金属張積層板の製造方法
【課題】 プリント配線板製造時の加熱工程での反りや寸法変化の発生を抑えることのできる金属張積層板を製造する。
【解決手段】 プリプレグと金属箔とを重ね、熱硬化性樹脂が溶融を開始するまでの圧力を０．３ＭＰａ以下として加熱加圧し、溶融開始からゲル化までは所定圧のもとに加熱加圧し、０．５〜２ＭＰａ／ｍｉｎで降圧した後に無圧状態で加熱する。
【解決手段】 プリプレグと金属箔とを重ね、熱硬化性樹脂が溶融を開始するまでの圧力を０．３ＭＰａ以下として加熱加圧し、溶融開始からゲル化までは所定圧のもとに加熱加圧し、０．５〜２ＭＰａ／ｍｉｎで降圧した後に無圧状態で加熱する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板等に有用な金属張積層板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プリント配線板等のための金属張積層板の製造においては、ガラスクロス等の繊維基材にエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸乾燥させて得たプリプレグを複数枚重ね、その最外層として銅箔等の金属を重ねて加熱加圧成形する方法がよく知られている。そしてこの方法については、金属張積層板を用いてプリント配線板を製造する際の加熱工程での反りの発生や寸法の変化、ばらつき等を抑えるための工夫が各種試みられている。たとえば成形後にアニーリング処理することや、加熱加圧成形をより低圧で行う方法等である。
【０００３】
しかしながら、これらの改善策においても、多数枚の成形において加圧熱板側の製品に生じる反りを防ぐことが難しいという問題やアニーリング処理での再加熱によって製品の変色やさびの発生が見られるという問題があった。そこで、このような問題を生じさせることなく製品の反りや寸法変化を抑えるための手段として、プリプレグを構成する樹脂が溶融開始するまでは圧力０．３ＭＰａ以下で加熱加圧し、溶融開始からゲル化までは通常の所定圧力で加熱加圧し、その後は無圧状態で加熱するという方法が提案されている（特許文献１）。また、加熱温度のばらつきによる成形性の悪化や板厚のばらつきを抑えることを目的として、プリプレグ樹脂の温度や溶融粘度との関係で、成形時の昇温速度や加圧力を制御する方法（特許文献２）等も提案されている。
【０００４】
だが、このような提案方法においても、プリント配線板製造時の加熱工程での反りや寸法変化を抑えることができる金属張積層板を製造するとのことは実用的に必ずしも満足できるものとなっていない。たとえば上記の特許文献１の方法には、ある程度の効果が確認されているものの、この方法においても、かえって反りや寸法変化が大きくなり製品仕様を悪くすることがある。
【特許文献１】特開平６−７１７７３号公報
【特許文献２】特許第３３８２１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のとおりの背景から、従来の問題点を解消し、金属張積層板の製造において、良好な成形性のもとに、プリント配線板製造時の加熱工程での反りや寸法変化の発生をさらに効果的に抑えることのできる改善された新しい方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の金属張積層板の製造方法は、上記の課題を解決するものとして、以下のことを特徴としている。
【０００７】
第１：繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸乾燥して得たプリプレグを複数枚重ね、さらにその外側に金属箔を重ねて、熱硬化性樹脂が溶融開始するまでの圧力を０．３ＭＰａ以下の接触圧で加熱加圧し、熱硬化性樹脂が溶融を開始しゲル化するまでは所定圧で加熱加圧した後、０．５〜２ＭＰａ／ｍｉｎで降圧し、無圧状態で加熱する。
【０００８】
第２：上記方法において、無圧状態で加熱後の冷却速度を３℃／ｍｉｎ以下とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記第１の発明によれば、熱硬化性樹脂のゲル化後の降圧速度を０．５〜２ＭＰａ／ｍｉｎの特定範囲になるように制御する特有の成形プロセスを採用することで、たとえばプリント配線板製造時の加熱工程での加熱後の反りを０．５ｍｍ以下、寸法変化を０．００１未満の低レベルにまで抑えて、良好な成形性によって金属張積層板の製造を可能とする。
【００１０】
また、無圧成形後の冷却速度を３℃／ｍｉｎ以下に制御する第２の発明によれば、上記効果をより確実に安定して実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の金属張積層板の製造方法においては、繊維基材、熱硬化性樹脂、金属箔については従来公知のものをはじめとして各種のものであってよい。また、加熱、加圧のための手段も同様である。
【００１２】
たとえば繊維基材としては、ガラス繊維、合成繊維、天然繊維等の積層板に使用されるもの全般のものが、また、熱硬化性樹脂については、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、フェレンオキシド樹脂、フッ素樹脂等の積層板に使用される各種のものであってよい。これらの熱硬化性樹脂は、上記の繊維基材に含浸される際に、各種の配合成分を含む組成物として適用されてよい。たとえば、硬化剤、硬化促進剤、難燃剤、無機充填材、粘度調整剤、着色剤等の配合成分が考慮されてよい。
【００１３】
熱硬化性樹脂は、これら成分との組成物として繊維基材に含浸され乾燥されて半硬化の、いわゆるＢステージ状態とされ、プリプレグを構成することになる。
【００１４】
本発明においては、このようなプリプレグの所要な複数枚を用い、これを重ね、その外側に、銅、ニッケル等の金属や合金からなる金属箔を重ねる。熱硬化性樹脂や配合成分の含浸量、プリプレグの厚みや枚数、金属箔の種類、厚み等は積層板の用途か所要の性質に応じて、従来と同様に多様な形態のうちの一つとして選択することができる。
【００１５】
上記のように重ね合わせた後に加熱加圧して積層成形するが、繊維基材と熱硬化性樹脂、そして金属箔の熱膨張率と弾性率の差から、加熱加圧により成形後の積層板には反りや寸法変化が生じやすい。このため、本発明においては、この成形を、上記のように、以下のプロセスと条件で行う。
【００１６】
Ａ：熱硬化性樹脂が溶融を開始するまでの圧力は０．３ＭＰａ以下の接触圧で加熱加圧する。
【００１７】
Ｂ：熱硬化性樹脂が溶融を開始しゲル化するまでは所定圧で加熱加圧する。
【００１８】
Ｃ：その後０．５〜２ＭＰａ／ｍｉｎで降圧する。
【００１９】
Ｄ：無圧状態で加熱する。
【００２０】
プロセスＡにおいては無圧状態として加熱することが本来的には望ましいが、加熱するためには上下に配置する熱板を接触させる必要があることから、この熱伝達を行うための最小の圧力として０．３ＭＰａ以下とする。これによって、熱膨張率と弾性率の異なる物質の接触による応力を低減する。
【００２１】
次のプロセスＢにおいては、熱硬化性樹脂が溶融して、塑性変形しゲル化するまでの流動状態においては、熱硬化性樹脂の種類や粘度等に応じて加圧力が必要とされる。また、ゲル硬化のための所要の加熱が必要とされる。
【００２２】
たとえば、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、ガラスクロス、銅箔を用いた積層板においては、板厚１．２〜２ｍｍ程度の場合には、たとえば、１００℃〜１８０℃、２〜１０ＭＰａの加熱加圧を１０〜３０分間程度行うことになる。
【００２３】
なお、上記のプロセスＡおよびＢにおいては、公知の手段によって、たとえばソリキッドメータ等によって温度による粘度変化を測定し、これにより溶融の開始やゲル化を判断することができる。
【００２４】
このプロセスＢの後にプロセスＤの無圧状態での加熱まで移行させるが、この移行は、プロセスＣとして、０．５〜２ＭＰａ／ｍｉｎの範囲の降圧条件で行うことが必要である。
【００２５】
降圧速度が２ＭＰａ／ｍｉｎを超える速い条件では急激な応力変化により積層板の反りが大きくなる。一方、０．５ＭＰａ／ｍｉｎ未満の遅い条件では、樹脂硬化が進みすぎて、プロセスＤでの無圧下の加熱によっても反りや寸法変化を抑えることは難しく、かえって悪くなる。
【００２６】
そしてプロセスＤの無圧下での加熱は、上記のプロセスＢでの温度の範囲と同様とする。このプロセスＤも本発明においては欠かせない。
【００２７】
なお、本発明では、このプロセスＤの後の冷却速度を３℃／ｍｉｎ以下とすることで、積層板の冷却時の表裏の温度差を極力小さくし、高分子の組成を均一にすることができる。このため、さらに反りや寸法変化の抑制効果を確実なものとする。実際には、この冷却速度は、生産性の観点から０．５℃／ｍｉｎ以上とすることが考慮される。冷却速度が３℃／ｍｉｎ以下の場合には、上記のプロセスＣとの相乗効果が得られることになる。
【００２８】
そこで、以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん本発明は以下の例によって限定されるものではない。
【実施例】
【００２９】
（１）樹脂ワニスの調製
以下の組成（重量部）のワニスを調製した。
【００３０】
エポキシ当量５００のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（１５０部）
ジシアンジアミド（３部）
２−エチル−４−メチルイミダゾール（０．１部）
メチルエチルケトン（３０部）
ＤＭＦ（１０部）
ジメチルセルソルブ（１０部）
（２）含浸と乾燥
上記の樹脂ワニスを２１１６タイプのガラスクロスに含浸させ、１６０℃で７分間乾燥し、樹脂含浸率５０％のプリプレグを得た。
【００３１】
（３）成形
上記プリプレグを２枚重ね、その両側に厚み１８μｍの銅箔を重ねて、
ａ：プレス圧０．３ＭＰａ、１７５℃で樹脂が溶融を開始するまで保持し、
ｂ：樹脂が溶融を開始したら１７５℃の温度のままゲル硬化するまで、プレス圧５ＭＰａとして加熱加圧した。
【００３２】
ｃ：ゲル硬化後、表１に示した降圧速度で降圧し、
ｄ：無圧状態で１７５℃の温度で２０分間加熱した。
【００３３】
ｅ：その後、表１に示した冷却速度で降温させた。
【００３４】
（４）評価
上記のプロセスにより得られた銅張積層板について２５０×２５０ｍｍの試験片を作成し、プリント配線板製造時の加熱工程に相当する１４０℃で３０分間加熱後の反りと寸法変化を測定した。
【００３５】
反りは、四隅の最大はね上がりをダイヤルゲージで測定した。また、寸法変化は、常態での測定値を基準とし、加熱後の変化率を求めた。
【００３６】
その結果も表１に示した。
【００３７】
本発明の実施例においては反り、寸法変化ともに顕著に抑えられていることが確認された。
【００３８】
【表１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板等に有用な金属張積層板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プリント配線板等のための金属張積層板の製造においては、ガラスクロス等の繊維基材にエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸乾燥させて得たプリプレグを複数枚重ね、その最外層として銅箔等の金属を重ねて加熱加圧成形する方法がよく知られている。そしてこの方法については、金属張積層板を用いてプリント配線板を製造する際の加熱工程での反りの発生や寸法の変化、ばらつき等を抑えるための工夫が各種試みられている。たとえば成形後にアニーリング処理することや、加熱加圧成形をより低圧で行う方法等である。
【０００３】
しかしながら、これらの改善策においても、多数枚の成形において加圧熱板側の製品に生じる反りを防ぐことが難しいという問題やアニーリング処理での再加熱によって製品の変色やさびの発生が見られるという問題があった。そこで、このような問題を生じさせることなく製品の反りや寸法変化を抑えるための手段として、プリプレグを構成する樹脂が溶融開始するまでは圧力０．３ＭＰａ以下で加熱加圧し、溶融開始からゲル化までは通常の所定圧力で加熱加圧し、その後は無圧状態で加熱するという方法が提案されている（特許文献１）。また、加熱温度のばらつきによる成形性の悪化や板厚のばらつきを抑えることを目的として、プリプレグ樹脂の温度や溶融粘度との関係で、成形時の昇温速度や加圧力を制御する方法（特許文献２）等も提案されている。
【０００４】
だが、このような提案方法においても、プリント配線板製造時の加熱工程での反りや寸法変化を抑えることができる金属張積層板を製造するとのことは実用的に必ずしも満足できるものとなっていない。たとえば上記の特許文献１の方法には、ある程度の効果が確認されているものの、この方法においても、かえって反りや寸法変化が大きくなり製品仕様を悪くすることがある。
【特許文献１】特開平６−７１７７３号公報
【特許文献２】特許第３３８２１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のとおりの背景から、従来の問題点を解消し、金属張積層板の製造において、良好な成形性のもとに、プリント配線板製造時の加熱工程での反りや寸法変化の発生をさらに効果的に抑えることのできる改善された新しい方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の金属張積層板の製造方法は、上記の課題を解決するものとして、以下のことを特徴としている。
【０００７】
第１：繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸乾燥して得たプリプレグを複数枚重ね、さらにその外側に金属箔を重ねて、熱硬化性樹脂が溶融開始するまでの圧力を０．３ＭＰａ以下の接触圧で加熱加圧し、熱硬化性樹脂が溶融を開始しゲル化するまでは所定圧で加熱加圧した後、０．５〜２ＭＰａ／ｍｉｎで降圧し、無圧状態で加熱する。
【０００８】
第２：上記方法において、無圧状態で加熱後の冷却速度を３℃／ｍｉｎ以下とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記第１の発明によれば、熱硬化性樹脂のゲル化後の降圧速度を０．５〜２ＭＰａ／ｍｉｎの特定範囲になるように制御する特有の成形プロセスを採用することで、たとえばプリント配線板製造時の加熱工程での加熱後の反りを０．５ｍｍ以下、寸法変化を０．００１未満の低レベルにまで抑えて、良好な成形性によって金属張積層板の製造を可能とする。
【００１０】
また、無圧成形後の冷却速度を３℃／ｍｉｎ以下に制御する第２の発明によれば、上記効果をより確実に安定して実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の金属張積層板の製造方法においては、繊維基材、熱硬化性樹脂、金属箔については従来公知のものをはじめとして各種のものであってよい。また、加熱、加圧のための手段も同様である。
【００１２】
たとえば繊維基材としては、ガラス繊維、合成繊維、天然繊維等の積層板に使用されるもの全般のものが、また、熱硬化性樹脂については、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、フェレンオキシド樹脂、フッ素樹脂等の積層板に使用される各種のものであってよい。これらの熱硬化性樹脂は、上記の繊維基材に含浸される際に、各種の配合成分を含む組成物として適用されてよい。たとえば、硬化剤、硬化促進剤、難燃剤、無機充填材、粘度調整剤、着色剤等の配合成分が考慮されてよい。
【００１３】
熱硬化性樹脂は、これら成分との組成物として繊維基材に含浸され乾燥されて半硬化の、いわゆるＢステージ状態とされ、プリプレグを構成することになる。
【００１４】
本発明においては、このようなプリプレグの所要な複数枚を用い、これを重ね、その外側に、銅、ニッケル等の金属や合金からなる金属箔を重ねる。熱硬化性樹脂や配合成分の含浸量、プリプレグの厚みや枚数、金属箔の種類、厚み等は積層板の用途か所要の性質に応じて、従来と同様に多様な形態のうちの一つとして選択することができる。
【００１５】
上記のように重ね合わせた後に加熱加圧して積層成形するが、繊維基材と熱硬化性樹脂、そして金属箔の熱膨張率と弾性率の差から、加熱加圧により成形後の積層板には反りや寸法変化が生じやすい。このため、本発明においては、この成形を、上記のように、以下のプロセスと条件で行う。
【００１６】
Ａ：熱硬化性樹脂が溶融を開始するまでの圧力は０．３ＭＰａ以下の接触圧で加熱加圧する。
【００１７】
Ｂ：熱硬化性樹脂が溶融を開始しゲル化するまでは所定圧で加熱加圧する。
【００１８】
Ｃ：その後０．５〜２ＭＰａ／ｍｉｎで降圧する。
【００１９】
Ｄ：無圧状態で加熱する。
【００２０】
プロセスＡにおいては無圧状態として加熱することが本来的には望ましいが、加熱するためには上下に配置する熱板を接触させる必要があることから、この熱伝達を行うための最小の圧力として０．３ＭＰａ以下とする。これによって、熱膨張率と弾性率の異なる物質の接触による応力を低減する。
【００２１】
次のプロセスＢにおいては、熱硬化性樹脂が溶融して、塑性変形しゲル化するまでの流動状態においては、熱硬化性樹脂の種類や粘度等に応じて加圧力が必要とされる。また、ゲル硬化のための所要の加熱が必要とされる。
【００２２】
たとえば、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、ガラスクロス、銅箔を用いた積層板においては、板厚１．２〜２ｍｍ程度の場合には、たとえば、１００℃〜１８０℃、２〜１０ＭＰａの加熱加圧を１０〜３０分間程度行うことになる。
【００２３】
なお、上記のプロセスＡおよびＢにおいては、公知の手段によって、たとえばソリキッドメータ等によって温度による粘度変化を測定し、これにより溶融の開始やゲル化を判断することができる。
【００２４】
このプロセスＢの後にプロセスＤの無圧状態での加熱まで移行させるが、この移行は、プロセスＣとして、０．５〜２ＭＰａ／ｍｉｎの範囲の降圧条件で行うことが必要である。
【００２５】
降圧速度が２ＭＰａ／ｍｉｎを超える速い条件では急激な応力変化により積層板の反りが大きくなる。一方、０．５ＭＰａ／ｍｉｎ未満の遅い条件では、樹脂硬化が進みすぎて、プロセスＤでの無圧下の加熱によっても反りや寸法変化を抑えることは難しく、かえって悪くなる。
【００２６】
そしてプロセスＤの無圧下での加熱は、上記のプロセスＢでの温度の範囲と同様とする。このプロセスＤも本発明においては欠かせない。
【００２７】
なお、本発明では、このプロセスＤの後の冷却速度を３℃／ｍｉｎ以下とすることで、積層板の冷却時の表裏の温度差を極力小さくし、高分子の組成を均一にすることができる。このため、さらに反りや寸法変化の抑制効果を確実なものとする。実際には、この冷却速度は、生産性の観点から０．５℃／ｍｉｎ以上とすることが考慮される。冷却速度が３℃／ｍｉｎ以下の場合には、上記のプロセスＣとの相乗効果が得られることになる。
【００２８】
そこで、以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん本発明は以下の例によって限定されるものではない。
【実施例】
【００２９】
（１）樹脂ワニスの調製
以下の組成（重量部）のワニスを調製した。
【００３０】
エポキシ当量５００のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（１５０部）
ジシアンジアミド（３部）
２−エチル−４−メチルイミダゾール（０．１部）
メチルエチルケトン（３０部）
ＤＭＦ（１０部）
ジメチルセルソルブ（１０部）
（２）含浸と乾燥
上記の樹脂ワニスを２１１６タイプのガラスクロスに含浸させ、１６０℃で７分間乾燥し、樹脂含浸率５０％のプリプレグを得た。
【００３１】
（３）成形
上記プリプレグを２枚重ね、その両側に厚み１８μｍの銅箔を重ねて、
ａ：プレス圧０．３ＭＰａ、１７５℃で樹脂が溶融を開始するまで保持し、
ｂ：樹脂が溶融を開始したら１７５℃の温度のままゲル硬化するまで、プレス圧５ＭＰａとして加熱加圧した。
【００３２】
ｃ：ゲル硬化後、表１に示した降圧速度で降圧し、
ｄ：無圧状態で１７５℃の温度で２０分間加熱した。
【００３３】
ｅ：その後、表１に示した冷却速度で降温させた。
【００３４】
（４）評価
上記のプロセスにより得られた銅張積層板について２５０×２５０ｍｍの試験片を作成し、プリント配線板製造時の加熱工程に相当する１４０℃で３０分間加熱後の反りと寸法変化を測定した。
【００３５】
反りは、四隅の最大はね上がりをダイヤルゲージで測定した。また、寸法変化は、常態での測定値を基準とし、加熱後の変化率を求めた。
【００３６】
その結果も表１に示した。
【００３７】
本発明の実施例においては反り、寸法変化ともに顕著に抑えられていることが確認された。
【００３８】
【表１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸乾燥して得たプリプレグを複数枚重ねて、さらにその外側に金属箔を重ね、熱硬化性樹脂が溶融を開始するまでは圧力０．３ＭＰａ以下の接触圧で加熱加圧し、熱硬化性樹脂が溶融を開始しゲル化するまでは所定圧で加熱加圧した後、０．５〜２ＭＰａ／ｍｉｎで降圧し、無圧状態で加熱することを特徴とする金属張積層板の製造方法。
【請求項２】
無圧状態で加熱後の冷却の速度を３℃／ｍｉｎ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の金属張積層板の製造方法。
【請求項１】
繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸乾燥して得たプリプレグを複数枚重ねて、さらにその外側に金属箔を重ね、熱硬化性樹脂が溶融を開始するまでは圧力０．３ＭＰａ以下の接触圧で加熱加圧し、熱硬化性樹脂が溶融を開始しゲル化するまでは所定圧で加熱加圧した後、０．５〜２ＭＰａ／ｍｉｎで降圧し、無圧状態で加熱することを特徴とする金属張積層板の製造方法。
【請求項２】
無圧状態で加熱後の冷却の速度を３℃／ｍｉｎ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の金属張積層板の製造方法。
【公開番号】特開２００８−８０５６０（Ｐ２００８−８０５６０Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６０９８４（Ｐ２００６−２６０９８４）
【出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]