JP2013117024A - プリプレグ及びこれを含むプリント回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、多孔性材料支持体に含浸された絶縁性樹脂組成物を含むプリプレグ及びこれを絶縁層として含むプリント回路基板に関する。
【解決手段】
本発明によると、絶縁性樹脂組成物を含浸するために用いられる多孔性支持体は熱安定性に優れ、表面積が広く、方向性により熱膨張係数が変化しないことを特徴とし、プリプレグが、前記多孔性支持体同士の間に絶縁性樹脂組成物に含まれるフィラーが分布される構造を有するため、熱膨張係数の改善に効率的である。また、本発明によると、隣接した多孔性支持体により、外部から損傷を受けても損傷が拡大されず局所的に生じ、多孔性構造により、圧縮荷重に対する物性に優れ、プリント回路基板の損傷を減少させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリプレグ及びこれを含むプリント回路基板に関する。

プリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）は電子製品だけでなく、情報器機を含むほぼ全ての電子産業関連分野において必須の部品として定着している。特に、近年、電子機器間のコンバージェンスと部品の軽薄短小化により小型電子部品に連結される基板の重要性がより増加しつつある。

プリント回路基板は、片面基板と、両面基板と、多層基板とに分けられ、技術の発達に伴い多層基板の製品の割合が拡大し、市場を主導している。新しく発売される次世代基板（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ＰＣＢなど）においても多層基板の製品を基本としているため、ＰＣＢ産業における積層工程は中心的な工程として定着している。

通常、ボールグリッドアレイ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ；ＢＧＡ）の製品は半導体を実装し、パッケージ製品として用いられる。しかし、ＢＧＡ製品と半導体製品との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）差による問題は製品の品質に悪い影響を与える。また、ＢＧＡ製品を製造する工程内における基板の反り（Ｗａｒｐａｇｅ）は工程中に基板破損などの不良をもたらし、寸法（ｓｃａｌｅ）異常及び各種偏心の主要原因となっている。

一方、前記プリント回路基板は回路パターンが形成された基板上に絶縁層を形成し、前記絶縁層としては通常高分子樹脂組成物がガラス繊維に含浸された構造を有するプリプレグ（Ｐｒｅｐｒｅｇ；ＰＰＧ）が主に用いられている。

現在用いられるプリプレグ１０は、図１のように、高分子樹脂１１、無機フィラー１２、及びガラス繊維１３が積層された構造を有する。このような構造は各層ごとのＣＴＥ差による基板の反り（Ｗａｒｐａｇｅ）及び寸法異常をもたらし、金属コアのような新製品の放熱トレンドと合わないため、製品内の温度勾配をもたらし、製品の均一性と収率を減少させる原因となる。

前記絶縁層を構成するガラス繊維は絶縁層の機械的強度及び寸法（Ｓｃａｌｅ）安定性を与えるために用いられる。

また、高分子樹脂組成物は銅箔及び前記ガラス繊維の接着及び層間絶縁を行うための高分子樹脂と前記樹脂を硬化（架橋結合）し、物理／化学的強度を増加させる硬化剤、難燃性を与える難燃剤、機械的強度、寸法安定性及び難燃性を与えるための無機フィラーなどを含む。

前記絶縁層は半硬化状態であるプリプレグに製造されて使用され、このようなプリプレグのＣＴＥ差による問題を解決するために、高分子樹脂の改善、無機フィラーの改善、ガラス繊維の改善に分けてその研究が行われている。

このうち、無機フィラー及びガラス繊維の改善が主に行われるが、無機フィラーは光学／機械的ドリル（Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｄｒｉｌｌ）に否定的影響を与え、無機フィラーの含量または無機フィラーの種類に制約がある。

ガラス繊維の場合にもガラスの物性改善、繊維の構造改善、ガラス繊維の直径減少などによりＣＴＥを低め、本来の機能である絶縁層の機械的強度、寸法安定性、及び弾性（形状弾性及び体積弾性）安定性などを保持しようとするが、加工技術力による制約がある。

従来、ガラス繊維を支持体として用いて製造されたプリプレグの場合、ガラス繊維の種類及び繊維織物の方向によって熱膨張率が変化し、基板が反るか寸法異常が生じるなどの問題がある。従って、基板の圧縮耐性はあるが、反りや捻ねり、引張力には弱いという欠点がある。

また、前記ガラス繊維の場合、熱膨張係数の差を最小化するために絶縁性樹脂組成物内の無機フィラーの含量が限定的であり、無機フィラー同士が凝集する問題が依然として存在し、これを解決するための方法が必要である。

韓国特許第１０−２００８−００３６９８４号明細書

本発明は、絶縁性樹脂組成物がガラス繊維などの支持体に含浸されたプリプレグ状に用いられる従来のプリント回路基板の絶縁層において、前記支持体と絶縁性樹脂組成物との間の熱膨張係数の差により生じる従来技術の問題を解決するためのものであって、本発明の目的は、新規の支持体を用いて熱膨張係数の差による問題を改善するだけでなく、基板の反りや捻りなどが生じない優れた物性を有するプリプレグを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、前記プリプレグからなる絶縁層を含むプリント回路基板を提供することにある。

本発明のまた他の目的は、前記プリプレグからなる絶縁層を含む積層板を提供することにある。

本発明の一実施形態によるプリプレグは、多孔性支持体に含浸された絶縁性樹脂組成物を含むことを特徴とする。

前記多孔性支持体の比表面積値が２００〜２０００ｍ^２／ｇであることが好ましい。

前記多孔性支持体の気孔径は８０μｍ以内であることが好ましい。

前記多孔性支持体は、エアロゲル、シリカ、溶融シリカ、ガラス、アルミナ、白金、ニッケル、チタニア、ジルコニア、ルテニウム、コバルト及びこれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上の多孔性無機物質；及び尿素樹脂、フェノール樹脂、ポリスチレン樹脂及びこれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上の多孔性高分子から選択される１種以上のものからなることができる。

本発明による前記絶縁性樹脂組成物は、ベース樹脂及びフィラーを含むことができる。

前記ベース樹脂は、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、ナフトール変性ノボラック型エポキシ樹脂、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、及びトリフェニル型エポキシ樹脂からなる群から選択される１種以上のフェノール系グリシジルエーテル型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン骨格を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂；ナフタレン骨格を有するナフタレン型エポキシ樹脂；ジヒドロキシベンゾピラン型エポキシ樹脂；グリシジルアミン型エポキシ樹脂；トリフェニルメタン型エポキシ樹脂；テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂；及びこれらを混合した樹脂から選択される１種以上のエポキシ樹脂であることができる。

前記多孔性支持体はフィラーを含むものであることができる。

前記ベース樹脂は絶縁性樹脂組成物全体に対して１０〜８０重量％含有されることができる。

本発明はまた、前記プリプレグからなる絶縁層を含むプリント回路基板を提供することができる。

本発明の一実施形態によると、前記絶縁層は絶縁フィルムであることができる。

本発明はまた、前記プリプレグからなる絶縁層と、前記絶縁層の上面または下面のうち少なくとも一面に形成される銅箔または高分子フィルムと、を含む積層板を提供することができる。

本発明によると、絶縁性樹脂組成物を含浸するために用いられる多孔性支持体は、熱安定性に優れ、表面積が広く、方向性により熱膨張係数が変化しないことを特徴とし、プリプレグが、前記多孔性支持体同士の間に絶縁性樹脂組成物に含まれるフィラーが分布される構造を有するため、熱膨張係数の改善に効率的である。

また、本発明によると、隣接した多孔性支持体により、外部から損傷を受けても損傷が拡大されず局所的に生じ、多孔性構造により、圧縮荷重に対する物性に優れ、プリント回路基板の損傷を減少させることができる。

絶縁層であるプリプレグの構造を示す図面である。 本発明の一実施形態によるプリプレグの構造を示す図面である。 本発明のプリプレグを適用した例を示す図面である。 本発明の一実施形態によるプリプレグ絶縁層を含む銅張積層板を示す図面である。

以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

本明細書で用いられる用語は、特定の実施例を説明するために用いられ、本発明を限定しようとするものではない。本明細書に用いられたように、単数型は文脈上異なる場合を明白に指摘するものでない限り、複数型を含むことができる。また、本明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された形状、数字、段階、動作、部材、要素、及び／またはこれらの組み合わせが存在することを特定するものであり、一つ以上の他の形状、数字、段階、動作、部材、要素、及び／またはこれらの組み合わせの存在または付加を排除するものではない。

本発明は多孔性支持体に絶縁性樹脂組成物を含浸したプリプレグと、前記プリプレグを絶縁層として含むプリント回路基板に関する。

本発明によるプリプレグ１００は図２に示すとおりである。

本発明のプリプレグ１００は、ベース樹脂１１１とフィラー１１２を含む絶縁性樹脂組成物を多孔性支持体１１３に含浸した構造を有する。

本発明による多孔性支持体１１３は、図２のように、無数の気孔を含む多孔性構造を有するため、表面積が広いことを特徴とする。例えば、本発明による多孔性支持体１１３は比表面積値が２００〜２０００ｍ^２／ｇであることが好ましい。

本発明による多孔性支持体１１３の比表面積値が２００ｍ^２／ｇ未満である場合には耐熱性が足りないという問題が生じる恐れがあり、また、多孔性支持体１１３の比表面積値が大きすぎて２０００ｍ^２／ｇを超える場合には機械的物性が低下する恐れがあるため好ましくない。

また、本発明による多孔性支持体１１３は、熱安定性に優れ、方向性により熱膨張係数が変化しないことを特徴とする。これは、従来、支持体としてガラス繊維を用いると繊維の方向によって熱膨張率が変化し、基板が反るか寸法異常が生じるなどの問題を最小化することができるため好ましく用いられることができる。また、前記ガラス繊維の場合、熱膨張係数の差を最小化するために絶縁性樹脂組成物内のフィラーの含量が限定的であり、フィラー同士が凝集する現象が生じた。

しかし、本発明による多孔性支持体を用いる場合、図２のように、多孔性支持体１１３の気孔同士の間にフィラー１１２を投入することができ、フィラー同士が凝集する問題を最小化することができる。

即ち、本発明では前記フィラーを絶縁性樹脂組成物に含有することもでき、絶縁性樹脂組成物及び多孔性支持体に予め含有することもできる。多孔性支持体に含有する場合、スプレー噴射などの方式により前記多孔性支持体の気孔同士の間に前記フィラーを予め分布することもできる。この場合、フィラーが均一に分布するため、フィラー同士が凝集する問題を解決することができる。

本発明による多孔性支持体１１３に含有された気孔の気孔径は８０μｍ以内であり、好ましくは０．０１〜３０．００μｍであることが含浸によるフィラーの投入及び分布において好適である。

このような特徴を有する本発明の多孔性支持体は、エアロゲル、シリカ、溶融シリカ、ガラス、アルミナ、白金、ニッケル、チタニア、ジルコニア、ルテニウム、コバルト及びこれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上の多孔性無機物質；及び尿素樹脂、フェノール樹脂、ポリスチレン樹脂及びこれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上の多孔性高分子から選択される１種以上のものからなることができ、このうちエアロゲルが最も好ましく用いられることができる。

即ち、本発明の多孔性支持体１１３は、その分布が均一であるため優れた物性を有するだけでなく、従来の支持体を単純に交換することができるためプリプレグの製作もまた容易であると言える。

また、本発明のように均一に分布した多孔性支持体１１３に絶縁性樹脂組成物を含浸してプリプレグ１００に製造する場合、本発明の効果を奏することができる。

例えば、絶縁性樹脂組成物に多孔性材料を分散して絶縁層フィルム状に製造し、プリント回路基板に用いる場合、前記多孔性材料と絶縁性樹脂組成物とが容易に分散されず、均一でない分布により材料として用いることができない可能性があり、多孔性材料の形状を変化することが困難である可能性がある。

しかし、本発明の多孔性支持体１１３に絶縁性樹脂組成物を含浸してプリプレグ１００を硬化し、絶縁フィルムで製造した後、これをプリント回路基板に適用すると、本発明と同じ効果が得られることは当業者にとって自明なことである。

一方、本発明による絶縁性樹脂組成物はベース樹脂及びフィラーを含むことができる。前記絶縁性樹脂組成物は層間絶縁のために用いられるものであって、ベース樹脂としては従来絶縁層に用いられる絶縁特性に優れた高分子樹脂を用いることができる。

本発明では、特に、前記ベース樹脂として各種エポキシ樹脂を用いることができる。例えば、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、ナフトール変性ノボラック型エポキシ樹脂、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、及びトリフェニル型エポキシ樹脂からなる群から選択される１種以上のフェノール系グリシジルエーテル型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン骨格を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂；ナフタレン骨格を有するナフタレン型エポキシ樹脂；ジヒドロキシベンゾピラン型エポキシ樹脂；グリシジルアミン型エポキシ樹脂；トリフェニルメタン型エポキシ樹脂；テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂；及びこれらを混合した樹脂から選択される１種以上のエポキシ樹脂を用いることができる。

より具体的に、前記エポキシ樹脂は、Ｎ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−テトラグリシジル−４，４´−メチレンビスベンゼンアミン（Ｎ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−Ｔｅｔｒａｇｌｙｃｉｄｙｌ−４，４´−ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｉｓｂｅｎｚｅｎａｍｉｎｅ）、グリシジルエーテル型ｏ−クレゾール−ホルムアルデヒドノボラック（Ｐｏｌｙｇｌｙｃｉｄｙｌ ｅｔｈｅｒ ｏｆ ｏ−ｃｒｅｓｏｌ−ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ｎｏｖｏｌａｃ）またはこれらの混合物であることができる。

前記エポキシ樹脂は回路基板用組成物全体に対して１０〜８０重量％含有されることが好ましく、前記範囲内で含有される場合、絶縁性組成物と銅などの金属との接着力が向上することができ、耐薬品性、熱特性及び寸法安定性を向上することができる。

また、本発明によるフィラーは、有機フィラー及び無機フィラーの両方を含むことができ、特に制限されるものではないが、天然シリカ、溶融シリカ（ｆｕｓｅｄ ｓｉｌｉｃａ）、無定形シリカ、中空シリカ（ｈｏｌｌｏｗ ｓｉｌｉｃａ）、水酸化アルミニウム、ベーマイト（ｂｏｅｈｍｉｔｅ）、水酸化マグネシウム、酸化モリブデン、モリブデン酸亜鉛、ほう酸亜鉛（ｚｉｎｃ ｂｏｒａｔｅ）、スズ酸亜鉛（ｚｉｎｃ ｓｔａｎｎａｔｅ）、ほう酸アルミニウム、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、シリコンカーバイド、酸化亜鉛、窒化シリコン、酸化シリコン、チタン酸アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウム、酸化アルミニウム、アルミナ、粘土、カオリン、タルク、か焼（ｃａｌｃｉｎｅｄ）粘土、か焼カオリン、か焼タルク、マイカ、短ガラス繊維及びこれらの混合物から選択される１種以上の無機フィラーを含むことができる。

前記有機フィラーはこれに制限されず、エポキシ樹脂粉末、メラミン樹脂粉末、尿素樹脂粉末、ベンゾグアナミン樹脂粉末、スチレン樹脂などが挙げられる。

また、本発明の絶縁性樹脂組成物は、本発明のプリプレグの物性を害しない範囲内で、充填剤、軟化剤、可塑剤、酸化防止剤、難燃剤、難燃補助剤、潤滑剤、静電気防止剤、着色剤、熱安定剤、光安定剤、ＵＶ吸収剤、カップリング剤または沈殿防止剤などの添加剤をさらに含むことができ、その種類と含量は特に限定されない。

本発明の一実施形態によるプリント回路基板用絶縁性樹脂組成物は前記構成成分を常温混合、溶融混合などの様々な方法によりブレンドして製造することができる。

本発明による前記プリプレグは絶縁性樹脂組成物と多孔性支持体を混合して形成することができる。より具体的に、多孔性支持体に前記絶縁性樹脂組成物を塗布または含浸してから硬化し、溶媒を除去して製造することができる。前記含浸を行う方法としてはディップコーティング法、ロールコーティング法などが挙げられるが、これに制限されるものではない。

前記絶縁性樹脂組成物は前記多孔性支持体１００重量部に対して約１００〜３０，０００重量部を含浸することができる。含浸される絶縁性樹脂組成物の含量が１００重量部より少ない場合には含浸が行われず、３０，０００重量部を超える場合には多孔性支持体の熱的効果が低下するため好ましくない。

前記範囲内で含浸される場合、プリプレグの機械的強度及び寸法安定性が向上することができる。また、プリプレグの接着性が向上し、他のプリプレグとの密着性が向上することができる。

また、前記多孔性支持体はフィラーを含むことができ、例えば、前記多孔性支持体の気孔同士の間に予めフィラーを分散した後、前記フィラーが分散された多孔性支持体に絶縁性樹脂組成物を含浸することもできる。

図３は本実施形態によるプリント回路基板を示す図面であって、前記プリプレグからなる絶縁層１２０と、前記絶縁層の一面または両面に形成された回路パターン１３０と、を含むことができる。本発明の一実施形態によると、前記絶縁層は絶縁フィルムであることができる。

図４は本発明の一実施形態による銅張積層板を概略的に示す断面図であり、本発明の一実施形態によるプリント回路基板は銅張積層板（ｃｏｐｐｅｒ ｃｌａｄ ｌａｍｉｎａｔｅ；ＣＣＬ）を積層することで形成されることができる。

図４を参照すると、前記銅張積層板は絶縁層１２０と、前記絶縁層の両面に形成された銅箔１４０と、を含むことができる。また、図示されてはいないが、前記銅箔は絶縁層の一面のみに形成されることもできる。

前記絶縁層１２０は、上述したように、本発明の一実施形態による絶縁性樹脂組成物を多孔性支持体に含浸したプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）が好ましい。

前記絶縁層１２０上に銅箔１４０を形成し、熱処理を施して銅張積層板を形成することができる。前記銅張積層板の銅箔１４０をパターニングして回路パターンを形成することができる。

また、前記銅箔１４０の代りに高分子フィルムを含んで形成することもできる。

本発明の前記プリプレグからなる絶縁層は、伝導体回路パターンが形成されて層間絶縁が必要な各種プリント回路基板に全て適用することができる。即ち、プリント回路基板は、部品実装用であるマザーボード（Ｍｏｔｈｅｒ Ｂｏａｒｄ）と半導体実装用であるＩＣ基板とに分けられ、材質によってエポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びビスマレイミド−トリアジン（ＢＴ）のようなリジッド基板；ポリイミドを用いたフレキシブル基板；及びメタルコア基板、セラミックコア基板、リジッドフレキシブル基板、エンベデッド基板、光学的基板のような特殊基板に分けられる。また、層数によって単層、二重層、多層構造の基板に分けられ、形態によってボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）、ピングリッドアレイ（ＰＧＡ）、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）に分けられ、本発明の前記プリプレグからなる絶縁層は、前記挙げられた各種プリント回路基板に用いられることができる。

１０、１００ プリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）
１１、１１１ ベース（高分子）樹脂
１２、１１２ （無機）フィラー
１３ ガラス繊維
１１３ 多孔性支持体
１２０ 絶縁層
１３０ 回路パターン
１４０ 銅箔または高分子フィルム

Claims (8)

1. 多孔性支持体に含浸された絶縁性樹脂組成物を含む、プリプレグ。
2. 前記多孔性支持体の比表面積値が２００〜２０００ｍ^２／ｇである、請求項１に記載のプリプレグ。
3. 前記多孔性支持体の気孔径は８０μｍ以内である、請求項１または２に記載のプリプレグ。
4. 前記多孔性支持体は、エアロゲル、シリカ、溶融シリカ、ガラス、アルミナ、白金、ニッケル、チタニア、ジルコニア、ルテニウム、コバルト及びこれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上の多孔性無機物質；及び尿素樹脂、フェノール樹脂、ポリスチレン樹脂及びこれらの組み合わせからなる群から選択される１種以上の多孔性高分子から選択される１種以上のものからなる、請求項１から３の何れか１項に記載のプリプレグ。
5. 前記絶縁性樹脂組成物は、ベース樹脂及びフィラーを含む、請求項１から４の何れか１項に記載のプリプレグ。
6. 前記ベース樹脂は、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、ナフトール変性ノボラック型エポキシ樹脂、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、及びトリフェニル型エポキシ樹脂からなる群から選択される１種以上のフェノール系グリシジルエーテル型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン骨格を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂；ナフタレン骨格を有するナフタレン型エポキシ樹脂；ジヒドロキシベンゾピラン型エポキシ樹脂；グリシジルアミン型エポキシ樹脂；トリフェニルメタン型エポキシ樹脂；テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂；及びこれらを混合した樹脂から選択される１種以上のエポキシ樹脂である、請求項５に記載のプリプレグ。
7. 前記ベース樹脂は前記絶縁性樹脂組成物全体に対して１０〜８０重量％含有される、請求項５または６に記載のプリプレグ。
8. 前記多孔性支持体はフィラーを含む、請求項１から７の何れか１項に記載のプリプレグ。