JP2001138438A - 積層板の製造方法 - Google Patents

積層板の製造方法

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JP2001138438A
JP2001138438A JP32647199A JP32647199A JP2001138438A JP 2001138438 A JP2001138438 A JP 2001138438A JP 32647199 A JP32647199 A JP 32647199A JP 32647199 A JP32647199 A JP 32647199A JP 2001138438 A JP2001138438 A JP 2001138438A
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Junichi Oba
淳一 大庭
Takahiro Nakada
高弘 中田
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用熱量を削減し、品質上も安定で良好な積
層板を低コストで得ること。 【解決手段】 積層板の連続的製造方法において、シー
ト状基材に粉体樹脂を付着させたプリプレグの1枚また
は複数枚および金属箔またはフィルムを重ね合わせ、金
属箔またはフィルム巾よりも面長の短い加熱ロール間を
通過させて積層成形することを特徴とする積層板の製造
方法であり、プリプレグに使用される樹脂粉体が、粉末
状熱硬化性樹脂及び硬化剤を必須成分とする場合、これ
ら成分の混合物に機械的エネルギーを与えてメカノケミ
カルな反応を起こさせて得られた粉末状樹脂組成物、又
は、熱硬化性樹脂及び硬化剤を加熱混練ないし溶融混合
し、微粉砕した粉末状樹脂組成物からなることが好まし
い。

Description

【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製造方法に関する
ものである。
【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多層プリント回路板用積層板
や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。従来これら積層板の製造工程では、熱盤間に銅箔、
プリプレグ、あるいは内層用プリント回路板等を、鏡面
板間に配置し、これを一組もしくは複数組重ね合わせ熱
盤間に挿入し、加熱及び加圧し積層成形を行っている。
このため、各積層板の熱盤間での位置により成形性、反
り、寸法変化率等の性能に於いて差が生じ、性能差の無
い製品を供給することは困難である。
【0003】また、加熱成形時の熱板等積層成形設備治
具類及び熱媒の加熱冷却、製品、積層成形設備表面及び
配管系からの放熱による熱損失が大きく、熱源となる燃
料の枯渇や、排出される炭酸ガスによる地球温暖化等が
問題となり、熱源となる燃料の削減の必要性が問題とな
っている。以上の点から、エネルギ損失が少ない積層板
の成形には設備の小型化が必要であり、製品の安定性に
優れる積層板を成形するには、積層成形時に各積層板に
かかる熱履歴を等しくする必要がある。このような積層
板を生産するには、従来熱板による加熱及び加圧成形に
おいても積層板1枚ごとに成形することで可能ではある
が、生産効率が悪く非実用的である。
【0004】品質バラツキの少ない積層板を製造する装
置、あるいは省エネルギー化ができる装置として横型の
連続ベルトプレスや連続ロールプレス等が開発されてい
る。従来の連続ロール成形では製造工程中、溶融した樹
脂が金属箔またはフィルム端部よりはみ出し、ロール面
に付着し、成形された金属箔またはフィルム面への樹脂
の付着、ロール面への樹脂の付着による積層板表面のキ
ズ、ロール面の付着物硬化による積層板厚み精度の悪
化、積層板表面への転写によるエッチング時の回路加工
不良等の悪影響を及ぼすことがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
積層成形では、熱盤による積層成形のため、成型時の使
用熱量が大きく、製品間の性能の差が大きいという問題
があった。本発明は、従来の高圧成形の問題点、即ち、
積層成形における使用熱量が大きく、製品間の性能の差
が大きいという問題を解決し、さらには、連続ロール成
形法による安価で且つ各性能の安定した積層板の製造方
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、積層板の連続
的製造方法において、シート状基材に樹脂粉体を付着さ
せたプリプレグの1枚または複数枚および金属箔または
フィルムを重ね合わせ、金属箔またはフィルム巾よりも
面長の短い加熱ロール間を通過させて積層成形すること
を特徴とする積層板の製造方法に関するものである。即
ち、本発明は積層板の連続ロール成形において、図2に
おいて、金属箔またはフィルム3の巾よりも面長の短い
ロール4用いて成形することを特徴とし、これにより、
プリプレグ1の溶融した樹脂が金属箔またはフィルム3
の端部よりはみ出してもロール3の表面に付着すること
なく、従って、上記のような悪影響を防ぐことが出来
る。なお、ロール3の面長とプリプレグ1の巾との関係
は、特に限定されるものではないが、プリプレグ巾をロ
ール面長とほぼ同じかやや大きめ又はやや小さめにする
のが好ましい。プリプレグ1の巾は、金属箔またはフィ
ルム3の巾より小さくする。
【0007】更には、プリプレグに使用される樹脂粉体
が、粉末状熱硬化性樹脂及び硬化剤を必須成分とする場
合、これら成分の混合物に機械的エネルギーを与えてメ
カノケミカルな反応を起こさせて得られた粉末状樹脂組
成物、又は、熱硬化性樹脂及び硬化剤を加熱混練ないし
溶融混合し、微粉砕した粉末状樹脂組成物からなること
を特徴とする積層板の製造方法に関するものである。従
来までの連続成形技術ではプリプレグおよび金属箔また
はフィルムを重ね合わせ、加熱したロール間で積層成形
する際に、プリプレグと金属箔又はフィルム間、あるい
はプリプレグの間に気泡が巻き込まれやすいという問題
があったが、本発明の場合は、ロール間で成形される際
に、気泡が抜けやすいという特長もある。この理由は、
本発明が、樹脂粉体を用いて作製したプリプレグを使用
して低圧成形する工程を主要な特徴としている。即ち、
樹脂粉体を用いて作製したプリプレグは、プリプレグ表
面や内部に微小な連続気泡が形成され、さらに塗布時の
含浸が従来の液状に比べてクロス等の繊維内部に連続気
泡を形成しやすい特長があり、このことが、従来の樹脂
ワニスを含浸してプリプレグを得る場合に存在する気泡
(独立気泡)に比べて、低圧成形時に気泡を抜けやすい
ものとしている。
【0008】本発明において、かかる方法を実施するた
めのプリプレグの製造装置は、シート状基材に樹脂粉体
を片面または両面から、好ましくは片面側から付着させ
る装置を必須とし、必要に応じて樹脂粉体が含浸したシ
ート状基材を樹脂粉体が付着された面の反対面側を粉体
が存在する面より高く加温する装置、及び又は樹脂が含
浸したシート状基材を加熱する装置を設置する。また、
使用するシート状基材及び含浸させる樹脂粉体の種類、
性状等によっては、加熱装置の前に樹脂量調整装置を設
置することが好ましい。これらの装置を順次通過するよ
うに構成してプリプレグを製造する。これらの装置は、
シート状基材の移送方向により横型ないし縦型等、各種
形式の装置を使用することができる。
【0009】本発明において、繊維材よりなるシート状
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。プリ
プレグを製造するためにこれらのシート状基材に付着さ
れる樹脂粉体としては、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、
メラミン樹脂および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。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。また、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】樹脂粉体が、熱硬化性樹脂と硬化剤を含む
樹脂組成物の場合、粉末状熱硬化性樹脂及び硬化剤の混
合物に機械的エネルギーを与えてメカノケミカル反応を
起こさせて得られた粉体、又は、熱硬化性樹脂及び硬化
剤を加熱混練ないし溶融混合し、微粉砕した粉体が、樹
脂と硬化剤等の他の成分とが均一に混合分散され、微粒
末化しているので、好ましい。
【0011】粉末状熱硬化性樹脂及び硬化剤の混合物に
機械的エネルギーを与えてメカノケミカル反応を起こさ
せて得られた粉体の場合、硬化剤は粉末状であることが
好ましいが、配合量が少ない場合は液状でもよく、樹脂
との混合物に機械的エネルギーを与えた後に粉末化でき
れば使用可能である。また、好ましくは、硬化促進剤を
使用する。硬化促進剤も粉末状のものが好ましいが、上
記と同様に液状のものも使用可能である。かかる硬化促
進剤としては、イミダゾール化合物、第3級アミン等を
用いることができる。これらの各成分は上記のものに限
定されるものではない。
【0012】これらの粉体の粒径としては、通常100
0μm以下であり、好ましくは0.1〜500μmであ
り、更に好ましくは0.1〜200μmである。これ
は、1000μmを越えると粒子重量に対しての表面積
が小さくなり、熱硬化性樹脂、硬化剤や硬化促進剤等各
成分の互いの接点が少なくなり、均一分散が困難となる
ため、反応の目標比率とは異なった比率で反応したり、
均一な反応が行われないおそれがある。メカノケミカル
反応のためには、硬化剤及び又は硬化促進剤が粉末状の
場合、熱硬化性樹脂の粒径は、硬化剤及び又は硬化促進
剤の粒径に対して5〜15倍が好ましい。これは、この
範囲では熱硬化性樹脂に硬化剤及び又は硬化促進剤が融
合しやすいためである。更に必要により無機充填材等の
添加剤を配合することができる。
【0013】これは、メカノケミカル反応による化学的
改質を利用したものであるが、固体と液体が機械的エネ
ルギーにより化学的に改質される場合をも含むものであ
る。メカノケミカル反応のために機械的エネルギーを与
える粉体処理方法としては、ライカイ機、ヘンシェルミ
キサー、プラネタリーミキサー、ボールミル、ジェット
ミル、オングミル、多段石臼型混練押し出し機等による
混合乃至混練がある。この中でオングミル(ホソカワミ
クロン(株)製 メカノフュージョン方式等)、多段石臼
型混練押し出し機((株)KCK製:メカノケミカルディ
スパージョン方式等)、ジェットミル((株)奈良機械製
作所製:ハイブリタイザー方式等)による混合乃至混練
が好ましく、特に、メカノケミカル反応を効率よく行う
ためには、多段石臼型混練押し出し機((株)KCK製:
メカノケミカルディスパージョン方式)が好ましい。
【0014】メカノケミカル反応を行うためには、熱硬
化性樹脂の軟化点は、好ましくは50℃以上、より好ま
しくは70℃以上、さらに好ましくは80℃以上であ
る。これは、上記処理時に粉体間あるいは粉体と処理装
置との間で摩擦、粉砕、融合により20〜50℃程度の
熱が発生するため、この影響を最小限にとどめるためで
ある。一方、軟化点が高すぎても有効なメカノケミカル
反応が行われにくく、かつ、後の工程である樹脂組成物
の基材への含浸が困難となるので、150℃以下の軟化
点が好ましい。粉末状熱硬化性樹脂及び硬化剤等の各成
分は、メカノケミカル反応のための粉体処理の前に、予
め、上記粒径まで粉砕した後ヘンシェルミキサー等にて
できるだけ均一に混合することが好ましい。
【0015】メカノケミカル反応された樹脂粉体の粒径
は、通常1000μm以下であり、好ましくは0.1〜
500μmであり、更に好ましくは0.1〜200μm
である。かかる粒径は、樹脂粉末の散布ないし塗布時の
流動性、及び加熱溶融時の流れや表面の滑らかさを改良
すること、基材への樹脂の含浸性を改良すること、基材
中での樹脂粉体の分布を安定化させること等のために適
している。
【0016】熱硬化性樹脂及び硬化剤を加熱混練ないし
溶融混合し、微粉砕した粉体の場合、熱硬化性樹脂及び
硬化剤、その他必要により添加される無機充填材等の添
加剤とともに、加熱ロール等により加熱混練ないし溶融
混合され、次いで、粉砕機により微粉砕される。熱硬化
性樹脂及び硬化剤は、通常、固形のものが使用される
が、熱硬化性樹脂、無機充填材以外の成分(例えば、硬
化剤、硬化促進剤)は液状のものも使用可能である。
【0017】加熱混練ないし溶融混合するために装置
は、加熱ロール、1軸又は2軸押出機、コニーダー等の
加熱混練機、あるいはヘンシェルミキサー等の加熱装置
の付いた攪拌容器、反応装置等があり、実用上は加熱ロ
ール、1軸又は2軸押出機、ヘンシェルミキサーが好ま
しい。また、粉砕機は、加熱混練ないし溶融混合された
樹脂組成物を微粉砕可能なものであればいかなるもので
もよく、例えば、ハンマーミル、アトマイザー、ジェッ
トミル等がある。
【0018】微粉砕された樹脂粉体の粒径は、通常10
00μm以下であり、好ましくは0.1〜500μmで
あり、更に好ましくは0.1〜200μmである。かか
る粒径は、樹脂粉体の散布ないし塗布時の流動性、及び
加熱溶融時の流れや表面の滑らかさを改良すること、基
材への樹脂の含浸性を改良すること、基材中での樹脂粉
体の分布を安定化させること等のために適している。
【0019】以上のようにして得られた樹脂粉体は、好
ましくは微粉末添加剤を配合することにより、粉体の流
動特性を大きく向上させることができる。従って、この
粉体を基材へ塗布・含浸する際、該粉体の均一な散布な
いし塗布を行うことができ、基材上での粉体の均一な分
布及び粉体塗布面の平滑性を得ることができる。これに
より基材への均一な塗布が可能となる。微粉末添加剤と
しては、無機系微粉末が望ましいが、有機系微粉末も用
いることができる。また、微粉末添加剤の一次粒子径は
平均粒径で0.01〜1μmのものを用いるが、好まし
くは0.01〜0.1μm(比表面積:50〜500m
2 /g程度)のものを用いる。かかる微粉末添加剤とし
ては、シリカ微粉末、酸化チタン微粉末等がある。平均
粒径が1μmを越えると比表面積が小さくなり単位重量
当たりの粒子数が減少すること、及び、樹脂粉体ないし
主成分である粉末状熱硬化性樹脂との粒径差が小さくな
ることにより、流動性向上のためのベアリング効果が十
分に得られないおそれがある。粉体中のベアリング効果
とは、比較的粒径の大きな粒子同士間に微粒子を存在さ
せることにより、粒径の大きな粒子の移動をより自由に
し、粉体全体としての流動性を向上させるものである。
【0020】次に、得られた樹脂粉体は、シート状繊維
基材上に均一に塗布ないし散布し付着する。この付着量
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、片面に前記量のおおよそ半量ずつを
付着させるのが好ましい。樹脂粉体をシート状基材に付
着させる方法は、シート状繊維基材上面から振りかける
方法、各種コーターによる塗布方法、静電塗装法、流動
浸漬法、スプレーによる吹き付け法等、樹脂粉末が良好
に付着する方法であれば特に限定されない。更に、シー
ト状繊維基材は予め加熱されているので、シート状繊維
基材に樹脂粉末を存在させるとき、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ないし散布等
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。
【0021】以上によりに得られたプリプレグは、通常
巻き取り機等により巻き取られたのち、あるいは、その
まま1枚または複数枚に重ねあわせ、場合によって予め
加熱した後に銅箔等の金属箔あるいはフィルムを重ね合
わせ、金属箔またはフィルム巾よりも面長の短い加熱し
たロール間にに挿入して積層板として成形される。ロー
ルプレスの場合、裁断されたプリプレグを使用すること
も可能であるが巻き取ったものを使用し、連続的に成形
する方が好ましい。この場合は、1対あるいは数対のロ
ール間を通して成形する。ロールの材質は金属、ゴム等
がある。
【0022】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1に基
づいて順次説明する。 (プリプレグ供給部)巻き取り機等により巻き取られた
プリプレグ1を連続的に加熱ロール4へ供給する。 (プリプレグ予熱装置)好ましくは、プリプレグ1を加
熱装置2により予熱する。 (金属箔供給部)巻き取り機等により巻き取られた銅箔
3をプリプレグ1の両側(又は片側)へ供給する。 (加圧ロール)プリプレグ1に金属箔3を重ね合わせ、
1対(又は複数対)の加熱ロール4間を通し積層成形す
る。 (アフターベーキング及び裁断または巻き取り工程)成
形された積層板5を必要な長さに裁断機6により裁断さ
れるか、または巻き取り機7により巻き取られる。積層
板は通常裁断の前又は後でアフターベーキングされる。
【0023】
【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。配合量は重量部である。
【0024】実施例1 平均粒径150μmの粉末状のエポキシ樹脂(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部、平均粒子径15μmの粉
末状の硬化剤(ジシアンジアミド)5部、及び平均粒径
15μmの粉末状の硬化促進剤(2−エチル−4−メチ
ルイミダゾール)1部を予備混合し、次いで、多段石臼
型混練押し出し機((株)KCK製 メカノケミカルディ
スパージョンシステム KCK−80X2−V(6))
を用い、回転数200rpmにて1分間処理し、平均粒
径150μmの粉末樹脂組成物を得た。この粉体100
部に、平均一次粒子径0.05μmの微粉末シリカ(日
本アエロジル製アエロジル#200)1部を添加し、ヘ
ンシェルミキサーで回転数500rpm、5分間混合処
理した。
【0025】こうして得られた粉末樹脂組成物を使用し
100g/m2 、巾550mmのガラスクロスの片面上
に前記処理した粉末樹脂組成物をナイフコーターで間隙
0.3mmにして100g/m2 になるように均一に塗
布した。その後下面側より雰囲気温度120℃の熱風加
熱機によって約1分間加温した。続いて、雰囲気温度1
70℃の箱形加熱機によって約2分間ガラスクロス両面
から加熱して厚み0.1mmのプリプレグを得た。この
プリプレグはロール状に巻き取られた。
【0026】次に、このプリプレグを巻きだし、その両
面からヒータを用いて表面温度180℃まで予備加熱し
た。続いて、プリプレグの両面に厚さ18μm、巾60
0mmの銅箔を重ね合わせ、面長550mmである20
0℃に加熱された1対のロール間(間隙0.1mm)を
通過させて加圧成形し、厚み0.1mmの両面銅張積層
板を作製した。
【0027】比較例1 平均粒径150μmの粉末状のエポキシ樹脂(前記Ep
5048)100部、平均粒子径15μmの粉末状の硬
化剤(ジシアンジアミド)5部、平均粒径15μmの粉
末状の硬化促進剤1部の比率で混合したものをメチルセ
ルソルブ100部に溶かした。このワニスを樹脂固形分
で100g/m2 になるように100g/m2 のガラス
クロスを浸けて含浸させた後、170℃の乾燥機で3分
間乾燥して厚み0.1mmプリプレグを得た。このプリ
プレグの上下面に厚さ18μmの銅箔を重ね合わせ、温
度165℃、圧力8kg/cm2 で90分間加熱加圧成
形して積層板を作製した。
【0028】(比較例2)実施例1と同様にして得られ
たプリプレグを、その両面からヒータを用いて表面温度
180℃まで予備加熱した。続いて、プリプレグの両面
に厚さ18μm、巾600mmの銅箔を重ね合わせ、面
長700mmである200℃に加熱された1対のロール
間(間隙0.1mm)を通過させて加圧成形し、厚み
0.1mmの両面銅張積層板を作製した。
【0029】得られたそれぞれの銅張積層板について、
表面外観、成形性及び積層板厚み精度を測定した。結果
を表1に示す。
【表1】
【0030】(測定方法) 1.表面外観:銅張積層板の表面の観察により、銅箔表
面への異物の付着、キズの有無を判定した。 2.成形性(ポイドの有無):銅張積層板の銅箔をエッ
チングにより除去し、ボイドの有無を観察した。 3.板厚精度:銅張積層板の板厚を測定し、その精度を
調べた。
【0031】
【発明の効果】本発明の方法は、設備の小型化に伴う使
用燃料の削減により、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が少なく、省資源化する
ことができる。また、積層板製造時において、連続成形
により、得られた積層板の品質が安定し、良好となる。
さらに連続成形等により任意の長さに裁断できるため従
来発生していた耳等の部分が減り歩留まりの向上にな
る。そして、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】 本発明の積層板を製造する工程を示す概略
図。
【図2】 加熱ロール部分の断面図。
【符号の説明】
1 プリプレグ 2 プリプレグ予熱装置 3 金属箔又はフィルム 4 加熱ロール 5 積層板 6 裁断装置 7 巻き取り装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B32B 31/20 B32B 31/20 // B29K 101:10 B29K 101:10 105:08 105:08 B29L 31:34 B29L 31:34 Fターム(参考) 4F072 AA02 AA04 AA07 AB02 AB08 AB09 AB10 AB11 AB28 AB29 AB31 AD13 AD21 AD23 AD45 AE01 AG03 AG16 AG19 AH05 AH24 AH42 AJ04 AK04 AK14 AK18 AL13 4F100 AA20H AB01B AB33B AG00 AH03H AH07H AK01A AK53 BA02 CA02A DE01A DG11 DH01A EJ192 EJ422 JK13A 4F204 AA36 AA39 AB03 AC03 AD03 AD16 AG03 AH36 FA06 FB02 FB11 FF01 FF05 FQ32

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 積層板の連続的製造方法において、シー
    ト状基材に樹脂粉体を付着させたプリプレグの1枚また
    は複数枚および金属箔またはフィルムを重ね合わせ、金
    属箔またはフィルム巾よりも面長の短い加熱ロール間を
    通過させて積層成形することを特徴とする積層板の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 プリプレグに付着させる樹脂粉体が、粉
    末状熱硬化性樹脂及び硬化剤を必須成分とし、これら成
    分の混合物に機械的エネルギーを与えてメカノケミカル
    な反応を起こさせて得られた粉末状樹脂組成物である請
    求項1記載の積層板の製造方法。
  3. 【請求項3】 プリプレグに付着させる樹脂粉体が、熱
    硬化性樹脂及び硬化剤を必須成分とし、これらを加熱混
    練ないし溶融混合し、微粉砕した粉末状樹脂組成物から
    なる請求項1記載の積層板の製造方法。
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