(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導体層を有すると共に、異なる導体層間が銅ペーストで接続されたフェノール樹脂積層板において、フェノール樹脂組成物中に酸化銅を還元させる有機成分としてアルデヒド類、蟻酸、シュウ酸から選ばれるものがフェノール樹脂組成物の固形分に対して０．５〜４質量％及びキシレン樹脂が含有されて成ることを特徴とするフェノール樹脂積層板。
【請求項２】
請求項１に記載のフェノール樹脂積層板を製造するにあたって、複数の導体層を有すると共に、フェノール樹脂組成物中に酸化銅を還元させる有機成分としてアルデヒド類、蟻酸、シュウ酸から選ばれるものがフェノール樹脂組成物の固形分に対して０．５〜４質量％及びキシレン樹脂を含有するフェノール樹脂積層基板を作製し、次にこのフェノール樹脂積層基板に接続用穴を設け、さらにこの接続用穴の内部に銅ペーストを充填して異なる導体層間を接続することを特徴とするフェノール樹脂積層板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる導体層間が銅ペーストで接続されたフェノール樹脂積層板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フェノール樹脂積層板は、積層板の中では特に量産性に優れており、これまで種々の電子機器に適用されている。最近では高密度実装がさらに進展し、このようなフェノール樹脂積層板は、複数の導体層を有する多層プリント配線板として利用されているものである。
【０００３】
そして、このように複数の導体層を有するフェノール樹脂積層板において、異なる導体層間を電気的に接続する方法としては、積層基板にスルーホールやビアホールなどの接続用穴を設け、この穴の内壁に銅めっき等のめっきを施してめっき層を形成して導通をとるものがある。
【０００４】
また、接続用穴の内壁に銅めっき等のめっきを施さず、樹脂系の導電ペーストでこの穴を充填して導通をとる方法もある。
【０００５】
一般的にはこれらの方法が採られているが、特に後者の方法は接続用穴を充填することで基板面積を有効に利用し、実装密度を高めることができるものである。このとき導電ペーストとしては、銀を含有する銀ペーストが用いられていたが、高密度実装が進展すると絶縁層が薄くなったり、配線同士が近接したりするなどして、マイグレーションによる絶縁性の低下や回路間の短絡が発生し易くなって、高密度実装化を図る上で問題となっていたものである。
【０００６】
そこで最近では、耐マイグレーション性に優れる銅ペーストを導電ペーストとして用いて、上記の問題を解決することが行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、銅ペーストは酸化し易いものであり、酸化銅が形成されると異なる導体層間の導通抵抗が高くなり、スルーホールやビアホールの信頼性が低下するといった問題があった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、異なる導体層間の導通抵抗信頼性に優れたフェノール樹脂積層板及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るフェノール樹脂積層板は、複数の導体層を有すると共に、異なる導体層間が銅ペーストで接続されたフェノール樹脂積層板において、フェノール樹脂組成物中に酸化銅を還元させる有機成分及びキシレン樹脂が含有されて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
また請求項１の発明は、酸化銅を還元させる有機成分がアルデヒド類、蟻酸、シュウ酸から選ばれるものであって、フェノール樹脂組成物の固形分に対して０．５〜４質量％含有されて成ることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の請求項２に係るフェノール樹脂積層板の製造方法は、請求項１に記載のフェノール樹脂積層板を製造するにあたって、複数の導体層を有すると共に、フェノール樹脂組成物中に酸化銅を還元させる有機成分としてアルデヒド類、蟻酸、シュウ酸から選ばれるものがフェノール樹脂組成物の固形分に対して０．５〜４質量％及びキシレン樹脂を含有するフェノール樹脂積層基板を作製し、次にこのフェノール樹脂積層基板に接続用穴を設け、さらにこの接続用穴の内部に銅ペーストを充填して異なる導体層間を接続することを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
まず本発明において、フェノール類としては、特に限定されるものではなく、フェノールそのものの他に例えば、クレゾール等のアルキルフェノール、ビスフェノール等のフェノール化合物を用いることができる。これらは１種を単独で用いたり、２種以上を混合して用いたりすることができる。
【００１５】
フェノール樹脂を調製するにあたっては、まず桐油と上記のフェノール類とを反応させ、次いでアルカリ触媒存在下でこの反応物にホルムアルデヒドを加え、レゾール化させることによって得ることができる。その他には、まず桐油と上記のフェノール類とを反応させ、次いで酸触媒存在下でこの反応物にホルムアルデヒドを加えてノボラック化させ、さらにアルカリ触媒存在下でレゾール化させることによって得ることができる。レゾール化やノボラック化を行うときに用いるアルカリ触媒や酸触媒としては、特に限定されるものではなく、公知のものを用いることができる。
【００１６】
そして、本発明に係るフェノール樹脂積層板の製造に用いられるフェノール樹脂組成物は、上記のフェノール樹脂を主成分として、酸化銅を還元させる有機成分を含有させることによって調製されるものである。このように酸化銅を還元させる有機成分を含有させておくと、後述するフェノール樹脂積層板において、異なる導体層間の電気的な接続に用いられる銅ペーストの酸化を防止することができ、導通抵抗の増加を抑えることができるものである。なお、上記のフェノール樹脂組成物中には、必要に応じてエポキシ樹脂、アミノ樹脂、リン酸エステル等を添加することができる。
【００１７】
ここで、酸化銅を還元させる有機成分としては、アルデヒド類、蟻酸、シュウ酸から選ばれるものを用いるものであり、これらのうちの１種を単独で用いたり、２種以上を混合して用いたりすることができる。ここに挙げた有機成分は特に酸化銅を還元させ易く、前述した銅ペーストの酸化をより一層防止することができ、異なる導体層間の導通抵抗の増加を抑えることができるものである。なお、上記のアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、パラアセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、オクチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等を用いることができる。
【００１８】
また、上記のような酸化銅を還元させる有機成分は、フェノール樹脂組成物の固形分に対して０．５〜４質量％含有されている。このような有機成分の含有率が０．５質量％未満であると、銅ペーストの酸化を防止することが困難となるおそれがあり、逆に４質量％を超えると、耐熱性が低下するおそれがあるものである。
【００１９】
また上記のフェノール樹脂組成物中には、さらにキシレン樹脂を配合させる。このようにしておくと、後述するフェノール樹脂積層板において、樹脂成分から生じる銅ペーストを酸化させる成分（例えば、フェノール類等の樹脂の未反応成分）を減少させることができ、酸化銅の生成を阻止し、導通抵抗の増加をより一層抑えることができるものである。なお、キシレン樹脂の配合量は、フェノール樹脂組成物全量に対して５〜２５質量％に設定することが好ましい。
【００２０】
上記のようにしてフェノール樹脂組成物を得ることができるものであり、これを溶剤や水などで希釈することによって樹脂ワニスとして調製することができる。そして、この樹脂ワニスを用いてプリプレグを調製するにあたっては、２段含浸法や１段含浸法を採用することができるものである。
【００２１】
２段含浸法は、まず上記の樹脂ワニスを基材に含浸し、乾燥機中で１２０〜１６０℃程度の温度範囲で、０．２〜２分程度乾燥することによって、１次含浸処理を施したプリプレグを調製するものである。その後、得られたプリプレグに再度上記の樹脂ワニスを含浸し、乾燥機中で１４０〜１７０℃程度の温度範囲で、０．５〜５分程度乾燥することによって、２次含浸処理を施したプリプレグ、すなわち半硬化状態（Ｂ−ステージ）のプリプレグを調製することができるものである。なお、２段含浸法にあっては、酸化銅を還元させる有機成分は、少なくとも１次含浸用又は２次含浸用のフェノール樹脂組成物に含有されていればよく、両方に含有させることもできる。
【００２２】
１段含浸法は、上記のように含浸処理を２段階に分けて行わず、樹脂ワニスを基材に一度だけ含浸し、乾燥機中で１４０〜１７０℃程度の温度範囲で、０．５〜７分程度乾燥することによって、半硬化状態（Ｂ−ステージ）のプリプレグを調製するものである。
【００２３】
ここで基材としては、クラフト紙、リンター紙等のパルプ紙、これらのパルプ紙に無機物や有機物を混入させた改質紙、ガラスクロス、ガラスペーパー、ガラスマット等を用いることができる。またプリプレグは樹脂分の含有量が４０〜６０質量％になるように調製するのが好ましい。
【００２４】
上記のようにして調製したプリプレグを所要枚数重ね、必要に応じてこのものの片側若しくは両側に金属箔を重ね、これを１４０〜１８０℃、８．８〜１１．８ＭＰａ、３０〜９０分の条件で加熱加圧して積層成形することによって、プリント配線板に加工するためのフェノール樹脂積層基板を製造することができる。この金属箔としては、銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔等を用いることができる。
【００２５】
そして、本発明に係るフェノール樹脂積層板は、上記のようにして製造したフェノール樹脂積層基板にサブトラクティブ法やアディティブ法などの公知の方法によって回路を形成すると共に、ドリルやパンチング加工によってスルーホールなどの接続用穴を設け、この接続用穴の内部に銅ペーストをスクリーン印刷などによって充填させるものである。銅ペーストとしては、特に限定されるものではなく、公知のものを用いることができる。その後、充填した銅ペーストを１４０〜１８０℃、３５〜７５分の条件で硬化させることによって、フェノール樹脂積層板を得ることができる。
【００２６】
また、内層回路板の片側若しくは両側に所要枚数のプリプレグを重ねると共に、その外側に金属箔を配置し、これを加熱加圧して積層成形することによって、多層プリント配線板に加工するための多層積層基板を製造することもできる。このようにして製造した多層積層基板の外側の金属箔に上記と同様にして回路を形成すると共に、ドリルやパンチング加工によってビアホールなどの接続用穴を設け、この接続用穴の内部に銅ペーストをスクリーン印刷などによって充填させる。その後、充填した銅ペーストを１４０〜１８０℃、３５〜７５分の条件で硬化させることによって、多層積層板を得ることができるものである。
【００２７】
このようにして製造されるフェノール樹脂積層板や多層積層板は、基材に含浸したフェノール樹脂組成物中に酸化銅を還元させる有機成分が含有されているため、銅ペーストをスルーホールやビアホールなどの接続用穴に充填するときや、充填後、半田浴に浸漬するなどして電子部品を実装するときなどにおいて、銅ペースト中に酸化銅が生成したとしても上記の有機成分によってこの酸化銅は即座に還元されて銅として再生されるものである。また樹脂成分から銅ペーストを酸化させる成分が生じて酸化銅が生成されたとしても、周囲に酸化銅を還元させる有機成分が存在することとなるため、これによって酸化銅は即座に還元されて銅として再生されるものである。
【００２８】
そして、本発明に係るフェノール樹脂積層板は、銅ペーストが電気伝導性を高く維持し、異なる導体層間の導通が極めて良好となると共に、耐マイグレーション性を有することから、絶縁性が低下したり、回路間の短絡が発生したりすることがなくなり、さらなる高密度実装が可能となるものである。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
（比較例１）
フェノール１００質量部、３７％ホルマリン７０質量部を反応させて、レゾール型フェノール樹脂Ａを得た。またメラミン１００質量部、３７％ホルマリン１００質量部を反応させて、メラミン樹脂Ｂを得た。この樹脂Ａ５０質量部と樹脂Ｂ５０質量部とを混合し、水とメタノール水溶液で希釈して固形分２０質量％の１次含浸用のフェノール樹脂組成物を調製し、質量１２０ｇ／ｍ２のクラフト紙に含浸させ、１３５℃の乾燥機内で３０秒間処理し、１ｍ２当たりの質量が１６０ｇ／ｍ２の１次含浸したプリプレグを得た。
【００３０】
一方、フェノール１００質量部、３７％ホルマリン８０質量部、桐油３０質量部を反応させた桐油変性フェノール樹脂を得た。この桐油変性フェノール樹脂１００質量部にトリフェニルホスフェート１０質量部、テトラブロムビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２０質量部、パラホルムアルデヒド２．０質量部を添加した後、メタノールで希釈して固形分６０質量％の２次含浸用のフェノール樹脂組成物を得た。この２次含浸用のフェノール樹脂組成物を上記の１次含浸したプリプレグに含浸し、１５５℃の乾燥機で１００秒間乾燥して、１ｍ2当たりの質量が２６０ｇ／ｍ2である２次含浸したプリプレグを得た。
【００３１】
次いで、２次含浸したプリプレグを８枚重ね、最上層及び最下層に厚さ０．０３５ｍｍの銅箔を配して、圧力９．８ＭＰａ、温度１６０℃で６０分間加熱加圧して厚さ１．６ｍｍの銅張積層板を作製した。
【００３２】
作製した銅張積層板に回路パターンを印刷した後、０．０５ｍｍφのスルーホールを形成し、銅ペースト（タツタ電線社製「ＣＤ」）をスクリーン印刷により充填した。その後、充填した銅ペーストを１６０℃の乾燥機で５０分間加熱硬化させ、異なる導体層の回路パターン間を銅ペーストで接続したフェノール樹脂積層板を得た。
（比較例２）
比較例１と同様にして１次含浸したプリプレグを得た。
【００３３】
一方、比較例１と同様にして得た桐油変性フェノール樹脂１００質量部にトリフェニルホスフェート１０質量部、テトラブロムビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２０質量部、蟻酸２質量部を添加して２次含浸用のフェノール樹脂組成物を得た。この２次含浸用のフェノール樹脂組成物を上記の１次含浸したプリプレグに含浸し、比較例１と同様にして２次含浸したプリプレグを得た。
【００３４】
次いで、２次含浸したプリプレグを８枚重ね、最上層及び最下層に厚さ０．０３５ｍｍの銅箔を配して、比較例１と同様に加熱加圧して厚さ１．６ｍｍの銅張積層板を作製した。
【００３５】
作製した銅張積層板に回路パターンを印刷した後、０．０５ｍｍφのスルーホールを形成し、銅ペースト（タツタ電線社製「ＣＤ」）をスクリーン印刷により充填した。その後、比較例１と同様に銅ペーストを加熱硬化させ、異なる導体層の回路パターン間を銅ペーストで接続したフェノール樹脂積層板を得た。
（実施例１）
比較例１と同様にして１次含浸したプリプレグを得た。
【００３６】
一方、比較例１と同様にして得た桐油変性フェノール樹脂１００質量部にトリフェニルホスフェート１０質量部、テトラブロムビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２０質量部、蟻酸２質量部、キシレン樹脂１０質量部を添加して２次含浸用のフェノール樹脂組成物を得た。この２次含浸用のフェノール樹脂組成物を上記の１次含浸したプリプレグに含浸し、比較例１と同様にして２次含浸したプリプレグを得た。
【００３７】
次いで、２次含浸したプリプレグを８枚重ね、最上層及び最下層に厚さ０．０３５ｍｍの銅箔を配して、比較例１と同様に加熱加圧して厚さ１．６ｍｍの銅張積層板を作製した。
【００３８】
作製した銅張積層板に回路パターンを印刷した後、０．０５ｍｍφのスルーホールを形成し、銅ペースト（タツタ電線社製「ＣＤ」）をスクリーン印刷により充填した。その後、比較例１と同様に銅ペーストを加熱硬化させ、異なる導体層の回路パターン間を銅ペーストで接続したフェノール樹脂積層板を得た。
（比較例３）
比較例１と同様にして１次含浸したプリプレグを得た。なお、フェノール樹脂の調製時にホルマリンを用いたが、このホルマリン中のホルムアルデヒドは、フェノールやメラミンとは過不足無く反応して、酸化銅を還元させる有機成分としては残存しなかった。
【００３９】
一方、比較例１と同様にして得た桐油変性フェノール樹脂１００質量部にトリフェニルホスフェート１０質量部、テトラブロムビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２０質量部を添加して２次含浸用のフェノール樹脂組成物を得た。この２次含浸用のフェノール樹脂組成物を上記の１次含浸したプリプレグに含浸し、比較例１と同様にして２次含浸したプリプレグを得た。
【００４０】
次いで、２次含浸したプリプレグを８枚重ね、最上層及び最下層に厚さ０．０３５ｍｍの銅箔を配して、比較例１と同様に加熱加圧して厚さ１．６ｍｍの銅張積層板を作製した。
【００４１】
作製した銅張積層板に回路パターンを印刷した後、０．０５ｍｍφのスルーホールを形成し、銅ペースト（タツタ電線社製「ＣＤ」）をスクリーン印刷により充填した。その後、比較例１と同様に銅ペーストを加熱硬化させ、異なる導体層の回路パターン間を銅ペーストで接続したフェノール樹脂積層板を得た。
【００４２】
次に上記のようにして得られたフェノール樹脂積層板について、スルーホール１穴あたりの抵抗を測定することによって、導通抵抗を評価した。導通抵抗の測定は、銅ペーストを硬化させたフェノール樹脂積層板を半田浴に浸漬させる前、すわなち常態と、半田処理（２６０℃、５秒間、ディップ２回）後のそれぞれについて行った。その結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
0004474723.tif 000002
【００４４】
表１において、導通抵抗変化率とは、次式に基づいて計算したものである。導通抵抗変化率（％）＝（半田処理後の導通抵抗／常態の導通抵抗−１）×１００
表１にみられるように、実施例１は常態及び半田処理後の導通抵抗が小さく、電気伝導性が良好であることが確認される。また実施例１のものにあっては、キシレン樹脂が配合されているため、導通抵抗や導通抵抗変化率がさらに小さくなることが確認される。一方、比較例３のものは半田処理後の導通抵抗が常態時の２倍になっており、電気伝導性が悪化していることが確認される。
【００４５】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係るフェノール樹脂積層板は、複数の導体層を有すると共に、異なる導体層間が銅ペーストで接続されたフェノール樹脂積層板において、フェノール樹脂組成物中に酸化銅を還元させる有機成分が含有されて成るので、銅ペーストの酸化が防止されて異なる導体層間の導通抵抗の増加を抑えることができると共に、常態時や半田処理後のいずれであっても常に良好な電気伝導性を示すことができるものである。
また請求項１の発明は、フェノール樹脂組成物中にキシレン樹脂が配合されて成るので、樹脂成分から生じる銅ペーストを酸化させる成分を減少させて酸化銅の生成を阻止することができ、異なる導体層間の導通抵抗の増加をより一層抑えることができるものである。
【００４６】
また請求項１の発明は、酸化銅を還元させる有機成分がアルデヒド類、蟻酸、シュウ酸から選ばれるものであって、フェノール樹脂組成物の固形分に対して０．５〜４質量％含有されて成るので、特に酸化銅を還元させ易く、銅ペーストの酸化をより一層防止することができ、異なる導体層間の導通抵抗の増加を抑えることができるものである。
【００４８】
また本発明の請求項２に係るフェノール樹脂積層板の製造方法は、請求項１に記載のフェノール樹脂積層板を製造するにあたって、複数の導体層を有すると共に、フェノール樹脂組成物中に酸化銅を還元させる有機成分を含有するフェノール樹脂積層基板を作製し、次にこのフェノール樹脂積層基板に接続用穴を設け、さらにこの接続用穴の内部に銅ペーストを充填して異なる導体層間を接続するので、銅ペーストの酸化が防止されて異なる導体層間の導通抵抗の増加を抑えることができると共に、常態時や半田処理後のいずれであっても常に良好な電気伝導性を示すフェノール樹脂積層板を得ることができるものである。
また請求項２の発明は、フェノール樹脂組成物中にキシレン樹脂が配合されているので、樹脂成分から生じる銅ペーストを酸化させる成分を減少させて酸化銅の生成を阻止することができ、異なる導体層間の導通抵抗の増加をより一層抑えることができるものである。
また請求項２の発明は、酸化銅を還元させる有機成分がアルデヒド類、蟻酸、シュウ酸から選ばれるものであって、フェノール樹脂組成物の固形分に対して０．５〜４質量％含有されて成るので、特に酸化銅を還元させ易く、銅ペーストの酸化をより一層防止することができ、異なる導体層間の導通抵抗の増加を抑えることができるものである。