JPH10337785A

JPH10337785A - 積層板の製造方法

Info

Publication number: JPH10337785A
Application number: JP9150964A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Nakada; 高弘中田
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】打抜き加工性が良好で、反り・寸法変化が小
さい積層板を得ること。【解決手段】少なくとも片面が起毛処理された繊維基
材に熱硬化性樹脂ワニスを含浸する工程、前記樹脂含浸
基材に無機充填材を含有する熱硬化性樹脂を塗布し加熱
して中間段階のプリプレグを得る工程、別に少なくとも
片面が起毛処理された繊維基材に熱硬化性樹脂ワニスを
含浸して長尺の樹脂含浸基材を作製する工程、前記で得
られた樹脂含浸基材と前記中間層のプリプレグとをそれ
ぞれ起毛処理された面を内側にして重ね合わせて複合プ
リプレグを作製する工程、この複合プリプレグを加熱加
圧成形する工程を有する積層板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
適な積層板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】民生用電子機器の小型化、高機能化が進
み、それに用いられる印刷回路基板として、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構
成で、エポキシ樹脂を含浸させ加熱加圧成形した積層板
（以下、コンポジット積層板という）が使用されてい
る。最近かかるコンポジット積層板に対し、従来この分
野で使用されている紙基材フェノール積層板と同等の打
抜き加工性、低コスト化が要求されるようになってき
た。

【０００３】また産業用電子機器分野においても、低コ
スト化の必要性からガラス織布を使用しないか又はその
使用量を減らしたコンポジット積層板が使用されるよう
になってきたが、性能上ガラス織布基材積層板より種々
の点で劣り、これと同等の寸法変化、反りが小さいこと
が要求されるようになってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】コンポジット積層板に
対する上記のような種々の要求に対して、中間層基材と
してガラス不織布を使用しないで、ガラス繊維を配合し
た樹脂ワニスを使用することが検討された（特開平８−
６８２７６号公報）が、寸法変化や反りは改良されるも
のの、製造上種々の問題点があり、実用化には未だ至っ
ていない。一方、低コスト化のために、ガラス織布や不
織布の割合を小さくすることも検討されているが、性能
上あるいは製造上の制約から低コスト化も容易ではな
い。

【０００５】このような現状から、本発明者はコンポジ
ット積層板としての性能を維持向上させながら、低コス
ト化を達成することを目的として種々検討した結果、長
尺の繊維基材に片面側から熱硬化性樹脂ワニスを塗布
し、ワニス塗布面にガラス繊維不織布を重ね合わせ加熱
してプリプレグを得る方法を見いだした（特願平７−７
００８４号明細書）。しかしながら、この方法では、無
溶剤ワニスの場合は問題ないが、一般的な溶剤を含むワ
ニスを使用したときは、ガラス不織布を重ね合わせた後
の加熱工程において、溶剤の蒸発によるボイドがプリプ
レグ中に残存し、このボイドが成形後の積層板にも残
り、絶縁特性などの電気性能に悪影響を及ぼす場合があ
った。更に低コスト化する事が困難であった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも片
面が起毛処理された長尺の繊維基材に熱硬化性樹脂ワニ
スを含浸する工程、前記樹脂含浸基材の起毛処理された
側に無機充填材を含有する熱硬化性樹脂を塗布し加熱し
て中間段階のプリプレグを得る工程、別に少なくとも片
面が起毛処理された繊維基材に熱硬化性樹脂ワニスを含
浸して長尺の樹脂含浸基材を作製する工程、前記で得ら
れた樹脂含浸基材と前記中間層のプリプレグとを繊維基
材の起毛処理された面を内側にして重ね合わせて複合プ
リプレグを作製する工程、この複合プリプレグを加熱加
圧成形する工程を有することを特徴とする積層板の製造
方法、に関するものであり、製造工程が簡単でかつ連続
成形が可能で、ボイドのない積層板を得ることができ、
性能上も従来のコンポジット積層板と同等以上のものを
得ることができる。

【０００７】本発明において用いられる起毛処理された
繊維基材は、塗布された無機充填材含有熱硬化性樹脂の
フローを抑え、加熱加圧成形時に周辺部に流れ出すのを
効果的に防止するものである。この繊維基材に形成され
た起毛の高さは、限定するものではないが、成形時のフ
ローを効果的に抑えるためには５０μｍ以上が好まし
く、特にフローをほぼ完全に止める必要にあるときは３
００μｍ以上のものが好ましい。３００μｍ未満では樹
脂の流れを起毛繊維により完全には止められない。また
５０μｍ未満では樹脂の流れがあり、積層板に厚みのバ
ラツキが大きくなることがある。起毛の高さは、起毛さ
せる方法によりその限界があり、最大１５００μｍ程度
である。また、積層板の厚みにもよるが、通常は１００
０μｍ程度以上ではフローを止める効果の向上はないの
で、これ以上に起毛する必要はない。

【０００８】繊維基材の表面に起毛形成する方法は、ル
ープ織りにする、あるいはニードルパンチ、ブラシ、エ
メリ等による研磨する法、ウォタージェットによる方法
等があるが、いずれの方法でもよい。１平方メートルあ
たりの重量（単量）は２０〜３００ｇ／ｍ² のものが好
ましい。３００ｇ／ｍ² 以上ではドリル等による加工性
が悪くなり、２０ｇ／ｍ² 未満では強度が弱くなり加工
しにくい。

【０００９】本発明において、プリプレグを製造するま
での工程の一例について、概略を図１に示す。巻き出し
装置から巻き出された、少なくとも片面が起毛処理され
た長尺の繊維基材（１）に、熱硬化性樹脂ワニスを含浸
する。具体的には、例えば繊維基材の起毛面に熱硬化性
樹脂ワニス（２）をコーター（３）により所定の膜厚に
なるように塗布するが、通常の樹脂ワニスへ浸漬する含
浸方法でも良い。この繊維基材としては、ガラス繊維織
布、ガラス繊維不織布、合成繊維織布又は不織布、クラ
フト紙、リンター紙など特に限定されないが、耐熱性の
点からはガラス繊維織布が好ましい。

【００１０】本発明に用いられる熱硬化性樹脂ワニスに
おける熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂が望ましいが、この
ほか、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール
樹脂などを用いることができる。溶剤による希釈につい
ては、希釈前のワニスが下記のコーターで塗布できる程
度の粘度であれば、溶剤希釈をしない無溶剤ワニスの方
が好ましい。熱硬化性樹脂ワニスの塗布量は、以下の工
程において使用される樹脂の種類、溶剤の有無、溶剤を
使用する場合その種類、量、長尺基材の単量によっても
変化するが、通常長尺基材１ｍ² あたり、ワニス固形分
８０〜３００ｇ程度であり、塗布厚み（加熱前）は０．
１〜０．３ｍｍ程度である。

【００１１】コーター（３）としては、コンマロールコ
ーター、ナイフコーター、ダイスコーター、リバースコ
ーター等があるが、塗布厚みが０．１〜０．３ｍｍと厚
いため、ワニス粘度を高粘度にする必要がある。このた
め高粘度ワニスを塗布できる方式、例えばコンマロール
コーター、ナイフコーターが好ましい。

【００１２】長尺の繊維基材に前記熱硬化性樹脂ワニス
を含浸した後、加熱装置（４）を通過させて、樹脂含浸
基材（ａ）を得る。このとき、樹脂が繊維基材内部に浸
透するとともに溶剤を使用した場合は溶剤が蒸発する。
加熱条件は、溶剤の有無、溶剤種やその量によって異な
るが、通常８０〜１６０℃で６０秒〜３００秒程度であ
る。

【００１３】次に、樹脂含浸基材（ａ）の上面、即ち起
毛を有する面より無機充填材を配合した熱硬化性樹脂ワ
ニス（５）をコーター（６）により所定の膜厚になるよ
うに塗布する。無機充填材を加えると、打抜き加工性や
寸法安定性を維持・向上させるとともに、Ｚ方向の熱膨
張率が小さくなるのでスルーホール信頼性を向上させ
る。かかる無機充填材としは、水酸化アルミニウム、炭
酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ等であり、樹脂
１００重量部に対する配合量は１０〜２００重量部が好
ましい。１０重量部以下では、スルーホール信頼性の向
上効果が小さく、３００重量部を越えると無機充填材の
配合が困難となる。更に好ましくは５０〜２００重量部
である。無機充填材配合ワニスの固形分は、無機充填材
を含め６５〜９０重量％である。

【００１４】無機充填材の一部として、無機繊維を配合
することが好ましい。無機繊維を配合することにより、
成形時の樹脂の流れを抑えボイドを少なくすると共に、
耐衝撃性、曲げ強度を向上させることが出来る。無機繊
維としては、アルミナ繊維、ガラス繊維等であり、樹脂
に対する混合割合は０．０１〜５０重量％が好ましい。
０．０１重量％未満では曲げ強度、衝撃性の向上効果が
小さく、５０重量％を越えると無機繊維の混合及びプレ
ス成形が困難となる。無機繊維の繊維径は１５μｍ以下
が好ましいが、樹脂への混合の容易さから７μｍ以下が
より好ましい。１５μｍより太いとドリル等の加工性に
おいて摩耗が大きくドリル折れの原因となることがあ
る。

【００１５】溶剤による希釈については、希釈前のワニ
スがある程度の低粘度であれば溶剤希釈をしない無溶剤
ワニスが好ましい。無機充填材含有ワニスの塗布量は、
使用される樹脂、長尺基材の単量等によっても変化する
が、通常長尺基材１ｍ² あたり、ワニス固型分５００〜
１６００ｇ程度であり、塗布厚み（加熱前）は０．２〜
１．６ｍｍ程度である。なおコーター（６）は前記コー
ター（３）と同様のものが使用される。

【００１６】その後加熱装置（７）を通過させて樹脂
の含浸、又は含浸及び溶剤の蒸発を行う。加熱条件は、
溶剤使用の有無、溶剤種あるいはその量によって異なる
が、通常８０〜１６０℃で６０〜６００秒程度である。
このようにして無機充填材含有熱硬化性樹脂が塗布され
た中間段階のプリプレグ（ｂ）が得られる。

【００１７】一方、別の巻き出し装置から巻き出され
た、前記と同様の少なくとも片面が起毛処理された長尺
の繊維基材に熱硬化性樹脂ワニスを含浸する。具体例と
しては、前記樹脂含浸基材を得る場合と同様に、繊維基
材（８）に熱硬化性樹脂ワニス（９）をコーター（１
０）により所定の膜厚になるように塗布し、加熱装置
（１１）にて加熱して樹脂含浸基材（ｃ）を得る。この
樹脂含浸基材（ｃ）を前記プリプレグ（ｂ）とそれぞれ
繊維基材の起毛処理された面を内側にして重ね合わせて
樹脂含浸基材（ｄ）を得る。この重ね合わせ工程のタイ
ミングは、前記無機充填材が配合された熱硬化性樹脂が
熱により溶融している時が望ましい。なお、樹脂含浸基
材（ｃ）を得るための樹脂ワニスの種類、コーターのタ
イプ、塗布量、塗布厚み、加熱条件等は前記樹脂含浸基
材（ａ）を得る場合と同様である。

【００１８】次に、重ね合わされた樹脂含浸基材（ｄ）
は外面側から、以下に説明するように熱硬化性樹脂ワニ
スを塗布することが好ましい。この塗布は通常ロールコ
ーター（１２）、（１３）により行われるが、これに限
定されるものではない。塗布される熱硬化性樹脂ワニス
は、これまでの工程で塗布された熱硬化性樹脂ワニスが
長尺基材に十分に含浸されない場合にこれを補うための
もので、塗布・含浸される樹脂量は少なくてよく、均一
に含浸させるためには樹脂固形分１０〜３０重量％程度
のものが通常使用される。

【００１９】その後、加熱装置（１４）を通して加熱す
ることにより、熱硬化性樹脂が含浸された複合プリプレ
グ（ｅ）を得る。加熱条件は、基材の全厚さが厚いの
で、通常よりやや強い条件とし、１２０〜１８０℃、１
〜５分間程度である。その後、このプリプレグ（ｅ）を
カッター（１５）により所定長さに切断する。あるい
は、切断しないで連続成形に供することも可能である。

【００２０】このようにして得られたプリプレグ（ｅ）
は、加熱加圧することにより積層板に成形される。この
成形は、通常所定長さに切断したプリプレグ１枚で多段
プレスにて加熱加圧することにより行われるが、切断し
ない長尺のプリプレグを連続的に加熱加圧することもで
きる。熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂の場合は通常前者の
成形方法が行われる。この成形条件は、含浸された樹脂
の流動性にもよるが、通常は従来のコンポジット積層板
の場合と同様にまたはこれより低圧で行われる。即ち、
温度１５０〜１８０℃、圧力２０〜７０ｋｇ／ｃｍ² 、
時間６０〜１２０分間が適当である。また、低圧成形が
可能な連続成形方法を採用することができる。

【００２１】以上のような工程で、コンポジット積層板
を得ることができるが、本発明においては、ガラス繊維
織布等の起毛処理された長尺基材に熱硬化性樹脂ワニス
を塗布含浸し、次いで無機充填材配合熱硬化性樹脂ワニ
スを塗布した後に、さらに熱硬化性樹脂を塗布含浸され
たガラス繊維織布を重ね合わせるので、後の両外面から
樹脂ワニスを塗布する場合を含めても塗布・含浸工程が
簡単であり、相対的にコストの高いガラス不織布の量を
なくすることができる。また、ガラス不織布を使用しな
いことにより溶剤によるボイドの発生を防ぐことがで
き、成形性のよいプリプレグの製造可能となった。さら
に、ガラス不織布を使用しないため、従来問題のあった
ガラス不織布の切断も生じないし、ガラス繊維のピット
も飛散することが少ない。従って、コンポジット積層板
製造時のトラブルが少なく、低コスト化をも達成するこ
とができる。

【００２２】

【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに具体的
に説明する。

【００２３】〔実施例１〕長尺基材であるガラス織布
（日東紡績製ＷＥ−１８ＫＲＢ−８４）を巻き出し、
その片面を針布により６００〜８００μｍの高さに起毛
させた。続いて、その起毛させた面に次の配合からなる
ＦＲ−４用ワニスＡをナイフコーターにより厚さ０．２
ｍｍ（加熱前）になるように塗布した。（ワニスＡの配合）エポキシ樹脂（油化シェル製Ｅｐ−１０４６）１００重量部（硬化剤ジシアンジアミドと硬化促進剤を含む）溶剤（メチルセロソルブ）５０重量部加熱装置で１５０℃、１分間加熱し、次いで、ワニスＢ
をナイフコーターにより厚さ１．５ｍｍ（加熱前）にな
るように塗布した。

【００２４】（ワニスＢの配合）エポキシ樹脂（油化シェル製Ｅｐ−１０４６）１００重量部（硬化剤ジシアンジアミドと硬化促進剤を含む）無機充填材（水酸化アルミニウム）８０重量部超微粒子シリカ２０重量部溶剤（メチルセロソルブ）５０重量部加熱装置で１５０℃、３分間乾燥して、中間のプリプレ
グを得た。別に、巻出され、前記と同様の起毛処理され
た長尺のガラス繊維織布（日東紡績製ＷＥ−１８ＫＲ
Ｂ−８４）にＦＲ−４用ワニスＡをナイフコーターによ
り厚さ０．２ｍｍ（加熱前）になるように塗布し、加熱
装置で１５０℃、１分間加熱して樹脂含浸基材を得た。

【００２５】次に、この樹脂含浸基材と前記中間段階の
プリプレグとをワニス塗布面が内側になるように重ね合
わせ、外面側に次の配合のワニスＣをロールコーターに
より塗布した。（ワニスＣの配合）エポキシ樹脂（油化シェル製Ｅｐ−１０４６）３０重量部（硬化剤ジシアンジアミドと硬化促進剤を含む）溶剤（メチルセロソルブ）７０重量部続いて、１６０℃で３分間加熱し、ガラス織布及びガラ
ス不織布からなる複合プリプレグを得た。得られた複合
プリプレグを所定長さ（２ｍ）に切断した後、その上下
に厚さ１８μｍの銅箔を重ね合わせ、温度１６５℃、圧
力６０ｋｇ／ｃｍ² で９０分間加熱加圧成形して、厚さ
１．６ｍｍの銅張積層板を作製した。

【００２６】〔実施例２〕実施例１の起毛処理されたガ
ラス織布の起毛の長さを２００〜３００μｍとし、実施
例１のワニスＢを下記のワニスＢに変更した以外は実施
例１と同様にして厚さ１．６ｍｍの銅張積層板を作製し
た。（ワニスＢの配合）エポキシ樹脂（油化シェル製Ｅｐ−１０４６）１００重量部（硬化剤ジシアンジアミドと硬化促進剤を含む）無機充填材（水酸化アルミニウム）８０重量部アルミナ繊維（ニチアス製 T/#5100）繊維径2.5μm ５重量部超微粒子シリカ２０重量部溶剤（メチルセロソルブ）５０重量部

【００２７】〔比較例１〕起毛処理したガラス繊維織布
の代わりに、起毛処理されていないガラス繊維織布をし
たことを除いて実施例１の方法を実施し、厚さ１．６ｍ
ｍの銅張積層板を作製した。

【００２８】〔比較例２〕実施例で使用したＦＲ−４用
エポキシ樹脂ワニスＡを前記溶剤で樹脂固形分６０重量
％（０．３ポイズ）にまで希釈した。このワニスを実施
例で使用したガラス織布（日東紡績製ＷＥ−１８ＫＲ
Ｂ−８４）にディップ方式で塗布含浸させ乾燥して表面
層用プリプレグを作製した。そして、上記希釈したＦＲ
−４用エポキシ樹脂ワニスをガラス不織布（日本バイリ
ーン製ＥＰ-４０７５）にディップ方式で塗布含浸し乾
燥して中間層用プリプレグを作製した。次いで、中間用
プリプレグを所定枚数（４枚）重ね、その上下に表面層
用プリプレグを重ね、さらにその上下に厚さ１８μｍ銅
箔を重ね合わせ加熱加圧成形して厚さ１．６ｍｍの銅張
積層板を作製した。

【００２９】〔比較例３〕比較例２と同様にして表面層
用ガラス織布プリプレグを作製した。一方、次の配合か
らなるＦＲ−４用ワニスＤを調製した。（ワニスＤの配合）エポキシ樹脂（油化シェル製Ｅｐ−１０４６）１００重量部（硬化剤ジシアンジアミドと硬化促進剤を含む）無機充填材（水酸化アルミニウム）８０重量部超微粒子シリカ２０重量部溶剤（メチルセロソルブ）６５重量部このワニスＤをガラス不織布（日本バイリーン製ＥＰ-
４０７５）にディップ方式で塗布含浸し乾燥して中間層
用プリプレグを作製した。次いで、中間層用プリプレグ
を所定枚数（３枚）重ね、その上下に表面層用プリプレ
グを重ね、さらにその上下に厚さ１８μｍ銅箔を重ね合
わせ加熱加圧成形して厚さ１．６ｍｍの銅張積層板を作
製した。

【００３０】以上、実施例及び比較例で得られた銅張積
層板について、積層成形時のフロー、プリプレグからの
粉発生量、層間引き剥がし強さ（層間接着性）、曲げ強
さ、打抜き加工性、寸法安定性、反り、Ｚ方向の熱膨張
率及び落球衝撃試験（耐衝撃性）を測定した。その結果
を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】（測定方法）１．積層成形時のフロー５００×５００ｍｍの積層板を成形したとき、プリプレ
グ端面より流れ出した樹脂の最大流れ長さを測定した。２．プリプレグからの粉発生量５００ｍｍ×５００ｍｍの積層板試験片をその一辺を下
向きにして１００ｍｍの高さから落下させたとき、落ち
た樹脂粉末の量を求めた。３．層間引き剥がし強さエッチングにより銅箔を除去したのち、積層板を１０ｍ
ｍ巾にカットして、表面層と中間層との接着強度をテン
シロンにて測定した。４．曲げ強さ（縦方向）ＪＩＳ−Ｃ６４８１に準じる。５．打ち抜き加工性ＡＳＴＭＤ６１７による。６．寸法安定性（縦方向）初期状態と半田ディップ処理（２４０℃半田浴に３秒デ
ィップ）後の３００ｍｍスパンにおける変化率（％）７．反り（ｍａｘ）成形後の４００ｍｍ角の積層板を成形した後平面上の置
いて最大高さを測定した。８．Ｚ方向の熱膨張率５０℃から２００℃まで加熱したときの基板の厚み方向
の熱膨張率を測定した（ＴＭＡによる）。９．落球衝撃試験２５０ｇの鉄球を積層板に対して落下させ積層板が割れ
るときの鉄球の高さを測定した。

【００３３】なお、製造コストについては、実施例の方
法は工程が単純であり、コストの高いガラス繊維不織布
の使用をなくしたので、実施例で得られた積層板は比較
例で得られたものに比べ３０％程度低コスト化すること
ができた。

【００３４】

【発明の効果】本発明の積層板の製造方法は、起毛され
たガラス織布を用いているので、プリプレグからの粉発
生が少なく、表面層と中間層との層間密着性が優れてい
る。そして、積層成形時樹脂の流れが抑えられているの
で、得られた積層板は、厚み精度が優れており、打抜き
加工性が良好で、反り・寸法変化が小さい。成形工程が
簡単であり、成形時の歩留まりの向上、さらには積層板
の低コスト化を達成することができるので、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】本発明の製造工程において、プリプレグを作
製するまでの工程を示す概略断面図。

【符号の説明】

１起毛処理された長尺基材２熱硬化性樹脂ワニス３コーター４加熱装置５無機充填材含有ワニス６コーター７加熱装置８起毛処理された長尺基材９熱硬化性樹脂ワニス１０コーター１１加熱装置１１、１２ロールコーター１３加熱装置１４カッターａ樹脂含浸基材ｂ中間段階のプリプレグｃ樹脂含浸基材ｄ重ね合わされた樹脂含浸基材ｅ複合プリプレグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｌ 63/00 Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも片面が起毛処理された長尺の
繊維基材に熱硬化性樹脂ワニスを含浸する工程、前記樹
脂含浸基材の起毛処理された側に無機充填材を含有する
熱硬化性樹脂を塗布し加熱して中間段階のプリプレグを
得る工程、別に少なくとも片面が起毛処理された繊維基
材に熱硬化性樹脂ワニスを含浸して長尺の樹脂含浸基材
を作製する工程、前記で得られた樹脂含浸基材と前記中
間層のプリプレグとを繊維基材の起毛処理された面を内
側にして重ね合わせて複合プリプレグを作製する工程、
この複合プリプレグを加熱加圧成形する工程を有するこ
とを特徴とする積層板の製造方法。
【請求項２】前記樹脂含浸基材とプリプレグとを重ね
合わせる工程に続いて、両外面に熱硬化性樹脂ワニスを
塗布する工程を有する請求項１記載の積層板の製造方
法。
【請求項３】繊維基材がガラス繊維織布である請求項
１又は２記載の積層板の製造方法。
【請求項４】前記無機充填材を含有する熱硬化性樹脂
において、無機充填材が樹脂固形分１００重量部に対し
て１０〜３００重量部である請求項１、２又は３記載の
積層板の製造方法。