プリプレグ、積層板、金属箔張積層板、回路基板及びＬＥＤモジュール
【課題】熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性及び難燃性に優れた積層板を提供する。
【解決手段】織布または不織布基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させたプリプレグにおいて、熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填材８０〜２００体積部を含有し、前記無機充填材は、（Ａ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子、（Ｂ）０．５〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化マグネシウムを含み、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と酸化マグネシウム（Ｂ）の配合比（体積比）が、１：０．３〜３であるプリプレグ。
【解決手段】織布または不織布基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させたプリプレグにおいて、熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填材８０〜２００体積部を含有し、前記無機充填材は、（Ａ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子、（Ｂ）０．５〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化マグネシウムを含み、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と酸化マグネシウム（Ｂ）の配合比（体積比）が、１：０．３〜３であるプリプレグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器用の回路基板の技術分野において用いられるプリプレグ、特に、放熱性や耐熱性等に優れた積層板、金属箔張積層板、回路基板及びＬＥＤモジュールを製造するためのプリプレグに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器用のプリント配線基板に用いられる代表的な積層板として、ガラスクロスにエポキシ樹脂等の樹脂成分を含浸させたプリプレグを積層成形して得られるＦＲ−４と称されるタイプの積層板が広く用いられている。なお、ＦＲ−４の称呼は、アメリカのＮＥＭＡ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）による規格による分類である。
【０００３】
一方、不織布に樹脂成分を含浸させた層を芯材層とし、該芯材層の両表面に、それぞれ表面層としてガラスクロスに樹脂成分を含浸させた層が積層されて構成される、ＣＥＭ−３タイプと称されるコンポジット積層板も知られている。例えば、特許文献１には、芯材に用いられる樹脂ワニスがタルクと水酸化アルミニウムを併せた充填剤を含有しており、タルクと水酸化アルミニウムとの配合比が０．１５〜０．６５：１であり、水酸化アルミニウムがベーマイト型である、コンポジット積層板が提案されている。また、特許文献２には、積層材の中間層中の樹脂基準で２００重量％〜２７５重量％の量の、分子式Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ（ｎは２．６より大きく２．９より小さい値）で表される水酸化アルミニウムを含有する、コンポジット積層板が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１７３２４５号公報
【特許文献２】特表２００１−５０８００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、電子機器の軽薄短小化の進展に伴い、プリント配線基板（回路基板）に実装される電子部品の高密度実装化が進んでおり、また、実装される電子部品としては、放熱性が要求されるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子等が複数実装されることもある。このような用途において用いられる基板としては、従来の積層板では、放熱性が不充分であるという問題があった。また、実装方法としては、リフローハンダが主流となっており、特に、環境負荷を軽減する目的から、高温のリフロー処理が必要とされる鉛フリーハンダを用いたリフローハンダが主流となっている。このような、鉛フリーハンダを用いたリフローハンダ工程においては、ブリスタの発生等を抑制するために高い耐熱性が求められる。さらに、ドリル加工性を維持することも求められる。また、安全面からは、ＵＬ−９４でＶ−０レベルを満たすような難燃性も求められる。しかし、このような、熱伝導性（放熱性）、耐熱性、ドリル加工性及び難燃性のすべてを同時に満足するような積層板は、従来、得られていなかった。
【０００６】
本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性及び難燃性に優れた積層板、金属箔張積層板、回路基板及びＬＥＤモジュールを製造し得るプリプレグの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面は、織布または不織布基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて得られたプリプレグであって、前記熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填材８０〜２００体積部を含有し、前記無機充填材は、（Ａ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子、（Ｂ）０．５〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化マグネシウムを含み、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と酸化マグネシウム（Ｂ）の配合比（体積比）が、１：０．３〜３であるプリプレグである。
【０００８】
前記構成のプリプレグを用いれば、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性、及び難燃性に優れた積層板が得られる。熱伝導性を高めるために、熱硬化性樹脂組成物に一般的な酸化アルミニウムを配合した場合にはドリル加工性が著しく低下する。酸化アルミニウムは高い硬度を有するためである。本発明においては、酸化アルミニウム粒子を配合せずに熱伝導率を高めることにより、ドリル加工性を低下させずに、熱伝導性を著しく向上させたものである。
【０００９】
アルミニウム化合物である、ギブサイト型水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）２またはＡｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）の粒子（Ａ）は、積層板に、熱伝導性、ドリル加工性、及び難燃性をバランスよく付与する成分である。ギブサイト型水酸化アルミニウムは、約２００〜２３０℃程度で結晶水を放出する特性を潜在的に有するために、特に難燃性を付与する効果が高い。しかしながら、配合割合が多すぎる場合には、ハンダリフロー時にブリスタ等を発生させる原因になる。
【００１０】
無機成分（Ｂ）としての、酸化マグネシウム粒子は、積層板に、熱伝導性と耐熱性とを付与することに寄与する。
【００１１】
本発明においては、所定の平均粒子径（Ｄ５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と、所定の平均粒子径（Ｄ５０）を有する、酸化マグネシウム粒子（Ｂ）とを、体積比で、１：０．３〜３の割合で配合した無機充填材を用いることにより、優れた熱伝導性、優れた耐熱性、優れたドリル加工性、及び優れた難燃性を兼ね備えた積層板を製造することのできるプリプレグが提供される。
【００１２】
このようなプリプレグを用いて得られる積層板は、高い放熱性が要求される各種回路基板、特に、発熱量が多い複数のＬＥＤ素子が搭載されるようなＬＥＤ搭載用回路基板（回路基板にＬＥＤ素子が搭載されてなるＬＥＤモジュールの回路基板のこと：以下同じ）に好ましく用いられ得る。このような積層板からなるプリント配線板は、各種電子部品を表面実装した場合には、鉛フリーのリフローハンダ温度である２６０℃程度の温度においても、金属箔にブリスタが発生しにくい。
【００１３】
前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）は、２〜１０μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する第１のギブサイト型水酸化アルミニウム粒子と、１０〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する第２のギブサイト型水酸化アルミニウム粒子との配合物であることが好ましい。前記構成によれば、無機充填材がより密に充填されることにより、熱伝導性が特に優れる積層板が得られる。
【００１４】
さらに、前記酸化マグネシウム粒子（Ｂ）は、比表面積が０．１〜１．５ｍ２／ｇであることが好ましい。酸化マグネシウム粒子の比表面積が前記範囲内であれば、無機充填剤を高充填した場合でもボイドが発生しないという利点があるためである。
【００１５】
また、本発明の他の局面は、前記プリプレグを１枚または複数枚積層して成形することにより得られた積層板、この積層板の少なくとも一表面に金属箔が張られてなる金属箔張積層板、この金属箔張積層板に回路形成して得られる回路基板、及びこの回路基板にＬＥＤ素子が搭載されてなるＬＥＤモジュールに関する。
【００１６】
前記プリプレグから得られる積層板及び回路基板は、耐熱性、難燃性及びドリル加工性に優れ、特に放熱性に優れる。したがって、ＬＥＤ搭載用回路基板のように、放熱性が要求される電子部品を搭載する回路基板として好ましく用いられ得る。つまり、回路基板にＬＥＤ素子が搭載されてなるＬＥＤモジュールの回路基板として好ましく用いられ得る。このような、特に放熱性に優れた回路基板を用いたＬＥＤモジュールは、長時間安定して使用できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性及び難燃性のすべてに優れた積層板及び回路基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係るプリプレグの模式断面図、（ｂ）は、前記プリプレグを３枚積層して成形して得られた金属箔張積層板の模式断面図、（ｃ）は、前記プリプレグを１枚成形して得られた金属箔張積層板の模式断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールを用いたバックライトユニットの模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を各構成要素ごとに説明する。
【００２０】
＜プリプレグ＞
本発明に係るプリプレグ１は、図１（ａ）に示すように、織布または不織布基材１ａに熱硬化性樹脂組成物１ｂを含浸させて得られるものである。
【００２１】
［織布基材］
プリプレグ１を得るために熱硬化性樹脂組成物１ｂを含浸させる織布または不織布基材１ａとしては、特に限定されない。具体的には、例えば、ガラスクロス；アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維等の合成繊維を用いた合成繊維クロス；等の織繊維または各種の不織布基材が挙げられる。
【００２２】
［熱硬化性樹脂組成物］
本発明者等の検討によれば、積層板に放熱性を付与するために、熱伝導性に優れた水酸化アルミニウムを配合した場合、積層板の放熱性は向上する。また、難燃性も向上する。しかしながら、水酸化アルミニウムを配合しすぎた場合、積層板の耐熱性が大幅に低下して、ハンダリフロー時にブリスタ等が発生しやすくなるという問題が生じた。また、水酸化アルミニウムに代えて、放熱性に優れた酸化アルミニウムを配合した場合、ドリル加工時のドリル刃の摩耗が著しく、頻繁にドリル刃を交換しなければならないという問題や、難燃性が低下するという問題が生じた。また、ドリル刃の摩耗を抑制するために酸化アルミニウムの配合量を減量した場合には、熱伝導性が充分に得られないという問題が生じた。このように、高い熱伝導性、高い耐熱性、高いドリル加工性及び高い難燃性のすべてを同時に満足する積層板を得ることは困難であった。
【００２３】
この問題に対処し得るものとして、本発明においては、熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填材８０〜２００体積部を含有し、前記無機充填材は、（Ａ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子、（Ｂ）０．５〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化マグネシウムを含み、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と酸化マグネシウム（Ｂ）の配合比（体積比）が、１：０．３〜３である樹脂組成物を用いる。
【００２４】
（熱硬化性樹脂）
熱硬化性樹脂の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂；不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂等のラジカル重合型熱硬化性樹脂；等の液状の熱硬化性樹脂が用いられる。また、熱硬化性樹脂には、必要に応じて、硬化剤や硬化触媒等が配合される。また、ラジカル重合型熱硬化性樹脂を用いる場合には、必要に応じて、スチレンやジアリルフタレート等のラジカル重合性モノマーや、各種反応開始剤等を適宜配合してもよい。また、必要に応じて、粘度調整や生産性改良のために溶剤を配合してもよい。
【００２５】
前記エポキシ樹脂としては、積層板や回路基板の製造に用いられ得る各種有機基板を構成するエポキシ樹脂であれば、特に限定されない。具体的には、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、アラルキルエポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノール類とフェノール性水酸基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、トリグリシジルイソシアヌレート、脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、状況に応じて、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
また、樹脂組成物、ひいてはプリプレグ、積層板及び回路基板に難燃性を付与するために、臭素化又はリン変性（リン含有）した、前記エポキシ樹脂、窒素含有樹脂、シリコーン含有樹脂等を用いることもできる。その場合も、これらは、状況に応じて、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。環境面からは、ハロゲン系難燃剤は使用しない方が良い。
【００２７】
必要に応じて配合される硬化剤としては、特に限定されない。具体的には、例えば、ジシアンジアミド、フェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミノトリアジンノボラック系硬化剤、シアネート樹脂等が挙げられる。これらは、状況に応じて、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２８】
（無機充填材）
本実施形態に係る無機充填材は、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と、酸化マグネシウム（Ｂ）とを含有する。
【００２９】
ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）は、（Ａｌ（ＯＨ）３）または（Ａｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）で表されるアルミニウム化合物であり、積層板に、熱伝導性、ドリル加工性、及び難燃性をバランスよく付与する成分である。
【００３０】
ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）の平均粒子径（Ｄ５０）は、２〜１５μｍであり、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）の平均粒子径（Ｄ５０）が１５μｍを超える場合は、ドリル加工性が低下し、２μｍ未満の場合は、熱伝導性が低下するとともに、生産性が低下する。
【００３１】
なお、本実施形態における平均粒子径（Ｄ５０）は、レーザ回折式粒度分布測定装置にて測定して得られる粉体の集団の全体積を１００％として累積カーブを求め、その累積カーブが５０％となる点の粒子径を意味する。
【００３２】
酸化マグネシウム（Ｂ）の平均粒子径（Ｄ５０）は、０．５〜１５μｍであり、好ましくは、１〜５μｍである。酸化マグネシウム粒子の平均粒子径（Ｄ５０）が１５μｍを超える場合は、ドリル加工性が低下し、０．５μｍ未満の場合は、熱伝導性が低下するとともに、生産性が低下する。
【００３３】
また、本発明で用いられる酸化マグネシウム粒子は、比表面積が０．１〜１．５ｍ２／ｇであることが好ましい。酸化マグネシウム粒子の比表面積が１．５ｍ２/g以下であれば、無機充填剤を高充填した場合でもボイドが発生しないという利点がある。また、０．１ｍ２/g以下になると平均粒子径が１５μｍを超えるので好ましくない。
【００３４】
これらの樹脂組成物は、その他の無機粒子を少量（ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子と酸化マグネシウムの総和の１０％以下程度）含有してもよい。例えば、酸化アルミニウム（結晶水無し）、結晶性シリカ（結晶水無し）、窒化ホウ素（結晶水無し）、窒化アルミニウム（結晶水無し）、窒化ケイ素（結晶水無し）等の無機窒化物；炭化ケイ素（結晶水無し）等の無機炭化物；及びタルク（遊離開始温度９５０℃）、焼成カオリン（結晶水無し）、クレー（遊離開始温度５００〜１０００℃）等の天然鉱物等が挙げられる。これらは、状況に応じて、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、結晶性シリカ、タルク、クレー等が熱伝導性に優れている点から特に好ましい。
【００３５】
なお、結晶水の遊離開始温度は、加熱重量減分析（ＴＧＡ）または示唆走査熱量分析（ＤＳＣ）を用いて測定できる。
【００３６】
その他の無機粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は、２〜１５μｍであり、好ましくは、３〜１０μｍである。無機粒子の平均粒子径（Ｄ５０）が１５μｍを超える場合は、ドリル加工性が低下する可能性がある。
【００３７】
ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と、酸化マグネシウム（Ｂ）との配合比は、体積比で、１：０．３〜３である。ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）の配合量１に対して、酸化マグネシウム（Ｂ）の配合量が３を超える場合は、ドリル加工性や難燃性が低下し、０．３未満の場合は、耐熱性が低下する。
【００３８】
（その他）
熱硬化性樹脂１００体積部に対する無機充填材の配合割合は、８０〜２００体積部であり、好ましくは、１００〜１８０体積部であり、より好ましくは、１１０〜１８０体積部である。無機充填材の配合割合が８０体積部未満の場合は、積層板の熱伝導率が低くなり、２００体積部を超える場合は、ドリル加工性が低下するとともに、積層板の製造性（樹脂含浸性、成形性）も低下する。特に、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）の配合割合が多すぎる場合、具体的には１００体積部以上の場合は、結晶水が多く発生することにより耐熱性が低下する傾向がある。
【００３９】
熱硬化性樹脂組成物は、液状の熱硬化性樹脂に、上述したギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と酸化マグネシウム（Ｂ）とを含有する無機充填材を配合し、ディスパーサー、ボールミル、ロール等を用いて、熱硬化性樹脂と無機充填材とを均一に分散混合する公知の調製方法により調製される。なお、必要に応じて、粘度を調整するための有機溶剤や各種添加剤等を配合してもよい。
【００４０】
＜積層板＞
本発明に係る積層板１０は、図１（ｂ）に示すように、プリプレグ１…１を複数枚（図例では３枚）積層して成形することにより得られたものである。特に、図１（ｂ）は、積層板の両方の外表面に金属箔２，２が張られてなる金属箔張積層板１０を例示している。このような金属箔張積層板１０は、例えば、プリプレグ１…１を複数枚積層し、その両方の外表面に金属箔２，２を積層し、得られた積層体を加熱加圧成形することにより作製される。
【００４１】
金属箔としては、特に限定されない。具体的には、例えば、銅箔、アルミ箔、ニッケル箔等が好ましく用いられうる。
【００４２】
本発明に係る積層板１０は、図１（ｃ）に示すように、プリプレグ１を１枚だけ用いて成形することにより得られたものでもよい。プリプレグ１を何枚用いてどれだけの厚み及び剛性の積層板１０にするかは、積層板１０あるいは回路基板の使用環境や要求される物性等に応じて適宜調整すればよい。
【００４３】
図１（ｃ）に併せて示したように、金属箔２は、積層板１０の片方の外表面のみに配されてもよい。その場合は、金属箔２を配さない面（図例では下面）に離形フィルム３を積層し、加熱加圧成形する。積層板１０は、離形フィルム３を除去した状態で使用する。
【００４４】
このとき、本実施形態のプリプレグ１においては、熱硬化性樹脂組成物中に、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と、酸化マグネシウム（Ｂ）とを所定量配合しているため、積層板１０のドリル加工時のドリル刃の摩耗を抑制することができる。そのために、ドリルを長寿命化させることができる。また、スルーホール形成のためにドリル加工を適用しても、形成される孔の内面には凹凸が形成されにくく、この孔の内面を平滑に形成することもできる。そのために、孔の内面にホールメッキを施してスルーホールを形成した場合にこのスルーホールに高い導通信頼性を付与することもできる。また、積層板１０の耐熱性及びドリル加工性を著しく低下させることなく、積層板１０に熱伝導性を付与することができる。
【００４５】
＜回路基板及びＬＥＤモジュール＞
本発明に係る回路基板は、金属箔張積層板１０に回路形成する（金属箔を回路に加工する）ことにより得られたものである。また、本発明に係るＬＥＤモジュールは、前記回路基板に（より詳しくは回路基板の回路に）ＬＥＤ素子が搭載されたものである。
【００４６】
本実施形態のプリプレグ１から得られる回路基板は、熱伝導性やドリル加工性等に優れているため、液晶ディスプレイに搭載されるようなＬＥＤバックライトユニットのプリント配線基板や、ＬＥＤ照明のプリント配線基板等のような、高い放熱性が要求される用途に好ましく用いられる。具体的には、ＬＥＤの用途の一つとして、図２の模式平面図に示すような、液晶ディスプレイに搭載されるＬＥＤバックライトユニット２０が挙げられる。図２におけるＬＥＤバックライトユニット２０は、プリント配線基板、すなわち回路基板２１に複数（図例では３個）のＬＥＤ素子２２…２２が実装されたＬＥＤモジュール２３…２３を多数配列して構成されており、液晶パネルの背面に配設することにより、液晶ディスプレイ等のバックライトとして用いられる。従来から広く普及しているタイプの液晶ディスプレイには、液晶ディスプレイのバックライトとして冷陰極管（ＣＣＦＬ）方式のバックライトが広く用いられてきたが、近年、冷陰極管方式のバックライトに比べて色域を広げることができるために画質を向上させることができ、また、水銀を用いていない点から環境負荷が小さく、さらに薄型化も可能であるという利点から、前記のようなＬＥＤバックライトユニットが活発に開発されている。
【００４７】
ＬＥＤモジュール２３は、一般的に、冷陰極管に比べて消費電力が大きく、そのために発熱量が多い。このような高い放熱性が要求されるようなプリント配線基板（回路基板）２１として、本実施形態のプリプレグ１から得られる回路基板を用いることにより、放熱の問題が大幅に改善される。したがって、ＬＥＤ素子の発光効率を向上させることができる。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
【００４９】
＜実施例１＞
［リン含有エポキシ樹脂の合成］
まず、プリプレグに使用する熱硬化性樹脂組成物の熱硬化性樹脂として、リン含有エポキシ樹脂（リン変性エポキシ樹脂）を次のようにして合成した。すなわち、攪拌装置、温度計、冷却管及び窒素ガス導入装置を備えた４つ口のガラス製セパラブルフラスコに、ＨＣＡ（９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシド）１３０重量部と、反応溶媒としてのキシレン４００重量部とを仕込み、加熱して溶解させた。その後、１，４−ナフトキノン９４重量部を反応熱による昇温に注意しながら分割投入した。このとき、リン化合物であるＨＣＡは、１，４−ナフトキノン１モルに対して１．０２モルであった。反応後、溶媒を３００重量部回収した。その後、ＥＰＰＮ−５０１Ｈ（三官能エポキシ樹脂、エポキシ当量：１６５ｇ／ｅｑ、日本化薬株式会社製）３５０重量部と、エポトートＺＸ−１３５５（１，４−ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、エポキシ当量：１４５ｇ／ｅｑ、東都化成株式会社製）２５０重量部と、エポトートＹＤＦ−１７０（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ当量：１６８ｇ／ｅｑ、東都化成株式会社製）１７６重量部とを仕込み、窒素ガスを導入しながら加熱攪拌を行ってさらに溶媒を回収した。触媒としてトリフェニルホスフィンを０．２２重量部添加して１６０℃で４時間反応させた。得られたエポキシ樹脂は４２．６重量％、エポキシ当量は２７３．５ｇ／ｅｑ、リン含有率は１．８５重量％であった。
【００５０】
［プリプレグの調製］
前記のように合成したリン含有エポキシ樹脂と、ジシアンジアミド（Ｄｉｃｙ）系硬化剤とを含有する、熱硬化性樹脂ワニスの熱硬化性樹脂分１００体積部に対して、表１に示すように、（Ａ）ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（住友化学株式会社製、Ｄ５０：５．４μｍ）３０体積部と、（Ｂ）酸化マグネシウム（Ｄ５０：２．０μｍ、比表面積１．０ｍ２／ｇ）７０体積部とを配合し、ディスパーザーを用いて、均一に分散混合した。得られた熱硬化性樹脂組成物（無機充填材が配合された樹脂ワニス）を、目付け４７ｇ／ｍ２、厚み５３μｍのガラスクロス（日東紡株式会社製）に含浸させてプリプレグを得た。そのときのクロスコンテントは１２体積％であった。
【００５１】
［積層板の製造］
得られたプリプレグを６枚積層し、その両方の外表面に厚みが０．０１８ｍｍの銅箔を載せ、この積層体を２枚の金属プレート間に挟み、温度１８０℃、圧力３０ｋｇ／ｍ２の条件で加熱加圧成形することにより、厚みが０．８ｍｍの銅箔張積層板を得た。
【００５２】
［評価試験］
得られた銅箔張積層板について、以下の評価方法に従い、熱伝導率、２２０℃オーブン耐熱試験、２６０℃半田耐熱試験、プレッシャークッカー試験、ドリル摩耗率、及び難燃性を評価した。結果を表１に示す。なお、表１において、プリプレグ配合欄の数値は、体積ベースである。
【００５３】
（熱伝導率）
得られた銅箔張積層板の銅箔を剥離した後、銅箔を剥離した積層体の密度を水中置換法により測定し、比熱をＤＳＣ（示差走査熱量測定）により測定し、熱拡散率をレーザーフラッシュ法により測定した。そして、熱伝導率を式１により算出した。
【００５４】
熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））＝密度（ｋｇ／ｍ３）×比熱（ｋＪ／ｋｇ・Ｋ）×熱拡散率（ｍ２／Ｓ）×１０００ …（式１）
（２２０℃オーブン耐熱試験）
得られた銅箔張積層板を用いて、ＪＩＳ Ｃ ６４８１に準じて作製した試験片を、２２０℃に設定した空気循環装置付き恒温槽中で一時間処理したときに、銅箔及び積層板に「ふくれ」も「はがれ」も生じなかったものを「優」、「ふくれ」又は「はがれ」が生じたものを「劣」と判定した。
【００５５】
（２６０℃半田耐熱試験）
得られた銅箔張積層板を用いて、ＪＩＳ Ｃ ６４８１に準じて作製した試験片を、２６０℃の半田浴に１８０秒浸漬したときに、銅箔及び積層板に「ふくれ」も「はがれ」も生じなかったときの最長時間を特定した。表中の「１８０」は「１８０秒以上」を意味する。
【００５６】
（ドリル摩耗率）
得られた銅箔張積層板を２枚重ね、ドリル（ドリル径０．３ｍｍ）にて１６００００回転／ｍｉｎで孔を１０００個穿設した後のドリルの刃の摩耗率を、ドリル加工前のドリル刃の面積に対するドリル加工により摩耗したドリル刃の面積の割合（百分率）により評価した。
【００５７】
（難燃性）
得られた銅箔張積層板を所定の大きさに切り出し、ＵＬ−９４の燃焼試験法に準じて燃焼試験を行い、判定した。
【００５８】
＜実施例２〜６、比較例１〜５＞
プリプレグの調製において、熱硬化性樹脂組成物の組成を表１に示すように変更した他は、実施例１と同様にして、プリプレグを調製し、銅箔張積層板を製造し、評価を行った。実施例２〜６の結果および比較例１〜５の結果を表１に示す。比較例の評価欄において、下線を施したデータは、実施例より劣っているものを示す。
【００５９】
なお、用いた材料は次の通りである。
・酸化マグネシウム（Ｄ５０：２．０μｍ、比表面積 １．０ｍ２／ｇ）
・酸化マグネシウム（Ｄ５０：５．０μｍ、比表面積 ２．５ｍ２／ｇ）
・平均粒子径（Ｄ５０）６．６μｍの窒化アルミニウム（古河電子社製）
・平均粒子径（Ｄ５０）５．５μｍのベーマイト
・平均粒子径（Ｄ５０）４μｍの酸化アルミニウム粒子（アルミナ）（住友化学社製）
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１から明らかなように、実施例１〜６は、いずれも、熱伝導率が１．３（Ｗ／（ｍ・Ｋ））以上と高い値であった。耐熱性も、すべての試験で優れていた。ドリル摩耗率も、７０％以下であった。難燃性も、Ｖ−０レベルであった。また、実施例４と実施例６との比較から、さらに酸化マグネシウムの比表面積が本発明の範囲内であれば無機充填剤を高充填した場合でもボイドを発生しないことがわかった。
【００６２】
一方、同じく表１における比較例の結果から明らかなように、ギブサイト型水酸化アルミニウムを含まない場合（比較例１）は難燃性を得ることができず、ギブサイト型水酸化アルミニウムと酸化マグネシウムとの配合比が１：０．０５である場合（比較例２）は熱伝導率、耐熱性などが低下した。また、無機充填剤としてアルミナを含んだ場合（比較例３）、窒化アルミニウムを含んだ場合（比較例４）、ベーマイトを含んだ場合（比較例５）は、それぞれ、熱伝導性が低下したり、ドリル摩耗性が著しく高くなったりした。
【００６３】
以上、具体例を挙げて詳細に説明したように、本発明は、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性及び難燃性に優れた積層板、金属箔張積層板、回路基板及びＬＥＤモジュールを製造し得るプリプレグを提供するものであり、各種電子機器用の回路基板の技術分野において広範な産業上の利用可能性が期待される。
【符号の説明】
【００６４】
１ プリプレグ
１ａ 織布または不織布基材
１ｂ 熱硬化性樹脂組成物
２ 金属箔
３ 雛形フィルム
１０ 積層板、金属箔張積層板
２０ ＬＥＤバックライトユニット
２１ 回路基板（ＬＥＤ搭載用回路基板）
２２ ＬＥＤ素子
２３ ＬＥＤモジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器用の回路基板の技術分野において用いられるプリプレグ、特に、放熱性や耐熱性等に優れた積層板、金属箔張積層板、回路基板及びＬＥＤモジュールを製造するためのプリプレグに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器用のプリント配線基板に用いられる代表的な積層板として、ガラスクロスにエポキシ樹脂等の樹脂成分を含浸させたプリプレグを積層成形して得られるＦＲ−４と称されるタイプの積層板が広く用いられている。なお、ＦＲ−４の称呼は、アメリカのＮＥＭＡ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）による規格による分類である。
【０００３】
一方、不織布に樹脂成分を含浸させた層を芯材層とし、該芯材層の両表面に、それぞれ表面層としてガラスクロスに樹脂成分を含浸させた層が積層されて構成される、ＣＥＭ−３タイプと称されるコンポジット積層板も知られている。例えば、特許文献１には、芯材に用いられる樹脂ワニスがタルクと水酸化アルミニウムを併せた充填剤を含有しており、タルクと水酸化アルミニウムとの配合比が０．１５〜０．６５：１であり、水酸化アルミニウムがベーマイト型である、コンポジット積層板が提案されている。また、特許文献２には、積層材の中間層中の樹脂基準で２００重量％〜２７５重量％の量の、分子式Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ（ｎは２．６より大きく２．９より小さい値）で表される水酸化アルミニウムを含有する、コンポジット積層板が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１７３２４５号公報
【特許文献２】特表２００１−５０８００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、電子機器の軽薄短小化の進展に伴い、プリント配線基板（回路基板）に実装される電子部品の高密度実装化が進んでおり、また、実装される電子部品としては、放熱性が要求されるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子等が複数実装されることもある。このような用途において用いられる基板としては、従来の積層板では、放熱性が不充分であるという問題があった。また、実装方法としては、リフローハンダが主流となっており、特に、環境負荷を軽減する目的から、高温のリフロー処理が必要とされる鉛フリーハンダを用いたリフローハンダが主流となっている。このような、鉛フリーハンダを用いたリフローハンダ工程においては、ブリスタの発生等を抑制するために高い耐熱性が求められる。さらに、ドリル加工性を維持することも求められる。また、安全面からは、ＵＬ−９４でＶ−０レベルを満たすような難燃性も求められる。しかし、このような、熱伝導性（放熱性）、耐熱性、ドリル加工性及び難燃性のすべてを同時に満足するような積層板は、従来、得られていなかった。
【０００６】
本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性及び難燃性に優れた積層板、金属箔張積層板、回路基板及びＬＥＤモジュールを製造し得るプリプレグの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面は、織布または不織布基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて得られたプリプレグであって、前記熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填材８０〜２００体積部を含有し、前記無機充填材は、（Ａ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子、（Ｂ）０．５〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化マグネシウムを含み、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と酸化マグネシウム（Ｂ）の配合比（体積比）が、１：０．３〜３であるプリプレグである。
【０００８】
前記構成のプリプレグを用いれば、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性、及び難燃性に優れた積層板が得られる。熱伝導性を高めるために、熱硬化性樹脂組成物に一般的な酸化アルミニウムを配合した場合にはドリル加工性が著しく低下する。酸化アルミニウムは高い硬度を有するためである。本発明においては、酸化アルミニウム粒子を配合せずに熱伝導率を高めることにより、ドリル加工性を低下させずに、熱伝導性を著しく向上させたものである。
【０００９】
アルミニウム化合物である、ギブサイト型水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）２またはＡｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）の粒子（Ａ）は、積層板に、熱伝導性、ドリル加工性、及び難燃性をバランスよく付与する成分である。ギブサイト型水酸化アルミニウムは、約２００〜２３０℃程度で結晶水を放出する特性を潜在的に有するために、特に難燃性を付与する効果が高い。しかしながら、配合割合が多すぎる場合には、ハンダリフロー時にブリスタ等を発生させる原因になる。
【００１０】
無機成分（Ｂ）としての、酸化マグネシウム粒子は、積層板に、熱伝導性と耐熱性とを付与することに寄与する。
【００１１】
本発明においては、所定の平均粒子径（Ｄ５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と、所定の平均粒子径（Ｄ５０）を有する、酸化マグネシウム粒子（Ｂ）とを、体積比で、１：０．３〜３の割合で配合した無機充填材を用いることにより、優れた熱伝導性、優れた耐熱性、優れたドリル加工性、及び優れた難燃性を兼ね備えた積層板を製造することのできるプリプレグが提供される。
【００１２】
このようなプリプレグを用いて得られる積層板は、高い放熱性が要求される各種回路基板、特に、発熱量が多い複数のＬＥＤ素子が搭載されるようなＬＥＤ搭載用回路基板（回路基板にＬＥＤ素子が搭載されてなるＬＥＤモジュールの回路基板のこと：以下同じ）に好ましく用いられ得る。このような積層板からなるプリント配線板は、各種電子部品を表面実装した場合には、鉛フリーのリフローハンダ温度である２６０℃程度の温度においても、金属箔にブリスタが発生しにくい。
【００１３】
前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）は、２〜１０μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する第１のギブサイト型水酸化アルミニウム粒子と、１０〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する第２のギブサイト型水酸化アルミニウム粒子との配合物であることが好ましい。前記構成によれば、無機充填材がより密に充填されることにより、熱伝導性が特に優れる積層板が得られる。
【００１４】
さらに、前記酸化マグネシウム粒子（Ｂ）は、比表面積が０．１〜１．５ｍ２／ｇであることが好ましい。酸化マグネシウム粒子の比表面積が前記範囲内であれば、無機充填剤を高充填した場合でもボイドが発生しないという利点があるためである。
【００１５】
また、本発明の他の局面は、前記プリプレグを１枚または複数枚積層して成形することにより得られた積層板、この積層板の少なくとも一表面に金属箔が張られてなる金属箔張積層板、この金属箔張積層板に回路形成して得られる回路基板、及びこの回路基板にＬＥＤ素子が搭載されてなるＬＥＤモジュールに関する。
【００１６】
前記プリプレグから得られる積層板及び回路基板は、耐熱性、難燃性及びドリル加工性に優れ、特に放熱性に優れる。したがって、ＬＥＤ搭載用回路基板のように、放熱性が要求される電子部品を搭載する回路基板として好ましく用いられ得る。つまり、回路基板にＬＥＤ素子が搭載されてなるＬＥＤモジュールの回路基板として好ましく用いられ得る。このような、特に放熱性に優れた回路基板を用いたＬＥＤモジュールは、長時間安定して使用できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性及び難燃性のすべてに優れた積層板及び回路基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係るプリプレグの模式断面図、（ｂ）は、前記プリプレグを３枚積層して成形して得られた金属箔張積層板の模式断面図、（ｃ）は、前記プリプレグを１枚成形して得られた金属箔張積層板の模式断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールを用いたバックライトユニットの模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を各構成要素ごとに説明する。
【００２０】
＜プリプレグ＞
本発明に係るプリプレグ１は、図１（ａ）に示すように、織布または不織布基材１ａに熱硬化性樹脂組成物１ｂを含浸させて得られるものである。
【００２１】
［織布基材］
プリプレグ１を得るために熱硬化性樹脂組成物１ｂを含浸させる織布または不織布基材１ａとしては、特に限定されない。具体的には、例えば、ガラスクロス；アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維等の合成繊維を用いた合成繊維クロス；等の織繊維または各種の不織布基材が挙げられる。
【００２２】
［熱硬化性樹脂組成物］
本発明者等の検討によれば、積層板に放熱性を付与するために、熱伝導性に優れた水酸化アルミニウムを配合した場合、積層板の放熱性は向上する。また、難燃性も向上する。しかしながら、水酸化アルミニウムを配合しすぎた場合、積層板の耐熱性が大幅に低下して、ハンダリフロー時にブリスタ等が発生しやすくなるという問題が生じた。また、水酸化アルミニウムに代えて、放熱性に優れた酸化アルミニウムを配合した場合、ドリル加工時のドリル刃の摩耗が著しく、頻繁にドリル刃を交換しなければならないという問題や、難燃性が低下するという問題が生じた。また、ドリル刃の摩耗を抑制するために酸化アルミニウムの配合量を減量した場合には、熱伝導性が充分に得られないという問題が生じた。このように、高い熱伝導性、高い耐熱性、高いドリル加工性及び高い難燃性のすべてを同時に満足する積層板を得ることは困難であった。
【００２３】
この問題に対処し得るものとして、本発明においては、熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填材８０〜２００体積部を含有し、前記無機充填材は、（Ａ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子、（Ｂ）０．５〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化マグネシウムを含み、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と酸化マグネシウム（Ｂ）の配合比（体積比）が、１：０．３〜３である樹脂組成物を用いる。
【００２４】
（熱硬化性樹脂）
熱硬化性樹脂の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂；不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂等のラジカル重合型熱硬化性樹脂；等の液状の熱硬化性樹脂が用いられる。また、熱硬化性樹脂には、必要に応じて、硬化剤や硬化触媒等が配合される。また、ラジカル重合型熱硬化性樹脂を用いる場合には、必要に応じて、スチレンやジアリルフタレート等のラジカル重合性モノマーや、各種反応開始剤等を適宜配合してもよい。また、必要に応じて、粘度調整や生産性改良のために溶剤を配合してもよい。
【００２５】
前記エポキシ樹脂としては、積層板や回路基板の製造に用いられ得る各種有機基板を構成するエポキシ樹脂であれば、特に限定されない。具体的には、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、アラルキルエポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノール類とフェノール性水酸基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、トリグリシジルイソシアヌレート、脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、状況に応じて、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
また、樹脂組成物、ひいてはプリプレグ、積層板及び回路基板に難燃性を付与するために、臭素化又はリン変性（リン含有）した、前記エポキシ樹脂、窒素含有樹脂、シリコーン含有樹脂等を用いることもできる。その場合も、これらは、状況に応じて、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。環境面からは、ハロゲン系難燃剤は使用しない方が良い。
【００２７】
必要に応じて配合される硬化剤としては、特に限定されない。具体的には、例えば、ジシアンジアミド、フェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミノトリアジンノボラック系硬化剤、シアネート樹脂等が挙げられる。これらは、状況に応じて、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２８】
（無機充填材）
本実施形態に係る無機充填材は、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と、酸化マグネシウム（Ｂ）とを含有する。
【００２９】
ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）は、（Ａｌ（ＯＨ）３）または（Ａｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）で表されるアルミニウム化合物であり、積層板に、熱伝導性、ドリル加工性、及び難燃性をバランスよく付与する成分である。
【００３０】
ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）の平均粒子径（Ｄ５０）は、２〜１５μｍであり、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）の平均粒子径（Ｄ５０）が１５μｍを超える場合は、ドリル加工性が低下し、２μｍ未満の場合は、熱伝導性が低下するとともに、生産性が低下する。
【００３１】
なお、本実施形態における平均粒子径（Ｄ５０）は、レーザ回折式粒度分布測定装置にて測定して得られる粉体の集団の全体積を１００％として累積カーブを求め、その累積カーブが５０％となる点の粒子径を意味する。
【００３２】
酸化マグネシウム（Ｂ）の平均粒子径（Ｄ５０）は、０．５〜１５μｍであり、好ましくは、１〜５μｍである。酸化マグネシウム粒子の平均粒子径（Ｄ５０）が１５μｍを超える場合は、ドリル加工性が低下し、０．５μｍ未満の場合は、熱伝導性が低下するとともに、生産性が低下する。
【００３３】
また、本発明で用いられる酸化マグネシウム粒子は、比表面積が０．１〜１．５ｍ２／ｇであることが好ましい。酸化マグネシウム粒子の比表面積が１．５ｍ２/g以下であれば、無機充填剤を高充填した場合でもボイドが発生しないという利点がある。また、０．１ｍ２/g以下になると平均粒子径が１５μｍを超えるので好ましくない。
【００３４】
これらの樹脂組成物は、その他の無機粒子を少量（ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子と酸化マグネシウムの総和の１０％以下程度）含有してもよい。例えば、酸化アルミニウム（結晶水無し）、結晶性シリカ（結晶水無し）、窒化ホウ素（結晶水無し）、窒化アルミニウム（結晶水無し）、窒化ケイ素（結晶水無し）等の無機窒化物；炭化ケイ素（結晶水無し）等の無機炭化物；及びタルク（遊離開始温度９５０℃）、焼成カオリン（結晶水無し）、クレー（遊離開始温度５００〜１０００℃）等の天然鉱物等が挙げられる。これらは、状況に応じて、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、結晶性シリカ、タルク、クレー等が熱伝導性に優れている点から特に好ましい。
【００３５】
なお、結晶水の遊離開始温度は、加熱重量減分析（ＴＧＡ）または示唆走査熱量分析（ＤＳＣ）を用いて測定できる。
【００３６】
その他の無機粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は、２〜１５μｍであり、好ましくは、３〜１０μｍである。無機粒子の平均粒子径（Ｄ５０）が１５μｍを超える場合は、ドリル加工性が低下する可能性がある。
【００３７】
ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と、酸化マグネシウム（Ｂ）との配合比は、体積比で、１：０．３〜３である。ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）の配合量１に対して、酸化マグネシウム（Ｂ）の配合量が３を超える場合は、ドリル加工性や難燃性が低下し、０．３未満の場合は、耐熱性が低下する。
【００３８】
（その他）
熱硬化性樹脂１００体積部に対する無機充填材の配合割合は、８０〜２００体積部であり、好ましくは、１００〜１８０体積部であり、より好ましくは、１１０〜１８０体積部である。無機充填材の配合割合が８０体積部未満の場合は、積層板の熱伝導率が低くなり、２００体積部を超える場合は、ドリル加工性が低下するとともに、積層板の製造性（樹脂含浸性、成形性）も低下する。特に、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）の配合割合が多すぎる場合、具体的には１００体積部以上の場合は、結晶水が多く発生することにより耐熱性が低下する傾向がある。
【００３９】
熱硬化性樹脂組成物は、液状の熱硬化性樹脂に、上述したギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と酸化マグネシウム（Ｂ）とを含有する無機充填材を配合し、ディスパーサー、ボールミル、ロール等を用いて、熱硬化性樹脂と無機充填材とを均一に分散混合する公知の調製方法により調製される。なお、必要に応じて、粘度を調整するための有機溶剤や各種添加剤等を配合してもよい。
【００４０】
＜積層板＞
本発明に係る積層板１０は、図１（ｂ）に示すように、プリプレグ１…１を複数枚（図例では３枚）積層して成形することにより得られたものである。特に、図１（ｂ）は、積層板の両方の外表面に金属箔２，２が張られてなる金属箔張積層板１０を例示している。このような金属箔張積層板１０は、例えば、プリプレグ１…１を複数枚積層し、その両方の外表面に金属箔２，２を積層し、得られた積層体を加熱加圧成形することにより作製される。
【００４１】
金属箔としては、特に限定されない。具体的には、例えば、銅箔、アルミ箔、ニッケル箔等が好ましく用いられうる。
【００４２】
本発明に係る積層板１０は、図１（ｃ）に示すように、プリプレグ１を１枚だけ用いて成形することにより得られたものでもよい。プリプレグ１を何枚用いてどれだけの厚み及び剛性の積層板１０にするかは、積層板１０あるいは回路基板の使用環境や要求される物性等に応じて適宜調整すればよい。
【００４３】
図１（ｃ）に併せて示したように、金属箔２は、積層板１０の片方の外表面のみに配されてもよい。その場合は、金属箔２を配さない面（図例では下面）に離形フィルム３を積層し、加熱加圧成形する。積層板１０は、離形フィルム３を除去した状態で使用する。
【００４４】
このとき、本実施形態のプリプレグ１においては、熱硬化性樹脂組成物中に、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と、酸化マグネシウム（Ｂ）とを所定量配合しているため、積層板１０のドリル加工時のドリル刃の摩耗を抑制することができる。そのために、ドリルを長寿命化させることができる。また、スルーホール形成のためにドリル加工を適用しても、形成される孔の内面には凹凸が形成されにくく、この孔の内面を平滑に形成することもできる。そのために、孔の内面にホールメッキを施してスルーホールを形成した場合にこのスルーホールに高い導通信頼性を付与することもできる。また、積層板１０の耐熱性及びドリル加工性を著しく低下させることなく、積層板１０に熱伝導性を付与することができる。
【００４５】
＜回路基板及びＬＥＤモジュール＞
本発明に係る回路基板は、金属箔張積層板１０に回路形成する（金属箔を回路に加工する）ことにより得られたものである。また、本発明に係るＬＥＤモジュールは、前記回路基板に（より詳しくは回路基板の回路に）ＬＥＤ素子が搭載されたものである。
【００４６】
本実施形態のプリプレグ１から得られる回路基板は、熱伝導性やドリル加工性等に優れているため、液晶ディスプレイに搭載されるようなＬＥＤバックライトユニットのプリント配線基板や、ＬＥＤ照明のプリント配線基板等のような、高い放熱性が要求される用途に好ましく用いられる。具体的には、ＬＥＤの用途の一つとして、図２の模式平面図に示すような、液晶ディスプレイに搭載されるＬＥＤバックライトユニット２０が挙げられる。図２におけるＬＥＤバックライトユニット２０は、プリント配線基板、すなわち回路基板２１に複数（図例では３個）のＬＥＤ素子２２…２２が実装されたＬＥＤモジュール２３…２３を多数配列して構成されており、液晶パネルの背面に配設することにより、液晶ディスプレイ等のバックライトとして用いられる。従来から広く普及しているタイプの液晶ディスプレイには、液晶ディスプレイのバックライトとして冷陰極管（ＣＣＦＬ）方式のバックライトが広く用いられてきたが、近年、冷陰極管方式のバックライトに比べて色域を広げることができるために画質を向上させることができ、また、水銀を用いていない点から環境負荷が小さく、さらに薄型化も可能であるという利点から、前記のようなＬＥＤバックライトユニットが活発に開発されている。
【００４７】
ＬＥＤモジュール２３は、一般的に、冷陰極管に比べて消費電力が大きく、そのために発熱量が多い。このような高い放熱性が要求されるようなプリント配線基板（回路基板）２１として、本実施形態のプリプレグ１から得られる回路基板を用いることにより、放熱の問題が大幅に改善される。したがって、ＬＥＤ素子の発光効率を向上させることができる。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
【００４９】
＜実施例１＞
［リン含有エポキシ樹脂の合成］
まず、プリプレグに使用する熱硬化性樹脂組成物の熱硬化性樹脂として、リン含有エポキシ樹脂（リン変性エポキシ樹脂）を次のようにして合成した。すなわち、攪拌装置、温度計、冷却管及び窒素ガス導入装置を備えた４つ口のガラス製セパラブルフラスコに、ＨＣＡ（９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシド）１３０重量部と、反応溶媒としてのキシレン４００重量部とを仕込み、加熱して溶解させた。その後、１，４−ナフトキノン９４重量部を反応熱による昇温に注意しながら分割投入した。このとき、リン化合物であるＨＣＡは、１，４−ナフトキノン１モルに対して１．０２モルであった。反応後、溶媒を３００重量部回収した。その後、ＥＰＰＮ−５０１Ｈ（三官能エポキシ樹脂、エポキシ当量：１６５ｇ／ｅｑ、日本化薬株式会社製）３５０重量部と、エポトートＺＸ−１３５５（１，４−ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、エポキシ当量：１４５ｇ／ｅｑ、東都化成株式会社製）２５０重量部と、エポトートＹＤＦ−１７０（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ当量：１６８ｇ／ｅｑ、東都化成株式会社製）１７６重量部とを仕込み、窒素ガスを導入しながら加熱攪拌を行ってさらに溶媒を回収した。触媒としてトリフェニルホスフィンを０．２２重量部添加して１６０℃で４時間反応させた。得られたエポキシ樹脂は４２．６重量％、エポキシ当量は２７３．５ｇ／ｅｑ、リン含有率は１．８５重量％であった。
【００５０】
［プリプレグの調製］
前記のように合成したリン含有エポキシ樹脂と、ジシアンジアミド（Ｄｉｃｙ）系硬化剤とを含有する、熱硬化性樹脂ワニスの熱硬化性樹脂分１００体積部に対して、表１に示すように、（Ａ）ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（住友化学株式会社製、Ｄ５０：５．４μｍ）３０体積部と、（Ｂ）酸化マグネシウム（Ｄ５０：２．０μｍ、比表面積１．０ｍ２／ｇ）７０体積部とを配合し、ディスパーザーを用いて、均一に分散混合した。得られた熱硬化性樹脂組成物（無機充填材が配合された樹脂ワニス）を、目付け４７ｇ／ｍ２、厚み５３μｍのガラスクロス（日東紡株式会社製）に含浸させてプリプレグを得た。そのときのクロスコンテントは１２体積％であった。
【００５１】
［積層板の製造］
得られたプリプレグを６枚積層し、その両方の外表面に厚みが０．０１８ｍｍの銅箔を載せ、この積層体を２枚の金属プレート間に挟み、温度１８０℃、圧力３０ｋｇ／ｍ２の条件で加熱加圧成形することにより、厚みが０．８ｍｍの銅箔張積層板を得た。
【００５２】
［評価試験］
得られた銅箔張積層板について、以下の評価方法に従い、熱伝導率、２２０℃オーブン耐熱試験、２６０℃半田耐熱試験、プレッシャークッカー試験、ドリル摩耗率、及び難燃性を評価した。結果を表１に示す。なお、表１において、プリプレグ配合欄の数値は、体積ベースである。
【００５３】
（熱伝導率）
得られた銅箔張積層板の銅箔を剥離した後、銅箔を剥離した積層体の密度を水中置換法により測定し、比熱をＤＳＣ（示差走査熱量測定）により測定し、熱拡散率をレーザーフラッシュ法により測定した。そして、熱伝導率を式１により算出した。
【００５４】
熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））＝密度（ｋｇ／ｍ３）×比熱（ｋＪ／ｋｇ・Ｋ）×熱拡散率（ｍ２／Ｓ）×１０００ …（式１）
（２２０℃オーブン耐熱試験）
得られた銅箔張積層板を用いて、ＪＩＳ Ｃ ６４８１に準じて作製した試験片を、２２０℃に設定した空気循環装置付き恒温槽中で一時間処理したときに、銅箔及び積層板に「ふくれ」も「はがれ」も生じなかったものを「優」、「ふくれ」又は「はがれ」が生じたものを「劣」と判定した。
【００５５】
（２６０℃半田耐熱試験）
得られた銅箔張積層板を用いて、ＪＩＳ Ｃ ６４８１に準じて作製した試験片を、２６０℃の半田浴に１８０秒浸漬したときに、銅箔及び積層板に「ふくれ」も「はがれ」も生じなかったときの最長時間を特定した。表中の「１８０」は「１８０秒以上」を意味する。
【００５６】
（ドリル摩耗率）
得られた銅箔張積層板を２枚重ね、ドリル（ドリル径０．３ｍｍ）にて１６００００回転／ｍｉｎで孔を１０００個穿設した後のドリルの刃の摩耗率を、ドリル加工前のドリル刃の面積に対するドリル加工により摩耗したドリル刃の面積の割合（百分率）により評価した。
【００５７】
（難燃性）
得られた銅箔張積層板を所定の大きさに切り出し、ＵＬ−９４の燃焼試験法に準じて燃焼試験を行い、判定した。
【００５８】
＜実施例２〜６、比較例１〜５＞
プリプレグの調製において、熱硬化性樹脂組成物の組成を表１に示すように変更した他は、実施例１と同様にして、プリプレグを調製し、銅箔張積層板を製造し、評価を行った。実施例２〜６の結果および比較例１〜５の結果を表１に示す。比較例の評価欄において、下線を施したデータは、実施例より劣っているものを示す。
【００５９】
なお、用いた材料は次の通りである。
・酸化マグネシウム（Ｄ５０：２．０μｍ、比表面積 １．０ｍ２／ｇ）
・酸化マグネシウム（Ｄ５０：５．０μｍ、比表面積 ２．５ｍ２／ｇ）
・平均粒子径（Ｄ５０）６．６μｍの窒化アルミニウム（古河電子社製）
・平均粒子径（Ｄ５０）５．５μｍのベーマイト
・平均粒子径（Ｄ５０）４μｍの酸化アルミニウム粒子（アルミナ）（住友化学社製）
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１から明らかなように、実施例１〜６は、いずれも、熱伝導率が１．３（Ｗ／（ｍ・Ｋ））以上と高い値であった。耐熱性も、すべての試験で優れていた。ドリル摩耗率も、７０％以下であった。難燃性も、Ｖ−０レベルであった。また、実施例４と実施例６との比較から、さらに酸化マグネシウムの比表面積が本発明の範囲内であれば無機充填剤を高充填した場合でもボイドを発生しないことがわかった。
【００６２】
一方、同じく表１における比較例の結果から明らかなように、ギブサイト型水酸化アルミニウムを含まない場合（比較例１）は難燃性を得ることができず、ギブサイト型水酸化アルミニウムと酸化マグネシウムとの配合比が１：０．０５である場合（比較例２）は熱伝導率、耐熱性などが低下した。また、無機充填剤としてアルミナを含んだ場合（比較例３）、窒化アルミニウムを含んだ場合（比較例４）、ベーマイトを含んだ場合（比較例５）は、それぞれ、熱伝導性が低下したり、ドリル摩耗性が著しく高くなったりした。
【００６３】
以上、具体例を挙げて詳細に説明したように、本発明は、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性及び難燃性に優れた積層板、金属箔張積層板、回路基板及びＬＥＤモジュールを製造し得るプリプレグを提供するものであり、各種電子機器用の回路基板の技術分野において広範な産業上の利用可能性が期待される。
【符号の説明】
【００６４】
１ プリプレグ
１ａ 織布または不織布基材
１ｂ 熱硬化性樹脂組成物
２ 金属箔
３ 雛形フィルム
１０ 積層板、金属箔張積層板
２０ ＬＥＤバックライトユニット
２１ 回路基板（ＬＥＤ搭載用回路基板）
２２ ＬＥＤ素子
２３ ＬＥＤモジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
織布または不織布基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて得られたプリプレグであって、
前記熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填材８０〜２００体積部を含有し、
前記無機充填材は、（Ａ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子、および（Ｂ）０．５〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化マグネシウムを含み、
前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と酸化マグネシウム（Ｂ）の配合比（体積比）が、１：０．３〜３であるプリプレグ。
【請求項２】
前記酸化マグネシウム（Ｂ）の比表面積が、０．１〜１．５ｍ２／ｇであることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプリプレグを１枚または複数枚積層して成形することにより得られた積層板。
【請求項４】
請求項３に記載の積層板の少なくとも一表面に金属箔が張られてなる金属箔張積層板。
【請求項５】
請求項４に記載の金属箔張積層板に回路形成して得られる回路基板。
【請求項６】
請求項５に記載の回路基板にＬＥＤ素子が搭載されてなるＬＥＤモジュール。
【請求項１】
織布または不織布基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて得られたプリプレグであって、
前記熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して無機充填材８０〜２００体積部を含有し、
前記無機充填材は、（Ａ）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有するギブサイト型水酸化アルミニウム粒子、および（Ｂ）０．５〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化マグネシウムを含み、
前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と酸化マグネシウム（Ｂ）の配合比（体積比）が、１：０．３〜３であるプリプレグ。
【請求項２】
前記酸化マグネシウム（Ｂ）の比表面積が、０．１〜１．５ｍ２／ｇであることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプリプレグを１枚または複数枚積層して成形することにより得られた積層板。
【請求項４】
請求項３に記載の積層板の少なくとも一表面に金属箔が張られてなる金属箔張積層板。
【請求項５】
請求項４に記載の金属箔張積層板に回路形成して得られる回路基板。
【請求項６】
請求項５に記載の回路基板にＬＥＤ素子が搭載されてなるＬＥＤモジュール。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−９７１５８（Ｐ２０１２−９７１５８Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４４１４５（Ｐ２０１０−２４４１４５）
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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