JP7621161B2 - 樹脂フィルム、積層体、カバーレイフィルム、樹脂付き銅箔、金属張積層板、回路基板及び多層回路基板 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明の樹脂フィルムは、樹脂成分としてポリイミドを含有する樹脂フィルムであって、前記ポリイミドは、テトラカルボン酸無水物成分から誘導されるテトラカルボン酸残基及びジアミン成分から誘導されるジアミン残基を含有し、全ジアミン残基に対し、ダイマー酸の二つの末端カルボン酸残基が1級アミノメチル基又はアミノ基に置換されてなるダイマージアミンを主成分とするダイマージアミン組成物に由来するジアミン残基を30モル%以上含有するものである。そして、本発明の樹脂フィルムは、23℃、50%RHの恒温恒湿条件(常態)のもと24時間調湿後に、スプリッドシリンダ共振器(SCDR)により測定される10GHzにおける誘電正接(Tanδ1)及び28GHzにおける誘電正接(Tanδ2)がいずれも0.0025未満であり、前記Tanδ1に対する前記Tanδ2の比(Tanδ2/Tanδ1)が0.5以上1.0以下である。
第2の金属層と、前記第2の金属層の少なくとも片側の面に積層された第2の絶縁樹脂層と、を有する第2の片面金属張積層板と、
前記第1の絶縁樹脂層及び前記第2の絶縁樹脂層に当接するように配置されて、前記第1の片面金属張積層板と前記第2の片面金属張積層板との間に積層された接着剤層と、を備えた金属張積層板であって、
前記接着剤層が、上記いずれかの樹脂フィルムからなる。
前記複数の絶縁樹脂層のうちの少なくとも一層以上が、接着性を有するとともに前記配線層を被覆する接着剤層により形成されており、前記接着剤層が、上記いずれかの樹脂フィルムからなる。
接着性ポリイミドは、テトラカルボン酸無水物成分から誘導されるテトラカルボン酸残基及びジアミン成分から誘導されるジアミン残基を含有する。本発明において、「テトラカルボン酸残基」とは、テトラカルボン酸二無水物から誘導された4価の基のことを表し、「ジアミン残基」とは、ジアミン化合物から誘導された2価の基のことを表す。原料であるテトラカルボン酸二無水物及びジアミン化合物をほぼ等モルで反応させた場合には、原料の種類とモル比に対して、ポリイミド中に含まれるテトラカルボン酸残基及びジアミン残基の種類とモル比をほぼ対応させることができる。
なお、本発明で「ポリイミド」という場合、ポリイミドの他、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ポリシロキサンイミド、ポリベンズイミダゾールイミドなど、分子構造中にイミド基を有するポリマーからなる樹脂を意味する。
接着性ポリイミドは、原料として一般に熱可塑性ポリイミドに使用されるテトラカルボン酸二無水物を特に制限なく使用できるが、全テトラカルボン酸無水物成分に対して、下記の一般式(1)及び/又は(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物を合計で90モル%以上含有する原料を用いることが好ましい。換言すれば、接着性ポリイミドは、全テトラカルボン酸残基に対して、下記の一般式(1)及び/又は(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物から誘導されるテトラカルボン酸残基を、合計で90モル%以上含有することが好ましい。下記の一般式(1)及び/又は(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物から誘導されるテトラカルボン酸残基を、全テトラカルボン酸残基に対して合計で90モル%以上含有させることによって、接着性ポリイミドの柔軟性と耐熱性の両立が図りやすく好ましい。下記の一般式(1)及び/又は(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物から誘導されるテトラカルボン酸残基の合計が90モル%未満では、接着性ポリイミドの溶剤溶解性が低下する傾向になる。
接着性ポリイミドは、原料として一般に熱可塑性ポリイミドに使用されるジアミン化合物を特に制限なく使用できるが、全ジアミン成分に対して、ダイマー酸の二つの末端カルボン酸基が1級アミノメチル基又はアミノ基に置換されてなるダイマージアミンを主成分とするダイマージアミン組成物を30モル%以上含有する原料を用いる。換言すれば、接着性ポリイミドは、全ジアミン残基に対し、ダイマー酸の二つの末端カルボン酸基が1級アミノメチル基又はアミノ基に置換されてなるダイマージアミンを主成分とするダイマージアミン組成物に由来するジアミン残基を30モル%以上含有する。
全ジアミン残基に対し、ダイマージアミン組成物に由来するジアミン残基の含有量を30モル%以上、好ましくは40モル%以上、より好ましくは70~99モル%の範囲内、さらに好ましくは80~95モル%の範囲内とすることによって、ポリイミドの比誘電率及び誘電正接を低下させることができる。ダイマージアミン組成物に由来するジアミン残基の含有量が30モル%未満では、相対的にポリイミド中に含まれる極性基が増加することによって比誘電率及び誘電正接が上昇しやすくなる。また、ダイマージアミン組成物に由来するジアミン残基を上記の量で含有することによって、ポリイミドのガラス転移温度の低温化(低Tg化)による熱圧着特性の改善及び低弾性率化による内部応力を緩和することができる。
(a)成分のダイマージアミンとは、ダイマー酸の二つの末端カルボン酸基(-COOH)が、1級のアミノメチル基(-CH2-NH2)又はアミノ基(-NH2)に置換されてなるジアミンを意味する。ダイマー酸は、不飽和脂肪酸の分子間重合反応によって得られる既知の二塩基酸であり、その工業的製造プロセスは業界でほぼ標準化されており、炭素数が11~22の不飽和脂肪酸を粘土触媒等にて二量化して得られる。工業的に得られるダイマー酸は、オレイン酸やリノール酸、リノレン酸などの炭素数18の不飽和脂肪酸を二量化することによって得られる炭素数36の二塩基酸が主成分であるが、精製の度合いに応じ、任意量のモノマー酸(炭素数18)、トリマー酸(炭素数54)、炭素数20~54の他の重合脂肪酸を含有する。また、ダイマー化反応後には二重結合が残存するが、本発明では、更に水素添加反応して不飽和度を低下させたものもダイマー酸に含めるものとする。(a)成分のダイマージアミンは、炭素数18~54の範囲内、好ましくは22~44の範囲内にある二塩基酸化合物の末端カルボン酸基を1級アミノメチル基又はアミノ基に置換して得られるジアミン化合物、と定義することができる。
炭素数10~40の範囲内にある一塩基酸化合物は、ダイマー酸の原料に由来する炭素数10~20の範囲内にある一塩基性不飽和脂肪酸、及びダイマー酸の製造時の副生成物である炭素数21~40の範囲内にある一塩基酸化合物の混合物である。モノアミン化合物は、これらの一塩基酸化合物の末端カルボン酸基を1級アミノメチル基又はアミノ基に置換して得られるものである。
炭素数41~80の範囲内にある炭化水素基を有する多塩基酸化合物は、ダイマー酸の製造時の副生成物である炭素数41~80の範囲内にある三塩基酸化合物を主成分とする多塩基酸化合物である。また、炭素数41~80のダイマー酸以外の重合脂肪酸を含んでいてもよい。アミン化合物は、これらの多塩基酸化合物の末端カルボン酸基を1級アミノメチル基又はアミノ基に置換して得られるものである。
接着性ポリイミドがケトン基を有する場合に、該ケトン基と、少なくとも2つの第1級のアミノ基を官能基として有するアミノ化合物(以下、「架橋形成用アミノ化合物」と記すことがある)のアミノ基を反応させてC=N結合を形成させることによって、架橋構造を形成することができる。このような架橋構造を形成したポリイミド(以下「架橋ポリイミド」と記すことがある)は、接着性ポリイミドの応用例であり、好ましい形態となる。なお、架橋形成によって重量平均分子量が大きく変動するため、架橋形成前の接着性ポリイミドが後述する重量平均分子量を満たしていればよく、架橋ポリイミドは後述する重量平均分子量を満たさなくてもよい。また、ケトン基を有する接着性ポリイミドに架橋剤を配合したポリイミド組成物は接着性ポリイミドの別の応用例であり、好ましい形態となる。架橋構造の形成によって、接着性ポリイミドの耐熱性を向上させることができる。ケトン基を有する接着性ポリイミドを形成するために好ましいテトラカルボン酸二無水物としては、例えば3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)を、ジアミン化合物としては、例えば、4,4’―ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゾフェノン(BABP)、1,3-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン(BABB)等の芳香族ジアミンを挙げることができる。
(1)接着性ポリイミドの合成(イミド化)に引き続き、架橋形成用アミノ化合物を添加して加熱する方法、
(2)ジアミン成分として予め過剰量のアミノ化合物を仕込んでおき、接着性ポリイミドの合成(イミド化)に引き続き、イミド化若しくはアミド化に関与しない残りのアミノ化合物を架橋形成用アミノ化合物として利用して接着性ポリイミドとともに加熱する方法、
又は、
(3)上記の架橋形成用アミノ化合物を添加した接着性ポリイミドの組成物を所定の形状に加工した後(例えば任意の基材に塗布した後やフィルム状に形成した後)に加熱する方法、
等によって行うことができる。
比Mw/Mnは多分散度を表しており、接着性ポリイミドは比Mw/Mnを1.5以上とすることが好ましい。Mnが同程度であっても、分散度が高いほど高分子量体の頻度が多くなることから、分子の絡み合いによる運動抑制が高まり、低誘電正接化、引き裂き強度の向上などが図られる。また、Mnは、Mwよりも直接的にポリイミド鎖の末端数を表すため、比Mw/Mnを2.5以下とし、ある程度の分散度を確保しつつMnとのバランスを図ることにより、ポリイミド分子鎖における高極性の末端の増加を抑え、比誘電率及び誘電正接の上昇を抑制することができる。Mnの制御は、ダイマージアミン組成物中のダイマージアミンの含有量を高めること(つまり、トリマー成分及びモノマー成分を低減すること)によって可能であり、これにより接着性ポリイミドの分子量の拡がりを抑制することができるとともに、周波数依存性の改善にも寄与していると考えられる。
(A)ケトン基を有する接着性ポリイミド、
及び
(B)前記ケトン基と求核付加反応する官能基を有する架橋剤、
を含有するポリイミド組成物の形態とすることができる。ここで、(B)成分の架橋剤としては、上述の架橋形成用アミノ化合物を使用できる。
本実施の形態に係る樹脂フィルムは、上記接着性ポリイミド又は架橋ポリイミドをフィルム状に加工したものである。樹脂フィルムは、樹脂成分の主成分として、好ましくは樹脂成分の60重量%以上、より好ましくは樹脂成分の90重量%以上、最も好ましくは樹脂成分の全部として、上記接着性ポリイミド又は架橋ポリイミドを含有するフィルムであれば特に限定されるものではない。なお、樹脂成分の主成分とは、全樹脂成分に対して50重量%を超えて含まれる成分を意味する。樹脂フィルムは、接着性ポリイミド又は架橋ポリイミドからなるフィルム(シート)であってもよいし、例えば、銅箔、ガラス板などの無機材料の基材や、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルムなどの樹脂基材に積層された状態であってもよい。樹脂フィルムは、任意成分として、例えば可塑剤、エポキシ樹脂などの他の硬化樹脂成分、硬化剤、硬化促進剤、有機フィラー、無機フィラー、カップリング剤、難燃剤などを適宜配合することができる。
本実施の形態の樹脂フィルムは、23℃、50%RHの恒温恒湿条件(常態)のもと24時間調湿後に、スプリッドシリンダ共振器(SCDR)により測定される10GHzにおける誘電正接(Tanδ1)及び28GHzにおける誘電正接(Tanδ2)がいずれも0.0025未満である。誘電正接(Tanδ1及びTanδ2)が上記数値を超えると、回路基板に適用した際に、誘電損失の増大に繋がり、高周波信号の伝送経路上で電気信号のロスなどの不都合が生じやすくなる。誘電正接(Tanδ1及びTanδ2)を0.0025未満とすることで、高周波信号伝送時の誘電損失を効果的に低減できる。ここで、10GHzにおける誘電正接(Tanδ1)が0.0025未満であることは、Sub6用途の周波数帯での伝送損失を効果的に低減できることを意味している。また、28GHzにおける誘電正接(Tanδ2)が0.0025未満であることは、Sub6から10GHzを超えてミリ波を含む周波数帯での伝送損失を効果的に低減できることを意味している。
本実施の形態の樹脂フィルムは、23℃、50%RHの恒温恒湿条件(常態)のもと24時間調湿後に、スプリッドシリンダ共振器(SCDR)により測定される10GHz~40GHzの周波数帯における比誘電率(ε)が、どの周波数においても3.0以下、好ましくは2.7以下であることがよい。比誘電率(ε)が上記数値を超えると、回路基板に適用した際に、誘電損失の増大に繋がり、GHz帯域(例えば1~50GHz)の高周波信号の伝送経路上で電気信号のロスなどの不都合が生じやすくなる。
本実施の形態の樹脂フィルムは、ガラス転移温度(Tg)が250℃以下であることが好ましく、40℃以上200℃以下の範囲内であることがより好ましい。樹脂フィルムのTgが250℃以下であることによって、低温での熱圧着が可能になるため、積層時に発生する内部応力を緩和し、回路加工後の寸法変化を抑制できる。樹脂フィルムのTgが250℃を超えると、接着温度が高くなり、回路加工後の寸法安定性を損なう恐れがある。
樹脂フィルムの引張り弾性率は、3000MPa以下がよく、好ましくは100MPa以上2500MPa以下の範囲内、より好ましくは200MPa以上2000MPa以下の範囲内である。引張弾性率が100MPa未満の場合、フィルムに皴が入りやすい、また、積層時の空気噛みこみの発生などハンドリング性が悪くなることがある。また、引張弾性率が3000MPaを超えると基材と樹脂フィルムを積層したとき、反りの発生や寸法安定性が低下したりする。上記の引張弾性率にすることで、ハンドリング性が良好で、反りを抑制し寸法安定性に優れる積層体を得ることができる。
本実施の形態の樹脂フィルムの厚みには特に制限はないが、例えば、自己支持性のフィルムとする場合の厚みは、5μm以上125μm以下の範囲内が好ましく、8μm以上100μm以下の範囲内であることがより好ましい。樹脂フィルムの厚みが5μmに満たないと、樹脂フィルムの製造等における搬送時にシワが入るなどの不具合が生じるおそれがあり、一方、樹脂フィルムの厚みが125μmを超えると樹脂フィルムの生産性低下の虞がある。
一方、本実施の形態の樹脂フィルムを基材や任意の樹脂層と積層した状態で用いる場合は、その厚みの下限値は、例えば0.1μm以上であればよい。
[1]任意の基材に、接着性ポリイミドを溶液の状態(例えば、ポリイミド組成物の状態)で塗布して塗布膜を形成し、これを例えば80~180℃の温度で乾燥させてフィルム化した後、必要に応じて基材から剥離する方法。
[2]任意の基材に、接着性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の溶液を塗布・乾燥した後、イミド化してフィルム化した後、必要に応じて基材から剥離する方法。
[3]任意の基材に、接着性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の溶液を塗布・乾燥した後、ポリアミド酸のゲルフィルムを基材から剥がし、イミド化して樹脂フィルムとする方法。
接着性ポリイミドの溶液(又はポリアミド酸溶液)を基材上に塗布する方法としては特に制限されず、例えばコンマ、ダイ、ナイフ、リップ等のコーターにて塗布することが可能である。
本発明の一実施の形態に係る積層体100は、例えば図1に示すように、基材10と、この基材10の少なくとも一方の面に積層された接着剤層20と、を有し、接着剤層20が上記樹脂フィルムからなるものである。なお、積層体100は、上記以外の任意の層を含んでいてもよい。積層体100における基材10としては、例えば、銅箔、ガラス板などの無機材料の基材や、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルムなどの樹脂材料の基材を挙げることができる。積層体100は、基材10から剥離しない点を除き、上記樹脂フィルムの製造方法の[1]~[3]のいずれかに準じて製造できる。また、基材10と樹脂フィルムを別々に準備し、貼り合わせることによって積層体100を製造してもよい。
積層体100の好ましい態様として、カバーレイフィルム、樹脂付き銅箔などを挙げることができる。
積層体100の一態様であるカバーレイフィルムは、図示は省略するが、基材10としてのカバーレイ用フィルム材層と、該カバーレイ用フィルム材層の片側の面に積層された接着剤層20とを有し、接着剤層20が上記樹脂フィルムからなるものである。なお、カバーレイフィルムは、上記以外の任意の層を含んでいてもよい。
また、接着剤層20の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば10μm以上75μm以下の範囲内が好ましい。
まず、第1の方法として、カバーレイ用のフィルム材層の片面に接着剤層20となるポリイミドを溶液の状態(例えば、溶剤を含有するワニス状がよく、好ましくはポリイミド組成物がよい)で塗布した後、例えば80~180℃の温度で乾燥させて接着剤層20を形成することにより、カバーレイ用フィルム材層と接着剤層20を有するカバーレイフィルムを形成できる。
積層体100の別の態様である樹脂付き銅箔は、図示は省略するが、基材10としての銅箔の少なくとも片側に接着剤層20を積層したものであり、接着剤層20が上記樹脂フィルムからなるものである。なお、本実施の形態の樹脂付き銅箔は、上記以外の任意の層を含んでいてもよい。
(第1の態様)
本発明の一実施の形態に係る金属張積層板は、絶縁樹脂層と、この絶縁樹脂層の少なくとも一方の面に積層された金属層と、を備え、絶縁樹脂層の少なくとも1層が、上記樹脂フィルムからなるものである。なお、本実施の形態の金属張積層板は、上記以外の任意の層を含んでいてもよい。
本発明の別の実施の形態に係る金属張積層板は、例えば図2に示すように、絶縁樹脂層30と、絶縁樹脂層30の少なくとも片側の面に積層された接着剤層20と、この接着剤層20を介して絶縁樹脂層30に積層された金属層Mと、を備えた、いわゆる3層金属張積層板101であり、接着剤層20が、上記樹脂フィルムからなるものである。なお、3層金属張積層板101は、上記以外の任意の層を含んでいてもよい。3層金属張積層板101は、接着剤層20が、絶縁樹脂層30の片面又は両面に設けられていればよく、金属層Mは、接着剤層20を介して絶縁樹脂層30の片面又は両面に設けられていればよい。つまり、3層金属張積層板101は、片面金属張積層板でもよいし、両面金属張積層板でもよい。3層金属張積層板101の金属層Mをエッチングするなどして配線回路加工することによって、片面FPC又は両面FPCを製造することができる。
本発明のさらに別の実施の形態に係る金属張積層板は、例えば図3に示すように、少なくとも2つの片面金属張積層板を、接着剤層20を介して貼合せてなる貼合せ型金属張積層板102である。貼合せ型金属張積層板102は、第1の片面金属張積層板41と、第2の片面金属張積層板42と、第1の片面金属張積層板41と第2の片面金属張積層板42との間に積層された接着剤層20と、を備えており、接着剤層20が、上記樹脂フィルムからなるものである。
ここで、第1の片面金属張積層板41は、第1の金属層M1と、この第1の金属層M1の少なくとも片側の面に積層された第1の絶縁樹脂層31と、を有している。第2の片面金属張積層板42は、第2の金属層M2と、この第2の金属層M2の少なくとも片側の面に積層された第2の絶縁樹脂層32と、を有している。接着剤層20は、第1の絶縁樹脂層31及び第2の絶縁樹脂層32に当接するように配置されている。なお、貼合せ型金属張積層板102は、上記以外の任意の層を含んでいてもよい。
貼合せ型金属張積層板102は、第1の片面金属張積層板41と第2の片面金属張積層板42をそれぞれ準備し、第1の絶縁樹脂層31と第2の絶縁樹脂層32との間に樹脂フィルムを配置して貼り合わせることによって製造できる。
本発明のさらに別の実施の形態に係る金属張積層板は、例えば図4に示すように、絶縁樹脂層33と、この絶縁樹脂層33の一方の面に積層された金属層Mと、を有する片面金属張積層板と、絶縁樹脂層33のもう一方の面に積層された接着剤層20と、を備えた接着剤層付き金属張積層板103であり、接着剤層20が、上記樹脂フィルムからなるものである。なお、接着剤層付き金属張積層板103は、上記以外の任意の層を含んでいてもよい。
接着剤層付き金属張積層板103における絶縁樹脂層33は、第2の態様の3層金属張積層板101の絶縁樹脂層30と同様の構成であってよい。
接着剤層付き金属張積層板103は、絶縁樹脂層33と金属層Mとを有する片面金属張積層板を準備し、その絶縁樹脂層33の側に樹脂フィルムを貼り合わせることによって製造できる。
(第1の態様)
本発明の実施の形態に係る回路基板は、上記いずれかの実施の形態の金属張積層板の金属層を配線加工してなるものである。金属張積層板の一つ以上の金属層を、常法によってパターン状に加工して配線層(導体回路層)を形成することによって、FPCなどの回路基板を製造できる。なお、回路基板は、配線層を被覆するカバーレイフィルムを備えていてもよい。
本発明の別の実施の形態に係る回路基板200は、例えば図5に示すように、第1の基材11と、第1の基材11の少なくとも一方の面に積層された配線層50と、第1の基材11の配線層50側の面において配線層50を覆うように積層された接着剤層20と、を備えており、接着剤層20が上記樹脂フィルムからなるものである。なお、回路基板200は、上記以外の任意の層を含んでいてもよい。
回路基板200における第1の基材11は、上記金属張積層板の絶縁樹脂層と同様の構成であってよい。回路基板200は、第1の基材11と、この第1の基材11の少なくとも一方の面に積層された配線層50とを備えた回路基板の配線層50側に樹脂フィルムを貼合せることによって製造できる。
本発明のさらに別の実施の形態に係る回路基板201は、例えば図6に示すように、第1の基材11と、第1の基材11の少なくとも一方の面に積層された配線層50と、第1の基材11の配線層50側の面において配線層50を覆うように積層された接着剤層20と、接着剤層20の第1の基材11とは反対側の面に積層された第2の基材12と、を備えており、接着剤層20が上記樹脂フィルムからなるものである。なお、回路基板201は、上記以外の任意の層を含んでいてもよい。回路基板201における第1の基材11及び第2の基材12は、上記金属張積層板の絶縁樹脂層と同様の構成であってよい。
回路基板201は、第1の基材11と、この第1の基材11の少なくとも一方の面に積層された配線層50とを備えた回路基板の配線層50側に樹脂フィルムを介して第2の基材12を貼合せることによって製造できる。
本発明のさらに別の実施の形態に係る回路基板202は、例えば図7に示すように、第1の基材11と、第1の基材11の少なくとも一方の面に積層された接着剤層20と、この接着剤層20の第1の基材11とは反対側の面に積層された第2の基材12と、第1の基材11及び第2の基材12の接着剤層20とは反対側の面にそれぞれ積層された配線層50,50と、を備えており、接着剤層20が上記樹脂フィルムからなるものである。なお、回路基板202は、上記以外の任意の層を含んでいてもよい。回路基板202における第1の基材11及び第2の基材12は、上記金属張積層板の絶縁樹脂層と同様の構成であってよい。
回路基板202は、第1の基材11と、この第1の基材11の少なくとも一方の面に積層された配線層50とを備えた第1の回路基板と、第2の基材12と、この第2の基材12の少なくとも一方の面に積層された配線層50とを備えた第2の回路基板を、それぞれ準備し、第1の回路基板の第1の基材11と、第2の回路基板の第2の基材12との間に樹脂フィルムを配置して貼合せることによって製造できる。
本発明の一実施の形態に係る多層回路基板は、複数の絶縁樹脂層が積層された積層体と、該積層体の内部に埋め込まれた1層以上の配線層と、を備え、複数の絶縁樹脂層のうちの少なくとも一層以上が、接着性を有するとともに配線層を被覆する接着剤層20により形成されており、該接着剤層20が上記樹脂フィルムからなるものである。なお、本実施の形態の多層回路基板は、上記以外の任意の層を含んでいてもよい。
例えば図8に示すように、本実施の形態の多層回路基板203は、少なくとも2層以上の絶縁樹脂層34及び少なくも2層以上の配線層50を有するものであり、配線層50の少なくとも1層は接着剤層20で被覆されている。配線層50を被覆する接着剤層20は、配線層50の表面を部分的に被覆するものでもよいし、配線層50の全表面に亘って被覆するものでもよい。また、多層回路基板203は、任意に多層回路基板203の表面に露出する配線層50を有してもよい。また、配線層50に接する層間接続電極(ビア電極)を有しても良い。配線層50は、絶縁樹脂層34の片面又は両面において、所定のパターンで導体回路が形成されたものである。導体回路は、絶縁樹脂層34の表面においてパターン形成されたものでもよいし、ダマシン(埋め込み)式にパターン形成されたものでもよい。多層回路基板203における絶縁樹脂層34は、上記金属張積層板の絶縁樹脂層と同様の構成であってよい。
約2gのダイマージアミン組成物を200~250mLの三角フラスコに秤量し、指示薬としてフェノールフタレインを用い、溶液が薄いピンク色を呈するまで、0.1mol/Lのエタノール性水酸化カリウム溶液を滴下し、中和を行ったブタノール約100mLに溶解させる。そこに3~7滴のフェノールフタレイン溶液を加え、サンプルの溶液が薄いピンク色に変わるまで、0.1mol/Lのエタノール性水酸化カリウム溶液で攪拌しながら滴定する。そこへブロモフェノールブルー溶液を5滴加え、サンプル溶液が黄色に変わるまで、0.2mol/Lの塩酸/イソプロパノール溶液で攪拌しながら滴定する。
アミン価は、次の式(1)により算出する。
アミン価={(V2×C2)-(V1×C1)}×MKOH/m ・・・(1)
ここで、アミン価はmg-KOH/gで表される値であり、MKOHは水酸化カリウムの分子量56.1である。また、V、Cはそれぞれ滴定に用いた溶液の体積と濃度であり、添え字の1、2はそれぞれ0.1mol/Lのエタノール性水酸化カリウム溶液、0.2mol/Lの塩酸/イソプロパノール溶液を表す。さらに、mはグラムで表されるサンプル重量である。
重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ(東ソー株式会社製、HLC-8220GPCを使用)により測定した。標準物質としてポリスチレンを用い、展開溶媒にテトラヒドロフラン(THF)を用いた。
ポリイミド中の全原子の合計含有量に対する6員芳香環由来の炭素原子(ダイマージアミン組成物に由来する6員芳香環の炭素原子を除く)の重量含有率をCp値とした。
ガラス転移温度(Tg)は、5mm×20mmのサイズの接着剤フィルムを、熱機械分析装置(TMA:ネッチ社製、商品名;TMA4000SA)を用いて、0℃から300℃まで昇温速度5℃/分で測定を行った。昇温時の伸びの変曲点となる温度をガラス転移温度とした。
ここで、「熱可塑性ポリイミド」とは、一般に加熱によって軟化し、冷却によって固化し、これを繰り返すことができ、ガラス転移温度が明確に確認できるポリイミドを指すが、本発明では、150℃以下の温度域でガラス転移温度が明確に確認できるポリイミドを意味する。また、熱可塑性ポリイミドは、低温での熱圧着性の観点から、100℃以下の温度域でガラス転移温度が明確に確認できるポリイミドが好ましく、動的粘弾性測定装置(DMA)を用いて測定された30℃における貯蔵弾性率が1.0×108Pa以上であり、かつ、ガラス転移温度+30℃における貯蔵弾性率が1.0×107Pa未満を示すものがより好ましい。これに対して、「非熱可塑性ポリイミド」とは、加熱しても軟化、接着性を示さないポリイミドを指すが、本発明では、動的粘弾性測定装置(DMA)を用いて測定された30℃における貯蔵弾性率が1.0×109Pa以上であり、かつ、300℃における貯蔵弾性率が1.0×108Pa以上を示すものを意味する。
引張弾性率は、以下の手順で測定した。まず、テンションテスター(オリエンテック社製、商品名;テンシロン)を用いて、接着剤フィルムから、試験片(幅12.7mm×長さ127mm)を作製した。この試験片を用い、50mm/minで引張試験を行い、25℃における引張弾性率を求めた。
ネットワークアナライザ(キーサイト・テクノロジー社製、商品名;ネットワークアナライザN5290A)及びスプリットシリンダ共振器(SCDR)を用いて、温度;23℃、湿度;50%のもと、樹脂シートの所定枚数を重ね合わせて、合計厚みが約100μmの評価サンプルとしたのち、北川精機社製小型精密プレス機で、温度;180℃、圧力;2MPa、1.0時間の条件で熱処理し、温度;23℃、湿度;50%の条件下で、24時間以上調湿した後、周波数10GHzにおける比誘電率(ε1)および誘電正接(Tanδ1)、及び、周波数28GHzにおける比誘電率(ε2)および誘電正接(Tanδ2)、及び、周波数40GHzにおける比誘電率(ε3)および誘電正接(Tanδ3)を測定した。また、誘電正接の周波数依存性の指標となる値を次式により算出した。
P12値=Tanδ2/Tanδ1
R12値=Tanδ1-Tanδ2
P13値=Tanδ3/Tanδ1
R13値=Tanδ1-Tanδ3
反りの評価は、以下の方法で行った。厚さ25μmのポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製、商品名;カプトン100EN)の上、又は12μmの銅箔の上に、乾燥後の厚さが25μmになるようにポリイミド溶液、または接着剤組成物を塗布し、試験片を作製した。この状態でポリイミドフィルム又は銅箔が下面になるように置き、試験片の4隅の反り上がっている高さの平均を測定し、5mm以下を「良」、5mmを超える場合を「不可」とした。
GPCは、20mgのダイマージアミン組成物を200μLの無水酢酸、200μLのピリジン及び2mLのTHFで前処理した100mgの溶液を、10mLのTHF(1000ppmのシクロヘキサノンを含有)で希釈し、サンプルを調製した。調製したサンプルを東ソー株式会社製、商品名;HLC-8220GPCを用いて、カラム:TSK-gel G2000HXL,G1000HXL、フロー量:1mL/min、カラム(オーブン)温度:40℃、注入量:50μLの条件で測定した。なお、シクロヘキサノンは流出時間の補正のために標準物質として扱った。
(a)メインピークで表される成分;
(b)メインピークにおけるリテンションタイムが遅い時間側の極小値を基準にし、それよりも遅い時間に検出されるGPCピークで表される成分;
(c)メインピークにおけるリテンションタイムが早い時間側の極小値を基準にし、それよりも早い時間に検出されるGPCピークで表される成分;
を検出した。
BTDA:3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物
6FDA:4,4'-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物
BPDA:3,3',4,4'‐ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
DDA:炭素数36の脂肪族ジアミン(クローダジャパン株式会社製、商品名;PRIAMINE1074を精製したもの、a成分;97.9%、b成分;0.3%、c成分;1.8%、アミン価;210mgKOH/g、環状構造及び鎖状構造のダイマージアミンの混合物)
BAPP:2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン
BAFL:ビスアニリンフルオレン
N-12:ドデカン二酸ジヒドラジド
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
OP935:ホスフィン酸のアルミニウム塩(クラリアント社製、商品名;Exolit OP935、ジエチルホスフィン酸アルミニウム、リン含有量23%、平均粒子径2μm)
SR‐3000:リン酸エステル(大八化学工業株式会社製、商品名;SR‐3000、非ハロゲン芳香族縮合リン酸エステル、リン含有量;7.0%)
なお、上記DDAにおいて、a成分、b成分及びc成分の「%」は、GPC測定におけるクロマトグラムの面積パーセントを意味する。また、上記DDAの分子量は次式により算出した。
分子量=56.1×2×1000/アミン価
1000mlのセパラブルフラスコに、21.35gのBTDA(0.0663モル)、29.44gの6FDA(0.0663モル)、63.72gのDDA(0.1193モル)、5.44gのBAPP(0.0133モル)、168.0gのNMP及び112.0gのキシレンを装入し、40℃で1時間良く混合して、ポリアミド酸溶液を調製した。このポリアミド酸溶液を190℃に昇温し、5時間加熱、攪拌し、固形分が30重量%となるようにキシレンを加えてイミド化を完結したポリイミド溶液1(重量平均分子量;41,428、数平均分子量;21,924、Cp;19.90%)を調製した。
表1に示す原料組成とした他は、実施例1と同様にして、ポリイミド溶液2~4を調製した。
ポリイミド溶液1を離型PETフィルム1(東山フィルム社製、商品名;HY-S05、縦×横×厚さ=200mm×300mm×25μm)の片面に塗布し、120℃で10分間乾燥を行い、接着剤層を離型PETフィルム1から剥離することによって、厚さが25μmの接着剤フィルム1を調製した。接着剤フィルム1の各種評価結果は以下のとおりである。
ε1;2.5、Tanδ1;0.00141
ε2;2.5、Tanδ2;0.00132
ε3;2.5、Tanδ3;0.00128
P12値=Tanδ2/Tanδ1=0.94
R12値=Tanδ1-Tanδ2=0.00009
P13値=Tanδ3/Tanδ1=0.91
R13値=Tanδ1-Tanδ3=0.00013
Tg;46℃(熱可塑性)、引張弾性率;590MPa
ポリイミド溶液2~4を使用したこと以外、実施例5と同様にして、接着剤フィルム2~4を調製した。各種特性評価結果は表2に示す。
100gのポリイミド溶液4(固形分として30g)に1.1gのN-12(0.004モル)を配合し、7.5gのOP935、及び14.0gのキシレンを加えて希釈し、更に1時間攪拌することで接着剤組成物9を調製した。
樹脂シート9の各種評価結果は以下のとおりである。
ε1;2.7、Tanδ1;0.00182
ε2;2.7、Tanδ2;0.00156
ε3;2.7、Tanδ3;0.00146
P12値=Tanδ2/Tanδ1=0.86
R12値=Tanδ1-Tanδ2=0.00026
P13値=Tanδ3/Tanδ1=0.80
R13値=Tanδ1-Tanδ3=0.00036
Tg;51℃(熱可塑性)、引張弾性率;1,500MPa
100gのポリイミド溶液4(固形分として30g)に1.1gのN-12(0.004モル)を配合し、6.0gのSR-3000、及び14.0gのキシレンを加えて希釈し、更に1時間攪拌することで接着剤組成物10を調製した。
樹脂シート10の各種評価結果は以下のとおりである。
ε1;2.7、Tanδ1;0.00170
ε2;2.6、Tanδ2;0.00164
ε3;2.6、Tanδ3;0.00158
P12値=Tanδ2/Tanδ1=0.96
R12値=Tanδ1-Tanδ2=0.00006
P13値=Tanδ3/Tanδ1=0.93
R13値=Tanδ1-Tanδ3=0.00012
Tg;48℃(熱可塑性)、引張弾性率;1,100MPa
LCPフィルム(液晶ポリマーフィルム、クラレ社製、商品名;ベクスターCT-Z、厚さ;100μm)の誘電特性は以下の通りである。
ε1;3.5、Tanδ1;0.00210
ε3;3.5、Tanδ3;0.00240
P13値=Tanδ3/Tanδ1=1.14
R13値=Tanδ1-Tanδ3=-0.00030
接着剤組成物9を厚み12μmの電解銅箔の片面に塗布し、120℃で30分間乾燥を行い、接着剤層の厚さが50μmの樹脂付き銅箔11を調製した。樹脂付き銅箔11の反りの状態は「良」であった。
樹脂付き銅箔11の接着剤層の表面に、更に接着剤組成物9を塗布し、120℃、30分間乾燥を行い、接着剤層の合計の厚さが100μmの樹脂付き銅箔12を調製した。樹脂付き銅箔12の反りの状態は「良」であった。
接着剤組成物9をポリイミドフィルム1(東レ・デュポン社製、商品名;カプトン50EN、ε1=3.6、tanδ1=0.0084、縦×横×厚さ=200mm×300mm×12μm)の片面に塗布し、120℃で10分間乾燥を行い、接着剤層の厚さが25μmのカバーレイフィルム13を調製した。カバーレイフィルム13の反りの状態は「良」であった。
カバーレイフィルム13の接着剤層側に離型PETフィルム1が接するように積層して、真空ラミネーターを用いて温度160℃、圧力0.8MPa、2分間圧着した。その後、接着剤層側に離型PETフィルム1を圧着したカバーレイフィルム13のポリイミドフィルム1側に接着剤組成物9を乾燥後の厚みが25μmになるように塗布して120℃で10分間乾燥を行った。そして接着剤組成物9を塗布乾燥した面に離型PETフィルム1が接するように積層して、真空ラミネーターを用いて温度160℃、圧力0.8MPa、2分間圧着して、ポリイミドフィルムの両面に接着剤を備えたポリイミド接着剤積層体14を調製した。
厚み12μmの電解銅箔上に、接着剤フィルム9、ポリイミドフィルム2(デュポン社製、商品名;カプトン100-EN、厚み25μm、ε1=3.6、tanδ1=0.0084)、接着剤フィルム9及び厚み12μmの電解銅箔を順次積層して、真空ラミネーターを用いて温度160℃、圧力0.8MPa、2分間圧着した後、室温から160℃まで昇温、160℃で4時間熱処理して、銅張積層板15を調製した。
厚み12μmの電解銅箔上に、カバーレイフィルム13の接着剤層側が銅箔に接するよう積層して、真空ラミネーターを用いて温度160℃、圧力0.8MPa、2分間圧着した後、室温から160℃まで昇温、160℃で2時間熱処理して、銅張積層板16を調製した。
厚み12μmの圧延銅箔上に、接着剤フィルム9を積層し、カバーレイフィルム13のポリイミドフィルム1側が接着剤フィルム9に接するように積層し、更にカバーレイフィルム13の接着剤層側に厚み12μmの圧延銅箔を順次積層して、真空ラミネーターを用いて温度160℃、圧力0.8MPa、2分間圧着した後、室温から160℃まで昇温、160℃で2時間熱処理して、銅張積層板17を調製した。
樹脂付き銅箔11を2枚用意し、2枚の樹脂付き銅箔11の接着剤層側にポリイミドフィルム3(デュポン社製、商品名;カプトン200-EN、厚み50μm、ε1=3.6、tanδ1=0.0084)が接するように積層して、真空ラミネーターを用いて温度160℃、圧力0.8MPa、5分間圧着した後、室温から160℃まで昇温、160℃で4時間熱処理して、銅張積層板18を調製した。
接着剤組成物9を片面銅張積層板1(日鉄ケミカル&マテリアル社製、商品名;エスパネックスMC12-25-00UEM、縦×横×厚さ=200mm×300mm×25μm)のポリイミド側に塗布し、120℃で30分間乾燥を行い、接着剤層の厚さが50μmの接着剤付銅張積層板19を調製した。接着剤付銅張積層板19の接着剤層側に片面銅張積層板1のポリイミド側の面が接するように積層して、小型精密プレス機を用いて温度160℃、圧力4.0MPa、120分間圧着して、銅張積層板19を調製した。
2枚の接着剤付銅張積層板19を接着剤層側の面が接するように積層して、小型精密プレス機を用いて温度160℃、圧力4.0MPa、120分間圧着して、銅張積層板20を調製した。
片面銅張積層板1の樹脂層側に、接着剤フィルム9を積層し、更にその上に片面銅張積層板1の樹脂層側が接着剤フィルム9と接するように積層して、小型精密プレス機を用いて温度160℃、圧力4.0MPa、120分間圧着して、銅張積層板21を調製した。
接着剤組成物9を離型PETフィルム1の片面に塗布し、120℃で15分間乾燥を行い、接着剤層を離型PETフィルム1から剥離することによって、厚さが15μmの接着剤フィルム22を得た。
両面銅張積層板2(日鉄ケミカル&マテリアル社製、商品名;エスパネックスMB12-25-00UEG)を準備し、一方の面の銅箔にエッチングによる回路加工を施し、導体回路層を形成した配線基板2Aを調製した。
液晶ポリマーフィルム(クラレ社製、商品名;CT-Z、厚さ;50μm、CTE;18ppm/K、熱変形温度;300℃、ε1=3.40、tanδ1=0.0022)を絶縁性基材とし、その両面に厚さ18μmの電解銅箔が設けられた両面銅張積層板24を準備し、一方の面の銅箔にエッチングによる回路加工を施し、導体回路層を形成した配線基板24Aを調製した。
Claims (18)
- 樹脂成分としてポリイミドを含有する樹脂フィルムであって、
前記ポリイミドは、テトラカルボン酸無水物成分から誘導されるテトラカルボン酸残基及びジアミン成分から誘導されるジアミン残基を含有し、全ジアミン残基に対し、ダイマー酸の二つの末端カルボン酸残基が1級アミノメチル基又はアミノ基に置換されてなるダイマージアミンを主成分とするダイマージアミン組成物に由来するジアミン残基を30モル%以上含有するとともに、該ダイマージアミン組成物が、下記の成分(a)~(c);
(a)ダイマー酸の二つの末端カルボン酸基が1級のアミノメチル基又はアミノ基に置換されてなるダイマージアミン;
(b)炭素数10~40の範囲内にある一塩基酸化合物の末端カルボン酸基を1級アミノメチル基又はアミノ基に置換して得られるモノアミン化合物;
(c)炭素数41~80の範囲内にある炭化水素基を有する多塩基酸化合物の末端カルボン酸基を1級アミノメチル基又はアミノ基に置換して得られるアミン化合物(但し、前記ダイマージアミンを除く);
における成分(a)を96面積%以上含有するものであり、
前記ポリイミドの重量平均分子量(Mw)が18000~50000の範囲内であり、かつ、該重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.5~2.5の範囲内であり、
23℃、50%RHの恒温恒湿条件(常態)のもと24時間調湿後に、スプリッドシリンダ共振器(SCDR)により測定される10GHzにおける誘電正接(Tanδ1)及び28GHzにおける誘電正接(Tanδ2)がいずれも0.0025未満であり、前記Tanδ1に対する前記Tanδ2の比(Tanδ2/Tanδ1)が0.5以上1.0以下であることを特徴とする樹脂フィルム。 - 前記Tanδ1及び前記Tanδ2の差分の絶対値が0.0010以下である請求項1に記載の樹脂フィルム。
- 23℃、50%RHの恒温恒湿条件(常態)のもと24時間調湿後に、スプリッドシリンダ共振器(SCDR)により測定される40GHzにおける誘電正接(Tanδ3)が0.0025未満であり、前記Tanδ 1 に対する前記Tanδ 3 の比(Tanδ 3 /Tanδ 1 )が0.5以上1.0以下である請求項1又は2に記載の樹脂フィルム。
- 前記Tanδ1及び前記Tanδ3の差分の絶対値が0.0011未満である請求項3に記載の樹脂フィルム。
- 前記ポリイミド中の全原子の合計含有量に対する6員芳香環由来の炭素原子(ダイマージアミン組成物に由来する6員芳香環の炭素原子を除く)の含有率が、20~30重量%の範囲内である請求項1に記載の樹脂フィルム。
- 前記ポリイミドをイミン結合によって架橋形成させた架橋ポリイミドを含む請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂フィルム。
- 基材と、前記基材の少なくとも一方の面に積層された接着剤層と、を有する積層体であって、
前記接着剤層が、請求項1から6のいずれか1項に記載の樹脂フィルムからなることを特徴とする積層体。 - カバーレイ用フィルム材層と、該カバーレイ用フィルム材層に積層された接着剤層とを有するカバーレイフィルムであって、
前記接着剤層が、請求項1から6のいずれか1項に記載の樹脂フィルムからなることを特徴とするカバーレイフィルム。 - 接着剤層と銅箔とを積層した樹脂付き銅箔であって、
前記接着剤層が、請求項1から6のいずれか1項に記載の樹脂フィルムからなることを特徴とする樹脂付き銅箔。 - 絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の少なくとも一方の面に積層された金属層と、を有する金属張積層板であって、
前記絶縁樹脂層の少なくとも1層が、請求項1から6のいずれか1項に記載の樹脂フィルムからなることを特徴とする金属張積層板。 - 絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の少なくとも片側の面に積層された接着剤層と、前記接着剤層を介して前記絶縁樹脂層に積層された金属層と、を有する金属張積層板であって、
前記接着剤層が、請求項1から6のいずれか1項に記載の樹脂フィルムからなることを特徴とする金属張積層板。 - 第1の金属層と、前記第1の金属層の少なくとも片側の面に積層された第1の絶縁樹脂層と、を有する第1の片面金属張積層板と、
第2の金属層と、前記第2の金属層の少なくとも片側の面に積層された第2の絶縁樹脂層と、を有する第2の片面金属張積層板と、
前記第1の絶縁樹脂層及び前記第2の絶縁樹脂層に当接するように配置されて、前記第1の片面金属張積層板と前記第2の片面金属張積層板との間に積層された接着剤層と、を備えた金属張積層板であって、
前記接着剤層が、請求項1から6のいずれか1項に記載の樹脂フィルムからなることを特徴とする金属張積層板。 - 絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の一方の面に積層された金属層と、を有する片面金属張積層板と、前記絶縁樹脂層のもう一方の面に積層された接着剤層と、を備え、前記接着剤層が請求項1から6のいずれか1項に記載の樹脂フィルムからなることを特徴とする金属張積層板。
- 請求項10から13のいずれか1項に記載の金属張積層板の前記金属層を配線加工してなる回路基板。
- 第1の基材と、前記第1の基材の少なくとも一方の面に積層された配線層と、前記第1の基材の前記配線層側の面において前記配線層を覆うように積層された接着剤層と、を備えた回路基板であって、
前記接着剤層が、請求項1から6のいずれか1項に記載の樹脂フィルムからなることを特徴とする回路基板。 - 第1の基材と、前記第1の基材の少なくとも一方の面に積層された配線層と、前記第1の基材の前記配線層側の面において前記配線層を覆うように積層された接着剤層と、前記接着剤層の前記第1の基材とは反対側の面に積層された第2の基材と、を備えた回路基板であって、
前記接着剤層が、請求項1から6のいずれか1項に記載の樹脂フィルムからなることを特徴とする回路基板。 - 第1の基材と、前記第1の基材の少なくとも一方の面に積層された接着剤層と、前記接着剤層の前記第1の基材とは反対側の面に積層された第2の基材と、前記第1の基材及び前記第2の基材の前記接着剤層とは反対側の面にそれぞれ積層された配線層と、を備えた回路基板であって、
前記接着剤層が、請求項1から6のいずれか1項に記載の樹脂フィルムからなることを特徴とする回路基板。 - 積層された複数の絶縁樹脂層を含む積層体と、該積層体の内部に埋め込まれた少なくとも1層以上の配線層と、を備えた多層回路基板であって、
前記複数の絶縁樹脂層のうちの少なくとも一層以上が、接着性を有するとともに前記配線層を被覆する接着剤層により形成されており、
前記接着剤層が、請求項1から6のいずれか1項に記載の樹脂フィルムからなることを特徴とする多層回路基板。
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