JP2024119896A - 樹脂組成物、硬化物、シート状積層材料、樹脂シート、プリント配線板及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)1000以上の重量平均分子量(Mw)を有し、かつ、350g/eq.以上のエポキシ当量を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂と、(B)硬化剤と、(C)無機充填材とを含み、(B)成分が、(B-1)活性エステル系硬化剤と、(B-2)活性エステル系硬化剤以外の硬化剤とを含み、(B-2)成分が、トリアジン骨格含有フェノール系硬化剤を含み、(A)成分の含有量が、樹脂組成物中の樹脂成分を100質量%とした場合、7.5質量%以上75質量%以下であり、(B)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、3~50質量%であり、(C)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、40質量%以上である、樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
[1] (A)1000以上の重量平均分子量(Mw)を有し、かつ、350g/eq.以上のエポキシ当量を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂と、(B)硬化剤と
を含み、(B)硬化剤が、(B-1)活性エステル系硬化剤を含む、樹脂組成物。
[2] (A)成分が、下記式(A1):
で表される化合物を含む、[1]に記載の樹脂組成物。
[3] (A)成分が、下記式(A2):
で表される化合物を含む、[2]に記載の樹脂組成物。
[4] nが4以上であり、少なくとも2個のRaが炭素数1~6のアルキル基である、[2]又は[3]に記載の樹脂組成物。
[5] (B)成分が、(B-2)活性エステル系硬化剤以外の硬化剤を含む、[1]~[4]の何れかに記載の樹脂組成物。
[6] (B-2)成分の含有量が、(B-1)成分の含有量よりも少ない、[5]に記載の樹脂組成物。
[7] (B-1)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、3~50質量%である、[1]~[6]の何れかに記載の樹脂組成物。
[8] (A)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、5~70質量%である、[1]~[7]の何れかに記載の樹脂組成物。
[9] (B)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、3~70質量%である、[1]~[8]の何れかに記載の樹脂組成物。
[10] さらに(C)無機充填材を含む、[1]~[9]の何れかに記載の樹脂組成物。
[11] (C)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、40質量%以上である、[10]に記載の樹脂組成物。
[12] 硬化物のガラス転移温度が145℃超である[1]~[11]の何れかに記載の樹脂組成物。
[13] 硬化物の誘電正接の値が0.005未満である、[1]~[12]の何れかに記載の樹脂組成物。
[14] プリント配線板の絶縁層用である、[1]~[13]の何れかに記載の樹脂組成物。
[15] [1]~[14]の何れかに記載の樹脂組成物の硬化物。
[16] [1]~[14]の何れかに記載の樹脂組成物を含有する、シート状積層材料。
[17] 支持体と、当該支持体上に設けられた[1]~[14]の何れか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。
[18] [1]~[14]の何れか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。
[19] [18]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)1000以上の重量平均分子量(Mw)を有し、かつ、350g/eq.以上のエポキシ当量を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂(以下、「特定エポキシ樹脂」ともいう)と、(B)硬化剤とを含み、(B)硬化剤が、(B-1)活性エステル系硬化剤を含むことを特徴とする。
本発明の樹脂組成物は、(A)成分として、特定エポキシ樹脂を含む。特定エポキシ樹脂は、重量平均分子量(Mw)及びエポキシ当量が特定の範囲にあるナフトールアラルキル型エポキシ樹脂である。特定エポキシ樹脂は、1種類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。
特定エポキシ樹脂の重量平均分子量(Mw)は、1000以上である。本発明の所期の効果を高める観点から、特定エポキシ樹脂のMwは、好ましくは1100以上、より好ましくは1200以上、さらに好ましくは1300以上又は1400以上である。特定エポキシ樹脂のMwは、その上限は特に限定されないが、通常200000以下であり、150000以下、100000以下又は50000以下とし得る。樹脂組成物の取り扱い性を向上させる観点からは、特定エポキシ樹脂のMwは、好ましくは15000以下であり、10000以下、5000以下又は4000以下とし得る。特定エポキシ樹脂のMw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、ポリスチレン換算の値として測定できる。特定エポキシ樹脂の重量平均分子量(Mw)は、特定エポキシ樹脂を含む市販品に含まれる低分子量成分を除去することによっても調整することができる。
特定エポキシ樹脂のエポキシ当量は、350g/eq.以上である。本発明の所期の効果を高める観点から、特定エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは352g/eq.以上、より好ましくは354g/eq.以上、さらに好ましくは355g/eq.以上又は356g/eq.以上である。特定エポキシ樹脂のエポキシ当量は、その上限は特に限定されないが、通常1000g/eq.以下であり、800g/eq.以下、700g/eq.以下又は500g/eq.以下とし得る。エポキシ当量は、1当量のエポキシ基を含む化合物の質量である。このエポキシ当量は、JIS K7236に従って測定することができる。
下記式(A1):
で表される化合物を含む。
で表される化合物を含む。一実施形態において、nが4以上であり、式(A2)において少なくとも2個のRaが炭素数1~6のアルキル基である。
本発明の樹脂組成物は、(B)成分として、硬化剤を含み、硬化剤は、少なくとも(B-1)活性エステル系硬化剤を含む。(B)硬化剤は、通常、(A)成分及び(A)成分以外のエポキシ樹脂と反応して樹脂組成物を硬化させる機能を有し得る。硬化剤は、活性エステル系硬化剤に加えて、(B-2)活性エステル系硬化剤以外の硬化剤を含んでいてもよい。
本発明の樹脂組成物は、(B-1)活性エステル系硬化剤を含有する。通常、(B-1)活性エステル系硬化剤は、(B)エポキシ樹脂と反応して樹脂組成物を硬化させる機能を有し得る。(B-1)活性エステル系硬化剤は、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。
(B-2)活性エステル系硬化剤以外の硬化剤としては、例えば、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、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、酸無水物系硬化剤などが挙げられる。中でも、本発明の効果を顕著に得る観点から、(B-2)成分は、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、及びカルボジイミド系硬化剤のいずれか1種類以上を含むことが好ましく、フェノール系硬化剤及びナフトール系硬化剤のいずれか1種類以上を含むことがより好ましく、フェノール系硬化剤を含むことが特に好ましい。(B-2)成分は、1種類を単独で用いてもよく、又は2種類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、(C)成分として、無機充填材をさらに含んでもよい。また、樹脂組成物が(C)成分を含むことで、耐熱性(例えば、ガラス転移温度)に優れる硬化物をもたらすことができる。
本発明の樹脂組成物は、(D)成分として、熱可塑性樹脂をさらに含んでもよい。
本発明の樹脂組成物は、(E)成分として、硬化促進剤をさらに含んでもよい。(E)樹脂組成物が硬化促進剤を含有していることにより、硬化時間等を効率的に調整することができる。(E)成分としての硬化促進剤としては、アミン系硬化促進剤、過酸化物系硬化促進剤、リン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、グアニジン系硬化促進剤、金属系硬化促進剤等が挙げられ、その典型例は、アミン系硬化促進剤及び過酸化物系硬化促進剤である。
本発明において、樹脂組成物は、本発明の所期の効果を過度に阻害しない量で、さらに、(A)成分の特定エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を含んでもよい。
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の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、本発明の樹脂組成物層の硬化物からなる絶縁層を含む。本発明の半導体装置は、本発明のプリント配線板又は半導体パッケージを用いて製造することができる。
以下、(A)成分及び(B)成分から選択された成分を含む樹脂組成物の態様について、実施例及び比較例を例示的に示す。
(1) 樹脂組成物の調製
(B-1)成分としての活性エステル系硬化剤b1a(DIC社製「HPC-8000L-65TM」(ジシクロペンタジエン型ジフェノール構造を含む活性エステル系硬化剤)、不揮発成分:65質量%、官能基当量:281g/eq.)40部、(B-2)成分としての活性エステル系硬化剤以外の硬化剤b2(DIC社製「LA-3018-50P」(トリアジン骨格含有クレゾールノボラック系硬化剤)、官能基当量(水酸基当量):151g/eq.、不揮発成分:50質量%(2-メトキシプロパノール溶液))5部、(D)成分としての熱可塑性樹脂d(三菱ケミカル社製「YX7553BH30」(フェノキシ樹脂)、不揮発成分:30質量%(シクロヘキサノン:メチルエチルケトン(MEK)の1:1溶液))5部、(A)成分としてのナフトールアラルキル型エポキシ樹脂a1(日鉄ケミカル&マテリアル社製「ESN-4100V」(ナフトールアラルキル樹脂)、エポキシ当量:360g/eq.、重量均分子量(Mw):1600)50部、(C)成分としての無機充填材c(信越化学工業社製アミン系シランカップリング剤「KBM573」で表面処理されたアドマテックス社製の球形シリカ「SO-C2」(平均粒径:0.5μm、比表面積:5.8m2/g))210部、(E)成分としての硬化促進剤e(和光純薬社製「DMAP」(4-ジメチルアミノピリジン;アミン系硬化促進剤))0.1部を、ミキサーを用いて均一に分散した。これにより、(A)~(E)成分を含有する樹脂組成物(不揮発成分:93.6質量%)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組成物を、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。
(3) 評価
樹脂シートAを用いて後述する評価を行った。
1)(B-1)成分としての活性エステル系硬化剤b1a40部に代えて、活性エステル系硬化剤b1b(DIC社製「HPC-8150-62T」(ナフタレン構造を含む活性エステル系硬化剤)、不揮発成分:62質量%(トルエン溶液)、官能基当量:233g/eq.)35部を用い、かつ、2)(C)成分としての無機充填材cの配合量を210部から200部に変更した以外は、実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製し、樹脂シートAを作製し、かつ、樹脂シートAを用いて評価を行った。
1)(A)成分としてのナフトールアラルキル型エポキシ樹脂a1に代えて、(A’)成分としてのナフトールアラルキル型エポキシ樹脂a’(日鉄ケミカル&マテリアル社製「ESN-475V」(ナフトールアラルキル樹脂)、エポキシ当量:325g/eq.、重量均分子量(Mw):660)50部を用い、2)(B-1)成分としての活性エステル系硬化剤b1aの配合量を40部から45部に変更し、かつ、3)(C)成分としての無機充填材cの配合量を210部から220部に変更した以外は、実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製し、樹脂シートAを作製し、かつ、樹脂シートAを用いて評価を行った。
1)(B-1)成分としての活性エステル系硬化剤b1a45部に代えて、活性エステル系硬化剤b1b40部を用い、かつ、2)(C)成分としての無機充填材cの配合量を220部から210部に変更した以外は、比較例1と同様にして、樹脂組成物を調製し、樹脂シートAを作製し、かつ、樹脂シートAを用いて評価を行った。
実施例及び比較例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。
実施例及び比較例で得られた樹脂シートAを190℃のオーブンで90分硬化し、更に支持体から剥がすことで硬化フィルムを得た。この硬化フィルムを長さ20mm、幅6mmに切り出し評価サンプルとした。各評価サンプルについてリガク社製TMA装置を用い25℃から250℃まで5℃/分の昇温速度でガラス転移温度(Tg)を測定した。同一の試験片について2回測定を行い、2回目の値を記録した。
(1)内層基板の用意
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、パナソニック社製「R1515A」)の両面をマイクロエッチング剤(メック社製「CZ8101」)にて1μmエッチングして銅表面の粗化処理を行った。
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、樹脂組成物層が内層基板と接するように、樹脂シートAを内層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以下に調整した後、120℃、圧力0.74MPaにて30秒間圧着させることにより実施した。次いで、100℃、圧力0.5MPaにて60秒間熱プレスを行った。
その後、樹脂シートAがラミネートされた内層基板を、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分間加熱して、樹脂組成物層を熱硬化させて、絶縁層を形成した。その後、支持体を剥離して、絶縁層、内層基板及び絶縁層をこの順に有する硬化基板を得た。
硬化基板に、粗化処理としてのデスミア処理を行った。デスミア処理としては、下記の湿式デスミア処理を実施した。
硬化基板を、膨潤液(アトテックジャパン社製「スウェリング・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及び水酸化ナトリウムの水溶液)に60℃で5分間浸漬し、次いで、酸化剤溶液(アトテックジャパン社製「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%、水酸化ナトリウム濃度約4%の水溶液)に80℃で20分間浸漬した。次いで、中和液(アトテックジャパン社製「リダクションソリューション・セキュリガントP」、硫酸水溶液)に40℃で5分間浸漬した後、80℃で15分間乾燥した。
粗化処理後の硬化基板(以下、「硬化基板B」ともいう)の絶縁層表面の算術平均粗さ(Ra)を、非接触型表面粗さ計(ブルカー社製WYKO NT3300)を用いて、VSI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求めた。それぞれ10点の平均値を求めることにより測定した。
(1)銅めっき導体層の形成
セミアディティブ法に従って、表面粗度の評価に際し得られた硬化基板Bの絶縁層の粗化面に導体層を形成した。すなわち、硬化基板Bを、PdCl2を含む無電解めっき液に40℃で5分間浸漬した後、無電解銅めっき液に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、硫酸銅電解めっきを行い、厚さ25μmの導体層を形成し、アニール処理を190℃にて60分間行った。得られた基板を「評価基板C」と称する。
評価基板Cのめっきピール強度の測定は、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C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(めっきピール強度)を求めた。測定には、引っ張り試験機(TSE社製「AC-50C-SL」)を使用した。
(1)銅箔の下地処理
三井金属鉱業社製「3EC-III」(電界銅箔、35μm)の光沢面をマイクロエッチング剤(メック社製「CZ8101」)に浸漬して銅表面に粗化処理(Ra値=1μm)を行い、防錆処理(CL8300)を施した。この銅箔をCZ銅箔という。さらに、130℃のオーブンで30分間加熱処理した。
試験例1と同様の方法で樹脂シートAがラミネートされた内層基板を用意した。その後、当該基板から、両面にある支持体を剥離し、双方の樹脂組成物層を露出させた。それらの樹脂組成物層上に、「3EC-III」のCZ銅箔の処理面を、試験例1の樹脂シートAのラミネートと同様の条件で、積層した。そして、190℃、90分の硬化条件で樹脂組成物層を硬化して絶縁層を形成することで、サンプルを作製した。
作製したサンプルを150×30mmの小片に切断した。小片の銅箔部分に、カッターを用いて幅10mm、長さ100mmの部分の切込みをいれて、銅箔の一端を剥がしてつかみ具((株)TSE製「AC-50C-SL」)で掴み、インストロン万能試験機を用いて、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(N/cm)]をJIS C6481に準拠して測定した。
(1)サンプルの作製
電解銅箔(三井金属鉱業社製「3EC-III」、厚さ35μm)の光沢面をマイクロエッチング剤(メック社製「CZ-8101」)に浸漬して銅表面に粗化処理(Ra値=1μm)を行い、次いで、防錆溶液(メック社製「CL8300」)を用いて防錆処理を施した。得られた銅箔をCZ銅箔という。さらに、130℃のオーブンで30分間加熱処理した。
作製したサンプルを150×30mmの小片に切断した。小片の銅箔部分に、カッターを用いて幅10mm、長さ100mmの部分の切込みをいれて、銅箔の長さ方向にある一端を剥がしてつかみ具(TSE社製「AC-50C-SL」)で掴み、インストロン万能試験機を用いて、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をJIS C6481に準拠して測定した。こうして測定された荷重を、「銅箔ピール強度P0」と称する。
作製したサンプルを150×30mmの小片に切断した。小片の銅箔部分に、カッターを用いて幅10mm、長さ100mmの部分の切込みを入れ、高度加速寿命試験装置(楠本化成社製「PM422」)を用いて、130℃、85%RHの条件で100時間の高温高湿環境試験を実施した。その後、銅箔の長さ方向にある一端を剥がしてつかみ具(TSE社製「AC-50C-SL」)で掴み、インストロン万能試験機を用いて、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をJIS C6481に準拠して測定した。こうして測定された荷重を、「銅箔ピール強度P1」と称する。
Claims (15)
- (A)1000以上の重量平均分子量(Mw)を有し、かつ、350g/eq.以上のエポキシ当量を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂と、
(B)硬化剤と、
(C)無機充填材と
を含み、
(B)成分が、(B-1)活性エステル系硬化剤と、(B-2)活性エステル系硬化剤以外の硬化剤とを含み、
(B-2)成分が、トリアジン骨格含有フェノール系硬化剤を含み、
(A)成分の含有量が、樹脂組成物中の樹脂成分を100質量%とした場合、7.5質量%以上75質量%以下であり、
(B)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、3~50質量%であり、
(C)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、40質量%以上である、樹脂組成物。 - (A)成分が、下記式(A1):
[式(A1)中、Ar1は、置換されていてもよい炭素数6~20のアリーレン基であり、Raは、それぞれ独立して、水素原子、エポキシ基を含有する1価の基又は炭素数1~12のアルキル基であり、少なくとも1個のRaが、エポキシ基を含有する1価の基であり、少なくとも1個のRaが、炭素数1~12のアルキル基であり、Rb及びRcは、それぞれ独立して、エポキシ基を含有する1価の基、炭素数1~12のアルキル基、アリル基又は炭素数6~10のアリール基であり、Rdは、水素原子、エポキシ基を含有する1価の基、炭素数1~12のアルキル基、アリル基又は炭素数6~10のアリール基であり、R1は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~12のアルキル基であり、nは、2~50の整数であり、mbは、0~6の整数であり、mcは、0~5の整数である。]
で表される化合物を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。 - nが4以上であり、少なくとも2個のRaが炭素数1~6のアルキル基である、請求項2又は3に記載の樹脂組成物。
- (B-2)成分の含有量が、(B-1)成分の含有量よりも少ない、請求項1~4の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- (B-1)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、3~40質量%である、請求項1~5の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- (A)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、5~50質量%である、請求項1~6の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- 硬化物のガラス転移温度が145℃超である、請求項1~7の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- 硬化物の誘電正接の値が0.005未満である、請求項1~8の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- プリント配線板の絶縁層用である、請求項1~9の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1~10の何れか1項に記載の樹脂組成物の硬化物。
- 請求項1~10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1~10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1~10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14に記載のプリント配線板を含む、半導体装置。
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