JPH11236456A - 樹脂シート、金属箔張り積層板及び多層プリント配線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形前の取扱性がよく、成形後の絶縁層厚み
が薄く、成形性、表面平滑性に優れかつレーザー穴あけ
加工性に優れた金属箔張り積層板や多層プリント配線板
を得ることができる樹脂シートを提供する。 【解決手段】 ガラス繊維と、常温で固体で未硬化の熱
硬化性樹脂粒子および硬化性バインダー樹脂を必須成分
とする不織布状の樹脂シートであって、前記ガラス繊維
の平均繊維径が６μｍ以下であり、前記ガラス繊維の間
に常温で固体で未硬化の熱硬化性樹脂粒子が分散され、
かつ前記ガラス繊維と熱硬化性樹脂粒子が硬化性バイン
ダー樹脂により接着された樹脂シート。この樹脂シート
を所定枚数重ね、その片側または両側に金属箔を重ね加
熱加圧し金属箔張り積層板としたり、樹脂シートを構成
材の接着材料として用い積層一体化して多層プリント配
線板とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂シート、金属
箔張り積層板および多層プリント配線板に関する。

【０００２】

【従来の技術】配線板技術の向上と軽量化指向により、
多層プリント配線板の高多層化、高密度化が進んでい
る。高密度化のために、多層プリント配線板の絶縁層の
薄型化と配線回路の細線化が進み、それに伴いＩＶＨ
（Interstitial Via Hole）及びＳＶＨ（Surface Vi
a Hole）等の層間接続用の穴も細径化が進んでいる。
これに対応し穴あけに使用されるドリル径が細径化され
てはいるが、これには限界があり、現在もっとも細いも
ので直径０．０８ｍｍのドリルが市販されており、これ
以上の細径化は技術的に困難と思われる。細いドリルで
は穴あけ時の目曲がりが大きくなり穴位置精度が悪くな
ってしまう。そのため、ドリルに代わり細径穴あけ加工
にはレーザー穴あけ機が使用されるようになってきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところがレーザー穴あ
け機では積層板基材に含まれる無機繊維であるガラスク
ロス（ガラス織布）に穴を明けることが困難である。本
発明者等はガラスクロスを使用しない積層板として、特
開平９−７０９２１号公報において表面平滑性、ドリル
加工性、耐電食性にすぐれた積層板を提案している。し
かし、この特開平９−７０９２１号公報において提案し
ているようなガラスクロスを使用していない積層板でも
ガラス繊維が溶け残るという、レーザー加工性の点で改
善すべき余地があった。本発明の目的は、成形後の絶縁
層厚みが薄く、表面平滑性に優れ、かつレーザー穴あけ
加工性に優れた積層板および多層プリント配線板を得る
為の樹脂シート及びその樹脂シートを使用した表面平滑
性に優れかつレーザー穴あけ加工性に優れた金属箔張り
積層板や多層プリント配線板を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス繊維
と、常温で固体で未硬化の熱硬化性樹脂粒子および硬化
性バインダー樹脂を必須成分とする不織布状の樹脂シー
トであって、前記ガラス繊維の平均繊維径が６μｍ以下
であり、前記ガラス繊維の間に常温で固体で未硬化の熱
硬化性樹脂粒子が分散され、かつ前記ガラス繊維と熱硬
化性樹脂粒子が硬化性バインダー樹脂により接着されて
いることを特徴とする樹脂シートである。そして、ガラ
ス繊維と熱硬化性樹脂の重量比がガラス繊維：熱硬化性
樹脂＝１０：９０〜３０：７０の範囲である樹脂シート
であると好ましく、また、加熱成形後の一枚分の厚みが
１００μｍ以下になる樹脂シートであると好ましい。ま
た、本発明は、樹脂シートを所定枚数重ねあわせ、その
片側または両側に金属箔を重ね加熱加圧して得られる金
属箔張り積層板である。そして、樹脂シートを構成材の
接着材料として積層一体化して得られる多層プリント配
線板である。本発明の樹脂シートは通常のプリプレグと
異なりガラス繊維の束を織って作られた織布（ガラスク
ロス）を使用しておらず、更に、ガラス単繊維の直径が
６μｍ以下と非常に細いため、レーザー穴あけ機による
微細穴あけ加工が容易にできる。また、絶縁層の表面に
織物特有のうねりがなく、表面平滑性に優れている。更
に、決まった厚みの織布を使用せず、ガラス単繊維と熱
硬化性樹脂粒子とを含むスラリーを抄造することにより
製造することができる樹脂シートであるため、従来のガ
ラスクロスを使用したプリプレグに比べ成形後の絶縁層
厚みを薄型化することが可能である。また、成形前の樹
脂シートの状態では紙状の構造をしているため、成形後
の絶縁層厚みより成形前のシート厚みを厚くすることが
できる。即ち、ある絶縁層厚みの樹脂シートを作る揚合
において接着フィルムでは成形前も薄くしなければなら
ないのに対し、この樹脂シートは成形前の時点ではある
程度の厚みを有するため取扱性、作業性を向上すること
が可能である。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下本発明について説明する。本
発明の樹脂シートは、平均繊維径６μｍ以下のガラス繊
維、熱硬化性樹脂及び硬化性バインダー樹脂を必須成分
とする不織布状の樹脂シートである。樹脂シートの原料
の一つであるガラス繊維は、それに用いられているガラ
スのケイ酸塩以外の成分については制約が無い。一般的
に電気絶縁材料用に使用されるＥガラスが好ましいが、
その他のガラス、例えば、Ｓガラス、無アルカリのホウ
ケイ酸ガラス、アルカリを含むホウケイ酸ガラス等の繊
維も使用することができる。これらのガラス繊維の形状
は、シート形成可能であれば長繊維、短繊維いずれでも
よく、繊維径は６μｍ以下のものが分散性や樹脂シート
の形成性から好適に使用できる。また、２種類以上の太
さのガラス繊維を併用しても良い。繊維径が６μｍを超
えて太くなるとレーザー加工時にガラス繊維が溶け残
り、その結果としてスルーホール信頼性が悪化してしま
う。

【０００６】常温で固体で未硬化の熱硬化性樹脂粒子の
樹脂（以下単に熱硬化性樹脂粒子という）としては、エ
ポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、シアネート系樹脂、
ポリイミド系樹脂、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、フラ
ン系樹脂、アニリン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエス
テル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、珪素（シリコーン）
系樹脂等が単独又はその硬化剤とともに使用でき、また
はこれらの樹脂を併用してもよい。常温で固体で未硬化
とは、完全に硬化していない状態であり加熱により流動
性を示すことを意味し、Ａ、ＢステージあるいはＣステ
ージの前半までである。これらは製造方法により粒子化
されたり、粉砕により粒子化する。熱硬化性樹脂粒子の
大きさは、分散性や樹脂シートの形成性から、好ましく
は０．０１〜３００μｍ、より好ましくは０．１〜１０
０μｍである。

【０００７】熱硬化性樹脂には、必要に応じて難燃剤、
熱可塑性樹脂粒子、硬化促進剤、着色材、紫外線不透過
剤、酸化防止剤、還元剤、エンジニアリングプラスチッ
ク材料の粒子や充填剤を配合することもでき、また、単
独若しくは組み合わせて用いスラリーに加え抄造するこ
とができる。これは、樹脂シートの成形性を向上させた
り、成形後の絶縁層の誘電率を低下させる等の電気特性
や機械特性等を樹脂シートに付与させるためであり、配
合量は熱硬化性樹脂粒子に対し８０重量％以下が好まし
い。これらを多量に配合すると、硬化物の強度を小さく
する傾向にあるので、この点を考慮してかつ配合する目
的に応じて配合量の範囲を定める必要がある。粒子の大
きさは、熱硬化性樹脂粒子と同様に好ましくは０．０１
〜３００μｍ、より好ましくは０．１〜１００μｍであ
る。

【０００８】硬化性バインダー樹脂は、樹脂シート抄造
後の加熱（通常１００〜１８０℃の範囲で加熱される）
により硬化しかつ未硬化の熱硬化性樹脂粒子がこの加熱
では硬化しない若しくは硬化の程度が低いものが好まし
い。このような硬化性バインダー樹脂の種類としては、
例えば、自己架橋型アクリルエマルジョン、フェノール
樹脂エマルジョン、水溶性シリコーン樹脂エマルジョン
等が挙げられる。

【０００９】ガラス繊維と熱硬化性樹脂粒子との割合
は、重量％でガラス繊維３０〜１０重量％、熱硬化性樹
脂粒子７０〜９０重量％の範囲が良好な成形性が得られ
るため好ましい。硬化性バインダー樹脂は、ガラス繊維
と熱硬化性樹脂粒子とをシート状に妙造した後、抄造し
たシートに付与され、加熱により硬化の程度を進めガラ
ス繊維と熱硬化性樹脂粒子との接着性、固定を確保させ
る。硬化性バインダー樹脂の添加量は、ガラス繊維と熱
硬化性樹脂粒子との合計量に対して、好ましくは１〜２
０重量％、より好ましくは５〜１０重量％の範囲とする
のが良い。１〜２０重量％の範囲で強度を維持し、か
つ、安定した樹脂シートを形成することができる。

【００１０】本発明の樹脂シートはガラス繊維と熱硬化
性樹脂粒子とを必須成分として含むスラリーを抄造し、
抄造して得られたシートに硬化性バインダー樹脂を塗布
し、次いで加熱乾燥して硬化性バインダー樹脂を硬化さ
せることで得られる。まず、ガラス繊維および熱硬化性
樹脂粒子、及び必要により分散剤等を水中で混合し、攪
拌機で分散させスラリー状態とする。このスラリーを抄
造し、シートを得る。得られたシートに硬化性バインダ
ー樹脂をスプレー法、含浸法等により塗布する。得られ
たシートを次いで乾燥機で加熱乾燥する。この加熱では
硬化性バインダー樹脂は硬化するが、熱硬化性樹脂粒子
は硬化しない若しくは硬化の程度が低いようにする。こ
のようにして得られた樹脂シートは、例えば巻取り機で
巻取られる。樹脂シートの厚みは任意に設定することが
できる。特に従来より薄いシートとすることも容易であ
る。抄造条件を適宜設定することで、例えば１０〜１０
０μｍの範囲の樹脂シートを得ることができる。加熱成
形後の一枚分の厚みが１００μｍ以下になる樹脂シート
であると、レーザによる穴あけが容易であり、薄い絶縁
層を付与することができ基板の高密度化や軽量化に寄与
できる。

【００１１】本発明の金属箔張り積層板は、目的とする
絶縁層の厚みに合わせて樹脂シートを所定枚数重ねあわ
せ、その片側または両側に金属箔を配し、加熱加圧して
金属箔張り積層板を製造する。同様に、目的とする絶縁
層の厚みに合わせて内層基材と金属箔の間に樹脂シート
を所定枚数配し、加熱加圧して多層プリント配線板を製
造する。金属箔としては主に銅箔やアルミ箔を用いる
が、他の金属箔を用いてもよい。金属箔の厚みは通常５
〜２００μｍである。

【００１２】樹脂シートにより金属箔と一体化する内層
基材としては、電気絶縁材料として使用される積層板、
金属箔張り積層板または多層プリント配線板等があげら
れる。 積層板製造時の加熱温度は、１３０〜３００
℃、より好ましくは１６０〜２００℃で圧力は０．５〜
１０ＭＰａ、より好ましくは１〜４ＭＰａである。プリ
プレグ特性や、プレス機の能力、目的の積層板の厚み等
により積層条件を決定することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 （実施例１）平均繊維径４μｍ、繊維長６ｍｍのガラス
繊維（ガラスチョップドストランド）を水に分散し、濃
度０．４重量％のスラリーとした。熱硬化性樹脂として
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ
株式会社製、エピコートＥ５０４８（商品名）を使用）
１００重量部、フェノールノボラック樹脂（大日本イン
キ化学工業株式会社製、フェノライトＴＤ−２１３１
（商品名）を使用）１５重量部、２−フェニルイミダゾ
ール０．１５重量部を混合して粉砕し、粒径が１０〜９
０μｍの粉末とし、前記スラリーに加えて混合して分散
させスラリーを調製した。このスラリーを、米坪８０ｇ
／ｍ²になるようにしてシートを抄造した。抄造された
シートは、ガラス繊維と熱硬化性樹脂粒子の比率が重量
比で、２９（ガラス繊維）：７１（熱硬化性樹脂粒子）
であった。このシートに、熱硬化性アクリル樹脂エマル
ジョン（帝国化学産業株式会社製、ＨＴＲ−６００ＬＢ
（商品名）を使用した）１００重量部、メラミン樹脂
（日立化成工業株式会社製、メランＸ６６（商品名）を
使用した）１０重量部及びｐ−トルエンスルホン酸０．
３重量部の割合で配合してなる硬化性バインダー樹脂
を、乾燥後の重量で７重量％となるようスプレー法で塗
布し、１２０℃で４０秒間加熱乾燥して樹脂シートを作
製した。樹脂シートの厚さは、２００μｍであった。

【００１４】厚さ０．６ｍｍで銅箔の厚さが１８μｍの
ガラス布基材エポキシ樹脂両面銅張積層板（日立化成工
業株式会社製、ＭＣＬ−Ｅ−６７（商品名）を使用）に
内層導体パターンを形成して得られた配線板基材の両側
に、前記で得られた樹脂シートを１枚ずつ重ね、さらに
その外側に厚み１８μｍの銅箔を配し、圧力３ＭＰａ、
温度１７０℃で９０分間加熱加圧し積層一体化して４層
プリント配線板を得た。得られた４層プリント配線板の
表面には内層回路パターンの凹凸はみられず、表面粗さ
を測定したところ、最大粗さ（Ｒｍａｘ）が２．５μ
ｍ、平均粗さ（Ｒｔｍ）が１．８μｍ、表面最大うねり
（ＷＣＭ）が２．７μｍであった。また樹脂シート部の
成形後の絶縁層厚みは５５μｍであった。得られた４層
プリント配線板の銅箔をエッチングし、炭酸ガスレーザ
ー穴明機（日立精工株式会社製ＮＬＣ−１Ｂ２１（商品
名））を使用してパルス幅２０μｓにてレーザー穴あけ
加工を実施したところ、３ショットにて絶縁層を貫通し
穴径０．１ｍｍの穴をあけることができた。

【００１５】（実施例２）平均繊維径６μｍ、繊維長６
ｍｍのガラスチョップドストランドと平均繊維径１．８
μｍ、繊維長６ｍｍの細径ガラス繊維とを等重量ずつ水
に分散して濃度０．４重量％のスラリーとした。熱硬化
性樹脂としてビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹
脂（大日本インキ化学工業株式会社製、エピクロンＮ−
８６５（商品名）を使用）１００重量部、変性フェノー
ルノボラック樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製、
フェノライトＶＨ−４１７０（商品名）を使用）４５重
量部、テトラブロモビスフェノールＡを３０重量部、ウ
ンデシルイミダゾール０．３重量部を混合して粉砕し、
粒径が１０〜６０μｍの粉末とし、前記スラリーに混合
して分散させスラリーを調製した。このスラリーを、米
坪が７０ｇ／ｍ²になるようにしてシートを抄造した。
抄造されたシートは、２種類のガラス繊維の合計重量と
熱硬化性樹脂粒子の比率は、重量比でガラス繊維の合計
が３０、熱硬化性樹脂粒子が７０であった。このシート
に、実施例１と同じ硬化性バインダー樹脂を、乾燥後の
重量で１０重量％となるようにスプレー法で塗布し、１
２０℃で３０秒間加熱乾燥して樹脂シートを作製した。
樹脂シートの厚さは１９０μｍであった。

【００１６】以下実施例１と同様にして４層プリント配
線板を得た。得られた４層プリント配線板の表面には内
層回路パターンの凹凸はみられず、表面粗さを測定した
ところ、Ｒｍａｘが１．７μｍ，Ｒｔｍが１．２μｍ，
ＷＣＭが２．０μｍであった。また樹脂シート部の成形
後の絶縁層厚みは４５μｍであった。得られた４層プリ
ント配線板の銅箔をエッチングし、実施例１と同様の炭
酸ガスレーザー穴明機にてパルス幅２０μｓでレーザー
穴あけ加工を実施したところ、３ショットにて絶縁層を
貫通し穴径０．１０ｍｍの穴をあけることができた。

【００１７】（比較例１）実施例１にて使用した熱硬化
性樹脂粒子をメチルエチルケトンとエチレングリコール
モノメチルエーテルの混合溶剤（重量比で１０：１）に
溶解して樹脂固形分６０重量％のワニスを作製した。こ
のワニスを厚み５０μｍのガラスクロス（ＭＩＬ品番１
０８０タイプ）に含浸し、１７０℃の乾燥器中で３分間
乾燥して樹脂分６４重量％のプリプレグを得た。得られ
たプリプレグの厚みを測定したところ８２μｍであっ
た。内層基材に実施例１と同様の配線板基材を使用して
前述のプリプレグを１枚ずつ重ね、さらにその外側に厚
さ１８μｍの銅箔を配し、実施例１と同様の条件にて加
熱加圧して４層プリント配線板を得た。得られた４層プ
リント配線板の表面には内層回路パターンの凹凸はみら
れず、表面粗さを測定したところ、Ｒｍａｘが７．８μ
ｍ、Ｒｔｍが５．２μｍ、ＷＣＭが８．４μｍであっ
た。またプリプレグ部の成形後の絶縁層厚みは６８μｍ
であった。得られた４層プリント配線板の銅箔をエッチ
ングし、実施例１と同様の炭酸ガスレーザー穴明機にて
パルス幅５０μｓにてレーザー穴あけ加工を実施したと
ころ、５ショットでも穴あけできなかった。

【００１８】（比較例２）臭素化ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂（東都化成株式会社製、ＹＤＢ−４００（商
品名）を使用）４０重量部、アミノポリアミド樹脂（東
都化成株式会社製、グッドマイドＧ−６２５Ａ（商品
名）を使用）１０重量部および２−エチル−４−メチル
イミダゾール０．１重量部をフェノキシ樹脂ワニス（東
都化成株式会社製、フェノトートＹＰＢ−４０ＡＭ４０
（商品名）を使用）１２０重量部に加えて溶解し、樹脂
固形分６０重量％のワニスを得た。このワニスを厚さ５
０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィル
ムに塗工して１５０℃の乾燥器中で３分間乾燥し絶縁層
厚さ５０μｍ，ＰＥＴフィルムを合わせた全体の厚さ１
００μｍの接着フィルムを得た。この接着フィルムは、
少し折り曲げただけでも割れや欠けを生じ、また基材が
樹脂だけで構成されるために強度が弱く取扱性が非常に
悪かった。さらに、実施例１と同様の配線板基材を使用
して、その両側にＰＥＴフィルムを剥がした接着フィル
ムを重ね、さらにその外側に厚さ１８μｍの銅箔を配し
て実施例１と同じ条件で加熱加圧して４層プリント配線
板を得た。この際も、薄いＰＥＴフィルムを割れ易い樹
脂フィルムから剥がさなければならず作業性および取扱
性が非常に悪かった。また、得られた４層プリント配線
板の表面銅箔には内層回路パターンの凹凸が現われ、表
面粗さを測定したところＲｍａｘが１４μｍ、Ｒｔｍが
９．３μｍ、ＷＣＭが１６μｍであった。また接着フィ
ルム部の成形後の絶縁層厚みは４８μｍであった。得ら
れた４層プリント配線板の銅箔をエッチングし、実施例
１と同じ炭酸ガスレーザー穴明機を使用しパルス幅１０
μｓにてレーザー穴あけ加工を実施したところ、２ショ
ットにて絶縁層を貫通し穴径０．１０ｍｍの穴をあける
ことができた。

【００１９】以上の実施例、比較例で得られた結果を纏
めて表１に示しした。表１より、本発明のガラス繊維の
平均繊維径が６μｍ以下である樹脂シートを用いた４層
プリント配線板は、表面粗さが小さく、平滑であり、加
熱成形前の樹脂シートの厚みが厚くて取扱性に優れ、樹
脂シートに折れ、シワを生じさせることがなかった。ま
た、繊維径が６μｍ以下であるためレーザー穴あけ加工
性に優れる。

【００２０】

【表１】 項目 実施例１ 実施例２ 比較例１ 比較例２ 成形前の厚さ（μｍ） ２００ １９０ ８２ ５０ 最大粗さ(Rmax、μｍ) ２．５ １．７ ７．８ １４ 平均粗さ(Rtm、μｍ) １．８ １．２ ５．２ ９．３ 表面最大うねり(WCM、μｍ)２．７ ２．０ ８．４ １６

【００２１】

【発明の効果】本発明の樹脂シートは、成形前の取扱性
が良好で作業性に優れ、かつ成形後の絶縁層厚みが薄く
成形性および表面平滑性に優れたプリント配線板用材料
である。また、この樹脂シートを積層して得られた金属
箔張り積層板及びプリント配線板は、樹脂シートを硬化
させて得られる絶縁層にレーザー穴あけ加工を行なうこ
とができ、レーザー穴明け加工性に優れている。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス繊維と、常温で固体で未硬化の熱
   硬化性樹脂粒子および硬化性バインダー樹脂を必須成分
   とする不織布状の樹脂シートであって、前記ガラス繊維
   の平均繊維径が６μｍ以下であり、前記ガラス繊維の間
   に常温で固体で未硬化の熱硬化性樹脂粒子が分散され、
   かつ前記ガラス繊維と熱硬化性樹脂粒子が硬化性バイン
   ダー樹脂により接着されていることを特徴とする樹脂シ
   ート。
2. 【請求項２】 ガラス繊維と熱硬化性樹脂の重量比がガ
   ラス繊維：熱硬化性樹脂＝１０：９０〜３０：７０の範
   囲である請求項１に記載の樹脂シート。
3. 【請求項３】 加熱成形後の一枚分の厚みが１００μｍ
   以下になる請求項１または請求項２に記載の樹脂シー
   ト。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の樹脂シートを所定枚数重ねあわせ、その片側または
   両側に金属箔を重ね加熱加圧して得られる金属箔張り積
   層板。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の樹脂シートを構成材の接着材料として積層一体化し
   て得られる多層プリント配線板。