JP4582954B2 - ガラスクロス及びプリント配線板 - Google Patents

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、特にフラットパネルディスプレイ装置のガラス基板とＴＡＢを介して接合したプリント配線板などに適した一方向の特性が必要とされる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】
現在、民生用電子機器の牽引役として、携帯電話、デジタルカメラ、ノートＰＣが、大きな役割を果たしている。また、特に最近では、大型のＬＣＤ(Liquid Crystal Display ：液晶ディスプレイ) や、ＰＤＰ（Plasma Display Panel：プラズマディスプレイ）などのＦＰＤ(Flat Panel Display)の需要が高まり、今後もこの分野は大幅な伸びが期待される。
この分野のプリント配線板は、ガラス基板とポリイミドフィルム上に銅箔の回路を形成したＴＡＢ（Ｔａｐｅ−Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）を介して接合される。しかしながら、プリント配線板の熱膨張率がガラス基板と異なるために、基板のそりが発生し、ＴＡＢによるガラス基板の接続作業時の熱やその後に冷熱サイクルが加わったときに、ＴＡＢの銅箔回路が断線するという問題が生じる。この現象は、プリント配線板として回路が多層化された場合に、さらに顕著になる。
【０００３】
また、近年、ディスプレイが大型化になると共に、表示の高精細化も進んでいる。これに伴い、パネルガラス基板とプリント配線板を接続するＴＡＢの配線密度も高くなり、ＴＡＢの回路を構成する銅箔厚みは、従来の３５μｍ厚から１８μｍ厚へ移行し、細線化された銅箔回路の脆弱化が進行し、問題が顕在化しているのが現状である。
そのため、使用されるプリント配線板の低熱膨張化が重要であり、特にガラス基板の側面に平行した一方向の低熱膨張化が必要である。
【０００４】
そこで、この一方向の低熱膨張化を図るために、特開２００１−３４１８９号公報に示されるように、ガラスクロスを構成するガラス糸の熱膨張率を４ｐｐｍ／℃以下、ガラス糸の弾性率を７０００ｋｇ／ｍｍ² （約６８６００ＭＰａ）以上とすること、あるいはガラスクロスに含浸する樹脂の弾性率を２００ｋｇ／ｍｍ² （約２０００ＭＰａ）以下、ガラス糸の熱膨張率を６ｐｐｍ／℃以下、ガラス糸の弾性率を７０００ｋｇ／ｍｍ² 以上とすることなどが提案されているが、低熱膨張のガラス糸及び特殊な樹脂はコストアップの要因となり好ましくない。
また、上記の一方向の低熱膨張化に着目した他のガラスクロスとして、特開平７−２７３４１４号公報に示されるように、一方向のみに低熱膨張であるＳガラスを用いて、プリント配線板のそりねじれを解消することが提案されているが、それだけでは十分でない上、上述のようにコストアップの要因となる。
【０００５】
また、他の一方向性化の手法として特開昭６０−２６２６３４号公報に示されるように、たて糸より極細のよこ糸を２５ｍｍ内で２〜１５本程度の間隔で挿入したガラスクロスが提案されているが、よこ糸の密度が少なく、互いの糸による拘束力がないため、糸の目ずれが生じ、プリント配線板にした際の寸法安定性の低下、そりねじれの要因となる。この糸の目ずれを回避するため、特開平１１−４３８３９号公報に示されるような、糸の目を止めるための特殊な目どめ処理や、特表平１０−５０９７７７号公報に示されるように、低い撚り数または撚り数ゼロを有する、異なったグラム重量の連続糸により作られ、そして結合材として細いガラス糸で織り合わせられた単方向性ガラス繊維織物が提案されているが、別途結合材として細糸を使用するため、製織時の生産性が低下し、かつ一方向の糸と結合材である糸のうねりが異なるため、プリント配線板にして熱を加えた際に結合材である細糸への応力の集中により、ブリスターが発生し、耐熱性を低下させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はプリント配線板と液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ装置のガラス基板とＴＡＢを介して接合したディスプレイ装置の製造において、接合時の熱等によってＴＡＢの銅箔回路の接続信頼性に影響を及ぼす、一方向のプリント配線板とガラス基板の熱膨張率の差を改良するための、低コストのガラスクロス及び該ガラスクロスを用いたプリント配線板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するため、ガラスクロスの織物構造に着目し、具体的にはガラス糸の種類、たて糸及びよこ糸の重量比率、織物密度を限定したガラスクロスを用いることにより、従来のガラスクロスを基材として用いたプリント配線板と比較して、一方向の熱膨張率が低く、そりねじれに優れ、低コストのプリント配線板を見出し、本発明をなすに至った。
即ち、本発明は以下のものを提供する。
［１］ たて糸とよこ糸を織成してなるガラスクロスにおいて、構成されるたて糸またはよこ糸のどちらか一方の糸が、交差する他方の糸の番手に対して１／３以下の細さであり、かつ細い方の糸（細糸）と太い方の糸（太糸）との、番手と各糸の織物密度の関係が下式（１）を満たし、さらに各糸の織物密度が３０本以上、９０本以下であることを特徴とするガラスクロス。
０．０５≦（細糸の番手×細糸の織物密度）／（太糸の番手×太糸の織物密度）≦０．３３・・・・・・・（１）
【０００８】
［２］ ［１］記載のガラスクロスにおいて、構成されるたて糸の番手がよこ糸の番手よりも小さいことを特徴とするガラスクロス。
［３］ ［１］または［２］記載のガラスクロスにおいて、一方向とする太糸に交差する細糸の扁平率（糸束厚み／糸束幅×１００）が１５％以下であることを特徴とするガラスクロス。
［４］ ［１］から［３］のいずれかに記載のガラスクロスを基材として用いたことを特徴とするプリント配線板。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
一般にプリント配線板を構成する基板（以下、基板）の熱膨張率は基板を構成する樹脂とガラスクロスのそれぞれの特性および配合比により決定される。すなわち、高弾性、低熱膨張の樹脂及びガラス、その組み合わせ、また一般的にガラスに比較し、熱膨張率の高い樹脂の比率を下げるあるいは、フィラー等の無機充填率を高めることなどにより、低熱膨張化が可能となる。
これらに対して、基材であるガラスクロスの形状からは、樹脂の熱膨張をより効果的に抑制可能な構造、つまり、ＸＹ平面方向でのガラス補強効果を高めること、例えば、低うねり構造のガラスクロス、ガラス高充填のガラスクロスが有効と考えられる。
【００１０】
ところで、ガラスクロスはたて糸とよこ糸が交互に浮沈している平織り構造が、基板特性、生産性の面からも一般的である。その場合、該糸は同種のガラス糸を使用して構成され、一方の糸が大きくうねり、交差する他方の糸はまっすぐな構造と互いに均等にうねった構造とに大別される。
そこで、該平織り構造のガラスクロスにおいては、一方の糸を可能な限り低うねり構造のガラスクロスとすることにより、一方向の低熱膨張化が可能となる。
また、ガラスクロスの高充填化によって、全体の低熱膨張化が可能となり、これにより一方向の特性（低熱膨張化）をさらに高めることができる。このためには、かさ密度（厚さ当たりの重量）を上げる必要があり、該平織り構造の大きくうねった糸束の厚さを下げること、例えば大きくうねった糸束を細くすることや、扁平化することなどが重要である。さらに一方向の低熱膨張化を図るためには、該方向の高充填化（糸束数の増加）が必要であることは言うまでもない。
【００１１】
（ｉ）ガラスクロスの特徴
ガラスクロスを構成するガラス糸の番手はＪＩＳ Ｒ３４１３に規定され、本発明のガラスクロスは、構成されるたて糸及びよこ糸のどちらか一方の糸が交差するガラス糸の番手に対して１／３以下の細糸であり、好ましくは１／４以下であることが望ましい。これにより、ガラスクロスのかさ密度を上げることが可能となり、高充填化を図ることが可能となる。さらに該糸と交差するもう一方の太糸との重量比（（細糸の番手×細糸の織物密度）／（太糸の番手×太糸の織物密度））が、０．０５以上、０．３３以下、好ましくは０．１０以上、０．２５以下であることが望ましい。すなわち、重量比が０．０５未満であると、異方性が大きくなりそりねじれ等に悪影響を及ぼし、０．３３より大きいと、番手との関係から高密度にする必要があり、そのため低熱膨張化をはかる方向の糸にうねりを与えることとなり、目的の特性を得ることが困難となる。さらに各糸の織物密度が３０本以上、９０本以下であること、好ましくは４０本以上、８０本以下であることが、目ずれ等のない織物形態を維持する上では必要である。
【００１２】
特に、構成されるたて糸のガラス糸の番手がよこ糸の番手より小さいことが望ましい。すなわち、一方向性を付与する太糸に交差する細糸は、大きなうねりを必要とするため、織り縮みが非常に大きくなり、一方向性を付与する太糸をたて糸とした場合、細糸であるよこ糸の織り縮みにより、安定した製織が困難となり、オサによる毛羽等の品質の低下につながる。
また、一方向性を付与する太糸と交差する細糸の扁平率（糸束厚み／糸束幅×１００）は１５％以下、好ましくは１０％以下であることが望ましく、糸束を拡幅扁平化することにより、高充填で一方向性に優れたガラスクロスを得ることが可能となり、そのために、最適な織物密度が前述の範囲内で適宜選択される。
【００１３】
（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、通常使用されるガラス糸の撚り（０．７〜１．０回／インチ）を低撚化することにより、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／インチにすることにより、より糸幅は拡がり易く、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、ガラスクロスの高充填化で一方向性に優れた構造を得ることが可能になる。
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、ロールによる加圧での加工等を施すことにより、より糸幅は拡がり目的の構造を形成しやすくなる。
これらにより、また、さらに効果的な両手法の組み合わせにより、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、低うねり構造のガラスクロス、高充填構造の一方向性に優れたガラスクロスが得られる。
【００１４】
（ｉｉｉ）ガラスクロスの組成：
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。
また、高弾性のＳガラスを一方向とする糸に用いた場合は、その特性をより高めることが可能であり、逆に交差する、うねりの大きい糸に用いた場合には、低下する補強効果の低減が可能となる。
【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、適宜選択された銅箔と組み合わせ、これを１枚または複数枚積層し、または内層コア板の上にこれを１枚または複数枚積層し、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−ト樹脂等の熱硬化性樹脂や、ＰＰＥ樹脂、ポリエ−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。この場合、基板を構成する樹脂の含有量が１５重量％以上、５０重量％以下の場合、より基板全体の低熱膨張化が容易となる。
【００１６】
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。
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み、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。
１）ガラスクロスの物性測定方法：
ＪＩＳＲ３４２０に従い測定した。また、細い方の糸（細糸）と太い方の糸（太糸）との、番手と織物密度の関係は、（細糸の番手×細糸の織物密度）／（太糸の番手×太糸の織物密度）より算出した。
２）たて糸及びよこ糸の糸束断面幅及び厚みの測定方法：
ガラスクロスを常温硬化のエポキシで包埋し、研磨してガラス糸束断面を削り出し、たて糸及び、よこ糸をそれぞれ電子顕微鏡（日立製作所製Ｓ−５７０）にて断面写真を撮影し、糸束断面の幅及び厚みを測定した。
【００１７】
３）ガラスクロスの外観評価：
目ずれ等の外観を目視観察より評価した。
４）プリント配線板用基板の作成方法：
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。このプリプレグを熱膨張率測定用基板として複数枚、そりねじれ評価用基板として１枚、耐熱性評価用基板として２枚の上に１８μの銅箔を重ねて１７５℃、４００Ｎ／ｃｍ2 で加熱加圧して、樹脂含量４５重量％の基板をそれぞれ作成し、銅箔を全面エッチアウトして評価用基板を得た。
５）熱膨張率の測定方法：
４）の評価用基板を使用し、ＴＭＡ（セイコーインスツルメント（株）製ＴＭＡ／ＳＳ６０００）にて、ガラス転移温度前の５０℃から１００℃までのたて糸方向及びよこ糸方向の熱膨張率を測定した。
【００１８】
６）そりねじれの評価方法：
４）の評価用基板を使用し、５０ｍｍ角に切断後、２３０℃の炉内に３０秒間投入し、常温で３分放置し、冷却後の基板のそり状態を測定した。そり量の測定方法は凸面を下にして、平面に静置し、一点を押さえ、最大高さをそり量とした。
７）耐熱性の評価方法：
４）の評価用基板を使用し、５０ｍｍ角に切断後、飽和蒸気１２１℃、１ｋｇ／ｃｍ² 加圧条件下で吸湿させた後、２６０℃の溶融はんだに２０秒間浸漬し、発生する欠点を観察した。
【００１９】
【実施例１】
ガラスクロスとして、たて糸にＤ４５０ １／０ １．０Ｚ、よこ糸にＧ７５１／０ ０．７Ｚを使用し、エアジェットルームで、たて糸６０本／２５ｍｍ、よこ糸４４本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製織し、得られた生機に扁平化加工としてプレスロールで連続的に加圧する（線圧３００Ｎ／ｃｍ）方法を施した後、高圧散水流による開繊加工（加工圧４００Ｎ／ｃｍ2 ）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、目付１４６ｇ／ｍ2 、厚さ１３０μｍ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。
【００２０】
【実施例２】
ガラスクロスとして、たて糸にＤ９００ １／０ １．０Ｚ、よこ糸にＧ７５１／０ ０．７Ｚを使用し、エアジェットルームで、たて糸５５本／２５ｍｍ、よこ糸４４本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製織し、得られた生機に扁平化加工としてプレスロールで連続的に加圧する（線圧３００Ｎ／ｃｍ）方法を施した後、高圧散水流による開繊加工（加工圧４００Ｎ／ｃｍ2 ）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、目付１２９ｇ／ｍ2 、厚さ１１０μｍ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、たて糸にＤ４５０ １／０ ０．３Ｚ、よこ糸にＧ７５１／０ ０．７Ｚを使用し、エアジェットルームで、たて糸６０本／２５ｍｍ、よこ糸４４本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製織し、得られた生機に扁平化加工としてプレスロールで連続的に加圧する（線圧３００Ｎ／ｃｍ）方法を施した後、高圧散水流による開繊加工（加工圧４００Ｎ／ｃｍ2 ）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、目付１４６ｇ／ｍ2 、厚さ１２０μｍ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】
【実施例４】
ガラスクロスとして、たて糸にＤ９００ １／０ １．０Ｚ、よこ糸にＥ１１０ １／０ １．０Ｚを使用し、エアジェットルームで、たて糸５５本／２５ｍｍ、よこ糸５５本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製織し、得られた生機に扁平化加工としてプレスロールで連続的に加圧する（線圧３００Ｎ／ｃｍ）方法を施した後、高圧散水流による開繊加工（加工圧４００Ｎ／ｃｍ2 ）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、目付１１０ｇ／ｍ2 、厚さ１００μｍ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５】
ガラスクロスとして、たて糸にＤ９００ １／０ １．０Ｚ、よこ糸にＥ２２５ １／０ １．０Ｚを使用し、エアジェットルームで、たて糸５６本／２５ｍｍ、よこ糸６０本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製織し、得られた生機に扁平化加工としてプレスロールで連続的に加圧する（線圧３００Ｎ／ｃｍ）方法を施した後、高圧散水流による開繊加工（加工圧４００Ｎ／ｃｍ2 ）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、目付６４ｇ／ｍ2 、厚さ５５μｍ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、たて糸及びよこ糸にＥ２２５ １／０ １．０Ｚを使用し、エアジェットルームで、たて糸６０本／２５ｍｍ、よこ糸５７本／２５ｍｍの織物密度での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、さらに高圧水流による開繊加工（加工圧３００Ｎ／ｃｍ2 ）方法を採用し、目付１０５ｇ／ｍ2 、厚さ９５μｍ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、たて糸及びよこ糸にＤ４５０ １／０ １．０Ｚを使用し、エアジェットルームで、たて糸６０本／２５ｍｍ、よこ糸４６本／２５ｍｍの織物密度での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、目付４６ｇ／ｍ2 、厚さ５７μｍ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、たて糸にＧ７５ １／０ ０．７Ｚ、よこ糸にＤ４５０１／０ １．０Ｚを使用し、エアジェットルームで、たて糸４４本／２５ｍｍ、よこ糸５本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製織し、得られた生機を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、目付１２３ｇ／ｍ2 、厚さ１２０μｍの比較例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。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
【発明の効果】
本発明のプリント配線板により、一方向の低熱膨張、高弾性などの特性が必要とされる分野への適用が可能となり、特に液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ装置のガラス基板とＴＡＢを介して接合したディスプレイ装置の製造において、プリント配線板とガラス基板の熱膨張率の差を改良することにより、接合時の熱履歴等からのＴＡＢの銅箔回路の接続信頼性を確保し、かつ低コストのガラスクロス及び該ガラスクロスを用いたプリント配線板を提供することが可能となる。

Claims (3)

1. たて糸とよこ糸を織成してなるガラスクロスにおいて、構成されるたて糸またはよこ糸のどちらか一方の糸が、交差する他方の糸の番手に対して１／３以下の細さであり、かつ細い方の糸（細糸）と太い方の糸（太糸）との、番手と各糸の織物密度の関係が下式（１）を満たし、さらに各糸の織物密度が３０本以上、９０本以下であることを特徴とするガラスクロス。
   ０．０５≦（細糸の番手×細糸の織物密度）／（太糸の番手×太糸の織物密度）≦０．３３・・・・・・・（１）
2. 請求項１記載のガラスクロスにおいて、構成されるたて糸の番手が、よこ糸の番手よりも小さいことを特徴とするガラスクロス。
3. 請求項１又は請求項２に記載のガラスクロスを基材として用いたことを特徴とするプリント配線板。