(57)【要約】【課題】成形性や作業性を悪化させることなく、無機フィラを高充填したエポキシ樹脂組成物からなるプリプレグ、積層板ないしはプリント配線板を提供する。【解決手段】あらかじめ、シート状の繊維基材に無機フィラの皮膜を形成させ、そのシート状の繊維基材に、エポキシ樹脂と硬化剤を含むエポキシ樹脂組成物を含浸させ半硬化状態としたプリプレグを作製し、積層板を得た。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性無機フィラの皮膜を表面に形成したシート状の繊維基材に、エポキシ樹脂を保持した電気絶縁用プリプレグ。
【請求項２】
電気絶縁性無機フィラが、１W／m・K以上の熱伝導率をもつ電気絶縁性無機材料からなる請求項１記載プリプレグ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプリプレグを、プリプレグ層の全層ないしは一部の層として加熱加圧成形してなる積層板。
【請求項４】
請求項１又は２記載のプリプレグの層を加熱加圧成形してなる絶縁層を備えることを特徴とするプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高熱伝導の積層板ないしはプリント配線板、これらを構成するために使用するプリプレグに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電気・電子機器製品の小型軽量化に伴い、これらに組込むプリント配線板のための積層板も様々な特性を求められている。特に、パソコンなどの高密度実装機器、自動車のエンジンルーム等に用いようとすると、実装部品、あるいは周囲部品の発熱によって積層板が高温状態にさらされるため、樹脂の劣化と実装部品の機能低下を引き起こす心配がある。
【０００３】
一方、高度に電子化された車の制御システムでは、電子制御機器の信頼性が自動車全体の信頼性に及ぼす影響は重大である。一般に電子デバイスやユニットの耐久性や動作特性は、使用環境の影響を受ける。自動車の場合、主な熱源は、エンジンの発熱、オートマチックトランスミッションおよびブレーキ系の摩擦に伴う発熱である。特に、高温気象下での登坂走行時や渋滞運転時のエンジンルーム内は熱的に厳しい条件になる。エンジンルームに直接プリント配線板を搭載するような場合には、その高温条件に耐えるとともに、いかにその熱を放出するかが大きな課題となる。
【０００４】
また、実装部品そのものの性能も向上の一途をたどっており、発熱量も急速に増大している。そのような状況に対応するため、積層板の放熱性を向上させる技術への要求はますます高まってきている。
【０００５】
上記課題の解決手段として、次のような積層板をプリント配線板に採用する提案がある。
（１）無機充填材を添加した樹脂組成物で金属板を絶縁被覆した金属ベース積層板（特許文献１）。
（２）金属板にエポキシ樹脂からなる絶縁接着シートを貼り付けた金属ベース積層板（特許文献２）。
（３）窒化アルミニウムを漉き込んだシート状繊維基材にエポキシ樹脂ワニスを含浸し加熱乾燥して得たプリプレグの層を加熱加圧成形した積層板（特許文献３）。
上記の各積層板は、熱伝導性のよい金属板や無機セラミックスを用いて放熱性を高めたものである。従って、従来の積層板、すなわち、シート状繊維基材に熱硬化性樹脂ワニスを含浸し加熱乾燥して得たプリプレグの層を加熱加圧成形した積層板に比べて加工性が劣り、また、金属板を用いる場合には、絶縁性に対する配慮も別途しなければならないという問題がある。
【０００６】
一方、従来の積層板の高熱伝導化は、樹脂中にアルミナやシリカのような無機フィラを添加する手法が一般的である。しかし、樹脂中に無機フィラを添加するためには、通常、樹脂ワニスに無機フィラを混合することになり、そうすると、樹脂ワニスの粘度は著しく増大するため、シート状繊維基材への樹脂ワニスの含浸作業性・プリプレグの成形性が悪化する。従って、無機フィラを多量に添加することができないのが現状である。
【０００７】
【特許文献１】特開平０６−２１６４８４号公報
【特許文献２】特開平０８−１６７７７５号公報
【特許文献３】特開２０００−０１５７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、無機フィラを高充填することにより高熱伝導性を付与した積層板ないしはプリント配線板を提供することであり、そのためのプリプレグを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するための、本発明の要旨は以下のとおりである。
本発明に係る電気絶縁用プリプレグは、電気絶縁性無機フィラの皮膜を表面に形成したシート状の繊維基材に、エポキシ樹脂を保持したことを特徴とする。電気絶縁性無機フィラは、好ましくは、１W／m・K以上の熱伝導率をもつ電気絶縁性無機材料からなるものである。
【００１０】
本発明に係る積層板は、上記プリプレグを、一体に積層成形するプリプレグ層の全層ないしは一部の層として加熱加圧成形してなるものである。また、本発明に係るプリント配線板は、上記プリプレグの層を加熱加圧成形してなる絶縁層を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るプリプレグは、シート状繊維基材に予め無機フィラの皮膜を形成してあるので、無機フィラを多量に充填したエポキシ樹脂組成物をシート状繊維基材に保持させなくても、結果として、無機フィラを高充填したプリプレグとすることができる。このようなプリプレグを加熱加圧成形した硬化物は熱伝導率が高く、高熱伝導性の積層板ないしはプリント配線板の実現に寄与する。
【００１２】
また、シート状繊維基材に無機フィラの皮膜を形成してあるので、絶縁層の機械的強度が良好で、優れた熱特性を有する。高温雰囲気下での使用が予想される自動車機器用のプリント配線板、パソコン等の高密度実装プリント配線板に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明においては、無機フィラを高充填する目的で、予めシート状繊維基材の表面に無機フィラの皮膜を形成させることが重要である。無機フィラは、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、アルミナ、シリカ、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の電気絶縁性無機材料であればよいが、好ましくは、１W／m・K以上の熱伝導率をもつ材料である。皮膜を形成する方法は、例えば、無機フィラをシート状繊維基材へ溶射する手段等である。溶射により皮膜を形成する場合、無機フィラの粒径は、好ましくは、１μｍ以上である。粒径が小さいと、無機フィラを高温で溶融し、シート状繊維基材に溶射する際、均一な皮膜の形成をしにくくなる。
【００１４】
本発明においてエポキシ樹脂は、ビフェニル含有エポキシ樹脂が好ましい。ビフェニル含有エポキシ樹脂としては、ビフェニル骨格あるいはビフェニル誘導体の骨格を持ち、１分子中に２個以上のエポキシ基を持つエポキシ樹脂モノマ全般を用いることができる。特に好ましくは、下記化学構造式（化１）のビフェニル含有エポキシ樹脂モノマである。この樹脂を用いると、積層板の放熱効果が更に高まるためである。
【００１５】
【化１】
2006036869.tif 000002
【００１６】
使用する硬化剤は、エポキシ樹脂モノマの硬化反応を進行させるために従来用いられている硬化剤を使用することができる。好ましくは、よりガラス転移温度や物理的強度の高いエポキシ樹脂硬化物を得るために、剛直な構造を有し、架橋密度を高める反応点を多く持つものがよい。例えば、アミン化合物やその誘導体、酸無水物、イミダゾールやその誘導体などである。アミン系硬化剤としては、４，４'−ジアミノジフェニルスルホン、１,５−ジアミノナフタレン、４，４'−ジアミノジフェニルメタン等の化合物およびその誘導体がある。これらの硬化剤は２種類以上を併用してもよい。
【００１７】
また、硬化促進剤は、エポキシ樹脂モノマと硬化剤との重縮合反応を進行させるために従来用いられている硬化促進剤を使用することができる。例えば、トリフェニルホスフィン、イミダゾールやその誘導体、三級アミン化合物やその誘導体などが挙げられる。
【００１８】
エポキシ樹脂モノマと硬化剤および硬化促進剤を配合したエポキシ樹脂組成物には、必要に応じて難燃剤や希釈剤、可塑剤、カップリング剤等を含むことができる。また、このエポキシ樹脂組成物を、無機フィラの皮膜を形成させたシート状繊維基材に含浸し乾燥してプリプレグを製造する際、必要に応じて溶剤を使用することができる。これら溶剤の使用が硬化物の性質に影響を与えることはない。
【００１９】
さらに、上記エポキシ樹脂組成物には、金属酸化物又は水酸化物あるいは無機セラミックス、その他の充填材を含むことができる。例えば、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化チタン、酸化亜鉛、炭化タングステン、アルミナ、酸化マグネシウム、シリカ、水酸化アルミニウム等の無機粉末充填材、ガラス繊維、パルプ繊維、合成繊維、セラミックス繊維等の繊維質充填材、着色剤等を添加することができる。好ましくは、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化チタン、酸化亜鉛、炭化タングステン、アルミナ、酸化マグネシウムから選ばれる。充填材の形状は、粉末（塊状、球状）、短繊維、長繊維等いずれであってもよい。
【００２０】
本発明に係るプリプレグは、上記のエポキシ樹脂組成物を、無機フィラの皮膜を形成したシート状繊維基材（ガラス繊維や有機繊維で構成された織布や不織布）に含浸し加熱乾燥して、エポキシ樹脂を半硬化状態としたものである。そして、積層板は、前記プリプレグを、プリプレグ層の全層ないしは一部の層として加熱加圧成形してなるものであり、必要に応じて前記加熱加圧成形により片面あるいは両面に銅箔等の金属箔を一体に貼り合せる。さらに、プリント配線板は、前記のプリプレグ層を加熱加圧成形してなる絶縁層を備えたものであり、片面プリント配線板、両面プリント配線板、さらには、内層と表面層にプリント配線を有する多層プリント配線板である。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明に係る実施例を示し、本発明について詳細に説明する。尚、以下の実施例および比較例において、「部」とは「質量部」を意味する。また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、本実施例に限定されるものではない。
【００２２】
実施例１〜３
予め、厚さ０．２mmのガラス繊維織布に平均粒径４μｍの窒化ホウ素（熱伝導率：６０W／m・K，電気化学工業製）を溶射し、ガラス繊維織布表面に窒化ホウ素の皮膜を形成した。この際、皮膜の厚さは、５μｍ（実施例１）、８μｍ（実施例２）、１０μｍ（実施例３）の３種類とした。
エポキシ樹脂成分としてビフェニル含有エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン製「ＹＬ６１２１Ｈ」，エポキシ当量１７５）１００部をメチルエチルケトン（和光純薬製）１００部に１００℃で加熱して溶解し、室温に戻した。
次に、硬化剤として１，５−ジアミノナフタレン（和光純薬製「１，５−ＤＡＮ」，アミン当量４０）２１部をメチルエチルケトン（和光純薬製）１００部に１００℃で加熱して溶解し、室温に戻した。
これらの樹脂溶液と硬化剤溶液を混合し、撹拌して均一なエポキシ樹脂ワニスにした。尚、「ＹＬ６１２１Ｈ」は、化学構造式（式１）において、Ｒ＝−ＣＨ３，ｎ＝０．１であるエポキシ樹脂モノマとＲ＝−Ｈ，ｎ＝０．１であるエポキシ樹脂モノマを等モルで含有するエポキシ樹脂モノマである。
上記エポキシ樹脂ワニスを、窒化ホウ素の皮膜厚さの異なる各ガラス繊維織布に含浸し加熱乾燥してプリプレグを得た。このプリプレグ４枚を重ね、温度１７５℃、圧力４ＭＰａの条件で９０分間加熱加圧形成して一体化し、厚さ０．８mmの積層板を得た。
【００２３】
実施例１〜３について、プリプレグの作製可否と積層板のガラス転移温度、貯蔵弾性率および熱伝導率の測定結果を、エポキシ樹脂組成物の配合組成と共に表１にまとめて示す。
ガラス転移温度と貯蔵弾性率は、上記の積層板から、５mm×３０mmの板状試料を切り出し、動的粘弾性を測定して求めた。これらの測定は、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）を使用し、ＪＩＳ−Ｃ−６４８１  ５．１７．２に準拠した。
熱伝導率の測定は、上記の積層板から５０mm×１２０mmの板状試料を切り出し、プローブ法に準拠して室温で行なった。
【００２４】
実施例１〜３の積層板では、ガラス転移温度に顕著な差はないものの、熱伝導率や貯蔵弾性率は窒化ホウ素の皮膜の厚みが増すごとに増加する。
【００２５】
実施例４
実施例３において使用したエポキシ樹脂ワニス中に、フィラとして平均粒径４μｍの窒化ホウ素（電気化学工業製）を６９部配合して均一に分散させたエポキシ樹脂ワニスを調製し、このワニスを使用する以外は、実施例３と同様にしてプリプレグおよび積層板を作製した。
この積層板は、熱伝導率が７．２W／m・Kと大きく向上した。
【００２６】
実施例５、６
ガラス繊維織布に溶射するフィラを、酸化マグネシウム（熱伝導率：３０W／m・K，実施例５）、シリカ（熱伝導率：１．３W／m・K，実施例６）に変えて、以下、実施例３と同様にしてプリプレグおよび積層板を作製した。
【００２７】
実施例７
エポキシ樹脂「ＹＬ６１２１Ｈ」を用いず、その代わりに、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン製「Ｅｐ８２８」，エポキシ当量１８５）を用い、それ以外は実施例３と同様にしてプリプレグおよび積層板を得た。
この積層板から５０mm×１２０mmの板状試料を切り出し、熱伝導率を測定した結果、１．０W／m・Kと「ＹＬ６１２１Ｈ」を用いた場合より低い値となった。
【００２８】
実施例８
硬化剤として「１，５−ＤＡＮ」を用いず、その代わりに、液状のフェノールノボラック樹脂（ジャパンエポキシレジン製「ＹＬＨ９８７」，水酸基当量１１６）６２部を用い、それ以外は実施例３と同様にしてプリプレグおよび積層板を得た。
この積層板から５０mm×１２０mmの板状試料を切り出し、熱伝導率を測定した結果、１．７W／m・Kであったが、ガラス転移温度は１４５℃、貯蔵弾性率も１１ＭＰａと減少した。
【００２９】
比較例１
窒化ホウ素を溶射しない生のままのガラス繊維織布を用い、それ以外は実施例４と同様にして、プリプレグおよび積層板を得た。
この積層板から５０mm×１２０mmの板状試料を切り出し、熱伝導率を測定した結果、０．７W／m・Kであった。
【００３０】
比較例２
比較例１において、フィラとして平均粒径４μｍの窒化ホウ素１８３部をエポキシ樹脂ワニスに添加したところ、ワニスの粘性が高くなりすぎてプリプレグの製造に供することができなかった。
【００３１】
【表１】
2006036869.tif 000003