JP6967732B2 - 金属張積層板、樹脂付き金属部材、及び配線板 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態に係る金属張積層板は、絶縁層と、前記絶縁層の少なくとも一方の表面に接触して存在する金属層とを備える。この金属張積層板11は、図1に示すように、絶縁層12と、その両面に接触するように配置される金属層13とを備えるものが挙げられる。また、前記金属張積層板は、前記絶縁層の一方の面上にのみ、金属層が接触して備えられるものであってもよい。なお、図1は、本実施形態に係る金属張積層板11の構成を示す断面図である。
本実施形態において用いられる変性ポリフェニレンエーテル化合物は、炭素−炭素不飽和二重結合を有する置換基により末端変性されたポリフェニレンエーテルであれば、特に限定されない。
本実施形態で用いられる架橋型硬化剤は、炭素−炭素不飽和二重結合を分子中に有するものであれば、特に限定されない。すなわち、架橋型硬化剤は、変性ポリフェニレンエーテル化合物と反応させることによって、架橋を形成させて、硬化させることができるものであればよい。架橋型硬化剤は、炭素−炭素不飽和二重結合を分子中に2個以上有する化合物が好ましい。
前記変性ポリフェニレンエーテル化合物の含有量は、前記変性ポリフェニレンエーテル化合物と前記架橋型硬化剤との合計100質量部に対して、30〜90質量部であることが好ましく、50〜90質量部であることがより好ましい。また、前記架橋型硬化剤の含有量が、前記変性ポリフェニレンエーテル化合物と前記架橋型硬化剤との合計100質量部に対して、10〜70質量部であることが好ましく、10〜50質量部であることがより好ましい。すなわち、前記変性ポリフェニレンエーテル化合物と前記架橋型硬化剤との含有比が、質量比で90:10〜30:70であることが好ましく、90:10〜50:50であることが好ましい。前記変性ポリフェニレンエーテル化合物及び前記架橋型硬化剤の各含有量が、上記比を満たすような含有量であれば、硬化物の耐熱性及び難燃性により優れた樹脂組成物になる。このことは、前記変性ポリフェニレンエーテル化合物と前記架橋型硬化剤との硬化反応が好適に進行するためと考えられる。
本実施形態において用いられる第1シランカップリング剤は、炭素−炭素不飽和二重結合を分子中に有するシランカップリング剤であれば、特に限定されない。このシランカップリング剤としては、具体的には、メタクリロキシ基、スチリル基、ビニル基、及びアクリロキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するシランカップリング剤等が挙げられる。すなわち、このシランカップリング剤は、反応性官能基として、メタクリロキシ基、スチリル基、ビニル基、及びアクリロキシ基のうち、少なくとも1つを有し、さらに、メトキシ基やエトキシ基等の加水分解性基を有する化合物等が挙げられる。前記第1シランカップリング剤としては、メタクリロキシ基を有するものとして、例えば、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、及び3−メタクリロキシプロピルエチルジエトキシシラン等が挙げられる。前記第1シランカップリング剤としては、スチリル基を有するものとして、例えば、p−スチリルトリメトキシシラン、及びp−スチリルトリエトキシシラン等が挙げられる。前記第1シランカップリング剤としては、ビニル基を有するものとして、例えば、ビニルトリエトキシシラン、及びビニルトリメトキシシラン等が挙げられる。また、前記第1シランカップリング剤としては、アクリロキシ基を有するものとして、例えば、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、及び3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
本実施形態において用いられるシリカ粒子は、特に限定されず、表面処理されたシリカ粒子であってもよいし、表面処理されていないシリカ粒子であってもよい。また、前記シリカ粒子としては、いわゆる球状シリカと呼ばれるもの等が挙げられる。また、前記表面処理としては、例えば、シランカップリング剤による処理等が挙げられる。また、表面処理されたシリカ粒子としては、シリカ粒子を前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子であってもよい。すなわち、前記樹脂組成物には、前記シリカ粒子と前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子とのいずれか一方を含む。
また、前記樹脂組成物は、分散剤を含有してもよい。前記分散剤は、特に限定されないが、例えば、酸性基と塩基性基とを有する分散剤、すなわち、両性分散剤等が挙げられる。この分散剤は、酸性基と塩基性とを、それぞれ1つの分子に有する分散剤であってもよいし、酸性基を有する分子と、塩基性基とを有する分子とが共存している分散剤であってもよい。また、この分散剤は、酸性基と塩基性基とを有していればよく、例えば、その他の官能基を有していてもよい。その他の官能基としては、例えば、水酸基等の親水性官能基等が挙げられる。
前記樹脂組成物は、難燃剤を含有してもよい。また、前記難燃剤は、臭素系難燃剤であっても、リン系難燃剤であってもよい。例えば、ハロゲンフリーが要求される分野では、リン系難燃剤が好ましい。
前記金属層は、前記絶縁層との接触面が、アミノ基を分子中に有する第2シランカップリング剤で表面処理されている。すなわち、前記金属層は、金属基材と、前記金属基材の、少なくとも前記絶縁層との接触面側に設けられた表面処理層とを備える。前記金属層13としては、図1に示すように、金属基材14と、前記金属基材14の、前記絶縁層12との接触面16側に設けられた表面処理層15とを備えるものが挙げられる。前記表面処理層15は、前記金属基材14を前記第2シランカップリング剤で表面処理してなる層である。すなわち、前記金属層13は、前記金属基材14と、前記金属基材14の、少なくとも前記絶縁層12との接触面16側を、前記第2シランカップリング剤で表面処理してなる表面処理層15とを備えている。また、表面処理層15は、前記金属基材14の、少なくとも前記絶縁層12との接触面16の全面に設けられた層であることが好ましい。また、前記金属層は、前記金属基材の両面に前記表面処理層を備えるものであってもよい。また、前記金属張積層板は、例えば、前記絶縁層を形成するプリプレグの両面又は片面に、前記プリプレグと前記金属層の前記表面処理層とが接触するように、前記金属層を重ね、これを加熱加圧して製造する。このことから、前記絶縁層としては、前記金属層の前記表面処理層と接触した状態のプリプレグが硬化して得られた層等が挙げられる。この場合、前記表面処理層は、前記プリプレグに含まれる樹脂組成物と反応している層として形成されることもあり、前記表面処理層としては、このような、前記プリプレグに含まれる樹脂組成物と反応している層であることが好ましい。このような層であれば、金属層と絶縁層との接着性が高まる。
本発明の他の実施形態に係る樹脂付き金属部材(樹脂付き金属箔)は、樹脂層と、前記樹脂層の一方の表面に接触して存在する金属層とを備える。この樹脂付き金属部材(樹脂付き金属箔)21は、図2に示すように、樹脂層22と、その一方の面に接触するように配置される金属層13とを備えるものが挙げられる。なお、図2は、本実施形態に係る樹脂付き金属部材21の構成を示す断面図である。
本発明の他の実施形態に係る配線板は、絶縁層と、前記絶縁層の少なくとも一方の表面に接触して存在する配線とを備える。すなわち、この配線板は、前記絶縁層の表面上に配線を有する。この配線板31は、図3に示すように、絶縁層12と、その両面に接触するように配置される配線17とを備えるものが挙げられる。また、前記配線板は、前記絶縁層の一方の面上にのみ、配線が接触して備えられるものであってもよい。なお、図3は、本実施形態に係る配線板31の構成を示す断面図である。
本実施例において、樹脂組成物を調製する際に用いる各成分について説明する。
変性PPE−1:ポリフェニレンエーテルの末端水酸基をメタクリル基で変性した変性ポリフェニレンエーテル(SABICイノベーティブプラスチックス社製のSA9000、重量平均分子量Mw1700、末端官能基数2個、上記式(12)で表され、R8が、メチル基であり、Yがジメチルメチレン基(式(9)で表され、式(9)中のR9及びR10がメチル基である基)である変性ポリフェニレンエーテル化合物)
変性PPE−2:
ポリフェニレンエーテルとクロロメチルスチレンとを反応させて得られた変性ポリフェニレンエーテルである。
ここで、εは、吸光係数を示し、4700L/mol・cmである。また、OPLは、セル光路長であり、1cmである。
TAIC:トリアリルイソシアヌレート(日本化成株式会社製のTAIC、重量平均分子量Mw249、末端二重結合数3個)
DVB:ジビニルベンゼン(新日鐵住金株式会社製のDVB−810、分子量130)
(樹脂組成物に添加する第1シランカップリング剤:炭素−炭素不飽和二重結合を分子中に有する第1シランカップリング剤)
メタクリロキシ基:分子中にメタクリロキシ基を有するシランカップリング剤(3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業株式会社製のKBM−503)
スチリル基:分子中にスチリル基を有するシランカップリング剤(p−スチリルトリメトキシシラン、信越化学工業株式会社製のKBM−1403)
ビニル基:分子中にビニル基を有するシランカップリング剤(ビニルトリエトキシシラン、信越化学工業株式会社製のKBM−1003)
アクリロキシ基:分子中にアクリロキシ基を有するシランカップリング剤(3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業株式会社製のKBM−5103)
(樹脂組成物に添加する第1シランカップリング剤:炭素−炭素不飽和二重結合を分子中に有しない第1シランカップリング剤)
グリシドキシ基:分子中にグリシドキシ基を有するシランカップリング剤(3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業株式会社製のKBM−403)
アミノ基:分子中にアミノ基を有するシランカップリング剤(3−アミノプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業株式会社製のKBM−903)
(反応開始剤)
過酸化物:1,3−ビス(ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン(日油株式会社製のパーブチルP)
(充填材)
・第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子
シリカ−1:第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子(分子中にビニル基を有するシランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子、株式会社アドマテックス製のSC−2300SVJ)
・第1シランカップリング剤で表面処理されていないシリカ粒子
シリカ−2:第1シランカップリング剤で表面処理されていないシリカ粒子(株式会社アドマテックス製のSO−25R)
シリカ−3:第1シランカップリング剤で表面処理されていないシリカ粒子(シベルコ社製のMegasil525)
(難燃剤:非相溶性リン化合物)
ホスフィン酸塩化合物:トリスジエチルホスフィン酸アルミニウム(クラリアントジャパン株式会社製のエクソリットOP−935:リン濃度23質量%)
(難燃剤:相溶性リン化合物)
ホスファゼン化合物:環状ホスファゼン化合物(大塚化学株式会社製のSPB−100:リン濃度13質量%)
(難燃剤:臭素系難燃剤)
臭素系化合物:エチレンビス(ペンタブロモフェニル)(アルベマール日本株式会社製のSAYTEX8010)
(分散剤)
分散剤:リン酸基とイミダゾリン基とを有する分散剤(ビックケミー・ジャパン株式会社製のBYK−W969、酸価(固形分換算)75mgKOH/g、アミン価(固形分換算)75mgKOH/g)
次に、樹脂組成物の調製方法について説明する。
次に、得られたワニスをガラスクロスに含浸させた後、100〜170℃で約3〜6分間加熱乾燥することによりプリプレグを作製した。上記ガラスクロスは、具体的には、日東紡績株式会社製の♯2116タイプ、Eガラスである。その際、変性ポリフェニレンエーテル等のポリフェニレンエーテル化合物、及び硬化剤等の、硬化反応により樹脂を構成する成分の含有量(レジンコンテント)が約50質量%となるように調整した。
銅箔−1:分子中にアミノ基を有するシランカップリング剤(3−アミノプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業株式会社製のKBE−903)で全面を表面処理した銅箔(アミノシラン処理を施した銅箔、十点平均粗Rz:2.5μm、厚み:35μm)
銅箔−2:分子中にアミノ基を有するシランカップリング剤(3−アミノプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業株式会社製のKBE−903)で全面を表面処理した銅箔(アミノシラン処理を施した銅箔、十点平均粗Rz:1.5μm、厚み:35μm)
銅箔−3:分子中にエポキシ基を有するシランカップリング剤(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業株式会社製のKBM−403)で全面を表面処理した銅箔(エポキシシラン処理を施した銅箔、十点平均粗Rz:2.5μm、厚み:35μm)
銅箔−4:スチリル基を分子中に有するシランカップリング剤(p−スチリルトリメトキシシラン、信越化学工業株式会社製のKBM−1403)で全面を表面処理した銅箔(スチリルシラン処理を施した銅箔、十点平均粗Rz:1.5μm、厚み:35μm)
銅箔−5:ビニル基を分子中に有するシランカップリング剤(ビニルトリメトキシシラン、信越化学工業株式会社製のKBM−1003)で全面を表面処理した銅箔(ビニルシラン処理を施した銅箔、十点平均粗Rz:1.5μm、厚み:35μm)
上記のように調製された各プリプレグ及び金属張積層板(評価基板)を、以下に示す方法により評価を行った。
金属張積層板の熱伝導率(W/m・K)を、レーザフラッシュ法で測定した。
まず、前記プリプレグを積層して得られた、多層の金属張積層板の、最上面にある絶縁層同士の引き剥がし、そのときの強さ(層間接着強度)をJIS C 6481に準拠して測定した。引っ張り試験機により50mm/分の速度で引き剥がし、その時の引き剥がし強さ(銅箔接着強度)を測定した。測定単位はN/mmである。なお、接着強度が高く、例えば、0.6N/mm以上であると、最上面にある絶縁層を引きはがそうとすると、絶縁層と絶縁層との界面で剥離するのではなく、絶縁層が破壊される。すなわち、凝集破壊になる。また、接着強度が低く、例えば、0.6N/mm未満であると、最上面にある絶縁層を引きはがそうとすると、絶縁層と絶縁層との界面で剥離する。すなわち、界面破壊になる。
金属張積層板において、絶縁層からの銅箔の引き剥がし強さ(銅箔接着強度:金属層の引き剥がし強度)をJIS C 6481に準拠して測定した。幅10mm、長さ100mmのパターンを形成し、引っ張り試験機により50mm/分の速度で引き剥がし、その時の引き剥がし強さ(銅箔接着強度)を測定した。測定単位はN/mmである。なお、この銅箔接着強度が、0.5N/mmより大きいと、凝集破壊となり、この銅箔接着強度が、0.5N/mm以下であると、界面破壊となった。
金属張積層板を12%塩酸に30分間浸漬させる酸処理を行った。この酸処理後の金属張積層板における、絶縁層からの銅箔の引き剥がし強さ(銅箔接着強度)を、前記銅箔接着強度の測定方法と同様の方法により測定した。これにより得られた銅箔接着強度を、酸処理後の金属張積層板における金属層の引き剥がし強度(酸処理後引き剥がし強度)とした。なお、前記銅箔接着強度の測定方法で得られた銅箔接着強度を、酸処理前の金属張積層板における金属層の引き剥がし強度(酸処理前引き剥がし強度)とした。これらの引き剥がし強度から、酸処理による引き剥がし強度の劣化率を算出した。酸処理による引き剥がし強度の劣化率は、酸処理前引き剥がし強度に対する酸処理後引き剥がし強度の劣化率であり、下記式より算出した。
金属張積層板を100℃の水に2時間浸漬させる吸湿処理を行った。この吸湿処理後の金属張積層板における、絶縁層からの銅箔の引き剥がし強さ(銅箔接着強度)を、前記銅箔接着強度の測定方法と同様の方法により測定した。これにより得られた銅箔接着強度を、吸湿処理後の金属張積層板における金属層の引き剥がし強度(吸湿処理後引き剥がし強度)とした。なお、前記銅箔接着強度の測定方法で得られた銅箔接着強度を、吸湿処理前の金属張積層板における金属層の引き剥がし強度(吸湿処理前引き剥がし強度)とした。これらの引き剥がし強度から、吸湿処理による引き剥がし強度の劣化率を算出した。吸湿処理による引き剥がし強度の劣化率は、吸湿処理前引き剥がし強度に対する吸湿処理後引き剥がし強度の劣化率であり、下記式より算出した。
JIS C 6481の規格に準じて、金属張積層板を所定の温度に設定した恒温槽に1時間放置した後、取り出した。そして、取り出した金属張積層板を目視で観察した。上記温度が300℃のときでも膨れ等の異常の発生が確認されなければ、「◎」と評価した。また、上記温度が300℃のとき、膨れ等の異常の発生が確認されるが、上記温度が280℃のとき、膨れ等の異常の発生が確認されなければ、「○」と評価した。また、上記温度が280℃のとき、膨れ等の異常の発生が確認されるが、上記温度が260℃のとき、膨れ等の異常の発生が確認されなければ、「△」と評価した。また、上記温度が260℃のとき、膨れ等の異常の発生が確認されれば、「×」と評価した。
前記金属張積層板を作製する際に、プリプレグを重ねる枚数を6枚にすることによって、両面に銅箔が接着された、厚み約0.8mmの銅箔張積層板(金属箔張積層板)を得た。この銅箔張積層板が備える両面の銅箔に対して、それぞれ残銅率が50%となるように、格子状のパターンを形成して、配線を形成させた。この配線が形成された基板の両面に、前記プリプレグを1枚ずつ積層し、銅箔張積層板を製造したときと同じ条件で、加熱加圧を行った。この形成された積層体の両面銅箔をエッチングして除去した。このようにして得られた評価用積層体を、100℃の水に2時間浸漬させた。その後、水に浸漬させた評価用積層体を、260℃の半田槽中に20秒間浸漬した。そして、浸漬した積層体に、ミーズリングや膨れ等の発生の有無を目視で観察した。ミーズリングや膨れ等の発生が確認できなければ、「○」と評価し、発生が確認できれば、「×」と評価した。また、別途、260℃の半田槽の代わりに、288℃の半田槽を用いて、同様の評価を行った。
1GHzにおける評価基板の比誘電率及び誘電正接を、IPC−TM650−2.5.5.9に準拠の方法で測定した。具体的には、インピーダンスアナライザ(アジレント・テクノロジー株式会社製のRFインピーダンスアナライザ HP4291B)を用い、1GHzにおける評価基板の比誘電率及び誘電正接を測定した。
Claims (7)
- 絶縁層と、前記絶縁層の少なくとも一方の表面に接触して存在する金属層とを備え、
前記絶縁層は、炭素−炭素不飽和二重結合を有する置換基により末端変性された変性ポリフェニレンエーテル化合物と、炭素−炭素不飽和二重結合を分子中に有する架橋型硬化剤と、炭素−炭素不飽和二重結合を分子中に有する第1シランカップリング剤と、シリカ粒子及び前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子の少なくとも一方とを含有する樹脂組成物の硬化物を含み、
前記シリカ粒子及び前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子の合計含有量が、前記変性ポリフェニレンエーテル化合物及び前記架橋型硬化剤の合計100質量部に対して、40〜250質量部であり、
前記樹脂組成物に含有される前記第1シランカップリング剤及び前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子に含有される前記第1シランカップリング剤の合計含有量が、前記シリカ粒子と前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子との合計100質量部に対して、0.2〜5質量部であり、
前記金属層は、前記絶縁層との接触面が、アミノ基を分子中に有する第2シランカップリング剤で表面処理されていることを特徴とする金属張積層板。 - 前記第1シランカップリング剤が、メタクリロキシ基、スチリル基、ビニル基、及びアクリロキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する請求項1に記載の金属張積層板。
- 前記樹脂組成物は、分散剤をさらに含む請求項1又は請求項2に記載の金属張積層板。
- 前記樹脂組成物は、難燃剤をさらに含み、
前記難燃剤が、臭素系難燃剤及びリン系難燃剤の少なくとも一方である請求項1〜3のいずれか1項のいずれか1項に記載の金属張積層板。 - 前記リン系難燃剤が、前記変性ポリフェニレンエーテル化合物及び前記架橋型硬化剤の混合物に相溶する相溶性リン化合物と、前記混合物に相溶しない非相溶性リン化合物とを含む請求項4に記載の金属張積層板。
- 樹脂層と、前記樹脂層の少なくとも一方の表面に接触して存在する金属層とを備え、
前記樹脂層は、炭素−炭素不飽和二重結合を有する置換基により末端変性された変性ポリフェニレンエーテル化合物と、炭素−炭素不飽和二重結合を分子中に有する架橋型硬化剤と、炭素−炭素不飽和二重結合を分子中に有する第1シランカップリング剤と、シリカ粒子及び前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子の少なくとも一方とを含有する樹脂組成物又は前記樹脂組成物の半硬化物を含み、
前記シリカ粒子及び前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子の合計含有量が、前記変性ポリフェニレンエーテル化合物及び前記架橋型硬化剤の合計100質量部に対して、40〜250質量部であり、
前記樹脂組成物に含有される前記第1シランカップリング剤及び前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子に含有される前記第1シランカップリング剤の合計含有量が、前記シリカ粒子と前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子との合計100質量部に対して、0.2〜5質量部であり、
前記金属層は、前記樹脂層との接触面が、アミノ基を分子中に有する第2シランカップリング剤で表面処理されていることを特徴とする樹脂付き金属部材。 - 絶縁層と、前記絶縁層の少なくとも一方の表面に接触して存在する配線とを備え、
前記絶縁層は、炭素−炭素不飽和二重結合を有する置換基により末端変性された変性ポリフェニレンエーテル化合物と、炭素−炭素不飽和二重結合を分子中に有する架橋型硬化剤と、炭素−炭素不飽和二重結合を分子中に有する第1シランカップリング剤と、シリカ粒子及び前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子の少なくとも一方とを含有する樹脂組成物の硬化物を含み、
前記シリカ粒子及び前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子の合計含有量が、前記変性ポリフェニレンエーテル化合物及び前記架橋型硬化剤の合計100質量部に対して、40〜250質量部であり、
前記樹脂組成物に含有される前記第1シランカップリング剤及び前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子に含有される前記第1シランカップリング剤の合計含有量が、前記シリカ粒子と前記第1シランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子との合計100質量部に対して、0.2〜5質量部であり、
前記配線は、前記絶縁層との接触面が、アミノ基を分子中に有する第2シランカップリング剤で表面処理されていることを特徴とする配線板。
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