(57)【要約】      （修正有）【課題】低い熱膨張率及び改善されためっき層との接合力を有する絶縁フィルム及びそれを用いた基板を提供する。【解決手段】粗粒フィラー１１０と、微粒フィラー１２０と、樹脂４４０と、からなり、前記粗粒フィラー１１０と微粒フィラー１２０のそれぞれの粒度分布比が１以上３以下である絶縁フィルム及びそれを用いた基板を提供する。これにより、高いフィラー充填率を有しながらも、フィラーがめっき層との接合界面に押し出されることが防止されて、低い熱膨張率及びめっき層との接合力が改善された絶縁フィルムを提供することができる。【選択図】図４ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗粒フィラーと、微粒フィラーと、樹脂と、からなり、
前記粗粒フィラーと微粒フィラーのそれぞれの粒度分布比が１以上３以下である絶縁フィルム。
【請求項２】
前記微粒フィラーの含量は、全体フィラーに対して２０ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下である、請求項１に記載の絶縁フィルム。
【請求項３】
前記粗粒フィラーの平均半径は、微粒フィラーの平均半径の３倍以上１０倍以下である、請求項１に記載の絶縁フィルム。
【請求項４】
前記樹脂は、エポキシ（Ｅｐｏｘｙ）、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、アクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）の何れか一つ以上である、請求項１に記載の絶縁フィルム。
【請求項５】
前記フィラーは、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２の何れか一つ以上である、請求項１に記載の絶縁フィルム。
【請求項６】
前記微粒フィラーは、前記粗粒フィラーの表面に接触して分散されている、請求項１に記載の絶縁フィルム。
【請求項７】
無機補強基材と、粗粒フィラーと、微粒フィラーと、樹脂と、からなり、
前記粗粒フィラーと微粒フィラーのそれぞれの粒度分布比が１以上３以下である基板。
【請求項８】
前記微粒フィラーの含量は、全体フィラーに対して２０ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下である、請求項６に記載の基板。
【請求項９】
前記粗粒フィラーの平均半径は、微粒フィラーの平均半径の３倍以上１０倍以下である、請求項６に記載の基板。
【請求項１０】
前記樹脂は、エポキシ、ポリイミド、アクリルの何れか一つ以上である請求項６に記載の基板。
【請求項１１】
前記フィラーは、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２の何れか一つ以上である、請求項７に記載の基板。
【請求項１２】
前記無機補強基材は、ガラス繊維（Ｇｌａｓｓ  Ｆｉｂｅｒ）、ガラスシート（Ｇｌａｓｓ  Ｓｈｅｅｔ）の何れか一つ以上である、請求項７に記載の基板。
【請求項１３】
前記微粒フィラーは、前記粗粒フィラーの表面に接触して分散されている、請求項７に記載の基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁フィルム及びそれを用いた基板に関し、より詳細には、低い熱膨張率及び改善されためっき層との接合力を有する絶縁フィルム及びそれを用いた基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の発展及び複雑な機能の要求により、印刷回路基板の薄板化、小型化、及び低重量化が急激に進んでいる。このような技術的要求に応えるべく、印刷回路基板の高密度化、高機能化、薄膜化、及び小型化が要求されており、これに伴い、印刷回路基板における絶縁フィルムの機械的、熱的特性がさらに重要視されている。特に、印刷回路基板のリフロー（ｒｅｆｌｏｗ）工程中に発生する熱による反り（ｗａｒｐａｇｅ）を最小化するためには、低い熱膨張率（Ｌｏｗ  ＣＴＥ）、高いガラス転移温度（Ｈｉｇｈ  Ｔｇ）、及び高いモジュラス（Ｈｉｇｈ  Ｍｏｄｕｌｕｓ）特性が要求される。
【０００３】
基板材料用の絶縁フィルムは、樹脂（ｒｅｓｉｎ）とフィラー（ｆｉｌｌｅｒ）との複合物により製造される。この際、上述の低い熱膨張率（Ｌｏｗ  ＣＴＥ）、高いガラス転移温度（Ｈｉｇｈ  Ｔｇ）、及び高いモジュラス（Ｈｉｇｈ  Ｍｏｄｕｌｕｓ）特性を実現するための適したフィラーを混合するが、通常、ＳｉＯ２化合物が用いられる。特に、多層印刷回路基板を製造するためには積層（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）工程が必須である。この積層工程時に発生する熱に対応するために、通常、有機物樹脂の熱膨張係数より低い熱膨張係数を有する無機物フィラーの含量を増加させて絶縁フィルムを製造している。
【０００４】
そこで、無機物フィラーの含量を増加させるための技術として、互いに異なる粒径の無機フィラーを用いることで絶縁フィルムの無機フィラーの充填率を向上させる技術が提案されており（韓国公開特許公報第２０１３-００３５０１６号）、これにより無機フィラーの含量が増加された絶縁フィルムを製造することができる。また、これにより、熱膨張係数の点で有利な絶縁フィルムの製造が可能となったことも事実である。しかし、無機フィラーの含量が増加すると、絶縁フィルムの硬化工程で成形されたフィルムの上層部に無機フィラーが押し出されてしまう不良が発生する恐れがある。これにより、めっき層との接合力においても問題が発生し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国公開特許公報第２０１３-００３５０１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、互いに異なる粒径のフィラーを用いることで、高いフィラー充填率を有しながらも、フィラー-樹脂複合体が低いゼロせん断粘度を有することができるため、低い熱膨張率を保持するとともに、フィラーがめっき層との接合界面に押し出されることが防止されて、めっき層との接合力が改善された絶縁フィルムを提供することをその目的とする。
【０００７】
本発明の他の目的は、接合力が改善された絶縁フィルムを用いて、めっき層との接合力が向上された基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような目的を効果的に達成するために、本発明によれば、粗粒フィラーと、微粒フィラーと、樹脂と、からなり、前記粗粒フィラーと微粒フィラーのそれぞれの粒度分布比が１以上３以下である絶縁フィルムが提供されることができる。
【０００９】
前記微粒フィラーの含量は、全体フィラーに対して２０ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下であることができる。
【００１０】
前記粗粒フィラーの平均半径は、微粒フィラーの平均半径の３倍以上１０倍以下であることができる。
【００１１】
前記樹脂は、エポキシ（Ｅｐｏｘｙ）、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、アクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）の何れか一つ以上であることができる。
【００１２】
前記フィラーは、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２の何れか一つ以上であることができる。
【００１３】
前記微粒フィラーは、前記粗粒フィラーの表面に接触して分散されていることができる。
【００１４】
一方、無機補強基材と、粗粒フィラーと、微粒フィラーと、樹脂と、からなり、前記粗粒フィラーと微粒フィラーのそれぞれの粒度分布比が１以上３以下である基板が提供されることができる。
【００１５】
前記微粒フィラーの含量は、全体フィラーに対して２０ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下であることができる。
【００１６】
前記粗粒フィラーの平均半径は、微粒フィラーの平均半径の３倍以上１０倍以下であることができる。
【００１７】
前記樹脂は、エポキシ、ポリイミド、アクリルの何れか一つ以上であることができる。
【００１８】
前記フィラーは、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２の何れか一つ以上であることができる。
【００１９】
前記無機補強基材は、ガラス繊維（Ｇｌａｓｓ  Ｆｉｂｅｒ）、ガラスシート（Ｇｌａｓｓ  Ｓｈｅｅｔ）の何れか一つ以上であることができる。
【００２０】
前記微粒フィラーは、前記粗粒フィラーの表面に接触して分散されていることができる。
【発明の効果】
【００２１】
上述したように、本発明による絶縁フィルムは、互いに異なる粒径のフィラーを用いることで、高いフィラー充填率を有するとともに、めっき層との高い接合力を保持することができるため、製造時に発生する熱による反り現象を制御することができる、低い熱膨張率を有する基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１ａ】単一粒径の球状フィラーを用いた場合の絶縁フィルム中の空隙を示した概略図である。
【図１ｂ】互いに異なる粒径の球状フィラーを用いた場合の絶縁フィルム中の空隙を示した概略図である。
【図２ａ】単一粒径の球状フィラーを用いた場合のせん断力の方向及びフィラーの運動方向を示した図面である。
【図２ｂ】互いに異なる粒径のフィラーを用いた場合のせん断力の方向及びフィラーの運動方向を示した図面である。
【図３】様々なフィラー-樹脂複合体におけるゼロせん断粘度を示したグラフである。
【図４ａ】通常の単一粒径の球状フィラーを用いて形成した絶縁フィルムの硬化後の断面図である。
【図４ｂ】本発明の実施形態による互いに異なる粒径のフィラーを用いて形成した絶縁フィルムの硬化後の断面図である。
【図５】平均半径５３４ｎｍの粗粒フィラーと平均半径５３．７ｎｍの微粒フィラーとをともに用いたフィラー-樹脂複合体からなる絶縁フィルムの断面を示したＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明による絶縁フィルム及びそれを用いた基板に対する技術的構成を含めた作用効果に関する事項は、本発明の好ましい実施形態が図示された図面を参照した以下の詳細な説明によって明確に理解されるであろう。以下で紹介される実施形態は、本発明の思想を当業者に十分に伝達するための例として提供されるものである。従って、本発明は、以下で説明される実施形態に限定されず、他の形態に具体化されることもできる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜のために誇張されて表現されることがある。
【００２４】
通常、球状のフィラーを絶縁フィルム中に高充填させる際に、単一粒径のフィラーを充填させる場合には６０ｖｏｌ．％まで充填させることができ、体心立方（ｂｃｃ；ｂｏｄｙ―ｃｅｎｔｅｒｅｄ  ｃｕｂｉｃ）構造に充填させる場合には理論的に６８ｖｏｌ．％、面心立方（ｆｃｃ；ｆａｃｅ―ｃｅｎｔｅｒｅｄ  ｃｕｂｉｃ）構造に充填させる場合には理論的に７４ｖｏｌ．％まで充填させることができるが、これは、絶縁フィルム中の球状フィラーの含量の限界点となる。しかし、粒度が異なる２種のフィラーを混合して充填させる場合には、絶縁フィルム中に８７ｖｏｌ．％まで充填させることができる。下記の表１は、平均半径の差が１０倍である粗粒フィラーと微粒フィラーとを７３:２７ｖｏｌ．％の比で混合して絶縁フィルムに充填させた場合の充填率を比較したものである。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１に示したように、理想的な体心立方構造や面心立方構造に球状フィラーを充填させることは技術的に非常に難しいが、互いに異なる粒径の球状フィラーを充填させる場合、より高いフィラー充填率を奏することが分かる。
【００２７】
図１ａは単一粒径の球状フィラーを用いた場合の絶縁フィルム中の空隙（図１ａ、１３０）を示した図面であり、図１ｂは互いに異なる粒径の球状フィラーを用いた場合の絶縁フィルム中の空隙を示した図面である。図１ａの場合、三角形で示した空間における空隙の割合は約３７％であり、図１ｂの場合、粗粒フィラー（図１ｂ、１１０）の間の空隙に充填された微粒フィラー（図１ｂ、１２０）により、三角形で示した空間における空隙の割合が約１３％となる。
【００２８】
すなわち、球状フィラーを絶縁フィルムに充填させる際に、互いに異なる粒径のフィラーをともに用いる場合、単一粒径のフィラーを充填する場合より高い充填率を奏することができる。
【００２９】
しかし、絶縁フィルム中のフィラー充填率を高める場合、熱膨張率（ＣＴＥ）の低いフィラーの特性により、絶縁フィルムの反り不良は減少されることができるが、フィラーとフィラーとの間の相互作用（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）が増加して、絶縁フィルムの製作時に、硬化前のフィラー-樹脂複合体の粘度が上昇するという問題がある。特に、ゼロせん断粘度（Ｚｅｒｏ  Ｓｈｅａｒ  Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）が増加し得る。
【００３０】
図２ａは単一粒径の球状フィラーを用いた場合のせん断力の方向及びフィラーの運動方向を示した図面であり、図２ｂは互いに異なる粒径のフィラーを用いた場合のせん断力の方向及びフィラーの運動方向を示した図面である。
【００３１】
図２ａを参照すれば、単一粒径の球状フィラーが絶縁フィルムに充填された場合、互いに異なる方向のせん断力が作用する際に、接点で運動方向が互いに変わって相互作用が大きくなり、これによってゼロせん断粘度が増加し得る。その反面、互いに異なる粒径の球状フィラーが絶縁フィルムに充填された場合、粗粒フィラー（図２ｂ、１１０）の間で微粒フィラー（図２ｂ、１２０）が緩衝作用をして、フィラーの間の相互作用による影響を減少させることができ、これによってゼロせん断粘度が減少されることができる。
【００３２】
図３は様々なフィラー-樹脂複合体におけるゼロせん断粘度を示したグラフである。
【００３３】
本実施形態の絶縁フィルムにおいて、互いに異なる粒径の球状フィラーを用いた場合（Ｂｉｍｏｄａｌ）のゼロせん断粘度が、単一粒径のフィラーを用いた場合（Ｍｏｎｏｍｏｄａｌ）のゼロせん断粘度より小さいことが分かる。
【００３４】
図４ａは通常の単一粒径の球状フィラーを用いて形成した絶縁フィルムの硬化後の断面図である。図示したように、絶縁フィルムの硬化工程で樹脂が硬化される中に、成形されたフィルムの上層部に球状フィラーが上昇する。ここで、フィラー-樹脂複合体のゼロせん断粘度が高い場合には、フィラーが流動し難いため、図４ａのような形態に硬化されることになる。この際、フィラーのフィルム厚さ方向における分布に変化がなく、表面にフィラーが露出された状態で絶縁フィルムが形成される。その結果、めっき層との接合力に優れた樹脂層とめっき層との接着面積が、絶縁フィルムの表面に露出されたフィラーにより減少されるため、絶縁フィルムとめっき層との接合力（ａｄｈｅｓｉｏｎ）が低下する。
【００３５】
図４ｂは本発明の実施形態による互いに異なる粒径のフィラーを用いて形成した絶縁フィルムの硬化後の断面図である。図４ｂを参照すれば、本実施形態の絶縁フィルムのように、互いに異なる粒径の球状フィラーが充填された場合、粗粒フィラーの間に配置された微粒フィラーにより、フィラーの間の相互作用による影響が減少されて、フィラー-樹脂複合体が低いゼロせん断粘度を有することになる。これにより、フィラーの流動が可能となって、絶縁フィルムの表面にフィラーが露出されないことが分かる。
【００３６】
上記のように、互いに異なる粒径の球状フィラーを用いる場合、高いフィラー充填率を奏するとともに、低いゼロせん断粘度を有するフィラー-樹脂複合体を製造することができる。このフィラー-樹脂複合体を硬化することで、低い熱膨張率を有しながらもめっき層との接合力に優れた絶縁フィルムを製造することができる。
【００３７】
但し、互いに異なる粒径の球状フィラーを用いることによる上記の様々な効果は、粗粒フィラー、微粒フィラーのそれぞれの粒度分布比、粗粒フィラーと微粒フィラーとの含量比、粗粒フィラーの平均半径と微粒フィラーの平均半径との比によって変わり得る。したがって、次の実施例により、高いフィラー充填率を奏するとともに低いゼロせん断粘度を有することができるフィラーの粒度分布比、粗粒フィラーと微粒フィラーとの含量比、粗粒フィラーと微粒フィラーの粒径比の臨界的意義を確認する。
【００３８】
実施例１（粒度分布比による充填率及びゼロせん断粘度）
表２は、絶縁フィルムに充填された粗粒フィラーの粒径と微粒フィラーの粒径との比が６:１、フィラー中の粗粒フィラーの含量が７０ｖｏｌ％、微粒フィラーの含量が３０ｖｏｌ％である場合の粒度分布比の差によるフィラー-樹脂複合体中のフィラー充填率及びゼロせん断粘度の関係を示したものである。本実施例では、前記粗粒フィラー及び微粒フィラーとしてＡｌ２Ｏ３フィラーを用いたが、これに限定されず、ＳｉＯ２などの他の材質のフィラーを用いてもよい。また、樹脂としては、エポキシ（Ｅｐｏｘｙ）を用いたが、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、アクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）などを用いることができ、これに限定されるものではない。
【００３９】
表２のデータを得るために、試料Ｎｏ．１〜７のそれぞれのフィラーとエポキシ樹脂とを混合してプリプレグを製造し、それを硬化して絶縁フィルムを製作した後、その断面をＳＥＭ写真で画像解析（Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｚｉｎｇ）することで、フィラーの粒径及び粒度分布比を測定した。また、硬化された絶縁フィルムの密度をアルキメデス法を利用して求めることで、フィラーの含量比（ｖｏｌ％）及び充填率を測定した。この際、粒度分布比とは、［Ｄｖ（９９）／Ｄｖ（５０）］値を意味する。また、粒度分布が正規分布であると仮定したときに、Ｄｖ（９９）は、フィラーの半径が９９％（上位１％の粒径）であるフィラーの半径に該当し、Ｄｖ（５０）は、フィラーの半径が５０％（上位５０％の粒径）であるフィラーの半径に該当する。すなわち、粒度分布比［Ｄｖ（９９）／Ｄｖ（５０）]の値が小さいほど、均一な粒径のフィラーで構成されているとみなすことができる。また、粒度分布比の最小値は、フィラーが理想的に均一な粒径を有するという仮定下で、１である。
【００４０】
【表２】
2015165548.tif 000004
【００４１】
前記表２に示したように、粒度分布の値が小さいほど（すなわち、粒度が均一である場合）、複合体中のフィラー充填率が高くなることが分かる。表２のゼロせん断粘度データにおいて、「Ｏ」は、フィラーが絶縁フィルムの表面に露出されていないことを意味し、「Ｘ」は、フィラーが絶縁フィルムの表面に露出されたことを意味する。粒度分布が３以上である場合には、ＳＥＭ写真で、フィラーが露出されて本発明で要求されるゼロせん断粘度値が満たされないことが分かる。
【００４２】
すなわち、本実施例では、フィラーの粒度分布比が３以下、すなわち、粗粒フィラー、微粒フィラーのそれぞれの粒度分布比の値が３以下に維持される場合に、所望のゼロせん断粘度を有するフィラー-樹脂複合体を製造することができるとみなすことができる。但し、粒度分布比の最小値は１であるため、好ましい粒度分布は１〜３の値である。
【００４３】
実施例２（微粒フィラーの含量による充填率及びゼロせん断粘度）
下記の表３は、全体フィラーの含量（ｖｏｌ％）に対する微粒フィラーの含量（ｖｏｌ％）比によるフィラーの充填率及びゼロせん断粘度の関係を示したものである。この際、粗粒フィラーと微粒フィラーのそれぞれの粒度分布比は１．５、粗粒フィラーの平均半径と微粒フィラーの平均半径との比は６:１とした。
【００４４】
【表３】
2015165548.tif 000005
【００４５】
試料Ｎｏ．６及び７、すなわち、全体フィラーに対する微粒フィラーの含量が３０〜３５ｖｏｌ％である場合、フィラー-樹脂複合体中のフィラー充填率が最大となることが分かる。また、全体フィラーに対する微粒フィラーの含量が２０〜４０ｖｏｌ％である場合、良好なゼロせん断粘度値を示すことが分かる。したがって、微粒フィラーの含量は２０〜４０ｖｏｌ％に維持するべきであることが分かる。
【００４６】
実施例３（粗粒フィラーと微粒フィラーとの粒径比による充填率及びゼロせん断粘度）
表４は、粗粒フィラーの平均半径と微粒フィラーの平均半径との比によるフィラーの充填率及びゼロせん断粘度の関係を示したものである。この際、粗粒フィラーと微粒フィラーのそれぞれの粒度分布比は１．５とし、全体フィラー中の微粒フィラーの含量は３０ｖｏｌ％とした。
【００４７】
【表４】
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【００４８】
表４を参照すると、試料Ｎｏ．７、すなわち、粗粒フィラーの平均半径が微粒フィラーの平均半径の８倍である場合、フィラー-樹脂複合体中のフィラー充填率が８５％と最大となることが分かる。また、粗粒フィラーの平均半径と微粒フィラーの平均半径との比が２．５〜８倍である領域で、良好なゼロせん断粘度を示すことが分かる。上記の粒径比が大きすぎる場合、すなわち、粗粒フィラーの平均半径と微粒フィラーの平均半径との比が１０倍を超過する場合、微粒フィラーの粒径が小さすぎるため、粗粒フィラーの間における微粒フィラーの緩衝作用が円滑になされず、ゼロせん断粘度が改善されないことが分かる。したがって、粗粒フィラーの平均半径と微粒フィラーの平均半径との比は、２．５倍〜１０倍に維持するべきであることが分かる。
【００４９】
図５は、平均半径５３４ｎｍの粗粒フィラーと平均半径５３．７ｎｍの微粒フィラーとをともに用いたフィラー-樹脂複合体からなる絶縁フィルムの断面のＳＥＭ写真である。
【００５０】
図５を参照すれば、微粒フィラーが粗粒フィラーの表面に接触して付いていることが分かる。これにより、ゼロせん断粘度の低い絶縁フィルムを製造することができる。
【００５１】
すなわち、本発明の実施形態によれば、絶縁フィルム中のフィラー充填率を高くすることで、低い熱膨張率を有しながらも、絶縁フィルムと金属層との接合力に優れた絶縁フィルムを製造することができる。また、このような絶縁フィルムを用いて、反り不良がなく、優れたモジュラスを有する基板を製造することができる。また、ガラス繊維（Ｇｌａｓｓ  Ｆｉｂｅｒ）、ガラスシート（Ｇｌａｓｓ  Ｓｈｅｅｔ）などの無機補強基材に、エポキシ（Ｅｐｏｘｙ）、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、アクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）の何れか一つの樹脂を含浸させた基板にも用いられることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１１０  粗粒フィラー
１２０  微粒フィラー
１３０  フィラー間の空隙
２１０ａ、２１０ｂ  フィラーに加えられるせん断力の方向
４４０  樹脂（ｒｅｓｉｎ）
【図１ａ】
2015165548.tif 000007
【図１ｂ】
2015165548.tif 000008
【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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