JP2001111185A - 配線基板材及びこれを用いたプリント回路用の基板材 - Google Patents

配線基板材及びこれを用いたプリント回路用の基板材

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法精度が高く、熱処理工程における耐熱性
や、高温、高湿条件下における耐久性、信頼性に優れ、
使用に際して基板材からのフォトプロセス層の剥離を防
止できる配線基板材を提供する。 【解決手段】 主としてエポキシ樹脂と熱膨張係数2p
pm/℃以下のセラミックスとより形成された絶縁体か
らなり、熱膨張係数が等方的であることを特徴とする配
線基板材である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、回路基板を構成
する中間材料たる配線基板材、及びこれを用いたプリン
ト回路用の基板材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】 プリント回路基板等の配線基板は、一
方の面には集積回路のためのスロットや各種電子部品の
ための接続端子群が形成され、他方の面には部品を接続
するための導電路が印刷されたものであって、従来から
電子機器の要素部材として大量に利用されている。図3
はプリント回路基板の一例を示す斜視図であり、エポキ
シ樹脂、ガラスなどの絶縁材料からなる板状体に、その
表面間を導通するように導電性金属2がメッキなどで設
置されてなる基板材1の両面に、所定の回路が形成され
たフォトプロセス層3が積層され、さらに該フォトプロ
セス層3の表面上に、接続端子群や導電路4が薄膜法印
刷などで形成されることにより、プリント回路基板が構
成される。
【0003】 従来、このようなプリント回路基板に用
いる基板材1は、例えば、エポキシ樹脂、ガラスクロス
などの絶縁材料からなる板状体(ガラスエポキシ基板な
ど)を作製した後、ドリル加工によって所定位置に導通
用スルーホールを穿設し、次いでそのスルーホールに銅
などの導電性金属をメッキ等の手段で被覆し、更に封止
材によって当該スルーホールを密封することにより作製
されていた。
【0004】 しかしながら、板状体にドリル加工する
と、加工に伴って加工屑が発生し、製品不良が生じるお
それがあるほか、メッキは基板材の縁端部でクラックが
生じるおそれが高く、電気的導通不良を引き起こすとい
う問題があった。さらに、ガラスエポキシ基板では平面
方向(横方向)の熱膨張係数は約15〜20ppm/℃
と低いが、厚み方向(縦方向)は約50ppm/℃と高
く、スルーホールにメッキで設けた銅(17ppm/
℃)と熱膨張ミスマッチを起こし、ビアの信頼性に欠け
るものであった。また、ドリル加工では、加工できるス
ルーホールの長さ(基板の厚さ)/孔径の比は5程度が
限度であるため、例えば、厚さ1mmの基板の場合に
は、孔径0.2mm程度が下限となる。即ち、ドリル加
工では、スルーホールを小径化し、プリント回路基板を
高密度化することが困難であった。
【0005】 このような問題に鑑み、枠体内に、N
i、Coなどの電気線を挿入し、エポキシ樹脂などの絶
縁材料を流し込み、硬化後金属線に垂直な面で切断し
て、基板両面間を電気的に接続した回路板が提案されて
いる(特開昭49−8759号公報参照)。しかしなが
ら、この回路板ではエポキシ樹脂などの絶縁材料が硬化
するときに体積収縮が2〜3%程度起こり、スルーホー
ルのピッチなどの寸法精度を損なうという問題があっ
た。高密度化されたプリント回路基板においては、厳格
な寸法精度が要求されるため、このことは大きな欠点で
あった。
【0006】 また、この回路板は、回路板とその両面
に積層されるフォトプロセス層、或いは金属線との熱膨
張差を何ら考慮していないため、使用に際しての衝撃や
温度差などにより、回路板からフォトプロセス層、或い
は金属線が剥離するおそれがあった。更に、この回路板
は、回路板に配線パターンを形成する際の100℃以上
の熱処理工程における耐熱性や、高温、高湿条件下にお
ける耐久性、信頼性の点において充分な特性を備えてい
るものとは言えなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は、上述の従
来技術の問題に鑑みてなされたものであって、その目的
とするところは、寸法精度が高く、熱処理工程における
耐熱性や、高温、高湿条件下における耐久性、信頼性に
優れ、使用に際して基板材からのフォトプロセス層の剥
離を防止できる配線基板材、特に、上述の特性の他、基
板材からの金属線の剥離をも防止でき、ビアの信頼性も
向上できるプリント回路用の基板材を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、主としてエポキシ樹脂と熱膨張係数2ppm/℃
以下のセラミックスとより形成された絶縁体からなり、
熱膨張係数が等方的であることを特徴とする配線基板材
が提供される。本発明の配線基板材は、熱膨張係数が5
〜30ppm/℃であって、かつ、横方向と縦方向の熱
膨張係数の差が30%以下であるという特性を有する。
【0009】 本発明の配線基板材は、エポキシ樹脂
が、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂を主成分とする
ことが好ましく、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂
が、ビスフェノールA型エポキシ樹脂及び/又はノボラ
ック型エポキシ樹脂であることが更に好ましい。
【0010】 また、本発明によれば、主としてエポキ
シ樹脂と熱膨張係数2ppm/℃以下のセラミックスと
よりなる材料を注型し形成された絶縁体からなり、熱膨
張係数が等方的であることを特徴とする配線基板材が提
供される。なお、本発明においては、材料の注型時の粘
度が10Pa・s以下であることが好ましい。
【0011】 さらに、本発明の配線基板材は、熱膨張
係数が10〜25ppm/℃であるという特徴を有す
る。
【0012】 また、本発明の配線基板材は、少なくと
も主剤であるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂100
重量部に対し、硬化剤である酸無水物50〜150重量
部、及び熱膨張係数2ppm/℃以下のセラミックス3
00〜3000重量部を含有する成形原料から形成され
たものであることが好ましい。
【0013】 また、熱膨張係数2ppm/℃以下のセ
ラミックスが非晶質シリカであることが好ましく、該非
晶質シリカの平均粒径が50μm以下であることが更に
好ましい。更に、本発明の配線基板材の成形原料には、
カップリング剤を1〜30重量部添加することが好まし
く、難燃化剤を30〜120重量部添加することが好ま
しい。
【0014】 なお、本発明の配線基板材には、着色剤
を添加して着色することが好ましく、また、着色が黒色
であることがさらに好ましい。
【0015】 さらに、本発明の配線基板材は、片面又
は両面に銅メッキが施されていることが好ましく、ま
た、片面又は両面に銅箔が張られていることも好まし
い。
【0016】 また、本発明によれば、上記の配線基板
材中に、導電性を有する金属線が所定ピッチで配設され
てなることを特徴とするプリント回路用の基板材が提供
される。
【0017】
【発明の実施の形態】 本発明の配線基板材は、所定の
エポキシ樹脂を酸無水物により硬化せしめたプラスチッ
クをマトリックスとし、熱膨張係数2ppm/℃以下の
セラミックスを分散してなる絶縁体であり、その熱膨張
係数が等方的になっているものである。本発明の配線基
板材は、寸法精度が高く、熱処理工程における耐熱性
や、高温、高湿条件下における耐久性、信頼性に優れ、
使用に際して基板材からのフォトプロセス層の剥離を防
止することが可能である。以下、本発明の配線基板材に
ついて詳細に説明する。
【0018】 本発明の配線基板材のマトリックスとな
るプラスチックとしては、主剤であるグリシジルエーテ
ル型エポキシ樹脂を硬化剤で硬化せしめたプラスチック
(即ち、エポキシ樹脂硬化物)であることが好ましい。
主剤となるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂として
は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂を好適に用いるこ
とができ、そのエポキシ当量は150〜250であるこ
とが好ましい。エポキシ当量が150未満では硬化後の
プラスチックが硬く、脆くなり過ぎる一方、250超で
は硬化後のプラスチックが必要な硬度を得られず、ガラ
ス転移点Tgも低下するためである。
【0019】 また、本発明の配線基板材に用いるグリ
シジルエーテル型エポキシ樹脂は、ビスフェノールA型
エポキシ樹脂及び/又はノボラック型エポキシ樹脂であ
ることが好ましい。ビスフェノールA型エポキシ樹脂の
みを主剤として使用し、硬化剤で硬化せしめたプラスチ
ックのガラス転移点Tgは、100〜150℃程度とな
る。ここで、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、1分子
当たりのエポキシ基の数は2個であるが、配線基板の耐
熱性を高めるため、即ち、ガラス転移点Tgを200℃
程度に上げるためには、1分子当たりエポキシ基を3〜
5個有するノボラック型エポキシ樹脂を用いることが好
ましく、また、ビスフェノールA型エポキシ樹脂と前記
ノボラック型エポキシ樹脂を混合して硬化せしめること
により、生成するプラスチックのガラス転移点Tgを任
意に設定することができる。ここで使用する多官能エポ
キシ樹脂としては、オルソクレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビス
フェノールAノボラック型エポキシ樹脂等を挙げること
ができる。
【0020】 本発明の配線基板材は、通常注型成形に
より、500×600×300(mm)程度の大型の中
間ブロック体を成形した後、板状に切断して形成するた
め、主剤を硬化せしめる硬化剤も、注型時の流動性が高
く、硬化反応が比較的遅く、かつ、溶剤を含有しない硬
化剤であることが好ましい。このような条件を満たす硬
化剤としては、例えば無水フタル酸、テトラヒドロメチ
ル無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水トリ
メリット酸、無水メチルナジック酸、テルペン系酸無水
物等の酸無水物が挙げられる。
【0021】 マトリックス中に分散されるセラミック
スとしては、配線基板材の熱膨張を抑制するため熱膨張
係数が小さいセラミックス、具体的には熱膨張係数が2
ppm/℃以下のセラミックスであることが必要であ
る。例えば、熱膨張係数が0.5ppm/℃の非晶質シ
リカ、1.0ppm/℃のコーディエライト、−8pp
m/℃のβ−ユークリプタイト等を好適に用いることが
できる。また、後述するように配線基板上には線幅10
0μm程度の微細配線が配設される場合があるため、当
該微細配線への影響を極力少なくするため、セラミック
スは微粒子状であることが好ましい。具体的には、平均
粒径が50μm以下であって、最大粒径が100μm以
下のものを用いることが好ましく、平均粒径が25μm
以下であって、最大粒径が50μm以下のものを用いる
ことが更に好ましい。なお、セラミックスの平均粒径の
下限としては0.5μm程度であることが好ましい。ま
た、マトリックス中に多量に分散させるためには、粒子
形状が球状であることが好ましい。これらの粒径、形状
のものが実用化レベルで入手しやすいことから、非晶質
シリカが最適である。
【0022】 本発明の配線基板材は、少なくとも主
剤、硬化剤、及びセラミックスを含有する成形原料から
形成することができ、これらの配合量は、絶縁性、熱膨
張性、耐磨耗性などの特性や目的に応じて適宜選択でき
る。但し、本発明の配線基板材においては熱膨張率を低
下させ、硬化時の体積収縮を抑制し、更には注型時の流
動性を確保する観点から、少なくとも、主剤であるグリ
シジルエーテル型エポキシ樹脂100重量部に対し、硬
化剤である酸無水物50〜150重量部、及び熱膨張係
数2ppm/℃以下のセラミックス300〜3000重
量部を含有する成形原料から形成されたものであること
が好ましい。
【0023】 上述の成形原料には、主剤、硬化剤、セ
ラミックス以外の添加剤を添加しても良い。例えば、硬
化促進剤として、トリス(ジメチルアミノメチル)フェ
ノール、2−エチル−2−メチルイミダゾール、ジアザ
ビシクロウンデセン(DBU)等の3級アミン系硬化剤
を添加することができる。
【0024】 また、0.5〜30重量部のカップリン
グ剤を添加することも好ましい。カップリング剤の添加
により、プラスチックとセラミックスとの結合が強固に
なり、その界面に水が侵入し難くなるため、配線基板材
の安定性が向上するからである。具体的には121℃、
100%RHのプレッシャークッカー試験で、300時
間経過後の4点曲げ強度の劣化を20%以下とすること
が可能となる。
【0025】 カップリング剤としては、シラン系カッ
プリング剤、チタン系カップリング剤等、従来公知のも
のを使用できるが、中でもエポキシ系、アミノ系、メル
カプト系等のシランカップリング剤を添加することが好
ましく、主剤であるエポキシ樹脂への影響が少ない点に
おいてエポキシ系シラン系カップリング剤を添加するこ
とが特に好ましい。
【0026】 カップリング剤の添加法としては、主
剤、硬化剤、及びセラミックスと、カップリング剤とを
同時に混合してカップリングするインテグラルブレンド
法、予めセラミックスにカップリング剤を反応させてお
き、次いで主剤、硬化剤とカップリングする前処理法の
いずれでも用いることができ、場合によっては両方を併
用することも可能である。但し、形成される配線基板材
の耐水性、耐久性を向上させる観点から前処理法を用い
ることが好ましい。
【0027】 配線基板材を難燃化する必要がある場合
には、上述の成形原料に30〜120重量部の難燃化剤
を添加しても良い。難燃化剤としてはBr化合物、三酸
化アンチモン、リン化合物、窒化物等を用いることがで
きるが、基板材表面に銅メッキ等による回路を形成する
際に、製造上及び特性上の悪影響が少なく、少量でも添
加効果がある点においてBr化合物を用いることが好ま
しい。
【0028】 難燃化剤として使用できるBr化合物と
しては、ヘキサブロモベンゼン、ペンタブロモベンゼ
ン、トリブロモフェノール、デカブロモジフェニルオキ
シド、エチレンビスペンタブロモビフェニル、テトラブ
ロモビスフェノールA等が挙げられるが、耐熱性に優れ
るエチレンビスペンタブロモビフェニル、デカブロモジ
フェニルオキシド、ヘキサブロモベンゼンが特に好まし
い。
【0029】 また、本発明では上述の成形原料に0.
2〜3重量部の着色剤を添加して配線基板材を着色する
ことも好ましい。配線基板材上にフォトリソ法によって
導体、絶縁体の回路を形成する場合、露光の紫外線が基
板上で反射してしまい、回路パターンの形状を鮮明に形
成することができなくなる場合がある。従って、配線基
板材を着色することにより、前述のような場合において
は紫外線の反射率を低下することが可能となり、回路パ
ターンの形成精度を向上するために有効である。
【0030】 さらに、前記配線基板材の着色は、黒色
であることが好ましく、他には緑色、青色、黄色等も好
適に採用することができる。このとき、配線基板上にお
ける紫外線の反射率は、波長300nmにおいて0.0
1〜0.04%程度となり、回路パターンの形成精度の
向上に寄与することができる。なお、着色剤としては、
黒色はカーボンブラック、緑色はフタロシアニングリー
ン、青色はフタロシアニングリーン、黄色はオイラゾー
ルイエロー等が好適に使用される。
【0031】 この他、上述の成形原料には、注型時の
気泡を消泡するための消泡剤(例えばシリコン系消泡
剤)、注型時の流動性を向上させるための流動性改質剤
(例えば湿潤剤、分散剤)等、種々の添加剤を必要に応
じて添加することが可能である。
【0032】 なお、本発明の配線基板材は、主として
エポキシ樹脂と熱膨張係数2ppm/℃以下のセラミッ
クスよりなる材料を、注型によって形成した絶縁体であ
り、かつ、熱膨張係数が等方的であることを特徴として
いる。注型によって当該配線基板材を形成できることか
ら、作業性に優れ、複雑形状にも対応できるといったメ
リットを有する。
【0033】 本発明の配線基板材は、所定の容積を有
する金型内に主剤、硬化剤、セラミックス、その他の添
加剤を含有する成形原料を流し込み、成形原料中の主剤
を硬化させて中間ブロック体とし、該中間ブロック体を
バンドソー、ワイヤーソー等により板状に切断すること
により製造することができる。注型成形の際には、金型
内にガスが残存することを防止するべく、真空注型とす
ることが好ましい。
【0034】 また、本発明の配線基板材を形成する際
に用いる樹脂やセラミックス等からなる複合材料の注型
時の粘度は、10Pa・s以下であることが好ましく、
7Pa・s以下であることがさらに好ましい。これは、
本発明においては、注型による成形法によって配線基板
材の製造工程における中間ブロック体を得るため、樹脂
やセラミックス等からなる複合材料は注型成形可能な粘
度を示すことが重要である。このため、注型時の材料の
粘度が10Pa・sを超えると材料の流動性が充分では
なく、注型成形が困難となる。従って、材料の粘度を当
該数値以下とすることにより、中間ブロック体を製造す
る工程における注型の際に充分な流動性を確保すること
ができる。
【0035】 粘度の測定には、例えばコーンプレート
型のE型回転粘度計を使用することができる。この測定
方法では、まず事前に材料と粘度計の接液部を所定の温
度としておき、コーンプレートの間に、被測定液(材
料)を約0.5ml入れる。次に、被測定液が測定冶具
の温度と平衡になった後(約1分)、50rpmで回転
し、1分後の値を測定粘度値とするものである。
【0036】 以上説明した本発明の配線基板材は、所
定のエポキシ樹脂を酸無水物により硬化せしめたプラス
チックに、熱膨張係数2ppm/℃以下のセラミックス
が分散されているため、絶縁性、耐磨耗性が良好な上、
注型成形時の成形性にも優れる。また、熱膨張係数が5
〜30ppm/℃と低く、また、プラスチックとセラミ
ックスの種類、配合比を変えることにより、両面に配置
するフォトプロセス層の熱膨張とマッチングするように
熱膨張率を制御できるため、剥離などのおそれが極めて
すくない。本発明の配線基板材の熱膨張係数は10〜2
5ppm/℃とすることがさらに好ましい。
【0037】 更に、横方向と縦方向の熱膨張係数の差
が30%以下で、等方的な熱膨張率を示し、縦方向でも
熱膨張係数が約10〜30ppm/℃となるため、ビア
中の銅などの金属との基板縦方向に対するミスマッチも
なく、例えば本基板を用いた半導体チップ搭載用の配線
基板とした場合、はんだ付けの約250℃加熱時に縦方
向の歪みが生じないので、銅へのクラックの発生がな
く、信頼性の高い基板となる。また、寸法精度が高いこ
とに加え、ガラス転移点Tgが120℃以上、さらに1
50℃以上とすることも可能であり、耐熱性に優れるた
め、配線パターンを形成する際の100℃〜180℃程
度の熱処理時における変形を防止することも可能であ
る。更にまた、121℃、100%RHのプレッシャー
クッカー試験で、300時間経過後の4点曲げ強度の劣
化を20%以下とすることができ、高温、高湿条件下に
おける耐久性、信頼性にも優れる。
【0038】 本発明の配線基板材は、上述のように回
路基板を構成する中間材料として優れた特性を有するた
め、それ単独で使用することも可能であるが、当該配線
基板材中に、導電性を有する金属線を所定ピッチで配設
したプリント回路用の基板材として特に好適に用いるこ
とができる。熱膨張率が低く、金属線の熱膨張率に近
い、本発明の配線基板材を使用することにより、基板材
−金属線間の熱膨張差による基板材からの金属線の剥離
を防止することが可能となる。また、ビアの信頼性も高
くなる。
【0039】 さらに、本発明の配線基板材、及びプリ
ント回路用の基板の片面又は両面には、銅メッキが施さ
れていることが好ましく、また、本発明の配線基板材、
及びプリント回路用の基板の片面又は両面には、銅箔が
張られていることも同様に好ましい。図2は本発明に係
るプリント回路用の基板材の両面に銅メッキ層を設けた
状態の一例を示す斜視図であり、基板材10は、平板状
に形成された配線基板材11に、金属線12を所定ピッ
チで配設し、配線基板材11の両面に銅メッキ層13を
設けることにより、基板材10の両面間を電気的に導通
できるように構成したものである。なお、金属線12が
埋設されていない基板でも良い。
【0040】 一般的なプリント回路用の基板表面への
メッキの方法は、3つの工程に分けられ、表面粗化プロ
セス、無電解銅メッキプロセス、電解銅メッキプロセス
からなる。表面粗化プロセスは、基板の表面を適度に粗
化し,メッキ密着強度を上げるためのプロセスである。
具体的には、アルカリによる樹脂の膨潤プロセス、過マ
ンガン酸カリウムによる樹脂のエッチング、酸による基
板表面の中和の工程があり、基板に適した最適の薬剤の
濃度、温度、時間条件の設定により最大のメッキ密着強
度が得られるよう条件設定を行う。
【0041】 無電解銅メッキプロセスは、硫酸銅等を
銅の供給源、ホルムアルデヒドを還元剤として使用す
る、化学反応による1μm以下の銅メッキを施すプロセ
スであり、電解銅メッキプロセスの前処理工程である。
また、電解銅メッキプロセスは、硫酸銅浴中に電極を設
置し、電流密度、電流分布を調節して、無電解銅メッキ
後に必要な電極厚さまで行うプロセスであり、均一なメ
ッキを速やかに行うことを特徴としている。
【0042】 さらに、前述のように、本発明の配線基
板材は横方向と縦方向の熱膨張係数の差が30%以下
で、等方的な熱膨張率を示し、縦方向でも熱膨張係数が
約10〜30ppm/℃となるため、メッキにより、或
いは銅箔を張ることにより設けた銅(17ppm/℃)
と熱膨張ミスマッチを起こすことがなく、信頼性の高い
プリント回路用の基板材を製造することができる。
【0043】 図1は、本発明のプリント回路用の基板
材の一例を示す斜視図であり、基板材10は、平板状に
形成された配線基板材11に、金属線12を所定ピッチ
で配設し、配線基板材11の両面に露出した金属線12
の端部によって、基板材10の両面間を電気的に導通で
きるように構成したものである。このような基板材は、
プリント回路の標準基板として使用できるため、多様な
回路、用途に適用することができる。例えば、図3に示
すように、その両面に所定の回路が形成されたフォトプ
ロセス層3、接続端子群4を配設すれば、プリント回路
基板を構成することができる。
【0044】 配線基板材中に所定ピッチで配設される
金属線は、導電性を有する金属である限りにおいて特に
その種類は限定されないが、銅、銅合金、アルミニウ
ム、及びアルミニウム合金のいずれか1種の金属からな
ることが好ましい。銅の熱膨張係数は17ppm/℃で
あり、本発明の配線基板材の熱膨張係数5〜30ppm
/℃に近いため、基板材−金属線間の熱膨張差による基
板材からの金属線の剥離を効果的に防止することができ
る。
【0045】 次に、本発明の基板材の製造方法を、図
3、図4に従って説明する。まず、図4に示すように、
多数の金属線21を所定間隔で張設した、所定の容積を
有する金型20内に、主剤、硬化剤、セラミックス、そ
の他の添加剤を含有する成形材料22を流し込む。
【0046】 次いで、成形原料中の主剤を硬化させて
プラスチックとし、図5に示すような中間ブロック体3
0を作製する。中間ブロック体30は、プラスチックと
セラミックスからなる配線基板材22に、導電性を有す
る金属線21が所定ピッチで配設されて構成されてい
る。金属線21は、中間ブロック体30の一表面31か
ら対向する他表面32まで直線的に延びた状態で配設さ
れており、一表面31及び他表面32において金属線2
1が突出した状態で形成されている。
【0047】 以上のような中間ブロック体30を、金
属線21を横切る面A1、A2、…で、バンドソー、ワ
イヤーソー等により切断することにより、本発明の基板
材を製造することができる。
【0048】 上記の方法によれば、金属線21を所定
間隔で、しかも寸法精度良く配置することができるた
め、金属線をより狭ピッチ(高密度)、例えば約1mm
以下の狭ピッチに配置した基板材を得ることができる。
また、あらかじめビアとなる金属がバルクで埋め込まれ
ており、さらに基板縦方向の熱膨張率もマッチングして
おり、メッキなどで金属を埋め込んだ場合よりもさらに
信頼性が高くなる。これらのことは、所定の熱膨張係数
を持つセラミックスをプラスチック中に分散することに
よって得られるものである。
【0049】
【実施例】 以下、本発明を実施例に基づいて更に具体
的に説明する。 (実施例1)開口が250×300mmのサイズの図4
に示す金型に、0.1mmφの燐青銅ワイヤを1.0m
mピッチで張設した。エポキシ樹脂の主剤としてビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂を100重量部、硬化剤とし
てメチルヘキサヒドロ無水フタル酸を85重量部、硬化
促進剤として3級アミンを1重量部、平均粒径15μm
の球状の非晶質シリカを550重量部、エポキシ系シラ
ンカップリング剤を5重量部、難燃化剤としてヘキサブ
ロモベンゼンを50重量部とし、それぞれを攪拌羽根式
混合機に投入し、80℃にて混合した。この混合物を図
4に示す金型に流し込み、注型した。その複合材料の高
さは約200mmとした。
【0050】 その後、80℃で3時間硬化させた後、
130℃で12時間硬化させた。冷却後、注型物を金型
から取り出し、ワイヤと垂直方向にワイヤソーにより厚
さ1mmになるように切断した。切断して得られた基板
材は、ワイヤによるビアが1.0mmピッチで並んでお
り、基板材の特性は、ガラス転移点(Tg)が125
℃、熱膨張係数は基板材に対して横方向、縦方向とも1
8ppm/℃、曲げ強度が145MPaであった。
【0051】 この基板材に対して、121℃、100
%RHでプレッシャークッカー試験を行い、300時間
後に曲げ強度を測定したところ、122MPaであり、
初期値に対し84%であった。なお、これとは別に上記
組成からカップリング剤のみを除いて同様に注型、硬化
させた基板材はTg 128℃、熱膨張係数18ppm
/℃、曲げ強度132MPaとなり、これを同上条件で
プレッシャークッカー試験を行ったところ、曲げ強度は
81MPaとなり、初期値に対して61%であった。ま
た、本基板材は厚さ0.6mmにおいて、UL規格の難
燃性V−O相当であった。
【0052】(実施例2)主剤としてビスフェノールA
型エポキシ樹脂を100重量部、硬化剤として無水メチ
ルナジック酸を80重量部、硬化促進剤としてDBUを
1重量部、平均粒径20μmの球状の非晶質シリカを6
00重量部、メルカプト系シランカップリング剤を3重
量部、難燃化剤としてデカブロモジフェニルオキシドを
60重量部とし、これらを90℃で混合した後、実施例
1と同じ金型で注型した。これを90℃で2時間硬化
後、150℃で5時間硬化させた。冷却後、実施例1と
同様に加工し、基板材とした。
【0053】 得られた基板材の材料特性は、Tg 1
30℃、熱膨張係数は横方向15ppm/℃、縦方向1
4ppm/℃、曲げ強度153MPaであった。また、
121℃で100%RHのプレッシャークッカー試験を
行った300時間後に、曲げ強度が124MPaとな
り、初期値の81%であった。
【0054】(実施例3)主剤としてビスフェノールA
型エポキシ樹脂を100重量部、硬化剤として無水メチ
ルナジック酸を75重量部、硬化促進剤としてDBUを
0.6重量部、平均粒径50μmと平均粒径10μmの
球状の非晶質シリカを重量比7:3で混合したシリカを
900重量部、エポキシ系シランカップリング剤を5重
量部とし、これらを110℃で混合し、実施例1と同一
の金型に注型後、110℃で3時間、130℃で8時間
硬化させた。実施例1と同様にして加工した基板材の特
性は、Tg 127℃、熱膨張係数は横方向、縦方向と
も10ppm/℃、曲げ強度が156MPaとなった。
本基板材についても実施例1と同様のプレッシャークッ
カー試験を行ったところ、曲げ強度は133MPaとな
り、初期値に対し85%となった。
【0055】(実施例4)開口が、100×100mm
サイズの図4に示す金型に、0.1mmφの黄銅ワイヤ
を1.27mmピッチで張設した。エポキシ樹脂の主剤
としてビスフェノールA型エポキシ樹脂を50重量部、
ノボラック型エポキシ樹脂としてフェノールノボラック
型エポキシ樹脂を50重量部、硬化剤としてテルペン系
酸無水物110重量部、硬化促進剤としてイミダゾール
を1重量部、平均粒径15μmの球状の非晶質シリカを
660重量部、エポキシ系シランカップリング剤を1重
量部、難燃化剤としてヘキサブロモベンゼンを80重量
部とし、それぞれを攪拌羽根式混合機に投入し、100
℃にて混合した。この混合物を図4に示す金型に流し込
み、注型した。なお、その複合材料の高さは300mm
とし、また、このときの混合物の粘度は3Pa・sであ
った。
【0056】 その後、100℃で4時間硬化させた
後、注型物を金型から取り出し、200℃で6時間硬化
させた。次に、ワイヤと垂直方向にワイヤソーにより厚
さ1mmになるように切断した。切断して得られた基板
材は、ワイヤによるビアが1.27mmピッチで並んで
おり、基板材の特性は、ガラス転移点(Tg)が190
℃、熱膨張係数は基板材に対して横方向、縦方向とも2
0〜100℃の範囲において20ppm/℃、曲げ強度
が130MPaであった。
【0057】 前記、100×100×1mmのタイル
状基板20枚(4×5)を、500×600mmサイズ
の金型内に4mmの間隔を空けて並べ、各基板の隙間に
同材料を流し込んで500×600mmサイズの基板材
を得た。
【0058】 この基板材に対して、耐熱性確認試験を
行った。本基板材の長手辺を3mm幅のスリットにて支
持した後、立てかけることのできる冶具にセットした。
次に、170℃、2時間の熱処理工程を3回繰返した後
の外周部のそり量と外周寸法の変動量を測定した。な
お、比較例として、材料に多官能エポキシ樹脂を使用せ
ずに作製した基板材(比較例1)、市販のガラスエポキ
シ基板であるFR4基板材(比較例2)に関して同様の
耐熱性確認試験を行った。結果を表1に示す。
【0059】
【表1】
【0060】 表1に示すように、材料に多官能エポキ
シ樹脂を使用して作製した基板材は、熱処理工程による
外周部の反り量は市販品同等レベルであるにもかかわら
ず、外周寸法の変動量が非常に少なく、特にビルドアッ
プ基板を作製する場合において好適に用いることができ
る。なお、本基板材について121℃、100%RH、
2atmでプレッシャークッカー試験を行ったところ、
1500時間経過後において重量変化はなく、変形も起
こらなかった。
【0061】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明の配線基
板材は、所定のエポキシ樹脂を酸無水物により硬化せし
めたプラスチックに、熱膨張係数2ppm/℃以下のセ
ラミックスが分散したので、寸法精度が高く、熱処理工
程における耐熱性や、高温、高湿条件下における耐久
性、信頼性に優れ、使用に際して基板材からのフォトプ
ロセス層の剥離を防止することができる。また、本発明
のプリント回路用の基板材は、本発明の配線基板材を使
用したので、上述した優れた特性を有する他、基板材−
金属線間の熱膨張差による基板材料からの金属線の剥離
をも防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るプリント回路用の基板材の一例
を示す斜視図である。
【図2】 本発明に係るプリント回路用の基板材の両面
に銅メッキ層を設けた状態の一例を示す斜視図である。
【図3】 プリント回路基板の一例を示す斜視図であ
る。
【図4】 本発明の基板材の製造方法の例を示す斜視図
である。
【図5】 本発明に係る中間ブロック体の一例を示す一
部斜視図である。
【符号の説明】
1…基板材、2…導電性金属、3…フォトプロセス層、
4…接続端子群、10…基板材、11…複合材料、12
…金属線、13…銅メッキ層、20…型、21…金属
線、22…複合材料、30…中間ブロック体、31…中
間ブロック体の一表面、32…一方面に対向する他表
面、A1、A2…金属線に垂直な面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08K 7/18 C08K 7/18 C08L 63/00 C08L 63/00 C 63/02 63/02 63/04 63/04 H05K 1/11 H05K 1/11 L 3/00 3/00 W (72)発明者 田渕 善隆 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 鈴木 富雄 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 Fターム(参考) 4J002 CD051 CD061 DA030 DJ016 DM006 EB139 EC078 EF127 EJ059 EX008 EX068 EZ000 EZ008 FA086 FD016 FD090 FD139 FD147 FD148 GQ02 HA01 4J036 AA01 AD08 AF06 DA01 DA05 DB17 DB21 DB22 DC41 FA02 FA05 FA09 FA10 FA13 JA08 5E317 AA27 BB02 BB04 BB11 CC08 CD31 CD40 GG05

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主としてエポキシ樹脂と熱膨張係数2p
    pm/℃以下のセラミックスとより形成された絶縁体か
    らなり、熱膨張係数が等方的であることを特徴とする配
    線基板材。
  2. 【請求項2】 熱膨張係数が5〜30ppm/℃であっ
    て、かつ、横方向と縦方向の熱膨張係数の差が30%以
    下である請求項1記載の配線基板材。
  3. 【請求項3】 エポキシ樹脂が、グリシジルエーテル型
    エポキシ樹脂を主成分とする請求項1又は2記載の配線
    基板材。
  4. 【請求項4】 グリシジルエーテル型エポキシ樹脂が、
    ビスフェノールA型エポキシ樹脂及び/又はノボラック
    型エポキシ樹脂である請求項3記載の配線基板材。
  5. 【請求項5】 主としてエポキシ樹脂と熱膨張係数2p
    pm/℃以下のセラミックスとよりなる材料を注型し形
    成された絶縁体からなり、熱膨張係数が等方的であるこ
    とを特徴とする配線基板材。
  6. 【請求項6】 該材料の注型時の粘度が10Pa・s以
    下である請求項5記載の配線基板材。
  7. 【請求項7】 熱膨張係数が10〜25ppm/℃であ
    る請求項2記載の配線基板材。
  8. 【請求項8】 少なくとも、主剤であるグリシジルエー
    テル型エポキシ樹脂100重量部に対し、硬化剤である
    酸無水物50〜150重量部、及び熱膨張係数2ppm
    /℃以下のセラミックス300〜3000重量部を含有
    する成形原料から形成された請求項1又は2記載の配線
    基板材。
  9. 【請求項9】 熱膨張係数2ppm/℃以下のセラミッ
    クスが、非晶質シリカである請求項1〜8のいずれか一
    項に記載の配線基板材。
  10. 【請求項10】 該非晶質シリカの平均粒径が50μm
    以下である請求項9記載の配線基板材。
  11. 【請求項11】 該成形原料にカップリング剤を0.5
    〜30重量部添加した請求項8記載の配線基板材。
  12. 【請求項12】 該成形原料に難燃化剤を30〜120
    重量部添加した請求項8又は11記載の配線基板材。
  13. 【請求項13】 着色剤を添加して着色した請求項1〜
    12のいずれか一項に記載の配線基板材。
  14. 【請求項14】 該着色が黒色である請求項13記載の
    配線基板材。
  15. 【請求項15】 片面又は両面に銅メッキが施されてい
    る請求項1〜14のいずれか一項に記載の配線基板材。
  16. 【請求項16】 片面又は両面に銅箔が張られている請
    求項1〜14のいずれか一項に記載の配線基板材。
  17. 【請求項17】 請求項1〜16のいずれか一項に記載
    の配線基板材中に、導電性を有する金属線が所定ピッチ
    で埋設されてなることを特徴とするプリント回路用の基
    板材。
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