JP6179283B2 - 積層体および複合体 - Google Patents
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Description
また、光学装置には、光回路基板等の基板が使用されている。
これらの分野では、製品の省エネルギー化や小型化、あるいは電磁波を遮蔽するため、電磁波遮蔽性能や熱伝導性に優れた筐体に関する技術が種々提案されている(例えば、特許文献2および3)。
基板と、
前記基板上に設けられ、積層された、第一の層および第二の層と、
回路基板または光回路基板と、を備える積層体であって、
前記第一の層は、第一の繊維フィラーと第一の樹脂とを含み、前記第一の繊維フィラーと前記第一の樹脂とを抄造して得られた層であり、
前記第二の層は、第二の繊維フィラーと第二の樹脂とを含み、前記第二の繊維フィラーと前記第二の樹脂とを抄造して得られた層であり、
前記第一の層には開口部が形成されており、
前記第二の層は、前記第一の層の前記開口部にはめ込まれ、
前記第二の層は前記第一の層と組成が異なる、積層体が提供される。
従って、このような積層体は、基板単体では得ることが難しかった新たな機能を有するものとなる。
第一繊維フィラーと第一樹脂とを含み、前記第一繊維フィラーと前記第一樹脂とを抄造して得られた、第一部分と、
第二繊維フィラーと第二樹脂とを含み、前記第二繊維フィラーと前記第二樹脂とを抄造して得られた、第二部分と、を含む複合体であって、
前記第一部分と前記第二部分が板状であり、前記第一部分の側面および前記第二部分の側面が、曲面または凹凸形状を有し、前記第一部分の側面と前記第二部分の側面とが嵌合していることにより、前記第一部分の側面と前記第二部分の側面とが接合し、前記第一部分と前記第二部分とが一体化して一枚の板状部材を形成しており、
電子機器を収容する筐体である、複合体が提供される。
(第1の実施形態)
はじめに、本発明の第1の実施形態にかかる積層体の概要について、図1〜4を参照して説明する。
積層体(1A〜1D)は、
基板(2〜5)と、
この基板上に設けられ、繊維フィラー(繊維片)と樹脂とを含み、前記繊維フィラーと前記樹脂とを抄造して得られた層(以下、「抄造シート」という)8とを備えるものである。
図1では、基板2は、フレキシブル配線基板であり、図2では、基板3は、インターポーザ基板であり、ビルドアップ配線基板となっている。図3においては、基板4は、部品内蔵基板である。図4では、基板5は、光導波路基板である。
なお、基板としては、上述したものに限らず、たとえば、マザーボード等であってもよい。
また、基板として、繊維フィラー(繊維片)と樹脂とを含み、前記繊維フィラーと前記樹脂とを抄造して得られた基板を用いてもよい。この抄造法により得られる基板は、上記抄造シート8と同様の方法で製造することが可能である。なお、抄造法により得られる基板の組成は、上記抄造シート8の組成と同じであっても異なっていてもよい。
このような積層体は、抄造シート8を有しており、抄造シート8に含まれる繊維フィラーの種類、量、樹脂の種類、量等を適宜設定することで、基板単体では得ることが困難であった新たな機能を有するものとなる。
(抄造シート)
抄造シート8は、複合材料組成物で構成される。この複合材料組成物は、構成材料として、(A)繊維フィラー、および(B)樹脂を含む。
(A)繊維フィラーは、抄造シート8に求められる特性によりその種類は異なるが、たとえば、
金属繊維、
木材繊維、木綿、麻、羊毛などの天然繊維、
レーヨン繊維などの再生繊維、
セルロース繊維などの半合成繊維、
ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、エチレンビニルアルコール繊維などの合成繊維、
炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維などが挙げられる。
これらの繊維は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
また、熱伝導性を有する抄造シート8または電磁波遮蔽性能を有する抄造シート8を製造する場合には、(A)繊維フィラーは、金属繊維、炭素繊維の少なくともいずれか一方を主成分とすることが好ましい。
さらに、曲げ強度の高い抄造シート8を製造する場合には、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維のいずれかを含有することが好ましい。
また、曲げ強度の高い抄造シート8を製造する場合には、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維のいずれかの無機繊維を含有することが好ましい。
一方で、繊維長さを500μm以上、10mm以下とすることで、成形加工性を確保することができる。なお、成形加工性とは、成形品の表面平滑性および脱型性のことをいう。
なかでも、繊維フィラーによる特性を発揮させるとともに、成形加工性を確保する観点から、繊維フィラーの繊維長さは、1mm以上、さらには、3mm以上、8mm以下であることが好ましい。
また、(A)繊維フィラーの径は、1〜100μmであることが好ましく、特に5〜80μmであることが好ましい。1μm以上とすることで、複合材料組成物の剛性を確保することができ、100μm以下とすることで、成形加工性を確保することができる。
繊維の長さおよび径は、例えば、得られた抄造シート8を電子顕微鏡で観察することにより、確認することができる。
さらに、繊維フィラーの平均繊維長さおよび平均径は、以下のようにして確認することができる。
抄造シート8の表面に露出している繊維フィラーを合計で100本選び、その平均値を算出することで、平均長さを求めることができる。
また、抄造シート8中の繊維フィラーを抜き取ったものを100本観察し、その平均値を算出することで、平均長さ、平均径を求めることができる。なお、抄造シート8の樹脂を溶解あるいは溶融して繊維フィラーを抜き取ってもよい。
このような流動性向上の観点から使用できる繊維フィラーとしては、ミルドファイバー、カットファイバー等が挙げられる。ミルドファイバーを使用することにより、得られる抄造シートの耐熱性および寸法安定性を向上させることができる。
複合材料組成物における(B)樹脂の含有量は、複合材料組成物全体の5質量%以上、90質量%以下であることが好ましい。
ただし、繊維フィラーの含有量に合わせて、(B)樹脂の含有量を調整することが好ましい。繊維フィラーの含有量が20質量%以上80質量%以下の場合には、複合材料組成物全体の10質量%以上、70質量%以下であることが好ましい。繊維フィラーの含有量が30質量%以上、60質量%未満である場合には、(B)樹脂の含有量は、60質量%以下、30質量%以上であることが好ましい。
繊維フィラーの含有量が60質量%以上、90質量%以下である場合には、(B)樹脂の含有量は、5質量%以上、30質量%以下であることが好ましい。
高分子凝集剤は、詳しくは後述するが、(A)繊維フィラーおよび(B)樹脂をフロック状に凝集させるためのものである。高分子凝集剤は、特にイオン性などにより限定されるものではなく、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤などを用いることができる。このようなものとして、例えば、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ホフマンポリアクリルアミド、マンニックポリアクリルアミド、両性共重合ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリエチレンオキサイドなどを挙げることができる。これらの高分子凝集剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。また、高分子凝集剤として、ポリマー構造や分子量、水酸基やイオン性基などの官能基量などは、必要特性に応じて特に制限無く使用可能である。
次に、図5を参照して、抄造シート8の製造方法について説明する。
抄造シート8は、湿式抄造法により製造することができ、たとえば、以下のようにして製造することができる。
上述した複合材料組成物の構成材料のうち、高分子凝集剤を除いた構成材料を溶媒に添加し、撹拌して、分散させる(図5(a)、(b)参照)。前記材料を溶媒に分散させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ディスパーザーやホモジナイザーなどで撹拌する方法などが挙げられる。
なお、図5において、符号Fは、繊維フィラーを示し、符号Rは樹脂を示している。
その後、高分子凝集剤を添加する。複合材料組成物が(C)イオン交換能を有する粉末状物質を有する場合においては、この(C)イオン交換能を有する粉末状物質により、樹脂と繊維フィラーが凝集状態を形成しやすく、溶媒中の構成材料がフロック状に、よりいっそう凝集しやすくなる。
次に、図5(d)に示すように、図5(c)に示した容器からシート状の凝集物8'を取り出す。そして、図5(e)に示すように、凝集物8'を乾燥炉70内に入れて、乾燥させて溶媒をさらに除去する。その後、図5(f)に示すように、凝集物8'を成形する。これにより、抄造シート8が得られる。成形方法としては、例えば、プレス成形等が挙げられる。たとえば、図5(f)に示すように、プレス板71で、凝集物8'で構成されたシートをプレスするとともに、プレス板71の外周側に熱板72を配置して加熱する。これにより、抄造シート8を得ることができる。
なお、抄造シート8に含まれる樹脂として、熱硬化性樹脂を使用する場合には、以上の工程により得られた抄造シート8は、熱硬化性樹脂は半硬化状態であることが好ましい。熱硬化性樹脂を半硬化とすることで、基板に抄造シート8をラミネートした後、抄造シート8を熱硬化させることで、基板と抄造シート8とを固着することができる。
なお、積層体1A〜1Dにおいては、抄造シート8は完全硬化したCステージとなっている。
本実施形態の抄造シート8は、上述した抄造法で製造されたものである。そのため、図6に示すように、繊維フィラーFの長さ方向がシートの面内方向に沿うように、大半の繊維フィラーFが配置される。
一方で、図6の丸で囲んだ部分に示すように、抄造シート8を平面視した際に、シートの面内においては、繊維フィラーFは、ランダムに配置されており、絡み合っている。
そのため、たとえば、繊維フィラーを熱伝導性の高い熱伝導性材料で構成した場合、抄造シート8の面内方向の熱伝導率が非常に高いものとなる。たとえば、抄造シート8の面内方向の熱伝導率は、厚さ方向の熱伝導率の10倍以上とすることができる。
また、繊維フィラー間には、樹脂が介在し、繊維フィラー同士を結着している。
たとえば、繊維フィラーを金属繊維または炭素繊維等とすることで、電磁波遮蔽性能や、熱伝導性に優れた抄造シート8とすることができ、基板を電磁波から保護したり、基板からの熱を他の部品に伝導させたりすることができる。さらには、繊維フィラーを金属繊維、炭素繊維等とすることで、熱伝導性が高い抄造シート8とすることができ、基板からの熱を伝導させて、基板を保護することもできる。
さらには、繊維フィラーを適宜選択して、抄造シート8を剛性の高いものとすることで、基板を保護することも可能となる。
次に、図1〜図4を参照して、積層体に含まれる基板について説明する。
(フレキシブル配線基板)
図1に示す積層体1Aは基板2と抄造シート8とを備える。
基板2はフレキシブル配線基板であり、樹脂フィルム21と、この樹脂フィルム21の表裏面に設けられた回路層22と、各回路層22を被覆するカバーレイフィルム24と、カバーレイフィルム24と回路層22との間に設けられた接着層23とを備える。
各カバーレイフィルム24上に、抄造シート8が設けられている。
樹脂フィルム21は、たとえば、ポリイミドフィルムであり、接着層23はエポキシ系の接着剤である。回路層22は、たとえば銅の回路である。カバーレイフィルム24は、ポリイミドフィルムであってもよく、また、ポリエステルフィルムであってもよい。
抄造シート8を基板2に貼り付ける方法としては、様々な方法があるが、たとえば、接着剤を介して抄造シート8を基板2に貼り付けてもよい。また、半硬化状態の抄造シート8を基板2上に圧着した後、基板2および抄造シート8を加熱する。抄造シート8が加熱硬化することで、基板2に固着した状態となってもよい。この場合には、抄造シート8が基板2に直接接触することとなる。
このような基板に対する抄造シート8の貼り付け方法は、後述する他の基板と抄造シートとを貼り付ける場合においても、同様である。
図2に示す積層体1Bは、基板3と、抄造シート8とを備える。
基板3は、ビルドアップ基板であり、ビルドアップ層である絶縁性の樹脂層31と、回路層32とを備え、これらが交互に積層されている。
この基板3にはコア層はないが、コア層の表裏面にビルドアップ層と、回路層とが交互に積層されたビルドアップ基板を用いてもよい。
基板3がコア層を有する場合には、コア層の樹脂材料は、樹脂層31と同様のものを使用できる。
回路層32間はビア34で接続される。
樹脂層31は、炭素繊維、ガラス繊維の織物もしくは一方向に引き揃えた繊維に各種樹脂を含浸したプリプレグであってもよく、また、樹脂組成物のみから構成されていてもよい。樹脂層31は、炭素繊維、ガラス繊維等の繊維による補強がなされていないものであることが好ましい。
ここで、樹脂層31を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、BTレジン、シアネート樹脂等が挙げられる。これらのうち1種以上を使用できる。なかでも、シアネート樹脂を使用することが好ましい。シアネート樹脂としては、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールA型シアネート樹脂、ビスフェノールE型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールF型シアネート樹脂等があげられる。なかでも、ノボラック型シアネート樹脂を使用することが好ましい。
ノボラック型シアネート樹脂としては、以下の化学式で挙げられるものを使用することができる。式中、nは1以上の整数を示す。
シアネート樹脂などのMwは、例えば、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、標準物質:ポリスチレン換算)で測定することができる。
なお、樹脂層31の線膨張係数は、TMA装置(TAインスツルメント(株)製)を用いて計測される。
本実施形態では、ソルダーレジスト膜33と同様、抄造シート8には、開口部が形成されており、開口部から回路層32の一部が露出している。
回路層32上にソルダーレジスト膜33を貼り付け、このソルダーレジスト膜33上に、抄造シート8を配置する。そして、抄造シート8およびソルダーレジスト膜33を貫通する開口部をレーザ等で形成する。
図3の積層体1Cは、基板4と、基板4上に設けられた抄造シート8とを備える。
基板4は、基板本体30と、この基板本体30内部に収容された素子35とを備える。
基板本体30は、前述した樹脂層31と、回路層32とが交互に積層されたビルドアップ基板であるが、素子35を収容する収容空間36が形成されている。
素子35は、たとえば、半導体素子である。
基板本体30のソルダーレジスト膜33上に抄造シート8が設けられている。
図4の積層体1Dは、基板5と、基板5上に設けられた抄造シート8とを備える。
基板5は、光導波路基板であり、シリコンウェハ等の基材52と、この基材52上に設けられたクラッド層51と、クラッド層51上に設けられたコア層53と、コア層53を被覆するクラッド層54とを備える。そして、クラッド層54上に抄造シート8が設けられている。
クラッド層51、54、コア層53はいずれも樹脂製であり、たとえば、アクリル系あるいはエポキシ系のUV硬化樹脂を用いて形成することができる。
また、クラッド層51、54、コア層53は、感光性ノルボルネン樹脂組成物を硬化させたものとしてもよい。
なお、ここでは、積層体1Dは、光導波路基板を備えるものとしたが、光導波路基板に代えて他の光回路基板(光ファイバ等)でも同様に抄造シートを備えた積層体とすることができる。すなわち、積層体は、光ファイバ等の光導波路以外の光回路基板を備え、この光回路基板上に抄造シート8が設けられていてもよい。
たとえば、前記実施形態では、各基板上に直接あるいは接着剤を介して抄造シート8を貼り付けていたが、これに限らず、たとえば、図8に示すように、封止材11上に抄造シート8を設けてもよい。この場合、たとえば、抄造シート8の繊維フィラーを導電性材料で構成して、電磁波遮蔽性能を有するものとすることができる。なお、図8において、符号Cは半導体チップであり、符号10はアンダーフィルである。
他の抄造シート8Aは、抄造シート8と同様、繊維フィラーおよび樹脂を含んでいるが、抄造シート8Aを構成する複合材料組成物の組成が、抄造シート8とは異なっている。
抄造シート8Aに使用される繊維フィラー、樹脂は、前述したものがあげられる。
このようにすることで、シートの面内で特性の異なる部位を設けることができる。
さらには、積層体は、基板と、複数の抄造シートを備えるものであってもよい。図9(b)に示すように、組成の異なる抄造シート8,8A、8Bを用意し、これを積層してプレス成形する。抄造シート8Bは、抄造シート8と同様、繊維フィラーおよび樹脂を含んでいるが、抄造シート8Bを構成する複合材料組成物の組成が、抄造シート8,8Aとは異なっている。
本発明の第2の実施形態にかかる複合体の概要について、図10を参照して説明する。
図10に示すように、複合体2Aは、
第一繊維フィラーと第一樹脂とを含み、前記第一繊維フィラーと前記第一樹脂とを抄造して得られた、第一部分9と、
第二繊維フィラーと第二樹脂とを含み、前記第二繊維フィラーと前記第二樹脂とを抄造して得られた、第二部分9Aと、を含むものである。
また、第一部分9および第二部分9Aの一方が、熱可塑性樹脂を含み、他方が熱硬化性樹脂を含む場合、熱硬化性樹脂中に熱可塑性樹脂を配合することにより、積層面の接着性を向上させることができる。これは、第一部分9と第二部分9Aとを重ね、これを加熱しながらプレスする際、熱硬化性樹脂中の熱可塑性樹脂が溶融し、バインダーとして機能することによる。
本発明の第3の実施形態に係る複合体の概要について、図12を参照して説明する。
図12(a)に示すように、複合体2Bは、
第一繊維フィラーと第一樹脂とを含み、前記第一繊維フィラーと前記第一樹脂とを抄造して得られた、第一部分9と、
第二繊維フィラーと第二樹脂とを含み、前記第二繊維フィラーと前記第二樹脂とを抄造して得られた、第二部分9Aと、を含むものである。
本実施形態において、第一部分9および第二部分9Aが板状であり、第一部分9の側面と第二部分9Aの側面とが接合し、第一部分9と第二部分9Aとが一体化して一枚の板状部材を形成している。
開口部90は、前出の図5に示す抄造シート8の製造方法と同様にして、抄造シートを作製し、これをウオータージェットまたは打ち抜き刃で後加工することにより作製することができる。
または、前出の図5(f)に示す凝集物8'をプレス成形する段階において、所望の形状を有するプレス板71を使用して、プレス成形の段階で凹凸部を有する第一部分の一片を作製することができる(図15(a))。2枚の凹凸部を有する第一部分の一片をプレス成形することにより、開口部90を有する第一部分9を作製できる。次いで、第一部分(9)の開口部90に、第二部分9Aを嵌め込むことにより、本実施形態に係る複合体を作製することができる(図15(c))。
あるいは、図15(b)に示すように、第一部分9となる各部分および第二部分9bとなる部分を作製し、これらを組合せて、図15(c)に示す複合体を作製してもよい。
まず、前出の図5(a)〜図5(e)に示す抄造シート8の製造方法と同様にして、シート状凝集物8'を作成する。次いで、図17に示すように、このシート状凝集物8'を、凹部を有するプレス板71で、加熱プレスする。この際、流動性を有するシート状凝集物8'が、プレス板71の凹部に充填され、突起部が形成される。プレス板71として任意の形状を有するものを使用して、所望の形状の突起部を有する部分を作製することができる。
このような複合体2B'、2B"もまた、図11に示すように、凹凸形状を有するプレス板を使用して加熱プレスすることにより、所望の形態に折り曲げることができる。このように折り曲げ加工された複合体は、電子機器の筐体として使用することができる。
例えば、電子機器がスマートフォンである場合、複合体2B"は、図14で示すような、スマートフォンを収容するのに適した形状に成形される。この場合、複合体2B"のうち、スマートフォンに接触する部分には、曲げ強度の高い抄造シートから作製される第一部分9が設けられる。第一部分9のうち、スマートフォンの発熱部分に接触する箇所には、開口部90が設けられ、この開口部90には、高い熱放射率を有する抄造シートから作製される第2部分9Aがはめ込まれる。また、第一部分9および第二部分9Aを被覆する第三部分9Bは、スマートフォンを電磁波から保護する電磁波遮蔽性能を有する抄造シートから作製される。
例えば、第1の実施形態において、矩形の開口部を有する抄造シート8を例に挙げて説明したが、開口部の形状は、任意の形状とすることができる。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 基板と、
この基板上に設けられ、繊維フィラーと樹脂とを含み、前記繊維フィラーと前記樹脂とを抄造して得られた層とを備える積層体。
2. 前記基板が、繊維フィラーと樹脂とを含み、前記繊維フィラーと前記樹脂とを抄造して得られた基板である、1に記載の積層体。
3. 1または2に記載の積層体において、前記繊維フィラーは、繊維長さが500μm以上である積層体。
4. 1〜3のいずれかに記載の積層体において、前記層において、前記繊維フィラーの含有量は前記層の20質量%以上80質量%以下である積層体。
5. 1〜4のいずれかに記載の積層体において、前記層において、前記繊維フィラーからなる繊維層が形成されており、前記繊維層は、前記樹脂で構成された樹脂層に被覆され、前記繊維層の厚みの中心位置から、前記樹脂層の一方の表面までの寸法と、他方の表面までの寸法とが異なっている積層体。
6. 1〜5のいずれかに記載の積層体において、前記基板上には、前記層である第一の層と、第二の層とが積層されており、前記第二の層は、繊維フィラーと樹脂とを含み、前記繊維フィラーと前記樹脂とを抄造して得られた層であり、組成が前記第一の層とは異なる積層体。
7. 1〜6のいずれかに記載の積層体において、前記層には、開口部が形成されている積層体。
8. 7に記載の積層体において、前記開口部にはめ込まれた第二の層を含み、前記第二の層は、繊維フィラーと樹脂とを含み、前記繊維フィラーと前記樹脂とを抄造して得られた層であり、組成が第一の層とは異なる積層体。
9. 1〜8のいずれかに記載の積層体において、回路基板、光回路基板のいずれかである基板をさらに備える積層体。
10.第一繊維フィラーと第一樹脂とを含み、前記第一繊維フィラーと前記第一樹脂とを抄造して得られた、第一部分と、
第二繊維フィラーと第二樹脂とを含み、前記第二繊維フィラーと前記第二樹脂とを抄造して得られた、第二部分と、を含む複合体。
11. 10に記載の複合体において、前記第一部分および前記第二部分が層状であり、前記第一部分と前記第二部分が積層された複合体。
12. 10に記載の複合体において、前記第一部分と前記第二部分が板状であり、前記第一部分の側面と前記第二部分の側面とが接合し、前記第一部分と前記第二部分とが一体化して一枚の板状部材を形成している複合体。
13. 12に記載の複合体において、前記第一部分の側面および前記第二部分の側面が、曲面または凹凸形状を有し、前記第一部分の側面と前記第二部分の側面とが嵌合している複合体。
14. 12または13に記載の複合体において、前記第一部分が開口部を有し、前記開口部に前記第二部分がはめ込まれている複合体。
15. 10〜14のいずれかに記載の複合体において、前記第一部分と前記第二部分とが異なる組成を有する複合体。
16. 10〜15のいずれかに記載の複合体であって、第三繊維フィラーと第三樹脂とを含み、前記第三繊維フィラーと前記第三樹脂とを抄造して得られた、少なくとも1つの第三部分をさらに備える複合体。
17. 10〜16のいずれかに記載の複合体であって、金属からなる金属部分をさらに備える複合体。
18. 10〜17のいずれかに記載の複合体であって、前記繊維フィラーは、繊維長さが500μm以上である複合体。
19. 16〜18のいずれかに記載の複合体であって、前記第一、第二および第三の部分において、前記第一、第二および第三繊維フィラーの含有量は、それぞれ、前記第一、第二および第三の部分の20質量%以上80質量%以下である複合体。
20.16〜19のいずれかに記載の複合体において、前記第一、第二または第三の部分において、前記繊維フィラーからなる繊維層が形成されており、前記繊維層は、前記樹脂で構成された樹脂層に被覆され、前記繊維層の厚みの中心位置から、前記樹脂層の一方の表面までの寸法と、他方の表面までの寸法とが異なっている複合体。
21. 10〜20のいずれかに記載の複合体において、前記複合体が折り曲げ加工されている複合体。
22. 10〜21のいずれかに記載の複合体において、前記複合体が、電磁波遮蔽性能を有する複合体。
23. 10〜22のいずれかに記載の複合体において、前記複合体が、電子機器を収容する筐体である複合体。
製造例に記載している原材料は、あらかじめ含有されている水分量を抜いた質量部で表している。
(電磁波遮蔽用の抄造シート)
1.複合樹脂組成物の作製
(1)製造例1
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)45部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)2部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維(日本精線(株)製商品名ナスロン)1部、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)12部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)40部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を上述した構成材料すべての合計に対して900ppm添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を80メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を99%の収率で得た。尚、収率の測定方法の詳細は後述する。
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)45部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)5部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維(日本精線(株)製商品名ナスロン)4部、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)6部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)40部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を上述した構成材料すべての合計に対して0.3%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を80メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を99%の収率で得た。
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)30部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)3部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維(日本精線(株)製商品名ナスロン)32部、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)10部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)25部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を上述した構成材料すべての合計に対して0.5%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を80メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を96%の収率で得た。
凍結粉砕機で、平均粒径300μmに粉砕したアクリロニトリル−スチレン共重合体(AS)樹脂(ダイセル工業(株)製商品名セビアンN)を45部と、鱗片状シリカ微粒子(AGCエスアイテック(株)製商品名サンラブリー)5部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維(日本精線(株)製商品名ナスロン)5部、繊維径22μm、繊維長5mmのポリビニルアルコール繊維((株)クラレ製商品名ビニロン)45部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたカチオン性ポリアクリルアミド(ハリマ化成(株)製)を上述した構成材料すべての合計に対して0.4%の重量になるように添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに130℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を92%の収率で得た。
高圧ホモジナイザーで平均粒径30μmに粉砕したエポキシ樹脂1002(三菱化学(株)製)10部と、イミダゾール系エポキシ樹脂硬化剤2PZ−PW(四国化成工業(株)製)1部、合成サポナイト(クニミネ工業(株)製商品名スメクトンSA)3部、繊維長3mm、繊維径60μmの銅繊維(虹技(株)製)77部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維5部(日本精線(株)製商品名ナスロン)、セルロースパルプ(日本製紙ケミカル(株)製商品名NDPT)4部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させた三和澱粉工業(株)製カチオン化澱粉SC−5を上述した構成材料すべての合計に対して0.3%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに100℃の乾燥器に4時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を95%の収率で得た。
(1)製造例6
製造例1で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例2で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例3で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例4で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧15MPa加圧下でコンプレッション成形を200℃、10分行い、50℃まで金型を冷却させて縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例5で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧10MPa加圧下でコンプレッション成形を160℃、60分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
3.1 複合樹脂組成物
(1)収率
下記式により算出した。
収率(%)=(得られた複合樹脂組成物の重量/仕込んだ複合樹脂組成物原料の重量合計)×100
得られた複合樹脂組成物については、乾燥後の重量を用い、仕込んだ複合樹脂組成物原料の合計重量に関しては、水分を抜いた量を用いた。
(1)比重測定
比重測定は、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。試験片は、縦2cm×横2cm×厚み2mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。
縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件と同一の成形条件で、縦12cm×横12cm×厚み1mmの抄造シートを作製し、それを試験片として用いた。次に、KEC法にて評価を行った。KEC法とは、一般社団法人関西電子工業振興センターによる測定方法で、左右対称に分割したシールドボックスに試験片をはさみ、スペクトラムアナライザーにて試験片を介しての電磁波の減衰度を測定するものである。
電磁波遮蔽性と電磁波遮蔽率の関係は下記に例を示す。
電磁波遮蔽性60dBとは、電磁波遮蔽率99.9%を示す。
電磁波遮蔽性40dBとは、電磁波遮蔽率99.0%を示す。
電磁波遮蔽性20dBとは、電磁波遮蔽率90.0%を示す。
曲げ試験は、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。試験片は、縦50mm×横25mm×厚み2mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。曲げ試験の支点間距離は32mmで行った。
縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件に対して、成形時間のみを3倍として、縦5mm×横30mm×長さ10mmの抄造シートを作製し、それを縦5mm×横5mm×長さ10mmの試験片に切断し、熱機械的分析装置(セイコーインスツルメンツ社製、TMA−6000)を用いて、長さ方向の線膨脹係数を測定した。昇温速度は、5℃/分とし、線膨脹係数(α1)を80〜120℃の温度範囲で求めた。
そして、製造例6で得られた抄造シートを、ビルドアップ基板にラミネートして、その後熱硬化させ、前記ビルドアップ基板に貼り付けたところ、電磁波遮蔽でき、かつ、基板を補強することができた。同様に、製造例7〜10で得られた抄造シートも、それぞれビルドアップ基板にラミネートして、その後熱硬化させ、前記ビルドアップ基板に貼り付けたところ、電磁波遮蔽でき、かつ、基板を補強することができた。
1.複合樹脂組成物の作製
(1)製造例11
高圧ホモジナイザーで平均粒径30μmに粉砕したエポキシ樹脂1002(三菱化学(株)製)24部と、イミダゾール系エポキシ樹脂硬化剤2PZ−PW(四国化成工業(株)製)1部、合成サポナイト(クニミネ工業(株)製商品名スメクトンSA)5部、繊維長3mm、繊維径60μmのアルミニウム繊維(虹技(株)製、材質:A1070)60部、セルロースパルプ(日本製紙ケミカル(株)製商品名NDPT)10部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させた三和澱粉工業(株)製カチオン化澱粉SC−5を構成材料に対して0.4%の重量添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに100℃の乾燥器に4時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を94%の収率で得た。尚、収率の測定方法の詳細は後述する。
高圧ホモジナイザーで平均粒径30μmに粉砕したエポキシ樹脂1002(三菱化学(株)製)を10部と、イミダゾール系エポキシ樹脂硬化剤2PZ−PW(四国化成工業(株)製)1部、合成サポナイト(クニミネ工業(株)製商品名スメクトンSA)3部、繊維長3mm、繊維径60μmの銅繊維(虹技(株)製)82部、セルロースパルプ(日本製紙ケミカル(株)製商品名NDPT)4部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させた三和澱粉工業(株)製カチオン化澱粉SC−5を構成材料に対して0.3%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに100℃の乾燥器に4時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を95%の収率で得た。
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)40部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)5部、繊維長3mm、繊維径90μmのアルミニウム繊維25部(虹技(株)製、材質:A1070)、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)5部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)25部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を構成材料に対して0.2%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を97%の収率で得た。
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)35部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)5部、繊維長3mm、繊維径90μmのアルミニウム繊維40部(虹技(株)製、材質:A1070)、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)5部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)15部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を構成材料に対して0.5%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を94%の収率で得た。
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)35部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)5部、繊維長3mm、繊維径90μmのアルミニウム繊維40部(虹技(株)製、材質:A5052)、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)5部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)15部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を構成材料に対して0.5%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を94%の収率で得た。
凍結粉砕機で、平均粒径200μmに粉砕した粉砕したアクリロニトリル−スチレン共重合体(AS)樹脂(ダイセル工業(株)製商品名セビアンN)を30部と、鱗片状シリカ微粒子(AGCエスアイテック(株)製商品名サンラブリー)5部、繊維長3mm、繊維径90μmの銅繊維(虹技(株)製)10部、平均粒子径20μmの銅粉末((株)高純度化学研究所製商品名CUE13PB)40部、繊維径22μm、繊維長5mmのポリビニルアルコール繊維((株)クラレ製商品名ビニロン)15部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたカチオン性ポリアクリルアミド(ハリマ化成(株)製)を構成材料に対して0.5%の重量になるように添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を80メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに130℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を90%の収率で得た。
(1)製造例17
製造例11で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧10MPa加圧下でコンプレッション成形を160℃、60分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例12で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧10MPa加圧下でコンプレッション成形を160℃、60分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例13で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例14で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例15で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例16で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧10MPa加圧下でコンプレッション成形を200℃、10分行い、50℃まで金型を冷却させて縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
3.1 複合樹脂組成物
(1)収率
下記式により算出した。
収率(%)=(得られた複合樹脂組成物の重量/仕込んだ複合樹脂組成物原料の重量合計)×100
得られた複合樹脂組成物については、乾燥後の重量を用い、仕込んだ複合樹脂組成物原料の合計重量に関しては、水分を抜いた量を用いた。
(1)比重測定
比重測定は、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。試験片は縦2cm×横2cm×厚み2mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。
平面方向測定用として、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件に対して、成形時間のみを3倍として、縦10mm×横10mm×長さ3cmの抄造シートを得た。ここで、平面方向とは、繊維フィラーの延在方向に沿った面に沿った方向である。また、厚み方向測定用として、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件と同一の成形条件で、縦10cm×横10cm×長さ1.5mmの抄造シートを得た。得られたそれぞれの抄造シートから、縦10mm×横10mm×長さ1.5mmになるように切り出して試験片とした。次に、NETZSCH社製のXeフラッシュアナライザーLFA447を用いて、レーザーフラッシュ法により板状試験片の長さ方向の熱伝導率の測定を行った。測定は、大気雰囲気下、25℃の条件下で行った。
曲げ試験は、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。試験片は、縦50mm×横25mm×厚み2mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。曲げ試験の支点間距離は32mmで行った。
縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件に対して、成形時間のみを3倍として、縦5mm×横30mm×長さ10mmの抄造シートを作製し、それを縦5mm×横5mm×長さ10mmの試験片に切断し、熱機械的分析装置(セイコーインスツルメンツ社製、TMA−6000)を用いて、長さ方向の線膨脹係数を測定した。昇温速度は、5℃/分とし、線膨脹係数(α1)を80〜120℃の温度範囲で求めた。
4.1 抄造シート
(1) 赤外線放射率の測定
試験片を加熱し平衡温度に達した後、FT−IR(フーリエ変換赤外分光硬度計)を用いて、測定温度80℃で、測定波長4.4μm〜15.4μmの条件で赤外線分光放射スペクトルを測定し、積分放射率(%)を求めた。尚、試験片は縦4cm×横4cm×厚み1mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。
そして、製造例19で得られた抄造シートを、ビルドアップ基板にラミネートして、その後、熱硬化させ、前記ビルドアップ基板に貼り付けたところ、基板を放熱させることができた。
1B 積層体
1C 積層体
1D 積層体
2A 複合体
2A' 複合体
2B 複合体
2B' 複合体
2B" 複合体
2 基板
3 基板
4 基板
5 基板
8 抄造シート(層)
8' 凝集物
8A 抄造シート
8B 抄造シート
9 第一部分
9A 第二部分
9B 第三部分
10 アンダーフィル
11 封止材
21 樹脂フィルム
22 回路層
23 接着層
24 カバーレイフィルム
30 基板本体
31 樹脂層
32 回路層
33 ソルダーレジスト膜
34 ビア
35 素子
36 収容空間
51 クラッド層
52 基材
53 コア層
54 クラッド層
70 乾燥炉
71 プレス板
72 熱板
80 開口部
81 繊維層
82 樹脂層
90 開口部
C 半導体チップ
F 繊維フィラー
M メッシュ
R 樹脂
Claims (15)
- 基板と、
前記基板上に設けられ、積層された、第一の層および第二の層と、
回路基板または光回路基板と、を備える積層体であって、
前記第一の層は、第一の繊維フィラーと第一の樹脂とを含み、前記第一の繊維フィラーと前記第一の樹脂とを抄造して得られた層であり、
前記第二の層は、第二の繊維フィラーと第二の樹脂とを含み、前記第二の繊維フィラーと前記第二の樹脂とを抄造して得られた層であり、
前記第一の層には開口部が形成されており、
前記第二の層は、前記第一の層の前記開口部にはめ込まれ、
前記第二の層は前記第一の層と組成が異なる、積層体。 - 前記基板が、第三の繊維フィラーと第三の樹脂とを含み、前記第三の繊維フィラーと前記第三の樹脂とを抄造して得られた基板である、請求項1に記載の積層体。
- 請求項1または2に記載の積層体において、
前記第一の繊維フィラーは、繊維長さが500μm以上である積層体。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の積層体において、
前記第一の層において、前記第一の繊維フィラーの含有量は前記第一の層の20質量%以上80質量%以下である積層体。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の積層体において、
前記第一の層において、前記第一の繊維フィラーからなる第一の繊維層が形成されており、前記第一の繊維層は、前記第一の樹脂で構成された第一の樹脂層に被覆され、前記第一の繊維層の厚みの中心位置から、前記第一の樹脂層の一方の表面までの寸法と、他方の表面までの寸法とが異なっている積層体。 - 第一繊維フィラーと第一樹脂とを含み、前記第一繊維フィラーと前記第一樹脂とを抄造して得られた、第一部分と、
第二繊維フィラーと第二樹脂とを含み、前記第二繊維フィラーと前記第二樹脂とを抄造して得られた、第二部分と、を含む複合体であって、
前記第一部分と前記第二部分が板状であり、前記第一部分の側面および前記第二部分の側面が、曲面または凹凸形状を有し、前記第一部分の側面と前記第二部分の側面とが嵌合していることにより、前記第一部分の側面と前記第二部分の側面とが接合し、前記第一部分と前記第二部分とが一体化して一枚の板状部材を形成しており、
電子機器を収容する筐体である、複合体。 - 請求項6に記載の複合体において、前記第一部分が開口部を有し、前記開口部に前記第二部分がはめ込まれている複合体。
- 請求項6または7に記載の複合体において、
前記第一部分と前記第二部分とが異なる組成を有する複合体。 - 請求項6〜8のいずれかに記載の複合体であって、
第三繊維フィラーと第三樹脂とを含み、前記第三繊維フィラーと前記第三樹脂とを抄造して得られた、少なくとも1つの第三部分をさらに備える複合体。 - 請求項6〜9のいずれかに記載の複合体であって、
金属からなる金属部分をさらに備える複合体。 - 請求項6〜10のいずれかに記載の複合体であって、
前記第一繊維フィラーは、繊維長さが500μm以上である複合体。 - 請求項9に記載の複合体であって、
前記第一、第二および第三の部分において、前記第一、第二および第三繊維フィラーの含有量は、それぞれ、前記第一、第二および第三の部分の20質量%以上80質量%以下である複合体。 - 請求項9に記載の複合体において、
前記第一、第二または第三の部分において、前記第一、第二または第三繊維フィラーからなる繊維層が形成されており、前記繊維層は、前記第一、第二または第三樹脂で構成された樹脂層に被覆され、前記繊維層の厚みの中心位置から、前記樹脂層の一方の表面までの寸法と、他方の表面までの寸法とが異なっている複合体。 - 請求項6〜13のいずれかに記載の複合体において、
前記複合体が折り曲げ加工されている複合体。 - 請求項6〜14のいずれかに記載の複合体において、
前記複合体が、電磁波遮蔽性能を有する複合体。
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