伝熱プリプレグ及びその製造方法とこれを用いた伝熱プリント配線板
【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】プリント配線板の製造に用いるプリプレグとして、開口率の大きなガラス織布１３を用い、ガラス織布１３の表面のみならず、ガラス織布１３の開口部１８に、エポキシ樹脂や無機フィラーからなる伝熱体２０を充填してなる伝熱プリプレグ１１を用いることで、その熱伝導性を高めても割れにくい伝熱プリント配線板２７を提供する。
【解決手段】プリント配線板の製造に用いるプリプレグとして、開口率の大きなガラス織布１３を用い、ガラス織布１３の表面のみならず、ガラス織布１３の開口部１８に、エポキシ樹脂や無機フィラーからなる伝熱体２０を充填してなる伝熱プリプレグ１１を用いることで、その熱伝導性を高めても割れにくい伝熱プリント配線板２７を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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プレグ及びその製造方法とこれを用いた伝熱プリント配線板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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６を用いてその一例を説明する。すなわち図６（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）。
【０００４】
図６（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６（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６（Ｂ）は平行な方向の磁場をかける様子を示す。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
図７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７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７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。
【００１０】
しかし図７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。
【特許文献１】特開２００４−２２５０５４号公報
【特許文献２】特開平３−１７１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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言った柔軟性が低下しやすく、柔軟性を高めようとすると熱伝導率を高めることが困難になるという課題があった。
【００１２】
そこで本発明は、プリプレグを構成するガラス織布に着目し、プリント配線板の熱伝導率を高めながらも、その柔軟性を保てるプリプレグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的を達成するために、本発明は、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、開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下のガラス織布または不織布と、このガラス織布に含浸した半硬化樹脂体とからなり、前記半硬化樹脂体は、半硬化状態の樹脂と、その樹脂中に分散した無機フィラーと、から構成した伝熱プリプレグとするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の伝熱プリプレグ及びその製造方法とこれを用いた伝熱プリント配線板によれば、プリプレグの厚み方向における伝熱性に影響を与えるガラス織布部分に、積極的に開口部を形成し、この開口部に伝熱体を充填することで、熱伝導率の低いガラス織布または不織布を介さずに、厚み方向に熱を伝えるルートを形成することで、厚み方向の熱伝導率を高めることができる。従って、無機質充填材が比較的低い密度でも厚み方向の高熱伝導化を実現できるためプリプレグの柔軟性を確保できる。また、ガラス織布の厚みを厚くしても同様の効果が得られる。
【００１５】
これにより、シート状でのプリプレグ自体での取り扱い性、更にはこのプリプレグシートを積層、硬化して作製したプリント配線板の機械的強度を高められる（例えば、曲げても割れにくい）。
【００１６】
そして本発明の伝熱プリプレグを用いて作製した伝熱プリント配線板を用いることで、半導体の温度が低減し、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ＴＶ、各種電子機器の小型化、高性能化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における伝熱プリプレグについて説明する。
【００１８】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ実施の形態における伝熱プリプレグの断面図と、上面図である。
【００１９】
まず図１（Ａ）を用いて説明する。図１（Ａ）は、実施の形態１における伝熱プリプレグの断面図である。図１（Ａ）において、１１は伝熱プリプレグ、１２はガラス繊維、１３はガラス織布、１４は半硬化樹脂体、１５は矢印である。矢印１５は、ガラス繊維１２が織られてなるガラス織布１３の開口部（この開口部はバスケットホール部と呼ばれることもある）を示している。
【００２０】
図１（Ａ）に示すように、実施の形態１で説明する伝熱プリプレグ１１は、ガラス繊維１２を開口部（図１（Ａ）の矢印１５で示す部分）を積極的に形成するように織り上げてなるガラス織布１３と、このガラス織布１３に含浸させた半硬化樹脂体１４から構成したものである。そしてガラス織布１３の開口部（矢印１５で示した部分）や、ガラス織布１３の表面は、半硬化樹脂体１４で覆われている（あるいは充填されている）。
【００２１】
次に図１（Ｂ）を用いて、ガラス繊維１２に形成した開口部（図１（Ａ）の矢印１５で示した部分）について説明する。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した伝熱プリプレグ１１の上面図に相当する。
【００２２】
図１（Ｂ）において、伝熱プリプレグ１１のガラス織布１３を示すため、半硬化樹脂体１４は図示していない。図１（Ｂ）において、１６は縦糸、１７は横糸であり、縦糸１６や横糸１７は共に複数本のガラス繊維１２を束ねたものからなる。１８は開口部である。開口部１８は、縦糸１６と横糸１７の無い部分（縦糸１６と横糸１７の間に発生した隙間、図１（Ｂ）では長方形（あるいは四角形）に図示しているが、この形状に限定する必要はない）である。
【００２３】
実施の形態１では、ガラス織布１３に、図１（Ｂ）に示すように積極的に開口部１８を形成し、この開口部１８に図１（Ａ）に示すように、半硬化樹脂体１４を充填することで、伝熱プリプレグ１１の厚み方向での伝熱性を高めることになる。
【００２４】
なおガラス織布１３における開口率は、２０％以上５０％以下が望ましい。開口率が２０％未満の場合、伝熱プリプレグ１１の厚み方向の熱伝導性（つまり開口部１８を介した熱伝導）に影響を与える場合がある。また開口率が５０％を超えた場合、伝熱プリプレグ１１の引張り強度に影響を与える可能性がある。
【００２５】
ここで開口率とは、スクリーン印刷等に使われるスクリーンにおいて、オープニング率とも呼ばれる割合に相当する。この開口率は、ガラス織布１３を投影した場合における、全体に対する開口部１８の面積割合を百分率（単位は％）で表示したものである。
【００２６】
なお開口率は、図１（Ｂ）等に示した開口部１８だけでなく、ガラス繊維１２の本数を減らして編み上げた場合に発生する、互いに平行なガラス繊維１２の隙間や互いに交差するガラス繊維１２の隙間に無数に発生する小さな（例えばガラス繊維１２の直径の０．５倍から２．０倍程度の、あるいは数ミクロン程度の）開口部１８も含む（図示していない）。
【００２７】
ガラス織布１３（あるいはガラス不織布、なおガラス不織布は図示していない）の厚みは、１０ミクロン以上３００ミクロン以下が望ましい。ガラス織布１３（ガラス不織布も含む）の厚みが１０ミクロン未満の場合、伝熱プリプレグ１１（あるいは伝熱プリプレグ１１を硬化してなる伝熱プリント配線板）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。ガラス織布１３（あるいはガラス不織布）の厚みが３００ミクロンを越えた場合、伝熱プリプレグ１１の厚みが増加してしまうため、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。
【００２８】
なおガラス織布１３の代わり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１１の伝熱性を高められる。またガラス織布１３を用いることで、伝熱プリプレグ１１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。
【００２９】
なお開口率の測定が難しい場合は、通気度で開口率を評価することもできる。なお通気度の測定には、ＪＩＳ Ｌ１０９６ ８．２７．１ Ａ法（フラジール形法）や、国際規格（ＡＳＴＭ Ｄ７３７、ＴＡＰＰＩ Ｔ２５１等を参考にすることができる。発明者らの実験によると、通気度は３００ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃ以上６００ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃ以下が望ましい結果が得られた。通気度が２００ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃ未満の場合、ガラス繊維の開口部への半硬化樹脂体１４の充填効果が得られない場合がある。通気度が６００ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃより大きいガラス織布の場合、強度が低くなったり、高価で取扱いが難しいものとなる場合がある。
【００３０】
更に伝熱プリプレグ１１をＸＹ方向に縮みにくくすることで、伝熱プリプレグ１１のＺ方向（厚み方向）を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。
【００３１】
またガラス織布１３（ガラス不織布も含む）の、開口率を高めることで、伝熱プリプレグ１１のレーザやドリルによるビア孔の加工性を高める効果も得られる。
【００３２】
なお伝熱プリプレグ１１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１１の厚みが２０ミクロン未満の場合、伝熱プリプレグ１１（あるいは伝熱プリプレグ１１を硬化してなる伝熱プリント配線板）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。
【００３３】
なおガラス織布１３の厚みより、伝熱プリプレグ１１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１１の方を、ガラス織布１３の厚みより厚くすることで、上付き樹脂（いわゆる、ガラス織布１３の表面を覆う余分な半硬化樹脂体１４）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２３の厚みの吸収効果が得られる。この厚み吸収効果によって、例えば後述する図４（Ｃ）に示す伝熱プリント配線板２７の表面に、凹凸が発生しにくくなる。
【００３４】
次に図２を用いて、伝熱プリプレグ１１の製造方法の一例について説明する。図２は、伝熱プリプレグ１１の製造方法の一例を断面で説明する模式図である。図２において、１９は設備であり、プリプレグの製造設備の一部（例えば、ロール等の回転部分）を模式的に示すものである。２０は伝熱体、２１は槽である。槽２１の中には、半硬化樹脂体１４を形成する部材、つまり伝熱体２０を、所定の溶剤（例えばメチルエチルケトン、シクロペンタノン等）に溶解した状態でセットしている。
【００３５】
まずガラス織布１３として、厚み１５ミクロン、開口率５％のものを作製した。そして図２に示すように、ガラス織布１３を、設備１９にセットし、矢印１５ａに示す方向に送り、槽２１にセットした伝熱体２０を含浸させる。そして設備１９を、矢印１５ｂに回しながら、ガラス織布１３に含浸させた伝熱体２０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１５ｃのように流して伝熱体２０から溶剤成分を除去する。更に加熱等により伝熱体２０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、半硬化樹脂体１４とする。こうして伝熱プリプレグ１１を、連続的に作製する。なお伝熱プリプレグ１１の製造方法はこれに限定されるものではない。
【００３６】
次に槽２１にセットする伝熱体２０について説明する。伝熱体２０は、伝熱プリプレグ１１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、開口部１８を介した熱伝導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。
【００３７】
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、少なくとも伝熱体２０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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
なおこれら樹脂を半硬化状態とすることで、伝熱プリプレグ１１となる。
【００４１】
なお伝熱プリプレグ１１に占める半硬化樹脂体１４の割合は、伝熱プリプレグ１１全体の４０体積％以上９５体積％以下が望ましい。４０体積％未満の場合、伝熱プリプレグ１１の伝熱性が低下する場合がある。また９５体積％より高い場合、伝熱プリプレグ１１の柔軟性に影響を与える場合があるためである。
【００４２】
次に伝熱プリプレグ１１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。
【００４３】
図３（Ａ）（Ｂ）は、共に伝熱プリプレグ１１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３（Ａ）（Ｂ）において、２２はプレス、２３は銅箔、２４は積層体である。
【００４４】
まず図３（Ａ）に示すように、半硬化樹脂体１４と、これを含浸させたガラス繊維１２と、からなる伝熱プリプレグ１１の一面以上に銅箔２３をセットする。そして、プレス２２を、矢印１５に示すように動かし、伝熱プリプレグ１１の一面以上に銅箔２３を貼り付ける。なお図３（Ａ）（Ｂ）において、プレス２２にセットする金型等は図示していない。そしてこれら部材を所定温度で加圧一体化する。その後、図３（Ｂ）に示すようにプレス２２を矢印１５の方向に引き離す。こうして銅箔２３を伝熱プリプレグ１１の一面以上に固定し、積層体２４とする。このようにして接着剤等を用いずに銅箔２３を伝熱プリプレグ１１の上に固定することで、出来上がった積層体２４の高伝熱化を実現する。
【００４５】
次に積層体２４の一面以上に固定した銅箔２３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２３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）。
【００４６】
次に図４（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、積層体２４を積層し、４層の伝熱プリント配線板を作製する様子を説明する。
【００４７】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、共に多層（例えば４層）プリント配線板を作製する様子を断面で説明する模式図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）において、２５は孔、２６は銅メッキ部、２７は伝熱プリント配線板である。
【００４８】
まず図４（Ａ）に示すように、少なくともその一面以上に、銅箔２３を所定パターン形状に加工した積層体２４を用意する。そしてこの積層体２４を挟むように、伝熱プリプレグ１１をセットする。更に伝熱プリプレグ１１の外側に、銅箔２３をセットする。なお市販の銅箔２３を用いる場合、その粗面側を伝熱プリプレグ１１側にセットすることで、銅箔２３と伝熱プリプレグ１１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、これら部材を加圧、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１１に含まれる半硬化樹脂体１４が軟化し、伝熱プリプレグ１１上に固定した銅箔２３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２３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２３を固定する効果も得られる。こうして積層体２４を作製する。
【００４９】
次にこの積層体２４の所定位置に孔２５を形成し、図４（Ｂ）の状態とする。図４（Ｂ）において、孔２５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。
【００５０】
その後、孔２５の内壁等に銅メッキを行い、図４（Ｃ）の状態とする。図４（Ｃ）に示すようにして、銅メッキ部２６によって、内層や表層に形成した銅箔２３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、伝熱プリント配線板２７となる。
【００５１】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２として、実施の形態１に用いた半硬化樹脂体１４や伝熱体２０を構成する部材について説明する。
【００５２】
伝熱体２０としては、エポキシ樹脂を主体とする熱硬化性樹脂に、熱伝導性を高める無機フィラー、伝熱プリント配線板２７の柔軟性（あるいは割れにくさ）を高めるために、ゴム樹脂等を添加したものを使うことができる。
【００５３】
まず、ゴム樹脂を添加する場合について説明する。ここで、ゴム樹脂としては、ＮＢＲ（ニトリルゴム）等を用いることができる。
【００５４】
ニトリルゴム（ＮＢＲ）以外にも、ゴム樹脂としては水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ふっ素ゴム（ＦＫＭ、ＦＦＫＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ、ＦＶＭＱ）、ウレタンゴム（ＡＵ、ＥＵ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ノルボルネンゴム（ＮＯＲ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等から一つ以上を選ぶことができる。
【００５５】
またこれらのゴム樹脂は、微粒子状で添加しても良い。微粒子状で添加することで、少ない添加量で、機械的強度を向上させる効果が得られる。これは微粒子で添加することで、エポキシ樹脂とゴム樹脂との界面が増加するためと考えられる。なおゴム樹脂の粒径は０．１ミクロン以上１０ミクロン以下（望ましくは１ミクロン以下）が望ましい。粒径が０．１ミクロン未満のゴム樹脂は特殊で高価な場合がある。また粒径が１０ミクロンを超えると、伝熱プリプレグ１１の薄層化に影響を与える場合がある。
【００５６】
次に熱可塑性樹脂を添加する場合について説明する。ゴム樹脂の代わりに、熱可塑性樹脂を添加しても良い。例えば伝熱体２０として、エポキシ樹脂を主体とする熱硬化性樹脂に、熱伝導性を高めるための無機フィラー、プリント配線板としての成形性を高めるために、熱可塑性樹脂を添加することができる。なお熱可塑性樹脂のＴｇ（Ｔｇはガラス転移温度）は１３０℃以下の熱可塑性樹脂を添加したものを使うことができる。また半導体の使用上限温度が１２５℃であるため、１２５℃を超える必要が無い。そのためＴｇを１２５℃以下（バラツキを考慮すると１３０℃以下）とすることで、それ以下の温度でプリント配線板に一定の柔軟性（あるいは丈夫さ、耐衝撃性）を与えられる。なおプリント配線板（あるいは伝熱プリプレグ１１）の長期の保存性を考えた場合、熱可塑性樹脂のＴｇは５０℃以上にすることも可能である。
【００５７】
なおゴム樹脂同様に熱可塑性樹脂も、微粒子状態として、エポキシ樹脂等にて添加しても良い。こうすることで、少量でも機械的強度の改善効果が得られる。またゴム樹脂、熱可塑性樹脂の併用、更には他の微粒子系の樹脂（例えば、コアシェル構造の微粒子、あるいはアクリレート系共重合体、ＰＭＭＡ等の微粒子）を添加しても、同様な機械的強度の改善効果が得られる。
【００５８】
更に熱可塑性樹脂の一種であるアクリル系樹脂を微粒子形状とし、これを効力緩和剤、複合材料強化材の用途のため添加することもできる。この場合も、その粒径は０．１ミクロン以上１０ミクロン以下（望ましくは５ミクロン以下、更には１ミクロン以下）が望ましい。粒径が０．１ミクロン未満のものは、エポキシ樹脂中への分散が難しい場合がある。また粒径が１０ミクロンを超えると、伝熱性や成形性に影響を与える場合がある。なおアクリル系の樹脂は、熱可塑性の樹脂である。また熱可塑性の樹脂を、微粒子状態で添加する場合、これら樹脂の添加量を減らすことができる。これは、微粒子で添加することで、主成分となるエポキシ樹脂等との界面が増加するためである。
【００５９】
なおこれらゴム樹脂、熱可塑性樹脂、あるいは微粒子等の添加による柔軟性の改善は、エポキシ樹脂の硬化後（例えば、伝熱プリント配線板２７の状態）のみならず、エポキシ樹脂の半硬化状態（例えば、伝熱プリプレグ１１の状態）でも発現できる。その結果、伝熱プリプレグ１１の柔軟性を大幅に改善できる。なおエポキシ樹脂中に、ゴム樹脂や熱可塑性樹脂を微粒子状で添加し、硬化した場合、その断面をＳＥＭ（電子顕微鏡）観察した場合にこれら微粒子が観察できないもの（あるいは分子レベルで界面が消失するもの）とすることが望ましい。硬化後にこれら微粒子がそのまま微粒子状態で残った場合、その界面に応力集中する可能性があるためである。
【００６０】
また発明者らの実験では、これら部材の添加によって、柔軟性の改善のみならず、耐白化性（白化とは、例えばガラス繊維１２と、半硬化樹脂体１４や硬化済の樹脂部分と、の剥離を言う）を高める効果も得られることが判った。これは、無機フィラーを添加したことによるガラス繊維１２と樹脂部分との接着力への影響や熱膨張係数の変化に対して、添加したゴム樹脂、熱可塑性樹脂、あるいはこれら樹脂材料を添加することで接着強化あるいは応力緩和等の効力があったためと思われる。その結果、実施の形態２等で提案する伝熱プリプレグ１１を複数枚積層、硬化する場合に、たとえ積層条件等に色々な変動が発生した場合であっても白化の抑制効果が得られる。
【００６１】
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。
【００６２】
（化１）は、結晶性エポキシ樹脂の一例を示す構造式である。
【００６３】
【化１】
【００６４】
（化１）において、結晶性エポキシ樹脂の構造式における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ＣＨ３、Ｈ、ｔ−Ｂｕ等である。またＲ１〜Ｒ４は同じであっても良い。
【００６５】
（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。
【００６６】
【化２】
【００６７】
（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。
【００６８】
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）に示したものも使うことができる。
【００６９】
【化３】
【００７０】
【化４】
【００７１】
【化５】
【００７２】
【化６】
【００７３】
【化７】
【００７４】
【化８】
【００７５】
（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。
【００７６】
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。
【００７７】
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２７の強度（例えば割れにくさ）を高める効果が得られる。
【００７８】
次にゴム樹脂や、熱可塑性樹脂等と、エポキシ樹脂の比率について説明する。全樹脂に対して、ゴム樹脂や熱可塑性樹脂のいずれか一方だけの添加量は、１重量％以上１０重量％以下の範囲内とすることが望ましい。ゴム樹脂や熱可塑性樹脂のいずれか一方だけの添加量が、全樹脂に対して１重量％未満の場合、添加効果が得られない場合がある。またゴム樹脂や熱可塑性樹脂のいずれか一方だけの添加量が、１０重量％を超えると、エポキシ樹脂の割合が低下するため、出来上がった伝熱プリント配線板２７の熱伝導率が影響を受ける可能性がある。
【００７９】
なおこれら部材を、微粒子として添加することで、添加量を減らすことができる。この場合、ゴム樹脂や熱可塑性樹脂のいずれか一方だけの添加量の加減を、０．５重量％以上とすることができる。０．５重量％未満の場合、微粒子として添加してもその効果が得られない場合がある。なおゴム樹脂と、熱可塑性樹脂の両方を組み合わせることも可能である。
【００８０】
なお無機フィラーと全樹脂（ここで全樹脂とは、ゴム樹脂や熱可塑性樹脂、結晶性エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂、硬化剤等の合計の意味である）の比率において、無機フィラーは５０〜９５体積％（つまり残りの全樹脂は５０〜５体積％）の範囲内が望ましい。無機フィラーの割合が５０体積％未満の場合、出来上がった伝熱プリント配線板２７の熱伝導率が低下する場合がある。また無機フィラーの割合が９５体積％より大きくなると、プリント配線板としての積層性、孔加工性等に影響を与える場合がある。
【００８１】
また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、伝熱体２０の混練が難しくなる。また５０μｍを超えると、ガラス織布１３に形成した開口部１８への充填が難しくなる。
【００８２】
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。
【００８３】
次に実施の形態３として、実施の形態１〜２で作製した伝熱プリント配線板２７の測定結果の一例について説明する。
【００８４】
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１〜２で作製した伝熱プリント配線板２７の特性等について測定した結果の一例を説明する。
【００８５】
（実験１）
実験１としてガラス織布の開口率と、熱伝導の関係について調べた結果を、表１、表２に示す。表１は従来のガラス織布６（ＩＰＣ規格が２１１６、密度が縦６０本／インチ、横５８本／インチ、フィラメントの種類はＥ２２５、フィラメント直径約７ミクロン、フィラメント数約２００本）に対して、樹脂分比率（単位は体積％）を変化させて作製したプリプレグの硬化後の熱伝導率の測定結果の一例である。
【００８６】
【表１】
【００８７】
表１より、従来のガラス織布６を用いた場合、ガラス織布６を覆う半硬化樹脂体１４の樹脂分比率を高くするほど、出来上がった（あるいは硬化後の）プリプレグの熱伝導率が高くなることが判る。
【００８８】
表２は、実施の形態で用いたガラス織布１３を用いた場合の熱伝導率の測定結果の一例である。表２は実施の形態で用いたガラス織布１３（ＩＰＣ規格が２１１６、密度が縦６０本／インチ、横５８本／インチ、フィラメントの種類はＥ４５０、フィラメント直径約５ミクロン、フィラメント数約２００本）に対して、樹脂分比率（単位は体積％）を変化させて作製したプリプレグの硬化後の熱伝導率の測定結果の一例である。
【００８９】
【表２】
【００９０】
表１と表２を比較すると、樹脂分比率が低い場合でも、高開口率のガラス織布を用いることで、熱伝導率を高められることが判る。更に樹脂分比率を５０体積％から６０体積％、７０体積％、８０体積％と高くすることで、熱伝導率を高くできることが判る。
【００９１】
このように、従来のガラス織布６に比べて、より細いフィラメントを用いたガラス織布１３を用いることで、その伝熱性を高めることができた。
【００９２】
このようにガラス織布１３を高開口率にするには、ガラス織布を構成するガラス繊維（フィラメントとも呼ばれる）の直径を細く（例えば、７ミクロンから、６ミクロン、更には４ミクロンへと）することが効果的である。またガラス織布１３の密度（縦糸と横糸の密度、一般的にインチ当たりの本数で呼ばれる）を同じままで、ガラス繊維の本数を減らす（例えば、Ｅ２２５で知られる約２００本を１５０本、１００本等に減らす）ことも効果的である。このように、より細いガラス繊維を選ぶ、ガラス繊維の数を減らす、あるいは両方を組合せる等の手法によって、高開口率のガラス織布を安価に作製できるため、伝熱プリント配線板２７のコストダウンが可能となる。
【００９３】
（実験２）
実験２として、伝熱プリプレグ１１を用いた伝熱プリント配線板２７の強度を測定した結果を示す。伝熱プリプレグ１１を用いて伝熱プリント配線板２７を作製する場合、プリント配線板として要求される一定の物理的強度（例えば、曲げに対する強度）が必要となる。これらの強度等の評価であるが、ガラス織布１３に伝熱体２０を含浸させた状態で特性を評価すると、ガラス織布１３の影響が大きく、伝熱プリプレグ１１自体、あるいはこれを硬化してなる伝熱プリント配線板２７の単体での特性（割れにくさ、欠けにくさ、耐力等）の評価が難しい場合がある。そこで実験１としてガラス織布１３を用いない半硬化樹脂体１４部分だけについて、積層、硬化し実験２として評価した。
【００９４】
なおガラス織布１３（不織布も含む）に伝熱体２０を含浸させ、半硬化樹脂体１４とすることで、伝熱プリプレグ１１やこれを硬化してなる伝熱プリント配線板２７等が高強度化することは言うまでもない。
【００９５】
結晶性エポキシ樹脂としてジャパンエポキシレジン製「ＹＬ６１２１Ｈ」、東都化学製「ＹＳＬＶ−８０ＸＹ」、硬化剤として、４−４ジアミノビフェニルエーテル、４−４，ジハイドロキシビフェニルを選び、ここに熱可塑性樹脂やゴム樹脂を添加し、これを所定の溶剤に溶解し伝熱体２０とした。
【００９６】
図５は、曲げ強度の評価方法の一例を示す模式図である。図５において、２８は治具である。図５において、治具２８の間に伝熱プリント配線板２７をセットし、矢印１５で示す方向に治具２８を用いて、伝熱プリント配線板２７を曲げる。発明者らの実験では、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２７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。
【００９７】
以上のようにして、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１１であって、この伝熱プリプレグ１１は、開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下のガラス織布１３または不織布と、このガラス織布１３に含浸した半硬化樹脂体１４とからなり、前記半硬化樹脂体１４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構成した伝熱プリプレグ１１を提供することで、放熱性に優れた伝熱プリント配線板２７を安価に提供できる。
【００９８】
また伝熱プリプレグ１１に占める半硬化樹脂体１４の割合は、前記伝熱プリプレグ１１全体の４０体積％以上９５体積％以下とする（つまり伝熱プリプレグ１１全体のガラス繊維１２の割合を５体積％以上６０体積％以下とする）ことで、伝熱プリプレグ１１の熱伝導と柔軟性を両立できる。
【００９９】
またガラス織布１３または不織布を構成するガラス繊維としては、結晶化ガラス繊維、石英ガラス繊維、強化ガラス繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維のいずれか一つ以上の繊維からなる請求項１に記載の伝熱プリプレグ１１とすることで、ガラス織布１３の開口率を高めた場合でも、その強度を保てる。
【０１００】
半硬化樹脂体１４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、からなる伝熱プリプレグ１１とすることで、伝熱プリント配線板２７の熱伝導率を高められると共に、その強度を高められる。
【０１０１】
半硬化樹脂体１４は、少なくとも半硬化状態のエポキシ樹脂と、ゴム樹脂と、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からなる伝熱プリプレグ１１とすることで、伝熱プリント配線板２７の熱伝導率を高められると共に、その強度を高められる。
【０１０２】
半硬化樹脂体１４は、少なくともエポキシ樹脂と、熱可塑性樹脂と、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、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫、炭素、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１１とすることで、伝熱プリント配線板２７の熱伝導率を高められると共に、その強度を高められる。
【０１０３】
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１１とすることで、プリント配線板の熱伝導率を高められる。
【０１０４】
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１１とすることで、伝熱プリント配線板２７の熱伝導率を高められる。
【０１０５】
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２０を用意する工程と、前記伝熱体２０を、開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下のガラス織布１３または不織布に含浸させた後、前記伝熱体２０を半硬化状態にする工程とを有する伝熱プリプレグ１１の製造方法とすることで、放熱性に優れた伝熱プリント配線板２７を安価に製造できる。
【０１０６】
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１１と、銅箔とを複数枚積層し硬化してなる伝熱プリント配線板２７であって、前記伝熱プリプレグ１１は、開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下のガラス織布１３または不織布と、このガラス織布１３に含浸した半硬化樹脂体１４とからなり、前記半硬化樹脂体１４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ント配線板２７を提供することで、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。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上のように、本発明にかかる伝熱プリプレグ及びその製造方法とこれを用いた伝熱プリント配線板を用いることによって、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。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ実施の形態における伝熱プリプレグの断面図と、上面図
【図２】伝熱プリプレグの製造方法の一例を断面で説明する模式図
【図３】（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
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、共に多層プリント配線板を作製する様子を断面で説明する模式図
【図５】曲げ強度の評価方法の一例を示す模式図
【図６】（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
【図７】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】
【０１０９】
１１ 伝熱プリプレグ
１２ ガラス繊維
１３ ガラス織布
１４ 半硬化樹脂体
１５ 矢印
１６ 縦糸
１７ 横糸
１８ 開口部
１９ 設備
２０ 伝熱体
２１ 槽
２２ プレス
２３ 銅箔
２４ 積層体
２５ 孔
２６ 銅メッキ部
２７ 伝熱プリント配線板
２８ 治具
【技術分野】
【０００１】
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プレグ及びその製造方法とこれを用いた伝熱プリント配線板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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６を用いてその一例を説明する。すなわち図６（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）。
【０００４】
図６（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６（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６（Ｂ）は平行な方向の磁場をかける様子を示す。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
図７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７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７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。
【００１０】
しかし図７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。
【特許文献１】特開２００４−２２５０５４号公報
【特許文献２】特開平３−１７１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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言った柔軟性が低下しやすく、柔軟性を高めようとすると熱伝導率を高めることが困難になるという課題があった。
【００１２】
そこで本発明は、プリプレグを構成するガラス織布に着目し、プリント配線板の熱伝導率を高めながらも、その柔軟性を保てるプリプレグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的を達成するために、本発明は、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、開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下のガラス織布または不織布と、このガラス織布に含浸した半硬化樹脂体とからなり、前記半硬化樹脂体は、半硬化状態の樹脂と、その樹脂中に分散した無機フィラーと、から構成した伝熱プリプレグとするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の伝熱プリプレグ及びその製造方法とこれを用いた伝熱プリント配線板によれば、プリプレグの厚み方向における伝熱性に影響を与えるガラス織布部分に、積極的に開口部を形成し、この開口部に伝熱体を充填することで、熱伝導率の低いガラス織布または不織布を介さずに、厚み方向に熱を伝えるルートを形成することで、厚み方向の熱伝導率を高めることができる。従って、無機質充填材が比較的低い密度でも厚み方向の高熱伝導化を実現できるためプリプレグの柔軟性を確保できる。また、ガラス織布の厚みを厚くしても同様の効果が得られる。
【００１５】
これにより、シート状でのプリプレグ自体での取り扱い性、更にはこのプリプレグシートを積層、硬化して作製したプリント配線板の機械的強度を高められる（例えば、曲げても割れにくい）。
【００１６】
そして本発明の伝熱プリプレグを用いて作製した伝熱プリント配線板を用いることで、半導体の温度が低減し、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ＴＶ、各種電子機器の小型化、高性能化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における伝熱プリプレグについて説明する。
【００１８】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ実施の形態における伝熱プリプレグの断面図と、上面図である。
【００１９】
まず図１（Ａ）を用いて説明する。図１（Ａ）は、実施の形態１における伝熱プリプレグの断面図である。図１（Ａ）において、１１は伝熱プリプレグ、１２はガラス繊維、１３はガラス織布、１４は半硬化樹脂体、１５は矢印である。矢印１５は、ガラス繊維１２が織られてなるガラス織布１３の開口部（この開口部はバスケットホール部と呼ばれることもある）を示している。
【００２０】
図１（Ａ）に示すように、実施の形態１で説明する伝熱プリプレグ１１は、ガラス繊維１２を開口部（図１（Ａ）の矢印１５で示す部分）を積極的に形成するように織り上げてなるガラス織布１３と、このガラス織布１３に含浸させた半硬化樹脂体１４から構成したものである。そしてガラス織布１３の開口部（矢印１５で示した部分）や、ガラス織布１３の表面は、半硬化樹脂体１４で覆われている（あるいは充填されている）。
【００２１】
次に図１（Ｂ）を用いて、ガラス繊維１２に形成した開口部（図１（Ａ）の矢印１５で示した部分）について説明する。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した伝熱プリプレグ１１の上面図に相当する。
【００２２】
図１（Ｂ）において、伝熱プリプレグ１１のガラス織布１３を示すため、半硬化樹脂体１４は図示していない。図１（Ｂ）において、１６は縦糸、１７は横糸であり、縦糸１６や横糸１７は共に複数本のガラス繊維１２を束ねたものからなる。１８は開口部である。開口部１８は、縦糸１６と横糸１７の無い部分（縦糸１６と横糸１７の間に発生した隙間、図１（Ｂ）では長方形（あるいは四角形）に図示しているが、この形状に限定する必要はない）である。
【００２３】
実施の形態１では、ガラス織布１３に、図１（Ｂ）に示すように積極的に開口部１８を形成し、この開口部１８に図１（Ａ）に示すように、半硬化樹脂体１４を充填することで、伝熱プリプレグ１１の厚み方向での伝熱性を高めることになる。
【００２４】
なおガラス織布１３における開口率は、２０％以上５０％以下が望ましい。開口率が２０％未満の場合、伝熱プリプレグ１１の厚み方向の熱伝導性（つまり開口部１８を介した熱伝導）に影響を与える場合がある。また開口率が５０％を超えた場合、伝熱プリプレグ１１の引張り強度に影響を与える可能性がある。
【００２５】
ここで開口率とは、スクリーン印刷等に使われるスクリーンにおいて、オープニング率とも呼ばれる割合に相当する。この開口率は、ガラス織布１３を投影した場合における、全体に対する開口部１８の面積割合を百分率（単位は％）で表示したものである。
【００２６】
なお開口率は、図１（Ｂ）等に示した開口部１８だけでなく、ガラス繊維１２の本数を減らして編み上げた場合に発生する、互いに平行なガラス繊維１２の隙間や互いに交差するガラス繊維１２の隙間に無数に発生する小さな（例えばガラス繊維１２の直径の０．５倍から２．０倍程度の、あるいは数ミクロン程度の）開口部１８も含む（図示していない）。
【００２７】
ガラス織布１３（あるいはガラス不織布、なおガラス不織布は図示していない）の厚みは、１０ミクロン以上３００ミクロン以下が望ましい。ガラス織布１３（ガラス不織布も含む）の厚みが１０ミクロン未満の場合、伝熱プリプレグ１１（あるいは伝熱プリプレグ１１を硬化してなる伝熱プリント配線板）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。ガラス織布１３（あるいはガラス不織布）の厚みが３００ミクロンを越えた場合、伝熱プリプレグ１１の厚みが増加してしまうため、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。
【００２８】
なおガラス織布１３の代わり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１１の伝熱性を高められる。またガラス織布１３を用いることで、伝熱プリプレグ１１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。
【００２９】
なお開口率の測定が難しい場合は、通気度で開口率を評価することもできる。なお通気度の測定には、ＪＩＳ Ｌ１０９６ ８．２７．１ Ａ法（フラジール形法）や、国際規格（ＡＳＴＭ Ｄ７３７、ＴＡＰＰＩ Ｔ２５１等を参考にすることができる。発明者らの実験によると、通気度は３００ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃ以上６００ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃ以下が望ましい結果が得られた。通気度が２００ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃ未満の場合、ガラス繊維の開口部への半硬化樹脂体１４の充填効果が得られない場合がある。通気度が６００ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃより大きいガラス織布の場合、強度が低くなったり、高価で取扱いが難しいものとなる場合がある。
【００３０】
更に伝熱プリプレグ１１をＸＹ方向に縮みにくくすることで、伝熱プリプレグ１１のＺ方向（厚み方向）を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。
【００３１】
またガラス織布１３（ガラス不織布も含む）の、開口率を高めることで、伝熱プリプレグ１１のレーザやドリルによるビア孔の加工性を高める効果も得られる。
【００３２】
なお伝熱プリプレグ１１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１１の厚みが２０ミクロン未満の場合、伝熱プリプレグ１１（あるいは伝熱プリプレグ１１を硬化してなる伝熱プリント配線板）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。
【００３３】
なおガラス織布１３の厚みより、伝熱プリプレグ１１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１１の方を、ガラス織布１３の厚みより厚くすることで、上付き樹脂（いわゆる、ガラス織布１３の表面を覆う余分な半硬化樹脂体１４）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２３の厚みの吸収効果が得られる。この厚み吸収効果によって、例えば後述する図４（Ｃ）に示す伝熱プリント配線板２７の表面に、凹凸が発生しにくくなる。
【００３４】
次に図２を用いて、伝熱プリプレグ１１の製造方法の一例について説明する。図２は、伝熱プリプレグ１１の製造方法の一例を断面で説明する模式図である。図２において、１９は設備であり、プリプレグの製造設備の一部（例えば、ロール等の回転部分）を模式的に示すものである。２０は伝熱体、２１は槽である。槽２１の中には、半硬化樹脂体１４を形成する部材、つまり伝熱体２０を、所定の溶剤（例えばメチルエチルケトン、シクロペンタノン等）に溶解した状態でセットしている。
【００３５】
まずガラス織布１３として、厚み１５ミクロン、開口率５％のものを作製した。そして図２に示すように、ガラス織布１３を、設備１９にセットし、矢印１５ａに示す方向に送り、槽２１にセットした伝熱体２０を含浸させる。そして設備１９を、矢印１５ｂに回しながら、ガラス織布１３に含浸させた伝熱体２０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１５ｃのように流して伝熱体２０から溶剤成分を除去する。更に加熱等により伝熱体２０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、半硬化樹脂体１４とする。こうして伝熱プリプレグ１１を、連続的に作製する。なお伝熱プリプレグ１１の製造方法はこれに限定されるものではない。
【００３６】
次に槽２１にセットする伝熱体２０について説明する。伝熱体２０は、伝熱プリプレグ１１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、開口部１８を介した熱伝導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。
【００３７】
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、少なくとも伝熱体２０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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
なおこれら樹脂を半硬化状態とすることで、伝熱プリプレグ１１となる。
【００４１】
なお伝熱プリプレグ１１に占める半硬化樹脂体１４の割合は、伝熱プリプレグ１１全体の４０体積％以上９５体積％以下が望ましい。４０体積％未満の場合、伝熱プリプレグ１１の伝熱性が低下する場合がある。また９５体積％より高い場合、伝熱プリプレグ１１の柔軟性に影響を与える場合があるためである。
【００４２】
次に伝熱プリプレグ１１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。
【００４３】
図３（Ａ）（Ｂ）は、共に伝熱プリプレグ１１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３（Ａ）（Ｂ）において、２２はプレス、２３は銅箔、２４は積層体である。
【００４４】
まず図３（Ａ）に示すように、半硬化樹脂体１４と、これを含浸させたガラス繊維１２と、からなる伝熱プリプレグ１１の一面以上に銅箔２３をセットする。そして、プレス２２を、矢印１５に示すように動かし、伝熱プリプレグ１１の一面以上に銅箔２３を貼り付ける。なお図３（Ａ）（Ｂ）において、プレス２２にセットする金型等は図示していない。そしてこれら部材を所定温度で加圧一体化する。その後、図３（Ｂ）に示すようにプレス２２を矢印１５の方向に引き離す。こうして銅箔２３を伝熱プリプレグ１１の一面以上に固定し、積層体２４とする。このようにして接着剤等を用いずに銅箔２３を伝熱プリプレグ１１の上に固定することで、出来上がった積層体２４の高伝熱化を実現する。
【００４５】
次に積層体２４の一面以上に固定した銅箔２３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２３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）。
【００４６】
次に図４（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、積層体２４を積層し、４層の伝熱プリント配線板を作製する様子を説明する。
【００４７】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、共に多層（例えば４層）プリント配線板を作製する様子を断面で説明する模式図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）において、２５は孔、２６は銅メッキ部、２７は伝熱プリント配線板である。
【００４８】
まず図４（Ａ）に示すように、少なくともその一面以上に、銅箔２３を所定パターン形状に加工した積層体２４を用意する。そしてこの積層体２４を挟むように、伝熱プリプレグ１１をセットする。更に伝熱プリプレグ１１の外側に、銅箔２３をセットする。なお市販の銅箔２３を用いる場合、その粗面側を伝熱プリプレグ１１側にセットすることで、銅箔２３と伝熱プリプレグ１１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、これら部材を加圧、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１１に含まれる半硬化樹脂体１４が軟化し、伝熱プリプレグ１１上に固定した銅箔２３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２３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２３を固定する効果も得られる。こうして積層体２４を作製する。
【００４９】
次にこの積層体２４の所定位置に孔２５を形成し、図４（Ｂ）の状態とする。図４（Ｂ）において、孔２５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。
【００５０】
その後、孔２５の内壁等に銅メッキを行い、図４（Ｃ）の状態とする。図４（Ｃ）に示すようにして、銅メッキ部２６によって、内層や表層に形成した銅箔２３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、伝熱プリント配線板２７となる。
【００５１】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２として、実施の形態１に用いた半硬化樹脂体１４や伝熱体２０を構成する部材について説明する。
【００５２】
伝熱体２０としては、エポキシ樹脂を主体とする熱硬化性樹脂に、熱伝導性を高める無機フィラー、伝熱プリント配線板２７の柔軟性（あるいは割れにくさ）を高めるために、ゴム樹脂等を添加したものを使うことができる。
【００５３】
まず、ゴム樹脂を添加する場合について説明する。ここで、ゴム樹脂としては、ＮＢＲ（ニトリルゴム）等を用いることができる。
【００５４】
ニトリルゴム（ＮＢＲ）以外にも、ゴム樹脂としては水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ふっ素ゴム（ＦＫＭ、ＦＦＫＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ、ＦＶＭＱ）、ウレタンゴム（ＡＵ、ＥＵ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ノルボルネンゴム（ＮＯＲ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等から一つ以上を選ぶことができる。
【００５５】
またこれらのゴム樹脂は、微粒子状で添加しても良い。微粒子状で添加することで、少ない添加量で、機械的強度を向上させる効果が得られる。これは微粒子で添加することで、エポキシ樹脂とゴム樹脂との界面が増加するためと考えられる。なおゴム樹脂の粒径は０．１ミクロン以上１０ミクロン以下（望ましくは１ミクロン以下）が望ましい。粒径が０．１ミクロン未満のゴム樹脂は特殊で高価な場合がある。また粒径が１０ミクロンを超えると、伝熱プリプレグ１１の薄層化に影響を与える場合がある。
【００５６】
次に熱可塑性樹脂を添加する場合について説明する。ゴム樹脂の代わりに、熱可塑性樹脂を添加しても良い。例えば伝熱体２０として、エポキシ樹脂を主体とする熱硬化性樹脂に、熱伝導性を高めるための無機フィラー、プリント配線板としての成形性を高めるために、熱可塑性樹脂を添加することができる。なお熱可塑性樹脂のＴｇ（Ｔｇはガラス転移温度）は１３０℃以下の熱可塑性樹脂を添加したものを使うことができる。また半導体の使用上限温度が１２５℃であるため、１２５℃を超える必要が無い。そのためＴｇを１２５℃以下（バラツキを考慮すると１３０℃以下）とすることで、それ以下の温度でプリント配線板に一定の柔軟性（あるいは丈夫さ、耐衝撃性）を与えられる。なおプリント配線板（あるいは伝熱プリプレグ１１）の長期の保存性を考えた場合、熱可塑性樹脂のＴｇは５０℃以上にすることも可能である。
【００５７】
なおゴム樹脂同様に熱可塑性樹脂も、微粒子状態として、エポキシ樹脂等にて添加しても良い。こうすることで、少量でも機械的強度の改善効果が得られる。またゴム樹脂、熱可塑性樹脂の併用、更には他の微粒子系の樹脂（例えば、コアシェル構造の微粒子、あるいはアクリレート系共重合体、ＰＭＭＡ等の微粒子）を添加しても、同様な機械的強度の改善効果が得られる。
【００５８】
更に熱可塑性樹脂の一種であるアクリル系樹脂を微粒子形状とし、これを効力緩和剤、複合材料強化材の用途のため添加することもできる。この場合も、その粒径は０．１ミクロン以上１０ミクロン以下（望ましくは５ミクロン以下、更には１ミクロン以下）が望ましい。粒径が０．１ミクロン未満のものは、エポキシ樹脂中への分散が難しい場合がある。また粒径が１０ミクロンを超えると、伝熱性や成形性に影響を与える場合がある。なおアクリル系の樹脂は、熱可塑性の樹脂である。また熱可塑性の樹脂を、微粒子状態で添加する場合、これら樹脂の添加量を減らすことができる。これは、微粒子で添加することで、主成分となるエポキシ樹脂等との界面が増加するためである。
【００５９】
なおこれらゴム樹脂、熱可塑性樹脂、あるいは微粒子等の添加による柔軟性の改善は、エポキシ樹脂の硬化後（例えば、伝熱プリント配線板２７の状態）のみならず、エポキシ樹脂の半硬化状態（例えば、伝熱プリプレグ１１の状態）でも発現できる。その結果、伝熱プリプレグ１１の柔軟性を大幅に改善できる。なおエポキシ樹脂中に、ゴム樹脂や熱可塑性樹脂を微粒子状で添加し、硬化した場合、その断面をＳＥＭ（電子顕微鏡）観察した場合にこれら微粒子が観察できないもの（あるいは分子レベルで界面が消失するもの）とすることが望ましい。硬化後にこれら微粒子がそのまま微粒子状態で残った場合、その界面に応力集中する可能性があるためである。
【００６０】
また発明者らの実験では、これら部材の添加によって、柔軟性の改善のみならず、耐白化性（白化とは、例えばガラス繊維１２と、半硬化樹脂体１４や硬化済の樹脂部分と、の剥離を言う）を高める効果も得られることが判った。これは、無機フィラーを添加したことによるガラス繊維１２と樹脂部分との接着力への影響や熱膨張係数の変化に対して、添加したゴム樹脂、熱可塑性樹脂、あるいはこれら樹脂材料を添加することで接着強化あるいは応力緩和等の効力があったためと思われる。その結果、実施の形態２等で提案する伝熱プリプレグ１１を複数枚積層、硬化する場合に、たとえ積層条件等に色々な変動が発生した場合であっても白化の抑制効果が得られる。
【００６１】
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。
【００６２】
（化１）は、結晶性エポキシ樹脂の一例を示す構造式である。
【００６３】
【化１】
【００６４】
（化１）において、結晶性エポキシ樹脂の構造式における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ＣＨ３、Ｈ、ｔ−Ｂｕ等である。またＲ１〜Ｒ４は同じであっても良い。
【００６５】
（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。
【００６６】
【化２】
【００６７】
（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。
【００６８】
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）に示したものも使うことができる。
【００６９】
【化３】
【００７０】
【化４】
【００７１】
【化５】
【００７２】
【化６】
【００７３】
【化７】
【００７４】
【化８】
【００７５】
（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。
【００７６】
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。
【００７７】
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２７の強度（例えば割れにくさ）を高める効果が得られる。
【００７８】
次にゴム樹脂や、熱可塑性樹脂等と、エポキシ樹脂の比率について説明する。全樹脂に対して、ゴム樹脂や熱可塑性樹脂のいずれか一方だけの添加量は、１重量％以上１０重量％以下の範囲内とすることが望ましい。ゴム樹脂や熱可塑性樹脂のいずれか一方だけの添加量が、全樹脂に対して１重量％未満の場合、添加効果が得られない場合がある。またゴム樹脂や熱可塑性樹脂のいずれか一方だけの添加量が、１０重量％を超えると、エポキシ樹脂の割合が低下するため、出来上がった伝熱プリント配線板２７の熱伝導率が影響を受ける可能性がある。
【００７９】
なおこれら部材を、微粒子として添加することで、添加量を減らすことができる。この場合、ゴム樹脂や熱可塑性樹脂のいずれか一方だけの添加量の加減を、０．５重量％以上とすることができる。０．５重量％未満の場合、微粒子として添加してもその効果が得られない場合がある。なおゴム樹脂と、熱可塑性樹脂の両方を組み合わせることも可能である。
【００８０】
なお無機フィラーと全樹脂（ここで全樹脂とは、ゴム樹脂や熱可塑性樹脂、結晶性エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂、硬化剤等の合計の意味である）の比率において、無機フィラーは５０〜９５体積％（つまり残りの全樹脂は５０〜５体積％）の範囲内が望ましい。無機フィラーの割合が５０体積％未満の場合、出来上がった伝熱プリント配線板２７の熱伝導率が低下する場合がある。また無機フィラーの割合が９５体積％より大きくなると、プリント配線板としての積層性、孔加工性等に影響を与える場合がある。
【００８１】
また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、伝熱体２０の混練が難しくなる。また５０μｍを超えると、ガラス織布１３に形成した開口部１８への充填が難しくなる。
【００８２】
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。
【００８３】
次に実施の形態３として、実施の形態１〜２で作製した伝熱プリント配線板２７の測定結果の一例について説明する。
【００８４】
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１〜２で作製した伝熱プリント配線板２７の特性等について測定した結果の一例を説明する。
【００８５】
（実験１）
実験１としてガラス織布の開口率と、熱伝導の関係について調べた結果を、表１、表２に示す。表１は従来のガラス織布６（ＩＰＣ規格が２１１６、密度が縦６０本／インチ、横５８本／インチ、フィラメントの種類はＥ２２５、フィラメント直径約７ミクロン、フィラメント数約２００本）に対して、樹脂分比率（単位は体積％）を変化させて作製したプリプレグの硬化後の熱伝導率の測定結果の一例である。
【００８６】
【表１】
【００８７】
表１より、従来のガラス織布６を用いた場合、ガラス織布６を覆う半硬化樹脂体１４の樹脂分比率を高くするほど、出来上がった（あるいは硬化後の）プリプレグの熱伝導率が高くなることが判る。
【００８８】
表２は、実施の形態で用いたガラス織布１３を用いた場合の熱伝導率の測定結果の一例である。表２は実施の形態で用いたガラス織布１３（ＩＰＣ規格が２１１６、密度が縦６０本／インチ、横５８本／インチ、フィラメントの種類はＥ４５０、フィラメント直径約５ミクロン、フィラメント数約２００本）に対して、樹脂分比率（単位は体積％）を変化させて作製したプリプレグの硬化後の熱伝導率の測定結果の一例である。
【００８９】
【表２】
【００９０】
表１と表２を比較すると、樹脂分比率が低い場合でも、高開口率のガラス織布を用いることで、熱伝導率を高められることが判る。更に樹脂分比率を５０体積％から６０体積％、７０体積％、８０体積％と高くすることで、熱伝導率を高くできることが判る。
【００９１】
このように、従来のガラス織布６に比べて、より細いフィラメントを用いたガラス織布１３を用いることで、その伝熱性を高めることができた。
【００９２】
このようにガラス織布１３を高開口率にするには、ガラス織布を構成するガラス繊維（フィラメントとも呼ばれる）の直径を細く（例えば、７ミクロンから、６ミクロン、更には４ミクロンへと）することが効果的である。またガラス織布１３の密度（縦糸と横糸の密度、一般的にインチ当たりの本数で呼ばれる）を同じままで、ガラス繊維の本数を減らす（例えば、Ｅ２２５で知られる約２００本を１５０本、１００本等に減らす）ことも効果的である。このように、より細いガラス繊維を選ぶ、ガラス繊維の数を減らす、あるいは両方を組合せる等の手法によって、高開口率のガラス織布を安価に作製できるため、伝熱プリント配線板２７のコストダウンが可能となる。
【００９３】
（実験２）
実験２として、伝熱プリプレグ１１を用いた伝熱プリント配線板２７の強度を測定した結果を示す。伝熱プリプレグ１１を用いて伝熱プリント配線板２７を作製する場合、プリント配線板として要求される一定の物理的強度（例えば、曲げに対する強度）が必要となる。これらの強度等の評価であるが、ガラス織布１３に伝熱体２０を含浸させた状態で特性を評価すると、ガラス織布１３の影響が大きく、伝熱プリプレグ１１自体、あるいはこれを硬化してなる伝熱プリント配線板２７の単体での特性（割れにくさ、欠けにくさ、耐力等）の評価が難しい場合がある。そこで実験１としてガラス織布１３を用いない半硬化樹脂体１４部分だけについて、積層、硬化し実験２として評価した。
【００９４】
なおガラス織布１３（不織布も含む）に伝熱体２０を含浸させ、半硬化樹脂体１４とすることで、伝熱プリプレグ１１やこれを硬化してなる伝熱プリント配線板２７等が高強度化することは言うまでもない。
【００９５】
結晶性エポキシ樹脂としてジャパンエポキシレジン製「ＹＬ６１２１Ｈ」、東都化学製「ＹＳＬＶ−８０ＸＹ」、硬化剤として、４−４ジアミノビフェニルエーテル、４−４，ジハイドロキシビフェニルを選び、ここに熱可塑性樹脂やゴム樹脂を添加し、これを所定の溶剤に溶解し伝熱体２０とした。
【００９６】
図５は、曲げ強度の評価方法の一例を示す模式図である。図５において、２８は治具である。図５において、治具２８の間に伝熱プリント配線板２７をセットし、矢印１５で示す方向に治具２８を用いて、伝熱プリント配線板２７を曲げる。発明者らの実験では、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２７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。
【００９７】
以上のようにして、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１１であって、この伝熱プリプレグ１１は、開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下のガラス織布１３または不織布と、このガラス織布１３に含浸した半硬化樹脂体１４とからなり、前記半硬化樹脂体１４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構成した伝熱プリプレグ１１を提供することで、放熱性に優れた伝熱プリント配線板２７を安価に提供できる。
【００９８】
また伝熱プリプレグ１１に占める半硬化樹脂体１４の割合は、前記伝熱プリプレグ１１全体の４０体積％以上９５体積％以下とする（つまり伝熱プリプレグ１１全体のガラス繊維１２の割合を５体積％以上６０体積％以下とする）ことで、伝熱プリプレグ１１の熱伝導と柔軟性を両立できる。
【００９９】
またガラス織布１３または不織布を構成するガラス繊維としては、結晶化ガラス繊維、石英ガラス繊維、強化ガラス繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維のいずれか一つ以上の繊維からなる請求項１に記載の伝熱プリプレグ１１とすることで、ガラス織布１３の開口率を高めた場合でも、その強度を保てる。
【０１００】
半硬化樹脂体１４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、からなる伝熱プリプレグ１１とすることで、伝熱プリント配線板２７の熱伝導率を高められると共に、その強度を高められる。
【０１０１】
半硬化樹脂体１４は、少なくとも半硬化状態のエポキシ樹脂と、ゴム樹脂と、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からなる伝熱プリプレグ１１とすることで、伝熱プリント配線板２７の熱伝導率を高められると共に、その強度を高められる。
【０１０２】
半硬化樹脂体１４は、少なくともエポキシ樹脂と、熱可塑性樹脂と、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、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫、炭素、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１１とすることで、伝熱プリント配線板２７の熱伝導率を高められると共に、その強度を高められる。
【０１０３】
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１１とすることで、プリント配線板の熱伝導率を高められる。
【０１０４】
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１１とすることで、伝熱プリント配線板２７の熱伝導率を高められる。
【０１０５】
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２０を用意する工程と、前記伝熱体２０を、開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下のガラス織布１３または不織布に含浸させた後、前記伝熱体２０を半硬化状態にする工程とを有する伝熱プリプレグ１１の製造方法とすることで、放熱性に優れた伝熱プリント配線板２７を安価に製造できる。
【０１０６】
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１１と、銅箔とを複数枚積層し硬化してなる伝熱プリント配線板２７であって、前記伝熱プリプレグ１１は、開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下のガラス織布１３または不織布と、このガラス織布１３に含浸した半硬化樹脂体１４とからなり、前記半硬化樹脂体１４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ント配線板２７を提供することで、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。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上のように、本発明にかかる伝熱プリプレグ及びその製造方法とこれを用いた伝熱プリント配線板を用いることによって、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。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ実施の形態における伝熱プリプレグの断面図と、上面図
【図２】伝熱プリプレグの製造方法の一例を断面で説明する模式図
【図３】（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
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、共に多層プリント配線板を作製する様子を断面で説明する模式図
【図５】曲げ強度の評価方法の一例を示す模式図
【図６】（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
【図７】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】
【０１０９】
１１ 伝熱プリプレグ
１２ ガラス繊維
１３ ガラス織布
１４ 半硬化樹脂体
１５ 矢印
１６ 縦糸
１７ 横糸
１８ 開口部
１９ 設備
２０ 伝熱体
２１ 槽
２２ プレス
２３ 銅箔
２４ 積層体
２５ 孔
２６ 銅メッキ部
２７ 伝熱プリント配線板
２８ 治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下のガラス織布または不織布と、
このガラス織布に含浸した半硬化樹脂体とからなり、
前記半硬化樹脂体は、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、から構成した伝熱プリプレグ。
【請求項２】
前記伝熱プリプレグに占める半硬化樹脂体の割合は、前記伝熱プリプレグ全体の４０体積％以上９５体積％以下である請求項１記載の伝熱プリプレグ。
【請求項３】
ガラス織布または不織布は、結晶化ガラス繊維、石英ガラス繊維、強化ガラス繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維のいずれか一つ以上の繊維からなる請求項１に記載の伝熱プリプレグ。
【請求項４】
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、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫、炭素、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１に記載の伝熱プリプレグ。
【請求項５】
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、ゴム樹脂と、
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、からなる請求項１に記載の伝熱プリプレグ。
【請求項６】
半硬化樹脂体は、少なくともエポキシ樹脂と、熱可塑性樹脂と、
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、からなる請求項１に記載の伝熱プリプレグ。
【請求項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４〜６いずれか一つに記載の伝熱プリプレグ。
【請求項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。
【化１】
【請求項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。
【請求項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、開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下の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。
【請求項１１】
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と、
銅箔と、
を複数枚積層し硬化してなる伝熱プリント配線板であって、
前記伝熱プリプレグは、開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下のガラス織布または不織布と、このガラス織布に含浸した半硬化樹脂体と、からなり、
前記半硬化樹脂体は、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、からなる伝熱プリント配線板。
【請求項１】
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、
開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下のガラス織布または不織布と、
このガラス織布に含浸した半硬化樹脂体とからなり、
前記半硬化樹脂体は、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、から構成した伝熱プリプレグ。
【請求項２】
前記伝熱プリプレグに占める半硬化樹脂体の割合は、前記伝熱プリプレグ全体の４０体積％以上９５体積％以下である請求項１記載の伝熱プリプレグ。
【請求項３】
ガラス織布または不織布は、結晶化ガラス繊維、石英ガラス繊維、強化ガラス繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維のいずれか一つ以上の繊維からなる請求項１に記載の伝熱プリプレグ。
【請求項４】
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、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫、炭素、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１に記載の伝熱プリプレグ。
【請求項５】
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、ゴム樹脂と、
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、からなる請求項１に記載の伝熱プリプレグ。
【請求項６】
半硬化樹脂体は、少なくともエポキシ樹脂と、熱可塑性樹脂と、
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、からなる請求項１に記載の伝熱プリプレグ。
【請求項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４〜６いずれか一つに記載の伝熱プリプレグ。
【請求項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。
【化１】
【請求項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。
【請求項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、開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下の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。
【請求項１１】
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と、
銅箔と、
を複数枚積層し硬化してなる伝熱プリント配線板であって、
前記伝熱プリプレグは、開口率が２０％以上５０％以下で、かつ厚みが１０ミクロン以上３００ミクロン以下のガラス織布または不織布と、このガラス織布に含浸した半硬化樹脂体と、からなり、
前記半硬化樹脂体は、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、からなる伝熱プリント配線板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１９１５０（Ｐ２００９−１９１５０Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８３９７５（Ｐ２００７−１８３９７５）
【出願日】平成１９年７月１３日（２００７．７．１３）
【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２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１３日（２００７．７．１３）
【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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