JP6769586B1 - 樹脂組成物および金属ベース銅張積層板 - Google Patents
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Abstract
Description
金属板、応力緩和層、および銅箔がこの順で積層して構成される金属ベース銅張積層板の前記応力緩和層を形成するために用いる樹脂組成物であって、
ポリエーテル構造を有するエポキシ樹脂と、
フェノキシ樹脂と、
放熱性フィラーと、
を含み、
当該樹脂組成物を、80℃で30分、180℃で60分加熱処理したサンプルに対して、動的粘弾性測定機を用いて、測定温度:−50℃〜200℃、昇温速度:5℃/分、周波数:1Hz、引っ張りモードの条件で測定した、25℃における貯蔵弾性率が、0.01GPa以上1.6GPa以下である、
樹脂組成物が提供される。
放熱部材として機能する金属板と、
前記金属板上に設けられた応力緩和層と、
前記応力緩和層上に設けられた回路形成用の厚膜銅箔と、
を備える金属ベース銅張積層板であって、
前記応力緩和層が、上記の樹脂組成物からなる樹脂層で構成される、金属ベース銅張積層板が提供される。
本実施形態の樹脂組成物は、ポリエーテル構造を有するエポキシ樹脂と、フェノキシ樹脂と、放熱性フィラーとを含み、金属板、応力緩和層、および銅箔がこの順で積層して構成される金属ベース銅張積層板の応力緩和層を形成するために用いるものである。
そして、当該樹脂組成物の硬化物における弾性率を上記上限値以下となるように適切に制御することで、金属板、応力緩和層、および銅箔がこの順で積層して構成される金属ベース銅張積層板において、耐半田クラック性を向上できることが可能になる。
上記液状エポキシ樹脂は、樹脂組成物をBステージ化した際のシートの可とう性を発現できる。
なお、フェノキシ樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の値である。
上記硬化剤(硬化触媒)としては、例えばナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト(II)、トリスアセチルアセトナートコバルト(III)等の有機金属塩;ジシアンジアミド、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタキシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジエチルジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソフォロンジアミン、ノルボルネンジアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン等のアミン系硬化剤;2−フェニル−イミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−エチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシイミダゾール等のイミダゾール系硬化剤;トリフェニルホスフィン、トリ−p−トリルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、1,2−ビス−(ジフェニルホスフィノ)エタン等の有機リン化合物;フェノール、ビスフェノールA、ノニルフェノール等のフェノール化合物;酢酸、安息香酸、サリチル酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸等、またはこの混合物が挙げられる。硬化剤として、これらの中の誘導体も含めて1種類を単独で用いることもできるし、これらの誘導体も含めて2種類以上を併用したりすることもできる。
図1は、金属ベース銅張積層板100の一例を模式的に示す断面図である。
樹脂層を形成する方法は、上述の樹脂組成物を金属層103に塗布、乾燥する方法や、フィルム状の樹脂層を積層する方法を用いてもよい。
続いて、樹脂層の表面に金属板101を形成する。金属板101を形成する方法は、樹脂層と金属板101とを、プレス等を用いて加圧・加熱処理する方法を用いてもよい。この加圧・加熱処理時において、樹脂層がBステージ状態である場合、その樹脂層を硬化させてもよい。
以上により、金属ベース銅張積層板100が得られる。
また、金属ベース銅張積層板100は、最外層にソルダーレジスト層を有していてもよい。ソルダーレジスト層は、後述の電子部品と接続可能な電極部を露出させる開口を有してもよい。
図2は、電子装置1の一例を模式的に示す断面図である。
本発明者の検討により、銅板を用いた場合と比べて樹脂層102には高い応力緩和特性が要求されることが判明した。
これに対して、樹脂層102として、低弾性率化されているため、応力緩和特性に優れた樹脂組成物の硬化物を用いることにより、これらの熱膨張係数の乖離(ミスマッチ)に起因して半田15にクラックが発生することを抑制できる。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 金属板、応力緩和層、および銅箔がこの順で積層して構成される金属ベース銅張積層板の前記応力緩和層を形成するために用いる樹脂組成物であって、
ポリエーテル構造を有するエポキシ樹脂と、
フェノキシ樹脂と、
放熱性フィラーと、
を含み、
当該樹脂組成物を、80℃で30分、180℃で60分加熱処理したサンプルに対して、動的粘弾性測定機を用いて、測定温度:−50℃〜200℃、昇温速度:5℃/分、周波数:1Hz、引っ張りモードの条件で測定した、25℃における貯蔵弾性率が、0.01GPa以上1.6GPa以下である、
樹脂組成物。
2. 1.に記載の樹脂組成物であって、
前記ポリエーテル構造を有するエポキシ樹脂が、下記一般式(I)で表される化合物を含む、樹脂組成物。
(上記一般式(I)中、R 1 およびR 2 は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を、Gはグリシジル基を表す。mおよびnは、それぞれ独立して、1以上の整数であり、3≦(m+n)≦20で表される関係を満たす。)
3. 1.または2.に記載の樹脂組成物であって、
硬化剤を含む、樹脂組成物。
4. 3.に記載の樹脂組成物であって、
前記硬化剤が、イミダゾール系硬化剤を含む、樹脂組成物。
5. 1.〜4.のいずれか一つに記載の樹脂組成物であって、
前記放熱性フィラーがアルミナを含む、樹脂組成物。
6. 5.に記載の樹脂組成物であって、
前記アルミナが、平均粒子径が異なる2種以上を含む、樹脂組成物。
7. 1.〜6.のいずれか一つに記載の樹脂組成物であって、
前記放熱性フィラーの含有量が、当該樹脂組成物100体積%に対して、40体積%以上85体積%以下である、樹脂組成物。
8. 1.〜7.のいずれか一つに記載の樹脂組成物であって、
液状エポキシ樹脂を含む、樹脂組成物。
9. 1.〜8.のいずれか一つに記載の樹脂組成物であって、
前記金属板がアルミニウム基板である、樹脂組成物。
10. 放熱部材として機能する金属板と、
前記金属板上に設けられた応力緩和層と、
前記応力緩和層上に設けられた回路形成用の厚膜銅箔と、
を備える金属ベース銅張積層板であって、
前記応力緩和層が、1.〜9.のいずれか一つに記載の樹脂組成物からなる樹脂層で構成される、金属ベース銅張積層板。
(フェノキシ樹脂)
・フェノキシ樹脂1:ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格を有するフェノキシ樹脂(三菱化学社製、4275、重量平均分子量6.0×104、ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格の比率=75:25)
・エポキシ樹脂1:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(DIC社製、830S、液状エポキシ樹脂、エポキシ当量:170g/eq)
・エポキシ樹脂2:ポリエーテル型エポキシ樹脂(EP−4005、ADEKA製、25℃で液体、粘度0.8Pa・s、エポキシ当量510g/eq)
・エポキシ樹脂3:オールアクリル構造のアクリル樹脂(東亜合成社製、ARUFON UG−4010、重量平均分子量:2,900)
・エポキシ樹脂4:ポリブタジエン骨格を含むエポキシ化ポリブダジエン(ダイセル社製、PB3600、重量平均分子量:5,900)
・硬化剤1:イミダゾール(四国化成社製、商品名:2P4MZ)
・硬化剤2:ジシアンジアミド(デグサ製)
・硬化剤3:ノボラック型フェノール樹脂(住友ベークライト製、商品名:PR−51470)
・シランカップリング剤1:γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製、KBM−403)
・放熱性フィラー1:球状アルミナ(平均粒子径:22μm、円形度:0.91、新日鉄住金マテリアルズ社製、AX−25)
・放熱性フィラー2:多面体状アルミナ(平均粒子径:4μm、円形度:0.75、日本軽金属社製、LS−210)
・放熱性フィラー3:多面体状アルミナ(平均粒子径:0.7μm、円形度:0.71、日本軽金属社製、LS−250)
表1に示す配合比率に従い、各成分をシクロヘキサノンに溶解・混合させ、高速撹拌装置を用い撹拌して、固形分基準で80質量%のワニス状の樹脂組成物を得た。
金属箔として、厚さ18μmの銅箔(古河サーキットホイル社製、GTSMP)を用いた。銅箔の粗化面に、ワニス状の樹脂組成物をコンマコーターにて塗布し、100℃で3分、150℃で3分加熱乾燥し、樹脂厚80μmの樹脂付き銅箔を得た。
得られた樹脂付き銅箔と1.5mm厚のアルミニウム板(#4045)を張り合わせ、真空プレスで、プレス圧100kg/cm2で80℃、30分、180℃、60分の条件下でプレスし、金属ベース銅張積層板(絶縁樹脂層の厚み:80μm)を得た。
金属ベース銅張積層板から、銅箔およびアルミニウム板を剥離して、絶縁樹脂層を得た。そして絶縁樹脂層の厚み方向の熱伝導率を計測した。具体的には、レーザーフラッシュ法(ハーフタイム法)にて測定した熱拡散係数(α)、DSC法により測定した比熱(Cp)、JIS−K−6911に準拠して測定した密度(ρ)より次式を用いて熱伝導率を算出した。熱伝導率の単位はW/m・Kである。熱伝導率[W/m・K]=α[m2/s]×Cp[J/kg・K]×ρ[g/cm3]
金属ベース銅張積層板から、銅箔およびアルミニウム板を剥離して、絶縁樹脂層を得た。そして、絶縁樹脂層を切削して、8×20mmの試験片を得た。動的粘弾性測定装置により、引っ張りモード、周波数1Hz、昇温速度5℃/分として、−50℃〜200℃の温度範囲で測定を行った。そして、25℃の貯蔵弾性率(GPa)を得た。
金属ベース銅張積層板を100mm×100mmにグラインダーソーでカットした後、銅箔をエッチングにより除去し、試料を作成した。耐電圧試験器(MODEL7473、EXTECH Electronics社製)を用いて、絶縁樹脂層とアルミニウム板に電極を接触せしめて、両電極に0.5kV/秒の速度で電圧が上昇するように、交流電圧を印加した。金属ベース銅張積層板の絶縁樹脂層が破壊した電圧を、絶縁破壊電圧(kV)とした。
金属ベース銅張積層板を100mm×25mmにグラインダーソーでカットした後、エッチングにより中央に銅箔を100mm×10mmだけ残した試料を作製し、23℃における銅箔と絶縁樹脂層とのピール強度(kN/m)を測定した。なお、ピール強度測定は、JIS C 6481に準拠して行った。
金属ベース銅張積層板を50mm×50mmにグラインダーソーでカットした後、エッチングにより銅箔を1/2だけ残した試料を作製し、JIS C 6481に準拠して評価した。評価は、260℃の半田槽に30秒間浸漬した後で外観の異常の有無を調べた。
評価基準○:異常なし
×:異常あり(全体的に膨れの箇所がある)
Claims (8)
- 金属板、応力緩和層、および銅箔がこの順で積層して構成される金属ベース銅張積層板の前記応力緩和層を形成するために用いる樹脂組成物であって、
ポリエーテル構造を有するエポキシ樹脂と、
フェノキシ樹脂と、
放熱性フィラーと、
液状エポキシ樹脂と、
を含み、
前記ポリエーテル構造を有するエポキシ樹脂が、下記一般式(I)で表される化合物を含み、
当該樹脂組成物を、80℃で30分、180℃で60分加熱処理したサンプルに対して、動的粘弾性測定機を用いて、測定温度:−50℃〜200℃、昇温速度:5℃/分、周波数:1Hz、引っ張りモードの条件で測定した、25℃における貯蔵弾性率が、0.01GPa以上1.6GPa以下である、
樹脂組成物。
- 請求項1に記載の樹脂組成物であって、
硬化剤を含む、樹脂組成物。 - 請求項2に記載の樹脂組成物であって、
前記硬化剤が、イミダゾール系硬化剤を含む、樹脂組成物。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物であって、
前記放熱性フィラーがアルミナを含む、樹脂組成物。 - 請求項4に記載の樹脂組成物であって、
前記アルミナが、平均粒子径が異なる2種以上を含む、樹脂組成物。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂組成物であって、
前記放熱性フィラーの含有量が、当該樹脂組成物100体積%に対して、40体積%以上85体積%以下である、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であって、
前記金属板がアルミニウム基板である、樹脂組成物。 - 放熱部材として機能する金属板と、
前記金属板上に設けられた応力緩和層と、
前記応力緩和層上に設けられた回路形成用の厚膜銅箔と、
を備える金属ベース銅張積層板であって、
前記応力緩和層が、請求項1〜7のいずれか一項に記載の樹脂組成物からなる樹脂層で構成される、金属ベース銅張積層板。
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