JPH11315446A

JPH11315446A - ガラスクロス及びプリント配線板

Info

Publication number: JPH11315446A
Application number: JP11046093A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Kimura; 康之木村; Yoshinobu Gondo; 義宣権藤
Original assignee: Asahi Schwebel Co Ltd
Current assignee: Asahi Schwebel Co Ltd
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 1999-11-16
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: JP3023427B2

Abstract

(57)【要約】【解決手段】たて糸とよこ糸から構成されるガラス
クロスにおいて、（ａ）たて糸とよこ糸のうち少なくと
もどちらか一方の織物密度Ｃ（本／２５ｍｍ）と該糸の
糸束断面幅Ａ（μｍ）がＣ×Ａ／１０００≧２５．０
を満たし、（ｂ）糸束断面厚みＢ（μｍ）と単繊維の
直径Ｌ（μｍ）、本数Ｎ（本）が（Ｂ／Ｌ）／Ｎ≦
０．０３０を満たすこと。構成するガラス糸の単
繊維の直径が呼び径Ｅの太さ以下であること。本発
明のガラスクロスを基材として用いたプリント配線板。【効果】本発明のプリント配線板を用いることによ
り、特にレーザービーム加工によるプリント配線板の小
径穴加工（内壁の粗さ、加工の再現性、真円性）を良好
にすることが可能となり、特に高密度実装化のために最
近求められているビヤホールを均一に小径穴加工するこ
とを可能とするプリント配線板を提供することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、特に小径
穴加工を行う高密度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】プリント配線板、特に多層プリント配線
板は導体層を設けた絶縁基材を複数枚、多層状に積層
し、接合することにより構成されている。そして、プリ
ント配線板を構成する各絶縁基材に設けた導体層は、そ
の上下方向における任意の導体層との間にスルーホー
ル、インナビアホール、ブラインドビアホールと呼ばれ
る導通穴を介して電気的に接続される。一方、近年の電
子機器の高性能化、小型化に伴い、プリント配線板には
高密度化の要求に対応することが必要となっており、こ
の配線密度の向上のためにビアホールの小径化が不可欠
となっている。

【０００３】しかしながら、従来より導通穴の加工方法
として用いられてきたドリル加工方法による小径化で
は、加工面の内壁の粗さ、加工穴の位置ずれ、後工程で
あるメッキ工程での加工穴壁面からのメッキ液染み込み
による絶縁不良等の問題を引き起こしている。そこで、
これまでにも絶縁基材を構成するガラスクロス及びマト
リックス樹脂に様々な改善がなされてきた。例えば、ガ
ラスクロスの表面処理剤によるマトリックス樹脂との接
着性の改善、ガラスクロスを開繊加工し、ガラス単繊維
の分布の均一化、マトリックス樹脂のＴｇを上げること
による耐熱性の改善等が挙げられる。

【０００４】一方で、さらに高密度化が進み、０．２ｍ
ｍφ以下の穴加工まで必要となっている。しかしなが
ら、小径ドリルは折損等による消耗が激しく、ドリル交
換に多大な時間を要するため、生産性が上がらないとい
う欠点が生じる。さらに、プリント配線板の小型化のた
めに絶縁基材の厚さが０．１ｍｍ以下まで薄くなり、ド
リル加工では穴の深さを０．１ｍｍ以下の精度で制御す
ることは難しく、このような薄い絶縁基材のブラインド
ビアホール形成は困難であった。

【０００５】そのため、最近、０．１ｍｍ以下の絶縁層
と導体を逐次積み重ねて多層化する、ビルドアップ配線
板と呼ばれる高密度多層プリント配線板が開発され、そ
のビア形成方法にレーザービームによる穴加工が提案、
実施されている。しかしながら、このビルドアップ配線
板は一般的に絶縁層にガラスクロスを含まないために、
寸法安定性、耐熱性等が大幅に低下し、また、ビルドア
ップ層を形成するために従来とは異なる工程が必要であ
り、大幅なコストアップとなる。

【０００６】そこで、絶縁層に０．１ｍｍ以下のガラス
クロスを含む多層プリント配線板のビア形成にレーザー
穴加工方法が適用可能なガラスクロスの開発が望まれて
いる。一般にプリント配線板の絶縁基材は有機材料であ
るマトリックス樹脂と無機材料であるガラスクロスとか
らなる複合材料であり、有機材料と無機材料が不均一に
存在する材料である。そのため、レーザー穴加工ではそ
れぞれの材料の加工状態が異なり、穴内壁の粗さを引き
起こし、メッキによる導体化の信頼性を損なう欠点が生
じる。

【０００７】つまり、有機材料部と無機材料部ではレー
ザー光の吸収率、分解温度、熱拡散率等が異なるためで
ある。これに対して、加工条件を適正化することで、良
好な穴加工状態を得る検討もなされているが、有機材料
であるマトリックス樹脂と無機材料であるガラスクロス
の面方向での不均一な分布の絶縁基材では、各穴間での
加工穴の均一性改良は達成されていない。この面方向で
の不均一性を改良するために織物の密度を上げて、隙間
ないガラスクロスを作成する検討も行われているが、各
加工穴の均一性は改善されるものの、ガラス量の増加に
伴い、加工性が低下し、またコストアップの要因となる
ため好ましくない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、小径
穴加工法であるドリル加工、及び特にレーザービーム加
工により、高密度実装プリント配線板のスルーホール、
インナービアホール、ブラインドビアホール等を均一に
小径穴加工することを可能とするガラスクロス及び、該
基材を用いたプリント配線板を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を鋭意検討した結果、ガラスクロスの織物構造に着目
し、ガラスクロスの面方向の分布の均一化を図り、具体
的にはガラス糸の糸束断面の幅と厚みを限定することに
より、従来のガラスクロスを基材として用いた積層板と
比較して、小径穴加工性の向上に必須である表面平滑性
に優れた積層板が得られ、特にレーザー加工に対しては
ガラス成分の除去及び加工条件の適正化が容易になるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１０】即ち、本発明は：たて糸とよこ糸から構成されるガラスクロスにおい
て、たて糸とよこ糸のうち少なくともどちらか一方の織
物密度Ｃ（本／２５ｍｍ）と該糸の糸束断面幅Ａ（μ
ｍ）が下式(1) を満たし、さらに糸束断面厚みＢ（μ
ｍ）と単繊維の直径Ｌ（μｍ）、本数Ｎ（本）が下式
(2) を満たすガラスクロスを提供する。また、（ただ
し、ここで言う糸束断面の幅Ａ、厚みＢはそれぞれ図１
に示す距離を示す。）Ｃ×Ａ／１０００≧２５．０・・・(1) （Ｂ／Ｌ）／Ｎ≦０．０３０・・・(2) 記載のガラスクロスを構成するガラス糸の単繊維
の直径がＪＩＳＲ３４１３において呼び径Ｅの太さ以
下である点にも特徴を有する。また、又は記載のガラスクロスを基材として用いた点
に特徴を有するプリント配線板を提供する。

【００１１】以下本発明を詳細に説明する。 (i) ガラスクロスの特徴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
織り構造が一般的であり、その場合、該糸が重なってい
る部分と、どちらか一方の糸が存在している部分、バス
ケットホールと呼ばれるたて糸とよこ糸により囲まれ
た、ガラス糸のない部分の３種の状態が混在している。
小径穴加工に優れたプリント配線板を得るためには、絶
縁基材中のガラス繊維の面方向での分布を均一にするこ
とが重要である。そのため、ガラスクロスを構成するた
て糸及びよこ糸の少なくとも一方の糸で、隣り合う同方
向の糸の間隔が隙間なく配列することが必要である。

【００１２】つまり、糸の織物密度Ｃ（本／２５ｍｍ）
と該糸の糸束断面幅Ａ（μｍ）が、下式（１）で表され
ることが必要である。Ｃ×Ａ／１０００≧２５．０・・・(1) Ｃ×Ａ／１０００＝Ｐとすると、好ましくは２８．０
≧Ｐ≧２５．０の関係を満たすことが必要である。即
ち、ガラスクロスの織物密度の単位長さである２５．０
（ｍｍ）より小さければ隣り合う糸束同志で隙間が生
じ、樹脂層のみの部分が生じるため、樹脂層の硬化収縮
の違いにより表面平滑性が悪化し、小径ドリル加工へ悪
影響となる。またレーザー加工の場合には樹脂部分とガ
ラス部分の加工状態が異なるため、加工穴の均一化が困
難になる。２８．０（ｍｍ）より大きいと他方の糸のう
ねりが抑制され、ガラスクロスの厚さ方向での均一性に
悪影響を及ぼし、平滑性を悪化させる。

【００１３】さらに、絶縁基材中のガラス量を増加させ
ないで、上述の式(1) の関係を得るためには、該糸の糸
の厚みが十分に扁平化されていることが必要である。こ
こでいう扁平とは、糸束断面の厚みＢ（μｍ）を単繊維
の直径Ｌ（μｍ）と単繊維本数Ｎ（本）で割った値が、
下式(2) で表されることが必要である。（Ｂ／Ｌ）／Ｎ≦０．０３０・・・(2) また、ここでいう単繊維の直径Ｌ（μｍ）とはＪＩＳ
Ｒ３１４３に示されている単繊維の直径の呼び径を値と
して用いている。つまり、糸束断面厚み方向の糸の並び
個数が全単繊維本数の３．０％以下、好ましくは、単繊
維直径以上、２．５％以下の関係を満たすことが望まし
い。

【００１４】この場合に、３．０％よりも大きければ十
分に扁平化されたとは言えず、厚さ方向に存在するガラ
ス成分の除去に悪影響を及ぼし、加工性を低下させる。
さらに、ガラスクロスを構成するガラス糸の単繊維の直
径は細い方が均一に分散しやすく、またプリント配線板
のドリル穴加工時の抵抗も小さく、レーザー加工時もガ
ラスの除去が容易である。つまりＪＩＳＲ３４１３に
おける呼び径Ｅ以下の太さ、好ましくは呼び径ＤＥ以下
の単繊維直径が穴加工には適している。

【００１５】(ii)ガラスクロスの製造：１）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、たて糸及びよ
こ糸ともに隣り合う糸同士が実質的に隙間なく配列され
た構造を形成しやすくなる。また、低撚糸を使用するこ
とにより、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、ガラスクロス中のガラス繊
維の分布がより均一となる。

【００１６】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、たて糸及びよこ糸と
もに隣り合う糸同士が実質的に隙間なく配列された構造
を形成しやすくなる。また、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
ロス中のガラス繊維の分布がより均一となる糸の低撚糸
化と同様な効果が得られる。

【００１７】さらに、ガラス糸に滑剤の特性を示す有機
物が付着した状態のガラスクロス、または通常のガラス
クロスを製織する際に使用されるバインダー、糊剤等が
付着した状態（通常、生機という）での扁平化加工やこ
れらの手法の組み合わせによって、より効果的となる。
また、両手法の組み合わせにより、さらに効果的とな
る。

【００１８】(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。

【００１９】(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、これを複数枚積層し、
または内層コア板の上にこれを複数枚または１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、ＰＰＯ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。

【００２０】

【実施例】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。ガラスクロスの物性測定方法：ＪＩＳＲ３４２０に従
い測定した。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、図１に示す糸束断面の幅及び厚みを測定し
た。

【００２１】プリント配線板用積層板の作成方法：内
層コア板として３５μ銅箔０．４ｍｍ厚両面板を用い、
表層銅箔を全面黒化処理して、コア板とした。次にガラ
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。このプリプレグを該コア板の両層に１枚
ずつ積層し、さらにその上に１８μの銅箔を重ねて１７
５℃、４０ｋｇ／ｃｍ²で加熱加圧して積層板を得た。

【００２２】プリント配線板の加工性評価：の積層
板の作成方法により積層板を作成し、銅箔をエッチアウ
ト後、レーザー加工機（レーザージョブ（株）ＭＬ３）
により、表層のみの小径穴加工を行った。加工条件は
０．１５ｍｍφ、パルス幅３２μｓ、ショット数５で行
った。穴加工後、穴の表面形状及び断面形状をガラスク
ロスの断面形状と同様な方法で観察し、特性を評価し
た。特性として、内壁の粗さ、加工の再現性を評価し
た。ここで、内壁の粗さは穴内壁の凸部と凹部の差を示
す。また、加工の再現性は表面の平均穴径のバラツキを
示す。

【００２３】（実施例１）ガラスクロスとして、たて糸
及びよこ糸にＤ４５０１／０１．０Ｚ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３０ｋｇｆ／ｃｍ）方法を施した後、
高圧散水流による開繊加工（加工圧４０ｋｇ／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、１
２０℃で１分乾燥し、重量４８ｇ／ｍ²、厚さ０．０４
４ｍｍの実施例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。

【００２４】（実施例２）ガラスクロスとして、たて糸
及びよこ糸にＤ４５０１／０１．０Ｚを使用し、エ
アジェットルームで、たて糸６０本／２５ｍｍ、よこ糸
６０本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製織し、
得られた生機に高圧散水流による開繊加工（加工圧４０
ｋｇ／ｃｍ²）方法を採用した。その後、４００℃で２
４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、重量５４ｇ／ｍ²、厚さ０．０４７ｍｍの実
施例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。

【００２５】（実施例３）ガラスクロスとして、たて糸
及びよこ糸としてＤ４５０１／００．２Ｚ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の織物密度でガラスクロスを製
織し、得られた生機に高圧水流による開繊加工（加工圧
３０ｋｇ／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、実施例１と同様に表
面処理を施し、重量４８ｇ／ｍ²、厚さ０．０４０ｍｍ
の実施例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。

【００２６】（実施例４）ガラスクロスとして、たて糸
及びよこ糸としてＤ９００１／０１．０Ｚを使用
し、エアジェットルームで、たて糸５６本／２５ｍｍ、
よこ糸５６本／２５ｍｍの織物密度でガラスクロスを製
織し、得られた生機に高圧水流による開繊加工（加工圧
３０ｋｇ／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、実施例１と同様に表
面処理を施し、重量２５ｇ／ｍ²、厚さ０．０３３ｍｍ
の実施例４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】（比較例１）ガラスクロスとして、たて糸
及びよこ糸にＤ４５０１／０１．０Ｚ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、重量４８ｇ／ｍ
²、厚さ０．０５０ｍｍ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。

【００２８】（比較例２）ガラスクロスとして、たて糸
及びよこ糸にＤ４５０１／０１．０Ｚ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、実施例１と同様に表面処理し、その後、高圧柱状
流による開繊加工（加工圧１０ｋｇ／ｃｍ²）方法を採
用し、重量４８ｇ／ｍ²、厚さ０．０４６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。

【００２９】（比較例３）ガラスクロスとして、たて糸
及びよこ糸にＤ９００１／０１．０Ｚを使用し、エ
アジェットルームで、たて糸５６本／２５ｍｍ、よこ糸
５６本／２５ｍｍの織物密度で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、重量２５ｇ／ｍ²、厚
さ０．０３８ｍｍ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。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明のプリント配線板を用いることに
より、特にレーザービーム加工によるプリント配線板の
小径穴加工（内壁の粗さ、加工の再現性、真円性）を良
好にすることが可能となり、特に高密度実装化のために
最近求められているバイヤホールを均一に小径穴加工す
ることを可能とするプリント配線板を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラスクロスを構成するガラス糸の関係及びた
て糸あるいはよこ糸の糸束断面の幅及び厚みを説明する
模式図である。

【符号の説明】

Ａ糸束の幅Ｂ糸束の厚み

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】たて糸とよこ糸から構成されるガラスク
ロスにおいて、たて糸とよこ糸のうち少なくともどちら
か一方の織物密度Ｃ（本／２５ｍｍ）と該糸の糸束断面
幅Ａ（μｍ）が下式(1) を満たし、さらに糸束断面厚み
Ｂ（μｍ）と単繊維の直径Ｌ（μｍ）、本数Ｎ（本）が
下式(2) を満たすことを特徴とするガラスクロス。（た
だし、ここで言う糸束断面の幅Ａ、厚みＢはそれぞれ図
１に示す距離を示す。）Ｃ×Ａ／１０００≧２５．０・・・(1) （Ｂ／Ｌ）／Ｎ≦０．０３０・・・(2)
【請求項２】請求項１記載のガラスクロスを構成する
ガラス糸の単繊維の直径がＪＩＳＲ３４１３において
呼び径Ｅの太さ以下であることを特徴とするガラスクロ
ス。
【請求項３】請求項１又は２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。