JP3883727B2 - アラミド繊維基材絶縁基板ならびにプリント配線板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アラミド繊維（芳香族ポリアミド繊維）不織布基材に熱硬化性樹脂を保持させてなる絶縁基板に関するものである。この絶縁基板は、抵抗、ＩＣ等のリードレスチップ部品を表面実装するプリント配線板や多層配線板の絶縁層として適したものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の軽薄短小化が強く求められるに伴って、電子機器を構成する電子部品及びプリント配線板に対しても軽薄短小化の要求が強くなっている。この要求に応えるために、高密度実装技術の開発が急がれている。
実装部品の高密度化の代表例としては、シリコンチップをフェイスダウン実装したＣＳＰがあり、次世代技術として精力的に開発されている。一方、高密度実装を実現する上で、プリント配線板の高密度化も重要なポイントである。高密度プリント配線板としては、ビルドアップ方式で製造した多層プリント配線板が知られている。これは、ガラス繊維基材エポキシ樹脂基板を絶縁層とするプリント配線板（又は多層プリント配線板）を用い、次のようにして製造する。まず、前記プリント配線板上に絶縁層となる樹脂層を重ね、当該樹脂層にレーザ光もしくは紫外線照射により微小な電気接続用穴をあける。そして、この電気接続用穴に銅メッキを施し、樹脂層を介してその上下に位置している配線間の接続を行なうものである。
【０００３】
さらに、上記ビルドアップ方式の技術を発展させて、アラミド繊維不織布基材に熱硬化性樹脂を保持させた絶縁基板を絶縁層に用いる技術が注目されている。この技術は、アラミド繊維不織布基材に熱硬化性樹脂を含浸乾燥したプリプレグの所定箇所にレーザ光を照射して電気接続用穴をあけ、この穴に銅粒子と液状熱硬化性樹脂を主体としたペースト状導電材料を充填しておく。そうすると、前記プリプレグを加熱加圧成形して構成した絶縁層の所定位置にはペースト状導電材料が固化してできた導体が配置されることになり、この導体によって、絶縁層を介してその上下に位置している配線間の接続をする（特開平５−１７５６５０号公報、特開平７−１７６８４６号公報等）。
この技術によれば、絶縁層を介してその上下に位置している配線間の接続を、完全なＩＶＨ（Interstitial Via Hole)によって実現した多層プリント配線板を製造することができ、先に述べたビルドアップ方式による多層プリント配線板より一層高密度化が可能である。なぜなら、ペースト状導電材料が固化してできた導体の直上にさらにＩＶＨを形成できるからである。
【０００４】
上記の技術で使用されているアラミド繊維不織布基材は、パラ系アラミド繊維（主繊維）とメタ系アラミド繊維（補助繊維）の混抄品であり、繊維同士が樹脂バインダで結着されたものである。メタ系アラミド繊維は、不織布製造工程のカレンダ処理の際に熱と圧力で溶融しパラ系アラミド繊維に熱融着して繊維同士の結着強度を高める作用をしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のアラミド繊維不織布基材はレーザ光の照射による穴あけ加工性が良いので、高密度プリント配線板の絶縁基板を構成する材料として適したものであるが、吸湿量が大きい。従って、このアラミド繊維不織布基材に熱硬化性樹脂を保持させた絶縁基板は吸湿しやすく、吸湿によって耐熱性が低下する。
本発明が解決しようとする第一の課題は、アラミド繊維不織布基材に熱硬化性樹脂を保持させた絶縁基板の吸湿を抑え耐熱性を高めることである。
本発明が解決しようとする第二の課題は、第一の課題に加え、アラミド繊維不織布基材に熱硬化性樹脂を保持させた絶縁基板の加熱処理後のそり・ねじれを小さくすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記第一の課題を解決するために、本発明に係る絶縁基板は、アラミド繊維としてパラ系アラミド繊維を選択し、繊維同士を樹脂バインダで結着したアラミド繊維不織布基材を採用する。このアラミド繊維不織布基材に熱硬化性樹脂を保持させて、熱機械分析装置（ＴＭＡ）を使用して測定した絶縁基板としてのガラス転移温度（以下、単に、「絶縁基板としてのガラス転移温度」というときは、前記のガラス転移温度を意味する）を１５０℃以上とする。
アラミド繊維不織布基材に熱硬化性樹脂を保持させた従来の絶縁基板は、不織布を構成する補助繊維、すなわち、メタ系アラミド繊維の平衡水分率が大きく（８％）、このことが絶縁基板の吸湿量を増大させる大きな原因となっている。本発明においては、メタ系アラミド繊維を混抄せずパラ系アラミド繊維で不織布を構成することにより絶縁基板の飽和吸湿量を少なくして、耐熱性低下を抑えている。繊維同士の結着強度を高めるために混抄していたメタ系アラミド繊維を除いた結果、絶縁基板のそり・ねじれが大きくなる心配があるが、絶縁基板のガラス転移温度を１５０℃以上にすることにより、そり・ねじれを小さく抑えることができる。
【０００７】
さらに、そり・ねじれ、特に加熱処理後のそり・ねじれを小さくするために、上記不織布基材として次の構成を採用するのが好ましい。すなわち、重ね合せた２枚の不織布基材を同基材中の樹脂バインダにより熱と圧力で貼り合せた構成とする。この不織布基材に熱硬化性樹脂を保持させて、絶縁基板とする。
上記貼り合わせた不織布基材は、同基材中の樹脂バインダにより一体化されているので１枚の不織布基材としての挙動を示す。貼り合わせにより、貼り合わせ前のそれぞれの不織布基材が有していた配向性が打ち消され或いは緩衝され、配向性の小さい不織布基材とすることができる。配向性の小さい不織布基材としたことと、不織布基材に保持させた熱硬化性樹脂のガラス転移温度を１５０℃以上にしたこととの相乗効果で、絶縁基板のそり・ねじれをより小さくすることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る絶縁基板は、所定の熱硬化性樹脂をアラミド繊維不織布基材に含浸乾燥して調製したプリプレグを、加熱加圧成形して構成する。
熱硬化性樹脂は、絶縁基板のガラス転移温度が１５０℃以上になるように樹脂配合を調製したものである。ガラス転移温度を１５０℃以上にできる熱硬化性樹脂であれば特に限定するものではない。硬化剤や硬化促進剤については一般的に知られているものでよい。また、必要に応じて、タルク、水酸化アルミニウム、微粉末シリカ等一般に知られている無機充填材を配合してもよい。
アラミド繊維不織布基材は、パラフェニレンテレフタラミド繊維やパラフェニレンジフェニルエーテルテレフタラミド繊維などのパラ系アラミド繊維を主成分として水中に分散させ抄紙し、次に、これに、水溶性エポキシ樹脂等の樹脂バインダをスプレーし加熱乾燥する一連の抄造工程を経て製造する。繊維同士が樹脂バインダで結着され、不織布の形態が保持される。パラ系アラミド繊維９５〜７０重量％と樹脂バインダ５〜３０重量％の割合が望ましい。２枚の不織布を貼り合わせた基材構成は好ましいものであり、前記不織布を重ね合わせ、抄造工程より３０℃以上高く、４００℃より低い温度にて熱ロールで加熱加圧処理して、不織布中の樹脂バインダを再溶融させることにより貼り合わせる。不織布の貼り合わせは、（１）ワイヤー面とフェルト面を合わせる、（２）ワイヤー面とワイヤー面を合わせる、（３）フェルト面とフェルト面を合わせる、のいずれの貼り合わせ方をしてもよい。
【０００９】
本発明に係る絶縁基板を絶縁層とするプリント配線板の製造は、例えば、次のような工程で行なう。
まず、アラミド繊維不織布基材に熱硬化性樹脂を含浸乾燥して調製したプリプレグの所定位置にレーザ光の照射により貫通穴を明け、当該穴にペースト状導電材料を充填する。このプリプレグの両側に金属箔（銅箔やニッケル箔）を載置し加熱加圧成形により両面金属箔張り積層板を製造する。このとき、前記加熱加圧により導電材料を溶融させ圧縮すると共に硬化させ導体とする。この導体は、前記プリプレグが硬化してなる絶縁層を貫通する導体となる。前記両面金属箔張り積層板の金属箔をエッチング加工して所定のプリント配線を形成し、絶縁層を介して配置されているプリント配線間を前記導体により接続した両面プリント配線板とする。
多層プリント配線板の製造は、上記両面プリント配線板を用いて行なう。この両側に、ペースト状導電材料を充填した上記と同様のプリプレグと金属箔を、内側から外側へこの順に載置し加熱加圧成形により一体化する。そして、両表面の金属箔をエッチング加工して所定のプリント配線を形成する。このようにして、プリント配線の層数を増やしていく。
【００１０】
本発明に係る絶縁基板を絶縁層とする金属箔張り積層板は、上記プリプレグの層の両側又は片側に金属箔を載置し加熱加圧成形により一体化して製造する。この場合、必ずしも、プリプレグに穴をあけてペースト状導電材料を充填しておく必要はない。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明に係る絶縁基板を絶縁層とする銅張り積層板について、従来例、比較例と共に実施例を説明する。
【００１２】
従来例１
（プリプレグの製造）
パラ系アラミド繊維（帝人製「テクノーラ」）とメタ系アラミド繊維（帝人製「コーネックス」）を水中に分散して抄紙し、水溶性エポキシ樹脂バインダをスプレーして加熱乾燥し、アラミド繊維混抄不織布基材（厚さ１００μｍ，単位重量７２ｇ／m²）を調製した。この混抄不織布基材に保持させる熱硬化性樹脂として、以下の樹脂ワニス（Ａ）を調製した。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル製「Ｅｐ−８２８」，エポキシ当量１８９）１５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（東都化成製「ＹＤＣＮ７０４」，エポキシ当量２１２）３５重量部、ノボラック型フェノール樹脂２１重量部、臭素化エポキシ樹脂２９重量部、触媒として２−エチル−４−メチルイミダゾール０．２重量部を配合し、固形分６５重量％の樹脂ワニス（Ａ）を調製した。
上記混抄不織布基材に樹脂ワニス（Ａ）を含浸乾燥し、樹脂含有量５２重量％のプリプレグ（Ａ）を得た。
（積層板の製造）
上記プリプレグ（Ａ）１枚の両面に銅箔（１８μｍ厚）を載置し、温度１７５℃、圧力５０kgf／cm²で加熱加圧成形し銅張り積層板を得た。
【００１３】
従来例２
（プリプレグの製造）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル製「Ｅｐ−８２８」，エポキシ当量１８９）３５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（東都化成製「ＹＤＣＮ７０４」，エポキシ当量２１２）１５重量部、ノボラック型フェノール樹脂２１重量部、臭素化エポキシ樹脂２９重量部、触媒として２−エチル−４−メチルイミダゾール０．２重量部を配合し、固形分６５重量％のワニス（Ｂ）を調整した。
【００１４】
従来例１で用いたアラミド繊維混抄不織布基材に樹脂ワニス（Ｂ）を含浸乾燥し、樹脂含有量５２重量％のプリプレグ（Ｂ）を得た。プリプレグ（Ｂ）を用い、以下、従来例１と同様に銅張り積層板を得た。
【００１５】
実施例１
パラ系アラミド繊維（帝人製「テクノーラ」）を水中に分散して抄紙し、水溶性エポキシ樹脂バインダをスプレーして加熱乾燥し、単位重量３６ｇ／m²の不織布とした。この不織布を２枚重ね合わせ、熱ロールで加熱加圧処理して、アラミド繊維不織布基材（厚さ１００μｍ，単位重量７２ｇ／m²）を調製した。
このアラミド繊維不織布基材を使用し、以下、従来例１と同様に銅張り積層板を得た。
【００１６】
実施例２
パラ系アラミド繊維（帝人製「テクノーラ」）を水中に分散して抄紙し、水溶性エポキシ樹脂バインダをスプレーして加熱乾燥し、アラミド繊維不織布基材（厚さ１００μｍ，単位重量７２ｇ／m²）を調製した。
このアラミド繊維不織布基材を使用し、以下、従来例１と同様に銅張り積層板を得た。
【００１７】
実施例３
（プリプレグの製造）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル製「Ｅｐ−８２８」，エポキシ当量１８９）２５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（東都化成製「ＹＤＣＮ７０４」，エポキシ当量２１２）２０重量部、ノボラック型フェノール樹脂２６重量部、臭素化エポキシ樹脂２９重量部、触媒として２−エチル−４−メチルイミダゾール０．２重量部を配合し、固形分６５重量％の樹脂ワニス（Ｃ）を調製した。
実施例２で用いたアラミド繊維不織布基材に樹脂ワニス（Ｃ）を含浸乾燥し、樹脂含有量５２重量％のプリプレグ（Ｃ）を得た。プリプレグ（Ｃ）を用い、以下、従来例１と同様に銅張り積層板を得た。
【００１８】
実施例４
（プリプレグの製造）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル製「Ｅｐ−８２８」，エポキシ当量１８９）２０重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（東都化成製「ＹＤＣＮ７０４」，エポキシ当量２１２）２８重量部、ノボラック型フェノール樹脂２３重量部、臭素化エポキシ樹脂２９重量部、触媒として２−エチル−４−メチルイミダゾール０．２重量部を配合し、固形分６５重量％の樹脂ワニス（Ｄ）を調製した。
実施例２で用いたアラミド繊維不織布基材に樹脂ワニス（Ｄ）を含浸乾燥し、樹脂含有量５２重量％のプリプレグ（Ｄ）を得た。プリプレグ（Ｄ）を用い、以下、従来例１と同様に銅張り積層板を得た。
【００１９】
比較例１
（プリプレグの製造）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル製「Ｅｐ−８２８」，エポキシ当量１８９）３５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（東都化成製「ＹＤＣＮ７０４」，エポキシ当量２１２）１５重量部、ノボラック型フェノール樹脂２１重量部、臭素化エポキシ樹脂２９重量部、触媒として２−エチル−４−メチルイミダゾール０．２重量部を配合し、固形分６５重量％のワニス（Ｅ）を調整した。
【００２０】
実施例２で用いたアラミド繊維不織布基材に樹脂ワニス（Ｅ）を含浸乾燥し、樹脂含有量５２重量％のプリプレグ（Ｅ）を得た。プリプレグ（Ｅ）を用い、以下、従来例１と同様に銅張り積層板を得た。
【００２１】
上記各例の銅張り積層板の銅箔をエッチング加工して製造したプリント配線板について、特性を調べた結果を表１に示す。
絶縁層のガラス転移温度は、各例に記載したように、不織布基材に保持させる熱硬化性樹脂の樹脂配合を変えることにより調整した。表に示した絶縁層のガラス転移温度（Ｔｇ）は、熱機械分析装置（ＴＭＡ）を使用して測定したものである。
吸湿耐熱性は、エッチングにより１０mm幅の銅箔を１０mm間隔で残した１００mm×１００mmの試験片を準備し、この試験片を８５℃−８５％ＲＨで９６時間吸湿処理後、３００℃の半田浴に１８０秒間浮かべて、表面の膨れの有無を確認して評価した。
○：膨れなし ×：膨れ有り
そりは、３４０mm×５１０mmの試験片をオーブンで２３０℃−６０分間熱処理後、試験片を平らな面において、その四隅の浮き上がり量の最大値を測定して評価した。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【発明の効果】
表１から明らかなように、本発明に係るアラミド繊維不織布基材絶縁基板は、メタ系アラミド繊維を除き、絶縁基板としてのガラス転移温度を１５０℃以上にしたことにより、吸湿耐熱性を向上させることができた。また、メタ系アラミド繊維を除いたアラミド繊維不織布基材を２枚の不織布基材の貼り合せ体とし、このような基材に熱硬化性樹脂を保持させた絶縁基板とすると、基材とガラス転移温度の限定の組合せによる相乗効果により、そり・ねじれを著しく小さくすることができた。

Claims (4)

1. アラミド繊維同士を樹脂バインダで結着してなる不織布基材に熱硬化性樹脂を保持させてなる絶縁基板において、
   アラミド繊維がパラ系アラミド繊維であり、熱機械分析装置（ＴＭＡ）を使用して測定した絶縁基板としてのガラス転移温度が１５０℃以上であることを特徴とする絶縁基板。
2. 熱硬化性樹脂を保持させる前の不織布基材が、重ね合せた２枚の不織布基材を同基材中の樹脂バインダにより熱と圧力で貼り合せたものであることを特徴とする請求項１記載の絶縁基板。
3. 絶縁層が、請求項１又は２に記載の絶縁基板であるプリント配線板。
4. 請求項１又は２に記載の絶縁基板の少なくとも片面に金属箔が一体化されている金属箔張り積層板。