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WO2004102589A1 - 絶縁材料、フィルム、回路基板及びこれらの製造方法 - Google Patents

絶縁材料、フィルム、回路基板及びこれらの製造方法 Download PDF

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WO2004102589A1
WO2004102589A1 PCT/JP2004/007150 JP2004007150W WO2004102589A1 WO 2004102589 A1 WO2004102589 A1 WO 2004102589A1 JP 2004007150 W JP2004007150 W JP 2004007150W WO 2004102589 A1 WO2004102589 A1 WO 2004102589A1
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WO
WIPO (PCT)
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insulating material
film
filler
circuit board
dielectric constant
Prior art date
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Ceased
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PCT/JP2004/007150
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yasushi Kumashiro
Yoshitaka Hirata
Shin Takanezawa
Yasushi Shimada
Kazuhisa Otsuka
Hiroyuki Kuriya
Kazunori Yamamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP2005506300A priority patent/JPWO2004102589A1/ja
Publication of WO2004102589A1 publication Critical patent/WO2004102589A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/20Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06
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    • H05K1/00Printed circuits
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    • H05K1/162Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
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    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31678Of metal

Definitions

  • the present invention relates to an insulating material, a film, a circuit board, and a method for manufacturing the same, which are suitable for a capacitor material with a built-in substrate and can be made high in dielectric constant and thin.
  • Conventional technology a method for manufacturing the same, which are suitable for a capacitor material with a built-in substrate and can be made high in dielectric constant and thin.
  • the capacitance which is the performance of the built-in capacity, is expressed by the following formula. To improve the capacitance, it is effective to increase the dielectric constant of the insulating layer and reduce the thickness of the insulating layer.
  • the multilayer printed wiring board uses an adhesive film in which the adhesive film is formed on one side of a copper foil. This is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-196682.
  • insulating resin was used in which a glass cloth was impregnated with a thermosetting resin such as an epoxy resin or applied on a copper foil. Its dielectric constant was about 3 to 5.
  • a method has been proposed in which such a material is used as a dielectric for a built-in capacitor. This is disclosed, for example, in US Pat. No. 5,079,069. However, the dielectric constant was one digit as described above. In addition, it was necessary to reduce the thickness of the insulating layer in order to increase the capacitance of the capacitor.
  • a semi-cured adhesive film which is a pre-predator that does not use glass cloth, is generally made of an organic insulating material containing a thermosetting component. Although it is possible to make it thinner than a pre-preda using glass cloth, it was difficult to increase the dielectric constant.
  • a filler having a dielectric constant of 50 or more, which shows two peaks in different particle size ranges in the particle size distribution, and an insulating resin are compounded, and a dielectric constant of 10 or more.
  • insulating materials related to insulating materials.
  • the second embodiment of the present invention is a group consisting of 1) barium titanate, strontium titanate, potassium titanate, magnesium titanate, lead titanate, titanium dioxide, barium zirconate, calcium zirconate, and lead zirconate.
  • Choose from The present invention relates to an insulating material having a dielectric constant of 10 or more, which contains, as essential components, one or more kinds of fillers, 2) an insulating resin, and 3) a dispersant containing a carboxylic acid group.
  • the third embodiment of the present invention comprises a filler having a dielectric constant of 50 or more, a dispersant for dispersing the filler, and an insulating resin as essential components.
  • the present invention relates to an insulating material in which extraction is performed with water using a pressure-resistant container under the condition of 0 hour, and the obtained extract has a pH of 6 or more.
  • the filler having a dielectric constant of 50 or more preferably contains two types of fillers having different particle diameters at a cumulative ratio of 50%. More preferably, the filler having a dielectric constant of 50 or more contains two fillers having different particle sizes at a cumulative ratio of 50% so that the particle size at a cumulative ratio of 50% is 1 to 3 m. No. Further, the two types of fillers have a particle diameter of 1 to 5 m at a cumulative ratio of 50% and a dielectric constant of 50 or more, and a filler having a cumulative ratio of 50% and a particle size of 0.01 to 1%. It is preferable to contain a filler having a dielectric constant of 1 m and a dielectric constant of 50 or more.
  • a filler having a particle size of 1 to 5 m at a cumulative ratio of 50% and containing 50% by weight or more of the entire filler and a particle size of 0.01 to lm at a cumulative ratio of 50% is used. It is preferable to contain it as the balance.
  • the carboxylic acid group-containing dispersant is preferably a carboxylic acid group-containing polymer.
  • the content of the filler having a dielectric constant of 50 or more is preferably 30 to 90 parts by volume of 100 parts by volume of the insulating material.
  • the filter is made of barium titanate, strontium titanate, potassium titanate, magnesium titanate, lead titanate, titanium dioxide, barium zirconate, calcium zirconate and lead zirconate.
  • it is at least one selected from the group consisting of:
  • the insulating resin preferably contains a high molecular weight component having a weight-average molecular weight of 10,000 or more and having a film forming ability, and a thermosetting component.
  • the high molecular weight component is preferably contained in the insulating resin in an amount of 5 to 95% by weight.
  • High The molecular weight component is preferably one or more components selected from phenoxy resins, polyamideimide resins, polyacrylonitrile resins, polyphenylene oxide resins, and polyacrylonitrile butadiene resins.
  • the thermosetting component preferably includes an epoxy resin and a phenol resin as a curing agent thereof.
  • the insulating material according to the first to third embodiments may be a hot-pressure bondable film applied on a metal foil, and the applied insulating material at this time may be semi-cured. Further, an insulating material may be applied on a plastic film carrier to form a film that can be bonded by hot pressing, and the applied insulating material may be semi-hardened. Further, a film in which a conductive layer is provided on both surfaces of an insulating material may be used. At this time, the insulating material may be cured.
  • a circuit board provided with the insulating material according to the first or second embodiment as an insulating layer of 3 to 100 m or a thermosetting insulating layer may be used.
  • the insulating material according to the third embodiment may be a circuit board provided with an insulating layer of 3 to L 0 m, preferably 10 to L 0 t m or a thermosetting insulating layer.
  • an embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing a circuit board, which is obtained by applying the above-described insulating material on a circuit and forming an insulating layer.
  • This manufacturing method may include a step of thermosetting.
  • an embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing an insulating material with a double-sided metal foil, in which a new metal foil is bonded by thermocompression bonding to the resin surface without the metal foil of the insulating material with a metal foil.
  • an embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing a circuit board, which serves as an insulating layer by bonding the above-mentioned insulating material with a metal foil to a circuit board having a desired circuit pattern formed thereon by thermocompression bonding.
  • an embodiment of the present invention relates to a method for producing a film in which a plastic film carrier is removed from the above-mentioned film, metal foils are arranged on both sides of an insulating material, and thermocompression bonding is performed. Further, an embodiment of the present invention provides a circuit in which a plastic film carrier is removed from the above film, a circuit board on which a desired circuit pattern is formed on both surfaces of an insulating material is provided, and the circuit board is bonded by thermocompression to form an insulating layer. The present invention relates to a method for manufacturing a substrate.
  • a plastic film carrier is removed from the film, a circuit board on which a desired circuit pattern is formed on one surface of an insulating material, and a conductive metal foil is disposed on the other surface,
  • the present invention relates to a method for manufacturing a circuit board bonded by thermocompression bonding.
  • the plastic film carrier is removed from the film, and the film is bonded by thermocompression bonding onto a circuit board on which a desired circuit pattern is formed, or the film is formed into a desired circuit pattern.
  • a circuit board that removes the plastic film carrier after heat-bonding and bonding to a circuit board that has been made, and that has a conductive coating on the insulating material and forms a conductor by applying a conductive material or applying a conductive paint.
  • an embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing a circuit board, wherein a conductor is formed on a film formed on a circuit board by conductive plating, sputtering of a conductive material, or application of a conductive paint.
  • the filling rate of the filler can be increased, and the dielectric constant of the insulating material can be increased. Since a filler having a small particle size can be used, the thickness of the high dielectric constant insulating material can be reduced. Further, it is possible to provide an insulating varnish having a high dielectric constant and excellent handleability, and a multilayer printed wiring board using the insulating varnish.
  • the second embodiment it is possible to provide an insulating varnish having a high dielectric constant and excellent handleability and a multilayer printed wiring board using the insulating varnish.
  • the third embodiment it is possible to provide an insulating varnish having a high dielectric constant and excellent reliability and a multilayer printed wiring board using the insulating varnish.
  • the term “reliability” here refers to an index of insulation deterioration of an insulating material. Normally, the insulation material used for wiring boards must be insulated beforehand to prevent insulation deterioration during actual use. Perform an evaluation. This is evaluated, for example, by placing the material in a high-temperature, high-humidity layer at 85 ° C and 85% RH and applying an accelerated test to apply a desired voltage. With this accelerated test, it is possible to predict insulation deterioration during actual use in a short time.
  • Examples of the filler having a dielectric constant of 50 or more used in the first and third embodiments include, for example, barium titanate, strontium titanate, potassium titanate, magnesium titanate, lead titanate, titanium dioxide, barium zirconate, zirconate One or more selected from the group consisting of calcium oxide and lead zirconate can be used. The shape of these fillers may be crushed or spherical.
  • a filler having two peaks in different particle size ranges in the particle size distribution may be used in order to efficiently fill the filler.
  • Two types of fillers having different particle sizes at a cumulative rate of 50% may be used.
  • the first filler uses a l-5 x m filler.
  • One type or a combination of two or more types may be used as the first filler.
  • the filler preferably accounts for 50% by weight or more of the entire filler.
  • One type or a combination of two or more types may be used as the second filler. Also, it is blended so that the combined amount with the first filler is 100% by weight. Also, the first filler and the second filler It is preferable that the first and second fillers are combined so that the particle size at a cumulative rate of 50% when the above is combined falls within the range of 1 to 3 m. At this time, if the particle size at the cumulative rate of 50% is smaller than 1, the viscosity of the varnish tends to increase, and if it is larger than 3, the possibility of causing insulation failure when the composite material is thinned may increase.
  • Examples of the filler used in the second embodiment of the present invention include barium titanate, strontium titanate, potassium titanate, magnesium titanate, lead titanate, titanium dioxide, barium zirconate, calcium zirconate, and lead zirconate.
  • One or more species selected from the group consisting of The shape of these fillers may be crushed or spherical.
  • the particle size of the filler used in the second embodiment of the present invention is preferably in the range of 0.01 to 1 Om, and more preferably 0.01 to 5. Two or more types of fillers having different average particle sizes may be used. If the particle size of the filler is smaller than 0.01 m, the viscosity of the varnish tends to increase, and if it is larger than 1 O ⁇ m, it may be difficult to reduce the thickness of the composite material.
  • the filler content is preferably set to 30 to 90 parts by volume of the insulating material 100 parts by volume. If the amount is less than 30 parts by volume, the effect of increasing the dielectric constant is small. If the amount is more than 90 parts by volume, voids and the like may be caused, which may lead to a decrease in reliability and a decrease in the dielectric constant.
  • the insulating resin contains a high molecular weight component and a thermosetting resin component having a film forming ability with a weight average molecular weight of 10,000 or more, and further includes a curing agent, a curing accelerator, a coupling agent, and a diluent. May be included.
  • Examples of the insulating resin used in the present invention include a resin used in a conventional glass cloth-based pre-predator and an adhesive film not containing a glass cloth substrate or an adhesive film with a copper foil.
  • Thermosetting resin can be used. (High molecular weight component)
  • any component having a film forming ability when applied in a film and dried can be used.
  • the high molecular weight component capable of forming a film for example, one or more selected from phenoxy resins, polyamide imide resins, polyacrylonitrile resins, polyphenylene oxide resins, and polyacrylonitrile butadiene resins Can be used. Of these, phenoxy resins, polyamideimide resins, and polyacrylonitrile-butadiene resins compatible with the epoxy resin are preferred.
  • phenoxy resins examples include phenoxy resins, flame-retarded brominated phenoxy resins, and cyanoethylated phenoxy resins.
  • polyalimidimide resins examples include polyamideimide resins and Si-containing polyamideimide resins.
  • the high molecular weight component is preferably 5 to 95% by weight of the insulating resin. If the amount is less than 5% by weight, the film forming ability of the composite material is insufficient and the handling is reduced. If the amount is more than 95% by weight, the viscosity is increased and the workability may be deteriorated.
  • thermosetting resin used in the present invention may be any resin that cures and exhibits an adhesive action.
  • examples of the thermosetting resin include an epoxy resin, a bistriazine resin, a polyimide resin, a phenol resin, a melamine resin, a gay resin, an unsaturated polyester resin, a cyanate ester resin, an isocyanate resin, and a polyimide resin. These various modified resins are suitable. Of these, bistriazine resin and epoxy resin are particularly preferable in terms of printed wiring board characteristics.
  • epoxy resin examples include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, and phenol Polak epoxy resin, cresol nopolak epoxy resin, bispheno
  • bisphenol A nopolak epoxy resin or salicylaldehyde nopolak epoxy resin is preferable because of its excellent heat resistance.
  • the curing agent for such a resin those conventionally used can be used.
  • the resin is an epoxy resin, for example, dicyandiamide, a compound having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, bisphenol A Resins, bisphenol F resins, phenol nopolak resins, bisphenol nopolak resins, cresol nopolak resins, salicylaldehyde nopolak resins, and halides, hydrides, and triazine structures of these phenolic resins can be used.
  • These curing agents may be used in combination with one or more selected resins.
  • a ratio conventionally used may be used, and a hydroxyl equivalent is preferably in a range of 0.5 to 2.0 equivalent to an epoxy equivalent.
  • a hydroxyl equivalent is preferably in a range of 0.5 to 2.0 equivalent to an epoxy equivalent.
  • the range of 2 to 5 parts by weight relative to 100 parts by weight of the resin is preferred.
  • the resin is an epoxy resin
  • an imidazole compound, an organic phosphorus compound, a tertiary amine, a quaternary ammonium salt, or the like can be used as the curing accelerator.
  • the ratio of the curing accelerator to the resin may be a conventionally used ratio, The range is preferably 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.01 to 1.0 part by weight, based on 100 parts by weight of the resin. If the amount of the curing accelerator is less than 0.001 parts by weight, insufficient curing is likely to occur, and if it exceeds 10 parts by weight, the pot life of the produced varnish may decrease and the cost may increase. There is.
  • the composite material of the present invention is preferably diluted with a solvent and used as a resin varnish.
  • the solvent include acetone, methyl ethyl ketone, toluene, xylene, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether, methanol, ethanol, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide Etc. can be used.
  • the ratio of the diluent to the resin is preferably in the range of 1 to 200 parts by weight, more preferably 5 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the composite material. If the amount of the diluent is less than 1 part by weight, handleability may be poor, and if it exceeds 200 parts by weight, workability may be poor.
  • a dispersant is used to disperse a number of fillers.
  • the dispersant include those containing one carboxylic acid group in the component.
  • a dispersant a polymer containing one or more carboxylic acid groups can be used.
  • dispersants containing a carboxylic acid group include, for example, Disparone 215 (manufactured by Kusumoto Kasei Co., Ltd., trade name), Homogenol L-18, Homogenol L-1820 (Kao Corporation) Company name, product name).
  • the compounding amount of the dispersant is preferably used in the range of 0.001 to 8% by weight, more preferably in the range of 0.005 to 5% by weight, based on the weight of the filler.
  • the dispersant has a large effect on the pH of the cured extract. Therefore, by selecting a dispersant from which acidic components are hardly extracted after the resin is hardened, it is easy to adjust the pH of the extract to an appropriate value.
  • a dispersant capable of incorporating an acidic component into the resin is preferred, and a sulfonic acid-type dispersant such as a carboxylic acid-containing polymer or a polycarboxylic acid is particularly preferred.
  • a dispersant such as another polymer type dispersant having an acidic group that is relatively soluble in water after curing can be used as long as the pH of the extract is 6 or more.
  • the filter can be dispersed by an apparatus having an ultrasonic oscillator. After kneading, it is desirable to remove air bubbles from the varnish by leaving the mixture under reduced pressure, stirring and defoaming under reduced pressure, or the like.
  • the carrier film may be, for example, a conductive metal foil such as a copper foil or an aluminum foil, and a conductive metal foil. Those subjected to a roughening treatment for improving the adhesiveness can also be used. Further, a plastic film such as a polyester film and a polyimide film can also be used. Further, those obtained by treating the surfaces of the metal foil and the film with a release agent can be used. (Coating method)
  • a conventionally used method can be applied, as long as the composite material can be coated with a desired coating thickness. It is more preferable to use a device provided with a heating and drying device capable of removing the solvent from the resin varnish and bringing the resin of the thermosetting component into a semi-cured state because the workability is improved.
  • the coating method are: Bladeco overnight, Rodco night, Knifeco night, Squizco night, Reverse rollco night, Transfer bite per day Lucco night, Commaco night, Gravureco night, Daiko night, etc. Can be adopted. (Thickness of insulating layer)
  • the thickness of the insulating layer is preferably between 3 and 100 m. If it is thicker than 100 m, the obtained capacitance may decrease when used as a dielectric material for capacitors. If the thickness is less than 3 m, a uniform coating film may not be obtained.
  • the thickness of the insulating layer is more preferably between 10 and 100 m. By setting the thickness of the insulating layer to 10 m or more, it is easy to ensure insulation reliability.
  • an insulating material with a conductive metal foil can be formed on a substrate on which a desired circuit pattern is formed by hot-press bonding.
  • the substrate may be hot-press bonded using an insulating material with a plastic carrier.
  • the insulating resin is thermosetting, heat-curing the resin at the time of hot-press bonding or in a separate process will improve the properties such as heat resistance, adhesiveness, and glass transition temperature. Conventional methods can be used, and methods such as press lamination, vacuum press lamination, roll lamination, and batch press can be used.
  • the insulating layer can be formed by directly applying an insulating varnish on the substrate and drying by heating.
  • the insulating material according to the third embodiment is prepared such that the extraction of the insulating material with water has a pH of 6 or more. Thereby, a material having excellent insulation reliability can be provided.
  • extraction with water refers to an aqueous solution obtained by sealing a cured insulating material together with water in a pressure vessel or the like, and throwing it into a high-temperature bath at 120 ° C for 20 hours.
  • the pH of the extract can be adjusted by selecting and blending the dispersant used for the insulating material. Further, the pH of the extract is preferably 9 or less.
  • phenoxy resin (YP-50, manufactured by Toto Kasei, weight-average molecular weight: 59,000) and 27 parts by weight of bisphenol A-type epoxy resin as epoxy resin (YD-8125, manufactured by Toto Kasei, epoxy equivalent: 175) 13 parts by weight of orthocresol nopolak type epoxy resin (YDCN703, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., epoxy equivalent 210), and 25 parts by weight of bisphenol A nopolak type phenolic resin as curing agent (LF-2882, manufactured by Dainippon Ink Industries, hydroxyl equivalent) 118), 1-cyanoethyl 2-phenylimidazole (2PZ-CN, manufactured by Shikoku Chemicals) as a curing accelerator 0.3 parts by weight, phosphate ester-based polymer (W9010, BYK Chem. Methyl ethyl ketone was added to a composition consisting of 7 parts by weight to prepare a varnish of 35% by weight.
  • phosphate ester-based polymer
  • the obtained varnish has 220 parts by weight of barium titanate (BT-100PR, manufactured by Fuji Titanium Kogyo Co., Ltd., dielectric constant: 500) with a particle diameter of 50% at a cumulative rate of 50%, and a particle diameter at a cumulative rate of 50%. 55 parts by weight of 0.6 m barium titanate (HPBT-1, manufactured by Fuji Titanium Co., Ltd., dielectric constant: 1,500) are mixed, kneaded using a bead mill, and then filtered through a 70-meter mesh nylon mesh to form a filler composite. I got a varnish.
  • barium titanate BT-100PR, manufactured by Fuji Titanium Kogyo Co., Ltd., dielectric constant: 500
  • HPBT-1 manufactured by Fuji Titanium Co., Ltd., dielectric constant: 1,500
  • Siloxane-modified polyamideimide resin 40 parts by weight (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. To the average molecular weight of 50,000), 12 parts by weight of bisphenol A type epoxy resin (YD-8125, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., epoxy equivalent: 175) is added as an epoxy resin, and ortho-cresol nopolak type phenol resin as a curing agent is 2.4 weight Part (KA-1160, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, hydroxyl equivalent 119), 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole 0.1 parts by weight (2PZ-CN, Shikoku Chemicals) as a curing accelerator, filler dispersant Methyl ethyl ketone was added to a composition consisting of 5 parts by weight of a phosphate ester polymer (W9010, manufactured by BYK Chemi Co., solid content 50% by weight) to prepare a varnish of 35% by weight.
  • the obtained varnish has a particle size of 50% cumulative rate of 160 m parts by weight of barium titanate with a particle size of 1.5 m (BT-100 PR, manufactured by Fuji Titanium Industry Co., Ltd., dielectric constant: 500). 40 parts by weight of 0.6 m barium titanate (HPBT-1, manufactured by Fuji Titanium Industry Co., Ltd., dielectric constant: 1,500) are mixed, kneaded using a bead mill, and then filtered through a 70 m nylon mesh mesh to fill the filler. A composite varnish was obtained.
  • Barium titanate with a cumulative rate of 50% and a particle size of 0.6 m among the inorganic fillers Titanium dioxide with a cumulative rate of 50% and a particle size of 0.6 m (TM-1, manufactured by Fuji Titanium Co., Ltd., dielectric constant 96) 55
  • TM-1 manufactured by Fuji Titanium Co., Ltd., dielectric constant 96
  • a filler composite varnish was obtained in the same manner as in Example A-1, except that the amount was changed to parts by weight.
  • Titanium titanate with a cumulative rate of 50% and a particle size of 0.6 m among the inorganic fillers Titanium dioxide with a cumulative rate of 50% and a particle size of 0.6 m (TM-1, manufactured by Fuji Titanium Industries, dielectric constant 96) 55 weight Varnish was obtained in the same manner as in Example A-2, except for using the varnish.
  • Barium titanate with a cumulative rate of 50% and a particle size of 0.6 m without using barium titanate with a cumulative rate of 50% and a particle size of 0.6 m (HPBT-1, manufactured by Fuji Titanium Co., Ltd. , 500) was used except that 275 parts by weight were used.
  • a filler composite varnish was obtained in the same manner as in A-1.
  • Barium titanate with a cumulative rate of 50% and a particle size of 1.5 m is used without using barium titanate with a cumulative rate of 50% and a particle size of 0.6 m (BT-100 PR, manufactured by Fuji Titanium Industry, dielectric constant A filler varnish was obtained in the same manner as in Example A-1, except that 275 parts by weight of (500) was used.
  • Example A Apply the varnish prepared in 1-4 on a 12-m-thick copper foil with a comma coater, cast and heat-dry at 130 ° C for 2 minutes to remove the solvent.
  • the resin was semi-cured to produce an insulating material with a copper foil with an insulating layer thickness of 20 m.
  • the varnish prepared in Reference Example 2 was applied on a 12-m-thick copper foil with Commaco overnight, cast and heated and dried at 130 ° C for 2 minutes to remove the solvent and remove the resin. After semi-curing, an insulating material with a copper foil with an insulating layer thickness of 20 m was fabricated.
  • the handleability was rated as “ ⁇ ” when the cutter knife was used to cut cleanly without scattering of resin, and no blocking between insulating materials occurred.
  • Examples A_5 to A-8 Insulation layer with copper foil with a thickness of 20 m, prepared in Reference example A-5, laminated with the insulation layers facing each other, and cured at a temperature rise rate of 5 ° CZ. Temperature 180, Curing time 60 minutes, Press pressure 2.5MPa, Vacuum condition 5.3 Heat-pressure bonding and curing were performed under the condition of 3kPa or less. After molding, the copper foil part was formed on one side with a ⁇ 2 Omm pattern by etching, and the dielectric properties were evaluated with an LCR meter. (Solder heat resistance evaluation)
  • Examples A-5 to 8 and reference example A-5 a copper-clad laminate (MCL-E-679, Hitachi Laminated on the surface of the product) and heated at a rate of 5 ° CZ, a curing temperature of 180 ° C, a curing time of 60 minutes, a pressing pressure of 2.5MPa, and a vacuum of 5.3kPa. I did it.
  • the test piece after molding was cut into a size of 25 mm X 25 mm to obtain a solder heat resistant test piece.
  • the test piece was floated on a 260 solder bath for 2 minutes, and no abnormalities were indicated by ⁇ , and those having abnormalities such as outer layer copper foil blisters were indicated by X.
  • Examples A_5 to A_8 higher permittivity is achieved without lowering the characteristics of the laminated plate as compared with the reference example.
  • Reference Example A_5 although the same amount of barium titanate having the same dielectric constant as in Examples A-5 and 6 was dispersed, the rise in the dielectric constant was small and the solder heat resistance was reduced. These are presumed to be due to the fact that a filler having a single particle size was used, so that the dispersibility was reduced and voids were generated in the material.
  • examples of the second embodiment will be described, but the present invention is not limited to the following examples.
  • Example B-1 10 parts by weight of phenoxy resin (YP-50, manufactured by Toto Kasei, weight average molecular weight: 59,000), 27 parts by weight of bisphenol A type epoxy resin (YD-8125, manufactured by Toto Kasei, epoxy equivalent: 175) as epoxy resin Cresol no polac type epoxy resin 13 parts by weight (YDCN703, manufactured by Toto Kasei, epoxy equivalent 210) was added and bisphenol A nopolak type phenolic resin 25 parts by weight (LF-2882, manufactured by Dainippon Ink Industries, hydroxyl equivalent 118 ), 1-cyanoethyl-2_phenylimidazole (2PZ-CN, manufactured by Shikoku Chemicals) as a curing accelerator 0.3 parts by weight, homogenol L-18 as a filler dispersant (special polycarboxylic acid type surfactant) (Manufactured by Kao Corporation, solid content: 40% by weight) To a composition consisting of 7 parts by weight, methylethyl ketone was added to a composition
  • the obtained varnish contains 220 parts by weight of barium titanate (BT-100PR, manufactured by Fuji Titanium Industry Co., Ltd., dielectric constant: 1,500) with an average particle size of 1.5 m, and barium titanate (HPBT- 1.
  • a mixture of 55 parts by weight (manufactured by Fuji Titanium Kogyo Co., Ltd., dielectric constant: 1,500) was kneaded using a bead mill, and then filtered through a nylon mesh having an opening of 70 / m to obtain a filler composite varnish.
  • Example B-1 Same as Example B-1 except that 14 parts by weight of homogenol L-1820 (special carboxylic acid type polymer, manufactured by Kao Corporation, solid content 20%) was used instead of homogenol L-18 as a dispersant To obtain a filler composite varnish.
  • homogenol L-1820 special carboxylic acid type polymer, manufactured by Kao Corporation, solid content 20%
  • Example B-1 except that 5.6 parts by weight of disparone 2150 (aliphatic polycarboxylic acid, manufactured by Kusumoto Kasei Co., Ltd., solid content 50%) was used instead of homogenol L-18 as a dispersant In the same manner as described above, a filler composite varnish was obtained.
  • disparone 2150 aliphatic polycarboxylic acid, manufactured by Kusumoto Kasei Co., Ltd., solid content 50%
  • Example B-1 was the same as Example B-1 except that 5.6 parts by weight of W9010 (esterified phosphate polymer, manufactured by BYK Chemi Co., solid content 50%) was used instead of homogenol L-18 as a dispersant. Similarly, a filler composite varnish was obtained.
  • W9010 esteerified phosphate polymer, manufactured by BYK Chemi Co., solid content 50%
  • Example B— Apply the varnish prepared in Steps (1) to (3) on a copper foil with a thickness of 12 with a comma coater.Cast and heat dry at 130 ° C for 2 minutes to remove the solvent and semi-harden the resin.
  • a comma coater.Cast Apply the varnish prepared in Steps (1) to (3) on a copper foil with a thickness of 12 with a comma coater.Cast and heat dry at 130 ° C for 2 minutes to remove the solvent and semi-harden the resin.
  • an insulating material with a copper foil having an insulating layer thickness of 2 was produced.
  • Reference Example B The varnishes prepared in 1-2 were applied in the same manner as in Examples 4-6 to produce an insulating material with a copper foil having an insulating layer thickness of 20 / m.
  • the measurement was performed in the same manner as in the example of the first embodiment.
  • the measurement was performed in the same manner as in the example of the first embodiment.
  • Example B 4 to 6, Reference Example B—The copper-clad laminate (MCL-E-679, JP (Rika Chemical Industry Co., Ltd.), heating rate 5 ° CZ min, curing temperature 180 ° C, curing time 60 min, pressing pressure 2.5 MPa, vacuum condition 5.3 kPa Pressure bonding ⁇ Hardened.
  • the processing conditions were 85 ° C and 85% RH, and the test was performed with an applied voltage of 6 DCV. Insulation resistance value after passing 1,000 hours was 10 7 ⁇ or more, and the appearance on the copper foil did not exceed the appearance.
  • Table 2 The copper-clad laminate (MCL-E-679, JP (Rika Chemical Industry Co., Ltd.), heating rate 5 ° CZ min, curing temperature 180 ° C, curing time 60 min, pressing pressure 2.5 MPa, vacuum condition 5.3 kPa Pressure bonding ⁇ Hardened.
  • Examples B_4 to 6 achieve higher dielectric constants without lowering the characteristics of the laminated plate as compared with the reference example. Furthermore, the insulation reliability is good despite the high filling rate of the filler.
  • Reference Example B-3 although the same amount of barium titanate having the same dielectric constant as in Examples B_4 to 6 was dispersed, the insulation reliability was lowered.
  • Reference Example B-4 is the same as Examples B-4 to 6 except for the dispersant, but has a decrease in the dielectric constant, heat resistance, and insulation reliability. I guess it is not.
  • the insulating material of this embodiment can effectively improve the dielectric constant when the high dielectric constant filler is combined with the insulating resin.
  • it has properties as an insulating material and is suitable as a material for a built-in substrate capacity.
  • the insulating material of this embodiment can efficiently have a high dielectric constant, and the insulating layer using the insulating material is excellent in insulation reliability even with a thin insulating layer, and is suitable as a dielectric of a capacitor incorporated in a substrate.
  • examples of the third embodiment are described, but the present invention is not limited to the following examples.
  • the obtained varnish contains 220 parts by weight of barium titanate having an average particle size of 1.5 / m (BT-100 PR, manufactured by Fuji Titanium Co., Ltd., dielectric constant 1,500) and barium titanate having an average particle size of 0.6 m (HPBT — 1, 55 parts by weight, manufactured by Fuji Titanium Kogyo Co., Ltd., dielectric constant: 1,500) were mixed, kneaded using a bead mill, and filtered through a nylon mesh with openings of 70 / m to obtain a filler composite varnish.
  • barium titanate having an average particle size of 1.5 / m (BT-100 PR, manufactured by Fuji Titanium Co., Ltd., dielectric constant 1,500)
  • barium titanate having an average particle size of 0.6 m HPBT — 1, 55 parts by weight, manufactured by Fuji Titanium Kogyo Co., Ltd., dielectric constant: 1,500
  • Example C Except that 5.6 parts by weight of Disparone 2150 (Monthly aliphatic polycarboxylic acid, manufactured by Kusumoto Kasei Co., Ltd., solid content 50%) was used instead of Homogenol L-18 as a dispersant. In the same manner as in 1, a filler varnish was obtained.
  • Disparone 2150 Monthly aliphatic polycarboxylic acid, manufactured by Kusumoto Kasei Co., Ltd., solid content 50%
  • Example C-11 In the same manner as in Example C-11, except that 5 parts by weight of W9010 (esterified phosphate polymer, manufactured by BYK Chemi Co., Ltd., solid content 50%) was used instead of homogenol L-18 as a dispersant, A filler composite varnish was obtained.
  • W9010 esteerified phosphate polymer, manufactured by BYK Chemi Co., Ltd., solid content 50%
  • Disper byk— 1 1 A filler composite varnish was obtained in the same manner as in Example C-11 except that 10 parts by weight of 0 (polymer having an acidic group, manufactured by BYK Chemi Co., solid content: 50% by weight) was used.
  • Example C-I Apply the varnish prepared in Steps 1 to 3 onto a copper foil with a thickness of 12 using a comma-copper and cast it.Heat-dry at a temperature of 130 for 2 minutes to remove the solvent and semi-harden the resin. An insulation material with a copper foil with an insulation layer thickness of 20 m was created.
  • the handleability was marked as “ ⁇ ” when the cutter knife was used to cut the resin cleanly without scattering of resin, and no blocking between insulating materials occurred.
  • the measurement was performed in the same manner as in the example of the first embodiment.
  • the measurement was performed in the same manner as in the example of the first embodiment.
  • Example C-1 4-6 Reference example C-1 Insulation material with a copper foil with a thickness of 20 m created in 3-4 was configured so that the resin surfaces face each other, and the heating rate was 5 ° C. / Min, curing temperature 180 ° C, curing time 60 minutes, press pressure 2.5MPa, vacuum condition 5.3.
  • the copper foil of the test piece was removed by etching, the etchant was rinsed sufficiently, and then dried to obtain a cured product.
  • 40 g of distilled water and 0.4 g of the above cured product were weighed into a Teflon crucible equipped with a pressure-resistant stainless steel jacket (manufactured by Flon Industrial Co., Ltd.), and sealed by immersing the cured product in distilled water. . Then, the pressure vessel was placed in a high-temperature bath at 120 ° C for 20 hours to perform extraction.
  • the pH of this extract was measured using Toa Denpa Kogyo Co., Ltd. pH meter HM-40S. And measured at room temperature.
  • Example C-4-6 Reference Example C-1
  • the copper-clad laminate (MCL-E-679, Laminate (Hitachi Kasei Kogyo Co., Ltd.), heating rate 5 ° C / min, curing temperature 180 ° C, curing time 60 minutes, press pressure 2.5MPa, vacuum condition 5.3 Glued and cured.
  • the insulation reliability in the thickness direction of the insulating resin of the outer copper-inner copper pipe was tested. The test was conducted at 85 ° C and 85% RH at an applied voltage of 6 DCV. 1, also insulation resistance value after 000 hours have passed that more than 10 9 Omega to the a ⁇ , except it was X.
  • Table 3 Table 3
  • the pH of the extract of the insulating material is 6 or more
  • the high dielectric constant filler is combined with the insulating resin, and excellent insulating reliability is exhibited even when the insulating layer is thin.
  • the insulating material obtained by using the insulating varnish of the present embodiment is a high dielectric material having excellent insulation reliability, and the insulating layer using this is used to induce the built-in capacity of the substrate. It is suitable as an electric body.

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Abstract

粒度分布において異なる粒径範囲に2つのピークを示す誘電率が50以上のフィラーと、絶縁性の樹脂とが複合化された誘電率10以上の絶縁材料;1)チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸鉛、二酸化チタン、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸鉛からなる群から選ばれた1種以上のフィラーと、2)絶縁性の樹脂と、3)カルボン酸基を含む分散剤とを必須成分として含む誘電率10以上の絶縁材料;または、誘電率が50以上のフィラーと、フィラーを分散させるための分散剤と、絶縁樹脂を必須成分とする絶縁材料であって、絶縁材料硬化物を120℃、20時間の条件で、耐圧容器を用いて水で抽出を行い、得られた抽出液のpHが6以上である絶縁材料を提供する。

Description

明 細 書 絶縁材料、 フィルム、 回路基板及びこれらの製造方法 技術分野
本発明は、 基板内蔵コンデンサ材料に好適な、 高誘電率化 ·薄型化が可能な 絶縁材料、 フィルム、 回路基板及びこれらの製造方法に関するものである。 従来技術
近年、 電子機器の小型化 ·軽量化の要求に伴い、 配線板の薄型化 ·高密度化 が進んでいる。特に、情報通信分野および情報処理分野の電子機器においては、 高機能化についての要求が強い。 そのため、 高機能化部品を搭載するため実装 面積確保の必要性が高まっている。
これまで、 実装面積を確保するため、 表面実装部品の微小化、 端子の狭ピッ チ化、 基板のファインパターン化、 部品を基板表面に高密度に実装する S MT (表面実装技術) 化、 さらにはそれらを高度化した A d v a n c e d S MT 化等が検討されてきた。
しかし、 近年では高機能化の役割を果たす能動素子 (チップ部品) の実装面 積に対して、 電気的調整を行う受動素子部品 (キャパシタ、 インダクタ、 レジ スタ) の実装面積が半分以上を占めている。 それゆえ、 小型化'高機能化の障 害となっていた。
このため、 受動素子の機能を基板内部に形成する 「受動素子内蔵基板」 の開 発が求められている。 特に受動素子の半分以上を占めるキャパシ夕の内蔵化に 関して、 絶縁層をキャパシタの誘電体として利用することが提案されている。 受動素子の機能を基板に内蔵することで、 従来、 表面実装部品と配線板間の電 気的接続に使用されていたはんだ接合部が無くなる。 そのため、 信頼性が向上 し、 回路設計の自由度が増加することが期待されている。 また、 内蔵化により 受動素子を効果的な位置に形成できることから、 配線長が短縮でき、 結果とし て寄生容量が低減され電気特性が向上することが期待されている。 さらに、 表 面実装の必要がなくなることから低コスト化が図れることが期待されている。 内蔵キャパシ夕の性能である静電容量は次式によって表されるが、 静電容量 を向上させるには、 絶縁層の高誘電率化や絶縁層の薄型化が有効である。
C = ε · ε r · A/ t · · · (式 1 ) ここで、 C:静電容量(F )、 ε :真空中の誘電率(8 . 8 5 F Zm)、 ε r : 絶縁層の比誘電率、 A:電極面積 (m2)、 t :絶縁層の厚み (m) である。 プリント配線板用の絶縁層としては、 従来から、 ガラスクロスに樹脂を含浸 乾燥し、 樹脂を半硬化状態にしたガラスクロスプリプレダが使用されてきた。 多層プリント配線板には、 該ガラスプリプレダの他にガラスクロスを用いない プリプレダであるフィルム形成能を有する樹脂を半硬化状態にした接着フィル ムが用いられている。 これらは、 例えば、 特開平 6— 2 0 0 2 1 6号公報およ び特開平 6— 3 2 9 9 9 8号公報に開示されている。 また、 多層.プリント配線 板には、 該接着フィルムを銅箔の片面に形成した銅はく付き接着フィルムが使 用されている。 これは、 例えば、 特開平 6— 1 9 6 8 6 2号公報に開示されて いる。
従来は一般的にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂をガラスクロスに含浸したり、 銅箔上に塗工したりした絶縁樹脂が使用されていた。 その誘電率は 3から 5程 度であった。 このような材料を内蔵キャパシ夕の誘電体として用いる方法が提 案されている。 これは、 例えば、 米国特許番号 5 0 7 9 0 6 9に開示されて いる。 しかしながら、 前記の通り誘電率が一桁であった。 また、 キャパシ夕の 静電容量を高めるためには絶縁層の厚さを薄くするなどの必要があった。
ガラスクロスを使用したプリプレダを薄型化するためには、 基材とするガラ スクロスそのものの厚みを薄型化する必要がある。 現在、 薄型のガラスクロス として 2 0 程度のものが市販されている。 しかしながら、 薄型化に伴いガ ラスクロスの強度が低下し塗工時に基材が破れやすいなどの工程上の問題点が あった。 また、 樹脂を含浸後絶縁層として使用するため含浸後の厚みがもとの 基材以上の厚みとなるなど、 薄型化に限界があった。
ガラスクロスを用いないプリプレダである半硬化状態にした接着フィルムは、 一般的に熱硬化性成分を含む有機絶縁材料で構成されている。 ガラスクロスを 使用したプリプレダよりは薄型化が可能なものの、 誘電率を高めることは困難 であった。
誘電率を高める手法として誘電率の比較的高い無機フィラ一を有機材料と複 合化した絶縁材料が検討された例がある。 2 0 z mや 4 0 mの平均粒径を持 つ球状の無機フィラーを使用して高誘電率化した報告もあった。 例えば、 特開 昭 5 3— 8 8 1 9 8号公報に開示されている。 しかし、 静電容量を高めるため に複合材料の薄型化を行おうとしても、 無機フィラーの粒径が大きいため薄型 化が困難であった。 また、 充分に粒径の小さい粒子を用いた場合には、 複合化 した際のワニスのチキソ性が上昇し、 均一な絶縁層を得ることができないなど の問題点が発生する。 さらに、 誘電率を高める目的でフィラーを高充填化した 場合に、 フイラ一間に樹脂が充分充填されず、 ポイドや欠陥を生じ、 誘電率が 上昇しなかったり、 絶縁材料として使用した際に欠陥が信頼性等に悪影響を及 ぼしたりするなどの問題があつた。 発明の開示
本発明の第 1の実施態様は、 粒度分布において異なる粒径範囲に 2つのピー クを示す誘電率が 5 0以上のフィラーと、 絶縁榭脂とが複合化された、 誘電率 1 0以上の絶縁材料に関する。
本発明の第 2の実施態様は、 1 ) チタン酸バリウム、 チタン酸ストロンチウ ム、 チタン酸カリウム、 チタン酸マグネシウム、 チタン酸鉛、 二酸化チタン、 ジルコン酸バリウム、 ジルコン酸カルシウム、 ジルコン酸鉛からなる群から選 ばれた 1種以上のフィラーと、 2 ) 絶縁樹脂と、 3 ) カルボン酸基を含む分散 剤とを必須成分として含む誘電率 1 0以上の絶縁材料に関する。
本発明の第 3の実施態様は、 誘電率が 5 0以上のフィラーと、 フィラーを分 散させるための分散剤と、絶縁樹脂を必須成分とし、絶縁材料硬化物を 1 2 0 °C、 2 0時間の条件で、 耐圧容器を用いて水で抽出を行い、 得られた抽出液の p H が 6以上である絶縁材料に関する。
第 1の実施態様において、 誘電率が 5 0以上のフイラ一は、 累積率 5 0 %に おける粒径が異なる 2種のフィラーを含有することが好ましい。 誘電率が 5 0 以上のフイラ一は、 累積率 5 0 %における粒径が 1〜3 mとなるように累積 率 5 0 %における粒径が異なる 2種のフィラーを含有することがさらに好まし い。 さらに、 2種のフイラ一は、 累積率 5 0 %における粒径が 1〜 5 mであ る誘電率が 5 0以上のフイラ一と、 累積率 5 0 %における粒径が 0 . 0 1〜1 mである誘電率が 5 0以上のフィラーとを含有することが好ましい。さらに、 累積率 5 0 %における粒径が 1〜 5 mのフィラ一をフィラー全体の 5 0重 量%以上含有し、 累積率 5 0 %における粒径が 0 . 0 1〜l mのフイラ一を 残部として含有することが好ましい。
第 2の実施態様において、 カルボン酸基を含む分散剤は、 カルボン酸基を含 む重合体が好ましい。
第 1〜3の実施態様において、 誘電率が 5 0以上のフィラーの含有率は、 絶 縁材料 1 0 0体積部のうち 3 0〜9 0体積部であることが好ましい。
第 1及び 3の実施態様において、 フイラ一は、 チタン酸バリウム、 チタン酸 ストロンチウム、 チタン酸カリウム、 チタン酸マグネシウム、 チタン酸鉛、 二 酸化チタン、 ジルコン酸バリウム、 ジルコン酸カルシウム及びジルコン酸鉛か らなる群から選ばれた 1種以上であることが好ましい。
第 1〜3の実施態様において、 絶縁樹脂として、 重量平均分子量 1万以上の フィルム形成能を有する高分子量成分と、 熱硬化性成分とを含むことが好まし い。 高分子量成分は、 絶縁樹脂中に好ましくは 5〜 9 5重量%含有される。 高 分子量成分は、 好ましくは、 フエノキシ樹脂類、 ポリアミドイミド樹脂類、 ポ リアクリル二トリル樹脂類、 ポリフエ二レンォキサイド樹脂類及びポリアクリ ロニトリルブタジエン樹脂類から選ばれた一種類以上の成分である。 熱硬化性 成分は、 好ましくは、 エポキシ樹脂及びその硬化剤であるフエノール樹脂を含 む。
第 1〜 3の実施態様による絶縁材料を、 金属箔上に塗付した熱圧接着可能な フィルムとしてもよく、 このとき塗布された絶縁材料は半硬化されていてもよ い。 また、 絶縁材料を、 プラスチックフィルムキャリア上に塗布して熱圧接着 可能なフィルムとしてもよく、塗布された絶縁材料は半硬ィ匕されていてもよい。 さらに、 絶縁材料の両面に導電性層を設けたフィルムとしてもよく、 このとき 絶縁材料は硬化されていてもよい。
また、 第 1または 2の実施態様による絶縁材料を 3〜1 0 0 mの絶縁層ま たは熱硬化性絶縁層として備えた回路基板としてもよい。 第 3の実施態様によ る絶縁材料を、 3〜; L 0 0 m、 好ましくは 1 0〜: L 0 0 t mの絶縁層または 熱硬化性絶縁層として備えた回路基板としてもよい。
さらに、 本発明の実施態様は、 上記の絶縁材料を回路上に塗布し、 絶縁層と する回路基板の製造方法に関する。 この製造方法は熱硬化する工程を含んでい てもよい。
さらに、 本発明の実施態様は、 上記の金属箔付き絶縁材料の金属箔の無い樹 脂面に、 熱圧着により新たな金属箔を接着した、 両面金属箔付き絶縁材料の製 造方法に関する。
さらに、 本発明の実施態様は、 上記の金属箔付き絶縁材料を、 所望の回路パ ターンを形成した回路基板上に、 熱圧着により接着し、 絶縁層とする回路基板 の製造方法に関する。
さらに、 本発明の実施態様は、 上記のフィルムからプラスチックフィルムキ ャリアを取除き、 絶縁材料の両面に金属箔を配し熱圧着によりするフィルムの 製造方法に関する。 さらに、 本発明の実施態様は、 上記のフィルムからプラスチックフィルムキ ャリアを取除き、 絶縁材料の両面に所望の回路パターンを形成した回路基板を 配し、 熱圧着により接着して絶縁層とする回路基板の製造方法に関する。 さらに、 本発明の実施態様は、 上記のフィルムからプラスチックフィルムキ ャリアを取除き、 絶縁材料の片面に所望の回路パターンを形成した回路基板を 配し、 他面に導電性金属箔を配し、 熱圧着により接着する回路基板の製造方法 に関する。
さらに、 本発明の実施態様は、 上記のフィルムからプラスチックフィルムキ ャリァを取除き、 所望の回路パターンを形成した回路基板上に熱圧着して接着 するか、 又は前記フィルムを所望の回路パターンを形成した回路基板上に熱圧 着して接着した後にプラスチックフィルムキャリアを取り除き、 絶縁材料上に 導電性めつき、 導電性材料のスパッ夕又は導電性塗料の塗付により導体を形成 する回路基板の製造方法に関する。
さらに、 本発明の実施態様は、 回路基板上に形成したフィルム上に、 導電性 めっき、 導電性材料のスパッタ又は導電性塗料の塗布により導体を形成する回 路基板の製造方法に関する。
第 1の実施態様によると、 2種のフィラーを組み合わせるため、 フイラ一の 高充填率化を可能とし絶縁材料を高誘電率化できる。 粒径の小さいフィラーを 使用できるため高誘電率絶縁材料の薄型化が可能である。 また、 高誘電率化及 び取り扱い性に優れた絶縁ワニスとその絶縁ワニスを用いた多層プリント配線 板を提供することが可能である。
第 2の実施態様によると、 高誘電率化及び取り扱い性に優れた絶縁ワニスと その絶縁ワニスを用いた多層プリント配線板を提供することが可能である。 第 3の実施態様によると、 高誘電率化及び信頼性に優れた絶縁ワニスとその 絶縁ワニスを用いた多層プリント配線板を提供することが可能である。 なお、 ここで言う信頼性とは、 絶縁材料の絶縁劣化の指標を指す。 通常、 配線板に用 いる絶縁材料は、 実使用時に絶縁劣化が発生しないように、 予め絶縁信頼性の 評価を行う。 これは、 例えば、 85°C、 85 %RHの高温高湿層中に材料を設 置し、 所望の電圧を印加する加速試験により評価が行われる。 この加速試験に より、 短時間で実使用時の絶縁劣化を予測することが可能となる。
本明細書は、 日本国特許出願 特願 2003— 140704号 (出願日 20 03年 5月 19日)、特願 2003— 140714号(出願日 2003年 5月 1 9日) 及び特願 2003— 162001号 (出願日 2003年 6月 6日) に含 まれる主題に関するものであって、 これらを全体的に参照として本明細書に組 み込む。 発明を実施するための最良の形態
(フイラ一)
第 1および 3の実施態様に用いる誘電率 50以上のフイラ一としては、 例え ば、 チタン酸バリウム、 チタン酸ストロンチウム、 チタン酸カリウム、 チタン 酸マグネシウム、 チタン酸鉛、 二酸化チタン、 ジルコン酸バリウム、 ジルコン 酸カルシウム及びジルコン酸鉛からなる群から選ばれた 1種以上を使用するこ とができる。 これらのフィラーの形状は、 破砕状でも球状でもよい。
第 1の実施態様では必須であるが、 第 2の実施態様においても、 フィラーを 効率的に充填させるために、 粒度分布において異なる粒径範囲に 2つのピーク を示すフイラ一を用いてもよい。 フィラーの粒径は二種類の、 累積率 50%に おける粒径が異なるフイラ一を用いてもよい。 二種類のフイラ一の累積率 5 0%における粒径のうち、 好ましくは、 第一のフイラ一は l〜5 xmのフイラ —を使用する。 第一のフィラーとして一種類又は二種類以上を組合わせてもよ い。 また、 このフイラ一は、 フィラー全体において 50重量%以上を占めるこ とが好ましい。 第二のフイラ一として、 累積率 50%における粒径が 0. 01 〜1 mのフイラ一を使用することが好ましい。 第二のフイラ一として一種類 又は二種類以上を組合わせても良い。 また、 第一のフイラ一と併せた配合量が 100重量%になるように配合する。 また、 第一のフィラーと第二のフイラ一 を併せたときの累積率 5 0 %の粒径が 1〜3 mの範囲に収まるように、 第一 及び第二のフィラーを組合わせることが好ましい。 このとき、 累積率 5 0 %の 粒径が 1 より小さいとワニスの粘度上昇を招きやすく、 3 より大きい と複合材料を薄型化したときに絶縁不良を引起す可能性が高まる場合がある。 本発明の第 2の実施態様に用いるフイラ一としては、 チタン酸バリウム、 チ タン酸ストロンチウム、 チタン酸カリウム、 チタン酸マグネシウム、 チタン酸 鉛、 二酸化チタン、 ジルコン酸バリウム、 ジルコン酸カルシウム、 ジルコン酸 鉛からなる群から選ばれた 1種以上が選択される。これらのフィラーの形状は、 破砕状でも球状でもよい。
本発明の第 2の実施態様に用いるフィラーの粒径は 0 . 0 1〜1 O mの範 囲が好ましく、 0 . 0 1〜5 がより好ましい。 平均粒径の異なる二種以上 のフイラ一を使用しても良い。 フィラーの粒径が 0 . 0 1 mより小さいとヮ ニスの粘度上昇を招きやすく、 1 O ^ mより大きいと複合材料を薄型化するこ とが困難な場合がある。
いずれの実施態様においても、 フィラーの含有率は、 絶縁材料 1 0 0体積部 のうち 3 0〜9 0体積部になるようにするのが好ましい。 3 0体積部以下であ ると高誘電率化の効果が少なく、 9 0体積部以上であるとボイドの発生等を招 き、 信頼性の低下や誘電率の低下等を招く場合がある。
(絶縁性の樹脂)
絶縁性の樹脂には、 重量平均分子量 1万以上のフィルム形成能を有する高分 子量成分及び熱硬化性樹脂成分が含まれ、 さらに、 硬化剤、 硬化促進剤、 カツ プリング剤及び希釈剤等を含んでいてもよい。
本発明で使用する絶縁性の樹脂としては、 従来のガラスクロスを基材とした プリプレダに使用されている樹脂及びガラスクロス基材を含まない接着フィル ムあるいは銅箔付き接着フィルムに使用されている熱硬化性樹脂を使用するこ とができる。 (高分子量成分)
重量平均分子量 1万以上の高分子量成分としては、 フィルム状に塗付乾燥し たときに、 フィルム形成能を有するものであればよい。 フィルム形成能を有す る高分子量成分として、例えば、フエノキシ樹脂類、ポリアミドイミド樹脂類、 ポリアクリル二トリル樹脂類、 ポリフエ二レンオキサイド樹脂類、 ポリアクリ ロニトリルブタジエン樹脂類から選ばれた一種類以上を用いることができる。 これらの中でもエポキシ樹脂と相溶性であるフエノキシ榭脂類、 ポリアミドィ ミド樹脂類、 ポリアクリロニトリル—ブタジエン樹脂類が好適である。 フエノ キシ樹脂類としては、 例えば、 フエノキシ樹脂、 難燃化されたブロム化フエノ キシ樹脂、 シァノエチル化フエノキシ樹脂などが挙げられる。 ポアリミドイミ ド樹脂類としては、 例えば、 ポリアミドイミド樹脂、 S i含有ポリアミドイミ ド榭脂などが挙げられる。
上記の高分子量成分は、 絶縁性樹脂のうち 5〜9 5重量%にするのが好まし い。 5重量%未満であると、 複合した材料のフィルム形成能が不足し取り扱い の低下を招き、 9 5重量%より多いと粘度上昇等を招き作業性等に劣る場合が ある。
(熱硬化性成分)
本発明に用いる熱硬化性樹脂は、 硬化して接着作用を呈するものであればよ い。 熱硬化性の樹脂としては、 例えば、 エポキシ樹脂、 ビストリアジン樹脂、 ポリイミド樹脂、 フエノール樹脂、 メラミン樹脂、 ゲイ素樹脂、 不飽和ポリエ ステル樹脂、 シアン酸エステル樹脂、 イソシァネ一ト樹脂、 ポリイミド樹脂ま たはこれらの種々の変性樹脂類が好適である。 この中で、 プリント配線板特性 上、 特に、 ビストリアジン樹脂、 エポキシ樹脂が好適である。
エポキシ樹脂としては、 例えば、 ビスフエノール A型エポキシ樹脂、 ビスフ ェノール F型エポキシ樹脂、 ビスフエノール S型エポキシ樹脂、 フエノールノ ポラック型エポキシ樹脂、 クレゾールノポラック型エポキシ樹脂、 ビスフエノ
—ル Aノポラック型エポキシ樹脂、 サリチルアルデヒドノポラック型エポキシ 樹脂、 ビスフエノール Fノポラック型エポキシ樹脂、 脂環式エポキシ樹脂、 グ リシジルエステル型エポキシ樹脂、 グリシジルァミン型エポキシ樹脂、 ヒダン トイン型エポキシ樹脂、 イソシァヌレート型エポキシ樹脂、 脂肪族環状ェポキ シ樹脂及びそれらのハロゲン化物、 水素添加物、 及び前記樹脂の混合物が好適 である。 これらの中でも、 ビスフエノール Aノポラック型エポキシ樹脂または サリチルアルデヒドノポラック型エポキシ樹脂は耐熱性に優れ好ましい。 (硬化剤)
このような樹脂の硬化剤としては、 従来使用しているものが使用でき、 樹脂 がエポキシ樹脂の場合、 例えば、 ジシアンジアミド、 フエノール水酸基を 1分 子中に 2個以上有する化合物である、 ビスフエノール A樹脂、 ビスフエノール F樹脂、 フエノールノポラック樹脂、 ビスフエノールノポラック樹脂、 クレゾ ールノポラック樹脂、 サリチルアルデヒドノポラック樹脂及びこれらのフエノ ール樹脂のハロゲン化物、 水素化物、 トリアジン構造含有物等を使用できる。 これらの硬化剤は選ばれた一種又は二種以上の樹脂を併用しても良い。
この硬化剤の前記樹脂に対する場合は、 従来使用している割合でよく、 ェポ キシ当量に対して水酸基当量が 0 . 5〜2 . 0当量の範囲が好ましい。 但し、 ジシアンジアミドでは樹脂 1 0 0重量部に対して 2〜 5重量部の範囲が好まし い。
(硬化促進剤)
硬化促進剤としては、 樹脂がエポキシ樹脂の場合、 例えば、 イミダゾール化 合物、 有機リン化合物、 第 3級ァミン、 第 4級アンモニゥム塩等を使用するこ とができる。 '
この硬化促進剤の前記樹脂に対する割合は、 従来使用している割合でよく、 樹脂 1 0 0重量部に対して、 0 . 0 0 1〜1 0重量部の範囲が好ましく、 0 . 0 1〜1 . 0重量部の範囲がより好ましい。 硬化促進剤の量が、 0 . 0 0 1重 量部未満であると、 硬化不足を生じ易く、 1 0重量部を超えると、 作製したヮ ニスのポットライフの低下、 コストの上昇を引き起こす場合がある。
(希釈剤)
本発明の複合材料は、 溶剤にて希釈して樹脂ワニスとして使用することが望 ましい。 溶剤としては、 例えば、 アセトン、 メチルェチルケトン、 トルエン、 キシレン、 メチルイソプチルケトン、 酢酸ェチル、 エチレングリコールモノメ チルエーテル、 メタノール、エタノール、 N, N—ジメチルホルムアミド、 N, N—ジメチルァセトアミド等を使用できる。
この希釈剤の前記樹脂に対する割合は、 複合材料 1 0 0重量部に対して 1〜 2 0 0重量部の範囲が好ましく、 5〜1 0 0重量部の範囲がさらに好ましい。 希釈剤の量が 1重量部未満であると取扱性に劣り、 2 0 0重量部を超えると作 業性に劣る場合がある。
(その他の配合剤)
さらに本発明においては、 上記した各成分の他に、 必要に応じて従来より公 知のカップリング剤、 イオン補足剤等を樹脂中に適宜配合してもよい。
(分散剤)
多数のフィラーを分散させるために分散剤を用いる。 分散剤としては成分中 にカルボン酸基を一つ含むものが挙げられる。 さらに分散剤としてカルボン酸 基を一つ以上含む重合体が挙げられる。
市販のカルボン酸基を含む分散剤としては、 例えば、 ディスパロン 2 1 5 0 (楠本化成(株) 社製、 商品名)、 ホモゲノール L— 1 8、 ホモゲノール L一 1 8 2 0 (花王 (株) 社製、 商品名) がある。 分散剤の配合量はフイラ一の重量に対して、 0 . 0 0 1〜8重量%の範囲で 用いることが好ましく、 0 . 0 0 5〜5重量%の範囲で用いることが特に好ま しい。
分散剤は硬化後の抽出液の p Hに与える影響が大きい。 したがって、 樹脂硬 化後に酸性分が抽出され難い分散剤を選択することにより、 抽出液の p Hが適 切な値となる様に調製することが容易になる。 酸性分が樹脂中に取り込まれる 様な分散剤が好ましく、 カルボン酸含有重合物や多価カルボン酸などの力ルポ ン酸型の分散剤が特に好ましい。 また、 他の酸性基を持つポリマー型の分散剤 等、 硬化後に水に酸性分が比較的溶けやすい分散剤も抽出液の P Hが 6以上と なる範囲で用いる限り使用可能である。
(混練方法)
フィラーの分散性を向上させるために、 二種のフイラ一、 絶縁性の樹脂及び 希釈剤を混合してワニスを作製した後、 らいかい機、 3本ロールミル、 ビーズ ミル、 サンドミル等での混練を組み合わせて行うと粒子の凝集を低減すること ができ好ましい。 また、 超音波発振器を備えた装置によってフイラ一を分散さ せることもできる。 混練後、 減圧下への放置、 減圧下での攪拌脱泡等によりヮ ニス中の気泡を除去することが望ましい。
(キャリアフィルム)
本発明において絶縁材料 (Bステージ状態) をキャリアフィルムに形成する 場合には、 キャリアフィルムとしては、 例えば、 銅箔、 アルミ箔等の導電性金 属箔、 さらに導電性金属箔の塗付面に接着性向上のための粗化処理を施したも のを用いることもできる。 また、 ポリエステルフィルム、 ポリイミドフィルム 等のプラスチックフィルムを使用することもできる。 さらに、 前記金属箔及び フィルムの表面を離型剤により処理したものを使用することができる。 (塗工方式)
キャリアフィルム上への塗工方法としては従来用いられている方法を適用す ることができ、所望の塗付厚で複合材料を塗布することができればよい。また、 樹脂ワニス中の溶剤除去や、 熱硬化成分の樹脂を半硬化状態にすることができ る加熱乾燥装置を備えた装置を使用すると作業性が向上し、 より好ましい。 塗 ェ方法としては、 例えば、 ブレードコ一夕、 ロッドコ一夕、 ナイフコー夕、 ス クイズコ一夕、 リバースロールコ一夕、 トランスファ一口一ルコ一夕、 コンマ コ一夕、 グラビアコ一夕、 ダイコー夕等の塗工方式を採用することができる。 (絶縁層の厚み)
絶縁層の厚みは 3〜1 0 0 mの間が好ましい。 1 0 0 mより厚いとキヤ パシ夕の誘電体として用いた際に、得られる静電容量が低下する可能性がある。 また、 3 mより薄いと均一な塗膜が得られない可能性がある。 絶縁層の厚み は 1 0〜1 0 0 mの間がより好ましい。 絶縁層の厚みを 1 0 m以上とする ことで絶縁信頼性の確保が容易になる。
(回路板の形成)
回路板の絶縁層として使用するため、 導電性金属箔付き絶縁材料を、 所望の 回路パターンを形成した基板上に、 熱圧接着することにより形成することがで きる。 また、 プラスチックキャリア付き絶縁材料を使用して基板上に熱圧接着 してもよい。 絶縁性の樹脂が熱硬化性の場合は、 熱圧接着時又は別工程で樹脂 を熱硬化すると、 耐熱性、 接着性、 ガラス転移温度などの特性が向上し望まし レ^ 熱圧接着の方法としては従来使用している方法を使用することができ、 プ レス積層、 真空プレス積層、 ロールラミネート、 バッチ式プレス法等の方法が 利用できる。
また、 絶縁ワニスを基板上に直接塗布し、 加熱乾燥することにより絶縁層を 形成することもできる。 第 3の実施態様による絶縁材料は、 絶縁材料の水での抽出液が p H 6以上と なる様に調製する。これにより絶縁信頼性に優れた材料を提供できる。ここで、 水での抽出とは、 硬化した絶縁材料を水と共に耐圧容器等に密封し、 120°C の高温槽に 20時間投入し得られる水溶液ある。 この抽出液の pHは、 絶縁材 料に用いる分散剤の選択、配合などにより調製できる。また、抽出液の pHは、 9以下であることが好ましい。 以下、 第 1の実施態様の実施例を説明するが、 本発明は以下実施例に限定さ れるものではない。
(実施例 A— 1)
フェノキシ樹脂 10重量部( Y P— 50、東都化成製、重量平均分子量 59 , 000) に、 エポキシ樹脂としてビスフエノール A型エポキシ榭脂 27重量部 (YD— 8125、 東都化成製、 エポキシ当量 175) とオルトクレゾ一ルノ ポラック型エポキシ樹脂 13重量部 (YDCN703、 東都化成製、 エポキシ 当量 210) を加え、 硬化剤としてビスフエノール Aノポラック型フエノール 樹脂 25重量部 (LF— 2882、 大日本インキ工業製、 水酸基当量 118)、 硬化促進剤として 1—シァノェチルー 2 -フエ二ルイミダゾ一ル ( 2 P Z— C N、 四国化成製) 0. 3重量部、 フイラ一分散剤としてリン酸エステル系ポリ マ (W9010、 BYKケミ一社製、 固形分 50重量%) 7重量部からなる組 成物に、 メチルェチルケトンを加え 35重量%のワニスを調整した。
得られたワニスに累積率 50%の粒径が 1. 5 mのチタン酸バリウム (B T- 100 PR, 富士チタン工業製、 誘電率 500) 220重量部と、 累積 率 50%の粒径が0.6 mのチタン酸バリウム(HPBT— 1、富士チタンェ 業製、誘電率 1, 500) 55重量部を混合し、ビーズミルを用いて混練した後、 目開き 70 mのナイロンメッシュでろ過し充填材複合ワニスを得た。
(実施例 A— 2)
シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂 40重量部 (日立化成工業製、 重量平 均分子量 50, 000) に、 エポキシ樹脂としてビスフエノール A型エポキシ 樹脂 12重量部(YD— 8125、東都化成製、エポキシ当量 175)を加え、 硬化剤としてオルトクレゾールノポラック型フエノール樹脂 2. 4重量部 (K A— 1160、大日本インキ工業製、水酸基当量 119)、硬化促進剤として 1 —シァノエチルー 2—フエ二ルイミダゾール 0. 1重量部 (2PZ— CN、 四 国化成製)、フイラ一分散剤としてリン酸エステル系ポリマ 5重量部(W901 0、 BYKケミ一社製、 固形分 50重量%) からなる組成物に、 メチルェチル ケトンを加え 35重量%のワニスを調整した。
得られたワニスに累積率 50%の粒径が1. 5 mのチタン酸バリウム 16 0重量部 (BT— 100 PR、 富士チタン工業製、 誘電率 500) と、 累積 率 50%の粒径が 0.6 mのチタン酸バリウム 40重量部(HPBT— 1、富 士チタン工業製、誘電率 1, 500)を混合し、ビーズミルを用いて混練した後、 目開き 70 mのナイロンメッシュでろ過し充填材複合ワニスを得た。
(実施例 A— 3)
無機フイラ一のうち累積率 50 %の粒径 0. 6 mのチタン酸バリウムを累 積率 50%の粒径が 0.6 mの二酸化チタン (TM— 1、 富士チタン工業製、 誘電率 96) 55重量部としたほかは、 実施例 A— 1と同様にして充填材複合 ワニスを得た。
(実施例 A— 4)
無機フィラーのうち累積率 50%の粒径が 0. 6 mのチタン酸バリウムを 累積率 50%の粒径が0.6 mの二酸化チタン(TM— 1、富士チタン工業製、 誘電率 96) 55重量部としたほかは、 実施例 A— 2と同様にして充填材複合 ワニスを得た。
(参考例 A - 1)
無機フィラーのうち累積率 50%の粒径が1.5 mのチタン酸バリウムを 使用せず、累積率 50 %の粒径が 0.6 mのチタン酸バリウム(H P B T— 1、 富士チタン工業製、誘電率 1, 500) を 275重量部使用したほかは、実施例 A— 1と同様にして充填材複合ワニスを得た。
(参考例 A - 2)
無機フィラーのうち累積率 50%の粒径が 0.6 mのチタン酸バリウムを 使用せず、累積率 50%の粒径が 1.5 mのチタン酸バリウム(BT— 100 PR、 富士チタン工業製、 誘電率 500) を 275重量部使用したほかは、 実施例 A— 1と同様にして充填材複合ワニスを得た。
(実施例 A— 5〜8)
実施例 A— 1〜4で作製したワニスを、 厚さ 12 mの銅箔上にコンマコー 夕にて塗付 ·流延し、 温度 130°Cで 2分間加熱乾燥して、 溶剤を除去すると ともに、 樹脂を半硬化して、 絶縁層の厚さが 20 mの銅箔付き絶縁材料を作 製した。
(参考例 A— 4)
参考例 A_ 1で作製したワニスを塗工しょうとしたが、 チキソ性が高く均一 な厚みの絶縁層を形成するのは困難であつた。
(参考例 A— 5)
参考例 2で作製したワニスを、 厚さ 12 mの銅箔上にコンマコ一夕にて塗 付 ·流延し、 温度 130°Cで 2分間加熱乾燥して、 溶剤を除去するとともに、 樹脂を半硬化して、 絶縁層の厚さが 20 mの銅箔付き絶縁材料を作製した。
( Bステージフィルム取扱性)
取扱性はカッターナイフにより、 樹脂の飛散等なくきれいに切断でき、 絶縁 材料同士のブロッキングが発生しなかったものを〇、 それ以外を Xとした。
(誘電特性評価)
実施例 A_5〜8、 参考例 A— 5で作製した絶縁層の厚さ 20 mの銅箔付 き絶縁材料を絶縁層が向かい合うように重ねて積層し、 昇温速度 5°CZ分、 硬 化温度 180 、 硬化時間 60分、 プレス圧力 2. 5 MP a、 真空条件 5. 3 k P a以下の条件で熱圧接着 ·硬化した。 成形後銅箔部分を片面に Φ 2 Omm のパターンをエッチングにより形成し LCRメータにて誘電特性を評価した。 (はんだ耐熱性評価)
実施例 A— 5〜8、 参考例 A— 5で作製した絶縁層の厚さ 20 の銅箔付 き絶縁材料を、 接着処理を施した銅張り積層板 (MCL— E— 679、 日立ィ匕 成工業製)に積層し、昇温速度 5°CZ分、硬化温度 180°C、硬化時間 60分、 プレス圧力 2. 5MPa、 真空条件 5. 3 k P a以下の条件で熱圧接着 ·硬ィ匕 した。 成形後の試験片を 25mmX 25 mmのサイズに切断しはんだ耐熱性の 試験片とした。 試験片を 260 のはんだ浴上に 2分間浮かべ、 異常が発生し なかったものを〇、 外層銅箔フクレ等の異常を発生したものを Xとした。
Figure imgf000018_0001
実施例 A_5〜8は、 参考例と比較して、 積層板が有する特性を下げること なく、 高誘電率化を達成する。 参考例 A_ 5は実施例 A— 5および 6と同じ誘 電率をもつチタン酸バリウムを同量分散させているにもかかわらず、 誘電率の 上昇が少なく、 さらにはんだ耐熱性が低下した。 これらは、 単一の粒径のフィ ラーを用いたため、分散性が低下し材料中にボイドが発生したためと推測する。 以下、 第 2の実施態様の実施例を説明するが、 本発明は以下実施例に限定さ れるものではない。
(実施例 B— 1) フエノキシ樹脂 10重量部(YP— 50、東都化成製、重量平均分子量 59, 000) に、 エポキシ樹脂としてビスフエノール A型エポキシ樹脂 27重量部 (YD—8125、 東都化成製、 エポキシ当量 175) とオルトクレゾールノ ポラック型エポキシ樹脂 13重量部 (YDCN703、 東都化成製、 エポキシ 当量 210) を加え、 硬化剤としてビスフエノール Aノポラック型フエノール 樹脂 25重量部(LF— 2882、大日本インキ工業製、水酸基当量 118) 、 硬化促進剤として 1—シァノエチル— 2_フエ二ルイミダゾール ( 2 P Z— C N、 四国化成製) 0. 3重量部、 フイラ一分散剤としてホモゲノール L—18 (特殊ポリカルボン酸型界面活性剤、 花王 (株) 製、 固形分 40重量%) 7重 量部からなる組成物に、 メチルェチルケトンを加え 35重量%のワニスを調整 した。
得られたワニスに平均粒径 1. 5 mのチタン酸バリウム (BT—100P R、 富士チタン工業製、 誘電率 1, 500) 220重量部と、 平均粒径 0.6 n mのチタン酸バリウム (HPBT— 1、 富士チタン工業製、 誘電率 1, 500) 55重量部を混合し、 ビ一ズミルを用いて混練した後、 目開き 70 /mのナイ ロンメッシュでろ過し充填材複合ワニスを得た。
(実施例 B— 2)
分散剤としてホモゲノール L— 18の代わりに、 ホモゲノール L—1820 (特殊カルボン酸型重合物、 花王 (株) 製、 固形分 20%) 14重量部を用い た他は、 実施例 B— 1と同様にして充填材複合ワニスを得た。
(実施例 B— 3)
分散剤としてホモゲノール L— 18の代わりに、 ディスパロン 2150 (脂 肪族多価カルボン酸、 楠本化成 (株) 製、 固形分 50%) 5. 6重量部を用い た他は、 実施例 B— 1と同様にして充填材複合ワニスを得た。
(参考例 B - 1)
分散剤としてホモゲノ一ル L— 18の代わりに、 W9010 (リン酸エステ ル系ポリマ、 BYKケミ一社製、 固形分 50%) 5. 6重量部を用いたほかは、 実施例 B— 1と同様にして充填材複合ワニスを得た。
(参考例 B - 2) 分散剤 W9010を用いない他は、 実施例 B— 1と同様にして充填材複合ヮ ニスを得た。
(実施例 B— 4〜6)
実施例 B—:!〜 3で作製したワニスを、 厚さ 12 の銅箔上にコンマコー 夕にて塗付 ·流延し、 温度 130°Cで 2分間加熱乾燥して、 溶剤を除去すると ともに、 樹脂を半硬化して、 絶縁層の厚さが 2 の銅箔付き絶縁材料を作 製した。
(参考例 B— 3〜4)
参考例 B— 1〜2で作製したワニスを実施例 4〜6と同様の方法で塗工し、 絶縁層の厚さが 20 /mの銅箔付き絶縁材料を作製した。
作製した絶縁材料に関して、 以下の項目について評価を行った。
(誘電特性評価)
第 1の実施態様の実施例と同様の方法で測定した。
(はんだ耐熱性評価)
第 1の実施態様の実施例と同様の方法で測定した。
(絶縁信頼性)
実施例 B— 4〜6、 参考例 B— 3〜4で作製した絶縁層の厚さ 20 mの銅 箔付き絶縁材料を、 接着処理を施した銅張り積層板 (MCL— E— 679、 日 立化成工業製) に積層し、 昇温速度 5°CZ分、 硬化温度 180°C、 硬化時間 6 0分、 プレス圧力 2. 5 MP a、 真空条件 5. 3 k P a以下の条件で熱圧接着 · 硬化した。 成形後の試験片を使用して、 外層銅一内層銅間の絶縁樹脂の厚み方 向における絶縁信頼性を試験した。 処理条件は 85°C、 85%RHとし、 印加 電圧 6 D C Vで試験を行つた。 1 , 000時間経過後の絶縁抵抗値が 107 Ω以 上であり、 銅箔上に外観以上の発生しなかったものを〇とし、 それ以外を Xと した。 表 2
Figure imgf000021_0001
以上の結果から、 次のことが分かる。
実施例 B _ 4〜6は、 参考例と比較して、 積層板が有する特性を下げること なく、 高誘電率化を達成する。 さらに、 フィラーを高充填率化しているにもか かわらず絶縁信頼性が良好である。 参考例 B— 3は実施例 B _ 4〜6と同じ誘 電率をもつチタン酸バリウムを同量分散させているにもかかわらず、 絶縁信頼 性が低下した。 参考例 B— 4は、 分散剤以外は実施例 B— 4〜6と同様である が誘電率の低下、 耐熱性の低下、 絶縁信頼性の低下が発生しており、 これは分 散剤を使用していないためと推測する。
したがって、 本実施例の絶縁材料は、 高誘電率フィラーを絶縁樹脂に複合化 したときに効果的に誘電率を向上できる。 また、 絶縁材料としての特性を有し ており基板内蔵キャパシ夕の材料として好適である。
本実施例の絶縁材料は、 効率良く高誘電率が可能であり、 これを使用した絶 縁層は薄型の絶縁層でも絶縁信頼性に優れ、 基板内臓キャパシタの誘電体とし て好適である。 以下、 第 3の害施態様の実施例を説明するが、 本発明は以下実施例に限定さ れるものではない。
(実施例 C一 1 )
'樹脂 1 0重量部( Y P— 5 0、東都化成製、重量平均分子量 5 9, 000) に、 エポキシ樹脂としてビスフエノール A型エポキシ樹脂 27重量部 (YD— 8125、 東都化成製、 エポキシ当量 1 Ί 5) とオルトクレゾールノ ポラック型エポキシ樹脂 13重量部 (YDCN703、 東都化成製、 エポキシ 当量 210) を加え、 硬化剤としてビスフエノール Aノボラック型フエノール 樹脂 25重量部(LF— 2882、大日本インキ工業製、水酸基当量 1 18) 、 硬化促進剤として 1一シァノェチル— 2—フエ二ルイミダゾール ( 2 P Z— C N、 四国化成製) 0. 3重量部、 フイラ一分散剤としてホモゲノール L一 18 (特殊ポリカルボン酸型界面活性剤、 花王 (株) 製、 固形分 40重量%) 7重 量部からなる組成物に、 メチルェチルケトンを加え 35重量%のワニスを調整 した。
得られたワニスに平均粒径 1. 5 / mのチタン酸バリウム (BT— 100 P R、 富士チタン工業製、 誘電率 1, 500) 220重量部と、 平均粒径 0.6 mのチタン酸バリウム (HPBT— 1、 富士チタン工業製、 誘電率 1, 500) 55重量部を混合し、 ビーズミルを用いて混練した後、 目開き 70 /mのナイ ロンメッシュでろ過し充填材複合ワニスを得た。
(実施例 C一 2)
分散剤としてホモゲノ一ル L一 18の代わりに、 ホモゲノール L - 1820
(特殊カルボン酸型重合物、 花王 (株) 製、 固形分 20%) 14重量部を用い た他は、 実施例 C一 1と同様にして充填材複合ワニスを得た。
(実施例 C一 3)
分散剤としてホモゲノール L一 18の代わりに、 ディスパロン 2150 (月旨 肪族多価カルボン酸、 楠本化成 (株) 製、 固形分 50%) 5. 6重量部を用い た他は、 実施例 C— 1と同様にして充填材複合ワニスを得た。
(参考例 C一 1)
分散剤としてホモゲノール L— 18の代わりに、 W9010 (リン酸エステ ル系ポリマ、 BYKケミ一社製、 固形分 50%) 5重量部を用いたほかは、 実 施例 C一 1と同様にして充填材複合ワニスを得た。
(参考例 C— 2)
分散剤としてホモゲノール L一 18の代わりに、 D i s p e r byk— 1 1 0 (酸性基を持つポリマ、 BYKケミ一社製、 固形分 50重量%) 10重量部 を用いた他は、 実施例 C一 1と同様にして充填材複合ワニスを得た。
(実施例 C一 4〜6)
実施例 C一:!〜 3で作製したワニスを、 厚さ 12 の銅箔上にコンマコー 夕にて塗付 ·流延し、 温度 130 で 2分間加熱乾燥して、 溶剤を除去すると ともに、 樹脂を半硬化して、 絶縁層の厚さが 20 mの銅箔付き絶縁材料を作 製した。
(参考例 C— 3〜4)
参考例 C一:!〜 2で作製したワニスを実施例 C_4〜6と同様の方法で塗工 し、 絶縁層の厚さが 20 imの銅箔付き絶縁材料を作製した。
作製した絶縁材料に関して、 以下の項目について評価を行った。
( Bステージフィルム取扱性)
取扱性は、 カッターナイフにより、 樹脂の飛散がなくきれいに切断でき、 絶 縁材料同士のブロッキングが発生しなかったものを〇、 それ以外を Xとした。
(誘電特性評価)
第 1の実施態様の実施例と同様の方法で測定した。
(はんだ耐熱性評価)
第 1の実施態様の実施例と同様の方法で測定した。
(抽出液の作成と評価)
実施例 C一 4〜6、 参考例 C一 3〜4で作成した絶縁層の厚さ 20 mの銅 箔付き絶縁材料を樹脂面が向かい合わせになる様に構成し、 昇温速度 5 °C /分、 硬化温度 180°C、 硬化時間 60分、 プレス圧力 2. 5MPa、 真空条件 5. 3 kP a以下の条件で熱圧接着、 硬化した。 成形後の試験片の銅はくをエッチ ングにより除去し、 エッチング液を充分すすいだ後に乾燥し、 硬化物を得た。 耐圧性のステンレスジャケットを具備した、 テフロンるつぼ (フロン工業株 式会社製) 中に、 蒸留水 40 g、 上記硬化物 0. 4 g量り取り、 蒸留水中に硬 化物が浸漬するようにして密封した。 その後、 この耐圧容器を 120°Cの高温 槽中に 20時間投入し抽出を行った。
この抽出液の pHを、 東亜電波工業 (株) pHメータ HM— 40 Sを使用し て、 室温で測定した。
(絶縁信頼性)
実施例 C— 4〜6, 参考例 C一 3〜4で作成した絶縁層の厚さ 2 O mの銅 箔付き絶縁材料を、 接着処理を施した銅張り積層板 (MCL— E— 679、 日 立化成工業製) に積層し、 昇温速度 5 °C/分、 硬化温度 180度、 硬化時間 60 分、 プレス圧力 2. 5MP a、 真空条件 5. 3 k P a以下の条件で熱圧接着 · 硬化した。 成形後の試験片を使用して、 外層銅一内層銅管の絶縁樹脂の厚み方 向の絶縁信頼性を試験した。 処理条件は 85°C、 85%RHとし、 印可電圧 6 DCVで試験を行った。 1, 000時間経過後の絶縁抵抗値が 109Ω以上のも のを〇とし、 それ以外を Xとした。 表 3
Figure imgf000024_0001
以上の結果から、 次のことが分かる。
抽出液の p Hが 6以上で実施例 C _ 4〜 6の材料は、 優れた絶縁信頼性を示 した。 これに対して、 参考例 C— 3〜4は、 抽出液の pHが 6未満であり、 材 料の絶縁信頼性に劣った。
したがって、本実施例によると、絶縁材の抽出液の pHが 6以上の場合には、 高誘電率フィラーを絶縁樹脂に複合化し、 絶縁層が薄い場合でも優れた絶縁信 頼性を示す。 本実施例の絶縁ワニスを用いて得られた絶縁材料は、 絶縁信頼性 に優れた高誘電材料であり、 これを使用した絶縁層は基板内蔵キャパシ夕の誘 電体として好適である。
以上の様に、 本実施例によると、 高誘電率化および信頼性に優れた絶緣ヮニ スとその絶縁ワニスを用いた多層プリント配線板を提供することができる。 前述したところが、 この発明の好ましい実施態様であること、 多くの変更及 び修正をこの発明の精神と範囲にそむくことなく実行できることは当業者によ つて理解されよう。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 粒度分布において異なる粒径範囲に 2つのピークを示す誘電率が 50以 上のフイラ一と、 絶縁性の樹脂とが複合化された誘電率 10以上の絶縁材料。
2. 前記誘電率が 50以上のフイラ一は、 累積率 50%における粒径が 1〜 5 mである誘電率が 50以上のフィラーと、累積率 50%における粒径が 0. 01〜1 mである誘電率が 50以上のフィラーとを含有する請求項 1に記載 の絶縁材料。
3. 前記誘電率が 50以上のフイラ一は、 累積率 50%における粒径が 1〜 5 mのフイラ一をフイラ一全体の 50重量%以上含有し、 累積率 50%にお ける粒径が 0. 0 l〜l mのフイラ一を残部として含有する請求項 1又は 2 に記載の絶縁材料。
4. 1) チタン酸バリウム、 チタン酸ストロンチウム、 チタン酸カリウム、 チタン酸マグネシウム、 チタン酸鉛、 二酸化チタン、 ジルコン酸バリウム、 ジ ルコン酸カルシウム、 ジルコン酸鉛からなる群から選ばれた 1種以上のフイラ 一と、 2) 絶縁性の樹脂と、 3) カルボン酸基を含む分散剤とを必須成分とし て含む誘電率 10以上の絶縁材料。
5. 前記カルボン酸基を含む分散剤は、 カルボン酸基を含む重合物である請求 項 4に記載の絶縁材料。
6. 誘電率が 50以上のフイラ一と、 フイラ一を分散させるための分散剤と、 絶縁樹脂を必須成分とする絶縁材料であって、 絶縁材料硬化物を 120°C、 2 0時間の条件で、 耐圧容器を用いて水で抽出を行い、 得られた抽出液の pHが 6以上である絶縁材料。
7. 前記誘電率が 50以上のフィラーの含有率は、 絶縁材料 100体積部の うち 30〜 90体積部である請求項 1〜 6のいずれかに記載の絶縁材料。
8. 前記誘電率が 50以上のフイラ一は、 チタン酸バリウム、 チタン酸スト ロンチウム、 チタン酸カリウム、 チタン酸マグネシウム、 チタン酸鉛、 二酸化 チタン、 ジルコン酸バリウム、 ジルコン酸カルシウム及びジルコン酸鉛からな る群から選ばれた 1種以上である請求項 1〜 3および 6のいずれかに記載の絶 縁材料。
9 . 前記絶縁性の樹脂は、 重量平均分子量 1万以上のフィルム形成能を有す る高分子量成分と、 熱硬化性成分とを含む請求項 1〜8のいずれかに記載の絶 縁材料。
1 0 . 前記高分子量成分を、 絶縁性の樹脂中に 5〜 9 5重量%含有する請求 項 9に記載の絶縁材料。
1 1 . 前記熱硬化性成分は、 エポキシ樹脂及びその硬化剤であるフエノール 樹脂を含むことを特徴とする請求項 9又は 1 0に記載の絶縁材料。
1 2 . 前記高分子量成分は、 フエノキシ樹脂類、 ポリアミドイミド樹脂類、 ポリアクリル二トリル樹脂類、 ポリフエ二レンォキサイド樹脂類及びポリアク リロ二トリルブタジエン樹脂類から選ばれた一種類以上の成分である請求項 9 〜1 1のいずれかに記載の絶縁材料。
1 3 . 請求項 1〜 1 2のいずれかに記載の絶縁材料が、 金属箔上に塗付され た熱圧接着可能なフィルム。
1 . 請求項 9〜 1 2のいずれかに記載の絶縁材料が、 金属箔上に塗付され 半硬化された熱圧接着可能なフィルム。
1 5 . 請求項 1 ~ 1 2のいずれかに記載の絶縁材料が、 プラスチックフィル ムキャリア上に塗布された熱圧接着可能なフィルム。
1 6 . 請求項 9〜1 2のいずれかに記載の絶縁材料が、 プラスチックフィル ムキャリア上に塗布され半硬化された熱圧接着可能なフィルム。
1 7 . 請求項 1〜 1 2のいずれかに記載の絶縁材料の両面に導電性層を備え たフィルム。
1 8 . 請求項 9〜 1 2のいずれかに記載の絶縁材料の両面に導電性層を備え、 前記絶縁材料が硬化したフィルム。
1 9 . 請求項 1〜 1 2のいずれかに記載の絶縁材料を 3〜 1 0 0 mの絶縁 層として備えた回路基板。
2 0 . 請求項 1〜 1 2のいずれかに記載の絶縁材料を 3〜 1 0 0 imの熱硬 化絶縁層として備えた回路基板。
2 1 . 請求項 1〜 1 2のいずれかに記載の絶縁材料を回路基板上に塗布し、 絶縁層とする回路基板の製造方法。
2 2 . 請求項 9〜1 2のいずれかに記載の絶縁材料を回路基板上に塗布し、 熱硬化して絶縁層とする回路基板の製造方法。
2 3 . 請求項 1 3又は 1 4に記載のフィルムの金属箔の無い樹脂面に、 熱圧 着により新たな金属箔を接着したフィルムの製造方法。
2 4. 請求項 1 3又は 1 4に記載のフィルムを、 所望の回路パターンを形成 した回路基板上に、 熱圧着により接着し、 絶縁層とする回路基板の製造方法。 2 5 . 請求項 1 5又は 1 6に記載のフィルムからプラスチックフィルムキヤ リァを取除き、 絶縁材料の両面に金属箔を配し熱圧着により接着するフィルム の製造方法。
2 6 . 請求項 1 5又は 1 6に記載のフィルムからプラスチックフィルムキヤ リアを取除き、 絶縁材料の両面に所望の回路パターンを形成した回路基板を配 し、 熱圧着により接着して絶縁層とする回路基板の製造方法。
2 7 . 請求項 1 5又は 1 6に記載のフィルムからプラスチックフィルムキヤ リアを取除き、 絶縁材料の片面に所望の回路パターンを形成した回路基板を配 し、 他面に導電性金属箔を配し、 熱圧着により接着する回路基板の製造方法。 2 8 . 請求項 1 5又は 1 6に記載のフィルムからプラスチックフィルムキヤ リアを取除き所望の回路パターンを形成した回路基板上に熱圧着して接着する か、 又は前記フィルムを所望の回路パターンを形成した回路基板上に熱圧着し て接着した後にプラスチックフィルキヤリァを取り除き、 絶縁材料上に導電性 めっき、 導電性材料のスパッタ又は導電性塗料の塗付により導体を形成する回 路基板の製造方法。
2 9 . 回路基板上に形成した請求項 1 7又は 1 8に記載のフィルム上に、 導 電性めっき、 導電性材料のスパッタ又は導電性塗料の塗付により導体を形成す る回路基板の製造方法。
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