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発明の名称 積層板
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−138381
公開日 平成10年(1998)5月26日
出願番号 特願平9−107558
出願日 平成9年(1997)4月24日
代理人
発明者 野田 雅之 / 山仲 浩之 / 車谷 茂 / 平岡 宏一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】熱硬化性樹脂を含浸した合成樹脂繊維不織布の層を加熱加圧成形した積層板において、積層板の水分拡散係数が1.3×10-8cm2/秒以下であることを特徴とする積層板。
【請求項2】熱硬化性樹脂が、分子骨格の一部ないし全部にシクロアルカン類を含有する熱硬化性樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項1記載の積層板。
【請求項3】熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を主成分とし、当該エポキシ樹脂とその硬化剤の少なくとも一方の分子骨格の一部ないし全部にシクロアルカン類を含有することを特徴とする請求項1記載の積層板。
【請求項4】熱硬化性樹脂を含浸した合成樹脂繊維不織布の層を加熱加圧成形した積層板において、積層板の水分拡散係数が1.3×10-8cm2/秒以下であり、積層板のガラス転移温度が150℃以上であることを特徴とする積層板。
【請求項5】熱硬化性樹脂が多官能エポキシ樹脂であり、当該多官能エポキシ樹脂の硬化剤の分子骨格の一部ないし全部にシクロアルカン類を含有することを特徴とする請求項4記載の積層板。
【請求項6】シクロアルカン類を含有する硬化剤が、シクロアルカン類フェノール付加物である請求項3又は5記載の積層板。
【請求項7】合成樹脂繊維不織布を構成する繊維の一部ないし全部が芳香族ポリアミド繊維であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の積層板。
【請求項8】少なくとも片側表面に金属箔が一体化されている請求項1〜7のいずれかに記載の積層板。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗、IC等のチップ部品の表面実装用プリント配線板の基板に適した積層板または金属箔張り積層板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の小型軽量化、高密度化の点より、プリント配線板に搭載して使用される電子部品が表面実装部品(リードレスチップ部品)へ急速に移行し、プリント配線板への実装方式は表面実装方式が主流となってきた。また、電子機器の小型化、多機能化への要求は著しく高まっており、電子機器に組込んで使用するプリント配線板の配線密度が高くなっている。配線密度を高くするために、プリント配線板を、絶縁層を介して内層にも回路を配置した多層板とし、その層数を増やしたり回路幅の微細化を行なってきた。これに伴って、絶縁層を介して配置された回路を電気的に接続するスルーホール(多層板を貫通する穴)の個数も多くなっている。このスルーホールの個数が多くなると回路の配置に利用できる面積が減少するので、高密度配線ができなくなる。
【0003】そこで、絶縁層を介して配置された回路の接続をレーザ光などで形成した非貫通穴で行ない、回路設計の自由度を高めた芳香族ポリアミド繊維(アラミド繊維)不織布基材エポキシ樹脂多層板が提案されている。アラミド繊維不織布などの耐熱性合成樹脂繊維基材には、通常ビスフェノール系エポキシ樹脂を含浸して絶縁層を構成している。しかし、ビスフェノール系エポキシ樹脂は水分拡散係数が大きいため、この様な基材と樹脂の組合せで構成した積層板をプリント配線板の基板とするときは、部品実装時のリフロー炉内の熱で基板に付着した水分が膨張し、基板の層間剥離が起こりやすく、実用には不十分であった。また、リフロー炉内の熱で基板が反りやすく、耐熱性を上げるためにビスフェノール系エポキシ樹脂の代わりに多官能エポキシ樹脂を使用すると、吸湿性が大きくなるという不都合もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようとする第一の課題は、熱硬化性樹脂を含浸した合成樹脂繊維不織布の層を加熱加圧成形した積層板をプリント配線板の基板に使用したときに、部品実装時のリフロー炉内の熱で基板の層間剥離が起こらないようにすることである。加えて、第二の課題は、リフロー炉内の熱で基板が反らないようにすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る積層板または金属箔張り積層板は、積層板の水分拡散係数を小さくすることにより上記第一の課題を解決する。すなわち、熱硬化性樹脂を含浸した合成樹脂繊維不織布の層を加熱加圧成形した積層板において、積層板の水分拡散係数を1.3×10-8cm2/秒以下にする。前記のように水分拡散係数を小さくした積層板は、熱硬化性樹脂として、分子骨格の一部ないし全部にシクロアルカン類を含有する熱硬化性樹脂を主成分に選択することにより得られる。また、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を主成分に選択する場合には、当該エポキシ樹脂とその硬化剤の少なくとも一方の分子骨格の一部ないし全部にシクロアルカン類を含有させることにより得られる。
【0006】ここで、水分拡散係数は、以下のようにして求められるものである。まず、厚さd(cm)の積層板を60℃−90%RHの雰囲気に時間t(秒)置いて吸湿させる。そして、吸湿処理時間t(秒)における吸湿率を(数1)により求める。
【0007】
【数1】

【0008】次に、(t1/2/d)を横軸とし吸湿率を縦軸として、吸湿処理時間t(秒)における吸湿率をプロットして吸湿曲線を作成する。作成した吸湿曲線から、当該曲線の最初の直線部分の傾きmを求める。また、それ以上吸湿率が増えない飽和吸湿率Mを求める。これらの準備をした上で、水分拡散係数Dは、D=π(m/4M)2により求めたものである。
【0009】アラミド繊維などの合成樹脂繊維で構成された不織布は、吸湿率が大きいため、水分拡散係数が大きい積層板をプリント配線板の基板に使用すると、基板表面より進入した水分が合成樹脂繊維と熱硬化性樹脂の界面に付着し、急激な加熱により水分が膨張し基板の層間剥離を発生させる心配がある。積層板の水分拡散係数が1.3×10-8cm2/秒を越えると空気中の水分は積層板(基板)表面より容易に侵入することになる。
【0010】第一の課題に加えて第二の課題を解決するために、熱硬化性樹脂を含浸した合成樹脂繊維不織布の層を加熱加圧成形した積層板において、積層板の水分拡散係数を1.3×10-8cm2/秒以下にするとともに、積層板のガラス転移温度(TMA法で測定)を150℃以上にする。
【0011】
【発明の実施の形態】アラミド繊維などの合成樹脂繊維で構成された不織布は吸湿率が大きいので、これらの不織布に熱硬化性樹脂を含浸して成形した積層板の水分拡散係数を小さくして、空気中の水分が積層板(基板)表面からできるだけ侵入しないようにしなければならない。
【0012】第一の課題を解決するために、本発明の実施に用いる熱硬化性樹脂は、ポリイミド、フェノール樹脂、シアネートエステル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステルなどで特に限定しないが、上記のような観点から、合成樹脂繊維で構成された不織布に含浸する熱硬化性樹脂は、酸素、窒素、燐などの双極子を有する原子をできるだけ分子骨格から排除し、脂肪族系の炭化水素で構成する。具体的には、熱硬化性樹脂の分子骨格の一部ないし全部にシクロアルカン類を含有するものを主成分とする。分子骨格の一部ないし全部にシクロアルカン類を含有する熱硬化性樹脂を複数種類混合して使用してもよい。熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を主成分とするときは、当該エポキシ樹脂とその硬化剤の一方または両方にシクロアルカン類を含有させることができる。この場合、シクロアルカン類は、分子骨格の一部に含有させてもよいし全部に含有させてもよい。分子骨格にシクロアルカン類を含有するエポキシ樹脂は、例えば(化1)に示す分子構造式のシクロペンタジエンエポキシ樹脂(大日本インキ製「HP−7200」,エポキシ当量:264)である。分子骨格にシクロアルカン類を含有するエポキシ樹脂の硬化剤は、例えば(化2)に示す分子構造式のフェノール付加ポリブタジエン(日本石油化学製「PP−700−300」,水酸基当量317)である。分子骨格にシクロアルカン類を含有する他の熱硬化性樹脂は、例えば(化3)に示す分子構造式のシクロペンタジエンシアネートエステル樹脂(シアネートエステル当量:233)である。
【0013】
【化1】

【0014】
【化2】

【0015】
【化3】

【0016】上記の熱硬化性樹脂には、難燃性をもたせるために、ハロゲン含有有機化合物などの難燃剤や酸化アンチモン等の難燃助剤、その他の有機又は無機充填材、着色剤等を添加してもよい。
【0017】不織布を構成する合成樹脂繊維も吸湿率ができるだけ小さいものが望ましい。例えば、ポリエステル繊維、ナイロン66、m−フェニレンイソフタラミド繊維(メタ系アラミド繊維)、p−フェニレンテレフタラミド繊維(パラ系アラミド繊維)などの合成樹脂繊維をそれぞれ単独で用いて、もしくは混抄して不織布を構成することができる。また、部品実装時のリフロー温度で溶融しない耐熱性を有するアラミド繊維は好ましいものである。
【0018】本発明に係る積積層板は、上記熱硬化性樹脂を含浸した合成樹脂繊維不織布の層を加熱加圧成形して製造される。このとき、表面に金属箔を一体化することができ、当該金属箔として、銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔等を採用することができる。導電性の良好な金属箔であれば種類、厚みとも特に限定しない。また、必要により接着剤付き金属箔を用いることができる。この場合、接着剤としては、フェノール樹脂系、エポキシ樹脂系、ブチラール樹脂系、ポリエステル系、ポリウレタン系あるいはその混合物など、汎用の金属箔用接着剤を用いることができる。本発明に係る積積層板は、プリント配線板同士の間に上記熱硬化性樹脂を含浸した合成樹脂繊維不織布の層を介在させて加熱加圧成形した多層板をその概念に含む。また、プリント配線板と金属箔の間に上記熱硬化性樹脂を含浸した合成樹脂繊維不織布の層を介在させて加熱加圧成形した多層板をその概念に含む。
【0019】第一の課題に加えて第二の課題を解決するためには、上記第一の課題を解決するための積層板の構成において、積層板のガラス転移温度を150℃以上にするために、熱硬化性樹脂として多官能(三官能以上)エポキシ樹脂を用いることが好ましい。そして、多官能エポキシ樹脂の硬化剤として、分子骨格の一部ないし全部にシクロアルカン類を含有する硬化剤、例えば、上記(化2)に示した分子構造式のフェノール付加ポリブタジエン(日本石油化学製「PP−700−300」,水酸基当量317)を用いる。多官能エポキシ樹脂の配合量は、シクロアルカン類を含有する硬化剤100重量部に対し80〜110重量部が好ましい。前記80重量部は積層板のガラス転移温度を150℃以上に維持する上で考慮する配合量であり、110重量部は積層板の吸湿性を抑える上で考慮する配合量である。このような樹脂配合において、さらに好ましくは、水酸基当量/エポキシ当量を1〜1.5とする。エポキシ樹脂組成物を含浸乾燥した合成樹脂繊維不織布(プリプレグ)の外観が良くなるからである。
【0020】
【実施例】
実施例1(化1)に示した分子構造式のシクロペンタジエンエポキシ樹脂100重量部、硬化剤としてクレゾールノボラック樹脂45重量部、触媒として2−エチル4−メチルイミダゾールを0.2重量部配合しワニス(A)を調製した。厚さ100μmのメタ系アラミド繊維不織布に、ワニス(A)を含浸乾燥し、樹脂含有量48重量%のプリプレグ(A)を得た。上記のプリプレグ(A)を8枚重ね合せ、その上下に銅箔(厚さ18μm)を載置し、温度170℃、圧力40kgf/cm2の条件で60分間加熱加圧成形して、板厚0.8mmの銅張り積層板(A)を得た。
【0021】実施例2実施例1で使用したシクロペンタジエンエポキシ樹脂100重量部、硬化剤として(化2)に示した分子構造式のフェノール付加ポリブタジエン120重量部、触媒として2−エチル4−メチルイミダゾールを0.2重量部配合しワニス(B)を調製した。実施例1で使用したメタ系アラミド繊維不織布に、ワニス(B)を含浸乾燥し、樹脂含有量48重量%のプリプレグ(B)を得た。プリプレグ(B)を用い、以下実施例1と同様に板厚0.8mmの銅張り積層板(B)を得た。
【0022】実施例3ビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェル製「Ep−1001」,エポキシ当量:500)100重量部、硬化剤として実施例2で使用したフェノール付加ポリブタジエン63重量部、触媒として2−エチル4−メチルイミダゾールを0.2重量部配合したワニス(C)を調製した。実施例1で使用したメタ系アラミド繊維不織布に、ワニス(C)を含浸乾燥し、樹脂含有量48重量%のプリプレグ(C)を得た。プリプレグ(C)を用い、以下実施例1と同様に板厚0.8mmの銅張り積層板(C)を得た。
【0023】実施例4実施例1で使用したシクロペンタジエンエポキシ樹脂100重量部、(化3)に示した分子構造式のシクロペンタジエンシアネートエステル樹脂130重量部、触媒として2−エチル4−メチルイミダゾールを0.2重量部およびナフテン酸亜鉛を0.2重量部配合したワニス(D)を調製した。実施例1で使用したメタ系アラミド繊維不織布に、ワニス(D)を含浸乾燥し、樹脂含有量48重量%のプリプレグ(D)を得た。プリプレグ(D)を用い、以下実施例1と同様に板厚0.8mmの銅張り積層板(D)を得た。
【0024】実施例5実施例1で使用したワニス(A)をポリエステル繊維不織布に含浸乾燥し、樹脂含有量48重量%のプリプレグ(E)を得た。プリプレグ(E)を用い、以下実施例1と同様に板厚0.8mmの銅張り積層板(E)を得た。
【0025】実施例6実施例1で使用したワニス(A)を厚さ100μmのメタ系アラミド繊維ポリエステル繊維混抄不織布(メタ系アラミド繊維70重量%,ポリエステル繊維30重量%)に含浸乾燥し、樹脂含有量48重量%のプリプレグ(F)を得た。プリプレグ(F)を用い、以下実施例1と同様に板厚0.8mmの銅張り積層板(F)を得た。
【0026】従来例1ビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェル製「Ep−1001」,エポキシ当量:500)100重量部、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂21重量部、触媒として2−エチル4−メチルイミダゾールを0.2重量部配合したワニス(G)を調製した。実施例1で使用したメタ系アラミド繊維不織布に、ワニス(G)を含浸乾燥し、樹脂含有量48重量%のプリプレグ(G)を得た。プリプレグ(G)を用い、以下実施例1と同様に板厚0.8mmの銅張り積層板(G)を得た。
【0027】実施例7オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(四官能以上の多官能が主成分)50重量部、グリシジル化トリフェニロール型三官能エポキシ樹脂50重量部、難燃剤としてテトラブロモビスフェノールA83重量部、硬化剤として実施例2で使用したフェノール付加ポリブタジエン100重量部、触媒として2−エチル4−メチルイミダゾールを0.2重量部配合したワニス(H)を調製した。水酸基当量/エポキシ当量は1.3である。実施例1で使用したメタ系アラミド繊維不織布に、ワニス(H)を含浸乾燥し、樹脂含有量48重量%のプリプレグ(H)を得た。プリプレグ(H)を用い、以下実施例1と同様に板厚0.8mmの銅張り積層板(H)を得た。
【0028】実施例8グリシジル化トリフェニロール型三官能エポキシ樹脂95重量部、難燃剤としてテトラブロモビスフェノールA74重量部、硬化剤として実施例2で使用したフェノール付加ポリブタジエン100重量部、触媒として2−エチル4−メチルイミダゾールを0.2重量部配合したワニス(I)を調製した。水酸基当量/エポキシ当量は1.3である。実施例1で使用したメタ系アラミド繊維不織布に、ワニス(I)を含浸乾燥し、樹脂含有量48重量%のプリプレグ(I)を得た。プリプレグ(I)を用い、以下実施例1と同様に板厚0.8mmの銅張り積層板(I)を得た。
【0029】実施例9実施例7で使用したワニス(H)を厚さ100μmのメタ系アラミド繊維ポリエステル繊維混抄不織布(メタ系アラミド繊維70重量%,ポリエステル繊維30重量%)に含浸乾燥し、樹脂含有量48重量%のプリプレグ(J)を得た。プリプレグ(J)を用い、以下実施例1と同様に板厚0.8mmの銅張り積層板(J)を得た。
【0030】実施例10グリシジル化トリフェニロール型三官能エポキシ樹脂10重量部、臭素化ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂(四官能以上の多官能が主成分,エポキシ当量:398)73重量部、硬化剤として実施例2で使用したフェノール付加ポリブタジエン100重量部、触媒として2−エチル4−メチルイミダゾールを0.2重量部配合しワニス(K)を調製した。水酸基当量/エポキシ当量は1.3である。実施例1で使用したメタ系アラミド繊維不織布に、ワニス(K)を含浸乾燥し、樹脂含有量48重量%のプリプレグ(K)を得た。プリプレグ(K)を用い、以下実施例1と同様に板厚0.8mmの銅張り積層板(K)を得た。
【0031】実施例11ビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェル製「Ep−8281」,エポキシ当量:189)12重量部、臭素化ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂(四官能以上の多官能が主成分,エポキシ当量:398)70重量部、触媒として2−エチル4−メチルイミダゾールを0.2重量部配合したワニス(L)を調製した。水酸基当量/エポキシ当量は1.3である。実施例1で使用したメタ系アラミド繊維不織布に、ワニス(L)を含浸乾燥し、樹脂含有量48重量%のプリプレグ(L)を得た。プリプレグ(L)を用い、以下実施例1と同様に板厚0.8mmの銅張り積層板(L)を得た。
【0032】上記実施例および従来例における板厚0.8mmの銅張り積層板の耐湿耐熱性を以下のようにして調査した。まず、銅箔を全面エッチングして除去後60℃−90%RHの雰囲気に72時間置く。その後、リフロー装置に通し(最大温度250℃,通過時間30秒)、積層板の層間に剥離があるかどうかを観察した。観察の結果、剥離なしを「○」、剥離ありを「×」で、水分拡散係数(×10-8cm2/秒)とともに表1に示した。また、表1には、全面エッチングした積層板のTMA法によるガラス転移温度(Tg)測定値と、上記リフロー装置に通した積層板の反り測定値を併せて示した。
【0033】
【表1】

【0034】
【発明の効果】表1から明らかなように、本発明に係る積層板は、その水分拡散係数を1.3×10-8cm2/秒以下にしたことにより、積層板(基板)表面から水分が侵入するのを抑制して、熱による積層板(基板)の層間剥離が起こらないすることができる。特に、合成樹脂繊維で構成された不織布に熱硬化性樹脂を含浸して加熱加圧成形した積層板において、耐湿耐熱性が顕著になり表面実装を行なうプリント配線板の基板として有用なものである。さらに、積層板のガラス転移温度を150℃以上にすると、積層板(基板)の反りも小さく抑制することができる。




 

 


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