JP6967736B2 - プリプレグ、金属張積層板、印刷配線基板及び多層印刷配線基板 - Google Patents
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Description
図1Aは、本実施形態に係るプリプレグ1の概略正面図である。図1Bは、図1A中の切断線Y−Yに従って切断したプリプレグ1の厚み方向DZ1における概略断面図である。図1Cは、図1A中の第二の切断線X−Xに従って切断したプリプレグ1の厚み方向DZ1における概略断面図である。
プリプレグ1は、図1Aないし図1Cに示すように、ガラス布基材10を備える。ガラス布基材10は、図1Aに示すように、ガラスヤーンで構成された経糸11及び横糸12で形成されている。ガラスヤーンの経糸方向D11は、プリプレグ1の製造時にテンションがかけられた方向(以下、テンション方向という場合がある)であり、かつ第一の方向DX1と略平行である。略平行とは、第一の方向DX1と、ガラスヤーンの経糸方向D11とが0°±10°の範囲内の角度で交わることを意味する。以下、経糸11及び横糸12をまとめてガラスヤーン11,12という場合がある。
プリプレグ1は、図1Bに示すように、熱硬化性樹脂組成物の半硬化物20Uを備える。熱硬化性樹脂組成物の半硬化物20Uは、図1B及び図1Cに示すように、ガラス布基材10を覆っている。
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂などを用いることができる。エポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有すればよく、例えば、分子構造内にオキサゾリドン環を有するオキサゾリドン型エポキシ樹脂、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、多官能フェノールのジグリシジルエーテル化合物、多官能アルコールのジグリシジルエーテル化合物、フェノール類とホルムアルデヒドの重縮合物のグリシジルエーテル化物である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、ビスフェノールA型ノボラック型エポキシ樹脂、並びにこれらのエポキシ樹脂を難燃化のためにハロゲン化したエポキシ樹脂等を用いることができる。多官能アルコールのジグリシジルエーテル化合物としては、例えば、4官能エポキシ樹脂などを用いることができる。ハロゲン化したエポキシ樹脂としては、例えば、臭素化エポキシ樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂のエポキシ当量は、好ましくは120〜800g/eq、より好ましくは170〜600g/eqである。
硬化剤としては、例えば、ジアミン系硬化剤、2官能以上のフェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、ジシアンジアミド、低分子量ポリフェニレンエーテル化合物などを用いることができる。2官能以上のフェノール系硬化剤としては、例えば、ビスフェノールAノボラック型フェノール樹脂を用いることができる。ジアミン系硬化剤としては、例えば、第1級アミン、第2級アミンなどを用いることができる。硬化剤の官能基当量は、好ましくは20〜500g/eqである。
硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール系化合物、第3級アミン系化合物、有機ホスフィン化合物、金属石鹸などを用いることができる。イミダゾール系化合物としては、例えば、2−エチル−4−メチルイミダゾール(2E4MZ)などを用いることができる。
ゴム成分としては、エラストマー微粒子などを用いることができる。エラストマー微粒子としては、例えば、コアシェル構造を有し、シェル部がエポキシ樹脂と相溶するコアシェル型微粒子を用いることができる。シェル相を構成する重合体としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレンなどを用いることができる。コア相を構成する重合体としては、例えば、アクリル系重合体、シリコーン系重合体、ブタジエン系重合体、イソプレン系重合体などを用いることができる。
無機充填材としては、例えば、シリカ、モリブデン化合物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、タルク、クレー、マイカなどが挙げられる。シリカとしては、球状シリカ、破砕状シリカなどを用いることができる。破砕状とは、基本的には溶融シリカを粉砕した状態のもので、特に造形処理を施さないものである。モリブデン化合物としては、例えば、三酸化モリブデンなどを用いることができる。無機充填材の含有量は、熱硬化性樹脂及び硬化剤の総質量100質量部に対して、好ましくは20質量部以上200質量部以下である。
難燃剤としては、例えば、ハロゲン系難燃剤、非ハロゲン系難燃剤などを用いることができる。ハロゲン系難燃剤としては、臭素含有化合物などを用いることができる。非ハロゲン系難燃剤としては、リン含有化合物、窒素含有化合物などを用いることができる。
有機溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、セロソルブ類などを用いることができる。これらを単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
図2Aは、本実施形態に係る金属張積層板2の概略正面図である。図2Bは、図2A中の切断線Y−Yに従って切断した金属張積層板2の厚み方向DZ2における概略断面図である。図2Cは、本実施形態に係る金属張積層板2の絶縁層30Cの材料である第一のプリプレグ11及び第二のプリプレグ12の重ね合わせ方向を説明するための概略分解斜視図である。なお、図2B中、図1Bに示すプリプレグ1の構成部材と同一の構成部材には同一符号を付して重複説明を省略する場合がある。
図3Aは、本実施形態に係る印刷配線基板3の第一の面30Aの概略正面図である。図3Bは、図3A中の切断線Y−Yに従って切断した印刷配線基板3の厚み方向DZ3における概略断面図である。図3Cは、本実施形態に係る印刷配線基板3の絶縁層30Cの材料である第一のプリプレグ11及び第二のプリプレグ12の重ね合わせ方向を説明するための概略分解斜視図である。図3Bにおいて、スルーホール、ビアなどは省略している。図3B中、図2Bに示す金属張積層板2の構成部材と同一の構成部材には同一符号を付して重複説明を省略する場合がある。
図4Aは、第一実施形態に係る多層印刷配線基板4(以下、第一の多層印刷配線基板4という場合がある)の第一の面4Aの概略正面図である。図4Bは、図4A中の切断線Y−Yに従って切断した第一の多層印刷配線基板4の厚み方向DZ4における概略断面図である。図5は、第一実施形態に係る多層印刷配線基板4の層間絶縁層31C1,31C2の材料である第一のプリプレグ11及び第二のプリプレグ12の重ね合わせ方向を説明するための概略分解斜視図である。図4Bにおいて、スルーホール、ビアなどは省略している。図4B中、図3Bに示す印刷配線基板3の構成部材と同一の構成部材には同一符号を付して重複説明を省略する場合がある。図5中、コア基板3の導体配線41の記載は省略している。
図6は、本発明の実施形態に係るプリプレグ1の製造方法を説明するための概略説明図である。図6中、図1A及び図1Bに示すプリプレグ1の構成部材と同一の構成部材には同一符号を付して重複説明を省略する場合がある。図6中の矢印は、ガラスクロス前駆体10Dにテンションをかける方向である。すなわち、図6中の矢印は、搬送方向である。
ワニス製造工程では、熱硬化性樹脂及び有機溶剤、必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤、ゴム成分、無機充填材、難燃剤などをブレンド装置内に投入して混合する。これにより、樹脂ワニス20Vが得られる。得られた樹脂ワニス20Vをワニス槽62内に投入する。
ワニス含浸工程では、繰出ロール60に巻き取られた長尺状のガラスクロス10Dを、その長手方向にテンションをかけた状態で、複数のガイドロール61によってワニス槽62内に搬送する。これにより、ガラスクロス10Dに樹脂ワニス20Vを含浸させて、被覆材1Uが得られる。
乾燥工程では、まず、被覆材1Uを一対のスクイズロール63,63間に挟み込む。これにより、被覆材1Uから余分な樹脂ワニス20Vを剥ぎ落す。一対のスクイズロール63,63の間隙寸法を調整することで樹脂ワニス20Vの付着量を調整することができる。
金属張積層板2を製造する方法としては、例えば、図2Bに示すように、第一のプリプレグ11の第一の方向DX1と、第二のプリプレグ12の第一の方向DX1とが略直角となるように、第一のプリプレグ11と、第二のプリプレグ12とを重ね合わせて積層体30Uを形成し、この積層板30Uの両面に金属箔を重ね合わせ、加熱加圧成形して積層一体化する方法などが挙げられる。この加熱加圧成形により、積層体30Uの熱硬化性樹脂組成物は、Bステージ状態の半硬化物20UからCステージ状態の硬化物20Cとなる。加熱加圧成形する方法としては、例えば、多段真空プレス法、ダブルベルトプレス法などが挙げられる。
印刷配線基板3を製造する方法としては、例えば、金属張積層板2を準備し、金属張積層板2の金属層40に配線形成処理を施す方法などが挙げられる。配線形成処理の方法としては、例えば、サブトラクティブ法、セミアディティブ法などが挙げられる。必要に応じて、層間接続するために穴あけ加工を行ってもよい。穴あけ加工法としては、ドリル加工、レーザー加工などが挙げられる。
多層印刷配線基板4を製造する方法としては、例えば、ビルドアップ法などが挙げられる。ビルドアップ法としては、例えば、次のようにして行うことができる。コア基板として印刷配線基板3(以下、コア基板3)を準備する。第一のプリプレグ11の第一の方向DX1と、第二のプリプレグ12の第一の方向DX1とが略直角となるように、第一のプリプレグ11と、第二のプリプレグ12とを重ね合わせて、第一の積層体31U1及び第二の積層体31U2をそれぞれ形成する。コア基板3の第一の導体配線411を粗面化処理し、コア基板3の第一の面3Aに第一の積層体31U1を介して第一の金属箔を重ねて、これを加熱加圧して積層一体化する。これにより、第一の積層体31U1は熱硬化して第一の層間絶縁層31C1となる。また、第一の金属箔は後述するサブトラクティブ法により、第一の回路層511となる。次いで、第一の金属箔及び第一の層間絶縁層31C1にドリル加工による穴あけ及びデスミア処理を行う。その後、第一の金属箔及び第二の金属箔にサブトラクティブ法により第一の回路層511を形成すると共に穴の内壁にめっき処理を行ってスルーホール又はブラインドビアホールを形成する。同様にして、コア基板3の第二の面3Bに、第二の層間絶縁層31C2と及び第二の回路層512を形成する。これにより、多層印刷配線基板4が得られる。粗面化処理の方法としては、例えば、黒色酸化処理などが挙げられる。
図7Aは、第二実施形態に係る多層印刷配線基板5(以下、第二の多層印刷配線基板5という場合がある)の第一の面5Aの概略正面図である。図7Bは、図7A中の切断線Y−Yに従って切断した第二の多層印刷配線基板5の厚み方向DZ5における概略断面図である。図8は、第二実施形態に係る多層印刷配線基板5の第三の層間絶縁層32C3、第四の層間絶縁層32C4,第五の層間絶縁層32C5,及び第六の層間絶縁層32C6(以下、まとめて層間絶縁層32Cという場合がある)の材料である第三のプリプレグ13、第四のプリプレグ14、第五のプリプレグ15、及び第六のプリプレグ16の重ね合わせ方向を説明するための概略分解斜視図である。図7Bにおいて、スルーホール、ビアなどは省略している。図7B及び図8中、図4Bに示す多層印刷配線基板4の構成部材と同一の構成部材には同一符号を付して重複説明を省略する場合がある。図8中、コア基板3の導体配線41の記載は省略している。
〔樹脂ワニス〕
樹脂ワニスの原料として、以下のものを用意した。熱硬化性樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材及び有機溶媒を表1に示す割合で、ブレンド装置内に投入して混合した。これにより、樹脂ワニスA〜Eを得た。得られた樹脂ワニスA〜Eをワニス槽62内に投入した。
・品名「DER593」(オキサゾリドン型エポキシ樹脂、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー社製、エポキシ当量:360g/eq)
・品名「EP153」(臭素化エポキシ樹脂、DIC株式会社、エポキシ当量:400g/eq)
・品名「EPON1031」(4官能型エポキシ樹脂、ヘキシオン社製、エポキシ当量:210g/eq)
<硬化剤>
・品名「VH−4170」(ビスフェノールAノボラック型フェノール樹脂、DIC株式会社製、水酸基当量:118g/eq)
<硬化促進剤>
・品名「2E4MZ」(2−エチル−4−メチルイミダゾール、四国化成工業株式会社製)
<低弾性率成分>
・品名「AC−3816N」(シェル層がポリメタクリル酸メチルでコア層が架橋アクリル重合体であるコアシェル型微粒子、アイカ工業株式会社製)
・品名「CL−303」(水酸化アルミニウム、平均粒子径:4μm、住友化学株式会社製)
<無機フィラー>
・品名「SC−2500」(球状シリカ、平均粒子径:0.5μm、株式会社アドマテックス製)
・品名「CL−303」(水酸化アルミニウム、平均粒子径:4μm、住友化学株式会社製)
<有機溶媒>
・品名「MEK」(メチルエチルケトン、東燃化学合同会社製)
・品名「PC」(プロピレングリコールモノメチルエーテル、三協化学株式会社製)
ガラスクロス10Dとして、以下のものを用意した。図6に示すように、繰出ロール60に巻き取られた長尺状のガラスクロス前駆体10Dを、その長手方向にテンションをかけた状態で、複数のガイドロール61によってワニス槽62内に搬送した。これにより、ガラスクロス前駆体10Dに樹脂ワニス20Vを含浸させて、被覆材1Uを得た。この際、テンションをかける方向を、ガラスクロス10Dのガラスヤーンの経糸方向とした。すなわち、テンションをかける方向を、得られるガラス布基材10のガラスヤーンの経糸方向D11とした。
・品名「2116」(南亜塑膠工業製、クロススタイル:#2116、ガラスヤーンの種類:E225×E225(経糸×横糸)、織密度(本/25mm):60×58(経糸方向×横糸方向)、厚み:94μm、重量:104g/m2)
・品名「2165」(南亜塑膠工業製、クロススタイル:#2165、ガラスヤーンの種類:E225×G150(経糸×横糸)、織密度(本/25mm):60×52(経糸方向×横糸方向)、厚み:101μm、重量:122g/m2)
・品名「7628」(南亜塑膠工業製、クロススタイル:#7628、ガラスヤーンの種類:G75×G75(経糸×横糸)、織密度(本/25mm):44×31(経糸方向×横糸方向)、厚み:173μm、重量:203g/m2)
得られたプリプレグ1を用いて、下記方法により、曲げ弾性率、熱膨張係数、樹脂量、厚み、曲げ弾性率、熱膨張係数、反り量、実装パターンの抵抗上昇率、スルーホールの抵抗上昇率の測定を測定した。測定した結果を表2に示す。表2中、第一の方向とは、ガラスヤーンの経糸方向D11と略平行な方向であり、プリプレグの製造時にテンションがかけられた方向である。表2中、第二の方向とは、ガラスヤーンの経糸方向D11と略直交する方向であり、プリプレグの製造時にテンションがかけられていない方向である。
JIS C6481に基づき測定した。
IPC TM-650に基づき測定した。
JIS C6521に基づき測定した。
定板上に100mm×100mmの試験片を置き、四隅の最も持ち上がり量の大きい部分を測定した。
コア材として1.0mm厚み(銅箔厚み:35μm)のものを用い、この表裏にプリプレグ1を積層成型した。その後3216タイプチップ12個が直列に導通できる回路パターン(以下、実装パターン)を外層に形成し、プリント配線基板を得た。この基板上に3216タイプチップをリフローはんだ付けにて実装した。この実装基板を用い、−40〜125℃の温度サイクル試験槽に投入した。−40℃(30分間)及び125℃(30分間)を1サイクルとする処理を3000サイクル繰り返して、実装基板の冷熱衝撃試験(ヒートショック)を行った。この試験の前後の実装パターンの抵抗値を測定し、この測定値から抵抗の上昇率を求めた。
コア材として1.0mm厚み(銅箔厚み:35μm)のものを用い、この表裏にプリプレグ1を積層成型した。この4層基板に直径0.3mm,間隔2mm,500穴のスルーホールを形成し、めっき及び回路形成によりこれらのスルーホールがデイジーチェーン状に接続したプリント配線基板を得た。この基板を用い、−40〜125℃の温度サイクル試験槽に投入した。−40℃(30分間)及び125℃(30分間)を1サイクルとする処理を3000サイクル繰り返して、プリント配線板の冷熱衝撃試験(ヒートショック)を行った。この試験の前後のスルーホールの抵抗値を測定し、この測定値からスルーホールの抵抗の上昇率を求めた。
1 樹脂被覆物
2 金属張積層板
3 印刷配線基板、コア基板
4、5 多層印刷配線基板
10 ガラス布基材
11 経糸
12 横糸
20C 熱硬化性樹脂組成物の硬化物
20U 熱硬化性樹脂組成物の半硬化物
30C 絶縁層
30U 積層体
31C1、31C2、32C3、32C4、32C5、32C6 層間絶縁層
31U1、31U2 積層体
401、402 金属層
411、412 導体配線
511、512、513、514、515、516 回路層
Claims (11)
- プリプレグであって、
前記プリプレグは、ガラス布基材と、前記ガラス布基材に含浸された熱硬化性樹脂組成物の半硬化物とを備え、
前記熱硬化性樹脂組成物が、熱硬化性樹脂、硬化剤、コアシェル型微粒子、及び無機フィラーを含有し、
前記コアシェル型微粒子の含有量が、熱硬化性樹脂、硬化剤及びコアシェル型微粒子の合計100質量部に対して、15.9質量部以上19.5質量部以下であり、
前記プリプレグの面上で互いに直交する第一の方向及び第二の方向を設定したとき、
熱硬化後において、前記第一の方向の曲げ弾性率及び前記第二の方向の曲げ弾性率が、ともに9GPa以上14GPa以下であり、
熱硬化後において、前記第一の方向の熱膨張係数と、前記第二の方向の熱膨張係数との差の絶対値が3ppm/℃以下であることを特徴とするプリプレグ。 - 前記第一の方向の曲げ弾性率が、前記第二の方向の曲げ弾性率よりも高い請求項1に記載のプリプレグ。
- 前記ガラス布基材が、ガラスヤーンで構成された経糸及び横糸で形成されており、
前記ガラスヤーンの経糸方向は、前記プリプレグの製造時にテンションがかけられた方向であり、かつ前記第一の方向と略平行である請求項2に記載のプリプレグ。 - 第一の面及び第二の面を有する絶縁層と、
前記第一の面及び前記第二の面の少なくとも一方に積層された金属層とを備え、
前記絶縁層は、請求項2又は3に記載の第一のプリプレグと、請求項2又は3に記載の第二のプリプレグとの積層体の硬化物を一枚又は複数枚含み、
前記第一のプリプレグ及び前記第二のプリプレグは、前記第一のプリプレグの前記第一の方向と、前記第二のプリプレグの前記第一の方向とが略直角となるように重ね合わせられている金属張積層板。 - 前記第一のプリプレグ及び前記第二のプリプレグは同一の構成である請求項4に記載の金属張積層板。
- 第一の面及び第二の面を有する絶縁層と、
前記第一の面及び前記第二の面の少なくとも一方に積層された導体配線とを備え、
前記絶縁層は、請求項2又は3に記載の第一のプリプレグと、請求項2又は3に記載の第二のプリプレグとの積層体の硬化物を一枚又は複数枚含み、
前記第一のプリプレグ及び前記第二のプリプレグは、前記第一のプリプレグの前記第一の方向と、前記第二のプリプレグの前記第一の方向とが略直角となるように重ね合わせられている印刷配線基板。 - 前記第一のプリプレグ及び前記第二のプリプレグは同一の構成である請求項6に記載の印刷配線基板。
- 第一の面及び第二の面を有するコア基板の前記第一の面及び前記第二の面の少なくとも一方に、層間絶縁層及び回路層が交互に積層された多層配線基板であって、
少なくとも最外層に位置する前記層間絶縁層は、請求項2又は3に記載の第一のプリプレグと、請求項2又は3に記載の第二のプリプレグとの積層体の硬化物を一枚又は複数枚含み、
前記第一のプリプレグ及び前記第二のプリプレグは、前記第一のプリプレグの前記第一の方向と、前記第二のプリプレグの前記第一の方向とが略直角となるように重ね合わせられている多層印刷配線基板。 - 前記第一のプリプレグ及び前記第二のプリプレグは同一の構成である請求項8に記載の多層印刷配線基板。
- 第一の面及び第二の面を有するコア基板の前記第一の面及び前記第二の面の少なくとも一方に、層間絶縁層及び回路層が交互にそれぞれ2層以上積層された多層配線基板であって、
最外層に位置する前記層間絶縁層は、請求項2又は3に記載の第一のプリプレグの硬化物を1枚含み、
前記最外層に最も近くに位置する前記層間絶縁層は、請求項2又は3に記載の第二のプリプレグの硬化物を1枚含み、
前記第一のプリプレグ及び前記第二のプリプレグは、前記第一のプリプレグの前記第一の方向と、前記第二のプリプレグの前記第一の方向とが略直角となるように積層されている多層印刷配線基板。 - 前記第一のプリプレグ及び前記第二のプリプレグは同一の構成である請求項10に記載の多層印刷配線基板。
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