JP6981522B1 - 熱硬化性樹脂組成物、およびその利用 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、金属張積層板における接着層の50℃における貯蔵弾性率が1800MPaであり、180℃から260℃の温度領域での貯蔵弾性率の最大値が800MPa以下、さらにガラス転移温度(Tg)が180℃以下であることによって、導体の寸法安定性に優れ、高周波信号の伝送においても伝送損失の低減が可能な接着層を備えた多層回路基板が開示されている。
即ち、本発明に係る熱硬化性樹脂組成物は、ダイマージアミン(a−1)および、テトラカルボン酸無水物(a−2)を含むモノマー群の反応物生成物であるポリイミド樹脂(A)と、エポキシ化合物(B−1)、マレイミド化合物(B−2)、イソシアネート基含有化合物(B−3)、金属キレート化合物(B−4)およびカルボジイミド基含有化合物(B−5)からなる群より選ばれる少なくとも1種の硬化剤(B)と、フィラー(C)とを含む熱硬化性樹脂組成物であって、前記熱硬化性樹脂組成物を180℃で60分加熱して得られる硬化物が以下の(イ)〜(ハ)を満たす。
(イ)30℃における貯蔵弾性率が1.0×106〜1.0×1011Paである。
(ロ)150℃における貯蔵弾性率が1.0×104〜1.0×109Paである。
(ハ)280℃における貯蔵弾性率が1.0×103〜1.0×109Paである。
本発明における熱硬化性樹脂組成物とは、ダイマージアミン(a−1)および、テトラカルボン酸無水物(a−2)を含むモノマー群の反応物生成物であるポリイミド樹脂(A)と、エポキシ化合物(B−1)、マレイミド化合物(B−2)、イソシアネート基含有化合物(B−3)、金属キレート化合物(B−4)およびカルボジイミド基含有化合物(B−5)からなる群より選ばれるいずれかの硬化剤(B)と、フィラー(C)とを含む熱硬化性樹脂組成物であって、前記熱硬化性樹脂組成物を180℃で60分加熱して得られる硬化物が以下の(イ)〜(ハ)を満たすものである。
(イ)30℃における貯蔵弾性率が1.0×106〜1.0×1011Paである。
(ロ)150℃における貯蔵弾性率が1.0×104〜1.0×109Paである。
(ハ)280℃における貯蔵弾性率が1.0×103〜1.0×109Paである。
本発明のポリイミド樹脂(A)は、ダイマージアミン(a−1)および、テトラカルボン酸無水物(a−2)を含むモノマー群を反応させてなる熱硬化性樹脂である。ポリイミド樹脂(A)は本発明の熱硬化性接着剤組成物におけるバインダー樹脂として機能する。バインダー樹脂は前記熱硬化性接着剤組成物の基体となり、後述するフィラー(C)の保持等の機能を担う。
本発明のダイマージアミン(a−1)は、炭素数10〜24の二重結合あるいは三重結合を1個以上有する一塩基性不飽和脂肪酸を反応させて得た、炭素数5〜10の環状構造を有する多塩基酸化合物のカルボキシル基をアミノ基に転化したポリアミン化合物を挙げることができる。例えば、大豆油脂肪酸、トール油脂肪酸、菜種油脂肪酸等の天然の脂肪酸およびこれらを精製したオレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エルカ酸等を原料に用いてディールス−アルダー反応させて得た二量体化脂肪酸(ダイマー酸)を含む多塩基酸化合物のカルボキシル基をアミノ基に転化した化合物が例示できる。環状構造は1つでも2つでもよく、2つの場合、2つの環が独立していてもよいし、連続していてもよい。また、環状構造を有していなくてもよく、環状構造と環状構造を有していない化合物の混合物でもよい。ダイマー酸から誘導されたジアミン化合物を用いることにより、容易にポリイミド樹脂に、ダイマー骨格を導入できる。
その他のジアミン化合物としては、例えば、1,4−ジアミノベンゼン、1,3−ジアミノベンゼン、1,2−ジアミノベンゼン、1,5−ジアミノナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン、2,3−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノトルエン、2,4−ジアミノトルエン、3,4−ジアミノトルエン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族ジアミン;
エチレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、1,7−ヘプタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、1,12−ドデカメチレンジアミン、メタキシレンジアミン等の脂肪族ジアミン;イソホロンジアミン、ノルボルナンジアミン、1,2−シクロヘキサンジアミン、1,3−シクロヘキサンジアミン、1,4−シクロヘキサンジアミン、4,4’―ジアミノジシクロヘキシルメタン、ピペラジン等の脂環族ジアミン等が挙げられる。
なお、その他のジアミン化合物は、上記構造に限定されないことはいうまでもない。
本発明のテトラカルボン酸無水物(a−2)は、公知の単量体を用いることができる。具体的には、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−[プロパン−2,2−ジイルビス(1,4−フェニレンオキシ)]ジフタル酸二無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−シクロヘキセン−1,2ジカルボン酸無水物、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、メチレン−4,4’−ジフタル酸二無水物、1,1−エチリデン−4,4’−ジフタル酸二無水物、2,2−プロピリデン−4,4’−ジフタル酸二無水物、1,2−エチレン−4,4’−ジフタル酸二無水物、1,3−トリメチレン−4,4’−ジフタル酸二無水物、1,4−テトラメチレン−4,4’−ジフタル酸二無水物、1,5−ペンタメチレン−4,4’−ジフタル酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸二無水物、p−フェニレンビス(トリメリテート無水物)、チオ−4,4’−ジフタル酸二無水物、スルホニル−4,4’−ジフタル酸二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ベンゼン二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,3−ビス[2−(3,4−ジカルボキシフェニル)−2−プロピル]ベンゼン二無水物、1,4−ビス[2−(3,4−ジカルボキシフェニル)−2−プロピル]ベンゼン二無水物、ビス[3−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]メタン二無水物、ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]メタン二無水物、2,2−ビス[3−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジメチルシラン二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(例えば、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−テトラメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物など)、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物(例えば、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物など)、9,9−ビス[4−(3,1−、3,2−、3,3−又は3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]フルオレン二無水物、ノルボルナン−2−スピロ−α−シクロペンタノン−α’−スピロ−2’’−ノルボルナン−5,5’’,6,6’’−テトラカルボン酸二無水物、および1,2,7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−デカヒドロナフタレンテトラカルボン酸二無水物、4,8−ジメチル−1,2,5,6−ヘキサヒドロナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,6−ジクロロ−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,7−ジクロロ−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−テトラクロロ−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,8,9,10−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、3,4,3',4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、1、3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)ナフト(1,2−C)フラン−1,3−ジオン等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性、衝撃吸収性の観点から、1分子中に2個以下の芳香環を有するテトラカルボン酸無水物がより好ましい。これらのうちでも、合成時のポリアミン化合物との相溶性の観点から、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ニ無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、4,4’−[プロパン−2,2−ジイルビス(1,4−フェニレンオキシ)]ジフタル酸二無水物、1、3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)ナフト(1,2−C)フラン−1,3−ジオンが特に好ましい。テトラカルボン酸無水物は1種単独または2種以上を併用できる。
硬化剤(B)は、ポリイミド樹脂(A)の有する反応性官能基と反応可能な官能基を有するものであり、反応可能な官能基を複数有することが好ましい。
硬化剤(B)は、エポキシ化合物(B−1)、マレイミド化合物(B−2)、イソシアネート基含有化合物(B−3)、金属キレート化合物(B−4)およびカルボジイミド基含有化合物(B−5)からなる群より選ばれる少なくとも1種である。硬化剤(B)がこれらの化合物であることで、高温時の貯蔵弾性率の低下を防ぎ、レーザー加工時のサイドエッチングを抑制することができる。硬化剤は、単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。
エポキシ基含有化合物(B−1)としては、エポキシ基を分子内に有する化合物であればよく、特に限定されるものではないが、1分子中に平均2個以上のエポキシ基を有するものを好ましく用いることができる。エポキシ基有化合物としては、例えば、グリジシルエーテル型エポキシ樹脂、グリジシルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、又は環状脂肪族(脂環型)エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂を用いることができる。
エポキシ基含有化合物としては、高接着性の観点から、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、トリス(グリシジルオキシフェニル)メタン、テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタン、又はテトラグリシジルメタキシリレンジアミンを用いることが好ましく、3官能以上のエポキシ基を含有しているものが高耐熱性の観点から更に好ましい。
マレイミド基含有化合物(B−2)としては、マレイミド基を分子内に有する化合物であればよく、特に限定されるものではないが、1分子中に平均2個以上のマレイミド基を有するものを好ましく用いることができる。
イソシアネート基含有化合物(B−3)としては、イソシアネート基を分子内に有する化合物であればよく、特に限定されるものではない。
1分子中にイソシアネート基を1個有するイソシアネート基含有化合物としては、具体的には、n−ブチルイソシアネート、イソプロピルイソシアネート、フェニルイソシアネート、ベンジルイソシアネート、(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、1,1−ビス[(メタ)アクリロイルオキシメチル]エチルイソシアネート、ビニルイソシアネート、アリルイソシアネート、(メタ)アクリロイルイソシアネート、イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート等が挙げられる。
また、1,6−ジイソシアナトヘキサン、ジイソシアン酸イソホロン、ジイソシアン酸4,4’−ジフェニルメタン、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、2,4−ジイソシアン酸トリレン、ジイソシアン酸トルエン、2,4−ジイソシアン酸トルエン、ジイソシアン酸ヘキサメチレン、ジイソシアン酸4−メチル−m−フェニレン、ナフチレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート、トリジ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、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、m−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、P−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等のジイソシアン酸エステル化合物と水酸基、カルボキシル基、アミド基含有ビニルモノマーとを等モルで反応せしめた化合物もイソシアン酸エステル化合物として使用することができる。
トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、2,3−ブチレンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、
ω,ω’−ジイソシアネート−1,3−ジメチルベンゼン、ω,ω’−ジイソシアネート−1,4−ジメチルベンゼン、ω,ω’−ジイソシアネート−1,4−ジエチルベンゼン、1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、1,3−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香脂肪族ジイソシアネート、
3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート[別名:イソホロンジイソシアネート]、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネートが挙げられる。
具体的には、前記イソシアネート基含有化合物のイソシアネート基を、ε−カプロラクタム、メチルエチルケトン(以下、MEKという)オキシム、シクロヘキサノンオキシム、ピラゾール、フェノール等でブロックしたものなどが挙げられる。特に、イソシアヌレート環を有し、MEKオキシムやピラゾールでブロックされたヘキサメチレンジイソシアネート三量体は、本発明に使用した場合、ポリイミドや銅に対する接着強度や耐熱性に優れるため、非常に好ましい。また耐熱性の観点から3官能以上のイソシアネート基を有していることが好ましい。
金属キレート化合物(B−4)は、金属と有機物からなる有機金属化合物であり、バインダー樹脂の反応性官能基と反応して架橋を形成するものである。有機金属化合物の種類は特に限定されないが、有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物などが挙げられる。また、金属と有機物の結合は金属−酸素結合でもよく、金属−炭素結合に限定されるものではない。加えて、金属と有機物の結合様式は化学結合、配位結合、イオン結合のいずれであってもよい。更に3官能以上であることが耐熱性の観点から好ましい。
有機ジルコニウム化合物はジルコニウム金属キレート化合物が好ましい。ジルコニウム金属キレート化合物は、例えば、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネート、ジルコニウムモノブトキシアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、ジルコニウムジブトキシビス(エチルアセトアセテート)、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ノルマルプロピルジルコネート、ノルマルブチルジルコネート、ステアリン酸ジルコニウム、オクチル酸ジルコニウム等が挙げられる。これらの中でも有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物が熱硬化反応性の点から好ましい。
カルボジイミド基含有化合物(B−5)としては分子内にカルボジイミド基を有するものであれば、特に限定されない。カルボジイミド基含有化合物としては、例えば、カルボジライトV−01、V−03、V−05、V−07、V−09(日清紡ケミカル株式会社)、環状カルボジイミド(帝人株式会社)などが挙げられる。耐熱性の観点から1分子中に平均3個以上のカルボジイミド基を有するものを好ましい。
次に、本発明で用いるフィラー(C)について詳細に説明する。本発明の熱硬化性樹脂組成物は、硬化物の弾性率制御の目的でフィラーを含む。
ベンゾグアナミン、メラミン、メラム、メレム、メロン、メラミンシアヌレート、シアヌル酸化合物、イソシアヌル酸化合物、トリアゾール系化合物、テトラゾール化合物、ジアゾ化合物、尿素等の窒素系フィラー;
シリカや中空シリカや多孔質シリカ、マイカ、タルク、カオリン、クレー、ハイドロタルサイト、ウォラストナイト、ゾノトライト、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、リン酸水素カルシウム、リン酸カルシウム、ガラスフレーク、水和ガラス、チタン酸カルシウム、セピオライト、硫酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化ジルコニウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化アンチモン、酸化ニッケル、炭酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、ホウ酸亜鉛、ホウ酸アルミニウム等の無機フィラー等が挙げられる。
(式1)
フィラー(C)の平均粒径D50(μm)/熱硬化性接着シート膜厚(μm)
この他、本発明の熱硬化性樹脂組成物には、目的を損なわない範囲で任意成分として更に、エネルギー線吸収剤、染料、顔料、酸化防止剤、重合禁止剤、消泡剤、レベリング剤、イオン捕集剤、保湿剤、粘度調整剤、防腐剤、抗菌剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、赤外線吸収剤、電磁波シールド剤などを添加することができ、レーザー加工性向上の点から、エネルギー線吸収剤を配合することが好ましい。
貯蔵弾性率の求め方について説明する。貯蔵弾性率はDVA法(動的粘弾性分析法)測定装置等を使用して測定することができる。当該装置によって得られた硬化物についての粘弾性曲線から、各温度の貯蔵弾性率を求めることができる。
(イ)30℃における貯蔵弾性率が1.0×106〜1.0×1011Paである。
(ロ)150℃における貯蔵弾性率が1.0×104〜1.0×109Paである。
(ハ)280℃における貯蔵弾性率が1.0×103〜1.0×109Paである。
本発明の熱硬化性樹脂組成物を180℃で60分加熱して得られる硬化物は30℃において、貯蔵弾性率が1.0×106〜1.0×1011Paであり、1.0×107〜1.0×1010Paが好ましく、更に1.0×108〜1.0×109Paが更に好ましい。
次いで本発明の熱硬化性樹脂組成物を180℃で60分加熱して得られる硬化物は150℃において、貯蔵弾性率が1.0×104〜1.0×109Paであり、1.0×105〜1.0×108Paが好ましく、更に1.0×106〜1.0×107Paが更に好ましい。
本発明の熱硬化性樹脂組成物を180℃で60分加熱して得られる硬化物は280℃において、貯蔵弾性率が1.0×103〜1.0×109Paであり、1.0×104〜1.0×108Paが好ましく、更に1.0×105〜1.0×107Paが更に好ましい。
損失正接(tanδ)のピーク値の求め方について説明する。貯蔵弾性率はDVA法(動的粘弾性分析法)測定装置等を使用して測定することができる。当該装置によって得られた硬化物についての粘弾性曲線から、各温度の貯蔵弾性率、および損失弾性率から、損失正接(tanδ)を各温度で算出し、(式2)に基づきプロットを行い、tanδ曲線が極大となる点をピーク値とする。尚、極大点が複数存在する場合には、温度が最も室温(23℃)に近い値をその硬化物のtanδピークとする。
(式2)
(損失正接;tanδ)=(損失弾性率)/(貯蔵弾性率)
熱硬化性接着シートは、本発明における熱硬化性樹脂組成物をシート状にしたものである。熱硬化性接着シートは、プリント配線板、および電子機器の接着用部材として用いられ、他の部材を接着・保持する機能を有する。熱硬化性接着シートは接着したい部材同士の間に挟み仮接着を行った後に加熱、もしくは熱プレス工程を経ることにより硬化し、被着体同士を接着する。
熱硬化性接着シートの製造方法は、例えば、ポリイミド樹脂(A)と硬化剤(B)とフィラー(C)、およびその他任意成分と溶剤を含む塗布用溶液を剥離フィルムの片面に塗布後、含まれている有機溶剤等の液状媒体を通常40〜150℃で除去・乾燥し、形成された熱硬化性接着シートの表面に別の剥離フィルムを積層するにより、両面剥離フィルム付き熱硬化性接着シートを得ることができる。両面を剥離フィルムで積層することにより、熱硬化性接着シートの表面汚染を予防することができる。剥離フィルムを剥がすことによって、熱硬化性接着シートを単離することができる。
2つの剥離フィルムは、同種または異種のいずれも用いることができる。剥離性の異なる剥離フィルムを用いることによって、剥離力に強弱をつけることができるので順番に剥がしやすくなる。
剥離フィルム付き熱硬化性カバーシートは、剥離フィルムとカバー樹脂層との間に、熱硬化性接着シートが挟まれているものである。言い換えると、熱硬化性カバーシートは、両面剥離フィルム付き熱硬化性接着シートにおける一方の面の剥離性フィルムをカバー樹脂層に置き換えたものであり、製造方法も同様である。
本発明の剥離フィルム付き熱硬化性接着シート等を用いて、銅張積層板やプリント配線板を得ることができる。
銅張積層板は、銅箔と絶縁性フィルムとが、本発明の熱硬化性樹脂組成物より得られる熱硬化性接着シートの硬化物である接着層を介して積層されたものである。
このような銅張積層板は、例えば、本発明の剥離フィルム付き熱硬化性接着シートから剥離性フィルムを順次剥がし、熱硬化性接着シート各面に銅箔と絶縁性フィルムをそれぞれ重ね(この工程を仮接着ということがある)、加熱、もしくは熱プレス工程を経ることにより、銅箔と絶縁性フィルムとの間の熱硬化性接着シートを熱硬化することにより得られる。
あるいは、絶縁性フィルム上に熱硬化性接着シート形成用の塗布用溶液を塗布・乾燥し、形成された熱硬化性接着シート上に銅箔を重ね、加熱、もしくは熱プレス工程を経ることにより、銅箔と絶縁性フィルムとの間の熱硬化性接着シートを熱硬化することにより、銅張積層板を得ることもできる。
銅張積層板は、銅箔/接着層/絶縁性フィルム/接着層/銅箔のように両面最外層をともに銅箔としてもよいし、さらに銅箔の内層を設けることもできる。複数の熱硬化性接着シートを利用して銅箔や絶縁性フィルムを積層する場合、仮接着を複数回経た後に、複数の熱硬化性接着シートの加熱硬化を1度に行うこともできる。
銅張積層板における銅箔をエッチング等によって加工し、信号回路やグランド回路を形成し、プリント配線板を得ることができる。剥離フィルム付き熱硬化性カバーシートから剥離フィルムを剥がし、熱硬化性接着シート面を回路面に貼り合せ、加熱硬化することで、カバー樹脂層/接着シートの硬化物からなるカバーレイを形成し、信号回路を保護したり、更なる多層化のための基体として利用したりすることもできる。
信号回路やグランド回路を設ける方法としては、例えば、銅張積層板における銅箔上に感光性エッチングレジスト層を形成し、回路パターンを持つマスクフィルムを通して露光させて、露光部のみを硬化させ、次いで未露光部の銅箔をエッチングにより除去した後、残っているレジスト層を剥離するなどして、銅箔から導電性回路を形成することができる。
例えば、ポリエステルやポリイミド、液晶ポリマー、PTFEフィルム等のフレキシブル性、絶縁性のあるプラスチックフィルム上に、導体パターンをプリント技術によって形成した後、導体パターンを覆うように、本発明の熱硬化性接着シートを介して保護層を重ね、加熱・加圧することによって、熱硬化性接着シートを硬化させ、保護層を設けたフレキシブルプリント配線板を得ることもできる。
あるいは、フレキシブル性、絶縁性のあるプラスチックフィルム上にスパッタリングやメッキ等の手段で必要な回路のみを設け、以下同様に、本発明の熱硬化性接着シートの硬化物を介して保護層が設けられたフレキシブルプリント配線板を得ることもできる。
《酸価測定》
酸価はJIS K0070に準じて測定した。共栓三角フラスコ中に試料約1gを精密
に量り採り、テトラヒドロフラン/エタノール(容量比:テトラヒドロフラン/エタノール=2/1)混合液100mlを加えて溶解する。これに、フェノールフタレイン試液を指示薬として加え、0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液で滴定し、指示薬が淡紅色を30秒間保持した時を終点とした。酸価は次式により求めた(単位:mgKOH/g)。
式(3)
酸価(mgKOH/g)=(5.611×a×F)/S
S:試料の採取量(g)
a:0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の消費量(ml)
F:0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の力価
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、導入管、温度計を備えた4口フラスコに、ポリアミン化合物として炭素数36のダイマージアミン(プリアミン1075)を378.7g、テトラカルボン酸無水物としてビスフェノールA型酸二無水物(4,4’−[プロパン−2,2−ジイルビス(1,4−フェニレンオキシ)]ジフタル酸二無水物)(BISDA−1000)を380.0g、溶媒としてシクロヘキサノンを1100g仕込み、均一になるまで撹拌した。均一になった後、110℃まで昇温し、30分後に温度を140℃に昇温し、温度が140℃になったら、そのままの温度で10時間反応を続け、脱水反応を継続させ、重量平均分子量54,000、酸価6.4mgKOH/g、アミン価0.3mgKOH/gのポリイミド樹脂(A1)を得た。
表1に示すように、ダイマージアミン(a−1)、テトラカルボン酸無水物類(a−2)、の種類や量を変更した以外は、合成例1と同様にして、ポリイミド樹脂(A2)〜(A6)をそれぞれ同様に得た。
<<熱硬化性樹脂組成物(塗布液)の製造>>
固形分換算でポリイミド樹脂(A1)を100部、後述するエポキシ基含有化合物(B−1−1)を5部、窒化ホウ素を20部容器に仕込み、不揮発分濃度が40%になるように混合溶剤(トルエン:MEK=9:1(重量比))を加えディスパーで10分攪拌して熱硬化性樹脂組成物(塗布液)を得た。
後述する方法に従って、硬化物の貯蔵弾性率、損失弾性率を求め、熱硬化性接着シートとしてのレジンフロー、デスミア液浸漬前後のレーザー加工性、耐熱性、冷熱サイクル耐性、衝撃吸収性を評価し、結果を表2〜4に示す。
表2〜4に示すように、バインダー樹脂、硬化剤、フィラーの種類や量を変更した以外は、実施例1と同様にして、熱硬化性樹脂組成物(塗布液)を得、同様に評価した。
ポリイミド樹脂(A):合成例1〜6記載の(A1)〜(A6)
(A7):バイロン637、酸価5mgKOH/g、重量平均分子量は30000、Tgは21℃のポリエステル樹脂(東洋紡社製)
エポキシ基含有化合物(B−1−1):「ELM−434」(グリシジルアミン型エポキシ樹脂、エポキシ当量100g/eq、4官能)住友化学社製
エポキシ基含有化合物(B−1−2):「YX−8800」(グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、エポキシ当量180g/eq、2官能)三菱ケミカル社製
マレイミド基含有化合物(B−2): 「MIR―3000」(ビフェニルアラルキル型マレイミド樹脂、多官能)日本化薬社製
イソシアネート基含有化合物(B−3): 「TKA−100」(イソシアヌレート型イソシアネート化合物、イソシアネート当量:180g/eq、3官能)旭化成社製
金属キレート化合物(B−4):「オルガチックスZC−150」(有機ジルコニア化合物、4官能)マツモトファインケミカル社製
カルボジイミド基含有化合物(B−5):「カルボジライトV―05」(カルボジイミド当量:262g/eq、多官能)日清紡ケミカル社製
ポリアミノ基含有化合物:「BAPP」(2官能)セイカ社製
窒化ホウ素:「SP−2」(平均粒子径D50;4.0μm)デンカ社製
シリカ:「SC2050−MB」(平均粒子径D50;0.5μm)アドマテックス社製
アルミナ:「H−Tグレード」(平均粒子径D50=1.2μm、平均円形度=0.90)徳山社製
PTFE:「KT−300」(平均粒子径D50;10.0μm)喜多村社製
液晶ポリマー:「E101―S」(平均粒径D50;17.5μm)住友化学社製
<測定用の硬化物の作成>
各実施例、各比較例で得られた塗布液を、ドクターブレードを使用して乾燥後の厚さが200μmとなるように厚さ50μmの重剥離フィルム(重離型剤がコーティングされたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム)上に均一塗工して100℃で2分乾燥させた後、室温まで冷却し片面剥離フィルム付き熱硬化性接着シートを形成した。
次いで、得られた片面剥離フィルム付き熱硬化性接着シートの熱硬化性接着シート面を厚さ50μmの軽剥離フィルム(軽離型剤がコーティングされたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム)に重ね合わせ、重剥離フィルム/熱硬化性接着シート/軽剥離フィルムからなる両面剥離フィルム付き熱硬化性接着シートを得た。
得られた熱硬化性接着シートを、180℃、1時間、2MPaで熱硬化させ、重剥離フィルムと軽剥離フィルムを剥離することで200μmの熱硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。
得られた硬化物から5mm×30mmの大きさに切り出した測定用試験片について、動的粘弾性測定装置「DVA200」(アイティー計測制御(株)製)を用い、0℃まで冷却後、昇温速度10℃/分で300℃まで昇温させ、振動周波数10Hzで粘弾性を測定した。
得られた粘弾性曲線から、30℃、150℃、280℃における貯蔵弾性率を求めると共に、損失弾性率から損失正接(tanδ)を各温度で算出し、プロットを行い、tanδ曲線が極大となる点を算出した。尚、極大点が複数存在する場合には、温度が最も室温(23℃)に近い値をその硬化物のtanδピークとする。
表2〜4では、例えば、「1.0×106」という貯蔵弾性率の値を「1.0E+06」と記した。
[評価用サンプルAの作製]
<<両面剥離フィルム付き熱硬化性接着シートの製造>>
貯蔵弾性率、および損失弾性率の測定用試料作製の場合と同様にして、各実施例、各比較例で得られた塗布液を用いて、乾燥後の厚さが25μmの熱硬化性接着シートの両面をそれぞれ厚さ50μmの重剥離フィルムと厚さ50μmの軽剥離フィルムとで覆った、両面剥離フィルム付き熱硬化性接着シートを得た。
前記両面剥離フィルム付き熱硬化性接着シートから軽剥離フィルムを剥がし、露出した熱硬化性接着シート面をデュポン社のカプトン100Hに仮接着した。その後、直径7mmの円形の穴を打ち抜き機によって形成した。
次いで、重剥離フィルムを剥がし、露出した熱硬化性接着シート面に、50μmのポリイミドフィルムの両面に12μmの銅箔が積層されてなる両面銅張積層板の一方の面の銅箔に真空ラミネーターにて仮接着した後、熱プレスにて180℃、1時間、2MPaで熱硬化させ、評価サンプルAを作製した。
上記にて作製した評価サンプルAにおいて、カプトン100H側から直径7mmの穴を光学顕微鏡(キーエンス社製VHX−7000)にて20〜300倍程度で観察し、円の端部からしみだした樹脂の長さを測長し、以下の基準で評価を行った。
◎:レジンフローが100μm以下 極めて良好な結果である。
○:レジンフローが100μm超〜150μm以下 良好な結果である。
△:レジンフローが150μm超〜200μm以下 実用範囲内である。
×:レジンフローが200μm超 実用不可。
[評価用サンプルBの作製]
貯蔵弾性率、および損失弾性率の測定用試料作製の場合と同様にして、各実施例、各比較例で得られた塗布液を用いて、乾燥後の厚さが25μmの熱硬化性接着シートの両面をそれぞれ厚さ50μmの重剥離フィルムと厚さ50μmの軽剥離フィルムとで覆った、両面剥離フィルム付き熱硬化性接着シートを得た。
前記両面剥離フィルム付き熱硬化性接着シートから軽剥離フィルムを剥がし、露出した熱硬化性接着シート面を、50μmのポリイミドフィルムの両面に12μmの銅箔が積層されてなる両面銅張積層板の一方の面の銅箔に真空ラミネーターにて仮接着した。
次いで、重剥離フィルムを剥がし、露出した熱硬化性接着シート面に、50μmのポリイミドフィルムと12μmの銅箔とが積層されてなる片面銅張積層板のポリイミドフィルム側を同様に真空ラミネーターにて仮接着した後、熱プレスにて180℃、1時間、2MPaで熱硬化させ、銅箔1/ポリイミドフィルム2/銅箔1/熱硬化性接着シートの硬化物3/ポリイミドフィルム2/銅箔1という積層構成の評価サンプルBを得た。
上記のサンプルBに対し、UV−YAGレーザー(Model5330、ESI社製)を用いて、図1の上面よりレーザーを照射し、熱硬化性接着シートの硬化物と両面銅張積層板との境界まで直径150μmのブラインドビア加工を行った。
次いで、ブラインドビア部の断面をレーザー顕微鏡(キーエンス社製VK−X100)にて倍率20〜500倍程度で観察し、熱硬化性接着シートの硬化物に生じたサイドエッチング(設計した開口径以上に水平方向が削られること)の最大長を測定し、以下の基準で評価を行った。
◎:5μm以下 極めて良好な結果である。
〇:5μmより大きく7μm以下 良好な結果である。
△:7μmより大きく10μm以下 実用範囲内である。
×:10μmより大きい 実用不可。
熱硬化性接着シートの硬化物と両面銅張積層板との境界まで直径150μmのブラインドビア加工を行った試料を、日本マクダーミッド社製の「マキュタイザー9221−S」に60℃で7分間、「マキュタイザー9275」に75℃で7分間、「マキュタイザー9276」に45℃で5分間、順次浸漬した後、23℃の水シャワーで5分間洗い、40℃のオーブンで10分間乾燥した。
次いで、ブラインドビア部の断面をレーザー顕微鏡(キーエンス社製VK−X100)にて倍率20〜500倍程度で観察し、銅箔と熱硬化性接着シートの硬化物と境界の剥がれ、ポリミドフィルムと熱硬化性接着シートの硬化物と境界の剥がれの状態を評価した。
◎:30穴中、剥がれの発生した穴が3以下 極めて良好な結果である。
○:30穴中、剥がれの発生した穴が4以上〜6以下 良好な結果である。
△:30穴中、剥がれの発生した穴が7以上〜10以下 実用範囲内である。
×:30穴中、剥がれの発生した穴が11以上 実用不可。
[評価方法]
評価用サンプルBを用意し、23℃相対湿度50%の雰囲気下で24時間以上保管し、その後288℃の溶融ハンダに3分間浮かべるハンダフロート試験を行った。その後、断面をレーザー顕微鏡(キーエンス社製VK−X100)にて倍率20〜500倍程度で観察し、銅箔と熱硬化性接着シートの硬化物と境界の剥がれ、ポリミドフィルムと熱硬化性接着シートの硬化物と境界の剥がれの状態を評価した。評価サンプルは30個とした。
◎:剥がれの発生数が10%以下 極めて良好な結果である。
○:剥がれの発生数が10%超え〜20%以下 良好な結果である。
△:剥がれの発生穴数が20%超え〜30%以下 実用範囲内である。
×:剥がれの発生穴数が30%超え 実用不可。
評価用サンプルBを用意し、冷熱サイクル特性の評価を行った。処理条件は−30℃で15分、150℃で15分を1サイクルとして、2000サイクル経過後、断面をレーザー顕微鏡(キーエンス社製VK−X100)にて倍率20〜500倍程度で観察した。評価サンプルは30個とした。
◎:剥がれの発生数が10%未満 極めて良好な結果である。
○:剥がれの発生数が10〜20%未満 良好な結果である。
△:剥がれの発生穴数が20%〜30%未満 実用範囲内である。
×:剥がれの発生穴数が30%以上 実用不可。
[評価サンプルCの作製]
貯蔵弾性率、および損失弾性率の測定用試料作製の場合と同様にして、各実施例、各比較例で得られた塗布液を用いて、乾燥後の厚さが25μmの熱硬化性接着シートの両面をそれぞれ厚さ50μmの重剥離フィルムと厚さ50μmの軽剥離フィルムとで覆った、両面剥離フィルム付き熱硬化性接着シートを得た。
前記両面剥離フィルム付き熱硬化性接着シートから軽剥離フィルムを剥がし、露出した熱硬化性接着シート面をテストピース社製の厚み3mmのフロートガラスに真空ラミネーターにて仮接着した。
次いで、重剥離フィルムを剥がし、露出した熱硬化性接着シート面に50μmのポリイミドフィルムと12μmの銅箔とが積層されてなる片面銅張積層板のポリイミドフィルム側を同様に真空ラミネーターにて仮接着した後、熱プレスにて180℃、1時間、2MPaで熱硬化させた、フロートガラス/硬化物/ポリイミドフィルム/銅箔という積層構成の評価サンプルCを得た。
[評価方法]
次に試験片の試験面(片面銅張り積層板側)に、300gの円錘を20cmの高さから頂点を下に向けて自由落下させた。試験片のフロートガラス側を目視で観察し、クラックや円錘の痕跡がないかを確認し、以下の基準で評価した。試験サンプルは10個とした。
◎:クラック・痕跡いずれもなし 極めて良好な結果である。
○:クラック・痕跡が合わせて1〜2個 良好な結果である。
△:クラック・痕跡が合わせて3〜4個 実用範囲内である。
×:クラック・痕跡が合わせて5個以上 実用不可。
2 ポリイミドフィルム
3 熱硬化性接着シートの硬化物
4 サイドエッチング
Claims (13)
- ダイマージアミン(a−1)および、テトラカルボン酸無水物(a−2)を含むモノマー群の反応物生成物であるポリイミド樹脂(A)と、
エポキシ化合物(B−1)、マレイミド化合物(B−2)、イソシアネート基含有化合物(B−3)、金属キレート化合物(B−4)およびカルボジイミド基含有化合物(B−5)からなる群より選ばれる少なくとも1種の硬化剤(B)と、
フィラー(C)とを
含む熱硬化性樹脂組成物であって、
前記熱硬化性樹脂組成物を180℃で60分加熱して得られる硬化物が(イ)〜(ハ)を満たすことを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
(イ)30℃における貯蔵弾性率が1.0×106〜1.0×1011Paである。
(ロ)150℃における貯蔵弾性率が1.0×104〜1.0×109Paである。
(ハ)280℃における貯蔵弾性率が1.0×103〜1.0×109Paである。 - 前記硬化物の、0〜280℃における損失正接(tanδ)ピーク値が0.3以上であることを特徴とする請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記硬化剤(B)は、ポリイミド樹脂(A)と反応し得る反応性官能基を1分子中に3個以上含むことを特徴とする請求項1または2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記ポリイミド樹脂(A)100質量部に対して、前記硬化剤(B)を0.1〜20質量部含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記ポリイミド樹脂(A)100質量部に対して、前記フィラー(C)を5〜60質量部含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記フィラー(C)は、フッ素フィラー、窒化ホウ素、液晶ポリマーおよびシリカからなる群より選ばれる少なくとも1種類、であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- プリント配線板の層間接着用部材として用いられることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物から形成された、熱硬化性接着シート。
- 請求項8記載の熱硬化性接着シートと、剥離フィルムとを具備する、剥離フィルム付き熱硬化性カバーシート。
- 銅箔と絶縁性フィルムとが、請求項1〜7いずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物の硬化物である接着層を介して積層されている、銅張積層板。
- 請求項8記載の熱硬化性接着シートを用いてなる、プリント配線板。
- 請求項11記載のプリント配線板を具備する、電子機器。
- ダイマージアミン(a−1)および、テトラカルボン酸無水物(a−2)を含むモノマー群の反応物生成物であるポリイミド樹脂(A)と、
エポキシ化合物(B−1)、マレイミド化合物(B−2)、イソシアネート基含有化合物(B−3)、金属キレート化合物(B−4)およびカルボジイミド基含有化合物(B−5)からなる群より選ばれる少なくとも1種の硬化剤(B)と、
フィラー(C)とを
含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物であって、
(イ)〜(ハ)を満たすことを特徴とする硬化物。
(イ)30℃における貯蔵弾性率が1.0×106〜1.0×1011Paである。
(ロ)150℃における貯蔵弾性率が1.0×104〜1.0×109Paである。
(ハ)280℃における貯蔵弾性率が1.0×103〜1.0×109Paである。
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