JP6595336B2 - 樹脂組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂組成物に関する。
多層プリント配線板の製造技術として、絶縁層と導体層を交互に積み重ねるビルドアップ方式による製造方法が知られている。ビルドアップ方式による製造方法において、一般に、絶縁層は樹脂組成物を熱硬化させて形成される。例えば、特許文献1には、エポキシ樹脂、活性エステル系硬化剤、フェノール系硬化剤及びシリカを含有する樹脂組成物を熱硬化させて絶縁層を形成する技術が開示されている。
近年、電子機器の小型化及び高機能化が進み、多層プリント配線板における半導体素子の実装密度は高くなる傾向にある。実装される半導体素子の高機能化も相俟って、半導体素子が発生する熱を効率的に拡散する技術が求められている。例えば、特許文献2には、半導体素子が発生する熱を拡散する技術として、窒化アルミニウム等の高熱伝導性無機充填材を含有するフィルム状接着剤を用いて半導体素子を多層プリント配線板に実装する技術が開示されている。
特開2011−132507号公報 特開2012−207222号公報
本発明者等は、半導体素子が発生する熱を更に効率的に拡散させるべく、絶縁層の熱拡散性に着目した。そして絶縁層の熱拡散性を向上させるべく、従来慣用されるシリカに比して高い熱伝導率を示す窒化アルミニウム等の高熱伝導性無機充填材を含む樹脂組成物を熱硬化させて絶縁層の形成を試みた。その結果、樹脂組成物中における高熱伝導性無機充填材の含有量を高めるにつれて、得られる硬化体(絶縁層)の熱拡散性は高まるものの、十分な熱拡散性を発現する程度に高熱伝導性無機充填材の含有量を高めると、得られる硬化体の表面粗度(とりわけ粗化処理後の硬化体の表面粗度)が高くなり硬化体(絶縁層)表面に微細な配線パターンにて導体層を形成するにあたって障害となる場合があることを本発明者等は見出した。本発明者等はさらに、窒化アルミニウム等の高熱伝導性無機充填材を高い含有量にて含む樹脂組成物を熱硬化させて得られる硬化体は、表面粗度が高いにもかかわらず、導体層との密着強度(剥離強度)に著しく劣ることを見出した。
本発明の課題は、十分な熱拡散性を発現すると共に、表面粗度が低く導体層との密着強度(剥離強度)が良好であるという多層プリント配線板の絶縁層に求められる特性を高いレベルにて満たす硬化体をもたらす樹脂組成物を提供することにある。
本発明者らは、上記の課題につき鋭意検討した結果、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選択される少なくとも1種の高熱伝導性無機充填材をシラン化合物で処理した充填材を使用することにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の内容を含む。
[1] (A)窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選択される少なくとも1種の高熱伝導性無機充填材、
(B)エポキシ樹脂、及び
(C)硬化剤
を含む樹脂組成物であって、
(A)成分がシラン化合物で処理されている樹脂組成物。
[2] シラン化合物がフェニル基を有する、[1]に記載の樹脂組成物。
[3] シラン化合物の処理量が、高熱伝導性無機充填材100質量部に対して、0.05質量部以上である、[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4] (C)成分が、第1の硬化剤と、該第1の硬化剤とは異なる第2の硬化剤とを含み、第1の硬化剤が活性エステル系硬化剤である、[1]〜[3]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[5] 第2の硬化剤がトリアジン構造含有硬化剤である、[4]に記載の樹脂組成物。
[6] 第2の硬化剤が、トリアジン構造含有フェノール系硬化剤又はトリアジン構造含有シアネートエステル系硬化剤である、[4]又は[5]に記載の樹脂組成物。
[7] 第2の硬化剤に対する第1の硬化剤の質量比(第1の硬化剤/第2の硬化剤)が、0.3〜2である、[4]〜[6]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[8] [1]〜[7]のいずれかに記載の樹脂組成物を熱硬化させて得られる硬化体。
[9] 表面の算術平均粗さ(Ra)が180nm以下である、[8]に記載の硬化体。
[10] 熱伝導率が1W/m・K以上である、[8]又は[9]に記載の硬化体。
[11] [8]〜[10]のいずれかに記載の硬化体を粗化処理して得られる粗化硬化体。
[12] [11]に記載の粗化硬化体と、該粗化硬化体の表面に形成された導体層とを備える積層体。
[13] 粗化硬化体と導体層との剥離強度が0.25kgf/cm以上である、[12]に記載の積層体。
[14] [8]〜[10]のいずれかに記載の硬化体又は[11]に記載の粗化硬化体を含む多層プリント配線板。
[15] [14]に記載の多層プリント配線板を含む半導体装置。
本発明によれば、十分な熱拡散性を発現すると共に、表面粗度が低く導体層との密着強度(剥離強度)が良好な硬化体をもたらす樹脂組成物を提供する。
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
[樹脂組成物]
本発明の樹脂組成物は、(A)窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選択される少なくとも1種の高熱伝導性無機充填材、(B)エポキシ樹脂、及び(C)硬化剤を含み、(A)成分がシラン化合物で処理されていることを特徴とする。
<(A)成分>
本発明の(A)成分は、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選択される少なくとも1種の高熱伝導性無機充填材であり、シラン化合物で処理されていることを特徴とする。
窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選択される高熱伝導性無機充填材は、無機充填材として従来慣用されるシリカ(熱伝導率は高々1.5W/m・K)に比して非常に高い熱伝導率を有する。十分な熱拡散性を有する硬化体を得る観点から、(A)成分に使用される高熱伝導性無機充填材の熱伝導率は、好ましくは25W/m・K以上、より好ましくは50W/m・K以上、さらに好ましくは75W/m・K以上、さらにより好ましくは100W/m・K以上、特に好ましくは125W/m・K以上、150W/m・K以上、175W/m・K以上、200W/m・K以上、又は225W/m・K以上である。高熱伝導性無機充填材の熱伝導率の上限は特に限定されないが、通常、400W/m・K以下である。高熱伝導性無機充填材の熱伝導率は、例えば、熱流計法及び温度波分析法等の公知の方法により測定することができる。
(A)成分として使用される高熱伝導性無機充填材の形状は特に限定されないが、球状が好ましい。また、高熱伝導性無機充填材の平均粒径は、十分な熱拡散性を有すると共に表面粗度の低い硬化体を得る観点から、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下、さらに好ましくは2μm以下、さらにより好ましくは1.5μm以下である。該高熱伝導性無機充填材の平均粒径の下限は特に限定されないが、通常0.01μm以上であり、好ましくは0.05μm以上である。高熱伝導性無機充填材の平均粒径はミー(Mie)散乱理論に基づくレーザー回折・散乱法により測定することができる。具体的にはレーザー回折散乱式粒度分布測定装置により、高熱伝導性充填材の粒度分布を体積基準で作成し、そのメディアン径を平均粒径とすることで測定することができる。測定サンプルは、高熱伝導性無機充填材を超音波により溶媒中に分散させたものを好ましく使用することができる。レーザー回折散乱式粒度分布測定装置としては、株式会社堀場製作所製LA−500等を使用することができる。
窒化アルミニウムの市販品としては、例えば、(株)トクヤマ製「シェイパルH」(平均粒径1.1μm、比表面積2.6m/g)が挙げられ、窒化ケイ素の市販品としては、例えば、電気化学工業(株)製「SN−9S」(平均粒径1.1μm、比表面積7m/g)が挙げられる。
本発明においては、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選択される高熱伝導性無機充填材をシラン化合物で処理した充填材を使用することによって、十分な熱拡散性を発現すると共に、表面粗度が低く導体層との密着強度(剥離強度)が良好な硬化体をもたらす樹脂組成物を実現する。ここで、(A)成分に使用される窒化アルミニウム及び窒化ケイ素は、従来慣用されるシリカとは異なり、シラン化合物と反応し得る表面水酸基等の官能基を極めて少量しか有しない。そのため、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素をシラン化合物で処理することは一般的ではなく、ましてや、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素をシラン化合物で処理した場合に、得られる硬化体の表面粗度や導体層との密着強度(剥離強度)といった特性が顕著に変化するという本発明で見出された知見は、従来の知見からは予測し得なかったものである。また、熱拡散性をみても、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素をシラン化合物で処理した充填材を含む硬化体は、未処理の窒化アルミニウム及び窒化ケイ素を同じ含有量にて含む硬化体に比して、一層高い値を呈することを本発明者等は確認している。この点、従来慣用されるシリカに関しては、シラン化合物のほか、アルミニウム系カップリング剤、チタニウム系カップリング剤、及びジルコニウム系カップリング剤等が表面処理剤として知られているが、これらアルミニウム系カップリング剤等の他の表面処理剤では本発明の効果は達成されず、シラン化合物を使用した場合に特異的に本発明の効果を達成し得ることを本発明者等は見出している。
高熱伝導性無機充填材の処理に使用されるシラン化合物は、分子中に少なくとも1つの有機基を含む。該有機基としては、表面粗度が低く導体層との密着強度(剥離強度)が良好な硬化体を得る観点から、炭素原子数が1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6、さらに好ましくは1〜4)のアルキル基、炭素原子数が6〜20(好ましくは6〜14、より好ましくは6〜12、さらに好ましくは6〜10)のアリール基が好ましく、中でもフェニル基が好ましい。
高熱伝導性無機充填材の処理に使用されるシラン化合物としては、上記の有機基を高熱伝導性無機充填材の表面に導入し得る限り特に限定されず、後述する(B)成分と反応し得る反応基(例えば、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基等)をさらに有していてもよく、有していなくてもよい。反応基を有するシラン化合物としては、例えば、i)Si原子に結合する有機基の一部の水素原子が反応基又は反応基を含有する基で置換されているシラン化合物、ii)Si原子に結合する反応基又は反応基を含有する基の一部の水素原子が有機基で置換されているシラン化合物が挙げられる。
高熱伝導性無機充填材の処理に使用されるシラン化合物の分子量は、好ましくは70以上、より好ましくは90以上、さらに好ましくは110以上、130以上、150以上、170以上又は190以上である。シラン化合物の分子量の上限は、好ましくは500以下、より好ましくは400以下、さらに好ましくは350以下、300以下、280以下又は260以下である。
一実施形態において、高熱伝導性無機充填材の処理に使用されるシラン化合物は、下式(1)で表される化合物である。
Si(R(R4−n (1)
[式中、
は、−R11、−R11’−R12、又は−R12’−R11を表し、ここで、R11はアルキル基又はアリール基を表し、R12はアミノ基、エポキシ基若しくはメルカプト基、又はアミノ基、エポキシ基若しくはメルカプト基を含有する1価の基を表し、R11’はR11で表される1価の基から1個の水素原子を除いた2価の基を表し、R12’はR12で表される1価の基から1個の水素原子を除いた2価の基を表し、
は、水素原子又はアルコキシ基を表し、
nは1〜3の整数を表す。Rが複数存在する場合、それらは同一でも相異なっていてもよく、Rが複数存在する場合、それらは同一でも相異なっていてもよい。]
11で表されるアルキル基の炭素原子数は、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜6、さらにより好ましくは1〜4である。R11で表されるアリール基の炭素原子数は、好ましくは6〜20、より好ましくは6〜14、さらに好ましくは6〜12、さらにより好ましくは6〜10である。R11としては、アリール基が好ましく、特にフェニル基が好ましい。
12としては、アミノ基、メルカプト基、アミノ基を含有する1価の基、エポキシ基を含有する1価の基が好ましい。アミノ基を含有する1価の基としては、例えば、N−(アミノC1−10アルキル)アミノ基、アミノC1−10アルコキシ基、アミノC1−10アルキル基が挙げられ、N−(2−アミノエチル)アミノ基、N−(3−アミノプロピル)アミノ基、アミノエトキシ基、アミノプロポキシ基、アミノエチル基、アミノプロピル基が好ましい。エポキシ基を含有する1価の基としては、例えば、エポキシアルキル基、エポキシアルキルオキシ基が挙げられ、これらの炭素原子数は好ましくは3〜10、より好ましくは3〜6である。好適な具体例としては、グリシジル基、グリシドキシ基、3,4−エポキシシクロヘキシル基が挙げられる。
11’はR11で表される1価の基から1個の水素原子を除いた2価の基、すなわち、アルキレン基又はアリーレン基を表す。R11’で表される2価の基の好適な炭素原子数は、R11について説明したものと同じとしてよい。R11’としては、アルキレン基が好ましい。
12’はR12で表される1価の基から1個の水素原子を除いた2価の基を表し、アミノ基を含有する1価の基から1個の水素原子を除いた2価の基が好ましく、アミノC1−10アルキル基(好ましくは、アミノエチル基、アミノプロピル基)の窒素原子に結合した1個の水素原子を除いた2価の基がより好ましい。
nは1〜3の整数を表し、好ましくは1又は2である。Rが複数存在する場合、それらは同一でも相異なっていてもよい。表面粗度が低く導体層との密着強度(剥離強度)が良好な硬化体を得る観点から、式(1)中、少なくとも1つのRは、−R11、又は−R12’−R11であることが好ましい。
で表されるアルコキシ基の炭素原子数は、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6、さらに好ましくは1〜4、さらにより好ましくは1又は2である。Rとしては、アルコキシ基が好ましい。
シラン化合物の具体例としては、メチルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン等のシラン化合物、アミノプロピルメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン化合物、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、グリシドキシプロピルフェニルジエトキシシラン、グリシジルブチルトリメトキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン化合物、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルフェニルジメトキシシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のメルカプトシラン化合物が挙げられる。シラン化合物の市販品としては、例えば、信越化学工業(株)製「KBM103」(フェニルトリメトキシシラン)、信越化学工業(株)製「KBM573」(N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業(株)製「KBE903」(3−アミノプロピルトリエトキシシラン)、信越化学工業(株)製「KBM403」(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業(株)製「KBM803」(3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン)等が挙げられる。シラン化合物は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
シラン化合物による高熱伝導性無機充填材の処理は、従来公知の乾式法及び湿式法のいずれによって実施してもよい。
表面粗度が低く導体層との密着強度(剥離強度)が良好な硬化体を得る観点から、シラン化合物の処理量は、高熱伝導性無機充填材100質量部に対して、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上、さらに好ましくは0.3質量部以上、さらにより好ましくは0.5質量部以上である。当該処理量の上限は特に制限されないが、好ましくは5質量部以下である。ここで、上記シラン化合物の処理量とは、シラン化合物による高熱伝導性無機充填材の処理に使用した、シラン化合物の質量と高熱伝導性無機充填材の質量とに基づき算出した値である。
シラン化合物による処理の程度は、高熱伝導性無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量によって評価することもできる。高熱伝導性無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量は、表面粗度が低く導体層との密着強度(剥離強度)が良好な硬化体を得る観点から、0.05mg/m以上が好ましく、0.10mg/m以上がより好ましく、0.15mg/m以上が更に好ましい。一方、樹脂ワニスの溶融粘度やフィルム形態での溶融粘度の上昇を防止する観点から、1.0mg/m以下が好ましく、0.8mg/m以下がより好ましく、0.6mg/m以下が更に好ましい。
高熱伝導性無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量は、シラン化合物による処理後の高熱伝導性無機充填材を溶剤(例えば、メチルエチルケトン(MEK))により洗浄処理した後に測定することができる。具体的には、溶剤として十分な量のMEKをシラン化合物で処理された高熱伝導性無機充填材に加えて、25℃で5分間超音波洗浄する。上澄液を除去し、固形分を乾燥させた後、カーボン分析計を用いて高熱伝導性無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量を測定することができる。カーボン分析計としては、堀場製作所製「EMIA−320V」等を使用することができる。
なお、(A)成分に使用する高熱伝導性無機充填材は、シラン化合物による処理の前に、疎水化処理に付してもよい。高熱伝導性無機充填材の疎水化処理としては、例えば、高温(例えば、200℃以上、好ましくは300℃以上、より好ましくは400℃以上)での加熱処理が挙げられる。
十分な熱拡散性を有する硬化体を得る観点から、樹脂組成物中の高熱伝導性無機充填材の含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは55質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上である。
なお、本発明において、樹脂組成物中の各成分の含有量は、別途明示のない限り、樹脂組成物中の不揮発成分の合計を100質量%としたときの値である。
窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選択される高熱伝導性無機充填材をシラン化合物で処理した充填材を使用する本発明においては、得られる硬化体の表面粗度を過度に高めることなく、かつ、導体層との密着強度(剥離強度)を低下させることなく、高熱伝導性無機充填材の含有量を更に高めることができる。例えば、樹脂組成物中の高熱伝導性無機充填材の含有量は、62質量%以上、64質量%以上、66質量%以上、68質量%以上、70質量%以上、72質量%以上、74質量%以上、76質量%以上、78質量%以上又は80質量%以上にまで高めてよい。
樹脂組成物中の高熱伝導性無機充填材の含有量の上限は、樹脂組成物の熱硬化により得られる硬化体の機械強度の観点から、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。
<(B)成分>
本発明の樹脂組成物に含まれる(B)成分はエポキシ樹脂である。
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、トリスフェノールエポキシ樹脂、リン含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、トリメチロール型エポキシ樹脂、ビスフェノール類のジグリシジルエーテル化物、ナフタレンジオールのジグリシジルエーテル化物、フェノール類のグリシジルエーテル化物、及びアルコール類のジグリシジルエーテル化物、並びにこれらのエポキシ樹脂のアルキル置換体、ハロゲン化物及び水素添加物等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
エポキシ樹脂は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂を含むことが好ましい。エポキシ樹脂の不揮発成分を100質量%とした場合に、少なくとも50質量%以上は1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であるのが好ましい。中でも、1分子中に2個以上のエポキシ基を有し、温度20℃で液状のエポキシ樹脂(以下、「液状エポキシ樹脂」という。)と、1分子中に3個以上のエポキシ基を有し、温度20℃で固体状のエポキシ樹脂(以下、「固体状エポキシ樹脂」という。)とを含むことが好ましい。エポキシ樹脂として、液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂とを併用することで、優れた可撓性を有する樹脂組成物が得られる。また、樹脂組成物を硬化して形成される絶縁層の破断強度も向上する。
液状エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、又はナフタレン型エポキシ樹脂が好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、又はナフタレン型エポキシ樹脂がより好ましい。液状エポキシ樹脂の具体例としては、DIC(株)製の「HP4032」、「HP4032D」、「EXA4032SS」、「HP4032SS」(ナフタレン型エポキシ樹脂)、三菱化学(株)製の「jER828EL」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂)、「jER807」(ビスフェノールF型エポキシ樹脂)、「jER152」(フェノールノボラック型エポキシ樹脂)、新日鐵化学(株)製の「ZX1059」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品)等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、又は2種以上を併用してもよい。
固体状エポキシ樹脂としては、4官能ナフタレン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリスフェノールエポキシ樹脂、ナフトールノボラックエポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂又はフルオレン型エポキシ樹脂が好ましく、4官能ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂又はフルオレン型エポキシ樹脂がより好ましい。固体状エポキシ樹脂の具体例としては、DIC(株)製の「HP−4700」、「HP−4710」(4官能ナフタレン型エポキシ樹脂)、「N−690」(クレゾールノボラック型エポキシ樹脂)、「N−695」(クレゾールノボラック型エポキシ樹脂)、「HP−7200」(ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂)、「EXA7311」、「EXA7311−G3」、「HP6000」(ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂)、日本化薬(株)製の「EPPN−502H」(トリスフェノールエポキシ樹脂)、「NC7000L」(ナフトールノボラックエポキシ樹脂)、「NC3000H」、「NC3000」、「NC3000L」、「NC3100」(ビフェニル型エポキシ樹脂)、新日鐵化学(株)製の「ESN475」(ナフトールノボラック型エポキシ樹脂)、「ESN485」(ナフトールノボラック型エポキシ樹脂)、三菱化学(株)製の「YX4000H」、「YL6121」(ビフェニル型エポキシ樹脂)、「YX4000HK」(ビキシレノール型エポキシ樹脂)、「YL7800」(フルオレン型エポキシ樹脂)等が挙げられる。
エポキシ樹脂として、液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂とを併用する場合、それらの量比(液状エポキシ樹脂:固体状エポキシ樹脂)は、質量比で、1:0.1〜1:6の範囲が好ましい。液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂との量比を斯かる範囲とすることにより、i)接着フィルムの形態で使用する場合に適度な粘着性がもたらされる、ii)接着フィルムの形態で使用する場合に十分な可撓性が得られ、取り扱い性が向上する、並びにiii)十分な破断強度を有する絶縁層を得ることができるなどの効果が得られる。上記i)〜iii)の効果の観点から、液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂の量比(液状エポキシ樹脂:固体状エポキシ樹脂)は、質量比で、1:0.3〜1:5の範囲がより好ましく、1:0.6〜1:4.5の範囲がさらに好ましく、1:0.8〜1:4の範囲が特に好ましい。
樹脂組成物中のエポキシ樹脂の含有量は、3質量%〜50質量%が好ましく、5質量%〜45質量%がより好ましく、5質量%〜40質量%が更に好ましく、7質量%〜35質量%が特に好ましい。
エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは50〜4500、より好ましくは50〜3000、さらに好ましくは80〜2000、さらにより好ましくは110〜1000である。この範囲となることで、硬化物の架橋密度が十分となり表面粗度の低い絶縁層をもたらす。なお、エポキシ当量は、JIS K7236に従って測定することができ、1当量のエポキシ基を含む樹脂の質量である。
エポキシ樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量は100〜3000の範囲が好ましく、200〜2500の範囲がより好ましく、300〜2000の範囲がさらに好ましい。エポキシ樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定される。具体的には、エポキシ樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量は、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)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。
<(C)成分>
本発明の樹脂組成物に含まれる(C)成分は硬化剤である。
硬化剤としては、(B)エポキシ樹脂を硬化する機能を有する限り特に限定されず、例えば、活性エステル系硬化剤、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、ベンゾオキサジン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、これらのエポキシアダクトやマイクロカプセル化物等が挙げられる。硬化剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
活性エステル系硬化剤としては、特に制限はないが、一般にフェノールエステル類、チオフェノールエステル類、N−ヒドロキシアミンエステル類、複素環ヒドロキシ化合物のエステル類等の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好ましく用いられる。当該活性エステル系硬化剤は、カルボン酸化合物及び/又はチオカルボン酸化合物とヒドロキシ化合物及び/又はチオール化合物との縮合反応によって得られるものが好ましい。中でも、カルボン酸化合物とヒドロキシ化合物とから得られる活性エステル系硬化剤が好ましく、カルボン酸化合物とフェノール化合物及び/又はナフトール化合物とから得られる活性エステル系硬化剤がより好ましい。
カルボン酸化合物としては、例えば、炭素原子数1〜20(好ましくは2〜10、より好ましくは2〜8)の脂肪族カルボン酸、炭素原子数7〜20(好ましくは7〜10)の芳香族カルボン酸が挙げられる。好適な脂肪族カルボン酸としては、例えば、酢酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、イタコン酸等が挙げられる。好適な芳香族カルボン酸としては、例えば、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ピロメリット酸等が挙げられる。
フェノール化合物としては、例えば、炭素原子数6〜40(好ましくは6〜30、より好ましくは6〜23、さらに好ましくは6〜22)のフェノール化合物が挙げられ、好適な具体例としては、ハイドロキノン、レゾルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フェノールフタリン、メチル化ビスフェノールA、メチル化ビスフェノールF、メチル化ビスフェノールS、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、カテコール、ジヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシベンゾフェノン、テトラヒドロキシベンゾフェノン、フロログルシン、ベンゼントリオール、ジシクロペンタジエン型ジフェノール等が挙げられる。フェノール化合物としてはまた、フェノールノボラックを使用してもよい。ナフトール化合物としては、例えば、炭素原子数10〜40(好ましくは10〜30、より好ましくは10〜20)のナフトール化合物が挙げられ、好適な具体例としては、α−ナフトール、β−ナフトール、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン等が挙げられる。ナフトール化合物としてはまた、ナフトールノボラックを使用してもよい。
活性エステル系硬化剤の好適な具体例としては、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化合物、ナフタレン構造を含む活性エステル化合物、フェノールノボラックのアセチル化物を含む活性エステル化合物、フェノールノボラックのベンゾイル化物を含む活性エステル化合物が挙げられ、中でもナフタレン構造を含む活性エステル化合物、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化合物がより好ましい。なお本発明において、「ジシクロペンタジエン型ジフェノール構造」とは、フェニレン−ジシクロペンタレン−フェニレンからなる2価の構造単位を表す。
活性エステル系硬化剤の市販品としては、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化合物として、「EXB9451」、「EXB9460」、「EXB9460S」、「HPC−8000−65T」(DIC(株)製)、ナフタレン構造を含む活性エステル化合物として「EXB9416−70BK」(DIC(株)製)、フェノールノボラックのアセチル化物を含む活性エステル化合物として「DC808」(三菱化学(株)製)、フェノールノボラックのベンゾイル化物を含む活性エステル化合物として「YLH1026」(三菱化学(株)製)などが挙げられる。
フェノール系硬化剤及びナフトール系硬化剤としては、耐熱性及び耐水性の観点から、ノボラック構造を有するフェノール系硬化剤、又はノボラック構造を有するナフトール系硬化剤が好ましい。また、(A)成分との組み合わせにおいて、導体層との密着強度(剥離強度)に優れる硬化体を得る観点から、トリアジン構造含有フェノール系硬化剤がより好ましい。中でも、(A)成分との組み合わせにおいて、耐熱性、耐水性、及び導体層との密着強度(剥離強度)を高度に満足させる硬化体を得る観点から、トリアジン構造含有フェノールノボラック硬化剤が好ましい。
フェノール系硬化剤及びナフトール系硬化剤の具体例としては、例えば、明和化成(株)製の「MEH−7700」、「MEH−7810」、「MEH−7851」、日本化薬(株)製の「NHN」、「CBN」、「GPH」、東都化成(株)製の「SN170」、「SN180」、「SN190」、「SN475」、「SN485」、「SN495」、「SN375」、「SN395」、DIC(株)製の「TD2090」等が挙げられる。トリアジン構造含有フェノール系硬化剤の具体例としては、例えば、DIC(株)製の「LA3018」等が挙げられる。トリアジン構造含有フェノールノボラック硬化剤の具体例としては、DIC(株)製の「LA7052」、「LA7054」、「LA1356」等が挙げられる。
シアネートエステル系硬化剤としては、例えば、ビスフェノールAジシアネート、ポリフェノールシアネート(オリゴ(3−メチレン−1,5−フェニレンシアネート))、4,4’−メチレンビス(2,6−ジメチルフェニルシアネート)、4,4’−エチリデンジフェニルジシアネート、ヘキサフルオロビスフェノールAジシアネート、2,2−ビス(4−シアネート)フェニルプロパン、1,1−ビス(4−シアネートフェニルメタン)、ビス(4−シアネート−3,5−ジメチルフェニル)メタン、1,3−ビス(4−シアネートフェニル−1−(メチルエチリデン))ベンゼン、ビス(4−シアネートフェニル)チオエーテル、及びビス(4−シアネートフェニル)エーテル等の2官能シアネート樹脂、フェノールノボラック及びクレゾールノボラック等から誘導される多官能シアネート樹脂、これらシアネート樹脂が一部トリアジン化したプレポリマー(以下、「トリアジン構造含有シアネートエステル系硬化剤」ともいう。)が挙げられる。中でも、(A)成分との組み合わせにおいて、導体層との密着強度(剥離強度)に優れる硬化体を得る観点から、トリアジン構造含有シアネートエステル系硬化剤が好ましい。
シアネートエステル系硬化剤の具体例としては、ロンザジャパン(株)製の「PT30」及び「PT60」(いずれもフェノールノボラック型多官能シアネートエステル樹脂)、「BA230」(ビスフェノールAジシアネートの一部又は全部がトリアジン化され三量体となったトリアジン構造含有シアネートエステル系硬化剤)等が挙げられる。
ベンゾオキサジン系硬化剤の具体例としては、昭和高分子(株)製の「HFB2006M」、四国化成工業(株)製の「P−d」、「F−a」が挙げられる。
酸無水物系硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、水素化メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、オキシジフタル酸二無水物、3,3’−4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−C]フラン−1,3−ジオン、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、スチレンとマレイン酸が共重合したスチレン・マレイン酸樹脂などのポリマー型の酸無水物等が挙げられる。
(A)成分との組み合わせにおいて、得られる硬化体の表面粗度(特に粗化処理後の硬化体の表面粗度)を一層低く抑える観点から、(C)成分は、活性エステル系硬化剤を含むことが好ましい。
好適な実施形態において、(C)成分は、第1の硬化剤と、該第1の硬化剤とは異なる第2の硬化剤とを含み、第1の硬化剤が活性エステル系硬化剤である。斯かる実施形態において、第2の硬化剤としては、上述の、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、酸無水物系硬化剤、これらのエポキシアダクトやマイクロカプセル化物からなる群から選択される1種以上の硬化剤を使用してよいが、(A)成分との組み合わせにおいて、導体層との密着強度(剥離強度)に優れる硬化体を得る観点から、上記硬化剤の中でもトリアジン構造を含有する硬化剤(以下、「トリアジン構造含有硬化剤」ともいう。)が好ましく、トリアジン構造含有フェノール系硬化剤又はトリアジン構造含有シアネートエステル系硬化剤がより好ましい。(C)成分として、斯かる特定の硬化剤の組み合わせを使用することにより、得られる硬化体の表面粗度(特に粗化処理後の硬化体の表面粗度)を一層低く抑えると共に、導体層との密着強度(剥離強度)に優れる硬化体を得ることができる。また、斯かる特定の硬化剤の組み合わせを使用することにより、樹脂組成物中の高熱伝導性無機充填材の含有量を高くした場合(例えば、70質量%以上)にも、表面粗度が低く導体層との密着強度に優れる硬化体を実現することができる。
(C)成分として上記の第1の硬化剤と第2の硬化剤の組み合わせを使用する場合、第2の硬化剤に対する第1の硬化剤の質量比(第1の硬化剤/第2の硬化剤)は、表面粗度が低く導体層との密着強度(剥離強度)に優れる硬化体を得る観点から、好ましくは0.3〜2、より好ましくは0.4〜1.8、さらに好ましくは0.5〜1.6である。また、[第1の硬化剤の反応基の数]/[第2の硬化剤の反応基の数]は、表面粗度が低く導体層との密着強度(剥離強度)に優れる硬化体を得る観点から、好ましくは0.1〜2、より好ましくは0.2〜1.8、さらに好ましくは0.3〜1.6、さらにより好ましくは0.4〜1.4、特に好ましくは0.5〜1.2である。ここで、第1の硬化剤の反応基とは活性エステル基である。第2の硬化剤の反応基とは活性水酸基等であり、硬化剤の種類によって異なる。また、第1の硬化剤の反応基の数とは、(C)成分に使用する活性エステル系硬化剤の固形分質量を反応基当量で除した値である。第2の硬化剤の反応基の数とは、(C)成分に使用する活性エステル系硬化剤以外の硬化剤の固形分質量を反応基当量で除した値をすべての硬化剤について合計した値である。
樹脂組成物中における(B)成分と(C)成分との量比は、[(B)エポキシ樹脂のエポキシ基の合計数]:[(C)硬化剤の反応基の合計数]の比率で、1:0.2〜1:2の範囲が好ましく、1:0.3〜1:1.5がより好ましく、1:0.4〜1:1がさらに好ましい。ここで、(B)エポキシ樹脂のエポキシ基の合計数とは、各エポキシ樹脂の固形分質量をエポキシ当量で除した値をすべてのエポキシ樹脂について合計した値であり、(C)硬化剤の反応基の合計数とは、各硬化剤の固形分質量を反応基当量で除した値をすべての硬化剤について合計した値である。
<その他成分>
本発明の樹脂組成物は、必要に応じて、(D)窒化アルミニウム及び窒化ケイ素以外の無機充填材(以下、単に「無機充填材」という。)、(E)熱可塑性樹脂、(F)硬化促進剤、(G)難燃剤及び(H)ゴム粒子等の添加剤を含んでいてもよい。
(D)無機充填材
無機充填材としては、例えば、シリカ、アルミナ、ガラス、コーディエライト、シリコン酸化物、硫酸バリウム、炭酸バリウム、タルク、クレー、雲母粉、酸化亜鉛、ハイドロタルサイト、ベーマイト、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、窒化マンガン、ホウ酸アルミニウム、チタン酸バリウム、炭酸ストロンチウム、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、酸化ジルコニウム、チタン酸ジルコン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、リン酸ジルコニウム、及びリン酸タングステン酸ジルコニウム等が挙げられる。無機充填材は1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
無機充填材の平均粒径は、好ましくは3μm以下、より好ましくは1.5μm以下である。無機充填材の平均粒径の下限は特に限定されないが、通常0.01μm以上であり、好ましくは0.05μm以上である。無機充填材の平均粒径は、高熱伝導性無機充填材と同様に、ミー(Mie)散乱理論に基づくレーザー回折・散乱法により測定することができる。
無機充填材は、アミノシラン化合物、エポキシシラン化合物、メルカプトシラン化合物、シラン化合物、オルガノシラザン化合物、アルミニウム系カップリング剤、チタニウム系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤などの表面処理剤で処理されていてもよい。
無機充填材を使用する場合、樹脂組成物中の高熱伝導性無機充填材と該無機充填材の合計含有量が、好ましくは50質量%〜95質量%の範囲、より好ましくは60質量%〜95質量%の範囲となるように使用すればよい。
(E)熱可塑性樹脂
熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、及びポリスルホン樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
熱可塑性樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量は8,000〜70,000の範囲が好ましく、10,000〜60,000の範囲がより好ましく、15,000〜60,000の範囲がさらに好ましく、20,000〜60,000の範囲がさらにより好ましい。熱可塑性樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定される。具体的には、熱可塑性樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量は、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)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。
フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA骨格、ビスフェノールF骨格、ビスフェノールS骨格、ビスフェノールアセトフェノン骨格、ノボラック骨格、ビフェニル骨格、フルオレン骨格、ジシクロペンタジエン骨格、ノルボルネン骨格、ナフタレン骨格、アントラセン骨格、アダマンタン骨格、テルペン骨格、及びトリメチルシクロヘキサン骨格からなる群から選択される1種以上の骨格を有するフェノキシ樹脂が挙げられる。フェノキシ樹脂の末端は、フェノール性水酸基、エポキシ基等のいずれの官能基でもよい。フェノキシ樹脂は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。フェノキシ樹脂の具体例としては、三菱化学(株)製の「1256」及び「4250」(いずれもビスフェノールA骨格含有フェノキシ樹脂)、「YX8100」(ビスフェノールS骨格含有フェノキシ樹脂)、及び「YX6954」(ビスフェノールアセトフェノン骨格含有フェノキシ樹脂)が挙げられ、その他にも、東都化成(株)製の「FX280」及び「FX293」、三菱化学(株)製の「YL7553」、「YL6794」、「YL7213」、「YL7290」及び「YL7482」等が挙げられる。
ポリビニルアセタール樹脂の具体例としては、電気化学工業(株)製の電化ブチラール4000−2、5000−A、6000−C、6000−EP、積水化学工業(株)製のエスレックBHシリーズ、BXシリーズ、KSシリーズ、BLシリーズ、BMシリーズ等が挙げられる。
ポリイミド樹脂の具体例としては、新日本理化(株)製の「リカコートSN20」及び「リカコートPN20」が挙げられる。ポリイミド樹脂の具体例としてはまた、2官能性ヒドロキシル基末端ポリブタジエン、ジイソシアネート化合物及び四塩基酸無水物を反応させて得られる線状ポリイミド(特開2006−37083号公報記載のもの)、ポリシロキサン骨格含有ポリイミド(特開2002−12667号公報及び特開2000−319386号公報等に記載のもの)等の変性ポリイミドが挙げられる。
ポリアミドイミド樹脂の具体例としては、東洋紡績(株)製の「バイロマックスHR11NN」及び「バイロマックスHR16NN」が挙げられる。ポリアミドイミド樹脂の具体例としてはまた、日立化成工業(株)製のポリシロキサン骨格含有ポリアミドイミド「KS9100」、「KS9300」等の変性ポリアミドイミドが挙げられる。
ポリエーテルスルホン樹脂の具体例としては、住友化学(株)製の「PES5003P」等が挙げられる。
ポリスルホン樹脂の具体例としては、ソルベイアドバンストポリマーズ(株)製のポリスルホン「P1700」、「P3500」等が挙げられる。
樹脂組成物中の熱可塑性樹脂の含有量は、好ましくは0.1質量%〜60質量%、より好ましくは0.1質量%〜50質量%、さらに好ましくは0.5質量%〜30質量%、さらにより好ましくは0.5質量%〜10質量%である。熱可塑性樹脂の含有量を斯かる範囲とすることにより、樹脂組成物の粘度が適度となり、厚さやバルク性状の均一な樹脂組成物を形成することができる。
(F)硬化促進剤
硬化促進剤としては、例えば、リン系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、グアニジン系硬化促進剤等が挙げられ、リン系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤が好ましく、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤がより好ましい。硬化促進剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
リン系硬化促進剤としては、例えば、トリフェニルホスフィン、ホスホニウムボレート化合物、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、n−ブチルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラブチルホスホニウムデカン酸塩、(4−メチルフェニル)トリフェニルホスホニウムチオシアネート、テトラフェニルホスホニウムチオシアネート、ブチルトリフェニルホスホニウムチオシアネート等が挙げられる。
アミン系硬化促進剤としては、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミンなどのトリアルキルアミン、4−ジメチルアミノピリジン、ベンジルジメチルアミン、2,4,6,−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)−ウンデセン等が挙げられる。
イミダゾール系硬化促進剤としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、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、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5ヒドロキシメチルイミダゾール、2,3−ジヒドロ−1H−ピロロ[1,2−a]ベンズイミダゾール、1−ドデシル−2−メチル−3−ベンジルイミダゾリウムクロライド、2−メチルイミダゾリン、2−フェニルイミダゾリン等のイミダゾール化合物及びイミダゾール化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体が挙げられる。
グアニジン系硬化促進剤としては、例えば、ジシアンジアミド、1−メチルグアニジン、1−エチルグアニジン、1−シクロヘキシルグアニジン、1−フェニルグアニジン、1−(o−トリル)グアニジン、ジメチルグアニジン、ジフェニルグアニジン、トリメチルグアニジン、テトラメチルグアニジン、ペンタメチルグアニジン、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、7−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、1−メチルビグアニド、1−エチルビグアニド、1−n−ブチルビグアニド、1−n−オクタデシルビグアニド、1,1−ジメチルビグアニド、1,1−ジエチルビグアニド、1−シクロヘキシルビグアニド、1−アリルビグアニド、1−フェニルビグアニド、1−(o−トリル)ビグアニド等が挙げられる。
樹脂組成物中の硬化促進剤の含有量は、好ましくは0.01質量%〜3質量%、より好ましくは0.01質量%〜2質量%、さらに好ましくは0.01質量%〜1質量%である。
硬化促進剤としては、金属系硬化促進剤を用いてもよい。金属系硬化促進剤としては、例えば、コバルト、銅、亜鉛、鉄、ニッケル、マンガン、スズ等の金属の、有機金属錯体又は有機金属塩が挙げられる。有機金属錯体の具体例としては、コバルト(II)アセチルアセトナート、コバルト(III)アセチルアセトナート等の有機コバルト錯体、銅(II)アセチルアセトナート等の有機銅錯体、亜鉛(II)アセチルアセトナート等の有機亜鉛錯体、鉄(III)アセチルアセトナート等の有機鉄錯体、ニッケル(II)アセチルアセトナート等の有機ニッケル錯体、マンガン(II)アセチルアセトナート等の有機マンガン錯体などが挙げられる。有機金属塩の具体例としては、オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、ステアリン酸スズ、ステアリン酸亜鉛などが挙げられる。
金属系硬化促進剤を用いる場合、樹脂組成物中の金属系硬化促進剤の含有量は、金属系硬化促進剤に基づく金属の含有量が好ましくは25ppm〜500ppmの範囲、より好ましくは40ppm〜200ppmの範囲となるように設定する。
(G)難燃剤
難燃剤としては、例えば、有機リン系難燃剤、有機系窒素含有リン化合物、窒素化合物、シリコーン系難燃剤、金属水酸化物等が挙げられる。難燃剤は1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。樹脂組成物層中の難燃剤の含有量は特に限定はされないが、0.5質量%〜10質量%が好ましく、1質量%〜9質量%がより好ましく、1.5質量%〜8質量%がさらに好ましい。
(H)ゴム粒子
ゴム粒子としては、例えば、後述する有機溶剤に溶解せず、上述のエポキシ樹脂、硬化剤、及び熱可塑性樹脂などとも相溶しないものが使用される。このようなゴム粒子は、一般には、ゴム成分の分子量を有機溶剤や樹脂に溶解しないレベルまで大きくし、粒子状とすることで調製される。
ゴム粒子としては、例えば、コアシェル型ゴム粒子、架橋アクリロニトリルブタジエンゴム粒子、架橋スチレンブタジエンゴム粒子、アクリルゴム粒子などが挙げられる。コアシェル型ゴム粒子は、コア層とシェル層とを有するゴム粒子であり、例えば、外層のシェル層がガラス状ポリマーで構成され、内層のコア層がゴム状ポリマーで構成される2層構造、又は外層のシェル層がガラス状ポリマーで構成され、中間層がゴム状ポリマーで構成され、コア層がガラス状ポリマーで構成される3層構造のものなどが挙げられる。ガラス状ポリマー層は、例えば、メチルメタクリレート重合物などで構成され、ゴム状ポリマー層は、例えば、ブチルアクリレート重合物(ブチルゴム)などで構成される。ゴム粒子は1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
ゴム粒子の平均粒径は、好ましくは0.005μm〜1μmの範囲であり、より好ましくは0.2μm〜0.6μmの範囲である。ゴム粒子の平均粒径は、動的光散乱法を用いて測定することができる。例えば、適当な有機溶剤にゴム粒子を超音波などにより均一に分散させ、濃厚系粒径アナライザー(FPAR−1000;大塚電子(株)製)を用いて、ゴム粒子の粒度分布を質量基準で作成し、そのメディアン径を平均粒径とすることで測定することができる。樹脂組成物中のゴム粒子の含有量は、好ましくは1質量%〜10質量%であり、より好ましくは2質量%〜5質量%である。
本発明の樹脂組成物は、必要に応じて、他の添加剤を含んでいてもよく、斯かる他の添加剤としては、例えば、有機フィラー、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、密着性付与剤、及び着色剤等の樹脂添加剤等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、その硬化体が十分な熱拡散性を発現することから、種々の用途に使用できる。例えば、本発明の樹脂組成物は、接着フィルム、プリプレグ等の絶縁樹脂シート、回路基板(積層板用途、多層プリント配線板用途等)、ソルダーレジスト、アンダーフィル材、ダイボンディング材、半導体封止材、穴埋め樹脂、部品埋め込み樹脂等、熱拡散性の恩恵を享受できる広範囲な用途に使用できる。中でも、金属張積層板の絶縁層を形成するための樹脂組成物(金属張積層板の絶縁層用樹脂組成物)、多層プリント配線板の絶縁層を形成するための樹脂組成物(多層プリント配線板の絶縁層用樹脂組成物)として好適に使用することができ、ビルドアップ方式による多層プリント配線板の製造において、絶縁層を形成するための樹脂組成物(多層プリント配線板のビルドアップ絶縁層用樹脂組成物)としてより好適に使用することができ、メッキにより導体層を形成するための樹脂組成物(メッキにより導体層を形成する多層プリント配線板のビルドアップ絶縁層用樹脂組成物)としてさらに好適に使用することができる。
本発明の樹脂組成物は、ワニス状態で塗布して各種用途に使用することもできるが、工業的には一般に、後述する接着フィルム、プリプレグ等のシート状積層材料の形態で用いることが好適である。
一実施形態において、接着フィルムは、支持体と、該支持体と接合している樹脂組成物層(接着層)とを含んでなり、樹脂組成物層(接着層)が本発明の樹脂組成物から形成される。
樹脂組成物層の厚さは、用途によっても異なるが、多層プリント配線板の絶縁層として使用する場合、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、さらに好ましくは60μm以下、さらにより好ましくは50μm以下である。樹脂組成物層の厚さの下限は、用途によっても異なるが、多層プリント配線板の絶縁層として使用する場合、通常、10μm以上である。
支持体としては、プラスチック材料からなるフィルムが好適に用いられる。プラスチック材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と略称することがある。)、ポリエチレンナフタレート(以下、「PEN」と略称することがある。)等のポリエステル、ポリカーボネート(以下、「PC」と略称することがある。)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル、環状ポリオレフィン、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエーテルサルファイド(PES)、ポリエーテルケトン、ポリイミドなどが挙げられる。中でも、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが好ましく、安価なポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。好適な一実施形態において、支持体は、ポリエチレンテレフタレートフィルムである。
支持体は、樹脂組成物層と接合する側の表面にマット処理、コロナ処理を施してあってもよい。また、支持体としては、樹脂組成物層と接合する側の表面に離型層を有する離型層付き支持体を使用してもよい。
支持体の厚さは、特に限定されないが、5μm〜75μmの範囲が好ましく、10μm〜60μmの範囲がより好ましい。なお、支持体が離型層付き支持体である場合、離型層付き支持体全体の厚みが上記範囲であることが好ましい。
接着フィルムは、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上に塗布し、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。
有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン及びシクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びカルビトールアセテート等の酢酸エステル類、セロソルブ及びブチルカルビトール等のカルビトール類、トルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド及びN−メチルピロリドン等のアミド系溶媒等を挙げることができる。有機溶剤は1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
乾燥条件は特に限定されないが、樹脂組成物層中の有機溶剤の含有量が10質量%以下、好ましくは5質量%以下となるように乾燥させる。樹脂ワニス中の有機溶剤の沸点によっても異なるが、例えば30質量%〜60質量%の有機溶剤を含む樹脂ワニスを用いる場合、50℃〜150℃で3〜10分乾燥させることにより、樹脂組成物層を形成することができる。
接着フィルムにおいて、樹脂組成物層の支持体と接合していない面(即ち、支持体とは反対側の面)には、支持体に準じた保護フィルムをさらに積層することができる。保護フィルムの厚さは、特に限定されるものではないが、例えば、1μm〜40μmである。保護フィルムを積層することにより、樹脂組成物層の表面へのゴミ等の付着やキズを防止することができる。接着フィルムは、ロール状に巻きとって保存することが可能である。接着フィルムが保護フィルムを有する場合、保護フィルムを剥がすことによって使用可能となる。
一実施形態において、プリプレグは、シート状繊維基材に本発明の樹脂組成物を含浸させて形成される。
プリプレグに用いるシート状繊維基材は特に限定されず、ガラスクロス、アラミド不織布、液晶ポリマー不織布等のプリプレグ用基材として常用されているものを用いることができる。多層プリント配線板の絶縁層の形成に用いる場合には、厚さが50μm以下の薄型のシート状繊維基材が好適に用いられ、特に厚さが10μm〜40μmのシート状繊維基材が好ましく、10μm〜30μmのシート状繊維基材がより好ましく、10〜20μmのシート状繊維基材が更に好ましい。
プリプレグは、ホットメルト法、ソルベント法等の公知の方法により製造することができる。
プリプレグの厚さは、上述の接着フィルムにおける樹脂組成物層と同様の範囲とし得る。
[硬化体]
本発明の硬化体は、本発明の樹脂組成物を熱硬化させて得られる。
樹脂組成物の熱硬化条件は特に限定されず、例えば、多層プリント配線板の絶縁層を形成するに際して通常採用される条件を使用してよい。
例えば、樹脂組成物の熱硬化条件は、樹脂組成物の組成等によっても異なるが、硬化温度は120℃〜240℃の範囲(好ましくは150℃〜210℃の範囲、より好ましくは170℃〜190℃の範囲)、硬化時間は5分間〜90分間の範囲(好ましくは10分間〜75分間、より好ましくは15分間〜60分間)とすることができる。
樹脂組成物を熱硬化させる前に、樹脂組成物を硬化温度よりも低い温度にて予備加熱してもよい。例えば、樹脂組成物を熱硬化させるのに先立ち、50℃以上120℃未満(好ましくは60℃以上110℃以下、より好ましくは70℃以上100℃以下)の温度にて、樹脂組成物を5分間以上(好ましくは5分間〜150分間、より好ましくは15分間〜120分間)予備加熱してもよい。
本発明の硬化体は、十分な熱拡散性を発現することができる。例えば、本発明の硬化体は、使用する樹脂組成物中の高熱伝導性無機充填材の含有量によっても異なるが、好ましくは1W/m・K以上、より好ましくは1.2W/m・K以上、さらに好ましくは1.4W/m・K以上、さらにより好ましくは1.5W/m・K以上、特に好ましくは1.6W/m・K以上、1.7W/m・K以上、1.8W/m・K以上、1.9W/m・K以上、2.0W/m・K以上、2.1W/m・K以上、2.2W/m・K以上、2.3W/m・K以上、2.4W/m・K以上、2.5W/m・K以上、2.6W/m・K以上、2.7W/m・K以上又は2.8W/m・K以上の熱伝導率を発現し得る。本発明の硬化体の熱伝導率の上限は特に制限されないが、通常、30W/m・K以下である。本発明の硬化体の熱伝導率は、例えば、熱流計法及び温度波分析法等の公知の方法により測定することができる。用途によっても異なるが、本発明の硬化体の厚さが薄い場合(例えば、100μm以下)、実際の使用状態と同じ厚さの硬化体を使用して熱伝導率を測定し得ることから、温度波分析法により測定することが好ましい。温度波分析法による熱伝導率の測定装置の具体例としては、ai−Phase製の「ai−Phase Mobile 1u」が挙げられる。
本発明の硬化体は、上記のように十分な熱拡散性を発現すると共に、表面粗度が低いことを特徴とする。本発明の硬化体に関して、表面の算術平均粗さ(Ra値)は、好ましくは300nm以下、より好ましくは260nm以下、さらに好ましくは220nm以下、さらにより好ましくは180nm以下、特に好ましくは160nm以下、150nm以下、140nm以下、130nm以下、120nm以下、110nm以下、100nm以下、90nm以下又は80nm以下である。該Ra値の下限は特に制限されないが、通常、10nm以上とし得る。硬化体表面の算術平均粗さ(Ra値)は、非接触型表面粗さ計を用いて測定することができる。非接触型表面粗さ計の具体例としては、ビーコインスツルメンツ製の「WYKO NT3300」が挙げられる。
本発明の硬化体は、十分な熱拡散性を発現すると共に、表面粗度が低いことを特徴とする。これは、本発明の硬化体において、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選択される高熱伝導性無機充填材が極めて良好に分散していることが一因と考えられる。
本発明の硬化体の厚さは、用途によっても異なるが、多層プリント配線板の絶縁層として使用する場合、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、さらに好ましくは60μm以下、さらにより好ましくは50μm以下である。硬化体の厚さの下限は、用途によっても異なるが、多層プリント配線板の絶縁層として使用する場合、通常、10μm以上である。
[粗化硬化体]
本発明の粗化硬化体は、本発明の硬化体を粗化処理して得られる。
粗化処理の手順、条件は特に限定されず、多層プリント配線板の絶縁層を形成するに際して通常使用される公知の手順、条件を採用することができる。例えば、膨潤液による膨潤処理、酸化剤による粗化処理、中和液による中和処理をこの順に実施して硬化体表面を粗化処理することができる。膨潤液としては特に限定されないが、アルカリ溶液、界面活性剤溶液等が挙げられ、好ましくはアルカリ溶液であり、該アルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液がより好ましい。市販されている膨潤液としては、例えば、アトテックジャパン(株)製のスウェリング・ディップ・セキュリガンスP、スウェリング・ディップ・セキュリガンスSBU等が挙げられる。膨潤液による膨潤処理は、特に限定されないが、例えば、30〜90℃の膨潤液に硬化体を1分間〜20分間浸漬することにより行うことができる。硬化体の樹脂の膨潤を適度なレベルに抑える観点から、40〜80℃の膨潤液に硬化体を5秒〜15分浸漬させることが好ましい。酸化剤としては、特に限定されないが、例えば、水酸化ナトリウムの水溶液に過マンガン酸カリウムや過マンガン酸ナトリウムを溶解したアルカリ性過マンガン酸溶液が挙げられる。アルカリ性過マンガン酸溶液等の酸化剤による粗化処理は、60℃〜80℃に加熱した酸化剤溶液に硬化体を10分間〜30分間浸漬させて行うことが好ましい。また、アルカリ性過マンガン酸溶液における過マンガン酸塩の濃度は5質量%〜10質量%が好ましい。市販されている酸化剤としては、例えば、アトテックジャパン(株)製のコンセントレート・コンパクトCP、ドージングソリューション セキュリガンスP等のアルカリ性過マンガン酸溶液が挙げられる。また、中和液としては、酸性の水溶液が好ましく、市販品としては、例えば、アトテックジャパン(株)製のリダクションソリューション・セキュリガントPが挙げられる。中和液による処理は、酸化剤溶液による粗化処理がなされた処理面を30〜80℃の中和液に5分間〜30分間浸漬させることにより行うことができる。作業性等の点から、酸化剤溶液による粗化処理がなされた対象物を、40〜70℃の中和液に5分〜20分浸漬する方法が好ましい。
窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選択される高熱伝導性無機充填材を含む硬化体に関しては、粗化処理によって、その表面粗度が急激に増大する場合のあることを本発明者等は見出した。斯かる粗化処理による表面粗度の増大は、高熱伝導性無機充填材として窒化アルミニウムを使用する場合に一層顕著となる傾向にあった。これに対し、高熱伝導性無機充填材をシラン化合物で処理した充填材を使用する本発明においては、粗化処理による表面粗度の増大を抑えることができ、十分な熱拡散性を発現すると共に表面粗度の低い粗化硬化体を実現することが可能である。窒化アルミニウム及び窒化ケイ素は、それぞれ水及びアルカリによって分解され易いことが知られている。本発明においては、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素をシラン化合物で処理することによって、水やアルカリに対し優れた耐性を示す表面が形成されているものと考えられる。
好適な実施形態において、本発明の粗化硬化体は、表面の算術平均粗さ(Ra値)が、好ましくは500nm以下、より好ましくは400nm以下、さらに好ましくは300nm以下、さらにより好ましくは280nm以下、特に好ましくは260nm以下、240nm以下、220nm以下又は200nm以下である。該Ra値の下限は特に制限されないが、通常、10nm以上とし得る。また、本発明の硬化体は、表面の二乗平均平方根粗さ(Rq値)が、好ましくは650nm以下、より好ましくは600nm以下、さらに好ましくは550nm以下、特に好ましくは500nm以下、550nm以下、500nm以下、450nm以下、400nm以下、350nm以下又は300nm以下である。該Rq値の下限は特に制限されないが、通常、10nm以上、30nm以上、50nm以上などとなる。粗化硬化体の表面の算術平均粗さ(Ra値)及び二乗平均平方根粗さ(Rq値)は、非接触型表面粗さ計を用いて測定することができる。非接触型表面粗さ計の具体例としては、ビーコインスツルメンツ製の「WYKO NT3300」が挙げられる。
[積層体]
本発明の積層体は、本発明の粗化硬化体と、該粗化硬化体の表面に形成された導体層とを備える。
導体層に使用する金属は特に限定されないが、好適な一実施形態では、導体層は、金、白金、銀、銅、アルミニウム、コバルト、クロム、亜鉛、ニッケル、チタン、タングステン、鉄、スズ及びインジウムからなる群から選択される1種以上の金属を含む。導体層は、単金属層であっても合金層であってもよく、合金層としては、例えば、上記の群から選択される2種以上の金属の合金(例えば、ニッケル・クロム合金、銅・ニッケル合金及び銅・チタン合金)から形成された層が挙げられる。中でも、導体層形成の汎用性、コスト、エッチングによる除去の容易性等の観点から、クロム、ニッケル、チタン、アルミニウム、亜鉛、金、銀若しくは銅の単金属層、又はニッケル・クロム合金、銅・ニッケル合金、銅・チタン合金の合金層が好ましく、クロム、ニッケル、チタン、アルミニウム、亜鉛、金、銀若しくは銅の単金属層、又はニッケル・クロム合金の合金層がより好ましく、銅の単金属層が更に好ましい。
導体層は、単層構造であっても、異なる種類の金属若しくは合金からなる単金属層又は合金層が2層以上積層した複層構造であってもよい。導体層が複層構造である場合、粗化硬化体と接する層は、クロム、亜鉛若しくはチタンの単金属層、又はニッケル・クロム合金の合金層であることが好ましい。
導体層の厚さは、多層プリント配線板の微細配線化の観点から、40μm以下が好ましく、1〜35μmがより好ましく、3〜30μmが更に好ましい。導体層が複層構造である場合も、導体層全体の厚さは上記範囲であることが好ましい。
導体層は、乾式メッキ又は湿式メッキにより粗化硬化体の表面に形成することができる。乾式メッキとしては、例えば、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の公知の方法が挙げられる。湿式メッキの場合は、例えば、無電解メッキと電解メッキとを組み合わせて導体層を形成する。あるいは、導体層とは逆パターンのメッキレジストを形成し、無電解メッキのみで導体層を形成することもできる。配線パターン形成の方法としては、例えば、当業者に公知のサブトラクティブ法、セミアディティブ法などを用いることができる。
導体層をセミアディティブ法により形成する場合、以下の手順で形成してよい。まず、粗化硬化体の表面に、無電解メッキによりメッキシード層を形成する。次いで、形成されたメッキシード層上に、所望の配線パターンに対応してメッキシード層の一部を露出させるマスクパターンを形成する。露出したメッキシード層上に、電解メッキにより金属層を形成した後、マスクパターンを除去する。その後、不要なメッキシード層をエッチングなどにより除去して、所望の配線パターンを有する導体層を形成することができる。
粗化硬化体(絶縁層)と導体層とは十分な密着強度(剥離強度)を示すことが求められ、一般に、粗化硬化体表面の凹凸に起因するアンカー効果によって斯かる密着性を得ている。しかしながら、粗化硬化体表面の凹凸が大きいと、配線パターン形成時にエッチングで不要なメッキシード層を除去する際、凹凸部分のシード層が除去され難く、また、凹凸部分のメッキシード層を十分に除去し得る条件でエッチングした場合、配線パターンの溶解が顕著化し、微細配線化の妨げとなっていた。この点、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選択される高熱伝導性無機充填材を含む硬化体に関しては、先述のとおり、粗化処理によって、その表面粗度が急激に増大するばかりか、表面粗度が高いにもかかわらず、導体層との密着強度(剥離強度)に著しく劣る粗化硬化体に帰着する場合のあることを本発明者等は見出した。これに対し、高熱伝導性無機充填材をシラン化合物で処理した充填材を使用する本発明においては、表面粗度が低く導体層との密着強度(剥離強度)が良好な粗化硬化体を有利に得ることができる(粗化硬化体の表面粗度については先述のとおりである)。十分な熱拡散性を実現し得る効果も相俟って、本発明の積層体は、多層プリント配線板の熱拡散性と微細配線化の双方に著しく寄与するものである。
本発明の積層体において、粗化硬化体と導体層との剥離強度は、好ましくは0.25kgf/cm以上、より好ましくは0.30kgf/cm以上、さらに好ましくは0.35kgf/cm以上、特に好ましくは0.40kgf/cm以上又は0.45kgf/cm以上である。剥離強度の上限は特に制限されないが、通常、1.0kgf/cm以下、0.9kgf/cm以下などとなる。なお、粗化硬化体と導体層との剥離強度とは、導体層を粗化硬化体に対して垂直方向(90度方向)に引き剥がしたときの剥離強度(90度ピール強度)をいい、導体層を粗化硬化体に対して垂直方向(90度方向)に引き剥がしたときの剥離強度を引っ張り試験機で測定することにより求めることができる。引っ張り試験機としては、例えば、(株)TSE製の「AC−50C−SL」等が挙げられる。
[多層プリント配線板]
本発明の多層プリント配線板は、本発明の硬化体又は粗化硬化体を含む。
一実施形態において、本発明の多層プリント配線板は、本発明の粗化硬化体を絶縁層として含む。他の実施形態において、本発明の多層プリント配線板は、本発明の硬化体を、ソルダーレジストとして含む。本発明の多層プリント配線板において、本発明の硬化体又は粗化硬化体は、その具体的用途に応じて適切な部材として含まれる。
以下、本発明の硬化体又は粗化硬化体を絶縁層として含む多層プリント配線板の実施形態について説明する。
一実施形態において、本発明の多層プリント配線板は、上述の接着フィルムを用いて製造することができる。斯かる実施形態においては、接着フィルムの樹脂組成物層が回路基板と接合するようにラミネート処理した後、上述の「予備加熱」及び「熱硬化」を実施して本発明の硬化体を回路基板上に形成することができる。なお、接着フィルムが保護フィルムを有する場合、保護フィルムを除去した後に製造に供することができる。
ラミネート処理の条件は特に限定されず、接着フィルムを用いて多層プリント配線板の絶縁層を形成するにあたり使用される公知の条件を採用することができる。例えば、加熱されたSUS鏡板等の金属板を接着フィルムの支持体側からプレスすることにより実施することができる。この場合、金属板を直接プレスするのではなく、回路基板の回路凹凸に接着フィルムが十分に追随するよう、耐熱ゴム等の弾性材を介してプレスを行うのが好ましい。プレス温度は、好ましくは70℃〜140℃の範囲であり、プレス圧力は好ましくは1kgf/cm〜11kgf/cm(0.098MPa〜1.079MPa)の範囲で行われ、プレス時間は好ましくは5秒間〜3分間の範囲である。また、ラミネート処理は、好ましくは20mmHg(26.7hPa)以下の減圧下で実施する。ラミネート処理は、市販されている真空ラミネーターを用いて実施することができる。市販されている真空ラミネーターとしては、例えば、(株)名機製作所製の真空加圧式ラミネーター、ニチゴー・モートン(株)製のバキュームアップリケーター等が挙げられる。
なお、本発明において、「回路基板」とは、主として、ガラスエポキシ基板、金属基板、ポリエステル基板、ポリイミド基板、BTレジン基板、熱硬化型ポリフェニレンエーテル基板等の基板の片面又は両面にパターン加工された導体層(回路)が形成されたものをいう。また多層プリント配線板を製造する際に、さらに絶縁層及び/又は導体層が形成されるべき中間製造物の内層回路基板も本発明でいう「回路基板」に含まれる。
他の実施形態において、本発明のプリント配線板は、上述の樹脂ワニスを用いて製造することができる。斯かる実施形態においては、樹脂ワニスをダイコーター等により回路基板上に均一に塗布し、加熱、乾燥させることにより回路基板上に樹脂組成物層を形成した後、上述の「予備加熱」及び「熱硬化」を実施して本発明の硬化体を回路基板上に形成することができる。樹脂ワニスに使用する有機溶剤並びに加熱、乾燥の条件は、接着フィルムの製造について説明したものと同様とし得る。
次いで、回路基板上に形成された硬化体に対して、上述の「粗化処理」を実施して粗化硬化体を形成した後、該粗化硬化体の表面に導体層を形成する。なお、多層プリント配線板の製造においては、絶縁層に穴あけする穴あけ工程等をさらに含んでもよい。これらの工程は、当業者に公知である、多層プリント配線板の製造に用いられている各種方法に従って行うことができる。
[半導体装置]
上記の多層プリント配線板を用いて、半導体装置を製造することができる。
かかる半導体装置としては、電気製品(例えば、コンピューター、携帯電話、デジタルカメラ及びテレビ等)及び乗物(例えば、自動二輪車、自動車、電車、船舶及び航空機等)等に供される各種半導体装置が挙げられる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下の記載において、「部」及び「%」は、別途記載のない限り、それぞれ「質量部」及び「質量%」を意味する。
<測定方法・評価方法>
まずは各種測定方法・評価方法について説明する。
〔測定・評価用基板の調製〕
(1)内層回路基板の下地処理
内層回路を両面に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0.3mm、松下電工(株)製「R5715ES」)の両面を、メック(株)製「CZ8100」に浸漬して銅表面の粗化処理(銅エッチング量1μm)をおこなった。
(2)接着フィルムのラミネート処理
実施例及び比較例で作製した接着フィルムを、バッチ式真空加圧ラミネーター(名機(株)製「MVLP-500」)を用いて、樹脂組成物層が内層回路基板と接合するように、内層回路基板の両面にラミネート処理した。ラミネート処理は、30秒間減圧して気圧を13hPa以下とした後、120℃、圧力0.74MPaで30秒間プレスすることにより行った。
(3)樹脂組成物層の熱硬化
樹脂組成物層のラミネート処理後、支持体であるPETフィルムを剥離した。次いで、樹脂組成物層がラミネートされた内層回路基板を、100℃で30分間予備加熱した後、180℃で30分間加熱し、樹脂組成物層を熱硬化して硬化体を形成した。
(4)粗化処理
両面に硬化体が形成された内層回路基板を、膨潤液(アトテックジャパン(株)製「スエリングディップ・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含有の水酸化ナトリウム水溶液)に60℃で5分間浸漬し、次いで酸化剤(アトテックジャパン(株)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質量%、水酸化ナトリウム濃度約4質量%の水溶液)に80℃で20分間浸漬し、最後に中和液(アトテックジャパン(株)製「リダクションソリューション・セキュリガントP」、硫酸ヒドロキシルアミン水溶液)に40℃で5分間浸漬した。その後、80℃で30分間乾燥し、内層回路基板の両面に粗化硬化体を形成した。
(5)導体層の形成
セミアディティブ法に従って、粗化硬化体の表面に導体層を形成した。
すなわち、両面に粗化硬化体が形成された内層回路基板を、PdClを含む無電解メッキ用溶液に40℃で5分間浸漬し、次いで無電解銅メッキ液に25℃で20分間浸漬して、粗化硬化体表面にメッキシード層を形成した。150℃にて30分間加熱してアニール処理を行った後に、メッキシード層上にエッチングレジストを設け、エッチングによりメッキシード層をパターン形成した。次いで、硫酸銅電解メッキを行い、厚さ30μmの導体層を形成した後、190℃にて60分間アニール処理し、粗化硬化体の表面に導体層を形成した。
〔算術平均粗さ(Ra値)、二乗平均平方根粗さ(Rq値)の測定〕
硬化体の表面の算術平均粗さ(Ra値)、粗化硬化体の表面の算術平均粗さ(Ra値)及び二乗平均平方根粗さ(Rq値)は、非接触型表面粗さ計(ビーコインスツルメンツ社製「WYKO NT3300」)を用いて、VSIコンタクトモード、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。各硬化体及び粗化硬化体について、無作為に選んだ10点の平均値を求めた。
〔導体層の剥離強度(ピール強度)の測定〕
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・イー製の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、ピール強度を求めた。
〔硬化体の熱拡散性の測定及び評価〕
硬化体の熱拡散性は、以下の手順に従って、硬化体の熱伝導率を測定することにより評価した。すなわち、実施例及び比較例で作製した接着フィルムを、190℃で90分間加熱して樹脂組成物層を熱硬化させた。樹脂組成物層の熱硬化後、支持体であるPETフィルムを剥離し、シート状の硬化体を得た。得られた硬化体について、該硬化体の厚さ方向の熱伝導率を、ai−Phase製「ai−Phase Mobile 1u」を用いて温度波分析法により測定した。同一試験片について3回測定を行い、平均値を算出した。そして、平均値が1.5W/m・K以上の場合を「○」、平均値が1W/m・K以上1.5W/m・K未満の場合を「△」、平均値が1W/m・K未満の場合を「×」と評価した。
<実施例1>
ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC(株)製「HP4032SS」、エポキシ当量約144)12部、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂(DIC(株)製「HP6000」、エポキシ当量約250)6部、ビキシレノール型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)4部、及びフェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のメチルエチルケトン(MEK)とシクロヘキサノンの1:1溶液)6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。室温にまで冷却した後、そこへ、トリアジン構造含有クレゾールノボラック樹脂(DIC(株)製「LA−3018−50P」、水酸基当量151、固形分50%の2-メトキシプロパノール溶液)9部、活性エステル系硬化剤(DIC(株)製「HPC8000−65T」、活性基当量約223、不揮発成分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、「DMAP」、固形分5質量%のMEK溶液)2部、アミノシラン化合物(信越化学工業(株)製「KBM573」、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)0.7部で表面処理された窒化アルミニウム((株)トクヤマ製「シェイパルH」、平均粒径1.1μm、比表面積2.6m/g、比重3.3g/cm)120部を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニスを調製した。
次いで、離型層付きPETフィルム(リンテック(株)製「PET501010」、厚さ50μm)の離型層側に、乾燥後の樹脂組成物層の厚さが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2>
ビスフェノール型エポキシ樹脂(新日鐵化学(株)製「ZX1059」、ビスフェノールA型とビスフェノールF型の1:1混合品、エポキシ当量約169)6部、ビフェニル型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製「NC3000H」、エポキシ当量約288)9部、ビキシレノール型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)12部、フルオレン型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7800BH40」、固形分40質量%のメチルエチルケトン(MEK)とシクロヘキサノンの1:1溶液、エポキシ当量約4100)6部を、ソルベントナフサ40部に撹拌しながら加熱溶解させた。室温にまで冷却した後、そこへ、トリアジン構造含有フェノールノボラック樹脂(DIC(株)製「LA−1356」、水酸基当量146)の固形分60%のMEK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の不揮発成分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5質量%のMEK溶液)2部、シラン化合物(信越化学工業(株)製「KBM103」、フェニルトリメトキシシラン)1部で表面処理された窒化アルミニウム((株)トクヤマ製「シェイパルH」、平均粒径1.1μm、比表面積2.6m/g、比重3.3g/cm)170部を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニスを調製した。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3>
ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC(株)製「HP4032SS」、エポキシ当量約144)4部、ビフェニル型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製「NC3000H」、エポキシ当量約288)12部、ビキシレノール型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)6部、フェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のメチルエチルケトン(MEK)とシクロヘキサノンの1:1溶液)9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。室温にまで冷却した後、そこへ、トリアジン構造含有シアネートエステル樹脂(ロンザジャパン(株)製「BA230S75」、シアネート当量約232、不揮発成分75質量%のMEK溶液)12部、フェノールノボラック型シアネートエステル樹脂(ロンザジャパン(株)製「PT30S」、シアネート当量約133、不揮発分85質量%のMEK溶液)3部、活性エステル系硬化剤(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)12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)0.4部、硬化促進剤(東京化成(株)製、コバルト(III)アセチルアセトナート、固形分1質量%のMEK溶液)3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)3部、アミノシラン化合物(信越化学工業(株)製「KBM573」、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)0.6部で表面処理された窒化アルミニウム((株)トクヤマ製「シェイパルH」、平均粒径1.1μm、比表面積2.6m/g、比重3.3g/cm)110部を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニスを調製した。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4>
活性エステル系硬化剤(DIC(株)製「HPC8000−65T」、活性基当量約223、不揮発成分65質量%のトルエン溶液)10部に代えて、ナフトール系硬化剤(新日鐵化学(株)製「SN−485」、水酸基当量215、固形分60%のMEK溶液)10部を使用した以外は、実施例2と同様にして樹脂ワニスを調製し、接着フィルムを作製した。
<実施例5>
トリアジン構造含有フェノールノボラック樹脂(DIC(株)製「LA−1356」水酸基当量146)の固形分60%のMEK溶液10部を添加しなかった点、及び、活性エステル系硬化剤(DIC(株)製「HPC8000−65T」、活性基当量約223、不揮発成分65質量%のトルエン溶液)の配合量を10部から24部に増量した点以外は、実施例2と同様にして樹脂ワニスを調製し、接着フィルムを作製した。
<実施例6>
アミノシラン化合物(信越化学工業(株)製「KBM573」、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)0.7部で表面処理された窒化アルミニウム((株)トクヤマ製「シェイパルH」、平均粒径1.1μm、比表面積2.6m/g、比重3.3g/cm)120部に代えて、アミノシラン化合物(信越化学工業(株)製「KBM573」、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)0.7部で表面処理された窒化ケイ素(電気化学工業(株)製「SN−9S」、平均粒径1.1μm、比表面積7m/g、比重3.4g/cm)を使用した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニスを調製し、接着フィルムを作製した。
<比較例1>
ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC(株)製「HP4032SS」、エポキシ当量約144)4部、ビフェニル型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製「NC3000H」、エポキシ当量約288)12部、ビキシレノール型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)6部、フェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のメチルエチルケトン(MEK)とシクロヘキサノンの1:1溶液)9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。室温にまで冷却した後、そこへ、トリアジン構造含有シアネートエステル樹脂(ロンザジャパン(株)製「BA230S75」、シアネート当量約232、不揮発成分75質量%のMEK溶液)24部、フェノールノボラック型シアネートエステル樹脂(ロンザジャパン(株)製「PT30S」、シアネート当量約133、不揮発分85質量%のMEK溶液)3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)0.4部、硬化促進剤(東京化成(株)製、コバルト(III)アセチルアセトナート、固形分1質量%のMEK溶液)3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)3部、表面処理をしていない窒化アルミニウム((株)トクヤマ製「シェイパルH」、平均粒径1.1μm、比表面積2.6m/g、比重3.3g/cm)100部を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニスを調製した。次いで、実施例1と同様にして接着フィルムを作製した。
<比較例2>
シラン化合物(信越化学工業(株)製「KBM103」、フェニルトリメトキシシラン)1部で表面処理された窒化アルミニウム((株)トクヤマ製「シェイパルH」、平均粒径1.1μm、比表面積2.6m/g、比重3.3g/cm)170部に代えて、表面処理をしていない窒化アルミニウム((株)トクヤマ製「シェイパルH」、平均粒径1.1μm、比表面積2.6m/g、比重3.3g/cm)170部を使用した以外は、実施例5と同様にして樹脂ワニスを調製し、接着フィルムを作製した。
<比較例3>
アミノシラン化合物(信越化学工業(株)製「KBM573」、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)0.7部で表面処理された窒化アルミニウム((株)トクヤマ製「シェイパルH」、平均粒径1.1μm、比表面積2.6m/g、比重3.3g/cm)120部に代えて、アルミニウム系カップリング剤(味の素ファインテクノ製「プレンアクト AL−M」、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート)0.7部で表面処理された窒化アルミニウム((株)トクヤマ製「シェイパルH」、平均粒径1.1μm、比表面積2.6m/g、比重3.3g/cm)120部を使用した以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニスを調製し、接着フィルムを作製した。
結果を表1に示す。
Figure 0006595336
窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選択される高熱伝導性無機充填材をシラン化合物で処理した充填材を含む樹脂組成物を使用した実施例1〜6においては、十分な熱拡散性(熱伝導率)を発現すると共に、表面粗度が低く導体層との密着強度(剥離強度)が良好な硬化体、粗化硬化体が得られた。中でも、活性エステル系硬化剤とトリアジン構造含有硬化剤とを組み合わせて使用する実施例1〜3及び6においては、十分な熱拡散性(熱伝導率)を発現すると共に、とりわけ表面粗度が低く導体層との密着強度(剥離強度)に優れる硬化体、粗化硬化体が得られた。これに対し、未処理の高熱伝導性無機充填材を含む樹脂組成物を使用した比較例1及び2においては、高熱伝導性無機充填材の含有量を高めることによって硬化体の熱拡散性(熱伝導率)は高まるものの(比較例1と比較例2の対比において)、表面粗度が高く導体層との密着強度(剥離強度)に著しく劣る硬化体、粗化硬化体に帰着した。また、高熱伝導性無機充填材をアルミニウム系カップリング剤で処理した充填材を含む樹脂組成物を使用した比較例3においても、表面粗度が高く導体層との密着強度(剥離強度)に著しく劣る硬化体、粗化硬化体に帰着した。なお、高熱伝導性無機充填材をシラン化合物で処理した充填材を含む硬化体は、未処理の高熱伝導性無機充填材をほぼ同じ含有量にて含む硬化体に比して、一層高い熱拡散性(熱伝導率)を呈することが確認される(実施例3と比較例1の対比、又は実施例5と比較例2の対比において)。

Claims (15)

  1. (A)窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選ばれる少なくとも1種の高熱伝導性無機充填材、
    (B)エポキシ樹脂、及び
    (C)硬化剤
    を含む樹脂組成物であって、
    (A)成分がシラン化合物で処理されており、
    (A)成分の平均粒子径が3μm以下であり、
    (C)成分が、第1の硬化剤と、該第1の硬化剤とは異なる第2の硬化剤とを含み、第1の硬化剤が活性エステル系硬化剤である樹脂組成物。
  2. シラン化合物がフェニル基を有する、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. シラン化合物の処理量が、高熱伝導性無機充填材100質量部に対して、0.05質量部以上である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  4. 樹脂組成物中の不揮発成分の合計を100質量%としたとき、(A)成分の含有量が70質量%以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  5. 第2の硬化剤がトリアジン構造含有硬化剤である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  6. 第2の硬化剤が、トリアジン構造含有フェノール系硬化剤又はトリアジン構造含有シアネートエステル系硬化剤である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  7. 第2の硬化剤に対する第1の硬化剤の質量比(第1の硬化剤/第2の硬化剤)が、0.3〜2である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂組成物を熱硬化させて得られる硬化体。
  9. 表面の算術平均粗さ(Ra)が180nm以下である、請求項8に記載の硬化体。
  10. 熱伝導率が1W/m・K以上である、請求項8又は9に記載の硬化体。
  11. 請求項8〜10のいずれか1項に記載の硬化体を粗化処理して得られる粗化硬化体。
  12. 請求項11に記載の粗化硬化体と、該粗化硬化体の表面に形成された導体層とを備える積層体。
  13. 粗化硬化体と導体層との剥離強度が0.25kgf/cm以上である、請求項12に記載の積層体。
  14. 請求項8〜10のいずれか1項に記載の硬化体又は請求項11に記載の粗化硬化体を含む多層プリント配線板。
  15. 請求項14に記載の多層プリント配線板を含む半導体装置。
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