熱硬化性樹脂組成物、プリプレグ、コンポジット積層板、金属箔張積層板、回路基板及びＬＥＤ搭載用回路基板
【課題】熱伝導性、耐熱性、ドリル耐摩耗性、及び難燃性に優れた回路基板を提供することを目的とする。
【解決手段】熱硬化性樹脂１００体積部に対して、絶縁性の無機充填材８０〜１４０体積部含有し、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）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含む、又は結晶水を有しない無機粒子、及び、（Ｃ）１．５μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化アルミニウム粒子を含有し、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と前記無機粒子（Ｂ）と前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）との配合比（体積比）が、１：０．１〜１：０．１〜１である熱硬化性樹脂組成物を用いる。
【解決手段】熱硬化性樹脂１００体積部に対して、絶縁性の無機充填材８０〜１４０体積部含有し、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）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含む、又は結晶水を有しない無機粒子、及び、（Ｃ）１．５μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化アルミニウム粒子を含有し、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と前記無機粒子（Ｂ）と前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）との配合比（体積比）が、１：０．１〜１：０．１〜１である熱硬化性樹脂組成物を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱性に優れた回路基板の製造に用いられる熱硬化性樹脂組成物、及び該熱硬化性樹脂組成物を用いて製造されるプリプレグ、コンポジット積層板、金属箔張積層板、回路基板及びＬＥＤ搭載用回路基板に関する。
【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。ＦＲ−４タイプの積層板は、打抜加工性やドリル加工性が悪いという欠点があった。このような欠点を解決しうるプリント配線板として、芯材層として、不織布に樹脂成分を含浸させた層が配置され、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。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、層間接着強度が高く、耐アルカリ性、耐熱性、打抜加工性に優れたコンポジット積層板として、不織布および／または紙に樹脂ワニスが含浸されてなる樹脂含浸材芯材の両面に、ガラス布に樹脂ワニスが含浸されてなる樹脂含浸表層材が貼着され、さらに金属箔が貼設されてなるコンポジット積層板において、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ことを特徴とするコンポジット積層板が記載されている。
【０００４】
また、例えば、下記特許文献２には、熱的に安定で難燃性に優れたコンポジット積層板として、樹脂含浸ガラス織布からなる表面層および硬化性樹脂含浸ガラス不織布からなる中間層で構成されるプリント回路基板用積層材において、中間層が、中間層中の樹脂基準で２００重量％〜２７５重量％の量の、分子式Ａｌ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ（式中、ｎは＞２．６かつ＜２．９の値を有する）水酸化アルミニウムを含有することを特徴とする積層材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
近年、電子機器の軽薄短小化の進展に伴い、プリント配線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）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半田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。
【０００７】
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、ドリル加工性及び高い難燃性の全てを満足させることは困難であった。
【０００８】
本発明者らは、このような問題を解決すべく、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性、及び難燃性に優れた回路基板等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】
【０００９】
すなわち、本発明の一局面は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して、絶縁性の無機充填材８０〜１４０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）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含有する、又は結晶水を含有しない無機粒子、及び、（Ｃ）１．５μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化アルミニウム粒子を含有し、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と前記無機粒子（Ｂ）と前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）との配合比（体積比）が、１：０．１〜１：０．１〜１である熱硬化性樹脂組成物である。このような熱硬化性樹脂組成物を樹脂成分とする回路基板は、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性、及び難燃性に優れる。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、粒子径の極めて小さい酸化アルミニウムを所定割合で配合することにより、ドリル加工性を低下させずに、耐熱性を著しく向上させたものである。さらに、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）３またはＡｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）は熱伝導性、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を発生させる原因になる。本発明においては、２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する、遊離温度が４００℃以上である結晶水を含む、又は結晶水を有しない無機粒子（Ｂ）を配合することにより、熱伝導性と耐熱性とを付与するものである。無機粒子（Ｂ）を配合することにより、回路基板のリフローハンダの際にブリスタが発生することを抑制することができる。また、高温時における難燃性も発揮させることができる。そして、ギブサイト型水酸化アルミニウム、無機粒子（Ｂ）、及び粒子径の小さい酸化アルミニウムを上記所定割合で配合することにより、優れた熱伝導率、優れた耐熱性、優れたドリル加工性、及び難燃性を兼ね備えた回路基板を得るための樹脂組成物が得られる。このような樹脂組成物を用いて得られる回路基板は、高い放熱性が要求される各種基板、特に、発熱量が多い複数のＬＥＤが搭載されるようなＬＥＤ搭載用基板に好ましく用いられうる。このような回路基板に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、金属箔にブリスターが発生しにくい。
【００１０】
また、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（ｂ１）が、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との配合物である場合には、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回路基板が得られる点から好ましい。
【００１１】
前記無機粒子（Ｂ）としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、結晶性酸化ケイ素等の無機酸化物、水酸化アルミニウム等の無機水酸化物、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の無機窒化物、炭化ケイ素等の無機炭化物及びタルク、クレー等の天然鉱物からなる群から選ばれる少なくとも１種の粒子が好ましく用いられる。
【００１２】
また、上記何れかに記載の熱硬化性樹脂組成物を繊維基材に含浸させて得られるプリプレグを用いれば、優れた熱伝導率、優れた耐熱性、優れたドリル加工性、及び難燃性を兼ね備えた回路基板が得られる。
【００１３】
また、本発明の一局面の積層板は、不織繊維基材に樹脂組成物を含浸させて得られた芯材層と、前記芯材層の両表面にそれぞれ積層された、織繊維基材に樹脂組成物を含浸させて得られた表材層と、が積層一体化された積層板であって、前記芯材層が不織繊維基材に上記何れかに記載の熱硬化性樹脂組成物を含浸させてなる。このような積層板から得られる回路基板は、放熱性、難燃性及び、特にドリル加工性に優れる。従って、ＬＥＤのような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うる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の熱硬化性樹脂組成物を用いれば、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性、及び難燃性の全てに優れた積層板や回路基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るコンポジット積層板の模式断面図である。
【図２】図２はＬＥＤバックライトユニットの模式構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る好ましい実施形態を、以下に説明する。
【００１７】
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して、絶縁性の無機充填材８０〜１４０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）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含む、又は結晶水を有しない無機粒子、及び、（Ｃ）１．５μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化アルミニウム粒子を含有し、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と前記無機粒子（Ｂ）と前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）との配合比（体積比）が、１：０．１〜１：０．１〜１であるものである。
【００１８】
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，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、ジアリルフタレート等のラジカル重合性モノマー等を適宜配合しても良い。また、いずれにおいても、粘度調整や生産性を改良するために、必要に応じて溶剤を配合してもよい。
【００１９】
前記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、積層体に、熱伝導性、難燃性、ドリル加工性をバランスよく付与する成分である。
【００２０】
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、好ましくは３〜１０μｍである。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を超える場合にはドリル加工性が低下し、２μｍ未満の場合には、熱伝導性が低下するとともに、生産性が低下する。また、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）としては、平均粒子径（Ｄ５０）が２〜１０μｍの第１のギブサイト型水酸化アルミニウムと、平均粒子径（Ｄ５０）が１０〜１５μｍの第２のギブサイト型水酸化アルミニウムとの配合物を用いることが、充填材がより密に充填されることにより、放熱性がさらに向上する点から好ましい。
【００２１】
なお、本明細書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。
【００２２】
２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含む、又は結晶水を有しない無機粒子（Ｂ）は、回路基板の耐熱性を低下させずに熱伝導性と難燃性とを付与する成分である。
【００２３】
その具体例としては、酸化アルミニウム（結晶水無し）、酸化マグネシウム（結晶水無し）、結晶性シリカ（結晶水無し）等の無機酸化物；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、単独で用いてもよく、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。
【００２４】
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。
【００２５】
無機粒子（Ｂ）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（Ｂ）の平均粒子径（Ｄ５０）が１５μｍを超える場合にはドリル加工性が低下するおそれがある。
【００２６】
酸化アルミニウム粒子（Ｃ）は、得られる回路基板に高い熱伝導性を付与する成分である。酸化アルミニウム粒子（Ｃ）の平均粒子径（Ｄ５０）は１．５μｍ以下であり、好ましくは０．４〜０．８μｍである。酸化アルミニウム粒子の平均粒子径が１．５μｍを超える場合には、回路基板に充分な配合量で充填しにくくなり、また、ドリル加工性も低下する。また、酸化アルミニウムの平均粒子径が小さすぎる場合には、回路基板の熱伝導率が不充分になるおそれがある。
【００２７】
前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）、前記無機粒子（Ｂ）、及び、前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）の配合比（体積比）は、１：０．１〜１：０．１〜１であり、好ましくは、１：０．１〜０．５：０．１〜０．５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、無機粒子（Ｂ）の配合量が１を超える場合には、得られる回路基板のドリル加工性や放熱性が低下し、０．１未満の場合には、耐熱性が低下する。また、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、酸化アルミニウム粒子（Ｃ）の配合量が１を超える場合には、ドリル加工性が低下し、０．１未満の場合には、熱伝導率が低下する。
【００２８】
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、８０〜１４０体積部であり、好ましくは、９０〜１３０体積部、さらに好ましくは、１００〜１２０体積部である。無機充填材の配合割合が８０体積部未満の場合には、得られる回路基板の熱伝導率が低くなり、１４０体積部を超える場合には、ドリル加工性が低下するとともに、積層体の製造性（樹脂含浸性、成形性）も低下する。また、とくには、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体積部を超えるような場合には、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。
【００２９】
熱硬化性樹脂組成物は、液状の熱硬化性樹脂に上述した無機粒子成分を配合し、ディスパー、ボールミル、ロール等を用いて、各無機粒子を分散させ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、各種添加剤を配合してもよい。
【００３０】
次に、上記熱硬化性樹脂組成物を用いたプリプレグについて説明する。
【００３１】
上記熱硬化性樹脂組成物を用いたプリプレグは、織布（クロス）や不織布等の繊維基材に上記熱硬化性樹脂組成物を含浸させることにより得られる。
【００３２】
繊維基材を形成する繊維としては、ガラス繊維；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；天然繊維等が挙げられる。
【００３３】
繊維基材の厚さは、特に限定されず、一例としては、例えば１０〜３００μｍ程度である。
【００３４】
プリプレグは、上記のような繊維基材に、上記熱硬化性樹脂組成物を含浸及び半硬化させることにより得られる。具体的には、熱硬化性樹脂組成物を繊維基材に含浸し、繊維基材に含浸した熱硬化性樹脂組成物を加熱乾燥することにより、熱硬化性樹脂が半硬化状態とされたプリプレグが得られる。
【００３５】
そして、プリプレグを複数枚重ねて、さらにその外側に金属箔を重ね、所定温度及び所定圧力で加熱プレスすることにより回路基板が得られる。
【００３６】
次に、本発明に係る好ましい実施形態のコンポジット積層板１０を図１を参照しながら説明する。
【００３７】
コンポジット積層板１０は、芯材層１と、芯材層１の両表面に積層された表材層２とが積層一体化された層構成を有する。そして、その表層には、さらに金属箔３が積層されて金属箔張積層板を構成している。
【００３８】
芯材層１は不織繊維基材１ａと上述したような熱硬化性樹脂組成物１ｂから構成されており、表材層２は、織繊維基材２ａと樹脂組成物２ｂから構成されている。
【００３９】
以下に、コンポジット積層板１０の製造方法について詳しく説明する。
【００４０】
はじめに、芯材層１を形成するためのプリプレグ（以下、芯材層プリプレグとも呼ぶ）について説明する。
【００４１】
芯材層プリプレグは、ガラス不織布、ガラス紙、合成樹脂不織布、紙、等の不織繊維基材１ａに、上述した熱硬化性樹脂組成物を含浸させることにより得られる。
【００４２】
不織繊維基材の種類は特に限定されないが、ガラス不織布やガラス紙、アラミド繊維，ポリエステル繊維，ナイロン繊維等の合成樹脂繊維を用いた合成樹脂不織布、紙等が挙げられる。このような不織繊維基材は織繊維基材に比べて粗であるために、コンポジット積層体のドリル加工性を向上させる。
【００４３】
次に、表材層２を形成するためのプリプレグ（以下、表材層プリプレグとも呼ぶ）について説明する。
【００４４】
表材層プリプレグは、ガラスクロス（織布）や、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（織布）のような織繊維基材２ａに、熱硬化性樹脂の樹脂ワニスを含浸させることにより得られる。このように、表材層に織繊維基材を用いることにより、得られるコンポジット積層板の寸法安定性や耐熱性を向上させることができる。
【００４５】
なお、表材層プリプレグを形成するための樹脂ワニスとしては、芯材層プリプレグの製造に用いるのと同様の、エポキシ樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂，ビニルエステル樹脂等のラジカル重合型の熱硬化性樹脂を樹脂成分とする樹脂ワニスが用いられうる。また、表材層プリプレグを形成するための樹脂ワニスには、必要に応じて、各種反応開始剤や硬化剤を添加してもよい。また、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で充填材を適宜配合してもよい。
【００４６】
そして、芯材層プリプレグの両表面それぞれに表材層プリプレグを積層し、さらに、その両表面に金属箔３を積層し、この積層体を積層成形することにより、金属箔が張られたコンポジット積層板１０が得られる。なお、芯材層プリプレグ及び表材層プリプレグはそれぞれ１層のみであっても、複数層、具体的には１〜３層重ねたようなものであってもよく、目的に応じて適宜調整される。
【００４７】
金属箔としては、特には限定されないが、銅箔、アルミ箔、ニッケル箔等が用いられうる。また、金属箔は両表面に配しても、片面のみに配してもよい。なお、金属箔を配さない面には、金属箔に代えて離形フィルムを配置して積層体を加熱加圧成形してもよい。
【００４８】
そして、このようにして形成されたコンポジット積層板１０に対して、アディティブ法やサブトラクティブ法等による公知の配線加工処理やスルーホール加工を施すことにより回路基板が得られる。
【００４９】
このとき、本実施形態のコンポジット積層板１０においては、芯材層１を構成する樹脂組成物中に、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）を配合し、また、平均粒子径が小さな酸化アルミニウム粒子（Ｃ）を所定量配合しているために、積層板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。こ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、熱伝導性に優れた酸化アルミニウム粒子（Ｃ）を配合することにより、積層板の熱伝導性を著しく向上させることができる。なお、小さい粒子径の酸化アルミニウム粒子（Ｃ）を配合するために、積層板のドリル加工性を著しく低下させることがない。また、前記無機粒子（Ｂ）を配合することにより、耐熱性及びドリル加工性を著しく低下させることなく、熱伝導性を付与することができる。
【００５０】
本実施形態の熱伝導性及びドリル加工性に優れたコンポジット積層板は、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。
【００５１】
具体的には、ＬＥＤの用途の一つとして、図２の模式上面図として示したような、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２１に複数（図２では３個）のＬＥＤ２２が実装されたＬＥＤモジュール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して電力を供給することにより、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、上記のようなＬＥＤバックライトユニットが活発に開発されている。
【００５２】
ＬＥＤモジュールは、一般的に、熱ロスが大きく、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２１として、本発明のコンポジット積層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の発光効率を向上させることができる。
【００５３】
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。
【実施例】
【００５４】
（実施例１）
〈積層体の製造〉
ビスフェノールＡ型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、ギブサイト型水酸化アルミニウム（住友化学（株）製、Ｄ５０：５．４μｍ）３５体積部、ギブサイト型水酸化アルミニウム（住友化学（株）製、Ｄ５０：１２．６μｍ）３５体積部、タルク（Ｄ５０：５．５μｍ）１５体積部、及び酸化アルミニウム（住友化学（株）製、Ｄ５０：０．７６μｍ）１５体積部を配合し、均一に分散させた。充填材が配合された樹脂ワニスを、目付け６０ｇ／ｍ２、厚み４００μｍのガラス不織布（バイリーン（株）製のガラス不織布）に含浸させ芯材層プリプレグを得た。
【００５５】
一方、目付け２００ｇ／ｍ２、厚み１８０μｍのガラスクロス（織布）（日東紡（株）製の７６２８）に、硬化剤含有エポキシ樹脂ワニスを充填材を配合せずに含浸させることにより、表材層プリプレグを得た。
【００５６】
そして、芯材層プリプレグを２枚重ね、その両外表面それぞれに、表材層プリプレグ１枚と厚み０．０１８ｍｍの銅箔を順に載せて積層体を得た。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の条件で加熱成型することにより、
厚み１．０ｍｍの銅箔張コンポジット積層板を得た。
【００５７】
得られた銅箔張コンポジット積層板を以下の評価方法に従い、熱伝導率、２２０℃オーブン耐熱性試験、２６０℃ハンダ耐熱試験、プレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）、ドリル磨耗率、及び難燃性を評価した。その結果を下記表１に示す。なお、下記表１及び表２において、各実施例及び各比較例における括弧中に示した値は、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子１体積部に対する各無機粒子の配合比を表す。
【００５８】
［熱伝導率］
得られた銅箔張コンポジット積層板の密度を水中置換法により測定し、また、比熱をＤＳＣ（示差走査熱量測定）により測定し、さらに、レーザーフラッシュ法により熱拡散率を測定した。
【００５９】
そして、熱伝導率を以下の式から算出した。
熱伝導率（W/m・K）＝密度（kg/m3）×比熱（kJ/kg・K）×熱拡散率（m2/S）×１０００
【００６０】
［２２０℃オーブン耐熱試験］
得られた銅箔張コンポジット積層板を用いて、ＪＩＳ Ｃ ６４８１に準じて作製した試験片を２２０℃にで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、銅箔および積層板にふくれ及びはがれが生じなかったときを「優」、ふくれまたははがれが生じたときを「劣」と判定した。
【００６１】
［２６０℃ハンダ耐熱試験］
得られた銅箔張コンポジット積層板を用いて、ＪＩＳ Ｃ ６４８１に準じて作製した試験片を２６０℃のハンダ浴に浸漬したときに、銅箔および積層板にふくれまたははがれが生じなかったときの最大時間を特定した。
【００６２】
［プレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）］
得られた銅箔張コンポジット積層板を用いて、ＪＩＳ Ｃ ６４８１に準じて作製した試験片を、１２１℃、２気圧のオートクレーブ中で６０分間処理した。そして、処理された積層板を、２６０℃のはんだ槽にディッピングしたときに、銅箔および積層板にふくれまたははがれが生じなかったときの最大時間を特定した。
【００６３】
［ドリル磨耗率］
得られた積層体を３枚重ね、ドリル（ドリル径０．５ｍｍ、振れ角３５°）にて６００００回転／ｍｉｎで孔を３０００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大きさ（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。
【００６４】
［難燃性］
得られた銅箔張コンポジット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。
【００６５】
（実施例２〜９、及び比較例１〜１３）
芯材層プリプレグの製造において、樹脂組成物の組成を表１または表２のように変更した以外は実施例１と同様にして積層体を得、評価した。結果を表１及び表２に示す。
【００６６】
なお、実施例７では、平均粒子径（Ｄ５０）６．５μｍの結晶性シリカ、実施例８では、平均粒子径（Ｄ５０）６．５μｍの酸化マグネシウム（日本軽金属（株）製）、実施例９では、平均粒子径（Ｄ５０）６．６μｍの窒化アルミニウム（古河電子（株）製）、比較例６，８では、平均粒子径（Ｄ５０）４μｍの酸化アルミニウム（住友化学（株）製）を用いた。
【００６７】
【表１】
【００６８】
【表２】
【００６９】
表１の結果から、本発明に係る実施例１〜９の積層体においては、何れも熱伝導率が高く、オーブン耐熱性及びＰＣＴ耐熱性にも優れていた。また、ドリル摩耗率も低く、難燃性もＶ−０レベルであった。一方、表２の結果から、比較例２及び比較例３の積層体のように、ギブサイト型水酸化アルミニウムを多く含有する場合には、耐熱性が低下した。また、タルクや酸化アルミニウムのみを含有する比較例４〜６の積層体においては、難燃性がＶ−１レベルであった。また、実施例１の平均粒径０．７６μｍの酸化アルミニウムに代えて、平均粒径４μｍの酸化アルミニウムを用いた比較例８では、ドリル磨耗性が著しく高かった。また、ギブサイト型水酸化アルミニウム１体積部に対するタルクの配合比が１．４と高い比較例９の積層体においても、ドリル磨耗性が著しく高かった。また、ギブサイト型水酸化アルミニウムを含有しない比較例１０の積層体もドリル摩耗率が高く、また、難燃性もＶ−１レベルであった。また、ギブサイト型水酸化アルミニウム１体積部に対する平均粒径０．７６μｍの酸化アルミニウムの配合比が１．１と高い比較例１１の積層体においても、ドリル磨耗性が著しく高く、また、難燃性もＶ−１レベルであった。
【符号の説明】
【００７０】
１ 芯材層
２ 表材層
３ 金属箔
１０ コンポジット積層板
２０ ＬＥＤバックライトユニット
２１ プリント配線基板
２２ ＬＥＤ
２３ ＬＥＤモジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱性に優れた回路基板の製造に用いられる熱硬化性樹脂組成物、及び該熱硬化性樹脂組成物を用いて製造されるプリプレグ、コンポジット積層板、金属箔張積層板、回路基板及びＬＥＤ搭載用回路基板に関する。
【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。ＦＲ−４タイプの積層板は、打抜加工性やドリル加工性が悪いという欠点があった。このような欠点を解決しうるプリント配線板として、芯材層として、不織布に樹脂成分を含浸させた層が配置され、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。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、層間接着強度が高く、耐アルカリ性、耐熱性、打抜加工性に優れたコンポジット積層板として、不織布および／または紙に樹脂ワニスが含浸されてなる樹脂含浸材芯材の両面に、ガラス布に樹脂ワニスが含浸されてなる樹脂含浸表層材が貼着され、さらに金属箔が貼設されてなるコンポジット積層板において、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ことを特徴とするコンポジット積層板が記載されている。
【０００４】
また、例えば、下記特許文献２には、熱的に安定で難燃性に優れたコンポジット積層板として、樹脂含浸ガラス織布からなる表面層および硬化性樹脂含浸ガラス不織布からなる中間層で構成されるプリント回路基板用積層材において、中間層が、中間層中の樹脂基準で２００重量％〜２７５重量％の量の、分子式Ａｌ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ（式中、ｎは＞２．６かつ＜２．９の値を有する）水酸化アルミニウムを含有することを特徴とする積層材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
近年、電子機器の軽薄短小化の進展に伴い、プリント配線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）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半田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。
【０００７】
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、ドリル加工性及び高い難燃性の全てを満足させることは困難であった。
【０００８】
本発明者らは、このような問題を解決すべく、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性、及び難燃性に優れた回路基板等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】
【０００９】
すなわち、本発明の一局面は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して、絶縁性の無機充填材８０〜１４０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）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含有する、又は結晶水を含有しない無機粒子、及び、（Ｃ）１．５μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化アルミニウム粒子を含有し、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と前記無機粒子（Ｂ）と前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）との配合比（体積比）が、１：０．１〜１：０．１〜１である熱硬化性樹脂組成物である。このような熱硬化性樹脂組成物を樹脂成分とする回路基板は、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性、及び難燃性に優れる。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、粒子径の極めて小さい酸化アルミニウムを所定割合で配合することにより、ドリル加工性を低下させずに、耐熱性を著しく向上させたものである。さらに、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）３またはＡｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）は熱伝導性、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を発生させる原因になる。本発明においては、２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する、遊離温度が４００℃以上である結晶水を含む、又は結晶水を有しない無機粒子（Ｂ）を配合することにより、熱伝導性と耐熱性とを付与するものである。無機粒子（Ｂ）を配合することにより、回路基板のリフローハンダの際にブリスタが発生することを抑制することができる。また、高温時における難燃性も発揮させることができる。そして、ギブサイト型水酸化アルミニウム、無機粒子（Ｂ）、及び粒子径の小さい酸化アルミニウムを上記所定割合で配合することにより、優れた熱伝導率、優れた耐熱性、優れたドリル加工性、及び難燃性を兼ね備えた回路基板を得るための樹脂組成物が得られる。このような樹脂組成物を用いて得られる回路基板は、高い放熱性が要求される各種基板、特に、発熱量が多い複数のＬＥＤが搭載されるようなＬＥＤ搭載用基板に好ましく用いられうる。このような回路基板に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、金属箔にブリスターが発生しにくい。
【００１０】
また、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（ｂ１）が、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との配合物である場合には、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回路基板が得られる点から好ましい。
【００１１】
前記無機粒子（Ｂ）としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、結晶性酸化ケイ素等の無機酸化物、水酸化アルミニウム等の無機水酸化物、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の無機窒化物、炭化ケイ素等の無機炭化物及びタルク、クレー等の天然鉱物からなる群から選ばれる少なくとも１種の粒子が好ましく用いられる。
【００１２】
また、上記何れかに記載の熱硬化性樹脂組成物を繊維基材に含浸させて得られるプリプレグを用いれば、優れた熱伝導率、優れた耐熱性、優れたドリル加工性、及び難燃性を兼ね備えた回路基板が得られる。
【００１３】
また、本発明の一局面の積層板は、不織繊維基材に樹脂組成物を含浸させて得られた芯材層と、前記芯材層の両表面にそれぞれ積層された、織繊維基材に樹脂組成物を含浸させて得られた表材層と、が積層一体化された積層板であって、前記芯材層が不織繊維基材に上記何れかに記載の熱硬化性樹脂組成物を含浸させてなる。このような積層板から得られる回路基板は、放熱性、難燃性及び、特にドリル加工性に優れる。従って、ＬＥＤのような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うる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の熱硬化性樹脂組成物を用いれば、熱伝導性、耐熱性、ドリル加工性、及び難燃性の全てに優れた積層板や回路基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るコンポジット積層板の模式断面図である。
【図２】図２はＬＥＤバックライトユニットの模式構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る好ましい実施形態を、以下に説明する。
【００１７】
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂１００体積部に対して、絶縁性の無機充填材８０〜１４０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）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含む、又は結晶水を有しない無機粒子、及び、（Ｃ）１．５μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化アルミニウム粒子を含有し、前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と前記無機粒子（Ｂ）と前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）との配合比（体積比）が、１：０．１〜１：０．１〜１であるものである。
【００１８】
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，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、ジアリルフタレート等のラジカル重合性モノマー等を適宜配合しても良い。また、いずれにおいても、粘度調整や生産性を改良するために、必要に応じて溶剤を配合してもよい。
【００１９】
前記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、積層体に、熱伝導性、難燃性、ドリル加工性をバランスよく付与する成分である。
【００２０】
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、好ましくは３〜１０μｍである。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を超える場合にはドリル加工性が低下し、２μｍ未満の場合には、熱伝導性が低下するとともに、生産性が低下する。また、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）としては、平均粒子径（Ｄ５０）が２〜１０μｍの第１のギブサイト型水酸化アルミニウムと、平均粒子径（Ｄ５０）が１０〜１５μｍの第２のギブサイト型水酸化アルミニウムとの配合物を用いることが、充填材がより密に充填されることにより、放熱性がさらに向上する点から好ましい。
【００２１】
なお、本明細書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。
【００２２】
２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含む、又は結晶水を有しない無機粒子（Ｂ）は、回路基板の耐熱性を低下させずに熱伝導性と難燃性とを付与する成分である。
【００２３】
その具体例としては、酸化アルミニウム（結晶水無し）、酸化マグネシウム（結晶水無し）、結晶性シリカ（結晶水無し）等の無機酸化物；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、単独で用いてもよく、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。
【００２４】
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。
【００２５】
無機粒子（Ｂ）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（Ｂ）の平均粒子径（Ｄ５０）が１５μｍを超える場合にはドリル加工性が低下するおそれがある。
【００２６】
酸化アルミニウム粒子（Ｃ）は、得られる回路基板に高い熱伝導性を付与する成分である。酸化アルミニウム粒子（Ｃ）の平均粒子径（Ｄ５０）は１．５μｍ以下であり、好ましくは０．４〜０．８μｍである。酸化アルミニウム粒子の平均粒子径が１．５μｍを超える場合には、回路基板に充分な配合量で充填しにくくなり、また、ドリル加工性も低下する。また、酸化アルミニウムの平均粒子径が小さすぎる場合には、回路基板の熱伝導率が不充分になるおそれがある。
【００２７】
前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）、前記無機粒子（Ｂ）、及び、前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）の配合比（体積比）は、１：０．１〜１：０．１〜１であり、好ましくは、１：０．１〜０．５：０．１〜０．５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、無機粒子（Ｂ）の配合量が１を超える場合には、得られる回路基板のドリル加工性や放熱性が低下し、０．１未満の場合には、耐熱性が低下する。また、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、酸化アルミニウム粒子（Ｃ）の配合量が１を超える場合には、ドリル加工性が低下し、０．１未満の場合には、熱伝導率が低下する。
【００２８】
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、８０〜１４０体積部であり、好ましくは、９０〜１３０体積部、さらに好ましくは、１００〜１２０体積部である。無機充填材の配合割合が８０体積部未満の場合には、得られる回路基板の熱伝導率が低くなり、１４０体積部を超える場合には、ドリル加工性が低下するとともに、積層体の製造性（樹脂含浸性、成形性）も低下する。また、とくには、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体積部を超えるような場合には、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。
【００２９】
熱硬化性樹脂組成物は、液状の熱硬化性樹脂に上述した無機粒子成分を配合し、ディスパー、ボールミル、ロール等を用いて、各無機粒子を分散させ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、各種添加剤を配合してもよい。
【００３０】
次に、上記熱硬化性樹脂組成物を用いたプリプレグについて説明する。
【００３１】
上記熱硬化性樹脂組成物を用いたプリプレグは、織布（クロス）や不織布等の繊維基材に上記熱硬化性樹脂組成物を含浸させることにより得られる。
【００３２】
繊維基材を形成する繊維としては、ガラス繊維；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；天然繊維等が挙げられる。
【００３３】
繊維基材の厚さは、特に限定されず、一例としては、例えば１０〜３００μｍ程度である。
【００３４】
プリプレグは、上記のような繊維基材に、上記熱硬化性樹脂組成物を含浸及び半硬化させることにより得られる。具体的には、熱硬化性樹脂組成物を繊維基材に含浸し、繊維基材に含浸した熱硬化性樹脂組成物を加熱乾燥することにより、熱硬化性樹脂が半硬化状態とされたプリプレグが得られる。
【００３５】
そして、プリプレグを複数枚重ねて、さらにその外側に金属箔を重ね、所定温度及び所定圧力で加熱プレスすることにより回路基板が得られる。
【００３６】
次に、本発明に係る好ましい実施形態のコンポジット積層板１０を図１を参照しながら説明する。
【００３７】
コンポジット積層板１０は、芯材層１と、芯材層１の両表面に積層された表材層２とが積層一体化された層構成を有する。そして、その表層には、さらに金属箔３が積層されて金属箔張積層板を構成している。
【００３８】
芯材層１は不織繊維基材１ａと上述したような熱硬化性樹脂組成物１ｂから構成されており、表材層２は、織繊維基材２ａと樹脂組成物２ｂから構成されている。
【００３９】
以下に、コンポジット積層板１０の製造方法について詳しく説明する。
【００４０】
はじめに、芯材層１を形成するためのプリプレグ（以下、芯材層プリプレグとも呼ぶ）について説明する。
【００４１】
芯材層プリプレグは、ガラス不織布、ガラス紙、合成樹脂不織布、紙、等の不織繊維基材１ａに、上述した熱硬化性樹脂組成物を含浸させることにより得られる。
【００４２】
不織繊維基材の種類は特に限定されないが、ガラス不織布やガラス紙、アラミド繊維，ポリエステル繊維，ナイロン繊維等の合成樹脂繊維を用いた合成樹脂不織布、紙等が挙げられる。このような不織繊維基材は織繊維基材に比べて粗であるために、コンポジット積層体のドリル加工性を向上させる。
【００４３】
次に、表材層２を形成するためのプリプレグ（以下、表材層プリプレグとも呼ぶ）について説明する。
【００４４】
表材層プリプレグは、ガラスクロス（織布）や、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（織布）のような織繊維基材２ａに、熱硬化性樹脂の樹脂ワニスを含浸させることにより得られる。このように、表材層に織繊維基材を用いることにより、得られるコンポジット積層板の寸法安定性や耐熱性を向上させることができる。
【００４５】
なお、表材層プリプレグを形成するための樹脂ワニスとしては、芯材層プリプレグの製造に用いるのと同様の、エポキシ樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂，ビニルエステル樹脂等のラジカル重合型の熱硬化性樹脂を樹脂成分とする樹脂ワニスが用いられうる。また、表材層プリプレグを形成するための樹脂ワニスには、必要に応じて、各種反応開始剤や硬化剤を添加してもよい。また、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で充填材を適宜配合してもよい。
【００４６】
そして、芯材層プリプレグの両表面それぞれに表材層プリプレグを積層し、さらに、その両表面に金属箔３を積層し、この積層体を積層成形することにより、金属箔が張られたコンポジット積層板１０が得られる。なお、芯材層プリプレグ及び表材層プリプレグはそれぞれ１層のみであっても、複数層、具体的には１〜３層重ねたようなものであってもよく、目的に応じて適宜調整される。
【００４７】
金属箔としては、特には限定されないが、銅箔、アルミ箔、ニッケル箔等が用いられうる。また、金属箔は両表面に配しても、片面のみに配してもよい。なお、金属箔を配さない面には、金属箔に代えて離形フィルムを配置して積層体を加熱加圧成形してもよい。
【００４８】
そして、このようにして形成されたコンポジット積層板１０に対して、アディティブ法やサブトラクティブ法等による公知の配線加工処理やスルーホール加工を施すことにより回路基板が得られる。
【００４９】
このとき、本実施形態のコンポジット積層板１０においては、芯材層１を構成する樹脂組成物中に、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）を配合し、また、平均粒子径が小さな酸化アルミニウム粒子（Ｃ）を所定量配合しているために、積層板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。こ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、熱伝導性に優れた酸化アルミニウム粒子（Ｃ）を配合することにより、積層板の熱伝導性を著しく向上させることができる。なお、小さい粒子径の酸化アルミニウム粒子（Ｃ）を配合するために、積層板のドリル加工性を著しく低下させることがない。また、前記無機粒子（Ｂ）を配合することにより、耐熱性及びドリル加工性を著しく低下させることなく、熱伝導性を付与することができる。
【００５０】
本実施形態の熱伝導性及びドリル加工性に優れたコンポジット積層板は、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。
【００５１】
具体的には、ＬＥＤの用途の一つとして、図２の模式上面図として示したような、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２１に複数（図２では３個）のＬＥＤ２２が実装されたＬＥＤモジュール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して電力を供給することにより、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、上記のようなＬＥＤバックライトユニットが活発に開発されている。
【００５２】
ＬＥＤモジュールは、一般的に、熱ロスが大きく、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２１として、本発明のコンポジット積層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の発光効率を向上させることができる。
【００５３】
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。
【実施例】
【００５４】
（実施例１）
〈積層体の製造〉
ビスフェノールＡ型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、ギブサイト型水酸化アルミニウム（住友化学（株）製、Ｄ５０：５．４μｍ）３５体積部、ギブサイト型水酸化アルミニウム（住友化学（株）製、Ｄ５０：１２．６μｍ）３５体積部、タルク（Ｄ５０：５．５μｍ）１５体積部、及び酸化アルミニウム（住友化学（株）製、Ｄ５０：０．７６μｍ）１５体積部を配合し、均一に分散させた。充填材が配合された樹脂ワニスを、目付け６０ｇ／ｍ２、厚み４００μｍのガラス不織布（バイリーン（株）製のガラス不織布）に含浸させ芯材層プリプレグを得た。
【００５５】
一方、目付け２００ｇ／ｍ２、厚み１８０μｍのガラスクロス（織布）（日東紡（株）製の７６２８）に、硬化剤含有エポキシ樹脂ワニスを充填材を配合せずに含浸させることにより、表材層プリプレグを得た。
【００５６】
そして、芯材層プリプレグを２枚重ね、その両外表面それぞれに、表材層プリプレグ１枚と厚み０．０１８ｍｍの銅箔を順に載せて積層体を得た。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の条件で加熱成型することにより、
厚み１．０ｍｍの銅箔張コンポジット積層板を得た。
【００５７】
得られた銅箔張コンポジット積層板を以下の評価方法に従い、熱伝導率、２２０℃オーブン耐熱性試験、２６０℃ハンダ耐熱試験、プレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）、ドリル磨耗率、及び難燃性を評価した。その結果を下記表１に示す。なお、下記表１及び表２において、各実施例及び各比較例における括弧中に示した値は、ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子１体積部に対する各無機粒子の配合比を表す。
【００５８】
［熱伝導率］
得られた銅箔張コンポジット積層板の密度を水中置換法により測定し、また、比熱をＤＳＣ（示差走査熱量測定）により測定し、さらに、レーザーフラッシュ法により熱拡散率を測定した。
【００５９】
そして、熱伝導率を以下の式から算出した。
熱伝導率（W/m・K）＝密度（kg/m3）×比熱（kJ/kg・K）×熱拡散率（m2/S）×１０００
【００６０】
［２２０℃オーブン耐熱試験］
得られた銅箔張コンポジット積層板を用いて、ＪＩＳ Ｃ ６４８１に準じて作製した試験片を２２０℃にで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、銅箔および積層板にふくれ及びはがれが生じなかったときを「優」、ふくれまたははがれが生じたときを「劣」と判定した。
【００６１】
［２６０℃ハンダ耐熱試験］
得られた銅箔張コンポジット積層板を用いて、ＪＩＳ Ｃ ６４８１に準じて作製した試験片を２６０℃のハンダ浴に浸漬したときに、銅箔および積層板にふくれまたははがれが生じなかったときの最大時間を特定した。
【００６２】
［プレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）］
得られた銅箔張コンポジット積層板を用いて、ＪＩＳ Ｃ ６４８１に準じて作製した試験片を、１２１℃、２気圧のオートクレーブ中で６０分間処理した。そして、処理された積層板を、２６０℃のはんだ槽にディッピングしたときに、銅箔および積層板にふくれまたははがれが生じなかったときの最大時間を特定した。
【００６３】
［ドリル磨耗率］
得られた積層体を３枚重ね、ドリル（ドリル径０．５ｍｍ、振れ角３５°）にて６００００回転／ｍｉｎで孔を３０００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大きさ（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。
【００６４】
［難燃性］
得られた銅箔張コンポジット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。
【００６５】
（実施例２〜９、及び比較例１〜１３）
芯材層プリプレグの製造において、樹脂組成物の組成を表１または表２のように変更した以外は実施例１と同様にして積層体を得、評価した。結果を表１及び表２に示す。
【００６６】
なお、実施例７では、平均粒子径（Ｄ５０）６．５μｍの結晶性シリカ、実施例８では、平均粒子径（Ｄ５０）６．５μｍの酸化マグネシウム（日本軽金属（株）製）、実施例９では、平均粒子径（Ｄ５０）６．６μｍの窒化アルミニウム（古河電子（株）製）、比較例６，８では、平均粒子径（Ｄ５０）４μｍの酸化アルミニウム（住友化学（株）製）を用いた。
【００６７】
【表１】
【００６８】
【表２】
【００６９】
表１の結果から、本発明に係る実施例１〜９の積層体においては、何れも熱伝導率が高く、オーブン耐熱性及びＰＣＴ耐熱性にも優れていた。また、ドリル摩耗率も低く、難燃性もＶ−０レベルであった。一方、表２の結果から、比較例２及び比較例３の積層体のように、ギブサイト型水酸化アルミニウムを多く含有する場合には、耐熱性が低下した。また、タルクや酸化アルミニウムのみを含有する比較例４〜６の積層体においては、難燃性がＶ−１レベルであった。また、実施例１の平均粒径０．７６μｍの酸化アルミニウムに代えて、平均粒径４μｍの酸化アルミニウムを用いた比較例８では、ドリル磨耗性が著しく高かった。また、ギブサイト型水酸化アルミニウム１体積部に対するタルクの配合比が１．４と高い比較例９の積層体においても、ドリル磨耗性が著しく高かった。また、ギブサイト型水酸化アルミニウムを含有しない比較例１０の積層体もドリル摩耗率が高く、また、難燃性もＶ−１レベルであった。また、ギブサイト型水酸化アルミニウム１体積部に対する平均粒径０．７６μｍの酸化アルミニウムの配合比が１．１と高い比較例１１の積層体においても、ドリル磨耗性が著しく高く、また、難燃性もＶ−１レベルであった。
【符号の説明】
【００７０】
１ 芯材層
２ 表材層
３ 金属箔
１０ コンポジット積層板
２０ ＬＥＤバックライトユニット
２１ プリント配線基板
２２ ＬＥＤ
２３ ＬＥＤモジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂１００体積部に対して、絶縁性の無機充填材８０〜１４０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）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含有する、又は結晶水を含有しない無機粒子、及び、（Ｃ）１．５μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化アルミニウム粒子を含有し、
前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と前記無機粒子（Ｂ）と前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）との配合比（体積比）が、１：０．１〜１：０．１〜１であることを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
【請求項２】
前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）が、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との配合物である請求項１に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項３】
前記無機粒子（Ｂ）が、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、結晶性シリカ、水酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、タルク、焼成カオリン、及びクレーからなる群から選ばれる少なくとも１種の粒子である請求項１または２に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物を繊維基材に含浸させて得られることを特徴とするプリプレグ。
【請求項５】
不織繊維基材に樹脂組成物を含浸させて得られた芯材層と、前記芯材層の両表面にそれぞれ積層された、織繊維基材に樹脂組成物を含浸させて得られた表材層と、が積層一体化されたコンポジット積層板であって、
前記芯材層が不織繊維基材に請求項１〜３の何れか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物を含浸させてなることを特徴とするコンポジット積層板。
【請求項６】
請求項５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ことを特徴とする金属箔張積層板。
【請求項７】
請求項６に記載された金属箔張積層板に回路形成して得られることを特徴とする回路基板。
【請求項８】
請求項７に記載された回路基板からなるＬＥＤ搭載用回路基板。
【請求項１】
熱硬化性樹脂１００体積部に対して、絶縁性の無機充填材８０〜１４０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）２〜１５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する、遊離開始温度が４００℃以上である結晶水を含有する、又は結晶水を含有しない無機粒子、及び、（Ｃ）１．５μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有する酸化アルミニウム粒子を含有し、
前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）と前記無機粒子（Ｂ）と前記酸化アルミニウム粒子（Ｃ）との配合比（体積比）が、１：０．１〜１：０．１〜１であることを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
【請求項２】
前記ギブサイト型水酸化アルミニウム粒子（Ａ）が、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との配合物である請求項１に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項３】
前記無機粒子（Ｂ）が、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、結晶性シリカ、水酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、タルク、焼成カオリン、及びクレーからなる群から選ばれる少なくとも１種の粒子である請求項１または２に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物を繊維基材に含浸させて得られることを特徴とするプリプレグ。
【請求項５】
不織繊維基材に樹脂組成物を含浸させて得られた芯材層と、前記芯材層の両表面にそれぞれ積層された、織繊維基材に樹脂組成物を含浸させて得られた表材層と、が積層一体化されたコンポジット積層板であって、
前記芯材層が不織繊維基材に請求項１〜３の何れか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物を含浸させてなることを特徴とするコンポジット積層板。
【請求項６】
請求項５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ことを特徴とする金属箔張積層板。
【請求項７】
請求項６に記載された金属箔張積層板に回路形成して得られることを特徴とする回路基板。
【請求項８】
請求項７に記載された回路基板からなるＬＥＤ搭載用回路基板。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２５４８０７（Ｐ２０１０−２５４８０７Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０６４９２（Ｐ２００９−１０６４９２）
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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