WO2013035350A1 - 樹脂フィルム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a resin film suitable for use as a sacrificial layer in the production of a microstructure having a hollow structure in the field of MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology.
- MEMS Micro Electro Mechanical System
- a sacrificial layer is generally used when manufacturing a microstructure having a hollow structure. For example, by forming a sacrificial layer between upper and lower electrode layers and then selectively removing the sacrificial layer, two electrode structures that are spaced apart from each other can be formed (see Patent Documents 1 and 2). ).
- an organic resin may be used because it can be formed at a low temperature and patterning can be easily performed.
- Patent Document 1 describes using an organic resin such as a polyimide resin, a BCB resin, a fluororesin, or a polyamide resin.
- a sacrificial layer is formed by a coating method.
- a sacrificial layer having a uniform thickness is formed by forming a sacrificial layer using a resin film having adhesiveness on a portion where the sacrificial layer is formed. This is advantageous because it is easy to form and the man-hour is reduced when forming the sacrificial layer.
- there are ashing methods such as ashing by oxygen plasma, ashing by heating a sacrificial layer and exposing it to an ozone atmosphere, and the like. However, in these methods, it is necessary to remove the residue after ashing. On the other hand, if the sacrificial layer can be dissolved and removed with a solvent or the like, it is preferable that no residue is produced after the sacrificial layer is removed.
- the adhesive film for a semiconductor has a possibility as a sacrificial layer used for said use.
- an adhesive film for semiconductors for example, there are those described in Patent Documents 3 and 4.
- the adhesive films for semiconductors described in Patent Documents 3 and 4 cause tackiness at room temperature of 30 ° C. or lower because the glass point (Tg) of the acrylic copolymer contained as a component is low.
- Tg glass point
- thermocompression bonding is performed with a press while air bubbles remain between the two, the air bubbles expand during thermocompression bonding, which may cause the sacrificial layer to peel off or be displaced.
- the adhesive film before use is stored in a state sandwiched between protective films such as a polyethylene terephthalate (PET) film in order to prevent foreign matter from adhering to the adhesive surface, but when tack appears in the adhesive film, It becomes difficult to isolate the adhesive film from the protective film.
- protective films such as a polyethylene terephthalate (PET) film
- An object of the present invention is to provide a resin film suitable for use as a sacrificial layer used in the MEMS technical field in order to solve the above-described problems in the prior art.
- the characteristics required for this resin film are as follows. ⁇ Tack free at room temperature below 30 °C. ⁇ Excellent adhesion during thermocompression with a press. -Less dimensional change during thermocompression bonding with a press. ⁇ Excellent workability during laser patterning. ⁇ Excellent plating resistance. -The film after heat curing and processing can be dissolved and removed with an organic solvent.
- the present invention provides (A) an acrylic resin having a glass transition point (Tg) of 40 to 80 ° C. and having a functional group that reacts with an epoxy resin, (B) an epoxy resin, and (C) a phenol.
- a resin film comprising a resin and (D) tetraphenylphosphonium tetra (p-tolyl) borate is provided.
- the (A) acrylic resin preferably has a hydroxyl group as a functional group that reacts with the epoxy resin.
- the (A) acrylic resin preferably has a hydroxyl value of 1 to 30 [mg / KOH].
- the (A) acrylic resin preferably has a carboxyl group as a functional group that reacts with the epoxy resin.
- the (A) acrylic resin preferably has a carboxyl group equivalent of 1,300 g / eq to 39,000 g / eq.
- the (A) acrylic resin preferably has a mass average molecular weight (Mw) of 300,000 to 800,000.
- the (B) epoxy resin is at least selected from the group consisting of a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, a novolac type epoxy resin, a biphenyl type epoxy resin, and an aliphatic type epoxy resin.
- a bisphenol A type epoxy resin a bisphenol F type epoxy resin
- a novolac type epoxy resin a novolac type epoxy resin
- a biphenyl type epoxy resin a polystyl type epoxy resin
- an aliphatic type epoxy resin One is preferable.
- the (B) epoxy resin is more preferably a bisphenol A type epoxy resin.
- the content of the (B) epoxy resin is preferably 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (A) acrylic resin.
- the (C) phenol resin is preferably at least one selected from the group consisting of terpene phenol resin, bisphenol A type phenol resin, bisphenol F type phenol resin and novolac type phenol resin. .
- the (C) phenol resin is more preferably a terpene phenol resin.
- the content of the (C) phenol resin is preferably 10 to 35 parts by mass with respect to 100 parts by mass of (A) acrylic resin.
- the resin film of the present invention satisfies the required characteristics for the resin film used as the sacrificial layer described above. Therefore, it is suitable for use as a sacrificial layer used in the MEMS technical field.
- the resin film of the present invention comprises the following components (A) to (D).
- (A) Component Acrylic Resin
- the acrylic resin of the (A) component is a component that contributes to flexibility and dimensional stability during thermocompression bonding by a press in the resin film of the present invention. Moreover, when manufacturing a resin film, it contributes to compatibility with another component.
- the (A) component acrylic resin is required to react with the (B) component epoxy resin when the resin film is heated and cured. For this reason, what has a functional group which can react with an epoxy resin is used as an acrylic resin of (A) component.
- a functional group capable of reacting with an epoxy resin a hydroxyl group and a carboxyl group are preferable since tetraphenylphosphonium tetra (p-tolyl) borate is used as an epoxy resin curing accelerator, because the reaction with the epoxy resin is good. .
- the hydroxyl group is more preferable because tetraphenylphosphonium tetra (p-tolyl) borate is used as an epoxy resin curing accelerator because the reaction with the epoxy resin is particularly good.
- the hydroxyl value of the acrylic resin is preferably 1 to 30 [mg / KOH].
- the hydroxyl value of the acrylic resin is smaller than 1 [mg / KOH]
- the reaction with the epoxy resin proceeds excessively, the crosslink density becomes dense, and the heat-cured resin film can be dissolved and removed with an organic solvent.
- the hydroxyl value of the acrylic resin is more preferably 5 to 20 [mg / KOH], and further preferably 10 to 15 [mg / KOH].
- the carboxyl group equivalent of the acrylic resin is preferably from 1,300 g / eq to 39,000 g / eq.
- the carboxyl group equivalent of the acrylic resin is larger than 39,000 g / eq, there is a possibility that the reaction with the epoxy resin does not occur and sufficient adhesive strength cannot be obtained.
- the carboxyl group equivalent of the acrylic resin is less than 1,300 g / eq, the reaction with the epoxy resin proceeds excessively, the crosslink density becomes dense, and the heat-cured resin film can be dissolved and removed with an organic solvent. There is a risk of disappearing.
- the carboxyl group equivalent of the acrylic resin is more preferably 2,000 g / eq to 8,000 g / eq, and further preferably 2,600 g / eq to 4,000 g / eq.
- the acrylic resin as component (A) has a glass transition point (Tg) of 40 to 80 ° C. If the Tg of the acrylic resin is 40 to 80 ° C., the tack development temperature of the resin film will be moderately high. Therefore, when the resin film is placed on the portion where the sacrificial layer is formed at a room temperature of 30 ° C. or lower, There is no expression. Therefore, when the resin film is placed on the part where the sacrificial layer is to be formed, it is easy to remove the bubbles even if there are bubbles between them. For this reason, the risk of peeling or misalignment of the sacrificial layer is eliminated by performing thermocompression with a press while air bubbles remain between them. Moreover, it is easy to isolate the resin film before use from a protective film.
- Tg glass transition point
- the tack development temperature of the resin film of the present invention is 40 ° C. or higher, preferably 40 to 80 ° C., more preferably 50 to 70 ° C., and further preferably 50 to 60 ° C. Therefore, since the tack development temperature of the resin film does not become extremely high, it is suitable for forming the sacrificial layer by thermocompression bonding using a press.
- development temperature in this specification intends the temperature which develops the tack
- the Tg of the acrylic resin is less than 40 ° C.
- the effect of increasing the tack development temperature of the resin film cannot be sufficiently exerted, and when the resin film is placed on the portion where the sacrificial layer is formed at room temperature of 30 ° C. or less.
- the dimensional change at the time of thermocompression bonding by a press becomes large.
- the Tg of the acrylic resin exceeds 80 ° C.
- the tack development temperature of the resin film becomes extremely high, and it becomes difficult to form a sacrificial layer by thermocompression bonding using a press.
- compatibility with other components falls and workability
- a resin film is inferior to a softness
- the Tg of the acrylic resin is preferably 45-60 ° C.
- the acrylic resin used as component (A) is not particularly limited as long as it has a functional group capable of reacting with an epoxy resin and Tg is 40 to 80 ° C., but a methyl methacrylate component, a butyl acrylate component, Are preferable.
- a methyl methacrylate / butyl acrylate copolymer containing when these components constituting the copolymer are used alone, the intended effect cannot be exhibited.
- the methyl methacrylate component alone is inferior in flexibility, and the butyl acrylate component alone exhibits tack at a room temperature of 30 ° C. or less regardless of Tg.
- a resin film with a controlled expression temperature can be obtained relatively easily, and the film is preferable because of its excellent flexibility.
- x / y> 8/2 the film tends to be inferior in flexibility, and when x / y ⁇ 6/4, it becomes difficult to control the tack development temperature of the film with the Tg of the acrylic resin.
- the methyl methacrylate / butyl acrylate copolymer has a mass average molecular weight (Mw) of 300,000 to 800,000 in addition to satisfying the above range of x / y. It is preferable from the viewpoints of compatibility and maintaining interlayer insulation of the film. If Mw is less than 300,000, the interlayer insulation of the film may not be maintained. On the other hand, when Mw is more than 800,000, the compatibility with other components is lowered, which may make it difficult to produce a film.
- the methyl methacrylate / butyl acrylate copolymer preferably has a mass average molecular weight (Mw) of 400,000 to 700,000, more preferably 450,000 to 600,000.
- Epoxy Resin The epoxy resin (B) component is a component that contributes to the thermosetting and adhesive properties of the resin film of the present invention.
- the epoxy resin used as a component is not specifically limited, Various epoxy resins can be used.
- a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, a novolac type epoxy resin, a biphenyl type epoxy resin, and an aliphatic type epoxy resin are preferable because of excellent correlation between adhesive strength and heat resistance.
- any 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
- bisphenol A type epoxy resins and bisphenol F type epoxy resins are more preferable, and bisphenol A type epoxy resins are more preferable in view of particularly excellent correlation between adhesive strength and heat resistance.
- the epoxy resin used as the component (B) preferably has a mass average molecular weight (Mw) of 100 to 5,000 for reasons such as reactivity, adhesive strength, and solubility.
- the epoxy resin preferably has a mass average molecular weight (Mw) of 200 to 2,000, more preferably 300 to 1,000.
- the content of the epoxy resin as the component (B) is preferably 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acrylic resin as the component (A). If the content of the component (B) epoxy resin is less than 5 parts by mass, the adhesive strength may be insufficient. On the other hand, if the content of the epoxy resin as the component (B) exceeds 50 parts by mass, it becomes difficult to adjust the compatibility with other components and the tack development temperature. Moreover, the dimensional change at the time of thermocompression bonding by a press becomes large.
- the content of the epoxy resin as the component (B) is more preferably 30 to 50 parts by mass, and further preferably 35 to 45 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acrylic resin as the component (A).
- Component (C) Phenolic Resin
- the phenolic resin of component (C) acts as a tackifier for the resin film of the present invention and a curing agent for the epoxy resin of component (B). Moreover, when manufacturing a resin film, it contributes to compatibility with another component.
- the phenol resin used as the component (C) is not particularly limited, and various phenol resins can be used.
- the phenolic resin terpene phenolic resin, bisphenol A type phenolic resin, bisphenol F type phenolic resin, and novolac type phenolic resin are preferable from the viewpoint of excellent adhesiveness and adhesiveness of the resin film.
- any 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
- a terpene phenol resin is more preferable because it is particularly excellent in the tackiness and adhesiveness of the resin film.
- the content of the phenol resin as the component (C) is preferably 10 to 35 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acrylic resin as the component (A). If the content of the (C) component phenolic resin is less than 10 parts by mass, the adhesive strength may be insufficient. On the other hand, when the content of the phenol resin of the component (C) exceeds 30 parts by mass, it becomes difficult to adjust the compatibility with other components.
- the content of the (C) component phenolic resin is more preferably 10 to 30 parts by mass, and further preferably 15 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (A) component acrylic resin.
- the component (D), tetraphenylphosphonium tetra (p-tolyl) borate, is used in the adhesive film of the present invention as the component (B) epoxy resin curing accelerator. Acts as When a general imidazole is used as an epoxy resin curing accelerator, the curing reaction proceeds between the epoxy resins, and a three-dimensional crosslink is formed. Therefore, the crosslink density becomes dense, and the resin film after heat curing. Cannot be dissolved and removed with an organic solvent.
- the curing reaction between the (B) component epoxy resin does not proceed, and the resin Between different components contained in the film, that is, between the acrylic resin of the component (A) and the epoxy resin of the component (B), the acrylic resin of the component (A), and the phenol resin of the component (C) Or the epoxy resin of the component (B) and the phenol resin of the component (C), the curing reaction proceeds, so that the crosslinking density does not become dense and the resin film after heat curing is organic. It can be dissolved and removed with a solvent.
- the content of component (D) tetraphenylphosphonium tetra (p-tolyl) borate is 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A) acrylic resin. Is preferred.
- the content of component (D), tetraphenylphosphonium tetra (p-tolyl) borate is less than 0.1 parts by mass, the curing reaction of the epoxy resin does not proceed, and there is a risk of insufficient adhesion due to insufficient curing.
- component (D) tetraphenylphosphonium tetra (p-tolyl) borate
- the curing reaction of the epoxy resin proceeds too quickly, so that the resin film of the present invention has a hollow structure.
- problems such as difficulty in embedding in unevenness may occur.
- the content of tetraphenylphosphonium tetra (p-tolyl) borate as the component (D) is more preferably 0.1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acrylic resin as the component (A). More preferably, it is ⁇ 2 parts by mass.
- the resin film of the present invention preferably has a thickness of 5 to 50 ⁇ m.
- the thickness of the resin film is more than 50 ⁇ m, the thickness is too thick, so that the flexibility of the film is lowered and the handleability is deteriorated.
- bubbles are likely to remain in the produced film due to bubble entrainment or generation of bubbles in the subsequent process due to the solvent remaining.
- the thickness of the film is less than 5 ⁇ m, the thickness is too thin and the film may be torn during bonding or handling. In addition, since it becomes easy to be charged with static electricity, the handling property is deteriorated.
- the resin film of the present invention preferably has a thickness of 10 to 40 ⁇ m, more preferably 10 to 35 ⁇ m.
- a solution dissolved or dispersed in a solvent is applied to a substrate so that the components (A) to (D) have a desired content ratio, and then the substrate is heated to remove the solvent. It can be obtained by removing and then removing from the substrate.
- the solvent used at this time include methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, toluene, butyl cellosolve, 2-ethoxyethanol, methanol, ethanol, isopropyl alcohol and the like having a relatively low boiling point.
- a base material that does not tend to have the same hydrophobicity or hydrophilicity as the acrylic resin of the component (A) is used.
- a base material that does not have the same tendency of hydrophobicity or hydrophilicity as the acrylic resin of the component a polymer film material or an inorganic material base coated with polyimide, glass, polypropylene, polyethylene terephthalate or the like with a water repellent component or a hydrophobic component A material is preferably used.
- the resin film of the present invention before use is stored in a state of being sandwiched between protective films in order to prevent foreign matter from adhering.
- a protective film what was described as a base material can be used.
- the resin film of the present invention has characteristics suitable for use as a sacrificial layer used in the MEMS technical field.
- the resin film of the present invention does not exhibit tack at a room temperature of 30 ° C. or lower, and exhibits tack at a temperature of 50 ° C. or higher. Therefore, when the resin film is placed on the part where the sacrificial layer is to be formed, it is easy to remove the bubbles even if there are bubbles between them. For this reason, the risk of peeling or misalignment of the sacrificial layer is eliminated by performing thermocompression with a press while air bubbles remain between them. Moreover, it is easy to isolate the resin film before use from a protective film. Moreover, since the tack development temperature of the resin film does not become extremely high, it is suitable for forming the sacrificial layer by thermocompression bonding using a press.
- the resin film of this invention hardens
- a sacrificial layer is formed using the resin film of the present invention, one of the parts where the sacrificial layer is formed (that is, the lower constituent element among the constituent elements in the vertical relationship across the sacrificial layer)
- the resin film is placed on the other side, the other of the parts forming the sacrificial layer (that is, the upper constituent element among the constituent elements in the vertical relationship across the sacrificial layer) is exposed to the resin film.
- thermocompression bonding with a press may be performed at a predetermined temperature and for a predetermined time, specifically, at 150 ° C.
- the resin film of the present invention is cured by heating when thermocompression bonded by a press.
- the characteristics of the resin film of the present invention after thermocompression bonding are described as the characteristics of the resin film after heat curing.
- the resin film of the present invention has little dimensional change during thermocompression bonding with a press. Specifically, when the change in the thickness of the resin film at the time of thermocompression bonding by a press is measured according to the procedure described in the examples described later, the change in the thickness of the resin film is less than 10 ⁇ m, preferably It is 5 ⁇ m or less, more preferably 2 ⁇ m or less, and even more preferably 1 ⁇ m or less.
- the resin film of the present invention after heat curing has sufficient adhesive strength.
- the peel strength measured according to JIS C5416 is 0.2 N / cm or more, preferably 0.4 N / cm or more, more preferably 1.0 N / cm or more.
- Organic solvents used for such purposes include ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, DIBK (diisobutyl ketone), cyclohexanone, DAA (diacetone alcohol), and hydrocarbon solvents such as toluene, Examples include xylene, solvent naphtha, normal hexane, isohexane, cyclohexane, and methylcyclohexane. Among these, methyl ethyl ketone and acetone are preferable because they are excellent in solubility and can be dried at a low temperature.
- the resin film of the present invention after heat curing is excellent in workability at the time of patterning by laser and plating resistance.
- Examples 1 to 15 and 24 to 39 are Examples, and Examples 16 to 23 are Comparative Examples.
- a solution in which components (A) to (D) are dissolved in a solvent (methyl ethyl ketone) so as to have the blending ratio (parts by mass) shown in Tables 1 to 6 is applied to a base material (PET film subjected to release treatment). After that, the substrate was heated to remove the solvent, and then removed from the substrate to obtain a resin film (thickness 30 ⁇ m).
- Components (A) to (D) are as follows.
- Acrylic resin A3: Methyl methacrylate / butyl acrylate copolymer (ratio 4/6, Tg: 20 ° C., Mw: 650,000, functional group: hydroxyl group, hydroxyl value: 10 [mg / KOH])
- Epoxy resin B1 bisphenol A type epoxy resin (Mw: 370)
- Epoxy resin B2 Bisphenol F type epoxy resin (Mw: 340)
- Epoxy resin B3 Novolac type epoxy resin (Mw: 360)
- Epoxy resin B4 biphenyl type epoxy resin (Mw: 550)
- Epoxy resin B5 Aliphatic epoxy resin (Mw: 290)
- Phenol resin C1 Terpene phenol resin (Mw: 1100, hydroxyl value: 50 [mg / KOH])
- Phenol resin C2 terpene phenol resin (Mw: 700, hydroxyl value: 35 [mg / KOH])
- Phenol resin C3 bisphenol A type phenol resin (Mw: 330, hydroxyl value: 330 [mg / KOH])
- Phenol resin C4 Bisphenol F type phenol resin (Mw: 100, hydroxyl value: 390 [mg / KOH]) Phenol resin C
- X Cannot be formed into a film when a resin film is prepared by the above procedure.
- Tack The tack of the resin film surface was measured at 25 ° C. and 60 ° C. using a probe tack tester.
- Solubility The resin film was heated and cured at 150 ° C. for 60 minutes and then dissolved in an organic solvent (methyl ethyl ketone). Evaluation was made according to the following criteria. ⁇ : Completely dissolved in an organic solvent.
- X Swelled but not dissolved.
- Adhesive strength A resin film and a copper foil (thickness: 18 ⁇ m) were thermocompression-bonded (150 ° C., 60 minutes, 0.5 MPa) with a press to form a laminate, and then a test piece width of 10 mm was cut out to obtain a copper foil. The strength at the time of peeling at 180 ° was measured. Thickness change at the time of thermocompression bonding: The change of the thickness of the resin film when the resin film and the copper foil were thermocompression bonded by a press in the above-described procedure was measured. The results are shown in Tables 1-6.
- Example 18 using an acrylic resin (A5) having a Tg of 90 ° C., the compatibility was inferior and a film could not be formed. Moreover, Example 19 which used the acrylic resin a whose Tg is 120 degreeC was inferior to compatibility. For this reason, film formation was not implemented.
- Example 1 to 15 and 24 to 39 in which tetraphenylphosphonium tetra (p-tolyl) borate was used as a curing catalyst for component (D), the heat-cured resin film could be dissolved in an organic solvent. .
- Example 20 using imidazole as a curing catalyst, the resin film after heat curing could not be dissolved with an organic solvent.
- Example 19 using tetraphenylphosphonium tetraphenylborate and Example 20 using triphenylphosphine as the curing catalyst were inferior in compatibility. For this reason, film formation was not implemented.
- Examples 1 to 15 and 24 to 39 were all excellent in adhesive strength at the time of thermocompression bonding using a press. In Examples 1 to 15 and 24 to 39, the change in the thickness of the resin film during thermocompression bonding by a press was small.
- Examples 16 to 17 using acrylic resins (A3, A4) having a Tg of less than 50 ° C. (20 ° C., ⁇ 30 ° C.) the change in the thickness of the resin film during thermocompression bonding by the press was large.
- Example 23 in which the acrylic resin as the component (A) was not contained exhibited tack at normal temperature (25 ° C.), and the change in the thickness of the resin film during thermocompression bonding by the press was also large.
- the acrylic resin of component (A) when the functional group that reacts with the epoxy resin is a hydroxyl group or a carboxyl group, good physical properties (compatibility, film formation, tackiness, solubility after heat curing) , Adhesive strength during thermocompression bonding, and thickness change during thermocompression bonding).
- component (B) epoxy resin any of bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, novolac type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, and aliphatic type epoxy resin is used. Solubility, film formation, tackiness, solubility after heat curing, adhesive strength at thermocompression bonding, thickness change at thermocompression bonding), and terpene phenol resin, bisphenol A as component (C) phenol resin Good physical properties (compatibility, film formation, tackiness, solubility after heat-curing, adhesive strength during thermocompression bonding, thermocompression bonding when using any of phenol type phenol resin, bisphenol F type phenol resin, or novolac type phenol resin It showed a change in thickness over time.
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Abstract
本発明は、MEMS技術分野で用いられる犠牲層としての使用に好適な樹脂フィルムを提供する。本発明は、(A)ガラス転移点(Tg)が40~80℃で、エポキシ樹脂と反応する官能基を有するアクリル樹脂、(B)エポキシ樹脂、(C)フェノール樹脂、および、(D)テトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートからなる樹脂フィルムである。
Description
本発明は、MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術分野において、中空構造を有する微細構造体を製造する際に犠牲層として使用するのに好適な樹脂フィルムに関する。
シリコンなどの半導体基板上や、ガラスなどの絶縁体基板上、あるいは金属上などに、微細な構造を作製するMEMS技術が開発されている。
MEMS技術分野において、中空構造を有する微細構造体を製造する際には、一般に犠牲層が用いられる。例えば、上下の電極層間に犠牲層を形成し、その後、犠牲層を選択的に除去することにより、互いに離間して配置される2つの電極構造を形成することができる(特許文献1,2参照)。
このような目的で使用される犠牲層としては、低温で成膜可能であること、パターニングも容易に行えるなどの理由から有機樹脂を用いる場合がある。たとえば、特許文献1には、ポリイミド樹脂、BCB樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂等の有機樹脂を用いることが記載されている。
MEMS技術分野において、中空構造を有する微細構造体を製造する際には、一般に犠牲層が用いられる。例えば、上下の電極層間に犠牲層を形成し、その後、犠牲層を選択的に除去することにより、互いに離間して配置される2つの電極構造を形成することができる(特許文献1,2参照)。
このような目的で使用される犠牲層としては、低温で成膜可能であること、パターニングも容易に行えるなどの理由から有機樹脂を用いる場合がある。たとえば、特許文献1には、ポリイミド樹脂、BCB樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂等の有機樹脂を用いることが記載されている。
特許文献1では、塗布法により犠牲層を形成しているが、犠牲層を形成する部位に対して、接着性を有する樹脂フィルムを用いて犠牲層を形成するほうが、均一な厚さの犠牲層を形成するのが容易であること、および、犠牲層を形成する際に工数が少なくなること等の理由から有利である。
また、特許文献1、2では、アッシング法、たとえば、酸素プラズマによるアッシングや、犠牲層を加熱するとともにオゾン雰囲気に晒すことによるアッシングにより、などがある。しかしながら、これらの方法では、アッシング後の残渣を除去する必要がある。
これに対し、溶剤等により犠牲層を溶解除去することができれば、犠牲層の除去後に残さを生じることがないので好ましい。
また、特許文献1、2では、アッシング法、たとえば、酸素プラズマによるアッシングや、犠牲層を加熱するとともにオゾン雰囲気に晒すことによるアッシングにより、などがある。しかしながら、これらの方法では、アッシング後の残渣を除去する必要がある。
これに対し、溶剤等により犠牲層を溶解除去することができれば、犠牲層の除去後に残さを生じることがないので好ましい。
半導体用接着フィルムは、上記の用途に用いられる犠牲層としての可能性がある。
半導体用接着フィルムとしては、たとえば、特許文献3、4に記載されているものがある。
しかしながら、特許文献3、4に記載の半導体用接着フィルムは、成分として含まれるアクリル系共重合体のガラス点(Tg)が低いことから30℃以下の常温でタックを生じる。そのため、フィルムと犠牲層を形成する部位にフィルムを載置した際、両者の間に存在する気泡を除去することが困難である。両者の間に気泡が残留したままの状態でプレスによる熱圧着を行った場合、熱圧着時に気泡が膨張するため、犠牲層の剥離や位置ずれが生じたりするおそれがある。
また、使用前の接着フィルムは、接着面に異物が付着するのを防止するため、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等の保護フィルムで挟んだ状態で保管されるが、接着フィルムでタックが発現すると、保護フィルムから接着フィルムを単離することが困難となる。
半導体用接着フィルムとしては、たとえば、特許文献3、4に記載されているものがある。
しかしながら、特許文献3、4に記載の半導体用接着フィルムは、成分として含まれるアクリル系共重合体のガラス点(Tg)が低いことから30℃以下の常温でタックを生じる。そのため、フィルムと犠牲層を形成する部位にフィルムを載置した際、両者の間に存在する気泡を除去することが困難である。両者の間に気泡が残留したままの状態でプレスによる熱圧着を行った場合、熱圧着時に気泡が膨張するため、犠牲層の剥離や位置ずれが生じたりするおそれがある。
また、使用前の接着フィルムは、接着面に異物が付着するのを防止するため、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等の保護フィルムで挟んだ状態で保管されるが、接着フィルムでタックが発現すると、保護フィルムから接着フィルムを単離することが困難となる。
本発明は、上記した従来技術における問題点を解決するため、MEMS技術分野で用いられる犠牲層としての使用に好適な樹脂フィルムを提供することを目的とする。
この樹脂フィルムに要求される特性は以下の通り。
・30℃以下の常温でタックフリーであること。
・プレスによる熱圧着時の接着性に優れること。
・プレスによる熱圧着時に寸法変化が少ないこと。
・レーザによるパターニング時の加工性に優れること。
・耐メッキ性に優れること。
・加熱硬化後及び加工後のフィルムが、有機溶媒で溶解除去できること。
この樹脂フィルムに要求される特性は以下の通り。
・30℃以下の常温でタックフリーであること。
・プレスによる熱圧着時の接着性に優れること。
・プレスによる熱圧着時に寸法変化が少ないこと。
・レーザによるパターニング時の加工性に優れること。
・耐メッキ性に優れること。
・加熱硬化後及び加工後のフィルムが、有機溶媒で溶解除去できること。
上記した目的を達成するため、本発明は、(A)ガラス転移点(Tg)が40~80℃で、エポキシ樹脂と反応する官能基を有するアクリル樹脂、(B)エポキシ樹脂、(C)フェノール樹脂、および、(D)テトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートからなる樹脂フィルムを提供する。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(A)アクリル樹脂が、前記エポキシ樹脂と反応する官能基として、水酸基を有することが好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(A)アクリル樹脂の水酸基価が1~30[mg/KOH]であることが好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(A)アクリル樹脂の水酸基価が1~30[mg/KOH]であることが好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(A)アクリル樹脂が、前記エポキシ樹脂と反応する官能基として、カルボキシル基を有することが好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(A)アクリル樹脂のカルボキシル基当量が1,300g/eq~39,000g/eqであることが好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(A)アクリル樹脂のカルボキシル基当量が1,300g/eq~39,000g/eqであることが好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(A)アクリル樹脂の質量平均分子量(Mw)が300,000~800,000であることが好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(B)エポキシ樹脂が、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、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂および脂肪族型エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(B)エポキシ樹脂が、ビスフェノールA型エポキシ樹脂であることがより好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(B)エポキシ樹脂が、ビスフェノールA型エポキシ樹脂であることがより好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(B)エポキシ樹脂の含有量が、前記(A)アクリル樹脂100質量部に対して、5~50質量部であることが好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(C)フェノール樹脂が、テルペンフェノール樹脂、ビスフェノールA型フェノール樹脂、ビスフェノールF型フェノール樹脂およびノボラック型フェノール樹脂からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(C)フェノール樹脂が、テルペンフェノール樹脂であることがより好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(C)フェノール樹脂が、テルペンフェノール樹脂であることがより好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、前記(C)フェノール樹脂の含有量が、(A)アクリル樹脂100質量部に対して、10~35質量部であることが好ましい。
本発明の樹脂フィルムは、上述した犠牲層として用いられる樹脂フィルムに対する要求特性を満たす。このため、MEMS技術分野で用いられる犠牲層として使用するのに好適である。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の樹脂フィルムは、以下に示す(A)~(D)成分からなる。
本発明の樹脂フィルムは、以下に示す(A)~(D)成分からなる。
(A)成分:アクリル樹脂
(A)成分のアクリル樹脂は、本発明の樹脂フィルムにおいて、柔軟性、および、プレスによる熱圧着時の寸法安定性に寄与する成分である。また、樹脂フィルムを製造する際に他成分との相溶性に寄与する。
(A)成分のアクリル樹脂は、本発明の樹脂フィルムにおいて、柔軟性、および、プレスによる熱圧着時の寸法安定性に寄与する成分である。また、樹脂フィルムを製造する際に他成分との相溶性に寄与する。
(A)成分のアクリル樹脂は、樹脂フィルムの加熱硬化時に(B)成分のエポキシ樹脂と反応することが求められる。このため、(A)成分のアクリル樹脂としては、エポキシ樹脂と反応可能な官能基を有するものを用いる。
エポキシ樹脂と反応可能な官能基としては、水酸基およびカルボキシル基がテトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートをエポキシ樹脂の硬化促進剤とした場合に、エポキシ樹脂との反応が良好であることから好ましい。
中でも水酸基が、テトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートをエポキシ樹脂の硬化促進剤とした場合に、エポキシ樹脂との反応が特に良好であることからより好ましい。
エポキシ樹脂と反応可能な官能基としては、水酸基およびカルボキシル基がテトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートをエポキシ樹脂の硬化促進剤とした場合に、エポキシ樹脂との反応が良好であることから好ましい。
中でも水酸基が、テトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートをエポキシ樹脂の硬化促進剤とした場合に、エポキシ樹脂との反応が特に良好であることからより好ましい。
(A)成分のアクリル樹脂が、エポキシ樹脂と反応可能な官能基として水酸基を有する場合、アクリル樹脂の水酸基価が1~30[mg/KOH]であることが好ましい。アクリル樹脂の水酸基価が1[mg/KOH]よりも小さいと、エポキシ樹脂との反応が起こらず十分な接着力が得られないおそれがある。一方、アクリル樹脂の水酸基価が30[mg/KOH]よりも大きいと、エポキシ樹脂との反応が過度に進行し、架橋密度が密になり、加熱硬化後の樹脂フィルムを有機溶剤で溶解除去できなくなるおそれがある。
アクリル樹脂の水酸基価は、5~20[mg/KOH]であることがより好ましく、10~15[mg/KOH]であることがさらに好ましい。
アクリル樹脂の水酸基価は、5~20[mg/KOH]であることがより好ましく、10~15[mg/KOH]であることがさらに好ましい。
(A)成分のアクリル樹脂が、エポキシ樹脂と反応可能な官能基としてカルボキシル基を有する場合、アクリル樹脂のカルボキシル基当量が1,300g/eq~39,000g/eqであることが好ましい。アクリル樹脂のカルボキシル基当量が39,000g/eqよりも大きいと、エポキシ樹脂との反応が起こらず十分な接着力が得られないおそれがある。一方、アクリル樹脂のカルボキシル基当量が1,300g/eqよりも小さいと、エポキシ樹脂との反応が過度に進行し、架橋密度が密になり、加熱硬化後の樹脂フィルムを有機溶剤で溶解除去できなくなるおそれがある。
アクリル樹脂のカルボキシル基当量が2,000g/eq~8,000g/eqであることがより好ましく、2,600g/eq~4,000g/eqであることがさらに好ましい。
アクリル樹脂のカルボキシル基当量が2,000g/eq~8,000g/eqであることがより好ましく、2,600g/eq~4,000g/eqであることがさらに好ましい。
(A)成分のアクリル樹脂は、ガラス転移点(Tg)が40~80℃である。
アクリル樹脂のTgが40~80℃であれば、樹脂フィルムのタック発現温度が適度に高くなるため、30℃以下の常温で、犠牲層を形成する部位に樹脂フィルムを載置する際にタックが発現することがない。したがって、犠牲層を形成する部位に樹脂フィルムを載置した際、両者の間に気泡を存在したとしても、気泡を除去するのが容易である。このため、両者の間に気泡が残留したままの状態でプレスによる熱圧着を行うことにより、犠牲層の剥離や位置ずれが生じるおそれが解消される。また、使用前の樹脂フィルムを保護フィルムから単離するのが容易である。
アクリル樹脂のTgが40~80℃であれば、樹脂フィルムのタック発現温度が適度に高くなるため、30℃以下の常温で、犠牲層を形成する部位に樹脂フィルムを載置する際にタックが発現することがない。したがって、犠牲層を形成する部位に樹脂フィルムを載置した際、両者の間に気泡を存在したとしても、気泡を除去するのが容易である。このため、両者の間に気泡が残留したままの状態でプレスによる熱圧着を行うことにより、犠牲層の剥離や位置ずれが生じるおそれが解消される。また、使用前の樹脂フィルムを保護フィルムから単離するのが容易である。
本発明の樹脂フィルムのタック発現温度は40℃以上であり、好ましくは40~80℃であり、より好ましくは50~70℃であり、さらに好ましくは50~60℃である。
したがって、樹脂フィルムのタック発現温度が極端に高くなることがないため、プレスによる熱圧着により犠牲層を形成するのに好適である。
なお、本明細書におけるタック発現温度とは、プローブタック法で測定した場合に、0.1N以上のタックを発現する温度を意図する。
したがって、樹脂フィルムのタック発現温度が極端に高くなることがないため、プレスによる熱圧着により犠牲層を形成するのに好適である。
なお、本明細書におけるタック発現温度とは、プローブタック法で測定した場合に、0.1N以上のタックを発現する温度を意図する。
アクリル樹脂のTgが40℃未満だと、樹脂フィルムのタック発現温度を高める効果を十分発揮することができず、30℃以下の常温で犠牲層を形成する部位に樹脂フィルムを載置する際にタックが発現するおそれがある。また、プレスによる熱圧着時の寸法変化が大きくなる。一方、アクリル樹脂のTgが80℃超だと、樹脂フィルムのタック発現温度が極端に高くなり、プレスによる熱圧着により犠牲層を形成するのが困難になる。また、他成分との相溶性が低下し、樹脂フィルムを製造する際の作業性が悪化する。また、樹脂フィルムが柔軟性に劣る。
アクリル樹脂のTgは45~60℃であることが好ましい。
アクリル樹脂のTgは45~60℃であることが好ましい。
成分(A)として用いるアクリル樹脂は、エポキシ樹脂と反応可能な官能基を有し、かつ、Tgが40~80℃である限り特に限定されないが、メタクリル酸メチル成分と、アクリル酸ブチル成分と、を、含有するメタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体が好ましい。なお、共重合体を構成するこれらの成分を単独で使用した場合、意図した効果を発揮することができない。メタクリル酸メチル成分単独ではフィルムが柔軟性に劣り、アクリル酸ブチル成分単独では、Tgとは関係なく、30℃以下の常温でタックを発現する。
中でも、メタクリル酸メチル成分(x)と、アクリル酸ブチル成分(y)と、を、x/y=8/2~6/4の割合で含有するメタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体がタック発現温度を制御した樹脂フィルムを比較的容易に得られ、かつ、フィルムが柔軟性に優れることから好ましい。x/y>8/2だとフィルムが柔軟性に劣る傾向があり、x/y<6/4だとフィルムのタック発現温度をアクリル樹脂のTgで制御しにくくなる。
中でも、メタクリル酸メチル成分(x)と、アクリル酸ブチル成分(y)と、を、x/y=8/2~6/4の割合で含有するメタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体がタック発現温度を制御した樹脂フィルムを比較的容易に得られ、かつ、フィルムが柔軟性に優れることから好ましい。x/y>8/2だとフィルムが柔軟性に劣る傾向があり、x/y<6/4だとフィルムのタック発現温度をアクリル樹脂のTgで制御しにくくなる。
また、メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体は、x/yが上記範囲を満たすことに加えて、質量平均分子量(Mw)が300,000~800,000であることが、他成分との相溶性及びフィルムの層間絶縁性保持の観点から好ましい。
Mwが300,000未満の場合、フィルムの層間絶縁性を保持できないおそれがある。一方、Mwが800,000超の場合、他成分との相溶性が低下するためフィルムの製造が困難になるおそれがある。
メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体は、質量平均分子量(Mw)が400,000~700,000であることがより好ましく、450,000~600,000であることがさらに好ましい。
Mwが300,000未満の場合、フィルムの層間絶縁性を保持できないおそれがある。一方、Mwが800,000超の場合、他成分との相溶性が低下するためフィルムの製造が困難になるおそれがある。
メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体は、質量平均分子量(Mw)が400,000~700,000であることがより好ましく、450,000~600,000であることがさらに好ましい。
(B)成分:エポキシ樹脂
(B)成分のエポキシ樹脂は、本発明の樹脂フィルムの熱硬化性および接着性に寄与する成分である。
(B)成分のエポキシ樹脂は、本発明の樹脂フィルムの熱硬化性および接着性に寄与する成分である。
(B)成分として使用するエポキシ樹脂は特に限定されず各種エポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂としては、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、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、脂肪族型エポキシ樹脂が接着強度と耐熱性の相関性等が優れる点から好ましい。
なお、上記のエポキシ樹脂のうち、いずれか1種を使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記のエポキシ樹脂の中でも、接着強度と耐熱性の相関性等が特に優れる点からビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂がより好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂がさらに好ましい。
なお、上記のエポキシ樹脂のうち、いずれか1種を使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記のエポキシ樹脂の中でも、接着強度と耐熱性の相関性等が特に優れる点からビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂がより好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂がさらに好ましい。
(B)成分として使用するエポキシ樹脂は、質量平均分子量(Mw)が100~5,000であることが反応性、接着力、溶解性などの理由から好ましい。
エポキシ樹脂は、質量平均分子量(Mw)が200~2,000であることがより好ましく、300~1,000であることがさらに好ましい。
エポキシ樹脂は、質量平均分子量(Mw)が200~2,000であることがより好ましく、300~1,000であることがさらに好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、(B)成分のエポキシ樹脂の含有量は、(A)成分のアクリル樹脂100質量部に対して5~50質量部であることが好ましい。
(B)成分のエポキシ樹脂の含有量が5質量部未満だと接着強度が不十分になるおそれがある。一方、(B)成分のエポキシ樹脂の含有量が50質量部超だと他成分との相溶性やタック発現温度の調整が困難となる。また、プレスによる熱圧着時の寸法変化が大きくなる。
(B)成分のエポキシ樹脂の含有量は、(A)成分のアクリル樹脂100質量部に対して30~50質量部であることがより好ましく、35~45質量部であることがさらに好ましい。
(B)成分のエポキシ樹脂の含有量が5質量部未満だと接着強度が不十分になるおそれがある。一方、(B)成分のエポキシ樹脂の含有量が50質量部超だと他成分との相溶性やタック発現温度の調整が困難となる。また、プレスによる熱圧着時の寸法変化が大きくなる。
(B)成分のエポキシ樹脂の含有量は、(A)成分のアクリル樹脂100質量部に対して30~50質量部であることがより好ましく、35~45質量部であることがさらに好ましい。
(C)成分:フェノール樹脂
(C)成分のフェノール樹脂は、本発明の樹脂フィルムの粘着性付与剤、および、(B)成分のエポキシ樹脂の硬化剤として作用する。また、樹脂フィルムを製造する際に他成分との相溶性に寄与する。
(C)成分のフェノール樹脂は、本発明の樹脂フィルムの粘着性付与剤、および、(B)成分のエポキシ樹脂の硬化剤として作用する。また、樹脂フィルムを製造する際に他成分との相溶性に寄与する。
(C)成分として使用するフェノール樹脂は特に限定されず各種フェノール樹脂を用いることができる。フェノール樹脂としては、テルペンフェノール樹脂、ビスフェノールA型フェノール樹脂、ビスフェノールF型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂が樹脂フィルムの粘着性および接着性に優れる点から好ましい。
なお、上記のフェノール樹脂のうち、いずれか1種を使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記のフェノール樹脂の中でも、樹脂フィルムの粘着性および接着性に特に優れる点からテルペンフェノール樹脂がより好ましい。
なお、上記のフェノール樹脂のうち、いずれか1種を使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記のフェノール樹脂の中でも、樹脂フィルムの粘着性および接着性に特に優れる点からテルペンフェノール樹脂がより好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおいて、(C)成分のフェノール樹脂の含有量は、(A)成分のアクリル樹脂100質量部に対して10~35質量部であることが好ましい。
(C)成分のフェノール樹脂の含有量が10質量部未満だと接着強度が不十分になるおそれがある。一方、(C)成分のフェノール樹脂の含有量が30質量部超だと他成分との相溶性の調整が困難となる。
(C)成分のフェノール樹脂の含有量が10質量部未満だと接着強度が不十分になるおそれがある。一方、(C)成分のフェノール樹脂の含有量が30質量部超だと他成分との相溶性の調整が困難となる。
(C)成分のフェノール樹脂の含有量は、(A)成分のアクリル樹脂100質量部に対して10~30質量部であることがより好ましく、15~25質量部であることがさらに好ましい。
(D)成分:テトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレート
(D)成分のテトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートは、本発明の接着フィルムにおいて、(B)成分のエポキシ樹脂の硬化促進剤として作用する。
エポキシ樹脂の硬化促進剤として、一般的なイミダゾールを使用すると、エポキシ樹脂間で硬化反応が進行し、三次元的な架橋が形成されるため、架橋密度が密になり、加熱硬化後の樹脂フィルムを有機溶剤で溶解除去することができない。
一方、(D)成分のテトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートと、(C)成分のフェノール樹脂と、ともに使用すると、(B)成分のエポキシ樹脂間での硬化反応は進行せず、樹脂フィルムに含まれる異なる成分間、すなわち、(A)成分のアクリル樹脂と、(B)成分のエポキシ樹脂と、の間、(A)成分のアクリル樹脂と、(C)成分のフェノール樹脂と、の間、あるいは、(B)成分のエポキシ樹脂と、(C)成分のフェノール樹脂と、の間で硬化反応が進行するため、架橋密度が密になることがなく、加熱硬化後の樹脂フィルムを有機溶剤で溶解除去することができる。
(D)成分のテトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートは、本発明の接着フィルムにおいて、(B)成分のエポキシ樹脂の硬化促進剤として作用する。
エポキシ樹脂の硬化促進剤として、一般的なイミダゾールを使用すると、エポキシ樹脂間で硬化反応が進行し、三次元的な架橋が形成されるため、架橋密度が密になり、加熱硬化後の樹脂フィルムを有機溶剤で溶解除去することができない。
一方、(D)成分のテトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートと、(C)成分のフェノール樹脂と、ともに使用すると、(B)成分のエポキシ樹脂間での硬化反応は進行せず、樹脂フィルムに含まれる異なる成分間、すなわち、(A)成分のアクリル樹脂と、(B)成分のエポキシ樹脂と、の間、(A)成分のアクリル樹脂と、(C)成分のフェノール樹脂と、の間、あるいは、(B)成分のエポキシ樹脂と、(C)成分のフェノール樹脂と、の間で硬化反応が進行するため、架橋密度が密になることがなく、加熱硬化後の樹脂フィルムを有機溶剤で溶解除去することができる。
本発明の樹脂フィルムにおいて、(D)成分のテトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートの含有量は、(A)成分のアクリル樹脂100質量部に対して0.1~5質量部であることが好ましい。
(D)成分のテトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートの含有量が0.1質量部未満だと、エポキシ樹脂の硬化反応が進行せず、硬化不足による接着力不足となるおそれがある。一方、(D)成分のテトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートの含有量が5質量部超だとエポキシ樹脂の硬化反応の進行が速すぎるため、本発明の樹脂フィルムを中空構造を有する微細構造体の製造時に使用する犠牲層として用いた際に、凹凸への埋め込み性が発現し難くなるなどの問題が生じるおそれがある。
(D)成分のテトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートの含有量が0.1質量部未満だと、エポキシ樹脂の硬化反応が進行せず、硬化不足による接着力不足となるおそれがある。一方、(D)成分のテトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートの含有量が5質量部超だとエポキシ樹脂の硬化反応の進行が速すぎるため、本発明の樹脂フィルムを中空構造を有する微細構造体の製造時に使用する犠牲層として用いた際に、凹凸への埋め込み性が発現し難くなるなどの問題が生じるおそれがある。
(D)成分のテトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートの含有量は、(A)成分のアクリル樹脂100質量部に対して0.1~3質量部であることがより好ましく、0.1~2質量部であることがさらに好ましい。
本発明の樹脂フィルムは、厚さが5~50μmであることが好ましい。樹脂フィルムの厚さが50μm超だと、厚さが厚すぎるため、フィルムの柔軟性が低下して取扱い性が悪化する。また、泡の巻き込みや溶剤の残留による後工程での気泡の生成などにより、製造されるフィルムに気泡が残留しやすくなる。また、組成が均一なフィルムを製造するのが困難である。一方、フィルムの厚さが5μm未満だと、厚さが薄すぎるため、接着時あるいは取扱時にフィルムが裂けるおそれがある。また、静電気を帯びやすくなるので取扱い性が悪化する。
本発明の樹脂フィルムは、厚さが10~40μmであることがより好ましく、10~35μmであることがさらに好ましい。
本発明の樹脂フィルムは、厚さが10~40μmであることがより好ましく、10~35μmであることがさらに好ましい。
本発明の樹脂フィルムは、成分(A)~(D)が所望の含有割合となるように、溶剤中に溶解若しくは分散させた溶液を基材に塗布した後、基材を加熱して溶剤を除去し、その後、基材から除去することによって得ることができる。
この際に使用する溶剤としては、比較的沸点の低いメチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、ブチルセロソルブ、2-エトキシエタノール、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等を挙げることができる。
この際に使用する溶剤としては、比較的沸点の低いメチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、ブチルセロソルブ、2-エトキシエタノール、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等を挙げることができる。
基材としては、(A)成分のアクリル樹脂と疎水性若しくは親水性が同傾向でない基材が用いられる。(A)成分のアクリル樹脂と疎水性若しくは親水性が同傾向でない基材としては、ポリイミド、ガラス、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレート等を撥水成分若しくは疎水成分でコートした高分子フィルム材料又は無機材料の基材が好ましく用いられる。
使用前の本発明の樹脂フィルムは、異物が付着することを防止するため、保護フィルムではさんだ状態で保管される。保護フィルムとしては、基材として記載したものを用いることができる。
本発明の樹脂フィルムは、MEMS技術分野で用いられる犠牲層としての使用に好適な特性を有している。
上述したように、本発明の樹脂フィルムは、30℃以下の常温ではタックを発現せず、50℃以上の温度でタックを発現する。したがって、犠牲層を形成する部位に樹脂フィルムを載置した際、両者の間に気泡を存在したとしても、気泡を除去するのが容易である。このため、両者の間に気泡が残留したままの状態でプレスによる熱圧着を行うことにより、犠牲層の剥離や位置ずれが生じるおそれが解消される。また、使用前の樹脂フィルムを保護フィルムから単離するのが容易である。また、樹脂フィルムのタック発現温度が極端に高くなることがないため、プレスによる熱圧着により犠牲層を形成するのに好適である。
本発明の樹脂フィルムは、150℃以上の温度で硬化し、接着力が増加する。
本発明の樹脂フィルムを用いて犠牲層を形成する場合、犠牲層を形成する部位のうちの一方(すなわち、犠牲層をはさんで上下となる位置関係の構成要素のうち、下方の構成要素)に樹脂フィルムを載置した際、犠牲層を形成する部位のうちの他方(すなわち、犠牲層をはさんで上下となる位置関係の構成要素のうち、上方の構成要素)を、樹脂フィルムの露出面と接するように載置した状態で、所定温度及び所定時間、具体的には150℃で60~90分間、プレスによる熱圧着を行えばよい。なお、プレスにより熱圧着した際に本発明の樹脂フィルムは加熱硬化する。以下、本明細書において、熱圧着後の本発明の樹脂フィルムの特性のことを、加熱硬化後の樹脂フィルムの特性として記載する。
本発明の樹脂フィルムを用いて犠牲層を形成する場合、犠牲層を形成する部位のうちの一方(すなわち、犠牲層をはさんで上下となる位置関係の構成要素のうち、下方の構成要素)に樹脂フィルムを載置した際、犠牲層を形成する部位のうちの他方(すなわち、犠牲層をはさんで上下となる位置関係の構成要素のうち、上方の構成要素)を、樹脂フィルムの露出面と接するように載置した状態で、所定温度及び所定時間、具体的には150℃で60~90分間、プレスによる熱圧着を行えばよい。なお、プレスにより熱圧着した際に本発明の樹脂フィルムは加熱硬化する。以下、本明細書において、熱圧着後の本発明の樹脂フィルムの特性のことを、加熱硬化後の樹脂フィルムの特性として記載する。
本発明の樹脂フィルムは、プレスによる熱圧着時の寸法変化が少ない。具体的には、後述する実施例に記載の手順にしたがって、プレスによる熱圧着時の樹脂フィルムの厚さの変化を測定した際に、樹脂フィルムの厚さの変化が10μm未満であり、好ましくは5μm以下であり、より好ましくは2μm以下であり、さらに好ましくは1μm以下である。
加熱硬化後の本発明の樹脂フィルムは、十分な接着強度を有している。具体的には、JIS C5416にしたがって測定したピール強度が0.2N/cm以上あり、好ましくは0.4N/cm以上あり、より好ましくは1.0N/cm以上ある。
加熱硬化後の本発明の樹脂フィルムは、適切な有機溶剤を選択することにより、溶解除去することができる。このような目的で使用される有機溶剤としては、ケトン系溶剤として、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、DIBK(ジイソブチルケトン)、シクロヘキサノン、DAA(ジアセトンアルコール)など、炭化水素系溶剤として、トルエン、キシレン、ソルベントナフサ、ノルマルヘキサン、イソヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等が挙げられる。これらの中でも、メチルエチルケトン、アセトンが、溶解性に優れ、低温での乾燥が可能であることから好ましい。
また、加熱硬化後の本発明の樹脂フィルムは、レーザによるパターニング時の加工性、および、耐メッキ性に優れている。
(例1~39)
以下において例1~15、24~39は実施例、例16~23は比較例である。
表1~6に示す配合割合(質量部)になるように成分(A)~(D)を溶剤(メチルエチルケトン)中に溶解させた溶液を基材(離型処理をほどこしたPETフィルム)に塗布した後、基材を加熱して溶剤を除去し、その後、基材から除去することにより樹脂フィルム(厚さ30μm)を得た。
なお、成分(A)~(D)はそれぞれ以下の通り。
以下において例1~15、24~39は実施例、例16~23は比較例である。
表1~6に示す配合割合(質量部)になるように成分(A)~(D)を溶剤(メチルエチルケトン)中に溶解させた溶液を基材(離型処理をほどこしたPETフィルム)に塗布した後、基材を加熱して溶剤を除去し、その後、基材から除去することにより樹脂フィルム(厚さ30μm)を得た。
なお、成分(A)~(D)はそれぞれ以下の通り。
成分(A)
アクリル樹脂A1:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=7/3、Tg:50℃、Mw:500,000、官能基:水酸基、水酸基価:10[mg/KOH])
アクリル樹脂A2:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=7/3、Tg:50℃、Mw:510,000、官能基:水酸基、水酸基価:1[mg/KOH])
アクリル樹脂A3:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=4/6、Tg:20℃、Mw:650,000、官能基:水酸基、水酸基価:10[mg/KOH])
アクリル樹脂A4:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=2/8、Tg:-30℃、Mw:800,000、官能基:水酸基、水酸基価:10[mg/KOH])
アクリル樹脂A5:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=8/2、Tg:90℃、Mw:400,000、官能基:水酸基、水酸基価:10[mg/KOH])
アクリル樹脂A6:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=7/3、Tg:50℃、Mw:550,000、水酸基価:30[mg/KOH])
アクリル樹脂A7:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=7/3、Tg:50℃、Mw:500,000、官能基:カルボキシル基、カルボキシル基当量:3,900[g/eq])
アクリル樹脂a:メタクリル酸メチル(Tg:120℃、Mw:18,000、水酸基価:150[mg/KOH])
アクリル樹脂A1:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=7/3、Tg:50℃、Mw:500,000、官能基:水酸基、水酸基価:10[mg/KOH])
アクリル樹脂A2:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=7/3、Tg:50℃、Mw:510,000、官能基:水酸基、水酸基価:1[mg/KOH])
アクリル樹脂A3:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=4/6、Tg:20℃、Mw:650,000、官能基:水酸基、水酸基価:10[mg/KOH])
アクリル樹脂A4:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=2/8、Tg:-30℃、Mw:800,000、官能基:水酸基、水酸基価:10[mg/KOH])
アクリル樹脂A5:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=8/2、Tg:90℃、Mw:400,000、官能基:水酸基、水酸基価:10[mg/KOH])
アクリル樹脂A6:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=7/3、Tg:50℃、Mw:550,000、水酸基価:30[mg/KOH])
アクリル樹脂A7:メタクリル酸メチル・アクリル酸ブチル共重合体(比率=7/3、Tg:50℃、Mw:500,000、官能基:カルボキシル基、カルボキシル基当量:3,900[g/eq])
アクリル樹脂a:メタクリル酸メチル(Tg:120℃、Mw:18,000、水酸基価:150[mg/KOH])
成分(B)
エポキシ樹脂B1:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(Mw:370)
エポキシ樹脂B2:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(Mw:340)
エポキシ樹脂B3:ノボラック型エポキシ樹脂(Mw:360)
エポキシ樹脂B4:ビフェニル型エポキシ樹脂(Mw:550)
エポキシ樹脂B5:脂肪族型エポキシ樹脂(Mw:290)
成分(C)
フェノール樹脂C1:テルペンフェノール樹脂(Mw:1100、水酸基価:50[mg/KOH])
フェノール樹脂C2:テルペンフェノール樹脂(Mw:700、水酸基価:35[mg/KOH])
フェノール樹脂C3:ビスフェノールA型フェノール樹脂(Mw:330、水酸基価:330[mg/KOH])
フェノール樹脂C4:ビスフェノールF型フェノール樹脂(Mw:100、水酸基価:390[mg/KOH])
フェノール樹脂C5:ノボラック型フェノール樹脂(Mw:400、水酸基価:370[mg/KOH])
成分(D)
硬化触媒D:テトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレート
硬化触媒d1:イミダゾール
硬化触媒d2:テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート
硬化触媒d3:トリフェニルホスフィン
エポキシ樹脂B1:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(Mw:370)
エポキシ樹脂B2:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(Mw:340)
エポキシ樹脂B3:ノボラック型エポキシ樹脂(Mw:360)
エポキシ樹脂B4:ビフェニル型エポキシ樹脂(Mw:550)
エポキシ樹脂B5:脂肪族型エポキシ樹脂(Mw:290)
成分(C)
フェノール樹脂C1:テルペンフェノール樹脂(Mw:1100、水酸基価:50[mg/KOH])
フェノール樹脂C2:テルペンフェノール樹脂(Mw:700、水酸基価:35[mg/KOH])
フェノール樹脂C3:ビスフェノールA型フェノール樹脂(Mw:330、水酸基価:330[mg/KOH])
フェノール樹脂C4:ビスフェノールF型フェノール樹脂(Mw:100、水酸基価:390[mg/KOH])
フェノール樹脂C5:ノボラック型フェノール樹脂(Mw:400、水酸基価:370[mg/KOH])
成分(D)
硬化触媒D:テトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレート
硬化触媒d1:イミダゾール
硬化触媒d2:テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート
硬化触媒d3:トリフェニルホスフィン
得られた樹脂フィルム、あるいは、樹脂フィルムとする前の溶液に対して、以下の物性評価を実施した。
相溶性
成分(A)~(D)を溶剤(メチルエチルケトン)中に溶解させた溶液を均一になるまで攪拌し、その後、静置したものを以下の基準で評価した。
○:室温で1週間静置したものを目視したときに均一状態となっている。
△:室温で2日間静置したものを目視したときに不均一状態となっている。
×:撹拌中においても、均一にならなかった。
フィルム化
フィルム化は以下の基準で評価した。
○:上記の手順で樹脂フィルムを作成した際に均一なフィルムが得られる。
×:上記の手順で樹脂フィルムを作成した際にフィルム化できない。
タック:プローブタック試験機を用いて樹脂フィルム表面のタックを、25℃と60℃で測定した。
溶解性:樹脂フィルムを150℃、60分加熱硬化させた後、有機溶剤(メチルエチルケトン)に溶解させた。以下の基準で評価した。
○:有機溶剤に完全に溶解した。
×:膨潤したが溶解しなかった。
接着強度:樹脂フィルムと、銅箔(厚さ18μm)と、をプレスにより熱圧着(150℃、60分、0.5MPa)させて積層体とした後、試験片幅10mmを切り出し、銅箔を180°で引き剥がす際の強度を測定した。
熱圧着時の厚さ変化:上述した手順で樹脂フィルムと、銅箔と、をプレスにより熱圧着させた際の樹脂フィルムの厚さの変化を測定した。
結果を表1~6に示した。
相溶性
成分(A)~(D)を溶剤(メチルエチルケトン)中に溶解させた溶液を均一になるまで攪拌し、その後、静置したものを以下の基準で評価した。
○:室温で1週間静置したものを目視したときに均一状態となっている。
△:室温で2日間静置したものを目視したときに不均一状態となっている。
×:撹拌中においても、均一にならなかった。
フィルム化
フィルム化は以下の基準で評価した。
○:上記の手順で樹脂フィルムを作成した際に均一なフィルムが得られる。
×:上記の手順で樹脂フィルムを作成した際にフィルム化できない。
タック:プローブタック試験機を用いて樹脂フィルム表面のタックを、25℃と60℃で測定した。
溶解性:樹脂フィルムを150℃、60分加熱硬化させた後、有機溶剤(メチルエチルケトン)に溶解させた。以下の基準で評価した。
○:有機溶剤に完全に溶解した。
×:膨潤したが溶解しなかった。
接着強度:樹脂フィルムと、銅箔(厚さ18μm)と、をプレスにより熱圧着(150℃、60分、0.5MPa)させて積層体とした後、試験片幅10mmを切り出し、銅箔を180°で引き剥がす際の強度を測定した。
熱圧着時の厚さ変化:上述した手順で樹脂フィルムと、銅箔と、をプレスにより熱圧着させた際の樹脂フィルムの厚さの変化を測定した。
結果を表1~6に示した。
表から明らかなように、Tgが50℃のアクリル樹脂(A1,A2,A6,A7)を使用した例1~15、24~39では、常温(25℃)では実質的にタックを発現しなかった。特に、(A)成分のアクリル樹脂100質量部に対して、(B)成分のエポキシ樹脂を50質量部以下含有する例1~6、8~15、24~39は、常温(25℃)でのタック性が特に優れていた。一方、Tgが50℃未満(20℃、-30℃)のアクリル樹脂(A3,A4)を使用した例16~17では、常温(25℃)でタックを発現した。一方、Tgが90℃のアクリル樹脂(A5)を使用した例18では、相溶性に劣り、フィルム化することができなかった。また、Tgが120℃のアクリル樹脂aを使用した例19は相溶性に劣っていた。このため、フィルム化は実施しなかった。
成分(D)の硬化触媒として、テトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートを使用した例1~15、24~39は、いずれも加熱硬化後の樹脂フィルムを有機溶剤により溶解することができた。一方、硬化触媒としてイミダゾールを使用した例20は、加熱硬化後の樹脂フィルムを有機溶剤で溶解することができなかった。また、硬化触媒として、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートを使用した例19、トリフェニルホスフィンを使用した例20は相溶性に劣っていた。このため、フィルム化は実施しなかった。
例1~15、24~39は、いずれもプレスによる熱圧着時の接着強度に優れていた。
また、例1~15、24~39は、いずれもプレスによる熱圧着時の樹脂フィルムの厚さの変化が小さかった。一方、Tgが50℃未満(20℃、-30℃)のアクリル樹脂(A3,A4)を使用した例16~17では、プレスによる熱圧着時の樹脂フィルムの厚さの変化が大きかった。
また、(A)成分のアクリル樹脂を含有させなかった例23は、常温(25℃)でタックを発現し、プレスによる熱圧着時の樹脂フィルムの厚さの変化も大きかった。
なお、(A)成分のアクリル樹脂において、エポキシ樹脂と反応する官能基が水酸基の場合、カルボキシル基の場合もいずれも、良好な物性(相溶性、フィルム化、タック性、加熱硬化後の溶解性、熱圧着時の接着強度、熱圧着時の厚さ変化)を示していた。
また、(B)成分のエポキシ樹脂として、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、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、脂肪族型エポキシ樹脂のいずれを使用した場合も良好な物性(相溶性、フィルム化、タック性、加熱硬化後の溶解性、熱圧着時の接着強度、熱圧着時の厚さ変化)を示しており、(C)成分のフェノール樹脂として、テルペンフェノール樹脂、ビスフェノールA型フェノール樹脂、ビスフェノールF型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂のいずれを使用した場合も良好な物性(相溶性、フィルム化、タック性、加熱硬化後の溶解性、熱圧着時の接着強度、熱圧着時の厚さ変化を示していた。
成分(D)の硬化触媒として、テトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートを使用した例1~15、24~39は、いずれも加熱硬化後の樹脂フィルムを有機溶剤により溶解することができた。一方、硬化触媒としてイミダゾールを使用した例20は、加熱硬化後の樹脂フィルムを有機溶剤で溶解することができなかった。また、硬化触媒として、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートを使用した例19、トリフェニルホスフィンを使用した例20は相溶性に劣っていた。このため、フィルム化は実施しなかった。
例1~15、24~39は、いずれもプレスによる熱圧着時の接着強度に優れていた。
また、例1~15、24~39は、いずれもプレスによる熱圧着時の樹脂フィルムの厚さの変化が小さかった。一方、Tgが50℃未満(20℃、-30℃)のアクリル樹脂(A3,A4)を使用した例16~17では、プレスによる熱圧着時の樹脂フィルムの厚さの変化が大きかった。
また、(A)成分のアクリル樹脂を含有させなかった例23は、常温(25℃)でタックを発現し、プレスによる熱圧着時の樹脂フィルムの厚さの変化も大きかった。
なお、(A)成分のアクリル樹脂において、エポキシ樹脂と反応する官能基が水酸基の場合、カルボキシル基の場合もいずれも、良好な物性(相溶性、フィルム化、タック性、加熱硬化後の溶解性、熱圧着時の接着強度、熱圧着時の厚さ変化)を示していた。
また、(B)成分のエポキシ樹脂として、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、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、脂肪族型エポキシ樹脂のいずれを使用した場合も良好な物性(相溶性、フィルム化、タック性、加熱硬化後の溶解性、熱圧着時の接着強度、熱圧着時の厚さ変化)を示しており、(C)成分のフェノール樹脂として、テルペンフェノール樹脂、ビスフェノールA型フェノール樹脂、ビスフェノールF型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂のいずれを使用した場合も良好な物性(相溶性、フィルム化、タック性、加熱硬化後の溶解性、熱圧着時の接着強度、熱圧着時の厚さ変化を示していた。
Claims (12)
- (A)ガラス転移点(Tg)が40~80℃で、エポキシ樹脂と反応する官能基を有するアクリル樹脂、(B)エポキシ樹脂、(C)フェノール樹脂、および、(D)テトラフェニルホスホニウムテトラ(p-トリル)ボレートからなる樹脂フィルム。
- 前記(A)アクリル樹脂が、前記エポキシ樹脂と反応する官能基として水酸基を有する、請求項1に記載の樹脂フィルム。
- 前記(A)アクリル樹脂の水酸基価が1~30[mg/KOH]である、請求項2に記載の樹脂フィルム。
- 前記(A)アクリル樹脂が、前記エポキシ樹脂と反応する官能基として、カルボキシル基を有する、請求項1に記載の樹脂フィルム。
- 前記(A)アクリル樹脂のカルボキシル基当量が1,300g/eq~39,000 g/eqである、請求項4に記載の樹脂フィルム。
- 前記(A)アクリル樹脂の質量平均分子量(Mw)が300,000~800,000である、請求項1~5のいずれかに記載の樹脂フィルム。
- 前記(B)エポキシ樹脂が、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、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂および脂肪族型エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも一つである、請求項1~6のいずれかに記載の樹脂フィルム。
- 前記(B)エポキシ樹脂が、ビスフェノールA型エポキシ樹脂である、請求項1~6のいずれかに記載の樹脂フィルム。
- 前記(B)エポキシ樹脂の含有量が、前記(A)アクリル樹脂100質量部に対して、5~50質量部である、請求項1~8のいずれかに記載の樹脂フィルム。
- 前記(C)フェノール樹脂が、テルペンフェノール樹脂、ビスフェノールA型フェノール樹脂、ビスフェノールF型フェノール樹脂およびノボラック型フェノール樹脂からなる群から選択される少なくとも一つである、請求項1~9のいずれかに記載の樹脂フィルム。
- 前記(C)フェノール樹脂が、テルペンフェノール樹脂である、請求項1~9のいずれかに記載の樹脂フィルム。
- 前記(C)フェノール樹脂の含有量が、前記(A)アクリル樹脂100質量部に対して、10~35質量部である、請求項1~11のいずれかに記載の樹脂フィルム。
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