JPH09208252A - 低誘電率ガラスペーパー及びそれを用いたプリント配線基板 - Google Patents
低誘電率ガラスペーパー及びそれを用いたプリント配線基板Info
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Abstract
線基板用に適したガラスペーパーとそれを用いたプリン
ト配線基板を提供する。 【解決手段】重量%で、SiO2 50〜60%、Al
2 O3 10〜20%、B2 O3 20〜30%、Ca
O 0〜5%、MgO 0〜4%、Li2 O+Na2 O
+K2 O 0〜0.5%、TiO2 0.5〜5%のガ
ラス組成を有するガラス繊維からガラスペーパーを得
る。得られたガラスペーパーを積層し、ワニスを含浸さ
せた後、銅箔を重ね、ワニスを硬化成形させて、プリン
ト配線基板を得る。
Description
し、特に低誘電率、低誘電正接を要求されるプリント配
線基板用ガラスペーパーに関する。またそのガラスペー
パーを基材として用いたプリント配線基板に関する。
星放送や移動無線などの通信機器は、デジタル化、信号
の高速処理化の傾向にあり、そのためこれらに用いられ
るプリント配線基板は、低誘電率、低誘電正接のものが
望まれている。低誘電率化、低誘電正接化の試みとし
て、プリント配線基板を構成するマトリックス樹脂から
の検討は進められているが、マトリックス樹脂のみから
では低誘電率、低誘電正接に対しては不十分で、プリン
ト配線基板の補強材であるガラス繊維に対しても検討す
る必要がある。プリント配線基板の補強材となるガラス
繊維は、形態上、ガラスペーパーは経済的に安価であ
り、打抜き加工が容易であることからして、近年CEM
−3の基材用として増加しており、益々低誘電率化、低
誘電正接化の要求が高まっている。また、プリント配線
基板は、ICチップを直接その基板上に実装する技術が
導入され、そのために正確な位置決めがより必要とな
り、プリント配線基板の熱膨張の極めて少ないものが求
められるようになった。通常、ガラス繊維のガラスの種
類として、この種の商業的に生産されているものとして
はEガラスが知られている。
電流を流すと、ガラスは交流電流に対してエネルギー吸
収を行い熱として吸収する。吸収される誘電損失エネル
ギーはガラスの成分及び構造により定まる誘電率及び誘
電正接に比例し、次式で表される。 W=kfv2 ×εtanθ Wは誘電損失エネルギー、kは定数、fは周波数、v2
は電位傾度、εは誘電率、tanθは誘電正接を表す。
この式から誘電率及び誘電正接が大きい程、また周波数
が高い程、誘電損失が大きくなることがわかる。
比較的高いため、Eガラス組成を有するガラスペーパー
を用いたプリント配線基板では、要求には、十分には応
えられない。Eガラスより低い値を示すガラスとして、
ガラス組成において、SiO2 及びB2 O3 の割合が比
較的高いDガラスがあるが、Dガラスの繊維は、溶融性
が悪く脈理や泡が発生し易いため、紡糸工程において、
繊維の切断が多く、生産性、作業性が悪いという問題が
あり、一般的ではない。また耐水性が悪いという問題も
ある。
解決するために、低誘電率、低誘電正接が得られ、かつ
溶解性、耐水性にも優れたガラスからガラスペーパーを
得て、更にそれを用いてプリント配線基板を得ることと
している。
特にSiO2 を60%以下、TiO2 を0.5〜5%と
して、ガラスの溶解性を良くしながら、Li2 O、Na
2 O、K2 Oの合計を0.5%以下とすることであり、
即ち重量%で、SiO2 50〜60%、Al2 O3
10〜20%、B2 O3 20〜30%、CaO 0〜
5%、MgO 0〜4%、Li2 O+Na2 O+K2 O
0〜0.5%、TiO2 0.5〜5%のガラス組成を
有することである。このガラス組成を有するガラスペー
パーを用いることにより、低誘電率、低誘電正接が要求
されるプリント配線基板が得られる。
重量%で、SiO2 50〜56%、Al2 O3 14
〜18%、B2 O3 24〜28%、CaO 0〜2.
5%、MgO 0〜2.5%、Li2 O 0〜0.15
%、Na2 O 0〜0.15%、K2 O 0〜0.15
%、TiO2 1〜4%のガラス組成を有する。
定した理由は以下の通りである。SiO2 はAl
2 O3 、B2 O3 とともに、ガラスの骨格を形成する成
分であるが、50%未満では誘電率が大きくなり過ぎ
る。60%を超えると、粘度が高くなり過ぎて、紡糸
時、溶出量が低くなって生産性が落ち、場合によって
は、繊維化が困難となる。好ましくは50〜56%であ
る。
易く、そのため耐水性が悪くなる。20%を超えると液
相温度が上昇し紡糸性が悪くなる。従ってAl2 O3 は
10〜20%に限定され、好ましくは14〜18%であ
る。
させ、溶融を容易にする成分であるが、20%未満で
は、誘電正接が大きくなり過ぎる。30%を超えると耐
水性が悪くなり過ぎる。従ってB2 O3 は10〜20%
に限定され、好ましくは24〜28%である。
せる成分であるが、CaOが5%、MgOが4%を超え
ると誘電率、誘電正接が大きくなり過ぎるのでCaOは
0〜5%、MgOは0〜4%に限定され、好ましくはC
aO 0〜2.5%、MgO0〜2.5%である。
剤として使用するが、これらの合計が0.5%を超える
と誘電正接が高くなり過ぎ、また耐水性も悪くなる。従
ってLi2 O+Na2 O+K2 Oは0〜0.5%に限定
され、好ましくはLi2 O0〜0.15%、Na2 O
0〜0.15%、K2 O 0〜0.15%である。
げるのに有効であるが、0.5%未満では紡糸時、脈
理、未溶融を発生させて溶融性が悪くなったり、また誘
電率、誘電正接が高くなる。逆に5%を超えると分相を
生じ易く、化学的耐久性が悪くなる。従って、TiO2
は0.5〜5%に限定され、好ましくは、1〜4%であ
る。
特性を損なわない程度に、ZrO2F2 、SO3 、Zn
O、SrO、BaO等の成分を3%まで含有することが
可能である。
る。まずSiO2 50〜60%、Al2 O3 10〜
20%、B2 O3 20〜30%、CaO 0〜5%、
MgO 0〜4%、Li2 O+Na2 O+K2 O0〜
0.5%、TiO2 0.5〜5%のガラス組成になるよ
うに調合したバッチを、白金ルツボに入れ電気炉中で1
500〜1550℃で8時間の条件で、撹拌を加えなが
ら溶融する。次にこの溶融ガラスをカーボン板上に流し
出し、ガラスカレットを作成した。このガラスカレット
をガラス繊維製造炉に投入後1300〜1400℃で溶
融紡糸して長繊維状のガラス繊維を得る。
断してガラスチョップドストランドとする。一定長に切
断するには、切断装置として、例えば切断刃を円周上に
有し、一定速度で回転する切断ローラーと、この切断ロ
ーラーに接触して逆回転するゴムローラーとからなり、
切断ローラーとゴムローラーとの間で長繊維状のガラス
繊維を切断する装置、或いは固定刃と一定速度で回転す
る回転刃とからなり、一定速度で進入する長繊維状のガ
ラス繊維を、固定刃と回転刃との間で挟んで切断する装
置などの公知の切断装置を用いることができる。
補強効果を向上するため、或いは取り扱いを良くするた
めに、シランカップリング剤、フィルム形成剤、潤滑
剤、分散剤、などを含む処理液で処理を施してもよい。
処理を施すのは、通常はガラス繊維の紡糸工程で集束剤
として付与されるが、紡糸工程でケーキとして巻き取ら
れたガラス繊維ストランドを、チョップドストランド等
に加工する工程の途中で付与してもよい。処理液を付与
する方法には、ローラーコーターによる方法、ガラス繊
維ストランドを処理液中に浸漬する方法等公知の方法が
使用できる。ガラス繊維に付着する処理液の重量は、ガ
ラス繊維の重量に対して固形分値で0.05〜2.0%
であるのが好ましい。0.05%未満であると集束が悪
く取扱性が悪くなったり、また2.0%を超えると 分
散性が悪くなる場合がある。
ラン、エポキシシラン、ビニルシラン、アクリルシラ
ン、クロルシラン、カチオニックシラン等公知のものが
使用できる。フィルム形成剤としては、例えばポリ酢酸
ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリ
ル樹脂のエマルジョンが使用できる。潤滑剤としては、
高級脂肪酸アミド、第4級アンモニウム塩などが使用で
き、脂肪酸アミドとしては、例えば、ジエチレントリア
ミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタ
ミン等のポリエチレンポリアミンと、ラウリン酸、ミリ
スチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等の脂肪酸との
脱水縮合物が使用できる。また第4級アンモニウム塩と
しては、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドな
どアルキルトリメチルアンモニウム塩などが使用でき
る。分散剤としては、ノニオン界面活性剤、アニオン界
面活性剤、両性界面活性剤など、例えばポリエチレング
リコールノニルフェニルエーテルが使用できる。
ストランドを、本発明のガラスペーパーにするには、公
知の方法であるガラスチョップドストランドをスラリー
化し、抄造装置を用いて抄紙すればよい。例えば、傾斜
型金網式不織布抄紙機などの抄造装置で、ガラスチョッ
プドストランドのスラリーを抄紙した後、バインダーを
スプレー法、ロールコーター法により付着させ、次に乾
燥させる。バインダーは、例えば、エポキシ樹脂、アク
リル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリ酢酸ビニル、
ポリビニルアルコールなど、これらを単独で或いは2種
以上混合したものの水溶液又は分散液を用いる。
ラスチョップドストランドの長さは、特に制限はない
が、1〜50mmが好ましい。1mm未満であるとプリ
ント配線基板としたときの熱膨張係数が高くなったり、
あるいは補強効果が得られなかったりする場合があり、
逆に50mmを超えるとガラスチョップドストランドの
水分散性が悪くなりすぎる場合がある。本発明のガラス
ペーパーに用いるガラス繊維は通常、繊維径が3〜30
μmのフィラメントが50〜4000本程度集束された
ものが使用される。繊維径が3μm未満であるとガラス
ペーパーの製造工程で、均一分散が得られず、逆に30
μmを超えるとプリント配線基板としたときの表面平滑
性が悪くなったり、熱膨張傾数が高くなりすぎる場合が
ある。またガラス繊維の断面は、通常の円形に拘らず、
繭型、略三角形、星形など非円形の形状であってもよ
い。
のプリント配線基板に用いるマトリックスとなる合成樹
脂は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂樹脂であっても
よく、例えば、熱硬化性樹脂であれば、ポリイミド樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキ
シ樹脂等、熱可塑性樹脂であれば、ポリエチレンテレフ
タレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリ
アセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニルサルフ
ァイド樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。プリント配線
基板用として特に好ましく用いることができる合成樹脂
は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、フッ素樹脂である。
を作製した。 <ガラス組成>SiO2 54.7%、Al2 O3 1
4.0%、B2 O3 26.0%、CaO 1.0
%、 MgO 3.0%、Li2 O 0.15%、Na
2 O 0.15%、K2 O 0.00%、TiO2
1.0% <集束剤付着率> 0.15重量%(固形分) <繊維径> 9μm、 フィラメント数 200 <繊維長> 13mm
ポリエチレンオキサイドを分散剤とした0.2重量%の
水溶液に、0.3g/l添加し、次に傾斜型金網式不織
布抄紙機で抄紙して、ガラスペーパーを得た。得られた
ガラスペーパーは、質量75g/m2 、厚さ0.4mm
であった。このガラスペーパーの誘電率、誘電正接を測
定したところ、誘電率(1MHz)は4.4、誘電正接
(1MHz)は0.6×10-3であった。
記のワニスをガラス含有率が80重量%になるように含
浸させた後、上面と下面に18μmの銅箔を重ね、10
0〜150℃の温度で硬化させて、厚さ1.6mmのプ
リント配線基板を得た。 <ワニスの調製> 不飽和ポリエステル樹脂 (ポリマール6304、武田薬品工業(株)製) 100部 過酸化ベンゾイル (川口薬品(株)製) 2.2部
正接、熱膨張係数を測定したところ、誘電率(1MH
z)は3.1、誘電正接(1MHz)は5.90×10
-3、熱膨張係数(70〜100℃)は31×10-6/℃
であった。
成を有するガラスチョップドストランドを使用した他は
実施例1と同一にして、ガラスペーパーを作製し、プリ
ント配線基板を作製した。ガラスペーパーの誘電率、誘
電正接はを測定したところ、誘電率(1MHz)は6.
6、誘電正接(1MHz)は1.2×10-3であった。
またプリント配線基板の誘電率(1MHz)は3.5、
誘電正接(1MHz)は7.10×10-3、熱膨張係数
(70〜100℃)は35×10-6/℃であった。 <ガラス組成> SiO2 54.5%、Al2 O3 14.0%、B2 O3 7.0%、 CaO 22.4%、 MgO 0.6%、Li2 O 0.2%、 Na2 O 0.3%、K2 O 0.15%、TiO2 0.2% <集束剤付着率> 0.15重量%(固形分) <繊維径> 9μm、フィラメント数 200本 <繊維長> 13mm
るプリント配線基板は、低誘電率、低誘電正接、低熱膨
張係数を有しているので、特に、低誘電率、低誘電正接
を要求される衛星放送や移動無線などの通信機器用に、
熱膨張の少ないプリント配線基板として用いることがで
きる。また本発明のガラスペーパーは、ガラス繊維の製
造において、Dガラスのような紡糸工程における、ガラ
ス繊維の切断が多いことによる、生産性、作業性が悪い
という問題はないので、安定して生産することができ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%で、SiO2 50〜60%、A
l2 O3 10〜20%、B2 O3 20〜30%、C
aO 0〜5%、MgO 0〜4%、Li2O+Na2
O+K2 O 0〜0.5%、TiO2 0.5〜5%のガ
ラス組成を有する低誘電率ガラスペーパー。 - 【請求項2】 重量%で、SiO2 50〜56%、A
l2 O3 14〜18%、B2 O3 24〜28%、C
aO 0〜2.5%、MgO 0〜2.5%、Li2 O
0〜0.15%、Na2 O 0〜0.15%、K2 O
0〜0.15%、TiO2 1〜4%のガラス組成を有
する請求項1に記載の低誘電率ガラスペーパー。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の低誘電率
ガラスペーパーを基材として用いたプリント配線基板。
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