JP7445092B2 - 絶縁層を含む多層構造体 - Google Patents
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Description
一層以上の絶縁層と、
一層以上の樹脂層と、
平滑面及び粗化面を有する一枚以上の銅箔と
を含む多層構造体であって、
前記絶縁層は、オレフィン-芳香族ビニル化合物-芳香族ポリエン共重合体と表面変性剤とを含み、
前記樹脂層は、ポリイミド(PI)、液晶ポリマー(LCP)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、多官能芳香族ビニル樹脂(ODV)、エポキシ樹脂、及び前記絶縁層と同じ組成からなる群から選択される一種以上を含み、
前記絶縁層のそれぞれが有する少なくとも一方の面は、前記銅箔の平滑面と接着し、
前記樹脂層のそれぞれについて、前記樹脂層が有する少なくとも一方の面は前記銅箔の粗化面と接着しかつ前記樹脂層は前記銅箔の平滑面と接着しないか、又は、前記樹脂層が有する両方の面が前記銅箔と接着しない
ことを特徴とする、多層構造体。
前記絶縁層の少なくとも一方の面が、積層方向に対して凹んだ箇所を有し、その凹んだ箇所に前記銅箔が収まるように接着することで、当該面の一部が前記銅箔の平滑面に接着し、かつ当該面の別の一部が前記樹脂層に接着する構成を有する、態様1に記載の多層構造体。
前記表面変性剤がシランカップリング剤である、態様1又は2に記載の多層構造体。
前記オレフィン-芳香族ビニル化合物-芳香族ポリエン共重合体が下記(1)~(4)の条件をすべて満たす、態様1~3のいずれか一項に記載の多層構造体。
(1)共重合体の数平均分子量が500以上10万未満である。
(2)芳香族ビニル化合物単量体が、炭素数8以上20以下の芳香族ビニル化合物であり、芳香族ビニル化合物単量体単位の含量が0~70質量%以下若しくは0~98質量%以下である。
(3)芳香族ポリエンが、分子内にビニル基及び/又はビニレン基を複数有する炭素数5以上20以下のポリエンから選ばれる一種以上であり、かつ芳香族ポリエン単位に由来するビニル基及び/又はビニレン基の含有量が数平均分子量あたり1.5個以上20個未満である。
(4)オレフィンが炭素数2以上20以下のオレフィンから選ばれる単数又は複数であり、オレフィン単量体単位の含量が10質量%以上であり、前記オレフィン単量体単位と芳香族ビニル化合物単量体単位と芳香族ポリエン単量体単位の合計が100質量%である。
前記絶縁層がさらに、以下の(a)~(c)から選ばれる単数、又は複数を含む、態様1~4のいずれか一項に記載の多層構造体。
(a)硬化剤
(b)炭化水素系エラストマー、ポリフェニレンエーテル系樹脂、芳香族ポリエン系樹脂から選ばれる単数又は複数の樹脂
(c)極性単量体
前記絶縁層中の前記表面変性剤の含有量は、前記オレフィン-芳香族ビニル化合物-芳香族ポリエン共重合体100質量部に対して0.001~10質量部である、態様1~5のいずれか一項に記載の多層構造体。
態様1~6のいずれか一項に記載の多層構造体を硬化してなる硬化多層構造体。
態様7に記載の硬化多層構造体を含む、高周波伝送ライン、多層CCL基板、多層FCCL基板、アンテナ、又はカバーレイ。
本多層構造体が含む(一枚以上の)銅箔とは、配線や基板に用いることができる銅箔であれば何れでも良い。厚さは特に限定されないが、一般的には1~500μm、好ましくは5~50μmの範囲である。好ましくは高周波対応の銅箔であり、圧延銅箔でも電解銅箔でも良い。本銅箔は粗化面(別名マット面、M面と表記される場合がある)と平滑面(光沢面又はシャイン面、S面と表記される場合がある)とを有する。例えば銅箔の粗化面は、JIS B0601:2001に規定される表面粗さ(最大高さ)Rzが好ましくは5μm以下、特に好ましくは3μm以下の銅箔であってよい。例えば銅箔の粗化面は、JIS B0601:2001に規定される表面粗さ(最大高さ)Rzが好ましくは0.5μmを超える銅箔であってよい。このような銅箔は、古河電気工業株式会社やJX金属株式会社、三井金属鉱業株式会社等から入手することができる。
銅箔の平滑面とは、配線や基板に用いる銅箔が有する、粗化面ではない面であり、粗化面に比べて相対的に平滑な面である。本平滑面は、一般的にはJIS B0601:2001に規定される表面粗さ(最大高さ)Rzが0.5μm以下であるが、前記のごとく粗化面に比べて相対的に平滑な面、あるいは相対的に高い光沢を有する面であるので特に限定はされない。当業者は容易に銅箔の平滑面と粗化面を認識し区別することができる。銅箔の粗化面は基材フィルムや基板と接着するために使用されるので、残る平滑面に対して多層基板の層間絶縁材は高い接着性が求められる。
本多層構造体が含む(一層以上の)樹脂層とは、ポリイミド(PI)、液晶ポリマー(LCP)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、多官能芳香族ビニル樹脂(ODV)、エポキシ樹脂、又は上記絶縁層と同じ樹脂(組成)から選ばれる樹脂層であり、一般的には多層構造体の一部分をなす基板の構成要素であって、銅箔の粗化面と接着するものであり、かつ銅箔の平滑面とは接着しないか、又は銅箔とは全く接着しないことで、上記絶縁層と区別されるものである。ここで、本樹脂層が上記絶縁層と同じ組成である場合とは、本樹脂層が絶縁層と同様に「オレフィン-芳香族ビニル化合物-芳香族ポリエン共重合体と表面変性剤とを含む」ことを示す。本樹脂層の厚みは任意であり、好ましくは10μm~1mmである。また構造体の強度を向上させ、線膨張率(CTE)を低減させる観点からは、樹脂層はフィラーやガラスクロス等の補強材を含むことが好ましい。樹脂層の一つの面はあらかじめ銅箔の粗化面と接着していてもよい。また前記ポリイミド(PI)は、誘電率や誘電正接、吸水率がより低減されたモディファイドポリイミド(MPI)を含む概念である。また上記のポリフェニレンエーテルとしては、官能基を有する硬化性PPEが好ましい。
好ましい実施形態においては、本多層構造体の一部又は全部が、図1に示す基本単位、若しくはその繰り返し構造を有し、さらに前記絶縁層、樹脂層、又は銅箔を有していてもよい。具体例としては、図2や図3に示す構造(1)~(5)のうちの一種又はその組み合わせからなっていてよい。
本多層構造体が含む絶縁層の厚さは任意であるが、一般的には1μm~500μm、好ましくは5μm~100μmである。本多層構造体が含む絶縁層をなす組成物は、その主要成分としてオレフィン-芳香族ビニル化合物-芳香族ポリエン共重合体を含み、さらに当該オレフィン-芳香族ビニル化合物-芳香族ポリエン共重合体100質量部に対して表面変性剤、好ましくはシランカップリング剤を0.01~5質量部含むのが好ましい。当該絶縁層は少なくともその一部が銅箔平滑面と接している。当該絶縁層が複数層存在する場合には、そのすべての絶縁層の、その有する少なくとも一方の面が、銅箔平滑面と接する(言い換えれば、複数の絶縁層が在る場合には、それぞれが銅箔平滑面と接する、ということである)。或る実施形態においては、絶縁層の有するいずれの面も銅箔の粗化面に接着しないことが好ましい。オレフィン-芳香族ビニル化合物-芳香族ポリエン共重合体は組成物全体に対し30質量%以上含まれてよく、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上含まれてよい。本オレフィン-芳香族ビニル化合物-芳香族ポリエン共重合体は、オレフィン、芳香族ビニル化合物、及び芳香族ポリエンの各単量体を共重合することで得ることができる。
(1)共重合体の数平均分子量が500以上10万未満である。
(2)芳香族ビニル化合物単量体が、炭素数8以上20以下の芳香族ビニル化合物であり、芳香族ビニル化合物単量体単位の含量が0~98質量%以下、好ましくは0~70質量%以下である。
(3)芳香族ポリエンが、分子内にビニル基及び/又はビニレン基を複数有する炭素数5以上20以下のポリエンから選ばれる一種以上であり、かつ芳香族ポリエン単位に由来するビニル基及び/又はビニレン基の含有量が数平均分子量あたり1.5個以上20個未満である。
(4)オレフィンが炭素数2以上20以下のオレフィンから選ばれる単数又は複数であり、オレフィン単量体単位の含量が10質量%以上であり、前記オレフィン単量体単位と芳香族ビニル化合物単量体単位と芳香族ポリエン単量体単位の合計が100質量%である。
本発明の組成物は、配線用の銅箔との接着性向上を目的に、表面変性剤を含む。特に銅箔の平滑面との接着強度(剥離強度)を高めることが目的である。オレフィン-芳香族ビニル化合物-芳香族ポリエン共重合体100質量部に対して表面変性剤の使用量(含有量)は0.001~10質量部が好ましく、0.01~5質量部の範囲がより好ましく、0.01~1質量部の範囲が最も好ましい。表面変性剤の使用量が10質量部以下だと、組成物から得られる硬化体の誘電率や誘電正接が低くなり、本発明の目的を満たす。
本発明の組成物に用いることができる硬化剤としては、従来芳香族ポリエン、芳香族ビニル化合物の重合、又は硬化に使用できる公知のラジカル発生剤や硬化剤を用いることが可能である。このような硬化剤には、ラジカル重合開始剤、カチオン重合開始剤、アニオン重合開始剤が例示できるが、好ましくはラジカル重合開始剤を用いることができる。好ましくは、有機過酸化物系(パーオキサイド)、アゾ系重合開始剤等であり、用途、条件に応じて自由に選択できる。有機過酸化物が掲載されたカタログは日油社ホームページ、例えばhttps://www.nof.co.jp/business/chemical/chemical-product01からダウンロ-ド可能である。また有機過酸化物は富士フイルム和光純薬社や東京化成工業社のカタログ等にも記載されている。本発明に用いられる硬化剤はこれらの会社より入手できる。また公知の光、紫外線、放射線を用いる光重合開始剤を硬化剤として用いることもできる。光重合開始剤を用いる硬化剤としては、光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤、又は光アニオン重合開始剤が挙げられる。このような光重合開始剤は例えば東京化成工業社から入手できる。さらに、放射線あるいは電子線そのものによる硬化も可能である。また、硬化剤を含まず、含まれる原料の熱による架橋、硬化を行うことも可能である。
本発明の組成物に用いる炭化水素系エラストマーの使用量は、共重合体100質量部に対し、1~200質量部が好ましく、1~100質量部がより好ましく、1~50質量部が最も好ましい。本発明の組成物に好適に用いることができる炭化水素系エラストマーは、数平均分子量が100以上100000以下であることが好ましく、1000以上4500以下であることがより好ましい。本発明の組成物に好適に用いることができる炭化水素系エラストマーとしては、好ましくは、エチレン系やプロピレン系のエラストマー、共役ジエン系重合体や芳香族ビニル化合物-共役ジエン系のブロック共重合体又はランダム共重合体、及びこれらの水素化物(水添物)から選ばれる単数又は複数のエラストマーである。エチレン系エラストマーとしては、エチレン-オクテン共重合体やエチレン-1-ヘキセン共重合体等のエチレン-αオレフィン共重合体、EPR、EPDMが挙げられ、プロピレン系エラストマーとしては、アタクティックポリプロピレン、低立体規則性のポリプロピレン、プロピレン-1-ブテン共重合体等のプロピレン-αオレフィン共重合体が挙げられる。これらの炭化水素系エラストマーは、無水マレイン酸等の化合物と反応させることにより官能基を導入する等の変性がされていてもよい。
ポリフェニレンエーテル(「ポリフェニレンエーテル系樹脂」とも称する)としては、市販の公知のポリフェニレンエーテルを用いることができる。ポリフェニレンエーテルの数平均分子量は任意であり、組成物の成形加工性を考慮すると数平均分子量は好ましくは1万以下、最も好ましくは5000以下である。数平均分子量は好ましくは500以上である。
芳香族ポリエン系樹脂とは、日鉄ケミカル&マテリアル社製、ジビニルベンゼン系反応性多分岐共重合体(PDV、ODV)を包含する。このような多分岐共重合体は、例えば文献「多官能芳香族ビニル共重合体の合成とそれを用いた新規IPN型低誘電損失材料の開発」(川辺正直他、エレクトロニクス実装学会誌 p125-129、Vol.12 No.2(2009))、米国特許第8404797号明細書、国際公開第2018/181842号に記載されている。また芳香族ポリエン系樹脂としては、上述した芳香族ポリエン単量体を主構成単位とする芳香族ポリエン重合体樹脂も挙げられる。本発明の組成物に用いる芳香族ポリエン系樹脂の使用量は、共重合体100質量部に対し、1~200質量部が好ましく、1~100質量部がより好ましく、1~50質量部が最も好ましい。芳香族ポリエン系樹脂のこれら範囲内の量の使用は、組成物から得られる硬化体の力学物性の調整に有効であり、他の部材との接着性の低下や靱性の低下を防ぐために好ましい。200質量部以下だと脆性を発現せず、他の部材との接着性を向上させる。
本発明の組成物に用いることができる極性単量体は、好ましくは共重合体100質量部に対し100質量部以下である。なお本組成物は実質的に単量体を含まなくても良い。極性単量体とは、分子内に酸素、窒素、リン、硫黄から選ばれる単数又は複数の原子を有する単量体であり、好適に用いることができる極性単量体は、分子量5000未満が好ましく、1000未満がより好ましく、500未満がさらに好ましい。本発明の組成物に好適に用いることができる極性単量体は、ラジカル重合開始剤により重合させることが可能な極性単量体が好ましい。極性単量体としては、各種のマレイミド類、ビスマレイミド類、無水マレイン酸、トリアリルイソシアヌレート、グリシジル(メタ)アクリレート、トリ(メタ)アクリルイソシアヌレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。本発明に使用可能なマレイミド類、ビスマレイミド類は例えば国際公開第2016/114287号や特開2008-291227号公報に記載されており、例えば大和化成工業株式会社、日本化薬株式会社、Designer molecules inc社から購入できる。また信越化学工業社製ビスマレイミド系樹脂「SLK」も用いることができる。これらマレイミド基含有化合物は、有機溶剤への溶解性、高周波特性、導体との高接着性、プリプレグの成形性等の観点から、ビスマレイミド類が好ましい。これらマレイミド基含有化合物は、有機溶媒への溶解性、高周波特性、導体との高接着性、プリプレグの成形性等の観点から、ポリアミノビスマレイミド化合物として用いてもよい。ポリアミノビスマレイミド化合物は、例えば、末端に2個のマレイミド基を有する化合物と分子中に2個の一級アミノ基を有する芳香族ジアミン化合物とをマイケル付加反応させることにより得られる。少量の添加で高い架橋効率を得ようとする場合、二官能基以上の多官能基を有する極性単量体の使用が好ましく、ビスマレイミド類、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが例示できる。本発明の組成物に用いる極性単量体の量は、共重合体100質量部に対し、0.1~20質量部が好ましく、0.1~10質量部がより好ましい。この範囲の量の使用により、得られる硬化体の誘電率や誘電正接が高くなりすぎない効果が得られ、例えば誘電率は4.0以下、好ましくは3.0以下に、誘電正接は0.005以下、好ましくは0.002以下に抑えることが可能となる。
必要に応じて公知の無機、あるいは有機充填剤を添加することができる。これら充填剤は、熱膨張率コントロール、熱伝導性のコントロール、低価格化を目的として添加され、その使用量は目的により任意である。特に無機充填剤の添加の際には、公知の表面変性剤、例えばシランカップリング剤等を用いることが好ましい。特に、本発明の目的の一つである、低誘電率、低誘電損失性に優れた組成物を目的とする場合、無機充填剤としてはボロンナイトライド(BN)又はシリカからなる一種以上が好ましく、シリカがより好ましい。シリカとしては、溶融シリカが好ましい。低誘電特性という観点からは、大量に添加配合すると特に誘電率が高くなってしまうため、好ましくは共重合体100質量部に対して500質量部未満、さらに好ましくは400質量部未満の充填剤を用いる。さらには低誘電特性(低誘電率、低誘電損失正接)を改善、向上させるために中空の充填剤や空隙の多い形状の充填剤を添加しても良い。
充填剤の平均粒子径(d50)は0.01~100μmが好ましく、0.1~10μmがより好ましく、0.3~1μmが最も好ましい。d50は累積体積50%の値である。平均粒子径(d50)は、レーザー回折式粒度測定器(ベックマン・コールター社「モデルLS-230」型)から得られる体積粒度分布曲線より求められる。
比表面積は1~30m2/gが好ましく、3~10m2/gがより好ましい。
比表面積は以下の方法により測定される。測定用セルに試料を1g充填し、Mountech社製 Macsorb HM model-1201全自動比表面積系測定装置(BET一点法)により比表面積を測定する。測定前の脱気条件は、200℃-10分である。吸着ガスは窒素とする。
当該樹脂成分と充填剤の体積比は98~15:2~85の範囲であり、好ましくは85~15:15~85の範囲であり、より好ましくは85~30:15~70の範囲であり、さらに好ましくは80~60:20~40の範囲であってよい。
本発明の組成物には難燃剤を使用できる。好ましい難燃剤は、低誘電率、低誘電正接を保持する観点から、リン酸エステル又はこれらの縮合体等の有機リン系、臭素系難燃剤、赤リンから選ばれる一種以上である。特にリン酸エステルの中でも、分子内にキシレニル基を複数有する化合物が、難燃性と低誘電正接性の観点から好ましい。
本発明の組成物に対し、必要に応じて適切な溶剤を添加してもよい。またその使用量は、特に限定されない。溶剤は、組成物の粘度、流動性を調節するために用いる。特に、本発明の組成物がワニス状の場合、溶剤が好ましく使用される。溶剤としては、大気圧下での沸点が低すぎると、すなわち揮発性が高すぎると、塗布した膜の厚さが不均一になってしまう恐れがあるため、ある程度以上の沸点の溶剤が好ましい。好ましい沸点は大気圧下で概ね100℃以上、さらに好ましくは110℃以上300℃以下である。溶剤としては例えば、シクロヘキサン、トルエン(沸点110℃)、エチルベンゼン、キシレン、メシチレン、テトラリン、アセトン、リモネン、混合アルカン、混合芳香族系溶媒等が用いられる。本発明の組成物に用いる溶剤の使用量は任意であるが、共重合体100質量部に対し、5~500質量部が好ましく、10~300質量部がより好ましく、50~150質量部が最も好ましい。
本発明のワニスは、用いる共重合体の組成や分子量の調整や本発明の範囲内での液状単量体や溶剤の一定量以上の添加、あるいは液状の難燃剤の添加により室温、又は100℃以下の加温により粘稠な液状を示すことが可能で、例えば室温で数十万mPa・s以下、好適には2000mPa・s以下、より好適には1000mPa・s以下、最も好適には500mPa・s以下の粘度を有する。ここで、粘度は、例えば、回転式粘度計により測定される。具体的には適当な方法で他の素材に塗布、含浸、充填、あるいは滴下し、溶剤を除くことで成形体とすることができる。さらに熱や光により硬化させて目的の硬化体を得ることができる。このような性状は、各種トランスファー成形(圧入成形)したり、基板や半導体デバイス材料の上又は間に塗布したり、押出ラミネーション、又はスピンコートでシート、フィルムに成形し、その後に硬化したりすることで、絶縁層Iを含む多層構造を形成できる。
本発明の組成物から得られる絶縁層の成形体は、シート形状である。その厚さは任意であるが、好ましくは10μm~1mmの範囲である。これら組成物は、熱可塑性樹脂の性状を示すことができる。そのため、架橋を起こさない条件下、熱可塑性樹脂としての公知の成形加工方法、例えば押出成形、射出成形、プレス成形、インフレーション成形等により、実質的に未硬化の状態でシート等の形状に成形でき、その後に他の層と積層して架橋(硬化)させることができる。また、例えば組成物がワニスの場合、他の基材の例えば銅箔平滑面上に塗布した後に溶剤を加熱、減圧、風乾等により除去し、シートやフィルム形状の成形体とし、その後積層して架橋(硬化)させることができる。多孔性の基材や織布、不織布に、本発明のワニスを含浸させ溶剤を除去し、複合体シートを得てこれを前記多層構造体とすることも可能である。これらシートは、シート形状を維持できる程度に未硬化(半硬化)であるか、又は完全硬化後のものであってもよい。組成物の硬化の程度は、公知の動的粘弾性測定法(DMA、Dynamic Mechanical Analysis)により定量的に測定可能である。
上述した多層構造体の硬化は、含まれる原料や硬化剤の硬化条件(温度、時間、圧力、光)を参考に、公知の方法で硬化を行うことができる。用いられる硬化剤が過酸化物の場合は、一般には過酸化物ごとに開示されている半減期温度等を参考に、加熱条件等の硬化条件を決定することができる。
本発明の多層構造体の硬化体は十分に硬化させることができ、その絶縁層の硬化体のASTMに準拠して測定したゲル分は90質量%以上であってよい。また本絶縁層の硬化体は10~50GHzの測定範囲において、特に好ましくは10GHzにおいて、誘電率は3.0以下2.0以上が好ましく、2.8以下2.0以上がより好ましく、2.5以下2.0以上が最も好ましい。誘電正接は0.003以下0.0005以上が好ましく、0.002以下0.0008以上がより好ましい。また、得られる本絶縁層の硬化体の体積抵抗率は、好ましくは1×1015Ω・cm以上、吸水率は0.1質量%以下であると、電気絶縁材として好ましい。これらの値は、例えば、3GHz以上の高周波用電気絶縁材料として特に好ましい値である。
カラム温度:40℃
溶媒:THF
送液流量:1.0ml/min.
検出器:RI検出器
ASTM D2765-84に従い、沸騰トルエン不溶分としてのゲル分を求めた。
ASTM D570-98に準拠し、純水中に23℃、24時間浸漬後の吸水率を測定した。
誘電率、誘電正接は空洞共振器摂動法(アジレント・テクノロジー社製8722ES型ネットワークアナライザー、関東電子応用開発社製空洞共振器)を使用し、シートから切り出した1mm×1.5mm×80mmのサンプルを用い、23℃、10GHzでの値を測定した。
厚さ約0.5mmのフィルムを用い、JIS K6911:2006に従い室温で測定した。
銅箔は、三井金属鉱業社製(VSP series、TQ-M7-VSP、厚み12μm、粗化面表面粗さRz1.1μm)を使用した。
テフロン(登録商標)シート上に銅箔平滑面を上に設置し、絶縁層Iである未硬化シートを数枚その平滑面上に重ね、その上にSUS製型枠(厚さ0.2mm)を設置し、さらにテフロンシートを重ね、プレス機にて5MPaの荷重をかけ、120℃30分、150℃30分、その後200℃120分加熱処理し硬化させた。ここで、絶縁層Iは後述する実施例や比較例の未硬化シートである。硬化後、テフロンシート及び型枠を外し、シートと銅箔を接着硬化させた多層構造体を得た。銅箔との接着強度測定は日本工業規格(JIS)C6471:1995に準じ、剥離は180°剥離にて評価した。参考として、上記方法で、テフロンシート上に銅箔粗化面を上に設置し、未硬化シートを数枚その粗化面に重ねることで、銅箔粗化面と接着硬化させた積層体を得て同様に接着強度測定を行った。
合成例P-1、P-2
特開2009-161743号公報、特開2010-280771号公報記載の製造方法を参考に、触媒として、Rac-ジメチルメチレンビス(4,5-ベンゾ-1-インデニル)ジルコニウムジクロライド(構造は下記式(1)参照)、助触媒としてモディファイドメチルアルミノキサン(東ソー・ファインケム社製、MMAO-3Aトルエン溶液)、溶媒としてシクロヘキサン、原料としてスチレン、ジビニルベンゼン、エチレン、必要に応じて1-ヘキセンを用い、容量10L、攪拌機及び加熱冷却用ジャケット付のオートクレーブを使用して重合を行った。得られた重合液に、1-イソプロパノールを投入し、その後、大量のメタノールを投入して共重合体を回収した。この共重合体を風乾し、さらに30℃で1昼夜真空乾燥し共重合体P-1、P-2を得た。表1に共重合体の組成、数平均分子量を示す。
特開平9-40709号公報、特開平9-309925号公報、特開2009-161743号公報、及び特開2010-280771号公報記載の製造方法を参考に、触媒としてジメチルメチレンビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロライド(構造は下記式(2)参照)、助触媒として修飾メチルアルミノキサン(東ソー・ファインケム社製、MMAO-3Aトルエン溶液)、溶媒としてシクロヘキサン、原料としてスチレン、ジビニルベンゼン、エチレンを用い、容量10L、攪拌機及び加熱冷却用ジャケット付のオートクレーブを使用して重合を行った。得られた重合液に、1-イソプロパノールを投入し、その後、大量のメタノールを投入して共重合体を回収した。この共重合体を、大きな容器に薄く拡げ30℃で2昼夜真空乾燥した。表1に共重合体P-3の組成、数平均分子量を示す。
二官能ポリフェニレンエーテルオリゴマー(OPE-2St、数平均分子量1200)は、三菱ガス化学社製のトルエン溶液製品を、さらにトルエンで希釈し、さらに大量のメタノールを加えメタノール析出を行い、風乾後、減圧乾燥することで、粉末状のポリフェニレンエーテルオリゴマーを得て用いた。1,2-ポリブタジエンとして、日本曹達社製「B-3000」、数平均分子量3200、粘度210Poise(21000mPa・s、45℃)を用いた。BMIは大和化成工業社製BMI-5100(3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド)を用いた。シランカップリング剤は、信越シリコーン社製KBM-503(3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)、KBM-403(3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、KBM-1403(p-スチリルトリメトキシシラン)を用いた。硬化剤は、日油社製パーヘキシン25B(有機過酸化物、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3)を用いた。
加熱、冷却ジャケット、攪拌翼付きの容器を用い、合成例で得られたP-1(エチレン-スチレン-ジビニルベンゼン共重合体)と溶剤(トルエン)、シランカップリング剤KBM-503を表2の割合で約40℃に加熱して攪拌し共重合体を溶解した。さらに、硬化剤(ジクミルパーオキシド)を、硬化剤、溶剤、シランカップリング剤を除く樹脂成分100質量部に対して1質量部加えて溶解し攪拌混合しワニス状の組成物を得た。得られた組成物をガラス板上に設置したテフロンシート上のシリコン製型枠(枠部分長さ7cm、幅7cm、厚さ0.5mm、1.0mm、又は2.0mm)に流し込み、風乾後、さらに真空乾燥機中にて60℃で3時間以上乾燥させ、未硬化のシートを得た。さらに、得られた未硬化シートを、プレス機にて5MPaの荷重下、テフロンシートとSUS製型枠を設置し、120℃30分、150℃30分、その後200℃120分加熱処理し、テフロンシートとSUS製型枠を除いて硬化シートを得た。
実施例1と同様の手順で、表2又は表3の配合(表中の単位は質量部)で硬化性組成物を調製し、同様の手順で、実施例、比較例の組成物の未硬化シート及び硬化シートを得た。
また前記方法で求めた、銅箔平滑面と絶縁層Iからなる多層構造体の硬化体の界面の接着強度を測定しその結果を表2及び表3に示す。ここで、絶縁層Iは実施例や比較例の未硬化シートである。実施例の場合、銅箔平滑面と絶縁層Iの界面の接着強度を測定したところ、接着強度が高すぎ、1N/mm以上の値を示したところで樹脂部分の破断(材破)や伸びきり、又は銅箔の破断(材破)が起こった。すなわちこれらの場合、接着強度は1N/mm以上であった。これに対し、比較例1、2はそれぞれ0.4N/mm、0.3N/mmの値を示した。参考として、同様に銅箔の粗化面と絶縁層Iの界面の接着強度を同様に測定したが、実施例、比較例すべてのサンプルで前記同様、接着強度は1N/mm以上を示した。すなわち本実施例に関わる組成物は、銅箔平滑面と粗化面両面に対し共に高い接着強度を示す硬化体を与えることができる。
実施例1と同様の装置を用い、P-1(エチレン-スチレン-ジビニルベンゼン共重合体)とトルエン、シランカップリング剤KBM-503、硬化剤(ジクミルパーオキシド)を、本樹脂成分100質量部に対して1質量部加えて溶解し、攪拌混合し、ワニス状の組成物を得た。これにシリカフィラー(デンカ社製SFP-130MC、d50=0.6μm、比表面積6.2m2/g、密度2.2g/cm3)を加え攪拌しスラリー状のワニスとした。樹脂成分70vol%(体積%)に対し30vol%のシリカフィラーを用いた。硬化剤は、硬化剤、溶媒、シランカップリング剤、フィラー以外の樹脂原料の合計100質量部に対し1質量部添加した。
図2に示す構造(2)を作成した。ここでは、樹脂層Aがポリイミドからなり、絶縁層I及び樹脂層Bが本発明の共重合体を含む組成物からなるようにした。
ポリイミド(PI)シート上に銅箔の粗化面が接着している多層シート(市販品、ユピセルN、ポリイミドフィルム25μm、電解銅箔18μm、片面銅張タイプ)を準備した。さらに、実施例10と同様にして得られた厚さ500μmの未硬化シートを用意した。銅箔は、三井金属鉱業株式会社製(VSP series、TQ-M7-VSP)を用いた。ポリイミド(PI)シート上に銅箔の粗化面が接着している多層シートが有する開放銅箔平滑面上に、実施例5と同様にして得られた未硬化シート、厚さ100μm(絶縁層I)を載せ、さらにその未硬化シート上に前記実施例10で得られた厚さ100μmの未硬化シート(樹脂層B)を載せ、さらにその上に銅箔の粗化面が樹脂層Bと接するように銅箔を載せた。薄いテフロンシートを上記銅箔平滑面と実施例5の未硬化シート(絶縁層I)との間に一部分差し込み、実施例1と同様にプレス機で加圧下、同条件で硬化し、下から樹脂層A(ポリイミド)/銅箔/絶縁層I/樹脂層B(実施例10)/銅箔の順で積層、接着された多層構造シートを得た。硬化後、差し込んだテフロンシートを抜き取ることで引張試験のきっかけを作り、銅箔平滑面と絶縁層I間での接着強度を求めた。同様に薄いテフロンシートを絶縁層Iと樹脂層Bとの間に一部分差し込み、同様に硬化して得られた多層構造シートの絶縁層Iと樹脂層B間の接着強度を求めた。何れのサンプルも1N/mm以上の接着強度を示したところで樹脂部分の破断(材破)や伸びきり、又は銅箔の破断(材破)が起こった。すなわちこれらの場合、銅箔平滑面と絶縁層I間、絶縁層Iと樹脂層B間の接着強度は何れも1N/mm以上であった。また別途測定した市販品のポリイミド(PI)と銅箔粗化面間の接着強度も1N/mm以上であった。以上から本発明の多層構造体は各界面間で強固な接着強度を有することがわかる。
図3に示す構造(4)を作成した。ここでは、絶縁層Iが本発明の共重合体を含む組成物、樹脂層A、Bがともにポリイミド(PI)からなるようにした。ポリイミド(PI)シート上に銅箔の粗化面が接着している多層シート(市販品、実施例11と同じ)の開放銅箔平滑面上に、実施例6と同様にして得られた未硬化シート、厚さ100μm(絶縁層I)を載せ、さらにその上にポリイミド(PI)シート上に銅箔の粗化面が接着している多層シート(市販品)を、開放銅箔平滑面が接するように載せ、実施例1と同様にプレス機で加圧下、同条件で硬化し、下から樹脂層A(ポリイミド)/銅箔/絶縁層I/銅箔/樹脂層B(ポリイミド)の順で積層、接着された多層構造シートを得た。実施例11と同様に、あらかじめ硬化前に薄いテフロンシートを上記銅箔平滑面と実施例6の未硬化シート(絶縁層I)の間に一部分差し込んでおき、薄いテフロンシートを抜き取ることで引張試験のきっかけを作り、銅箔平滑面と絶縁層I間での接着強度を求めた。その結果、1N/mm以上の接着強度を示したところで樹脂部分の破断(材破)が起こった。すなわち本銅箔平滑面と絶縁層I間の接着強度は1N/mm以上であった。
図1に示す基本単位構造を作成した。ここでは、絶縁層Iが本発明の共重合体の組成物からなり、樹脂層Aがポリイミドであるようにした。ポリイミド(PI)シート上に銅箔の粗化面が接着している多層シート(市販品、実施例11と同じ)の開放銅箔平滑面上に、実施例2と同様にして得られた未硬化シート、厚さ500μm(絶縁層I)を載せ、薄いテフロンシートを銅箔平滑面と未硬化シート(絶縁層I)の間に一部分差し込み、実施例1と同様にプレス機で加圧下、同条件で硬化接着し、樹脂層A(ポリイミド)/銅箔/絶縁層Iからなる多層構造の硬化シートを得た。差し込んだテフロンシートを抜き取ることで引張試験のきっかけを作り、銅箔平滑面と絶縁層I間の接着強度を求めた。その結果1N/mm以上の接着強度を示したところで樹脂部分の破断(材破)や伸びきり、又は銅箔の破断(材破)が起こった。すなわち、平滑面と絶縁層I間での接着強度は1N/mm以上であった。
図1に示す基本単位構造を作成した。銅箔は、三井金属鉱業株式会社製(VSP series、TQ-M7-VSP)を用いた。ここでは、絶縁層Iと樹脂層Aが共に本発明の共重合体の組成物からなるようにした。実施例10と同様にして得られた未硬化シート、厚さ500μm(樹脂層A)上に粗化面が接するように銅箔を載せ、その平滑面上にさらに実施例2と同様にして得られた未硬化シート、厚さ500μm(絶縁層I)を載せ、薄いテフロンシートを銅箔平滑面と未硬化シート(絶縁層I)の間に一部分差し込み、実施例1と同様にプレス機で加圧下、同条件で硬化接着し、樹脂層A(実施例10)/銅箔/絶縁層Iからなる多層構造の硬化シートを得た。差し込んだテフロンシートを抜き取ることで引張試験のきっかけを作り、銅箔平滑面と絶縁層I間の接着強度を求めた。その結果1N/mm以上の接着強度を示したところで樹脂部分の破断(材破)や伸びきり、又は銅箔の破断(材破)が起こった。すなわち、平滑面と絶縁層I間での接着強度は1N/mm以上であった。
Claims (9)
- 一層以上の絶縁層と、
一層以上の樹脂層と、
平滑面及び粗化面を有する一枚以上の銅箔と
を含む多層構造体であって、
前記絶縁層は、オレフィン-芳香族ビニル化合物-芳香族ポリエン共重合体及び/若しくはオレフィン-芳香族ポリエン共重合体と表面変性剤とを含み、
前記オレフィン-芳香族ビニル化合物-芳香族ポリエン共重合体若しくは前記オレフィン-芳香族ポリエン共重合体において、
オレフィン単量体単位の含有量が10質量%以上であり、
芳香族ポリエン単量体単位に由来するビニル基及び/又はビニレン基の含有量が、当該共重合体の数平均分子量あたり1.5個以上20個未満であり、かつ
オレフィン単量体単位と芳香族ポリエン単量体単位と存在する場合に芳香族ビニル化合物単量体単位との合計が100質量%であり、
前記樹脂層は、ポリイミド(PI)、液晶ポリマー(LCP)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、多官能芳香族ビニル樹脂(ODV)、エポキシ樹脂、及び前記絶縁層と同じ組成からなる群から選択される一種以上を含み、
前記絶縁層のそれぞれが有する少なくとも一方の面は、前記銅箔の平滑面と接着し、
前記樹脂層のそれぞれについて、前記樹脂層が有する少なくとも一方の面は前記銅箔の粗化面と接着しかつ前記樹脂層は前記銅箔の平滑面と接着しないか、又は、前記樹脂層の有する両方の面が前記銅箔と接着せず、
前記絶縁層の少なくとも一方の面が、積層方向に対して凹んだ箇所を有し、その凹んだ箇所に前記銅箔が収まるように接着することで、当該面の一部が前記銅箔の平滑面に接着し、かつ当該面の別の一部が前記樹脂層に接着する構成を有する
ことを特徴とする、多層構造体。 - 前記表面変性剤がシランカップリング剤である、請求項1に記載の多層構造体。
- 前記オレフィン-芳香族ビニル化合物-芳香族ポリエン共重合体若しくは前記オレフィン-芳香族ポリエン共重合体が下記(1)~(4)の条件をすべて満たす、請求項1又は2に記載の多層構造体。
(1)共重合体の数平均分子量が500以上10万未満である。
(2)芳香族ビニル化合物単量体が、炭素数8以上20以下の芳香族ビニル化合物であり、芳香族ビニル化合物単量体単位の含量が0~98質量%以下である。
(3)芳香族ポリエンが、分子内にビニル基及び/又はビニレン基を複数有する炭素数5以上20以下のポリエンから選ばれる一種以上であり、かつ芳香族ポリエン単量体単位に由来するビニル基及び/又はビニレン基の含有量が数平均分子量あたり1.5個以上20個未満である。
(4)オレフィンが炭素数2以上20以下のオレフィンから選ばれる単数又は複数であり、オレフィン単量体単位の含量が10質量%以上であり、前記オレフィン単量体単位と芳香族ビニル化合物単量体単位と芳香族ポリエン単量体単位の合計が100質量%である。 - 前記絶縁層がさらに、以下の(a)~(c)から選ばれる単数、又は複数を含む、請求項1又は2に記載の多層構造体。
(a)硬化剤
(b)炭化水素系エラストマー、ポリフェニレンエーテル系樹脂、芳香族ポリエン系樹脂から選ばれる単数又は複数の樹脂
(c)極性単量体 - 前記絶縁層中の前記表面変性剤の含有量は、前記オレフィン-芳香族ビニル化合物-芳香族ポリエン共重合体及び/若しくは前記オレフィン-芳香族ポリエン共重合体100質量部に対して0.001~10質量部である、請求項1又は2に記載の多層構造体。
- 請求項1又は2に記載の多層構造体を硬化してなる硬化多層構造体。
- 請求項6に記載の硬化多層構造体を含む、高周波伝送ライン又はアンテナ。
- 請求項6に記載の硬化多層構造体を含む、多層CCL基板又は多層FCCL基板。
- 請求項6に記載の硬化多層構造体を含む、カバーレイ。
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