JP2002265634A - 電気絶縁用ガラス繊維不織布及びコンポジット積層板ならびにプリント配線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】そりの発生を抑えると同時に、プリント配線板
のスルーホール穴壁間隔の狭ピッチ化に対応できるコン
ポジット積層板を提供する 【解決手段】コンポジット積層板の中心層を構成するガ
ラス繊維不織布を改良することにより上記課題を解決す
る。すなわち、ガラス繊維同士をエポキシ樹脂バインダ
で結着した構成のガラス繊維不織布を用いるが、そのバ
インダの含有量を１０〜１３質量％とし、バインダのガ
ラス転移温度を１０８℃以上とする。前記ガラス繊維不
織布にエポキシ樹脂を含浸し加熱乾燥して得たプリプレ
グの層を中心層とし、ガラス繊維織布にエポキシ樹脂を
含浸し加熱乾燥して得たプリプレグの層を表面層とし、
これらを常法により加熱加圧成形し一体化してコンポジ
ット積層板を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気絶縁用途のガ
ラス繊維不織布に関する。また、このガラス繊維不織布
を用いたエポキシ樹脂コンポジット積層板ならびにプリ
ント配線板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣ、ＬＳＩ等の集積回路を使用
した電子機器の発達は目覚ましく、電子機器に組込まれ
るプリント配線板も多種多様となり、プリント配線板材
料である積層板にも一段と優れた特性が要求されてい
る。積層板は、シート状繊維基材にエポキシ樹脂等の熱
硬化性樹脂を含浸し乾燥したプリプレグの層を加熱加圧
成形したものであるが、前記のような状況の中で、シー
ト状繊維基材としてその一部にガラス繊維不織布を使用
したコンポジット積層板が多用されている。コンポジッ
ト積層板は、エポキシ樹脂含浸ガラス繊維織布の表面層
と、エポキシ樹脂含浸ガラス繊維不織布の中心層とを加
熱加圧成形により一体化した構成であり、加熱加圧成形
時に少なくとも片側表面に金属箔を配置し一体成形した
コンポジット銅張り積層板と、両表面とも金属箔を一体
化しないアンクラッドのコンポジット積層板がある。ガ
ラス繊維不織布に含浸したエポキシ樹脂中には、充填材
として水酸化アルミニウム、タルク等を含有している。
また、難燃性を付与するために、エポキシ樹脂としてハ
ロゲン（臭素）含有エポキシ樹脂が多用され、エポキシ
樹脂の硬化剤としてアミンやフェノールノボラック樹脂
が使用されている。最近では、環境安全の面から、上記
ハロゲン含有エポキシ樹脂の代わりに、反応型であれば
窒素含有あるいは窒素及びリン含有のフェノールノボラ
ック樹脂を、添加型であればメラミンシアヌレート等を
難燃剤に用いる検討がされるようになってきた。

【０００３】コンポジット積層板は、寸法安定性、スル
ーホール信頼性が優れ、かつ打抜加工が容易である。電
気特性も、シート状繊維基材としてガラス繊維織布を使
用した積層板とほぼ同等である。しかし、プリント配線
パターンはスルーホール穴壁間隔の狭ピッチ化が進み、
コンポジット積層板には、さらに、穴壁間隔０．２mm以
下のスルーホールへの対応が求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のコンポジット積
層板は、この積層板を絶縁層としたプリント配線板のス
ルーホール穴壁間隔の狭ピッチ化に対応するべく、さら
に性能を向上させることが望まれる。プリント配線加工
のめっき工程後に、また、高温高湿度の環境下で使用を
続ける場合に、隣接するスルーホール間で短絡が発生す
ることがあるからである。

【０００５】本発明が解決しようとする課題は、耐湿絶
縁性を改善して、プリント配線板のスルーホール穴壁間
隔の狭ピッチ化に十分に対応できるコンポジット積層板
を提供することである。同時に、コンポジット積層板に
発生しやすいそりも小さくすることである。コンポジッ
ト積層板の中心層を構成するガラス繊維不織布を改良す
ることにより前記の課題を達成する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るコンポジッ
ト積層板は、エポキシ樹脂含浸ガラス繊維織布の表面層
とエポキシ樹脂含浸ガラス繊維不織布の中心層とを加熱
加圧成形により一体化した構成において、ガラス繊維不
織布を、次の構成とする。エポキシ樹脂含浸ガラス繊維
不織布によりプリント配線板の絶縁層を構成する場合
も、同様に、ガラス繊維不織布を、次の構成とする。す
なわち、本発明に係るガラス繊維不織布は、ガラス繊維
同士をエポキシ樹脂バインダで結着した構成において、
前記バインダの含有量を１０〜１３質量％とすること、
前記バインダのガラス転移温度を１０８℃以上とするこ
とを特徴とする。上記のバインダ含有量は通常より少な
く、また、バインダのガラス転移温度は通常より高い。
このようにエポキシ樹脂バインダの含有量とガラス転移
温度を限定したガラス繊維不織布を用い、当該不織布で
中心層を構成したコンポジット積層板は、プリント配線
板のスルーホール穴壁間隔の狭ピッチ化に十分に対応可
能で、コンポジット積層板に発生しやすいそりも小さく
できる。

【０００７】エポキシ樹脂バインダ含有量を通常より少
なくした結果、以下の理由により、プリント配線加工の
めっき工程後や、高温高湿度の厳しい環境下での使用に
おいても、隣接するスルーホール間で発生する短絡を少
なくすることができる。電気絶縁用ガラス繊維不織布を
構成するために繊維同士を結着しているエポキシ樹脂バ
インダは、次のようなものである。一分子中にオキシラ
ン環を２個有した、すなわち２官能のエポキシ樹脂と、
窒素原子に結合した活性水素を少なくとも１個以上有し
た水溶性ポリアミン化合物とを、該エポキシ樹脂のオキ
シラン環１個に対して水溶性ポリアミン化合物の活性水
素が１／４個以上となるような割合で反応させる。そし
て、得られた生成物にさらに酸を付加して加熱速硬化型
の水溶性ないし水分散性アミン・エポキシド酸性塩を誘
導したものである（特公昭５２−３９４７４号公報）。
このように、エポキシ樹脂バインダは、その製造過程で
水溶性・水分散性であること、また速硬化型であること
から、その耐湿絶縁特性はコンポジット積層板を構成す
るマトリックス樹脂より著しく劣ったものとなってい
る。エポキシ樹脂バインダ以外のアクリルやポバールな
どのバインダも、主剤が異なるだけで耐湿絶縁特性につ
いてはエポキシ樹脂バインダと同様である。このよう
に、耐湿絶縁特性に悪影響を及ぼすエポキシ樹脂バイン
ダを少なく制限することにより、プリント配線板のスル
ーホール穴壁間隔の狭ピッチ化に十分に対応可能となる
のである。しかし、エポキシ樹脂バインダの含有量を少
なく制限しすぎると、ガラス繊維不織布の引張強度が低
下し大きなそりの発生につながるので、上述した範囲で
エポキシ樹脂バインダの含有量を調整する。

【０００８】また、エポキシ樹脂バインダのガラス転移
温度を通常より高くしたた結果、以下の理由により、コ
ンポジット積層板に発生するそりを小さく抑制すること
ができる。コンポジット積層板の加熱加圧成形による製
造においては、ガラス繊維不織布に含浸されている熱硬
化性樹脂が溶融して流動する。ガラス転移温度が高いエ
ポキシ樹脂バインダは、このような成形時にも軟化しな
いか軟化してもわずかな軟化にとどまり、エポキシ樹脂
バインダが熱硬化性樹脂の溶融流動とともに動くことは
少ない。従って、ガラス繊維不織布が伸長したり破断す
るといったことがなくなり、結果としてコンポジット積
層板のそりも抑制することが可能になるのである。そり
を抑制する上で、ガラス繊維不織布のエポキシ樹脂バイ
ンダのガラス転移温度を１０８℃以上にしておくことが
重要である。加熱加圧成形の温度がこのような温度に達
すると、上記溶融していた熱硬化性樹脂は硬化反応を急
激に進めて樹脂粘度が上昇し、流動が止まるからであ
る。エポキシ樹脂バインダは、熱硬化性樹脂が流動しな
くなるまでガラス繊維同士の結合を保持できれば、バイ
ンダとしての機能を十分に果たしたことになる。

【０００９】上記本発明に係るガラス繊維不織布は、コ
ンポジット積層板の構成にのみ適用されるものではな
く、複数層の絶縁層の一部をガラス繊維不織布で構成し
た多層プリント配線板にも適用される。従って、本発明
においてプリント積層板とは、両面又は片面プリント配
線板だけでなく、内層にプリント配線が配置されたもの
もその概念に含む。

【００１０】

【発明の実態の形態】上記のように、本発明に係るコン
ポジット積層板は、中心層を構成するガラス繊維不織布
として、ガラス繊維同士を結着するエポキシ樹脂バイン
ダの含有量とガラス転移温度を限定したしたものを使用
する。また、プリント配線板の絶縁層を構成するガラス
繊維不織布にも同様のものを使用する。ガラス繊維不織
布は、水中に分散したガラス繊維を抄造し、これにエポ
キシ樹脂バインダ（水溶性エポキシ樹脂）を適用し、こ
れを加熱乾燥してバインダを硬化させる工程を経て製造
される。エポキシ樹脂バインダは、これを抄造体にスプ
レーする方式又は抄造体をエポキシ樹脂バインダに浸漬
する方式で適用される。ガラス繊維不織布におけるエポ
キシ樹脂バインダ含有量の調整は、スプレー方式の場合
は抄造体へのスプレー噴霧量により、浸漬方式の場合は
エポキシ樹脂バインダ液の濃度により調整することがで
きる。また、いずれの方式の場合も、エポキシ樹脂バイ
ンダを適用するときの抄造体の移動速度によっても、エ
ポキシ樹脂バインダ含有量の調整をすることができる。

【００１１】エポキシ樹脂バインダの製造は、基本的に
は、前記のように２官能エポキシ樹脂と水溶性ポリアミ
ンや脂肪族アミンなどの硬化剤とを反応させ、その生成
物に酸を付加する方法などにより行なう。しかし、エポ
キシ樹脂バインダのガラス転移温度を高くするために、
エポキシ樹脂は２官能エポキシ樹脂と３官能以上のエポ
キシ樹脂を併用する。或いは、２官能エポキシ樹脂を用
いず、３官能以上のエポキシ樹脂だけを使用してもよ
い。バインダのガラス転移温度の調整は、前記製造にお
いて、３官能以上のエポキシ樹脂の配合量、或いは硬化
剤の種類や配合量の調整により行なう。

【００１２】コンポジット積層板は、上記のガラス繊維
不織布にエポキシ樹脂を含浸し加熱乾燥して得たプリプ
レグの層を中心層とし、ガラス繊維織布にエポキシ樹脂
を含浸し加熱乾燥して得たプリプレグの層を表面層と
し、これらを常法により加熱加圧成形し一体化して製造
する。加熱加圧成形に際しては、必要に応じて片面又は
両面に金属箔を一体化する。多層のプリント配線板は、
以下のように作製する。例えば、上記のガラス繊維不織
布にエポキシ樹脂を含浸し加熱乾燥して得たプリプレグ
の層の両面に金属箔を配置し、これらを加熱加圧成形に
より一体化する。前記一体化した金属箔張り積層板をプ
リント配線にエッチング加工し、プリント配線板とす
る。そして、前記プリント配線板を中心層とし、ガラス
繊維織布にエポキシ樹脂を含浸し加熱乾燥して得たプリ
プレグの層を表面層とし、さらに両面に金属箔を配置し
て、これらを加熱加圧成形により一体化して製造する。

【００１３】

【実施例】（表面層用プリプレグの準備）ビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂に、硬化剤としてジシアンジアミ
ド、硬化促進剤として２−エチル−４−メチルイミダゾ
ールを配合し、表面層用ワニスを調製する。このワニス
をガラス繊維織布に含浸し加熱乾燥して、表面層用プリ
プレグを作製した。 （中心層用プリプレグの準備）ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂に、硬化剤としてジシアンジアミド、硬化促進
剤として２−エチル−４−メチルイミダゾール、無機充
填材として水酸化アルミニウムとタルクを配合し、中心
層用ワニスを調製する。このワニスをガラス繊維不織布
に含浸し加熱乾燥して、中心層用プリプレグを作製し
た。この中心層用プリプレグの作製は、表１に示した各
種ガラス繊維不織布を準備し、これに中心層用ワニスを
含浸し加熱乾燥して行なう。前記各種ガラス繊維不織布
とは、エポキシ樹脂バインダの含有量とガラス転移温度
が表１に示す各種組合せのガラス繊維不織布である。 （コンポジット積層板の製造）上記の中心層用プリプレ
グを複数枚重ね、その両側に表面層用プリプレグを１枚
ずつ重ね、さらにその両面に銅箔を重ね、温度１７０
℃、圧力４．０MPaで６０分間加熱加圧成形し、コンポ
ジット銅張り積層板を製造した。製造した積層板の板厚
は、１．６mmに調整した。

【００１４】

【表１】

【００１５】上記のガラス繊維不織布の種類を変えて製
造した各コンポジット銅張り積層板について、そりなら
びにプリント配線加工後（スルーホールめっき後）の短
絡率の測定結果を、使用したガラス繊維不織布の種類毎
に、上記の表１に示す。そりは、５１０mm×３４０mmの
サイズで両面の銅箔を全面エッチングした試料（ｎ＝１
２）を準備する。これを１５０℃−３０分間加熱後冷却
し、定盤上に載せて四隅の浮上がり量を測定しその最大
値を求めた。短絡率は、図１に示すように、１列７６０
０穴の独立したスルーホール（穴径０．５mm）パターン
を２列に形成し、その２列の隣接する１穴ペアの短絡の
有無を確認する。前記２列の穴壁間隔は、０．２mmに設
定してある。

【００１６】表１から明らかなように、本発明に係るガ
ラス繊維不織布（表中二重線で囲んだ枠内のバインダ含
有量とバインダガラス転移温度を有するガラス繊維不織
布）で中心層を構成したコンポジット金属箔張り積層板
は、耐湿絶縁性が良好で、プリント配線加工後の隣接す
るスルーホール間の短絡率の低減効果が顕著である。同
時に、そりの発生に対し最も影響を与えるガラス繊維不
織布が、本発明においては悪い影響を与えていないこと
も分かる。

【００１７】

【発明の効果】上述のように、本発明に係るガラス繊維
不織布を適用したコンポジット積層板は、スルーホール
穴壁間隔の狭いプリント配線板へ十分に対応可能であ
り、狭いピッチで隣接するスルーホール間の短絡を起こ
さないようにすることができる。同時に、コンポジット
積層板ならびにプリント配線板のそりを小さく抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】短絡率を測定するためのスルーホールパターン
の説明図である。

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Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス繊維同士をエポキシ樹脂バインダで
   結着して構成したガラス繊維不織布において、 前記バインダの含有量が１０〜１３質量％であり、 前記バインダのガラス転移温度が１０８℃以上であるこ
   とを特徴とする電気絶縁用ガラス繊維不織布。
2. 【請求項２】エポキシ樹脂含浸ガラス繊維織布の表面層
   とエポキシ樹脂含浸ガラス繊維不織布の中心層とが加熱
   加圧成形により一体化されたコンポジット積層板におい
   て、前記ガラス繊維不織布が請求項１記載の電気絶縁用
   ガラス繊維不織布であることを特徴とする積層板。
3. 【請求項３】エポキシ樹脂を含浸したシート状繊維基材
   を加熱加圧成形してなる絶縁層を備えたプリント配線板
   において、前記絶縁層の一部ないし全部が、エポキシ樹
   脂を含浸した請求項１記載の電気絶縁用ガラス繊維不織
   布で構成されていることを特徴とするプリント配線板。