JP2009021468A - 伝熱プリント配線板と、これに用いる伝熱プリプレグ及びその製造方法と、伝熱プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のプリント配線板の場合、その伝熱性を高めた場合、割れやすくなるという課題があった。
【解決手段】伝熱プリント配線板１０の中央部分に、ガラス繊維１７を内蔵する内層コンポジット層１２や内部電極１４を各々単層以上積層してなるコア層１８を形成し、更にコア層１８の一面以上にガラス繊維１７を内蔵しない外層コンポジット層１１を形成する構造によって、伝熱性が高く、割れにくい伝熱プリント配線板１０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ント配線板と、これに用いる伝熱プリプレグ及びその製造方法と、伝熱プリント配線板の製造方法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いう課題があった。

そこで本発明は、プリント配線板の熱伝導率を高めながらも、その折り曲げても割れにくい伝熱プリント配線板と、これに用いる伝熱プリプレグ及びその製造方法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、ガラス織布と、これを含浸するコンポジット層と、内部電極とが、積層されてなる熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となるコア層と、このコア層上に形成した外層コンポジット層と、この外層コンポジット層上に形成した表層配線パターンと、からなる伝熱プリント配線板とするものである。

本発明の伝熱プリント配線板と、これに用いる伝熱プリプレグ及びその製造方法と、伝熱プリント配線板の製造方法によれば、伝熱プリント配線板の中央部となるコア層を、硬化後の熱伝導率が３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とし、このコア層上に更に外層コンポジット層を介して表層配線パターンを形成することによって、表層配線パターン上に実装した電子部品に発生した熱は、外層コンポジット層を介して平面方向に、あるいは内層コンポジット層を介して厚み方向に拡散する。

またコア層に、ガラス繊維を用いることで、伝熱プリント配線板を折り曲げても割れにくくできるため、伝熱性の優れた伝熱プリント配線板でありながらも、従来のガラスエポキシ樹脂を用いた一般のプリント配線板と同様に取り扱うことができる。

その結果、伝熱プリント配線板に実装した半導体等の温度が低減し、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テレビ、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における伝熱プリント配線板について説明する。

図１は、実施の形態１における伝熱プリント配線板の断面図である。図１において、１０は伝熱プリント配線板、１１は外層コンポジット層、１２は内層コンポジット層、１３はビア部、１４は内部電極、１５は表層配線パターン、１６はブラインドビア、１７はガラス繊維、１８はコア層である。

まず図１を用いて説明する。図１に示すように、実施の形態１で説明する伝熱プリント配線板１０は、その中央部に、ガラス繊維１７と、これを含浸する内層コンポジット層１２と、内部電極１４とが、複数層積層されてなるコア層１８を有している。そしてこのコア層１８の上に外層コンポジット層１１と、この外層コンポジット層１１上に形成した表層配線パターン１５を形成している。

なお、図１において、コア層１８に形成したビア部１３は、複数層の内部電極１４間を層間接続するものである。またガラス繊維１７は、織布であっても不織布であっても良い。

また図１に示すコア層１８の熱伝導率は０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、コア層１８上に形成した、外層コンポジット層１１の熱伝導率は３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とすることが望ましい。コア層１８の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満の場合、コア層１８を介した伝熱効果が低下する場合がある。またコア層１８の熱伝導率を２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とした場合、コア層１８が高価なものとなる可能性がある。外層コンポジット層１１を介した平面方向あるいは厚み方向への伝熱効果が低下する場合がある。また外層コンポジット層１１の熱伝導率を２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より大きくすることは、技術的、材料的に難しい。なおコア層１８を構成する内層コンポジット層１２の熱伝導率より、外層コンポジット層１１の熱伝導率の方を大きくすることが望ましい。外層コンポジット層１１の熱伝導率を、内層コンポジット層１２より大きくすることで、発熱を伴う電子部品（図示していない）に発生した熱を効果的に伝熱することができる。

なおコア層１８としては、ガラス繊維１７を内蔵した内層コンポジット層１２を用いることが望ましい。ガラス繊維１７を内蔵することで、コア層１８の耐力（折り曲げても割れにくいこと）を高める効果が得られる。

なおコア層１８に形成した内部電極１４と、外層コンポジット層１１に形成した表層配線パターン１５とは、外層コンポジット層１１に形成したブラインドビア１６を介して接続することが望ましい。こうすることで表層配線パターン１５のファインパターン化が可能となり、各種電子部品（発熱を伴う電子部品のみならず、一般の電子部品等も含む）を、高密度に表面実装することができる。

次に図２を用いて、図１に示した伝熱プリント配線板１０の伝熱メカニズムについて説明する。図２は、伝熱プリント配線板１０の伝熱メカニズムを説明する断面図である。図２において、１９はパワー半導体等の発熱が課題となる電子部品である、２０はハンダ部であり、電子部品１９を表層配線パターン１５に実装する部分に相当するが、実装方法は他にもバンプ実装、ワイヤー実装等であっても良い。２１は矢印であり、図２において矢印２１は熱が拡散する様子を示す。

図２において、電子部品１９に発生した熱は、矢印２１に示すようにハンダ部２０を介して、表層配線パターン１５や外層コンポジット層１１に広がり、拡散・放熱される。

ここで、表層配線パターン１５として、銅等の熱伝導率の高い材料を用いることで、伝熱性を高めると共に配線抵抗を低くする効果が得られる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１で説明した伝熱プリント配線板１０の製造方法の一例について説明する。図３〜図６は、伝熱プリント配線板１０の製造方法の一例を説明する断面図である。

図３は、伝熱プリント配線板１０の製造に用いる伝熱プリプレグの製造方法の一例について説明する断面図である。図３において、２２は伝熱プリプレグ、２３は設備、２４は槽、２５は部材である。

まず図３に示すように、ガラス繊維１７から形成されたガラス織布（あるいはガラス不織布）を、設備２３にセットし、矢印２１ａに示すようにして送る。ここで設備２３とは、伝熱プリプレグ２２の製造装置の一部であり、例えばロール部分等に相当する。そして槽２４にセットした部材２５にガラス繊維１７を浸漬する。そして、ガラス繊維１７に部材２５を含浸させた後、設備２３によって余分な部材２５を除去し、乾燥機等を介して、部材２５を半硬化状態（あるいは後述する図４（Ａ）で示す半硬化樹脂体２６）とし、伝熱プリプレグ２２とする。

なおガラス繊維１７は、ガラス織布のみならずガラス不織布も含む。ガラス繊維１７として、ガラス織布以外にガラス不織布を用いることで、その開口率を上げられるため、伝熱プリプレグ２２の伝熱性を高められる。またガラス織布を用いた場合、伝熱プリプレグ２２のＸＹ方向での強度を上げる効果が得られるため、その寸法安定性、機械強度を高める効果が得られる。このようにガラス繊維１７を伝熱プリプレグ２２に内蔵することで、伝熱プリプレグ２２をＸＹ方向に縮みにくくすることで、伝熱プリプレグ２２のＺ方向（厚み方向）が伸びにくくすることができる。この結果、プリント配線板のＺ方向の信頼性（例えば、スルーホール部分の接続信頼性）を高める効果が得られる。これはＺ方向の熱膨張が抑えられるためである。

なお伝熱プリプレグ２２の厚みは、２０ミクロン以上５００ミクロン未満が望ましい。伝熱プリプレグ２２の厚みが２０ミクロン未満の場合、伝熱プリプレグ２２（あるいは伝熱プリプレグ２２を硬化してなる伝熱プリント配線板１０）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。また厚みが５００ミクロンを超えた場合、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。

なおガラス繊維１７から構成した織布もしくは不織布の厚みより、伝熱プリプレグ２２の厚みの方を厚くすることが望ましい。これは伝熱プリプレグ２２の方を、ガラス繊維１７からなるガラス織布もしくは不織布の厚みより厚くすることで、上付き樹脂（いわゆる、ガラス繊維１７の表面を覆う余分な半硬化樹脂体）の厚みを確保できる。そしてこの上付き樹脂を一定量、確保することで、例えば後述する図４（Ａ）（Ｂ）における内層パターンとなる銅箔２７の厚みの吸収効果が得られる。

まずガラス繊維１７からなる織布として、厚み１５ミクロンのものを作製した。そして図３に示すように、設備２３にセットし、矢印２１ａに示す方向に送り、槽２４にセットした部材２５を含浸させる。そして設備２３を、矢印２１ｂに回しながら、部材２５の含浸量を調整する。そして乾燥機等（図示していない）の中を矢印２１ｃのように流して部材２５から溶剤成分を除去する。更に加熱等により部材２５に含まれる樹脂成分を半硬化状態（本硬化の前の状態、いわゆるＢステージ状態）とし、これを、ガラス繊維１７を内蔵する含浸させた半硬化樹脂体とする。ここで半硬化樹脂体とは、少なくとも半硬化状態の樹脂と、この樹脂中に分散した無機フィラーとからなる。こうして伝熱プリプレグ２２を、連続的に作製する。なお伝熱プリプレグ２２の製造方法はこれに限定されるものではない。

次に槽２４にセットする部材２５について説明する。部材２５は、伝熱プリプレグ２２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、伝熱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、少なくとも部材２５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、酸化マグネシウム、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。

またこれらの部材２５を溶剤（例えば、メチルエチルケトンやシクロペンタノン等）に溶解（あるいは分散）しておくことで、その塗工性、作業性を高められる。そしてこれら部材２５を乾燥、半硬化状態とすることで、伝熱プリプレグ２２となる。

次に伝熱プリプレグ２２を用いて、熱伝導性の高いプリント配線板を作製する様子について説明する。

図４（Ａ）（Ｂ）は、共に伝熱プリプレグ２２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４（Ａ）（Ｂ）において、２６は半硬化樹脂体、２７は銅箔、２８はプレスである。

まず図４（Ａ）に示すように、伝熱プリプレグ２２は、ガラス繊維１７と、これを含浸する半硬化樹脂体２６とから構成している。そして、伝熱プリプレグ２２の一面以上に銅箔２７をセットする。そして、プレス２８を、矢印２１に示すように動かし、伝熱プリプレグ２２の一面以上に銅箔２７を貼り付ける。なお図４（Ａ）（Ｂ）において、プレス２８にセットする金型等は図示していない。そしてこれらシート状の材料を所定温度で加圧一体化する。その後、図４（Ｂ）に示すようにプレス２８を矢印２１の方向に引き離す。こうして銅箔２７を内層コンポジット層１２の一面以上に固定し、その高伝熱化を実現する。

なお伝熱プリプレグ２２に占める半硬化樹脂体２６の割合は、伝熱プリプレグ２２全体の３０体積％以上５０体積％以下が望ましい。３０体積％未満の場合、伝熱プリプレグ２２の伝熱性が低下する場合がある。また５０体積％より高い場合、伝熱プリプレグ２２の柔軟性に影響を与える場合があるためである。

次に内層コンポジット層１２の一面以上に固定した銅箔２７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２７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５（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、コア層１８を作製する様子を説明する。

図５（Ａ）〜（Ｄ）は、コア層１８を作製する様子を断面で説明する模式図である。図５（Ａ）〜（Ｄ）において、２９は孔である。

まず図５（Ａ）に示すように、少なくともその一面以上に、銅箔２７を所定パターン形状に加工した内層コンポジット層１２を用意する。そしてこの内層コンポジット層１２を挟むように、伝熱プリプレグ２２をセットする。更に伝熱プリプレグ２２の外側に、銅箔２７をセットする。なお市販の銅箔２７を用いる場合、その粗面側を伝熱プリプレグ２２側にセットすることで、銅箔２７と伝熱プリプレグ２２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、これらシート状の材料を加圧、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２２に含まれる半硬化樹脂体２６が軟化し、伝熱プリプレグ２２上に固定した銅箔２７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２７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２７を固定する効果も得られる。こうして図５（Ｂ）に示す積層体を形成する。

次にこの積層体の所定位置に孔２９を形成し、図５（Ｃ）の状態とする。図５（Ｃ）において、孔２９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２９の内壁等に銅メッキを行い、図５（Ｄ）の状態とする。図５（Ｄ）に示すようにして、ビア部１３によって、異なる層に形成した銅箔２７（あるいは表層配線パターン１５）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、コア層１８を形成する。

次に図６に示すようにして、コア層１８の表面に、外層コンポジット層１１や、表層配線パターン１５を形成し、伝熱プリント配線板１０とする。図６（Ａ）〜（Ｃ）は、伝熱プリント配線板１０の製造方法の一例を説明する断面図である。

図６（Ａ）に示すように、コア部１８の上に、外層コンポジット層１１を形成する。なお外層コンポジット層１１とは、樹脂と、無機フィラーとからなる絶縁伝熱等である。なお外層コンポジット層１１は、樹脂と無機フィラーとからなる部材２５を、溶剤等に溶解したものを、コア部１８の一面以上に塗布、乾燥、硬化することで形成できる。あるいは図３に示したように（あるいは図３に示すガラス繊維１７の代わりに樹脂フィルムを用いる、あるいはドクターブレード等の塗工装置を用いて）、樹脂フィルム上に、半硬化状態の樹脂と無機フィラーとからなる半硬化樹脂体２６として図４に示すようにして積層した後、硬化させ、これを外層コンポジット層１１としても良い。

ここで外層コンポジット層１１に占める樹脂の割合は、外層コンポジット層１１全体の６０体積％以上９５体積％以下とすることが望ましい。樹脂の割合が６０体積％未満の場合、外層コンポジット層１１部分での伝熱性が低下する場合がある。また９５体積％を超えた場合、外層コンポジット層１１が脆くなり実装時にその一部に欠けや割れが発生する可能性がある。

次に、外層コンポジット層１１に、レーザやドリル等を用いて、孔２９を形成する。なお孔２９は、図６（Ｂ）に示すように、外層コンポジット層１１だけに形成しても良い（あるいは、貫通孔でない、いわゆる底のある孔２９としても良い）。こうすることで、孔２９の径を細くできる。

なお外層コンポジット層１１にはガラス繊維１７は内蔵しないことが望ましい。ガラス繊維１７は、伝熱性やレーザ等による孔２９の微細化や、外層コンポジット層１１の伝熱性に影響を与える可能性がある。

次に、図６（Ｃ）に示すようにして、外層コンポジット層１１の表面に、薄膜法（スパッタ等を含む蒸着法）やめっき法等によって銅膜を形成し、表層配線パターン１５を形成する。ここで孔２９において、表層配線パターン１５と、内部電極１４をブラインドビア１６として接続する。

なお外層コンポジット層１１、内層コンポジット層１２共に、少なくとも樹脂と無機フィラーとから構成したものとすることが望ましい。無機フィラーを添加するのは、外層コンポジット層１１や内層コンポジット層１２の伝熱性を高めるためである。

また外層コンポジット層１１における無機フィラーの含有率は６０体積％以上９５体積％以下とすることが望ましい。６０体積％未満の場合、外層コンポジット層１１における伝熱性が低下する場合がある。また９５体積％を超えた場合、外層コンポジット層１１としての成形性に影響を与える場合がある。

なお外層コンポジット層１１、内層コンポジット層１２を構成する樹脂は、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であっても良い。こうして、図１等で説明した伝熱プリント配線板１０とする。なお図１、図２、図６（Ｃ）等において、ソルダーレジスト等は図示していない。

なお外層コンポジット層１１の厚みは、１０ミクロン以上２００ミクロン以下（望ましくは１００ミクロン以下）が望ましい。外層コンポジット層１１の厚みを１０ミクロン未満とした場合、外層コンポジット層１１にピンホールが発生する可能性がある。またその厚みが１００ミクロンを超えた場合、伝熱性に影響を与える可能性がある。

なお外層コンポジット層１１を複数層（望ましくは２層以上５層未満。５層を超えると、工数増によるコストアップする場合がある）とすることもできる。外層コンポジット層１１を複数層とすることで、外層コンポジット層１１を薄層化した場合でも、ピンホールが発生しにくい。なお外層コンポジット層１１を複数層とする場合、一層当たりの外層コンポジット層１１の厚みは、５ミクロン以上が望ましい。５ミクロン未満の場合、添加する無機フィラーに硬化で分散の難しい微細な無機フィラーを選ぶ必要が有るためである。

なお外層コンポジット層１１を複数層とした場合、各々の層に応じて外層コンポジット層１１の組成（樹脂や無機フィラーの含有率等）を変化させる（あるいは各々の層に応じて最適化させる）ことで、歩留まりや特性を向上できる。

（実施の形態３）
次に、伝熱プリント配線板１０や、伝熱プリプレグ２２、外層コンポジット層１１等に用いる材料について説明する。ここに使う樹脂としては、例えばエポキシ樹脂を選ぶことができる。

そしてエポキシ樹脂を、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、酸化マグネシウム、ジルコン珪酸塩、酸化マグネシウム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。

なお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、その分散や混練が難しくなる。また５０μｍを超えると、外層コンポジット層１１や内層コンポジット層１２が厚くなるため、伝熱プリント配線板１０の伝熱性に影響を与える場合がある。

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。

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）の構造の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１０の強度（例えば割れにくさ）を高める効果が得られる。

（実施の形態４）
実施の形態４として、実施の形態1〜３で説明した伝熱プリント配線板１０の曲げ強度について測定した結果を示す。

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、３０は治具である。図７において、治具３０の間に伝熱プリント配線板１０をセットし、矢印２１で示す方向に治具３０を用いて、伝熱プリント配線板１０を曲げる。発明者らの実験では、図８〜図９で示す従来品では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１０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、ガラス織布と、これを含浸する内層コンポジット層１２と、内部電極１４とが、各々単層以上で積層されてなる熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となるコア層１８と、このコア層１８上に形成した外層コンポジット層と、この外層コンポジット層上に形成した表層配線パターン１５とからなる伝熱プリント配線板を提供することで、各種電子機器の小型化、高性能化が可能となる。

ガラス織布と、これを含浸する内層コンポジット層１２と、内部電極１４とが、複数積層されてなる熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となるコア層１８と、このコア層１８上に形成した、熱伝導率が３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となる外層コンポジット層１１と、この外層コンポジット層１１の上に形成した表層配線パターン１５と、前記外層コンポジット層１１に形成した穴を介して前記内部電極１４と表層配線パターン１５とを接続するブラインドビア１６と、からなる伝熱プリント配線板１０を提供することで、各種電子機器の小型化、高性能化が可能となる。

内層コンポジット層１２に占める樹脂の割合は、前記内層コンポジット層１２全体の３０体積％以上５０体積％以下である伝熱プリント配線板１０を提供することで、各種電子機器の小型化、高性能化が可能となる。

外層コンポジット層１１に占める樹脂の割合は、前記外層コンポジット層１１全体の６０体積％以上９５体積％以下である伝熱プリント配線板１０を提供することで、各種電子機器の小型化、高性能化が可能となる。

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２２であって、この伝熱プリプレグ２２は、ガラス織布または不織布と、このガラス織布または不織布を含浸する半硬化樹脂体２６とからなり、この半硬化樹脂体２６は、半硬化状態の樹脂と、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２２を提供することで、伝熱性が高く、曲げても割れにくい伝熱プリント配線板１０を製造できる。

半硬化樹脂体２６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、酸化チタン、酸化錫、炭素、酸化マグネシウム、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２２を提供することで、伝熱性が高く、曲げても割れにくい伝熱プリント配線板１０を製造できる。

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２２を提供することで、伝熱プリプレグ２２を用いて作製した伝熱プリント配線板１０の伝熱性を高められる。

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２２を提供することで、伝熱プリプレグ２２を用いて作製した伝熱プリント配線板１０の伝熱性を高められる。

熱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伝熱体を用意する工程と、前記伝熱体を、ガラス織布または不織布に含浸させた後、前記伝熱体を半硬化状態にする工程と、を有する伝熱プリプレグ２２の製造方法によって、伝熱プリプレグ２２の安定した製造が可能となる。

ガラス繊維１７からなるガラス織布あるいはガラス不織布と、これを含浸する硬化後の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となるコンポジット層とからなる、伝熱プリプレグ２２と、銅箔とを積層し、積層体を形成する工程と、前記積層体の上に、硬化後の熱伝導率が３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となる外層コンポジット層１１と、この外層コンポジット層１１の上に形成した表層配線パターン１５と、前記外層コンポジット層１１に形成した穴を介して内部電極１４となる銅箔と表層配線パターン１５とを接続するブラインドビア１６と、を形成する工程とを有する伝熱プリント配線板１０の製造方法によって、伝熱プリント配線板１０を安定して製造できるため、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ント配線板と、これに用いる伝熱プリプレグ及びその製造方法と、伝熱プリント配線板の製造方法によって、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。

実施の形態１における伝熱プリント配線板の断面図 伝熱プリント配線板の伝熱メカニズムを説明する断面図 伝熱プリント配線板の製造に用いる伝熱プリプレグの製造方法の一例について説明する断面図 （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）〜（Ｄ）は、コア層を作製する様子を断面で説明する模式図 （Ａ）〜（Ｃ）は、伝熱プリント配線板の製造方法の一例を説明する断面図 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

１０ 伝熱プリント配線板
１１ 外層コンポジット層
１２ 内層コンポジット層
１３ ビア部
１４ 内部電極
１５ 表層配線パターン
１６ ブラインドビア
１７ ガラス繊維
１８ コア層
１９ 電子部品
２０ ハンダ部
２１ 矢印
２２ プリプレグ
２３ 装置
２４ 槽
２５ 部材
２６ 半硬化樹脂体
２７ 銅箔
２８ プレス
２９ 孔
３０ 治具

Claims (11)

1. ガラス織布と、これを含浸する内層コンポジット層と、内部電極とが、各々単層以上積層されてなる熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となるコア層と、
   このコア層上に形成した外層コンポジット層と、
   この外層コンポジット層上に形成した表層配線パターンと、
   からなる伝熱プリント配線基板。
2. ガラス織布と、これを含浸する内層コンポジット層と、内部電極とが、複数積層されてなる熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となるコア層と、
   このコア層上に形成した、熱伝導率が３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となる外層コンポジット層と、
   この外層コンポジット層の上に形成した表層配線パターンと、
   前記外層コンポジット層に形成した穴を介して前記内部電極と表層配線パターンとを接続するブラインドビアと、
   からなる伝熱プリント配線板。
3. 内層コンポジット層に占める樹脂の割合は、前記内層コンポジット層全体の３０体積％以上５０体積％以下である請求項１もしくは２のいずれか一つに記載の伝熱プリント配線板。
4. 外層コンポジット層に占める樹脂の割合は、前記外層コンポジット層全体の６０体積％以上９５体積％以下である請求項１もしくは２のいずれか一つに記載の伝熱プリント配線板。
5. 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、ガラス織布または不織布と、このガラス織布または不織布を含浸する半硬化樹脂体とからなり、
   この半硬化樹脂体は、半硬化状態の樹脂と、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。
6. 半硬化樹脂体は、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、酸化チタン、酸化錫、炭素、酸化マグネシウム、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５記載の伝熱プリプレグ。
7. 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６記載の伝熱プリプレグ。
8. 結晶性エポキシ樹脂が、以下の構造式である請求項７に記載の伝熱プリプレグ。
   

   
9. 結晶性エポキシ樹脂の重合度は２０以下である請求項７または８のいずれか一つに記載の伝熱プリプレグ。
10. 熱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伝熱体を用意する工程と、
    前記伝熱体を、ガラス織布または不織布に含浸させた後、前記伝熱体を半硬化状態にする工程と、
    を有する伝熱プリプレグの製造方法。
11. ガラス織布と、これを含浸する硬化後の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となるコンポジット層とからなる、伝熱プリプレグと、
    銅箔と、を積層し、積層体を形成する工程と、
    前記積層体の上に、硬化後の熱伝導率が３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となる外層コンポジット層と、この外層コンポジット層の上に形成した表層配線パターンと、前記外層コンポジット層に形成した穴を介して前記銅箔と表層配線パターンとを接続するブラインドビアと、を形成する工程とを、
    有する伝熱プリント配線板の製造方法。

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