WO2016063747A1 - 樹脂組成物、並びにそれを用いた絶縁フィルムおよび半導体装置 - Google Patents

樹脂組成物、並びにそれを用いた絶縁フィルムおよび半導体装置 Download PDF

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film
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宗俊 日馬
慎 寺木
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    • H01B3/42Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes polyesters; polyethers; polyacetals

Definitions

  • the present disclosure relates to a resin composition, and an insulating film and a semiconductor device using the resin composition.
  • the multilayer printed wiring board is required to have higher multilayers, higher density, thinner thickness, lighter weight, high reliability, and moldability.
  • the frequency of transmission signals has been remarkably increased.
  • the material used for the printed wiring board is required to be able to reduce electrical signal loss in a high frequency region, specifically, a region having a frequency of 1 GHz or more.
  • Patent Document 1 provides a cured product having a low dielectric constant and a low dielectric loss tangent, and excellent heat resistance, mechanical properties, chemical resistance, and flame retardancy, and can be cured at a low temperature. Things are disclosed.
  • this document discloses a curable film using the curable resin composition, and a cured product and a film obtained by curing them.
  • Patent Document 2 discloses a high-frequency region having a metal foil that constitutes a wiring of a flexible printed wiring board (FPC), and an excellent adhesive strength to the substrate material of the flexible printed wiring board, and a frequency of 1 GHz or more.
  • FPC flexible printed wiring board
  • a coverlay film having excellent electrical characteristics has been proposed.
  • this coverlay film exhibits a low dielectric constant (e) and a low dielectric loss tangent (tand) in a frequency region of 1 GHz or higher. Furthermore, this coverlay film can also be used as an adhesive film for electrical and electronic applications and as an interlayer adhesive for multilayer printed wiring boards.
  • the cover lay film described in Patent Document 2 exhibits excellent electrical characteristics in a high frequency region after being heated and cured. Specifically, this film exhibits a dielectric constant of 3.0 or less, and further 2.5 or less in a frequency range of 1 to 10 GHz. Further, this film exhibits a dielectric loss tangent of 0.01 or less and further 0.0025 or less in a frequency range of 1 to 10 GHz.
  • the dielectric constant is required to be 2.5 or less in the frequency range of 1 to 10 GHz.
  • the dielectric loss tangent in the frequency region of 1 to 10 GHz is required to be 0.0025 or less.
  • the coverlay film described in Patent Document 2 can satisfy this requirement. However, there is a need for a film that has better long-term storage than this coverlay film.
  • Patent Document 2 discloses a maleimide curing agent as a suitable example of the curing agent of the component (E) of the coverlay film.
  • a maleimide curing agent by using a maleimide curing agent, the heat curing of the cover lay film can proceed at a lower temperature (for example, the curing temperature of 200 ° C. is usually set to 150 ° C.).
  • bismaleimide is particularly preferably used from the viewpoint of maintaining the dielectric properties of the coverlay film, imparting adhesive force to the film, and high Tg (glass transition point) of the film.
  • Tg glass transition point
  • An object of the present disclosure is to provide a resin composition used for manufacturing an insulating film, which can solve the above-described problems of the prior art.
  • the insulating film containing this resin composition has excellent adhesive strength to FPC substrate materials such as metal foils constituting FPC wiring, and polyimide films and liquid crystal polymers.
  • the insulating film exhibits excellent electrical characteristics in a high frequency region, specifically, a low dielectric constant (e) and a low dielectric loss tangent (tand) in a frequency region of 1 to 10 GHz. Furthermore, the shelf life of this insulating film is good.
  • the resin composition of the present disclosure includes (A) a modified polyphenylene ether having an ethylenically unsaturated group at both ends, (B) an epoxy resin, (C) a styrene-based thermoplastic elastomer, (D ) A compound having an imide group and an acrylate group in one molecule, and (E) a curing catalyst, and the component (D) is added to 100 parts by mass of the components (A) to (E) in total. Contains 0.5 to 4 parts by weight.
  • the epoxy resin as the component (B) is preferably an epoxy resin having a naphthalene skeleton.
  • the curing catalyst of the component (E) is preferably an imidazole curing catalyst.
  • the curing catalyst of the component (E) is preferably an imidazole curing catalyst having a benzene ring.
  • the resin composition of the present disclosure may further contain (F) an organic peroxide.
  • the thermoset of the resin composition preferably has a dielectric constant (e) of 2.5 or less and a dielectric loss tangent (0.0025 or less) in a frequency range of 1 to 10 GHz. tand).
  • the insulating film of this indication contains the resin composition of this indication.
  • the semiconductor device of the present disclosure includes the resin composition of the present disclosure or a thermosetting product thereof as an interlayer adhesive between substrates.
  • the semiconductor device of the present disclosure includes the insulating film of the present disclosure or a thermoset thereof as an interlayer adhesive between the substrates.
  • the insulating film formed from the resin composition of the present disclosure has excellent adhesion strength to FPC substrate materials such as metal foils forming FPC wiring, polyimide films, and liquid crystal polymer films.
  • the insulating film exhibits excellent electrical characteristics in a high frequency region, specifically, a low dielectric constant (e) and a low dielectric loss tangent (tand) in a frequency region of 1 to 10 GHz.
  • the shelf life of this insulating film is good. Therefore, crystallization of components in the film hardly occurs even when the film is stored for a long time. As a result, the appearance of the film is hardly deteriorated. Further, the physical properties of the film are deteriorated, specifically, the temporary press-bonding property of the film is not easily lowered. Therefore, it is suitable for an adhesive film for electrical and electronic use and a coverlay film for a printed wiring board. Moreover, this insulating film is suitable as an interlayer adhesive between substrates of a semiconductor device.
  • the resin composition of the present disclosure contains at least the following components (A) to (E).
  • (A) Modified polyphenylene ether having an ethylenically unsaturated group at both ends As examples of the ethylenically unsaturated group of the component (A), the modified polyphenylene ether having an ethylenically unsaturated group at both ends, an ethenyl group, Alkenyl groups such as allyl, methallyl, propenyl, butenyl, hexenyl, and octenyl, cycloalkenyl such as cyclopentenyl and cyclohexenyl, and alkenylaryl such as vinylbenzyl and vinylnaphthyl Is mentioned. Among these, a preferable example is a vinylbenzyl group.
  • the two ethylenically unsaturated groups at both ends may be the same or different.
  • a modified polyphenylene ether represented by the following general formula (1) is preferable.
  • — (O—X—O) — is represented by the following general formula (2) or (3).
  • R1, R2, R3, R7, and R8 are the same or different alkyl groups having 6 or less carbon atoms or phenyl groups.
  • R4, R5, and R6 are the same or different, a hydrogen atom, or an alkyl group or phenyl group having 6 or less carbon atoms.
  • R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, and R16 are the same or different, a hydrogen atom, or an alkyl group or phenyl group having 6 or less carbon atoms.
  • -A- is a linear, branched or cyclic divalent hydrocarbon group having 20 or less carbon atoms.
  • — (YO) — is represented by the general formula (4).
  • R17 and R18 are the same or different alkyl groups having 6 or less carbon atoms or phenyl groups.
  • R19 and R20 are the same or different, a hydrogen atom, an alkyl group having 6 or less carbon atoms, or a phenyl group.
  • a and b represent an integer of 0 to 100, at least one of which is not 0.
  • Examples of -A- in formula (3) include methylene, ethylidene, 1-methylethylidene, 1,1-propylidene, 1,4-phenylenebis (1-methylethylidene), 1,3-phenylenebis (1- And divalent organic groups such as methylethylidene), cyclohexylidene, phenylmethylene, naphthylmethylene, and 1-phenylethylidene.
  • -A- is not limited thereto.
  • R1, R2, R3, R7, R8, R17, and R18 are alkyl groups having 3 or less carbon atoms, and R4, R5, R6, R9, Examples include compounds in which R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R19, and R20 are a hydrogen atom or an alkyl group having 3 or less carbon atoms.
  • — (O—X—O) — in general formula (2) or general formula (3) represents general formula (5), general formula (6), or general formula (7).
  • -(YO)-in the formula (4) is a structure represented by the formula (8) or the formula (9), or a structure and a formula represented by the formula (8) arranged at random.
  • the structure represented by (9) is represented.
  • the method for producing the modified polyphenylene ether represented by the formula (1) is not particularly limited. For example, it can be produced by converting a terminal phenolic hydroxyl group of a bifunctional phenylene ether oligomer into a vinylbenzyl ether. This bifunctional phenylene ether oligomer can be obtained, for example, by oxidative coupling of a bifunctional phenol compound and a monofunctional phenol compound.
  • the number average molecular weight of the modified polyphenylene ether having an ethylenically unsaturated group at both ends of the component (A) is preferably in the range of 500 to 4,500, more preferably 500 to 3 in terms of polystyrene by GPC method. In the range of 1,000 to 2500, more preferably in the range of 1000 to 2500. If the number average molecular weight is 500 or more, the resin composition is hardly sticky when the resin composition of the present disclosure is formed into a coating film. Moreover, if a number average molecular weight is 4500 or less, the fall of the solubility to the solvent of a component (A) can be suppressed.
  • the content of the modified polyphenylene ether having an ethylenically unsaturated group at both ends of the component (A) is preferably 30 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the components (A) to (E). More preferred is 30 to 50 parts by mass, and still more preferred is 35 to 45 parts by mass.
  • the relative dielectric constant of the preferred component (A) is 3.0 or less.
  • epoxy resin of component (B) examples include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, siloxane type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin. Glycidyl ester type epoxy resin, glycidyl amine type epoxy resin, hydantoin type epoxy resin, and naphthalene ring-containing epoxy resin. One of these epoxy resins may be used alone, or two or more may be mixed and used. From the viewpoint of film formability, the component (B) epoxy resin is preferably liquid. Moreover, from a viewpoint of the adhesive improvement of the insulating film containing the resin composition of this indication, the epoxy resin of a component (B) preferably has a naphthalene skeleton.
  • the content of the component (B) epoxy resin is preferably 2 to 15 parts by mass, more preferably 4 to 12 parts by mass, and still more preferably 100 parts by mass in total of components (A) to (E). 6 to 11 parts by mass.
  • the adhesiveness of the insulating film containing the resin composition of this indication will deteriorate.
  • the quantity of a component (A) and a component (C) will reduce relatively. Therefore, the moldability and high frequency characteristics of the insulating film containing the resin composition of the present disclosure are deteriorated.
  • the styrene thermoplastic elastomer of the component (C) refers to a thermoplastic elastomer containing styrene or a homologue thereof or an analogue thereof.
  • component (C) include polystyrene-poly (ethylene-ethylene / propylene) block-polystyrene (SEEPS), polystyrene-poly (ethylene / butylene) block-polystyrene (SEBS), styrene-butadiene block copolymer (SBS). ), Styrene-isoprene-styrene block copolymer (SIS), and polybutadiene (PB).
  • SEEPS polystyrene-poly (ethylene-ethylene / propylene) block-polystyrene
  • SEBS polystyrene-poly (ethylene / butylene) block-polystyrene
  • SBS styrene-butadiene
  • the component (C) preferably contains SEEPS from the viewpoint of improving the adhesive strength of the FPC substrate material such as the metal foil constituting the wiring of the FPC and the polyimide film and the liquid crystal polymer.
  • the content of SEEPS in the component (C) is preferably 10 to 70% by mass, more preferably 10 to 50% by mass.
  • the component (C) preferably contains SEBS.
  • the content of the styrene-based thermoplastic elastomer as the component (C) is preferably 30 to 70 parts by mass, more preferably 40 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the components (A) to (E). More preferably, it is 45 to 55 parts by mass.
  • the preferred dielectric constant of the component (C) used is 3.0 or less.
  • the compound component which has an imide group and an acrylate group in 1 molecule (D) is a component which assists hardening of the insulating film formed using the resin composition of this indication.
  • bismaleimide is used as a curing agent for the component (E).
  • the resin composition of the present disclosure a compound having an imide group and an acrylate group in one molecule is used as the component (D). Therefore, compared with an insulating film using bismaleimide, crystallization of components in the film is less likely to occur while the insulating film formed using the resin composition is stored for a long period of time. Therefore, the appearance of the film is hardly deteriorated.
  • Temporary pressure bonding of film is required not only when using an insulating film as a coverlay film, but also when used as an adhesive film for electrical and electronic applications, and when used as an interlayer adhesive between substrates of semiconductor devices. Is a characteristic.
  • the compound having an imide group and an acrylate group in one molecule used as the component (D) maintains the dielectric properties of the insulating film, imparts adhesive force to the insulating film, and has a high Tg (glass transition point). ), It is comparable to bismaleimide.
  • component (D) is imide acrylate.
  • imide acrylates include N-acryloyloxyethyl hexahydrophthalimide, N-acryloyloxyethyl-1,2,3,6-tetrahydrophthalimide, and N-acryloyloxyethyl-3,4,5,6-tetrahydrophthalimide Is mentioned.
  • N-acryloyloxyethyl hexahydrophthalimide is preferably used.
  • the content of component (D) is 0.5 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of component (A) to component (E). If content of a component (D) is outside said range, the adhesive strength of the insulating film containing the resin composition of this indication will be inadequate.
  • the content of component (D) is preferably 0.5 to 3.0 parts by mass, more preferably 0.5 to 2.5 parts per 100 parts by mass in total of components (A) to (E). Part by mass.
  • component (E) Curing catalyst
  • component (E) is a catalyst that accelerates the curing reaction of the epoxy resin of component (B).
  • the component (E) include an imidazole curing catalyst, an amine curing catalyst, and a phosphorus curing catalyst.
  • imidazole curing catalysts include 2-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl.
  • Examples include imidazole compounds such as -4-imidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, and 2-phenyl-4-methylimidazole.
  • imidazole compounds such as -4-imidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, and 2-phenyl-4-methylimidazole.
  • preferred examples are 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylmidazole, and 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-imidazole.
  • Examples of the amine-based curing catalyst include triazine compounds such as 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)] ethyl-s-triazine, 1,8-diazabicyclo [5,4,0 And tertiary amine compounds such as undecene-7 (DBU), triethylenediamine, benzyldimethylamine, and triethanolamine.
  • triazine compounds such as 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)] ethyl-s-triazine
  • DBU undecene-7
  • a preferred example is 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)] ethyl-s-triazine.
  • Examples of the phosphorus curing catalyst include triphenylphosphine, tributylphosphine, tri (p-methylphenyl) phosphine, and tri (nonylphenyl) phosphine.
  • an imidazole-based curing catalyst is suitably used because moderate curability can be adjusted.
  • an imidazole-based curing catalyst having a benzene ring is more preferably used because the shelf life of an insulating film formed using the resin composition of the present disclosure can be increased.
  • Examples of such imidazole-based curing catalysts include 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, and 2-phenyl-4-methylimidazole. In particular, 1-benzyl-2-phenylimidazole is preferably used.
  • component (E) is appropriately selected according to the type of curing catalyst used as component (E).
  • an imidazole-based curing catalyst is used as the component (E)
  • it is preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin of the component (B). Part, more preferably 1 to 10 parts by weight.
  • sclerosis hardenability will deteriorate.
  • shelf life of an insulating film will deteriorate.
  • the resin composition of the present disclosure may contain the components described below as needed in addition to the components (A) to (E).
  • organic peroxide examples include t-butyl peroxybenzoate, t-butyl peroxyisopropyl carbonate, t-butyl peroxy-2-ethylhexyl carbonate, t-butyl.
  • the curing reaction of component (A) can be promoted and the reactivity can be stabilized.
  • the component (F) is preferably not activated in the temperature range of 60 to 120 ° C. in the drying step of film formation, and more It is a compound that is activated in the temperature range.
  • An example of such component (F) is t-butyl peroxybenzoate.
  • the resin material composition of the present disclosure may further contain components other than the components (A) to (F) as necessary.
  • Specific examples of such components that can be blended include silane coupling agents, antifoaming agents, flow control agents, film forming aids, dispersants, and inorganic particles.
  • the kind and amount of each compounding agent can be selected according to a conventional method.
  • a component that adversely affects the high-frequency characteristics of the insulating film containing the resin composition of the present disclosure may not be contained.
  • examples of such components include liquid rubber and flame retardant.
  • the resin composition of the present disclosure can be produced by a conventional method.
  • the above components (A) to (D) (or other components in the case of containing other optional components) are mixed by a heat mixing kneader.
  • the mixing conditions are, for example, a kneader rotation speed of 100 to 1000 rpm, a mixing temperature of 80 ° C., and a mixing time of 3 hours.
  • the component (E) (or the component (F) when the resin composition contains the component (F)
  • the resin composition of the present disclosure can be obtained by stirring the mixture containing component (E) (and component (F)) for 30 to 60 minutes at room temperature.
  • the resin composition of the present disclosure has the following favorable characteristics.
  • the thermoset of the resin composition of the present disclosure exhibits excellent electrical characteristics in a high frequency region.
  • the dielectric constant (e) of the thermosetting product of the resin composition in the frequency region of 1 to 10 GHz is preferably 2.5 or less, more preferably 2.4 or less.
  • the dielectric loss tangent in the frequency region of 1 to 10 GHz is preferably 0.0025 or less, more preferably 0.0022 or less.
  • thermoset of the resin composition of the present disclosure has sufficient adhesive strength.
  • the peel strength (180 degree peel) with respect to the roughened surface of the copper foil, measured in accordance with JISK6854-2, of the thermoset of the resin composition is preferably 7 N / cm or more, more preferably , 8 N / cm or more.
  • the peel strength (90 degree peel) with respect to the liquid crystal polymer film measured according to JISK6854-1 is preferably 6 N / cm or more, more preferably 7 N / cm or more.
  • the insulating film of the present disclosure can be obtained from the resin composition of the present disclosure by a known method.
  • the resin composition of the present disclosure is diluted with a solvent to prepare a varnish.
  • the obtained varnish is applied to at least one side of the support.
  • the insulating film of the present disclosure can be provided as a film with a support or a film peeled from the support.
  • solvents that can be used as varnish include ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; aromatic solvents such as toluene and xylene; and high-boiling solvents such as dioctyl phthalate and dibutyl phthalate.
  • the amount of solvent used is not particularly limited. The amount of solvent conventionally used can be used. A preferable amount of the solvent is 20 to 90% by mass with respect to the solid content.
  • the support is not particularly limited.
  • a support having a desired form suitable for the film production method can be appropriately selected.
  • the support used include metal foils such as copper and aluminum, and resin carrier films such as polyester and polyethylene.
  • the method for applying the varnish is not particularly limited. Examples of methods that can be used include a slot die method, a gravure method, and a doctor coater method. Among these methods, an optimum method can be selected according to a desired film thickness and the like. In particular, the gravure method is preferably used because the thickness of the film can be designed to be thin. Application
  • coating is performed so that the thickness of the film formed after drying may turn into desired thickness. Such a thickness can be derived from the solvent content by those skilled in the art.
  • the thickness of the insulating film of the present disclosure is appropriately designed based on characteristics such as mechanical strength required according to the use of the film.
  • the thickness of the film is generally 1 to 100 ⁇ m.
  • the thickness of the film when thinning is required is preferably 1 to 30 ⁇ m.
  • the drying conditions are not particularly limited.
  • the drying conditions are appropriately set according to the type and amount of the solvent used in the varnish, the amount of varnish used, the thickness of the coating, and the like. For example, drying can be performed at 60 to 100 ° C. and atmospheric pressure.
  • the insulating film of the present disclosure has a good shelf life. Even when the insulating film is stored for a long period of time, the appearance of the film is hardly deteriorated due to crystallization of components in the film. Further, even during this long-term storage, the temporary press-bonding property of the film, which is measured by the procedure described later, is unlikely to decrease.
  • the insulating film of the present disclosure can be used as an adhesive film for electrical and electronic applications according to the following procedure.
  • the insulating film of the present disclosure is placed on the adherend surface of one of the objects.
  • the other object is placed on the film such that the adherend surface is in contact with the exposed surface of the insulating film.
  • the surface to be adhered is placed on the surface to be adhered so that the exposed surface of the insulating film is in contact with the surface to be adhered of one object.
  • the insulating film is temporarily pressure-bonded on top.
  • the temperature at the time of temporary pressure bonding can be set to 130 ° C., for example.
  • thermocompression bonding is performed at a predetermined temperature for a predetermined time. Thereafter, the film is cured by heating.
  • the thermocompression bonding process may be omitted.
  • the temperature during thermocompression bonding is preferably 100 to 150 ° C.
  • the time for thermocompression bonding is preferably 0.5 to 10 minutes.
  • the temperature for heat curing is preferably 150 to 200 ° C.
  • the heat curing time is preferably 30 to 120 minutes.
  • the varnish obtained by diluting the resin composition of the present disclosure with a solvent is applied to the adherend surface of one object to be bonded and dried, and then the above-mentioned one You may implement the procedure after mounting a target object.
  • the insulating film of the present disclosure can be used as a coverlay film by the following procedure.
  • the cover lay film is disposed at a predetermined position of the resin substrate with wiring on which the wiring pattern is formed on the main surface, that is, the position where the insulating film of the present disclosure is covered with the insulating film on the side where the wiring pattern is formed.
  • provisional pressure bonding, thermocompression bonding, and heat curing can be performed at a predetermined temperature and a predetermined time.
  • the thermocompression bonding process may be omitted.
  • Temporary pressure bonding, thermocompression bonding, and heat-curing temperature and time are the same as in the case of using the adhesive film for electrical and electronic applications.
  • the insulating film of the present disclosure can also be used as an interlayer adhesive between substrates of semiconductor devices.
  • the above-described objects to be bonded are a plurality of stacked substrates constituting the semiconductor device.
  • a varnish obtained by diluting the resin composition of the present disclosure with a solvent may be used instead of using a film formed in advance.
  • the substrate constituting the semiconductor device is not particularly limited. Any of an organic substrate such as an epoxy resin, a phenol resin, and a bismaleimide triazine resin, an inorganic substrate such as a CCL substrate, a ceramic substrate, and a silicon substrate can be used.
  • an organic substrate such as an epoxy resin, a phenol resin, and a bismaleimide triazine resin
  • an inorganic substrate such as a CCL substrate, a ceramic substrate, and a silicon substrate can be used.
  • Examples 1 to 10, Comparative Examples 1 to 5 Sample preparation and measurement method Each component was measured and blended so as to have a blending ratio (part by mass) shown in the following table. Thereafter, these components were put into a reaction kettle heated to 80 ° C. Subsequently, the charged components were mixed at a rotational speed of 250 rpm and normal pressure for 3 hours. However, the curing catalyst of component (E) and the organic peroxide of component (F) were added after cooling. The varnish containing the resin composition thus obtained is applied to one side of a support (PET film which has been subjected to a release treatment), and 100 ° C. (80 ° C. in the case of containing an organic peroxide of component (F)).
  • a support PET film which has been subjected to a release treatment
  • Tuftec H1052 Polystyrene-poly (ethylene / butylene) block-polystyrene (SEBS)), Septon 4044 manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation: Polystyrene-poly (ethylene-ethylene / propylene) block-polystyrene (SEEPS), Kuraray Co., Ltd.
  • SEEPS Polystyrene-poly (ethylene-ethylene / propylene) block-polystyrene
  • M-140 Imido acrylate (N-acryloyloxyethyl hexahydrophthalimide), component manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • (D ') BMI-70 bismaleimide, manufactured by Kay Kasei Co., Ltd. M-5300: monoacrylate ( ⁇ -carboxy-polycaprolactone monoacrylate), Toagosei Co., Ltd. component (E) 2E4MZ: 2-ethyl-4-methylimidazole, Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd. 1B2PZ: 1-benzyl-2-phenylimidazole, Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd. component (F) Perbutyl Z: tert-butyl peroxybenzoate, NOF Corporation other components KBM403: Silane coupling Agent, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • Dielectric constant (e), dielectric loss tangent (tand) The insulating film was heat-cured at 200 ° C. ((180 ° C. when component (F) organic peroxide is included)), and then peeled off from the support. Thereafter, a test piece (40 ⁇ 0.5 mm ⁇ 100 ⁇ 2 mm) was cut out from the insulating film, and the thickness was measured. The dielectric constant (e) and dielectric loss tangent (tand) of a test piece having a length of 100 mm and a diameter of 2 mm or less were measured by a cavity resonator perturbation method (10 GHz).
  • Peel strength (Cu) Copper foil (CF-T8, manufactured by Fukuda Metal Foil Co., Ltd., thickness 18 ⁇ m) with the roughened surface inside was bonded to both surfaces of the insulating film peeled off from the support. Next, using a press machine, the insulating film is heat-cured under the conditions of 200 ° C., 60 min, and 10 kgf (when the organic peroxide of component (F) is included, under the conditions of 180 ° C., 60 min, and 10 kgf). did. This test piece was cut to a width of 10 mm. The peel strength (180 degree peel) was measured according to JISK 6854-2 by peeling using an autograph.
  • Peel strength (LCP) A liquid crystal polymer (LCP) film (Bexter CT-Z, manufactured by Kuraray Co., Ltd., 25 ⁇ m) was bonded to one side of the insulating film peeled off from the support. Next, the FR4 substrate was bonded to the other side of the insulating film. Thereafter, it was heat-cured under the conditions of 200 ° C., 60 min, and 10 kgf (when the organic peroxide of component (F) was included, under the conditions of 180 ° C., 60 min, and 10 kgf). Thereafter, the peel strength (90 degree peel) was measured by peeling using an autograph in accordance with JISK6854-1.
  • Temporary press bonding property An insulating film with a support produced by the above procedure was laminated on a liquid crystal polymer (LCP) film (Bexter CT-Z, manufactured by Kuraray Co., Ltd., 25 ⁇ m) at 130 ° C. using a roll laminator. The support was peeled off after lamination. Thereafter, the LCP film laminated with this insulating film was folded. When the film was bent, the evaluation of the temporary pressure bonding property when there was no peeling between the films was indicated by ⁇ . Evaluation when there was peeling between films was represented by x. In the same procedure, the provisional press-bonding property of an insulating film with a support that was stored in a room temperature air atmosphere for 3 months was also evaluated.
  • LCP liquid crystal polymer
  • Example 1 The test pieces used in Examples 1 to 10 were all excellent in high-frequency electrical characteristics (dielectric constant (e), dielectric loss tangent (tand)), peel strength, and temporary press bonding.
  • the differences between Example 1 and Examples 2 to 10 are as follows.
  • Example 2 Component (F) is not included.
  • Examples 3 and 4 Component (F) is not contained.
  • content of a component (D) differs.
  • Examples 5 and 6 The type of the epoxy resin of component (B), the blending ratio of the thermoplastic elastomer of component (C), the content of component (D), and the type of curing catalyst of component (E) are different.
  • the silane coupling agent is added as other components.
  • Example 7 The content of the component (D) and the type of the curing catalyst of the component (E) are different. Moreover, the component (F) is not contained. Furthermore, a silane coupling agent is added as another component.
  • Example 8 The type of the curing catalyst of component (E) is different. Moreover, the silane coupling agent is added as other components.
  • Example 9 The type of the epoxy resin as the component (B) and the type of the curing catalyst as the component (E) are different. Moreover, the silane coupling agent is added as another component.
  • Example 10 The type of curing catalyst of component (E) is different. Moreover, the component (F) is not contained.
  • Comparative Example 1 having a high bismaleimide content the dielectric loss tangent was inferior among the high-frequency electrical characteristics.
  • Comparative Example 3 using monoacrylate instead of the imide acrylate of component (D) the peel strength against the LCP film was low.
  • the dielectric loss tangent (tand) was inferior among the high frequency electrical characteristics.
  • the comparative example 4 which does not contain a component (D) the peel strength with respect to an LCP film was low.
  • Comparative Example 5 in which the content of component (D) was too large the peel strength with respect to the LCP film was low.
  • the resin composition according to the embodiment of the present disclosure may be the following first to sixth resin compositions.
  • the first resin composition comprises (A) a modified polyphenylene ether having an ethylenically unsaturated group at both ends, (B) an epoxy resin, (C) a styrenic thermoplastic elastomer, and (D) an imide group in one molecule. And (E) a curing catalyst, and the component (D) is added in an amount of 0.5 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the components (A) to (E). It is characterized by containing.
  • the second resin composition is the first resin composition, wherein the (B) component epoxy resin is an epoxy resin having a naphthalene skeleton.
  • the third resin composition is the first or second resin composition, wherein the curing catalyst of the component (E) is an imidazole curing catalyst.
  • the fourth resin composition is any one of the first to third resin compositions, wherein the curing catalyst of the component (E) is an imidazole curing catalyst having a benzene ring.
  • the fifth resin composition is any one of the first to fourth resin compositions further containing (F) an organic peroxide.
  • thermosetting product of the resin composition has a dielectric constant (e) of 2.5 or less and a dielectric loss tangent (tand) of 0.0025 or less in a region where the frequency is 1 GHz or more. Any one of the first to fifth resin compositions.
  • the insulator film according to the embodiment of the present disclosure may be formed from any one of the resin compositions 1 to 6 described above.
  • the semiconductor device according to the embodiment of the present disclosure may be the following first or second semiconductor device.
  • any one of the first to sixth resin compositions is used for interlayer adhesion between substrates.
  • the insulating film is used for interlayer adhesion between substrates.

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Abstract

 FPCの配線をなす金属箔、および、ポリイミドフィルム等のFPCの基板材料に対する優れた接着強度を有し、高周波領域で、優れた電気特性、具体的には、周波数1~10GHzの領域で、低誘電率(e)および低誘電正接(tand)を示し、さらに、良好なシェルフライフを有する、カバーレイフィルムとしての絶縁フィルム、および、該絶縁フィルムに含有される樹脂組成物の提供。該樹脂組成物は、(A)両末端にエチレン性不飽和基を有する変性ポリフェニレンエーテル、(B)エポキシ樹脂、(C)スチレン系熱可塑性エラストマー、(D)1分子中にイミド基とアクリレート基とを有する化合物、および、(E)硬化触媒を含有し、前記成分(A)~成分(E)の合計100質量部に対し、前記成分(D)を0.5~4質量部含有する。

Description

樹脂組成物、並びにそれを用いた絶縁フィルムおよび半導体装置
<クロス・リファレンス>
 本願は、2014年10月22日に出願された日本特許出願「特願2014-215035」に基づく優先権を主張すると共に、参照によりその内容を組み込む。
 本開示は、樹脂組成物、並びにそれを用いた絶縁フィルムおよび半導体装置に関する。
 近年、電気および電子機器に使用されるプリント配線板の小型化、軽量化、および、高性能化が進んでいる。特に、多層プリント配線板のさらなる高多層化、高密度化、薄型化、軽量化、高信頼性、および、成形加工性等が要求されている。また、最近、プリント配線板で処理される伝送信号の高速化の要求が高まっている。これに伴い、伝送信号の高周波化が顕著に進んでいる。これにより、プリント配線板に使用する材料には、高周波領域、具体的には、周波数1GHz以上の領域での電気信号損失を低減できることが求められている。多層プリント配線板に使用される層間接着剤、および、プリント配線板の表面保護膜(すなわち、カバーレイフィルム)として用いられる接着フィルムにも、高周波領域で優れた電気特性(低誘電率(e)、低誘電正接(tand))を示すことが求められる。
 特許文献1には、低誘電率および低誘電正接、並びに、優れた耐熱性、機械特性、耐薬品性、および難燃性、を有する硬化物を与え、かつ、低温で硬化できる硬化性樹脂組成物が開示されている。また、この文献には、この硬化性樹脂組成物を用いた硬化性フィルム、ならびに、これらを硬化することにより得られる硬化物およびフィルムが開示されている。一方、特許文献2には、フレキシブルプリント配線板(FPC)の配線を構成する金属箔、および、該フレキシブルプリント配線板の基板材料に対する優れた接着強度を有し、かつ、周波数1GHz以上の高周波領域で優れた電気特性を示すカバーレイフィルムが提案されている。具体的には、このカバーレイフィルムは、周波数1GHz以上の領域で、低誘電率(e)および低誘電正接(tand)を示す。さらに、このカバーレイフィルムは、電気および電子用途の接着フィルム、および多層プリント配線板の層間接着剤としても使用できる。
国際公開WO2008/18483号公報 特開2011-68713号公報
 特許文献2に記載のカバーレイフィルムは、加熱硬化された後で、高周波領域で優れた電気特性を示す。具体的には、このフィルムは、周波数1~10GHzの領域で3.0以下、さらには、2.5以下の誘電率を示す。また、このフィルムは、周波数1~10GHzの領域で0.01以下、さらには、0.0025以下の誘電正接(tand)を示す。
 近年、高周波特性への要求は、ますますきびしくなっている。具体的には、周波数1~10GHzの領域での誘電率が2.5以下であることが求められている。また、周波数1~10GHzの領域での誘電正接(tand)が0.0025以下であることが求められている。特許文献2に記載のカバーレイフィルムは、この要求を満たすことができる。しかし、このカバーレイフィルムよりも長期の保存性に優れるフィルムが求められている。
 特許文献2には、カバーレイフィルムの(E)成分の硬化剤の好適な例として、マレイミド系硬化剤が開示されている。同文献によれば、マレイミド系硬化剤を用いることにより、カバーレイフィルムの加熱硬化をより低い温度で進行させる(例えば、通常200℃の硬化温度を150℃に設定する)ことができる。中でも、ビスマレイミドが、カバーレイフィルムの誘電特性の保持、フィルムへの接着力の付与、及びフィルムの高いTg(ガラス転移点)の観点から、特に好適に用いられている。しかしながら、更にシェルフライフが良好で、長期間保存後のフィルムの外観及び仮圧着性に優れるフィルムが求められている。
 本開示の目的は、上記した従来技術の問題点を解決することができる、絶縁フィルムの製造に用いられる樹脂組成物を提供することにある。この樹脂組成物を含む絶縁フィルムは、FPCの配線を構成する金属箔、並びに、ポリイミドフィルムおよび液晶ポリマー等のFPCの基板材料に対する優れた接着強度を有する。また、この絶縁フィルムは、高周波領域で優れた電気特性、具体的には、周波数1~10GHzの領域で、低誘電率(e)および低誘電正接(tand)を示す。さらに、この絶縁フィルムのシェルフライフは、良好である。
 上記の目的を達成するため、本開示の樹脂組成物は、(A)両末端にエチレン性不飽和基を有する変性ポリフェニレンエーテル、(B)エポキシ樹脂、(C)スチレン系熱可塑性エラストマー、(D)1分子中にイミド基とアクリレート基とを有する化合物、および、(E)硬化触媒を含有し、前記成分(A)~成分(E)の合計100質量部に対し、前記成分(D)を0.5~4質量部含有する。
 本開示の樹脂組成物において、前記(B)成分のエポキシ樹脂が、好ましくは、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂である。
 本開示の樹脂組成物において、前記(E)成分の硬化触媒が、好ましくは、イミダゾール系硬化触媒である。
 また、本開示の樹脂組成物において、前記(E)成分の硬化触媒が、好ましくは、ベンゼン環を有するイミダゾール系硬化触媒である。
 本開示の樹脂組成物は、さらに(F)有機過酸化物を含有してもよい。
 本開示の樹脂組成物は、前記樹脂組成物の熱硬化物が、周波数1~10GHzの領域で、好ましくは、2.5以下の誘電率(e)、および、0.0025以下の誘電正接(tand)を有する。また、本開示の絶縁フィルムは、本開示の樹脂組成物を含む。
 また、本開示の半導体装置は、基板間の層間接着剤として本開示の樹脂組成物またはその熱硬化物を含む。
 また、本開示の半導体装置は、基板間の層間接着剤として本開示の絶縁フィルムまたはその熱硬化物を含む。
 本開示の樹脂組成物から形成される絶縁フィルムは、FPCの配線を形成する金属箔、並びに、ポリイミドフィルムおよび液晶ポリマーフィルム等のFPCの基板材料に対する優れた接着強度を有する。また、この絶縁フィルムは、高周波領域で優れた電気特性、具体的には、周波数1~10GHzの領域で、低誘電率(e)および低誘電正接(tand)を示す。さらに、この絶縁フィルムのシェルフライフは良好である。そのため、このフィルムが長期間保存されている間にも、フィルム中の成分の結晶化が起こりにくい。その結果、フィルムの外観の悪化が起こりにくい。また、フィルムの物性の悪化、具体的には、フィルムの仮圧着性の低下も起こりにくい。そのため、電気および電子用途の接着フィルム、および、プリント配線板のカバーレイフィルムに好適である。また、この絶縁フィルムは、半導体装置の基板間の層間接着剤として好適である。
 以下、本開示の樹脂組成物について詳細に説明する。本開示の樹脂組成物は、少なくとも、以下に示す成分(A)~成分(E)を含有する。
(A)両末端にエチレン性不飽和基を有する変性ポリフェニレンエーテル
 成分(A)の、両末端にエチレン性不飽和基を有する変性ポリフェニレンエーテルが有するエチレン性不飽和基の例としては、エテニル基、アリル基、メタリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、およびオクテニル基等のアルケニル基、シクロペンテニル基およびシクロヘキセニル基等のシクロアルケニル基、並びに、ビニルベンジル基およびビニルナフチル基等のアルケニルアリール基が挙げられる。これらの中でも、好ましい例は、ビニルベンジル基である。両末端の2つのエチレン性不飽和基は、同一でも、異なっていてもよい。
 成分(A)の両末端にエチレン性不飽和基を有する変性ポリフェニレンエーテルとして、下記一般式(1)で示される変性ポリフェニレンエーテルが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 
 式(1)中、-(O-X-O)-は、下記一般式(2)または(3)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 
 式(2)中、R1,R2,R3,R7,およびR8は、同一または異なる、炭素数6以下のアルキル基またはフェニル基である。R4,R5,およびR6は、同一または異なる、水素原子、または炭素数6以下のアルキル基もしくはフェニル基である。
 式(3)中、R9,R10,R11,R12,R13,R14,R15,およびR16は、同一または異なる、水素原子、または炭素数6以下のアルキル基もしくはフェニル基である。-A-は、炭素数20以下の直鎖状、分岐状、または環状の2価の炭化水素基である。
 式(1)中、-(Y-O)-は、一般式(4)で表される。-(Y-O)-は、同一の構造、または、ランダムに配列している異なる構造を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 
 式(4)中、R17およびR18は、同一または異なる、炭素数6以下のアルキル基またはフェニル基である。R19およびR20は、同一または異なる、水素原子、または炭素数6以下のアルキル基もしくはフェニル基である。
 式(1)中、aおよびbは、少なくともいずれか一方が0でない、0~100の整数を表す。
 式(3)における-A-の例としては、メチレン、エチリデン、1-メチルエチリデン、1,1-プロピリデン、1,4-フェニレンビス(1-メチルエチリデン)、1,3-フェニレンビス(1-メチルエチリデン)、シクロヘキシリデン、フェニルメチレン、ナフチルメチレン、および1-フェニルエチリデン等の2価の有機基が挙げられる。ただし、-A-は、これらに限定されるものではない。
 式(1)で表される変性ポリフェニレンエーテルの好ましい例としては、R1,R2,R3,R7,R8,R17,およびR18が炭素数3以下のアルキル基であり、R4,R5,R6,R9,R10,R11,R12,R13,R14,R15,R16,R19,およびR20が水素原子または炭素数3以下のアルキル基である化合物を挙げることができる。特に、好ましくは、一般式(2)または一般式(3)の-(O-X-O)-は、一般式(5)、一般式(6)、または一般式(7)を表し、一般式(4)の-(Y-O)-は、式(8)または式(9)で表される構造であるか、あるいは、ランダムに配列した、式(8)で表される構造および式(9)で表される構造を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 
 式(1)で示される変性ポリフェニレンエーテルの製造方法は、特に限定されない。例えば、2官能フェニレンエーテルオリゴマーの末端フェノール性水酸基を、ビニルベンジルエーテル化することにより製造することができる。この2官能フェニレンエーテルオリゴマーは、例えば、2官能フェノール化合物と1官能フェノール化合物とを酸化カップリングさせることにより得られる。
 成分(A)の、両末端にエチレン性不飽和基を有する変性ポリフェニレンエーテルの数平均分子量は、GPC法によるポリスチレン換算で、好ましくは、500~4,500の範囲、より好ましくは、500~3,000の範囲、さらに好ましくは、1000~2500の範囲にある。数平均分子量が500以上であれば、本開示の樹脂組成物を塗膜状にした際に、樹脂組成物がべたつき難い。また、数平均分子量が4500以下であれば、成分(A)の溶剤への溶解性の低下を抑制することができる。
 成分(A)の、両末端にエチレン性不飽和基を有する変性ポリフェニレンエーテルの含有量は、成分(A)~成分(E)の合計100質量部に対し、好ましくは、30~60質量部、より好ましくは、30~50質量部、さらに好ましくは、35~45質量部である。成分(A)が少なすぎると、本開示の樹脂組成物を含む絶縁フィルムの成形性が悪化するのみならず、所望の高周波特性が得られにくくなる。成分(A)が多すぎると、相対的に成分(B)及び成分(C)の量が減少する。そのため、本開示の樹脂組成物を含む絶縁フィルムの接着性が悪化する。また、高周波特性の観点から、好ましい成分(A)の比誘電率は、3.0以下である。
(B)エポキシ樹脂
 成分(B)のエポキシ樹脂の例としては、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、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、シロキサン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、およびナフタレン環含有エポキシ樹脂が挙げられる。これらエポキシ樹脂うちの1つが単独で用いられてもよいし、2つ以上が混合して用いられてもよい。なお、フィルムの成形性の観点から、成分(B)のエポキシ樹脂は、好ましくは、液状である。また、本開示の樹脂組成物を含む絶縁フィルムの接着性の向上の観点から、成分(B)のエポキシ樹脂は、好ましくは、ナフタレン骨格を有する。
 成分(B)のエポキシ樹脂の含有量は、成分(A)~成分(E)の合計100質量部に対し、好ましくは2~15質量部、より好ましくは、4~12質量部、さらに好ましくは、6~11質量部である。成分(B)が少なすぎると、本開示の樹脂組成物を含む絶縁フィルムの接着性が悪化する。成分(B)が多すぎると、相対的に成分(A)及び成分(C)の量が減少する。そのため、本開示の樹脂組成物を含む絶縁フィルムの成形性および高周波特性が悪化する。
(C)スチレン系熱可塑性エラストマー
 成分(C)のスチレン系熱可塑性エラストマーとは、スチレン、または、その同族体もしくはその類似体を含有する熱可塑性エラストマーをいう。成分(C)の例としては、ポリスチレン-ポリ(エチレン-エチレン/プロピレン)ブロック-ポリスチレン(SEEPS)、ポリスチレン-ポリ(エチレン/ブチレン)ブロック-ポリスチレン(SEBS)、スチレン-ブタジエンブロック共重合体(SBS)、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体(SIS)、およびポリブタジエン(PB)が挙げられる。これら熱可塑性エラストマーのうちの1つが単独で用いられてもよいし、2つ以上が混合されて用いられてもよい。FPCの配線を構成する金属箔、並びにポリイミドフィルムおよび液晶ポリマー等のFPCの基板材料に対する接着強度向上の観点からは、成分(C)は、好ましくは、SEEPSを含む。成分(C)中のSEEPSの含有量は、好ましくは、10~70質量%、より好ましくは、10~50質量%である。また、耐熱性の観点からは、成分(C)は、好ましくは、SEBSを含む。
 成分(C)のスチレン系熱可塑性エラストマーの含有量は、成分(A)~成分(E)の合計100質量部に対し、好ましくは、30~70質量部、より好ましくは、40~60質量部、さらに好ましくは、45~55質量部である。成分(C)が多すぎると成形性が悪化する。成分(C)が少なすぎると接着強度が悪化し、さらに成形性も悪化する。また、高周波特性の観点から、用いられる成分(C)の好ましい比誘電率は、3.0以下である。
(D)1分子中にイミド基とアクリレート基とを有する化合物成分
 (D)は、本開示の樹脂組成物を用いて形成される絶縁フィルムの硬化を補助する成分である。上述したように、特許文献2に記載のカバーレイフィルムには、(E)成分の硬化剤として、ビスマレイミドが使用される。これに対し、本開示の樹脂組成物には、成分(D)として、1分子中にイミド基とアクリレート基とを有する化合物が使用される。そのため、ビスマレイミドを使用した絶縁フィルムと比べて、樹脂組成物を用いて形成される絶縁フィルムを長期間保存している間に、フィルム中の成分の結晶化が起こりにくい。そのため、フィルムの外観の悪化が起こりにくい。また、フィルムの物性の悪化、具体的には、フィルムの仮圧着性の低下も起こりにくい。フィルムの仮圧着性は、絶縁フィルムをカバーレイフィルムとして使用する場合に限らず、電気および電子用途の接着フィルムとして使用する場合、および半導体装置の基板間の層間接着剤として使用する場合にも要求される特性である。成分(D)として使用する、1分子中にイミド基とアクリレート基とを有する化合物は、絶縁フィルムの誘電特性の保持、絶縁フィルムへの接着力の付与、及び絶縁フィルムの高Tg(ガラス転移点)の観点においても、ビスマレイミドと遜色ない。
 成分(D)の例としては、イミドアクリレートが挙げられる。イミドアクリレートの例としては、N-アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、N-アクリロイルオキシエチル-1,2,3,6-テトラヒドロフタルイミド、およびN-アクリロイルオキシエチル-3,4,5,6-テトラヒドロフタルイミドが挙げられる。特に、N-アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミドが、好適に用いられる。
 成分(D)の含有量は、成分(A)~成分(E)の合計100質量部に対し、0.5~4質量部である。成分(D)の含有量が上記の範囲外であれば、本開示の樹脂組成物を含む絶縁フィルムの接着強度が不十分である。成分(D)の含有量は、成分(A)~成分(E)の合計100質量部に対し、好ましくは、0.5~3.0質量部、より好ましくは、0.5~2.5質量部である。
(E)硬化触媒
 成分(E)の硬化触媒は、本開示の樹脂組成物を用いて形成される絶縁フィルムの硬化を促進する。より具体的には、成分(E)は、成分(B)のエポキシ樹脂の硬化反応を促進する触媒である。成分(E)の例としては、イミダゾール系硬化触媒、アミン系硬化触媒、およびリン系硬化触媒等が挙げられる。イミダゾール系硬化触媒としては、2-メチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-イミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール、および2-フェニル-4-メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物が挙げられる。中でも、好ましい例は、2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルミダゾール、および、1-シアノエチル-2-エチル-4-イミダゾールである。アミン系硬化触媒の例としては、2,4-ジアミノ-6-〔2’―メチルイミダゾリル-(1’)〕エチル-s-トリアジン等のトリアジン化合物、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン-7(DBU)、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、およびトリエタノールアミン等の第三級アミン化合物が挙げられる。中でも、好ましい例は、2,4-ジアミノ-6-〔2’―メチルイミダゾリル-(1’)〕エチル-s-トリアジンである。また、リン系硬化触媒の例としては、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p-メチルフェニル)ホスフィン、およびトリ(ノニルフェニル)ホスフィンが挙げられる。これらの中でも、適度な硬化性の調整が行えるため、イミダゾール系硬化触媒が、好適に用いられる。さらに、ベンゼン環を有するイミダゾール系硬化触媒が、本開示の樹脂組成物を用いて形成される絶縁フィルムのシェルフライフを長くできるため、より好適に用いられる。このようなイミダゾール系硬化触媒の例としては、2-フェニルイミダゾール、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール、および2-フェニル-4-メチルイミダゾールが挙げられる。特に、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾールが好適に用いられる。
 成分(E)の含有量は、成分(E)として使用する硬化触媒の種類に応じて適宜選択される。成分(E)としてイミダゾール系硬化触媒を使用する場合は、成分(B)のエポキシ樹脂100質量部に対して、好ましくは、0.01~20質量部、より好ましくは、0.1~15質量部、さらに好ましくは、1~10質量部である。成分(E)の含有量が少なすぎると、硬化性が悪化する。一方、成分(E)の含有量が多すぎると、絶縁フィルムのシェルフライフが悪化する。
 本開示の樹脂組成物は、上記成分(A)~成分(E)以外に、以下に述べる成分を必要に応じて含有してもよい。
(F)有機過酸化物
 成分(F)の有機過酸化物の例としては、t-ブチルパーオキシベンゾエート、t-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルカーボネート、t-ブチルパーオキシアセテート、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジ-t-ブチルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキサイド、2,5-ジメチルヘキシル-2,5-ジパーオキシベンゾエート、t-ブチルハイドロパーオキサイド、p-メンタンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、p-クロルベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシイソブチレート、ヒドロキシヘプチルパーオキサイド、およびジクロヘキサノンパーオキサイドが挙げられる。成分(F)の有機過酸化物を添加することにより、成分(A)の硬化反応を促進すること、および反応性を安定させることができる。本開示の樹脂組成物をフィルム化して使用することを考慮すると、成分(F)は、好ましくは、フィルム化の乾燥工程の60~120℃の温度域では活性化せず、かつ、それ以上の温度域で活性化する化合物である。そのような成分(F)の例としては、t-ブチルパーオキシベンゾエートが挙げられる。
(その他の配合剤)
 本開示の樹脂材組成物は、上記成分(A)~成分(F)以外の成分を必要に応じてさらに含有してもよい。このような、配合可能な成分の具体例としては、シランカップリング剤、消泡剤、流動調整剤、成膜補助剤、分散剤、および無機粒子が挙げられる。各配合剤の種類および配合量は、常法に従って選択することができる。
 一方、本開示の樹脂組成物を含む絶縁フィルムの高周波特性に悪影響を及ぼす成分は、含有しなくともよい。このような成分の例としては、液状ゴムおよび難燃剤が挙げられる。
(樹脂組成物の調製)
 本開示の樹脂組成物は、慣用の方法により製造することができる。例えば、溶剤の存在下で、上記成分(A)~成分(D)(他の任意成分を含有する場合はさらにこれらの成分)を加熱混合ニーダーにより混合する。混合の条件は、例えば、ニーダーの回転数100~1000rpmであり、混合温度が80℃であり、そして、混合時間が3時間である。得られた混合物を冷却した後、さらに成分(E)(樹脂組成物が成分(F)を含む場合はさらに成分(F))が混合物に加えられる。最後に、成分(E)(および成分(F))を含む混合物を30~60分間、常温で攪拌することにより、本開示の樹脂組成物を得ることができる。
 本開示の樹脂組成物は、以下に示す良好な特性を有している。
 本開示の樹脂組成物の熱硬化物は、高周波領域で、優れた電気特性示す。具体的には、樹脂組成物の熱硬化物の、周波数1~10GHzの領域での誘電率(e)は、好ましくは、2.5以下、より好ましくは、2.4以下である。また、周波数1~10GHzの領域での誘電正接(tand)は、好ましくは、0.0025以下、より好ましくは、0.0022以下である。周波数1~10GHzの領域での誘電率(e)および誘電正接(tand)が上記の範囲にあるとき、周波数1~10GHzの領域での電気信号損失を低減することができる。
 本開示の樹脂組成物の熱硬化物は、十分な接着強度を有している。具体的には、樹脂組成物の熱硬化物の、JISK6854-2に準拠して測定した、銅箔粗化面に対するピール強度(180度ピール)は、好ましくは、7N/cm以上、より好ましくは、8N/cm以上である。また、JISK6854-1に準拠して測定した液晶ポリマーフィルムに対するピール強度(90度ピール)は、好ましくは、6N/cm以上、より好ましくは、7N/cm以上である。
 本開示の絶縁フィルムは、本開示の樹脂組成物から公知の方法により得ることができる。例えば、本開示の樹脂組成物を溶剤で希釈してワニスを調製する。得られたワニスを支持体の少なくとも片面に塗布する。支持体上のワニスを乾燥させることにより、本開示の絶縁フィルムを、支持体付のフィルム、または、支持体から剥離したフィルムとして、提供することができる。
 ワニスとして使用可能な溶剤の例としては、メチルエチルケトンおよびメチルイソブチルケトン等のケトン類;トルエンおよびキシレン等の芳香族溶剤;並びに、ジオクチルフタレートおよびジブチルフタレート等の高沸点溶剤が挙げられる。溶剤の使用量は、特に限定されない。従来から使用されている量の溶剤を用いることができる。溶剤の好ましい量は、固形分に対して20~90質量%である。
 支持体は、特に限定されない。フィルムの製造方法に適した、所望の形態を有する支持体を適宜選択することができる。用いられる支持体の例としては、銅およびアルミニウム等の金属箔、並びに、ポリエステルおよびポリエチレン等の樹脂製キャリアフィルムが挙げられる。本開示の絶縁フィルムを、支持体から剥離されたフィルムとして提供する場合、シリコーン化合物等で離型処理された支持体が好適に用いられる。
 ワニスを塗布する方法は、特に限定されない。用いることのできる方法の例としては、スロットダイ方式、グラビア方式、およびドクターコーター方式が挙げられる。これらの方式のうち、所望のフィルムの厚みなどに応じて、最適方式を選択することができる。特に、フィルムの厚みを薄く設計しうることから、グラビア方式が好適に用いられる。塗布は、乾燥後に形成されるフィルムの厚みが、所望の厚みになるように行われる。このような厚みは、当業者であれば、溶剤含有量から導くことができる。
 本開示の絶縁フィルムの厚みは、フィルムの用途に応じて要求される機械的強度などの特性に基づいて適宜設計される。フィルムの厚みは、一般的には、1~100μmである。薄膜化が要求される場合のフィルムの厚みは、好ましくは、1~30μmである。
 乾燥の条件は、特に限定されない。乾燥条件は、ワニスに使用される溶剤の種類および量、並びに、ワニスの使用量および塗布の厚みなどに応じて、適宜設定される。例えば、60~100℃、大気圧下で、乾燥を行うことができる。
 本開示の絶縁フィルムは、シェルフライフが良好である。絶縁フィルムが長期間保存されている間にも、フィルム中の成分の結晶化による、フィルムの外観の悪化が起こりにくい。また、この長期の保存中にも、後述する手順で測定される、フィルムの仮圧着性の低下が起こりにくい。
 本開示の絶縁フィルムを、以下の手順により、電気および電子用途の接着フィルムとして使用することができる。本開示の絶縁フィルムを用いて接着する2個の対象物のうち、一方の対象物の被接着面上に、本開示の絶縁フィルムを載置する。その後、もう一方の対象物を、その被接着面が絶縁フィルムの露出面と接するように、フィルム上に載置する。ここで、支持体付の絶縁フィルムを用いる場合、絶縁フィルムの露出面が一方の対象物の被接着面に接するように、絶縁フィルムを当該被接着面上に載置することにより、被着面上に該絶縁フィルムを仮圧着する。ここで、仮圧着時の温度は、例えば130℃に設定することができる。
 次に、仮圧着後に支持体を剥離することによって露出した絶縁フィルムの面上に、もう一方の対象物を、その被接着面が絶縁フィルムの露出面と接するように、載置する。これらの手順で仮圧着を実施した後、所定温度で、所定時間熱圧着を実施する。その後、フィルムを加熱硬化する。なお、熱圧着工程は省略しても良い。熱圧着時の温度は、好ましくは100~150℃である。熱圧着の時間は、好ましくは0.5~10分である。加熱硬化の温度は、好ましくは150~200℃である。加熱硬化時間は、好ましくは30~120分である。なお、予めフィルム化したものを使用する代わりに、本開示の樹脂組成物を溶剤で希釈したワニスを、一方の接着対象物の被接着面に塗布して、乾燥させた後に、上記した一方の対象物を載置する以降の手順を実施してもよい。
 本開示の絶縁フィルムを、以下の手順により、カバーレイフィルムとして使用することができる。本開示の絶縁フィルムを、主面に配線パターンが形成された配線付樹脂基板の所定の位置、すなわち、配線パターンが形成された側の、絶縁フィルムで被覆する位置に、該カバーレイフィルムを配置する。その後、所定温度及び所定時間で仮圧着、熱圧着、および加熱硬化を実施することができる。なお、熱圧着工程は省略しても良い。仮圧着、熱圧着、および加熱硬化の温度および時間は、上記電気および電子用途の接着フィルムとして使用する場合と同じである。
 本開示の絶縁フィルムは、半導体装置の基板間の層間接着剤としても使用できる。この場合、上記した接着する対象物が、半導体装置を構成する、積層された複数の基板となる。なお、半導体装置の基板間の層間接着剤としても、予めフィルム化したものを使用する代わりに、本開示の樹脂組成物を溶剤で希釈したワニスを使用してもよい。
 半導体装置を構成する基板は、特に限定されない。エポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびビスマレイミドトリアジン樹脂等の有機基板、CCL基板、セラミック基板、およびシリコン基板等の無機基板のいずれをも使用することができる。
 以下、実施例により、本開示を詳細に説明する。ただし、本開示はこれらに限定されない。
(実施例1~10、比較例1~5)
サンプル作製と測定方法
 各成分を下記表に示す配合割合(質量部)になるように、計量配合した。その後、それら成分を80℃に加温された反応釜に投入した。引き続き、投入された成分を、回転数250rpm、常圧、3時間で混合した。但し、成分(E)の硬化触媒、および、成分(F)の有機過酸化物は、冷却後に加えた。このようにして得られた樹脂組成物を含むワニスを支持体(離型処理をほどこしたPETフィルム)の片面に塗布し、100℃(成分(F)の有機過酸化物を含む場合は80℃)で乾燥させることにより、支持体付の絶縁フィルムを得た。
 なお、表中の略号はそれぞれ以下を表わす。
成分(A)
OPE2200:オリゴフェニレンエーテル(上記一般式(1)で示される変性ポリフェニレンエーテル(式(1)中の-(O-X-O)-が一般式(5)であり、式(1)中の-(Y-O)-が式(8)である)(Mn=2200)、三菱瓦斯化学株式会社製
成分(B)
NC3000H:ビフェニル型エポキシ樹脂、日本化薬株式会社製828:ビスフェノールA型エポキシ樹脂、三菱化学株式会社製HP4032D:ナフタレン型エポキシ樹脂、DIC株式会社製
成分(C)
タフテックH1052:ポリスチレン-ポリ(エチレン/ブチレン)ブロック-ポリスチレン(SEBS))、旭化成ケミカルズ株式会社製
セプトン4044:ポリスチレン-ポリ(エチレン-エチレン/プロピレン)ブロック-ポリスチレン(SEEPS)、株式会社クラレ製
成分(D)
M-140:イミドアクリレート(N-アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド)、東亞合成株式会社製
成分(D´)
BMI-70:ビスマレイミド、ケイ・アイ化成株式会社製
M-5300:モノアクリレート(ω-カルボキシ-ポリカプロラクトンモノアクリレート)、東亞合成株式会社
成分(E)2E4MZ:2-エチル-4-メチルイミダゾール、四国化成工業株式会社製
1B2PZ:1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール、四国化成工業株式会社製
成分(F)パーブチルZ:tert-ブチルパーオキシベンゾエート、日油株式会社製
その他の成分
KBM403:シランカップリング剤、信越化学工業株式会社製
 誘電率(e)、誘電正接(tand):絶縁フィルムを200℃((成分(F)の有機過酸化物を含む場合は180℃))で加熱硬化させたのち、支持体から剥離した。その後、該絶縁フィルムから試験片(40±0.5mm×100±2mm)を切り出し、厚みを測定した。筒状に丸められた長さ100mm、直径2mm以下の試験片の誘電率(e)および誘電正接(tand)を、空洞共振器摂動法(10GHz)にて、測定した。
 ピール強度(Cu):支持体からはがした絶縁フィルムの両面に、粗化面を内側にした銅箔(CF-T8、福田金属箔粉工業株式会社製、厚さ18μm)を貼り合わせた。次いで、プレス機を用いて、200℃、60min、および10kgfの条件で、(成分(F)の有機過酸化物を含む場合は、180℃、60min、および10kgfの条件で)絶縁フィルムを加熱硬化した。この試験片を10mm幅でカットした。オートグラフを用いた引きはがしにより、JISK6854-2に準拠して、ピール強度(180度ピール)を測定した。
 ピール強度(LCP):支持体からはがした絶縁フィルムの片面に、液晶ポリマー(LCP)フィルム(ベクスターCT-Z、株式会社クラレ製、25μm)を貼り合わせた。次いで、絶縁フィルムの他方の片面にFR4基板を貼り合わせた。その後、200℃、60min、および10kgfの条件で、(成分(F)の有機過酸化物を含む場合は、180℃、60min、および10kgfの条件で)加熱硬化させた。その後、JISK6854-1に準拠して、オートグラフを用いた引きはがしにより、ピール強度(90度ピール)を測定した。
 仮圧着性:上記の手順で作製した支持体付の絶縁フィルムをロールラミネーターにて130℃で液晶ポリマー(LCP)フィルム(ベクスターCT-Z、株式会社クラレ製、25μm)にラミネートした。ラミネート後に支持体をはがした。その後、この絶縁フィルムでラミネートしたLCPフィルムを折り曲げた。折り曲げた際、フィルム同士の剥離が無いときの仮圧着性の評価を○で表した。フィルム同士の剥離が有るときの評価を×で表した。同様の手順で、作製後、3カ月間、常温大気雰囲気下で保管した支持体付の絶縁フィルムの仮圧着性も評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 
 実施例1~10で用いた試験片の、高周波の電気特性(誘電率(e)、誘電正接(tand))、ピール強度、および仮圧着性は、いずれも優れていた。実施例1と、実施例2~10との相違点は、以下の通りである。
 実施例2:成分(F)が含まれていない。
 実施例3、4:成分(F)が含まれていない。また、成分(D)の含有量が異なる。
 実施例5、6:成分(B)のエポキシ樹脂の種類、成分(C)の熱可塑性エラストマーの配合割合、成分(D)の含有量、および成分(E)の硬化触媒の種類が異なる。また、その他の成分として、シランカップリング剤が添加されている。
 実施例7:成分(D)の含有量、および成分(E)の硬化触媒の種類が異なる。また、成分(F)が含まれていない。さらに、その他の成分として、シランカップリング剤が添加されている。
 実施例8:成分(E)の硬化触媒の種類が異なる。また、その他の成分として、シランカップリング剤が添加されている。
 実施例9:成分(B)のエポキシ樹脂の種類、および、成分(E)の硬化触媒の種類が異なる。また、その他の成分として、シランカップリング剤が添加されている。
 実施例10:成分(E)の硬化触媒の種類が異なる。また、成分(F)が含まれていない。
 成分(D)のイミドアクリレートの代わりに、ビスマレイミドが使用された比較例1および2では、3カ月後の仮圧着性が劣っていた。ビスマレイミドの含有量が高い比較例1では、高周波の電気特性のうち、誘電正接(tand)が劣っていた。成分(D)のイミドアクリレートの代わりに、モノアクリレートを使用した比較例3では、LCPフィルムに対するピール強度が低かった。また、高周波の電気特性のうち、誘電正接(tand)が劣っていた。成分(D)を含まない比較例4では、LCPフィルムに対するピール強度が低かった。成分(D)の含有量が多すぎる比較例5では、LCPフィルムに対するピール強度が低かった。
 本開示の実施形態に係る樹脂組成物は、以下の第1~6の樹脂組成物であってもよい。
 上記第1の樹脂組成物は、(A)両末端にエチレン性不飽和基を有する変性ポリフェニレンエーテル、(B)エポキシ樹脂、(C)スチレン系熱可塑性エラストマー、(D)1分子中にイミド基とアクリレート基とを有する化合物、および、(E)硬化触媒を含有し、前記成分(A)~成分(E)の合計100質量部に対し、前記成分(D)を0.5~4質量部含有することを特徴とする。
 上記第2の樹脂組成物は、前記(B)成分のエポキシ樹脂が、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂である、上記第1の樹脂組成物である。
 上記第3の樹脂組成物は、前記(E)成分の硬化触媒が、イミダゾール系硬化触媒である、上記第1または2の樹脂組成物である。
 上記第4の樹脂組成物は、前記(E)成分の硬化触媒が、ベンゼン環を有するイミダゾール系硬化触媒である、上記第1~3のいずれかの樹脂組成物である。
 上記第5の樹脂組成物は、さらに(F)有機過酸化物を含有する、上記第1~4のいずれかの樹脂組成物である。
 上記第6の樹脂組成物は、樹脂組成物の熱硬化物が、周波数1GHz以上の領域での、誘電率(e)が2.5以下であり、誘電正接(tand)が0.0025以下である、上記第1~5のいずれかの樹脂組成物である。
 また、本開示の実施形態に係る絶縁体フィルムは、上記1~6のいずれかの樹脂組成物から形成されていてもよい。
 更に、本開示実施形態に係る半導体装置は、以下の第1または2の半導体装置であってもよい。
 上記第1の半導体装置は、基板間の層間接着に、上記第1~6のいずれかの樹脂組成物が用いられる。
 上記第1の半導体装置は、基板間の層間接着に、上記絶縁フィルムが用いられる。

Claims (9)

  1.  (A)両末端にエチレン性不飽和基を有する変性ポリフェニレンエーテル、
     (B)エポキシ樹脂、
     (C)スチレン系熱可塑性エラストマー、
     (D)1分子中にイミド基とアクリレート基とを有する化合物、および、
     (E)硬化触媒
    を含有し、
     前記成分(A)~成分(E)の合計100質量部に対し、前記成分(D)を0.5~4質量部含有する樹脂組成物。
  2.  前記(B)成分のエポキシ樹脂が、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂である、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3.  前記(E)成分の硬化触媒が、イミダゾール系硬化触媒である、請求項1または2に記載の樹脂組成物。
  4.  前記(E)成分の硬化触媒が、ベンゼン環を有するイミダゾール系硬化触媒である、請求項1~3のいずれかに記載の樹脂組成物。
  5.  さらに有機過酸化物を含有する、請求項1~4のいずれかに記載の樹脂組成物。
  6.  前記樹脂組成物の熱硬化物が、周波数1GHz以上の領域で、2.5以下の誘電率(e)、および、0.0025以下の誘電正接(tand)を有する、請求項1~5のいずれかに記載の樹脂組成物。
  7.  請求項1~6のいずれかに記載の樹脂組成物を含む絶縁フィルム。
  8.  基板間の層間接着剤として、請求項1~6のいずれかに記載の樹脂組成物またはその熱硬化物を含む半導体装置。
  9.  基板間の層間接着剤として、請求項7に記載の絶縁フィルムまたはその熱硬化物を含む半導体装置。
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