TW202400413A - 覆金屬層疊板、電路基板、電子元件及電子設備 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種在電路加工後可抑制在通孔或貫穿孔的鍍敷部位產生裂紋的覆金屬層疊板。一種覆金屬層疊板100,包括:金屬層110A;第一絕緣樹脂層40A,層疊於所述金屬層110A的至少單側的面上;金屬層110B;第二絕緣樹脂層40B,層疊於所述金屬層110B的至少單側的面上;以及接著層AD,以與第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B抵接的方式層疊於這些層間,所述覆金屬層疊板100中,包含第一絕緣樹脂層40A與接著層AD及第二絕緣樹脂層40B的樹脂層疊體101的自25℃的基準溫度至125℃的厚度方向的平均熱膨脹係數未滿400 ppm/K。
Description
本發明是有關於一種有效用作電子零件的覆金屬層疊板及電路基板、使用所述電路基板的電子元件及電子設備。
近年來,伴隨電子設備的小型化、輕量化、省空間化的進展,薄且輕量、具有可撓性並且即便反復彎曲也具有優異的耐久性的柔性印刷配線板(Flexible Printed Circuits,FPC)的需求增大。FPC即便在有限的空間中也能夠實現立體且高密度的安裝,因此例如在硬碟驅動器(hard disk drive,HDD)、數位視訊光碟(digital video disk,DVD)、智慧手機等電子設備的可動部分的配線或纜線、連接器等零件中其用途正逐漸擴大。作為FPC等電路基板的材料,可使用層疊有金屬層與樹脂層的覆金屬層疊板。
除高密度化以外,設備的高性能化得到推進,因此也必須應對傳輸信號的高頻化。在傳輸高頻信號時,在傳輸路徑中的傳輸損耗大的情況下,產生電信號的損失或信號的延遲時間變長等不良情況。為了應對傳輸信號的高頻化,提出了使介電損耗正切低、厚度比率大的接著層介隔在一對單面覆金屬層疊板的絕緣樹脂層之間的層疊結構的覆金屬層疊板(例如,專利文獻1、專利文獻2)。在專利文獻1中,使用以二聚物二胺(DDA)為原料的熱塑性聚醯亞胺作為接著層的材質。另外,在專利文獻2中,使用具有特定的儲存彈性係數行為的熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂作為接著層的材質。
另外,作為廉價且熱變形少的覆金屬層疊板,也提出合計厚度為50 μm以上的全部七層的聚醯亞胺樹脂層上層疊有金屬層的結構(例如,專利文獻3)。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2018-170417號公報
[專利文獻2]日本專利特開2020-55299號公報
[專利文獻3]日本專利特開2007-223205號公報
[發明所要解決的問題]
在以覆金屬層疊板為材料對FPC等電路基板進行加工的情況下,在形成通孔或貫穿孔後,對孔內壁實施鍍敷加工。電路基板根據電子設備的使用方式,被置於例如在-65℃~125℃左右的溫度範圍內反復加熱、冷卻的環境中。因此,由熱膨脹、收縮引起的應力集中在通孔或貫穿孔的鍍敷部位,存在產生裂紋(裂縫)的問題。在為樹脂層層疊有多層的結構、其中接著層的厚度大的覆金屬層疊板中,有在電路加工後特別容易產生鍍敷部位的裂紋的傾向。此種裂紋成為通孔或貫穿孔中的導通不良的原因,大大損害電子零件的可靠性,因此尋求其對策。
本發明的目的在於提供一種在電路加工後可抑制在通孔或貫穿孔的鍍敷部位產生裂紋的覆金屬層疊板,進而提高使用所述覆金屬層疊板製造的電路基板的可靠性。
[解決問題的技術手段]
本發明人等人對引起通孔鍍敷或貫穿孔鍍敷的裂紋的因素進行了努力研究,結果著眼於樹脂層整體的加熱狀態下的厚度方向(層疊方向)的平均熱膨脹係數。認為若樹脂層整體的厚度方向的平均熱膨脹係數充分小,則可緩和由熱膨脹、收縮引起的應力集中。但是,為了謀求介電特性的改善,在設置厚度大且介電損耗正切低的接著層並且將樹脂層層疊多層的結構中,對厚度方向的平均熱膨脹係數的降低產生制約。因此,發現在覆金屬層疊板的階段,適當地控制樹脂層整體的厚度方向的平均熱膨脹係數,由此可在不會大幅損害介電特性的情況下有效果地抑制電路加工後的鍍敷部位的裂紋,從而完成了本發明。
即,本發明的覆金屬層疊板包括:
第一金屬層;
第一絕緣樹脂層,層疊於所述第一金屬層的至少單側的面上;
第二金屬層;
第二絕緣樹脂層,層疊於所述第二金屬層的至少單側的面上;以及
接著層,以與所述第一絕緣樹脂層及所述第二絕緣樹脂層抵接的方式層疊於這些層間。
而且,本發明的覆金屬層疊板包含所述第一絕緣樹脂層與所述接著層及所述第二絕緣樹脂層的樹脂層疊體的自25℃的基準溫度至125℃的厚度方向的平均熱膨脹係數未滿400 ppm/K。
本發明的覆金屬層疊板中,所述第一絕緣樹脂層及所述第二絕緣樹脂層在125℃下的儲存彈性係數可分別為1.0×10
9Pa~8.0×10
9Pa的範圍內。
本發明的覆金屬層疊板優選為,所述接著層滿足下述的條件(i)~條件(iii);
(i)50℃下的儲存彈性係數為1800 MPa以下;
(ii)180℃至260℃的溫度區域內的儲存彈性係數的最大值為800 MPa以下;
(iii)玻璃化轉變溫度(Tg)為180℃以下。
本發明的覆金屬層疊板中,所述樹脂層疊體的厚度可為70 μm~500 μm的範圍內,所述接著層的厚度可為1 μm~450 μm的範圍內。
本發明的覆金屬層疊板中,在和所述第一絕緣樹脂層與所述接著層及所述第二絕緣樹脂層的整體的層疊方向正交的面內方向上的自250℃至100℃的平均熱膨脹係數可為10 ppm/K以上且30 ppm/K以下的範圍內。
本發明的覆金屬層疊板中,所述第一絕緣樹脂層及所述第二絕緣樹脂層可均具有依次層疊有熱塑性聚醯亞胺層、非熱塑性聚醯亞胺層及熱塑性聚醯亞胺層的多層結構,
所述接著層可與兩個所述熱塑性聚醯亞胺層相接設置。
本發明的電路基板包括:
第一配線層;
第一絕緣樹脂層,層疊於所述第一配線層的至少單側的面上;
第二配線層;
第二絕緣樹脂層,層疊於所述第二配線層的至少單側的面上;以及
接著層,以與所述第一絕緣樹脂層及所述第二絕緣樹脂層抵接的方式層疊於這些層間。
而且,本發明的電路基板中,
包含所述第一絕緣樹脂層與所述接著層及所述第二絕緣樹脂層的樹脂層疊體的自25℃的基準溫度至125℃的厚度方向的平均熱膨脹係數可未滿400 ppm/K。
本發明的電子元件包括所述電路基板。
本發明的電子設備包括所述電路基板。
[發明的效果]
本發明的覆金屬層疊板可適當地控制樹脂層整體的厚度方向的平均熱膨脹係數,因此可在不會大幅損害介電特性的情況下抑制電路加工後在通孔或貫穿孔的鍍敷部位產生裂紋。因此,在使用本發明的覆金屬層疊板製造的電路基板中,可確保通孔或貫穿孔中的導通,可提高可靠性。
適宜參照附圖來對本發明的實施方式進行說明。
[覆金屬層疊板]
圖1表示本發明的優選實施方式的覆金屬層疊板100的剖面結構。覆金屬層疊板100包括金屬層110A、層疊於所述金屬層110A的至少單側的面上的第一絕緣樹脂層40A、金屬層110B、層疊於所述金屬層110B的至少單側的面上的第二絕緣樹脂層40B、以及以與第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B抵接的方式層疊於這些層間的接著層AD。在覆金屬層疊板100中,第一絕緣樹脂層40A與接著層AD及第二絕緣樹脂層40B依次層疊而形成樹脂層疊體101。因此,覆金屬層疊板100是在樹脂層疊體101的兩側層疊有金屬層110A與金屬層110B的結構。在覆金屬層疊板100中,金屬層110A與金屬層110B分別位於最外側,在它們的內側配置有第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B,進而在第一絕緣樹脂層40A與第二絕緣樹脂層40B之間介隔配置有接著層AD。具有此種層結構的覆金屬層疊板100也可認為具有將層疊有金屬層110A與第一絕緣樹脂層40A的第一單面覆金屬層疊板、與層疊有金屬層110B與第二絕緣樹脂層40B的第二單面覆金屬層疊板以彼此的絕緣樹脂層側相向的方式利用接著層AD貼合而成的結構。
覆金屬層疊板100中,為了抑制在電路加工後在通孔或貫穿孔的鍍敷部位產生裂紋,包含第一絕緣樹脂層40A與接著層AD及第二絕緣樹脂層40B的樹脂層疊體101的自25℃的基準溫度至125℃的厚度方向的平均熱膨脹係數未滿400 ppm/K。若樹脂層疊體101的厚度方向的平均熱膨脹係數為400 ppm/K以上,則在電路加工後由熱膨脹、收縮引起的應力集中在通孔或貫穿孔的鍍敷部位,產生裂紋的傾向變強。就防止通孔或貫穿孔的鍍敷部位的裂紋的觀點而言,樹脂層疊體101的厚度方向的平均熱膨脹係數越小越好,但為了降低高頻信號傳輸時的傳輸損耗,考慮到樹脂層疊體101整體的低介電損耗正切化時,厚度方向的平均熱膨脹係數優選為100 ppm/K~350 ppm/K的範圍內,更優選為200 ppm/K~300 ppm/K的範圍內。
此外,厚度方向的平均熱膨脹係數可通過構成樹脂層疊體101的第一絕緣樹脂層40A與接著層AD及第二絕緣樹脂層40B的各層的儲存彈性係數、各層的厚度、厚度比率等而控制為所述範圍。
另外,在覆金屬層疊板100中,為了確保電路加工後的尺寸穩定性,與樹脂層疊體101的層疊方向正交的面內方向的自250℃至100℃的平均熱膨脹係數宜為,例如可為10 ppm/K以上,優選為處於10 ppm/K以上且30 ppm/K以下的範圍內,更優選為處於15 ppm/K以上且25 ppm/K以下的範圍內。若面內方向的平均熱膨脹係數未滿10 ppm/K或超過30 ppm/K,則產生翹曲,或尺寸穩定性降低。
此外,本發明的厚度方向的平均熱膨脹係數及面內方向的平均熱膨脹係數可通過後述實施例中記載的方法來測定。
例如在應用於電路基板的情況下,為了抑制介電損耗的劣化,樹脂層疊體101宜為,10 GHz下的介電損耗正切優選為0.005以下,更優選為0.004以下,進而優選為0.0035以下。若樹脂層疊體101的10 GHz下的介電損耗正切超過0.005,則在應用於電路基板時容易在高頻信號的傳輸路徑上產生電信號的損失等不良情況。
另外,例如在作為電路基板的絕緣層應用的情況下,為了確保阻抗匹配性,樹脂層疊體101優選為10 GHz下的比介電常數分別為4.0以下。若樹脂層疊體101的10 GHz下的比介電常數超過4.0,則在應用於電路基板時導致介電損耗的劣化,容易在高頻信號的傳輸路徑上產生電信號的損失等不良情況。
以下,對構成覆金屬層疊板100的各層進行具體說明。
<金屬層>
作為金屬層110A、金屬層110B的材質,並無特別限制,例如可列舉:銅、不銹鋼、鐵、鎳、鈹、鋁、鋅、銦、銀、金、錫、鋯、鉭、鈦、鉛、鎂、錳及這些的合金等。其中,特別優選為銅或銅合金。銅箔可為軋製銅箔,也可為電解銅箔,可使用市售的銅箔。此外,後述的本發明的另一實施方式的電路基板中的配線層的材質也與金屬層110A、金屬層110B相同。
另外,金屬箔例如也可實施防銹處理、或以接著力的提高為目的的例如利用壁板(siding)、鋁醇化物、鋁螯合物、矽烷偶合劑等進行的表面處理。
<絕緣樹脂層>
作為構成第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B的樹脂,只要是具有電性絕緣性的樹脂,則並無特別限定,例如可列舉:聚醯亞胺、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、矽酮、乙烯四氟乙烯(ethylene tetrafluoroethylene,ETFE)等,優選為聚醯亞胺。此外,在本發明中稱為聚醯亞胺的情況下,除是指聚醯亞胺以外,還是指聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚酯醯亞胺、聚矽氧烷醯亞胺、聚苯並咪唑醯亞胺等包含在分子結構中具有醯亞胺基的聚合物的樹脂。
另外,第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B不限於單層,也可層疊有多個樹脂層。在圖1中,作為代表性的優選的例子,示出如下結構例:第一絕緣樹脂層40A具有熱塑性聚醯亞胺層10A與非熱塑性聚醯亞胺層20A及熱塑性聚醯亞胺層30A此三層層疊結構,第二絕緣樹脂層40B具有熱塑性聚醯亞胺層10B與非熱塑性聚醯亞胺層20B及熱塑性聚醯亞胺層30B此三層層疊結構。在所述情況下,覆金屬層疊板100具有將金屬層110A/熱塑性聚醯亞胺層10A/非熱塑性聚醯亞胺層20A/熱塑性聚醯亞胺層30A/接著層AD/熱塑性聚醯亞胺層30B/非熱塑性聚醯亞胺層20B/熱塑性聚醯亞胺層10B/金屬層110B按照此順序層疊而得的層結構。其中,由於圖1只是示例,因此第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B可由聚醯亞胺以外的材質構成,另外,不需要為三層結構,可分別為單層也可為兩層,也可為四層以上。
在圖1所示的結構例中,熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B可分別由相同或不同種類的熱塑性聚醯亞胺構成。另外,非熱塑性聚醯亞胺層20A與非熱塑性聚醯亞胺層20B也可由相同或不同種類的非熱塑性聚醯亞胺構成。
此外,在第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B中,可適宜調配例如增塑劑、環氧樹脂等硬化樹脂成分、硬化劑、硬化促進劑、有機填料或無機填料、偶合劑、阻燃劑等。
例如在應用於電路基板的情況下,為了抑制介電損耗的劣化,第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B宜為,10 GHz下的介電損耗正切優選為0.02以下,更優選為0.0005以上且0.01以下的範圍內,進而優選為0.001以上且0.008以下的範圍內。若第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B的10 GHz下的介電損耗正切超過0.02,則在應用於電路基板時,容易在高頻信號的傳輸路徑上產生電信號的損失等不良情況。此外,第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B的10 GHz下的介電損耗正切的下限值並無特別限制,但考慮電路基板的作為絕緣樹脂層的物性控制。
另外,例如在作為電路基板的絕緣層應用的情況下,為了確保阻抗匹配性,第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B優選為10 GHz下的比介電常數分別為4.0以下。若第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B的10 GHz下的比介電常數超過4.0,則在應用於電路基板時,導致第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B的介電損耗的劣化,容易在高頻信號的傳輸路徑上產生電信號的損失等不良情況。
另外,為了適當地控制樹脂層疊體101整體的厚度方向的平均熱膨脹係數,第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B在125℃下的儲存彈性係數分別優選為1.0×10
9Pa~8.0×10
9Pa的範圍內,更優選為2.0×10
9Pa~7.0×10
9Pa的範圍內,進而優選為2.0×10
9Pa~6.0×10
9Pa的範圍內。當125℃下的儲存彈性係數未滿1.0×10
9Pa時,有時無法獲得作為電路基板材料所需的機械強度等物性,另外,在如圖1所示的層疊結構中與後述的結構的接著層AD組合應用時,有時難以將厚度方向的平均熱膨脹係數控制為所期望的值。另一方面,若125℃下的儲存彈性係數超過8.0×10
9Pa,則在作為電路基板暴露於高溫環境下時,有時會對周圍的配線或絕緣層施加大的應力而損害連接可靠性。
接下來,對構成第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B的非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B、熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B進行說明。此外,在本發明中,“熱塑性聚醯亞胺”一般是可明確地確認玻璃化轉變溫度(Tg)的聚醯亞胺,在本發明中,是指使用動態黏彈性測定裝置(動態熱機械分析儀(Dynamic thermomechanical analyzer,DMA))測定的、30℃下的儲存彈性係數為1.0×10
8Pa以上,300℃下的儲存彈性係數未滿3.0×10
7Pa的聚醯亞胺。另外,“非熱塑性聚醯亞胺”是一般即便加熱也不顯示出軟化、接著性的聚醯亞胺,在本發明中,是指使用動態黏彈性測定裝置(DMA)測定的、30℃下的儲存彈性係數為1.0×10
9Pa以上,300℃下的儲存彈性係數為3.0×10
8Pa以上的聚醯亞胺。
非熱塑性聚醯亞胺:
用於非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的聚醯亞胺優選為使包含芳香族四羧酸酐成分的酸酐成分與包含脂肪族二胺和/或芳香族二胺等的二胺成分反應而獲得的非熱塑性聚醯亞胺。作為酸酐及二胺,可使用一般用於非熱塑性聚醯亞胺的合成的單體,但就將非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的儲存彈性係數控制為適當的範圍的方面而言,優選為以下例示的單體。通過選定酸酐及二胺的種類、或使用兩種以上的酸酐或二胺時的各自的莫耳比,可控制熱膨脹性、接著性、儲存彈性係數、玻璃化轉變溫度等。
構成非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的非熱塑性聚醯亞胺包含四羧酸殘基及二胺殘基。此外,在本發明中,所謂四羧酸殘基,表示自四羧酸二酐衍生的四價基,所謂二胺殘基,表示自二胺化合物衍生的二價基。非熱塑性聚醯亞胺優選為包含自芳香族四羧酸二酐衍生的芳香族四羧酸殘基及自芳香族二胺衍生的芳香族二胺殘基。
(四羧酸殘基)
構成非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的非熱塑性聚醯亞胺優選為含有自3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic dianhydride,BPDA)及1,4-亞苯基雙(偏苯三甲酸單酯)二酐(1,4-phenylene bis(trimellitic acid monoester)dianhydride,TAHQ)的至少一種衍生的四羧酸殘基以及自均苯四甲酸二酐(pyromellitic dianhydride,PMDA)及2,3,6,7-萘四羧酸二酐(2,3,6,7-naphthalene tetracarboxylic dianhydride,NTCDA)的至少一種衍生的四羧酸殘基作為四羧酸殘基。
自BPDA衍生的四羧酸殘基(以下,也稱為“BPDA殘基”)及自TAHQ衍生的四羧酸殘基(以下,也稱為“TAHQ殘基”)容易形成聚合物的有序結構,可通過抑制分子的運動而使介電損耗正切或吸濕性降低。BPDA殘基可賦予作為聚醯亞胺前體的聚醯胺酸的凝膠膜的自支持性,但另一方面,有如下傾向:增大醯亞胺化後的面內方向的平均熱膨脹係數,並且使玻璃化轉變溫度降低而使耐熱性降低。
就此種觀點而言,宜為以如下方式進行控制:構成非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的非熱塑性聚醯亞胺相對於全部四羧酸殘基的100莫耳份而在合計優選為30莫耳份以上且60莫耳份以下的範圍內、更優選為40莫耳份以上且50莫耳份以下的範圍內含有BPDA殘基及TAHQ殘基。當BPDA殘基及TAHQ殘基的合計未滿30莫耳份時,聚合物的有序結構的形成變得不充分,耐吸濕性降低,或者介電損耗正切的減少變得不充分,若超過60莫耳份,則有面內方向的平均熱膨脹係數增加或耐熱性降低的擔憂。
另外,自均苯四甲酸二酐衍生的四羧酸殘基(以下,也稱為“PMDA殘基”)及自2,3,6,7-萘四羧酸二酐衍生的四羧酸殘基(以下,也稱為“NTCDA殘基”)由於具有剛直性,因此是提高面內取向性、將面內方向的平均熱膨脹係數抑制得低並且承擔控制玻璃化轉變溫度的作用的殘基。另一方面,PMDA殘基由於分子量小,因此若其量變得過多,則聚合物的醯亞胺基濃度變高,極性基增加而吸濕性變大,因分子鏈內部的水分的影響而介電損耗正切增加。另外,NTCDA殘基存在因剛直性高的萘骨架而膜容易變脆且使彈性係數增大的傾向。
因此,構成非熱塑性聚醯亞胺層的非熱塑性聚醯亞胺相對於全部四羧酸殘基的100莫耳份而宜在合計優選為40莫耳份以上且70莫耳份以下的範圍內、更優選為50莫耳份以上且60莫耳份以下的範圍內、進而優選為50莫耳份以上且55莫耳份以下的範圍內含有PMDA殘基及NTCDA殘基。當PMDA殘基及NTCDA殘基的合計未滿40莫耳份時,有面內方向的平均熱膨脹係數增加或耐熱性降低的擔憂,若超過70莫耳份,則有聚合物的醯亞胺基濃度變高,極性基增加而低吸濕性受損,介電損耗正切增加的擔憂;或者膜變脆而膜的自支持性降低的擔憂。
另外,宜為,BPDA殘基及TAHQ殘基的至少一種以及PMDA殘基及NTCDA殘基的至少一種的合計相對於全部四羧酸殘基的100莫耳份而為80莫耳份以上、優選為90莫耳份以上。
另外,宜為,將BPDA殘基及TAHQ殘基的至少一種、與PMDA殘基及NTCDA殘基的至少一種的莫耳比{(BPDA殘基+TAHQ殘基)/(PMDA殘基+NTCDA殘基)}設為0.4以上且1.5以下的範圍內、優選為0.6以上且1.3以下的範圍內、更優選為0.8以上且1.2以下的範圍內,來控制面內方向的平均熱膨脹係數與聚合物的有序結構的形成。
PMDA及NTCDA由於具有剛直骨架,因此與其他一般的酸酐成分相比,能夠控制聚醯亞胺中的分子的面內取向性,且具有抑制面內方向的平均熱膨脹係數與提高玻璃化轉變溫度(Tg)的效果。另外,與PMDA相比,BPDA及TAHQ的分子量更大,因此由於投入比率的增加而醯亞胺基濃度降低,由此對於介電損耗正切的降低或吸濕率的降低具有效果。另一方面,若BPDA及TAHQ的投入比率增加,則聚醯亞胺中的分子的面內取向性降低,而導致面內方向的平均熱膨脹係數的增加。進而,分子內的有序結構的形成得到推進,霧度值增加。就此種觀點而言,宜為PMDA及NTCDA的合計投入量相對於原料的全部酸酐成分的100莫耳份而為40莫耳份~70莫耳份的範圍內、優選為50莫耳份~60莫耳份的範圍內、更優選為50莫耳份~55莫耳份的範圍內。若PMDA及NTCDA的合計投入量相對於原料的全部酸酐成分的100莫耳份而未滿40莫耳份,則分子的面內取向性降低,難以將面內方向的平均熱膨脹係數抑制得低,另外,由Tg的降低引起的加熱時的膜的耐熱性或尺寸穩定性降低。另一方面,若PMDA及NTCDA的合計投入量超過70莫耳份,則存在因醯亞胺基濃度的增加而吸濕率劣化或使彈性係數增大的傾向。
另外,BPDA及TAHQ對於由分子運動的抑制或醯亞胺基濃度的降低引起的低介電損耗正切化、吸濕率降低具有效果,但會使作為醯亞胺化後的聚醯亞胺膜的面內方向的平均熱膨脹係數增大。就此種觀點而言,宜為,BPDA及TAHQ的合計投入量相對於原料的全部酸酐成分的100莫耳份而為30莫耳份~60莫耳份的範圍內、優選為40莫耳份~50莫耳份的範圍內、更優選為40莫耳份~45莫耳份的範圍內。
作為構成非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的非熱塑性聚醯亞胺中包含的所述BPDA殘基、TAHQ殘基、PMDA殘基、NTCDA殘基以外的四羧酸殘基,例如可列舉自3,3',4,4'-二苯基碸四羧酸二酐、4,4'-氧基二鄰苯二甲酸酐、2,3',3,4'-聯苯四羧酸二酐、2,2',3,3'-二苯甲酮四羧酸二酐、2,3,3',4'-二苯甲酮四羧酸二酐或3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、2,3',3,4'-二苯基醚四羧酸二酐、雙(2,3-二羧基苯基)醚二酐、3,3'',4,4''-對三聯苯四羧酸二酐、2,3,3'',4''-對三聯苯四羧酸二酐或2,2'',3,3''-對三聯苯四羧酸二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)-丙烷二酐或2,2-雙(3,4-二羧基苯基)-丙烷二酐、雙(2,3-二羧基苯基)甲烷二酐或雙(3,4-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(2,3-二羧基苯基)碸二酐或雙(3,4-二羧基苯基)碸二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐或1,1-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,2,7,8-菲-四羧酸二酐、1,2,6,7-菲-四羧酸二酐或1,2,9,10-菲-四羧酸二酐、2,3,6,7-蒽四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)四氟丙烷二酐、2,3,5,6-環己烷二酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、4,8-二甲基-1,2,3,5,6,7-六氫萘-1,2,5,6-四羧酸二酐、2,6-二氯萘-1,4,5,8-四羧酸二酐或2,7-二氯萘-1,4,5,8-四羧酸二酐、2,3,6,7-(或1,4,5,8-)四氯萘-1,4,5,8-(或2,3,6,7-)四羧酸二酐、2,3,8,9-苝-四羧酸二酐、3,4,9,10-苝-四羧酸二酐、4,5,10,11-苝-四羧酸二酐或5,6,11,12-苝-四羧酸二酐、環戊烷-1,2,3,4-四羧酸二酐、吡嗪-2,3,5,6-四羧酸二酐、吡咯烷-2,3,4,5-四羧酸二酐、噻吩-2,3,4,5-四羧酸二酐、4,4'-雙(2,3-二羧基苯氧基)二苯基甲烷二酐、乙二醇雙偏苯三酸酐等芳香族四羧酸二酐衍生的四羧酸殘基。
(二胺殘基)
作為構成非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的非熱塑性聚醯亞胺中包含的二胺殘基,優選為自通式(A1)所表示的二胺化合物衍生的二胺殘基。
[化1]
在式(A1)中,連結基Z表示單鍵或-COO-,Y獨立地表示可經鹵素原子或苯基取代的碳數1~3的一價烴基、或者碳數1~3的烷氧基、或者碳數1~3的全氟烷基、或者烯基,n表示0~2的整數,p及q獨立地表示0~4的整數。此處,所謂“獨立地”,是指在所述式(A1)中多個取代基Y、以及整數p、整數q可相同也可不同。此外,在所述式(A1)中,末端的兩個氨基中的氫原子可經取代,例如也可為-NR
2R
3(此處,R
2、R
3獨立地是指烷基等任意的取代基)。
通式(A1)所表示的二胺化合物(以下,有時記作“二胺(A1)”)為具有一個乃至三個苯環的芳香族二胺。二胺(A1)由於具有剛直結構,因此具有對聚合物整體賦予有序結構的作用。因此,可獲得透氣性低、低吸濕性的聚醯亞胺,可減少分子鏈內部的水分,因此可降低介電損耗正切。此處,作為連結基Z,優選為單鍵。
作為二胺(A1),例如可列舉:1,4-二氨基苯(p-PDA(p-phenylenediamine);對苯二胺)、2,2'-二甲基-4,4'-二氨基聯苯(2,2'-dimethyl-4,4'-diamino biphenyl,m-TB)、2,2'-正丙基-4,4'-二氨基聯苯(2,2'-n-propyl-4,4'-diamino biphenyl,m-NPB)、4-氨基苯基-4'-氨基苯甲酸酯(4-amino phenyl-4'-amino benzoate,APAB)等。
構成非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的非熱塑性聚醯亞胺宜為,相對於全部二胺殘基的100莫耳份而含有優選為80莫耳份以上、更優選為85莫耳份以上的自二胺(A1)衍生的二胺殘基。通過以所述範圍內的量使用二胺(A1),並利用源自單體的剛直結構而容易在聚合物整體中形成有序結構,容易獲得透氣性低、低吸濕性、且低介電損耗正切的非熱塑性聚醯亞胺。
另外,在相對於非熱塑性聚醯亞胺中的全部二胺殘基的100莫耳份而自二胺(A1)衍生的二胺殘基為80莫耳份以上且85莫耳份以下的範圍內的情況下,就為更剛直且面內取向性優異的結構的觀點而言,作為二胺(A1),優選為使用1,4-二氨基苯。
作為構成非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的非熱塑性聚醯亞胺中包含的其他二胺殘基,例如可列舉:自2,2-雙-[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷、雙[4-(3-氨基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(3-氨基苯氧基)]聯苯、雙[1-(3-氨基苯氧基)]聯苯、雙[4-(3-氨基苯氧基)苯基]甲烷、雙[4-(3-氨基苯氧基)苯基]醚、雙[4-(3-氨基苯氧基)]二苯甲酮、9,9-雙[4-(3-氨基苯氧基)苯基]芴、2,2-雙-[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙-[4-(3-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基聯苯、4,4'-亞甲基二-鄰甲苯胺、4,4'-亞甲基二-2,6-二甲苯胺、4,4'-亞甲基-2,6-二乙基苯胺、3,3'-二氨基二苯基乙烷、3,3'-二氨基聯苯、3,3'-二甲氧基聯苯胺、3,3''-二氨基-對三聯苯、4,4'-[1,4-亞苯基雙(1-甲基亞乙基)]雙苯胺、4,4'-[1,3-亞苯基雙(1-甲基亞乙基)]雙苯胺、雙(對氨基環己基)甲烷、雙(對-β-氨基-叔丁基苯基)醚、雙(對-β-甲基-δ-氨基戊基)苯、對-雙(2-甲基-4-氨基戊基)苯、對-雙(1,1-二甲基-5-氨基戊基)苯、1,5-二氨基萘、2,6-二氨基萘、2,4-雙(β-氨基-叔丁基)甲苯、2,4-二氨基甲苯、間二甲苯-2,5-二胺、對二甲苯-2,5-二胺、間二甲苯二胺、對二甲苯二胺、2,6-二氨基吡啶、2,5-二氨基吡啶、2,5-二氨基-1,3,4-噁二唑、呱嗪、2'-甲氧基-4,4'-二氨基苯甲醯苯胺、4,4'-二氨基苯甲醯苯胺、1,3-雙[2-(4-氨基苯基)-2-丙基]苯、6-氨基-2-(4-氨基苯氧基)苯並噁唑等芳香族二胺化合物衍生的二胺殘基;自二聚物酸的兩個末端羧酸基被取代為一級氨基甲基或氨基而成的二聚物酸型二胺等脂肪族二胺化合物衍生的二胺殘基。
此外,通過將非熱塑性聚醯亞胺中包含的四羧酸殘基及二胺殘基均設為芳香族基,可提高高溫環境下的尺寸精度,因此優選。
非熱塑性聚醯亞胺可通過使所述四羧酸二酐與二胺化合物在溶媒中反應,生成聚醯胺酸後使其加熱閉環來製造。例如,通過使四羧酸二酐與二胺化合物以大致等莫耳溶解於有機溶媒中,在0℃~100℃的範圍內的溫度下攪拌30分鐘~24小時進行聚合反應,獲得作為聚醯亞胺的前體的聚醯胺酸。在反應時,以要生成的前體在有機溶媒中成為5重量%~50重量%的範圍內、優選為成為10重量%~40重量%的範圍內的方式溶解反應成分。作為聚合反應中使用的有機溶媒,例如可列舉:N,N-二甲基甲醯胺(N,N-dimethylformamide,DMF)、N,N-二甲基乙醯胺(N,N-dimethyl acetamide,DMAc)、N,N-二乙基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)、2-丁酮、二甲基亞碸(dimethylsulfoxide,DMSO)、六甲基磷醯胺、N-甲基己內醯胺、硫酸二甲酯、環己酮、二噁烷、四氫呋喃、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、甲酚等。也可將這些溶媒並用兩種以上來使用,也能夠進而並用二甲苯、甲苯之類的芳香族烴。另外,作為此種有機溶媒的使用量,並無特別限制,優選為調整為通過聚合反應而獲得的聚醯胺酸溶液的濃度成為5重量%~50重量%左右的使用量來使用。
所合成的聚醯胺酸通常有利地用作反應溶媒溶液,但視需要可進行濃縮、稀釋或者置換為其他有機溶媒。另外,聚醯胺酸一般而言溶媒可溶性優異,因此可有利地使用。聚醯胺酸的溶液的黏度優選為500 cps~100,000 cps的範圍內。若偏離所述範圍,則例如在利用塗布機等進行塗敷作業時,膜容易產生厚度不均、條紋等不良。
使聚醯胺酸進行醯亞胺化而形成非熱塑性聚醯亞胺的方法並無特別限制,例如可優選地採用如下的熱處理:在所述溶媒中,在80℃~400℃的範圍內的溫度條件下歷時1小時~24小時進行加熱。
非熱塑性聚醯亞胺的重量平均分子量例如優選為10,000~400,000的範圍內,更優選為50,000~350,000的範圍內。若重量平均分子量未滿10,000,則有膜的強度降低而容易脆化的傾向。另一方面,若重量平均分子量超過400,000,則有黏度過度增加,在塗敷作業時容易產生膜厚度不均、條紋等不良的傾向。
就耐熱性的觀點而言,非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的玻璃化轉變溫度(Tg)優選為280℃以上,進而更優選為300℃以上。
另外,就抑制翹曲的觀點而言,與非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的厚度方向正交的面內方向的自250℃至100℃的平均熱膨脹係數宜為,處於1 ppm/K以上且30 ppm/K以下的範圍內,優選為處於1 ppm/K以上且25 ppm/K以下的範圍內,更優選為處於15 ppm/K以上且25 ppm/K以下的範圍內。
另外,在用於非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的非熱塑性聚醯亞胺中,可適宜調配例如增塑劑、環氧樹脂等其他硬化樹脂成分、硬化劑、硬化促進劑、偶合劑、填充劑、阻燃劑等作為任意成分。
熱塑性聚醯亞胺:
用於熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B的聚醯亞胺優選為使包含芳香族四羧酸酐成分的酸酐成分與脂肪族二胺和/或芳香族二胺反應而獲得的熱塑性聚醯亞胺。作為酸酐及二胺,可使用一般用於熱塑性聚醯亞胺的合成的單體,但就將熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B的儲存彈性係數控制為適當的範圍的方面而言,優選為以下例示的單體。通過選定酸酐及二胺的種類、或使用兩種以上的酸酐或二胺時的各自的莫耳比,可控制熱膨脹性、接著性、儲存彈性係數、玻璃化轉變溫度等。另外,就改善介電特性的觀點而言,作為用於熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B的聚醯亞胺,也優選為使用用於形成接著層AD的接著性聚醯亞胺。
構成熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B的熱塑性聚醯亞胺包含四羧酸殘基及二胺殘基,優選為包含自芳香族四羧酸二酐衍生的芳香族四羧酸殘基及自芳香族二胺衍生的芳香族二胺殘基。
(四羧酸殘基)
作為構成熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B的熱塑性聚醯亞胺中使用的四羧酸殘基,可使用與作為構成所述非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的非熱塑性聚醯亞胺中的四羧酸殘基而例示的基相同的基。
(二胺殘基)
作為構成熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B的熱塑性聚醯亞胺中包含的二胺殘基,優選為自通式(B1)~通式(B7)所表示的二胺化合物衍生的二胺殘基。
[化2]
在式(B1)~式(B7)中,R
1獨立地表示碳數1~6的一價烴基或烷氧基,連結基A獨立地表示選自-O-、-S-、-CO-、-SO-、-SO
2-、-COO-、-CH
2-、-C(CH
3)
2-、-NH-或-CONH-中的二價基,n
1獨立地表示0~4的整數。其中,自式(B3)中除去與式(B2)重複的部分,自式(B5)中除去與式(B4)重複的部分。此處,所謂“獨立地”,是指在所述式(B1)~式(B7)內的一個或兩個以上中多個連結基A、多個R
1或多個n
1可相同也可不同。此外,在所述式(B1)~式(B7)中,末端的兩個氨基中的氫原子可經取代,例如也可為-NR
2R
3(此處,R
2、R
3獨立地是指烷基等任意的取代基)。
式(B1)所表示的二胺(以下,有時記作“二胺(B1)”)為具有兩個苯環的芳香族二胺。認為所述二胺(B1)通過直接鍵結於至少一個苯環上的氨基與二價連結基A處於間位,聚醯亞胺分子鏈所具有的自由度增加且具有高彎曲性,有助於聚醯亞胺分子鏈的柔軟性的提高。因此,通過使用二胺(B1),聚醯亞胺的熱塑性提高。此處,作為連結基A,優選為-O-、-CH
2-、-C(CH
3)
2-、-CO-、-SO
2-、-S-、-COO-。
作為二胺(B1),例如可列舉:3,3'-二氨基二苯基甲烷、3,3'-二氨基二苯基丙烷、3,3'-二氨基二苯基硫醚、3,3'-二氨基二苯基碸、3,3'-二氨基二苯基醚、3,4'-二氨基二苯基醚、3,4'-二氨基二苯基甲烷、3,4'-二氨基二苯基丙烷、3,4'-二氨基二苯基硫醚、3,3'-二氨基二苯甲酮、(3,3'-雙氨基)二苯基胺等。
式(B2)所表示的二胺(以下,有時記作“二胺(B2)”)為具有三個苯環的芳香族二胺。認為所述二胺(B2)通過直接鍵結於至少一個苯環上的氨基與二價連結基A處於間位,聚醯亞胺分子鏈所具有的自由度增加且具有高彎曲性,有助於聚醯亞胺分子鏈的柔軟性的提高。因此,通過使用二胺(B2),聚醯亞胺的熱塑性提高。此處,作為連結基A,優選為-O-。
作為二胺(B2),例如可列舉:1,4-雙(3-氨基苯氧基)苯、3-[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]苯胺、3-[3-(4-氨基苯氧基)苯氧基]苯胺等。
式(B3)所表示的二胺(以下,有時記作“二胺(B3)”)為具有三個苯環的芳香族二胺。認為所述二胺(B3)通過直接鍵結於一個苯環上的兩個二價連結基A彼此處於間位,聚醯亞胺分子鏈所具有的自由度增加且具有高彎曲性,有助於聚醯亞胺分子鏈的柔軟性的提高。因此,通過使用二胺(B3),聚醯亞胺的熱塑性提高。此處,作為連結基A,優選為-O-。
作為二胺(B3),例如可列舉:1,3-雙(4-氨基苯氧基)苯(1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene,TPE-R)、1,3-雙(3-氨基苯氧基)苯(1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene,APB)、4,4'-[2-甲基-(1,3-亞苯基)雙氧基]雙苯胺、4,4'-[4-甲基-(1,3-亞苯基)雙氧基]雙苯胺、4,4'-[5-甲基-(1,3-亞苯基)雙氧基]雙苯胺等。
式(B4)所表示的二胺(以下,有時記作“二胺(B4)”)為具有四個苯環的芳香族二胺。認為所述二胺(B4)通過直接鍵結於至少一個苯環上的氨基與二價連結基A處於間位,而具有高彎曲性,有助於聚醯亞胺分子鏈的柔軟性的提高。因此,通過使用二胺(B4),聚醯亞胺的熱塑性提高。此處,作為連結基A,優選為-O-、-CH
2-、-C(CH
3)
2-、-SO
2-、-CO-、-CONH-。
作為二胺(B4),可列舉:雙[4-(3-氨基苯氧基)苯基]甲烷、雙[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷、雙[4-(3-氨基苯氧基)苯基]醚、雙[4-(3-氨基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(3-氨基苯氧基)]二苯甲酮、雙[4,4'-(3-氨基苯氧基)]苯甲醯苯胺等。
式(B5)所表示的二胺(以下,有時記作“二胺(B5)”)為具有四個苯環的芳香族二胺。認為所述二胺(B5)通過直接鍵結於至少一個苯環上的兩個二價連結基A彼此處於間位,聚醯亞胺分子鏈所具有的自由度增加且具有高彎曲性,有助於聚醯亞胺分子鏈的柔軟性的提高。因此,通過使用二胺(B5),聚醯亞胺的熱塑性提高。此處,作為連結基A,優選為-O-。
作為二胺(B5),可列舉4-[3-[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]苯氧基]苯胺、4,4'-[氧基雙(3,1-亞苯氧基)]雙苯胺等。
式(B6)所表示的二胺(以下,有時記作“二胺(B6)”)為具有四個苯環的芳香族二胺。認為所述二胺(B6)通過具有至少兩個醚鍵而具有高彎曲性,有助於聚醯亞胺分子鏈的柔軟性的提高。因此,通過使用二胺(B6),聚醯亞胺的熱塑性提高。此處,作為連結基A,優選為-C(CH
3)
2-、-O-、-SO
2-、-CO-。
作為二胺(B6),例如可列舉:2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane,BAPP)、雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]醚(bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]ether,BAPE)、雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]碸(bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]sulfone,BAPS)、雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]酮(bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]ketone,BAPK)等。
式(B7)所表示的二胺(以下,有時記作“二胺(B7)”)為具有四個苯環的芳香族二胺。所述二胺(B7)在二苯基骨架的兩側分別具有彎曲性高的二價連結基A,因此認為有助於聚醯亞胺分子鏈的柔軟性的提高。因此,通過使用二胺(B7),聚醯亞胺的熱塑性提高。此處,作為連結基A,優選為-O-。
作為二胺(B7),例如可列舉雙[4-(3-氨基苯氧基)]聯苯、雙[4-(4-氨基苯氧基)]聯苯等。
構成熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B的熱塑性聚醯亞胺宜為,相對於全部二胺殘基的100莫耳份而在60莫耳份以上、優選為60莫耳份以上且99莫耳份以下的範圍內、更優選為70莫耳份以上且95莫耳份以下的範圍內含有自選自二胺(B1)~二胺(B7)中的至少一種二胺化合物衍生的二胺殘基。二胺(B1)~二胺(B7)由於含有具有彎曲性的分子結構,因此通過以所述範圍內的量使用選自這些中的至少一種二胺化合物,可提高聚醯亞胺分子鏈的柔軟性,且可賦予熱塑性。若原料中的二胺(B1)~二胺(B7)的合計量相對於全部二胺成分的100莫耳份而未滿60莫耳份,則因聚醯亞胺樹脂的柔軟性不足而無法獲得充分的熱塑性。
另外,作為構成熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B的熱塑性聚醯亞胺中包含的二胺殘基,也優選為自所述通式(A1)所表示的二胺化合物衍生的二胺殘基。關於式(A1)所表示的二胺化合物[二胺(A1)],如在非熱塑性聚醯亞胺的說明中敘述那樣。二胺(A1)具有剛直結構,且具有對聚合物整體賦予有序結構的作用,因此可通過抑制分子的運動而使介電損耗正切或吸濕性降低。進而,通過用作熱塑性聚醯亞胺的原料,可獲得透氣性低、長期耐熱接著性優異的聚醯亞胺。
構成熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B的熱塑性聚醯亞胺可相對於全部二胺殘基的100莫耳份而在優選為1莫耳份以上且40莫耳份以下的範圍內、更優選為5莫耳份以上且30莫耳份以下的範圍內含有自二胺(A1)衍生的二胺殘基。通過以所述範圍內的量使用二胺(A1),並利用源自單體的剛直結構而在聚合物整體中形成有序結構,因此可獲得為熱塑性且透氣性及吸濕性低、長期耐熱接著性優異的聚醯亞胺。
構成熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B的熱塑性聚醯亞胺可在不損害發明的效果的範圍內包含自二胺(A1)、二胺(B1)~二胺(B7)以外的二胺化合物衍生的二胺殘基。
通過在熱塑性聚醯亞胺中選定所述四羧酸殘基及二胺殘基的種類、或者應用兩種以上的四羧酸殘基或二胺殘基時的各自的莫耳比,可控制熱膨脹係數、拉伸彈性係數、玻璃化轉變溫度等。另外,在熱塑性聚醯亞胺中具有多個聚醯亞胺的結構單元的情況下,可以嵌段的形式存在,也可無規地存在,但優選為無規地存在。
此外,通過將熱塑性聚醯亞胺中包含的四羧酸殘基及二胺殘基均設為芳香族基,可提高高溫環境下的尺寸精度。
關於熱塑性聚醯亞胺及其前體的合成,可與非熱塑性聚醯亞胺同樣地進行。
熱塑性聚醯亞胺的重量平均分子量例如優選為10,000~400,000的範圍內,更優選為50,000~350,000的範圍內。若重量平均分子量未滿10,000,則存在膜的強度降低而容易脆化的傾向。另一方面,若重量平均分子量超過400,000,則存在黏度過度增加而在塗敷作業時容易產生膜厚度不均、條紋等不良的傾向。
熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B中,就表現出與金屬箔或其他絕緣層材料的接著性的觀點而言,玻璃化轉變溫度(Tg)優選為150℃以上且未滿300℃的範圍內,進而更優選為200℃~290℃,最優選為200℃~280℃。
另外,就抑制翹曲的觀點而言,熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B宜為,與厚度方向正交的面內方向的自250℃至100℃的平均熱膨脹係數為30 ppm/K以上,優選為處於30 ppm/K以上且100 ppm/K以下的範圍內,更優選為處於30 ppm/K以上且80 ppm/K以下的範圍內。
另外,在用於熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B的樹脂中,除調配聚醯亞胺以外,還可適宜調配例如增塑劑、環氧樹脂等其他硬化樹脂成分、硬化劑、硬化促進劑、無機填料、偶合劑、填充劑、阻燃劑等作為任意成分。
<接著層>
接著層AD的材質例如優選為熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂,例如可列舉:聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、環氧樹脂、苯氧基樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨基甲酸酯樹脂、苯乙烯樹脂、聚酯樹脂、酚醛樹脂、聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、矽酮樹脂、聚醚酮樹脂、聚乙烯基醇樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、苯乙烯-馬來醯亞胺共聚體、馬來醯亞胺-乙烯基化合物共聚體、或(甲基)丙烯酸共聚體、苯並噁嗪樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂及氰酸酯樹脂等樹脂。
在接著層AD為熱硬化性樹脂的情況下,可含有有機過氧化物、硬化劑、硬化促進劑等,視需要可並用硬化劑與硬化促進劑、或者催化劑與助催化劑。
接著層AD優選為使用除具有接著性以外,例如還具有低介電損耗正切等所期望的特性的接著層。例如在應用於電路基板的情況下,為了抑制介電損耗的劣化,接著層AD宜為,10 GHz下的介電損耗正切優選為0.004以下,更優選為0.0005以上且0.004以下的範圍內,進而優選為0.001以上且0.0035以下的範圍內。由此,在應用於傳輸10 GHz以上的高頻信號的電路基板等時,能夠降低傳輸損耗。若接著層AD的10 GHz下的介電損耗正切超過0.004,則在應用於電路基板時,容易在高頻信號的傳輸路徑上產生電信號的損失等不良情況。此外,接著層AD的10 GHz下的介電損耗正切的下限值並無特別限制。
另外,例如在應用於電路基板的情況下,為了確保阻抗匹配性,接著層AD優選為10 GHz下的介電常數為4.0以下。若接著層AD的10 GHz下的介電常數超過4.0,則在應用於電路基板時,會導致接著層AD的介電損耗的劣化,容易在高頻信號的傳輸路徑上產生電信號的損失等不良情況。
接著層AD優選為滿足下述的條件(i)~條件(iii);
(i)50℃下的儲存彈性係數為1800 MPa以下;
(ii)180℃至260℃的溫度區域內的儲存彈性係數的最大值為800 MPa以下;
(iii)玻璃化轉變溫度(Tg)為180℃以下。
即,接著層AD優選為50℃下的儲存彈性係數為1800 MPa以下,更優選為1000 MPa以下,進而優選為100 MPa以下,最優選為50 MPa以下。
另外,接著層AD優選為在180℃至260℃的溫度區域的儲存彈性係數的最大值為800 MPa以下,更優選為500 MPa以下,進而優選為100 MPa以下,最優選為10 MPa以下。另外,接著層AD更優選為在150℃至260℃的溫度區域的儲存彈性係數的最大值為800 MPa以下,進而優選為在125℃至260℃的溫度區域的儲存彈性係數的最大值為800 MPa以下,最優選為在100℃至260℃的溫度區域的儲存彈性係數的最大值為800 MPa以下。通過設為此種儲存彈性係數,可在低溫或高溫下反復暴露的環境下抑制由熱膨脹收縮引起的應力產生,並且能夠在180℃以下進行熱壓接,可保證密接性,從而抑制電路加工後的尺寸變化。
進而,就低溫下的熱壓接性的觀點而言,接著層AD宜為,玻璃化轉變溫度(Tg)優選為180℃以下,更優選為150℃以下,進而優選為125℃以下,進而更優選為100℃以下,最優選為50℃以下。
接著層AD中與厚度方向正交的面內方向的自250℃至100℃的平均熱膨脹係數可超過30 ppm/K。由於接著層AD的彈性低,因此即便面內方向的平均熱膨脹係數超過30 ppm/K,也可緩和層疊時產生的內部應力。
作為構成接著層AD的樹脂的優選的例子,可列舉具有接著性的熱塑性聚醯亞胺(以下,有時記作“接著性聚醯亞胺”)。接著性聚醯亞胺含有自四羧酸酐衍生的四羧酸殘基及自二胺化合物衍生的二胺殘基。
(四羧酸殘基)
接著性聚醯亞胺可無特別限制地包含自一般在熱塑性聚醯亞胺中所使用的四羧酸酐衍生的四羧酸殘基,但優選為相對於全部四羧酸殘基的100莫耳份,含有合計90莫耳份以上的自下述通式(1)所表示的四羧酸酐衍生的四羧酸殘基(以下,有時記作“四羧酸殘基(1)”)。通過相對於全部四羧酸殘基的100莫耳份而含有合計90莫耳份以上的四羧酸殘基(1),容易實現接著性聚醯亞胺的柔軟性與耐熱性的兼顧而優選。當四羧酸殘基(1)的合計未滿90莫耳份時,有接著性聚醯亞胺的溶劑溶解性降低的傾向。
[化3]
通式(1)中,X表示單鍵、或選自下式的二價基。
[化4]
在所述式中,Z表示-C
6H
4-、-(CH
2)n-或-CH
2-CH(-O-C(=O)-CH
3)-CH
2-,n表示1~20的整數。
作為用於衍生四羧酸殘基(1)的四羧酸二酐,例如可列舉:3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic dianhydride,BPDA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(3,3',4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride,BTDA)、3,3',4,4'-二苯基碸四羧酸二酐(3,3',4,4'-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride,DSDA)、4,4'-氧基二鄰苯二甲酸酐(4,4'-oxydiphthalic dianhydride,ODPA)、4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐(4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride,6FDA)、2,2-雙〔4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基〕丙烷二酐(2,2-bis〔4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl〕propane dianhydride,BPADA)、對亞苯基雙(偏苯三甲酸單酯酸酐)(p-phenylene bis(trimellitic acid monoester anhydride),TAHQ)、乙二醇雙偏苯三酸酐(ethylene glycol bistrimellitic anhydride,TMEG)等。
接著性聚醯亞胺可在不損害發明的效果的範圍內,含有自所述通式(1)所表示的四羧酸酐以外的酸酐衍生的四羧酸殘基。作為此種四羧酸殘基,並無特別限制,例如可列舉自均苯四甲酸二酐、1,4-亞苯基雙(偏苯三甲酸單酯)二酐、2,3',3,4'-聯苯四羧酸二酐、2,2',3,3'-二苯甲酮四羧酸二酐或2,3,3',4'-二苯甲酮四羧酸二酐、2,3',3,4'-二苯基醚四羧酸二酐、雙(2,3-二羧基苯基)醚二酐、3,3'',4,4''-對三聯苯四羧酸二酐、2,3,3'',4''-對三聯苯四羧酸二酐或2,2'',3,3''-對三聯苯四羧酸二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)-丙烷二酐或2,2-雙(3,4-二羧基苯基)-丙烷二酐、雙(2,3-二羧基苯基)甲烷二酐或雙(3,4-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(2,3-二羧基苯基)碸二酐或雙(3,4-二羧基苯基)碸二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐或1,1-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,2,7,8-菲-四羧酸二酐、1,2,6,7-菲-四羧酸二酐或1,2,9,10-菲-四羧酸二酐、2,3,6,7-蒽四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)四氟丙烷二酐、2,3,5,6-環己烷二酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、4,8-二甲基-1,2,3,5,6,7-六氫萘-1,2,5,6-四羧酸二酐、2,6-二氯萘-1,4,5,8-四羧酸二酐或2,7-二氯萘-1,4,5,8-四羧酸二酐、2,3,6,7-(或1,4,5,8-)四氯萘-1,4,5,8-(或2,3,6,7-)四羧酸二酐、2,3,8,9-苝-四羧酸二酐、3,4,9,10-苝-四羧酸二酐、4,5,10,11-苝-四羧酸二酐或5,6,11,12-苝-四羧酸二酐、環戊烷-1,2,3,4-四羧酸二酐、吡嗪-2,3,5,6-四羧酸二酐、吡咯烷-2,3,4,5-四羧酸二酐、噻吩-2,3,4,5-四羧酸二酐、4,4'-雙(2,3-二羧基苯氧基)二苯基甲烷二酐等芳香族四羧酸二酐衍生的四羧酸殘基。
(二胺殘基)
接著性聚醯亞胺宜為,相對於全部二胺殘基的100莫耳份,含有20莫耳份以上、優選為40莫耳份以上、更優選為60莫耳份以上的以二聚物酸的兩個末端羧酸基經取代為一級氨基甲基或氨基而成的二聚物二胺為主要成分的二聚物二胺組合物來源的二胺殘基(以下,有時記作“二聚物酸型二胺殘基”)。通過以所述的量含有二聚物酸型二胺殘基,可改善接著層AD的介電特性,並且可通過接著層AD的玻璃化轉變溫度的低溫化(低Tg化)來改善熱壓接特性及通過低彈性係數化來緩和內部應力。若相對於全部二胺殘基的100莫耳份,二聚物酸型二胺殘基未滿20莫耳份,則作為介隔於第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B之間的接著層AD,有時無法獲得充分的接著性,另外,由於高熱膨脹性的接著層AD的彈性係數變高,有尺寸穩定性受損的擔憂。
此處,二聚物二胺組合物是含有下述的(a)成分作為主要成分,且可含有(b)成分及(c)成分的混合物,是(b)成分及(c)成分的量得到控制的精製物。
(a)二聚物二胺
(b)將處於碳數10~40的範圍內的一元酸化合物的末端羧酸基取代為一級氨基甲基或氨基而獲得的單胺化合物
(c)將具有處於碳數41~80的範圍內的烴基的多元酸化合物的末端羧酸基取代為一級氨基甲基或氨基而獲得的胺化合物(其中,所述二聚物二胺除外)
所謂作為(a)成分的二聚物二胺,是指二聚物酸的兩個末端羧酸基(-COOH)取代為一級氨基甲基(-CH
2-NH
2)或氨基(-NH
2)而成的二胺。二聚物酸為通過不飽和脂肪酸的分子間聚合反應而獲得的已知的二元酸,其工業製造工藝在業界已大致標準化,且可利用黏土催化劑等對碳數為11~22的不飽和脂肪酸進行二聚化而獲得。關於工業上獲得的二聚物酸,主要成分為通過對油酸或亞油酸、亞麻酸等碳數18的不飽和脂肪酸進行二聚化而獲得的碳數36的二元酸,根據精製的程度而含有任意量的單體酸(碳數18)、三聚物酸(碳數54)、碳數20~54的其他聚合脂肪酸。另外,在二聚物化反應後殘存雙鍵,但本發明中,二聚物酸中也包含進而進行氫化反應而使不飽和度降低的化合物。作為(a)成分的二聚物二胺可定義為將處於碳數18~54的範圍內、優選為22~44的範圍內的二元酸化合物的末端羧酸基取代為一級氨基甲基或氨基而獲得的二胺化合物。
作為二聚物二胺的特徵,可賦予源自二聚物酸的骨架的特性。即,二聚物二胺為分子量約560~620的大分子的脂肪族,因此可增大分子的莫耳體積,並相對減少聚醯亞胺的極性基。認為此種二聚物二胺的特徵有助於抑制聚醯亞胺的耐熱性的降低,並且減小相對介電常數與介電損耗正切而提高介電特性。另外,由於包含兩個自由移動的碳數7~9的疏水鏈、與具有接近碳數18的長度的兩個鏈狀脂肪族氨基,因此不僅可對聚醯亞胺提供柔軟性,而且可將聚醯亞胺設為非對稱性化學結構或非平面性化學結構,因此認為可實現聚醯亞胺的低介電常數化。
二聚物二胺組合物宜使用如下二聚物二胺組合物:通過分子蒸餾等精製方法將作為(a)成分的二聚物二胺含量提高至96重量%以上、優選為97重量%以上、更優選為98重量%以上。通過將作為(a)成分的二聚物二胺含量設為96重量%以上,可抑制聚醯亞胺的分子量分佈的擴大。此外,若技術上可行,則以二聚物二胺組合物全部(100重量%)由作為(a)成分的二聚物二胺構成為最優。
另外,以通過凝膠滲透色譜法(gel permeation chromatography,GPC)測定而獲得的色譜圖的面積百分比計,二聚物二胺組合物宜為,(b)成分及(c)成分的合計為4%以下,優選為未滿4%。另外,(b)成分的色譜圖的面積百分比宜為,優選為3%以下,更優選為2%以下,進而優選為1%以下,且(c)成分的色譜圖的面積百分比宜為,優選為2%以下,更優選為1.8%以下,進而優選為1.5%以下。通過設為此種範圍,可抑制聚醯亞胺的分子量的急劇增加,進而可抑制樹脂膜在寬區域的頻率下的介電損耗正切的上升。此外,(b)成分及(c)成分也可不包含於二聚物二胺組合物中。
二聚物二胺組合物能夠利用市售品,例如可列舉日本禾大(Croda Japan)公司製造的普利阿敏(PRIAMINE)1073(商品名)、日本禾大(Croda Japan)公司製造的普利阿敏(PRIAMINE)1074(商品名)、日本禾大(Croda Japan)公司製造的普利阿敏(PRIAMINE)1075(商品名)等。在使用這些市售品的情況下,出於減少二聚物二胺以外的成分的目的,優選為進行精製,例如優選為將二聚物二胺設為96重量%以上。作為精製方法,並無特別限制,優選為蒸餾法或沉澱精製等現有的方法。
另外,接著性聚醯亞胺優選為相對於全部二胺殘基100莫耳份,在合計20莫耳份以上且80莫耳份以下的範圍內含有自選自所述通式(B1)~通式(B7)所表示的二胺化合物中的至少一種二胺化合物衍生的二胺殘基,更優選為在20莫耳份以上且60莫耳份以下的範圍內含有。通式(B1)~通式(B7)所表示的二胺化合物含有具有彎曲性的分子結構,因此通過以所述範圍內的量使用選自它們中的至少一種二胺化合物,可提高聚醯亞胺分子鏈的柔軟性,賦予熱塑性。若自通式(B1)~通式(B7)所表示的二胺化合物衍生的殘基的合計量相對於全部二胺殘基的100莫耳份而超過80莫耳份,則聚醯亞胺的柔軟性不足,另外,Tg上升,因此由熱壓接引起的殘留應力增加,有尺寸穩定性受損的擔憂。
接著性聚醯亞胺可在不損害發明的效果的範圍內,包含所述二聚物酸型二胺殘基及自二胺(B1)~二胺(B7)衍生的二胺殘基以外的二胺殘基。作為此種二胺殘基,可無限制地使用作為熱塑性聚醯亞胺中使用的二胺化合物所一般使用者。
通過在接著性聚醯亞胺中選定所述四羧酸殘基及二胺殘基的種類、或應用兩種以上的四羧酸殘基或二胺殘基時的各自的莫耳比,可控制熱膨脹係數、拉伸彈性係數、玻璃化轉變溫度等。另外,在接著性聚醯亞胺中,在具有多個聚醯亞胺的結構單元的情況下,可以嵌段的形式存在,也可無規存在,但優選為無規存在。
接著性聚醯亞胺的重量平均分子量例如優選為10,000~400,000的範圍內,更優選為20,000~350,000的範圍內。若重量平均分子量未滿10,000,則存在接著層AD的強度降低而容易脆化的傾向。另一方面,若重量平均分子量超過400,000,則存在黏度過度增加而在塗敷作業時容易產生接著層AD的厚度不均、條紋等不良的傾向。
接著性聚醯亞胺最優選為完全醯亞胺化後的結構。其中,聚醯亞胺的一部分也可成為醯胺酸。其醯亞胺化率可通過使用傅立葉轉換紅外分光光度計(市售品:日本分光製造的FT/IR620),並利用一次反射ATR法對聚醯亞胺薄膜的紅外線吸收光譜進行測定,以1015 cm
-1附近的苯環吸收體為基準,根據1780 cm
-1的源自醯亞胺基的C=O伸縮的吸光度來算出。
(交聯形成)
在接著性聚醯亞胺具有酮基的情況下,通過使所述酮基與具有至少兩個一級氨基作為官能基的氨基化合物的氨基反應而形成C=N鍵,從而可形成交聯結構。通過形成交聯結構,可提高接著性聚醯亞胺的耐熱性。作為為了形成具有酮基的接著性聚醯亞胺而優選的四羧酸酐,例如可列舉3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA),作為二胺化合物,例如可列舉4,4'-雙(3-氨基苯氧基)二苯甲酮(4,4'-bis(3-aminophenoxy)benzophenone,BABP)、1,3-雙[4-(3-氨基苯氧基)苯甲醯基]苯(1,3-bis[4-(3-aminophenoxy)benzoyl]benzene,BABB)等芳香族二胺。
作為能夠用於接著性聚醯亞胺的交聯形成的氨基化合物,可例示:二醯肼化合物、芳香族二胺、脂肪族胺等。這些中,優選為二醯肼化合物。二醯肼化合物以外的脂肪族胺即便在室溫下也容易形成交聯結構,清漆的保存穩定性存在擔憂,另一方面,芳香族二胺為了形成交聯結構而需要設為高溫。在使用二醯肼化合物的情況下,可兼顧清漆的保存穩定性與硬化時間的縮短化。作為二醯肼化合物,例如優選為乙二酸二醯肼、丙二酸二醯肼、琥珀酸二醯肼、戊二酸二醯肼、己二酸二醯肼、庚二酸二醯肼、辛二酸二醯肼、壬二酸二醯肼、癸二酸二醯肼、十二烷二酸二醯肼、馬來酸二醯肼、富馬酸二醯肼、二甘醇酸二醯肼、酒石酸二醯肼、蘋果酸二醯肼、鄰苯二甲酸二醯肼、間苯二甲酸二醯肼、對苯二甲酸二醯肼、2,6-萘甲酸二醯肼、4,4-雙苯二醯肼、1,4-萘甲酸二醯肼、2,6-吡啶二酸二醯肼、衣康酸二醯肼等二醯肼化合物。以上的二醯肼化合物可單獨使用,也可將兩種以上混合使用。
關於接著性聚醯亞胺及其前體的合成,可與非熱塑性聚醯亞胺同樣地進行。
在使如以上那樣獲得的接著性聚醯亞胺進行交聯形成的情況下,向包含具有酮基的接著性聚醯亞胺的樹脂溶液中加入所述氨基化合物,使接著性聚醯亞胺中的酮基與氨基化合物的一級氨基進行縮合反應。通過所述縮合反應,樹脂溶液進行硬化而成為硬化物。在所述情況下,關於氨基化合物的添加量,可以一級氨基相對於酮基1莫耳而合計為0.004莫耳~1.5莫耳、優選為0.005莫耳~1.2莫耳、更優選為0.03莫耳~0.9莫耳、最優選為0.04莫耳~0.5莫耳的方式添加氨基化合物。若為一級氨基相對於酮基1莫耳而合計未滿0.004莫耳之類的氨基化合物的添加量,則利用氨基化合物的接著性聚醯亞胺的交聯不充分,因此硬化後的接著層AD中存在難以表現出耐熱性的傾向,若氨基化合物的添加量超過1.5莫耳,則未反應的氨基化合物作為熱塑劑發揮作用,存在使接著層AD的耐熱性降低的傾向。
用以進行交聯形成的縮合反應的條件若為接著性聚醯亞胺中的酮基與氨基化合物的一級氨基進行反應而形成亞胺鍵(C=N鍵)的條件,則並無特別限制。關於加熱縮合的溫度,出於將通過縮合而生成的水放出至系統外、或在接著性聚醯亞胺的合成後繼而進行加熱縮合反應的情況下使所述縮合工序簡化等理由,例如優選為120℃~220℃的範圍內,更優選為140℃~200℃的範圍內。反應時間優選為30分鐘~24小時左右,反應的終點例如可通過使用傅立葉轉換紅外分光光度計(市售品:日本分光製造的FT/IR620)對紅外線吸收光譜進行測定,並利用1670 cm
-1附近的源自聚醯亞胺樹脂中的酮基的吸收峰值減少或消失、及1635 cm
-1附近的源自亞胺基的吸收峰值出現來確認。
接著性聚醯亞胺的酮基與氨基化合物的一級氨基的加熱縮合例如可利用如下方法等進行:(a)緊接著接著性聚醯亞胺的合成(醯亞胺化)而添加氨基化合物並進行加熱的方法;(b)預先投入過量的氨基化合物作為二胺成分,緊接著接著性聚醯亞胺的合成(醯亞胺化),而將不參與醯亞胺化或醯胺化的剩餘的氨基化合物與接著性聚醯亞胺一起加熱的方法;或者(c)將添加有氨基化合物的接著性聚醯亞胺的組合物加工為規定的形狀後(例如在塗布於任意的基材後或形成為膜狀後)進行加熱的方法。
為了對接著性聚醯亞胺賦予耐熱性,在交聯結構的形成中說明了亞胺鍵的形成,但並不限定於此,作為接著性聚醯亞胺的硬化方法,例如也能夠調配環氧樹脂、環氧樹脂硬化劑等進行硬化。
通過使用如以上那樣獲得的接著性聚醯亞胺,接著層AD具有優異的柔軟性與介電特性(低介電常數及低介電損耗正切)。
<層厚>
在覆金屬層疊板100中,金屬層110A、金屬層110B的厚度並無特別限定,例如在使用銅箔等金屬箔的情況下,宜為,優選為35 μm以下,更優選為5 μm~25 μm的範圍內。就生產穩定性及操作性的觀點而言,金屬箔的厚度的下限值優選為設為5 μm。
覆金屬層疊板100中,在將樹脂層疊體101的厚度(即,第一絕緣樹脂層40A與接著層AD及第二絕緣樹脂層40B的合計厚度)設為T1時,所述厚度T1優選為70 μm~500 μm的範圍內,更優選為100 μm~300 μm的範圍內。當厚度T1未滿70 μm時,降低製成電路基板時的傳輸損耗的效果變得不充分,若超過500 μm,則有生產性降低的擔憂。
另外,接著層AD的厚度T2例如優選為處於1 μm~450 μm的範圍內,更優選為10 μm~250 μm的範圍內。若接著層AD的厚度T2不滿所述下限值,則有時產生如下問題:低介電損耗正切化變得不充分,無法獲得充分的介電特性,另外難以獲得與絕緣樹脂層的充分的接著性等。另一方面,若接著層AD的厚度T2超過所述上限值,則有時會產生尺寸穩定性降低等不良情況。
另外,接著層AD的厚度T2相對於厚度T1的比率(T2/T1)優選為0.01~0.96的範圍內,更優選為0.01~0.75的範圍內。當比率(T2/T1)未滿0.01時,低介電損耗正切化變得不充分,有時無法獲得充分的介電特性,若超過0.96,則有時會產生尺寸穩定性降低等不良情況。此處,在將構成樹脂層疊體101的第一絕緣樹脂層40A、第二絕緣樹脂層40B及接著層AD設為後述實施例所示的材質與層結構的情況下,為了適當地控制樹脂層疊體101的厚度方向的平均熱膨脹係數,優選為將比率(T2/T1)設定得小。此時的比率(T2/T1)例如優選為0.01~未滿0.5的範圍內,更優選為0.1~0.45的範圍內,特別是為了實現兼顧樹脂層疊體101整體的低介電損耗正切化與電路加工後的通孔或貫穿孔的鍍敷部位的裂紋抑制,最優選為0.3~0.4的範圍內。
第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B的厚度T3分別優選為例如處於8 μm~50 μm的範圍內,更優選為12 μm~50 μm的範圍內,進而優選為20 μm~50 μm的範圍內,最優選為38 μm~45 μm。若第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B的厚度T3不滿所述下限值,則有時產生覆金屬層疊板100的翹曲等問題。若第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B的厚度T3超過所述上限值,則產生製成電路基板時的傳輸特性降低等不良情況。此外,第一絕緣樹脂層40A與第二絕緣樹脂層40B也可不一定是相同的厚度。
就確保作為基底層的功能且製造時及熱塑性聚醯亞胺塗敷時的搬送性的觀點而言,非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的厚度分別優選為6 μm以上且45 μm以下的範圍內,更優選為9 μm以上且30 μm以下的範圍內。在非熱塑性聚醯亞胺層20A、非熱塑性聚醯亞胺層20B的厚度未滿所述下限值的情況下,電絕緣性或操作性變得不充分,若超過上限值,則生產性降低。
就確保接著功能的觀點而言,熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B的厚度分別優選為1 μm以上且10 μm以下的範圍內,更優選為1 μm以上且5 μm以下的範圍內。在熱塑性聚醯亞胺層10A、熱塑性聚醯亞胺層10B、熱塑性聚醯亞胺層30A、熱塑性聚醯亞胺層30B的厚度未滿所述下限值的情況下,接著性變得不充分,若超過上限值,則有尺寸穩定性劣化的傾向。
[覆金屬層疊板的製造]
覆金屬層疊板100雖省略圖示,但例如可依照以下的方法1、或方法2來製造。此外,對於成為接著層AD的接著性聚醯亞胺,可如所述那樣進行交聯形成。
<方法1>
方法1是如下方法:將成為接著層AD的所述接著性聚醯亞胺或其前體成形為片狀而製成接著片,將所述接著片配置於第一單面覆金屬層疊板(C1)的第一絕緣樹脂層40A與第二單面覆金屬層疊板(C2)的第二絕緣樹脂層40B之間並加以貼合,進行熱壓接。
<方法2>
方法2是如下方法:將成為接著層AD的所述接著性聚醯亞胺的溶液或其前體的溶液以規定的厚度塗布於第一單面覆金屬層疊板(C1)的第一絕緣樹脂層40A、或第二單面覆金屬層疊板(C2)的第二絕緣樹脂層40B的任一方或雙方上,使其乾燥後,將塗布膜側貼合併進行熱壓接。
方法1、方法2中使用的第一單面覆金屬層疊板(C1)及第二單面覆金屬層疊板(C2)例如可通過如下方式來製作:反復進行規定次數的在金屬箔上塗布聚醯胺酸溶液並乾燥後,進行醯亞胺化。
另外,方法1中使用的接著片例如可利用如下方法等來製造:(1)在任意的支撐基材上塗布聚醯胺酸的溶液並乾燥,進行熱處理而醯亞胺化後,自支撐基材剝離而製成接著片的方法;(2)在任意的支撐基材上塗布聚醯胺酸的溶液並乾燥後,自支撐基材剝離聚醯胺酸的凝膠膜,進行熱處理而醯亞胺化從而製成接著片的方法;(3)在支撐基材上塗布所述接著性聚醯亞胺的溶液並乾燥後,自支撐基材剝離而製成接著片的方法。
另外,在所述中作為將聚醯亞胺溶液(或聚醯胺酸溶液)塗布於金屬箔、支撐基材或第一絕緣樹脂層40A、第二絕緣樹脂層40B上的方法,並無特別限制,例如能夠利用刮刀、模、刀、模唇等塗布機進行塗布。
如以上那樣獲得的本實施方式的覆金屬層疊板100可通過對金屬層110A和/或金屬層110B進行蝕刻等而進行配線電路加工,來製造單面FPC或兩面FPC等電路基板。
[電路基板]
作為本發明的一實施方式的電路基板可通過如下方式來製造:將覆金屬層疊板100的兩個金屬層110A、110B中的一個或兩個按照常規方法加工成圖案狀而形成配線層。例如,當參照圖1進行說明時,本實施方式的電路基板包括:對金屬層110A進行電路加工而成的第一配線層、層疊於所述第一配線層的至少單側的面上的第一絕緣樹脂層40A、對金屬層110B進行電路加工而成的第二配線層、層疊於所述第二配線層的至少單側的面上的第二絕緣樹脂層40B、以及以與第一絕緣樹脂層40A及第二絕緣樹脂層40B抵接的方式層疊於這些層間的接著層AD。而且,在本實施方式的電路基板中,包含第一絕緣樹脂層40A與接著層AD及第二絕緣樹脂層40B的樹脂層疊體101的自25℃的基準溫度至125℃的厚度方向的平均熱膨脹係數未滿400 ppm/K。
另外,對於本實施方式的電路基板,可在依照常規方法形成通孔或貫穿孔後,對孔內壁實施鍍敷加工。在所述情況下,本實施方式的電路基板由於樹脂層疊體101的自25℃的基準溫度至125℃的厚度方向的平均熱膨脹係數未滿400 ppm/K,因此可抑制在通孔或貫穿孔的鍍敷部位產生裂紋,可確保充分的導通,具有優異的可靠性。本實施方式的電路基板例如可優選地用作FPC、剛性-柔性電路基板等。
[電子元件、電子設備]
本實施方式的電子元件及電子設備包括所述電路基板。作為本實施方式的電子元件,例如可列舉:液晶顯示器、有機電致發光(electroluminescence,EL)顯示器、電子紙等顯示裝置、有機EL照明、太陽能電池、觸控式螢幕、照相機模組、逆變器、轉換器及其結構構件等。另外,作為電子設備,例如可列舉HDD、DVD、行動電話、智慧手機、平板終端、汽車的電子控制單元(electronic control unit,ECU)、功率控制單元(power control unit,PCU)等。電路基板在這些電子元件或電子設備中,優選地用作例如可動部分的配線、或纜線、連接器等零件。
[實施例]
以下,通過實施例對本發明進行具體的說明,但本發明並不受這些實施例的任何限定。此外,在以下的實施例中,只要無特別說明,則各種測定、評價如下所述。
[黏度的測定]
使用E型黏度計(博勒菲(Brookfield)公司製造,商品名:DV-II+Pro)對25℃下的黏度進行測定。以扭矩成為10%~90%的方式設定轉速,開始測定起經過2分鐘後,讀取黏度穩定時的值。
[聚醯亞胺的重量平均分子量(Mw)的測定]
通過凝膠滲透色譜儀(Gel Permeation Chromatograph)(使用東曹(Tosoh)股份有限公司製造,商品名:HLC-8220GPC)來測定重量平均分子量。使用聚苯乙烯作為標準物質,展開溶媒使用四氫呋喃(Tetrahydrofuran,THF)。
[相對介電常數(Dk)及介電損耗正切(Df)的測定]
使用向量網路分析儀(Vector Network Analyzer)(安捷倫(Agilent)公司製造,商品名:E8363C)以及SPDR諧振器,測定10 GHz下的樹脂片的比介電常數及介電損耗正切。此外,測定中所使用的材料是在溫度:24℃~26℃、濕度45%RH~55%RH的條件下放置24小時的材料。
[面內方向的平均熱膨脹係數(XY-CTE)的測定]
針對3 mm×20 mm尺寸的聚醯亞胺膜,使用熱機械分析儀(布魯克(Bruker)公司製造,商品名:4000SA),一邊施加5.0 g的負荷一邊以一定的升溫速度自30℃升溫至265℃,進而在所述溫度下保持10分鐘後,以5℃/分鐘的速度進行冷卻,求出自250℃至100℃為止的平均熱膨脹係數(熱膨脹係數)。
[厚度方向的熱膨脹係數(Z-CTE)的測定]
針對7 mm×7 mm尺寸的聚醯亞胺膜,使用鐳射熱膨脹計(愛發科(Alvac)理工公司製造,商品名:LIX-1型),在氦環境下,一邊施加17.0 g的負荷一邊在所述裝置內以3℃/分鐘的升溫速度升溫至200℃,之後,實施以3℃/分鐘的降溫速度冷卻至25℃的前處理。之後,以3℃/分鐘的降溫速度自25℃降溫至-65℃,以3℃/分鐘的升溫速度自-65℃升溫至200℃,求出此升溫時的自-65℃至25℃之間及自25℃至125℃之間的厚度方向的平均熱膨脹係數(長度變化率)。
[儲存彈性係數及玻璃化轉變溫度(Tg)的測定]
關於儲存彈性係數,將聚醯亞胺膜或硬化後的樹脂片切成5 mm×20 mm,使用動態黏彈性裝置(DMA:TA儀器(TA Instruments)公司製造,商品名:RSA-G2),自30℃至400℃為止以升溫速度4℃/分鐘進行階段性加熱,在頻率11 Hz下進行測定。另外,將測定中的Tanδ的值變得最大時的最大溫度定義為Tg。另外,30℃下的儲存彈性係數為1.0×10
8Pa以上,300℃下的儲存彈性係數未滿3.0×10
7Pa的聚醯亞胺判定為“熱塑性”,30℃下的儲存彈性係數為1.0×10
9Pa以上,300℃下的儲存彈性係數為3.0×10
8Pa以上的聚醯亞胺判定為“非熱塑性”。
[連接可靠性試驗]
準備如下試驗樣品:對於包括12 μm厚的銅箔的兩面覆銅層疊板,使用NC鑽頭加工機(碌碌產業公司製造,商品名:A-120 D型)進行150 μmΦ的鑽孔加工,在除膠處理後,形成約10 μm~15 μm厚的鍍銅層。使用氣相冷熱衝擊裝置(愛斯佩克(Espec)公司製造,商品名:TSA-71H-W),以在-65℃下處理30分鐘後在125℃下處理30分鐘的工序為一個循環,實施1,000個循環的處理。利用電子顯微鏡觀察試驗後樣品的層間連接加工部的剖面,將在鍍銅層中未產生裂縫者設為合格,將產生裂縫者設為不合格。
本實施例中使用的縮寫表示以下的化合物。
BPDA:3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐
PMDA:均苯四甲酸二酐
m-TB:2,2'-二甲基-4,4'-二氨基聯苯
BAPP:2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷
TPE-R:1,3-雙(4-氨基苯氧基)苯
BTDA:3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐
DDA:碳數36的脂肪族二胺[日本禾大(Croda Japan)股份有限公司製造,商品名:普利阿敏(PRIAMINE)1074進行蒸餾精製而成者,胺值:210 mgKOH/g,環狀結構及鏈狀結構的二聚物二胺的混合物,成分(a):97.9%、成分(b):0.3%、成分(c):1.8%
此外,成分(a)、成分(b)、成分(c)的“%”是指GPC測定中的色譜圖的面積百分比。另外,DDA的分子量通過下式來算出。
分子量=56.1×2×1000/胺值]
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
DMAc:N,N-二甲基乙醯胺
N-12:十二烷二酸二醯肼
OP935:有機膦酸鋁鹽(日本科萊恩(Clariant Japan)公司製造,商品名:艾克索利特(Exolit)OP935)
(合成例1)
<接著層用的樹脂溶液的製備>
在氮氣流下,向1000 ml的可分離式燒瓶中裝入45.43 g的BTDA(0.1410莫耳)、74.57 g的DDA(0.1396莫耳)、168 g的NMP及112 g的二甲苯,在40℃下充分混合1小時,製備聚醯胺酸溶液。將所述聚醯胺酸溶液升溫至190℃,加熱、攪拌5小時,加入98 g的二甲苯,製備完成醯亞胺化的聚醯亞胺溶液1(固體成分:30重量%,重量平均分子量:52,800)。
(合成例2)
<絕緣樹脂層用的聚醯胺酸溶液的製備>
在氮氣流下,向反應槽中投入31.88 g的m-TB(0.1502莫耳)及3.24 g的BAPP(0.0079莫耳)以及聚合後的固體成分濃度為15重量%的量的DMAc,在室溫下攪拌溶解。接下來,添加16.98 g的PMDA(0.0778莫耳)及22.90 g的BPDA(0.0778莫耳)後,在室溫下持續攪拌3小時進行聚合反應,製備聚醯胺酸溶液1(黏度:26,500 cps)。對於通過將聚醯胺酸溶液1塗布於基材上使其乾燥並醯亞胺化而獲得的聚醯亞胺膜,測定儲存彈性係數,結果為“非熱塑性”。
(合成例3)
<絕緣樹脂層用的聚醯胺酸溶液的製備>
投入3.48 g的m-TB(0.0164莫耳)、27.14 g的TPE-R(0.0928莫耳)、聚合後的固體成分濃度為12重量%的量的DMAc,將9.72 g的PMDA(0.0446莫耳)及19.6731 g的BPDA(0.0668莫耳)作為原料組成,除此以外與合成例2同樣地製備聚醯胺酸溶液2(黏度:2,650 cps)。對於通過將聚醯胺酸溶液2塗布於基材上使其乾燥並醯亞胺化而獲得的聚醯亞胺膜,測定儲存彈性係數,結果為“熱塑性”。
(製作例1)
<接著層用的樹脂片的製備>
在100 g的聚醯亞胺溶液1(作為固體成分為30 g)中調配1.1 g的N-12(0.004莫耳),加入7.5 g的OP935、14.0 g的二甲苯進行稀釋,進而攪拌1小時,由此製備接著劑組合物1。
將接著劑組合物1以乾燥後厚度成為60 μm的方式塗敷於脫模基材(縱×橫×厚=320 mm×240 mm×25 μm)的矽酮處理面,然後在120℃下加熱乾燥30分鐘,自脫模基材上剝離,由此製備樹脂片1。對樹脂片1進行180℃、2小時的熱處理而獲得的硬化後的樹脂片1的Tg為46℃,比介電常數(Dk)及介電損耗正切(Df)分別為2.68、0.0024。另外,50℃、180℃、260℃下的儲存彈性係數分別為2.6×10
7Pa、7.0×10
6Pa、2.9×10
6Pa。
(製作例2、製作例3)
<接著層用的樹脂片2、接著層用的樹脂片3的製備>
以乾燥後厚度分別為50 μm、30 μm的方式塗敷聚醯亞胺溶液1,除此以外與製作例1同樣地獲得樹脂片2、樹脂片3。
(製作例4)
<單面覆金屬層疊板1的製備>
將聚醯胺酸溶液2以硬化後的厚度為約3 μm~5 μm的方式均勻地塗布於銅箔1(電解銅箔,厚度:12 μm,樹脂層側的表面粗糙度Rz:0.6 μm)上,然後在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。接下來,在其上以硬化後的厚度為約40 μm~44 μm的方式均勻地塗布聚醯胺酸溶液1,在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。進而,在其上以硬化後的厚度為約3 μm~5 μm的方式均勻地塗布聚醯胺酸溶液2後,在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。進而,自120℃至360℃進行階段性熱處理,完成醯亞胺化,從而製備聚醯亞胺層厚度為50 μm的單面覆金屬層疊板1。
<聚醯亞胺膜1的製備>
使用氯化鐵水溶液蝕刻去除單面覆金屬層疊板1的銅箔層,製備厚度為50 μm的聚醯亞胺膜1。XY-CTE為20 ppm/K,Dk與Df分別為3.40、0.0034。另外,Tg為290℃,30℃及125℃下的儲存彈性係數分別為8.9×10
9Pa、5.9×10
9Pa。
(製作例5)
<單面覆金屬層疊板2的製備>
將聚醯胺酸溶液2以硬化後的厚度為約3 μm~5 μm的方式均勻地塗布於銅箔1(電解銅箔,厚度:12 μm,樹脂層側的表面粗糙度Rz:0.6 μm)上,然後在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。接下來,在其上以硬化後的厚度為約35 μm~39 μm的方式均勻地塗布聚醯胺酸溶液1,在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。進而,在其上以硬化後的厚度為約3 μm~5 μm的方式均勻地塗布聚醯胺酸溶液2後,在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。進而,自120℃至360℃進行階段性熱處理,完成醯亞胺化,從而製備聚醯亞胺層厚度為45 μm的單面覆金屬層疊板2。
(製作例6)
<單面覆金屬層疊板3的製備>
將聚醯胺酸溶液2以硬化後的厚度為約3 μm~5 μm的方式均勻地塗布於銅箔1(電解銅箔,厚度:12 μm,樹脂層側的表面粗糙度Rz:0.6 μm)上,然後在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。接下來,在其上以硬化後的厚度為約28 μm~32 μm的方式均勻地塗布聚醯胺酸溶液1,在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。進而,在其上以硬化後的厚度為約3 μm~5 μm的方式均勻地塗布聚醯胺酸溶液2後,在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。進而,自120℃至360℃進行階段性熱處理,完成醯亞胺化,從而製備聚醯亞胺層厚度為38 μm的單面覆金屬層疊板3。
(製作例7)
<單面覆金屬層疊板4的製備>
將聚醯胺酸溶液2以硬化後的厚度為約2 μm~3 μm的方式均勻地塗布於銅箔1(電解銅箔,厚度:12 μm,樹脂層側的表面粗糙度Rz:0.6 μm)上,然後在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。接下來,在其上以硬化後的厚度為約14 μm~16 μm的方式均勻地塗布聚醯胺酸溶液1,在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。進而,在其上以硬化後的厚度為約2 μm~3 μm的方式均勻地塗布聚醯胺酸溶液2後,在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。進而,自120℃至360℃進行階段性熱處理,完成醯亞胺化,從而製備聚醯亞胺層厚度為20 μm的單面覆金屬層疊板4。
(製作例8)
<單面覆金屬層疊板5的製備>
將聚醯胺酸溶液2以硬化後的厚度為約1 μm~2 μm的方式均勻地塗布於銅箔1(電解銅箔,厚度:12 μm,樹脂層側的表面粗糙度Rz:0.6 μm)上,然後在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。接下來,在其上以硬化後的厚度為約6 μm~8 μm的方式均勻地塗布聚醯胺酸溶液1,在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。進而,在其上以硬化後的厚度為約1 μm~2 μm的方式均勻地塗布聚醯胺酸溶液2後,在120℃下加熱乾燥而去除溶媒。進而,自120℃至360℃進行階段性熱處理,完成醯亞胺化,從而製備聚醯亞胺層厚度為10 μm的單面覆金屬層疊板5。
<聚醯亞胺膜2~聚醯亞胺膜5的製備>
使用氯化鐵水溶液蝕刻去除單面覆金屬層疊板2~單面覆金屬層疊板5的銅箔層,製備各厚度的聚醯亞胺膜2~聚醯亞胺膜5。Tg、Dk、Df、儲存彈性係數與聚醯亞胺膜1為同等值。
[實施例1]
準備兩片單面覆金屬層疊板2,將各自的絕緣樹脂層側的面與樹脂片1的兩面重合,在180℃下以2小時施加3.5 MPa的壓力並進行壓接,從而製備兩面覆金屬層疊板1。兩面覆金屬層疊板1在連接可靠性試驗後未產生鍍銅層的裂縫。另外,蝕刻去除兩面覆金屬層疊板1中的銅箔層而製備的樹脂層疊體1(厚度:150 μm)的自25℃的基準溫度至-65℃及125℃的Z-CTE分別為66 ppm/K、296 ppm/K,XY-CTE為24 ppm/K,Dk及Df分別為3.07、0.0030。將這些評價結果示於表1。
[實施例2]
使用單面覆金屬層疊板1、樹脂片2,除此以外與實施例1同樣地獲得兩面覆金屬層疊板2及樹脂層疊體2(厚度:150 μm)。將這些評價結果示於表1。
[實施例3]
以乾燥後厚度為10 μm的方式將接著劑組合物1塗敷於單面覆金屬層疊板2的絕緣樹脂層上後,在120℃下加熱乾燥10分鐘,從而獲得帶接著層的單面覆金屬層疊板1。以單面覆金屬層疊板2的絕緣樹脂層與帶接著層的單面覆金屬層疊板1的接著層側相接的方式重合,在180℃下以2小時施加3.5 MPa的壓力並進行壓接,從而製備兩面覆金屬層疊板3。另外,蝕刻去除兩面覆金屬層疊板3中的銅箔層而獲得樹脂層疊體3(厚度:100 μm)。將這些評價結果示於表1。
[實施例4]
以乾燥後厚度為1 μm的方式將接著劑組合物1塗敷於單面覆金屬層疊板3的絕緣樹脂層上,除此以外與實施例3同樣地獲得兩面覆金屬層疊板4及樹脂層疊體4(厚度:77 μm)。將這些評價結果示於表1。
(比較例1)
準備兩片單面覆金屬層疊板5,在第一片單面覆金屬層疊板5的絕緣樹脂層側的面上重疊兩片樹脂片2、一片樹脂片3後,進而以第二片單面覆金屬層疊板5的絕緣樹脂層側與樹脂片3相接的方式重合,在180℃下以2小時施加3.5 MPa的壓力進行壓接,從而獲得兩面覆金屬層疊板5及樹脂層疊體5(厚度:150 μm)。將這些評價結果示於表1。
將以上的結果匯總示於表1。
[表1]
實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 比較例1 | ||
兩面覆金屬層疊板 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
接著層厚度 [μm] | 60 | 50 | 10 | 1 | 130 | |
聚醯亞胺層厚度 (合計)[μm] | 90 | 100 | 90 | 76 | 20 | |
連接可靠性 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 不合格 | |
樹脂層疊體 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
Dk | 3.07 | 3.13 | 3.30 | 3.36 | 2.77 | |
Df | 0.0030 | 0.0031 | 0.0034 | 0.0035 | 0.0027 | |
XY-CTE [ppm/K] | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | |
Z-CTE [ppm/K] | -65℃~25℃ | 66 | 60 | 187 | 31 | 108 |
25℃~125℃ | 296 | 272 | 39 | 155 | 467 |
認為相對於比較例,實施例1~實施例4中通過抑制Z-CTE,可緩和連接可靠性試驗時暴露於-65℃及125℃環境下時產生的應力,確認到顯示良好的連接可靠性,通過以下的模擬進行了驗證。
作為模擬條件,使用有限要素分析工具,建立對二維軸對稱的盲孔(blind via hole,BVH)結構進行了模型化的有限要素分析模型,通過計算求出在提供由冷熱衝擊試驗提供的溫度條件(-65℃~125℃)時在鍍銅部產生的應力。所述有限要素分析模型是由鍍銅、銅箔、聚醯亞胺層、接著層構成的BVH結構,孔徑設為Φ100 μm、鍍銅厚度設為10 μm,銅箔厚度設為12 μm。關於絕緣層,對於樹脂層疊體的總厚度150 μm與100 μm,比較了改變聚醯亞胺層與接著層的厚度比例時的應力。
關於材料物性,銅箔、鍍銅使用根據由單軸伸長試驗獲得的材料的應力-應變關係獲得的材料的楊氏係數及塑性應變-應力關係。對於聚醯亞胺層、接著層,使用通過動態黏彈性試驗(DMA)獲得的儲存彈性係數來考慮溫度依賴性,並且使用利用鐳射熱膨脹計獲得的厚度方向的平均熱膨脹係數(Z-CTE)與通過熱機械分析(TMA)獲得的面內方向的平均熱膨脹係數(XY-CTE)進行計算。對於施加至鍍銅部的應力,使用以下兩種值進行評價。一個是高溫時的主要應力的最大值,另一個是高溫時的主要應力與低溫時的主要應力之和的最大值。
結果,根據模擬可確認到,比較例1的結構為高溫時的主要應力的最大值260 MPa,高溫時的主要應力與低溫時的主要應力之和的最大值566 MPa,相對於此,實施例1的結構中高溫時的主要應力的最大值186 MPa,高溫時的主要應力與低溫時的主要應力之和的最大值267 MPa,且在實施例3的結構中被抑制為高溫時的主要應力的最大值175 MPa、高溫時的主要應力與低溫時的主要應力之和的最大值226 MPa。因此,認為是如下設計:通過使用本發明的覆金屬層疊板,可抑制在低溫及高溫環境下產生的應力,可實現優異的連接可靠性。
以上,出於例示的目的而對本發明的實施方式進行了詳細說明,但本發明不受所述實施方式的制約,能夠進行各種變形。
10A、10B:熱塑性聚醯亞胺層
20A、20B:非熱塑性聚醯亞胺層
30A、30B:熱塑性聚醯亞胺層
40A:第一絕緣樹脂層
40B:第二絕緣樹脂層
100:覆金屬層疊板
101:樹脂層疊體
110A、110B:金屬層
AD:接著層
圖1是表示本發明的優選實施方式的覆金屬層疊板的厚度方向的剖面結構的示意圖。
10A、10B:熱塑性聚醯亞胺層
20A、20B:非熱塑性聚醯亞胺層
30A、30B:熱塑性聚醯亞胺層
40A:第一絕緣樹脂層
40B:第二絕緣樹脂層
100:覆金屬層疊板
101:樹脂層疊體
110A、110B:金屬層
AD:接著層
Claims (9)
- 一種覆金屬層疊板,包括: 第一金屬層; 第一絕緣樹脂層,層疊於所述第一金屬層的至少單側的面上; 第二金屬層; 第二絕緣樹脂層,層疊於所述第二金屬層的至少單側的面上;以及 接著層,以與所述第一絕緣樹脂層及所述第二絕緣樹脂層抵接的方式層疊於這些層間,所述覆金屬層疊板的特徵在於, 包含所述第一絕緣樹脂層與所述接著層及所述第二絕緣樹脂層的樹脂層疊體的自25℃的基準溫度至125℃的厚度方向的平均熱膨脹係數未滿400 ppm/K。
- 如請求項1所述的覆金屬層疊板,其中所述第一絕緣樹脂層及所述第二絕緣樹脂層在125℃下的儲存彈性係數分別為1.0×109 Pa~8.0×109 Pa的範圍內。
- 如請求項1所述的所述的覆金屬層疊板,其中所述接著層滿足下述的條件(i)~條件(iii); (i)50℃下的儲存彈性係數為1800 MPa以下; (ii)180℃至260℃的溫度區域內的儲存彈性係數的最大值為800 MPa以下; (iii)玻璃化轉變溫度Tg為180℃以下。
- 如請求項1所述的所述的覆金屬層疊板,其中所述樹脂層疊體的厚度為70 μm~500 μm的範圍內,所述接著層的厚度為1 μm~450 μm的範圍內。
- 如請求項1所述的所述的覆金屬層疊板,其中和所述第一絕緣樹脂層與所述接著層及所述第二絕緣樹脂層的整體的層疊方向正交的面內方向上的自250℃至100℃的平均熱膨脹係數為10 ppm/K以上且30 ppm/K以下的範圍內。
- 如請求項1所述的所述的覆金屬層疊板,其中所述第一絕緣樹脂層及所述第二絕緣樹脂層均具有依次層疊有熱塑性聚醯亞胺層、非熱塑性聚醯亞胺層及熱塑性聚醯亞胺層的多層結構, 所述接著層與兩個所述熱塑性聚醯亞胺層相接設置。
- 一種覆金屬層疊板,包括: 第一配線層; 第一絕緣樹脂層,層疊於所述第一配線層的至少單側的面上; 第二配線層; 第二絕緣樹脂層,層疊於所述第二配線層的至少單側的面上;以及 接著層,以與所述第一絕緣樹脂層及所述第二絕緣樹脂層抵接的方式層疊於這些層間,所述電路基板的特徵在於, 包含所述第一絕緣樹脂層與所述接著層及所述第二絕緣樹脂層的樹脂層疊體的自25℃的基準溫度至125℃的厚度方向的平均熱膨脹係數未滿400 ppm/K。
- 一種電子元件,其特徵在於,包括如請求項7所述的電路基板。
- 一種電子設備,其特徵在於,包括如請求項7所述的電路基板。
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