KR20110015601A

KR20110015601A - 적층판, 금속박 피복 적층판, 회로 기판 및 ｌｅｄ 탑재용 회로 기판

Info

Publication number: KR20110015601A
Application number: KR1020107027404A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 스즈에; 아키요시 노즈에
Original assignee: 파나소닉 전공 주식회사
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2011-02-16
Also published as: TW201008778A; TWI399294B; CN102036815A; CN102036815B; KR101319689B1

Abstract

부직섬유 기재에 열경화성 수지 조성물을 함침시켜 얻어진 심재층과, 상기 심재층의 양 표면에 각각 적층된 표재층이 적층 일체화된 적층판으로서, 상기 열경화성 수지 조성물은, 열경화성 수지 100체적부에 대해 무기 충전재 80~150체적부를 함유하고, 상기 무기 충전재는, 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)와, 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 보에마이트 입자, 및 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는, 유리 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수를 함유하는, 또는 결정수를 함유하지 않는 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분(B)와, 1.5μm 이하의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 산화알루미늄 입자(C)를 함유하고, 상기 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)와 상기 보에마이트 입자 및 상기 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분(B)와 상기 산화알루미늄 입자(C)의 배합비(체적비)가, 1：0.1~1：0.1~1인 적층판.

Description

적층판, 금속박 피복 적층판, 회로 기판 및 ＬＥＤ 탑재용 회로 기판{LAMINATE, METAL-FOIL-CLAD LAMINATE, CIRCUIT BOARD, AND CIRCUIT BOARD FOR LED MOUNTING}

본 발명은, 각종 전자 기기용의 회로 기판의 분야에 있어서 이용되는 적층판으로서, 특히 방열성이 우수한 적층판, 및 그 적층판을 이용하여 제조되는 금속박 피복 적층판, 회로 기판 및 LED 탑재용 회로 기판에 관한 것이다.

전자 기기용의 프린트 배선 기판에 이용되는 대표적인 적층판으로서, 유리 크로스에 에폭시 수지 등의 수지 성분을 함침시킨 프리프레그를 적층 성형하여 얻어지는 FR-4로 칭해지는 타입의 적층판이 널리 이용되고 있다. 또한, FR-4의 칭호는, 미국의 NEMA(National Electrical Manufactures Association)에 의한 규격에 따른 분류이다. 이 FR-4 타입의 적층판은, 펀칭 가공성이나 드릴 가공성이 나쁘다는 결점이 있었다. 이러한 결점을 해결할 수 있는 프린트 배선판으로서, 부직포에 수지 성분을 함침시킨 층을 심재층으로 하여, 그 심재층의 양 표면에 각각, 표면층으로서 유리 크로스에 수지 성분을 함침시킨 층이 적층되어 구성되는, CEM-3 타입으로 칭해지는 복합 적층판이 알려져 있다.

예를 들면, 하기 특허 문헌 1에는, 층간 접착 강도가 높고, 내알칼리성, 내열성, 펀칭　가공성이 우수한 복합 적층판으로서, 부직포 및/또는 종이에 수지 바니시가 함침되어 이루어지는 수지 함침재 심재의 양면에, 유리천(布)에 수지 바니시가 함침되어 이루어지는 수지 함침 표층재가 붙여지고, 다시 금속박이 붙여져 이루어지는 복합 적층판이 제안되어 있다. 이 복합 적층판에 있어서는, 심재에 이용되는 수지 바니시는, 탈크와 수산화알루미늄을 합한 충전제를 함유하고 있으며, 탈크와 수산화알루미늄의 배합비는 0.15~0.65:1이며, 수산화알루미늄은 보에마이트형인 것이 기재되어 있다.

또, 예를 들면, 하기 특허 문헌 2에는, 열적으로 안정하며 난연성이 우수한 복합 적층판으로서, 수지 함침 유리 직포로 이루어지는 표면층 및 경화성 수지 함침 유리 부직포로 이루어지는 중간층으로 구성되는 프린트 회로 기판용 적층재가 제안되어 있다. 이 적층재에 있어서는, 중간층은, 중간층 중의 수지 기준으로 200중량%~275중량%의 양인, 분자식 Al₂O₃·nH₂O(식 중, n은 2.6보다 크고, 또한 2.9보다 작은 값을 가진다) 수산화알루미늄을 함유하는 것이 기재되어 있다.

또한, 최근, 전자 기기의 경박단소화(輕薄短小化)의 진전에 수반하여, 프린트 배선판에 실장되는 전자 부품의 고밀도 실장화가 진행되고 있으며, 또, 실장되는 전자 부품으로서는, 방열성이 요구되는 LED(Light Emitting Diode) 등이 복수 실장되는 경우도 있다. 이러한 용도에 있어서 이용되는 기판으로서는, 종래의 적층판에서는, 방열성이 불충분하다는 문제가 있었다. 또, 실장 방법으로서는, 리플로우 땜납이 주류가 되고 있으며, 특히, 환경 부하를 경감하는 목적에서, 고온의 리플로우 처리가 필요해지는 납프리 땜납을 이용한 리플로우 땜납이 주류가 되고 있다. 이러한, 납프리 땜납을 이용한 리플로우 땜납 공정에 있어서는, 블리스터의 발생 등을 억제하기 위해서 높은 내열성이 요구된다. 또한, 드릴 가공성을 유지하는 것도 요구된다. 또, 안전면에서는, UL-94에서 V-0 레벨을 만족하는 난연성도 요구된다.

특허 문헌 1 : 일본국 공개특허 소62-173245호 공보 특허 문헌 2 : 일본국 공표특허 2001-508002호 공보

본 발명은, 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 열전도성, 내열성, 드릴 가공성, 및 난연성이 우수한 적층판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 국면은, 부직섬유 기재(基材)에 열경화성 수지 조성물을 함침시켜 얻어진 심재층과, 상기 심재층의 양 표면에 각각 적층된 표재층이 적층 일체화된 적층판으로서, 상기 열경화성 수지 조성물은, 열경화성 수지 100체적부에 대해 무기 충전재 80~150체적부를 함유하고, 상기 무기 충전재는, (A) 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 깁사이트형 수산화알루미늄 입자, (B) 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 보에마이트 입자, 및 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는, 유리(遊離) 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수(結晶水)를 함유하는, 또는 결정수를 함유하지 않는 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분, 및 (C) 1.5μm 이하의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 산화알루미늄 입자를 함유하고, 상기 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)와 상기 보에마이트 입자 및 상기 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분(B)와 상기 산화알루미늄 입자(C)의 배합비(체적비)가, 1:0.1~1:0.1~1인 적층판에 관한 것이다.

또, 본 발명의 다른 국면은, 상기 적층판의 적어도 일표면에 금속박이 피복되어 이루어지는 금속박 피복 적층판에 관한 것이며, 또한, 이 금속박 피복 적층판에 회로 형성하여 얻어지는 회로 기판, 및 상기 회로 기판으로 이루어지는 LED 탑재용 회로 기판에 관한 것이다.

본 발명의 목적, 특징, 국면, 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해, 보다 명백해진다.

도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 관련된 복합 적층판의 모식 단면도이다.
도 2는, LED 백 라이트 유닛의 모식 구성도이다.

본 발명에 관련된 적층판은, 부직섬유 기재에 열경화성 수지 조성물을 함침시켜 얻어진 심재층과, 상기 심재층의 양 표면에 각각 적층된 표재층을 적층 일체화함으로써 얻어진다.

[열경화성 수지 조성물]

본 발명에 관련된 바람직한 실시 형태를, 먼저, 열경화성 수지 조성물에 대해서 설명한다.

본 발명자들의 검토에 의하면, 적층판에 방열성을 부여하기 위해서, 열전도성이 우수한 수산화알루미늄을 배합한 경우, 적층판의 방열성은 향상된다. 또, 난연성도 향상된다. 그러나, 수산화알루미늄을 너무 배합한 경우, 적층판의 내열성이 큰폭으로 저하되고, 땜납 리플로우 시에 블리스터 등이 발생하기 쉬워진다는 문제가 발생했다. 또, 수산화알루미늄 대신에, 방열성이 우수한 산화알루미늄을 배합한 경우, 드릴 가공 시의 드릴날의 마모가 현저하여, 빈번하게 드릴날을 교환해야 한다는 문제나, 난연성이 저하된다는 문제가 발생했다. 또, 드릴날의 마모를 억제하기 위해서 산화알루미늄의 배합량을 감량한 경우에는, 열전도성을 충분히 얻을 수 없다는 문제가 발생했다. 이와 같이, 높은 열전도성, 높은 내열성, 드릴 가공성 및 높은 난연성의 모두를 만족시키는 적층판을 얻는 것은 곤란했다.

본 실시 형태에 관련된 열경화성 수지 조성물은, 열경화성 수지 100체적부에 대해 무기 충전재 80~150체적부를 함유하고, 상기 무기 충전재는, (A) 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 깁사이트형 수산화알루미늄 입자, (B) 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 보에마이트 입자, 및 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는, 유리 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수를 함유하는, 또는 결정수를 함유하지 않는 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분, 및 (C) 1.5μm 이하의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 산화알루미늄 입자를 함유하고, 상기 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)와 상기 보에마이트 입자 및 상기 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분(B)와 상기 산화알루미늄 입자(C)의 배합비(체적비)가, 1:0.1~1:0.1~1인 것이다.

열경화성 수지의 구체예로서는, 예를 들면, 에폭시 수지; 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지 등의 래디칼 중합형 열경화성 수지; 등의 액상의 열경화성 수지가 이용된다. 또, 열경화성 수지에는, 필요에 따라, 경화제나 경화 촉매가 배합된다. 또, 래디칼 중합형 열경화성 수지를 이용하는 경우에는, 필요에 따라, 스티렌, 디알릴프탈레이트 등의 래디칼 중합성 모노머 등을 적절히 배합해도 된다. 또, 어느 하나에 있어서도, 점도 조정이나 생산성을 개량하기 위해서, 필요에 따라 용제를 배합해도 된다.

본 실시 형태에 관련된 무기 충전재는, 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)와, 보에마이트 입자, 및 유리 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수를 포함하는, 또는 결정수를 가지지 않는 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분(B)와, 산화알루미늄 입자(C)를 함유한다.

상기 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)는, Al(OH)₃ 또는 Al₂O₃·3H₂O로 표시되는 알루미늄 화합물이며, 적층체에, 열전도성, 난연성, 드릴 가공성을 균형있게 부여하는 성분이다.

깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)의 평균 입자 직경(D₅₀)은, 2~15μm이며, 바람직하게는 3~10μm이다. 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)의 평균 입자 직경(D₅₀)이 15μm를 넘는 경우에는 드릴 가공성이 저하되고, 2μm 미만의 경우에는, 열전도성이 저하됨과 함께, 생산성이 저하된다. 또, 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)로서는, 평균 입자 직경(D₅₀)이 2~10μm인 제1 깁사이트형 수산화알루미늄과, 평균 입자 직경(D₅₀)이 10~15μm인 제2 깁사이트형 수산화알루미늄의 배합물을 이용하는 것이, 충전재가 보다 조밀하게 충전됨으로써, 방열성이 더 향상되는 점에서 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 평균 입자 직경(D₅₀)은 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치로 측정하여 얻어지는 분체(粉體) 집단의 전 체적을 100%로 하여 누적 커브를 구하고, 그 누적 커브가 50%가 되는 점의 입자 직경을 의미한다.

상기 무기 성분(B)는, 보에마이트 입자, 및 유리 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수를 포함하는, 또는 결정수를 가지지 않는 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이다.

상기 보에마이트 입자는, (AlOOH) 또는 (Al₂O₃·H₂O)으로 표시되는 알루미늄 화합물이며, 적층체의 내열성을 저하시키지 않고 열전도성과 난연성을 부여하는 성분이다.

보에마이트 입자의 평균 입자 직경(D₅₀)은, 2~15μm이며, 바람직하게는 3~10μm이다. 보에마이트 입자의 평균 입자 직경(D₅₀)이 15μm를 넘는 경우에는 드릴 가공성이 저하되고, 2μm 미만의 경우에는, 열전도성이 저하됨과 함께, 생산성이 저하된다.

또, 유리 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수를 포함하는, 또는 결정수를 가지지 않는 무기 입자는, 회로 기판의 내열성을 저하시키지 않고 열전도성과 난연성을 부여하는 성분이다.

무기 입자의 구체예로서는, 산화알루미늄(결정수 없음), 산화마그네슘(결정수 없음), 결정성 실리카(결정수 없음) 등의 무기산화물; 질화 붕소(결정수 없음), 질화 알루미늄(결정수 없음), 질화 규소(결정수 없음) 등의 무기 질화물; 탄화 규소(결정수 없음) 등의 무기 탄화물; 및 탈크(유리 개시 온도 950℃), 소성 카올린(결정수 없음), 클레이(유리 개시 온도 500~1000℃) 등의 천연 광물 등을 들 수 있다. 이들은, 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 이들 중에서는, 결정성 실리카, 탈크, 클레이 등이 열전도성이 우수한 점에서 특히 바람직하다.

또한, 결정수의 유리 개시 온도는, 가열 중량감 분석(TGA) 또는 시차 주사 열량 분석(DSC)을 이용하여, 측정할 수 있다.

무기 입자의 평균 입자 직경(D₅₀)은, 2~15μm이며, 바람직하게는 3~10μm이다. 무기 입자의 평균 입자 직경(D₅₀)이 15μm를 넘는 경우에는 드릴 가공성이 저하될 우려가 있다.

산화알루미늄 입자(C)는, 얻어지는 적층판에 높은 열전도성을 부여하는 성분이다. 산화알루미늄 입자(C)의 평균 입자 직경(D₅₀)은 1.5μm 이하이며, 바람직하게는 0.4~0.8μm이다. 산화알루미늄 입자의 평균 입자 직경이 1.5μm를 넘는 경우에는, 적층판에 충분한 배합량으로 충전하기 어려워지고, 또, 드릴 가공성도 저하된다. 또, 산화알루미늄의 평균 입자 직경이 너무 작은 경우에는, 적층판의 열전도율이 불충분해질 우려가 있다.

상기 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A), 상기 무기 성분(B), 및, 상기 산화알루미늄 입자(C)의 배합비(체적비)는, 1:0.1~1:0.1~1이며, 바람직하게는, 1:0.1~0.5:0.1~0.5이다. 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)의 배합량 1에 대해, 무기 성분(B)의 배합량이 1을 넘는 경우에는, 얻어지는 적층판의 드릴 가공성이나 방열성이 저하되고, 0.1 미만의 경우에는, 내열성이 저하된다. 또, 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)의 배합량 1에 대해, 산화알루미늄 입자(C)의 배합량이 1을 넘는 경우에는, 드릴 가공성이 저하되고, 0.1 미만의 경우에는, 열전도율이 저하된다.

열경화성 수지 100체적부에 대한 무기 충전재의 배합 비율은, 80~150체적부이며, 바람직하게는, 90~140체적부, 더 바람직하게는, 100~130체적부이다. 무기 충전재의 배합 비율이 80체적부 미만인 경우에는, 얻어지는 적층판의 열전도율이 낮아지고, 150체적부를 넘는 경우에는, 드릴 가공성이 저하됨과 함께, 적층판의 제조성(수지 함침성, 성형성)도 저하된다. 또, 특히, 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)의 배합 비율이 너무 많은 경우, 구체적으로는 100체적부를 넘는 경우에는, 결정수가 많이 발생함으로써 내열성이 저하되는 경향이 있다.

또한, 무기 성분(B)가, 보에마이트 입자와, 유리 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수를 포함하는, 또는 결정수를 가지지 않는 무기 입자가 배합된 것인 경우는, 무기 입자의 배합 비율은, 무기 충전재 전량 중 50체적% 이하, 또한 30체적% 이하, 특히 20체적% 이하인 것이 바람직하다.

열경화성 수지 조성물은, 액상의 열경화성 수지에, 상술한 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)와, 무기 성분(B)와, 산화알루미늄 입자(C)를 함유하는 무기 충전재를 배합하고, 디스퍼, 볼 밀, 롤 등을 이용하여, 각 무기 입자를 분산시키는 공지된 조제 방법에 의해 조제된다. 또한, 필요에 따라, 점도를 조정하기 위한 유기 용제나, 각종 첨가제를 배합해도 된다.

[심재층]

다음에, 상기 열경화성 수지 조성물을 이용한, 심재층을 형성하기 위한 프리프레그(이하, 심재층 프리프레그라고도 부른다)에 대해서 설명한다.

심재층 프리프레그는, 유리 부직포, 유리지(紙), 합성 수지 부직포, 종이, 등의 부직섬유 기재에, 상술한 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)와, 무기 성분(B)와, 산화알루미늄 입자(C)를 함유하는 무기 충전재를 분산시킨 열경화성 수지 조성물을 포함하는 바니시를 함침시킴으로써 얻어진다.

부직섬유 기재의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 유리 부직포나 유리지, 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유 등의 합성 수지 섬유를 이용한 합성 수지 부직포, 종이 등을 들 수 있다. 이러한 부직섬유 기재는 직섬유 기재에 비해 거칠기 때문에, 복합 적층체의 드릴 가공성을 향상시킨다.

부직섬유 기재의 두께는, 특별히 한정되지 않고, 일례로서는, 예를 들면 10~300μm정도이다.

심재층 프리프레그를 형성하기 위한 열경화성의 수지 바니시의 구체예로서는, 예를 들면, 에폭시 수지; 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지 등의 래디칼 중합형 열경화성 수지; 등의 열경화성 수지를 포함하는 수지 바니시를 들 수 있다. 열경화성 수지로서, 에폭시 수지를 이용하는 경우에는, 필요에 따라, 경화제나 경화 촉매를 배합한다. 또, 래디칼 중합형 열경화성 수지를 이용하는 경우에는, 필요에 따라, 스티렌, 디알릴프탈레이트 등의 래디칼 중합성 모노머 등을 적절히 배합해도 된다. 또, 어느 하나에 있어서도, 점도 조정을 위해서, 필요에 따라 용제를 배합해도 된다.

심재층 프리프레그는, 상기와 같은 부직섬유 기재에, 상기 열경화성 수지 조성물을 함침 및 반경화시킴으로써 얻어진다. 구체적으로는, 열경화성 수지 조성물을 부직섬유 기재에 함침시켜, 섬유 기재에 함침한 열경화성 수지 조성물을 가열 건조함으로써, 열경화성 수지가 반경화 상태가 된 심재층 프리프레그가 얻어진다.

[표재층]

다음에, 표재층을 형성하기 위한 프리프레그(이하, 표재층 프리프레그라고도 부른다)에 대해서 설명한다.

표재층 프리프레그는, 유리 크로스(직포)나, 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유 등의 합성 섬유를 이용한 합성 섬유 크로스(직포)와 같은 직섬유 기재에, 수지 바니시를 함침시킴으로써 얻어진다. 이와 같이, 표재층에 직섬유 기재를 이용함으로써, 얻어지는 복합 적층판의 치수 안정성이나 내열성을 향상시킬 수 있다.

표재층 프리프레그를 형성하기 위한 수지 바니시로서는, 심재층 프리프레그의 제조에 이용하는 것과 동일한, 에폭시 수지나, 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지 등의 래디칼 중합형의 열경화성 수지를 수지 성분으로 하는 수지 바니시가 이용될 수 있다. 또한, 표재층 프리프레그를 형성하기 위한 수지 바니시에도, 심재층 프리프레그를 형성하기 위한 수지 바니시와 마찬가지로, 필요에 따라, 각종 반응 개시제나 경화제, 충전재를 적절히 배합해도 된다. 또, 필요에 따라, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서 충전재를 적절히 배합해도 된다.

직섬유 기재에 함침시키는 수지 바니시에 포함되는 열경화성 수지 조성물로서는, 심재층 프리프레그의 형성에 이용한 것과 동일한 열경화성 수지 조성물을 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 열경화성 수지 100체적부에 대해 무기 충전재 80~150체적부를 함유하고, 무기 충전재는, 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)와, 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 보에마이트 입자, 및 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는, 유리 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수를 함유하는, 또는 결정수를 함유하지 않는 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분(B)와, 1.5μm 이하의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 산화알루미늄 입자(C)를 함유하고, 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)와 무기 성분(B)와 산화알루미늄 입자(C)의 배합비(체적비)가, 1:0.1~1:0.1~1인 열경화성 수지 조성물을 이용하는 것이 바람직하다.

[적층판]

본 발명의 일실시 형태에 관련된 복합 적층판(10)에 대해서, 도 1을 참조하면서 설명한다.

복합 적층판(10)은, 심재층(1)과, 심재층(1)의 양 표면에 적층된 표재층(2)이 적층 일체화된 층 구성을 가진다. 그리고, 그 표층에는, 다시 금속박(3)이 적층되어 금속박 피복 적층판을 구성하고 있다.

심재층(1)은, 부직섬유 기재(1a)와 무기 충전재를 함유하는 열경화성 수지 조성물(1b)로 구성되어 있으며, 표재층(2)은, 직섬유 기재(2a)와 수지 조성물(2b)로 구성되어 있다.

심재층(1)은 유리 부직포나 유리지와 같은 부직섬유 기재(1a)에 열경화성 수지 조성물(1b)을 함침시켜 이루어진다. 열경화성 수지 조성물(1b)은, 열경화성 수지에, 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)와, 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 보에마이트 입자, 및 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는, 유리 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수를 포함하는, 또는 결정수를 가지지 않는 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분(B)와, 1.5μm 이하의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 산화알루미늄 입자(C)를 포함하는 무기 충전재가 배합되어 이루어진다.

한편, 표재층(2)은, 유리 크로스와 같은 직섬유 기재(2a)에 수지 조성물(2b)을 함침시켜 이루어진다.

그리고, 심재층(1)의 양 표면 각각에 표재층(2)을 적층하고, 다시, 표재층(2)의 표면에 금속박(3)을 적층하여, 이 적층체를 적층 성형함으로써, 금속박이 피복된 복합 적층판(10)이 얻어진다. 또한, 심재층 프리프레그 및 표재층 프리프레그는 각각 1층뿐이어도, 복수층, 구체적으로는 1~3층 겹쳐친 것이어도 되고, 목적에 따라 적절히 조정된다.

금속박으로서는, 특별히는 한정되지 않지만, 구리박, 알루미늄박, 니켈박 등이 이용될 수 있다. 또, 금속박은 양 표면에 배치해도, 한쪽 면에만 배치해도 된다. 또한, 금속박을 배치하지 않는 면에는, 금속박 대신에 이형(離形) 필름을 배치하여 적층체를 가열 가압 성형해도 된다.

그리고, 이와 같이 하여 형성된 복합 적층판(10)에 대해, 가산법(additive method)이나 감산법(subtractive method) 등에 의한 공지된 배선 가공 처리나 스루홀 가공을 실시함으로써 프린트 배선판이 얻어진다.

이 때, 본 실시 형태의 복합 적층판(10)에 있어서는, 심재층(1)을 구성하는 수지 조성물 중에, 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)를 배합하고, 또, 평균 입자 직경이 작은 산화알루미늄 입자(C)를 소정량 배합하고 있기 때문에, 적층판의 드릴 가공 시의 드릴날의 마모를 억제할 수 있다. 그 때문에, 드릴을 장수명화시킬 수 있다. 또, 스루홀 형성을 위해서 드릴 가공을 적용해도, 형성되는 구멍의 내면에는 요철이 형성되기 어렵고, 이 구멍의 내면을 평활하게 형성할 수도 있다. 이 때문에 구멍의 내면에 홀 도금을 실시하여 스루홀을 형성한 경우에 이 스루홀에 높은 도통 신뢰성을 부여할 수도 있다. 또, 열전도성이 우수한 산화알루미늄 입자(C)를 배합함으로써, 적층판의 열전도성을 현저하게 향상시킬 수 있다. 또한, 작은 입자 직경의 산화알루미늄 입자(C)를 배합하기 때문에, 적층판의 드릴 가공성을 현저하게 저하시키는 일이 없다. 또, 상기 무기 성분(B)를 배합함으로써, 내열성 및 드릴 가공성을 현저하게 저하시키는 일 없이, 열전도성을 부여할 수 있다.

본 실시 형태의 열전도성 및 드릴 가공성이 우수한 복합 적층판은, 액정 디스플레이에 탑재되는 LED 백 라이트 유닛의 프린트 배선 기판이나, LED 조명의 프린트 배선 기판 등과 같은, 높은 방열성이 요구되는 용도에 바람직하게 이용된다.

구체적으로는, LED의 용도의 하나로서, 도 2의 모식 상면도로서 나타낸, 액정 디스플레이에 탑재되는 LED 백 라이트 유닛(20)을 들 수 있다. 도 2에 있어서의 LED 백 라이트 유닛(20)은, 프린트 배선 기판(21)에 복수(도 2에서는 3개)의 LED(22)가 실장된 LED 모듈(23)을 다수 배열하여 구성되어 있으며, 액정 패널의 배면에 설치함으로써, 액정 디스플레이 등의 백 라이트로서 이용된다. 종래부터 널리 보급되고 있는 타입의 액정 디스플레이에는, 액정 디스플레이의 백 라이트로서 냉음극관(CCFL) 방식의 백 라이트가 널리 이용되어 왔지만, 최근, 냉음극관 방식의 백 라이트에 비해 색역(色域)을 넓힐 수 있기 때문에 화질을 향상시킬 수 있고, 또, 수은을 이용하고 있지 않은 점에서 환경 부하가 작으며, 또한 박형화도 가능하다는 이점에서, 상기와 같은 LED 백 라이트 유닛이 활발하게 개발되고 있다.

LED 모듈은, 일반적으로, 냉음극관에 비해 소비 전력이 크고, 그 때문에 발열량이 많다. 이러한 높은 방열성이 요구되는 프린트 배선 기판(21)으로서, 본 발명의 복합 적층판을 이용함으로써, 방열의 문제가 큰폭으로 개선된다. 따라서, LED의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명을 실시예에 의해 더 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

실시예

(실시예 1)

〈적층판의 제조〉

비스페놀 A형 에폭시 수지와 디시안디아미드(Dicy)계 경화제를 함유하는 열경화성 수지 바니시의 열경화성 수지분(分) 100체적부에 대해, 깁사이트형 수산화알루미늄(스미토모 화학(주)제, D₅₀:5.4μm) 35체적부, 깁사이트형 수산화알루미늄(스미토모 화학(주)제, D₅₀:12.6μm) 35체적부, 보에마이트(D₅₀:5.5μm) 15체적부, 및 산화알루미늄(스미토모 화학(주)제, D₅₀:0.76μm) 15체적부를 배합하여, 균일하게 분산시켰다. 충전재가 배합된 수지 바니시를, 단위 면적당 중량 60g/m², 두께 400μm의 유리 부직포(바이린(주)제의 유리 부직포)에 함침시켜 심재층 프리프레그를 얻었다.

한편, 단위 면적당 중량 200g/m², 두께 180μm의 유리 크로스(직포)(닛토방적(주)제의 7628)에, 경화제 함유 에폭시 수지 바니시를, 충전재를 배합하지 않고 함침시킴으로써, 표재층 프리프레그를 얻었다.

그리고, 심재층 프리프레그를 2장 겹쳐, 그 양 외표면 각각에, 표재층 프리프레그 1장과 두께 0.018mm의 구리박을 순서대로 얹어 적층체를 얻었다. 이 적층체를 2장의 금속 플레이트 사이에 끼워, 온도 180℃, 압력 30kg/m²의 조건으로 가열 성형함으로써, 두께 1.0mm의 구리박 피복 복합 적층판을 얻었다.

얻어진 구리박 피복 복합 적층판을 이하의 평가 방법에 따라, 열전도율, 220℃ 오븐 내열성 시험, 260℃ 땜납 내열 시험, 프레셔 쿠커 시험(PCT), 드릴 마모율, 및 난연성을 평가했다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 또한, 하기 표 1 및 표 2에 있어서, 각 실시예 및 각 비교예에 있어서의 괄호 속에 나타낸 값은, 깁사이트형 수산화알루미늄 입자 1체적부에 대한 보에마이트 입자, 각 무기 입자 또는 산화알루미늄 입자의 배합비를 나타낸다.

〈열전도율〉

얻어진 구리박 피복 복합 적층판의 밀도를 수중 치환법에 의해 측정하고, 또, 비열을 DSC(시차주사 열량측정)에 의해 측정하고, 또한, 레이저 플래시법에 의해 열확산율을 측정했다.

그리고, 열전도율을 이하의 식으로부터 산출했다.

열전도율(W/m·K)=밀도(kg/m³)×비열(kJ/kg·K)×열확산율(m²/S)×1000

〈220℃ 오븐 내열 시험〉

얻어진 구리박 피복 복합 적층판을 이용하여, JIS C 6481에 준하여 제작한 시험편을 220℃로 설정한 공기 순환 장치가 달린 항온조 중에서 1시간 처리했을 때에, 구리박 및 적층판에 부품 및 벗겨짐이 발생하지 않았을 때를 「우(優)」, 부품 또는 벗겨짐이 발생했을 때를 「열(劣)」이라고 판정했다.

〈260℃ 땜납 내열 시험〉

얻어진 구리박 피복 복합 적층판을 이용하여, JIS C 6481에 준하여 제작한 시험편을 260℃의 땜납 욕(浴)에 침지했을 때에, 구리박 및 적층판에 부품 또는 벗겨짐이 발생하지 않았을 때의 최대 시간을 특정했다.

〈프레셔 쿠커 시험(PCT)〉

얻어진 구리박 피복 복합 적층판을 이용하여, JIS C 6481에 준하여 제작한 시험편을, 121℃, 2기압의 오토클레이브 중에서 60분간 처리했다. 그리고, 처리된 적층판을, 260℃의 땜납조에 딥핑했을 때에, 구리박 및 적층판에 부품 또는 벗겨짐이 발생하지 않았을 때의 최대 시간을 특정했다.

〈드릴 마모율〉

얻어진 적층체를 3장 겹쳐, 드릴(드릴 직경 0.5mm, 편각 35°)로 60000회전/min으로 구멍을 3000개 형성한 후의 드릴날의 마모율을, 드릴 가공 전의 드릴날의 크기(면적)에 대한 드릴 가공에 의해 마모한 드릴날의 (면적)의 비율(백분율)에 의해 평가했다.

〈난연성〉

얻어진 구리박 피복 복합 적층판을 소정의 크기로 잘라 내어, UL94의 연소 시험법에 준하여 연소 시험을 행하여 판정했다.

(실시예 2~7, 및 비교예 1~14)

심재층 프리프레그의 제조에 있어서, 수지 조성물의 조성을 표 1 또는 표 2와 같이 변경한 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 적층체를 얻어 평가했다. 실시예 1 및 실시예 2~7의 결과를 표 1에, 및 비교예 1~14의 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 실시예 4 및 실시예 6에서는, 평균 입자 직경(D₅₀) 6.5μm의 탈크(후지 탈크 공업(주)제), 비교예 8에서는, 평균 입자 직경(D₅₀) 0.76μm의 산화알루미늄(스미토모 화학(주)제)을 이용했다.

표 1 및 표 2에 나타낸 결과에서, 본 발명에 관련된 실시예 1~7의 구리박 피복 복합 적층판은 모두 0.97W/m·K 이상의 높은 열전도성을 가지고, 내열성, 드릴 내마모성, 난연성 모두 높은 것이었다. 한편, 일반적인 입자 직경의 산화알루미늄을 이용한 비교예 8의 구리박 피복 복합 적층판은, 미세한 입자 직경의 산화알루미늄을 이용한 실시예 1의 구리박 피복 복합 적층판과 비교하여, 드릴 내마모성이 매우 나빴다. 또, 실시예 2와 비교예 4를 비교하면, 산화알루미늄을 배합하지 않으면 충분한 열전도율이 얻어지지 않는 것을 알 수 있다. 또, 깁사이트형 수산화알루미늄을 배합하지 않았던 비교예 10 및 비교예 11에서는 난연성이 V-1 레벨이었다. 또, 무기 충전재의 합계량이 에폭시 수지 100질량부에 대해 70질량부인 비교예 12에 있어서는, 열전도율이 현저하게 낮았다. 또, 보에마이트를 함유하지 않는 비교예 2, 3, 6, 7 및 14는, 오븐 내열성 및 땜납 내열성이 낮았다.

(실시예 8~16, 및 비교예 15~27)

심재층 프리프레그의 제조에 있어서, 수지 조성물의 조성을 표 3 또는 표 4와 같이 변경한 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 적층체를 얻어 평가했다. 실시예 8~16의 결과를 표 3에, 및 비교예 15~27의 결과를 표 4에 나타낸다.

또한, 실시예 14에서는, 평균 입자 직경(D₅₀) 6.5μm의 결정성 실리카, 실시예 15에서는, 평균 입자 직경(D₅₀) 6.5μm의 산화마그네슘(일본 경금속(주)제), 실시예 16에서는, 평균 입자 직경(D₅₀) 6.6μm의 질화 알루미늄(코가 전자(주)제), 비교예 20 및 22에서는, 평균 입자 직경(D₅₀) 4μm의 산화알루미늄(스미토모 화학(주)제)을 이용했다.

표 3의 결과에서, 본 발명에 관련된 실시예 8~16의 적층판에 있어서는, 모두 열전도율이 높고, 오븐 내열성 및 PCT 내열성에도 우수했다. 또, 드릴 마모율도 낮고, 난연성도 V-0 레벨이었다. 한편, 표 4의 결과에서, 비교예 16 및 비교예 17의 적층판과 같이, 깁사이트형 수산화알루미늄을 많이 함유하는 경우에는, 내열성이 저하되었다. 또, 탈크나 산화알루미늄만을 함유하는 비교예 18~20의 적층판에 있어서는, 난연성이 V-1 레벨이었다. 또, 실시예 8의 평균 입경 0.76μm의 산화알루미늄 대신에, 평균 입경 4μm의 산화알루미늄을 이용한 비교예 22에서는, 드릴 마모성이 현저하게 높았다. 또, 깁사이트형 수산화알루미늄 1체적부에 대한 탈크의 배합비가 1.4로 높은 비교예 23의 적층판에 있어서도, 드릴 마모성이 현저하게 높았다. 또, 깁사이트형 수산화알루미늄을 함유하지 않는 비교예 24의 적층판도 드릴 마모율이 높고, 또, 난연성도 V-1 레벨이었다. 또, 깁사이트형 수산화알루미늄 1체적부에 대한 평균 입경 0.76μm의 산화알루미늄의 배합비가 1.1로 높은 비교예 25의 적층판에 있어서도, 드릴 마모성이 현저하게 높고, 또, 난연성도 V-1 레벨이었다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명의 일 국면은, 부직섬유 기재에 열경화성 수지 조성물을 함침시켜 얻어진 심재층과, 상기 심재층의 양 표면에 각각 적층된 표재층이 적층 일체화된 적층판으로서, 상기 열경화성 수지 조성물은, 열경화성 수지 100체적부에 대해 무기 충전재 80~150체적부를 함유하고, 상기 무기 충전재는, (A) 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 깁사이트형 수산화알루미늄 입자, (B) 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 보에마이트 입자, 및 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는, 유리 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수를 함유하는, 또는 결정수를 함유하지 않는 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분, 및 (C) 1.5μm 이하의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 산화알루미늄 입자를 함유하고, 상기 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)와 상기 보에마이트 입자 및 상기 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분(B)와 상기 산화알루미늄 입자(C)의 배합비(체적비)가, 1:0.1~1:0.1~1인 적층판이다.

상기 구성에 의하면, 열전도성, 내열성, 드릴 가공성, 및 난연성이 우수한 적층판이 얻어진다. 열전도성을 높이기 위해서, 열경화성 수지 조성물에 일반적인 산화알루미늄을 배합한 경우에는 드릴 가공성이 현저하게 저하된다. 산화알루미늄은 높은 경도(硬度)를 가지기 때문이다. 본 발명에 있어서는, 입자 직경이 매우 작은 산화알루미늄을 소정 비율로 배합함으로써, 드릴 가공성을 저하시키지 않고, 내열성을 현저하게 향상시킨 것이다.

또, 알루미늄 화합물인 깁사이트형 수산화알루미늄(Al(OH)₃ 또는 Al₂O₃·3H₂O)는, 열전도성, 드릴 가공성, 및 난연성을 균형있게 부여하는 성분이다. 깁사이트형 수산화알루미늄은, 약 200~230℃ 정도로 결정수를 방출하는 특성을 잠재적으로 가지기 때문에, 특히 난연성을 부여하는 효과가 높다. 그러나, 배합 비율이 너무 많은 경우에는, 땜납 리플로우 시에 블리스터 등을 발생시키는 원인이 된다.

또한, 알루미늄계 화합물인 보에마이트(AlOOH)는, 적층체에 열전도성과 내열성을 부여하는 것에 기여한다. 보에마이트는, 약 450~500℃ 정도로 결정수를 방출하는 특성을 잠재적으로 가지기 때문에, 깁사이트형 수산화알루미늄보다도 내열성이 우수하다. 또, 고온 시에 있어서의 난연성을 발휘한다.

또, 유리 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수를 함유하는, 또는 결정수를 함유하지 않는 무기 입자는, 마찬가지로, 적층체에 열전도성과 내열성을 부여하는 것에 기여한다. 이러한 무기 입자를 배합함으로써, 회로 기판의 리플로우 땜납 시에 블리스터가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또, 고온 시에 있어서의 난연성도 발휘시킬 수 있다.

본 발명에 있어서는, 소정의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 깁사이트형 수산화알루미늄(A)와, 소정의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는, 보에마이트 입자, 및 유리 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수를 함유하는, 또는 결정수를 함유하지 않는 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분(B)와, 입자 직경이 작은 산화알루미늄(C)을 상기 소정 비율로 배합한 무기 충전재를 이용함으로써, 우수한 열전도율, 우수한 내열성, 우수한 드릴 가공성, 및 난연성을 겸비한 적층판을 얻기 위한 열경화성 수지 조성물이 얻어진다.

이러한 열경화성 수지 조성물을 이용하여 얻어지는 적층판은, 높은 방열성이 요구되는 각종 기판, 특히, 발열량이 많은 복수의 LED가 탑재되는 LED 탑재용 기판에 바람직하게 이용될 수 있다. 이러한 적층판으로 이루어지는 프린트 배선판은, 각종 전자 부품을 표면 실장한 경우에는, 납프리의 리플로우 땜납 온도인 260℃ 정도의 온도에 있어서도, 금속박에 블리스터가 발생하기 어렵다.

또, 상기 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)는, 2~10μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 제1 깁사이트형 수산화알루미늄과, 10~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 제2 깁사이트형 수산화알루미늄의 배합물인 것이 바람직하다. 상기 구성에 의하면, 무기 충전재가 보다 조밀하게 충전됨으로써, 열전도성이 특별히 우수한 적층판이 얻어진다.

상기 무기 성분(B)의 1종인 무기 입자로서는, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 결정성 실리카, 수산화알루미늄, 질화 붕소, 질화 알루미늄, 질화 규소, 탄화 규소, 탈크, 소성 카올린, 및 클레이로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 입자가 바람직하게 이용된다.

또, 상기 기재된 열경화성 수지 조성물과 동일한 성분을 동일한 조성 비율로 배합한 열경화성 수지 조성물을 직섬유 기재에 함침시켜 얻어지는 표재층이, 상기 심재층의 양 표면에 각각 적층되고, 적층 일체화되어 얻어지는 적층판이 바람직하다. 상기 구성에 의하면, 우수한 열전도율, 우수한 내열성, 우수한 드릴 가공성, 및 난연성을 겸비한 적층판이 얻어진다.

이러한 적층판으로부터 얻어지는 회로 기판은, 방열성, 난연성 및, 특히 드릴 가공성이 우수하다. 따라서, LED와 같은 방열성이 요구되는 전자 부품을 탑재하는 회로 기판으로서 바람직하게 이용될 수 있다.

본 발명에 의하면, 열전도성, 내열성, 드릴 가공성, 및 난연성의 모두가 우수한 적층판이나 회로 기판이 얻어진다.

Claims

부직섬유 기재(基材)에 열경화성 수지 조성물을 함침시켜 얻어진 심재층과, 상기 심재층의 양 표면에 각각 적층된 표재층이 적층 일체화된 적층판으로서,
상기 열경화성 수지 조성물은, 열경화성 수지 100체적부에 대해 무기 충전재 80~150체적부를 함유하고,
상기 무기 충전재는, (A) 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 깁사이트형 수산화알루미늄 입자, (B) 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 보에마이트 입자, 및 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는, 유리(遊離) 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수(結晶水)를 함유하는, 또는 결정수를 함유하지 않는 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분, 및 (C) 1.5μm 이하의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 산화알루미늄 입자를 함유하고,
상기 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)와 상기 보에마이트 입자 및 상기 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분(B)과 상기 산화알루미늄 입자(C)의 배합비(체적비)가, 1:0.1~1:0.1~1인 적층판.
청구항 1에 있어서,
상기 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)가, 2~10μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 제1 깁사이트형 수산화알루미늄과, 10~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 제2 깁사이트형 수산화알루미늄의 배합물인 적층판.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 무기 성분(B)의 1종인 무기 입자가, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 결정성 실리카, 수산화알루미늄, 질화 붕소, 질화 알루미늄, 질화 규소, 탄화 규소, 탈크, 소성 카올린, 및 클레이로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 입자인 적층판.
청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서,
상기 표재층이, 직섬유 기재에 열경화성 수지 조성물을 함침시켜 이루어지며,
상기 열경화성 수지 조성물은, 열경화성 수지 100체적부에 대해 무기 충전재 80~150체적부를 함유하고,
상기 무기 충전재는, (A) 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 깁사이트형 수산화알루미늄 입자, (B) 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 보에마이트 입자, 및 2~15μm의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는, 유리 개시 온도가 400℃ 이상인 결정수를 함유하는, 또는 결정수를 함유하지 않는 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분, 및 (C) 1.5μm 이하의 평균 입자 직경(D₅₀)을 가지는 산화알루미늄 입자를 함유하고,
상기 깁사이트형 수산화알루미늄 입자(A)와 상기 보에마이트 입자 및 상기 무기 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기 성분(B)과 상기 산화알루미늄 입자(C)의 배합비(체적비)가, 1:0.1~1:0.1~1인 적층판.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 적층판의 적어도 일표면에, 금속박이 피복되어 이루어지는 금속박 피복 적층판.
청구항 5에 기재된 금속박 피복 적층판에 회로 형성하여 얻어지는 회로 기판.
청구항 6에 기재된 회로 기판으로 이루어지는 LED 탑재용 회로 기판.