プリプレグとは、ガラスクロスなどの基材に樹脂を含浸させ、半硬化状態にしたシート状の材料です。
プリント基板（PCB）では、特に多層基板の層間絶縁や接着を担う重要な材料として使われています。
「プリプレグ」という言葉は知っていても、
- プリプレグは何でできている？
- PCBのどこに使われる？
- CCLとは何が違う？
- なぜ半硬化状態なの？
- Dk・Df・Tg・CTEとは何？
- AIサーバー向けPCBでも使われる？
といった疑問を持つ人は少なくありません。
この記事では、プリプレグの基本から、多層PCBでの役割、CCLとの違い、積層工程、重要な材料特性、種類、高速通信やAIサーバー向けPCBとの関係まで解説します。
プリプレグとは？
プリプレグ（Prepreg）は、ガラスクロスなどに熱硬化性樹脂を含浸させ、完全には硬化させず半硬化状態にしたシート材料です。
一般的なPCB用プリプレグでは、ガラスクロスとエポキシ樹脂などが組み合わされています。
プリプレグを半硬化状態にしておくことで、PCBの積層工程で加熱・加圧した際に樹脂が軟化・流動します。
その後、樹脂が硬化することで、複数の材料が一体化した積層構造になります。
つまりプリプレグは、
「完成した絶縁板」ではなく、積層工程で硬化して絶縁層を形成する材料
と考えると分かりやすいでしょう。
プリプレグは何でできている？
一般的なPCB用プリプレグは、
ガラスクロス＋樹脂
を基本として構成されています。
ガラスクロスは機械的強度や寸法安定性などに関係し、樹脂は絶縁性や接着性、積層時の流動・硬化などに関係します。
ただし、すべてのプリプレグが同じ材料構成ではありません。
用途に応じて樹脂の種類、ガラスクロスの種類、樹脂量、厚さなどが異なります。
そのため、プリプレグは単なる「ガラスクロス入り樹脂シート」ではなく、PCBの要求性能に合わせて設計される材料です。
ガラスクロスそのものの需給について知りたい場合は、ガラスクロス不足の背景も合わせて確認しておくと、近年のPCB材料市場を理解しやすくなります。
なぜプリプレグは半硬化状態なのか？
プリプレグを理解するうえで、半硬化という状態は非常に重要です。
もし樹脂を完全に硬化させてしまうと、積層工程で樹脂が流動できません。
一方、半硬化状態なら、加熱・加圧によって樹脂が軟化して流動し、コア材や銅箔などの間に広がります。
その後、さらに加熱することで樹脂が硬化します。
この性質によって、
半硬化状態
↓
加熱・加圧
↓
樹脂が流動
↓
隙間・凹凸を充填
↓
樹脂が硬化
↓
多層構造が一体化
という工程が可能になります。
プリプレグはPCBで何のために使われる？
プリプレグには、大きく3つの役割があります。
層と層を絶縁する
多層PCBでは、複数の銅配線層を重ねます。
銅配線層同士が接触するとショートするため、それぞれの層を電気的に分離する絶縁層が必要です。
プリプレグが硬化することで、この層間絶縁を担います。
各層を接着して一体化する
プリプレグの樹脂は、加熱・加圧によって流動した後に硬化します。
この硬化によって、コア材や銅箔などが一体化し、多層構造を形成します。
つまりプリプレグは、単に絶縁するだけではなく、多層基板を一体化する接着材料としても機能します。
隙間や凹凸を埋める
プリント基板の内層には銅配線による凹凸があります。
積層時にプリプレグの樹脂が流動することで、こうした凹凸や隙間を埋めながら積層構造を形成します。
ただし、樹脂が流れすぎても適切な絶縁厚を維持しにくくなるため、プリプレグには用途に応じた樹脂流動性が求められます。
プリプレグは多層基板のどこに使われる？
プリプレグが特に重要になるのが、多層プリント基板です。
多層基板では、複数の銅配線層を電気的に絶縁しながら積み重ねます。
多層基板そのものの構造や、AIサーバー向けで需要が伸びている背景については、多層基板の構造や仕組みを解説した記事も参考になります。
一般的な構造を簡略化すると、
銅配線層
↓
プリプレグ
↓
銅配線層
↓
コア材
↓
銅配線層
↓
プリプレグ
↓
銅配線層
という構造になります。
プリプレグが硬化することで、各層が一体化されます。
ただし、多層基板のすべてが同じ構造というわけではありません。
ビルドアップ基板などでは、プリプレグとは異なる絶縁材料が使われる場合があります。
そのため、
「多層基板＝必ずプリプレグ」
と考えるより、
「一般的な多層PCBで、層間絶縁と接着を担う重要な材料」
と理解するのが適切です。
プリプレグとコア材の違い
多層PCBでは、プリプレグとコア材の両方が使われることがあります。
大きな違いは、積層時の状態です。
プリプレグは半硬化状態で、積層時に樹脂を流動・硬化させます。
一方、コア材はすでに絶縁層と銅箔などが形成された材料として扱われます。
そのため、プリプレグは「これから硬化して層間を形成する材料」、コア材は「すでに基板としての構造を持つ材料」と考えると分かりやすいでしょう。
プリプレグとCCLの違い
プリプレグとCCLはどちらもPCB材料ですが、役割と状態が異なります。
| 項目 | プリプレグ | CCL |
|---|---|---|
| 状態 | 半硬化シート | 絶縁層と銅箔が一体化した材料 |
| 主な構成 | ガラスクロス＋樹脂など | 絶縁層＋銅箔 |
| 主な役割 | 層間絶縁・接着・充填 | 回路形成のための基材 |
| 積層時 | 加熱・加圧で硬化 | コア材などとして使用 |
簡単に整理すると、
プリプレグ＝積層時に硬化して層間を形成する材料
CCL＝絶縁層と銅箔が一体化した基板材料
です。
CCLとは？
CCLは「Copper Clad Laminate」の略で、日本語では銅張積層板と呼ばれます。
絶縁材料の両面などに銅箔を積層した材料で、PCBの回路形成に使われます。
PCBメーカーはCCLなどに回路を形成し、プリプレグなどを組み合わせて多層化していきます。
つまり、プリプレグとCCLは競合する材料ではありません。
多層PCBでは、CCLをコア材として使い、その間にプリプレグを配置して積層する構造が一般的です。
プリプレグから多層PCBができるまで
プリプレグの役割を理解するには、積層工程を見ると分かりやすくなります。
① 材料を準備する
コア材、プリプレグ、銅箔などを、必要な層数や回路構成に合わせて準備します。
② プリプレグとコア材を重ねる
設計した層構成に従って、コア材とプリプレグ、銅箔などを順番に重ねます。
この工程をレイアップと呼びます。
③ 加熱・加圧する
積み重ねた材料をプレスします。
加熱するとプリプレグ中の樹脂が軟化・流動し、層間の隙間や銅配線による凹凸を埋めていきます。
④ 樹脂を硬化させる
加熱を続けることで樹脂が硬化します。
これによって、コア材や銅箔などが一体化した積層構造になります。
⑤ 穴あけ・めっきなどの工程へ進む
積層後は、穴あけ、めっき、外層回路形成などの工程を経て、最終的なPCBへ加工されます。
このようにプリプレグは、多層PCBを作る積層工程の中核となる材料です。
プリプレグで重要な性能とは？
プリプレグは「絶縁できればよい」という単純な材料ではありません。
基板の用途に応じて、電気特性、熱特性、機械特性、加工特性などが求められます。
Dk（誘電率）
Dkは誘電率を表します。
高速信号を扱うPCBでは、誘電率が信号の伝送特性に関係します。
そのため、高速通信向けPCBではDkを考慮した材料選定やインピーダンス設計が重要になります。
Df（誘電正接）
Dfは誘電正接を表し、誘電体で発生する損失を評価する指標のひとつです。
高速信号では伝送損失が問題になるため、低Dfの材料が重要になる場合があります。
ただし、DkやDfは測定周波数や測定方法、材料構成などによって変わります。
メーカーの数値を比較するときは、数値だけでなく測定条件も確認することが重要です。
より詳しく低誘電・低損失材料について知りたい場合は、Low-Dk/Df材料の特徴やAIサーバーで求められる理由も合わせて確認すると理解が深まります。
Tg（ガラス転移温度）
Tgは、樹脂の熱的特性を評価する代表的な指標です。
高温環境で使用される基板や、製造工程で高い熱負荷がかかる基板では、耐熱性が重要になります。
そのため、プリプレグを選定する際にはTgも確認します。
CTE（熱膨張係数）
CTEは、温度変化によって材料がどの程度膨張・収縮するかを示す指標です。
多層基板では、材料の熱膨張が寸法安定性や層間接続の信頼性に関係するため、重要な特性になります。
樹脂流動性
プリプレグでは、樹脂がどの程度流動するかも重要です。
流動性が不足すると、積層時に凹凸や空隙を十分に埋められない可能性があります。
一方で、樹脂が流れすぎると、設計した絶縁層厚を維持しにくくなる場合があります。
そのため、プリプレグは電気特性だけでなく、積層時の加工性まで含めて選定する必要があります。
プリプレグにはどんな種類がある？
プリプレグは、樹脂の種類やガラスクロス、要求される電気・熱特性、用途などによって、さまざまな材料設計があります。
代表的なものとして、
- FR-4系プリプレグ
- 高Tg系プリプレグ
- 低誘電・低損失系プリプレグ
- ハロゲンフリー系プリプレグ
- 低熱膨張系プリプレグ
- 高耐熱系プリプレグ
などがあります。
PCBに使われる材料全体について整理したい場合は、プリント基板に使われる材質の種類も合わせて確認すると、プリプレグの位置づけが分かりやすくなります。
FR-4系プリプレグ
一般的な多層PCBで広く使われる材料系です。
汎用性が高く、さまざまな電子機器の基板に使用されています。
高Tg系プリプレグ
高い耐熱性が求められる用途で使用されます。
基板の使用環境だけでなく、製造工程での熱履歴も考慮して選定されます。
低誘電・低損失系プリプレグ
高速通信を扱うPCBでは、信号損失を抑えることが重要です。
そのため、低Dk・低Dfなどの電気特性を持つ材料が選択される場合があります。
ハロゲンフリー系プリプレグ
ハロゲンを使用しない材料設計を採用したプリプレグです。
環境対応や製品仕様などの要求に応じて使用されます。
低熱膨張・高耐熱系プリプレグ
高密度実装や高温環境など、熱による寸法変化や信頼性が問題になる用途では、低CTEや高耐熱性などが重視されます。
高速通信・AIサーバーでプリプレグが重要な理由
近年、プリプレグを含む高性能PCB材料が注目されている背景のひとつが、高速通信やAIサーバー向けの基板需要です。
AIサーバーなどでは、大量のデータを高速に処理・通信する必要があります。
そのため、基板にも高速信号への対応が求められます。
ここで重要になるのが、PCB材料の電気特性です。
流れを整理すると、
高速・大容量通信
↓
伝送損失を抑える必要性
↓
PCB材料のDk・Dfなどが重要になる
↓
CCLだけでなくプリプレグを含めた材料設計が重要になる
という関係です。
FR-4と低損失材料の違いや、高速通信時代にPCB材料の要求性能がどう変わっているのかについては、FR-4と低損失基板材料の違いを解説した記事も参考になります。
つまり、「AIサーバーだから特殊なプリプレグを使う」という単純な話ではありません。
高速信号を正確に伝送するため、PCBを構成する材料全体に高い電気特性が求められ、その中でプリプレグも重要になる
ということです。
プリプレグの価格は何で決まる？
プリプレグのコストには、厚さだけでなく、使用するガラスクロスや樹脂、材料グレード、機能性、製造条件など、複数の要素が関係します。
また、
- ガラスクロス
- 樹脂
- 樹脂量
- 材料グレード
- 低誘電・低損失などの高機能性
- 製造条件
- 需要と供給
- 物流・エネルギーコスト
なども、コストを考えるうえで確認したい要素です。
特に高性能材料では、一般的なFR-4系とは異なる樹脂設計や材料構成が採用されるため、価格だけでなく性能とのバランスを見る必要があります。
また、ガラスクロスや樹脂などの原材料価格が変動すれば、プリプレグのコストにも影響する可能性があります。
PCB全体の価格変動については、プリント基板（PCB）の価格が上昇する理由を解説した記事も参考になります。
さらに、樹脂などの原材料コストを考えるうえでは、ナフサ価格がプリント基板（PCB）に与える影響も確認しておくとよいでしょう。
プリプレグを選ぶときのポイント
実務でプリプレグを選定する場合、「高性能な材料」を選べばよいわけではありません。
重要なのは、基板の用途と製造条件に合っているかです。
基板の用途
一般的な制御基板なのか、高速通信基板なのか、車載基板なのかによって必要な性能は変わります。
必要な電気特性
高速信号を扱う場合は、DkやDfなどの電気特性を確認します。
メーカー間で比較する場合は、測定周波数や測定条件も確認しましょう。
必要な熱特性
TgやCTEなどを確認し、使用環境や製造工程に適合するか判断します。
板厚・樹脂量
必要な絶縁厚、インピーダンス設計、積層構成などに合わせて材料を選びます。
プレス条件との適合性
プリプレグは加熱・加圧によって樹脂が流動・硬化する材料です。
そのため、実際の積層温度、圧力、時間などの製造条件と材料特性の組み合わせも重要になります。
プリプレグに関するFAQ
プリプレグとは何ですか？
ガラスクロスなどに樹脂を含浸させ、半硬化状態にしたシート材料です。
多層PCBでは、加熱・加圧によって硬化し、層間絶縁と接着の役割を果たします。
プリプレグとCCLは何が違いますか？
CCLは絶縁層と銅箔が一体化した基板材料です。
一方、プリプレグは半硬化状態のシートで、積層時に加熱・加圧して硬化させます。
CCL＝絶縁層と銅箔が一体化した基材
プリプレグ＝積層時に硬化して層間絶縁・接着を担う材料
と考えると分かりやすいでしょう。
プリプレグは何でできていますか？
一般的なPCB用プリプレグでは、ガラスクロスと熱硬化性樹脂が主な構成要素です。
ただし、用途や材料グレードによって樹脂の種類、ガラスクロス、フィラーなどの構成は異なります。
プリプレグはなぜ半硬化なのですか？
積層時に加熱・加圧して樹脂を流動させ、層間の隙間や凹凸を埋めながら硬化させるためです。
AIサーバー向けPCBでもプリプレグは重要ですか？
高速信号を扱う高性能PCBでは、プリプレグを含む基板材料の電気特性や熱特性が重要になります。
特にDkやDf、Tg、CTEなどを考慮し、CCLなど他の材料との組み合わせも含めて設計する必要があります。
プリプレグの価格は何で変わりますか？
ガラスクロス、樹脂、材料グレード、樹脂量、製造条件、需給、物流・エネルギーコストなど、複数の要因が関係します。
高機能な低誘電・低損失材料などでは、一般的な材料より高いコストになる場合があります。
まとめ｜プリプレグは多層PCBを支える重要材料
プリプレグは、ガラスクロスなどに樹脂を含浸させた半硬化状態のシート材料です。
多層PCBでは、加熱・加圧によって樹脂を流動・硬化させることで、
- 層間絶縁
- 接着・一体化
- 凹凸や隙間の充填
といった役割を果たします。
CCLとの違いを整理すると、
CCL＝絶縁層と銅箔が一体化した基材
プリプレグ＝積層時に硬化して層間絶縁・接着を担う材料
です。
さらに高速通信やAIサーバー向けの高性能PCBでは、単に絶縁できればよいわけではありません。
Dk、Df、Tg、CTE、樹脂流動性など、用途に応じた材料特性が重要になります。
つまりプリプレグは、単なる「接着シート」ではありません。
多層PCBの構造、電気特性、熱特性、信頼性を支える重要な材料のひとつです。
PCBを理解するなら、CCLだけでなく、その間で働くプリプレグまで理解しておくことが重要です。
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