JP2004051951A - アラミド繊維不織布プリプレグとこれを用いた積層板及びプリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】多層プリント配線板の高密度化、軽量化、薄板化、高剛性化に対応した絶縁層を形成できるプリプレグを提供する。
【解決手段】繊維径が１０μｍ以下、好ましくは、８μｍ以下である細デニールアラミド繊維で構成されるアラミド繊維不織布に熱硬化性樹脂を保持させてなるプリプレグである。このプリプレグは、アラミド繊維不織布の単位質量が、好ましくは、３６ｇ／ｍ^２以下、さらに好ましくは、２２ｇ／ｍ^２である。前記プリプレグを加熱加圧成形して構成される絶縁層は、プリプレグ１枚当りの加熱加圧成形後の厚さが、好ましくは、５０μｍ以下、さらに好ましくは、４０μｍ以下である。プリプレグの厚みは、好ましくは、アラミド繊維不織布厚みの２００〜３００％である。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板の薄い絶縁層を構成するのに有用なプリプレグに関する。また、前記プリプレグを用いた積層板ないしは金属箔張り積層板（プリント配線板用材料である）、前記プリプレグを用いたプリント配線板（内層と表層にプリント配線を有する多層プリント配線板、内層にプリント配線を有する両面金属箔張り積層板いわゆるシールド板を含む）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の高性能化はすさまじく、特に、通信機器、コンピュータは、動作速度の向上に加え、多機能化や携帯性向上のため、一層の軽薄短小化が要求されている。これら機器に搭載されるプリント配線板に対しても高密度化、薄化、軽量化、高強度化が求められ、それらを一挙に解決する手段として、ビルドアップ方式による多層プリント配線板が採用されて久しい。
【０００３】
従来のビルドアップ方式による多層プリント配線板の製造においては、層間絶縁材料として、樹脂単体あるいはガラス織布基材エポキシ樹脂プリプレグ等を用いている。樹脂単体による絶縁層は、樹脂付き銅箔をコアプリント配線板表面に加熱加圧成形により一体することにより形成するか、熱硬化性樹脂をコアプリント配線板表面に塗布し金属箔を載置して加熱加圧成形により一体化して形成する。ガラス織布基材エポキシ樹脂プリプレグによる絶縁層は、前記プリプレグをコアプリント配線板表面に載置しさらに金属箔を重ねて加熱加圧成形により一体して形成する。
そして、形成した絶縁層に炭酸ガスレーザで明けたビア孔内に充填しためっき銅でプリント配線の層間接続をとる製法、構造が主流となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、板厚の薄形化の進展と共に、樹脂付き銅箔により層間絶縁層を形成したビルドアッププリント配線板では剛性が不足し、製造時、部品実装時に基板の折れが発生するようになってきた。また、塗布型熱硬化性樹脂により層間絶縁層を形成したビルドアッププリント配線板では、下層配線層の影響で絶縁層表面に発生する凸凹が、高密度配線形成の障害となる。さらに、ガラス織布基材エポキシ樹脂プリプレグにより層間絶縁層を形成したビルドアッププリント配線板では、ガラス繊維を含むため、軽量化に限界があり、また、レーザ加工をし難く、加工孔壁にガラス繊維を突出させたまま残す結果となっていた。このガラス繊維の突出が、高密度化のために微細になるビア孔において、ビア形状をめっきプロセスに対して不正なものにし、めっきの析出を阻害し、層間の接続信頼性を損なうようになってきた。さらに、プリプレグや基板端面から樹脂成分や繊維成分が脱落しやすく（いわゆる「粉落ち」）、これらが、加熱加圧成形時に金属箔表面に除去不能となって残ったり、打痕を形成し、また、微細配線の形成が困難となり、形成できても搭載機器の誤作動を引き起こすようになってきた。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、以上のような従来技術の問題点に鑑み、多層プリント配線板の高密度化、軽量化、薄板化、高剛性化に対応した絶縁層を形成できるプリプレグを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るプリプレグは、繊維径が１０μｍ以下、好ましくは、８μｍ以下である細デニールアラミド繊維で構成されるアラミド繊維不織布に熱硬化性樹脂を保持させてなることを特徴とする。前記プリプレグは、アラミド繊維不織布の単位質量が、好ましくは、３６ｇ／ｍ^２以下、さらに好ましくは、２２ｇ／ｍ^２である。このプリプレグは、その厚みがアラミド繊維不織布厚みの２００〜３５０％であることが好ましい。
【０００７】
また、本発明に係る積層板は、上記プリプレグの層を加熱加圧成形したものである。前記積層板は、少なくとも一方の面に金属箔が一体化されている金属箔張り積層板を含む。本発明に係るプリント配線板は、上記プリプレグの層を加熱加圧成形してなる絶縁層を備えたものである。前記積層板、プリント配線板は、プリプレグ１枚当りの加熱加圧成形後の厚さが、好ましくは、５０μｍ以下、さらに好ましくは、４０μｍ以下である。
【０００８】
上記のように、太い繊維を含まず、繊維径１０μｍ以下の細デニールアラミド繊維で構成されるアラミド繊維不織布を基材にしたプリプレグは、５０μｍ以下の厚さの薄い絶縁層形成に寄与することができる。絶縁層の薄形化は、アラミド繊維不織布の単位質量を３６ｇ／ｍ^２以下にすることによりさらに有利となる。また、プリプレグ厚みをアラミド繊維不織布厚みの３５０％以下とすることで、当該プリプレグによる絶縁層厚みを５０μｍ以下に維持することが容易となる。但し、プリプレグ厚みをアラミド繊維不織布厚みの２００％以上とすることが望ましく、これにより、ビルドアップ工程において、プリプレグに保持されている樹脂でプリント配線間の凹部を確実に埋めることができる。
【０００９】
上記細デニール繊維でアラミド繊維不織布を構成することにより、不織布表面は繊維に起因する凸凹が抑制され、このような表面はプリプレグを加熱加圧成形した絶縁層の表面にも受け継がれる。平滑な絶縁層表面は、微細配線形成性に優れる。また、上記細デニール繊維でアラミド繊維不織布を構成することにより、単位体積内の繊維分率が高い不織布となりその強度が上がる。不織布を形成するために繊維同士をバインダ樹脂で結着した場合には、結着した繊維交点も増えるので不織布強度はさらに向上する。このようなアラミド繊維不織布を用いてプリプレグを製造する際には、不織布の破断を心配することなく、逆転ロールを積極的に適用して熱硬化性樹脂ワニスを不織布に含浸させることができ、プリプレグ表面を均一な膜厚に平滑に仕上げることができる。このことも、絶縁層表面の平滑化に有利に働く。細デニール繊維は、絶縁層の樹脂中に緻密に分散するので、ビア孔のレーザ加工性も良好となり、絶縁層表面の平滑化と相まって、プリント配線の高密度化に寄与する。
【００１０】
上記細デニール繊維により構成した不織布は緻密であり、樹脂ワニス含浸時に混入する異物は不織布内部に侵入することなく、微小なものまでプリプレグ表面にとどまるので、検査工程での異物の見逃しが低減される。ひいては、異物の存在によって、ビア孔のレーザ加工性が阻害されることがなくなり、より均一な形状でビア孔を形成できるようになりプリント配線板の製造歩留りも向上する。不織布には、スポンジのように樹脂ワニスが浸透するので、アラミド繊維不織布プリプレグは、ガラス織布をサンドイッチするように樹脂を保持したガラス織布プリプレグより粉落ちが少ない。
【００１１】
強靭なアラミド繊維による不織布プリプレグで絶縁層を構成したプリント配線板は、薄形化を追求でき、それゆえ軽量で、剛性に富んだものにできる。アラミド繊維は機械加工に対し、ガラス繊維のような硬さ、脆さを示さないので、ルータ加工後のバリを３０μｍ以下にでき、加工端面の繊維と樹脂成分の剥離による白化も生じない。アラミド繊維のレーザ加工性も樹脂成分と同じであるため、加工孔内壁のアラミド繊維の飛び出し量も１０μｍ以下に抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を実施するに当たり、アラミド繊維不織布は、繊維径１０μｍ以下、好ましくは８μｍ以下の細デニールアラミド繊維で構成され、太いアラミド繊維を含まない。アラミド繊維チョップを抄造することにより製造でき、繊維同士を結着するために適宜樹脂バインダを適用する。細デニールとしたことにより、樹脂バインダによる繊維同士の結着点が増え、高強度の不織布とすることができる。高強度であるため、上述したように樹脂ワニスの含浸に逆転ロールを適用できるほか、不織布を移送しながら熱硬化性樹脂ワニスの含浸をする移送速度を早めても、不織布の破断を回避できる。不織布の抄造には、上記アラミド繊維チョップのほか、これを叩解したパルプを配合することができる。
プリプレグを構成するために、上記不織布に保持させる熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、あるいは、シアン酸エステルを含む樹脂組成物、そのほかである。
【００１３】
【実施例】
以下、プリプレグの実施例を説明する。
【００１４】
実施例１
（ａ）多官能エポキシ樹脂（東都化成製「ＹＤＣＮ−７０４」）６７質量部、
（ｂ）二官能エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン製「Ｅｐ−８２８」）１３質量部、
（ｃ）ビスフェノール類ノボラック樹脂（ジャパンエポキシレジン製「ＹＬＨ−１２９」）３０質量部、
（ｄ）テトラブロモビスフェノールＡ３０質量部、
（ｅ）硬化促進剤として２−エチル−４−メチルイミダゾール０．２質量部
を、メチルエチルケトン３０質量部に溶解して樹脂ワニスを調製し、この樹脂ワニスを、以下に示す湿式法で作製したアラミド繊維不織布に含浸し、１５０℃で７分間乾燥して、樹脂含有量６５質量％のプリプレグを得た。
アラミド繊維不織布は、次のように作製した。まず、平均繊維径８μｍのアラミド繊維チョップ（帝人製「テクノーラ」）を抄造する。これに、樹脂バインダとして水溶性エポキシ樹脂を固形分で８質量％含むようにスプレーし加熱乾燥により単位質量２２ｇ／ｍ^２とする。さらに、線圧力１００ｋｇ／ｃｍ，温度３００℃の一対の熱ロールの間に通すことにより加熱圧縮してアラミド繊維同士を熱融着ないし変形させて絡み合わせる。熱ロールの間に通す移動速度は１０ｍ／分に設定した。
【００１５】
実施例２
実施例１と同様にして、樹脂含有量８０質量％のプリプレグを得た。樹脂含有量の調整は、樹脂ワニス含浸後の不織布を通すスクイズロールの間隙を実施例１の場合より広げることにより行なった。
【００１６】
実施例３
（１）２，２’−ビス（４−シアナトフェニル）プロパン（ロンザ社製「ＰＲＩＭＡＳＥＴ　ＢＡＤＣｙ」）のオリゴマ（数平均分子量２５００）１００質量部、
（２）上記の重合触媒であるナフテン酸コバルト０．０６質量部、
（３）ポリフェニレンエーテル３０質量部、
（４）難燃剤としてトリ（２，４，６−トリブロモフェノキシ）トリアジン１０質量部、
（５）シリカフィラ（アドマテックス製「アドマファインＳＯ−Ｅ５」）３５質量部
を、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）：トルエン＝４０：６０体積％の混合溶媒１５０質量部に溶解させて調製した樹脂ワニスを、以下に示す湿式法で作製したアラミド繊維不織布に含浸し、１４５℃で３分間乾燥して、樹脂含有量６３質量％のプリプレグを得た。
アラミド繊維不織布は、次のように作製した。まず、平均繊維径８μｍのアラミド繊維（帝人製「テクノーラ」）と繊維径約１μｍのアラミドパルプ（デュポン製「ケブラー」，叩解度：フリーネス５０）を抄造する。これに、樹脂バインダとして水溶性エポキシ樹脂を固形分で８質量％含むようにスプレーし加熱乾燥により単位質量１８ｇ／ｍ^２とする。さらに、線圧力１００ｋｇ／ｃｍ，温度３００℃の一対の熱ロールの間に通すことにより加熱圧縮してアラミド繊維同士（パルプを含む）を熱融着ないし変形させて絡み合わせる。熱ロールの間に通す移動速度は８ｍ／分に設定した。
【００１７】
比較例１
実施例１で使用したワニスを、以下に示す湿式法で作製したアラミド繊維不織布に含浸し、１５０℃で７分間乾燥して、樹脂含有量４７質量％のプリプレグを作製した。
アラミド繊維不織布は、次のように作製した。まず、平均繊維径１２．５μｍのアラミド繊維チョップ（帝人製「テクノーラ」）を抄造する。これに、樹脂バインダとして水溶性エポキシ樹脂を固形分で８質量％含むようにスプレーし加熱乾燥により単位質量３６ｇ／ｍ^２とする。さらに、線圧力１００ｋｇ／ｃｍ，温度３００℃の一対の熱ロールの間に通すことにより加熱圧縮してアラミド繊維同士を熱融着ないし変形させて絡み合わせる。熱ロールの間に通す移動速度は１０ｍ／分に設定した。
【００１８】
比較例２
実施例３で使用したワニスを、１０８０タイプガラス織布に含浸し、１５０℃で９分間乾燥して、樹脂含有量５０質量％のプリプレグを作製した。
【００１９】
上記各例のプリプレグの仕様を表１にまとめて示す。尚、比較例２は、ガラス繊維の径、ガラス織布の単位重量、ガラス織布の厚みに対するプリプレグの厚みを示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
以下、積層板の実施例を説明する。
【００２２】
実施例４
実施例１で作製したプリプレグ１枚（５００×６００ｍｍ）の両側に厚さ１２μｍの銅箔をそのマット面を内側にして載置し、真空プレスで、温度２０５℃，圧力５ＭＰａの条件で９５分間の加熱加圧成形をして両面銅張り積層板を作製した。
【００２３】
実施例５
実施例２で作製したプリプレグを用い、実施例４と同様に両面銅張り積層板を作製した。
【００２４】
実施例６
実施例３で作製したプリプレグを用い、実施例４と同様に両面銅張り積層板を作製した。
【００２５】
比較例３
比較例１で作製したプリプレグを用い、実施例４と同様に両面銅張り積層板を作製した。
【００２６】
比較例４
比較例２で作製したプリプレグを用い、実施例４と同様に両面銅張り積層板を作製した。銅箔のエッチアウト処理において、エッチング装置の搬送ラインで基板が強度不足のため折れ、その後の詳細な評価を実施できなかった。
【００２７】
比較例５
樹脂厚６０μｍの樹脂付き銅箔（松下電工製「ＡＲＣＣ　Ｒ−０８８０」，５００×６００ｍｍ）の樹脂面に１２μｍ厚の銅箔のマット面を重ね、真空プレスで、温度１７０℃，圧力４ＭＰａで１時間加熱加圧成形して両面銅張り積層板を作製した。樹脂付き銅箔からの樹脂粉の脱落により、比較例３以上の打痕、樹脂付着が認められた。また、比較例４と同様に、強度不足から銅箔のエッチアウト処理が不可能だった。
【００２８】
上記各例の両面銅張り積層板の平均板厚、板端から７５ｍｍ以上内側の板厚分布、最大表面粗さλｍａｘを測定した結果を表２に示す。また、粉落ちによる打痕の有無、ルータ加工で、両面銅張り積層板から３５０×４５０ｍｍ角の評価基板をくり貫き、銅箔をエッチアウトして積層板表面を観察した結果（銅箔残りや異物残りの有無，ルータ加工部の白化有無）を表２に併せて示す。
実施例においては、板厚を薄くでき、また、表面を滑らかにして、薄い絶縁層上に高密度のプリント配線を形成することに対応できることを理解できる。また、打痕、異物残り、ルータ加工時の白化がなく製品歩留りも向上する。
比較例３におけるカスレの発生は、板厚を薄くするために含浸樹脂量を少なく抑えた結果発生したものであり、細デニールのアラミド繊維を使用しないと薄形化に対応できないことを示している。
【００２９】
【表２】

【００３０】
上記の例は、プリプレグと積層板について述べたものであるが、上記実施例のプリプレグにより絶縁層を形成した多層プリント配線板（下記の実施例７〜９）においても、上記と同様の効果を達成することができる。そして、ビア孔のレーザ加工性については、比較例２のプリプレグによる絶縁層に対する加工性より優れることは勿論のこと、太いアラミド繊維で構成した比較例１のプリプレグによる絶縁層に対する加工性よりも優れる。
【００３１】
実施例７
４層回路のコア用プリント配線板を用意する。このプリント配線板は、内層に電源／グランド層用の２層のプリント配線を有する。また、両表面に、配線幅＆配線間スペース：７５＆７５μｍ、レーザビアパッド径：３５０μｍ、パッドピッチ：０．６３５ｍｍ、ピン間１本の設計ルールで配線パターンを有するものである。このコア用プリント配線板の両面に、実施例１で作製したプリプレグを１枚ずつ配置し、さらに１２μｍ厚の銅箔を、そのマット面を内側にして載置し、温度１８５℃、圧力４ＭＰａの条件で、真空プレスにより９０分間加熱加圧成形し６層プリント配線板用シールド板を作製した。
【００３２】
実施例８
実施例２で作製したプリプレグを実施例７のコア用プリント配線板に適用し、実施例７と同様に６層プリント配線板用シールド板を作製した。
【００３３】
実施例９
実施例３で作製したプリプレグを実施例７のコア用プリント配線板に適用し、実施例７と同様に６層プリント配線板用シールド板を作製した。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係るプリプレグは、薄い絶縁層を形成することに寄与し、その絶縁層は、高剛性を保持し、高密度のプリント配線形成に必要な平滑性を有する。伝送速度、処理能力と共に携帯性の向上も求められる通信機器やコンピュータ類に搭載するプリント配線板材料として好適なものである。
また、本発明に係るプリプレグは、プリプレグからの粉落ちも抑制され、製品歩留りの向上にも寄与する。

Claims (12)

1. 繊維径が１０μｍ以下である細デニールアラミド繊維で構成されるアラミド繊維不織布に熱硬化性樹脂を保持させてなることを特徴とするアラミド繊維不織布プリプレグ。
2. 細デニールアラミド繊維の繊維径が８μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のアラミド繊維不織布プリプレグ。
3. アラミド繊維不織布の単位質量が３６ｇ／ｍ^２以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のアラミド繊維不織布プリプレグ。
4. アラミド繊維不織布の単位質量が２２ｇ／ｍ^２以下であることを特徴とする請求項３記載のアラミド繊維不織布プリプレグ。
5. 厚みがアラミド繊維不織布厚みの２００〜３５０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプリプレグ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のアラミド繊維不織布プリプレグの層を加熱加圧成形してなる積層板。
7. 少なくとも一方の面に金属箔が一体に貼り付けられている請求項６記載の積層板。
8. プリプレグ１枚当りの加熱加圧成形後の厚さが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項６又は７記載の積層板。
9. プリプレグ１枚当りの加熱加圧成形後の厚さが４０μｍ以下であることを特徴とする請求項８記載の積層板。
10. 請求項１〜５のいずれかに記載のアラミド繊維不織布プリプレグの層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。
11. プリプレグ１枚当りの加熱加圧成形後の厚さが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１０記載のプリント配線板。
12. プリプレグ１枚当りの加熱加圧成形後の厚さが４０μｍ以下であることを特徴とする請求項１１記載のプリント配線板。