JP5429054B2 - 樹脂組成物、樹脂付き金属箔、及び金属ベース基板 - Google Patents
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Description
しかし、アクリルゴムを用いた場合は、ヒートサイクル試験において十分な性能が得られない問題があった。
しかし、シリコーン樹脂を用いた場合、金属板との密着性に劣るため、金属ベース板との密着力が低下し、金属板と絶縁樹脂間に吸湿等により、絶縁抵抗値が低下する問題があった。
[1] (A)ビスフェノールF骨格を有し、重量平均分子量が5.0×104〜7.0×104のフェノキシ樹脂、(B)無機充填剤、及び(C)シランカップリング剤を必須成分とする樹脂組成物であって、(C)シランカップリング剤が樹脂組成物全体の2〜10重量%であることを特徴とする樹脂組成物。
[2] 前記(A)ビスフェノールF骨格を有し、重量平均分子量が5.0×104〜7.0×104のフェノキシ樹脂の含有量は、樹脂組成物全体の10〜40重量%である[1]に記載の樹脂組成物。
[3] [1]または[2]に記載の樹脂組成物は、さらに(D)ビスフェノールF型エポキシ樹脂を含むものである樹脂組成物。
[4] [1]乃至[3]のいずれか一に記載の樹脂組成物、金属、接着層および金属
板を用いてなる金属ベース基板。
本発明の樹脂組成物は、(A)ビスフェノールF骨格を有し、重量平均分子量が5.0×104〜7.0×104のフェノキシ樹脂、(B)無機充填剤、及び(C)シランカップリング剤を必須成分とする樹脂組成物であって、(C)シランカップリング剤が樹脂組成物全体の2〜10重量%である。
これにより、金属ベース板との密着性、ヒートサイクル性に優れる、十分な絶縁抵抗を有する。
また、本発明の樹脂組成物は、金属板との密着性に優れるため、長期絶縁信頼性試験において、良好な絶縁抵抗を示し、絶縁信頼性を有する。
なお樹脂組成物全体とは、例えば、溶剤等を用いたワニスの場合は、溶剤を除く固形を意味し、液状エポキシ、カップリング剤等の液状成分は、樹脂組成物に含まれる。
結晶性シリカまたは非晶性シリカは、プレッシャークッカテスト等の水蒸気雰囲気下で絶縁性が高く、金属、アルミ線、アルミ板等の腐食が少ない点で好適である。
一方、難燃性の観点からは、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムが好ましい。
さらに、 溶融粘度調整やチクトロピック性の付与の目的においては、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、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグシウム、アルミナ、結晶性シリカ、非晶性シリカが好ましい。
前述した樹脂組成物を用いた樹脂付き金属箔は、樹脂組成物からなる樹脂層を金属箔上に形成することにより得られる。
まず、樹脂層を形成するため本発明の樹脂組成物を、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンシクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、セルソルブ系、カルビトール系、アニソール等の有機溶剤中で、超音波分散方式、高圧衝突式分散方式、高速回転分散方式、ビーズミル方式、高速せん断分散方式、および自転公転式分散方式などの各種混合機を用いて溶解、混合、撹拌して樹脂ワニスを作製する。
前記塗工装置は、特に限定されないが、例えば、ロールコーター、バーコーター、ナイフコーター、グラビアコーター、ダイコーター、コンマコーターおよびカーテンコーターなどを用いることができる。これらの中でも、ダイコーター、ナイフコーター、およびコンマコーターを用いる方法が好ましい。これにより、ボイドがなく、均一な絶縁層の厚みを有する樹脂付き金属箔を効率よく製造することができる。
その結果、基板に半導体素子、抵抗部品等を表面実装した場合、歪が大きくなり、十分な熱衝撃信頼性を得ることができなくなる場合がある。250μmを超えると、表面実装した部分の歪量が少なく、良好な熱衝撃信頼性を得ることができるが、熱抵抗が増大するため、十分な放熱性を得ることができない。
これらの中でも、金属箔をエッチングにより導体回路として用いることができる点で銅が好ましい。
また、低熱膨張の観点から、鉄−ニッケル合金が好ましい。
また、前記金属箔は、キャリア箔付き極薄金属箔を用いることもできる。キャリア箔付き極薄金属箔とは、剥離可能なキャリア箔と極薄金属箔とを張り合わせた金属箔である。キャリア箔付き極薄金属箔を用いることで前記絶縁層の両面に極薄金属箔層を形成できることから、例えば、セミアディティブ法などで回路を形成する場合、無電解メッキを行うことなく、極薄金属箔を直接給電層として電解メッキすることで、回路を形成後、極薄銅箔をフラッシュエッチングすることができる。キャリア箔付き極薄金属箔を用いることによって、厚さ10μm以下の極薄金属箔でも、例えばプレス工程での極薄金属箔のハンドリング性の低下や、極薄銅箔の割れや切れを防ぐことができる。
本発明に係る金属ベース基板の製造方法は、特に限定されないが、例えば、金属板の片面又は両面に前記樹脂付き金属箔の樹脂面が接するように積層し、プレス等を用い加圧・加熱硬化させて樹脂層を形成することにより金属ベース基板を得ることができる。
金属ベース基板は、金属箔をエッチングすることにより、回路形成し、用いることができる。
多層にする場合は、前記金属ベース基板に回路形成後、さらに樹脂付き金属箔を積層し、前記同様エッチングすることにより回路形成することにより多層の金属ベース基板を得ることができる。
なお、最外層にソルダーレジストを形成し、露光・現像により半導体素子、や電子部品が実装できるよう接続用電極部を露出させても良い。
前記同様エッチングにより回路形成して用いることもできる。
(1)ビスフェノールF/ビスフェノールAフェノキシ樹脂(三菱化学製、4275、重量平均分子量6.0×104、ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格の比率=75:25)
(2)ビスフェノールF/ビスフェノールAフェノキシ樹脂(三菱化学製、4250、重量平均分子量5.9×104、ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格の比率=50:50)
(3)ビスフェノールF/ビスフェノールAフェノキシ樹脂(新日鐵化学製、YP−70、重量平均分子量5.5×104、ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格の比率=50:50)
(4)ビスフェノールFフェノキシ樹脂(三菱化学製、4256、重量平均分子量6.2×104)
(5)ビスフェノールFエポキシ樹脂(DIC製、830S、エポキシ当量170)
(6)ビスフェノールAエポキシ樹脂(三菱化学製、1001、エポキシ当量475)
(7)ジシアンジアミド(デグサ製)
(8)フェノールノボラック樹脂(DIC製、TD−2010、水酸基当量105)
(9)2−フェニルイミダゾール(四国化成製、2PZ)
(10)γ−グリシドキシプロピルトリトメキシシラン(信越シリコーン製、KBM−403)
(11)水酸化アルミニウム(昭和電工製、HP−360)
(12)アルミナ(電気化学工業製、AS−50)
(13)窒化ホウ素(電気化学工業製、SPG−3)
(14)ビスフェノールF/ビスフェノールAフェノキシ樹脂(三菱化学製、4110、重量平均分子量1.0×104、ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格の比率=50:50)
(15)ビスフェノールAフェノキシ樹脂(新日鐵化学製、YP−50、重量平均分子量5.0×104)
(16)シリコーン樹脂(モメンティブパフォーマンズ製XE14−A0425(A)、ポリアルキルアルケニルシロキサン)
(17)シリコーン樹脂(モメンティブパフォーマンズ製XE14−A0425(B)、ポリアルキル水素シロキサン)
(1)樹脂ワニスの調製
ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格を有するフェノキシ樹脂(三菱化学製、4275、重量平均分子量6.0×104、ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格の比率=75:25)22.0重量%、ビスフェノールFエポキシ樹脂(DIC製、830S、エポキシ当量170)10.0重量%、ビスフェノールAエポキシ樹脂(三菱化学製、1001、エポキシ当量475)15.0重量%、2−フェニルイミダゾール(四国化成製2PZ)1.0重量%、シランカップリング剤としてγ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン製KBM−403)2.0重量%、水酸化アルミニウム(昭和電工製、HP−360、粒径3.0μm)50.0重量%をシクロヘキサノンに溶解・混合させ、高速撹拌装置を用い撹拌して、樹脂組成物が固形分基準で70重量%のワニスを得た。
金属箔として、厚さ70μmの銅箔(古河サーキットホイル製、GTSMP)を用い、銅箔の粗化面に樹脂ワニスをコンマコーターにて塗布し、100℃で3分、150℃で3分加熱乾燥し、樹脂厚100μmの樹脂付き銅箔を得た。
前記樹脂付き銅箔と金属板として2mm厚のアルミニウム板を張り合わせ、真空プレスで、プレス圧30kg/cm2で80℃30分、200℃90分の条件下で、プレスし金属ベース基板を得た。
表1、及び表2に記載の配合表に従い樹脂ワニスを調製した以外は、実施例1と同様に樹脂ワニスを調製し、樹脂付き銅箔、金属ベース基板を作製した。
また、各実施例および比較例により得られた金属ベース基板について、次の各評価を行った。評価結果を表1、及び表2に示す。
上述の各評価について、評価方法を以下に示す。
前記実施例、及び比較例で得られた金属ベース基板から100mm×20mmの試験片を作製し、23℃における金属ベース基板と樹脂層とのピール強度を測定した。
尚、ピール強度測定は、JIS C 6481に準拠して行った。
得られた金属ベース基板を50mm×50mmにグラインダーソーでカットした後、エッチングにより銅箔を1/4だけ残した試料を作製し、JIS C 6481に準拠して評価した。評価は、前処理をしない場合と、前処理をしない場合と、121℃、100%、(PCT処理)を4時間行った後の場合において、288℃の半田槽に30秒間浸漬した後で外観の異常の有無を調べた。
評価基準:異常なし
:膨れあり(全体的にフクレの箇所がある)
前記金属ベース基板の樹脂層の絶縁抵抗値を、絶縁抵抗測定器を用いて測定した。
測定は、室温おいて交流電圧を銅箔とアルミニウム板間に印加し、行った。評価は、前処理をしないで測定する場合、及びおよび121℃、100%、(PCT処理)を96時間行った後に測定する場合の2種類で行った。
得られた金属ベース基板の密度を水中置換法により測定し、また、比熱をDSC(示差走査熱量測定)により測定し、さらに、レーザーフラッシュ法により熱拡散率を測定した。
そして、熱伝導率を以下の式から算出した。
熱伝導率(W/m・K)=密度(kg/m3)×比熱(kJ/kg・K)×熱拡散率(m2/S)×1000
得られた金属ベース配線基板を、−40℃7分〜+125℃7分を1サイクルとして5000回のヒートサイクル試験を行った後、顕微鏡で半田部分のクラックの有無を観察した。半田部分のクラックの発生が10%以上あるものは不良とし、半田クラックの発生が10%未満のものを良好と判定した。
評価基準:良好
:不良(クラック発生率10%以上)
比較例1及び比較例2では、本発明で特定した量のシランカップリング剤を用いなかったことに起因し、半田耐熱性が悪化した。
比較例3では、本発明で特定した重量分子量のビスフェノールF骨格を有するフェノキシ樹脂を用いず、重量分子量の小さいフェノキシを用いたことに起因し、ヒートサイクル試験において、実用可能なレベルに達していなかった。
比較例4では、本発明で特定した重量分子量のビスフェノールF骨格を有するフェノキシ樹脂を用いず、ビスフェノールA骨格を有するフェノキシ樹脂を用いたため、ヒートサイクル試験は問題なかったものの、流動性の悪化によるボイド発生のため、吸湿後の樹脂層の絶縁性が低下した。
比較例5では、本発明で特定した重量分子量のビスフェノールF骨格を有するフェノキシ樹脂を用いなかったことに起因し、ピール強度が低下し、ヒートサイクル試験において実用可能なレベルに達していなかった。
比較例6では、無機充填剤を用いなかったため、熱伝導率が十分小さくならなかった。
比較例7では、本発明の樹脂組成物の代わりにシリコーン樹脂を用いたが、金属板と絶縁樹脂間に吸湿を起こし、絶縁抵抗値が低下した。
一方、実施例1〜13で得られた本発明の樹脂組成物、樹脂付き金属箔箔を用いた金属ベース基板は、ピール強度が高く、半田耐熱性に優れ、十分な絶縁抵抗値、並びに高い熱伝導率を有し、ヒートサイクル試験においても良好な結果であった。
従って、本発明で特定した樹脂組成物を用いることにより、性能の優れた金属ベース基板を得られることがわかる。
Claims (4)
- (A)ビスフェノールF骨格を有し、重量平均分子量が5.0×104〜7.0×104のフェノキシ樹脂、(B)無機充填剤、及び(C)シランカップリング剤を必須成分とする樹脂組成物であって、(C)シランカップリング剤が樹脂組成物全体の2〜10重量%であることを特徴とする樹脂組成物。
- 前記(A)ビスフェノールF骨格を有し、重量平均分子量が5.0×104〜7.0×104のフェノキシ樹脂の含有量は、樹脂組成物全体の10〜40重量%である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 請求項1または2に記載の樹脂組成物は、さらに(D)ビスフェノールF型エポキシ樹脂を含むものである樹脂組成物。
- 請求項1乃至3記載のいずれかに記載の樹脂組成物、金属、接着層および金属板を用いてなる金属ベース基板。
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