(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状繊維基材に樹脂を付着させたプリプレグの１枚又は複数枚を垂直方向に上方から下方へ移動させ、その片面又は両面に金属箔又はフィルムを重ね合わせ、クッション性を付与した加熱ロール間に上方から挿入し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】
クッション性を付与したロールが、外周にゴム状弾性を有する材料の層が形成された金属製のロールである請求項１記載の積層板の製造方法。
【請求項３】
ゴム状弾性を有する材料が、ゴムショア硬度５０〜１００度であり、その厚みが０．５〜３．５ｍｍである請求項２記載の積層板の製造方法。
【請求項４】
プリプレグを、加熱ロール間に挿入する前に予備加熱する請求項１，２または３記載の積層板の製造方法。
【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連続的製造方法に関する。
【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。
また、近年電気機器、電子機器、通信機器等においては、デジタル化が進みプリント回路板での安定したインピーダンスが要求されるようになり、これに伴いプリント回路板の原料である銅張積層板では板厚精度が要求されるようになってきた。
【０００３】
上記のようなプリント回路板に用いられる積層板を積層成形する場合には、熱盤間に銅箔、プリプレグ、鏡面板等を何枚も重ねて加熱加圧成形する多段型のバッチプレスが一般的である。しかしこのような多段プレスでは、各積層板の熱盤内での位置により積層成形時に各積層板にかかる熱履歴が異なるため、成形性、反り、寸法変化率等の品質に於いて差が生じ、品質のバラツキの少ない製品を供給することは困難であった。さらに、２０〜１００ｋｇ／ｃｍ２  の高圧により積層板を成形するため樹脂のフローにより厚み精度が不十分となる問題があった。また、多段型バッチプレスでは、熱盤、鏡面板、クッション材等の積層板を成形するに必要な治具を加熱冷却するために膨大な熱量が必要であり、近年要求されている省エネルギー化への対応が困難な設備である。
【０００４】
従来、品質バラツキの少ない積層板や省エネルギー化ができる設備として横型の連続ベルトプレス等が開発されたが、ベルトに挟んだ時の圧力むら、温度むらが発生しやすい問題、あるいは重力による上下方向の差や材料の進入角の違いにより成形性（特に、ボイドの発生）や銅箔接着力等で表裏に差が生じたり、銅箔や基材のテンションの違いによる反りや寸法変化が大きい問題があった。
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連続的製造方法に関する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の多段型プレス装置では多数枚を同時に加熱することによる成形性、反り、寸法変化率、板厚等の品質のバラツキが大きく、積層板を成形するに必要な装置を加熱冷却するための膨大な熱量が必要の問題があった。また、従来の横型連続プレスでは、重力による圧力差、温度のばらつき、材料へのテンションのばらつきなどにより、成形不良（ボイドの発生）、銅箔接着力の低下、寸法安定性の低下、反り等の問題があった。
本発明は、従来の積層板成形方法の問題点を解消し、積層成形における内部残存応力をなくし、積層板の寸法安定性を向上させ、さらに気泡がなく成形性が良好で、かつ省エネルギー型の安価な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、シート状繊維基材に樹脂を付着させたプリプレグの１枚又は複数枚を垂直方向に上方から下方へ移動させ、その片面又は両面に金属箔又はフィルムを重ね合わせ、クッション性を付与した加熱ロール間に上方から挿入し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。
クッション性を付与したロールは、外周にゴム状弾性を有する材料の層が形成された金属製のロールであることが好ましく、ゴム状弾性を有する材料は、ゴムショア硬度５０〜１００度であり、その厚みが０．５〜３．５ｍｍであることが好ましい。さらには、シート状繊維基材に樹脂を付着させたプリプレグの１枚又は複数枚をロール間に挿入する前に予備加熱することが好ましい。
【０００７】
本発明において、シート状繊維基材としては、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。
【０００８】
プリプレグを製造するためにこれらのシート状繊維基材に付着される樹脂としては、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、メラミン樹脂あるいは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。前記基材へ樹脂を付着させるときの樹脂の形態としては、通常液状、とりわけ溶剤に溶解したワニスであるが、粉末状の樹脂、あるいは固形樹脂を加熱溶融した状態であってもよい。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。
【０００９】
また、樹脂中に充填材、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。
【００１０】
次に、得られた樹脂は、シート状繊維基材上に均一に塗布する。この時の樹脂付着量は、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、片面に前記付着量の大略半量ずつを付着させるのが好ましい。樹脂をシート状繊維基材に付着させる方法は、基材を樹脂ワニスに浸漬する方法、各種コーターによる塗布方法、スプレーによる吹き付け法等、樹脂が良好に付着する方法であれば特に限定されない。また、殊に樹脂が無溶剤である場合、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を付着させるとき、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。
【００１１】
以上によりに得られたプリプレグは、通常一旦巻き取り機等により巻き取られた後巻き出され、あるいはそのまま、１枚又は複数枚重ねられ、垂直方向に上方から下方へ移動させ、その片面又は両面に銅箔等の金属箔あるいはフィルムを重ね合わされる。次いで、クッション性を付与した加熱ロール間に上方から挿入することにより積層板に成形する。本発明のロール成形において、裁断されたプリプレグを使用することも可能であるが、連続的に成形する方が好ましい。この場合、１対あるいは複数対のロール間を通して成形する。
【００１２】
本発明は、積層板を成形する加熱ロールとしてクッション性を付与したロールを使用することを特徴とする。ロールにクッション性を付与する方法としては、好ましくは、金属製のロールの外周に、表面層としてゴム状弾性を有する材料（以下、弾性材料という）を所定厚み形成する。弾性材料は、通常、ゴムショア硬度を５０〜１００度とし、好ましくは７０〜９０度とする。その厚みは０．５〜３．５ｍｍに調整する。この弾性材料は、対をなすロールの両方に形成される。弾性材料のゴムショア硬度が５０度未満では軟らか過ぎて成形時に変形が生じ、積層板の厚みがばらつく要因となり、１００度を越えると硬く十分にクッション性を付与することができない。７０〜９０度の範囲において、成形時ボイドの発生が効果的に抑えられ、積層板厚み精度も良好となる。かかる弾性材料としては、具体的には、種々のゴム弾性体が使用可能であるが、耐熱性の点でシリコーンゴムが好ましい。弾性材料の厚みが、０．５ｍｍ未満では十分にクッション性を付与することができず、３．５ｍｍを越えると成形時に変形が生じ、積層板の厚みがばらつく要因となる。
【００１３】
本発明において、ロールの外周に弾性材料の層を形成する方法等により、ロールにクッション性を付与することにより、成形時ボイドの発生が抑えられ、積層板厚み精度が良好となる理由は、以下の通りである。即ち、成形時プリプレグへかかる圧力の増加は、弾性材料のため相対的に遅くなり、プリプレグ中のボイドが逃げることができ、その巻き込みが少なくなるため、そして、クッション性のためプリプレグへの圧力がより均一となり、基材に基づくプリプレグの厚みが維持され、積層板厚み精度が良好となるであると考えられる。
加熱ロールの温度については、適用可能な範囲は１００〜２８０℃であり、例えば、エポキシ樹脂の場合１１０〜１８０℃、ポリイミド樹脂の場合１５０〜２４０℃の範囲が好ましい。
【００１４】
また、本発明において、クッション性を付与した加熱ロール間で積層成形する前に、予備加熱を行うことが好ましい。この予備加熱により、加熱ロールによる成形時に加熱ロールからの熱量の不足を補い成形不良（特に、ボイド）をさらに防止することができる。樹脂の溶融は、加熱開始後３０秒〜６０秒程でその温度における最低溶融粘度になるため加熱ロールとの接触のみでは不十分な溶融状態となりやすい。そのためプリプレグを予め加熱することにより、安定した状態でロール成形することができる。
上記予備加熱の温度は、例えば、エポキシ樹脂の場合通常１１０〜２００℃、ポリイミド樹脂の場合通常１５０〜２６０℃程度である。
【００１５】
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）
プリプレグ供給部１からプリプレグ２を巻き出して上方から下方へ移送しつつ加熱ロールへ供給する。
（予備加熱）
プリプレグ２を遠赤外線ヒータ等の予熱機８により予備加熱する。
（金属箔供給）
金属箔供給部３から金属箔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。
（加熱ロールによる成形）
上方から一対又は複数対のクッション性を付与された加熱ロール５間を通し積層成形する。
（裁断又は巻き取り）
成形された積層板を、裁断機６により必要な長さに裁断するか、又は巻き取り機７に巻き取る。
（アフターキュア）
次いで、２００〜２８０℃の加熱乾燥炉でアフターキュアする。
【００１６】
【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。
【００１７】
（実施例１）
エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）製臭素化エポキシ樹脂Ｅｐ５０４８，エポキシ当量６７５）１００重量部、硬化剤（ジシアンジアミド）５重量部、硬化促進剤（２−エチル−４−メチルイミダゾール）１重量部及びメチルセルソルブ１００重量部を混合しワニスを得た。
得られたワニスに１００ｇ／ｍ２  のガラスクロスを浸漬して樹脂分が固形分で１００ｇ／ｍ２  付着するように含浸させた後、１７０℃の乾燥機で３分間乾燥し、得られたプリプレグを巻き取り機に巻き取った。
【００１８】
クッション性を付与したロールとして、ゴムショア硬度８０〜８５度、厚さ２ｍｍの耐熱性シリコーンゴム層を表面に形成した一対のロールを使用した。
前述のプリプレグを図１に示す様に上方から下方に垂直に移送し、両側から遠赤外線ヒーターにより１５０〜１７０℃に予備加熱し、続いてその両側に厚さ１８μｍの銅箔を供給し、１４０℃に加熱された前記ロール（間隙０．１ｍｍ）間を上方から通過させることにより加熱加圧成形した。その後１８０℃で６０分アフターキュアすることにより厚さ０．１ｍｍの両面銅張積層板を作製した。
【００１９】
（比較例１）
実施例１と同様にして作製し巻き取ったプリプレグを図１に示す様に上方から下方にほぼ垂直に移送し、その両側に厚さ１８μｍの銅箔を供給し、１５０℃に加熱された一対の金属ロール（間隙０．１ｍｍ）間を上方から通過させることにより加熱加圧成形した。その後１８０℃で６０分アフターキュアすることにより厚さ０．１ｍｍの両面銅張積層板を作製した。
【００２０】
（比較例２）
実施例１と同様にして作製し巻き取ったプリプレグを一定の長さに裁断して、その上下面に厚さ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、温度１６５℃、圧力８ｋｇ／ｃｍ２  で９０分間加熱加圧成形して厚さ０．１ｍｍの両面銅張積層板を作製した。
【００２１】
以上のようにして得られた各銅張積層板について、成形性評価（ボイドの観察）、厚みのバラツキ及び諸特性を測定した。これらの結果を表１に示す。
【表１】
0003611506.tif 000002
【００２２】
（測定方法）
１．成形性：銅箔をエッチングにて除去し表面のボイド及びストランド間のボイドを目視にて観察した。
２．積層板厚み：５００×６００ｍｍの大きさに切り出し、マイクロメータにて４２ヶ所の厚みを測定し、その平均値、標準偏差及び最大値と最小値の差（Ｒ）を求めた。
３．吸湿半田耐熱性：５０×５０ｍｍの試験片（試験片数各３個）を、それぞれ（１）沸騰水処理２時間、及び（２）１２１℃プレッシャークッカー処理１時間を行い、次いで２６０℃の半田浴に３０秒間浸漬し、ふくれの有無を観察した。
○：３個ともふくれのない場合、×：１〜３個にふくれが発生した場合
４．銅箔ピール強度：ＪＩＳ  Ｃ  ６４８１により測定した。
５．絶縁抵抗：ＪＩＳ  Ｃ  ６４８１により測定した。試験片は予め、吸湿処理（２０℃，湿度６５％にて９６時間）を行った。
【００２３】
表１の結果をみると、実施例１及び２で得られた銅張積層板はボイドが殆どなく、成形性が良好であり、厚み精度についても優れていることがわかる。その他積層板の諸特性についても従来の多段プレス方式の場合と同等以上である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の方法は、プリプレグを垂直方向に移動させながら金属箔またはフィルムを重ね合わせ、クッション性を付与された加熱ロール間を通し、このクッション性付与ロールにより積層成形することを特徴とする。従って、成形設備が小型化し、このことにより使用燃料が削減されので、エネルギコストの削減、熱源設備からの排出ガスによる大気汚染の減少、及び省資源化を達成することができる。
また、積層板製造時において、プリプレグを垂直方向に移動させることから、従来の横方向の移動による連続成形に比べ重力の影響が無いためプリプレグ等のテンションが均一になり、積層板の反りが極めて少なくなる。また、クッション性付与加熱ロールにより成形することから、ボイドが解消され安定した厚み精度を得ることができ、高品質の積層板を得ることができる。プリプレグを予備加熱すると、さらにボイドの解消と厚み精度の向上が達成される。
さらにロール成形では積層板を任意の長さに裁断できるため、従来発生していた耳等の端材部分が減少し歩留まりが向上する。このように、原材料及び設備、工程の低コスト化の点で優れており、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】本発明における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
２  プリプレグ
３  金属箔供給部
４  金属箔
５  加熱ロール
６  裁断機
７  巻き取り機
８  予熱機
【図１】
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