JP2009019151A - 伝熱プリプレグ及びその製造方法とこれを用いた伝熱プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のプリント配線板の場合、プリント配線板の熱伝導率を高めようとすると、折り曲げると割れやすくなると言った柔軟性が低下しやすく、柔軟性を高めようとすると熱伝導率を高めることが困難になるという課題があった。
【解決手段】プリント配線板の製造に用いるプリプレグとして、ガラス繊維の代わりにフィルム１２を用い、この一面以上に伝熱性の優れたコンポジット層１３を形成することで、その熱伝導性を高めても割れにくい伝熱プリント配線板２４を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱が要求されるパワー系半導体、及び高機能半導体等の各種電子部品を高密度化に実装する際に用いられる伝熱プリプレグ及びその製造方法とこれを用いた伝熱プリント配線板に関するものである。

従来、電子部品実装用のプリント配線板としては、ガラスエポキシ樹脂からなるプリプレグと銅箔とからなる部材を、複数枚積層、一体化し、硬化したものが用いられている。更に機器の小型化、高性能化に伴い、電子部品の発熱が課題となることも多く、放熱性（あるいは伝熱性）を有するプリント配線板が求められる。次に伝熱プリント配線板について説明する。

例えば熱伝導性を高めた結晶性エポキシ樹脂を用いて、熱伝導性を高めるものが提案されている。図８を用いてその一例を説明する。すなわち図８（Ａ）（Ｂ）は、共にメソゲン基を有する結晶性ポリマーを、磁場を用いて配向させ、熱伝導率を高くしようとする様子を説明する断面図である（例えば特許文献１参照）。

図８（Ａ）（Ｂ）において、複数個の磁石１（例えば磁場発生手段としての永久磁石）の間には、矢印２で示した磁力線が発生している。そしてこの矢印２で示した磁力線の間に、金型３の中にセットした樹脂４（例えば硬化する前の液体状態の結晶性エポキシ樹脂）を置き、この磁場の中で樹脂４を熱硬化させる。図８（Ａ）は樹脂４に対して垂直な方向に磁場をかける様子を、図８（Ｂ）は平行な方向の磁場をかける様子を示す。

しかし元々磁化されにくい結晶性エポキシを配向させるためには、磁束密度５〜１０テラスの高磁場中で、温度１５０〜１７０℃に加熱した金型３の内部で、１０分〜１時間硬化させる等の特殊な処理が必要になる。またこうして形成した結晶性エポキシ樹脂は、熱伝導性や物理強度（例えば曲げ強度）に異方性を有している可能性がある。その結果、こうした結晶性エポキシ樹脂を用いて作製したプリプレグやプリント配線板は、方向依存性（あるいは異方性）を有してしまうため、柔軟性が低下する（例えば耐折り曲げ性が低下する、あるいは曲げると割れやすい）という課題が発生しやすい。

一方、従来からプリプレグの熱伝導率を高めるために、無機質充填材を高密度に添加することが提案されていた。しかし無機質充填材を高密度に添加したシート状のプリプレグは、硬くて曲がりにくく、捲回しただけで割れることもある。また、熱伝導率の低いガラス繊維に対する無機質充填材の量を増やすことためにはガラス織布を薄くする必要があり、強度が低下する。

そしてこのように硬くて曲がりにくいプリプレグを積層、硬化してなるプリント配線板自体も、曲げると折れやすくなる。そのため、こうしたプリント配線板に電子部品を機械実装する際あるいは実装後のプリント配線板の機器への装着時に、課題が発生する可能性がある。

こうした課題に対して、熱伝導性と取り扱い性（例えば、プリプレグシートの作業性、耐折り曲げ性）の両方を改善しようとする提案がなされていた。

図９は、折り曲げ性を改善した従来の伝熱プリプレグの一例を示す断面図であり、例えば特許文献２で提案されたものである。図９において、従来の伝熱プリプレグ５は、ガラス繊維６、熱硬化性樹脂層（内層部分）７、無機質充填材添加熱硬化性樹脂層（外層部分）８から構成されている。ここで無機質は、外層部分を構成する無機質充填材添加熱硬化性樹脂層８の熱伝導率を高めるために添加したものである。そして図９に示すように、無機質充填材添加熱硬化性樹脂層８は、従来の伝熱プリプレグ５の外層部分を構成し、ガラス繊維６を覆う部分（いわゆる内層部分）は、無機質充填材を含まない熱硬化性樹脂層７とする。無機質充填材が含浸しないガラス繊維６の層が存在することによって、ガラス繊維６の剛性が増加することなく（あるいはガラス繊維６の柔軟性を保つことで）、シート状の従来の伝熱プリプレグ５の折り曲げ性（あるいは柔軟性）を高めるものである。

しかし図９に示した構成では、従来のプリプレグ５の厚み方向での熱伝導性が阻害されてしまう可能性がある。これはガラス繊維６や熱硬化性樹脂層７の熱伝導率が、外層部分の無機質充填材添加熱硬化性樹脂層８に比べて、熱伝導率が低いためである。
特開２００４−２２５０５４号公報 特開平３−１７１３４号公報

このように従来のプリント配線板の場合、プリント配線板の熱伝導率を高めようとすると、折り曲げると割れやすくなると言った柔軟性が低下しやすく、柔軟性を高めようとすると熱伝導率を高めることが困難になるという課題があった。

そこで本発明は、プリプレグを構成するガラス織布に着目し、プリント配線板の熱伝導率を高めながらも、その柔軟性を保てるプリプレグを提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、硬化後の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となる伝熱プリプレグであって、この伝熱プリプレグは、フィルムと、その一面以上を覆うコンポジット層とからなり、前記コンポジット層は、半硬化樹脂と、この樹脂中に分散した無機フィラーとからなる伝熱プリプレグとするものである。

本発明の伝熱プリプレグ及びその製造方法とこれを用いた伝熱プリント配線板によれば、ガラス織布を用いないため、ガラス織布に起因する熱伝導の低下を防止できる。更にガラス織布の代わりにフィルム（更には、熱伝導性を高めるために無機フィラーを添加したフィルム）を用いることで、その熱伝導率を高めることができる。

またフィルムを中心部分（いわゆるコア部分）とすることで、フィルムを挟むように形成するの寸法安定性、均一な膜厚の確保を可能にできる。その結果、伝熱プリプレグの薄層化が可能となる。

そして本発明の伝熱プリプレグを用いて作製した伝熱プリント配線板を用いることで、半導体の温度が低減し、熱対策が容易になる。また、電子部品等を高密度実装することができ、液晶テレビやプラズマＴＶ、各種電子機器の小型化、高性能化が可能となる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における伝熱プリプレグについて説明する。

図１（Ａ）（Ｂ）は、共に実施の形態１における伝熱プリプレグの断面図である。

まず図１（Ａ）を用いて説明する。図１（Ａ）は、実施の形態１における伝熱プリプレグの断面図である。図１（Ａ）において、１１は伝熱プリプレグ、１２はフィルム、１３はコンポジット層、１４は孔である。なおフィルム１２は、樹脂フィルム（無機フィラーを分散したもの、あるいは液晶ポリマー、ポリイミド等、耐熱性のあるものを使うことが望ましい。またフィルム１２として、エポキシ樹脂（結晶性エポキシ樹脂）を用いることができる。なおエポキシ樹脂のようにフィルム化が難しい場合、例えばキャスティング法（あるいは押し出し法）等を選ぶことでフィルム化できる。

図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、伝熱プリプレグ１１は、その中央部にフィルム１２を形成し、その一面以上をコンポジット層１３で覆うことになる。

図１（Ｂ）は、フィルム１２に孔１４を形成した場合について説明する断面図である。図１（Ｂ）に示すように、フィルム１２に孔１４を形成することで、伝熱プリプレグ１１の厚み方向での伝熱性を高められる。

なお図１（Ａ）（Ｂ）において、フィルム１２の両面に形成したコンポジット層１３を、第１、第２のコンポジット層１３とした場合、第１と第２のコンポジット層の厚み差は、５０ミクロン以下（望ましくは３０ミクロン以下、更には２０ミクロン以下）もしくは±２０％以下が望ましい。厚み差が５０ミクロンを超えると、あるいは±２０％（±２０％とは、第１もしくは第２のコンポジット層の平均厚みに対して±２０％の意味である）を越えると、積層時に厚み差に起因する反りやうねりが発生する場合がある。

なお第１、第２のコンポジット層共に、その厚みバラツキは１０％以下、あるいは１０ミクロン以下が望ましい。厚みバラツキ（なおバラツキは３σ／平均値で定義する。ここでσは偏差値である）が１０％を超えた場合、あるいは１０ミクロンを超えた場合、厚みバラツキに起因する反りや凹凸（あるいはうねり）が発生する可能性がある。

次に、図２〜図４を用いて、伝熱プリプレグ１１の製造方法の一例について説明する。

図２（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ伝熱プリプレグ１１の断面図と矢印１５における断面図である。

なお必要に応じて、フィルム１２に孔１４を形成しても良い。またフィルム１２の表面粗さを粗くしても良い。この場合、表面粗さはＲａで０．１ミクロン以上１０ミクロン以下が望ましい。Ｒａが０．１ミクロン未満の場合、アンカー効果（楔効果）が得られない場合がある。またＲａが１０ミクロンを超えるとフィルム１２の強度に影響を与える場合がある。

なおフィルム１２に、孔１４を形成する場合、孔１４は、直径１ミクロン以上５００ミクロン以下が望ましい。直径１ミクロン未満の孔１４の場合、その中にコンポジット層１３を充填することが難しい。また直径が５００ミクロンを越えた場合、フィルム１２の強度に影響を与える場合がある。

なおフィルム１２の厚みに応じて、孔１４の直径を最適化しても良い。この場合、孔１４の直径は、フィルム１２の厚みの０．５倍以上１０倍以下が望ましい。孔１４の直径がフィルム１２の厚みの０．５倍未満の場合、孔１４の中にコンポジット材１７を充填することが難しい。また直径が、フィルム厚みの１０倍を超えた場合、フィルム１２の強度に影響を与えたり、寸法安定性に影響を与える場合がある。

図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の矢印１５における断面図であり、図２（Ａ）のフィルム１２の上面図に相当する。図２（Ｂ）に示すように、フィルム１２に、孔１４を複数個形成しても良い。なお孔１４の形成密度は、フィルム１２の強度に影響を与えない範囲が望ましい。具体的には、孔１４を形成する前の状態の引張り強度を１００とした場合、孔１４を開けた場合、引張り強度で５０以上が得られる範囲が望ましい。これより引張り強度が低下した場合、寸法安定性が低下する可能性がある。

図３（Ａ）（Ｂ）は、それぞれフィルム１２の一面以上にコンポジット層１３を形成した様子を説明する断面図である。図３（Ａ）に示すように、孔１４の内部にコンポジット層１３を充填することで、伝熱プリプレグ１１の厚み方向での熱伝導率を高めることができる。

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の、矢印１５における断面図に相当する。図３（Ｂ）より、フィルム１２に形成した孔１４の内部に、コンポジット層１３が充填されていることが判る。

次に図４を用いて、フィルム１２の一面以上にコンポジット層１３を形成する様子を説明する。

図４は、フィルム１２の一面以上にコンポジット層１３を形成する様子を説明する断面図である。図４において、１６は設備、１７はコンポジット材、１８は槽である。

図４において、設備１６は、伝熱プリプレグ１１の製造設備の一部（例えば、ロール等の回転部分）を模式的に示すものである。

槽１８の中には、コンポジット材１７を、所定の溶剤（例えばメチルエチルケトン、シクロペンタノン等）に溶解した状態でセットしている。

まずフィルム１２として、厚み７０ミクロンの液晶ポリマー（無機フィラー２０体積％入り）を用意した。そして図４に示すように、このフィルム１２を、設備１６にセットし、矢印１５ａに示す方向に送り、槽１８にセットしたコンポジット材１７を含浸させる。そして設備１６を、矢印１５ｂに回しながら、フィルム１２の一面以上にコンポジット材１７を塗布等によって形成し、最後に図１に示した伝熱プリプレグ１１を作製する。

次にコンポジット層１３の形成方法について説明する。まず図４の槽１８に、コンポジット材１７をセットする。そして図２等に示したフィルム１２の一面以上にコンポジット材１７を塗布、形成する。その後、加熱等によりコンポジット材１７から溶剤成分等を除去し、半硬化状態（本硬化前の状態、いわゆるＢステージ状態）とする。なお伝熱プリプレグ１１の製造方法としては、図４に示したようなディップ式の塗工装置以外に、ダイコータ、コンマコータ、リバースコータ、キスコータ等の各種市販のコータ（塗工装置）を用いることができる。

次に、コンポジット材１７について説明する。コンポジット材１７は、伝熱プリプレグ１１が硬化後に熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となる材料を選ぶことが望ましい。硬化後の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満の場合、熱伝導の効果が得られにくい場合がある。また熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）を越える材料は、高価であり、取り扱いが難しい場合がある。

ここで硬化後に０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下を実現するには、少なくともコンポジット材１７として、樹脂とこの樹脂中に分散した無機フィラーとから構成することが望ましい。

そしてこの樹脂としてはエポキシ樹脂を、無機フィラーとしてはアルミナ、窒化アルミ、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリカ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫、炭素、ジルコン珪酸塩から選ばれた少なくとも１種類以上からなる無機フィラーとすることができる。

更には、樹脂をエポキシ樹脂とゴム樹脂の混合物、あるいはエポキシ樹脂と熱可塑性樹脂の混合物とすることもできる。なおエポキシ樹脂等を硬化させるための硬化剤等を必要に応じて添加することは言うまでもない。

なおこれら樹脂を半硬化状態の樹脂（つまり半硬化樹脂）とすることで、伝熱プリプレグ１１の表面に形成したコンポジット層１３となる。なお伝熱プリプレグ１１を構成するコンポジット層１３を構成する樹脂体は、半硬化状態とすることが望ましい。これは複数枚の伝熱プリプレグ１１を積層、硬化し、一体化するためである。

次に、図５〜図６を用いて、伝熱プリント配線板の製造方法の一例について説明する。

図５（Ａ）（Ｂ）は、共に伝熱プリプレグ１１の表面に銅箔を固定（あるいは一体化）する方法の一例を説明する断面図である。図５（Ａ）（Ｂ）において、１９はプレス、２０は銅箔、２１は積層体である。

まず図５（Ａ）に示すように、コンポジット層１３を表面に形成した伝熱プリプレグ１１の一面以上に銅箔２０をセットする。そして、プレス１９を、矢印１５に示すように動かし、伝熱プリプレグ１１の一面以上に銅箔２０を貼り付ける。なお図５（Ａ）（Ｂ）において、プレス１９にセットする金型等は図示していない。そしてこれらを所定温度で加圧一体化する。その後、図５（Ｂ）に示すようにプレス１９を矢印１５の方向に引き離す。こうして銅箔２０を伝熱プリプレグ１１の一面以上に固定し、積層体２１とする。このようにして接着剤等を用いずに銅箔２０を伝熱プリプレグ１１の上に固定することで、出来上がった積層体２１の高伝熱化を実現する。

次に積層体２１の一面以上に固定した銅箔２０を所定形状にパターニングする。なおパターニングの工程（フォトレジストの塗布、露光、現像、銅箔２０のエッチング、フォトレジストの除去工程等）は図示していない（省略している）。

次に図６（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、積層体２１を積層し、４層の伝熱プリント配線板を作製する様子を説明する。

図６（Ａ）〜（Ｃ）は、共に多層（例えば４層）プリント配線板を作製する様子を説明する断面図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）において、２３は銅メッキ部、２４は伝熱プリント配線板である。

まず図６（Ａ）に示すように、少なくともその一面以上に、銅箔２０を所定パターン形状に加工した積層体２１を用意する。そしてこの積層体２１を挟むように、伝熱プリプレグ１１をセットする。更に伝熱プリプレグ１１の外側に、銅箔２０をセットする。なお市販の銅箔２０を用いる場合、その粗面側を伝熱プリプレグ１１側にセットすることで、銅箔２０と伝熱プリプレグ１１との接着力（例えば、アンカー効果や投錨効果）を高められる。そしてこの状態でプレス装置（図示していない）を用いて、これら部材を矢印１５で示すように加圧、加熱、一体化する。このプレス時に加熱することで、伝熱プリプレグ１１の表面に形成した半硬化状態のコンポジット材１７が軟化し、伝熱シート１１上に固定した銅箔２０のパターンの埋め込み（あるいはパターンによる段差の埋め込み）や、銅箔２０との密着力を高める効果が得られる。また接着剤を用いることなく、銅箔２０を固定する効果も得られる。こうして積層体２１を作製する。

次にこの積層体２１の所定位置に孔２２を形成し、図６（Ｂ）の状態とする。図６（Ｂ）において、孔２２はドリルやレーザ等（共に図示していない）で形成したものである。

その後、孔２２の内壁等に銅メッキを行い、図６（Ｃ）の状態とする。図６（Ｃ）に示すようにして、銅メッキ部２３によって、内層や表層に形成した銅箔２０の間の層間接続を行う。次にソルダーレジスト（図示していない）等を形成することで、伝熱プリント配線板２４となる。

なおフィルム１２の厚みは、１０ミクロン以上３００ミクロン以下が望ましい。フィルム１２の厚みが１０ミクロン未満の場合、伝熱プリプレグ１１（あるいは伝熱プリプレグ１１を硬化してなる伝熱プリント配線板２４）の機械強度（例えば引張り強度等）に影響を与える可能性がある。フィルム１２の厚みが３００ミクロンを越えた場合、伝熱プリプレグ１１の厚みが増加してしまうため、取り扱い性（例えば、捲回しにくい等）に影響を与える場合がある。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２として、実施の形態１で説明したコンポジット材１７について説明する。

コンポジット層１３としては、エポキシ樹脂を主体とする熱硬化性樹脂に、熱伝導性を高める無機フィラー、伝熱プリント配線板２４の柔軟性（あるいは割れにくさ）を高めるために、ゴム樹脂等を添加したものを使うことができる。

まず、ゴム樹脂を添加する場合について説明する。ここで、ゴム樹脂としては、ＮＢＲ（ニトリルゴム）等を用いることができる。

ニトリルゴム（ＮＢＲ）以外にも、ゴム樹脂としては 水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ふっ素ゴム（ＦＫＭ、ＦＦＫＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ、ＦＶＭＱ）、ウレタンゴム（ＡＵ、ＥＵ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ノルボルネンゴム（ＮＯＲ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等から一つ以上を選ぶことができる。

またこれらのゴム樹脂は、微粒子状で添加しても良い。微粒子状で添加することで、少ない添加量で、機械的強度を向上させる効果が得られる。これは微粒子で添加することで、エポキシ樹脂とゴム樹脂との界面が増加するためと考えられる。なおゴム樹脂の粒径は０．１ミクロン以上１０ミクロン以下（望ましくは１ミクロン以下）が望ましい。粒径が０．１ミクロン未満のゴム樹脂は特殊で高価な場合がある。また粒径が１０ミクロンを超えると、伝熱プリプレグ１１の薄層化に影響を与える場合がある。

次に熱可塑性樹脂を添加する場合について説明する。ゴム樹脂の代わりに、熱可塑性樹脂を添加しても良い。例えばコンポジット材１７として、エポキシ樹脂を主体とする熱硬化性樹脂に、熱伝導性を高めるための無機フィラー、プリント配線板としての成形性を高めるために、熱可塑性樹脂を添加することができる。なお熱可塑性樹脂のＴｇ（Ｔｇはガラス転移温度）は１３０℃以下の熱可塑性樹脂を添加したものを使うことができる。また半導体の使用上限温度が１２５℃であるため、１２５℃を超える必要が無い。そのためＴｇを１２５℃以下（バラツキを考慮すると１３０℃以下）とすることで、それ以下の温度でプリント配線板に一定の柔軟性（あるいは丈夫さ、耐衝撃性）を与えられる。なおプリント配線板（あるいは伝熱プリプレグ１１）の長期の保存性を考えた場合、熱可塑性樹脂のＴｇは５０℃以上にすることも可能である。

なおゴム樹脂同様に熱可塑性樹脂も、微粒子状態として、エポキシ樹脂等にて添加しても良い。こうすることで、少量でも機械的強度の改善効果が得られる。またゴム樹脂、熱可塑性樹脂の併用、更には他の微粒子系の樹脂（例えば、コアシェル構造の微粒子、あるいはアクリレート系共重合体、ＰＭＭＡ等の微粒子）を添加しても、同様な機械的強度の改善効果が得られる。

更に熱可塑性樹脂の一種であるアクリル系樹脂を微粒子形状とし、これを効力緩和剤、複合材料強化材の用途のため添加することもできる。この場合も、その粒径は０．１ミクロン以上１０ミクロン以下（望ましくは５ミクロン以下、更には１ミクロン以下）が望ましい。粒径が０．１ミクロン未満のものは、エポキシ樹脂中への分散が難しい場合がある。また粒径が１０ミクロンを超えると、伝熱性や成形性に影響を与える場合がある。なおアクリル系の樹脂は、熱可塑性の樹脂である。また熱可塑性の樹脂を、微粒子状態で添加する場合、これら樹脂の添加量を減らすことができる。これは、微粒子で添加することで、主成分となるエポキシ樹脂等との界面が増加するためである。

なおこれらゴム樹脂、熱可塑性樹脂、あるいはこれらの微粒子の添加による柔軟性の改善は、エポキシ樹脂の硬化後（例えば、伝熱プリント配線板２４の状態）のみならず、エポキシ樹脂の半硬化状態（例えば、伝熱プリプレグ１１の状態）でも発現できる。その結果、伝熱プリプレグ１１の柔軟性を大幅に改善できる。

また発明者らの実験では、これらゴム樹脂、熱可塑性樹脂、あるいはこれらの微粒子の添加によって、フィルム１２との密着性を高めた。

なおエポキシ樹脂の内、６０重量％以上１００重量％以下を結晶性エポキシ樹脂とすることで、樹脂部分での熱伝導率を高めることができる。結晶性エポキシ樹脂の、エポキシ樹脂全体に占める割合が６０重量％未満の場合、結晶性エポキシ樹脂の添加効果が得られない場合がある。またエポキシ樹脂全てを（あるいは１００重量％を）結晶性エポキシとすることで、熱伝導を高められる。また硬化後の結晶性エポキシ樹脂は、場合によっては割れやすくなる場合があるが、ゴム樹脂や熱可塑性樹脂等を添加することで、割れにくくできる。なおこれらを微粒子として添加することで、熱伝導に対する影響を抑えられる。

（化１）は、結晶性エポキシ樹脂の一例を示す構造図である。

（化１）において、結晶性エポキシ樹脂の構造図におけるＸは、Ｓ（硫黄）もしくはＯ（酸素）、Ｃ（炭素）、なし（短結合）である。またＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はＣＨ_３、Ｈ、ｔ−Ｂｕ等である。またＲ１〜Ｒ４は同じであっても良い。

（化２）は、結晶性エポキシ樹脂の硬化に用いる硬化剤の構造図である。

（化２）の構造式においてＸは、Ｓ（硫黄）、Ｏ（酸素）もしくは短結合である。（化１）の主剤と、（化２）の硬化剤を混合し、重合させたものも結晶性エポキシ樹脂と呼んでもよい。

なお主剤と硬化剤の割合は、エポキシ当量から計算する。また硬化剤として（化２）以外の硬化剤を使っても良い。なお結晶性エポキシ樹脂としては、以下の（化３）〜（化８）に示したものも使うことができる。

（化３）〜（化８）は、共に結晶性エポキシ樹脂の一例を示す構造図である。このような結晶性エポキシ樹脂は、融点が５０〜１２１℃程度で、更に溶解粘度も低い（例えば、１５０℃における粘度は６〜２０ｍＰａ・ｓ）ため、無機フィラーを混合、分散させやすい効果が得られる。なおこれら結晶性エポキシ樹脂の重合度は２０以下（更に１０以下、望ましくは５以下）が適当である。重合度が２０より大きい場合、分子が大きくなりすぎて結晶化しにくくなる場合がある。

なお結晶性エポキシ樹脂を用いた場合、ここに添加する熱可塑性樹脂にフェニル基を有したものを用いることで、その熱伝導率と機械的強度の両方を向上させることができる。次に、熱可塑性樹脂にフェニル基を有したものを添加する効果について説明する。

結晶性エポキシ樹脂（フェニル基を有するものが望ましい）に、同じフェニル基を有した熱可塑性樹脂を添加することで、結晶性エポキシの結晶性を保持しながら、その柔軟性を高めることができる。ここでフェニル基を有した熱可塑性樹脂としては、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）等のフェニル基を主鎖に含んだ熱可塑性樹脂を用いることができる。こうした熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂に添加しても、熱伝導性に影響を与えにくい。またこうした熱可塑性樹脂を添加することで、出来上がった伝熱プリント配線板２４の強度（例えば割れにくさ）を高める効果が得られる。

次にゴム樹脂や、熱可塑性樹脂等と、エポキシ樹脂の比率について説明する。全樹脂に対して、ゴム樹脂や熱可塑性樹脂のいずれか一方だけの添加量は、１重量％以上１０重量％以下の範囲内とすることが望ましい。ゴム樹脂や熱可塑性樹脂脂のいずれか一方だけの添加量が、全樹脂に対して１重量％未満の場合、添加効果が得られない場合がある。またゴム樹脂や熱可塑性樹脂のいずれか一方だけの添加量が、１０重量％を超えると、エポキシ樹脂の割合が低下するため、出来上がった伝熱プリント配線板２４の熱伝導率が影響を受ける可能性がある。

なおこれら部材を、微粒子として添加することで、添加量を減らすことができる。この場合、ゴム樹脂や熱可塑性樹脂のいずれか一方だけの添加量の加減を、０．５重量％以上とすることができる。０．５重量％未満の場合、微粒子として添加してもその効果が得られない場合がある。なおゴム樹脂と、熱可塑性樹脂の両方を組み合わせることも可能である。

なお無機フィラーと全樹脂（ここで全樹脂とは、ゴム樹脂や熱可塑性樹脂、結晶性エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂、硬化剤等の合計の意味である）の比率において、無機フィラーは５０〜９５体積％（つまり残りの全樹脂は５０〜５体積％）の範囲内が望ましい。無機フィラーの割合が５０体積％未満の場合、出来上がった伝熱プリント配線板２４の熱伝導率が低下する場合がある。また無機フィラーの割合が９５体積％より大きくなると、プリント配線板としての積層性、孔加工性等に影響を与える場合がある。

また無機フィラーの平均粒径は、０．０１μｍ以上５０μｍ以下の範囲が望ましい。平均粒径が小さいほど比表面積が増えるため、放熱面積が増え、放射効率が高まるが、平均粒径が０．０１μｍ以下になると、比表面積が大きくなり、コンポジット材１７の混練が難しくなる。また５０μｍを超えると、フィルム１２に形成した孔１４への充填が難しくなる。

なお無機フィラーの充填率を増加するために、異なる粒度分布を有する複数種の無機フィラーを選び、これらを混合して使用しても良い。

次に実施の形態３として、実施の形態１〜２で作製した伝熱プリント配線板２４の測定結果の一例について説明する。

（実施の形態３）
実施の形態４では、実施の形態１〜３で作製した伝熱プリント配線板２４の特性等について測定した結果の一例を説明する。

（実験１）
実験１として、ガラス繊維とフィルム１２を用いた場合の熱伝導の関係について調べた結果を、表１、表２に示す。表１は従来の伝熱プリプレグ５として、ガラス繊維（ＩＰＣ名称２１１６、総厚約９６ミクロン、縦糸６０本／インチ、横糸５８本／インチ、フィラメントＥ２２５、フィラメント直径約７ミクロン、フィラメント数約２００本）を選び、この上にコンポジット材１７を塗布（あるいは含浸させ）し、コンポジット層１３としたものである。そしてコンポジット材１７の樹脂分比率（単位は体積％）を変化させて作製したサンプルの硬化後の熱伝導率の測定結果の一例である。

表１より、従来のガラス繊維を用いた伝熱プリプレグ５を用いた場合、コンポジット層１３中の樹脂分比率を高くするほど、出来上がった（あるいは硬化後の）プリプレグの熱伝導率が高くなることが判る。

表２は、実施の形態で用いたフィルム１２を用いた場合の熱伝導率の測定結果の一例である。ガラス繊維の代わりに、液晶ポリマーの中にアルミナフィラーを３０体積％充填した厚み約７０ミクロンのフィルム１２を作製し、その表面にコンポジット層１３を形成した。

表１と表２を比較すると、樹脂分比率が低い場合でも、フィルム１２を用いることで、熱伝導率を高められることが判る。更に、樹脂分比率を５０体積％から６０体積％、７０体積％、８０体積％と高くすることで、熱伝導率を高くできることが判る。

なお表１に示した硬化後のサンプルの断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察したところ、ガラス繊維の厚みは約７０ミクロンであった。これはコンポジット材１７を含浸させた後、プレスした際に、ガラス繊維の厚みが薄くなったためと考えられた。

なお表１と表２を比べると、樹脂分比率が２１〜３５体積％と低い領域において、表２の方が、熱伝導率が高いことが判る。これは、ガラス繊維より熱伝導率の高い材料を用いたためと考えられる。

（実験２）
実験２として、伝熱プリント配線板２４の強度を測定した結果を示す。伝熱プリプレグ１１を用いて伝熱プリント配線板２４を作製する場合、プリント配線板として要求される一定の物理的強度（例えば、曲げに対する強度）が必要となる。

図７は、曲げ強度の評価方法の一例を示す模式図である。図７において、２５は治具である。図７において、治具２５の間に伝熱プリント配線板２４をセットし、矢印１５で示す方向に治具２５を用いて、伝熱プリント配線板２４を曲げる。発明者らの実験では、表１や図８、図９等で示した従来の品（ガラス繊維を用いたもの）では１〜２ｍｍ曲げた時点で折れた（割れた）。一方、本発明の伝熱プリント配線板２４（フィルム１２を用いたもの）では、４〜５ｍｍ曲げても折れなかった。なお試料サイズ（伝熱プリント配線板）は、４０ｍｍ×４ｍｍ×ｔ２ｍｍである。

以上のようにして、硬化後の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となる伝熱プリプレグ１１であって、この伝熱プリプレグ１１は、フィルム１２と、その一面以上を覆うコンポジット層１３からなり、前記コンポジット層１３は、半硬化樹脂と、この樹脂中に分散した無機フィラーとからなる伝熱プリプレグ１１を提供することで、放熱性に優れた伝熱プリント配線板２４を安価に提供できる。

なお硬化後の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となる伝熱プリプレグであって、この伝熱プリプレグは、フィルムと、その両面を覆う第１のコンポジット層と、第２のコンポジット層からなり、前記第１と第２のコンポジット層は、共に半硬化樹脂と、この樹脂中に分散した無機フィラーとからなり、前記第１のコンポジット層と前記第２のコンポジット層の厚み差は５０ミクロン以下もしくは±２０％以下である伝熱プリプレグとすることが望ましい。このようにフィルムの両面に形成したコンポジット層（つまり第１、第２のコンポジット層１３）の平均厚みの違いやそのバラツキを一定に抑えることで、積層時（あるいは積層硬化後）での反りやうねり、凹凸等の発生を防止できる。

また硬化後の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となる伝熱プリプレグ１１であって、この伝熱プリプレグ１１は、フィルム１２と、その一面以上を覆うコンポジット層１３とからなり、前記コンポジット層１３は、半硬化樹脂と、この樹脂中に分散した無機フィラーとからなる伝熱プリプレを提供することで、放熱性に優れた伝熱プリント配線板２４を安価に提供できる。

またフィルム１２は、無機フィラーを３０体積％以下含むものとすることで、熱伝導プリプレグの熱伝導率を高められる。

またフィルム１２は、直径１ミクロン以上５００ミクロン以下の孔１４を複数個形成したものとすることで、熱伝導プリプレグの熱伝導率を高められる。

なおコンポジット層１３を構成するコンポジット材１７は、少なくとも半硬化状態のエポキシ樹脂と、その中に分散されたアルミナ、窒化アルミ、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリカ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫、炭素、ジルコン珪酸塩から選ばれた少なくとも１種類以上からなる無機フィラーとからなる伝熱プリプレグ１１とすることで、伝熱プリント配線板２４の熱伝導率を高められると共に、その強度を高められる。

またエポキシ樹脂の内、６０重量％以上１００重量％以下は、結晶性エポキシ樹脂である伝熱プリプレグ１１とすることで、伝熱プリント配線板２４の熱伝導率を高められる。

結晶性エポキシ樹脂の重合度は２０以下である伝熱プリプレグ１１とすることで、伝熱プリント配線板２４の熱伝導率を高められる。

また硬化後の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となる、少なくとも樹脂と、その中に分散された無機フィラーとからなるコンポジット材１７を用意する工程と、前記部材を、フィルム１２の一面以上に塗布する工程と、前記部材を半硬化状態とする工程とを有する伝熱プリプレグ１１の製造方法とすることで、放熱性に優れた伝熱プリント配線板２４を安価に製造できる。

また硬化後の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となる伝熱プリプレグ１１と、銅箔２０とを複数枚積層し硬化してなる伝熱プリント配線板２４であって、前記伝熱プリプレグ１１は、フィルム１２と、その一面以上を覆う、半硬化樹脂とこの樹脂中に分散した無機フィラーとからなるコンポジット層１３とからなる伝熱プリント配線板２４を提供することで、携帯電話、プラズマテレビ、電装品、産業用の放熱が要求される機器の小型化、高性能化を実現できる。

以上のように、本発明にかかる伝熱プリプレグ１１及びその製造方法とこれを用いた伝熱プリント配線板を用いることによって、携帯電話、プラズマテレビ、あるいは電装品、あるいは産業用等の放熱が要求される機器の小型化、高性能化が可能となる。

（Ａ）（Ｂ）は、共に実施の形態１における伝熱プリプレグの断面図 （Ａ）（Ｂ）は、それぞれ伝熱プリプレグの断面図と矢印における断面図 （Ａ）（Ｂ）は、それぞれフィルムの一面以上にコンポジット層を形成した様子を説明する断面図 フィルムの一面以上にコンポジット層を形成する様子を説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、共に伝熱プリプレグの表面に銅箔を固定（あるいは一体化）する方法の一例を説明する断面図 （Ａ）〜（Ｃ）は、共に多層（例えば４層）プリント配線板を作製する様子を説明する断面図 曲げ強度の評価方法の一例を示す模式図 （Ａ）（Ｂ）は、共にメソゲン基を有する結晶性ポリマーを、磁場を用いて配向させ、熱伝導率を高くしようとする様子を説明する断面図 折り曲げ性を改善した従来の伝熱プリプレグの一例を示す断面図

符号の説明

１１ 伝熱プリプレグ
１２ フィルム
１３ コンポジット層
１４ 孔
１５ 矢印
１６ 設備
１７ コンポジット材
１８ 槽
１９ プレス
２０ 銅箔
２１ 積層体
２２ 孔
２３ 銅メッキ部
２４ 伝熱プリント配線板
２５ 治具

Claims (10)

1. 硬化後の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／(ｍ・Ｋ）以下となる伝熱プリプレグであって、この伝熱プリプレグは、
   フィルムと、その一面以上を覆うコンポジット層と、からなり、
   前記コンポジット層は、半硬化樹脂と、この樹脂中に分散した無機フィラーと、からなる伝熱プリプレグ。
2. 硬化後の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／(ｍ・Ｋ）以下となる伝熱プリプレグであって、この伝熱プリプレグは、
   フィルムと、その両面を覆う第１のコンポジット層と、第２のコンポジット層からなり、
   前記第１と第２のコンポジット層は、共に半硬化樹脂と、この樹脂中に分散した無機フィラーと、からなり、前記第１のコンポジット層と前記第２のコンポジット層の厚み差は５０ミクロン以下もしくは±２０％以下である伝熱プリプレグ。
3. フィルムは、無機フィラーを３０体積％以下含むものである請求項１もしくは２のいずれか一つに記載の伝熱プリプレグ。
4. フィルムは、直径１ミクロン以上５００ミクロン以下の孔を複数個形成したものである請求項１もしくは２のいずれか一つに記載の伝熱プリプレグ。
5. コンポジット層は、少なくとも半硬化状態のエポキシ樹脂と、
   その中に分散されたアルミナ、窒化アルミ、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリカ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫、炭素、ジルコン珪酸塩から選ばれた少なくとも１種類以上からなる無機フィラーと、からなる請求項１もしくは２のいずれか一つに記載の伝熱プリプレグ。
6. エポキシ樹脂の内、６０重量％以上１００重量％以下は、結晶性エポキシ樹脂である請求項４〜５のいずれか一つに記載の伝熱プリプレグ。
7. エポキシ樹脂が、以下の構造式の結晶性エポキシ樹脂である請求項４〜５のいずれか一つに記載の伝熱プリプレグ。
   

   
8. 結晶性エポキシ樹脂の重合度は２０以下である請求項６または７のいずれか一つに記載の伝熱プリプレグ。
9. 硬化後の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／(ｍ・Ｋ）以下となる、少なくとも樹脂と、その中に分散された無機フィラーとからなる部材を用意する工程と、
   前記部材を、フィルムの一面以上に塗布する工程と、
   前記部材を半硬化状態とする工程と、
   を有する伝熱プリプレグの製造方法。
10. 硬化後の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／(ｍ・Ｋ）以下となる伝熱プリプレグと、
    銅箔と、
    を複数枚積層し硬化してなる伝熱プリント配線板であって、
    前記伝熱プリプレグは、
    フィルムと、その一面以上を覆う、半硬化樹脂とこの樹脂中に分散した無機フィラーとからなるコンポジット層と、からなる伝熱プリント配線板。

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