JP5776019B2

JP5776019B2 - プリプレグ、積層板、金属箔張積層板、回路基板及びｌｅｄ搭載用回路基板

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Publication number: JP5776019B2
Application number: JP2011541796A
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Inventors: 隆史松田; 清孝古森; 野末　明義; 明義野末; 隆之鈴江; 充修西野; 朝日　俊行; 俊行朝日; 祥与北川; 谷　直幸; 直幸谷
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Description

本発明は、各種電子機器用の回路基板の分野において用いられるプリプレグであって特に放熱性に優れたプリプレグ、及び該プリプレグを用いて製造される積層板、金属箔張積層板、回路基板及びＬＥＤ搭載用回路基板に関する。

電子機器用のプリント配線基板に用いられる代表的な積層板として、ガラスクロスにエポキシ樹脂等の樹脂成分を含浸させたプリプレグを積層成形して得られるＦＲ−４と称されるタイプの積層板が広く用いられている。なお、ＦＲ−４の称呼は、アメリカのＮＥＭＡ（National Electrical Manufactures Association）による規格による分類である。また、不織布に樹脂成分を含浸させた層を芯材層とし、該芯材層の両表面にそれぞれ、表面層としてガラスクロスに樹脂成分を含浸させた層が積層されて構成される、ＣＥＭ−３タイプと称されるコンポジット積層板も知られている。

例えば、下記特許文献１には、層間接着強度が高く、耐アルカリ性、耐熱性、打抜加工性に優れたコンポジット積層板として、不織布および／または紙に樹脂ワニスが含浸されてなる樹脂含浸材芯材の両面に、ガラス布に樹脂ワニスが含浸されてなる樹脂含浸表層材が貼着され、さらに金属箔が貼設されてなるコンポジット積層板が提案されている。このコンポジット積層板においては、芯材に用いられる樹脂ワニスは、タルクと水酸化アルミニウムを併せた充填剤を含有しており、タルクと水酸化アルミニウムとの配合比は０．１５〜０．６５：１であり、水酸化アルミニウムはベーマイト型であることが記載されている。

また、例えば、下記特許文献２には、熱的に安定で難燃性に優れたコンポジット積層板として、樹脂含浸ガラス織布からなる表面層および硬化性樹脂含浸ガラス不織布からなる中間層で構成されるプリント回路基板用積層材が提案されている。この積層材においては、中間層は、中間層中の樹脂基準で２００重量％〜２７５重量％の量の、分子式Ａｌ₂Ｏ₃・ｎＨ₂Ｏ（式中、ｎは２．６より大きく、かつ２．９より小さい値を有する）水酸化アルミニウムを含有することが記載されている。

さらに、近年、電子機器の軽薄短小化の進展に伴い、プリント配線板に実装される電子部品の高密度実装化が進んでおり、また、実装される電子部品としては、放熱性が要求されるＬＥＤ（Light Emitting Diode）等が複数実装されることもある。このような用途において用いられる基板としては、従来の積層板では、放熱性が不充分であるという問題があった。また、実装方法としては、リフローハンダが主流となっており、特に、環境負荷を軽減する目的から、高温のリフロー処理が必要とされる鉛フリーハンダを用いたリフローハンダが主流となっている。このような、鉛フリーハンダを用いたリフローハンダ工程においては、ブリスタの発生等を抑制するために高い耐熱性が求められる。さらに、ドリル加工性を維持することも求められる。また、安全面からは、ＵＬ−９４でＶ−０レベルを満たすような難燃性も求められる。

特開昭６２−１７３２４５号公報特表２００１−５０８００２号公報

本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性、及び難燃性に優れた積層板を提供することを目的とする。

本発明の一局面は、織布基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて得られたプリプレグであって、前記熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填材８０〜２００体積部を含有し、前記無機充填材は、（Ａ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子、（Ｂ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有するベーマイト粒子、及び２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含有する、又は結晶水を含有しない無機粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種の無機成分、及び（Ｃ）１．５μｍ以下の平均粒子径（Ｄ_５０）を有する酸化アルミニウム粒子を含有し、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と前記ベーマイト粒子及び前記無機粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種の無機成分（Ｂ）と前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）との配合比（体積比）が、１：０．１〜２．５：０．１〜１である積層板に関する。

また、本発明の他の局面は、前記プリプレグの少なくとも一表面に金属箔が張られてなる金属箔張積層板に関し、さらに、この金属箔張積層板に回路形成して得られる回路基板、並びに前記回路基板からなるＬＥＤ搭載用回路基板に関する。

本発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

図１は、本発明の一実施形態に係るプリプレグの模式断面図である。図２は、ＬＥＤバックライトユニットの模式構成図である。

本発明に係るプリプレグは、織布基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて得られる。

［熱硬化性樹脂組成物］
本発明に係る好ましい実施形態を、先ず、熱硬化性樹脂組成物について説明する。

本発明者等の検討によれば、積層板に放熱性を付与するために、熱伝導性に優れた水酸化アルミニウムを配合した場合、積層板の放熱性は向上する。また、難燃性も向上する。しかしながら、水酸化アルミニウムを配合しすぎた場合、積層板の耐熱性が大幅に低下して、ハンダリフロー時にブリスタ等が発生しやすくなるという問題が生じた。また、水酸化アルミニウムに代えて、放熱性に優れた酸化アルミニウムを配合した場合、ドリル加工時のドリル刃の摩耗が著しく、頻繁にドリル刃を交換しなければならないという問題や、難燃性が低下するという問題が生じた。また、ドリル刃の摩耗を抑制するために酸化アルミニウムの配合量を減量した場合には、熱伝導性が充分に得られないという問題が生じた。このように、これまでは、高い熱伝導性、高い耐熱性、ドリル加工性及び高い難燃性の全てを満足させるプリプレグを得ることは困難であった。

本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填材８０〜２００体積部を含有し、前記無機充填材は、（Ａ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子、（Ｂ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有するベーマイト粒子、及び２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含有する、又は結晶水を含有しない無機粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種の無機成分、及び（Ｃ）１．５μｍ以下の平均粒子径（Ｄ_５０）を有する酸化アルミニウム粒子を含有し、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と前記ベーマイト粒子及び前記無機粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種の無機成分（Ｂ）と前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）との配合比（体積比）が、１：０．１〜２．５：０．１〜１であるものである。

熱硬化性樹脂の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂；不飽和ポリエステル樹脂，ビニルエステル樹脂等のラジカル重合型熱硬化性樹脂；等の液状の熱硬化性樹脂が用いられる。また、熱硬化性樹脂には、必要に応じて、硬化剤や硬化触媒が配合される。また、ラジカル重合型熱硬化性樹脂を用いる場合には、必要に応じて、スチレン、ジアリルフタレート等のラジカル重合性モノマー等を適宜配合しても良い。また、いずれにおいても、粘度調整や生産性を改良するために、必要に応じて溶剤を配合してもよい。

本実施形態に係る無機充填材は、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と、ベーマイト粒子、及び遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含む、又は結晶水を有しない無機粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種の無機成分（Ｂ）と、酸化アルミニウム粒子（Ｃ）とを含有する。

前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）は、Ａｌ（ＯＨ）_３またはＡｌ₂Ｏ₃・３Ｈ₂Ｏで表されるアルミニウム化合物であり、積層体に、熱伝導性、難燃性、ドリル加工性をバランスよく付与する成分である。

ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）の平均粒子径（Ｄ_５０）は、２〜１５μｍであり、好ましくは３〜１０μｍである。ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）の平均粒子径（Ｄ_５０）が１５μｍを超える場合にはドリル加工性が低下し、２μｍ未満の場合には、熱伝導性が低下するとともに、生産性が低下する。また、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）としては、平均粒子径（Ｄ_５０）が２〜１０μｍの第１のギブサイト型水酸化アルミニウムと、平均粒子径（Ｄ_５０）が１０〜１５μｍの第２のギブサイト型水酸化アルミニウムとの配合物を用いることが、充填材がより密に充填されることにより、放熱性がさらに向上する点から好ましい。

なお、本実施形態における平均粒子径（Ｄ_５０）はレーザ回折式粒度分布測定装置にて測定して得られる粉体の集団の全体積を１００％として累積カーブを求め、その累積カーブが５０％となる点の粒子径を意味する。

前記無機成分（Ｂ）は、ベーマイト粒子、及び遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含む、又は結晶水を有しない無機粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種である。

前記ベーマイト粒子は、（ＡｌＯＯＨ）または（Ａｌ₂Ｏ₃・Ｈ₂Ｏ）で表されるアルミニウム化合物であり、積層体の耐熱性を低下させずに熱伝導性と難燃性とを付与する成分である。

ベーマイト粒子の平均粒子径（Ｄ_５０）は、２〜１５μｍであり、好ましくは３〜１０μｍである。ベーマイト粒子の平均粒子径（Ｄ_５０）が１５μｍを超える場合にはドリル加工性が低下し、２μｍ未満の場合には、熱伝導性が低下するとともに、生産性が低下する。

また、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含む、又は結晶水を有しない無機粒子は、回路基板の耐熱性を低下させずに熱伝導性と難燃性とを付与する成分である。

無機粒子の具体例としては、酸化アルミニウム（結晶水無し）、酸化マグネシウム（結晶水無し）、結晶性シリカ（結晶水無し）等の無機酸化物；窒化ホウ素（結晶水無し）、窒化アルミニウム（結晶水無し）、窒化ケイ素（結晶水無し）等の無機窒化物；炭化ケイ素（結晶水無し）等の無機炭化物；及びタルク（遊離開始温度９５０℃）、焼成カオリン（結晶水無し）、クレー（遊離開始温度５００〜１０００℃）等の天然鉱物等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、酸化マグネシウムが熱伝導性、ドリル磨耗性に優れている点から特に好ましい。

なお、結晶水の遊離開始温度は、加熱重量減分析（ＴＧＡ）または示唆走査熱量分析（ＤＳＣ）を用いて、測定できる。

無機粒子の平均粒子径（Ｄ_５０）は、２〜１５μｍであり、好ましくは３〜１０μｍである。無機粒子の平均粒子径（Ｄ_５０）が１５μｍを超える場合にはドリル加工性が低下するおそれがある。

酸化アルミニウム粒子（Ｃ）は、得られるプリプレグに高い熱伝導性を付与する成分である。酸化アルミニウム粒子（Ｃ）の平均粒子径（Ｄ_５０）は１．５μｍ以下であり、好ましくは０．４〜０．８μｍである。酸化アルミニウム粒子の平均粒子径が１．５μｍを超える場合には、積層板に充分な配合量で充填しにくくなり、また、ドリル加工性も低下する。また、酸化アルミニウムの平均粒子径が小さすぎる場合には、プリプレグの熱伝導率が不充分になるおそれがある。

前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）、前記無機成分（Ｂ）、及び、前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）の配合比（体積比）は、１：０．１〜２．５：０．１〜１であり、好ましくは、１：０．５〜２．５：０．１〜０．５である。ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）の配合量１に対して、無機成分（Ｂ）の配合量が２．５を超える場合には、得られる積層板のドリル加工性や難燃性が低下し、０．１未満の場合には、耐熱性が低下する。また、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）の配合量１に対して、酸化アルミニウム粒子（Ｃ）の配合量が１を超える場合には、ドリル加工性が低下し、０．１未満の場合には、熱伝導率が低下する。

さらに、無機成分（Ｂ）としては酸化マグネシウム粒子が、熱伝導率とドリル加工性のバランスから好ましい。さらに、前記酸化マグネシウム粒子は、比表面積が０．１〜１．５ｍ^２／ｇであることが好ましい。酸化マグネシウム粒子の比表面積が前記範囲内であれば、無機充填剤を高充填した場合でもボイドが発生しないという利点があるためである。

熱硬化性樹脂１００体積部に対する無機充填材の配合割合は、８０〜２００体積部であり、好ましくは、９０〜１４０体積部、さらに好ましくは、１００〜１３０体積部である。特に、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と前記無機成分（Ｂ）の配合比（体積比）が（Ａ）：（Ｂ）＝１：１．５〜２．５の場合は、難燃性Ｖ−０を確保するために、熱硬化性樹脂１００体積部に対する無機充填材の配合割合を１２０体積部以上にすることが好ましい。

なお、無機充填材の配合割合が８０体積部未満の場合には、得られる積層板の熱伝導率が低くなり、２００体積部を超える場合には、ドリル加工性が低下するとともに、積層板の製造性（樹脂含浸性、成形性）も低下する。また、特に、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）の配合割合が多すぎる場合、具体的には１００体積部を超えるような場合には、結晶水が多く発生することにより耐熱性が低下する傾向がある。

なお、無機成分（Ｂ）が、ベーマイト粒子と、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含む、又は結晶水を有しない無機粒子とが配合されたものである場合は、無機粒子の配合割合は、無機充填材全量中５０体積％以下、さらには３０体積％以下、特に２０体積％以下であることが好ましい。

熱硬化性樹脂組成物は、液状の熱硬化性樹脂に、上述したギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と、無機成分（Ｂ）と、酸化アルミニウム粒子（Ｃ）とを含有する無機充填材を配合し、ディスパー、ボールミル、ロール等を用いて、各無機粒子を分散させる公知の調製方法により調製される。なお、必要に応じて、粘度を調整するための有機溶剤や、各種添加剤を配合してもよい。

次に、プリプレグについて説明する。

プリプレグは、ガラスクロス（織布）や、アラミド繊維，ポリエステル繊維，ナイロン繊維等の合成繊維を用いた合成繊維クロス（織布）のような織繊維基材に、樹脂ワニスを含浸させることにより得られる。

プリプレグを形成するための樹脂ワニスとしては、エポキシ樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂，ビニルエステル樹脂等のラジカル重合型の熱硬化性樹脂を樹脂成分とする樹脂ワニスが用いられ得る。なお、プリプレグを形成するための樹脂ワニスには、必要に応じて、各種反応開始剤や硬化剤、充填材を適宜配合してもよい。また、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で充填材を適宜配合してもよい。

織繊維基材に含浸させる樹脂ワニスに含まれる熱硬化性樹脂組成物としては、以下に示す無機充填剤を含む熱硬化性樹脂組成物を用いることが好ましい。すなわち、熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填材８０〜２００体積部を含有し、無機充填材は、２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と、２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有するベーマイト粒子、及び２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含有する、又は結晶水を含有しない無機粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種の無機成分（Ｂ）と、１．５μｍ以下の平均粒子径（Ｄ_５０）を有する酸化アルミニウム粒子（Ｃ）とを含有し、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と無機成分（Ｂ）と酸化アルミニウム粒子（Ｃ）との配合比（体積比）が、１：０．１〜２．５：０．１〜１である熱硬化性樹脂組成物を用いることが好ましい。

［積層板］
本発明の一実施形態に係る積層板１０について、図１を参照しながら説明する。

積層板１０は、一般的にプリプレグは複数枚が積層一体化された層構成を有する。そして、その表面に金属箔３が積層されて金属箔張積層板を構成している。

プリプレグは、ガラスクロスのような織繊維基材１ａに樹脂組成物１ｂを含浸させてなる。

そして、プリプレグを1枚または複数枚積層し、さらに、その表面に金属箔２や離形フィルムを積層し、この積層体を積層成形することにより、積層板や金属箔張り積層板が得られる。なお、プリプレグはそれぞれ１枚のみであっても、複数枚、具体的には１〜３層重ねたようなものであってもよく、目的に応じて適宜調整される。

金属箔としては、特には限定されないが、銅箔、アルミ箔、ニッケル箔等が用いられうる。また、金属箔は両表面に配しても、片面のみに配してもよい。なお、金属箔を配さない面には、金属箔に代えて離形フィルム３を配置して積層体を加熱加圧成形してもよい。

このとき、本実施形態のプリプレグにおいては、樹脂組成物中に、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）を配合し、また、平均粒子径が小さな酸化アルミニウム粒子（Ｃ）を所定量配合しているために、積層板のドリル加工時のドリル刃の摩耗を抑制することができる。そのために、ドリルを長寿命化させることができる。また、スルーホール形成のためにドリル加工を適用しても、形成される孔の内面には凹凸が形成されにくく、この孔の内面を平滑に形成することもできる。このために孔の内面にホールメッキを施してスルーホールを形成した場合にこのスルーホールに高い導通信頼性を付与することもできる。また、熱伝導性に優れた酸化アルミニウム粒子（Ｃ）を配合することにより、積層板の熱伝導性を著しく向上させることができる。なお、小さい粒子径の酸化アルミニウム粒子（Ｃ）を配合するために、積層板のドリル加工性を著しく低下させることがない。また、前記無機成分（Ｂ）を配合することにより、耐熱性及びドリル加工性を著しく低下させることなく、熱伝導性を付与することができる。

本実施形態の熱伝導性及びドリル加工性に優れたプリプレグは、液晶ディスプレイに搭載されるようなＬＥＤバックライトユニットのプリント配線基板や、ＬＥＤ照明のプリント配線基板等のような、高い放熱性が要求される用途に好ましく用いられる。

具体的には、ＬＥＤの用途の一つとして、図２の模式上面図として示したような、液晶ディスプレイに搭載されるようなＬＥＤバックライトユニット２０が挙げられる。図２におけるＬＥＤバックライトユニット２０は、プリント配線基板２１に複数（図２では３個）のＬＥＤ２２が実装されたＬＥＤモジュール２３を多数配列して構成されており、液晶パネルの背面に配設することにより、液晶ディスプレイ等のバックライトとして用いられる。従来から広く普及しているタイプの液晶ディスプレイには、液晶ディスプレイのバックライトとして冷陰極管（CCFL）方式のバックライトが広く用いられてきたが、近年、冷陰極管方式のバックライトに比べて色域を広げることができるために画質を向上させることができ、また、水銀を用いていない点から環境負荷が小さく、さらに薄型化も可能であるという利点から、上記のようなＬＥＤバックライトユニットが活発に開発されている。

ＬＥＤモジュールは、一般的に、冷陰極管に比べて消費電力が大きく、そのために発熱量が多い。このような高い放熱性が要求されるようなプリント配線基板２１として、本発明のコンポジット積層板を用いることにより、放熱の問題が大幅に改善される。したがって、ＬＥＤの発光効率を向上させることができる。

本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。

まず、実施例で用いる熱硬化性樹脂組成物として、以下に示すようにしてリン含有エポキシ樹脂を調製した。

（リン含有エポキシ樹脂）
攪拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入装置を備えた４つ口のガラス製セパラブルフラスコに、ＨＣＡ１３０重量部、と反応溶媒としてキシレン４００重量部を仕込み、加熱して溶解した。その後、１，４−ナフトキノン９４重量部、を反応熱による昇温に注意しながら分割投入した。このときリン化合物であるＨＣＡは１，４−ナフトキノン１モルに対して１．０２モルであった。反応後、溶媒を３００重量部回収した後、ＥＰＰＮ−５０１Ｈ（三官能エポキシ樹脂、エポキシ当量：１６５ｇ／ｅｑ、日本化薬株式会社製）３５０重量部とエポトートＺＸ−１３５５（１，４−ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、エポキシ当量：１４５ｇ／ｅｑ、東都化成株式会社製）２５０重量部、エポトートＹＤＦ−１７０（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ当量：１６８ｇ／ｅｑ、東都化成株式会社製）１７６重量部を仕込み、窒素ガスを導入しながら加熱攪拌を行って更に溶媒を回収した。触媒としてトリフェニルホスフィンを０．２２重量部添加して１６０℃で４時間反応した。得られたエポキシ樹脂は４２．６重量％で、エポキシ当量は２７３．５ｇ／ｅｑ、リン含有率は１．８５重量％であった。

（実施例１）
〈プリプレグの製造〉
上記の方法により調製されたリン含有エポキシ樹脂とジシアンジアミド（Ｄｉｃｙ）系硬化剤とを含有する熱硬化性樹脂ワニスの熱硬化性樹脂分１００体積部に対して、ギブサイト型水酸化アルミニウム（住友化学（株）製、Ｄ_５０：５．４μｍ）３５体積部、ギブサイト型水酸化アルミニウム（住友化学（株）製、Ｄ_５０：１２．６μｍ）３５体積部、ベーマイト（Ｄ_５０：５．５μｍ）１５体積部、及び酸化アルミニウム（住友化学（株）製、Ｄ_５０：０．７６μｍ）１５体積部を配合し、均一に分散させた。充填材が配合された樹脂ワニスを、目付け４７ｇ／ｍ^２、厚み５３μｍのガラスクロス（日東紡社製）に含浸させプリプレグを得た。そのときのクロス体積は１２体積％であった。

そして、そのプリプレグを６枚重ね、その両外表面それぞれに厚み０．０１８ｍｍの銅箔を載せて積層体を得た。この積層体を２枚の金属プレート間に挟み、温度１８０℃、圧力３０ｋｇ／ｍ^２の条件で加熱成型することにより、厚み０．８ｍｍの銅箔張積層板を得た。

得られた銅箔張積層板を以下の評価方法に従い、熱伝導率、２２０℃オーブン耐熱性試験、２６０℃ハンダ耐熱試験、プレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）、ドリル磨耗率、及び難燃性を評価した。その結果を下記表１〜２に示す。なお、下記表１〜表４において、各実施例及び各比較例における括弧中に示した値は、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子１体積部に対するベーマイト粒子、各無機粒子又は酸化アルミニウム粒子の配合比を表す。

〈熱伝導率〉
得られた銅箔張積層板の銅箔を剥離したのち、銅箔を剥離した積層体の密度を水中置換法により測定し、また、比熱をＤＳＣ（示差走査熱量測定）により測定し、さらに、レーザーフラッシュ法により熱拡散率を測定した。

そして、熱伝導率を以下の式から算出した。
熱伝導率（W/m・K）＝密度（kg/m³）×比熱（kJ/kg・K）×熱拡散率（m²/S）×１０００

〈２２０℃オーブン耐熱試験〉
得られた銅箔張積層板を用いて、ＪＩＳＣ６４８１に準じて作製した試験片を２２０℃に設定した空気循環装置付き恒温槽中で一時間処理したときに、銅箔および積層板にふくれ及びはがれが生じなかったときを「優」、ふくれまたははがれが生じたときを「劣」と判定した。

〈２６０℃ハンダ耐熱試験〉
得られた銅箔張積層板を用いて、ＪＩＳＣ６４８１に準じて作製した試験片を２６０℃のハンダ浴に浸漬したときに、銅箔および積層板にふくれまたははがれが生じなかったときの最大時間を特定した。

〈プレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）〉
得られた銅箔張積層板を用いて、ＪＩＳＣ６４８１に準じて作製した試験片を、１２１℃、２気圧のオートクレーブ中で６０分間処理した。そして、処理された積層板を、２６０℃のはんだ槽にディッピングしたときに、銅箔および積層板にふくれまたははがれが生じなかったときの最大時間を特定した。

〈ドリル磨耗率〉
得られた積層体を２枚重ね、ドリル（ドリル径０．３ｍｍ）にて１６００００回転／ｍｉｎで孔を１０００個穿設した後のドリルの刃の摩耗率を、ドリル加工前のドリル刃の大きさ（面積）に対するドリル加工により摩耗したドリル刃の（面積）の割合（百分率）により評価した。

〈難燃性〉
得られた銅箔張積層板を所定の大きさに切り出し、ＵＬ-９４の燃焼試験法に準じて燃焼試験を行い、判定した。

（実施例２〜１９、及び比較例１〜２０）
芯材層プリプレグの製造において、樹脂組成物の組成を表１〜表４のように変更した以外は実施例１と同様にして積層体を得、評価した。実施例１および実施例２〜１９の結果を表１〜２に、及び比較例１〜２０の結果を表３〜４に示す。

なお、それぞれの実施例および比較例で用いた材料は次の通りである。
・（Ｂ１）平均粒子径（Ｄ_５０）５．５μｍのタルク（富士タルク工業社製）
・（Ｂ２）平均粒子径（Ｄ_５０）６．５μｍの結晶性シリカ
・（Ｂ４）平均粒子径（Ｄ_５０）６．５μｍ、比表面積（ＢＥＴ）１．０ｍ^２／ｇの酸化マグネシウム
・（Ｂ５）平均粒子径（Ｄ_５０）６．６μｍの窒化アルミニウム（古河電子社製）
・（Ｂ６）平均粒子径（Ｄ_５０）５μｍ、比表面積（ＢＥＴ）２．５ｍ^２／ｇの酸化マグネシウム
・平均粒子径（Ｄ_５０）４μｍの酸化アルミニウム粒子（住友化学社製）

表１および２から明らかなように、実施例１〜１９は、いずれも、熱伝導率が１．２（Ｗ／（ｍ・Ｋ））以上と高い値であった。耐熱性も、すべての試験で優れていた。ドリル摩耗率も、６５％以下であった。難燃性も、Ｖ−０レベルであった。

さらに、実施例１８に示すように、無機成分（Ｂ）として酸化マグネシウムを含有することにより、高い熱伝導率、高い耐熱性、低いドリル磨耗率のバランスの良い積層板が得られることがわかった。しかしながら、実施例１９に示すように比表面積の高い酸化マグネシウムを含有させると積層板にボイドを発生するという問題が生じることもわかった。

一方、表３〜４から明らかなように、無機充填剤を含有しない場合（比較例１）は、熱伝導性が低くかつ耐熱性がまったく得られなかった。ギブサイト型水酸化アルミニウムを多く含有する場合（比較例２，３，６，７，１０、１８）は、耐熱性が低下した。ギブサイト型水酸化アルミニウムとベーマイト粒子のみを含有する場合（比較例４）は熱伝導性が低く、ギブサイト型水酸化アルミニウムと酸化アルミニウムのみを含有する場合（比較例５）は、ドリル摩耗性が高くなった。ギブサイト型水酸化アルミニウムも無機成分（Ｂ）も含有しない場合（比較例１１）は、熱伝導率が著しく低かった。平均粒径４μｍの酸化アルミニウムを用いる場合（比較例８，１４、１５）は、ドリル摩耗性が著しく高かった。ギブサイト型水酸化アルミニウムを含有せず無機成分（Ｂ）のみ含有する場合（比較例１２，１３，１４，１６）は、難燃性がＶ−１レベルであった。ギブサイト型水酸化アルミニウム１体積部に対する平均粒径０．７６μｍの酸化アルミニウムの配合比が１．１と高い場合（比較例９，１７）は、ドリル摩耗性が著しく高く、難燃性もＶ−１レベルであった。熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填剤７０しか含有しない場合（比較例１９）は、熱伝導性が低くかつ難燃性もＶ−１レベルであった。また、ギブサイト型水酸化アルミニウム１体積部に対するタルク（無機成分Ｂ）の配合比が２．５を超える場合（比較例２０）、難燃性がＶ−１レベルであった。

以上説明されたように、本発明の一局面は、織布基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させプリプレグであって、前記熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填材８０〜２００体積部を含有し、前記無機充填材は、（Ａ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子、（Ｂ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有するベーマイト粒子、及び２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含有する、又は結晶水を含有しない無機粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種の無機成分、及び（Ｃ）１．５μｍ以下の平均粒子径（Ｄ_５０）を有する酸化アルミニウム粒子を含有し、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と前記ベーマイト粒子及び前記無機粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種の無機成分（Ｂ）と前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）との配合比（体積比）が、１：０．１〜２．５：０．１〜１である積層板である。

上記構成によれば、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性、及び難燃性に優れた積層板が得られる。熱伝導性を高めるために、熱硬化性樹脂組成物に一般的な酸化アルミニウムを配合した場合にはドリル加工性が著しく低下する。酸化アルミニウムは高い硬度を有するためである。本発明においては、粒子径の極めて小さい酸化アルミニウムを所定割合で配合することにより、ドリル加工性を低下させずに、耐熱性を著しく向上させたものである。

また、アルミニウム化合物であるギブサイト型水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）_３またはＡｌ_２Ｏ_３・３Ｈ_２Ｏ）は、熱伝導性、ドリル加工性、及び難燃性をバランスよく付与する成分である。ギブサイト型水酸化アルミニウムは、約２００〜２３０℃程度で結晶水を放出する特性を潜在的に有するために、特に難燃性を付与する効果が高い。しかしながら、配合割合が多すぎる場合には、ハンダリフロー時にブリスタ等を発生させる原因になる。

さらに、アルミニウム系化合物であるベーマイト（ＡｌＯＯＨ）は、積層体に熱伝導性と耐熱性とを付与することに寄与する。ベーマイトは、約４５０〜５００℃程度で結晶水を放出する特性を潜在的に有するために、ギブサイト型水酸化アルミニウムよりも耐熱性に優れている。また、高温時における難燃性を発揮する。

また、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含有する、又は結晶水を含有しない無機粒子は、同様に、積層体に熱伝導性と耐熱性とを付与することに寄与する。このような無機粒子を配合することにより、回路基板のリフローハンダの際にブリスタが発生することを抑制することができる。また、高温時における難燃性も発揮させることができる。

本発明においては、所定の平均粒子径（Ｄ_５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム（Ａ）と、所定の平均粒子径（Ｄ_５０）を有する、ベーマイト粒子、及び遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含有する、又は結晶水を含有しない無機粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種の無機成分（Ｂ）と、粒子径の小さい酸化アルミニウム（Ｃ）とを上記所定割合で配合した無機充填材を用いることにより、優れた熱伝導率、優れた耐熱性、優れたドリル加工性、及び難燃性を兼ね備えた積層板を得るための熱硬化性樹脂組成物が得られる。

このような熱硬化性樹脂組成物を用いて得られる積層板は、高い放熱性が要求される各種基板、特に、発熱量が多い複数のＬＥＤが搭載されるようなＬＥＤ搭載用基板に好ましく用いられ得る。このような積層板からなるプリント配線板は、各種電子部品を表面実装した場合には、鉛フリーのリフローハンダ温度である２６０℃程度の温度においても、金属箔にブリスタが発生しにくい。

また、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）は、２〜１０μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有する第１のギブサイト型水酸化アルミニウムと、１０〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有する第２のギブサイト型水酸化アルミニウムとの配合物であることが好ましい。上記構成によれば、無機充填材がより密に充填されることにより、熱伝導性が特に優れる積層板が得られる。

前記無機成分（Ｂ）の１種である無機粒子としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、結晶性シリカ、水酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、タルク、焼成カオリン、及びクレーからなる群から選ばれる少なくとも１種の粒子が好ましく用いられる。

また、上記記載の熱硬化性樹脂組成物と同様の成分を同様の組成比率で配合した熱硬化性樹脂組成物を織繊維基材に含浸させて得られる表材層が、上記芯材層の両表面にそれぞれ積層されて、積層一体化されて得られる積層板が好ましい。上記構成によれば、優れた熱伝導率、優れた耐熱性、優れたドリル加工性、及び難燃性を兼ね備えた積層板が得られる。

このような積層板から得られる回路基板は、放熱性、難燃性及び、特にドリル加工性に優れる。従って、ＬＥＤのような放熱性が要求される電子部品を搭載する回路基板として好ましく用いられ得る。

本発明によれば、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性、及び難燃性の全てに優れた積層板や回路基板が得られる。

Claims

織布基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて得られたプリプレグであって、
前記熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填材８０〜２００体積部を含有し、
前記無機充填材は、（Ａ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子、（Ｂ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有するベーマイト粒子、及び２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有し、かつ、結晶水を含有しない無機粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種の無機成分、及び（Ｃ）１．５μｍ以下の平均粒子径（Ｄ_５０）を有する酸化アルミニウム粒子を含有し、
前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と前記ベーマイト粒子及び前記無機粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種の無機成分（Ｂ）と前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）との配合比（体積比）が、１：０．１〜２．５：０．１〜１であるプリプレグ。
前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）が、２〜１０μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有する第１のギブサイト型水酸化アルミニウムと、１０〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ_５０）を有する第２のギブサイト型水酸化アルミニウムとの配合物である請求項１に記載のプリプレグ。
前記無機成分（Ｂ）の１種である無機粒子が、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、結晶性シリカ、水酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、および焼成カオリンからなる群から選ばれる少なくとも１種の粒子である請求項１または２に記載のプリプレグ。
前記無機成分（Ｂ）が酸化マグネシ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プリプレグ。
前記酸化マグネシウムの比表面積が、０．１〜１．５ｍ^２／ｇであることを特徴とする、請求項４に記載のプリプレグ。
請求項１〜５の何れか１項に記載のプリプレグの少なくとも一表面に、金属箔が張られてなる金属箔張積層板。
請求項６に記載の金属箔張積層板に回路形成して得られる回路基板。
請求項７に記載の回路基板からなるＬＥＤ搭載用回路基板。