JP2007161797A - プリプレグの特性試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリプレグ樹脂の半硬化状態をバラツキなく数値化し、かつプリプレグの樹脂系あるいは構造に依存されないプリプレグ試験方法を提供することが課題である。
【解決手段】少なくとも補強材と半硬化樹脂から構成されるプリプレグにおいて、その樹脂の半硬化状態をバラツキなくかつ精度よく管理する手法であって、その試験方法の判定指標として樹脂状態の変化する温度を用いることを特徴とする。特にその樹脂状態の変化する温度にガラス転移温度を管理指標として用いることで、その特性管理の精度および信頼性を大幅に向上する。
【選択図】なし

Description

本発明は、半硬化樹脂を含む材料の特性試験方法であり、特に回路基板の材料として用いられるプリプレグの特性試験方法に関するものである。

近年、電子機器の小型化、軽量化、高密度実装化に伴い、回路基板に対して、多層化、微細配線等の高い配線収容性と高密度実装性が強く要望されるようになってきた。

このような回路基板では、複数層の回路パターンの間をインタースティシャルビアホールで電気的に接続する方法が不可欠なものになっているが、例えば、図１に示すような導電性ペーストによってインタースティシャルビアホールを形成する構成や図２に示すような表層に数層のレーザーめっきビアを有する薄いファイン層を設けた構成の高密度実装用の回路基板が提案されている。これらの回路基板に対して、その絶縁層を形成するための材料であるプリプレグの特性の把握について、従来より厳格な管理を必要とすることがある。

つまり、一般の回路基板より絶縁層が薄くなるため、実際の製造に使用するプリプレグの性能や特性のバラツキが大きい場合、回路基板の平坦性、絶縁層厚み等の回路基板としての性能のバラツキも大きくなり、部品実装性あるいはインピーダンス等の基板特性に悪影響を及ぼすことがある。

特に、上記のペースト接続のビアを有する新しい形態の構成の回路基板では、プリプレグの性能や特性のバラツキがビアの電気的接続に大きく影響する。

その一方で、前述の回路基板の高密度化への流れに伴って、高周波対応、部品内蔵あるいは超薄型化等といった性能を備えた回路基板も要求され、多様化も進んでいる。

この近年の流れに伴い、要求されるプリプレグ材料の性能も多種多様となり、そのため、プリプレグ材料の特性把握の正確さは、従来に比べて厳格さが要求されてきている。

以上のように今後の回路基板に対して、プリプレグ特性の把握およびその管理は、今まで以上に厳格であり、正確性が求められ、極めて重要な事項となる。

しかしながら、従来のプリプレグ特性の試験方法は、ＪＩＳ規格Ｃ６５２１で規定されている樹脂分、樹脂流れ、硬化時間等の試験での判定が一般的である。

特に重要な試験項目は、回路基板の成形性に影響する樹脂流れと硬化時間であり、これらの項目は、プリプレグ樹脂の半硬化状態を間接的に数値として表現し、これをプリプレグの性能の判定値として用いている。
特開平０７−２７７２６号公報

従来のプリプレグ特性の試験方法について、以下に説明する。

まず、樹脂流れの試験法は、所定サイズ、例えば１００ｍｍ角にプリプレグをサンプリングして、それを所定温度、例えば１７５℃の熱プレスで加熱加圧した後、所定サイズ、例えば７０．７ｍｍ角に切り取り、プレス前後の重量変化を測定し、樹脂の流動性を評価判定する方法である。

この方法の欠点は、プリプレグ樹脂の溶融粘度が極端に小さい場合、あるいはプリプレグの樹脂分が少ない場合等に測定が不可能であったり、バラツキが著しく大きくなったりする場合がある。

次に、硬化時間の試験法は、プリプレグから樹脂を揉み落として、樹脂だけを取りだし、それを規定の温度、例えば１７０℃の熱盤上において、ゲル化するまでの時間を測定する方法である。

この方法の欠点は、ゲル化状態の判定が測定者に依存する場合があり、硬化時間の中に測定者バラツキを多分に含むことである。

さらにプリプレグ樹脂の溶融粘度が極端に小さい場合、あるいはプリプレグの樹脂分が少ない場合等にプリプレグから樹脂だけを取り出すことが極めて困難かつ煩雑となる。

以上のように従来のプリプレグ特性の試験方法は簡便であるため、プリプレグの生産現場に非常に適した試験法であるが、プリプレグ樹脂の硬化状態をバラツキなく管理する点では限界がある。

また、上記したように、要求されるプリプレグ材料の性能も多種多様となり、従来の試験方法ではその性能を十分に把握することができないプリプレグ材料も使用されはじめてきた。

具体的にはサンプリングが困難なプリプレグ、あるいはバラツキが大きいフィラー高充填タイプの樹脂を含浸させたプリプレグ、あるいは樹脂流れを極端に押さえたノンフロータイプのプリプレグ、あるいはフィルムタイプのプリプレグ等である。

したがって、本発明は、従来のプリプレグ試験方法の欠点を克服するべく、プリプレグ樹脂の半硬化状態をバラツキなく数値化し、かつプリプレグに含浸された樹脂の種類あるいは構造に影響されないプリプレグ試験方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、少なくとも補強材と半硬化樹脂とからなるプリプレグを直接またはその一部をサンプリングし、それを低温から高温へと加熱していく過程において、前記半硬化樹脂の状態が変化する温度を判定指標とするプリプレグの特性試験方法を提供するものである。

その樹脂状態の変化する温度は、具体的にプリプレグを加熱することで樹脂の弾性率、熱膨張、比熱等の樹脂物性が急激に変化する温度であり、この温度をガラス転移温度という（軟化温度という場合もある）。

本発明者は、ガラス転移温度は、半硬化樹脂の分子構造が直接的に反映されるため、これをプリプレグ特性、具体的にはプリプレグ樹脂の物性を数値評価するには極めて有効であることを把握した。

換言すれば、ガラス転移温度は、プリプレグ特性の振れを敏感に、かつバラツキなく検出することができるため、これを管理指標として用いれば、その特性管理の精度および信頼性を大幅に向上することができる。

これを詳細に説明すると、以下の通りである。

すなわち、従来の測定法において、樹脂量が一定であれば、樹脂流れと硬化時間との間に相関関係が成立するはずである。

しかし、厳しい公差が要求される場合、それらの相関がほとんど見られず、これは公差に対する測定バラツキの占める割合が大きいためである。

例えば、硬化時間１００秒のプリプレグにおいて、その公差として１０％が必要な場合、その測定法によるバラツキが約８％含まれる。つまり、公差の８０％が測定法のバラツキとなる。そのため、硬化時間として公差１０％を要求されるプリプレグ製造は極めて困難であり、事実上不可能に近い。樹脂流れについても同様のことが言える。

以上のことから、近年の回路基板のファイン化、多層化および多様化が進むに伴い、プリプレグに対する要求スペックの公差も自ずと厳しくなることが十分想定される。

したがって、回路基板の技術発展のためには、その基本的な材料であるプリプレグを如何にバラツキなく製造・管理できるかが課題である。

本発明は、これに応えるべく、プリプレグの試験バラツキを皆無に近い状態にすることができ、厳しい要求公差に対応しうる物理的な測定手法をプリプレグの特性試験方法に用いたことが特徴である。

また、本発明者は、このガラス転移温度を測定する具体的な手法として、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）、示差熱走査熱量測定（ＤＳＣ）、熱機械測定（ＴＭＡ）等があり、ＤＭＡは弾性率の変化、ＤＳＣは比熱の変化、ＴＭＡは熱膨張率の変化によって、ガラス転移温度を求めることができることを確認した。

すなわち本発明者が確認したＤＭＡで測定されるガラス転移温度は、樹脂の分子構造に対して敏感に反応するため、この測定法が最も好ましいことを、実験評価を繰り返すことにより把握したものである。

特に、この方法は、プリプレグを所定の大きさに切り出し、そのまま測定装置で測定できるため、測定者による判定バラツキが含まれず、かつサンプルからの樹脂取り出し、あるいはサンプルの加熱加圧といった処理がないため、サンプル処理によるバラツキも含まれない。

また、サンプル処理が不要であるため、一般的なガラスエポキシプリプレグや近年量産化されたアラミドエポキシプリプレグは勿論のこと、従来法が適用しないフィラー高充填タイプ、熱可塑性樹脂ブレンドタイプ、ノンフロータイプ、フィルムタイプ等のプリプレグ特性の管理が高精度にできる。

次に、本発明の特許請求の範囲の各請求項に記載された発明とその作用効果を以下に示す。

本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも補強材と半硬化樹脂とからなるプリプレグを直接またはその一部をサンプリングし、それを低温から高温へと加熱していく過程において、前記半硬化樹脂の状態が変化する温度を判定指標とするプリプレグの特性試験方法というものであり、これにより、プリプレグ樹脂の半硬化状態を直接的に物性値として数値化することができ、測定バラツキがなく、精度および信頼性に優れたプリプレグの管理を行うことができる。

また、サンプル処理の必要がなく、そのままプリプレグ状態で測定することが可能であるため、プリプレグの樹脂系、構造等に測定の可否が依存することのない適用範囲の広いプリプレグの特性試験方法を提供することができる。

さらに、本発明のプリプレグの特性試験方法を採用することにより、回路基板を製造する際に、プリプレグ特性を本発明の試験方法により測定し、要求公差を満たすプリプレグのみを選択し、そのプリプレグを穴加工、ペースト充填、積層、熱プレス工程を経て回路基板を得ることによって、精度および信頼性に優れた高品質の回路基板をも提供できるという効果を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、半硬化樹脂の状態が変化する温度は、ガラス転移温度であることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法というものであり、ガラス転移温度は、半硬化樹脂の分子構造が直接的に反映されるため、プリプレグ樹脂の物性を数値評価するには極めて有効かつ容易であるという効果を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、ガラス転移温度は、動的粘弾性測定法により求められることを特徴とする請求項２に記載のプリプレグの特性試験方法というものであり、動的粘弾性測定法は、樹脂の分子構造に対して敏感に反応するため、測定でのバラツキがなく精度の高いプリプレグの特性試験方法を提供することができる。

本発明の請求項４に記載の発明は、動的粘弾性測定法により貯蔵弾性率と損失弾性率との位相差である損失Ｔａｎδを求めることを特徴とする請求項３に記載のプリプレグの特性試験方法というものであり、特に動的粘弾性測定法における貯蔵弾性率と損失弾性率は、樹脂の分子構造に対して敏感に反応し、測定結果を正確かつ容易に求めることができ、その位相差である損失Ｔａｎδを算出することで、測定でのバラツキがなく精度の高いプリプレグの特性試験方法を提供することができる。

本発明の請求項５に記載の発明は、損失ｔａｎδがピークとなる温度を求めることを特徴とする請求項４に記載のプリプレグの特性試験方法というもので、損失Ｔａｎδがピークとなる温度は容易かつ正確に求めることができ、これにより測定での誤差やバラツキがない高精度のプリプレグの特性試験方法を提供することができる。

本発明の請求項６に記載の発明は、プリプレグは、アラミド不織布補強材にエポキシ樹脂を含浸してなることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法というもので、従来法におけるアラミド不織布での樹脂サンプリングに起因する測定結果のバラツキを解消し、誤差やバラツキがない高精度のプリプレグの特性試験を行うことが可能となる。これにより、平坦性、部品実装性あるいはインピーダンス等において高い性能を要求される回路基板にアラミド不織布補強材を備えたプリプレグを採用することができるという効果を有する。

本発明の請求項７に記載の発明は、プリプレグは、ガラス繊維補強材に樹脂を含浸してなり、前記樹脂の含浸比率は４０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法というものであり、樹脂の含浸比率は４０ｗｔ％以下となるような低樹脂分タイプのプリプレグは樹脂流れが少なく、樹脂の半硬化状態を検出する感度が悪く、それに起因する従来法での測定結果の誤差やバラツキを解消し、高精度のプリプレグの特性試験を行うことが可能となる。

特に、樹脂特性の温度変化を直接的に測定するため、樹脂分が極めて少なくなっても物性変化は検出することができるため、プリプレグ特性を測定するには極めて有効である。

これにより、低樹脂分タイプのガラスエポキシプリプレグを採用することが可能となり、回路基板の薄板化を容易かつ高い工程歩留まりで生産し、提供することができるという効果を有する。

本発明の請求項８に記載の発明は、プリプレグは、ガラス繊維補強材にフィラーが充填された樹脂を含浸してなり、前記フィラーの充填比率は２０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法というものであり、プリプレグ中のフィラーの存在による樹脂サンプルのバラツキや樹脂流動の抑制のため、特性試験ができなかったという問題点を解決し、高精度のプリプレグの特性試験を行うことが可能となる。これにより、フィラー高充填タイプのガラスエポキシプリプレグを採用することが可能となり、耐熱性、誘電特性、機械的強度に優れた回路基板を容易かつ高い工程歩留まりで生産し提供することができるという効果をする。

本発明の請求項９に記載の発明は、プリプレグは、ガラス繊維補強材にノンフロータイプ樹脂を含浸してなることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法というものであり、このタイプのプリプレグは、樹脂が溶融せず樹脂流れがなく、従来法での特性試験では測定不能であったという問題点を解決し、高精度のプリプレグの特性試験を行うことが可能となる。これにより、ノンフロータイプのガラスエポキシプリプレグを採用することが可能となり、平坦性、寸法安定性に優れた回路基板を容易かつ高い工程歩留まりで生産し、提供することができるという効果を有する。

本発明の請求項１０に記載の発明は、プリプレグは、ガラス繊維補強材に熱可塑性樹脂とエポキシ樹脂を含浸してなることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法というものであり、この熱可塑性ブレンドタイプのプリプレグは、測定温度が変わるため、従来法での特性試験では測定不能であったという問題点を解決し、高精度のプリプレグの特性試験を行うことが可能となる。これにより、熱可塑性ブレンドタイプのガラスエポキシプリプレグを採用することが可能となり、新規回路基板を容易かつ高い工程歩留まりで生産し、提供することができるという効果を有する。

本発明の請求項１１に記載の発明は、プリプレグは、有機フィルム補強材の両面あるいは片面に熱硬化性樹脂を塗布してなることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法というものであり、このフィルムタイプのプリプレグは、その薄さからサンプリングあるいは測定自体が極めて困難となり、従来法での特性試験では測定不能であったという問題点を解決し、高精度のプリプレグの特性試験を行うことが可能となる。これにより、両面接着剤付ポリイミドフィルムを採用することが可能となり、薄板化、及び可とう性を備えた新規回路基板を容易かつ高い工程歩留まりで生産し、提供することができるという効果を有する。

以上のように、本発明のプリプレグの特性試験方法であれば、プリプレグ樹脂の半硬化状態を直接的に物性値として数値化することができるため、極めてバラツキなく、精度および信頼性に優れた管理を提供することが可能である。

また、サンプル処理の必要がなく、そのままプリプレグ状態で測定することが可能であるため、プリプレグの樹脂系、構造等に測定の可否が依存することのない適用範囲の広いプリプレグ特性の管理を提供することができる。

（実施の形態）
本発明について、具体的な実施の形態を用いて以下に説明する。

特に本発明の実施の形態は、ＤＭＡ（動的粘弾性測定装置）によるプリプレグのガラス転移温度を判定値として用いた。

以下に具体的な試験方法とサンプルについて説明する。

まずはじめに本発明の試験方法について説明する。

サンプルを長さ４０ｍｍ、幅１０ｍｍに切り出し、下記の測定設備および測定条件にてサンプルのＤＭＡ測定を行った。

その測定結果として、図３のように材料の貯蔵弾性率Ｅ’と損失弾性率Ｅ''、それらの位相差である損失Ｔａｎδが数値データとして得られる。

本実施の形態において、判定手法として用いる数値データは、図３のＴａｎδのピーク温度であり、材料の弾性率が急激に変化する温度、すなわちＤＭＡでのガラス転移温度である。

測定装置：ＤＭＳ６１００（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製）
測定条件：周波数 １０Ｈｚ
昇温速度 ３℃／ｍｉｎ
測定温度範囲 ２５〜１００℃
次に比較例として従来の試験方法について説明する。

（従来法１）
樹脂だけからなるサンプルを１７０℃一定に保持した熱盤上に０．２ｇ乗せ、樹脂が溶融した後テフロン（登録商標）製のかき混ぜ棒で樹脂を一定速度で撹拌して、樹脂が硬化してゲル化するまでの時間をストップウォッチで計測する。この硬化時間を判定数値データとして用いた。

なお、測定開始は、熱盤上にすべての樹脂が乗せ終わった時点を０とした。また、樹脂サンプルはプリプレグを揉み解して樹脂を採取、あるいは５０ｍｍ×５０ｍｍのプリプレグ１０枚を重ね、その両面に離形フィルムを重ね、温度１３０度に保持した熱プレスで３０秒間、５．０ＭＰａで加熱加圧して樹脂を押し出して採取のいずれかで行った。

（従来法２）
サンプルを１００ｍｍ×１００ｍｍに３枚切り出し、３枚の重量Ｗ１をｍｇ単位まで測定した。次に３枚重ねのサンプルの上下に離形シートを重ねて、温度１７０℃に保持した熱プレス熱盤上に設置し、圧力１．５ＭＰａで１０分間加熱加圧した。

次に加熱加圧されたサンプルを取り出し、離形シートを取り除き、さらにサンプルからはみ出した樹脂分を取り除いた。このときのサンプル重量Ｗ２を同様にｍｇ単位まで測定した。

それぞれのサンプルの重量を以下の計算式に当てはめて、樹脂流れ量を求め、これを判定数値データとして用いた。

計算式：（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ１×１００（％）
以上より、本発明の実施の形態であれば、プリプレグの半硬化状態を直接的に測定する手法であることがわかる。

すなわち、従来法１であれば、樹脂分を取り出す処理が必要であり、従来法２であれば、プレス成型の処理が必要である。

さらに従来法１では、ゲル化判定が測定者に依存することがあり、測定者間でのバラツキが評価判定に含まれる。

本発明の実施の形態における試験方法と、従来の試験方法である（従来法１）、（従来法２）との比較をプリプレグタイプ別に以下、詳細に説明する。

１．ガラスエポキシプリプレグでの比較
（実施例１）
樹脂分が６０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍのガラスエポキシプリプレグからバイアス方向に長さ４０ｍｍ、幅１０ｍｍにサンプリングして、そのサンプルを本発明の実施の形態でガラス転移温度を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例１）
樹脂分が６０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍのガラスエポキシプリプレグを手で揉み解して樹脂分だけをサンプリングした。その樹脂サンプルを用いて、従来法１にて硬化時間を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例２）
樹脂分が６０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍのガラスエポキシプリプレグから１００ｍｍ×１００ｍｍに３枚サンプリングして、そのサンプルを従来法２で樹脂流れ量を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

２．アラミドエポキシプリプレグでの比較
（実施例２）
樹脂分が５０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍのアラミドエポキシプリプレグから長さ４０ｍｍ、幅１０ｍｍにサンプリングして、そのサンプルを本発明の実施の形態でガラス転移温度を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例３）
樹脂分が５０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍのアラミドエポキシプリプレグから、５０ｍｍ×５０ｍｍに１０枚切り出し、それらを重ね、さらにその上下に離形シートを重ねて、温度１３０℃に保持した熱プレス熱盤上に設置し、圧力５．０ＭＰａで３０秒間加熱加圧して樹脂分だけをサンプリングした。その樹脂サンプルを用いて、従来法１にて硬化時間を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例４）
樹脂分が５０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍのアラミドエポキシプリプレグから１００ｍｍ×１００ｍｍに３枚サンプリングして、そのサンプルを従来法２で樹脂流れ量を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

３．低樹脂分タイプのガラスエポキシプリプレグでの比較
（実施例３）
樹脂分が４０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍの低樹脂分タイプのガラスエポキシプリプレグから長さ４０ｍｍ、幅１０ｍｍにサンプリングして、そのサンプルを本発明の実施の形態でガラス転移温度を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例５）
樹脂分が４０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍの低樹脂分タイプのガラスエポキシプリプレグを手で揉み解して樹脂分だけをサンプリングした。その樹脂サンプルを用いて、従来法１にて硬化時間を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例６）
樹脂分が４０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍの低樹脂分タイプのガラスエポキシプリプレグから１００ｍｍ×１００ｍｍに３枚サンプリングして、そのサンプルを従来法２で樹脂流れ量を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

４．フィラー高充填タイプのガラスエポキシプリプレグでの比較
（実施例４）
樹脂分が３０ｗｔ％、フィラーが２０ｗｔ％で、厚み０．１ｍｍのフィラー高充填タイプのガラスエポキシプリプレグから長さ４０ｍｍ、幅１０ｍｍにサンプリングして、そのサンプルを本発明の実施の形態でガラス転移温度を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例７）
樹脂分が３０ｗｔ％、フィラーが２０ｗｔ％で、厚み０．１ｍｍのフィラー高充填タイプのガラスエポキシプリプレグを手で揉み解して樹脂分だけをサンプリングした。その樹脂サンプルを用いて、従来法１にて硬化時間を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例８）
樹脂分が３０ｗｔ％、フィラーが２０ｗｔ％で、厚み０．１ｍｍのフィラー高充填タイプのガラスエポキシプリプレグから１００ｍｍ×１００ｍｍに３枚サンプリングして、そのサンプルを従来法２で樹脂流れ量を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

５．ノンフロータイプのガラスエポキシプリプレグでの比較
（実施例５）
樹脂分が５０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍのノンフロータイプのガラスエポキシプリプレグから長さ４０ｍｍ、幅１０ｍｍにサンプリングして、そのサンプルを本発明の実施の形態でガラス転移温度を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例９）
樹脂分が５０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍのノンフロータイプのガラスエポキシプリプレグを手で揉み解して樹脂分だけをサンプリングした。その樹脂サンプルを用いて、従来法１にて硬化時間を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例１０）
樹脂分が５０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍのノンフロータイプのガラスエポキシプリプレグから１００ｍｍ×１００ｍｍに３枚サンプリングして、そのサンプルを従来法２で樹脂流れ量を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

６．熱可塑性樹脂ブレンドタイプのガラスエポキシプリプレグでの比較
（実施例６）
樹脂分が５０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍのＰＰＯ樹脂とエポキシ樹脂からなる熱可塑性ブレンドタイプのガラスエポキシプリプレグから長さ４０ｍｍ、幅１０ｍｍにサンプリングして、そのサンプルを本発明の実施の形態でガラス転移温度を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例１１）
樹脂分が５０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍのＰＰＯ樹脂とエポキシ樹脂からなる熱可塑性ブレンドタイプのガラスエポキシプリプレグを手で揉み解して樹脂分だけをサンプリングした。その樹脂サンプルを用いて、従来法１にて硬化時間を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例１２）
樹脂分が５０ｗｔ％、厚み０．１ｍｍのＰＰＯ樹脂とエポキシ樹脂からなる熱可塑性ブレンドタイプのガラスエポキシプリプレグから１００ｍｍ×１００ｍｍに３枚サンプリングして、そのサンプルを従来法２で樹脂流れ量を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

７．両面接着剤付ポリイミドフィルムでの比較
（実施例７）
０．０１２ｍｍのポリイミドフィルムの両面に厚み０．００５ｍｍの樹脂層を具備したフィルムタイプのプリプレグから長さ４０ｍｍ、幅１０ｍｍにサンプリングして、そのサンプルを本発明の実施の形態でガラス転移温度を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例１３）
０．０１２ｍｍのポリイミドフィルムの両面に厚み０．００５ｍｍの樹脂層を具備したフィルムタイプのプリプレグから樹脂分だけを表面から削りとってサンプリングした。その樹脂サンプルを用いて、従来法１にて硬化時間を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

（比較例１４）
０．０１２ｍｍのポリイミドフィルムの両面に厚み０．００５ｍｍの樹脂層を具備したフィルムタイプのプリプレグから１００ｍｍ×１００ｍｍに１５枚サンプリングして、そのサンプルを従来法２で樹脂流れ量を測定し、それをプリプレグの半硬化状態の数値データとして求めた。

以上の実施例１〜７および比較例１〜１４までについて、その内容と結果を（表１）にまとめた。

なお、表の精度の評価結果の○△×の判定は、次のとおりである。

○：要求公差に対するバラツキの占有率が３０％以内
△：要求公差に対するバラツキの占有率が６０％以内
×：要求公差に対するバラツキの占有率が６０％以上あるいは測定不能の場合
を示すものである。

以上の結果を踏まえ、上記の７タイプのプリプレグに関し、以下に考察を述べる。

（１）ガラスエポキシプリプレグ（実施例１、比較例１、２）について
汎用的なガラスエポキシプリプレグについては、これまでに説明してきたように従来法１の硬化時間の測定法の制度が測定者依存の性質のため、本発明の実施例１より劣る。

しかし、従来法２の樹脂流れについては、サンプル処理の有無の違いだけで、測定精度については大きな差は認められない。

したがって、汎用的なガラスエポキシであれば、従来法でもプリプレグ特性を問題なく管理することは可能である。

しかし、プリプレグタイプ２〜７（実施例２〜７および比較例３〜１４）においては、（従来法１）、（従来法２）の試験方法ではプリプレグの特性の把握が困難であり、管理上の限界に到るプリプレグタイプである。

これらのプリプレグは、回路基板の高密度化、基板特性の多様化等を実現するための高付加価値を生むプリプレグであり、今後ますますこのようなプリプレグが増加すると予想される。

これらの点を踏まえて、プリプレグタイプ２〜７について、以下に説明する。

（２）アラミドエポキシプリプレグ（実施例２、比較例３、４）について
ここで使用したプリプレグは、アラミドエポキシプリプレグであり、アラミド不織布にエポキシ樹脂を含浸したプリプレグである。

これを用いた回路基板は、図１に示した導電性ペーストをインタースティシャルビアに用いた回路基板が代表的である。最近では、一部図２に示した回路基板のファイン層に用いた例もある。

さて、（表１）より、そのアラミドエポキシプリプレグについての結果をみると本発明の実施の形態の精度が優れていることがわかる。この差の理由として、従来法１では、これまでに説明してきた測定者依存性である。

さらに、アラミドプリプレグの場合、樹脂サンプリングに問題があり、不織布のため樹脂をガラスエポキシのように揉みだすことができない。そのため、プレス等によって樹脂を溶融させて押し出す必要があり、測定前のサンプルに一時的に熱がかかることになり、バラツキを増大させる因子となる。

一方、従来法２では、不織布というランダムな構造のため、プリプレグ内部での樹脂流動が複雑になり、結果として樹脂流れのバラツキ増大の要因となる。

これらに対して、実施例２では、プリプレグをそのまま所定の大きさに切り出し、樹脂特性の温度変化を直接的に測定するため、測定者依存性がなく、樹脂サンプリングが不要であり、さらには不織布の構造的な影響を受けにくく、プリプレグ特性を測定するには極めて優れることが言える。

（３）低樹脂分タイプのガラスエポキシプリプレグ（実施例３、比較例５、６）について
ここで使用したプリプレグは、上記のガラスエポキシプリプレグ（実施例１、比較例１、２）に比較して低樹脂分タイプのガラスエポキシプリプレグであり、回路基板の薄板化の際に要求されるプリプレグである。

実施例３と比較例５〜６における差は、従来法１ではすでに説明したとおり、測定者依存性である。

さらに低樹脂分タイプの場合、プリプレグの樹脂分が少ないため、従来法２による重量差が少なくなる。したがって、プリプレグの処理前後の重量差から求める樹脂流れは、その差が小さくなるため、樹脂の半硬化状態を検出する感度が必然的に悪くなる。

一方、実施例３では、樹脂特性の温度変化を直接的に測定するため、樹脂分が極めて少なくなっても物性変化は検出することができるため、プリプレグ特性を測定するには極めて優れることが言える。

（４）フィラー高充填タイプのガラスエポキシプリプレグ（実施例４、比較例７、８）、ノンフロータイプのガラスエポキシプリプレグ（実施例５、比較例９、１０）、熱可塑性ブレンドタイプのガラスエポキシプリプレグ（実施例６、比較例１１、１２）、両面接着剤付ポリイミドフィルム（実施例７、比較例１３、１４）について
いずれの場合も（表１）の備考に示した理由で従来法で測定が困難である。

この中で熱可塑性ブレンドタイプのガラスエポキシプリプレグ（実施例６、比較例１１、１２）は、測定温度を変更する（例えば２００℃）ことで測定が可能になるものの、これまで説明してきた測定法自身の精度の問題はある。

この場合、測定温度が変わるため、別種のプリプレグ特性との横並び比較は不可能となり、回路基板の成型条件を求める際に蓄積されてきた成型条件との比較ができなくなる。

したがって、これは新規回路基板の開発効率に対してデメリットとなる。

さらに、フィルムタイプのような全く新規なプリプレグについては、その薄さからサンプリングあるいは測定自体が極めて困難となり、従来法でのプリプレグ特性の管理は不可能である。

一方、本発明での測定法であれば、サンプル処理の必要がなく、そのままプリプレグ状態で装置によって測定することが可能であるため、プリプレグの樹脂系、構造等に依存することがない。したがって、本発明の試験方法を用いれば、精度および信頼性に優れ、かつ適用範囲の広いプリプレグ特性の管理を提供することができる。

本発明の試験方法を用いた場合の事例として、低樹脂分タイプのガラスエポキシプリプレグを回路基板の製造に用いた場合について説明する。

まず、従来法で試験管理されたプリプレグを用いた場合、要求公差に対して試験結果が満足しているにも関わらず突発的に形成不良が発生する場合がある。

このプリプレグを本発明の試験方法を用いてプリプレグの特性を確認すると、成型不良が起こらなかったプリプレグは、要求公差を満たしていたが、成型不良が発生したプリプレグは、全て公差内の群から外れていたことが判明した。

これは、従来法での測定バラツキによって、見かけ上プリプレグ特性が要求公差を満たしているものの、実際はプリプレグ特性が要求公差に収まっていないことを示すものである。

本発明のプリプレグの特性試験方法は、測定バラツキが極めて小さいため、この試験方法でプリプレグ特性を管理することで成型不良の突発的な発生を防ぐことができた。

すなわち、回路基板を製造する際に、プリプレグを本発明のプリプレグの特性試験方法によりその特性を測定し、要求公差を満たすプリプレグのみを選択し、そのプリプレグを穴加工し、ペースト充填、積層、熱プレス工程を経て回路基板を得ることにより、突発的に成型不良が生じることなく、精度および信頼性に優れた高品質の回路基板を提供できる。

以上のように本発明のプリプレグの試験方法は、プリプレグ樹脂の半硬化状態をバラツキなく数値化し、かつプリプレグの樹脂系あるいは構造に依存されないプリプレグ試験方法を提供することができるため、半硬化樹脂を主体とした回路基板用プリプレグにおける樹脂の硬化状態の管理に有用であり、その結果、精度および信頼性に優れた高品質の回路基板を提供でき、産業上の利用可能性は大といえる。

ペーストビアを具備する高密度実装用の回路基板の断面図 表層にファイン層を具備する高密度実装用の回路基板の断面図 プリプレグの動的粘弾性（ＤＭＡ）測定データを示す図

符号の説明

１ 絶縁層
２ 導電層
３ インタースティシャルビア
４ 導電性ペースト
５ めっきビア
６ コア基板
７ スルーホール
８ ファイン層

Claims (11)

1. 少なくとも補強材と半硬化樹脂とからなるプリプレグを直接またはその一部をサンプリングし、それを低温から高温へと加熱していく過程において、前記半硬化樹脂の状態が変化する温度を判定指標とするプリプレグの特性試験方法。
2. 半硬化樹脂の状態が変化する温度は、ガラス転移温度であることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法。
3. ガラス転移温度は、動的粘弾性測定法により求められることを特徴とする請求項２に記載のプリプレグの特性試験方法。
4. 動的粘弾性測定法により貯蔵弾性率と損失弾性率との位相差である損失Ｔａｎδを求めることを特徴とする請求項３に記載のプリプレグの特性試験方法。
5. 損失ｔａｎδがピークとなる温度を求めることを特徴とする請求項４に記載のプリプレグの特性試験方法。
6. プリプレグは、アラミド不織布補強材にエポキシ樹脂を含浸してなることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法。
7. プリプレグは、ガラス繊維補強材に樹脂を含浸してなり、前記樹脂の含浸比率は４０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法。
8. プリプレグは、ガラス繊維補強材にフィラーが充填された樹脂を含浸してなり、前記フィラーの充填比率は２０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法。
9. プリプレグは、ガラス繊維補強材にノンフロータイプ樹脂を含浸してなることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法。
10. プリプレグは、ガラス繊維補強材に熱可塑性樹脂とエポキシ樹脂を含浸してなることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法。
11. プリプレグは、有機フィルム補強材の両面あるいは片面に熱硬化性樹脂を塗布してなることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの特性試験方法。

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