JP3352034B2 - プリプレグ及び積層板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属箔張積層板製
造用のプリプレグ及びこのプリプレグを用いて製造され
る積層板に関し、特に半導体パッケージ等の高度な電気
特性や板厚精度を要求される分野で使用可能なプリプレ
グ及び積層板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板に加工して使用される金
属箔張積層板は、プリプレグの片側あるいは両側の外面
に銅箔等の金属箔を重ね、これを加熱加圧成形して一体
化することにより製造されている。ここで加熱加圧成形
する際においては、プリプレグと金属箔とを重ね合わせ
た組合せ材を鏡面板を介して多段に積み重ね、これを熱
盤間にセットして、熱盤にて加圧すると共に加熱する、
いわゆる多段式ホットプレス法にて行うことが一般的で
あった。

【０００３】しかしこのような熱盤を用いた多段式ホッ
トプレスでは、熱盤に近い位置に配された組合せ材と、
熱盤から遠い位置に配置された組合せ材とでは熱盤から
伝導される熱の伝導速度が異なるため、加熱温度の不均
一が生じ、加熱、加圧中における各組合せ材のプリプレ
グに含まれる樹脂の樹脂流れが異なることとなって、板
厚をはじめとする品質のばらつきが生じる。またこの樹
脂流れを防いで、板厚精度を向上するために、プリプレ
グ中の樹脂の溶融粘度を高くすると、加熱温度のバラツ
キのためにカスレ不良が発生するという問題があった。

【０００４】そこで、金属箔に電源を接続し、金属箔を
発熱させることによって加熱を行うようにした方法が、
特表平７−５０８９４０号公報等で提供されている。図
１はその一例を示したものであり、金属箔２として長尺
のものを２枚用い、この２枚の金属箔２の間に複数枚の
プリプレグ１を重ねたものを挟み込むことによって、プ
リプレグ１と上下の金属箔２からなる組合せ材３を形成
する。この組合せ材３を金属箔２の長手方向で複数組形
成しながら金属箔２を蛇行状に折り曲げ、絶縁性の鏡面
板４を介して複数の組合せ材３を多段に積み重ねる。そ
してこれを加圧プレート５の間にセットすると、金属箔
２はジュール熱によって発熱し、この発熱で各組合せ材
３を加熱して成形を行うことができるものである。

【０００５】この方法によれば各組合せ材３のプリプレ
グ１を金属箔２を熱源として直接に加熱することができ
るために、多段に積み重ねた各組合せ材３のプリプレグ
１を均一に加熱することができ、金属箔張積層板を品質
のバラツキなく多段の成形で得ることができるものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記に示す従来の多段
式ホットプレスによる方法では、各組合せ材のプリプレ
グに対する加熱温度が不均一になるために、加熱温度の
不均一に対して不良発生率が小さくなるように工夫した
プリプレグが使用されている。しかし金属箔に通電して
発熱させることによって加熱を行う方法では各組合せ材
のプリプレグに対する加熱温度が均一になるために、従
来から使用されているプリプレグをそのまま用いたので
は、かえって樹脂の流れが大きくなって、板厚精度が悪
くなるものであった。このような問題を解決するための
エポキシ樹脂プリプレグとして、特開平９−２３９８９
８号公報に開示されているものがあるが、このようなプ
リプレグにて作製させる積層板は、誘電率が高く、また
誘電正接が大きくなるために、特に半導体パッケージ等
の高度な電気特性の必要とされる分野では使用できない
ものであった。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、変性されたポリフェニレンエーテルを用いて調製
され、板厚精度よく、かつカスレ等の不良発生の問題な
く、金属箔に通電して発熱させることによって加熱を行
う工法で金属箔張積層板を製造することができるプリプ
レグ、及びこのプリプレグにて製造される積層板を提供
することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のプリプレグは、プリプレグ１に積層された金属箔２に
通電して金属箔２を発熱させることによりプリプレグ１
の樹脂成分を硬化させて積層板を製造するために使用さ
れるプリプレグ１において、ポリフェニレンエーテル、
エポキシ樹脂、及び硬化剤を含む樹脂ワニスを基材に含
浸、乾燥させて得られ、樹脂成分の１７０℃での溶融粘
度を５０００〜５００００ポイズとして成ることを特徴
とするものである。

【０００９】また本発明の請求項２に記載のプリプレグ
は、請求項１の構成に加えて、上記樹脂ワニスとして、
ポリフェニレンエーテル、エポキシ樹脂、及び硬化剤の
総量１００重量部に対して、チタン化合物を１０〜５０
重量部含有するものを用いて成ることを特徴とするもの
である。

【００１０】また本発明の請求項３に記載のプリプレグ
は、請求項１の構成に加えて、上記樹脂ワニスとして、
ポリフェニレンエーテル、エポキシ樹脂、及び硬化剤の
総量１００重量部に対して、着色剤を３〜５０重量部含
有するものを用いて成ることを特徴とするものである。

【００１１】また本発明の請求項４に記載の積層板は、
請求項１乃至３のいずれかに記載のプリプレグ１に金属
箔２を積層したものを加圧すると共にこの金属に通電す
ることにより製造して成ることを特徴とするものであ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１３】本発明に係るプリプレグ１は、ガラス繊維
の織布あるいは不織布からなるガラス布基材に樹脂ワニ
スを含浸して乾燥することにより、ガラス布基材にＢス
テージ状態に半硬化された樹脂を含浸させたものとして
調製されるものである。このプリプレグ１における樹脂
含浸率は、３０〜７０％となるようにすることが好まし
い。

【００１４】上記のプリプレグ１を作製するための樹脂
ワニスは、変性フェノール生成物、エポキシ樹脂、及び
硬化剤を溶剤に溶解させることにより得られるものであ
る。

【００１５】上記の変性フェノール生成物は、数平均分
子量が１００００〜３００００の高分子ポリフェニレン
エーテルと、フェノール性化合物とを、ラジカル開始剤
の存在下で、トルエン、ベンゼン、キシレン、トルエン
クロロホルム等の芳香族炭化水素系溶媒中で、８０〜１
２０℃の温度で１０〜１００分間反応させることにより
得られるものである。このように反応させると、まず高
分子ポリフェニレンエーテルがラジカル化されて高分子
鎖が切断され、低分子のポリフェニレンエーテルが生成
される再分配反応が進行し、この生成された低分子ポリ
フェニレンエーテルがフェノール性化合物にて変性され
て、変性フェノール生成物が生成されるものである。こ
こで高分子ポリフェニレンエーテルとしては、ポリ
（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンオキサイド）
等を用いることができる。またフェノール性化合物とし
ては、ビスフェノールＡ等を用いることができる。また
ラジカル開始剤としては、過酸化ベンゾイル、ジクミル
パーオキサイド等の過酸化物を挙げることができる。

【００１６】またエポキシ樹脂としては、特に限定する
ものではないが、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノール
Ｓ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹
脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、イソシアヌ
レート型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、多官能エ
ポキシ樹脂等を挙げることができ、これらのものを単独
で、あるいは二種以上を適宜混合して用いることができ
る。

【００１７】また硬化剤としては、通常使用される第一
級あるいは第二級アミン等のアミン系、ビスフェノール
Ｆ等のフェノール系、酸無水物系等を挙げることがで
き、これらのものを単独で、あるいは二種以上を適宜混
合して用いることができる。

【００１８】また溶剤としては、トルエン等を挙げるこ
とができる。

【００１９】また樹脂ワニスには、酸化チタン等のチタ
ン化合物を、変性フェノール生成物、エポキシ樹脂、及
び硬化剤の総量１００重量部に対して、１０〜５０重量
部配合しても良く、このようにすると、積層板成形時の
樹脂流れを更に抑制することができる。またこの樹脂ワ
ニスから調製されたプリプレグ１から製造される積層板
の、硬化樹脂の色が白色となり、光反射率が高くなるこ
とから、この積層板をチップＬＥＤ搭載用のプリント配
線板として好適に使用することができるものである。

【００２０】また樹脂ワニスには、カーボンブラック等
の着色剤を、変性フェノール生成物、エポキシ樹脂、及
び硬化剤の総量１００重量部に対して、３〜５０重量部
配合してもよく、このようにすると、積層板成形時の樹
脂流れを更に抑制することができる。またこの樹脂ワニ
スから調製されたプリプレグ１から製造される積層板に
回路形成を行って得られるプリント配線板の回路検査を
画像処理等により行うにあたり、積層板の硬化樹脂の色
が黒色となるので、回路部分と硬化樹脂の濃淡の差を大
きくすることができ、回路パターンの検出を容易に行う
ことができるものである。

【００２１】そして本発明では、ガラス布基材に含浸さ
れたＢステージ状態の樹脂の、１７０℃での溶融粘度が
５０００〜５００００ポイズの範囲となるように調製し
たプリプレグ１を用いるものである。尚、本発明におい
て溶融粘度の測定は、プリプレグ１を揉み解すことによ
りガラス布基材から樹脂粉を分離して、この樹脂粉２ｇ
を加圧してペレットに成形し、島津制作所製硬化式フロ
ーテスター（ＣＦＴ−１００）により、１．０ｍｍφの
ノズルを用いて圧力５〜４０ｋｇ／ｃｍ²の条件で、温
度を１７０℃として粘度を計測することにより行ったも
のである。

【００２２】プリプレグ１中の樹脂の１７０℃での溶融
粘度が５０００ポイズ未満では、成形時の樹脂の流れが
大きくなりすぎて、板厚のバラツキが大きくなる。逆に
プリプレグ１中の樹脂の１７０℃での溶融粘度が５００
００ポイズを超えると、成形時の樹脂の流れが悪く、例
えば内層回路板を積層する場合に、内層回路板の表面と
プリプレグ１による絶縁層との間にボイドが発生した
り、製品端部のカスレや、ミーズリング等の成形不良が
発生するおそれがするおそれがある。

【００２３】上記のような本発明のプリプレグ１を用い
て金属箔張積層板を製造する場合、従来の多段式ホット
プレスでは、加熱温度が不均一となるために成形カスレ
が発生するため、成形が困難であるが、プリプレグ１に
金属箔２を積層し、この金属箔２に通電して金属箔２を
発熱させることにより積層板を製造する手法において
は、成形が容易なものである。

【００２４】すなわち、銅箔等の金属箔２として、長尺
のものを２枚用い、この２枚の金属箔２の間に１枚ある
いは複数枚のプリプレグ１を挟み込むことによって、プ
リプレグ１と上下の金属箔２からなる組合せ材３を形成
し、この組合せ材３を、図１に示すように、金属箔２の
長手方向で複数組形成しながら金属箔２を蛇行状に折り
曲げ、絶縁性の鏡面板４を介して複数の組合せ材３を多
段に組合せる。そしてこれを加圧プレート５の間にセッ
トして２枚の金属箔２に電源６を接続し、加圧プレート
５で冷間プレスしながら金属箔２に通電する。このよう
に金属箔２に通電すると、金属箔２はジュール熱によっ
て発熱するため、この発熱で各組合せ材３を加熱して成
形できるものである。

【００２５】ここで金属箔２への通電は、加熱の昇温速
度が３〜８℃／ｍｉｎ、最高加熱温度が１９０〜２００
℃になるように制御することが好ましい。

【００２６】以上のようにして成形した積層板は、樹脂
流れ性が各製品について一定となるものであり、樹脂成
分の１７０℃での溶融粘度を５０００〜５００００ポイ
ズとして樹脂流れを最適化したプリプレグ１を用いるこ
とにより、非常に板厚精度の良く、またカスレ不良の発
生の問題なく、金属箔張積層板を成形することができ
る。またこのようにして製造される積層板はその誘電率
を３．４〜３．９、誘電正接を０．００５〜０．０１０
とすることができ、高い電気特性を有するものである。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を実施例によって詳述する。 （実施例１）高分子ポリフェニレンエーテルとして数平
均分子量２００００の日本Ｇ．Ｅ．プラスチック（株）
製、品番６４０−１１１を１００重量部、ラジカル開始
剤として過酸化ベンゾイル６重要部、フェノール性化合
物としてビスフェノールＡ６重量部を、トルエン１００
重量部に溶解させて調製した反応溶液を攪拌しながら９
０℃で６０分間加熱することにより反応させて、変性フ
ェノール生成物溶液を得た。

【００２８】次にこの変性フェノール生成物溶液に、エ
ポキシ樹脂として東都化成（株）製の品番ＹＤＢ４００
を７３．１重量部、東都化成（株）製の品番ＹＤＢ５０
０を５３．２重量部、油化シェル社製の品番ＥＰＯＮ１
０３１を６．８重量部加え、更に硬化剤としてジアミノ
ジフェニルメタン１重量部、硬化促進剤として２−エチ
ル−４メチルイミダゾール１重量部、溶剤としてトルエ
ン１５０重量部を加えた。そしてこのようにして得られ
た混合液を、セパラブルフラスコ内で３０分間攪拌した
後空冷して、２５℃の樹脂ワニスを得た。

【００２９】上記のようにして得られた樹脂ワニスを、
日東紡績社製のＷＥＡ１１６Ｅタイプのガラス布基材
に、樹脂含浸量が４６〜４７％となるように含浸し、１
７０℃の温度で１５０秒間乾燥することによって厚み
０．１ｍｍ、１７０℃での溶融粘度が５０００ポイズの
プリプレグ１を得た。

【００３０】このプリプレグ１を２枚重ね、厚さ１８μ
ｍの銅箔で形成した２枚の長尺金属箔２の間に挟みこ
み、プリプレグ１と上下の金属箔２からなる組合せ材３
を形成し、この組合せ材３を、図１に示すように、金属
箔２の長手方向で複数組形成しながら金属箔２を蛇行状
に折り曲げ、絶縁性の鏡面板４を介して複数の組合せ材
３を多段に組合せた。これを加圧プレート５の間にセッ
トし、金属箔２に電源６を接続した。

【００３１】その後、加圧プレート５によって１０ｋｇ
／ｃｍ²の圧力で加圧しながら、金属箔２に通電して発
熱させることにより１１０分間加熱加圧し、３４０ｍｍ
×５１０ｍｍ×０．２ｍｍｔの寸法の積層板を作製し
た。ここで金属箔２への通電は、３．５℃／ｍｉｎの昇
温速度で２００℃まで昇温し、２００℃の温度で３０分
間保持するように制御した。 （実施例２）実施例１で得られた樹脂ワニスに、酸化チ
タンを分散したペーストとして、チバ・スペシャルティ
・ケミカルズ（株）製の商品名アラルダイトＤＷ−０１
を添加して、変性フェニレン生成物、エポキシ樹脂、及
び硬化剤の総量１００重量部に対する酸化チタンの配合
量を５０重量部としたものを、１時間攪拌して分散させ
て、樹脂ワニスを得た。

【００３２】この樹脂ワニスを用いて、実施例１と同様
にして溶融粘度が２００００ポイズのプリプレグ１を得
た。このプリプレグ１を用い、実施例１と同様の条件に
て３４０ｍｍ×５１０ｍｍ×０．２ｍｍｔの寸法の積層
板を作製した。 （実施例３）実施例１で得られた樹脂ワニスにカーボン
ブラックを分散した着色ペーストとしてチバ・スペシャ
リティ・ケミカルズ（株）製の商品名アラルダイトＤＷ
−０７を添加して、変性フェニレン生成物、エポキシ樹
脂、及び硬化剤の総量１００重量部に対するカーボンブ
ラックの配合量を５０重量部としたものを、１時間攪拌
して分散させて、樹脂ワニスを得た。

【００３３】この樹脂ワニスを用いて、実施例１と同様
にして溶融粘度が５００００ポイズのプリプレグ１を得
た。このプリプレグ１を用い、実施例１と同様の条件に
て３４０ｍｍ×５１０ｍｍ×０．２ｍｍｔの寸法の積層
板を作製した。 （比較例１）実施例１にて得られた樹脂ワニスを、日東
紡績社製のＷＥＡ１１６Ｅタイプのガラス布基材に、樹
脂含浸量が４６〜４７％となるように含浸し、１７０℃
の温度で１３０秒間乾燥することによって厚み０．１ｍ
ｍ、１７０℃での溶融粘度が４０００ポイズのプリプレ
グ１を得た。

【００３４】このプリプレグ１を用い、実施例１と同様
の条件にて３４０ｍｍ×５１０ｍｍ×０．２ｍｍｔの寸
法の積層板を作製した。 （比較例２）実施例１と同様にして厚み０．１ｍｍ、１
７０℃での溶融粘度が４０００ポイズのプリプレグ１を
得た。

【００３５】このプリプレグ１を２枚重ね、その両面に
それぞれ厚さ１８μｍの定尺銅箔を積層し、これをステ
ンレス製の鏡面プレートを介して１０段に積層した。こ
れを熱盤プレート間の間に配置し、熱盤にて加圧すると
共に加熱する従来のホットプレス成形を行い、３４０ｍ
ｍ×５１０ｍｍ×０．２ｍｍｔの寸法の積層板を作製し
た。ここで加熱加圧条件は、２００℃、３０ｋｇ／ｃｍ
²として、この条件で３０分間、加熱すると共に加圧を
行った。 （比較例３）実施例２と同様にして厚み０．１ｍｍ、１
７０℃での溶融粘度が２００００ポイズのプリプレグ１
を得た。

【００３６】このプリプレグ１を用い、比較例２と同様
の条件にてホットプレス成形を行い、３４０ｍｍ×５１
０ｍｍ×０．２ｍｍｔの寸法の積層板を作製した。 （比較例４）実施例３と同様にして厚み０．１ｍｍ、１
７０℃での溶融粘度が５００００ポイズのプリプレグ１
を得た。

【００３７】このプリプレグ１を用い、比較例２と同様
の条件にてホットプレス成形を行い、３４０ｍｍ×５１
０ｍｍ×０．２ｍｍｔの寸法の積層板を作製した。 （評価試験）上記のようにして得られた各実施例及び各
比較例の積層板にエッチング処理を施して銅箔を除去し
たものについて、板厚の標準偏差の測定、及び外観検査
をおこなった。

【００３８】板厚の標準偏差の測定は、各実施例及び比
較例それぞれにつき、１０枚のサンプルを用意し、この
サンプルの４つの各辺付近において、３箇所ずつ計９箇
所において、板厚をマイクロメータにて測定し、この測
定結果より標準偏差を求めることにより行った。

【００３９】また外観検査は、板厚の標準偏差の測定
は、各実施例及び比較例それぞれにつき、１０枚のサン
プルを用意し、このサンプルの、銅箔が除去された面を
目視で観察することにより、カスレ、ミーズリング、ボ
イドの有無を確認することにより行った。

【００４０】これらの結果を表１に示す。

【００４１】

【表１】 表１から明らかなように、金属箔２に通電して金属箔２
を加熱する手法によりプレスしたもので、プリプレグ１
の１７０℃での溶融粘度が５０００〜５００００ポイズ
である実施例１〜３のものでは、板厚の標準偏差が小さ
く、またカスレ、ミーズリング、及びボイドの発生がな
いことが確認された。

【００４２】一方、プリプレグ１の溶融粘度が４０００
ポイズである比較例１のものでは、樹脂流れが大きくな
り、板厚の標準偏差が大きくなったことが確認された。

【００４３】また比較例１〜４において、従来の多段式
ホットプレス法にて、１７０℃での溶融粘度が５０００
〜５００００ポイズであるプリプレグ１を用いて積層板
の成形を行うと、板圧の標準偏差が大きく、またカスレ
等の不良の発生も見られることが確認された。

【００４４】

【発明の効果】上記のように本発明の請求項１に記載の
プリプレグは、プリプレグに積層された金属箔に通電し
て金属箔を発熱させることによりプリプレグの樹脂成分
を硬化させて積層板を製造するために使用されるプリプ
レグにおいて、ポリフェニレンエーテル、エポキシ樹
脂、及び硬化剤を含む樹脂ワニスを基材に含浸、乾燥さ
せて得られ、樹脂成分の１７０℃での溶融粘度を５００
０〜５００００ポイズとするため、成形時の樹脂流れが
最適となり、板厚のバラツキや製品のカスレ等の成形不
良の問題なく、金属箔に通電して発熱させることによっ
て加熱を行う工法で、金属箔張積層板を製造することが
できるものである。

【００４５】また本発明の請求項２に記載のプリプレグ
は、請求項１の構成に加えて、上記樹脂ワニスとして、
ポリフェニレンエーテル、エポキシ樹脂、及び硬化剤の
総量１００重量部に対して、チタン化合物を１０〜５０
重量部含有するものを用いるため、積層板成形時の樹脂
流れを更に抑制することができる。またこのプリプレグ
から製造される積層板の、硬化樹脂の色が白色となり、
光反射率が高くなることから、この積層板をチップＬＥ
Ｄ搭載用のプリント配線板として好適に使用することが
できるものである。

【００４６】また本発明の請求項３に記載のプリプレグ
は、請求項１の構成に加えて、上記樹脂ワニスとして、
ポリフェニレンエーテル、エポキシ樹脂、及び硬化剤の
総量１００重量部に対して、着色剤を３〜５０重量部含
有するものを用いるため、積層板成形時の樹脂流れを更
に抑制することができる。またこのプリプレグから製造
される積層板に回路形成を行って得られるプリント配線
板の回路検査を画像処理等により行うにあたり、着色剤
により回路部分と硬化樹脂の濃淡の差を大きくすること
ができ、回路パターンの検出を容易に行うことができる
ものである。

【００４７】また本発明の請求項４に記載の積層板は、
請求項１乃至３のいずれかに記載のプリプレグに金属箔
を積層したものを加圧すると共にこの金属に通電するこ
とにより製造するため、板厚のバラツキや製品のカスレ
等の問題がないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略正面図で
ある。

【符号の説明】

１ プリプレグ ２ 金属箔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−200054（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−124806（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−227659（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−235349（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−239898（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−291148（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−17685（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 C08J 5/24

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリプレグに積層された金属箔に通電し
   て金属箔を発熱させることによりプリプレグの樹脂成分
   を硬化させて積層板を製造するために使用されるプリプ
   レグにおいて、変性フェノール生成物、エポキシ樹脂、
   及び硬化剤を含む樹脂ワニスを基材に含浸、乾燥させて
   得られ、樹脂成分の１７０℃での溶融粘度を５０００〜
   ５００００ポイズとして成ることを特徴とするプリプレ
   グ。
2. 【請求項２】 上記樹脂ワニスとして、ポリフェニレン
   エーテル、エポキシ樹脂、及び硬化剤の総量１００重量
   部に対して、チタン化合物を１０〜５０重量部含有する
   ものを用いて成ることを特徴とする請求項１に記載のプ
   リプレグ。
3. 【請求項３】 上記樹脂ワニスとして、ポリフェニレン
   エーテル、エポキシ樹脂、及び硬化剤の総量１００重量
   部に対して、着色剤を３〜５０重量部含有するものを用
   いて成ることを特徴とする請求項１に記載のプリプレ
   グ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のプリ
   プレグに金属箔を積層したものを加圧すると共にこの金
   属に通電することにより製造して成ることを特徴とする
   積層板。