JP2019155667A - Substrate and laminated substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板及び積層基板に関する。 The present invention relates to a substrate and a laminated substrate.
近年、自動車に搭載される電子機器の数は増加傾向にあり、これら電子機器の小型化が急速に進んでいる。一方で、小型化に伴い高密度化された導体から発生する発熱量は大きくなってきており、いかに熱を放散させるかが重要な課題となっている。
従来のガラス−エポキシ樹脂によるプリント基板の放熱性を改良する技術として、金属基板の一面もしくは両面に絶縁層を介して回路パターンを形成する金属ベース基板、及びアルミナや窒化アルミなどのセラミック基板に銅板をダイレクトに接合した基板が提案されている。上記の金属ベース基板およびセラミック基板は、性能およびコストの面で両立させることが難しい。
そして、樹脂基板の放熱性を得るために、樹脂粘度を低くし、無機フィラーを高濃度に充填した樹脂組成、および樹脂基板が提案されている。例えば、特許文献1には、無機充填材を高濃度に充填する事が可能で放熱性に優れた熱伝導シート状物とそれを用いた熱伝導基板が開示されており、放熱性が必要とされる基板用途に適していると考えられている。
In recent years, the number of electronic devices mounted on automobiles has been increasing, and miniaturization of these electronic devices has been progressing rapidly. On the other hand, the amount of heat generated from a high-density conductor is increasing with downsizing, and how to dissipate heat is an important issue.
As a technology to improve the heat dissipation of printed circuit boards using conventional glass-epoxy resin, a copper plate is used on a metal base substrate that forms a circuit pattern on one or both sides of a metal substrate via an insulating layer, and a ceramic substrate such as alumina or aluminum nitride. There has been proposed a substrate in which these are directly bonded. It is difficult to balance the metal base substrate and the ceramic substrate in terms of performance and cost.
And in order to obtain the heat dissipation of the resin substrate, a resin composition in which the resin viscosity is lowered and an inorganic filler is filled at a high concentration, and a resin substrate have been proposed. For example,
しかしながら、特許文献1に記載の熱伝導基板は、無機充填材を高濃度に充填した樹脂基板を用いるので、銅箔などの金属箔との密着性が無機充填材に阻害されてしまい、金属箔との密着強度が低下するといった問題がある。
However, since the heat conductive substrate described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金属箔との密着強度を維持したまま、熱伝導率を上げることができる基板及び積層基板を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the board | substrate and laminated substrate which can raise thermal conductivity, maintaining the adhesive strength with metal foil.
本発明者らは、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。 In order to solve the above problems, the present inventors provide the following means.
[1] プリプレグの硬化物を含む基板であって、
前記プリプレグは、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む複合材料と、繊維基材と、を含み、
前記複合材料は、第一複合材料と第二複合材料と第三複合材料とを含み、
前記第一複合材料の硬化物の熱伝導率が前記第二複合材料の硬化物および前記第三複合材料の硬化物の熱伝導率よりも高く、
前記プリプレグは
前記繊維基材、及び前記繊維基材に含浸された前記第一複合材料からなる第一複合材料層からなる中間層と、
前記第二複合材料からなる第二複合材料層と、
前記第三複合材料からなる第三複合材料層と、
を有し、
前記第二複合材料層及び前記第三複合材料層が前記第一複合材料層を挟み、
前記繊維基材の厚さをtとした時に、前記第一複合材料層の硬化物の厚さが1/2t以上である、
ことを特徴とする基板。
[2] 前記第二複合材料及び前記第三複合材料が、同じ材料組成からなることを特徴とする、[1]に記載の基板。
[3] [1]又は[2]の基板であって、前記プリプレグを1枚以上有する積層体の硬化物を含むことを特徴とする積層基板。
[1] A substrate containing a cured product of a prepreg,
The prepreg includes a composite material including an inorganic filler and a thermosetting resin, and a fiber base material,
The composite material includes a first composite material, a second composite material, and a third composite material,
The thermal conductivity of the cured product of the first composite material is higher than the thermal conductivity of the cured product of the second composite material and the cured product of the third composite material,
The prepreg includes the fiber base material, and an intermediate layer made of the first composite material layer made of the first composite material impregnated in the fiber base material,
A second composite material layer comprising the second composite material;
A third composite material layer comprising the third composite material;
Have
The second composite material layer and the third composite material layer sandwich the first composite material layer;
When the thickness of the fiber base material is t, the thickness of the cured product of the first composite material layer is 1/2 t or more.
A substrate characterized by that.
[2] The substrate according to [1], wherein the second composite material and the third composite material have the same material composition.
[3] A laminated substrate according to [1] or [2], comprising a cured product of a laminate having one or more prepregs.
中間層に設けられている繊維基材に含浸された第一複合材料は、それを挟む第二複合材料および前記第三複合材料より硬化物の熱伝導率が高い複合材料を用いることより、金属箔との密着強度を維持したまま、熱伝導率を上げる基板及び積層基板を提供するができる。 The first composite material impregnated in the fiber base material provided in the intermediate layer is made of metal by using a second composite material sandwiching the first composite material and a composite material having a higher thermal conductivity of the cured product than the third composite material. It is possible to provide a substrate and a laminated substrate that increase the thermal conductivity while maintaining the adhesion strength with the foil.
以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with appropriate reference to the drawings. In the drawings used in the following description, in order to make the characteristics of the present invention easier to understand, there are cases where the characteristic parts are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are different from actual ones. is there. The materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited to them, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the invention.
(基板)
本発明の基板は、プリプレグの硬化物を含む。前記プリプレグは、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む複合材料と、繊維基材と、を含む。前記複合材料は、第一複合材料と第二複合材料と第三複合材料とを含む。前記第一複合材料の硬化物の熱伝導率が前記第二複合材料の硬化物および前記第三複合材料の硬化物の熱伝導率よりも高いことを特徴とする。
また、前記プリプレグは、前記繊維基材、及び前記繊維基材に含浸された前記第一複合材料からなる第一複合材料層からなる中間層と、前記第二複合材料からなる第二複合材料層と、前記第三複合材料からなる第三複合材料層と、を有し、前記第二複合材料層及び前記第三複合材料層が前記第一複合材料層を挟む。前記繊維基材の厚さをtとした時に、前記第一複合材料層の硬化物の厚さが1/2t以上であることを特徴とする。
(substrate)
The substrate of the present invention contains a cured product of prepreg. The prepreg includes a composite material including an inorganic filler and a thermosetting resin, and a fiber base material. The composite material includes a first composite material, a second composite material, and a third composite material. The thermal conductivity of the cured product of the first composite material is higher than the thermal conductivity of the cured product of the second composite material and the cured product of the third composite material.
The prepreg includes the fiber base material, an intermediate layer made of the first composite material made of the first composite material impregnated in the fiber base material, and a second composite material layer made of the second composite material. And a third composite material layer made of the third composite material, and the second composite material layer and the third composite material layer sandwich the first composite material layer. The thickness of the cured material of the first composite material layer is 1/2 t or more, where t is the thickness of the fiber base material.
繊維基材は、プリプレグおよび基板の強度を保つのに必要な素材であるが、繊維基材の熱伝導率は、樹脂と無機フィラーの複合材料よりも低いことから、繊維基材を使用することによって基板の熱伝導率が低下してしまうため、無機フィラーを高濃度に充填するなどの対策を行うが、その場合、銅箔の密着性が低下する。
本発明においては、繊維基材に含浸する複合材料の熱伝導率を周囲の複合材料よりも高くすることにより、繊維基材による熱伝導率の低下を無くし、銅箔密着性を維持したまま、熱伝導率の高いプリプレグが得られる。
また、本発明の基板に用いる第二複合材料及び第三複合材料が、同じ材料組成からなることが好ましい。第二複合材料層と第三複合材料層が同じことで、銅箔の密着性に表裏の差が無くなる
かかる構成であることで、本発明の(積層)基板は、熱伝導率及び密着性に優れた(積層)基板となる。
The fiber base material is a material necessary for maintaining the strength of the prepreg and the substrate, but the fiber base material uses a fiber base material because the thermal conductivity of the fiber base material is lower than the composite material of resin and inorganic filler. Since the thermal conductivity of the substrate is reduced by this, measures such as filling the inorganic filler at a high concentration are taken, but in this case, the adhesion of the copper foil is lowered.
In the present invention, by making the thermal conductivity of the composite material impregnated into the fiber base material higher than that of the surrounding composite material, the decrease in the thermal conductivity due to the fiber base material is eliminated, and the copper foil adhesion is maintained, A prepreg having high thermal conductivity can be obtained.
Moreover, it is preferable that the 2nd composite material and 3rd composite material which are used for the board | substrate of this invention consist of the same material composition. Since the second composite material layer and the third composite material layer are the same, there is no difference between the front and back of the adhesiveness of the copper foil, so that the (laminated) substrate of the present invention has improved thermal conductivity and adhesiveness. It is an excellent (laminated) substrate.
[第一実施形態]
<プリプレグ>
図1は、本実施形態の基板に用いるプリプレグ1の断面模式図である。図1に示すプリプレグ1は、第一複合材料層11及び繊維基材15からなる中間層10と、第二複合材料層12と、第三複合材料層13と、を備え、第二複合材料層12及び第三複合材料層13が前記第一複合材料層11を挟むように構成されている。第一複合材料層11は、繊維基材に含浸された第一複合材料からなる。繊維基材15の厚さをtとした時に、第一複合材料層11の硬化物の厚さは1/2t以上である。第一複合材料層11の硬化物の厚さは、繊維基材15の厚さをtとした時に、3/4t以上であることが好ましい。1/2t以上であれば繊維基材による熱伝導率の低下を防ぐことができ、3/4t以上であればさらに熱伝導率が向上し、t以上であれば繊維基材をほぼ覆うことができるため、より熱伝導率が向上する。
また、本実施形態にかかるプリプレグ1に用いる第二複合材料12は、第三複合材料13と同じでも異なってもよい。第一複合材料11の硬化物の熱伝導率は、第二複合材料12の硬化物の熱伝導率より高く、かつ、第三複合材料13の硬化物の熱伝導率よりも高い。
[First embodiment]
<Prepreg>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a
Further, the second
本実施形態の基板に用いるプリプレグの各構成の好ましい形状および物性は以下である。
形状:
繊維基材の厚み 20〜200μm (機械的強度及び寸法安定性などの観点から)
第一複合材料層の硬化物の厚み:10〜400μm
第二複合材料層の硬化物の厚み:10〜300μm
第三複合材料層の硬化物の厚み:10〜300μm
なお、プリプレグ1において、第一複合材料層11の硬化物と繊維基材15の厚さ、及び、第一複合材料層11の硬化物、第二複合材料層12の硬化物、第三複合材料層13の硬化物の熱伝導率の評価方法は実施例で詳細に説明する。
The preferable shape and physical properties of each component of the prepreg used for the substrate of this embodiment are as follows.
shape:
Fiber substrate thickness 20-200 μm (from the viewpoint of mechanical strength and dimensional stability)
Thickness of cured product of first composite material layer: 10 to 400 μm
Thickness of the cured product of the second composite material layer: 10 to 300 μm
Thickness of the cured product of the third composite material layer: 10 to 300 μm
In the
<複合材料>
本実施形態のプリプレグに用いる複合材料は、無機フィラーと熱硬化性樹脂を含む。
<Composite material>
The composite material used for the prepreg of this embodiment contains an inorganic filler and a thermosetting resin.
「無機フィラー」 "Inorganic filler"
本実施形態のプリプレグに用いる無機フィラーは、粒子状の無機材料のうちのいずれか1種類または2種類以上である。この無機フィラーの具体例は、酸化マグネシウム(MgO)、酸化アルミニウム(Al2O3)および窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、シリカ(SiO2)などである。
無機フィラーとしては、酸化マグネシウムが安価で熱伝導率が高く(42〜60W/(m・K))、かつ体積抵抗率も高い(>1014Ω・cm)ため、好ましい。
The inorganic filler used for the prepreg of this embodiment is any one kind or two or more kinds of particulate inorganic materials. Specific examples of the inorganic filler include magnesium oxide (MgO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), silica (SiO 2), and the like.
As the inorganic filler, magnesium oxide is preferable because it is inexpensive and has high thermal conductivity (42 to 60 W / (m · K)) and high volume resistivity (> 10 14 Ω · cm).
前記複合材料に含まれるフィラーの含有率は特に制限されない。フィラーは、複合材料の全固形分の全体積中の40体積%〜80体積%で含有されることが好ましい。複合材料において、フィラーが全体積中の40体積%〜80体積%で含有されると、複合材料の熱伝導率をより高める効果が得られる。
フィラーの含有率は、熱伝導性及び流動性を高める観点から、40体積%〜70体積%であることが好ましく、45体積%〜60体積%であることがより好ましい。
ここで、複合材料の全固形分とは、複合材料から揮発性の成分を除去した残分を意味する。
The content rate of the filler contained in the composite material is not particularly limited. The filler is preferably contained in an amount of 40% by volume to 80% by volume in the total volume of the total solid content of the composite material. In the composite material, when the filler is contained at 40 volume% to 80 volume% in the entire volume, an effect of further increasing the thermal conductivity of the composite material is obtained.
The content of the filler is preferably 40% by volume to 70% by volume, and more preferably 45% by volume to 60% by volume from the viewpoint of improving thermal conductivity and fluidity.
Here, the total solid content of the composite material means a residue obtained by removing volatile components from the composite material.
本実施形態のプリプレグに用いる複合材料は、第一複合材料と第二複合材料と第三複合材料とを含む。後述の基板において、金属箔と樹脂硬化物との密着性を高めるため、プリプレグの表面層に配置されている第二複合材料と第三複合材料において、フィラーが全体積中の40体積%〜70体積%で含有されることが好ましい。40体積%〜60体積%で含有されることがより好ましい。また、後述の基板の熱伝導率をより高める効果が得られるため、プリプレグの中間層に配置されている第一複合材料において、フィラーが全体積中の50体積%〜80体積%で含有されることが好ましい。50体積%〜70体積%で含有されることがより好ましい。
本実施形態のプリプレグに用いる第一乃至第三複合材料は、同じ種類の熱硬化性樹脂又は同じ熱硬化性樹脂を用い、第一複合材料のフィラー含有率が第二複合材料及び第三複合材料より大きいことが好ましい。その場合、例えば、第一複合材料において、フィラーが全体積中の50体積%〜70体積%で含有され、第二複合材料と第三複合材料において、フィラーが全体積中の40体積%〜60体積%で含有されることが特に好ましい。
The composite material used for the prepreg of the present embodiment includes a first composite material, a second composite material, and a third composite material. In the substrate described later, in order to improve the adhesion between the metal foil and the cured resin, the second composite material and the third composite material disposed in the surface layer of the prepreg have a filler content of 40% by volume to 70% in the total volume. It is preferable to contain by volume%. More preferably, it is contained in an amount of 40 to 60% by volume. Moreover, since the effect which raises the thermal conductivity of the below-mentioned board | substrate more is acquired, in the 1st composite material arrange | positioned at the intermediate | middle layer of a prepreg, a filler is contained by 50 volume%-80 volume% in the whole volume. It is preferable. More preferably, it is contained in an amount of 50% to 70% by volume.
The first to third composite materials used for the prepreg of the present embodiment use the same type of thermosetting resin or the same thermosetting resin, and the filler content of the first composite material is the second composite material and the third composite material. Larger is preferred. In that case, for example, in the first composite material, the filler is contained at 50 volume% to 70 volume% in the total volume, and in the second composite material and the third composite material, the filler is 40 volume% to 60 volume in the total volume. It is particularly preferable that it is contained in volume%.
なお、本明細書におけるフィラーの含有率(体積%)は、下記の式(1)により求めた値とする。 In addition, let the content rate (volume%) of the filler in this specification be the value calculated | required by following formula (1).
フィラーの含有率(体積%)=(W1/D1)/((W1/D1)+(W2/D2)+Σ(Wi/Di))×100 ・・・・・(1) Filler content (volume%) = (W1 / D1) / ((W1 / D1) + (W2 / D2) + Σ (Wi / Di)) × 100 (1)
ここで、各変数は以下の通りである。
W1:フィラーの質量組成比(質量%)
W2:熱硬化性樹脂の質量組成比(質量%)
Wi:熱硬化性樹脂以外のその他の各任意固形成分の質量組成比(質量%)
D1:フィラーの比重
D2:熱硬化性樹脂の比重
Di:熱硬化性樹脂以外のその他の各任意固形成分の比重
Here, each variable is as follows.
W1: Mass composition ratio of filler (% by mass)
W2: Mass composition ratio (mass%) of thermosetting resin
Wi: Mass composition ratio (% by mass) of each other optional solid component other than the thermosetting resin
D1: Specific gravity of the filler D2: Specific gravity of the thermosetting resin Di: Specific gravity of each other optional solid component other than the thermosetting resin
前記フィラーは、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。例えば、平均粒子径(D50)が2μm以上80μm以下の範囲に含まれる、D50が異なる2種以上のフィラーを併用することができるが、この組み合わせに限定されるものではない。 The said filler can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. For example, two or more kinds of fillers having different D50s, which are included in the range of the average particle diameter (D50) of 2 μm or more and 80 μm or less, can be used in combination, but are not limited to this combination.
「熱硬化性樹脂」 "Thermosetting resin"
本実施形態に係る熱硬化性樹脂は、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネート樹脂を挙げることができる。 Examples of the thermosetting resin according to this embodiment include an epoxy resin, a phenol resin, and a cyanate resin.
本実施形態の熱硬化性樹脂としては、例えば、熱硬化性の官能基を有する化合物であれば特に制限はない。具体的には、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、トリアジン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、シアネートエステル樹脂、及びこれら樹脂の変性樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は1種単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。 The thermosetting resin of the present embodiment is not particularly limited as long as it is a compound having a thermosetting functional group, for example. Specific examples include epoxy resins, polyimide resins, polyamideimide resins, triazine resins, phenol resins, melamine resins, polyester resins, cyanate ester resins, and modified resins of these resins. These resins may be used alone or in combination of two or more.
前記熱硬化性樹脂は、耐熱性の観点から、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びトリアジン樹脂から選ばれる樹脂の少なくとも1種であることが好ましく、接着性の観点から、エポキシ樹脂であることがより好ましい。前記エポキシ樹脂は、1種単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。 The thermosetting resin is preferably at least one resin selected from an epoxy resin, a phenol resin, and a triazine resin from the viewpoint of heat resistance, and more preferably an epoxy resin from the viewpoint of adhesiveness. The said epoxy resin may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
前記熱硬化性樹脂は、モノマーであっても、モノマーを硬化剤等により部分的に反応させたプレポリマーの状態であってもよい。例えば、後述の分子内にメソゲン基を有するエポキシ樹脂の例のように、分子内にメソゲン基を有する樹脂は一般に結晶化しやすく、溶媒への溶解度も低いものが多いが、一部反応させて重合させることで結晶化を抑制することができるため、成形性が向上する場合がある。 The thermosetting resin may be a monomer or a prepolymer obtained by partially reacting the monomer with a curing agent or the like. For example, the resin having a mesogen group in the molecule is generally easy to crystallize and has a low solubility in a solvent as in the case of an epoxy resin having a mesogen group in the molecule described later, but it is polymerized by reacting partly. Since crystallization can be suppressed by making it, moldability may improve.
本実施形態のプリプレグに用いる熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂を含んでいることが好ましい。 It is preferable that the thermosetting resin used for the prepreg of this embodiment contains an epoxy resin.
<<エポキシ樹脂>>
エポキシ樹脂は、1つの分子の中に1つ以上のエポキシ基(−C3H5O)を含む化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上である。中でも、エポキシ樹脂は、1つの分子の中に2つ以上のエポキシ基を含んでいることが好ましい。エポキシ樹脂は、モノマーであっても、モノマーを硬化剤等により部分的に反応させたプレポリマーの状態であってもよい。
<< Epoxy resin >>
The epoxy resin is any one kind or two or more kinds of compounds containing one or more epoxy groups (—C 3 H 5 O) in one molecule. Especially, it is preferable that the epoxy resin contains two or more epoxy groups in one molecule. The epoxy resin may be a monomer or a prepolymer obtained by partially reacting the monomer with a curing agent or the like.
エポキシ樹脂の種類は、特に限定されないが、例えば、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂および長鎖脂肪族型エポキシ樹脂などである。 The type of epoxy resin is not particularly limited. For example, glycidyl ether type epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin, glycidyl amine type epoxy resin, novolak type epoxy resin, cyclic aliphatic type epoxy resin and long chain aliphatic type epoxy resin Etc.
グリシジルエーテル型エポキシ樹脂は、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂およびビスフェノールF型エポキシ樹脂などである。ノボラック型エポキシ樹脂は、例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂およびフェノールノボラック型エポキシ樹脂などである。この他、エポキシ樹脂の種類は、例えば、難燃性エポキシ樹脂、ヒダントイン系エポキシ樹脂およびイソシアヌレート系エポキシ樹脂などでもよい。 Examples of the glycidyl ether type epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin. Examples of the novolac type epoxy resin include a cresol novolac type epoxy resin and a phenol novolac type epoxy resin. In addition, the type of epoxy resin may be, for example, a flame retardant epoxy resin, a hydantoin epoxy resin, an isocyanurate epoxy resin, or the like.
なお、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の具体例は、グリシジルエーテル型の構造(基)を含んでいる化合物であれば、特に限定されない。このように特定の構造を含んでいれば種類が限定されないことは、グリシジルエステル型エポキシ樹脂などの他のエポキシ樹脂の具体例に関しても同様である。 In addition, the specific example of a glycidyl ether type epoxy resin will not be specifically limited if it is a compound containing the structure (group) of a glycidyl ether type. Thus, the kind is not limited as long as a specific structure is included, and the same applies to specific examples of other epoxy resins such as a glycidyl ester type epoxy resin.
中でも、エポキシ樹脂は、1つの分子の中にメソゲン骨格を含んでいることが好ましい。その理由は、以下の通りである。 Especially, it is preferable that the epoxy resin contains the mesogenic skeleton in one molecule. The reason is as follows.
第1に、エポキシ樹脂の分子同士において、ベンゼン環同士が重なりやすくなるため、そのベンゼン環間の距離が小さくなる。これにより、エポキシ樹脂を含む複合材料では、エポキシ樹脂の密度が向上する。また、エポキシ樹脂硬化物では、分子の格子振動が散乱しにくくなるため、高い熱伝導率が得られる。 First, since the benzene rings easily overlap each other in the molecules of the epoxy resin, the distance between the benzene rings becomes small. Thereby, the density of an epoxy resin improves in the composite material containing an epoxy resin. In addition, since the cured epoxy resin is less likely to scatter molecular lattice vibration, high thermal conductivity can be obtained.
この「メソゲン骨格」とは、2つ以上の芳香環を含むと共に剛直性および配向性を有する原子団の総称である。具体的には、メソゲン骨格は、例えば、2つ以上のベンゼン環を含むと共にベンゼン環同士が単結合および非単結合のうちのいずれかを介して結合された骨格である。 The “mesogenic skeleton” is a general term for an atomic group including two or more aromatic rings and having rigidity and orientation. Specifically, the mesogenic skeleton is, for example, a skeleton that includes two or more benzene rings and in which the benzene rings are bonded to each other through either a single bond or a non-single bond.
なお、3つ以上のベンゼン環が結合される場合、その結合の方向性は、特に限定されない。すなわち、3つ以上のベンゼン環は、直線状となるように結合されてもよいし、途中で1回以上折れ曲がるように結合されてもよいし、2つ以上の方向に分岐するように結合されてもよい。 When three or more benzene rings are bonded, the direction of bonding is not particularly limited. That is, three or more benzene rings may be bonded so as to be linear, or may be bonded so as to be bent one or more times in the middle, or bonded so as to branch in two or more directions. May be.
「非単結合」とは、1または2以上の構成元素を含むと共に1または2以上の多重結合を含む2価の基の総称である。具体的には、非単結合は、例えば、炭素(C)、窒素(N)、酸素(O)および水素(H)などの構成元素のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。また、非単結合は、多重結合として、二重結合および三重結合のうちの一方または双方を含んでいる。 “Non-single bond” is a generic name for a divalent group containing one or more constituent elements and one or more multiple bonds. Specifically, the non-single bond includes, for example, any one or more of constituent elements such as carbon (C), nitrogen (N), oxygen (O), and hydrogen (H). . Non-single bonds include one or both of double bonds and triple bonds as multiple bonds.
メソゲン骨格は、ベンゼン環同士の結合の種類として、単結合だけを含んでいてもよいし、非単結合だけを含んでいてもよいし、単結合および非単結合の双方を含んでいてもよい。また、非単結合の種類は、1種類だけでもよいし、2種類以上でもよい。 The mesogen skeleton may contain only a single bond, may contain only a non-single bond, or may contain both a single bond and a non-single bond as the type of bond between benzene rings. . Further, the number of non-single bonds may be only one, or two or more.
メソゲン骨格の具体例は、ビフェニルおよびターフェニルなどである。なお、ターフェニルは、o−ターフェニルでもよいし、m−ターフェニルでもよいし、p−ターフェニルでもよい。 Specific examples of the mesogenic skeleton include biphenyl and terphenyl. The terphenyl may be o-terphenyl, m-terphenyl, or p-terphenyl.
本実施形態のプリプレグに用いる熱硬化性樹脂の具体例としては、例えば、三菱化学株式会社製YL−6121H(テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂50%、4,4’−ビフェノール型エポキシ樹脂50%混合物、エポキシ当量175g/eq)、日本化薬株式会社製BREN105(臭素化多官能エポキシ樹脂、エポキシ当量271g/eq)、新日鉄住金化学株式会社製YH434L(四官能ポリグリシジルアミン、エポキシ当量122g/eq)、DIC株式会社製830−S(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量173g/eq)新日鉄住金化学株式会社製FX289Z(リン変性エポキシ樹脂、エポキシ当量225g/eq)、などが挙げられる。 As a specific example of the thermosetting resin used for the prepreg of this embodiment, for example, YL-6121H manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation (tetramethylbiphenol type epoxy resin 50%, 4,4′-biphenol type epoxy resin 50% mixture, Epoxy equivalent 175 g / eq), Nippon Kayaku Co., Ltd. BREN105 (brominated polyfunctional epoxy resin, epoxy equivalent 271 g / eq), Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd. YH434L (tetrafunctional polyglycidylamine, epoxy equivalent 122 g / eq), 830-S (bisphenol F type epoxy resin, epoxy equivalent 173 g / eq) manufactured by DIC Corporation FX289Z (phosphorus-modified epoxy resin, epoxy equivalent 225 g / eq) manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.
前記熱硬化性樹脂は、成形性、接着性、及び熱伝導性の観点から、複合材料の全固形分の全体積中の20体積%〜60体積%で含有されることが好ましく、30体積%〜60体積%で含有されることがより好ましく、40体積%〜55体積%で含有されることがさらに好ましい。
なお、前記複合材料が後述の硬化剤や硬化促進剤を含む場合、ここでいう熱硬化性樹脂の含有率には、これら硬化剤や硬化促進剤の含有率を含めるものとする。
The thermosetting resin is preferably contained in an amount of 20% by volume to 60% by volume in the total volume of the total solid content of the composite material from the viewpoints of moldability, adhesiveness, and thermal conductivity, and is 30% by volume. It is more preferably contained at ˜60% by volume, and further preferably contained at 40% by volume to 55% by volume.
In addition, when the said composite material contains the below-mentioned hardening | curing agent and hardening accelerator, the content rate of these hardening | curing agents and hardening accelerator shall be included in the content rate of a thermosetting resin here.
「硬化剤」
本実施形態の複合材料が、さらに硬化剤を少なくとも1種類含むことが好ましい。硬化剤としては熱硬化性樹脂を熱硬化可能であれば特に制限されない。前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂の場合の硬化剤としては、例えば、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、及びメルカプタン系硬化剤等の重付加型硬化剤や、イミダゾール等の触媒型硬化剤等を挙げることができる。
中でも、耐熱性の観点から、アミン系硬化剤及びフェノール系硬化剤から選ばれる少なくとも1種類を用いることが好ましく、さらに、保存安定性の観点から、フェノール系硬化剤の少なくとも1種類を用いることがより好ましい。
"Curing agent"
It is preferable that the composite material of this embodiment further includes at least one curing agent. The curing agent is not particularly limited as long as the thermosetting resin can be thermoset. Examples of the curing agent when the thermosetting resin is an epoxy resin include polyaddition curing agents such as acid anhydride curing agents, amine curing agents, phenol curing agents, and mercaptan curing agents, and imidazole. And the like, and the like.
Among these, from the viewpoint of heat resistance, it is preferable to use at least one selected from amine-based curing agents and phenol-based curing agents, and from the viewpoint of storage stability, it is preferable to use at least one phenol-based curing agent. More preferred.
アミン系硬化剤としては、通常用いられるものを特に制限なく用いることができ、市販されているものであってもよい。中でも、硬化性の観点から、2以上の官能基を有する多官能硬化剤であることが好ましく、更に熱伝導性の観点から、剛直な骨格を有する多官能硬化剤であることがより好ましい。 As the amine curing agent, those usually used can be used without particular limitation, and those commercially available may be used. Among these, a polyfunctional curing agent having two or more functional groups is preferable from the viewpoint of curability, and a polyfunctional curing agent having a rigid skeleton is more preferable from the viewpoint of thermal conductivity.
2官能のアミン系硬化剤として、例えば、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメトキシビフェニル、4,4’−ジアミノフェニルベンゾエート、1,5−ジアミノナフタレン、1,3−ジアミノナフタレン、1,4−ジアミノナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン等が挙げられる。中でも、熱伝導率の観点から、4,4’−ジアミノジフェニルメタン及び1,5−ジアミノナフタレンから選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、1,5−ジアミノナフタレンであることがより好ましい。 Examples of the bifunctional amine-based curing agent include 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl sulfone, 4,4′-diamino-3,3′-dimethoxybiphenyl. 4,4′-diaminophenylbenzoate, 1,5-diaminonaphthalene, 1,3-diaminonaphthalene, 1,4-diaminonaphthalene, 1,8-diaminonaphthalene and the like. Among these, from the viewpoint of thermal conductivity, at least one selected from 4,4′-diaminodiphenylmethane and 1,5-diaminonaphthalene is preferable, and 1,5-diaminonaphthalene is more preferable.
フェノール系硬化剤としては、通常用いられるものを特に制限なく用いることができ、市販の低分子フェノール化合物や、それらをノボラック化したフェノール樹脂を用いることができる。 As a phenol type hardening | curing agent, what is normally used can be especially used without a restriction | limiting, The commercially available low molecular phenol compound and the phenol resin which made them novolak-ized can be used.
低分子フェノール化合物として、例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール等の単官能のものや、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン等の2官能のもの、さらに、1,2,3−トリヒドロキシベンゼン、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン、1,3,5−トリヒドロキシベンゼン、1,3,5−トリス(4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン等の3官能のものなどが使用可能である。また、これら低分子フェノール化合物をメチレン鎖等で連結してノボラック化した、フェノールノボラック樹脂を硬化剤として用いることもできる。 Examples of the low molecular weight phenol compound include monofunctional compounds such as phenol, o-cresol, m-cresol and p-cresol, bifunctional compounds such as catechol, resorcinol and hydroquinone, and 1,2,3-tri Trifunctional ones such as hydroxybenzene, 1,2,4-trihydroxybenzene, 1,3,5-trihydroxybenzene, 1,3,5-tris (4-hydroxyphenyl) benzene can be used. In addition, a phenol novolac resin obtained by connecting these low molecular phenol compounds with a methylene chain to form a novolak can also be used as a curing agent.
フェノール系硬化剤としては、熱伝導性、耐熱性、溶剤溶解性などの観点から、多官能低分子フェノール硬化剤である、1,3,5−トリス(4−ヒドロキシフェニル)ベンゼンが好ましい。 As the phenol-based curing agent, 1,3,5-tris (4-hydroxyphenyl) benzene, which is a polyfunctional low-molecular phenol curing agent, is preferable from the viewpoint of thermal conductivity, heat resistance, solvent solubility, and the like.
本実施形態の複合材料が硬化剤を含む場合、複合材料中の硬化剤の含有量は特に制限されない。例えば、硬化剤がアミン系硬化剤の場合は、アミン系硬化剤の活性水素の当量(アミン当量)と、エポキシ樹脂のエポキシ当量との比(アミン当量/エポキシ当量)が0.5〜2となることが好ましく、0.8〜1.2となることがより好ましい。また、硬化剤がフェノール系硬化剤の場合は、フェノール性水酸基の活性水素の当量(フェノール性水酸基当量)と、メソゲン含有エポキシ樹脂のエポキシ当量との比(フェノール性水酸基当量/エポキシ当量)が0.5〜2となることが好ましく、0.8〜1.2となることがより好ましい。 When the composite material of the present embodiment includes a curing agent, the content of the curing agent in the composite material is not particularly limited. For example, when the curing agent is an amine curing agent, the ratio of the active hydrogen equivalent (amine equivalent) of the amine curing agent to the epoxy equivalent of the epoxy resin (amine equivalent / epoxy equivalent) is 0.5 to 2. It is preferable that it will become 0.8-1.2. Further, when the curing agent is a phenolic curing agent, the ratio of the active hydrogen equivalent of the phenolic hydroxyl group (phenolic hydroxyl group equivalent) to the epoxy equivalent of the mesogen-containing epoxy resin (phenolic hydroxyl group equivalent / epoxy equivalent) is 0. 0.5 to 2 is preferable, and 0.8 to 1.2 is more preferable.
「硬化促進剤」
本実施形態の複合材料においてフェノール系硬化剤を用いる場合、必要に応じて硬化促進剤を併用しても構わない。硬化促進剤を併用することで、さらに十分に硬化させることができる。硬化促進剤の種類や配合量は特に限定されないが、反応速度や反応温度、保管性などの観点から、適切なものを選択することができる。硬化促進剤の具体例としては、イミダゾール系化合物、有機リン系化合物、第3級アミン、及び第4級アンモニウム塩などが挙げられる。これらは1種単独でも、2種類以上を併用してもよい。
"Curing accelerator"
When using a phenol type hardening | curing agent in the composite material of this embodiment, you may use a hardening accelerator together as needed. By using a curing accelerator in combination, it can be further sufficiently cured. Although the kind and compounding quantity of a hardening accelerator are not specifically limited, An appropriate thing can be selected from viewpoints, such as reaction rate, reaction temperature, and storage property. Specific examples of the curing accelerator include imidazole compounds, organic phosphorus compounds, tertiary amines, and quaternary ammonium salts. These may be used alone or in combination of two or more.
前記複合材料が硬化促進剤を含む場合、複合材料中の硬化促進剤の含有率は特に制限されない。成形性の観点から、熱硬化性樹脂と硬化剤の合計質量の0.5質量%〜1.5質量%であることが好ましく、0.5質量%〜1質量%であることがより好ましく、0.75質量%〜1質量%であることがさらに好ましい。 When the composite material includes a curing accelerator, the content of the curing accelerator in the composite material is not particularly limited. From the viewpoint of moldability, it is preferably 0.5% by mass to 1.5% by mass of the total mass of the thermosetting resin and the curing agent, more preferably 0.5% by mass to 1% by mass, More preferably, it is 0.75 mass%-1 mass%.
「シランカップリング剤」
前記複合材料は、シランカップリング剤の少なくとも1種をさらに含むことが好ましい。シランカップリング剤を添加する効果としては、フィラーや第二のフィラーの表面とその周りを取り囲む熱硬化性樹脂の間で共有結合を形成する役割(バインダ剤に相当)を果たし、熱を効率良く伝達する働きや、さらには水分の浸入を妨げることによって絶縁信頼性の向上にも寄与する。
"Silane coupling agent"
The composite material preferably further includes at least one silane coupling agent. As an effect of adding a silane coupling agent, it plays the role of forming a covalent bond between the surface of the filler or the second filler and the thermosetting resin surrounding it (equivalent to a binder agent), and heat is efficiently It contributes to the improvement of insulation reliability by preventing the infiltration of moisture and moisture.
前記シランカップリング剤の種類としては特に限定されず、市販のものを使用して構わない。熱硬化性樹脂(好ましくはエポキシ樹脂)や、必要に応じて含まれる硬化剤との相溶性、及び樹脂とフィラーとの界面での熱伝導欠損を低減することを考慮すると、本発明においては、末端にエポキシ基、アミノ基、メルカプト基、ウレイド基、又は水酸基を有するシランカップリング剤を用いることが好適である。これらシランカップリング剤は1種単独でも、2種類以上を併用してもよい。 It does not specifically limit as a kind of said silane coupling agent, You may use a commercially available thing. In consideration of reducing the thermosetting resin (preferably an epoxy resin), compatibility with a curing agent contained as necessary, and reducing heat conduction defects at the interface between the resin and the filler, It is preferable to use a silane coupling agent having an epoxy group, amino group, mercapto group, ureido group, or hydroxyl group at the terminal. These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.
「その他の成分」
本発明における複合材料は、上記成分に加え、必要に応じてその他の成分を含むことができる。例えば、エラストマー、分散剤等が挙げられる。エラストマーとしては、アクリル樹脂が挙げられ、より具体的には(メタ)アクリル酸または(メタ)アクリル酸エステルから誘導されるホモポリマーまたはコポリマーを挙げることができる。分散剤としては、味の素ファインテック株式会社製アジスパーシリーズ、楠本化成株式会社製HIPLAADシリーズ、株式会社花王製ホモゲノールシリーズ等が挙げられる。これら分散剤は二種類以上を併用することができる。
"Other ingredients"
The composite material in the present invention may contain other components as necessary in addition to the above components. For example, an elastomer, a dispersing agent, etc. are mentioned. Examples of the elastomer include an acrylic resin, and more specifically, a homopolymer or a copolymer derived from (meth) acrylic acid or a (meth) acrylic ester. Examples of the dispersant include Ajinomoto Finetech Co., Ltd. Ajisper series, Enomoto Kasei Co., Ltd. HIPLAAD series, Kao Corporation homogenol series, and the like. Two or more kinds of these dispersants can be used in combination.
「複合材料のスラリー」
前記複合材料は、例えば、固体状の熱硬化性樹脂を用いる場合、有機溶剤の少なくとも1種を添加して複合材料のスラリーを調整してもよい。有機溶剤を含むことで、種々の成形プロセスに適合させることができる。有機溶剤としては、通常用いられる有機溶剤を用いることができる。具体的には、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、ケトン系溶剤、アミド系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、ニトリル系溶剤等を挙げることができる。例えば、メチルイソブチルケトン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、スルホラン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン等を用いることができる。これらは1種単独でも、2種類以上を併用した混合溶剤として用いてもよい。
"Slurry of composite materials"
For example, when a solid thermosetting resin is used as the composite material, at least one organic solvent may be added to adjust the slurry of the composite material. By including an organic solvent, it can be adapted to various molding processes. As the organic solvent, a commonly used organic solvent can be used. Specific examples include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, aromatic hydrocarbon solvents, ester solvents, nitrile solvents, and the like. For example, methyl isobutyl ketone, dimethylacetamide, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, sulfolane, cyclohexanone, methyl ethyl ketone and the like can be used. These may be used alone or as a mixed solvent using two or more kinds in combination.
「半硬化複合材料」
本発明の半硬化複合材料(単に「複合材料」という場合がある)は前記複合材料に由来するものであり、前記複合材料を半硬化処理してなる。前記半硬化複合材料は、例えば、これをシート状に成形した場合に、半硬化処理していない複合材料からなる複合材料シートに比べて取り扱い性が向上する。その観点から、本実施形態のプリプレグに構成される複合材料が半硬化複合材料であることが好ましい。
"Semi-cured composite material"
The semi-cured composite material of the present invention (sometimes simply referred to as “composite material”) is derived from the composite material, and is obtained by semi-curing the composite material. For example, when the semi-cured composite material is formed into a sheet shape, the handleability is improved as compared with a composite material sheet made of a composite material that is not semi-cured. From this viewpoint, it is preferable that the composite material formed in the prepreg of the present embodiment is a semi-cured composite material.
ここで、前記半硬化複合材料とは、常温ではシート形状を保持できるが、100℃程度の高温にすると溶融する状態である。また、後述する硬化後の硬化複合材料は加温によって溶融することはない。なお、上記粘度は、回転式レオメータ(例えば、サーモサイエンティフィック株式会社製Rheo Stress 6000)によって測定される。なお、測定条件は、周波数1Hz、荷重40g、昇温速度3℃/分であり、せん断試験により行う。 Here, the semi-cured composite material can maintain a sheet shape at room temperature, but melts when heated to a high temperature of about 100 ° C. Further, the cured composite material to be described later is not melted by heating. The viscosity is measured by a rotary rheometer (for example, Rheo Stress 6000 manufactured by Thermo Scientific Co., Ltd.). The measurement conditions are a frequency of 1 Hz, a load of 40 g, a temperature increase rate of 3 ° C./min, and a shear test.
前記半硬化処理としては、前記複合材料を温度60℃〜200℃で1分間〜30分間加熱する方法を挙げることができる。 Examples of the semi-curing treatment include a method of heating the composite material at a temperature of 60 ° C. to 200 ° C. for 1 minute to 30 minutes.
「複合材料の硬化物」
複合材料の硬化物は前記複合材料に由来するものであり、前記複合材料を硬化処理してなる。前記複合材料の硬化物は熱伝導性と絶縁性に優れる。本発明の一実施形態の基板と積層基板は、例えば、本実施形態のプリプレグを硬化してなるものであり、本実施形態のプリプレグに用いる複合材料を硬化処理してなる複合材料の硬化物を含む。
"Hardened composite material"
The cured product of the composite material is derived from the composite material, and is obtained by curing the composite material. The cured product of the composite material is excellent in thermal conductivity and insulation. The substrate and laminated substrate of one embodiment of the present invention are formed by curing the prepreg of the present embodiment, for example, and a cured product of the composite material formed by curing the composite material used for the prepreg of the present embodiment. Including.
複合材料の硬化物は、未硬化状態の複合材料又は前記半硬化複合材料を硬化処理することで製造することができる。前記硬化処理の方法は、複合材料の構成や硬化物の目的等に応じて適宜選択することができるが、加熱・加圧処理であることが好ましい。
例えば、未硬化状態の複合材料又は前記半硬化複合材料を100℃〜250℃で1時間〜10時間、好ましくは130℃〜230℃で1時間〜8時間加熱することで複合材料の硬化物が得られる。
The cured product of the composite material can be produced by curing the uncured composite material or the semi-cured composite material. The method of the curing treatment can be appropriately selected according to the composition of the composite material, the purpose of the cured product, etc., but is preferably a heating / pressurizing treatment.
For example, the cured material of the composite material can be obtained by heating the uncured composite material or the semi-cured composite material at 100 ° C. to 250 ° C. for 1 hour to 10 hours, preferably 130 ° C. to 230 ° C. for 1 hour to 8 hours. can get.
<繊維基材>
本実施形態に係る繊維基材としては、金属箔張り積層基板や多層プリント配線板を製造する際に通常用いられるものであれば特に制限されず、通常織布や不織布等の繊維基材が用いられる。
<Fiber base>
The fiber base material according to the present embodiment is not particularly limited as long as it is normally used when producing a metal foil-clad laminate or a multilayer printed wiring board, and a fiber base material such as a woven fabric or a nonwoven fabric is usually used. It is done.
本実施形態に係る繊維基材の目開きは特に制限されない。熱伝導率及び絶縁性の観点から、目開きは前記フィラーの平均粒子径(D50)の2倍以上であることが好ましい。また、繊維基材の空隙率が30%以上であることが好ましい。繊維基材の空隙率とは繊維基材の面積に対する目開き部分の面積の割合である。 The opening of the fiber base material according to the present embodiment is not particularly limited. From the viewpoint of thermal conductivity and insulating properties, the mesh opening is preferably twice or more the average particle diameter (D50) of the filler. Moreover, it is preferable that the porosity of a fiber base material is 30% or more. The porosity of a fiber base material is the ratio of the area of the opening part with respect to the area of a fiber base material.
繊維基材の材質は特に制限されない。具体的には、ガラス、アルミナ、ボロン、シリカアルミナガラス、シリカガラス、チラノ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア等の無機繊維や、アラミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、カーボン、セルロース等の有機繊維、及びこれらの混抄系を挙げることができる。中でも、ガラス繊維の織布が好ましく用いられる。これにより例えば、プリプレグを用いて基板を構成する場合、屈曲性があり任意に折り曲げ可能な基板を得ることができる。さらに、製造プロセスでの温度変化や吸湿等に伴う多層基板の寸法変化を小さくすることも可能となる。 The material of the fiber base material is not particularly limited. Specifically, inorganic fibers such as glass, alumina, boron, silica alumina glass, silica glass, tyrano, silicon carbide, silicon nitride, zirconia, aramid, polyether ether ketone, polyether imide, polyether sulfone, carbon , Organic fibers such as cellulose, and mixed papers thereof. Among these, glass fiber woven fabric is preferably used. Thereby, for example, when a substrate is formed using a prepreg, a flexible and arbitrarily bendable substrate can be obtained. Furthermore, it becomes possible to reduce the dimensional change of the multilayer substrate accompanying the temperature change and moisture absorption in the manufacturing process.
本実施形態に係る繊維基材の厚さは特に限定されない。より良好な可とう性を付与する観点から、75μm以下であることがより好ましく、含浸性の観点から60μm以下であることが好ましい。繊維基材の厚みの下限は特に制限されないが、通常10μm程度である。 The thickness of the fiber base material according to the present embodiment is not particularly limited. From the viewpoint of imparting better flexibility, it is more preferably 75 μm or less, and from the viewpoint of impregnation, it is preferably 60 μm or less. Although the minimum of the thickness of a fiber base material is not restrict | limited in particular, Usually, it is about 10 micrometers.
<中間層>
本実施態様のプリプレグの中間層は、繊維基材と第一複合材料からなる層(第一複合材料層)とを含む。第一複合材料は、後述の第二複合材料及び第三複合材料より、熱伝導率の高い複合材料を用いる。熱伝導率の異なる複合材料の調整方法は、例えば、異なる熱硬化性樹脂の種類、異なるフィラーの種類、異なるフィラーの体積含有率を用いる方法が挙げられる。例えば、同じ熱硬化性樹脂と同じフィラーとを含む複合材料を用いる場合、フィラーの体積含有率を調整する方法が好ましい。
<Intermediate layer>
The intermediate layer of the prepreg of this embodiment includes a fiber base material and a layer made of the first composite material (first composite material layer). As the first composite material, a composite material having higher thermal conductivity than the second composite material and the third composite material described later is used. Examples of a method for adjusting composite materials having different thermal conductivities include a method using different thermosetting resin types, different filler types, and different filler volume contents. For example, when using a composite material containing the same thermosetting resin and the same filler, a method of adjusting the volume content of the filler is preferable.
中間層は、例えば、繊維基材と第一複合材料からなる中間層用シートを用いて形成することができる。 An intermediate | middle layer can be formed using the sheet | seat for intermediate | middle layers which consists of a fiber base material and a 1st composite material, for example.
中間層用シートは、上記のような繊維基材に、例えば、上記第一複合材料を含浸させることにより得られる。具体的には、第一複合材料を繊維基材に含浸し、繊維基材に含浸した第一複合材料を加熱乾燥することにより、第一複合材料層を含む中間層用シートが得られる。 The intermediate layer sheet is obtained, for example, by impregnating the first composite material into the fiber base as described above. Specifically, the first composite material is impregnated into the fiber base material, and the first composite material impregnated into the fiber base material is heat-dried to obtain an intermediate layer sheet including the first composite material layer.
前記中間層用シートにおける前記第一複合材料の含浸量(含有率)は、前記繊維基材の厚さをtとした時に前記第一複合材料層の硬化物の厚さが1/2t(0.5t)以上になるように設定すれば特に限定することはない。第一複合材料で繊維基材を覆う事により繊維基材による熱伝導率低下を軽減する観点から、厚さが0.7t以上であることが好ましく、0.9t以上であることがより好ましい。また、多層基板の位置合わせ精度、成形性、金属箔密着性の観点から、2t以下であることが好ましく、1.5t以下であることがより好ましく、1.1t以下であることが更に好ましい。例えば、繊維基材の厚さが100μmである場合、第一複合材料層の硬化物の厚さが50μm以上になるように設定すれば特に限定することはなく、厚さが70μm以上であることが好ましく、90μm以上であることがより好ましい。
なお、第一複合材料層の硬化物と繊維基材の厚さを測定する方法は、後述の実施例において詳細に説明する。
The amount of impregnation (content rate) of the first composite material in the intermediate layer sheet is such that the thickness of the cured product of the first composite material layer is 1/2 t (0 .5t) or more, there is no particular limitation. The thickness is preferably 0.7 t or more, and more preferably 0.9 t or more, from the viewpoint of reducing the decrease in thermal conductivity due to the fiber substrate by covering the fiber substrate with the first composite material. In addition, from the viewpoint of alignment accuracy of the multilayer substrate, formability, and metal foil adhesion, it is preferably 2 t or less, more preferably 1.5 t or less, and even more preferably 1.1 t or less. For example, when the thickness of the fiber substrate is 100 μm, there is no particular limitation as long as the thickness of the cured product of the first composite material layer is 50 μm or more, and the thickness is 70 μm or more. Is preferable, and it is more preferable that it is 90 micrometers or more.
In addition, the method to measure the thickness of the hardened | cured material of a 1st composite material layer and a fiber base material is demonstrated in detail in the below-mentioned Example.
第一複合材料を繊維基材に含浸する方法に特に制限はない。例えば、塗工機により塗布する方法を挙げることができる。詳細には、繊維基材を第一複合材料にくぐらせて引き上げる縦型塗工法、及び支持フィルム上に第一複合材料を塗工してから繊維基材を押し付けて含浸させる、横型塗工法などを挙げることができる。 There is no restriction | limiting in particular in the method of impregnating a fiber base material with a 1st composite material. For example, the method of apply | coating with a coating machine can be mentioned. Specifically, a vertical coating method in which the fiber base material is pulled through the first composite material, and a horizontal coating method in which the first composite material is coated on the support film and then impregnated by pressing the fiber base material. Can be mentioned.
第一複合材料としては、具体的には、例えば、前記第一複合材料に含まれているエポキシ樹脂および硬化剤それぞれが固形である場合、粉体状に粉砕して混合し粉体状の第一複合材料を加熱、溶融させて、溶融した第一複合材料中に繊維基材を含浸させることより、中間層用シートを得ることができる。 Specifically, as the first composite material, for example, when each of the epoxy resin and the curing agent contained in the first composite material is solid, the first composite material is pulverized and mixed into a powder form. An intermediate layer sheet can be obtained by heating and melting one composite material and impregnating the fiber base material into the melted first composite material.
また、第一複合材料に、メチルエチルケトンやシクロヘキサノン等の溶剤を加えて第一複合材料のスラリーとした場合は、第一複合材料のスラリー中に繊維基材を含浸させる。その後、乾燥により溶剤分を除去し、樹脂組成物を固化させる。 In addition, when a solvent such as methyl ethyl ketone or cyclohexanone is added to the first composite material to make a slurry of the first composite material, the fiber base material is impregnated in the slurry of the first composite material. Thereafter, the solvent is removed by drying, and the resin composition is solidified.
乾燥方法は、スラリーに含まれる有機溶剤の少なくとも一部を除去できれば特に制限されず、通常用いられる乾燥方法から、スラリーに含まれる有機溶剤に応じて適宜選択することができる。一般的には、60℃〜150℃程度で加熱処理する方法を挙げることができる。
このときの固化とは、流動性を有する液状物が自立可能な状態の固体状態に変化することを指す。スラリーに含まれる有機溶剤が一部残留する状態も、半硬化状態も固化状態に含むことができる。例えば、60〜150℃で1〜120分程度、好ましくは70〜120℃で3〜90分程度の条件下で固化させることができる。
The drying method is not particularly limited as long as at least a part of the organic solvent contained in the slurry can be removed, and can be appropriately selected from commonly used drying methods according to the organic solvent contained in the slurry. In general, a heat treatment method at about 60 ° C. to 150 ° C. can be exemplified.
Solidification at this time means that the liquid material having fluidity changes to a solid state in which it can stand on its own. A state in which the organic solvent contained in the slurry partially remains and a semi-cured state can be included in the solidified state. For example, it can be solidified at 60 to 150 ° C. for about 1 to 120 minutes, preferably at 70 to 120 ° C. for about 3 to 90 minutes.
本発明の「繊維基材に含浸された前記第一複合材料」ということは、繊維基材と第一複合材料との相互関係を表す意味であり、繊維基材又は中間層用シートを、特定な製造方法で限定する意味ではない。例えば、本実施態様のプリプレグの一例である図1に示すプリプレグ1において、中間層10は、繊維基材15の繊維と繊維との間にできた空隙に第一複合材料を充填するように形成されている。第一複合材料層11の中において繊維基材15の一部または全部が含まれている。
The term “the first composite material impregnated in the fiber base material” in the present invention means the mutual relationship between the fiber base material and the first composite material, and the fiber base material or the intermediate layer sheet is specified. It is not meant to be limited by a simple manufacturing method. For example, in the
その意味で、本発明の第一複合材料を繊維基材に含浸する方法は、繊維基材の空隙の一部に第一複合材料が充填されるように形成することができれば、特に限定されることはない。例えば、繊維基材の一面または両面に上記の溶融した第一複合材料又は上記の第一複合材料のスラリーを塗布などにより表面に塗り広げ、その後、放冷または冷却することにより、中間層用シートを得ることができる。また、後述の第二複合材料シートと同様な方法で得られた、第一複合材料からなるシート(繊維基材を含まない)を用いて、このシートを繊維基材の一面または両面に配置し、第一複合材料が繊維基材の空隙を少なくとも1部充填するように、加熱プレスなどの方法で中間層用シートを製造することができる。 In that sense, the method of impregnating the fiber base material with the first composite material of the present invention is particularly limited as long as it can be formed so that a part of the voids of the fiber base material is filled with the first composite material. There is nothing. For example, the intermediate layer sheet is formed by spreading the molten first composite material or the slurry of the first composite material on one surface or both surfaces of the fiber base material by coating or the like, and then allowing to cool or cool. Can be obtained. Further, using a sheet made of the first composite material (not including the fiber base material) obtained by the same method as that of the second composite material sheet described later, this sheet is placed on one or both sides of the fiber base material. The intermediate layer sheet can be produced by a method such as hot pressing so that the first composite material fills at least a part of the voids of the fiber base material.
<第二複合材料層>
第二複合材料シートは、第二無機フィラーと第二熱硬化性樹脂を含む第二複合材料からなる。第二複合材料の硬化物は、第一複合材料の硬化物より低い熱伝導率を有することを特徴とする。第二複合材料は、第一複合材料と異なる種類の無機フィラー及び異なる種類の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、第一複合材料と異なる種類の無機フィラー及び同じ種類の熱硬化性樹脂とを用いてもよく、第一複合材料と同じ種類の無機フィラー及び異なる種類の熱硬化性樹脂とを用いてもよい。第一複合材料と同じ種類の無機フィラー及び同じ種類の熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。例えば、第一複合材料と同じ種類の無機フィラー及び同じ種類の熱硬化性樹脂を用いる場合、第二複合材料のフィラーの含有率(体積%)が、第一複合材料のフィラーの含有率(体積%)より少なくすることで、第一複合材料の熱伝導率より低い熱伝導率を有する第二複合材料が得られる。
<Second composite material layer>
The second composite material sheet is made of a second composite material containing a second inorganic filler and a second thermosetting resin. The cured product of the second composite material has a lower thermal conductivity than the cured product of the first composite material. As the second composite material, a different kind of inorganic filler and a different kind of thermosetting resin can be used. Also, different types of inorganic fillers and the same type of thermosetting resin may be used as the first composite material, or the same types of inorganic filler and different types of thermosetting resin may be used as the first composite material. Good. It is preferable to use the same kind of inorganic filler and the same kind of thermosetting resin as the first composite material. For example, when using the same type of inorganic filler and the same type of thermosetting resin as the first composite material, the filler content (volume%) of the second composite material is equal to the filler content (volume) of the first composite material. %), A second composite material having a thermal conductivity lower than that of the first composite material can be obtained.
第二複合材料層は、第二複合材料シートを用いて上記中間層用シートと積層して製造することができる。第二複合材料シートが第二複合材料をシート状に成形してなる。前記第二複合材料シートは、例えば、前記複合材料を離型フィルム上に塗布し、必要に応じて含まれる溶剤を除去することで製造することができる。前記樹脂シートは、前記複合材料から形成されることで、熱伝導性、流動性、及び可とう性に優れる。 The second composite material layer can be produced by laminating with the intermediate layer sheet using a second composite material sheet. The second composite material sheet is formed by forming the second composite material into a sheet shape. The second composite material sheet can be produced, for example, by applying the composite material on a release film and removing the solvent contained as necessary. By forming the resin sheet from the composite material, the resin sheet is excellent in thermal conductivity, fluidity, and flexibility.
前記第二複合材料シートの厚みは特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、シートの硬化物の厚みとして、10μm〜400μmとすることができ、成形性、金属箔の密着性、熱伝導率、電気絶縁性、及び可とう性の観点から、20μm〜100μmであることが好ましい。 The thickness of the second composite material sheet is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, the thickness of the cured sheet can be 10 μm to 400 μm, and is 20 μm to 100 μm from the viewpoints of formability, metal foil adhesion, thermal conductivity, electrical insulation, and flexibility. Is preferred.
前記第二複合材料シートは、例えば、PETフィルム等の離型フィルム上に、前記複合材料にメチルエチルケトンやシクロヘキサノン等の有機溶剤を添加して調製される複合材料のスラリー(以下、単に「スラリー」ともいう)を塗布して塗布層を形成した後、塗布層から前記有機溶剤の少なくとも一部を除去して乾燥することで製造することができる。 The second composite material sheet is, for example, a slurry of a composite material prepared by adding an organic solvent such as methyl ethyl ketone or cyclohexanone to a release film such as a PET film (hereinafter, simply referred to as “slurry”). Can be produced by removing at least a part of the organic solvent from the coating layer and drying.
スラリーの塗布は、公知の方法により実施することができる。具体的には、コンマコート、ダイコート、リップコート、グラビアコート等の方法が挙げられる。所定の厚みに複合材料層を形成するための塗布方法としては、ギャップ間に被塗工物を通過させるコンマコート法、ノズルから流量を調節した複合材料のスラリーを塗布するダイコート法等を適用する。例えば、乾燥前の塗布層(複合材料層)の厚みが50μm〜500μmである場合は、コンマコート法を用いることが好ましい。 The slurry can be applied by a known method. Specific examples include methods such as comma coating, die coating, lip coating, and gravure coating. As a coating method for forming a composite material layer with a predetermined thickness, a comma coating method in which an object to be coated is passed between gaps, a die coating method in which a composite material slurry whose flow rate is adjusted from a nozzle, or the like is applied. . For example, when the thickness of the coating layer (composite material layer) before drying is 50 μm to 500 μm, it is preferable to use a comma coating method.
乾燥方法は、スラリーに含まれる有機溶剤の少なくとも一部を除去できれば特に制限されず、通常用いられる乾燥方法から、スラリーに含まれる有機溶剤に応じて適宜選択することができる。一般的には、60℃〜150℃程度で加熱処理する方法を挙げることができる。 The drying method is not particularly limited as long as at least a part of the organic solvent contained in the slurry can be removed, and can be appropriately selected from commonly used drying methods according to the organic solvent contained in the slurry. In general, a heat treatment method at about 60 ° C. to 150 ° C. can be exemplified.
前記第二複合材料シートの複合材料層は硬化反応がほとんど進行していないため、可とう性を有するものの、シートとしての柔軟性に乏しく、支持体である前記PETフィルムを除去した状態ではシート自立性に乏しく、取り扱いが困難である。その第二複合材料シートを用いて、本実施形態のプリプレグを製造する場合、例えば、第一複合材料シート上に、第二複合材料シートと支持体を、その順で積層してから、支持体を除去する方法がある。 Since the composite material layer of the second composite material sheet hardly undergoes a curing reaction, the composite material layer has flexibility, but has low flexibility as a sheet, and in the state where the PET film as a support is removed, the sheet is self-supporting. It is difficult to handle. When manufacturing the prepreg of the present embodiment using the second composite material sheet, for example, the second composite material sheet and the support are laminated in that order on the first composite material sheet, and then the support. There is a way to remove.
また、前記第二複合材料シートは、これを構成する樹脂組成物を半硬化処理してなる半硬化樹脂組成物であることが好ましい。すなわち、前記樹脂シートは、半硬化状態になるまで、さらに加熱処理されてなる半硬化状態の第二複合材料シートであることが好ましい。前記樹脂シートが前記複合材料を半硬化処理してなる半硬化複合材料から構成されることで、熱伝導率及び電気絶縁性に優れ、可とう性及び可使時間に優れる。 The second composite material sheet is preferably a semi-cured resin composition obtained by semi-curing a resin composition constituting the second composite material sheet. That is, the resin sheet is preferably a semi-cured second composite material sheet that is further heat-treated until it is semi-cured. When the resin sheet is composed of a semi-cured composite material obtained by semi-curing the composite material, the resin sheet is excellent in thermal conductivity and electrical insulation, and is excellent in flexibility and pot life.
前記樹脂シートを加熱処理する条件は、樹脂組成物の構成に応じて適宜選択することができる。加熱処理には、塗工の際に生じた樹脂組成物層中の空隙(ボイド)をなくす目的から、熱真空プレス、熱ロールラミネート等から選択される加熱処理方法が好ましい。 The conditions for heat-treating the resin sheet can be appropriately selected according to the structure of the resin composition. For the heat treatment, a heat treatment method selected from hot vacuum press, hot roll laminating and the like is preferable for the purpose of eliminating voids in the resin composition layer generated during coating.
また、上記第二複合材料層は、上記PETフィルム等の離型フィルムの代わりに、前述の中間層用シートを用いて、同様な方法で、中間層用シート上に第二複合材料シート(層)を形成することもできる。 In addition, the second composite material layer is formed by using the above-described intermediate layer sheet in place of the release film such as the PET film in the same manner, on the intermediate layer sheet. ) Can also be formed.
<第三複合材料層>
第三複合材料層は、第三無機フィラーと第三熱硬化性樹脂を含む第三複合材料からなる。第三複合材料の硬化物は、第一複合材料の硬化物より低い熱伝導率を有することを特徴とする。第三複合材料は、第一複合材料と異なる種類の無機フィラー及び異なる種類の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、第一複合材料と異なる種類の無機フィラー及び同じ種類の熱硬化性樹脂とを用いてもよく、第一複合材料と同じ種類の無機フィラー及び異なる種類の熱硬化性樹脂とを用いてもよい。第一複合材料と同じ種類の無機フィラー及び同じ種類の熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。例えば、第一複合材料と同じ種類の無機フィラー及び同じ種類の熱硬化性樹脂を用いる場合、第三複合材料のフィラーの含有率(体積%)が、第一複合材料のフィラーの含有率(体積%)より少なくすることで、第一複合材料の熱伝導率より低い熱伝導率を有する第三複合材料が得られる。
<Third composite material layer>
The third composite material layer is made of a third composite material containing a third inorganic filler and a third thermosetting resin. The cured product of the third composite material has a lower thermal conductivity than the cured product of the first composite material. As the third composite material, a different kind of inorganic filler and a different kind of thermosetting resin can be used. Also, different types of inorganic fillers and the same type of thermosetting resin may be used as the first composite material, or the same types of inorganic filler and different types of thermosetting resin may be used as the first composite material. Good. It is preferable to use the same kind of inorganic filler and the same kind of thermosetting resin as the first composite material. For example, when using the same type of inorganic filler and the same type of thermosetting resin as the first composite material, the filler content (volume%) of the third composite material is the filler content (volume) of the first composite material. %), A third composite material having a thermal conductivity lower than that of the first composite material can be obtained.
第三複合材料層を製造する方法、前述の第二複合材料層の製造方法と同様の方法を用いることができる。 A method similar to the method for manufacturing the third composite material layer and the method for manufacturing the second composite material layer described above can be used.
第一複合材料層を有する中間層用シート上に直接に第三複合材料層(シート)を製造する場合、中間層用シートの一面に第二複合材料層が形成されている場合、その他の面上に、第三複合材料層を形成すればよい。 When manufacturing the third composite material layer (sheet) directly on the intermediate layer sheet having the first composite material layer, when the second composite material layer is formed on one surface of the intermediate layer sheet, the other surface A third composite material layer may be formed on the top.
<プリプレグの製造方法>
本実施形態の基板に用いるプリプレグの製造方法は、第一複合材料層と繊維基材とを有する中間層の両側にそれぞれ第二複合材料層と第三複合材料層を形成できれば特に限定することはない。例えば、上記の第二複合材料シートと、上記の中間層用シートと、上記の第三複合材料シートと、をその順で重ねて、所定温度及び所定圧力で加熱プレスすることにより本実施態様のプリプレグが得られる。
<Method for producing prepreg>
The manufacturing method of the prepreg used for the substrate of the present embodiment is particularly limited as long as the second composite material layer and the third composite material layer can be formed on both sides of the intermediate layer having the first composite material layer and the fiber base material, respectively. Absent. For example, the second composite material sheet, the intermediate layer sheet, and the third composite material sheet are stacked in that order and heated and pressed at a predetermined temperature and a predetermined pressure. A prepreg is obtained.
次に、本実施形態の基板に用いるプリプレグの一例である、図1に示すプリプレグ1の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing the
プリプレグ1の製造方法の一例としては、例えば、以下の工程を含む。
(I) 上記と同様な方法で中間層用シートを形成する工程、
(II) 上記と同様な方法で第二複合材料シートを形成する工程、
(III)上記と同様な方法で第三複合材料シートを形成する工程、
(IV) 第二複合材料シート、第三複合材料シート、中間層用シートをその順で積層する工程。
As an example of the manufacturing method of the
(I) a step of forming a sheet for intermediate layer by the same method as above,
(II) forming a second composite material sheet in the same manner as described above,
(III) forming a third composite material sheet by the same method as above,
(IV) A step of laminating the second composite material sheet, the third composite material sheet, and the intermediate layer sheet in that order.
プリプレグ1の製造方法のその他一例としては、例えば、以下の工程を含む。
(I) 上記と同様な方法で中間層用シートを形成する工程、
(II) 離型フィルムの代わりに、中間層用シートを用いること以外、第二複合材料シートの製造方法と同様な方法で、中間層用シートの一面に第二複合材料層12を形成する工程、
(III)離型フィルムの代わりに、(II)で得られたシートを用いること以外、第三複合材料シートの製造方法と同様な方法で、中間層用シートの他の面に第三複合材料層13を形成する工程。
As another example of the manufacturing method of the
(I) a step of forming a sheet for intermediate layer by the same method as above,
(II) A step of forming the second
(III) The third composite material is formed on the other surface of the intermediate layer sheet in the same manner as the third composite material sheet manufacturing method, except that the sheet obtained in (II) is used instead of the release film. Forming the
プリプレグ1の製造方法のその他一例としては、例えば、以下の工程を含む。
(I) 上記と同様な方法で、繊維基材15に第一複合材料を含浸し、第一複合材料層11を形成する工程、
(II) 第一複合材料層11の一面に第二複合材料層12を形成する工程、
(III)第一複合材料層11の他の面に第三複合材料層13を形成する工程、
(IV) 第一複合材料層11〜第三複合材料層13を乾燥・半硬化する工程。
As another example of the manufacturing method of the
(I) A step of impregnating the
(II) forming a second
(III) forming a third
(IV) A step of drying and semi-curing the first
前記プリプレグは、積層又は貼付する前に、プレスやロールラミネータなどによる熱間加圧処理により、あらかじめ表面を平滑化してから使用してもよい。熱間加圧処理の方法は、半硬化複合材料シートの製造方法で挙げた方法と同様である。また、前記プリプレグの熱間加圧処理における加熱温度、減圧度、及びプレス圧等の処理条件についても、半硬化複合材料の加熱・加圧処理で挙げた条件と同様である。 The prepreg may be used after the surface is smoothed in advance by hot pressing with a press, a roll laminator or the like before being laminated or pasted. The method of the hot press treatment is the same as the method mentioned in the method for producing the semi-cured composite material sheet. In addition, the processing conditions such as the heating temperature, the degree of pressure reduction, and the press pressure in the hot press treatment of the prepreg are the same as those mentioned in the heat and press treatment of the semi-cured composite material.
前記プリプレグを複合材料のスラリーを用いて作製した場合、前記プリプレグにおける溶剤残存率は、2.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以下であることがより好ましく、0.8質量%以下であることがさらに好ましい。 When the prepreg is produced using a slurry of composite material, the solvent remaining rate in the prepreg is preferably 2.0% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less, and 0.8 More preferably, it is at most mass%.
前記溶剤残存率は、プリプレグを40mm角に切り出し、190℃に予熱した恒温槽中に2時間乾燥させたときの、乾燥前後の質量変化から求める。 The solvent residual rate is determined from the change in mass before and after drying when the prepreg is cut into 40 mm square and dried in a thermostat preheated to 190 ° C. for 2 hours.
本実施形態の基板に用いるプリプレグの具体例は表1に示す。 Specific examples of the prepreg used in the substrate of this embodiment are shown in Table 1.
エポキシ樹脂A:エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製 YL−6121H)
硬化剤A: (1,3,5−トリス(4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン)
エポキシ樹脂B:エポキシ樹脂(新日鉄住金株式会社製 YH434L)
硬化剤B: (エアウォーター株式会社製 HE200)
エポキシ樹脂C:エポキシ樹脂(DIC株式会社製 830−S)
硬化剤C: (4,4’ージアミノジフェニルメタン)
Epoxy resin A: Epoxy resin (YL-6121H manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
Curing agent A: (1,3,5-tris (4-hydroxyphenyl) benzene)
Epoxy resin B: Epoxy resin (YH434L manufactured by Nippon Steel & Sumikin Co., Ltd.)
Curing agent B: (HE200 manufactured by Air Water Co., Ltd.)
Epoxy resin C: Epoxy resin (830-S manufactured by DIC Corporation)
Curing agent C: (4,4′-diaminodiphenylmethane)
<基板>
本実施形態の基板は、前述のプリプレグを硬化したものであり、プリプレグの硬化物を含む。また、その硬化物が本発明の熱硬化性樹脂の硬化物と無機フィラーを含む。すなわち、本発明の基板は、第一複合材料の硬化物と、第二複合材料の硬化物と、第三複合材料の硬化物と、繊維基材とを含む。本実施形態の基板は更に銅箔などの金属箔を有してもよい。本実施形態の基板に用いるプリプレグを硬化した基板なので、熱伝導率の高い基板が得られる。
本実施形態の基板は、本実施形態の基板に用いるプリプレグを硬化したものである。図3(a)〜(c)に示すように、例えば、プリプレグ1の両面に金属箔35を設け、加熱プレス・成形工程により、基板5を形成することができる。基板5の金属箔35をさらにパターンニングなどの回路形成工程で加工することができる。以下、図3を参照しながら基板5を詳細に説明する。
<Board>
The substrate of this embodiment is obtained by curing the above-described prepreg and includes a cured product of the prepreg. Moreover, the hardened | cured material contains the hardened | cured material and inorganic filler of the thermosetting resin of this invention. That is, the substrate of the present invention includes a cured product of the first composite material, a cured product of the second composite material, a cured product of the third composite material, and a fiber base material. The substrate of this embodiment may further have a metal foil such as a copper foil. Since the prepreg used for the substrate of this embodiment is a cured substrate, a substrate with high thermal conductivity can be obtained.
The substrate of this embodiment is obtained by curing a prepreg used for the substrate of this embodiment. As shown in FIGS. 3A to 3C, for example, the
基板5は、例えば、図1に示すプリプレグ1の硬化物で構成されている。そして、その表層には、さらに金属箔35が積層されて金属箔張基板を形成している。金属箔35は、一方の面のみに付設しても、両面に付設してもよい。
The board |
図3に示す例において、基板5に用いるプリプレグ1が1枚であるが、1枚に限らず、2枚以上でもよい。この枚数は、樹脂プリプレグ1の厚さおよび強度などの条件に基づいて適宜設定可能である。
In the example shown in FIG. 3, the number of
前記金属箔としては特に制限されず、通常用いられる金属箔から適宜選択することができる。具体的には金箔、銅箔、アルミニウム箔等を挙げることができ、一般的には銅箔が用いられる。前記金属箔の厚みとしては、1μm〜200μmであれば特に制限されず、使用する電力等に応じて好適な厚みを選択することができる。 The metal foil is not particularly limited, and can be appropriately selected from commonly used metal foils. Specifically, gold foil, copper foil, aluminum foil, etc. can be mentioned, and copper foil is generally used. The thickness of the metal foil is not particularly limited as long as it is 1 μm to 200 μm, and a suitable thickness can be selected according to the electric power used.
また、前記金属箔として、ニッケル、ニッケル−リン、ニッケル−スズ合金、ニッケル−鉄合金、鉛、鉛−スズ合金等を中間層とし、この両表面に0.5μm〜15μmの銅層と10μm〜150μmの銅層を設けた3層構造の複合箔、又はアルミニウムと銅箔とを複合した2層構造複合箔を用いることもできる。 Further, as the metal foil, nickel, nickel-phosphorus, nickel-tin alloy, nickel-iron alloy, lead, lead-tin alloy or the like is used as an intermediate layer, and a copper layer of 0.5 μm to 15 μm and 10 μm to A three-layer composite foil provided with a 150 μm copper layer, or a two-layer composite foil in which aluminum and copper foil are combined can also be used.
前記金属板は熱伝導率が高く、熱容量が大きい金属材料からなることが好ましい。具体的には、銅、アルミニウム、鉄、及びリードフレームに使われる合金等が例示できる。 The metal plate is preferably made of a metal material having a high thermal conductivity and a large heat capacity. Specific examples include copper, aluminum, iron, and alloys used for lead frames.
前記金属板の板厚は用途に応じて適宜選択することができる。例えば、前記金属板は、軽量化や加工性を優先する場合はアルミニウムを、放熱性を優先する場合は銅を、というように目的を応じて材質を選定することができる。 The plate | board thickness of the said metal plate can be suitably selected according to a use. For example, the material of the metal plate can be selected according to the purpose, such as aluminum when priority is given to weight reduction and workability, and copper when priority is given to heat dissipation.
前記基板5において、金属箔(銅箔)ピール強度を高めるため、従来の公知の方法で、金属箔を表面処理する前工程があってもよい。
In the said board |
金属箔35とプリプレグ1をプレス・成形する条件は、プリプレグ1の未硬化・半硬化熱硬化性樹脂を硬化することができれば、特に限定されない。上記したプリプレグの製造方法とは異なり、硬化反応を実質的に進行させる条件であることが好ましい。例えば、加熱及び加圧処理であることが好ましい。加熱及び加圧処理における加熱温度は特に限定されない。通常100℃〜250℃の範囲であり、好ましくは130℃〜230℃の範囲である。また、加熱及び加圧処理における加圧条件は特に限定されない。通常1MPa〜20MPaの範囲であり、好ましくは1MPa〜15MPaの範囲である。また、加熱及び加圧処理には、真空プレスが好適に用いられる。
金属箔とプリプレグの硬化物とは容易に剥離しないよう、密着強度が高くなければならない。密着強度は、後述する金属箔ピール強度(引き剥がし強度)で測定を行うことができる。
The conditions for pressing and molding the
The adhesion strength must be high so that the metal foil and the cured prepreg are not easily peeled off. The adhesion strength can be measured by a metal foil peel strength (peeling strength) described later.
本実施形態の基板は、熱伝導率が3W/(m・K)以上であり、後述の密着性評価方法で評価した結果より、金属(銅箔)と熱硬化性樹脂の硬化物との密着性が高い。 The substrate of this embodiment has a thermal conductivity of 3 W / (m · K) or more, and the adhesion between the metal (copper foil) and the cured product of the thermosetting resin is based on the result of evaluation by the adhesion evaluation method described later. High nature.
[第二実施形態]
図2は、本実施形態の基板に用いるプリプレグ2の断面模式図である。図2に示すプリプレグ2は、第一複合材料層21及び繊維基材25からなる中間層20と、第二複合材料層22と、第三複合材料層23と、を備え、第二複合材料層22及び第三複合材料層23が前記第一複合材料層21を挟むように構成されている。第一複合材料層21は、繊維基材に含浸された第一複合材料からなる。繊維基材25の厚さをtとした時に第一複合材料層21の硬化物の厚さが1/2t以上である。第一複合材料層21は、繊維基材25の厚さをtとした時に、3/4t以上であることが好ましく、t以上であることがより好ましい。
本実施形態にかかるプリプレグの一例である図2に示すプリプレグ2に用いる第二複合材料22は、第三複合材料23と同じ組成の複合材料である。第一複合材料21の熱伝導率は、第二複合材料22の熱伝導率より高い。その他について、図1に示す第一実施形態の基板に用いるプリプレグ1と同じである。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the
The second
本実施形態の基板に用いるプリプレグの具体例は表2に示す。 Specific examples of the prepreg used for the substrate of this embodiment are shown in Table 2.
エポキシ樹脂A〜C:同表1
硬化剤A〜C: 同表1
Epoxy resins A to C: Table 1
Curing agents A to C: Table 1
本実施態様の基板に用いるプリプレグを用いる以外は、第一実施形態と同様な方法で本実施形態の基板を作製できる。 The substrate of this embodiment can be produced by the same method as that of the first embodiment except that the prepreg used for the substrate of this embodiment is used.
(積層基板)
本発明の積層基板は、プリプレグを1枚以上使用して積層して硬化したものであり、プリプレグ積層体の硬化物を含む。その硬化物が熱硬化性樹脂の硬化物と無機フィラーを含む。すなわち、本発明の積層基板は、第一複合材料の硬化物と、第二複合材料の硬化物と、第三複合材料の硬化物と、繊維基材とを含む。本発明の積層基板は更に金属箔を有してもよい。本発明のプリプレグを硬化した基板なので、熱伝導率の高い基板が得られる。
本発明の一実施形態の積層基板は、本発明の第一実施形態又は第二実施形態の基板に用いるプリプレグを硬化したものである。図4(a)〜(c)に示すように、例えば、本発明の第一実施形態の基板に用いるプリプレグ1を2枚用いて両面に金属箔35を設けて、加熱プレス・成形工程により、積層基板7を形成することができる。基板7の金属箔35をさらにパターンニングなどの回路形成工程で加工することができる。
(Laminated substrate)
The laminated substrate of the present invention is obtained by laminating and curing one or more prepregs, and includes a cured product of the prepreg laminate. The cured product includes a cured product of a thermosetting resin and an inorganic filler. That is, the laminated substrate of the present invention includes a cured product of the first composite material, a cured product of the second composite material, a cured product of the third composite material, and a fiber base material. The laminated substrate of the present invention may further have a metal foil. Since it is the board | substrate which hardened | cured the prepreg of this invention, a board | substrate with high heat conductivity is obtained.
The laminated substrate of one embodiment of the present invention is obtained by curing a prepreg used for the substrate of the first embodiment or the second embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 4 (a) to (c), for example, two
積層基板7は、図4(d)〜(f)に示すように、更に、本発明の第一実施形態の基板に用いるプリプレグ1を4枚用いて、外側に金属箔35を設けて、加熱プレス・成形工程により、積層基板9を形成することができる。積層基板9の金属箔35をさらにパターンニングなどの回路形成工程で加工することができる。
As shown in FIGS. 4D to 4F, the laminated substrate 7 is further heated by using four
図4に示す例において、積層基板7に用いるプリプレグ1が2枚であるが、2枚に限らず、1枚でも、3枚以上でもよい。この枚数は、樹脂プリプレグ1の厚さおよび強度などの条件に基づいて適宜設定可能である。また、積層基板9に用いるプリプレグ1が6枚であるが、6枚に限らず、4枚、5枚でもよく、7枚以上でもよい。
In the example shown in FIG. 4, the number of the
前記積層基板7と9に使用されている金属箔、加熱プレス・成形条件などは上記基板5と同様である。
The metal foil used for the
本発明の積層基板の厚さは、5000μm以下であることが好ましく、200μm〜3000μmであることがより好ましい。厚さが5000μm以下であると、可とう性に優れ曲げ加工時にクラックが発生するのが抑えられ、厚さが3000μm以下の場合は、その傾向がより見られる。また、厚さが200μm以上の場合には、作業性に優れる。 The thickness of the multilayer substrate of the present invention is preferably 5000 μm or less, and more preferably 200 μm to 3000 μm. When the thickness is 5000 μm or less, the flexibility is excellent and the generation of cracks during bending is suppressed, and when the thickness is 3000 μm or less, the tendency is more visible. Further, when the thickness is 200 μm or more, the workability is excellent.
本発明の積層基板は、熱伝導率が3W/m・K以上であり、後述の密着性評価方法で評価した結果より、金属(銅箔)と熱硬化性樹脂の硬化物との密着性が高い。 The laminated substrate of the present invention has a thermal conductivity of 3 W / m · K or more, and the adhesion between the metal (copper foil) and the cured product of the thermosetting resin is determined from the result of evaluation by the adhesion evaluation method described later. high.
本発明の実施例に関して、詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail.
(実施例1)
<第一複合材料層を有する中間層用シート>
第一複合材料として、以下の材料を準備した。
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂(テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂50%、4,4’−ビフェノール型エポキシ樹脂50%混合物、エポキシ当量175g/eq、三菱化学株式会社製 YL−6121H) … 60質量部
硬化剤(1,3,5−トリス(4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン(THPB)、活性水素当量118g/eq) … 40質量部
硬化促進剤(2−エチル−4−メチルイミダゾール、四国化成社製 2E4MZ) … 1質量部
有機溶剤としてメチルエチルケトン … 50質量部
これらの材料をメディアレス分散機(浅田鉄工社製 デスパミル MD−10)に投入し、撹拌して樹脂混合液を作製した。次に、この樹脂混合液に無機フィラーとして酸化マグネシウム粉末(平均粒径30μm、熱伝導率45W/(m・K))を投入し、よく撹拌分散させ、第一複合材料のスラリーを作製した。このとき、酸化マグネシウム粉末は、第一複合材料のスラリーからメチルエチルケトンを除いた固形分体積を100体積%としたときに65体積%(以下、充填率)となるように調整した。さらに、繊維基材として厚さ0.05mmのガラス繊維織布(IPC規格1080、株式会社有沢製作所製)を、この第一複合材料のスラリーに含浸し、その後のプリプレグにおいて第一複合材料層の硬化物の厚さが0.025mmになるように調整した。100℃にて加熱乾燥してメチルエチルケトンを除去し第一複合材料層と繊維基材を含む中間層用シートを得た。
Example 1
<Sheet for intermediate layer having first composite material layer>
The following materials were prepared as the first composite material.
As a thermosetting resin, epoxy resin (tetramethylbiphenol type epoxy resin 50%, 4,4′-biphenol type epoxy resin 50% mixture, epoxy equivalent 175 g / eq, YL-6121H manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) 60 parts by mass
Curing agent (1,3,5-tris (4-hydroxyphenyl) benzene (THPB), active hydrogen equivalent 118 g / eq) 40 mass parts
Curing accelerator (2-ethyl-4-methylimidazole, 2E4MZ, manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd.) 1 part by weight as an organic solvent, methyl ethyl ketone 50 parts by weight These materials were added to a medialess disperser (Desperm MD-10, manufactured by Asada Tekko Co., Ltd.) The mixture was stirred and stirred to prepare a resin mixture. Next, magnesium oxide powder (average particle size 30 μm, thermal conductivity 45 W / (m · K)) was added to the resin mixture as an inorganic filler, and well stirred and dispersed to prepare a slurry of the first composite material. At this time, the magnesium oxide powder was adjusted to 65 volume% (hereinafter referred to as filling factor) when the solid content volume obtained by removing methyl ethyl ketone from the slurry of the first composite material was 100 volume%. Further, a glass fiber woven fabric (IPC standard 1080, manufactured by Arisawa Manufacturing Co., Ltd.) having a thickness of 0.05 mm as a fiber base material is impregnated in the slurry of the first composite material, and then the first composite material layer is formed in the prepreg. The thickness of the cured product was adjusted to 0.025 mm. Methyl ethyl ketone was removed by heating and drying at 100 ° C. to obtain an intermediate layer sheet including the first composite material layer and the fiber base material.
<第二複合材料シート>
フィラーの種類が酸化マグネシウム粉末(平均粒径30μm、熱伝導率45W/(m・K))、充填率が52体積%である以外に、第一複合材料と同様な方法で、第二複合材料のスラリーを準備した。
支持体(PETフィルム,厚さ=0.05mm)の表面に第二複合材料のスラリーを塗布したのち、その液体状の第二複合材料を乾燥(温度=100℃)した。これにより、支持体の表面に第二複合材料層が形成されたため、単層体である第二複合材料シート(厚さ=0.06mm)が得られた。
<Second composite material sheet>
The second composite material is the same as the first composite material except that the filler type is magnesium oxide powder (average particle size 30 μm, thermal conductivity 45 W / (m · K)) and the filling rate is 52 vol%. A slurry was prepared.
After applying the slurry of the second composite material to the surface of the support (PET film, thickness = 0.05 mm), the liquid second composite material was dried (temperature = 100 ° C.). Thereby, since the 2nd composite material layer was formed in the surface of a support body, the 2nd composite material sheet (thickness = 0.06mm) which is a single layer body was obtained.
<第三複合材料シート>
フィラーの種類が酸化マグネシウム粉末(平均粒径30μm、熱伝導率45W/(m・K))、充填率が48体積%である以外に、第二複合材料と同様な方法で、第三複合材料のスラリーを準備した。
第二複合材料シートと同様な方法で第三複合材料シートが得られた。
<プリプレグ>
上記得られた中間層用シートを挟むように、上記得られた第二複合材料シートと第三複合材料シートを100℃で積層し、プリプレグ1を形成した。
<Third composite material sheet>
The third composite material is the same as the second composite material except that the filler type is magnesium oxide powder (average particle size 30 μm, thermal conductivity 45 W / (m · K)) and the filling rate is 48% by volume. A slurry was prepared.
A third composite sheet was obtained in the same manner as the second composite sheet.
<Prepreg>
The obtained second composite material sheet and the third composite material sheet were laminated at 100 ° C. so as to sandwich the obtained intermediate layer sheet, thereby forming a
<基板>
図4(a)〜(c)に示すように、本実施例で得られたプリプレグ1を2枚重ね、2枚の銅箔35を用いてプリプレグ1を挟むように、加熱加圧(温度170℃、1MPaにて20分間)を行い、加えてさらに2回目の加熱加圧(温度200℃、4MPaにて1時間)を行い、厚さ0.3mmの無機フィラー含有エポキシ樹脂硬化物を備える(積層)基板7を得た。エッチング法により配線パターンを備える(積層)基板7を形成した。
<Board>
As shown in FIGS. 4A to 4C, two
<積層基板>
図4(d)〜(f)に示すように、得られた配線パターンを備える(積層)基板7の両面にそれぞれ、2枚のプリプレグを配置し、さらに、2枚の銅箔を用いて(積層)基板7を挟むように配置した後、加熱加圧(温度170℃、1MPaにて20分間)を行い、加えてさらに2回目の加熱加圧(温度200℃、4MPaにて1時間)を行い、厚さ0.9mmの無機フィラー含有エポキシ樹脂硬化物を備える積層基板9を得た。エッチング法により、両表面に配線パターン形成し、配線パターンを備える積層基板9を形成した。
<Laminated substrate>
As shown in FIGS. 4D to 4F, two prepregs are arranged on both surfaces of the (laminated) substrate 7 having the obtained wiring pattern, and two copper foils are used ( Lamination) After placing the substrate 7 in between, heating and pressing (temperature 170 ° C., 20 minutes at 1 MPa) are performed, and in addition, the second heating and pressing (temperature 200 ° C., 4 MPa for 1 hour) is performed. The
(実施例2)
繊維基材として厚さ0.05mmのガラス繊維織布を、この第一複合材料の溶液に含浸し、その後のプリプレグにおいて第一複合材料層の硬化物の厚さが0.05mmになるように調整したこと以外は、実施例1と同様な方法で本実施例の中間層用シートが得られた。
また、本実施例の中間層用シートを用いたこと以外は、実施例1と同様方法で本実施例の(積層)基板が得られた。
(Example 2)
A glass fiber woven fabric having a thickness of 0.05 mm as a fiber base material is impregnated with the solution of the first composite material so that the thickness of the cured product of the first composite material layer becomes 0.05 mm in the subsequent prepreg. Except for the adjustment, the intermediate layer sheet of this example was obtained in the same manner as in Example 1.
Moreover, the (laminated | stacked) board | substrate of a present Example was obtained by the method similar to Example 1 except having used the sheet | seat for intermediate | middle layers of a present Example.
(実施例3)
第二複合材料のフィラー充填率を50体積%とし、第三複合材料は、第二複合材料と同じ複合材料を用いたこと以外は、実施例2と同様な方法で、本実施例の中間層用シートが得られた。
また、本実施例の中間層用シートを用いたこと以外は、実施例1と同様方法で本実施例の(積層)基板が得られた。
(Example 3)
The intermediate layer of this example is the same as Example 2 except that the filler filling rate of the second composite material is 50% by volume and the third composite material is the same composite material as the second composite material. A sheet was obtained.
Moreover, the (laminated | stacked) board | substrate of a present Example was obtained by the method similar to Example 1 except having used the sheet | seat for intermediate | middle layers of a present Example.
(比較例1)
第一複合材料、第二複合材料、第三複合材料のフィラー充填率を55体積%としたこと以外は、実施例2と同様な方法で、本比較例の中間層用シートが得られた。
また、本比較例の中間層用シートを用いたこと以外は、実施例1と同様方法で本比較例のプリプレグ、積層基板が得られた。
(Comparative Example 1)
The intermediate layer sheet of this comparative example was obtained in the same manner as in Example 2 except that the filler filling rate of the first composite material, the second composite material, and the third composite material was 55% by volume.
Moreover, the prepreg and laminated substrate of this comparative example were obtained in the same manner as in Example 1 except that the intermediate layer sheet of this comparative example was used.
(比較例2)
繊維基材として厚さ0.05mmのガラス繊維織布を、この第一複合材料の溶液に含浸し、その後のプリプレグにおいて第一複合材料層の厚さが0.017mmになるように調整したこと以外は、実施例3と同様な方法で、本比較例の中間層用シートが得られた。
また、本比較例の中間層用シートを用いたこと以外は、実施例1と同様方法で本比較例のプリプレグ、積層基板が得られた。
(Comparative Example 2)
A glass fiber woven fabric having a thickness of 0.05 mm as a fiber substrate was impregnated with the solution of the first composite material, and the thickness of the first composite material layer was adjusted to 0.017 mm in the subsequent prepreg. The intermediate layer sheet of this comparative example was obtained in the same manner as in Example 3 except for the above.
Moreover, the prepreg and laminated substrate of this comparative example were obtained in the same manner as in Example 1 except that the intermediate layer sheet of this comparative example was used.
(比較例3)
第一複合材料のフィラー充填率を53体積%とし、第二複合材料と第三複合材料のフィラー充填率を56体積%としたこと以外は、実施例2と同様な方法で、本比較例の中間層用シートが得られた。
また、本比較例の中間層用シートを用いたこと以外は、実施例1と同様方法で本比較例のプリプレグ、積層基板が得られた。
(Comparative Example 3)
Except that the filler filling rate of the first composite material was 53% by volume and the filler filling rate of the second composite material and the third composite material was 56% by volume, the same method as in Example 2 was used. An intermediate layer sheet was obtained.
Moreover, the prepreg and laminated substrate of this comparative example were obtained in the same manner as in Example 1 except that the intermediate layer sheet of this comparative example was used.
(評価方法)
このプリプレグ、基板、積層基板のそれぞれの特性を調べたところ、表3に示した結果が得られた。ここでは、プリプレグの成形性を調べると共に、(積層)基板の熱伝導性、銅箔との密着性を調べた。
(Evaluation methods)
When the characteristics of the prepreg, the substrate, and the laminated substrate were examined, the results shown in Table 3 were obtained. Here, the moldability of the prepreg was examined, and the thermal conductivity of the (laminated) substrate and the adhesion with the copper foil were examined.
<複合材料の硬化物の熱伝導率>
実施例1〜3、比較例1〜3の第一複合材料〜第三複合材料の硬化物の熱伝導率の評価方法は以下である。
支持体(PETフィルム,厚さ=0.05mm)の表面に評価対象の複合材料のスラリーを、複合材料の硬化物の厚さが0.1mmとなるように塗布したのち、その液体状の複合材料を乾燥(温度=100℃)した。これにより支持体の表面に複合材料層が形成され、単層体である複合材料シートが得られた。こののち、支持体から複合材料層を剥離し、単層の複合材料層を10枚重ねて加熱加圧(温度170℃、1MPaにて20分間)を行い、加えてさらに2回目の加熱加圧(温度200℃、4MPaにて1時間)を行い、厚さ1.0mmの複合材料の硬化物が得られた。この硬化物の熱伝導率を後述の「基板の熱伝導率」と同様な方法で測定した。その結果は、評価対象の複合材料の硬化物の熱伝導率が得られた。
例えば、上記の硬化条件で実施例1の第一複合材料の硬化物が得られた。この硬化物の熱伝導率を測定したところ、5.0W/(m・K)であった。その結果、表3に示すように、実施例1の第一複合材料の硬化物の熱伝導率が5.0W/(m・K)であった。
<Thermal conductivity of cured composite material>
The evaluation method of the heat conductivity of the hardened | cured material of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3 of the 1st composite material-3rd composite material is as follows.
After applying the slurry of the composite material to be evaluated to the surface of the support (PET film, thickness = 0.05 mm) so that the cured material thickness of the composite material is 0.1 mm, the liquid composite The material was dried (temperature = 100 ° C.). Thereby, a composite material layer was formed on the surface of the support, and a composite material sheet as a single layer body was obtained. After that, the composite material layer is peeled off from the support, and 10 single composite material layers are stacked and heated and pressed (temperature 170 ° C., 1 MPa for 20 minutes). (Temperature 200 ° C., 4 MPa for 1 hour), and a cured composite material having a thickness of 1.0 mm was obtained. The thermal conductivity of the cured product was measured in the same manner as described below for “thermal conductivity of substrate”. As a result, the thermal conductivity of the cured product of the composite material to be evaluated was obtained.
For example, a cured product of the first composite material of Example 1 was obtained under the above curing conditions. It was 5.0 W / (m * K) when the heat conductivity of this hardened | cured material was measured. As a result, as shown in Table 3, the thermal conductivity of the cured product of the first composite material of Example 1 was 5.0 W / (m · K).
<基板の熱伝導率>
実施例1〜3、比較例1〜3の基板の熱伝導率の評価方法は以下である。
評価対象のプリプレグを6枚重ねて加熱加圧(温度170℃、1MPaにて20分間)を行い、加えてさらに2回目の加熱加圧(温度200℃、4MPaにて1時間)を行い、厚さ870〜900μmの硬化物(基板)を得た。得られた基板を切断して、円形状の測定用試料(直径=10mm,厚さ=0.87〜0.9mm)を作製した。続いて、熱伝導率測定装置(アドバンス理工株式会社(旧アルバック理工株式会社)製のTCシリーズ)を用いて測定用試料を分析して、熱拡散係数α(m2/s)を測定した。また、サファイアを標準試料として、示差走査熱量分析(DSC)を用いて測定用試料の比熱Cpを測定した。さらに、アルキメデス法を用いて測定用試料の密度rを測定した。最後に、下記の数式(2)に基づいて、熱伝導率λ(W/(m・K))を算出した。
<Thermal conductivity of the substrate>
The evaluation methods of the thermal conductivity of the substrates of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 are as follows.
Six prepregs to be evaluated are stacked and heated and pressed (temperature 170 ° C., 20 minutes at 1 MPa), and then the second heating and pressing (temperature 200 ° C., 4 MPa for 1 hour) is performed. A cured product (substrate) having a thickness of 870 to 900 μm was obtained. The obtained substrate was cut to prepare a circular measurement sample (diameter = 10 mm, thickness = 0.87 to 0.9 mm). Subsequently, the measurement sample was analyzed using a thermal conductivity measuring device (TC series manufactured by Advance Riko Co., Ltd. (formerly ULVAC Riko Co., Ltd.)), and the thermal diffusion coefficient α (m 2 / s) was measured. Further, the specific heat Cp of the measurement sample was measured using differential scanning calorimetry (DSC) using sapphire as a standard sample. Furthermore, the density r of the measurement sample was measured using the Archimedes method. Finally, the thermal conductivity λ (W / (m · K)) was calculated based on the following formula (2).
λ=α×Cp×r ・・・・・(2)
(λは熱伝導率(W/(m・K))、αは熱拡散率(m2 /s)、Cpは比熱(J/kg・K)、rは密度(kg/m3 )である。)
λ = α × Cp × r (2)
(Λ is thermal conductivity (W / (m · K)), α is thermal diffusivity (m 2 / s), Cp is specific heat (J / kg · K), and r is density (kg / m 3 ). .)
<基板の銅箔ビール強度>
(銅箔ピール強度測定)
JIS C6481に準じて、(積層)基板の回路幅10mm銅箔付きの試験片(150mm×150mm×10mm)用い、50mm/minの速度で銅箔の直角方向に引っ張り、その剥離力を幅の長さで割った値を銅箔ピール強度とした。単位はkN/mである。
<Strength of copper foil beer on the substrate>
(Measurement of copper foil peel strength)
In accordance with JIS C6481, a test piece (150 mm x 150 mm x 10 mm) with a circuit width of 10 mm (laminated) substrate (laminated) substrate was used and pulled in the direction perpendicular to the copper foil at a speed of 50 mm / min. The value divided by the thickness was defined as the copper foil peel strength. The unit is kN / m.
<第一複合材料層の硬化物の厚さ>
基板を厚み方向に切断し、切断した断面を研磨したのち、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察を行い、繊維基材の厚さ、および第一複合材料層の硬化物の厚さを測定した。
<Thickness of cured product of first composite material layer>
After cutting the substrate in the thickness direction and polishing the cut cross section, the substrate was observed with a scanning electron microscope (SEM), and the thickness of the fiber base material and the thickness of the cured product of the first composite material layer were measured. .
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the configurations and combinations of the embodiments in the embodiments are examples, and the addition and omission of configurations are within the scope not departing from the gist of the present invention. , Substitutions, and other changes are possible.
1、2…プリプレグ、
5…基板(積層基板)
7、9…積層基板
10、20…中間層、
12、22…第二複合材料層、
11、21…第一複合材料層、
13、23…第三複合材料層、
15、25…繊維基材、
35…金属箔。
1, 2, ... prepreg,
5 ... Substrate (Laminated substrate)
7, 9 ...
12, 22 ... second composite material layer,
11, 21 ... first composite material layer,
13, 23 ... third composite material layer,
15, 25 ... fiber base material,
35 ... Metal foil.
Claims (3)
前記プリプレグは、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む複合材料と、繊維基材と、を含み、
前記複合材料は、第一複合材料と第二複合材料と第三複合材料とを含み、
前記第一複合材料の硬化物の熱伝導率が前記第二複合材料の硬化物および前記第三複合材料の硬化物の熱伝導率よりも高く、
前記プリプレグは
前記繊維基材、及び前記繊維基材に含浸された前記第一複合材料からなる第一複合材料層からなる中間層と、
前記第二複合材料からなる第二複合材料層と、
前記第三複合材料からなる第三複合材料層と、
を有し、
前記第二複合材料層及び前記第三複合材料層が前記第一複合材料層を挟み、
前記繊維基材の厚さをtとした時に、前記第一複合材料層の硬化物の厚さが1/2t以上である、
ことを特徴とする基板。 A substrate containing a cured product of prepreg,
The prepreg includes a composite material including an inorganic filler and a thermosetting resin, and a fiber base material,
The composite material includes a first composite material, a second composite material, and a third composite material,
The thermal conductivity of the cured product of the first composite material is higher than the thermal conductivity of the cured product of the second composite material and the cured product of the third composite material,
The prepreg includes the fiber base material, and an intermediate layer made of the first composite material layer made of the first composite material impregnated in the fiber base material,
A second composite material layer comprising the second composite material;
A third composite material layer comprising the third composite material;
Have
The second composite material layer and the third composite material layer sandwich the first composite material layer;
When the thickness of the fiber base material is t, the thickness of the cured product of the first composite material layer is 1/2 t or more.
A substrate characterized by that.
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