JP2005169538A - プリント配線基板の穴あけ加工に使用する樹脂被覆金属板 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドリルによるプリント配線基板への穴あけ加工において、ドリルビットの発熱防止効果、潤滑効果および切削屑の飛散防止効果が高く、かつ切削屑の排出性が優れており、加工穴内壁の平滑性に優れた高品質かつ高効率な穴あけ加工が可能であると共に、ドリルの折損性が低く、ベタツキがなく作業性と保存安定性に優れ、プリント配線基板の穴あけ加工用当て板として好適な樹脂被覆金属板およびそれを使用したプリント配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の樹脂被覆金属板は、被覆樹脂の水溶性，融点，溶融粘度および硬さが適正に規定されることにより、上記課題解決を達成することができる。

Description

本発明は、プリント配線基板の製造工程の一つである穴あけ加工において、高品質の製品を効率良く得るための当て板として好適な樹脂被覆金属板、および当該樹脂被覆金属板を用いた穴あけ加工工程を含むプリント配線基板の製造方法に関するものである。

プリント配線基板は、電子部品を搭載（実装）して電子部品間を電気的に接続する役割を有するものであり、電気製品の内部部品として非常に重要である。このプリント配線基板を製造するにあたっては、その製造工程の一つとして、積層基板の最上層と最下層間における通電を可能とすべく、断面方向にスルーホール（貫通穴）を形成する工程がある。スルーホールはプリント配線基板にとって不可欠なものであり、また、通常その数は多数に及ぶことから、この穴あけ加工工程は、プリント配線基板の製造において重要な位置を占めている。

一般的にプリント配線基板は、銅箔からなる導体層と、ガラス繊維を織ったクロスにエポキシ樹脂などを含浸硬化した絶縁層とを積層した複合材料からなるが、これら各構成材料の物性には相違がある。そのため、ドリル加工に際して材料間の界面剥離や割れ等の欠陥が生じ易く、加工穴内壁の表面粗度が悪化したり、ドリルの摩耗や折損に影響を及ぼすという問題がある。また、その表面にはガラス繊維製クロスの凹凸に由来する周期的な凹凸が存在するため、ドリル穴あけ加工の際における穴の位置精度が悪化し易い。更に、ドリル穴あけ加工時に発生する熱によってプリント配線基板中の樹脂が軟化し、スミアと呼ばれる汚れとなって内層銅箔に付着し易くなり、これがスルーホールメッキ後における電気的導通不良の要因となる問題がある。

特に、近年における電子機器の小型精密化に伴い、プリント配線基板に設けられる加工穴は、小径化や密度の狭隘化が進行しており、より正確な位置に内壁の平滑な加工穴を設けることのできる技術が必須となっている。更には、最近の経済状況から製造コストの圧縮が求められており、より効率的なプリント配線基板の生産技術の確立が強く求められている。

この問題を解決すべく、穴あけ加工時における熱の発生を抑えることができる技術として、特許文献１と２には、積層基板の片面または両面に水溶性潤滑剤含浸シートを配置し、このシートを当て板として使用して、ドリルにより穴あけ加工を行なう方法が開示されている。この穴あけ方法において使用される潤滑剤含浸シートは、固形の水溶性潤滑剤であるジエチレングリコールやジプロピレングリコール等のグリコール類と、脂肪酸等の合成ワックスおよび非イオン系界面活性剤の混合物を紙等の多孔質材料に含浸したものである。

また、特許文献３には、共に水溶性化合物であるポリエチレングリコール・ジメチルテレフタレート重縮合物とポリオキシメチレンモノステアレートの混合物を、アルミニウム板の片面に接着した水溶性樹脂被覆金属板を当て板として使用し、ドリルにより穴あけ加工を行なう方法が開示されている。

上記技術を改良したものとしては、例えば、溶融温度が１００〜１５０℃である熱可塑性フィルムを直接銅箔上に配置して穴あけする方法（特許文献４）や、滑材を含む熱可塑性樹脂層の外側に滑材を含まない熱可塑性樹脂層を積層した多層構造の熱可塑性樹脂フィルムと金属箔とを貼り合わせたシートを、プリント配線基板に重畳して穴あけ加工する方法（特許文献５）、および熱可塑性ポリエステル樹脂に無機充填材および／または水溶性滑剤を配合したポリエステル樹脂組成物と金属箔とを積層したシートを使用する方法（特許文献６と７）を挙げることができる。

しかし、上記何れの技術においても、より正確な位置に内壁の平滑な穴を効率的に設けるというプリント配線基板のドリル穴あけ工程で求められている課題に対し、その効果は十分でない。

例えば、前述したプリント配線基板に水溶性潤滑剤含浸シート若しくは水溶性樹脂被覆金属板を配置し、このシート若しくは樹脂被覆金属板を当て板として使用してドリルによる穴あけ加工する方法においては、確かにドリルの発熱防止効果またはプリント配線基板の穴あけ部内壁の粗さの低減、ひいてはドリル寿命の向上に一定の効果はあった。しかし、当該シートの構成成分である混合物の多孔質シートへの含浸が不足したり、水溶性樹脂被覆金属板においては金属基板との密着性が劣ったり、樹脂被覆金属板に反りが生じたり、また皮膜自体がベタツキ易いため、梅雨期、夏場等の高温多湿状態下では一層皮膜表面のベタツキが起こり、取扱いや作業性に支障をきたすという欠点があった。本願発明者らは、無機系粉末充填材の添加により、上記問題点の改善を図る研究を行なっていたが、特に皮膜の吸湿または水濡れによるベタツキの問題は、皮膜の主成分が水溶性樹脂から構成されている技術では、本質的に不可避の問題であった。

また、熱可塑性樹脂中へ滑材を配合する方法は、たとえ金属との接着部分に滑剤を含まない熱可塑性樹脂を積層するなどの工夫をしたところで、滑剤は経時変化により金属との接着部分へも拡散するため、樹脂層と金属箔との密着性が悪化し易い。そのため、穴あけ加工時に切削屑が樹脂層と金属層の層間に入り込んで穴位置精度が悪化したり、切削屑の排出が不十分なためドリルの折損が生じ易いという問題があった。

更にまた、特許文献５で開示されている熱可塑性樹脂では、樹脂の硬度が高いため、穴あけ加工時のドリルの食い付きが悪く、穴位置精度が著しく低下する問題があった。

従って、本質的な問題の解決のためには、被覆樹脂そのものを、ドリル穴あけ加工に適した特徴を有するものから構成する必要がある。
米国特許第４,７８１,４９５号明細書 米国特許第４,９２９,３７０号明細書 特開２００２−１２０１９８号公報 特公平７−５０８３１号公報 特開２００１−１５０２１５号公報 特開２００１−２４６６９６号公報 特開２０００−２１８５９９号公報

本発明は斯かる問題点に鑑みてなされたものであって、ドリルによるプリント配線基板への穴あけ加工において、特に加工隣接穴間距離（ピッチ）が狭く高密度なドリル加工条件下で、穴あけ時のドリルビットの発熱防止効果、潤滑効果および切削屑の飛散防止効果が高く、かつ切削屑の排出性が優れており加工穴内壁の平滑性に優れた高品質かつ高効率な穴あけ加工が可能であると共に、ドリルの折損性が低く、ベタツキがなく作業性に優れるプリント配線基板の穴あけ加工用樹脂被覆金属板、およびこれを使用したプリント配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、穴あけ加工用当て板の構成素材である皮膜について鋭意研究を行なったところ、特に皮膜としての熱可塑性樹脂の物性を適切に調整すれば、目的にかなう当て板が得られることを見出して本発明を完成した。

即ち、本発明に係るプリント配線基板の穴あけ加工用樹脂被覆金属板は、金属板の少なくとも一方の面が熱可塑性樹脂で被覆された樹脂被覆金属板において、当該熱可塑性樹脂が、実質的に非水溶性であり、ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠して測定した当該熱可塑性樹脂の融解ピーク温度が６０℃以上，１２０℃以下の範囲内にあり、当該熱可塑性樹脂を１５０℃で溶融させた状態での溶融粘度が、剪断速度条件２００ｍｍ／秒で１×１０^３Ｐ（ポイズ）以上，１×１０^４Ｐ以下の範囲内にあり、３０００ｍｍ／秒で５×１０^２Ｐ以上，５×１０^３Ｐ以下の範囲内であり、且つＪＩＳ Ｋ７２１５に準拠して測定した当該熱可塑性樹脂のデュロメータＤ硬さが２０以上，４５以下であることを特徴とする。

当該樹脂被覆金属板において、前記熱可塑性樹脂の皮膜厚さは２０μｍ以上，３００μｍ以下が好ましい。２０μｍ未満であると穴あけ加工時の潤滑性や切削屑の排出性が発揮され難くなる場合があり、一方３００μｍを超えると、穴位置精度が悪化したりドリルの折損の原因になるおそれがあるからである。また、前記金属板の厚さは２０μｍ以上，３００μｍ以下が好ましい。２０μｍ未満であると穴あけ加工時の穴位置精度が低下したり、基板と当て板との間に切削屑が滞留し易くなる場合がある一方で、３００μｍを超えると、経済性が悪いからである。

更に、前記金属板としては、アルミニウム板またはアルミニウム合金板が好適である。適度な硬さと強度を有していることから、当て板として優れているからである。また、前記熱可塑性樹脂は、ドライラミネート，ウェットラミネート，ホットラミネート法のいずれかによって前記金属板に積層されることが好ましい。これら方法によれば、積層厚さを容易に調整できるからである。

また、本発明に係るプリント配線基板の製造方法は、上記記載の樹脂被覆金属板を、１枚または積層された複数枚のプリント配線基板材料の少なくともドリル進入側に保護用当て板として配置し、ドリルにより穴あけ加工を行なう工程を含むことを特徴とする。

本発明の樹脂被覆金属板は、プリント配線基板の穴あけ加工工程において、１枚または積層された複数枚のプリント配線基板材料の少なくともドリル進入側に保護用当て板として配置することによって、発熱防止効果を発揮してドリル寿命を延ばし、その折損を抑制することが可能であり、内壁の平滑性が高く位置精度の卓越した加工穴が得られることから高品質なプリント配線基板を製造することができる。特に、本発明の樹脂被覆金属板は、近年、プリント配線基板実装の高密度化傾向に伴って加工穴間距離（ピッチ）がますます狭くなりつつあるという過酷なドリル加工条件において、加工穴の品質を高く維持し得る。その上、本発明に係る皮膜はベタツキが低減されているので、樹脂被覆金属板の保管および輸送中に該金属板同士が癒着するといった不利益を生じることもなく、優れた作業性と保存安定性を有している。

即ち、本発明の樹脂被覆金属板に被覆されている熱可塑性樹脂は、適度な融点と溶融粘度および硬度を有することから、ドリルの直進を促進し、且つドリル加工時に発生する摩擦熱は樹脂皮膜の溶融により吸収されると共に、溶融樹脂がドリルに付着しドリルの進入に同伴して潤滑効果を発揮する。

また、ドリル加工に伴い発生する切削屑は、溶融した熱可塑性樹脂と共にドリルの溝に沿って加工穴から排出される。このため、樹脂被覆金属板にあけられた加工穴の周辺は、切粉等の残留による盛り上がりが低減されており、その結果、隣接する穴の加工を阻害することがないという作用効果も発揮する。

これらの作用効果が相まって、本発明の樹脂被覆金属板を使用すれば、近年特に厳しさを増しているドリル加工条件、即ち、加工穴間距離（ピッチ）が狭く高密度に加工穴をあける必要があるという条件下でも、プリント配線基板の主な構成素材であるガラス繊維，フェノール樹脂，エポキシ樹脂，銅板や紙等に深いクラックが生じたり、激しく破砕されるといったことを防止することができ、且つ穴位置精度に優れ、ドリルの磨耗が軽減されると共に、切削屑の排出も円滑に行なわれ、平滑な内壁面を有するスルーホールを得ることが可能になる。

従って、本発明に係る樹脂被覆金属板は、プリント配線基板の穴あけ加工時の当て板として、卓越した性能を発揮することができるので、産業上極めて有用なものである。

以下に、本発明が享有する特性を発揮するための実施形態およびその作用効果について説明する。

本発明の樹脂被覆金属板において皮膜を構成する熱可塑性樹脂は、「実質的に非水溶性」であることが必要である。水溶性の樹脂では、高温多湿環境下でベタツキが生じ、樹脂被覆金属板の輸送または保存時に製品同士が癒着して、製品の保存安定性が保てないからである。また、水溶性樹脂主体の皮膜では、被覆樹脂と基板金属との接着性が悪くなる他、被覆樹脂の基板金属との吸水率の差が大きいため、樹脂被覆金属板自体に反りが発生する等の問題が発生し、作業性にも問題が生じる。尚、「実質的に」とは、マトリックスとなる樹脂部分が非水溶性であるか、又は上記作用効果（製品の保存安定性等）を発揮し得る範囲で多少の水溶性を有してもよい意である。従って、樹脂皮膜中に含まれる酸化防止剤等の添加剤や不可避的に混入される物質に一部水溶性のものが含まれている樹脂皮膜を有する金属板も、本発明に含まれる。

本発明の樹脂被覆金属板を、プリント配線基板の穴あけ加工時に当て板として使用すると、金属板表面に被覆されている熱可塑性樹脂は、ドリル加工に伴って発生する摩擦熱により適度な粘度の溶融体となる。これがドリルの進入に随伴して進入することによって、潤滑剤および切削屑の排出剤として作用し、ひいてはドリル加工穴内壁の平滑性が高められると共に、加工後の当て板表面上に切削屑が残留せず、特に隣接穴間距離が狭い高密度なドリル加工においてはドリルの折損を防ぐことができ、穴位置精度と加工穴の平滑性を向上させる。斯かる作用効果を発揮させるためには、金属板に被覆される熱可塑性樹脂として、摩擦熱で溶融する適度の融点を有することに加え、適度な溶融粘度と硬度を有するものを選択する必要がある。

そのような融点の基準としては、「ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠して測定される融解ピーク温度が６０℃以上，１２０℃以下」であることが必要である。当該融解ピーク温度が６０℃未満である場合は、特に夏季や熱帯地域などにおいて保管または輸送中に被覆用樹脂の一部または全部が溶融ないし軟化し、樹脂被覆金属板同士が癒着するなどの問題が生じるからである。逆に１２０℃を超えると、摩擦熱の発生に伴う被覆樹脂の溶融が生じ難くなるか、或いは溶融が生じた場合でも溶融した樹脂の粘度が必要以上に高くなるため、切削時の潤滑作用や切削屑の排出作用が期待できなくなる。これらの作用効果を発揮するより好ましい融解ピーク温度の下限は６５℃以上であり、更に好ましくは７０℃以上である。一方、より好ましい上限は１１０℃以下であり、更に好ましくは１００℃以下である。

熱可塑性樹脂の溶融粘度については、「熱可塑性樹脂を１５０℃で溶融させた状態での溶融粘度が、剪断速度条件２００ｍｍ／秒で１×１０^３Ｐ（ポイズ）以上，１×１０^４Ｐ以下の範囲内にあり、３０００ｍｍ／秒で５×１０^２Ｐ以上，５×１０^３Ｐ以下の範囲内」であることが必要である。

上記溶融粘度の規定において、溶融粘度を定義する剪断速度を「２００ｍｍ／秒および３０００ｍｍ／秒」と設定した理由は以下の通りである。一般に、熱可塑性樹脂の溶融粘度は非ニュートン性を示し、同一の温度条件下においても剪断速度が高くなるほど溶融粘度は低くなる。そして、プリント基板の小径ドリル加工（φ０．１〜φ０．４ｍｍ）においては、数万から十数万ｒｐｍという高いドリル回転数で加工される例もあり、加工接触面における剪断速度は著しく高い。例えば、直径０.３ｍｍのドリルを１５万ｒｐｍで加工した場合において、加工穴と回転するドリル表面との相対剪断速度は、２３５５ｍｍ／秒にも達すると考えられる。従って溶融粘度も、こうした高剪断条件下（３０００ｍｍ／秒）において、適度のものであることが必要になってくる。

一方、上記高剪断条件に加え、低剪断条件下においても同様に適度な溶融粘度を考慮する必要がある。つまり実際の加工では、ドリル回転数は十数万ｒｐｍと高剪断条件となるが、ドリルの進入速度（通常、１．０〜４．０ｍ／分）を考慮に入れると、実際に回転しているドリルが樹脂被覆金属板の樹脂層に接触する時間は、せいぜい１００分の２秒程度である。この短い時間内に樹脂が溶融し、且つドリルに随伴して潤滑効果を発現するには、より低回転（例えば、１．５万ｒｐｍ。この場合、ドリルとの相対剪断速度は２３５ｍｍ／秒程度）で加工した場合を想定した溶融粘度の規定が重要となってくる。そして、更なる低回転速度（低剪断速度）で適度な溶融粘度を有する場合、ドリルの進入に随伴して進入する溶融体がもたらす潤滑性と切削屑の排出促進性はより向上し、加工後の当て板表面上に切削屑が残留し難くなり、特に隣接穴間距離が狭い高密度なドリル加工において、ドリルの折損を防ぎ、加工穴の平滑性と穴位置精度の向上を期待できる。以上を考慮して、本発明では、高剪断条件（３０００ｍｍ／秒）に加え、低剪断条件（２００ｍｍ／秒）下での溶融粘度も規定している。

また、上記各剪断条件下での溶融粘度を「２００ｍｍ／秒で１×１０^３Ｐ以上，１×１０^４Ｐ以下、３０００ｍｍ／秒で５×１０^２Ｐ以上，５×１０^３Ｐ以下」としたのは、溶融粘度が当該範囲から外れると、特に隣接穴間距離が狭い高密度ドリル加工においてドリル加工穴内壁が粗くなったり、加工後の当て板表面上に切削屑が残留し易くなることによって穴位置精度が悪化するほか、ドリルの折損性も高くなるからである。

その原因は、溶融樹脂の粘度が、特に高剪断条件（３０００ｍｍ／秒）において５×１０^３Ｐを超えると、溶融状態の樹脂がドリルに随伴して進入し難くなるか、または随伴して進入する量が少なくなるため、潤滑性が不足するからである。しかも、切削屑の排出性が悪化するため加工穴の内壁が損傷し易くなり、且つ当て板表面に残留する切削屑が堆積し易くなって、内壁粗さや穴位置精度の悪化並びにドリルの折損が生じ易くなる。

逆に、溶融樹脂の粘度が、特に低剪断条件下（２００ｍｍ／秒）下で１×１０^３Ｐ未満である場合は、ドリルを加工済み穴から引き抜いて次の加工位置に移動する際に、ドリルに付着した溶融樹脂が樹脂被覆金属板上に落下し易くなる傾向があるため好ましくない。これは、当て板表面に溶融樹脂が落下すると、樹脂被覆金属板表面に異物が付着することになるため、この部分をドリル加工すると穴位置精度の大幅な悪化やドリルの折損が生じ易くなる。こうした問題は、特に隣接穴間距離が狭い高密度ドリル加工においては致命傷になりかねない。

因みに、上記溶融粘度の測定条件を「１５０℃」としたのは、一般的なドリル加工条件で穴あけ加工する際において、加工開始時から１００分の１０秒以内に発生する摩擦熱によるランド（導体パターン）の到達温度から想定したものである。

熱可塑性樹脂の硬さの基準は、「ＪＩＳ Ｋ７２１５に準拠して測定されるデュロメータＤ硬さが２０以上，４５以下」であることが必要である。当該デュロメータＤ硬さが４５を超えると、ドリル加工時の穴位置精度が著しく悪くなり、逆に２０未満になると、樹脂被覆金属板同士を重ねたりコイル状に巻き取る際に、ブロッキング現象と呼ばれる樹脂被覆金属板同士の接着が生じ易くなり、生産性や保存安定性が著しく悪化するからである。当該デュロメータＤ硬さの下限としては２５以上が好ましく、より好ましくは３０以上であり、上限としては４０以下が好ましく、より好ましくは３５以下である。

尚、プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法（ＪＩＳ Ｋ７２１５）には、デュロメータのタイプとしてタイプＡとタイプＤがある。本発明ではデュロメータＤ硬さを採用しているが、デュロメータＤ硬さとデュロメータＡ硬さには相関関係があり、デュロメータＡ硬さで表示することもできる。例えば、デュロメータＤ硬さが５０であるものはデュロメータＡ硬さで９５、デュロメータＤ硬さが１０であるものはデュロメータＡ硬さで５０となる。

金属板に被覆する熱可塑性樹脂の皮膜厚さは、「２０μｍ以上，３００μｍ以下」であることが好ましい。２０μｍ未満では、穴あけ加工時の潤滑剤および切削屑の排出剤という作用効果が充分に発揮され難くなり、逆に３００μｍを超えると、過剰な被覆樹脂が、穴位置精度の大幅な悪化やドリルの折損の原因となりかねないからである。当該皮膜厚さのより好ましい下限は２５μｍ以上であり、更に好ましくは５０μｍ以上である。一方、より好ましい上限は２５０μｍ以下であり、更に好ましくは２００μｍ以下である。

金属板の厚さは、「２０μｍ以上，３００μｍ以下」であることが好ましい。２０μｍ未満では、当て板としてのハンドリング性が悪くなり、穴あけ加工時のドリルの穴位置精度が低下し、更に基板と当て板との間に切削屑が滞留し易くなるからであり、また、３００μｍを超えると、生産性が制限され、経済性の点で劣ることになるからである。当該金属板の厚さのより好ましい上限は５０μｍ以上であり、更に好ましくは７０μｍ以上である。一方、より好ましい下限は２５０μｍ以下であり、更に好ましくは２００μｍ以下である。

本発明に係る樹脂被覆金属板の製造に使用される金属板としては、アルミニウム基板（アルミニウム板またはアルミニウム合金板）を使用することが好ましい。具体的には、純アルミニウム系や、３０００系および５０００系等のアルミニウム合金が挙げられるが、最も好ましいのは純アルミニウム系である。これらのアルミニウム板は、適度な硬さと強度を有しているため、穴あけ加工時の当て板として使用することによって、バリや返りの発生を抑制することができ、且つドリルを劣化させることがないからである。

本発明の熱可塑性樹脂は、「ドライラミネート，ウェットラミネート，ホットラミネート法のいずれかにより前記金属板に積層されたもの」であることが好ましい。これらの積層法によれば、その厚さを制御しつつ金属板上に熱可塑性樹脂を容易かつ簡便に被覆できるからである。

また、熱可塑性樹脂と金属板の接着には、公知の接着剤を適用してもよい。例えば、ドライラミネート用接着剤としてアクリル系，ウレタン系，エステル系等のものが、ホットラミネート用接着剤としてエチレン・酢酸ビニル共重合樹脂系，オレフィン系，ゴム系等のものが夫々製造販売されており、これらから適宜選択して使用することができる。

本発明において樹脂皮膜を構成する熱可塑性樹脂は、前述した溶融ピーク温度と一定範囲の剪断条件下での溶融粘度およびデュロメータ硬さの要件を満たす限り、その化学構造や種類は特に限定されないが、好ましいものとしては、例えばアミド系エラストマー，ブタジエン系エラストマー，エステル系エラストマー，オレフィン系エラストマー，ウレタン系エラストマー，スチレン系エラストマー，ポリブテン，低密度ポリエチレン，塩素化ポリエチレン，メタロセン系ポリオレフィン樹脂，エチレン・アクリル酸エステル・無水マレイン酸共重合体，エチレン・グリシジル(メタ)アクリレート共重合体，エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂，変性エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂，エチレン・(メタ)アクリル酸共重合樹脂，アイオノマー樹脂，エチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合樹脂などを挙げることができ、これらから選ばれる樹脂を単独または複合して適用することができるほか、前掲の物性を有する樹脂は全て適用できる。即ち、本発明の樹脂被覆金属板に使用する被覆用樹脂は、特定の化学構造を有するような樹脂を新たに合成する必要はなく、本発明の範囲内の物性を有する市販樹脂またはそれらの混合物を適用することができる。更には、当該樹脂並びにその混合物の物性を測定することにより、速やかにプリント配線基板の穴あけ加工に使用する樹脂被覆金属板の被覆用樹脂として適切なものか否かを判断することができる。

本発明において、熱可塑性樹脂が被覆されていない金属板の面上には、シリコーン系化合物を含有する樹脂組成物からなる離型性樹脂皮膜が被覆されていてもよい。片面のみに樹脂が被覆されていると、樹脂被覆金属板の輸送または保存時に、複数の樹脂被覆金属板間で金属と樹脂の癒着が生じ保存安定性が保てない場合があるが、離型性樹脂皮膜を被覆しておくと斯かる癒着が発生し難くなり、保存安定性が向上するからである。

以上に説明した本発明の樹脂被覆金属板は、１枚または積層された複数枚のプリント配線基板材料の少なくともドリル進入側に配置し、保護用当て板として使用する。従来にもこの様な当て板は知られていたが、本発明の樹脂被覆金属板を当て板にしてドリルで穴あけ加工を行なえば、ドリルビットの発熱を抑制でき、切削屑の飛散防止効果や排出性が優れていることから作業性よくプリント配線基板を製造することが可能になる上に、内壁の平滑性に優れた加工穴を得ることができる。また、使用するドリルの寿命も延ばすことができる。

以下に、実施例および試験例を示し、本発明を更に詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。

実施例１
エチレン・エチルアクリレート共重合樹脂（三井・デュポンポリケミカル(株)製，EVAFLEX-EEA，グレード：A-701，表１中樹脂記号Ａ）を用いて厚さ１００μｍのフィルムを作製し、厚さ１００μｍの純アルミニウム板（1050-H18）にドライラミネート接着剤（大日本インキ化学工業(株)製、LX-901)を用いてラミネートして、表２に示す通り、プリント配線基板の穴あけ加工用の樹脂被覆金属板を作製した。このエチレン・エチルアクリレート共重合樹脂の溶融ピーク温度は９８℃、デュロメータ硬度はＤ４０、１５０℃における溶融粘度は９.０×１０^３Ｐ（剪断速度２００ｍｍ／秒）と２．５×１０^３Ｐ（同３０００ｍｍ／秒）であった。

実施例２
エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（三井・デュポンポリケミカル(株)製，EVAFLEX-EV310）とエチレン・アクリル酸共重合樹脂（ダウケミカル(株)製，プリマコール5990I）の質量比７：３混合物（表１中樹脂記号Ｂ）を用いて厚さ１００μｍのフィルムを作製し、厚さ１００μｍの純アルミニウム板（1050-H18）にドライラミネート接着剤（大日本インキ化学工業(株)製、LX-901)を用いてラミネートして、プリント配線基板の穴あけ加工用の樹脂被覆金属板を作製した。この樹脂Ｂの溶融ピーク温度は７３℃、デュロメータ硬度はＤ３０、１５０℃における溶融粘度は４．５×１０^３Ｐ（剪断速度２００ｍｍ／秒）と１．５×１０^３Ｐ（同３０００ｍｍ／秒）であった。

また、上記実施例１と同様の方法にて、表１記載の各種樹脂（樹脂記号Ｃ〜Ｇ）を用いて、表２に示す通り、プリント配線基板の穴あけ加工用の樹脂被覆金属板を作製した。

比較例１
ポリエチレン（三井住友ポリオレフィン製，スミカセンＬ211、表１中樹脂記号Ｈ）を用いて厚さ１００μｍのフィルムを作製し、厚さ１００μｍの純アルミニウム板（1050- H18）にラミネートして、表３の通り、プリント配線基板の穴あけ加工用の樹脂被覆金属板を作製した。このポリエチレンの溶融ピーク温度は１１３℃、デュロメータ硬度はＤ４９、１５０℃における溶融粘度は７．５×１０^４Ｐ（剪断速度２００ｍｍ／秒）と１.０×１０^４Ｐ（同３０００ｍｍ／秒）であった。

比較例２
上記比較例１と同様の方法によって、表１記載の各種樹脂（樹脂記号Ｉ〜Ｍ）を用いて、表３に示す通り、プリント配線基板の穴あけ加工用の樹脂被覆金属板を作製した。

参考例１
エチレン・エチルアクリレート共重合樹脂（三井・デュポンポリケミカル(株)製，EVAFLEX-EEA，グレード：A-701，表１中樹脂記号Ａ）を用いて、厚さ１０，１００，３００μｍのフィルムを作製し、厚さ１０，１００，３００μｍの純アルミニウム板（1050-H18）にラミネートして、表４の通り、プリント配線基板の穴あけ加工用の樹脂被覆金属板を作製した。

樹脂特性の評価方法
実施例，比較例および参考例として作製した樹脂の水溶性の有無，融点，溶融粘度，および硬度は、以下の方法に基づいて測定した。

（１） 水溶性の有無
重量を測定したペレット状の樹脂を、その２０倍量の蒸留水中に投入して２０℃で３０分間攪拌した。その後、水溶液を目視観察した。このうち、ペレットが残存しているものについてはペレットを濾過により回収し、乾燥後、重量を測定した。水没前後の重量減少が３％未満のものを水溶性「なし」、重量減少が３％以上または水に溶解してペレットが回収できなかったものを水溶性「あり」とした。

（２） 融点
樹脂の融点は、ＪＩＳ Ｋ７１２１（プラスチックの転移温度測定方法）に準拠して測定した。即ち、当該「プラスチックの転移温度測定方法」は、示差走査熱量計（ＤＳＣ，パーキンエルマー社製DSC7型）を使用し、アルミニウム製サンプルパンに封入した５ｍｇ程度の樹脂を、窒素雰囲気下、２５℃から２５０℃を１０℃／分の速度で昇温して測定することにより行なった。得られた熱量曲線において、曲線がベースラインから離れ再度ベースラインに戻るまでの部分を融解ピークとし、その融解ピークの頂点における温度を融解ピーク温度（表１中、「融点」と記載する）とした。

（３） 溶融粘度
樹脂の溶融粘度は、ティー・エイ・インスツルメント社製の動的粘弾性測定装置ARES型を用いて測定した。

測定方法は、まず、一旦融解温度以上に昇温して溶融状態とした樹脂を、平行に設置してある直径２５ｍｍの２枚の円盤間に挿入し、円盤の間隔を２.０ｍｍの厚さにした後、一方の円盤より角速度０.１から５００ラジアン／秒に掃引しながら剪断応力を与え、徐々に降温しながら他方の円盤が感知する応力と位相の変化によって、樹脂溶融粘度の角速度依存性を測定した。測定は、溶融温度１５０℃において、剪断速度２０ｍｍ／秒から３０００ｍｍ／秒における溶融粘度を測定した。

当該測定条件では、角速度３２ラジアン／秒の場合の剪断速度は２００ｍｍ秒、角速度４８０ラジアン／秒の場合の剪断速度は３０００ｍｍ／秒となる。

（４） 硬度
樹脂の硬度は、ＪＩＳ Ｋ７２１５（プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法）に準拠して測定した。即ち、当該「プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法」は、タイプＤデュロメータを使用し、厚さ６ｍｍ，大きさ１００ｍｍ角の正方形に成形した樹脂を、室温条件（２３℃）において、タイプＤデュロメータを荷重５ｋｇで押しつけ、その際のデュロメータ指針の最大値を読みとり、その値をデュロメータＤ硬さとして測定した。

以上に示した方法により測定した樹脂特性を、表１に示す。

上記表１中、溶融粘度１は、剪断速度２００ｍｍ／秒で１５０℃における溶融粘度を示し、溶融粘度２は、剪断速度３０００ｍｍ／秒で１５０℃における溶融粘度を示す。

試験例
実施例，比較例および参考例として作製した樹脂被覆金属板についてドリル加工を行なって、穴位置精度，内壁粗さ，ドリル折損性，および皮膜のベタツキを評価した。

ドリル加工方法は、前記樹脂被覆金属板を樹脂被覆面がドリルに接する側に置き、その下に、０．４ｍｍ厚の両面銅箔張プリント配線基板（ＦＲ−４製，銅箔厚さ１８μｍ）を７枚重ねにして置き、更にその下に厚さ１.５ｍｍのべークライト板からなるバックアップボードを配置して、プリント回路基板の穴あけ加工を行った。

ドリル加工は、以下に示す２種の条件により行なった。
条件１
ドリルビット：直径０．３ｍｍ
回転数：１２５,０００ｒｐｍ
送り速度：２．５ｍ／分
隣接加工穴中心間距離：０．５ｍｍ
ドリルビット数：５０００ヒット
条件２
ドリルビット：直径０．３ｍｍ
回転数：１２５,０００ｒｐｍ
送り速度：２．５ｍ／分
隣接加工穴中心間距離：０．８ｍｍ
ドリルビット数：５０００ヒット

穴位置精度の判定は、プリント配線基板を７枚重ねにし、５０００ヒット（穴あけ）後、最下部（７枚目）の基板について実施した。即ち、最下部の基板において、ヒットした穴５０００個について穴中心部からの誤差間隔を測定し、その最大値を計算して、最大値が４０μｍ未満であるものを◎，４０μｍ以上５０μｍ未満であるものを○，５０μｍ以上６０μｍ未満であるものを△，６０μｍ以上であるものを×とした。

内壁粗さの判定は、上から５枚目の基板について実施し、４０００ヒット目の穴および前後２穴の各スルーホール（ドリル加工穴）壁面左右の内壁粗さを測定して、その平均値が１０．０μｍ未満であるものを◎，１２．５μｍ未満であるものを○，１５．０μｍ未満であるものを△，１７.５μｍ以上であるものを×とした。

ドリル折損性の判定は、上記条件でドリル加工試験を実施した際のドリル折れの有無について行ない、５０００ヒットまで折れなかったものを◎，４０００ヒット以上５０００ヒット未満で折れたものを○，３０００ヒット以上４０００ヒット未満で折れたものを△，３０００ヒット未満で折れたものを×とした。但し、５０００ヒット以内で折損した実施例、比較例および参考例についての穴位置精度と内壁粗さの判定は、折損した時点を基準として判定を行なった。

皮膜の転写・密着挙動（ベタツキ／ブロッキング）の判定は、縦および横の長さが１０ｃｍの正方形に切断した樹脂被覆金属板に、同形状のアルミニウム板（皮膜なし）を樹脂皮膜と接するように重ね、その上から５０ｋｇのおもりを載せて、４０℃，相対湿度８０％の雰囲気条件下で１２時間放置したときに、皮膜のないアルミニウム板に樹脂皮膜の転写および金属板同士の接着が全く確認されないものを◎，一部皮膜の転写が起こっているが金属板同士の接着が確認されないものを○，全面に樹脂皮膜の転写が起こっているもの及び金属板同士の接着が確認されたが剥離可能なものを△，金属板同士が接着し剥離不能のもの（ブロッキング発生）を×とした。

以上の結果を、表２〜４に示す。

表２に示すように、本発明の範囲に含まれるＮｏ．１〜２８においては、ドリルによる穴あけ加工時の穴位置精度，スルーホール（ドリル加工穴）の内壁粗さ，ドリル加工時におけるドリルの折損性，アルミニウム基板上に形成された樹脂皮膜の吸湿や溶融による転写・密着挙動（皮膜のベタツキ／ブロッキング）の判定に関して、顕著な性能の向上効果が確認された。

以下、上記向上効果について説明する。Ｎｏ．１〜１４は、被覆樹脂の種類を変えた実施例である。これらのうち、Ｎｏ．１，３，５，７，９，１１および１３は、高密度ドリル加工条件（条件１）による加工例である。これら何れの実施例においても良好なドリル加工性が得られているが、高密度ドリル加工条件においては、溶融粘度値が上限に近いＮｏ．１，７，１１，１３では、内壁粗さとドリル折損性がやや増大する傾向が観察された。

また、Ｎｏ．１と２は、樹脂Ａの硬度と溶融粘度が本発明の規定範囲内でありながらやや高めであるため、高密度ドリル加工条件において、穴位置精度と内壁粗さ及びドリル折損性がやや増大する傾向が見られた。Ｎｏ．３，４，９，１０では、樹脂の物性が、本発明の規定範囲のうち特に好ましい範囲に全て含まれるため、高密度ドリル加工条件においても特に良好なドリル加工性が得られた。Ｎｏ．５と６は、樹脂の融点が下限値に近いため、樹脂被覆金属板同士の軽度の接着が生じたほか、樹脂の硬度が上限に近いため穴位置精度がやや低下する傾向にあった。Ｎｏ．７と８は、樹脂の融点と溶融粘度が上限に近いため、ドリル加工時の潤滑性がやや不足して、内壁粗さがやや増大する傾向が観察された。Ｎｏ．１１と１２は、樹脂の硬度が下限に近いために軽度の接着が生じていた。Ｎｏ．１３と１４は樹脂の硬度が上限に近いため、穴位置精度がやや低下する傾向があった。

Ｎｏ．１５〜２１は、樹脂皮膜厚さを変えた実験結果である。何れにおいても良好なドリル加工性が得られているが、皮膜厚さが２５μｍ以上２５０μｍ以下の場合はより顕著な性能向上が、５０μｍ以上２００μｍ以下の場合は特に顕著な性能向上の結果が得られた。

Ｎｏ．２２〜２８は、アルミニウム基板の厚さを変えた例である。何れにおいても良好なドリル加工性が得られているが、皮膜厚さが５０μｍ以上２５０μｍ以下の場合はより顕著な性能向上が、７０μｍ以上２００μｍ以下の場合は特に顕著な性能向上の結果が得られた。

以上表２に示した結果に対し、本発明の規定範囲外である比較例においては、一連の性能や経済性を全て満足するものはなかった。その結果を表３に示す。

Ｎｏ．２９〜３８は、被覆樹脂の種類を変えた例である。これらのうちＮｏ．２９と３０は、樹脂の硬度と溶融粘度が本発明の規定範囲よりも高いため、穴位置精度と内壁粗さが劣り、ドリル折損が生じ易かった。

Ｎｏ．３１と３２は樹脂が水溶性であり、樹脂被覆金属板を積層して加圧した際に板同士の接着（ブロッキング）が生じたほか、樹脂被覆面を内側とした反りが生じた。従って、保管や輸送時に特別な配慮が必要であり、作業性と経済性が大幅に低下するという問題が生じ得る。更に、樹脂の溶融粘度が本発明の下限を下回っているため、特に高密度ドリル加工条件において、溶融してドリルに付着した樹脂が落下して樹脂被覆金属板表面に異物が付着したため、穴位置精度が大幅に悪化し、ドリルの折損が生じた。

Ｎｏ．３３と３４では、剪断速度が３０００ｍｍ／秒における樹脂の溶融温度が本発明の上限よりも高いため、潤滑作用が不十分となって穴位置精度と内壁粗さが劣り、ドリル折損が生じ易かった。

Ｎｏ．３５と３６は、剪断速度が２００ｍｍ／秒における樹脂の溶融温度が本発明の下限より低いため、特に高密度ドリル加工条件においてドリルに付着した樹脂成分が加工穴周囲に残留し易くなり、穴位置精度とドリル折損性が悪化した。

Ｎｏ．３７は、樹脂の融点と硬度が本発明範囲の下限を下回っているため、樹脂被覆金属板を積層し加圧した際に、板同士の接着（ブロッキング）が生じた。Ｎｏ．３８は、樹脂の融点が本発明範囲の上限よりも高いため、潤滑作用が不十分となり、内壁粗さとドリル折損性が悪化した。

一方、参考例は、樹脂は本発明の規定範囲内のものでありながら、樹脂皮膜或いはアルミニウム基板の厚みを変えた例である。結果を表４に示す。

Ｎｏ．３９と４０は、樹脂皮膜の厚さを変えた例である。両者共に、ドリル折損性は良好でありベタツキや接着は観察されず、穴あけ加工に使用する当て板として充分実用に耐え得るものであった。但し、Ｎｏ．３９は樹脂皮膜の厚さが比較的薄いために潤滑性がやや不足し、内壁粗さの悪化が多少見られた。また、Ｎｏ．４０は樹脂皮膜厚さが比較的厚いため、ドリルの直進性がやや損なわれ、穴位置精度の悪化が多少観察された。

Ｎｏ．４１と４２は、アルミニウム基板の厚さを変えた例である。両者共に、ドリル折損性は良好でありベタツキや接着は観察されなかった。但し、Ｎｏ．４１は基板厚さが比較的薄いため、樹脂被覆金属板とプリント回路基板の隙間に切削屑が侵入する場合があり、穴位置精度がやや低下した。一方、Ｎｏ．４２は基板厚さが比較的厚いため、単位面積当たり必要となるアルミニウム所要量が増大し、コストがかかるという問題が生じる。

以上より、本発明の技術範囲で規定された物性を有する樹脂を適用した樹脂被覆金属板は、効果に多少の相違はあるものの、少なくとも本発明の規定範囲外である従来の金属板に比して、プリント配線基板の穴あけ加工時の当て板として顕著に優れた性能を示すことがわかった。

Claims (6)

1. 金属板の少なくとも一方の面が熱可塑性樹脂で被覆された樹脂被覆金属板において、
   当該熱可塑性樹脂が、実質的に非水溶性であり、
   ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠して測定した当該熱可塑性樹脂の融解ピーク温度が６０℃以上，１２０℃以下の範囲内にあり、
   当該熱可塑性樹脂を１５０℃で溶融させた状態での溶融粘度が、剪断速度条件２００ｍｍ／秒で１×１０^３Ｐ（ポイズ）以上，１×１０^４Ｐ以下の範囲内にあり、３０００ｍｍ／秒で５×１０^２Ｐ以上，５×１０^３Ｐ以下の範囲内であり、且つ
   ＪＩＳ Ｋ７２１５に準拠して測定した当該熱可塑性樹脂のデュロメータＤ硬さが２０以上，４５以下であることを特徴とするプリント配線基板の穴あけ加工用樹脂被覆金属板。
2. 前記熱可塑性樹脂の皮膜厚さが２０μｍ以上，３００μｍ以下である請求項１に記載の樹脂被覆金属板。
3. 前記金属板の厚さが２０μｍ以上，３００μｍ以下である請求項１または２に記載の樹脂被覆金属板。
4. 前記金属板がアルミニウム板またはアルミニウム合金板である請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂被覆金属板。
5. 前記熱可塑性樹脂が、ドライラミネート，ウェットラミネート，またはホットラミネート法のいずれかにより前記金属板に積層されたものである請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂被覆金属板。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂被覆金属板を、１枚または積層された複数枚のプリント配線基板材料の少なくともドリル進入側に保護用当て板として配置し、ドリルにより穴あけ加工を行なう工程を含むことを特徴とするプリント配線基板の製造方法。