JP5771186B2 - フィルム用組成物、ならびに、それによる接着フィルムおよびカバーレイフィルム - Google Patents
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Description
また、本発明は、該フィルム用組成物を用いて作成される接着フィルム、および、カバーレイフィルムに関する。
また、最近のプリント配線板における伝送信号の高速化要求に伴い、伝送信号の高周波化が顕著に進んでいる。これにより、プリント配線板に使用する材料に対して、高周波領域、具体的には、周波数1〜10GHzの領域での電気信号損失を低減できることが求められる。
プリント配線板の層間接着剤や表面保護膜(すなわち、カバーレイフィルム)として用いる接着フィルムについても、高周波領域で優れた電気特性(低誘電率(ε)、低誘電正接(tanδ))を示すことが求められる。
特許文献1には、リンを分子中に含有する数平均分子量が3000以上の樹脂(A)と、リン含有量が3重量%以上のリン含有化合物(B)から成り、その配合比が固形重量比で、(A)/(B)=100/1〜60から成る事を特徴とする難燃性樹脂組成物が提案されている。
特許文献2には、特定の構造のリン含有カルボン酸あるいはそのエステル化合物を共重合して得られるリン含有ポリエステルポリオールを構成成分として含みかつ酸価が50当量/106g以上であるポリウレタン樹脂と、エポキシ化合物を含む難燃性ポリウレタン樹脂組成物が提案されている。
特許文献3には、熱硬化性樹脂と、硬化剤と、リン含有ポリオールと、ポリイソシアネートとを配合してなる難燃性樹脂組成物であって、前記リン含有ポリオールにおけるリンが、前記熱硬化性樹脂及び前記硬化剤の合計量に対して、0.93重量%以上の比で含有されることを特徴とする難燃性樹脂組成物が提案されている。
(A)水酸基を含まないエポキシ樹脂、
(B)リン含有ポリオールを構成成分として含むウレタン樹脂、
(C)マレイミド基を有する化合物、および、
(D)硬化剤を含有し、
前記(A)成分100質量部に対して、前記(B)成分を100〜975質量部含み、前記(C)成分を25〜100質量部含み、前記(D)成分を有効量含み、前記(A)〜(D)の合計に対するリンの質量百分率が2〜7%であることを特徴とするフィルム用組成物を提供する。
(式中、R1およびR2は、互いに独立して、水素原子、および、炭素数6以下の炭化水素基からなる群から選択されるいずれか1つを示す。R3およびR4は、互いに独立して、水素原子、炭素数6以下の炭化水素基、および、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数6以下のヒドロキシ基置換炭化水素基からなる群から選択されるいずれか1つを示す。lおよびmは、互いに独立して0〜4の整数を示す。nは1〜20の整数を示す。)
また、本発明の接着フィルムおよびカバーレイフィルムは、加熱硬化後において、ポリイミド、液晶ポリマー、セラミックなどのプリント配線板に用いられる有機材料または無機材料に対して優れた接着強度を示す。
また、本発明の接着フィルムおよびカバーレイフィルムは、加熱硬化後において、可撓性に優れているので、フレキシブルプリント配線板用の接着フィルムおよびカバーレイフィルムとして好適である。なお、本発明のフィルムは、加熱硬化前においても可撓性に優れているため、フィルムの加工工程における作業性が良好である。
また、本発明の接着フィルムおよびカバーレイフィルムは、フィルムの難燃性に寄与するリンが、樹脂成分であるポリウレタンに組み込まれており、かつ、フィルムの熱硬化時にこのポリウレタンがフィルム中のエポキシ樹脂と共重合することによって形成される共重合体中に組み込まれるため、接着フィルムやカバーレイフィルムにリン系難燃剤を添加した場合のように、難燃剤の成分が高温環境下でブリードアウトすることがない。
本発明の接着フィルムおよびカバーレイフィルムは、本発明のフィルム用組成物を用いて作成することができる。
本発明では、予めフィルムの形態にしたものを用いる代わりに、本発明のフィルム用組成物を含むワニスをフィルム形成面に塗布した後、乾燥させてフィルム化させてもよい。
本発明のフィルム用組成物は、以下に示す(A)〜(D)成分を必須成分として含有する。
本発明のフィルム用組成物において、(A)成分、すなわち、エポキシ樹脂は該フィルム用組成物を用いて作成される接着フィルムおよびカバーレイフィルムの熱硬化性、難燃性および、接着性に主として寄与する。
但し、フィルム用組成物を用いて作成される接着フィルムおよびカバーレイフィルムが、
加熱硬化後において、高周波領域で優れた電気特性、具体的には、周波数1〜10GHzの領域で低誘電率(ε)、および、低誘電正接(tanδ))を示すためには、水酸基を含まないエポキシ樹脂を用いる必要がある。
本発明のフィルム用組成物において、(B)成分は該フィルム用組成物を用いて作成される接着フィルムまたはカバーレイフィルムの難燃性および可撓性に主として寄与する。
接着フィルムやカバーレイフィルムにリン系難燃剤を添加する場合、大量の難燃剤を配合する必要があるため、フィルムの使用時に難燃剤がブリードアウトする問題がある。
また、大量の難燃剤を配合する必要があるため、フィルムの接着性、耐熱性、耐ハンダ性、高周波領域での電気特性等の低下が問題となる。
本発明の接着フィルムおよびカバーレイフィルムは、フィルムの難燃性に寄与するリンが、樹脂成分であるポリウレタンに組み込まれており、かつ、フィルムの熱硬化時にこのポリウレタンがフィルム中のエポキシ樹脂と共重合することによって形成される共重合体中に組み込まれるため、接着フィルムやカバーレイフィルムにリン系難燃剤を添加した場合のように、難燃剤の成分が高温環境下でブリードアウトすることがない。
また、上述したように、フィルムの難燃性に寄与するリンが、樹脂成分(ポリウレタン、ポリウレタンとエポキシ樹脂との共重合体)に組み込まれているため、接着フィルムやカバーレイフィルムにリン系難燃剤を添加した場合のように、フィルムの接着性、耐熱性、耐ハンダ性、高周波領域での電気特性等が低下することがない。
(A)〜(D)成分の合計質量に対するリンの質量百分率が2%未満だと、フィルム用組成物を用いて作成される接着フィルムおよびカバーレイフィルムが、加熱硬化後において、難燃性が不十分となる。一方、(A)〜(D)成分の合計質量に対するリンの質量百分率が7%超だと、フィルム用組成物を用いて作成される接着フィルムおよびカバーレイフィルムが、加熱硬化後において、接着性、耐熱性、耐ハンダ性、高周波領域での電気特性が不十分となる。
共重合に用いるポリイソシアネート類は、少なくとも分子中に1以上のリン原子を含有するポリオールと共重合することによってウレタン樹脂を形成することができるものである限り特に制限されるものではないが、例えば、メチレンジイソシアネート系(MDI)、トリレンジイソシアネート系(TDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート系(HDI)、ナフタレンジイソシアネート系(NDI)、キシレンジイソシアネート系(XDI)等の各ポリイソシアネート等が挙げられる。中でも、フィルム用組成物を用いて作成される接着フィルムおよびカバーレイフィルムの耐熱性および可撓性、ならびに、少なくとも分子中に1以上のリン原子を含有するポリオールと共重合させる際の反応性の点から、特にMDI系ポリイソシアネートが好ましい。
なお、上記で構造式を示したリン含有ポリオールと、ポリイソシアネート類との共重合にとって得られるウレタン樹脂の具体例としては、UR3570(東洋紡社製)がある。
リンを含有しないポリオールを構成成分とする場合、ウレタン樹脂を作成する際に用いる全ポリオール合計量がポリイソシアネートと略当量となる量とする。ここで、当量とは、下記式を満たす量をいう。
(当量)=(ポリオールのOH価)×7.49/(NCO(%):イソシアネート価)
NCO(%)は、別名イソシアネート価ともいう。
なお、リンを含有しないポリオールとしては、リンを含有しない点以外は前述したリン含有ポリオールと同様の種類(例えば、ポリエステルポリオール等)のものや異なる種類のもの等、いろいろなポリオールを使用しても良い。
(B)成分のウレタン樹脂は、数平均分子量が3000〜30000であることがより好ましく、8000〜18000であることがさらに好ましい。
上記(B)成分が100質量部未満だと、本発明のフィルム用組成物を用いて作成される接着フィルムおよびカバーレイフィルムが、加熱硬化後において、難燃性が不十分となる。また、フィルム用組成物を用いて作成される接着フィルムおよびカバーレイフィルムが可撓性に劣る。
一方、上記(B)成分が975質量部超だと、フィルム用組成物を用いて作成される接着フィルムおよびカバーレイフィルムが、加熱硬化後において、耐熱性が不十分となる。
本発明のフィルム用組成物は、上記(A)成分を100質量部とする時、上記(B)成分を100〜600質量部含有することが好ましい。
本発明のフィルム用組成物において、(C)成分は該フィルム用組成物を用いて作成される接着フィルムまたはカバーレイフィルムの難燃性および接着性に主として寄与する。
上記(C)成分が25質量部未満だと、フィルム用組成物を用いて作成される接着フィルムやカバーレイフィルムが、加熱硬化後において、接着性および難燃性が不十分となる。
一方、上記(C)成分が100質量部超だと、フィルム用組成物に含まれる他の成分との相溶性が低下するため、フィルム用組成物のフィルム化が困難となる。
本発明のフィルム用組成物は、(D)成分として硬化剤を有効量含有する。
(D)成分として使用する硬化剤は特に限定されず、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤等の各種硬化剤を用いることができる。
フェノール系硬化剤の具体例としては、フェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を指し、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル(フェニレン、ビフェニレン骨格を含む)樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、トリフェノールメタン樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂等が挙げられる。
アミン系硬化剤の具体例としては、2,4−ジアミノ−6−〔2’―メチルイミダゾリル−(1’)〕エチル−s−トリアジン等のトリアジン化合物、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7(DBU)、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン等の第三級アミン化合物が挙げられる。
酸無水物系硬化剤の具体例としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、ドデセニル無水コハク酸、無水トリメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルバン酸二無水物、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸が挙げられる。
なお、上記の硬化剤のうち、いずれか1種を使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、フェノール系硬化剤および酸無水物系硬化剤が、本発明のフィルム用組成物を用いて作成される接着フィルムやカバーレイフィルムの電気特性の点から好ましく、フェノール系硬化剤がより好ましい。
フェノール系硬化剤の場合、その有効量は、(A)成分のエポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して硬化剤が0.01〜5当量であり、0.04〜1.5当量であることが好ましく、0.08〜0.8当量であることがより好ましい。
アミン系硬化剤の場合、その有効量は、(A)成分のエポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して硬化剤が、0.001〜1当量であり、0.005〜0.05当量であることが好ましく、0.007〜0.25当量であることがより好ましい。
酸無水物系エポキシ硬化剤の場合、その有効量は、エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して硬化剤が0.05〜10当量であり、0.1〜5当量であることが好ましく、0.5〜1.8当量であることがより好ましい。
また、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤のうち、2種以上を併用する場合、個々のエポキシ硬化剤が上記の有効量になるように添加する。
(E)成分として使用する硬化促進剤は特に限定されず、イミダゾール系硬化促進剤等の各種硬化促進剤を用いることができる。硬化性促進剤の中でも、イミダゾール系硬化促進剤が、フィルム用組成物の他の成分との相溶性、および、フィルム用組成物の硬化速度という点で優れることから好ましい。
イミダゾール系硬化促進剤の場合、その有効量は、エポキシ樹脂100質量部に対して硬化促進剤が0.001〜10質量部であり、0.005〜8質量部であることが好ましく、0.01〜5質量部であることがより好ましい。
上記成分(A)〜(D)が所望の含有割合となるように(フィルム用組成物が成分(E)や上記した成分(A)〜(E)以外の成分を含有する場合は、成分(E)あるいは当該他の成分が所望の含有割合となるように)、所定の溶剤濃度に溶解し、それらを10〜60℃に加温された反応釜に所定量投入し、回転数500〜1000rpmで回転させながら、常圧混合を30分行った後、真空下(最大1Torr)でさらに30〜60分混合攪拌することができる。
本発明の接着フィルムを用いて接着する対象物のうち、一方の対象物の被接着面に本発明の接着フィルムを載置した後、もう一方の対象物をその被接着面が接着フィルムの露出面と接するように載置する。ここで、支持体付の接着フィルムを用いる場合、接着フィルムの露出面が一方の対象物の被接着面に接するように接着フィルムを載置して、被着面上に該接着フィルムを転写する。ここで、転写時の温度は例えば80℃とすることができる。
次に、転写時に支持体を剥離することによって露出した接着フィルムの面上にもう一方の対象物をその被接着面が接着フィルムの露出面と接するように載置する。これらの手順を実施した後、所定温度及び所定時間、具体的には180℃で60〜90分間、プレスによる熱圧着を行えばよい。なお、プレスにより熱圧着した際に本発明の接着フィルムは加熱硬化する。
本発明のカバーレイフィルムの使用手順も基本的に同様であり、本発明のカバーレイフィルムを、プリント配線板の所定の位置、すなわち、カバーレイフィルムで被覆する位置に載置した後、プレスによる熱圧着を行えばよい。プレスにより熱圧着した際に本発明のカバーレイフィルムは加熱硬化する。
また、予めフィルム化したものを使用する代わりに、本発明のフィルム用組成物を溶剤で希釈したワニスを、一方の接着対象物の被接着面(カバーレイフィルムの場合、フィルムで被覆する位置)に塗布し、乾燥させた後に、上記した一方の対象物を載置する手順(カバーレイフィルムの場合、プレスによる熱圧着)を実施してもよい。
周波数1〜10GHzの領域での誘電率(ε)および誘電正接(tanδ)が上記の範囲であることにより、周波数1〜10GHzの領域での電気信号損失を低減することができる。
また、加熱硬化後の接着フィルムおよびカバーレイフィルムは、後述する実施例に記載の方法で測定される引張破断伸びが2mm以上であることが好ましく、より好ましくは3mm以上あり、さらに好ましくは4mm以上である。
また、加熱硬化後の接着フィルムおよびカバーレイフィルムは、後述する実施例に記載の方法で測定される引張弾性率が1000MPa以上あることが好ましく、より好ましくは1200MPa以上あり、さらに好ましくは1300MPa以上である。
各成分を所定の溶剤濃度となるように溶剤(メチルエチルケトン)溶解した後、それらを25℃に加温された反応釜に下記表に示す配合割合(質量部)になるように回転数300rpmで回転させながら、常圧混合を1時間行った。
このようにして得られた溶液(フィルム用組成物を含むワニス)を基材(離型処理をほどこしたPETフィルム)に塗布した後、基材を加熱して溶剤を除去し、その後、基材から除去することによりフィルムを得た。
表中の略号はそれぞれ以下を表わす。
(A)成分
NC3000H:ビフェニル型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製)
Mn 590
(B)成分
UR3570:リン含有ポリオールを構成成分とするウレタン樹脂(東洋紡社製)
Mn 15000
(C)成分
BMI−70:ビスマレイミド、ケイ・アイ化成株式会社製
(D)成分
BRM553:フェノール系硬化剤(フェノール樹脂)、昭和高分子株式会社製
(E)成分
2E4MZ:イミダゾール系硬化促進剤(2−エチル−4−メチルイミダゾール、四国化成工業株式会社製)
つかみ間隔170mm。引張速度1mm/min。
測定結果についてN=5の平均値を計算した。
使用装置:ブルカーエイエックスエス社製 TG−DTA2020SA
測定条件:温度範囲 20℃〜500℃
昇温速度 10℃/min
測定雰囲気 空気
(B)成分の含有量が少ない比較例1のフィルムは、加熱硬化後において、難燃性が劣っていた。
(B)成分の含有量が多すぎる比較例2のフィルムは、加熱硬化後において、耐熱性が劣っていた。
(C)成分の含有量が少ない比較例3のフィルムは、加熱硬化後において、ピール強度が劣っていた。
(C)成分の含有量が多すぎる比較例4のフィルムは、相溶性に劣るためフィルム化できなかった。
実施例4と同様の手順で作成したフィルム(実施例9)と、市販のポリイミドフィルム(カプトン、東レ・デュポン社製)(比較例5)について以下の評価を実施した。なお、フィルムの厚みはいずれも25μmであった。
作製した試験片を20GHzSパラメータ・ベクトル・ネットワークアナライザ(アジレント8720ES)にてS21にて挿入損失を測定した(〜20GHz)。
表から明らかなように、実施例9のフィルムは、比較例5のポリイミドフィルムに比べて、加熱硬化後において、高周波領域の電気特性(誘電率ε、誘電正接tanδ)が優れていた。その結果、高周波領域での挿入損失が少なかった。耐折性については、比較例5のポリイミドフィルムに比べて優れていた。ピール強度については、比較例5のポリイミドフィルムと遜色のない結果を示していた。
Claims (9)
- (A)水酸基を含まないエポキシ樹脂、
(B)リン含有ポリオールを構成成分として含むウレタン樹脂、
(C)ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、および、
(D)硬化剤を含有し、
前記(A)成分100質量部に対して、前記(B)成分を100〜975質量部含み、前記(C)成分を25〜100質量部含み、前記(D)成分を有効量含み、前記(A)〜(D)の合計に対するリンの質量百分率が2〜7%であることを特徴とするフィルム用組成物。 - さらに、(E)硬化促進剤を有効量含む請求項1に記載のフィルム用組成物。
- 前記(B)成分のウレタン樹脂に含まれるリン含有ポリオールが、下記式で示される構造のリン含有ポリオールである請求項1または2に記載のフィルム用組成物。
(式中、R1およびR2は、互いに独立して、水素原子、および、炭素数6以下の炭化水素基からなる群から選択されるいずれか1つを示す。R3およびR4は、互いに独立して、水素原子、炭素数6以下の炭化水素基、および、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数6以下のヒドロキシ基置換炭化水素基からなる群から選択されるいずれか1つを示す。lおよびmは、互いに独立して0〜4の整数を示す。nは1〜20の整数を示す。) - 前記(A)成分のエポキシ樹脂が、ビフェニル型エポキシ樹脂である請求項1〜3のいずれかに記載のフィルム用組成物。
- 前記(D)成分の硬化剤が、フェノール系硬化剤である請求項1〜4のいずれかに記載のフィルム用組成物。
- 前記(E)成分の硬化促進剤が、イミダゾール系硬化促進剤である請求項2〜5のいずれかに記載のフィルム用組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のフィルム用組成物を用いて作成される接着フィルム。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のフィルム用組成物を用いて作成されるカバーレイフィルム。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のフィルム用組成物を含むワニス。
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