JP2007161979A - 積層板用樹脂組成物、これを用いた積層板用プリプレグ、積層板及び金属張積層板 - Google Patents

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康裕 村井
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浩 成沢
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Abstract

【課題】鉛フリーはんだに対応し、かつ打抜き加工性に優れた積層板を得るための積層板用樹脂組成物、これを用いた積層板用プリプレグ、積層板及び金属張積層板を提供する。
【解決手段】(a)エポキシ樹脂、(b)軟化点が100〜130℃で、遊離フェノール含有量が1質量%以下であるフェノールノボラック樹脂、(c)平均粒子径が0.5〜10μmの溶融シリカ及び(d)硬化促進剤を必須成分とし、且つ(c)成分の配合量が、(a)成分と(b)成分の合計量100質量部に対して5〜50質量部である積層板用樹脂組成物、該積層板用樹脂組成物をガラス織布又はガラス不織布に含浸した後加熱して、Bステージ化して得られる積層板用プリプレグ、該プリプレグを1枚以上重ね、加熱加圧して得られる積層板、及び該プリプレグを1枚以上重ね、その少なくとも片面に更に金属箔を重ね、加熱加圧して得られる金属張積層板。
【選択図】なし

Description

本発明は、プリント配線板をはじめとする各種電気材料の絶縁基板に使用する積層板用樹脂組成物、これを用いた積層板用プリプレグ、積層板及び金属張積層板に関する。
電気・電子機器等に使用される金属箔張り積層板は、例えば、ガラスクロスなどの基材にエポキシ樹脂組成物などの熱硬化性樹脂ワニスを含浸した後、加熱して半硬化させることによってプリプレグを所要枚数重ねると共に、銅箔などの金属箔をその片面又は両面に配して積層し、加熱加圧成形を行うことにより製造されている。
また、多層の金属箔張り積層板は、上記の方法で得られた金属箔張り積層板の金属箔をエッチングして導体回路を形成した後、その導体回路を形成した積層板の表裏に、上記と同様のプリプレグを所要枚数重ねると共に、金属箔をその片面又は両面に配して積層し、加熱加圧成形を行うことにより製造されている。
上記で使用されるエポキシ樹脂組成物としては、エポキシ当量が100〜1000程度の低分子量のエポキシ樹脂とアミン系硬化剤及び硬化促進剤が一般的に使用されている。
近年、プリント配線板の高密度化、薄型化、高速伝送性に伴い、プリント配線板材料にはプリント配線板の耐熱性をより高く得るためには、アミン系硬化剤よりもフェノール系硬化剤を用いる方が良いことが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平03−079621号公報
しかしながら、環境問題による法規制により鉛を使用しない高融点はんだが主流となりつつあり、さらに厳しい条件(290℃付近)でも信頼性を確保できる高耐熱性基板が要求されている。
上記記載のフェノール硬化系FR−4積層板での対応は困難な状況となっている。
また、フェノール系硬化剤を用いたプリント配線板では打抜き加工性が低下するといった問題もあった。
本発明は、鉛フリーはんだに対応し、かつ打抜き加工性に優れた高耐熱プリント配線板を得るための積層板用樹脂組成物、これを用いた積層用プリプレグ、積層板及び金属張積層板を提供するものである。
本発明者らは、鋭意研究の結果、低分子量のエポキシ樹脂の硬化剤として、特定のフェノールノボラック樹脂を使用し、且つ特定の溶融シリカを特定量配合した樹脂組成物とすることにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成した。
即ち本発明は、(a)エポキシ当量が100〜1000で、重量平均分子量が5000以下のエポキシ樹脂、(b)軟化点が100〜130℃で、遊離フェノール含有量が1質量%以下であるフェノールノボラック樹脂、(c)平均粒子径が0.5〜10μmの溶融シリカ及び(d)硬化促進剤を必須成分とし、且つ(c)成分の配合量が、(a)成分と(b)成分の合計量100質量部に対して5〜50質量部であることを特徴とする積層板用樹脂組成物に関する。
また、本発明は、前記の積層板用樹脂組成物をガラス織布又はガラス不織布に含浸した後加熱して、Bステージ化して得られる積層板用プリプレグに関する。
さらに、本発明は、前記の積層板用プリプレグを1枚以上重ね、加熱加圧して得られる積層板及び前記の積層板用プリプレグを1枚以上重ね、少なくともその片面に更に金属箔を重ね、加熱加圧して得られる金属張積層板に関する。
本発明によれば、鉛フリーはんだに対応し、かつ打ち抜き加工性に優れた積層板を提供するための積層用樹脂組成物、これを用いた積層板用プリプレグ、積層板及び金属張積層板を得ることができる。
本発明に用いられる(a)成分のエポキシ樹脂としては、エポキシ当量が100〜1000で、質量平均分子量が5000以下の低分子量のエポキシ樹脂を用いることが必要とされる。
エポキシ当量が100以上であることにより、耐熱性に必要な柔軟性が得られ、1000以下であることにより、必要なTgや耐熱性に必要な架橋が得られる。また、質量分子量が5000以下であることにより、必要な耐熱性と打抜加工性が得られる。
かかるエポキシ樹脂としては、分子内に2個以上のエポキシ基を有するものであれば特に制限はなく、例えば、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、脂環式エポキシ樹脂、フェノール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、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、多官能フェノールのジグリシジルエーテル化物、多官能アルコールのジグリシジルエーテル化物、これらの水素添加物等が挙げられ、これらは単独又は併用して用いることができる。
また、これらを臭素化したものでもよい。
また、本発明に用いられる(b)成分のフェノールノボラック樹脂としては、軟化点が100〜130℃で、遊離フェノール含有量が1質量%以下のフェノールノボラック樹脂を用いることが必要とされる。
軟化点が100℃以上であることにより、必要な耐熱性が得られ、130℃以下であることにより、必要な打抜加工性が得られる。また、遊離フェノールが1質量%以下であることにより、必要な耐熱性が得られる。
上記のような(a)成分のエポキシと(b)成分のフェノールノボラック樹脂の配合当量比は、Tg、耐熱性の点からは、エポキシ基:フェノール性水酸基=1:0.9〜1.1であることが好ましい。
また、本発明に用いられる(c)成分の溶融シリカとしては、平均粒子径が0.5〜10μmの溶融シリカを用いることが必要とされる。平均粒子径が0.5μm以上であることにより、シリカの凝集を低減することができ、10μm以下であることにより、薄物プリプレグ(60μm)などの絶縁依頼性を保つことができる。なお、最大粒子径は25μm程度のものであれば良く、形状については特に制限はない。
溶融シリカの配合量は、樹脂成分〔(a)成分と(b)成分の合計〕100質量部に対し、5〜50質量部であることが必要であり、10〜40質量部であることが好ましい。
この配合量を5質量部以上とすることにより、望ましい耐熱性を得られ、50質量部以下とすることにより、良好な打抜き加工性が得られる。
耐熱性、Tg、打抜加工性を低減させない程度において、水酸化アルミニウムやタルクなどの充填剤を併用することができる。
さらに、本発明に用いられる(d)成分の硬化促進剤としては、イミダゾール化合物、有機リン化合物、第3級アミン、第4級アンモニウム塩等が用いられるが、第2級アミノ基をアクリロニトリル、イソシアネート、メラミン、アクリレート等でマスクしたイミダゾール化合物を用いれば、従来の2倍以上の保存安定性プリプレグを得ることができるので好ましい。
上記のイミダゾール化合物としては、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、4,5−ジフェニルイミダゾール、2−メチルイミダゾリン、2−エチル−4−メチルイミダゾリン、2−フェニルイミダゾリン、2−ウンデシルイミダゾリン、2−ヘプタデシルイミダゾリン、2−イソプロピルイミダゾール、2,4ジメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾリン、2,4ジメチルイミダゾリン、2−フェニル−4−メチルイミダゾリン等が挙げられる。
これらの硬化促進剤は、単独又は併用して用いることができる。
これらの硬化促進剤の配合量は、樹脂成分100質量部に対し、0.03〜0.3質量部であることが好ましい。
本発明において、上記の(a)、(b)、(c)及び(d)成分は必須成分であり、その他に、必要に応じて、着色剤、酸化防止剤、還元剤、紫外線不透過剤等を加えてもよい。
上記の(a)、(b)、(c)及び(d)成分を、必要に応じて使用されるその他の成分と共に、溶液中で混合して得たエポキシ樹脂ワニスをガラス織布又はガラス不織布に含浸させて、乾燥することによりプリプレグを得ることができる。
上記のガラス織布又はガラス不織布の種類については特に制限はなく、厚さが0.02〜0.4mmのものを、目的のプリプレグ又は積層板の厚さに合わせて使用することができる。
プリプレグを製造するときの乾燥条件は、温度60〜200℃及び時間1〜30分間の間で目的のプリプレグの特性に合わせて自由に選択することができる。
目的とする積層板の厚みに合わせて得られたプリプレグを重ね、その片側又は両側に更に金属箔を重ね、加熱加圧することにより金属張積層板を製造することができる。
金属箔としては、主に銅箔やアルミ箔を用いることが好ましいが、他の金属箔を用いてもよい。金属箔の厚みは5〜200μmの範囲が好ましい。
なお、金属箔を重ねず、プリプレグのみを積層して加熱加圧することにより得られた積層板も、各種電気材料用の絶縁基板として用いることができる。
積層板製造時の加熱温度は、130〜200℃が好ましく、160〜180℃がより好ましい。また圧力は、0.5〜10MPaが好ましく、1〜4MPaがより好ましい。なお、積層板製造時の加熱温度及び圧力は、プリプレグ特性、プレス機の能力、目的の積層板の厚み等により決定する。
以下、実施例及び比較例について詳しく説明する。なお、配合量において、「部」は、「質量部」を示す。
(実施例1)
エポキシ当量が480で質量平均分子量が1900の臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ダウケミカル社製、商品名DER514)100部、軟化点が100℃で遊離フェノール含有量が0.6質量%のフェノールノボラック樹脂(大日本インキ(株)製、商品名TD2093)21.7部、平均粒子経が1.1μmの溶融シリカ(龍森製、商品名FLB−1)20部及び2−エチル−4−メチルイミダゾール0.2部をメチルエチルケトンに溶解し、不揮発分が65質量%のワニスを作製した。
上記で作製したワニスをガラス織布(厚さ0.2mm、坪量210g/m2)に樹脂分が45質量%になるように含浸、乾燥してプリプレグを得た。
次に、このプリプレグを4枚重ね合わせ、その両面に厚さ18μmの銅箔を配し、圧力4MPa及び温度170℃の条件で90分間加熱加圧成形し、厚さが0.8mmのFR−4銅張積層板を得た。
(実施例2)
フェノールノボラック樹脂として、軟化点が120℃で遊離フェノール含有量が0.6質量%のフェノールノボラック樹脂(大日本インキ(株)製、商品名TD2090)21.9部を使用した以外は、実施例1と同様に実施し、厚さが0.8mmのFR−4銅張積層板を得た。
(比較例1)
フェノールノボラック樹脂として、軟化点が85℃で遊離フェノール含有量が2.0質量%のフェノールノボラック樹脂(日立化成工業(株)製、商品名HP850N)21.5部を使用した以外は、実施例1でと同様に実施し、厚さが0.8mmのFR−4銅張積層板を得た。
(比較例2)
フェノールノボラック樹脂として、軟化点が90℃及び遊離フェノール含有量が0.6質量%のフェノールノボラック樹脂(大日本インキ(株)製、商品名TD2106)21.7部を使用した以外は、実施例1と同様に実施し、厚さが0.8mmのFR−4銅張積層板を得た。
(比較例3)
フェノールノボラック樹脂として、軟化点が90℃及び遊離フェノール含有量が0.6質量%のフェノールノボラック樹脂(大日本インキ(株)製、商品名TD2106)21.7部を使用し、且つ溶融シリカを全く使用しなかった以外は、実施例1と同様に実施し、厚さが0.8mmのFR−4銅張積層板を得た。
(比較例4)
溶融シリカの配合量を20部から60部に変更した以外は、実施例1と同様に実施し、厚さが0.8mmのFR−4銅張積層板を得た。
実施例1、2及び比較例1〜4で得られた銅張積層板について、耐熱性、Tg及び打抜き加工性についての評価を行った。
なお、評価において、耐熱性については、IPC−TM650 2.2.24.1に準拠し、TMA装置を用いて288℃に保持された状態でのデラミ発生時間を測定し、Tgについては、TMA(TAインツルメント社)を用いてIPC−TM650 2.2.24に準拠し測定し、また打抜き加工性については、外径打抜き金型を使用し、同条件で打抜き後、サンプルの剥離量を測定した。
Figure 2007161979
表1に示されるように、実施例1、2で得られた銅張積層板は、比較例1〜4で得られた銅張積層板に比較して耐熱性に優れ、さらに打抜き加工性についても比較例3、4で得られた銅張積層板に比較して剥離量が少なくなっていることが明らかである。

Claims (6)

  1. (a)エポキシ当量が100〜1000で、重量平均分子量が5000以下のエポキシ樹脂、(b)軟化点が100〜130℃で、遊離フェノール含有量が1質量%以下であるフェノールノボラック樹脂、(c)平均粒子径が0.5〜10μmの溶融シリカ及び(d)硬化促進剤を必須成分とし、且つ(c)成分の配合量が、(a)成分と(b)成分の合計量100質量部に対して5〜50質量部であることを特徴とする積層板用樹脂組成物。
  2. (a)成分と(b)成分の配合当量比が、エポキシ基:フェノール性水酸基=1:0.9〜1.1である、請求項1に記載の積層板用樹脂組成物。
  3. (d)成分の配合量が、(a)成分と(b)成分の合計量100質量部に対して0.03〜0.3質量部である、請求項1又は2に記載の積層板用樹脂組成物。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の積層板用樹脂組成物をガラス織布又はガラス不織布に含浸した後加熱して、Bステージ化して得られる積層板用プリプレグ。
  5. 請求項4記載の積層板用プリプレグを1枚以上重ね、加熱加圧して得られる積層板。
  6. 請求項4記載の積層板用プリプレグを1枚以上重ね、更にその少なくとも片面に金属箔を重ね、加熱加圧して得られる金属張積層板。
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