JPH08216340A - 高剛性銅張積層板及びその製造方法 - Google Patents

高剛性銅張積層板及びその製造方法

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JPH08216340A
JPH08216340A JP2178695A JP2178695A JPH08216340A JP H08216340 A JPH08216340 A JP H08216340A JP 2178695 A JP2178695 A JP 2178695A JP 2178695 A JP2178695 A JP 2178695A JP H08216340 A JPH08216340 A JP H08216340A
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JP
Japan
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copper
resin
copper foil
glass cloth
glass
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JP2178695A
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Tokuo Okano
徳雄 岡野
Kazuhito Kobayashi
和仁 小林
Akishi Nakaso
昭士 中祖
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】他の特性を損なうことなく剛性を向上させた銅
張積層板及びその製造方法を提供すること。 【構成】ガラスクロスの体積含有率が55%以上である
該ガラスクロスと樹脂とからなる複合材料層とその少な
くとも片面に形成された銅箔からなる銅張積層板におい
て、複合材料層と銅箔との間に1〜5μmの樹脂層を設
けた銅張積層板と、ガラスクロスの体積含有率が55%
以上であるガラスクロスに、樹脂を含浸乾燥させたプリ
プレグを1枚ないし複数枚積層し、その少なくとも片面
に該プリプレグと接する側の面に厚さ1〜5μmの接着
剤層を形成した銅箔を重ね合わせて一体に熱圧成形する
こと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品を実装する積
層板に関し、回路加工工程、部品実装工程及び完成した
製品におけるたわみ及びそりが小さく、なお且つ積層板
の熱膨張率が小さく、実装部品のはんだ接合部の信頼性
が高い積層板に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、プリント配線板は極めて広範囲の
用途に使用されており、このプリント配線板を構成する
積層板に対する要求特性も益々多岐に渡っている。こう
した中で電子機器の小型軽量化に伴い、プリント配線板
の薄型化への要求が強まっている。しかしながら、プリ
ント配線板の薄型化は、プリント配線板の曲げ剛性を低
下させるため、回路加工工程での寸法変化やそりが大き
くなりがちで寸法精度が低下し易く、また、部品実装工
程のリフローソルダー、ソルダーレベラー時に生じるた
わみが大きく、部品の実装精度が低下し易いといった問
題点がある。これらの問題点を解決するため、これまで
に薄型積層板の剛性を高めるための、各種の方法が提案
されている。通常、プリント配線板用積層板に使用され
ているEガラス繊維に代え、より弾性率の高いSガラス
繊維、アラミド繊維、カーボン繊維を織布に使用する方
法、積層板の樹脂中に各種のフィラーを添加する方法、
ガラスクロス基材に含浸されるエポキシ樹脂の配合比率
を低下させる方法が、積層板剛性の向上方法として提案
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Sガラス繊維
は、Eガラス繊維より弾性率が16%高いだけであり、
大幅な積層板剛性の向上は出来ない。また、アラミド繊
維織布を用いた積層板は、剛性は向上するものの、機械
加工性、耐湿耐熱性に大きく劣る。カーボン繊維織布を
用いた積層板は導電性であるため、絶縁基板としては使
用困難である。積層板の樹脂中に各種のフィラーを添加
する方法では、フィラーの配合量を増やすことにより、
30%程度の剛性の向上が可能であるが、耐湿耐熱性が
劣り、さらには樹脂のTg以上の高温になると剛性向上
効果がほとんどなく、さらに銅箔との接着強度も低下す
るといった問題が多い。
【0004】一方、ガラスクロス基材に含浸されるエポ
キシ樹脂の配合比率を低下させる方法、言い換えると積
層板中のガラスクロスの体積分率を高める方法は、先の
フィラー配合の方法と異なり、耐湿耐熱性の低下が少な
く、さらに高温下でもその効果がなくなることはない。
カラスクロスの体積分率が55%以上の積層板は、常温
から樹脂のTg以上の高温下においても30%程度の剛
性向上の効果を発揮する。したがって、他の方法より比
較的優れた高剛性化技術であり、Sガラスクロスとの組
み合わせにより、いっそうの高剛性化も可能である。
【0005】しかしながら、この方法でも重大な問題が
ある。それは、ガラスクロスの体積分率を高くしたプリ
プレグを用いて作製した銅張積層板では、銅イオンのマ
イグレーションによる回路間短絡事故を発生し易い。す
なわち、耐電食性が劣ることである。原因は、ガラスク
ロスの体積分率を高くすることによって、銅箔とガラス
繊維が接触することにある。銅イオンは、ガラス繊維に
沿って移動するため、銅箔とガラス繊維が接触したプリ
ント配線板は、銅イオンのマイグレーションによる回路
間短絡事故を発生し易いのである。さらには、銅箔と繊
維が直接接触するため銅箔の接着強度が低下する問題も
発生する。
【0006】本発明は、他の特性を損なうことなく剛性
を向上させた銅張積層板及びその製造方法を提供するも
のである。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明の銅張積
層板は、ガラスクロスの体積含有率が55%以上である
該ガラスクロスと樹脂とからなる複合材料層とその少な
くとも片面に形成された銅箔からなる銅張積層板におい
て、複合材料層と銅箔との間に1〜5μmの樹脂層を設
けたことを特徴とする。
【0008】さらに、本発明の第2の発明は、ガラスク
ロスの体積含有率が55%以上であるガラスクロスに、
樹脂を含浸乾燥させたプリプレグを1枚ないし複数枚積
層し、その少なくとも片面に該プリプレグと接する側の
面に厚さ1〜5μmの接着剤層を形成した銅箔を重ね合
わせて一体に熱圧成形することによる銅張積層板の製造
方法である。
【0009】本発明で使用するガラスクロスとしては、
一般的に使用されているEガラス繊維または、シリカ、
アルミナ、マグネシアの含有量が、それぞれ、60重量
%以上、20重量以上%、15重量%以下で、且つ、こ
れら3成分の合計が97重量%以上である通称Sガラス
繊維からなるガラスクロスを使用するのが好ましい。
【0010】ガラスクロスの織り方としては、一般的な
プリント配線板用ガラスクロスで用いられている平織り
が好ましいが、さらには、繊維の交錯間隔を特別に長く
した平織りクロスや繻子織りクロスが、樹脂の絶対量不
足によるかすれが発生しないガラス体積分率の限界が高
い理由から、より好適である。
【0011】本発明でガラスクロスと複合する樹脂及び
ガラスクロスに含浸する樹脂としては、通常の熱硬化性
樹脂、すなわち、光、放射線または加熱により分子間に
架橋が生じ不溶不融の硬化物が得られるものであれば特
に限定されるものではなく、例えば、フェノール樹脂、
メラミン樹脂、エポキシ樹脂、けい素樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、イソシアネート
樹脂、ポリイミド樹脂またはこれらの種々の変性樹脂類
が挙げられる。この中で、積層板特性上、特にエポキシ
樹脂及びポリイミド樹脂は好適である。
【0012】本発明のガラスクロスと樹脂の複合材料層
及びプリプレグ中におけるガラスの体積分率は、55%
以上である必要がある。ガラスの体積分率は、55%未
満では、十分な剛性向上の効果が得られないからであ
る。さらに、ガラス体積分率は、樹脂の絶対量不足によ
るかすれが、発生しない範囲で可能な限り高い方が好ま
しい。かすれが発生しない限界のガラス体積分率は、一
般的なプリント配線板用ガラスクロスでは、約60%で
あるが、ガラスクロスの繊維径及びストランド本数、織
り方により異なるため、実験により、予め求めておくこ
とが望ましい。本発明で、ガラスクロスと樹脂からなる
複合材料層との間に形成する接着剤層及び銅箔に形成す
る接着剤層としては、電気絶縁性樹脂である。フェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂等の熱硬化性樹
脂や熱可塑性樹脂の単独あるいは混合物を用いる。接着
剤層の厚さは、1μm未満であると耐電食性及び銅箔と
の接着性の改善効果が小さく、5μm以上であると剛性
向上の効果が小さくなる。したがって、本発明では接着
剤層の厚さは、1〜5μmとする。
【0013】
【作用】以上の如くして得られた銅張積層板は、ガラス
クロスとの複合材料層のガラス体積分率が55%以上で
あり、ガラス体積分率が40%前後である通常の銅張積
層板に比較し、大幅に剛性を向上できる。なお且つ、該
複合材料層と銅箔との間に1〜5μmの接着剤層を設け
たため、ガラス体積分率が高い銅張積層板で起こり易い
ガラス繊維と銅箔との接触を防止でき、その結果、耐電
食性を損なうことがない。さらに、銅箔接着性も損なう
ことがない。さらに、ガラス体積分率が高いため低熱膨
張係率となる結果、プリント配線板加工工程における寸
法変化やそりが小さく、寸法精度が向上し、部品実装後
の実装部品との接続信頼性も向上できる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0015】実施例1 単位面積当りの質量が48g/m2 のEガラス繊維から
なる平織りのガラスクロスに、エポキシ樹脂ワニスに含
浸し、乾燥してガラス体積分率が、60%のプリプレグ
を作製した。一方、厚さ18μmの電解銅箔の粗化面に
ブチラール樹脂を主成分とする厚さ2μmの接着剤層を
形成した。前記プリプレグを3枚積層し、その上下に接
着剤層がプリプレグと接するように、前記接着剤層付き
銅箔を構成し、プレスにより熱圧成形して一体化し、銅
箔を除く厚さが100μmであり、ガラスクロスと樹脂
との複合体中におけるガラス体積分率が60%である銅
張積層板を得た。この銅張積層板の銅箔引き剥がし強
さ、熱膨張率、曲げ弾性率の測定結果と電食試験結果を
表1に示す。熱膨張率は、銅箔をエッチングにより除去
した後、TMA法にて面方向(たて糸方向と横糸方向の
平均)を測定し、曲げ弾性率は、銅箔をエッチングによ
り除去した後、3点曲げから測定した。電食試験基板
は、ライン/スペースが100μm/100μmの導体
パターンを該銅張積層板の銅箔から形成し、その上にエ
ポキシ接着フィルムからなる絶縁体層を形成したもので
あり、この電食試験基板を121℃、85%RHの環境
条件の中、該導体ライン間にDC15Vを1000h印
加した。銅箔引き剥がし強さは、2.1kgf/cmで
あり、熱膨張率は、8.5ppm/℃(面方向)であっ
た。電食試験では、ショート等の不具合は発生せず、1
000hの試験後のライン間の絶縁抵抗は10の12乗
以上であった。曲げ弾性率は、27GPaであった。
【0016】実施例2 単位面積当りの質量が70g/m2 のEガラス繊維から
なる平織りのガラスクロスに、エポキシ樹脂ワニスに含
浸し、乾燥してガラス体積分率が、58%のプリプレグ
を作製した。一方、厚さ18μmの電解銅箔の粗化面に
エポキシ樹脂を主成分とする厚さ2μmの接着剤層を形
成した。前記プリプレグを2枚積層し、その上下に接着
剤層がプリプレグと接するように、前記接着剤層付き銅
箔を構成し、プレスにより熱圧成形して一体化し、銅箔
を除く厚さが100μmであり、ガラスクロスと樹脂と
の複合体中におけるガラス体積分率が58%である銅張
積層板を得た。この銅張積層板の銅箔引き剥がし強さ、
熱膨張率、曲げ弾性率の測定結果と電食試験結果を表1
に示す。測定及び試験条件は、実施例1と同じである。
銅箔引き剥がし強さは、2.1kgf/cmであり、熱
膨張率は、9.0ppm/℃(面方向)であった。電食
試験では、ショート等の不具合は発生せず、1000h
の試験後のライン間の絶縁抵抗は10の12乗以上であ
った。曲げ弾性率は、25GPaであった。
【0017】次にこれらの実施例の効果を確認するため
の比較例を示す。
【0018】比較例1 単位面積当りの質量が48g/m2 のEガラス繊維から
なる平織りのガラスクロスに、エポキシ樹脂ワニスに含
浸し、乾燥してガラス体積分率が、38%のプリプレグ
を作製した。前記プリプレグを2枚積層し、その上下に
粗化面がプリプレグと接するように、厚さ18μmの片
面粗化電解銅箔を構成し、プレスにより熱圧成形して一
体化し、銅箔を除く厚さが100μmであり、ガラスク
ロスと樹脂との複合体中におけるガラス体積分率が38
%である銅張積層板を得た。この銅張積層板の銅箔引き
剥がし強さ、熱膨張率、曲げ弾性率の測定結果と電食試
験結果を表1に示す。測定及び試験条件は、実施例1と
同じである。銅箔引き剥がし強さは、2.1kgf/c
mであり、熱膨張率は、15.5ppm/℃(面方向)
であった。電食試験では、ショート等の不具合は発生せ
ず、1000hの試験後のライン間の絶縁抵抗は10の
12乗以上であった。曲げ弾性率は、15GPaであっ
た。
【0019】比較例2 単位面積当りの質量が48g/m2 のEガラス繊維から
なる平織りのガラスクロスに、エポキシ樹脂ワニスに含
浸し、乾燥してガラス体積分率が、58%のプリプレグ
を作製した。前記プリプレグを3枚積層し、その上下に
粗化面がプリプレグと接するように、厚さ18μmの片
面粗化電解銅箔を構成し、プレスにより熱圧成形して一
体化し、銅箔を除く厚さが100μmであり、ガラスク
ロスと樹脂との複合体中におけるガラス体積分率が58
%である銅張積層板を得た。この銅張積層板の銅箔引き
剥がし強さ、熱膨張率、曲げ弾性率の測定結果と電食試
験結果を表1に示す。測定及び試験条件は、実施例1と
同じである。銅箔引き剥がし強さは、1.2kgf/c
mであり、熱膨張率は、8.5ppm/℃(面方向)で
あった。曲げ弾性率は、28GPaであったが、電食試
験では、30h後にはライン間でショートが発生した。
【0020】実施例1ないし2に示すように、本発明に
より得られた銅張積層板は、ガラスクロスと樹脂の複合
材料層のガラス体積率が55%以上であるため、比較例
1に示したようなガラス体積分率が40%前後である通
常の銅張積層板に比較し、大幅に剛性を向上できる。な
お且つ、該複合材料層と銅箔との間に1〜5μmの接着
剤層を設けたため、比較例2に示したような従来のガラ
ス体積分率が高い銅張積層板で発生するガラス繊維と銅
箔との接触を防止でき、その結果、耐電食性及び銅箔接
着性も損なうことがない。さらに、ガラス体積分率が高
いため低熱膨張率となるため、プリント配線板加工工程
における寸法変化やそりが小さく、寸法精度が向上し、
部品実装後の実装部品との接続信頼性も向上できる。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明の銅張積層板は、耐電食性及び銅
箔接着性等の他の特性を損なうことなく、従来の銅張積
層板に比較し、大幅な剛性向上を達成したものである。
さらに、低熱膨張率であるため、プリント配線板加工工
程における寸法変化やそりが小さく、寸法精度が向上
し、部品実装後の実装部品との接続信頼性も優れる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラスクロスの体積含有率が55%以上で
    あるガラスクロスと樹脂とからなる複合材料層とその少
    なくとも片面に形成された銅箔とからなる銅張積層板に
    おいて、該複合材料層と銅箔との間に1〜5μmの樹脂
    層を設けたことを特徴とする銅張積層板。
  2. 【請求項2】ガラスクロスの体積含有率が55%以上で
    あるガラスクロスに樹脂を含浸乾燥させたプリプレグを
    1枚ないし複数枚積層し、その少なくとも片面に該プリ
    プレグと接する側の面に厚さ1〜5μmの接着剤層を形
    成した銅箔を、重ね合わせて一体に熱圧成形することを
    特徴とする銅張積層板の製造方法。
JP2178695A 1995-02-09 1995-02-09 高剛性銅張積層板及びその製造方法 Pending JPH08216340A (ja)

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