JP2004528466A

JP2004528466A - 回路板用の３次元不織基板

Info

Publication number: JP2004528466A
Application number: JP2003501658A
Authority: JP
Inventors: ズツカー，ジエリー; カーター，ニツク・マーク
Original assignee: ポリマー・グループ・インコーポレーテツド
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-09-16
Also published as: US6964749B2; EP1392495B1; DE60220405T2; EP1392495A4; WO2002098638A1; EP1392495A1; DE60220405D1; US20030008590A1

Abstract

本発明は、一般に不織基板に関し、特に３次元形態にされた不織基板であって、ＰＣＢ（印刷回路板）及び同様な用途のための支持基板として特に適した３次元不織基板に関する。不織基板は、湿式絡み付け用マニホルド（１６、２０、２４’）により絡み付け処理を受けた裁断ウェブ（Ｐ）から形成される。構造性能を改善するために、湿式絡み付けされ３次元形態化され耐久性の樹脂マトリックスを含浸された支持基板の使用により、ＰＣＢ及び同様な用途に、特有かつ有用な性能特性を与えることができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に不織基板に関し、特に３次元形態にされた不織基板であって、ＰＣＢ（印刷回路板）及び同様な用途のための支持基板として特に適した３次元不織基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＢＣＢ及び同様な用途のための通常の織物製の基板の製造は、複雑な多段階工程であることが知られている。可紡性繊維からのかかる基板の製造は、繊維が開繊されそしてスライバーとして知られる供給原料に揃えられるカーディング工程から開始される。次いで、繊維を更に揃えるために、スライバーの幾つかのストランドが練条機で何回も引かれ、混紡され、均一性を改良し、更にスライバーの直径が減らされる。次いで、引かれたスライバーは、その直径を更に小さくし併せて僅かな仮縒りを与えて粗糸を作るために練紡機に供給される。次いで、粗糸は、これを糸に紡績する紡機に供給される。次に、糸はワインダーに置かれ、ここで、より大きい包装に変えられる。次いで、糸は織物を作るために使用すべく準備される。
【０００３】
糸は、製織するために、縦糸又は横糸として特定用途に指定される。（ｙ軸方向に走りかつピックとして知られる）横糸は製織用の織機に真っすぐに取られる。（ｘ方向に走りかつエンドとして知られる）縦糸は、更に処理をしなければならない。糸の大きい包装が整経機上に置かれ、互いに平行に揃えられた部分ビーム上に巻かれる。次いで、部分ビームはノリ付け機に供給され、ここで糸にノリ付けが行われ、糸を、より剛くかつより耐摩耗性にする。これは製織工程に耐えるために必要である。糸は、これがノリ付け機にあるときに織機ビーム上に巻かれ、次いでこれらは織機の後ろに取り付けられる。横糸は、織機の針を通してかけられ、横糸が縦糸と織り合わさったパターンで直角に交差するように、これらを針が上下させて織物に製織する。織物が織られると、これを染め又は仕上げるより前に縦糸からノリを除去する酸洗い工程を行うことが必要である。現在、商業的な高速織機は毎分ピック数が１０００から１５００で運転する。ここに、ピック数は織物の全幅を横切る横糸の挿入数である。シート用又はベッド用の織物は、２５．４ｍｍ（１インチ）当たり縦糸数及び２５．４ｍｍ（１インチ）当たり横糸数が典型的に８０×８０から２００×２００である。製織速度は、縦糸と横糸とを如何に速やかに織り合わせるかにより決定され、ベッド織物製造用の織機は、一般に毎分１２７ｍｍ（５インチ）から４７６．３ｍｍ（１８．７５インチ）の製造速度が可能である。
【０００４】
対照的に、可紡性の長さの繊維及び／又はフィラメントからの不織布の製造は、布がカーディング工程から直接に作られるため、伝統的な製織工程よりもより効率的であることが知られる。
【０００５】
不織布は、布を効率的に製造できることが種々の伝統的な織物に対して不織布に大きな経済的利点を提供する種々の用途における使用に適している。改良された布の一体性を提供する布の繊維及び／又はフィラメントの絡みの結果として改良された特性を有する湿式絡み付け組織（ｈｙｄｒｏｅｎｔａｎｇｌｅｄｆａｂｒｉｃ）が開発された。絡み付けに続いて、結合剤の適用により及び／又は絡み付けられた繊維マトリックスの加熱安定化により、布の耐久性を更に強化することができる。
【０００６】
印刷回路基板のような電子構成要素の製造業者は、以前は、繊維ガラスの連続した糸又は粗糸の織物を使用した。繊維ガラスの製織は、製織用要素には極めて好ましくなくかつ細いガラスフィラメントによる危険のため扱いが困難であることが知られている。湿式絡み付けの利用により、３次元形態にされた支持基板ＰＣＢ及び同様な応用を、危険性の非常に小さい種々の繊維状要素から作ることができるだけでなく、これらに特有の有用な特性を与えることもでき、回路板の構造的、電気的、熱的の総合特性を改良する。本発明により形成された基板の熱管理における改善の特別な利点は、進歩したコンピュータープロセッサーのような温度に対して極めて敏感な電子的構成要素が、熱放散の良い基板による更なる利益を達成できることである。温度を下げることにより、処理速度及び電池寿命のような事実を更に増加させることができる。
【特許文献１】
米国特許第５，０９８，７６４号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は不織基板に関し、特に３次元形態が与えられる不織基板であって、ＰＣＢ（印刷回路板）及び同様な用途のための支持基板として特に適した３次元不織基板に関する。
【０００８】
耐久性の樹脂マトリックが含浸された湿式絡み付けの３次元形態化された支持基板の使用により、ＰＣＢ及び同様な応用物に、構造性能を改良するための特有かつ有用な性能特性を与えることができる。これまで多くの構成要素の製造と有用な品物への組立てを必要とした、一時的な（曲げ）と永続的な（縦糸の）歪みとを打ち消すための「強化」、取付け点の貫通穴の周りの割れを防ぐための「ボルスター」、及び基礎構造に他の部品を取り付けるための［案内］のような固有の特性を基板に直接与えることができる。製作中及び自動化された品質管理の解析中、適正な基準方向の確立を支援する「位置合わせマーク」、エネルギーを最も受け入れ得るように、基板の或る領域内にかかるエネルギーを集中させる「ライブヒンジ（ｌｉｖｅｈｉｎｇｅ）」、個別構成物の組立て中又はかかる構成物をより複雑なマトリック内に結合する際に、確立された基準点を超過することを防止する「レールストップ（ｒａｉｌｓｔｏｐ）」、嵩ばり品或いは隠された部品を置くための凹所の形成を許す「空洞部」、穿孔作業の必要なしに始めからある貫通穴を作るための「開口」、樹脂結合剤のみによる開口を持つことに基づくバージョン「穿孔目標」のような項目も同じである。目標のマトリックの共通かつ予測可能な繊維組成が、レーザーの方法による研削に要する電力の一貫した、又は限定された期間にわたるドリルビット性能における、ドリルアウト（ｄｒｉｌｌ−ｏｕｔ）工程の自動化能力を助長する。
【０００９】
回路板の熱的性能を改善するために、一般に電子用構成要素について劣化効果を有する熱の存在を管理し又は指向させ得るように、湿式絡み付けされた３次元形態化の不織支持基板を構成することができる。例えば、熱エネルギーの伝導を第１の特定領域から第２の特定領域に指向させることができる。質量の低下を管理することができ、これにより質量を増加させた領域を熱伝導路のための端点として用いることができる。更に、動的な低下を管理することができ、これにより活発に冷却される能力を有する領域を、熱伝導路の端点として使うことができる。更に、ポスト又はフィンのような有用な冷却用の突起内に不織基板を形成することができ、これが動的な低下と構造的可能性とを結合する。
【００１０】
基板が回路板の電気的性能を改善することも本発明の範囲内である。基板は、電気回路用のベースとして使用されるとき、基板の幾つかの特定領域が有益な性能を示し、又はこの上に取り付けられた電子構成要素により直接使用されるように構成することができる。性能指向の領域の特別な例は、可変、特定、及び又は隔離された誘電特性を有する領域を含む。可変誘電領域は、体積の対応した変動のもの、又は一様体積で質量特性の変化するものとすることができる。不織支持基板は、ＰＢＣへの静電荷の蓄積を制御する能力及び／又は敏感な電子部品を過電荷から保護する能力を与えるように、また磁場により誘導される電荷の放散による電磁遮蔽を有するＰＢＣを提供するように、接地のために使用することができる。
【００１１】
本発明の基板は回路板に総合的な便益を提供するが、限定するものではないが無線及び衛星通信、コンピューター／マイクロプロセッサー構造、及び電力供給装置を含んだその他の最終用途にも使用することができる。
【００１２】
基板が単一層構成又は多層構成のものを含み得ることも本発明の範囲内である。層は、製織基板、不織基板、又はこれらの組合せとすることができ、また同一又は異なった組成のものすることができる。更に、支持基板は、積層体又は複合構造のものとすることができる。更に、基板を一体とし、基板の構成が別の物理的特性を与えるように別の材料を含むことができる（即ち、導電性基板を作るための、ＰＥＴ不織布又はガラス織物への炭素繊維の加入）。加えて、基板は、物理的特性を強化するために別の材料を含むことができる（即ち、伸びを減らすための、配向単フィラメント又は可変デニールの使用）。基板における難燃性又は自己消火性の成分の使用は、破局的な熱破壊の場合における敏感な回路の保護を許す。
【００１３】
本発明のその他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明、付属図面、及び特許請求の範囲から容易に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は種々の形式の実施例が可能であるが、本発明の発明者が、本発明の例証として考えることを了解する本発明の現在の好ましい実施例が、図面に示され以下説明されるであろう。ただし、この実施例は、本発明を、この示された特定の実施例に限定することを意図するものではない。
【００１５】
本発明の原理を具体化した３次元形態化された不織基板の製造は繊維マトリックスの提供から開始され、この繊維マトリックスは、可紡性のある長さの繊維、連続フィラメント、及び同一又は異なった組成を有する繊維及び／又はフィラメントの混合物の使用を含むことができる。繊維及び／又はフィラメントは、均等な又は混合された長さのフィラメントの天然又は人造の組成から選定される。適切な天然繊維は、限定するわけではないが、木綿、木材パルプとビスコースレーヨン、亜麻、麻、及びケナフを含む。天然繊維は、ガラスのような珪酸塩も含む。全体に又は一部に混合することのできる人造繊維は、アクリル樹脂及びポリカーボネートを含んだ熱可塑性及び熱熱硬化性のポリマーを含む。分散性熱可塑性樹脂との混合に適した熱可塑性ポリマーは、ポリオレフィン、ポリアミド及びポリエステルを含む。熱可塑性アラミド及びメラミンは、その高い熱安定性のため特に有利である。熱可塑性ポリマーは、更に、ホモポリマー、コポリマー、共役体、及び組み入れられた熔融添加剤又は表面活性剤を有するこれらの熱可塑性ポリマーを含んだその他の誘導体から選ぶことができる。可紡性を持つ繊維の長さは６．３５ｍｍ（０．２５インチ）から２５４ｍｍ（１０インチ）の範囲で選定され、２５．４ｍｍ（１インチ）から７６．２ｍｍ（３インチ）の範囲が好ましく、更に繊維のデニールは１から２２の範囲から選ばれ、一般的用途に対しては２．０から８デニールの範囲が好ましい。繊維及び／又はフィラメントの断面は、本発明の適用に対する限定はない。
【００１６】
本発明の基板は、単一層構成又は多層構成のものを含むことができる。層は、製織基板、不織基板、又はこれらの組合せとすることができ、また同一又は異なった組成のものとすることができる。更に、支持基板は、積層体又は複合構造のものとすることができる。更に、基板を一体とし、基板の構成が別の物理的特性を与えるように別の材料を含むことができる（即ち、導電性基板を作るための、ＰＥＴ不織布又はガラス織物への炭素繊維の加入）。加えて、基板は、物理的特性を強化するために別の材料を含むことができる（即ち、伸びを減らすための、配向単フィラメント又は可変デニールの使用）。基板における難燃性又は自己消火性の成分の使用は、破局的な熱破壊の場合における敏感な回路の保護を許す。
【００１７】
図１を参照すれば、不織基板を形成する現在の方法を実施するための装置が示される。本発明の支持基板は、参考文献としてここに組み入れられたドレリッヒ（Ｄｒｅｌｉｃｈ）の特許文献１に明らかにされた技法により製造される。基板は、典型的に可紡性の長さの繊維よりなる繊維マトリックスから形成される。繊維マトリックスは、Ｐで示された裁断されたウェブを形成するようにカードされ交差して重ねられることが好ましい。この実施例においては、この裁断されたウェブは、交差重ねの繊維の大部分、即ち得られるウェブの機械的方向に関して繊維が或る角度に向けられるように、カードされたウェブを交差して重ねることより形成されたウェブの繊維の大部分を含む。
【００１８】
図１は、本発明により不織基板を形成するための湿式絡み付け装置を示す。この装置は、ベルト１０の形式の多孔性形成面を備え、これの上に、絡み付け用マニホルド１２により予備絡み付けを行うために予備裁断されたウェブＰが置かれる。予備裁断ウェブの予備絡み付けは、３次元形態化より前に、絡み付け用マニホルド１６がウェブの絡み付けを行っている状態で、多孔性形成面を有するドラム１４上でウェブＰを連続して運動させた結果として行われる。絡み付け用マニホルド２４’、２４’による続く絡み付け処理のために、ウェブが続いた多孔性ドラム２２上を続いて通過する状態で、ウェブの更なる絡み付けが、絡み付け用マニホルド２０により、ドラム１８の多孔性形成面上で行われる。
【００１９】
図１の絡み付け装置は、いま絡み付けられた予備裁断ウェブを形態化するための３次元形態転写装置を備えた形態化ドラム２４を持つ。形態転写装置は、複数の絡み付け用マニホルド２６に関して運動する可動の形態化面を備え、このマニホルドは、形態転写装置の形態化面により定められた３次元要素と共同して作動し形成中の基板の形態化を行う。異なった密度の相互連結領域のある３次元に形態化された不織基板を形成するように、湿式絡み付けが、形態化面の３次元の表面要素の頂部から外れた予備切断ウェブの部分を形成する。
【００２０】
不織基板は、ＰＢＣのような電子構成要素とともに使用する安定した支持基板を提供するために、３次元形態化に続いて、耐久性のある樹脂マトリックスで含浸される。組み込み得る特に耐久性のある樹脂マトリックスは、限定するわけではないが、ポリエステル、エポキシ、ビニルエステル、並びにフェノール樹脂のような熱硬化性樹脂を含み、そして適切な手段又は応用可能な手段により適用される。上述の樹脂は、その多能性及び使い易さのため好ましい。ポリエステル及びエポキシ樹脂は、その極端な硬さのため、本発明に適した樹脂である。樹脂マトリックスで含浸して得られた不織基板は、限定するわけではないが、無線及び衛星通信、コンピューター／マイクロプロセッサー構造、及び電力供給装置を含んだその他の最終用途にも使用することができる。
【００２１】
選択的に、不織基板は、基板構造を更に変えるために、或いは最終用途の技術的要求に適合するように性能変更用の組成で処理することができる。繊維／フィラメントは、毛管作用を増加させるために塗装又は輪郭付けの方法により変更された表面エネルギーを持つことができる。表面エネルギーを変更させる技法の例は、耐久性のある樹脂マトリックスの浸透を増加させることである。
【００２２】
回路板、及び無線及び衛星通信、コンピューター／マイクロプロセッサー構造、及び電力供給装置のようなその他の最終用途における本発明の基板の使用は、装置に対して構造的、熱的、及び電気的に有益である。熱膨張及び熱伝達の管理が、電子構成要素、特にハンダ付け箇所及び表面取付け電子部品のストレスを減らすであろう。ストレスは、装置の最終的に性能を下げかつ故障を生ずることが知られている。
【００２３】
不織基板は、可変の、特定の、及び絶縁された誘電性基板として作用することができる。可変誘電領域は、体積が対応して変化するものとし、或いは一様な体積で質量特性の変化するものとすることができる。不織基板は、ＰＣＢへの静電荷の集積を制御する能力及び／又は敏感な電子構成要素を過電荷から保護する能力を与えるため、並びに磁場により誘導される電荷を放散することにより電磁遮蔽を有するＰＣＢを提供するために、接地の目的で使用することができる。本発明の不織基板は、相互に連結された領域のどれにおいても固定された誘電値を示す。
【００２４】
本発明により、支持基板は１個又は複数個の開口を持つことができる。一様な間隔にされた数個の開口を組み込むことが支持基板内に通気グリルを提供する。基板の一部分を取り外し可能とし、基板の外された部分を基板表面内で置き直すことができる。基板は、基板表面内に埋設された配線溝を備えることができる。更に、支持基板は１個又は複数個の突起を備え、この突起を一連の一体化されたスペーサーとし、或いは基板のｚ方向で外向きに伸びる局部的に厚い塊体とすることができる。構造の補強、ライブヒンジ、振動減衰器を支持基板内に組み入れることもできる。
【００２５】
本発明の基板は、連続ロール状又はシート状のいずれでも供給することができる。
【００２６】
本発明のその他の特徴及び利点は、詳細な説明、付属図面、及び特許請求の範囲から容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の原理を使用した不織基板を製造するための装置の線図的な図面である。
【図２】本発明の不織基板の構成の非限定的な例を示す。
【図３】本発明の基板を使用していない回路板と本発明の基板を使用している回路板とを示す。
【図４】本発明により作られた不織基板の顕微鏡写真である。

Claims

ａベース基板、
ｂ３次元の多孔性面に湿式絡み付けを受けた前記ベース基板、
ｃ対応した３次元形態を与えられた前記ベース基板、
ｄ樹脂マトリックスの適用により不変の耐久性にされた前記３次元ベース基板、
ｅ異なった密度又は組成の相互に連結された複数の領域を備える前記ベース基板、
ｆ相互に連結された領域のいずれの中においても固定された誘電値を示している前記ベース基板
を備えた支持基板の製造方法。
前記ベース基板が、製織可能な長さの繊維、連続フィラメント、及びこれらの混合物よりなるグループから選定される請求項１による支持基板の製造方法。
ベース基板が、熱可塑性繊維、天然繊維、熱硬化性繊維、及びこれらの組会せよりなるグループから選定される請求項２による支持基板の製造方法。
前記熱可塑性繊維が、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル及びこれらの組合せよりなるグループから選定される請求項３による支持基板の製造方法。
前記天然繊維が、木綿、木材パルプ、ビスコースレーヨン、亜麻、麻、ケナフ、及び及びこれらの組合せよりなるグループから選定される請求項３による支持基板の製造方法。
３次元多孔性表面上で湿式絡み付けされ続いて耐久性の樹脂マトリックで含浸されたベース基板を備えている電子回路用支持基板。
前記支持基板が取外し可能な部分を備える請求項６による支持基板の製造方法。
前記支持基板の前記取外し可能な部分が、前記支持基板内で置き直しできる請求項７による支持基板の製造方法。
前記基板が少なくも１個の開口を備える請求項６の支持基板の製造方法。
前記支持基板が、前記基板から突き出ている少なくも１個の局部的に増加された熱質量を備える請求項６の支持基板の製造方法。
前記支持基板が、前記基板から突き出た同じ尺度の又は異なった尺度の一体化されたスペーサーを備える請求項６の支持基板の製造方法。
前記支持基板が、前記基板から突き出た構造補強を備える請求項６の支持基板の製造方法。
前記構造補強が少なくも１個の開口を備える請求項１２の支持基板の製造方法。
前記支持基板が、前記基板の表面内に埋設された配線溝を備える請求項６による支持基板の製造方法。
前記支持基板がライブヒンジを備える請求項６の支持基板の製造方法。
前記支持基板が、通気グリルを備える請求項６の支持基板の製造方法。