JP3756066B2

JP3756066B2 - プリント配線板用ガラスクロス

Info

Publication number: JP3756066B2
Application number: JP2001040125A
Authority: JP
Inventors: 康之木村; 吉信藤村
Original assignee: 旭シュエーベル株式会社
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2021-02-16
Also published as: JP2002242047A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子・電気分野で使用されるプリント配線板に関するものであり、特に超薄型高密度プリント配線板及び該配線板に用いられるガラスクロスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板、特に多層プリント配線板は導体層を設けた絶縁基材を複数枚、多層状に積層し、接合することにより構成されている。そして、プリント配線板を構成する各絶縁基材に設けた導体層は、その上下方向における任意の導体層との間にスルーホール、インナビアホール、ブラインドビアホールと呼ばれる導通穴を介して電気的に接続される。一方、近年の電子機器の高性能化、小型化に伴い、プリント配線板には高密度化・低薄型化の要求に対応することが必要となっている。プリント配線板の小型化のために絶縁層の厚さが０．０６ｍｍ以下まで薄くなり、ドリル加工では穴の深さを積層の厚さの精度で制御することは難しく、このような薄い絶縁基材のブラインドビアホール形成は困難であった。そのため、そのようなビア形成方法にレーザービームによる穴加工が提案され、実施されている。
【０００３】
しかしながら、一般にプリント配線板の絶縁基材は有機材料であるマトリックス樹脂と無機材料であるガラスクロスとからなる複合材料であり、有機材料と無機材料が不均一に存在する材料である。そのため、レーザー穴加工ではそれぞれの材料の加工状態が異なり、穴内壁の粗さを引き起こし、メッキによる導体化の信頼性を損なうなどの欠点が生じる。つまり、有機材料部と無機材料部ではレーザー光の吸収率、分解温度、熱拡散率等が異なるために起因するものである。これに対して、加工条件を適正化することで、良好な穴加工状態を得る検討もなされているが、各穴間での加工穴の改良は達成されていない。
【０００４】
これに対して、厚さ１００μｍ以下の絶縁層と導体を逐次積み重ねて多層化する、いわゆるビルドアップ配線板と呼ばれる高密度多層プリント配線板が開発され、レーザービームによる穴加工が実施されている。最近ではさらに絶縁層の厚みが６０μｍから３０μｍまで薄くなる傾向にある。しかしながら、このビルドアップ配線板は一般的に絶縁層にガラスクロスを含まないために、寸法安定性、耐熱性等が大幅に低下し、また、ビルドアップ層を形成するために従来とは異なる工程が必要であり、大幅なコストアップとなる。
【０００５】
そのため、レーザー加工性に悪影響を及ぼさない、そのような極小径穴を形成する薄い絶縁層を補強するためのガラスクロスが要求されている。しかしながら、単に層間の厚さだけに対応する極薄地ガラスクロス（例えば、ＩＰＣ−ＥＧ−１４０にあるスタイル１０１、１０４、１０６等）は提供されてはいるが、これらＩＰＣ規格登録の極薄地クロスは目隙の構造になっており均一にガラス繊維分布化されておらず各種積層板特性において懸念があり、また、目ズレ等発生し易く取り扱い性が悪く汎用とはなっておらず、絶縁層の厚みが３０μｍ以下となり得るクロス厚み２５μｍ以下の取り扱い性に優れた均一なガラス繊維分布を有するガラスクロスが望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、目曲がり、シワ、目ズレ等の織物欠点が発生し難く、取り扱い性に優れた絶縁層間厚み３０μｍ以下を達成することが可能なクロス厚みが２５μｍ以下の超極薄地プリント配線板用ガラスクロスを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ガラスクロスの織り密度、糸の拡幅状態を最適化することで、極めて細いフィラメントガラスクロスの目ズレ、目曲がり等の織物欠点の発生も少なく、非常に取り扱い性に優れた厚みが２５μｍ以下の極薄地ガラスクロスを得ることが可能となった。さらには従来のガラスクロスを基材として用いた積層板と比較して、小径穴加工性の向上に必須である表面平滑性に優れた積層板が得られ、特にレーザー加工に対してはガラス成分の除去及び加工条件の適正化が容易になることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明は：
（１）ガラスクロスの厚さが１５〜２０μｍで且つ、タテ糸またはヨコ糸のうち少なくともどちらか一方が、隣り合う糸同士が実質的に隙間無く配列されていることを特徴とするプリント配線板用ガラスクロスを提供するものであり、ここでいう実質的に隙間無く配列されているとは、隣り合う同方向の糸同士の隙間が、該糸を構成する単糸の平均の２倍以上の隙間がなく、該糸が配列されている状態を意味し、
（２）上記（１）のプリント配線板用ガラスクロスがタテ糸またはヨコ糸のうち少なくともどちらか一方が、平均フィラメント径３〜４μｍ、構成フィラメント数７０〜２００本のガラス糸で構成されている点を特徴とするプリント配線板用ガラスクロスを提供するものである。
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
（ｉ）ガラスクロスの特徴：
レーザ加工による極小径形成に優れたプリント配線板を得るためには、面方向でのガラス量の均一分布及び厚み方向のガラス量を低減することが好ましい。
さらに汎用のガラスクロスとして用いられるためには、目曲がり・目ずれのないガラスクロス構造が必要であり、ガラスクロスの中のガラス量が多いことが望まれる。この相反する特性を満足するためには、ガラスクロスの構造として、ガラスクロスを構成するタテ糸及びヨコ糸の少なくともどちらか一方の糸が、隣り合う同方向の糸間隔が隙間無く配列されていることが必要であり、また、同時にガラスクロスの厚さを薄くする必要がある。
また、絶縁層の厚みを３０μｍ以下にするためには、ガラスクロスの厚みを２５μｍ以下にする必要があり、好ましくは１５〜２０μｍの厚みとすることが好ましい。
【００１０】
このガラスクロスを得るために使用する糸のフィラメント径は細い方が好ましい。
即ち、ガラスクロスを構成するタテ糸またはヨコ糸のうち少なくともどちらか一方が平均フィラメント径３〜４μｍ、構成フィラメント数７０〜２００本のガラス糸、好ましくは平均フィラメント径３〜３．７μｍ、フィラメント数８０〜１２０本のガラス糸を用いて、ガラスクロスの織り密度、糸の拡幅条件を最適化することで、実質的に隙間無く配列され、且つ厚みが２５μｍ以下のガラスクロスを得ることが可能となり、極めて良好なレーザ加工性の優れたプリント配線板が得られる。
また、十分に拡幅されたガラス糸を使用することで、積層板を作成した際の表面粗度が非常に良好となり、加工による抵抗が小さくなり、レーザ加工性のみならずドリル加工性等の加工にも良好な性能を保持できる。
【００１１】
（ｉｉ）ガラスクロスの製造：
本発明のガラスクロスを得るためには、通常使用される撚り数（０．７〜１．０回／インチ）を有するガラス糸でも可能ではあるがガラス糸の撚りを下げることにより、つまり、ガラス糸の撚り数を０．５回／インチ以下、好ましくは０．３〜０回／インチに低撚糸化することにより、より糸幅は拡がり易く、クロスの厚みが低減可能となる。また、低撚糸を使用することにより、糸が扁平化し、糸自体の断面形状が楕円の形状から平板の形状に近づき、ガラスクロス中のガラス繊維の分布がより均一となる。
【００１２】
また、ガラスクロスの扁平化加工を、例えば、水流による圧力による開繊、液体を媒体とした高周波の振動による開繊、極力低い張力下での連続超音波加工開繊、ロールによる加圧での加工等を施すことにより、より糸幅は拡がり、タテ糸及びヨコ糸ともに隣り合う糸同士が実質的に隙間なく配列された構造を形成しやすくなる。また、糸が扁平化し、糸自体の断面形状が楕円の形状から平板の形状に近づき、ガラスクロス中のガラス繊維の分布がより均一となる糸の低撚糸化と同様な効果が得られる。さらに、ガラス糸に滑剤の特性を示す有機物が付着した状態のガラスクロス、または通常のガラスクロスを製織する際に使用されるバインダー、糊剤等が付着した状態（通常、生機という）での扁平化加工やこれらの手法の組み合わせによって、より効果的となる。また、両手法の組み合わせにより、さらに効果的となる。
【００１３】
さらに、ガラスクロスの通常実施される表面処理としてガラスクロスの風合いを固くする処理、例えば処理剤の付着量を上げる、被膜性の高い処理剤を使用する、処理剤に一般に使用されるシランカップリング剤のシラノール基の縮重合度合いを上げる等、もしくはガラス糸の目止め効果を有する処理等を実施することでガラスクロスの取り扱い性は向上する。
【００１４】
（ｉｉｉ）ガラス糸の組成：
プリント配線板等に使用される積層板のガラスクロスには通常Ｅガラス（無アルカリガラス）と呼ばれるガラスが使用されるが、Ｄガラス、Ｓガラス、高誘電率ガラス等を使用しても、ガラス種によって本発明の効果が損なわれることはない。
【００１５】
（ｉｖ）積層板の製造：
本発明のプリント配線板を作成するには常法に従えばよく、例えばガラスクロス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、または内層コア板の上にこれを複数枚または１枚積層し、加熱加圧成形することにより得られる。
プリント配線板に使用される樹脂としては、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構わない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例などに更に詳しく説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
実施例、比較例中のガラスクロスの物性、ガラスクロスの糸束断面幅及び厚さ、ガラスクロスを用いた積層板の作成方法、及び試験方法は以下の方法により測定した。
（ａ）ガラスクロスの物性測定方法：
ＪＩＳ−Ｒ−３４２０に従い測定した。
（ｂ）クロスの目曲がり量測定方法：
１００ｍのロールで１０ｍごとに目曲がり量を測定したその平均目曲がり量を調査した。
【００１７】
（ｃ）クロスのシワ発生率測定方法：
１００ロール中、１ロール（２０００ｍ）につき１０個以上のシワ欠点の発生のあるロール数を調査した。
（ｄ）プリント配線板用積層板の作成方法：
内層コア板として３５μｍ銅箔０．４ｍｍ厚両面板を用い、表層銅箔を全面黒化処理して、コア板とした。次にガラスクロスにエポキシ樹脂ワニスを含浸し、乾燥してプリプレグを得た。このプリプレグを該コア板の両層に１枚ずつ積層し、さらにその上に１８μｍの銅箔を重ねて１７５℃、３．４ＭＰａで加熱加圧して積層板を得た。
【００１８】
（ｅ）プリント配線板の加工性評価：
上記（ｄ）のプリント配線板用積層板の作成方法により積層板を作成し、銅箔をエッチングにより除去した後、レーザー加工機（炭酸ガスレーザー方式松下電器産業（株）社製、ＹＢ−ＨＣＳ０３）を用いて、表層のみの小径穴加工を行った。
加工条件は０．１４５ｍｍφ、パルス幅３０μｓ、ショット数２で行った。穴加工後、穴の表面形状及び断面形状をガラスクロスの断面観察と同様な方法で観察し評価した。特性として、加工の再現性を評価した。ここで、加工の再現性は表面の平均穴径のバラツキを示す。
【００１９】
【実施例１】
ガラスクロスとして、タテ糸及びヨコ糸に共に平均フィラメント径３．５μｍ、フィラメント数が１００本で撚り数が１．０Ｚのガラス糸を使用し、エアジェットルームで、タテ糸８０本／２５ｍｍ、ヨコ糸９０本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製織し、得られた生機に高圧散水流による開繊加工（加工圧１．９６ＭＰａ）方法を採用した。その後、４００℃で２４時間高温脱糊した。
続いて、表面処理としてシランカップリング剤であるＳＺ６０３２（東レ・ダウコーニング（株）製）を用いて処理液とし、ガラスクロスを浸漬し、絞液後、１２０℃で１分乾燥し、重量１９ｇ／ｍ²、厚さ１７μｍの実施例１のガラスクロスを得た。
このガラスクロスを用いて、前述の方法（上記、（ｄ）プリント配線板用積層板の作成方法：）で積層板を作成した。
【００２０】
【実施例２】
ガラスクロスとして、タテ糸及びヨコ糸に共に平均フィラメント径３．５μｍ、フィラメント数が１００本で撚り数が１．０Ｚのガラス糸を使用し、エアジェットルームで、タテ糸８０本／２５ｍｍ、ヨコ糸１００本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製織し、得られた生機に高圧散水流による開繊加工（加工圧１．９６ＭＰａ）方法を採用した。その後、４００℃で２４時間高温脱糊した。
続いて、表面処理としてシランカップリング剤であるＳＺ６０３２（東レ・ダウコーニング（株）製）を用いて処理液とし、ガラスクロスを浸漬し、絞液後、１２０℃で１分乾燥し、重量２０ｇ／ｍ²、厚さ１８μｍの実施例２のガラスクロスを得た。
このガラスクロスを用いて、前述の方法で積層板を作成した。
【００２１】
【実施例３】
ガラスクロスとして、タテ糸及びヨコ糸に共に平均フィラメント径４．２μｍ、フィラメント数が１００本のガラス糸を使用し、エアジェットルームで、タテ糸１００本／２５ｍｍ、ヨコ糸１００本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製織し、得られた生機に高圧散水流による開繊加工（加工圧１．９６ＭＰａ）方法を採用した。その後、４００℃で２４時間高温脱糊した。
続いて、表面処理としてシランカップリング剤であるＳＺ６０３２（東レ・ダウコーニング（株）製）を用いて処理液とし、ガラスクロスを浸漬し、絞液後、１２０℃で１分乾燥し、重量２２ｇ／ｍ²、厚さ２０μｍの実施例３のガラスクロスを得た。
このガラスクロスを用いて、前述の方法で積層板を作成した。
【００２２】
【参考例１】
ガラスクロスとして、タテ糸に平均フィラメント径４．０μｍ、ヨコ糸に平均フィラメント径３．５μｍ、フィラメント数がタテ糸・ヨコ糸共に１００本で撚り数が１．０Ｚのガラス糸を使用し、エアジェットルームで、タテ糸８０本／２５ｍｍ、ヨコ糸９０本／２５ｍｍの織密度でカラスクロスを製織し、得られた生機に高圧散水流による開繊加工（加工圧１．９６ＭＰａ）方法を採用した。その後、４００℃で２４時間高温脱糊した。
続いて、表面処理としてシランカップリング剤であるＳＺ６０３２（東レ・ダウコーニング（株）製）を用いて処理液とし、ガラスクロスを浸漬し、絞液後、１２０℃で１分乾燥し、重量２０ｇ／ｍ²、厚さ２１μｍの参考例１のガラスクロスを得た。
このガラスクロスを用いて、前述の方法で積層板を作成した。
【００２３】
【実施例４】
ガラスクロスとして、タテ糸に平均フィラメント径３．５μｍ、ヨコ糸に平均フィラメント径４．５μｍ、フィラメント数がタテ糸・ヨコ糸共に１００本で撚り数が１．０Ｚのガラス糸を使用し、エアジェットルームで、タテ糸８０本／２５ｍｍ、ヨコ糸７５本／２５ｍｍの織密度でカラスクロスを製織し、得られた生機に高圧散水流による開繊加工（加工圧１．９６ＭＰａ）方法を採用した。その後、４００℃で２４時間高温脱糊した。
続いて、表面処理としてシランカップリング剤であるＳＺ６０３２（東レ・ダウコーニング（株）製）を用いて処理液とし、ガラスクロスを浸漬し、絞液後、１２０℃で１分乾燥し、重量２２ｇ／ｍ²、厚さ２０μｍの実施例４のガラスクロスを得た。
このガラスクロスを用いて、前述の方法で積層板を作成した。
【００２４】
【比較例１】
ガラスクロスとして、タテ糸及びヨコ糸にＤ９００、１／０、１．０Ｚ（フィラメント数１０２本、平均フィラメント径５．０μｍ）を使用し、エアジェットルームで、タテ糸５６本／２５ｍｍ、ヨコ糸５６本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製織し、その後、４００℃で２４時間高温脱糊した。
続いて、実施例１と同様に表面処理を施し、重量２５ｇ／ｍ²、厚さ３５μｍの比較例１のガラスクロスを得た。このガラスクロスを用いて、前述の方法で積層板を作成した。
【００２５】
【比較例２】
ガラスクロスとして、タテ糸にＤ９００、１／０、１．０Ｚ（フィラメント数１０２本、平均フィラメント径５．０μｍ）、ヨコ糸にＤ１８００、１／０、１．０Ｚ（フィラメント数５１本、平均フィラメント径５．０μｍ）を使用し、エアジェットルームで、タテ糸６０本／２５ｍｍ、ヨコ糸５２本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製織し、その後、４００℃で２４時間高温脱糊した。
続いて、実施例１と同様に表面処理を施し、重量２０ｇ／ｍ²、厚さ３０μｍの比較例２のガラスクロスを得た。このガラスクロスを用いて、前述の方法で積層板を作成した。
【００２６】
【比較例３】
ガラスクロスとして、タテ糸にＤ１８００、１／０、１．０Ｚ、ヨコ糸にＤ１８００１／０を使用し、エアジェットルームで、タテ糸７４本／２５ｍｍ、ヨコ糸７４本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製織し、その後、４００℃で２４時間高温脱糊した。
続いて、実施例１と同様に表面処理を施し、重量１６ｇ／ｍ²、厚さ２５μｍのガラスクロスを得た。このガラスクロスを用いて、前述の方法で積層板を作成した。
以上の実施例１〜５、比較例１〜３のガラスクロス構成、クロス特性、及び得られた積層板の加工性を表１に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【発明の効果】
本発明のプリント配線板用ガラスクロスでは、厚みが２５μｍ以下であるにもかかわらず取り扱い性が向上し、それに伴い、ガラスクロスの品位が向上し、かつプリント配線板に極薄の層間を形成することが可能となり、特にレーザビーム加工にによるプリント配線板の小径穴加工（内壁の粗さ、加工の再現性、真円性）を良好にすることが可能となり、特に高密度実装化のために最近求められているビアホールを均一に小径穴加工することができるプリント配線板を提供することができる。

Claims

ガラスクロスの厚さが１５〜２０μｍで、且つ、タテ糸またはヨコ糸のうち少なくともどちらか一方が、隣り合う糸同士が実質的に隙間無く配列されていることを特徴とするプリント配線板用ガラスクロス。
タテ糸またはヨコ糸のうち少なくともどちらか一方が平均フィラメント径３〜４μｍ、構成フィラメント数７０〜２００本のガラス糸で構成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板用ガラスクロス。