JP6418273B2 - 樹脂組成物 - Google Patents
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Description
〔1〕 (A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂、(B)活性エステル型硬化剤及び(C)無機充填材を含有する樹脂組成物であって、前記樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、(C)無機充填材の含有量が50質量%以上であり、(C)無機充填材を100質量部とした場合、(A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂が1〜20質量部であることを特徴とする樹脂組成物。
〔2〕 (A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂が、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ダイマー酸変性エポキシ樹脂及びエステル骨格を有する脂環式エポキシ樹脂から選択される1種以上である〔1〕記載の樹脂組成物。
〔3〕 (A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂が、フタル酸ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂及び3',4'-エポキシシクロヘキシルメチル3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレートから選択される1種以上から選択される1種以上である〔1〕又は〔2〕記載の樹脂組成物。
〔4〕 (A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂のエポキシ当量が、100〜1000である〔1〕〜〔3〕のいずれか記載の樹脂組成物。
〔5〕 (C)無機充填材の平均粒径が、0.01〜5μmである〔1〕〜〔4〕のいずれか記載の樹脂組成物。
〔6〕 (A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂と他のエポキシ樹脂を併用し、(A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂としてグリシジルエステル型エポキシ樹脂を含み、他のエポキシ樹脂としてビフェニル型エポキシ樹脂を含み、(C)無機充填材としてシリカを含む、〔1〕〜〔5〕のいずれか記載の樹脂組成物。
〔7〕 (A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂と他のエポキシ樹脂を併用し、(A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂としてフタル酸ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂又はヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂を含み、他のエポキシ樹脂としてビフェニル型エポキシ樹脂を含み、(C)無機充填材として平均粒径0.01〜5μmのシリカを含む、〔1〕〜〔6〕のいずれか記載の樹脂組成物。
〔8〕 さらに(D)硬化促進剤を含有する〔1〕〜〔7〕のいずれか記載の樹脂組成物。
〔9〕 さらに(E)高分子樹脂を含有する〔1〕〜〔8〕のいずれか記載の樹脂組成物。
〔10〕 多層プリント配線板のビルドアップ層用樹脂組成物である〔1〕〜〔9〕のいずれか記載の樹脂組成物。
〔11〕 〔1〕〜〔10〕のいずれか記載の樹脂組成物を含有することを特徴とするシート状積層材料。
〔12〕 〔1〕〜〔10〕のいずれか記載の樹脂組成物を含有する接着フィルム又はプリプレグ。
〔13〕 〔1〕〜〔10〕のいずれか記載の樹脂組成物を熱硬化して絶縁層が形成された多層プリント配線板。
〔14〕 〔13〕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。
本発明に使用するエステル骨格を有するエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、分子内にカルボキシル基を有する化合物とエピクロロヒドリンを反応させることや、分子内にカルボキシル基を有する化合物とエポキシ樹脂を反応させることで得ることができる。とくに、エステル骨格を有するエポキシ樹脂としては、シート状形態の可とう性に優れた樹脂組成物を提供するという観点から、エステル骨格を2個以上有するエポキシ樹脂が好ましい。
本発明に使用する(B)活性エステル型硬化剤は、1分子中に活性エステル基を1個以上有する化合物であり、誘電正接を低くすることができる。ここで、「活性エステル基」とは、エポキシ樹脂と反応するエステル基を意味する。活性エステル型硬化剤は、エポキシ樹脂と反応することができ、1分子中に活性エステル基を2個以上有する化合物が好ましい。一般的には、フェノールエステル、チオフェノールエステル、N−ヒドロキシアミンエステル及び複素環ヒドロキシ化合物エステルからなる群より選択される、反応活性の高いエステル基を1分子中に2個以上有する化合物が、活性エステル型硬化剤として好ましく用いられる。
本発明の樹脂組成物は、無機充填材を含有することにより、誘電正接や熱膨張係数を低下させることができる。無機充填材としては、特に限定されないが、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。
本発明の樹脂組成物には、さらに硬化促進剤を含有させることにより、エポキシ樹脂と硬化剤を効率的に硬化させることができる。硬化促進剤としては、特に限定されないが、アミン系硬化促進剤、グアニジン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、ホスホニウム系硬化促進剤、金属系硬化促進剤等が挙げられる。これらは1種又は2種以上組み合わせて使用してもよい。
本発明の樹脂組成物には、さらに(E)高分子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。(E)高分子樹脂としては、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。(E)高分子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く、20000〜60000の範囲が更に好ましい。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。
本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて他の成分を配合することができる。他の成分としては、ビニルベンジル化合物、アクリル化合物、マレイミド化合物、ブロックイソシアネート化合物のような熱硬化性樹脂、シリコンパウダー、ナイロンパウダー、フッ素パウダー、ゴム粒子等の有機充填剤、オルベン、ベントン等の増粘剤、シリコーン系、フッ素系、高分子系の消泡剤又はレベリング剤、フタロシアニン・ブルー、フタロシアニン・グリーン、アイオジン・グリーン、ジスアゾイエロー、カーボンブラック等の着色剤、リン系化合物、金属水酸化物等の難燃剤、を挙げることができる。
(接着フィルム)
本発明の接着フィルムは、支持体上に樹脂組成物層が形成されたものであり、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。
本発明のプリプレグは、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。すなわち、本発明の樹脂組成物がシート状補強基材に含浸した状態となるプリプレグとすることができる。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。
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、基板厚み0.3mm、松下電工(株)製R5715ES)の両面をメック(株)製CZ8100にて1umエッチングして銅表面の粗化処理をおこなった。
実施例及び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(名機(株)製商品名)を用いて、内層回路基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で圧着す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ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを剥離した後、100℃、30分続けて180℃、30分の硬化条件で樹脂組成物を硬化して絶縁層を形成した
絶縁層を形成した内層回路基板を、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・セキュリガントP(グリコールエーテル類、水酸化ナトリウムの水溶液)に、60℃で10分間浸漬した。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分間浸漬した。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(硫酸の水溶液)に40℃で5分間浸漬した。その後80℃で30分乾燥した。
この基板を、PdCl2を含む無電解メッキ用溶液に40℃で5分間浸漬し、次に無電解銅メッキ液に25℃で20分間浸漬した。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190℃にて60分間行った。この基板を評価基板とした。
評価基板の導体層に、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。
各実施例およ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。
各実施例および各比較例で得られたで得られた接着フィルムを190℃で90分間加熱して樹脂組成物層を熱硬化させた。その硬化物を、幅約5mm、長さ約15mmの試験片に切断し、(株)リガク製熱機械分析装置(Thermo Plus TMA8310)を使用して、引張加重法で熱機械分析を行った。試験片を前記装置に装着後、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。2回目の測定においてガラス転移温度を算出した。
各実施例および各比較例で得られた接着フィルムを90度に折り曲げ、塗膜表面の観察をおこなった。そのときの表面状態を次の基準で判断した。
○:塗膜表面にクラックが見られない
×:塗膜表面に微小なクラックが見られた
グリシジルエステル型エポキシ樹脂(ナガセケムテックス(株)製「EX−721」、エポキシ当量154)10部、結晶性2官能エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)15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269)15部、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)10部を、ソルベントナフサ20部に撹拌しながら加熱溶解させた。室温にまで冷却後、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151)の固形分50%の2-メトキシプロパノール溶液10部、活性エステル型硬化剤(DIC(株)製「HPC8000−65T」、活性基当量約223の不揮発分65質量%のトルエン溶液)10部、硬化促進剤(4−ジメチルアミノピリジン、固形分10質量%のMEK溶液)1部、フェニル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「SOC2」、単位面積当たりのカーボン量0.39mg/m2)150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。次いで、離型処理付きポリエチレンテレフタレートフィルム(リンテック(株)製「PET501010」、厚さ50μm)の離型面上に、乾燥後の樹脂組成物層の厚みが30μmとなるように樹脂ワニスを均一に塗布し、80〜120℃(平均100℃)で4分間乾燥させて、接着フィルムを作製した。
実施例1のグリシジルエステル型エポキシ樹脂(ナガセケムテックス(株)製「EX−721」、エポキシ当量154)10部を、グリシジルエステル型エポキシ樹脂(ナガセケムテックス(株)製「EX−722L」、エポキシ当量151)10部に変更する以外は、実施例1と全く同様にして接着フィルムを作製した。
実施例1のグリシジルエステル型エポキシ樹脂(ナガセケムテックス(株)製「EX−721」、エポキシ当量154)10部を、グリシジルエステル型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学(株)製「YD172」、エポキシ当量600)10部に変更する以外は、実施例1と全く同様にして接着フィルムを作製した。
実施例1のグリシジルエステル型エポキシ樹脂(ナガセケムテックス(株)製「EX−721」、エポキシ当量154)10部を、グリシジルエステル型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「jER872」、一般式(3)のRがビスフェノールA型ジグリシジルエーテル構造、エポキシ当量650)10部に変更する以外は、実施例1と全く同様にして接着フィルムを作製した。
実施例1のグリシジルエステル型エポキシ樹脂(ナガセケムテックス(株)製「EX−721」、エポキシ当量154)10部を25部に変更し、更に結晶性2官能エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「YX4000HK」、エポキシ当量185)15部を0部に変更する以外は、実施例1と全く同様にして接着フィルムを作製した。
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」、エポキシ当量126)8部、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(DIC(株)製「HP−7200H」、エポキシ当量275)12部、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)10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。室温にまで冷却後、そこへ活性エステル型硬化剤(DIC(株)製「HPC8000−65T」、活性基当量約223の不揮発分65質量%のトルエン溶液)35部、硬化促進剤(4−ジメチルアミノピリジン、固形分5質量%のMEK溶液)2.4部、難燃剤(三光(株)製「HCA−HQ」、10-(2,5-ジヒドロキシフェニル)-10-ヒドロ-9-オキサ-10-フォスファフェナンスレン-10-オキサイド、平均粒径2μm)2部、フェニル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「SOC2」、単位面積当たりのカーボン量0.39mg/m2)150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。次いで、実施例1と同様にして、接着フィルムを作製した。
実施例1のグリシジルエステル型エポキシ樹脂(ナガセケムテックス(株)製「EX−721」、エポキシ当量154)10部を、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180)10部に変更する以外は、実施例1と全く同様にして接着フィルムを作製した。
実施例1のトリアジン骨格含有フェノール樹脂(DIC(株)製「LA3018−50P」、水酸基当量151の不揮発成分50%の2-メトキシプロパノール溶液)10部を20部に変更し、更に活性エステル型硬化剤(DIC(株)製「HPC8000−65T」、活性基当量約223の不揮発分65質量%のトルエン溶液)10部を0部に変更する以外は、実施例1と全く同様にして接着フィルムを作製した。
実施例1のグリシジルエステル型エポキシ樹脂(ナガセケムテックス(株)製「EX−721」、エポキシ当量154)10部を35部に変更し、更に結晶性2官能エポキシ樹脂((株)製「YX4000HK」、エポキシ当量185)15部を0部に変更し、更に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269)15部を5部に変更する以外は、実施例1と全く同様にして接着フィルムを作製した。
Claims (13)
- (A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂、(B)活性エステル型硬化剤(ただし、リン原子を含有する活性エステル硬化剤を除く。)及び(C)無機充填材を含有する樹脂組成物であって、
(C)無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量が0.05〜1mg/m2であり、
前記樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、(C)無機充填材の含有量が50質量%以上であり、
(C)無機充填材を100質量部とした場合、(A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂が1〜20質量部であることを特徴とする樹脂組成物。 - (A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂が、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ダイマー酸変性エポキシ樹脂及びエステル骨格を有する脂環式エポキシ樹脂から選択される1種以上である請求項1記載の樹脂組成物。
- (A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂が、フタル酸ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂及び3',4'-エポキシシクロヘキシルメチル3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレートから選択される1種以上である請求項1又は2記載の樹脂組成物。
- (A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂のエポキシ当量が、100〜1000である請求項1〜3のいずれか1項記載の樹脂組成物。
- (C)無機充填材の平均粒径が、0.01〜5μmである請求項1〜4のいずれか1項記載の樹脂組成物。
- (A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂と他のエポキシ樹脂を併用し、
(A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂としてグリシジルエステル型エポキシ樹脂を含み、
他のエポキシ樹脂としてビフェニル型エポキシ樹脂を含み、
(C)無機充填材としてシリカを含む、請求項1〜5のいずれか1項記載の樹脂組成物。 - (A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂と他のエポキシ樹脂を併用し、
(A)エステル骨格を有するエポキシ樹脂としてフタル酸ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂又はヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂を含み、
他のエポキシ樹脂としてビフェニル型エポキシ樹脂を含み、
(C)無機充填材として平均粒径0.01〜5μmのシリカを含む、請求項1〜6のいずれか1項記載の樹脂組成物。 - さらに(D)硬化促進剤を含有する請求項1〜7のいずれか1項記載の樹脂組成物。
- 多層プリント配線板のビルドアップ層用樹脂組成物である請求項1〜8のいずれか1項記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜9のいずれか1項記載の樹脂組成物を含有することを特徴とするシート状積層材料。
- 請求項1〜9のいずれか1項記載の樹脂組成物を含有する接着フィルム又はプリプレグ。
- 請求項1〜9のいずれか1項記載の樹脂組成物を熱硬化して絶縁層が形成された多層プリント配線板。
- 請求項12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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