JP2009029007A - 積層板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱加圧成形前におけるプリプレグと銅箔との間の溶着の発生を確実に防止することにより、積層板の製造時における銅箔の皺の発生を抑制し、歩留まりを向上することができる積層板の製造方法を提供する。
【解決手段】
プリプレグと金属箔とを積層した積層物１を加熱プレスすることで積層板を製造する積層板の製造方法に関する。前記積層物１を加熱プレス装置２の近傍で一時的に待機させると共にこの積層物１を冷却して前記プリプレグの軟化点よりも５℃低い温度以下の温度に保持する待機工程と、前記待機させた積層物１を加熱プレス装置２に供給して加熱プレスを行う加熱プレス工程とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板の製造に使用される積層板の製造設備に関する。

従来、一般的な銅張積層板は、熱硬化性の樹脂ワニスをガラスクロス等の基材に含浸し、加熱乾燥することにより得られたプリプレグの上下に銅箔等の金属箔を配置し、加熱加圧成形することで製造されている（特許文献１，２参照）。

近年、パソコン、携帯電話、デジタルカメラ等の小型化、軽量化、多機能化等に伴い、プリント配線板の高密度化への要請が高まっている。そのような背景のもと、薄い銅箔を製造する際に皺が入りやすいことにより歩留まりが悪くなることが問題となっている。すなわち、従来使用されている厚み１８μｍ以上の銅箔を用いる場合には銅箔自体が有するコシの強さによって皺の発生は大きな問題とはならなかったが、近年、プリント配線板の高密度化の要請に伴って厚み１２μｍ以下の銅箔を使用するようになったことで銅箔の皺に対する耐性が弱くなり、皺の発生による歩留まりの悪化が問題化してきたものである。
特開昭５７−２０３５４８号公報 特開平４−５３７１４号公報

上記のような積層板の製造時における銅箔の皺の発生は、加熱加圧成形前にプリプレグと銅箔とが溶着することに起因すると考えられる。すなわち、このような溶着が生じると、加熱加圧成形時に生じる銅箔の延伸やプリプレグの硬化収縮などによってプリプレグと銅箔との間に応力が発生し、皺が生じるものと推察される。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、加熱加圧成形前におけるプリプレグと銅箔との間の溶着の発生を確実に防止することにより、積層板の製造時における銅箔の皺の発生を抑制し、歩留まりを向上することができる積層板の製造方法を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る積層板の製造方法は、プリプレグと金属箔とを積層した積層物１を加熱プレスすることで積層板を製造する積層板の製造方法であって、前記積層物１を加熱プレス装置２の近傍で一時的に待機させると共にこの積層物１を冷却して前記プリプレグの軟化点よりも５℃低い温度以下の温度に保持する待機工程と、前記待機させた積層物１を加熱プレス装置２に供給して加熱プレスを行う加熱プレス工程とを含むことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、上記待機工程及び加熱プレス工程において上記積層物１をその両側に金属プレートが重ねられた状態とすると共に、この金属プレートを前記待機工程の前に予め冷却して上記プリプレグの軟化点よりも５℃低い温度以下の温度にしておくことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、積層物１を加熱プレス工程で加熱プレス装置２を用いて加熱加圧成形することで積層板を製造することができ、また、積層物１を加熱プレスする前に加熱プレス装置２の近傍で待機させる間、積層板の温度が加熱プレス装置２から伝達される熱で加熱されてプリプレグの軟化点よりも５℃低い温度を超えるようなことを防止することができ、プリプレグが軟化してプリプレグと金属箔とが加熱加圧成形前に溶着することを抑制することができる。これにより、加熱加圧成形時に金属箔に皺が生じることを防止することができ、生産歩留まりを向上することができるものである。

請求項２に係る発明によれば、積層物１の両側に金属プレートを重ねて加熱プレスを行う場合に、待機工程において金属プレートから伝達される熱によってプリプレグが軟化してプリプレグと金属箔とが加熱加圧成形前に溶着することを防止することができ、例えば金属プレートを繰り返し使用する場合に金属プレートを熱水や温水で洗浄するとしても、この金属プレートにより前記溶着が生じることを防止することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１，２は、積層板を製造するための製造設備の一例を示す。この製造設備は、組み合わせ室５、搬送装置４、待機部３及び加熱プレス装置２を有する。

組み合わせ室５はプリプレグ及び金属箔を積層して積層物１を形成するための適宜の手段と、組み合わせ室５内の雰囲気温度を調整する適宜の空調設備とを備える。

搬送装置４は、組み合わせ室５から待機部３まで積層物１を搬送するものであり、ベルトコンベアやコロコンベア等の適宜の装置で構成される。

待機部３は加熱プレス装置２の近傍に設けられるものであり、搬送装置４にて搬送された積層物１が載置される載置台７を備える。また、待機部３には、搬送装置４による積層物１の搬送経路よりも下方に凹入する待機空間６が設けられており、載置台７はこの待機空間６内を油圧機構等により上下昇降駆動可能に形成されている。この待機部３は、安全のため、積層物１が通過する部分を除き、不燃シート８で覆っておくことが好ましい。

また、この待機部３の待機空間６内を冷却する冷却装置１１が設けられている。このとき、例えば冷風を発生する適宜の冷却装置１１と待機空間６内とをダクト１２で接続し、冷却装置１１にて生成された冷風をダクト１２を介して待機空間６内に供給することができるようにする。

加熱プレス装置２は、積層物１又は組み合わせ体９を加熱プレスすることにより積層物１を加熱加圧成形して積層板を形成するものである。この加熱プレス装置２は、例えば積層物１又は組み合わせ体９を所定の圧力及び温度で加熱加圧プレスする一対の熱盤１０を設けて形成することができる。

本実施形態における積層板の製造方法では、上記例示されたような製造設備を用い、組み合わせ工程、搬送工程、待機工程及び加熱プレス工程を順次経ることにより積層板を製造する。

組み合わせ工程はプリプレグと金属箔とを積層した積層物１を形成する工程である。

この工程では、まず組み合わせ室５内で一枚のプリプレグ又は二以上のプリプレグを積層したものの、両側の外面にそれぞれ金属箔を重ねて積層物１を構成する。このとき積層物１の両側には更に金属プレートを配置することが好ましい。また、積層物１と金属プレートとを交互に複数段積層すると共にその最外層に金属プレートを重ねるようにしても良い。

上記金属箔及びプリプレグとしては、積層板の製造用途に使用可能な適宜のものを用いることができるが、例えば金属箔として銅箔を用い、プリプレグとしてガラス基材エポキシ樹脂プリプレグを用いることができる。また、金属プレートとしては例えば表面に鏡面加工を施したステンレス板を用いることができる。

組み合わせ室５内で積層物１を形成している間、組み合わせ室５内の雰囲気温度を空調設備により適宜の温度に調節することで、プリプレグの硬化反応の進行を抑制することが好ましい。

次に、搬送工程では、このように形成された一段又は複数段の積層物１を搬送装置４へ供給し、この積層物１を前記搬送装置４にて待機部３まで搬送する（図１（ａ）参照）。図１，２中の積層物１は、積層物１が一段のみである場合と、積層物１が複数段積層したものである場合の、両方を含む。

次に、待機工程では上記搬送工程により搬送された積層物１を加熱プレス装置２の近傍の待機部３で一時的に待機させる。ここで、本実施形態では、待機部３には上記搬送された一段又は複数段の積層物１が順次搬送されるようになっている。このとき各積層物１は載置台７上に順次供給されると共に、載置台７は積層物１が供給されるごとに下方に駆動し、積層物１が供給される位置が一定に保たれる。これにより、載置台７上では一段又は複数段の積層物１が更に複数積層して組み合わされた組み合わせ体９が形成され、この組み合わせ体９が待機空間６内に配置されて、この待機空間６内で待機することとなる（図１（ｂ）参照）。

この待機工程においては、組み合わせ体９を冷却装置１１にて冷却することにより積層物１の温度を、プリプレグの軟化点よりも５℃低い温度以下の温度に保持する。このため、加熱プレス装置２から伝達される熱による積層物１の温度上昇が抑制される。

待機終了後、組み合わせ体９は待機部３から加熱プレス装置２へ供給される。このとき、載置台７が上方に駆動することにより組み合わせ体９が待機空間６の上方に配置され、この状態で適宜の押出手段等を用いて組み合わせ体９を加熱プレス装置２へ供給する（図２（ａ）参照）。

加熱プレス工程では、待機部３から供給された積層物１を加熱プレスするものであり、本実施形態では上記組み合わせ体９を加熱プレスする（図２（ｂ）参照）。

加熱プレス条件は積層物１を構成するプリプレグ及び金属箔の種類に応じて適宜設定される。この加熱プレス工程において、プリプレグを構成する樹脂成分が軟化した後熱硬化することで絶縁層が形成されると共に、この絶縁層に金属箔が密着してこの金属箔にて導体層が形成されて、積層板が得られる。得られた積層板は加熱プレス装置２から取り出される。

この加熱プレス工程の間も、上述の工程により待機部３には積層物１が供給されて組み合わせ体９が形成され、前記加熱プレス工程が終了するまでの間、組み合わせ体９を待機部３にて待機させる。そして、前記加熱プレス工程が終了した後、待機部３から新たに組み合わせ体９を加熱プレス装置２に供給して、加熱プレスを行う（図１，２参照）。このようにして、積層板の製造を順次行うことができる。

上記のようにして積層板を製造すると、待機工程においては積層物１を冷却することでこの積層物１の温度をプリプレグの軟化点よりも５℃低い温度以下の温度に保持するため、この待機工程で待機している積層物１よりも先に加熱プレス工程へ供給された別の積層物１が加熱加圧成形されている間に、加熱プレス工程で発生した熱が待機工程で待機している積層物１に伝達された場合でも、積層物１の温度上昇を抑制し、プリプレグと金属箔との間の溶着を防止することができるものである。

ここで、プリプレグの軟化点は次のようにして測定することができる。まず、プリプレグに厚み方向の一定荷重をかけた状態で、このプリプレグを加熱して昇温する。このプリプレグの温度に対する厚みの変化をマイクロゲージ等で測定する。これにより、図３に示すような温度−厚み曲線が得られる。この温度−厚み曲線では、プリプレグの軟化前は温度が上昇しても厚みの変化は殆ど見られず直線状となっており、プリプレグが軟化し始めると厚みが徐々に低減し始めると共にその変化率が上昇していき、ついには一定の勾配で直線状に低下することとなる。軟化点は、この曲線における軟化前の直線状の部分を延長した直線と、軟化後の一定勾配の部分を延長した直線とが交差する温度として導出される。

プリプレグの温度が上昇して軟化すると、互いに隣接するプリプレグと金属箔とが溶着するおそれが生じる。このときプリプレグは図３に示すように軟化点よりも低い温度から軟化し始めるため、プリプレグの温度が軟化点よりも若干低い温度であってもこのような溶着が生じるおそれがある。しかし、本発明では上記のように積層物１の温度を、プリプレグの軟化点よりも５℃低い温度以下の温度に保持することで、積層物１の温度をプリプレグが軟化し始める温度よりも低い温度に維持し、プリプレグと金属箔との溶着が確実に防止することができるものである。

尚、この待機工程における積層物１の保持温度の下限は特に制限されないが、この温度があまりにも低すぎると加熱プレス工程での成形効率の低下を招く等のおそれがあるため、保持温度は２０℃以上であることが好ましい。

このように本発明では加熱プレス装置２に供給される前の積層物１の温度上昇が抑制され、加熱加圧成形前の積層物１におけるプリプレグと金属箔との間の溶着が防止されることから、加熱加圧成形時の銅箔の延伸やプリプレグの硬化収縮などによる金属箔の皺の発生が防止され、積層板の製造時の歩留まりを向上することができる。特に、金属箔が例えば厚み１２μｍ或いはそれ以下の場合のように厚みが薄く、コシが弱い場合であっても、このような皺の発生を防止することができるものである。例えば、皺の発生による不良発生率が１３％程度であった積層板の製造ラインにおいて、本実施形態のような待機工程における積層物１の冷却を行うことにより、不良発生率を１％程度にまで低減することも可能となる。

また、待機工程では積層物１を加熱プレス工程がなされる加熱プレス装置２の近傍で待機させるため、待機工程で待機させている積層物１よりも先に加熱プレス工程に供給されていた積層物１の加熱加圧成形が終了した後、速やかに待機工程における積層物１をプレス成形装置に供給して、続けて加熱加圧成形を行うことができ、順次行われる加熱プレス成形の間のタイムロスを低減することができて積層板を生産性良く製造することができることとなる。

また、上記のようにして積層板を製造するにあたり、金属プレートを用いる場合には、通常は積層板の製造後に金属プレートを洗浄して繰り返し使用するものであり、このとき洗浄後の金属プレートに水滴が残存することを防止するために温水や熱水を用いた洗浄が為される。この場合、洗浄後の金属プレートの温度が高くなるため、これをそのまま積層板の製造に供すると、金属プレートから積層物１に熱が伝達されることでプリプレグと金属箔とが溶着するおそれがある。

そこで、上記積層板の製造工程において、待機工程の前に予め金属プレートを適宜の手段で冷却するなどして、プリプレグの軟化点よりも５℃低い温度以下の温度に保持しておくことが好ましい。例えば上記の実施形態においては、組み合わせ工程において積層物１に金属プレートを重ねる前に、予め金属プレートを冷却するなどして、金属プレートを前記ようにプリプレグの軟化点よりも５℃低い温度以下の温度に保持するものである。このようにすれば、上記のような金属プレートから積層物１へと伝達される熱によってプリプレグと金属箔との間の溶着が発生することを確実に防止することができる。このとき金属プレートの温度の下限は特に制限されないが、この温度があまりにも低すぎると加熱プレス工程での成形効率の低下を招く等のおそれがあるため、２０℃以上の温度とすることが好ましい。

（ａ）及び（ｂ）は積層板の製造工程の一例を示す概略図である。 （ａ）及び（ｂ）は積層板の製造工程の一例を示す概略図である。 プリプレグに一定加重をかけた状態で昇温した場合に測定される温度−厚み曲線の例を示すグラフである。

符号の説明

１ 積層物
２ 加熱プレス装置

Claims (2)

1. プリプレグと金属箔とを積層した積層物を加熱プレスすることで積層板を製造する積層板の製造方法であって、前記積層物を加熱プレス装置の近傍で一時的に待機させると共にこの積層物を冷却して前記プリプレグの軟化点よりも５℃低い温度以下の温度に保持する待機工程と、前記待機させた積層物を加熱プレス装置に供給して加熱プレスを行う加熱プレス工程とを含むことを特徴とする積層板の製造方法。
2. 上記待機工程及び加熱プレス工程において上記積層物をその両側に金属プレートが重ねられた状態とすると共に、この金属プレートを前記待機工程の前に予め冷却して上記プリプレグの軟化点よりも５℃低い温度以下の温度にしておくことを特徴とする請求項１に記載の積層板の製造方法。

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