説明

反りを低減可能な樹脂積層板及びその製造方法

【課題】耐熱性及び切削加工性に優れるとともに、低吸水性及び低線膨張性にも優れ、なお且つ反りの小さな樹脂積層板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 ポリアリールケトン系樹脂(A)と、ガラス転移温度が180℃以上350℃以下の熱可塑性樹脂(B)とを、(A)/(B)=95/5〜5/95の質量比で含有する樹脂組成物(C)からなる少なくとも2枚以上の原反シート(X)を溶融積層する、溶融積層工程と、溶融積層工程の後に、溶融積層された原反シート(X)を、樹脂組成物(C)のガラス転移温度をTgとして、Tg以上Tg+30℃以下の温度範囲で10分以上保持する、保持工程と、保持工程の後に、溶融積層された原反シート(X)を、100℃以下まで冷却する、冷却工程とを経て樹脂積層板を製造する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂積層板に関し、詳しくは、耐熱性及び切削加工性に優れるとともに、低吸水性及び低線膨張性にも優れ、なお且つ反りの小さな樹脂積層板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルイミド(PEI)等からなる耐熱性樹脂板は、耐熱性、難燃性、耐薬品性及び電気特性等に優れているため、各種の機械器具用部品の材料として広く利用されている。
【0003】
これらの機械器具用部品としては、例えば、各種の製造・加工ライン関連部品、化学プラント関連部品、液晶製造装置用部品、検査装置用部品、精密機械用部品、電子部品、半導体等で使用されるプリント基板、又はICチップや半導体パッケージ、プリント基板ユニット等の被測定物の導通・機能テストを行うテスト装置のテスト台を構成する基板、さらにはテスト用フィクスチュア装置のフィクスチュア(固定具)等がある。
【0004】
このようなテスト台を構成する基板やフィクスチュアにおいては、ICチップや半導体パッケージないしはプリント基板を収納し配置するために、通常、肉厚5mm程度の樹脂板を基材として切削加工しなければならない。そのため基材として使用される樹脂板には、切削加工性、穴加工性、また、それらの加工に伴う発熱に対する耐熱性が要求される。また、加工後も位置精度が要求されるため、吸湿による膨張や使用時の熱による膨張を防ぐ必要があり、低吸水性、低膨張性が要求される。
【0005】
しかしながら、例えばPEEK製樹脂板は切削加工性に劣り、また、PAI製の樹脂板は吸水性が高く寸法安定性に劣り、PPS製及びPEI製の樹脂板も熱膨張率が過大であり実用上支障がある。
【0006】
また、5mm程度の樹脂板を得る方法として、溶融押出成形法では内部にボイド(巣)ができ易いという課題があり、また、固化押出成形法では安定して生産するためには10mm程度の厚めの樹脂板を製造して、これを肉厚5mm程度に切削加工する必要があり生産性が極めて悪いという問題があった。
【0007】
これらの問題に対し、ポリアリールケトン系樹脂とガラス転移温度が180〜350℃の熱可塑性樹脂とを含有する原反シートを溶融積層して耐熱樹脂板を製造する方法が提案されている(特許文献1参照)。この方法によれば、積層する原反シート枚数を変えることで必要に応じた厚みの樹脂板を製造できるとともに、板状充填材を使用することにより、切削加工性、低膨張性、寸法安定性、低吸水性を有する耐熱性樹脂板を製造できる。
【0008】
【特許文献1】特開2006−341596号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、上記特許文献1にかかる方法によって耐熱性樹脂板を製造した場合、特許文献1中の実施例に記載されている24cm角の樹脂板であれば特に大きな問題は発生しないが、実用サイズである50cm角のような大きなサイズの樹脂板になると、積層プレス時の内部歪の影響により、出来上がった積層板の反りが大きくなる問題があった。樹脂積層板を量産する場合においては、多段プレス装置が使われることが一般的であり、また、一組の熱板間に耐熱性樹脂板を複数枚分セットして積層されるため、板厚が厚くなるほど、また、セット数が多くなるほど熱板からの距離が異なることによる温度差が大きくなり、それにより内部歪も大きくなるため反りも大きくなってしまっていた。
【0010】
また、特許文献1には、成形後の残留歪を低減する方法としてTg近傍での熱処理について開示されているが、成形後に熱処理する場合にあっては、初めの積層プレス時と同等の時間がかかるため生産性が著しく落ちるという問題があった。
【0011】
そこで本発明は、耐熱性及び切削加工性に優れるとともに、低吸水性及び低線膨張性にも優れ、なお且つ反りの小さな樹脂積層板及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明者らは、原反シートを溶融積層して樹脂積層板を製造する方法において、その冷却温度プロファイルをコントロールすることにより上記課題を解決しうること、より詳細には、原反シートを溶融積層して樹脂積層板を製造する際、その冷却プロセスにおいて、樹脂組成物のガラス転移温度Tg以上Tg+30℃以下の温度領域で一定時間保持する保持工程を経た後に、室温まで冷却する冷却工程を行うことにより、樹脂積層板の一辺の長さをLとし、当該樹脂積層板を定盤上においた場合の四隅の最大浮き量(定盤から積層板下面までの隙間)を反りDとした場合に、反り率D/Lが0.5%以下の樹脂積層板を提供できることを見いだし、本発明を完成させた。
【0013】
すなわち、第一の本発明は、ポリアリールケトン系樹脂(A)と、ガラス転移温度(Tg)が180℃以上350℃以下の熱可塑性樹脂(B)とを、(A)/(B)=95/5〜5/95の質量比で含有する樹脂組成物(C)からなる原反シート(X)を少なくとも2枚以上溶融積層してなり、かつ、厚さが0.5mm以上15mm以下である樹脂積層板であって、樹脂積層板の一辺の長さをLとし、該樹脂積層板を定盤上においた場合の四隅の最大浮き量をDとした場合に、反り率D/Lが0.5%以下である、樹脂積層板を提供して前記課題を解決する。
【0014】
第一の本発明、及び以下に示す本発明において、「樹脂積層板を定盤上においた場合の四隅の最大浮き量」とは、定盤平面と樹脂積層板の表面又は裏面とが接するように、定盤上に樹脂積層板を設置し、当該樹脂積層板の四隅が反りによって浮き上がった場合に生じる、定盤と樹脂積層板との隙間の大きさのうち最大のものをいう。
【0015】
上記第一の本発明の樹脂積層板は、樹脂組成物(C)のガラス転移温度をTgとして、溶融積層時に、Tg以上Tg+30℃以下の温度にて10分以上保持した後、100℃以下まで冷却する工程を経て得られたものであることが好ましい。このような工程を経ることで、反りを低減可能な樹脂積層板とすることができる。
【0016】
上記第一の本発明において、熱可塑性樹脂(B)が、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂及びポリスルホン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。熱可塑性樹脂(B)をこのようなものとすることで、耐熱性、切削加工性、低膨張性、寸法安定性、及び低吸水性により優れる樹脂積層板とすることができる。
【0017】
上記第一の本発明において、ポリアリールケトン系樹脂(A)が、結晶性ポリエーテルエーテルケトン樹脂を主成分とする樹脂であり、熱可塑性樹脂(B)が、ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする樹脂であることが好ましい。ポリアリールケトン系樹脂(A)、及び熱可塑性樹脂(B)をこのようなものに限定すれば、上記耐熱性、切削加工性、低膨張性、寸法安定性、及び低吸水性に優れるという効果をより好適に実現可能な樹脂積層板とすることができる。
【0018】
上記第一の本発明において、樹脂組成物(C)100質量部に対し、無機充填材を15質量部以上80質量部以下含有することが好ましい。無機充填材をこのような量含有することにより、樹脂積層板の線膨張係数を低減し、樹脂積層板の変形を抑制することができる。
【0019】
上記第一の本発明において、無機充填材が、タルク、マイカ、クレー、ガラス、シリカ、及びアルミナからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。無機充填材をこのようなものとすることで、樹脂積層板の線膨張係数を低減し、樹脂積層板の変形を抑制することができるとともに、経済性に優れる樹脂積層板とすることができる。
【0020】
上記第一の本発明の樹脂積層板は、原反シート(X)が交互に直交するように重ねられて得られた積層板であることが好ましい。ここに「原反シート(X)が交互に直交するように重ねられて」とは、例えば、溶融押出成形法によって得られた第一の本発明にかかるシートを、溶融押出方向に向けられたシート上に、溶融押出方向とは直交する方向に向けられたシートを重ね合わせることで、シートの方向が互いに直交して重ねられることを意味する。このように重ねることで、耐熱性、切削加工性、機械強度、低吸水性及び低膨張性により優れる樹脂積層板とすることができる。
【0021】
上記第一の本発明において、樹脂積層板を被切削加工用材料として好適に用いることもできる。
【0022】
第二の本発明は、ポリアリールケトン系樹脂(A)と、ガラス転移温度が180℃以上350℃以下の熱可塑性樹脂(B)とを、(A)/(B)=95/5〜5/95の質量比で含有する樹脂組成物(C)からなる少なくとも2枚以上の原反シート(X)を溶融積層する、溶融積層工程と、溶融積層工程の後に、溶融積層された原反シート(X)を、樹脂組成物(C)のガラス転移温度をTgとして、Tg以上Tg+30℃以下の温度範囲で10分以上保持する、保持工程と、保持工程の後に、溶融積層された原反シート(X)を、100℃以下まで冷却する、冷却工程と、を有する樹脂積層板の製造方法を提供して前記課題を解決する。
【0023】
上記第二の本発明において、樹脂積層板の一辺の長さをLとし、樹脂積層板を定盤上においた場合の四隅の最大浮き量をDとして、反り率の規格限度値をD/L≦1%とした場合に、工程能力指数(Cpk)が1.3以上であることが好ましい。ここに「工程能力指数(Cpk)」とは、定められた規格限度内で、製品を生産できる能力の評価を行う指標をいい、製品生産における不良品の発生頻度ともいえる。本発明においては、標準偏差をσとすれば、Cpk=(反り率の規格限度値−反り率の平均値)/3σで表される。反りの規格限度値を上記の値とした場合に、工程能力指数が1.3以上であれば、従来の製造方法よりも生産性に優れる樹脂積層板の製造方法とすることができる。
【0024】
上記第二の本発明において、樹脂積層板は、積層板の一辺の長さをLとし、積層板を定盤上においた場合の四隅の最大浮き量をDとした場合に、反り率D/Lが0.5%以下であることが好ましい。反り率D/Lが0.5%以下であれば、反りが低減された好ましい樹脂積層板とすることができる。
【発明の効果】
【0025】
第一の本発明によれば、耐熱性、切削加工性、機械強度、低吸水性及び低膨張性に優れるとともに、反りが小さく加工性に優れた樹脂積層板が提供される。かかる特性を有する樹脂積層板は、ICチップや半導体パッケージ、プリント基板ユニット等の被測定物の導通・機能テストを行うテスト装置のテスト台を構成する基板、さらにはテスト用フィクスチュア装置のフィクスチュア等の基材として好適に使用できる。また、第二の本発明の製造方法によれば、第一の本発明の樹脂積層板を好適に実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
以下、本発明の樹脂積層板及び樹脂積層板の製造方法の実施形態について説明する。
【0027】
<樹脂積層板>
本発明にかかる樹脂積層板は、ポリアリールケトン系樹脂(A)と、ガラス転移温度が180℃以上350℃以下の熱可塑性樹脂(B)とを、(A)/(B)=95/5〜5/95の質量比で含有する樹脂組成物(C)からなる原反シート(X)を少なくとも2枚溶融積層してなり、かつその厚さが0.5mm以上15mm以下である積層板であって、積層板の一辺の長さをLとし、その積層板を定盤上においた場合の四隅の最大浮き量(定盤から積層板下面までの隙間)をDとした場合に、D/Lが0.5%以下であることを特徴とする。
【0028】
上記樹脂積層板の反り率(D/L)は、0.5%以下であることを要するが、中でも0.3%以下であることが好ましく、0.25%以下であることがより好ましい。
【0029】
(ポリアリールケトン系樹脂(A))
本発明にかかる樹脂積層板に用いられるポリアリールケトン系樹脂(A)は、その構造単位に芳香族核結合、エーテル結合及びケトン結合を含む熱可塑性樹脂である。
【0030】
その具体例としては、ポリエーテルケトン(ガラス転移温度〔以下、「Tg」という〕:157℃、結晶融解ピーク温度〔以下、「Tm」という〕:373℃)、ポリエーテルエーテルケトン(Tg:143℃、Tm:334℃)、ポリエーテルエーテルケトンケトン(Tg:153℃、Tm:370℃)等を挙げることができる。これらの中では、耐熱性向上の観点から、結晶性を示し、Tmが260℃以上、特に300℃以上380℃以下のものが好ましい。また、本発明の効果を阻害しない限り、ビフェニル構造、スルホニル基等又はその他の繰り返し単位を含むものであってもよい。
【0031】
上記ポリアリールケトン系樹脂(A)の中でも、下記構造式(1)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルエーテルケトンを主成分とするポリアリールケトン系樹脂(A)が特に好ましく用いられる。ここで主成分とは、その含有量が50質量%を超えることを意味する。
【0032】
【化1】

【0033】
ポリアリールケトン樹脂(A)の数平均分子量(Mn)は、機械的強度と溶融混練・成形の容易さの観点から、好ましくは7,000以上30,000以下であり、より好ましくは10,000以上20,000以下、さらに好ましくは12,000以上18,000以下である。
【0034】
市販されているポリエーテルエーテルケトンとしては、ビクトレックス(VICTREX)社製の商品名「PEEK151G」(Tg:143℃、Tm:334℃)、「PEEK381G」(Tg:143℃、Tm:334℃)、「PEEK450G」(Tg:143℃、Tm:334℃)等を挙げることができる。なお、ポリアリールケトン系樹脂(A)は、単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
【0035】
(熱可塑性樹脂(B))
本発明にかかる樹脂積層板に用いられる熱可塑性樹脂(B)は、ポリアリールケトン系樹脂(A)との組成物において、接着性を付与しうる樹脂であって、ガラス転移温度(Tg)が180℃以上350℃以下である樹脂である。熱可塑性樹脂(B)のTgは、好ましくは200℃以上300℃以下、より好ましくは205℃以上270℃以下である。Tgが180℃以上であれば、得られる樹脂金属積層体の耐熱性が著しく低下することがなく、350℃以下であることにより、成形加工が比較的容易になるからである。TgはJIS K7122−1987規定の方法により測定される。
【0036】
熱可塑性樹脂(B)の具体例としては、熱可塑性ポリイミド樹脂、芳香族ポリエーテルサルホン樹脂(PES)、芳香族ポリサルホン樹脂(PSF)等が挙げられる。熱可塑性ポリイミド樹脂は、その構造単位に芳香族核結合及びイミド結合を含む熱可塑性樹脂であり、耐熱性に優れた樹脂である。芳香族ポリエーテルサルホン(PES)(Tg:230℃)は、その構造単位に芳香族核結合及びエーテル結合とスルホニル結合を含む熱可塑性樹脂であり、ジクロロジフェニルサルホンを主原料とした縮重合反応で得られ、耐熱性に優れた樹脂である。また、芳香族ポリサルホン(PSF)(Tg:190℃)は、その構造単位に芳香族核結合及びスルホニル結合を含む熱可塑性樹脂である。これら樹脂の中では、原反シート間の接着性の観点から、熱可塑性ポリイミド樹脂が好ましい。
【0037】
熱可塑性ポリイミド樹脂としては、ポリエーテルイミド樹脂を主成分とするものが挙げられるが、特にこれに限定されるものでない。ここで主成分とは、その含有量が50質量%を超えることを意味する。具体的には下記構造式(2)又(3)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミドが挙げられる。
【0038】
【化2】

【0039】
【化3】

【0040】
熱可塑性樹脂(B)の数平均分子量(Mn)は、機械的強度と溶融混練・成形の容易さの観点から、好ましくは4,000以上40,000以下であり、より好ましくは6,000以上25,000以下、さらに好ましくは8,000以上20,000以下である。構造式(2)又は(3)で表される繰り返し単位を有する非晶性ポリエーテルイミド樹脂は、4,4’−イソプロピリデンビス(p−フェニレンオキシ)ジフタル酸二無水物とp−フェニレンジアミン又はm−フェニレンジアミンとの重縮合物として、公知の方法により製造することができる。
【0041】
これらの樹脂の市販品としては、サビック(SABIC)社製の商品名「Ultem 1000」(Tg:216℃)、「Ultem 1010」(Tg:216℃)又は「Ultem CRS5001」(Tg226℃)等が挙げられる。
【0042】
熱可塑性ポリイミド樹脂の他の具体例としては、サビック(SABIC)社製の商品名「Ultem XH6050」(Tg:247℃)、三井化学株式会社製の商品名「オーラムPL500AM」(Tg:258℃)等が挙げられる。
【0043】
これらの中では、非結晶性樹脂が好ましく、上記構造式(2)又は(3)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂がさらに好ましく、上記構造式(3)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂が特に好ましい。また、上記ポリエーテルイミド樹脂は、本発明の効果を阻害しない限り、アミド基、エステル基、スルホニル基等、共重合可能な他の単量体単位を含むものであってもよい。これらのポリエーテルイミド樹脂は、単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
【0044】
(樹脂組成物(C))
本発明において用いる原反シート(X)中の樹脂層は、ポリアリールケトン系樹脂(A)〔以下、単に樹脂(A)ということがある〕と、ガラス転移温度が180〜350℃の熱可塑性樹脂(B)〔以下、単に樹脂(B)ということがある〕とを、特定の割合で含有する樹脂組成物(C)から形成される。
【0045】
樹脂組成物(C)に含まれる樹脂(A)と樹脂(B)との配合比率は、(A)/(B)=95/5〜5/95の質量比とする必要があり、好ましくは70/30〜30/70、より好ましくは60/40〜35/65である。また、樹脂(A)と樹脂(B)とを上記割合にて含む樹脂組成物(C)のガラス転移温度Tgは、通常145℃以上253℃以下であり、好ましくは165℃以上228℃以下である。
【0046】
樹脂(A)の質量比が95以下であることにより、原反シート(X)を210℃以上350℃以下で相互に多層化するときに、熱融着性の著しい低下を避けて一体化することができる。一方で、樹脂(A)の質量比が5以上であることにより、樹脂(A)の耐熱性の向上効果を奏することができる。また、樹脂(B)の質量比が5以上であることにより、原反シート(X)同士の熱融着性や、また、例えば原反シート(X)から樹脂積層板を作製し、当該樹脂積層板を金属箔に接着して樹脂金属積層体とする場合にあっては、樹脂積層板と金属層との熱融着性が向上する。一方で、樹脂(B)の質量比が95以下であれば耐熱性が良好となる。
【0047】
(無機充填材)
本発明において用いる原反シート(X)は、必要に応じて、無機充填材を含有する樹脂組成物から形成されてもよい。無機充填材を含有することにより、得られる樹脂積層板の線膨張係数を低減し、樹脂積層板の変形を抑制することができる。また、例えば、ドリルによる穴あけや旋盤による切断や切削等の機械加工性を良好にすることができる。
【0048】
無機充填材としては、公知のもの使用することができる。例えば、クレー、ガラス、アルミナ、球状アルミナ、二酸化珪素粉末(シリカ、球状シリカ、天然又は合成の石英粉等)、窒化アルミニウム、窒化珪素、黒鉛等の粉粒状充填材;ガラス繊維、炭素繊維等の繊維状充填材;合成マイカ、天然マイカ(マスコバイト、フロゴパイト、セリサイト、スゾライト等)、焼成された天然又は合成のマイカ、ベーマイト、タルク、イライト、カオリナイト、モンモリロナイト、バーミキュライト、スメクタイト、板状アルミナ等の無機鱗片状(板状)充填材が挙げられる。これらの中では、得られる樹脂積層板の面方向の線膨張係数を小さくして変形を抑制する観点から、板状充填材であることが好ましい。
【0049】
無機充填材の平均粒子径に制限はないが、通常0.01μm以上200μm以下、好ましくは0.1μm以上50μm以下、より好ましくは、1μm以上20μm以下である。平均粒子径が0.01μm以上であることにより、樹脂(A)と、樹脂(B)との混合及び溶融混練に伴うハンドリングがさほど困難ではなくなり、200μm以下であれば、得られる樹脂金属積層体の全体的な靭性を損なうことが少ないからである。なお、本明細書において、「平均粒子径」とは、レーザー回折・散乱法によって測定された平均粒子径をいう。
【0050】
また、無機充填材のアスペクト比(粒径/厚さ)が高いほど樹脂層の線膨張係数を低減することができるが、その平均アスペクト比は、通常5〜100、好ましくは10〜50である。
【0051】
無機充填材は、表面処理剤により表面処理されていることが好ましい。この表面処理剤としては、アミノシラン、エポキシシラン、ビニルシラン、アクリロキシ基又はメタクリロキシ基を有するシラン化合物等のシランカップリング剤、珪素原子に炭素数1〜30の直鎖、分岐又は環状の炭化水素基が1又は2個結合したアルコキシシラン、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、ジルコネート系カップリング剤等を挙げることができる。この表面処理剤の使用量は、通常、無機充填材100質量部に対して、通常は0.1質量部以上8質量部以下、好ましくは0.5質量部以上3質量部以下である。
【0052】
表面処理の方法としては、湿式法、半湿式法、インテグラルブレンド法等の既知の方法を採用することができる。これらの中では、無機充填材に効率よく表面処理剤を付着させるという観点から、湿式法及び半湿式法が好ましい。無機充填材は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0053】
(その他添加剤等)
樹脂(A)と樹脂(B)とを含有する樹脂組成物(C)には、さらに必要に応じて各種添加剤、例えば熱安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、核剤、着色剤、滑剤、難燃剤、導電性充填材等を、適宜配合することもできる。
【0054】
<樹脂積層板の製造方法>
(樹脂組成物(C)の調製方法)
上記樹脂組成物(C)の調製方法としては、特に制限はない。例えば、下記の(1)〜(5)の方法等を採用することができる。これらの中では、分散性や作業性の観点から、マスターバッチによる方法(5)が好ましい。
(1)樹脂(A)、樹脂(B)、所望により用いられる無機充填材及び各種添加剤を、それぞれ別途に単軸又は二軸溶融混練機に供給して混練する方法。
(2)サイドフィード等の複数の供給部を有する溶融混練機を用いて各成分を逐次的に溶融混練する方法。
(3)予め、ヘンシェルミキサー(例えば、三井鉱山株式会社製三井ヘンシェルミキサー)、スーパーミキサー、リボンブレンダー、タンブラーミキサー等の混合機を用いて各成分を予備混合した後、溶融混練機に供給して、例えば、300℃以上430℃以下で溶融混練する方法。
(4)水性媒体や有機溶媒に分散せしめて湿式法により混合する方法。
(5)無機充填材や各種添加剤を、樹脂(A)及び/又は樹脂(B)をベース樹脂として、高濃度(代表的な含有量としては3質量%以上60質量%以下)に混合したマスターバッチを別途製造しておき、これを使用する樹脂に濃度を調整して混合し、ニーダーや押出機等を用いて機械的にブレンドする方法。
【0055】
(原反シート(X)及び樹脂積層板の製造方法)
原反シート(X)の製造方法としては特に制限はなく、公知の成形法を適用することができる。例えば、ダイから溶融状態の上記樹脂組成物を押し出す溶融押出成形法、溶融状態の上記樹脂組成物をTg以下又は結晶化開始温度以下の温度のダイから押し出す固化押出法、射出成形法、インフレーション成形法等を採用することができる。これらの中では、原反シート(X)の厚さのバラツキを抑えることが比較的容易であり、種々の厚さの成形が容易な溶融押出成形法が好ましい。溶融押出の温度は、通常340℃以上410℃以下、好ましくは360℃以上395℃以下である。ダイの温度は、通常350℃以上410℃以下、好ましくは360℃以上390℃以下である。
【0056】
原反シート(X)を溶融積層して樹脂積層板とする方法としては、特に制限はなく、公知の熱プレス法(圧縮成形法)又は複数の熱ロール、シームレスベルトもしくは熱板の間に挟む熱圧着法を採用することができる。これらの中では、本発明の効果を最もよく発現させるためには熱プレス法が好ましい。さらには、減圧環境下での熱プレスが好ましい。
【0057】
同時に、金属箔を少なくとも片面に積層した樹脂金属積層体とすることもできる。また、予め、樹脂層に銅箔等の金属箔を積層した原反を作製し、他の金属箔を有さない原反と組み合わせて積層することにより、所望の樹脂金属積層体とすることもできる。
【0058】
積層温度は、原反シート(X)の積層枚数及び積層に使用する装置により適宜選択されるが、通常は190℃以上400℃以下、好ましくは230℃以上330℃以下である。圧力は、通常0.5MPa以上100MPa以下、好ましくは2MPa以上20MPa以下であり、時間は、通常0.1秒以上12000秒以下、好ましくは5秒以上8000秒以下である。
【0059】
熱プレス方法により積層する場合は、温度は、通常210℃以上310℃以下、好ましくは240℃以上300℃以下であり、圧力は、通常1MPa以上20MPa以下、好ましくは3MPa以上10MPa以下であり、時間は、通常300秒以上8000秒以下、好ましくは600秒以上3600秒以下である。また、積層時の温度が室温〜170℃の範囲において、上記範囲の圧力をかけ、そのまま所定の温度まで昇温し、上記範囲の時間で、温度と圧力をかけ、次いで冷却過程に入る。このとき、一度に取り出し温度まで冷却するのではなく、原反シート(X)を構成する樹脂組成物(C)のガラス転移温度Tg以上Tg+30℃以下までは毎分5〜10℃の速さで冷却し、当該Tg以上Tg+30℃以下の範囲で10分以上、好ましくは15分以上30分以下保持する、保持工程を経た後に、100℃以下好ましくは室温付近まで冷却する。
【0060】
このような、保持工程と冷却工程とを経る方法によれば、樹脂積層板の内部歪みを低減しつつ樹脂積層板を製造できるため、樹脂積層板の内部歪みを逃がすため、成形後に再加熱する必要がない。従って、成形後に再加熱して熱処理する場合と比べて、再加熱の時間を必要としない分生産性がよい。また、ポリアリールケトン系樹脂(A)のような結晶性樹脂の場合、保持工程の上記Tg以上Tg+30℃以下の温度領域でも結晶化が進行しており、結晶化進行度の違いによる歪の抑制にも効果がある。
【0061】
本発明にかかる樹脂積層板は、耐熱性及び切削加工性に優れるとともに、低吸水性及び低膨張性に優れ、さらに反りが小さいため加工時の作業性がよく、切削加工により電子・電機機器部用部品、装置・機械器具用部材、自動車用部品等に好適に利用できる。
【実施例】
【0062】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これら実施例によって、本発明はなんら限定される物ではない。
【0063】
(実施例1)
ポリエーテルエーテルケトン樹脂[ビクトレックス社製 PEEK450G](以下「PEEK−1」という)40質量部、ポリエーテルイミド樹脂[サビック社製 ULTEM UF5011S](以下「PEI−1」という)40質量部、市販のマイカ[平均粒径:10μm、アスペクト比:50](以下「マイカ−1」という)20質量部を混練してペレットを製作した。PEEK−1とPEI−1とを上記割合で含有する樹脂組成物のガラス転移温度は185℃であった。このペレットを使用してTダイ法を用いて押出成形により原反シートを製造し、その原反を540mm□に切断して、当該原反が交互に直交するように積層し、5段式高性能高温真空プレス成型機(北川精機株式会社製)で、設定最高温度280℃、最高温度保持時間30分、材料にかかる圧力を6MPa設定で真空プレスし、冷却過程において設定温度200℃で20分保持した後に室温まで冷却することで、厚さ2mmの樹脂積層板を得た。このとき、5段式高性能高温真空プレス成型機の各段に、2mm板3枚分相当の積層原反をセットした。この積層樹脂板の反りを評価した結果を表1の実施例1に記載した。なお、表1の実施例1における最大浮き量はサンプル数12個の平均値を表す。
【0064】
(実施例2)
実施例1に記載した方法によりプレス原反を製造し、その原反を540mm□に切断して、当該原反が交互に直交するように積層し、5段式高性能高温真空プレス成型機(北川精機株式会社製)で、設定最高温度280℃、最高温度保持時間30分、材料にかかる圧力を6MPa設定で真空プレスし、冷却過程において設定温度200℃で20分保持した後に室温まで冷却することで、厚さ3.5mm耐熱性樹脂板を得た。このとき、5段式高性能高温真空プレス成型機の各段に、3.5mm板2枚分相当の積層原反をセットした。この積層樹脂板の反りを評価した結果を表1の実施例2に記載した。なお、表1の実施例2における最大浮き量はサンプル数22個の平均値を表す。
【0065】
(実施例3)
実施例1に記載した方法によりプレス原反を製造し、その原反を540mm□に切断して、当該原反が交互に直交するように積層し、5段式高性能高温真空プレス成型機(北川精機株式会社製)で、設定最高温度280℃、最高温度保持時間30分、材料にかかる圧力を6MPa設定で真空プレスし、冷却過程において設定温度200℃で20分保持した後に室温まで冷却することで、厚さ6mmの耐熱性樹脂板を得た。このとき、5段式高性能高温真空プレス成型機の各段に、6mm板2枚分相当の積層原反をセットした。この積層樹脂板の反りを評価した結果を表1の実施例3に記載した。なお、表1の実施例3における最大浮き量はサンプル数6個の平均値を表す。
【0066】
(参考例1)
実施例1に記載した方法によりプレス原反を製造し、その原反を540mm□に切断して、当該原反が交互に直交するように積層し、5段式高性能高温真空プレス成型機(北川精機株式会社製)で、設定最高温度280℃、最高温度保持時間30分、材料にかかる圧力を6MPa設定で真空プレスし、その後冷却過程では中間の温度領域で保持することなく室温まで冷却することで、厚さ2mmの耐熱性樹脂板を得た。このとき、5段式高性能高温真空プレス成型機の各段に、2mm板3枚分相当の積層原反をセットした。この耐熱性樹脂板の反りを評価した結果を表1の参考例1に記載した。なお、表1の参考例1における最大浮き量はサンプル数21個の平均値を表す。
【0067】
(比較例1)
実施例1に記載した方法によりプレス原反を製造し、その原反を540mm□に切断して、当該原反が交互に直交するように積層し、5段式高性能高温真空プレス成型機(北川精機株式会社製)で、設定最高温度280℃、最高温度保持時間30分、材料にかかる圧力を6MPa設定で真空プレスし、その後冷却過程では中間の温度領域で保持することなく室温まで冷却することで、厚さ3.5mmの耐熱性樹脂板を得た。このとき、5段式高性能高温真空プレス成型機の各段に、3.5mm板2枚分相当の積層原反をセットした。この耐熱性樹脂板の反りを評価した結果を表1の比較例1に記載した。なお、表1の比較例1における最大浮き量はサンプル数24個の平均値を表す。
【0068】
(比較例2)
実施例1に記載した方法によりプレス原反を製造し、その原反を540mm□に切断して、当該原反が交互に直交するように積層し、5段式高性能高温真空プレス成型機(北川精機株式会社製)で、設定最高温度280℃、最高温度保持時間30分、材料にかかる圧力を6MPa設定で真空プレスし、その後冷却過程では中間の温度領域で保持することなく室温まで冷却することで、厚さ6mmの耐熱性樹脂板を得た。このとき、5段式高性能高温真空プレス成型機の各段に、6mm板2枚分相当の積層原反をセットした。この耐熱性樹脂板の反りを評価した結果を表1の比較例2に記載した。なお、表1の比較例2における最大浮き量はサンプル数4個の平均値を表す。
【0069】
【表1】

なお、最大浮き量Dは、積層板を定盤上においた場合の四隅の定盤から積層板下面までの隙間(高さ)を表し、反り率は最大浮き量Dと積層板1辺の長さLとの比(D/L)を表し、Cpkは、反り規格限度値をD/L≦1%とした場合における工程能力指数を表す(ただし、Lは積層板の1辺の長さを表し、上記実施例、参考例、及び比較例においては500mmである。)。
【0070】
表1より、設定最高温度で保持した後に、中間の温度領域で保持することなく室温まで冷却した参考例1、比較例1及び比較例2では樹脂積層板の厚さにかかわらず、反りが大きくなった。また、ばらつきも大きいため工程能力指数Cpkが小さくなり、反りの規格値をD/L≦1%とした場合に不良発生の確率が非常に大きくなることがわかった。一方で実施例1から3では冷却工程において、設定最高温度で保持した後に、中間の温度領域で保持して製造することにより、樹脂積層板の反りとそのばらつきが小さく抑えられた。そのため、工程能力指数もCpk≧1.5となり不良の発生率は極めて小さく抑えられることがわかった。以上の結果から、本発明による製法で製造された樹脂積層板は反りが小さく、且つ工程能力指数も満足する値となることがわかった。
【0071】
本発明の耐熱性樹脂板は、耐熱性、切削加工性、機械強度、低吸水性及び低膨張性に優れるとともに、反りが小さく加工作業性が良い。このため、各種の製造・加工ライン関連部品、化学プラント関連部品、液晶製造装置用部品、検査装置用部品、精密機械用部品、電子部品、半導体等で使用されるプリント基板、また、特にICチップや半導体パッケージ、プリント基板ユニット等の被測定物の導通・機能テストを行うテスト装置のテスト台を構成する基板、さらにはテスト用フィクスチュア装置のフィクスチュア等に好適である。
【0072】
以上、現時点において、最も、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う樹脂積層板及び樹脂積層板の製造方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリアリールケトン系樹脂(A)と、ガラス転移温度が180℃以上350℃以下の熱可塑性樹脂(B)とを、(A)/(B)=95/5〜5/95の質量比で含有する樹脂組成物(C)からなる原反シート(X)を少なくとも2枚以上溶融積層してなり、かつ、厚さが0.5mm以上15mm以下である樹脂積層板であって、
前記樹脂積層板の一辺の長さをLとし、該樹脂積層板を定盤上においた場合の四隅の最大浮き量をDとした場合に、反り率D/Lが0.5%以下である、樹脂積層板。
【請求項2】
前記樹脂組成物(C)のガラス転移温度をTgとして、前記溶融積層時に、Tg以上Tg+30℃以下の温度にて10分以上保持した後、100℃以下まで冷却する工程を経て得られたものである、請求項1に記載の樹脂積層板。
【請求項3】
前記熱可塑性樹脂(B)が、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂及びポリスルホン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の樹脂積層板。
【請求項4】
前記ポリアリールケトン系樹脂(A)が、結晶性ポリエーテルエーテルケトン樹脂を主成分とする樹脂であり、前記熱可塑性樹脂(B)が、ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする樹脂である、請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂積層板。
【請求項5】
前記樹脂組成物(C)100質量部に対し、無機充填材を15質量部以上80質量部以下含有する、請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂積層板。
【請求項6】
前記無機充填材が、タルク、マイカ、クレー、ガラス、シリカ、及びアルミナからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項5に記載の樹脂積層板。
【請求項7】
前記原反シート(X)を交互に直交するように重ねられて得られたものである、請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂積層板。
【請求項8】
被切削加工用材料として用いられる、請求項1〜7のいずれかに記載の樹脂積層板。
【請求項9】
ポリアリールケトン系樹脂(A)と、ガラス転移温度が180℃以上350℃以下の熱可塑性樹脂(B)とを、(A)/(B)=95/5〜5/95の質量比で含有する樹脂組成物(C)からなる少なくとも2枚以上の原反シート(X)を溶融積層する、溶融積層工程、
前記溶融積層工程の後に、溶融積層された前記原反シート(X)を、前記樹脂組成物(C)のガラス転移温度をTgとして、Tg以上Tg+30℃以下の温度範囲で10分以上保持する、保持工程、及び
前記保持工程の後に、前記溶融積層された原反シート(X)を、100℃以下まで冷却する、冷却工程、
を有する、樹脂積層板の製造方法。
【請求項10】
前記樹脂積層板の一辺の長さをLとし、該樹脂積層板を定盤上においた場合の四隅の最大浮き量をDとして、反り率の規格限度値をD/L≦1%とした場合に、工程能力指数(Cpk)が1.3以上である、請求項9に記載の樹脂積層板の製造方法。
【請求項11】
前記樹脂積層板は、該積層板の一辺の長さをLとし、該積層板を定盤上においた場合の四隅の最大浮き量をDとした場合に、反り率D/Lが0.5%以下である、請求項10に記載の樹脂積層板の製造方法。

【公開番号】特開2010−52366(P2010−52366A)
【公開日】平成22年3月11日(2010.3.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−221742(P2008−221742)
【出願日】平成20年8月29日(2008.8.29)
【出願人】(000006172)三菱樹脂株式会社 (1,977)
【Fターム(参考)】