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DE69929483T2 - Epoxidharzzusammensetzung für gedruckte Leiterplatte und diese enthaltende gedruckte Leiterplatte - Google Patents

Epoxidharzzusammensetzung für gedruckte Leiterplatte und diese enthaltende gedruckte Leiterplatte Download PDF

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Kenichi Shimodate-shi Tomioka
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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Epoxyharzzusammensetzungen, die sich für gedruckte Leiterplatten eignen, sowie auch auf gedruckte Leiterplatten, welche diese enthalten.
  • BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Mit der wachsenden Nachfrage nach mehr Kompaktheit und höherer Leistung von elektronischen Vorrichtungen werden in fortschreitendem Maß die in diesen eingeschlossenen gedruckten Leiterplatten mit höherer Dichte gepackt, indem Mehrschicht- und Dünnfilmlaminierung, ein verminderter Durchmesser von plattierten durchgehenden Löchern, ein kleiner Abstand zwischen den Löchern und dergleichen vorgesehen werden. Ferner wird für gedruckte Leiterplatten, die in Informations-Empfänger montiert werden, wie Mobiltelefone, tragbare Computer und so weiter, welche eine Plastikverpackung mit direkter Montage eines MPU auf die gedruckte Leiterplatte erfordern andere Arten von gedruckten Leiterplatten, die für verschiedene Typen von Modulen geeignet sind, gefordert, dass eine große Menge an Information bei höherer Geschwindigkeit verarbeitet werden kann wodurch eine größere Geschwindigkeit der Signalverarbeitung, ein niedrigerer Übertragungsverlust und eine weitere Verkleinerung der Komponenten und des Systems gefordert wird. Daher wird mit dem Trend einer elektronischen Packung mit höherer Dichte ein feineres Verdrahtungsmuster stärker als vorher gefordert.
  • Ein im Wesentlichen verbessertes Material mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit und einer hohen Tg wird für solche gedruckte Leiterplatten und solche für ein Modul gefordert, auf welchem MPUs angeordnet sind, um die Verlässlichkeit ihrer Leiterverbindungen vollständig zu gewährleisten. Da jedoch konventionelle Harzmaterialien, die eine hohe Tg haben, dazu nei gen, mechanisch hart und spröde zu sein, tritt der Nachteil auf, dass sie schlechtes Haftvermögen gegenüber Kupferfolie haben. Ein Harzmaterial mit geringer Haftung an Kupferfolie neigt dazu, während des Formens und Packens eines Substrats Abschälen und/oder Unterbrechen der Verdrahtung zu verursachen. Daher wird mit dem Fortschritt einer Verdrahtungstechnik mit feinerem Muster das Haftvermögen an Kupferfolie unerlässlicher.
  • In weitem Umfang werden konventionelle gedruckte Leiterplatten benutzt, für die ein Epoxyharz verwendet wird, das mit Dicyandiamid gehärtet wurde. Dieses mit Dicyandiamid gehärtete Epoxyharz hat jedoch den Nachteil, dass seine hygroskopische Eigenschaft die Tendenz hat, anzusteigen. Es wird daher schwierig, die Forderung nach erhöhter Verlässlichkeit der Isolierung zu befriedigen, die zum Verwirklichen einer gedruckten Leiterplatte der nächsten Generation mit einer höheren Packungsdichte gestellt wird.
  • Im Gegensatz dazu, hat ein System, in dem ein multifunktionelles Phenolharz als Härtungsmittel verwendet wird, niedere Wasserabsorption und kann eine gedruckte Leiterplatte mit einer höheren Tg als 170°C bereitstellen. Wie jedoch vorstehend erwähnt ist, ist das Harzmaterial mit einer hohen Tg hart und spröde und darüber hinaus hat eine gehärtete multifunktionelle Phenolgruppe eine geringere Haftfestigkeit gegenüber einer Kupferfolie, weil das Harz eine niedrigere Polarität als die mit Dicyandiamid gehärtete Gruppe hat.
  • Ein Verfahren zum Verbessern der Hafteigenschaften zwischen der Kupferfolie und dem Harz, das bereits durchgeführt wurde, umfasst eine Behandlung der Kupferfolie mit einem Kupplungsmittel und dergleichen, wie in der offen gelegten JPA Nr. 54-48879 beschrieben ist. Jedoch ist es nicht möglich, für solche harte und spröde Harzgruppen mit einer höheren Tg eine ausrei chende chemische Bindung lediglich durch Behandlung mit kommerziell erhältlichen Kupplungsmitteln zu erreichen, sodass diese chemische Bindung schlechter als die von konventionellem FR-4 ist. Ein weiteres Verfahren zur Behandlung der Kupferfolie mit einem Silankupplungsmittel zeigt die Schwierigkeit, dass der auf dem Substrat nach der Ausbildung der Leitungen verbleibende Rückstand eine Dekontaminierung in dem nachfolgenden Plattierungsverfahren verursacht und die Haftung gegenüber Lot-Resists beeinträchtigt.
  • Die EP 728789A2 offenbart eine Epoxyharzzusammensetzung, die aus einem Epoxyharz, einem Härtungsmittel, einem Härtungspromoter und einem Lösungsmittel zum Auflösen des Härtungspromoters besteht.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich darauf, diese mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme zu lösen und eine Epoxyharzzusammensetzung und eine gedruckte Leiterplatte unter deren Verwendung bereitzustellen, die niedere hygroskopische Eigenschaften, ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und gutes Haftvermögen gegenüber Kupferfolien hat.
  • Diese Epoxyharzzusammensetzung und die unter deren Verwendung erhaltene gedruckte Leiterplatte werden mit Hilfe einer Epoxyharzzusammensetzung gebildet, welche umfasst:
    (a) ein wie nachstehend aufgeführtes Epoxyharz, (b) eine multifunktionelle Phenolgruppe, (c) einen Härtungsbeschleuniger und (d) ein Melamin-modifiziertes Phenol-Novolac-Harz.
  • Außerdem ist in der erfindungsgemäßen Epoxyharzzusammensetzung zur Verwendung in der gedruckten Leiterplatte vorzugsweise das Äquivalentgewicht der phenolischen Hydroxylgruppe in dem multifunktionellen Phenol (b) zu dem der Epoxygruppe des Epoxyharzes in einem Bereich von 0,5 bis 1,5 und der Härtungsbe schleuniger (c) liegt im Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Epoxyharzes. Die Verbindung (d) ist in einem Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das feste Harz, enthalten. Stärker bevorzugt enthält zusätzlich zu den obigen Bestandteilen (a) bis (d) die erfindungsgemäße Epoxyharzzusammensetzung (e) ein Flammschutzmittel, welches vorzugsweise ein Tetrabrombisphenol A oder ein Glycidylether von Tetrabrombisphenol A ist.
  • Darüber hinaus wird die erfindungsgemäße Epoxyharzzusammensetzung zur Verwendung in der gedruckten Leiterplatte, die oben beschrieben wurde, als Lack vorgesehen, mit dem ein Grundmaterial imprägniert wird, unter Ausbildung eines Prepreg getrocknet wird, wobei auf einer oder beiden Oberflächen des Prepregs, von denen mehrere aufeinander geschichtet werden können, eine Metallfolie aufgelegt wird und dann die Anordnung unter Druck erhitzt wird, um die gedruckte Leiterplatte zu bilden.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend ausführlich beschrieben.
  • Das oben beschriebene Epoxyharz (a) wird aus der Gruppe ausgewählt, welche folgende umfasst: Epoxyharz des Bisphenol A-Typs, Epoxyharz des Bisphenol F-Typs, Epoxyharz des Bisphenol S-Typs, Epoxyharz des Biphenol-Typs, Epoxyharz des Phenol-Novolac-Typs, Epoxyharz des Cresol-Novolac-Typs, Epoxyharz des Bisphenol A-Novolac-Typs, Epoxyharz des Bisphenol F-Novolac-Typs, Epoxyharz des Phenol-Salicylaldehyd-Novolac-Typs, alicyclisches Epoxyharz, aliphatisches Epoxyharz, Epoxyharz des Glycidylether-Typs, und andere Verbindungen, wie Glycidylether-Verbindung mit bifunktioneller Phenolgruppe, Glycidylether-Verbindung mit bifunktioneller Alkoholgruppe, Glycidylether-Verbindung mit Polyphenolgruppe, Polyphenol-Glycidyl ether-Verbindung und deren Hydride oder Halogenverbindungen. Es kann eine Kombination dieser Verbindungen eingesetzt werden.
  • Die vorstehend beschriebene multifunktionelle Phenolgruppe (b) kann aus der Gruppe der Verbindungen gewählt werden, welche umfasst: Bisphenol F, Bisphenol A, Bisphenol S, Polyvinylphenol und Novolac-Harz oder dessen Halogenverbindungen, das erhalten wird durch Additionskondensation einer Phenolgruppe, wie Phenol, Cresol, Alkylphenol, Catechol, Bisphenol F, Bisphenol A und Bisphenol S mit einer Aldehydgruppe. Das Molekulargewicht jeder dieser Verbindungen ist nicht speziell beschränkt und diese können in Kombination verwendet werden. Die Menge für die Zugabe der Phenol-Hydroxylgruppe ist vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 Äquivalentgewicht bezogen auf die Epoxygruppe des Epoxyharzes. Wenn sie außerhalb dieses Bereiches liegt, tritt das Problem auf, dass die dielektrische Eigenschaft und die Wärmebeständigkeit verschlechtert werden können.
  • Der vorstehend beschriebene Härtungsbeschleuniger (c) kann irgendeine Verbindung sein, falls diese die Wirkung zur Beschleunigung der chemischen Reaktion Epoxygruppe mit der phenolischen Hydroxylgruppe hat, welches beispielsweise Alkalimetallverbindungen, Erdalkalimetallverbindungen, Imidazolverbindungen, organische Phosphorverbindungen, sekundäre Amine, tertiäre Amine, Tetraammoniumsalze und dergleichen einschließt. Wenn eine Imidazolverbindung verwendet wird, deren Iminogruppe mit Acrylnitril, Isocyanat, Melaminacrylat oder dergleichen maskiert ist, kann vorteilhaft ein Prepreg vorgesehen werden, das eine ausgezeichnete Topfzeit-Beständigkeit hat, die zweimal so hoch oder mehr als die eines konventionellen Produkts ist.
  • Die hier verwendeten Imidazolverbindungen umfassen: Imidazol, 2-Ethylimidazol, 2-Ethyl-4-methylimidazol, 2-Phenylimidazol, 2-Undecylimidazol, 1-Benzyl-2-methylimidazol, 2-Heptadecylimidazol, 4,5-Diphenylimidazol, 2-Methylimidazolin, 2-2-Phenylimidazolin, 2-Undecylimidazolin, 2-Heptadecylimidazolin, 2-Isopropylimidazol, 2,4-Dimethylimidazol, 2-Phenyl-4-methylimidazol, 2-Ethylimidazolin, 2-Isopropylimidazolin, 2,4-Dimethylimidazolin, 2-Phenyl-4-methylimidazolin und dergleichen. Das Maskierungsmittel schließt Acrylnitril, Phenylendiisocyanat, Toluoldiisocyanat, Napthalindiisocyanat, Methylbisphenylisocyanat, Isophorondiisocyanat, Melaminisocyanat und dergleichen ein. Diese Härtungsbeschleuniger können in Kombination verwendet werden. Ihre Menge ist vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Epoxyharzes. Bei Verwendung von 0,01 Gew.-Teil oder weniger wird die Beschleunigungswirkung vernachlässigbar und bei mehr als 5 Gew.-Teilen wird die Stabilität (Topfzeit) verschlechtert.
  • Die Verbindung (d) ist ein Melamin-modifiziertes Phenol-Novolac-Harz. Vorzugsweise liegt der Stickstoffgehalt in dieser Verbindung im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den gesamten festen Harzanteil der Epoxyharzzusammensetzung, die in der gedruckten Leiterplatte vorliegt. Bei weniger als 0,1 Gew.-% Stickstoffgehalt ist es schwierig, die Haftfestigkeit gegenüber der Kupferfolie zu verbessern und bei einem Überschuss gegenüber 10 Gew.-% steigt die Wasserabsorptionsrate an.
  • Das vorstehend beschriebene Flammschutzmittel (e) kann jedem Typ der handelsüblichen Flammschutzmittel angehören, wozu beispielsweise Halogenverbindungen jeder der folgenden Verbindungen gehören: Epoxyharz des Bisphenol A-Typs, Epoxyharz des Bisphenol F-Typs, Epoxyharz des Bisphenol S-Typs, Epoxyharz des Phenol-Novolac-Typs, Epoxyharz des Cresol-Novolac-Typs, Epoxyharz des Bisphenol A-Novolac-Typs, Epoxyharz des Bisphe nol F-Novolac-Typs, Epoxyharz des Phenol-Salicylaldehyd-Novolac-Typs, cyclische aliphatische Epoxyharze, geradekettige aliphatische Epoxyharze, Epoxyharz des Glycidylester-Typs (ether-Typs) und andere Halogenverbindungen von Bisphenol A, Bisphenol F, Bisphenol S, Polyvinylphenol oder solche der Phenolgruppe, einschließlich Phenol, Cresol, Alkylphenol, Catechol, Bisphenol mit einem Novolac-Harz der Aldehydgruppe. Es ist jedoch nicht auf diese beschränkt und es können ebenso gut Antimontrioxid, Tetraphenylphosphin oder dergleichen in Kombination verwendet werden.
  • Wenn die Epoxyharzzusammensetzung zur Verwendung für die gedruckte Leiterplatte auf das Grundmaterial aufgetragen wird oder dieses damit getränkt wird, kann ein Lösungsmittel verwendet werden. Solche Lösungsmittel umfassen Aceton, Methylethylketon, Toluol, Xylol, Methylisobutylketon, Ethylacetat, Ethylenglykol-monomethylether, N,N-Dimethylacetamid, Methanol, Ethanol, und dergleichen. Diese können in Kombination verwendet werden.
  • Ein Grundmaterial, wie Glasfasern, Glasfaservlies oder Papier oder beliebiges Gewebe ohne Verwendung von Glas wird mit dem Lack, der die erfindungsgemäße Epoxyharzzusammensetzung zur Verwendung für gedruckte Leiterplatten enthält, die durch Mischen der vorstehend genannten Materialien (a) bis (e) erhalten wird, imprägniert, danach in einem Ofen bei Temperaturen im Bereich von 80 bis 200°C getrocknet, wobei ein Prepreg der Epoxyharzzusammensetzung zur Verwendung für eine gedruckte Leiterplatte erhalten wird. Das Prepreg wird unter Druck bei Temperaturen von 150 bis 250°C und 20 bis 80 kg/cm2 während 0,3 bis 3 Stunden erhitzt und danach zur Herstellung einer gedruckten Leiterplatte oder einer metallisierten Schichtstruktur verwendet.
  • Das Verfahren zum Erhitzen des Prepregs dient zum Entfernen des Lösungsmittels, falls dieses verwendet wird, und zum Beseitigen der Fließfähigkeit bei Raumtemperatur, wenn kein Lösungsmittel verwendet wird.
  • Die Epoxyharzzusammensetzung und die unter ihrer Verwendung gebildete gedruckte Leiterplatte werden erfindungsgemäß bereitgestellt und diese zeigen geringe Wasserabsorption, hohe Wärmebeständigkeit und verbesserte Haftung an Kupferfolien, wobei die Epoxyharzzusammensetzung besteht aus (a) einem Epoxyharz, (b) einer multifunktionellen Phenolgruppe, (c) einem Härtungsbeschleuniger und (d) einem Melamin-modifizierten Phenol-Novolac-Harz.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Erfindung wird anhand der nachstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausführlich erläutert, der Umfang der Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • AUSFÜHRUNGSFORM 1:
  • Ein Lack unter Verwendung einer Epoxyharzzusammensetzung zur Verwendung in einer gedruckten Leiterplatte wird hergestellt, wobei die Epoxyharzzusammensetzung umfasst: (a) 100 Gew.-Teile eines Epoxyharzes vom Bisphenol A-Novolac-Typ (hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals Inc., Epicron N-865 (Handelsname), Epoxy-Äquivalentgewicht, 207) als Epoxyharz, (b) 24 Gew.-Teile eines Phenol-Novolac-Harzes (hergestellt von Hitachi Chemical Co. Ltd., HP-850N (Handelsname), Hydroxylgruppen-Äquivalentgewicht 108) als multifunktionelle Phenolgruppe, (c) 0,3 Gew.-Teil 1-Cyanethyl-2-ethyl-4-methylimidazol als Härtungsbeschleuniger, und (d) 33,5 Gew.-Teile eines Melamin-modifizierten Phenol-Novolac-Harzes (hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals Inc., Phenolite LA-7054 (Handelsname), Stickstoffgehalt 14 Gew.-%) als Verbindung mit ei nem Triazinring oder Isocyanuratring oder dessen Verbindung, die 60 Gew.-% oder weniger Stickstoff enthält, ohne dass sie ein Harnstoffderivat enthält, wobei diese Materialien in Methylethylketon gelöst werden, sodass ein Lack aus der Epoxyharzzusammensetzung für die gedruckte Leiterplatte erhalten wird, der 70 Gew.-% nicht-flüchtige Bestandteile enthält.
  • AUSFÜHRUNGSFORM 2:
  • Ein Lack aus einer Epoxyharzzusammensetzung für eine gedruckte Leiterplatte gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung wird vorgesehen, welcher enthält: 100 Gew.-Teile eines Epoxyharzes des Bisphenol A-Novolac-Typs (hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals Inc., Epicron N-865 (Handelsname), Epoxy-Äquivalentgewicht 207), 22,6 Gew.-Teile Phenol-Novolac-Harz (hergestellt von Hitachi Chemical Co. Ltd., HP-850N (Handelsname), Hydroxylgruppen-Äquivalentgewicht 108), 12,9 Gew.-Teile eines Melamin-modifizierten Phenol-Novolac-Harzes (hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals Inc., Phenolite LA-7054 (Handelsname), Stickstoffgehalt 14 Gew.-%), 46,8 Gew.-Teile Tetrabrombisphenol A (hergestellt von Teijin Chemical Ltd., FireGuard FG-2000 (Handelsname), Hydroxylgruppen-Äquivalentgewicht 272, Bromgehalt 58 Gew.-%), und 0,3 Gew.-Teil 1-Cyanethyl-2-ethyl-4-methylimidazol, wobei diese Materialien in Methylethylketon gelöst werden, sodass ein Lack mit 70 Gew.-% nicht-flüchtiger Bestandteile erhalten wird.
  • AUSFÜHRUNGSFORM 3 (Referenz):
  • Ein Lack wird unter Verwendung einer Epoxyharzzusammensetzung für eine gedruckte Leiterplatte gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung hergestellt, der umfasst: 100 Gew.-Teile des Epoxyharzes des Bisphenol A-Novolac-Typs (hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals Inc., Epicron N-865 (Handelsname), Epoxy-Äquivalentgewicht 207), 5,8 Gew.-Teile Phenol-Novolac-Harz (hergestellt von Hitachi Chemical Co. Ltd., HP-850N (Handels name), Hydroxylgruppen-Äquivalentgewicht 108), 31,1 Gew.-Teile Benzoguanamin-modifiziertes Phenol-Novolac-Harz (Dainippon Ink and Chemicals Inc., Phenorite LA-7054V (Handelsname), Stickstoffgehalt 7 Gew.-%), 47,6 Gew.-Teile Tetrabrombisphenol A (Teijin Chemical Ltd., FireGuard FG-2000 (Handelsmarke), Hydroxylgruppen-Äquivalentgewicht 272, Bromgehalt 58 Gew.-%) und 0,3 Gew.-Teil 1-Cyanethyl-4-methylimidazol. Diese Materialien werden in Methylethylketon gelöst, um einen Lack zu erhalten, der 70 Gew.-% nicht-flüchtiger Bestandteile enthält.
  • AUSFÜHRUNGSFORM 4:
  • Ein Lack wird unter Verwendung einer Epoxyharzzusammensetzung gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung, die zur Verwendung in einer gedruckten Leiterplatte geeignet ist, hergestellt, welcher umfasst: 100 Gew.-Teile Epoxyharz des Brombisphenol A-Typs (Sumitomo Chemical Co. Ltd., Sumiepoxy ESB400T (Handelsname), Epoxy-Äquivalentgewicht 400, Bromgehalt 49 Gew.-%), 19,5 Gew.-Teile Phenol-Novolac-Harz (Hitachi Chemical Co. Ltd., HP=850N (Handelsname), Hydroxylgruppen-Äquivalentgewicht 108), 9 Gew.-Teile Melamin-modifiziertes Phenol-Novolac-Harz (Dainippon Ink and Chemicals Inc., Phenorite LA-7054 (Handelsname), Stickstoffgehalt 14 Gew.-%), und 0,3 Gew.-Teil 1-Cyanethyl-2-ethyl-4-methylimidazol. Diese Materialien werden in Methylethylketon gelöst, um einen Lack zu erhalten, der 70 Gew.-% eines nicht-flüchtigen Anteils enthält.
  • AUSFÜHRUNGSFORM 5 (Referenz):
  • Ein Lack wird unter Verwendung einer Epoxyharzzusammensetzung, die sich zur Verwendung in der gedruckten Leiterplatte eignet, gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung hergestellt, welche umfasst: 100 Gew.-Teile eines Epoxyharzes des Bisphenol A-Novolac-Typs (Dainippon Ink and Chemicals Inc., Epicron N-865, Epoxy-Äquivalentgewicht 207), 33,6 Gew.-Teile Phenol-Novolac-Harz (Hitachi Chemical Co. Ltd., HP-850N, Hydroxylgruppen- Äquivalentgewicht 108), 46,7 Gew.-Teile Tetrabrombisphenol A (Teijin Chemicals Ltd., FireGuard FG-2000, Hydroxylgruppen-Äquivalentgewicht 272, Bromgehalt 58 Gew.-%), 31,9 Gew.-Teile Melamin (Stickstoffgehalt 66,7 Gew.-%) und 0,3 Gew.-Teil 1-Cyanethyl-2-ethyl-4-methylimidazol. Diese Materialien werden in Methylethylketon gelöst, sodass ein Lack erhalten wird, der 70 Gew.-% eines nicht-flüchtigen Anteils enthält.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 1:
  • Als Vergleichsbeispiel 1 wird ein Lack unter Verwendung einer Epoxyharzzusammensetzung für eine gedruckte Leiterplatte hergestellt, welche umfasst: 100 Gew.-Teile Epoxyharz des Bisphenol A-Novolac-Typs (Dainippon Ink and Chemicals Inc., Epicron N-865 (Handelsname), Epoxy-Äquivalentgewicht 207), 33,6 Gew.-Teile Phenol-Novolac-Harz (Hitachi Chemical Co. Ltd., HP-850N (Handelsname), Hydroxylgruppen-Äquivalentgewicht 108), 46,7 Gew.-Teile Tetrabrombisphenol A (Teijin Chemicals Ltd., Fire-Guard FG-2000 (Handelsname), Hydroxylgruppen-Äquivalentgewicht 272, Bromgehalt 58 Gew.-%) und 0,3 Gew.-Teil 1-Cyanethyl-2-ethyl-4-methylimidazol. Diese Materialien werden in Methylethylketon gelöst, um einen Lack herzustellen, der 70 Gew.-% eines nicht-flüchtigen Anteils enthält.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 2:
  • Als Vergleichsbeispiel 2 wird ein Lack unter Verwendung einer Epoxyharzzusammensetzung für eine gedruckte Leiterplatte hergestellt, welche umfasst: 100 Gew.-Teile des Epoxyharzes vom Bisphenol A-Novolac-Typ (Dainippon Ink and Chemicals Inc., Epicron N-865 (Handelsname), Epoxy-Äquivalentgewicht 207), 61,4 Gew.-Teile Melamin-modifiziertes Phenol-Novolac-Harz (Dainippon Ink and Chemicals Inc., Phenorite LA-7054 (Handelsname), Stickstoffgehalt 14 Gew.-%), und 0,3 Gew.-Teil 1-Cyanethyl-2-ethyl-4-methylimidazol. Diese Materialien werden in Methyl ethylketon gelöst, um einen Lack herzustellen, dessen nicht-flüchtiger Anteil 70 Gew.-% beträgt.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 3:
  • Als Vergleichsbeispiel 3 wird ein Lack unter Verwendung einer Epoxyharzzusammensetzung für eine gedruckte Leiterplatte hergestellt, welche enthält: 100 Gew.-Teile Epoxyharz des Bisphenol A-Novolac-Typs (Dainippon Ink and Chemicals Inc., Epicron N-865 (Handelsname), Epoxy-Äquivalentgewicht 207), 38,7 Gew.-Teile Melamin-modifiziertes Phenol-Novolac-Harz (Dainippon Ink and Chemicals Inc., Phenorite LA-7054 (Handelsname), Stickstoffgehalt 14 Gew.-%), 48,5 Gew.-Teile Tetrabrombisphenol A (Teijin Chemicals Ltd., FireGuard FG-2000, Hydroxylgruppen-Äquivalentgewicht 272, Bromgehalt 58 Gew.-%), und 0,3 Gew.-Teil 1-Cyanethyl-2-ethyl-4-methylimidazol. Diese Materialien werden in Methylethylketon gelöst, sodass ein Lack mit einem nicht-flüchtigen Anteil von 70 Gew.-% erhalten wird.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 4:
  • Als Vergleichsbeispiel 4 wird ein Lack unter Verwendung einer Epoxyharzzusammensetzung für eine gedruckte Leiterplatte hergestellt, welcher umfasst: 80 Gew.-Teile eines Epoxyharzes mit niederem Bromgehalt (Dow Chemical Japan Ltd., DER-518 (Handelsname) mit einem Bromgehalt von 21 Gew.-% und einem Epoxy-Äquivalentgewicht von 485), 20 Gew.-Teile Epoxyharz des o-Cresol-Novolac-Typs (Dainippon Ink and Chemicals Inc., Epicron N-673 (Handelsname), Epoxy-Äquivalentgewicht 213), 1 Gew.-Teil Dicyandiamid, das vor dem Zumischen in 2-Methylethanol gelöst wurde, und 0,2 Gew.-Teil 1-Cyanethyl-2-ethyl-4-methylimidazol als Härtungsbeschleuniger. Diese Materialien werden in 2-Methylethanol und Methylethylketon gelöst, wobei ein Lack erhalten wird, der 65 Gew.-% eines nicht-flüchtigen Anteils enthält.
  • Die jeweiligen Zusammensetzungen von Epoxyharzen zur Verwendung in den gedruckten Leiterplatten gemäß den Ausführungsformen 1–5 und der Vergleichsbeispiele 1–4 sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Stickstoffgehalte zeigen in Tabelle 1 den jeweiligen Stickstoffgehalt, bezogen auf den festen Anteil des Harzes, an.
  • TABELLE 1
    Figure 00130001
  • Jeder Lack, der unter Verwendung der jeweiligen Epoxyharzzusammensetzungen für die gedruckte Leiterplatte gemäß Ausführungsformen 1–5 und gemäß Vergleichsbeispielen 1–4 erhalten wurde, wird zum Imprägnieren eines Glasgewebes einer Dicke von 0,2 mm verwendet, und 2–5 Minuten zur Bildung eines Prepregs auf 160°C erhitzt. Vier Lagen der vorstehend erhaltenen Pre pregs werden aufeinandergelegt und eine 18 μm dicke Kupferfolie wird auf beide Oberflächen dieser Anordnung gelegt und es wird dann 90 Minuten lang auf 175°C und 2,5 Mpa erhitzt und gepresst, um eine auf beiden Oberflächen kupferbeschichtete Schichtstruktur zu erhalten. Entsprechende Tests von Tg, der Schälfestigkeit der Kupferfolie, Wärmebeständigkeit gegen Lot und Wasserabsorption werden mit den wie vorstehend erhaltenen mit Kupferfolie beschichteten Schichtstrukturen (Laminaten) durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
  • Die Prüfungen werden nach folgenden Methoden durchgeführt.
  • Tg: Nach dem Ätzen der Kupferfolie wurde sie durch thermomechanische Analyse (TMA) gemessen.
  • Schälfestigkeit der Kupferfolie: Eine 10 mm breite Linie wird auf das Laminat geätzt, wonach die Schälfestigkeit der Kupferfolie unter Normalbedingung und bei 200°C unter Verwendung eines Zugtestgeräts gemessen werden, wobei Zugkraft mit 50 mm/Minute in vertikaler Richtung angewendet wurde.
  • Wärmebeständigkeit gegen Lot: Nach dem Ätzen der Kupferfolie, dem Halten in einem Druck-Koch-Testgerät während 2 Stunden und dem Eintauchen in Lot von 260°C während 20 Sekunden wird eine visuelle Bewertung des Aussehens durchgeführt. Das Symbol "0" in den Tabellen zeigt an, dass keine Blasenbildung oder Ausbeulen auftrat, was bestätigt, dass keine Abnormalität existiert, das Symbol "Δ" zeigt Blasenbildung an und das Symbol "X" zeigt Verbeulen an.
  • Wasserabsorptionsrate: berechnet aus dem Unterschied der Gewichte, die vor und nach dem Eintauchen der dem Ätzen der Kupferfolien unterworfenen Proben während 4 Stunden in dem Druck-Koch-Testgerät gemessen wurden.
  • TABELLE 2
    Figure 00150001
  • TABELLE 3
    Figure 00150002
  • Die Ausführungsformen 1–5 zeigen unter normalen Bedingungen verbesserte Schälfestigkeiten der Kupferfolie, die so hoch wie 1,5 kN/m sind und behalten selbst bei 200°C etwa die Hälfte ihrer Schälfestigkeiten bei normalen Bedingungen bei, sodass eine geringere Verschlechterung bei hohen Temperaturen stattfindet. Weil außerdem in Ausführungsformen 1–5 Phenol-Novolac-Harz als Härtungsmittel verwendet wird, zeigen diese eine hohe Tg wie 140–175°C, sodass sie verbesserte Lotbeständigkeit haben, und eine niedere Wasserabsorptionsrate.
  • Im Gegensatz dazu zeigt die Probe des Vergleichsbeispiels 1, in der keine Verbindung mit einem Triazin- oder Isocyanuratring, oder eine Verbindung die weniger als 60 Gew.-% Stickstoff enthält, ohne das Harnstoffderivat zu enthalten, in Kombination verwendet wird, geringere Schälfestigkeiten der Kupferfolie sowohl unter Normalbedingung, als auch bei 200°C. In den Vergleichsbeispielen 2 und 3, in denen kein Phenol-Novolac als Härtungsmittel verwendet wird, wird eine verschlechterte Wärmebeständigkeit erreicht. Außerdem besitzt Vergleichsbeispiel 4, in dem Dicyandiamid verwendet wird, eine niedere Tg und eine niedere Schälfestigkeit der Kupferfolie bei 200°C. Außerdem hat diese Probe eine hohe Wasserabsorptionsrate und verschlechterte Wärmebeständigkeit im Vergleich mit den Ausführungsformen.
  • Die erfindungsgemäße Epoxyharzzusammensetzung und die diese enthaltende gedruckte Leiterplatte zeigen niedere Wasserabsorption, hohe Wärmebeständigkeit und verbesserte Haftfestigkeit an Kupferfolien. Daher können sie vorteilhaft auf eine gedruckte Leiterplatte mit hoher Tg aufgebracht werden, die ausgezeichnete Wärmebeständigkeit hat, die für die Gewährleistung einer wesentlich verbesserten Verlässlichkeit der Verbindung in der gedruckten Leiterplatte oder der Modul-mount-gedruckten Leiterplatte zum Einbau einer Mikroprozessoreinheit erforderlich sind.

Claims (13)

  1. Epoxyharzzusammensetzung für eine Leiterplatte, umfassend: (a) ein Epoxyharz, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die enthält: ein Epoxyharz vom Bisphenol A-Typ, ein Epoxyharz vom Bisphenol F-Typ, ein Epoxyharz vom Bisphenol S-Typ, ein Epoxyharz vom Biphenol-Typ, ein Epoxyharz vom Phenol-Novolac-Typ, ein Epoxyharz vom Cresol-Novolac-Typ, ein Epoxyharz vom Bisphenol A-Novolac-Typ, ein Epoxyharz vom Bisphenol F-Novolac-Typ; ein Epoxyharz vom Phenol-Salicylaldehyd-Novolac-Typ, ein alicylisches Epoxyharz, ein Epoxyharz mit aliphatischer Kette, ein Epoxyharz vom Glycidylether-Typ, und andere Verbindungen, wie beispielsweise eine bifunktionale Phenolgruppe-Glycidylether-Verbindung, eine bifunktionale Alkohol-Glycidylether-Verbindung, eine Polyphenolgruppe-Glycidylether-Verbindung, eine Polyphenol-Glycidylether-Verbindung und deren Hydrid oder Halogenat und Kombinationen davon; (b) eine multi-funktionale Phenolgruppe; (c) ein Härtungsbeschleuniger; und (d) ein Melamin-modifiziertes Phenol-Novolac-Harz.
  2. Epoxyharzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die multifunktionale Phenolgruppe eine Phenolhydroxygruppe in einem Bereich von 0,5–1,5 Äquivalentgewicht zu dem einer Epoxygruppe des Epoxyharzes enthält.
  3. Epoxyharzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Härtungsbeschleuniger in einem Bereich von 0,01–5 Gew.-% im Verhältnis zu 100 Gew.-% des Epoxyharzes vorliegt.
  4. Epoxyharzzusammensetzung nach Anspruch 1, die weiterhin ein Flammschutzmittel enthält.
  5. Epoxyharzzusammensetzung nach Anspruch 4, wobei das Flammschutzmittel zumindest eines von Tetrabrombisphenol A und einem Glycidylether des Tetrabrombisphenol A ist.
  6. Epoxyharzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Epoxyharz vom Novolac-Typ aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Phenol-Novolac, Cresol-Novolac, Bisphenol A-Novolac, Bisphenol F-Novolac und Phenol-Salicylaldehyd-Novolac.
  7. Epoxyharzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Epoxyharzzusammensetzung eine Glasübergangstemperatur von 140 bis 175°C aufweist, und wobei das Phenol-Novolac-Harz als das Härtungsmittel verwendet wird.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte, umfassend: Bereitstellen einer Epoxyharzzusammensetzung nach Anspruch 1 als Lack; Imprägnieren des Lacks in ein Grundmaterial; Trocknen des imprägnierten Grundmaterials, um ein Prepreg bereitzustellen; Abscheiden einer Metallfolie auf einer oder beiden Oberflächen des Prepregs, wovon eine Vielzahl laminiert werden können; und Erhitzen unter Druck, um die Leiterplatte zu bilden.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte nach Anspruch 8, wobei die Metallfolie eine Kupferfolie ist.
  10. Leiterplatte, umfassend die Epoxyharzzusammensetzung nach Anspruch 1.
  11. Epoxyharz nach Anspruch 6, wobei das Novolac-Epoxyharz ein Bisphenol A-Novolac-Epoxyharz ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Epoxyharz vom Novolac-Typ aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Phenol-Novolac, Cresol-Novolac, Bisphenol A-Novolac, Bisphenol F-Novolac und Phenol-Salicylaldehyd-Novolac.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Novolac-Epoxyharz ein Bisphenol A-Novolac-Epoxyharz ist.
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