JP7354525B2 - 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。さらには、当該樹脂組成物を含む樹脂シート、樹脂組成物の硬化物で形成された絶縁層を含有する、プリント配線板、及び半導体装置に関する。
プリント配線板の製造技術として、絶縁層と導体層と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では、一般に、絶縁層は樹脂組成物を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、活性エステル化合物、カルボジイミド化合物、熱可塑性樹脂、及び無機充填材を含む樹脂組成物を硬化させて絶縁層を形成することが記載されている。
特開2016-27097号公報
本発明者らは、樹脂組成物についてさらなる検討をしたところ、下記の知見を得た。樹脂組成物に無機充填材を大量に含有させると、樹脂組成物の最低溶融粘度が上昇しフィルムの埋め込み性が低下する。その結果ラミネート性を制御することが困難になることを知見した。特に、薄膜化等の観点から、樹脂組成物に平均粒径が小さい又は比表面積が大きい無機充填材を含有させた場合、樹脂組成物の最低溶融粘度がより上昇し、埋め込み性の低下が顕著である。
本発明の課題は、平均粒径が小さい又は比表面積が大きい無機充填材を用いても、微細回路形成能に優れ、誘電正接が低い硬化物を得ることができる、最低溶融粘度が低くラミネート性に優れる樹脂組成物;当該樹脂組成物を含む樹脂シート;当該樹脂組成物を用いて形成された絶縁層を備えるプリント配線板、及び半導体装置を提供することにある。
本発明の課題を達成すべく、本発明者らは鋭意検討した結果、所定量の(C)成分を樹脂組成物に含有させると、平均粒径が小さい又は比表面積が大きい無機充填材を用いても、微細回路形成能に優れ、誘電正接が低い硬化物を得ることができる、最低溶融粘度が低くラミネート性に優れる樹脂組成物を得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は以下の内容を含む。
[1] (A)エポキシ樹脂、
(B)活性エステル系硬化剤、
(C)ポリイミド樹脂、及び
(D)無機充填材、を含有する樹脂組成物であって、
(D)成分の平均粒径が100nm以下であり、
(C)成分の含有量が、樹脂成分を100質量%とした場合、0.1質量%以上6質量%以下である、樹脂組成物。
[2] (A)エポキシ樹脂、
(B)活性エステル系硬化剤、
(C)ポリイミド樹脂、及び
(D)無機充填材、を含有する樹脂組成物であって、
(D)成分の比表面積が15m/g以上であり、
(C)成分の含有量が、樹脂成分を100質量%とした場合、0.1質量%以上6質量%以下である、樹脂組成物。
[3] (C)成分が、多環式芳香族炭化水素骨格を有するポリイミド樹脂である、[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4] 多環式芳香族炭化水素骨格が、5員環化合物と芳香環とが縮合した芳香族炭化水素骨格である、[3]に記載の樹脂組成物。
[5] 多環式芳香族炭化水素骨格が、インダン骨格及びフルオレン骨格の少なくともいずれかである、[3]又は[4]に記載の樹脂組成物。
[6] (C)成分の重量平均分子量が、5000以上である、[1]~[5]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[7] (C)成分が、多環式芳香族炭化水素骨格を有する繰り返し単位と、イミド構造を有する繰り返し単位とを有する、[1]~[6]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[8] 多環式芳香族炭化水素骨格を有する繰り返し単位とイミド構造を有する繰り返し単位との質量比(多環式芳香族炭化水素骨格を有する繰り返し単位の質量/イミド構造を有する繰り返し単位の質量)が、0.5以上2以下である、[7]に記載の樹脂組成物。
[9] (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、0.1質量%以上3質量%以下である、[1]~[8]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[10] (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、1質量%以上25質量%以下である、[1]~[9]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[11] (D)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、30質量%以上80質量%以下である、[1]~[10]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[12] さらに(E)硬化剤を含有する、[1]~[11]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[13] (E)硬化剤が、フェノール系硬化剤である、[12]に記載の樹脂組成物。
[14] 導体層を形成するための絶縁層形成用である、[1]~[13]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[15] プリント配線板の絶縁層形成用である、[1]~[14]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[16] プリント配線板の層間絶縁層形成用である、[1]~[15]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[17] 支持体と、該支持体上に設けられた[1]~[16]のいずれかに記載の樹脂組成物層とを含む、樹脂シート。
[18] 第1の導体層、第2の導体層、及び、第1の導体層と第2の導体層との間に形成された絶縁層を含むプリント配線板であって、
該絶縁層は、[1]~[16]のいずれかに記載の樹脂組成物の硬化物である、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。
本発明によれば、平均粒径が小さい又は比表面積が大きい無機充填材を用いても、微細回路形成能に優れ、誘電正接が低い硬化物を得ることができる、最低溶融粘度が低くラミネート性に優れる樹脂組成物;当該樹脂組成物を含む樹脂シート;当該樹脂組成物を用いて形成された絶縁層を備えるプリント配線板、及び半導体装置を提供することができる。
図1は、プリント配線板の一例を模式的に示した一部断面図である。
以下、本発明の樹脂組成物、樹脂シート、プリント配線板、及び半導体装置について詳細に説明する。
[樹脂組成物]
本発明の第1実施形態の樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)活性エステル系硬化剤、(C)ポリイミド樹脂、及び(D)無機充填材を含有し、(D)成分の平均粒径が100nm以下であり、(C)成分の含有量が、樹脂成分を100質量%とした場合、0.1質量%以上6質量%以下である。第1実施形態の樹脂組成物は(C)成分を含有することにより、(D)平均粒径が100nm以下の無機充填材を含有させても、微細回路形成能に優れ、誘電正接が低い硬化物を得ることができる、最低溶融粘度が低くラミネート性に優れる樹脂組成物を得ることができる。また、第2実施形態の樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)活性エステル系硬化剤、(C)ポリイミド樹脂、及び(D)無機充填材、を含有する樹脂組成物であって、(D)成分の比表面積が15m/g以上であり、(C)成分の含有量が、樹脂成分を100質量%とした場合、0.1質量%以上6質量%以下である。第2実施形態の樹脂組成物は(C)成分を含有することにより、(D)比表面積が15m/g以上の無機充填材を含有させても、微細回路形成能に優れ、誘電正接が低い硬化物を得ることができる、最低溶融粘度が低くラミネート性に優れる樹脂組成物を得ることができる。
樹脂組成物は、必要に応じて、さらに(E)硬化剤(活性エステル系硬化剤は除く)、(F)硬化促進剤、(G)熱可塑性樹脂、及び(H)その他の添加剤等の成分を含んでいてもよい。以下、本発明の第1及び第2実施形態の樹脂組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。ここで、第1実施形態の樹脂組成物及び第2実施形態の樹脂組成物をまとめて、「樹脂組成物」ということがある。
<(A)エポキシ樹脂>
樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂を含む。エポキシ樹脂としては、例えば、ビキシレノール型エポキシ樹脂、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、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリスフェノール型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、tert-ブチル-カテコール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、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、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、シクロヘキサン型エポキシ樹脂、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、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
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、樹脂組成物は、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、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」ともいう。)を組み合わせて含むことが好ましい。液状エポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する液状エポキシ樹脂が好ましく、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する芳香族系液状エポキシ樹脂がより好ましい。固体状エポキシ樹脂としては、1分子中に3個以上のエポキシ基を有する固体状エポキシ樹脂が好ましく、1分子中に3個以上のエポキシ基を有する芳香族系固体状エポキシ樹脂がより好ましい。本発明において、芳香族系のエポキシ樹脂とは、その分子内に芳香環を有するエポキシ樹脂を意味する。
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、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、エステル骨格を有する脂環式エポキシ樹脂、シクロヘキサン型エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、及びブタジエン構造を有する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型エポキシ樹脂及びシクロヘキサン型エポキシ樹脂がより好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂がさらに好ましい。液状エポキシ樹脂の具体例としては、DIC社製の「HP4032」、「HP4032D」、「HP4032SS」(ナフタレン型エポキシ樹脂)、三菱化学社製の「828US」、「jER828EL」、「825」、「エピコート828EL」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂)、「jER807」、「1750」(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)、「630」、「630LSD」(グリシジルアミン型エポキシ樹脂)、新日鉄住金化学社製の「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)、ナガセケムテックス社製の「EX-721」(グリシジルエステル型エポキシ樹脂)、ダイセル社製の「セロキサイド2021P」(エステル骨格を有する脂環式エポキシ樹脂)、「PB-3600」(ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂)、新日鉄住金化学社製の「ZX1658」、「ZX1658GS」(液状1,4-グリシジルシクロヘキサン型エポキシ樹脂)、三菱化学社製の「630LSD」(グリシジルアミン型エポキシ樹脂)等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
固体状エポキシ樹脂としては、ビキシレノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型4官能エポキシ樹脂、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、トリスフェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂が好ましく、ビキシレノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂及びナフチレンエーテル型エポキシ樹脂がより好ましく、ビキシレノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂がさらに好ましい。固体状エポキシ樹脂の具体例としては、DIC社製の「HP4032H」(ナフタレン型エポキシ樹脂)、「HP-4700」、「HP-4710」(ナフタレン型4官能エポキシ樹脂)、「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)、「HP-7200HH」、「HP-7200H」、「EXA-7311」、「EXA-7311-G3」、「EXA-7311-G4」、「EXA-7311-G4S」、「HP6000」(ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂)、日本化薬社製の「EPPN-502H」(トリスフェノール型エポキシ樹脂)、「NC7000L」(ナフトールノボラック型エポキシ樹脂)、「NC3000H」、「NC3000」、「NC3000L」、「NC3100」(ビフェニル型エポキシ樹脂)、新日鉄住金化学社製の「ESN475V」(ナフタレン型エポキシ樹脂)、「ESN485」(ナフトールノボラック型エポキシ樹脂)、三菱化学社製の「YX4000H」、「YX4000」、「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)、「YX8800」(アントラセン型エポキシ樹脂)、大阪ガスケミカル社製の「PG-100」、「CG-500」、三菱化学社製の「YL7760」(ビスフェノールAF型エポキシ樹脂)、「YL7800」(フルオレン型エポキシ樹脂)、三菱化学社製の「jER1010」(固体状ビスフェノールA型エポキシ樹脂)、「jER1031S」(テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂)等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A)成分として、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、1:0.1~1:20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)樹脂シート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)樹脂シート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硬化物を得ることができる等の効果が得られる。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、1:0.2~1:5の範囲がより好ましく、1:0.3~1:1の範囲がさらに好ましい。
樹脂組成物中の(A)成分の含有量は、良好な機械強度、絶縁信頼性を示す絶縁層を得る観点から、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、好ましくは15質量%以上、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは25質量%以上である。エポキシ樹脂の含有量の上限は、本発明の効果が奏される限りにおいて特に限定されないが、好ましくは60質量%以下、より好ましくは45質量%以下、40質量%以下、又は35質量%以下である。
(A)成分のエポキシ当量は、好ましくは50~5000、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さの小さい絶縁層をもたらすことができる。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。
(A)成分の重量平均分子量は、好ましくは100~5000、より好ましくは250~3000、さらに好ましくは400~1500である。ここで、エポキシ樹脂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)法により測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量である。
<(B)活性エステル系硬化剤>
樹脂組成物は、(B)活性エステル系硬化剤を含む。活性エステル系硬化剤は、1分子中に活性エステル基を1個以上有する活性エステル化合物である。活性エステル系硬化剤としては、1分子中に活性エステル基を2個以上有する活性エステル系硬化剤が好ましく、例えば、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個以上有する活性エステル系硬化剤が好ましく用いられる。活性エステル系硬化剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
耐熱性向上の観点から、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活性エステル系硬化剤が好ましい。中でも、カルボン酸化合物と、フェノール化合物、ナフトール化合物及びチオール化合物から選択される1種以上とを反応させて得られる活性エステル系硬化剤がより好ましく、カルボン酸化合物と、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物とを反応させて得られる、1分子中に2個以上の活性エステル基を有する芳香族化合物がさらに好ましく、少なくとも2個以上のカルボキシ基を1分子中に有するカルボン酸化合物と、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物とを反応させて得られる芳香族化合物であって、1分子中に2個以上の活性エステル基を有する芳香族化合物がさらにより好ましい。活性エステル系硬化剤は、直鎖状であってよく、分岐状であってもよい。また、少なくとも2個以上のカルボキシ基を1分子中に有するカルボン酸化合物が脂肪族鎖を含む化合物であれば樹脂組成物との相溶性を高くすることができ、芳香環を有する化合物であれば耐熱性を高くすることができる。
カルボン酸化合物としては、例えば、炭素原子数1~20の脂肪族カルボン酸、炭素原子数7~20の芳香族カルボン酸が挙げられる。脂肪族カルボン酸としては、炭素原子数1~20が好ましく、炭素原子数2~10がより好ましく、炭素原子数2~8がさらに好ましく、具体的には、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。芳香族カルボン酸としては、炭素原子数1~20が好ましく、炭素原子数7~10がより好ましく、具体的には、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。中でも、耐熱性の観点から、コハク酸、マレイン酸、イタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、イソフタル酸、テレフタル酸がより好ましい。
チオカルボン酸化合物としては、特に制限はないが、例えば、チオ酢酸、チオ安息香酸等が挙げられる。
フェノール化合物としては、例えば、炭素原子数6~40が好ましく、炭素原子数6~30がより好ましく、炭素原子数6~23がさらに好ましく、炭素原子数6~22がよりさらに好ましい。フェノール化合物の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、特開2013-40270号公報記載のフェノール性水酸基を有するリン原子含有オリゴマーを使用してもよい。
ナフトール化合物としては、例えば、炭素原子数10~40が好ましく、炭素原子数10~30がより好ましく、炭素原子数10~20がさらに好ましい。ナフトール化合物の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。
中でも、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、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、カテコール、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、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、フェノールノボラック、フェノール性水酸基を有するリン原子含有オリゴマーが好ましく、カテコール、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、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、フェノールノボラック、フェノール性水酸基を有するリン原子含有オリゴマーがより好ましく、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、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、ジシクロペンタジエン型ジフェノール、フェノールノボラック、フェノール性水酸基を有するリン原子含有オリゴマーがさらに好ましく、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、ジシクロペンタジエン型ジフェノール、フェノールノボラック、フェノール性水酸基を有するリン原子含有オリゴマーがさらにより好ましく、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、ジシクロペンタジエン型ジフェノール、フェノール性水酸基を有するリン原子含有オリゴマーが殊更好ましく、ジシクロペンタジエン型ジフェノールが特に好ましい。
チオール化合物としては、特に制限はないが、例えば、ベンゼンジチオール、トリアジンジチオール等が挙げられる。
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系硬化剤、ナフタレン構造を含む活性エステル系硬化剤、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系硬化剤、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系硬化剤、芳香族カルボン酸とフェノール性水酸基を有するリン原子含有オリゴマーとを反応させて得られる活性エステル系硬化剤等が挙げられ、中でも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、ナフタレン構造を含む活性エステル系硬化剤、芳香族カルボン酸とフェノール性水酸基を有するリン原子含有オリゴマーとを反応させて得られる活性エステル系硬化剤がより好ましい。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-ジシクロペンチレン-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としては、特開2004-277460号公報、特開2013-40270号公報に開示されている活性エステル系硬化剤を用いてもよく、また市販の活性エステル系硬化剤を用いることもできる。活性エステル系硬化剤の市販品としては、例えば、DIC社製の「EXB9451」、「EXB9460」、「EXB9460S」、「HPC-8000-65T」、「HPC-8000L-65M」(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)、DIC社製の「EXB9416-70BK」(ナフタレン構造を含む活性エステル系硬化剤)、三菱化学社製の「DC808」(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系硬化剤)、三菱化学社製の「YLH1026」(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系硬化剤)、DIC社製の「EXB9050L-62M」(リン原子含有活性エステル系硬化剤)が挙げられる。
活性エステル系硬化剤の含有量は、微細回路形成能に優れ、誘電正接が低い硬化物を得る観点から、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、1質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。活性エステル系硬化剤の含有量の上限は特に限定されないが、25質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、15質量%以下がさらに好ましい。
また、(A)エポキシ樹脂のエポキシ基数を1とした場合、機械強度の良好な絶縁層を得る観点から、(B)活性エステル系硬化剤の反応基数は、0.1~10が好ましく、0.1~5がより好ましく、0.1~1がさらに好ましい。ここで、「エポキシ樹脂のエポキシ基数」とは、樹脂組成物中に存在する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る。また、「反応基」とはエポキシ基と反応することができる官能基のことを意味し、「活性エステル系硬化剤の反応基数」とは、樹脂組成物中に存在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を全て合計した値である。
<(C)ポリイミド樹脂>
本発明の樹脂組成物は、(C)ポリイミド樹脂を含む。平均粒径が小さい又は比表面積が大きい無機充填材を樹脂組成物に含有させると、一般に樹脂組成物の溶融粘度が上昇する。これに対し、(C)成分を含む本発明の樹脂組成物は、樹脂組成物の溶融粘度の上昇が抑制することができる。この溶融粘度の上昇の抑制は、ポリイミド樹脂が低極性であること、及びエポキシ樹脂とポリイミド樹脂との相溶性が高いことの作用によって得られると考えられる。また、フェノキシ樹脂や脂肪族等を含む熱可塑性樹脂は、一般に硬化時にアルコール等の極性が高い成分が生じやすく、その結果樹脂組成物の硬化物の誘電正接が高くなる場合がある。これに対し、(C)成分を含有する本発明の樹脂組成物の硬化物はフェノキシ樹脂等の熱可塑性樹脂を含有する場合よりも極性が低くなり、その結果硬化物の誘電正接が低くなると考えられる。また、本発明の樹脂組成物は、粗化処理によって微小な凹凸を含む粗面を形成することができるので微細回路を形成した場合であっても十分なアンカー効果を得ることができ、その結果微細回路形成能に優れるようになると考えられる。
(C)成分の含有量は、樹脂組成物の樹脂成分を100質量%とした場合、誘電正接を低くする観点から、0.1質量%以上であり、好ましくは0.3質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、さらに好ましくは0.8質量%以上である。上限は、微細回路形成能に優れた硬化物を得る観点から、6質量%以下であり、好ましくは5.8質量%以下、より好ましくは5.5質量%以下、さらに好ましくは5.2質量%以下である。
「樹脂成分」とは、樹脂組成物を構成する不揮発成分のうち、無機充填材を除いた成分をいう。
(C)成分としては、ポリイミド樹脂であれば特に限定されない。(C)成分としては、例えば、新日本理化社製の「リカコートSN20」、「リカコートPN20」等のポリイミド樹脂;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号公報記載のポリイミド)、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号公報等に記載のポリイミド)等の変性ポリイミド;ダイマージアミン及び多価カルボン酸化合物を反応させて得られる構造を含むポリイミド樹脂(以下、「ダイマージアミンポリイミド樹脂」ということがある。);多環式芳香族炭化水素骨格を有するポリイミド樹脂が挙げられる。中でも、(C)成分としては、微細回路形成能をより向上させ、最低溶融粘度をより低くする観点から、ダイマージアミンポリイミド樹脂及び多環式芳香族炭化水素骨格を有するポリイミド樹脂であることが好ましく、多環式芳香族炭化水素骨格を有するポリイミド樹脂であることがより好ましい。
(ダイマージアミンポリイミド樹脂)
ダイマージアミンポリイミド樹脂は、その分子構造に、ダイマージアミンが重合して形成される構造を有する構造単位、及び、多価カルボン酸化合物が重合して形成される構造を有する構造単位を含む。以下の説明において、ダイマージアミンが重合して形成される構造を有する構造単位を、「ダイマージアミン単位」ということがある。また、多価カルボン酸化合物が重合して形成される構造を有する構造単位を、「多価カルボン酸単位」ということがある。通常、ダイマージアミンポリイミド樹脂の分子において、ダイマージアミン単位と多価カルボン酸単位とは、環状イミド結合によって結合している。
ダイマージアミンは、脂肪族アミンの二量体であり、1分子中に2個のアミノ基を含む。これらのアミノ基は、通常、-NHで表される第1級アミノ基である。
ダイマージアミンの1分子当たりの炭素原子数は、好ましくは19以上、より好ましくは27以上であり、好ましくは49以下、より好ましくは41以下である。また、ダイマージアミンが含む脂肪族基は、飽和脂肪族基であってもよく、不飽和脂肪族基であってもよい。また、ダイマージアミン単位は、炭素-炭素不飽和結合を有していてもよい。ダイマージアミン単位1つ当たりの炭素-炭素不飽和結合の数は、好ましくは0~3、より好ましくは0~1、特に好ましくは0である。
ダイマージアミンは、通常、2つのアミノ基を連結する脂肪族炭化水素基からなる主鎖と、前記の主鎖に結合した2個の脂肪族炭化水素基からなる側鎖を含む。よって、ダイマージアミン単位は、通常、脂肪族炭化水素基からなる側鎖を、ダイマージアミン単位1つ当たり2個含み、側鎖としての脂肪族炭化水素基は、分岐の無い直鎖脂肪族炭化水素基であることが好ましい。また、本発明の所望の効果を顕著に得る観点から、側鎖としての脂肪族炭化水素基1つ当たりの炭素原子数は、好ましくは2以上であり、好ましくは19以下、より好ましくは18以下である。さらに、本発明の所望の効果を顕著に得る観点から、ダイマージアミン単位1つ当たり2個の側鎖のうち、1個以上の側鎖が飽和脂肪族炭化水素基であることが好ましく、全ての側鎖が飽和脂肪族炭化水素基であることが特に好ましい。
ダイマージアミンは、分子中に環を含む脂環式ジアミンであってもよく、分子中に環を含まない鎖状脂肪族ジアミンであってもよい。よって、ダイマージアミン単位が含む脂肪族基は、その分子構造中に、環を含んでいてもよい。
具体的なダイマージアミンについては、特許第5534378号公報に記載のダイマージアミンを参照しうる。
ダイマージアミンは、例えば、ダイマー酸等の不飽和脂肪酸、又はそのエステル、高級不飽和ニトリル若しくは高級不飽和アルコールを還元的アミン化し、その後、2量化することにより製造しうる。また、ダイマージアミンは、例えば、前記の不飽和脂肪酸、又はそのエステル、高級不飽和ニトリル若しくは高級不飽和アルコールを2量化して多価脂肪酸、多価ニトリル若しくは多価アルコールを得て、その後、還元的アミン化することにより製造しうる。さらに、ダイマージアミンの製造方法は、水素添加反応を施すことを含んでいてもよい。ダイマージアミンの製造方法については、特開平9-12712号公報に記載の方法を参照しうる。
多価カルボン酸化合物は、2価以上の価数のカルボン酸化合物をいい、例えば、1分子当たり2個以上のカルボキシ基を有するカルボン酸及びその無水物が挙げられる。中でも、本発明の所望の効果を顕著に得る観点から、多価カルボン酸としては、テトラカルボン酸化合物が好ましく、芳香族テトラカルボン酸化合物が特に好ましい。
芳香族テトラカルボン酸化合物としては、例えば、ピロメリット酸、ピロメリット酸二無水物、4,4’-オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、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、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,3’,4,4’-テトラカルボキシフェニル)テトラフルオロプロパン二無水物、2,2’-ビス(3,4-ジカルボキシフェノキシフェニル)スルホン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸無水物、ブタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸無水物、4,4’-[プロパン-2,2-ジイルビス(1,4-フェニレンオキシ)]ジフタル酸二無水物などが挙げられる。
ダイマージアミンポリイミド樹脂が含む特に好ましい構造単位については、特許第5534378号公報を参照しうる。
ダイマージアミンポリイミド樹脂において、ダイマージアミン単位及び多価カルボン酸単位の量比は、本発明の効果を著しく損なわない限り、任意である。通常は、ダイマージアミンポリイミド樹脂におけるダイマージアミン単位及び多価カルボン酸単位の量比は、当該ダイマージアミンポリイミド樹脂を製造するための原料としてのダイマージアミン及び多価カルボン酸化合物の仕込み比と同じである。「多価カルボン酸単位のモル数/ダイマージアミン単位のモル数」で表される量比は、具体的には、好ましくは0.6以上、特に好ましくは0.8以上であり、好ましくは1.4以下、特に好ましくは1.2以下である。前記の量比が前記範囲に収まることにより、本発明の所望の効果を顕著に得ることができる。
必要に応じて、ダイマージアミンポリイミド樹脂は、ダイマージアミン単位及び多価カルボン酸単位以外の任意の構造単位を含んでいてもよい。ダイマージアミンポリイミド樹脂は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
ダイマージアミンポリイミド樹脂は、例えば、ダイマージアミンと多価カルボン酸化合物とを重合して、製造しうる。また、ダイマージアミンポリイミド樹脂は、例えば、ダイマージアミンと多価カルボン酸化合物とを重合してポリアミド酸を得た後で、このポリアミド酸を脱水及び環化によってイミド化して、製造しうる。さらに、ダイマージアミンポリイミド樹脂の製造方法は、ダイマージアミンと多価カルボン酸化合物との重合によってポリイミド樹脂を得た後で、鎖伸張剤による鎖伸張反応を行ってもよい。ダイマージアミンポリイミド樹脂の製造方法は、例えば、特許第5534378号公報を参照しうる。
(多環式芳香族炭化水素骨格を有するポリイミド樹脂)
多環式芳香族炭化水素とは、1つの分子中に2つ以上の環状構造を含み、該環状構造のうち少なくとも1つは芳香環である炭化水素をいい、2つ以上の環状構造は縮合していてもよく、縮合していなくてもよい。
多環式芳香族炭化水素骨格は、置換基を有していなくてもよく、置換基を有していてもよい。置換基としては、特に制限はなく、例えば、ハロゲン原子、-OH、-O-C1-6アルキル基、-N(C1-6アルキル基)、C1-6アルキル基、C6-10アリール基、-NH、-CN、-C(O)O-C1-6アルキル基、-COOH、-C(O)H、-NO等が挙げられ、C1-6アルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。置換基は1種のみ有していてもよく、複数有していてもよい。
ここで、「Cp-q」(p及びqは正の整数であり、p<qを満たす。)という用語は、この用語の直後に記載された有機基の炭素原子数がp~qであることを表す。例えば、「C1-6アルキル基」という表現は、炭素原子数1~6のアルキル基を示す。
多環式芳香族炭化水素骨格としては、例えば、1,1,3-トリメチルインダン骨格等を含めたインダン骨格、及びフルオレン骨格等の5員環化合物と芳香環とが縮合した芳香族炭化水素骨格;ナフタレン骨格、及びアントラセン骨格等の芳香族が縮合した芳香族炭化水素骨格;ビフェニル骨格等の2つ以上の芳香族が縮合せずに有する芳香族炭化水素骨格(非縮合型芳香族炭化水素骨格)等が挙げられ、微細回路形成能をより向上させ、最低溶融粘度をより低くする観点から、5員環化合物と芳香環とが縮合した芳香族炭化水素骨格が好ましい。中でも、樹脂組成物の硬化物の線熱膨張係数を低くし、ガラス転移温度及びピール強度を高くする観点から、多環式芳香族炭化水素骨格は、インダン骨格及びフルオレン骨格の少なくともいずれかであることが好ましい。
多環式芳香族炭化水素骨格を有するイミド樹脂としては、微細回路形成能をより向上させ、最低溶融粘度をより低くする観点から、多環式芳香族炭化水素骨格及び環状イミド構造を有するポリイミド樹脂であることが好ましい。
環状イミド構造としては、例えば、フタルイミド、スクシンイミド、グルタルイミド、3-メチルグルタルイミド、マレイミド、ジメチルマレイミド、トリメリットイミド、ピロメリットイミド、好ましくはフタルイミド、スクシンイミドが挙げられ、中でも芳香族イミド構造を有するポリイミド樹脂が好ましく、フタルイミドがより好ましい。
(C)成分は、樹脂組成物の硬化物の線熱膨張係数を低くし、ガラス転移温度及びピール強度を高くする観点から、多環式芳香族炭化水素骨格を有する繰り返し単位と、イミド構造を有する繰り返し単位とを有することが好ましい。
多環式芳香族炭化水素骨格を有する繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(1)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure 0007354525000001
(式(1)中、Aは多環式芳香族炭化水素骨格を表し、Dは単結合又は2価の連結基を表す。)
式(1)中のAは多環式芳香族炭化水素骨格を表し、多環式芳香族炭化水素骨格の詳細は上述したとおりである。
式(1)中のDは単結合又は2価の連結基を表し、2価の連結基が好ましい。2価の連結基としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、アリーレン基、-NH-、-C(=O)-、-SO-、又はこれらの2つ以上の組み合わせからなる基等が挙げられる。
アルキレン基としては、炭素原子数1~10のアルキレン基が好ましく、炭素原子数1~6のアルキレン基がより好ましく、炭素原子数1~3のアルキレン基がさらに好ましい。アルキレン基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよい。このようなアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基等が挙げられ、メチレン基が好ましい。
アリーレン基としては、炭素原子数6~14のアリーレン基が好ましく、炭素原子数6~10のアリーレン基がより好ましい。アリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基等が挙げられ、フェニレン基が好ましい。
アルキレン基及びアリーレン基は、置換基を有していなくてもよく、置換基を有していてもよい。置換基としては、多環式芳香族炭化水素骨格が有していてもよい置換基と同様である。
これらの2つ以上の組み合わせからなる基としては、酸素原子、アリーレン基、及びアルキレン基のうち2つ以上の組み合わせからなる基が好ましい。このような基としては、例えば、1つ以上のアリーレン基と1つ以上のアルキレン基とが結合した基(アリーレン基、及びアルキレン基の組み合わせからなる基)、1つ以上の酸素原子と1つ以上のアリーレン基とが結合した基(酸素原子、及びアリーレン基の組み合わせからなる基)等が挙げられる。1つ以上のアリーレン基と1つ以上のアルキレン基とが結合した基としては、例えば、フェニレン-メチレンからなる2価の基、フェニレン-ジメチルメチレンからなる2価の基等が挙げられる。1つ以上の酸素原子と1つ以上のアリーレン基とが結合した基としては、例えば、フェニレン-酸素原子-フェニレンからなる2価の基、酸素原子-フェニレンからなる2価の基、酸素原子-ナフタレンからなる2価の基等が挙げられる。
多環式芳香族炭化水素骨格を有する繰り返し単位の好適な例としては以下のものが挙げられる。
Figure 0007354525000002
イミド構造を有する繰り返し単位としては、イミド構造を有していれば特に限定されないが、微細回路形成能をより向上させ、最低溶融粘度をより低くする観点から、環状イミド構造を有する繰り返し単位であることが好ましい。
環状イミド構造としては、例えば、フタルイミド、スクシンイミド、グルタルイミド、3-メチルグルタルイミド、マレイミド、ジメチルマレイミド、トリメリットイミド、ピロメリットイミド、好ましくはフタルイミド、スクシンイミドが挙げられ、中でも芳香族イミド構造が好ましく、フタルイミドがより好ましい。イミド構造を有する繰り返し単位は、上記したイミド構造が2価の連結基と結合した態様であってもよい。2価の連結基としては、一般式(1)中のDが表す2価の連結基と同様である。
イミド構造を有する繰り返し単位の好適な例としては以下のものが挙げられる。
Figure 0007354525000003
多環式芳香族炭化水素骨格を有する繰り返し単位と、イミド構造を有する繰り返し単位との質量比(多環式芳香族炭化水素骨格を有する繰り返し単位の質量/イミド構造を有する繰り返し単位の質量)としては、好ましくは0.5以上、より好ましくは0.6以上、さらに好ましくは0.8以上であり、好ましくは2以下、より好ましくは1.8以下、さらに好ましくは1.5以下である。該質量比を斯かる範囲内とすることにより、樹脂組成物の硬化物の線熱膨張係数を低くし、ガラス転移温度及びピール強度を高くすることが可能となる。
多環式芳香族炭化水素骨格を有するポリイミド樹脂の製造方法は特に限定されず、種々の方法に従って製造することができる。好適な一実施形態として、イミド構造を有する繰り返し単位となる単量体と、多環式芳香族炭化水素骨格を有する繰り返し単位となる単量体とを用いて重合を行うことにより得ることができる。重合を行う際、必要に応じて重合開始剤等を用いてもよい。
(C)成分の重量平均分子量は、微細回路形成能をより向上させ、最低溶融粘度をより低くする観点から、好ましくは5000以上、より好ましくは10000以上、さらに好ましくは11000以上であり、好ましくは100000以下、より好ましくは50000以下、さらに好ましくは30000以下である。ここで、(C)成分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)法により測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量である。
<(D)無機充填材>
第1の実施形態の樹脂組成物は、(D)平均粒径が100nm以下の無機充填材を含む。また、第2の実施形態の樹脂組成物は、(D)比表面積が15m/g以上の無機充填材を含む。(D)成分の材料は特に限定されないが、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、窒化アルミニウム、窒化マンガン、ホウ酸アルミニウム、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、チタン酸バリウム、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。これらの中でもシリカが特に好適である。シリカとしては、例えば、無定形シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ、中空シリカ等が挙げられる。またシリカとしては球状シリカが好ましい。無機充填材は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
第1実施形態における無機充填材の平均粒径は、薄膜化の観点および微細回路形成能を向上させる観点から、100nm以下であり、好ましくは90nm以下、より好ましくは80nm以下である。平均粒径の下限は、特に限定されないが、ラミネート性を向上させる観点から好ましくは1nm以上、より好ましくは5nm以上、さらに好ましくは10nm以上等とし得る。
また、第2の実施形態における無機充填材の平均粒径は、薄膜化の観点および微細回路形成能を向上させる観点から、好ましくは100nm以下であり、より好ましくは90nm以下、さらに好ましくは80nm以下である。平均粒径の下限は、特に限定されないが、好ましくは1nm以上、より好ましくは5nm以上、さらに好ましくは10nm以上等とし得る。
このような平均粒径を有する無機充填材の市販品としては、例えば、電気化学工業社製「UFP-30」等が挙げられる。
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、無機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、無機充填材を超音波によりメチルエチルケトン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、堀場製作所社製「LA-500」、島津製作所社製「SALD-2200」等を使用することができる。
第2実施形態における無機充填材の比表面積は、微細回路形成能を向上させる観点から、15m/g以上であり、より好ましくは20m/g以上、さらに好ましくは30m/g以上である。上限値はラミネート性を向上させる観点から、好ましくは60m/g以下、より好ましくは50m/g以下、さらに好ましくは40m/g以下である。
また、第1実施形態における無機充填材の比表面積は、微細回路形成能を向上させる観点から、好ましくは15m/g以上、より好ましくは20m/g以上、さらに好ましくは30m/g以上である。上限に特段の制限は無いが、好ましくは60m/g以下、より好ましくは50m/g以下、さらに好ましくは40m/g以下である。
比表面積は、BET法に従って、比表面積測定装置(マウンテック社製Macsorb HM-1210)を用いて試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて比表面積を算出することで得られる。
無機充填材は、耐湿性及び分散性を高める観点から、フッ素含有シランカップリング剤、アミノシラン系カップリング剤、エポキシシラン系カップリング剤、メルカプトシラン系カップリング剤、シラン系カップリング剤、アルコキシシラン、オルガノシラザン化合物、チタネート系カップリング剤等の1種以上の表面処理剤で処理されていることが好ましく、アミノシラン系シランカップリング剤で処理されていることがより好ましい。表面処理剤の市販品としては、例えば、信越化学工業社製「KBM403」(3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「KBM803」(3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「KBE903」(3-アミノプロピルトリエトキシシラン)、信越化学工業社製「KBM573」(N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「SZ-31」(ヘキサメチルジシラザン)、信越化学工業社製「KBM103」(フェニルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「KBM-4803」(長鎖エポキシ型シランカップリング剤)、信越化学工業社製「KBM-7103」(3,3,3-トリフルオロプロピルトリメトキシシラン)等が挙げられる。
表面処理剤による表面処理の程度は、無機充填材の分散性向上の観点から、(D)成分100質量部に対して、0.2質量部~5質量部の表面処理剤で表面処理されていることが好ましく、0.2質量部~4質量部で表面処理されていることが好ましく、0.3質量部~3質量部で表面処理されていることが好ましい。
表面処理剤による表面処理の程度は、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ができる。無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量は、無機充填材の分散性向上の観点から、0.02mg/m以上が好ましく、0.1mg/m以上がより好ましく、0.2mg/m以上が更に好ましい。一方、樹脂ワニスの溶融粘度及びシート形態での溶融粘度の上昇を抑制する観点から、1mg/m以下が好ましく、0.8mg/m以下がより好ましく、0.5mg/m以下が更に好ましい。
無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量は、表面処理後の無機充填材を溶剤(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を表面処理剤で表面処理された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、堀場製作所社製「EMIA-320V」等を使用することができる。
(D)成分の含有量は、誘電正接を低くする観点から、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、好ましくは30質量%以上、より好ましくは35質量%以上、さらに好ましくは40質量%以上である。上限は、絶縁性能を向上させる観点から、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは65質量%以下である。
<(E)硬化剤>
一実施形態において、樹脂組成物は、(E)硬化剤を含有し得る。但し、ここでいう(E)硬化剤は、(B)活性エステル系硬化剤を含めない。(E)成分としては、(A)成分を硬化する機能を有するものであれば、特に限定されず、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、及びカルボジイミド系硬化剤などが挙げられる。中でも、(E)成分としては、フェノール系硬化剤が好ましい。硬化剤は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。
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、導体層との密着性の観点から、含窒素フェノール系硬化剤が好ましく、トリアジン骨格含有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、明和化成社製の「MEH-7700」、「MEH-7810」、「MEH-7851」、日本化薬社製の「NHN」、「CBN」、「GPH」、新日鉄住金化学社製の「SN170」、「SN180」、「SN190」、「SN475」、「SN485」、「SN495」、「SN-495V」「SN375」、「SN395」、DIC社製の「TD-2090」、「LA-7052」、「LA-7054」、「LA-1356」、「LA-3018-50P」、「EXB-9500」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、昭和高分子社製の「HFB2006M」、四国化成工業社製の「P-d」、「F-a」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などが挙げられる。シアネートエステル系硬化剤の具体例としては、ロンザジャパン社製の「PT30」及び「PT60」(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)、「ULL-950S」(多官能シアネートエステル樹脂)、「BA230」、「BA230S75」(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プレポリマー)等が挙げられる。
カルボジイミド系硬化剤の具体例としては、日清紡ケミカル社製の「V-03」、「V-07」等が挙げられる。
樹脂組成物が(E)成分を含有する場合、(A)成分と(E)成分との量比は、[(A)成分のエポキシ基の合計数]:[(E)成分の反応基の合計数]の比率で、1:0.01~1:2の範囲が好ましく、1:0.05~1:1.5がより好ましく、1:0.08~1:1がさらに好ましい。ここで、(E)成分の反応基とは、活性水酸基等であり、(E)成分の種類によって異なる。また、(A)成分のエポキシ基の合計数とは、各(A)成分の固形分質量をエポキシ当量で除した値をすべての(A)成分について合計した値であり、(E)成分の反応基の合計数とは、各(E)成分の固形分質量を反応基当量で除した値をすべての(E)成分について合計した値である。(A)成分と(E)成分との量比を斯かる範囲とすることにより、樹脂組成物の硬化物の線熱膨張係数をより低くすることができ、ピール強度をより向上させることができる。
また、樹脂組成物が(E)成分を含有する場合、(A)エポキシ樹脂と、(B)成分及び(E)成分との量比は、[(A)成分のエポキシ基の合計数]:[(B)成分の反応基及び(E)成分の反応基の合計数]の比率で、1:0.01~1:3の範囲が好ましく、1:0.005~1:2がより好ましく、1:0.1~1:1.5がさらに好ましい。
樹脂組成物が(E)成分を含有する場合、微細回路形成能をより向上させ、最低溶融粘度をより低くする観点から、(E)成分の含有量は、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。また、下限は特に制限はないが好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、さらに好ましくは3質量%以上である。
<(F)硬化促進剤>
一実施形態において、樹脂組成物は、(F)硬化促進剤を含有し得る。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、金属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、金属系硬化促進剤が好ましく、アミン系硬化促進剤がより好ましい。硬化促進剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
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、トリフェニルホスフィン、テトラブチルホスホニウムデカン酸塩が好ましい。
アミン系硬化促進剤としては、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミン等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、4-ジメチルアミノピリジン、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)-ウンデセンが好ましい。
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、2-エチル-4-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が好ましい。
イミダゾール系硬化促進剤としては、市販品を用いてもよく、例えば、三菱化学社製の「P200-H50」等が挙げられる。
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、ジシアンジアミド、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エンが好ましい。
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等が挙げられる。有機金属塩としては、例えば、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、ステアリン酸亜鉛等が挙げられる。
樹脂組成物が硬化促進剤を含有する場合、硬化促進剤の含有量は、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上である。上限は、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。硬化促進剤の含有量を斯かる範囲内とすることにより、微細回路形成能をより向上させ、最低溶融粘度をより低くすることができる。
<(G)熱可塑性樹脂>
一実施形態において、樹脂組成物は、(G)熱可塑性樹脂を含有し得る。但し、ここでいう(G)熱可塑性樹脂は、(C)ポリイミド樹脂を含めない。
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、ポリアミドイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、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、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられ、フェノキシ樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂は、1種単独で用いてもよく、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
熱可塑性樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは8,000以上、より好ましくは10,000以上、さらに好ましくは20,000以上、特に好ましくは40,000以上である。上限は特に限定されないが、好ましくは70,000以下、より好ましくは60,000以下である。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、測定装置として島津製作所社製LC-9A/RID-6Aを、カラムとして昭和電工社製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、カラム温度を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種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。フェノキシ樹脂の具体例としては、三菱化学社製の「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、新日鉄住金化学社製の「FX280」及び「FX293」、三菱化学社製の「YL7500BH30」、「YX6954BH30」、「YX7553」、「YX7553BH30」、「YL7769BH30」、「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としては、例えば、ポリビニルホルマール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂が挙げられ、ポリビニルブチラール樹脂が好ましい。ポリビニルアセタール樹脂の具体例としては、例えば、電気化学工業社製の「電化ブチラール4000-2」、「電化ブチラール5000-A」、「電化ブチラール6000-C」、「電化ブチラール6000-EP」、積水化学工業社製のエスレックBHシリーズ、BXシリーズ(例えばBX-5Z)、KSシリーズ(例えばKS-1)、BLシリーズ、BMシリーズ等が挙げられる。
ポリアミドイミド樹脂の具体例としては、東洋紡社製の「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、日立化成工業社製の「KS9100」、「KS9300」(ポリシロキサン骨格含有ポリアミドイミド)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、住友化学社製の「PES5003P」等が挙げられる。ポリフェニレンエーテル樹脂の具体例としては、三菱ガス化学社製のビニル基を有するオリゴフェニレンエーテル・スチレン樹脂「OPE-2St 1200」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社製のポリスルホン「P1700」、「P3500」等が挙げられる。
樹脂組成物が熱可塑性樹脂を含有する場合、熱可塑性樹脂の含有量は、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上である。上限は好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは3質量%である。
<(H)その他の添加剤>
一実施形態において、樹脂組成物は、さらに必要に応じて、その他の添加剤を含んでいてもよく、斯かるその他の添加剤としては、例えば、有機リン系化合物、有機系窒素含有リン化合物、窒素化合物、シリコーン化合物、及び金属水酸化物等の難燃剤;ゴム粒子等の有機充填材;有機銅化合物、有機亜鉛化合物及び有機コバルト化合物等の有機金属化合物;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。
<樹脂組成物の物性、用途>
本発明の樹脂組成物は、微細回路形成能に優れ、誘電正接が低い絶縁層(樹脂組成物層の硬化物)をもたらす。したがって、本発明の樹脂組成物は、絶縁用途の樹脂組成物層として好適に使用することができる。具体的には、本発明の樹脂組成物は、プリント配線板の絶縁層を形成するための樹脂組成物(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、プリント配線板の層間絶縁層を形成するための樹脂組成物(プリント配線板の層間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る。また、本発明の樹脂組成物は、部品埋め込み性に良好な絶縁層をもたらすことから、プリント配線板が部品内蔵回路板である場合にも好適に使用することができる。また、本発明の樹脂組成物は、絶縁層上に導体層(再配線層を含む。)を形成するための当該絶縁層を形成するための樹脂組成物(導体層を形成するための絶縁層形成用樹脂組成物)として好適に使用できる。
樹脂組成物を、100℃で30分間、次いで180℃で30分間熱硬化させた硬化物は、微細回路形成能に優れるという特性を示す。即ち、微細回路形成能に優れる絶縁層をもたらす。微細回路形成能に優れることから、最小のL(ライン:配線幅)/S(スペース:間隔幅)は、好ましくは8μm/8μm以下、より好ましくは7μm/7μm以下、さらに好ましくは6μm/6μm以下である。下限は特に限定されないが、1μm/1μm以上等とし得る。また、最小の配線ピッチは、好ましくは10μm以下、より好ましくは8μm以下、さらに好ましくは6μm以下である。下限は特に限定されないが、1μm以上等とし得る。微細回路形成能は、後述する<微細回路形成能の測定>の記載の方法に従って測定することができる。
樹脂組成物を、200℃で90分間熱硬化させた硬化物は、誘電正接が低いという特性を示す。即ち、誘電正接の低い絶縁層をもたらす。誘電正接としては、好ましくは0.1以下、より好ましくは0.05以下、さらに好ましくは0.015以下である。下限は特に限定されないが、0.0001以上等とし得る。誘電正接の測定は、後述する<誘電正接の測定>の記載の方法に従って測定することができる。
樹脂組成物の120℃における最低溶融粘度は、ラミネート性を向上させる観点から、好ましくは7000poise以下、より好ましくは6000poise以下、さらに好ましくは5000poise以下である。下限は特に限定されないが、100poise以上等とし得る。最低溶融粘度は、後述する<ラミネート性の評価>に記載の方法に従って測定することができる。
樹脂組成物は、最低溶融粘度が低いことから埋め込み性が向上し、その結果ボイドの発生が抑制されるという特性を示す。例えば、L/S=160μm/160μmの櫛歯パターン上に樹脂組成物をラミネートしても、ボイドが発生していない。ボイドの有無は、後述する<ラミネート性の評価>に記載の方法に従って測定することができる。
[樹脂シート]
本発明の樹脂シートは、支持体と、該支持体上に設けられた、本発明の樹脂組成物で形成された樹脂組成物層を含む。
樹脂組成物層の厚さは、プリント配線板の薄型化の観点から、好ましくは200μm以下、より好ましくは100μm以下、さらに好ましくは50μm以下、さらにより好ましくは20μm以下、15μm以下、又は10μm以下である。樹脂組成物層の厚さの下限は、特に限定されないが、通常、1μm以上、3μm以上等とし得る。
支持体としては、例えば、プラスチック材料からなるフィルム、金属箔、離型紙が挙げられ、プラスチック材料からなるフィルム、金属箔が好ましい。
支持体としてプラスチック材料からなるフィルムを使用する場合、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、ポリイミド等が挙げられる。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。
支持体として金属箔を使用する場合、金属箔としては、例えば、銅箔、アルミニウム箔等が挙げられ、銅箔が好ましい。銅箔としては、銅の単金属からなる箔を用いてもよく、銅と他の金属(例えば、スズ、クロム、銀、マグネシウム、ニッケル、ジルコニウム、ケイ素、チタン等)との合金からなる箔を用いてもよい。
支持体は、樹脂組成物層と接合する面にマット処理、コロナ処理、帯電防止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。離型層付き支持体の離型層に使用する離型剤としては、例えば、アルキド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ウレタン樹脂、及びシリコーン樹脂からなる群から選択される1種以上の離型剤が挙げられる。離型層付き支持体は、市販品を用いてもよく、例えば、アルキド樹脂系離型剤を主成分とする離型層を有するPETフィルムである、リンテック社製の「SK-1」、「AL-5」、「AL-7」、東レ社製の「ルミラーT60」、帝人社製の「ピューレックス」、ユニチカ社製の「ユニピール」等が挙げられる。
支持体の厚みとしては、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、離型層付き支持体を使用する場合、離型層付き支持体全体の厚さが上記範囲であることが好ましい。
一実施形態において、樹脂シートは、さらに必要に応じて、その他の層を含んでいてもよい。斯かるその他の層としては、例えば、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)に設けられた、支持体に準じた保護フィルム等が挙げられる。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抑制することができる。
樹脂シートは、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、ダイコーター等を用いて支持体上に塗布し、更に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(MEK)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(DMAc)及びN-メチルピロリドン等のアミド系溶剤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。
乾燥は、加熱、熱風吹きつけ等の公知の方法により実施してよい。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分間~10分間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。
樹脂シートは、ロール状に巻きとって保存することが可能である。樹脂シート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。
[プリント配線板]
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により形成された絶縁層、第1の導体層、及び第2の導体層を含む。絶縁層は、第1の導体層と第2の導体層との間に設けられていて、第1の導体層と第2の導体層とを絶縁している(導体層は配線層ということがある)。
第1及び第2の導体層間の絶縁層の厚みは、好ましくは6μm以下、より好ましくは5.5μm以下、さらに好ましくは5μm以下である。下限については特に限定されないが0.1μm以上とし得る。第1導体層と第2の導体層との間隔(第1及び第2の導体層間の絶縁層の厚み)とは、図1に一例を示したように、第1の導体層1の主面11と第2の導体層2の主面21間の絶縁層3の厚みt1のことをいう。第1及び第2の導体層は絶縁層を介して隣り合う導体層であり、主面11及び主面21は互いに向き合っている。
なお、絶縁層全体の厚みt2は、好ましくは15μm以下、より好ましくは13μm以下、さらに好ましくは10μm以下である。下限については特に限定されないが、通常、1μm以上、1.5μm以上、2μm以上等とし得る。
プリント配線板は、上述の樹脂シートを用いて、下記(I)及び(II)の工程を含む方法により製造することができる。
(I)内層基板上に、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)樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する工程
工程(I)で用いる「内層基板」とは、プリント配線板の基板となる部材であって、例えば、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が挙げられる。また、該基板は、その片面又は両面に導体層を有していてもよく、この導体層はパターン加工されていてもよい。基板の片面または両面に導体層(回路)が形成された内層基板は「内層回路基板」ということがある。また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も本発明でいう「内層基板」に含まれる。プリント配線板が部品内蔵回路板である場合、部品を内蔵した内層基板を使用し得る。
内層基板と樹脂シートの積層は、例えば、支持体側から樹脂シートを内層基板に加熱圧着することにより行うことができる。樹脂シートを内層基板に加熱圧着する部材(以下、「加熱圧着部材」ともいう。)としては、例えば、加熱された金属板(SUS鏡板等)又は金属ロール(SUSロール)等が挙げられる。なお、加熱圧着部材を樹脂シートに直接プレスするのではなく、内層基板の表面凹凸に樹脂シート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するのが好ましい。
内層基板と樹脂シートの積層は、真空ラミネート法により実施してよい。真空ラミネート法において、加熱圧着温度は、好ましくは60℃~160℃、より好ましくは80℃~140℃の範囲であり、加熱圧着圧力は、好ましくは0.098MPa~1.77MPa、より好ましくは0.29MPa~1.47MPaの範囲であり、加熱圧着時間は、好ましくは20秒間~400秒間、より好ましくは30秒間~300秒間の範囲である。積層は、好ましくは圧力26.7hPa以下の減圧条件下で実施する。
積層は、市販の真空ラミネーターによって行うことができる。市販の真空ラミネーターとしては、例えば、名機製作所社製の真空加圧式ラミネーター、ニッコー・マテリアルズ社製のバキュームアップリケーター、バッチ式真空加圧ラミネーター等が挙げられる。
積層の後に、常圧下(大気圧下)、例えば、加熱圧着部材を支持体側からプレスすることにより、積層された樹脂シートの平滑化処理を行ってもよい。平滑化処理のプレス条件は、上記積層の加熱圧着条件と同様の条件とすることができる。平滑化処理は、市販のラミネーターによって行うことができる。なお、積層と平滑化処理は、上記の市販の真空ラミネーターを用いて連続的に行ってもよい。
支持体は、工程(I)と工程(II)の間に除去してもよく、工程(II)の後に除去してもよい。
工程(II)において、樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する。
樹脂組成物層の熱硬化条件は特に限定されず、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、樹脂組成物層の熱硬化条件は、樹脂組成物の種類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℃~220℃の範囲、より好ましくは170℃~200℃の範囲)、硬化時間は5分間~120分間の範囲(好ましくは10分間~100分間、より好ましくは15分間~90分間)とすることができる。
樹脂組成物層を熱硬化させる前に、樹脂組成物層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、樹脂組成物層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115℃以下、より好ましくは70℃以上110℃以下)の温度にて、樹脂組成物層を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、さらに好ましくは15分間~100分間)予備加熱してもよい。
プリント配線板を製造するに際しては、(III)絶縁層に穴あけする工程、(IV)絶縁層を粗化処理する工程、(V)導体層を形成する工程をさらに実施してもよい。これらの工程(III)乃至工程(V)は、プリント配線板の製造に用いられる、当業者に公知の各種方法に従って実施してよい。なお、支持体を工程(II)の後に除去する場合、該支持体の除去は、工程(II)と工程(III)との間、工程(III)と工程(IV)の間、又は工程(IV)と工程(V)との間に実施してよい。また、必要に応じて、工程(II)~工程(V)の絶縁層及び導体層の形成を繰り返して実施し、多層配線板を形成してもよい。この場合、それぞれの導体層間の絶縁層の厚み(図1のt1)は上記範囲内であることが好ましい。
工程(III)は、絶縁層に穴あけする工程であり、これにより絶縁層にビアホール、スルーホール等のホールを形成することができる。工程(III)は、絶縁層の形成に使用した樹脂組成物の組成等に応じて、例えば、ドリル、レーザー、プラズマ等を使用して実施してよい。ホールの寸法や形状は、プリント配線板のデザインに応じて適宜決定してよい。
工程(IV)は、絶縁層を粗化処理する工程である。粗化処理の手順、条件は特に限定されず、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絶縁層を粗化処理することができる。粗化処理に用い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社製の「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℃の膨潤液に絶縁層を1分間~20分間浸漬することにより行うことができる。絶縁層の樹脂の膨潤を適度なレベルに抑える観点から、40℃~80℃の膨潤液に絶縁層を5分間~15分間浸漬させることが好ましい。粗化処理に用いる酸化剤としては、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絶縁層を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社製の「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、粗化処理に用いる中和液としては、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社製の「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分間~20分間浸漬する方法が好ましい。
一実施形態において、粗化処理後の絶縁層表面の算術平均粗さ(Ra)は、好ましくは400nm以下、より好ましくは350nm以下、さらに好ましくは300nm以下である。下限については特に限定されないが、好ましくは0.5nm以上、より好ましくは1nm以上等とし得る。また、粗化処理後の絶縁層表面の二乗平均平方根粗さ(Rq)は、好ましくは400nm以下、より好ましくは350nm以下、さらに好ましくは300nm以下である。下限については特に限定されないが、好ましくは0.5nm以上、より好ましくは1nm以上等とし得る。絶縁層表面の算術平均粗さ(Ra)及び二乗平均平方根粗さ(Rq)は、非接触型表面粗さ計を用いて測定することができる。
工程(V)は、導体層を形成する工程である。内層基板に導体層が形成されていない場合、工程(V)は第1の導体層を形成する工程であり、内層基板に導体層が形成されている場合、該導体層が第1の導体層であり、工程(V)は第2の導体層を形成する工程である。
導体層に使用する導体材料は特に限定されない。好適な実施形態では、導体層は、金、白金、パラジウム、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、パターニング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、パラジウム、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、パラジウム、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、絶縁層と接する層は、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、所望のプリント配線板のデザインによるが、一般に3μm~35μm、好ましくは5μm~30μmである。
一実施形態において、導体層は、めっきにより形成してよい。例えば、セミアディティブ法、フルアディティブ法等の従来公知の技術により絶縁層の表面にめっきして、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、製造の簡便性の観点から、セミアディティブ法により形成することが好ましい。以下、導体層をセミアディティブ法により形成する例を示す。
まず、絶縁層の表面に、無電解めっきによりめっきシード層を形成する。次いで、形成されためっきシード層上に、所望の配線パターンに対応してめっき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。露出しためっきシード層上に、電解めっき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、不要なめっきシード層をエッチング等により除去して、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。
本発明の樹脂シートは、部品埋め込み性にも良好な絶縁層をもたらすことから、プリント配線板が部品内蔵回路板である場合にも好適に使用することができる。部品内蔵回路板は公知の製造方法により作製することができる。
本発明の樹脂シートを用いて製造されるプリント配線板は、樹脂シートの樹脂組成物層の硬化物である絶縁層と、絶縁層に埋め込まれた埋め込み型配線層と、を備える態様であってもよい。
[半導体装置]
本発明の半導体装置は、本発明のプリント配線板を含む。本発明の半導体装置は、本発明のプリント配線板を用いて製造することができる。
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。
本発明の半導体装置は、プリント配線板の導通箇所に、部品(半導体チップ)を実装することにより製造することができる。「導通箇所」とは、「プリント配線板における電気信号を伝える箇所」であって、その場所は表面であっても、埋め込まれた箇所であってもいずれでも構わない。また、半導体チップは半導体を材料とする電気回路素子であれば特に限定されない。
半導体装置を製造する際の半導体チップの実装方法は、半導体チップが有効に機能しさえすれば、特に限定されないが、具体的には、ワイヤボンディング実装方法、フリップチップ実装方法、バンプなしビルドアップ層(BBUL)による実装方法、異方性導電フィルム(ACF)による実装方法、非導電性フィルム(NCF)による実装方法、等が挙げられる。ここで、「バンプなしビルドアップ層(BBUL)による実装方法」とは、「半導体チップをプリント配線板の凹部に直接埋め込み、半導体チップとプリント配線板上の配線とを接続させる実装方法」のことである。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。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、以下において、量を表す「部」及び「%」は、別途明示のない限り、それぞれ「質量部」及び「質量%」を意味する。
まずは各種測定方法・評価方法について説明する。
<微細回路形成能の測定>
(測定用サンプルの調製)
(1)内層回路基板の下地処理
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0.8mm、パナソニック社製「R1766」)を内層回路基板として用意し、その両面をメック社製「CZ8101」に浸漬して銅表面の粗化処理(銅エッチング量:1.0μm)を行った。
(2)樹脂シートの積層
実施例及び比較例で作製した、樹脂組成物層の厚さが10μmの樹脂シートを、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、100℃、圧力0.74MPaにて30秒間圧着す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。
(3)樹脂組成物層の硬化
樹脂シートを積層した後、100℃で30分間、次いで180℃で30分間の条件で樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成した。その後、支持体を剥離して絶縁層を露出させた。
(4)粗化処理
絶縁層の露出した基板を、膨潤液(アトテックジャパン社製「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10分間浸漬し、次いで酸化剤(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15分間乾燥させた。得られた基板を「基板a」と称する。
(5)導体層(回路)の形成
セミアディティブ法に従って、絶縁層の粗化面に導体層を形成した。すなわち、下記1~6の工程を含むめっき工程(アトテックジャパン社製の薬液を使用した銅めっき工程)を行って導体層を形成した。
1.アルカリクリーニング(ビアホールが設けられた絶縁層の表面の洗浄と電荷調整)
基板aの表面を、Cleaning Cleaner Securiganth 902(商品名)を用いて60℃で5分間洗浄した。
2.ソフトエッチング(ビアホール内の洗浄)
基板aの表面を、硫酸酸性ペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液を用いて、30℃で1分間処理した。
3.プレディップ(Pd付与のための絶縁層の表面の電荷の調整)
基板aの表面を、Pre. Dip Neoganth B(商品名)を用い、室温で1分間処理した。
4.アクティヴェーター付与(絶縁層の表面へのPdの付与)
基板aの表面を、Activator Neoganth 834(商品名)を用い、35℃で5分間処理した。
5.還元(絶縁層に付与されたPdを還元)
基板aの表面を、Reducer Neoganth WA(商品名)とReducer Acceralator 810 mod.(商品名)との混合液を用い、30℃で5分間処理した。
6.無電解銅めっき工程(Cuを絶縁層の表面(Pd表面)に析出)
基板aの表面を、Basic Solution Printganth MSK-DK(商品名)と、Copper solution Printganth MSK(商品名)と、Stabilizer Printganth MSK-DK(商品名)と、Reducer Cu(商品名)との混合液を用いて、35℃で30分間処理した。形成された無電解銅めっき層の厚さは1μmであった。
(6)配線パターンの形成
無電解めっきの後、基板表面を5%硫酸水溶液で30秒間処理した。次いで、パターン形成用ドライフィルム(日立化成社製「フォテックRY-3600」、厚さ19μm)を、バッチ式真空加圧ラミネーター(名機製作所社製「MVLP-500」)を用いて、基板の両面に積層した。積層は、30秒間減圧して気圧を13hPa以下とした後、70℃、圧力0.1MPaで20秒間加圧して行った。
その後、配線パターン(詳細は以下に示す。)を形成したガラスマスク(フォトマスク)を、ドライフィルム上に配置して、投影露光機(ウシオ電機社製「UX-2240」)により光照射した。次いで、30℃の1%炭酸ナトリウム水溶液を噴射圧0.15MPaにて30秒間スプレー処理した。その後、水洗して、現像(パターン形成)を行った。
ガラスマスクの配線パターン:
下記i)乃至vii)の櫛歯パターンを各10個有するガラスマスクを使用した。
i)L/S=2μm/2μm、すなわち配線ピッチ4μmの櫛歯パターン(配線長15mm、16ライン)
ii)L/S=3μm/3μm、すなわち配線ピッチ6μmの櫛歯パターン(配線長15mm、16ライン)
iii)L/S=4μm/4μm、すなわち配線ピッチ8μmの櫛歯パターン(配線長15mm、16ライン)
iv)L/S=5μm/5μm、すなわち配線ピッチ10μmの櫛歯パターン(配線長15mm、16ライン)
v)L/S=6μm/6μm、すなわち配線ピッチ12μmの櫛歯パターン(配線長15mm、16ライン)
vi)L/S=7μm/7μm、すなわち配線ピッチ14μmの櫛歯パターン(配線長15mm、16ライン)
vii)L/S=8μm/8μm、すなわち配線ピッチ16μmの櫛歯パターン(配線長15mm、16ライン)
現像後、電解銅めっきを行い、厚さ5μmの電解銅めっき層(導体層)を形成した(無電解銅めっき層との合計厚さは約6μm)。
次いで、50℃の3%水酸化ナトリウム溶液を噴射圧0.2MPaにてスプレー処理し、基板両面からドライフィルムを剥離した。190℃にて60分間加熱してアニール処理を行った後、フラッシュエッチング用エッチャント(荏原電産社製のSACプロセス用エッチャント)を使用して、不要な導体層(銅層)を除去することにより回路を形成した。得られた基板を「評価基板A」と称する。
(7)微細回路形成能の評価
評価基板Aの上記i)乃至vii)の櫛歯パターンについて、回路の剥離の有無を光学顕微鏡にて確認すると共に、不要な無電解銅めっき層の残渣の有無を櫛歯パターンの絶縁抵抗を測定することで確認した。そして、櫛歯パターン10個のうち、9個以上について問題のなかった場合に合格と判定した。微細回路形成能は、合格と判定された最小のL/S比及び配線ピッチにより評価した。当該評価においては、合格と判定された最小のL/S比及び配線ピッチが小さいほど、微細回路形成能に優れることとなる。
<ラミネート性の評価>
(最低溶融粘度の測定)
予め作製した樹脂シートの樹脂組成物層(厚み25μm)について、動的粘弾性測定装置(ユー・ビー・エム社製「Rheosol-G3000」)を使用して最低溶融粘度を測定した。試料樹脂組成物1gについて、直径18mmのパラレルプレートを使用して、開始温度60℃から200℃まで昇温速度5℃/分にて昇温し、測定温度間隔2.5℃、振動1Hz、歪み5degの測定条件にて動的粘弾性率を測定し、120℃での溶融粘度を測定した。
(ボイドの有無の評価)
実施例及び比較例で作製した、樹脂組成物層の厚さが25μm、面積が240×320mmの樹脂シートを、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、L(ライン:配線幅)/S(スペース:間隔幅)=160μm/160μmの櫛歯パターン(厚み18μm)上にラミネートした。ラミネートは、30秒間減圧して気圧を13hPa以下とし、その後30秒間、100℃、圧力0.74MPaにてプレスすることにより行った。次いで、100℃、圧力0.5MPaにて60秒間熱プレスを行った。ラミネート後に空気が入り込んで樹脂組成物層に穴(ボイド)が発生しているか否かを確認した。ラミネート後にボイドの発生がない場合を「○」、ボイドが発生した場合を「×」とした。
<誘電正接の測定>
実施例及び比較例で作製した、樹脂組成物層の厚さが25μmの樹脂シートを200℃にて90分間加熱して樹脂組成物層を熱硬化させた後、支持体を剥離し、評価用硬化物を得た。評価用硬化物を、幅2mm、長さ80mmの試験片に切断した。該試験片について、アジレントテクノロジーズ社製「HP8362B」を用いて、空洞共振摂動法により測定周波数5.8GHz、測定温度23℃にて誘電正接を測定した。2本の試験片について測定を行い、その平均値を算出した。
<合成例1:ポリイミド樹脂1の合成>
環流冷却器を連結した水分定量受器、窒素導入管、及び攪拌器を備えた、500mLのセパラブルフラスコを用意した。このフラスコに、4,4’-オキシジフタル酸無水物(ODPA)20.3g、γ-ブチロラクトン200g、トルエン20g、及び、5-(4-アミノフェノキシ)-3-[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]-1,1,3-トリメチルインダン29.6gを加えて、窒素気流下で45℃にて2時間攪拌して、反応を行った。
次いで、この反応溶液を昇温し、約160℃に保持しながら、窒素気流下で縮合水をトルエンとともに共沸除去した。水分定量受器に所定量の水がたまっていること、及び水の流出が見られなくなっていることを確認した。確認後、反応溶液を更に昇温し、200℃で1時間攪拌した。その後、冷却して、1,1,3-トリメチルインダン骨格を有するポリイミド樹脂(ポリイミド樹脂1)を20質量%含むワニスを得た。得られたポリイミド樹脂1は、下記式(X1)で表される繰り返し単位及び(X2)で表される繰り返し単位を有していた。また、ポリイミド樹脂1の重量平均分子量は、12000であった。
Figure 0007354525000004
Figure 0007354525000005
<合成例2:ポリイミド樹脂2の合成>
合成例1において、5-(4-アミノフェノキシ)-3-[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]-1,1,3-トリメチルインダン29.6gを9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン22.9gに変更した。以上の事項以外は合成例1と同様にしてフルオレン骨格を有するポリイミド樹脂(ポリイミド樹脂2)を20質量%含むワニスを得た。得られたポリイミド樹脂2は、下記式(X3)で表される繰り返し単位及び前記式(X2)で表される繰り返し単位を有していた。また、ポリイミド樹脂2の重量平均分子量は、14000であった。
Figure 0007354525000006
<合成例3:ポリイミド樹脂3の合成>
撹拌機、分水器、温度計及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、芳香族テトラカルボン酸二無水物(SABICジャパン社製「BisDA-1000」)65.0g、シクロヘキサノン266.5g、及びメチルシクロヘキサン44.4gを仕込み、溶液を60℃まで加熱した。次いで、ダイマージアミン(クローダジャパン社製「PRIAMINE 1075」)43.7g、及び1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン5.4gを滴下した後、140℃で1時間かけてイミド化反応させた。これにより、ダイマージアミンポリイミド樹脂を含むワニス(ポリイミド樹脂3、不揮発分30質量%)を得た。また、ポリイミド樹脂3の重量平均分子量は、25000であった。
<実施例1>
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製「828US」、エポキシ当量約180)30部、ビフェニル型エポキシ樹脂(日本化薬社製「NC3000H」、エポキシ当量約269)30部を、ソルベントナフサ40部およびシクロヘキサノン15部の混合溶剤に撹拌しながら加熱溶解させ、その後室温にまで冷却した。その混合溶液に、アミノシラン系カップリング剤(信越化学工業社製「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径0.078μm、比表面積30.7m/g、電気化学工業社製「UFP-30」)100部、トリアジン骨格含有フェノール系硬化剤(DIC社製「LA-3018-50P」、水酸基当量約151、固形分50%の2-メトキシプロパノール溶液)14部、活性エステル系硬化剤(DIC社製「HPC-8000-65T」、活性基当量約223、不揮発成分65質量%のトルエン溶液)40部、合成例1で合成したポリイミド樹脂1を含むワニス(固形分20質量%のγ-ブチロラクトン溶液)25部、硬化促進剤(「DMAP」、4-ジメチルアミノピリジン、固形分5質量%のメチルエチルケトン(以下「MEK」と略称する)溶液)6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1を調製した。
支持体としてアルキド樹脂系離型層付きPETフィルム(リンテック社製「AL5」、厚さ38μm)を2つ用意した。それぞれの支持体の離型層上に、乾燥後の樹脂組成物層の厚さが10μm、25μmとなるように樹脂ワニス1を均一に塗布し、70~95℃で2分間乾燥させて、樹脂シート1を作製した。
<実施例2>
実施例1において、合成例1で合成したポリイミド樹脂1を含むワニス(固形分20質量%のγ-ブチロラクトン溶液)の量を25部から15部に変更した。以上の事項以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス2、樹脂シート2を作製した。
<実施例3>
実施例1において、合成例1で合成したポリイミド樹脂1を含むワニス(固形分20質量%のγ-ブチロラクトン溶液)の量を25部から5部に変更した。以上の事項以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス3、樹脂シート3を作製した。
<実施例4>
実施例1において、合成例1で合成したポリイミド樹脂1を含むワニス(固形分20質量%のγ-ブチロラクトン溶液)25部を、合成例2で合成したポリイミド樹脂2を含むワニス(固形分20質量%のγ-ブチロラクトン溶液)15部に変えた。以上の事項以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス4、樹脂シート4を作製した。
<実施例5>
実施例1において、合成例1で合成したポリイミド樹脂1を含むワニス(固形分20質量%のγ-ブチロラクトン溶液)25部を、合成例3で合成したポリイミド樹脂3を含むワニス(固形分30質量%のシクロヘキサノンとメチルシクロヘキサンの混合溶液)10部に変えた。以上の事項以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス5、樹脂シート5を作製した。
<比較例1>
実施例1において、合成例1で合成したポリイミド樹脂1を含むワニス(固形分20質量%のγ-ブチロラクトン溶液)の量を25部から50部に変更した。以上の事項以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス6、樹脂シート6を作製した。
<比較例2>
実施例1において、合成例1で合成したポリイミド樹脂1を含むワニス(固形分20質量%のγ-ブチロラクトン溶液)25部を、合成例2で合成したポリイミド樹脂2を含むワニス(固形分20質量%のγ-ブチロラクトン溶液)50部に変えた。以上の事項以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス7、樹脂シート7を作製した。
<比較例3>
実施例1において、合成例1で合成したポリイミド樹脂1を含むワニス(固形分20質量%のγ-ブチロラクトン溶液)25部を、合成例3で合成したポリイミド樹脂3を含むワニス(固形分30質量%のシクロヘキサノンとメチルシクロヘキサンの混合溶液)33部に変えた。以上の事項以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス8、樹脂シート8を作製した。
<比較例4>
実施例1において、合成例1で合成したポリイミド樹脂1を含むワニス(固形分20質量%のγ-ブチロラクトン溶液)25部を、フェノキシ樹脂(三菱化学社製「YX6954BH30」、固形分30質量%のMEKとシクロヘキサノンの1:1溶液)10部に変えた。以上の事項以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニス9、樹脂シート9を作製した。
樹脂組成物1~9の調製に用いた成分とその配合量(不揮発性分換算)を下記表に示した。なお、下記表中「(C)成分の含有量(質量%)」は、樹脂組成物中の樹脂成分を100質量%とした場合の(C)成分の含有量を表し、「(D)成分の含有量(質量%)」は、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合の(D)成分の含有量を表す。
Figure 0007354525000007
実施例1~5において、(E)成分~(F)成分を含有しない場合であっても、程度に差はあるものの上記実施例と同様の結果に帰着することを確認している。
1 第1の導体層
11 第1の導体層の主面
2 第2の導体層
21 第2の導体層の主面
3 絶縁層
t1 第1導体層と第2の導体層との間隔(第1及び第2の導体層間の絶縁層の厚み)
t2 絶縁層全体の厚み

Claims (17)

  1. (A)エポキシ樹脂、
    (B)活性エステル系硬化剤、
    (C)ポリイミド樹脂、及び
    (D)無機充填材、を含有する樹脂組成物であって、
    (D)成分の平均粒径が100nm以下であり、
    (C)成分が、多環式芳香族炭化水素骨格を有するポリイミド樹脂であり、
    該多環式芳香族炭化水素骨格が、5員環化合物と芳香環とが縮合した芳香族炭化水素骨格であって、
    (C)成分の含有量が、樹脂成分を100質量%とした場合、0.1質量%以上6質量%以下である、樹脂組成物。
  2. (A)エポキシ樹脂、
    (B)活性エステル系硬化剤、
    (C)ポリイミド樹脂、及び
    (D)無機充填材、を含有する樹脂組成物であって、
    (D)成分の比表面積が15m/g以上であり、
    (C)成分が、多環式芳香族炭化水素骨格を有するポリイミド樹脂であり、
    該多環式芳香族炭化水素骨格が、5員環化合物と芳香環とが縮合した芳香族炭化水素骨格であって、
    (C)成分の含有量が、樹脂成分を100質量%とした場合、0.1質量%以上6質量%以下である、樹脂組成物。
  3. 導体層を形成するための絶縁層形成用である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  4. 多環式芳香族炭化水素骨格が、インダン骨格及びフルオレン骨格の少なくともいずれかである、請求項1~のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  5. (C)成分の重量平均分子量が、5000以上である、請求項1~のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  6. (C)成分が、多環式芳香族炭化水素骨格を有する繰り返し単位と、イミド構造を有する繰り返し単位とを有する、請求項1~のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  7. 多環式芳香族炭化水素骨格を有する繰り返し単位とイミド構造を有する繰り返し単位との質量比(多環式芳香族炭化水素骨格を有する繰り返し単位の質量/イミド構造を有する繰り返し単位の質量)が、0.5以上2以下である、請求項に記載の樹脂組成物。
  8. (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、0.1質量%以上3質量%以下である、請求項1~のいずれか1項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、1質量%以上25質量%以下である、請求項1~のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  10. (D)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、30質量%以上80質量%以下である、請求項1~のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  11. さらに(B)活性エステル系硬化剤以外の(E)硬化剤を含有する、請求項1~10のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  12. (E)硬化剤が、フェノール系硬化剤である、請求項11に記載の樹脂組成物。
  13. プリント配線板の絶縁層形成用である、請求項1~12のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  14. プリント配線板の層間絶縁層形成用である、請求項1~13のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  15. 支持体と、該支持体上に設けられた請求項1~14のいずれか1項に記載の樹脂組成物層とを含む、樹脂シート。
  16. 第1の導体層、第2の導体層、及び、第1の導体層と第2の導体層との間に形成された絶縁層を含むプリント配線板であって、
    該絶縁層は、請求項1~14のいずれか1項に記載の樹脂組成物の硬化物である、プリント配線板。
  17. 請求項16に記載のプリント配線板を含む、半導体装置。
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