JP2016027097A - 樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] (A)エポキシ樹脂、(B)活性エステル化合物、(C)カルボジイミド化合物、(D)熱可塑性樹脂及び(E)無機充填材を含み、(E)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたとき、40質量%以上である、樹脂組成物。
[2] (D)成分の重量平均分子量が、10000〜200000である、[1]に記載の樹脂組成物。
[3] (D)成分が、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子からなる群より選択される1種以上の原子又は炭素−炭素二重結合を含有する官能基を有する熱可塑性樹脂である、[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4] (D)成分が、水酸基、カルボキシ基、酸無水物基、エポキシ基、アミノ基、チオール基、エノール基、エナミン基、ウレア基、シアネート基、イソシアネート基、チオイソシアネート基、ジイミド基、アルケニル基、アレン基及びケテン基からなる群より選択される1種以上の官能基を有する熱可塑性樹脂である、[1]〜[3]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[5] (D)成分が、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、酸無水物基含有ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びスチレン系エラストマー樹脂からなる群より選択される1種以上の熱可塑性樹脂である、[1]〜[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[6] (C)成分の重量平均分子量が、500〜5000である、[1]〜[5]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[7] (C)成分のNCO含有量が5質量%以下である、[1]〜[6]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[8] (E)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたとき、50質量%以上である、[1]〜[7]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[9] (E)成分の平均粒子径が、0.01μm〜3μmである、[1]〜[8]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[10] (E)成分がシリカである、[1]〜[9]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[11] さらに(F)硬化促進剤を含む、[1]〜[10]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[12] (F)成分が、4−ジメチルアミノピリジン又は1−ベンジル−2−フェニルイミダゾールである、[11]に記載の樹脂組成物。
[13] 樹脂組成物を硬化して絶縁層を形成し、該絶縁層の表面を粗化処理した後の算術平均粗さ(Ra)が140nm以下である、[1]〜[12]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[14] 樹脂組成物の硬化物の破断点伸度が2%以上である、[1]〜[13]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[15] 樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度(Tg)が165℃以上である、[1]〜[14]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[16] 支持体と、該支持体と接合している[1]〜[15]のいずれかに記載の樹脂組成物の層とを含む、接着フィルム。
[17] [1]〜[15]のいずれかに記載の樹脂組成物の硬化物により形成された絶縁層を含む、プリント配線板。
[18] [17]に記載のプリント配線板を含む、半導体装置。
本発明の樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)活性エステル化合物、(C)カルボジイミド化合物、(D)熱可塑性樹脂及び(E)無機充填材を含み、(E)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたとき、40質量%以上であることを特徴とする。
本発明の樹脂組成物は、(A)成分として、エポキシ樹脂を含む。
なお、本発明において、樹脂組成物中の各成分の含有量は、別途明示のない限り、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたときの値である。
エポキシ樹脂の重量平均分子量は、好ましくは100〜5000、より好ましくは250〜3000、さらに好ましくは400〜1500である。ここで、エポキシ樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量である。
本発明の樹脂組成物は、(B)成分として、活性エステル化合物を含む。
本発明の樹脂組成物は、(C)成分として、カルボジイミド化合物を含む。
本発明の樹脂組成物は、(D)成分として、熱可塑性樹脂を含む。
本発明の樹脂組成物は、(E)成分として、一定量以上の無機充填材を含む。
本発明の樹脂組成物は、(F)成分として、硬化促進剤をさらに含んでもよい。
−硬化剤−
本発明の樹脂組成物は、さらに硬化剤(但し、(B)成分を除く。)を含んでもよい。硬化剤を含有することにより、得られる絶縁層の絶縁信頼性、ピール強度、機械強度を高めることができる。硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、シアネートエステル系硬化剤、ベンゾオキサジン系硬化剤等を挙げることができる。硬化剤は1種単独で用いてもよく、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、上記(A)乃至(E)成分との組み合わせにおいて、誘電正接、熱膨張率、破断点伸度、表面粗度及びピール強度に一層優れる絶縁層を得る観点から、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、シアネートエステル系硬化剤が好ましい。
本発明の樹脂組成物は、さらに難燃剤を含んでもよい。難燃剤としては、例えば、有機リン系難燃剤、有機系窒素含有リン化合物、窒素化合物、シリコーン系難燃剤、金属水酸化物等が挙げられる。難燃剤は、1種単独で用いてもよく、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。樹脂組成物中の難燃剤の含有量は特に限定はされないが、好ましくは0.5質量%〜10質量%、より好ましくは1質量%〜9質量%である。
本発明の樹脂組成物は、さらに有機充填材を含んでもよい。有機充填材としては、プリント配線板の絶縁層を形成するに際し使用し得る任意の有機充填材を使用してよく、例えば、ゴム粒子、ポリアミド微粒子、シリコーン粒子などが挙げられ、ゴム粒子が好ましい。
本発明の樹脂組成物は、ワニス状態で用いることもできるが、工業的には一般に、接着フィルムの形態で用いることが好ましい。
本発明のプリント配線板は、本発明の樹脂組成物の硬化物により形成された絶縁層を含む。
(I)内層基板上に、接着フィルムを、該接着フィルムの樹脂組成物層が内層基板と接合するように積層する工程
(II)樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する工程
本発明のプリント配線板を用いて、半導体装置を製造することができる。半導体装置としては、電気製品(例えば、コンピューター、携帯電話、デジタルカメラ及びテレビ等)及び乗物(例えば、自動二輪車、自動車、電車、船舶及び航空機等)等に供される各種半導体装置が挙げられる。
まずは各種測定方法・評価方法について説明する。
(1)内層回路基板の下地処理
内層回路を形成したガラス布基材エポキシ樹脂両面銅張積層板(銅箔の厚さ18μm、基板の厚さ0.4mm、パナソニック(株)製「R1515A」)の両面をメック(株)製「CZ8101」にて1μmエッチングして銅表面の粗化処理を行った。
実施例及び比較例で作製した接着フィルムを、バッチ式真空加圧ラミネーター((株)名機製作所製「MVLP−500」)を用いて、樹脂組成物層が内層回路基板と接合するように、内層回路基板の両面にラミネート処理した。ラミネート処理は、30秒間減圧して気圧を13hPa以下とした後、100℃、圧力0.74MPaにて30秒間圧着することにより行った。
接着フィルムの積層後、100℃で30分間、次いで180℃で30分間の条件で樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成した。その後、支持体を剥離して絶縁層を露出させた。
絶縁層の露出した内層回路基板を、膨潤液(アトテックジャパン(株)製「スエリングディップ・セキュリガントP」、ジエチレングリコールモノブチルエーテル含有の水酸化ナトリウム水溶液)に60℃で10分間浸漬し、次いで酸化剤(アトテックジャパン(株)製「コンセントレート・コンパクトCP」、過マンガン酸カリウム濃度約6質量%、水酸化ナトリウム濃度約4質量%の水溶液)に80℃で20分間浸漬し、最後に中和液(アトテックジャパン(株)製「リダクションソリューション・セキュリガントP」、硫酸ヒドロキシルアミン水溶液)に40℃で5分間浸漬した。その後、80℃で30分間乾燥させた。得られた基板を「評価基板a」と称する。
セミアディティブ法に従って、絶縁層の粗化面に導体層を形成した。
すなわち、粗化処理後の基板を、PdCl2を含む無電解メッキ液に40℃で5分間浸漬した後、無電解銅メッキ液に25℃で20分間浸漬した。次いで、150℃にて30分間加熱してアニール処理を行った後に、エッチングレジストを形成し、エッチングによりパターン形成した。その後、硫酸銅電解メッキを行い、厚さ30μmの導体層を形成し、アニール処理を200℃にて60分間行った。得られた基板を「評価基板b」と称する。
評価基板aについて、非接触型表面粗さ計(ビーコインスツルメンツ社製「WYKO NT3300」)を用いて、VSIコンタクトモード、50倍レンズにより測定範囲を121μm×92μmとして得られる数値によりRa値を求めた。無作為に選んだ10点の平均値を求めることにより測定した。
絶縁層と導体層のピール強度の測定は、評価基板bについて、日本工業規格(JIS C6481)に準拠して行った。具体的には、評価基板bの導体層に、幅10mm、長さ100mmの部分の切込みをいれ、この一端を剥がしてつかみ具で掴み、室温中にて、50mm/分の速度で垂直方向に35mmを引き剥がした時の荷重(kgf/cm)を測定し、剥離強度を求めた。測定には、引っ張り試験機((株)TSE製「AC−50C−SL」)を使用した。
実施例及び比較例で作製した接着フィルムを200℃にて90分間加熱して樹脂組成物層を熱硬化させた後、支持体を剥離した。得られた硬化物を「評価用硬化物c」と称する。評価用硬化物cについて、日本工業規格(JIS K7127)に準拠して、テンシロン万能試験機((株)オリエンテック製「RTC−1250A」)により引っ張り試験を行い、破断点伸度を測定した。
評価用硬化物cを、幅約5mm、長さ約15mmの試験片に切断し、熱機械分析装置((株)リガク製「Thermo Plus TMA8310」)を使用して、引張加重法にて熱機械分析を行った。詳細には、試験片を前記熱機械分析装置に装着した後、荷重1g、昇温速度5℃/分の測定条件にて連続して2回測定した。そして2回目の測定において、ガラス転移温度(Tg;℃)と、25℃から150℃までの範囲における平均線熱膨張係数(CTE;ppm/℃)を算出した。
評価用硬化物cを、幅2mm、長さ80mmの試験片に切断した。該試験片について、アジレントテクノロジーズ社製「HP8362B」を用いて、空洞共振摂動法により測定周波数5.8GHz、測定温度23℃にて誘電正接を測定した。2本の試験片について測定を行い、平均値を算出した。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「828US」、エポキシ当量約180)10部、ビフェニル型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製「NC3000L」、エポキシ当量約269)25部、ビキシレノール型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)25部、及びフェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のMEKとシクロヘキサノンの1:1溶液)20部を、ソルベントナフサ30部に撹拌しながら加熱溶解させた。室温にまで冷却した後、そこへ、トリアジン骨格含有フェノール系硬化剤(DIC(株)製「LA−3018−50P」、水酸基当量約151、固形分50%の2−メトキシプロパノール溶液)15部、活性エステル化合物(DIC(株)製「HPC−8000−65T」、活性基当量約223、不揮発成分65質量%のトルエン溶液)20部、カルボジイミド化合物(日清紡ケミカル(株)製「V−03」、NCO含有量0質量%、不揮発成分50質量%のトルエン溶液)20部、硬化促進剤(4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)、固形分10質量%のMEK溶液)3部、アミノシラン系カップリング剤(信越化学工業(株)製「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径0.5μm、(株)アドマテックス製「SO−C2」)275部を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニスを調製した。
カルボジイミド化合物(日清紡ケミカル(株)製「V−03」、不揮発分50質量%のトルエン溶液)の配合量を80部に変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
アミノシラン系カップリング剤(信越化学工業(株)製「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径0.5μm、(株)アドマテックス製「SO−C2」)の配合量を100部に変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
アミノシラン系カップリング剤(信越化学工業(株)製「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径0.5μm、(株)アドマテックス製「SO−C2」)275部を、アミノシラン系カップリング剤(信越化学工業(株)製、「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径0.3μm、(株)アドマテックス製「SO−C1」)275部に変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
活性エステル化合物(DIC(株)製「HPC−8000−65T」、活性基当量約223、不揮発成分65質量%のトルエン溶液)20部を、活性エステル化合物(DIC(株)製「EXB9050L−62M」、活性基当量約334、不揮発成分62質量%のMEK溶液)21部に変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
硬化促進剤(4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)、固形分10質量%のMEK溶液)3部を、硬化促進剤(四国化成(株)製「1B2PZ」、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、固形分10質量%のMEK溶液)6部に変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
カルボジイミド化合物(日清紡ケミカル(株)製「V−03」、不揮発成分50質量%のトルエン溶液)20部を、カルボジイミド化合物(日清紡ケミカル(株)製「V−07」、NCO含有量0.5質量%、不揮発成分50質量%のトルエン溶液)20部に変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
フェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のMEKとシクロヘキサノンの1:1溶液)20部を、ポリビニルブチラール樹脂(ガラス転移温度105℃、積水化学工業(株)製「KS−1」、不揮発成分15質量%のエタノールとトルエンの1:1溶液)40部に変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
フェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のMEKとシクロヘキサノンの1:1溶液)20部を、酸無水物基含有ビニル系樹脂(CRAY VALLEY HSC社製「EF−30」、固形分50%のシクロヘキサノン溶液)12部に変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
フェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のMEKとシクロヘキサノンの1:1溶液)20部を、ポリイミド樹脂(新日本理化(株)製「SN−20」、固形分20%のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液)30部に変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
フェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のMEKとシクロヘキサノンの1:1溶液)20部を、ポリイミド樹脂(DIC(株)製「ユニディックV−8000」、不揮発成分40質量%のエチルジグリコールアセテート溶液)15部に変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「828US」、エポキシ当量約180)10部を、エステル骨格を有する脂環式エポキシ樹脂((株)ダイセル製「セロキサイド 2021P」)10部に変更した以外は、実施例2と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
トリアジン骨格含有フェノール系硬化剤(DIC(株)製「LA−3018−50P」、水酸基当量約151、固形分50%の2−メトキシプロパノール溶液)の配合量を5部に変更し、ベンゾオキサジン系硬化剤(四国化成工業(株)製「P−d」、固形分50%のシクロヘキサノン溶液)10部を追加した以外は、実施例2と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
フェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のMEKとシクロヘキサノンの1:1溶液)20部を、合成例1のシロキサン骨格含有ポリイミド樹脂(固形分55質量%)10.9部に変更した以外は、実施例2と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
環流冷却器を連結した水分定量受器、窒素導入管、攪拌器を備えた500mLのセパラブルフラスコに、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)20部、γ−ブチロラクトン70.9部、トルエン7部、ジアミノシロキサン(信越化学工業(株)製「X−22−9409」、アミン当量665)61.5部、2,6−ビス(1−ヒドロキシ−1−トリフルオロメチル−2,2,2−トリフルオロエチル)−1,5−ナフタレンジアミン(HFA−NAP)7.4部を加えて窒素気流下で45℃にて2時間攪拌して反応を行った。次いでこの反応溶液を昇温し、約160℃に保持しながら窒素気流下で縮合水をトルエンとともに共沸除去した。水分定量受器に所定量の水がたまっていること、水の流出が見られなくなっていることを確認したところでさらに昇温し、200℃で1時間攪拌した。その後冷却して終了とし、ヘキサフルオロイソプロパノール基(HFA基)を有するシロキサン骨格含有ポリイミド樹脂を55質量%含むワニスを作製した。この場合の、樹脂中のシロキサン構造の含有量は70.9質量%で、HFA基当量は2881g/molである。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「828US」、エポキシ当量約180)10部を、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7760」、エポキシ当量約235)10部に変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
カルボジイミド化合物(日清紡ケミカル(株)製「V−03」、不揮発成分50質量%のトルエン溶液)20部を使用しなかった以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
活性エステル化合物(DIC(株)製「HPC−8000−65T」、活性基当量約223、不揮発成分65質量%のトルエン溶液)20部を使用しなかった以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
フェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のMEKとシクロヘキサノンの1:1溶液)20部を使用しなかった以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
アミノシラン系カップリング剤(信越化学工業(株)製、「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径0.5μm、(株)アドマテックス製「SO−C2」)の配合量を40部に変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス、接着フィルムを作製した。
Claims (18)
- (A)エポキシ樹脂、(B)活性エステル化合物、(C)カルボジイミド化合物、(D)熱可塑性樹脂及び(E)無機充填材を含み、(E)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたとき、40質量%以上である、樹脂組成物。
- (D)成分の重量平均分子量が、10000〜200000である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- (D)成分が、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子からなる群より選択される1種以上の原子又は炭素−炭素二重結合を含有する官能基を有する熱可塑性樹脂である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- (D)成分が、水酸基、カルボキシ基、酸無水物基、エポキシ基、アミノ基、チオール基、エノール基、エナミン基、ウレア基、シアネート基、イソシアネート基、チオイソシアネート基、ジイミド基、アルケニル基、アレン基及びケテン基からなる群より選択される1種以上の官能基を有する熱可塑性樹脂である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (D)成分が、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、酸無水物基含有ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びスチレン系エラストマー樹脂からなる群より選択される1種以上の熱可塑性樹脂である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (C)成分の重量平均分子量が、500〜5000である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (C)成分のNCO含有量が5質量%以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (E)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたとき、50質量%以上である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (E)成分の平均粒子径が、0.01μm〜3μmである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (E)成分がシリカである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- さらに(F)硬化促進剤を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (F)成分が、4−ジメチルアミノピリジン又は1−ベンジル−2−フェニルイミダゾールである、請求項11に記載の樹脂組成物。
- 樹脂組成物を硬化して絶縁層を形成し、該絶縁層の表面を粗化処理した後の算術平均粗さ(Ra)が140nm以下である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 樹脂組成物の硬化物の破断点伸度が2%以上である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度(Tg)が165℃以上である、請求項1〜14のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 支持体と、該支持体と接合している請求項1〜15のいずれか1項に記載の樹脂組成物の層とを含む、接着フィルム。
- 請求項1〜15のいずれか1項に記載の樹脂組成物の硬化物により形成された絶縁層を含む、プリント配線板。
- 請求項17に記載のプリント配線板を含む、半導体装置。
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