JP2004114185A

JP2004114185A - プリプレグの切断方法

Info

Publication number: JP2004114185A
Application number: JP2002278341A
Authority: JP
Inventors: Tsukuo Wada; 和田　津久生; Hiroki Watanabe; 渡辺　寛基
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】レーザー光の照射位置や切断刃を移動させる必要がなく、切断粉の発生を防止しながらプリプレグを切断する方法であって、レーザー光照射点の中心部分の樹脂が炭化することを防止できるプリプレグの切断方法を提供する。
【解決手段】プリプレグ１を送りながら、照射位置６を固定した状態でプリプレグ１にレーザー光Ｌを照射して、レーザー光Ｌを照射した部分のプリプレグ１の樹脂を加熱して軟化させ、次いでプリプレグ１を送りながら、切断刃２で、プリプレグ１の樹脂を軟化させた部分を切断するプリプレグ１の切断方法であって、レーザー発振器４から出射されるレーザー光Ｌの強度分布を平準化する光学系装置６を配し、この光学系装置６を通したレーザー光Ｌをプリプレグ１に照射することを特徴とするプリプレグの切断方法。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層板等の製造に用いられるプリプレグの切断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリプレグは、ガラス布や紙などの長尺の基材に熱硬化性樹脂のワニスを含浸させ、加熱乾燥して熱硬化性樹脂を半硬化させることによって、長尺に作製されている。このプリプレグはその長手方向と、長手方向に直交する幅方向に切断することによって、定寸法の正方形や長方形に裁断して使用される。例えば、このように定寸に裁断されたプリプレグを複数枚重ね、その両面に銅箔等を重ねて、加熱加圧成形をすることによって、銅張り積層板を製造することができるものである。
【０００３】
このようにプリプレグを切断するにあたって、切断加工は、ロータリーカッター、シャーリング、回転式の丸刃等の切断刃を用いて行なわれるが、プリプレグは半硬化状態で脆い樹脂が基材に付着したものであるために、プリプレグを切断する際に、樹脂の切断粉や基材の切断粉が発生し易く、これらの切断粉が周囲に飛散して作業環境を損ねるおそれがあり、またこの切断粉がプリプレグに付着して、次工程で銅箔等を重ねて成形する際に異物として混入し、不良発生の原因となるものであった。特に近年、回路パターンの高密度化の要望の高まりに従って、異物の混入が厳しくチェックされるようになっており、このような異物混入の原因になる切断粉の発生を防止することが強く求められている。
【０００４】
そこで、プリプレグの切断箇所を赤外線ヒーター等で加熱することによって、この部分の樹脂を軟化させ、軟化した樹脂の部分においてプリプレグを切断することによって、切断粉の発生及び飛散を防止する方法が検討されている。しかし、このように赤外線ヒーター等でプリプレグを加熱すると、切断する箇所以外の部分にも広くプリプレグが加熱され、加熱された部分ではプリプレグの樹脂の硬化が進むおそれがあり、品質劣化が発生するものであった。
【０００５】
上記の各問題を解消するために、本出願人は下記の特許文献１において、レーザー光の照射位置を移動させながらプリプレグの表面にレーザー光を照射することによって、プリプレグの樹脂を線状に加熱して軟化させ、次いでこのレーザー光の照射位置の移動に追随させて切断刃を移動させることによって、樹脂が軟化した部分のプリプレグを切断するようにした方法を提案している。
【０００６】
この方法では、樹脂を軟化させた部分でプリプレグを切断するために、切断粉が発生することを防ぐことができる。そして、プリプレグの加熱はレーザー光を照射した部分においてのみ行なうことができ、広い範囲を加熱することなく切断する部分のみの樹脂を軟化させることができるものである。
【０００７】
しかし、このものではレーザー光の照射位置を移動させ、また切断刃を移動させるようにしているために、これらを移動させるための装置が必要であって、切断装置全体が大掛かりになるという問題があった。しかも、短尺のプリプレグの切断や、プリプレグの幅方向への切断には適しているが、長尺のプリプレグを長手方向に切断する場合は、適用が難しいものであった。
【０００８】
そこで、本出願人は特願２００１−３９２１１３において、基材に樹脂を含浸すると共に半硬化させることによって形成されるプリプレグを切断するにあたって、プリプレグを送りながら、照射位置を固定した状態でプリプレグにレーザー光を照射することによって、レーザー光を照射した部分のプリプレグの樹脂を加熱して軟化させ、次いでプリプレグを送りながら、レーザー光の照射位置よりプリプレグの送り方向の前方に配置される切断刃で、プリプレグの樹脂を軟化させた部分を切断するプリプレグの切断方法を提案している。このものは、レーザー光の照射位置や切断刃を移動させる必要がなく、プリプレグを送るのに伴って、レーザー光の照射で樹脂を加熱軟化させた部分を切断することができ、切断による切断粉の発生を防止しながら、プリプレグを切断することができるものである。
【０００９】
このものでは、プリプレグ１にレーザー光を照射した場合、図５に示すレーザー光の照射点７における温度分布は、レーザー光の照射点の中心温度が最も高く、中心から離れるに従って温度は低くなっている。そのため、照射位置と切断位置との距離が長い場合や、プリプレグの材質等によっては、切断時点でのプリプレグ１の樹脂の軟化状態を維持するために、レーザー発振機から出射するレーザー光の出力を大きくする必要があり、そうしたときに、レーザー光を照射した照射点７の中心部分の樹脂が炭化して、プリプレグの品質劣化が発生しやすいという問題があることが判明した。なお、図５では、プリプレグ１の樹脂が軟化した樹脂軟化部分に符号８を付している。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１３８２８８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、レーザー光の照射位置や切断刃を移動させる必要がなく、切断粉の発生を防止しながらプリプレグを切断することができ、しかも長尺のプリプレグを長手方向に切断することが容易になるプリプレグの切断方法であって、且つ、レーザー発振機から出射するレーザー光の出力を大きくしたときに、レーザー光を照射した照射点の中心部分の樹脂が炭化することを防止できるプリプレグの切断方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のプリプレグの切断方法は、基材に樹脂を含浸すると共に半硬化させることによって形成されるプリプレグを切断するにあたって、プリプレグを送りながら、照射位置を固定した状態でプリプレグにレーザー光を照射することによって、レーザー光を照射した部分のプリプレグの樹脂を加熱して軟化させ、次いでプリプレグを送りながら、レーザー光の照射位置よりプリプレグの送り方向の前方に配置される切断刃で、プリプレグの樹脂を軟化させた樹脂軟化部分を切断するプリプレグの切断方法であって、レーザー発振器とプリプレグのレーザー光照射位置との間に、レーザー発振器から出射されるレーザー光の強度分布を平準化する光学系装置を配し、この光学系装置を通したレーザー光をプリプレグに照射することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明のプリプレグの切断方法は、請求項１記載のプリプレグの切断方法において、前記光学系装置がカライドスコープであることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明のプリプレグの切断方法は、請求項１記載のプリプレグの切断方法において、前記光学系装置がセグメントミラー式の光学系装置であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明のプリプレグの切断方法は、請求項１記載のプリプレグの切断方法において、前記光学系装置が回折型光学部品を用いた光学系装置であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
プリプレグ１は、ガラス布や紙など長尺の基材を含浸槽に通して、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂のワニスを含浸させ、次いでこれを加熱乾燥炉に通して加熱乾燥し、熱硬化性樹脂をＢステージ状態に半硬化させることによって作製されているものであり、長尺に形成されており、ロールに巻いて保管されている。
【００１８】
図１はこのプリプレグ１を長手方向に沿って切断する方法の一実施の形態を示すものであり、プリプレグ１を切断する切断刃２と、この切断刃２との間でプリプレグ１を挟み込む受け刃３と、レーザー光Ｌを出射するレーザー発振器４と、レーザー発振器４から出射されたレーザー光Ｌを反射してプリプレグ１に照射する反射ミラー５と、レーザー発振器４から出射されるレーザー光Ｌ（Ｌ_１）の強度分布を平準化する光学系装置６と、プリプレグ１を送る送りロール１５、１５と、プリプレグ１を送ることを補助する補助送りロール１６、１６とを具備して切断装置を形成するようにしてある。この図１に示す実施の形態では、切断刃２は回転式の丸刃であり、切断刃２との間でプリプレグ１を挟み込む受け刃３を備えるようにしているが、プリプレグ１の材質、厚み等によっては、受け刃３を省略して回転式の丸刃である切断刃２のみでプリプレグ１を切断する構成とすることも本発明では可能である。なお、図１に示す実施形態では、切断刃２は強制的に回転する構造としていて、受け刃３は自由に回転する構造としている。
【００１９】
レーザー発振器４から出射されるレーザー光Ｌの強度分布は一般に、図６に示すように、レーザー光の照射位置７において照射位置７の中央部にピークを持つ山形の分布をしていて、単にレンズを通したり、ミラーで反射しても山形の分布は維持される。図６で、Ｈはピーク強度、Ｗはレーザー光の幅を表わしている。
【００２０】
そこで、図１に示す実施の形態では、レーザー発振器４から出射され、反射ミラー５で反射したレーザー光Ｌ（Ｌ_１）の強度分布を平準化する光学系装置６を、レーザー発振器４とプリプレグ１のレーザー光照射位置７との間に設けていて、この光学系装置６を通したレーザー光Ｌ（Ｌ_２）をプリプレグに照射するようにしている。ここでいう強度分布を平準化するとは、図６に示すような山形の強度分布をしているレーザー光Ｌ（Ｌ_１）について、光学系装置６を通すことにより、レーザー光の幅Ｗを変化させずに、ピーク強度Ｈを下げて、強度分布が平準化されたレーザー光Ｌ（Ｌ_２）に変えることを意味している。
【００２１】
なお、図１に示す実施の形態では、反射ミラー５で反射したレーザー光Ｌ（Ｌ_１）を光学系装置６に導くようにしているが、レーザー発振器４から出射されたレーザー光Ｌ（Ｌ_１）を直接光学系装置６に導くようにしてもよく、また光学系装置６から出たレーザー光Ｌ（Ｌ_２）を反射ミラーで反射してプリプレグ１に照射するようにしてもよい。
【００２２】
この光学系装置６は、レーザー発振器４から出射されたレーザー光Ｌ（Ｌ_１）の強度分布を平準化する働きをするものであり、光学系装置６を通すことで強度分布のピーク強度を低くするので、レーザー発振機４から出射するレーザー光Ｌ（Ｌ_１）の出力を大きくしたときでも、光学系装置６を通したレーザー光Ｌ（Ｌ_２）を照射した照射点７の中心部分の樹脂が炭化することを防止できるようになる。
【００２３】
レーザー発振器４から出射されたレーザー光Ｌ（Ｌ_１）の強度分布を平準化する光学系装置６としては、図２に概略図を示すカライドスコープ９を用いた光学系装置６、図３に概略図を示すセグメントミラー式の光学系装置６、図４に示す回折型光学部品を用いた光学系装置６、非球面ホモジナイザーを用いた光学系装置等が例示できる。
【００２４】
カライドスコープ９を用いた光学系装置６は、図２に概略図を示すように、レーザー光が多重反射するように複数枚の帯状ミラーを組み合せた縦長の筒状のカライドスコープ９と、カライドスコープ９の入口側と出口側にそれぞれレンズ１０を備えるものが一般的である。そして、山形の強度分布を持つレーザー光Ｌ（Ｌ_１）はカライドスコープ１０を通すことで均一な強度分布のレーザー光Ｌ（Ｌ_２）になるため、強度分布のピーク強度を低くすることが可能である。
【００２５】
また、図３に概略図を示すセグメントミラー式の光学系装置６では、もとのレーザー光Ｌ（Ｌ_１）を光学系装置６が備える平面反射ミラー１１で反射して凹面のセグメントミラー１２に照射する。凹面のセグメントミラー１２で反射する際に、レーザー光Ｌを細かく分け、プリプレグ１の所定領域（照射位置７）に当てて重ね合せることによって、山形の強度分布を持つレーザー光Ｌ（Ｌ_１）を均一な強度分布のレーザー光Ｌ（Ｌ_２）に変えるため、強度分布のピーク強度を低くすることが可能である。
【００２６】
また、図４に示す回折型光学部品１３を用いた光学系装置６では、もとのレーザー光Ｌ（Ｌ_１）を回折型光学部品１３を用いて一旦分割して多数の同じような強さの集光スポットを形成し、この多数の同じような強さの集光スポットを集光レンズ１４を用いて照射位置７で重ね合せることにより、山形の強度分布を持つレーザー光Ｌ（Ｌ_１）を均一な強度分布のレーザー光Ｌ（Ｌ_２）に変えるため、強度分布のピーク強度を低くすることが可能である。
【００２７】
本実施形態では、レーザー発振器４としては例えば炭酸ガスレーザー発振器を用いることができる。炭酸ガスレーザーは、出射するレーザー光の出力を適切に設定することが可能なので、本発明において好ましいものである。
【００２８】
この実施の形態の切断方法では、切断刃２よりプリプレグ１の送り方向の後方位置においてプリプレグ１の表面にレーザー光Ｌ（Ｌ_２）を照射させるようになっている。このようにレーザー光Ｌ（Ｌ_２）をプリプレグ１に照射すると、レーザー光Ｌ（Ｌ_２）を照射された部分が加熱され、その部分の樹脂が軟化される。このとき、プリプレグ１は送りロール１５で長手方向に連続して送られているので、樹脂が軟化した樹脂軟化部分８は直線の線状に形成されるものであり、プリプレグ１がさらに送りロール１５で長手方向に送られると、この線状の樹脂軟化部分８が切断刃２を通過し、プリプレグ１は切断刃２によって樹脂軟化部分８に沿って切断されるものである。そのため、レーザー光の照射位置７や切断刃２を移動させる必要がなく、切断粉の発生を防止しながらプリプレグを切断することができ、しかも長尺のプリプレグ１を長手方向に切断することが容易になるプリプレグの切断方法である。
【００２９】
さらに、この実施の形態の切断方法では、レーザー発振器４から出射され、反射ミラー５で反射したレーザー光Ｌ（Ｌ_１）の強度分布を平準化する光学系装置６を、レーザー発振器４とプリプレグ１のレーザー光照射位置７との間に設けていて、この光学系装置６を通したレーザー光Ｌ（Ｌ_２）をプリプレグに照射するようにしている。そのため、レーザー発振機４から出射するレーザー光Ｌの出力を大きくしたときに、レーザー光Ｌを照射した照射点の中心部分の樹脂が炭化することを防止できるようになる。
【００３０】
なお、上記の実施の形態では、長尺のプリプレグ１を長手方向に送りながら切断するようにしたが、本発明は矩形など定尺のプリプレグ１を送りながら切断する際にも適用されるものである。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１〜４に係る発明のプリプレグの切断方法では、基材に樹脂を含浸すると共に半硬化させることによって形成されるプリプレグを切断するにあたって、プリプレグを送りながら、照射位置を固定した状態でプリプレグにレーザー光を照射することによって、レーザー光を照射した部分のプリプレグの樹脂を加熱して軟化させ、次いでプリプレグを送りながら、レーザー光の照射位置よりプリプレグの送り方向の前方に配置される切断刃で、プリプレグの樹脂を軟化させた樹脂軟化部分を切断するプリプレグの切断方法であって、レーザー発振器とプリプレグのレーザー光照射位置との間に、レーザー発振器から出射されるレーザー光の強度分布を平準化する光学系装置を配し、この光学系装置を通したレーザー光をプリプレグに照射するので、請求項１〜４に係る発明のプリプレグの切断方法によれば、レーザー光の照射位置や切断刃を移動させる必要がなく、切断粉の発生を防止しながらプリプレグを切断することができ、しかも長尺のプリプレグを長手方向に切断することが容易になるプリプレグの切断方法であって、且つ、レーザー発振機から出射するレーザー光の出力を大きくしたときに、レーザー光を照射した照射点の中心部分の樹脂が炭化することを防止できるが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を説明するための概略側面図である。
【図２】カライドスコープを用いた光学系装置６を説明するための概略図である。
【図３】セグメントミラー式の光学系装置６を説明するための概略図である。
【図４】回折型光学部品を用いた光学系装置６を説明するための概略図である。
【図５】従来技術における、レーザー光の照射点７を説明するための要部の斜視図である。
【図６】レーザー光の強度分布を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１　プリプレグ
２　切断刃
３　受け刃
４　レーザー発振器
５　反射ミラー
６　光学系装置
７　照射位置
８　樹脂軟化部分
９　カライドスコープ
１０　レンズ
１１　平面反射ミラー
１２　セグメントミラー
１３　回折型光学部品
１４　集光レンズ
１５　送りロール
１６　補助送りロール
Ｈ　ピーク強度
Ｌ　レーザー光
Ｗ　レーザー光の幅

Claims

基材に樹脂を含浸すると共に半硬化させることによって形成されるプリプレグを切断するにあたって、プリプレグを送りながら、照射位置を固定した状態でプリプレグにレーザー光を照射することによって、レーザー光を照射した部分のプリプレグの樹脂を加熱して軟化させ、次いでプリプレグを送りながら、レーザー光の照射位置よりプリプレグの送り方向の前方に配置される切断刃で、プリプレグの樹脂を軟化させた樹脂軟化部分を切断するプリプレグの切断方法であって、レーザー発振器とプリプレグのレーザー光照射位置との間に、レーザー発振器から出射されるレーザー光の強度分布を平準化する光学系装置を配し、この光学系装置を通したレーザー光をプリプレグに照射することを特徴とするプリプレグの切断方法。
前記光学系装置がカライドスコープであることを特徴とする請求項１記載のプリプレグの切断方法。
前記光学系装置がセグメントミラー式の光学系装置であることを特徴とする請求項１記載のプリプレグの切断方法。
前記光学系装置が回折型光学部品を用いた光学系装置であることを特徴とする請求項１記載のプリプレグの切断方法。