(57)【要約】【課題】  硬化物層の空隙の発生を抑えて、樹脂層に多量の無機粉末を含有させることができ、これによって積層板成形時の樹脂層の流動を効果的に制限し、金属ベースプリント配線板においては熱抵抗をより効果的に小さくする。【解決手段】  熱硬化性樹脂と共に、平均粒径０．１〜０．９μｍの無機粉末：Ａが１０〜３５重量％、平均粒径２〜６μｍの無機粉末：Ｂが５〜４０質量、並びに平均粒径１０〜３０μｍ  の無機粉末：Ｃが２５〜８０質量％の割合からなり、無機粉末Ａ、Ｂ、Ｃの合計量が１００質量％であって、その平均粒径の比が、  Ａ／Ｃ＝０．０３５〜０．０５５  Ｂ／Ｃ＝０．２〜０．４の範囲内である無機粉末を組成物全体量の６０〜９０質量％の範囲内で含有する熱硬化性樹脂組成物とし、これによりプリプレグ、積層板を形成する。【選択図】図１
2008208183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂と共に、平均粒径０．１〜０．９μｍの無機粉末：Ａが１０〜３５重量％、平均粒径２〜６μｍの無機粉末：Ｂが５〜４０質量、並びに平均粒径１０〜３０μｍの無機粉末：Ｃが２５〜８０質量％の範囲内でこれらの無機粉末Ａ、Ｂ、およびＣの合計量が１００質量％であって、その平均粒径の比が、
Ａ／Ｃ＝０．０３５〜０．０５５
Ｂ／Ｃ＝０．２〜０．４
の範囲内である無機粉末を組成物全体量の６０〜９０質量％の範囲内で含有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
【請求項２】
無機粉末が酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱硬化性樹脂組成物がガラス基材に含浸されたものであることを特徴とするプリプレグ。
【請求項４】
請求項３に記載のプリプレグが金属箔と積層一体化されたものであることを特徴とする積層板。
【請求項５】
請求項４に記載の積層板が金属基板に積層一体化されたものであることを特徴とする金属ベース積層板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板用として有用な樹脂組成物とプリプレグ並びに積層板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プリント配線板の製造においては、樹脂またはフィラー含有の樹脂をガラス基材等の織布や不織布に含浸、乾燥して半硬化状態とプリプレグを形成し、次いでこのプリプレグを加熱加圧下で金属箔と積層一体化成形して積層板とし、金属箔をエッチング加工して回路形成することが一般的に行われてきている。また、上記のプリプレグを用いて、金属基板に積層一体化することで金属ベースのプリント配線板を製造することが行なわれてきている。
【０００３】
前者の多層プリント配線板を製造するにあたっては、内層用基板に樹脂層側で樹脂付き金属箔を重ねこれをプレスやロールによって加熱加圧成形する際に、樹脂の流動が大きく生じて、樹脂層の厚みのばらつきが大きく生じるおそれがあり、樹脂層による内層と外層の回路間の絶縁が確保できなくなったり、回路のインピーダンス特性等の電気特性が安定しなくなったりするという問題があった。
【０００４】
そこで、樹脂層に無機粉末を充填して樹脂の流動を制限することが試みられているが、樹脂の成形時の粘性の過度の上昇や内部ポア発生を避けるには、無機粉末の含有量は６０重量％程度が限度であり、樹脂層に無機粉末を配合することによる効果はあまり期待することができないものであった。また後者の金属ベースプリント配線板は、表面に実装される電子部品からの発熱を金属基板を通して放熱する機能を有するが、樹脂層の熱抵抗が大きいと熱が金属基板に伝わり難くなると共に金属基板からの熱の放散性が悪くなって、放熱効率が低下するという問題があり、また加熱加圧成形する際に端部から樹脂が流出することを防ぐ必要がある。
【０００５】
このためにこの場合も同様に樹脂層に無機粉末を充填して、無機粉末によって樹脂層の熱抵抗を小さくすると共に、樹脂の流動を制限することが試みられている。しかし上記のように無機粉末の含有量は６０重量％程度が限度であるので、樹脂層に無機粉末を配合することによる効果はあまり期待することができないものであった。
【０００６】
そこで本出願人は、樹脂層に多量の無機粉末を含有させることを可能にし、成形時の樹脂層の樹脂の流動を制限する効果や、樹脂層の熱抵抗を小さくする効果を高く得ることができるようにした積層板材料（特許文献１）を開発した。
【０００７】
この積層板材料は、平均粒径が０．１〜０．９μｍの無機粉末を１０〜３５重量％、平均粒径２〜６μｍの無機粉末を５〜４０重量％、平均粒径１０〜３０μｍの無機粉末を４０〜８０重量％の組み合わせで合計１００重量％になるように配合し、この無機粉末を６０〜９０重量％の含有量で含有する樹脂層を金属箔の表面に塗布して設けて成ることを特徴としている。
【０００８】
これによって無機粉末を樹脂に対して高充填することが可能とされたが、その後の検討において、さらに改善することが求められてもいた。
【０００９】
それと言うのも、この積層板材料の場合には、気体が樹脂から抜けず硬化物中に残り、微細な空隙が発生することがあったからである。これは最密充填が不十分なために、加熱加圧成型時に気泡が樹脂中に閉じ込められるために起こるものであって、プリント基板として使用中にこの空隙が原因となり回路の導通不良が発生することが懸念されていた。
【特許文献１】特開平１０−３４８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のとおりの背景から、本出願人のこれまでの知見を踏まえて、硬化物層の空隙の発生を抑えて、樹脂層に多量の無機粉末を含有させることができ、これによって成型時の樹脂層の流動を効果的に制限し、金属ベースプリント配線板においては熱抵抗をより効果的に小さくすることのできる、改善された新しい技術手段を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するものとして、以下の樹脂組成物とプリプレグ、並びに積層板であることを特徴としている。
【００１２】
第１：熱硬化性樹脂と共に、平均粒径０．１〜０．９μｍの無機粉末：Ａが１０〜３５重量％、平均粒径２〜６μｍの無機粉末：Ｂが５〜４０質量、並びに平均粒径１０〜３０μｍの無機粉末：Ｃが２５〜８０質量％の範囲内でこれらの無機粉末Ａ、Ｂ、およびＣの合計量が１００質量％であって、その平均粒径の比が、
Ａ／Ｃ＝０．０３５〜０．０５５
Ｂ／Ｃ＝０．２〜０．４
の範囲内である無機粉末を組成物全体量の６０〜９０質量％の範囲内で含有する熱硬化性樹脂組成物。
【００１３】
第２：無機粉末が酸化アルミニウムである上記の熱硬化性樹脂組成物。
【００１４】
第３：上記いずれかの熱硬化性樹脂組成物がガラス基材に含浸されたものであるプリプレグ。
【００１５】
第４：上記プリプレグが金属箔と積層一体化されたものである積層板。
【００１６】
第５：上記積層板が金属基板に積層一体化されたものである金属ベース積層板。
【発明の効果】
【００１７】
上記第１の本発明によれば、平均粒径範囲の相違する複数種の無機粉末Ａ、Ｂ、Ｃを特定の割合において組み合わせるとともに、これら無機粉末の平均粒径の比を特有範囲のものとすることで、最密充填化を図り、硬化層での空隙の発生を抑えて樹脂に多量の無機粉末を含有させることを可能としている。これによって、積層板成形時の樹脂層の流動を制限してより高品質で高い信頼性を実現し、金属ベースプリント配線板用の積層板においては熱抵抗をより小さなものとすることができる。
【００１８】
無機粉末を酸化アルミニウムとする第２の発明によれば、上記の効果は、より確実に顕著なものとして実現される。
【００１９】
そして、第３から第５の発明のプリプレグ並びに積層板においては、プリント配線板の製造において上記のとおり顕著な効果が実現されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
上記のとおりの本発明について、以下にその実施の形態について説明する。
【００２１】
本発明においての無機粉末としては、特にその種類は限定されるものではないが、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）粉末や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末、酸化珪素（ＳｉＯ2）粉末、窒化珪素（ＳｉＮ）粉末、窒化ホウ素（ＢＮ）粉末など、高熱伝導率を有し、電気絶縁性の高いものを用いるのが好ましい。これらのなかでも特に、酸化アルミニウム粉末がこのましい。窒化アルミニウム粉末の場合には表面を酸化処理して酸化アルミニウムの酸化層を形成することによって、耐湿性を向上させたものが有用である。また無機粉末には樹脂との相溶性をよくするために、カップリング処理などの表面処理を行うようにしてもよい。
【００２２】
そして本発明ではこの無機粉末として、合計量１００質量％において平均粒径０．１〜０．９μｍの無機粉末：Ａと、平均粒径が２〜６μｍの無機粉末：Ｂと、平均粒径が１０〜３０μｍの無機粉末：Ｃの３種類の平均粒径の無機粉末を組み合わせて、無機粉末Ａを１０〜３５重量％、無機粉末Ｂを５〜４０重量％、無機粉末Ｃを４０〜８０重量％の範囲内で合計１００重量％になるように配合する。そして、この３種の無機粉末について、相互の平均粒径の比は、前記のように
Ａ／Ｃ＝０．０３５〜０．０５５
Ｂ／Ｃ＝０．２〜０．４
の範囲内になるものとする。
【００２３】
このように、平均粒径と配合割合を制御することによって、無機粉末の最密充填化が可能になり、成型時の樹脂粘度が過度に高くなることなく、無機粉末を樹脂に多量に含有することが可能になり、また成型後に硬化物層に空隙の発生をなくすことが可能になる。
【００２４】
本発明において樹脂層を成型する樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができる。無機粉体として上記のような平均粒径と配合割合のものを用いることによって、この樹脂に無機粉体を６０〜９０重量％の含有量で配合することができる。無機粉体の含有量が６０重量％未満では、無機粉末を配合することによる効果を期待することができない。また無機粉末の含有量が９０重量％を超えると、成型時の樹脂の粘度が過度に高くなるおそれがある。
【００２５】
そして、本発明では、ガラスクロス等の無機質の基材すなわち織布または不織布に上記の無機粉体を含有する樹脂を含浸して加熱乾燥することによって、Ｂステージ状態（半硬化状態）のプリプレグを得る。プリプレグの厚みは０．０６〜０．３ｍｍの範囲のものが好ましい。このプリプレグは、金属箔や金属板と加熱加圧により積層化し、金属箔をエッチングして回路を形成する。金属箔としては、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄などを材料とする箔の他、これらの合金の箔、複合箔を用いることができる。金属箔は厚みが５〜４００μｍの範囲のものが好ましい。また、金属板としては銅、アルミニウム、ニッケル、鉄などを材料とする板の他、これらの合金の板を用いることができる。金属板の厚みが０．５〜３．０ｍｍの範囲のものが好ましいが特に限定されるものではない。
【００２６】
本発明の積層板の具体的構成例としては、図１にみるように、金属板１の片面に無機粉末を含有したプリプレグ２を会して金属箔３が積層接着される。金属箔は金属板１の片面に配する場合だけではなく、両面に配することもできる。
【００２７】
積層成形、積層接着のための方法、装置、それらの条件については従来と同様のものとして、あるいはその改良としての各種の手段であってよい。
【００２８】
そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく本発明について説明する。
【実施例】
【００２９】
＜実施例１＞
アルミナ粉末を表１の粒径と配合比で混合し、表３の配合比で混合したエポキシワニスにアルナミ粉末が８５重量％であるエポキシ樹脂ワニスを調整する。このワニスを秤量２５ｇ／ｍ2  厚み１８０μｍのガラス不織布に塗布し加熱乾燥し、樹脂量が９５重量％のＢステージ状態のプリプレグを得た。厚みが１ｍｍのアルミニウム板にこのプリプレグを１枚配し、アルミニウム板と反対側に厚みが３５μｍの銅箔を配し、温度１６０℃、圧力２０ｋｇ／ｃｍ2の条件で１２０分加熱加圧成型して積層板を得た。
＜実施例２＞
アルミナ粉末を表１の粒径と配合比で混合し、表３の配合比で混合したエポキシワニスにアルミナ粉末が８５重量％であるエポキシ樹脂ワニスを調整する。このワニスを秤量２５ｇ／ｍ2  厚み１８０μｍのガラス不織布に塗布し加熱乾燥し、樹脂量が９５重量％のＢステージ状態のプリプレグを得た。厚みが１ｍｍのアルミニウム板にこのプリプレグを１枚配し、アルミニウム板と反対側に厚みが３５μｍの銅箔を配し、温度１６０℃、圧力２０ｋｇ／ｃｍ2の条件で１２０分加熱加圧成型して積層板を得た。
＜実施例３＞
アルミナ粉末を表１の粒径と配合比で混合し、表３の配合比で混合したエポキシワニスにアルミナ粉末が８５重量％であるエポキシ樹脂ワニスを調整する。このワニスを秤量２５ｇ／ｍ2  厚み１８０μｍのガラス不織布に塗布し加熱乾燥し、樹脂量が９５重量％のＢステージ状態のプリプレグを得た。厚みが１ｍｍのアルミニウム板にこのプリプレグを１枚配し、アルミニウム板と反対側に厚みが３５μｍの銅箔を配し、温度１６０℃、圧力２０ｋｇ／ｃｍ2の条件で１２０分加熱加圧成型して積層板を得た。
＜実施例４＞
アルミナ粉末を表１の粒径と配合比で混合し、表３の配合比で混合したエポキシワニスにアルミナ粉末が８５重量％であるエポキシ樹脂ワニスを調整する。このワニスを秤量２５ｇ／ｍ2  厚み１８０μｍのガラス不織布に塗布し加熱乾燥し、樹脂量が９５重量％のＢステージ状態のプリプレグを得た。厚みが１ｍｍのアルミニウム板にこのプリプレグを１枚配し、アルミニウム板と反対側に厚みが３５μｍの銅箔を配し、温度１６０℃、圧力２０ｋｇ／ｃｍ2の条件で１２０分加熱加圧成型して積層板を得た。
＜比較例１〜８＞
アルミナ粉末を表２の配合１〜８の粒径と配合比で混合し、表３の配合比で混合したエポキシワニスにアルミナ粉末が８５重量％であるエポキシ樹脂ワニスを調整する。このワニスを秤量２５ｇ／ｍ2  厚み１８０μｍのガラス不織布に塗布し加熱乾燥し、樹脂量が９５重量％のＢステージ状態のプリプレグを得た。厚みが１ｍｍのアルミニウム板にこのプリプレグを１枚配し、アルミニウム板と反対側に厚みが３５μｍの銅箔を配し、温度１６０℃、圧力２０ｋｇ／ｃｍ2の条件で１２０分加熱加圧成型して積層板を得た。
【００３０】
【表１】
2008208183.tif 000003
【００３１】
【表２】
2008208183.tif 000004
【００３２】
【表３】
2008208183.tif 000005
＜評価＞
上記の実施例１〜４と比較例１〜８において得られた積層板について、硬化物中の空隙の存在、熱抵抗、耐電圧、ビーム強度、無機粉末添加後の樹脂ワニス粘度を評価した。
【００３３】
これらの評価には以下の手段を用いた。
硬化物中の空隙
基板の端と中央部分を任意にそれぞれ任意に５点ずつ採取し、断面を観察し空隙の有無を確認する。断面の長さは２０ｍｍ。
熱抵抗
ΔＶＢＥ法
耐電圧
基板の表裏に直径１００ｍｍの平面の電極を設置し、５ｋＶを６０秒間通電して破壊の有無を確認する。
ピール強度
ＪＩＳ規格  Ｃ６４８１に基づき測定。
ワニス粘度
東京計器ＫＫ製  Ｂ型粘度計にてワニス温度を２５℃にして測定。
【００３４】
以上の評価の結果を表４および表５に示した。これらの結果からも明らかなように、本発明の実施例においては、高熱伝導率で電気絶縁性の無機粉末として大小の粉末を併用することにより無機粉末の含有量が高くすることができ、しかも放熱性能を向上させ、含有量が高くなることにより硬化後に無機粉末を含有した樹脂に発生する空隙を防ぐことができ、積層板の耐熱性や絶縁性を上げることができた。
【００３５】
【表４】
2008208183.tif 000006
【００３６】
【表５】
2008208183.tif 000007
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の積層板の具体的構成例を例示した概略断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  金属板
２  プリプレグ
３  金属箔
【図１】
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