JP2006274195A - プリプレグの製造方法及びプリプレグ - Google Patents

Abstract

【課題】 繊維基材に高い含浸性で液状樹脂を含浸させることができるプリプレグの製造方法、および、この方法により得られるプリプレグを提供する。
【解決手段】 長尺状の繊維基材に液状樹脂を含浸させるプリプレグの製造方法であって、上記液状樹脂中に浸漬した含浸ロール表面に上記繊維基材を接触させて移送するとともに、上記液状樹脂を上記繊維基材の移送方向に対して２０〜６０度の角度で、上記含浸ロールの内部と外部表面との間を流動させることを特徴とする、プリプレグの製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、本発明は、プリプレグの製造方法及びプリプレグに関するものである。

近年の電子機器の著しい発展に伴い、プリント配線板の高性能化、高信頼性化が要求されているため、プリント配線板に使用される材料である積層板に対する要求特性も一段と高くなっている。
現在、プリント配線板に使用される材料としては、ガラス織布などの繊維基材に液状樹脂（ワニス）を含浸させたプリプレグを用いている。これは繊維基材に、熱硬化性樹脂を主成分とするワニスを含浸させ、加熱乾燥し、樹脂成分をＢステージ状態まで硬化させることにより製造される。
ここで、繊維基材にワニスを含浸させる方法としては例えば、繊維基材の片面側よりワニスを塗布する接触含浸と、繊維基材をワニス中に浸漬させる浸漬含浸とを組み合わせる方法などが採用されている。

しかし、このような従来の方法で得られたプリプレグは、繊維基材内部にボイドや未含浸部分が多く残留しており、このプリプレグを成形しても、成形後の積層板にボイドやカスレが生じて成形不良を起こすという問題があった。
特に、ワニスの粘度が高い場合、接触含浸及び浸漬含浸において含浸の効果が減少する傾向があるため、ワニスに有機溶剤などを多量に加えてワニスの粘度を調整する方法があるが、製造コストの高騰とともに、有機溶剤がプリプレグ中に残存し、積層板の耐熱性等を低下させるという問題があった。
また、繊維基材の厚み方向にワニスを流動させて、含浸性を向上させる方法もある（例えば、特許文献１参照。）が、繊維基材に作用する応力が大きく、繊維基材の変形を招くという問題があった。

特開２００３−２５３２８号公報

本発明は、繊維基材に高い含浸性で液状樹脂を含浸させることができるプリプレグの製造方法、および、この方法により得られるプリプレグを提供するものである。

このような目的は、下記（１）〜（４）に記載の本発明により達成される。
（１）長尺の繊維基材に液状樹脂を含浸させるプリプレグの製造方法であって、
上記液状樹脂中に浸漬した含浸ロール表面に上記繊維基材を接触させて移送するとともに、上記液状樹脂を上記繊維基材の移送方向に対して２０〜６０度の角度で、上記含浸ロールの内部と外部表面との間を流動させることを特徴とする、プリプレグの製造方法。
（２）上記液状樹脂の流動手段は、上記含浸ロール表面に設けられた液状樹脂が流動可能な孔部より、液状樹脂を吸引又は噴出することにより行われるものである、上記（１）に記載のプリプレグの製造方法。
（３）繊維基材がガラス織布である、上記（１）又は（２）に記載のプリプレグの製造方法。
（４）上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の製造方法により得られることを特徴とするプリプレグ。

本発明のプリプレグの製造方法は、繊維基材に高い含浸性で液状樹脂を含浸させることができるものであり、含浸性の良好なプリプレグを得ることができるものである。

以下に、本発明のプリプレグの製造方法、及び、プリプレグについて詳細に説明する。
本発明のプリプレグの製造方法（以下、単に「製造方法」ということがある）は、長尺の繊維基材に液状樹脂を含浸させるプリプレグの製造方法であって、
上記液状樹脂中に浸漬した含浸ロール表面に上記繊維基材を接触させて移送するとともに、上記液状樹脂を上記繊維基材の移送方向に対して２０〜６０度の角度で、上記含浸ロールの内部と外部表面との間を流動させることを特徴とする。
また、本発明のプリプレグは、上記本発明の製造方法により得られたものであることを特徴とする。
まず、本発明の製造方法について詳細に説明する。

以下に、本発明の製造方法を、具体的な実施の形態に基づいて説明する。
図１（１）は本発明の製造方法における実施形態の一例を示すものである。
図１において、繊維基材１ａは、例えばシート状の繊維基材の長尺品を巻物形態としたものなどを用い、これより連続的に巻き出すことにより供給することができる。
繊維基材１ａは、ロール２、ロール３により支持され、含浸ロール４ａにより反転する形態で移送される。ここで含浸ロール４ａは、液状樹脂の容器６内の液状樹脂５中に浸漬しており、図示しない駆動手段により、繊維基材の移送方向と同方向に駆動可能に設置されている。
含浸ロール４ａの表面には、液状樹脂が流動可能な孔部４ｂ〜４ｃが円周方向に複数個形成されている。そして、容器６中のＦ側から、含浸ロール４ａ内部のＥ側に向かって、図示されていないエアーポンプ等の吸引手段により液状樹脂５を流動させることができる。

図１（１）に示した形態においては、液状樹脂５中に移送された繊維基材１ｂは、含浸ロール４ａ表面に接触しながら移送される。そして、含浸ロール４ａ表面に設けられた孔部４ｂから液状樹脂の吸引９ａが行われ、この液状樹脂の流動に伴い、繊維基材１ｃ中の気泡が液状樹脂と置換されて、繊維基材１ｃ中へ液状樹脂を含浸させることができる。

図１（１）の形態においては、上記作用により繊維基材への液状樹脂の含浸が行われるが、このほか、含浸ロール４ａ表面に接触する前後においても含浸を促進させることができる。
まず、含浸ロール４ａ表面に接触する前の段階においては、繊維基材１ｂの移送に伴う液状樹脂の流動７が発生する。これにより、繊維基材１ｂの表裏側で圧力差を生じ、繊維基材１ｂのＡ側からＢ側への液状樹脂の流動８を促すことができ、これにより含浸性を向上させることができる。
また、含浸ロール４ａ表面に接触した後の段階においても、繊維基材１ｄの移送に伴う液状樹脂の流動１０が発生する。これにより、繊維基材１ｄの表裏側で圧力差を生じ、繊維基材１ｄのＤ側からＣ側への液状樹脂の流動１１を促すことができ、これによっても含浸性を向上させることができる。

また、図１（２）は、（１）の形態とは異なる実施形態の一例を示すものである。
図１（２）の形態は、（１）の形態で用いた含浸ロール４ａのかわりに、含浸ロール４ｄを適用しているものである。
含浸ロール４ｄの表面には、液状樹脂が流動可能な孔部４ｅ〜４ｆが円周方向に複数個形成されている。そして、含浸ロール４ｄ内部のＥ側から、容器６内のＦ側に向かって、
図示されていないエアーポンプ等の噴出手段により液状樹脂を流動させることができる。

図１（２）に示した形態においては、液状樹脂５中に移送された繊維基材１ｂは、含浸ロール４ｄ表面に接触しながら移送される。そして、含浸ロール４ｄ表面に設けられた孔部４ｆから液状樹脂の噴出９ｂが行われ、この液状樹脂の流動に伴い、繊維基材１ｃ中の気泡が液状樹脂と置換されて、繊維基材１ｃ中へ液状樹脂を含浸させることができる。

また、図１（２）の形態においても、（１）の形態と同様に、繊維基材が含浸ロール４ｄ表面に接触する前後においても含浸を促進させる作用を発現させることができる。

本発明の製造方法においては、液状樹脂を繊維基材の移送方向に対して２０〜６０度の角度で、含浸ロールの内部と外部表面との間を流動させることを特徴とする。
本発明の製造方法においては、繊維基材の移送方向と、液状樹脂の流動方向とが比較的近いため、液状樹脂の流動を安定化させることができる。これにより、液状樹脂の流動による含浸性向上作用を効果的に発現させることができる。そして、液状樹脂の流動量を少なく設定することができるので、液状樹脂の流動による作用する応力が繊維基材に与える影響をより低減させ、繊維基材を構成する繊維の曲がりなどの変形や、繊維の破断などを防ぐことができる。
上記角度が上記下限値より小さいと、含浸性向上効果が充分に発現できないことがある。また、上記上限値より大きいと、例えば繊維基材の厚み方向（９０度）に液状樹脂を流動させると、繊維基材に作用する応力が大きくなり、繊維基材の変形等が発生することがある。
このような目的のためには、上記角度は２０〜５０度であることがより好ましい。

なお、本発明の製造方法において、含浸ロールは、繊維基材の移送方向と同方向に回転していてもよいし、固定した状態で用いることもできる。繊維基材の移送方向と同方向に回転させると、液状樹脂の流動をより安定化させることができ、上記効果を高く発現させることができる。

本発明の製造方法において、液状樹脂を流動させる手段としては特に限定されないが、含浸ロール表面に設けられた液状樹脂が流動可能な孔部より、液状樹脂を吸引又は噴出することにより行うことが好ましい。
上記孔部としては特に限定されないが、例えば、φ０．５〜５ｍｍ程度の円形又は楕円形状のものを多数設ける方法、あるいは、繊維基材の幅方向に、長さ０．５〜５ｍｍ程度のスリット形状のものを設ける方法、などが挙げられる。なお、ここでいうスリットの長さとは、含浸ロールの円周方向における寸法を指すものである。
含浸ロール表面に設けられた孔部の数、面積としては特に限定されないが、繊維基材が含浸ロールに接触している時間内において、繊維基材に対する液状樹脂の総流動量に実質的にバラつきがない程度に設定することが好ましい。これにより、含浸性の均一性を確保することができる。

本発明の製造方法において、液状樹脂を流動させる際の流動量としては特に限定されないが、繊維基材に作用する液状樹脂の液圧として、０．１〜２．０ＭＰａとすることができ、好ましくは０．２〜１．０ＭＰａとすることができる。これにより、繊維基材の変形等を抑制しつつ、良好な含浸性を確保することができる。

本発明の製造方法に適用される液状樹脂としては特に限定されないが、通常、積層板の製造に使用されるものであれば特に限定されることなく使用することができる。
例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂と、必要に応じてこれらの硬化剤、硬化促進剤を用い、このほか、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バ
リウムなどの無機充填材、可塑剤、着色剤などの各種添加剤を配合することもできる。そして、上記成分を溶解又は分散する溶剤（例えば、アセトン等のケトン類、メタノール等のアルコール類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類）を添加混合してワニスの形態としたものを好適に用いることができる。

本発明の製造方法で用いられる液状樹脂の固形分濃度は、用いる熱硬化性樹脂や溶剤の種類などにより好適な範囲を設定することができるが、１０〜７０重量％とすることができ、プリプレグ中の残存溶剤量、成形後の耐熱性等の特性、及び、液状樹脂の粘度、溶剤揮発量等の生産要因を考慮すると３０〜６０重量％とすることが好ましい。

また、本発明の製造方法に適用される繊維基材としては特に限定されないが、織布、不織布などのシート状繊維基材を好適に用いることができる。
繊維基材の材質としては特に限定されないが、ガラス、炭素などの無機繊維、ポリエステル、アラミドなどの有機繊維、あるいは、これらを混抄したものを用いることができる。また、繊維基材を構成する繊維束（ヤ−ン）は、モノフィラメントヤーン、マルチフィラメントヤーンのいずれであってもよい。
これらの中でも、ガラス織布を適用することが好ましい。これにより、本発明の製造方法による含浸性向上効果を高く発現させることができるとともに、このようにして得られたプリプレグを、回路基板などの積層板用材料として好適に用いることができる。

次に、本発明のプリプレグについて説明する。
本発明のプリプレグは、上記本発明の製造方法により得られるものである。
本発明のプリプレグは、本発明の製造方法により繊維基材に液状樹脂を含浸させることができる。また、本発明の製造方法に加えて、その前工程あるいは後工程において、通常の接触含浸法あるいは浸漬含浸法を組み合わせて適用することもできる。
本発明のプリプレグは、上記方法で繊維基材に液状樹脂を含浸させ、必要に応じて、繊維基材に対する液状樹脂の含浸量を調節した後、これを加熱乾燥することにより製造することができる。
上記加熱乾燥する条件は、液状樹脂の成分、含浸量などにより異なるため特に限定されないが、例えば、１５０〜１９０℃で１〜１０分間実施することができる。

本発明のプリプレグは、プリント配線板用の積層板に好適に用いることができる。
具体的には、上記プリプレグは１枚あるいは複数枚重ねて、これを加熱加圧成形することによって積層板を製造することができる。また、１枚あるいは複数枚重ねたプリプレグの片面又は両面に銅箔などの金属箔を重ねて加熱加圧成形することによって金属箔張り積層板を製造することできる。そして、この金属箔張り積層板の金属箔をプリント配線加工して回路形成することによって、プリント配線板を製造することができるものである。
本発明のプリプレグは、繊維基材内部のボイドが少ないため、従来のプリプレグよりも成形性を向上させることができるとともに、成形時の圧力を低くできるので、反りが小さく寸法精度や板厚精度の良好な積層板を得ることができる。
また、成形性に優れた積層板は、金属マイグレーション等の電気的不具合を低減させることができるので、隣接するスルホール間隔が近接しているような高密度プリント配線板に使用される積層板に好適に用いることができる。

以下、本発明を実施例及び比較例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

１．液状樹脂の調製
テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン製・「エピコ
ート５０４７」、エポキシ当量５５０）８５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製・「エピクロンＮ−６９０」、エポキシ当量２１０）１５重量郎、ジシアンジアミド２．３重量部、２−エチル−４−メチルイミダゾール０．１重量郎をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解させ、不揮発分濃度５５重量％の液状樹脂を調製した。

２．繊維基材
厚さ０．１８ｍｍ、幅１０００ｍｍの長尺シート状のガラス織布（日東紡社製・「ＷＥＡ−７６２８」）を用いた。

３．プリプレグの製造
３．１ 実施例１
図１（１）に示した形態の装置を用いて繊維基材への液状樹脂の含浸を行った。装置の仕様、運転条件等は以下の通りである。
（１）繊維基材の移送速度：１０ｍ／分
（２）含浸ロールの大きさ：径３００ｍｍ、幅１２００ｍｍ
（３）含浸ロール表面の孔部形状
（３．１）形状：幅方向に連続したスリット
（３．２）スリット長さ：１０ｍｍ
（３．３）スリット幅：１０２０ｍｍ
（３．４）スリット個数：円周方向に等間隔に２０個
（４）液状樹脂の吸引方向：繊維基材の移送方向に対して４５度
（５）液状樹脂の吸引量：液圧０．５ＭＰａ
含浸後の繊維基材を、１８０℃の加熱乾燥装置で２分間加熱乾燥して、樹脂組成物の含有量が５１重量％であるプリプレグを製造した。

３．２ 実施例２
図１（２）に示した形態の装置を用いて繊維基材への液状樹脂の含浸を行った。装置の仕様、運転条件は以下の通りである。
（１）繊維基材の移送速度：１０ｍ／分
（２）含浸ロールの大きさ：径３００ｍｍ、幅１２００ｍｍ
（３）含浸ロール表面の孔部形状
（３．１）形状：円形孔
（３．２）円形孔大きさ：φ５ｍｍ
（３．３）円形孔個数：含浸ロールの幅方向に等間隔に１００個／列 設け、これを幅方向に５ｍｍずつずらしながら、円周方向に等間隔に５０列設けた。
（４）液状樹脂の噴出方向：繊維基材の移送方向に対して４５度
（５）液状樹脂の噴出量：液圧０．５ＭＰａ
含浸後の繊維基材を、１８０℃の加熱乾燥装置で２分間加熱乾燥して、樹脂組成物の含有量が５１重量％であるプリプレグを製造した。

３．３ 実施例３
上記３．１において、（５）液状樹脂の吸引量を、液圧１．０ＭＰａ とした以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを製造した。

３．４ 比較例１
図２に示す、接触含浸と浸漬含浸とを組み合わせた装置を用い、実施例１と同じ繊維基材及び液状樹脂を用いて、繊維基材への液状樹脂の含浸を行った。
図２において、繊維基材１ｅは、ロール１２とロール１３とにより、その間でキスロール１４上面側円周部に接触している。キスロール１４は、その下面側の一部が貯留装置１
６内に貯留された液状樹脂１５中に浸漬しており、浸漬ロール１７は、貯留装置１８内に貯留された液状樹脂１９中に浸漬している。
繊維基材１ｅは、キスロール１４の回転により、液状樹脂用１５と接触して接触含浸された後、貯留装置１８中において浸漬含浸されるものである。装置の仕様、運転条件は以下の通りである。
（１）キスロール径：３００ｍｍ
（２）キスロールと繊維基材とが接触する距離（基材の搬送方向）：５０ｍｍ
（３）キスロールの回転数：１０ｒｐｍ
（４）繊維基材の移送速度：１０ｍ／分
（５）浸漬含浸時間：５秒間
含浸後の繊維基材を、実施例１と同様にして、樹脂組成物の含有量が５１重量％であるプリプレグを製造した。

上記の実施例１〜３、及び、比較例１で得られたプリプレグを、以下の方法で評価した。
（１）含浸性
プリプレグを１０×１０ｃｍの大きさに裁断した後、１５０℃の乾燥装置内で１５分間吊るして加熱し、次いで冷却した後の状態を目視で観察した。符号は以下のとおりである。
◎：含浸性に優れており、ボイドがほとんど観察されない。
○：含浸性が良好であり、ボイドは少し観察される。
×：含浸性が悪く、ボイドが多数観察される。
（２）基材の状態
プリプレグを目視で観察し、繊維基材を構成する繊維曲がりの発生の有無を確認した。基材繊維の曲がりが実質的に観察されないものを、「変化なし」とした。

実施例１〜３は、本発明の製造方法により得られたプリプレグであり、従来の製造方法で得られた比較例１のプリプレグに比べて、繊維基材を構成する繊維に曲がりなどを起こすことなく、含浸性に優れたプリプレグとすることができた。

本発明は、液状樹脂中に浸漬した含浸ロール表面に繊維基材を接触させて移送するとともに、液状樹脂を繊維基材の移送方向に対して２０〜６０度の角度で、含浸ロールの内部と外部表面との間を流動させることを特徴とする、プリプレグの製造方法であり、繊維基
材に高い含浸性で液状樹脂を含浸させることができ、含浸性に優れたプリプレグを製造することができるものである。本発明の製造方法で得られたプリプレグは、高密度プリント配線板に使用される積層板に好適なものである。

本発明における製造方法の形態の一例（側断面図） 従来の方法の一例（側断面図）

符号の説明

１ａ 繊維基材
１ｂ 繊維基材
１ｃ 繊維基材
１ｄ 繊維基材
２ ロール
３ ロール
４ａ 含浸ロール
４ｂ 含浸ロール
５ 液状樹脂
６ 液状樹脂の容器

Claims (4)

1. 長尺の繊維基材に液状樹脂を含浸させるプリプレグの製造方法であって、
   前記液状樹脂中に浸漬した含浸ロール表面に前記繊維基材を接触させて移送するとともに、前記液状樹脂を前記繊維基材の移送方向に対して２０〜６０度の角度で、前記含浸ロールの内部と外部表面との間を流動させることを特徴とする、プリプレグの製造方法。
2. 前記液状樹脂の流動手段は、前記含浸ロール表面に設けられた液状樹脂が流動可能な孔部より、液状樹脂を吸引又は噴出することにより行われるものである、請求項１に記載のプリプレグの製造方法。
3. 繊維基材がガラス織布である、請求項１又は２に記載のプリプレグの製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の製造方法により得られることを特徴とするプリプレグ。
   

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