JP5138267B2 - プリプレグ、それを用いた多層基配線板及び電子部品 - Google Patents
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- H05K3/4611—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
- H05K3/4626—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T442/20—Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer
- Y10T442/2475—Coating or impregnation is electrical insulation-providing, -improving, or -increasing, or conductivity-reducing
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
- Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
Description
本発明ではポリオレフィン繊維Cと高強度繊維Dを複合化した基材Bを用いことによって、積層板、プリント配線板の加工性を維持しつつ、誘電正接を一層低減するものである。分子量が1000以下の多官能スチレン化合物を含有する樹脂組成物Aは、後述のゴム成分等の添加量に依存するものの、弾性率の高い硬化物を得やすいことからリジッドタイプの高周波用プリント配線板、多層プリント配線板への応用に適する。その応用分野としてはアンテナ基板、高速サーバー、ルーター等のバックプレーン等が挙げられる。
本発明で好ましいポリブタジエン化合物は、GPC(Gelpermeation Chromatography)測定におけるポリスチレン換算数平均分子量が1000から170000であり、1、2結合が90wt%以上である。タックフリー性、流動性の観点から分子量分布は調整して用いることが好ましく。例えば数平均分子量が3000以下のポリブタジエンと130000以上のポリブタジエンの比率を75/25〜25/75重量比の範囲で選択し、常温で接着性を付与したい場合には高分子量ポリブタジエンの重量比を45重量部以下に、タックフリー製を付与したい場合には高分子量体の重量比を50重量部以上に調整する。
上記特定構造のビスマレイミド化合物を架橋成分とする樹脂組成物(A)は、前述の多官能スチレン化合物、ポリブタジエンを架橋成分とする樹脂組成物に比べて、ワニス粘度を特異的に低減できる。更に一般式3に示したビスマレイミド化合物は、多官能スチレン化合物には及ばないもののその硬化物の誘電正接は、ビスマレイミド化合物としては低いことが判明した。これは構造中に存在するアルキル基(R5)の立体障害による分子内回転運動の抑制効果であると考えられる。
500mlの三口フラスコにグリニャール反応用粒状マグネシウム(関東化学製)5.36g(220mmol)を取り、滴下ロート、窒素導入管及びセプタムキャップを取り付けた。窒素気流下、スターラーによってマグネシウム粒を撹拌しながら、系全体をドライヤーで加熱脱水した。乾燥テトラヒドロフラン300mlをシリンジに取り、セプタムキャップを通じて注入した。溶液を−5℃に冷却した後、滴下ロートを用いてビニルベンジルクロライド(東京化成製)30.5g(200mmol)を約4時間かけて滴下した。
BMI−5100、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン(大和化成工業(株)製)
<ポリブタジエン>
RB810、スチレン換算数平均分子量130000、1、2−結合90%以上(JSR(株)製)
B3000、スチレン換算数平均分子量3000、1、2−結合90%以上(日本曹達(株)製)
<スチレン−ブタジエン共重合体>
タフテック(商標)H1031、スチレン含量率30wt%(旭化成ケミカルズ(株)製)
タフテック(商標)H1043、スチレン含量率67wt%(旭化成ケミカルズ(株)製)
<硬化性ポリフェニレンオキサイド>
OPE2St、スチレン換算数平均分子量2200、両末端スチレン基(三菱ガス化学(株)製)
<トリメリット酸トリアリル>
TRIAM−705(和光純薬工業(株)製)
<硬化触媒>
2、5−ジメチル−2、5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3(略称25B)、1分間半減期温度≒196℃、純度≧90%(日本油脂(株)製)、
過酸化ベンゾイル、1分間半減期温度≒130℃、純度≒75%(略称BPO)(日本油脂(株)製)
<難燃剤>
SAYTEX8010、1、2−ビス(ベンタブロモフェニル)エタン、平均粒径1.5μm、平均粒径5.5μm(アルべマール日本(株)製)
<酸化ケイ素フィラー>
アドマファイン、平均粒径0.5μm、((株)アドマテックス製)
<カップリング剤>
KBM−503、γ−メタクリロキシプロピルジメトキシシラン(信越化学工業(株)製)
<その他添加剤>
YPX100D、高分子量ポリフェニレンオキサイド(三菱ガス化学(株)製)
<銅箔>
AMFN−1/2Oz、カップリング処理付銅箔、厚さ18μm、Rz≒2.1μm、((株)日鉱マテリアルズ製)
<石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維クロス>
クロスNo.1、石英ガラス繊維糸/ポリプロピレン繊維糸からなるクロス、ポリオレフィン繊維含有率=43wt%(信越石英(株)製)
クロスNo.2、石英ガラス繊維糸/ポリプロピレン繊維糸からなるクロス、ポリオレフィン繊維含有率=60wt%(信越石英(株)製)
クロスNo.3、石英ガラス繊維/ポリプロピレン繊維混紡糸からなるクロス、ポリオレフィン繊維含有率=43wt%(信越石英(株)製)
クロスNo.4、Eガラスクロス
<石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維不織布>
不織布No.1、石英ガラス繊維/ポリエチレン繊維(溶融温度100℃)、ポリオレフィン繊維含有率50wt%、融着処理あり(信越石英(株)製)
不織布No.2、石英ガラス繊維/ポリエチレン−ポリプロピレン繊維(溶融温度130℃)、ポリオレフィン繊維含有率50wt%、融着処理あり(信越石英(株)製)
不織布No.3、石英ガラス繊維/ポリプロピレン繊維(溶融温度160℃)、ポリオレフィン繊維含有率50wt%、融着処理あり(信越石英(株)製)
不織布No.4、石英ガラス繊維、ポリオレフィン繊維含有率0wt%、融着処理なし(信越石英(株)製)
<ワニスの調製方法>
所定量のカップリング剤、フィラーをメチルエチルケトン溶液中でボールミルにて2時間攪拌し、フィラーのカップリング処理を施した。次いで所定量の樹脂材料、難燃剤、硬化触媒、トルエンを加えて樹脂成分が完全に溶解するまで約8時間攪拌を続けてワニスを作製した。ワニス濃度は40−45重量%とした。
実施例1〜11、14〜17の樹脂ワニスはPETフィルムに塗布して室温で一夜、100℃で10分間乾燥した後、これを剥離してポリテトラエチレン製の厚さ1.0mmのスペーサ内に充填し、真空プレスによって加圧、加熱して硬化物を得た。実施例12,13の樹脂ワニスはPETフィルムに塗布して室温で一夜、窒素気流下140℃で30分間乾燥した後、これを剥離してポリテトラエチレン製の厚さ1.0mmのスペーサ内に充填し、真空プレスによって加圧、加熱して硬化物を得た。硬化条件は、何れも室温から2MPaに加圧し、一定速度(6℃/分)で昇温し、230℃で60分間加熱して硬化した。
上記ワニスにクロス、不織布を浸漬した後、一定速度で垂直に引き上げて、その後乾燥して作製した。実施例1〜11、14〜17のプリプレグの乾燥条件は、100℃/10分間であり、実施例11、13の乾燥条件は窒素気流下100℃/10分、140℃/10分の多段階加熱とした。
上記で作製したプリプレグを4枚積層し、上下面を銅箔でサンドイッチして、真空プレスにより、加圧、加熱して硬化した。硬化条件は室温から2MPaに加圧し、一定速度(6℃/分)で昇温し、230℃で60分加熱とした。
空洞共振法(8722ES型ネットワークアナライザー、アジレントテクノロジー製;空洞共振器、関東電子応用開発製)によって、10GHzの値を測定した。銅張積層板から作製される試料は銅をエッチング除去した後、2.0x80mmの大きさに切り出して作製した。樹脂板から作製される試料は、樹脂板から1.0x1.5x80mmのサイズに切り出して作製した。
積層板の銅箔をエッチング除去し、20x20mmのサイズに切り出した。105℃で1時間乾燥後、260℃はんだ浴に20秒間浸せきした。その後、積層板を構成する4層のプリプレグ硬化物間に剥離がないかを検査した。吸湿後のはんだ耐熱試験は、積層板の銅箔をエッチング除去し、20x20mmのサイズに切り出した試料を121℃、飽和水蒸気圧下に20時間保存した後、260℃はんだ浴に20秒間浸せきし、剥離の有無を検査した。
アイティー計測制御製DVA−200型粘弾性測定装置(DMA)を用いて288℃における弾性率を観測した。1.5x30×0.5mmに切断した樹脂板を試料とした。支点間距離は20mm、昇温速度は5℃/分、測定周波数は10Hzとした。
直径18mm、高さ40mmのサンプル管に所定の樹脂組成物ワニスを8mL注入して密封した。24時間静置した後、保存安定性の指標として沈殿物の厚さ(mm)を観測した。
実施例1は、本発明に使用する多官能スチレン化合物を含有する樹脂組成物の例である。熱硬化性樹脂としては、極めて低い誘電正接、0.0012が観察された。本樹脂系を用いて作製される絶縁層は誘電正接が低く、高周波対応電子機器の絶縁材料に好適である。
実施例2は、実施例1の樹脂組成物をクロスNo.3の石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる基材に含浸して作製したプリプレグの硬化物、即ち積層板の例である。石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなるクロスを用いたことにより誘電正接は、実施例1の樹脂板よりも低下し、0.0007が観測された。また、吸湿の有無によらず、はんだ耐熱性は良好であった。以上のことから本実施例2のプリプレグを用いて作製される積層板、プリント配線板、多層プリント配線板は、その絶縁層の誘電正接が極めて低いことが明らかとなり、高周波対応電子機器の絶縁部材として良好な性能を有することが判明した。
実施例3は、実施例1の樹脂組成物を不織布No.1の石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる基材に含浸して作製したプリプレグの硬化物、即ち積層板の例である。石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる不織布を用いたことにより誘電正接は、実施例1の樹脂板よりも低下し、0.0005が観測された。また、吸湿の有無によらず、はんだ耐熱性は良好であった。以上のことから本実施例3のプリプレグを用いて作製される積層板、プリント配線板、多層プリント配線板は、その絶縁層の誘電正接が極めて低く、はんだ耐熱性も優れていることから、高周波対応電子機器の絶縁部材として良好な性能を有することが判明した。また、本実施例3のプリプレグから製造された積層板は、フレキシビリティーが高く、パンチングによる穴あけ加工が可能であった。
比較例1は、実施例1の樹脂組成物をクロスNo.4のEガラスクロスに含浸して作製したプリプレグの硬化物、即ち積層板の例である。Eガラスクロスを用いたことにより誘電正接は、実施例1の樹脂板よりも増大し、0.0045が観測された。1GHz以上の高周波信号を伝送する電子機器の絶縁部材としては、誘電正接がやや大きい。低誘電正接な樹脂材料を用いた場合においても、プリント配線板、多層プリント配線板の誘電正接を低減するためには、誘電正接が低い基材の適用が必要であった。
実施例4は、本発明で用いるポリブタジエン化合物を架橋成分とする樹脂組成物の例である。熱硬化性樹脂としては、極めて低い誘電正接、0.0017が観察された。本樹脂系を用いて作製される絶縁層は誘電正接が低く、高周波対応電子機器の絶縁材料に好適である。
実施例5は、本発明に使用するポリブタジエン化合物を架橋成分とする樹脂組成物の例である。架橋助剤として3官能のTRIAM−705(トリメリット酸トリアリル)を添加したことにより、高温下における弾性率が、1.37E+09Paと実施例4に比べて増加した。また、その誘電正接は熱硬化性樹脂としては、極めて低い0.0017が観察された。本樹脂系を用いて作製される絶縁層は誘電正接が低く、高周波対応電子機器の絶縁材料に好適である。
実施例6は、実施例4の樹脂組成物をクロスNo.1の石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる基材に含浸して作製したプリプレグの硬化物、即ち積層板の例である。石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなるクロスを用いたことにより誘電正接は、実施例4の樹脂板よりも低下し、0.0011が観測された。また、吸湿の有無によらず、はんだ耐熱性は良好であった。以上のことから本実施例6のプリプレグを用いて作製される積層板、プリント配線板、多層プリント配線板は、その絶縁層の誘電正接が極めて低いこと、はんだ耐熱性が優れていることが明らかとなり、高周波対応電子機器の絶縁部材として良好な性能を有することが判明した。
実施例7は、実施例4の樹脂組成物をクロスNo.2の石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる基材に含浸して作製したプリプレグの硬化物、即ち積層板の例である。石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなるクロスを用いたことにより誘電正接は、実施例4の樹脂板よりも低下し、0.0014が観測された。また、吸湿の有無によらず、はんだ耐熱性は良好であった。以上のことから本実施例7のプリプレグを用いて作製される積層板、プリント配線板、多層プリント配線板は、その絶縁層の誘電正接が極めて低いこと、はんだ耐熱性が優れていることが明らかとなり、高周波対応電子機器の絶縁部材として良好な性能を有することが判明した。
実施例8は、実施例4の樹脂組成物をクロスNo.3の石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる基材に含浸して作製したプリプレグの硬化物、即ち積層板の例である。石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなるクロスを用いたことにより誘電正接は、実施例4の樹脂板よりも低下し、0.0011が観測された。また、吸湿の有無によらず、はんだ耐熱性は良好であった。以上のことから本実施例8のプリプレグを用いて作製される積層板、プリント配線板、多層プリント配線板は、その絶縁層の誘電正接が極めて低いこと、はんだ耐熱性が優れていることが明らかとなり、高周波対応電子機器の絶縁部材として良好な性能を有することが判明した。また、実施例6、7との比較からポリオレフィン繊維の含有率が増した場合においても、ポリオレフィン繊維と石英ガラス繊維を混紡した糸を用いることによって誘電正接の低減効果が増すことが見出された。
比較例2は、実施例4の樹脂組成物をクロスNo.4のEガラスクロスに含浸して作製したプリプレグの硬化物、即ち積層板の例である。Eガラスクロスを用いたことにより誘電正接は、実施例4の樹脂板よりも増大し、0.0047が観測された。1GHz以上の高周波信号を伝送する電子機器の絶縁部材としては、誘電正接がやや大きい。低誘電正接な樹脂材料を用いた場合においても、プリント配線板、多層プリント配線板の誘電正接を低減するためには、誘電正接が低い基材の適用が必要であった。
実施例9は、実施例4の樹脂組成物を不織布No.1の石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる基材に含浸して作製したプリプレグの硬化物、即ち積層板の例である。石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる不織布を用いたことにより誘電正接は、実施例4の樹脂板よりも低下し、0.0009が観測された。また、吸湿の有無によらず、はんだ耐熱性は良好であった。以上のことから本実施例9のプリプレグを用いて作製される積層板、プリント配線板、多層プリント配線板は、その絶縁層の誘電正接が極めて低いこと、はんだ耐熱性が優れていることが明らかとなり、高周波対応電子機器の絶縁部材として良好な性能を有することが判明した。また、本実施例7のプリプレグから製造された積層板は、フレキシビリティーが高く、パンチングによる穴あけ加工が可能であった。
実施例10は、実施例4の樹脂組成物を不織布No.2の石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる基材に含浸して作製したプリプレグの硬化物、即ち積層板の例である。石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる不織布を用いたことにより誘電正接は、実施例4の樹脂板よりも低下し、0.0006が観測された。また、吸湿の有無によらず、はんだ耐熱性は良好であった。以上のことから本実施例10のプリプレグを用いて作製される積層板、プリント配線板、多層プリント配線板は、その絶縁層の誘電正接が極めて低いこと、はんだ耐熱性が優れていることが明らかとなり、高周波対応電子機器の絶縁部材として良好な性能を有することが判明した。また、本実施例10のプリプレグから製造された積層板は、フレキシビリティーが高く、パンチングによる穴あけ加工が可能であった。
実施例11は、実施例4の樹脂組成物を不織布No.3の石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる基材に含浸して作製したプリプレグの硬化物、即ち積層板の例である。石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる不織布を用いたことにより誘電正接は、実施例4の樹脂板よりも低下し、0.0006が観測された。また、吸湿の有無によらず、はんだ耐熱性は良好であった。以上のことから本実施例11のプリプレグを用いて作製される積層板、プリント配線板、多層プリント配線板は、その絶縁層の誘電正接が極めて低いこと、はんだ耐熱性が優れていることが明らかとなり、高周波対応電子機器の絶縁部材として良好な性能を有することが判明した。また、本実施例11のプリプレグから製造された積層板は、フレキシビリティーが高く、パンチングによる穴あけ加工が可能であった。
比較例3は、実施例4の樹脂組成物を不織布No.4の石英ガラス繊維からなる不織布に含浸して作製したプリプレグの硬化物、即ち積層板の例である。石英ガラス繊維のみから構成される不織布は強度が低く、プリプレグ作製時の含浸作業において破れてしまった。以上のことから、プリプレグを作製するための石英ガラス繊維の不織布にはポリオレフィン繊維の導入による強度の改善が必要であることが判明した。
実施例12は、2種類の硬化触媒を含有するポリブタジエンを架橋成分とする樹脂組成物の例である。低温でラジカルを発生する硬化触媒を添加したことにより、常温で液状であるポリブタジエンのみを架橋成分として用いたにも関わらず、樹脂組成物はタックフリー性を有していた。その硬化物は、熱硬化性樹脂としては極めて誘電正接が低く、0.0015の値が観測された。本樹脂系を用いて作製される絶縁層は誘電正接が低く、高周波対応電子機器の絶縁材料に好適である。
実施例13は、実施例12の樹脂組成物を不織布No.3の石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる基材に含浸して作製したプリプレグの硬化物、即ち積層板の例である。石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる不織布を用いたことにより誘電正接は、実施例12の樹脂板よりも低下し、0.0006が観測された。また、吸湿の有無によらず、はんだ耐熱性は良好であった。以上のことから本実施例13のプリプレグを用いて作製される積層板、プリント配線板、多層プリント配線板は、その絶縁層の誘電正接が極めて低いこと、はんだ耐熱性が優れていることが明らかとなり、高周波対応電子機器の絶縁部材として良好な性能を有することが判明した。また、本実施例13のプリプレグから製造された積層板は、フレキシビリティーが高く、パンチングによる穴あけ加工が可能であった。
実施例14、15は本発明の樹脂組成物Aが含有する難燃剤の粒子径とワニスの保存安定性の関係を示す例である。これにより難燃剤の粒子径の低減が、ワニス保管時の沈殿の発生を抑制する効果があることが確認された。保存安定性の良いワニスは、作業性がよく、製造されるプリプレグの性能も安定するので好ましい。
実施例16は、特定構造のビスマレイミド化合物を架橋成分とする樹脂組成物の例である。これにより本発明の特定構造のビスマレイミド化合物を含有する樹脂組成物のワニス粘度がBVPEを含有する樹脂組成物のワニス粘度よりも低減できることが確認された。
実施例15は、特定構造のビスマレイミド化合物を架橋成分とする樹脂組成物と石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなるプリプレグ、およびその硬化物の例である。実施例16の樹脂板の誘電特性との比較から石英ガラス繊維/ポリオレフィン繊維からなる基材を用いることによって誘電特性が改善されることが確認された。
実施例18では、実施例2のプリプレグを用いて作製したアンテナ回路内蔵高周波基板を作製した。その工程を図1に示した。
Claims (12)
- 熱硬化性を有し、且つ硬化後の誘電正接の値が少なくとも1GHzにおいて0.005以下である樹脂組成物Aを基材Bに含浸してなるプリプレグにおいて、前記基材Bがポリオレフィン繊維Cの糸と該ポリオレフィン繊維よりも引張強度が高く、熱膨張率が低い石英ガラス繊維Dの糸との混紡糸から製造されたクロスであり、かつ基材Bの炭化水素系有機溶媒への溶出率が5wt%未満であって、
前記樹脂組成物は、下記(a)又は(b)又は(c)、及び(d)を含有することを特徴とするプリプレグ。
(a)下記一般式1で表わされる多官能スチレン化合物
- 請求項1に記載のプリプレグにおいて、繊維Cがα−オレフィン化合物の重合体又は共重合体を1種以上含有するポリオレフィン繊維であることを特徴とするプリプレグ。
- 請求項1又は2に記載のプリプレグにおいて、繊維Dが、少なくともシラン系カップリング剤によって表面処理されているガラス繊維であることを特徴とするプリプレグ。
- 請求項1から3のいずれかに記載のプリプレグにおいて、繊維Cのガラス転移温度または溶融温度が130℃以上であることを特徴とするプリプレグ。
- 請求項1に記載のプリプレグにおいて、樹脂組成物Aが含有する硬化触媒が、ポリブタジエン100重量部に対して、1分間の半減期温度が80℃から140℃であるラジカル重合開始剤3から10重量部と1分間の半減期温度が170℃から230℃であるラジカル重合開始剤5から15重量部を含む複合硬化触媒であることを特徴とするプリプレグ。
- 請求項1から6のいずれかに記載のプリプレグにおいて、更に樹脂組成物Aがシラン系カップリング剤を含有していることを特徴とするプリプレグ。
- 請求項1から7のいずれかに記載のプリプレグにおいて、樹脂組成物Aが含有するシラン系カップリング剤が酸化ケイ素フィラー上に担持されていることを特徴とするプリプレグ。
- 請求項1から8のいずれかに記載のプリプレグの硬化物の両面または片面に導体層を設置してなる積層板。
- 請求項9記載の積層板の導体層に配線加工を施してなるプリント配線板。
- 請求項10記載のプリント配線板を、請求項1から8のいずれかに記載のプリプレグを用いて多層接着されたことを特徴とする多層プリント配線板。
- 1GHz以上の電気信号を伝送する回路を有する電子部品であって、該電子部品の絶縁層に請求項1から8のいずれかに記載のプリプレグの硬化物を含むことを特徴とする電子部品。
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