JPH0719941B2

JPH0719941B2 - セラミック複合銅張積層板とその製造法

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Publication number: JPH0719941B2
Application number: JP14023490A
Authority: JP
Inventors: 寛士長谷川; 光弘井上; 徳雄岡野
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPH0433389A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、プリント配線板に用いる銅張積層板及びその
製造方法に関する。

（従来の技術）従来、プリント配線板には、紙基材フェノール樹脂積層
板、ガラス布基材エポキシ樹脂積層板、ガラス布基材ポ
リイミド樹脂積層板などが主に用いられてきた。しか
し、最近電子機器の高出力化、小型化の進歩に伴い、プ
リント基板材料にも寸法安定性を向上させるために熱膨
張係数の低減、耐熱性、耐トラッキング性等の向上が強
く望まれている。

このような要求に対して従来のガラス布基材エポキシ樹
脂積層板などのプラスチック基板は、熱膨張係数、耐ト
ラッキング性、耐熱性などの点で劣るために高密度実装
化に対応するためには改良が必要である。これに対して
アルミナをはじめとするセラミック基板は、これらの要
求を満たすが、加工性が悪い、基板の大型化ができない
などの欠点を有する。

このような状況から、本発明者らは、従来のプラスチッ
ク基板とセラミック基板を複合化することを考え、セラ
ミックコート積層板を提案した（特開昭62-152742）。
これは、銅箔と繊維強化プラスチック層との間にアルミ
ナなどのセラミック層を設けたものである。従来のプラ
スチック基板に比べて熱膨張係数が低いために寸法安定
性が良い、熱間での銅箔引きはがし強さ、表面強度など
の耐熱性にすぐれる、あるいは耐トラッキング性、耐ア
ーク性にすぐれるなどの特長があり、セラミック基板で
は不可能であるが、ドリル加工も可能である。

（発明が解決しようとする課題）しかし、このような特長を有するセラミックコート積層
板の大きな欠点は、このドリル加工性が従来のプラスチ
ック基板に比べて劣る点であった。すなわち、φ1.0mm
程度ならば超硬ドリルで、ドリルの摩耗は大きいものの
加工可能であるが、φ0.3mm程度の小径になるとドリル
が折損しやすい。例えばセラミック層をアルミナとして
厚さ100μｍにすると約200穴程度でドリルが折損する。
したがって小径穴を有するプリント配線板に適用するに
は問題があり、寸法安定性、耐トラッキング性、耐熱性
などの特徴を有するものの、用途が限定されてしまう。

本発明はこの欠点を改良し、ドリル加工性が改良される
しかも寸法安定性、耐トラッキング性、耐熱性などの特
長を有するセラミック複合銅張積層板を提供するもので
ある。

（課題を解決するための手段）すなわち、本発明は銅箔と織布プリプレグ層との間にコ
ージェライトを主体とする溶射層を設けて熱圧成形し、
銅箔と繊維強化プラスチック層との間コージェライトを
主体とする溶射層を有する構造のセラミック複合銅張積
層板を特徴とする。また、その製造法は、銅箔の片面に
コージェライトを主体とするセラミックを溶射してコー
ジェライトを主体とする溶射層を形成し、該コージェラ
イトを主体とする溶射層と接するように織布プリプレグ
を積層、載置して熱圧成形するものである。

銅箔と繊維強化プラスチック層との間に設けるセラミッ
クをコージェライトとしたのが、コージェライトがアル
ミナに比べて軟質でしかも熱膨張係数が低いためであ
る。コージェライトは、その組成は、2MgO・2Al₂O₃・5SiO
₂でその熱膨張係数は0.5〜2.0×10^-6／℃である。すな
わち、熱膨張係数の低いコージェライト層を設けること
によって熱膨張係数の高い繊維強化プラスチック層の熱
膨張を抑えることができ、結果的に積層板の熱膨張係数
が低くなり、寸法安定性が向上するのである。また、セ
ラミック層としてアルミナを用いた場合は、アルミナが
硬質で加工性が悪いために、ドリル加工時にドリルの摩
耗が著しく、したがってドリルが折損しやすい。特にド
リルが小径になるとこの現象が顕著である。ところが、
セラミック層としてアルミナに代えてコージェライトを
用いると、コージェライトはアルミナに比べて軟質のた
め、ドリル加工時のドリル摩耗は少なくなり、ドリルは
折損しにくくなる。ちなみにアルミナのビッカーズ硬さ
は約2,5000であるのに対して、コージェライトでは約70
0〜800である。

また、その製造法としてコージェライトを銅箔に溶射し
てコージェライト溶射層を形成し、これを織布プリプレ
グとともに熱圧成形して一体化する方法を採用したの
は、次のような利点からである。

溶射とは、プラズマ溶射法、ガス溶射法などの一般のセ
ラミック溶射に用いられる溶射法が適用できるが、セラ
ミックの粉末を熱で溶融させ、高速で被溶射体に衝突さ
せて、固着させるものである。したがって得られる溶射
層は、溶射材料であるセラミック粉末のへん平な粒子が
たい積した構造で５〜20体積パーセントの気孔を有す
る。一般式に、この気孔の存在は、電気絶縁用途には大
きな欠点になる。すなわち、気孔が吸湿しやすく、吸湿
時の絶縁特性が低下するのである。ところが、本発明の
製造法においては、この気孔の存在が、逆に大きな利点
になる。というのは、銅箔にコージェライトを溶射して
コージェライト溶射層を成形し、これに織布プリプレグ
を載置して熱圧成形すると、織布プリプレグの樹脂が熱
圧成形時に軟化、溶融し、コージェライト溶射層の気孔
に含浸する。その結果、コージェライト溶射層の気孔は
封孔され、吸湿時の絶縁特性の低下の問題は解決され
る。

さらに、セラミックと樹脂の接着性は互いに一種材料で
あり、しかも熱膨張係数が異なるために良好ではない
が、熱圧成形時に樹脂がコージェライト溶射層の気孔に
含浸するために強固な接着力が得られる。また、銅箔と
コージェライト溶射層との接着力も溶射したままでは、
プリント配線板として用いるには満足なものではない
が、樹脂がコージェライト溶射層を通して銅箔面にまで
達することによって強固な接着力が得られる。

本発明に用いる織布プリプレグの織布としては、一般の
積層板に用いられているガラス繊維織布がその特性、価
格の点から好適であるが、その他にアラミド繊維、クォ
ーツ繊維などの織布を用いることができる。また、樹脂
も一般の積層板に用いられているエポキシ樹脂、または
ポリイミド樹脂が好適であるが、その他にフェノール樹
脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ふっ素樹
脂などを用いることができる。

なお、本発明に用いるコージェライトを主体とするセラ
ミックは、コージェライトを主成分とするものであれ
ば、他のアルミナ、ジルコニウム、チタニア、カルシ
ア、スピネル、ムライト、ジルコンなどのセラミックを
混合したものでも良いが、そのコージェライトの含有率
は60体積パーセント以上が好適である。コージェライト
の量が60体積パーセント未満では、ドリル加工性の向上
効果が少なく、またたとえドリル加工性が向上しても、
寸法安定性が低下してしまうためである。ドリル加工性
と寸法安定性を両立するためにはコージェライトが60体
積パーセント以上であることが必要なのである。

（作用）本発明のセラミック複合銅張積層板は、銅箔と繊維強化
プラスチック層との間にコージェライトを主体とする溶
射層を有するものである。熱膨張係数が低い（0.5〜2.0
×10^-6／℃）コージェライト層が存在するために積層板
の熱膨張係数はコージェライト層のない従来の銅張積層
板に比べて格段に低くなり、基板の寸法安定性を大きく
向上することができる。また、アルミナ溶射層に比べる
とコージェライト溶射層は、軟かいためにドリル加工時
のドリル摩耗もアルミナを用いた場合よりも少なく、そ
のためにドリルも折損しにくくなる。特に小径ドリルで
は顕著な効果がある。

さらに、銅箔のすぐ下にセラミックであるコージェライ
ト溶射層が存在するために積層板の耐トラッキング性、
耐アーク性、加熱時の銅箔引きはがし強さなどもすぐれ
たものである。

（実施例）本発明の実施例を第１図、第２図に基づき以下説明す
る。

厚さ18μｍの電解銅箔１（TSTO-18μｍ、古河サーキッ
トフォイル製）の粗化面に米国プラズマダイン社製のプ
ラズマ溶射機、プラズマダインシステム3600-80R型を用
いてコージェライト（PC-MAS/F、日本研磨材製）を溶射
し、厚さ100μｍのコージェライト層２を形成した。次
いで第１図に示す積層構成でガラス繊維織布エポキシ樹
脂プリプレグ３とともに熱圧成形し、第２図に示す構造
の板厚0.4mmのセラミック複合銅張積層板を得た。

得られたセラミック複合銅張積層板の面方向の熱膨張係
数は8.4×10^-6゜C^-1であり、このセラミック複合銅張積
層板を内層板に用いた４層板の４層板プレス後の寸法変
化率は0.003％であった。なお、コージェライト溶射層
の代わりにアルミナ溶射層を有するセラミック複合銅張
積層板の面方向の熱膨張係数は8.3×10^-6゜C^-1４層板プ
レス後の寸法変化率は0.003％とほぼ同等であった。ま
た、セラミック溶射層のない従来の銅張積層板では、面
方向の熱膨張係数は13.7×10^-6゜C^-1、４層板プレス後の
寸法変化率は0.025％であった。

次にコージェライト溶射層をもつセラミック複合銅張積
層板で直径0.35mmの超硬ドリルによる穴あけを行ったと
ころ、加工穴数10,000穴でもドリルは折損しなかった。
一方、アルミナ溶射層をもつセラミック複合銅張積層板
では206穴でドリルが折損した。また、積層板のドリル
突きぬけ側の銅箔のかえりは、セラミックとしてアルミ
ナを用いたものでは大きく、銅箔のかえり部分を研磨に
より除去しなければ、スルーホールめっき処理が困難で
あったが、セラミックとしてコージェライトを用いたも
のでは、銅箔のかえりはセラミックのない従来の銅張積
層板とほぼ同等で少なく、問題のないものであった。

（発明の効果）以上、本発明の方法により得られるセラミック複合銅張
積層板は、熱膨張が低く、耐トラッキング性、熱間での
銅箔引きはがし強さなどが従来の銅張積層板に比べてす
ぐれており、しかもセラミックにアルミナ溶射層を用い
たセラミック複合銅張積層板の最大の欠点であるドリル
加工性を大幅に改善することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の積層構成を示す断面模式図、
第２図は、得られたセラミック複合銅張積層板の構造を
示す断面模式図である。符号の説明１……電解銅箔２……コージェライト溶射層３……ガラス繊維織布エポキシ樹脂プリプレグ４……ガラス布基材エポキシ樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅箔と織布プリプレグ層との間にコージェ
ライトを主体とする溶射層を設け、これを熱圧成形して
なることを特徴とするセラミック複合銅張積層板。
【請求項２】織布プリプレグの織布がガラス繊維織布で
ある請求項１記載のセラミック複合銅張積層板。
【請求項３】織布プリプレグの樹脂がエポキシ樹脂であ
る請求項１記載のセラミック複合銅張積層板。
【請求項４】織布プリプレグの樹脂がポリイミド樹脂で
ある請求項１記載のセラミック複合銅張積層板。
【請求項５】銅箔の片面にコージェライトを主体とする
セラミックを溶射して溶射層を形成し、該コージェライ
ト溶射層に接するように織布プリプレグを載置してこれ
らを熱圧成形することを特徴とするセラミック複合銅張
積層板の製造方法。
【請求項６】織布プリプレグの織布がガラス繊維織布で
ある請求項５記載のセラミック複合銅張積層板の製造方
法。
【請求項７】織布プリプレグの樹脂がエポキシ樹脂であ
る請求項５記載のセラミック複合銅張積層板の製造方
法。
【請求項８】織布プリプレグの樹脂がポリイミド樹脂で
ある請求項５記載のセラミック複合銅張積層板の製造方
法。