JPH0455437A - 低誘電率積層板用プリプレグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、プリント配線板分野等に使用される低誘電
率積層板用プリプレグに関する。

〔従来の技術〕

従来、電気・電子分野で用いられるプリント配線板用の
基板材料としては、たとえば、ガラス布（繊維強化材）
等の基材に各種樹脂を含浸して得られたプリプレグを積
層し成形した積層板がある。具体的には、ガラス布基材
エポキシ樹脂積層板、ガラス布基材ポリイミド樹脂積層
板、ガラス布基材フッ素樹脂積層板などが広く用いられ
ている〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、高多層で大型のプリント配線板においては、
性能向上のために、低誘電率かつ低熱膨張係数の基板材
料が求められている。このような要求に対しては、前記
ガラス布基材エポキシ樹脂積層板およびガラス布基材ポ
リイミド樹脂積層板では、低熱膨張係数の要求を満たす
反面、低誘電率の要求を満たすことが困難であった。一
方、前記ガラス布基材フッ素樹脂積層板では、低誘電率
の要求を満たす反面、Ｚ方向の熱膨張係数が大きく、高
多層のプリント配線板とした場合、スルホールメツキ部
のし一トサイクルによる断線が起こりやすく、接続信頼
性が低いという欠点があった低誘電率かつ低熱膨張係数
の基板材料の実現のためには、過去、様々な試みがなさ
れている。たとえば、特開昭６３−２５９９０７号公報
に開示されている電気的基体材料では、ガラス布基材を
使用せずに、低誘電率化効果のあるフルオロポリマー材
料（フッ素樹脂）と低誘電率化および低熱膨張係数化効
果のあるセラミック充填材（無機材料）とを組み合わせ
ることによって基板材料の低誘電率化および低熱膨張係
数化を達成している。

しかし、この電気的基体材料は、そのシート化工程が非
常に複雑で費用が膨大になるので、実用化が妨げられて
いた。

その点、前記ガラス布基材フッ素樹脂積層板は、シート
化が容易であり、かつ、含浸法で得られるため、製造コ
ストが低い。そこで、前記低誘電率化および低熱膨張係
数化効果のある無機材料と低誘電率化効果のあるフッ素
樹脂との組み合わせを前記ガラス布基材フッ素樹脂積層
板にも応用することが考えられる。すなわち、積層板の
構成材料であるプリプレグを作製する際、ガラス布基材
に含浸させるフッ素樹脂の分散液中に、低誘電率化およ
び低熱膨張係数化効果のある無機材料を添加し、樹脂と
一緒に同無機材料も含浸して、プリプレグの低誘電率化
および低熱膨張係数化を図ることが考えられる。

前記低誘電率化および低熱膨張係数化効果のある無機材
料としては、前記セラミック充填材の他に、たとえば、
窒素ガス、炭酸ガス等を封入した中空ガラス球（ガラス
バルーン）がある。このものは、中空であるから、低誘
電率化および低熱膨張係数化効果に一層優れている。し
かし、この中空ガラス球をフッ素樹脂等の分散液に添加
して調製した含浸液を、ガラス布等のシート状の基材に
含浸してプリプレグを作製しようとした場合、従来入手
可能な微小中空ガラス球の多くは、平均粒径が４０〜１
００ｎであり（「多孔性セラミックスの開発・応用」■
シーエムシー発行、１９８４年刊、１９８〜２０１頁等
参照）、比重が０．２〜０．６と小さいため、中空ガラ
ス球が含浸液の上部に浮いてしまう（中空ガラス球が含
浸液中に均一に分散しない）。このような含浸液を前記
基材に含浸しても、樹脂は、ガラス布に均一に含浸され
るが、中空ガラス球は、均一に含浸されない。それゆえ
、均一な組成のプリプレグを安定して得ることが困難で
あり、プリプレグの場所によって誘電率や熱膨張係数が
変化してしまうので、実用化に至っていないのが現状で
ある。

以上の事情に鑑み、この発明は、組成が均一であり、低
誘電率かつ低熱膨張係数の安定した性能を有するプリプ
レグを提供することを課題とする〔課題を解決するため
の手段〕 前記課題を解決するため、この発明にかかる低誘電率積
層板用プリプレグは、シート状の基材に、フッ素樹脂お
よび平均粒径２０μｍ以下の中空ガラス球の分散液を含
浸乾燥させてなるものであるこの発明で用いられるフッ
素樹脂としては、特に限定されないが、たとえば、ポリ
テトラフルオロエチレン（以下、ｒＰＴＦＥＪと略す）
、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン
共重合体（以下、ｒＦＥＰＪと略す）、テトラフルオロ
エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
体（以下、ｒＰＦＡＪと略す）、テトラフルオロエチレ
ン−エチレン共重合体（以下ｒＥＴＦＥＪと略す）、ポ
リクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオ
ライド、ポリビニルフルオライド、クロロトリフルオロ
エチレン−エチレン共重合体等を挙げることができる。

これらの中でも、低誘電率で、しかも高耐熱性を有する
点から、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥが好まし
い。なお、前記列記したフッ素樹脂は、１種のみの使用
に限らず、複数種を併用して使用することもできる。

この発明で用いられるシート状の基材としては、特に限
定されないが、たとえば、ガラス、アスベスト、アルミ
ナなどからなる無機質繊維、ポリエステル、アラミド、
ポリビニルアルコール、アクリル、ＰＴＦＥなどからな
る有機合成繊維、木綿などの天然繊維等の各繊維からな
る織布・不織布あるいは紙等が挙げられる。また、ＰＴ
ＦＥフィルム、ＦＥＰフィルム、ＰＦＡフィルム、発泡
ＰＴＦＥフィルム、ポリイミドフィルム、ＰＰＳフィル
ム（＝ポリフェニレンスルフィドフィルム）等の合成樹
脂フィルムも使用可能である。これらの基材の中でも、
誘電率、耐熱性、加工性の点から、ガラス繊維またはア
ラミド繊維からなる織布・不織布、あるいは、紙が望ま
しい。

この発明で用いられる中空ガラス球としては、平均粒径
が２０ｎ以下のものを用いることが必要である。これは
、主に、下記の理由による。

この発明で使用するフッ素樹脂は溶媒に難溶であるため
、同樹脂を基材に含浸する場合は、水性分散液として含
浸するのが一般的であるが、フッ素樹脂の水性分散液の
比重は、１．３〜１．６程度と大きく、また、粘度は、
２０〜３０ｃｐｓ　　（２５℃）と低い。そのため、こ
のような分散液に、前述した従来入手可能な比重の小さ
い中空ガラス球を加えた場合、中空ガラス球が浮いてし
まうので、中空ガラス球が均一に分散した安定な含浸液
を得ることは困難である。そこで、中空ガラス球として
平均粒径２０μｍ以下のものを用いることによって、中
空ガラス球が均一に分散され、かつ、その状態が安定し
て保持される含浸液を得ることが可能になるのである。

これは、中空ガラス球の比重が大きくなって前記フッ素
樹脂の分散液の比重に近づく効果と、粉体の微細化効果
の二つの効果によるものと推定される。このような中空
ガラス球（およびフッ素樹脂）が均一に分散した含浸液
（分散液）を前記シート状基材に含浸すれば、組成が均
一であり、低誘電率かつ低熱膨張係数の安定した性能を
有するプリプレグが得られるのであるまた、中空ガラス
球の平均粒径を小さくすると、その耐圧強度が大きく向
上するため、プリプレグを積層し成形する時の成形圧力
による中空ガラス球の破壊を防止できるようにもなる。

中空ガラス球の粒径の下限については、特に限定されな
いが、中空ガラス球の壁厚を０．５μ以下にすることは
困難であるので、中空ガラス球によって低誘電率化効果
等を得るためには、その粒径が１．５　ｔｒ＊以上であ
ることが望ましい。

平均粒径２０μ以下の中空ガラス球の中空部分の球全体
に対する体積比率については、従来の平均粒径４０〜１
００Ｉｒ＠の中空ガラス球のそれより減少するけれども
、複合物にした場合の低誘電率化および低熱膨張係数化
効果は、依然発揮される中空ガラス球の製造方法、殻壁
の構成材として用いられるガラスの種類、中空部分に封
入される気体の種類等については、特に限定されない。

プリプレグ中の中空ガラス球の含有量については、特に
限定されるものではないが、低誘電率化および低熱膨張
係数化効果を顕著に得るためには、プリプレグ中の全固
形分に対して５重量％以上であることが望ましく、１５
〜５０重量％であることが最も望ましい。中空ガラス球
の含有量が５０重量％を超える場合、プリプレグ中のフ
ッ素樹脂の含有量が少なくなり、積層成形した時にボイ
ドが発生しやすくなるので注意を要する。

さらに、中空ガラス球は、特に限定されるわけではない
が、シランコート剤でコーティングされていることが望
ましい、それによって、プリプレグおよびそれを積層成
形して得られた積層板の吸水率を低くすることができる
からである。シランコーティングの方法としては、特に
限定されず、乾式法、湿式法等の各種の方法で実施する
ことが可能である。シランコート剤としては、特に限定
されないが、たとえば、フェニルトリメトキシシラン、
トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ｙ　−（２
−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランな
どのシラン化合物等が挙げられる。これらは、単独で、
もしくは、複数種混合して使用できる。

この発明にかかる低誘電率積層板用プリプレグは、たと
えば、金属箔とともに積層して、金属箔張り積層板とし
て用いることができる。同プリプレグは、また、多層プ
リント配線板製造時の接着シートや封止材等としても有
用である。

〔作　　　用〕

中空ガラス球として、平均粒径２０μｍ以下のものを用
いるようにすると、中空ガラス球の比重が大きくなりフ
ッ素樹脂の分散液の比重に近づき、しかも、粉体の微細
化効果も加わるため、中空ガラス球がフッ素樹脂の分散
液中に均一に分散する。このような中空ガラス球とフッ
素樹脂が均一に分散した分散液をシート状基材に含浸し
た後、乾燥するようにすると、低誘電率化効果を持つフ
ッ素樹脂と低誘電率化および低熱膨張係数化効果を持つ
中空ガラス球とが均一に含浸されるため、得られたプリ
プレグは、組成が均一であり、低誘電率かつ低熱膨張係
数の安定した性能を有することが可能となる。

〔実　施　例〕

以下に、この発明の具体的な実施例を比較例と併せて説
明するが、この発明は、下記実施例に限定されない。

一実施例Ｉ ＰＴＦＥを６０重量％含有する水性分散液（Ｄ＝２：ダ
イキン工業社製）５００重量部に、粒径が全て４０ｎ以
下であり、かつ平均粒径が１３ＩｔＭである中空ガラス
球（Ｈ−３３０：　日本シリカニ業社製）１５０重量部
を加え充分攪拌した。

このＰＴＦＥと中空ガラス球の分散液は、１時間静置し
ても二層に分離することなく、ＰＴＦＥおよび中空ガラ
ス球が均一に分散した状態を保持した。

このＰＴＦＥと中空ガラス球の分散液を、Ｅガラス繊維
からなる９７ｇ／ｍ”のガラス布に含浸した。含浸終了
後、二本のロールによって作られた狭い隙間を通して引
き上げ、１５０℃で５分間、次いで、３８０℃で５分間
乾燥した。その後、さらに前記ＰＴＦＥと中空ガラス球
の分散液を含浸し、乾燥する処理を繰り返すことによっ
て、プリプレグ中のガラス布の含有量がプリプレグ中の
全固形分の２５重量％であるプリプレグを得た。

このプリプレグを４枚積層し、さらにその両面に厚さ３
５ｎの銅箔を配置しで積層した。次に、これを金型に挟
み、成形圧力３０ｋｇ／ａ、温度３８０℃で１時間保持
して成形することによって、両面銅箔張積層板を作製し
た。

得られた両面銅箔張積層板について、誘電率、誘電正接
、熱膨張係数、吸水率等の物性を測定した。なお、熱膨
張係数は、厚さ方向の３０〜２００℃間の熱膨張係数で
ある。また、吸水率は、５０℃の温水中に４８時間浸漬
（Ｄ−４８１５０）後の積層板の重量増加率（％）であ
る。それらの結果を第１表に示した。

一実施例２一 実施例１において、平均粒径１３ハの中空ガラス球の代
わりに平均粒径５５ｎの中空ガラス球（ＳＩ：Ｗ、Ｒ，
ブレース社製）を分級することによって得られた平均粒
径２０μｍの中空ガラス球を用いるようにした以外は実
施例１と同様にして、ＰＴＦＥと中空ガラス球の分散液
を調製した。

この分散液は、１時間静置しても二層に分離することな
く、ＰＴＦＥおよび中空ガラス球が均一に分散した状態
を保持した。

このＰＴＦＥと中空ガラス球の分散液を用い、実施例１
と同様にして、プリプレグを得た。

得られたプリプレグを用い、実施例１と同様にして、両
面銅箔張積層板を作製した。

得られた両面銅箔張積層板について、実施例１と同様に
して、物性を測定した。その結果を第１表に示した。

一実施例３− 実施例１において、ＰＴＦＥと中空ガラス球の分散液中
の中空ガラス球の配合量を６０重量部に変えた以外は実
施例１と同様にして、ＰＴＦＥと中空ガラス球の分散液
を調製した。

この分散液は、１時間静置しても二層に分離することな
く、ＰＴＦＥおよび中空ガラス球が均一に分散した状態
を保持した。

このＰＴＦＥと中空ガラス球の分散液を用い、実施例１
と同様にして、プリプレグを得た。

得られたプリプレグを用い、実施例１と同様にして、両
面銅箔張積層板を作製した。

得られた両面銅箔張積層板について、実施例１と同様に
して、物性を測定した。その結果を第１表に示した。

一実施例４− シランコート剤（フェニルトリメトキシシラン：ＫＢＭ
１０３：信越化学工業社製）１．５重量部を２５０重量
部のメチルアルコールに溶解した溶液に平均粒径１３μ
の中空ガラス球を１５０重量部添加し充分攪拌した後、
室温でメチルアルコールを減圧留去して、シランコート
剤でコーティング処理した中空ガラス球を得た。

実施例１において、中空ガラス球としては、上記のよう
にしてシランコート剤でコーティング処理した中空ガラ
ス球を用いるようにした以外は実施例１と同様にして、
ＰＴＦＥと中空ガラス球の分散液を調製した。

この分散液は、１時間静置しても二層に分離することな
（、ＰＴＦＥおよび中空ガラス球が均一に分散した状態
を保持した。

このＰＴＦＥと中空ガラス球の分散液を用い、実施例１
と同様にして、プリプレグを得た。

得られたプリプレグを用い、実施例１と同様にして、両
面銅箔張積層板を作製した。

得られた両面銅箔張積層板について、実施例１と同様に
して、物性を測定した。その結果を第１表に示した。

一比較例１一 実施例１において、平均粒径１３ｎの中空ガラス球の代
わりに平均粒径５５．ｎの中空ガラス球（ＳＩ：Ｗ、Ｒ
，ブレース社製）を分級することによって得られた平均
粒径４０ｎの中空ガラス球を用いるようにした以外は実
施例１と同様にして、ＰＴＦＥと中空ガラス球の分散液
を調製した。

この分散液を１時間静置したところ、二層に分離してし
まった（中空ガラス球が浮いてしまった）。

この分散液をガラス布に含浸させたところ、中空ガラス
球のガラス布への付着状態を安定化することができず、
中空ガラス球の含有率がプリプレグの場所によって異な
ってしまったため、安定した性能を測定することができ
なかった。

−比較例２一 実施例１で用いたＰＴＦＥを６０重量％含有する水性分
散液ＣＤ−２：ダイキン工業社製）５００重量部のみを
ガラス布に含浸させ、中空ガラス球は含浸させないよう
にした以外は実施例１と同様にして、プリプレグを得た
。なお、上記ＰＴＦＥの水性分散液は、１時間静置して
も二層に分離することな（、ＰＴＦＥが均一に分散した
状態を保持した。

得られたプリプレグを用い、実施例１と同様にして、両
面銅箔張積層板を作製した。

得られた両面銅箔張積層板について、実施例１と同様に
して、物性を測定した。その結果を第１表に示した。

一比較例３− ガラス布含有量がプリプレグ中の全固形分の４８重量％
になるようにＥガラス繊維からなるガラス布にポリイミ
ド樹脂を含浸して得られたプリプレグ（Ｒ−４６７０：
松下電工社製）を４枚積層し、さらにその両面に厚さ３
５．Ｍｌの銅箔を配置して積層した。次に、これを金型
に挟み、圧力３０ｋｇ／ｃｄ、温度２１０℃で２時間保
持し成形して、両面銅箔張積層板を得た。

この両面銅箔張積層板について、実施例１と同様にして
、物性を測定した。その結果を第１表に示した。

第１表にみるように、実施例１〜４で得られた積層板は
、比較例２〜３で得られた積層板に比べて、誘電率、誘
電正接、熱膨張係数のいずれについても低い値を有する
ことがわかる。また、実施例１で得られた積層板の吸水
率と実施例４で得られた積層板の吸水率の比較から、中
空ガラス球をシランコート剤でコーティングすることに
よって、積層板の吸水率を低くすることができることが
わかる。

〔発明の効果〕

この発明にかかるプリプレグは、低誘電率かつ低熱膨張
係の安定した性能を有する。そのため、このプリプレグ
を積層成形して得られた積層板は、低誘電率かつ低熱膨
張係数の優れた性能を有するので、高多層で大型のプリ
ント配線板分野等において非常に有用な材料となる。

また、上記プリプレグは、複雑な装置や工程を必要とし
ない含浸法により得られたものであるため、製造コスト
が低いものとなっている。

代理人　弁理士　　松　本　武　彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　シート状の基材に、フッ素樹脂および平均粒径２０
   μｍ以下の中空ガラス球の分散液を含浸乾燥させてなる
   低誘電率積層板用プリプレグ。 ２　フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン、テト
   ラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合
   体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビ
   ニルエーテル共重合体およびテトラフルオロエチレン−
   エチレン共重合体からなる群の中から選ばれた少なくと
   も１種である請求項１記載の低誘電率積層板用プリプレ
   グ。 ３　シート状の基材が、下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の
   うちのいずれかである請求項１または２記載の低誘電率
   積層板用プリプレグ。 （ａ）ガラス繊維からなる織布または不織布。 （ｂ）アラミド繊維からなる織布または不織布。 （ｃ）紙。 ４　中空ガラス球の含有量が、プリプレグ中の全固形分
   の５重量％以上である請求項１ないし３のいずれかに記
   載の低誘電率積層板用プリプレグ５　中空ガラス球が、
   シランコート剤でコーティングされたものである請求項
   １ないし４記載の低誘電率積層板用プリプレグ。