JP5196085B2 - プリント配線板用樹脂組成物 - Google Patents
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Description
したがって、溶剤への溶解性が高くハンドリング性に優れ、表面粗度が小さくても導体層との接着性に優れ、かつ吸湿耐熱性にも優れた樹脂が求められている。
前記ポリイミド樹脂が、下記式(I)で表される第1の繰り返し単位と、下記式(II)または(III)で表される第2の繰り返し単位とを含んでなり、
第2の繰り返し単位が下記式(II)で表される場合、ポリイミド樹脂全体に対する第2の繰り返し単位の比率が5〜35モル%であり、
第2の繰り返し単位が下記式(III)で表される場合、ポリイミド樹脂全体に対する第2の繰り返し単位の比率が5〜80モル%である、樹脂組成物である。
(1)溶剤への溶解性が高く、ハンドリング性に優れる。
(2)金属との接着力に優れ、粗化後の表面粗さが小さいにもかかわらず高いめっき銅密着性が得られる。
(3)吸湿耐熱性に優れる。
上記(1)〜(3)の効果により、本発明の樹脂組成物は、高密度プリント配線板用の樹脂として好適に使用できる。
ポリイミド樹脂Bにおいて、上記式(III)で表される第2の繰り返し単位は、ポリイミド樹脂全体に対して通常5モル%以上、好ましくは7モル%以上、また、通常80モル%以下、好ましくは70モル%以下、より好ましくは60モル%以下である。
ポリイミド樹脂AまたはBにおける第2の繰り返し単位の比率が前記の下限値よりも低いと、所期の効果(特に接着性及び吸湿耐熱性の向上)が得られない場合がある。一方、ポリイミド樹脂AまたはBにおける第2の繰り返し単位の比率が前記の上限値よりも高いと、所期の効果(特に溶解性)が得られない場合がある。
但し、所期の効果(溶剤への溶解性、金属との接着性及び吸湿耐熱性の向上)を得る観点からは、本発明のポリイミド樹脂は、実質的に第1及び第2の繰り返し単位のみからなることが好ましく、たとえ第3の繰り返し単位を含む場合であっても、その比率はできるだけ少ないことが好ましい。具体的には、本発明のポリイミド樹脂全体に対する第1及び第2の繰り返し単位の合計比率が、通常60モル%以上、中でも80モル%以上、更には90モル%以上、とりわけ95モル%以上であることが好ましい。
また、本発明のポリイミド樹脂として、第3の繰り返し単位を含むものを得る場合には、第3の繰り返し単位の構造に応じた1種又は2種以上のテトラカルボン酸二無水物及び/又はジアミンを適宜選択し、所望の比率で併用すればよい。
なお、樹脂の数平均分子量(Mn)及び質量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)、マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量法(MALDI−MS)等の周知の手法で測定することが可能である。
本発明の樹脂組成物に使用される熱硬化性樹脂としては、マレイミド化合物、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂などが挙げられる。
本発明の樹脂組成物に使用される充填材としては、特に限定はなく公知のものが使用できる。例えば、天然シリカ、溶融シリカ、アモルファスシリカ、フュームドシリカ、中空シリカ等のシリカ類、水酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム加熱処理品(水酸化アルミニウムを加熱処理し、結晶水の一部を減じたもの)、ベーマイト、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、酸化モリブデン、モリブデン酸亜鉛等のモリブデン化合物、酸化チタン、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、ホウ酸亜鉛、錫酸亜鉛、アルミナ、クレー、カオリン、タルク、焼成クレー、焼成カオリン、焼成タルク、マイカ、ガラス短繊維(EガラスやDガラスなどのガラス微粉末類)、中空ガラス、ウィスカなど無機系の充填材や、スチレン型、ブタジエン型、アクリル型などのゴムパウダー、コアシェル型のゴムパウダー、シリコーンレジンパウダー、シリコーンゴムパウダー、シリコーン複合パウダーなど有機系の充填材などが挙げられる。これらの充填材を2種類以上適宜組み合わせて使用してもよい。これらの中でも、本発明においては、吸湿耐熱性の観点から、シリカ類や、水酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム加熱処理品(水酸化アルミニウムを加熱処理し、結晶水の一部を減じたもの)及びベーマイトのうち、1種を単独で、または2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いるのが好適である。
本発明の樹脂組成物は、上述のポリイミド樹脂、熱硬化性樹脂、および充填材に加えて、1種又は2種以上のその他の成分を含んでいてもよい。
例えば、充填材を樹脂組成物中に均一分散させるため、各種分散剤を添加してもよい。また、充填材と樹脂との界面の接着力を高めるため、充填材の表面をシランカップリング剤等のカップリング剤で処理したり、樹脂中にカップリング剤を適量添加したりすることも効果的である。
本発明による樹脂組成物は、以下の(1)〜(3)の効果の少なくとも何れか、好ましくは全てを発揮する。
(1)本発明の樹脂組成物は、溶剤への溶解性が高く、ハンドリング性に優れ、容易にプリント配線板用樹脂ワニスを調製することができる。
(2)本発明の樹脂組成物は、金属との接着力に優れ、マット面の粗化処理が小さい(マット面の表面凹凸が小さい)金属箔や、粗化処理が施されていない金属箔とも良好な接着が得られる。また、樹脂表面の凹凸が小さくても、メッキによる導体層の接着が良好であり、(セミ)アディティブ法等での微細回路形成に有利である。
(3)本発明の樹脂組成物は、吸湿耐熱性に優れ、吸湿後の加熱でメッキ導体層が膨れる等の問題が回避できる。
上記(1)〜(3)の効果により、本発明の樹脂組成物は、高密度プリント配線板用の樹脂材料、特に絶縁層形成用の樹脂材料として好適に使用できる。
本発明による樹脂組成物は、それ自体を硬化したものをプリント配線板の絶縁層として使用可能であるが、必要に応じて、織布または不織布により補強することができる。例えば、本発明による樹脂組成物を、織布または不織布の繊維質補強材に含浸し、加熱してプリプレグとすることができる。繊維質補強材としては、例えば、E、NE、D、S、Tガラス等のガラス繊維、石英ガラス繊維、カーボン繊維、アルミナファイバー、炭化珪素ファイバー、アルベスト、ロックウール、スラグウール、石膏ウィスカ等の無機繊維、全芳香族ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、液晶ポリエステル、ポリエステル繊維などの有機繊維からなる織布または不織布を使用できる。
本発明による金属箔張積層板は、上記した本発明の樹脂組成物を絶縁層に使用し、絶縁層の表層の少なくとも片面に金属箔を配置した金属箔張積層板である。金属箔張積層板には、必要に応じて、予め回路形成された基板(内層コア)を内部に入れておいてもよい。
本発明によるプリント配線板は、上記した本発明の樹脂組成物からなる絶縁層の表面に、メッキにより導体層を形成したものである。本発明によれば、上記樹脂組成物を硬化させた絶縁層を用いるため、導体層と絶縁層との間に良好な接着力を得ることができる。メッキにより導体層を形成する方法としては、アディティブ法、セミアディティブ法、フルアディティブ法等の公知の方法が挙げられる。例えば、金属箔張積層板の表層の金属箔をエッチングで除去し、必要に応じて粗化処理を行い、メッキにより導体層を形成する方法や、樹脂組成物からなるシートを、内層コアの上下に配置し、成形して一体化した積層板を作製し、積層板の表面に、必要に応じて粗化処理を施し、メッキにより導体層を形成する方法などが挙げられる。
合成例1
ステンレス製攪拌翼、窒素導入管、冷却管を取り付けたディーンスターク、温度計を備えた1000mlの四つ口フラスコに、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と略す)を41.06g(100mmol)、NMPを100g、トルエンを12g、およびトリエチルアミンを0.51g投入し、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。これにピロメリット酸二無水物(以下、PMDAと略す)を2.18g(10mmol)、3,4、3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下、BPDAと略す)を26.48g(90mmol)、およびNMPを100g、それぞれ一括で加え、室温で1時間攪拌した後、オイルバスで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。続いて、留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に30分間維持した。その後、反応系内の温度を130℃付近まで下げ、NMPを415.0g添加し、攪拌して均一な溶液とした後、室温付近まで空冷し、固形分濃度約10%のポリイミド1の溶液を得た。GPCで測定したポリイミド1の数平均分子量(Mn)は2.08×104、質量平均分子量(Mw)は1.21×105であった。
ステンレス製攪拌翼、窒素導入管、冷却管を取り付けたディーンスターク、温度計を備えた1000mlの四つ口フラスコに、BAPPを32.85g(80mmol)、NMPを80g、トルエンを6g、およびトリエチルアミンを0.41g投入し、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。これにPMDAを5.23g(24mmol)、BPDAを16.48g(56mmol)、およびNMPを80g、それぞれ一括で加え、室温で1時間攪拌した後、オイルバスで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。続いて、留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に30分間維持した。その後、反応系内の温度を130℃付近まで下げ、NMPを405.0g添加し、攪拌して均一な溶液とした後、室温付近まで空冷し、固形分濃度約10%のポリイミド2の溶液を得た。GPCで測定したポリイミド2の数平均分子量(Mn)は1.92×104、質量平均分子量(Mw)は1.10×105であった。
ステンレス製攪拌翼、窒素導入管、冷却管を取り付けたディーンスターク、温度計を備えた1000mlの四つ口フラスコに、BAPPを32.85g(80mmol)、NMPを80g、トルエンを6g、およびトリエチルアミンを0.41g投入し、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。これにBPDAを23.50g(80mmol)、およびNMPを80g、それぞれ一括で加え、室温で1時間攪拌した後、オイルバスで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。続いて、留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に30分間維持した。その後、反応系内の温度を130℃付近まで下げ、NMPを405.0g添加し、攪拌して均一な溶液とした後、室温付近まで空冷し、固形分濃度約10%の比較ポリイミド1の溶液を得た。比較ポリイミド1は溶剤への溶解性が低く、半固形状態となり、ハンドリング性に問題があった。GPCで測定した比較ポリイミド1の数平均分子量(Mn)は1.68.08×104、質量平均分子量(Mw)は7.15×104であった。
ステンレス製攪拌翼、窒素導入管、冷却管を取り付けたディーンスターク、温度計を備えた1000mlの四つ口フラスコに、BAPPを34.22g(83.3mmol)、NMPを83.33g、トルエンを10g、およびトリエチルアミンを0.433g投入し、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。これにPMDAを18.17g(83.3mmol)を加え、室温で1時間攪拌した後、オイルバスで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。続いて、留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に30分間維持した。反応系内温度が180℃付近に達すると、生成したポリイミドが黄色い粉末となり、反応系内に析出した。その後、NMPを294g添加し、130℃付近で約30分攪拌し、固形分濃度約10%の比較ポリイミド2の溶液を調製した。比較ポリイミド2は溶剤への溶解性が極めて低く、攪拌しても均一溶液とすることはできず、ハンドリング性に問題があった。
ステンレス製攪拌翼、窒素導入管、冷却管を取り付けたディーンスターク、温度計を備えた1000mlの四つ口フラスコに、BAPPを41.06g(100mmol)、NMPを100g、トルエンを12g、およびトリエチルアミンを0.51g投入し、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。これにPMDAを8.72g(40mmol)、BPDAを17.65g(60mmol)、およびNMPを100g、それぞれ一括で加え、室温で1時間攪拌した後、オイルバスで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。続いて、留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に30分間維持した。その後、反応系内の温度を130℃付近まで下げ、NMPを395.0g添加し、130℃付近で約30分攪拌し、固形分濃度約10%の比較ポリイミド3の溶液を調製した。比較ポリイミド3は溶剤への溶解性が極めて低く、攪拌しても均一溶液とすることはできず、ハンドリング性に問題があった。
ステンレス製攪拌翼、窒素導入管、冷却管を取り付けたディーンスターク、温度計を備えた1000mlの四つ口フラスコに、BAPPを32.85g(80mmol)、NMPを80g、トルエンを6g、およびトリエチルアミンを0.41g投入し、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。これに3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(以下、BTDAと略す)を7.73g(24mmol)、BPDAを16.48g(56mmol)、およびNMPを80g、それぞれ一括で加え、室温で1時間攪拌した後、オイルバスで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。続いて、留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に30分間維持した。その後、反応系内の温度を130℃付近まで下げ、NMPを347g添加し、攪拌して均一な溶液とした後、室温付近まで空冷し、固形分濃度約10%のポリイミド3の溶液を得た。GPCで測定したポリイミド3の数平均分子量(Mn)は1.82×104、質量平均分子量(Mw)は7.54×104であった。
ステンレス製攪拌翼、窒素導入管、冷却管を取り付けたディーンスターク、温度計を備えた1000mlの四つ口フラスコに、BAPPを32.85g(80mmol)、NMPを80g、トルエンを6g、およびトリエチルアミンを0.41g投入し、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。これにBTDAを12.89g(40mmol)、BPDAを11.77g(40mmol)、およびNMPを80g、それぞれ一括で加え、室温で1時間攪拌した後、オイルバスで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。続いて、留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に1時間維持した。その後、反応系内の温度を130℃付近まで下げ、NMP352gを添加し、攪拌して均一な溶液とした後、室温付近まで空冷し、固形分濃度約10%のポリイミド4の溶液を得た。GPCで測定したポリイミド4の数平均分子量(Mn)は3.73×104、質量平均分子量(Mw)は2.28×105であった。
ステンレス製攪拌翼、窒素導入管、冷却管を取り付けたディーンスターク、温度計を備えた500mlの四つ口フラスコに、BAPPを20.53g(50mmol)、NMPを50g、トルエンを6g、およびトリエチルアミンを0.26g、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。これにBTDAを16.11g(50mmol)、およびNMPを50g、それぞれ一括で加え、室温で1時間攪拌した後、オイルバスで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。続いて、留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に1時間維持した。その後、反応系内の温度を130℃付近まで下げ、NMP220gを添加し、攪拌して均一な溶液とした後、室温付近まで空冷し、固形分濃度約10%の比較ポリイミド4の溶液を得た。比較ポリイミド4は溶剤への溶解性が低く、この溶液を室温で一晩放置したところ、半固形状態となり、ハンドリング性に問題があった。
ステンレス製攪拌翼、窒素導入管、冷却管を取り付けたディーンスターク、温度計を備えた500mlの四つ口フラスコに、BAPPを20.53g(50mmol)、NMPを50g、トルエンを6g、およびトリエチルアミンを0.26g投入し、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。これにBTDAを14.50g(45mmol)、BPDAを1.47g(5mmol)、およびNMPを50g、それぞれ一括で加え、室温で1時間攪拌した後、オイルバスで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。続いて、留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に1時間維持した。その後、反応系内の温度を130℃付近まで下げ、NMP220gを添加し、攪拌して均一な溶液とした後、室温付近まで空冷し、固形分濃度約10%の比較ポリイミド5の溶液を得た。比較ポリイミド5は溶剤への溶解性が低く、この溶液を室温で一晩放置したところ、半固形状態となり、ハンドリング性に問題があった。
実施例1
NMPの中に、分散剤(Disperbyk W903、ビックケミー・ジャパン株式会社製)を0.53部加えて攪拌し、そこに充填材として平均粒径0.6μmのベーマイトを70部加えて、ホモミキサーで30分攪拌し、固形分20%の充填材溶液Aを調製した。これとは別に、NMPの中に、分散剤(BYK161、ビックケミー・ジャパン株式会社製)を0.5部加え、充填材としてフュームドシリカ(R202、日本アエロジル株式会社製)を3部加えて、ホモミキサーで30分攪拌し、固形分5%の充填材溶液Bを調製した。
実施例1において使用したポリイミド1に代えて、合成例2で合成したポリイミド2を使用した以外は、実施例1と同様にして、厚さ約0.2mmの銅張積層板を作製した。
実施例1において使用したポリイミド1に代えて、合成例3で合成したポリイミド3を使用した以外は、実施例1と同様にして、厚さ約0.2mmの銅張積層板を作製した。
実施例1において使用したポリイミド1に代えて、合成例4で合成したポリイミド4を使用した以外は、実施例1と同様にして、厚さ約0.2mmの銅張積層板を作製した。
実施例1において使用したポリイミド1に代えて、比較合成例1で合成した比較ポリイミド1を使用した以外は、実施例1と同様にして、厚さ約0.2mmの銅張積層板を作製した。
実施例1において使用したポリイミド1に代えて、比較合成例2で合成した比較ポリイミド2を使用した以外は、実施例1と同様にして銅張積層板の作製を試みたが、比較ポリイミド2を均一溶液化することができず、銅張積層板を作製できなかった。
実施例1において使用したポリイミド1に代えて、比較合成例3で合成した比較ポリイミド3を使用した以外は、実施例1と同様にして銅張積層板の作製を試みたが、比較ポリイミド3を均一溶液化することができず、銅張積層板を作製できなかった。
実施例1において使用したポリイミド1に代えて、比較合成例4で合成した比較ポリイミド4を使用した以外は、実施例1と同様にして銅張積層板の作製を試みたが、比較ポリイミド4の溶液は半固体状態でハンドリング性が悪く、銅張積層板を作製できなかった。
実施例1において使用したポリイミド1に代えて、比較合成例5で合成した比較ポリイミド5を使用した以外は、実施例1と同様にして銅張積層板の作製を試みたが、比較ポリイミド4の溶液は半固体状態でハンドリング性が悪く、銅張積層板を作製できなかった。
実施例1で熱硬化性樹脂として使用したマレイミド化合物2,2’−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパンを使用せず、ポリイミド1の配合量を100部に変更した以外は、実施例1と同様にして、厚さ約0.2mmの銅張積層板を作製した。
実施例3で熱硬化性樹脂として使用したマレイミド化合物2,2’−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパンを使用せず、ポリイミド3の配合量を100部に変更した以外は、実施例1と同様にして、厚さ約0.2mmの銅張積層板を作製した。
(1)樹脂のハンドリング性の評価
樹脂のハンドリング性を、銅張積層板の作製の可否によって評価した。その評価結果は、表2および3に示される通りであった。表中、「良」は、銅張積層板を作製できたことを表し、「否」は、銅張積層板を作製できなかったことを表す。
作製した銅張積層板の表層銅箔をエッチングにより除去し、デスミア処理(OPC−B103、OPC−1200、OPC−1540MN、OPC−1300、いずれも奥野製薬株式会社製:膨潤処理65℃/5分間、エッチング処理80℃/8分間、中和処理45℃/5分間)を行い、約0.5μの無電解銅メッキを施し、130℃で1時間乾燥した後、超深度カラー3D形状測定顕微鏡(VK−9500、キーエンス株式会社製)を用いて、絶縁層表面のRa(10点平均粗さ)を求めた。
メッキ銅接着力の測定と同様にして、メッキ銅を施した積層板を準備し、50mm×50mm角にカットした後、片面の半分以外のメッキ銅をエッチングにより除去したサンプルを作製した。得られたメッキ銅付き積層板のサンプルを、プレッシャークッカー試験機(PC−3型、平山製作所製)で、121℃、2気圧で3時間処理した後、260℃の半田槽に30秒間浸漬させて、外観変化の異常(メッキ銅の膨れ)の有無を目視により観察し、樹脂組成物の吸湿耐熱性の指標とした。3枚試験を行い、一枚ごとに、異常が無いものを「良」、膨れが発生したものを「否」と判定した。樹脂組成物の吸湿耐熱性の評価結果は、表2および3に示される通りであった。
Claims (9)
- 前記熱硬化性樹脂が、マレイミド化合物、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂からなる群より選ばれる1種以上の樹脂である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記充填材が、シリカ、水酸化アルミニウム、ベーマイトからなる群より選ばれる1種以上の充填材である、請求項1または2に記載の樹脂組成物。
- 前記ポリイミド樹脂が、前記充填材を除いた樹脂組成物の総量に対して5〜90質量%含まれてなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記熱硬化性樹脂が、前記充填材を除いた樹脂組成物の総量に対して10〜90質量%含まれてなる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記充填材が、樹脂組成物全体に対して1〜60質量%含まれてなる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂組成物を、織布または不織布に含浸させたプリプレグ。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含んでなる絶縁層と、前記絶縁層の少なくとも一方の表面上に設けられた金属箔とを備えた、金属箔張積層板。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含んでなる絶縁層と、前記絶縁層の少なくとも一方の表面上に設けられた導体層とを備えた、プリント配線板。
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