JPH0779140B2

JPH0779140B2 - 電子回路用基板およびその製造方法

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Publication number: JPH0779140B2
Application number: JP63287372A
Authority: JP
Inventors: 亮榎本; 吉弥松野; 健夫丹羽
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1988-11-14
Filing date: 1988-11-14
Publication date: 1995-08-23
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPH02133944A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、加工性および信頼性に優れた電子回路用基板
に関し、特に本発明は、シリカ・アルミナ系耐熱性繊維
が相互に結合剤によって結合されてなる非晶質の無機質
繊維抄造シートの空隙に樹脂が充填されてなる電子回路
用基板およびその製造方法に関する。

（従来の技術）従来、電子回路用基板としては種々のものが知られ実用
化されており、例えばガラス・エポキシ複合体やアルミ
ナ、ムライト、炭化珪素、窒化アルミニウム等の焼結体
や多孔質セラミック焼結体に樹脂が含浸されたセラミッ
ク・樹脂複合体などが使用されている。

（発明が解決しようとする問題点）とろこで、最近電子工業技術の発達に伴って半導体等の
電子部品材料は小型化あるいは高集積化が進められてお
り、前記小型化あるいは高集積化に適した基板材料とし
て、熱膨張率が低く、機械加工性および寸法精度に優れ
たものが要求されている。

しかしながら、前記ガラス・エポキシ複合体は熱膨張率
がシリコン集積回路と大きく異なるため、ガラス・エポ
キシ複合体よりなる基板に直接搭載することのできるシ
リコン集積回路は極めて小さなものに限られているばか
りでなく、ガラス・エポキシ複合体よりなる基板は回路
形成工程において寸法が変化し易いため、特に微細で精
密な回路が要求される基板には適用が困難であり、また
前記アルミナ、ムライト、炭化珪素、窒化アルミニウム
等の焼結体はいずれも硬度が高く機械加工性に著しく劣
るため、例えばスルーホール等を設けるような機械加工
が必要な場合には、生成形体の段階で加工した後焼成す
る方法が行われているが、焼成後の収縮を均一に生じさ
せることが困難であり、高い寸法精度が要求されるもの
や寸法の大きなものを製造することは困難であった。

さらに、前記セラミック・樹脂複合体は、前記アルミ
ナ、ムライト、炭化珪素、窒化アルミニウム等の焼結体
に比較して加工性が改良されてはいるものの、スルーホ
ール等を設けるようなドリル加工を施す場合のドリルの
消耗が激しく、しかも樹脂を含浸する前の強度が低く取
り扱い性の点で問題点を有していた。

（問題点を解決するための手段）本発明は前記問題点を解決することのできる電子回路用
基板、すなわち機械加工性と寸法精度に優れた電子回路
用基板を提供することを目的とするものであり、シリカ
・アルミナ系耐熱性繊維が相互に無機質結合剤によって
結合されてなる非晶質の無機質繊維抄造シートの空隙に
樹脂が充填されてなる電子回路用基板およびその製造方
法によって前記目的を達成することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の電子回路用基板は、非晶質のシリカ・アルミナ
系耐熱性繊維が相互に無機質結合剤によって結合されて
なる非晶質の無機質繊維抄造シートの空隙に樹脂が充填
されてなることが必要である。

その理由は、この非晶質の無機質繊維が相互に無機質結
合剤によって結合されてなる非晶質の無機質繊維抄造シ
ートは、非晶質の無機質繊維が相互に絡み合った構造に
なっており、しかも無機質繊維が相互に結合剤によって
結合されているため、基板強度が大きく取り扱い性にす
ぐれているばかりでなく、樹脂の熱膨張が押さえられ熱
膨張率が低くなりさらに抄造により成形されるため大き
なサイズの基板を容易に製造できる利点があり、また、
機械加工性と寸法精度に優れているからである。

さらに、抄造シートであるため、無機質繊維が３次元的
に複雑に絡み合って、寸法精度に異方性がない。

また、本願発明においては、有機系結合剤ではなく、無
機質結合剤を使用するが、この理由は無機質結合剤の方
が非晶質の無機質繊維との親和性がよく、これら無機質
繊維を強固に接着でき、また結合剤自体の熱膨張係数が
低いからである。

さらに、前記非晶質の無機質繊維抄造シートの空隙に樹
脂を充填したものである理由は、電子回路用基板として
不可欠な気体不透過性を付与するためである。

本願発明では、シリカ・アルミナ系耐熱性繊維を用いる
ことが必要であるが、その理由は、シリカ・アルミナ系
耐熱性繊維は熱膨張率が、シリコン集積回路の熱膨張率
に比較的近くシリコン集積回路を直接搭載することがで
きるからである。さらに、シリカ・アルミナ系耐熱性繊
維は、繊維径が非常に細いため孔あけなどの機械加工性
に優れるだけでなく耐熱性にも優れるからである。

前記シリカ・アルミナ系耐熱性繊維は、化学成分がSiO₂
35〜65重量％、残部が実質的にAl₂O₃からなるものであ
る。

シリカ・アルミナ系耐熱性繊維は、一般に高純度のシリ
カとアルミナを電気溶融し、その細流を高圧の空気で吹
き飛ばすことにより繊維化したもので、この繊維は200
〜300℃で軟化するガラス繊維あるいは分解、溶融する
有機繊維とは異なり、1000℃以上の耐熱性を有し、繊維
径が平均２μｍ前後の極めて細い非晶質繊維である。

非晶質の無機質繊維の方が結晶性のものに比べて、フレ
キシビリティーに優れ、繊維同士の複雑な絡み合いを実
現できる。また、非晶質の方が結晶性のものに比べてや
わらかく、ドリル加工しやすい。

前記結合剤は非晶質シリカであることが好ましい。その
理由は、耐熱性に優れかつ熱膨張率が低いためである。

前記無機質繊維抄造シートの空隙に充填する樹脂として
は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、トリマジン樹脂、
ポリパラバン酸樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコン
樹脂、エポキシシリコン樹脂、アクリル酸樹脂、メタク
リル酸樹脂、アニリン酸樹脂、フェノール樹脂、ウレタ
ン系樹脂、フラン系樹脂およびふっ素樹脂から選ばれる
樹脂を単独あるいは混合して使用することができる。

本発明の非晶質のシリカ・アルミナ系耐熱性繊維抄造シ
ートは、開放気孔率が10〜60容量％の範囲内であること
が有利である。

その理由は、開放気孔率が10容量％より少ないと機械加
工性が著しく低下するからであり、一方60容量％より大
きいと実質的な強度が殆どなくなり、取り扱い中に壊れ
易くなるばかりでなく、熱膨張率を低く維持することが
できなくなるからである。

次に本発明の電子回路用基板の製造方法について説明す
る。

本発明によれば、電子回路用基板は、非晶質のシリカ・
アルミナ系耐熱性繊維を湿式抄造した湿式抄造シートに
結合剤溶液を含浸するかあるいは、この非晶質の無機質
繊維と結合剤溶液からなるスラリーを湿式抄造した湿式
抄造シートを乾燥して乾燥シートとした後、450〜900℃
の温度に加熱してこの非晶質の無機質繊維を相互に結合
し、次いで樹脂を含浸し硬化せしめることにより、製造
される。

なお、本発明によれば、前記湿式抄造シートを、乾燥す
る前にプレスしてもよいし、プレスしながら、乾燥する
こともできる。また、前記湿式抄造シートにさらに結合
剤溶液の含浸、乾燥及び熱処理などをくり返し行うこと
もできる。

本発明によれば、前記非晶質のシリカ・アルミナ系耐熱
性繊維を湿式抄造する際には分散媒として水、各種有機
溶媒などを用いることができ、さらにシリカ、BNなどの
無機質微粉末やシリカファイバー等の耐熱性繊維を添加
して混抄することもできる。

本発明によれば、前記結合剤溶液はシリカ又はアルミナ
のコロイド溶液、シリカ又はアルミニウムのアルコキシ
ド、またはそれらアルコキシドの加水分解物などの中か
ら選ばれる少なくとも１種を用いることができるが、シ
リコンのアルコキシド又はその加水分解物溶液であるこ
とが好ましい。

その理由は、シリコンのアルコキシド又はその加水分解
物は比較的低温で非晶質シリカを生成するため、非晶質
の無機質繊維を劣化させることなく結合することができ
るからである。

前記シリコンのアルコキシドの加水分解物溶液は、アル
コキシドのアルコール溶液に水を加えて加水分解させた
後、濃縮して熱処理後の非晶質シリカに換算して20重量
％以上の濃度としたものを使用することが有利である。

また、シリコンのアルコキシド溶液としては、アルコキ
シド溶液単体またはアルコール溶液を用いるがその際
は、湿式抄造シートに含浸した後又は抄造した後、水蒸
気雰囲気中等で加水分解をさせる必要がある。

また、前記アルコキシド又は加水分解物溶液調整時に乾
燥時のクラックを防止するなどの目的で乾燥制御剤、あ
るいは加水分解重合反応を制御するための各種触媒を添
加することもできる。

本発明によれば、湿式抄造シートを乾燥した後、450〜9
00℃の温度に加熱して前記非晶質のシリカ・アルミナ系
耐熱性繊維を相互に結合することが好ましい。

前記結合時の加熱温度が450〜900℃の範囲とすることが
好ましい理由は、前記加熱温度が450℃より低いと非晶
質の無機質繊維相互の結合が不充分となり、熱膨張率が
高くなるからであり、一方900℃より高いと非晶質の無
機質繊維が劣化し強度が低下するだけでなく、熱膨張率
も高くなるからである。

本発明によれば、前記樹脂をシートの空隙に充填する方
法としては、樹脂を加熱溶融させて含浸する方法、樹脂
を溶剤に溶解させて含浸する方法、樹脂をモノマー状態
で含浸した後ポリマーに転化する方法あるいは微粒化し
た樹脂を分散媒液中に分散し、この分散液を含浸し乾燥
した後樹脂の溶融温度で焼き付ける方法等が適用でき
る。また、これら樹脂を含浸する前にシートと樹脂との
密着性を良くするためにカップリング処理を施してもよ
い。

（実施例）次に本発明を実施例によって説明する。

実施例１（１）化学成分がSiO₂52wt％、Al₂O₃48wt％でショッ
ト含有率が1wt％以下のセラミックファイバー１重量部
および水2000重量部を攪拌混合してスラリーを作成し
た。

次いでこのスラリーを60メッシュの金網を有する型内に
流し込んで濾過して抄造した後乾燥した。

（２）一方、エチルシリケート104重量部とエチルア
ルコール66重量部を混合して均一溶液とし、この溶液
に、水18重量部、エイルアルコール66重量部、0.1N塩酸
１重量部を混合して作成した均一溶液を滴下、混合した
後濃縮して濃度40wt％のエチルシリケート溶液を作成し
た。

（３）上記（１）で得られたシートに上記（２）で得
られたエチルシリケート溶液を含浸させた後1mmの厚さ
に設定して乾燥し、さらに600℃の温度にて30分間熱処
理することにより気孔率45％の多孔体シートを作成し
た。

（４）上記（３）で得られた多孔体シートを二液性タ
イプのエポキシ樹脂に真空下で浸漬し含浸させた後、14
0℃の温度で硬化させ複合基板を作成した。

このようにして得られた本発明の電子回路基板の熱膨張
率（０〜150℃）は4.6×10^-6／℃と低く、また、ドリル
により削孔したがカケや割れもなく迅速に加工すること
ができドリル加工性にも優れていることが確認された。

実施例２（１）上記実施例１の（１）で得られたシートに実施
例１の（２）で作成したエチルシリケート溶液を含浸さ
せた後1mmの厚さに設定して乾燥し、さらに600℃の温度
にて30分間熱処理した。この後、さらに上記含浸、乾
燥、熱処理をもう１回くり返すことにより、気孔率33％
の多孔体シートを作成した。

（２）上記（１）で得られた多孔体シートを用い実施
例１と同様の方法にて複合基板を作成した。

このようにして得られた本発明の電子回路用基板の熱膨
張率（０〜150℃）は3.8×10^-6／℃と低く、またドリル
により削孔したがカケや割れもなく迅速に加工すること
ができドリル加工性にも優れていることが確認された。

実施例３（１）化学成分がSiO₂52wt％、Al₂O₃48wt％でショッ
ト含有率が1wt％以下のセラミックファイバー15重量部
と前記実施例１の（２）で得られたエチルシリケート溶
液15重量部を混合してスラリーを作成し、以後、実施例
１と同様の方法にて気孔率31％の多孔体シートを作成し
た。

（２）上記（１）で得られた多孔体シートを用い、実
施例１の（４）と同様の方法にて複合基板を作成した。

このようにして得られた本発明の電子回路基板の熱膨張
率（０〜150℃）は5.3×10^-6／℃と低く、またドリルに
より削孔したがカケや割れもなく迅速に加工することが
できドリル加工性にも優れていることが確認された。

（発明の効果）以上の説明ならびに実施例の結果からわかるように本発
明によれば電子回路用基板を容易に製造することがで
き、得られた基板は熱膨張率が低く、しかもドリル加工
性にも優れているため、シリコンチップ等の表面実装用
の基板として実用性の高い材料である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｋ 1/03 Ｂ 7011−4Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非晶質のシリカ・アルミナ系耐熱性繊維が
相互に絡み合い、それらが無機質結合剤によって結合さ
れてなる非晶質のシリカ・アルミナ系耐熱性繊維抄造シ
ートの空隙に樹脂が充填されてなる電子回路用基板。
【請求項２】前記無機質結合剤は非晶質シリカである請
求項１に記載の電子回路用基板。
【請求項３】下記（ａ）〜（ｄ）工程からなる電子回路
用基板の製造方法。（ａ）非晶質のシリカ・アルミナ系耐熱性繊維を湿式
抄造した後、結合剤溶液を含浸するか、あるいは、非晶
質のシリカ・アルミナ系耐熱性繊維と結合剤溶液からな
るスラリーを湿式抄造して湿式抄造シートとなす工程：（ｂ）前記（ａ）工程によって得られた湿式抄造シー
トを乾燥して乾燥シートとなす工程：（ｃ）前記（ｂ）工程によって得られた乾燥シートを
450〜900℃の温度に加熱して非晶質のシリカ・アルミナ
系耐熱性繊維を相互に結合する工程：（ｄ）前記（ｃ）工程によって得られたシートに樹脂
を含浸し硬化せしめる工程：
【請求項４】前記結合剤はシリコンのアルコキシド又は
アルコキシドの加水分解物である請求項３に記載の電子
回路用基板の製造方法。