JPH0393837A - 繊維強化樹脂複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は芳香族ボリアミド繊維とポリイミド，エボキシ
等の耐熱性樹脂とからなる繊維強化樹脂複合材料の製造
方法に関する． （従来の技術） 一般に繊維強化樹脂複合材料には繊維織物と樹脂とから
なるブリプレグ積層材、フィラメントワインディング法
によるもの、短繊維を分散せしめた射出戒型物等がある
．これらはいずれも引張強さ、衝撃強さ、ヤング率等の
改善、寸法安定性の向上、耐熱性の向上等の効果を期待
してなされたものであり、実際上の効果も発現されてい
る。そしてその効果は樹脂の性質や繊維の構造．形状Ｍ
ｉ織等により影響され、就中強化繊維とマトリソクス樹
脂の界面接着性の影響が大きく、繊維表面にカップリン
グ剤処理をするのが通例である．また、繊維強化樹脂複
合材料に用いられる繊維として重要なものにガラス繊維
，炭素織維等があるが、一ＩＩＩＱに上記の処理を施し
て供されている。

従来、ＬＳＩ搭！！基板としてガラス繊維／エポキシ樹
脂４ｎ層板が産業用ｉ器に多用されて来たが、近年のＬ
ＳＩの高密度化などの進歩に伴ない、かかる積層板は高
温時の特性、特に寸法安定性に欠けるため、高精度回路
の製造に対応するのが困難となってきた． 一方、芳香族ボリアミド繊維、例えばポリパラフェニレ
ンテレフタルアξド繊維は密度が１．４５ｇ／ｃｍ’　
とガラス繊維に比べ著しく軽量で、比強度，比弾性率が
優れており、また電気特性，耐熱性も良好であり、更に
熱膨張率が負であるという特性を生かし、適切なマトリ
ックス樹脂を組み合わせることにより、ＬＳＩチップの
材料であるセラ旦ソクやシリコンと同等の寸法安定性を
実現できることが知られている．即ち、芳香族ボリアミ
ド繊維にポリイミド（例えばボリアξノビスマレイミド
）樹脂を組み合わせたｆ！ｉ層板は耐熱性に優れ、その
熱膨張率が１０−’／’Ｃオーダーであり、シリコンの
２．　８　ｘ　１　０−”／℃，セラ旦ソクパンケージ
の６　Ｘ　１　０−”／”Ｃに近く、該積層板を用いる
ことにより高信頼性の回路基板を得ることができる． しかしながら芳香族ボリアミド繊維は、高強度且つ極め
て靭性が高く、プリント配ｖＡ基板として用いた場合、
穿孔加工（ドリリング）時に毛羽立ちやスミアが発生し
、穴壁面がきれいに仕上げられないといった問題点があ
り、高密度の穿孔には耐えられないものであった． （発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、上記問題点を改善し、芳香族ボリアξ
ド繊維とボリイξド或はエボキシ等の耐熱性樹脂の特性
を十分に活かし、耐熱性．寸法安定性及び穿孔加工性（
ドリリング性）に優れた複合材料の製造方法を提供する
にあり、就中ドリリング時の毛羽立ちやスミアの発生等
を著しく改善し、ドリリング性に極めて優れた繊維強化
樹脂複合材料の製造方法を提供するに．ある。

（課題を解決するための手段） 上述の目的は、芳香族ボリアｉド繊維を耐熱性樹脂に含
有せしめてなる繊維強化樹脂複合材料を製造するに際し
、上記芳香族ポリアミド繊維を３５０〜４５０℃の温度
で熱処理することを特徴とする繊維強化樹脂複合材料の
製造方法により達威される． 本発明で用いられる芳香族ポリアミド繊維はボリパラフ
ェニレンテレフタルアミド，ポリメタフェニレンイソフ
タルアξド，ポリパラフェニレン・３．４′ジフエニル
エーテル・テレフタルアミド等いずれも用い得るが通常
はポリパラフェニレンテレフタルアミドが多く用いられ
る。また繊維は織物，編物，糸等いずれの形態でも可で
あるが複合材料の特徴から織物，引揃え糸が有利である
．に十分に乾燥しておくことが好適である．本発明の熱
処理は、３５０〜４５０℃の温度範囲で行なわれる。芳
香族ポリアξド繊維は、熱処理により引張り強度が低下
するが、同時に穿孔加工（ドリリング）時の毛羽立ちや
スミアの発生等を押える効果も発現するものである．尚
、熱処理後の引張り強度は製織時に引張られているタテ
糸よりもヨコ糸の方がより低下する傾向がみられる．上
記引張り強度の低下は、補強材としての性能を失なわせ
る程のものであってはならず、例えばタテ糸，ヨコ糸の
引張り強度はそれぞれ５〜Ｌｏｇ／ｄ．３〜６　ｇ　／
　ｄ程度とすることが好ましい．又、熱処理時間は通常
３０分から３時間程度で、好ましくは１〜２時間である
。

本発明において熱処理の温度が３５０℃より低い場合は
脆化があまり進まずドリリング性の改善が見られないか
、たとえ改善したとしても相当長時間熱処理する必要が
あり実用的ではない．また処理温度が４５０℃より高い
場合は、処理時間を短かくする必要があり品質の安定が
困難となり、更に芳香族ボリアミド繊維が炭化をし始め
るといった不都合も生じる．従って熱処理温度は、上記
限定範囲においてはじめて安定した品質で穿孔加工性に
優れた複合材料を得ることができるものである． マトリックスとして用いられる耐熱性樹脂は芳香族ボリ
アミド繊維の特性を活かせる複合材料を形或し得るもの
であれば特に限定はしないが熱硬化性樹脂が好ましく、
特にポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂が好適である。

複合材料全体中の樹脂の重量は通常３０〜７０重蚕％で
ある．樹脂量が少ないと電気，ｊａ械特性が劣ったり、
変形の原因となり、一方多くても均一な戒型がなされに
くくなる．プリプレグの乾燥についても耐熱性樹脂の種
類、樹脂溶液濃度等に応じて適切な状態を保つ必要があ
る． 前述の熱処理を施した芳香族ボリアミド繊維は、次に耐
熱性樹脂の溶液を含浸した後、乾燥して本発明の繊維強
化樹脂複合材料とすることができる．更に必要により、
これを所定枚数積層して加熱加圧することにより、プリ
ント配線基板等に用いられる積層１反とすることができ
る． 上記耐熱性樹脂の溶液を作る際の溶剤としては、該樹脂
の溶剤で芳香族ボリアミドに不活性なものなら使用でき
る． 積層板は、通常温度１５０〜２００℃，圧力１　０　〜
１　５　０　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　”の範囲で１〜５時
間加熱加圧して得られる． 尚、上述の芳香族ボリアミド繊維に耐熱性樹脂を含浸す
る際、芳香族ボリ７５ド繊維と耐熱性樹脂の界面接着性
をよくする目的で、あらかじめ該芳香族ボリアミド繊維
に対し表面処理することが好適である。かかる表面処理
の方法としては、例えば芳香族ポリアミド繊維をアミノ
ホ０リアミド溶液に浸漬あるいは塗布により施与した後
、乾燥“する方法がある．ここで、アごノボリアミドの
施与量は繊維重量に対し好ましくは０．０５〜５重量％
であり、またアミノボリアミドの溶剤は水．アルコール
，芳香族系溶剤が使用できる。

（発明の効果） 本発明の製造方法によれば、耐熱性及び寸法安定性に優
れ、特にドリリング性に優れた芳香族ボリアミド繊維強
化樹脂複合材料を製造することができ、プリント配線基
板材料をはしめ、軽量先進複合材料として航空機，自動
車．産業機器の構造部材を提供する製造方法として極め
て有用である。

以下、実施例により本発明壱詳述する。尚、その前に本
明細書における種々の特性の測定方法及び評価方法につ
いて記述する． 〈引張り強度〉 熱処理を施した平織物をタテ方向およびヨコ方向に巾２
．５ｍで採取し、定速伸張型引張り試験機テンシロンＵ
ＴＭ−５０００型（東洋ボールドゥイン社製）によって
測定した。

《ドリリング性〉 得られたプリント配線基板１枚の上側に厚さ０．８ｍｍ
，下側に厚さ１．　６　ｍ　ｍの当仮を当てたものを用
意し、このものをＮＣドリリングマシン（エクセロンＫ
Ｋ製）により、０．　２　ｍ　ｍのストレｌ０００ヒッ
ト後の穴壁面の状態を顕鏡観察し、穴壁面に芳香族ボリ
アミド繊維の切れ端がどの程度出ているかによって、下
記の基準で評価した。

○・・・ほとんど出ていない ×・・・かなり出ている 〈スミアの有無〉 高速度ドリリング時に発生するａ！擦熱により樹脂の切
粉が軟化溶融し、汚れつまりスミアとしてスルーホール
内壁の内外層や樹脂および基材断面に再付着した状態が
観察されるか否かで評価した．く板のｕｈげ強さ） ＪＩＳ　　Ｃ−６４８１法に準し測定した．曲げ強さ試
験片の両端を支点でささえて両端支持ばりとし、その中
央部に上部から集中荷重を加えたときの最大曲げ応力を
いう． （実施例１） ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維糸，（デュポ
ン社製，ケブラー４９，１９５ｄ／１３４ｆ）をタテ糸
とヨコ糸に用い、密度タテ３４本／　２．　５　ｃ　ｍ
　，ヨコ３４本／　２．　５　ｃ　ｍの平織物（目付６
２ｇ／ｍ”，厚さＯ．１１ｍｍ）を製織した． 次に、上記繊維布を、電気炉に入れ４００℃で１．５時
間熱処理を施した． 次いで、上記熱処理布をアミノボリアミド（アミン価＝
７８０）のエタノール溶液（２重量％）に浸漬後マング
ルにて絞り、１１０’Ｃ、５分間乾燥した． 引き続きアξノボリアもド処理布をケルイミド６０１　
（日本ポリイミド曲製ビスマレイξド樹脂）与したプリ
ブレグを得た．該ブリレグを１８枚積層した後、プレス
機にて１８０’Ｃの温度．５０ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　”
の圧力で１時間プレスし、更に２００℃にて４８時間後
硬化を行なって本発明実施例１のプリント配線基板を得
た． 熱処理後の繊維織布の引張り強度を第１表に示し、プリ
ント配線基板の各種特性を第２表に示した。ドリリング
性は良好で、スミアの発生も見られなかった． （比較例ｌ〉 実施例１と同じ繊維織布を用い、４００℃での熱処理を
行わない他は実施例ｌと同様の方法で、アミノボリアミ
ド処理を行い、更にビスマレイミド樹脂を含浸せしめブ
リプレグを得、それを積層し比較例１のプリント配線基
板を得た。

上記アミノボリアξド処理前の繊維織布の引張り強度を
第１表に示し、プリント配線基板の各種特性を第２表に
示す．熱処理しないものは、ドリリング性が悪く且つス
ξアも発生した。

（比較例２） 実施例ｌと同じ繊維織布を用い、４００℃での熱処理に
替えて３００℃で４時間熱処理する他は実施例１と同様
の方法で、アミノボリアξ・ド処理を行い、更にビスマ
レイミド樹脂を含浸せしめプリプレグを得、それをａ［
Ｌて比較例２のプリント配線基板を得た。

熱処理後の基布の引張り強度を第１表に示し、スプリン
ト配線基板の各種特性を第２表に示す。

結果は、ドリリング性が悪く、且っス逅アも発生した． （比較例３） 実施例１と同し繊維織布を用い、４００℃での熱処理に
替えて５００℃で３０分間熱処理する他は実施例１と同
様の方法で、ア稟ノボリアミド処理を行い、更にビスマ
レイミド樹脂を含浸せしめプリプレグを得、それを積層
して比較例８のプリント配線基板を得た． 熱処理後の基布の引張り強度を第１表に示し、スプリン
ト配線基板の各種特性を第２表に示す。

結果は、ドリリング性は良好で且つスミアも発生しなか
ったが、基板の曲げ強度が弱く、強化材と第　　２ 表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 芳香族ポリアミド繊維を耐熱性樹脂に含有せしめてなる
   繊維強化樹脂複合材料を製造するに際し、上記芳香族ポ
   リアミド繊維を３５０〜４５０℃の温度で熱処理するこ
   とを特徴とする繊維強化樹脂複合材料の製造方法。