JP7601263B2 - 樹脂組成物、積層シート、プリプレグ、硬化物、硬化物付基板および電子機器 - Google Patents
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Description
[1]: ポリイミド樹脂(A)、硬化性化合物(B)および熱伝導性フィラー(C)を含む樹脂組成物であって、
ポリイミド樹脂(A)は、ダイマージアミンおよび/又はダイマージイソシアネートに由来する残基X2dを有し、アミノ基、酸無水物基およびマレイミド基から選択される官能基の合計の平均官能基数が0を含む1以下であり、
ポリイミド樹脂(A)の貯蔵弾性率G’が1.0×107Paとなる温度が、-30~90℃のいずれかにあり、ポリイミド樹脂(A)の重量平均分子量が10,000~100,000であり、
硬化性化合物(B)は、エポキシ化合物(b1)、シアネートエステル化合物(b2)、マレイミド化合物(b3)、ポリフェニレンエーテル化合物(b4)およびナジイミド化合物(b5)からなる群から選択される一種又は二種以上であり、
硬化処理により得られた硬化物のガラス転移温度が140~400℃となる樹脂組成物。
[2]: ポリイミド樹脂(A)は、一般式(1):
で表される構造の繰り返し単位を有し、
ポリイミド樹脂(A)を構成する前記X2全体を100モル%としたときに、前記ダイマージアミンおよび/又はダイマージイソシアネートに由来する残基X2dを60~100モル%有することを特徴とする[1]に記載の樹脂組成物。
[3]: 更に、熱安定剤(D)を含むことを特徴とする[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4]: 樹脂組成物の不揮発成分100質量%中に、ポリイミド樹脂(A)が1~40質量%配合されていることを特徴とする[1]~[3]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[5]: 硬化性化合物(B)としてエポキシ化合物(b1)を含有し、更に、活性エステル系化合物を含むことを特徴とする[1]~[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[6]: 基材と、前記基材上に設けられた、[1]~[5]のいずれかに記載の樹脂組成物で形成された樹脂組成物層とを含む、積層シート。
[7]: 基材に[1]~[5]のいずれかに記載の樹脂組成物を含浸させたプリプレグ。
[8]: [1]~[5]のいずれかに記載の樹脂組成物から得られる硬化物。
[9]: [1]~[5]のいずれかに記載の樹脂組成物を硬化して形成される硬化物を含む、硬化物付基板。
[10]: [9]に記載の硬化物付基板を搭載した電子機器。
本実施形態に係る樹脂組成物(以下、本組成物ともいう)は、ポリイミド樹脂(A)、硬化性化合物(B)および熱伝導性フィラー(C)を含む。ポリイミド樹脂(A)は、ダイマージアミンおよび/又はダイマージイソシアネートに由来する残基X2d(以下、ダイマー構造ともいう)を有する。また、ポリイミド樹脂(A)は、アミノ基、酸無水物基およびマレイミド基から選択される官能基の合計の平均官能基数を、0を含む1以下とする。そして、ポリイミド樹脂(A)の貯蔵弾性率G’が1.0×107Paとなる温度が、-30~90℃のいずれかにあり、且つ重量平均分子量(以下、Mwともいう)を10,000~100,000とする。ポリイミド樹脂(A)は一種単独又は二種以上を併用できる。
ポリイミド樹脂(A)は、ダイマージアミンおよび/又はダイマージイソシアネートに由来する残基X2dを有する。また、ポリイミド樹脂(A)は、アミノ基、酸無水物基およびマレイミド基から選択される官能基の合計の平均官能基数が0を含む1以下とする。更に、ポリイミド樹脂(A)は、貯蔵弾性率G’が1.0×107Paとなる温度が-30~90℃のいずれかにあり、Mwが10,000~100,000の範囲にある。
(i)分子鎖末端にフェノール性水酸基を有し、当該フェノール性水酸基を有する芳香環のメタ位又はオルト位に、モノアミン由来のイミド環を形成する窒素原子が結合する。
(ii)分子鎖末端にフェノール性水酸基を有し、当該フェノール性水酸基を有する芳香環に直結する脂肪族基を有し、当該脂肪族基に、モノアミン由来のイミド環を形成する窒素原子が結合する。
本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、分子鎖末端のフェノール性水酸基の周辺構造は、架橋点周辺の構造となるため、応力緩和への影響が大きいことがわかった。水酸基とアミノ基の位置がオルト位又はメタ位にある(i)の構造を有することにより、イミド環と別のイミド環との相互作用が低減されて、応力緩和性が向上すると考えられる。また、アミノ基が、芳香環に直結せずに脂肪族基を介して結合する(ii)の構造を有することにより、イミド環と別のイミド環との相互作用が低減されて、応力緩和性が向上すると考えられる。
(iii)一般式(1)中のX2の一部が、フェノール性水酸基を含むジアミン残基X2fであり、当該フェノール性水酸基を有する芳香環に、前記イミド環を形成するジアミン由来の窒素原子が結合する。
(iv)一般式(1)中のX2の一部が、フェノール性水酸基を有するジアミン残基X2fであり、当該フェノール性水酸基を有する芳香環に直結する脂肪族基を有し、当該脂肪族基に、前記イミド環を形成するジアミン由来の窒素原子が結合する。
上記(iii)又は(iv)の少なくとも一方を満たすフェノール性水酸基を有することにより、本組成物の硬化物のめっき液耐性をより効果的に高めることができる。硬化性化合物(B)との架橋点をポリイミド樹脂(A)の側基とすることにより、効果的に架橋構造を形成できる。
また、シクロブタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸、シクロペンタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸、シクロヘキサン-1,2,3,4-テトラカルボン酸、シクロヘキサン-1,2,4,5-テトラカルボン酸、1-カルボキシメチル-2,3,5-シクロペンタントリカルボン酸、3-カルボキシメチル-1,2,4-シクロペンタントリカルボン酸、rel-ジシクロヘキシル-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸、トリシクロ[4.2.2.02,5]デカ-9-エン-3,4,7,8-テトラカルボン酸、5-カルボキシメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3,6-トリカルボン酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3,5,6-テトラカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタ-7-エン-2,3,6,7-テトラカルボン酸、ビシクロ[3.3.0]オクタン-2,4,6,7-テトラカルボン酸、7,8-ジフェニルビシクロ[2.2.2]オクタ-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸、4,8-ジフェニル-1,5-ジアザビシクロオクタン-2,3,6,7-テトラカルボン酸、9-オキサトリシクロ[4.2.1.02,5]ノナン-3,4,7,8-テトラカルボン酸、9,14-ジオキソペンタシクロ[8.2.11,11.14,7.02,10.03,8]テトラデカン-5,6,12,13-テトラカルボン酸等のシクロ、ビシクロ、トリシクロテトラカルボン酸;2,8-ジオキサスピロ[4.5]デカン-1,3,7,9-テロトン等のスピロ環含有テトラカルボン酸;5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフリル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物、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、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジカルボン酸無水物等の脂環式炭化水素構造を有するテトラカルボン酸二無水物が例示できる。
(I)前記イミド環を構成する前記X1中の炭素の少なくとも一つが、他方の前記イミド環を構成する前記X1中の炭素の少なくとも一つと互いに直結する。
(II)2つの前記イミド環それぞれを構成する、前記X1中の炭素の少なくとも一つが、それぞれ独立に、脂肪族構造と直結する構造を有する、および構成元素の一つとなる脂肪族構造を含む、のいずれかを満たす。
上記(I)を満たす具体例として、化学式(I-a)~(I-d)が例示できる。なお、化学式(I-b)~(I-d)は上記(II)を満たす化合物でもある。式中の*は、イミド基との結合部位を示す。
硬化性化合物(B)は、エポキシ化合物(b1)、シアネートエステル化合物(b2)、マレイミド化合物(b3)、ポリフェニレンエーテル化合物(b4)およびナジイミド化合物(b5)からなる群から選択される一種以上である。エポキシ化合物(b1)は、活性エステル系化合物と併用して用いてもよい。硬化性化合物(B)は、一種単独で用いる他、同種樹脂および異種樹脂を問わず、二種以上を組み合わせることができる。また、前記以外の硬化剤、および硬化促進剤を併用してもよい。
アゾ系化合物としては、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチル-4-メトキシバレロニトリル)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリック酸)、2,2’-アゾビス(2-ヒドロキシメチルプロピオニトリル)、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]が例示できる。
有機過酸化物としては、過酸化ベンゾイル、t-ブチルパーベンゾエイト、クメンヒドロパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2-エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5-トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、ジアセチルパーオキシドが例示できる。
熱伝導性フィラー(C)は、本組成物の硬化物に熱伝導性を付与する化合物である。熱伝導性フィラーは、熱伝導性の観点から、熱伝導率が0.5W/(m・K)以上であることが好ましく、1.0W/(m・K)以上であることがより好ましく、1.5W/(m・K)以上であることが更に好ましい。熱伝導性フィラー(C)としては、熱伝導性無機系フィラー、熱伝導性有機無機ハイブリッド系フィラーを用いることができる。熱伝導性フィラー(C)の含有量は用途に応じて適宜調整すればよく、通常は、本組成物の不揮発成分100質量%に対して5~95質量%である。熱伝導性フィラー(C)形状は特に限定されない。例えば、球状、粉状、繊維状、針状、鱗片状等が挙げられる。粒子サイズや形状が異なる複数種の熱伝導性フィラーを用いることにより、熱伝導性フィラー(C)を高充填できる場合がある。熱伝導性フィラー(C)は一種単独又は二種以上を併用して用いられる。
これらの中でもアルミナ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素がより好ましく、アルミナ、窒化ホウ素が長期耐熱性を効果的に高める観点から特に好ましい。
本組成物は、任意成分として熱安定剤(D)を添加することができる。熱安定剤(D)は、紫外線吸収機能、ラジカル補足機能、過酸化物分解機能、又は難燃機能を有する化合物であればよく、具体的には、ヒンダードフェノール系、セミヒンダードフェノール系、レスヒンダードフェノール系などのフェノール系化合物;ヒンダードアミン系、リン系、イオウ系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ヒドロキシルアミン系、サルチル酸エステル系、およびトリアジン系の化合物が挙げられる。また、金属水和物、ハロゲン系化合物が例示できる。公知の紫外線吸収剤、酸化防止剤、難燃剤を使用できる。熱安定剤(D)は一種又は二種以上を混合して用いることができる。熱安定剤(D)を含むことで、長期耐熱性に加え、基板加工適性を向上させることができる。熱安定剤(D)を用いる場合の含有量は、本組成物の熱伝導性フィラー(C)および溶剤を除く組成物100質量%中、例えば0.1~5質量%である。
本組成物は、無溶剤であっても溶剤を含んでいてもよい。溶剤としては、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、N,N-ジメチルホルムアミド、メチルイソブチルケトン、N-メチル-ピロリドン、アセトン、メタノール、エタノール、ブタノール、2-プロパノール、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、1-メトキシ-2- プロパノール、2-アセトキシ-1-メトキシプロパン、n-ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノンおよびこれらの混合物が例示できる。
本組成物を硬化処理して得られた硬化物のガラス転移温度を140~400℃の範囲とする。より好ましくは200~300℃である。前記ガラス転移温度が140℃以上であることで、長期耐熱性を高めることができる。一方、前記ガラス転移温度が400℃以下であることで、一定の柔軟性を付与することができ、ポリイミド樹脂(A)の応力緩和効果を引き出すことができる。
本組成物は、各配合成分を配合することにより得られる。ポリイミド前駆体ではなく、イミド化したポリイミド樹脂(A)を配合成分として用いる。配合に際して、適宜、溶媒を用いることができる。固形分濃度は、例えば20~60質量%とすることができる。ポリイミド樹脂(A)はダイマー構造を有しているので、各種有機溶剤に容易に溶解させることができる。
本組成物は、樹脂組成物層として好適に用いることができる。また、本組成物は、基材と、この基材上に設けられた本組成物で形成された樹脂組成物層とを含む、積層シート用途に好適に用いることができる。樹脂組成物層は、硬化処理後に優れた接着性を示すので、各種材料(樹脂層、金属層、ITO等の無機層、複合層など)との接合用途として好適である。例えば、銅張積層板(CCL:Copper Clad Laminate)の接着シート、電子回路基板と電子部品等との部品同士の接合材料に好適である。
本組成物を硬化処理することにより硬化物が得られる。熱硬化性化合物を含む場合には熱硬化処理を、光硬化性化合物を含む場合には光照射処理により通常硬化する。例えば、樹脂組成物をシート等の所望の形状に成形し、硬化処理する方法が例示できる。溶剤を含む樹脂組成物を塗布、乾燥することにより簡便に樹脂組成物のシートなどの成形体を得ることができる。そして、成形体を硬化することにより硬化物を形成する。成形体と硬化のタイミングは同時であってもよい。なお、硬化物のうちシート状のものを硬化層ともいう。
本組成物から得られる硬化物は、長期耐熱性に優れると共に曲げ強度に優れ、製造工程中の基板加工適性にも優れるので、金属張積層板、プリント配線板をはじめとする各種部品の硬化物、或いはこの硬化物を含む硬化物付基板として好適である。
金属張積層板は、例えば、本組成物を用いて絶縁層を形成し、絶縁層と金属層を積層するプロセス等を経て得られる。この絶縁層には、本組成物から形成された接着シート、プリプレグを好適に用いることができる。例えば、金属層と本組成物を用いて形成したプリプレグを積層した後、加熱圧着により硬化処理工程を行うことにより、金属張積層板が得られる。加熱圧着工程は、公知の方法を利用できる。例えば、120~250℃の温度で0.5~10MPaの圧力で、0.5~5時間熱プレスすることにより行われる。
Mwの測定は、昭和電工社製GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフ)「GPC-101」を用いた。溶媒はTHF(テトラヒドロフラン)とし、カラムとして「KF-805L」(昭和電工社製:GPCカラム:8mmID×300mmサイズ)を直列に2本接続したものを用いた。試料濃度1質量%、流量1.0mL/min、圧力3.8MPa、カラム温度40℃の条件で行い、Mwの決定はポリスチレン換算で行った。データ解析はメーカー内蔵ソフトを使用して検量線、分子量およびピーク面積を算出し、保持時間17.9~30.0分の範囲を分析対象としてMwを求めた。
酸価はJIS K0070に準じて測定した。具体的には、共栓三角フラスコ中に試料(ポリイミド樹脂(A))約1gを精密に量り採り、シクロヘキサノン溶媒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。
酸価(mgKOH/g)=(5.611×a×F)/S
ただし、
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
フェノール性水酸基価は、JIS K0070に準じて測定した。フェノール性水酸基価は、ポリイミド樹脂(A)1g中に含まれるフェノール性水酸基をアセチル化させたときに、フェノール性水酸基と結合した酢酸を中和するために必要な水酸化カリウムの量(mg)で表したものである。ポリイミド樹脂(A)のフェノール性水酸基価を算出する場合には、下記式に示す通り、酸価を考慮して計算した。具体的には、共栓三角フラスコ中に試料(ポリイミド樹脂(A))約1gを精密に量り採り、シクロヘキサノン溶媒100mLを加えて溶解する。更にアセチル化剤(無水酢酸25gをピリジンで溶解し、容量100mLとした溶液)を正確に5mL加え、約1時間攪拌した。これに、フェノールフタレイン試液を指示薬として加え、30秒間持続する。その後、溶液が淡紅色を呈するまで0.5Nアルコール性水酸化カリウム溶液で滴定する。フェノール性水酸基価は次式により求めた。
フェノール性水酸基価(mgKOH/g)=[{(b-a)×F×28.05}/S]+D
但し、
S:試料の採取量(g)
a:0.5Nアルコール性水酸化カリウム溶液の消費量(mL)
b:空実験の0.5Nアルコール性水酸化カリウム溶液の消費量(mL)
F:0.5Nアルコール性水酸化カリウム溶液の力価
D:酸価(mgKOH/g)
なお、bの値は、アセチル化剤(無水酢酸25gをピリジンで溶解し、容量100mLとした溶液)5mLを0.5Nアルコール性水酸化カリウム溶液で滴定することで求められる。
共栓三角フラスコ中に試料(ポリイミド樹脂(A))約1gを精密に量り採り、1,4-ジオキサン溶媒100mLを加えて溶解した。試料中の酸無水物基の量よりも多いオクチルアミン、1,4-ジオキサン、水の混合溶液(混合比(質量)は1.49/800/80)を10mL加えて15分攪拌し、酸無水物基と反応させた。その後、過剰のオクチルアミンを0.02M過塩素酸、1,4-ジオキサンの混合溶液で滴定した。また、試料を加えていない、オクチルアミン、1,4-ジオキサン、水の混合溶液(混合比(質量)は1.49/800/80)10mLもブランクとして測定を実施した。酸無水物基価は次式により求めた(単位:mgKOH/g)
酸無水物基価(mgKOH/g)=0.02×(B-A)×F×56.11/S
B:ブランクの滴定量(mL)
A:試料の滴定量(mL)
S:試料の採取量(g)
F:0.02mol/L過塩素酸の力価
共栓三角フラスコ中に試料(ポリイミド樹脂(A))約1gを精密に量り採り、シクロヘキサノン溶媒100mLを加えて溶解する。これに、別途0.20gのMethyl Orangeを蒸溜水50mLに溶解した液と、0.28gのXylene Cyanol FFをメタノール50mLに溶解した液とを混合して調製した指示薬を2、3滴加え、30秒間保持する。その後、溶液が青灰色を呈するまで0.1Nアルコール性塩酸溶液で滴定する。アミン価は次式により求めた。
アミン価(mgKOH/g)=(5.611×a×F)/S
但し、
S:試料の採取量(g)
a:0.1Nアルコール性塩酸溶液の消費量(mL)
F:0.1Nアルコール性塩酸溶液の力価
各合成例に係るポリイミド樹脂(A)を不揮発成分35%になるようにシクロヘキサノンに溶解させた塗工液を、耐熱性の離形フィルム上に10milのギャップを持ったドクターブレードを用いて塗工し、130℃で10min乾燥させることにより、厚さ25μmの樹脂シートを得た。得られた樹脂シートを重剥離フィルムから剥離し、樹脂シートの貯蔵弾性率およびTgを動的粘弾性測定装置「DVA200」(アイティー計測制御社製)により測定した。
貯蔵弾性率は、樹脂シートを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、つかみ間長:10mmで粘弾性を測定し、貯蔵弾性率G’が1.0×107Paとなる温度を確認した。
昇温速度:10℃/min
測定周波数:10Hz
つかみ間長:10mm
幅:5mm
[合成例1]
オイルバスを備えた撹拌棒付き1Lセパラブルフラスコに、窒素ガスを導入しながら、シクロヘキサノン200gを加え、ジアミンとしてダイマージアミン(PRIAMINE1075)149.4g、モノアミン化合物として、m-アミノフェノール4.7gを撹拌しながら加え、続いてテトラカルボン酸類として1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物67.3gを加えて室温で30分撹拌した。これを100℃に昇温し、3時間撹拌した後、オイルバスを外して室温に戻し、ワニス状のポリイミド前駆体を得た。その後、ディーンスタークトラップを用いて留出する水を系外に除去しながら、170℃で10時間加熱を行い、イミド化してポリイミド樹脂P1を得た。
表1~4に記載の単量体および配合量に変更した以外は、合成例1と同様の方法によりポリイミド樹脂P2~P32,N1~N8を得た。
表1~4の略称を以下に示す。
DM1:1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物
DM2:1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物
DM3:4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物
DM4:4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジカルボン酸無水物
DM5:5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフリル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物
DM6:X-22-168B(信越化学社製、シロキサン型テトラカルボン酸二無水物、分子量2960)
MM1:無水マレイン酸
MM2:無水フタル酸
DA1:プリアミン1075(ダイマージアミン、クローダジャパン社製)
DA2:4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス(2-アミノフェノール)
DA3:1,12-ドデカンジアミン
DA4:KF-8010(信越化学社製、シロキサンジアミン、分子量850)
DA5:D-2000(HUNTSMAN社製、ポリプロピレングリコール型ポリエーテルジアミン、分子量2000)
MA1:m-アミノフェノール
MA2:o-アミノフェノール
MA3:p-アミノフェノール
MA4:4-ヒドロキシフェネチルアミン(チラミン)
MA5:1ーアミノデカン
<<樹脂組成物(ワニス)の調製>>
固形分換算で合成例1のポリイミド樹脂(P1)を100部、硬化性化合物(B)として、(B)-1と(B)-2をそれぞれ80部ずつ、熱伝導性フィラー(C)-1を260部、容器に仕込み、不揮発成分濃度が50%になるように混合溶剤(トルエン:MEK=9:1(質量比))を加え、ディスパーで10分攪拌して実施例1に係るワニスを得た。
次に、得られたワニスをガラスクロス(日東紡績社製の♯2116タイプ、WEA116E、Eガラス)に、質量比がガラスクロス:不揮発成分の樹脂組成物=2:3になるように含浸させた後、140℃で約5分間加熱乾燥することにより実施例1に係るプリプレグ1を得た。
加熱乾燥温度と時間を120℃×5分間に変更した以外は、プリプレグの製造1と同様の方法で、実施例1に係るプリプレグ2を得た。
得られたプリプレグ1と、厚み35μmの銅箔とをそれぞれ3層ずつ積層させ、250℃、3.0MPa、120分の条件で加熱プレスし、最後に両側の最外層に厚み35μmの銅箔を配置することで実施例1に係る銅張積層板を得た。そして、後述する評価を行った。結果を表5に示す。
表5~9に記載の配合成分および配合量に変更する以外は実施例1と同様の方法により、実施例2~48,50~53、比較例1~15に係るワニスを調製し、プリプレグ1,プリプレグ2を得た。また、実施例49,54,55に関しては、プリプレグ1の代わりに、後述する<<接着シートの製造>>で得られた樹脂組成物層である接着シートを用いて、同様の方法で銅張積層板を得た。各評価結果を表4~9に示す。
実施例49,54,55のワニスを、それぞれドクターブレードを使用して乾燥後の厚さが50μm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。その後、室温まで冷却し、片面剥離フィルム付き接着シートを得た。次いで、得られた片面剥離フィルム付き接着シートの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PETフィルム)に重ね合わせ、重剥離フィルム/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の積層シートを得た。得られた接着シートと、厚み35μmの銅箔とをそれぞれ3層ずつ積層させ、250℃、3.0MPa、120分の条件で加熱プレスし、最後に両側の最外層に厚み35μmの銅箔を配置することで銅張積層板を得た。
(硬化性化合物(B))
(B)-1:エポキシ化合物(b1)、XD-1000(日本化薬社製、ジシクロペンタジエン型エポキシ、多官能、官能基当量252g/eq.)
(B)-2:シアネートエステル化合物(b2)、BAD(三菱ガス化学社製、ビスフェノールA型シアン酸エステル、2官能、官能基当量139g/eq)
(B)-3:マレイミド化合物(b3)、BMI‐3000(大和化成工業社製、ビスフェノールAジフェニルエーテルビスマレイミド、2官能、官能基当量285.3g/eq.)
(B)-4:ポリフェニレンエーテル化合物(b4)、Noryl(登録商標)SA9000(SABIC社製、メタクリレート基含有ポリフェニレンエーテル、2官能、官能基当量:850g/eq.)
(B)-5:ナジイミド化合物(b5)、BANI-M(丸善石油化学社製、ビスアリルナジイミド、2官能)
(B)-6:活性エステル系化合物、HPC-8000-65T(SABIC社製,活性エステル系化合物)
(B)-7:フェノール樹脂、H-4(明和化成社製)
(B)-8:ドデカン二酸ジヒドラジド
(熱伝導性フィラー(C))
(C)-1:AO-509(アドマテックス社製、アルミナ)
(C)-2:SP-2(デンカ社製、窒化ホウ素)
(C)-3:SC2050-MB(アドマテックス社製、シリカ)
(C)-4:FZO-50(石原産業社製、酸化亜鉛)
(熱安定剤(D))
(D)-1:2ペンタエリスリチル-テトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](BASF社製「IRGANOX1010」)
(D)-2:TT-LX(1-[N,N-ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル]メチルベンゾトリアゾール)
(D)-3:ビス(2-アリルフェノキシ)ホスファゼン
耐熱性の離形フィルム上に10milのギャップを持ったドクターブレードを用いて、各例に係るワニスを塗工し、130℃で10min乾燥させることにより、厚さ25μmの樹脂組成物層を得た。得られた樹脂組成物層を重剥離フィルムから剥離し、250℃で60分加熱処理を行い、硬化層を得た。得られた硬化層に対し、(vi)と同様の動的粘弾性測定装置を用い、昇温速度、測定周波数、つかみ間長、幅を同一の条件として、-50~400℃の温度範囲で損失正接(tanδ)の測定をおこない、上記と同様の方法によりTgを測定した。
得られた銅張積層板を、幅40mm、長さ25mmに切り出し、切り出した銅張積層板の両面の最外層の銅箔を取り除き、これを試験片とした。水平面と平行な面上に、金属製であり、先端に丸みを有する2つの支持部材を試験片の長さよりも短い間隔(23.7mm)に配置した。2つの支持部材の間隔の中心に、試験片の長さ方向の中心が重なるように、支持部材上に試験片を配置した。続いて、試験片の中心の上方から、金属製であり、先端に丸みを有する加圧具を、試験片の中央部に押し当てて試験片に力を加えた。試験片に力を加える速度は、1.0mm/分とした。試験片に力を加え続けて、試験片が折れたときに終了とした。支持部材間距離(支点間の距離)、試験片の幅、試験片の厚み、および試験片が折れたときに加えていた力に基づいて、1.6mm厚換算での曲げ強度を算出した。
A:400N/mm2以上。
B:300N/mm2以上、400N/mm2未満。
C:200N/mm2以上、300N/mm2未満。
D:150N/mm2以上、200N/mm2未満。
E:100N/mm2以上、150N/mm2未満。
F:100N/mm2未満。実用外。
評価用プリント配線板を下記の方法に従って作製し、埋め込み性、ヒートサイクル耐性、めっき液耐性の一連の試験を実施した。その後、評価用プリント配線板を切断し、露出した断面を光学顕微鏡により100倍の倍率で観察した。
L/S=25μm/25μmであり、銅の厚みがそれぞれ25μmと50μmである2種類の回路パターンが形成されたガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板を内層回路基板として用意した。その両面に、実施例および比較例(以下、各例という)に係るプリプレグを250℃、3.0MPa、120分の条件で加熱プレスし、続いて両側の最外層に銅箔を配置することで評価用プリント配線板を得た。実施例49,54,55においては、それぞれ得られた接着シートを用いて、同様の方法で評価用プリント配線板を得た。
上記評価用プリント配線板を冷熱衝撃装置(「TSE‐11‐A」、エスペック社製)に投入し、高温さらし:125℃、15分、低温さらし:-50℃、15分の曝露条件にて交互曝露を所定回数実施した。
上記のヒートサイクル試験が終わった評価用プリント配線板に対して、下記の酸性めっき試験を実施した後、純水で評価用プリント配線板を洗浄し、乾燥させた。その後、同サンプルを用いて下記のアルカリ性めっき試験を実施した。
[I.酸性めっき試験]
前記両面剥離フィルム付き接着シートを65mm×65mmの大きさにカットし、軽剥離フィルムを剥離した。そして、剥離により露出した接着シート面を、新日鉄住金化学社製の2層のCCL[エスパネックスMC18-25-00FRM]銅面と合わせて90℃でラミネートし、続いて180℃、2.0MPaの条件で60分圧着処理を行った。最後に重剥離フィルムを剥離し、評価用試験片を作製した。この試験片に対して、上記両面剥離フィルム付き接着シートから軽剥離フィルムを剥がし、露出した接着シート面に対し、下記h~nの手順および条件に従って無電解ニッケル処理を行った。
h.酸性脱脂工程:40℃のICPクリーンS-135K(奥野製薬工業社製)に4分間浸漬。
i.ソフトエッチング工程:30℃の過硫酸ナトリウムに1分間浸漬。
j.デスマット工程:25℃の硫酸に1分間浸漬。
k.プリディップ工程:25℃の塩酸に30秒間浸漬。
l.活性化工程:30℃のICPアクセラ(奥野製薬工業社製)に1分間浸漬。
m.ポストディップ工程:25℃の硫酸に1分間浸漬。
n.無電解ニッケルめっき工程:85℃のIPニコロンFPF(奥野製薬工業社製)に20分間浸漬。
[II.アルカリ性めっき試験]
酸めっき試験と同様の方法にて、評価用試験片を作製し、この試験片に対して、下記s~wの手順および条件に従って、無電解ニッケル処理を行った。
s.アルカリ性脱脂工程:50℃のアルカリ性脱脂剤(奥野製薬工業社製エースクリーンA-220(商標名)50g/L水溶液)に5分間浸漬。
t.エッチング処理工程:無水クロム酸400g/Lおよび98%硫酸400g/Lを含む水溶液中に67℃で10分間浸漬。
u.活性化工程:98%硫酸を20mL/L含有する水溶液中に25℃で2分間浸漬。
v.触媒活性付与:25℃の触媒活性化液(奥野製薬工業社製、TSPアクチベーターコンク(商標名)10mL/Lを含有する水溶液)に2分間浸漬。
w.無電解ニッケルめっき工程:アンモニアアルカリタイプの自己触媒型無電解ニッケルめっき液(奥野製薬工業社製、化学ニッケルA(商標名)160mL/L、化学ニッケルB(商標名)160mL/Lを含有するpH9の水溶液)中に40℃で5分間浸漬。
A:50μm厚の銅回路への埋め込み試験、5000回のヒートサイクル試験、めっき液耐性試験を終えた後のいずれも外観不良なし。
B:上記Aには該当しないが、50μm厚の銅回路への埋め込み試験、1000回のヒートサイクル試験、めっき液耐性試験を終えた後のいずれも外観不良なし。
C:上記A,Bには該当しないが、50μm厚の銅回路への埋め込み試験、200回のヒートサイクル試験、めっき液耐性試験を終えた後のいずれも外観不良なし。
D:上記A~Cには該当しないが、25μm厚の銅回路への埋め込み試験、200回のヒートサイクル試験、めっき液耐性試験を終えた後のいずれも外観不良なし。
E:上記A~Dには該当しないが、25μm厚の銅回路への埋め込み試験、50回のヒートサイクル試験、めっき液耐性試験を終えた後のいずれも外観不良なし。
F:上記A~Eのいずれにも該当しない。実用外。
各例で作製したプリプレグ又は接着シートを、幅40mm、長さ25mmに切り出し、切り出したサンプルを、250℃、3.0MPa、120分の条件で加熱プレスして硬化物を得、初期Tgを測定した。続いて、この硬化物を熱風オーブン中にて、空気雰囲気下、250℃で1000時間保管し、保管後のTgを測定した。保管前のTgに対する保管後のTgの減少幅から長期耐熱性を評価した。
A:減少幅5%未満。
B:減少幅5%以上、8%未満。
C:減少幅8%以上、10%未満。
D:減少幅10%以上、15%未満。
E:減少幅15%以上、20%未満。
F:減少幅20%以上。実用外。
各例のプリプレグ1,2を切断し、露出した断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により5000倍の倍率で観察した。なお、空隙とは、0.1μm以上のサイズの罅をいうものとする。
A:120℃で約5分間乾燥した際にも、140℃で約5分間乾燥した際にも空隙は見られなかった。
B:120℃で約5分間乾燥した際には空隙が見られたものの、140℃で約5分間乾燥した際には、空隙が見られなかった。
Claims (10)
- ポリイミド樹脂(A)、硬化性化合物(B)および熱伝導性フィラー(C)を含む樹脂組成物であって、
ポリイミド樹脂(A)は、ダイマージアミンおよび/又はダイマージイソシアネートに由来する残基X2dを有し、アミノ基、酸無水物基およびマレイミド基から選択される官能基の合計の平均官能基数が0を含む1以下であり、
ポリイミド樹脂(A)の貯蔵弾性率G’が1.0×107Paとなる温度が、-30℃以上、30℃未満のいずれかにあり、ポリイミド樹脂(A)の重量平均分子量が10,000~100,000であり、
硬化性化合物(B)は、エポキシ化合物(b1)、シアネートエステル化合物(b2)、マレイミド化合物(b3)、ポリフェニレンエーテル化合物(b4)およびナジイミド化合物(b5)からなる群から選択される一種又は二種以上であり、
硬化処理により得られた硬化物のガラス転移温度が140~400℃となる樹脂組成物。 - 更に、熱安定剤(D)を含むことを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物。
- 樹脂組成物の不揮発成分100質量%中に、ポリイミド樹脂(A)が1~40質量%配合されていることを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物。
- 硬化性化合物(B)としてエポキシ化合物(b1)を含有し、更に、活性エステル系化合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物。
- 基材と、前記基材上に設けられた、請求項1~5のいずれかに記載の樹脂組成物で形成された樹脂組成物層とを含む、積層シート。
- 基材に請求項1~5のいずれかに記載の樹脂組成物を含浸させたプリプレグ。
- 請求項1~5のいずれかに記載の樹脂組成物から得られる硬化物。
- 請求項1~5のいずれかに記載の樹脂組成物を硬化して形成される硬化物を含む、硬化物付基板。
- 請求項9に記載の硬化物付基板を搭載した電子機器。
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