JPS6352793B2

JPS6352793B2 -

Info

Publication number: JPS6352793B2
Application number: JP57177993A
Authority: JP
Inventors: Norio Shimizu; Noryuki Shimizu; Akiji Harada
Original assignee: Nikkan Industries Co Ltd
Current assignee: Nikkan Industries Co Ltd
Priority date: 1982-10-09
Filing date: 1982-10-09
Publication date: 1988-10-20
Also published as: JPS5967689A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の属する技術分野〕本発明は、電子機器の電気回路に適する金属箔
張りの印刷回路基板およびその製造方法に関す
る。〔従来技術の説明〕現在、この種の印刷回路基板は生産性および機
械加工性の観点から有機系複合材料が多用される
が、この有機系複合材料は、接着剤などの有機質
部分が耐熱性に劣り、高温での絶縁抵抗および優
れた誘電特性が得られず、また湿度の影響を受け
やすいことなどから高温度下で長期に使用するこ
とができない欠点があつた。この欠点を解消するものとして無機系のアルミ
ナ磁器、ジルコニウム磁器等の一般にセラミツク
ス基板と称される基板が知られているが、これら
の無機系の基板は、機械加工性に劣るうえ、高温
で焼成されて作製されることから、金属箔を焼成
前に張り合わせても焼成温度が金属箔の融点以上
になるため、その表面に金属箔を張り合わせた焼
結体を作製することはできなかつた。そのため無
機系の基板に金属回路を形成するには、この焼成
工程以降の工程で無電解メツキや導電性ベースト
等による方法が採用されているが、工程数が多く
なり高価格になる欠点があつた。一方、電子機器の小型化、薄型化の傾向に伴
い、印刷回路基板への部品の実装密度が高まつて
いるため、印刷回路基板に対して優れた熱放散
性、寸法安定性等の特性が要求され、特に部品が
高密度に実装される基板には、金属板をベースと
した熱放散性基板が作製されている。しかしこの金属板をベースとした基板は、金属
箔の接着時やスルーホールの穴明け加工後に、そ
れぞれの絶縁性を保持するために、多大の製造工
数を必要とし、しかも製品歩留りが劣り、高価格
となる欠点があつた。本発明者らは、上記従来の基板の欠点を解消す
るために、針状無機物または繊維状無機物とガラ
ス状無機物とを混練して所定形状に成型した後、
この成型物に金属箔を重ね合わせて仮圧着し、所
定の温度で焼成してこの金属箔を完全に接着させ
る金属箔張り無機物複合体の製造方法について発
明し、特願昭57−78030により出願した。しかしこの金属箔張り無機物複合体の製造方法
は、金属箔を焼成により貼着するため、金属箔の
酸化の防止上、焼成炉は還元炉か、あるいは真空
炉に制約される点があつた。また上記製造方法
は、原料から製品まで連続的に製造する方法であ
るため、製品が少量多種化した場合には、製造ラ
インの切り換えが煩雑となることがあつた。〔発明の目的〕本発明は、上記種々の欠点を解消するもので、
耐熱性があり機械加工性に優れ、熱膨張が小さ
く、かつ製造コストが安価で、少量多種生産を容
易に行うことができ、しかも熱放散性および熱遮
断性の優れた金属箔張り印刷回路基板およびその
製造方法を提供することを目的とする。〔発明の特徴〕本発明の第一の特徴は、針状無機物または繊維
状無機物が針状または繊維状の結晶形状形態を保
ちながら等方性固体ガラス状無機物中に混在して
なる無機物複合板の表面に熱硬化性樹脂の接着層
を介して金属箔が貼着された金属箔張り印刷回路
基板にある。また本発明の第二の特徴は、ガラス状無機物と
このガラス状無機物の軟化温度では溶融しない結
晶形状針状無機物または繊維状無機物とを含む混
合物を混練し、この混合物を平板状に成型し、こ
の成型された混合物を上記ガラス状無機物の軟化
温度以上であつて上記針状無機物または繊維状無
機物の溶融しない温度で焼成して徐冷した後、前
記平板の表面に熱硬化性樹脂の接着層を配置し、
この接着層の上に金属箔を重ね合わせて熱圧成型
し金属箔張り印刷回路基板を形成する金属箔張り
印刷回路基板の製造方法にある。さらに本発明の第三の特徴は、ガラス状無機物
とこのガラス状無機物の軟化温度では溶融しない
結晶形状針状無機物または繊維状無機物とを含む
混合物を混練し、この混合物を平板状に成型し、
この成型された混合物を上記ガラス状無機物の軟
化温度以上であつて上記針状無機物または繊維状
無機物の溶融しない温度で焼成して徐冷した後、
金属箔の表面に熱硬化性樹脂を塗布して接着層を
形成し、この金属箔をその接着層を介して前記平
板の表面に重ね合わせて熱圧成型し金属箔張り印
刷回路基板を形成する金属箔張り印刷回路基板の
製造方法にある。本発明をさらに補足説明すると、 (a) 針状無機物は天然産のメタケイ酸カルシウム
に代表される無機物である。このメタケイ酸カ
ルシウムは、化学式CaSiO₃を主成分とする針
状性の物質で、径に対する長さの比が10倍以上
あり、明るい白色の針状の結晶形状を有する無
機物である。特に耐熱性に優れその融点は約
1500℃であり、天然物であることからガラスパ
ウダと同程度以下の低価格である。天然針状性
のメタケイ酸カルシウムとしてウオラストナイ
ト（wollastonite、NYCO製）が一例として挙
げられる。また繊維状無機物はチタン酸カリウム系繊維
またケイ酸マグネシウム系繊維に代表される無
機物である。このチタン酸カリウム系繊維は、
化学式K₂O・nTiO₂あるいはK₂O・nTiO₂・
mH₂Oで表され、径に対する長さの比が10倍以
上の上記針状無機物より細径の繊維形状を有す
る。ただし上記ｎ、ｍは必ずしも整数でなくて
もよい。この種のチタン酸カリウム系繊維は、近年安
価に量産される製法が開発され、繊維径に対す
る繊維長の比が1000以上もあるものも容易に得
られるようになつている。上記チタン酸カリウ
ム系繊維には、チタン酸カリウム繊維を酸処理
して得られる水和酸化チタン繊維（TiO₂・
mH₂O）およびこれを焼成して得られる二酸化
チタン繊維（TiO₂）もチタン酸カリウム繊維
誘導体として含まれる。この水和チタン酸カリ
ウム繊維はもとより水和酸化チタン繊維におい
ても、水分子が焼成段階で取り除かれ安定した
無機物となる。さらに上記以外のチタン酸カリウム繊維誘導
体としては、チタン酸カリウム繊維を出発原料
としてこのチタン酸カリウム繊維とバリウム、
ストロンチウム等とを反応させて合成される繊
維状のチタン酸バリウムあるいはチタン酸スト
ロンチウム等がある。上記チタン酸カリウム系繊維は、特に耐熱性
と機械的強度に優れその融点は約1300℃であ
り、その引張強度はガラス繊維の約３倍にも及
ぶ性質がある。またケイ酸マグネシウム系繊維は、一般に石
綿と呼ばれるが、この石綿は天然針状および繊
維状ケイ酸鉱物の総称である。この石綿の中で
本発明に特に重要なものはケイ酸マグネシウム
系の温石綿（H₄Mg₃Si₂O₉）である。この温石
綿は径に対する長さの比が10倍以上あり、長い
ものでは５cmに及ぶ。また温石綿は約500℃で
構造水を失い始め、800℃でも繊維構造を保持
する灰白色の低価格の鉱物である。上記針状、繊維状無機物としては、メタケイ
酸カルシウム、チタン酸カリウム系繊維、およ
びケイ酸マグネシウム系繊維に限らず、アルミ
ナ（Al₂O₃）、炭化けい素（SiC）、窒化けい素
（Si₃N₄）、窒化ほう素（BN）等の耐熱性に優
れた無機物が挙げられる。また針状、繊維状の
結晶形状には、これらの形状に類似する細管
状、短冊状の結晶形状も含まれる。また針状無
機物には天然産に限らず人工的に製造される無
機物も含まれる。上述の針状無機物および繊維状無機物は、耐
熱性に優れ強度が高い特長があるが、それぞれ
単独で成型物になり得る温度が高く、この高い
温度でそれぞれ焼成すると、針状あるいは繊維
形態が崩れ、一般的な無機質焼結物と同様に機
械加工性等が劣るようになる。またガラス状無機物としては、一般ガラスが
すべて考えられるが、代表的なガラス状無機物
として第１表に示されるものがある。これらの
各種ガラス状無機物は、第２表に示す特性を有
する。このガラス状無機物の選択は、印刷回路基板
の用途によりなされる。

【表】

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明により得られる金属
箔張り印刷回路基板は、熱的に安定な針状無機物または繊維状無機物
が最終製品中に溶融されずに混在することによ
り、ドリルによる穴明け加工等の機械加工が可
能となり、かつ熱膨張が小さく基板の寸法変化
が少なく、またガラス状無機物のみ結晶化することによ
り、焼成温度以上の温度に対しても耐熱性があ
り、機械的強度が高く、しかも温湿度に対して
電気特性が安定する、また成型時に針状または繊維状無機物の長径
を基板の水平方向に配向するように成型するこ
とにより、この基板の水平方向の寸法収縮をよ
り小さくすることができるとともに、水平方向
の熱放散性および厚さ方向の熱遮断性をより一
層高くすることができる、また低温焼成により、省エネルギーで耐熱設
備を簡素化して安価に製造でき、さらに金属箔の重ね合わせを任意の時期に行
えるため、少量多種生産を容易に行うことがで
きる、優れた効果がある。〔実施例による説明〕以下本発明の態様を明確にするために、実施例
を示してさらに具体的に説明するが、ここに示す
例はあくまでも一例であつてこれにより本発明の
範囲を限定するものではない。実施例出発原料として平均径0.1μｍ、平均長80μｍの
六チタン酸カリウム繊維（K₂O・6TiO₂）と第２
表に示したＥガラスパウダとをそれぞれ４対６の
重量比で配合し、混合機を用いて各原料が均一に
混合するまで常温常圧下で混練する。次にこの混練した混合物を押出成型機のホツパ
に入れてダイより厚さ１mmの平板状に押出成型し
て25cm×25cmの大きさの平板を得る。次にこの平
板を加熱し、700℃の酸化雰囲気中で３時間焼成
する。その後徐冷する。一方ポリイミド樹脂ワニスを厚さ0.09mmのガラ
ス織布（日東紡製WE−10GBZ−２）に含浸さ
せ、これを約160℃の温度で加熱乾燥して樹脂付
着量40重量％の接着層プリプレグをつくる。このプリプレグを上記平板の上下両表面に載せ
て重ね合わせ、さらにその上下両表面に厚さ35μ
ｍの銅箔（古河サーキツト製TTAI処理）を重ね
合わせ、約200℃、約40Kg／cm²で60分間熱圧成型
して厚さ1.2mmの金属箔張り印刷回路基板を得た。実施例出発原料として、平均径8.2μｍ、平均長110μｍ
のメタケイ酸カルシウム（ウオラストナイト）
と、第２表に示したＥガラスパウダと、ほう酸
（H₃BO₃）とをそれぞれ３対６対１の重量比で配
合し、実施例と同様に混練する。次にこの混練した混合物を金型に入れ150℃の
温度に加熱し、厚さ１mmの25cm×25cmの大きさの
平板を得る。次にこの平板を加熱し、700℃の酸
化雰囲気中で３時間焼成する。その後徐冷する。一方エポキシ樹脂ワニスに無機物充填剤として
熱伝導性の良い窒化ほう素（BN）を20重量％加
えて良く撹拌し、このワニスを厚さ35μｍの銅箔
（古河サーキツト製TTAI処理）の処理面に厚さ
60μｍになるようにロール転写により塗布する。
塗布された銅箔は、160℃の温度で加熱乾燥され
半硬化状態で、上記平板の上下両表面に重ね合わ
せ、160℃、約40Kg／cm²で60分間熱圧成型して厚
さ1.2mmの金属箔張り印刷回路基板を得た。実施例出発原料として平均径0.1μｍ、平均長80μｍの
六チタン酸カリウム繊維（K₂O・6TiO₂）と、平
均径8.2μｍ、平均長110μｍのメタケイ酸カルシウ
ム（ウオラストナイト）と、第２表に示したＡガ
ラスパウダとをそれぞれ２対２対６の重量比で配
合し、さらにメチルアルコールをその20重量％加
えて３本ロールで粘稠な形態を保つように各原料
が均一に混合するまで常温常圧下で混練する。次にこの混練した混合物を２本ロールで加圧し
ながら2.0mm厚の平板状に成型した後、この成型
板を200℃から700℃までの温度勾配のある酸化雰
囲気のトンネル炉内を0.5ｍ／分の速度で走行さ
せて40分間焼成し、厚さ2.0mm、大きさ25cm×25
cmの平板を得る。一方実施例と同一のエポキシ樹脂ワニスをメ
チルエチルケトンで粘度調整し、厚さ0.3mmのガ
ラス不織布（本州製紙製GMC−50B）に含浸さ
せ、これを約160℃の温度で加熱乾燥して樹脂付
着量80重量％の接着層プリプレグをつくる。このプリプレグを上記平板の一方の温度に載せ
て重ね合わせ、さらにその温度に厚さ50μｍのニ
ツケル箔を重ね合わせ、約165℃、約40Kg／cm²で
60分間熱圧成型して厚さ2.2mmの金属箔張り印刷
回路基板を得た。実施例実施例と同様に平板をつくる。次に実施例と同一のエポキシ樹脂ワニスに無
機物充填剤としてシリカ粉末（平均粒径6μｍ）
をエポキシ樹脂ワニスに対して50重量％加えて良
く撹拌する。このワニスを厚さ25μｍのポリイミドフイルム
の両表面に厚さ35μｍになるように塗布する。塗
布されたポリイミドフイルムを160℃の温度で加
熱乾燥して半硬化状態の接着層プリプレグを作
る。このプリプレグを上記平板の上下両表面に重ね
合わせ、さらにその上下両表面に厚さ70μｍの圧
延銅箔を重ね合わせ、約160℃、約20Kg／cm²で60
分間熱圧成型して厚さ1.2mmの金属箔張り印刷回
路基板を得た。（試験方法および試験結果）以上のようにして得られた実施例〜までの
金属箔張り印刷回路基板の各特性を試験した結果
を第３表に示す。試験方法は、JIS Ｃ−6481に準
拠する。試験条件の「Ａ」は、受理のままの状態
であり処理を行わないことを示す。「Ｃ−96／
40／90」は、温度40℃、湿度90％の恒温恒湿の空
気中で96時間処理を行うことを示す。「Ｄ−２／
100」は、100℃の煮沸水中に２時間浸漬すること
を示す。またドリル加工性は、ドリル１mm穴の内
壁面を拡大写真により評価した。また耐熱性は、
1000時間加熱した場合に外観に何等異常の生じな
い最高温度により表示した。さらに燃焼性はUL
規格94テストにより評価した。これらの試験結果は、すべて金属箔張り印刷回
路基板として実用に供することのできる結果であ
つた。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１針状無機物または繊維状無機物が針状または
繊維状の結晶形状を保ちながら等方性固体ガラス
状無機物中に混在してなる無機物複合板の表面に
熱硬化性樹脂の接着層を介して金属箔が粘着され
た金属箔張り印刷回路基板。２針状無機物はメタケイ酸カルシウムである特
許請求の範囲第１項に記載の金属箔張り印刷回路
基板。３繊維状無機物はチタン酸カリウム系繊維また
はケイ酸マグネシウム系繊維である特許請求の範
囲第１項または第２項に記載の金属箔張り印刷回
路基板。４金属箔の材質は、銅、ニツケル、アルミニウ
ム、鉄、またはこれらの合金の中から選ばれた金
属である特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
ずれかに記載の金属箔張り印刷回路基板。５ガラス状無機物とこのガラス状無機物の軟化
温度では溶融しない結晶形状の針状無機物または
結晶形状の繊維状無機物とを含む混合物を混練
し、この混合物を平板状に成型し、この成型され
た混合物を上記ガラス状無機物の軟化温度以上で
あつて上記針状無機物または繊維状無機物の溶融
しない温度で焼成して徐冷した後、前記平板の表
面に熱硬化性樹脂の接着層を配置し、この接着層
の上に金属箔を重ね合わせて熱圧成型し金属箔張
り印刷回路基板を形成する金属箔張り印刷回路基
板の製造方法。６接着層はガラスクロスに熱硬化性樹脂を含浸
して乾燥した半硬化のプリプレグである特許請求
の範囲第５項に記載の金属箔張り印刷回路基板の
製造方法。７接着層は熱硬化性樹脂フイルムに熱硬化性樹
脂を塗布して乾燥した半硬化のプリプレグである
特許請求の範囲第５項に記載の金属箔張り印刷回
路基板の製造方法。８ガラス状無機物とこのガラス状無機物の軟化
温度では溶融しない結晶形状の針状無機物または
結晶形状の繊維状無機物とを含む混合物を混練
し、この混合物を平板状に成型し、この成型され
た混合物を上記ガラス状無機物の軟化温度以上で
あつて上記針状無機物または繊維状無機物の溶融
しない温度で焼成して徐冷した後、金属箔の表面
に熱硬化性樹脂を塗布して接着層を形成し、この
金属箔をその接着層を介して前記平板の表面に重
ね合わせて熱圧成型し金属箔張り印刷回路基板を
形成する金属箔張り印刷回路基板の製造方法。