JPS62181486A - プリント回路の基板材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明の主題は強化ガラス繊維等の強化繊維物質と硬化
した熱硬化性樹脂から形成され、集積回路を形成する電
子部品を取付けるために使用されるセラミック材料と同
程度の熱膨張係数を有するプリント回路の基板材料に関
する。

従Ｊ等髪皮脂ＺＵ＾朋」す飢汲山Ｊ弘しζｔ−５ｒｉ麗
博２集積回路の高集積度化に対応した構成電子部品（い
わゆるチップ）の発達に伴い、これら多極部品をプリン
ト回路基板の導電路に電気的に接続することが難しくな
ってきている。最近では、更にいわゆるチップキャリア
ーと呼ばれる複数の接続タグ？有し、その接続端子に′
１を子部品が取り付けられるセラミックユニノｈを使用
するに至っている。このため接続範囲が増加し、これに
より電子部品の接続点がより多く形成されるものである
。

他方、このチップキャリアーはプリン１〜回路基板に直
接はんだ付けして取付けることができ、電子部品自体に
熱応力がかかるのが避けられる。

しかしながら、これらセラミック中間素子をプリント回
路基板にはんだ付けする際には、プリント回路の基板材
料とセラミック材料との間に大きな熱膨張係数の差異が
みられるという問題がある。

このため、２５０　’Ｃではんだ付けした後にプリント
回路基板を冷却すると、セラミック中間素子がプリント
回路の基板材料から剥離したり破壊したりする。即ち、
セラミック中間素子乃至はチップキャリアーが大きくな
るに従い、プリント回路基板が過酷な温度変化に晒され
た際、熱膨張係数の違いによりプリント回路基板からセ
ラミック中間素子乃至はチップキャリアーが剥離すると
いう危険性が増すという問題がある。

この問題を解決するため、ヨーロッパ公開公報（ＥＰ−
ＯＳ）０，０６４，８５４しこおいては、導電路とそれ
を担っている基板材料との間に、これら導電路一基板材
料間のＸおよびｙ方向の熱引張り応力を吸収し得る弾性
中間層を設けることが既に提案されている。

また、膨張係数がセラミック材料より低いアンバーパネ
ル（不変鋼の板）を基板材料中に設けることも提案され
ている。このアンバーパネルとこれの両面を覆って配さ
れたガラス繊維強化エポキシ樹脂とを組合せることによ
り、セラミック材料とほぼ膨張係数の等しい基板材料を
得ることができる。しかしながら、このアンバーパネル
は非常に高価である上、この提案の主な欠点は基板材料
中に導入された金属の芯材に対し、２層又はそれ以上の
多層回路を製作する場合には、めっきにより導通するス
ルーホールを形成するため多数の孔を形成する必要があ
るという事実である。金属の芯材に多数の孔を開孔する
ことは製作上高価につくばかりか、多数の孔により金属
の芯材の作用が損なわれる。

更には、基板材料中のガラス繊維の樹脂マトリックスの
ガラス転移温度を上げて材料の熱的挙動を総体的に減少
する試みもなされている６しかしながら、この種の試み
は２方向への熱による動きを減少するには非常に効果的
であるものの、Ｘ及びｙ方向に対しては何の作用も及ぼ
さないばかりか、このために用いるポリイミド樹脂はエ
ポキシ樹脂に比して１０〜１５倍も高価であり。

また、製作が非常に難しくかつ複雑な製造手段を必要と
するという問題がある。

また更に、基板材料のガラス繊維を石英ガラス繊維や芳
香族ポリアミド繊維に代える試みもなされているものの
、いずれを用いても製造にかなりのコスト上昇を与える
のみならず、熱膨張係数を適合させる点で満足すべき成
功を得るには至っていない。

従って、本発明は、既に説明したようなはんだ付けによ
って取付けられるセラミック材料と実質的に同じ熱膨張
係数を有するプリント回路用基板材料を提供することを
目的とする。

ｊｊ　　占を　　するための−　　び；驚くべきことに
、上記目的は、できるだけガラス転移温度の低い樹脂マ
トリックスを使用することにより達成し得ることが明ら
かとなった。即ち、樹脂マトリックスのガラス転移温度
が低くなるに従い、合成樹脂自体の膨張が小さ≧なって
ガラス繊維等の強化繊維物質の熱的挙動がより一層支配
的となることがわかった。従って、本発明によれば、通
常範囲より実質的に低いガラス転移温度を有し、それ故
加熱時には弾性体としての性質（ｅｌａｓｔｉｓｃｈ）
よりも塑性体としての性質（ｐｌａｓｔｉｓｃｈ）を有
する樹脂が使用される。この樹脂はこのような塑性状態
において、完全にガラス繊維等の強化繊維物質の熱的挙
動に追随するようになる。ここで１通常使用されるガラ
ス繊維の２０〜７５℃の範囲における熱膨張係数は４．
８Ｘ１０−’／℃であり、通常使用されるセラミック材
料の熱膨張係数６　、４　Ｘ　１０−’／’Ｃよりわず
かに小さいものであるから、このようにして上記問題を
解決することができ、冷却の際にはんだ付けされたセラ
ミック材料が基板材料から剥離するのを防止することが
できる。

従って、本発明によれば強化ガラス繊維等の強化繊維物
質と硬化した熱硬化性樹脂とから形成されたプリン１−
回路の基板材料において、前記熱硬化性樹脂が硬化した
状態で９０℃以下のガラス転移温度を有することを特徴
とするプリント回路の基板材料が提供される。

ここで１通常基板材料に使用される熱硬化性樹脂のガラ
ス転移温度は１３０℃であり、従来は上記問題を解決す
るためにガラス転移温度をはんだ付は浴の温度の領域ま
で引き上げるためにガラス転移温度を増加する試みがな
されてきたので、これと比較してガラス転移温度が９０
℃以下の熱硬化性樹脂を使用した本発明により達成され
る結果は予想外のものである。

本発明の好適な実施態様によれば、本発明に従った基板
材料を構成する熱硬化性樹脂のガラス転移温度は硬化状
態にて３０〜７０′Ｃの範囲、特に３０℃程度とするこ
とが好ましい。このガラス転移温度は、例えば弾性化成
分、可塑剤等の物理的添加及び／又は化学的配合などの
通常の方法により調整することができる。また、ガラス
転移温度は加熱下での振動測定法や熱機器分析によって
測定することができる。

本発明によれば、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂やフ
ェノール樹脂を使用することができ、これら材料は上述
した７０’Ｃ以下のガラス転移温度を有するよう弾性状
態（ｅｌａｓｔｉｆｉｚｊｅｒｔｅｍ　Ｚｕｓｔａｎｄ
）にて使用される。

更にまた、強化ガラス繊維層等の強化繊維物質層を互い
に直交する状態、即ち、つぎつぎに繊維層を縦方向と横
方向とにそれぞれ９０°回転した状態に積層すること、
換言すれば、縦方向と横方向とが交互に重なり合った状
態にすることが特に有利であることが見出された。即ち
、縦方向と横方向の繊維の数の違いや更に合成樹脂を含
浸する際に繊維の縦方向に過酷な応力がかかってこれら
縦方向と横方向に熱膨張の差が生じるものあるが、こう
した差異が個々のガラス繊維シート等の強化繊維物質層
を互いに直交するように積層することによって相殺され
、入方向とＸ方向の熱膨張を等しくすることができる。

本発明においては、ガラス繊維の代りに他の繊維物質も
強化繊維層として使用することができるが、いずれにし
ても強化繊維は基板材料に適用されるセラミック材料と
できるだけ熱膨張係数が同じものを使用することが重要
である。

発明の効果 本発明によれば、強化繊維物質層と硬化した熱硬化性樹
脂とからなるプリント回路用基板材料において、硬化し
た状態で９０℃以下のガラス転移温度を有する熱硬化性
樹脂を使用したことにより、熱膨張係数を適用するセラ
ミック材料と等しくすることができるものである。

以下、実施例と比較例を示し、本発明をより一層説明す
る。

実施例１ 単位面積当りの重量が２００　ｇ／　ｒｒ？、厚さが１
８０μｍであり、繊維の数が■当り１７Ｘ１３本のガラ
ス繊維（タイプＮｏ、７６２８．基板材料製造用標準繊
維）をかなり可塑化された（ｖｅｉｃｈｍａｃｈｅｎ）
エポキシ樹脂の溶液で含浸した。

ここで純粋の硬化した樹脂のガラス転移温度は示差熱分
析により測定したところ、約３０℃であった。また、含
浸したプリプレグの全樹脂の含有率は４２％、ゲル化時
間は１７０℃で１５〜２０秒、樹脂流動底（ｌｌａｒｚ
ｆｌｕｓｓ）は６〜８％であった。

なお、これらの測定はｌＥＣ２４９−３−１に示される
方法に準拠して行なった。

この含浸繊維のシートを交互に直交するように積層した
ものの両面を３５μｍ厚の銅箔で被覆し、次いで１７５
℃、６０バールの圧力で９０分間成型することにより厚
さ１．６ｎｗｎの基板材料を形成した。

得られた基板材料のガラス転移温度は約３０℃であり、
また、熱膨張係数はＸ方向、Ｘ方向とも等しく、約６Ｘ
１０−’／’Ｃであった。

比較例１ 実施例１に記載されたガラス繊維を１３０℃のガラス・
１云移温度を有する標準エポキシ樹脂で含浸した。この
場合の含浸した繊維中の樹脂含量は４２％、ゲル化時間
は１１５秒であり、約１８％の過剰流動性（Ａｕｓｐｒ
ｅｓｓｕｎｇ）を示した。

このように含浸したガラス繊維を“平行に”積層して、
実施例１と同様の条件にて成形を行なった。

得られた基板材料はＸ方向に１６．７Ｘ１０−’／’Ｃ
，ｙ方向に１１．８ｘｌＯ−’／’Ｃの熱膨張係数を有
していた。

比較例２ 含浸したガラス繊維を実施例１と同様に互いに直交する
ように積層した以外は比較例１と同様の方法で、また、
他の条件も上記と同様にして基板材料を得た６ 得られた基板材料は、Ｘ方向、Ｘ方向ともに１４　Ｘ　
１０−”／℃の熱膨張係数を有していた。

実施例２ ガラス転移温度が約７０℃となるように混合したかなり
塑性のエポキシ樹脂と非塑性のエポキシ樹脂の混合樹脂
を使用した他は実施例１と同様の方法により基板材料を
得た。

得られた基板材料は９　Ｘ　１０−’／’Ｃの熱膨張係
数を有していた。

なお、実施例１，２及び比較例２で得られた材料、熱機
器分析により測定された結果を図面に示す。

図中の曲線１は実施例１の材料、曲線２は実施例２の材
料、曲線３は比較例２の材料を示し、ガラス転移温度は
曲線の屈折点から容易に読み取ることができ、実施例１
の場合は３０℃、実施例２の場合は６０℃であり、比較
例２の場合は１２０℃である。

なお、前記熱機器分析は約７．３ｎｎ＋サイズのサンプ
ルを１０　℃／　ｍｉｎの昇温速度、負担重量３．５ｇ
にて行なったものである。

【図面の簡単な説明】

添付した図面は実施例１，２及び比較例２で得られたも
のの熱機器分析の結果を示すグラフである。 手続補正帯（自制 昭和６１年１２月１日 特許庁長官　　黒　１）明　雉　　殿　　　　　　Ｑｌ
、事件の表示 昭和６１年特許願第２４２２１７号 ２、発明の名称 プリント回路の基板材料 ３、補正をする者 ＋Ｊ９件との関係　　　　　　　　特許出願人性　　所
　　西ドイツ国　ジューレン　Ｄ−５１６０゜イソラシ
ュトラーセ　２ 氏　　名　　イソラ　ヴエルケ　アーゲーダパクリエー
トビル５階　電話（５４５）６４５４明細書の「特許請
求の範囲」の欄、「発明の詳細な説明」の欄。 ６、補正の内容 （１）別紙の通り特許請求の範囲を訂正する。 （２）明細書第９頁第１４行目に「熱ｊ膨張係数を適用
するセラミック材料」とあるのを「基板材料の熱膨張係
数を適用されるセラミック材料の熱膨張係数ノと訂正す
る。 （３）同第１２頁第６行目「料５．熱機器分析により測
定された結果ｊとあるのを「料と熱機器分析により測定
された結果との関係」と訂正する。 以上 特許請求の範囲 「１１強化繊維物質と硬化した熱硬化性樹脂とからなる
プリント回路の基板材料において、前記熱硬化性樹脂が
硬化した状態で９０℃以下のガラス転移温度を有するこ
とを特徴とするプリント回路の基板材料。 ２、熱硬化性樹脂が、硬化した状態で３０〜７０℃の範
囲のガラス転移温度を有することを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の基板材料。 ３、熱硬化性樹脂として弾性を有するエポキシ樹脂を含
有したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
項記載の基板材料。 ４、熱硬化性樹脂として弾性を有するフェノール樹脂を
含有したことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
３項のいずれか１項に記載の基板材料。 ５、強化繊維層物質が互に直交するように積層されたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいず
れか１項に記載の基板材料。 ６、強化繊維物質がガラス繊維である特許請求の範囲第
１項乃至第５項のいずれか１項に記載の基板材料。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強化繊維物質と硬化した熱硬化性樹脂とからなるプ
   リント回路の基板材料において、前記熱硬化性樹脂が硬
   化した状態で９０℃以下のガラス転移温度を有すること
   を特徴とするプリント回路の基板材料。 ２、熱硬化性樹脂が、硬化した状態で３０〜７０℃の範
   囲のガラス転移温度を有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の基板材料。 ３、熱硬化性樹脂として弾性を有するエポキシ樹脂を含
   有したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の基板材料。 ４、熱硬化性樹脂として弾性を有するフェノール樹脂を
   含有したことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ３項のいずれか１項に記載の基板材料。 ５、強化ガラス繊維層物質が互に直交するように積層さ
   れたことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項
   のいずれか１項に記載の基板材料。 ６、強化繊維物質がガラス繊維である特許請求の範囲第
   １項乃至第５項のいずれか１項に記載の基板材料。