JPS5855675B2 - プリント配線板用基材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高い電圧を加えた場合でも難燃性であるプリ
ント配線板用基材に関する。

プリント配線板は多くの電気的装置における配線素子と
して使用される。

これらのプリント配線板は付加的に構成部品の機械的強
化をも引受けるこれらのプリント配線板はベース（基板
）としてのラミネートの片面もしくは両面に金属箔、と
くに銅箔を貼合せて成る。

ラミネートは補強材としてセルロースを、紙、帯状物、
単繊条もしくは繊維層もしくはポリエステルもしくはポ
リアミドのような重合体化合物よりなる合成紙もしくは
帯状物又は繊維層の形で有する。

さらに、補強材は織物、フリースもしくはマットの形の
ガラス繊維からなっていてもよい。

それぞれの補強材はまず、フェノール樹脂、エポキシ樹
脂もしくは他の熱硬化性樹脂を基材とする公知樹脂溶液
中で含浸される。

ベースは普通、ラミネートの重なり合った層の１つもし
くは多数から構成されていて、同じ作業法で片面もしく
は両面に金属箔、とくに銅箔を張ることかできる。

金属箔は良好な結合を得るためにプレス加工する前に、
ラミネートに而した側に熱間接着剤を塗面することがで
きる、 引続き、複合加工材料を加熱プレス中で公知方法により
熱と圧力を使用して硬化させ、これにより個々の層を結
合させて強固なラミネートにし、ラミネート上に金属箔
を強固に貼合せる。

このベースはプリント配線板の製造に用いられる。

片面又は両面に箔を張った配線板とともに、さらに多層
化配線（ｍｕｔ ｔｉｌａｙｅｒ−８ｃｈａＪｔｕｎｇ
）板も使用され、この場合にはまず多数の個々の配線板
を製造し、その後完全に硬化されてないプリプレグを用
いて貼合せて多層化配線板にする。

プリント配線板を製造する場合には所望の配線図に応じ
て、使用される金属箔の厚さにより一定の導体幅と５０
〜２００μの厚さを有する箔導体が生じる。

配線板の製造の際既に、例えば打貫きの際に曲げ応力に
よって線状キズが生じて、帯状導体が離断する。

このような線状キズは運搬中の配線板の破壊によっても
生じうる。

このような線状キズはそれぞれの電流回路中で断線作用
をし、その際導体端部は５〜１００μの範囲内の非常に
僅かな相互間距離を有しうるにすぎない。

このような電流回路の断線は、構成部品が配線板と申分
なくハンダ付されていないときにも生じる。

この冷接点において同様に断線が生じ、この場合それぞ
れの導体端部は僅かな相互間距離を有する。

上述した断線はしばしば明瞭に確認できない。

それというのも導体端部は装置の冷たい場合もしくは特
定の位置において接触しかつ断線は加熱の際、接触する
際もしくは例えば振動によって位置の変化する際にはじ
めて出現するからである。

この断線は次の重大な欠点を伴なう： 機能性の電流回路が上記の影響によってはじめて断線さ
れるものとすれば、これによって電流は流れなくなり、
断線部分に系の全電圧が加わる。

この場合、断線部分における電圧の高さ及び距離の大き
さにより、アークが生成し、数１０００℃の温度が生じ
る。

アークの強さは電圧自体並びに可能な電流の強さにも左
右される。

このような電流中断の際に起きる過程はカラーテレビ装
置のサイリスタ制御装置を有する水平烏向回路を用いて
良好に表示される。

それというのもここに存在する約１４００ボルトのパル
ス電圧は１５．６２ｋｌｚの周波数において約２アンペ
アの偏向電流とともにアーク形成及びベースの発火に対
する特に良好な前提条件を提供するからである（第１図
参照）。

接触個所に生じる電圧はアークを点弧し、該アークはそ
の高い温度により熱硬化性樹脂で含浸された配線板材料
を熱分解する。

この場合、ビスフェノールＡを基体とするフェノール樹
脂ないしはエポキシ樹脂のエーテル架橋又はメチレン架
橋が切れるので、樹脂中の芳香族Ｃ：Ｃ結合の含量が増
加する。

これにより結局黒鉛類似の構造が生じるので、１０１２
オームの絶縁抵抗が数１０オームに低下する。

欠陥部分は直ちに発火し、燃焼部分の低い抵抗により電
流の流れが維持される。

装置のスイッチを切ると、ラミネートの耐炎性にもよる
が欠陥部分は引続き燃焼する。

さらに、発火過程の観察において、プリント配線板の製
造に常用の例えば３５μの薄い銅箔は高いアーク温度に
よって蒸発することが判明した。

従って、最初僅か数μの導体端部間の距離は箔導体の融
解によって不断に増大する。

アークは、不断に大きくなる距離のため、系内に存在す
る電圧及び電力が大きい欠陥部分にわたってアークをも
はや維持できなくなると自動的に中断する。

しかしながら、この中断は熱間接着剤及び／又は結合樹
脂がアーク中で黒鉛類似構造に変換されることによって
阻止される。

従って、融解する銅箔の下方で燃焼するプラスチックは
その伝導性が良好なため箔導体を置換し、不断に電極間
距離を橋絡する。

プリント配線板による火災の正確な原因は、上記の試験
法が従来未知であったのでこれまで知られていなかった
。

絶縁材の引火挙動を判断するためには従来次の試験法が
使用されたが、これらの試験法はある配線板の実際の引
火条件をほとんど模写しない： １゜漏れ電流容量（ＤＩＮ５３４８０ないしはｌＥＣ１
１２号による） ２、高圧アーク試験 ＵＬ４９２及び ３、高電流アーク試験 ＵＬ４９２（ＵＬＵｎｄｅｒ
Ｗｒｉｔｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ ５ｕｂｊｅ
ｃｔ （保険業者研究室テーマ）。

漏れ電流容量を調べる場合には、２×５關の電極を使用
し、該電極を４温の距離に６００の角度で被検体上に置
く。

限昇電圧法で３００秒間隔試験液５０滴を電極の間へラ
ミネート上に滴下する。

限界電圧法では、試験個所に１ ＝ ０．５アンペアの
漏れ電流が生じることなしに５０滴をラミネート上に滴
下しうる電圧を測定する。

高圧アーク試験Ｕ Ｌ ４９２ （ｈｉｇｈ ｖｏｌｔ
ａｇｅａｒｃ １ｇｎ１ｔｉｏｎ ）は、４５°の角度
でラミネート上に存在する、４ｃｒｒＬの距離にある直
径３．２ｍｍの銅電極を使用する。

電極は５２００ボルト（交流５０Ｈｚ）の電圧下にある
。

発火するまでの時間を測定する。

高電流アーク試験Ｕ Ｌ ４９２ （ｈｉｇｈ ｃｕｒ
ｒｅｎｔａｒｃ １ｇｎ１ ｔｉｏｎ ）においては、
ノミ状の先端を有する固定銅電極及びピラミッド状先端
を有する可動のタングステン電極を使用する。

両方の電極は３．２關の直径を有し、４５°の角度でラ
ミネート上に存在する。

電極は１．５秒間隔で開くので、２４０ボルトの電圧及
び３３アンペアの短絡電流によってアークが生じる。

発火するまでのアークの数を数える。

上記の試験は配線板の発火挙動を判断するのにはあまり
役立たない。

重要な相違は電極の寸法及び配置にある。

配線板上で薄い箔導体が融解しうるが、これらの試験で
は電極ははるかに大きい寸法であり、さらに融解を防ぐ
材料からなり、これにより他の条件が導入される。

プリント配線板の発火を低下させる従来実施された手段
は、個々のラミネートのベースを公知の防炎剤、例えば
ペンタフロムジフェニルエーテルの添加によって難燃性
にすることによる。

こうして変質されたラミネートは実際に、ＤＩＮ５３４
８０及びＵＬ試験法４９２によって課せられる条件を満
足する。

ラミネートは、材料が僅かしか展炎せずかつ例えば装置
電圧を遮断することによりアーク炎を除いた後に短い残
炎時間しか存在しないので、装置の火災がその間接損害
にとどまるという受動的保護をも提供する。

しかしこのようなラミネートは、導体の欠陥部分に生じ
るアークの中断を防止しない。

電流を遮断し、再びスイッチを入れた後、再びアークが
その上述した欠点とともに生じる。

従って、場合により存在する導体の欠陥部分に電圧を加
えた後に生じたアークが、アークを維持しうる黒鉛類似
構造の炭素橋絡部をつくらないプリント配線板を製造す
るという課題が生じた。

むしろ、このような黒鉛類似の炭素橋絡部の形成は、生
じたアークができるだけ急速に中断しかつベースが発火
しないようにするためには阻止されるべきである。

ところでこの課題を満足する研究において、樹脂含浸層
を有するベースとその上に存在し、ベースと接着剤層に
よって結合されている金属箔とからなるプリント配線板
用基材において、接着剤層として、 ａ）アクリルニトリルを主体とする樹脂 ２０〜７０重量％及び アクリル酸エステルを主体とする樹脂 ２０〜７０重量％及び フェノールレゾール樹脂、メラミン樹脂又はビスフェノ
ールＡを主体とするエポキシ樹脂１５〜２０重量％ からなるか、あるいは、 ｂ）ケトン樹脂 ７０〜９０重量％及びフェノ
ールレゾール樹脂、メラミン樹脂又はビスフェノールＡ
を主体とする樹脂 １０〜２０重量％ からなる硬化性樹脂が使用されている、プリント配線板
用基材を見出した。

この難燃性層は２０μの最小厚さを有するべきである。

最小厚さは使用されるプラスチックの種類及び使用形に
よる。

これは３００μまでであってもよい。

難燃性層の厚さの有利な範囲は３０〜１００μの間にあ
る。

これらの難燃性層は組成により金属箔をベースと結合す
るための接着剤としても使用しうる。

本発明による積層板はそれに課せられる条件を満足する
。

電気導体における欠陥部分はアーク中で箔導体が蒸発す
る間は導電性にならないで、むしろ１０１２オームより
も大きい高い絶縁抵抗を維持する。

このことは本発明による難燃性ラミネートに対する前提
条件である。

このような難燃性ラミネートにおいては実際に損傷の場
合に電流が同様に遮断され、生じるアークが箔導体を蒸
発し、箔導体は難燃性でないラミネートの場合のように
融解するが、これによって電極間距離はアークを維持す
るために電圧及び電力がもはや十分でなくなるまで増大
する。

アークの中断をも含むこの蒸発過程は急速に行なわれる
ので、ラミネートは発火しえない。

損害は自動的に排除されている。装置に再びスイッチを
入れた場合、電極間距離が過大になっているのでもはや
アークは再点弧しない。

このような本発明による材料はアークの点弧に対する積
極的安全性を提供する。

難燃性層の成分としては、アクリルニトリル、メタクリ
ルニＩ−ＩＪル、アクリル酸エステルを主体とする樹脂
もしくはケトン樹脂が用いられる。

難燃性層は硬化後できるだけラミネートの含浸に使用さ
れた樹脂と同じ熱的及び機械的性質を有しなければなら
ないので、その都度結合層の製造のために使用されたプ
ラスチックをラミネートが含浸された硬化可能の樹脂、
例えばフェノール樹脂もしくはエポキシ樹脂と混和する
のが有利である。

しかし難燃性層中でのこれらフェノール樹脂もしくはエ
ポキシ樹脂の含量は、３０重量％を上廻ってはならない
。

その理由はさもないときは本発明による作用効果がもは
や生じないからである。

これは有利に、難燃性層に対し１０〜２０重量％の間に
ある。

難燃性層がアクリル樹脂よりなる場合、アクリルニトリ
ルを２０〜７０重量％の量で、アクリル酸エステルを２
０〜７０重量％の量で使用し、フェノールレゾール樹脂
、メラミン樹脂もしくはビスフェノールＡを主体とする
エポキシ樹脂を１５〜２０重量％の量で使用すると特に
良好な結果が得られる。

アクリル酸エステルとはとくにメチルエステル及びエチ
ルエステルを指すものとする。

ケトン樹脂を主体とする難燃性層としては、ケトン樹脂
を７０〜９０重量％の量で含有しかつ付加的になおビス
フェノールＡを主体とするエポキシ樹脂、メラミン樹脂
もしくはフェノールレゾール樹脂をそれぞれ１０〜２０
重量％の量で含有するものが好適である。

ここでケトン樹脂とは、脂肪族及び／又は脂環式ケトン
（例えばシクロヘキサン、メチルシクロヘキサン）ない
しはホルムアルデヒドと上述のケトンとのアルカリ性縮
合によって生じるような樹脂を指すものとする。

金属箔としては有利に銅箔が使用されるが、アルミニウ
ム、銀もしくは錫のような良好な導電率を有する他の金
属よりなる箔を使用することができる。

箔の厚さは広い範囲内で変動でき、３０〜１００μの厚
さを有するできるだけ薄い箔が有利に使用される。

金属箔とベースとの間の結合は、種々の方法で行なうこ
とができる。

難燃性層を金属箔並びにベースの最上層上へ設け、次い
で加圧下に加熱することによって結合を行なうことが可
能である。

難燃性層をベース上へ設ける場合には、金属被覆を公知
方法によりまず化学的に、次いでメッキにより実施する
ことも可能である。

しかし、難燃性層からなる箔をつくり、これを金属箔と
ベースとの間に挿入し、次いで加熱加圧によって結合を
行なうこともできる。

さらに、金属箔と結合すべき積層板の最上層の補強材を
、結合樹脂の代りに難燃性プラスチックの溶液もしくは
分散液で分布するかもしくは含浸し、この積層体の含浸
層を接着層として使用することも可能である。

フリント配線板の製造のために使用されるベースは、そ
れぞれ補強材と結合樹脂からなる自体公知の積層体より
なる。

補強材としては天然もしくは合成の有機繊維を主体とす
る平面的繊維材料が挙げられる。

とくに紙、例えばコツトン紙、有利に木綿短繊維紙、も
しくは針葉樹材から生産されたクラフトパルプ又は亜硫
酸パルプからの紙は適当な硬質紙を生じる：しかし平面
的繊維材料はポリエステル、ポリアミドのような合成繊
維もしくは他の重合体有機物よりなる繊維又はバンドか
らもしくはパルプから製造されたフリース、層、マット
もしくは織物からなっていてもよい。

これら有機物は全部又は部分的に、ガラス繊維、ガラス
糸、ガラスフリース、鉱物ウール、アスベスト繊維のよ
うな繊維状鉱物に代えられていてもよい。

結合樹脂としては工業的積層体の製造に普通に使用され
るような硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂、フェノール
樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂もしくはシリコ
ーン樹脂が適当である。

この場合、個々の層のそれぞれの補強材は公知方法によ
り結合樹脂で含浸し、引続き所望の方法で樹脂の初期重
合下に乾燥させる。

その後これらの層を多数金属箔を最上層として積重ね、
熱及び圧力を使用してラミネートに硬化させる。

例１及び例２ 巻物として供給される幅１１００ｍｍ、単位面積当りの
重量３０５ ’？／ｒｒｉ’ （厚さ３５μに相当）の
銅箔をドクターを用いて、それぞれ次の組成を有するプ
ラスチック溶液で塗面する： エポキシ樹脂 ２０部 アクリル酸二 ２５部８２８
スアル （シェル社製品） 硬化剤ジアミノ ５部 フェノール樹 １５部ジフェ
ニルメタン 脂 アセトン ５０部 メタノール ５０部該溶液
はそれぞれ約５００〜６００ ｃｐの粘度を有する。

銅バンドをトンネル乾燥機に通し、この中で５分間漸増
的に１００℃から１４０℃に加熱して、溶剤を除去する
。

乾燥機から出た後、銅箔は４０１／ｒｎ：の塗布量を有
していた。

こうして塗布された銅箔を、フェノール樹脂紙の芯層８
層と一緒に加熱プレスの圧搾板の間で７０分間圧力８０
バール及び温度１７０℃で加熱する。

厚さ１．６朋の銅張硬質紙プレートが生じた。

例３ 例２と同様に、フェノール樹脂硬質紙の製造に普通に使
用されるようなフェノール樹脂で含浸した充填紙をプラ
スチック溶液Ｂで塗布する。

塗布及び乾燥は、銅箔の塗布の際に上述したと同じ方法
で行なった。

塗布された単位面積当りの重量は同様に４０Ｓ’／ｌｒ
ｉ’であった。

こうして被覆した硬質紙を、フェノール樹脂で塗布した
他の紙層及び載置された銅箔と一緒に、例２に記載した
と同じ方法で圧搾する。

例４ 例１に記載したプラスチック溶液Ｂを、アセトンを加こ
て粘度２００ ｃｐに稀釈する。

単位面積当りの重量１２０５’／ｍ”を有する亜硫酸パ
ルプからのセルロース紙をこのアセトン溶液中に浸漬し
、搾りローラで乾燥した基材が２４０ｒ／ｍの単位面積
当りの重量を有するようになるまで搾る。

こうして含浸した紙葉をフェノール樹脂で塗布した芯層
と一緒にかつ銅箔を載せて加熱プレス中で例１に記載し
たと同じ方法により圧搾してラミネートを得る。

例５ 例２に記載したと同じ方法で実施するが、この場合厚さ
３５μでなく厚さ７０μの銅箔を使用した。

例６ 例２の溶液Ｂの代りに、シクロヘキサノンとホルムアル
デヒドとのアルカリ性縮合によって得られたケトン樹脂
１００重量部をメチルエチルケトンに溶かして成るプラ
スチック溶液Ｃ（該溶液は約５５０ ｃｐの粘度を有し
ていた）を使用した。

ラミネートの製造は例８と同様に行なった。

改良された難燃性の所望効果を表示及び試験するために
、第２図による２つの試験電極を製造した。

くし形電極及び星形電極を写真製版法によって例１〜６
によるラミネート上に設け、公知方法によりエツチング
して製造する。

従って、多数の帯状導体断線部分の模写体が生じる。

この試験電極を第２図によるカラーテレビ装置の水平偏
向回路中に接続する。

装置にスイッチを入れると、断線部分に無負荷電圧が生
じ、アークがはじまる。

この試験において、黒鉛橋絡の形成により電流の流れが
たえず維持されるのでアークがラミネートを発火させる
か否かもしくは欠陥自体が電流を遮断するか否かが判断
される。

電流の遮断は本発明による所望の作用を立証するが、こ
れは箔導体が断線部分で、その下方にある層を導電性に
することなく融解することに帰することができる。

試験電極につき水平部内素子を用いて、測定された、例
１〜６によるラミネートの特性は第１表に掲げた。

例１によるラミネートはくし形電極を用いる試験並びに
星形電極を用いる試験においても発火する。

さらに、電圧を再び接続した後に、逆火及び被検体の新
規発火が行なわれる。

例２〜６によるラミネートは試験の際所望の難燃性を示
す。

電極はアークによって発火せず、さらに電圧を再び接続
した際に逆火は起きない。

これはくし形電極にも星形電極にも言える。

プリント配線を製造する場合、回路図の部分を耐熱性ラ
ッカで覆うのが普通である。

このいわゆるハンダ付防止ラッカは、銅箔がその全面に
おいて錫メッキされるのを阻止する。

小さい而は、構成部品を固定するための所望のハンダ付
部分のみをハンダ付けするためにプリントされないまま
である。

前記組成の難燃性層の本発明による効果を最適に達成し
うるようにするためには、場合により使用されるハンダ
付防止ラッカも難燃性の形に製造すべきである。

フェノール樹脂、エポキシ樹脂又はポリエステル樹脂を
主体とする常用のハンダ付防止ラッカを使用すれば、こ
れらの熱硬化性樹脂がベースの点火、従って発火を、そ
の下方にあるベース層が難燃性材料から製造されている
にも拘らず惹起することがある。

本発明による樹脂の使用はこの従来使用された樹脂の欠
点をも除去する。

秦 例２により製造したペースラミネートから公知方法
によってくし形電極もしくは星形電極の形のプリント配
線を製造する。

この配線板を引続きスクリン印刷法もしくは他の常用の
被覆法で例２によるプラスチック溶液Ｂで固形分４０ｆ
１′／ｍに塗面する。

第１表に掲げた試験結果は、この配線板も例２〜６によ
る配線板と同じ良好な防炎挙動を有することを示す。

【図面の簡単な説明】

第１図はサイリスタ制御装置を有するカラーテレビ装置
における水平偏向部の原理回路図を示し、第２図は発火
試験用の試験装置及び試験電極を示す略図である。 Ａ・・・・・・動作電圧、Ｂ・・・・・・ブースタコン
デンサ、Ｃ・・・・・・ブースタダイオード、Ｄ・・・
・・・サイリスタ、Ｅ・・・・・・オツシレータ、Ｆ・
・・・・・走査線変圧器、Ｇ・・・・・・偏向コイル、
Ｈ・・・・・・受像管、■・・・・・・アークを伴なう
断線部分、Ｋ・・・・・・くし形電極、Ｌ・・・・・・
星形電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 樹脂含浸層を有するベースとその上に存在し、ベー
   スと接着剤層によって結合されている金属箔とよりなる
   プリント配線板用基材において、接着剤層として、 ａ）アクリルニトリルを主体とする樹脂 ２０〜７０重量％及び アクリル酸エステルを主体とする樹脂 ２０〜７０重量％及び フェノールレゾール樹脂、メラミン樹脂又はビスフェノ
   ールＡを主体とするエポキシ樹脂１５〜２０重量％ からなるか、あるいは、 ｂ）ケトン樹脂 ７０〜９０重量％及びフェノ
   ールレゾール樹脂、メラミン樹脂又はビスフェノールＡ
   を主体とするエポキシ樹脂１０〜２０重量％ からなる硬化性樹脂が使用されており、その際これらの
   樹脂を主体とする接着剤層は２０〜３００μの厚さであ
   ることを特徴とするプリント配線板用基材。