JPWO2015072261A1 - 樹脂層付きキャリア材料、積層体、回路基板および電子装置 - Google Patents
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Abstract
回路基板用の樹脂層付きキャリア材料(1)は、キャリア材料(12)と、キャリア材料(12)の一方の面に設けられた樹脂層(11)とを備える。樹脂層(11)は、熱硬化性樹脂を含み、かつ、Bステージ状態である。また、樹脂層(11)の硬化物(Cステージ状態)の−40℃における貯蔵弾性率E'LTは、0.1GPa以上3.5GPa以下である。この硬化物は、樹脂層(11)を190℃、2時間加熱して得られるものである。
Description
本発明は、樹脂層付きキャリア材料、積層体、回路基板および電子装置に関する。
従来、回路基板上に電子部品を積層した電子装置が使用されている。例えば、特許文献1には、回路基板と半導体素子とを備え、半導体素子と回路基板とをワイヤにて接続した半導体装置が開示されている。
このような電子装置においては、電子部品と回路基板との間において、様々な環境温度の変化にも耐えうる高い接続信頼性が求められる。
特許文献1では、回路基板のガラス転移温度や、線膨張係数を調整することで、接続信頼性を高めている。
これに対し、本発明者は新たな視点から、このような課題を解決する発明を発案した。
特許文献1では、回路基板のガラス転移温度や、線膨張係数を調整することで、接続信頼性を高めている。
これに対し、本発明者は新たな視点から、このような課題を解決する発明を発案した。
本発明者らが、鋭意検討を行った結果、回路基板の表面側の層に、低温での弾性率が低い樹脂層を設けることで、電子部品の平均線膨張係数と回路基板の平均線膨張係数との差により生じる応力を緩和できることがわかった。これにより、電子部品と回路基板との間の接続信頼性を高めることができる。
本発明はこのような知見に基づいて発案されたものである。
すなわち、本発明によれば、
回路基板の製造に使用される樹脂層付きキャリア材料であって、
キャリア材料と、
上記キャリア材料の一方の面に設けられ、熱硬化性樹脂を含み、かつ、Bステージ状態の樹脂層と、
を備え、
上記樹脂層を190℃、2時間加熱して得られる硬化物の−40℃の貯蔵弾性率E'LTが0.1GPa以上、3.5GPa以下である、樹脂層付きキャリア材料が提供される。
回路基板の製造に使用される樹脂層付きキャリア材料であって、
キャリア材料と、
上記キャリア材料の一方の面に設けられ、熱硬化性樹脂を含み、かつ、Bステージ状態の樹脂層と、
を備え、
上記樹脂層を190℃、2時間加熱して得られる硬化物の−40℃の貯蔵弾性率E'LTが0.1GPa以上、3.5GPa以下である、樹脂層付きキャリア材料が提供される。
この樹脂層付きキャリア材料は、硬化物の−40℃の貯蔵弾性率E'LTが0.1GPa以上、3.5GPa以下であり、低温での樹脂層の貯蔵弾性率が従来のものよりも低くなっている。これにより、この樹脂層付きキャリア材料を回路基板に使用し、電子部品を搭載した場合に、さまざまな温度環境における回路基板に対する電子部品の位置ずれを防止できる。これにより、電子部品と回路基板との接続信頼性を高めることができる。
さらに、本発明によれば、
上述した樹脂層付きキャリア材料の上記樹脂層を硬化させた樹脂層付きキャリア材料と、
この樹脂層付きキャリア材料の上記樹脂層側に配置された絶縁層と、
を含む回路基板用の積層体を提供できる。
上述した樹脂層付きキャリア材料の上記樹脂層を硬化させた樹脂層付きキャリア材料と、
この樹脂層付きキャリア材料の上記樹脂層側に配置された絶縁層と、
を含む回路基板用の積層体を提供できる。
さらに、本発明によれば、
上述した樹脂層付きキャリア材料の上記樹脂層を硬化させた層と、
上記樹脂層を硬化させた層から上記キャリア材料を除去することにより露出された面に形成された、または前記キャリア材料を回路加工することにより形成された回路層と、
を備える回路基板であって、
上記回路層は当該回路基板に形成された回路層のうち、最外層に配置されたものである、回路基板を提供できる。
上述した樹脂層付きキャリア材料の上記樹脂層を硬化させた層と、
上記樹脂層を硬化させた層から上記キャリア材料を除去することにより露出された面に形成された、または前記キャリア材料を回路加工することにより形成された回路層と、
を備える回路基板であって、
上記回路層は当該回路基板に形成された回路層のうち、最外層に配置されたものである、回路基板を提供できる。
さらに、本発明によれば、
上述した回路基板と、
上記回路基板上に設けられた電子部品と、
を備える電子装置を提供できる。
上述した回路基板と、
上記回路基板上に設けられた電子部品と、
を備える電子装置を提供できる。
本発明によれば、電子部品と回路基板との接続信頼性を向上させることができる回路基板用の樹脂層付きキャリア材料、これを用いた積層体、回路基板および電子装置が提供される。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同一符号を付し、その詳細な説明は重複しないように適宜省略される。
はじめに、図1を参照して、本実施形態の回路基板用の樹脂層付きキャリア材料1について説明する。
この回路基板用の樹脂層付きキャリア材料1は、キャリア材料12と、キャリア材料12の一方の面に設けられた樹脂層11とを備える。樹脂層11は、熱硬化性樹脂を含み、かつ、Bステージ状態(半硬化状態)である。
また、樹脂層11の硬化物(Cステージ状態)の−40℃における貯蔵弾性率E'LTは、0.1GPa以上3.5GPa以下である。この硬化物は、樹脂層11を190℃、2時間加熱して得られるものである。
このように−40℃での樹脂層11の硬化物の貯蔵弾性率E'LTを上記範囲内にすることで、環境温度に急激な変化が生じても、回路基板2と電子部品31間で生じる線膨張係数差に起因して発生する応力を樹脂層11の硬化物により安定的に緩和することができる。これにより、この樹脂層付きキャリア材料1を回路基板2に使用し、電子部品31を搭載した場合に、さまざまな温度環境における回路基板2に対する電子部品31の位置ずれを防止できる。
以上から、−40℃での樹脂層11の硬化物の貯蔵弾性率E'LTを上記範囲内にすることで、電子部品31と回路基板2との間の接続信頼性を高めることができる。
はじめに、図1を参照して、本実施形態の回路基板用の樹脂層付きキャリア材料1について説明する。
この回路基板用の樹脂層付きキャリア材料1は、キャリア材料12と、キャリア材料12の一方の面に設けられた樹脂層11とを備える。樹脂層11は、熱硬化性樹脂を含み、かつ、Bステージ状態(半硬化状態)である。
また、樹脂層11の硬化物(Cステージ状態)の−40℃における貯蔵弾性率E'LTは、0.1GPa以上3.5GPa以下である。この硬化物は、樹脂層11を190℃、2時間加熱して得られるものである。
このように−40℃での樹脂層11の硬化物の貯蔵弾性率E'LTを上記範囲内にすることで、環境温度に急激な変化が生じても、回路基板2と電子部品31間で生じる線膨張係数差に起因して発生する応力を樹脂層11の硬化物により安定的に緩和することができる。これにより、この樹脂層付きキャリア材料1を回路基板2に使用し、電子部品31を搭載した場合に、さまざまな温度環境における回路基板2に対する電子部品31の位置ずれを防止できる。
以上から、−40℃での樹脂層11の硬化物の貯蔵弾性率E'LTを上記範囲内にすることで、電子部品31と回路基板2との間の接続信頼性を高めることができる。
ここで、Bステージ状態とは、例えば、Bステージ状態の樹脂層11の発熱量Aと、樹脂層11を190℃、2時間加熱して得られる硬化物(Cステージ状態)の発熱量Bとの差(A−B)が5J/g以上60J/g以下の関係を満たす状態を呼ぶ。
樹脂層付きキャリア材料1において、JIS Z0237に準拠して測定される、Bステージ状態の樹脂層11の25℃におけるプローブタック力は、好ましくは50mN/cm2以下であり、より好ましくは20mN/cm2以下である。
プローブタック力が上記上限値以下であると、回路加工時における樹脂層付きキャリア材料1の取扱性が優れるため好ましい。
プローブタック力が上記上限値以下であると、回路加工時における樹脂層付きキャリア材料1の取扱性が優れるため好ましい。
樹脂層付きキャリア材料1の25℃における反り量は、好ましくは5mm以下であり、より好ましくは3mm以下である。ここで、樹脂層付きキャリア材料1の反り量は、樹脂層付きキャリア材料1を10cm角で切り出したものを定盤上に載置した際に、樹脂層付きキャリア材料1と定盤との間に生じる隙間を反り量としたとき、隙間ゲージで測定される。
このような反り量が小さい樹脂層付きキャリア材料1は取り扱い性に優れている。また、樹脂層付きキャリア材料1を他の層に積層させる際に、他の層との位置ずれを抑制できる。
このような反り量が小さい樹脂層付きキャリア材料1は取り扱い性に優れている。また、樹脂層付きキャリア材料1を他の層に積層させる際に、他の層との位置ずれを抑制できる。
キャリア材料12は、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどの樹脂フィルム;銅箔などの金属箔等である。キャリア材料12の厚みは、例えば、10〜30μmである。
樹脂層11は、Bステージ状態である。そして、樹脂層11の厚みは、例えば、5μm以上50μm以下であり、好ましくは10μm以上40μm以下である。この樹脂層11は、回路基板2を形成した際に応力緩和層として機能する。樹脂層11の厚みを上記下限値以上とすることで、応力緩和効果を確実に発揮させることができる。一方で、樹脂層11の厚みを上記上限値以下とすることで、回路基板2の厚みを抑制することができる。
樹脂層11は、Bステージ状態である。そして、樹脂層11の厚みは、例えば、5μm以上50μm以下であり、好ましくは10μm以上40μm以下である。この樹脂層11は、回路基板2を形成した際に応力緩和層として機能する。樹脂層11の厚みを上記下限値以上とすることで、応力緩和効果を確実に発揮させることができる。一方で、樹脂層11の厚みを上記上限値以下とすることで、回路基板2の厚みを抑制することができる。
樹脂層11は、熱硬化性樹脂を含む樹脂成分(A)(硬化剤(B)を除く)を含む組成物を半硬化させたものである。樹脂層11は、本発明の効果を損なわない範囲において、硬化剤(B)と、無機充填材(C)とをさらに含んでもよい。
樹脂成分(A)は、熱硬化性樹脂として、芳香環構造および脂環構造(脂環式の炭素環構造)の少なくともいずれか一方を有する熱硬化性樹脂(A2)を含むことが好ましい。
このような熱硬化性樹脂(A2)を使用することで、ガラス転移温度を高くすることができる。
そして、芳香環あるいは脂環構造を有する熱硬化性樹脂(A2)としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂、ビスフェノールP型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタンノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂などのアリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中の1種類を単独で用いることもできるし、2種類以上を併用したりすることもできる。
これらの中でもガラス転移温度をより一層高くできるとともに、−40℃における貯蔵弾性率E'LTを低下できる観点から、ナフタレン型エポキシ樹脂が好ましい。ここで、ナフタレン型エポキシ樹脂とは、ナフタレン環骨格を有し、かつ、グリシジル基を2つ以上有するものを呼ぶ。
樹脂成分(A)は、熱硬化性樹脂として、芳香環構造および脂環構造(脂環式の炭素環構造)の少なくともいずれか一方を有する熱硬化性樹脂(A2)を含むことが好ましい。
このような熱硬化性樹脂(A2)を使用することで、ガラス転移温度を高くすることができる。
そして、芳香環あるいは脂環構造を有する熱硬化性樹脂(A2)としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂、ビスフェノールP型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタンノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂などのアリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中の1種類を単独で用いることもできるし、2種類以上を併用したりすることもできる。
これらの中でもガラス転移温度をより一層高くできるとともに、−40℃における貯蔵弾性率E'LTを低下できる観点から、ナフタレン型エポキシ樹脂が好ましい。ここで、ナフタレン型エポキシ樹脂とは、ナフタレン環骨格を有し、かつ、グリシジル基を2つ以上有するものを呼ぶ。
ナフタレン型のエポキシ樹脂としては、例えば、以下の式(5)〜(8)のいずれかを使用できる。なお、式(6)において、m、nはナフタレン環上の置換基の個数を示し、それぞれ独立して1〜7の整数を示している。また、式(7)においては、Meはメチル基を示し、l、m、nは1以上の整数である。ただし、l、m、nは10以下であることが好ましい。
なお、式(6)の化合物としては、以下のいずれか1種以上を使用することが好ましい。
また、ナフタレン型エポキシ樹脂としては、以下の式(8)で表されるナフチレンエーテル型エポキシ樹脂も使用できる。
上記式(8)で表されるナフチレンエーテル型エポキシ樹脂は、下記式(10)で表されるものが例として挙げられる。
上記式(10)で表されるナフチレンエーテル型エポキシ樹脂は、例えば、下記式(12)〜(16)で表されるものが例として挙げられる。
また、樹脂成分(A)は、熱硬化性樹脂(A2)に含まれる反応性基(例えば、グリシジル基)と、反応する反応性基を有する化合物(A1)を含むことが好ましい。
このような化合物(A1)としては、芳香環構造および脂環構造(脂環式の炭素環構造)を有しない脂肪族エポキシ樹脂、末端にカルボキシル基を含有する、アクリロニトリルとブタジエンとの共重合体(CTBN、例えば、下記の式(17)で示され、xが0.05以上0.2以下、yが0.8以上0.95以下(xとyはモル比を示し、x+y=1である)、zが50以上70以下である化合物。例えば、商品名CTBN1300X(宇部興産社製))、フェノール性水酸基含有芳香族ポリアミド−ポリ(ブタジエン−アクリロニトリル)ブロック共重合体(例えば、商品名KAYAFLEX BPAM−155(日本化薬社製、末端はアミド基))からなる群から選択されるいずれか1種以上を使用することができる。このような化合物(A1)を適宜選択して使用することで、樹脂層11の樹脂流れおよびガラス転移温度の値を維持しつつ、−40℃における貯蔵弾性率E'LTを低下させることができる。
このような化合物(A1)としては、芳香環構造および脂環構造(脂環式の炭素環構造)を有しない脂肪族エポキシ樹脂、末端にカルボキシル基を含有する、アクリロニトリルとブタジエンとの共重合体(CTBN、例えば、下記の式(17)で示され、xが0.05以上0.2以下、yが0.8以上0.95以下(xとyはモル比を示し、x+y=1である)、zが50以上70以下である化合物。例えば、商品名CTBN1300X(宇部興産社製))、フェノール性水酸基含有芳香族ポリアミド−ポリ(ブタジエン−アクリロニトリル)ブロック共重合体(例えば、商品名KAYAFLEX BPAM−155(日本化薬社製、末端はアミド基))からなる群から選択されるいずれか1種以上を使用することができる。このような化合物(A1)を適宜選択して使用することで、樹脂層11の樹脂流れおよびガラス転移温度の値を維持しつつ、−40℃における貯蔵弾性率E'LTを低下させることができる。
樹脂層11の樹脂流れおよびガラス転移温度の値を維持しつつ、−40℃における貯蔵弾性率E'LTを低下させて所定の範囲とする観点から、上記脂肪族エポキシ樹脂は、グリシジル基以外に環状構造を有しない脂肪族エポキシ樹脂であることが好ましく、グリシジル基を2以上有する2官能以上の脂肪族エポキシ樹脂がより好ましい。
以上のような脂肪族エポキシ樹脂としては、化学式(18)〜(27)で示されるものが好ましく、少なくともいずれか1以上を含むことが好ましく、特に化学式(18)で示されるものを含むことが好ましい。このような脂肪族エポキシ樹脂は、エポキシ基が酸化されにくいため、熱履歴による弾性率の上昇が起こりにくいため優れている。
以上のような脂肪族エポキシ樹脂としては、化学式(18)〜(27)で示されるものが好ましく、少なくともいずれか1以上を含むことが好ましく、特に化学式(18)で示されるものを含むことが好ましい。このような脂肪族エポキシ樹脂は、エポキシ基が酸化されにくいため、熱履歴による弾性率の上昇が起こりにくいため優れている。
−40℃における貯蔵弾性率E'LTを低下させて所定の範囲とする観点から、化合物(A1)の含有量は、樹脂層11を構成する樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、40質量%以上80質量%以下が好ましく、50質量%以上70質量%以下が好ましく、熱硬化性樹脂(A2)の含有量は樹脂層11を構成する樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、5質量%以上30質量%以下が好ましく、10質量%以上20質量%以下がより好ましい。
また、樹脂層11の高いガラス転移温度を達成するとともに、−40℃における貯蔵弾性率E'LTを低下させて所定の範囲とする観点からは、化合物(A1)の含有量は樹脂層11を構成する樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、10質量%以上30質量%以下が好ましく、15質量%以上25質量%以下がより好ましく、熱硬化性樹脂(A2)の含有量は樹脂層11を構成する樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、30質量%以上60質量%以下が好ましく、35質量%以上55質量%以下がより好ましい。このとき、熱硬化性樹脂(A2)として前述したナフタレン型エポキシ樹脂を含むのが好ましい。この場合、化合物(A1)の合計/熱硬化性樹脂(A2)の合計で示される質量比を0.1以上1.5以下とすることが好ましく、0.4以上1.2以下とするのがより好ましい。
また、樹脂層11の高いガラス転移温度を達成するとともに、−40℃における貯蔵弾性率E'LTを低下させて所定の範囲とする観点からは、化合物(A1)の含有量は樹脂層11を構成する樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、10質量%以上30質量%以下が好ましく、15質量%以上25質量%以下がより好ましく、熱硬化性樹脂(A2)の含有量は樹脂層11を構成する樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、30質量%以上60質量%以下が好ましく、35質量%以上55質量%以下がより好ましい。このとき、熱硬化性樹脂(A2)として前述したナフタレン型エポキシ樹脂を含むのが好ましい。この場合、化合物(A1)の合計/熱硬化性樹脂(A2)の合計で示される質量比を0.1以上1.5以下とすることが好ましく、0.4以上1.2以下とするのがより好ましい。
また、熱硬化性樹脂(A2)と化合物(A1)とを含む樹脂成分(A)は、樹脂層11を構成する樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、50質量%以上90質量%以下であることが好ましく、55質量%以上85質量%以下であることがより好ましく、なかでも、60質量%以上80質量%以下であることが好ましい。
硬化剤(B)(硬化触媒)としては、例えばナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト(II)、トリスアセチルアセトナートコバルト(III)などの有機金属塩;トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロ[2,2,2]オクタンなどの3級アミン類;2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−エチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシイミダゾールなどのイミダゾール類;トリフェニルホスフィン、トリ−p−トリルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、1,2−ビス−(ジフェニルホスフィノ)エタンなどの有機リン化合物;フェノール、ビスフェノールA、ノニルフェノールなどのフェノール化合物;酢酸、安息香酸、サリチル酸、パラトルエンスルホン酸などの有機酸;など、またはこの混合物が挙げられる。硬化触媒として、これらの中の誘導体も含めて1種類を単独で用いることもできるし、これらの誘導体も含めて2種類以上を併用したりすることもできる。
硬化触媒の含有量は、とくに限定されないが、樹脂層11を構成する樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、0.05質量%以上5質量%以下が好ましく、とくに0.2質量%以上2質量%以下が好ましい。
また、硬化剤(B)として、フェノール系硬化剤を使用してもよいし、硬化触媒と併用してもよい。フェノール系硬化剤としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、アミノトリアジンノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂;トリフェノールメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂;テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂;フェニレン骨格及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール化合物等が挙げられ、これらは1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。
フェノール系硬化剤の含有量は、樹脂成分(A)にエポキシ樹脂が含まれる場合、エポキシ樹脂との当量比(フェノール性水酸基当量/エポキシ基当量)が0.1〜1.0であると好ましい。これにより、未反応のフェノール硬化剤の残留がなくなり、吸湿耐熱性が向上する。
フェノール系硬化剤の含有量は、とくに限定されないが、樹脂層11を構成する樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、5質量%以上45質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましく、15質量%以上35質量%以下がさらに好ましい。
また、硬化剤(B)として、フェノール系硬化剤を使用してもよいし、硬化触媒と併用してもよい。フェノール系硬化剤としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、アミノトリアジンノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂;トリフェノールメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂;テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂;フェニレン骨格及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール化合物等が挙げられ、これらは1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。
フェノール系硬化剤の含有量は、樹脂成分(A)にエポキシ樹脂が含まれる場合、エポキシ樹脂との当量比(フェノール性水酸基当量/エポキシ基当量)が0.1〜1.0であると好ましい。これにより、未反応のフェノール硬化剤の残留がなくなり、吸湿耐熱性が向上する。
フェノール系硬化剤の含有量は、とくに限定されないが、樹脂層11を構成する樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、5質量%以上45質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましく、15質量%以上35質量%以下がさらに好ましい。
無機充填材(C)としては、例えばタルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラスなどのケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、シリカ、溶融シリカなどの酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイトなどの炭酸塩;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどの水酸化物;硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウムなどの硫酸塩または亜硫酸塩;ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩;窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素などの窒化物;チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどのチタン酸塩;などを挙げることができる。これらの中の1種類を単独で用いることもできるし、2種類以上を併用したりすることもできる。
これらの中でも、水酸化アルミニウムが難燃性を付与する効果が優れる点で好ましい。
これらの中でも、水酸化アルミニウムが難燃性を付与する効果が優れる点で好ましい。
無機充填材の平均粒子径は、とくに限定されないが、0.01μm以上5μm以下が好ましく、とくに0.5μm以上2μm以下が好ましい。無機充填材の粒径を0.01μm以上とすることで、ワニスを低粘度にし取り扱い性を向上させることができる。また、5μm以下とすることで、ワニス中で無機充填材の沈降などを抑制することができる。この平均粒子径は、例えば粒度分布計(島津製作所社製、製品名:レーザー回折式粒度分布測定装置SALDシリーズ)により測定することができる。
また、無機充填材は、とくに限定されないが、平均粒子径が単分散の無機充填材を用いることもできるし、平均粒子径が多分散の無機充填材を用いることができる。さらに平均粒子径が単分散および/または多分散の無機充填材を1種類または2種類以上併用したりすることもできる。
さらに、平均粒子径5μm以下の水酸化アルミニウムが好ましく、とくに平均粒子径0.5μm以上2μm以下の水酸化アルミニウムが好ましい。これにより、キャリア材料1の樹脂膜厚均一性を向上させることができる。
樹脂層11に含まれる無機充填材(C)の含有量は、樹脂層全体を100質量%としたとき、60質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが特に好ましい。これにより、回路加工性を向上させることができる。
さらに、樹脂層11となる組成物は、カップリング剤(D)を含んでもよい。カップリング剤(D)は、樹脂成分(A)と無機充填材(C)との界面の濡れ性を向上させる。
カップリング剤(D)としては、通常用いられるものなら何でも使用できるが、具体的にはエポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤の中から選ばれる1種以上のカップリング剤を使用することが好ましい。
カップリング剤(D)の添加量は無機充填材(C)の比表面積に依存するので、とくに限定されないが、充填材(C)100質量部に対して0.05質量部以上3質量部以下が好ましく、とくに0.1質量部以上2質量部以下が好ましい。
カップリング剤(D)の添加量は無機充填材(C)の比表面積に依存するので、とくに限定されないが、充填材(C)100質量部に対して0.05質量部以上3質量部以下が好ましく、とくに0.1質量部以上2質量部以下が好ましい。
樹脂層11は、前述した組成物を有機溶剤に添加してワニスを形成し、このワニスをキャリア材料12に塗布することで、形成できる。塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、コータで塗布する方法あるいはスプレーにより吹き付ける方法を採用することができる。その後、加熱を行ない溶剤を除去するとともに、樹脂層11を半硬化とする。
樹脂層付きキャリア材料1において、樹脂層11を190℃、2時間加熱して得られる硬化物の−40℃における貯蔵弾性率E'LTは、0.1GPa以上、好ましくは0.2GPa以上、特に好ましくは1.0GPa以上、そして、3.5GPa以下、好ましくは3.4GPa以下である。なお、樹脂層11を190℃2時間熱硬化させた後は、樹脂層11はCステージとなっている。
樹脂層付きキャリア材料1において、樹脂層11を190℃、2時間加熱して得られる硬化物の25℃における貯蔵弾性率E'RTは、好ましくは5MPa以上1.5GPa以下であり、より好ましくは10MPa以上、1.3GPa以下である。
また、樹脂層11を190℃、2時間加熱して得られる硬化物の150℃における貯蔵弾性率E'MTが、好ましくは0.1MPa以上1.0GPa以下であり、より好ましくは1.0MPa以上0.6GPa以下である。
また、樹脂層11を190℃、2時間加熱して得られる硬化物の260℃における貯蔵弾性率E'HTが、好ましくは0.01MPa以上0.5GPa以下であり、より好ましくは0.05MPa以上0.3GPa以下である。
このように各温度でのCステージ状態の樹脂層の貯蔵弾性率を上記範囲内にすることで、環境温度に急激な変化が生じても、回路基板2と電子部品31間で生じる線膨張係数差に起因して発生する応力を樹脂層11で安定的に緩和することができる。また、260℃における貯蔵弾性率E'HTを上記下限値以上とすることで、電子部品31を回路基板2に実装する(リフローする)際に、電子部品31が回路基板2側に沈み込んでしまうことも防止できる。
以上から、各温度でのCステージ状態の樹脂層11の貯蔵弾性率を上記範囲内にすることで、環境温度に急激な変化が生じても電子部品31と回路基板2との間の接続信頼性をより一層高めることができる。
樹脂層付きキャリア材料1において、樹脂層11を190℃、2時間加熱して得られる硬化物の25℃における貯蔵弾性率E'RTは、好ましくは5MPa以上1.5GPa以下であり、より好ましくは10MPa以上、1.3GPa以下である。
また、樹脂層11を190℃、2時間加熱して得られる硬化物の150℃における貯蔵弾性率E'MTが、好ましくは0.1MPa以上1.0GPa以下であり、より好ましくは1.0MPa以上0.6GPa以下である。
また、樹脂層11を190℃、2時間加熱して得られる硬化物の260℃における貯蔵弾性率E'HTが、好ましくは0.01MPa以上0.5GPa以下であり、より好ましくは0.05MPa以上0.3GPa以下である。
このように各温度でのCステージ状態の樹脂層の貯蔵弾性率を上記範囲内にすることで、環境温度に急激な変化が生じても、回路基板2と電子部品31間で生じる線膨張係数差に起因して発生する応力を樹脂層11で安定的に緩和することができる。また、260℃における貯蔵弾性率E'HTを上記下限値以上とすることで、電子部品31を回路基板2に実装する(リフローする)際に、電子部品31が回路基板2側に沈み込んでしまうことも防止できる。
以上から、各温度でのCステージ状態の樹脂層11の貯蔵弾性率を上記範囲内にすることで、環境温度に急激な変化が生じても電子部品31と回路基板2との間の接続信頼性をより一層高めることができる。
このような貯蔵弾性率を達成するためには、無機充填材の量や、前述した化合物(A1)および熱硬化性樹脂(A2)の量を適宜調整すればよい。
なお、上記貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置で測定したものである。
貯蔵弾性率E'LTは、190℃2時間で硬化させた樹脂層11に引張り荷重をかけて、周波数1Hz、昇温速度5〜10℃/分で−50℃から300℃で測定した際の、−40℃の貯蔵弾性率の値である。
貯蔵弾性率E'RTは、190℃2時間で硬化させた樹脂層11に引張り荷重をかけて、周波数1Hz、昇温速度5〜10℃/分で−50℃から300℃で測定した際の、25℃の貯蔵弾性率の値である。
貯蔵弾性率E'MTは、190℃2時間で硬化させた樹脂層11に引張り荷重をかけて、周波数1Hz、昇温速度5〜10℃/分で−50℃から300℃で測定した際の、150℃の貯蔵弾性率の値である。
貯蔵弾性率E'HTは、190℃2時間で硬化させた樹脂層11に引張り荷重をかけて、周波数1Hz、昇温速度5〜10℃/分で−50℃から300℃で測定した際の、260℃の貯蔵弾性率の値である。
なお、上記貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置で測定したものである。
貯蔵弾性率E'LTは、190℃2時間で硬化させた樹脂層11に引張り荷重をかけて、周波数1Hz、昇温速度5〜10℃/分で−50℃から300℃で測定した際の、−40℃の貯蔵弾性率の値である。
貯蔵弾性率E'RTは、190℃2時間で硬化させた樹脂層11に引張り荷重をかけて、周波数1Hz、昇温速度5〜10℃/分で−50℃から300℃で測定した際の、25℃の貯蔵弾性率の値である。
貯蔵弾性率E'MTは、190℃2時間で硬化させた樹脂層11に引張り荷重をかけて、周波数1Hz、昇温速度5〜10℃/分で−50℃から300℃で測定した際の、150℃の貯蔵弾性率の値である。
貯蔵弾性率E'HTは、190℃2時間で硬化させた樹脂層11に引張り荷重をかけて、周波数1Hz、昇温速度5〜10℃/分で−50℃から300℃で測定した際の、260℃の貯蔵弾性率の値である。
樹脂層付きキャリア材料1において、樹脂層11は、樹脂流れが好ましくは0.5質量%以下であり、好ましくは0.3質量%以下であり、特に好ましくは0.1質量%以下である。この樹脂流れは、JIS C6521に準拠して測定され、樹脂層付きキャリア材料1を5cm角で切り出したものを10枚重ねて180℃、9.6MPaで熱プレスしたときの値である。
これにより、さまざまな温度環境において、樹脂層11が他の絶縁層に混ざり合って、樹脂層11や他の絶縁層の物性が変化することを抑制できる。
これにより、さまざまな温度環境において、樹脂層11が他の絶縁層に混ざり合って、樹脂層11や他の絶縁層の物性が変化することを抑制できる。
さらに、樹脂層11の硬化物(Cステージ状態)のガラス転移温度は、好ましくは190℃以上250℃以下であり、より好ましく200℃以上250℃以下である。この硬化物は、樹脂層11を190℃、2時間加熱して得られるものである。また、上記ガラス転移温度は、昇温速度5℃/min、周波数1Hzの条件で動的粘弾性測定により測定した値である。
樹脂層11は、ガラス転移温度Tgが190℃以上250℃以下であると、汎用的な回路基板を構成する他の絶縁層22、211(図3参照)よりも、ガラス転移温度が高くなる。
そのため、回路基板に対してヒートサイクル試験等を行なった際に、昇温過程において、樹脂層11が回路基板を構成する他の絶縁層22、211(図3参照)よりも先にゴム状となることはなく、樹脂層11の物性が保持される。そのため、樹脂層11により回路基板と電子部品との間で発生する応力をより一層緩和することが可能となる。また、ガラス転移温度を上記範囲内とすることで、電子部品31を回路基板2に実装する際に、電子部品31が回路基板2側に沈み込んでしまうこともより一層防止できる。
樹脂層11は、ガラス転移温度Tgが190℃以上250℃以下であると、汎用的な回路基板を構成する他の絶縁層22、211(図3参照)よりも、ガラス転移温度が高くなる。
そのため、回路基板に対してヒートサイクル試験等を行なった際に、昇温過程において、樹脂層11が回路基板を構成する他の絶縁層22、211(図3参照)よりも先にゴム状となることはなく、樹脂層11の物性が保持される。そのため、樹脂層11により回路基板と電子部品との間で発生する応力をより一層緩和することが可能となる。また、ガラス転移温度を上記範囲内とすることで、電子部品31を回路基板2に実装する際に、電子部品31が回路基板2側に沈み込んでしまうこともより一層防止できる。
樹脂層付きキャリア材料1において、Bステージ状態の樹脂層11の25℃における貯蔵弾性率E'RTは、好ましくは1MPa以上0.4GPa以下であり、より好ましくは3MPa以上、0.3GPa以下である。
樹脂層付きキャリア材料1において、Bステージ状態の樹脂層11の25℃における損失弾性率E''RTは、好ましくは0.01MPa以上0.1GPa以下であり、より好ましくは0.1MPa以上0.08GPa以下である。
樹脂層付きキャリア材料1において、Bステージ状態の樹脂層11の25℃における損失弾性率E''RTは、好ましくは0.01MPa以上0.1GPa以下であり、より好ましくは0.1MPa以上0.08GPa以下である。
また、樹脂層11を190℃、2時間加熱して得られる硬化物のヒートサイクル試験前後の貯蔵弾性率の変化幅(E'RT2−E'RT1)が1.0GPa以下であることが好ましい。
ここで、ヒートサイクル試験は、−40℃で30分間保持する工程と150℃で30分間保持する工程とからなる試験を3000回おこなう。ヒートサイクル試験前の硬化物の25℃における貯蔵弾性率をE'RT1とし、ヒートサイクル試験後の上記硬化物の25℃における貯蔵弾性率をE'RT2とする。
このように、ヒートサイクル試験前後の貯蔵弾性率の変化幅を1.0GPa以下とすることで、温度変化の繰り返しによる貯蔵弾性率の経時的変化を抑制することができる。これにより、自動車のエンジンルーム内など温度変化が激しい状況に長期間置かれても、回路基板2と電子部品31間で生じる線膨張係数差に起因して発生する応力を樹脂層11で安定的に緩和することができる。その結果、電子部品31と回路基板2との間の接続信頼性をより一層高めることができる。
なお、貯蔵弾性率の変化幅(E'RT2−E'RT1)の下限値は特に限定されないが、例えば、0.1GPa以上である。
ここで、ヒートサイクル試験は、−40℃で30分間保持する工程と150℃で30分間保持する工程とからなる試験を3000回おこなう。ヒートサイクル試験前の硬化物の25℃における貯蔵弾性率をE'RT1とし、ヒートサイクル試験後の上記硬化物の25℃における貯蔵弾性率をE'RT2とする。
このように、ヒートサイクル試験前後の貯蔵弾性率の変化幅を1.0GPa以下とすることで、温度変化の繰り返しによる貯蔵弾性率の経時的変化を抑制することができる。これにより、自動車のエンジンルーム内など温度変化が激しい状況に長期間置かれても、回路基板2と電子部品31間で生じる線膨張係数差に起因して発生する応力を樹脂層11で安定的に緩和することができる。その結果、電子部品31と回路基板2との間の接続信頼性をより一層高めることができる。
なお、貯蔵弾性率の変化幅(E'RT2−E'RT1)の下限値は特に限定されないが、例えば、0.1GPa以上である。
また、樹脂層11を190℃、2時間で熱硬化させた後において、樹脂層11の25℃からガラス転移温度における樹脂層11の面内方向の平均線膨張係数が400ppm/℃以下であることが好ましい。
次に、図2を参照して、このような樹脂層付きキャリア材料1を使用した回路基板の製造方法について説明する。
はじめに、図2(A)に示すように、コア層21となる内層回路基板を用意する。このコア層21は、絶縁層211と、絶縁層211の表裏面に形成された回路層212と、回路層212間を接続するビア213とを備える。
絶縁層211は、図示しない繊維基材と、この繊維基材に含浸した樹脂層とを備える。
繊維基材としては、とくに限定されないが、ガラス織布、ガラス不織布などのガラス繊維基材、ポリアミド樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維、全芳香族ポリアミド樹脂繊維などのポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、芳香族ポリエステル樹脂繊維、全芳香族ポリエステル樹脂繊維などのポリエステル系樹脂繊維、ポリイミド樹脂繊維、フッ素樹脂繊維のいずれかを主成分とする織布または不織布で構成される合成繊維基材、クラフト紙、コットンリンター紙、あるいはリンターとクラフトパルプの混抄紙などを主成分とする紙基材などの有機繊維基材などが挙げられる。これらのうち、いずれかを使用することができる。これらの中でもガラス繊維基材が好ましく、ガラス織布が特に好ましい。これにより、低吸水性で、高強度、低熱膨張性のコア層21を得ることができる。
はじめに、図2(A)に示すように、コア層21となる内層回路基板を用意する。このコア層21は、絶縁層211と、絶縁層211の表裏面に形成された回路層212と、回路層212間を接続するビア213とを備える。
絶縁層211は、図示しない繊維基材と、この繊維基材に含浸した樹脂層とを備える。
繊維基材としては、とくに限定されないが、ガラス織布、ガラス不織布などのガラス繊維基材、ポリアミド樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維、全芳香族ポリアミド樹脂繊維などのポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、芳香族ポリエステル樹脂繊維、全芳香族ポリエステル樹脂繊維などのポリエステル系樹脂繊維、ポリイミド樹脂繊維、フッ素樹脂繊維のいずれかを主成分とする織布または不織布で構成される合成繊維基材、クラフト紙、コットンリンター紙、あるいはリンターとクラフトパルプの混抄紙などを主成分とする紙基材などの有機繊維基材などが挙げられる。これらのうち、いずれかを使用することができる。これらの中でもガラス繊維基材が好ましく、ガラス織布が特に好ましい。これにより、低吸水性で、高強度、低熱膨張性のコア層21を得ることができる。
また、樹脂層は、Cステージ状であり、熱硬化性樹脂を含む。
熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、シアネート樹脂等があげられる。そして、これらのうちの1種以上を使用できる。なかでも、エポキシ樹脂またはシアネート樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂、ビスフェノールP型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂などのアリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中の1種類を単独で用いることもできるし、2種類以上を併用したりすることもできる。
シアネート樹脂の種類としては、とくに限定されないが、例えばノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールA型シアネート樹脂、ビスフェノールE型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールF型シアネート樹脂などのビスフェノール型シアネート樹脂などを挙げることができる。これらの中でも、フェノールノボラック型シアネート樹脂が低熱膨張性の点から好ましい。また、更に他のシアネート樹脂を1種類あるいは2種類以上併用したりすることもでき、とくに限定されない。
熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、シアネート樹脂等があげられる。そして、これらのうちの1種以上を使用できる。なかでも、エポキシ樹脂またはシアネート樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂、ビスフェノールP型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂などのアリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中の1種類を単独で用いることもできるし、2種類以上を併用したりすることもできる。
シアネート樹脂の種類としては、とくに限定されないが、例えばノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールA型シアネート樹脂、ビスフェノールE型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールF型シアネート樹脂などのビスフェノール型シアネート樹脂などを挙げることができる。これらの中でも、フェノールノボラック型シアネート樹脂が低熱膨張性の点から好ましい。また、更に他のシアネート樹脂を1種類あるいは2種類以上併用したりすることもでき、とくに限定されない。
また、樹脂層は充填材を含んでいてもよい。充填材としては、前述した無機充填材と同様のものを使用することができる。
次に、図2(B)に示すように、このようなコア層21の一方の面にBステージのプリプレグ(絶縁層22)を積層し、プリプレグ上に樹脂層付きキャリア材料1を積層する。このとき、プリプレグと樹脂層11とが対向し、接触するように、樹脂層付きキャリア材料1を積層する。ここで、樹脂層付きキャリア材料1は、通常、プリプレグの回路形成されていない面上に設けられる。
このプリプレグは、繊維基材と、この繊維基材に含浸した熱硬化性の樹脂層とを含む。ただし、繊維基材を含まず、樹脂層のみからなるものとしてもよい。
繊維基材、樹脂層としては、コア層21と同様のものを使用できる。
さらに、プリプレグは、コア層21と同様の充填材を含んでいてもよい。
次に、コア層21の他方の面にも、同様にプリプレグ(絶縁層22)と、樹脂層付きキャリア材料1とを積層する。
このプリプレグは、繊維基材と、この繊維基材に含浸した熱硬化性の樹脂層とを含む。ただし、繊維基材を含まず、樹脂層のみからなるものとしてもよい。
繊維基材、樹脂層としては、コア層21と同様のものを使用できる。
さらに、プリプレグは、コア層21と同様の充填材を含んでいてもよい。
次に、コア層21の他方の面にも、同様にプリプレグ(絶縁層22)と、樹脂層付きキャリア材料1とを積層する。
その後、この積層体を積層方向に加圧しながら、例えば、190℃、2時間加熱する。これにより、絶縁層22および樹脂層11がCステージとなった積層体が得られる。
次いで、樹脂層11からキャリア材料12を除去し、露わになった樹脂層11の表面に金属層13を形成し、レーザー等で、金属層13、樹脂層11および絶縁層22を貫通するホールを形成する。樹脂層11および絶縁層22を貫通する部分がビアホールとなる。また、キャリア材料12が金属箔の場合は、キャリア材料12をそのまま金属層13としてもよい。
金属層13は、例えばCu等で構成される。金属層13の厚みは、例えば、10〜30μmである。
その後、上記ホールおよび金属層13表面に図示しないシード層を形成し、このシード層上にマスクを形成する。マスクの一部の開口部は、上記ホールに連通するとともに、他の一部の開口部からは、シード層表面が露出する。
次に、めっきにより、マスクの一部の開口部を通じて、上記ホール内に導電膜を形成するとともに、マスクの他の一部の開口部内に導電膜(例えば、Cu膜)を形成する。
ビアホール内の導電膜は図3のビア23となる。その後、マスクを除去し、マスクにより被覆されていた部分の金属層13およびシード層をエッチングで除去することで、図3に示す回路層24が形成される。回路層24はエッチングされた金属層13と、この金属層13上に設けられた導電膜(例えば、Cu膜)241とで構成される。導電膜241は、ビア23に接続され、コア層21の回路層212に接続されている。
金属層13は、例えばCu等で構成される。金属層13の厚みは、例えば、10〜30μmである。
その後、上記ホールおよび金属層13表面に図示しないシード層を形成し、このシード層上にマスクを形成する。マスクの一部の開口部は、上記ホールに連通するとともに、他の一部の開口部からは、シード層表面が露出する。
次に、めっきにより、マスクの一部の開口部を通じて、上記ホール内に導電膜を形成するとともに、マスクの他の一部の開口部内に導電膜(例えば、Cu膜)を形成する。
ビアホール内の導電膜は図3のビア23となる。その後、マスクを除去し、マスクにより被覆されていた部分の金属層13およびシード層をエッチングで除去することで、図3に示す回路層24が形成される。回路層24はエッチングされた金属層13と、この金属層13上に設けられた導電膜(例えば、Cu膜)241とで構成される。導電膜241は、ビア23に接続され、コア層21の回路層212に接続されている。
なお、この回路基板2においては、樹脂層11の硬化体とプリプレグの硬化体(絶縁層22)とでビルドアップ層が形成されることとなる。
その後、図3に示すように、回路層24上にソルダーレジストSRを設ける。本実施形態の回路基板2においては、樹脂層11上に直接ソルダーレジストSRが設けられることとなる。したがって、金属層13をエッチングすることで形成された回路層24は、回路基板2における最外層の回路層となる。
その後、図3に示すように、回路層24上にソルダーレジストSRを設ける。本実施形態の回路基板2においては、樹脂層11上に直接ソルダーレジストSRが設けられることとなる。したがって、金属層13をエッチングすることで形成された回路層24は、回路基板2における最外層の回路層となる。
このようにして形成された回路基板2においては、コア層21の絶縁層211の25℃からガラス転移温度における平均線膨張係数は、例えば、10〜50ppm/℃である。また、同様に、絶縁層22の25℃からガラス転移温度における平均線膨張係数は、例えば、10〜50ppm/℃である。
以上のようにして、ソルダーレジストSRと、樹脂層11を硬化させた層と、金属層13を選択的に除去して得られた回路層24と、絶縁層22と、コア層21とを備える回路基板2が得られる。
以上のようにして、ソルダーレジストSRと、樹脂層11を硬化させた層と、金属層13を選択的に除去して得られた回路層24と、絶縁層22と、コア層21とを備える回路基板2が得られる。
次に、図4を参照して、このような回路基板2を用いた電子装置3について説明する。
図4に示すように、電子装置3は、回路基板2と、電子部品31とを備える。
電子部品31は、回路基板2のソルダーレジストSR上に接着剤32を介して固定されている。そして、電子部品31は、回路基板2に対してボンディングワイヤWにより接続されている。
ボンディングワイヤWは、電子部品31に接続されるとともに、回路基板2の回路層24の一部(パッド)に半田接合されている。
図4に示すように、電子装置3は、回路基板2と、電子部品31とを備える。
電子部品31は、回路基板2のソルダーレジストSR上に接着剤32を介して固定されている。そして、電子部品31は、回路基板2に対してボンディングワイヤWにより接続されている。
ボンディングワイヤWは、電子部品31に接続されるとともに、回路基板2の回路層24の一部(パッド)に半田接合されている。
電子部品31は、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子、セラミックコンデンサ、チップ抵抗、マイクロコンピュータ、角度センサーなどが挙げられる。
電子装置3は、例えば、ハイブリッド車、燃料電池車および電気自動車などの自動車や飛行機、ロケット等の乗り物に搭載するエレクトロニックコントロールユニット、電力変換インバータユニット、スマートフォンなどの携帯端末に搭載するプロセッサユニット、耐落下衝撃性が活かせるモバイルやアウトドア用電子機器等である。
樹脂層付きキャリア材料1は、温度変化が激しい環境下に長時間置かれても、回路基板2と電子部品31間で生じる線膨張係数差に起因して発生する応力を安定的に緩和することができるため、自動車や飛行機、ロケット等の乗り物のエンジンルーム内に使用されるエレクトロニックコントロールユニット等の電子装置に対して用いたとき特に効果的である。
樹脂層付きキャリア材料1は、温度変化が激しい環境下に長時間置かれても、回路基板2と電子部品31間で生じる線膨張係数差に起因して発生する応力を安定的に緩和することができるため、自動車や飛行機、ロケット等の乗り物のエンジンルーム内に使用されるエレクトロニックコントロールユニット等の電子装置に対して用いたとき特に効果的である。
電子装置3は、回路基板2の電子部品31と接する面の面積S1(基板面積を意味する)が、通常は5cm2以上300cm2以下であり、1つ以上の電子部品31の回路基板2と接する面(基板に搭載されている電子部品31が基板と接している面積のこと)の合計面積S2が、通常は0.05cm2以上150cm2以下であり、S2/S1が通常は0.01以上0.75以下である。
電子装置3は、回路基板2の厚みを100%としたとき、樹脂層11の厚みの割合が、通常は0.5%以上10%以下である。
また、電子装置3は、回路基板2が電子部品31を半田付けするためのランド(例えば、回路層24のパッド部分)の面積が通常は0.001cm2以上30cm2以下である。
このような電子装置3であると、樹脂層付きキャリア材料1による電子部品31と回路基板2との接続信頼性を高める効果がより一層効果的に得られる。
電子装置3は、回路基板2の厚みを100%としたとき、樹脂層11の厚みの割合が、通常は0.5%以上10%以下である。
また、電子装置3は、回路基板2が電子部品31を半田付けするためのランド(例えば、回路層24のパッド部分)の面積が通常は0.001cm2以上30cm2以下である。
このような電子装置3であると、樹脂層付きキャリア材料1による電子部品31と回路基板2との接続信頼性を高める効果がより一層効果的に得られる。
電子装置3は、電子部品31と回路基板2との接続信頼性が高い。
これは、回路基板2に樹脂層11が設けられていることによるものである。
前述したように、樹脂層11は、その硬化物(Cステージ状態)の−40℃の貯蔵弾性率E'LTが0.1GPa以上、3.5GPa以下となっている。
これにより、さまざまな温度環境における回路基板2に対する電子部品31の位置ずれを防止できる。よって、電子装置3は、電子部品と回路基板との接続信頼性に優れている。
回路基板2は、電子部品31よりも平均線膨張係数が大きく、温度変化により大きく膨張収縮することとなる。一方で、電子部品31の膨張収縮量は少ないため、ボンディングワイヤWや、ボンディングワイヤWと回路層24のパッド部分との接続部分に負荷がかかる。しかしながら、樹脂層11は貯蔵弾性率が低いため、樹脂層11が変形することで、ボンディングワイヤWや、ボンディングワイヤWと回路層24との接続部分にかかった負荷を吸収することができる。
そのため、例えば、回路基板2を構成する絶縁層22、211として、線膨張係数が比較的高いもの、例えば、25℃〜ガラス転移温度までの平均線膨張係数が25ppm/℃以上となるような絶縁層22、211を使用しても、回路基板2と電子部品31との接続信頼性を高めることができる。
これは、回路基板2に樹脂層11が設けられていることによるものである。
前述したように、樹脂層11は、その硬化物(Cステージ状態)の−40℃の貯蔵弾性率E'LTが0.1GPa以上、3.5GPa以下となっている。
これにより、さまざまな温度環境における回路基板2に対する電子部品31の位置ずれを防止できる。よって、電子装置3は、電子部品と回路基板との接続信頼性に優れている。
回路基板2は、電子部品31よりも平均線膨張係数が大きく、温度変化により大きく膨張収縮することとなる。一方で、電子部品31の膨張収縮量は少ないため、ボンディングワイヤWや、ボンディングワイヤWと回路層24のパッド部分との接続部分に負荷がかかる。しかしながら、樹脂層11は貯蔵弾性率が低いため、樹脂層11が変形することで、ボンディングワイヤWや、ボンディングワイヤWと回路層24との接続部分にかかった負荷を吸収することができる。
そのため、例えば、回路基板2を構成する絶縁層22、211として、線膨張係数が比較的高いもの、例えば、25℃〜ガラス転移温度までの平均線膨張係数が25ppm/℃以上となるような絶縁層22、211を使用しても、回路基板2と電子部品31との接続信頼性を高めることができる。
さらに、本実施形態では、回路基板2において、ボンディングワイヤWが接続される最外層の回路層24の直下に樹脂層11が配置されているので、樹脂層11の応力緩和効果を効果的に発揮させることができる。
電子部品と、回路基板との間の接続信頼性を高めるため、ボンディングワイヤと回路基板との接合に使用する半田を多量に塗布する方法や、ボンディングワイヤと回路基板2との接合部分に樹脂を塗布して固めてしまう方法が考えられる。
しかしながら、半田を多量に塗布する場合や、樹脂を塗布する場合には、回路基板のパッド部分を大きくする必要がある。そのため、回路基板の小型化が難しくなる。
これに対し、本実施形態では、樹脂層11を設けることで、電子部品31と回路基板2との接続信頼性を高めることができるので、回路基板の小型化を妨げることがない。
しかしながら、半田を多量に塗布する場合や、樹脂を塗布する場合には、回路基板のパッド部分を大きくする必要がある。そのため、回路基板の小型化が難しくなる。
これに対し、本実施形態では、樹脂層11を設けることで、電子部品31と回路基板2との接続信頼性を高めることができるので、回路基板の小型化を妨げることがない。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、回路層212が形成された内層回路基板に対して、樹脂層付きキャリア材料1を積層したが、これ限られるものではない。
例えば、図5(A)に示すように、回路層が形成されていない絶縁層211の表裏面にプリプレグ(絶縁層22)を配置し、その外側に樹脂層付きキャリア材料1を配置してもよい。樹脂層付きキャリア材料1の樹脂層11は、絶縁層22に当接する。
この場合には、コア材となる絶縁層211の表裏面にプリプレグを配置し、その外側に樹脂層付きキャリア材料1を積層し、上記実施形態と同様に加圧加熱して、積層体を形成する。
さらには、図5(B)に示すように、絶縁層211に直接、樹脂層付きキャリア材料1を設けてもよい。樹脂層付きキャリア材料1の樹脂層11は、絶縁層211に当接する。この場合にも、絶縁層211の表裏面に、樹脂層付きキャリア材料1を配置してから、上記実施形態と同様に加圧加熱して、積層体を形成する。
いずれの場合も、樹脂層11はCステージとなる。
これらの積層体にスルーホールを形成するとともに、回路層を形成し、スルーホール内部を充填して、回路層同士を接続することで回路基板が形成されることとなる。
例えば、上記実施形態では、回路層212が形成された内層回路基板に対して、樹脂層付きキャリア材料1を積層したが、これ限られるものではない。
例えば、図5(A)に示すように、回路層が形成されていない絶縁層211の表裏面にプリプレグ(絶縁層22)を配置し、その外側に樹脂層付きキャリア材料1を配置してもよい。樹脂層付きキャリア材料1の樹脂層11は、絶縁層22に当接する。
この場合には、コア材となる絶縁層211の表裏面にプリプレグを配置し、その外側に樹脂層付きキャリア材料1を積層し、上記実施形態と同様に加圧加熱して、積層体を形成する。
さらには、図5(B)に示すように、絶縁層211に直接、樹脂層付きキャリア材料1を設けてもよい。樹脂層付きキャリア材料1の樹脂層11は、絶縁層211に当接する。この場合にも、絶縁層211の表裏面に、樹脂層付きキャリア材料1を配置してから、上記実施形態と同様に加圧加熱して、積層体を形成する。
いずれの場合も、樹脂層11はCステージとなる。
これらの積層体にスルーホールを形成するとともに、回路層を形成し、スルーホール内部を充填して、回路層同士を接続することで回路基板が形成されることとなる。
また、上記実施形態では、電子部品と、回路基板とをボンディングワイヤで接続したが、これに限られるものではない。例えば、電子部品と回路基板とを半田バンプで接続してもよい。
次に、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。なお、表1に示された各材料の量の単位は質量部である。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状エポキシ化ポリブタジエン(ダイセル社製、商品名EPL−PB3600:化学式(18)で示した化合物)23.2質量部、ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC社製 商品名HP4710:化学式(6−3)で示した化合物)24.1質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製 商品名エピコート828EL)24.3質量部、フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製 商品名PR51470)27.9質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)0.5質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製、商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、180℃で4分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
(実施例1)
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。なお、表1に示された各材料の量の単位は質量部である。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状エポキシ化ポリブタジエン(ダイセル社製、商品名EPL−PB3600:化学式(18)で示した化合物)23.2質量部、ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC社製 商品名HP4710:化学式(6−3)で示した化合物)24.1質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製 商品名エピコート828EL)24.3質量部、フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製 商品名PR51470)27.9質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)0.5質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製、商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、180℃で4分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
(回路基板の製造)
次に、内層回路基板を用意した。内層回路基板(コア層21)としては、下記のものを使用した。
・絶縁層211:ハロゲンフリー FR−4相当材(住友ベークライト社製)、厚さ0.4mm
・回路層212:銅箔厚み18μm、L/S=120/180μm、クリアランスホール1mmφ、3mmφ、スリット2mm
この内層回路基板の表裏面に、プリプレグ(EI−6765、住友ベークライト社製)を重ねあわせ、さらに、各プリプレグに対して樹脂層が接するように、樹脂層付き銅箔を配置した。その後、真空加圧式ラミネーター装置を用いて、圧力0.5MPa、温度100℃で60秒間、真空加熱加圧成形を行った。さらに、熱風乾燥機にて温度190℃、2時間で加熱硬化させた。その後、一般的なアディティブ法で銅メッキし、ビア23および回路層24を形成した。回路層24表面にソルダーレジストSR(太陽インキ社製、PSR4000/AUS308)を形成し、回路基板2を得た。
次に、内層回路基板を用意した。内層回路基板(コア層21)としては、下記のものを使用した。
・絶縁層211:ハロゲンフリー FR−4相当材(住友ベークライト社製)、厚さ0.4mm
・回路層212:銅箔厚み18μm、L/S=120/180μm、クリアランスホール1mmφ、3mmφ、スリット2mm
この内層回路基板の表裏面に、プリプレグ(EI−6765、住友ベークライト社製)を重ねあわせ、さらに、各プリプレグに対して樹脂層が接するように、樹脂層付き銅箔を配置した。その後、真空加圧式ラミネーター装置を用いて、圧力0.5MPa、温度100℃で60秒間、真空加熱加圧成形を行った。さらに、熱風乾燥機にて温度190℃、2時間で加熱硬化させた。その後、一般的なアディティブ法で銅メッキし、ビア23および回路層24を形成した。回路層24表面にソルダーレジストSR(太陽インキ社製、PSR4000/AUS308)を形成し、回路基板2を得た。
(電子装置の製造)
得られた回路基板2の表面に、電子部品31(部品サイズ2mmx1.2mm)を10個搭載し、鉛フリーソルダーペーストを介して回路層24と、電子部品31とを250℃リフローにより接続し、電子装置を得た。
また、各寸法は以下の通りである。
ランド面積:0.02cm2
回路基板2の電子部品31と接する面の面積S1:10cm2
電子部品31の回路基板2と接する面の合計面積S2:2cm2
回路基板2の厚みに対する樹脂層11の厚みの割合:2%
得られた回路基板2の表面に、電子部品31(部品サイズ2mmx1.2mm)を10個搭載し、鉛フリーソルダーペーストを介して回路層24と、電子部品31とを250℃リフローにより接続し、電子装置を得た。
また、各寸法は以下の通りである。
ランド面積:0.02cm2
回路基板2の電子部品31と接する面の面積S1:10cm2
電子部品31の回路基板2と接する面の合計面積S2:2cm2
回路基板2の厚みに対する樹脂層11の厚みの割合:2%
(実施例2)
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状エポキシ化ポリブタジエン(ダイセル社製、商品名EPL−PB3600:化学式(18)で示した化合物)19.6質量部、ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC社製 商品名HP4710:化学式(6−3)で示した化合物)20.6質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製 商品名エピコート828EL)10.2質量部、テトラブロモビスフェノールAをベースとする難燃エポキシ樹脂(DIC社製 商品名153)10.1質量部、フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製 商品名PR51470)10.8質量部、アミノトリアジンノボラック樹脂(DIC社製、商品名LA7054)13.1質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)0.5質量部、水酸化アルミニウム(中国アルミニウム社製、商品名HWF−1、平均粒子径:1μm)15.0質量部、エポキシシランカップリング剤(モメンティブ社製、商品名A187)0.1質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製、商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、180℃で4分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
その後の工程は、実施例1と同様である。
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状エポキシ化ポリブタジエン(ダイセル社製、商品名EPL−PB3600:化学式(18)で示した化合物)19.6質量部、ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC社製 商品名HP4710:化学式(6−3)で示した化合物)20.6質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製 商品名エピコート828EL)10.2質量部、テトラブロモビスフェノールAをベースとする難燃エポキシ樹脂(DIC社製 商品名153)10.1質量部、フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製 商品名PR51470)10.8質量部、アミノトリアジンノボラック樹脂(DIC社製、商品名LA7054)13.1質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)0.5質量部、水酸化アルミニウム(中国アルミニウム社製、商品名HWF−1、平均粒子径:1μm)15.0質量部、エポキシシランカップリング剤(モメンティブ社製、商品名A187)0.1質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製、商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、180℃で4分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
その後の工程は、実施例1と同様である。
(実施例3)
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状脂肪族エポキシ樹脂(三菱化学社製、商品名YL7410:化学式(20)で示した化合物、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル)60.1質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製、商品名N690)15.0質量部、フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製 商品名PR51470)17.8質量部、フェノールノボラック樹脂(明和化成社製、商品名MEH−8000H)6.1質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)1.0質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製、商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、180℃で4分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
その後の工程は、実施例1と同様である。
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状脂肪族エポキシ樹脂(三菱化学社製、商品名YL7410:化学式(20)で示した化合物、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル)60.1質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製、商品名N690)15.0質量部、フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製 商品名PR51470)17.8質量部、フェノールノボラック樹脂(明和化成社製、商品名MEH−8000H)6.1質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)1.0質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製、商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、180℃で4分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
その後の工程は、実施例1と同様である。
(実施例4)
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状脂肪族エポキシ樹脂(三菱化学社製、商品名YL7410:化学式(20)で示した化合物、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル)60.0質量部、ポリアルキレンオキシ化したビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(DIC社製、商品名EXA−4816)7.6質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製、商品名N690)7.6質量部、フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製 商品名PR51470)12.5質量部、フェノールノボラック樹脂(明和化成社製、商品名MEH−8000H)11.3質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)1.0質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製、商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、180℃で4分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
その後の工程は、実施例1と同様である。
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状脂肪族エポキシ樹脂(三菱化学社製、商品名YL7410:化学式(20)で示した化合物、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル)60.0質量部、ポリアルキレンオキシ化したビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(DIC社製、商品名EXA−4816)7.6質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製、商品名N690)7.6質量部、フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製 商品名PR51470)12.5質量部、フェノールノボラック樹脂(明和化成社製、商品名MEH−8000H)11.3質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)1.0質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製、商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、180℃で4分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
その後の工程は、実施例1と同様である。
(比較例1)
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状エポキシ化ポリブタジエン(ダイセル社製、商品名EPL−PB3600:化学式(18)で示した化合物)22.8質量部、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬社製 商品名NC−3000)34.2質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製 商品名エピコート828EL)12.2質量部、フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製 商品名PR51470)29.9質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)0.9質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製 商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、180℃で4分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
その後の工程は、実施例1と同様である。
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状エポキシ化ポリブタジエン(ダイセル社製、商品名EPL−PB3600:化学式(18)で示した化合物)22.8質量部、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬社製 商品名NC−3000)34.2質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製 商品名エピコート828EL)12.2質量部、フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製 商品名PR51470)29.9質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)0.9質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製 商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、180℃で4分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
その後の工程は、実施例1と同様である。
(比較例2)
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状エポキシ化ポリブタジエン(ダイセル社製、商品名EPL−PB3600:化学式(18)で示した化合物)34.1質量部、ポリアルキレンオキシ化したビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(DIC社製、商品名EXA−4816)29.0質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製、商品名N690)12.6質量部、フェノールノボラック樹脂(明和化成社製、商品名MEH−8000H)23.3質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)1.0質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製 商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、180℃で4分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
その後の工程は、実施例1と同様である。
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状エポキシ化ポリブタジエン(ダイセル社製、商品名EPL−PB3600:化学式(18)で示した化合物)34.1質量部、ポリアルキレンオキシ化したビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(DIC社製、商品名EXA−4816)29.0質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製、商品名N690)12.6質量部、フェノールノボラック樹脂(明和化成社製、商品名MEH−8000H)23.3質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)1.0質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製 商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、180℃で4分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
その後の工程は、実施例1と同様である。
(比較例3)
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状脂肪族エポキシ樹脂(三菱化学社製、商品名YL7410:化学式(20)で示した化合物、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル)18.8質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製、商品名N690)18.9質量部、変性ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂 (DIC社製、商品名EXA−4850−1000)35.3質量部、アミノトリアジンノボラック樹脂(DIC社製、商品名LA7054)26.5質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)0.5質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製 商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、150℃で3分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
その後の工程は、実施例1と同様である。
(樹脂層付き銅箔の製造)
表1に示す組成の樹脂層を有する樹脂層付き銅箔を製造した。
具体的には以下の通りである。
はじめに、液状脂肪族エポキシ樹脂(三菱化学社製、商品名YL7410:化学式(20)で示した化合物、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル)18.8質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製、商品名N690)18.9質量部、変性ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂 (DIC社製、商品名EXA−4850−1000)35.3質量部、アミノトリアジンノボラック樹脂(DIC社製、商品名LA7054)26.5質量部、2―フェニル―4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製、2P4MZ)0.5質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度60質量%の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、銅箔(日本電解社製 商品名YGP−18、厚さ18μm)に塗布した後、100℃で2分間、150℃で3分間乾燥して、厚さ30μmの樹脂層を得た。樹脂層は、半硬化の状態であった。
その後の工程は、実施例1と同様である。
(評価)
(樹脂流れ)
各実施例、比較例で得られた樹脂層付き銅箔を用いて、樹脂流れをJIS C6521に準拠して測定した。すなわち、樹脂層付き銅箔を5cm角で切り出したものを10枚重ねて銅箔分の重量を減算した樹脂層重量(W0(g))を測定した。そして、樹脂層の最外層の両面には、離型フィルムを両面に貼り付けた。その後、2枚のSUS板の間に樹脂層付き銅箔を配置して、180℃、9.6MPaに加熱加圧して、5分間熱板プレスした。ついで、離型フィルムを剥離し、重ねた樹脂層付き銅箔の端部から流れてでた樹脂層部分を削ぎ落とし、得られた樹脂層付き銅箔の銅箔分の重量を減算した樹脂層重量(W1(g))を測定した。式(1)から樹脂流れを求めた。結果を表1に示す。
樹脂流れ(質量%)=(Wo−W1)/Wo ×100 (1)
(樹脂流れ)
各実施例、比較例で得られた樹脂層付き銅箔を用いて、樹脂流れをJIS C6521に準拠して測定した。すなわち、樹脂層付き銅箔を5cm角で切り出したものを10枚重ねて銅箔分の重量を減算した樹脂層重量(W0(g))を測定した。そして、樹脂層の最外層の両面には、離型フィルムを両面に貼り付けた。その後、2枚のSUS板の間に樹脂層付き銅箔を配置して、180℃、9.6MPaに加熱加圧して、5分間熱板プレスした。ついで、離型フィルムを剥離し、重ねた樹脂層付き銅箔の端部から流れてでた樹脂層部分を削ぎ落とし、得られた樹脂層付き銅箔の銅箔分の重量を減算した樹脂層重量(W1(g))を測定した。式(1)から樹脂流れを求めた。結果を表1に示す。
樹脂流れ(質量%)=(Wo−W1)/Wo ×100 (1)
(プローブタック力)
Bステージ状態の樹脂層の25℃におけるプローブタック力は、JIS Z0237に準拠して測定した。
Bステージ状態の樹脂層の25℃におけるプローブタック力は、JIS Z0237に準拠して測定した。
(樹脂層付き銅箔の反り量)
樹脂層付き銅箔の25℃における反り量は、樹脂層付き銅箔を10cm角で切り出したものを定盤上に載置した際に、樹脂層付き銅箔と定盤との間に生じる隙間を隙間ゲージで測定することにより求めた。
樹脂層付き銅箔の25℃における反り量は、樹脂層付き銅箔を10cm角で切り出したものを定盤上に載置した際に、樹脂層付き銅箔と定盤との間に生じる隙間を隙間ゲージで測定することにより求めた。
(示差走査熱量測定)
示差走査熱量測定装置を用いて、昇温速度10℃/minの条件でBステージ状態の樹脂層の発熱量Aと、樹脂層を190℃、2時間加熱して得られる硬化状態の樹脂層の発熱量Bを求め、Bステージ状態の樹脂層の硬化度の指標を示す(A−B)を算出した。
示差走査熱量測定装置を用いて、昇温速度10℃/minの条件でBステージ状態の樹脂層の発熱量Aと、樹脂層を190℃、2時間加熱して得られる硬化状態の樹脂層の発熱量Bを求め、Bステージ状態の樹脂層の硬化度の指標を示す(A−B)を算出した。
(Bステージ状態の樹脂層の貯蔵弾性率)
各実施例、比較例で得られた樹脂層付き銅箔の樹脂層を銅箔から剥離した。その後、樹脂層を切削して、8×20mmの試験片を得た。この試験片を用い、動的粘弾性測定装置により、引っ張りモード、周波数1Hz、昇温速度5℃/分として、−50℃〜300℃の温度範囲で測定を行った。そして、25℃の貯蔵弾性率E'RT、25℃の損失弾性率E''RTを得た。
各実施例、比較例で得られた樹脂層付き銅箔の樹脂層を銅箔から剥離した。その後、樹脂層を切削して、8×20mmの試験片を得た。この試験片を用い、動的粘弾性測定装置により、引っ張りモード、周波数1Hz、昇温速度5℃/分として、−50℃〜300℃の温度範囲で測定を行った。そして、25℃の貯蔵弾性率E'RT、25℃の損失弾性率E''RTを得た。
(硬化状態(Cステージ)の樹脂層の貯蔵弾性率)
各実施例、比較例で得られた樹脂層付き銅箔の樹脂層を銅箔から剥離して、樹脂層を190℃2時間加熱して硬化させた。その後、硬化物を切削して、8×20mmの試験片を得た。この試験片を用い、動的粘弾性測定装置により、引っ張りモード、周波数1Hz、昇温速度5℃/分として、−50℃〜300℃の温度範囲で測定を行った。そして、−40℃の貯蔵弾性率E'LT、25℃の貯蔵弾性率E'RT、150℃の貯蔵弾性率E'MT、260℃の貯蔵弾性率E'HTを得た。
また、上記試験片に対して、−40℃で30分間保持する工程と150℃で30分間保持する工程とからなるヒートサイクル試験を3000回おこなった。ヒートサイクル試験前の硬化物の25℃における貯蔵弾性率E'RT1およびヒートサイクル試験後の硬化物の25℃における貯蔵弾性率E'RT2をそれぞれ得た。得られた結果から、貯蔵弾性率の変化幅(E'RT2−E'RT1)を算出した。
各実施例、比較例で得られた樹脂層付き銅箔の樹脂層を銅箔から剥離して、樹脂層を190℃2時間加熱して硬化させた。その後、硬化物を切削して、8×20mmの試験片を得た。この試験片を用い、動的粘弾性測定装置により、引っ張りモード、周波数1Hz、昇温速度5℃/分として、−50℃〜300℃の温度範囲で測定を行った。そして、−40℃の貯蔵弾性率E'LT、25℃の貯蔵弾性率E'RT、150℃の貯蔵弾性率E'MT、260℃の貯蔵弾性率E'HTを得た。
また、上記試験片に対して、−40℃で30分間保持する工程と150℃で30分間保持する工程とからなるヒートサイクル試験を3000回おこなった。ヒートサイクル試験前の硬化物の25℃における貯蔵弾性率E'RT1およびヒートサイクル試験後の硬化物の25℃における貯蔵弾性率E'RT2をそれぞれ得た。得られた結果から、貯蔵弾性率の変化幅(E'RT2−E'RT1)を算出した。
(ガラス転移温度)
各実施例、比較例で得られた樹脂層付き銅箔の樹脂層を銅箔から剥離して、樹脂層を190℃2時間硬化させた。その後、樹脂層を切削して、5×20mmの試験片を得た。この試験片をティー・エイ・インスツルメント社製TMA/2940を用いて荷重3g、−50℃から300℃の温度範囲を昇温速度5℃/min、周波数1Hzの条件で測定し、ガラス転移温度Tgを得た。
各実施例、比較例で得られた樹脂層付き銅箔の樹脂層を銅箔から剥離して、樹脂層を190℃2時間硬化させた。その後、樹脂層を切削して、5×20mmの試験片を得た。この試験片をティー・エイ・インスツルメント社製TMA/2940を用いて荷重3g、−50℃から300℃の温度範囲を昇温速度5℃/min、周波数1Hzの条件で測定し、ガラス転移温度Tgを得た。
(導通試験)
実施例および比較例で作製した電子装置3個をフライングチェッカー(1116X−YC ハイテスタ:日置電機社製)を用い、鉛フリーソルダーペーストを介して電子部品と回路基板の導通の測定をおこない、初期値とした。つぎに、60℃、60%の吸湿条件下で40時間処理後、IRリフロー炉(ピーク温度:260℃)で3回処理し、同様に導通を測定して初期値より抵抗値が5%以上上昇したものを実装時の断線と判定した。ここで、初期値で断線が生じていた場合は、回路作製上の不具合と判断しカウントしていない。なお、電子装置1個につき測定箇所は61箇所、計183箇所を測定した。
各符号は、以下の通りである。
◎:断線箇所が0%以上1%未満であった
○:断線箇所が1%以上2%未満であった
×:断線箇所が2%以上であった
実施例および比較例で作製した電子装置3個をフライングチェッカー(1116X−YC ハイテスタ:日置電機社製)を用い、鉛フリーソルダーペーストを介して電子部品と回路基板の導通の測定をおこない、初期値とした。つぎに、60℃、60%の吸湿条件下で40時間処理後、IRリフロー炉(ピーク温度:260℃)で3回処理し、同様に導通を測定して初期値より抵抗値が5%以上上昇したものを実装時の断線と判定した。ここで、初期値で断線が生じていた場合は、回路作製上の不具合と判断しカウントしていない。なお、電子装置1個につき測定箇所は61箇所、計183箇所を測定した。
各符号は、以下の通りである。
◎:断線箇所が0%以上1%未満であった
○:断線箇所が1%以上2%未満であった
×:断線箇所が2%以上であった
(温度サイクル試験)
各実施例、各比較例につき、電子装置10個を用意して、温度サイクル試験を実施した。温度サイクル試験は、−40℃7分〜+125℃7分を1サイクルとして3000回行なった。温度サイクル試験後の鉛フリーソルダーペーストと、回路基板との半田接合部を顕微鏡で観察し、クラックが発生していたものをカウントした。
◎:電子装置10個中0〜2個クラックが発生していた
○:電子装置10個中3〜5個クラックが発生していた
×:電子装置10個中6〜10個クラックが発生していた
各実施例、各比較例につき、電子装置10個を用意して、温度サイクル試験を実施した。温度サイクル試験は、−40℃7分〜+125℃7分を1サイクルとして3000回行なった。温度サイクル試験後の鉛フリーソルダーペーストと、回路基板との半田接合部を顕微鏡で観察し、クラックが発生していたものをカウントした。
◎:電子装置10個中0〜2個クラックが発生していた
○:電子装置10個中3〜5個クラックが発生していた
×:電子装置10個中6〜10個クラックが発生していた
実施例1〜4では、断線箇所やクラックの発生が抑制されており、電子装置における電子部品と回路基板との接続信頼性が良好であった。
一方で、比較例1〜3では、電子部品の回路基板に対する位置ずれが起きやすく、またこれが原因となって断線箇所やクラックが生じたと考えられる。樹脂層による応力緩和効果が得られずに、断線箇所やクラックが生じたと考えられる。
一方で、比較例1〜3では、電子部品の回路基板に対する位置ずれが起きやすく、またこれが原因となって断線箇所やクラックが生じたと考えられる。樹脂層による応力緩和効果が得られずに、断線箇所やクラックが生じたと考えられる。
この出願は、2013年11月12日に出願された日本出願特願2013−234278号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
Claims (22)
- 回路基板の製造に使用される樹脂層付きキャリア材料であって、
キャリア材料と、
前記キャリア材料の一方の面に設けられ、熱硬化性樹脂を含み、かつ、Bステージ状態の樹脂層と、
を備え、
前記樹脂層を190℃、2時間加熱して得られる硬化物の−40℃の貯蔵弾性率E'LTが0.1GPa以上、3.5GPa以下である、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
前記硬化物の25℃の貯蔵弾性率E'RTが5MPa以上、1.5GPa以下であり、
前記硬化物の150℃の貯蔵弾性率E'MTが0.1MPa以上、1.0GPa以下である、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1または2に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
JIS C6521に準拠して測定される、前記樹脂層付きキャリア材料を5cm角で切り出したものを10枚重ねて180℃、9.6MPaで熱プレスしたときの樹脂流れが0.5質量%以下である、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至3いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
JIS Z0237に準拠して測定される、25℃における前記樹脂層のプローブタック力が50mN/cm2以下である、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至4いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
当該樹脂層付きキャリア材料を10cm角で切り出したものを定盤上に載置した際に、前記樹脂層付きキャリア材料と前記定盤との間に生じる隙間を反り量としたとき、
隙間ゲージで測定される25℃における前記反り量が5mm以下である、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至5いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
昇温速度10℃/minの条件での示差走査熱量測定における、
Bステージ状態の前記樹脂層の発熱量をAとし、
前記樹脂層を190℃、2時間加熱して得られる硬化物の発熱量をBとした場合、
(A−B)が5J/g以上60J/g以下である、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至6いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
前記硬化物の260℃における貯蔵弾性率E'HTが0.01MPa以上0.5GPa以下である、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至7いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
前記樹脂層を190℃、2時間加熱して得られる硬化物に対して、
−40℃で30分間保持する工程と150℃で30分間保持する工程とからなる試験を3000回おこなうヒートサイクル試験をおこなったとき、
前記ヒートサイクル試験前の前記硬化物の25℃における貯蔵弾性率をE'RT1とし、
前記ヒートサイクル試験後の前記硬化物の25℃における貯蔵弾性率をE'RT2とした場合、
(E'RT2−E'RT1)により算出される貯蔵弾性率の変化幅が1.0GPa以下である、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至8いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
Bステージ状態の前記樹脂層の25℃における損失弾性率E''RTが0.01MPa以上0.1GPa以下である、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至9いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
前記硬化物の昇温速度5℃/min、周波数1Hzの条件で動的粘弾性測定により測定されるガラス転移温度が190℃以上250℃以下である、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至10いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
前記樹脂層に含まれる無機充填材の含有量が、前記樹脂層を100質量%としたとき、60質量%以下である、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至11いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
前記キャリア材料が樹脂フィルムまたは金属箔である、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至12いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
前記熱硬化性樹脂は、ナフタレン環骨格を有し、かつ、グリシジル基を2つ以上有するナフタレン型エポキシ樹脂を含む、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至13いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
前記熱硬化性樹脂は、グリシジル基を2つ以上有する脂肪族エポキシ樹脂を含む、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至15いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
当該樹脂層付きキャリア材料は、前記回路基板における回路形成されていない面上に設けられるものである、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至16いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料において、
Bステージ状態の前記樹脂層の厚みが50μm以下である、樹脂層付きキャリア材料。 - 請求項1乃至17いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料の前記樹脂層を硬化させた樹脂層付きキャリア材料と、
この樹脂層付きキャリア材料の前記樹脂層側に配置された絶縁層と、
を含む回路基板用の積層体。 - 請求項1乃至17いずれか一項に記載の樹脂層付きキャリア材料の前記樹脂層を硬化させた層と、
前記樹脂層を硬化させた層から前記キャリア材料を除去することにより露出された面に形成された、または前記キャリア材料を回路加工することにより形成された回路層と、
を備える回路基板であって、
前記回路層は当該回路基板に形成された回路層のうち、最外層に配置されたものである、回路基板。 - 請求項19に記載の回路基板と、
前記回路基板上に設けられた電子部品と、
を備える電子装置。 - 請求項20に記載の電子装置において、
前記回路基板の厚みを100%としたとき、前記樹脂層の厚みの割合が0.5%以上10%以下である、電子装置。 - 請求項20または21に記載の電子装置において、
前記回路基板は、前記電子部品を半田付けするためのランドを備え、
前記ランドの面積が0.001cm2以上30cm2以下である、電子装置。
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