多層配線基板用絶縁樹脂組成物及びこれを含む多層配線基板
【課題】本発明は、多層配線基板用絶縁樹脂及びこれを含む多層配線基板に関する。
【解決手段】本発明の一実施例による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、高分子樹脂と、上記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンを含む。本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物を含む多層配線基板は、優れた機械的特性及び信頼性を示すことができる。
【解決手段】本発明の一実施例による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、高分子樹脂と、上記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンを含む。本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物を含む多層配線基板は、優れた機械的特性及び信頼性を示すことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線基板用絶縁樹脂組成物及びこれを含む多層配線基板に関するものであって、より詳細には、機械的特性及び信頼性に優れた多層配線基板用絶縁樹脂組成物及びこれを含む多層配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、プリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）又は多層配線基板とは、集積回路、抵抗器又はスイッチ等の電気的部品等が実装される薄板であって、各種電子機器、電子通信機器、携帯電話、ノート型パソコン等、用途に応じて多様な形態に製造されており、製造方式も多様化している。
【０００３】
最近、電子製品の小型化、薄板化、高密度化、パッケージ（ｐａｃｋａｇｅ）化の傾向により、プリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）も微細パターン（ｆｉｎｅ ｐａｔｔｅｒｎ）化、小型化及びパッケージ化が進んでいる。プリント回路基板の微細パターンの形成、信頼性及び設計密度の向上のために、原資材の変更とともに回路の層構成を複合化する構造に変化している。
【０００４】
一般的に、プリント回路基板の絶縁層として、高分子材料にガラス繊維が含浸された半硬化（Ｂ−Ｓｔａｇｅ）状のプリプレグ（Ｐｒｅｐｒｅｇ）が用いられている。プリプレグは、ガラス繊維が含浸されているため、機械的強度に優れ、熱膨張係数（ＣＴＥ）が低いという長所がある。しかし、プリント回路基板に貫通孔やレーザーを用いてマイクロビアを加工しメッキする過程で、ガラス繊維の残査（Ｄｅｂｒｉｓ）により貫通孔やマイクロビアの内部に粗さ（Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）が形成され、これによって非メッキやメッキの浮き等の問題が生じ得る。また、ガラス繊維同士が交差する地点と交差しない地点で段差が発生し微細回路の加工が困難になり、局部的な誘電定数（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｓｔａｎｔ）の値が相違するため高速（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ）デバイスを具現することが困難であるという問題がある。
【０００５】
最近では、プリント回路基板の絶縁層として、ガラス繊維が含浸されない高分子材料が用いられている。このような高分子材料は、一般的に、高分子樹脂、フィラー、硬化剤（Ｈａｒｄｎｅｒ）、各種の添加剤等を混合し、キャスティング等の方法によってフィルム状に製造される。このような高分子材料は、ガラス繊維がないため微細回路パターンの形成が可能であり、均一な誘電定数を示し、高速デバイスに適するという長所がある。しかし、機械的強度が弱く、熱膨張係数が大きく、かつ偏差が大きいため、信頼性が低下するという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、機械的特性及び信頼性に優れた多層配線基板用絶縁樹脂組成物及びこれを含む多層配線基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、高分子樹脂と、上記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンとを含む多層配線基板用絶縁樹脂組成物を提供する。
【０００８】
上記酸化グラフェンは、表面及び端部に、ヒドロキシル基、カルボキシル基及びエポキシ基のうち少なくとも一つの官能基を有することができる。
【０００９】
上記酸化グラフェンの酸素数に対する炭素数の比（炭素／酸素）は、１から２０であることができる。
【００１０】
上記酸化グラフェンの含量は、上記高分子樹脂１００重量部に対して０．０５から４０重量部であることができる。
【００１１】
上記高分子樹脂は、上記酸化グラフェンとの化学結合が可能な官能基を有することができる。
【００１２】
上記高分子樹脂と上記酸化グラフェンは、硬化反応によって共有結合することができる。
【００１３】
上記高分子樹脂は、エポキシ樹脂であることができる。
【００１４】
上記高分子樹脂は、下記式１で表される構造を有する熱硬化性液晶高分子であることができる。
【００１５】
［式１］
【化１】
【００１６】
上記式において、Ｒ１及びＲ２はＣＨ３又はＨであり、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一つはＣＨ３であり、Ａｒ１は、エステル（ｅｓｔｅｒ）、アミド（ａｍｉｄｅ）、エステルアミド（ｅｓｔｅｒ ａｍｉｄｅ）、エステルイミド（ｅｓｔｅｒ ｉｍｉｄｅ）、及びエーテルイミド（ｅｔｈｅｒ ｉｍｉｄｅ）からなる群より選ばれた一つ以上の構造単位を含み、分子量５，０００以下である２価の芳香族有機基である。
【００１７】
上記Ａｒ１は、下記式２で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含むことができる。
【００１８】
［式２］
【化２】
【００１９】
上記式において、Ａｒ２、Ａｒ４、Ａｒ５及びＡｒ６は２価の芳香族有機基であって、下記式３で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、Ａｒ３は４価の芳香族有機基であって、下記式４で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、上記ｎ、ｍは１から１００の整数である。
【００２０】
［式３］
【化３】
【００２１】
［式４］
【化４】
【００２２】
上記熱硬化性液晶高分子の分子量は、３００から５，０００であることができる。
【００２３】
本発明の他の実施形態は、複数の絶縁層が積層された基板本体と、上記絶縁層に形成された回路パターンとを含み、上記複数の絶縁層のうち少なくとも一つの絶縁層は、高分子樹脂及び上記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンを含む絶縁樹脂組成物で形成される多層配線基板を提供する。
【００２４】
上記酸化グラフェンは、表面及び端部に、ヒドロキシル基、カルボキシル基及びエポキシ基のうち少なくとも一つの官能基を有することができる。
【００２５】
上記酸化グラフェンの酸素数に対する炭素数の比（炭素／酸素）は、１から２０であることができる。
【００２６】
上記絶縁樹脂組成物内の酸化グラフェンの含量は、上記高分子樹脂１００重量部に対して０．０５から４０重量部であることができる。
【００２７】
上記高分子樹脂は、上記酸化グラフェンとの化学結合が可能な官能基を有することができる。
【００２８】
上記高分子樹脂と上記酸化グラフェンは、硬化反応によって共有結合することができる。
【００２９】
上記高分子樹脂は、エポキシ樹脂であることができる。
【００３０】
上記高分子樹脂は、下記式１で表される構造を有する熱硬化性液晶高分子であることができる。
【００３１】
［式１］
【化５】
【００３２】
上記式において、Ｒ１及びＲ２はＣＨ３又はＨであり、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一つはＣＨ３であり、Ａｒ１は、エステル（ｅｓｔｅｒ）、アミド（ａｍｉｄｅ）、エステルアミド（ｅｓｔｅｒ ａｍｉｄｅ）、エステルイミド（ｅｓｔｅｒ ｉｍｉｄｅ）、及びエーテルイミド（ｅｔｈｅｒ ｉｍｉｄｅ）からなる群より選ばれた一つ以上の構造単位を含み、分子量５，０００以下である２価の芳香族有機基である。
【００３３】
上記Ａｒ１は、下記式２で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含むことができる。
【００３４】
［式２］
【化６】
【００３５】
上記式において、Ａｒ２、Ａｒ４、Ａｒ５及びＡｒ６は２価の芳香族有機基であって、下記式３で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、Ａｒ３は４価の芳香族有機基であって、下記式４で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、上記ｎ、ｍは１から１００の整数である。
【００３６】
［式３］
【化７】
【００３７】
［式４］
【化８】
【００３８】
上記熱硬化性液晶高分子の分子量は、３００から５，０００であることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、高分子樹脂と、上記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンとを含むものであって、熱膨張係数が小さく、機械的強度に優れた特徴を有する。
【００４０】
本発明の一実施形態による絶縁樹脂組成物で形成される絶縁層を含む多層配線基板は、高分子樹脂と酸化グラフェンとの混合により熱膨張係数が低いという特性を有する。また、酸化グラフェンの添加により機械的強度が向上するという特徴を有する。
【００４１】
また、本発明による絶縁層は、高分子樹脂の硬化物内に酸化グラフェンが分散されたり、高分子樹脂と酸化グラフェンが化学結合し、複合体を形成することができる。これによって、メッキによる回路パターンの形成、及びレーザー等によるビア孔の加工性が向上し、高密度パターンを形成することができる。また、酸化グラフェンがうまく分散され、多層配線基板内の誘電定数の値が均一になり、高速デバイスを具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態による多層配線基板を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による酸化グラフェン構造の一部を概略的に図示したものである。
【発明を実施するための具体的な内容】
【００４３】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。但し、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及び大きさ等はより明確な説明のために誇張されることがあり、図面上において同一の符号で表される要素は同一の要素である。
【００４４】
図１は、本発明の一実施形態による多層配線基板を概略的に示す断面図である。
【００４５】
図１を参照すると、本実施形態による多層配線基板は、複数の絶縁層１１、１２、１３が積層された基板本体と、上記各絶縁層に形成された回路パターン２１とを含む。
【００４６】
より具体的に、第１絶縁層１１と第１絶縁層１１の上面及び下面に、それぞれ第２絶縁層１２及び第３絶縁層１３が積層され基板本体を形成する。また、第１乃至第３絶縁層１１、１２、１３には、各層に形成された回路パターンを連結するビア電極２２、２３が形成されている。
【００４７】
本実施形態では、４層構造の多層配線基板を図示しているが、これに制限されず、積層される絶縁層及び形成される回路パターンによって単層又は２層以上の多層配線基板であることができる。
【００４８】
上記基板本体を形成する絶縁層のうち少なくとも一つの絶縁層は、本発明の一実施形態による絶縁樹脂組成物で形成されることができる。
【００４９】
多層配線基板は、多層の回路パターンと上記回路パターンを絶縁する絶縁層で形成される。多層配線基板は、回路を構成する伝導性材料と回路パターンを絶縁する絶縁材料との間に熱膨張係数（ＣＴＥ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）の差が小さいほど優れた信頼性を有することができる。
【００５０】
本発明の一実施形態による絶縁樹脂組成物は、高分子樹脂及び上記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンを含むものであって、熱膨張係数が小さく、機械的強度に優れた特徴を有する。
【００５１】
以下、本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物の構成成分とこれによる特性をより具体的に説明する。
【００５２】
本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、高分子樹脂及び上記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ Ｏｘｉｄｅ，ＧＯ）を含む。
【００５３】
酸化グラフェンは、黒鉛（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）の酸化により形成されることができる。黒鉛は炭素原子が六角環で連結された板状構造であるグラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）が重なっている層状構造を有する。一般的に、層間の距離は、３．３５Å（０．３３５ｎｍ）である。グラフェンは、カーボンナノチューブを平板状に広げた構造であるため、カーボンナノチューブに相当する高い伝導度を有し、機械的物性に優れた特徴を有する。
【００５４】
黒鉛粉末を酸化させると、黒鉛の各層が酸化し、層状構造が維持された状態で、ヒドロキシル基、カルボキシル基、エポキシ基等が付着された酸化グラフェン粉末が得られる。
【００５５】
酸化グラフェン粉末は、黒鉛粉末を酸化剤により酸化させたり、電気化学的方法により酸化させて製造することができる。
【００５６】
上記酸化剤は、これに制限されないが、例えば、硝酸、ＮａＣｌＯ３、ＫＭｎＯ４等があり、これらを単独又は２種以上混合して使用することができる。
【００５７】
本実施形態における酸化グラフェンは、高分子樹脂の絶縁特性を悪化させないように十分酸化されたものが好ましい。酸化グラフェンは、十分酸化され、電気伝導度の特性を殆ど示さないか、完全に失ったものが好ましい。酸化グラフェンの酸素数に対する炭素数の比（炭素／酸素）は、酸化程度によって異なることができ、例えば、１から２０であることができる。
【００５８】
図２は、本発明の一実施形態による酸化グラフェン構造の一部を概略的に図示したものである。
【００５９】
図２を参照すると、酸化グラフェンは、表面と端部に、ヒドロキシル基、カルボキシル基、エポキシ基等の多数の官能基を含んでいる。官能基の種類及び数は、酸化グラフェンの酸化方法又は酸化程度によって異なることができる。
【００６０】
酸化グラフェンは、高分子樹脂の硬化物内に、物理的に分散されることができ、上記官能基により高分子樹脂との化学結合を形成することができる。官能基を有する酸化グラフェンは、高分子樹脂との硬化反応により共有結合を形成することができ、これによって、高分子樹脂と有機的に連結された複合体になることができる。
【００６１】
より具体的に、高分子樹脂を含む絶縁樹脂組成物に、酸化グラフェンを入れ硬化反応を行うと、高分子樹脂と酸化グラフェンとの間の硬化反応と、酸化グラフェン間の硬化反応が行われることができる。これによって、高分子樹脂と酸化グラフェンが網状構造を成す硬化物が形成されることができる。
【００６２】
酸化グラフェンは、熱膨張係数が低く、機械的特性に優れた特徴を有する。高分子樹脂の機械的強度を向上させるため、一般的に添加されるシリカ等の無機フィラーより少量添加しても、高分子樹脂の特性を向上させることができる。
【００６３】
上記酸化グラフェンの含量は、高分子重合体１００重量部に対して０．０５から４０重量部であることができる。上記含量が０．０５重量部未満であれば、絶縁樹脂組成物の熱膨張係数が増加する恐れがあり、上記含量が４０重量部を超えると、絶縁樹脂組成物の加工性が低下する恐れがある。
【００６４】
上記高分子樹脂は、多層配線基板の絶縁材料として使用されるものであれば、特に制限されない。好ましくは、酸化グラフェンの官能基との化学反応を行うことができる熱硬化高分子樹脂を使用することができる。これに制限されないが、例えば、エポキシ樹脂を使用することができる。
【００６５】
上記エポキシ樹脂は、特に制限されないが、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ナフタレン変性エポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂等があり、これらを単独又は２種以上混合して使用することができる。
【００６６】
上記ナフタレン変形エポキシ樹脂は、平均エポキシ当量が１００から６００であることができる。
【００６７】
上記クレゾールノボラックエポキシ樹脂は、平均エポキシ当量が３００から６００であることができる。上記クレゾールノボラックエポキシ樹脂は、ノボラック状のエポキシ樹脂であって、これを用いる場合、耐熱性の高いエポキシ硬化物を得ることができる。
【００６８】
上記ゴム変性エポキシ樹脂は、平均エポキシ当量が１００から５００であることができる。
【００６９】
また、本発明の一実施形態によると、上記高分子樹脂として下記式で表される構造を有する熱硬化性液晶高分子（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｔｈｅｒｍｏｓｅｔ，ＬＣＴ）を使用することができる。上記熱硬化性液晶高分子は、多様な種類の官能基を有するＡｒ１の両末端が、少なくとも１つ以上のメチル基を有するマレイミドで封鎖されている。
【００７０】
［式１］
【化９】
【００７１】
上記式において、Ｒ１及びＲ２はＣＨ３又はＨであり、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一つはＣＨ３であり、Ａｒ１は、エステル（ｅｓｔｅｒ）、アミド（ａｍｉｄｅ）、エステルアミド（ｅｓｔｅｒ ａｍｉｄｅ）、エステルイミド（ｅｓｔｅｒ ｉｍｉｄｅ）、及びエーテルイミド（ｅｔｈｅｒ ｉｍｉｄｅ）からなる群より選ばれた一つ以上の構造単位を含み、分子量５，０００以下である２価の芳香族有機基である。
【００７２】
上記式１におけるＡｒ１は、下記式２で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含むことができる。
【００７３】
［式２］
【化１０】
【００７４】
上記式において、Ａｒ２、Ａｒ４、Ａｒ５及びＡｒ６は２価の芳香族有機基であって、下記式３で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、Ａｒ３は４価の芳香族有機基であって、下記式４で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、上記ｎ、ｍは１から１００の整数である。
【００７５】
［式３］
【化１１】
【００７６】
［式４］
【化１２】
【００７７】
上記熱硬化性液晶高分子の分子量は、３００から５，０００であることができる。上記熱硬化性液晶高分子の分子量が３００未満である場合には、架橋密度が高くなり脆性が弱くなる恐れがあり、上記分子量が５，０００を超える場合には、高分子の粘度が高くなりグラフェンとの混合が困難になる恐れがある。
【００７８】
上記熱硬化性液晶高分子のメソゲン（ｍｅｓｏｇｅｎ）は、アミドエステル構造が好ましい。このため、使用可能なモノマーとして、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジアミン、ジヒドロキシベンゼン、ヒドロキシ安息香酸、アミノ安息香酸等を挙げることができる。上記熱硬化性液晶高分子におけるアミド官能基は、溶媒に対する溶解度を高めると、芳香族構造、特にビフェニル又はナフタレン構造は、液晶を形成するのに好ましい。
【００７９】
上記熱硬化性液晶高分子は、Ａｒ１の構造単位に含まれた官能基により酸化グラフェンとの化学結合を行うことができる。より具体的に、上記熱硬化性液晶高分子の重合過程におけるＡｒ１の構造単位に含まれた官能基は、酸化グラフェンのカルボキシル基とエステル化反応又はアミド化反応を行うことができる。
【００８０】
上記熱硬化性液晶高分子は、液晶の異方性による機械的物性の弱化を防止するための溶媒キャスティング（ｓｏｌｖｅｎｔ ｃａｓｔｉｎｇ）のために、非プロトン性溶媒を用いることができる。上記非プロトン性溶媒の種類は特に制限されないが、例えば、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド、Ｎ‐メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ‐メチルカプロラクタム、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ‐ジエチルアセトアミド、Ｎ‐メチルプロピオンアミド、ジメチルスルホキシド、γ‐ブチルラクトン、ジメチルイミダゾリジノン、テトラメチルリンアミド又は酢酸エチルセロソルブ等があり、これらは単独又は２種以上を混合して使用することができる。
【００８１】
また、本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、硬化剤を含むことができる。使用される高分子樹脂に適する硬化剤を含むことができ、高分子樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ硬化用硬化剤を含むことができる。これによって、高分子樹脂の硬化性能を向上させ、酸化グラフェンとの混合を容易にすることができる。
【００８２】
上記エポキシ硬化用硬化剤は、通常使用されるものであれば、特に制限されず、軟化点（ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）が１００から１４０℃であり、水酸基当量（ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）が１００から１５０のものを使用することができる。
【００８３】
上記エポキシ硬化用硬化剤は、これに制限されないが、例えば、ビスフェノールＡノボラック型硬化剤を用いることができる。水酸基当量が１００から１５０であるビスフェノールＡノボラック型硬化剤は、分子量が大きいものであって、これによって軟化点が高くなることができる。
【００８４】
ビスフェノールＡノボラック型硬化剤は、２つの水酸基の間にビスフェノール構造が一定の繰り返し単位分だけあるものであって、水酸基当量が大きくなるとエポキシ鎖と鎖同士を連結する硬化剤の分子量が大きくなり、最終の硬化物構造の緻密さが低下する恐れがある。
【００８５】
上記硬化剤の含量は、高分子樹脂１００重量部に対して５から２０重量部であることができる。上記範囲内で目的とする物性の発現が容易で、かつ反応性に優れた特性を表すことができる。
【００８６】
また、本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、硬化促進剤をさらに含むことができる。
【００８７】
上記硬化促進剤は、イミダゾール系化合物を使用することができる。これに制限されないが、例えば、２‐エチル‐４‐メチルイミダゾール、１‐（‐２‐シアノエチル）‐２‐アルキルイミダゾール又は２‐フェニルイミダゾールがあり、これらを一つ以上混合して使用することができる。
【００８８】
上記硬化促進剤の含量は、上記高分子樹脂１００重量部に対して０．１から１重量部であることができる。
【００８９】
上記硬化促進剤の含量が０．１重量部未満であれば、硬化速度が遅くなったり未硬化が起こる恐れがあり、１重量部を超えると、硬化速度が速くなり、再現性のある硬化度を得ることが困難となる可能性がある。
【００９０】
また、本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、必要に応じて、軟化剤、可塑剤等の添加剤を含むことができる。
【００９１】
多層配線基板は、電子機器に用いられる部品であり、環境変化による長期信頼性と、多層配線基板に搭載される半導体及び各種素子の駆動時に発生する瞬間的な熱及び電気ショックに対する短期信頼性が保障されなければならない。
【００９２】
上述した通り、多層配線基板は、回路を構成する伝導性材料と回路パターンを絶縁する絶縁層との間の熱膨張係数の差が小さいほど優れた信頼性を有することができる。
【００９３】
例えば、回路を構成する銅の熱膨張係数は１０から２０ｐｐｍ／℃であり、通常、絶縁層を構成する高分子樹脂の熱膨張係数は５０から８０ｐｐｍ／℃である。特に、高分子樹脂は、ガラス転移温度（Ｔｇ）以上において熱膨張係数が大きく上昇するが、１５０から２００℃のガラス転移温度における熱膨張係数は１５０〜１８０ｐｐｍ／℃になる。
【００９４】
多層配線基板に半導体のような部品を実装する場合、２８０℃内外で３〜５秒間、多層配線基板に急速に熱が加えられるが、この場合、回路と絶縁層の熱膨張係数の差が大きいと、回路にクラックが生じたり、多層配線基板の形態が変形する恐れがある。
【００９５】
一般的に、多層配線基板の熱膨張係数を減少させるために、各種のセラミックフィラー（Ｆｉｌｌｅｒ）を高分子絶縁材料の内部に入れたり、高分子絶縁材料にガラス繊維を含浸する方法が用いられている。しかし、これによって多層配線基板の加工性が悪化し、表面が粗化し、高速（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ）デバイスを具現することが困難であるという問題がある。
【００９６】
しかし、本発明による絶縁樹脂組成物で形成される多層配線基板は、高分子樹脂と酸化グラフェンとの混合により熱膨張係数が低くなるという特性を有する。また、酸化グラフェンの添加により機械的強度が向上するという特徴を有する。
【００９７】
また、本発明による絶縁樹脂組成物は、高分子樹脂内に酸化グラフェンが分散されたり、高分子樹脂の化学結合による複合体を形成することができる。これによって、加工性に優れ、高密度のパターンを形成することができる。また、酸化グラフェンがうまく分散され、多層配線基板内の誘電定数の値が均一になり、高速デバイスを具現することができる。
【００９８】
上述した通り、本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、多層配線基板を製造するためのビルドアップ絶縁材料として使用されることができる。
【００９９】
本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物を基材フィルム上に、キャスティング等の方法によって一定の厚さを有する絶縁層に形成し、ビルドアップ工程に適用することができる。
【０１００】
上記絶縁層には、ビア孔の形成及びメッキ工程により回路パターンが形成されることができ、これによって図１に図示されたような多層配線基板が製造されることができる。
【０１０１】
上述した通り、本発明の一実施形態による絶縁樹脂組成物は、表面粗さが小さく、ガラス繊維によって表面が粗化したり、ビアの内壁にガラス繊維の残査が存在する現象が発生しない。よって、メッキによる回路パターン形成及びレーザー等によるビア孔の加工性に優れた特徴を有する。
【０１０２】
本発明は、上述の実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の特許請求の範囲により限定される。従って、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で、当技術分野の通常の知識を有する者によって様々な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【０１０３】
１１、１２、１３ 絶縁層
２１ 回路パターン
２２、２３ ビア電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線基板用絶縁樹脂組成物及びこれを含む多層配線基板に関するものであって、より詳細には、機械的特性及び信頼性に優れた多層配線基板用絶縁樹脂組成物及びこれを含む多層配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、プリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）又は多層配線基板とは、集積回路、抵抗器又はスイッチ等の電気的部品等が実装される薄板であって、各種電子機器、電子通信機器、携帯電話、ノート型パソコン等、用途に応じて多様な形態に製造されており、製造方式も多様化している。
【０００３】
最近、電子製品の小型化、薄板化、高密度化、パッケージ（ｐａｃｋａｇｅ）化の傾向により、プリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）も微細パターン（ｆｉｎｅ ｐａｔｔｅｒｎ）化、小型化及びパッケージ化が進んでいる。プリント回路基板の微細パターンの形成、信頼性及び設計密度の向上のために、原資材の変更とともに回路の層構成を複合化する構造に変化している。
【０００４】
一般的に、プリント回路基板の絶縁層として、高分子材料にガラス繊維が含浸された半硬化（Ｂ−Ｓｔａｇｅ）状のプリプレグ（Ｐｒｅｐｒｅｇ）が用いられている。プリプレグは、ガラス繊維が含浸されているため、機械的強度に優れ、熱膨張係数（ＣＴＥ）が低いという長所がある。しかし、プリント回路基板に貫通孔やレーザーを用いてマイクロビアを加工しメッキする過程で、ガラス繊維の残査（Ｄｅｂｒｉｓ）により貫通孔やマイクロビアの内部に粗さ（Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）が形成され、これによって非メッキやメッキの浮き等の問題が生じ得る。また、ガラス繊維同士が交差する地点と交差しない地点で段差が発生し微細回路の加工が困難になり、局部的な誘電定数（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｓｔａｎｔ）の値が相違するため高速（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ）デバイスを具現することが困難であるという問題がある。
【０００５】
最近では、プリント回路基板の絶縁層として、ガラス繊維が含浸されない高分子材料が用いられている。このような高分子材料は、一般的に、高分子樹脂、フィラー、硬化剤（Ｈａｒｄｎｅｒ）、各種の添加剤等を混合し、キャスティング等の方法によってフィルム状に製造される。このような高分子材料は、ガラス繊維がないため微細回路パターンの形成が可能であり、均一な誘電定数を示し、高速デバイスに適するという長所がある。しかし、機械的強度が弱く、熱膨張係数が大きく、かつ偏差が大きいため、信頼性が低下するという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、機械的特性及び信頼性に優れた多層配線基板用絶縁樹脂組成物及びこれを含む多層配線基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、高分子樹脂と、上記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンとを含む多層配線基板用絶縁樹脂組成物を提供する。
【０００８】
上記酸化グラフェンは、表面及び端部に、ヒドロキシル基、カルボキシル基及びエポキシ基のうち少なくとも一つの官能基を有することができる。
【０００９】
上記酸化グラフェンの酸素数に対する炭素数の比（炭素／酸素）は、１から２０であることができる。
【００１０】
上記酸化グラフェンの含量は、上記高分子樹脂１００重量部に対して０．０５から４０重量部であることができる。
【００１１】
上記高分子樹脂は、上記酸化グラフェンとの化学結合が可能な官能基を有することができる。
【００１２】
上記高分子樹脂と上記酸化グラフェンは、硬化反応によって共有結合することができる。
【００１３】
上記高分子樹脂は、エポキシ樹脂であることができる。
【００１４】
上記高分子樹脂は、下記式１で表される構造を有する熱硬化性液晶高分子であることができる。
【００１５】
［式１］
【化１】
【００１６】
上記式において、Ｒ１及びＲ２はＣＨ３又はＨであり、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一つはＣＨ３であり、Ａｒ１は、エステル（ｅｓｔｅｒ）、アミド（ａｍｉｄｅ）、エステルアミド（ｅｓｔｅｒ ａｍｉｄｅ）、エステルイミド（ｅｓｔｅｒ ｉｍｉｄｅ）、及びエーテルイミド（ｅｔｈｅｒ ｉｍｉｄｅ）からなる群より選ばれた一つ以上の構造単位を含み、分子量５，０００以下である２価の芳香族有機基である。
【００１７】
上記Ａｒ１は、下記式２で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含むことができる。
【００１８】
［式２］
【化２】
【００１９】
上記式において、Ａｒ２、Ａｒ４、Ａｒ５及びＡｒ６は２価の芳香族有機基であって、下記式３で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、Ａｒ３は４価の芳香族有機基であって、下記式４で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、上記ｎ、ｍは１から１００の整数である。
【００２０】
［式３］
【化３】
【００２１】
［式４］
【化４】
【００２２】
上記熱硬化性液晶高分子の分子量は、３００から５，０００であることができる。
【００２３】
本発明の他の実施形態は、複数の絶縁層が積層された基板本体と、上記絶縁層に形成された回路パターンとを含み、上記複数の絶縁層のうち少なくとも一つの絶縁層は、高分子樹脂及び上記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンを含む絶縁樹脂組成物で形成される多層配線基板を提供する。
【００２４】
上記酸化グラフェンは、表面及び端部に、ヒドロキシル基、カルボキシル基及びエポキシ基のうち少なくとも一つの官能基を有することができる。
【００２５】
上記酸化グラフェンの酸素数に対する炭素数の比（炭素／酸素）は、１から２０であることができる。
【００２６】
上記絶縁樹脂組成物内の酸化グラフェンの含量は、上記高分子樹脂１００重量部に対して０．０５から４０重量部であることができる。
【００２７】
上記高分子樹脂は、上記酸化グラフェンとの化学結合が可能な官能基を有することができる。
【００２８】
上記高分子樹脂と上記酸化グラフェンは、硬化反応によって共有結合することができる。
【００２９】
上記高分子樹脂は、エポキシ樹脂であることができる。
【００３０】
上記高分子樹脂は、下記式１で表される構造を有する熱硬化性液晶高分子であることができる。
【００３１】
［式１］
【化５】
【００３２】
上記式において、Ｒ１及びＲ２はＣＨ３又はＨであり、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一つはＣＨ３であり、Ａｒ１は、エステル（ｅｓｔｅｒ）、アミド（ａｍｉｄｅ）、エステルアミド（ｅｓｔｅｒ ａｍｉｄｅ）、エステルイミド（ｅｓｔｅｒ ｉｍｉｄｅ）、及びエーテルイミド（ｅｔｈｅｒ ｉｍｉｄｅ）からなる群より選ばれた一つ以上の構造単位を含み、分子量５，０００以下である２価の芳香族有機基である。
【００３３】
上記Ａｒ１は、下記式２で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含むことができる。
【００３４】
［式２］
【化６】
【００３５】
上記式において、Ａｒ２、Ａｒ４、Ａｒ５及びＡｒ６は２価の芳香族有機基であって、下記式３で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、Ａｒ３は４価の芳香族有機基であって、下記式４で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、上記ｎ、ｍは１から１００の整数である。
【００３６】
［式３］
【化７】
【００３７】
［式４］
【化８】
【００３８】
上記熱硬化性液晶高分子の分子量は、３００から５，０００であることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、高分子樹脂と、上記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンとを含むものであって、熱膨張係数が小さく、機械的強度に優れた特徴を有する。
【００４０】
本発明の一実施形態による絶縁樹脂組成物で形成される絶縁層を含む多層配線基板は、高分子樹脂と酸化グラフェンとの混合により熱膨張係数が低いという特性を有する。また、酸化グラフェンの添加により機械的強度が向上するという特徴を有する。
【００４１】
また、本発明による絶縁層は、高分子樹脂の硬化物内に酸化グラフェンが分散されたり、高分子樹脂と酸化グラフェンが化学結合し、複合体を形成することができる。これによって、メッキによる回路パターンの形成、及びレーザー等によるビア孔の加工性が向上し、高密度パターンを形成することができる。また、酸化グラフェンがうまく分散され、多層配線基板内の誘電定数の値が均一になり、高速デバイスを具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態による多層配線基板を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による酸化グラフェン構造の一部を概略的に図示したものである。
【発明を実施するための具体的な内容】
【００４３】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。但し、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及び大きさ等はより明確な説明のために誇張されることがあり、図面上において同一の符号で表される要素は同一の要素である。
【００４４】
図１は、本発明の一実施形態による多層配線基板を概略的に示す断面図である。
【００４５】
図１を参照すると、本実施形態による多層配線基板は、複数の絶縁層１１、１２、１３が積層された基板本体と、上記各絶縁層に形成された回路パターン２１とを含む。
【００４６】
より具体的に、第１絶縁層１１と第１絶縁層１１の上面及び下面に、それぞれ第２絶縁層１２及び第３絶縁層１３が積層され基板本体を形成する。また、第１乃至第３絶縁層１１、１２、１３には、各層に形成された回路パターンを連結するビア電極２２、２３が形成されている。
【００４７】
本実施形態では、４層構造の多層配線基板を図示しているが、これに制限されず、積層される絶縁層及び形成される回路パターンによって単層又は２層以上の多層配線基板であることができる。
【００４８】
上記基板本体を形成する絶縁層のうち少なくとも一つの絶縁層は、本発明の一実施形態による絶縁樹脂組成物で形成されることができる。
【００４９】
多層配線基板は、多層の回路パターンと上記回路パターンを絶縁する絶縁層で形成される。多層配線基板は、回路を構成する伝導性材料と回路パターンを絶縁する絶縁材料との間に熱膨張係数（ＣＴＥ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）の差が小さいほど優れた信頼性を有することができる。
【００５０】
本発明の一実施形態による絶縁樹脂組成物は、高分子樹脂及び上記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンを含むものであって、熱膨張係数が小さく、機械的強度に優れた特徴を有する。
【００５１】
以下、本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物の構成成分とこれによる特性をより具体的に説明する。
【００５２】
本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、高分子樹脂及び上記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ Ｏｘｉｄｅ，ＧＯ）を含む。
【００５３】
酸化グラフェンは、黒鉛（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）の酸化により形成されることができる。黒鉛は炭素原子が六角環で連結された板状構造であるグラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）が重なっている層状構造を有する。一般的に、層間の距離は、３．３５Å（０．３３５ｎｍ）である。グラフェンは、カーボンナノチューブを平板状に広げた構造であるため、カーボンナノチューブに相当する高い伝導度を有し、機械的物性に優れた特徴を有する。
【００５４】
黒鉛粉末を酸化させると、黒鉛の各層が酸化し、層状構造が維持された状態で、ヒドロキシル基、カルボキシル基、エポキシ基等が付着された酸化グラフェン粉末が得られる。
【００５５】
酸化グラフェン粉末は、黒鉛粉末を酸化剤により酸化させたり、電気化学的方法により酸化させて製造することができる。
【００５６】
上記酸化剤は、これに制限されないが、例えば、硝酸、ＮａＣｌＯ３、ＫＭｎＯ４等があり、これらを単独又は２種以上混合して使用することができる。
【００５７】
本実施形態における酸化グラフェンは、高分子樹脂の絶縁特性を悪化させないように十分酸化されたものが好ましい。酸化グラフェンは、十分酸化され、電気伝導度の特性を殆ど示さないか、完全に失ったものが好ましい。酸化グラフェンの酸素数に対する炭素数の比（炭素／酸素）は、酸化程度によって異なることができ、例えば、１から２０であることができる。
【００５８】
図２は、本発明の一実施形態による酸化グラフェン構造の一部を概略的に図示したものである。
【００５９】
図２を参照すると、酸化グラフェンは、表面と端部に、ヒドロキシル基、カルボキシル基、エポキシ基等の多数の官能基を含んでいる。官能基の種類及び数は、酸化グラフェンの酸化方法又は酸化程度によって異なることができる。
【００６０】
酸化グラフェンは、高分子樹脂の硬化物内に、物理的に分散されることができ、上記官能基により高分子樹脂との化学結合を形成することができる。官能基を有する酸化グラフェンは、高分子樹脂との硬化反応により共有結合を形成することができ、これによって、高分子樹脂と有機的に連結された複合体になることができる。
【００６１】
より具体的に、高分子樹脂を含む絶縁樹脂組成物に、酸化グラフェンを入れ硬化反応を行うと、高分子樹脂と酸化グラフェンとの間の硬化反応と、酸化グラフェン間の硬化反応が行われることができる。これによって、高分子樹脂と酸化グラフェンが網状構造を成す硬化物が形成されることができる。
【００６２】
酸化グラフェンは、熱膨張係数が低く、機械的特性に優れた特徴を有する。高分子樹脂の機械的強度を向上させるため、一般的に添加されるシリカ等の無機フィラーより少量添加しても、高分子樹脂の特性を向上させることができる。
【００６３】
上記酸化グラフェンの含量は、高分子重合体１００重量部に対して０．０５から４０重量部であることができる。上記含量が０．０５重量部未満であれば、絶縁樹脂組成物の熱膨張係数が増加する恐れがあり、上記含量が４０重量部を超えると、絶縁樹脂組成物の加工性が低下する恐れがある。
【００６４】
上記高分子樹脂は、多層配線基板の絶縁材料として使用されるものであれば、特に制限されない。好ましくは、酸化グラフェンの官能基との化学反応を行うことができる熱硬化高分子樹脂を使用することができる。これに制限されないが、例えば、エポキシ樹脂を使用することができる。
【００６５】
上記エポキシ樹脂は、特に制限されないが、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ナフタレン変性エポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂等があり、これらを単独又は２種以上混合して使用することができる。
【００６６】
上記ナフタレン変形エポキシ樹脂は、平均エポキシ当量が１００から６００であることができる。
【００６７】
上記クレゾールノボラックエポキシ樹脂は、平均エポキシ当量が３００から６００であることができる。上記クレゾールノボラックエポキシ樹脂は、ノボラック状のエポキシ樹脂であって、これを用いる場合、耐熱性の高いエポキシ硬化物を得ることができる。
【００６８】
上記ゴム変性エポキシ樹脂は、平均エポキシ当量が１００から５００であることができる。
【００６９】
また、本発明の一実施形態によると、上記高分子樹脂として下記式で表される構造を有する熱硬化性液晶高分子（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｔｈｅｒｍｏｓｅｔ，ＬＣＴ）を使用することができる。上記熱硬化性液晶高分子は、多様な種類の官能基を有するＡｒ１の両末端が、少なくとも１つ以上のメチル基を有するマレイミドで封鎖されている。
【００７０】
［式１］
【化９】
【００７１】
上記式において、Ｒ１及びＲ２はＣＨ３又はＨであり、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一つはＣＨ３であり、Ａｒ１は、エステル（ｅｓｔｅｒ）、アミド（ａｍｉｄｅ）、エステルアミド（ｅｓｔｅｒ ａｍｉｄｅ）、エステルイミド（ｅｓｔｅｒ ｉｍｉｄｅ）、及びエーテルイミド（ｅｔｈｅｒ ｉｍｉｄｅ）からなる群より選ばれた一つ以上の構造単位を含み、分子量５，０００以下である２価の芳香族有機基である。
【００７２】
上記式１におけるＡｒ１は、下記式２で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含むことができる。
【００７３】
［式２］
【化１０】
【００７４】
上記式において、Ａｒ２、Ａｒ４、Ａｒ５及びＡｒ６は２価の芳香族有機基であって、下記式３で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、Ａｒ３は４価の芳香族有機基であって、下記式４で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、上記ｎ、ｍは１から１００の整数である。
【００７５】
［式３］
【化１１】
【００７６】
［式４］
【化１２】
【００７７】
上記熱硬化性液晶高分子の分子量は、３００から５，０００であることができる。上記熱硬化性液晶高分子の分子量が３００未満である場合には、架橋密度が高くなり脆性が弱くなる恐れがあり、上記分子量が５，０００を超える場合には、高分子の粘度が高くなりグラフェンとの混合が困難になる恐れがある。
【００７８】
上記熱硬化性液晶高分子のメソゲン（ｍｅｓｏｇｅｎ）は、アミドエステル構造が好ましい。このため、使用可能なモノマーとして、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジアミン、ジヒドロキシベンゼン、ヒドロキシ安息香酸、アミノ安息香酸等を挙げることができる。上記熱硬化性液晶高分子におけるアミド官能基は、溶媒に対する溶解度を高めると、芳香族構造、特にビフェニル又はナフタレン構造は、液晶を形成するのに好ましい。
【００７９】
上記熱硬化性液晶高分子は、Ａｒ１の構造単位に含まれた官能基により酸化グラフェンとの化学結合を行うことができる。より具体的に、上記熱硬化性液晶高分子の重合過程におけるＡｒ１の構造単位に含まれた官能基は、酸化グラフェンのカルボキシル基とエステル化反応又はアミド化反応を行うことができる。
【００８０】
上記熱硬化性液晶高分子は、液晶の異方性による機械的物性の弱化を防止するための溶媒キャスティング（ｓｏｌｖｅｎｔ ｃａｓｔｉｎｇ）のために、非プロトン性溶媒を用いることができる。上記非プロトン性溶媒の種類は特に制限されないが、例えば、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド、Ｎ‐メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ‐メチルカプロラクタム、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ‐ジエチルアセトアミド、Ｎ‐メチルプロピオンアミド、ジメチルスルホキシド、γ‐ブチルラクトン、ジメチルイミダゾリジノン、テトラメチルリンアミド又は酢酸エチルセロソルブ等があり、これらは単独又は２種以上を混合して使用することができる。
【００８１】
また、本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、硬化剤を含むことができる。使用される高分子樹脂に適する硬化剤を含むことができ、高分子樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ硬化用硬化剤を含むことができる。これによって、高分子樹脂の硬化性能を向上させ、酸化グラフェンとの混合を容易にすることができる。
【００８２】
上記エポキシ硬化用硬化剤は、通常使用されるものであれば、特に制限されず、軟化点（ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）が１００から１４０℃であり、水酸基当量（ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）が１００から１５０のものを使用することができる。
【００８３】
上記エポキシ硬化用硬化剤は、これに制限されないが、例えば、ビスフェノールＡノボラック型硬化剤を用いることができる。水酸基当量が１００から１５０であるビスフェノールＡノボラック型硬化剤は、分子量が大きいものであって、これによって軟化点が高くなることができる。
【００８４】
ビスフェノールＡノボラック型硬化剤は、２つの水酸基の間にビスフェノール構造が一定の繰り返し単位分だけあるものであって、水酸基当量が大きくなるとエポキシ鎖と鎖同士を連結する硬化剤の分子量が大きくなり、最終の硬化物構造の緻密さが低下する恐れがある。
【００８５】
上記硬化剤の含量は、高分子樹脂１００重量部に対して５から２０重量部であることができる。上記範囲内で目的とする物性の発現が容易で、かつ反応性に優れた特性を表すことができる。
【００８６】
また、本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、硬化促進剤をさらに含むことができる。
【００８７】
上記硬化促進剤は、イミダゾール系化合物を使用することができる。これに制限されないが、例えば、２‐エチル‐４‐メチルイミダゾール、１‐（‐２‐シアノエチル）‐２‐アルキルイミダゾール又は２‐フェニルイミダゾールがあり、これらを一つ以上混合して使用することができる。
【００８８】
上記硬化促進剤の含量は、上記高分子樹脂１００重量部に対して０．１から１重量部であることができる。
【００８９】
上記硬化促進剤の含量が０．１重量部未満であれば、硬化速度が遅くなったり未硬化が起こる恐れがあり、１重量部を超えると、硬化速度が速くなり、再現性のある硬化度を得ることが困難となる可能性がある。
【００９０】
また、本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、必要に応じて、軟化剤、可塑剤等の添加剤を含むことができる。
【００９１】
多層配線基板は、電子機器に用いられる部品であり、環境変化による長期信頼性と、多層配線基板に搭載される半導体及び各種素子の駆動時に発生する瞬間的な熱及び電気ショックに対する短期信頼性が保障されなければならない。
【００９２】
上述した通り、多層配線基板は、回路を構成する伝導性材料と回路パターンを絶縁する絶縁層との間の熱膨張係数の差が小さいほど優れた信頼性を有することができる。
【００９３】
例えば、回路を構成する銅の熱膨張係数は１０から２０ｐｐｍ／℃であり、通常、絶縁層を構成する高分子樹脂の熱膨張係数は５０から８０ｐｐｍ／℃である。特に、高分子樹脂は、ガラス転移温度（Ｔｇ）以上において熱膨張係数が大きく上昇するが、１５０から２００℃のガラス転移温度における熱膨張係数は１５０〜１８０ｐｐｍ／℃になる。
【００９４】
多層配線基板に半導体のような部品を実装する場合、２８０℃内外で３〜５秒間、多層配線基板に急速に熱が加えられるが、この場合、回路と絶縁層の熱膨張係数の差が大きいと、回路にクラックが生じたり、多層配線基板の形態が変形する恐れがある。
【００９５】
一般的に、多層配線基板の熱膨張係数を減少させるために、各種のセラミックフィラー（Ｆｉｌｌｅｒ）を高分子絶縁材料の内部に入れたり、高分子絶縁材料にガラス繊維を含浸する方法が用いられている。しかし、これによって多層配線基板の加工性が悪化し、表面が粗化し、高速（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ）デバイスを具現することが困難であるという問題がある。
【００９６】
しかし、本発明による絶縁樹脂組成物で形成される多層配線基板は、高分子樹脂と酸化グラフェンとの混合により熱膨張係数が低くなるという特性を有する。また、酸化グラフェンの添加により機械的強度が向上するという特徴を有する。
【００９７】
また、本発明による絶縁樹脂組成物は、高分子樹脂内に酸化グラフェンが分散されたり、高分子樹脂の化学結合による複合体を形成することができる。これによって、加工性に優れ、高密度のパターンを形成することができる。また、酸化グラフェンがうまく分散され、多層配線基板内の誘電定数の値が均一になり、高速デバイスを具現することができる。
【００９８】
上述した通り、本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物は、多層配線基板を製造するためのビルドアップ絶縁材料として使用されることができる。
【００９９】
本発明の一実施形態による多層配線基板用絶縁樹脂組成物を基材フィルム上に、キャスティング等の方法によって一定の厚さを有する絶縁層に形成し、ビルドアップ工程に適用することができる。
【０１００】
上記絶縁層には、ビア孔の形成及びメッキ工程により回路パターンが形成されることができ、これによって図１に図示されたような多層配線基板が製造されることができる。
【０１０１】
上述した通り、本発明の一実施形態による絶縁樹脂組成物は、表面粗さが小さく、ガラス繊維によって表面が粗化したり、ビアの内壁にガラス繊維の残査が存在する現象が発生しない。よって、メッキによる回路パターン形成及びレーザー等によるビア孔の加工性に優れた特徴を有する。
【０１０２】
本発明は、上述の実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の特許請求の範囲により限定される。従って、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で、当技術分野の通常の知識を有する者によって様々な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【０１０３】
１１、１２、１３ 絶縁層
２１ 回路パターン
２２、２３ ビア電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子樹脂と、
前記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンと、
を含む多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項２】
前記酸化グラフェンは、表面及び端部に、ヒドロキシル基、カルボキシル基及びエポキシ基のうち少なくとも一つの官能基を有する請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項３】
前記酸化グラフェンの酸素数に対する炭素数の比は、１から２０である請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項４】
前記酸化グラフェンの含量は、前記高分子樹脂１００重量部に対して０．０５から４０重量部である請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項５】
前記高分子樹脂は、前記酸化グラフェンとの化学結合が可能な官能基を有する請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項６】
前記高分子樹脂と前記酸化グラフェンは、硬化反応によって共有結合する請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項７】
前記高分子樹脂は、エポキシ樹脂である請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項８】
前記高分子樹脂は、下記式１で表される構造を有する熱硬化性液晶高分子である請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
［式１］
【化１】
前記式において、Ｒ１及びＲ２は、ＣＨ３又はＨであり、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一つはＣＨ３であり、
Ａｒ１は、エステル（ｅｓｔｅｒ）、アミド（ａｍｉｄｅ）、エステルアミド（ｅｓｔｅｒ ａｍｉｄｅ）、エステルイミド（ｅｓｔｅｒ ｉｍｉｄｅ）、及びエーテルイミド（ｅｔｈｅｒ ｉｍｉｄｅ）からなる群より選ばれた一つ以上の構造単位を含み、分子量５，０００以下である２価の芳香族有機基である。
【請求項９】
前記Ａｒ１は、下記式２で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含む請求項８に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
［式２］
【化２】
前記式において、Ａｒ２、Ａｒ４、Ａｒ５及びＡｒ６は２価の芳香族有機基であって、下記式３で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、Ａｒ３は４価の芳香族有機基であって、下記式４で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、前記ｎ、ｍは１から１００の整数である。
［式３］
【化３】
［式４］
【化４】
【請求項１０】
前記熱硬化性液晶高分子の分子量は、３００から５，０００である請求項８に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項１１】
複数の絶縁層が積層された基板本体と、
前記絶縁層に形成された回路パターンとを含み、
前記複数の絶縁層のうち少なくとも一つの絶縁層は、高分子樹脂及び前記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンを含む絶縁樹脂組成物からなる多層配線基板。
【請求項１２】
前記酸化グラフェンは、表面及び端部に、ヒドロキシル基、カルボキシル基及びエポキシ基のうち少なくとも一つの官能基を有する請求項１１に記載の多層配線基板。
【請求項１３】
前記酸化グラフェンの酸素数に対する炭素数の比は、１から２０である請求項１１に記載の多層配線基板。
【請求項１４】
前記酸化グラフェンの含量は、前記高分子樹脂１００重量部に対して０．０５から４０重量部である請求項１１に記載の多層配線基板。
【請求項１５】
前記高分子樹脂は、前記酸化グラフェンとの化学結合が可能な官能基を有する請求項１１に記載の多層配線基板。
【請求項１６】
前記高分子樹脂と前記酸化グラフェンは、硬化反応によって共有結合する請求項１１に記載の多層配線基板。
【請求項１７】
前記高分子樹脂は、エポキシ樹脂である請求項１１に記載の多層配線基板。
【請求項１８】
前記高分子樹脂は、下記式１で表される構造を有する熱硬化性液晶高分子である請求項１１に記載の多層配線基板。
［式１］
【化５】
前記式において、Ｒ１及びＲ２はＣＨ３又はＨであり、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一つはＣＨ３であり、
Ａｒ１は、エステル（ｅｓｔｅｒ）、アミド（ａｍｉｄｅ）、エステルアミド（ｅｓｔｅｒ ａｍｉｄｅ）、エステルイミド（ｅｓｔｅｒ ｉｍｉｄｅ）、及びエーテルイミド（ｅｔｈｅｒ ｉｍｉｄｅ）からなる群より選ばれた一つ以上の構造単位を含み、分子量５，０００以下である２価の芳香族有機基である。
【請求項１９】
前記Ａｒ１は、下記式２で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含む請求項１８に記載の多層配線基板。
［式２］
【化６】
前記式において、Ａｒ２、Ａｒ４、Ａｒ５及びＡｒ６は２価の芳香族有機基であって、下記式３で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、Ａｒ３は４価の芳香族有機基であって、下記式４で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、前記ｎ、ｍは１から１００の整数である。
［式３］
【化７】
［式４］
【化８】
【請求項２０】
前記熱硬化性液晶高分子の分子量は、３００から５，０００である請求項１８に記載の多層配線基板。
【請求項１】
高分子樹脂と、
前記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンと、
を含む多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項２】
前記酸化グラフェンは、表面及び端部に、ヒドロキシル基、カルボキシル基及びエポキシ基のうち少なくとも一つの官能基を有する請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項３】
前記酸化グラフェンの酸素数に対する炭素数の比は、１から２０である請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項４】
前記酸化グラフェンの含量は、前記高分子樹脂１００重量部に対して０．０５から４０重量部である請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項５】
前記高分子樹脂は、前記酸化グラフェンとの化学結合が可能な官能基を有する請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項６】
前記高分子樹脂と前記酸化グラフェンは、硬化反応によって共有結合する請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項７】
前記高分子樹脂は、エポキシ樹脂である請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項８】
前記高分子樹脂は、下記式１で表される構造を有する熱硬化性液晶高分子である請求項１に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
［式１］
【化１】
前記式において、Ｒ１及びＲ２は、ＣＨ３又はＨであり、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一つはＣＨ３であり、
Ａｒ１は、エステル（ｅｓｔｅｒ）、アミド（ａｍｉｄｅ）、エステルアミド（ｅｓｔｅｒ ａｍｉｄｅ）、エステルイミド（ｅｓｔｅｒ ｉｍｉｄｅ）、及びエーテルイミド（ｅｔｈｅｒ ｉｍｉｄｅ）からなる群より選ばれた一つ以上の構造単位を含み、分子量５，０００以下である２価の芳香族有機基である。
【請求項９】
前記Ａｒ１は、下記式２で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含む請求項８に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
［式２］
【化２】
前記式において、Ａｒ２、Ａｒ４、Ａｒ５及びＡｒ６は２価の芳香族有機基であって、下記式３で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、Ａｒ３は４価の芳香族有機基であって、下記式４で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、前記ｎ、ｍは１から１００の整数である。
［式３］
【化３】
［式４］
【化４】
【請求項１０】
前記熱硬化性液晶高分子の分子量は、３００から５，０００である請求項８に記載の多層配線基板用絶縁樹脂組成物。
【請求項１１】
複数の絶縁層が積層された基板本体と、
前記絶縁層に形成された回路パターンとを含み、
前記複数の絶縁層のうち少なくとも一つの絶縁層は、高分子樹脂及び前記高分子樹脂の硬化物内に分散される酸化グラフェンを含む絶縁樹脂組成物からなる多層配線基板。
【請求項１２】
前記酸化グラフェンは、表面及び端部に、ヒドロキシル基、カルボキシル基及びエポキシ基のうち少なくとも一つの官能基を有する請求項１１に記載の多層配線基板。
【請求項１３】
前記酸化グラフェンの酸素数に対する炭素数の比は、１から２０である請求項１１に記載の多層配線基板。
【請求項１４】
前記酸化グラフェンの含量は、前記高分子樹脂１００重量部に対して０．０５から４０重量部である請求項１１に記載の多層配線基板。
【請求項１５】
前記高分子樹脂は、前記酸化グラフェンとの化学結合が可能な官能基を有する請求項１１に記載の多層配線基板。
【請求項１６】
前記高分子樹脂と前記酸化グラフェンは、硬化反応によって共有結合する請求項１１に記載の多層配線基板。
【請求項１７】
前記高分子樹脂は、エポキシ樹脂である請求項１１に記載の多層配線基板。
【請求項１８】
前記高分子樹脂は、下記式１で表される構造を有する熱硬化性液晶高分子である請求項１１に記載の多層配線基板。
［式１］
【化５】
前記式において、Ｒ１及びＲ２はＣＨ３又はＨであり、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一つはＣＨ３であり、
Ａｒ１は、エステル（ｅｓｔｅｒ）、アミド（ａｍｉｄｅ）、エステルアミド（ｅｓｔｅｒ ａｍｉｄｅ）、エステルイミド（ｅｓｔｅｒ ｉｍｉｄｅ）、及びエーテルイミド（ｅｔｈｅｒ ｉｍｉｄｅ）からなる群より選ばれた一つ以上の構造単位を含み、分子量５，０００以下である２価の芳香族有機基である。
【請求項１９】
前記Ａｒ１は、下記式２で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含む請求項１８に記載の多層配線基板。
［式２］
【化６】
前記式において、Ａｒ２、Ａｒ４、Ａｒ５及びＡｒ６は２価の芳香族有機基であって、下記式３で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、Ａｒ３は４価の芳香族有機基であって、下記式４で表される群より選ばれる一つ以上の構造単位を含み、前記ｎ、ｍは１から１００の整数である。
［式３］
【化７】
［式４］
【化８】
【請求項２０】
前記熱硬化性液晶高分子の分子量は、３００から５，０００である請求項１８に記載の多層配線基板。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１１７０５２（Ｐ２０１２−１１７０５２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３１７１（Ｐ２０１１−２４３１７１）
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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