JP3879512B2 - Glass fiber woven fabric, prepreg, and printed wiring board - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本のガラスフィラメントからなる経糸と緯糸を平織りしてなるガラス繊維織布、これに熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグ、及びガラス繊維織布を基材として含むプリント配線板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年の電子産業の急速な発達に伴い、プリント配線板の要求特性も年々厳しくなってきている。例えば特開平11−315446号公報には、プリント配線板の基材であるガラス繊維織布の各糸の配置、形状を限定して、プリント配線板の穴空け加工性を向上させた技術が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プリント配線板に要求されているのは穴空け加工性の向上に限られず、他の様々な特性を向上させることも必要となってきている。例えば、移動携帯端末分野、パッケージ分野等に使用されるプリント配線板においては、鉛フリーによる実装や表面実装のため、耐熱特性の向上が切望されている。
【0004】
また、集積回路の高密度化の要請に応えるために、プリント配線板の寸法変化のバラツキを低減する必要もある。すなわち、プリプレグを積層して加圧加熱処理を施す際等に、プリント配線板の寸法変化そのものを小さくすることが重要であるが、一枚のプリント配線板内及び各々のプリント配線板間での寸法のバラツキが生じることが製造工程上問題となっているのである。
【0005】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、耐熱性が高く、且つ、寸法変化のバラツキが低減されるガラス繊維織布、プリプレグ、及びプリント配線板を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数本のガラスフィラメントを含む経糸と緯糸が平織されたガラス繊維織布において、経糸又は緯糸の少なくとも一方は、巾方向の両端に、ガラスフィラメントが一列になった部分を有し、且つ、下記式(1)、式(2)、式(3)及び式(4)を満たすことを特徴とする。
(1):t/w≦0.12
(2):A−B≧10%
(3):B≦60%
(4):0.98≦(w×C/1000)/25≦1.01
ただし、t:糸厚さ(μm)
w:糸巾(μm)
A:他方の糸と接する側の断面における内側フィラメント占有率
B:他方の糸と接する側の反対側の断面における外側フィラメント占有率
C:密度(本/25mm)
糸の扁平率を上記式(1)程度に高めることで、下記の効果を得ることができる。(i)まず、高扁平にした糸の外周は長くなり、表面積が広くなっている。これにより、本発明のガラス繊維織布に樹脂を含浸させた層を一層又は複数層有するプリント配線板においては、糸の表面に染み込む樹脂量が多くなって接着力が高まり、加熱された場合でもガラス糸と樹脂が剥離しにくくなり、耐熱性が向上する。(ii)また、糸を高扁平にすることで、ガラス繊維織布中の糸同士の隙間が小さくなり、樹脂を含浸させた場合にプリプレグ中のガラスコンテントを高くすることができる。樹脂よりも熱膨張率の小さなガラスの量が多くなることで、プリント配線板を作製する際のプレス工程等で加熱されても、プリプレグの寸法変化の絶対値が小さくなり、ひいては、寸法変化率のバラツキが小さくなる。
【0007】
糸の内側を通るフィラメントは、外側を通るフィラメントよりも浮沈の傾斜が緩やかになる。このため、上記式(2)のように内側フィラメント占有率(詳細は後述する)を外側フィラメント占有率より10%以上高くすることで、浮沈の傾斜が緩やかなフィラメントが多数存在することになる。これにより、プリント配線板の作製作業中に加熱された場合に生じる歪みが小さくなるため、ガラス糸と樹脂の剥離を抑制することができ、ガラス繊維織布の耐熱性が向上する。また、浮沈の高さが小さいフィラメントが多数存在することで、温度、圧力に対し、フィラメントの浮沈に起因する寸法変化が低減される。つまり、プリント配線板作成作業中での加熱処理、加圧処理による寸法変化のバラツキ、板厚のバラツキを低減させることができる。
【0008】
さらに、上記式(3)を満たすことで、次のような効果を得ることができる。すなわち、上記の内側フィラメント占有率を求めた際の領域と反対側の糸断面における外側フィラメント占有率が60%以下になっているということは、糸の外側のフィラメントが比較的ばらけていることになり、糸内部へ樹脂が含浸しやすくなる。これにより、糸と樹脂の接着力が高まり、加熱された場合でもガラス糸と樹脂が剥離しにくくなり、ガラス繊維織布の耐熱性がさらに向上される。
【0009】
また、本発明のガラス繊維織布において、上記式(1)、式(2)及び式(3)を満たす糸は、巾方向の両端に、ガラスフィラメントが一列になった部分を有している。
【0010】
糸の中央部分よりも両端部の方が他方の糸から剥離しやすいが、このように両端部にガラスフィラメントが一列になった部分を設けることで、他方の糸の浮沈の傾斜が緩和される。これにより、当該他方の糸の寸法変化率が低下し、ひいては、プリント配線板の作製において、寸法変化率のバラツキ、板厚のバラツキを低減させることができる。また、糸の浮沈の傾斜が緩やかになることで、加熱された場合に生じる歪みが小さくなり、ガラス糸と樹脂の剥離を抑制することができる。
【0011】
また、本発明のガラス繊維織布において、上記式(1)、式(2)及び式(3)を満たす糸の糸巾w(μm)と密度C(本/25mm)は、下式(4)を満たす。
(4):0.98≦(w×C/1000)/25≦1.01
高周波部品に用いられるプリント配線板については、特性インピーダンスを狙い値に設定することが要求されている。ところが、プリント配線板は、一般的にガラス繊維織布に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグによって作製するため、ガラス繊維部分と樹脂部分とでは誘電率が大きく異なることから全体に渡って誘電率が不均一になり、特性インピーダンスを制御することが困難であった。(w×C/1000)/25=1の場合に、丁度隣り合う糸の間に隙間が存在しないことになる。本発明のように、各糸の間隔を上記式(4)程度にすることで、ガラス繊維織布におけるガラス分布を均一にすることができる。この結果、プリント配線板を形成した場合に誘電率が均一化し、特性インピーダンスを狙い値に設定しやすくなる。
【0012】
また、上記のような本発明のガラス繊維織布を用いてプリプレグ及びプリント配線板を形成することで、それぞれ上述の効果を有するプリプレグ及びプリント配線板を実現することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るガラス繊維織布、プリプレグ、及びプリント配線板の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【0014】
図1及び図2を参照して、本実施形態のガラス繊維織布について説明する。図2は、本実施形態のガラス繊維織布10を示す平面図であり、図1は、図2のI-I方向の断面図である。ガラス繊維織布10は、ガラス繊維製の経糸20と緯糸30とを平織りすることによって形成されている。すなわち、経糸20と緯糸30とは、交互に上下に交叉している。また、経糸20及び緯糸30には、集束剤で束ねられた複数本のガラスフィラメント22,32がそれぞれ含まれている。尚、図1の断面図は、図2に示すように、経糸20と緯糸30の交差点における断面図であり、緯糸30の幅方向(図2の上下方向)の中心線に沿ったものとされている。
【0015】
ガラス繊維織布10は開繊処理が施されており、厚さは約10μm〜約200μmとなっている。一本の経糸20又は緯糸30には、ガラスフィラメント22,32がそれぞれ25〜800本含まれており、ガラスフィラメント22,32は、織られる前における直経が約3μm〜約12μmのものを使用している。
【0016】
ガラスフィラメント22,32は、1MHzでの誘電率が4.4程度のものを使用している。このように誘電率を低くすることで、ガラスフィラメント同士を接着するための樹脂の誘電率にガラスフィラメントの誘電率が近付き、ガラス繊維織布10全体での誘電率の均一化を図ることができる。また、ガラスフィラメント22,32の組成は、SiOが50〜60%、CaOが0〜5%、MgOが0〜4%、Al2O3が10〜20%、B2O3が20〜30%、Na2O又はK2Oが0〜0.5%、TiO2が0.5〜5%とされている。
【0017】
図3は、本実施形態のガラス繊維織布10を用いて作製したプリプレグ50を示す斜視図であり、図4は、このプリプレグ50を基材として使用したプリント配線板60を示す斜視図である。プリプレグ50は、ガラス繊維織布10にマトリックス樹脂としての熱硬化性樹脂を含浸させた後、乾燥処理を施して半硬化状態のシートにしたものである。また、マトリックス樹脂としては、具体的には、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド等が使用される。
【0018】
プリント配線板(PWB: Printed Wiring Board)60は、このようなプリプレグ50を基材とし、次のようにして作製することができる。まず、プリプレグ50を複数枚重ね、これに加圧加熱処理を施して積層板を形成する。加圧加熱処理で硬化した層に、符号50aを付す。次いで、この積層板の両面(片面でもよい)に銅箔を張り付けて銅張積層板(CCL: Copper Clad Laminate)を得る。続いて、いわゆるサブトラクティブ法などによって、印刷回路であるライン54を形成する。このようにして、図4に示すプリント配線板60が完成する。尚、本発明でいうプリント配線板は、図4に示すものに限られず、種々変更することができる。例えば、外層のみならず内層にも回路が形成された多層プリント配線板(ML-PWB: Multilayer Printed Wiring Board)としてもよい。
【0019】
ここで再び、ガラス繊維織布10の説明をする。本実施形態のガラス繊維織布10は、内側フィラメント占有率A及び外側フィラメント占有率Bが所定の範囲にあることを一つの特徴としているが、まず、図5を参照して、内側フィラメント占有率A及び外側フィラメント占有率Bの定義をする。
【0020】
図5は、図1の経糸20の断面を模式化した図である。まず、内側フィラメント占有率Aの求め方を説明する。ここでいう「内側」とは、経糸20が他方の糸すなわち緯糸30と接する側をいう。内側フィラメント占有率Aを求めるにあたっては、まず、左右両端のガラスフィラメント22r,22lの中心同士を直線Lで結ぶ。次に、経糸20の内側において直線Lから最も離れた位置(図5の最高地点)にあるガラスフィラメント22aを直線Lの中心位置上まで移動させた仮想点22a’を決定する。次いで、右端のガラスフィラメント22r、左端のガラスフィラメント22l、及び仮想点22a’のそれぞれの外側を通過する円弧R1を形成する。ここでは、この円弧R1を経糸20の外周とみなしている。そして、この円弧R1と直線Lとで囲まれた弓状領域Xの面積に対する、直線Lよりも内側に存在するガラスフィラメント22の総面積(断面積の総和)が、内側フィラメント占有率Aとなる。
【0021】
尚、図5においては、経糸20の幅方向の両端にガラスフィラメント22r,22lが一つずつ位置しているが、両端部にガラスフィラメントが2段以上ある場合もある(図5の上下方向において、端部にフィラメントが複数個並ぶことになる)。このような場合は、上下方向に並んだ最上段のフィラメントと最下段のフィラメントの中点同士を結び、直線Lを引く。
【0022】
一方、外側フィラメント占有率Bは、直線Lを挟んで上記内側の弓状領域Xとは反対側の糸断面の弓状領域Yにおける、ガラスフィラメント22の占有率をいう。外側フィラメント占有率Bを求めるにあたっては、経糸20の外側において直線Lから最も離れた位置(図5の最低地点)にあるガラスフィラメント22bを直線Lの中心位置上まで移動させた仮想点22b’を決定する。次いで、右端のガラスフィラメント22r、左端のガラスフィラメント22l、及び仮想点22b’を通過する円弧R2を形成する。そして、この円弧R2と直線Lとで囲まれた弓状領域Yの面積に対する、直線Lよりも外側に存在するガラスフィラメント22の総面積(断面積の総和)が、外側フィラメント占有率Bとなる。
【0023】
そして、本実施形態のガラス繊維織布10では、内側フィラメント占有率Aの値を外側フィラメント占有率Bの値より10%以上大きくしており、且つ、経糸20の外側フィラメント占有率Bの値が60%以下とされている。
【0024】
図6を参照して、内側のフィラメントと外側のフィラメントの関係を説明する。図6は、図2のVI-VI方向の断面図である。経糸20中に、経糸20の内側を通過する内側フィラメント22i(破線)の一例と、外側を通過する外側フィラメント22o(一点鎖線)の一例を示す。図から理解できるように、内側フィラメント22iの浮沈の傾斜は、外側フィラメント22oの浮沈の傾斜よりも緩やかになり、最高位置と最低位置の落差も内側フィラメント22iの方が外側フィラメント22oよりも小さくなる。
【0025】
従って、経糸20の内側フィラメント占有率Aを外側フィラメント占有率Bより10%以上と高くすることで、浮沈の傾斜が緩やかなフィラメントが経糸20中に多数存在することになる。また、浮沈の傾斜の緩やかな内側フィラメント22iの方が、傾斜の急な外側フィラメント22oよりも加熱や加圧された際の伸びが小さい。これらのことから、上記した積層板形成のための加圧加熱処理やライン形成のためのエッチングによってガラス繊維織布10が加熱された場合において、経糸20の歪みが小さくなるため、経糸20とマトリックス樹脂の剥離を抑制することができ、ガラス繊維織布10を使用したプリント配線板60の耐熱性は向上する。
【0026】
また、浮沈の高さが小さなフィラメントが経糸20中に多数存在することで、積層板形成のための加圧加熱処理やライン形成のためのエッチングによる寸法変化のバラツキ、板厚のバラツキを低減させることができる。
【0027】
一方、外側フィラメント占有率Bを60%以下とすることで、次のような効果が得られる。すなわち、外側フィラメント占有率が60%以下になっているということは、経糸20の外側のガラスフィラメント22が密接せずに比較的ばらけていることになり、経糸20の内側へマトリックス樹脂を染み込ませ易くなる。これにより、経糸20とマトリックス樹脂の接着力が高まり、プリント配線板60の作製作業時に加熱された場合でも、経糸20とマトリックス樹脂が剥離しにくくなり、プリント配線板60の耐熱性がさらに向上する。
【0028】
次に、図1を参照して、本実施形態のガラス繊維織布10の他の特徴を説明する。同図に示すように、経糸20の巾方向の両端には、ガラスフィラメント22が一列になった直列部24r,24lがそれぞれ形成されている。一般的に、糸の中央部分よりも巾方向の両端部の方が他方の糸(ここでは緯糸30)から剥離しやすいが、このように経糸20の両端に厚みの小さな直列部24r,24lを設けることで、経糸20の両端部分と対向する領域における緯糸30の浮沈の傾斜が緩和される。プリント配線板の作製において、寸法変化率のバラツキ、板厚のバラツキを低減させることができる。また、緯糸30の浮沈の傾斜が緩やかになることで、加熱された場合に生じる歪みが小さくなり、緯糸30とマトリックス樹脂の剥離を抑制することができる。
【0029】
また、本実施形態のガラス繊維織布10においては、経糸20は、糸巾をw(μm)とし、密度をC(本/25mm)とした場合に、0.98≦(w×C/1000)/25≦1.01という条件を満たしている。ここで、糸巾wは、図5の右側のガラスフィラメント22rの右端と、左側のガラスフィラメント22lの左端との距離をいう。この式において、(w×C/1000)/25=1の場合に、隣り合う経糸20の間に隙間が存在しない、すなわち、隣り合う経糸20の端部がフィラメント径だけずれて位置することになる。そして、各経糸20の間隔を上記式の範囲にすることで、ガラス繊維織布10におけるガラス分布の均一化を図ることができる。この結果、プリント配線板60における誘電率が均一化し、特性インピーダンスを狙い値に設定しやすくなる。
【0030】
さらに、本実施形態のガラス繊維織布10においては、経糸20は、糸の扁平率である糸厚t(μm)/糸巾w(μm)が0.12以下であるという条件を満たしている。つまり、経糸20は高扁平にされている。ここで、糸厚tとは、図5の内側の最高位置のガラスフィラメント22aの上端と、外側の最低位置のガラスフィラメント22bの下端との距離をいう。
【0031】
経糸20の扁平率を0.12以下にすることで、下記(i)〜(v)の効果を得ることができる。(i)まず、高扁平にした経糸20の外周は長くなり、表面積が広くなっている。これにより、プリント配線板60においては、経糸20の表面に染み込むマトリックス樹脂量が多くなって接着力が高まり、加熱された場合でも経糸20とマトリックス樹脂が剥離しにくくなる。(ii)また、経糸20を高扁平にすることで、経糸20と緯糸30の交差点における浮沈の傾斜が緩やかになる。このため、加熱された場合に生じる歪みが小さくなり、経糸20とマトリックス樹脂の剥離を抑制することができる。(iii)また、経糸20を高扁平にすることで、ガラス繊維織布10中の各糸の隙間が小さくなり、マトリックス樹脂を含浸させた場合にプリプレグ50中のガラスコンテントが高くなる。すなわち、マトリックス樹脂よりも熱膨張率の小さなガラスの量が多くなるため、プリント配線板60を作製する際のプレス工程等で加熱されても、積層板の材料に起因する寸法変化が小さくなり、ひいては寸法変化率のバラツキ、板厚のバラツキが小さくなる。 (iv)また、経糸20を高扁平にすることで、プリプレグ50及びプリント配線板60の膜厚を調節しやすくなる。これにより、特性インピーダンスを狙い値に設定しやすくなる。さらに、(v)経糸20を高扁平にすることで、ガラス繊維織布10中の糸同士の隙間が小さくなり、ガラス分布が均一になる。このため、プリント配線板60における誘電率が均一になり、特性インピーダンスを狙い値に設定しやすくなる。
【0032】
尚、本実施形態では、内側及び外側のフィラメント占有率が所定範囲にあること、両端に直列部が形成されていること、所定の扁平率になっていること等の各種条件を経糸20が満たす場合について説明したが、このような条件を満たすのは、経糸20でなくて緯糸30であってもよいし、経糸20及び緯糸30の双方であってもよい。
【0033】
以上が、本実施形態の構成及び効果である。次に、ガラス繊維織布10の製造方法を説明する。まず、所定の織機を使用して、複数本の経糸20と緯糸30を平織りして織布を形成する。次いで、複数本のガラスフィラメントを集束させるための集束剤が経糸20及び緯糸30に残っている状態で、この織布に開繊装置によって開繊処理を施す。開繊処理は、特に限定するものではないが、高圧噴射水、高圧水流、超音波などの処理がある。
【0034】
【実施例】
次に、実施例を参照して、本発明をより具体的に説明する。
【0035】
(実施例1)
(1)ガラス繊維織布の作製
経糸・緯糸としてサイズ剤で被覆処理したD450 1/0 1.0Zを使用し、エアージェット織機(津田駒工業社製ZA)にて、経糸53本/25mm、緯糸53本/25mmの密度で製織し、水中で150Hzの振動を有する振動子と高圧水流により開繊処理した。その後、400℃48時間加熱脱油し、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(東レ・ダウコーニング・シリコーン製SZ−6032)を0.5重量%含有するシランカップリング剤で表面処理し、実施例1のガラス繊維織布を得た。
【0036】
表1に、ガラス繊維織布を構成するフィラメントの径、本数、糸の厚さ、糸の巾、内側フィラメント占有率、外側フィラメント占有率等を示す。表1に示すように、実施例1は、(1)糸厚さ/糸巾≦0.12、(2)内側フィラメント占有率−外側フィラメント占有率≧10%、(3)外側フィラメント占有率≦60%という本発明の条件をすべて充足している。
【0037】
(2)プリプレグの製造
ガラス繊維織布に以下に示す組成のエポキシ樹脂ワニスを含浸し、130℃、7分間加熱乾燥し、実施例1のプリプレグを得た。なお、このプリプレグの厚さは50μmであった。
【0038】
油化シェルエポキシ社製エピコート1001 80重量部
油化シェルエポキシ社製エピコート154 20重量部
ジシアンジアミド 4重量部
ベンジルジメチルアミン 0.2重量部
ジメチルホルムアミド 30重量部
【0039】
(3)銅張積層板、積層板の作製
上記(2)で得られたプリプレグを4枚重ね、その両外側に厚さ18μの銅箔を重ね180℃、2時間プレスし、経糸方向、緯糸方向に穴間距離約100mmの基準穴をあけ、実施例1の銅張積層板を作製し、さらに両外側の銅箔をエッチングし、実施例1の積層板を得た。
【0040】
(4)プリント配線板の作製
上記(2)で得られたプリプレグを用い、プリント配線板を作製した。図7に、このプリント配線板の分解斜視図を示す。作製手順は、以下の通りである。まず、プリプレグを硬化させたコア材90の上面に、後述のT2、T3の位置にクリアランスがある厚さ35μmの銅箔の電源グランド層を設け、下面については、全面に貼られた銅箔をエッチング除去した。次いで、このコア材90の両面に上記(2)で得られたプリプレグ70,80を各々重ね、その後、図7に示すT1,T2,T3の位置に直径0.9mmのドリルで穴をあけ、厚さ17μmの銅めっきを施し、サブトラクティブ法によりプリント配線板を完成させた。このプリント配線板において、最上層と最下層には、T1,T2,T3の位置にランドがあり、各々スルーホールになっている。さらに、最上層にはT3からT2の間にライン長120mm、幅100μmのライン75が形成されている。
【0041】
(比較例1)
比較例1として、開繊処理をしないこと以外は実施例1と同様にし、ガラス繊維織布、プリプレグ、積層板、及びプリント配線板を作製した。表1から分かるように、比較例1では、外側フィラメント占有率−内側フィラメント占有率≧10%という条件を満たしていない。
【0042】
(実施例2)
経糸・緯糸としてサイズ剤で被覆処理したD450 1/0 1.0Zに替えて、サイズ#剤で被覆処理したDE300 1/0 1.0Zを使用し、打ち込み本数;経糸60本/25mm、緯糸62/25mmの密度で製織した以外は実施例1と同様の方法で実施例2のガラス繊維織布、プリプレグ(厚さ80μm)、積層板、プリント配線板を得た。
【0043】
(比較例2)
比較例2として、開繊処理をしないこと以外は実施例2と同様にし、ガラス繊維織布、プリプレグ、積層板、及びプリント配線板を作製した。表1から分かるように、比較例2では、糸厚さ/糸巾≦0.12という条件、および、外側フィラメント占有率−内側フィラメント占有率≧10%という条件を満たしていない。
【0044】
【表1】
【0045】
[評価方法]
(寸法変化のバラツキ)
上記(3)の各実施例および比較例の銅張積層板において、経糸方向、緯糸方向の各基準穴間距離Aを測定した。その後、銅箔をエッチングした後の積層板におけるエッチング後の基準穴間距離Bを測定した。さらに、前記積層板を170℃、30分間キュアした後の加熱処理後の基準穴間距離Cを測定した。各実施例および比較例の銅張積層板、積層板の寸法測定は、それぞれ9枚ずつ行った。
【0046】
そして、エッチング後の銅張積層板の寸法変化率を、(B−A)/A×100(%)とし、積層板の加熱処理後の寸法変化率を、(C−A)/A×100(%)として、各実施例、比較例について寸法変化のバラツキを算出した。表2に、この結果を示す。
【0047】
表2には、銅張積層板のエッチング後の寸法変化率および積層板の加熱処理後の寸法変化率の他、寸法変化率のバラツキ(最大値と最小値の差)および標準偏差を示した。
【0048】
【表2】
表2から分かるように、実施例1の寸法変化のバラツキの標準偏差は、比較例1のそれの約1/3程度まで小さく抑えられており、寸法安定性が確実に向上している。また、実施例2についても、比較例2と対比すると寸法安定性が向上していることが判る。
【0049】
(半田耐熱性)
40mm角の上記(3)の積層板の試験片を5枚作製し、PCTにて133℃360分間晒した後、260℃の半田浴に20秒間沈め、試験片のフクレの状態を目視で観察し、4段階にランク付けした。その結果を、表3に示す。
【0050】
【0051】
【表3】
表3から判るように、実施例1,2ではフクレが殆ど発生せず、耐熱性が高くなっていることが示された。
【0052】
(板厚のバラツキ)
実施例1と比較例1の上記(3)の積層板9枚について、金属顕微鏡で観察し、T2−T3間の断面における最上層と第2層の絶縁層の厚みの最大値と最小値の差を1枚当たりの板厚のバラツキとし、9枚の板厚のバラツキの平均を求めた。
【0053】
(特性インピーダンスのバラツキ)
(4)で得られたプリント配線板9枚について、ヒューレード・パッカード社製デジタイジングオシロスコープを用いて、図7に示すT1とT2のスルホール部分に測定用コネクターを挿入し、特性インピーダンスを測定し、図7のZ部分(電源グランド層の長手方向の両端からそれぞれ10mm内側に入った部分の間)のライン回路における特性インピーダンスの最大値と最小値の差の平均を特性インピーダンスのバラツキとした。その結果を、上記表3に併せて示してある。表3より、実施例1,2では、特性インピーダンスのバラツキが小さいことが判る。
【0054】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るガラス繊維織布、プリプレグ、及びプリント配線板によれば、耐熱性が高く、且つ、寸法変化のバラツキを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガラス繊維織布の断面図(図2のI-I断面図)である。
【図2】本発明のガラス繊維織布の平面図である。
【図3】本発明のガラス繊維織布を用いて作製したプリプレグを示す斜視図である。
【図4】図4のプリプレグを基材として使用したプリント配線板を示す斜視図である。
【図5】内側フィラメント占有率Aの求め方を説明するために用いた図であり、図1の経糸20の断面の模式図である。
【図6】内側のフィラメントと外側のフィラメントの関係を説明するために用いた図であり、図2のVI-VI方向の断面図である。
【図7】特性インピーダンス測定用のプリント配線板を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
10…ガラス繊維織布、20…経糸、30…緯糸、22a…経糸20の内側の最高位置のガラスフィラメント、22b…経糸20の外側の最低位置のガラスフィラメント、22r…経糸20の右端のガラスフィラメント、22l…経糸20の左端のガラスフィラメント、24r,24l…直列部、50…プリプレグ、52…スルーホール、60…プリント配線板、90…コア材、X,Y…弓状領域。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a glass fiber woven fabric obtained by plain weaving warps and wefts composed of a plurality of glass filaments, a prepreg impregnated with a thermosetting resin, and a printed wiring board including the glass fiber woven fabric as a base material. Is.
[0002]
[Prior art]
With the rapid development of the electronic industry in recent years, the required characteristics of printed wiring boards have become stricter year by year. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-315446 discloses a technique for improving the drilling workability of a printed wiring board by limiting the arrangement and shape of each thread of a glass fiber woven fabric that is a substrate of the printed wiring board. Has been.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, what is required of a printed wiring board is not limited to improvement of drilling workability, and it is also necessary to improve various other characteristics. For example, in printed wiring boards used in the mobile portable terminal field, the package field, and the like, improvement in heat resistance is eagerly desired for lead-free mounting and surface mounting.
[0004]
Also, in order to meet the demand for higher density integrated circuits, it is necessary to reduce the variation in dimensional change of the printed wiring board. In other words, it is important to reduce the dimensional change of the printed wiring board itself when laminating prepregs and performing pressure heat treatment, etc., but within one printed wiring board and between each printed wiring board. The dimensional variation is a problem in the manufacturing process.
[0005]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has an object to provide a glass fiber woven fabric, a prepreg, and a printed wiring board that have high heat resistance and can reduce variation in dimensional change. To do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a glass fiber woven fabric in which a warp and a weft containing a plurality of glass filaments are plain woven, and at least one of the warp or the weft isAt both ends in the width direction, there are portions in which glass filaments are arranged in a row, andFollowing formula (1), formula (2), Formula (3) and Formula (4)It is characterized by satisfying.
(1): t / w ≦ 0.12
(2): AB ≧ 10%
(3): B ≦ 60%
(4): 0.98 ≦ (w × C / 1000) /25≦1.01
Where t: thread thickness (μm)
w: Thread width (μm)
A: Inner filament occupation ratio in the cross section on the side in contact with the other yarn
B: Outer filament occupation ratio in the cross section on the opposite side to the side in contact with the other yarn
C: Density (book / 25mm)
The following effects can be obtained by increasing the flatness of the yarn to about the above formula (1). (i) First, the outer circumference of the highly flattened yarn is longer and the surface area is wider. Thereby, in the printed wiring board having one or a plurality of layers in which the glass fiber woven fabric of the present invention is impregnated with the resin, the amount of the resin soaked into the surface of the yarn is increased, the adhesive force is increased, and even when heated. Glass yarn and resin are less likely to peel off, improving heat resistance. (ii) Further, by making the yarn highly flat, the gap between the yarns in the glass fiber woven fabric is reduced, and the glass content in the prepreg can be increased when the resin is impregnated. By increasing the amount of glass having a smaller coefficient of thermal expansion than resin, the absolute value of the dimensional change of the prepreg becomes small even when heated in the press process when producing a printed wiring board. The variation of the is reduced.
[0007]
The filament passing through the inside of the yarn has a gentler rise / fall slope than the filament passing through the outside. For this reason, by making the inner filament occupancy ratio (details will be described later) 10% or more higher than the outer filament occupancy ratio as in the above formula (2), a large number of filaments with a gentle rise and fall slope exist. Thereby, since the distortion which arises when it heats during the manufacture operation of a printed wiring board becomes small, peeling of a glass thread and resin can be suppressed and the heat resistance of a glass fiber woven fabric improves. In addition, since there are a large number of filaments with a small height, the dimensional change due to the height of the filament is reduced with respect to temperature and pressure. That is, it is possible to reduce variations in dimensions and variations in plate thickness due to heat treatment and pressure treatment during printed wiring board creation.
[0008]
Furthermore, the following effects can be acquired by satisfy | filling said Formula (3). That is, the fact that the outer filament occupancy in the yarn cross section on the opposite side of the region where the inner filament occupancy was obtained is 60% or less means that the filament outside the yarn is relatively scattered. And the resin is easily impregnated inside the yarn. As a result, the adhesive force between the yarn and the resin is increased, and even when heated, the glass yarn and the resin are difficult to peel off, and the heat resistance of the glass fiber woven fabric is further improved.
[0009]
Moreover, in the glass fiber woven fabric of the present invention, the yarn satisfying the above formulas (1), (2) and (3) has a portion where the glass filaments are arranged in a row at both ends in the width direction.Have.
[0010]
Both ends are easier to peel off from the other thread than the middle part of the thread, but by providing the glass filaments in a line at both ends in this way, the inclination of the other thread is relaxed. . As a result, the dimensional change rate of the other yarn decreases, and as a result, variations in the dimensional change rate and board thickness can be reduced in the production of the printed wiring board. In addition, since the slope of the rise and fall of the yarn becomes gentle, distortion generated when heated is reduced, and peeling of the glass yarn and the resin can be suppressed.
[0011]
In the glass fiber woven fabric of the present invention, the yarn width w (μm) and density C (lines / 25 mm) of the yarn satisfying the above formulas (1), (2), and (3) are expressed by the following formula (4 )Fulfill.
(4): 0.98 ≦ (w × C / 1000) /25≦1.01
For printed wiring boards used for high-frequency components, it is required to set the characteristic impedance to a target value. However, printed wiring boards are generally made of prepregs in which a glass fiber woven fabric is impregnated with a thermosetting resin, and therefore the dielectric constants of the glass fiber part and the resin part are greatly different. Becomes non-uniform and it is difficult to control the characteristic impedance. When (w × C / 1000) / 25 = 1, there is no gap between the adjacent yarns. As in the present invention, the glass distribution in the glass fiber woven fabric can be made uniform by setting the distance between the yarns to about the above formula (4). As a result, when a printed wiring board is formed, the dielectric constant becomes uniform, and the characteristic impedance can be easily set to a target value.
[0012]
Moreover, the prepreg and printed wiring board which have the above-mentioned effect are each realizable by forming a prepreg and a printed wiring board using the above glass fiber woven fabrics of this invention.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a glass fiber woven fabric, a prepreg, and a printed wiring board according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol shall be used for the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0014]
With reference to FIG.1 and FIG.2, the glass fiber woven fabric of this embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a plan view showing the glass fiber woven
[0015]
The fiberglass woven
[0016]
[0017]
FIG. 3 is a perspective view showing a
[0018]
A printed wiring board (PWB: Printed Wiring Board) 60 can be manufactured in the following manner using such a
[0019]
Here, the glass fiber woven
[0020]
FIG. 5 is a diagram schematically showing a cross section of the
[0021]
In FIG. 5, one
[0022]
On the other hand, the outer filament occupation ratio B refers to the occupation ratio of the
[0023]
And in the glass fiber woven
[0024]
The relationship between the inner filament and the outer filament will be described with reference to FIG. 6 is a cross-sectional view in the VI-VI direction of FIG. An example of an
[0025]
Therefore, by setting the inner filament occupation ratio A of the
[0026]
In addition, since a large number of filaments with small heights are present in the
[0027]
On the other hand, by setting the outer filament occupation ratio B to 60% or less, the following effects can be obtained. That is, the fact that the outer filament occupation ratio is 60% or less means that the
[0028]
Next, another feature of the glass fiber woven
[0029]
Further, in the glass fiber woven
[0030]
Furthermore, in the glass fiber woven
[0031]
By setting the flatness of the
[0032]
In this embodiment, the
[0033]
The above is the configuration and effect of this embodiment. Next, the manufacturing method of the glass fiber woven
[0034]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[0035]
Example 1
(1) Fabrication of glass fiber woven fabric
Using D450 1/0 1.0Z coated with a sizing agent as warp and weft, weaving at a density of 53 warps / 25 mm and 53 wefts / 25 mm using an air jet loom (ZA made by Tsudakoma Kogyo Co., Ltd.) The fiber was opened using a vibrator having a vibration of 150 Hz in water and a high-pressure water flow. Thereafter, the oil was deoiled by heating at 400 ° C. for 48 hours, and N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl) -γ- (aminopropyltrimethoxysilane / hydrochloride (SZ-6032 made by Toray Dow Corning Silicone) was reduced to 0.000. Surface treatment was performed with a silane coupling agent containing 5% by weight to obtain a glass fiber woven fabric of Example 1.
[0036]
Table 1 shows the diameter, number, number of yarns, yarn thickness, yarn width, inner filament occupancy, outer filament occupancy, etc., constituting the glass fiber woven fabric. As shown in Table 1, in Example 1, (1) thread thickness / thread width ≦ 0.12, (2) inner filament occupancy−outer filament occupancy ≧ 10%, (3) outer filament occupancy ≦ All the conditions of the present invention of 60% are satisfied.
[0037]
(2) Manufacture of prepreg
A glass fiber woven fabric was impregnated with an epoxy resin varnish having the composition shown below and dried by heating at 130 ° C. for 7 minutes to obtain a prepreg of Example 1. The thickness of this prepreg was 50 μm.
[0038]
80 parts by weight of Epicoat 1001 manufactured by Yuka Shell Epoxy
20 parts by weight of Epicoat 154 manufactured by Yuka Shell Epoxy
4 parts by weight of dicyandiamide
Benzyldimethylamine 0.2 parts by weight
30 parts by weight of dimethylformamide
[0039]
(3) Production of copper-clad laminates and laminates
Four prepregs obtained in (2) above are stacked, and a copper foil having a thickness of 18 μ is stacked on both outer sides thereof and pressed at 180 ° C. for 2 hours to form a reference hole having a distance of about 100 mm between the holes in the warp direction and the weft direction. The copper-clad laminate of Example 1 was prepared, and the copper foils on both outer sides were further etched to obtain the laminate of Example 1.
[0040]
(4) Fabrication of printed wiring board
A printed wiring board was produced using the prepreg obtained in (2) above. FIG. 7 is an exploded perspective view of the printed wiring board. The production procedure is as follows. First, a power ground layer of a 35 μm-thick copper foil having a clearance at positions T2 and T3 described later is provided on the upper surface of the
[0041]
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, a glass fiber woven fabric, a prepreg, a laminate, and a printed wiring board were produced in the same manner as in Example 1 except that the fiber-opening treatment was not performed. As can be seen from Table 1, Comparative Example 1 does not satisfy the condition of outer filament occupancy−inner filament occupancy ≧ 10%.
[0042]
(Example 2)
Instead of D450 1/0 1.0Z coated with a sizing agent as warp and weft, DE300 1/0 1.0Z coated with a size # agent was used. Number of driven yarns: 60 warps / 25 mm, weft 62 A glass fiber woven fabric, a prepreg (
[0043]
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, a glass fiber woven fabric, a prepreg, a laminate, and a printed wiring board were produced in the same manner as in Example 2 except that the fiber opening treatment was not performed. As can be seen from Table 1, Comparative Example 2 does not satisfy the condition of yarn thickness / thread width ≦ 0.12 and the condition of outer filament occupancy−inner filament occupancy ≧ 10%.
[0044]
[Table 1]
[0045]
[Evaluation methods]
(Dimensional variation)
In the copper clad laminates of each of the above examples (3) and comparative examples, the distances A between the reference holes in the warp direction and the weft direction were measured. Thereafter, the distance B between the reference holes after etching in the laminated plate after etching the copper foil was measured. Further, the distance C between the reference holes after the heat treatment after curing the laminated plate at 170 ° C. for 30 minutes was measured. The measurement of the dimensions of each of the copper-clad laminates and laminates of each example and comparative example was performed 9 sheets each.
[0046]
The dimensional change rate of the copper-clad laminate after etching is (BA) / A × 100 (%), and the dimensional change rate after heat treatment of the laminate is (CA) / A × 100. As (%), variation in dimensional change was calculated for each example and comparative example. Table 2 shows the results.
[0047]
Table 2 shows the dimensional change rate after etching of the copper-clad laminate and the dimensional change rate after heat treatment of the laminate, as well as the dimensional change rate variation (difference between maximum and minimum values) and standard deviation. .
[0048]
[Table 2]
As can be seen from Table 2, the standard deviation of the variation in dimensional change in Example 1 is suppressed to about 1/3 that of Comparative Example 1, and the dimensional stability is reliably improved. Also, it can be seen that the dimensional stability of Example 2 is improved when compared with Comparative Example 2.
[0049]
(Solder heat resistance)
Five test pieces of the 40 mm square laminate (3) above were prepared, exposed to 133 ° C. for 360 minutes in PCT, then submerged in a 260 ° C. solder bath for 20 seconds, and the state of blistering on the test piece was visually observed. And ranked in 4 levels. The results are shown in Table 3.
[0050]
[0051]
[Table 3]
As can be seen from Table 3, in Examples 1 and 2, there was almost no swelling, indicating that the heat resistance was high.
[0052]
(Thickness variation)
The nine laminated plates of the above (3) of Example 1 and Comparative Example 1 were observed with a metallographic microscope, and the maximum and minimum values of the thicknesses of the uppermost layer and the second insulating layer in the cross section between T2 and T3. The difference was defined as the variation in the plate thickness per sheet, and the average of the variations in the nine sheet thicknesses was determined.
[0053]
(Characteristic impedance variation)
About nine printed wiring boards obtained in (4), using a digitizing oscilloscope made by Hurad Packard, a measurement connector is inserted into the through hole portions of T1 and T2 shown in FIG. 7, and the characteristic impedance is measured. The average of the difference between the maximum value and the minimum value of the characteristic impedance in the line circuit of the Z portion (between the portions entering 10 mm from both ends in the longitudinal direction of the power ground layer) in FIG. The results are also shown in Table 3 above. From Table 3, it can be seen that Examples 1 and 2 have small variations in characteristic impedance.
[0054]
As mentioned above, although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the glass fiber woven fabric, the prepreg, and the printed wiring board according to the present invention, heat resistance is high and variation in dimensional change can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view (II cross-sectional view of FIG. 2) of a glass fiber woven fabric according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the glass fiber woven fabric of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a prepreg produced using the glass fiber woven fabric of the present invention.
4 is a perspective view showing a printed wiring board using the prepreg of FIG. 4 as a base material. FIG.
5 is a diagram used for explaining how to determine the inner filament occupation ratio A, and is a schematic diagram of a cross section of the
6 is a view used for explaining the relationship between the inner filament and the outer filament, and is a cross-sectional view in the VI-VI direction of FIG. 2;
FIG. 7 is an exploded perspective view showing a printed wiring board for measuring characteristic impedance.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記経糸又は前記緯糸の少なくとも一方の糸は、巾方向の両端に、前記ガラスフィラメントが一列になった部分を有し、且つ、下式(1)、式(2)、式(3)及び式(4)を満たすことを特徴とするガラス繊維織布。
(1):t/w≦0.12
(2):A−B≧10%
(3):B≦60%
(4):0.98≦(w×C/1000)/25≦1.01
ただし、t:糸厚さ(μm)
w:糸巾(μm)
A:他方の糸と接する側の断面における内側フィラメント占有率
B:他方の糸と接する側の反対側の断面における外側フィラメント占有率
C:密度(本/25mm) In a glass fiber woven fabric in which warps and wefts including a plurality of glass filaments are plain woven,
At least one of the warp or the weft has portions in which the glass filaments are arranged in a row at both ends in the width direction, and the following formula (1), formula (2) , formula (3), and formula The glass fiber woven fabric characterized by satisfying (4) .
(1): t / w ≦ 0.12
(2): AB ≧ 10%
(3): B ≦ 60%
(4): 0.98 ≦ (w × C / 1000) /25≦1.01
Where t: thread thickness (μm)
w: Thread width (μm)
A: Inner filament occupancy in the cross section on the side in contact with the other yarn B: Outer filament occupancy in the cross section on the side opposite to the side in contact with the other yarn
C: Density (book / 25mm)
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