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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024015635
(43)【公開日】2024-02-06
(54)【発明の名称】積層体及び積層体の製造方法
(51)【国際特許分類】
   B32B 15/092 20060101AFI20240130BHJP
   C08L 63/00 20060101ALI20240130BHJP
   C08L 29/04 20060101ALI20240130BHJP
   C08K 3/013 20180101ALI20240130BHJP
   B32B 15/08 20060101ALI20240130BHJP
   H05K 1/05 20060101ALI20240130BHJP
   H05K 3/44 20060101ALI20240130BHJP
   C09D 5/02 20060101ALI20240130BHJP
   C09D 163/00 20060101ALI20240130BHJP
   C09D 7/61 20180101ALI20240130BHJP
【FI】
B32B15/092
C08L63/00
C08L29/04
C08K3/013
B32B15/08 J
H05K1/05 A
H05K3/44 A
C09D5/02
C09D163/00
C09D7/61
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022117835
(22)【出願日】2022-07-25
(71)【出願人】
【識別番号】000003296
【氏名又は名称】デンカ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128381
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 義憲
(74)【代理人】
【識別番号】100185591
【弁理士】
【氏名又は名称】中塚 岳
(72)【発明者】
【氏名】三好 莉央
(72)【発明者】
【氏名】熊谷 良太
(72)【発明者】
【氏名】大島 和宏
【テーマコード(参考)】
4F100
4J002
4J038
5E315
【Fターム(参考)】
4F100AA00C
4F100AA14C
4F100AB00A
4F100AB00B
4F100AB17A
4F100AB17B
4F100AB33B
4F100AK51C
4F100AK53C
4F100AK69C
4F100BA03
4F100BA07
4F100CA02C
4F100CA18C
4F100CA23C
4F100GB43
4F100JG04C
4F100JJ01
4F100JK06
4J002BE02X
4J002CD03W
4J002CD05W
4J002DK006
4J002FD016
4J002GQ01
4J038CE022
4J038DB051
4J038HA476
4J038KA03
4J038KA04
4J038KA06
4J038KA08
4J038KA09
4J038MA10
4J038MA14
4J038PB09
4J038PC02
5E315AA03
5E315BB02
5E315BB03
5E315BB04
5E315BB05
5E315BB15
5E315CC01
5E315GG03
5E315GG20
(57)【要約】
【課題】絶縁信頼性に優れた絶縁層を備える新規の積層体を提供すること。
【解決手段】第一の金属層と、第二の金属層と、前記第一の金属層及び前記第二の金属層の間に配置された絶縁層と、を備え、前記絶縁層が、エポキシ樹脂硬化物と、ポリビニルアルコール系乳化剤と、無機フィラーとを含み、前記ポリビニルアルコール系乳化剤が、ビニルエステル系単量体(a-1)と重合性基を2つ以上有する多官能単量体(a-2)とを含有する単量体成分(a)の重合体のケン化物を含む、積層体。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一の金属層と、第二の金属層と、前記第一の金属層及び前記第二の金属層の間に配置された絶縁層と、を備え、
前記絶縁層が、エポキシ樹脂硬化物と、ポリビニルアルコール系乳化剤と、無機フィラーとを含み、
前記ポリビニルアルコール系乳化剤が、ビニルエステル系単量体(a-1)と重合性基を2つ以上有する多官能単量体(a-2)とを含有する単量体成分(a)の重合体のケン化物を含む、
積層体。
【請求項2】
前記ケン化物のケン化度が、70~95モル%であり、
前記ケン化物の粘度平均重合度が、1000~10000である、請求項1に記載の積層体。
【請求項3】
前記多官能単量体(a-2)が、トリアリルイソシアヌレートである、請求項1に記載の積層体。
【請求項4】
前記ケン化物中、前記ビニルエステル系単量体(a-1)に由来する構造単位の含有量に対する、前記多官能単量体(a-2)に由来する構造単位の含有量のモル比(a-2/a-1)が、1.0×10-5以上1.0×10-2以下である、請求項1に記載の積層体。
【請求項5】
前記絶縁層中、ポリビニルアルコール系乳化剤の含有量が、前記エポキシ樹脂硬化物100質量部に対して、5質量部以上30質量部以下である、請求項1に記載の積層体。
【請求項6】
前記絶縁層中、前記無機フィラーの含有量が、前記絶縁層の全体積基準で、10体積%以上90体積%以下である、請求項1に記載の積層体。
【請求項7】
前記第一の金属層が金属板であり、前記第二の金属層が金属箔である、請求項1に記載の積層体。
【請求項8】
前記第一の金属層が金属板であり、前記第二の金属層が金属回路部である、請求項1に記載の積層体。
【請求項9】
エポキシ樹脂と、硬化剤と、ポリビニルアルコール系乳化剤と、無機フィラーと、水と、を含有する塗布液を準備する準備工程と、
第一の金属層と前記塗布液の塗膜の半硬化物と第二の金属層とを積層し、積層方向に加圧しながら加熱して、前記第一の金属層と、前記塗膜の硬化物を含む絶縁層と、前記第二の金属層と、を備える積層体を得る加熱工程と、
を備え、
前記ポリビニルアルコール系乳化剤が、ビニルエステル系単量体(a-1)と重合性基を2つ以上有する多官能単量体(a-2)とを含有する単量体成分(a)の重合体のケン化物を含む、
積層体の製造方法。
【請求項10】
前記準備工程が、
前記エポキシ樹脂と前記硬化剤と前記ポリビニルアルコール系乳化剤と前記水とを混合して、前記エポキシ樹脂を乳化させて乳化液を得る乳化工程と、
前記乳化液と前記無機フィラーとを混合して、前記塗布液を得る無機フィラー混合工程と、
を含む、請求項9に記載の製造方法。
【請求項11】
前記ケン化物のケン化度が、70~95モル%であり、
前記ケン化物の粘度平均重合度が、1000~10000である、請求項9に記載の製造方法。
【請求項12】
前記塗布液中の前記ポリビニルアルコール系乳化剤の含有量が、前記エポキシ樹脂の100質量部に対して、5質量部以上30質量部以下である、請求項9に記載の製造方法。
【請求項13】
前記加熱工程が、
前記塗布液の塗膜を半硬化させて、半硬化物を得る半硬化工程と、
前記第一の金属層、前記半硬化物及び前記第二の金属層を積層し、積層方向に加圧しながら加熱して、前記半硬化物を硬化させる硬化工程と、
を含む、請求項9に記載の製造方法。
【請求項14】
前記第二の金属層の一部を除去して、金属回路部を形成する回路形成工程を更に含む、請求項9に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属ベース回路基板として好適な積層体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体素子をはじめとする電子・電気部品を搭載して混成集積回路を形成するための回路基板として、これまで様々な回路基板が実用化されている。回路基板は、基板材質に基づいて、樹脂回路基板、セラミックス回路基板、金属ベース回路基板等に分類されている。
【0003】
樹脂回路基板は、安価ではあるが基板の熱伝導性が低いので比較的小さな電力で利用される用途に制限される。セラミックス回路基板は、電気絶縁特性及び耐熱性が高いというセラミックスの特徴から、比較的大きな電力で利用される用途に適するが、高価であるという欠点を有している。一方、金属ベース回路基板は、両者の中間的な性質を有し、比較的大きな電力で利用される汎用的な用途、例えば、冷蔵庫用インバーター、業務用空調用インバーター、産業用ロボット用電源、自動車用電源等の用途に好適である。
【0004】
例えば、特許文献1には、特定のエポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填材を必須成分とする回路基板用組成物を用いて、応力緩和性、耐熱性、耐湿性及び放熱性に優れる回路基板を得る方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2008-266535号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
近年、金属ベース回路基板の用途の拡大に伴って、絶縁層の多様性が求められている。絶縁層の要求特性の一つとして、例えば、高温高湿環境下(例えば85℃、85%RH)での絶縁信頼性が挙げられる。
【0007】
また、金属ベース回路基板等の積層体の製造では、絶縁層の形成に際して、絶縁性樹脂及び有機溶媒を含有する塗液を金属層上に塗布し、乾燥及び硬化させる方法が知られている。しかし、この方法では、有機溶媒の使用によって、設備及び作業環境に負荷がかかるという課題があった。
【0008】
そこで、本発明の目的の一つは、設備及び作業環境への負荷が少なく、且つ、絶縁信頼性に優れた絶縁層を備える積層体を容易に製造可能な、積層体の製造方法を提供することにある。また、本発明の目的の一つは、当該製造方法により製造され、絶縁信頼性に優れた絶縁層を備える新規の積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、例えば、以下に示す態様を含む。
(1)
第一の金属層と、第二の金属層と、前記第一の金属層及び前記第二の金属層の間に配置された絶縁層と、を備え、
前記絶縁層が、エポキシ樹脂硬化物と、ポリビニルアルコール系乳化剤と、無機フィラーとを含み、
前記ポリビニルアルコール系乳化剤が、ビニルエステル系単量体(a-1)と重合性基を2つ以上有する多官能単量体(a-2)とを含有する単量体成分(a)の重合体のケン化物を含む、積層体。
(2)
前記ケン化物のケン化度が、70~95モル%であり、
前記ケン化物の粘度平均重合度が、1000~10000である、(1)に記載の積層体。
(3)
前記多官能単量体(a-2)が、トリアリルイソシアヌレートである、(1)又は(2)に記載の積層体。
(4)
前記ケン化物中、前記ビニルエステル系単量体(a-1)に由来する構造単位の含有量に対する、前記多官能単量体(a-2)に由来する構造単位の含有量のモル比(a-2/a-1)が、1.0×10-5以上1.0×10-2以下である、(1)~(3)のいずれか一つに記載の積層体。
(5)
前記絶縁層中、ポリビニルアルコール系乳化剤の含有量が、前記エポキシ樹脂硬化物100質量部に対して、5質量部以上30質量部以下である、(1)~(4)のいずれか一つに記載の積層体。
(6)
前記絶縁層中、前記無機フィラーの含有量が、前記絶縁層の全体積基準で、10体積%以上90体積%以下である、(1)~(5)のいずれか一つに記載の積層体。
(7)
前記第一の金属層が金属板であり、前記第二の金属層が金属箔である、(1)~(6)のいずれか一つに記載の積層体。
(8)
前記第一の金属層が金属板であり、前記第二の金属層が金属回路部である、(1)~(6)のいずれか一つに記載の積層体。
(9)
エポキシ樹脂と、硬化剤と、ポリビニルアルコール系乳化剤と、無機フィラーと、水と、を含有する塗布液を準備する準備工程と、
第一の金属層と前記塗布液の塗膜の半硬化物と第二の金属層とを積層し、積層方向に加圧しながら加熱して、前記第一の金属層と、前記塗膜の硬化物を含む絶縁層と、前記第二の金属層と、を備える積層体を得る加熱工程と、
を備え、
前記ポリビニルアルコール系乳化剤が、ビニルエステル系単量体(a-1)と重合性基を2つ以上有する多官能単量体(a-2)とを含有する単量体成分(a)の重合体のケン化物を含む、
積層体の製造方法。
(10)
前記準備工程が、
前記エポキシ樹脂と前記硬化剤と前記ポリビニルアルコール系乳化剤と前記水とを混合して、前記エポキシ樹脂を乳化させて乳化液を得る乳化工程と、
前記乳化液と前記無機フィラーとを混合して、前記塗布液を得る無機フィラー混合工程と、
を含む、(9)に記載の製造方法。
(11)
前記ケン化物のケン化度が、70~95モル%であり、
前記ケン化物の粘度平均重合度が、1000~10000である、(9)又は(10)に記載の製造方法。
(12)
前記塗布液中の前記ポリビニルアルコール系乳化剤の含有量が、前記エポキシ樹脂の100質量部に対して、5質量部以上30質量部以下である、(9)~(11)のいずれか一つに記載の製造方法。
(13)
前記加熱工程が、
前記塗布液の塗膜を半硬化させて、半硬化物を得る半硬化工程と、
前記第一の金属層、前記半硬化物及び前記第二の金属層を積層し、積層方向に加圧しながら加熱して、前記半硬化物を硬化させる硬化工程と、
を含む、(9)~(12)のいずれか一つに記載の製造方法。
(14)
前記第二の金属層の一部を除去して、金属回路部を形成する回路形成工程を更に含む、(9)~(13)のいずれか一つに記載の製造方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、設備及び作業環境への負荷が少なく、且つ、絶縁信頼性に優れた絶縁層を備える積層体を容易に製造可能な、積層体の製造方法が提供される。また、本発明によれば、当該製造方法により製造され、絶縁信頼性に優れた絶縁層を備える新規の積層体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】積層体の一実施形態を示す断面図である。
図2】回路基板の一実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0013】
(積層体)
本実施形態の積層体は、第一の金属層と、第二の金属層と、前記第一の金属層及び前記第二の金属層の間に配置された絶縁層と、を備える。本実施形態において、絶縁層は、エポキシ樹脂硬化物と、ポリビニルアルコール系乳化剤(以下、PVA系乳化剤ともいう。)と、無機フィラーと、を含む。また、本実施形態において、PVA系乳化剤は、ビニルエステル系単量体(a-1)と重合性基を2つ以上有する多官能単量体(a-2)とを含有する単量体成分(a)の重合体のケン化物を含む。
【0014】
第一の金属板は、例えば、金属板であってよい。
【0015】
金属板を構成する金属材料は特に限定されず、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鉄、鉄合金(例えばステンレス)等が挙げられる。金属板は、一種の金属材料から構成されていてよく、二種以上の金属材料から構成されていてもよい。また、金属板は、単層構造であってよく、多層構造であってもよい。
【0016】
金属板の厚みは特に制限されず、回路基板の作成に好適となる観点からは、例えば0.5~3.0mmであってよい。
【0017】
第二の金属層は、例えば、金属箔であってよい。
【0018】
金属箔を構成する金属材料は特に制限されず、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル等が挙げられる。金属箔は、一種の金属材料から構成されていてよく、二種以上の金属材料から構成されていてもよい。また、金属箔は、単層構造であってよく、多層構造であってもよい。
【0019】
金属箔の厚みは特に制限されず、回路基板の作成に好適となる観点からは、例えば0.009~1.0mmであってよい。
【0020】
第二の金属層の厚みは、第一の金属層の厚みより小さくてもよい。
【0021】
絶縁層は、第一の金属層及び第二の金属層の間に配置されており、エポキシ樹脂硬化物、PVA系乳化剤及び無機フィラーを含有する。
【0022】
エポキシ樹脂硬化物は、エポキシ樹脂を硬化してなる硬化物である。エポキシ樹脂硬化物は、エポキシ樹脂の硬化物であってもよく、エポキシ樹脂及び硬化剤の混合物の硬化物であってもよい。
【0023】
エポキシ樹脂は特に限定されない。エポキシ樹脂は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。エポキシ樹脂は、硬化物の耐熱性及び耐湿性の観点からは、芳香環を有するエポキシ樹脂が好ましい。
【0024】
芳香環を有するエポキシ樹脂としては、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂(例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等)、ビフェニル型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂(例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等)、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂等が挙げられる。
【0025】
エポキシ樹脂の重量平均分子量は、例えば300以上、500以上または700以上であってもよい。エポキシ樹脂の重量平均分子量が大きいと、硬化物の靱性がより向上する傾向がある。また、エポキシ樹脂の重量平均分子量は、例えば15000以下、12000以下又は10000以下であってもよい。エポキシ樹脂の重量平均分子量が小さいと、基材への含浸性が向上する傾向がある。
【0026】
硬化剤は特に限定されず、エポキシ樹脂を硬化可能なエポキシ樹脂用硬化剤であればよい。硬化剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。硬化剤としては、エポキシ樹脂用硬化剤として公知の硬化剤を特に制限無く用いることができる。
【0027】
硬化剤としては、例えば、フェノール系硬化剤(例えば、クレゾールノボラック型樹脂、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールA型ノボラック樹脂等)、アミン系硬化剤(例えば、脂肪族ポリアミン、芳香族アミン等)、酸無水物系硬化剤、潜在性硬化剤等が挙げられる。
【0028】
硬化剤の量は特に限定されず、エポキシ樹脂を十分に硬化可能な量であればよい。硬化剤の量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば5質量部以上、10質量部以上又は15質量部以上であってもよい。また、塗布液中の硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば120質量部以下、110質量部以下又は100質量部以下であってもよい。
【0029】
絶縁層中のエポキシ樹脂硬化物の含有量は、絶縁層の全体積基準で、例えば10体積%以上、15体積%以上、20体積%以上、25体積%以上又は30体積%以上であってもよい。また、絶縁層中のエポキシ樹脂硬化物の含有量は、絶縁層の全体積基準で、例えば90体積%以下、80体積%以下、70体積%以下又は60体積%以下であってもよい。
【0030】
本実施形態では、エポキシ樹脂の硬化時に硬化促進剤を用いてもよい。すなわち、絶縁層は、硬化促進剤を更に含有していてもよい。
【0031】
硬化促進剤は特に限定されず、エポキシ樹脂の硬化を促進可能な硬化促進剤であればよい。硬化促進剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。硬化促進剤としては、エポキシ樹脂用硬化促進剤として公知の硬化促進剤を特に制限無く用いることができる。
【0032】
硬化促進剤としては、例えば、第三級アミン系硬化促進剤(例えば、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、ジメチルアミノメチルフェノール等)、イミダゾール系硬化促進剤(例えば、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-フェニル-1-ベンジル-1H-イミダゾール等)、リン系硬化促進剤(例えば、トリ-p-トリルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス(p-メトキシフェニル)ホスフィン等)等が挙げられる。
【0033】
硬化促進剤の使用量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば0.1質量部以上、0.5質量部以上又は1質量部以上であってもよい。また、硬化促進剤の使用量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば5質量部以下、3.5質量部以下又は2質量部以下であってもよい。
【0034】
絶縁層中の硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂硬化物100質量部に対して、例えば0.08質量部以上、0.4質量部以上又は0.8質量部以上であってもよい。また、絶縁層中の硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂硬化物100質量部に対して、例えば4質量部以下、2.4質量部以下又は1.6質量部以下であってもよい。
【0035】
PVA系乳化剤は、ビニルエステル系単量体(a-1)と重合性基を2つ以上有する多官能単量体(a-2)とを含有する単量体成分(a)の重合体のケン化物を含む。PVA系乳化剤は、当該ケン化物であってよい。
【0036】
ビニルエステル系単量体(a-1)としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル等が挙げられる。ビニルエステル系単量体(a-1)は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。ビニルエステル系単量体(a-1)としては、重合のし易さの観点からは、酢酸ビニルが好ましい。
【0037】
単量体成分(a)中のビニルエステル系単量体(a-1)の含有量は、単量体成分(a)の全量基準で、例えば98.0質量%以上、98.5質量%以上又は99.0質量%以上であってもよい。また、単量体成分(a)中のビニルエステル系単量体(a-1)の含有量は、単量体成分(a)の全量基準で、例えば100.0質量%未満、99.9質量%以下又は99.8質量%以下であってもよい。
【0038】
重合体中のビニルエステル系単量体(a-1)に由来する構造単位の含有量は、重合体の全量基準で、例えば98.0質量%以上、98.5質量%以上又は99.0質量%以上であってもよい。また、重合体中のビニルエステル系単量体(a-1)に由来する構造単位の含有量は、重合体の全量基準で、例えば100.0質量%未満、99.9質量%以下
又は99.8質量%以下であってもよい。
【0039】
ケン化物中のビニルエステル系単量体(a-1)に由来する構造単位の含有量は、ケン化物の全量基準で、例えば98.0質量%以上、98.5質量%以上又は99.0質量%以上であってもよい。また、ケン化物中のビニルエステル系単量体(a-1)に由来する構造単位の含有量は、ケン化物の全量基準で、例えば100.0質量%未満、99.9質量%以下又は99.8質量%以下であってもよい。なお、ケン化物中のビニルエステル系単量体(a-1)に由来する構造単位とは、ビニルエステル系単量体単位、又は、ビニルエステル系単量体単位の加水分解(ケン化)により形成されるビニルアルコール単位であってよい。
【0040】
多官能単量体(a-2)は、重合性基を2つ以上有する。重合性基は、ビニルエステル系単量体(a-1)が有するビニル基と重合可能な基であればよい。多官能単量体(a-2)は、例えば、重合性の不飽和結合を2つ以上有する化合物であってもよい。多官能単量体(a-2)は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【0041】
多官能単量体(a-2)としては、例えば、
エタンジオールジビニルエーテル、プロパンジオールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ポリプロピレングリコールジビニルエーテル等のジビニルエーテル;
ペンタジエン、ヘキサジエン、ヘプタジエン、オクタジエン、ノナジエン、デカジエン等のジエン化合物;
グリセリンジアリルエーテル、ジエチレングリコールジアリルエーテル、エチレングリコールジアリルエーテル、トリエチレングリコールジアリルエーテル、ポリエチレングリコールジアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアリルエーテル等のジアリルエーテル化合物;
アリル(メタ)アクリレート、グリセリントリアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル等のトリアリルエーテル化合物;
ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル等のテトラアリルエーテル化合物;
フタル酸ジアリル、マレイン酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、テレフタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリル等のアリルエステル基を有する単量体;
ジアリルアミン、ジアリルメチルアミン、トリアリルアミン等のアリルアミノ基を有する単量体;
ジアリルアンモニウム塩(例えば、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド等)等のアリルアンモニウム基を含有する単量体;
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリロイル基を有する単量体;
N,N’-メチレンビス(メタ)アクリルアミド、N,N’-エチレンビス(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド構造を有する単量体;
ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン等のビニルベンゼン化合物;
トリアリルイソシアヌレート、1,3-ジアリル尿素、リン酸トリアリル、ジアリルジスルフィド等が挙げられる。
【0042】
多官能単量体(a-2)は、例えば、カルボニル基又はアミド基を有する化合物であってもよい。
【0043】
多官能単量体(a-2)は、ビニルエステル系単量体との反応性に優れる観点から、トリアリルイソシアヌレート及びアリル(メタ)アクリレートが好ましく、ケン化時に分解され難い観点からは、トリアリルイソシアヌレートがより好ましい。
【0044】
単量体成分(a)中、ビニルエステル系単量体(a-1)に対する多官能単量体(a-2)のモル比(a-2/a-1)は、例えば、1.0×10-5以上、5.0×10-5以上又は1.0×10-4以上であってもよい。また、単量体成分(a)中、ビニルエステル系単量体(a-1)に対する多官能単量体(a-2)のモル比(a-2/a-1)は、例えば、1.0×10-2以下、5.0×10-3以下又は2.0×10-3以下であってもよい。
【0045】
重合体中、ビニルエステル系単量体(a-1)に由来する構造単位に対する多官能単量体(a-2)に由来する構造単位のモル比(a-2/a-1)は、例えば、1.0×10-5以上、5.0×10-5以上又は1.0×10-4以上であってもよい。また、重合体中、ビニルエステル系単量体(a-1)に由来する構造単位に対する多官能単量体(a-2)に由来する構造単位のモル比(a-2/a-1)は、例えば、1.0×10-2以下、5.0×10-3以下又は2.0×10-3以下であってもよい。
【0046】
ケン化物中、ビニルエステル系単量体(a-1)に由来する構造単位に対する多官能単量体(a-2)に由来する構造単位のモル比(a-2/a-1)は、例えば、1.0×10-5以上、5.0×10-5以上又は1.0×10-4以上であってもよい。また、ケン化物中、ビニルエステル系単量体(a-1)に由来する構造単位に対する多官能単量体(a-2)に由来する構造単位のモル比(a-2/a-1)は、例えば、1.0×10-2以下、5.0×10-3以下又は2.0×10-3以下であってもよい。なお、ケン化物中のビニルエステル系単量体(a-1)に由来する構造単位とは、ビニルエステル系単量体単位、又は、ビニルエステル系単量体単位の加水分解(ケン化)により形成されるビニルアルコール単位であってよい。
【0047】
単量体成分(a)は、ビニルエステル系単量体(a-1)及び多官能単量体(a-2)以外の単量体(以下、第三の単量体単位(a-3))を更に含有していてもよい。第三の単量体単位(a-3)は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【0048】
第三の単量体単位(a-3)は、ビニルエステル系単量体(a-1)及び多官能単量体(a-2)と共重合可能な単量体であればよい。第三の単量体単位(a-3)としては、例えば、
エチレン、プロピレン等のα-オレフィン;
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;
(メタ)アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド等の不飽和アミド;
(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸等の不飽和カルボン酸;
不飽和カルボン酸アルキルエステル(例えば、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル等);
無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸無水物;
不飽和カルボン酸塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等);
アリルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基含有単量体;
2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等のスルホン酸基含有単量体又はその塩;
アシッドホスホオキシエチルメタアクリレート、アシッドホスホオキシプロピルメタアクリレート等のリン酸基含有単量体;
アルキルビニルエーテル;
等が挙げられる。
【0049】
重合体成分(a)の重合方法は特に制限されず、溶液重合、懸濁重合、バルク重合等の既知の重合方法であってもよい。操作が容易であること、次工程となるケン化反応と共通の溶媒が使用可能であることから、アルコール中での溶液重合方法を用いることが好ましい。アルコールとしてはメタノールを使用することが特に好ましい。
【0050】
重合体成分(a)の重合は、重合開始剤を用いて行ってよい。重合開始剤は特に制限されず、ビニルエステル系単量体(a-1)の重合が可能な既知の重合開始剤であってよい。
【0051】
重合開始剤としては、
例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、アゾビスジメチルバレロニトリル、アゾビスメトキシバレロニトリル等のアゾ化合物;
アセチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、2,4,4-トリメチルペンチル-2-パーオキシフェノキシアセテート等の過酸化物;
ジ-n-プロピルペルオキシジカーボネート、ジイソプピルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジエトキシエチルパーオキシジカーボネート等のパーカーボネート化合物;
t-ブチルパーオキシネオデカネート、α-クミルパーオキシネオデカネート等のパーエステル化合物;
等を単独で又は組み合わせて使用することができる。
【0052】
重合開始剤の使用量は特に限定されない。重合開始剤の使用量は、重合体成分(a)の合計量100質量部に対して、例えば0.001質量部以上、0.005質量部以上又は0.010質量部以上であってもよい。また、重合開始剤の使用量は、重合体成分(a)の合計量100質量部に対して、例えば1.000質量部以下、0.500質量部以下又は0.100質量部以下であってもよい。
【0053】
重合体のケン化反応は、重合体をアルコールに溶解させ、アルカリ触媒又は酸触媒を加えることで行うことができる。アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール等が例示でき、メタノールが好適である。アルコール中の重合体の濃度は特に限定されず、例えば5~80質量%であってよい。
【0054】
アルカリ触媒としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)、アルカリ金属アルコキシド(例えばナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムメトキシド等)等が挙げられる。
【0055】
酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸等の無機酸、p-トルエンスルホン酸等の有機酸等が挙げられる。
【0056】
触媒(アルカリ触媒又酸触媒)の使用量は、例えば、重合体中のビニルエステル系単量体単位(a-1)由来の構造単位に対して、0.1~100ミリモル当量であってよい。
【0057】
ケン化反応の反応温度は、例えば10~70℃であってもよく、30~50℃であってもよい。ケン化反応の反応時間は、例えば1~10時間であってよい。
【0058】
ケン化物のケン化度は、例えば60モル%以上であってよく、無機フィラーの分散性向上の観点からは、好ましくは70モル%以上、より好ましくは75モル%以上である。また、ケン化物のケン化度は、例えば98モル%以下であってよく、好ましくは95モル%以下、より好ましくは90モル%以下である。
【0059】
なお、本明細書中、「ケン化度」は、日本工業規格のJIS K 6726「3.5 けん化度」に準じて測定することにより算出される値を示す。
【0060】
重合体及びケン化物の粘度平均重合度は、例えば1000以上であってよく、無機フィラーの分散性向上の観点からは、好ましくは1500以上、より好ましくは2000以上である。また、重合体及びケン化物の粘度平均重合度は、例えば10000以下であってよく、好ましくは6000以下、より好ましくは5000以下である。
【0061】
なお、本明細書中、「粘度平均重合度」は、日本工業規格のJIS K 6726「3.7 平均重合度」に準じて測定することにより算出される値を示す。
【0062】
絶縁層中のPVA系乳化剤の含有量は、エポキシ樹脂硬化物100質量部に対して、例えば5質量部以上、7質量部以上、7.5質量部以上又は8質量部以上であってもよい。また、絶縁層中のPVA系乳化剤の含有量は、エポキシ樹脂硬化物100質量部に対して、例えば30質量部以下であってよく、絶縁層の耐湿性がより向上する観点からは、15質量部以下、12質量部以下又は10質量部以下であってもよい。
【0063】
絶縁層は、界面活性剤を更に含有していてもよい。界面活性剤としては、例えば、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等が挙げられる。
【0064】
絶縁層中の界面活性剤の含有量は、無機フィラー100質量部に対して、例えば1質量部以上であってよく、無機フィラーの分散性向上の観点からは、2質量部以上、3質量部以上又は4質量部以上であってもよい。また、絶縁層中の界面活性剤の含有量は、無機フィラー100質量部に対して、例えば10質量部以下であってよく、界面活性剤同士の作用による無機フィラーの凝集が抑制される観点からは、8質量部以下、7質量部以下又は6質量部以下が好ましい。
【0065】
無機フィラーは、例えば、絶縁性及び熱伝導性が求められる用途に用いられる公知の無機フィラーであってよい。無機フィラーは、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、及び酸化マグネシウムからなる群より選ばれる一種以上を含んでよく、高湿度環境下での絶縁信頼性に更に優れる観点から、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、及び窒化アルミニウムからなる群より選ばれる一種以上を含んでよく、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、及び窒化アルミニウムからなる群より選ばれる一種以上を含んでよい。
【0066】
無機フィラーの形状は、例えば、粒子状、鱗片状、多角形状等であってよい。無機フィラーの平均粒子径は、熱伝導性の向上の観点から、0.05μm以上、0.1μm以上、5μm以上、10μm以上、20μm以上、又は30μm以上であってよく、絶縁性の更なる向上の観点から、200μm以下、150μm以下、100μm以下、又は80μm以下であってよい。本明細書において、無機フィラーの平均粒子径は、無機フィラーの体積基準の粒度分布におけるd50径を意味する。無機フィラーの体積基準の粒度分布は、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定される。
【0067】
絶縁層中の無機フィラーの含有量は、絶縁層の全体積基準で、例えば10体積%以上、20体積%以上、30体積%以上、40体積%以上又は50体積%以上であってもよい。これにより、絶縁層の熱伝導性がより向上する傾向がある。また、絶縁層中の無機フィラーの含有量は、絶縁層の全体積基準で、例えば90体積%以下、80体積%以下、75体積%以下又は70体積%以下であってもよい。これにより、絶縁層の絶縁性がより向上する傾向がある。
【0068】
絶縁層は、上記以外の他の成分を更に含有していてもよい。
【0069】
他の成分としては、例えば、消泡剤、レベリング剤、シランカップリング剤、湿潤分散材等が挙げられる。
【0070】
絶縁層中の他の成分の含有量は、エポキシ樹脂硬化物100質量部に対して、例えば10質量部以下、5質量部以下又は1質量部以下であってもよく、0質量部であってもよい。
【0071】
絶縁層の厚みは特に制限されず、回路基板の作成に好適となる観点からは、例えば20μm以上であってよく、好ましくは60μm以上、より好ましくは70μm以上である。これにより、絶縁性がより向上する傾向がある。また、絶縁層の厚みは、例えば200μm以下であってよく、好ましくは180μm以下、より好ましくは150μm以下である。これにより、熱伝導性がより向上する傾向がある。
【0072】
本実施形態の積層体は、第二の金属層が金属回路部を形成していてよい。このような積層体は金属ベース回路基板として好適に用いることができる。金属回路部は、例えば、金属箔の一部を除去(所定パターンに加工)して形成されたものであってよい。
【0073】
図1は、積層体の一実施形態を示す模式断面図である。図1に示す積層体10は、第一の金属層1と、第一の金属層1上に配置された絶縁層2と、絶縁層2上に配置された第二の金属層3と、を備える。積層体10において、第一の金属層1と第二の金属層3とは絶縁層2によって離隔されている。
【0074】
積層体10では、第二の金属層3が絶縁層2上の略全面に配置されているが、他の実施形態では、第二の金属層は絶縁層上の一部のみに配置されていてもよい。
【0075】
図2は、回路基板(積層体)の一実施形態を示す模式断面図である。図2に示す回路基板20は、第一の金属層1と、第一の金属層上に配置された絶縁層2と、絶縁層2上に配置された金属回路部4と、を備える。回路基板20において、第一の金属層1と金属回路部4とは絶縁層2によって離隔されている。
【0076】
回路基板20は、例えば、積層体10の第二の金属層3の一部を除去して、所定パターンを有する金属回路部4を形成したものであってよい。
【0077】
(積層体の製造方法)
本実施形態の積層体は、例えば、エポキシ樹脂と、硬化剤と、PVA系乳化剤と、無機フィラーと、水と、を含有する塗布液を準備する準備工程と、第一の金属層と塗布液の塗膜の半硬化物と第二の金属層とを積層し、積層方向に加圧しながら加熱して、第一の金属層と、塗膜の硬化物を含む絶縁層と、第二の金属層と、を備える積層体を得る加熱工程と、を備える、製造方法により製造することができる。
【0078】
本実施形態の製造方法では、水系の塗布液を用いて絶縁層が形成されるため、有機溶媒の除去等のための特殊な設備が不要であり、有機溶媒の揮発による作業環境の悪化も避けることができる。すなわち、本実施形態の製造方法によれば、設備及び作業環境への負荷を十分に抑制しつつ積層体を製造できる。
【0079】
エポキシ樹脂、硬化剤、PVA系乳化剤及び無機フィラーの例示は上記のとおりである。
【0080】
本実施形態の製造方法では、PVA系乳化剤が上記ケン化物を含むため、塗布液中でエポキシ樹脂が安定して分散される。これにより、高温高湿環境下(例えば85℃、85%RH)での絶縁信頼性に優れる絶縁層が形成される。
【0081】
塗布液中のエポキシ樹脂及び硬化剤の含有量は、例えば、絶縁層中のエポキシ樹脂硬化物の含有量が上述の範囲内となる量であってよい。
【0082】
塗布液中のエポキシ樹脂の含有量は、塗布液中の不揮発分の全量基準で、例えば40質量%以上、45質量%以上、50質量%以上又は55質量%以上であってもよい。また、塗布液中のエポキシ樹脂の含有量は、塗布液中の不揮発分の全量基準で、例えば90質量%以下、85質量%以下、80質量%以下又は75質量%以下であってもよい。
【0083】
塗布液中の硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば5質量部以上、10質量部以上又は15質量部以上であってもよい。また、塗布液中の硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば120質量部以下、110質量部以下又は100質量部以下であってもよい。
【0084】
塗布液中のPVA系乳化剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば5質量部以上であってよく、塗布液中の乳化粒子の安定性の観点からは、7質量部以上、7.5質量部以上又は8質量部以上であってもよい。また、塗布液中のPVA系乳化剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば30質量部以下であってよく、絶縁層の耐湿性がより向上する観点からは、15質量部以下、12質量部以下又は10質量部以下であってもよい。
【0085】
塗布液中の無機フィラーの含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば30質量部以上、100質量部以上又は300質量部以上であってもよい。また、塗布液中の無機フィラーの含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば3500質量部以下、3000質量部以下又は2000質量部以下であってもよい。
【0086】
塗布液中の水の含有量は特に限定されず、例えば、塗布液が後述の好適な粘度範囲を示す量であってよい。塗布液中の水の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば300質量部以上、400質量部以上又は500質量部以上であってもよい。また、塗布液中の水の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば1200質量部以下、1000質量部以下又は900質量部以下であってもよい。
【0087】
塗布液は上記以外の成分を更に含有していてもよい。例えば、塗布液は、界面活性剤を更に含有していてもよい。これにより、無機フィラーの分散性が向上する傾向がある。界面活性剤の例示は上記のとおりである。
【0088】
塗布液中の界面活性剤の含有量は、無機フィラー100質量部に対して、例えば10質量部以下、8質量部以下又は7質量部以下であってもよい。塗布液中の界面活性剤の含有量は、無機フィラー100質量部に対して、例えば0質量部であってもよく、1質量部以上、2質量部以上又は3質量部以上であってもよい。
【0089】
塗布液はまた、上記以外の他の成分として、消泡剤、レベリング剤、シランカップリング剤、湿潤分散材等を更に含有していてもよい。
【0090】
塗布液の25℃における粘度は、例えば10cps以上であってよく、好ましくは1000cps以上、より好ましくは3000cps以上である。これにより、塗布液を一様な厚みで塗布しやすくなる傾向がある。また、塗布液の25℃における粘度は、例えば100000cps以下であってよく、好ましくは50000cps以下、より好ましくは10000cps以下である。これにより、塗布液中に空隙を巻き込みにくくなる傾向がある。なお、塗布液の粘度は、回転法で測定される値を示す。
【0091】
準備工程は、例えば、エポキシ樹脂と硬化剤とPVA系乳化剤と水とを混合して、エポキシ樹脂を乳化させて乳化液を得る乳化工程を含んでいてもよい。乳化工程における混合方法に特に制限はなく、ホモジナイザー、ディスパーザー、クレアミックス等公知の撹拌混合装置を用いて分散する方法から適宜選択してよい。
【0092】
準備工程はまた、乳化工程で得た乳化液と無機フィラーとを混合して、塗布液を得る無機フィラー混合工程を更に含んでいてもよい。無機フィラー混合工程における混合方法に特に制限はなく、公知の混合方法から適宜選択してよい。
【0093】
加熱工程では、第一の金属層と、塗布液の塗膜の半硬化物と、第二の金属層と、を積層した積層体を準備し、当該積層体を積層方向に加圧しながら加熱する。これにより、半硬化物が硬化して絶縁層が形成される。
【0094】
加熱工程における加圧条件は特に限定されず、例えば0.1MPa以上、0.5MPa以上又は1MPa以上であってもよい。これにより、絶縁層中の空隙率が小さくなる傾向がある。また、加熱工程における加圧条件は、例えば30MPa以下、20MPa以下又は15MPa以下であってもよい。これにより、得られる硬化物の樹脂流れが抑制される傾向がある。
【0095】
加熱工程における加熱温度は、塗膜を硬化可能な温度であればよい。加熱温度は、例えば60℃以上、80℃以上又は100℃以上であってもよい。これにより、未反応モノマーが低減される傾向がある。加熱温度は、例えば250℃以下、200℃以下又は180℃以下であってもよい。これにより、得られる絶縁層の空隙率が小さくなる傾向がある。
【0096】
加熱工程は、例えば、塗布液の塗膜を半硬化させて、半硬化物を得る半硬化工程を含んでいてよい。
【0097】
塗膜形成時の塗布方法は特に限定されず、公知の塗布方法から適宜選択してよい。塗膜形成時は、塗膜中の揮発分(例えば、水)の少なくとも一部を除去してもよい。
【0098】
塗膜の半硬化は、塗膜を加熱することで行うことができる。半硬化時には、加熱によって塗膜中の揮発分(例えば、水)の少なくとも一部が除去されてよく、塗膜中の揮発分の多く(例えば90質量%以上、95質量%以上又は98質量%以上)が除去されることが好ましい。
【0099】
半硬化時の加熱温度は、塗膜を半硬化させることが可能な温度であればよい。加熱温度は、例えば50℃以上、55℃以上又は60℃以上であってもよい。これにより、絶縁層中の残溶媒がより少なくなる傾向がある。加熱温度は、例えば150℃以下、120℃以下又は100℃以下であってもよい。これにより、反応をより制御しやすくなる傾向がある
【0100】
加熱工程はまた、第一の金属層、塗膜の半硬化物及び第二の金属層をこの順に積層し、積層方向に加圧しながら加熱する硬化工程を更に含んでいてよい。硬化工程における加圧条件及び加熱温度は上記のとおりである。
【0101】
本実施形態の製造方法は、第二の金属層の一部を除去して、金属回路部を形成する回路形成工程を更に備えていてよい。この工程を備える製造方法によれば、金属回路部が形成された金属ベース回路基板として有用な積層体が製造される。
【0102】
回路形成工程で第二の金属層の一部を除去する方法は特に限定されず、例えば、エッチング加工等であってよい。
【0103】
回路形成工程では、所定パターンを有する金属回路部が形成されるように、第二の金属層を除去すればよい。
【0104】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例0105】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0106】
実施例及び比較例で使用した各成分の詳細は以下のとおりである。
【0107】
<エポキシ樹脂>
・HP-4032D(DIC株式会社製、ナフタレン型エポキシ樹脂、室温で液状又は結晶状)
・EXA-850CRP(DIC株式会社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、25℃で粘度10,000mPa・s)
<硬化剤>
・VH-4150(DIC株式会社製、ビスフェノールA型ノボラック樹脂、軟化点90℃)
<硬化促進剤>
・TPP-MK(北興化学工業株式会社製、リン系硬化促進剤)
・2PHZ-PW(四国化成株式会社製、イミダゾール系硬化促進剤)
<界面活性剤>
・iSE-Z2(デンカ株式会社製、アクリル系界面活性剤、固形分濃度30%)
<乳化剤>
・PVA系乳化剤(1)~(5)(下記の製造例1~5で製造されるケン化物)
・汎用PVA(ポリビニルエステルのケン化物、デンカ株式会社製、B-33、ケン化度88.0モル%、平均重合度3300)
<無機フィラー>
・XGP(デンカ株式会社製、窒化ホウ素粉末)
【0108】
(製造例1:PVA系乳化剤(1)の製造)
還流冷却器、滴下漏斗及び撹拌機を備えた重合缶に、酢酸ビニル100質量部、トリアリルイソシアヌレート0.01質量部、メタノール17.0質量部、及びパーロイルNPP(日本油脂株式会社製、ジ-n-プロピルペルオキシジカーボネート)0.07質量部を仕込み、窒素気流下で攪拌しながら、沸点下で5時間重合を行った。酢酸ビニルの転化率が50%になったところで重合を停止し、定法により未反応の酢酸ビニルを重合系外に除去して平均重合度3400の酢酸ビニル系重合体のメタノール溶液を得た。
【0109】
得られた酢酸ビニル系重合体のメタノール溶液に、水酸化ナトリウムのメタノール溶液(酢酸ビニル系重合体における酢酸ビニル由来の構造単位に対して、水酸化ナトリウム0.007モル換算)を添加し、450℃で90分間ケン化反応を行った。得られた反応溶液を加熱乾燥して、ケン化度88.2モル%のケン化物(PVA系乳化剤(1))を得た。
【0110】
(製造例2:PVA系乳化剤(2)の製造)
製造例1と同様の方法で、平均重合度3300の酢酸ビニル系重合体のメタノール溶液を得た。このメタノール溶液を用い、製造例1と同様の方法でケン化反応を行い、ケン化度80.0モル%のケン化物(PVA系乳化剤(2))を得た。
【0111】
(製造例3:PVA系乳化剤(3)の製造)
製造例1と同様の方法で、平均重合度3500の酢酸ビニル系重合体のメタノール溶液を得た。このメタノール溶液を用い、製造例1と同様の方法でケン化反応を行い、ケン化度88.2モル%のケン化物(PVA系乳化剤(3))を得た。
【0112】
(製造例4:PVA系乳化剤(4)の製造)
製造例1と同様の方法で、平均重合度2900の酢酸ビニル系重合体のメタノール溶液を得た。このメタノール溶液を用い、製造例1と同様の方法でケン化反応を行い、ケン化度79.7モル%のケン化物(PVA系乳化剤(4))を得た。
【0113】
(製造例5:PVA系乳化剤(5)の製造)
製造例1と同様の方法で、平均重合度3300の酢酸ビニル系重合体のメタノール溶液を得た。このメタノール溶液を用い、製造例1と同様の方法でケン化反応を行い、ケン化度87.6モル%のケン化物(PVA系乳化剤(5))を得た。
【0114】
(実施例1)
(1)乳化液の調製
エポキシ樹脂としてナフタレン型エポキシ樹脂(HP-4032D)15質量部、硬化剤としてビスフェノールA型ノボラック樹脂(VH-4150)1.86質量部を100℃に加熱し溶融混合した。加熱溶融した樹脂にリン系硬化促進剤(TPP-MK)0.09質量部、イミダゾール系硬化促進剤(2PHZ-PW)0.15質量部、及び、アクリル系界面活性剤(iSE-Z2)11.74質量部を添加し、遊星式撹拌機で混練し、分散質を調製した。また、水128質量部を用意し、80℃のホットプレートで温めながら攪拌を行い、そこに乳化剤として上述の製造例1で得たPVA系乳化剤(1)1.26質量部を少量ずつ添加することで、分散媒を調製した。ホモミキサーを用いて、分散媒を3000rpmで攪拌しつつ、分散質を5分間かけて添加し、さらに5000rpmで5分間攪拌混合することで乳化液の調整を行った。
【0115】
(2)塗布液の調製
熱伝導性フィラーとして窒化ホウ素(XGP)を使用した。上述の方法で得た乳化液の全量に対して、窒化ホウ素フィラー92.38質量部を加えて遊星式撹拌機で混練し、塗布液を調製した。
【0116】
(3)積層体の製造
塗布液を、厚さ0.05mmのネオフロン製のフィルム上に塗布し、100℃で加熱乾燥(温風乾燥)させ、これによりBステージ(半硬化)状態の樹脂シートを作製した。次いで、作製した樹脂シートをPETフィルムから剥離し、厚さ2.0mmの銅板上に置き、その上に厚さ0.035mmの銅箔(古河サーキットフォイル株式会社製、GTS-MP)を積層した。熱プレス法にて、積層状態のまま180℃で6時間熱処理し、銅板、硬化した樹脂シート及び銅箔がこの順に積層した積層体を得た。
【0117】
(4)評価
4-1 乳化液安定性
上述の方法で得た乳化液を5℃の環境下に24時間静置し、分散媒と分散質の分離状態を目視で確認した。評価は以下の基準にて行った。
A:変化が認められず塗布液として使用することができた。
B:分散媒と分散質が分離して塗布液として使用することができなかった。
【0118】
4-2 引きはがし強さ
得られた積層体の銅箔の所定位置をエッチングレジストでマスキングした後、エッチングレジストを除去して10mm×100mmの銅箔パターンを持つ金属ベース回路基板を作製し、JIS C 6481:1996に規定された方法に従い、23±2℃、相対湿度50%の条件で銅箔と絶縁層との引きはがし強さを測定した。なお、測定は5回繰り返し、その算術平均値を引きはがし強さとした。引きはがし強さは1N/cm以上が望ましい。
【0119】
4-3 絶縁破壊の強さ
得られた積層体の銅箔の所定位置をエッチングレジストでマスキングした後、エッチングレジストを除去して金属ベース回路基板を作製し、JIS C 2110-1:2016に規定された方法に従い、絶縁破壊の強さを測定した。絶縁破壊の強さは30kV/mm以上が望ましい。
【0120】
4-4 熱伝導率
上述の方法で得たBステージ(半硬化)状態の樹脂シートをPETフィルムから剥離し、銅板及び銅箔を積層させずに熱プレス法にて180℃で6時間熱処理し、硬化体(試料)を作製した。得られた試料の熱拡散率、比熱及び比重を測定した。熱拡散率は、試料を幅10mm×10mm×厚み10mmに加工し、レーザーフラッシュ法により求めた。測定装置はキセノンフラッシュアナライザ(NETZSCH社製 商品名LFA447NanoFlash)を用いた。比熱は、示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント社製、Q2000)を用い、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/分で室温~400℃まで昇温させて求めた。比重はアルキメデス法を用いて求めた。
熱伝導率(λ)を以下の式から算出した。熱伝導率は3W/(m・K)以上が望ましい。
λ=α(熱拡散率)×Cp(比熱)×ρ(比重)
【0121】
4-5 絶縁保持時間
得られた積層体の銅箔の所定位置をエッチングレジストでマスキングした後、エッチングレジストを除去して金属ベース回路基板を作製し、湿温度が85℃85%RHの条件下で、試料にDC1.2kVの電圧を印加した際の絶縁破壊が生じるまでの時間を測定した。絶縁保持時間は300h以上が望ましい。
【0122】
(実施例2)
PVA系乳化剤(1)に代えてPVA系乳化剤(2)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして積層体の製造を行った。
【0123】
(実施例3)
PVA系乳化剤(1)に代えてPVA系乳化剤(3)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして積層体の製造を行った。
【0124】
(実施例4)
エポキシ樹脂をビスフェノールA型エポキシ樹脂(EXA-850CRP)15質量部に変更し、硬化剤の使用量を2.25質量部に変更し、アクリル系界面活性剤の使用量を12.02質量部に変更し、PVA系乳化剤(1)をPVA系乳化剤(4)1.29質量部に変更し、水の使用量を130質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして乳化液を調製した。
次いで、得られた乳化液の全量に対して、窒化ホウ素フィラー94.67質量部を加えて遊星式撹拌機で混練し、塗布液を調製した。
得られた塗布液を用いて、実施例1と同様にして積層体を製造した。
【0125】
(実施例5)
PVA系乳化剤(4)をPVA系乳化剤(5)に変更したこと以外は、実施例4と同様にして積層体を製造した。
【0126】
(比較例1)
PVA系乳化剤(1)に代えて汎用PVAを用いたこと以外は、実施例1と同様にして乳化液の調製を行ったが、分散質と分散媒とが分離して、塗布液として使用できなかった。
【0127】
(比較例2)
PVA系乳化剤(1)に代えて汎用PVA2.53質量部を用い、アクリル系界面活性剤の使用量を12.51質量部に変更し、水の使用量を136質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして乳化剤を調製した。
次いで、得られた乳化液の全量に対して、窒化ホウ素フィラー98.55質量部を加えて遊星式撹拌機で混練し、塗布液を調製した。
得られた塗布液を用いて、実施例1と同様にして積層体を製造した。
【0128】
実施例1~5及び比較例1~2の評価結果を表1に示す。
【0129】
【表1】
【符号の説明】
【0130】
1…第一の金属層、2…絶縁層、3…第二の金属層、4…金属回路部、10…積層体、20…回路基板(積層体)。
図1
図2