JP4254477B2

JP4254477B2 - 一方向性畝織りガラスクロス

Info

Publication number: JP4254477B2
Application number: JP2003365158A
Authority: JP
Inventors: 幸一中村; 実櫻井
Original assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Current assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2023-10-24
Also published as: JP2005126862A

Description

本発明は、プリント配線板用積層板の補強材に用いられるガラスクロスに関するものである。

通信機器、産業用機械、電子機器等に用いられるプリント配線板（ＰＷＢ）は、高密度化及び小型化に伴い、寸法安定性に対する要求が益々厳しくなっている。プリント配線板の形状は様々であり、例えば液晶ディスプレイの枠組み（淵）に配置するようなものは、非常に長細い形状とされる。このようなプリント配線板では、長手方向の寸法安定性が特に重要となる。また、プリント配線板用の積層板には一般的にガラスクロスが補強材として含まれており、プリント配線板の寸法安定性は、かかるガラスクロスの織縮率の特性に依存するところが大きい。

寸法安定性を向上し得るガラスクロスとして、従来、下記特許文献１〜３が知られている。特許文献１には、経糸を緯糸よりも太番手にしたガラスクロスが記載されている。ところが、糸の番手をこのような関係にすると、製織時に緯糸の織縮みが極端に大きくなりすぎてしまう。緯糸の織縮みが大きいと経糸が筬に接触したり、押し付けられて毛羽が発生したりしやすくなるため、生産性が低くなると共にコスト高になる。このように、プリント配線板におけるクロスの経糸方向の寸法安定性を高めることには弊害が伴ってしまう。

一方、特許文献２，３には、緯糸を経糸よりも太くしたガラスクロスが開示されている。特許文献２には、１本の緯糸に対して２本以上４本以下の経糸を同時に浮沈させる畦織り組織とし、ガラス含有率を経方向と緯方向で同程度にしたガラスクロスが開示されている。特許文献３には、経糸と緯糸の平織りによって製織され、緯糸のＴＥＸ番手を経糸の８〜５０倍にしたガラスクロスが開示されている。
特開平１１−３３５９４５号公報特開２０００−１９２３５１号特開２００３−１７１８４８号

しかしながら、上記特許文献２，３のガラスクロスによれば、ある程度は緯糸方向の織縮率を低くできるものの、プリント配線板の高密度化及び小型化に伴って更に高度の寸法安定性が要求されつつある。

また、緯糸方向の織縮率を低くすると共に、経糸方向の抗張力を高めることも重要となる。経糸方向の抗張力が低いと、取り扱い性が悪くなり、製造も困難となる。

本発明の課題は、緯糸方向の織縮み率が低く、且つ、経糸方向の抗張力が高い一方向性畝織りガラスクロスを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の一方向性畝織りガラスクロスは、緯糸と経糸を織ってなるガラスクロスであって、緯糸含有量が経糸含有量の６〜２０倍であると共に、緯糸のＴＥＸ番手は、２０〜８０ＴＥＸであり、緯糸のＴＥＸ番手は、経糸１本のＴＥＸ番手の８倍以上であり、緯糸１本に対して経糸を２本又は３本で一組として浮沈させて織られた畝織りとされていることを特徴とする。

このガラスクロスでは、緯糸含有量が経糸含有量の６〜２０倍というように高い値にされているため、緯糸方向の織縮率が低減されている。より好ましくは、緯糸含有量を経糸含有量の７〜２０倍とする。また、緯糸１本に対して経糸を２本又は３本とする畝織りとされているため、緯糸の浮沈箇所が減少されている。これにより、緯糸方向の織縮率が更に低減される。

また、緯糸１本に対して経糸を２本又は３本とした畝織にすることで、次のような作用効果も奏する。すなわち、平織りのガラスクロスでは、各経糸の糸幅方向の両側において、交差する緯糸と接する。つまり、各経糸は、左右の２箇所において緯糸と接する。これに対して、本発明では、２本又は３本の経糸の組の両側において、緯糸と接する。つまり、本発明では、各経糸における緯糸と接する箇所が平織りの場合よりも少なくなっているため、引張りや摩擦等の外力が加えられた際に緯糸から衝撃を受ける箇所が低減されたことになる。これにより、経糸方向の抗張力が向上されている。

緯糸含有量を経糸含有量に比べて増加させるためには、経糸の打ち込み本数を減らし緯糸の打ち込み本数を増やす手法、或いは、各緯糸のＴＥＸ番手を大きくし各経糸のＴＥＸ番手を小さくする手法が考えられる。前者の緯糸の打ち込み本数に対し経糸の打ち込み本数を減らす手法を採用した場合、クロスが目曲がりを起こす傾向にある。従って、本発明のように経糸のＴＥＸ番手を緯糸のＴＥＸ番手に対して小さくすれば、クロスの目曲がりを防止しつつ一方向性（すなわち一方向の織縮率が低い）の畝織りガラスクロスを得ることができる。
また、本発明の一方向性畝織りガラスクロスにおいて、緯糸の打ち込み本数は３５〜６０本／２５ｍｍであると共に、緯糸の打ち込み本数に対する経糸の打ち込み本数は、０．８〜２．０であることが好ましい。

更に、本発明の一方向性畝織りガラスクロスにおいて、経糸を構成するフィラメントの径は、緯糸を構成するフィラメントの径の８０％以下であることが好ましい。

このように経糸のフィラメント径を小さくすることにより、製織時に経糸が潰れやすくなるため、緯糸の直進性が向上する。また、緯糸のフィラメント径を大きくすることによっても、緯糸の剛性が高められ直進性が向上されている。これにより、緯糸方向の織縮率が著しく低減される。

本発明に係る一方向性畝織りガラスクロスによれば、緯糸方向の織縮率が低く、且つ、経糸方向の抗張力を高くすることができる。このようなガラスクロスに樹脂を含浸して得られる積層板又はプリント配線板は、ガラスクロスの緯糸方向の寸法安定性が格段に高められている。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る一方向性畝織りガラスクロス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。

図１は、本実施形態の一方向性畝織りガラスクロス１を示す平面図であり、図２は、図１のII-II方向の断面図である。ガラスクロス１は、プリント配線板の補強材として好適に使用され、緯糸方向の織縮率が低くなるように構成されている。

ガラスクロス１は、緯糸１０と経糸２０を畝織りしたものであり、１本の緯糸１０に対して２本の経糸２０を一組として浮沈させて織った構造とされている。また、ガラスクロス１における緯糸１０の総含有量は、経糸２０の総含有量の６〜２０倍になっている。緯糸１０及び経糸２０は、例えばＳｉＯ_２，ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｂ_２Ｏ_３等を主成分としたＥガラス等で形成される。ガラスクロス１の厚さは、約１００μｍである。

このガラスクロス１では、上記のように緯糸含有量が経糸含有量の６〜２０倍というように高い値にされているため、緯糸方向（図中左右方向）の織縮率が低減されている。尚、緯糸含有量を経糸含有量の７〜２０倍とすることが更に好適である。これらの範囲の下限よりも緯糸含有量の割合が低い場合は、織縮率の低下が充分でなくなり、一方、これらの範囲の上限よりも高い場合は、製織が困難という問題が発生する。

また、ガラスクロス１では、１本の緯糸１０に対して経糸２０を２本とする畝織りとされているため、経糸１本に対して緯糸１本を織る場合と比較して、緯糸１０の浮沈箇所が減少されている。これにより、緯糸方向の織縮率が更に低減される。尚、ここでいう「浮沈」とは、緯糸の図２における上下方向の浮き沈みを意味する。

更に、経糸２本のＴＥＸ番手の合計が、平織りにおける経糸１本のＴＥＸ番手と等しいと仮定した場合、つまり経糸１本のＴＥＸ番手を平織りの半分と仮定した場合は、図２に示すように、経糸２０の厚さｈが平織りの場合よりも小さくなる。このため、緯糸１０の直進性が保たれることになり、この点からもガラスクロス１の緯方向の織縮率が低減される。

また、緯糸１本に対して経糸を２本又は３本とした畝織にすることで、次のような作用効果も奏する。すなわち、従来の平織りのガラスクロスでは、各経糸の糸幅方向の両側において、それと交差する緯糸と接する。これに対して、本実施形態では、図１の破線及び図２の黒丸印に示すように、経糸２本の組の両側の領域Ａ，Ｂにおいてのみ、緯糸１０と接する。つまり、本実施形態では、各経糸２０における緯糸１０と接する箇所が平織りの場合よりも少なくなっているため、引張りや摩擦等の外力が加えられた際に緯糸１０から衝撃を受ける箇所が低減されたことになる。これにより、経糸方向の抗張力が向上されている。

緯糸１０のＴＥＸ番手は、例えば２０〜８０ＴＥＸとし、経糸２０のＴＥＸ番手は、例えば５〜３０ＴＥＸとすることができる。更に、これらの範囲のなかから、緯糸のＴＥＸ番手が経糸１本のＴＥＸ番手の８倍以上となるように組合せることが好適である。この理由は次の通りである。すなわち、上記のように緯糸含有量を経糸含有量に比して増加させるためには、経糸２０の打ち込み本数を減らす手法も考えられる。しかし、この手法を採用した場合は、クロスが目曲がりを起こす傾向にある。従って、経糸２０の打ち込み本数を減らすのではなく、本実施形態のように経糸２０の番手を小さくすれば、クロスの目曲がりを防止しつつ織縮率を低減することができる。

尚、緯糸１０の打ち込み本数は約３５〜６０本／２５ｍｍとし、緯糸の打ち込み本数に対する経糸の打ち込み本数は、０．８〜２．０程度にすることが好ましい。

緯糸１０及び経糸２０はフィラメント径が３〜１３μｍの複数本のガラスフィラメントを撚り合わせてなるものであり、緯糸１０のフィラメント数は、例えば２００〜８００本とし、経糸２０のフィラメント数は、例えば５０〜４００本とすることができる。更に、これらの範囲のなかから、経糸２０を構成するフィラメントの径が、緯糸１０を構成するフィラメントの径の８０％以下となるように組合せることが好適である。

このように経糸２０のフィラメント径を小さくすることにより、製織時に経糸２０が潰れて扁平になりやすくなるため、緯糸１０の直進性が向上する。また、緯糸１０のフィラメント径を大きくすることによっても、緯糸１０の剛性が高められ直進性が向上されている。これにより、緯糸方向の織縮率を著しく低減される。尚、このように経糸２０を製織時に潰れ易くするために、経糸の撚り数は少なくすることが好ましい。経糸の撚り数は、例えば０〜０．５回／２５ｍｍとすることができる。

以上のように緯方向の寸法安定性が向上したガラスクロス１は、液晶ディスプレイの枠組みに配置する細長いプリント配線板等のように、一方向に高い寸法安定性が要求されるプリント配線板の補強材として好適に使用することができる。また、かかるプリント配線板は、表面平滑性も高くなっている。

また、ガラスクロス１に熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグを作製し、これを複数枚、ガラスクロスの緯糸方向が交互に直交するように積層した場合、従来の平織りガラスクロスを使用した場合に比較して、ガラス含有率が向上し、且つ、太い番手の緯糸の浮沈が小さいので経糸方向及び緯糸方向の双方において寸法安定性が向上する。もっとも、一方向に高度の寸法安定性が要求されるプリント配線板を作製する場合は、複数のプリプレグをガラスクロスの緯糸が同じ向きになるように重ねることが好ましい。

尚、本実施形態の効果を得るには、１本の緯糸に対して３本の経糸を対応させてもよい。一方、１本の緯糸に４本以上の経糸を対応させると、ガラスクロスが目曲がりを起こしやすくなり生産性が低下してしまうため、経糸は２本又は３本で一組とする。

次に、実施例に基づいて本発明の効果を説明する。実施例及び比較例では、表１に示す経糸及び緯糸の構成（フィラメント径、フィラメントの束数、ＴＥＸ番手）及び打ち込み本数により、ガラスクロスを作製した。また、経糸及び緯糸としてはＥガラスを使用した。

［実施例１］
実施例１では、経糸に対する緯糸の含有量を８．２倍とした（それぞれの糸の含有量は、ＴＥＸ番手と打ち込み本数を乗じたものである）。また、緯糸としてＴＥＸ番手が４６ＴＥＸのものを使用し、経糸としてＴＥＸ番手が５．６ＴＥＸのものを使用することで、緯糸のＴＥＸ番手を経糸のＴＥＸ番手の約８．２倍（８倍以上）とした。更に、経糸を構成するフィラメント径を５．３μｍとし、緯糸を構成するフィラメント径を７．２μｍとして、経糸のフィラメント径を緯糸のフィラメント径の約７３％（８０％以下）にした。

まず、緯糸１本に対して経糸２本を一組として畝織りし、ガラスクロスを得た。本実施例のガラスクロスの経糸方向の抗張力は、３．８ｋｇ／２５ｍｍであった。ガラスクロスの抗張力は、ＪＩＳＲ３４２０７．４の引張強さにより求めた。

また、本実施例のガラスクロスの織縮率は、経糸方向が１．９％で、緯糸方向が０．０８％であった。織縮率が小さいガラスクロスを補強材として用いれば、プリント配線板用積層板の寸法安定性は向上する。尚、織縮率は、ガラスクロスをクロスカット長がタテ、ヨコ５０ｃｍ近傍となるように切断したものを使用し、糸を引抜いて１０ｇｆで引張り荷重を加えた後、引抜き後の糸の長さを測定することで求めた。
織縮率（％）＝（引抜き後の糸長さ−クロスカット長）／（引抜き後の糸長さ）＊１００

そして、これを加熱脱油した後に、ビニルベンジルジ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社製ＳＺ６０３２）の０．５重量％の水性処理液に浸し、ピックアップ量３０重量％になるようにマングルで絞り、１１０℃で５分間乾燥し、処理ガラスクロスを得た。

この処理ガラスクロスに、以下の組成のエポキシ樹脂ワニスを含浸させた後、１５０℃で５分間加熱乾燥し、溶融粘度３００ポイズのプリプレグを得た。このプリプレグのガラス充填率は、表１に示すように４４．８重量％であった。
＜エポキシ樹脂ワニスの組成＞
エピコート１００１（油化シェルエポキシ（株）製））８０重量部
エピコート１５４（油化シェルエポキシ（株）製））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

次いで、このプリプレグを経糸方向及び緯糸方向を揃えて１６枚重ね、その表裏にさらに厚さ１８μｍの銅箔を重ねて、１７０℃、３０ｋｇｆ／ｃｍ^２、７０分間加熱加圧成形した後、これを１ｃｍ角に切断した上で銅箔をエッチング除去し、積層板を得た。得られた積層板の経糸方向の熱膨張係数は２７．８ｐｐｍ／℃で、緯糸方向の熱膨張係数は９．０ｐｐｍ／℃であった。熱膨張係数は、ガラスエポキシ積層板の試験片を、パーキンエルマー社製ＤＭＡ７を用い、毎分５℃で常温から１５０℃まで昇温して７０〜１００℃の線膨張係数を求めた（下記式（１）を参照）。
α＝ΔＬ／（Ｌ０×ΔＴ）・・・式（１）
α ：平均線膨張係数
ΔＬ：試験片の変位量（長さ）｛Ｌ_２（１００℃時の試験片長）−Ｌ_１（７０℃時の試験片長）｝
Ｌ０：試料長さ｛常温の試験片長｝
ΔＴ：温度範囲（℃）｛Ｔ_２（１００℃）−Ｔ_１（７０℃）｝

また、プリプレグを経糸方向及び緯糸方向を交互に直交するように１６枚重ねて積層板を作製したところ、経糸方向及び緯糸方向の熱膨張係数は１４．３ｐpm/℃であった。

［実施例２］
実施例２では、実施例１と同様に、緯糸１本に対して経糸２本を対応させた畝織りとした。また、経糸に対する緯糸の含有量を約８．４倍とした。また、緯糸としてＴＥＸ番手が６７．５ＴＥＸのものを使用し、経糸としてＴＥＸ番手が５．６ＴＥＸのものを使用することで、緯糸のＴＥＸ番手を経糸のＴＥＸ番手の約１２倍（８倍以上）とした。更に、経糸を構成するフィラメント径を５．３μｍとし、緯糸を構成するフィラメント径を９．１μｍとして、経糸のフィラメント径を緯糸のフィラメント径の約５８％（８０％以下）にした。

そして、実施例１と同じ方法で、ガラスクロス、プリプレグ、及び積層板（上下に重なるクロスの経糸方向及び緯糸方向を揃えたもの）を作製した。

［参考例］
参考例では、実施例１と同様に、緯糸１本に対して経糸２本を対応させた畝織りとした。また、経糸に対する緯糸の含有量を７倍とした。また、本実施例では、経糸のＴＥＸ番手を低くするのではなく、打ち込み本数を少なくすることにより、緯糸含有量が経糸含有量に比して高くなるようにした。具体的には、緯糸及び経糸のＴＥＸ番手はともに２２．５ＴＥＸとした。緯糸及び経糸のフィラメント径は、ともに７．２μｍとした。

［比較例１］
比較例１では、緯糸及び経糸を平織りすることにより、ガラスクロスを作製した。経糸及び緯糸は、実施例２と等しくした。そして、実施例１と同じ方法で、ガラスクロス、プリプレグ、及び積層板（上下に重なるクロスの経糸方向及び緯糸方向を揃えたもの）を作製した。

［比較例２］
比較例２では、緯糸及び経糸を平織りすることにより、ガラスクロスを作製した。経糸は、ＴＥＸ番手が実施例２の２倍の１１．２ＴＥＸであるものを使用した。緯糸は実施例２と同じものを使用した。つまり、比較例２では、実施例２と経糸方向及び緯糸方向のガラス含有量の比が等しいものを、平織りで構成した。そして、実施例１と同じ方法で、ガラスクロス、プリプレグ、及び積層板（上下に重なるクロスの経糸方向及び緯糸方向を揃えたもの）を作製した。

［比較例３］
比較例３では、経糸及び緯糸に同じ糸を使用し、平織りによりガラスクロスを作製した。そして、実施例１と同じ方法で、ガラスクロス、プリプレグ、及び積層板を作製した。積層板は、上下に重なるクロスにおいて、経糸方向及び緯糸方向を揃えたもの、及び、経糸方向及び緯糸方向が交互に直交するものの双方を作製した。

［実施例、参考例及び比較例の試験結果］
実施例１，２及び参考例では、ガラスクロスの緯糸方向の織縮率が低くなっていた。また、積層板の緯糸方向の線膨張係数が低くなっていることから、該緯糸方向の寸法安定性が著しく向上していることが分かった。また、実施例１，２及び参考例では、経糸方向の抗張力が充分に高い値となっており、取り扱い性が良好であった。

一方、比較例２では、ガラスクロスの緯糸方向の織縮率が高くなっていた。ここで、実施例２と比較例２の対比から分かるように、本発明のガラスクロスと、経糸及び緯糸のガラス含有比が同じ平織りのガラスクロスでは、緯糸方向の織り縮み率が大きく、積層板にした際の熱膨張係数も大きくなり、積層板の寸法安定性が劣ることが判明した。また、比較例１のガラスクロスの織縮率及び積層板の熱膨張係数は実施例と比較してさほど劣る値ではなかったが、経糸方向の抗張力が１．９ｋｇ／２５ｍｍと低くなっており、取り扱いが悪いことが判明した。なお、比較例１のガラスクロスを製織するにあたり、織機の停台回数が非常に多く、そのためガラスクロスの毛羽立ちも多数発生した。

また、実施例１，２は、参考例よりも緯糸方向の織縮率が低減されていた。これは、緯糸のＴＥＸ番手を経糸１本のＴＥＸ番手の８倍以上にしていること、及び、経糸のフィラメントの径を緯糸のフィラメント径の８０％以下にしていることに起因している。

本発明に係る一方向性畝織りガラスクロスの一実施形態を示す図である。図１に示したガラスクロスのII-II方向の断面図である。

符号の説明

１…ガラスクロス、１０…緯糸、２０…経糸。

Claims

緯糸と経糸を織ってなるガラスクロスであって、
緯糸含有量が経糸含有量の６〜２０倍であると共に、
前記緯糸のＴＥＸ番手は、２０〜８０ＴＥＸであり、
前記緯糸のＴＥＸ番手は、前記経糸１本のＴＥＸ番手の８倍以上であり、
前記緯糸１本に対して、前記経糸を２本又は３本で一組として浮沈させて織られた畝織りとされていることを特徴とする一方向性畝織りガラスクロス。
前記緯糸の打ち込み本数は３５〜６０本／２５ｍｍであると共に、前記緯糸の打ち込み本数に対する前記経糸の打ち込み本数は、０．８〜２．０であることを特徴とする請求項１記載の一方向性畝織りガラスクロス。
前記経糸を構成するフィラメントの径は、前記緯糸を構成するフィラメントの径の８０％以下である請求項１又は請求項２記載の一方向性畝織りガラスクロス。