JPS63265628A - 金属ベ−ス銅張板およびその製造法 - 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 本発明は、パワートランジスタ、パワーチップ等チップ
部品を搭載するプリント配線板用の金属ベース銅張板お
よびその製造法に関する。

従来の技術 近年、電子機器の小型軽量化、高密度化が進展し、使用
される電子部品はリード付部品からチップ部品へ急速に
移行し、かつハイパワー化が主流になりつつある。これ
と共に前記チップ部品を搭載するプリント配線板は、従
来の合成樹脂ベースから、高密度化に伴って発生する熱
を放散させるための金属ベースの使用が必要となってい
る。

ここで、一般的なチップ部品搭載時の問題点を第２図に
より説明する。この場合、チップ部品５の熱膨張係数と
絶縁層８の熱膨張係数か太き（異ると、チップ部品５と
銅回路７を接続している半田６が熱サイクル等の負荷に
より亀裂を生じ、実用上使用出来ない状態に至る。従来
のプリント配線板に使用される金属ベース銅張板は、こ
の点の考慮が充分でな（、単に金属がベース４に、絶縁
層８として接着剤、もしくは熱硬化性樹脂含浸ガラス布
プリプレグ層を介して銅箔を貼りつけたものであり、こ
のため加熱硬化後の接着剤層或は硬化後の熱硬化性樹脂
−ガラス布層の熱膨張係数は、金属ベース４の熱膨張係
数（ＡＡ　：　２３ｘ　ｌ　Ｏ／’ｃ、　Ｆｅ　：ｔ６
ｘｌｏ　　／”Ｃ’）と大差なく大きく１例えば、エポ
キシ樹脂−ガラス布の場合１７〜２０ＸｌＯ＝／”Ｃで
ある。この値は、市販のパワーチップ、トランジスタ等
のチップ部品の熱膨張係数２〜７　Ｘ　ｌ　Ｏ−６／”
Ｃと太き（異り、信頼性の評価法の一例として知られて
いる一３０″Ｃ−８０°Ｃの加熱冷却サイクルテストに
於て、半田接合部に約５００サイクルでクラックを生じ
る（実用上１０００サイクル必要）。

また、他の問題点としては、チップ部品塔載時の半田リ
フロ一工程に於けるプリント配線板の反りが小さくなけ
れば、チップ部品の仮接着時の落下があり自動組立ライ
ンに適合出来ない点かあり、この点においても従来の金
属ベース銅張板は充分に満足するものではなかった。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、前記の如き従来の欠点を改善し、（１）チッ
プ部品の半田接合部の信頼性に優れた、（２）チップ部
品実装工程における半田リフローでも反りが小さくかつ
プリント配線板加工工程での反りが小さい金属ベース銅
張板を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明は、金属ベース４に
絶縁層として熱硬化性樹脂層２を介して銅箔ｌか一体化
されている金属ベース銅張板において、熱硬化性樹脂層
２の熱膨張係数が１５　Ｘ　ｌ　ｏ−’／℃以下であり
、金属ベース４と熱硬化性樹脂層２の間に更に該熱硬化
性樹脂層２より柔軟性のある合成樹脂層３を介在させて
一体化されているものである。　　□ また。上記特定発明に対して併合発明は、金属ベース４
と銅箔１を、シート状基材に熱硬化性樹脂を含浸したプ
リプレグを介して加熱加圧下に一体に成形するに当り、
前記プリプレグが硬化して形成される熱硬化性樹脂層２
の熱膨張係数か１５×１０／”Ｃ以下となるプリプレグ
を使用し、更に金属ベースとプリプレグとの間に前記熱
硬化性樹脂層２より柔軟性のある合成樹脂層３を介在さ
せ、加熱加圧下に成形するものである。

作用 本発明は上記の特徴を有することにより、金属ベース銅
張板を常法によりエツチング加工してプリント配線板と
し、第２図に示す如くチップ部品５を搭載、半田付けし
た場合、熱硬化性樹脂層２の熱膨張係数か小さく、前記
チップ部品５の熱膨張係数と近似しているため、熱サイ
クル負荷を受けても半田接合部６への応力集中をきたす
ことなく、信頼性を確保出来る。更に合成樹脂層３を金
属ベース４と熱硬化性樹脂層２の中間に介在させる事に
より、熱硬化性樹脂１品２は金属板４の大きな膨張収縮
の影響を受けることな（、加熱負荷時の熱膨張係数の差
による反りの発生やクラック或は界面での剥離等の問題
を解消出来るものであり１合成樹脂層３は、特に応力緩
和層としての作用をもつものである。

実施例 本発明を実施するに当り、金属ベースとじては、アルミ
ニウム板、鉄板を用いることができ、機械研磨、脱脂、
エツチングにより表面に接着予備処理を施して使用する
のがよい。熱硬化性樹脂層としては、エポキシ樹脂、ポ
リイミド樹脂等に無機質充填剤、例えばＳｉＯ，、Ｍｇ
ｏ、Ａｉ、Ｏ，等の粉末を配合した混合組成物を、ガラ
ス布、ポリアラミド繊維布等に含浸塗布したプリプレグ
を一体化の成形時に積層硬化したものが適当である。熱
硬化性樹脂層中の無機質充填剤の含有量は、２０−４０
重ｉ％か望ましく。

また無機質充填剤を含有する熱硬化性樹脂をガラス布に
含浸するときの付着量は、３０〜５０係か望ましく、ポ
リアラミド繊維布に含浸する場合の付着量は、４０〜６
０係か望ましい。前記の無機質充填剤の含有量か２０幅
未満、また前記のガラス布、ポリアラミド繊維布に対す
る樹脂付着量かそれぞれ５０４．６（ｌを越える場合は
、熱硬化性樹脂層の熱膨張係数ｔ　５ｘｔｏ−６／’Ｃ
以下を達成かできない。また、前記の無機質充填剤の含
有量が４０１を越え、また前記のガラス布、ポリアラミ
ド繊維布に対する樹脂付着量かそれぞれ３０係未満、４
０壬未満の場合は、銅張板として必要な銅箔と金属ベー
スとの接着強度を保持することかできない。

また、合成樹脂層は、応力緩和層としての効果を出すた
め、銅箔の下側に構成される前記熱硬化性樹脂層よりも
柔軟性のある、即ちＴｇ点の低い、好ましくはＴｇ点が
プリント配線板加工工程等で常用される温度１００°Ｃ
以下である樹脂層である。また、この合成樹脂層の厚さ
は。

使用する熱硬化性樹脂層および金属ベース銅張板として
の加工性、電気特性等を考慮して選択出来る。使用材料
例としては、ポリブタジェン変性エポキシ樹脂、ポリビ
ニルブチラール変性フェノール樹脂、ニトリルゴム変性
フェノール樹脂等があげられる。

・本発明の金属ベース銅張板の具体的な製造方法例とし
ては、■エポキシ樹脂ワニスあるいはポリイミド樹脂ワ
ニス等にＳｉＯ＊ｌＭｇＯ。

Ａｚ、Ｏ，等の無機質充填剤を添加混合したワニスを、
ガラス布やポリアラミド繊維布に含浸・乾燥させてプリ
プレグとする。■表面接着予備処理を施した金属ベース
の必要な面に１合成樹脂層となる例えばポリビニルブチ
ラール変性フェノール樹脂を塗布し乾燥する。■前記■
で製造した合成樹脂層付金属ベースの表面（合成樹脂層
面）に、■で製造したプリプレグを必要枚数載置し、更
に接着剤なし銅箔を重ねた構成物を鏡面板に挾み、プレ
スにて加熱加圧して金属ベース銅張板とする。

実施例１ ■　ビスフェノール型エポキシ樹脂に硬化剤としてジシ
アンジアミドを、また、硬化促進剤として４−メチル２
−エチルイミダゾールを加えエポキシ樹脂ワニスとし、
該ワニスに無機質充填剤として８　ｉ　０　＊　、　Ａ
　−１３＊　Ｏｓの混合系よりなるサテントン（上屋カ
オリン社初をワニス固型に対して３０重量彊混合して得
たワニスを、ガラス布に含浸、乾燥して樹脂付着量４５
憾の無機質充填剤入りエポキシ樹脂−ガラス布プリプレ
グを準備した。

■　金属ヘースとシテ、ＪＩＳＩｌｏｏ−Ｈ−２４の１
．４■厚アルミニウム板を準備し、このアルミニウム板
を機械研磨してＮａｔＯＯｓ溶液にて脱脂し、次いでＮ
ａＯＨ溶液にて表面をエツチングして接着予備処理を行
った。

その片側表面へポリブタジェン変性エポキシ樹脂をアセ
トンに溶解したワニスをロールコータ−で塗布し乾燥し
て８０μ厚の合成樹脂層を片側表面にもつアルミニウム
板を準備し上に■で準備した無機質充填剤入エポキシ樹
脂−ガラス布プリプレグ２プライを重ね、次いで３５μ
厚の接着剤なし電解銅箔を重ねて２枚の鏡面板に挾み、
プレスに挿入して温度１６０°Ｃ，圧力８０　ｋｐ／ｃ
１ｆｔｌｃテロ　０分間加熱加圧した後冷却して１．６
隨厚の金属ベース銅張板を得た。

該金親ベース銅張板の特性を第１表に示した。尚、■の
無機質充填剤入りエポキシ樹脂−ガラス布プリプレグの
みで加熱加圧成形した積層板の熱膨張係数は１２Ｘ　１
０　　／”Ｃ，Ｔｇ点は１３０″Ｃであった。また１合
成樹脂層（ポリブタジェン変性エポキシ樹脂）のみの硬
化物のＴｇ点は８０°Ｃであった。

実施例２ ■　ポリイミド樹脂材料をＮ−メチルピロリドンに溶解
してポリイミド樹脂ワニスとし、該ワニスに無機質充填
剤としてＳｉｎ、粉末（平均粒径１０ｚ＊ｍ）をワニス
固型に対し３５重量係混合して得たワニスをポリアラミ
ド繊維布（商品名に−１２０、鐘紡製）に含浸、乾燥し
て樹脂付着ｆｆ１５０％の無機質充填剤入りポリイミド
樹脂−ポリアラミド繊維布プリプレグを準備した。

■　実施例１で準備した合成樹脂層付きアルミニウム板
の合成樹脂層の上に■で準備した無機質充填剤入りポリ
イミド樹脂−ポリアラミド繊維布プリプレグ２プライを
重ね１次いで３５μ厚の接着剤なし電解銅箔を重ねて２
枚の鏡面板に挾み、プレスに挿入して温度１８０°Ｃ１
圧力８０ｋｐ／ｃｍにて６０分閲加熱加圧成形後、得ら
れた金属ベース銅張板をさらに２００°Ｃオーブン中に
て４８時間のアフターキュアを行い１．６　ｗｍ厚の金
属ベース銅張板を得た。

該金属ベース銅張板の特性を第１表に示した。尚、■の
無機質充填剤入りポリイミド樹脂−ポリアラミド繊維布
プリプレグのみでプレス成形しアフターキュアを経て得
た積層板の熱膨張係数は８．２ＸｌＯ″′６７−ｃ％Ｔ
ｇ点は１７０℃であった。

比較例１ 表面にポリブタジェン変性エポキシ樹脂を塗布しない以
外は実施例１と同様の処理を行ったアルミニウム板の片
側表面に、実施例１で準備した無機質充填剤入りエポキ
シ樹脂−ガラス布プリプレグ２プライを重ね、次いで３
５μ厚の接着剤なし電解銅箔を重ね、実施例１と同様の
成形条件でプレスして、１．６ｆｌ厚の金属ベース銅張
板を得た。

該金属ベース銅張板の特性を第１表に示した。

比較例２ 比較例１で使用したアルミニウム板の片側表面に、実施
例１で使用したエポキシ樹脂ワニスに無機質充填剤を混
合しない以外は実施例１と同様にして得られたエポキシ
樹脂−ガラス布プリプレグ２プライを重ね、次いで３５
μ厚の接着剤なし電解銅箔を重ね、実施例１と同様の成
形条件でプレスして１．６ｗＭ厚の金属ベース銅張板を
得た。

該金属ベース銅張板の特性を第１表に示した。

尚、前記エポキシ樹脂−ガラス布プリプレグのみでプレ
ス成形した積層板の熱膨張係数は１７第　　１　　表 秦１　テストピースサイズ：　３００Ｘ２００ｗｍ、ツ
マターン残銅率３０％ 印刷→エツチング→レジスト印刷（１３０’０５分）後
の反り量（４隅の浮き上り量のＭＡＸ値） 秦２　１１［１の工程後、トランジスタチップ部品を搭
載し、２６０　”Ｃ半田りフロー後の反り量（※ｌと同
じ測定のＭＡＸ値） 秦３　チップ部品搭載品を一３０°Ｃ口８ｏ″Ｃの加熱
−冷却サイクルテストにかけた時の半田接合部のクラッ
ク発生迄のサイクル数 発明の効果 上述したように本発明によれば、その構成を金属ベース
と銅箔の間に硬化後の熱膨張係数がｌｓ　ｘ　ｔ　ｏ−
’／”ｃ以下である熱硬化性樹脂層を設けかつ該熱硬化
性樹脂層と金属ベースの間に前記熱硬化性樹脂層より柔
軟性のある合成樹脂層を設けたものとしたため、第１表
に示す如く金属ベース銅張板をプリント配線板へ加工す
る工程および半田リフロ一工程での反りか小さく。

しかも目的とするチップ部品の面実装信頼性の優れた金
属ペース銅張板を得ることができた。

また、熱硬化性樹脂層と金属ベースとの間に熱硬化性樹
脂層より柔軟性のある合成樹脂層を膜孔 けφため、加熱負荷時の熱膨張係数の差により発生する
応力が合成樹脂層により緩和される効果かあり耐半田性
も向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の金属ベース銅張板の一例を示す断面説
明図、第２図は従来の金属ベース銅張板を用いてプリン
ト配線板としチップ部品を実装した場合の断面説明図で
ある。 ｌは銅箔、２は熱硬化性樹脂層、３は合成樹脂層、４は
金属ベース

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属ベースに絶縁層を介して銅箔か一体化されてい
   る金属ベース銅張板において、前記絶縁層が熱膨張係数
   １５×１０＾−＾６／℃以下の熱硬化性樹脂層であり、
   更に該熱硬化性樹脂層と金属ベースの間に前記熱硬化性
   樹脂層より柔軟性のある合成樹脂層を介在させて一体化
   されていることを特徴とする金属ベース銅張板。 ２、熱硬化性樹脂層が無機質充填剤を含有したものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の金属ベース銅張板。 ３、金属ベースと銅箔を、シート状基材に熱硬化性樹脂
   を含浸したプリプレグを介して加熱加圧下に一体に成形
   するに当り、前記プリプレグが硬化して形成される熱硬
   化性樹脂層の熱膨張係数が１５×１０＾−＾６０／℃以
   下となるプリプレグを使用し、更に金属ベースとプリプ
   レグとの間に前記熱硬化性樹脂層より柔軟性のある合成
   樹脂層を介在させ加熱加圧下に成形することを特徴とす
   る金属ベース銅張板の製造法。 ４、プリプレグがシート状基材に無機質含有熱硬化性樹
   脂を含浸したものである特許請求の範囲第３項記載の金
   属ベース銅張板の製造法。 ５、柔軟性のある合成樹脂層が、当該樹脂を金属ベース
   表面に予め塗布し形成したものである特許請求の範囲第
   ３項または第４項記載の金属ベース銅張板の製造法。