JPH0563304B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、金属板を基板として用いた多層の電
気積層板の製造方法に関するものである。

【従来の技術】

金属板２を基板とする電気積層板においては、
スルーホール５を形成するために孔明きの金属板
２が用いられる。すなわち、第３図ａに示すよう
に金属板２にスルーホール５を形成すべき箇所に
おいてスルーホール５の径よりも大きな通孔１，
１…を設けておき、この複数枚の金属板２，２…
をプリプレグ３を介して重ねて加熱加圧成形をお
こなうことによつて、プリプレグ３に含浸した樹
脂を硬化させて各金属板２，２…を積層接着させ
ると共にプリプレグ３に含浸した樹脂を金属板２
の各通孔１，１…に流入充填させて硬化させる。
このとき各金属板２間には片面プリント配線板や
両面プリント配線板、多層プリント配線板などの
回路板１２，１２…を挟み込むと共に最外層に銅
箔などの金属箔１３を重ねて成形をおこなうもの
であり、第３図ｂのように回路板１２，１２…を
各金属板２，２…間に積層すると共に最外層に金
属箔１３を積層する。そして通孔１に充填させた
樹脂１４の部分において第３図ｃのようにスルー
ホール５を穿孔加工することによつて、樹脂１４
で金属板２との間の絶縁性が確保されたスルーホ
ール５を形成することができるのである。このの
ちに、金属箔１３をエツチング加工して回路形成
をすると共にスルーホール５内にスルーホールメ
ツキを施すことによつて、多層の金属板２をベー
スとし、回路板１２，１２…による内層回路と金
属箔１３による外層回路とで多層の回路を形成し
た多層の電気積層板に仕上げることができるので
ある。 しかし、第３図のような工程で成形をおこなつ
て電気積層板を製造するに際して、金属板２の通
孔１はプリプレグ３に含浸されている樹脂１４で
充填されるために、金属板２が薄い場合には問題
はないが金属板２の厚みが厚くなると、プリプレ
グ３のうち通孔１に対応する部分の樹脂が通孔１
内に多量に流入されて通孔１の部分で電気積層板
の表面にくぼみが生じ、電気積層板の表面に凹凸
が発生して回路形成が困難になる等の問題が生じ
るものであつた。 そこで、第１図ｂに示すように金属板２の片面
にプリプレグ３ａを重ねて加熱することによつて
金属板２にプリプレグ３ａを仮接着し、金属板２
に設けた通孔１の片側の開口を閉じた状態で第１
図ｃのように通孔１内に樹脂４を充填し、そして
第１図ｄのように、この通孔１に樹脂４を充填し
た金属板２を他のプリプレグ３ｂを介して重ね、
加熱加圧成形することによつて電気積層板を製造
することが検討されている。このものでは金属板
２の通孔１には予め樹脂４が充填されているため
に、通孔１の部分でくぼみが生じて電気積層板の
表面に凹凸が発生するようなことがなくなるので
ある。

【発明が解決しようとする課題】

しかし、上記のように金属板２の片面にプリプ
レグ３ａを仮接着した後に、積層成形をおこなつ
て電気積層板を製造する場合には、積層板の成形
性が低下し、積層板内にボイドが発生し易いとい
う問題があつた。これは、第１図ｄのようにプリ
プレグ３ａを金属板１に仮接着するにあたつて加
熱をおこなう必要があるために、仮接着の際の加
熱でプリプレグ３ａに含浸されている樹脂の硬化
が進行することになり、従つて第１図ｄのように
積層成形をおこなう際にこのプリプレグ３ａに含
浸されている樹脂の流れが不十分になつて、ボイ
ドが発生するものと考えられる。このようにボイ
ドが発生すると湿気が浸入して絶縁信頼性が低下
したりするおそれがある。 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであ
り、ボイドが発生するようなことなく成形性良く
積層成形をおこなうことができる電気積層板の製
造方法を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本発明は、通孔１を
設けた金属板２の片面にプリプレグ３ａを重ねて
仮接着することによつてプリプレグ３ａで通孔１
の片側の開口を閉じ、樹脂４を通孔１内に充填し
た後に、この金属板２とプリプレグ３ａとの複合
体６を他のプリプレグ３ｂを介して重ねると共に
加熱加圧して積層成形し、しかる後に通孔１内の
樹脂４の部分でスルーホール５を穿孔加工するこ
とによつて電気積層板を製造するにあたつて、金
属板２に仮接着した後のプリプレグ３ａの170℃、
20Kg／cm²、10分間の条件での樹脂流れ性が20％以
上になる条件で、金属板２へのプリプレグ３ａの
仮接着をおこなうことを特徴とするものである。 以下本発明を詳細に説明する。 金属板２は銅板やアルミニウム板などで形成さ
れるものであり、スルーホール５を形成する箇所
において第１図ａに示すように通孔１が穿孔加工
してある。通孔１はスルーホール５の直径よりも
大きな直径で形成されるものである。通孔１を形
成したのちに金属板２には樹脂との密着性を高め
るために表面処理を施しておくのが好ましい。表
面処理としては、酸化処理液などを用いる黒化処
理やブラウン処理、電解メツキによる表面こぶ付
け処理などを採用することができる。 一方、プリプレグ３ａはガラス繊維の織布や不
織布、紙などを基材とし（特にガラス繊維の不織
布が望ましい）、これにエポキシ樹脂やポリイミ
ドなどの熱硬化性樹脂のワニスを固形分換算量で
40〜90重量％程度含浸して、これを乾燥すること
によつて調製されるものである。このプリプレグ
３ａにおいて、含浸した樹脂の樹脂流れ性（グリ
ニスと称される）が30〜90％になるように、乾燥
条件等を調整するものである。本出願において、
樹脂流れ性とは、JIS C6487（1980年）に規定さ
れる試験法に準拠して、170℃、20Kg／cm²、10分
間の条件で測定した樹脂流れ性であると定義され
るものである。すなわち、約20gの試験片を秤量
した後に170℃のプレスに入れて20Kg／cm²の圧力
を10分間加え、次いで試験片をプレスから取り出
して冷却し、その試験片から流れ出した樹脂を取
り除いて再び試験片を秤量し、プレス前の試験片
の重量W₁からプレス後の試験片の重量W₂を差し
引いた数値をプレス前の試験片の重量W₁で除し
た値の100分率として次式より求めた数値である。 樹脂流れ性（％）＝〔（W₁−W₂）／W₁〕×100 プリプレグ３ａを作成するにあたつて上記のよ
うに樹脂流れ性が30〜90％になるようにする乾燥
条件は、プリプレグ３ａに含浸する樹脂の種類等
によつて異なるが、例えば加熱温度を130〜170
℃、加熱時間を２〜10分程度に設定するのが一般
的である。尚、このプリプレグ３ａは金属板２の
通孔１の底の開口を閉塞する作用をなせばよいの
で、厚みが0.1mm程度の薄いもので十分である。 そしてまず、金属板２の片面（下面）にプリプ
レグ３ａを重ねて第１図ｂのように仮接着させ
る。一体化は金属板２にプリプレグ３ａを重ねる
と共にさらにその上下に離型紙などを重ね、この
状態で熱を加えて熱溶着させたり、あるいは加熱
加圧成形したりすることによつておこなうことが
できる。このようにプリプレグ３ａを仮接着する
にあたつて、プリプレグ３ａに含浸した樹脂の樹
脂流れ性が20％未満にならないように、加熱温
度、加熱時間、加圧力を調整しておこなうもので
ある。樹脂流れ性が20％以上であれば、後述の積
層成形の際においてもこのプリプレグ３ａに含浸
した樹脂の流動性を十分に確保することができ、
ボイドが発生することなく成形性良く積層成形を
おこなうことができるのである。つまり、本発明
はこのように、金属板２に仮接着した後のプリプ
レグ３ａの樹脂の樹脂流れ性が20％以上であれ
ば、積層成形の際の成形性が悪くならないという
知見を得て完成されたのである。プリプレグ３ａ
に含浸した樹脂の樹脂流れ性が20％未満にならな
いように仮接着できる、加熱温度、加熱時間、加
圧力の条件は、プリプレグ３ａに含浸した樹脂の
種類や配合等に左右されるために、特定の数値範
囲で規定することはできないが、プリプレグ３ａ
に含浸した樹脂がエポキシ樹脂やポリイミド樹脂
の場合には、加熱温度は80〜130℃、加熱時間は
30秒〜５分、加圧力は接触圧（すなわち０Kg／
cm²）〜10Kg／cm²の範囲が一般的である。これらの
条件の上限を超えると、プリプレグ３ａに含浸し
た樹脂の樹脂流れ性が20％未満になるおそれがあ
る。逆に下限以下の条件であれば金属板２へのプ
リプレグ３ａの接着が不十分になるおそれがあ
る。尚、金属板２に仮接着した後のプリプレグ３
ａの樹脂の樹脂流れ性の上限は特に限定されない
が、樹脂流れ性が大き過ぎると積層成形の際の樹
脂の流出量が多くなるために、70％を上限として
設定するのが好ましい。 また、金属板２にプリプレグ３ａを仮接着する
にあたつて、多段成形によつて生産性良く作業を
おこなうことができる。すなわち第２図に示すよ
うに、金属板２とプリプレグ３ａとを重ねたもの
を１組とし、これを離型紙や金属プレートなどの
スペーサ１４を介して複数組み重ねて熱盤１５間
にセツトし、そしてこれをさらに複数段に重ねて
加熱成形することによつて、多数組みの金属板２
とプリプレグ３ａとの仮接着を同時に生産性良く
おこなうことができるのである。しかしこの場
合、各段において熱盤１５に近い組みのプリプレ
グ３ａには高温度で熱が加わると共に熱盤１５か
ら遠い中央部の組みのプリプレグ３ａには熱は低
い温度で加わることになり、各組みでプリプレグ
３ａに加わる熱履歴は異なつてくる。そして各段
での熱盤１５間の組み数が多くなるとこの熱履歴
の差も大きくなり、熱盤１５から遠い組みのプリ
プレグ３ａの樹脂流れ性は20％以上でも、熱盤１
５に近い組みのプリプレグ３ａの樹脂流れ性は20
％未満になるおそれがある。このために各プリプ
レグ３ａでの熱履歴に差が大きく生じないように
して樹脂流れ性が総て20％以下になるようにする
ためには、各段の熱盤１５間にセツトする組み数
を４組以下に設定するのが好ましい。 上記のように金属板２の片面にプリプレグ３ａ
を仮接着した後に、樹脂４を金属板２の通孔１に
流し込んで第１図ｃのように充填する。この樹脂
４としては特に限定されるものではないが、エポ
キシ樹脂やポリイミドなどプリプレグ３ａに含浸
した樹脂と同種のものを用いるのが好ましい。ま
たこの樹脂には充填剤を配合しておくのが好まし
い。充填剤としては、Al₂O₃、Al₂O₃・H₂O、
Al₂O₃・3H₂O、タルク、MgO、CaCO₃、Sb₂O₃、
Sb₂O₅などの球状粉末や、ＥガラスやＤガラス、
Ｔガラス、Ｒガラス、Ｑガラスなどのガラス繊維
や、ケプラー（デユポン社製）、テクノーラ（帝
人社製）などのアラミド繊維等を細かく切断して
すりつぶした針状粉末を例示することができる。
通孔１への樹脂４の充填は、樹脂４をワニス状な
ど液状に調製して流し込むようにする他、粉末状
に調製して流し込むようにしたり、予め通孔１の
形に成形しておいて固形の状態で嵌め込んでおこ
なうことができる。そして必要に応じて減圧脱気
しつつ加熱することによつて通孔１内の樹脂を硬
化させる。 次に、上記のように金属板２とプリプレグ３ａ
とを仮接着すると共に通孔１に樹脂４を充填して
形成される複合体６を用いて電気積層板を製造す
るにあたつては、第１図ｄのようにプリプレグ３
ｂを介して複合体６を数枚重ねると共に最外層の
複合体６の外面にプリプレグ３ｂを介して銅箔な
どの金属箔１３を重ねる。このとき各複合体６間
にはプリプレグ３ｂを介して片面プリント配線板
や両面プリント配線板、多層プリント配線板など
の内層用回路を形成した回路板１２，１２…がセ
ツトしてある。このプリプレグ３ｂとしては、前
記プリプレグ３ａと同様にガラス布や紙などを基
材とし、これにエポキシ樹脂やポリイミドなどの
熱硬化性樹脂を含浸して乾燥することによつて調
製されるものが用いられるものであり、この樹脂
としてはプリプレグ３ａの調製に用いる樹脂と同
種のものを使用するのが好ましく、プリプレグ３
ａとプリプレグ３ｂとは同じものを用いるように
することもできる。 そして加熱加圧成形をおこなうことによつて、
プリプレグ３ａとプリプレグ３ｂに含浸した樹脂
をそれぞれ一旦溶融させると共に硬化させて金属
板２と回路板１２とを交互に積層接着させ、第３
図ｂの場合と同様な層構成で金属板２と回路板１
０とを交互に積層すると共に最外層に金属箔１３
を積層接着した電気積層板を得ることができる。
このとき、金属板２の通孔１には樹脂４が予め充
填されているために、通孔１に対応する部分でく
ぼみが生じるようなおそれはなく、くぼみによつ
て金属箔１３の表面に凹凸が生じるようなおそれ
もない。そして、この積層成形にあたつてプリプ
レグ３ａに含浸した樹脂は樹脂流れ性が20％以上
であるために、この成形の際にも十分な溶融流動
性が確保されるものであり、ボイドが発生するよ
うなことなく良好な成形性で成形をおこなうこと
ができるものである。 以上のようにして金属板２と回路板１２とを交
互に積層すると共に表面に金属箔１３を積層した
のちに、ドリル加工やパンチ加工などでスルーホ
ール５を穿孔加工する。スルーホール５は第３図
ｃに示すと同様に、通孔１に充填した樹脂４の部
分において通孔１の直径よりも小さい直径で形成
されるものであり、従つてスルーホール５の内周
と金属板２との間の電気絶縁性は樹脂４によつて
確保されることになる。尚、スルーホール５のう
ち一部のものはアースなどのために金属板２を貫
通して形成されている。そしてスルーホール５を
加工したのちに、スルーホール５の内周に銅メツ
キなどでスルーホールメツキを形成したり、金属
箔１３をエツチング処理して外層回路を形成した
りして、多層の金属板２をベースとし回路板１２
による内層回路と金属箔１３による外層回路とを
設けた多層の電気積層板として仕上げるのであ
る。このものにあつて、金属板２の通孔１に充填
した樹脂４には充填剤が配合されているので、ス
ルーホール５を加工する際にスルーホール５の内
周面に充填剤が露出してスルーホール５の内周面
が凹凸面となり、凹凸面のアンカー効果などでス
ルーホール５の内周面に施すスルーホールメツキ
の密着性が高まるものである。

【実施例】

次に、本発明を実施例によつて具体的に説明す
る。 末端官能型イミド樹脂（住友化学社製TMS−
20）200重量部、液状エポキシ樹脂149重量部、ブ
ロム化ノボラツク樹脂136重量部、ルイス酸化合
物82重量部、不飽和ビスマレイミド20重量部を混
合し、90℃で50分間加熱したのちに常温にまで冷
却して30分間撹拌下反応させることによつてエポ
キシ変性ポリイミド樹脂ワニスを調製した。次に
このエポキシ変性ポリイミド樹脂ワニスに基材と
してガラス不織布（日本バイリーン製EP−
4075：75g／m²）を浸漬し、次いで乾燥すること
によつて、780g／m²のプリプレグ３ａを作成し
た。ここで乾燥の条件は140℃、５分に設定し、
プリプレグ３ａに含浸した樹脂の樹脂流れ性が45
％になるように調整した。 一方、金属板２として500mm×400mm×0.5mmの
銅板を用い、直径が1.5mmの通孔１を1.8mmピツチ
で縦100×横60の個数設けた。そしてこの金属板
２の下面に上記プリプレグ３ａを重ね、これを第
２図に示すように熱盤１５間に複数組みセツト
し、さらに多段に重ねて加熱することによつて金
属板２にプリプレグ３ａを仮接着した。この仮接
着の際の熱盤１５による加熱温度と加熱時間を次
表に示す。また加圧力は２Kg／cm²になるように調
整した。さらにこの仮接着の際の各段の熱盤１５
間にセツトした金属板２とプリプレグ３ａの組み
数を次表に示す。このように金属板２の下面にプ
リプレグ３ａを仮接着した後に、上記のエポキシ
変性ポリイミド樹脂ワニスに充填剤としてＥガラ
ス微粉末を配合して調製した充填剤入り樹脂を流
し込んで充填した。Ｅガラス微粉末としては平均
長さが35μ、平均直径が13μのものを、300PHRの
配合量で配合して用いた。 そしてこの金属板２とプリプレグ３ａとを仮接
着した複合体６を３枚、両面銅張ポリイミド樹脂
積層板の銅箔をエツチング加工して回路を設ける
ことによつて形成した両面プリント配線板を回路
板１２として２枚用い、プリプレグ３ｂとして上
記プリプレグ３ａと同じものを用い、これらを第
１図ｄのように重ねると共に上下にプリプレグ３
ｂを介して35μ厚の銅箔１３を重ね、まず20Kg／
cm²の加圧条件を維持しつつ140℃で20分間、170℃
で90分間加熱すると共に20分間を要して冷却して
積層成形をおこなうことによつて、金属板２と回
路板１２とを交互に積層し表面に銅箔１３を張つ
た多層積層板を得た。こののちに金属板２の通孔
１の部分において多層積層板に直径が0.9mmのス
ルーホールをドリル加工し、次いで銅メツキをお
こなつてスルーホールの内周にスルーホールメツ
キを施すことによつて電気積層板を得た。 上記のようにして電気積層板を製造するにあた
つて、金属板２に仮接着した後のプリプレグ３ａ
の樹脂の樹脂流れ性を測定した。結果を次表の
「樹脂流れ性」の欄に示す。また得られた電気積
層板において各プリプレグ３ａの部分にボイドが
発生しているか否かを検査し、結果を次表の「成
形性」の欄に示す。表において、熱盤１５間にセ
ツトした複数組みのプリプレグ３ａのうち、上端
のものから順に「１組目」〜「７組目」として示
した。また「成形性」の欄において、「〇」はボ
イドの発生無し、「△」は30cm四方の範囲内にボ
イド10個以下発生、「×」は30cm四方の範囲内に
ボイド11個以上発生、をそれぞれ示す。

【表】 表のNo.１、No.２、No.３にみられるように、プリ
プレグ３ａの樹脂流れ性が20％以上になる条件で
金属板２にプリプレグ３ａを仮接着することによ
つて、積層成形の際にボイドが発生することなく
成形性を高めることができることが確認される。
またNo.６にみられるように、仮接着する際に段内
の組み数が多いと段内の中央部ではプリプレグ３
ａの樹脂流れ性は20％以上になつて成形性も良好
になるが、熱盤１５に近い端部ではプリプレグ３
ａの樹脂流れ性が20％未満になつて成形性が悪く
なるということも確認できる。尚、No.３では段内
の総てのプリプレグ３ａの樹脂流れ性が20％以上
であり、しかも総てのものにおいて成形性が良好
であつたが、段内の組み数が多いためにプリプレ
グ３ａの樹脂流れ性が27〜34％の範囲で大きくバ
ラツクために、積層成形した後の電気積層板の板
厚のバラツキの原因になるおそれがあり、好まし
くない。

【発明の効果】

上述のように本発明にあつては、通孔を設けた
金属板の片面にプリプレグを重ねて仮接着するこ
とによつてプリプレグで通孔の片側の開口を閉
じ、樹脂を通孔内に充填した後に、この金属板と
プリプレグとの複合体を他のプリプレグを介して
重ねると共に加熱加圧して積層成形するようにし
たので、金属板の通孔に樹脂を充填した状態で成
形をおこなうことができ、プリプレグに含浸した
樹脂は通孔内に流入されることがないものであつ
て、通孔に対応する部分でプリプレグにくぼみが
生じて積層板の表面に凹凸が発生することを防ぐ
ことができるものである。そして本発明ではさら
に、金属板に仮接着した後のプリプレグの170℃、
20Kg／cm²、10分間の条件での樹脂流れ性が20％以
上になる条件で、金属板へのプリプレグの仮接着
をおこなうようにしたので、積層成形にあたつて
プリプレグに含浸した樹脂は十分な流動性が確保
されるものであり、ボイドが発生するようなこと
なく良好な成形性で成形をおこなうことができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ乃至ｄは本発明に係る電気積層板の製
造の各工程を示す断面図、第２図は同上の金属板
へのプリプレグの仮接着の工程を示す断面図、第
３図ａ，ｂ，ｃは従来例の断面図である。 １は通孔、２は金属板、３ａ，３ｂはプリプレ
グ、４は充填剤入り樹脂、５はスルーホール、６
は複合体である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 通孔を設けた金属板の片面にプリプレグを重
   ねて仮接着することによつてプリプレグで通孔の
   片側の開口を閉じ、樹脂を通孔内に充填した後
   に、この金属板とプリプレグとの複合体を他のプ
   リプレグを介して重ねると共に加熱加圧して積層
   成形し、しかる後に通孔内の樹脂の部分でスルー
   ホールを穿孔加工することによつて電気積層板を
   製造するにあたつて、金属板に仮接着した後のプ
   リプレグの170℃、20Kg／cm²、10分間の条件での
   樹脂流れ性が20％以上になる条件で、金属板への
   プリプレグの仮接着をおこなうことを特徴とする
   電気積層板の製造方法。