JP2000290851A - 電気的及び電子工業的用途を含む積層複合構造体の寸法安定性を最適化するための織布補強材 - Google Patents
電気的及び電子工業的用途を含む積層複合構造体の寸法安定性を最適化するための織布補強材Info
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Abstract
ント回路基板用のそれに用いる、積層複合材製造工程の
間にゆがみや位置ずれの少ない、1平方メートル当り1
90グラムまでの単位面積当り重量を有する直交構造の
織布補強材を提供する。 【解決手段】 単位面積当りの縦糸と横糸との全数の5
5%よりも多い縦糸数を有し、その際縦糸と横糸との交
差点の数が1平方センチメートル当り200個と315
個との間であるようにし、縦糸及び横糸における各撚糸
の撚り成分の合計を均衡化させてゼロに等しくする。
Description
特に誘電体積層物及びプリント回路基板用のそれに用い
る織布補強材に関する。その特定的な織物形状寸法と糸
配置とが、プリント回路基板の製造のための連続的な機
械的及び熱的過程の間におけるその得られる積層複合材
構造における織布補強材の移動を大きく低下させるバラ
ンスのとれた織物構造に貢献する。
子工業のための進歩した誘電体複合材の製造において成
功裡に使用されている。中でも、積層物の製造にはガラ
ス繊維織物が全ての型の熱硬化性及び熱可塑性樹脂の補
強用として市場において主要な部分を占めている。
有し、これはいくつかの行程段階、すなわち写真印刷、
エッチング、穿孔及び仕上げの後で周知のプリント回路
基板になる。多層基板の場合には織布補強された樹脂の
追加的ないくつかの層及び追加的な銅箔の層が一緒に積
層され、そして写真印刷、エッチング、穿孔及び仕上げ
の追加的な工程を受けて、より複雑な多層プリント回路
基板になる。
それらを製造するために用いられる積層物は、優れた寸
法安定性、最低の可能な弯曲及びねじれ、及びそれら連
続的な機械的及び熱的な工程段階の間に非常に限定さ
れ、かつ予定できるXY軸の上の移動量を与えることが
要求される。
構造のものであり、そして縦糸と横糸との間の、例えば
500個又はそれ以上の多数の交差点によって特徴付け
られるが、これは1950年代において当時入手できた
技術的可能性の結果として決定され、そしてこれは殆ど
変更されることなく維持されている。
ートル当り12巻きから40巻きまでの範囲の平均撚り
数を有する。一般に用いられる撚りの方向はZ撚りであ
る。Z撚りにおいては各フィラメントは文字Zの中央部
分のように(図1参照)左から右へ巻き昇る形を取る。
S撚りの場合には各フィラメントは文字Sの中央部分の
ように(図2参照)右から左へ巻き昇る形をとる。
中でも大層数の多層基板の場合の)ビルドアップ法、マ
イクロバイアス(micro−vias)及びレーザー
穿孔のような、積層物の高い寸法安定性及びその樹脂母
材内での補強材のより均等な分布が要求される最近の進
歩した技術から、性能を高めるための方策が提案されて
いる。
布補強材において不撚糸の使用がその得られる積層物及
びプリント回路基板の性能を大きく改善することを開示
している。しかしながら、それぞれの撚糸の良好な特性
のみに依存するのではなくて、ここに記述するような織
物の形状構造の変更によって更に良好な結果が得られ
る。
の形状構造が、得られる積層複合材構造の寸法安定性挙
動を左右する主要な因子であることを見出した。本発明
の際立った効果は、厚さが0.035mmから0.13
mmまでの範囲にある繊細な織物を使用し、そして通常
のように或る限定された積層数で組付けられた薄い積層
物の製造についても明瞭に得られている。研究により、
補強繊維について或る特異性がもたらされた。すなわ
ち、本出願人の出願にかかる米国特許US 5,75
2,550におけると同様に、単一方向織物を用いて1
平方メートル当り190グラム以上において最適の結果
が得られたのに対し、1平方メートル当り190グラム
以下においては単一方向織物の使用は最適に達しない結
果を与えた。その上に、下記の3つの主な特性が、中で
も平織り構造において、1平方メートル当り190グラ
ムまでの重量の直交補強織物における寸法挙動安定性に
貢献することが見出された。 1) 織物構成の形状構造が極めて重要であり、と言う
のは仕上げ及び含浸の全ての製造段階がその織物の縦糸
方向における撚りほどき、引張及び再撚り付けの連続的
過程を採用しているからであるが、この補強織物の充分
な安定性を維持するためには縦糸と横糸との全数の少な
くとも55%以上、そして約65%までをその縦糸方向
に有している必要があることが見出されている。これが
誘電体積層物及びプリント回路基板の良好な挙動をもた
らす。 2) 縦糸と横糸との間の交差点の数は繊維重量に関係
なく単位面積当りの或る限定された範囲内に保たなけれ
ばならない。1平方メートル当り190グラムの単位面
積重量までは、最適範囲が1平方センチメートル当り2
00ないし315個の交差点が最適の範囲であることを
示す結果が得られている。この範囲以外ではその得られ
る積層複合材構造は不安定で予定できない挙動を示す。 3) 積層複合材構造の寸法安定性挙動における第3の
最も大きな影響因子は縦糸及び横糸のそれぞれにおける
撚りの存在である。縦糸又は横糸の数の約50%(±1
0%)が逆時計回り方向撚り(Z撚り)を有し、そして
糸の残り約50%(±10%)が同じ大きさの時計回り
方向撚り(S撚り)を有するものを用いることによって
その補強織物がその得られる積層複合材構造における完
全に中性の挙動を示すことが見出されている。撚りの水
準は、最適の結果のためにはできるだけ低く維持しなけ
ればならないけれども、中性の挙動はより高い撚り水準
においても見出されているのであり、従って1メートル
当り0.4ないし40巻きの全範囲において良好な結果
が得られている。このことは、もし各撚糸をらせん状の
形を有する1群のフィラメント(数百本の)として考え
た場合に容易に説明することができる。すなわち、撚糸
はそれぞれの熱応力に際してばねのように挙動し、その
際高い温度に加熱することは伸びをもたらし、そして冷
却は収縮をもたらす。そこで、それぞれの撚糸が同じ撚
り方向を有しているときは、これらの熱応力はその積層
複合材の全構造の捩りをもたらすであろう。しかしなが
ら、加熱に基づく伸び及び冷却に基づく収縮は線形に変
化しないのでその結果は、得られる積層複合材構造の幾
何学的変形であり、これが最終的なプリント回路基板を
形成するのに要求される引き続く工程段階においてその
積層物における位置ずれをもたらす。同様な挙動は機械
的な種々の応力或いは機械的及び熱的な種々の応力の組
み合わせについても記述することができる。
は、各逆時計回り方向に撚られた撚糸の撚りは隣接の時
計回り方向に撚られた糸の撚りによって中和される。実
際に、本発明の好ましい具体例の1つにおいては、それ
ぞれの次の縦糸が前の縦糸と等しい大きさの反対向きの
撚りを有し、そしてそれぞれの次の横糸は前の横糸と等
しい大きさの反対向きの撚りを有する。この撚糸の配置
は、自動車エンジンにおけるエンジン主軸により生ずる
振動に対して逆作用を作り出すように設計されている自
動車エンジンの逆バランス軸と類似の態様で作用する
(この原理の動的性質は本発明の疑似静的性質とは全体
として異なっているけれども)。
は織布補強材及び得られる積層複合材構造の最適の中性
の挙動をもたらす。
を製造するのに必要な過程は下記の各段階に従う: 1.縦糸形成操作 数百本の撚糸を一緒に集めていわゆる1次ビームを作
る。これは通常、織物を製造するのに必要な縦糸数が非
常に大きくて一時に全ての縦糸を処理できる単一機械で
は品質及び生産性において非効率的であるために用いら
れる。 2.スラッシング操作 或る数の1次ビームを一緒に組付けていわゆる織機ビー
ムの上に全ての撚糸を巻くことにより織物の縦糸を形成
する。同時に、サイズ剤を各撚糸に塗布してこれを強化
し、かつ今日用いられている高速度織機におけるこのも
のの性能を高める。
物の縦糸方向及び横糸方向の両方において用いられる糸
は、常にいわゆるZ撚りの逆時計回り方向撚りを有す
る。このために1次ビームは通常、それらの数について
制限なく作られ、と言うのはそれらは全て同じ態様で構
成されるからである。例えば、もし或る特定の織物型が
3000本の縦糸を有するときは、その構造は下記を含
む多くの態様で製造することができる。
ム B:それぞれ600本の縦糸端を有する5個の1次ビー
ム C:それぞれ500本の縦糸端を有する6個の1次ビー
ム 本発明の好ましい具体例によれば、それら1次ビームの
数はZ撚り及びS撚りの糸を均等に分布させるために常
に偶数でなければならない。1例として、上記項目A及
びCは逆時計回り方向撚り(Z撚り)で作られる1次ビ
ームの数の50%と、及び時計回り方向撚り(S撚り)
で作られる1次ビームの数の50%とをそれぞれ有する
ことになる。Z撚り1次ビームとS撚り1次ビームとを
そのスラッシング機械の糸巻きクリルにおいて1つごと
に交代させ、そしてこの機械のおさの糸入口において同
じ操作を行なわせるように注意することによって、その
得られる織物はZ撚りを有する偶数個の縦糸とS撚りを
有する奇数個の縦糸とを有することになる。縦糸数の約
50%がZ撚りを有し、そして縦糸数の残りの50%が
S撚りを有するか、またはその逆であるかぎり、それら
を別の態様で交代させることも可能である。 3.織布操作 織布操作はルームと呼ばれる織機の上で行なわれる。こ
の操作は、縦糸と横糸とを所望の織物構造が得られるよ
うに互いに織りこむことよりなる。材料通路に沿って垂
直に(0o )伸びる各撚糸が縦糸を形成し、そして交叉
方向(90o )へ配置されるものが横糸を形成する。縦
糸と横糸とを互いに絡み合わせる配置が織りとして知ら
れている。本発明において対象とする補強織物はサテ
ン、クロウフート、綾織、ななこ織り及び他の直交織り
の型とは異なる。本発明の好ましい具体例の1つは、そ
の織り型として平織りを用いる。
の中へ挿入するために横糸挿入速度を低下させる目的で
2重横糸フィーダを備えている。今日の空気ジェット式
又はレイピア織機の高速度はこの2重挿入装置を必要と
するが、この装置には2つの独立した糸ボビンから給糸
して横糸の張力を劇的に低下させ、またそのようにして
その撚糸の過応力を防いでいる。本発明におけるよう
に、均衡化された横糸をもたらすためにはZ撚りの一方
の糸ボビンとS撚りのもう一方の糸ボビンとを使用する
のが簡単である。この2重挿入装置が、第1ボビンから
1本の横糸をそして第2糸ボビンから次の横糸を交互に
引き出すので、上述の均衡の取れた横糸、また従ってそ
れから得られる織布を容易に得ることができる。 4.仕上げ操作 上に記述した工程により得られる補強織物は仕上げ操作
において従来技術を用いて処理することができるが、こ
れは仕上げラインにおける熱的又は化学的な脱サイズ剤
操作及び結合剤による処理を含む。
構造、中でもガラス繊維補強織物は異なった重量、そし
て中でも1平方メートル当り25gから190gまでの
範囲の異なった重量によって特徴付けられるが、それら
は、例えば500個又はそれ以上のような縦糸と横糸と
の間の大きな数の交差点を有することによって特徴付け
られる。この交差点は縦糸と横糸とが互いに交叉するそ
の織物構造の中の交点である。平織り物においては、1
本の縦糸が1本の横糸の上を通る(この縦糸はライザ糸
と呼ばれる)各交点が、1本の縦糸が1本の横糸の下を
通る(この縦糸はシンカー糸と呼ばれる)交点に隣接し
ている。これが縦糸方向及び横糸方向に均等な態様で繰
り返されて、それにより、或るライザ糸(黒い四角で示
す)とシンカー糸(白い四角で示す)とのプロットを作
ったときに得られる像がチェスボード模様をなすように
なる。
得られる積層複合剤構造及びプリント回路基板の挙動に
おいて決定的であることが見出されており、その際交点
の数がより多いことは引き続く熱的及び機械的加工段階
において追加的な応力をもたらし、従って不安定で再現
不可能な挙動をもたらす。
るけれども異なった数の交点を有する2つの異なった織
物が示されている。単位面積当りの縦糸と横糸との減少
数はより高い糸カウント(糸の重量)によって補償され
て単位面積当り同じ重量の織物が得られることは明らか
である。
が2116(The Institute for I
nterconnecting and Packag
ing Electronic Circuits に
よるIPC−EG−140仕様書参照)のコード名で呼
ばれることはよく知られている。この場合に織物構造は
次のようである: 縦糸:23.6本/cm 横糸:22.8本/cm 上のデータから、その縦糸数が縦糸と横糸との全数の5
0.86%を占めること、1平方センチメートル当りの
交点数が538個であること、及び必要な撚り数及びそ
れらの方向についてなんら特別な要求条件がないことが
わかる。
る補強織布の1つは下記の特性を有する: 縦糸:20本/cm 横糸:12.6本/cm 上のデータから、縦糸数が縦糸と横糸との全数の61.
35%を占めること、交点の合計数が1平方センチメー
トル当り252個であること、及び必要な撚り数及びそ
の配置が前に上げた記述に従うこと、すなわち本質的に
等しい撚りであることがわかる。
の試験結果を比較するならば、それらのデータは表1に
あげる通りであり、そして図5及び6はそれぞれ、織物
型2116(図5)を用いて、及び本発明に従い作られ
た単位面積当り同じ重量の補強織布を用いて(図6)作
られたそれぞれの積層物の異なった移動量を示す。
従い作られた織物の新しい構造及び糸配置が、単に従来
技術に従って作られた平織り物によっては達しえないよ
うな寸法安定性の結果を与える。
図。
術)のXY移動図。
のXY移動図。
Claims (5)
- 【請求項1】 縦糸と横糸とを有する、1平方メートル
当り190グラムまでの単位面積当り重量を有する直交
構造の織布補強材において、単位面積当りの縦糸と横糸
との全数の55%よりも多い縦糸数を有し、その際縦糸
と横糸との交差点の数が1平方センチメートル当り20
0個と315個との間である、上記織布補強材。 - 【請求項2】 縦糸と横糸との全数の約50%が1メー
トル当り約0.4ないし40巻きの時計回り方向撚りを
有し、そして縦糸と横糸との全数の約50%が同じ大き
さの逆時計回り方向撚りを有する、請求項1の織布補強
材。 - 【請求項3】 縦糸数の約50%が1メートル当り約
0.4ないし40巻きの時計回り方向撚りを有し、そし
て縦糸数の約50%が同じ大きさの逆時計回り方向撚り
を有する、請求項1の織布補強材。 - 【請求項4】 横糸数の約50%が1メートル当り約
0.4ないし40巻きの時計回り方向撚りを有し、そし
て横糸数の約50%が同じ大きさの逆時計回り方向撚り
を有する、請求項1の織布補強材。 - 【請求項5】 請求項1ないし4の織布を含むプリント
回路基板用の積層複合材構造。
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