JP6205692B2 - 熱硬化性エポキシ樹脂組成物、絶縁層形成用接着フィルム及び多層プリント配線板 - Google Patents
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Description
また、本発明は、上記の熱硬化性エポキシ樹脂組成物よりなる樹脂組成物層を支持フィルム上に形成した絶縁層形成用接着フィルム及び上記熱硬化性エポキシ樹脂組成物がシート状補強基材に含浸されている絶縁層形成用プリプレグを提供することを目的とするものである。
〔2〕 前記ナフタレン構造を含む活性エステル化合物(B)が、ポリナフチレンオキサイド構造とアリールカルボニルオキシ基を有する活性エステル化合物である、〔1〕に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
〔3〕 前記ナフタレン構造を含む活性エステル化合物(B)が、ポリナフチレンオキサイド構造のナフタレン核にアリールカルボニルオキシ基が結合した活性エステル化合物である、〔1〕又は〔2〕に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
〔4〕 前記エポキシ樹脂(A)が液状のエポキシ樹脂を含有する、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
〔5〕 さらに無機充填材を含有する、〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
〔6〕 さらに熱可塑性樹脂を含有する、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
〔7〕 メッキにより導体層を形成する多層プリント配線板の絶縁層用樹脂組成物である、〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
〔8〕 〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物からなる樹脂組成物層を支持フィルム上に有することを特徴とする、絶縁層形成用接着フィルム。
〔9〕 〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物がシート状繊維基材に含浸されていることを特徴とする、絶縁層形成用プリプレグ。
〔10〕 〔8〕に記載の絶縁層形成用接着フィルムの樹脂組成物層及び〔9〕に記載の絶縁層形成用プリプレグのいずれかの硬化物よりなるプリント配線板用絶縁体。
〔11〕 〔10〕に記載のプリント配線板用絶縁体からなる絶縁層上にパターン加工された導体層回路を有するプリント配線板用絶縁体。
〔12〕 前記絶縁層の表面粗さRaが10〜200nmであり、Rqが15〜250nmであり、前記絶縁層と導体層のピール強度が0.35kgf/cm以上であることを特徴とする、〔10〕又は〔11〕に記載のプリント配線板用絶縁体。
〔13〕 〔11〕又は〔12〕に記載のプリント配線板用絶縁体を多層積層して形成されてなる、多層プリント配線板。
〔14〕 〔13〕に記載の多層プリント配線板を用いることを特徴とする半導体装置。
また、上記熱硬化性エポキシ樹脂組成物を硬化してなる硬化物は、表面粗化処理によって、表面粗さRaが10〜200nmでRqが15〜250nmという微細な凹凸を形成した場合であっても、めっき層との密着性に優れた粗化面となるので、多層プリント配線板における絶縁層形成材料として特に有用である。
本発明の熱硬化性エポキシ樹脂組成物に使用するエポキシ樹脂(A)は、多層プリント配線板における絶縁層を形成する樹脂組成物に通常使用されるエポキシ樹脂であり、以下に挙げるものから適宜選択して使用することができる。
なお、本発明において、芳香族系エポキシ樹脂とは、その分子内に芳香環骨格を有するエポキシ樹脂を意味する。またエポキシ当量(g/eq)は、エポキシ基1個当たりの分子量のことである。エポキシ樹脂として、液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂を使用することで、エポキシ樹脂組成物を接着フィルムの形態で使用する場合に、十分な可撓性を示し、取扱い性に優れたフィルムを形成できると同時に、エポキシ樹脂組成物の硬化物の破断強度が向上し、多層プリント配線板の耐久性が向上する。
%とした場合、エポキシ樹脂(A)の含有量は10〜50質量%であるのが好ましく、より好ましくは20〜40質量%であり、さらに好ましくは20〜35質量%である。エポキシ樹脂(A)の含有量をこの範囲内とすることで、エポキシ樹脂組成物の硬化性が向上する傾向にある。
本発明の熱硬化性エポキシ樹脂組成物における「ナフタレン構造を含む活性エステル化合物(B)」は、エポキシ樹脂の硬化剤としての機能を有しているとともに、樹脂硬化物面を粗化処理した際に、メッキ層との密着性がよい微細な凹凸が形成されることにも寄与しているものと考えられる。
%とした場合、ナフタレン構造を含む活性エステル化合物(B)の含有量は0.1〜30質量%とする。これにより、低誘電正接を示すとともに、めっき層との密着性、エッチング性に優れた微細凹凸を有する粗化面を形成することができる。より好ましい範囲として3〜30質量%であり、さらに好ましくは5〜28質量%である。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、さらに無機充填材を含有させることにより、線熱膨張率を低下させることや誘電正接を低下させることができる。無機充填材としては、例えば、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、タルク、クレー、雲母粉、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、ホウ酸アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ビスマス、酸化チタン、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウムなどが挙げられる。なかでも、無定形シリカ、粉砕シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ、中空シリカ、球状シリカ等のシリカが好ましく、とくに絶縁層の表面粗さを低下させるという点で溶融シリカ、球状シリカがより好ましく、球状溶融シリカが更に好ましい。これらは1種または2種以上組み合わせて使用してもよい。市販されている球状溶融シリカとして、(株)アドマテックス製「SOC2」、「SOC1」等が挙げられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、さらに熱可塑性樹脂を含有させることにより、硬化物の機械強度を向上させることができ、更に接着フィルムの形態で使用する場合のフィルム成型能を向上させることもできる。熱可塑性樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、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、ポリエステル樹脂を挙げることができ、特にフェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂が好ましい。これらの熱可塑性樹脂は各々単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。熱可塑性樹脂の重量平均分子量は8000〜200000の範囲であるのが好ましく、12000〜100000の範囲がより好ましい。なお本発明における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法(ポリスチレンン換算)で測定される。GPC法による重量平均分子量は、具体的には、測定装置として(株)島津製作所製LC−9A/RID−6Aを、カラムとして昭和電工(株)社製Shodex K−800P/K−804L/K−804Lを、移動相としてクロロホルム等を用いて、カラム温度40℃にて測定し、標準ポリスチレンの検量線を用いて算出することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、さらに一般的なエポキシ樹脂用硬化剤を使用することもできる。使用できるエポキシ樹脂用硬化剤としては、TD2090、TD2131〔DIC(株)、商品名〕、MEH−7600、MEH−7851、MEH−8000H〔明和化成(株)、商品名〕、NHN、CBN、GPH−65、GPH−103〔日本化薬(株)、商品名〕、SN170、SN180、SN190、SN475、SN485、SN495、SN375、SN395〔新日鐵化学(株)、商品名〕、LA7052、LA7054、LA3018,LA1356〔DIC(株)、商品名〕などのフェノール系硬化剤、F−a、P−d〔四国化成(株)、商品名〕、HFB2006M〔昭和高分子(株)、商品名〕などのベンゾオキサジン系硬化剤、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、水素化メチルナジック酸無水物などの酸無水物系硬化剤、PT30、PT60、BA230S75〔ロンザジャパン(株)、商品名〕などのシアネートエステル系硬化剤等が挙げられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、さらに硬化促進剤を含有させることにより、硬化時間及び硬化温度を効率的に調整することができる。硬化促進剤としては、例えば、TPP、TPP−K、TPP−S、TPTP−S〔北興化学工業(株)、商品名〕などの有機ホスフィン化合物、キュアゾール2MZ、2E4MZ、Cl1Z、Cl1Z−CN、Cl1Z−CNS、Cl1Z−A、2MZ−OK、2MA−OK、2PHZ〔四国化成工業(株)、商品名〕などのイミダゾール化合物、ノバキュア〔旭化成工業(株)、商品名〕、フジキュア〔富士化成工業(株)、商品名〕などのアミンアダクト化合物、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7,4−ジメチルアミノピリジン、ベンジルジメチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、4−ジメチルアミノピリジンなどのアミン化合物、コバルト、銅、亜鉛、鉄、ニッケル、マンガン、スズ等の有機金属錯体又は有機金属塩、等が挙げられる。硬化促進剤は2種以上を併用してもよい。硬化促進剤を配合する場合には、エポキシ樹脂組成物中に含まれるエポキシ樹脂の総量を100質量%(不揮発成分)とした場合、0.05〜1質量%の範囲で使用するのが好ましい。
(絶縁層形成用接着フィルム)
本発明の絶縁層形成用接着フィルムは、熱硬化性エポキシ樹脂組成物からなる樹脂組成物層を支持フィルム上に有することを特徴としている。当業者に公知の方法、例えば、有機溶剤に樹脂組成物を溶解した樹脂ワニスを調製し、この樹脂ワニスを、ダイコーターなどを用いて、支持体に塗布し、更に加熱、あるいは熱風吹きつけ等により有機溶剤を乾燥させて樹脂組成物層を形成させることにより製造することができる。
本発明の絶縁層形成用プリプレグは、熱硬化性エポキシ樹脂組成物がシート状繊維基材に含浸されていることを特徴とする。すなわち、本発明の樹脂組成物をシート状補強基材にホットメルト法又はソルベント法により含浸させ、加熱して半硬化させることにより製造することができる。シート状補強基材としては、例えば、ガラスクロスやアラミド繊維等のプリプレグ用繊維として常用されている繊維からなるものを用いることができる。そして支持体上にプリプレグが形成されたものが好適である。
次に、上記のようにして製造したシート状積層材料を用いて多層プリント配線板を製造する方法の一例を説明する。
本発明の多層プリント配線板を用いることで半導体装置を製造することができる。本発明の多層プリント配線板の導通箇所に、半導体チップを実装することにより半導体装置を製造することができる。「導通箇所」とは、「多層プリント配線板における電気信号を伝える箇所」であって、その場所は表面であっても、埋め込まれた箇所であってもいずれでも構わない。また、半導体チップは半導体を材料とする電気回路素子であれば特に限定されない。
<メッキ導体層の引き剥がし強さ(ピール強度)の測定、算術平均粗さ(Ra)、二乗平均平方根粗さ(Rq)の測定>
内層回路の形成され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、残銅率60%、基板厚み0.3mm、松下電工(株)製R5715ES)の両面をメック(株)製CZ8100に浸漬して銅表面の粗化処理を行った。
各実施例及び各比較例で作成した接着フィルムを、バッチ式真空加圧ラミネーターMVLP-500〔(株)名機製作所製、商品名〕を用いて、積層板の両面にラミネートした。ラミネートは、30秒間減圧して気圧を13hPa以下とし、その後30秒間、100℃、圧力0.74MPaで圧着させることにより行った。
ラミネートされた接着フィルムからPETフィルムを剥離し、170℃、30分の硬化条件で樹脂組成物を硬化した。
積層板を、膨潤液である、アトテックジャパン(株)のジエチレングリコールモノブチルエーテル含有のスエリングディップ・セキュリガンドPに60℃で10分間浸漬し、次に粗化液として、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20分間浸漬、最後に中和液として、アトテックジャパン(株)のリダクションショリューシン・セキュリガントPに40℃で5分間浸漬した。この粗化処理後の積層板をサンプルAとした。
絶縁層表面に回路を形成するために、積層板を、PdCl2を含む無電解メッキ用溶液に浸漬し、次に無電解銅メッキ液に浸漬した。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、エッチングによるパターン形成の後に、硫酸銅電解メッキを行い、30μmの厚さで導体層を形成した。次に、アニール処理を180℃にて60分間行った。この積層板をサンプルBとした。
サンプル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、Rq値を求めた。そして、それぞれ10点の平均値を求めることにより測定値とした。
サンプル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(株式会社ティー・エス・イー、オートコム型試験機 AC−50C−SL)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)を測定した。
各実施例及び各比較例で得られた接着フィルムを190℃で90分熱硬化させて、PETフィルムを剥離してシート状の硬化物を得た。その硬化物を、幅2mm、長さ80mmの試験片に切断し、関東応用電子開発(株)製空洞共振器摂動法誘電率測定装置CP521およびアジレントテクノロジー(株)製ネットワークアナライザーE8362Bを使用して、空洞共振法で測定周波数5.8GHzにて誘電正接(tanδ)の測定を行った。2本の試験片について測定を行い、平均値を算出した。
液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量180、三菱化学(株)製「828US」)15部と、ビフェニル型エポキシ樹脂(エポキシ当量291、日本化薬(株)製「NC3000H」)15部とをメチルエチルケトン(以下「MEK」と略称する。)15部、シクロヘキサノン15部に攪拌しながら加熱溶解させた。そこへ、ナフタレン型活性エステル化合物〔DIC(株)製「EXB9411−65BK」、活性エステル当量272、固形分65%のトルエン溶液〕43部、硬化促進剤〔広栄化学工業(株)製、「4−ジメチルアミノピリジン」〕0.15部、球形シリカ〔平均粒径0.5μm、フェニルアミノシラン処理付「SO−C2」、(株)アドマテックス製、単位質量あたりのカーボン量0.18%〕100部、フェノキシ樹脂(YL6954BH30、固形分30質量%のMEK溶液、重量平均分子量40000)15部を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニスを作製した。次に、かかる樹脂ワニスをポリエチレンテレフタレート(厚さ38μm、以下「PET」と略称する。)上に、乾燥後の樹脂厚みが40μmとなるようにダイコーターにて塗布し、80〜120℃(平均100℃)で6分間乾燥させて、シート状の接着フィルムを得た。
実施例1のナフタレン型活性エステル化合物〔DIC(株)製「EXB9411−65BK」、活性エステル当量272、固形分65%のトルエン溶液〕43部を、80部に変更したこと以外は、実施例1と全く同様にして樹脂ワニスを作製した。次に実施例1と同様にして接着フィルムを得た。
実施例1のナフタレン型活性エステル化合物〔DIC(株)製「EXB9411−65BK」、活性エステル当量272、固形分65%のトルエン溶液〕43部を、20部に変更したこと以外は、実施例1と全く同様にして樹脂ワニスを作製した。次に実施例1と同様にして接着フィルムを得た。
実施例1のビフェニル型エポキシ樹脂〔エポキシ当量291、日本化薬(株)製「NC3000H」〕15部を、ナフトール型エポキシ樹脂〔エポキシ当量332、新日鐵化学(株)製「ESN475V」〕15部に変更し、シアネートエステル樹脂(ロンザ社製「BA230S75」、固形分75%のメチルエチルケトン溶液)15部と硬化触媒〔ナフテン酸亜鉛ミネラルスピリット溶液(金属含有量8%)の3%シクロヘキサノン希釈液〕0.03部を添加したこと以外は、実施例3と全く同様にして樹脂ワニスを作製した。次に実施例1と同様にして接着フィルムを得た。
実施例1のナフタレン型活性エステル化合物〔DIC(株)製「EXB9411−65BK」、活性エステル当量272、固形分65%のトルエン溶液〕43部を活性エステル化合物〔DIC(株)製「HPC8000−65T」、活性エステル当量223、固形分65%のトルエン溶液〕35部に変更し、球形シリカ〔平均粒径0.5μm、フェニルアミノシラン処理付「SO−C2」、(株)アドマテックス製、単位質量あたりのカーボン量0.18%〕100部を90部に変更し、硬化促進剤〔広栄化学工業(株)製、「4−ジメチルアミノピリジン」〕0.15部を0.1部に変更したこと以外は、実施例1と全く同様にして樹脂ワニスを作製した。次に実施例1と同様にして接着フィルムを得た。
実施例1のナフタレン型活性エステル化合物〔DIC(株)製「EXB9411−65BK」、活性エステル当量272、固形分65%のトルエン溶液〕43部を、95部に変更したこと以外は、実施例1と全く同様にして樹脂ワニスを作製した。次に実施例1と同様にして接着フィルムを得た。
また、比較例2のエポキシ樹脂組成物は、ナフタレン構造を含む活性エステル化合物の配合量が本発明の範囲を超えて多くなっていることにより、メッキ層との密着性(ピール強度)は実施例1のものよりも小さくなっている。
以上の実施例及び比較例の結果から明らかなように、本発明のエポキシ樹脂組成物は、多層プリント配線板のビルドアップ層の高複層化、高密度化に対応できる特性をバランスよく備えた硬化物からなる絶縁層を形成できるエポキシ樹脂組成物である。
Claims (11)
- 少なくともエポキシ樹脂(A)と、ナフタレン構造を含む活性エステル化合物(B)と、無機充填材と、フェノキシ樹脂と、を含有する樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合の前記ナフタレン構造を含む活性エステル化合物(B)の含有量が0.1〜30質量%であり、
樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、無機充填材の含有量が30〜80質量%であり、
樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、フェノキシ樹脂の含有量が0.1〜10質量%であり、
樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、エポキシ樹脂(A)の含有量が10〜50質量%であり、
前記ナフタレン構造を含む活性エステル化合物(B)が、ポリナフチレンオキサイド構造とアリールカルボニルオキシ基を有する活性エステル化合物である、熱硬化性エポキシ樹脂組成物。 - 前記ナフタレン構造を含む活性エステル化合物(B)が、ポリナフチレンオキサイド構造のナフタレン核にアリールカルボニルオキシ基が結合した活性エステル化合物である、請求項1に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
- 前記エポキシ樹脂(A)が温度20℃で液状のエポキシ樹脂を含有する、請求項1又は2に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
- メッキにより導体層を形成する多層プリント配線板の絶縁層用樹脂組成物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物からなる樹脂組成物層を支持フィルム上に有することを特徴とする、絶縁層形成用接着フィルム。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物がシート状繊維基材に含浸されていることを特徴とする、絶縁層形成用プリプレグ。
- 請求項5に記載の絶縁層形成用接着フィルムの樹脂組成物層及び請求項6に記載の絶縁層形成用プリプレグのいずれかの硬化物よりなるプリント配線板用絶縁体。
- 請求項7に記載のプリント配線板用絶縁体からなる絶縁層上にパターン加工された導体層回路を有するプリント配線板用絶縁体。
- 前記絶縁層の算術平均粗さRaが10〜200nmであり、二乗平均平方根粗さRqが15〜250nmであり、前記絶縁層と導体層のピール強度が0.35kgf/cm(3.43N/cm)以上であることを特徴とする、請求項7又は8に記載のプリント配線板用絶縁体。
- 請求項8又は9に記載のプリント配線板用絶縁体を多層積層して形成されてなる、多層プリント配線板。
- 請求項10に記載の多層プリント配線板を用いることを特徴とする半導体装置。
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