JP2020170828A - 基板および積層基板 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性が高い基板を提供することである。【解決手段】布状基材を含む基板である。布状基材の表面に第１無機フィラーが存在している基板である。【選択図】図１

Description

本発明は、基板および積層基板に関し、たとえば布状基材を含む基板および積層基板に関する。

近年、電子機器の小型化による高密度化により、回路基板の放熱性を向上させる様々な手法が検討されている。

たとえば、特許文献１では、回路用金属基板において、放熱性を向上させるために、ガラス繊維不織布に無機充填剤混合樹脂を塗布している。

また、特許文献２では、樹脂層形成にあたり、放熱性向上や熱膨張率調整のために、ガラス繊維または窒化ホウ素などの無機材質を混合・含浸する手法が用いられている。

しかし、従来の手法では基板の放熱性が不十分である。たとえば、特許文献２のように無機フィラーを含有させることで、熱伝導率の向上を図ることが可能となるが、より微視的な観点でみた場合、粒子間やガラスクロス間におけるわずかな隙間にはそれら無機フィラーを配することができないものであった。そのため、より効果的に放熱性を向上させようとした場合に限界がある。

特開平８−２３６８８４ 特開平９−１５３６６６

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、放熱性が高い基板および積層基板を提供することである。

すなわち、本発明の態様は以下の通りである。

［１］布状基材を含む基板であって、
前記布状基材の表面に第１無機フィラーが存在している基板。

［２］前記布状基材の材質がガラスである前記［１］に記載の基板。

［３］前記第１無機フィラーの材質が窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび酸化マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも１つである前記［１］または［２］に記載の基板。

［４］前記第１無機フィラーの粒径が前記布状基材を構成する糸の断面径よりも小さい前記［１］〜［３］のいずれかに記載の基板。

［５］前記第１無機フィラーの粒径が１μｍ以下である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の基板。

［６］前記第１無機フィラーの粒径よりも大きい第２無機フィラーを有する前記［１］〜［５］のいずれかに記載の基板。

［７］前記第２無機フィラーは鱗片状であり、
前記第２無機フィラーの長手方向の長さが５μｍ〜１５μｍである前記［６］に記載の基板。

［８］前記第１無機フィラーが集合している第１無機フィラーの集合体が、前記布状基材の表面に存在している前記［１］〜［７］のいずれかに記載の基板。

［９］前記布状基材に含まれる糸に近接して前記第１無機フィラーの集合体が存在している前記［８］に記載の基板。

［１０］前記第１無機フィラーの粒径よりも大きい第２無機フィラーを有し、
前記布状基材と前記第２無機フィラーとを連結するように前記第１無機フィラーの集合体が存在している前記［８］または［９］に記載の基板。

［１１］前記布状基材が第１糸と第２糸が交差するように織られており、
前記第１無機フィラーの集合体の少なくとも一部が前記第１糸と前記第２糸との交差部に含まれている前記［８］〜［１０］のいずれかに記載の基板。

［１２］前記第１糸に沿って前記第１無機フィラーの集合体が１０μｍ以上の範囲で存在する前記［８］〜［１１］に記載の基板。

［１３］前記第１糸の短手方向端部から、前記第１糸の長手方向に対して垂直方向に前記第１無機フィラーの集合体が５μｍ以上の範囲で存在する前記［８］〜［１２］のいずれかに記載の基板。

［１４］前記第１糸の短手方向の端部から、前記第１糸の長手方向に対して垂直方向に１μｍ以下の範囲に第１無機フィラーが存在する前記［８］〜［１３］のいずれかに記載の基板。

［１５］前記［１］〜［１４］のいずれかに記載の基板が２以上積層されている積層基板。

図１は、本発明の一実施形態に係る基板の模式断面図である。 図２は、図1に示す基板のII部の模式断面図である。 図３は、図２に示す基板のIII部の模式断面図である。 図４Ａは、布状基材の模式断面図である。 図４Ｂは、第１無機フィラーの模式断面図である。 図４Ｃは、第１無機フィラーが静電吸着した複合布状基材の模式断面図である。 図５Ａは、本発明の一実施形態に係る積層基板の製造方法を示す模式断面図である。 図５Ｂは、本発明の一実施形態に係る積層基板の製造方法を示す模式断面図である。 図５Ｃは、本発明の一実施形態に係る積層基板の製造方法を示す模式断面図である。

１．積層基板
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る積層基板２は、布状基材６と、樹脂部８とを含む基板４と、導電層１０と、を含む。また、図１には示していないが、本発明の一実施形態に係る基板４はさらに第１無機フィラーを含み、布状基材６の表面には、第１無機フィラーが存在する。

図１に示すように、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面に実質的に平行な基板４と、導電層１０とは、Ｚ軸の方向に沿って交互に積層してあり、部分的に、基板４ａと隣接する他の基板４ｂとが、導電層１０を介さないで積層されている。部分的に基板４ａと隣接する他の基板４ｂとが導電層１０を介さないで積層されているのは、導電層１０に回路が形成されているため、パターンニングされているからである。

ここで、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は互いに垂直である。

また、「実質的に平行」とは、ほとんどの部分が平行であるが、多少平行でない部分を有していてもよいことを意味し、基板４と導電層１０とは、多少、凹凸があったり、傾いていてもよいという趣旨である。

一の基板４ａと隣接する他の基板４ｂとの境界から、一の基板４ａと隣接するもう一方の他の基板４ｃとの境界までの距離を基板の厚みＴｐとしたとき、Ｔｐの厚みは特に制限されない。基板の厚みＴｐは、好ましくは２０μｍ〜３００μｍであり、より好ましくは７０μｍ〜２００μｍである。

１−１．基板
図１に示すように、本実施形態に係る基板４は、布状基材６と樹脂部８とを有する。図１には示していないが、本実施形態に係る基板４はさらに第１無機フィラーを有し、第１無機フィラーが表面に存在している布状基材６に樹脂部８が保持されている構成となっている。

本実施形態の布状基材６は、Ｘ軸方向に略平行に配置された第１糸６ａとＹ軸方向に略平行に配置された第２糸６ｂとを有する。ここで「略平行」としたのは、第１糸６ａと第２糸６ｂとが互いに交差しながら織られることから、第１糸６ａはＸ軸に完全に平行ではなく多少斜めになっており、第２糸６ｂはＹ軸に完全に平行ではなく多少斜めになっているためである。

図２は図１に示す積層基板２のII部の拡大断面図である。II部は、布状基材６の第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部を含む。第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部とは、第１糸６ａと第２糸６ｂとの間の領域である。

図２に示すように、布状基材６の第１糸６ａおよび第２糸６ｂは、それぞれ複数の繊維から形成されている。本実施形態では、布状基材６の表面には、第１無機フィラーが存在する。

樹脂部８の熱伝導率は一般に布状基材６の熱伝導率よりも低い。また、第１無機フィラーの熱伝導率は樹脂部８および布状基材６の熱伝導率よりも高い。この関係から、樹脂部８の熱伝導率の低さにより、基板４の放熱性が低くなるという問題がある。これに対して、本実施形態の基板４は、布状基材６の表面に比較的熱伝導率が高い第１無機フィラーが存在する。このため、布状基材６と樹脂部８が直接接触する場合に比べ、第１無機フィラーを介して布状基材６から熱が放出させ易くなるため基板４の放熱性を高めることができる。また、後述するように、樹脂部８に第１無機フィラーだけでなく第２無機フィラー１６ａ，１６ｂが含まれていることで、樹脂部８の熱伝導率が高くなるため、より相乗的に放熱性を高めることができる。

ここで、布状基材６の表面とは、布状基材６に近接している箇所である。なお、布状基材６に近接している箇所には、布状基材６に直接的に接している箇所だけではなく、布状基材６から多少離れている箇所も含む。たとえば、布状基材６の表面とは、布状基材６を構成する第１糸６ａまたは第２糸６ｂの短手方向の端部から１μｍ以内の範囲であり、好ましくは布状基材６を構成する第１糸６ａまたは第２糸６ｂの短手方向の端部から０．８μｍ以内の範囲である。

なお、布状基材６を構成する第１糸６ａまたは第２糸６ｂの短手方向とは、第１糸６ａまたは第２糸６ｂの径に対応する方向である。

本実施形態では、布状基材６の表面に第１無機フィラーの集合体１４が存在することが好ましい。これにより、基板４の放熱性をより高めることができる。本実施形態では、布状基材６に含まれる第１糸６ａまたは第２糸６ｂの少なくともいずれか一方に近接して第１無機フィラーの集合体１４が存在する。これにより、基板４の放熱性をさらに向上させることができる。

本明細書では、「第１無機フィラーの集合体１４」とは、５μｍ四方の領域に２０個以上の第１無機フィラーが存在する状態であり、好ましくは３０個以上の第１無機フィラーが存在する状態である。

なお、図２では第１無機フィラーのかたまりを「第１無機フィラーの集合体１４」として記載しているが、実際は、布状基材６の表面に「微小な第１無機フィラーの粒子」が集合している状態となっている。

また、本明細書では、「第１無機フィラーの集合体１４」とは、図２に示すような、「微小な第１無機フィラーの粒子」がかたまりとなって存在している状態だけではなく、第１糸６ａまたは第２糸６ｂに沿って連続して微小な第１無機フィラーの粒子が存在している状態についても「第１無機フィラーの集合体１４」とする。

図３は、図２に示す積層基板２のIII部の拡大断面図であり、積層基板２をＺ−Ｘ平面に平行に切断したときに得られるＺ−Ｘ断面である。

Ｚ−Ｘ断面において、第１糸６ａに沿って第１無機フィラーの集合体１４が１０μｍ以上の範囲で存在することが好ましい。これにより、基板４の放熱性をより高めることができる。Ｚ−Ｘ断面において、第１糸６ａに沿って第１無機フィラーの集合体１４が３０μｍ以上の範囲で存在することがより好ましい。

Ｚ−Ｘ断面において、第１糸６ａの短手方向端部から、第１糸６ａの長手方向に対して垂直方向に第１無機フィラーの集合体１４が５μｍ以上の範囲で存在することが好ましい。これにより、基板４の放熱性をより高めることができる。Ｚ−Ｘ断面において、第１糸６ａの短手方向端部から、第１糸６ａの長手方向に対して垂直方向に第１無機フィラーの集合体１４が１０μｍ以上の範囲で存在することがより好ましい。

布状基材６の表面には第１無機フィラーの集合体１４が近接して存在していることが好ましく、Ｚ−Ｘ断面において、第１糸６ａの短手方向端部から、第１糸６ａの長手方向に対して垂直方向に１μｍ以下の範囲に第１無機フィラーの集合体１４が存在することが好ましい。これにより、基板４の放熱性をより高めることができる。Ｚ−Ｘ断面において、第１糸の短手方向端部から、第１糸６ａの長手方向に対して垂直方向に０．８μｍ以下の範囲に第１無機フィラーの集合体１４が存在することがさらに好ましい。

本実施形態では、第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部に、第１無機フィラーの集合体１４の少なくとも一部が存在している。

布状基材６の中でも、第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部は、比較的放熱性が低い部分である。本実施形態によれば、第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部に第１無機フィラーの集合体１４が存在することで、基板４の放熱性をより高めることができる。

なお、第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部は非常に狭いことから、１μｍ程度の無機フィラーであっても、第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部に存在させることは困難であった。

これに対して、本実施形態では、後述する布状基材６と第１無機フィラーとをそれぞれ所定の電荷に帯電させて静電吸着させる手法または布状基材６に物理的もしくは化学的に第１無機フィラーを付着させる手法をとることにより、第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部に、第１無機フィラーを存在させることが可能となった。

図１に示すように、基板４に含まれる布状基材６の厚みをＴｃとしたとき、Ｔｃ／Ｔｐが、０．２〜０．８であることが好ましく、０．３〜０．７であることがより好ましい。これにより、基板４の放熱性をより高められると共に、基板４を屈曲させ易くなる。また、基板４の絶縁性を適切に確保することができる。

１−１−１．布状基材
本実施形態の布状基材６の厚みの上限は特に制限されない。本実施形態の布状基材６の厚み（Ｔｃ）は、２０μｍ以上、１００μｍ以下であり、特に７５μｍ以下であることが好ましい。これにより、放熱性をより高められると共に、基板４を屈曲させ易くなる。また、基板４の強度を適切に確保することができる。さらに、布状基材６に後述する樹脂ペーストを含浸させ易くなる。本実施形態の布状基材６の厚みは、６０μｍ以下であることがより好ましい。本実施形態の布状基材６の厚みの下限は特に制限されないが、たとえば１０μｍ以上である。これにより、基板４の強度を適切に確保することができる。

本実施形態の布状基材６を構成する第１糸６ａと第２糸６ｂとは、その断面径および断面形状が同じあってもよいし、異なっていてもよい。

第１糸６ａおよび第２糸６ｂの布状基材６の厚み方向の断面径は特に制限されない。第１糸６ａおよび第２糸６ｂの布状基材６の厚み方向の断面径は、２μｍ〜１０μｍであることが好ましく、３μｍ〜５μｍであることがより好ましい。第１糸６ａおよび第２糸６ｂの布状基材６の平面方向の断面径は特に制限されない。第１糸６ａおよび第２糸６ｂの布状基材６の平面方向の断面径は、２μｍ〜１０μｍであることが好ましく、３μｍ〜５μｍであることがより好ましい。

布状基材６の下記式で求められる目開き率は特に制限されない。なお、本実施形態での目開き率とは、布状基材６のメッシュの目開き率のことである。本実施形態では目開き率が３０％以上であることが好ましい。これにより、基板４の放熱性をより高めつつ、基板４の適切な絶縁性を確保することができる。

目開き率［％］＝１００×（目開きの合計面積）／（目開きを含む布状基材の面積）

本実施形態の布状基材６は、空隙が形成されるように開栓処理されている。これにより、布状基材６に対して後述する樹脂ペーストを含浸させ易くなる。また、基板４の放熱性をより高めることができる。さらに、布状基材６の表面積を増やすことができるため、第１無機フィラーの付着量を増やすことができる。

本実施形態の布状基材６の下記式で求められる空隙率は制限されない。本実施形態の空隙率は、３０％〜７０％であることが好ましい。これにより、基板４の放熱性をより高めつつ、適切な絶縁性および強度を確保することができる。

なお、ここで空隙率とは、空隙率［％］＝１００×（空隙の合計面積）／（空隙および目開き部分を含む布状基材６の面積）として表される。

ここで、上記の式の分子である「空隙の合計面積」には、目開きの面積は含まない。

なお、布状基材６の空隙の形状は特に制限されない。たとえば、多角形であってもよいし、円形であってもよい。

本実施形態の布状基材６の材質は特に制限されず、無機系の材質であっても有機系の材質であってもよく、無機系の材質と有機系の材質を混合してもよい。無機系の材質としては、たとえば、ガラス、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ジルコニウムなどが挙げられる。また、有機系の材質としては、たとえば、カーボン、セルロース、アラミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォンなどが挙げられる。これらの材質は１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

本実施形態の布状基材６の材質としてはガラスが用いられる、布状基材６の材質をガラスにすることで、屈曲させ易く、なおかつ曲げ強度が高い基板４を得ることができる。また、ガラスは熱膨張および熱収縮しにくく、乾燥および膨潤により体積変化しにくいことから、基板４の製造工程および使用時において取り扱いが容易である。

さらに、布状基材６の材質としてガラスを採用すると、ガラスは熱伝導率が低いため、基板４の放熱性が低くなる傾向となるが、本実施形態によれば、布状基材６に比較的熱伝導率が高い第１無機フィラーが吸着した複合布状基材２６として、基板４に用いることができることから、布状基材６の材質としてガラスを採用したとしても、基板４の放熱性を適切に確保することができる。

１−１−２．第１無機フィラー
本実施形態に係る第１無機フィラーの粒径は、布状基材６を構成する糸（第１糸６ａおよび第２糸６ｂ）の断面径よりも小さいことが好ましい。これにより、布状基材６の第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部に近接して第１無機フィラーを配置することが可能となる他、第１無機フィラーの密度を高めることができる。これらの効果の結果として、基板４の放熱性をより高めることができる。

本実施形態に係る第１無機フィラーの粒径は１μｍ以下であることがより好ましく、０．０５μｍ〜０．９μｍであることがさらに好ましい。

本実施形態における第１無機フィラーの含有量は特に制限されない。本実施形態では、第１無機フィラーが、基板４に０．２体積％〜５体積％の割合で含有されることが好ましい。これにより、基板４の放熱性を高めつつ、基板４に対して適切な強度および絶縁性を確保することができる。本実施形態では、第１無機フィラーが、基板４に０．５体積％〜３体積％の割合で含有されることがより好ましい。

本実施形態に係る第１無機フィラーの材質は、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび酸化マグネシウムおよび窒化アルミニウムから選ばれる少なくとも１つである。これにより、基板４の放熱性を高めつつ、基板４に対して適切な絶縁性を確保することができる。本実施形態では、第１無機フィラーの材質は、窒化ホウ素、酸化アルミニウムおよび酸化マグネシウムから選ばれる少なくとも１つであることがより好ましく、窒化ホウ素であることがさらに好ましい。第１無機フィラーの材質は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

１−１−３．樹脂部
図１に示すように、本実施形態に係る基板４は樹脂部８を有する。

１−１−３−１．第２無機フィラー
本実施形態に係る第２無機フィラー１６ａ，１６ｂの粒径は、第１無機フィラーの粒径よりも大きい。上記の通り、第１無機フィラーは粒径が小さいことから、後述する複合布状基材２６を得ることで、布状基材６の第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部に近接して配置されることが可能である。

これに対して、本実施形態に係る第２無機フィラー１６ａ，１６ｂは、粒径が大きいため、第１無機フィラーに比べて、布状基材６の第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部から離れた位置に配置される。その結果、第１無機フィラーの集合体１４は第２無機フィラー１６ａ，１６ｂと布状基材６とを連結するように配置されることが可能となる。このため、布状基材６の熱が第１無機フィラーの集合体１４を介して第２無機フィラー１６ａ，１６ｂに向けて放出されることとなり、基板４の放熱性をより高めることができる。

第２無機フィラー１６ａ，１６ｂの材質は特に制限されない。第２無機フィラー１６ａ，１６ｂの材質は、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムおよび窒化アルミニウムから選ばれる少なくとも１つである。これにより、基板４の放熱性を高めることができるとともに、基板４の絶縁性を適切に確保することができる。第２無機フィラー１６ａ，１６ｂの材質は、窒化ホウ素、酸化アルミニウムおよび酸化マグネシウムから選ばれる少なくとも１つであることが好ましく、窒化ホウ素であることがさらに好ましい。第２無機フィラー１６ａ，１６ｂの材質は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。なお、第１無機フィラーの材質と第２無機フィラー１６ａ，１６ｂの材質は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

第２無機フィラー１６ａ，１６ｂの形状は特に制限されない。第２無機フィラーが窒化ホウ素である場合は、図２および図３において第２無機フィラー１６ａとして示すように、鱗片状の形状であってもよい。

第２無機フィラー１６ａが鱗片状の形状である場合、放熱性、すなわち熱伝導性に異方性を有する。具体的には、鱗片状の形状において、短手方向に比べて長手方向は熱伝導性が高い。

このため、図２および図３に示すように、窒化ホウ素である第２無機フィラー１６ａの長手方向端部が第１無機フィラーの集合体１４に向けられていることが好ましい。これにより、第１無機フィラーを介した布状基材６から第２無機フィラー１６ａへの放熱がより良好に行われることができる。

第２無機フィラーが酸化マグネシウムである場合は、図２において第２無機フィラー１６ｂとして示すように、粒子状の形状であってもよい。

第２無機フィラー１６ａ，１６ｂの粒径は第１無機フィラーの粒径より大きければ特に制限されない。鱗片状である第２無機フィラー１６ａが用いられる場合は、長手方向の長さが３μｍ〜２０μｍであることが好ましく、特に５μｍ〜１５μｍであることが好ましい。粒子状である第２無機フィラー１６ｂが用いられる場合は、粒子径が３μｍ〜２０μｍであることが好ましく、５μｍ〜１５μｍであることがより好ましい。

本実施形態では、樹脂部８に含まれる第２無機フィラー１６ａ，１６ｂの含有量は特に制限されない。本実施形態では、樹脂部８における第２無機フィラー１６ａ，１６ｂの含有量は４０体積〜８０体積％であることが好ましい。これにより、基板４の放熱性を高めることができると共に、導電層１０として金属箔を採用した場合に、基板４に対して金属箔が付着し易くなる。

１−１−３−２．樹脂
本実施形態に係る樹脂部８を構成する樹脂１８としては、公知の熱硬化性樹脂を用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、フラン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂およびジアリルフタレート樹脂などが例示される。これらの樹脂を１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本実施形態に係る樹脂１８は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびトリアジン樹脂から選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。これにより、耐熱性が高い基板４を得ることができる。本実施形態に係る樹脂１８は、エポキシ樹脂であることがより好ましい。これにより、布状基材６に対する樹脂部８の接着性が高くなる。

１−２．導電層
図１に示す本実施形態に係る導電層１０の厚みＴｅは特に制限されない。導電層１０の厚みＴｅは、１μｍ〜２００μｍであることが好ましく、３０μｍ〜１５０μｍであることがより好ましい。

本実施形態に係る導電層１０の形成方法は特に制限されない。金属箔を導電層１０として用いてもよいし、金属ペーストまたは導電性樹脂ペーストを塗布または噴霧して乾燥させることにより導電層１０を形成してもよいし、スパッタリングにより導電層１０を形成してもよい。本実施形態では、好ましくは金属箔を導電層１０として用いる。

本実施形態で用いられる金属箔は特に制限されない。本実施形態で用いられる金属箔としては、たとえば銅箔、金箔およびアルミニウム箔などが挙げられる。本実施形態では、金属箔として銅箔を用いることが好ましい。これにより、熱伝導率が高いと共に、導電性に優れた導電層１０とすることができる。

また、本実施形態に係る導電層１０は、所定の元素または合金と金属箔の２層構造でもよいし、所定の元素または合金などを金属箔で挟んだ３層構造であってもよい。所定の元素としては、ニッケル、錫、鉛および鉄などが挙げられる。合金としては、ニッケル、錫、鉛および鉄を組み合わせた合金または、ニッケル、錫、鉛および鉄とリンとの合金などが挙げられる。

２．積層基板の製造方法
本実施形態では、図４Ｃに示すように、表面に第１無機フィラー２４が存在している複合布状基材２６を用いて積層基板２を製造する。表面に第１無機フィラー２４が存在している複合布状基材２６の製造方法は公知の手法が用いられる。

たとえば、図４Ａに示す布状基材６の表面を帯電させることでその表面に図４Ｂに示す第１無機フィラー２４を付着させる手法が用いられる。布状基材６を正に帯電させる場合、第１無機フィラー２４は負に帯電させる。あるいはその逆の帯電状態としておくことで付着可能となる。

あるいは、布状基材６に第１無機フィラー２４を物理的に付着させる物理的手法を用いることも可能である。物理的手法としては、たとえば、布状基材６に対し第１無機フィラー２４をエアブラシを用いて吹き付ける手法が挙げられる。この場合、布状基材６に付着する第１無機フィラー２４の量は、吹き付ける時間を調整することで可能である。

あるいは、布状基材６に第１無機フィラー２４を化学的に付着させる化学的手法を用いることも可能である。化学的手法としては、たとえば以下の手法が挙げられる。布状基材６に第１無機フィラー２４と結合性が高い溶媒などを塗布しておき、その布状基材６を第１無機フィラー２４を含有する液体に浸す。その後、加熱処理などによって布状基材６と第１無機フィラー２４が結合する。布状基材６に付着する第１無機フィラー２４の量は、第１無機フィラー２４を含有する液体における第１無機フィラー２４の濃度を調整することで可能である。

上記の方法により得られた複合布状基材２６に樹脂部８を構成する樹脂１８、第２無機フィラー１６および溶剤などを含む樹脂ペーストを含浸させ乾燥させ、基板グリーンシート（＝プリプレグ）を作製する。

樹脂ペーストは上記以外に、硬化剤、硬化促進剤、分散剤およびエラストマーなどが含まれていてもよい。

硬化剤としては特に制限されない。熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を採用する場合には、硬化剤としては、重付加型硬化剤および触媒型硬化剤などを用いることができる。重付加型硬化剤としては、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤およびメルカプタン系硬化剤などが挙げられる。触媒型硬化剤としては、イミダゾールなどが挙げられる。硬化剤は１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

硬化促進剤としては特に制限されない。硬化剤としてフェノール系硬化剤を採用する場合には、イミダゾール系化合物、有機リン系化合物、第３級アミンおよび第４級アンモニウム塩などが挙げられる。硬化促進剤は１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

溶剤としては特に制限されない。溶剤としては、たとえばメチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどが挙げられる。

複合布状基材２６に樹脂ペーストを含浸させる方法は、特に制限されない。たとえば、樹脂ペースト中に複合布状基材２６をくぐらせてもよいし、支持体に樹脂ペーストを塗工して、その上に複合布状基材２６を載せて、複合布状基材２６を樹脂ペーストに押し付けることにより複合布状基材２６に樹脂ペーストを含浸させてもよい。

樹脂ペースト中の樹脂１８の固形分は特に制限されない。樹脂ペースト中の樹脂１８の固形分は、３０体積％〜７０体積％であることが好ましい。

複合布状基材２６に樹脂ペーストを含浸させた後、乾燥させて、樹脂ペーストに含まれている溶剤を除去する。

溶剤を除去するための乾燥温度および乾燥時間は、溶剤の種類に応じて適宜選択でき、特に制限されない。たとえば溶剤としてメチルエチルケトンやシクロヘキサノンなどを用いた場合には、乾燥温度は６０℃〜１５０℃であり、乾燥時間は１分〜２時間程度である。

なお、この時点で溶剤を完全に除去する必要はなく、一部残留していてもよい。

このようにして得られた基板グリーンシートを硬化させて、基板４を得る。樹脂１８として熱硬化性樹脂を用いた場合には、各樹脂１８の硬化温度に応じて加熱温度を決定し、基板グリーンシートを加熱する。

次に、図５Ａに示すように、基板４の片面または両面に導電層１０を形成する。導電層１０を金属箔とする場合には、基板４の片面または両面に金属箔を加熱プレスにより設けることができる。

次に、図５Ｂに示すように、金属箔である導電層１０をエッチングによりパターンニングして回路を形成する。

このようにして得られた基板４と導電層１０の複合体を図５Ｃに示すようにさらに複数積層して加熱プレスすることにより、図１に示す積層基板２を得ることができる。

３．本実施形態のまとめ
上記において説明した本実施形態は、布状基材６を含む基板４であって、布状基材６の表面に第１無機フィラーが存在している基板４である。

樹脂部８の熱伝導率は一般に布状基材６の熱伝導率よりも低い。また、第１無機フィラーの熱伝導率は樹脂部８および布状基材６の熱伝導率よりも高い。この関係から、樹脂部８の熱伝導率の低さにより、基板４の放熱性が低くなるという問題がある。これに対して、本実施形態の基板４は、布状基材６の表面に比較的熱伝導率が高い第１無機フィラーが存在する。このため、布状基材６と樹脂部８が直接接触する場合に比べ、第１無機フィラーを介して布状基材６から熱が放出させ易くなるため基板４の放熱性を高めることができる。

本実施形態の基板４は、布状基材６の材質がガラスである。

布状基材６の材質をガラスにすることで、屈曲させ易く、なおかつ曲げ強度が高い基板４を得ることができる。また、ガラスは熱膨張および熱収縮しにくく、乾燥および膨潤により体積変化しにくいことから、基板４の製造工程および使用時において取り扱いが容易である。

さらに、布状基材６の材質としてガラスを採用すると、ガラスは熱伝導率が低いため、基板４の放熱性が低くなる傾向となる。しかし、本実施形態によれば、布状基材６に比較的熱伝導率が高い第１無機フィラーが吸着した複合布状基材２６として、基板４に用いることができる。このため、布状基材６の材質としてガラスを採用したとしても、基板４の放熱性を適切に確保することができる。

本実施形態の基板４は、第１無機フィラーの材質が窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび酸化マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも１つである。

これにより、基板４の放熱性を高めつつ、基板４に対して適切な絶縁性を確保することができる。

本実施形態の基板４は、第１無機フィラーの粒径が布状基材６を構成する糸の断面径よりも小さい。

これにより、布状基材６の第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部に近接して第１無機フィラーを配置することが可能となる他、第１無機フィラーの密度を高めることができる。これらの効果の結果として、基板４の放熱性をより向上させることができる。

本実施形態の基板４は、第１無機フィラーの粒径が１μｍ以下である。

これにより、基板４の放熱性をより高めることができる。

本実施形態の基板４は、第１無機フィラーの粒径よりも大きい第２無機フィラー１６ａ，１６ｂを有する。

上記の通り、第１無機フィラーは粒径が小さいことから、布状基材６の第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部に近接して配置されることが可能である。これに対して、本実施形態に係る第２無機フィラー１６ａ，１６ｂは、粒径が大きいため、第１無機フィラーに比べて、布状基材６の第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部１２から離れた位置に配置される。その結果、第１無機フィラーは第２無機フィラー１６ａ，１６ｂと布状基材６とを連結するように配置されることが可能となる。このため、布状基材６の熱が第１無機フィラーを介して第２無機フィラー１６ａ，１６ｂに向けて放出されることとなり、基板４の放熱性を高めることができる。

本実施形態の基板４は、第２無機フィラー１６ａが鱗片状であり、第２無機フィラー１６ａの長手方向の長さが５μｍ〜１５μｍである。

第２無機フィラー１６ａが鱗片状の形状である場合、放熱性、すなわち熱伝導性に異方性を有する。具体的には、鱗片状の形状において、短手方向に比べて長手方向は熱伝導性が高い。

このため、図２および図３に示すように、第２無機フィラー１６ａの長手方向端部が第１無機フィラーの集合体１４に向けられていることが好ましい。これにより、第１無機フィラーを介した布状基材６から第２無機フィラー１６ａへの放熱がより良好に行われることができる。

本実施形態の基板４は、第１無機フィラーが集合している第１無機フィラーの集合体１４が、布状基材６の表面に存在している。

これにより、基板４の放熱性をより高めることができる。

本実施形態の基板４は、布状基材６に含まれる糸に近接して第１無機フィラーの集合体１４が存在している。

これにより、基板４の放熱性をより高めることができる。

本実施形態の基板４は、第１無機フィラーの粒径よりも大きい第２無機フィラー１６ａ，１６ｂを有し、布状基材１６と第２無機フィラー１６ａ，１６ｂとを連結するように第１無機フィラーの集合体１４が存在している。

このため、布状基材６の熱が第１無機フィラーの集合体１４を介して第２無機フィラー１６ａ，１６ｂに向けて放出されることとなり、基板４の放熱性を高めることができる。

本実施形態の基板４は、布状基材６が第１糸６ａと第２糸６ｂとが交差するように織られており、第１無機フィラーの集合体１４の少なくとも一部が第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部に含まれている。

布状基材６の中でも、第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部は、比較的放熱性が低い部分である。本実施形態によれば、第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部に第１無機フィラーの集合体１４が存在することで、基板４の放熱性をより高めることができる。

本実施形態の基板４は、第１糸６ａに沿って第１無機フィラーの集合体１４が１０μｍ以上の範囲で存在する。

これにより、基板４の放熱性をより高めることができる。

本実施形態の基板４は、第１糸６ａの短手方向端部から、第１糸６ａの長手方向に対して垂直方向に第１無機フィラーの集合体１４が５μｍ以上の範囲で存在する。

これにより、基板４の放熱性をより高めることができる。

本実施形態の基板４は、第１糸６ａの短手方向端部から、第１糸６ａの長手方向に対して垂直方向に１μｍ以下の範囲に第１無機フィラーの集合体１４が存在する。

これにより、基板４の放熱性をより高めることができる。

本実施形態の積層基板２は、基板４が２以上積層されている。

これにより、上記の基板４の効果を得ることができ、なおかつ強度が高い積層基板を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の態様で改変してもよい。

たとえば、積層基板２の基板４の層数は特に制限されない。本実施形態では、基板４の積層枚数は好ましくは２層〜１０層である。

さらに、１層の基板４と１層の導電層１０を交互に積層していなくてもよい。具体的には、１層以上の基板４の積層体と１層以上の導電層１０の積層体とを交互に積層してもよい。

上記の実施形態では、布状基材６は織布であるが、不織布であってもよい。さらに、上記の実施形態では、布状基材が織布である場合に、織り方は特に制限されない。布状基材６の織り方は、平織りであっても、綾織りであっても朱子織であってもよい。

上記の実施形態では、図１に示すように布状基材６は第１糸と第２糸とが織られた１層構造であるが、図４Ａに示す布状基材が２層以上積層した多層体を布状基材６として用いてもよい。

以下、実施例を用いて、発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
布状基材６としてガラス繊維織布（株式会社有沢製作所製、ＩＰＣ規格１０８０）を準備した。

第１無機フィラー２４として窒化ホウ素を準備した。窒化ホウ素の平均粒径は１μｍであった。

上記の布状基材６に対し、エアブラシを用いて第１無機フィラー２４を吹き付けた。これによって、複合布状基材２６を作製した。

次に、熱硬化性樹脂６０質量部、硬化剤４０質量部、硬化促進剤１質量部および溶剤５０質量部を混合して混合液を作製した。熱硬化性樹脂、硬化剤、硬化促進剤および溶剤の詳細は下記の通りであった。

熱硬化性樹脂＝エポキシ樹脂（テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂５０％および４，４’―ビフェノール型エポキシ樹脂５０％の混合物，三菱化学株式会社製 ＹＬ−６１２１Ｈ）
硬化剤＝１，３，５−トリス（４−ヒドロキシフェニル）ベンゼン（ＴＨＰＢ）
硬化促進剤＝２−エチルー４−メチルイミダゾール（四国化成社製 ２Ｅ４ＭＺ）
溶剤＝メチルエチルケトン

得られた混合液に第２無機フィラー１６ａとしての窒化ホウ素および第２無機フィラー１６ｂとしての酸化マグネシウムを混合して樹脂ペーストを準備した。第２無機フィラー１６ａとしての窒化ホウ素は、完成後の積層基板２の樹脂部８において１０体積％となるように樹脂ペーストに添加した。第２無機フィラー１６ｂとしての酸化マグネシウムは、完成後の積層基板２の樹脂部８において５０体積％となるように樹脂ペーストに添加した。

第２無機フィラーとしての窒化ホウ素は鱗片状であり、長手方向の平均長さが１０μｍであった。また、第２無機フィラーとしての酸化マグネシウムは等方性のある粒子状であり平均粒径は１０μｍであった。

複合布状基材２６に樹脂ペーストを含浸させた後、乾燥させて、樹脂ペーストに含まれている溶剤を除去した。乾燥温度は１００℃であり、乾燥時間は０．５時間であった。

このようにして得られた基板グリーンシートを２００℃に加熱して硬化させて、基板４を得た。

次に、図５Ａに示すように、加熱プレスにより基板４の厚み方向の端面に導電層１０として銅箔を配置した。

次に、図５Ｂに示すように、銅箔である導電層１０をエッチングによりパターンニングして回路を形成した。

このようにして得られた基板４と導電層１０の複合体を図５Ｃに示すように積層して１回目の加熱プレスの後、２回目の加熱プレスをすることにより、図１に示す積層基板２を得た。積層基板２の積層方向の両端面には銅箔が配置されていた。加熱プレスの条件および積層基板２の具体的な仕様は下記の通りであった。

［加熱プレスの条件］
１回目の加熱プレス
温度：１７０℃
圧力：１ＭＰａ
時間：２０分
２回目の加熱プレス
温度＝２００℃
圧力＝４ＭＰａ
時間＝１時間

［積層基板２の仕様］
基板４の枚数＝６枚
基板４の厚み（Ｔｐ）＝１５０μｍ
布状基材６の厚み（Ｔｃ）＝５０μｍ
導電層１０の厚み（Ｔｅ）＝５０μｍ

得られた積層基板２を第１糸６ａの長手方向（Ｘ軸方向）および積層基板２の積層方向（Ｚ軸方向）に平行な断面（Ｚ−Ｘ断面）が得られるように切断した。Ｚ−Ｘ断面について、まず、全体を８０倍でＳＥＭにより撮影した。次に、第１糸６ａと第２糸６ｂとの交差部を含むように２５００倍でＳＥＭにより撮影した。

得られたＳＥＭ写真により、第１糸６ａに沿って１０μｍ以上であり、第１糸６ａの短手方向端部から、長手方向に垂直方向に５μｍ以上の範囲に第１無機フィラーの集合体１４が存在することが確認できた。また、第１糸６ａの短手方向端部から、第１糸６ａの長手方向に垂直方向に１μｍ以内の範囲に第１無機フィラーの集合体１４が存在することが確認できた。また、第１無機フィラーの集合体１４の一部が交差部に含まれていることが確認できた。

［基板の熱伝導率］
得られた積層基板２を切断して円形状の測定用試料（直径＝１０ｍｍ、厚さ＝０．８７〜０．９ｍｍ）を作製した。

次に、熱伝導率測定装置（アドバンス理工株式会社製のＴＣシリーズ）により測定用試料の熱拡散係数α（ｍ^２／ｓ）を測定した。

また、サファイアを標準試料として、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）により測定用試料の比熱Ｃｐを測定した。

さらに、アルキメデス法により測定用試料の密度ｒを測定した。

得られた各数値を下記式に代入し、熱伝導率λ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））を算出した。結果を表１に示す。
λ＝α×Ｃｐ×ｒ
λ＝熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））
α＝熱拡散係数（ｍ^２／ｓ）
Ｃｐ＝比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）
ｒ＝密度（ｋｇ／ｍ^３）

（実施例２）
複合布状基材６を作製する際に、エアブラシの噴霧時間を変更した以外は実施例１と同様にして積層基板２を作製した。

得られた積層基板２について、実施例１と同様にして第１糸６ａと第２糸６ｂの交差部を含むＳＥＭ写真を撮影したところ、得られたＳＥＭ写真により、第１糸６ａに沿って１０μｍ以上であり、第１糸６ａの短手方向端部から、第１糸６ａの長手方向に垂直方向に５μｍ以上の範囲に第１無機フィラーの集合体１４が存在することが確認できた。また、第１糸６ａの短手方向端部から、第１糸６ａの長手方向に垂直方向に１μｍ以内の範囲に第１無機フィラーの集合体１４が存在することが確認できた。また、第１無機フィラーの集合体１４の一部が交差部１２に含まれていることが確認できた。

得られた積層基板２について、実施例１と同様にして熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。

（比較例１）
第１無機フィラーが吸着していない布状基材６を用いた以外は実施例１と同様にして積層基板２を作製した。得られた積層基板２について、実施例１と同様にして熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。

（比較例２）
第１無機フィラーが吸着していない布状基材６を用い、第２無機フィラーも添加しなかった以外は実施例１と同様にして積層基板２を作製した。得られた積層基板２について、実施例１と同様にして熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。

表１より、複合布状基材２６を用いて作製した積層基板２（実施例１および実施例２）は、第１無機フィラーが吸着していない布状基材６を用いて作製した積層基板２（比較例１および比較例２）に比べて熱伝導率が高いことが確認できた。

実施例１および実施例２では、複合布状基材２６の表面に熱伝導率の高い第１無機フィラーである窒化ホウ素が存在することにより布状基材６の熱が放熱され易くなったと考えられる。その結果、積層基板２の放熱性が向上したと考えられる。

２… 積層基板
４，４ａ，４ｂ，４ｃ… 基板
６… 布状基材
６ａ… 第１糸
６ｂ… 第２糸
８… 樹脂部
１０… 導電層
１４… 第１無機フィラーの集合体
２４… 第１無機フィラー
１６ａ，１６ｂ… 第２無機フィラー
１８… 樹脂
２６… 複合布状基材

Claims (15)

1. 布状基材を含む基板であって、
   前記布状基材の表面に第１無機フィラーが存在している基板。
2. 前記布状基材の材質がガラスである請求項１に記載の基板。
3. 前記第１無機フィラーの材質が窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび酸化マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも１つである請求項１または２に記載の基板。
4. 前記第１無機フィラーの粒径が前記布状基材を構成する糸の断面径よりも小さい請求項１〜３のいずれかに記載の基板。
5. 前記第１無機フィラーの粒径が１μｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の基板。
6. 前記第１無機フィラーの粒径よりも大きい第２無機フィラーを有する請求項１〜５のいずれかに記載の基板。
7. 前記第２無機フィラーは鱗片状であり、
   前記第２無機フィラーの長手方向の長さが５μｍ〜１５μｍである請求項６に記載の基板。
8. 前記第１無機フィラーが集合している第１無機フィラーの集合体が、前記布状基材の表面に存在している請求項１〜７のいずれかに記載の基板。
9. 前記布状基材に含まれる糸に近接して前記第１無機フィラーの集合体が存在している請求項８に記載の基板。
10. 前記第１無機フィラーの粒径よりも大きい第２無機フィラーを有し、
    前記布状基材と前記第２無機フィラーとを連結するように前記第１無機フィラーの集合体が存在している請求項８または９に記載の基板。
11. 前記布状基材が第１糸と第２糸が交差するように織られており、
    前記第１無機フィラーの集合体の少なくとも一部が前記第１糸と前記第２糸との交差部に含まれている請求項８〜１０のいずれかに記載の基板。
12. 前記第１糸に沿って前記第１無機フィラーの集合体が１０μｍ以上の範囲で存在する請求項８〜１１に記載の基板。
13. 前記第１糸の短手方向端部から、前記第１糸の長手方向に対して垂直方向に前記第１無機フィラーの集合体が５μｍ以上の範囲で存在する請求項８〜１２のいずれかに記載の基板。
14. 前記第１糸の短手方向の端部から、前記第１糸の長手方向に対して垂直方向に１μｍ以下の範囲に第１無機フィラーが存在する請求項８〜１３のいずれかに記載の基板。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載の基板が２以上積層されている積層基板。

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