JP2002060515A

JP2002060515A - プリプレグ及びこれを用いた積層板

Info

Publication number: JP2002060515A
Application number: JP2000248219A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamaji; 貴志山地; Shigeru Ekusa; 繁江草; Mamoru Komatsu; 守小松
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2002-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】成形後の積層板や多層回路基の板厚精度が優
れ、成形性に優れたプリプレグを提供する。【解決手段】硬化性樹脂が含浸されたガラス繊維基材
の層（以下、ａ層という）と、この層の両外側に存在す
る樹脂層（以下、ｂ層という）とからなり、かつａ層の
樹脂の反応率が６０〜１００％であり、ｂ層の樹脂の反
応率が７０％未満であり、かつa層の反応率がｂ層の反
応率よりも大きく、かつａ層の樹脂に対するｂ層の樹脂
の重量比が０．０５〜２．５であることを特徴とするプ
リプレグ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は厚み精度が高く、か
つ成形性に優れたプリプレグ及びこのプリプレグを用い
て成形した積層板に関するものであり、従来のものと同
等以上の成形性を有し、従来のプリプレグでは達成する
ことが困難であった板厚精度の優れた積層板あるいは多
層回路基板を得ることができるものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、回路基板用積層板や多層回路基板
は従来よりも高い高周波が使用されるようになってきて
おり、その材料の物性に対する要求も一段と厳しくなっ
ている。特に回路の信号遅延に対する回路基板材料の検
討は従来から行われてきており、回路基板の低誘電率
化、基板成形後の板厚精度の高度化によるインピータン
スコントロールが可能な樹脂の開発が行われている。基
板の板厚精度は信号遅延と１倍の相関があり、一方、基
板材料の低誘電率化については、誘電率はその平方根と
信号遅延が相関するため、基板の板厚精度の高度化の方
が有効な手段である。

【０００３】基板の板厚精度向上のためには、成形中に
発生する樹脂の金型外への流出（以下、フローアウトと
いう）を減少させることが重要である。例えば成形時の
樹脂の最低溶融粘度を高くし、フローアウトを減少させ
ることによってフローアウトのコントロールが行われて
きた。具体的にはプリプレグに含浸する樹脂にフィラー
や高分子量樹脂等を添加することにより樹脂の粘度を上
げる手法であるが、樹脂の粘度を高くする手法ではガラ
ス繊維基材への含浸性が低下することから、含浸時に繊
維内ボイドの増加をまねき、基板成形時に成形不良が生
じるおそれがある。

【０００４】また、成形後の板厚精度には、プリプレグ
の厚みのバラツキ等のプリプレグ固有の問題があり、さ
らには、成形時におけるプレス内での樹脂の流れ、成形
圧力や温度のバラツキの影響がある。例えば、成形時、
樹脂の流れ方はプリプレグの中央や端において一様に流
れるわけではなく、一般にプレスの鏡面板の中心部分よ
りも周辺部分の方が樹脂の流れが大きく、その結果周辺
部分が中心部分よりも薄いことは良く知られている。成
形時のこのようなバラツキによってもフローアウトの違
いを生じ、プリプレグの厚みのバラツキとともに、板厚
精度を低下させる要因となっており、前述のようなフィ
ラーや高分子量樹脂の添加による高粘度化だけでは効果
が不十分である。以上のことから、基板の板厚精度の高
度化と優れた成形性を併せ持つプリプレグが望まれてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、プリプレグ
に関して成形後の基板の板厚精度および成形性の両立と
いう問題を解決すべく、プリプレグの構造を鋭意検討を
進めた結果、本発明を完成するに至った。本発明は、良
好な成形性を維持しつつ、成形後の基板の板厚精度を向
上することができる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、硬化性樹脂が
含浸されたガラス繊維基材の層（ａ層）と、この層の両
外側に存在する樹脂層（ｂ層）とからなり、ａ層の樹脂
の反応率が６０〜１００％であり、ｂ層の樹脂の反応率
が７０％未満であり、a層の反応率がｂ層の反応率より
も大きく、かつａ層の樹脂に対するｂ層の樹脂の重量比
が０．０５〜２．５であることを特徴とするプリプレグ
に関するものである。

【０００７】本発明の目的である成形後の板厚精度に優
れ、かつ成形性に優れるプリプレグを得るために、プリ
プレグは中心のａ層とその両外側のｂ層で樹脂の硬化度
を変え、各層にそれぞれ異なる機能を発揮させるように
設計した。すなわち、a層は成形時にフローアウトが生
じないように硬化を進め板厚精度を良好にする機能を有
し、ｂ層は銅箔等との接着や内層回路間への埋め込みを
行う機能を有する。以下に本発明のプリプレグについて
詳細に説明する。

【０００８】ａ層は樹脂の反応率が６０〜１００％の範
囲となるまで硬化を進めた樹脂含浸ガラス繊維基材であ
り、通常樹脂をガラス繊維基材に含浸させて、続いて乾
燥胴等で加熱や乾燥と硬化を行い、加熱温度と時間等で
反応率を６０〜１００％の範囲に調整してａ層を形成す
る。この際、光や電子線等の照射により硬化をおこなっ
てもよい。塗布とこれ続く硬化によりａ層を形成するこ
とにより、その厚み精度を塗布時の厚み精度、即ち数％
以内の精度に制御可能である。また、ａ層は硬化が進ん
でいるため、プレス等による成形の際にもフローアウト
せず、成形後の厚み精度が良好に維持される。

【０００９】ここで、フローアウトを防ぐために、ａ層
における樹脂の反応率が重要となる。反応率が６０％よ
りも小さいと成形時のフローアウト、あるいはｂ層の塗
布時にａ層が溶解または膨潤することにより、板厚精度
が低下する。従来のプリプレグは本発明のプリプレグが
有するa層に相当する層が無く、樹脂分すべてが同程度
の硬化度であり、かつ含浸や回路への埋め込みを板厚精
度より優先させる結果、樹脂分は低粘度であった。この
ため、成形時にフローアウトが生じ、板厚精度がよくな
かった。従来のプリプレグは、板厚精度をよくする目的
でフィラーや高分子成分等の添加により樹脂分を高粘度
化したが、その代わり繊維内ボイドの増加等により成形
性の悪化を導いた。

【００１０】本発明においても、繊維内ボイドはa層の
形成時に生じる可能性があるが、塗布条件、塗布方法お
よび溶媒や低分子量成分の添加等による樹脂の低粘度化
により十分に含浸させ、成形後の積層板の物性に問題な
いレベルまで繊維内ボイドを減少させることができる。
その後、反応率６０〜１００％まで硬化を進めるため、
a層は繊維内ボイド等の成形性に問題が無く、かつフロ
ーアウトが生じない硬化度、即ち高粘度である層であ
る。

【００１１】ａ層に用いることのできる樹脂は、エポキ
シ樹脂、熱硬化性ポリイミド、シアネート樹脂等の熱硬
化性樹脂であり、２種以上を混合して使用することもで
きる。必要に応じて硬化剤、硬化触媒、充填剤、界面活
性剤、シランカップリング剤等の添加剤を加えることが
できる。通常、この樹脂は溶剤に溶解したワニスの形で
使用するが、用いられる溶剤は樹脂に対して良好な溶解
性を示すことが望ましい。また、悪影響を及ぼさない範
囲で貧溶媒を使用することができる。また樹脂が粉砕等
により微粉化が可能な場合、粉体でガラス繊維基材に塗
布することも可能である。

【００１２】次にａ層の両外側にｂ層を形成する。ｂ層
は通常ガラス繊維基材に樹脂を含浸し加熱してａ層を作
成した後、その両面に樹脂を１回または複数回塗布し、
乾燥胴等で加熱により７０％未満の反応率まで反応を進
めて形成することができる。この際、光や電子線等の照
射により硬化をおこなってもよい。ｂ層は主に回路間へ
の埋め込みや他の層との接着を目的とする。ａ層は樹脂
の硬化が進んでいるため、流動性が小さく、接着性も小
さいからである。ｂ層は、ａ層と異なり、プレスやロー
ルによる成形時に樹脂が一部フローアウトするため、基
板の板厚精度に大きな影響を及ぼす。ここで板厚精度が
極めて良いａ層と板厚精度の悪いｂ層との割合が重要と
なる。ａ層の割合が多ければ板厚精度は良くなるが、回
路の埋め込みや接着性が悪くなる。逆にｂ層の割合が多
ければ２次成形後の板厚精度が悪くなる。

【００１３】しかしながら、本発明のプリプレグはa層
があるため、フローアウトが起こる樹脂分はｂ層しかな
く、流動する樹脂の絶対量が従来のプリプレグよりも少
ない。そのため、ｂ層が低粘度の樹脂であってもプリプ
レグ全体のフローアウトは従来のものよりも小さくな
る。更に流動する樹脂の絶対量が少ないことにより、成
形時の圧力や温度のバラツキが樹脂の流動性に与える影
響も小さくなることから、本発明のプリプレグは板厚精
度と成形性の両方に優れている。発明者による検討の結
果、ｂ層／ａ層の重量比が０．０５〜２．５であれば、
板厚精度と回路への埋め込みが良くなることを見出し
た。ｂ層の割合が２．５よりも多ければ成形後の板厚精
度が従来と同じ程度で改善の効果が不十分であり、また
含浸のための樹脂量が足らず、成形性が悪くなる。０．
０５よりも少なければ、樹脂が回路間に完全に埋め込ま
れず、成形時後の残存や吸湿半田試験でのミズリングや
フクレの発生が認められるようになる。

【００１４】ｂ層で使用できるできる樹脂の種類として
はエポキシ樹脂、熱硬化性ポリイミド、シアネート樹脂
等の熱硬化性樹脂であり、２種以上を混合して使用する
こともできる。必要に応じて硬化剤、硬化触媒、充填
剤、界面活性剤、シランカップリング剤等の添加剤を加
えることができる。また、ａ層と同じ組成の樹脂であっ
ても、異なる組成の樹脂であってもよい。通常、溶剤に
溶解したワニスの形で使用するが、用いられる溶剤は樹
脂に対して良好な溶解性を示すことが望ましい。また、
悪影響を及ぼさない範囲で貧溶媒を使用することもでき
る。また樹脂が粉砕等により微粉化が可能な場合、粉体
としてａ層に塗布することも可能である。

【００１５】各層の反応率は示差走査熱量測定（ＤＳ
Ｃ）により、未反応の樹脂と各層の樹脂について反応に
よる発熱ピークの面積を比較することにより下記式１に
より求めることができる。なお、測定は昇温速度１０℃
／ｍｉｎ、窒素雰囲気下で行った。反応率（％）＝（１−樹脂の反応ピークの面績／未反応の樹脂の反応ピークの面積）×１００（１）

【００１６】本発明で得られるプリプレグは適当な長さ
にカットし、金属箔や内層回路板と重ね合わせて加熱加
圧成形することにより、回路基板あるいは多層回路基板
を得ることができる。また、プリプレグを長尺のまま巻
き取り、銅箔、アルミニウム箔やニッケル箔等の金属箔
や内層回路板に連続的にラミネートを行うことにより回
路基板あるいは多層回路基板とすることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により説明
する。

【００１８】実施例１＜ワニスの調製＞エポキシ当量約４５０のビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂７０重量部とエポキシ当量約１９０
のフェノールノボラック型エポキシ樹脂３０重量をメチ
ルエチルケトン１００重量部に溶解した。この溶液に、
ジシアンジアミド３重量部と２−フェニル−４−メチル
イミダゾール０．１５重量部をジメチルホルムアミド２
０重量部に溶解した溶液を加え、攪拌混合した。この様
にしてガラスクロス塗布用のエポキシ樹脂ワニスを調製
した。

【００１９】＜プリプレグの作成＞上記のように調製し
たワニスにガラスクロス（厚さ０．１０ｍｍ）を樹脂固
形分がガラスクロス１００重量部に対して６５重量部に
なるように含浸し、１７０℃の乾燥炉中で３分間乾燥
し、エポキシ樹脂含浸ガラスクロスからなるａ層を作成
した。次にこのａ層に、前記エポキシ樹脂ワニスを樹脂
固形分がガラスクロス１００重量部に対して４５重量部
になるよう塗布を行い、１７０℃の乾燥炉中で１．５分
間乾燥し、ｂ層を作成した。このようにしてａ層とｂ層
からなるプリプレグを作成した。

【００２０】＜反応率のチェック＞ａ層は、上記のよう
にガラスクロスにエポキシ樹脂ワニスを含浸し、１７０
℃の乾燥炉中で４．５分間乾燥したものをサンプルとし
た。ｂ層のサンプルは、上記の方法で作成したａ層とｂ
層からなるプリプレグの表面を削ることにより得た。各
層のサンプルについてＤＳＣ装置（ＴＡインストルメン
ト社製）により発熱ピークを測定した。１６０℃付近の
硬化反応による発熱ピークの面積について、反応前の樹
脂と各層の樹脂を比較して、式１に従って反応率を算出
した。その結果、ａ層の反応率は８０％、ｂ層の反応率
は６２％であった。

【００２１】実施例２エポキシ当量約４５０のビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂３５重量部、エポキシ当量約２０００のビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂３５重量部、エポキシ当量約２１０
のフェノールノボラック型エポキシ樹脂３０重量部を、
メチルエチルケトン１００重量部に溶解した溶液と、ジ
シアンジアミド３重量部、２−フェニル−４−メチルイ
ミダゾール０．１５重量部をジメチルホルムアミド２０
重量部に溶解した溶液を混合攪拌してエポキシ樹脂ワニ
スを得た。このワニスを塗布することによりｂ層を作成
した以外は実施例１と同様にしてａ層とｂ層からなるプ
リプレグを作成した。その結果、ａ層の反応率は８３
％、ｂ層の反応率は５９％であった。

【００２２】比較例１プリプレグの作成時に、１回の含浸で樹脂固形分がガラ
スクロス１００重量部に対して１１０重量部になるよう
に含浸を行い、１７０℃の乾燥炉中で１．５分間乾燥し
てプリプレグを作成した。このとき反応率は６２％であ
った。

【００２３】比較例２プリプレグの作成時に、１回の含浸で樹脂固形分がガラ
スクロス１００重量部に対して１１０重量部になるよう
に含浸を行い、この樹脂の反応率が８０％で硬化を進め
た以外は実施例１と同様にプリプレグを作成した。

【００２４】比較例３プリプレグの作成時に、ａ層の反応率が５０％であり、
ｂ層の反応率が６０％である以外は実施例１と同様にプ
リプレグを作成した。

【００２５】比較例４プリプレグの作成時に、ａ層の樹脂量がガラスクロス１
００重量部に対して３０重量部であり、ｂ層の樹脂量が
ガラスクロス１００重量部に対して８０重量部である以
外は実施例１と同様にプリプレグを作成した。その結
果、ａ層の反応率は８１％、ｂ層の反応率は６１％であ
った。

【００２６】以上のようにして得られたプリプレグを用
いて、以下に示す方法にて両面銅張積層板及び４層回路
基板を作成し、その特性を評価した。

【００２７】＜積層板の成形＞前記プリプレグ１枚の上
下に厚さ１８μｍの銅箔を重ねた。次いで圧力４０ｋｇ
ｆ／ｃｍ² 、温度１７０℃で６０分間加熱加圧成形を行
い、絶縁層厚さ０．１ｍｍの両面銅張積層板を得た。

【００２８】＜積層板の評価＞板厚精度と成形性は、サ
イズ５００ｍｍ×５００ｍｍの両面銅張積層板をエッチ
ングにより銅箔を除去し、絶縁層のみとしたものについ
て測定した。板厚精度は碁盤目状に測定点を３６点設定
し、厚みを測定した。この平均値と範囲を求め、板厚精
度とした。成形性は、サイズ５００ｍｍ×５００ｍｍの
基板について所定の試験回路部の空隙ボイドの有無、そ
の他異常は見られないか目視および光学顕微鏡により確
認を行った。１８μｍ銅箔ピール強度は、ＪＩＳＣ６
４８１に準じて行った。半田耐熱性の測定は、片面のみ
をエッチングし、５０ｍｍ×５０ｍｍのサイズに切断
後、１２１℃、２．０気圧のプレッシャークッカー条件
で１時間および２時間の吸湿処理を行った。続いて、２
６０℃半田槽に１２０秒浸漬した後、フクレ、ミーズリ
ングの評価を目視および光学顕微鏡により確認を行っ
た。

【００２９】＜４層回路基板の作成＞内層板として厚さ
０．８ｍｍの両面銅張積層板の銅箔（厚さ３５μｍ）の
表面に酸化処理（黒化処理）を施し、その上下に前記プ
リプレグを各１枚重ね、更にその上下に１８μｍの銅箔
を重ね、圧力４０ｋｇｆ／ｃｍ² 、温度１７０℃で１２
０分間加熱加圧成形して４層回路基板を作成した。

【００３０】＜４層回路基板の評価＞板厚精度は、サイ
ズ５００ｍｍ×５００ｍｍの基板について碁盤目状に測
定点を３６点設定し、厚みを測定た。この平均値と範囲
を求め、板厚精度とした。成形性は、サイズ５００ｍｍ
×５００ｍｍの基板について所定の試験回路部の空隙ボ
イドの有無、その他異常は見られないか目視および光学
顕微鏡により確認を行った。内層ピール強度は、この基
板の内層黒化処理銅箔とプリプレグの界面におけるピー
ル強度を測定した。半田耐熱性の測定は、片面のみをエ
ッチングし、５０ｍｍ×５０ｍｍのサイズに切断後、１
２１℃、２．０気圧のプレッシャークッカー条件で１時
間および２時間の吸湿処理を行った。続いて、２６０℃
半田槽に１２０秒浸漬した後、フクレ、ミーズリングの
評価を目視および光学顕微鏡により確認を行った。

【００３１】両面銅張積層板に関する評価結果を表１
に、４層回路基板に関する評価結果を表１に示す。

【表１】

【００３２】実施例１、２により得られたプリプレグ
は、高板厚精度であり、優れた成形性を有している。比
較例１は従来方法で作成されたプリプレグの例であり、
板厚精度が実施例よりも悪い。比較例２はプリプレグの
表面の樹脂層の反応が進みすぎているため、板厚精度は
良いが、成形性が悪い。比較例３はａ層の反応率がｂ層
の反応率よりも低いため、実施例よりも板厚精度が悪
い。比較例４はｂ層の樹脂量が多すぎるため、実施例よ
りも板厚精度が悪い。

【００３３】

【発明の効果】以上の結果からも明らかなように、本発
明においては、厚み精度が高くかつ成形性の優れたプリ
プレグを得ることができ、板厚精度の優れた積層板を得
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F072 AA01 AA04 AA06 AA07 AB09 AB28 AD23 AG03 AG13 AG16 AG20 AH02 AH22 AK05 AK14 AL12 AL13 5E346 AA12 BB01 CC04 CC08 DD02 EE02 EE06 EE09 EE13 GG02 GG28 HH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬化性樹脂が含浸されたガラス繊維基材
の層（以下、ａ層という）と、この層の両外側に存在す
る樹脂層（以下、ｂ層という）とからなり、ａ層の樹脂
の反応率が６０〜１００％であり、ｂ層の樹脂の反応率
が７０％未満であり、a層の反応率がｂ層の反応率より
も大きく、かつａ層の樹脂に対するｂ層の樹脂の重量比
が０．０５〜２．５であることを特徴とするプリプレ
グ。
【請求項２】請求項１記載のプリプレグを１枚又は２
枚以上を成形してなる積層板。