JPH01281790A - プリプレグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は高温高湿下の電界中において絶縁抵抗の低下が
極めて小さいチップオンボード（以下ｒｃＯＢＪと称す
る）用銅張積層板およびそのプリプレグに関する。

（従来技術） 近年、耐熱寸法安定性の優れた芳香族ポリアミド繊維を
基材とする銅張積層板が開発され高度の耐熱寸法安定性
を必要とする用途に用いられつつある。該基板はエポキ
シ樹脂などの配合ワニスを芳香族ポリアミド繊維からな
る織物や紙、不織布などに含浸乾燥させて得られるプリ
プレグを複数枚積層成形することによって製造される。

たとえば「芳香族ポリアミドを主成分とする不織布にエ
ポキシ樹脂およびゴム系樹脂からなる樹脂組成物を含浸
させた電気絶縁層を基材および／又はカバーレイに使用
したことを特徴とするフレキシブルプリント配線板」　
（特開昭６１−１００４４６号公報）あるいは［厚さが
０．０２５〜０．５ｍｍのアラミド繊維布基材に芳香族
アミン硬化剤をアダクトしたエポキシ樹脂を含浸させて
形成したフレキシブルな基板と、同基板の片面もしくは
両面に形成された金属箔の配線層とを備えたことを特徴
とするフレキシブル配線基板」　（特開昭６２−２８３
６９５号公報）などが開示されている。

しかるにこのようにして得られた基板において基板上に
形成された銀電極間に電界を与えると一定時間の経過後
、特に高温高湿下の電界中において銀のマイグレーショ
ンが発生しこの結果絶縁抵抗が低下することがしばしば
見いだされる。

この減少は吸湿性が大きくナトリウムや塩素を多く含有
する基材である芳香族ポリアミド繊維、およびナトリウ
ムや塩素を多く含有するマトリックスであるエポキシ樹
脂が相乗的に銀のマイグレーションを助長するために発
生するものと考えられ、特にＣＯＢなどの高密度実装用
途では電極間絶縁抵抗が低下するために致命的欠陥とな
る。

（発明の目的） 本発明は芳香族ポリアミド繊維基材およびエポキシ樹脂
からなる銅張積層板において、上述した従来の欠点を克
服し、高温高湿下の電界中において銀のマイグレーショ
ンが発生せず絶縁抵抗の低下が極めて小さいＣＯＢ用銅
用銅層積層板びそのプリプレグを提供せんとするもので
ある。

（発明の構成） 即ち本発明は、 ［（１）芳香族ポリアミド繊維基材にエポキシ樹脂組成
物を含浸させてなるプリプレグにおいて、芳香族ポリア
ミド繊維基剤およびエポキシ樹脂が下記特性を有するこ
とを特徴とするプリプレグ 平衡水分率５３．０重里％ 抽出ナトリウム≦８０ｐｐｍ 抽出塩素≦５０ｐｐｍ エポキシ樹脂組成物 含有ナトリウム≦５１）ｌ）ｍ 含有塩素≦ｓｏｏｐｐｍ （２）上記芳香族ポリアミド繊維基材に上記エポキシ樹
脂組成物を含浸させてなるプリプレグを所要枚数積層し
その表面へ銅箔を重ねて加圧加熱により一体に成形して
なる銅張積層板」である。

ここに芳香族ポリアミド繊維とは下記反復単位（Ｉ）式
および／または（ｎ）式からなるものである。

上記式中、Ａｒ’ｌ、　Ａｒ２．　Ａｒ３は置換された
もしくは置換されない芳香環であって （但し、Ｘは一〇−，−３−、−Ｃ−ｔ　−ＣＨ２−。

？Ｈ・ −Ｃ−等）である。

きＨ３ Ａｒｃ、　Ａｒ２．　Ａｒ３の芳香環への置換基として
炭素原糸数１〜３のアルキル基、ハロゲン原子、フェニ
ル基などが必る。上記反復単位（Ｉ＞式において芳香族
ポリアミド繊維のうちＡｒｃの１５〜３０モある直線あ
るいは平行軸結合の芳香族残基（但し、芳香族環に直接
結合している水素原子の一部がハロゲン原子、メチル基
、メトキシ基等で置換されていてもよい）で構成される
共重合物を十分に延伸して高度に分子配向させた高モジ
ユラス全芳香族ポリアミド共重合体繊維および／または
該繊維を砕いてフィブリル化させた短繊維が特に良好で
おる。

本発明者らは芳香族ポリアミド繊維を基材とする基板の
欠点とされていた銀のマイグレーションの発生に関しそ
の原因について検討を行った結果、銀のマイクレージョ
ンはマトリックス樹脂であるエポキシ樹脂組成物の純度
だけをどれだけ向上させてもその発生を防止することは
不可能であり、まず基材である芳香族ポリアミド繊維自
身の平衡水分率、ナトリウム量および塩素量をそれぞれ
一定値以下に減少させ、さらにエポキシ樹脂組成物中の
ナトリウム量と塩素量とをそれぞれ一定値以下に低減さ
せることによる相乗効果によって初めて著しく軽減でき
ることを見出し本発明に至った。

すなわち本発明における芳香族ポリアミド繊維とは、従
来の芳香族ポリアミド繊維に比べ平衡水分率、残存ナト
リウム量および残存塩素量を低減せしめた繊維である。

芳香族ポリアミド繊維は一般に芳香族ジアミンと芳香族
ジカルボン酸クロライドとを重合反応させて得られるポ
リマーの溶液を湿式紡糸後、水洗乾燥および熱延伸して
得られる。芳香族ポリアミド繊維の平衡水分率はポリマ
ーの組成と物性および熱延伸時における延伸条件。

熱処理条件などを最適化することにより繊維構造をコン
トロールして低下させることができる。重合溶液からポ
リマーを単離して濃硫酸などの無機酸に溶解した溶液を
製糸して得られる芳香族ポリアミド繊維では無Ｉｌｌを
十分に除去することが必要であるが、これは単純な水洗
では困難であるため水酸化ナトリウム水溶液による中和
および水洗を必要とする。しかしその結果ナトリウムの
無機塩を多聞に残存させる。

本発明における芳香族ポリアミド繊維とは非プロトン系
アミド溶液中の重合によって得られるポリマーを単離す
ることなく重合溶液をそのまま湿式紡糸して得られる繊
維である。したがってＳ硫酸などの無機塩を使用しない
ために、水酸化ナトリウムによる中和も必要なく、この
ためナトリウムの残存量は極めて少ない。本発明におけ
る芳香族ポリアミド１Ｉｉｔａは、ざらにナトリウムの
残存量を低下させるために高純度の原料を使用し、溶剤
。

凝固液、油剤などの含有ナトリウムを極力低減させるこ
とにより得られた繊維である。次に芳香族ポリアミド繊
維中に残存する塩素はその重合工程において副生ずる塩
化水素が主な原因であるが、これは水酸化カルシウムな
どで中和しておき、ざらに十分水洗することによって除
去することができる。本発明における芳香族ポリアミド
ＳＩＡＭとは、高純度の原料を使用し、溶剤、凝固液、
油剤などの含有塩素を極力低減させるとともに重合溶液
の中和度を最適の範囲に保ち、かつ十分な濾過をした後
に適正な範囲のｐＨ値に保たれた凝固液中で脱溶媒して
繊維化することにより、その残存量を箸しく低減して得
られた繊維である。

本発明の芳香族ポリアミド繊維の単糸繊度は０．１〜１
０デニールが好ましい。芳香族ポリアミド繊維は織物、
不織布１紙などのシート形態としての基材であってもよ
く、また単にエポキシ樹脂中に分散されてなる短繊維形
態としての基材であってもよい。不織布や紙などの形態
において芳香族ポリアミド繊維は短繊維あるいはフィブ
リル状パルプのいずれの形態でもよくまたこれらの任意
の組合せからなる混合物であってもよい。目的を損わな
い範囲で他の繊維、たとえばガラス繊維、炭素繊維、ポ
リエーテルケトン繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊
維、ポリエーテルイミド繊維。

ポリイミド繊維、全芳香族ポリエステルｌ！維、ポリフ
エニレンサルフ？イド繊維、セラミック繊維などを混合
してもよい。この場合の割合は４０重量％以下、好まし
くは３０重墨％以下である。

平衡水分率は、ＪＩＳ　Ｌ１０１３化学１維フィラメン
ト糸試験法に基づき２０℃、６５％ＲＨにおける平衡状
態での繊維の水分率を測定した値である。なお測定に関
しては繊維表面の油剤や他の付着物からの影響を受けな
いよう予め５０℃のシクロヘキサンにて３０分間洗浄し
た繊維を用いた。

抽出ナトリウムとは芳香族ポリアミド繊維構１０ｇを純
水１００（Ｊへ浸漬し２０時間煮沸した後の濾液につい
て原子吸光法により定量分析した絶対値を抽出前の芳香
族ポリアミド繊維の重量で除した値を言う。

抽出塩素とは芳香族ポリアミド繊維構１０（］を純水１
００（Ｉへ浸漬し２０時間煮沸した後の濾液に付いてイ
オンクロマトグラフ法により定量分析した絶対値を抽出
前の芳香族ポリアミド繊維の重量で除した値を言う。

芳香族ポリアミド繊維の平衡水分率が３．０重量％を越
えると高温高湿電界中においては基板中のナトリウムや
塩素がイオン化しやすく基板表面上に形成された銀電極
がイオン化し水和物を形成しやすくなりこの結果、陽電
極に酸化銀が、また陰電極に銀が析出しいわゆる銀のマ
イグレーションが発生する。したがって平衡水分率は３
．０重量％以下、好ましくは２．０重量％以下が良好で
ある。

抽出ナトリウムが純水煮沸２０時間後で８０ｐｐｍを越
えると高温高湿電界中においてナトリウムイオンとして
基板中へのイオン化が促進され、上述の理由で銀のマイ
グレーションが発生する。

芳香族ポリアミド繊維からの抽出塩素が純水煮沸２０時
間後で５０ｐｐｍを越えると高温高湿電界中においては
同様に塩素イオンとして基板中へイオン化する塩素量が
増大する。これらの塩素量が増えるとナトリウムのイオ
ン化を加速し同時に水分の電離も助長される。また一部
の塩素イオンは銀イオンと結合し塩化銀を形成するごと
く反応するため銀のイオン化が促進される。この結果塩
化銀が水酸化銀ざらには酸化銀となり陽電極付近に析出
しいわゆる移行減少が発生し絶縁不良を引き起こす。

即ら芳香族ポリアミド繊維を基材に用いたエポキシ樹脂
基板では、水分、ナトリウム、塩素がいずれも銀のマイ
グレーションに相関関係で相互に関与しており、従って
これらの定量値である平衡水分率、抽出ナトリウム、抽
出塩素がいずれも上述の各上限値以下であり、かつ、エ
ポキシ樹脂の含有ナトリウム量含有塩素量が後述の上限
値以下であるときにのみ高温高湿電界中においても耐銀
マイグレーシヨン性を有しこれらの元素のいずれかでも
各上限値を越える場合は耐銀マイグレーシヨン性は有し
ないのである。

エポキシ樹脂組成物中の含有ナトリウムおよび含有塩素
とは硬化する以前の樹脂、溶剤、硬化促進剤、滑剤、難
燃剤、安定剤、離型剤、メツキ活性剤、その能無機また
は有機の充填材、フッ素系ポリマー微粒子、顔料、染料
、炭化カルシウムなど総てを含めた物質が含有するナト
リウム、塩素の量を意味する。

含有ナトリウムとはエポキシ樹脂組成物の未硬化状態の
配合物（通常ワニス）を固形分で約２ｇルツボ中で灰化
し該灰化物を硝酸の３０％水溶液１０ｍ１で加熱溶解し
た溶液に純水を加えて５０ｒｎｉとし原子吸光法により
定量分析した絶対値を灰化前の重量で除した値をいう。

含有塩素とは前述の配合物の固形分的２５０をメチルエ
チルケトンに希釈溶解し固形分濃度５０％に調整した溶
液を蛍光Ｘ線により定量分析した値を配合物中の固形分
重量で除した値を言う。

ざらにエポキシ樹脂組成物（ｂ）中の含有ナトリウムが
５１）ｌ）ｍを越える場合、あるいは含有塩素が６００
ｐｐｍを越える場合は基材としての芳香族ポリアミド繊
維の種類にかかわらず高温高湿電界中においては基板中
へイオン化するナトリウムや塩素が増え水分の電離を助
長することにより銀イオンの生成を加速する。この結果
陽電極付近には銀が析出しいわゆる銀のマイグレーショ
ンが発生し絶縁不良を引き起こす。この場合芳香族ポリ
アミド繊維の平衡水分率が３．０重里％を越えたり抽出
ナトリウムが８０ｐｐｍを越えたり、抽出塩素が５０ｐ
ｐｍを越えたりする場合は一層銀のマイグレーションは
促進される。耐銀マイグレーシヨン性を有するエポキシ
樹脂組成物としてはその含有ナトリウムが５　ｐｐｍ以
下、望ましくは３　ｐｐｍ以下、また含有塩素が６００
ｐｐｍ以下、望ましくは４００１）Ｉ）ｍ以下が良好で
ある。

即ち本発明は、 平衡水分率５３．０重量％。

抽出ナトリウム≦８０ｐｐｍ。

抽出塩素≦５０ｐｐｍ である芳香族ポリアミドｌｉａ維基材と含有ナトリウム
≦５　ｐｐｍ 含有塩素≦６００ｐｐｍ であるエポキシ樹脂組成物とを用いたプリプレグを用い
る場合においてのみ耐銀マイグレーシヨン性を有する銅
張積層板を作ることができる。本発明におけるエポキシ
樹脂とは特に限定されないがビスフェノールＡまたはハ
ロゲン化ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反
応により得られるジグリシジルエーテル（たとえば油化
シェルエポキシ■製エピコート８２８．１００１．１０
０２．１００３゜１００４、１００５など、まタハ５０
４５．５０４６．５０４８．５０４９など）、ビスフェ
ノールＡとアルキレンオキサイド酸またはアルカリ触媒
により反応させて得られる多価アルコールとエピクロル
ヒドリンとの反応により得られるポリエーテル型ポリグ
リシジルエーテル（例えば旭電化＠Ｊ製ＥＤ−４０００
など）、フェノールノボラック型エポキシ（例えば油化
シェルエポキシ■製エピコート１５２．１５４など）、
オルソクレゾールノボラック型エポキシ（例えば油化シ
ェルエポキシ（１１製エピコート１８０８６５など）等
の単独または混合物である。

エポキシ樹脂組成物中の硬化剤は特に限定されないが、
−膜内なジシアンジアミド、耐熱性の得られる芳香族ポ
リアミン、フェノール樹脂などが良好である。

ざらにエポキシ樹脂組成物中に硬化促進剤を併用するこ
ともできる。硬化促進剤としてはイミダゾール類、イミ
ダシリン類またはトリフェニルホスフィンなどの３級ホ
スフィン類などが良好である。

本発明のプリプレグは通常の製造方法に従い、エポキシ
樹脂組成物に芳香族ポリアミドｉ維基材を含浸させ乾燥
することにより製造することができる。ざらに該プリプ
レグを所要枚数積層しその表面へ銅箔を重ねて加圧加熱
により一体硬化成形することにより銅張積層板を製造す
ることができる。

（作用効果） 本発明のプリプレグは基材である芳香族ポリアミド繊維
の平衡水分率が小さく、かつ抽出ナトリウム、抽出塩素
が極めて少なく、さらにマトリックスであるエポキシ樹
脂の含有ナトリウムおよび含有塩素が極めて少ないため
に、銅張積層板に成形すると銅箔エツチング後の基板自
体からの抽出ナトリウムイオンや抽出塩素イオンがいず
れも２０ｐｐｍ程度以下であり極めて微量である。この
ためＣＯＢ用途においては高温高湿下における電界中で
も基板中における水分の電離やナトリウム、塩素のイオ
ン化に伴う銀マイグレーションがほとんど発生しない。

このため銀電極間絶縁抵抗の低下が極めて少ない。

（実施例） 以下実施例により本発明をさらに詳しく説明する。実施
例中で用いた測定法は下記の通りである。

く銀電極間絶縁抵抗〉 銅箔をエツヂレグ後の基板上に銀ペースト（デュポン社
製Ｎｏ、　４９２９）を用いてスクリーン印刷により０
．５ｍｍの間隙を有する電極を作成し、２０℃、６５％
ＲＨで９６時間調湿後ただちに５００ボルトの直流電圧
印加による絶縁抵抗を測定した。ざらに２２０℃で２分
間のハンダリフローを行った。次に該両電極間に９０ボ
ルトの直流電圧を印加しながら１２１℃。

２にｇ／ｃｍ２の条件でプレッシャークツカー試験を２
００時間実施した。基板を２０℃、６５％ＲＨで９６時
間調湿後直ちに５００ボルトの直流電圧印加による絶縁
抵抗を測定した。

く銀のマイグレーション度〉 上述のプレッシャークツカー試験終了後直ちに光学顕微
鏡により銀電極間の表面を観察し写真撤彰した。

実施例１〜６．比較例１〜７ 純度の異なる種々のテレフタル酸クロライド１００モル
％、パラフェニレンジアミン５０モル％。

３．４゛−ジアミノジフェニルエーテル５０モル％を共
重合させてなる仝芳香族ポリエーテルアミド（ポリパラ
フェニレン、３，４°−ジアミノジフェニルエーテルテ
レフタルアミド）を湿式紡糸し、ざらに工程条件の変更
により平衡水分率、抽出ナトリウム、抽出塩素量の異な
る単糸繊度が１．５デニールのｆｉＮを数種作成した。

それらの内の一種の繊維で織物を作成した。一方ポリパ
ラフエニレンテレフタルアミドからなる織物（ケブラー
−４９■織物：単糸繊度１．４２デニール）を用意した
。これらの目付けはいずれも６０（Ｊ／ｍ、厚みは約０
．１ｍｍであった。

一方上述の各種全芳香族ポリエーテルアミド繊維を３ｍ
ｍ長にカットしこれを水に分散させタラピー式角型抄紙
機を用いて秤Ｍ５５ｇ／Ｔｒｌの紙を抄紙し二枚の金属
メツシュにはさんで熱風乾燥機中で１５０℃で５分間の
乾燥を行った。次にエポキシ樹脂組成物として抽出ナト
リウム量、抽出塩素量の異なる数種の臭素化エピビス型
エポキシ樹脂、およびオルソクレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂を用い、硬化剤としてジシアンジアミド、硬
化促進剤として２−エチル−４−メチルイミダゾールを
メチルエチルケトン／メチルセロソルブの１／１混合溶
媒に希釈して固形分濃度６０％に調整された純度のこと
なる数種類のワニスを作成した。次に上述の紙状物に対
しメツシュの両面より上述のワニスの内聞も高純度のワ
ニスをスプレー塗布し熱風乾燥機中で１００℃で２分間
さらに１７０℃で３０分間乾燥させた。付着樹脂量は約
５重量％であつた。次いで表面温度１９０　’Ｃの金属
ロールを有する一対の金属／弾性ロールカレンダーを用
い３００　Ｋｇ／ｃｍ、　２　ｍ／分の条件で該紙状物
の熱圧加工を行った。

二種類の織物および各種紙状物に調整済みの数種のエポ
キシ樹脂組成物ワニスを含浸させ１００℃で３分間の乾
燥を行いＢステージのプリプレグを作成した。次に日鉱
グールドホイル＜ｍ製ＪＴＣ銅箔（１ｏｚ＞２枚と該プ
リプレグ４枚とを積層しホラ１〜プレスにて１７０℃、
　５０Ｋ（１／Ｃｍ２の条件で１時間プレスを行った。

得られた銅張板をエツチングし純水にて十分洗浄の後８
０℃で１時間の熱風乾燥を行った。該基板中エポキシ樹
脂組成物（固形分）の体積比率は約６０％、厚みは０．
４ｍｍであった。

次に銀ペースト（デュポン社製４９２９）を該基板上に
スクリーン印刷により塗布し電極間距離０．５ｍｍの銀
電極を形成させた。２０℃、６５％ＲＨにおける銀電極
間の絶縁抵抗を５００ボルトの直流電圧を印加して測定
したところ、全て１．０×１０１５Ω以上の値を示した
。該回路基板に２２０℃、２分のハンダリフローを施し
１２１℃、２に（Ｊ／Ｃ…２のプレッシャークツカー試
験を電極に直流９０ボルトの電圧を印加しながら２００
時間行った。

プレッシャークツカー試験後の２０℃、６５％ＩＮにお
ける電極間絶縁抵抗を同様に測定し、ざらにその表面写
真を躍影して銀のマイグレーションの様子を観察した。

第１表にこれらのデータを示す。表中の煮沸抽出とは純
水煮沸２０時間による抽出、高圧抽出とは１２１℃、　
２Ｋｇ／ｃｍ２の純水中で６時間浸漬による抽出を表わ
す。この結果、全芳香族ポリエーテルアミド繊維を基材
として使用した基板の平衡水分率≦３．０重量％、純水
煮沸２０時間後の抽出ナトリウム≦８０ｐｐｍ　、　Ｉ
ＩＩ！水煮沸２０時間後の抽出塩素≦５０ｐｐｍであっ
てエポキシ樹脂組成物が含有ナトリウム≦５　ｐｐｍ、
含有塩素≦６ｏｏｐｐｍの場合のみ銀のマイグレーショ
ンが発生せず銀型極間絶縁抵抗の低下が殆んどないこと
が判明した。これに対して、ポリパラフェニレンテレフ
タルアミド繊維を基材として用いた場合は銀のマイグレ
ーションが大きく、銀型極間絶縁抵抗の低下が大きいこ
とが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の銀のマイグレーションを示す光学顕
微鏡写真である。 第２図は比較例３の銀のマイグレーションを示す光学顕
微鏡写真である。 第３図は比較例６の銀のマイグレーションを示す光学顕
微鏡写真である。 第４図は比較例１の銀のマイグレーションを示す光学顕
微鏡写真である。 １・・・銀電極、２・・・基板表面、３・・・銀のマイ
グレーション 第１図 第２図 第３図 第４図 手続補正書（麗） 昭和６３年８月２５日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）芳香族ポリアミド繊維基材にエポキシ樹脂組成物
   を含浸させてなるプリプレグにおいて、芳香族ポリアミ
   ド繊維基剤およびエポキシ樹脂が下記特性を有すること
   を特徴とするプリプレグ 平衡水分率≦３．０重量％ 抽出ナトリウム≦８０ｐｐｍ 抽出塩素≦５０ｐｐｍ エポキシ樹脂組成物 含有ナトリウム≦５ｐｐｍ 含有塩素≦６００ｐｐｍ
2. （２）上記芳香族ポリアミド繊維基材に上記エポキシ樹
   脂組成物を含浸させてなるプリプレグを所要枚数積層し
   その表面へ銅箔を重ねて加圧加熱により一体に成形して
   なる銅張積層板。