JPS63219699A - プリント配線板用銅張積層板の製造方法 - 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〕 この発明は、プリント配線板用銅張積層板の製造方法、
特に、高熱伝導性、低熱膨張性を有するプリント配線板
用銅張積層板の製造方法に関するものである。

（従来の技術〕 従来、この種のプリント配線用素材として、紙あるいは
ポ□リエステル布、ガラス布などの基材にフェノール樹
脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸処理したプ
リプレグシートと銅はくを用いた積層板が知られている
。

プリント配線板の代表的な素材としては、紙とフェノー
ル樹脂による積層板を銅はくと接着剤で貼り合わせた紙
フエノール板、ガラス基材とエポキシ樹脂のプリプレグ
シートを銅はくと積層成形したガラスエポキシ板がある
。両者とも性能やコスト面でそれなりに特徴を持つため
、プリント配線用素材として用いられている。前記紙フ
エノール板は、ガラスエポキシ板にくらべ性能面で若干
力るが、コスト面で有利な材料となっており、また、１
胃記ガラスエポキシ板は、強度、耐熱性、寸法安定性な
どがすぐれるため、実装密度の高いプリント基板材料、
多層プリント基板材料として使用されてきた。

（発明が解決しようとする問題点） 最近の電子部品および電子機器においては、小形、高・
性能化、さらに長寿命化などのため、電子部品において
は高集積化が進み、実装技術では高密度実装にともない
プリント配線板にも高度の性能が要求され、たとえば、
実装密度の増加にともなう配線パターンの細線化、基板
の多層化、プリント配線板の寸法安定性、低熱膨張性が
要求されている。

また、高密度実装が進むとともに電子部品の放熱特性の
向上が必要となるため、プリント配線板の高熱伝導化が
必要となっている。プリント配線板用銅張積層板がこの
ような要求を満たすためには、前述した従来の紙フエノ
ール板やガラスエポキシ板が持つ性能では克服できない
問題点がある。たとえば、紙フエノール板の場合、基材
が紙であるため、耐熱性が劣り、多層プリント基板を作
製する場合寸法安定性が問題となる。さらに。

紙フエノール板は、銅はくと貼り合わせる場合、接着剤
が必要なため、多層プリント基板の製作において不利に
なる。一方、ガラスエポキシ基板は、基材の耐熱性がす
ぐれ、しかもエポキシ樹脂と銅はくの接着力がすぐれて
いるため、配線パターンの細線化や多層プリント基板材
料として有用となるものであるが、このような要求を満
たすためには、改良しなければならない点が残されてい
る。たとえば、熱膨張係数においては、プリプレグシー
トを積層成形しているため、厚さ方向の補強が行なわれ
ておらず、このため厚さ方向の熱膨張係数の値は樹脂程
度の大きな値となっており、スルホール部のメッキの破
壊などの問題が発生しやすく、基板の多層化において欠
点となっている。また、熱伝導率においては、ガラス基
材の熱伝導率が０．６〜１．０ｋｅａ＋／ｍ、ｈｒ℃程
度であり、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化
性樹脂の熱伝導率が０．２〜Ｏ，：１ｋｃａ＋／ｍ、ｈ
ｒ℃範囲にあるため、この両者の複合材料である積層成
形品の熱伝導率は、ガラス基材以上の熱伝導率を得るこ
とは不可能である。高密度実装用プリント基板において
、プリント基板が電子部品の放熱板としての機能を果た
す必要があるにもかかわらず、熱伝導率の上限値が１　
ｋｃａｔ／ａ、ｈｒ　℃以下のプリント配線板しか作製
できないという問題点があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、熱伝導性にすぐれ、厚さ方向にも低熱膨張性
を有し、電気絶縁性、強度においてもすぐれたプリント
配線板用銅張積層板の製造方法を提供することを目的と
している。

〔問題点を解決するための手段〕

このための、この発明のプリント配線板用銅張積層板の
製造方法においては、繊維径が１００μｍ以下、繊維長
が繊維径の１０倍以上のアルミナ短繊維と、短軸または
繊維径が該アルミナ短繊維径より小さい粒子または短繊
維を水中または有機溶媒などの分散媒中に分散させ、さ
らに、有機バインダーおよび無機化合物凝集剤を添加し
たスラリー液を抄紙することにより得られたセラミック
ペーパーをプリント配線板用鋼張ＭＰ：！Ｉ板の基材と
して用いたことにより、航記の［１的を達成しようとす
るものである。

アルミナ短繊維径より小さい短軸または繊維径を持つ粒
子または短１ａ維を以下ミクロフィラーという。

〔作用〕

上記アルミナ短繊維とミクロフィラーの混合物を水また
は有機溶媒中に分散させ、ざらに、有機バインダーおよ
び無機化合物凝集剤を添加したスラリー兼を抄紙するこ
とによりアルミナ短繊維間の空隙にミクロフィラーが充
填されたセラミックペーパーが得られる。該セラミック
ペーパーは、面内方向にアルミナ短繊維およびミクロフ
ィラーが配向し、厚さ方向にはミクロフィラーが配向し
ている状態にある。

上記セラミックペーパーを用いて積層成形することによ
り、充填材含有率が向上したプリント配線板用銅張積層
板が得られる。該プリント配線板用銅張積層板は、面内
方向にアルミナ短ｉａ、ｉｉおよびミクロフィラーが配
向し、厚さ方向にミクロフィラーが配向しているため、
面内方向および厚さ方向において高熱伝導性、低熱膨張
性を有し、電気絶縁性、強度にすぐれている。

以下に、この発明のプリント配線板用銅張積層板の製造
方法について説明する。

アルミナ短繊維のｙａ維径は１００μｍ以下で、繊維長
は繊維径の１０倍以上であるものを用いる。ミクロフィ
ラーは短軸または繊維径がアルミナ短繊維径より小さい
ものを用いる。

ここで、アルミナ短繊維径が１００μｍより大きいと抄
紙により得られたセラミックペーパーは柔軟性に欠ける
。また、均質で薄いペーパーにならない。さらに、アル
ミナ短繊維長が繊維径の１０倍より小さいと全く抄紙で
きない。したがって、上記範囲内のアルミナｍＭｍＭを
用いることが好ましい。

ミクロフィラーの短軸または繊維径がアルミナ短線＃ｌ
径より大きいとアルミナ短繊維間の空隙にミクロフィラ
ーが充填されないため、この発明に使用する目的のセラ
ミックペーパーが得られない。このため、上記範囲内に
あるミクロフィラーを使用することが好ましい。

そこで、この発明に用いるアルミナ短繊維には、ミクロ
ファイバー、ウィスカーまでも使用することができる。

ミクロフィラーとしては、電気絶縁性を（ｒするアルミ
ナ、酸化ベリリウム、窒化ケイ素、ボロンナイトライド
などの無機化合物のミクロファイバー、ウィスカー、微
粒子などを使用することができる。

この発明におけるセラミックペーパーの組成比は、アル
ミナ短繊維に対しミクロフィラー１〜１００重量部の範
囲が好ましい。ミクロフィラーが１００ｒｒＬ量部をこ
えるとアルミナ短繊維で構成された空隙以上にミクロフ
ィラーが充填されるため、この発明のセラミックペーパ
ーが得られない。また、１重量部未満ではこの発明の目
的を達成するセラミックペーパーが得られない。

この発明に使用する有機バインダーは、アルミナ短ＭＩ
Ｍおよびミクロフィラーの配合量に対し１０重量部以下
が好ましい。１０重量部より多くなるとプリント配線板
用銅張積層板の特性が著しく低減する。

この発明に使用する凝集剤は、０．１〜５重量部の範囲
が好ましい。これをこえると必要以上に凝集し得られた
セラミックペーパーの均質性、平滑性が低減する。また
、これより少ないとアルミナ短＆Ｉｍおよびミクロフィ
ラーの適度の凝集が起こらず得られたセラミックペーパ
ーの均質性が低減する。

この発明のプリント配線収用ｆｈ４張積層板の製造方法
は、航記のようなもので構成されたセラミツ、　　クベ
ーバー、たとえば以下に示す製造方法により得られたセ
ラミックペーパーを補強材として用いたものである。す
なわち、貯記アルミナ短繊維およびミクロフィラーの所
定量を水中または有機溶媒等分散媒中に分散させ、さら
に有機バインダーおよび無機化合物凝集剤を加えたスラ
リー液を長網または丸網タイプの抄紙機により抄紙し、
この発明に用いるセラミックペーパーを得る。また、こ
のセラミックペーパーは、プリント配線板用銅張積層板
の基材として用いる際に必要な樹脂含浸、および、その
前処理としてチタン化合物やシリコーン化合物のカップ
リング剤による表面処理を施すことができる。

前記セラミックペーパーを表面処理したのち、該セラミ
ックペーパーに熱硬化性樹脂を含浸させ、乾燥させるこ
とにより半硬化状！ｌ！ｉ（Ｂステージ）のプリプレグ
を得、これを銅はくと積層成形することによフてプリン
ト配線板用銅張積層板を得ることが可能である。ここて
、＃）硬化性樹脂には、溶剤タイプあるいは無溶剤タイ
プのエポキシ樹脂、トリアジン樹脂、マレイミド樹脂、
ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エ
リア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステルＪＲ脂、ジアリ
ルフタレート樹脂、ポリブタジェン＃Ｉｆ７．キシレン
樹脂、アルキルベンゼン樹脂およびこれらの変成樹脂を
適宜選んで用いることができる。また、銅はくとしては
・通常の銅はく、または、電解銅はくを使用することが
でき、また、銅はくの接着力を向上させるため、亜塩素
酸ソーダやクロム酸塩、過マンガン酸塩などにより黒色
酸化膜が形成された銅はくを使用することもできる。

また、この発明に用いるセラミックペーパーの代表例と
しては、ト述のように、たとえば、マグネシア、アルミ
ナ、ジルコニア、アルミナシリケート、窒化ホウ素、炭
化ケイ素、窒化ケイ素。

チタン酸カリウムクラファイトなどのウィスカーまたは
短繊維、連続繊維を数ミリメートル以“ドに切断した繊
維状無機化合物を主成分とし、該無機化合物のバインダ
ーとして、ミクロフィブリル化された天然または有機繊
維を０．５〜１０重！ｄパーセントの範囲で用いたペー
パーを示す。詳細は特開１Ｍ（６０−８１３９９号公報
「無機ペーパー」、特開昭６０−８１３９８号公報「ア
ルミナペーパー」に示す。

具体的には、アルミナ短繊維を水中に均質に分散させた
スラリーにミクロフィブリル化されたセルロース繊維を
３〜７重量パーセントの範囲で加えたものを通常の方法
により抄紙したものがこの発明では最も効果的である。

ただし、この発明はアルミナ繊維のみに限定されるもの
ではなく、繊維状の無機化合物であればいずれの化合物
でも用いることができる。

（実施例〕 以下に、この発明を一層詳細に説明するために実施例工
ないし実施例３に基づき説明する。

実施例１ 繊維径３μｍ、繊維長５０〜１００μｍアルミナｘ繊維
（三菱化成社製）　、　ＩａＭ径０．３　ｔ、ｔｍ、　
ｊａＭ長５〜１０μｍｑ化ケイ素ウィスカー（タテホ化
学社製）、有機バインダーとしてセルロース繊組（ＭＦ
Ｃ■、含水率９８％、ダイセル化学社製）、無機化合物
凝集剤として水溶性ポリアミド−エピクロルヒドリン樹
脂（カイメン５５７Ｈ■、濃度１２．５％、ディックバ
ーキュレス社ｆ！Ｊ）をおのおの表！に示した量を加え
たのち、水１０Ｉｌを加え、高速攪拌機（コーレス型、
島崎製作所製）を用・いて１０分間攪拌を行なった。攪
拌後、この混合液であるスラリー液を表１に示した所定
の量を正確に計量し、角型シートマシン（熊谷理機工業
社製）を用いて、２５０Ｘ２５０ｍｍサイズのセラミッ
クペーパーを抄紙した。抄紙後、１６０℃で乾燥を行な
い紙厚０．２　ａｍのセラミックペーパーを得た。

つぎに、該セラミックペーパーをシリコーン系カップリ
ング剤（Ａ−１１６０■９日本ユニカー社製）により表
面処理を行なった。表面処理方法は、Ａ−１１６０，メ
チルアルコールおよびイオン交換水を表１に示した量を
加え混合した溶液にセラミックペーパーを含浸させ、１
００℃×３０分間乾燥を行なった。該セラミックペーパ
ーを表１に示したマレイミド樹脂（ケルイミド６０１■
、三井石油化学玉業社製）をＮ−メチル−２−ピロリド
ンに溶解させたフェスに含浸し、１２０℃×５分間乾燥
させ、ト記セラミックペーパーを基材としたプリプレグ
シートを作製した。

該プリプレグシートを用いて以下の方法でプリント配線
板用銅張積層板の作製を行なった。各プリプレグシート
を２０層重ね、最上層に３５μｍの銅は＜　（ＴＣ箔■
９日本鉱業社製）を一枚重ね、鏡面ステンレス板にサン
ドイッチし、１５０℃のプレスに接触圧力程度で５分間
保持したのち、基材であるセラミックペーパーの紙切れ
の起こらない表１に示した成形圧力まで昇圧し１８０℃
に昇温し２時間保持したのち、加圧状態で降温し１００
℃に達した時点で成形品を取り出し、２００℃×４８時
間のエージングを行ない銅張積層板を得、おのおの試料
１．２，３，４゜５．６，７，８，９，１０．１１とす
る。

実施例２ 実施例１と同様にして得たセラミックペーパーをシリコ
ーン系カップリング剤（Ａ−１８７６゜［１本ユニカー
社製）により表面処理を行なった。

表面処理方法は、Ａ−１８７をメタノール：１１２０　
＝９　：　１の溶液で０．２胃し％濃度に調整し、この
溶液にセラミックペーパーを含浸させ、１２０℃×３０
分間乾燥した。

つ°ぎに、該セラミックペーパーを表２に示したエポキ
シ樹脂におのおの含浸、乾燥し、上記セラミックペーパ
ーを基材としたプリプレグシートを作製した。

該プリプレグシートをおのおの２０層重ね、最上層に３
５μｍの銅は（（ＴＣ箔Ｏ２日本工業社製）を一枚重ね
、鏡面ステンレス板にサンドイッチし、１２０℃のプレ
スに接触圧程度で５分間保持し、表２に示した成形圧ま
で昇圧し、１６０℃に昇温し１時間保持したのち、プレ
スから開放し、！８０℃×！時間のエージングを行ない
プリント配線板用銅張積層板を得た。これらを試料１２
．１３，１４．１５とする。

実施例３ 繊維径３μｍ、１ａ組長５０〜！００μｍアルミナ短繊
維（三養化成社製）、ボロンナイトライド（ＵＨＰ−Ｅ
Ｘ、昭和電工社製）、４ｆ機バインダーとしセルロース
繊維（ＭＦＣ＠、含水率９８％、ダイセル化学社製）、
無機化合物凝集剤として水溶性ポリアミド−エピクロル
ヒドリン樹脂（カイメン５５７　ＨＯ，濃度１２．５％
、ディックバーキュレス社製）をおのおの表３に示した
量を加え、さらに、水！ＯＩ１．を加え、実施例１と同
様の方法でセラミックペーパーを得た。

該セラミックペーパーをシリコーン系カップリング剤（
Ａ−１１６０■９日本ユニカー社製）により表面処理′
を行なった。表面処理方法は、Ａ−１１６０：メタノー
ル：Ｈ２０＝１（１２０００：　１の溶液に上記セラミ
ックペーパーを含浸させ、！２０℃×３０分間乾燥した
。

つぎに該セラミックペーパーをマレイミド樹脂（ケルイ
ミド６０１■、三井石油化学工業社製）をＮ−メチル−
２−ピロリドンに溶解させ２０ｗＬ％濃度に調節したフ
ェスに含浸し、１２０℃×５分間乾燥させ、上記セラミ
ックペーパーをＪｌ（材としたプリプレグシートを作製
した。

該プリプレグシートを用いて実施例１と同様の方法で、
表３に示した成形圧を用いて積層成形を行ないプリント
配線板用銅張積層板を得、おのおの試料１６’、１７．
１８とする。

表　　３ プリント配線板用銅張積層板の諸性質として、上記実施
例１ないし実施例３により得られた試料１〜１８の測定
結果を表４に示す。

表　　４ （菫）Ｖｒ：夫１１μ脅４■き有事 （２）Ｘ−Ｙ：面内方向 （３）　　Ｚ　　：厚さ方向 な右、上記実施例１ないし実施例３は、この発明の説明
のためのものであり、この発明は、これらの実施例のみ
に限定させるものではない。

比較例！ 市販銅張積層板（松下電工社製、Ｒ−１７００）を入手
し、銅箔をエツチングにより銅箔を除去した積層板を水
洗、乾燥させたのち、該積層板の熱膨張係数および熱伝
導率の測定を行なった結果を表５に示した。

表５ これらの結果からこの発明のセラミックペーパーを基材
とするプリント配線板用銅張積層板は、比較例１で示し
た通常のガラス布を基材とする銅張積層板に比べ、厚さ
方向の熱膨張係数が非常に小さく１７２〜１１５に近い
特性を示し、さらに、熱伝導率は面内方向で６〜８倍、
厚さ方向で４〜６倍もの特性を示すものが得られた。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、この発明によれば、繊維径が１
００μｍ以下で、繊維長が繊維径の１０倍以上のアルミ
ナ短Ｍｌ維と、アルミナ短繊維径より小さい短軸または
繊維径を持つミクロフィラー、ざらに有機バインダーお
よび無機化合物凝集剤からなるものを抄紙して得られる
セラミックペーパーを補強基材として用いることにより
、積層板の面内方向だけでなく厚さ方向の熱膨張係数も
非常に小さく、熱伝導性にすぐれ、電気絶縁性、強度な
どにもすぐれたプリント配線板用銅張積層板を得ること
ができた。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維径が１００μｍ以下で、繊維長が繊維径の１
   ０倍以上のアルミナ短繊維、およびアルミナ短繊維径よ
   り小さい短軸または繊維径を持つ粒子または短繊維の混
   合物を水中または有機溶媒などの分散媒中に分散させ、
   さらに、有機バインダーおよび無機化合物凝集剤を添加
   したスラリー液を抄紙することにより得たセラミックペ
   ーパーを補強基材として用いることを特徴とするプリン
   ト配線板用銅張積層板の製造方法。
2. （２）アルミナ短繊維に対し、粒子または短繊維を１重
   量部〜１００重量部の範囲で混合して用いることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のプリント配線板用銅
   張積層板の製造方法。