JP2006008788A - プリント配線板用樹脂組成物、これを用いたプリント配線板及び金属基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤を介さずに金属板へ貼り付けることが可能なプリント配線板用樹脂組成物、これを用いたプリント配線板及び金属基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】熱硬化性樹脂成分１００重量部に対し２０〜１９００重量部含有する熱可塑性樹脂成分が、最大粒径が１ｍｍ以下であり熱硬化性樹脂成分に分散されているプリント配線板用樹脂組成物である。
プリント配線板用樹脂組成物を用いたプリプレグ又はフィルムである。プリント配線板用樹脂組成物を銅箔に被覆して成るプリント配線板用樹脂付き銅箔である。
上記プリプレグ、フィルム又はプリント配線板用樹脂付き銅箔、に回路を形成して成るプリント配線板である。
プリント配線板を熱圧着により金属板に貼付する金属基板の製造方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は、プリント配線板用樹脂組成物、これを用いたプリント配線板及び金属板の製造方法に係り、更に詳細には、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を必須成分とするプリント配線板用樹脂組成物、これを用いたプリント配線板及び金属基板の製造方法に関する。

近年、プリント配線板の分野において、ＤＣ−ＤＣコンバータ等のオンボード電源基板やＰｏｗｅｒ ＭＯＳ−ＦＥＴ等のパワーモジュールを搭載した基板、更に近年の半導体チップの高出力化や車載用配線板などの要求から放熱性が重視されてきており、リジットプリント配線板やフレキシブルプリント配線板に放熱性の良い金属板を貼り合せることにより放熱性を持たせることが一般的であるが、金属板との貼り合せには接着剤が必要なことから、金属板上に配線層を形成して行く金属ベースプリント配線板や金属板を多層プリント配線板の中間層に積層する金属コアプリント配線板なども提案されてきている（例えば特許文献１参照）。
特開平２００３−２４９７５８号公報

しかし、従来の工法においては、以下のような問題点があった。
即ち、一般的にプリント配線板は熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂で形成されるため、金属板との貼り合せには接着剤を必要とし、製造コストが高かった。また、金属板との貼り合せの際、リジットプリント配線板においては、配線板を構成している材料と同種の材料を接着剤として使用することができるが、やはり配線板と別に接着剤分の材料が必要になる。更に、フレキシブルプリント配線板においては、配線板を構成している材料を接着剤として使用できないため、プリント配線板、接着剤、金属板の熱膨張係数の違いによるストレスにより、温度サイクル試験における断線や金属板との剥離、実装時のツームストン現象などの信頼性に問題があった。更にまた、金属ベースプリント配線板や金属コアプリント配線板においては、金属ベースプリント配線板は金属板上に配線層を形成して行き、金属コアプリント配線板は金属板を多層回路基板の中間層に積層するため、これらのプリント配線板の製造において、プリント配線板１枚の重量が重くなるため、取り扱いが困難であった。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、接着剤を介さずに金属板へ貼り付けることが可能なプリント配線板用樹脂組成物、これを用いたプリント配線板及び金属基板の製造方法を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、熱硬化性樹脂成分又は光硬化性樹脂成分に１ｍｍ以下の粒径に調整された熱可塑性樹脂成分を分散することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

熱可塑性樹脂成分を所定の粒径にして熱硬化性樹脂成分又は熱硬化性樹脂成分に分散することにより、熱硬化後又は光硬化後に熱可塑性樹脂成分が熱溶着性を示し、接着剤を介さずに金属板への貼り付けを実現できる。

以下、本発明のプリント配線板用樹脂組成物について詳細に説明する。なお、本願特許請求の範囲及び本明細書において、「％」は特記しない限り質量百分率を示す。

本発明のプリント配線板用樹脂組成物は、硬化性樹脂成分に所定の大きさの熱可塑性樹脂成分を所定量分散させて成り、以下の３種類の構成がある。
第１のプリント配線板用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂成分１００重量部に対し、熱可塑性樹脂成分を２０〜１９００重量部含有して成り、該熱可塑性樹脂成分は最大粒径が１ｍｍ以下であり且つ該熱硬化性樹脂成分に分散されている。
第２のプリント配線板用樹脂組成物は、光硬化性樹脂成分１００重量部に対し、熱可塑性樹脂成分を２０〜１９００重量部含有して成り、該熱可塑性樹脂成分は最大粒径が１ｍｍ以下であり且つ該光硬化性樹脂成分に分散されている。
第３のプリント配線板用樹脂組成物は、上記熱硬化性樹脂成分及び上記光硬化性樹脂成分のそれぞれを少なくとも１種ずつ含有し、該熱硬化性樹脂成分及び該光硬化性樹脂成分１００重量部に対し、熱可塑性樹脂成分を２０〜１９００重量部含有して成る。また、該熱可塑性樹脂成分は、最大粒径が１ｍｍ以下であり且つ該熱硬化性樹脂成分及び該光硬化性樹脂成分に分散されている。

このように、熱硬化性樹脂成分又は光硬化性樹脂成分に、１ｍｍ以下の粒径に調整した熱可塑性樹脂成分を分散させることにより、熱硬化後又は光硬化後においても、熱プレスすることにより熱可塑性樹脂成分が溶着性を示すため、金属板に熱溶着し得る。この結果、プリント配線板の構成材料とするときは、金属板との間隙に別物の接着剤を介さずに貼り合わせできるので、得られる金属基板が軽量化される。また、熱可塑性樹脂成分と熱硬化性成分を熱可塑性樹脂成分の溶融温度で混錬すると、熱硬化性樹脂成分の硬化が促進されるが、本発明では、熱可塑性樹脂成分を粒状で熱硬化性樹脂成分中に分散させるため、溶剤へ可溶であるか否かを問わず使用できる。一方、上記熱硬化性樹脂成分又は上記光硬化性樹脂成分１００重量部に対する上記熱可塑性樹脂成分が、２０重量部未満では金属板への密着性が悪く、１９００重量部よりも多いと熱硬化性樹脂成分の硬化が著しく劣る。また、粒径は小さければ小さいほど好ましく、１ｍｍよりも大きくなると、樹脂組成物中での熱硬化性樹脂成分又は光硬化性樹脂成分と熱可塑性樹脂成分との偏りが大きくなり、プリント配線板形成後の金属板への貼り付ける際に、金属と密着しない部分が発生する。

ここで、上記熱硬化性樹脂成分としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アリル樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂又は熱硬化型変性ポリフェニレンエーテル系樹脂、又はこれらを任意に組合わせたものを好適に使用できる。
また、上記光硬化性樹脂成分としては、例えば、アクリル樹脂、感光性フェノール樹脂、感光性エポキシ樹脂、感光性を付与したエポキシ変成ポリイミド樹脂又は感光性ポリイミド樹脂、及びこれらを任意に組合わせたものを好適に使用できる。
更に、上記熱可塑性樹脂成分としては、例えば、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）又はポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、及びこれらを任意に組合わせたものを好適に使用できる。

また、本発明のプリント配線板用樹脂組成物には、更に充填材を含有することができる。充填材としては、特に限定されないが、例えば、シリカ、水酸化アルミニウム、水和シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、チタン酸バリウム、コロイダルシリカ、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、マイカ、シリコンカーバイド、タルク、酸化チタン、石英、酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウム、窒化ボロン、炭素又はグラファイト、及びこれらを任意に組合わせたものを適宜選択して使用できる。また、充填材は、樹脂組成物１００重量部に対し、１０〜９００重量部の割合で使用することが望ましい。１０重量部未満では充填材の機能が発揮されにくく、９００重量部より多いと、熱硬化後又は光硬化後の樹脂が脆くなり易く、形状の保持が困難になり得る。
更に、樹脂成分と充填材との密着性の向上のため、カップリング剤の添加も可能である。カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミキレート系カップリング剤等が使用可能であり、例えば、クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリメタクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルフィロフォスフェート）チタネート、イソプロピルイソステアロイルジ（４−アミノベンゾイル）チタネート等が挙げられる。
なお、本発明のプリント配線板用樹脂組成物は、金属板等に被覆し易いよう粘性を適宜調整した液体状であっても良いし、金属板等の形状に合わせて一次的に固化した固体状であっても良い。

次に、本発明のプリント配線板用プリプレグは、上記配線板用樹脂組成物をガラスクロスに含浸することにより得られる。ガラスクロスに含浸することにより耐熱性の向上及び高強度化することができる。ガラスクロス以外に有機不織布や炭素繊維などを使用することもできる。また、樹脂組成物の含有量はガラスクロス１００重量部に対して１０〜９００重量部程度にすることが好適である。１０重量部未満であればガラスクロスに対し樹脂が少なすぎる為、プリプレグを貼り合わせる際に密着力が十分得られず、９００重量部より多いとガラスクロスを使用する効果が得られなくなるため好ましくない。

次に、本発明のプリント配線板用樹脂フィルムは、上述のプリント配線板用樹脂組成物より成る。これより、任意の膜厚でプリント配線板を作製できる。代表的には、上記プリント配線板用樹脂組成物を積層プレス法、ロールコート法などを用いて、１０μｍ〜３０ｍｍ程度のフィルム又はプリント配線板を形成できる。

次に、本発明のプリント配線板用樹脂付き銅箔は、上述したプリント配線板用樹脂組成物を銅箔に塗布して得られる。

次に、本発明のプリント配線板は、上記プリント配線板用プリプレグ、プリント配線板用樹脂フィルム又は上記プリント配線板用樹脂付き銅箔、に回路を形成して成る。回路の形成方法としては、例えば、写真製版やオフセット印刷などを採用できる。
また、本発明のプリント配線板は、熱可塑性樹脂成分の最大粒径が絶縁層厚（フィルムや樹脂付き銅箔の樹脂膜厚）の２／３以下であることが好適である。言い換えれば、熱可塑性樹脂成分の最大粒径の１．５倍以上の絶縁層厚を有することがよい。これより、熱硬化性樹脂成分中の熱可塑性樹脂成分が両面において露出し易くなるので、熱プレスのみで良好な接着性を確保できる。

次に、本発明では、上記プリント配線板を熱圧着により金属板に貼付して金属基板を製造する。これより、熱硬化又は光硬化後のプリント配線板においても、表面に露出している熱可塑性樹脂成分が熱プレスにより溶着性を示すので、接着剤を介さないで金属板に熱溶着でき、信頼性向上、原価低減を図ることができる。また、製造工程が簡易になるとともに軽量化、低コスト化でき、従来の３層構造（絶縁層、接着層及び金属層）が２層構造になるので、各層の湿熱による膨張、収縮のストレスが無くなる。上記金属板としては、例えば、アルミ板、銅板、鉄板、ＳＵＳ板などが挙げられる。

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

＜プリント配線板用樹脂組成物＞
（実施例１）
熱硬化性樹脂組成分として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート８２８ＵＳ：ジャパンエポキシレジン社製）１００重量部、フェノール樹脂（タマノル７５８：荒川化学社製）１００重量部、２−メチルイミダゾール（２ＭＺ：四国化成社製）５重量部をメチルエチルケトンに溶解し、熱可塑性樹脂として２０μｍ以下の粒径に調整された液晶ポリマー（シベラスＬ２０４：東レ社製）２００重量部と、充填材としてシリカ１００重量部とを熱硬化性樹脂成分に分散することにより、プリント配線板用樹脂組成物を得た。

（実施例２）
光硬化性樹脂組成分として、アクリル変性ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ヒタロイド７８５１：日立化成社製）１００重量部、ベンジル（イルガキュア６５１：長瀬産業社製）５重量部をメチルエチルケトンに溶解し、熱可塑性樹脂として２０μｍ以下の粒径に調整された液晶ポリマー１００重量部、充填材としてシリカ５０重量部を光硬化性樹脂成分に分散することにより、プリント配線板用樹脂組成物を得た。

＜プリント配線板用プリプレグ＞
（実施例３）
実施例１で得られた樹脂組成物をガラスクロス（ＭＳ１３０：旭ファイバーグラス社製）に含浸させ、溶剤を１００℃×３０分乾燥することによりプリント配線板用プリプレグを得た。

（実施例４）
実施例２で得られた樹脂組成物をガラスクロス（ＭＳ１３０：旭ファイバーグラス社製）に含浸させ、溶剤を１００℃×３０分乾燥することによりプリント配線板用プリプレグを得た。

＜プリント配線板用樹脂付き銅箔＞
（実施例５）
実施例１で得られた樹脂組成物を銅箔（Ｆ−ＷＳ：古河サーキットフォイル社製）に塗布し、溶剤を１００℃×３０分乾燥することによりプリント配線板用樹脂付き銅箔を得た。

（実施例６）
実施例２で得られた樹脂組成物を銅箔（Ｆ−ＷＳ：古河サーキットフォイル社製）に塗布し、溶剤を１００℃×３０分乾燥することによりプリント配線板用樹脂付き銅箔を得た。

＜プリント配線板用樹脂付きフィルム＞
（実施例７）
実施例１で得られた樹脂組成物をＰＥＴフィルム（エンブレット：ユニチカ社製）に塗布し、溶剤を１００℃×３０分乾燥することによりプリント配線板用樹脂付きフィルムを得た。

（実施例８）
実施例２で得られた樹脂組成物をＰＥＴフィルム（エンブレット：ユニチカ社製）に塗布し、溶剤を１００℃×３０分乾燥することによりプリント配線板用樹脂付きフィルムを得た。

＜プリント配線板＞
（実施例９）
実施例５で得られた樹脂付き銅箔を１７０℃で１時間加熱処理することにより熱硬化性樹脂を硬化させる。次に銅箔面に回路を形成し、回路上にソルダーレジストを形成することによりプリント配線板を得た。

（実施例１０）
実施例６で得られた樹脂付き銅箔を紫外線１０００ｍＪ／ｃｍ^２照射することにより光硬化性樹脂を硬化させる。次に銅箔面に回路を形成し、回路上にソルダーレジストを形成することによりプリント配線板を得た。

＜金属基板＞
（実施例１１）
実施例９で得られたプリント配線板とアルミ板を３００℃、０．５ＭＰａ、１０分の条件において熱プレスすることにより金属基板を得た。

（実施例１２）
実施例１０で得られたプリント配線板とアルミ板を３００℃、０．５ＭＰａ、１０分の条件において熱プレスすることにより金属基板を得た。

（比較例１）
ＦＲ４のプリプレグ（Ｒ−１６６１：松下電工社製）と銅箔を２００℃で熱プレスし、銅箔面の回路を形成後、回路上にソルダーレジストを形成することによりプリント配線板を得た。このプリント配線板とＦＲ−４のプリプレグ、アルミ板を２００℃×３ＭＰａ×１時間の条件において熱プレスすることにより金属基板を得た。

実施例１１、実施例１２及び比較例１で得られた金属基板を８５℃／８５％ＲＨの恒温恒湿条件で１６８時間吸湿処理した後、リフロー処理により比較評価したところ、実施例１１、実施例１２、比較例１ともに膨れ等の不具合は発生せず、従来の工法と同じ信頼性を確保できることが確認された。
但し、実施例１１及び実施例１２では、熱プレス工程が１０分に短縮できたことに対して、比較例１では熱プレス工程に１時間を要した。

Claims (13)

1. 熱硬化性樹脂成分１００重量部に対し、熱可塑性樹脂成分を２０〜１９００重量部含有して成るプリント配線板用樹脂組成物であって、
   該熱可塑性樹脂成分は、最大粒径が１ｍｍ以下であり且つ該熱硬化性樹脂成分に分散されていることを特徴とするプリント配線板用樹脂組成物。
2. 光硬化性樹脂成分１００重量部に対し、熱可塑性樹脂成分を２０〜１９００重量部含有して成るプリント配線板用樹脂組成物であって、
   該熱可塑性樹脂成分は、最大粒径が１ｍｍ以下であり且つ該光硬化性樹脂成分に分散されていることを特徴とするプリント配線板用樹脂組成物。
3. 上記熱硬化性樹脂成分及び上記光硬化性樹脂成分のそれぞれを少なくとも１種ずつ含有し、該熱硬化性樹脂成分及び該光硬化性樹脂成分１００重量部に対し、熱可塑性樹脂成分を２０〜１９００重量部含有して成るプリント配線板用樹脂組成物であって、
   該熱可塑性樹脂成分は、最大粒径が１ｍｍ以下であり且つ該熱硬化性樹脂成分及び該光硬化性樹脂成分に分散されていることを特徴とするプリント配線板用樹脂組成物。
4. 上記熱硬化性樹脂成分は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アリル樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂及び熱硬化型変性ポリフェニレンエーテル系樹脂から成る群より選ばれた少なくとも１種のものであることを特徴とする請求項１又は３に記載のプリント配線板用樹脂組成物。
5. 上記光硬化性樹脂成分は、アクリル樹脂、感光性フェノール樹脂、感光性エポキシ樹脂、感光性を付与したエポキシ変成ポリイミド樹脂、感光性ポリイミド樹脂から成る群より選ばれた少なくとも１種のものであることを特徴とする請求項２又は３に記載のプリント配線板用樹脂組成物。
6. 上記熱可塑性樹脂成分は、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリフタルアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド及びポリメチルペンテンから成る群より選ばれた少なくとも１種のものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載のプリント配線板用樹脂組成物。
7. 更に充填材を含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載のプリント配線板用樹脂組成物。
8. 請求項１〜７のいずれか１つの項に記載のプリント配線板用樹脂組成物を用いたことを特徴とするプリント配線板用プリプレグ。
9. 請求項１〜７のいずれか１つの項に記載のプリント配線板用樹脂組成物より成ることを特徴とするプリント配線板用樹脂フィルム。
10. 請求項１〜７のいずれか１つの項に記載のプリント配線板用樹脂組成物を銅箔に被覆して成ることを特徴とするプリント配線板用樹脂付き銅箔。
11. 請求項８に記載のプリント配線板用プリプレグ、請求項９に記載のプリント配線板用樹脂フィルム又は請求項１０に記載のプリント配線板用樹脂付き銅箔、に回路を形成して成ることを特徴とするプリント配線板。
12. 熱可塑性樹脂成分の最大粒径が絶縁層厚の２／３以下であることを特徴とする請求項１１に記載のプリント配線板。
13. 請求項１１又は１２記載のプリント配線板を熱圧着により金属板に貼付することを特徴とする金属基板の製造方法。