JP2016043580A

JP2016043580A - 積層基板の製造方法

Info

Publication number: JP2016043580A
Application number: JP2014169656A
Authority: JP
Inventors: 小川　貴志; Takashi Ogawa; 貴志小川; 博之上野; Hiroyuki Ueno
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2016-04-04

Abstract

【課題】プリプレグ内の気泡の残存を抑制し、且つ、面内厚みを均一化できる積層基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る積層基板１の製造方法は、プリプレグ１０を基板２１，２２間に挟んだ積層体に加熱・加圧工程により積層基板を製造する積層基板の製造方法であって、加熱・加圧工程を行う前に、プリプレグ１０の外周が端となる硬化処理部を形成する部分硬化処理を行い、硬化処理部１２は、プリプレグ１０の中央領域から外周まで硬化処理部１２に遮断されずに延在された非硬化処理部１３を残して形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、プリプレグを基板間に挟持し、加熱・加圧工程を行う積層基板の製造方法に関する。

プリプレグは、炭素繊維やガラスクロス等の補強材に硬化性樹脂を含浸させ、これを乾燥して作製したシートであり、例えば、多層プリント配線板の製造に用いられている。プリント基板の製造工程では、プリプレグを介して一対の基板（金属箔等）を積み重ねてからプレス工程で高温にしてプリプレグに含浸された樹脂を一旦溶かして積層基板を接合している。

上記積層基板においては、近年のプリント配線板の高性能化の要求に伴い厚みの均一性が強く求められている。しかしながら、加熱・加圧工程において、プリプレグに含浸された樹脂を一旦溶融して硬化せしめるため、プリプレグ端部より樹脂の一部が流れ出し易く、プリプレグの厚みが面内において不均一化し易いという問題があった。この問題に対し、特許文献１においては、図６に示すようにプリプレグ１１１の外周全域に亘って溶融粘度を高くした硬化部１１２を予め設けたプリプレグを用意し、加熱・加圧工程において含浸する樹脂が外部に流れ出るのを防止している（特許文献１の図４参照）。

特開２００８−１３７２９３号公報

上記特許文献１の方法においては、加熱・加圧工程時にプリプレグ１１１の端部から樹脂が流出することを抑制できる。しかしながら、硬化部１１２によって周囲への樹脂流動を止めているので、加熱・加圧工程後のプリプレグ１１１内に気泡が残存し、それに起因してプリント配線板の機械的特性や電気的特性の低下が生じていた。

なお、上記においては、プリント配線板に適用した例について説明したが、プリプレグを用いて接合する積層基板全般について同様の課題が生じ得る。

本発明は、上記背景に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、プリプレグ内の気泡の残存を抑制し、且つ、面内厚みを均一化できる積層基板の製造方法を提供することである。

本発明に係る積層基板の製造方法は、プリプレグを基板間に挟んだ積層体に加熱・加圧工程により積層基板を製造する積層基板の製造方法であって、前記加熱・加圧工程を行う前に、前記プリプレグの外周が端となる硬化処理部を形成する部分硬化処理を行い、前記硬化処理部は、前記プリプレグの中央領域から外周まで前記硬化処理部に遮断されずに延在された非硬化処理部を残して形成するものである。

本発明に係る積層基板の製造方法によれば、前記硬化処理部がプリプレグに含浸された樹脂の流出を防止する樹脂流出防止領域としての役割を担い、前記非硬化処理部がプリプレグに含まれる気泡を排出する気泡排出領域としての役割を担う。樹脂流出防止領域と気泡排出領域の両者をプリプレグの外周端部に設けることにより、加熱・加圧工程時に樹脂の流出を一部に限定して積層基板の面内厚みの均一性を保ちつつ、プリプレグ内に生じる気泡の残存を抑制できる。

本発明によれば、プリプレグ内の気泡の残存を抑制し、且つ、面内厚みを均一化できる積層基板の製造方法を提供できるという優れた効果を奏する。

実施形態に係る積層基板の模式的断面図。実施形態に係る積層基板の製造工程を示すフローチャート図。実施形態に係る加熱・加圧工程前のプリプレグの模式的平面図。図３のＩＶ−ＩＶ切断部断面図。変形例に係る加熱・加圧工程前のプリプレグの模式的平面図。従来例に係る加熱・加圧工程前のプリプレグの模式的平面図。

以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に含まれることは言うまでもない。

［実施形態］
図１は、実施形態に係る積層基板の模式的断面図である。積層基板１は、下方基板２１と上方基板２２にプリプレグ１０が挟持された構成を成す。例えば、積層基板１はプリント配線板の一部を構成する基板として用いられる。下方基板２１および上方基板２２の種類は特に限定されず種々の基板を用いることができる。下方基板２１および上方基板２２の具体例としては、それぞれ独立に、銅箔等の金属箔を含む金属板、回路板、フレキシブル配線板等が例示できる。プリプレグ１０は、これを介して下方基板２１と上方基板２２を接合する役割、並びに下方基板２１と上方基板２２とを所定の間隙を持って対向配置させる役割、絶縁層としての役割等を担う。プリプレグ１０は、図１のように１枚で使用する場合の他、複数枚を積層して用いることもできる。また、複数のプリプレグ１０の間にコア材を挟持してもよい。

図２に、実施形態に係る積層基板の製造工程を示すフローチャート図を示す。まず、ステップ１として、補強材に硬化性樹脂を含浸させて、乾燥処理を行ったプリプレグを用意する。ステップ１の工程は特に制限されず、市販されているプリプレグを用いてもよい。乾燥させる際に、加熱により、全体的に均質的に半硬化さてもよい。含浸させる方法は特に限定されないが、溶剤に樹脂を溶解または分散させ、必要に応じて、硬化剤や充填剤等の添加剤を加えた組成物を調製し、これを補強材に含浸させる方法が例示できる。

補強材の種類は特に限定されないが、炭素繊維、ガラスクロス、アスベスト、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、アクリル、木綿等の繊維、不織布、紙又はマット、或いはこれらを組み合わせたもの等が挙げられる。

プリプレグに用いられる硬化性樹脂は特に限定されないが、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂等の単独、変性物、混合物等を例示できる。

ステップ２において、ステップ１で得られたプリプレグに対し、部分硬化処理を行う。部分硬化処理は、以下の条件を満たすように行う。即ち、（ｉ）プリプレグの外周が端となる位置に硬化処理部を設ける。（ｉｉ）硬化処理されていない非硬化処理部は、プリプレグの中央領域から外周の端まで硬化処理部に遮断されずに延在される位置に設ける。

図３に、ステップ２の部分硬化処理を行った後の実施形態に係るプリプレグの一例を示す模式的平面図を示す。本願明細書においては、ステップ２の処理を行った後であって、ステップ３の処理を行う前のプリプレグを便宜上、「部分硬化プリプレグ」ともいう。図３に示すように、部分硬化プリプレグ１１は、硬化処理部１２と非硬化処理部１３を有する。

硬化処理部１２は、部分硬化プリプレグ１１の外周を構成する端辺を一辺とする４つの三角形により構成されている。この三角形状の硬化処理部１２は、外周端に近づくにつれて硬化性樹脂の硬化度が高くなるように硬化せしめられている。部分硬化プリプレグ１１の対角線上には、非硬化処理部１３が形成されている。非硬化処理部１３は、平面視上において中央領域にいくにつれて面積が広くなるようになっており、中央領域から外周端部まで硬化処理部１２によって遮断されることなく延在された構造を成す。なお、硬化処理部１２の形状は一例であり、三角形状を台形形状に変更したりしてもよい。

非硬化処理部１３は、部分硬化プリプレグ１１内に内包された気泡を脱泡するための流路として機能する。非硬化処理部１３を部分硬化プリプレグ１１の外周端の一部に限定することにより、樹脂の流出を部分的、且つ最小限に抑えることができる。また、硬化処理部１２を設けない場合には、基板端部の全周において樹脂バリが発生するが、硬化処理部１２を外周端部に設けることにより樹脂バリの発生する箇所を非硬化処理部１３に限定できる。このため、樹脂バリを除去する作業を簡便化できる。

部分硬化処理は、所望の箇所に熱量を与えることにより達成される。部分硬化プリプレグ１１を挟持する一対の基板２１，２２越しに、硬化処理部１２に対応する領域にレーザ光等により熱を加える方法が例示できる。また、熱盤を用いて所望の位置に熱を加えてもよい。一対の基板２１，２２を介して部分硬化処理を行う方法に代えて、ステップ１のプリプレグに対して直接レーザ光等を照射して部分硬化を行ってもよい。硬化処理部１２の硬化度は、積層体の加熱・加圧工程において樹脂の流動を抑制できる程度の硬化度であればよく、完全に硬化されていなくてもよい。即ち、ブリプレグの硬化度（ゲルタイム）を部分的に促進させ、加熱・加圧工程の際に樹脂の外周端部からの流動を防止できればよい。

ステップ３として、加熱・加圧工程を行う。加熱温度は、部分硬化プリプレグ１１内に含浸された樹脂が一旦溶ける温度であればよい。加圧方法は特に限定されないが、通常、部分硬化プリプレグ１１を挟持した一対の基板２１，２２を熱盤間に配置し、熱盤をプレスすることにより行われる。部分硬化プリプレグ１１内の脱泡を効果的に促進する観点からは、真空または陰圧条件下で行うことが好ましい。加熱・加圧工程は、部分硬化プリプレグ１１が挟持された一対の基板を複数積層し、これらを一度に加熱・加圧工程を行ってもよい。

上記工程を経て一対の基板間にプリプレグが挟持された積層基板１を得る。積層基板は、最少構成要素として、一対の基板２１，２２とプリプレグ１０の積層構成があればよく、種々の変形が可能である。

実施形態に係る積層基板の製造方法によれば、加熱・加圧工程の際にプリプレグの硬化処理部１２における樹脂流を極めて遅くすることができる。そのため、例えば、導電性ペースト等を硬化処理部１２等に塗布した場合にも、流される不具合を効果的に防止できる。また、樹脂が流れる領域、即ち、非硬化処理部を設けることによって、脱泡が可能であり、気泡残りを抑制できる。これにより、機械的特性や電気的特性の低下を効果的に防止することができる。また、硬化処理部１２が、下方基板２１と上方基板２２の間隙を保つスペーサとしての役割を担っているので、加熱・加圧工程において非硬化処理部１３の端部から樹脂が多少流出しても、積層基板の厚みを均一に保つことができる。即ち、本発明によれば、樹脂流出防止領域と気泡排出領域の両者をプリプレグの外周端部に設けることにより、プリプレグ内の気泡の残存を抑制し、且つ、面内厚みを均一化できる。

図５は、変形例に係る部分硬化プリプレグの模式的平面図である。変形例においては、矩形状の部分硬化プリプレグ１１ａのコーナー部を除く硬化処理部１２ａは外周端部を取り囲む位置に配置されている。また、部分硬化プリプレグ１１ａの中央領域に硬化処理部１２ａが設けられている。変形例においても上記実施形態と同様の効果が得られる。

部分硬化プリプレグシートは上記実施形態および変形例に限定されず、種々の変形が可能である。一対の基板面積が大きく、層間距離を面内において均一化したい場合には、スペーサとしての機能を担う硬化処理部を多く設けることが好ましい。硬化処理部は、基板の内部において、柱状に複数設けてもよい。逆に、基板が小さい等により層間距離が問題とならない場合には、図５の態様の中央領域に硬化処理部を設けない構成とすることができる。また、加熱・加圧工程の装置の熱盤等により、硬化条件のバラつきを把握して、硬化処理部を決定してもよい。また、基板内にビアや空隙、内蔵部品を搭載する場合には、その領域の周辺を硬化処理部として、樹脂の流入を防ぐようにすることができる。

１積層基板
１０プリプレグ
１１部分硬化プリプレグ
１２硬化処理部
１３非硬化処理部
２１下方基板
２２上方基板

Claims

プリプレグを基板間に挟んだ積層体に加熱・加圧工程により積層基板を製造する積層基板の製造方法であって、
前記加熱・加圧工程を行う前に、前記プリプレグの外周が端となる硬化処理部を形成する部分硬化処理を行い、
前記硬化処理部は、前記プリプレグの中央領域から外周まで前記硬化処理部に遮断されずに延在された非硬化処理部を残して形成する積層基板の製造方法。