JP2008081556A - プリプレグとそれを用いた多層板 - Google Patents

Abstract

【課題】コア基板のスルーホール内の樹脂組成物の熱膨張率を小さくして、形成される多層板の信頼性を向上させることのできるプリプレグを提供する。
【解決手段】通気度が１００ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以上のガラスクロス４の片面に粒径５μｍ以下のフィラー５，５１を含有する樹脂組成物Ａが形成されており、ガラスクロス４のもう一方の面にアスペクト比が５以上のフィラー５，５２を含有する樹脂組成物Ｂが形成されていることとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリプレグとこのプリプレグを用いて製造される多層板に関する。

従来より、ガラスクロスを基材としたプリプレグとこのプリプレグを用いて積層一体化された積層板が多層プリント配線板の材料として広く用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。多層プリント配線板は、スルーホールを形成したコア基板の表面に、樹脂組成物による樹脂層を形成するとともにスルーホール内に樹脂組成物を充填させて、多層化を行っている。このような多層プリント配線板においては、コア基板の熱膨張率よりも樹脂組成物の熱膨張率の方が大きいため、熱衝撃を受けることによって、コア基板とスルーホール内の樹脂組成物との熱膨張率の差により、スルーホール近傍においてコア基板の表面に形成される樹脂層とコア基板とに剥離が生じ、多層プリント配線板としての信頼性が損なわれてしまうという問題があった。
特許第２５７０２５０号公報 特開２００２−２２０５１３号公報 特開２００４−１４９５７７号公報

そこで、スルーホール内の樹脂組成物の熱膨張率を小さくするために、フィラーを含む樹脂組成物をスルーホール内に充填することが考えられる。そのための方法として、例えば、フィラーを含む樹脂組成物をガラスクロスに含浸させたプリプレグをコア基板の表面に積層し、これを加熱加圧して、コア基板の表面に樹脂層を形成するとともにスルーホール内にフィラーを含む樹脂組成物を充填させていた。しかしながら、加熱加圧時において、ガラスクロスに含浸された樹脂組成物中のフィラーがガラスクロスを通過できず、結果としてスルーホール内の樹脂組成物中のフィラーが少なくなってしまい、熱膨張率を十分に小さくすることができなかった。

本発明は、以上の通りの背景から、コア基板のスルーホール内の樹脂組成物の熱膨張率を小さくして、形成される多層板の信頼性を向上させることのできるプリプレグを提供することを課題としている。

本発明は、前記の課題を解決するものとして、第１には、通気度が１００ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以上のガラスクロスの片面に粒径５μｍ以下のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されており、ガラスクロスのもう一方の面にアスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されていることを特徴とする。

第２には、上記のプリプレグにおいて、粒径５μｍ以下のフィラーは、エポキシシランで表面処理されていることを特徴とする。

そして、第３には、上記第１または第２のプリプレグにおいて、粒径５μｍ以下のフィラーは、略球形であることを特徴とする。

第４には、上記第１から第３のいずれかのプリプレグにおいて、樹脂組成物にイミダゾールシランが含有されていることを特徴とする。

第５には、上記第１から第４のいずれかのプリプレグにおいて、樹脂組成物は、ビスフェノールＡノボラック樹脂を硬化剤とするエポキシ樹脂組成物であることを特徴とする。

第６には、上記第１から第５のいずれかのプリプレグにおいて、粒径５μｍ以下のフィラーを含有する樹脂組成物の最低溶融粘度が３００〜８００ポイズであり、アスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物の最低溶融粘度が８００〜２０００ポイズであることを特徴とする。

第７には、多層板として、以上のいずれかのプリプレグを、スルーホールを形成したコア基板に、プリプレグのアスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されている面とコア基板とが接するように重ねて、積層一体化されてなることを特徴とする。

前記のとおりの上記第１の発明によれば、粒径５μｍ以下のフィラーがガラスクロスを通過しやすくなり、スルーホール内にフィラーを含有する樹脂組成物が充填されるため、コア基板のスルーホール内の樹脂組成物の熱膨張率を小さくして、形成される多層板の信頼性を向上させることができる。

上記第２の発明によれば、フィラーの樹脂組成物中の流動性をより一層向上させることができる。

上記第３の発明によれば、樹脂組成物中でフィラーの分散性が良くなるため、より一層流動性を向上させることができる。

上記第４および第５の発明によれば、以上の効果をより一層顕著なものとすることができる。

上記第６の発明によれば、最低溶融粘度３００〜８００ポイズの樹脂組成物が最低溶融粘度８００〜２０００ポイズの樹脂組成物の方に流動しやすくなり、これに伴い、粒径５μｍ以下のフィラーの流動性をより一層向上させることができ、成型後の板厚のばらつきを小さくすることができる。

以上のような顕著な効果は、上記第７の発明の多層板として実現され、信頼性を大きく向上させることができる。

本発明は前記のとおりの特徴をもつものであるが、以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は本発明のプリプレグを用いた多層板の製造において、コア基板のスルーホール内にフィラーを含む樹脂組成物が充填される様子を説明するための模式図である。

本発明のプリプレグは、通気度が１００ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以上のガラスクロスの片面に粒径５μｍ以下のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されており、ガラスクロスのもう一方の面にアスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されている。

このようなプリプレグとスルーホールが形成されたコア基板を用いて多層板を製造した場合、コア基板のスルーホール内に充填される樹脂組成物の熱膨張率を小さくすることができるため、スルーホール近傍においてコア基板の表面に形成される樹脂層とコア基板との間に剥離が生じることを抑え、製造される多層板の信頼性を向上させることができる。

例えば、図１に本発明のプリプレグを用いた多層板の製造において、コア基板のスルーホール内にフィラーを含む樹脂組成物が充填される様子を説明するための模式図を示す。

図１に示すプリプレグ１は、上述したように、通気度が１００ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以上のガラスクロス４の片面に粒径５μｍ以下のフィラー５，５１を含有する樹脂組成物Ａが形成されており、ガラスクロス４のもう一方の面にアスペクト比が５以上のフィラー５，５２を含有する樹脂組成物Ｂが形成されている。そして、このプリプレグ１はアスペクト比が５以上のフィラー５，５２を含有する樹脂組成物Ｂが形成されている面とスルーホール２１が形成されたコア基板２とが接するように重ねられており、これらが加熱加圧により一体化されて多層板３が形成されている。ここで、スルーホール２１内には、アスペクト比が５以上のフィラー５，５２を含有する樹脂組成物Ｂがコア基板２と接しているので、加熱加圧によってこのアスペクト比が５以上のフィラー５，５２を含有する樹脂組成物Ｂが充填されやすくなる。アスペクト比が５以上のフィラー５，５２はそのアスペクト比の大きさからガラスクロス４を通過することができないので、粒径５μｍ以下のフィラー５，５１を含有する樹脂組成物Ａの側に流動することはない。一方、粒径５μｍ以下のフィラー５，５１はその大きさからガラスクロス４を通過することが可能なので、加熱加圧によりガラスクロス４を通過してアスペクト比が５以上のフィラー５，５２を含有する樹脂組成物Ｂの側に流動可能である。したがって、コア基板２のスルーホール２１内には、アスペクト比が５以上のフィラー５，５１はもちろん、粒径５μｍ以下のフィラー５，５２も流動してくるため、スルーホール２１内の樹脂組成物中のフィラー５が少なくなることはない。このため、熱膨張率を小さくすることができ、形成される多層板３の信頼性を向上させることができるのである。

ガラスクロスは、通気度が１００ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以上であれば適宜なものを用いることができ、例えば、日東紡社製「ＷＥＡ０５Ｅ Ｓ１３６」、日東紡社製「ＷＥＡ１０６ Ｓ１３６」等がある。

ガラスクロスの通気度が１００ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ未満の場合には、加熱加圧時において、ガラスクロスに含浸された樹脂粗組成物中のフィラーがガラスクロスを通過できず、結果としてスルーホール内の樹脂組成物中のフィラーが少なくなってしまい、熱膨張率を十分に小さくすることができなくなり、コア基板とスルーホール内の樹脂組成物との熱膨張率の差により、スルーホール近傍においてコア基板の表面に形成される樹脂層とコア基板とに剥離が生じ、多層板としての信頼性が損なわれてしまう問題を生じる。また、ガラスクロスの通気度が大きくなりすぎると強度などが低下するので、その上限値は一般的には５００ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ程度であることが考慮される。

本発明では、ガラスクロスを介して二種類の樹脂組成物を用いるが、そこに含有されるフィラーを除いては、同種のものを用いることができる。例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノ−ル樹脂の単独、及びこれらをベース樹脂とした変性樹脂、これら樹脂の組み合わせ樹脂などを用いることができ、必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤、各種添加剤を用いることができる。フィラーの流動性を考慮すると、エポキシ樹脂を用いることが好ましく、例えば、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ビスフェノールＡノボラック型、ビスフェノールＦノボラック型、ナフタレン型、ビフェニル型、ジシクロペンタジエン型などのエポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、また、これらの臭素化物などを使用することができ、それらを単独または複数組み合わせて使用することができる。そして、エポキシ樹脂の硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド、脂肪族ポリアミドなどのアミド系硬化剤や、アンモンア、トリエチルアミンなどのアミン系硬化剤やフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などのフェノール系硬化剤や酸無水物類などを挙げることができるが、フィラーの流動性を考慮すると、ビスフェノールＡノボラック樹脂であることが好ましい。

本発明におけるフィラーとしては、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、タルク、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどを挙げることができる。

粒径５μｍ以下のフィラーを含有する樹脂組成物およびアスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物のいずれの樹脂組成物において、フィラーの配合量としては、スルーホール内における樹脂組成物の熱膨張の低下効果を考慮すると、例えば、樹脂１００重量部に対し５〜１５０重量部配合する。５重量部未満の場合には熱膨張の低下効果が十分でない場合があり、１５０重量部を超える場合には樹脂組成物の流動性が悪化する場合があるので好ましくない。

粒径５μｍ以下のフィラーを含有する樹脂組成物について、フィラーはもちろん粒径５μｍ以下のものを用いることが必要であるが、粒径５μｍを超えるものを用いた場合には、フィラーがガラスクロスを通過することができなくなり、スルーホール内の樹脂組成物の熱膨張率を小さくすることができず、形成される多層板の信頼性を向上させることができない。フィラーの粒径の下限値としては、０．１μｍ程度であることが考慮される。この粒径より小さいフィラーを用いた場合には、樹脂組成物の粘度が高くなって流動性が悪くなる場合があるので好ましくない。

以上の粒径５μｍ以下のフィラーは、エポキシシランで表面処理されていることが好ましい。これによって、フィラーの樹脂組成物中の流動性をより一層向上させることができる。また、上記フィラーの形状としては、樹脂組成物中でフィラーの分散性と流動性を考慮すると、略球形であることが好ましい。

アスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物について、フィラーはもちろんアスペクト比が５以上のフィラーを用いることが必要である。熱膨張の低下効果が大きくなるからである。このフィラーのアスペクト比の上限値については、一般的には１００程度であることが考慮される。アスペクト比１００を超えたフィラーを用いた場合には、樹脂組成物の粘度が高くなって流動性が悪くなる場合があるので好ましくない。

本発明では、上記の樹脂組成物にイミダゾールシランが含有されていることが好ましい。これによって、スルーホール内にフィラーをより充填しやすくすることができる。すなわち、樹脂組成物にイミダゾールシランが含有されることにより、フィラーに対する樹脂の濡れ性が向上し、フィラーの流動性が向上する。

また、本発明は、粒径５μｍ以下のフィラーを含有する樹脂組成物の最低溶融粘度が３００〜８００ポイズとなるようにし、アスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物の最低溶融粘度が８００〜２０００ポイズになるようにすることが好ましい態様として例示することができる。このように本発明のプリプレグにおける樹脂組成物の最低溶融粘度が異なることによって、例えば、このプリプレグとスルーホールを形成したコア基板とを重ねて加熱加圧して多層板を製造する場合、最低溶融粘度の小さい樹脂が最低溶融粘度の大きい樹脂の方に流動することになる。本発明では、最低溶融粘度の小さい樹脂組成物に粒径５μｍ以下のフィラーが含有されているので、プリプレグのアスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されている面とコア基板とが接するように重ねることで、粒径５μｍ以下のフィラーがコア基板に向けてガラスクロスを通過して流動することになる。したがって、コア基板のスルーホール内には、アスペクト比が５以上のフィラーはもちろん、粒径５μｍ以下のフィラーも流動してくるため、スルーホール内の樹脂組成物の熱膨張率を小さくすることができ、形成される多層板の信頼性をさらに向上させることができるのである。また、多層板の板厚のばらつきを小さくすることができる。

上述したように、粒径５μｍ以下のフィラーを含有する樹脂組成物の最低溶融粘度が３００〜８００ポイズになるようにすることが好ましいが、この範囲以下であると樹脂組成物の流動性が大きすぎて、厚みのばらつきが大きくなるので好ましくなく、この範囲以上であると最低溶融粘度の小さい樹脂組成物が最低溶融粘度の大きい樹脂組成物の方に流動せず、コア基板のスルーホールに樹脂組成物が充填されにくくなるので好ましくない。また、アスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物の最低溶融粘度は８００〜２０００ポイズになるようにすることが好ましいが、この範囲以下であると樹脂組成物の流動性が大きすぎて、厚みのばらつきが大きくなるので好ましくなく、この範囲以上であると最低溶融粘度の小さい樹脂組成物が最低溶融粘度の大きい樹脂組成物の方に流動せず、コア基板のスルーホールに樹脂組成物が充填されにくくなるので好ましくない。

以上の樹脂組成物の調製方法としては、例えば、上記の各成分を所定量配合し、ディスパーやミルなどで均一に混合して、樹脂組成物を得ることができる。

プリプレグの製造方法としては、上記のアスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物を樹脂塗工機によりガラスクロスの片面に塗工し、例えば１６０℃１０分加熱した後、もう一方の面に粒径５μｍ以下のフィラーを含有する樹脂組成物を樹脂塗工機によりガラスクロスの片面に塗工し、例えば１６０℃１０分加熱して製造する方法が挙げられる。

以上のようにして得られたプリプレグは、上述したように、プリプレグのアスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されている面とスルーホールを形成したコア基板とが接するように重ね、加熱加圧して一体化し、多層化して多層板を製造することができる。コア基板としては、例えば、銅、ニッケル、クロム、アルミニウムなどの金属層が形成された基板とされ、具体的には、銅張り積層板を例示することができる。

多層板の具体的な製造方法、製造条件について以下に記載する。

コア基板としての銅張り積層板に公知の方法で穴あけおよびめっきを行うことによりスルーホールを形成する。さらにサブトラクティブ法等を行うことにより積層板の片面または両面を加工して回路を形成した後、黒化処理等の方法で回路の粗化を行う。さらにこのコア基板の両面または片面に上記のプリプレグをアスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されている面とスルーホールを形成したコア基板とが接するように重ね、加熱加圧して一体化し、多層化したのち、さらにサブトラクティブ法等を行うことにより多層積層板の片面または両面を加工して回路を形成して多層板を得ることができる。

得られた多層板は、そのコア基板のスルーホール内に樹脂組成物が充填され、その樹脂組成物中にはフィラーが十分に含有されているため、熱膨張率を小さくすることができる。したがって、熱衝撃を受けた場合でも、スルーホール近傍においてコア基板の表面に形成される樹脂層とコア基板とに剥離が生じにくくなり、多層板の信頼性を向上させることができる。

以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん以下の例によって本発明が限定されることはない。

＜実施例１〜１０および比較例１〜３＞
表１および表２に示すガラスクロス、樹脂組成物Ａおよび樹脂組成物Ｂを用いてプリプレグを得た。すなわち、ガラスクロスの片面に樹脂組成物Ａを塗工、加熱した後、もう一方の面に樹脂組成物Ｂを塗工、加熱してプリプレグを製造した。

次いで、このプリプレグの樹脂組成物Ｂが塗工された面がコア基材（厚み０．８ｍｍ、ＴＨ０．３ｍｍφ形成済み）と接するように、コア基板の上下にプリプレグを重ね、これを加熱加圧（１７０℃、６０分、３０ｋｇ／ｃｍ^２）して多層板を製造した。

表１および表２中のガラスクロス、フィラー、イミダゾールシラン、硬化剤は、以下のものを用いた。
ガラスクロス：
日東紡社製 ＷＥＡ１１６Ｅ Ｓ１３６ ２１１６タイプ 通気度 １０ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ
、日東紡社製 ＷＥＡ０５Ｅ Ｓ１３６ １０８０タイプ 通気度 １３０ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ
フィラー：
電気化学社製 ＦＳ−１５ 粒径４．５μｍ 破砕型シリカ 表面処理なし、
電気化学社製 ＦＢ−５ＳＤＸ 粒径４．５μｍ 球型シリカ 表面処理なし、
電気化学社製 ＦＳ−１５をエポキシラン処理実施 粒径４．５μｍ 破砕型シリカ エポキシシラン表面処理、
電気化学社製 ＦＳ−３０ 粒径６μｍ 破砕型シリカ 表面処理なし、
四国化成社製 アルボレックス ホウ酸アルミニウム アスペクト比５．５、
四国化成社製 アルボレックス ホウ酸アルミニウム アスペクト比４、
イミダゾールシラン：
日鉱マテリアル社製 ＩＭ−１０００
硬化剤：
Ｄｅｇｕｓａ 社製 ジシアンジアミド（Ｄｉｃｙ）、
大日本インキ社製 ビスフェノールＡノボラック ＶＨ４１７０
製造した多層板について、（１）成型後板厚ばらつき、（２）コア基板スルーホール近傍のクラックの有無を調べた。
（１）成型後板厚ばらつき
成型品の基板中央、端部の厚みをマイクロメータで測定し、厚みの差を算出した。
（２）コア基板スルーホール近傍のクラックの有無
成型品を２８８℃１０秒フロート処理し、スルーホール付近の断面を観察し、クラックの有無を調べた。クラックが認められない場合には「○」、認められた場合には「×」とした。

結果を表１および表２に示す。

表１および表２の結果より、実施例１は通気度が１００ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以上のガラスクロスの片面に粒径５μｍ以下のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されており、ガラスクロスのもう一方の面にアスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されているプリプレグを用いているため、多層板において２８８℃１０秒フロート２回の熱処理までクラックを生じない。

これに対し比較例１は通気度が１００ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以下、比較例２はガラスクロスの片面に粒径５μｍ以上のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されているプリプレグを用いているため、比較例３はガラスクロスのもう一方の面にアスペクト比が５以下のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されているプリプレグを用いているため、多層板において２８８℃１０秒フロート１回の熱処理でクラックを生じる。

実施例２はフィラーの表面処理を施しているため、樹脂組成物の流動性が向上し、フィラーがスルーホール内に充填され、多層板において２８８℃１０秒フロート３回の熱処理までクラックを生じない。

実施例３は略球形のフィラーを用いているため、樹脂組成物の流動性が向上し、フィラーがスルーホール内に充填され、多層板において２８８℃１０秒フロート３回の熱処理までクラックを生じない。

実施例４は樹脂にイミダゾールシランを配合しているため、樹脂組成物の流動性が向上し、フィラーがスルーホール内に充填され、多層板において２８８℃１０秒フロート３回の熱処理までクラックを生じない。

実施例５は樹脂の硬化剤としてビスフェノールＡノボラックを配合しているため、樹脂組成物の流動性が向上し、フィラーがスルーホール内に充填され、多層板において２８８℃１０秒フロート３回の熱処理までクラックを生じない。

実施例６はアスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物の最低溶融粘度が２０００ポイズ以上であるためフィラーがスルーホール内に充填される効果が小さくなり、２８８℃１０秒フロート１回の熱処理ではクラックを生じないが、２回処理にてクラックを生じる。

実施例７〜１０は粒径５μｍ以下のフィラーを含有する樹脂組成物の最低溶融粘度が３００〜８００ポイズであり、かつ、アスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物の最低溶融粘度が８００〜２０００ポイズであり、樹脂の流動性が適正であるため、厚みのばらつきが小さく、かつコア基板のスルーホールに樹脂が充填されやすいため、多層板において２８８℃１０秒フロート３回の熱処理までクラックを生じない。

本発明のプリプレグを用いた多層板の製造において、コア基板のスルーホール内にフィラーを含む樹脂組成物が充填される様子を説明するための模式図である。

符号の説明

１ プリプレグ
２ コア基板
２１ スルーホール
３ 多層板
４ ガラスクロス
５ フィラー
５１ 粒径５μｍ以下のフィラー
５２ アスペクト比が５以上のフィラー
Ａ 粒径５μｍ以下のフィラーを含有する樹脂組成物
Ｂ アスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物

Claims (7)

1. 通気度が１００ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以上のガラスクロスの片面に粒径５μｍ以下のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されており、ガラスクロスのもう一方の面にアスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されていることを特徴とするプリプレグ。
2. 粒径５μｍ以下のフィラーは、エポキシシランで表面処理されていることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグ。
3. 粒径５μｍ以下のフィラーは、略球形であることを特徴とする請求項１または２に記載のプリプレグ。
4. 樹脂組成物にイミダゾールシランが含有されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプリプレグ。
5. 樹脂組成物は、ビスフェノールＡノボラック樹脂を硬化剤とするエポキシ樹脂組成物であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のプリプレグ。
6. 粒径５μｍ以下のフィラーを含有する樹脂組成物の最低溶融粘度が３００〜８００ポイズであり、アスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物の最低溶融粘度が８００〜２０００ポイズであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のプリプレグ。
7. 請求項１から６のいずれか一項のプリプレグを、スルーホールを形成したコア基板に、プリプレグのアスペクト比が５以上のフィラーを含有する樹脂組成物が形成されている面とコア基板とが接するように重ねて、積層一体化されてなることを特徴とする多層板。

Images