JP2008121146A - 複合織物及びプリント配線基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】石英ガラス繊維とポリオレフィン繊維とを含む複合織物であって、該複合織物に占める石英ガラス繊維の割合が10体積%以上90体積%以下であるようにした。
【選択図】図1
Description
しかし、高速半導体素子が実装される高周波用プリント配線基板では低誘電率および低誘電正接であることが求められることから、従来のEガラス繊維とエポキシ樹脂もしくはフェノール樹脂などではなく、電気特性に優れたDガラス繊維(特許文献1)や熱硬化性PPE樹脂などが使用されるようになってきている。
しかし、Dガラス繊維は、溶融温度が高いために生産性が悪く、さらにSiO2含有量が高いためにプリント配線基板とした際にドリル加工性が悪いという問題点があり、現在ではほとんど使用されておらず、低誘電率および低誘電正接でありながらドリル加工性がEガラス繊維と同等であるNEガラス繊維が開発されている。しかし、更なる高周波数化が進められており、NEガラス繊維よりも電気特性の優れたプリント配線基板用基材が求められている。
フリップチップ法による実装では、素子とプリント配線基板の線膨張率に顕著な差があると、配線不良の原因となることが想定され、フリップチップ法に対応した低線膨張率プリント配線基板の開発が期待されている。
低線膨張率な基材としては石英ガラス繊維が挙げられるが、上記の理由によりその課題の解決が求められている。
またさらに、従来技術としてEガラスと特定組成のガラス繊維を特定の割合で混織することで線膨張率を改良したガラスクロスも提案されているが(例えば、特許文献4)、十分な特性が得られていない。
即ち、本発明の複合織物は、石英ガラス繊維とポリオレフィン繊維とを含む複合織物であって、該複合織物に占める石英ガラス繊維の割合が10体積%以上90体積%以下であることを特徴とする。
前記複合織物が石英ガラス繊維糸とポリオレフィン繊維糸との交織であることが好ましい。
前記複合織物が石英ガラス繊維とポリオレフィン繊維との混繊糸と、石英ガラス繊維糸及び/又はポリオレフィン繊維糸との交織であることが好ましい。
前記複合織物は、1MHzから10GHzまでの比誘電率が4.0以下、誘電正接が3×10−3以下であることが好適である。
なお、本願発明において、複合織物に占める石英ガラス繊維の割合は、用いた石英ガラス繊維及びポリオレフィン繊維の体積値から計算したものであり、使用する石英ガラス繊維及びポリオレフィン繊維の割合を調整することにより、所望の含有割合の複合織物を得ることができる。
また、本発明に用いる石英ガラス繊維の紡糸時もしくは撚糸時にシランカップリング剤をサイジング剤として使用することが好ましい。一般的に、プリント配線基板用織物は、表面処理剤としてシランカップリング剤により処理を行うことで複合化する熱硬化性樹脂との接着強度を増加させるが、その前処理としてガラス繊維に付着しているサイジング剤除去を目的としたヒートクリーニング等が行われる。本発明の複合織物は、融点が低いポリオレフィン繊維を含むため、ヒートクリーニング処理は好ましくないが、サイジング剤としてシランカップリング剤を用いることにより、ヒートクリーニング処理を不要とすることができる。
石英ガラスのOH基濃度は特に限定されないが、OH基濃度が小さいほうが比誘電率および誘電正接が小さくなるため、OH基濃度が小さい石英ガラス繊維が好ましい。
前記ポリオレフィン繊維は、単一繊維及び複合繊維のいずれも使用可能である。複合繊維を用いる場合、繊維組成に関して特に制限はなく、例えば、芯成分と鞘成分の組成が異なるシース・コア型複合繊維や2成分が接合されたサイドバイサイド型複合繊維を用いることができる。前記ポリオレフィン繊維としては、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、及びポリスチレン繊維が好ましい。
図2は、縦糸・横糸ともに石英ガラス繊維糸12とポリオレフィン繊維糸14の割合が同じである複合織物10bの模式図、図3は、縦糸・横糸ともにポリオレフィン繊維糸14の割合が石英ガラス繊維糸12の割合よりも多い複合織物10cの模式図、図4は、縦糸は石英ガラス繊維糸12の割合が多く、横糸はポリオレフィン繊維糸14の割合が多い複合織物10dの模式図、図5は、縦糸はポリオレフィン繊維糸14の割合が多く、横糸は石英ガラス繊維12の割合が多い複合織物10eの模式図を示したが、縦糸及び横糸における各繊維糸の割合は、複合織物における石英ガラス繊維の割合が体積比で10〜90%となる範囲内で適宜選択可能である。
本発明の複合織物は、基板の軽量化の点から軽い方が好ましく、具体的には、200g/m2以下であることが好ましい。
また、混繊の場合には石英ガラス繊維とポリオレフィン繊維が1本のストランド中に混在することとなるため、所定の割合でそれぞれを入れることができる。
石英ガラス繊維とポリオレフィン繊維の割合を調整することにより、本発明の複合織物の線膨張係数を調整することができる。石英ガラスは線膨張係数が非常に小さいため、ポリオレフィン繊維がかなりの割合をしめることとなっても、プリント配線基板として好適な線膨張係数の基材を得ることが可能である。
本発明の複合織物の線膨張係数は、プリント配線基板の用途や素子の実装方法にもよるが、銅箔と同等程度もしくはそれ以下であることが好適であり、プリント配線基板を作成するために織物と複合される熱硬化性樹脂の特性により異なるが、プリント配線基板としての線膨張率が許容できる範囲で石英ガラス繊維の割合を調整することができる。
また、積層工程やビルドアップ工程での加熱加圧処理において、ポリオレフィンが溶融しても石英ガラス繊維を含有することから、熱硬化性樹脂とともに流動することがなく、寸法安定性に優れるプリント配線基板を得ることができる。
直径9μmのフィラメント200本からなる石英ガラス繊維糸と直径20μmのフィラメント30本からなるポリプロピレン繊維糸を1インチ当たり縦糸40本、横糸40本となるように製織した。石英ガラス繊維の1MHおよび1GHzでの比誘電率は3.8および3.9、誘電正接は0.9×10−4および1.0×10−4、ポリプロピレン繊維の1MHzの比誘電率は2.6、誘電正接は5.0×10−4であるものを用いた。比誘電率および誘電正接の測定は、石英ガラスおよびポリプロピレンのバルク体においてJIS R1641「ファインセラミックス基板のマイクロ波誘電特性の試験方法」に準拠し、空洞共振器法により測定を行った。
熱硬化性樹脂ワニスは、ポリフェニレンエーテル変性物75重量部、無水マレイン酸1.5重量部、2,5−ジメチル−2,5−ジヘキサン1.0重量部、トリアリルイソシアヌレート25重量部、ブチルパーオキシ−メタ−イソプロピルベンゼン2.0重量部、デカブロモジフェニルエタン20重量部により調整を行った。
上記プリプレグを4枚重ね、真空プレス機により加熱加圧成型することでプリント配線基板を作成した。
また、前記作製したプリント配線基板に対しドリル加工による穴あけを2000回行い、ドリル先端の摩耗状態を顕微鏡で観察した。結果を表2に示した。表2におけるドリル加工性の評価基準は下記の通りである。
◎:ドリル磨耗がほとんどなし、○:ドリル磨耗が少しあり、△:ドリル磨耗がある、×:ドリル磨耗が激しい。
直径9μmの石英ガラスフィラメント80本と直径20μmのポリプロピレンフィラメント30本を1インチ当たりの撚り数が1.0となるように合撚糸し、得られた混繊糸を用いて1インチ当たり縦糸40本、横糸40本となるように製織し、実施例1と同様にプリプレグおよびプリント配線基板を作成し、各種測定を行った。結果を表1及び表2に示した。
直径9μmのフィラメント400本からなる石英ガラス繊維糸を横糸とし、直径9μmの石英ガラスフィラメント250本と直径20μmのポリプロピレンフィラメント30本の混繊糸を縦糸として、1インチ当たり縦糸44本、横糸31本となるように製織し、実施例1と同様にプリプレグおよびプリント配線基板を作成し、各種測定を行った。結果を表1及び表2に示した。
直径9μmの石英ガラスフィラメント40本と直径20μmのポリプロピレンフィラメント60本を1インチ当たりの撚り数が1.0となるように合撚糸し、得られた混繊糸を用いて1インチ当たり縦糸44本、横糸31本となるように製織し、実施例1と同様にプリプレグおよびプリント配線基板を作成し、各種測定を行った。結果を表1及び表2に示した。
直径4μmのフィラメント200本からなる石英ガラス繊維糸と直径10μmのフィラメント30本からなるポリプロピレン繊維糸を1インチ当たり縦糸75本、横糸75本となるように製織し、実施例1と同様にプリプレグおよびプリント配線基板を作成し、各種測定を行った。結果を表1及び表2に示した。
直径14μmのフィラメント200本からなる石英ガラス繊維糸と直径20μmのフィラメント100本からなるポリプロピレン繊維糸を1インチ当たり縦糸39本、横糸30本となるように製織し、実施例1と同様にプリプレグおよびプリント配線基板を作成し、各種測定を行った。結果を表1及び表2に示した。
ポリプロピレン繊維の代わりに、1MHzでの比誘電率が2.4、誘電正接が4.0×10−4であるポリエチレン繊維を使用した以外は実施例1と同様に実験を行った。結果を表1及び表2に示した。
ポリプロピレン繊維の代わりに、1MHzでの比誘電率が2.4、誘電正接が5.0×10−4であるポリスチレン繊維を使用した以外は実施例1と同様に実験を行った。結果を表1及び表2に示した。
直径9μmのフィラメント200本からなる石英ガラス繊維糸を用い、1インチ当たり縦糸40本、横糸40本となるように製織し、実施例1と同様にプリプレグおよびプリント配線基板を作成し、各種測定を行った。結果を表1及び表2に示した。
直径30μmのフィラメント30本からなるポリプロピレン繊維を1インチ当たり1.0回加撚し、得られたポリプロピレン繊維糸を用いて1インチ当たり縦糸40本、横糸40本となるように製織し、実施例1と同様にプリプレグを作成した。得られたプリプレグを真空プレス機により加熱加圧成形したところ、ポリプロピレン繊維が融解し、プリント配線基板を得ることができなかった。
Claims (10)
- 石英ガラス繊維とポリオレフィン繊維とを含む複合織物であって、該複合織物に占める石英ガラス繊維の割合が10体積%以上90体積%以下であることを特徴とする複合織物。
- 前記石英ガラス繊維のフィラメント径が直径3μm以上16μm以下であり、前記複合織物の厚さが200μm以下であることを特徴とする請求項1記載の複合織物。
- 前記石英ガラス繊維が石英ガラスロッドを加熱延伸して作成した石英ガラス繊維であり、前記石英ガラス繊維の1MHzおよび1GHzの比誘電率がそれぞれ3.9以下および4.0以下、前記石英ガラス繊維の1MHzおよび1GHzの誘電正接がそれぞれ1.5×10−4以下および2.0×10−4以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の複合織物。
- 前記ポリオレフィン繊維がポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維又はポリスチレン繊維であり、前記ポリオレフィン繊維の1MHzにおける比誘電率が3.0以下、誘電正接が3×10−3以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の複合織物。
- 前記複合織物が前記石英ガラス繊維と前記ポリオレフィン繊維との混繊糸により製織されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の複合織物。
- 前記複合織物が石英ガラス繊維糸とポリオレフィン繊維糸との交織であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の複合織物。
- 前記複合織物が石英ガラス繊維とポリオレフィン繊維との混繊糸と、石英ガラス繊維糸及び/又はポリオレフィン繊維糸との交織であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の複合織物。
- 前記複合織物がプリント配線基板用であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の複合織物。
- 請求項1〜8のいずれか1項記載の複合織物を用いたプリント配線基板。
- 1MHzから10GHzまでの比誘電率が4.0以下、誘電正接が3×10−3以下であることを特徴とする請求項9記載のプリント配線基板。
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