JP2996614B2 - 積層板用原紙 - Google Patents

積層板用原紙

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JP2996614B2 JP7353287A JP35328795A JP2996614B2 JP 2996614 B2 JP2996614 B2 JP 2996614B2 JP 7353287 A JP7353287 A JP 7353287A JP 35328795 A JP35328795 A JP 35328795A JP 2996614 B2 JP2996614 B2 JP 2996614B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅スルーホール
法、アジティブ法、銀スルーホール法等による両面スル
ーホール積層板の両面板特性、特に耐イオンマイグレー
ション適性及び寸法安定性が良好でなおかつ耐熱性に優
れた積層板を提供する積層板原紙に関する。
【0002】
【従来の技術】積層板用原紙は、フェノール樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリエステル樹脂等により加工されて主にプ
リント回路配線基板として用いられている。近年、電子
機器の多機能化、高密度化に伴い、紙基材を用いた積層
板でも銅メッキスルーホール法や銀ペーストスルーホー
ル法等による加工を行い、両面スルーホール積層板とし
て使われるようになってきた。
【0003】両面スルーホール積層板の要求特性として
は、次に挙げる、電気特性、熱寸法安定性及び耐熱性の
3要素が重要である。
【0004】第1に電気特性、特に耐イオンマイグレー
ション特性が重要である。近年の電気製品の軽薄短小化
は、印刷回路板の高密度化を要求し、スルーホール間ピ
ッチが2mm以下の狭矮な回路となっている。このような
回路では、スルーホール間でイオンマイグレーションが
発生し、スルーホール間で短絡を引き起こすことが多
い。この問題を解決するための積層板の製造方法とし
て、積層板中の残留イオン濃度を減らす方法(特開平3-
164242号公報、特開平3-138151号公報)、積層板原紙中
の残留イオン濃度を減らす方法(特開昭62-191597 号公
報)、高精製度のパルプを用いる方法(特公平1-36851
号公報)等が知られている。これらの原紙を用いると、
耐イオンマイグレーション適性は得られるが、もう一方
の重要特性である熱寸法安定性については不十分であ
る。
【0005】第2に熱寸法安定性が重要である。第1の
項で述べたように両面スルーホール積層板は、高密度の
回路が搭載されるため熱寸法安定性が重要な要求特性と
なっている。また、両面積層板の加工工程においても、
スルーホールのメッキ、銀ペーストの焼き付け、回路の
印刷等の加熱及び冷却の履歴を受けるため、加熱前後の
寸法特性が要求される。この問題を解決する方法として
は、原料パルプ中の短繊維を除去する方法(特開平2-30
0397号公報、特開平7-26497 号公報)、パルプ繊維の屈
曲度を小さくする方法(特開平2-175996号公報)、パル
プの原料木材を限定する方法(特開平6-123095号公報)
等が知られているが、何れの場合も広葉樹クラフトパル
プを用いているため、精製度の面で不十分である。ま
た、高精製度の溶解パルプの屈曲度を小さく抑える方法
(特許1799168 号)も知られているが、本発明の目的と
している寸法特性を満たすには不十分である。
【0006】第3に耐熱性が重要である。両面スルーホ
ール積層板は、多くの電子部品が装着されるために、ハ
ンダ付けの際に過熱して、膨れや変色等の問題を引き起
こすことが多い。この問題を解決する方法としては、原
料パルプの10%KOH可溶分を低く抑える方法(特開平
2-175996号公報)、パルプ中のヘミセルロース含有量を
抑える方法(特開平6-146193号公報)等が知られている
が、広葉樹クラフトパルプを用いているため、高精製度
の溶解パルプやリンターパルプを用いた積層板原紙のレ
ベルに達していない。
【0007】以上に示した従来の技術では、電気特性、
熱寸法安定性及び耐熱性の3要素をバランス良く満たす
ことができない。また、高精製度の溶解パルプに、一般
の広葉樹クラフトパルプより精製度の高い広葉樹クラフ
トパルプを特定の割合で配合することによって、両面ス
ルーホール積層板用原紙が得られることについても触れ
られていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、積層板の
電気特性及び耐熱性に有利な高精製度の溶解パルプと熱
寸法安定性に有利な広葉樹クラフトパルプの配合率につ
いて着目した。また、これらの条件を容易に満たすため
の手段として、原料パルプの精製度、繊維の屈曲度及び
原紙の熱分解開始温度について検討した。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、両面板用積層
板に求められている、電気特性、熱寸法安定性及び耐熱
性が積層板原紙の原料パルプの配合比に深く関与してい
ることに着目し検討した。その結果、原料パルプの構成
が、αセルロース含有量93%以上 100%未満の溶解パル
プを50%以上90%未満含有し、残りの成分がαセルロー
ス含有量85%以上93%未満の広葉樹クラフトパルプから
なる積層板原紙を用いることにより効果的に目的を達成
しうることを見いだした。尚、溶解パルプの原料につい
ては、針葉樹、広葉樹の何れでもかまわないが、広葉樹
クラフトパルプと配合した後の長さ平均繊維長が 0.5mm
以上 1.0mm以下であることが必要である。また、パルプ
の製法についてはクラフト法、亜硫酸法の何れでもかま
わない。
【0010】積層板の規格は、日本工業規格(JI
S)、アメリカ電機工業会規格(NEMA)等で定めら
れている。本発明による積層板原紙は、FR−4、CE
M−3等の従来、ガラス不織布及びガラス布を基材とし
て用いている分野に適用することを目的としている。
【0011】次に、各因子と本発明の関係について詳細
に述べる。積層板の耐イオンマイグレーション適性の関
与因子としては、残留イオン濃度と吸湿性が挙げられ
る。紙基材はガラス繊維に比べ、ナトリウムイオン濃度
が少ないため、銀スルーホール加工することができる利
点がある。反面、塩素イオン濃度が高く、吸湿性も大き
いことからイオンマイグレーションを引き起こしやすい
欠点を持つ。
【0012】本発明では、原料パルプにαセルロース含
有量93%以上 100%未満の溶解パルプを50%以上90%未
満含有し、更に残りのパルプにもαセルロース含有量85
%以上93%未満の広葉樹クラフトパルプとしては比較的
高精製度のパルプを用いることにより、従来の広葉樹ク
ラフトパルプを用いた積層板原紙に比べ、吸湿性を抑
え、耐イオンマイグレーション適性が大幅に改善され
た。
【0013】積層板の熱寸法安定性の関与因子として
は、繊維の屈曲度、繊維長等の形態的要因や、樹脂と繊
維の密着性等の化学的要因が挙げられる。繊維の形態的
な面から考えると、広葉樹クラフトパルプのような直線
的で短い繊維形態のパルプが有利であるが、耐イオンマ
イグレーション適性の面で問題が残る。一方、高精製度
の溶解パルプは、樹脂との密着性の面では良好である
が、繊維が著しく屈曲しているため良好な熱寸法安定性
は得られない。
【0014】本発明では、屈曲の著しい溶解パルプを叩
解の工程で、低濃度叩解を実施するなどしてパルプ繊維
の屈曲を矯正する方法に加え、寸法安定性の良好な広葉
樹クラフトパルプを配合することにより、原料パルプの
平均屈曲度を5以上20未満に抑えることができた。その
結果、本発明ではこれらの原料パルプを用いることによ
り、原紙の熱膨張収縮係数が3ppm 以上8ppm 以下のき
わめて熱寸法安定性の良好な積層板原紙を提供すること
ができた。
【0015】また、この際に、原料パルプの長さ平均繊
維長を、叩解の工夫と広葉樹クラフトパルプの添加によ
り、広葉樹クラフトパルプの長繊維部分の平均繊維長に
相当する 0.5mm以上 1.0mm以下に限定することで、寸法
安定性の改善効果を引き出すことができた。
【0016】更に、この際の溶解パルプへの広葉樹クラ
フトパルプの配合量を10〜50%に限定することによっ
て、耐イオンマイグレーション適性を維持することがで
きた。
【0017】積層板の耐熱性の関与因子としては、原料
パルプ中のヘミセルロース、低分子セルロース等の熱分
解開始温度の低い部分が少ない方が望ましい。従って、
溶解パルプのようにαセルロース含有量が高いパルプ
は、これらの成分が少ないため高い耐熱性を得ることが
できる。しかしながら、前述したように、溶解パルプの
繊維は、著しく屈曲しているため両面板に求められてい
る熱寸法安定性が得られない。
【0018】そこで本発明では、FR−4レベルの積層
板の品質を維持するためには、積層板原紙の熱分解開始
温度が、フェノール樹脂及びエポキシ樹脂の熱分解開始
温度に相当する、 325℃以上にしなければならないこと
を見いだし、請求項1及び2記載の積層板原紙を用いる
ことにより、寸法安定性等の品質を維持しながら良好な
耐熱性を得た。
【0019】
【作用】本発明によって積層板の両面板適性が改善され
る。その理由としては、耐イオンマイグレーション適性
に優れ、耐熱性が良好な溶解パルプと熱寸法安定性の良
好な広葉樹クラフトパルプを特定の割合で配合すること
により、両面板適性がパランス良く改善される。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明は、両面板用積層板に求め
られている、電気特性、熱寸法安定性及び耐熱性が積層
板原紙の原料パルプの配合比に深く関与していることに
着目し検討した。その結果、原料パルプの構成が、αセ
ルロース含有量93%以上 100%未満の溶解パルプを50%
以上90%未満含有し、残りの成分がαセルロース含有量
85%以上93%未満の広葉樹クラフトパルプからなる積層
板原紙を用いることにより効果的に目的を達成しうるこ
とを見いだした。尚、溶解パルプの原料については、針
葉樹、広葉樹の何れでもかまわないが、広葉樹クラフト
パルプと配合した後の長さ平均繊維長が 0.5mm以上 1.0
mm以下であることが必要である。また、パルプの製法に
ついてはクラフト法、亜硫酸法の何れでもかまわない。
【0021】
【実施例】以下に本発明の効果を実施例によって示す。
但し、本発明はこの実施例によって限定されるものでは
ない。
【0022】(実施例−1)αセルロース含有量97%の
針葉樹亜硫酸溶解パルプをナイアガラビーターで、CS
F 600mlまで叩解したものに、αセルロース含有量90%
の広葉樹クラフトパルプ(未叩解、CSF 600ml)を15
%混合して原料パルプとした。この原料パルプの長さ平
均繊維長は0.95mmであった。このパルプを用いて、坪量
135g/m2 、密度 0.5g/cm3 の積層板原紙を手抄き
シートにより作製した。この原紙に市販のアルコール溶
解性フェノール樹脂(商品名BLS−3122、昭和高
分子(株)製)を樹脂含有率50%になるように含浸し、
150℃で熱風乾燥してプリプレグを得た。次にプリプレ
グ8枚と接着剤付き銅箔を積層して 155℃、 100kg/cm
2 、60分間の条件で熱圧成形し、加圧状態で30分間冷却
することにより、樹脂含有率50%、板厚 1.6mmの積層板
を得た。
【0023】この方法により得られた、積層板原紙及び
積層板の特性について表1に示した。表1から明らかな
ように、比較例−1に比べ広葉樹クラフトパルプを配合
したことにより、原料パルプ繊維の屈曲度が小さいた
め、熱寸法安定性が改善されている。また、配合率が適
切な範囲で行われているため、耐イオンマイグレーショ
ン適性及び耐熱性の低下は小さかった。
【0024】(実施例−2)αセルロース含有量95%の
広葉樹クラフト溶解パルプをナイアガラビーターで、C
SF 500mlまで叩解したものに、αセルロース含有量90
%の広葉樹クラフトパルプ(未叩解)を45%混合して原
料パルプとした。この原料パルプの長さ平均繊維長は0.
55mmであった。このパルプを用いて、実施例−1と同様
に積層板原紙及び積層板を作製した。
【0025】この方法により得られた積層板原紙及び積
層板の特性は、表1から明らかなように、比較例−2に
比べ広葉樹クラフトパルプを配合したことにより、原料
パルプ繊維の屈曲度が小さいため、熱寸法安定性が改善
されている。また、配合率が適切な範囲で行われている
ため、耐イオンマイグレーション適性及び耐熱性の低下
は小さかった。
【0026】(実施例−3)αセルロース含有量97%の
針葉樹亜硫酸溶解パルプをナイアガラビーターで、CS
F 600mlまで叩解したものに、αセルロース含有量90%
の広葉樹クラフトパルプ(未叩解)を30%混合して原料
パルプとした。この原料パルプの長さ平均繊維長は0.85
mmであった。このパルプを用いて、実施例−1と同様に
積層板原紙及び積層板を作製した。
【0027】この方法により得られた積層板原紙及び積
層板の特性は、表1から明らかなように、比較例−2に
比べ広葉樹クラフトパルプを配合したことにより、原料
パルプ繊維の屈曲度が小さいため、熱寸法安定性が改善
されている。更に、実施例−1に比べ広葉樹クラフトパ
ルプの配合量を増やすことにより、原料パルプの屈曲度
及び原紙の熱膨張収縮係数を請求項2の範囲に抑えるこ
とができたため、良好な熱寸法安定性が得られた。ま
た、配合率が適切な範囲で行われているため、耐イオン
マイグレーション適性及び耐熱性の低下は小さかった。
【0028】(実施例−4)αセルロース含有量95%の
広葉樹クラフト溶解パルプをナイアガラビーターで、C
SF 500mlまで叩解したものに、αセルロース含有量90
%の広葉樹クラフトパルプ(未叩解)を30%混合して原
料パルプとした。この原料パルプの長さ平均繊維長は0.
60mmであった。このパルプを用いて、実施例−1と同様
に積層板原紙及び積層板を作製した。
【0029】この方法により得られた積層板原紙及び積
層板の特性は、表1から明らかなように、比較例−2に
比べ広葉樹クラフトパルプを配合したことにより、原料
パルプ繊維の屈曲度が小さいため、熱寸法安定性が改善
されている。また、配合率が適切な範囲で行われている
ため、耐イオンマイグレーション適性及び耐熱性の低下
は小さかった。
【0030】(比較例−1)αセルロース含有量97%の
針葉樹亜硫酸溶解パルプをナイアガラビーターで、CS
F 600mlまで叩解して、実施例−1と同様に積層板原紙
及び積層板を得た。この方法により得られた積層板原紙
及び積層板の特性は、表1から明らかなように、実施例
−1、2に比べ熱寸法安定性が劣っていた。
【0031】(比較例−2)αセルロース含有量95%の
広葉樹クラフト溶解パルプをナイアガラビーターで、C
SF 500mlまで叩解して、実施例−1と同様に積層板原
紙及び積層板を得た。この方法により得られた積層板原
紙及び積層板の特性は、表1から明らかなように、実施
例−1、2に比べ熱寸法安定性が劣っていた。
【0032】(比較例−3)αセルロース含有量90%の
広葉樹クラフトパルプ(未叩解、CSF 600ml)を実施
例−1と同様にして積層板原紙及び積層板を得た。この
方法により得られた積層板原紙及び積層板の特性は、表
1から明らかなように、実施例−1、2に比べ、耐イオ
ンマイグレーション適性及び耐熱性に劣っていた。
【0033】(比較例−4)αセルロース含有量95%の
広葉樹クラフト溶解パルプをナイアガラビーターで、C
SF 500mlまで叩解したものと、αセルロース含有量90
%の広葉樹クラフトパルプ(未叩解)を3:7の割合で
混合して原料パルプとした。このパルプを原料として、
実施例−1と同様に積層板原紙及び積層板を得た。この
方法により得られた積層板原紙及び積層板の特性は、表
1から明らかなように、実施例−1、2に比べ、耐イオ
ンマイグレーション適性及び耐熱性に劣っていた。
【0034】
【表1】
【0035】表中の各特性の測定方法は以下の通りであ
る。 *1,屈曲度:原料パルプを固形分0.01%に希釈して、
約1mlをスライドグラス上に室温で固定し、パルプ繊維
の拡大写真を撮影した。写真に映し出された全ての繊維
について、繊維実長(Lt )と繊維長軸の両端を結んだ
直線距離(Ls)を測定し、次式により算出した。 *2,繊維長:カヤニー社製繊維長測定器(FS10
0)を用いて測定した、長さ平均繊維長。 *3,原紙の熱膨張収縮係数:引張り加重式熱膨張計を
用いて、加重10g、昇温5℃/min 、冷却は放冷で、50
℃から 150℃までの膨張と 150℃から50℃までの収縮に
ついて測定した。 *4,原紙の熱分解開始温度:リガク社製熱天秤を用い
て測定した。 (測定条件)雰囲気:窒素ガス、風量:20ml/min 試料量:10mg 昇温レート:20℃/min (室温から 500℃まで) 熱分解開始温度は、試料中の吸着水の無くなったベース
ラインと熱分解反応の主反応の重量減少曲線の接線の交
点より算出した補外開始温度とした。 *5,ハンダ耐熱性:銅張り積層板を 260℃のハンダ槽
に浮かべた際に、破裂音が発生するまでの時間を測定し
た。 *6,積層板の熱膨張収縮係数:押し棒式熱膨張計を用
いて加重5g、昇温5℃/min 、冷却は放冷で、50℃か
ら 150℃までの膨張と 150℃から50℃までの収縮につい
て測定した。 *7,耐銀マイグレーション適性:両面積層板にランド
径 0.5mm、ピッチ間隔1.5mmで銀スルーホール加工し
た。このスルーホール間に、室温60℃、湿度95%の環境
下で、50Vの通電を行った際に絶縁抵抗が1GΩ以下に
なるまでの時間を測定した。
【0036】
【発明の効果】表1から明らかなように、特定の条件で
溶解パルプと広葉樹クラフトパルプを配合させた本発明
の各実施例による積層板原紙を基材とした、両面銅張り
積層板の電気特性、熱寸法安定性及び耐熱性はきわめて
良好であった。これにより良質な積層板の提供が可能と
なった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 直美 東京都新宿区上落合1丁目30番6号 日 本製紙株式会社商品開発研究所内 (72)発明者 南里 泰徳 東京都新宿区上落合1丁目30番6号 日 本製紙株式会社商品開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−79952(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D21H 11/00 - 11/22

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料パルプの構成が、αセルロース含有
    量93%以上100%未満の溶解パルプを50%以上90%未満
    含有し、残りの成分がαセルロース含有量85%以上93%
    未満の広葉樹クラフトパルプからなり、パルプ繊維の長
    さ平均繊維長が0.5mm以上1.0mm以下でかつ平均屈曲度が
    5以上20未満であることを特徴とする、寸法安定性及び
    耐熱性の良好な両面スルーホール積層板用原紙。
  2. 【請求項2】 積層板原紙の熱膨張収縮係数が3ppm
    以上8ppm以下であることを特徴とする請求項1記載の
    積層板用原紙。
  3. 【請求項3】 窒素雰囲気下での熱分解開始温度が、32
    5℃以上350℃未満の請求項1又は2記載の積層板用原
    紙。
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