JP3077491B2

JP3077491B2 - 金属箔張り積層板の製造法およびそれに用いる金属箔

Info

Publication number: JP3077491B2
Application number: JP06008961A
Authority: JP
Inventors: 聡杉浦; 稔大塚; 一紀光橋
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1994-01-31
Publication date: 2000-08-14
Anticipated expiration: 2015-08-14
Also published as: JPH07214725A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線板の材料
として適した金属箔張り積層板の製造法およびその製造
に用いる金属箔に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時の電子電気機器の高密度化、高集積
化および小型化に伴い、これに組み込んで使用するプリ
ント配線板への搭載部品も、挿入型のディスクリート部
品から表面実装型のＳＭＤへ移行しつつある。ＳＭＤ対
応プリント配線板として注意しなければならない事柄
に、ＳＭＤとプリント配線の半田接続部の信頼性の問題
がある。すなわち、プリント配線の基板である積層板の
平面方向の熱膨張係数は、ＳＭＤの熱膨張係数よりかな
り大きい（ＳＭＤの熱膨張係数４〜６ｐｐｍ、基板の熱
膨張係数１５〜２５ｐｐｍ）。従って、冷熱サイクルを
繰り返すと、前記熱膨張係数の差に起因する応力が半田
接続部にその都度作用し、半田接続部にクラックが入り
やすい。そこで、プリント配線板の基板材料である積層
板の平面方向の低弾性化を図って、ＳＭＤと基板の熱膨
張係数に起因する応力を低弾性の基板で緩和し、半田接
続部に大きな応力が働かないようにすることが検討され
ている。積層板は、マトリックス樹脂である熱硬化性樹
脂をシート状基材に含浸し、これを重ねて加熱加圧積層
成形して製造されるが、例えば、マトリックス樹脂に可
撓性付与剤を単に添加したり、添加した可撓性付与剤を
マトリックス樹脂または硬化剤と反応させて低弾性率化
を図る技術が検討されている。また無機充填剤を含有さ
せる場合は、無機充填剤の微粒化および球状化等が検討
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の低弾性化の技術では、積層板の弾性率を低下させる
ことはできるが、プリント配線板の基板として必要な他
の特性、すなわち、耐熱性および金属箔引き剥がし強さ
の低下をもたらすという問題点があった。本発明が解決
しようとする課題は、ＳＭＤ対応プリント配線板の基板
に適した積層板として、半田接続信頼性確保のために必
要な低弾性化と、併せて耐熱性および金属箔引き剥がし
強さを確保することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る第１の製造は、シート状基材に熱硬化
性樹脂を含浸乾燥してプリプレグを得、これを重ねて、
表面に金属箔を載置し、加熱加圧積層成形する金属箔張
り積層板の製造において、表面に載置する金属箔には、
以下の（１）〜（５）を必須成分とする接着剤を予め塗
布し加熱乾燥しておくことを特徴とする。（１）熱可塑性樹脂（２）アクリロニトリルブタジエンゴム（３）エポキシ樹脂（４）フェノール樹脂（５）無機充填剤但し、上記の（１）熱可塑性樹脂の配合量は、接着剤固
形中の６０重量％以下とし、（５）無機充填剤の配合量
は、前記接着剤固形中の６０重量％以下とする。本発明
に係る第２の製造法は、上記の（１）熱可塑性樹脂とし
てポリビニルブチラールを使用することを特徴とする。
本発明に係る第３の製造は、（５）無機充填剤の配合量
を、好ましくは接着剤固形中の２０〜４０重量％とする
ことを特徴とする。さらに、本発明に係る第４の製造
は、（５）無機充填剤を、好ましくは水酸化アルミニウ
ムとすることを特徴とする。第５の発明は、上記金属箔
張り積層板の製造に使用する金属箔に係るものである
が、その片面に上記（１）〜（５）を必須成分とする接
着剤を塗布し加熱乾燥してなることを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明に係る製造法では、積層板の成形時に一
体に貼り付ける金属箔に、上記の（１）〜（５）を必須
成分とする接着剤を塗布しておくことにより、プリント
配線板の基板として必要な特性を低下させることなく低
弾性化を図り、ＳＭＤ対応基板として半田接続信頼性を
確保するものである。上記（２）アクリロニトリルブタ
ジエンゴムは、接着剤に可撓性を付与し弾性率を低下さ
せるために使用しているが、これを単独で接着剤として
使用した場合は、積層板の耐熱性、金属箔の引き剥がし
強さを確保できない。また、（２）アクリロニトリルブ
タジエンゴムに、（３）エポキシ樹脂のみを加えて接着
剤として使用した場合も同様に、積層板の耐熱性、金属
箔の引き剥がし強さを確保できない。これらに（４）フ
ェノール樹脂を加えることにより、エポキシ樹脂とフェ
ノール樹脂との硬化物の中に海島構造的にアクリロニト
リルブタジエンゴムが存在して、接着剤と金属箔との接
着性が向上し、耐熱性の低下を抑制することができる。
しかし、プリント配線板の基板として必要な金属箔の引
き剥がし強さはまだ十分でなく、さらに無機充填剤を加
えることにより初めて、金属箔の引き剥がし強さを確保
することができる。但し、熱可塑性樹脂の配合量は、接
着剤固形中の６０重量％以下としなければならない。熱
可塑性樹脂の配合量が６０重量％を越えると、低弾性化
に有効な接着剤の弾性率が高くなり、半田接続信頼性を
確保できなくなる。また、無機充填剤の配合量は、接着
剤固形中の６０重量％以下としなければならない。無機
充填剤の配合量が６０重量％を越えると、低弾性化に有
効な接着剤の弾性率が高くなり、半田接続信頼性を確保
できなくなる。無機充填剤を、好ましくは２０〜４０重
量％の範囲で配合することにより、金属箔の引き剥がし
強さ、半田接続信頼性などの特性のバランスが良くな
る。接着剤中の無機充填剤として水酸化アルミニウム選
択すれば、積層板表面に高熱などの負荷がかかったとき
に、水酸化アルミニウムの熱分解によってそのストレス
を吸収、緩和する。このような作用により、プリント配
線板の半田ごてリペア性（再半田付けによって、金属箔
のはがれ・ふくれが生じない半田付けの繰り返し可能回
数）を向上させるという効果を併せもつ。

【０００６】予め成形した積層板の表面に上記のような
（１）〜（５）を必須成分とする接着剤を塗布乾燥し、
この表面に金属箔を加熱加圧して貼り付けた場合、プリ
ント配線板の基板として必要十分な耐熱性、金属箔の引
き剥がし強さを得ることはできない。そこで、上記のよ
うな配合組成の接着剤を金属箔に予め塗布しておき、積
層板成形時に一体に加熱加圧成形により貼り付けること
が必要になる。アクリロニトリルブタジエンゴムのよう
な比較的高分子で反応性の低い物質を塗布した金属箔は
乾燥しても粘着性が残り、金属箔を積載した際に金属箔
同士が貼り付いてしまうブロッキング現象を起こすこと
がある。本発明に係る金属箔では、熱可塑性樹脂を配合
した接着剤を塗布したものであるので、低弾性化を損な
うことなく接着剤塗布面に粘着性が残こるのを抑制し、
ブロッキング現象が改善される。

【０００７】

【実施例】本発明に係る方法で使用する熱硬化性樹脂を
含浸するシート状基材は、ガラス織布、ガラス不織布、
ガラス−紙混抄不織布、アラミド不織布等であり、特に
限定するものではない。また熱硬化性樹脂は、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、ポリイミド等を適
宜用いることができる。これら熱硬化性樹脂には、品質
改善、加工性の向上、コスト低減などの目的で、無機充
填剤（Ａｌ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃・Ｈ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃・３Ｈ
₂Ｏ、タルク、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂など）を配合してもよ
い。本発明に係る方法で製造する積層板は、シート状基
材がガラス織布単独からなるタイプ、ガラス織布とガラ
ス不織布からなるタイプ、アラミド不織布単独からなる
タイプ、前記基材を複合して使用したタイプなどであ
る。また、多層プリント配線板のための金属箔張り積層
板も含むものである。本発明に係る方法で使用する金属
箔は、銅箔、アルミニウム箔などであるが、特に限定す
るものではない。

【０００８】本発明に係る方法で使用する接着剤におい
て、（１）熱可塑性樹脂は、ポリビニルブチラール樹脂
やアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体
（ＡＢＳ樹脂）のように、温度２０℃付近で固体であ
り、粘性が低いことが望ましいが、ダイマー酸変性エポ
キシ樹脂など、熱硬化性でありながら硬化物のガラス転
移温度が低く、５０℃程度でゴム状の柔軟性を示す樹脂
も含む。本発明に係る方法で使用する接着剤において、
（２）アクリロニトリルブタジエンゴムは、（化１）に
示すように、末端にカルボキシル基やエポキシ基を有す
るタイプであることが望ましいが、特に制限するもので
はない。

【０００９】

【化１】

【００１０】本発明に係る方法で使用する使用する接着
剤において、（３）エポキシ樹脂は、ビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂、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であることが
望ましい。しかし、特に限定するものではなく、ビスフ
ェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキ
シ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹
脂などを単独、あるいは混合して使用することもでき
る。同接着剤において、（４）フェノール樹脂は、エポ
キシ樹脂と反応するものであれば特に限定するものでは
なく、アルキルフェノール樹脂、フェノールノボラック
樹脂などを適宜、単独あるいは何種類かを混合して使用
することができる。また、（５）無機充填剤は、水酸化
アルミニウムが好ましいが、酸化アルミニウム（Ａｌ₂
Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃・Ｈ₂Ｏ等），シリカ（ＳｉＯ₂）なども
使用することができる。水酸化アルミニウムを使用する
場合は、平均粒径０．５〜１０μｍのものが好ましい
が、特に限定するものではない。また、水酸化アルミニ
ウムの粒子表面をシランカップリング剤などで表面処理
したものも使用することができる。

【００１１】実施例１〜８、比較例１〜７＜接着剤付き銅箔の調製＞ポリビニルブチラール（積水
化学工業製「エスレックス」）、両末端カルボキシル化
アクリロニトリルブタジエンゴム（宇部興産製「ＣＴＢ
Ｎ」）、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル
エポキシ製「Ｅｐ−８２８」）、レゾール型アルキルフ
ェノール樹脂（大日本インキ製「ＴＤ−２６２０」）、
水酸化アルミニウム（平均粒径１μｍ）を表１および表
２に示す配合量で用いる。これらに、硬化促進剤として
２−エチル−４メチルイミダゾール（四国化成工業製
「２Ｅ４ＭＺ」）０．５重量部を添加し、酢酸セロソル
ブとメチルエチルケトンが１／１重量比の混合溶剤にホ
モミキサーで撹拌して溶解分散させ、固形分４０重量％
の接着剤溶液（Ａ）を作製した。この接着剤（Ａ）を、
厚み３５μｍの銅箔（三井金属鉱業製「３ＥＣ−ＨＴＥ
−３５」）の粗化面に塗布し、１６０℃で６０分間加熱
乾燥して、接着剤層厚みが３０μｍの接着剤付き銅箔
（Ａ）を得た。＜積層板製造用プリプレグの調製＞次に、ビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂ワニス（Ｂ）を、単位重量２０５ｇ
／ｍ²のガラス繊維織布（日東紡製「ＷＥＡ−１８」）
に含浸乾燥して、樹脂付着量４０重量％のプリプレグ
（Ｂ）を得た。また、無機充填剤（ＳｉＯ₂，日本アエ
ロジル製）を配合したビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
ワニス（Ｃ）（樹脂／充填剤固形重量比＝１００／５
０）を、単位重量５０ｇ／ｍ²のガラス繊維不織布（キ
ュムラス製「ＥＰＭ−４０５０」）に含浸乾燥し、無機
充填剤を含む樹脂付着量８４重量％のプリプレグ（Ｃ）
を得た。＜銅張り積層板の製造＞プリプレグ（Ｃ）を６プライ重
ね、その両側にプリプレグ（Ｂ）を１プライずつ配置
し、さらに両側に接着剤付き銅箔（Ａ）を接着剤塗布面
を内側にして載置して、加熱加圧積層成形により、厚さ
１．６mmのコンポジットタイプの銅張り積層板を得た。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】比較例８プリプレグ（Ｃ）を６プライ重ね、その両側にプリプレ
グ（Ｂ）を１プライずつ配置し、これをポリアセテート
フィルムに挟んで加熱加圧積層成形した。ポリアセテー
トフィルムを剥がして厚さ１．６mmのコンポジットタイ
プの積層板（Ｄ）を得た。積層板（Ｄ）の両表面に接着
剤（Ａ）（実施例３におけるもの）を塗布し、１６０℃
で６０分間加熱乾燥して、接着剤層厚みが３０μｍの接
着剤付き積層板（Ｄ）を得た。そして、接着剤付き積層
板（Ｄ）の両表面に、厚み３５μｍの銅箔（接着剤な
し）を載置し、加熱加圧積層成形により、厚さ１．６mm
のコンポジットタイプの銅張り積層板を得た。

【００１５】従来例１両末端カルボキシル化アクリロニトリルブタジエンゴム
１００重量部に対して、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂を４０重量部、硬化促進剤として２−エチル−４−メ
チルイミダゾールを０．５重量部、希釈溶剤としてトル
エン３０重量部を配合し、１００℃で２時間反応させ、
両末端エポキシ化アクリロニトリルブタジエンゴムを調
製し、低弾性樹脂ワニス（Ｅ）を得た。低弾性樹脂ワニ
ス（Ｅ）５０重量部をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
ワニス（Ｂ）１００重量部に配合し、ワニス（Ｆ）を調
製した。上記ワニス（Ｆ）を単位重量２０５ｇ／ｍ²の
ガラス繊維織布に含浸乾燥して、樹脂量４０重量％のプ
リプレグ（Ｆ）を得た。プリプレグ（Ｃ）を６プライ重
ね、その両側にプリプレグ（Ｆ）を１プライずつ配置
し、さらに両側に厚さ３５μｍの銅箔（接着剤なし）を
載置して、加熱加圧積層成形により、厚さ１．６mmのコ
ンポジットタイプの銅張り積層板を得た。

【００１６】従来例２プリプレグ（Ｃ）を６プライ重ね、その両側にプリプレ
グ（Ｂ）を１プライずつ配置し、さらに両側に厚さ３５
μｍの銅箔（接着剤なし）を載置して、加熱加圧積層成
形により、厚さ１．６mmのコンポジットタイプの銅張り
積層板を得た。

【００１７】上記各積層板の特性を表３および表４に示
す。これら表において、各特性の試験方法、評価方法は
以下のとおりである。（１）銅箔引き剥がし強さ・・・ＪＩＳ法，室温（２）半田耐熱性・・・試料：常態，半田温度：３００
℃ （３）半田クラック発生率（ｎ＝１００）・・・回路を
形成した試料にセラミックパッケージの＃３１２５チッ
プレジスタを表面実装（半田付け）し、−３０℃と１２
０℃の繰返し１０００サイクル後のクラック発生率を調
査（４）半田ごてリペア性・・・５０×５０mmの試料中央
部に１×１mmの銅箔部分を残して、周囲をエッチングに
より除去する。３８０℃に加熱した半田ごてを１０秒間
銅箔部分に当て、銅箔のはがれ・ふくれの有無を確認
し、はがれ・ふくれを生じるまで前記操作を繰返し、銅
箔にはがれ・ふくれを生じるまでの操作回数を測定値と
する。（５）銅箔ブロッキング性・・・１００×１００mmの試
料銅箔を１０枚重ね、底面積２５cm²で重さ５００ｇの
おもりを上から載置して２４時間放置し、銅箔同士の貼
り付きの有無を確認。 ○：全く、またはほとんど貼り付き無し ×：ブロッキングらしき貼り付きが見られる

【００１８】

【表３】

【００１９】

【表４】

【００２０】

【発明の効果】上述したように、本発明に係る方法によ
れば、ＳＭＤ対応プリント配線板の基板に使用する積層
板として、ＳＭＤの半田接続信頼性確保のために必要な
面方向を中心とした低弾性化と、併せて金属箔の引き剥
がし強さ、耐熱性を確保することができる。接着剤固形
中の無機充填剤を１０〜４０重量％とすれば、これら特
性のバランスが特に良くなる。無機充填剤として水酸化
アルミニウムを選択すれば、さらに、積層板の半田ごて
リペア性も向上することができる。半田ごてリペア性の
向上により、従来から行なわれている半田ごてによる手
付け半田付け方式での半田接続信頼性が向上し、民生用
基板などに適したプリント配線板用の積層板を製造する
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 15/08 H05K 3/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シート状基材に熱硬化性樹脂を含浸乾燥し
てプリプレグを得、これを重ねて、表面に金属箔を載置
し、加熱加圧積層成形する金属箔張り積層板の製造法に
おいて、表面に載置する金属箔には、以下の（１）〜
（５）を必須成分とする接着剤を予め塗布し加熱乾燥す
ることを特徴とする金属箔張り積層板の製造法。（１）熱可塑性樹脂（２）アクリロニトリルブタジエンゴム（３）エポキシ樹脂（４）フェノール樹脂（５）無機充填剤但し、上記（１）熱可塑性樹脂の配合量は、接着剤固形
中の６０重量％以下とし、（５）無機充填剤の配合量
は、接着剤固形中の６０重量％以下とする。
【請求項２】接着剤に含有する（１）熱可塑性樹脂がポ
リビニルブチラールであることを特徴とする請求項１記
載の金属箔張り積層板の製造法。
【請求項３】接着剤に含有する（５）無機充填剤の配合
量が、接着剤固形中の２０〜４０重量％であることを特
徴とする請求項１または２記載の金属箔張り積層板の製
造法。
【請求項４】（５）無機充填剤が水酸化アルミニウムで
あることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
金属箔張り積層板の製造法。
【請求項５】以下の（１）〜（５）を必須成分とする接
着剤を片面に塗布し加熱乾燥してなる金属箔張り積層板
用金属箔。（１）熱可塑性樹脂（２）アクリロニトリルブタジエンゴム（３）エポキシ樹脂（４）フェノール樹脂（５）無機充填剤但し、上記（１）熱可塑性樹脂の配合量は、接着剤固形
中の６０重量％以下とし、（５）無機充填剤の配合量
は、接着剤固形中の６０重量％以下とする。