JP2003292733A - プリント配線板の内蔵キャパシタ層形成用の誘電体フィラー含有樹脂及びその誘電体フィラー含有樹脂を用いて誘電体層を形成した両面銅張積層板並びにその両面銅張積層板の製造方法 - Google Patents
プリント配線板の内蔵キャパシタ層形成用の誘電体フィラー含有樹脂及びその誘電体フィラー含有樹脂を用いて誘電体層を形成した両面銅張積層板並びにその両面銅張積層板の製造方法Info
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Abstract
の誘電体層が、骨格材なしで任意の膜厚形成が可能で、
且つ、高い強度を備えるものの提供を目的とする。 【解決手段】20〜80重量部のエポキシ樹脂(硬化剤
を含む)、20〜80重量部の溶剤に可溶な芳香族ポリ
アミド樹脂ポリマー、及び、必要に応じて適宜量添加す
る硬化促進剤からなるバインダー樹脂と、平均粒径D
IAが0.1〜1.0μmであって、レーザー回折散乱
式粒度分布測定法による重量累積粒径D50が0.2〜
2.0μmであり、且つ、重量累積粒径D50と画像解
析により得られる平均粒径DIAとを用いてD50/D
IAで表される凝集度の値が4.5以下である略球形の
形状をしたペロブスカイト構造を持つ誘電体粉末である
誘電体フィラーとを混合して得られるプリント配線板の
内蔵キャパシタ層形成用の誘電体フィラー含有樹脂等を
用いることによる。
Description
層形成用の誘電体フィラー含有樹脂及びその誘電体フィ
ラー含有樹脂を用いて誘電体層を形成した両面銅張積層
板並びにその両面銅張積層板の製造方法に関する。
ト配線板の内層部分に、銅張積層板を用いて回路形状を
形成するのと同様の方法でキャパシタ構造を形成し、こ
れを内蔵キャパシタとして使用することが一般化してき
ている。多層プリント配線板の内層部分にキャパシタ構
造を形成することで、外層面に配していたキャパシタを
省略することが可能となり、外層回路の微細化、高密度
化が可能となり、表面実装部品数を減少させ、ファイン
ピッチ回路を備えたプリント配線板の製造を容易なもの
としてきた。
謂両面の各々の銅箔層とその両銅箔層の間に位置する誘
電体層とからなる両面銅張積層板を用いて、その両面の
銅箔層を所望の形状のキャパシタ電極にエッチング加工
して、両面のキャパシタ電極に誘電体層を挟み込んだ状
態のキャパシタ構造を目的位置に形成することにより行
われる。
気容量を持つことが基本的な品質として求められる。キ
ャパシタの容量(C)は、C=εε0(A/d)の式
(ε0は真空の誘電率)から計算される。従って、キャ
パシタ容量を増大させるためには、キャパシタ電極の
表面積(A)を大きくする。誘電体層の厚さ(d)を
薄くする。誘電体層の比誘電率(ε)を大きくする。
これらのいずれかの手法を採用すればよいことになる。
最近の電子、電気機器の軽薄短小化の流れから、プリン
ト配線板にも同様の要求が行われることになり、一定の
プリント配線板面積の中で、キャパシタ電極の面積を広
く採ることは殆ど不可能である。の誘電体層の厚さ
(d)を薄くすることに関して、誘電体層がプリプレグ
に代表されるようにガラスクロス等の骨格材を含むもの
であれば、薄層化に骨格材があるが故の限界が生じる。
一方で、従来の誘電体層構成材料を用いて単に骨格材を
省略すると、キャパシタ電極をエッチングで作成する際
のエッチング液のシャワー圧で銅箔層がエッチング除去
された部位の誘電体層が破壊するという不具合が生じて
いた。これらのことから、の誘電体層の比誘電率
(ε)を大きくすることを考えるのが一般化してきた。
等の骨格材を必須のものとして、骨格材の不織化等によ
り薄層化を図り、誘電体層全体の厚さを薄くして、且
つ、誘電体層の構成材料に誘電体フィラーを分散含有さ
せた樹脂を用いる等してキャパシタ電気容量の増大が図
られてきた。
内蔵キャパシタの電気容量の大容量化が求められるよう
になっている。電気容量の大容量化を達成するために、
誘電体の構成材料に用いる誘電体フィラーに関する研究
も多く行われているが、誘電体層に含まれている骨格材
を省略して、誘電体層の厚さを任意に調整できる内蔵キ
ャパシタの構成材料が求められてきた。
て、マイグレーション現象の発生がある。骨格材を含む
誘電体層におけるマイグレーション現象は、プリント配
線板の銅メッキ層の銅成分や、誘電体フィラーの構成金
属成分が骨格材と樹脂との界面に沿って電気泳動的に拡
散移動して隣接した回路間にショート不良を起こさせる
というものである。係る現象が、骨格材が存在すること
で起こりやすくなると考えられるのである。まして、誘
電体層として用いる層には、かなりの高充填率を持って
誘電体フィラーを分散させた樹脂が用いられるためであ
る。
するのに用いる銅張積層板の誘電体層には、骨格材を含
まず、任意の膜厚の形成が可能で、且つ、エッチング時
のエッチング液のシャワー圧により破壊されない強度を
備えたプリント配線板の内蔵キャパシタ層形成用の誘電
体フィラー含有樹脂及びそこに分散させる誘電体フィラ
ー粉が望まれてきたのである。
は、鋭意研究の結果、以下に示すようなプリント配線板
の内蔵キャパシタ層形成用の誘電体フィラー含有樹脂と
誘電体フィラー粉とを用いることで、骨格材を省略して
も、十分な強度と誘電率とを備えた誘電体層の形成が可
能となることに想到したのである。
ラーとからなる誘電体フィラー含有樹脂において、バイ
ンダー樹脂は、20〜80重量部のエポキシ樹脂(硬化
剤を含む)、20〜80重量部の溶剤に可溶な芳香族ポ
リアミド樹脂ポリマー、及び、必要に応じて適宜量添加
する硬化促進剤からなり、誘電体フィラーは、平均粒径
DIAが0.1〜1.0μmであって、レーザー回折散
乱式粒度分布測定法による重量累積粒径D50が0.2
〜2.0μmであり、且つ、重量累積粒径D5 0と画像
解析により得られる平均粒径DIAとを用いてD50/
DIAで表される凝集度の値が4.5以下である略球形
の形状をしたペロブスカイト構造を持つ誘電体粉末であ
ることを特徴とするプリント配線板の内蔵キャパシタ層
形成用の誘電体フィラー含有樹脂としている。
本件発明で用いるバインダー樹脂は、エポキシ樹脂、硬
化剤、溶剤に可溶な芳香族ポリアミド樹脂ポリマー、及
び、必要に応じて適宜量添加する硬化促進剤からなるも
のである。
分子内に2個以上のエポキシ基を有するものであって、
電気・電子材料用途に用いることのできるものであれ
ば、特に問題なく使用できる。中でも、ビスフェノール
A型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、
ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキ
シ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式
エポキシ樹脂、ブロム化エポキシ樹脂、グリシジルアミ
ン型エポキシ樹脂の群から選ばれる一種又は2種以上を
混合して用いることが好ましい。
電層の形状に成形するためのバインダー樹脂の主体をな
すものであり、20重量部〜80重量部の配合割合で用
いられる。但し、ここには以下に述べる硬化剤を含むも
のとして考えている。従って、硬化剤を含む状態での当
該エポキシ樹脂が20重量部未満の場合には、熱硬化性
を十分に発揮せず誘電体フィラーのバインダーとしての
機能及び銅箔との密着性を十分に果たし得ず、80重量
部を越えるとバインダー樹脂溶液としたときの粘度が高
くなりすぎて粉体である誘電体フィラーの均一な分散が
困難となるとともに、後に述べる芳香族ポリアミド樹脂
ポリマーの添加量とのバランスがとれず、硬化後の十分
な靭性が得られなくなる。
ジシアンジアミド、イミダゾール類、芳香族アミン等の
アミン類、ビスフェノールA、ブロム化ビスフェノール
A等のフェノール類、フェノールノボラック樹脂及びク
レゾールノボラック樹脂等のノボラック類、無水フタル
酸等の酸無水物等である。エポキシ樹脂に対する硬化剤
の添加量は、それぞれの当量から自ずと導き出されるも
のであるため、本来厳密にその配合割合を明記する必要
性はないものと考える。従って、本件発明では、硬化剤
の添加量を特に限定していない。
とは、芳香族ポリアミド樹脂とゴム性樹脂とを反応させ
て得られるものである。ここで、芳香族ポリアミド樹脂
とは、芳香族ジアミンとジカルボン酸との縮重合により
合成されるものである。このときの芳香族ジアミンに
は、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−
ジアミノジフェニルスルホン、m−キシレンジアミン、
3,3’−オキシジアニリン等を用いる。そして、ジカ
ルボン酸には、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル
酸、フマル酸等を用いるのである。
させるゴム性樹脂とは、天然ゴム及び合成ゴムを含む概
念として記載しており、後者の合成ゴムにはスチレン−
ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレ
ン−プロピレンゴム等がある。更に、形成する誘電体層
の耐熱性を確保する際には、ニトリルゴム、クロロプレ
ンゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム等の耐熱性を備え
た合成ゴムを選択使用することも有用である。これらの
ゴム性樹脂に関しては、芳香族ポリアミド樹脂と反応し
て共重合体を製造するようになるため、両末端に種々の
官能基を備えるものであることが望ましい。
こととなる芳香族ポリアミド樹脂とゴム性樹脂とは、芳
香族ポリアミド樹脂が25wt%〜75wt%、残部ゴ
ム性樹脂という配合で用いることが好ましい。芳香族ポ
リアミド樹脂が25wt%未満の場合には、ゴム成分の
存在比率が大きくなりすぎ耐熱性に劣るものとなり、一
方、75wt%を越えると芳香族ポリアミド樹脂の存在
比率が大きくなりすぎて、硬化後の誘電体層の硬度が高
くなりすぎ、脆くなるのである。この芳香族ポリアミド
樹脂ポリマーは、最終的に形成した両面銅張積層板の誘
電体層が、その両面銅張積層板の銅箔をエッチング加工
する際に、エッチング液のシャワー圧を受けても損傷を
受けない強度確保を目的に用いたものである。
まず溶剤に可溶であるという性質が求められる。以下で
説明するバインダー樹脂溶液を調整し、ここに誘電体フ
ィラーを分散させ誘電体含有樹脂溶液とするのである
が、このとき誘電体フィラーの含有量がバインダー樹脂
の含有量に比べ多いため、誘電体フィラーの粉体間には
僅かのバインダー樹脂溶液しか存在しないことになる。
そこで、芳香族ポリアミド樹脂ポリマー成分が溶剤に可
溶なものであれば、バインダー樹脂溶液中で効率よく均
一に分散し、偏在を防止できるためである。
ーは、20重量部〜80重量部の配合割合で用いる。芳
香族ポリアミド樹脂ポリマーが20重量部未満の場合に
は、銅張積層板の製造を行う一般的プレス条件で硬化さ
せ形成した誘電体層がエッチング液のシャワー圧に耐え
られないものとなる。一方、80重量部を越えて芳香族
ポリアミド樹脂ポリマーを添加しても特に支障はない
が、80重量部迄は、最終的に得られる誘電体層の強度
の上昇に寄与するが、80重量部を越えて芳香族ポリア
ミド樹脂ポリマーを添加してもそれ以上に誘電体層の強
度は向上しないのである。従って、経済性を考慮すれ
ば、80重量部が上限値であると言えるのである。
剤」とは、3級アミン、イミダゾール等である。本件発
明では、この硬化促進剤の配合割合は、特に限定を設け
ていない。なぜなら、硬化促進剤は、銅張積層板製造の
工程での生産条件性等を考慮して、製造者が任意に選択
的に添加量を定めて良いものであるからである。
存在させるものであり、最終的にキャパシタ形状に加工
したときのキャパシタの電気容量を増大させるために用
いるのである。この誘電体フィラーには、BaTi
O3、SrTiO3、Pb(Zr−Ti)O3(通称P
ZT)、PbLaTiO3・PbLaZrO(通称PL
ZT)、SrBi2Ta2O9(通称SBT)等のペブ
ロスカイト構造を持つ複合酸化物の誘電体粉を用いる。
は、まず粒径が0.1〜1.0μmの範囲のものである
必要がある。ここで言う粒径は、粉粒同士がある一定の
2次凝集状態を形成しているため、レーザー回折散乱式
粒度分布測定法やBET法等の測定値から平均粒径を推
測するような間接測定では精度が劣るものとなるため用
いることができず、誘電体フィラーを走査型電子顕微鏡
(SEM)で直接観察し、そのSEM像を画像解析し得
られる平均粒径を言うものである。本件明細書ではこの
時の粒径をDIAと表示している。なお、本件明細書に
おける走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察される
誘電体フィラーの粉体の画像解析は、旭エンジニアリン
グ株式会社製のIP−1000PCを用いて、円度しき
い値10、重なり度20として円形粒子解析を行い、平
均粒径DIAを求めたものである。
による重量累積粒径D50が0.2〜2.0μmであ
り、且つ、重量累積粒径D50と画像解析により得られ
る平均粒径DIAとを用いてD50/DIAで表される
凝集度の値が4.5以下である略球形の形状をしたペロ
ブスカイト構造を持つ誘電体粉末であることが求められ
る。
重量累積粒径D50とは、レーザー回折散乱式粒度分布
測定法を用いて得られる重量累積50%における粒径の
ことであり、この重量累積粒径D50の値が小さいほ
ど、誘電体フィラー粉の粒径分布の中で微細な粉粒の占
める割合が多いことになる。本件発明では、この値が
0.2μm〜2.0μmであることが求められる。即
ち、重量累積粒径D50の値が0.2μm未満の場合に
は、どのような製造方法を採用した誘電体フィラー粉で
あれ、凝集の進行が著しく以下に述べる凝集度を満足す
るものとはならないのである。一方、重量累積粒径D
50の値が2.0μmを越える場合には、本件発明の目
的とするところであるプリント配線板の内蔵キャパシタ
層形成用の誘電体フィラーとしての使用が不可能となる
のである。即ち、内蔵キャパシタ層を形成するのに用い
る両面銅張積層板の誘電体層は、通常10μm〜25μ
mの厚さのものであり、ここに誘電体フィラーを均一に
分散させるためには2.0μmが上限となるのである。
定は、誘電体フィラー粉をメチルエチルケトンに混合分
散させ、この溶液をレーザー回折散乱式粒度分布測定装
置Micro Trac HRA 9320−X100
型(日機装株式会社製)の循環器に投入して測定を行っ
た。
以下のような理由から採用したものである。即ち、レー
ザー回折散乱式粒度分布測定法を用いて得られる重量累
積粒径D50の値は、真に粉粒の一つ一つの径を直接観
察したものではないと考えられる。殆どの誘電体粉を構
成する粉粒は、個々の粒子が完全に分離した、いわゆる
単分散粉ではなく、複数個の粉粒が凝集して集合した状
態になっているからである。レーザー回折散乱式粒度分
布測定法は、凝集した粉粒を一個の粒子(凝集粒子)と
して捉えて、重量累積粒径を算出していると言えるから
である。
観察される誘電体粉の観察像を画像処理することにより
得られる平均粒径DIAは、SEM観察像から直接得る
ものであるため、一次粒子が確実に捉えられることにな
り、反面には粉粒の凝集状態の存在を全く反映させてい
ないことになる。
レーザー回折散乱式粒度分布測定法の重量累積粒径D
50と画像解析により得られる平均粒径DIAとを用い
て、D 50/DIAで算出される値を凝集度として捉え
ることとしたのである。即ち、同一ロットの銅粉におい
てD50とDIAとの値が同一精度で測定できるものと
仮定して、上述した理論で考えると、凝集状態のあるこ
とを測定値に反映させるD50の値は、DIAの値より
も大きな値になると考えられる(現実の測定に置いて
も、同様の結果が得られる)。
粉の粉粒の凝集状態が全くなくなるとすれば、限りなく
DIAの値に近づいてゆき、凝集度であるD50/D
IAの値は、1に近づくことになる。凝集度が1となっ
た段階で、粉粒の凝集状態が全く無くなった単分散粉と
言えるのである。但し、現実には、凝集度が1未満の値
を示す場合もある。理論的に考え真球の場合には、1未
満の値にはならないのであるが、現実には、粉粒が真球
ではないために1未満の凝集度の値が得られることにな
るようである。
集度が4.5以下であることが求められる。この凝集度
が4.5を越えると、誘電体フィラーの粉粒同士の凝集
レベルが高くなりすぎて、上述したバインダー樹脂との
均一混合が困難となるのである。
コキシド法、水熱合成法、オキサレート法等のいずれの
製造方法を採用しても、一定の凝集状態が不可避的に形
成されるため、上述の凝集度を満足しない誘電体フィラ
ー粉が発生し得るものである。特に、湿式法である水熱
合成法の場合には、凝集状態の形成が起こりやすい傾向
にある。そこで、この凝集した状態の粉体を、一粒一粒
の粉粒に分離する解粒処理を行うことで、誘電体フィラ
ー粉の凝集状態を、上述の凝集度の範囲とすることが可
能なのである。
あれば、解粒の行える手段として、高エネルギーボール
ミル、高速導体衝突式気流型粉砕機、衝撃式粉砕機、ゲ
ージミル、媒体攪拌型ミル、高水圧式粉砕装置等種々の
物を用いることが可能である。ところが、誘電体フィラ
ー粉とバインダー樹脂との混合性及び分散性を確保する
ためには、以下に述べる誘電体フィラー含有樹脂溶液と
しての粘度低減を考えるべきである。誘電体フィラー含
有樹脂溶液の粘度の低減を図る上では、誘電体フィラー
の粉粒の比表面積が小さく、滑らかなものとすることが
求められる。従って、解粒は可能であっても、解粒時に
粉粒の表面に損傷を与え、その比表面積を増加させるよ
うな解粒手法であってはならないのである。
が鋭意研究した結果、二つの手法が有効であることが見
いだされた。この二つの方法に共通することは、誘電体
フィラーの粉体の粉粒が装置の内壁部、攪拌羽根、粉砕
媒体等の部分と接触することを最小限に抑制し、凝集し
た粉粒同士の相互衝突を行わせることで、解粒が十分可
能な方法という点である。即ち、装置の内壁部、攪拌羽
根、粉砕媒体等の部分と接触することは粉粒の表面を傷
つけ、表面粗さを増大させ、真球度を劣化させることに
つながり、これを防止するのである。そして、十分な粉
粒同士の衝突を起こさせることで、凝集状態にある粉粒
を解粒し、同時に、粉粒同士の衝突による粉粒表面の平
滑化の可能な手法を採用できるのである。
ー粉を、ジェットミルを利用して解粒処理するのであ
る。ここで言う「ジェットミル」とは、エアの高速気流
を用いて、この気流中に誘電体フィラー粉を入れ、この
高速気流中で粉粒同士を相互に衝突させ、解粒作業を行
うのである。
を、そのストイキメトリを崩すことのない溶媒中に分散
させたスラリーを、遠心力を利用した流体ミルを用いて
解粒処理するのである。ここで言う「遠心力を利用した
流体ミル」を用いることで、当該スラリーを円周軌道を
描くように高速でフローさせ、このときに発生する遠心
力により凝集した粉粒同士を溶媒中で相互に衝突させ、
解粒作業を行うのである。このようにすることで、解粒
作業の終了したスラリーを洗浄、濾過、乾燥することで
解粒作業の終了した誘電体フィラー粉が得られることに
なるのである。以上に述べた方法で、凝集度の調整及び
誘電体フィラー粉の粉体表面の平滑化を図ることができ
るのである。
ィラーとを混合して、プリント配線板の内蔵キャパシタ
層形成用の誘電体フィラー含有樹脂とするのである。こ
のときの、バインダー樹脂と誘電体フィラーとの配合割
合は、請求項に記載したように、誘電体フィラーの含有
率が75wt%〜85wt%、残部バインダー樹脂とす
ることが望ましい。
の場合には、市場で現在要求されている比誘電率20を
満足できず、誘電体フィラーの含有率が85wt%を越
えると、バインダー樹脂の含有率が15wt%未満とな
り、誘電体フィラー含有樹脂とそこに張り合わせる銅箔
との密着性が損なわれ、プリント配線板製造用としての
要求特性を満足する銅張積層板の製造が困難となるので
ある。
段階に置いて、粉体としての製造精度を考慮すると、ペ
ブロスカイト構造を持つ複合酸化物の内、チタン酸バリ
ウムを用いることが好ましい。このときの誘電体フィラ
ーには、仮焼したチタン酸バリウム又は未仮焼のチタン
酸バリウムのいずれをも用いることが出来る。高い誘電
率を得ようとする場合には仮焼したチタン酸バリウムを
用いることが好ましいのであるが、プリント配線板製品
の設計品質に応じて選択使用すればよいものである。
ラーが、立方晶の結晶構造を持つものであることが最も
好ましい。チタン酸バリウムのもつ結晶構造には、立方
晶と正方晶とが存在するが、立方晶の構造を持つチタン
酸バリウムの誘電体フィラーの方が、正方晶の構造のみ
を持つチタン酸バリウムの誘電体フィラーを用いた場合
に比べて、最終的に得られる誘電体層の誘電率の値が安
定化するのである。従って、少なくとも、立方晶と正方
晶との双方の結晶構造を併有したチタン酸バリウム粉を
用いる必要があると言えるのである。
脂を用いて、プリント配線板の内蔵キャパシタ層形成用
の両面銅張積層板の誘電体層を構成すると、非常に良好
な製品となる。即ち、第1銅箔層と第2銅箔層との間に
誘電体層を備えた両面銅張積層板であって、当該誘電体
層は、本件発明の請求項に記載のプリント配線板の内蔵
キャパシタ層形成用の誘電体フィラー含有樹脂を用いて
形成したことを特徴としたプリント配線板の内蔵キャパ
シタ層形成用の両面銅張積層板である。この両面銅張積
層板用いて形成した内蔵キャパシタは、誘電体層の厚さ
も自在とすることができ、結果として優れた電気容量を
持ち、高いキャパシタ品質を得ることが出来るのであ
る。
板の製造方法に関して説明する。請求項に記載した第1
の製造方法は、「プリント配線板の内蔵キャパシタ層形
成用の誘電体フィラー含有樹脂を用いてプリント配線板
製造に用いる銅張積層板を製造する方法において、以下
の〜の手順で誘電体フィラー含有樹脂溶液として調
整し、当該誘電体フィラー含有樹脂溶液を第1銅箔の粗
化面に所定の厚さ塗布し、乾燥させることで半硬化状態
の誘電体層を形成し、更に当該誘電体層に第2銅箔の粗
化面側を張り合わせることで、第1銅箔と第2銅箔との
間に誘電体層が狭持された両面銅張積層板の状態とする
ことを特徴とする請求項5に記載のプリント配線板の内
蔵キャパシタ層形成用の両面銅張積層板の製造方法。」
としている。
な手順で作成するのである。まず、手順は、20〜8
0重量部のエポキシ樹脂(硬化剤含む)、20〜80重
量部の溶剤に可溶な芳香族ポリアミド樹脂ポリマー、及
び、必要に応じて適宜量添加する硬化促進剤とを混合し
てバインダー樹脂組成の樹脂混合物を製造するのであ
る。ここに記載した各組成物及び配合割合に関してのそ
れぞれの説明は、既に上述しているので、ここでの説明
は重複したものとなるため、記載を省略する。
機溶剤、例えばメチルエチルケトンとシクロペンタノン
のいずれか一種の溶剤又はこれらの混合溶剤を用いて溶
解し、樹脂固形分25wt%〜40wt%のバインダー
樹脂溶液とするのである。メチルエチルケトンとシクロ
ペンタノンを用いることとしたのは、銅張積層板の製造
のプレス加工時の熱履歴により効率よく揮発除去するこ
とが容易であり、且つ、揮発ガスの浄化処理も容易であ
り、しかも、樹脂溶液の粘度を銅箔表面に塗布するのに
最も適した粘度に調節することが容易だからである。但
し、ここに具体的に挙げた溶剤以外でも、本件発明で用
いるすべての樹脂成分を溶解することの出来るものであ
れば、その使用が不可能というわけではない。
いずれか一種の溶剤又はこれらの混合溶剤を用いて溶解
することが、現段階では最も好ましいのである。混合溶
剤とする場合の、混合割合にも特に限定はないが、シク
ロペンタノンは芳香族ポリアミド樹脂ポリマーの調整ワ
ニスに用いられる等して不可避的に混入することも考え
られ、シクロペンタノンが不可避的に混入することを想
定して、プリント配線板用途として考えたときの熱履歴
における揮発除去の速度を考え、メチルエチルケトンを
その共存溶媒とすることが好ましいのである。
25wt%〜40wt%のバインダー樹脂溶液とするの
である。ここに示した樹脂固形分の範囲が、銅箔の表面
に塗布したときに、最も膜厚を精度の良いものとできる
範囲である。樹脂固形分が25wt%未満の場合には、
粘度が低すぎて、後に添加する誘電体フィラー粉の粉粒
の偏在が起こりやすくなる。これに対して、樹脂固形分
が40wt%を越えると、粘度が高くなり、ここに添加
した誘電体フィラーの分散性が悪くなり、均一な混合が
困難となるのである。
ブスカイト構造を持つ誘電体粉末を添加混合することで
誘電体フィラー含有樹脂溶液とするのである。ここで添
加する誘電体フィラーは、上述した平均粒径DIAが
0.1〜1.0μmであって、レーザー回折散乱式粒度
分布測定法による重量累積粒径D50が0.2〜2.0
μmであり、且つ、重量累積粒径D50と画像解析によ
り得られる平均粒径DI Aとを用いてD50/DIAで
表される凝集度の値が4.5以下である略球形の形状を
したペロブスカイト構造を持つ誘電体粉末である。従っ
て、ここでの添加する誘電体フィラーの説明に関して
は、重複した説明となるので省略する。
するが、図面は説明が分かりやすいように、極めて模式
的に断面として示すものであり、特に厚さ、サイズ等は
現実に実施する物の値を忠実に表示しているのでないこ
とをここに明記しておく。上述した誘電体フィラー含有
樹脂溶液を、図1(a)に示すように第1銅箔2の粗化
面3に所定の厚さとなるように塗布し、誘電体フィラー
含有樹脂溶液膜4を形成するのである。ここで、銅箔の
粗化面3とは、銅張積層板の誘電体層との接着に用いる
面であり、通常は樹脂内に食い込みアンカー効果を発揮
させるための凹凸を備えたものである。図面中では、微
細な銅粒の付着したものとして記載している。キャパシ
タ層を構成する銅張積層板に用いる銅箔は、誘電体層の
厚さを均一に維持するため、銅箔の粗化面は可能な限り
平坦な製品を用いることが好ましい。従って、ベリーロ
ープロファイル(VLP)銅箔、圧延銅箔等を用いるこ
とが好ましい。なお、図面中に黒点として示しているの
が誘電体フィラーFである。
箔2の粗化面3に塗布した誘電体フィラー含有樹脂溶液
膜4を乾燥させることで、半硬化状態の誘電体層5とす
るのである。このときの乾燥には、単なる風乾、加熱乾
燥若しくはこれらを組みあわせて用いる等の手法を採用
することが可能であり、乾燥雰囲気も大気乾燥、減圧乾
燥等を工程に会わせて任意に採用することが可能であ
る。
上に半硬化状態の誘電体層5の形成が終了すると、図2
(c)に示すように誘電体層5の表面に第2銅箔6の粗
化面3を当接させて、プレス加工することで、第1銅箔
2と第2銅箔6との間に誘電体層5が狭持された(即
ち、第1銅箔層/誘電体層/第2銅箔層の層構成)状態
のプリント配線板の内蔵キャパシタ層形成用の両面銅張
積層板1が製造されるのである。なお、第2銅箔6を張
り合わせた段階で、誘電体層5は硬化が完了した状態と
なるのである。
「誘電体層は、第1銅箔の粗化面に5μm以下の誘電体
フィラー含有樹脂溶液膜を形成し、当該誘電体フィラー
含有樹脂溶液膜を乾燥させ一旦半硬化状態とし、その半
硬化状態の樹脂膜上に再度5μm以下の誘電体フィラー
含有樹脂溶液膜を形成し、乾燥させる操作を繰り返し行
うことで、目的の所定厚さの半硬化状態の誘電体層を形
成するものであるプリント配線板の内蔵キャパシタ層形
成用の両面銅張積層板の製造方法。」である。
溶液の調整方法は第1の製造方法と同様であるが、その
誘電体フィラー含有樹脂溶液を用いて誘電体層5を形成
する方法が第1の製造方法と異なるのである。即ち、上
述した第1の製造方法は、誘電体層を形成するための誘
電体フィラー含有樹脂溶液の塗布方法では、銅箔の粗化
面に対し誘電体フィラー含有樹脂溶液を一回の塗布操作
に所定厚さにすることを主に意図していた。これに対
し、第2の製造方法では、誘電体層5を形成するための
誘電体フィラー含有樹脂溶液の塗布を複数回に分けて行
う方法を採用しているのである。
粗化面に塗布された誘電体フィラー含有樹脂溶液の樹脂
膜を乾燥させた半硬化状態の誘電体層内の誘電体フィラ
ーの分散精度を高めることができるのである。即ち、図
3(a)に示したように第1銅箔2の粗化面3に5μm
以下の誘電体フィラー含有樹脂溶液膜4を形成し、図3
(b)に示したように当該誘電体フィラー含有樹脂溶液
膜4を乾燥させ一旦半硬化状態の薄い誘電体層5aと
し、図4(c)に示す工程で、その半硬化状態の薄い誘
電体層5a上に再度5μm以下の誘電体フィラー含有樹
脂溶液膜4’を形成し、図4(d)に示すように乾燥さ
せる操作を繰り返し行うことで、目的の所定厚さの半硬
化状態の誘電体層5として形成するのである。
誘電体層5の形成が終了すると、図2に示したと同様の
方法で、誘電体層5の表面に第2銅箔6の粗化面3を当
接させて、プレス加工することで、第1銅箔2と第2銅
箔6との間に誘電体層5が狭持された(即ち、第1銅箔
層/誘電体層/第2銅箔層の層構成)状態のプリント配
線板の内蔵キャパシタ層形成用の両面銅張積層板が製造
されるのである。
ャパシタ層形成用の誘電体フィラー含有樹脂を製造し、
その誘電体フィラー含有樹脂を用いて誘電体層を形成し
た両面銅張積層板を製造した結果を示すこととする。
図1及び図2を用いつつ説明する。最初にバインダー樹
脂溶液を製造した。このバインダー樹脂溶液を製造する
にあたり、25重量部のフェノールノボラック型エポキ
シ樹脂、25重量部の溶剤に可溶な芳香族ポリアミド樹
脂ポリマー、と溶剤としてのシクロペンタノンとの混合
ワニスとして市販されている日本化薬株式会社製のBP
3225−50Pを原料として用いた。そして、この混
合ワニスに、硬化剤としてのノボラック型フェノール樹
脂に明和化成株式会社製のMEH−7500及び硬化促
進剤として四国化成製の2E4MZを添加して以下に示
す配合割合を持つ樹脂混合物とした。
ンを用いて樹脂固形分を30重量%に調整ですること
で、バインダー樹脂溶液とした。そして、このバインダ
ー樹脂に、以下に示す粉体特性を持つ誘電体フィラーF
であるチタン酸バリウム粉を混合分散させ、以下の組成
の誘電体フィラー含有樹脂溶液とした。
含有樹脂溶液を、エッジコーターを用いて、図1(a)
に示す工程として第1銅箔2の粗化面に所定の厚さの誘
電体フィラー含有樹脂膜4を形成するように塗布し、5
分間の風乾を行い、その後140℃の加熱雰囲気中で3
分間の乾燥処理を行い、図1(b)に示す状態の半硬化
状態の20μm厚さの誘電体層5を形成した。なお、こ
のときに用いた第1銅箔2は、粗化面3の平均粗さが
2.1μmの35μm厚の電解銅箔である。
すように、当該誘電体層5に第2銅箔6(第1銅箔と同
様の電解銅箔)の粗化面3側を当接させ、積層して18
0℃×60分の加熱条件下で熱間プレス成形することで
両面銅張積層板1の状態とした。
両面の銅箔層2,6を整面し、その両面にドライフィル
ムを張り合わせて、エッチングレジスト層を形成した。
そして、その両面のエッチングレジスト層に、キャパシ
タ回路を露光現像し、エッチングパターンを形成した。
その後、塩化銅エッチング液で回路エッチングを行い、
エッチングレジスト剥離を行い、キャパシタ回路を製造
した。このエッチング時にエッチング液シャワー圧によ
る誘電体層の破壊は起きおらず、良好な状態のプリント
配線板が得られた。
電体層の比誘電率を測定した結果、ε=20と非常に良
好な値を示し、電気容量の高いキャパシタが得られたこ
とになる。
3及び図4を参照しつつ説明する。第1実施形態と同様
の方法で誘電体フィラー含有樹脂溶液を製造した。従っ
て、この誘電体フィラー含有樹脂溶液の調整方法に関し
ては、重複した記載となるため、ここでは省略する。
樹脂溶液を、エッジコーターを用いて、図3(a)に示
す工程として第1銅箔2の粗化面に5μm厚さの誘電体
フィラー含有樹脂膜4を形成するように塗布し、5分間
の風乾を行い、その後150℃の加熱雰囲気中で5分間
の乾燥処理を行い、一旦、図3(b)に示す状態の半硬
化状態の約5μm厚さの第1誘電体層5aを形成した。
そして、更に、図4(c)に示すように、第1誘電体層
5aの上に、再度、5μm厚さの誘電体フィラー含有樹
脂膜4を形成するように塗布し、5分間の風乾を行い、
その後140℃の加熱雰囲気中で3分間の乾燥処理を行
い第2誘電体層を形成し、この操作を更に2回繰り返す
ことで第3誘電体層及び第4誘電体層を形成し、最終的
に図4(d)に示す状態の第1誘電体層〜第4誘電体層
が積層して一体となった約20μm厚の誘電体層5とし
た。このときに用いた第1銅箔2は、第1実施形態で用
いたものと同様の電解銅箔である。
了すると、図2に示すと同様に、当該誘電体層5に第2
銅箔6(第1銅箔と同様の電解銅箔)の粗化面3側を当
接させ、積層して180℃×60分の加熱条件下で熱間
プレス成形することで両面銅張積層板1の状態とした。
その後、第1実施形態と同様にして、キャパシタ回路を
製造した。このエッチング時にエッチング液シャワー圧
による誘電体層の破壊は起きおらず、良好な状態のプリ
ント配線板が得られた。
電体層の比誘電率を測定した結果、ε=21と非常に良
好な値を示し、電気容量の高いキャパシタが得られたこ
とになる。
フィラーとを組みあわせて得られる誘電体フィラー含有
樹脂を用いることにより、プリント配線板の内蔵キャパ
シタ層形成用の両面銅張積層板の内部に形成される誘電
体層が回路エッチング時のエッチング液シャワー圧によ
って破壊されることもなく、しかも、キャパシタとして
の高い誘電率の確保が可能となる。この二つの特性を両
立できたトータルバランスに優れたプリント配線板の内
蔵キャパシタ層形成用の両面銅張積層板は、従来に殆ど
存在しないものである。
面銅張積層板の製造フローを表す断面模式図。
面銅張積層板の製造フローを表す断面模式図。
面銅張積層板の製造フローを表す断面模式図。
面銅張積層板の製造フローを表す断面模式図。
Claims (8)
- 【請求項1】 バインダー樹脂と誘電体フィラーとから
なる誘電体フィラー含有樹脂において、 バインダー樹脂は、20〜80重量部のエポキシ樹脂
(硬化剤を含む)、20〜80重量部の溶剤に可溶な芳
香族ポリアミド樹脂ポリマー、及び、必要に応じて適宜
量添加する硬化促進剤からなり、 誘電体フィラーは、平均粒径DIAが0.1〜1.0μ
mであって、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による
重量累積粒径D50が0.2〜2.0μmであり、且
つ、重量累積粒径D50と画像解析により得られる平均
粒径DIAとを用いてD50/DIAで表される凝集度
の値が4.5以下である略球形の形状をしたペロブスカ
イト構造を持つ誘電体粉末であることを特徴とするプリ
ント配線板の内蔵キャパシタ層形成用の誘電体フィラー
含有樹脂。 - 【請求項2】バインダー樹脂に用いる芳香族ポリアミド
樹脂ポリマーは、芳香族ポリアミドとゴム性樹脂とを反
応させることで得られるものである請求項1に記載のプ
リント配線板の内蔵キャパシタ層形成用の誘電体フィラ
ー含有樹脂。 - 【請求項3】 誘電体フィラーの含有率が75wt%〜
85wt%、残部バインダー樹脂である請求項1又は請
求項2に記載のプリント配線板の内蔵キャパシタ層形成
用の誘電体フィラー含有樹脂。 - 【請求項4】 誘電体フィラーが、仮焼したチタン酸バ
リウム又は未仮焼のチタン酸バリウムである請求項1〜
請求項3のいずれかに記載のプリント配線板の内蔵キャ
パシタ層形成用の誘電体フィラー含有樹脂。 - 【請求項5】 誘電体フィラーが、立方晶のみ又は立方
晶と正方晶との混合状態の結晶構造を持つチタン酸バリ
ウムである請求項1〜請求項4のいずれかに記載のプリ
ント配線板の内蔵キャパシタ層形成用の誘電体フィラー
含有樹脂。 - 【請求項6】 第1銅箔層と第2銅箔層との間に誘電体
層を備えた両面銅張積層板であって、 当該誘電体層は、請求項1〜請求項5のいずれかに記載
のプリント配線板の内蔵キャパシタ層形成用の誘電体フ
ィラー含有樹脂を用いて形成したことを特徴としたプリ
ント配線板の内蔵キャパシタ層形成用の両面銅張積層
板。 - 【請求項7】 プリント配線板の内蔵キャパシタ層形成
用の誘電体フィラー含有樹脂を用いてプリント配線板製
造に用いる銅張積層板を製造する方法において、 以下の〜の手順で誘電体フィラー含有樹脂溶液とし
て調整し、当該誘電体フィラー含有樹脂溶液を第1銅箔
の粗化面に所定の厚さ塗布し、乾燥させることで半硬化
状態の誘電体層を形成し、 更に当該誘電体層に第2銅箔の粗化面側を張り合わせる
ことで、第1銅箔と第2銅箔との間に誘電体層が狭持さ
れた両面銅張積層板の状態とすることを特徴とする請求
項6に記載のプリント配線板の内蔵キャパシタ層形成用
の両面銅張積層板の製造方法。 20〜80重量部のエポキシ樹脂(硬化剤含む)、
20〜80重量部の溶剤に可溶な芳香族ポリアミド樹脂
ポリマー、及び、必要に応じて適宜量添加する硬化促進
剤とを混合してバインダー樹脂組成の樹脂混合物とす
る。 前記樹脂混合物を、有機溶剤を用いて溶解し、樹脂固
形分25wt%〜40wt%のバインダー樹脂溶液とす
る。 前記バインダー樹脂溶液に平均粒径DIAが0.1〜
1.0μmであって、レーザー回折散乱式粒度分布測定
法による重量累積粒径D50が0.2〜2.0μmであ
り、且つ、重量累積粒径D50と画像解析により得られ
る平均粒径DI Aとを用いてD50/DIAで表される
凝集度の値が4.5以下である略球形の形状をしたペロ
ブスカイト構造を持つ誘電体粉末を添加混合することで
誘電体フィラー含有樹脂溶液とする。 - 【請求項8】 誘電体層は、第1銅箔の粗化面に5μm
以下の誘電体フィラー含有樹脂溶液膜を形成し、当該誘
電体フィラー含有樹脂溶液膜を乾燥させ一旦半硬化状態
とし、 その半硬化状態の樹脂膜上に再度5μm以下の誘電体フ
ィラー含有樹脂溶液膜を形成し、乾燥させる操作を繰り
返し行うことで、目的の所定厚さの半硬化状態の誘電体
層を形成するものである請求項6に記載のプリント配線
板の内蔵キャパシタ層形成用の両面銅張積層板の製造方
法。
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