ましくは、20原子程度かそれ以上である。炭素原子数の上限は、耐熱性や難燃性の点から、500原子以下であることが好ましい。
また、ポリアミドイミドに炭素−炭素二重結合基を導入するために、長鎖炭化水素鎖構造は、長鎖炭化水素鎖の側鎖に炭素−炭素二重結合を有することが好ましい。
長鎖炭化水素鎖構造に含まれる水素原子の一部が、メチル基、ビニル基、フェニル基、ハロゲン基、水酸基、シアノ基など別の官能基で置換されていてもよい。
長鎖炭化水素鎖構造の好ましい例として、ポリエチレン、1,2−ポリブタジエン、水添1,2−ポリブタジエン、水添1,4−ポリブタジエン、1,2−ポリイソプレン、水添1,2−ポリイソプレン、3,4−ポリイソプレン、水添3,4−ポリイソプレン、水添1,4−ポリイソプレンなどから構成される構造が挙げられる。これらの末端変性物の価格の点から1,2−ポリブタジエン、水添1,2−ポリブタジエンが好ましい。また、ポリアミドイミドに炭素−炭素二重結合基を導入するためには、側鎖に炭素−炭素二重結合を有する構造が好ましく、1,2−ポリブタジエンが特に好ましい。
末端変性物とは、長鎖炭化水素鎖の末端に反応性官能基を何らかの形で付加したものである。ここでの末端変性物とは、長鎖炭化水素鎖の末端にカルボン酸を付加した化合物を意味する。長鎖炭化水素鎖骨格がポリブタジエンである場合、末端変性物は、α,ω−ポリブタジエンジカルボン酸、水添α,ω−ポリブタジエンジカルボン酸となる。
イミド基及び長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸を用いる場合には、長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸を添加しなくてもよい。長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸は、長鎖炭化水素鎖骨格が二重結合などの高温で反応しやすい基を有している場合には、上記イミド基含有ジカルボン酸の合成後にイミド基含有ジカルボン酸に添加することが特に好ましいが、イミド基含有ジカルボン酸合成時に長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸を反応系に添加しておくことも可能である。
後者の場合、イミド環形成時の脱水工程で、原料に含まれる水分を除去できるという利点がある。前者の場合、溶媒に均一に溶解又は分散するように、ジイソシアネート添加前に十分に撹拌することが好ましい。溶解又は分散が不十分だと、ジイソシアネートとの反応後に未反応の長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸が残り、樹脂物性に悪影響を与えることがある。
長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸を用いる場合、その添加量は、溶媒を除くポリアミドイミド原料全体の10〜80重量%であることが好ましい。10重量%未満であると弾性率が高くなり、応力緩和効果が低くなる傾向がある。80重量%を超えると熱可塑性が強くなりすぎ、配線板に使用したときの耐熱性が悪くなる傾向がある。
上述したジカルボン酸(イミド基含有ジカルボン酸、及び長鎖炭化水素鎖含有ジカルボン酸)のほかに、ここでモノカルボン酸を添加することもできる。モノカルボン酸を添加し、ジイソシアネートと反応させることにより反応が停止するため、モノカルボン酸がポリアミドイミドの末端を形成する。したって、モノカルボン酸の種類や量を調整することで、ポリアミドイミドの分子量制御や末端の官能基修飾が可能となる。モノカルボン酸の例としては、酢酸、プロピオン酸、n−酪酸、iso−酪酸、n−吉草酸、iso−吉草酸、安息香酸、けい皮酸、乳酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、サリチル酸、m−ヒドロキシ安息香酸、p−ヒドロキシ安息香酸、2−ヒドロキシけい皮酸、3−ヒドロキシけい皮酸、4−ヒドロキシけい皮酸、5−ヒドロキシイソフタル酸、シリンギン酸等が挙げられる。さらに、アクリル酸やメタクリル酸を用いることにより、ポリアミドイミドの末端に炭素−炭素二重結合基を導入することも可能である。
ここで、前述した非プロトン性極性溶媒をさらに加えることもできる。加える溶媒はイミド基含有ジカルボン酸合成時と同じでも、異なっていてもどちらでもよい。また複数種の溶媒を加えてもよい。
さらに、長鎖炭化水素鎖構造が二重結合を有する場合には、ラジカル発生による副反応を防止するため、ラジカル捕捉効果のある芳香族炭化水素を少量添加してもよい。かかる芳香族炭化水素として、トルエンやフェノールなどが例示される。
かかる副反応を防止する別の方法として、乾燥空気又は酸素によるバブリングを行ってもよい。いずれの場合も、この段階で固形分が10重量%〜40重量%となるように調整する。10重量%未満となる場合、溶媒の使用量が多いため工業的に不利となる傾向にあり、さらに反応確率が低下するため効率が悪くなる。10重量%未満にする場合には、合成後に希釈することが好ましい。また、40重量%を超えると、副反応が発生しやすくなり、また粘度が急激に上昇してゲル状になり、取り扱いができなくなる。20重量%〜32重量%となる量であると、このような問題が発生しにくい。
次に、ジイソシアネートとしては、脂肪族ジイソシアネート又は芳香族ジイソシアネートを用いることができる。芳香族ジイソシアネートとしては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、2,4−トリレンダイマー等を例示でき、MDIを用いることが価格及び特性の点で特に好ましい。芳香族ジイソシアネートとしてMDIを用いることにより、得られるポリアミドイミドの可撓性を向上させ、結晶性を低減させることができるので、ポリアミドイミドが良好な製膜性、フィルム形成性を有することができる。脂肪族ジイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等を例示できる。
ジカルボン酸とジイソシアネートとの反応は、ジカルボン酸を含む溶液中にジイソシアネートを添加することにより、反応温度130℃〜200℃で行うことができる。塩基性触媒を用いる場合は、この反応を70℃〜180℃で行うことが好ましく、120℃〜150℃で行うことが反応効率の点でより好ましい。70℃未満であると反応の進行が遅く、180℃を超えると塩基性触媒が揮発したり副反応が進行したりする場合がある。
塩基性触媒の存在下でかかる反応を行う場合は、塩基性触媒を用いずに反応を行う場合に比べて、より低い温度でこの反応を進行させることが可能となる。したがって、高温条件下におけるジイソシアネート同士の反応等、副反応の進行を抑制でき、さらに高分子量のポリアミドイミドを得ることが可能となる。
反応時間は温度や触媒の有無にもよるが、0.5〜4時間が好ましく、比較的高い分子量のポリアミドイミドを得るためには、1.5〜2.5時間がより好ましい。0.5時間未満であると未反応物が多く残り、分子量も低く、吸湿して製膜性やフィルム物性が低下する。反応は通常4時間以内にほぼ終了するため、それ以上行う必要はないことが多い。
かかる塩基性触媒としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリ(2−エチルへキシル)アミン、トリオクチルアミン等のトリアルキルアミンが例示できる。なかでもトリエチルアミンは、上述の反応を促進できる好適な塩基性触媒であり、かつ反応後の系内からの除去が容易であることから特に好ましい。
上記ジカルボン酸とジイソシアネートの反応において、(ジカルボン酸:ジイソシアネート)は、モル比で1.0:1.0〜1.5の範囲であることが好ましく、1.0:1.0〜1.2の範囲であることがより好ましい。反応の際、これらの化合物のモル比を上記範囲内とすることにより、より高分子量で製膜またはフィルム形成に有利なポリアミドイミドを得ることが可能となる。
上述のようにして得られたポリアミドイミドの重量平均分子量(Mw)は、1.5万〜30万であることが製膜またはフィルム形成性の点から好ましく、3万〜20万であると塗工しやすく、より好ましい。なお、ここでいうMwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定を行い、標準ポリスチレンを用いて作成した検量線により換算した値である。
かかるポリアミドイミドにラジカル重合開始剤やその他添加物を加えて熱硬化性樹脂組成物のワニスを作製し、これを塗工・乾燥することで樹脂組成物層付き銅箔やプリプレグを作製することができる。
さらに、これらをプレス積層し、銅張積層板やシールド板、プリント配線板を作製することもできる。上記樹脂組成物層付き銅箔は、樹脂組成物層を数十μm程度の厚さにし、ビルドアップ材とすることも、また、数μmの厚さにしてプリプレグと積層し、応力緩和層として用いることも可能である。応力緩和層を介して、半導体装置を半導体実装基板に実装することができる。
ラジカル重合開始剤として、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、ジ−t−ブチルパーオキサイド、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)オクタン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、ビス(t−ブチルパーオキシ)イソフタレート、イソブチリルパーオキサイド、ジ(トリメチルシリル)パーオキサイド、トリメチルシリルトリフェニルシリルパーオキサイド等の過酸化物、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンゾインメチルエーテル、メチル−o−ベンゾイルベンゾエート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらのラジカル重合開始剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記ラジカル重合開始剤の配合割合は、ポリアミドイミド100重量部に対して、0.5重量部〜10重量部とすることが好ましい。0.5重量部未満であると十分な反応速度が得られない。10重量部を超えると硬化速度が速すぎ、また副反応が進行し、物性に悪影響を与えることがある。該熱硬化性樹脂組成物を含むワニスの乾燥時にラジカル重合開始剤が揮発又は酸素と反応して分解することを考慮し、2重量部〜10重量部とすることがより好ましい。
また、本発明になる熱硬化性樹脂組成物には、必要に応じて難燃剤、充填剤等の各種添加剤を配合してもよい。
上記難燃剤としては特に制限はないが、臭素系、リン系、金属水酸化物等の難燃剤が好適に用いられる。より具体的には、臭素系難燃剤としては、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂等の臭素化エポキシ樹脂、ヘキサブロモベンゼン、ペンタブロモトルエン、エチレンビス(ペンタブロモフェニル)、エチレンビステトラブロモフタルイミド、1,2−ジブロモ−4−(1,2−ジブロモエチル)シクロヘキサン、テトラブロモシクロオクタン、ヘキサブロモシクロドデカン、ビス(トリブロモフェノキシ)エタン、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ポリスチレン、2,4,6−トリス(トリブロモフェノキシ)−1,3,5−トリアジン等の臭素化添加型難燃剤、トリブロモフェニルマレイミド、トリブロモフェニルアクリレート、トリブロモフェニルメタクリレート、テトラブロモビスフェノールA型ジメタクリレート、ペンタブロモベンジルアクリレート、臭素化スチレン等の不飽和二重結合含有の臭素化反応型難燃剤が挙げられる。
リン系難燃剤しては、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、クレジルジ−2,6−キシレニルホスフェート、レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)等の芳香族系リン酸エステル、フェニルホスホン酸ジビニル、フェニルホスホン酸ジアリル、フェニルホスホン酸ビス(1−ブテニル)等のホスホン酸エステル、ジフェニルホスフィン酸フェニル、ジフェニルホスフィン酸メチル、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド誘導体等のホスフィン酸エステル、ビス(2−アリルフェノキシ)ホスファゼン、ジクレジルホスファゼン等のホスファゼン化合物、リン酸メラミン、ピロリン酸メラミン、ポリリン酸メラミン、ポリリン酸メラム、ポリリン酸アンモニウム、赤リン等のリン系難燃剤を例示できる。また、金属水酸化物難燃剤としては水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウム等が挙げられる。
上述の難燃剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明になる熱硬化性樹脂組成物における上記難燃剤の配合割合は特に制限はないが、ポリアミドイミドとラジカル重合開始剤の合計量100重量部に対して、5重量部〜150重量部とすることが好ましい。難燃剤の配合割合が5重量部未満では耐燃性が不十分となる傾向があり、150重量部を超えると硬化させた接着層の耐熱性が低下する傾向にある。
上述の充填剤としては特に限定されるものではないが、通常無機充填剤が好適に用いられ、無機充填剤としては、例えば、アルミナ、酸化チタン、マイカ、シリカ、ベリリア、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、炭酸アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、焼成クレー等のクレー、タルク、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、炭化ケイ素等が挙げられる。これらの無機充填剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また充填剤の形状、粒径についても特に制限はなく、通常、粒径0.01μm〜50μmが好ましく、0.1μm〜15μmがより好ましい。
本発明になる熱硬化性樹脂組成物における上記充填剤の配合割合は特に制限するものではないが、ポリアミドイミドとラジカル重合開始剤の合計量100重量部に対して、1重量部〜1000重量部が好ましく、1重量部〜800重量部がより好ましい。
本発明になる熱硬化性樹脂組成物は、ポリアミドイミド、ラジカル重合開始剤及び必要に応じてその他の添加剤を、公知の方法で配合、混合することにより製造することができる。
また、上述した熱硬化性樹脂組成物を溶媒に溶解又は分散させることにより、本発明の樹脂ワニスを得ることができる。該溶媒は特に制限するものではないが、具体例としては、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール類、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチレングリコールモノメチルエーテル、カルビトール、ブチルカルビトール等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類、メトキシエチルアセテート、エトキシエチルアセテート、ブトキシエチルアセテート、酢酸エチル等のエステル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の含窒素類等の溶媒が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上述したように、かかる熱硬化性樹脂組成物のワニスを塗工・乾燥することで樹脂組成物層付き銅箔やプリプレグを作製することができる。さらに、これらをプレス積層し、銅張積層板やシールド板、プリント配線板を作製することもできる。上記樹脂組成物層付き銅箔は、樹脂を数十μm程度の厚さにし、ビルドアップ材とすることも、また、数μmの厚さにしてプリプレグと積層し、応力緩和層として用いることも可能である。応力緩和層を介して、半導体装置をプリント配線板などの半導体実装基板に実装することができる。
応力緩和層として用いる場合、加熱硬化後(例えば、185℃、60分の加熱条件)の樹脂組成物層の50℃における引張弾性率E’は測定周波数10Hzにおいて0.15〜1.0GPaであることが好ましく、0.15〜0.8GPaであることがさらに好ましい。さらに、加熱硬化後(例えば、185℃、60分の加熱条件)の樹脂組成物層のガラス転移温度(Tg)は、180〜300℃であることが好ましく、220〜300℃であることがより好ましい。また、Tg以上の温度、例えば、300℃における引張弾性率E’は測定周波数10Hzにおいて0.05〜3.0GPaであることが好ましく、0.2〜1.0GPaであることがさらに好ましい。
一般にコア基板やビルドアップ材として用いられている樹脂の弾性率(引張弾性率)は3〜5GPa程度であり、フレキシブル基板でも1.2〜2GPa程度であるため、かかる範囲は極めて低弾性な領域であるといえる。0.15GPa未満になると配線形成が困難になり、1.0GPaを超えると応力緩和効果が低下する傾向がある。0.15GPa以上あると薄膜にしたときの強度が十分確保され、0.8GPa以下であると変形が容易になる傾向がある。
以上、発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上記に制限されるものではない。
以下、本発明の好適な実施例についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限するものではない。
合成実施例1
(樹脂溶液A)
ジアミン化合物としてワンダミンHM(WHM)〔(4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルメタン、新日本理化製、商品名〕46g、トリカルボン酸無水物として無水トリメリット酸(TMA)84.8g及び非プロトン性極性溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)1200gを入れ、フラスコ内の温度を80℃に設定して30分間撹拌した。
撹拌終了後、水と共沸可能な芳香族炭化水素としてトルエン173gをさらに添加し、フラスコ内の温度を160℃に昇温して2.5時間還流した。水分定量受器に理論量の水が貯留され、水の留出が見られなくなっていることを確認した後、水分定量受器中の水及びトルエンを除去しながら、フラスコ内の温度を180℃まで上昇させて反応溶液中のトルエンを除去した。
フラスコ内の溶液を60℃まで冷却した後、長鎖炭化水素鎖骨格(炭素原子数約50)を有するジカルボン酸としてα,ω−ポリブタジエンジカルボン酸(C−1000、日本曹達製、商品名、DEW=54)212.1gを入れ、10分間撹拌した。
撹拌終了後、ジイソシアネートとして4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)94gを添加し、フラスコ内の温度を160℃に上昇させて2時間反応させ、樹脂溶液Aを得た。このポリアミドイミド樹脂溶液の重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ56000であった。また、ポリアミドイミド1分子あたりの炭素−炭素二重結合数は、520であった。
合成実施例2
(樹脂溶液B)
ジアミン化合物としてワンダミンHM(WHM)〔(4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルメタン、新日本理化製、商品名〕52g、トリカルボン酸無水物として無水トリメリット酸(TMA)95.8g及び非プロトン性極性溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)1120gを入れ、フラスコ内の温度を80℃に設定して30分間撹拌した。
撹拌終了後、水と共沸可能な芳香族炭化水素としてトルエン173gをさらに添加し、フラスコ内の温度を160℃に昇温して2.5時間還流した。水分定量受器に理論量の水が貯留され、水の留出が見られなくなっていることを確認した後、水分定量受器中の水及びトルエンを除去しながら、フラスコ内の温度を180℃まで上昇させて反応溶液中のトルエンを除去した。
フラスコ内の溶液を60℃まで冷却した後、長鎖炭化水素鎖骨格(炭素原子数約50)を有するジカルボン酸としてα,ω−ポリブタジエンジカルボン酸(C−1000、日本曹達製、商品名、DEW=54)48g、水添α,ω−ポリブタジエンジカルボン酸(CI−1000、日本曹達製、商品名)219.7gを入れ、10分間撹拌した。
撹拌終了後、ジイソシアネートとして4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)106.2gを添加し、フラスコ内の温度を160℃に上昇させて2時間反応させ、樹脂溶液Bを得た。このポリアミドイミド樹脂溶液の重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ46000であった。また、ポリアミドイミド1分子あたりの炭素−炭素二重結合数は、90であった。
合成実施例3
(樹脂溶液C)
ジアミン化合物としてワンダミンHM(WHM)〔(4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルメタン、新日本理化製、商品名〕51.1g、トリカルボン酸無水物として無水トリメリット酸(TMA)94.3g及び非プロトン性極性溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)1200gを入れ、フラスコ内の温度を80℃に設定して30分間撹拌した。
撹拌終了後、水と共沸可能な芳香族炭化水素としてトルエン173gをさらに添加し、フラスコ内の温度を160℃に昇温して2.5時間還流した。水分定量受器に理論量の水が貯留され、水の留出が見られなくなっていることを確認した後、水分定量受器中の水及びトルエンを除去しながら、フラスコ内の温度を180℃まで上昇させて反応溶液中のトルエンを除去した。
フラスコ内の溶液を60℃まで冷却した後、長鎖炭化水素鎖骨格(炭素原子数約50)を有するジカルボン酸としてα,ω−ポリブタジエンジカルボン酸(C−1000、日本曹達製、商品名、DEW=54)188.9g及びポリアミドイミド末端を修飾するモノカルボン酸としてメタクリル酸2.1gを入れ、10分間撹拌した。
撹拌終了後、ジイソシアネートとして4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)104.6gを添加し、フラスコ内の温度を160℃に上昇させて2時間反応させ、樹脂溶液Cを得た。このポリアミドイミド樹脂溶液の重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ53000であった。また、ポリアミドイミド1分子あたりの炭素−炭素二重結合数は、440であった。
合成実施例4
(樹脂溶液D)
ジアミン化合物としてワンダミンHM(WHM)〔(4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルメタン、新日本理化製、商品名〕58.2g、トリカルボン酸無水物として無水トリメリット酸(TMA)107.3g及び非プロトン性極性溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)1120gを入れ、フラスコ内の温度を80℃に設定して30分間撹拌した。
撹拌終了後、水と共沸可能な芳香族炭化水素としてトルエン173gをさらに添加し、フラスコ内の温度を160℃に昇温して2.5時間還流した。水分定量受器に理論量の水が貯留され、水の留出が見られなくなっていることを確認した後、水分定量受器中の水及びトルエンを除去しながら、フラスコ内の温度を180℃まで上昇させて反応溶液中のトルエンを除去した。
フラスコ内の溶液を60℃まで冷却した後、長鎖炭化水素鎖骨格(炭素原子数約50)を有するジカルボン酸としてα,ω−ポリブタジエンジカルボン酸(C−1000、日本曹達製、商品名、DEW=54)43g、水添α,ω−ポリブタジエンジカルボン酸(CI−1000、日本曹達製、商品名)196.8g及びポリアミドイミド末端を修飾するモノカルボン酸としてメタクリル酸22.4gを入れ、10分間撹拌した。
撹拌終了後、ジイソシアネートとして4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)119gを添加し、フラスコ内の温度を160℃に上昇させて2時間反応させ、樹脂溶液Dを得た。このポリアミドイミド樹脂溶液の重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ39000であった。また、ポリアミドイミド1分子あたりの炭素−炭素二重結合数は、70であった。
合成比較例1
(樹脂溶液E)
ジアミン化合物としてワンダミンHM(WHM)〔(4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルメタン、新日本理化製、商品名〕22.4g、トリカルボン酸無水物として無水トリメリット酸(TMA)42.9g及び非プロトン性極性溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)216gを入れ、フラスコ内の温度を80℃に設定して30分間撹拌した。
撹拌終了後、水と共沸可能な芳香族炭化水素としてトルエン74gをさらに添加し、フラスコ内の温度を160℃に昇温して2.5時間還流した。水分定量受器に理論量の水が貯留され、水の留出が見られなくなっていることを確認した後、水分定量受器中の水及びトルエンを除去しながら、フラスコ内の温度を180℃まで上昇させて反応溶液中のトルエンを除去した。
フラスコ内の溶液を60℃まで冷却した後、ジイソシアネートとして4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)32.4gを添加し、フラスコ内の温度を160℃に上昇させて2時間反応させ、樹脂溶液Eを得た。このポリアミドイミド樹脂溶液の重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ65000であった。
合成比較例2
(樹脂溶液F)
ジアミン化合物としてワンダミンHM(WHM)〔(4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルメタン、新日本理化製、商品名〕57.4g、反応性官能基を有するジアミンとして2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン25g、トリカルボン酸無水物として無水トリメリット酸(TMA)132.4g及び非プロトン性極性溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)1120gを入れ、フラスコ内の温度を80℃に設定して30分間撹拌した。
撹拌終了後、水と共沸可能な芳香族炭化水素としてトルエン174gをさらに添加し、フラスコ内の温度を160℃に昇温して2.5時間還流した。水分定量受器に理論量の水が貯留され、水の留出が見られなくなっていることを確認した後、水分定量受器中の水及びトルエンを除去しながら、フラスコ内の温度を180℃まで上昇させて反応溶液中のトルエンを除去した。
フラスコ内の溶液を60℃まで冷却した後、長鎖炭化水素鎖骨格(炭素原子数約50)を有するジカルボン酸として水添α,ω−ポリブタジエンジカルボン酸(CI−1000、日本曹達製、商品名)192.5gを入れ、10分間撹拌した。
撹拌終了後、ジイソシアネートとして4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)122.9gを添加し、フラスコ内の温度を160℃に上昇させて2時間反応させ、樹脂溶液Fを得た。このポリアミドイミド樹脂溶液の重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ82000であった。
合成比較例3
(樹脂溶液G)
還流冷却器を連結したコック付き25mlの水分定量受器、温度計、撹拌器を備えた1リットルのセパラブルフラスコにジアミンとしてBAPP(2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン)32.8g(0.08mol)、ジフェニルジメチルシロキサンジアミンとして反応性シリコーンオイルX−22−1660B−3(アミン当量2200、信越化学工業株式会社製)26.2g(0.02mol)、TMA(無水トリメリット酸)40.4g(0.21mol)及び非プロトン性極性溶媒としてNMP(N−メチル−2−ピロリドン)315gを仕込み、80℃で30分間撹拌した。
次いで、水と共沸可能な芳香族炭化水素としてトルエン100mlを投入してから温度を上げ160℃で2時間還流させた。水分定量受器に理論量の水がたまっていること、水の留出が見られなくなっていることを確認し、水分定量受器にたまっている留出液を除去しながら、190℃まで温度を上げて、トルエンを除去した。
その後、溶液を室温に戻し、芳香族ジイソシアネートとしてMDI(4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート)30.0g(0.12mol)を投入し、190℃で2時間反応させ、樹脂溶液Gを得た。得られたポリアミドイミド樹脂の重量平均分子量(Mw)は75000であった。
合成比較例4
(樹脂溶液H)
還流冷却器を連結したコック付き25mlの水分定量受器、温度計、撹拌器を備えた1リットルのセパラブルフラスコにジアミンとしてBAPP(2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン)36.9g(0.09mol)、ジメチルシロキサンジアミンX−22−161B(アミン当量1560、信越化学工業株式会社製)を31.2g(0.01mol)及びTMA(無水トリメリット酸)40.4g(0.21mol)、非プロトン性極性溶媒としてNMP(N−メチル−2−ピロリドン)323gを仕込み、80℃で30分間撹拌した。
次いで、水と共沸可能な芳香族炭化水素としてトルエン100mlを投入してから温度を上げ160℃で2時間還流させた。水分定量受器に理論量の水がたまっていること、水の留出が見られなくなっていることを確認し、水分定量受器にたまっている留出液を除去しながら、190℃まで温度を上げて、トルエンを除去した。
その後、溶液を室温に戻し、芳香族ジイソシアネートとしてMDI(4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート)30.0g(0.12mol)を投入し、190℃で2時間反応させ、樹脂溶液Hを得た。得られたポリアミドイミド樹脂の重量平均分子量(Mw)は75000であった。
合成比較例5
(樹脂溶液I)
ジアミン化合物としてワンダミンHM(WHM)〔(4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルメタン、新日本理化製、商品名〕52.7g、反応性官能基を有するジアミンとして3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル6g、トリカルボン酸無水物として無水トリメリット酸(TMA)108g及び非プロトン性極性溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)1281gを入れ、フラスコ内の温度を80℃に設定して30分間撹拌した。
撹拌終了後、水と共沸可能な芳香族炭化水素としてトルエン192gをさらに添加し、フラスコ内の温度を160℃に昇温して2.5時間還流した。水分定量受器に理論量の水が貯留され、水の留出が見られなくなっていることを確認した後、水分定量受器中の水及びトルエンを除去しながら、フラスコ内の温度を180℃まで上昇させて反応溶液中のトルエンを除去した。
フラスコ内の溶液を60℃まで冷却した後、長鎖炭化水素鎖骨格(炭素原子数約50)を有するジカルボン酸として水添α,ω−ポリブタジエンジカルボン酸(CI−1000、日本曹達製、商品名)309.5gを入れ、10分間撹拌した。
撹拌終了後、ジイソシアネートとして4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)119.7gを添加し、フラスコ内の温度を160℃に上昇させて2時間反応させ、樹脂溶液Iを得た。このポリアミドイミド樹脂溶液の重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ47000であった。
合成比較例6
(樹脂溶液J)
ジアミン化合物としてワンダミンHM(WHM)((4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルメタン、新日本理化製、商品名)52.4g、酸無水物として無水トリメリット酸(TMA)96.7g、非プロトン性極性溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)1152gを入れ、フラスコ内の温度を80℃に設定して30分間撹拌した。
撹拌終了後、水と共沸可能な芳香族炭化水素としてトルエン171gを更に添加し、フラスコ内の温度を160℃に昇温して2.5時間還流した。水分定量受器に理論量の水が貯留され、水の留出が見られなくなっていることを確認した後、水分定量受器中の水およびトルエンを除去しながら、フラスコ内の温度を180℃まで上昇させて反応溶液中のトルエンを除去した。
フラスコ内の溶液を60℃まで冷却した後、柔軟骨格を有するジカルボン酸として水添α,ω−ポリブタジエンジカルボン酸(CI−1000、日本曹達製、商品名)242.1gを入れ、10分間撹拌した。
撹拌終了後、ジイソシアネートとして4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)98.8gを添加し、フラスコ内の温度を160℃に上昇させて2時間反応させ、樹脂溶液Jを得た。このポリアミドイミド樹脂溶液の重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ50000であった。
配合実施例1
(ワニスA)
ワニス希釈溶媒であるジメチルアセトアミド58.8gに樹脂溶液Aを100.8g加え、均一になるようによく撹拌した。撹拌後、ラジカル重合開始剤としてパーブチルP〔α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、日本油脂製、商品名〕を0.27g、加え、均一になるように撹拌してワニスAを得た。
(樹脂組成物層A)
ワニスAを、卓上塗工機(PI−1210 FILMCOATER、自動塗工装置I型、テスター産業製)を用いて表面が平滑な銅箔HLN−15(日本電解製、商品名)にアプリケータで500μmギャップにて塗工し、すぐに温風循環型防爆乾燥機(TABAI SAFETY OVEN SPH−200、TABAI ESPEC CORP.製)に入れて100℃で15分間乾燥し、溶媒を揮発させた。
その後、さらに130℃で15分間乾燥した。得られた樹脂組成物層付き銅箔の樹脂面を別の銅箔に貼り合わせ、105トンプレス機(HOT PRESS FOR PRINTED CIRCUIT BOARDS MHPC−V−105−610、名機製作所製)でプレス(185℃60分保持、圧力4MPa)した。これを過硫酸アンモニウム10重量%水溶液に浸漬し、銅箔をエッチング除去した。水洗後、80℃で15分間乾燥し、樹脂組成物層Aを得た。得られた樹脂組成物層の50℃及び300℃での引張弾性率E’を測定(広域粘弾性測定装置、DVE RHEO SPECTOLER、RHEOLOGY CO.,LTD製、測定周波数10Hz)したところ、それぞれ、0.3GPa、0.29GPaであった。
配合実施例2
(ワニスB)
ワニス希釈溶媒であるジメチルアセトアミド75.1gに樹脂溶液Bを84.7g加え、均一になるようによく撹拌した。撹拌後、ラジカル重合開始剤としてパーブチルP〔α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、日本油脂製、商品名〕を0.05g、加え、均一になるように撹拌してワニスBを得た。
(樹脂組成物層B)
ワニスBを、卓上塗工機(PI−1210 FILMCOATER、自動塗工装置I型、テスター産業製)を用いて表面が平滑な銅箔HLN−15(日本電解製、商品名)にアプリケータで500μmギャップにて塗工し、すぐに温風循環型防爆乾燥機(TABAI SAFETY OVEN SPH−200、TABAI ESPEC CORP.製)に入れて100℃で15分間乾燥し、溶媒を揮発させた。
その後、さらに130℃で15分間乾燥した。得られた樹脂組成物層付き銅箔の樹脂面を別の銅箔に貼り合わせ、105トンプレス機(HOT PRESS FOR PRINTED CIRCUIT BOARDS MHPC−V−105−610、名機製作所製)でプレス(185℃60分保持、圧力4MPa)した。これを過硫酸アンモニウム10重量%水溶液に浸漬し、銅箔をエッチング除去した。水洗後、80℃で15分間乾燥し、樹脂組成物層Bを得た。得られた樹脂組成物層の50℃及び300℃での引張弾性率E’を測定(広域粘弾性測定装置、DVE RHEO SPECTOLER、RHEOLOGY CO.,LTD製、測定周波数10Hz)したところ、それぞれ、0.32GPa、0.062GPaであった。
配合実施例3
(ワニスC)
ワニス希釈溶媒であるジメチルアセトアミド58.7gに樹脂溶液Cを100.9g加え、均一になるようによく撹拌した。撹拌後、ラジカル重合開始剤としてパーブチルP〔α,α’(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、日本油脂製、商品名〕を0.24g、加え、均一になるように撹拌してワニスCを得た。
(樹脂組成物層C)
ワニスCを、卓上塗工機(PI−1210 FILMCOATER、自動塗工装置I型、テスター産業製)を用いて表面が平滑な銅箔HLN−15(日本電解製、商品名)にアプリケータで500μmギャップにて塗工し、すぐに温風循環型防爆乾燥機(TABAI SAFETY OVEN SPH−200、TABAI ESPEC CORP.製)に入れて100℃で15分間乾燥し、溶媒を揮発させた。
その後、さらに130℃で15分間乾燥した。得られた樹脂組成物層付き銅箔の樹脂面を別の銅箔に貼り合わせ、105トンプレス機(HOT PRESS FOR PRINTED CIRCUIT BOARDS MHPC−V−105−610、名機製作所製)でプレス(185℃60分保持、圧力4MPa)した。これを過硫酸アンモニウム10重量%水溶液に浸漬し、銅箔をエッチング除去した。水洗後、80℃で15分間乾燥し、樹脂組成物層Cを得た。得られた樹脂組成物層の50℃及び300℃での引張弾性率E’を測定(広域粘弾性測定装置、DVE RHEO SPECTOLER、RHEOLOGY CO.,LTD製、測定周波数10Hz)したところ、それぞれ、0.51GPa、0.22GPaであった。
配合実施例4
(ワニスD)
ワニス希釈溶媒であるジメチルアセトアミド75.1gに樹脂溶液Dを84.8g加え、均一になるようによく撹拌した。撹拌後、ラジカル重合開始剤としてパーブチルP〔α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、日本油脂製、商品名〕を0.05g、加え、均一になるように撹拌してワニスDを得た。
(樹脂組成物層D)
ワニスDを、卓上塗工機(PI−1210 FILMCOATER、自動塗工装置I型、テスター産業製)を用いて表面が平滑な銅箔HLN−15(日本電解製、商品名)にアプリケータで500μmギャップにて塗工し、すぐに温風循環型防爆乾燥機(TABAI SAFETY OVEN SPH−200、TABAI ESPEC CORP.製)に入れて100℃で15分間乾燥し、溶媒を揮発させた。
その後、さらに130℃で15分間乾燥した。得られた樹脂組成物層付き銅箔の樹脂面を別の銅箔に貼り合わせ、105トンプレス機(HOT PRESS FOR PRINTED CIRCUIT BOARDS MHPC−V−105−610、名機製作所製)でプレス(185℃60分保持、圧力4MPa)した。これを過硫酸アンモニウム10重量%水溶液に浸漬し、銅箔をエッチング除去した。水洗後、80℃で15分間乾燥し、樹脂組成物層Dを得た。得られた樹脂組成物層の50℃及び300℃での引張弾性率E’を測定(広域粘弾性測定装置、DVE RHEO SPECTOLER、RHEOLOGY CO.,LTD製、測定周波数10Hz)したところ、それぞれ、0.49GPa、0.12GPaであった。
配合比較例1
(ワニスE)
ワニス希釈溶媒であるジメチルアセトアミド62.4gに樹脂溶液Eを55.3g加え、均一になるようによく撹拌した。撹拌後、エポキシ樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂N770(大日本インキ化学工業社製、商品名)を6.81g、エポキシ樹脂硬化剤としてオルトクレゾールノボラック型フェノール樹脂KA−1165(大日本インキ工業製、商品名)を5.19g、エポキシ樹脂硬化促進剤として2E4MZ(2−エチル−4−メチルイミダゾール、四国化成工業製、商品名)の2重量%溶液(希釈溶媒:メチルエチルケトン)を0.2g及びレベリング剤としてBYK−330(ビックケミージャパン製、商品名)の10重量%溶液(希釈溶媒:ジメチルアセトアミド)を0.11g加え、均一になるように撹拌してワニスEを得た。
(樹脂組成物層E)
ワニスEを、卓上塗工機(PI−1210 FILMCOATER、自動塗工装置I型、テスター産業製)を用いて表面が平滑な銅箔HLN−15(日本電解製、商品名)にアプリケータで500μmギャップにて塗工し、すぐに温風循環型防爆乾燥機(TABAI SAFETY OVEN SPH−200、TABAI ESPEC CORP.製)に入れて100℃で15分間乾燥し、溶媒を揮発させた。
その後、さらに140℃で15分間乾燥した。得られた樹脂組成物層付き銅箔の樹脂面を別の銅箔に貼り合わせ、105トンプレス機(HOT PRESS FOR PRINTED CIRCUIT BOARDS MHPC−V−105−610、名機製作所製)でプレス(185℃60分保持、圧力4MPa)した。これを過硫酸アンモニウム10重量%水溶液に浸漬し、銅箔をエッチング除去した。水洗後、80℃で15分間乾燥し、樹脂組成物層Eを得た。得られた樹脂組成物層の50℃での引張弾性率E’を測定(広域粘弾性測定装置、DVE RHEO SPECTOLER、RHEOLOGY CO.,LTD製、測定周波数10Hz)したところ、2.35GPaであった。
配合比較例2
(ワニスF)
ワニス希釈溶媒であるジメチルアセトアミド59.6gに樹脂溶液Eを55.3g加え、均一になるようによく撹拌した。撹拌後、エポキシ樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂N770(大日本インキ化学工業社製、商品名)を10.97g、エポキシ樹脂硬化促進剤として2E4MZ(2−エチル−4−メチルイミダゾール、四国化成工業製、商品名)の2重量%溶液(希釈溶媒:メチルエチルケトン)を4.02g及びレベリング剤としてBYK−330(ビックケミージャパン製、商品名)の10重量%溶液(希釈溶媒:ジメチルアセトアミド)を0.11g加え、均一になるように撹拌してワニスFを得た。
(樹脂組成物層F)
ワニスFを、卓上塗工機(PI−1210 FILMCOATER、自動塗工装置I型、テスター産業製)を用いて表面が平滑な銅箔HLN−15(日本電解製、商品名)にアプリケータで500μmギャップにて塗工し、すぐに温風循環型防爆乾燥機(TABAI SAFETY OVEN SPH−200、TABAI ESPEC CORP.製)に入れて100℃で15分間乾燥し、溶媒を揮発させた。
その後、さらに140℃で15分間乾燥した。得られた樹脂組成物層付き銅箔の樹脂面を別の銅箔に貼り合わせ、105トンプレス機(HOT PRESS FOR PRINTED CIRCUIT BOARDS MHPC−V−105−610、名機製作所製)でプレス(185℃60分保持、圧力4MPa)した。これを過硫酸アンモニウム10重量%水溶液に浸漬し、銅箔をエッチング除去した。水洗後、80℃で15分間乾燥し、樹脂組成物層Fを得た。得られた樹脂組成物層の50℃での引張弾性率E’を測定(広域粘弾性測定装置、DVE RHEO SPECTOLER、RHEOLOGY CO.,LTD製、測定周波数10Hz)したところ、2.41GPaであった。
配合比較例3
(ワニスG)
ワニス希釈溶媒であるジメチルアセトアミド82gに樹脂溶液Fを63.5g加え、均一になるようによく撹拌した。撹拌後、エポキシ樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂N770(大日本インキ化学工業社製、商品名)を8.05g、エポキシ樹脂硬化剤としてオルトクレゾールノボラック型フェノール樹脂KA−1165(大日本インキ工業製、商品名)を6.13g、エポキシ樹脂硬化促進剤として2E4MZ(2−エチル−4−メチルイミダゾール、四国化成工業製、商品名)の2重量%溶液(希釈溶媒:メチルエチルケトン)を0.24g及びレベリング剤としてBYK−330(ビックケミージャパン製、商品名)の10重量%溶液(希釈溶媒:ジメチルアセトアミド)を0.14g加え、均一になるように撹拌してワニスGを得た。
(樹脂組成物層G)
ワニスGを、卓上塗工機(PI−1210 FILMCOATER、自動塗工装置I型、テスター産業製)を用いて表面が平滑な銅箔HLN−15(日本電解製、商品名)にアプリケータで500μmギャップにて塗工し、すぐに温風循環型防爆乾燥機(TABAI SAFETY OVEN SPH−200、TABAI ESPEC CORP.製)に入れて100℃で15分間乾燥し、溶媒を揮発させた。
その後、さらに140℃で15分間乾燥した。得られた樹脂組成物層付き銅箔の樹脂面を別の銅箔に貼り合わせ、105トンプレス機(HOT PRESS FOR PRINTED CIRCUIT BOARDS MHPC−V−105−610、名機製作所製)でプレス(185℃60分保持、圧力4MPa)した。これを過硫酸アンモニウム10重量%水溶液に浸漬し、銅箔をエッチング除去した。水洗後、80℃で15分間乾燥し、樹脂組成物層Gを得た。得られた樹脂組成物層の50℃での引張弾性率E’を測定(広域粘弾性測定装置、DVE RHEO SPECTOLER、RHEOLOGY CO.,LTD製、測定周波数10Hz)したところ、1.48GPaであった。
配合比較例4
(ワニスH)
ワニス希釈溶媒であるジメチルアセトアミド67.2gに樹脂溶液Gを74.7加え、均一になるようによく撹拌した。撹拌後、エポキシ樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂N770(大日本インキ化学工業社製、商品名)を10.27g、エポキシ樹脂硬化剤としてオルトクレゾールノボラック型フェノール樹脂KA−1165(大日本インキ工業製、商品名)を7.28g、エポキシ樹脂硬化促進剤として2E4MZ(2−エチル−4−メチルイミダゾール、四国化成工業製、商品名)の2重量%溶液(希釈溶媒:メチルエチルケトン)を0.32g及びレベリング剤としてBYK−330(ビックケミージャパン製、商品名)の10重量%溶液(希釈溶媒:ジメチルアセトアミド)を0.30g加え、均一になるように撹拌してワニスHを得た。
(樹脂組成物層H)
ワニスHを、卓上塗工機(PI−1210 FILMCOATER、自動塗工装置I型、テスター産業製)を用いて表面が平滑な銅箔HLN−15(日本電解製、商品名)にアプリケータで500μmギャップにて塗工し、すぐに温風循環型防爆乾燥機(TABAI SAFETY OVEN SPH−200、TABAI ESPEC CORP.製)に入れて100℃で15分間乾燥し、溶媒を揮発させた。
その後、さらに140℃で15分間乾燥した。得られた樹脂組成物層付き銅箔の樹脂面を別の銅箔に貼り合わせ、105トンプレス機(HOT PRESS FOR PRINTED CIRCUIT BOARDS MHPC−V−105−610、名機製作所製)でプレス(185℃60分保持、圧力4MPa)した。これを過硫酸アンモニウム10重量%水溶液に浸漬し、銅箔をエッチング除去した。水洗後、80℃で15分間乾燥し、樹脂組成物層Hを得た。得られた樹脂組成物層の50℃での引張弾性率E’を測定(広域粘弾性測定装置、DVE RHEO SPECTOLER、RHEOLOGY CO.,LTD製、測定周波数10Hz)したところ、0.2GPaであった。
配合比較例5
(ワニスI)
ワニス希釈溶媒であるジメチルアセトアミド81.8gに樹脂溶液Hを63.5g加え、均一になるようによく撹拌した。撹拌後、エポキシ樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂N770(大日本インキ化学工業社製、商品名)を8.15g、エポキシ樹脂硬化剤としてオルトクレゾールノボラック型フェノール樹脂KA−1165(大日本インキ工業製、商品名)を6.20g、エポキシ樹脂硬化促進剤として2E4MZ(2−エチル−4−メチルイミダゾール、四国化成工業製、商品名)の2重量%溶液(希釈溶媒:メチルエチルケトン)を0.24g及びレベリング剤としてBYK−330(ビックケミージャパン製、商品名)の10重量%溶液(希釈溶媒:ジメチルアセトアミド)を0.14g加え、均一になるように撹拌してワニスIを得た。
(樹脂組成物層I)
ワニスIを、卓上塗工機(PI−1210 FILMCOATER、自動塗工装置I型、テスター産業製)を用いて表面が平滑な銅箔HLN−15(日本電解製、商品名)にアプリケータで500μmギャップにて塗工し、すぐに温風循環型防爆乾燥機(TABAI SAFETY OVEN SPH−200、TABAI ESPEC CORP.製)に入れて100℃で15分間乾燥し、溶媒を揮発させた。
その後、さらに140℃で15分間乾燥した。得られた樹脂組成物層付き銅箔の樹脂面を別の銅箔に貼り合わせ、105トンプレス機(HOT PRESS FOR PRINTED CIRCUIT BOARDS MHPC−V−105−610、名機製作所製)でプレス(185℃60分保持、圧力4MPa)した。これを過硫酸アンモニウム10重量%水溶液に浸漬し、銅箔をエッチング除去した。水洗後、80℃で15分間乾燥し、樹脂組成物層Iを得た。得られた樹脂組成物層の50℃での引張弾性率E’を測定(広域粘弾性測定装置、DVE RHEO SPECTOLER、RHEOLOGY CO.,LTD製、測定周波数10Hz)したところ、0.9GPaであった。
配合比較例6
(ワニスJ)
ワニス希釈溶媒であるジメチルアセトアミド82.7gに樹脂溶液Iを54.6g加え、均一になるようによく撹拌した。撹拌後、エポキシ樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂N770(大日本インキ化学工業社製、商品名)を7.38g、エポキシ樹脂硬化剤としてオルトクレゾールノボラック型フェノール樹脂KA−1165(大日本インキ工業製、商品名)を5.22g、エポキシ樹脂硬化促進剤として2E4MZ(2−エチル−4−メチルイミダゾール、四国化成工業製、商品名)の2重量%溶液(希釈溶媒:メチルエチルケトン)を0.11g及びレベリング剤としてBYK−330(ビックケミージャパン製、商品名)の10重量%溶液(希釈溶媒:ジメチルアセトアミド)を0.12g加え、均一になるように撹拌してワニスJを得た。
(樹脂組成物層J)
ワニスJを、卓上塗工機(PI−1210 FILMCOATER、自動塗工装置I型、テスター産業製)を用いて表面が平滑な銅箔HLN−15(日本電解製、商品名)にアプリケータで500μmギャップにて塗工し、すぐに温風循環型防爆乾燥機(TABAI SAFETY OVEN SPH−200、TABAI ESPEC CORP.製)に入れて100℃で15分間乾燥し、溶媒を揮発させた。
その後、さらに140℃で15分間乾燥した。さらに185℃で1時間加熱し、樹脂を硬化させた。これを過硫酸アンモニウム10重量%水溶液に浸漬し、銅箔をエッチング除去した。水洗後、80℃で15分間乾燥し、樹脂組成物層Jを得た。得られた樹脂組成物層の50℃での引張弾性率E’を測定(広域粘弾性測定装置、DVE RHEO SPECTOLER、RHEOLOGY CO.,LTD製、測定周波数10Hz)したところ、0.33GPaであった。
配合比較例7
(ワニスK)
ワニス希釈溶媒であるジメチルアセトアミド37.5gに樹脂溶液Jを100g加え、均一になるようによく撹拌した。撹拌後、エポキシ樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂N770(大日本インキ化学工業社製、商品名)を12.45g、エポキシ樹脂硬化剤としてオルトクレゾールノボラック型フェノール樹脂KA−1165(大日本インキ工業製、商品名)を9.48g、エポキシ樹脂硬化促進剤として2E4MZ(2−エチル−4−メチルイミダゾール、四国化成工業製、商品名)の2質量%溶液(希釈溶媒:メチルエチルケトン)を3.65g、レベリング剤としてBYK−330(ビックケミージャパン製、商品名)の10質量%溶液(希釈溶媒:ジメチルアセトアミド)を0.2g加え、均一になるように撹拌してワニスKを得た。
(樹脂組成物K)
ワニスKを、卓上塗工機(PI−1210 FILMCOATER、自動塗工装置I型、テスター産業製)を用いて表面が平滑な銅箔HLN−15(日本電解製、商品名)にアプリケータで500μmギャップにて塗工し、すぐに温風循環型防爆乾燥機(TABAI SAFETY OVEN SPH−200、TABAI ESPEC CORP.製)に入れて100℃で15分間乾燥し、溶媒を揮発させた。
その後、さらに140℃で15分間乾燥した。さらに185℃で1時間加熱し、樹脂を硬化させた。これを過硫酸アンモニウム10質量%水溶液に浸漬し、銅箔をエッチング除去した。水洗後、80℃で15分間乾燥し、樹脂組成物層Kを得た。得られた樹脂組成物層の50℃及び300℃での引張弾性率E’を測定(広域粘弾性測定装置、DVE RHEO SPECTOLER、RHEOLOGY CO.,LTD製、測定周波数10Hz)したところ、それぞれ、0.88GPa、0.013GPaであった。
(耐デスミア性)
上記で得られた樹脂組成物層(5cm角)を乾燥機で80℃15分乾燥後、重量Wi(g)を測定し、80℃の5%水酸化ナトリウム−5%過マンガン酸カリウム水溶液に10分間浸漬した。その後、2%硫酸ヒドロキシルアミン−2%硫酸水溶液で中和した。水洗後、80℃15分乾燥し、再度、樹脂組成物層の重量Wf(g)を測定した。WiおよびWfを用い、次の式によってデスミア量D(g/m)を求めた。
D=(Wi−Wf)/0.005
(応力緩和性)
各実施例及び比較例において得られた銅張積層板を用い、セミアディティブ法によって回路形成し、パッド上にはんだボールをのせてはんだボールシェア強度を測定した(Dage社製、万能型ボンドテスターシリーズ4000)。
(ガラス転移温度)
各実施例及び比較例において得られた樹脂組成物層を用い、広域粘弾性測定装置(DVE)によるガラス転移温度の測定を行った。測定条件は次のとおりである。
測定装置:DVE RHEO SPECTOLER、RHEOLOGY CO.,LTD製、測定周波数10Hz、昇温速度:5℃/分、測定温度範囲:50〜350℃
その結果、配合実施例1〜4で得られた樹脂組成物層では、ガラス転移温度がいずれも270℃以上であった。これに対し、比較例1〜7で得られた樹脂組成物層ではいずれも220℃未満であった。
Figure 0005176133
実施例1〜4で得られた樹脂組成物層は、いずれも硬化後の弾性率が低く、デスミア量が小さく、シェア強度が高く、かつ、ガラス転移温度が高かった。本発明のポリアミドイミドは、耐熱性、耐デスミア性に優れた、低弾性のポリアミドイミドである。

Claims (10)

  1. 側鎖及び末端に炭素−炭素二重結合基を有し、かつ、主鎖中に炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するポリアミドイミド、およびラジカル重合開始剤を含有する熱硬化性樹脂組成物
  2. 請求項記載の熱硬化性樹脂組成物に用いられるポリアミドイミドを製造する方法であって、トリカルボン酸無水物とジアミンとを反応させてイミド基を有するジカルボン酸を調製し、イミド基を有するジカルボン酸とジイソシアネートとを反応させる、ポリアミドイミドの製造方法。
  3. イミド基を有するジカルボン酸とジイソシアネートとを反応させる際に、さらに、炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジカルボン酸を反応させる、請求項記載のポリアミドイミドの製造方法。
  4. ジアミンが、炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジアミンを含み、トリカルボン酸無水物と炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジアミンとを反応させて、イミド基及び炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジカルボン酸を調製し、イミド基及び炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジカルボン酸とジイソシアネートとを反応させる、請求項2又は3記載のポリアミドイミドの製造方法。
  5. 炭素数6以上の長鎖炭化水素鎖構造を有するジカルボン酸が、炭素−炭素二重結合基を有する、請求項3又は4記載のポリアミドイミドの製造方法。
  6. イミド基を有するジカルボン酸とジイソシアネートとを反応させる際に、さらに、炭素−炭素二重結合基を有するモノカルボン酸を反応させる、請求項2〜5いずれか記載のポリアミドイミドの製造方法。
  7. ポリアミドイミド100重量部に対して、ラジカル重合開始剤を0.5重量部〜10重量部含有する請求項記載の熱硬化性樹脂組成物。
  8. 加熱硬化後の50℃における引張弾性率E’が、0.15GPa〜1.0GPaである請求項1又は7記載の熱硬化性樹脂組成物。
  9. 溶媒、および溶媒に溶解又は分散した請求項1、7及び8いずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物を含有する樹脂ワニス。
  10. 請求項1、7及び8いずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物を用いた半導体実装基板。
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