JP6025247B2 - 積層板及び金属ベース回路基板 - Google Patents

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Description

本発明は、積層板及びこの積層板を用いてなる金属ベース回路基板に関する。
近年、電気・電子機器の小型化、高性能化及びハイパワー化に伴い、回路基板には、実装された素子から発生する熱が放散し易いこと、すなわち放熱性に優れることが求められている。また、回路基板には、耐熱性や耐電圧性に優れることも求められている。これらの要求に対応しうる回路基板として、金属板と、その上に設けられた絶縁層と、その上に設けられた回路パターンとを有する金属ベース回路基板が検討されている。この金属ベース回路基板は、金属板と、その上に設けられた絶縁層と、その上に設けられた金属箔とを有する積層板から、その金属箔をパターン化することにより、得られる。そして、前記絶縁層として、熱伝導性や耐熱性に優れることから、液晶ポリエステルと無機充填材とを含むものが検討されている。例えば、特許文献1〜7には、前記無機充填材として、酸化アルミニウム等の熱伝導率の高いものを用いることが記載されており、前記酸化アルミニウムとして、球状のものを用いることが記載されている。
国際公開第2010/117023号 特開2011− 32316号公報 特開2011− 77270号公報 特開2011−181833号公報 特開2011−219749号公報 特開2011−249606号公報 特開2012− 4323号公報
前記従来の金属ベース基板は、その絶縁層が熱膨張し易いことがある。このため、例えば、金属ベース回路基板の製造を、まず、金属箔と絶縁層との積層中間体を製造し、次いで、この積層中間体を金属板と貼り合わせて、金属箔と絶縁層と金属板との積層板を製造し、次いで、この積層板の金属箔をパターン化することにより行う場合、前記積層中間体の製造時や金属板との貼合時に、前記積層中間体が熱により反り易いことがある。また、前記従来の金属ベース回路基板は、その絶縁層の耐電圧性が十分でないことがある。そこで、本発明の目的は、熱膨張し難く、耐電圧性に優れる絶縁層を有する金属ベース回路基板を与える積層板を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明は、金属板と、前記金属板上に設けられ、液晶ポリエステル及び無機充填材を含む絶縁層と、前記絶縁層上に設けられた金属箔とを有する積層板であって、前記無機充填材が酸化アルミニウム及びタルクを含み、前記酸化アルミニウムのアスペクト比が2以上である積層板を提供する。また、本発明によれば、前記積層板の前記金属箔をパターニングしてなる金属ベース回路基板も提供される。
本発明の積層板は、熱膨張し難く、耐電圧性に優れる絶縁層を有しており、その金属箔をパターン化することにより、熱膨張し難く、耐電圧性に優れる絶縁層を有する金属ベース回路基板を得ることができる。
本発明の積層板は、金属板と、その上に設けられた絶縁層と、その上に設けられた金属箔とを有するものである。
金属板の材料としては、例えば、アルミニウム、鉄及び銅が挙げられ、アルミニウム合金やステンレス等の合金であってもよい。金属板は、炭素等の非金属を含んでいてもよく、例えば、炭素と複合化したアルミニウムを含んでいてもよい。金属板は、高い熱伝導率を有していることが好ましく、その熱伝導率は、60W・m-1・K-1以上であることが好ましい。
金属板の厚さは、通常0.2〜5mmである。金属板は、可撓性を有していてもよいし、可撓性を有していなくてもよい。金属板は、単層構造を有していてもよいし、多層構造を有していてもよい。
絶縁層は、金属板上に設けられており、液晶ポリエステルと無機充填材とを含む。
液晶ポリエステルは、無機充填材同士を接着するバインダとしての役割と、金属板と金属箔と接着する接着剤としての役割と、絶縁層の表面を平坦にする役割とを果たしている。液晶ポリエステルは、電気絶縁性の材料であり、他の多くの樹脂より比抵抗が大きい。
液晶ポリエステルは、溶融状態で液晶性を示す液晶ポリエステルであり、450℃以下の温度で溶融するものであることが好ましい。なお、液晶ポリエステルは、液晶ポリエステルアミドであってもよいし、液晶ポリエステルエーテルであってもよいし、液晶ポリエステルカーボネートであってもよいし、液晶ポリエステルイミドであってもよい。液晶ポリエステルは、原料モノマーとして芳香族化合物のみを用いてなる全芳香族液晶ポリエステルであることが好ましい。
液晶ポリエステルの典型的な例としては、芳香族ヒドロキシカルボン酸と芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物とを重合(重縮合)させてなるもの、複数種の芳香族ヒドロキシカルボン酸を重合させてなるもの、芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物とを重合させてなるもの、及びポリエチレンテレフタレート等のポリエステルと芳香族ヒドロキシカルボン酸とを重合させてなるものが挙げられる。ここで、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンは、それぞれ独立に、その一部又は全部に代えて、その重合可能な誘導体が用いられてもよい。
芳香族ヒドロキシカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸のようなカルボキシル基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、カルボキシル基をアルコキシカルボニル基又はアリールオキシカルボニル基に変換してなるもの(エステル)、カルボキシル基をハロホルミル基に変換してなるもの(酸ハロゲン化物)、及びカルボキシル基をアシルオキシカルボニル基に変換してなるもの(酸無水物)が挙げられる。芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジオール及び芳香族ヒドロキシアミンのようなヒドロキシル基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、ヒドロキシル基をアシル化してアシルオキシル基に変換してなるもの(アシル化物)が挙げられる。芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンのようなアミノ基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、アミノ基をアシル化してアシルアミノ基に変換してなるもの(アシル化物)が挙げられる。
液晶ポリエステルは、下記式(1)で表される繰返し単位(以下、「繰返し単位(1)」ということがある。)を有することが好ましく、繰返し単位(1)と、下記式(2)で表される繰返し単位(以下、「繰返し単位(2)」ということがある。)と、下記式(3)で表される繰返し単位(以下、「繰返し単位(3)」ということがある。)とを有することがより好ましい。
(1)−O−Ar1−CO−
(2)−CO−Ar2−CO−
(3)−X−Ar3−Y−
(Ar1は、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表す。Ar2及びAr3は、それぞれ独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記式(4)で表される基を表す。X及びYは、それぞれ独立に、酸素原子又はイミノ基(−NH−)を表す。Ar1、Ar2又はAr3で表される前記基にある水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基又はアリール基で置換されていてもよい。)
(4)−Ar4−Z−Ar5
(Ar4及びAr5は、それぞれ独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。Zは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はアルキリデン基を表す。)
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。前記アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル基及びn−デシル基が挙げられ、その炭素数は、通常1〜10である。前記アリール基の例としては、フェニル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、1−ナフチル基及び2−ナフチル基が挙げられ、その炭素数は、通常6〜20である。前記水素原子がこれらの基で置換されている場合、その数は、Ar1、Ar2又はAr3で表される前記基毎に、それぞれ独立に、通常2個以下であり、好ましくは1個以下である。
前記アルキリデン基の例としては、メチレン基、エチリデン基、イソプロピリデン基、n−ブチリデン基及び2−エチルヘキシリデン基が挙げられ、その炭素数は通常1〜10である。
繰返し単位(1)は、所定の芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する繰返し単位である。繰返し単位(1)としては、Ar1がp−フェニレン基であるもの(p−ヒドロキシ安息香酸に由来する繰返し単位)、及びAr1が2,6−ナフチレン基であるもの(6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸に由来する繰返し単位)が好ましい。
繰返し単位(2)は、所定の芳香族ジカルボン酸に由来する繰返し単位である。繰返し単位(2)としては、Ar2がp−フェニレン基であるもの(テレフタル酸に由来する繰返し単位)、Ar2がm−フェニレン基であるもの(イソフタル酸に由来する繰返し単位)、Ar2が2,6−ナフチレン基であるもの(2,6−ナフタレンジカルボン酸に由来する繰返し単位)、及びAr2がジフェニルエ−テル−4,4’−ジイル基であるもの(ジフェニルエ−テル−4,4’−ジカルボン酸に由来する繰返し単位)が好ましい。
繰返し単位(3)は、所定の芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシルアミン又は芳香族ジアミンに由来する繰返し単位である。繰返し単位(3)としては、Ar3がp−フェニレン基であるもの(ヒドロキノン、p−アミノフェノール又はp−フェニレンジアミンに由来する繰返し単位)が好ましい。
繰返し単位(1)の含有量は、全繰返し単位の合計量(液晶ポリエステルを構成する各繰返し単位の質量をその各繰返し単位の式量で割ることにより、各繰返し単位の物質量相当量(モル)を求め、それらを合計した値)に対して、通常30モル%以上、好ましくは30〜80モル%、より好ましくは30〜60モル%、さらに好ましくは30〜40モル%である。繰返し単位(2)の含有量は、全繰返し単位の合計量に対して、通常35モル%以下、好ましくは10〜35モル%、より好ましくは20〜35モル%、さらに好ましくは30〜35モル%である。繰返し単位(3)の含有量は、全繰返し単位の合計量に対して、通常35モル%以下、好ましくは10〜35モル%、より好ましくは20〜35モル%、さらに好ましくは30〜35モル%である。繰返し単位(1)の含有量が多いほど、耐熱性や強度・剛性が向上し易いが、あまり多いと、溶媒に対する溶解性が低くなり易い。
繰返し単位(2)の含有量と繰返し単位(3)の含有量との割合は、[繰返し単位(2)の含有量]/[繰返し単位(3)の含有量](モル/モル)で表して、通常0.9/1〜1/0.9、好ましくは0.95/1〜1/0.95、より好ましくは0.98/1〜1/0.98である。
なお、液晶ポリエステルは、繰返し単位(1)〜(3)を、それぞれ独立に、2種以上有してもよい。また、液晶ポリエステルは、繰返し単位(1)〜(3)以外の繰返し単位を有してもよいが、その含有量は、全繰返し単位の合計量に対して、通常10モル%以下、好ましくは5モル%以下である。
液晶ポリエステルは、繰返し単位(3)として、X及び/又はYがイミノ基であるものを有すること、すなわち、所定の芳香族ヒドロキシルアミンに由来する繰返し単位及び/又は芳香族ジアミンに由来する繰返し単位を有することが、溶媒に対する溶解性が優れるので、好ましく、繰返し単位(3)として、X及び/又はYがイミノ基であるもののみを有することが、より好ましい。
液晶ポリエステルは、それを構成する繰返し単位に対応する原料モノマーを溶融重合させ、得られた重合物(プレポリマー)を固相重合させることにより、製造することが好ましい。これにより、耐熱性や強度・剛性が高い高分子量の液晶ポリエステルを操作性良く製造することができる。溶融重合は、触媒の存在下に行ってもよく、この触媒の例としては、酢酸マグネシウム、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸鉛、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、三酸化アンチモン等の金属化合物や、4−(ジメチルアミノ)ピリジン、1−メチルイミダゾール等の含窒素複素環式化合物が挙げられ、含窒素複素環式化合物が好ましく用いられる。
液晶ポリエステルは、その流動開始温度が、通常250℃以上、好ましくは250℃〜350℃、より好ましくは260℃〜330℃である。流動開始温度が高いほど、耐熱性や強度・剛性が向上し易いが、あまり高いと、溶媒に対する溶解性が低くなり易かったり、液状組成物の粘度が高くなり易かったりする。
なお、流動開始温度は、フロー温度又は流動温度とも呼ばれ、毛細管レオメーターを用いて、9.8MPa(100kg/cm2)の荷重下、4℃/分の速度で昇温しながら、液晶ポリエステルを溶融させ、内径1mm及び長さ10mmのノズルから押し出すときに、4800Pa・s(48000ポイズ)の粘度を示す温度であり、液晶ポリエステルの分子量の目安となるものである(小出直之編、「液晶ポリマー−合成・成形・応用−」、株式会社シーエムシー、1987年6月5日、p.95参照)。
絶縁層に占める液晶ポリエステルの割合は、好ましくは35〜60体積%、より好ましくは40〜55体積%である。この割合をあまり小さくすると、無機充填材同士の接着性が低下したり、絶縁層と金属板又は金属箔との密着性が低下したり、絶縁層の表面平坦性が低下したりする。また、この割合をあまり大きくすると、積層板の耐電圧性が低下したり、積層板の放熱性が低下したりする。
無機充填材は、酸化アルミニウムとタルクとを含む。
酸化アルミニウムは、そのアスペクト比が2以上、好ましくは3以上であり、鱗片状その他の板状のものが用いられる。酸化アルミニウムのアスペクト比が大きいほど、絶縁層が熱膨張し難くなる。また、酸化アルミニウムの体積平均粒子径は、通常1〜30μm、好ましくは1〜10μm、より好ましくは3〜5μmである。
タルクは、そのアスペクト比が好ましくは5以上であり、酸化アルミニウム同様、鱗片状その他の板状のものが用いられる。タルクのアスペクト比が大きいほど、絶縁層が熱膨張し難くなる。また、タルクの体積平均粒子径は、通常1〜30μm、好ましくは3〜15μm、より好ましくは5〜12μmである。
ここで、無機充填材のアスペクト比は、数平均厚さ(最小径)に対する体積平均粒子径の割合(体積平均粒子径/数平均厚さ)であり、数平均厚さは、走査型電子顕微鏡観察により測定され、体積平均粒子径は、レーザー回折散乱法により測定される。
無機充填材の少なくとも一部として、液晶ポリエステルとの密着性や後述の液状組成物中での分散性を向上させるべく、表面処理を施したものを用いてもよい。この表面処理に使用可能な表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤、ジルコニウムカップリング剤、長鎖脂肪酸、イソシアネート化合物、及び、エポキシ基、メトキシシリル基、アミノ基又はヒドロキシル基を有する高分子が挙げられる。
絶縁層に占める無機充填材の割合は、好ましくは40〜65体積%、より好ましくは45〜60体積%である。この割合をあまり小さくすると、絶縁層の熱伝導性が低下する。また、この割合をあまり大きくすると、無機充填材同士の接着性が低下したり、絶縁層と金属板又は金属箔との密着性が低下したり、積層板の耐電圧性が低下したりする。
無機充填材に占める酸化アルミニウムの割合は、好ましくは70〜95体積%であり、無機充填材に占めるタルクの割合は、好ましくは5〜30体積%である。酸化アルミニウムの割合をあまり小さくしたり、タルクの割合をあまり大きくしたりすると、絶縁層と金属板又は金属箔との密着性が低下し、酸化アルミニウムの割合をあまり大きくしたり、タルクの割合をあまり小さくしたりすると、積層板の耐電圧性が低下する。
なお、絶縁層には、液晶ポリエステル及び無機充填材以外の成分、例えば、液晶ポリエステル以外の樹脂、有機充填材、添加剤等が含まれていてもよいが、その絶縁層に占める割合は、複数種含まれる場合は合計で、通常0〜10体積%である。
液晶ポリエステル以外の樹脂の例としては、ポリプロピレン、ポリアミド、液晶ポリエステル以外のポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミド等の液晶ポリエステル以外の熱可塑性樹脂;及びフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。有機充填材の例としては、硬化エポキシ樹脂、架橋ベンゾグアナミン樹脂、架橋アクリル樹脂等の有機充填材が挙げられる。添加剤の例としては、レべリング剤、消泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤及び着色剤が挙げられる。
また、絶縁層には、無機充填材として、酸化アルミニウム及びタルク以外のものが含まれていてもよいが、その無機充填材に占める割合は、複数種含まれる場合は合計で、通常0〜10体積%である。酸化アルミニウム及びタルク以外の無機充填材の例としては、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム及び窒化ホウ素が挙げられる。
金属箔は、絶縁層上に設けられており、絶縁層を間に挟んで金属板と向き合っている。金属箔の材料としては、例えば、銅及びアルミニウムが挙げられ、合金であってもよい。金属箔の厚さは、通常10〜500μmである。
本発明の積層板の製造は、(A):まず、金属箔と絶縁層との積層中間体を製造し、次いで、この積層中間体を、その絶縁層面を貼合面として、金属板と熱圧着等により貼り合わせることにより行ってもよいし、(B):まず、金属板と絶縁層との積層中間体を製造し、次いで、この積層中間体を、その絶縁層面を貼合面として、金属箔と熱圧着等により貼り合わせることにより行ってもよいし、(C):まず、絶縁層となる絶縁フィルムを製造し、次いで、この絶縁フィルムを金属箔と金属板とで挟んで、これらを熱圧着等により貼り合わせることにより行ってもよい。
絶縁層の形成は、液晶ポリエステル、無機充填材及び必要に応じて他の成分と、溶媒とを含む液状組成物を、支持体に塗布し、得られた塗膜を乾燥(溶媒除去)することにより行うことが好ましい。その際、支持体として金属箔を用いることにより、前記(A)における金属箔と絶縁層との積層中間体を製造することができる。また、支持体として金属板を用いることにより、前記(B)における金属板と絶縁層との積層中間体を製造することができる。また、支持体として金属箔及び金属板以外のもの、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、フッ素樹脂フィルム、ナイロンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム等の樹脂フィルムを用いる場合は、支持体上に形成された絶縁層を支持体から金属箔に熱圧着等により転写することにより、前記(A)における金属箔と絶縁層との積層中間体を製造することができ、支持体上に形成された絶縁層を支持体から金属板に熱圧着等により転写することにより、前記(B)における金属板と絶縁層との積層中間体を製造することができ、支持体上に形成された絶縁層を支持体から剥がすことにより、前記(C)における絶縁フィルムを製造することができる。
液状組成物の調製は、液晶ポリエステル及び必要に応じて他の成分を溶媒に溶解させてなる溶液に、無機充填材及び必要に応じて他の成分を分散させることにより行うことが好ましい。無機充填材は、ボールミル、3本ロール、遠心攪拌機、ビーズミル等により粉砕しつつ、前記溶液に分散させてもよい。また、前記溶液に、無機充填材を分散させるのに先立って、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等のカップリング剤やイオン吸着剤を加えてもよい。
溶媒としては、用いる液晶ポリエステルが溶解可能なもの、具体的には50℃にて1質量%以上の濃度([液晶ポリエステル]/[液晶ポリエステル+溶媒])で溶解可能なものが、適宜選択して用いられる。
溶媒の例としては、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、o−ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;p−クロロフェノール、ペンタクロロフェノール、ペンタフルオロフェノール等のハロゲン化フェノール;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル;アセトン、シクロヘキサノン等のケトン;酢酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート;トリエチルアミン等のアミン;ピリジン等の含窒素複素環芳香族化合物;アセトニトリル、スクシノニトリル等のニトリル;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド、テトラメチル尿素等の尿素化合物;ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の硫黄化合物;及びヘキサメチルリン酸アミド、トリ−n−ブチルリン酸等のリン化合物が挙げられ、それらの2種以上を用いてもよい。
溶媒としては、腐食性が低く、取り扱い易いことから、非プロトン性化合物、特にハロゲン原子を有しない非プロトン性化合物を主成分とする溶媒が好ましく、溶媒全体に占める非プロトン性化合物の割合は、好ましくは50〜100質量%、より好ましくは70〜100質量%、さらに好ましくは90〜100質量%である。また、前記非プロトン性化合物としては、液晶ポリエステルを溶解し易いことから、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミドを用いることが好ましい。
また、溶媒としては、液晶ポリエステルを溶解し易いことから、双極子モーメントが3〜5である化合物を主成分とする溶媒が好ましく、溶媒全体に占める双極子モーメントが3〜5である化合物の割合は、好ましくは50〜100質量%、より好ましくは70〜100質量%、さらに好ましくは90〜100質量%であり、前記非プロトン性化合物として、双極子モーメントが3〜5である化合物を用いることが好ましい。
また、溶媒としては、除去し易いことから、1気圧における沸点が220℃以下である化合物を主成分とするとする溶媒が好ましく、溶媒全体に占める1気圧における沸点が220℃以下である化合物の割合は、好ましくは50〜100質量%、より好ましくは70〜100質量%、さらに好ましくは90〜100質量%であり、前記非プロトン性化合物として、1気圧における沸点が220℃以下である化合物を用いることが好ましい。
液状組成物中の液晶ポリエステルの含有量は、液晶ポリエステル及び溶媒の合計量に対して、通常5〜60質量%、好ましくは10〜50質量%、より好ましくは15〜45質量%であり、所望の粘度の液状組成物が得られるように、適宜調整される。
液状組成物を支持体に塗布する方法としては、例えば、ロールコート法、バーコート法、スクリーン印刷法、ダイスコーター法及びコンマコータ法が挙げられ、連続式であってもよいし、単板式であってもよい。
塗膜の乾燥は、塗膜から溶媒を蒸発させることにより行うことが好ましい。支持体として金属箔及び金属板以外のものを用い、支持体上に形成された塗膜を乾燥後、支持体から金属箔又は金属板に熱圧着等により転写する場合は、溶媒の一部が乾燥後の塗膜中に残存するように行うことが好ましい。この場合、乾燥後の塗膜中の溶媒量は、好ましくは1〜25質量%である。乾燥温度は、通常50〜180℃、好ましくは80〜150℃である。
支持体上に形成された乾燥後の塗膜や金属箔又は金属板に転写された乾燥後の塗膜を、熱処理することにより、液晶ポリエステルの分子量や結晶化度を調節することができ、接着性や熱伝導性に優れる絶縁層が得られる。熱処理は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下、通常250〜350℃、好ましくは270〜320℃で行われる。
こうして金属箔と絶縁層との積層中間体を得た場合、前記(A)のとおり、この積層中間体を、その絶縁層面を貼合面として、金属板と熱圧着等により貼り合わせることにより、本発明の積層板が得られる。また、金属板と絶縁層との積層中間体を得た場合、前記(B)のとおり、この積層中間体を、その絶縁層面を貼合面として、金属箔と熱圧着等により貼り合わせることにより、本発明の積層板が得られる。また、支持体上に形成された絶縁層を支持体から剥がして絶縁フィルムを得た場合、前記(C)のとおり、この絶縁フィルムを金属箔と金属板とで挟んで、これらを熱圧着等により貼り合わせることにより、本発明の積層板が得られる。
本発明の積層板の金属箔をパターン化して、回路パターンを形成し、必要に応じて、切断、穴あけ等の加工を行うことにより、本発明の金属ベース回路基板が得られる。金属箔のパターン化は、例えば、金属箔上にマスクパターンを形成し、金属箔の露出部をエッチングで除去することにより行われる。
〔液晶ポリエステルの流動開始温度の測定〕
フローテスター((株)島津製作所の「CFT−500型」)を用いて、液晶ポリエステル約2gを、内径1mm及び長さ10mmのノズルを有するダイを取り付けたシリンダーに充填し、9.8MPa(100kg/cm2)の荷重下、4℃/分の速度で昇温しながら、液晶ポリエステルを溶融させ、ノズルから押し出し、4800Pa・s(48000P)の粘度を示す温度を測定した。
〔液晶ポリエステル溶液の粘度の測定〕
B型粘度計(東機産業(株)の「TVL−20型」)を用いて、No.21のローターにより、回転数20rpmで測定した。
〔無機充填材の体積平均粒子径の測定〕
無機充填剤100mgを水に分散させ、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置((株)堀場製作所の「LA−950」)により測定した。
〔無機充填材の数平均厚さの測定〕
無機充填材を走査型電子顕微鏡により2000倍の倍率で観察し、画像から無作為に選んだ30個の厚さを測定し、その数平均値を求めた。そして、この数平均厚さで体積平均粒子径を割ることにより、アスペクト比を求めた。
〔絶縁層の線膨張係数の測定〕
積層板から5mm×20mmのサンプルを切り出し、熱機械分析装置(セイコーインスツル(株)の「TMA−120型」)により、空気雰囲気下、10gの負荷荷重をかけながら、30℃から250℃まで5℃/分の速度で昇温した(昇温工程1)後、250℃から30℃まで30℃/分の速度で冷却し、次いで30℃から250℃まで5℃/分速度で昇温し(昇温工程2)、昇温工程2において、50℃から100℃までの間での面に平行な方向の線膨張係数(ppm/℃)を求めた。
〔銅箔と絶縁層との積層中間体の反り率の測定〕
JIS C6481に従って測定した。
〔絶縁層の耐電圧の測定〕
積層板の銅箔をエッチングにより部分的に除去して、φ20mmの円形パターンを形成し、JIS C2110に従って、段階昇圧法により、円形パターン−金属板間の絶縁破壊電圧を測定した。
〔絶縁層の熱伝導率の測定〕
式:熱伝導率=熱拡散率×比熱×密度により算出した。熱拡散率は、積層板から10mm×10mm×1mmのサンプルを切り出し、(株)アイフェイズの「ai−Phase Mobile」を用いて、温度波熱分析法により室温で測定した。比熱は、示差走査熱量計(DSC)を用いて、サファイヤ標準物質との比較より測定した。密度は、アルキメデス法により測定した。
〔銅箔のピール強度の測定〕
積層板の銅箔をエッチングにより部分的に除去して、幅10mmの銅箔パターンを形成した。この銅箔パターンの一端を掴み、銅箔パターンのうち剥離した部分が金属板の主面に対して垂直となるように力を加えながら、銅箔パターンを50mm/分の速度で金属板から引き剥がした。このとき、銅箔パターンに加えた力をピール強度とした。
実施例1〜4並びに比較例1及び2
〔液晶ポリエステルの製造〕
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸1976g(10.5モル)、4−ヒドロキシアセトアニリド1474g(9.75モル)、イソフタル酸1620g(9.75モル)及び無水酢酸2374g(23.25モル)を入れ、反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から150℃まで15分かけて昇温し、150℃で3時間還流させた。次いで、副生酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から300℃まで2時間50分かけて昇温し、300℃で1時間保持した後、反応器から内容物を取り出し、室温まで冷却した。得られた固形物を、粉砕機で粉砕して、粉末状のプレポリマーを得た。このプレポリマーの流動開始温度は、235℃であった。次いで、このプレポリマーを、窒素雰囲気下、室温から223℃まで6時間かけて昇温し、223℃で3時間保持することにより、固相重合させた後、冷却して、粉末状の液晶ポリエステルを得た。この液晶ポリエステルの流動開始温度は、270℃であった。
〔液晶ポリエステル溶液の調製〕
液晶ポリエステル2200gを、N,N−ジメチルアセトアミド7800gに加え、100℃で2時間加熱して、液晶ポリエステル溶液を得た。この溶液の粘度は400cPであった。
〔酸化アルミニウム〕
酸化アルミニウムとして、次のものを用いた。
酸化アルミニウム(1):住友化学(株)の「AL−S43A」(体積平均粒子径3.5μm、アスペクト比5.1(鱗片状))。
酸化アルミニウム(2):住友化学(株)の「AA−5」(体積平均粒子径5μm、アスペクト比1(多面体球状))。
〔タルク〕
タルクとして、日本タルク(株)の「K−3」(体積平均粒子径5.5μm、アスペクト比8.9(鱗片状))を用いた。
〔液状組成物の調製〕
液晶ポリエステル溶液に、酸化アルミニウム及びタルクを加え、遠心攪拌脱泡機で5分間攪拌して、液状組成物を得た。ここで、液晶ポリエステルと酸化アルミニウムとタルクとの割合は、それぞれの比重(液晶ポリエステル1.37g/cm3、酸化アルミニウム3.98g/cm3、酸化アルミニウム2.70g/cm3)から、表1に示す体積割合になるように、質量基準で調整した。
〔金属箔と絶縁層との積層中間体の製造〕
厚さ100μmのポリエステルフィルムに、液状組成物をその塗膜の厚さが約90μmになるように塗布した後、100℃で20分乾燥した。得られたポリエステルフィルムと乾燥塗膜との積層中間体を、その乾燥塗膜面が接触するように、厚さ35μmの銅箔と重ね合わせ、150℃に加熱した一対の熱ロール間に通過させて、乾燥塗膜と銅箔とを熱圧着した。次いで、ポリエステルフィルムを剥がし、得られた銅箔と乾燥塗膜との積層中間体を、290℃で3時間熱処理した。得られた銅箔と絶縁層との積層中間体について、絶縁層の線膨張係数及び反り率を測定し、表1に示した。
〔積層板の製造〕
銅箔と絶縁層との積層中間体を、その絶縁層面が接触するように、厚さ1.5mmの金属板(アルミニウム合金板:熱伝導率140W・m-1・K-1)と重ね合わせ、15MPaの圧力を加えながら340℃で20分熱処理して、絶縁層と金属板とを熱圧着した。得られた積層板について、絶縁層の耐電圧、絶縁層の熱伝導率及び銅箔のピール強度を測定し、表1に示した。
Figure 0006025247

Claims (6)

  1. 金属板と、前記金属板上に設けられ、液晶ポリエステル及び無機充填材を含む絶縁層と、前記絶縁層上に設けられた金属箔とを有する積層板であって、前記無機充填材が酸化アルミニウム及びタルクを含み、前記酸化アルミニウムのアスペクト比が2以上であり、
    前記絶縁層に占める前記液晶ポリエステルの割合が35〜60体積%であり、前記絶縁層に占める前記無機充填材の割合が40〜65体積%である積層板。
  2. 前記無機充填材に占める前記酸化アルミニウムの割合が70〜95体積%であり、前記無機充填材に占める前記タルクの割合が5〜30体積%である請求項1記載の積層板。
  3. 前記タルクのアスペクト比が5以上である請求項1又は2記載の積層板。
  4. 前記液晶ポリエステルが、下記式(1)で表される繰返し単位と、下記式(2)で表される繰返し単位と、下記式(3)で表される繰返し単位とを有する液晶ポリエステルである請求項1〜のいずれかに記載の積層板。
    (1)−O−Ar−CO−
    (2)−CO−Ar−CO−
    (3)−X−Ar−Y−
    (Arは、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表す。Ar及びArは、それぞれ独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記式(4)で表される基を表す。X及びYは、それぞれ独立に、酸素原子又はイミノ基を表す。Ar、Ar又はArで表される前記基にある水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基又はアリール基で置換されていてもよい。)
    (4)−Ar−Z−Ar
    (Ar及びArは、それぞれ独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。Zは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はアルキリデン基を表す。)
  5. 前記液晶ポリエステルが、それを構成する全繰返し単位の合計量に対して、前記式(1)で表される繰返し単位を30〜80モル%、前記式(2)で表される繰返し単位を10〜35モル%、前記式(3)で示される繰返し単位を10〜35モル%有する液晶ポリエステルである請求項に記載の積層板。
  6. 請求項1〜のいずれかに記載の積層板の前記金属箔をパターン化してなる金属ベース回路基板。
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