JP2023183010A - シラン処理石英ガラス繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波帯での誘電正接及び強度に優れるシラン処理石英ガラス繊維を提供する。【解決手段】ＳｉＯ2含有量が９５質量％以上である石英ガラス繊維の式（１）で表されるメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物による表面処理物であって、式（１）の有機ケイ素化合物が水に溶解しており、式（２）で表されるジメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物の含有量が、式（１）の有機ケイ素化合物１００質量部あたり１質量部未満であるシラン処理液による表面処理物であるシラン処理石英ガラス繊維。TIFF2023183010000011.tif57104【選択図】なし

Description

本発明は、シラン処理石英ガラス繊維に関し、さらに詳述すると、高周波帯での誘電正接と強度に優れるシラン処理石英ガラス繊維に関する。

現在、スマートフォン等の情報端末の高性能化、高速通信化に伴い、使用されるプリント配線板において、高密度化、極薄化とともに、低誘電化、低誘電正接化が著しく進行している。このプリント配線板の絶縁材料としては、ガラス繊維が用いられている。ガラス繊維の中でも、特に、ガラスクロスは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂（以下、「マトリックス樹脂」という。）に含浸させて得られるプリプレグを積層して加熱加圧硬化させた積層板に広く使用されている。

基板における信号の伝送ロスは、Ｅｄｗａｒｄ Ａ．Ｗｏｌｆｆ式：伝送損失∝√ε×ｔａｎδが示すように、誘電率（ε）および誘電正接（ｔａｎδ）が小さい材料ほど改善されることが知られており、特に、上記の式より、伝送損失に対しては、誘電正接の寄与が大きいことが知られている。そのため、ガラスクロスにおいては、低い誘電正接が求められ、特許文献１～４では、Ｄガラス、ＮＥガラス、Ｌガラス、石英ガラス等の誘電特性が向上されたガラスクロスが提案されている。

しかし、今後の５Ｇ、６Ｇ用通信用途等において、十分な伝送速度性能を達成する観点から、これら低誘電率・低誘電正接である低誘電特性ガラスクロスでも、なお改善の必要性がある。また、特に、６Ｇでは、より高周波領域の電波を用いて通信を行うため、１０ＧＨｚや４０ＧＨｚでも、低誘電率・低誘電正接である低誘電特性ガラスクロスが求められる。

また、今後の５Ｇ、６Ｇ用通信用途等向けの基板の需要は、これまで以上に高まっており、生産性を向上させるために、基板の製造ラインの速度アップが望まれている。
しかし、基板原料であるガラスクロスの強度が低いために、ガラスクロスへの樹脂の塗工が、基板の生産の上で律速になっている。特に、石英ガラスクロスは、ＳｉＯ₂量が多く、誘電正接は多成分ガラスより優れているものの、硬くてもろいため、強度が低い。
上記から、ガラスクロス、特に、石英ガラスクロスについて、さらなる誘電正接の低下と強度アップが望まれている。

一般的に、ガラス繊維は、表面のＳｉＯＨ基に対してシランカップリング処理を施すことによって強度を上昇させることができる。その際に、表面のＳｉＯＨ基は、シランカップリング剤と反応するものの、シランカップリング剤も少なからず極性基を含んでおり、結果としてシラン処理後のガラス繊維は、処理前と比較して誘電正接は変化しない、もしくは上昇してしまう。特に、石英ガラス繊維は、誘電正接が非常に小さいために、シランカップリング剤自体の誘電正接の悪影響が非常に大きい。
しかし、石英ガラス繊維の誘電正接に悪影響を与えずに強度を上昇させるようなシランカップリング剤は、これまで開発されてこなかった。

特開平５－１７０４８３号公報 特開２００９－２６３５６９号公報 特開２００９－１９１５０号公報 特開２００６－２８２４０１号公報

ガラス繊維、特にガラスクロスに対しては、巻取時や製織時等の機械的な磨耗による毛羽や糸切れの発生を防止するため、ガラス繊維束の紡糸時や整経時に、サイズ剤で被覆処理が施され、シラン処理前に加熱分解処理、いわゆるヒートクリーニング処理によってサイズ剤を完全に除去することが行われている。この際に得られる脱サイズガラスクロスが、ガラスクロス自体の物性を決定する。そのため、この脱サイズガラスクロスの誘電正接を悪化させずに強度を上昇させるようなシランカップリング剤が求められている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高周波帯での誘電正接および強度に優れるシラン処理石英ガラス繊維を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、メタクリルアミド基を含有する所定の有機ケイ素化合物で石英ガラス繊維を表面処理することで、石英ガラス繊維の低い誘電正接をさらに低下させ、かつ強度を上昇させることができることを見出し、本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、
１． ＳｉＯ₂含有量が９５質量％以上である石英ガラス繊維の下記式（１）で表されるメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物による表面処理物であって、
下記式（１）で表されるメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物が水に溶解しており、下記式（２）で表されるジメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物の含有量が、下記式（１）で表されるメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物１００質量部あたり１質量部未満であるシラン処理液による表面処理物であるシラン処理石英ガラス繊維、

（式中、Ｒ¹は、それぞれ独立して、炭素数１～１０のアルキル基または炭素数６～２０のアリール基を表し、Ｍｅは、メチル基を表し、ｍ１およびｍ２は、１～３の整数を表し、ｎ１およびｎ２は、１～１２の整数を表す。）
２． １記載のシラン処理石英ガラス繊維を含有するシラン処理石英ガラスクロス、
３． メタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物が、石英ガラスクロスに対して、０．０１～０．５質量％付着している２記載のシラン処理石英ガラスクロス、
４． １０ＧＨｚにおける誘電正接が、シラン処理前と比較して１倍未満である２又は３記載のシラン処理石英ガラスクロス、
５． ４０ＧＨｚにおける誘電正接が、シラン処理前と比較して１倍未満である２又は３記載のシラン処理石英ガラスクロス、
６． 引張強度が、シラン処理前と比較して１．３倍以上である２又は３記載のシラン処理石英ガラスクロス、
７． ２又は３記載のシラン処理石英ガラスクロスと、該シラン処理石英ガラスクロスに含浸されたマトリックス樹脂とを含むプリプレグ、
８． ７記載のプリプレグを含有するプリント配線基板
を提供する。

本発明によれば、高周波数帯での誘電正接がさらに低下し、かつ強度に優れるシラン処理石英ガラス繊維を提供することができる。このシラン処理石英ガラス繊維を含有する石英ガラスクロスは、５Ｇ、６Ｇ用通信用途等向けの基板の伝送損失を高周波帯で安定して低下させることができるだけではなく、基板製造のライン速度をこれまで以上に上昇させることができ、５Ｇ、６Ｇ用通信用途等向けの基板の需要に応えることができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
［１］シラン処理石英ガラス繊維
本発明のシラン処理石英ガラス繊維は、ＳｉＯ₂含有量が９５質量％以上である石英ガラス繊維が、所定のメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物を含む所定のシラン処理液によって表面処理されたものである。なお、本発明において、「シランカップリング剤」は、「有機ケイ素化合物」に含まれる。

（１）石英ガラス繊維
（１－１）ガラス組成
本発明で用いられる石英ガラス繊維は、ＳｉＯ₂組成量が、９５質量％以上が好ましく、誘電正接等の電気特性や熱膨張等の物理特性の面から、９９．９質量％以上のＱガラスがより好ましい。ＳｉＯ₂組成量が９５質量％未満だと、多成分の影響が大きくなって、誘電正接および誘電率に悪影響を与えるために不適である。石英ガラスとしては、合成石英ガラスおよび溶融石英ガラスのいずれでもよい。なお、ＳｉＯ₂以外の成分としては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｂ₂Ｏ₃、Ｎａ₂Ｏ等が挙げられる。

（１－２）繊維の種類
本発明において、石英ガラス繊維とは、石英ガラスフィラメント、石英ガラスストランド、石英ガラスチョップドストランド、石英ガラスヤーンを含むものをいう。

（１－２－1）石英ガラスフィラメント
石英ガラスフィラメントは、石英ガラスヤーンを構成するもので、石英ガラスインゴットを引き伸ばして得られる細い糸状の単繊維である。
石英ガラスフィラメントの製造方法は特に制限されず、従来公知の製造方法を採用することができ、例えば、直径５０～５００ｍｍの石英ガラスインゴットを１７００～２３００℃にて溶融させ、糸状になったものを巻き取ることで、直径２００±１００μｍの石英糸を得ることができる。溶融温度がこの範囲であれば安定的に延伸化が可能である。

石英糸は、強度が非常に弱いため、巻き取るためにコーティング剤をコーティングすることが好ましい。コーティング剤としては、ＵＶ硬化可能で、硬化性に優れたアクリレート系樹脂が好ましい。コーティング膜の厚さは特に限定されないが、例えば、十分な補強効果が得られることから５μｍ以上が好ましい。
生産性を上げるために、石英ガラスインゴットの溶融からコーティングまでの間に冷却を行うことができる。冷却方法としては、特に限定されないが、例えば、水冷や空冷などがあり、両方行う方が効果的である。

石英フィラメントは、前記石英糸を再延伸して得ることができるが、その方法は特に制限されず、例えば、酸素と水素の混合火炎にて１７００～２３００℃で直径２～１５μｍへ再延伸することで得ることができる。

（１－２－２）石英ガラスストランド
石英ガラスストランドは、石英ガラスフィラメントを集束したものである。
石英ストランドを構成するガラスフィラメントの本数は、複数本であれば特に制限されず、例えば、石英フィラメントを２０～４００本集束して製造できる。この場合、ストランドを集束させるために、集束剤を用いることが好ましい。集束剤は、澱粉を主原料とし、機能性付与のため、柔軟剤や潤滑剤を配合することができる。なお、集束剤組成物は、一般に、サイズ剤と呼称される。

（１－２－３）石英ガラスチョップドストランド
石英ガラスチョップドストランドは、石英ガラスストランドを切断したものである。
切断方法は特に制限されず、例えば、従来公知の切断装置を用いて所定の長さに切断する方法を採用することができる。

（１－２－４）石英ガラスヤーン
石英ガラスヤーンは、石英ガラスストランドに撚りをかけたものである。
石英ガラスヤーンは、上記で作製したストランドに撚りをかけることで得られる。撚りの頻度としては、特に限定されないが、例えば、２５ｍｍあたり０．１～５．０回／２５ｍｍが好ましい。

（２）シラン処理液
本発明で用いられるシラン処理液（以下、処理液という場合がある。）は、下記式（１）で表されるメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物（以下、化合物（１）という。）を含有し、下記式（２）で表されるジメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物（以下、化合物（２）という。）を実質的に含有しない水溶液である。
なお、本発明において、実質的に含有しないとは、化合物（２）の含有量が、化合物（１）１００質量部あたり１質量部未満であることをいうが、０．５質量部未満が好ましく、０質量部がより好ましい。

式中、Ｒ¹は、それぞれ独立して、炭素数１～１０、好ましくは炭素数１～８、より好ましくは炭素数１～６のアルキル基または炭素数６～２０、好ましくは炭素数６～１０、より好ましくは炭素数６～８のアリール基を表し、Ｍｅは、メチル基を表し、ｍ１およびｍ２は、１～３の整数を表し、ｎ１およびｎ２は、１～１２の整数を表す。

Ｒ¹の炭素数１～１０のアルキル基としては、直鎖状、分枝状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチル、エチル、ｎ－プロピル、ｉ－プロピル、ｎ－ブチル、ｓ－ブチル、ｔ－ブチル、ｎ－ペンチル、ｎ－ヘキシル、ｎ－ヘプチル、ｎ－オクチル、ｎ－ノニル、ｎ－デシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル基等が挙げられる。
炭素数６～２０のアリール基の具体例としては、フェニル、α－ナフチル、β－ナフチル基等が挙げられる。
これらの中でも、Ｒ¹としては、炭素数１～３のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。

ｍ１およびｍ２は、１～３の整数を表すが、２または３が好ましく、ｎ１およびｎ２は、１～１２の整数を表すが、原料調達の観点から、１～８の整数が好ましく、１～４の整数がより好ましく、３がさらに好ましい。

したがって、化合物（１）としては、Ｒ¹がメチル基またはエチル基であり、ｎ１が３であるものが好ましく、Ｒ¹がメチル基であり、ｎ１が３であるものが特に好ましい。また、化合物（２）としては、Ｒ¹がメチル基またはエチル基であり、ｎ２が３であるものが好ましく、Ｒ¹がメチル基であり、ｎ２が３であるものが特に好ましい。

化合物（１）の具体例としては、メタクリルアミドメチルトリメトキシシラン、メタクリルアミドメチルメチルジメトキシシラン、メタクリルアミドメチルトリエトキシシラン、メタクリルアミドメチルメチルジエトキシシラン、３－メタクリルアミドプロピルトリメトキシシラン、３－メタクリルアミドプロピルメチルジメトキシシラン、３－メタクリルアミドプロピルトリエトキシシラン、３－メタクリルアミドプロピルメチルジエトキシシラン、４－メタクリルアミドブチルトリメトキシシラン、４－メタクリルアミドブチルメチルジメトキシシラン、４－メタクリルアミドブチルトリエトキシシラン、４－メタクリルアミドブチルメチルジエトキシシラン、８－メタクリルアミドオクチルトリメトキシシラン、８－メタクリルアミドオクチルメチルジメトキシシラン、８－メタクリルアミドオクチルトリエトキシシラン、８－メタクリルアミドオクチルメチルジエトキシシラン、１２－メタクリルアミドドデシルトリメトキシシラン、１２－メタクリルアミドドデシルメチルジメトキシシラン、１２－メタクリルアミドドデシルトリエトキシシラン、１２－メタクリルアミドドデシルメチルジエトキシシラン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、１種単独で使用しても２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、下記式で表される化合物が好ましく、製造や水溶液調製の観点から、化合物（１－１）および化合物（１－３）が特に好ましい。なお、下記式中、Ｍｅは、メチル基、Ｅｔは、エチル基を表す。

化合物（１）の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の製造方法を採用することができる。例えば、特許第３５６１５０１号公報に記載されている方法に従って、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸エステルと３－アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノアルキルアルコキシシランとを重合禁止剤およびアミド化触媒の存在下、１００～２００℃程度の温度で反応させることで得ることができる。得られた化合物（１）は、後工程で減圧蒸留などによって精製することが好ましい。

３－アミノプロピルトリメトキシシランに代表される公知のアミノ基含有シランは、水溶液に分散させた際の安定性には優れているものの、石英ガラス繊維に処理した際の強度上昇率が小さく、末端の極性基である一級アミンの影響で石英ガラス繊維の誘電正接を悪化させてしまう。また、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシランに代表される公知のメタクリル基含有シランは、石英ガラス繊維に処理した際の強度上昇率が大きいものの、末端の極性基であるカルボニル基の影響で石英ガラス繊維の誘電正接を悪化させてしまう。また、水溶液に分散させた際の安定性も、アミノ基含有シランに劣る。

これに対し、本発明で用いられる化合物（１）は、アミノ基が二級アミンであり、一級アミンと比較して極性が小さく、石英ガラス繊維に処理した際に、石英ガラス繊維表面のＳｉＯＨ基と二級アミンおよびカルボニル基が安定な環状構造を取ってお互いの双極子を打ち消しあい、石英ガラス繊維の誘電正接を低下させることができると考えらえる。また、メタクリル基を含有することで、石英ガラス繊維に処理した際の強度上昇率が大きく、かつアミノ基を含有することで水溶液に分散させたときの安定性にも優れている。上記のように、化合物（１）であれば、石英ガラス繊維の誘電正接をさらに低下させて、かつ強度を上昇させることができる。

なお、特開平５－２５２１９号公報では、同様のメタクリルアミド基を含有したシランカップリング剤で処理されたガラス繊維を用いた積層板は、耐熱性など各種特性に優れるとの報告がある。しかし、該シランカップリング剤は、アミノプロピルトリエトキシシランに対し、メタクリロイルクロリドを１当量反応させた化合物と、２当量反応させた化合物の混合物を用いている。２当量反応させた化合物は、上記の安定した環状構造を形成することができない過剰なメタクリル基が存在するため、誘電正接が悪化する。また、２当量反応させた化合物は、疎水性が高いため、処理溶液の貯蔵安定性の低さに問題がある。
すなわち、本発明で用いられるメタクリルアミド基を含有する有機ケイ素化合物は、アミノ基とメタクリル基の割合（モル）が１：１であることを特徴とする。

上述したとおり、本発明で用いられる処理液は、化合物（２）を実質的に含有しないものであるが、化合物（２）の具体例としては、Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミドメチルトリメトキシシラン、Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミドメチルメチルジメトキシシラン、Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミドメチルトリエトキシシラン、Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミドメチルメチルジエトキシシラン、３－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）プロピルトリメトキシシラン、３－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）プロピルメチルジメトキシシラン、３－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）プロピルトリエトキシシラン、３－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）プロピルメチルジエトキシシラン、４－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）ブチルトリメトキシシラン、４－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）ブチルメチルジメトキシシラン、４－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）ブチルトリエトキシシラン、４－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）ブチルメチルジエトキシシラン、８－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）オクチルトリメトキシシラン、８－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）オクチルメチルジメトキシシラン、８－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）オクチルトリエトキシシラン、８－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）オクチルメチルジエトキシシラン、１２－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）ドデシルトリメトキシシラン、１２－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）ドデシルメチルジメトキシシラン、１２－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）ドデシルトリエトキシシラン、１２－（Ｎ，Ｎ－ジメタクリルアミド）ドデシルメチルジエトキシシラン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの化合物が含まれる場合、１種が単独で含まれる場合もあれば、２種以上の複数種が含まれる場合もある。
これらの中でも化合物（２）として代表的なものは、下記式で表されるものであり、特に、化合物（２－１）または化合物（２－３）である。なお、下記式中、Ｍｅは、メチル基、Ｅｔは、エチル基を表す。

本発明で用いられる処理液において、化合物（１）は水に溶解している。シラン処理液中の化合物（１）の含有量は、０．０５～１質量％が好ましく、０．１～１質量％がより好ましい。含有量が０．０５質量％未満だと、ガラスクロスのシラノール基に対する化合物（１）の量が不十分であり、ガラスクロスの強度を十分に向上させることができない場合がある。含有量が１質量％を超えると、処理液の貯蔵安定性を損ね、さらに、ガラスクロスが剛直となるため、基板材料の生産性を低下させる場合がある。

本発明で用いられる処理液は、化合物（１）の分散性をさらに高めるために、水溶液を酸性にすることが好ましい。酸性に調整するための酸としては、ギ酸、酢酸、クエン酸等の有機酸、塩酸等の無機酸などが挙げられる。酸を使用する場合、その添加量は、組成物全体の０．００１～０．５質量％が好ましく、０．０１～０．１質量％がより好ましい。

本発明の処理液には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、有機溶媒を加えることができる。また、石英ガラス繊維との密着性、接着性向上のために、化合物（１）以外のアルコキシ基含有有機ケイ素化合物、シラザン化合物等を添加することができる。

本発明で用いられる処理液は、化合物（１）、必要により酸およびその他の化合物等と、水とを混合し、化合物（１）を水に溶解して調製することができる。

［２］シラン処理石英ガラス繊維の製造方法
本発明のシラン処理石英ガラス繊維は、上述した石英ガラス繊維を上述したシラン処理液で表面処理することで得ることができる。

本発明において、石英ガラス繊維の表面処理の方法は特に限定されず、従来公知の方法から適宜選択すればよいが、生産性や環境負荷の観点から、上記処理液を石英ガラス繊維に塗布する方法が好適である。
処理液の塗布方法は特に限定されないが、処理液中に石英ガラス繊維を浸漬させる方法、ロールコートによる処理等が挙げられる。

処理液で石英ガラス繊維を処理した後は、乾燥することが好ましい。乾燥方法としては、特に限定されないが、例えば、熱風乾燥、赤外線、ホットロールによる乾燥方法等が挙げられる。乾燥条件も特に限定されないが、例えば、９０～１５０℃で３０秒～３０分が好適であり、このような乾燥条件であれば水分を蒸発させ、化合物（１）と石英ガラス繊維の表面のＳｉＯＨ基を反応させることができ、石英ガラス繊維の誘電正接をさらに低下させることができる。

石英ガラス繊維に対する化合物（１）の付着量は、０．０１～０．５質量％が好ましく、より好ましくは０．０５～０．４質量％である。このような範囲であれば石英ガラス繊維の誘電正接を低下させつつ、強度を上昇させることができる。
付着量が０．０１質量％未満であると、石英ガラス繊維の表面のＳｉＯＨ基に対して化合物（１）が不足するために誘電正接を低下させることができずに強度も上昇しない場合がある。０．５質量％を超えて付着させると、表面のＳｉＯＨ基に対して化合物（１）が過剰になり、誘電正接が悪化するだけではなく、石英ガラス繊維から柔軟性が失われてしまう。なお、本発明において、石英ガラス繊維に対する化合物（１）の付着量は、ＪＩＳ Ｒ ３４２０に記載の強熱減量によって測定することができる。

［３］シラン処理石英ガラスクロス
本発明のシラン処理石英ガラスクロスは、上記シラン処理石英ガラス繊維を含有する。
本発明のシラン処理石英ガラスクロスとしては、上記シラン処理石英ガラス繊維を含有する限り、織組織、織密度等は特に制限されず、例えば、平織りクロス、朱子織クロス、扁平クロス等が挙げられる。中でも、平織り石英ガラスクロスが、誘電正接や強度の効果を確認する上で好適である。

［４］シラン処理石英ガラスクロスの製造方法
本発明のシラン処理石英ガラスクロスの製造方法は特に制限されないが、例えば、（１）石英ガラスクロスをシラン処理液で表面処理して製造する方法、（２）シラン処理石英ガラス繊維を製織等して製造する方法などが挙げられる。

（１）石英ガラスクロスを表面処理する製造方法
（１－１）石英ガラスクロス
石英ガラスクロスとしては、シラン処理石英ガラスクロスについて例示したものと同じものを挙げることができる。

本発明で用いられる石英ガラスクロスは、上述した石英ガラスヤーンを製織することで得られる。本発明で用いられる石英ガラスクロスの目付量は、特に限定されず、従来公知の範囲で適宜選択することができるが、例えば、１０～１００ｇ／ｍ²が好ましい。

製織方法も特に限定されず、従来公知の方法を採用することができるが、例えば、エアージェット織機、ウォータージェット織機、レピア織機、シャトル織機等による製織方法が挙げられる。エアージェット織機などで製織を行う場合は、更なる潤滑性を得るために、ＰＶＡや澱粉を二次サイズ剤として付着させることができる。

製織された後の石英ガラスクロスの表面には、上記のサイズ剤が付着しており、このままでは、残存したサイズ剤によって誘電特性が悪化する場合がある。また、石英ガラスクロスに対するシラン処理が不十分になり、プリプレグに用いた際に、樹脂との接着不良が発生する場合がある。そこで、付着したサイズ剤を除去するために、製織後、脱油処理することが好ましい。

脱油処理としては特に限定されず、従来公知の方法を採用することができ、例えば、水や有機溶剤により洗浄する方法、有機物を燃焼させて除去するヒートクリーニングと呼ばれる方法等が挙げられるが、より確実に脱油を行える点で、ヒートクリーニングが一般的である。
このヒートクリーニングも特に限定されず、従来公知の方法を採用することができ、例えば、フロー式やバッチ式の加熱炉を用いて行う方法等が挙げられる。フロー式は、高温で一気にサイズ剤を焼き飛ばすため、石英ガラスクロスの強度低下やサイズ剤の焼け残りの問題があることから、３００～４００℃で有機物をゆっくり燃焼させて除去するバッチ式が一般的である。

（１－２）シラン処理液
シラン処理液としては、石英ガラス繊維の表面処理に用いたものと同じものを用いることができる。

（１－３）表面処理方法
表面処理方法としては、石英ガラス繊維の表面処理と同様に行うことができる。また、石英ガラスクロスに対する化合物（１）の付着量も、石英ガラス繊維を表面処理する場合と同様である。

（２）シラン処理石英ガラス繊維を製織する製造方法
（２－１）シラン処理石英ガラス繊維
シラン処理石英ガラス繊維としては、上述したものを用いることができる。

（２－２）クロスの種類
クロスの種類としては、シラン処理石英ガラスクロスについて例示したものと同じものを挙げることができる。

（２－３）製織方法
製織方法としては、石英ガラスクロスについて例示した方法と同じ方法を挙げることができる。なお、サイズ剤の使用や、脱油処理等は、必要に応じて、従来公知の方法に従って採用することができる。

［５］シラン処理石英ガラス不織布
本発明のシラン処理石英ガラス不織布は、上記シラン処理石英ガラス繊維を含有する。
本発明のシラン処理石英ガラス不織布としては、上記シラン処理石英ガラス繊維を含有する限り特に制限されず、従来公知の形態から適宜選択することができる。

［６］シラン処理石英ガラス不織布の製造方法
本発明のシラン処理石英ガラス不織布の製造方法は特に制限されないが、例えば、（１）石英ガラス不織布をシラン処理液で表面処理して製造する方法、（２）シラン処理石英ガラス繊維を抄造等して製造する方法などが挙げられる。

（１）石英ガラス不織布を表面処理する製造方法
（１－１）石英ガラス不織布
石英ガラス不織布としては、上記石英ガラス繊維を含有する限り特に制限されず、従来公知の形態から適宜選択することができる。

本発明で用いられる石英ガラス不織布の目付量は、特に限定されず、従来公知の範囲で適宜選択することができるが、例えば、１０～１００ｇ／ｍ²が好ましい。

石英ガラス不織布の製造方法も特に限定されず、従来公知の方法を採用することができ、例えば、所定の長さに切断した石英ガラス繊維を用いてカード機等でウェブを形成する乾式抄造法、所定の長さに切断した石英ガラス繊維を水中に分散させて抄造することによりウェブを形成する湿式抄造法などが挙げられる。

乾式抄造法では、例えば、石英ガラス繊維として、上述したガラスストランドを用いて、裁断機等で、好ましくは１０～１００ｍｍ、より好ましくは２０～７０ｍｍの長さに裁断した後、カード機等により開繊してウェブ化し、得られたウェブを、水流で交絡させる方法、バインダーで接着する方法、繊維同士を熱融着させる方法等により加工して不織布とすることができる。
また、湿式抄造法では、例えば、石英ガラス繊維として、上述したガラスストランドを上記と同様に裁断して水中に分散させ、これをネット等に漉き上げてウェブ化し、バインダー等で接着加工して不織布とすることができる。
なお、ウェブ化、加工等の条件は、従来公知の範囲から適宜選択することができる。
また、得られた不織布を脱油処理する場合は、石英ガラスクロスで説明した処理と同様に行うことができる。

（１－２）シラン処理液
シラン処理液としては、石英ガラス繊維の表面処理に用いたものと同じものを用いることができる。

（１－３）表面処理方法
表面処理方法としては、石英ガラス繊維の表面処理と同様に行うことができる。また、石英ガラス不織布に対する化合物（１）の付着量も、石英ガラス繊維を表面処理する場合と同様である。

（２）シラン処理石英ガラス繊維を抄造する製造方法
（２－１）シラン処理石英ガラス繊維
シラン処理石英ガラス繊維としては、上述したものを用いることができる。

（２－２）不織布の種類
不織布の種類としては、シラン処理石英ガラス不織布について説明したものと同じものを挙げることができる。

（２－３）抄造方法
抄造方法としては、石英ガラス不織布について例示した方法と同じ方法を挙げることができる。なお、裁断、ウェブ化、加工等の条件は、必要に応じて、従来公知の範囲で適宜選択することができる。

［７］特性
本発明のシラン処理石英ガラスクロスおよびシラン処理石英ガラス不織布は、１０ＧＨｚにおける誘電正接が、シラン処理前と比較して、１倍未満が好ましく、１．０倍未満がより好ましく、０．９倍以下がさらに好ましい。また、４０ＧＨｚにおける誘電正接も、シラン処理前と比較して、１倍未満が好ましく、１．０倍未満がより好ましく、０．９倍以下がさらに好ましい。
なお、本発明のシラン処理ガラス繊維の誘電正接も上記と同じものとする。

さらに、本発明のシラン処理石英ガラスクロスおよびシラン処理石英ガラス不織布は、クロスまたは不織布質量（ｇ／ｍｍ²）あたりの引張強度が、シラン処理前と比較して、１．３倍以上が好ましく、１．４倍以上がより好ましい。このような表面処理ガラスクロスは、プリプレグ化する際の加工性に優れる。なお、上記引張強度は、ＪＩＳ Ｒ ３４２０の引張強さの測定方法に準拠して測定することができる。

［８］プリプレグ
本発明のプリプレグは、上記シラン処理ガラスクロスまたはシラン処理ガラス不織布と、このシラン処理ガラスクロスまたはシラン処理ガラス不織布に含浸されたマトリックス樹脂とを含む。
本発明のシラン処理石英ガラス繊維は、低誘電正接であるため、これを用いることにより、例えば、より誘電特性が向上したプリント基板用プリプレグが得られる。
プリプレグの製造方法としては、特に限定されず、一般的なガラスクロス含有基板やフィルム、プリプレグ等の製造方法を適用することができる。

［９］プリント配線基板
本発明のプリント配線基板は、上記プリプレグを含有する。
本発明のシラン処理石英ガラス繊維は、低誘電正接であるため、これを用いることにより、より誘電特性が向上したプリント基板が得られる。そのため、本発明のプリント基板は、例えば、１０ＧＨｚ以上の電気信号を伝送する回路を有する電子部品に好適に用いることができる。
プリント基板の製造方法としては特に限定されず、一般的なプリント基板の製造方法を適用することができる。

以下、製造例、合成例、実施例および比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記式中、Ｍｅはメチル基、Ｅｔはエチル基を表す。

［１］石英ガラスクロスまたは不織布の製造
［製造例１］
澱粉３．０質量％、牛脂０．５質量％、乳化剤０．１質量％、残り水を含むガラス繊維用集束剤を調製した。
ＳｉＯ₂の含有割合が９９．９質量％以上の石英ガラスインゴットを加熱延伸して、直径５．３μｍの石英ガラスフィラメントからなる石英ガラス繊維を作製し、上記の石英ガラス繊維集束剤をアプリケーターにて塗布した後に、集束機により集束し、巻き取って、石英ガラスフィラメント本数２００本の石英ガラスストランドを作製した。
巻き取った石英ガラスストランドに２４Ｔ／ｍの撚りを掛け、石英ガラスヤーンを作製した。
得られた石英ガラスヤーンに、二次集束剤として、ＰＶＡ１．５質量％、澱粉１．５質量％を含む水溶液を塗布した後に、津田駒工業（株）製エアージェット織機ＺＡＸ９２００ｉを用いて、ＩＰＣ規格１０７８の織密度で石英ガラス平織りクロスを製造した。
得られた製織後の石英ガラス平織りクロスをネムス（株）製電気炉Ｂ８０×８５×２００－３Ｚ１２－１０を用いて４００℃で７２時間加熱してサイズ剤を除去し、脱サイズ石英ガラス平織りクロスを得た（目付量４２ｇ／ｍ²）。

［製造例２］
澱粉３．０質量％、牛脂０．５質量％、乳化剤０．１質量％、残り水を含むガラス繊維用集束剤を調製した。
ＳｉＯ₂の含有割合が９９．９質量％以上の石英ガラスインゴットを加熱延伸して、直径１３．２μｍの石英ガラスフィラメントからなる石英ガラス繊維を作製し、上記の石英ガラス繊維集束剤をアプリケーターにて塗布した後に、集束機により集束し、巻き取って、石英ガラスフィラメント本数２８０本の石英ガラスストランドを作製した。
巻き取った石英ガラスストランドに２４Ｔ／ｍの撚りを掛け、石英ガラスヤーンを作製した。
得られた石英ガラスヤーンに、二次集束剤として、ＰＶＡ１．５質量％、澱粉１．５質量％を含む水溶液を塗布した後に、ドルニエ社製レピア織機を用いて、ＩＰＣ規格４５８１の織密度で石英ガラス朱子織クロスを製造した。
得られた製織後の石英ガラス朱子織クロスをネムス（株）製電気炉Ｂ８０×８５×２００－３Ｚ１２－１０を用いて４００℃で７２時間加熱してサイズ剤を除去し、脱サイズ石英ガラス朱子織クロスを得た（目付量３０６ｇ／ｍ²）。

［製造例３］
ＳｉＯ₂の含有割合が９９．９質量％以上の石英ガラスインゴットを加熱延伸して、直径５．３μｍの石英ガラスフィラメントからなる石英ガラス繊維を作製し、石英ガラス繊維集束剤をアプリケーターにて塗布した後に、集束機により集束し、巻き取って石英ガラスフィラメント本数２００本の石英ガラスストランドを作製した。
得られた石英ガラスストランドを、方向を揃えて、長さ５０ｍｍにセラミクス製の刃を取り付けた裁断機を用いて裁断した。
得られた裁断した石英ガラスストランドを目付量を３０ｇ／ｍ²に設定して別個にカード機（サンプルローラカード３０－３００ＤＲ、大和機工（株）製）にかけて開繊し、カードウェブを作製した。
得られたカードウェブを５０メッシュのプラスチックネットからなる搬送ベルト上に供給し、搬送ベルトを約７ｍ／分で走行させた。搬送ベルトの走行経路に配置されたウォーター・ジェット処理装置（水圧力最高１６ＭＰａ、川之江造機（株）製）で、高圧液体柱状流による交絡処理を行った。ウォーター・ジェット処理装置は、ノズル細孔を孔径０．０８～０．１ｍｍ、間隔０．６～１．０ｍｍで横一列に配設させたものを、搬送ベルトの走行方向に対して垂直に３列で設置し、ウォーター・ジェット処理装置のノズル細孔とカードウェブの表面との距離を２ｃｍに設置し、３列の水流噴射機から水圧１．０～５．０ＭＰａで水流を噴射させた。
上記の方法で交絡させたシートをスルードライヤー方式の乾燥機を用い、１２０℃で１分間乾燥させ、ネムス（株）製電気炉Ｂ８０×８５×２００－３Ｚ１２－１０を用いて４００℃で７２時間加熱してサイズ剤を除去し、脱サイズ石英ガラス不織布を得た。

［比較製造例１］
澱粉３．０質量％、牛脂０．５質量％、乳化剤０．１質量％、残り水を含むガラス繊維用集束剤を調製した。
ＳｉＯ₂の含有割合が５３質量％のＥガラスインゴットを加熱延伸して、直径５．３μｍのＥガラスフィラメントからなるＥガラス繊維を作製し、上記のガラス繊維集束剤をアプリケーターにて塗布した後に、集束機により集束し、巻き取ってＥガラスフィラメント本数２００本のＥガラスストランドを作製した。
巻き取ったＥガラスストランドに２４Ｔ／ｍの撚りを掛け、Ｅガラスヤーンを作製した。
得られたＥガラスヤーンに、二次集束剤として、ＰＶＡ１．５質量％、澱粉１．５質量％を含む水溶液を塗布した後に、津田駒工業（株）製エアージェット織機ＺＡＸ９２００ｉを用いて、ＩＰＣ規格１０７８の織密度でＥガラスクロスを製造した。
得られたＥガラスクロスをネムス（株）製電気炉Ｂ８０×８５×２００－３Ｚ１２－１０を用いて４００℃で７２時間加熱してサイズ剤を除去し、脱サイズＥガラスクロスを得た（目付量４８ｇ／ｍ²）。

［２］有機ケイ素化合物の合成
［合成例１］
特許第３５６１５０１号公報を参考に、下記式で表されるメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物（１－１）を得た。

［合成例２］
特許第３５６１５０１号公報を参考に、下記式で表されるメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物（１－３）を得た。

［比較合成例１］
特開平５－２５２１９号公報を参考に、下記平均式で表されるメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物とジメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物との混合物（３－１）を得た。

［３］シラン処理石英ガラスクロスの製造
［実施例１］
合成例１で得られたメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物（１－１）０．２質量％、酢酸０．１質量％を含むシラン処理水溶液を調製した。
得られたシラン処理水溶液に対して、製造例１で得られた脱サイズ石英ガラス平織りクロスを含浸し、ヤマト科学（株）製送風定温恒温器ＤＫＮ６０２で１１０℃にて１０分乾燥させてシラン処理を行った。

［実施例２］
合成例１で得られたメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物（１－１）１質量％、酢酸０．１質量％を含むシラン処理水溶液を調製した以外は実施例１と同様にしてシラン処理を行った。

［実施例３］
合成例１で得られたメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物（１－１）０．１質量％、酢酸０．１質量％を含むシラン処理水溶液を調製した以外は実施例１と同様にしてシラン処理を行った。

［実施例４］
合成例２で得られたメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物（１－３）０．２質量％、酢酸０．１質量％を含むシラン処理水溶液を調製した以外は実施例１と同様にしてシラン処理を行った。

［実施例５］
製造例２で得られた脱サイズ石英ガラス朱子織クロスを用いた以外は実施例１と同様にしてシラン処理を行った。

［実施例６］
製造例３で得られた脱サイズ石英ガラス不織布を用いた以外は実施例１と同様にしてシラン処理を行った。

［比較例１］
比較合成例１で得られたメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物（３－１）０．２質量％、酢酸０．１質量％を含むシラン処理水溶液を調製した以外は実施例１と同様にしてシラン処理を行った。

［比較例２］
ＫＢＭ－９０３（商品名、信越化学工業（株）製）０．２質量％を含むシラン処理水溶液を調製した以外は実施例１と同様にしてシラン処理を行った。

［比較例３］
ＫＢＭ－５０３（商品名、信越化学工業（株）製）０．２質量％、酢酸０．１質量％を含むシラン処理水溶液を調製した以外は実施例１と同様にしてシラン処理を行った。

［比較例４］
比較製造例１で得られた脱サイズＥガラスクロスを用いた以外は実施例１と同様にしてシラン処理を行った。

［４］特性評価
実施例および比較例で得られたガラスクロスまたは不織布について、下記方法で評価を行った。誘電正接および引張強度は、シラン処理前後のガラスクロスまたは不織布について測定した。結果を下記表１および２に記載する。

１．誘電正接の測定
ガラスクロスまたは不織布の１０ＧＨｚおよび４０ＧＨｚの誘電正接は、（株）エーイーティー製空洞共振器（ＴＥ０１１モード）を用いて測定した。なお、ガラスクロスまたは不織布の厚みは理論膜厚を用いて測定しており、ガラスクロスまたは不織布の理論膜厚は、下記式：
理論膜厚ｔ（μｍ）＝目付量（ｇ／ｍ²）／比重（ｇ／ｃｍ³）
から算出した。
２．引張強度
（株）島津製作所製オートグラフＡＧＳ－Ｘを用いて、ＪＩＳ Ｒ ３４２０の引張強さの測定方法にしたがって測定した。
３．有機ケイ素化合物の付着量
ＪＩＳ Ｒ ３４２０の強熱減量の測定方法にしたがって測定した。
４．基板の信頼性評価
ＳＬＫ－３０００（商品名；信越化学工業（株）製）１００質量部にジクミルパーオキシド（商品名：パークミルＤ、日油（株）製）２質量部を加え、溶剤としてトルエンに入れ、撹拌機で予備混合して樹脂ワニスを調製した。
作製した樹脂ワニスに、実施例および比較例で得られたシラン処理ガラスクロスまたは不織布（シラン処理ガラス繊維）を含浸させ、１１０℃で１０分間乾燥させることでプリプレグを作製した。その際、樹脂ワニスの付着量は５５質量％になるように調整した。その後、作製したプリプレグを３枚積層し、真空減圧プレス機を用いて１５０℃で１時間、さらに１８０℃で２時間のステップキュアを行うことで硬化させ、基板を作製した。
得られた基板をイオン交換水にて１時間煮沸後に、２６０℃のはんだ浴に３０秒浸漬した。基板をはんだ浴から取り出し、目視観察した。膨れの生じなかったものを「〇」、膨れの生じたものを「×」として評価した。

表１に示されるとおり、実施例１～６のメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物で処理した石英ガラス繊維であれば、シラン処理によって石英ガラスクロスおよび石英ガラス不織布の誘電正接を１０ＧＨｚ、４０ＧＨｚの周波数においてさらに低下させることができ、強度も１．３倍以上とすることができる。
比較例１の化合物３－１では、強度に問題はないが、メタクリル基がアミノ基に対して過剰であるため、誘電正接が悪化した。
比較例２のアミノ基含有のＫＢＭ－９０３では、誘電正接が悪化するだけではなく、強度の上昇率も１．３倍未満と不十分である。
比較例３のメタクリル基含有のＫＢＭ－５０３では、十分な強度上昇率ではあるものの、誘電正接が悪化してしまう。
また、比較例４のＥガラスでは、本発明のメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物を用いても、Ｅガラス自体の誘電正接が大きすぎるため、メタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物の低誘電正接化効果が発揮されない。
本発明のメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物で処理した石英ガラス繊維をプリプレグ、基板化した際も、比較例１～３のシランカップリング剤と同様に十分な信頼性が得られる。

本発明によれば、高周波数帯で石英ガラス繊維の誘電正接をさらに低下させ、かつ強度に優れるシラン処理石英ガラス繊維を提供することができる。このシラン処理石英ガラス繊維からなる石英ガラスクロスおよび石英ガラス不織布は、５Ｇ、６Ｇ用通信用途等向けの基板の伝送損失を高周波帯で安定して低下させることができるだけではなく、基板製造のライン速度をこれまで以上に上昇させることができ、５Ｇ、６Ｇ用通信用途等向けの基板の需要に応えることができるという著大な効果を奏する。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (8)

1. ＳｉＯ₂含有量が９５質量％以上である石英ガラス繊維の下記式（１）で表されるメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物による表面処理物であって、
   下記式（１）で表されるメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物が水に溶解しており、下記式（２）で表されるジメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物の含有量が、下記式（１）で表されるメタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物１００質量部あたり１質量部未満であるシラン処理液による表面処理物であるシラン処理石英ガラス繊維。
   

   

   （式中、Ｒ¹は、それぞれ独立して、炭素数１～１０のアルキル基または炭素数６～２０のアリール基を表し、Ｍｅは、メチル基を表し、ｍ１およびｍ２は、１～３の整数を表し、ｎ１およびｎ２は、１～１２の整数を表す。）
2. 請求項１記載のシラン処理石英ガラス繊維を含有するシラン処理石英ガラスクロス。
3. メタクリルアミド基含有有機ケイ素化合物が、石英ガラスクロスに対して、０．０１～０．５質量％付着している請求項２記載のシラン処理石英ガラスクロス。
4. １０ＧＨｚにおける誘電正接が、シラン処理前と比較して１倍未満である請求項２又は３記載のシラン処理石英ガラスクロス。
5. ４０ＧＨｚにおける誘電正接が、シラン処理前と比較して１倍未満である請求項２又は３記載のシラン処理石英ガラスクロス。
6. 引張強度が、シラン処理前と比較して１．３倍以上である請求項２又は３記載のシラン処理石英ガラスクロス。
7. 請求項２又は３記載のシラン処理石英ガラスクロスと、該シラン処理石英ガラスクロスに含浸されたマトリックス樹脂とを含むプリプレグ。
8. 請求項７記載のプリプレグを含有するプリント配線基板。