JP4595899B2

JP4595899B2 - 片面金属箔張り積層板

Info

Publication number: JP4595899B2
Application number: JP2006203886A
Authority: JP
Inventors: 武弘石田; 伸也荒川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2026-07-26
Also published as: JP2008030246A

Description

本発明は、多層プリント配線板の材料等となる片面金属箔張り積層板に関する。

従来より、片面金属箔張り積層板（以下、片面板とも称する）およびそれを用いた多層プリント配線板はたとえば次のようにして製造されている。まず、プリント配線板の製造に用いられるプリプレグが、エポキシ樹脂を主成分とする樹脂組成物を樹脂ワニスとして調製し、この樹脂ワニスをガラス織布よりなる基材に含浸させた後、乾燥させて半硬化状態（Ｂステージ）とすることにより製造される。次に、このプリプレグの一方の面に金属箔を重ねるとともに、他方の面に離型フィルムを重ねて積層体とし、この積層体を金型プレート（鏡面板）間に挟んで加熱加圧成型することにより片面板を得る。

多層プリント配線板を製造する場合、上記のようにして得た片面板の離型フィルムを剥がした剥離面を、両面に回路を配した両面プリント配線板に、あるいは、両面プリント配線板をプリプレグにより複数層重ねたものに、プリプレグを介して重ねて加熱加圧成型することにより表層が片面板よりなる多層プリント配線板を得ることができる。

この片面板の離型フィルムとしては従来、ポリフッ化ビニル樹脂等のフッ素系の材料に少量の無機フィラーが混練されたフィルムが主に使用されている。フッ素系の材料はエポキシ樹脂との剥離性が良く、また無機フィラーにより片面板の樹脂面に適当な凹凸ができることにより、２次成型時のプリプレグとの密着性を高めることができる。

しかしながら、近年、フッ素系離型フィルムは比較的コストが高く、またその用途拡大等の問題により入手が困難となってきている。

一方、安価な離型フィルムとして、ポリプロピレン離型フィルムが一部で使用されている（たとえば特許文献１）が、融点が約１７０℃前後と低く、またエポキシ樹脂との剥離性と、片面板の樹脂面（フィルム剥離面）とプリプレグとの２次成型時の密着性をバランス良く確保するのが難しいとされていた。
特開平１０−３０３５５４号公報

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、安価で入手しやすい材料よりなるポリプロピレン離型フィルムを用い、そのポリプロピレン離型フィルムの剥離性と、２次成型時のプリプレグとの密着性をバランスよく確保することができる片面金属箔張り積層板を提供することを課題としている。

本発明の片面金属箔張り積層板は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。

第１に、ガラス織布にエポキシ樹脂ワニスを含浸し、乾燥して得られたプリプレグの一方の面に金属箔を重ねるとともに、他方の面に離型フィルムを重ねた積層体を、加熱加圧成型して得られた片面金属箔張り積層板において、離型フィルムが、表面粗度５μｍ以上１０μｍ以下、厚さ２５μｍ以上５０μｍ以下のポリプロピレン離型フィルムであり、且つ、積層板のガラス転移温度Ｔｇが、完全硬化状態における積層板のガラス転移温度Ｔｇより５℃〜２５℃低く設定されており、前記片面金属箔張り積層板は、加熱加圧成型後の冷却時に、５ｋｇ／ｃｍ ^２以上１０ｋｇ／ｃｍ ^２以下の成型圧力で成型がなされているものであることを特徴とする。

第２に、上記第１の発明において、加熱加圧成型時に、ポリプロピレン離型フィルムの融点より２０℃低い温度から融点までの範囲の製品最高温度で成型がなされているものであることを特徴とする。

上記第１の発明によれば、離型フィルムとしてポリプロピレン離型フィルムを用い、且つ、積層板のガラス転移温度Ｔｇを、完全硬化状態における積層板のガラス転移温度Ｔｇより５℃〜２５℃低く設定したため、ポリプロピレン離型フィルムはフッ素系樹脂を用いた離型フィルムより比較的安価で入手しやすいという利点を維持しつつ、離型フィルムの剥離性と、２次成型時のプリプレグとの密着性をバランス良く確保することが可能となる。ポリプロピレン離型フィルムの表面粗度を５μｍ以上１０μｍ以下としたため、離型フィルムの剥離性と、２次成型時のプリプレグとの密着性をより一層良好とすることができる。また、ポリプロピレン離型フィルムの厚さを２５μｍ以上５０μｍ以下としたため、製品加工時のフィルム粕の発生を抑えることができる。さらにまた、加熱加圧成型後の冷却時に、５ｋｇ／ｃｍ ^２以上１０ｋｇ／ｃｍ ^２以下の成型圧力で成型がなされているものとしたため、エポキシ樹脂とポリプロピレン離型フィルムの残存応力を小さくして、ポリプロピレン離型フィルムの熱収縮によるフィルム剥離性の向上効果をより高めることができる。

上記第２の発明によれば、加熱加圧成型時に、ポリプロピレン離型フィルムの融点より２０℃低い温度から融点までの範囲の製品最高温度で成型がなされているものとしたため、上記効果に加え、ポリプロピレン離型フィルムが融着して剥離が困難となることを防ぐことができ、また製造の際の成型時間を短縮して効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態について説明する。

本発明の片面金属箔張り積層板は、ガラス織布にエポキシ樹脂ワニスを含浸し、乾燥して得られたプリプレグの一方の面に金属箔を重ねるとともに、他方の面に離型フィルムを重ねた積層体を、加熱加圧成型して得られるものである。そして、離型フィルムとして、安価で入手が容易なポリプロピレン離型フィルムを使用する。本発明の片面金属箔張り積層板は、ガラス転移温度Ｔｇを、完全硬化状態における積層板のガラス転移温度Ｔｇより５℃〜２５℃低く設定されているものとする（５℃低い場合および２５℃低い場合を含む）。ここで、ガラス転移温度Ｔｇは、ＪＩＳＣ６４８１５．１７．１ＴＭＡ法により測定した値とする。ガラス転移温度Ｔｇの調整は、加熱温度、成型圧力、加熱加圧時間等の加熱加圧条件を調整することにより行うことができる。プリプレグは十分に加熱加圧成型してガラス転移温度Ｔｇがピークに達した完全硬化状態となると、２次成型時のプリプレグとの密着性の低下が生じる。また、加熱加圧条件が不十分でガラス転移温度Ｔｇより２５℃を超えて低くなると離型フィルムと樹脂との密着性が強くなりすぎ剥離性が悪くなる。したがって、本発明の片面金属箔張り積層板のガラス転移温度Ｔｇを上記範囲に設定することにより、離型フィルムの剥離性と、２次成型時のプリプレグとの密着性をバランス良く確保することが可能となる。

上記プリプレグは、次のようにして得ることができる。基材として、ガラス織布を用いる。また、エポキシ樹脂をマトリックス樹脂とし、必要に応じて硬化剤、硬化促進剤等を配合したものを溶剤に溶解させて樹脂ワニスとする。そしてたとえば、ガラス織布をロール状に巻回させて連続的に供給できるようにし、エポキシ樹脂の樹脂ワニスをディップ槽に入れておく。ガラス織布を順次送り出し、ディップ槽を通すことでガラス織布に樹脂ワニスを含浸させ、更に乾燥機内を通すことで溶剤を除去するとともに、エポキシ樹脂を半硬化状態すなわちＢステージ化することでプリプレグを得る。

このプリプレグの一方の面に重ねる金属箔としては、その材料は特に限定されないが、たとえば銅箔、アルミ箔等を用いることができる。その寸法、厚さも用途に応じて適宜設定することができる。

また、プリプレグの他方の面に重ねるポリプロピレン離型フィルムは、通常、融点が１７０℃程度である。このポリプロピレン離型フィルムは、表面粗度が５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。ここで表面粗度は輪郭曲線の算術平均高さＲａ（ＪＩＳＢ０６０１４．２．１）による値である。表面粗度が上記範囲であると、離型フィルム剥離性と、２次成型時の密着性をより良好に確保することができる。表面粗度が小さくなりすぎると、剥離性は良くなるが２次成型時のプリプレグとの密着性の低下し、大きくなりすぎると離型フィルムとの密着性が強くなりすぎ剥離性が悪くなる傾向がある。ポリエチレン離型フィルムの表面粗度は、無機フィラーを混練する方法や、サンドマッド等の加工処理方法を用いて調整することができるが、特に限定されない。

また、ポリプロピレン離型フィルムの厚さは、２５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。片面金属箔張り積層板は、離型フィルムを介して両側にそれぞれプリプレグと金属箔を重ねて２枚の片面板を１セットとして製造することが主流であり、この張り合わせた状態で任意のサイズに加工され、流通されることが一般的である。その理由は、離型フィルムを剥離してしまうと金属箔とエポキシ樹脂層の成型時の残存応力により、積層板に反りが生じて扱い難いためである。また、ポリプロピレンの融点は約１７０℃であり、積層板加工時の熱で離型フィルムが融解して端部に粕となって残ってしまうことがある。これを防ぐためには、離型フィルムはできる限り薄いほうが好ましい。また、離型フィルムの製造性と取り扱い性の上では、あまり薄いと困難が生じることがある。したがって、ポリプロピレン離型フィルムの厚さは上記範囲であることが好ましい。

また、本発明の片面金属箔張り積層板は、加熱加圧成型時に、ポリプロピレン離型フィルムの融点より２０℃低い温度から融点までの範囲の製品最高温度で成型がなされているものであることが好ましい。成型温度がポリプロピレン離型フィルムの融点を完全に超えてしまうと、ポリプロピレン離型フィルムが融解して剥離が困難になり、また、融点より２０℃を超えて下回ると、樹脂の硬化を進める上で成型時間が非常に長くなり効率が悪くなることがある。

また、本発明の片面金属箔張り積層板は、加熱加圧成型後の冷却時に、５ｋｇ／ｃｍ^２以上１０ｋｇ／ｃｍ^２以下の成型圧力で成型がなされているものとすることが好ましい。このようにすると、エポキシ樹脂とポリプロピレン離型フィルムの残存応力を小さくして、ポリプロピレン離型フィルムの熱収縮によるフィルム剥離性の向上効果をより高めることができる。

さらに、本発明によれば、上記の構成の片面金属箔張り積層板を用いて、２次成型時のプリプレグとの密着性の高いプリント配線板を得ることができる。

次に、本発明の実施例、参考例および比較例を示す。なお、実施例、参考例および比較例の「％」は特にことわらない限り重量基準である。
（参考例１）
樹脂ワニスとしてエポキシ樹脂をマトリックス樹脂とし、下記の樹脂組成物を調製した。

エポキシ樹脂
東都化成（株）製：ＹＤＢ−５００ＥＫ８０７２．５％
東都化成（株）製：ＹＤＣＮ−２２０ＥＫ７５６．２７％
硬化剤
ジシアンジアミド１．４１％
溶剤
ジメチルホルムアミド９．８８％
プロピレングリコールモノメチルエーテル９．９１％
硬化促進剤
イミダゾール０．０３％
基材として、厚み約１００μｍのガラス織布（日東紡績（株）製：ＷＥＡ１１６）を用い、上記で調製した樹脂組成物を樹脂ワニスとしてディップ槽に入れ、ロール状基材としたガラス織布を樹脂ワニスのディップ槽を通して樹脂ワニスを含浸させた後、乾燥機を通して溶剤を除去して、半硬化状態（Ｂステージ）のプリプレグを得た（樹脂量４５％）。

次に、このプリプレグの一方の面に、厚さ１８μｍの銅箔（古川サーキットフォイル（株）製：ＧＴ−１８μ）を重ねるとともに、他方の面に、厚さ４０μｍ、表面粗度７μｍ、融点１７０℃（ＤＳＣ法による値）のポリプロピレン離型フィルム（ソマール（株）製：ソマブラスト）を重ねて積層体とした。

次に、上記で作製した積層体を金型プレート（鏡面板）で挟んで加熱加圧成型を行った。加熱加圧成型時の成型条件は１７０℃６０分、３０ｋｇ／ｃｍ^２とした。積層体の加熱加圧成型後の冷却時成型圧力は３０ｋｇ／ｃｍ^２とした。以上のようにして片面板を作製した。

上記で作製した片面板のガラス転移温度Ｔｇを前記した方法で測定した。この片面金属張り積層板を完全硬化させたもののガラス転移温度Ｔｇは１４０℃であった。

また、上記のポリプロピレン離型フィルムの表面粗度は、（株）東京精密社製：ＳＵＲＦＣＯＭＥ−ＲＭ−Ｓ０１ＡＥ−ＭＤ−Ｓ３９Ａで測定した。

また、片面板のフィルム剥離性は、製品１００枚の剥離作業を実施して、剥離強度が強いことによる製品の折れ不良率の発生頻度を測定した。

また、２次成型時の密着性は、片面板と、厚さ０．１ｍｍ、樹脂量５２％のプリプレグ（松下電工（株）製：Ｒ−１６６１）との２次成型を実施し、プリプレグと片面板の界面の剥離強度をオートグラフ（（株）島津製作所社製：ＡＧＳ−５００Ｂ）にて測定した。

さらに、フィルム粕の発生は、片面板を２０枚重ねてオートカットソーにて切断し、端部における粕の発生の有無を調べた。

以上の評価結果を表１に示す。
（参考例２）
参考例１において、加熱加圧成型時の製品最高温度を１６０℃としたこと以外は同様にして片面板を製造し、参考例１と同様な評価を行った。その評価結果を表１に示す。
（実施例１）
参考例１において、冷却時成型圧力を１０ｋｇ／ｃｍ^２としたこと以外は同様にして本発明製品である片面板を製造し、参考例１と同様な評価を行った。その評価結果を表１に示す。
（参考例３）
参考例１において、ポリプロピレン離型フィルムの表面粗度が４μｍのものを使用したこと以外は同様にして片面板を製造し、参考例１と同様な評価を行った。この場合、参考例１に比べ２次成型時の密着性が若干小さくなる傾向があったが実用可能な範囲であった。
（参考例４）
参考例１において、ポリプロピレン離型フィルムの表面粗度が１２μｍのものを使用したこと以外は同様にして片面板を製造し、参考例１と同様な評価を行った。この場合、参考例１に比べフィルム剥離性の値が若干高くなる傾向があったが実用可能な範囲であった。
（参考例５）
参考例１において、ポリプロピレン離型フィルムの厚さが２０μｍのものを使用したこと以外は同様にして片面板を製造し、参考例１と同様な評価を行った。この場合、取り扱い性が難しくなる傾向にあったが実用可能な範囲であった。
（参考例６）
参考例１において、ポリプロピレン離型フィルムの厚さが６０μｍのものを使用したこと以外は同様にして片面板を製造し、参考例１と同様な評価を行った。この場合、参考例１に比べ加工時のフィルム粕の発生がはじまる傾向があったが実用可能な範囲であった。
（比較例１）
参考例１において、加熱加圧成型時の製品最高温度を１７５℃としたこと以外は同様にして比較例製品である片面板を製造し、参考例１と同様な評価を行った。その評価結果を表１に示す。比較例製品のガラス転移温度は１４０℃で、完全硬化状態の値と同じであった。
（比較例２）
参考例１において、冷却時に成型圧力を加えないこと以外は同様にして比較例製品である片面板を製造し、参考例１と同様な評価を行った。その評価結果を表１に示す。比較例製品のガラス転移温度は１１０℃で、完全硬化状態の値より３０℃低い値であった。
表１より、本発明製品は、比較例製品に比べ、ポリプロピレン離型フィルムの剥離性と、２次成型時のプリプレグとの密着性をバランス良く確保することができることがわかる。

Claims

ガラス織布にエポキシ樹脂ワニスを含浸し、乾燥して得られたプリプレグの一方の面に金属箔を重ねるとともに、他方の面に離型フィルムを重ねた積層体を、加熱加圧成型して得られた片面金属箔張り積層板において、離型フィルムが、表面粗度５μｍ以上１０μｍ以下、厚さ２５μｍ以上５０μｍ以下のポリプロピレン離型フィルムであり、且つ、積層板のガラス転移温度Ｔｇが、完全硬化状態における積層板のガラス転移温度Ｔｇより５℃〜２５℃低く設定されており、前記片面金属箔張り積層板は、加熱加圧成型後の冷却時に、５ｋｇ／ｃｍ ^２以上１０ｋｇ／ｃｍ ^２以下の成型圧力で成型がなされているものであることを特徴とする片面金属箔張り積層板。
加熱加圧成型時に、ポリプロピレン離型フィルムの融点より２０℃低い温度から融点までの範囲の製品最高温度で成型がなされているものであることを特徴とする請求項１に記載の片面金属箔張り積層板。