JP2000317965A

JP2000317965A - 積層板の製造方法

Info

Publication number: JP2000317965A
Application number: JP11132338A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Tominaga; 康富永; Junichi Oba; 淳一大庭; Takahiro Nakada; 高弘中田
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2000-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】使用熱量を削減し、品質上も安定で良好な積
層板を低コストで得ること。【解決手段】シート状基材に樹脂粉体を付着させたプ
リプレグの１枚又は複数枚と、その片面又は両面に金属
箔又はフィルムを重ね合わせ、加熱したベルト間を通過
させて積層成形することを特徴とする積層板の製造方法
であり、プリプレグに使用される樹脂粉体が、熱硬化性
樹脂及び硬化剤を必須成分とし、これら成分の混合物に
機械的エネルギーを与えてメカノケミカルな反応を起こ
させて得られた粉末状樹脂組成物、又は、加熱混練ない
し溶融混合し、微粉砕した粉末状樹脂組成物からなるこ
とが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【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製造方法に関する
ものである。

【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積層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は、いずれも
価格の低減が大きな課題となっている。従来これら積層
板の製造工程では、銅箔及びプリプレグ或いは積層成形
された積層板に回路加工を施した後、一般に黒化処理と
呼ばれる銅箔表面に酸化処理を施した内層板を所定の長
さに裁断し重ね合わせ、鏡面板間に配置し、これを一組
もしくは複数組重ね合わせ熱板間に挿入し、加熱及び加
圧し積層成形を行っている。

【０００３】しかし、加熱成形時の熱板等積層成形設備
治具類及び熱媒の加熱冷却、製品、積層成形設備表面及
び配管系からの放熱による熱損失が大きく、熱源となる
燃料の枯渇や、排出される炭酸ガスによる地球温暖化、
硫黄酸化物、窒素酸化物による環境への汚染等が問題と
なり、熱源となる燃料の削減の必要性が問題となってい
る。プリント回路板に用いられる多層積層板やガラス布
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を積層
成形する場合には、熱板間に銅箔、プリプレグ、鏡面板
等を複数組重ねて配置しているため、各積層板素材の熱
板間での位置により成形性、反り、寸法変化率等の性能
において差が生じ、性能のバラツキの少ない製品を得る
ことは困難であった。

【０００４】エネルギ損失が少ない積層板の成形には設
備の小型化が必要であり、製品の安定性に優れる積層板
を成形するには、積層成形時に各積層板素材に受ける熱
履歴を等しくする必要がある。このような積層板を生産
するには、従来の熱板による加熱加圧成形においても、
１対の熱板間で積層板を１枚成形することで可能ではあ
るが生産効率が悪く非実用的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
積層成形では、熱板による積層成形のため、成形時の使
用熱量が大きく、製品間の性能のバラツキが大きいとい
う問題があった。本発明は、従来の成形方法の問題点を
解消し、積層成形における使用熱量が大きく、製品間の
性能のバラツキが大きいという問題を解決し、安価で且
つ各性能の安定した積層板の製造方法を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、シート状基材
に樹脂粉体を付着させたプリプレグの１枚又は複数枚
と、その片面又は両面に金属箔又はフィルムを重ね合わ
せ、加熱したベルト間を通過させて積層成形することを
特徴とする積層板の製造方法に関するものである。更に
は、プリプレグに使用される樹脂粉体が、熱硬化性樹脂
及び硬化剤を必須成分とし、これら成分の混合物に機械
的エネルギーを与えてメカノケミカルな反応を起こさせ
て得られた粉末状樹脂組成物、又は、熱硬化性樹脂及び
硬化剤を加熱混練ないし溶融混合し、微粉砕した粉末状
樹脂組成物からなることを特徴とする積層板の製造方法
に関するものである。

【０００７】本発明は、樹脂粉体を用いて作製したプリ
プレグを使用して加熱したベルト間を通過させて積層成
形する工程が主要な特徴であり、従来に比較して低圧で
成形するものである。樹脂粉体を用いて作製したプリプ
レグは、プリプレグ表面や内部に微小な連続気泡が形成
され、さらに塗布時の含浸が従来の液状に比べてクロス
等の繊維内部に連続気泡を作成しやすい特長があり、こ
の連続気泡が、従来の樹脂ワニスを含浸してプリプレグ
を得る場合に存在する気泡（独立気泡）に比べて、成形
時に低圧でも気泡を抜けやすいものとしている。

【０００８】本発明において、かかる方法を実施するた
めのプリプレグの製造装置は、シート状基材に樹脂粉体
を片面又は両面から、好ましくは片面側から付着させる
装置を必須とし、必要に応じて樹脂粉体が含浸したシー
ト状基材を樹脂粉体が付着された面の反対面側を粉体が
存在する面より高く加温する装置、及び又は樹脂が含浸
したシート状基材を加熱する装置を設置する。また、使
用するシート状基材及び含浸させる樹脂粉体の種類、性
状等によっては、加熱装置の前に樹脂量を更に多くする
樹脂量調整装置を設置することが好ましい。これらの装
置を順次通過するように構成してプリプレグを製造す
る。これらの装置は、シート状基材の移送方向により横
型ないし縦型等、各種形式の装置を使用することができ
る。

【０００９】本発明において、繊維材よりなるシート状
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基材に付着さ
れる樹脂粉体としては、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、
メラミン樹脂及び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。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。

【００１０】また、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。

【００１１】樹脂粉体が、熱硬化性樹脂と硬化剤を含む
樹脂組成物の場合、熱硬化性樹脂及び硬化剤の混合物に
機械的エネルギーを与えてメカノケミカル反応を起こさ
せて得られた粉体、又は、熱硬化性樹脂及び硬化剤を加
熱混練ないし溶融混合し、微粉砕した粉体が、樹脂と硬
化剤等の他の成分とが均一に混合分散され、微粒末化し
ているので、好ましい。

【００１２】熱硬化性樹脂及び硬化剤の混合物に機械的
エネルギーを与えてメカノケミカル反応を起こさせて得
られた粉体の場合、熱硬化性樹脂は通常粉末状である。
硬化剤は粉末状であることが好ましいが、配合量が少な
い場合は液状でもよく、樹脂との混合物に機械的エネル
ギーを与えた後に粉末化できれば使用可能である。ま
た、好ましくは、硬化促進剤を使用する。硬化促進剤も
粉末状のものが好ましいが、上記と同様に液状のものも
使用可能である。かかる硬化促進剤としては、イミダゾ
ール化合物、第３級アミン等を用いることができる。こ
れらの各成分は上記のものに限定されるものではない。

【００１３】これらの粉体の粒径としては、通常１００
０μｍ以下であり、好ましくは０．１〜５００μｍであ
り、更に好ましくは０．１〜２００μｍである。これ
は、１０００μｍを越えると粒子重量に対しての表面積
が小さくなり、熱硬化性樹脂、硬化剤や硬化促進剤等各
成分の互いの接点が少なくなり、均一分散が困難となる
ため、反応の目標比率とは異なった比率で反応したり、
均一な反応が行われないおそれがある。メカノケミカル
反応のためには、硬化剤及び又は硬化促進剤が粉末状の
場合、熱硬化性樹脂の粒径は、硬化剤及び又は硬化促進
剤の粒径に対して５〜１５倍が好ましい。これは、この
範囲では熱硬化性樹脂に硬化剤及び又は硬化促進剤が融
合しやすいためである。更に必要により無機充填材等の
添加剤を配合することができる。

【００１４】これは、メカノケミカル反応による化学的
改質を利用したものであるが、固体と液体が機械的エネ
ルギーにより化学的に改質される場合をも含むものであ
る。メカノケミカル反応のために機械的エネルギーを与
える粉体処理方法としては、ライカイ機、ヘンシェルミ
キサー、プラネタリーミキサー、ボールミル、媒体撹拌
式ミル、ジェットミル、オングミル、多段石臼型混練押
し出し機等による混合乃至混練がある。この中でオング
ミル（ホソカワミクロン(株)製メカノフュージョン方
式等）、多段石臼型混練押し出し機（(株)ＫＣＫ製：メ
カノケミカルディスパージョン方式等）、ジェットミル
（(株)奈良機械製作所製：ハイブリタイザー方式等）に
よる混合乃至混練が好ましく、特に、メカノケミカル反
応を効率よく行うためには、多段石臼型混練押し出し機
（(株)ＫＣＫ製：メカノケミカルディスパージョン方
式）が好ましい。

【００１５】メカノケミカル反応を行うためには、熱硬
化性樹脂の軟化点は、好ましくは５０℃以上、より好ま
しくは７０℃以上、さらに好ましくは８０℃以上であ
る。これは、上記処理時に粉体間あるいは粉体と処理装
置との間で摩擦、粉砕、融合により２０〜５０℃程度の
熱が発生するため、この影響を最小限にとどめるためで
ある。一方、軟化点が高すぎても有効なメカノケミカル
反応が行われにくく、かつ、後の工程である樹脂組成物
の基材への含浸が困難となるので、１５０℃以下、特に
１３０℃以下の軟化点が好ましい。熱硬化性樹脂及び硬
化剤等の各成分は、メカノケミカル反応のための粉体処
理の前に、予め、上記粒径まで粉砕した後ヘンシェルミ
キサー等にてできるだけ均一に混合することが好まし
い。

【００１６】メカノケミカル反応された樹脂粉体の粒径
は、通常１０００μｍ以下であり、好ましくは０．１〜
５００μｍであり、更に好ましくは０．１〜２００μｍ
である。かかる粒径は、樹脂粉末の散布ないし塗布時の
流動性、及び加熱溶融時の流れや表面の滑らかさを改良
すること、基材への樹脂の含浸性を改良すること、基材
中での樹脂粉体の分布を安定化させること等のために適
している。

【００１７】熱硬化性樹脂及び硬化剤を加熱混練ないし
溶融混合し、微粉砕した粉体の場合、熱硬化性樹脂及び
硬化剤、その他必要により添加される無機充填材等の添
加剤とともに、加熱ロール等により加熱混練ないし溶融
混合され、次いで、粉砕機により微粉砕される。熱硬化
性樹脂及び硬化剤は、通常、固形のものが使用される
が、熱硬化性樹脂、無機充填材以外の成分（例えば、硬
化剤、硬化促進剤）は液状のものも使用可能である。

【００１８】加熱混練ないし溶融混合するために装置
は、加熱ロール、１軸又は２軸押出機、コニーダー等の
加熱混練機、あるいはヘンシェルミキサー等の加熱装置
の付いた攪拌容器、反応装置等があり、実用上は加熱ロ
ール、１軸又は２軸押出機、ヘンシェルミキサーが好ま
しい。また、粉砕機は、加熱混練ないし溶融混合された
樹脂組成物を微粉砕可能なものであればいかなるもので
もよく、例えば、ハンマーミル、アトマイザー、ジェッ
トミル等がある。

【００１９】微粉砕された樹脂粉体の粒径は、通常１０
００μｍ以下であり、好ましくは０．１〜５００μｍで
あり、更に好ましくは０．１〜２００μｍである。かか
る粒径は、樹脂粉体の散布ないし塗布時の流動性、及び
加熱溶融時の流れや表面の滑らかさを改良すること、基
材への樹脂の含浸性を改良すること、基材中での樹脂粉
体の分布を安定化させること等のために適している。

【００２０】以上のようにして得られた樹脂粉体は、好
ましくは微粉末添加剤を配合することにより、粉体の流
動特性を大きく向上させることができる。従って、この
粉体を基材へ塗布・含浸する際、該粉体の均一な散布な
いし塗布を行うことができ、基材上での粉体の均一な分
布及び粉体塗布面の平滑性を得ることができる。これに
より基材への均一な塗布が可能となる。微粉末添加剤と
しては、無機系微粉末が望ましいが、有機系微粉末も用
いることができる。

【００２１】微粉末添加剤の一次粒子径は平均粒径で
０．０１〜１μｍのものを用いるが、好ましくは０．０
１〜０．１μｍ（比表面積：５０〜５００ｍ2 ／ｇ程
度）のものを用いる。かかる微粉末添加剤としては、シ
リカ微粉末、酸化チタン微粉末等がある。平均粒径が１
μｍを越えると比表面積が小さくなり単位重量当たりの
粒子数が減少すること、及び、樹脂粉体ないし主成分で
ある粉末状熱硬化性樹脂との粒径差が小さくなることに
より、流動性向上のためのベアリング効果が十分に得ら
れないおそれがある。粉体中のベアリング効果とは、比
較的粒径の大きな粒子同士間に微粒子を存在させること
により、粒径の大きな粒子の移動をより自由にし、粉体
全体としての流動性を向上させるものである。

【００２２】次に、得られた樹脂粉体は、シート状繊維
基材上に均一に塗布ないし散布し付着する。この付着量
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
付着させる場合は、片面に前記量のおおよそ半量ずつを
付着させるのが好ましい。樹脂粉体をシート状基材に付
着させる方法は、シート状繊維基材上面から振りかける
方法、各種コーターによる塗布方法、静電塗装法、流動
浸漬法、スプレーによる吹き付け法等、樹脂粉末が良好
に付着する方法であれば特に限定されない。更に、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粉末を存在させるとき、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
ないし散布等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。

【００２３】以上によりに得られたプリプレグは、通常
巻き取り機等により巻き取られたのち、あるいは、その
まま１枚又は複数枚に重ねられ、必要により銅箔等の金
属箔あるいはフィルムを重ね合わせ、加熱した１対のベ
ルトプレス間を通して積層板に成形される。この場合、
裁断された内層回路板及びプリプレグを使用することも
可能であるが、巻き取ったものを使用し、連続的に成形
する方が好ましい。この場合は、１対あるいは数対のベ
ルト間を通して成形する。ベルトの材質は金属、ゴム等
がある。

【００２４】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）巻き取り機１等により巻き取られた
プリプレグ２を１枚（又は所定枚数）巻き出してベルト
プレス５に供給する。（金属箔供給）巻き取り機３等により巻き取られた金属
箔４を巻き出してプリプレグ２の両面（又は片面）に供
給する。（加熱ベルト）プリプレグ２に金属箔４を重ね合わせ、
１対の加熱されたベルト５の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６を、裁断
機７により必要な長さに裁断するか、又は巻き取り機８
により巻き取る。

【００２５】

【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。

【００２６】（実施例１）平均粒径１５０μｍの粉末状
のエポキシ樹脂（前記Ｅｐ５０４８，エポキシ当量６７
５）１００重量部、平均粒子径１５μｍの粉末状の硬化
剤（ジシアンジアミド）５重量部、及び平均粒径１５μ
ｍの粉末状の硬化促進剤（２−エチル−４−メチルイミ
ダゾール）１重量部を予備混合し、次いで、多段石臼型
混練押し出し機（(株)ＫＣＫ製メカノケミカルディス
パージョンシステムＫＣＫ−８０Ｘ２−Ｖ（６））を
用い、回転数２００ｒｐｍにて１分間処理し、平均粒径
１５０μｍの粉末樹脂組成物を得た。この粉体１００重
量部に、平均一次粒子径０．０５μｍの微粉末シリカ
（日本アエロジル製アエロジル＃２００）１重量部を添
加し、ヘンシェルミキサーで回転数５００ｒｐｍ、５分
間混合処理した。

【００２７】得られた粉末樹脂組成物を使用し１００ｇ
／ｍ² のガラスクロスの片面上に前記処理した粉末樹脂
組成物をナイフコーターで間隙０．３ｍｍにして１００
ｇ／ｍ² になるように均一に塗布した。その後下面側よ
り雰囲気温度１２０℃の熱風加熱機によって約１分間加
温した。続いて、雰囲気温度１７０℃の箱形加熱機によ
って約２分間ガラスクロス両面から加熱してプリプレグ
を得た。このプリプレグの上下面に厚さ１８μｍの銅箔
を重ね合わせ、温度２００℃で間隙０．１ｍｍの１対の
加熱ベルト間を通過させて成形し、厚さ０．１ｍｍの積
層板を作製した。

【００２８】（比較例１）平均粒径１５０μｍの粉末状
のエポキシ樹脂（油化シェル製臭素化エポキシＥｐ５０
４８）１００重量部、平均粒子径１５μｍの粉末状の硬
化剤（ジシアンジアミド）５重量部、平均粒径１５μｍ
の粉末状の硬化促進剤１重量部の比率で混合したものを
メチルセルソルブ１００重量部に溶解した。このワニス
に樹脂固形分で１００ｇ／ｍ² になるように１００ｇ／
ｍ² のガラスクロスを浸漬し、含浸させた後、１７０℃
の乾燥機で３分間乾燥して厚さ０．１ｍｍプリプレグを
得た。このプリプレグの上下面に厚さ１８μｍの銅箔を
重ね合わせ鏡面板間に配置し、この一組毎に熱盤間に挿
入し、温度１６５℃、圧力８ｋｇ／ｃｍ² で９０分間加
熱加圧成形して積層板を作製した。

【００２９】（比較例２）比較例１で得られたプリプレ
グの上下面に厚さ１８μｍの銅箔を重ね合わせ鏡面板間
に配置し、これを１０組重ね合わせ熱盤間に挿入し、温
度１６５℃、圧力８ｋｇ／ｃｍ² で９０分間加熱加圧成
形して積層板を作製した。

【００３０】

【表１】

【００３１】（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求め
た。２．積層板の成形性バラツキ：寸法変化率、銅箔引き剥
がし強さを下記方法で測定し、そのバラツキを求めた。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。バラツキは、ｎ＝１０とし、そ
の標準偏差を求めた。銅箔引剥し強さ：ＪＩＳＣ６４８１により測定し
た。バラツキは、ｎ＝１０とし、その標準偏差を求め
た。

【００３２】

【発明の効果】本発明の方法は、シート状基材に樹脂粉
体を付着させたプリプレグを使用し、加熱したベルト間
を通過させて積層成形するので、設備が小型化し、これ
に伴う使用燃料の削減により、エネルギーコストが削減
され、熱源設備からの排出ガスによる大気汚染が少な
く、省資源化することができる。また、連続成形の実現
により、製品間のバラツキが少ない良好な性能の積層板
が得られる。さらにベルトプレスによる連続成形である
ので、成形された積層板は任意の長さに裁断できるう
え、従来４辺に発生していた耳の部分が減り歩留まりの
向上が達成される。このように、原材料、工程及び設備
において、低コスト化することができ、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】本発明において、積層板の製造工程を示す概
略図。

【符号の説明】

１プリプレグ供給部（巻き取り機）２プリプレグ３金属箔供給部（巻き取り機）４金属箔５加熱ベルト６積層板７裁断機８巻き取り機

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シート状基材に樹脂粉体を付着させたプ
リプレグの１枚又は複数枚と、その片面又は両面に金属
箔又はフィルムを重ね合わせ、加熱したベルト間を通過
させて積層成形することを特徴とする積層板の製造方
法。
【請求項２】樹脂粉体が、熱硬化性樹脂及び硬化剤を
必須成分とし、これら成分の混合物に機械的エネルギー
を与えてメカノケミカルな反応を起こさせて得られた粉
末状樹脂組成物からなる請求項１記載の積層板の製造方
法。
【請求項３】樹脂粉体が、熱硬化性樹脂及び硬化剤を
必須成分とし、加熱混練ないし溶融混合し、微粉砕した
粉末状樹脂組成物からなる請求項１記載の積層板の製造
方法。