JP2024058172A - 樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]
(A)液晶性を有する有機充填材、(B)エポキシ樹脂、及び(C)活性エステル化合物を含む樹脂組成物。
[2]
樹脂組成物中の樹脂成分を100質量%とした場合、(A)成分の含有量が0.1質量%以上、10質量%以下である、上記[1]に記載の樹脂組成物。
[3]
(A)液晶性を有する有機充填材の融点が270℃以上である、上記[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4]
さらに(D)無機充填材を含む、上記[1]~[3]の何れか1項に記載の樹脂組成物。
[5]
さらに(E)ラジカル重合性化合物を含む、上記[1]~[4]の何れか1項に記載の樹脂組成物。
[6]
プリント配線板の層間絶縁層形成用である、上記[1]~[5]の何れか1項に記載の樹脂組成物。
[7]
上記[1]~[6]の何れか1項に記載の樹脂組成物の硬化物。
[8]
上記[1]~[6]の何れか1項に記載の樹脂組成物を含有する、シート状積層材料。
[9]
支持体と、当該支持体上に設けられた上記[1]~[6]の何れか1項に記載の樹脂組成物から形成される樹脂組成物層と、を有する樹脂シート。
[10]
上記[1]~[6]の何れか1項に記載の樹脂組成物の硬化物からなる絶縁層を備えるプリント配線板。
[11]
上記[10]に記載のプリント配線板を含む、半導体装置。
以下の説明において、「樹脂組成物中の不揮発成分」とは、別途明示のない限り、(D)無機充填材を含み得るが、「樹脂成分」とは、別途明示のない限り、樹脂組成物に含まれる不揮発成分のうち、(D)無機充填材を除いた成分をいう。
本発明の樹脂組成物は、(A)液晶性を有する有機充填材、(B)エポキシ樹脂、及び(C)活性エステル化合物を含む。このような樹脂組成物を用いることにより、90℃等の高温環境においても誘電正接を低く抑えることができると共に、デスミア処理後のクラック耐性に優れた硬化物を得ることができる。また、本発明では、通常、23℃等の室温ないし常温領域においても誘電正接が低い硬化物を得ることもできる。
(A)液晶性を有する有機充填材は、具体的には、液晶性を有する有機高分子を含む充填材であり、液晶性を有する有機高分子からなる充填材であってもよい。(A)成分は、1種類単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。本願明細書において、「液晶性を有する」とは、融点以上に加熱した際偏光顕微鏡観察にて異方性が観察されることを意味する。
本発明の樹脂組成物は、(B)エポキシ樹脂を含有する。(B)エポキシ樹脂とは、エポキシ基を有する硬化性樹脂を意味する。
本発明の樹脂組成物は、(C)活性エステル化合物を含有する。(C)活性エステル化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。(C)活性エステル化合物は、(B)エポキシ樹脂と反応して(B)エポキシ樹脂を架橋させる機能を有し得る。(C)活性エステル化合物としては、炭素-炭素不飽和結合を有するものであってもよく、この不飽和結合は、好ましくは、炭素-炭素二重結合であり、例えば、後述の(C1)成分が有する炭素-炭素不飽和結合と同様のものであってよい。
本発明の樹脂組成物は、任意成分として(D)無機充填材を含む場合がある。(D)無機充填材は、粒子の状態で樹脂組成物に含まれる。(D)無機充填材は、1種類単独で用いてもよく、2種類以上を任意に組み合わせて用いてもよい。
本発明の樹脂組成物は、任意成分として(E)ラジカル重合性化合物を含む場合がある。(E)ラジカル重合性化合物は、1種類単独で用いてもよく、2種類以上を任意に組み合わせて用いてもよい。
本発明の樹脂組成物は、任意成分として(F)その他の硬化剤を含む場合がある。この(F)その他の硬化剤には、上述した(A)~(C)、(E)成分に該当するものは含めない。(F)その他の硬化剤は、上述した(C)活性エステル化合物と同じく、(B)エポキシ樹脂と反応して樹脂組成物を硬化させるエポキシ樹脂硬化剤としての機能を有しうる。(F)その他の硬化剤は、1種類単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の樹脂組成物は、任意成分として(G)硬化促進剤を含む場合がある。
本発明の樹脂組成物は、不揮発成分として、さらに任意の添加剤を含んでいてもよい。このような添加剤としては、例えば、過酸化物系ラジカル重合開始剤、アゾ系ラジカル重合開始剤等のラジカル重合開始剤;フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、チオール系硬化剤、ベンゾオキサジン系硬化剤、シアネートエステル系硬化剤、カルボジイミド系硬化剤、イミダゾール系硬化剤等の活性エステル化合物以外のエポキシ硬化剤;フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂;ゴム粒子等の有機充填材;有機銅化合物、有機亜鉛化合物、有機コバルト化合物等の有機金属化合物;フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、アイオディングリーン、ジアゾイエロー、クリスタルバイオレット、酸化チタン、カーボンブラック等の着色剤;ハイドロキノン、カテコール、ピロガロール、フェノチアジン等の重合禁止剤;シリコーン系レベリング剤、アクリルポリマー系レベリング剤等のレベリング剤;ベントン、モンモリロナイト等の増粘剤;シリコーン系消泡剤、アクリル系消泡剤、フッ素系消泡剤、ビニル樹脂系消泡剤等の消泡剤;ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤等の紫外線吸収剤;尿素シラン等の接着性向上剤;トリアゾール系密着性付与剤、テトラゾール系密着性付与剤、トリアジン系密着性付与剤等の密着性付与剤;ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤等の酸化防止剤;スチルベン誘導体等の蛍光増白剤;フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等の界面活性剤;リン系難燃剤(例えばリン酸エステル化合物、ホスファゼン化合物、ホスフィン酸化合物、赤リン)、窒素系難燃剤(例えば硫酸メラミン)、ハロゲン系難燃剤、無機系難燃剤(例えば三酸化アンチモン)等の難燃剤;リン酸エステル系分散剤、ポリオキシアルキレン系分散剤、アセチレン系分散剤、シリコーン系分散剤、アニオン性分散剤、カチオン性分散剤等の分散剤;ボレート系安定剤、チタネート系安定剤、アルミネート系安定剤、ジルコネート系安定剤、イソシアネート系安定剤、カルボン酸系安定剤、カルボン酸無水物系安定剤等の安定剤等が挙げられる。(F)その他の添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。(H)その他の添加剤の含有量は当業者であれば適宜設定できる。
本発明の樹脂組成物は、上述した不揮発成分以外に、揮発性成分として、さらに任意の有機溶剤を含有する場合がある。(K)有機溶剤としては、公知のものを適宜用いることができ、その種類は特に限定されるものではない。(K)有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸イソアミル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ-ブチロラクトン等のエステル系溶剤;テトラヒドロピラン、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジフェニルエーテル等のエーテル系溶剤;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール等のアルコール系溶剤;酢酸2-エトキシエチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチルジグリコールアセテート、γ-ブチロラクトン、メトキシプロピオン酸メチル等のエーテルエステル系溶剤;乳酸メチル、乳酸エチル、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル等のエステルアルコール系溶剤;2-メトキシプロパノール、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルカルビトール)等のエーテルアルコール系溶剤;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン等のアミド系溶剤;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤;アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶剤;ヘキサン、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤等を挙げることができる。(K)有機溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
本発明の樹脂組成物は、例えば、任意の調製容器に(A)液晶性を有する有機充填材、(B)エポキシ樹脂、及び(C)活性エステル化合物、必要に応じて(D)無機充填材、必要に応じて(E)ラジカル重合性化合物、必要に応じて(F)その他の硬化剤、必要に応じて(G)硬化促進剤、必要に応じて(H)その他の添加剤、及び必要に応じて(K)有機溶剤を、任意の順で及び/又は一部若しくは全部同時に加えて混合することによって、製造することができる。また、各成分を加えて混合する過程で、温度を適宜設定することができ、一時的に又は終始にわたって、加熱及び/又は冷却してもよい。また、加えて混合する過程において又はその後に、樹脂組成物を、例えば、ミキサーなどの撹拌装置又は振盪装置を用いて撹拌又は振盪し、均一に分散させてもよい。また、撹拌又は振盪と同時に、真空下等の低圧条件下で脱泡を行ってもよい。
本発明の樹脂組成物は、(A)液晶性を有する有機充填材、(B)エポキシ樹脂、及び(C)活性エステル化合物を含む。このような樹脂組成物を用いることにより、90℃等の高温環境においても誘電正接を低く抑えることができると共に、デスミア処理後のクラック耐性に優れた硬化物を得ることができ、好ましくは、さらに、23℃等の室温ないし常温領域においても誘電正接が低い硬化物を得ることができる。
本発明の樹脂組成物は、絶縁用途の樹脂組成物、特に、絶縁層を形成するための樹脂組成物として好適に使用することができる。具体的には、絶縁層上に形成される導体層(再配線層を含む)を形成するための当該絶縁層を形成するための樹脂組成物(導体層を形成するための絶縁層形成用樹脂組成物)として好適に使用することができる。また、後述するプリント配線板において、プリント配線板の絶縁層を形成するための樹脂組成物(プリント配線板の絶縁層形成用樹脂組成物)として好適に使用することができる。本発明の樹脂組成物はまた、樹脂シート、プリプレグ等のシート状積層材料、ソルダーレジスト、アンダーフィル材、ダイボンディング材、半導体封止材、穴埋め樹脂、部品埋め込み樹脂等、樹脂組成物が必要とされる用途で広範囲に使用できる。
(1)基材に仮固定フィルムを積層する工程、
(2)半導体チップを、仮固定フィルム上に仮固定する工程、
(3)半導体チップ上に封止層を形成する工程、
(4)基材及び仮固定フィルムを半導体チップから剥離する工程、
(5)半導体チップの基材及び仮固定フィルムを剥離した面に、絶縁層としての再配線形成層を形成する工程、及び
(6)再配線形成層上に、導体層としての再配線層を形成する工程
本発明の樹脂組成物は、ワニス状態で塗布して使用することもできるが、工業的には一般に、該樹脂組成物を含有するシート状積層材料の形態で用いることが好適である。
本発明のプリント配線板は、本発明の樹脂組成物を硬化して得られる硬化物からなる絶縁層を含む。
(I)内層基板上に、樹脂シートを、樹脂シート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)樹脂組成物層を硬化(例えば熱硬化)して絶縁層を形成する工程
本発明の半導体装置は、本発明のプリント配線板を含む。本発明の半導体装置は、本発明のプリント配線板を用いて製造することができる。
攪拌翼を有する重合容器に、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸(HNA)60モル%、4,4-ジヒドロキシビフェニル(BP)20モル%、テレフタル酸(TPA)15.5モル%、2,6-ナフタレンジカルボン酸(NADA)4.5モル%を加え、触媒として酢酸カリウムおよび酢酸マグネシウムを仕込み、重合容器の減圧-窒素注入を3回行って窒素置換を行った後、無水酢酸(水酸基に対して1.08モル当量)を更に添加し、150℃まで昇温し、還流状態で2時間アセチル化反応を行った。
上記で合成した液晶ポリマーAの粉末を、日本ニューマチック工業社製SPK-12型ジェットミルに同社製DSF-10型分級機を組み合わせた装置を用いて、粉砕圧0.65MPa、樹脂供給量5kg/hの条件で連続的に粉砕を行って、液晶ポリマー粒子Aを得た。
(融点の測定)
上記で得られた液晶ポリマー粒子Aの融点を、ISO11357、ASTM D3418の試験方法に準拠して、日立ハイテクサイエンス(株)製の示差走査熱量計(DSC)により測定した。このとき、昇温速度10℃/分で室温から360~380℃まで昇温してポリマーを完全に融解させた後、速度10℃/分で30℃まで降温し、更に10℃/分の速度で380℃まで昇温するときに得られる吸熱ピークの頂点を融点とした。測定された融点は319℃であった。
上記で得られた液晶ポリマー粒子Aの粒径分布をレーザー回折・散乱法粒径分布測定装置(ベックマン・コールター社製、LS 13 320乾式システム、トルネードドライパウダーモジュール装着)で測定した。粒径分布を示すパラメータであるD50、D90およびDpは、測定データから演算結果として得た。その結果、D50は4.8μm、D90/D50は1.7であった。
上記で得られた液晶ポリマー粒子Aを用いて、融点~融点+30℃条件で加熱溶融し、30mm×30mm×0.4mm(厚み)の金型を用いて射出成形し、平板状試験片を作製した。続いて、該平板状試験片を用いて、キーサイト・テクノロジー社のネットワークアナライザーN5247Aを用いて、スプリットポスト誘電体共振器法(SPDR法)により、周波数10GHzの誘電正接を測定した。なお、各種類のサンプルをN=4ずつ測定し、4回の平均値として求めた誘電正接は0.0007であった。
上記で得られた液晶ポリマー粒子Aを20mlのバイアル瓶に入れて密封した後、190℃で1時間熱処理を行った。該熱処理中に発生した酢酸およびその他(フェノール、酢酸フェニル等)のガスをヒューレットパッカード社製のヘッドスペースサンプラー(HP7697A)を接続したガスクロマトグラフィー(HP7820A)により定量した。カラムには化学品検査協会製のG-100(40m)を用い、その他の条件は、初期温度45℃、昇温速度20℃/分、最終温度280℃、ヘリウム圧8.3psiおよびスプリット比2.0として、FID検出器を用いて測定を行った。測定されたアウトガスとしての酢酸は0.4ppm、その他のアウトガスは5.8ppmであった。
[実施例1]
ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC社製「HP-4032-SS」、エポキシ当量144g/eq.)15部、活性エステル系硬化剤(「HPC-8150-62T」、活性基当量229g/eq.、不揮発分61.5質量%のトルエン溶液)43部、その他の硬化剤(フェノール系硬化剤、DIC社製「LA-3018-50P」、水酸基当量151g/eq.、不揮発分50質量%の1-メトキシ2-プロパノール溶液)5部、(A)成分としての液晶ポリマー粉末A 2部、無機充填材(アミン系アルコキシシラン化合物(信越化学工業社製「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(アドマテックス社製、「SO-C2」、平均粒径0.5μm、比表面積5.8m2/g)125部、硬化促進剤(四国化成工業社製、「1B2PZ」)0.5部、MEK10部、シクロヘキサノン10部を混合し、高速回転ミキサーを用いて均一に分散して、樹脂ワニスを得た。
実施例1に、さらに発明協会公開技報公技番号2020-500211号の合成例1に記載の方法で合成された下記式(M)で表されるマレイミド化合物A(Mw/Mn=1.81、t’’=1.47(主に1、2又は3))のMEK溶液(不揮発成分62質量%)を2部用いた。以上の事項以外は実施例1と同様にして樹脂ワニスを得た。
実施例1において、その他のマレイミド化合物(日本化薬社製「MIR-5000―60T」、不揮発分60質量%のトルエン溶液)2部添加した以外は実施例1と同様にして樹脂ワニスを得た。
実施例1において、その他のマレイミド化合物(日本化薬社製「MIR-3000―70MT」、不揮発分70質量%のトルエン・MEK混合溶液)2部添加した以外は実施例1と同様にして樹脂ワニスを得た。
実施例1において、その他のマレイミド化合物(デジグナーモレキュールズインク社製「BMI-689」)2部添加した以外は実施例1と同様にして樹脂ワニスを得た。
実施例1において、その他の二重結合を有する化合物(三菱瓦斯化学社製「OPE-2St-1200」、不揮発分65質量%のトルエン溶液)2部添加した以外は実施例1と同様にして樹脂ワニスを得た。
実施例1において、(A)成分としての液晶ポリマー粉末A 2部を1部に変更した以外は実施例1と同様にして樹脂ワニスを得た。
実施例1において、(A)成分としての液晶ポリマー粉末A 2部を4部に変更した以外は実施例1と同様にして樹脂ワニスを得た。
実施例1において、(A)成分としての液晶ポリマー粉末A 2部を添加しなかった以外は実施例1と同様にして樹脂ワニスを得た。
支持体として、離型層を備えたポリエチレンテレフタレートフィルム(リンテック社製「AL5」、厚さ38μm)を用意した。この支持体の離型層上に、実施例及び比較例で得られた樹脂ワニスを、乾燥後の樹脂組成物層の厚さが40μmとなるように均一に塗布した。その後、樹脂組成物を80℃~100℃(平均90℃)で4分間乾燥させて、支持体及び樹脂組成物層を含む樹脂シートAを得た。
実施例及び比較例で得られた樹脂ワニスを用いて製作例1で得られた樹脂シートAを190℃のオーブンで90分硬化した。オーブンから取り出した樹脂シートAから支持体を剥がすことにより、樹脂組成物層の硬化物を得た。その硬化物を長さ80mm、幅2mmに切り出し評価用硬化物とした。
支持体として、離型層を備えたポリエチレンテレフタレートフィルム(リンテック社製「AL5」、厚さ38μm)を用意した。この支持体の離型層上に、実施例及び比較例で得られた樹脂ワニスを、乾燥後の樹脂組成物層の厚さが25μmとなるように均一に塗布し、70℃~80℃(平均75℃)で2.5分間乾燥させて、支持体及び樹脂組成物層を含む樹脂シートBを得た。
製作例2で作製した厚さ25μmの樹脂シートBを残銅率60%になるように直径350μmの円形の銅パッド(銅厚35μm)を400μm間隔で格子状に形成したコア材(日立化成工業社製「E705GR」、厚さ400μm)の両面にバッチ式真空加圧ラミネーター(ニッコー・マテリアルズ社製2ステージビルドアップラミネーター「CVP700」)を用いて、樹脂組成物層が前記の内層基板と接合するように、内層基板の両面にラミネートした。このラミネートは、30秒間減圧して気圧を13hPa以下とした後、温度100℃、圧力0.74MPaにて30秒間圧着することにより、実施した。これを、130℃のオーブンに投入して30分間加熱し、次いで170℃のオーブンに移し替えて30分間加熱した。さらに支持体を剥離し、得られた回路基板を、膨潤液であるアトテックジャパン(株)のスエリング・ディップ・セキュリガントPに60℃で10分間浸漬した。次に、粗化液であるアトテックジャパン(株)のコンセントレート・コンパクトP(KMnO4:60g/L、NaOH:40g/Lの水溶液)に80℃で30分間浸漬した。最後に、中和液であるアトテックジャパン(株)のリダクションソリューション・セキュリガントPに40℃で5分間浸漬した。粗化処理後の回路基板の銅パッド部を100個観察し、樹脂組成物層のクラックの有無を確認した。クラックが10個以下であれば「〇」、10個より多ければ「×」とした。
Claims (11)
- (A)液晶性を有する有機充填材、(B)エポキシ樹脂、及び(C)活性エステル化合物を含む樹脂組成物。
- 樹脂組成物中の樹脂成分を100質量%とした場合、(A)成分の含有量が0.1質量%以上、10質量%以下である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- (A)液晶性を有する有機充填材の融点が270℃以上である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- さらに(D)無機充填材を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
- さらに(E)ラジカル重合性化合物を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
- プリント配線板の層間絶縁層形成用である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 請求項1~6の何れか1項に記載の樹脂組成物の硬化物。
- 請求項1~6の何れか1項に記載の樹脂組成物を含有する、シート状積層材料。
- 支持体と、当該支持体上に設けられた請求項1~6の何れか1項に記載の樹脂組成物から形成される樹脂組成物層と、を有する樹脂シート。
- 請求項1~6の何れか1項に記載の樹脂組成物の硬化物からなる絶縁層を備えるプリント配線板。
- 請求項10に記載のプリント配線板を含む、半導体装置。
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