JP2019173010A - 樹脂材料、積層フィルム及び多層プリント配線板 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る樹脂材料は、ポリイミド化合物を含む。上記ポリイミド化合物は、マレイミド化合物とは異なる化合物である。上記ポリイミド化合物は末端に、マレイミド骨格を有していてもよく、有していなくてもよい。なお、上記ポリイミド化合物は末端に、酸無水物構造、シトラコンイミド構造を有していてもよい。上記ポリイミド化合物として、従来公知のポリイミド化合物を使用可能である。上記ポリイミド化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
本発明に係る樹脂材料は、脂肪族骨格含有化合物を含む。該脂肪族骨格含有化合物は、脂肪族骨格を有するマレイミド化合物及び脂肪族骨格を有するベンゾオキサジン化合物の内の少なくとも一方の化合物である。本発明に係る樹脂材料は、該脂肪族骨格含有化合物として、脂肪族骨格を有するマレイミド化合物のみを含んでいてもよく、脂肪族骨格を有するベンゾオキサジン化合物のみを含んでいてもよく、脂肪族骨格を有するマレイミド化合物と脂肪族骨格を有するベンゾオキサジン化合物との双方を含んでいてもよい。
本発明に係る樹脂材料は、脂肪族骨格含有化合物として、脂肪族骨格を有するマレイミド化合物(以下、マレイミド化合物Xと記載することがある)を含むことが好ましい。上記マレイミド化合物Xは、ポリイミド化合物とは異なる化合物である。マレイミド化合物Xは、マレイミド基を有する。マレイミド化合物Xは、末端にマレイミド基を有する。マレイミド化合物Xは、脂肪族骨格を有する。したがって、マレイミド化合物Xは、マレイミド基と脂肪族骨格とを有する。マレイミド化合物Xにおいて、マレイミド骨格を形成している窒素原子に、上記脂肪族骨格が結合していることが好ましい。なお、マレイミド化合物Xは、イミド骨格を有していてもよい。上記マレイミド化合物Xとして、従来公知のマレイミド化合物を使用可能である。なお、上記マレイミド化合物Xには、シトラコンイミド化合物が含まれる。上記シトラコンイミド化合物とは、マレイミド基における炭素原子間の二重結合を構成する炭素原子の一方にメチル基が結合した化合物である。上記マレイミド化合物Xは末端に、シトラコンイミド構造を有していてもよい。上記マレイミド化合物Xは、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
本発明に係る樹脂材料は、脂肪族骨格含有化合物として、脂肪族骨格を有するベンゾオキサジン化合物(以下、ベンゾオキサジン化合物Xと記載することがある)を含むことが好ましい。ベンゾオキサジン化合物Xは、ベンゾオキサジン骨格を有する。したがって、ベンゾオキサジン化合物Xは、ベンゾオキサジン骨格と脂肪族骨格とを有する。ベンゾオキサジン化合物Xにおいて、ベンゾオキサジン骨格を形成している窒素原子に、上記脂肪族骨格が結合していることが好ましい。なお、ベンゾオキサジン化合物Xは、イミド骨格を有していてもよい。上記ベンゾオキサジン化合物Xとして、従来公知のベンゾオキサジン化合物を使用可能である。上記ベンゾオキサジン化合物Xは、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記樹脂材料は、熱硬化性化合物を含むことが好ましい。上記熱硬化性化合物は、上記ポリイミド化合物、上記マレイミド化合物X及び上記ベンゾオキサジン化合物Xとは異なる熱硬化性化合物である。上記熱硬化性化合物としては、スチレン化合物、ビニル化合物、フェノキシ化合物、オキセタン化合物、エポキシ化合物、エピスルフィド化合物、(メタ)アクリル化合物、フェノール化合物、アミノ化合物、不飽和ポリエステル化合物、ポリウレタン化合物、及びシリコーン化合物等が挙げられる。上記熱硬化性化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記樹脂材料は、無機充填材を含むことが好ましい。上記無機充填材の使用により、硬化物の誘電正接をより一層低くすることができる。また、上記無機充填材の使用により、硬化物の熱による寸法変化がより一層小さくなる。上記無機充填材は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記樹脂材料は、硬化剤を含むことが好ましい。上記硬化剤は特に限定されない。上記硬化剤として、従来公知の硬化剤を使用可能である。上記硬化剤は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記樹脂材料は、硬化促進剤を含むことが好ましい。上記硬化促進剤の使用により、硬化速度がより一層速くなる。樹脂材料を速やかに硬化させることで、硬化物における架橋構造が均一になると共に、未反応の官能基数が減り、結果的に架橋密度が高くなる。上記硬化促進剤は特に限定されず、従来公知の硬化促進剤を使用可能である。上記硬化促進剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記樹脂材料は、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。上記熱可塑性樹脂としては、ポリビニルアセタール樹脂及びフェノキシ樹脂等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記樹脂材料は、溶剤を含まないか又は含む。上記溶剤の使用により、樹脂材料の粘度を好適な範囲に制御でき、樹脂材料の塗工性を高めることができる。また、上記溶剤は、上記無機充填材を含むスラリーを得るために用いられてもよい。上記溶剤は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
耐衝撃性、耐熱性、樹脂の相溶性及び作業性等の改善を目的として、上記樹脂材料には、レベリング剤、難燃剤、カップリング剤、着色剤、酸化防止剤、紫外線劣化防止剤、消泡剤、増粘剤、揺変性付与剤及びエポキシ化合物以外の他の熱硬化性樹脂等を添加してもよい。
上述した樹脂組成物をフィルム状に成形することにより樹脂フィルム(Bステージ化物/Bステージフィルム)が得られる。上記樹脂材料は、樹脂フィルムであることが好ましい。樹脂フィルムは、Bステージフィルムであることが好ましい。
上記樹脂材料は、半導体装置において半導体チップを埋め込むモールド樹脂を形成するために好適に用いられる。
上記樹脂材料は、粗化処理又はデスミア処理される硬化物を得るために用いられることが好ましい。上記硬化物には、更に硬化が可能な予備硬化物も含まれる。
上記樹脂材料を予備硬化させることにより得られた硬化物に、貫通孔が形成されることがある。上記多層基板などでは、貫通孔として、ビア又はスルーホール等が形成される。例えば、ビアは、CO2レーザー等のレーザーの照射により形成できる。ビアの直径は特に限定されないが、60〜80μm程度である。上記貫通孔の形成により、ビア内の底部には、硬化物に含まれている樹脂成分に由来する樹脂の残渣であるスミアが形成されることが多い。
N−アルキルビスマレイミド化合物1(Designer Molecules Inc.社製「BMI−1700」、テトラカルボン酸二無水物とダイマージアミンとの反応物であるダイマージアミンに由来する骨格を有する)
N−アルキルビスマレイミド化合物2(Designer Molecules Inc.社製「BMI−3000」、テトラカルボン酸二無水物とダイマージアミンとの反応物であるダイマージアミンに由来する骨格を有する)
N−アルキルビスマレイミド化合物3(Designer Molecules Inc.社製「BMI−1500」)
N−アルキルビスマレイミド化合物4(Designer Molecules Inc.社製「BMI−3000J」)
N−アルキルビスマレイミド化合物5(下記の合成例1に従って合成、ダイマージアミンに由来する骨格を有する)
N−アルキルビスマレイミド化合物6(下記の合成例2に従って合成、ダイマージアミンに由来する骨格を有する)
撹拌機、分水器、温度計及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、テトラカルボン酸二無水物(SABICジャパン合同会社製「BisDA−1000」)135.0gと、シクロヘキサノン400gとを入れ、反応容器中の溶液を60℃まで加熱した。次いで、反応容器中に、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン(三菱ガス化学社製)17.5gを滴下して、反応させて、両末端が酸無水物である反応生成物を得た。次いで、反応容器中に、ダイマージアミン(クローダジャパン社製「PRIAMINE1075」)148gをゆっくり添加した後、メチルシクロヘキサン60.0gを反応容器中に添加した。ディーンスタークトラップとコンデンサーとをフラスコに取り付け、混合物を2時間還流に熱し、両末端にアミン構造を有するイミド化合物を得た。次いで、無水マレイン酸28gを添加し、得られた混合物をさらに12時間還流した。反応終了後、イソプロパノールを添加し、再沈殿させたのち、沈殿物を回収し、乾燥させ、ダイマージアミンに由来する骨格を有するN−アルキルビスマレイミド化合物を得た。ダイマージアミンに由来する骨格を有するN−アルキルビスマレイミド化合物の回収率は83%であった。(重量平均分子量10000)
撹拌後、分水器、温度計及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ピロメリット酸二無水物(東京化成社製、分子量254.15)55gと、シクロヘキサノン300gとを入れ、反応容器中の溶液を60℃まで加熱した。次いで、反応容器中に、ビス(アミノメチル)ノルボルナン(東京化成工業社製、分子量154.26)26.7gをシクロヘキサノンに溶解させた溶液を滴下して、反応させて、両末端が酸無水物である反応生成物を得た。その後、イソプロパノールを入れ、両末端が酸無水物のイミド化合物を回収した。次いで、沈殿を再度シクロヘキサンに溶解させ、反応容器中にダイマージアミン(クローダジャパン社製「PRIAMINE1075」)46.0gをゆっくり添加した後、メチルシクロヘキサン45.0gを反応容器中に添加した。ディーンスタークトラップとコンデンサーとをフラスコに取り付け、混合物を2時間還流に熱し、両末端にアミン構造を有するイミド化合物を得た。マレイミド化合物の回収率は70%であった。(重量平均分子量8700)
N−アルキルビスベンゾオキサジン化合物(下記の合成例3に従って合成)
撹拌機、分水器、温度計及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ピロメリット酸二無水物(東京化成工業社製、分子量218.12)65gとシクロヘキサノン500mLとを入れ、続いて、ダイマージアミン(クローダジャパン社製「PRIAMINE1075」)164gをシクロヘキサノンに溶解させた後、滴下して入れた。その後、ディーンスタークトラップとコンデンサーとをフラスコに取り付け、混合物を2時間還流に熱し、両末端にアミン構造を有するイミド化合物を得た。得られたイミド化合物とフェノール(東京化成工業社製、分子量94.11)38gとパラホルムアルデヒド(東京化成工業社製)12gとを混合して得られた混合物をさらに12時間還流して、ベンゾオキサジン化を行った。その後イソプロパノールで再沈殿することにより、N−アルキルベンゾオキサジン化合物(重量平均分子量7700)を得た。
N−フェニルマレイミド化合物2(大和化成工業社製「BMI−4000」)
テトラカルボン酸二無水物とダイマージアミンとの反応物であるポリイミド化合物含有溶液(不揮発分26.8重量%)を以下の合成例4に従って合成した。
撹拌機、分水器、温度計及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、テトラカルボン酸二無水物(SABICジャパン合同会社製「BisDA−1000」)300.0gと、シクロヘキサノン665.5gとを入れ、反応容器中の溶液を60℃まで加熱した。次いで、反応容器中に、ダイマージアミン(クローダジャパン社製「PRIAMINE1075」)89.0gと、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン(三菱ガス化学社製)54.7gとを滴下した。次いで、反応容器中に、メチルシクロヘキサン121.0gと、エチレングリコールジメチルエーテル423.5gとを添加し、140℃で10時間かけてイミド化反応を行った。このようにして、ポリイミド化合物含有溶液(不揮発分26.8重量%)を得た。得られたポリイミド化合物の分子量(重量平均分子量)は20000であった。なお、酸成分/アミン成分のモル比は1.04であった。
島津製作所社製高速液体クロマトグラフシステムを使用し、テトラヒドロフラン(THF)を展開媒として、カラム温度40℃、流速1.0ml/分で測定を行った。検出器として「SPD−10A」を用い、カラムはShodex社製「KF−804L」(排除限界分子量400,000)を2本直列につないで使用した。標準ポリスチレンとして、東ソー社製「TSKスタンダードポリスチレン」を用い、重量平均分子量Mw=354,000、189,000、98,900、37,200、17,100、9,830、5,870、2,500、1,050、500の物質を使用して較正曲線を作成し、分子量の計算を行った。
フェノキシ樹脂(三菱化学社製「YX6954BH30」)
ビフェニル型エポキシ化合物(日本化薬社製「NC−3000」)
ナフタレン型エポキシ化合物(DIC社製「HP−4032D」)
レゾルシノールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「EX−201」)
ジシクロペンタジエン型エポキシ化合物(アデカ社製「EP4088S」)
ナフトールアラルキル型エポキシ化合物(新日鐵住金化学社製「ESN−475V」)
シリカ含有スラリー(シリカ75重量%:アドマテックス社製「SC4050−HOA」、平均粒径1.0μm、アミノシラン処理、シクロヘキサノン25重量%)
成分X:
シアネートエステル化合物含有液(ロンザジャパン社製「BA−3000S」、固形分75重量%)
活性エステル化合物1含有液(DIC社製「EXB−9416−70BK」、固形分70重量%)
活性エステル化合物2含有液(DIC社製「HPC−8000L」、固形分65重量%)
活性エステル化合物3含有液(DIC社製「HPC−8150」、固形分62重量%)
フェノール化合物含有液(DIC社製「LA−1356」、固形分60重量%)
カルボジイミド化合物含有液(日清紡ケミカル社製「V−03」、固形分50重量%)
ジメチルアミノピリジン(和光純薬工業社製「DMAP」)
2−フェニル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製「2P4MZ」)
2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製「2E4MZ」)
ジクミルペルオキシド(東京化成工業社製)
下記の表1,2に示す成分を下記の表1,2に示す配合量で配合し、均一な溶液となるまで常温で攪拌し、樹脂材料を得た。
アプリケーターを用いて、離型処理されたPETフィルム(東レ社製「XG284」、厚み25μm)の離型処理面上に得られた樹脂材料を塗工した後、100℃のギヤオーブン内で2分30秒間乾燥し、溶剤を揮発させた。このようにして、PETフィルム上に、厚さが40μmである樹脂フィルム(Bステージフィルム)が積層されている積層フィルム(PETフィルムと樹脂フィルムとの積層フィルム)を得た。
(1)ハンドリング性
得られた樹脂フィルム(Bステージフィルム)を180度に10回折り曲げた。10回中、樹脂フィルムにひび又は割れが生じる回数を観察した。
○:10回中、ひび又は割れが生じる回数が3回未満である
△:10回中、ひび又は割れが生じる回数が3回以上、6回未満である
×:10回中、ひび又は割れが生じる回数が6回以上である
100mm角の銅張積層板(厚さ400μmのガラスエポキシ基板と厚さ25μmの銅箔との積層体)の銅箔のみをエッチングして、直径100μm及び深さ25μmの窪み(開口部)を、基板の中心30mm角のエリアに対して直線上にかつ隣接する穴の中心の間隔が900μmになるように開けた。このようにして、計900穴の窪みを持つ評価基板を準備した。
○:ボイドが観察された窪みの割合0%
△:ボイドが観察された窪みの割合0%を超え、5%未満
×:ボイドが観察された窪みの割合5%以上
○:ラミネート後の評価基板周辺部からの樹脂フィルムのはみ出しが2mm以下
△:ラミネート後の評価基板周辺部からの樹脂フィルムのはみ出しが2mmを超え、3mm以下
×:ラミネート後の評価基板周辺部からの樹脂フィルムのはみ出しが3mmを超える
得られた樹脂フィルム(Bステージフィルム)の硬化に伴う発熱ピークを、示差走査熱量測定装置(TA・インスツルメント社製「Q2000」)を用いて評価した。専用アルミパンに樹脂フィルム8mgを取り、専用治具を用いて蓋をした。この専用アルミパンと空のアルミパン(リファレンス)とを加熱ユニット内に設置し、昇温速度3℃/分で−30℃から250℃まで窒素雰囲気下で加熱を行い、リバースヒートフロー及びノンリバースヒートフローの観測を行った。ノンリバースヒートフローにおいて観測される発熱ピークにより、硬化温度を確認した。
○:200℃以下に全ての発熱ピークを有する
×:200℃よりも高い温度に少なくとも一つの発熱ピークを有する
得られた樹脂フィルムを幅2mm、長さ80mmの大きさに裁断して5枚を重ね合わせて、厚み200μmの積層体を得た。得られた積層体を190℃で90分間加熱して、硬化物を得た。得られた硬化物について、関東電子応用開発社製「空洞共振摂動法誘電率測定装置CP521」及びキーサイトテクノロジー社製「ネットワークアナライザーN5224A PNA」を用いて、空洞共振法で常温(23℃)にて、周波数1.0GHzにて誘電正接を測定した。
○:誘電正接が3.5×10−3以下
×:誘電正接が3.5×10−3を超える
ラミネート工程:
両面銅張積層板(各面の銅箔の厚み18μm、基板の厚み0.7mm、基板サイズ100mm×100mm、日立化成社製「MCL−E679FG」)を用意した。この両面銅張積層板の銅箔面の両面をメック社製「Cz8101」に浸漬して、銅箔の表面を粗化処理した。粗化処理された銅張積層板の両面に、名機製作所社製「バッチ式真空ラミネーターMVLP−500−IIA」を用いて、積層フィルムの樹脂フィルム(Bステージフィルム)側を銅張積層板上に重ねてラミネートして、積層構造体を得た。ラミネートの条件は、30秒減圧して気圧を13hPa以下とし、その後30秒間、100℃及び圧力0.4MPaでプレスする条件とした。
得られた積層構造体において、両面のPETフィルムを剥離した。
銅箔(厚み35μm、三井金属社製)のシャイニー面をCz処理(メック社製「Cz8101」)して、銅箔表面を1μm程度エッチングした。PETフィルムを剥離した上記積層構造体に、エッチング処理した銅箔を貼り合せて、銅箔付き基板を得た。得られた銅箔付き基板をギアオーブン内で190℃で90分熱処理し、評価サンプルを得た。
評価サンプルの銅箔の表面に1cm幅の短冊状の切込みを入れた。90°剥離試験機(テスター産業社製「TE−3001」)に評価サンプルをセットし、つかみ具で切込みの入った銅箔の端部をつまみあげ、銅箔を20mm剥離して剥離強度(ピール強度)を測定した。
○○:ピール強度が0.6kgf以上
〇:ピール強度が0.4kgf以上0.6kgf未満
×:ピール強度が0.4kgf未満
得られた厚さ40μmの樹脂フィルム(Bステージフィルム)を190℃で90分間加熱して得られた硬化物を3mm×25mmの大きさに裁断した。熱機械的分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製「EXSTAR TMA/SS6100」)を用いて、引っ張り荷重33mN及び昇温速度5℃/分の条件で、裁断された硬化物の25℃〜150℃までの平均線膨張係数(ppm/℃)を算出した。
○:平均線膨張係数が25ppm/℃以下
△:平均線膨張係数が25ppm/℃を超え30ppm/℃以下
×:平均線膨張係数が30ppm/℃を超える
得られた厚さ40μmの樹脂フィルム(Bステージフィルム)を190℃で90分間加熱して得られた硬化物を30mm×150mmの大きさに裁断した。面状体U字折り返し試験機(ユアサ社製)を用いて、200回/分、180℃折り曲げ(折り曲げギャップ5mm)、フィルムストローク70mmの条件で降り曲げ試験を行った。測定は繰り返し5回行い、平均値を算出した。
〇〇:2000回折り曲げ後割れなし
〇:折り曲げ回数が100回以上2000回未満で割れが発生
×:折り曲げ回数が100回未満で割れが発生
12…回路基板
12a…上面
13〜16…絶縁層
17…金属層
Claims (19)
- ポリイミド化合物と、
脂肪族骨格を有するマレイミド化合物及び脂肪族骨格を有するベンゾオキサジン化合物の内の少なくとも一方の脂肪族骨格含有化合物とを含む、樹脂材料。 - 前記脂肪族骨格含有化合物において、マレイミド骨格又はベンゾオキサジン骨格を形成している窒素原子に、前記脂肪族骨格が結合している、請求項1に記載の樹脂材料。
- 前記ポリイミド化合物の重量平均分子量が15000以上であり、
前記脂肪族骨格含有化合物の重量平均分子量が15000未満である、請求項1又は2に記載の樹脂材料。 - 前記脂肪族骨格含有化合物が、脂肪族骨格を有するポリアミン化合物とカルボン酸二無水物との反応物に由来する骨格を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂材料。
- 前記脂肪族骨格含有化合物が、脂肪族骨格を有するジアミン化合物とカルボン酸二無水物との反応物に由来する骨格を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂材料。
- 前記脂肪族骨格を有するジアミン化合物が、ダイマージアミンに由来する骨格を有するジアミン化合物である、請求項5に記載の樹脂材料。
- 熱硬化性化合物と、無機充填材とを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂材料。
- 前記熱硬化性化合物がエポキシ化合物である、請求項7に記載の樹脂材料。
- 樹脂材料中の溶剤を除く成分100重量%中、前記無機充填材の含有量が、50重量%以上である、請求項7又は8に記載の樹脂材料。
- 前記ポリイミド化合物と前記脂肪族骨格含有化合物との合計100重量%中、前記ポリイミド化合物の含有量が、3重量%以上80重量%以下である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の樹脂材料。
- 前記ポリイミド化合物が、ダイマージアミンに由来する骨格を有するポリイミド化合物である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の樹脂材料。
- 樹脂材料中の溶剤を除く有機成分100重量%中、前記ポリイミド化合物と前記脂肪族骨格含有化合物との合計の含有量が、10重量%以上98重量%以下である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の樹脂材料。
- 硬化促進剤を含み、
前記硬化促進剤が、ラジカル性硬化促進剤及びアニオン性硬化促進剤の内の少なくとも一方を含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の樹脂材料。 - 前記硬化促進剤が、ラジカル性硬化促進剤とジメチルアミノピリジンとを含むか、又は、ラジカル性硬化促進剤とイミダゾール化合物とを含むか、又はラジカル性硬化促進剤とリン化合物とを含む、請求項13に記載の樹脂材料。
- 硬化剤と硬化促進剤とを含み、
前記硬化促進剤が、イミダゾール化合物を含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の樹脂材料。 - 樹脂フィルムである、請求項1〜15のいずれか1項に記載の樹脂材料。
- 多層プリント配線板において、絶縁層を形成するために用いられる、請求項1〜16のいずれか1項に記載の樹脂材料。
- 基材と、
前記基材の表面上に積層された樹脂フィルムとを備え、
前記樹脂フィルムが、請求項1〜17のいずれか1項に記載の樹脂材料である、積層フィルム。 - 回路基板と、
前記回路基板の表面上に配置された複数の絶縁層と、
複数の前記絶縁層間に配置された金属層とを備え、
複数の前記絶縁層の内の少なくとも1層が、請求項1〜17のいずれか1項に記載の樹脂材料の硬化物である、多層プリント配線板。
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