JP2545957B2 - プリント配線基板及び同基板用織物 - Google Patents

プリント配線基板及び同基板用織物

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本願はコンピユーターや通信機等に使用されるプリン
ト配線板の基板用織物及び織物を用いたプリント配線基
板に関する。
［従来の技術］ プリント配線基板としては一般にガラスエポキシ積層
板が多用されているが、近年この分野の進歩によつてプ
リント配線基板に要求される性能も益々多岐にわたり、
ガラスエポキシ積層板ではその要求を充分に満たしきれ
ない面もでてきている。例えばコンピユーターの演算速
度の高速化にともなう、信号の伝達スピードの高速化に
より、高速度演算下でも信頼性が高い誘電率の低いプリ
ント配線基板が要求されるようになつてきている。
このような要求に対して樹脂面ではポリ四フツ化エチ
レン樹脂、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリブタジエ
ン等の誘電率の低い熱可塑性樹脂が検討され、又基材面
ではポリ四フツ化エチレン繊維織物や芳香族ポリアミド
繊維織物、クオーツ繊維織物等が検討されている。しか
しこれらの上記従来技術によるプリント配線基板は成形
加工性やプリント配線基板としての信頼性及び価格の点
で問題があり、充分にその要求に応えられるほどには至
つていない。
［発明が解決しようとする課題］ 情報処理の高速演算にともない、信号伝播速度の遅延
や電気信号波形の乱れ等が問題視されるようになり、低
誘電率の材料を用いたプリント配線板が求められる様に
なつてきた。しかしながら、これに必要な基板の基材の
開発が遅れており、十分な対応がなされていない。又特
殊用途の基板の基材としてＤガラス繊維、クオーツ繊
維、及びポリアミド繊維を用いた織物の試用がおこなわ
れているが、コスト面、特性面共に充分ではない。
本願は情報処理の高速演算用プリント配線板としてよ
り汎用性を有する低誘電率特性の求められるプリント配
線板に対応可能なプリント配線基板用織物及びプリント
配線基板を安価に提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的は、本願の織物、即ちポリエーテルエーテ
ルケトン（PEEK）繊維糸、ポリエーテルイミド（PEI）
繊維糸、ポリサルホン（PSF）繊維糸の内の少なくとも
１種類の繊維糸とガラス繊維糸とから製織した織物から
なることを特徴とする、プリント配線基板用織物及び同
織物を基材として用いたプリント配線基板により達成さ
れる。ガラス繊維としてはＥ−ガラス繊維、Ｓ−ガラス
繊維（高引張強度ガラス繊維）、Ｄ−ガラス繊維（低誘
電率ガラス繊維）が本願の場合試用できる。
これらの樹脂繊維とガラス繊維との製織には、特に制
限はなく、織物組織として、例えば平織、バスケツト平
織（正則ななこ織）、両面斜文織等の織り方であればい
ずれでもよい。
好ましくは、ガラス繊維糸とPEEK、PEI、PSF繊維糸と
がタテ糸方向、ヨコ糸方向とも均一に織込まれておれば
よく、より好ましくは、タテ糸、ヨコ糸共１本毎交互に
打込まれておればよい。
また、ガラス繊維とPEEK、PEI、PSF繊維とを所定の割
合で合撚、混紡等によりハイブリツドヤーンとし、その
後このハイブリツドヤーンを使つて製織してもよい。
いずれにしても、上述の本願の目的を達成するために
は、できるだけガラス繊維糸とPEEK、PEI、PSF繊維糸が
均一混合された状態にすることが望ましい。合撚、混紡
等の方法を採用する場合、その混合割合は、ガラス繊維
糸の混合率を基板としたときの誘電率、強度のバランス
などを考慮すると、Ｅ−ガラスの場合１〜40wt％、
Ｓ−ガラスの場合１〜50wt％、Ｄ−ガラスの場合１〜
65wt％、とすることが望ましい。この混合比率により織
物としたときの理論上の誘電率（1MHz）を3.5以下にす
ることが可能であることは勿論、実際に基板とした場合
もほぼ理論値に近く、促進試験後でも殆んど上昇してい
ないことは極めて特記すべきことである。
更に本願に使用されるガラス繊維糸は、脱油不要の集
束剤が使用されていることが望ましい。通常、織物用に
使用されるガラス繊維は、デン粉及び油剤を主体とした
集束剤が用いられ製織後、加熱脱油により焼きとばされ
る。
ところで、本願の場合には、有機繊維とガラス繊維を
一緒に製織するために加熱脱油をおこなうことができな
いので、集束剤としては脱油不要な集束剤を使用するこ
とが望ましい。
また、上記の織物を用いて本願のプリント配線基板を
製造することにより高速度演算下でも信頼性の高い誘電
率の低いプリント配線基板が得られる。
［作用］ 低誘電材料としては表１に示すようにポリ四フツ化エ
チレン繊維や芳香族ポリアミド繊維等があるが、ポリ四
フツ化エチレン繊維は基板を製造する際に使用するマト
リツクス樹脂との接着性が全くなく、苛酷な条件で長年
月にわたり使用するプリント配線基板用の基材として使
用する場合には適当とは云えない。又、芳香族ポリアミ
ド繊維もよく用いられるが、誘電率が3.8とそれ程低く
ないため、コスト面、性能面からみて充分ではない。
また、低誘電率の熱可塑性樹脂繊維としては、超延伸
ポリエチレン（誘電率2.0）、ポリエチレンテレフタレ
ート（PET）（2.7）、ポリフエニレンサルフアイド（PP
S）（3.5）等も知られているが、超延伸ポリエチレンは
ポリ四フツ化エチレン等と同様にマトリツクス樹脂との
接着性が悪い。PETはマトリツクス樹脂との接着性は良
いが耐熱性に問題がある。又PPSの場合もエポキシ樹脂
等との接着性が悪い。これはPPSが結晶性の高い樹脂で
あるため、マトリツクス樹脂との界面に於て、物理的な
絡み合いが得られにくいためと推測される。
これに反し、PEEK繊維、PEI繊維、PSF繊維の場合はマ
トリツクス樹脂との接着性も良く、更にPEEK、PEIの場
合は、ガラス繊維と混織した場合に、その織物によつて
得られる積層板のハンダ耐熱性は予想に反してガラス繊
維単独の織物で得られる通常の積層板より良いというす
ぐれた特性をも兼ね備えている。これは上記のこれら３
種類の樹脂はPPSと異なり高い結晶性を有しないため、
ミクロにみた場合これら樹脂繊維の界面に於てマトリツ
クス樹脂と繊維との間に物理的な絡み合いが発生するこ
とにより良好な接着界面が得られるためと推察される。
このようなことは無機繊維であるガラス繊維とマトリツ
クス樹脂との界面に於ては、全く考えられないことであ
る。
表−１に示した如く本願に使用されるPEEK繊維、PEI
繊維及びPSF繊維は誘電率が3.1〜3.2であり、それに加
えてマトリツクス樹脂として使用されるエポキシ樹脂や
ポリイミド樹脂との接着性がよい。ガラス繊維糸と混織
することにより、織物の理論上の誘電率をほぼ3.5以下
にコントロールしながら、プリント配線基板にした場
合、基板に要求される機械強度を満足させることが可能
である。又、テフロン や芳香族ポリアミド繊維糸を用
いるよりは、はるかに安価で低誘電率においても高速処
理に充分耐えうるプリント基板が得られ、コスト面、性
能面でバランスのとれたものが得られる。
基板用織物の計算上の誘電率を3.5以下にコントロー
ルするには、（１）式により計算から求めた樹脂繊維と
ガラス繊維の夫々の体積分率をコントロールすることに
より可能である。
1/εｆ＝VR×1/εＲ＋Vg×1/εｇ ……（１） εf:織物の誘電率 εR:樹脂繊維の誘電率 εg:ガラス繊維の誘電率 VR:樹脂繊維の体積分率 Vg:ガラス繊維の体積分率 Ｅ−ガラス、Ｓ−ガラス、Ｄ−ガラスの誘電率は夫々
表１の通りであるから、PEEK繊維、PEI繊維、PSF繊維と
混織する場合混織織物の理論上の誘電率を3.5以下にす
るには、Ｅ−ガラス繊維の場合で重量比で40％以下、Ｓ
−ガラス、Ｄ−ガラスの場合で夫々50％、65％がガラス
繊維の混合比の上限となる。この上限以下の混合比でプ
リント配線基板の用途に応じ、コストとのバランスを考
え、適宜ガラス繊維が混合される。
ガラス繊維１％以下の場合、例えばガラス繊維が含ま
れて居らずPEEK、PEI、PSF繊維だけからなる織物もプリ
ント配線基板の用途によつては使用可能である。
尚製織方法については、基板としての低誘電率をでき
るだけ均一とするためにはPEEK、PEI、PSF等の繊維とガ
ラス繊維との合撚糸、混紡糸を使用する場合は平織りと
することが望ましく、また、PEEK、PEI、PSF等の繊維と
ガラス繊維とを混織する場合には、均一に分散配置され
るような織組織が望ましく、例えばバスケツト平織りな
どが好ましい。
ガラス繊維には集束剤が通常使用されるが、本願に使
用されるガラス繊維の集束剤はマトリツクス樹脂との親
和性、接着性を考えると脱油不要の集束剤が望ましい。
即ち、通常の織り加工用ガラス長繊維は、製造時にデ
ンプン系のサイジング剤により集束されている。このサ
イジング剤は、マトリツクス樹脂とガラス繊維間の接着
効果を減少させ、且つ糸を構成するフイラメント間への
マトリツクス樹脂の浸入、即ち含浸を妨げるので、従来
はガラス長繊維で補強用布を製織した後、炉に入れてサ
イジング剤を焼却、除去し、その後その補強用布に樹脂
を含浸させる方法が採られていた。しかし、本発明にお
いては、ガラス長繊維と熱可塑性樹脂繊維糸とを同時に
製織するので、製織後に、ガラス長繊維に付着したサイ
ジング剤を焼却、除去することができず、デンプン系の
サイジング剤を付与したガラス長繊維を使用すると、樹
脂とガラス長繊維との接着強度が低く且つ樹脂の含浸が
悪いという問題を生じることがある。そこで、本発明に
使用するガラス長繊維に付与するサイジング剤として
は、マトリツクス樹脂とガラス繊維との接着効果を強
め、且つ樹脂の良好な含浸を可能にするものが好適であ
り、例えば、次の組成のものが使用される。
（１） フイルム形成剤成分 エポキシ樹脂、エチレンオキサイド変性エポキシ樹
脂、アミン変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ウレタン
変性ポリエステル樹脂のうち少なくとも一種、若しくは
混合したものが用いられる。なお、ガラスロービングに
良く用いられる酢酸ビニル樹脂やエチレン酢ビ樹脂、低
分子量ポリエステル樹脂等も使用可能である。
（２） シランカツプリング剤成分 γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−（２−
アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ
−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メ
タアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルト
リ−β−メトキシエトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニ
ルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン塩酸塩、同脱塩酸物、γ−クロロプロピル
トリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメト
キシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラ
ン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジ
メトキシシランのうち、少なくとも一種又はその混合し
たもの。
（３） カチオン系界面活性剤成分 第四級アンモニウム塩型、アミン型のうち、少なくと
も一種又はその混合したもの。
（４） その他の潤滑成分 シリコーン系、ワツクス系、エステルワツクス系のう
ち、少なくとも一種又はその混合物。
上記（１）〜（４）の各種成分を配合したサイジング
剤で、その付着率は0.2〜1.0重量％が望ましい。
上記各種成分を配合したサイジング剤において、フイ
ルム形成剤として配合されているエポキシ樹脂、ウレタ
ン樹脂又はそれらの変性物は、マトリツクス樹脂と相溶
性を有し、且つシランカツプリング剤が、マトリツクス
樹脂とガラス繊維表面との間の接着効果を強めるため、
ガラス繊維フイラメントの表面に形成されたサイジング
剤が、マトリツクス樹脂とガラス繊維との間の接着剤と
しての作用をする。また、サイジング剤がマトリツクス
樹脂と相溶性を有するため、デンプン系サイジング剤の
場合と異なり、マトリツクス樹脂がガラス繊維糸の内部
に浸入しやすい。即ち、含浸が起こりやすい。従つて、
上記成分を配合したサイジング剤を付与したガラス繊維
の使用により、プリント配線基板として要求される機械
的強度を充分充足しうるプリント配線基板用織物を得る
ことができる。
また、上記プリント配線基板用織物を用いて本願発明
に係るプリント配線基板を製造するには常法に従えばよ
い。即ち、本願のプリント配線基板用織物に例えばエポ
キシ樹脂のようなマトリツクス樹脂を含浸させて、樹脂
含浸基材をつくる。これらの基材を積層成形すれば誘電
率が低い積層板が得られる。使用されるマトリツクス樹
脂及び同樹脂含浸基材の枚数は使用目的等に応じて適宜
決めればよい。
マトリツクス樹脂としてはエポキシ樹脂以外に、ポリ
エステル樹脂、ポリイミド樹脂などが使用可能である
が、本発明の織物に使用される素材樹脂との関係からエ
ポキシ樹脂が好ましい。
実施例 以下実施例にもとづき本発明を更に詳しく説明する
が、勿論、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。
尚、以下の実施例において積層板の評価には以下の方
法を使用した。
（ｉ） 誘電率 積層板を製作後沸とう水に２時間浸漬したものと積層
板を製作後温室に２時間放置したものにつきJIS C6481
５・12により試験した。
（ii） 絶縁抵抗 （ｉ）誘電率と同様のサンプルにつきJIS Ｃ 6481
５・11により試験した。
（iii） 吸水率 積層板を作製後、133℃、75分間プレシヤー クツカ
ーで処理し、処理後サンプルをJIS Ｃ 6481 ５・14
に準じて試験し、処理前後の重量変化をもつて吸水率を
算出した。
（iv） 半田耐熱 JIS Ｃ 6481 ５・５に準じて試験した。即ち、積
層板を全面エツチングし、銅箔を除去し、ついで133
℃、75分間プレシヤー クツカー内で処理した。このも
のを260℃で20秒間ハンダ付けをして層間剥離によるフ
クレの発生状況を目視でチエツクした。
（ｖ） 曲げ強度 積層板をJIS Ｃ 6481 ５・８により試験した。
［実施例１］ 低誘電率樹脂繊維糸としてPEI繊維糸をガラス繊維糸
としてＳ−ガラス繊維糸を使つて下記の条件で製織した
プリント配線基板用織物を用いて、積層板を作成した。
製織及び積層板の製造の条件は以下の通りである。
１） 織物 （ａ） 使用糸 PEI繊維糸 1215デニール （36フイラメント） Ｓ−ガラス繊維糸 TCK 37 1/0 1Z （ｂ） Ｓ−ガラス繊維糸の集束剤成分 エチレンオキサイド付加エポキシ樹脂 3.0 ％ γ−アミノプロピルトリエトキシシラン 0.5 ％ テトラエチレンペンタミンジステアレート 0.05％ ポリエチレンエマルジョン 0.1 ％ （ｃ） 織組織 バスケット平織 （ｄ） 織密度 タテ PEI繊維糸 19本 Ｓ−ガラス繊維糸 19本 ヨコ PEI繊維糸 18本 Ｓ−ガラス繊維糸 18本 ２） マトリツクス樹脂 Ｇ−10 組成（エポキシ樹脂） ３） 積層板成形 温度170℃ 圧力50kg/cm290分 ［実施例２］ 低誘電率樹脂繊維糸としてPEEK繊維糸を使用した以外
は実施例１と同じ操作を繰返し、積層板を得た。
［比較例］ Ｅガラス繊維糸のみを使用してプリント配線基板用織
物を製織し積層板を作成し比較例とした。
１） 織物 （ａ） 使用糸 タテ、ヨコともECG37 1/0 1Z （ｂ） Ｅガラス繊維糸の集束剤 デン粉系集束剤 （ｃ） 織組織 平織 （ｄ） 織密度（本/25mm） タテ 19 ヨコ 18 （ｅ） 通常の加熱脱油後エポキシシラン処理（Z604
0）をおこなう ２） マトリツクス樹脂 Ｇ−10 組成（エポキシ樹脂） ３） 積層板成形 温度170℃ 圧力50kg/cm290分 実施例１、２及び比較例により得られた積層板につい
て上記試験法により試験した結果を表２に示す。
［発明の効果］ 実施例１、２による積層板は表２にみるごとく、誘電
率は現在プリント基板業界で要求されている誘電特性を
満足させる誘電率を与え、且つ他の電気特性や耐熱性等
も比較例の積層板と同等かそれ以上の特性を示してい
る。
曲げ強度については比較例の積層板よりは劣るが、こ
の程度の強度であれば通常の用途に於ては特に問題はな
い。
以上のように本願発明によるプリント配線基板用織物
は誘電特性とその他の特性及びコストとのバランスのと
れたプリント配線基板を与え、且つガラス繊維の混合比
率を変えることにより用途に応じた誘電特性を有するプ
リント配線基板を得ることができる。
又本願の織物は通常のプリント基板用織物に必要とさ
れる加熱脱油や表面処理の工程を必要としないため生産
工程が単純化されるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図、又第３図はいずれも本発明の織物の織
組織を示す平面図で、第１図は正則ななこ織り、第２図
は両面斜交織、第３図は平織である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−45632（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−3991（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−264027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−130345（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−45841（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】経糸、緯糸共に、ポリエーテルエーテルケ
    トン繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリサルフォン繊
    維から選ばれた少なくとも１種とガラス繊維からなる織
    物であって、その論理上の誘導率が3.5以下であること
    を特徴とするプリント配線基板用織物。
  2. 【請求項２】ガラス繊維がＥガラス繊維、Ｓガラス繊
    維、Ｄガラス繊維のいずれかであることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載のプリント配線基板用織物。
  3. 【請求項３】ガラス繊維のサイジング剤が、エポキシ樹
    脂、アミン変性エポキシ樹脂、エチレンオキサイド変性
    エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ウレタン変性ポリエステ
    ル樹脂の少なくとも１種、若しくは混合よりなるフィル
    ム形成剤、シランカップリング剤、カチオン系界面活性
    剤を必須成分とし、更に他の潤滑成分と配合してなるも
    のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
    プリント配線基板用織物。
  4. 【請求項４】経糸、緯糸共に、ポリエーテルエーテルケ
    トン繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリサルフォン繊
    維から選ばれた少なくとも１種とガラス繊維からなる織
    物であって、その理論上の誘導率が3.5以下で、かつ樹
    脂繊維が基板中で繊維の形状を保持しているものを基材
    としたプリント配線基板。
  5. 【請求項５】ガラス繊維がＥガラス繊維、Ｓガラス繊
    維、Ｄガラス繊維のいずれかである特許請求の範囲第４
    項記載のプリント配線基板。
  6. 【請求項６】ガラス繊維のサイジング剤が、エポキシ樹
    脂、アミン変性エポキシ樹脂、エチレンオキサイド変性
    エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ウレタン変性ポリエステ
    ル樹脂の少なくとも１種、若しくは混合よりなるフィル
    ム形成剤、シランカップリング剤、カチオン系界面活性
    剤を必須成分とし、更に他の潤滑成分と配合してなるも
    のである特許請求の範囲第４項記載のプリント配線基
    板。
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