JP2000302901A - プリプレグ及び積層板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐トラッキング性が良好な積層板を提供す
る。 【解決手段】 水溶性熱硬化性樹脂を必須成分とする樹
脂組成物を、電気伝導率が１，０００μＳ／ｍ以下の純
水又は電気伝導率が１，０００μＳ／ｍ以下の純水とメ
タノールとの混合溶剤に溶解したワニスを紙基材に含浸
乾燥し、次に有機溶剤に桐油変性フェノール樹脂を必須
成分とする樹脂組成物を溶解したワニスを含浸乾燥して
プリプレグとし、このプリプレグの所定枚数を加熱加圧
して積層板とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリプレグ及び積
層板に関する。

【０００２】

【従来の技術】民生用の電気機器、電子機器に用いられ
るプリント配線板の基板には、安価であり、加工が容易
であることから、紙を基材とする積層板が使用される。

【０００３】紙を基材とする積層板は、次のようにして
製造される。まず、水溶性熱硬化性樹脂を必須成分とす
る樹脂組成物を、水又は水とメタノールとの混合溶剤に
溶解して一次含浸用ワニスを調製する。また、熱硬化性
樹脂を必須成分とする樹脂組成物を有機溶剤に溶解して
二次含浸用用ワニスを調製する。次に、紙基材に一次含
浸用ワニスを含浸乾燥し（この工程を下塗りといい、一
次含浸用ワニスを下塗り用ワニスという）、さらに、二
次含浸用ワニスを含浸乾燥して（この工程を上塗りとい
い、二次含浸用ワニスを上塗り用ワニスという）、プリ
プレグを作製する。このプリプレグの所定枚数を重ねて
加熱加圧して積層板を作製する。また、プリプレグの所
定枚数を重ね、その外側（片面または両面）に金属はく
（通常は銅はく）を重ねて加熱加圧して、表面に金属層
を有する積層板（金属張積層板）を作製する。

【０００４】プリプレグの製造工程における下塗りは、
上塗り用ワニスを十分に含浸させるための前処理であ
り、紙基材を膨潤させて樹脂を含浸させるため、ワニス
の溶剤としては、水単独で又は水とメタノールとの混合
溶剤が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電気電子機器の小型
化、高性能化に伴い、積層板の高性能化が求められてい
る。積層板に要求される性能の一つに耐トラッキング性
が良好であることが挙げられる。従来、耐トラッキング
性を良好にするために、耐トラッキング性が良好な接着
剤を用いた接着剤付き銅はくを用い、また、耐トラッキ
ング性が良好な熱硬化性樹脂を用いるなどの工夫がなさ
れてきた。しかしながら、近年の製品安全に関する製造
者責任の観点から、耐トラッキング性をさらに良好にす
ることが強く求められるようになった。本発明は、この
ような要求に応えようとするもので、耐トラッキング性
が良好な積層板を製造するために用いられるプリプレ
グ、及び、耐トラッキング性が良好な積層板を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、耐トラッキ
ング性を向上させるには、積層板中の金属イオン不純物
を低減させることが重要であること、従来、下塗りワニ
スの溶剤として工業用水を用いていること、この工業用
水には金属イオンが多く含まれていること、その金属イ
オンがプリプレグ中に残留していることから、積層板と
したときに耐トラッキング性が向上しないことを見出し
て本発明に到達した。

【０００７】すなわち、請求項１に記載の発明は、水溶
性熱硬化性樹脂を必須成分とする樹脂組成物を、電気伝
導率が１，０００μＳ／ｍ以下の純水又は電気伝導率が
１，０００μＳ／ｍ以下の純水とメタノールとの混合溶
剤に溶解したワニスを紙基材に含浸乾燥し、次に有機溶
剤に熱硬化性樹脂を必須成分とする樹脂組成物を溶解し
たワニスを含浸乾燥してなるプリプレグである。

【０００８】下塗り用ワニスの溶剤として電気電導率が
１，０００μＳ／ｍを超えると耐トラッキング性を良好
とすることができなくなる。

【０００９】積層板は、前記したようにプリプレグを所
定枚数重ねて加熱加圧して製造される。プリプレグの枚
数は、積層板の厚さに応じて選択される。そして、トラ
ッキング破壊は、回路間に特に高電圧が印加された場合
に微細な放電により積層板表面が炭化して回路間に導電
路が形成され、回路間の絶縁破壊を生ずる現象である。
このことから、トラッキング破壊は主として積層板の表
面に生ずる現象であることがわかる。したがって、複数
枚のプリプレグを重ねて加熱加圧して得られる積層板に
ついては、請求項１に記載のプリプレグを少なくとも表
層に用いる必要がある。

【００１０】すなわち、請求項２に記載の発明は、請求
項１に記載のプリプレグを少なくとも表層に用いてなる
積層板である。

【００１１】

【発明の実施の形態】電気伝導率が１，０００μＳ／ｍ
以下の純水は、工業用水をイオン交換樹脂で処理するこ
とにより容易に得ることができる。なお、純水の電気電
導率は、ＪＩＳ Ｋ ０５５２に規定される方法で測定
される。電気伝導率が１，０００μＳ／ｍ以下の純水と
メタノールとの混合溶剤を用いるときには、電気伝導率
が１，０００μＳ／ｍ以下の純水を１０重量％以上とす
るのが好ましい。メタノールを用いると、水溶性熱硬化
性樹脂の溶解性が良好となり、また、下塗り用ワニスの
乾燥性が良好となり、紙基材を必要以上に膨潤させない
などの効果があるが、電気伝導率が１，０００μＳ／ｍ
以下の純水が１０重量％未満であると、下塗り用ワニス
の含浸性が低下する傾向がある。

【００１２】本発明で用いられる紙基材としては、積層
板用に用いられている紙基材を使用することができ、特
に制限はない。例えば、クラフト紙、リンター紙、コッ
トン紙などが挙げられる。

【００１３】本発明で用いられる水溶性熱硬化性樹脂と
しては、水溶性メラミン樹脂、水溶性フェノール樹脂、
水溶性エポキシ樹脂、水溶性イソシアネート樹脂などが
挙げられる。これらは単独でも、２種類以上を組み合わ
せて用いてもよい。これらの水溶性熱硬化性樹脂は、紙
基材の繊維が有する水酸基と反応し、さらに、上塗り用
ワニスの熱硬化性樹脂とも反応することで上塗り用ワニ
スが含浸しやすくなる効果がある。

【００１４】下塗り用ワニスは、含浸乾燥後の固形分付
着量が５〜２０重量％となるように含浸量を調整される
のが好ましい。含浸乾燥後の固形分付着量が５重量％未
満であると、上塗り用ワニスの含浸性が低下する傾向に
ある。また、含浸乾燥後の固形分付着量が２０重量％を
超えると、積層板とした後の打抜性が悪化する傾向があ
る。下塗り用ワニスを含浸した後の加熱乾燥方法には、
熱風乾燥、遠赤外線乾燥などが用いられ、特に限定され
ない。乾燥温度、乾燥時間は、特に限定されないが、４
０〜２５０℃の範囲で、１０秒〜２０分間の乾燥時間が
好ましい。

【００１５】上塗り用ワニスに用いられる熱硬化性樹脂
としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、ポリイソシアネート樹脂、アクリル樹脂
などが挙げられる。フェノール樹脂の中でも植物油変性
フェノール樹脂が特に好ましく用いられる。紙を基材と
する積層板の加工には、加工効率の点から打ち抜き加工
法が採用され、上塗り用ワニスに植物油変性フェノール
樹脂を用いて製造した積層板は、打ち抜き加工性が良好
であるからである。植物油変性フェノール樹脂は、フェ
ノール類に植物油を付加させ、さらにアルデヒド類を反
応させることにより得られる。例えば、ｐ−トルエンス
ルフォン酸のような酸触媒の存在下にフェノール類と植
物油とを反応させることにより、植物油をフェノール類
に付加させることができる。また、植物油を付加させた
フェノール類とアルデヒド類との反応は、アンモニアの
ようなアルカリ触媒の存在下に行うことができる。ここ
で用いられるフェノール類としては、特に制限はなく、
フェノール、メタクレゾール、パラクレゾール、オルソ
クレゾール、ビスフェノールＡなどが挙げられる。ま
た、植物油としては、乾性油が好ましく、桐油、アマニ
油、脱水ひまし油、エポキシ化大豆油などが挙げられ
る。また、アルデヒド類としては、公知のアルデヒド類
を使用することができ、特に制限はない。例えば、ホル
ムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、ブチルアルデヒド、オクチルアルデヒド、ベンズア
ルデヒドなどが挙げられる。一般には、ホルムアルデヒ
ド又はパラホルムアルデヒドが使用される。

【００１６】熱硬化性樹脂のほかに、積層板を難燃化す
るために通常は難燃剤が配合される。配合される難燃剤
としては、特に制限はなく、りん系（例えば、リン酸エ
ステルなど）、窒素系（例えば、メチル化メラミン樹脂
など）、臭素系（例えば、ブロム化エポキシ樹脂な
ど）、無機系（例えば、水酸化アルミニウムなど）など
があげられる。難燃剤は、上塗り用ワニスに配合される
熱硬化性樹脂１００重量部に対して、１０〜２００重量
部の範囲で配合されるのが好ましく、５０〜１５０重量
部の範囲で配合されるのがより好ましい。難燃剤が１０
重量部未満であると、難燃性が不足する傾向にあり、２
００重量部を超えると、積層板としたときにはんだ耐熱
性が低下する傾向がある。

【００１７】上塗り用ワニスに使用される有機溶剤とし
ては、メタノール、エタノール、プロパノールなどのア
ルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケト
ン類、ジエチルエーテルなどのエーテル類、トルエン、
キシレンなどの芳香族炭化水素などの溶剤から任意に選
ぶことができ、また、混合溶剤として用いることができ
る。

【００１８】上塗り用ワニスは、含浸乾燥後に、固形分
付着量（下塗り用ワニスを含浸して付着させた固形分を
含む）が４０〜６０重量％となるように含浸量を調整さ
れるのが好ましい。含浸乾燥後の固形分付着量が４０重
量％未満であると、積層板とした後の耐熱性が悪くなる
傾向にある。また、６０重量％を超えると、積層板とし
た後の打抜性が悪化する傾向がある。上塗り用ワニスを
含浸した後加熱乾燥してプリプレグとされるが、加熱乾
燥方法には、熱風乾燥、遠赤外線乾燥などが用いられ、
特に限定されない。乾燥温度、乾燥時間は、特に限定さ
れないが、４０〜２５０℃の範囲で、１０秒〜２０分間
の乾燥時間が好ましい。

【００１９】かくして得られたプリプレグを、製造しよ
うとする積層板の厚さに応じた枚数重ね、加熱加圧して
積層板とされる。トラッキング破壊は、表面に生ずる現
象であるから、本発明になるプリプレグは少なくとも表
層に用いる必要がある。プリプレグの上に金属はくを重
ねて、減圧下で又は常圧で、温度８０〜２００℃、圧力
１〜１５ＭＰａ、３０〜１２０分間加熱加圧することに
より金属張積層板が製造される。金属はくとしては、特
に限定されないが、電気的、経済的に銅はくが好まし
く、また、接着剤付きの金属はくが主に用いられる。金
属張積層板をサブトラクト法により加工することにより
プリント配線板が得られる。

【００２０】

【実施例】実施例１ 下塗り用ワニスの調製 撹拌装置付の三つ口のセパラブルフラスコに、３７重量
％ホルマリン１００ｇ、メラミン７４ｇ及びトリメチル
アミン１ｇを仕込み、温度７０℃で３０分間反応させ
た。その中に、フェノール２００ｇ、９２重量％パラホ
ルム１００ｇ及びトリメチルアミン５ｇを仕込み、温度
９０℃で３０分間反応させることにより下塗り用樹脂を
得た。電気伝導率が１００μＳ／ｍのイオン交換水５０
重量％及びメタノール５０重量％の混合溶剤を用意し、
この混合溶剤に、得られた下塗り用樹脂を樹脂分が１０
重量％となるように溶解することにより下塗り用ワニス
を調製した。

【００２１】上塗り用ワニスの調製 撹拌装置付の三つ口のセパラブルフラスコに、フェノー
ル２００ｇ、桐油１００ｇ及びｐ−トルエンスルホン１
ｇを仕込み、温度８０℃で２時間反応させた。その中
に、メタノール１００ｇ、９２重量％パラホルム１００
ｇ、２５重量％アンモニア水１０ｇ及びトリフェニルフ
ォスフェイト２００ｇを仕込み、温度７０℃で３時間反
応させた後室温まで冷却し、さらにメチル化メラミン樹
脂（日立化成工業株式会社製、メラン５２３（商品名）
を使用）１００ｇを加えることにより上塗り用樹脂を得
た。メタノール５０重量％及びトルエン５０重量％の混
合溶剤を用意し、この混合溶剤に、得られた上塗り用樹
脂を樹脂分が５０重量％となるように溶解することによ
り上塗り用ワニスを調製した。

【００２２】厚さ０．２ｍｍ、坪量１１０ｇ／ｍ^２のク
ラフト紙に、前記で調製した下塗り用ワニスを、乾燥後
の固形分付着量が１５重量％となるように含浸した後、
温度１６０℃で５分間乾燥した。次に、前記で調製した
上塗り用ワニスを、乾燥後の固形分付着量（下塗り用樹
脂との合計付着量）が５０重量％となるように含浸した
後、温度１７０℃で１０分間乾燥することによりプリプ
レグを作製した。このプリプレグ８枚を重ね、その片面
に接着剤付銅はく（銅はく厚さ３５μｍ）を重ね合わせ
てステンレス鏡板の間に挟み、コールドプレス法によ
り、温度１７０℃、圧力１１ＭＰａで９０分間加熱加圧
することにより片面銅張積層板を作製した。

【００２３】実施例２ 下塗り用ワニスの調製において、イオン交換水を電気伝
導率が９００μＳ／ｍのイオン交換水に変更したほかは
実施例１と同様にして片面銅張積層板を作製した。

【００２４】比較例１ 下塗り用ワニスの調製において、イオン交換水に代えて
工業用水（電気伝導率：２，０００μＳ／ｍ）を用いた
ほかは実施例１と同様にして片面銅張積層板を作製し
た。

【００２５】比較例２ 下塗り用ワニスの調製において、工業用水を電気伝導率
が５，０００μＳ／ｍの工業用水に変更したほかは比較
例１と同様にして片面銅張積層板を作製した。

【００２６】作製した積層板について、次に説明する方
法により、銅はくがある側の面（以下銅はく面という）
及びその反対側の面（以下基材面という）の耐トラッキ
ング性を調べた。その結果を表１に示す。

【００２７】銅はく面の耐トラッキング性 銅はくをエッチングして、幅４ｍｍの２個の回路パター
ンを、間隔０．４ｍｍで形成し、２個の回路パターン間
に一定の電圧を印加した状態で、注射針を用いて、電解
液（０．１重量％の塩化アンモニウム水溶液）を３０秒
間隔で２個の回路パターン間に滴下し、試験面にトラッ
キング破壊を生ずるまでの滴下数（以下単に滴下数とい
う）を求める。電圧を変えて同様の試験を行い、印加電
圧と滴下数との関係曲線を作り、この関係曲線から滴下
数５０滴に対応する電圧を求める。

【００２８】基材面の耐トラッキング性 ＩＥＣ法所定形状の２個の白金電極を、電極先端間隔４
ｍｍとして基材面に接触させ、２個の白金電極間に一定
の電圧を印加し、以下、銅はく面の場合と同様にして滴
下数５０滴に対応する電圧を求める。

【００２９】

【表１】 注１）単位：Ｖ 注２）＞６００とあるのは、６００Ｖの電圧を印加した
ときに滴下数５０滴ではトラッキング破壊を生じなかっ
たことを示す。

【００３０】表１に示される結果から、実施例１及び２
になる積層板は、比較例１及び２になる積層板より、耐
トラッキング性が良好であることがわかる。

【００３１】

【発明の効果】本発明になるプリプレグを用いた積層板
は、高い耐トラッキング性を示すことから、プリント配
線板の安全性が向上し、工業的に有用である。

フロントページの続き (72)発明者 馬籠 和幸 千葉県野田市中里200番地 日立化成ポリ マー株式会社野田工場内 Ｆターム(参考） 4F072 AA04 AA07 AB03 AB31 AC08 AD17 AD23 AD38 AD43 AE02 AE07 AF14 AH02 AH03 AH21 AJ04 AK05 AL13 4F100 AK01B AT00A BA02 BA10A BA10B DH01B GB43 JB06B JB09B JB13B JG10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水溶性熱硬化性樹脂を必須成分とする樹
   脂組成物を、電気伝導率が１，０００μＳ／ｍ以下の純
   水又は電気伝導率が１，０００μＳ／ｍ以下の純水とメ
   タノールとの混合溶剤に溶解したワニスを紙基材に含浸
   乾燥し、次に有機溶剤に熱硬化性樹脂を必須成分とする
   樹脂組成物を溶解したワニスを含浸乾燥してなるプリプ
   レグ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のプリプレグを少なくと
   も表層に用いてなる積層板。