(57)【要約】【課題】  繰り返しの耐熱衝撃性に優れる多層プリント配線板用絶縁材を提供する。【解決手段】  熱硬化樹脂組成物からなる多層プリント配線板用絶縁材において、多層プリント配線板用絶縁材の弾性係数Ｅ（ＧＰａ）と熱膨張係数α（×１０−６／℃）が式（１）の関係を満たす多層プリント配線板用絶縁材。【数１】2006216889.tif 000007【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化樹脂組成物からなる多層プリント配線板用絶縁材において、多層プリント配線板用絶縁材の弾性係数Ｅ（ＧＰａ）と熱膨張係数α（×１０−６／℃）が式（１）の関係を満たすことを特徴とする多層プリント配線板用絶縁材。
【数１】
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【請求項２】
弾性係数Ｅが０．５ＧＰａから３．０ＧＰａの範囲、熱膨張係数αが１０×１０−６／℃から５０×１０−６／℃の範囲である請求項１記載の多層プリント配線板用絶縁材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，多層プリント配線板用絶縁材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載用の多層配線板には、熱衝撃に対する長期的な信頼性を確保するため、配線板に実装されるチップ抵抗やチップコンデンサ等の電子部品との熱膨張係数差が小さいセラミック基板が主に用いられてきた。セラミック基板は電子部品との熱膨張係数差が小さいため、繰り返しの熱衝撃を受けても、電子部品とのはんだ接続部に蓄積される歪みを小さくでき、はんだ接続部のクラックを抑制できることから、特許文献１、２に記載されている通り、高い耐温度サイクル性（耐熱衝撃性）を示すことが一般的に知られている。
【０００３】
一方、車載用電子部品の搭載数はカーエレクトロニクスの急速な伸長により増加傾向にあり、実装用多層基板にも、軽量化と低コスト化が求められるようになってきた。そのため、従来のセラミック基板の替わりに有機基板を使用する動きが顕在化してきている。
【特許文献１】特開２００２−２８４５６９号公報
【特許文献２】特開平６−４８８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、有機基板はセラミック基板に比べ、熱膨張係数が大きいため、繰り返しの熱衝撃を受けた場合に、はんだ接続部に蓄積される歪みが大きくなり、はんだ接続部にクラックが生じ、耐温度サイクル性（耐熱衝撃性）に劣るという問題があった。本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであって、繰り返しの耐熱衝撃性に優れる多層プリント配線板用絶縁材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】
【０００５】
本発明者らは上記の課題を解決するために検討を重ねた結果、多層プリント配線板用絶縁材の弾性係数と熱膨張係数の関係を最適化することで、上記の目的を達成し得ることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は以下に関する。
（１）熱硬化樹脂組成物からなる多層プリント配線板用絶縁材において、多層プリント配線板用絶縁材の弾性係数Ｅ（ＧＰａ）と熱膨張係数α（×１０−６／℃）が式（１）の関係を満たすことを特徴とする多層プリント配線板用絶縁材。
【０００７】
【数１】
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（２）弾性係数Ｅが０．５ＧＰａから３．０ＧＰａの範囲、熱膨張係数αが１０×１０−６／℃から５０×１０−６／℃の範囲である項（１）記載の多層プリント配線板用絶縁材。
【発明の効果】
【０００８】
繰り返しの耐熱衝撃性に優れる多層プリント配線板用絶縁材を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の多層プリント配線板用絶縁材は、弾性係数Ｅ（ＧＰａ）と熱膨張係数α（×１０−６／℃）が、前記式（１）の関係を満たすことを特徴としている。例えば、熱膨張係数αは、多層プリント配線板用絶縁材を硬化後、引張り法などで測定し、平均熱膨張係数を算出し、これを熱膨張係数α（以下、×１０−６／℃を略す）としてもよい。また弾性係数Ｅ（以下、ＧＰａを略す）は、同様に多層プリント配線板用絶縁材を硬化後、引張り法などで歪み−応力特性を室温（２５℃）で測定し、得られた線の傾きから算出してもよい。
【００１０】
本発明の多層プリント配線板用絶縁材に用いられる熱硬化樹脂組成物は、前記式（１）の関係を満たすものであれば特に限定するものではないが、好ましくは、耐めっき液性、耐熱性、耐絶縁性を考慮し、エポキシ樹脂、熱硬化剤の混合物がよい。また、エポキシ樹脂と反応して樹脂架橋密度を増すことのできるフェノール樹脂、クレゾール樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂や、難燃剤としてハロゲン含有樹脂、リン含有樹脂、窒素含有樹脂、無機水和物充てん剤等を併用しても良い。また、必要に応じてアルミナ、シリカ、アルミノケイ酸塩、水酸化アルミニウム等の無機充てん剤を添加してもよい。
【００１１】
本多層プリント配線板用絶縁材は、熱硬化樹脂組成物のワニス溶液を乾燥後の樹脂分が６０〜８５ｖｏｌ％となるようにガラス織布に含浸し、乾燥してＢステージ化して製造してもよく、また必要に応じて、ガラス不織布に含浸してもよい。また、熱硬化樹脂組成物のワニス溶液をガラス織布やガラス不織布等の基材に含浸することなく、乾燥してＢステージ化して、樹脂フィルムとして製造してもよい。また、ワニス状態のまま、多層プリント配線板の製造に用いてもよい。従って本発明の多層プリント配線板用絶縁材の形態は、ガラス織布プリプレグ、ガラス不織布プリプレグ、樹脂フィルム、ワニス、樹脂付き銅箔など、多層プリント配線板の製造に使用可能であれば、特に限定しない。本発明の多層プリント配線板用絶縁材としては、前記式（１）の関係を満たすものであればよく、市販品としてＡＳ−ＺＩＩ（日立化成工業株式会社製、商品名）などが挙げられる。
【００１２】
前記式（１）の関係を満たす多層プリント配線板用絶縁材としては、基材や銅箔を含まない樹脂フィルムが好ましく、例えば高分子量エポキシ重合体を用いたエポキシ樹脂フィルムなどが挙げられる。前記エポキシ樹脂フィルムの製造方法としては、ハロゲン化二官能エポキシ樹脂と二官能フェノール類を配合し、触媒の存在下に、更に重量平均分子量が１００，０００以上の高分子量エポキシ重合体と、イソシアネート系化合物と、多官能エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材とを配合する方法が挙げられる。無機充填材は、通常の樹脂に用いられ、なお且つ樹脂よりも弾性率が高く、電気絶縁性のものであれば使用することができ、例えば、水酸化マグネシウム、タルク、アルミナ、マグネシア、ガラス、シリカ、二酸化チタン、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、クレイ、窒化けい素、炭化けい素、硼酸アルミニウム、合成雲母等の粉末状の充填材や、ガラス、ロックウール、アラミド等の短繊維状の充填材や、炭化けい素、アルミナ、硼酸アルミニウム等のウィスカ等が使用できる。無機充填材の配合量は、充填材入り樹脂中の２０〜６０体積％使用することが好ましい。
【００１３】
上記多層プリント配線板用絶縁材を使用した多層プリント配線板は、通常の方法で作製され、その製造方法は特に限定するものではない。例えば、銅箔を両面に貼り合わせた銅張りガラス布−エポキシ樹脂積層板（コア基材）をエッチングによって第１の回路を形成する。第１の回路表面に酸化還元処理を行い、内層基板を作製する。熱硬化樹脂組成物のワニス溶液をガラス織布に含浸し、乾燥することによってＢステージ状態のプリプレグ（多層プリント配線板用絶縁材）を作製する。第１の回路を形成した内層基板と銅箔の間に前記プリプレグ（多層プリント配線板用絶縁材）を挟み込むように配置し、真空加圧式ラミネータ等により、真空下で加温加圧積層した後、熱風循環式乾燥機内で乾燥（例えば、１２０℃３０分及び１８０℃３０分）し、プリプレグ（多層プリント配線板用絶縁材）が熱硬化してなる絶縁層を形成する。その後、最外層の銅箔をエッチングして、第２の回路を形成し、多層プリント配線板を得ることができる。必要に応じて、回路保護用にソルダレジスト塗布してもよい。
【００１４】
内層基板表面に、本発明の多層プリント配線板用絶縁材を積層する方法としては、前記のラミネータ法以外にも、プレス法、塗布法、印刷法などが挙げられる。また積層の形態としては、ビルドアップ方式が好ましい。また、内層基板等を使用せず、本発明の多層プリント配線板用絶縁材のみで多層プリント配線板を作製してもかまわない。本発明の多層プリント配線板用絶縁材を使用した多層プリント配線板の用途としては、特に限定しないが、受動部品及び半導体装置を実装する多層プリント配線板として好適である。なお、受動部品及び半導体装置を実装する多層プリント配線板としては、内層基板やコア基材を使用することが好ましい。
【００１５】
硬化後の多層プリント配線板用絶縁材の弾性係数Ｅは、前記式（１）の関係を満たしている。更に硬化後の多層プリント配線板用絶縁材の弾性係数Ｅは、室温（２５℃）で３．０ＧＰａ以下が好ましい。更に好ましくは、２．５ＧＰａ以下である。弾性係数Ｅが３．０ＧＰａを超えて大きくなると、繰り返しの熱衝撃時にはんだ接続部にかかる歪みを十分に小さくすることができないからである。逆に、弾性係数Ｅが０．５ＧＰａ未満では、配線板としての剛直さがなくなり、基板の加工等が難しくなる。従って、多層プリント配線板用絶縁材の弾性係数Ｅは０．５ＧＰａ以上が好ましい。更に好ましくは、１．０ＧＰａ以上が好ましい。従って、弾性係数Ｅは０．５ＧＰａから３．０ＧＰａの範囲が好ましい。
【００１６】
硬化後の多層プリント配線板用絶縁材の熱膨張係数αは、前記式（１）の関係を満たしている。一方、硬化後の多層プリント配線板用絶縁材の熱膨張係数αは、５０×１０−６／℃以下に設定するのが好ましい。更に好ましくは４０×１０−６／℃以下が好ましい。熱膨張係数αが５０×１０−６／℃を超えて大きくなると、繰り返しの熱衝撃時にはんだ接続部にかかる歪みを十分に小さくすることができなくなる上、コア基材や内層基板との熱膨張係数α差が大きくなるため、基板加工時の寸法誤差が大きくなり、狭ピッチに対応できなくなるからである。逆に、熱膨張係数αが１０×１０−６／℃未満では、それに伴って弾性係数が大きくなり、繰り返しの熱衝撃時にはんだ接続部にかかる歪みを十分に小さくすることができないからである。従って、多層プリント配線板用絶縁材の熱膨張係数は１０×１０−６／℃から５０×１０−６／℃の範囲が好ましい。
【００１７】
しかしながら、上述の範囲に弾性係数Ｅと熱膨張係数αを設定しても、前記式（１）の関係を満たすように弾性係数Ｅと熱膨張係数αを設定する必要がある。前記式（１）の関係を満たせない場合、はんだ接続部にかかる歪み振幅を十分に低減できないからである。コア基材や内層基板の厚みは特に限定するものではないが、０．４ｍｍから１．２ｍｍの範囲が好ましい。小型化、薄型化、軽量化の観点から、１．２ｍｍ以下にするのが好ましいが、０．４ｍｍより薄くなると、コア基材や内層基板としての剛直さがなくなり、基板加工性や部品実装性に劣るからである。
【００１８】
多層プリント配線板用絶縁材の厚みは２５μｍから２００μｍの範囲が好ましい。２５μｍより薄い場合、繰り返しの熱衝撃を受けた場合のはんだ接続部の歪みを十分に小さくできないからである。一方、２００μｍより厚い場合、はんだ接続部の歪みを小さくできるものの、小型化、薄型化、軽量化が図れず、基板加工時の寸法誤差が大きくなる傾向にあるからである。
【００１９】
以上のように、耐熱衝撃性を向上するためには、多層プリント配線板用絶縁材の弾性係数Ｅと熱膨張係数αをバランス良く設定する必要がある。以上、本発明で得られる多層プリント配線板用絶縁材は、繰り返しの熱衝撃を受けた場合でも、セラミック基板と同等に、はんだ接続部の歪み振幅を小さくでき、車載用パワー系モジュール基板や携帯機器用モジュール基板に最適である。
【実施例】
【００２０】
次に実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１、比較例１〜２）
使用した多層プリント配線板用絶縁材を以下に示す。
実施例１：樹脂フィルムであるＡＳ−ＺＩＩ（日立化成工業株式会社製、商品名）。
比較例１：ＡＳ−ＺＩＩ用の樹脂をメチルエチルケトンで希釈しワニスとし、ＩＰＣ品番＃１０８０のガラスクロスに、樹脂分６０ｖｏｌ％となるように付着させ１７０℃５分乾燥させて得たプリプレグ。
比較例２：樹脂付き銅箔であるＭＣＦ−６０００Ｅ（日立化成工業株式会社製、商品名）。
【００２１】
前記多層プリント配線板用絶縁材を単体で真空加圧式ラミネータにより真空下で、加温加圧積層（熱板温度１６０℃、圧力０．５ＭＰａ、真空引き時間３０秒及び１８０℃３０分）して、熱硬化し、多層プリント配線板用絶縁材の物性評価用試料とした。硬化後の多層プリント配線板用絶縁材を用いて、次の各試験により物性評価を行った。
（１）熱膨張係数α：硬化後の多層プリント配線板用絶縁材を３ｍｍ（幅）×２５ｍｍ（長さ）×０．０５ｍｍ（厚み）に切り出し、セイコーインスツルメンツ株式会社製の熱機械分析装置（ＥＸＳＴＡＲ６０００システム、ＴＭＡ／ＳＳ６１００）により、引張り法で−４０℃〜１２５℃の温度範囲、昇温速度２℃／ｍｉｎ、引張り荷重：２ｇで昇温測定を行った。−４０℃〜１２５℃の温度幅での試験片の歪み幅から、平均熱膨張係数を算出した。
（２）弾性係数Ｅ：硬化後の多層プリント配線板用絶縁材を５ｍｍ（幅）×７０ｍｍ（長さ）×０．０５ｍｍ（厚み）に切り出し、インストロン株式会社製の精密微小変形測定装置（モデル５５４８）を用いて、引張り法で室温（２５℃）の歪み−応力特性を測定し、得られた線の傾きから弾性係数Ｅを算出した。
【００２２】
次に、市販の構造解析ツールを用いて、図１に示した試験基板の温度サイクル時のはんだ接続部にかかる相当塑性歪みを計算した。計算に用いた各材料の物性値を表１に示した。多層プリント配線板用絶縁材の物性は弾性係数Ｅとして３水準（２、５、１０ＧＰａ）、熱膨張係数αとして３水準（５、３５、７５×１０−６／℃）の計９種類のマトリックスで計算した。計算から得られた歪みと多層プリント配線板用絶縁材の材料物性から前記式（１）の近似式を導き出した。近似式から計算した、はんだ接続部の歪み等高線図を図２に示した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
図２に示したように、多層プリント配線板用絶縁材の弾性係数Ｅと熱膨張係数αが、前記式（１）の関係を満たすためには、歪み０．７％の歪み等高線より、下に位置しなければならない。例えば、弾性係数Ｅが２ＧＰａの場合、熱膨張係数αが５×１０−６／℃と３５×１０−６／℃は、前記式（１）の関係を満足するが、熱膨張係数αが７５×１０−６／℃では満足せず、熱膨張係数αが６０×１０−６以下でなければ満足しないことがわかる。また弾性係数Ｅが５ＧＰａの場合、熱膨張係数αがたとえ０でも満足しない。
【００２５】
表２に実施例１と比較例１，２の物性値（弾性係数Ｅと熱膨張係数α）、式（１）から算出されるはんだ接続部の歪みを示した。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
表２から、実施例１の樹脂フィルムであるＡＳ−ＺＩＩのように、弾性係数Ｅが０．５ＧＰａから３．０ＧＰａの範囲、熱膨張係数αを１０×１０−６／℃から５０×１０−６／℃の範囲に設定され、かつ、式（１）の範囲内に弾性係数Ｅと熱膨張係数αが設定された多層プリント配線板用絶縁材は、繰り返しの熱衝撃を受けてもはんだ接続部の歪み振幅が小さく、セラミック基板の場合の０．７％と同等まではんだ接続部の歪みを低減でき、温度サイクル時に、はんだ接続部にクラックが生じ難く、耐温度サイクル性（耐熱衝撃性）に優れることがわかる。
【００２８】
本発明による多層プリント配線板用絶縁材は、実施例１で示したように温度サイクル時のはんだ接続部の歪みが小さく、温度サイクル時において優れた信頼性を示す。本多層プリント配線板用絶縁材を車載用パワー系モジュール基板、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ等の小型民生機器用基板に用いれば、軽量で低コストでありながら、優れた耐温度サイクル性（耐熱衝撃性）を得ることができ、その工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】試験基板の断面図である。
【図２】試験基板のはんだ接続部の歪み等高線図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：チップ抵抗器
２：共晶はんだ
３：部品実装用銅パッド
４：コア基材
５：多層プリント配線板用絶縁材
【図１】
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【図２】
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