JP3720406B2 - ガラス繊維織物およびその製法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はガラス繊維織物およびその製法に関し、さらに詳しくは電子・電気分野で使用されるプリント回路基板用積層板に用いられるガラス繊維織物およびその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント回路基板はその構成材の種類によりさまざまなタイプのものが作られているが、その中でもガラス繊維織物を一部または全部に使用した積層板が寸法安定性、機械的特性、電気特性、耐熱性等の特性に優れているため広く使用されている。
最近では、基板への部品の実装方式が表面実装へと移行し、部品のハンダ接合部の応力集中による欠陥を防ぐために、プリント回路基板用積層板に対する平面方向の低熱膨脹の要求も高まってきている。
【０００３】
このような要求に対して、熱膨脹率が負の芳香族ポリアミド繊維布や、熱膨脹率の低い石英繊維布を基材とした積層板等が考案されている。しかしながら、この場合、積層板の熱膨脹率は小さくなるが、基材の材質を変更することによって非常に高価なものとなり、かつ、プリント回路基板に必須のドリル加工性がきわめて悪化するという問題があった。また、特殊な織物組織、例えば繻子織り、綾織り等のガラス繊維織物を基材として用いた積層板の場合、織物中のガラス体積充填率が上がるため、積層板の低熱膨脹率化は可能であるが、異方性が大きいという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、安価で、ドリル加工性に優れ、かつ異方性が少なく、熱膨張率の低いプリント回路基板用積層板を得ることができるガラス繊維織物およびその製法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題に鑑み、鋭意検討し、積層板の平面方向の熱膨脹率を低減するためには、基材であるガラス繊維織物を構成するガラス繊維糸の平面方向への補強効果を増加すればよく、従って、できるだけ構成するガラス繊維糸のうねりを低減し、かつガラス繊維量を増加することが有効であるとの視点から、ガラス繊維織物を構成する糸のうねりを低減し、タテおよびヨコの異方性を軽減し、かつガラス繊維織物中のガラス体積充填率を向上させることにより、通常用いられているＥガラス繊維を材料として使用しても積層板の熱膨脹率を顕著に低減できることを見出し、本発明に到達した。
【０００６】
すなわち、本願で特許請求される発明は以下の通りである。
（１）ガラス繊維織物を構成する見かけのタテ糸およびヨコ糸の打ち込み本数（本／２５mm）がそれぞれ下記式(I) および式(II)の範囲内であり、かつ、ガラス繊維織物中のガラス体積充填率が４５％以上であることを特徴とするガラス繊維織物。
(25/(ＤＷ_T ＋ＤＴ_Y ) −5)≦Ｃ_T ≦ (25/(ＤＷ_T ＋ＤＴ_Y ）＋5) …(I)
(25/(ＤＷ_Y ＋ＤＴ_T ）−5)≦Ｃ_Y ≦ (25/(ＤＷ_Y ＋ＤＴ_T ）＋5) …(II)
ＤＷ_T ：タテ糸断面幅（mm）
ＤＷ_Y ：ヨコ糸断面幅（mm）
ＤＴ_T ：タテ糸断面厚み（mm）
ＤＴ_Y ：ヨコ糸断面厚み（mm）
Ｃ_T ：タテ糸の打ち込み本数（本／２５mm）
Ｃ_Y ：ヨコ糸の打ち込み本数（本／２５mm）
（２）ガラス繊維織物を構成する見かけのタテ糸およびヨコ糸の打ち込み本数（本／２５ mm ）がそれぞれ下記式 (I) および式 (II) の範囲内であり、かつ、ガラス繊維織物中のガラス体積充填率が４５％以上になるように製織することを特徴とするガラス繊維織物。
(25/( ＤＷ _T ＋ＤＴ _Y ) − 5) ≦Ｃ _T ≦ (25/( ＤＷ _T ＋ＤＴ _Y ）＋ 5) … (I)
(25/( ＤＷ _Y ＋ＤＴ _T ）− 5) ≦Ｃ _Y ≦ (25/( ＤＷ _Y ＋ＤＴ _T ）＋ 5) … (II)
ＤＷ _T ：タテ糸断面幅（ mm ）
ＤＷ _Y ：ヨコ糸断面幅（ mm ）
ＤＴ _T ：タテ糸断面厚み（ mm ）
ＤＴ _Y ：ヨコ糸断面厚み（ mm ）
Ｃ _T ：タテ糸の打ち込み本数（本／２５ mm ）
Ｃ _Y ：ヨコ糸の打ち込み本数（本／２５ mm ）
【０００７】
ここで、見かけの打ち込み本数とは、平織り構造を基本としてとらえ、タテ糸および／またはヨコ糸が複数本同時に浮沈するような織物構造を有するガラス繊維織物、例えば、ななこ織り等の場合に同時に浮沈する糸の集合体を１つの打ち込みとした場合の本数をいう。また、糸断面の幅または糸断面の厚みとは、ガラス繊維織物またはガラス繊維織物を使用した積層板を常温硬化のエポキシ樹脂等に包埋し、ガラス繊維織物の断面を切り出し、研磨し、顕微鏡でそれぞれの長さを測定して得られるものをいう。また、ガラス繊維織物中のガラス体積充填率とは、ガラス繊維織物のカサ比重をガラスの比重で割った値をいう。例えば比重２．６のＥガラス繊維を使用して織られたガラス繊維織物の厚みが０．１mmで、その１ｍ² 当たりの重量が１００ｇの場合は、体積充填率は３８．５％となる。
【０００８】
単位長さ（２５mm、以下に同じ）当たりに打ち込まれる糸の本数は、糸の断面形状と糸のうねりによって決まる。また糸のうねりが最小になり、かつ最大量打ち込まれたときの単位長さ当たりの糸の打ち込み本数は、打ち込む糸の断面幅にそれに直交する糸の断面厚みを加えた長さで単位長さを除した値〔２５／（ＤＷ_T ＋ＤＴ_Y ）または２５/(ＤＷ _Y ＋ＤＴ _T ）〕となる（以下、最適打ち込み本数という）。
【０００９】
この最適打ち込み本数よりも打ち込み本数（Ｃ_T またはＣ_Y ）が多い場合には、その方向のガラス体積充填量は上がるが、うねりは大きくなる。また、最適打ち込み本数より打ち込み本数が少ない場合には、うねりは小さいが、ガラス体積充填率は低下する。さらにタテおよびヨコ方向ともにそれぞれ上記式(I) および式(II)の条件を満たすことにより、ガラス繊維織物の異方性を、さらにはそれを使用した積層板の異方性を低減することが可能となる。そのため、タテおよびヨコ方向ともに最適打ち込み本数に対し＋５以下、−５以上となるように織物を設定することにより、糸のうねりが小さく、かつガラス体積充填率の高いガラス繊維織物が得られる。この効果は、最適打ち込み本数に対し＋３以下、−３以上となるように設定することにより顕著となる。
【００１０】
また本発明においては、ガラス繊維織物中のガラス体積充填率は、該織物を使用した積層板の低熱膨張率化の点から４５％以上、好ましくは５０％程度またはそれ以上に設定する。
本発明のガラス繊維織物に使用されている糸はガラス長繊維であれば特に制限はない。例えば、番手範囲は通常５〜３００Ｔｅｘ、好ましくは２０〜１４０Ｔｅｘである。また糸を構成する単糸の形状、太さ、材質等については特別な限定を必要としない。糸の撚り数は３回／２５mm以下のものが通常使用され、０．５回／２５mm以下の低撚糸を使用することにより、さらにガラス体積充填率を上げることが可能となる。また、材質としてはＥガラスが安価で、かつドリル加工性に対しても優れており好ましいが、Ｃガラス、Ｄガラス、Ｓガラス、高誘電率ガラスのＨガラス等のガラスも適用することが可能である。また、本発明のガラス繊維織物の仕様についても特に制限はなく、例えば織物密度は１０〜１００本／２５mm、布重量は３０〜４００ｇ／ｍ² である。
【００１１】
本発明に用いられるガラス繊維織物は、高温脱糊処理を施した後に、表面処理剤、例えばシランカップリング剤で処理することは通常行われることであり、これに限定されるものではない。また、本発明のガラス繊維織物に開繊処理を施すことも可能である。さらに高温脱糊処理の前にガラス繊維織物をプレスロール等で圧縮する物理加工、さらには水洗または湯洗し、または水等の流体の圧力波を織物に付与し、かつプレスロール等により圧縮する物理加工等のことにより、ガラス繊維織物のガラス体積充填率はより向上する。
【００１２】
上述のガラス繊維織物を使用して積層板を作製するには常法に従えばよく、例えば、ガラス繊維織物にエポキシ樹脂のようなマトリックス樹脂を含浸させて、樹脂含浸プリプレグを作り、これを複数枚積層し、加熱加圧成形することにより得られる。また、基材として織物と不織布等を併用する場合には上述の織物を表層に使用することにより、本発明の目的を達成することができる。さらには、積層板中の樹脂含量を他の欠点、例えば層間信頼性の低下、耐熱性の低下等を生じさせない範囲で極力低下させることにより、低熱膨脹率化がより達成される。例えば積層板中の樹脂含量は４０重量％以下が好ましい。
【００１３】
積層板に使用する樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂、シアネート樹脂等の熱硬化性樹脂や、ＰＰＯ樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂、またはそれらの混合樹脂などが挙げられる。また、樹脂中に水酸化アルミニウム等の無機充填剤を混在させた樹脂を使用してもかまわない。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、ガラス繊維織物の厚みおよび重量はＪＩＳ Ｒ ３４２０に準拠して測定した。
【００１５】
実施例１
経糸にはＥＣＥ１１３ １／０を用い、経糸密度は３７本／２５mmとし、緯糸にはＥＣＥ２２５ １／０を２本打ち込みで緯糸密度が６８本／２５mm（見かけの打ち込み密度 ３４本／２５mm）の糸構成となる１／２ななこ織り組織で製織を行い、高温脱糊処理の前に物理加工を施し、厚み０．１０６mm、織物重量１２７ｇ／ｍ² のガラス繊維織物を得た。
【００１６】
実施例２
経糸にはＥＣＧ７５ １／０を用い、経糸密度は４０本／２５mmとし、緯糸にはＥＣＥ１１３ １／０を２本打ち込みで緯糸密度が６９本／２５mm（見かけの打ち込み密度 ３４．５本／２５mm）の糸構成となる１／２ななこ織り組織で製織を行い、高温脱糊処理の前に物理加工を施し、厚み０．１８２mm、織物重量２３８ｇ／ｍ² のガラス繊維織物を得た。
【００１７】
実施例３
経糸にはＥＣＧ７５ １／０を用い、経糸密度は４４本／２５mmとし、緯糸にはＥＣＥ１１３ １／０を２本打ち込みで緯糸密度が６９本／２５mm（見かけの打ち込み密度 ３４．５本／２５mm）の糸構成となる１／２ななこ織り組織で製織を行い、高温脱糊処理の前に物理加工を施し、厚み０．１８６mm、織物重量２４５ｇ／ｍ² のガラス繊維織物を得た。
【００１８】
実施例４
経糸にはＥＣＧ７５ １／０を用い、経糸密度は４４本／２５mmとし、緯糸にはＥＣＥ１１３ １／０を２本打ち込みで緯糸密度が６５本／２５mm（見かけの打ち込み密度 ３２．５本／２５mm）の糸構成となる１／２ななこ織り組織で製織を行い、高温脱糊処理の前に物理加工を施し、厚み０．１８３mm、織物重量２３６ｇ／ｍ² のガラス繊維織物を得た。
【００１９】
比較例１
経糸にはＥＣＥ２２５ １／０を用い、経糸密度は６０本／２５mmとし、緯糸にはＥＣＥ２２５ １／０を緯糸密度が５８本／２５mmの糸構成となるように製織を行い、厚み０．０９８mm、織物重量１０５ｇ／ｍ² のガラス繊維織物を得た。
【００２０】
比較例２
経糸にはＥＣＥ２２５ １／０を用い、経糸密度は６０本／２５mmとし、緯糸にはＥＣＥ２２５ １／０を緯糸密度が５８本／２５mmの糸構成となるように製織を行い、高温脱糊の前に物理加工を施し、厚み０．０９２mm、織物重量１０５ｇ／ｍ² のガラス繊維織物を得た。
【００２１】
比較例３
経糸にはＥＣＧ７５ １／０を用い、経糸密度は４４本／２５mmとし、緯糸にはＥＣＧ７５ １／０を緯糸密度が３２．５本／２５mmの糸構成となるように製織を行い、厚み０．１８０mm、織物重量２０８ｇ／ｍ² のガラス繊維織物を得た。
【００２２】
比較例４
経糸にはＥＣＧ７５ １／０を用い、経糸密度は４４本／２５mmとし、緯糸にはＥＣＧ７５ １／０を緯糸密度が３２．５本／２５mmの糸構成となるように製織を行い、高温脱糊処理の前に物理加工を施し、厚み０．１７５mm、織物重量２０８ｇ／ｍ² のガラス繊維織物を得た。
実施例１〜４および比較例１〜４で得られたガラス繊維織物の糸断面形状を上記した本発明における定義に従って測定し、その結果を表１に示した。
【００２３】
【表１】
【００２４】
＜試験例＞
それぞれのガラス繊維織物を基材として下記に示す方法で積層板を作製し、得られた積層板の熱膨脹率を下記に示す方法でそれぞれ測定し、結果を表２に示した。
(1) 積層板の作製方法：ガラス繊維織物にエポキシ樹脂を含浸し、乾燥してプリプレグを得た。このプリプレグを積層し１７５℃、４０kg／cm² で加熱加圧して厚さ２．０mm、１５cm角の積層板を得た。
(2) 積層板の熱膨脹率の測定：真空理工社製の熱機械試験機ＴＭ−３０００により経方向、緯方向を測定し熱膨脹率を測定した。
【００２５】
【表２】
【００２６】
表２の結果から、実施例１〜４で得られたガラス繊維織物を使用した積層板の熱膨脹率は比較例１〜４のガラス繊維織物を用いた積層板のそれよりも低減することが示される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、織物を構成するタテおよびヨコ両方向のガラス繊維糸のうねりが小さく、かつ高密度に充填されているため、このガラス繊維織物を使用した積層板の熱膨脹率を容易に低減させることが可能となる。また、通常用いられるＥガラス繊維が適用できるため、安価に、またドリル加工性、異方性等の他の積層板特性を損なうことなくプリント回路基板用積層板の低熱膨脹率化を達成することができる。

Claims (2)

1. ガラス繊維織物を構成する見かけのタテ糸およびヨコ糸の打ち込み本数（本／２５mm）がそれぞれ下記式(I) および式(II)の範囲内であり、かつ、ガラス繊維織物中のガラス体積充填率が４５％以上であることを特徴とするガラス繊維織物。
   (25/(ＤＷ_T ＋ＤＴ_Y ) −5)≦Ｃ_T ≦ (25/(ＤＷ_T ＋ＤＴ_Y ）＋5) …(I)
   (25/(ＤＷ_Y ＋ＤＴ_T ）−5)≦Ｃ_Y ≦ (25/(ＤＷ_Y ＋ＤＴ_T ）＋5) …(II)
   ＤＷ_T ：タテ糸断面幅（mm）
   ＤＷ_Y ：ヨコ糸断面幅（mm）
   ＤＴ_T ：タテ糸断面厚み（mm）
   ＤＴ_Y ：ヨコ糸断面厚み（mm）
   Ｃ_T ：タテ糸の打ち込み本数（本／２５mm）
   Ｃ_Y ：ヨコ糸の打ち込み本数（本／２５mm）
2. ガラス繊維織物を構成する見かけのタテ糸およびヨコ糸の打ち込み本数（本／２５ mm ）がそれぞれ下記式 (I) および式 (II) の範囲内であり、かつ、ガラス繊維織物中のガラス体積充填率が４５％以上になるように製織することを特徴とするガラス繊維織物の製法。
   (25/( ＤＷ _T ＋ＤＴ _Y ) − 5) ≦Ｃ _T ≦ (25/( ＤＷ _T ＋ＤＴ _Y ）＋ 5) … (I)
   (25/( ＤＷ _Y ＋ＤＴ _T ）− 5) ≦Ｃ _Y ≦ (25/( ＤＷ _Y ＋ＤＴ _T ）＋ 5) … (II)
   ＤＷ _T ：タテ糸断面幅（ mm ）
   ＤＷ _Y ：ヨコ糸断面幅（ mm ）
   ＤＴ _T ：タテ糸断面厚み（ mm ）
   ＤＴ _Y ：ヨコ糸断面厚み（ mm ）
   Ｃ _T ：タテ糸の打ち込み本数（本／２５ mm ）
   Ｃ _Y ：ヨコ糸の打ち込み本数（本／２５ mm ）