环氧树脂的最新开发动向之低介电特性

环氧树脂的最新开发动向之低介电特性

相对介电常数(εr)和介电相切(tanδ)的降低。提高计算机传输速度是实现实时信息交换的重要课题。多层印刷电路板的信号传输速度是通过降低相对于光的速度(c)的延迟时间(Td)来实现的。即,通过微细布线的高密度化,传输距离(l)的降低和绝缘层的相对介电常数(εr)的降低。在印刷电路板中经常使用的环氧树脂中,低介电常数化也成为重要课题。

Td:延迟时间,l:传输距离,εr:绝缘层的相对介电常数,c:光的速度

 

另一个是通信标准5G的实施以及对6G的展开的对应。如上所述,作为通信标准5G的新频带,分配了高达50GHz的高频区域,并且6G计划在300GHz的高频区域进行分配。以往主要用于安装材料的环氧树脂或聚酰亚胺,如果超过1GHz,则介电损耗变大,因此要求接近氟树脂的频率特性。

εr:绝缘层的相对介电常数,ƒ:频率,tanδ:介电正切

 

环氧树脂和聚酰亚胺不仅需要降低介电常数,还需要降低介电正切。特别是,介电正接在高频区域与介电损耗相关,因此是重要的特性。为了降低介电常数,正在研究利用构成高分子的原子团的摩尔极化和摩尔比容为基础的克劳修斯-莫索蒂(Clausius-Mossotti)的公式,导出低介电常数化,也反映在环氧树脂骨架的设计中。另外,环氧树脂固化反应时形成的羟基对相对介电常数的影响很大。作为克服这个问题的方法提供了活性酯的固化剂。1991年发表的研究结果表明,活性酯对环氧树脂的固化反应不会产生羟基,因此具有低介电常数化的效果。后来,利用DIC生产出了活性酯类固化剂。活性酯固化类环氧树脂由于在架桥点上形成酯基,所以在固化剂中不会产生羟基而形成网络,因此能够实现低介电常数化和低介电正切化。一个例子在23中示出。由活性酯固化剂(MFAE:Multi Functional Active Ester)固化的双酚A型环氧树脂。与用酚酞固化的环氧树脂相比,显示出较低的介电常数2.8,介电正接显示出低一个数量级的0.007。三菱化工提出了含有氟基骨架或具有体积大而刚直骨架的多官能环氧树脂,报告显示,以4-二甲氨基吡啶(DMAP)为固化剂的固化物在10ghz时的介电常数为2.6,介电正切显示出低一个数量级0.007。

在适用于多层印刷电路板、密封材料的树脂中,形成微细布线,在三维方向多级安装高密度的半导体芯片。因此,除了布线用的金属材料和硅、玻璃等①与无机材料的粘接性之外,还要求接近半导体芯片材料②硅的低热膨胀率。与此同时,③在超过260℃的高温下安装部件耐受的高耐热性和这些特性要求④极薄的材料不产生翘曲。最重要的是,在保证这些①④的特性的基础上,具有低介电特性。