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発明の名称 金属箔張り積層板の製造法
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10−296911
公開日 平成10年(1998)11月10日
出願番号 特願平9−105732
出願日 平成9年(1997)4月23日
代理人
発明者 山仲 浩之 / 那須 肇 / 米倉 稔
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】硬化剤を含有するエポキシ樹脂ワニスに当該エポキシ樹脂と相溶しないゴム弾性微粒子を分散し、このエポキシ樹脂ワニスをシート状基材に含浸乾燥して得たプリプレグの層の表面に金属箔を載置して加熱加圧成形する金属箔張り積層板の製造において、前記シート状基材として、熱膨張率4ppm/℃以下のガラス繊維を含むガラス繊維シート状基材を用いることを特徴とする金属箔張り積層板の製造法。
【請求項2】シート状基材として、アラミド繊維シート状基材を用いることを特徴とする請求項1記載の金属箔張り積層板の製造法。
【請求項3】エポキシ樹脂ワニス中のエポキシ樹脂と相溶しないゴム弾性微粒子の含有量が、エポキシ樹脂と硬化剤を合わせた固形重量100に対して10以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の金属箔張り積層板の製造法。
【請求項4】エポキシ樹脂と相溶しないゴム弾性微粒子が、アクリルゴム微粒子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属箔張り積層板の製造法。
【請求項5】アクリルゴム微粒子に加えて、エポキシ樹脂と硬化剤を合わせた固形重量100に対して20以下の量でシリコンゴム微粒子をエポキシ樹脂ワニスに配合したことを特徴とする請求項4記載の金属箔張り積層板の製造法。
【請求項6】エポキシ樹脂と相溶しないゴム弾性微粒子が、ニトリルブタジエンゴム微粒子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属箔張り積層板の製造法。
【請求項7】ニトリルブタジエンゴム微粒子に加えて、エポキシ樹脂と硬化剤を合わせた固形重量100に対して20以下の量でシリコンゴム微粒子をエポキシ樹脂ワニスに配合したことを特徴とする請求項6記載の金属箔張り積層板の製造法。
【請求項8】エポキシ樹脂と相溶しないゴム弾性微粒子が、シリコンゴム微粒子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属箔張り積層板の製造法。
【請求項9】エポキシ樹脂と相溶しないゴム弾性微粒子を分散したエポキシ樹脂ワニスが、エポキシ樹脂と硬化剤を合せた固形重量100に対して20以下の量でエポキシ樹脂と相溶するゴムを配合したものであることを特徴とする請求項1〜4,6,8のいずれかに記載の金属箔張り積層板の製造法。
【請求項10】エポキシ樹脂と相溶するゴムが、アクリルゴムであることを特徴とする請求項9記載の金属箔張り積層板の製造法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、面方向の熱膨張率が小さい金属箔張り積層板の製造法に関する。この積層板は、高い絶縁信頼性を確保し、プリント回路板に表面実装方式で部品を搭載したとき高い接続信頼性を確保するためのプリント回路板材料として適したものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器は、小型化、多機能化、高速化が要求されている。これらの要求に対して、使用されるLSIは、微細配線化とチップサイズの大型化、パッケージ外形の小型化あるいはベアチップ実装へと向かい、半導体素材であるシリコンと同等かよりそれに近い熱膨張率の部品となってきた。このため、これを搭載するプリント回路板の基板にも、接続信頼性の面から、小さい熱膨張率が要求されている。従来、その要求に対応するため、セラミック基板、セラミック−樹脂複合基板、繊維複合樹脂基板等が開発されているが、小さい熱膨張率、良好な絶縁信頼性の両方を満足するような基板は存在しなかった。
【0003】この問題を解決するため、シート状基材にエポキシ樹脂を含浸乾燥して得たプリプレグの層とその表面に載置した金属箔を加熱加圧成形して一体化した金属箔張り積層板を基板に用いるものにおいて、シート状基材に熱膨張率4ppm/℃以下のガラス繊維で構成したシート状ガラス繊維基材を用いる技術がある。熱膨張率の小さい基材を使用することで積層板の面方向の熱膨張を抑えようとするものである。しかし、熱膨張率4ppm/℃以下のガラス基材を使用した積層板では耐マイグレーション特性が著しく低下する。また、近年ではこれらの金属箔張り積層板よりもさらに小さい熱膨張率が要求されている。
【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課題は、積層板を構成するエポキシ樹脂に可撓化剤を添加することによってエポキシ樹脂の弾性率を低下させ、面方向の熱膨張を抑えた金属箔張り積層板を製造するものであるが、さらに熱膨張率を小さくすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、本発明に係る金属箔張り積層板の第一の製造法は、硬化剤を含有するエポキシ樹脂ワニスに当該エポキシ樹脂と相溶しないゴム弾性微粒子を分散し、このエポキシ樹脂ワニスをシート状基材に含浸乾燥して得たプリプレグの層の表面に金属箔を載置して加熱加圧成形する。このとき、前記シート状基材として、熱膨張率4ppm/℃以下のガラス繊維を含むガラス繊維シート状基材を用いることを特徴とする。第二の製造法は、前記シート状基材として、アラミド繊維基材を用いることを特徴とする。
【0006】上記の各方法で製造した金属箔張り積層板は、硬化したエポキシ樹脂中にゴム弾性微粒子が分散している。このゴム弾性微粒子が、エポキシ樹脂に熱膨張により発生した応力を吸収緩和するため、積層板の平面方向の熱膨張を小さく抑えることができる。そして、上記エポキシ樹脂を含浸するシート状基材として、熱膨張率4ppm/℃以下のガラス繊維を含むガラス繊維シート状基材や熱膨張率が負であるアラミド繊維シート状基材を選択することにより、積層板の熱膨張をさらに小さく抑えることが可能となる。
【0007】上記第一及び第二の製造法において、ゴム弾性微粒子を分散したエポキシ樹脂ワニスには、エポキシ樹脂と硬化剤を合せた固形重量100に対して20以下の量でエポキシ樹脂と相溶するゴムを配合することができる。エポキシ樹脂と相溶しないゴム弾性微粒子とエポキシ樹脂と相溶するゴムを併用すると可撓化剤としての相乗効果によって熱膨張率はさらに小さくなる。エポキシ樹脂と相溶するゴムの配合量をエポキシ樹脂と硬化剤を合せた固形重量100に対して20以下にすることにより、金属箔の引き剥がし強さを低下させることもない。
【0008】
【発明の実施の形態】エポキシ樹脂と相溶しないゴム弾性微粒子の粒子径は特に限定するものではないが、エポキシ樹脂ワニスへの分散性を考慮して、0.1〜10μmの粒子径を選ぶのが望ましい。エポキシ樹脂ワニスに分散するゴム弾性微粒子の量は、エポキシ樹脂と硬化剤を合せた固形重量100に対して10以上が好ましい。10以上にすることによって、ゴム弾性微粒子の可撓性効果が顕著に発揮され、積層板の低熱膨張化に一層効果的である。ゴム弾性微粒子としては、アクリルゴム微粒子、ニトリルブタジエンゴム微粒子(NBR微粒子)、シリコンゴム微粒子等があげられる。これらのゴム弾性微粒子は単独で用いることができるが、さらに好ましくは、アクリルゴム微粒子とシリコンゴム微粒子の併用又はNBR微粒子とシリコンゴム微粒子の併用とするのがよい。このようにアクリルゴム微粒子又はNBR微粒子とシリコンゴム微粒子を併用した場合、シート状基材が特にガラス繊維シート状基材であると、シート状基材とシリコンゴム微粒子の両方にSi成分が含まれるため、基材と樹脂の密着性が向上し、耐マイグレーション特性が良好になる。また、シート状基材がガラス繊維シート状基材であるとアラミド繊維シート状基材であるとに拘わらず、シリコンゴム微粒子はスリップ剤としても作用するので、プリプレグにタック性が残らないようにする上で好都合である。アクリルゴム微粒子又はNBR微粒子と併用するシリコンゴム微粒子の量は、エポキシ樹脂と硬化剤を合わせた固形重量100に対して20以下である。シリコンゴム微粒子をこのような量にすることにより、金属箔の引き剥がし強さを低下させることもない。
【0009】エポキシ樹脂と相溶しないゴム弾性微粒子を分散したエポキシ樹脂ワニスに、エポキシ樹脂と相溶するゴムを配合する場合、当該相溶するゴムとしては、アクリルゴムがあげられる。
【0010】上記種々のエポキシ樹脂ワニスを含浸乾燥するガラス繊維又はアラミド繊維シート状基材は、織布の形態であってもよいし不織布や紙の形態であってもよい。これらシート状基材にエポキシ樹脂ワニスを含浸乾燥して得たプリプレグの層の表面に金属箔を載置し、常法により加熱加圧成形して金属箔張り積層板を製造する。
【0011】
【実施例】本発明に係る実施例を、以下、従来例とともに説明する。以下の例では、エポキシ樹脂と相溶しないアクリルゴム微粒子を分散したエポキシ樹脂ワニスを調製するために、アクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂(日本触媒製「HDG316」)を用いた。アクリルゴム微粒子の平均粒子径は0.1〜4μmであり、アクリルゴム微粒子の含有量は40重量%である。また、このエポキシ樹脂は、1,6HD−DGEタイプであり、エポキシ当量270である。このアクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂と別途用意したエポキシ樹脂を混合して、アクリルゴム微粒子含有量を種々変えたアクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂ワニスを調製する。また、エポキシ樹脂と相溶しないNBR微粒子として、日本合成ゴム製「XER−91」を用いた。NBR微粒子の平均粒子径は0.07μmである。また、シリコンゴム微粒子として、東レ・ダウコーニング・シリコーン製「トレフィルE−601」を用いた。シリコンゴム微粒子の平均粒子径は2μmである。
【0012】エポキシ樹脂と相溶しないゴム弾性微粒子とエポキシ樹脂と相溶するゴムを併用する例では、エポキシ樹脂と相溶するアクリルゴムとして、下記の(式1)で示される帝国化学産業製「SG−P3DR」を使用した。製造した積層板の性能のバランスが良好となるからである。
【0013】
【化1】

【0014】(実施例1)エポキシ樹脂(油化シェル社製「エピコート1001」,エポキシ当量:500)96重量部、ジシアンジアミド4重量部、2−エチル4−メチルイミダゾール0.5重量部に、アクリルゴム微粒子含有量がエポキシ樹脂と硬化剤を合せた固形重量100に対して5,10,20,30,40のそれぞれになるように、上記アクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂「HDG316」を配合し、固形分が60重量%となるようにメチルエチルケトンとメチルグリコールに溶解しワニスa〜eを調製した。上記各ワニスを熱膨張率4ppm/℃以下のガラス繊維からなるガラス織布(厚み:0.1mm)に含浸乾燥し、樹脂量37重量%のプリプレグa〜eを得た。プリプレグa〜eをそれぞれ8枚重ね、その両側に厚さ18μmの銅箔を配し、温度170℃、圧力40Kg/cm2で90分間加熱加圧成形して、厚さ0.8mmの両面銅張り積層板を得た。各銅張り積層板のアクリルゴム微粒子含有量と熱膨張率及びマイグレーション発生時間との関係を、アクリルゴム微粒子含有量0の場合(従来例1)と併せて図1に示す。
【0015】(実施例2)実施例1において、アクリルゴム微粒子の代わりにNBR微粒子を用い、そのほかは同様にして厚さ0.8mmの両面銅張り積層板を得た。各銅張り積層板のNBR微粒子含有量と熱膨張率及びマイグレーション発生時間との関係を、NBR微粒子含有量0の場合(従来例1)と併せて図2に示す。
【0016】(実施例3)実施例1において、アクリルゴム微粒子の代わりにシリコンゴム微粒子を用い、そのほかは同様にして厚さ0.8mmの両面銅張り積層板を得た。各銅張り積層板のシリコンゴム微粒子含有量と熱膨張率及びマイグレーション発生時間との関係を、シリコンゴム微粒子含有量0(従来例1)の場合と併せて図3に示す。
【0017】(実施例4)エポキシ樹脂(油化シェル社製「エピコート1001」,エポキシ当量:500)96重量部、ジシアンジアミド4重量部、2−エチル4−メチルイミダゾール0.5重量部に、アクリルゴム微粒子含有量がエポキシ樹脂と硬化剤を合せた固形重量100に対して20になるように、上記のアクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂「HDG316」を配合した。さらに、エポキシ樹脂と相溶するアクリルゴム「SG−P3DR」を、エポキシ樹脂と硬化剤を合せた固形重量100に対して5,10,20,30のそれぞれになるようにし、固形分が60重量%となるようにメチルエチルケトンとメチルグリコールに溶解しワニスf〜iを調製した。上記各ワニスを熱膨張率4ppm/℃以下のガラス繊維からなるガラス織布(厚み:0.1mm)に含浸乾燥し、樹脂量37重量%のプリプレグf〜iを得た。プリプレグf〜iをそれぞれ8枚重ね、その両側に厚さ18μmの銅箔を配し、以下実施例1と同様にして両面銅張り積層板を得た。各銅張り積層板のエポキシ樹脂相溶アクリルゴムの含有量と熱膨張率及びマイグレーション発生時間との関係を、エポキシ樹脂相溶アクリルゴムの含有量0の場合と併せて図4に示す。
【0018】(実施例5)実施例4において、アクリルゴム微粒子の代わりにNBR微粒子を用い、そのほかは同様にして厚さ0.8mmの両面銅張り積層板を得た。各銅張り積層板のNBR微粒子含有量と熱膨張率及びマイグレーション発生時間との関係を、エポキシ樹脂相溶アクリルゴムの含有量0の場合と併せて図5に示す。
【0019】(実施例6)実施例4において、アクリルゴム微粒子の代わりにシリコンゴム微粒子を用い、そのほかは同様にして厚さ0.8mmの両面銅張り積層板を得た。各銅張り積層板のシリコンゴム微粒子含有量と熱膨張率及びマイグレーション発生時間との関係を、エポキシ樹脂相溶アクリルゴムの含有量0の場合と併せて図6に示す。
【0020】(実施例7)エポキシ樹脂(油化シェル社製「エピコート1001」,エポキシ当量:500)96重量部、ジシアンジアミド4重量部、2−エチル4−メチルイミダゾール0.5重量部に、アクリルゴム微粒子含有量がエポキシ樹脂と硬化剤を合せた固形重量100に対して20になるように、上記のアクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂「HDG316」を配合した。さらに、シリコンゴム微粒子がエポキシ樹脂と硬化剤を合せた固形重量100に対して5,10,20,30のそれぞれになるように上記のシリコンゴム微粒子「トレフィルE−601」を配合し、固形分が60重量%となるようにメチルエチルケトンとメチルグリコールに溶解しワニスj〜mを調製した。上記各ワニスを熱膨張率4ppm/℃以下のガラス繊維からなるガラス織布(厚み:0.1mm)に含浸乾燥し、樹脂量37重量%のプリプレグj〜mを得た。プリプレグj〜mをそれぞれ8枚重ね、その両側に厚さ18μmの銅箔を配し、以下実施例1と同様にして両面銅張り積層板を得た。各銅張り積層板のシリコンゴム微粒子含有量と熱膨張率及びマイグレーション発生時間との関係を、シリコンゴム微粒子含有量0の場合と併せて図7に示す。
【0021】(実施例8)実施例7において、アクリルゴム微粒子の代わりにNBR微粒子を用い、そのほかは同様にして厚さ0.8mmの両面銅張り積層板を得た。各銅張り積層板のシリコンゴム微粒子含有量と熱膨張率及びマイグレーション発生時間との関係を、シリコンゴム微粒子含有量0の場合と併せて図8に示す。
【0022】(実施例9)実施例1において、熱膨張率4ppm/℃以下のガラス繊維からなるガラス織布の代わりにアラミド繊維不織布を用い、そのほかは同様にして厚さ0.8mmの両面銅張り積層板を得た。各銅張り積層板のアクリルゴム微粒子含有量と熱膨張率及びマイグレーション発生時間との関係をアクリルゴム微粒子含有量0(従来例2)の場合と併せて図9に示す。
【0023】(従来例3)エポキシ樹脂(油化シェル社製「エピコート1001」,エポキシ当量:500)96重量部、ジシアンジアミド4重量部、2−エチル4−メチルイミダゾール0.5重量部を、固形分が60重量%となるようにメチルエチルケトンとメチルグリコールに溶解した。さらに、エポキシ樹脂と相溶するアクリルゴム「SG−P3DR」を、エポキシ樹脂と硬化剤を合せた固形重量100に対して10になるようにし、固形分が60重量%となるようにメチルエチルケトンとメチルグリコールに溶解しワニスnを調製した。上記ワニスnを熱膨張率4ppm/℃以下のガラス繊維からなるガラス織布(厚み:0.10mm)に含浸乾燥し、樹脂量37重量%のプリプレグnを得た。プリプレグnを8枚重ね、その両側に厚さ18μmの銅箔を配し、以下実施例1と同様にして両面銅張り積層板を得た。この銅張り積層板の特性は、図1〜図9に併せて示した。
【0024】尚、各図に示した熱膨張率は、積層板の平面方向の熱膨張率を基材ヨコ方向と基材タテ方向について測定し、その平均値で示した。マイグレーション発生時間は、図10に示したように、穴壁の列間隔0.3mmの100穴回路パターン1(スルーホール2の径:0.4mm,点線は裏面の回路を示す)を形成し、85℃−85%RHの雰囲気で列間に電圧50Vを印加し、列間の100穴の内1箇所でもショートしたら、印加を開始してからその時までをマイグレーション発生時間とした。試料数は15であり、その平均値で示した。
【0025】各図から、本発明に係る実施例によれば、平面方向の熱膨張率の小さい銅張り積層板を製造することができることを理解できる。図1、2、3から、エポキシ樹脂と相溶しないゴム弾性微粒子分散エポキシ樹脂ワニス中の当該ゴム弾性微粒子の含有量を、エポキシ樹脂と硬化剤の合計100に対して10以上とすることにより、熱膨張率が一層小さくなることを理解できる。図3、6、7、8から、エポキシ樹脂ワニスに、エポキシ樹脂と相溶しないゴム弾性微粒子としてシリコンゴム微粒子を配合することにより、マイグレーション特性が良好になることに加え、積層板のさらなる低熱膨張率化を図れることを理解できる。図4、5から、エポキシ樹脂にエポキシ樹脂と相溶するアクリルゴムを配合することにより、熱膨張率が小さくなることを理解できる。但し、シリコンゴム微粒子のアクリルゴム微粒子又はNBR微粒子との併用やエポキシ樹脂と相溶するアクリルゴムのゴム弾性微粒子との併用は、銅箔の引き剥がし強さを低下させない範囲で行なう必要があり、その併用する量は、エポキシ樹脂と硬化剤の合計100に対して20以下である。
【0026】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る方法によれば、ゴム微弾性粒子を分散させたエポキシ樹脂ワニスを、熱膨張率4ppm/℃以下のガラス繊維を含むガラス繊維シート状基材又はアラミド繊維シート状基材に含浸乾燥したプリプレグを用いることにより、熱膨張率の小さい金属箔張り積層板を製造することができる。ゴム微弾性粒子の含有量を、エポキシ樹脂と硬化剤の合計100に対して10以上とすることにより、積層板の熱膨張率を一層小さくすることができる。ゴム弾性微粒子にエポキシ樹脂と相溶するアクリルゴムを併用すると、さらに熱膨張率の小さい金属箔張り積層板を製造することができる。また、シリコンゴム微粒子を分散させたエポキシ樹脂ワニスを使用すると、熱膨張率を小さくできることに加え耐マイグレーション特性の良好な金属箔張り積層板を製造することができる。この金属箔張り積層板は、プリント回路板としたとき、高い絶縁信頼性を確保することができる。




 

 


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