(57)【要約】【課題】  半田耐熱性に優れた多層プリント基板を、高い生産効率で製造することが可能な多層プリント基板の製造方法、並びにこれに用いるためのプリプレグシート、金属箔張積層板及び回路基板を提供すること。【解決手段】  繊維シート及びこれに含浸した硬化性樹脂組成物を含み、硬化性樹脂組成物の硬化物の２０℃における貯蔵弾性率が１００〜２０００ＭＰａであることを特徴とするプリプレグシート。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維シート及びこれに含浸した硬化性樹脂組成物を含み、
前記硬化性樹脂組成物の硬化物の２０℃における貯蔵弾性率が１００〜２０００ＭＰａであるプリプレグシート。
【請求項２】
前記硬化性樹脂組成物の硬化物が粘弾性を有する、請求項１記載のプリプレグシート。
【請求項３】
前記硬化性樹脂組成物が、重量平均分子量が３００００以上のアクリル重合体を含有し、
該アクリル重合体は、グリシジルアクリレート由来のモノマー単位を全体の２〜２０質量％含み、且つ、エポキシ価が２〜３６である、請求項１又は２記載のプリプレグシート。
【請求項４】
前記繊維シートが、１０〜２００μｍの厚みを有するガラス布である、請求項１〜３の何れか一項に記載のプリプレグシート。
【請求項５】
厚さが１００μｍ以下である、請求項１〜４の何れか一項に記載のプリプレグシート。
【請求項６】
貫通孔が設けられ、該貫通孔に充填された導電体層を更に含んでいる、請求項１〜５の何れか一項に記載のプリプレグシート。
【請求項７】
前記導電体層が、Ｃｕ、Ａｇ及びこれらの合金から選ばれる金属の粉末を主成分とする、請求項６記載のプリプレグシート。
【請求項８】
請求項１〜５の何れか一項に記載のプリプレグシートを硬化してなる絶縁性基板と、これの両面に設けられた金属箔と、を備え、
前記絶縁性基板の両面の前記金属箔が、前記絶縁性基板を貫通する導電体層を介して互いに電気的に接続されている、金属箔張積層板。
【請求項９】
請求項１〜５の何れか一項に記載のプリプレグシートを硬化してなる絶縁性基板と、これの両面に設けられた回路パターンと、を備え、
前記絶縁性基板の両面の前記回路パターンが、前記絶縁性基板を貫通する導電体層を介して互いに電気的に接続されている、回路基板。
【請求項１０】
請求項１〜５の何れか一項に記載のプリプレグシートを硬化してなる複数の絶縁性基板と、複数の回路パターンとが交互に積層された多層プリント基板であって、
前記絶縁性基板を挟んで対向する前記回路パターンが、前記絶縁性基板を貫通する導電体層を介して互いに電気的に接続されている、多層プリント基板。
【請求項１１】
請求項６又は７記載のプリプレグシート、及び両面に回路パターンを有する回路基板を乾燥する乾燥工程と、
前記回路基板の両面に前記プリプレグシートを位置決めして載置し、さらに当該プリプレグシートの前記回路基板と反対側の面上に金属箔を載置した積層体を得る積層工程と、
前記積層体を加熱及び加圧して、前記プリプレグシートを硬化するとともに、前記回路基板及び前記プリプレグシート、並びに前記プリプレグシート及び前記金属箔のそれぞれを互いに接着する接着工程と、
前記金属箔を加工して両面に回路パターンを形成する回路パターン形成工程と、を備える多層プリント基板の製造方法。
【請求項１２】
前記乾燥工程において、前記回路基板及び前記プリプレグシートをそれぞれの吸湿量が１．５質量％以下となるように乾燥する、請求項１１記載の多層プリント基板の製造方法。
【請求項１３】
前記乾燥工程後、前記回路基板及び前記プリプレグシートを低湿度環境下で保管する、請求項１１又は１２記載の多層プリント基板の製造方法。
【請求項１４】
前記積層工程を、前記回路基板及び前記プリプレグシートの吸湿量を１．５質量％以下に保持できるような環境下で行う、請求項１１〜１３の何れか一項に記載の多層プリント基板の製造方法。
【請求項１５】
前記積層工程後、前記回路基板及び前記プリプレグシートを、前記回路基板及び前記プリプレグシートの吸湿量が１．５質量％以下に保持されるように低湿度環境下で保管する、請求項１４記載の多層プリント基板の製造方法。
【請求項１６】
前記低湿度環境が、相対湿度４５％以下の環境である、請求項１３又は１５記載の多層プリント基板の製造方法。
【請求項１７】
前記低湿度環境が、相対湿度４５％以下且つ３０〜６０℃の環境である、請求項１３又は１５記載の多層プリント基板の製造方法。
【請求項１８】
前記乾燥工程において、前記回路基板及び前記プリプレグシートを所定間隔で連続して乾燥する、請求項１１〜１７の何れか一項に記載の多層プリント基板の製造方法。
【請求項１９】
前記回路基板が、導電性ペーストによるビアホール接続がされた回路基板である、請求項１１〜１８の何れか一項に記載の多層プリント基板の製造方法。
【請求項２０】
前記導電性ペースト中の導電物質が、Ｃｕ、Ａｇ及びこれらの合金から選ばれる金属の粉末を主成分とする、請求項１９記載の多層プリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリプレグシート、金属箔張積層板及び回路基板並びにこれらを用いた多層プリント基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、回路基板として、メッキスルーホールに代えて、高密度化に有利な、いわゆるインナビアホール（ＩＶＨ）構造を有する回路基板が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
従来、このＩＶＨ構造を有する回路基板は、例えば、回路基板の両面にプリプレグシートを位置決めして載置し、さらに当該プリプレグシートの回路基板と反対側の面上に金属箔を載置した積層体を得る積層工程と、積層体を熱プレスにより加熱及び加圧して、プリプレグシートを硬化するとともに、回路基板、プリプレグシート及び金属箔を互いに接着する接着工程と、金属箔を加工して両面に回路パターンを形成する回路パターン形成工程とを備える製造方法で製造されていた。
【特許文献１】特開平６−２６８３４５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、従来の製造方法の場合、回路基板やプリプレグシートの吸湿により、得られる多層基板の半田耐熱試験において、残留水分の蒸発などによるブリスター（ふくれ）の発生が起こりやすかった。そして、このようなブリスターの発生を抑制するためには、回路基板にプリプレグシート及び金属箔を位置決めして重ね、更に熱プレスする工程を出来るだけ短時間で行う必要があり、この場合、処理枚数を多くすることが困難で、生産効率が低下するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、半田耐熱性に優れた多層プリント基板を、高い生産効率で製造することが可能な多層プリント基板の製造方法、並びにこれに用いるためのプリプレグシート、金属箔張積層板及び回路基板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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のプリプレグシートは、繊維シート及びこれに含浸した硬化性樹脂組成物を含み、硬化性樹脂組成物の硬化物の２０℃における貯蔵弾性率が１００〜２０００ＭＰａであることを特徴とするものである。
【０００７】
上記のような本発明のプリプレグシートは、硬化物の貯蔵弾性率が上記特定範囲となるような硬化性樹脂組成物を含んでいることによって、後述する本発明の多層プリント基板の製造方法等に用いたときに、半田耐熱性に優れた多層プリント基板を高い生産効率で製造することができる。
【０００８】
上記硬化性樹脂組成物の硬化物は、粘弾性を有することが好ましい。これにより、多層プリント基板の製造工程における、樹脂や繊維くずの脱落が防止される。
【０００９】
また、硬化性樹脂組成物は、重量平均分子量が３００００以上のアクリル重合体を含有し、該アクリル重合体は、グリシジルアクリレート由来のモノマー単位を全体の２〜２０質量％含み、且つ、エポキシ価が２〜３６であることが好ましい。なお、本発明においては、エポキシ価としては、ＨＬＣ測定法により求めた値を採用することとする。
【００１０】
アクリル重合体の重量平均分子量が３００００未満であると、柔軟性が低下するの傾向にある。また、アクリル重合体に含まれるグリシジルアクリレート由来のモノマー単位の比率が２質量％未満であると硬化物の耐熱性が不十分となる傾向にあり、２０質量％を超えると硬化物が脆くなる傾向にある。さらに、アクリル重合体のエポキシ価（重合体１００ｇ当りのエポキシ基のモル数）が２未満であると、硬化物の耐熱性が低下する傾向にあり、３６を超えると、硬化物が脆くなる傾向にある。
【００１１】
繊維シートは、１０〜２００μｍの厚みを有するガラス布であることが好ましい。これにより、得られる多層プリント基板の機械的強度が高められるともに、多層プリント基板が有する回路パターンの高密度化を図ることがより容易となる。
【００１２】
プリプレグシートの厚みは１００μｍ以下であることが好ましい。これにより、多層プリント基板が有する回路パターンの高密度化を図ることがより容易となる。
【００１３】
プリプレグシートは、貫通孔が設けられ、該貫通孔に充填された導電体層を更に含んでいることが好ましい。これにより、いわゆるＩＶＨ構造を有する多層プリント基板を、より高い生産効率で得ることができる。この導電体層は、Ｃｕ、Ａｇ及びこれらの合金から選ばれる金属の粉末を主成分とすることが好ましい。
【００１４】
本発明の金属箔張積層板は、上記本発明のプリプレグシートを硬化してなる絶縁性基板と、これの両面に設けられた金属箔と、を備え、絶縁性基板の両面の金属箔が、絶縁性基板を貫通する導電体層を介して互いに電気的に接続されていることを特徴とするものである。この金属箔張積層板は、下記本発明の回路基板を得るために好適に用いることができる。
【００１５】
本発明の回路基板は、上記本発明のプリプレグシートを硬化してなる絶縁性基板と、これの両面に設けられた回路パターンと、を備え、絶縁性基板の両面の回路パターンが、絶縁性基板を貫通する導電体層を介して互いに電気的に接続されていることを特徴とするものである。この回路基板は、後述する本発明の多層プリント基板の製造方法において好適に用いることができる。
【００１６】
本発明の多層プリント基板は、上記本発明のプリプレグシートを硬化してなる複数の絶縁性基板と、複数の回路パターンとが交互に積層された多層プリント基板であって、絶縁性基板を挟んで対向する回路パターン同士が、絶縁性基板を貫通する導電体層を介して電気的に接続されていることを特徴とするものである。この多層プリント基板は、後述する本発明の多層プリント基板の製造方法によって好適に得ることができる。
【００１７】
本発明の多層プリント基板の製造方法は、上記本発明のプリプレグシート、及び両面に回路パターンを有する回路基板を乾燥する乾燥工程と、回路基板の両面にプリプレグシートを位置決めして載置し、さらに当該プリプレグシートの回路基板と反対側の面上に金属箔を載置した積層体を得る積層工程と、積層体を加熱及び加圧して、プリプレグシートを硬化するとともに、回路基板及びプリプレグシート、並びにプリプレグシート及び金属箔のそれぞれを互いに接着する接着工程と、金属箔を加工して両面に回路パターンを形成する回路パターン形成工程と、を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の多層プリント基板の製造方法は、上記本発明のプリプレグシートを用いて、上記のような乾燥工程を備えることにより、半田耐熱性に優れた多層プリント基板を、高い生産効率で製造することができる。
【００１９】
上記乾燥工程においては、半田耐熱性をより高めるために、回路基板及びプリプレグシートをそれぞれの吸湿量が１．５質量％以下となるように乾燥することが好ましい。
【００２０】
また、乾燥工程後、回路基板及び前記プリプレグシートを低湿度環境下で一旦保管する、ことが好ましい。
【００２１】
上記積層工程を、回路基板及びプリプレグシートの吸湿量を１．５質量％以下に保持できるような環境下で行うことが好ましい。これにより、得られる多層プリント基板の半田耐熱性を、より高めることができる。
【００２２】
また、積層工程後、回路基板及びプリプレグシートを、回路基板及びプリプレグシートの吸湿量が１．５質量％以下に保持されるように低湿度環境下で保管することが好ましい。
【００２３】
そして、上記の保管における低湿度環境は、相対湿度４５％以下の環境であることが好ましく、相対湿度４５％以下且つ３０〜６０℃の環境であることがより好ましい。
【００２４】
更に、上記乾燥工程において、回路基板及びプリプレグシートを所定間隔で連続して乾燥することが好ましい。
【００２５】
上記回路基板は、導電性ペーストによるビアホール接続がされた回路基板であることが好ましい。また、この導電性ペースト中の導電物質は、Ｃｕ、Ａｇ及びこれらの合金から選ばれる金属の粉末を主成分とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、半田耐熱性に優れた多層プリント基板を、高い生産効率で製造することが可能な多層プリント基板の製造方法、並びにこれに好適に用いることのできるプリプレグシート及び回路基板が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２８】
本発明のプリプレグシートは、繊維シート及びこれに含浸した硬化性樹脂組成物を含んで構成されている。このプリプレグシートは、さらに、レーザーなどで加工することにより形成された貫通孔に充填され、導電ペースト等の導電性の材料からなる導電体層を有していてもよい。
【００２９】
プリプレグシート中の硬化性樹脂組成物は、加熱により硬化して、２０℃における貯蔵弾性率が１００〜２０００ＭＰａで、粘弾性を有する硬化物を与えるような樹脂組成物である。ここで、この貯蔵弾性率は、硬化物について、硬化物を測定周波数１~１００Ｈｚの引張りモード（スパン間距離５〜３０ｍｍ）での動的粘弾性測定に基づいて得られた値を採用することができる。硬化物の貯蔵弾性率が２０００ＭＰａを超えると、樹脂が脆くなって脱落しやすくなるなどして、多層プリント基板の生産効率が低下する。一方、硬化物の貯蔵弾性率が１００ＭＰａを下回ると、得られる多層プリント基板のはんだ耐熱性が低下する。なお、プリプレグシート中の硬化性樹脂組成物は、実質的に未硬化の状態であってもよいし、硬化反応がある程度進行して半硬化（Ｂステージ化）された状態であってもよい。
【００３０】
このような硬化性樹脂組成物としては、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂及びその硬化剤を含有するものが好適である。この場合、熱硬化性樹脂、硬化剤の種類や組み合わせ、混合比率等を適宜選択することによって、硬化物の貯蔵弾性率が所望の値になるように制御することができる。あるいは、硬化性樹脂組成物中に、柔軟骨格を有するポリマー（ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＣＴＢＮ、アクリル重合体、ポリアミド、ポリアミドイミド、シリコーン変性ポリアミドイミド等）を更に加えることによって、硬化物の貯蔵弾性率を制御することもできる。
【００３１】
硬化性樹脂組成物中に加える上記ポリマーとしては、アクリル基を有するモノマーに由来するモノマー単位で主として構成されるアクリル重合体が好ましい。アクリル重合体の重量平均分子量は３００００以上２００００００以下であることが好ましい。また、アクリル重合体としては、グリシジルアクリレート由来のモノマー単位を全体の２〜２０質量％含み、且つ、エポキシ価が２〜３６であるものが特に好ましい。
【００３２】
硬化性樹脂組成物が、熱硬化性樹脂及びその硬化剤からなる硬化性成分と、アクリル重合体とを含有するものである場合、硬化性樹脂組成物において、アクリル重合体１００質量部に対して、硬化性成分が６０〜３５０質量部となるような比率であることが好ましい。硬化性成分を６０〜３５０質量部とすることにより、通常、硬化物の貯蔵弾性率を１００〜２０００ＭＰａの範囲内とすることができる。
【００３３】
プリプレグシート中の繊維シートは、紙、ガラス繊維織布及びガラス繊維不織布等のガラス布、アラミド不織布等の耐熱性合成繊維が挙げられる。これらのうち、ガラス繊維織布及びガラス繊維不織布が好ましく、ガラス繊維織布が特に好ましい。ガラスの材質としては、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス等が挙げられる。また、繊維シートとして織布を用いる場合の繊維の織り方については、例えば、平織、朱子織、綾織等が挙げられる。
【００３４】
繊維シートは、十分な強度を有する限り薄い方が好ましい。具体的には、繊維シートの厚みは１０〜２００μｍであることが好ましく、２０〜８０μｍであることがより好ましい。また、繊維シートは、線膨張率が小さいものが好ましい。
【００３５】
プリプレグシートが導電体層を有する場合、導電体層は、回路間を電気的に接続可能な程度の導電性を有する導電性材料で構成される。この導電性材料としては、例えば、Ａｇ、Ｃｕ及びこれらの合金から選ばれる金属を主成分とする導電性フィラーを硬化性樹脂組成物（エポキシ樹脂及びその硬化剤からなる組成物等）中に分散した導電性ペーストが挙げられる。
【００３６】
プリプレグシートは、例えば、硬化性樹脂組成物を繊維シートに含浸させて得ることができる。硬化性樹脂組成物を繊維シートに含浸する方法としては、例えば、樹脂組成物の溶液に繊維シートを浸漬させる方法が挙げられる。
【００３７】
本発明の多層プリント基板の製造方法においては、少なくとも両面に回路パターンを有する両面回路基板を用いるが、この両面回路基板は、導電性ペーストによるインナビアホール接続がされたものであることが好ましい。このような回路基板は、例えば、離型層を有する離型性のプラスチックフィルムをプリプレグシートの両面に積層した積層体を得、この積層体を貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔に導電ペーストを充填してからプラスチックフィルムを除去した後、プリプレグシートの両面に金属箔を積層して全体を加圧及び加熱してプリプレグシートの両面における金属箔を互いに電気的に接続し、金属箔をエッチングして回路パターンを形成するといった方法で、得ることができる。
【００３８】
積層体の貫通孔に充填する導電性ペーストとしては、Ｃｕ、Ａｇ及びこれらの合金から選ばれる金属の粉末（平均粒径２μｍ程度）と、エポキシ樹脂と、これの硬化剤としての酸無水物とからなる混合物を、３本ロールなどを用いて十分に混練したものを好適に用いることができる。
【００３９】
回路基板を得る際に用いるプリプレグシートとしては、上述したような本発明のプリプレグシートであって、導電体層が充填された貫通孔を有するものが好適である。また、プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等にＳｉ系の離型剤を塗布したものが好適に用いられる。
【００４０】
図１は、本発明による多層プリント基板の製造方法の一実施形態を示す断面図である。図１に示す多層プリント基板の製造方法においては、まず、上述したような本発明のプリプレグシート１１０を２枚と、両面に回路パターンを有する回路基板３００とをそれぞれ乾燥する（乾燥工程、図１の（ａ）、（ｂ））。プリプレグシート１１０は強化繊維及びこれに含浸した硬化性樹脂組成物からなるプリプレグシート１００と、これを貫通する導電体層３ａとで構成され、回路基板３００は、絶縁性基板５と、これの両面に設けられ絶縁性基板５を貫通する導電体層３ｂを介して互いに電気的に接続された回路パターン６ａ及び６ｂとで構成される。なお、このとき用いる回路基板は、両面に設けられた回路パターンに加えて、その内装に更に回路パターンを有するものであってもよい。
【００４１】
乾燥は、プリプレグシート１１０及び回路基板３００の吸湿量が１．５質量％以下となるように行うことが好ましい。この乾燥は、例えば、バッチ式の乾燥炉内で、プリプレグシート１１０については８０℃で１５分程度、回路基板３００については１２０℃で３０分程度の乾燥条件で行うことが好ましい。あるいは、プリプレグシート１１０及び回路基板３００のそれぞれを、所定の間隔で連続式の乾燥炉内を通過させることで、連続的に乾燥してもよい。
【００４２】
乾燥工程を経て水分が除去されたプリプレグシート１１０及び回路基板３００は、低湿度環境に保たれた保管庫Ａ内で一旦保管される（図１の（ｃ））。この低湿度環境は、相対湿度４５％以下であることが好ましく、更に、温度が３０〜６０℃であることがより好ましい。このような低湿度環境で保管することで、長時間の保管又は放置がされた場合であっても、プリプレグシート１１０の硬化の進行が防止され、半田耐熱性に優れた多層プリント基板が得られる。
【００４３】
続いて、対向する２枚の積層プレート７ａ及び７ｂの間に挟んだ状態で、回路基板３００の両面にプリプレグシート１１０を位置決めして載置し、さらにプリプレグシート１１０の回路基板３００と反対側の面上に金属箔４ａ及び４ｂを載置して、積層体を得る（積層工程、図１の（ｄ））。金属箔４ａ及び４ｂとしては、銅箔等が用いられる。
【００４４】
プリプレグシート１１０の位置決めは、回路基板３００及びプリプレグシート１１０にそれぞれ設けられた位置決め用の貫通孔（図示せず）に、積層プレート７ｂの所定の位置に固定された位置決めピン（図示せず）を通しながらプリプレグシート１１０を載置することで行う。あるいは、位置決めピンに代えて、画像認識の手法を利用してプリプレグシートの位置決めをしてもよい。
【００４５】
この積層工程は、回路基板及びプリプレグシート１１０の吸湿量を１．５質量％以下に保持できるような環境下で行うことが好ましい。そして、積層工程後、回路基板３００及びプリプレグシート１１０は、それぞれの吸湿量が１．５質量％以下に保持されるように、保管庫Ａと同様の低湿度環境に保たれた保管庫Ｂで保管する（図１の（ｅ））。なお、保管庫Ａ及びＢは同一の保管庫であってもよい。
【００４６】
次に、積層工程で得た積層体を熱プレス等によって加熱及び加圧して、プリプレグシート１１０を硬化するとともに、回路基板３００及びプリプレグシート１１０、並びにプリプレグシート１１０及び金属箔４ａ，４ｂを、それぞれ互いに接着する（接着工程、図１の（ｆ））。このとき、プリプレグシート１１０が圧縮されてその厚みが薄くなるとともに、プリプレグシート１１０を貫通する導電体層３ｂ（導電体層３ａ中の導電性ペーストが硬化して形成される）を介して、金属箔４ａ，４ｂ、並びに回路パターン６ａ，６ｂが、互いに電気的に接続（ＩＶＨ接続）される。一般的に、熱プレスによる加熱及び加圧は、バッチ式で１〜３時間行われる。
【００４７】
接着工程後、金属箔４ａ，４ｂを選択的なエッチングにより加工し、両面に回路パターン６ｃ，６ｄを形成（回路パターン形成工程）して、多層プリント基板４００が得られる（図１の（ｇ））。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による多層プリント基板の製造方法の一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
３ａ…導電体層（硬化前）、３ｂ…導電体層（硬化後）、４ａ，４ｂ…金属箔、５…絶縁性基板、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…回路パターン、７ａ，７ｂ…積層プレート、１００，１１０…プリプレグシート、３００…回路基板、４００…多層プリント基板。
【図１】
2006299190.tif 000003