JP4296680B2

JP4296680B2 - 積層板の製造方法

Info

Publication number: JP4296680B2
Application number: JP2000085834A
Authority: JP
Inventors: 高弘中田; 淳一大庭
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2020-03-27
Also published as: JP2001269954A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層板の製造方法に関し、特に電気機器、電子機器、通信機器等に使用される印刷回路板用として好適な積層板の連続的製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント回路板については小型化、高機能化の要求が強くなる反面、価格競争が激しく、特にプリント回路板に用いられる多層回路基板やガラス布基材エポキシ樹脂積層板、あるいはガラス不織布を中間層基材としガラス織布を表面層基材とした積層板（コンポジット積層板）は、いずれも価格の低減が大きな課題となっている。
また、近年電気機器、電子機器、通信機器等においては、デジタル化が進みプリント回路基板での安定したインピーダンスが要求されるようになり、これに伴いプリント回路板の原料である銅張積層板では板厚精度が要求されるようになってきた。
上記のようなプリント回路板に用いられる多層回路基板やガラス布基材エポキシ樹脂積層板、あるいはコンポジット積層板を積層成形する場合には、熱盤間に銅箔、プリプレグ、内層用プリント回路板、鏡面板等を何枚も重ねて加熱加圧成形する多段型のバッチプレスが一般的である。しかしこのような多段のバッチプレスでは、各積層板の熱盤内での位置により積層成形時に各積層板にかかる熱履歴が異なるため、成形性、反り、寸法変化率等の品質に於いて差が生じ、品質のバラツキの少ない製品を供給することは困難であった。さらに、２０〜１００ｋｇ／ｃｍ² の高圧により積層板を成形するため樹脂フローにより板み精度が出ない問題があった。
また、多段型バッチプレスでは、熱盤、あて板、クッション材等の積層板を成形するに必要な治具を加熱冷却するための膨大な熱量が必要であり、そのため近年の地球温暖化等の地球環境に対する省エネルギー化が困難な設備であった。
【０００３】
従来前記品質バラツキの少ない積層板や省エネルギー化ができる設備として横型の連続ベルトプレス等が開発されている。連続ロールプレスによる積層板の成形は、図２に一例を示すように、プリプレグ１１を巻きだし、必要に応じて加熱装置１２にて予備加熱し、プリプレグの上下両側から金属箔又はフィルム１３を供給し、１対（又は複数対）の加熱ロール１４にて重ね合わせ、加熱加圧して積層板１５を成形する。その後、裁断機１６にて裁断するかあるいは巻き取り機１７に巻き取る。積層板１５は、通常、裁断前又は後にアフターベーキングされる。しかしながら、これらのいずれの方法でも、重力による上下方向の差や材料の進入角の違いにより成形性や銅箔接着力等で表裏に差が生じる問題、銅箔や基材のテンションの違いによる反りや寸法変化が大きい問題、あるいはベルトプレスではベルトに挟んだ時の圧力むらや温度むらが発生しやすい問題があった。
特に、プリプレグの表裏の樹脂厚みが異なると、ベルトやロール間に挟んだとき樹脂溜まりの出来方が異なりこれによる液圧差により、液溜まりのない側にボイドが発生する問題があった。また、このプリプレグでの表裏の樹脂厚み差が積層板にした時にもそのまま表裏の樹脂厚み差になっており、これが反りの問題になっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の多段型プレスでは多数枚加熱による成形性、反り、寸法変化率、板厚等の品質のバラツキや積層板を成形するに必要な治具を加熱冷却するための膨大な熱量が必要の問題があった。また、横型の連続プレスでは、重力による圧力差、温度のばらつき、材料へのテンションのばらつきなどにより、銅箔接着力の低下、寸法安定性の低下、反り等の問題があった。また、プリプレグの表裏の樹脂厚み差により、ボイドの原因や反りが大きくなる問題があった。
本発明は、従来の積層板成形方法の問題点を解消し、積層成形における内部残存応力をなくし、積層板の反り、寸法安定性を向上させ、さらに気泡がなく成形性が良好で、かつ省エネルギー型の安価な積層板の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シート状繊維基材に樹脂を付着させたプリプレグの１枚又は複数枚を垂直方向に上方から下方へ移動させ、その片面又は両面に金属箔又はフィルムを重ね合わせ、加熱したロール間に上方から挿入し連続的に積層成形する積層板の製造方法において、プリプレグの表裏における樹脂厚みの差を２０μｍ以下にして加熱ロールでの樹脂溜まり量が表裏で略同一にしたことを特徴とする積層板の製造方法に関するものである。
更には、プリプレグをロール間に挿入する前に予備加熱する行程を有する積層板の製造方法に関し、金属箔が両面にある積層板において、シート状繊維基材の両面と金属箔との間にある樹脂層厚みの差を１０μｍ以下とする積層板の製造方法に関するものである。
【０００６】
本発明において、シート状繊維基材としては、ガラスクロス、ガラス不繊布、ガラスペーパー等のガラス繊維基材の他、紙、合成繊維等からなる織布や不織布、金属繊維、カーボン繊維、鉱物繊維等からなる織布、不織布、マット類等が挙げられ、これらの基材の原料は単独又は混合して使用してもよい。
プリプレグを製造するためにこれらのシート状繊維基材に付着される樹脂としては、一般的に、熱硬化性樹脂であり、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂あるいはこれらの変性樹脂が好ましく使用されるが、その他、熱可塑性樹脂、天然樹脂等の樹脂も使用され、それらに限定されるものではない。前記基材へ樹脂を付着させるときの樹脂の形態としては、通常液状、とりわけ溶剤に溶解したワニスであるが、粉末状の樹脂、あるいは固形樹脂を加熱溶融した状態であってもよい。熱硬化性樹脂の場合、必要に応じて硬化剤、硬化促進剤を配合する。
また、樹脂中に充填材、着色剤、補強材を配合することができる。充填材として無機充填材を加えると耐トラッキング性、耐熱性、熱膨張率の低下等の特性を付与することが出来る。かかる無機充填材としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、タルク、ウォラストナイト、アルミナ、シリカ、未焼成クレー、焼成クレー、硫酸バリウム等がある。
【０００７】
次に、得られた樹脂は、シート状繊維基材上に均一に塗布する。この時の樹脂付着量は、シート状繊維基材の繊維材質、性状、重量（単位面積当たり）により異なるが、通常、シート状繊維基材の重量の４０〜６０％程度である。ただし、基材の両面に表裏における樹脂厚みの差が２０μｍ以下になるように付着させる。表裏の樹脂厚み差が２０μｍより大きくなると、樹脂の硬化収縮や熱膨張により厚い方に反る現象が発生する。厚み差は小さいほど好ましく、１０μｍ以下で反りがより効果的に防止される。
樹脂をシート状繊維基材に付着させる方法は、基材を樹脂ワニスに浸漬する方法、各種コーターによる塗布方法、スプレーによる吹き付け法等、樹脂が良好に付着する方法であれば特に限定されない。表裏の樹脂量のコントロールは、各種コーターの場合はコーターと基材との間隙で行う。スプレーの場合では表裏の樹脂の吹きつけ量でコントロールをする。また、特に樹脂が無溶剤である場合、シート状繊維基材は予め加熱されていてもよく、この場合、シート状繊維基材に樹脂を付着させるとき、この基材は、水平であっても垂直であってもよい。従って、シート状繊維基材の上面又は下面、あるいは垂直面に塗布により付着させることができる。その後の加熱によりプリプレグが得られる。
【０００８】
以上によりに得られたプリプレグは、通常一旦巻き取り機等により巻き取られる。その後巻き出され、１枚又は複数枚重ねられる。プリプレグは、巻き取られることなく、直接１枚又は複数枚重ねられることもある。続いて、その片面又は両面に銅箔等の金属箔あるいはフィルムを重ね合わせ、加熱ロール間を上下方向に通すことにより積層板に成形される。この場合は、１対あるいは複数対のロール間を通して成形する。ロールの材質は、通常金属、ゴム、セラミック等があるが、後述する点から摩擦係数の少ないものが好ましい。プリプレグは、裁断されたものを使用することも可能であるが、切断せず連続的に成形する方が好ましい。
ロールの温度については、適用可能な範囲は１１０〜２８０℃であり、たとえばエポキシ樹脂の場合１１０〜１９０℃、ポリイミド樹脂の場合、２１０〜２８０℃の範囲が好ましい。
また、プリプレグは加熱ロール間を通す前に遠赤外線等により加熱し溶融させることにより、加熱ロールによる成形時に熱量の不足による成形不良を防止することができるので、好ましい。
【０００９】
以下、本発明の積層板の製造方法に関し、積層成形工程を代表的な例について各工程毎に図面に基づいて順次説明する。
（プリプレグ供給）
巻き取られたプリプレグ１を巻き出して、加熱ロール４間へ供給するために上方から下方へ移送する。必要により、プリプレグ１を巻き出して後、遠赤外線等の加熱装置２により予め加熱する。
（金属箔供給）
巻き取られた金属箔３を巻き出してプリプレグ１の両面（又は片面）に供給する。
（加熱ロール）
金属箔３を、加熱ロール４の表面の所定位置に接触させその表面をロールの回転とともに移動させ、プリプレグ１と重ね合わせ、上方から一対又は複数対の加熱ロール３間を通し積層成形する。
（裁断又は巻き取り工程）
成形された積層板５を、裁断機６により必要な長さに裁断するか、又は巻き取り機７に巻き取る。積層板５は通常裁断の前又は後でアフターベーキングされる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明について、実施例及び比較例により説明する。
【００１１】
（実施例１）
エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ(株)製臭素化エポキシ樹脂Ｅｐ５０４８，エポキシ当量６７５）１００重量部、硬化剤（ジシアンジアミド）５重量部、硬化促進剤（２−エチル−４−メチルイミダゾール）１重量部及びメチルセルソルブ１００重量部を混合しワニスを得た。
得られたワニスを１００ｇ／ｍ² のガラスクロスにコンマナイフコーターで塗布し、全体の樹脂固形分が１００ｇ／ｍ² であり、ガラスクロスの表裏面に固形分樹脂層厚みが各々２０μｍになるように含浸した。次いで、１７０℃の乾燥機で３分間乾燥し、得られたプリプレグを巻き取り機に巻き取った。
この巻き取ったプリプレグを図１に示す様に上方から下方にほぼ垂直に移送し、その両側に厚さ１８μｍの銅箔を供給し、１８０℃に加熱された一対の加熱ロール（間隙０．１ｍｍ）間にて加熱加圧成形した。その後１８０℃で６０分アフターキュアすることにより厚さ０．１ｍｍの両面銅張積層板を作製した。
【００１２】
（実施例２）
実施例と同様にしてワニスを得た。得られたワニスを１００ｇ／ｍ² のガラスクロスにコンマナイフコーターで塗布し、全体の樹脂固形分が１００ｇ／ｍ² であり、固形分樹脂層厚みが表面で２５μｍ、裏面で１５μｍになるように含浸した後、１７０℃の乾燥機で３分間乾燥し、得られたプリプレグを巻き取り機に巻き取った。
以下、実施例１と同様にして厚さ０．１ｍｍの両面銅張積層板を作製した。
【００１３】
（比較例１）
実施例と同様にしてワニスを得た。得られたワニスを１００ｇ／ｍ² のガラスクロスにコンマナイフコーターで塗布し、全体の樹脂固形分が１００ｇ／ｍ² であり、固形分樹脂層厚みが表面で４０μｍ、裏面で１０μｍになるように含浸した後、１７０℃の乾燥機で３分間乾燥し、得られたプリプレグを巻き取り機に巻き取った。
以下、実施例１と同様にして厚さ０．１ｍｍの両面銅張積層板を作製した。
【００１４】
（比較例２）
実施例１と同様にして作製したプリプレグを、図２に示すように（但し、予熱はしない）、水平に移送し、その上下両側から厚さ１８μｍの銅箔を供給し、１８０℃に加熱された一対の加熱ロール（間隙０．１ｍｍ）間にて加熱加圧成形した。その後１８０℃で６０分アフターキュアすることにより厚さ０．１ｍｍの両面銅張積層板を作製した。
【００１５】
（比較例３）
比較例１で得られたプリプレグを一定の長さに裁断して、その上下面に厚さ１８μｍの銅箔を重ね合わせ鏡面板間に配置し、これを１０組重ね合わせ、温度１６５℃、圧力８ｋｇ／ｃｍ² で９０分間加熱加圧成形して両面銅張積層板を作製した。
【００１６】
以上のようにして得られた各銅張積層板について、特性を測定した。さらに、成形に要するエネルギーコストを求めた。これらの結果を表１に示す。
【表１】

【００１７】
（測定方法）
１．エネルギーコスト：積層成形時の使用燃料量を比較例２に対して比率で求めた。
２．成形性：銅張積層板の銅箔をエッチングして、目視により外観を観察した。
３．反り：２５０ｍｍ角の銅張積層板のテストピースを１７０℃、３０分間加熱した後の最大反り量を測定した。
４．寸法変化率：穴間隔が２５０ｍｍの銅張積層板のテストピースを１７０℃、３０分間加熱した後の穴間隔の寸法変化率を測定した。
５．引張り強さ：銅張積層板の銅箔をエッチングして、１０×１００ｍｍに切断後テンシロンにて引張り強度を測定した。
６．銅箔引剥し強さ：ＪＩＳＣ６４８１により測定した。
７．半田耐熱性：５０×５０ｍｍ角の積層板を、２６０℃の半田浴に３分間フロートさせ、ふくれの有無を測定した。
８．絶縁抵抗：ＪＩＳＣ６４８１により測定した。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の方法は、プリプレグの表裏の樹脂厚み差を２０μm以下にして加熱ロールでの樹脂溜まり量が表裏で均一にしたことを特徴とする。従って積層板の表裏の樹脂層厚みが均一となるので、反りが極めて少ない等、積層板品質が良好となる。さらにこのプリプレグを上方から加熱ロール間に供給し、この加熱ロールにより積層成形することによって、設備が小型化し、このことにより使用燃料が削減されるので、エネルギコストの削減、熱源設備からの排出ガスによる大気汚染の減少、及び省資源化を達成することができる。また、積層板製造時において、従来の横方向の移動による連続成形に比べ重力の影響が無くプリプレグ等のテンションが均一になるので、反りが極めて少ない等、積層板品質が良好となる。さらにロールプレスにより積層板を任意の長さに裁断できるため、従来発生していた耳等の端材部分が減り歩留まりが向上する。このように、原材料及び設備、工程の低コスト化の点で優れており、工業的な積層板の製造方法として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における積層板の製造工程を示す概略図。
【図２】従来の連続法による積層板の製造工程を示す概略図。
【符号の説明】
１，１１プリプレグ
２，１２加熱装置
３，１３金属箔又はフィルム
４，１４加熱ロール
５，１５積層板
６，１６裁断機
７，１７巻き取り機

Claims

シート状繊維基材に樹脂を付着させたプリプレグの１枚又は複数枚を垂直方向に上方から下方へ移動させ、その片面又は両面に金属箔又はフィルムを重ね合わせ、加熱したロール間に上方から挿入し連続的に積層成形する積層板の製造方法において、プリプレグの表裏における樹脂厚みの差を２０μｍ以下にして加熱ロールでの樹脂溜まり量が表裏で略同一としたことを特徴とする積層板の製造方法。
プリプレグをロール間に挿入する前に予備加熱する請求項１記載の積層板の製造方法。
金属箔が両面にある積層板において、シート状繊維基材の両面と金属箔との間にある樹脂層厚みの差を１０μｍ以下とする請求項１又は２記載の積層板の製造方法。