JP7134594B2 - 絶縁樹脂材料、それを用いた金属層付絶縁樹脂材料および配線基板 - Google Patents
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Description
また、無機充填剤を配合し、さらに気孔があるものは、ホットプレス等での金属との密着を図ろうとしても、金属層の粗化処理面に食い込むポリマーの量が足りず、充分に食い込まないため、密着が弱いことも課題としてあげられる。
なお、金属層はフッ素系の樹脂層を介して上記絶縁樹脂材料と密着している。
本発明で使用する無機多孔性凝集体は、複数の微粒子から構成される。無機多孔性凝集体の形態は、上記微粒子が一次粒子であり、それが多数凝集した凝集物として存在する。具体的には、無機多孔性凝集体は、複数の微粒子が数珠状に凝集・融着し、嵩高い凝集体を形成する。このことによって、無機多孔性凝集体は空隙を有する凝集体となっている。
無機多孔性凝集体を構成する微粒子は単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
本発明の絶縁樹脂材料は、上記無機多孔性凝集体に加え、ポリテトラフルオロエチレンからなるフィブリルを含有する。
本発明の絶縁樹脂材料は、必要に応じて追加の材料成分を含むことができる。熱伝導特性や誘電特性を改善するために、窒化ホウ素のような比誘電率の低い熱伝導性材料を添加してもよい。さらに、例えば機械的強度を増大させるために、無機多孔性凝集体を結着させるポリマーを必要に応じて添加してもよい。
これらの追加の材料成分は単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
次に、本発明の絶縁樹脂材料を製造する方法の好適な一例について説明する。
(I)無機多孔性凝集体と、ポリテトラフルオロエチレンとを溶媒下で混合・乾燥して混合粉体を得、この混合粉体に揮発性添加剤を添加して混合しペーストを調製する工程と、
(II)上記ペーストを用いて樹脂組成物シートを成形する工程と、
(III)上記樹脂組成物シートを重ね合わせて多段的に圧延成形し圧延積層シートとする工程と、
(IV)上記揮発性添加剤を除去する工程と、
(V)より強度を付加させる加熱加圧成形工程とを備えている。
複数(例えば2~10枚)の樹脂組成物シートを積層し、この積層物を圧延して第1の圧延積層シートを得る。得られた第1の圧延積層シートを2枚重ね合わせて積層し、この積層物を圧延して第2の圧延積層シートを作製する。さらに、得られた第2の圧延積層シートを2枚重ね合わせて積層し、この積層物を圧延して第3の圧延積層シートを作製する。このように、目的とする絶縁樹脂材料の構成層数になるまで、上記積層圧延工程を繰り返す。この積層圧延工程を繰り返すことを、多段的に圧延という。
無機多孔性凝集体を構成する微粒子として疎水性フュームドシリカ(日本アエロジル社製、品番「NY50」、BET比表面積40m2/g、見かけ比重60g/L、一次粒子の平均粒子径30nm)と、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)としてFluon(R)PTFEディスパージョンAD939E(旭硝子社製、固形分60重量%)とを準備し、固形分量を考慮して、無機多孔性凝集体とポリテトラフルオロエチレンとを60:40(重量比)の割合でメタノール60%水溶液中にて混合して凝集物とし、得られた凝集物を乾燥させ混合粉体を得た。
無機多孔性凝集体を構成する微粒子として疎水性フュームドシリカ(日本アエロジル社製、品番「NAX50」、BET比表面積50m2/g、見かけ比重60g/L、一次粒子の平均粒子径30nm)を用いた以外は実施例1と同手法で絶縁樹脂材料を作製した。
無機多孔性凝集体を構成する微粒子として疎水性フュームドシリカ(日本アエロジル社製、品番「RY200S」BET比表面積95m2/g、見かけ比重50g/L、一次粒子の平均粒子径16nm)を用いた以外は実施例1と同手法で絶縁樹脂材料を作製した。
実施例1と同様の無機多孔性凝集体を使用し、無機多孔性凝集体とポリテトラフルオロエチレンとを重量比70:30の割合で配合した以外は、同手法で絶縁樹脂材料を作製した。
無機多孔性凝集体としての疎水性フュームドシリカ(日本アエロジル社製、品番「RX200」、BET比表面積165m2/g、見かけ比重50g/L、一次粒子の平均粒子径12nm)を用い、無機多孔性凝集体とポリテトラフルオロエチレンとを重量比50:50の割合で配合し、揮発性添加剤としてドデカンを全体の45重量%となるように添加した以外は、実施例1と同手法で絶縁樹脂材料を作製した。
無機多孔性凝集体としての疎水性フュームドシリカ(日本アエロジル社製、品番「RX300」、BET比表面積230m2/g、見かけ比重50g/L、一次粒子の平均粒子径7nm)を用い、無機多孔性凝集体とポリテトラフルオロエチレンとを重量比50:50の割合で配合し、揮発性添加剤としてドデカンを全体の50重量%となるように添加した以外は、実施例1と同手法にて絶縁樹脂材料を作製した。
無機多孔性凝集体を構成する微粒子として疎水性フュームドシリカ(日本アエロジル社製、品番「RX50」、BET比表面積45m2/g、見かけ比重170g/L、一次粒子の平均粒子径40nm)を用いた以外は実施例1と同様の方法にて絶縁樹脂材料を作製した。
無機多孔性凝集体を構成する微粒子の代わりに中空無機粒子を用い、シリコーンオイルで疎水化処理を施した3M社製の「グラスバブルズiM16K」(真密度0.46g/cm3、粒径20μm)を用いて中空無機粒子とポリテトラフルオロエチレンとを35:65(重量比)の割合でメタノール中にて混合し凝集物とし、得られた凝集物を乾燥させ混合粉体をとしたことと揮発性添加剤としてドデカンを全体の40重量%となるように添加した以外は実施例1と同様の方法にて絶縁樹脂材料を作製した。
測定周波数を10GHzとし、空洞共振器接動法により複素誘電率を測定し、その実数部(εr’)を比誘電率とした。また、実数部と虚数部(εr”)の比(εr”/εr’)から誘電性正接を求めた。
比誘電率測定装置(アジレント・テクノロジー社製「ネットワークアナライザ N5230C」、および関東電子応用開発社製「空洞共振器10GHz」)を用い、各シートから短冊状のサンプル(サンプルサイズ幅2mm×長さ70mm)を切り出し測定した。
TMA法にて、熱機械分析装置(BRUKER AXS社製、「TMA4000SA」)を用い、30℃から100℃のシート平面方向の平均熱線膨張率を、熱線膨張率(ppm/K)とした。
得られた絶縁樹脂材料(サンプルサイズ幅50mm×長さ50mm)を130℃で30分間乾燥した後、試験前の重量を測定した。これを23℃の蒸留水に24時間浸漬した後の重量を測定し飽和吸水率を求めた。
また、絶縁樹脂材料の吸水率も上昇する結果となった。
金属層付絶縁樹脂材料を作製後にJIS規格C6481に基づいて試験した。金属層が10mmの幅でラミネートされた状態で長さ約100mmの試験片を作製し、金属層部分を90°の方向に速度50mm/分の速度で剥がし、ピール強度を求めた。この時、破壊モードとして金属層と絶縁樹脂層との間で層間剥離しているか(界面破壊)、基材の方が先に破壊し(基材破壊)、金属層と絶縁樹脂層が0.6kN/m以上の力で密着しているかを確認した。
2 無機多孔性凝集体
3 空孔
4 フィブリル
Claims (11)
- 複数の微粒子で構成された空孔を有する無機多孔性凝集体と、ポリテトラフルオロエチレンからなるフィブリルとを含有する絶縁樹脂材料であって、
上記無機多孔性凝集体を構成する微粒子の平均粒子径が5~35nmであり、
上記フィブリルが多方向に配向し、フィブリルによる三次元網目構造が形成され、
上記無機多孔性凝集体およびフィブリルの少なくとも一方が互いに連結し、
気孔率が50%以上の微細網目構造体である絶縁樹脂材料。 - 上記無機多孔性凝集体のBET比表面積が10~250m2/gである請求項1記載の絶縁樹脂材料。
- 上記無機多孔性凝集体の見かけ比重が100g/L以下である請求項1または2に記載の絶縁樹脂材料。
- 上記無機多孔性凝集体を構成する微粒子が、疎水化処理された多孔性微粉末シリカである請求項1~3のいずれか一項に記載の絶縁樹脂材料。
- 上記無機多孔性凝集体が、上記無機多孔性凝集体と上記フィブリルとの合計に対し、50重量%以上である請求項1~4のいずれか一項に記載の絶縁樹脂材料。
- 周波数10GHzにおける比誘電率が1.55~1.9であり、誘電正接が0.01以下である請求項1~5のいずれか一項に記載の絶縁樹脂材料。
- 熱線膨張率が10~50ppm/Kである請求項1~6のいずれか一項に記載の絶縁樹脂材料。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の絶縁樹脂材料の少なくとも一つの面に金属層を有する金属層付絶縁樹脂材料。
- 上記金属層がフッ素系樹脂層を介して絶縁樹脂材料の少なくとも一つの面に密着された請求項8記載の金属層付絶縁樹脂材料。
- 上記フッ素系樹脂層を介しての金属層と絶縁樹脂材料との密着がピール強度0.6kN/m以上である請求項9記載の金属層付絶縁樹脂材料。
- 請求項8~10のいずれか一項に記載の金属層付絶縁樹脂材料の金属層がパターニング処理されている配線基板。
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