JP4590740B2

JP4590740B2 - プリプレグの製造方法

Info

Publication number: JP4590740B2
Application number: JP2001005884A
Authority: JP
Inventors: 正至森; 伸也荒川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2021-01-15
Also published as: JP2002217538A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層プリント配線板などの製造に用いられるプリプレグの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス織物などの基材に溶剤で希釈したエポキシ樹脂などの樹脂組成物を含浸した後、この基材を加熱して樹脂組成物の樹脂を半硬化させてプリプレグを製造することが行われている。上記基材に樹脂組成物を含浸させる装置としては、図３に示すようなものが用いられている。
【０００３】
この装置は、上面を開口する含浸槽２６と、含浸槽２６内に配置された回転駆動するディップロール２７と、回転駆動する一対の対向するスクイズロール２３、２３を備える。上記含浸槽２６は、溶剤で希釈した樹脂組成物２２を貯えており、また、上記ディップロール２７は、この樹脂組成物２２に浸漬されるようにして含浸槽２６内に配置されている。上記一対の対向するスクイズロール２３、２３は、含浸槽２６の上方に配置されている。さらに、上記スクイズロール２３、２３の上方には、乾燥機２５が設けられている。
【０００４】
上記装置を用いて基材２１に樹脂組成物２２を含浸する場合、先ず、基材２１は、ディップロール２７の下側に接触するように含浸槽２６に貯えられた樹脂組成物２２内に導入される。次に、樹脂組成物２２を含浸した基材２１は、含浸槽２６から引き上げられて一対のスクイズロール２３、２３の間を通過する。上記スクイズロール２３、２３の間を通過させることによって、基材２１は、余剰に含浸した樹脂組成物２２がしぼり取られる。上記スクイズロール２３、２３の間を通過した基材２１は、乾燥機２５内に導入され、乾燥機２５で加熱することで樹脂組成物２２の樹脂を半硬化する。このようにして、長尺の基材２１を進行させることによって、基材２１に所定量の樹脂を含有したプリプレグを連続的に作製することができるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年の薄型化、高密度化の要望に伴って、プリント配線板も多層のものが多用されている。そのため、プリプレグにおいても、樹脂の含有量がより均一なものが望まれている。しかし、上記スクイズロール２３、２３は、回転駆動させているので、プリプレグの表面の平滑性が低くて含有量をより均一にするには、充分満足できる水準に至っていなかった。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、プリプレグの面内での含有量がより均一なものを得ることのできるプリプレグの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、断面視が略円形の形状に略扇状の切欠部を有し、この切欠部の下端面と上記機材の表面とが接触角度を８０〜９０度とする一対の治具（いわゆるコンマコーター）を用い、スクイズロールを通過した樹脂組成物が含浸した基材を、この一対の治具で両表面から押圧しながら樹脂を掻き落とすことで、回転駆動させたスクイズロールよりもプリプレグの表面の平滑性が向上することを見出した。そこで、本発明者は、さらに研究を重ねた結果、樹脂組成物を希釈してその比重を調整しながら、含浸槽から引き出し、次いで、含浸槽の樹脂組成物の液面から０．５〜１．０ｍ程度の液面近傍に設置した治具のみを通過させると、この治具を通過させただけで、表面の平滑性が良好となり、プリプレグの面内での含有量が従来のスクイズロールと比較して、より均一となることを見出し、本発明の完成に至ったものである。
【０００８】
請求項１記載のプリプレグの製造方法は、樹脂組成物を含浸したガラス織物の基材を、乾燥機で加熱して樹脂組成物の樹脂を半硬化させるプリプレグの製造方法において、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、及び、これらの混合溶剤で希釈して比重を１．１２〜１．１７の範囲に調整した樹脂組成物が貯えられた含浸槽に基材を導入し、この樹脂組成物を含浸した基材を、略垂直方向に引き上げて、次に、含浸槽の樹脂組成物の液面から０．５〜１．０ｍの液面近傍にあり、断面視が略円形の形状に略扇状の切欠部を有すると共にこの切欠部の下端面と上記基材の表面とが接触角度を８０〜９０度とする一対の冶具の間に通し、次いでこの冶具の間を通過した基材を乾燥機に導入することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の一例を説明したものであり、図１は製造装置の概略図、図２は治具を説明した概略図である。
【００１６】
本発明の対象となるプリプレグは、基材１に樹脂組成物２を含浸した後、含浸した樹脂組成物２中の樹脂を乾燥機５で加熱して半硬化させたものである。上記基材１は、ガラス織物であり、厚みが０．０５以上０．２０ｍｍ以下のものが好適である。なかでも、厚みが０．１０以上、０．１５以下により好ましい。
【００１７】
上記樹脂組成物２として用いられる樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等従来からプリプレグの製造に用いられる樹脂を用いることができる。なかでも、上記樹脂は、エポキシ樹脂が好適である。上記樹脂組成物２は、上記樹脂に必要に応じて硬化剤や硬化促進剤等を添加し、溶剤で希釈して用いられる。上記溶剤は、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、及び、これらの混合溶剤が、後述する比重に調整し易く、好ましい。
【００１８】
上記樹脂組成物２は、溶剤で希釈して比重を調整したものを用いる。上記樹脂組成物の比重としては、例えば、１．１０〜１．２０が好ましく、より好ましくは、１．１２〜１．１７である。樹脂組成物２が、上述の範囲を外れると、後述する治具４のみで、樹脂組成物２が含浸した基材１を均一とすることが難しく、プリプレグの表面の平滑性が低くなってプリプレグの厚みが不均一になる恐れがある。なお、、樹脂組成物２中の固形分は３０〜１００重量％の間で±５重量％にコントロールされ、樹脂組成物２の温度は２０〜５０℃の間で±５℃にコントロールされるのが好ましい。
【００１９】
本発明で用いられる含浸装置を図１に基づいて説明する。この含浸装置は、上面が開口する含浸槽１０と、回転駆動されるディップロール１１と、含浸槽１０の樹脂組成物２の液面近傍に非回転の一対の治具４、４を備える。上記含浸槽１０は、溶剤で希釈した樹脂組成物２を貯えており、また、上記ディップロール１１は、この樹脂組成物２に浸漬されるようにして含浸槽１０内に配置されており、矢印で示す一定方向に回転駆動している。上記一対の治具４、４は、略水平に対向させて配置されており、樹脂組成物２を含浸した基材１がこれらの間を通過するものである。さらに、上記治具４、４の上方には、乾燥機５が設けられている。
【００２０】
上記治具４は、形状が断面視で略円形の形状に略扇状の切欠部１５を全幅方向に亘って形成したものであり、この切欠部１５の下端面１８と凸曲面１６が基材１に含有した樹脂組成物２を掻き落とす構造となっている。すなわち、治具４の外周は、円弧状の凸曲面１６と、略水平な平坦面である下端面１８と、略垂直な平坦面である上縁面１７とで形成され、下端面１８と上縁面１７とで切欠部１５が形成されている。上記治具４は、切欠部１５の下端面１８と凸曲面１６の近接部が曲面状の掻き落し部１９として形成され、この掻き落し部１９同士が対向するように配置している。上記一対の治具４、４は、互いに近接離間してギャップが調整自在に形成され、このギャップは、基材１の厚みや形成されるプリプレグの樹脂含有量などに応じて設定される。
【００２１】
上記治具４，４は、基材１と治具４の接触角度θ、すなわち、基材１の表面と下端面１８の間の角度θが、８０〜９０度に配置されている。上記治具４の接触角度θが８０度未満であると、治具４の鋭角の部分が基材１の表面に当たって基材１への食い込みが大きくなって掻き落しすぎるために基材１の流れ芳香に樹脂むらが生じる恐れがあり、また、基材１の表面への接触度合いが大きくなってケバの原因になる恐れがある。上記治具４の接触角度θが９０度を越えると、基材１の表面と向き合う治具４の円弧部分の長さが長くなって大きな樹脂溜りが形成されることになり、この樹脂溜りの表面張力により基材１が樹脂溜りから離れにくくなる恐れがある。従って、プリプレグの表面の平滑性が低くて厚みが不均一になる恐れがある。
【００２２】
上記治具４は、含浸槽１０の樹脂組成物２の液面近傍に設けられており、この距離が、液面から０．５〜１．０ｍの範囲が好ましい。上記治具４が、１ｍを超えて上方に配置されていると、基材１に含浸した樹脂組成物２が重力により流れ落ちて筋状の樹脂だれが発生しやすくなり、プリプレグの表面の平滑性が低くて厚みが不均一になる恐れがある。上記治具４が、０．５ｍ未満に配置されていると、比重１．１２〜１．１７の樹脂組成物が基材に含浸するにまだ不充分な状態で掻き落される恐れがある。
【００２３】
本発明で用いられる乾燥機５について説明する。上記乾燥機５は、基材１を加熱することで含浸した樹脂組成物２中の樹脂を加熱して半硬化させるものである。上記乾燥機５は、上記治具４、４の上方に配置される。上記乾燥機５は、樹脂組成物２中の溶剤を素早く揮発して、乾燥機５内で樹脂がＢステ−ジに早く移行する。そのため、治具４、４から乾燥機５の導入口１３までの距離は、０．５〜１．５ｍの範囲とすることがが好適である。
【００２４】
また、上記乾燥機５は、温度調整可能な複数の室から構成されている。乾燥機５の各室の温度は、樹脂組成物２を含浸した基材１が導入される導入口側の室の温度を低くし、徐々に高めていく方式が多用されている。その場合、従来の乾燥機は、最初の室の温度が揮発する溶剤が多くて発泡による外観むらができ易いため、例えば、最高温度である室の温度に対し２０〜３０℃程度低く設定しなければならなかったのに対し、上記乾燥機５は、基材１を導入する最初の室５ａの温度が、最高温度である室の温度に対して１２〜１８℃低い温度で設定することができる。乾燥機の最初の室５ａの温度は、従来に比べ高くても、含浸した基材１中に溶剤量が少なく、溶剤の発泡による外観むらが起き難いものである。なお、乾燥機５の最高温度は、１８０〜２００℃程度が例示される。
【００２５】
上記乾燥機５は、溶剤を素早く揮発することで、基材１に含浸した樹脂が流動する時間を短くし、基材１に含有する樹脂の含有量の均一性を高めることができる。
【００２６】
次に、上記含浸装置及び乾燥機５を用いてプリプレグを製造する方法について説明する。基材１は、ディップロール１１の下側に接触するように含浸槽１０に貯えられた樹脂組成物２内に導入される。次に、樹脂組成物２を含浸した基材１は、含浸槽１０から略垂直に引き上げて一対の治具４、４の間を真っ直ぐ通過すると、樹脂組成物２が含浸した基材１は、この一対の治具４、４で両表面から押圧されて樹脂が掻き落とされると共に、樹脂組成物２の含有量が均一化される。次いで、この治具４、４の間を通過した基材１は、乾燥機５に導入され、加熱によって基材１中の樹脂をＢステージに素早く移行することによって、プリプレグを形成することができるものである。このようにして、長尺の基材１を進行させることによって、基材１に所定量の樹脂を含有したプリプレグを連続的に作製することができる。
【００２７】
【実施例】
（実施例１）
図１に示す装置を用いて基材に樹脂組成物を含浸した。基材としては厚み０．１５ｍｍのガラス織布（日東紡株式会社：ＷＥＡ−１５）用いた。樹脂組成物は、エポキシ樹脂１００質量部と、ジシアンジアミド３質量部と、２−エチル−４−メチルイミダゾール０．２質量部と、ＤＭＦ（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）１０質量部とを混合したものに、さらにメチルエチルケトンで希釈して比重を１．１５に調製した。
【００２８】
含浸槽内の樹脂組成物の液面から一対の治具までの距離を０．７ｍ、治具から乾燥機の導入口までの距離を１．３ｍ、基材１と治具の接触角度θを９０°、樹脂組成物の温度３０℃にそれぞれ設定した。また、乾燥機は、５室設けられ、最初の室の温度を１８０℃、その後１９５℃、１９５℃、１９５℃、１９５℃になるよう設定した。
【００２９】
そして、樹脂組成物を含浸した基材を一対の治具の間を通し、基材に樹脂組成物を３４５ｇ／ｍ² となるように治具のギャップを調製して含浸を行った。この樹脂組成物を含浸した基材を乾燥機で加熱して基材中の樹脂をＢステージ化することによってプリプレグを形成した。
【００３０】
（実施例２）
基材と治具の接触角を８０度にした以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを形成した。
【００３１】
（比較例６）基材と治具の接触角を１００度にした以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを形成した。
【００３２】
（比較例１）
基材と治具の接触角を７０度にした以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを形成した。
【００３３】
（比較例２）
基材と治具の接触角を１１０度にした以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを形成した。樹脂溜りが多くなり外観が劣り、プリプレグを作製できなかった。
【００３４】
（実施例４）
樹脂組成物の比重を１．１２とした以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを形成した。
【００３５】
（実施例５）
樹脂組成物の比重を１．１７とした以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを形成した。
【００３６】
（比較例７）樹脂組成物の比重を１．１０とした以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを形成した。
【００３７】
（比較例８）樹脂組成物の比重を１．２０とした以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを形成した。
【００３８】
（実施例８）
基材に厚み０．１ｍｍのガラス織布（日東紡株式会社：１１６Ｅ−Ｓ１３６）用い、基材に樹脂組成物を２００ｇ／ｍ² となるように治具のギャップを調製して含浸を行った以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを形成した。
【００３９】
（実施例９）
基材に厚み０．２ｍｍのガラス織布（日東紡株式会社：ＷＥＡ−７６２８）用い、基材に樹脂組成物を４２０ｇ／ｍ² となるように治具のギャップを調製して含浸を行った以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを形成した。
【００４０】
（実施例１０）
含浸槽内の樹脂組成物の液面から一対の治具までの距離を０．５ｍとした以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを形成した。
【００４１】
（実施例１１）
含浸槽内の樹脂組成物の液面から一対の治具までの距離を１．０ｍとした以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを形成した。
【００４２】
（比較例３）
含浸槽内の樹脂組成物の液面から一対の治具までの距離を１．７ｍと、液面よりした以外は、実施例１と同様にしてプリプレグを形成した。プリプレグに樹脂だれが発生した。
【００４３】
（比較例４）
図３に示すスクイズロールが付設され、一対に治具が形成されていない装置を用いて基材に樹脂組成物を含浸した。樹脂組成物を希釈する量を増して、比重が１．０９とすると共に乾燥機は、最初の室の温度を１４０℃、その後１４０℃、１９５℃、１９５℃、１９５℃になるよう設定した。それ以外は、実施例と同様にしてプリプレグを作製した。
【００４４】
（比較例５）
樹脂組成物の比重を１．１５にして用いた以外は、比較例４と同様にして行ったところ、スクイズロ−ルで絞り切れずに、樹脂量が多く付いてしまった。さらに、スクイズロ−ルの間隔を狭めたところ、基材が切れてプリプレグを作製できなかった。
【００４５】
実施例１〜１１及び比較例１〜４で形成されたプリプレグにおいて、β線によるレジンコンテント分布評価を行ない、プリプレグの面内ばらつき（表面のばらつき）を求めた。面内ばらつきは単位面積あたりの樹脂量で表されるものであって、単位はｇ／ｍ² である。結果を表１に示すとおり、実施例は、いずれも面内ばらつきが小さくなり、表面の平滑性が高くて厚みが均一となった。
【００４６】
【表１】

【００４７】
【発明の効果】
請求項１記載のプリプレグの製造方法は、面内での含有量がより均一なプリプレグを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を説明した製造装置の概略図である。
【図２】コンマコーターを説明した概略図である。
【図３】従来例を説明した製造装置の概略図である。
【符号の説明】
１基材
２樹脂組成物
４治具
５乾燥機
１０含浸槽
１５切欠部
１８下端面
１９掻き落し部

Claims

樹脂組成物を含浸したガラス織物の基材を、乾燥機で加熱して樹脂組成物の樹脂を半硬化させるプリプレグの製造方法において、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、及び、これらの混合溶剤で希釈して比重を１．１２〜１．１７の範囲に調整した樹脂組成物が貯えられた含浸槽に基材を導入し、この樹脂組成物を含浸した基材を、略垂直方向に引き上げて、次に、含浸槽の樹脂組成物の液面から０．５〜１．０ｍの液面近傍にあり、断面視が略円形の形状に略扇状の切欠部を有すると共にこの切欠部の下端面と上記基材の表面とが接触角度を８０〜９０度とする一対の冶具の間に通し、次いでこの冶具の間を通過した基材を乾燥機に導入することを特徴とするプリプレグの製造方法。