JP6928908B2 - プリプレグ、金属張積層板、プリント配線板及びフレックスリジッドプリント配線板 - Google Patents

プリプレグ、金属張積層板、プリント配線板及びフレックスリジッドプリント配線板 Download PDF

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Description

本発明は、プリプレグ、金属張積層板、プリント配線板及びフレックスリジッドプリント配線板に関する。
プリント配線板等の製造に用いられるプリプレグは、従来、熱硬化性樹脂を含有する樹脂組成物を繊維基材に含させると共に、半硬化状態になるまで加熱乾燥して形成されている。そして、このプリプレグを所定寸法に切断後、所要枚数重ねると共に、この片面あるいは両面に金属箔を重ね、これを加熱加圧して積層形成することによって、プリント配線板の製造に用いられる金属張積層板が作製されている。
しかし、プリプレグは、半硬化状態であるため、脆く、プリプレグを切断する際や積層する際に、粉落ちが発生しやすい。プリプレグの取り扱い時に発生する粉落ちによって、作製された積層板が打痕のように凹み、打痕不良が発生するおそれがある。
プリプレグから粉落ちが発生することを低減するために、例えば、特許文献1には、エポキシ樹脂とジシアンジアミド等の硬化剤と粒子径が1μm以下の架橋ゴムとを含有する樹脂組成物が開示されている。また、特許文献2には、エポキシ樹脂と酸無水物で変性されたフェノキシ樹脂とを含有するエポキシ樹脂組成物が開示されている。
特開2001−302813号公報 特開2000−336242号公報
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載の樹脂組成物から作製されるプリプレグでは、粉落ちの発生はある程度低減されるものの、良好な成型性及び基材への高い密着性を同時に実現することはできず、また、特許文献1及び特許文献2に記載の樹脂組成物では、低い熱膨張率を有する硬化物を形成することは難しい。
本発明の目的は、良好な成型性及び基材への高い密着性を有するとともに、粉落ちの発生が少ないプリプレグ、並びにこのプリプレグの樹脂組成物の硬化物を含む金属張積層板、プリント配線板、及びフレックスリジッドプリント配線板を提供することである。
本発明に係るプリプレグは、繊維基材と、前記繊維基材に含浸された樹脂組成物の半硬化物と、を備える。前記樹脂組成物が、(A)エポキシ樹脂と、(B)ジシアンジアミドと、(C)フェノキシ樹脂と、(D)コアシェルゴムと、(E)無機フィラーと、を含有する。前記(C)フェノキシ樹脂の重量平均分子量は、30000以上である。前記(C)フェノキシ樹脂の引張り伸び率は、20%以上である。前記(C)フェノキシ樹脂の含有量は、前記(A)エポキシ樹脂100質量部に対して5〜30質量部である。前記(D)コアシェルゴムの含有量は、前記(A)エポキシ樹脂100質量部に対して3〜20質量部である。
本発明に係る金属張積層板は、前記プリプレグの樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層と、前記絶縁層に設けられた金属層と、を有する。
本発明に係るプリント配線板は、前記プリプレグの樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層と、前記絶縁層に設けられた導体配線と、を有する。
本発明に係るフレックスリジッドプリント配線板は、複数のリジッド部と、前記複数のリジッド部を接続するフレックス部と、前記複数のリジッド部及び前記フレックス部のうちの少なくとも一つに設けられた導体配線と、を有する。前記複数のリジッド部のうちの少なくとも一つは、前記プリプレグの樹脂組成物の硬化物を含む。
本発明によれば、良好な成型性及び基材への高い密着性を有するとともに、粉落ちの発生が少ないプリプレグ、並びにこのプリプレグの樹脂組成物の硬化物を含む金属張積層板、プリント配線板、及びフレックスリジッドプリント配線板を得ることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るプリプレグの断面図である。 図2は、本発明の一実施形態に係る金属張積層板の断面図である。 図3は、本発明の一実施形態に係るプリント配線板の断面図である。図3Aは、単層構造のプリント配線板の断面図であり、図3Bは、多層構造のプリント配線板の断面図である。 図4は、本発明の第一実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板の断面図である。 図5は、本発明の第二実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板の断面図である。 図6は、本発明の第三実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板の断面図である。
以下、本発明の実施形態を説明する。
[本実施形態に係る樹脂組成物]
本実施形態に係る樹脂組成物(以下、組成物(X)という)は、(A)エポキシ樹脂と、(B)ジシアンジアミドと、(C)フェノキシ樹脂と、(D)コアシェルゴムと、(E)無機フィラーと、を含有する。(C)フェノキシ樹脂の重量平均分子量は、30000以上である。(C)フェノキシ樹脂の引張り伸び率は、20%以上である。(C)フェノキシ樹脂の含有量は、(A)エポキシ樹脂100質量部に対して5〜30質量部である。(D)コアシェルゴムの含有量は、(A)エポキシ樹脂100質量部に対して3〜20質量部である。
本実施形態では、組成物(X)が、上記の構成を有するため、組成物(X)から作製されるプリプレグは、良好な成型性及び基材への高い密着性を有するとともに、粉落ちの発生が少ない。さらに、組成物(X)の硬化物は、低い熱膨張率を有する。
組成物(X)が含有する成分について、更に詳しく説明する。
<(A)エポキシ樹脂>
(A)エポキシ樹脂(以下、(A)成分という)は、組成物(X)に熱硬化性を付与することができる。また、組成物(X)が(A)成分を含有することで、組成物(X)の硬化物は良好な耐熱性を有しうる。
(A)成分としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;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等のノボラック型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタンノボラック型エポキシ樹脂、テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂等のアリールアルキレン型エポキシ樹脂;4官能ナフタレン型エポキシ樹脂等のナフタレン型エポキシ樹脂;ナフタレン骨格変性クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレンジオールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、メトキシナフタレン変性クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、メトキシナフタレンジメチレン型エポキシ樹脂等のナフタレン骨格変性エポキシ樹脂;トリフェニルメタン型エポキシ樹脂;アントラセン型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;ノルボルネン型エポキシ樹脂;フルオレン型エポキシ樹脂;上記エポキシ樹脂をハロゲン化した難燃化エポキシ樹脂;リン変性エポキシ樹脂等が挙げられる。(A)成分は、これらのうち1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
組成物(X)が、重量平均分子量が30000以上であり、且つ引張り伸び率が20%以上であるビスフェノールA型エポキシ樹脂を含有する場合、このビスフェノールA型エポキシ樹脂は(C)成分のフェノキシ樹脂として組成物(X)に含有される。そのため、(A)成分として含有されるビスフェノールA型エポキシ樹脂は、重量平均分子量が30000未満であるビスフェノールA型エポキシ樹脂、引張伸び率が20%未満であるビスフェノールA型エポキシ樹脂、又は重量平均分子量が30000未満であり且つ引張伸び率が20%未満であるビスフェノールA型エポキシ樹脂である。
(A)成分は、リン変性エポキシ樹脂を含有することが好ましい。リン変性エポキシ樹脂とは、リン原子を含有するエポキシ樹脂を意味する。(A)成分がリン変性エポキシ樹脂を含有する場合、ハロゲン系難燃剤を添加しなくても組成物(X)の硬化物に難燃性を付与することができるため、環境に優しい。
リン変性エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、有機リン化合物とキノン化合物とを反応させ、この反応で生成する反応生成物と、エポキシ樹脂とを反応させて得られるリン変性エポキシ樹脂を用いることができる。
(A)成分がリン変性エポキシ樹脂を含有する場合、リン変性エポキシ樹脂は、下記式(1)で示される構造を有することが好ましい。この場合、組成物(X)の硬化物は優れた難燃性を有しうる。
Figure 0006928908
(A)成分の含有量は、組成物(X)100質量部に対して40〜80質量部の範囲内であることが好ましい。この場合、組成物(X)は十分な熱硬化性を有しうる。(A)成分の含有量は、組成物(X)100質量部に対して50〜70質量部の範囲内であることがさらに好ましい。
(A)成分が、リン変性エポキシ樹脂を含有する場合、リン変性エポキシ樹脂は、(A)成分100質量部中のリン濃度が1%以上となるように含有されていることが好ましい。この場合、組成物(X)の硬化物は、より高い難燃性を有しうる。リン変性エポキシ樹脂は、(A)成分100質量部中のリン濃度が1.5%以上となるように含有されていることがさらに好ましい。
<(B)ジシアンジアミド>
(B)ジシアンジアミド(以下、(B)成分という)は、硬化剤として機能する。組成物(X)が(B)成分を硬化剤として含有すると、例えばフェノール系硬化剤を含有する場合と比較して、組成物(X)が加熱されて硬化する際の硬化速度が遅くなるため、組成物(X)の半硬化物及び硬化物は脆くなりにくい。このため、組成物(X)から作製されるプリプレグの粉落ちを低減することができる。さらに、組成物(X)が(B)成分を硬化剤として含有すると、フェノール系硬化剤を含有する場合と比較して、組成物(X)の半硬化物及び硬化物は、特にポリイミド基材へのより高い密着性を有する。ポリイミド基材は、プリント配線板のカバーレイ等として好適に使用されるため、組成物(X)から作製されるプリプレグは、プリント配線板を作製するための基板材料として有効に利用されうる。
(B)成分は、組成物(X)において、(A)成分のエポキシ当量1に対して、(B)成分の活性水素当量が0.3〜0.8の範囲内となるように含有されていることが好ましく、0.4〜0.7の範囲内となるように含有されていることがより好ましい。なお、エポキシ当量とは、エポキシ樹脂の分子中に含まれるエポキシ基の数に対するエポキシ樹脂の分子量の比である。また、活性水素当量とは、硬化剤として用いる化合物中のアミノ基の窒素原子に直結する活性水素の数に対する硬化剤として用いる化合物の分子量の比である。
<(C)フェノキシ樹脂>
(C)フェノキシ樹脂(以下、(C)成分という)は、ビスフェノール類とエピクロルヒドリンとの縮合反応により、直鎖状に高分子化した樹脂である。(C)成分は、組成物(X)から作製されるプリプレグに可撓性を付与し、粉落ちの発生を低減させることができる。また、組成物(X)が(C)成分を含有することで、組成物(X)の半硬化物及び硬化物は、特にポリイミド基材への良好な密着性を有しうる。
(C)成分の重量平均分子量は、30000以上である。(C)成分の重量平均分子量が30000以上であることで、組成物(X)から作製されるプリプレグの粉落ちの発生を低減することができる。(C)成分の重量平均分子量の上限は、特に限定されないが、例えば、100000以下であることが好ましい。
(C)成分の引張り伸び率は、20%以上である。(C)成分の引張り伸び率が20%以上であることで、組成物(X)から作製されるプリプレグに十分な可撓性を付与することができるため、組成物(X)から作製されるプリプレグの粉落ちを低減することができる。引張り伸び率の測定は、オートグラフを用いて行うことができる。
(C)成分としては、例えば、新日鉄住金化学株式会社製の品番「YP−50」、「YP50S」等を用いることができる。
(C)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して5〜30質量部である。(C)成分の含有量がこの範囲内である場合、組成物(X)から作製されるプリプレグの成型性を低下させることなく、組成物(X)から作製されるプリプレグの粉落ちの発生を低減させることができる。さらに、(C)成分の含有量がこの範囲内であることで、組成物(X)の半硬化物及び硬化物のポリイミド基材への密着性が低下しにくくなるため、組成物(X)の半硬化物及び硬化物は、特にポリイミド基材への良好な密着性を有しうる。
<(D)コアシェルゴム>
(D)コアシェルゴム(以下、(D)成分という)は、組成物(X)を硬化した際の硬化物のガラス転移温度に大きな影響を与えることなく、組成物(X)から作製されるプリプレグ及び硬化物に可撓性を付与することができる。このため、組成物(X)から作製されるプリプレグの粉落ちが低減される。さらに、組成物(X)が(D)成分を含有することで、組成物(X)は良好な基材への含浸性を有し、組成物(X)から作製されるプリプレグは、良好な成型性を有しうる。
(D)成分は、ゴム粒子の集合体である。ゴム粒子は、コア部と、コア部を取り囲むシェル部とを有する。すなわち、ゴム粒子は、コア部とシェル部にそれぞれ異なる材料を含む複合材料である。
コア部は、特に限定されないが、例えば、シリコーン・アクリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、ブタジエンゴム等を含んでよい。コア部は、シリコーン・アクリルゴム又はアクリルゴムを含むことが好ましい。この場合、組成物(X)から作製されるプリプレグ及び硬化物により高い可撓性を付与することができる。
シェル部は、特に限定されないが、例えば、コア部に結合された複数のグラフト鎖からなっていてよい。グラフト鎖は、官能基を有していてよい。官能基としては、例えば、メタクリル基、アクリル基、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、イソシアネート基が挙げられる。また、シェル部は、例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン等の重合体から構成されてもよい。
ゴム粒子の形状や粒径は特に限定されない。ゴム粒子の平均粒径は、例えば、0.1〜2.0μmであることが好ましい。ゴム粒子の平均粒径は、レーザー回折・散乱法による粒度分布の測定値から算出される体積基準のメディアン径であり、市販のレーザー解析・散乱式粒度分布測定装置を用いて得られる。
(D)成分としては、例えば、三菱レイヨン株式会社製の品番「SRK200A」、「S2100」、「SX−005」、「S−2001」、「S−2006」、「S−2030」、「S−2200」、「SX−006」、「W−450A」、「E−901」、「C−223A」;アイカ工業株式会社製の品番「AC3816」、「AC3816N」、「AC3832」、「AC4030」、「AC3364」、「IM101」;株式会社カネカ製の「MX−217」、「MX−153」「MX−960」等を用いることができる。
(D)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して3〜20質量部である。(D)成分の含有量がこの範囲内である場合、組成物(X)から作製されるプリプレグは、良好な基材密着性を有しうる。さらに、この場合、組成物(X)の硬化物の熱膨張率が高くなりすぎることを抑制しうる。
<(E)無機フィラー>
組成物(X)が(E)無機フィラー(以下、(E)成分という)を含有することで、組成物(X)の硬化物は、低い熱膨張率を有しうる。組成物(X)が(D)成分を含有する場合、組成物(X)の硬化物の熱膨張率は高くなりやすい。しかし、組成物(X)が(E)成分を含有することで、組成物(X)の硬化物は、低い熱膨張率を有することができるため、組成物(X)の硬化物は、熱応力を受けても、反り等の変形やクラックの発生が少ない。
(E)成分は、特に限定されないが、例えば、水酸化アルミニウム、シリカ、硫酸バリウム、酸化ケイ素粉、破砕シリカ、焼成タルク、モリブデン酸亜鉛被覆タルク、チタン酸バリウム、酸化チタン、クレー、アルミナ、マイカ、ベーマイト、ホウ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、その他の金属酸化物や金属水和物、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、ガラス短繊維、ホウ酸アルミニウムウィスカ、炭酸ケイ素ウィスカ等を含んでよい。(E)成分として、これらの無機フィラーを1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。(E)成分は、水酸化アルミニウム及びシリカのうちの少なくとも一つを含有することが好ましい。
(E)成分の形状や粒径は特に限定されない。(E)成分の平均粒径は、例えば、0.1〜5.0μmであることが好ましい。(E)成分の平均粒径は、レーザー回折・散乱法による粒度分布の測定値から算出される体積基準のメディアン径であり、市販のレーザー解析・散乱式粒度分布測定装置を用いて得られる。
(E)成分は、カップリング剤等により表面処理が施されていてもよい。これにより、組成物(X)の硬化物の基材への密着性を高めることができる。カップリング剤としては、例えば、エポキシシランカップリング剤、メルカプトシランカップリング剤等のシランカップリング剤を用いることができる。
(E)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して5〜100質量部であることが好ましい。(E)成分の含有量がこの範囲内である場合、組成物(X)から作製されるプリプレグの粉落ち性に悪影響を与えることなく、組成物(X)の硬化物の熱膨張率を低くすることができる。(E)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して10〜70質量部であることがさらに好ましい。
<その他の成分>
組成物(X)は、本発明の効果が阻害されない場合、上記の(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分、及び(E)成分以外の成分を含んでいてもよい。組成物(X)は、例えば、分散剤、着色剤、密着性付与剤、硬化促進剤、有機溶剤、その他の樹脂、及び添加剤を含んでよい。
組成物(X)は、本発明の効果が阻害されない場合、例えば、(A)成分及び(C)成分以外の樹脂を含有してもよい。組成物(X)は、例えば、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネート樹脂等を含有してもよい。
また、組成物(X)は、本発明の効果が阻害されない場合、例えば、(B)成分以外の硬化剤を含有してもよい。(B)成分以外の硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド以外のアミン系硬化剤、尿素系硬化剤、酸無水物系硬化剤等が挙げられる。
[本実施形態に係るプリプレグ1]
図1を参照して、本実施形態に係るプリプレグ1を説明する。
本実施形態に係るプリプレグ1は、繊維基材12と、繊維基材12に含された組成物(X)の半硬化物11と、を有する。
繊維基材12は、特に限定されないが、例えば、縦糸及び横糸がほぼ直交するように織られた平織基材等の織布基材を用いることができる。繊維基材12として、例えば、無機繊維からなる織布基材、有機繊維からなる織布基材等を用いることができる。無機繊維からなる織布基材としては、例えば、ガラスクロス等が挙げられる。有機繊維からなる織布基材としては、例えば、アラミドクロス、ポリエステルクロス等が挙げられる。
プリプレグ1は、例えば、組成物(X)を繊維基材12に含させ、これを半硬化状態となるまで加熱乾燥することによって形成することができる。半硬化状態にさせる際の温度条件や時間は、例えば、170〜200℃、30〜90分間とすることができる。なお、半硬化状態とは、いわゆるプリプレグ等でのBステージ状態のことである。すなわち、Aステージ状態(ワニス状態)の樹脂組成物を加熱により、Cステージ状態(硬化状態)へと硬化させる中間段階にある樹脂組成物である。
このようにして形成されるプリプレグ1は、組成物(X)を使用して形成されているため、上述したように、良好な成型性及び基材への高い密着性を有するだけでなく、粉落ちの発生が少ない。このため、プリプレグ1を取り扱う際やプリプレグ1から積層板を作製する際に発生する粉落ちによって、作製された積層板が打痕のように凹み、打痕不良が発生することを抑制することができる。例えば、後述のようにプリプレグ1を用いてフレックスリジッドプリント配線板を製造する場合、プリプレグ1を金型加工等で打ち抜くことで、プリプレグ1に開口部を設けて用いることがある。開口部が設けられたプリプレグ1をフレックスリジッドプリント配線板の製造に用いられるコア材上に積層する場合に、プリプレグ1の端面や開口部の内周面からの粉落ちによって、コア材上に打痕が発生したり、粉落ちした粉によって不良が生じたりすることを防ぐことができる。そのため、組成物(X)を使用して形成されるプリプレグ1は、高性能のプリント配線板を作製するための材料として有効に利用されうる。
[本実施形態に係る金属張積層板2]
図2を参照して、本実施形態に係る金属張積層板2を説明する。
本実施形態に係る金属張積層板2は、組成物(X)の硬化物を含む絶縁層10と、絶縁層10に設けられた金属層20と、を有する。
金属層20は、絶縁層10の少なくとも一方も面に設けられる。すなわち、金属張積層板2の構成は、絶縁層10と、絶縁層10の一方の面に配置された金属層20とを有する2層構成であってよく、絶縁層10と、絶縁層10の両方の面に配置された二つの金属層20とを有する3層構成であってもよい。図2は、3層構造の金属張積層板2の断面図である。
金属張積層板2は、例えば、組成物(X)の半硬化物を有するプリプレグ1を、1枚又は複数枚重ねたものの片面又は両面に金属箔を重ね合わせ、加熱加圧成型して積層一体化することで作製することができる。積層成型は、例えば、多段真空プレス、ホットプレス、ダブルベルト等を用いて、加熱・加圧して行うことができる。この場合、プリプレグ1が硬化することによって、絶縁層10が作製される。
金属張積層板2は、プリプレグ1を用いずに製造されてもよい。例えば、金属箔からなる金属層20の表面に、直接ワニス状の組成物(X)を塗布し、金属層20及び組成物(X)を加熱・加圧することにより、ワニス状の組成物(X)を硬化させて絶縁層10を作製することができる。
上記のようにして形成される金属張積層板2の絶縁層10は、組成物(X)の硬化物を含むため、熱膨張率が低い。このため、金属張積層板2は、熱応力を受けても反りやクラックの発生が起こりにくい。そのため、組成物(X)の硬化物を含む絶縁層10を有する金属張積層板2は、高性能のプリント配線板を作製するための基板材料として有効に利用されうる。
[本実施形態に係るプリント配線板3、4]
図3を参照して、本実施形態に係るプリント配線板3、4を説明する。
本実施形態に係るプリント配線板3、4は、組成物(X)の硬化物を含む絶縁層10と、絶縁層10に設けられた導体配線30と、を有する。
プリント配線板3(以下、コア材という場合がある)は、組成物(X)の硬化物を含む一つの絶縁層10と、絶縁層10の片面又は両面に設けられた導体配線30とを備える単層構造のプリント配線板である。図3Aは、一つの絶縁層10と、一つの絶縁層10の両面に設けられた二つの導体配線30とを備える、単層構造のプリント配線板3の断面図である。単層構造のプリント配線板3には、必要に応じて、スルーホール、ビアホール等が形成されてもよい。
プリント配線板4は、コア材3の導体配線30が形成された面上に、さらに絶縁層10と導体配線30とが交互に形成されて構成され、最外層に導体配線31が形成された多層構造のプリント配線板である。多層構造のプリント配線板4においては、複数の絶縁層10のうちの少なくとも一つが組成物(X)の硬化物を含む。多層構造のプリント配線板4においては、複数の絶縁層10の全てが組成物(X)の硬化物を含むことが好ましい。図3Bは、三つの絶縁層10と、四つの導体配線30とを備える多層構造のプリント配線板4の断面図である。多層構造のプリント配線板4には、必要に応じて、スルーホール、ビアホール等が形成されてもよい。
単層構造のプリント配線板3の製造方法としては、特に限定されず、例えば、上記の金属張積層板2の金属層20の一部をエッチングにより除去して導体配線30を形成するサブトラクティブ法;組成物(X)の硬化物を含む絶縁層10からなるアンクラッド板の片面又は両面に無電解めっきによる薄い無電解めっき層を形成し、めっきレジストにより非回路形成部を保護した後、電解めっきにより回路形成部に電解めっき層を厚付けし、その後めっきレジストを除去し、回路形成部以外の無電解めっき層をエッチングにより除去して導体配線30を形成するセミアディティブ法などが挙げられる。多層構造のプリント配線板4の製造方法としては、特に限定されず、例えば、ビルドアッププロセスなどが挙げられる。
[第一実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板5]
図4を参照して、第一実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板5を説明する。
第一実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板5は、複数のリジッド部51と、複数のリジッド部51を接続するフレックス部52と、複数のリジッド部51及びフレックス部52のうちの少なくとも一つに設けられた導体配線30(32)と、を有し、複数のリジッド部51のうちの少なくとも一つは、組成物(X)の硬化物を含む。具体的には、第一実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板5は、二つのリジッド部51と、一つのフレックス部52と、導体配線30(32)とを有し、リジッド部51に設けられた複数の絶縁層10のうちの少なくとも一つは、組成物(X)の硬化物を含む。
リジッド部51は、搭載される部品の重さに耐え、筐体に固定できる硬さと強度を持ったリジッドな部分である。フレックス部52は、折り曲げができる可撓性を持つフレキシブルな部分である。フレックスリジッドプリント配線板5は、フレックス部52で折り曲げて筐体などに収容することによって、例えば携帯用電子機器など小型・軽量の機器に使用される。フレックス部52の厚みは、例えば5〜300μmの範囲内であることが好ましい。この場合、フレックス部52は良好な可撓性を有する。
フレックスリジッドプリント配線板5は、例えば、一つの絶縁層50及び二つの導体配線30を有する単層構造のフレキシブルプリント配線板200をコア材として用いることで製造することができる。コア材200を、フレックス部52となる部分を除いて多層化することで、リジッド部51を形成する。すなわち、コア材200の一部はフレックス部52となり、コア材200の他の部分はリジッド部51となる。コア材200における絶縁層50の材料は、可撓性を有する材料であれば特に限定されず、例えばポリイミド等の可撓性を有する樹脂を含むことができる。また、多層化のための手法は特に限定されず、公知の手法が用いられる。例えば金属箔と組成物(X)を含む樹脂層とを有する金属箔付き樹脂シートを用いてビルドアップ法により多層化することができる。金属箔付き樹脂シートは、例えば、金属箔に組成物(X)を塗布し、組成物(X)が半硬化状態(Bステージ状態)となるまで加熱乾燥することで作製される。コア材200におけるリジッド部51が形成される複数の領域において、コア材200の両面の各々に金属箔付き樹脂シートを重ね、この状態で加熱加圧成型することで、金属箔付き樹脂シートの組成物(X)を含む樹脂層がコア材200に接着すると共に組成物(X)を含む樹脂層が硬化してリジッド部51の絶縁層10が形成される。続いて、金属箔付き樹脂シートに由来する金属箔にエッチング処理等を施すことで、リジッド部51に導体配線32が形成される。これにより、リジッド部51が形成されるとともに、リジッド部51を接続するフレックス部52が形成される。
図4に示すフレックスリジッドプリント配線板5において、リジッド部51は、コア材200の一部と、コア材200上に設けられた絶縁層10と、絶縁層10上に設けられた導体配線32と、を含むが、これに限定されず、リジッド部51は、例えば、最外層に設けられるソルダーレジスト層を備えていてもよい。リジッド部51は、コア材200の両側の各々に、二つ以上の絶縁層10と二つ以上の導体配線32とが交互に設けられた構造を有していてもよい。すなわち、リジッド部51は、ビルドアップ法等により更に多層化されてもよい。リジッド部51には、必要に応じて、スルーホール、ビアホール等が形成されてもよい。
図4に示すフレックスリジッドプリント配線板5において、フレックス部52は、コア材200の一部である絶縁層50を含む。すなわち、フレックス部52は、絶縁層50の一部である。フレックス部52の構成は、これに限定されず、フレックス部52は、例えば、導体配線30を含んでもよい。すなわち、フレックス部52の絶縁層50上に導体配線30が形成されてもよい。また、コア材200の導体配線30を覆うカバーレイが設けられてもよく、この場合、フレックス部52は、絶縁層50と、導体配線30と、カバーレイと、を含む。絶縁層50は、一つの絶縁層からなる単層構造であってもよく、複数の絶縁性を有する層が積層された複層構造であってもよい。フレックス部52の可撓性が阻害されない場合、フレックス部52は、多層構造を有してもよく、この場合、例えば多層構造のフレキシブルプリント配線板をコア材として用いることで、リジッドフレックスプリント配線板を作製することができる。
図4に示すフレックスリジッドプリント配線板5において、複数の絶縁層10のうちの少なくとも一つは、組成物(X)の硬化物を含む。すなわち、複数のリジッド部51のうちの少なくとも一つは、組成物(X)の硬化物を含む。
[第二実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板6]
図5を参照して、第二実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板6を説明する。以下では、第一実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板5と同様の構成については図中に同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
第二実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板6は、複数のリジッド部51と、複数のリジッド部51を接続するフレックス部52と、複数のリジッド部51及びフレックス部52のうちの少なくとも一つに設けられた導体配線30(32)と、を有し、複数のリジッド部51のうちの少なくとも一つは、組成物(X)の硬化物を含む。具体的には、第二実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板6は、二つのリジッド部51と、一つのフレックス部52と、導体配線30(32)とを有し、リジッド部51に設けられた複数の絶縁層10のうちの少なくとも一つは、組成物(X)の硬化物を含む。
第二実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板6では、リジッド部51の最外層にソルダーレジスト層60が設けられている。また、コア材200の導体配線30を覆うカバーレイ40が設けられている。さらに、リジッド部51には、スルーホール101及びベリードビアホール102が形成されている。フレックスリジッドプリント配線板6の構成は、これに限定されず、フレックスリジッドプリント配線板6は、ソルダーレジスト層60を有さなくてもよい。また、フレックスリジッドプリント配線板6は、カバーレイ40を有さなくてもよい。リジッド部51には、必要に応じて、さらにブラインドビアホールが形成されてもよい。
フレックスリジッドプリント配線板6は、例えば、一つの絶縁層50及び二つの導体配線30を有する単層構造のフレキシブルプリント配線板200をコア材として用いることで製造することができる。コア材200における絶縁層50の材料は、可撓性を有する材料であれば特に限定されず、例えばポリイミド等の可撓性を有する樹脂を含むことができる。コア材200の両面に、カバーレイフィルムを積層することで導体配線30を覆うカバーレイ40を形成する。これにより、コア材200とカバーレイ40とを有するフレキシブルプリント配線板300を作製する。このフレキシブルプリント配線板300を、フレックス部52となる部分を除いて多層化することで、リジッド部51を形成する。すなわち、フレキシブルプリント配線板300の一部はフレックス部52となり、フレキシブルプリント配線板300の他の部分はリジッド部51となる。多層化のための手法は特に限定されず、公知の手法が用いられ、例えば、上述の第一実施形態のフレックスリジッドプリント配線板5と同様の方法で多層化することができる。具体的には、金属箔と組成物(X)を含む樹脂層とを有する金属箔付き樹脂シートを用いてビルドアップ法により多層化することができる。金属箔付き樹脂シートは、金属箔に組成物(X)を塗布し、組成物(X)が半硬化状態(Bステージ状態)となるまで加熱乾燥することで作製される。フレキシブルプリント配線板300におけるリジッド部51が形成される複数の領域において、フレキシブルプリント配線板300の両面の各々に金属箔付き樹脂シートを重ね、この状態で加熱加圧成型することで、金属箔付き樹脂シートの組成物(X)を含む樹脂層がフレキシブルプリント配線板300に接着すると共に組成物(X)を含む樹脂層が硬化して、組成物(X)の硬化物を含む絶縁層10がリジッド部51に形成される。続いて、金属箔付き樹脂シートに由来する金属箔にエッチング処理等を施すことで、リジッド部51に導体配線32が形成される。絶縁層10の形成と導体配線32の形成とを交互に繰り返し、最外層にソルダーレジスト層60を形成する。これにより、リジッド部51が形成されるとともに、リジッド部51を接続するフレックス部52が形成される。スルーホール101及びベリードビアホール102は、公知の方法で形成することができる。
フレックスリジッドプリント配線板6を製造する他の方法としては、図1に示す繊維基材12と繊維基材12に含された組成物(X)の半硬化物11とを有するプリプレグ1を用いる方法が挙げられる。プリプレグ1を金型加工等で打ち抜くことで、プリプレグ1に開口部を作る。この開口部は、フレックスリジッドプリント配線板6のフレックス部52に対応する。開口部を有するプリプレグ1をフレキシブルプリント配線板300に重ね、この状態で加熱加圧成型することで、プリプレグ1が硬化して、組成物(X)の硬化物を含む絶縁層10がリジッド部51に形成される。一方、プリプレグ1の開口部はフレックス部52に対応するため、フレックス部52には絶縁層10は形成されない。続いて、絶縁層10上に、公知の方法で導体配線32を形成する。開口部を有するプリプレグ1を用いた絶縁層10の形成と、導体配線32の形成とを交互に繰り返し、最外層にソルダーレジスト層60を形成する。これにより、リジッド部51が形成されるとともに、リジッド部51を接続するフレックス部52が形成される。
[第三実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板7]
図6を参照して、第三実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板7を説明する。以下では、第一実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板5及び第二実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板6と同様の構成については図中に同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
第三実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板7は、複数のリジッド部51と、複数のリジッド部51を接続するフレックス部52と、複数のリジッド部51及びフレックス部52のうちの少なくとも一つに設けられた導体配線30(32)と、を有し、複数のリジッド部51のうちの少なくとも一つは、組成物(X)の硬化物を含む。具体的には、第三実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板7は、二つのリジッド部51と、一つのフレックス部52と、導体配線30(32)とを有し、リジッド部51に設けられた複数のボンディングシート70のうちの少なくとも一つは、組成物(X)の硬化物を含む。
第三実施形態に係るフレックスリジッドプリント配線板7では、コア材200の導体配線30を覆うカバーレイ40が設けられている。また、リジッド部51には、スルーホール101及びブラインドビアホール102が形成されている。フレックスリジッドプリント配線板7の構成は、これに限定されず、フレックスリジッドプリント配線板7は、カバーレイ40を有さなくてもよい。また、リジッド部51には、必要に応じて、さらにベリードビアホールが形成されてもよい。また、リジッド部51は、最外層に設けられるソルダーレジスト層を備えていてもよい。
フレックスリジッドプリント配線板7は、例えば、第二実施形態のフレックスリジッドプリント配線板6を製造するのに用いられるのと同様のフレキシブルプリント配線板300と、リジッドプリント配線板400と、図1に示すプリプレグ1とを用いて製造することができる。フレキシブルプリント配線板300は、一つの絶縁層50及び二つの導体配線30を含むコア材200と、二つのカバーレイ40とを有する。リジッドプリント配線板400は、二つの絶縁層10と三つの導体配線32とを有する多層構造のプリント配線板であり、公知の方法を用いてブラインドビアホール103が形成されている。まず、プリプレグ1を金型加工等で打ち抜くことで、プリプレグ1に開口部を作る。この開口部は、フレックスリジッドプリント配線板7のフレックス部52に対応する。開口部を有するプリプレグ1をフレキシブルプリント配線板300に重ね、プリプレグ1の各々にリジッドプリント配線板400を重ねる。この状態で加熱加圧成型することで、プリプレグ1が硬化して組成物(X)を含むボンディングシート70が形成されるとともに、フレキシブルプリント配線板300とリジッドプリント配線板400とがボンディングシート70を介して接着される。その後、スルーホール101を、公知の方法で形成することができる。なお、プリプレグ1の開口部はフレックス部52に対応するため、フレックス部52にはボンディングシート70は形成されない。
リジッドプリント配線板400の構成は、図6に示す構成に限定されない。リジッドプリント配線板400は、例えば、一つの絶縁層10と二つの導体配線30とを有する図3Aに示す単層構造のプリント配線板3と同様の構成を有してもよい。また、リジッドプリント配線板400は、三つの絶縁層10と四つの導体配線30とを有する図3Bに示す多層構造のプリント配線板4と同様の構成を有してもよく、四つの絶縁層10と五つの導体配線30とを有する構成であってもよい。なお、第三実施形態のフレックスリジッドプリント配線板7では、リジッドプリント配線板400の絶縁層10は、組成物(X)の硬化物を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
1.樹脂組成物の製造
後掲の表1及び2の「組成」欄に示す成分のうち、(D)成分、(E)成分、及び硬化促進剤を除いた成分を、メチルエチルケトン及びジメチルホルムアミドの混合溶媒を用いて、表1及び2に示す割合で混合し、この混合物を30分間攪拌させた。次に、この混合物に、表1及び2の「組成」欄に示す(D)成分、(E)成分、及び硬化促進剤を、表1及び2に示す割合で添加し、ボールミルで分散させることによって実施例1〜11及び比較例1〜13の樹脂組成物(樹脂ワニス)を得た。
表1及び2の「組成」の欄における、成分の詳細は次の通りである。
・リン変性エポキシ樹脂:新日鉄住金化学株式会社製、品番FX−289
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂1:DIC株式会社製、品番850−S、エポキシ当量183〜193g/eq
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂2:新日鉄住金化学株式会社製、品番YD−011、エポキシ当量450〜500g/eq
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂3:新日鉄住金化学株式会社製、品番YD−927、エポキシ当量1750〜2100g/eq
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂4:新日鉄住金化学株式会社製、品番YD−020、エポキシ当量4000〜6000g/eq
・フェノール樹脂:DIC株式会社製、品番TD−2093、水酸基当量104
・フェノキシ樹脂1:新日鉄住金化学株式会社製、品番YP−50、重量平均分子量70000、引張り伸び率33%
・フェノキシ樹脂2:新日鉄住金化学株式会社製、品番YP50S、重量平均分子量60000、引張り伸び率30%
・フェノキシ樹脂3:新日鉄住金化学株式会社製、品番YP−70、重量平均分子量55000、引張り伸び率10%
・フェノキシ樹脂4:新日鉄住金化学株式会社製、品番ZX−1356−2、重量平均分子量70000、引張り伸び率12%
・コアシェルゴム1:シリコーン・アクリルゴム、三菱レイヨン株式会社製、品番SRK−200A
・コアシェルゴム2:アクリルゴム、アイカ工業株式会社製、品番AC−3816N
・水酸化アルミニウム:住友化学株式会社製、品番CL−303M
・破砕シリカ:シベルコ・ジャパン株式会社製、品番Megasil525
・硬化促進剤:2−エチル−4−イミダゾール、四国化成工業株式会社製、品番2E4MZ
なお、フェノキシ樹脂1、フェノキシ樹脂2、及びフェノキシ樹脂3の引張り伸び率は次のようにして測定した。フェノキシ樹脂1〜3のそれぞれの樹脂板(長さ15cm、幅1mm、厚み100μm)を準備し、この樹脂板の引張り伸び率を、オートグラフ(株式会社島津製作所製、型番AG−IS)を用いて、23±2℃、引張速度1mm/分で測定した。
2.プリプレグの作製
各実施例及び比較例の樹脂ワニスを、ガラスクロス(日東紡績株式会社製、♯1078タイプ、WEA1078)に硬化後の厚みが80μmとなるように含させ、170℃で溶融粘度が60000〜150000Poiseになるまで加熱乾燥させることにより、半硬化状態の樹脂組成物を含むプリプレグを得た。なお、溶融粘度の測定は、高化式フローテスター(株式会社島津製作所製、CFT−100)を用い、フローテスターの温度は130℃、圧力は1.96MPa(20kgf/cm)の条件下で、ノズルは径が1mm、厚みが1mmのものを用いて行った。
3.銅張積層板の作製
各実施例及び比較例のプリプレグ1枚の両側に厚み18μmの銅箔(三井金属鉱業株式会社製、3EC−III)を配置して被圧体とし、この被圧体を190℃及び2.94MPa(30kgf/cm)の圧力下で60分間加熱・加圧することで、両面に銅箔が接着された厚み80μmの銅張積層板を得た。また、各実施例及び比較例のプリプレグ10枚を積層した積層体の両側に厚み18μmの銅箔(三井金属鉱業株式会社製、3EC−III)を配置して被圧体とし、この被圧体を上記と同様の条件で加熱・加圧することで、両面に銅箔が接着された厚み800μmの銅張積層板を得た。なお、被圧体の成型には、ホットプレスを用い、成型機の熱盤の温度が100℃に温められた状態で被圧体の投入を行った。
4.評価試験
4−1.粉落ち性
上記2で作製した各実施例及び比較例のプリプレグを11×10cm(縦×横)の大きさに切断し、テストピースとして用いて試験を行った。まず、粉やゴミ等の付着物を、ハンディモップを用いて10枚のテストピースから除去した。次に、テストピース10枚の重量を測定した。続いて、10枚のテストピースのそれぞれに、カッターナイフ(エヌティー株式会社製、A型カッター替刃)を用いて長さ10cmの切り込みを等間隔で10本入れ、切り込みを入れた10枚のテストピースから粉やゴミ等の付着物を除去した。そして、切り込みを入れた10枚のテストピースの重量を測定した。切り込みを入れる前のテストピース10枚の重量から切り込みを入れた後のテストピース10枚の重量を減じた値を粉落ち量とした。切り込みを入れる前のテストピース10枚の重量に対する粉落ち量の百分比を、粉落ち性とした。
4−2.成型性
上記3で作製した各実施例及び比較例の厚み18μmの銅張積層板の両面の銅箔に対して、それぞれ残銅率が50%となるように格子状のパターンを形成して導体配線を形成し、プリント配線板を得た。このプリント配線板の両面の導体配線上に、それぞれ上記2で作製したプリプレグを1枚積層し、190℃及び2.94MPa(30kgf/cm)の圧力下で60分間加熱・加圧して、積層体を得た。この積層体を50×50mmの大きさに切断しテストピースを得た。このテストピースを4時間煮沸してから、260℃の半田槽に20秒間浸漬し、テストピースの外観を観察してその結果を次に示すように評価した。
A:ふくれが認められる。
B:ふくれが認められない。
4−3.銅箔密着性
上記3で作製した各実施例及び比較例の厚み18μmの銅張積層板をテストピースとして用いた。このテストピースの銅箔のピール強度を、IPC−TM−650−2.4.8に準拠して測定した。テストピース上に、幅10mm、長さ100mmの銅箔パターンを形成し、引っ張り試験機により50mm/分の速度で銅箔パターンを引き剥がし、その際のピール強度を測定した。このピール強度を、銅箔密着性とした。
4−4.ポリイミド密着性
片面フレキシブル金属張積層板(SKイノベーション株式会社製、Enflex(R)、銅箔厚み12μm、ポリイミド厚み20μm)と、上記2で作製した各実施例及び比較例のプリプレグ1枚を、片面フレキシブル金属張積層板のポリイミド層とプリプレグとが接するように積層し、190℃及び2.94MPa(30kgf/cm)の圧力下で60分間加熱・加圧することで積層体を作製した。この積層体を、10×100mmの大きさに切断し、テストピースを得た。このテストピースから、引っ張り試験機により50mm/分の速度で片面フレキシブル金属張積層板を引き剥がし、その際のピール強度を測定した。このピール強度を、ポリイミド密着性とした。
4−5.ガラス転移温度(Tg)
上記3で作製した各実施例及び比較例の厚み80μmの銅張積層板の両面の銅箔を除去し、テストピースを得た。このテストピースのガラス転移温度(Tg)を、IPC−TM−650−2.4.25に準拠して、示差走査熱量測定(DSC)により、昇温速度20℃/分の条件で測定した。なお、表1及び2のガラス転移温度の欄に示す括弧内の数値は、ガラス転移温度をテストピースの2箇所で測定した場合の、低温側のガラス転移温度を示す。
4−6.熱膨張率(CTE)
上記3で作製した各実施例及び比較例の厚み800μmの銅張積層板の両面の銅箔を除去し、テストピースを得た。このテストピースの面方向(厚み方向)の熱膨張率(CTE)を、JIS C 6481に準拠して、Thermo−mechanical analysis(TMA)法により測定した。なお、熱膨張率は、上記4−5で測定されたガラス転移温度未満の温度において測定された。
Figure 0006928908
Figure 0006928908
実施例2と比較例13とを比較すると、硬化剤として(B)成分を含有する実施例2の粉落ち性は、硬化剤としてフェノール樹脂を含有する比較例13の粉落ち性よりも低く、さらに銅箔及びポリイミドへの密着性が比較例13よりも高い。また、実施例1と比較例10とを比較すると、(C)成分を含有する実施例1の粉落ち性は、(C)成分を含有しない比較例10の粉落ち性の半分以下である。また、実施例3と比較例7とを比較すると、(D)成分を含有する実施例3の粉落ち性は、(D)成分を含有しない比較例7の粉落ち性の半分である。以上のように、(B)成分、(C)成分及び(D)成分は、組成物(X)から作製されるプリプレグの粉落ちの発生を低減させることが確認された。また、(B)成分は、銅箔及びポリイミドへの密着性を向上させることが確認された。
また、表1及び2から明らかなように、実施例は、比較例に比べて、粉落ち性、成形性、銅箔及びポリイミド密着性、ガラス転移温度、並びに熱膨張率の特性が良好なレベルでバランスよく得られていることが確認された。一方、比較例では、これらの特性の全てが良好な樹脂組成物は得られなかった。
1 プリプレグ
11 半硬化物
12 繊維基材
2 金属張積層板
10 絶縁層
20 金属層
3、4 プリント配線板
30 導体配線
5 フレックスリジッドプリント配線板
51 リジッド部
52 フレックス部

Claims (7)

  1. 繊維基材と、前記繊維基材に含浸された樹脂組成物の半硬化物と、を備え、
    前記樹脂組成物が、
    (A)エポキシ樹脂と、
    (B)ジシアンジアミドと、
    (C)フェノキシ樹脂と、
    (D)コアシェルゴムと、
    (E)無機フィラーと、を含有し、
    前記(C)フェノキシ樹脂の重量平均分子量は、30000以上であり、
    前記(C)フェノキシ樹脂の引張り伸び率は、20%以上であり、
    前記(C)フェノキシ樹脂の含有量は、前記(A)エポキシ樹脂100質量部に対して5〜30質量部であり、
    前記(D)コアシェルゴムの含有量は、前記(A)エポキシ樹脂100質量部に対して3〜20質量部である
    プリプレグ
  2. 前記(D)コアシェルゴムは、ゴム粒子の集合体であり、
    前記ゴム粒子は、コア部と、前記コア部を取り囲むシェル部と、を有し、
    前記コア部は、シリコーン・アクリルゴム又はアクリルゴムを含む
    請求項1に記載のプリプレグ
  3. 前記(A)エポキシ樹脂は、リン変性エポキシ樹脂を含有する
    請求項1又は2に記載のプリプレグ
  4. 前記リン変性エポキシ樹脂は、下記式(1)で示される構造を有する
    請求項3に記載のプリプレグ
    Figure 0006928908
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のプリプレグの樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層と、
    前記絶縁層に設けられた金属層と、を有する
    金属張積層板。
  6. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のプリプレグの樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層と、
    前記絶縁層に設けられた導体配線と、を有する
    プリント配線板。
  7. 複数のリジッド部と、
    前記複数のリジッド部を接続するフレックス部と、
    前記複数のリジッド部及び前記フレックス部のうちの少なくとも一つに設けられた導体配線と、を有し、
    前記複数のリジッド部のうちの少なくとも一つは、請求項1〜4のいずれか1項に記載のプリプレグの樹脂組成物の硬化物を含む
    フレックスリジッドプリント配線板。
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