(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂を含浸・硬化させた多層構造からなるプリント基板用積層体において、該積層体の外層部に形成されるプリント回路を分離・絶縁する分離層及び該積層体を支持する支持層とにより構成される多層構造を有し、該分離層はパラ型芳香族ポリアミド繊維の短繊維紙からなり、且つ、該支持層の少なくとも１層はパラ型芳香族ポリアミド繊維の織布により構成されて該積層体の内層部に配置されていることを特徴とするプリント基板用積層体。
【請求項２】
分離層及び支持層からなる多層構造のプリント基板用積層体を製造する際に、該積層体の外層部に形成されるプリント回路を分離・絶縁する分離層としてパラ型芳香族ポリアミド繊維の短繊維紙からなり熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを用い、該積層体を支持する支持層として少なくとも１層はパラ型芳香族ポリアミド繊維の織布により構成された熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを用いると共に該織布により構成されたプリプレグが積層体の内層部に配置されるように積層し、加熱・加圧処理して該熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とするプリント基板用積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板用積層体及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、寸法安定性や曲げ剛性、プリント基板の加工性に優れたプリント基板用積層体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器、特にノート型パソコンや情報端末機、携帯電話等に関して小型化、軽量化は勿論一層の高性能化、多機能化が求められるようになってきた。そのため、かかる電子機器内部に装着される半導体パッケージやそれを実装する積層板に対しても、小型化、軽量化、高性能化、高機能化が要求され、それを実現するために微細配線、微少ビアの形成が可能なプリント基板用積層体が要望されている。
【０００３】
例えば、実装部品の一つである半導体では、チップの小型化、動作周波数の増大、ピン数の増加などの一層の高性能化のため、更なる狭ピッチ化、多ピン化が進んでいる。そしてこれ以上の半導体の狭ピッチ化、多ピン化が進展するとこれまで使用されてきた基材上へのパッケージ化や、積層板への直接実装が困難になると考えられ、現在では、ＣＳＰ（Chip Size(Scale) Package)技術や、ＭＣＭ(Multi Chip Module)技術、ＣＯＢ(Chip On Board)技術などの実装技術の検討と共に、それらの技術に対応した最適な積層板材料の検討が進められている。
【０００４】
一方、これらの実装技術に対して、コスト的にも比較的安価でプリント基板用として広く使用されているものにガラス−エポキシ樹脂積層板がある。これはガラス織布に耐熱性のエポキシ樹脂を含浸させたものであり、産業用、民生用などの用途に幅広く使用されている。しかしガラス織布を使用したものでは、半導体部品の一層の高密度化の要求に充分に対応できるものではない。
【０００５】
すなわち、積層板上に半導体を実装する場合には該積層板の表面平滑性が重要な要素となってくるが、ガラス−エポキシ樹脂積層板では、基材の外層部にガラス織布を使用するために該ガラス織布の織り目が段差となって、半導体の実装の際に接続の不具合が発生する恐れがあるためである。また、該段差のためにその表面に微細な配線が形成できない場合があり、また、仮に配線が出来たとしてもパタ−ンの段差が電気的障害となったりするので一層の配線の微細化に対しては大きな障害となる。また、ガラス織布が積層板の内層部に配置されている場合には、ボイドが発生しやすいという問題もある。
【０００６】
さらに、ガラス−エポキシ樹脂積層板の熱膨張係数は、半導体の主たる材料であるシリコンの熱膨張係数と比較して約３倍も大きいという問題もある。このために熱衝撃などの積層板信頼性試験において、半導体部品との接続信頼性を確保することが困難となる。この様な問題は、片面や両面の積層板やパッケージ化に拘わらず、ガラス繊維−エポキシ樹脂の組み合わせによる多層積層板のみならずガラス繊維の織布を主体基材とする積層板においても同様である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のかかる問題点を解決し、電子機器内部に装着される半導体パッケージやそれを実装する積層板の小型化、軽量化、高性能化、高機能化を実現可能にし、微細配線や微少ビアの形成が可能なプリント基板用積層体を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱硬化性樹脂を含浸・硬化させた多層構造からなるプリント基板用積層体において、該積層体の外層に形成されるプリント回路を分離・絶縁する分離層及び該積層体を支持する支持層とにより構成される多層構造を有し、該分離層はパラ型芳香族ポリアミド繊維の有機高分子重合体の短繊維紙からなり、且つ、該支持層の少なくとも１層はパラ型芳香族ポリアミド繊維の織布により構成されて該積層体の内層部に配置されていることを特徴とするプリント基板用積層体にあり、かかる積層体はパラ型芳香族ポリアミド繊維の有機高分子重合体の短繊維紙からなり熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグと少なくとも１層はパラ型芳香族ポリアミド繊維の織布により構成された熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグとを積層し、加熱・加圧処理して該熱硬化性樹脂を硬化させて接着させることにより得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のプリント基板用積層体は、該積層体の外層部に形成されるプリント回路を分離・絶縁する分離層及び該積層体を支持する支持層とにより構成される多層構造を有するものである。ここに多層構造とは、該分離層と支持層とが適宜積層された複数層の多層構造からなり、該分離層と支持層はそれぞれ１層以上の層から構成され、該分離層や支持層の層間には必要に応じてプリント回路が配置されるように構成されている。
【００１０】
また、該分離層は、パラ型芳香族ポリアミド繊維の短繊維を主体とする紙（不織布）により形成される。かかるパラ型芳香族ポリアミド繊維は、繊維形成能を有し熱分解開始温度が３３０℃以上の芳香族ポリアミド繊維が例示される。また、前記の繊維は単独で使用されてもよいし、２種以上が混合されて使用されてもよい。
【００１１】
さらに、該芳香族ポリアミド短繊維としては、ポリアミドを構成する繰り返し単位の８０モル％以上、好ましくは９０モル％以上が、下記式（１）で表される芳香族ホモポリアミド、または、芳香族コポリアミドからなる短繊維を用いるものが好ましい。
【００１２】
ここでＡｒ1、Ａｒ2は芳香族基を表し、なかでも、下記式（２）から選ばれた
同一の、または、相異なる芳香族基であるものが好ましい。但し、芳香族基の水
素原子は、ハロゲン原子、炭素原子数が１〜３個の低級アルキル基、フェニル基
などで置換されていてもよい。
【００１３】
【化１】
0003782910.tif 000002
【００１４】
【化２】
0003782910.tif 000003
【００１５】
このようなパラ型芳香族ポリアミド繊維の短繊維を主体とする紙は、公知の方法により製造することが出来る。例えば、該パラ型芳香族ポリアミド繊維からなる短繊維と、有機系樹脂バインダー及び／又は、耐熱性の有機高分子重合体からなるフィブリッドとを所定の比率になるように秤量して混合し、該短繊維とフィブリッドの混合物の濃度が約０．１５〜０．３５重量％となるように水中に投入して均一分散、調整した水性スラリー中に、必要に応じて、分散剤や粘度調整剤を加えた後、短網式や丸網式等の抄紙機による湿式抄造法で湿紙を形成し、この湿紙に必要に応じて、有機系のバインダー樹脂をスプレー、シャワー、ローラーピックアップ、浸漬などの方式等により付与した後、乾燥して得た乾燥紙を加熱加圧し、有機系樹脂バインダーを部分硬化させ、及び／又は、該有機高分子体からなるフィブリッドを部分的に軟化及び／または溶融させることにより得られる。ここに用いる該有機系バインダー樹脂としては、熱硬化性の有機系樹脂、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂などが好適に使用される。なかでも、分子内にエポキシ官能機を有する水分散可能なエポキシ系の樹脂を用いるものが好ましい。
【００１６】
該プリント基板用積層体の製造に際しては、パラ型芳香族ポリアミド繊維の短繊維が、５０〜９０重量％の範囲にあり、且つ、熱硬化性の有機系樹脂バインダー及び／又は耐熱性の有機高分子重合体からなるフィブリッドが５〜５０重量％の範囲となるように調整し、該熱硬化性の有機系樹脂バインダーを部分的に硬化させたプリプレグとし、該プリプレグを分離層として用いるものが好ましい実施態様である。
【００１７】
次に、該積層体を支持する支持層は、前記の分離層と同様にパラ型芳香族ポリアミド繊維からなるものが好ましく例示されるが、該支持層のうち少なくとも１層は織布により構成される必要があり、積層体の内層部に配置されて積層されている。すなわち、該支持層は１以上の層からなり紙（不織布）や織布から形成されるが、紙を用いた支持層では、前記分離層と同様にパラ型芳香族ポリアミド繊維の短繊維及び熱硬化性の有機系樹脂バインダー及び／又は耐熱性の有機高分子重合体からなるフィブリッドからなるものが用いられ、熱や外力に対して寸法変化の少ない紙が用いられる。また、織布を用いる支持層では、前記に説明したパラ型芳香族ポリアミド繊維からなる織布が好ましく例示される。
【００１８】
このように支持層に織布を用いる理由は、プリント基板用積層体の経及び緯方向の寸法安定性を図り、寸法変化を予測して使用法を含めて管理を容易にするためである。かかる織布からなる層は、積層体中に少なくとも１層が必要であり、さらに用途に応じて１〜２層を使用するものでよい。該織布は、積層体として使用出来る充分な薄さと寸法変化の少ない構造を有するものが好ましく、平織又は綾織、及びその変化組織が好ましく使用されるが、出来るだけ表面の凹凸が少ない平坦表面になっているものが好ましく、目付としては１０〜２００ｇ／ｍ2の範囲のものが好ましく使用される。また、織布からなる支持層は積層体の内層部に配置されていることが重要であり、これにより織布表面が有する凹凸の影響を積層体の外層部の表面に及ぼすことが少ない。
【００１９】
この様な分離層と支持層とを積層させるためには、それぞれの層に熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグを形成し、該プリプレグを積層し、加熱・加圧処理して該熱硬化性樹脂を硬化させてプリント基板用積層体として製造することが出来る。
【００２０】
なお、前記の熱硬化性樹脂としては、熱硬化性の有機系樹脂、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂などが使用できるが、なかでも分子内にエポキシ官能基を有する水分散可能なエポキシ系の樹脂が好適である。
【００２１】
【発明の作用】
このようにして得られるプリント基板用積層体は、支持層の少なくとも１層に織布を使用して構成されるために寸法安定性に優れ、撓みなどの寸法変化が少なく、耐熱寸法安定性にも優れたものである。特に、分離層や支持層を形成する芳香族ポリアミド繊維紙と熱硬化性樹脂として使用するエポキシ樹脂とを組み合わせたものは、その熱膨張係数がシリコンの熱膨張係数（３〜５ｐｐｍ／℃）に近く高い熱衝撃信頼性が確保できるので高密度配線や半導体実装をする上で優れたプリント基板用積層体である。
【００２２】
また、本発明のプリント基板用積層体に使用するパラ型芳香族ポリアミド繊維による紙（不織布）は、ガラス繊維などの無機材料を用いた不織布に比べると、炭酸ガスレーザーなどによるビア形成の加工性には優れている。特に、該芳香族ポリアミド繊維のなかでも、例えば、パラ型芳香族ポリアミド繊維として、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維（例えば、帝人（株）製「テクノーラ」）を用いた場合には、繊維に僅かに熱可塑性の特長が見られるため、レーザーによるビア形成を行うと、凹凸の無い滑らかなビア内壁が形成される。
【００２３】
また、該パラ型芳香族ポリアミド繊維として、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維（例えば、デュポン（株）製「ケブラー」）を用いた場合は、熱寸法安定性には非常に優れているものが得られる。しかし、炭酸ガスレーザーを用いてビアを形成すると、ビア内壁に多くの凹凸が見られ、その後、ビア内に導電ペーストを充填するとペーストによるにじみが発生し、メッキ処理を施すと凹凸がそのまま残る場合がある。このように両者にはそれぞれ長所があるために、用途に応じて両者を混合して用いるものがより好ましい。
【００２４】
【発明の効果】
このようにして得られるプリント基板用積層体は、電子機器内部に装着される半導体パッケージやそれを実装する積層板の小型化、軽量化、高性能化、高機能化を実現可能にし、微細配線や微少ビアの形成が容易に行えるものである。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例で用いた試験片の作成方法、及び、その評価は下記の方法によった。
【００２６】
（１）試験片の作成
（ａ）芳香族ポリアミド繊維紙の作成
パラ型芳香族ポリアミド短繊維と軟化温度：２２０℃以上の熱可塑性樹脂短繊維及び／又は有機系樹脂バインダーを使用して、公知の抄造法により抄造し、必要な場合には一対の金属ローラを有するカレンダー装置で熱処理を行い、芳香族ポリアミド繊維紙を作成する。
（ｂ）プリプレグの作成（樹脂ワニス含浸）
前記の芳香族ポリアミド繊維紙に樹脂ワニスを含浸する際に、樹脂含浸ワニスに熱硬化性樹脂を使用する場合、樹脂成分主剤と硬化剤、さらに、触媒などを溶剤に溶解、混合して、適度に粘度調節を行ったものを使用する。含浸方法は、前記芳香族ポリアミド繊維紙を連続的に樹脂ワニスに含浸し、溶剤を乾燥させる塗工機によって作成する。このように樹脂ワニスを含浸、乾燥したものを積層体の作成に使用するプリプレグとした。また、支持層の少なくとも１層に使用する織布は、下記の実施例に記載するものをそれぞれ使用し、前記と同様の樹脂ワニスを使用して同様に含浸処理してプリプレグとした。
（ｃ）積層体の作成
樹脂ワニス含浸、乾燥終了後の前記プリプレグの複数枚を積層し、圧力：１９．６〜４９ｄａＮ／ｃｍ2（２０〜５０ｋｇ／ｃｍ2）、温度：１７０〜２６０℃の範囲で６０分間、熱プレスを行い厚さ：０．５ｍｍの積層体を得た。この時の積層温度は、含浸した樹脂の種類や硬化温度の違いに応じて変更した。
（ｄ）積層体へのビア作成
前記の方法により得た積層体上に表面銅箔をエッチングした後、表層部分に炭酸ガスレーザーを用いて直径：２００μｍのビアを作成した。
【００２７】
（２）繊維紙の熱膨張係数
積層体を１０ｍｍ角の大きさに切断し、高精度熱膨張率測定機(セイコーインスツルメント社製ＴＭＡ−１２０)を用い、２０℃から２８０℃まで温度範囲での熱膨張率の平均値を算出する。
【００２８】
（３）積層板の反り量
前記のプリプレグを７枚重ね、両面に厚さ：３５μｍの電解銅箔を熱プレスし、温度：２３０℃のリフロー処理後、角の両面銅張り積層体の銅箔を除去した硬化積層体を定盤上に置き、該硬化積層体の４隅で浮き上がり量の一番大きい個所を測定した。
【００２９】
（４）積層体のビア精度
作成したビアの中心軸を通るように切断し、ビア内壁の凹凸状態を電子顕微鏡により観察し、ビア径を表面部分から５μｍごとに測定し、ビア精度を下記式により算出し、５％未満を○、５以上１０％未満△、１０％以上を×として判定した。
【００３０】
【数１】
0003782910.tif 000004
【００３１】
（５）積層体の曲げ強さ
ＪＩＳ  Ｃ  ６４８１に基づき積層体の層に垂直方向の曲げ強さ（Ｎ／ｍｍ2）を測定した。
【００３２】
（６）積層体の表面平滑性
表面形状測定器（（株）小坂研究所製、蝕針電気式  Ｍodel  ＳＥ−３Ｇ）を用い積層体表面の凹凸形状を測定する。該凹凸の谷と山の差が２μｍ以下のものが合格（○で表示）、谷と山の差が２μｍを超えるものを不合格（×で表示）とする。
【００３３】
［実施例１］
分離層となる耐熱性の有機高分子重合体の短繊維紙には、芳香族ポリアミド繊維紙を用い、該芳香族ポリアミド繊維紙は、パラ型芳香族ポリアミド繊維であるコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド短繊維（帝人（株）製「テクノーラ」、繊度：１．６７ｄｔｅｘ（１．５デニール）、繊維長：３ｍｍ）と軟化温度：２２０℃以上の熱可塑性樹脂繊維であるポリメタフェニレンイソフタルアミド短繊維（帝人（株）製「コーネックス」、繊度：３．３３ｄｔｅｘ（３．０デニール）、繊維長：６ｍｍ）とを用いて通常の方法により抄紙し、これに有機系樹脂バインダーとして、ビスフェノールＡエピクロルヒドリン型水分散性エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製「ディックファインＥＮ−０２７０」）の水希釈液（固形分濃度：２重量％）をスプレーした後に、温度：１６０℃の熱風乾燥機中で約２０分間乾燥硬化処理を行った。さらに、カレンダー加工を施して単位重量当たり、６０ｇ／ｍ2の芳香族ポリアミド繊維紙を得た。
【００３４】
支持層に使用する織布には、同じくパラ型芳香族ポリアミド繊維であるコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド短繊維（帝人（株）製「テクノーラ」、繊度：１．６７ｄｔｅｘ（１．５デニール））を用い、平組織により織成した芳香族ポリアミド繊維織物（目付：５０ｇ／ｍ2）を使用した。
【００３５】
得られた芳香族ポリアミド繊維紙及び芳香族ポリアミド繊維織物を用いて、前記（１）に記載したようにしてプリプレグを作成して、該芳香族ポリアミド繊維織物からなるプリプレグを支持層として、その両側面に前記芳香族ポリアミド繊維紙からなるプリプレグが分離層となるように前記（１）に従って３層づつ積層して積層体を作成した。
【００３６】
得られたプリント基板用積層体の性能を前記に記載した方法により評価した。評価結果を表１に示す。
【００３７】
［比較例１］
実施例１において、支持層に使用した芳香族ポリアミド繊維織物に代えて、市販のガラス繊維を使用して平組織に織成したガラス繊維織物（目付：５０ｇ／ｍ2）を用いる以外は実施例１と同様に実施して積層体を作成した。得られたプリント基板用積層体の性能を前記に記載した方法により評価した。評価結果を表１に併せて示す。
【００３８】
［実施例２］
分離層となる耐熱性の有機高分子重合体の短繊維紙には芳香族ポリアミド短繊維紙を用い、該芳香族ポリアミド短繊維紙は、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド短繊維（帝人（株）製「テクノーラ」、繊度：１．６７ｄｔｅｘ（１．５デニール）、繊維長：３ｍｍ）とポリパラフェニレンテレフタルアミド短繊維（デュポン（株）製「ケブラー」、繊度：１．５６ｄｔｅｘ（１．４デニール）、繊維長：３ｍｍ）、及び、耐熱性の有機高分子重合体からなるフィブリッドとして、ポリメタフェニレンイソフタルアミドからなるフィブリッド（デュポン（株）製「ノーメックス」）を用いて通常の方法により抄紙し、カレンダー加工を施して単位重量当たり：６０ｇ／ｍ2の芳香族ポリアミド繊維紙を得た。
【００３９】
該芳香族ポリアミド繊維紙を用いる以外は、実施例１と同様に実施して積層体を作成した。得られたプリント基板用積層体の性能を前記に記載した方法により評価した。評価結果を表１に併せて示す。
【００４０】
［比較例２］
実施例３において、支持層に使用した芳香族ポリアミド繊維織物に代えて、市販のガラス繊維を使用して平組織に織成したガラス繊維織物（目付：５０ｇ／ｍ2）を用いる以外は実施例１と同様にして実施して積層体を作成した。得られたプリント基板用積層体の性能を前記に記載した方法により評価した。評価結果を表１に併せて示す。
【００４１】
［比較例３］
実施例１で使用したと同様の芳香族ポリアミド繊維紙からなるプリプレグが分離層となるよう前記（１）に従って３層積層し、該積層体の両側（外側）に支持層として実施例１で使用した芳香族ポリアミド繊維織物からなるプリプレグを各１層づつ積層し、更にその両側（外側）に分離層として前記と同じ芳香族ポリアミド繊維紙からなるプリプレグを各１層づつ積層して７層の積層体を作成した。得られたプリント基板用積層体の性能を前記に記載した方法により評価した。評価結果を表１に併せて示す。
【００４２】
［実施例３］
実施例１において、パラ型芳香族ポリアミド繊維としてコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド短繊維を用いる代わりにポリパラフェニレンテレフタルアミド短繊維（デュポン（株）製「ケブラー」、繊度：１．５６ｄｔｅｘ（１．４デニール）、繊維長：３ｍｍ）を用いる以外は実施例１と同様に実施して積層体を作成した。得られたプリント基板用積層体の性能を前記に記載した方法により評価した。評価結果を表に併せて示す。
【００４３】
［比較例４］
実施例１で使用したと同様の芳香族ポリアミド繊維紙を用いたプリプレグを分離層として５層積層し、該分離層の外側（両側）に実施例２において使用したと同様のガラス繊維織物からなるプリプレグが各１層づつ支持層となるように前記（１）に従って積層して積層体を得た。得られたプリント基板用積層体の性能を前記に記載した方法により評価した。評価結果を表１に併せて示す。
【００４４】
【表１】
0003782910.tif 000005