JPH11335945A - プリント配線基板用ガラスクロス及びそれを用い た積層板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント配線板用の銅張積層板は回路の小型
化が進むにつれて、いままでよりも更に寸法変化率が小
さく、表面の平滑なものが要求されるようになった。 【解決手段】たて方向のガラス繊維ヤーンの割合をよこ
方向のヤーンより少なくし、平織りに比べてたて、よこ
のヤーンが交錯し浮沈する数を１／２以下としたガラス
クロスを使用することでこの課題の解決をした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器、電気機
器、コンピュータ、通信機器等に用いられるプリント配
線板及びその強化基材であるガラス織布に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ガラス繊維は、優れた耐熱性、寸法安定
性、電気特性等をもつためエレクトロニクス分野で広く
使われており、特に、ガラスヤーンを製織したガラス織
布は、その優れた特性からプリント配線基板用素材とし
ての需要が多い。この配線基板に用いられる積層板は、
ガラス織布などの基材にエポキシ樹脂等の熱硬化性の樹
脂組成物を含浸し、この含浸した樹脂を半硬化状態にし
たプリプレグを所要数枚重ね、さらに、必要に応じてこ
の片面または両面に銅箔等の金属箔を重ねこれを加圧、
加熱して樹脂を硬化させて製造するものである。近年、
プリント配線板に、ＩＣ等の部品を自動挿入する実装方
式が増えている。この自動挿入は、ソルダーレジストの
乾燥、ヒュージング等の加熱などを伴い、プリント配線
板は高温加熱、冷却が繰り返される過酷な条件にさらさ
れている。この為、工程毎に生じる寸法変化が異なり、
位置決めの際に工程が変わるたびに補正が必要となる、
特に、たて、よこの寸法変化が異なる場合、大型の基板
上に配列される印刷回路の方向まで影響を受け経済的な
配列ができなくなるなどの問題が起きる。この解決方法
として、平織りガラスクロスの織縮みを少なくする方法
が考えられ特開平１０−３７０３８号公報のように、織
密度の高いガラスクロスにしたり特開平７−２９２５４
３号公報のように、よこ糸の番手が、たて糸の番手より
も大きいものを使用する例がある。また、積層板表面に
配置して回路を作る銅箔の厚さは５―１０μmの極薄の
ものが使用され、回路のファインライン化が進み、５０
−８０μmの幅に形成されている。このため積層板の表
面と銅箔の接着性の向上も望まれている。そのため、寸
法安定性と表面平滑性を同時に改善する方法として、高
圧柱状のウオータージェットによりガラスクロスを構成
するガラス繊維を開繊する特許第１８８８９２号などの
方法が開示されている。しかしながら、このような方法
においても、前記の課題はまだ残されており、更なる改
善が望まれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】プリント配線板用の積
層板の穴あけ位置や、回路の位置は各工程における寸法
変化の平均値を考慮して各工程ごとに決定されている。
しかしながら、一枚一枚のプリント配線板の寸法変化は
同じ製造条件で製造されて、同じ製造工程で同じ熱履歴
を経て来たにもかかわらず相違し、相当のばらつきがあ
る。積層板は樹脂の硬化収縮による応力により寸法変化
を生じ積層板のそり、ねじれ、スルーホールメッキの切
断等の致命的な欠陥が発生する。その他、部品の実装工
程でのピン位置のずれなどが原因で不良品が発生し問題
となっている。本発明ではこの寸法変化のばらつきを減
少させ、同時に表面平滑性を向上させ製品の歩留まりを
向上させようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、従来ガラ
スクロスは、縦横の物性に差がないほうが積層板の物性
のばらつきが少なくなると考えられていた常識を覆す方
法により、これらの課題を解決したものである。綾織、
朱子織、斜子織、畦織、或いはこれらの織の変化織の織
り組織を持つガラスクロスにおいて、単位面積当たりの
たて糸の重量とよこ糸の重量の比を１．７−２０とし、
１０００ｍあたりのｇｒ数であるＴｅｘで表したよこ糸
の太さをたて糸の１／２―１／１０にすることにより、
またそれから作ったプリプレグの積層方向をたて糸を基
準に９０度回転させて積層するという方法、及び必要に
応じガラスクロスの表裏を使い分ける方法により、寸法
安定性の良い、表面平滑性の向上したプリント配線基板
用のガラスクロスとして用いることに成功したものであ
る。

【０００５】 本発明は、前記の課題を達成するため、
ガラスクロス基材は、５−１４０Ｔｅｘのガラス繊維ヤ
ーンを用い、たて糸とよこ糸の２５ｍｍ当たりの打ち込
み本数比率（たて糸本数／よこ糸本数）が０．８−４．
０であり、質量が３５−３５０ｇ／ｍ２であり、 同一
の織り条件で比較した場合、たて糸とよこ糸の交錯点の
数が平織りより少ない、綾織、朱子織、斜子織、畦織、
或いはこれらの織の変化織ガラスクロスに製織されたこ
とを特徴とするプリント配線板用ガラス織布基材であ
る。また、本発明の積層板は、上述のガラスクロスを強
化材として、複数枚を組み合わせて積層板全部の層に使
用、あるいは、上下のみに使用、或いは片面のみのに使
用することを特徴とする。本発明のガラスクロスに用い
られるガラス繊維としては、ガラス繊維強化樹脂積層板
の強化材として従来から使用されているＥガラス、Ｓガ
ラス、Ｄガラス等のＳｉＯ２を主成分とするがガラス繊
維を用いることができる。

【０００６】 本発明では、よこ糸の太さを細くし、た
て糸のクリンプ量を減少させると共に、ガラスクロスの
織組織を、綾織、朱子織、斜子織、畦織、或いはこれら
の織の変化織ガラスクロスに限定し、ガラスクロスにお
けるたて糸とよこ糸の交錯の数を平織りよりも、減少さ
せ更にその効果を顕著にしたものである。綾織は、斜文
織、Twillともよばれる組織点が斜めに走る斜文線を有
する織の組織で、平織りより軟らかで光沢に富むクロス
である。斜文織には両面斜文と片面斜文の組織があり、
片面斜文は表面に経よこ糸の現れる数が異なり、たて糸
が多く出る経斜文、よこ糸の多い緯斜文がある。経と緯
が同数であれば両面斜文である。斜文線の角度を変えた
変化斜文織の場合は傾斜角が４５度以上あるものを急斜
文と呼び緯より経を密にする。たて糸の浮いた数と沈ん
だ数により織り組織を表す。

【０００７】朱子織はたて糸よこ糸の組み合わせが連続
することなく一定の間隔で配置された組織で、表面にた
て糸が多く現れるのを縦朱子（Ｓａｔｉｎ）、反対を緯
朱子（Ｓａｔｅｅｎ）という。本発明においては縦朱子
が望ましい。表面は滑らかで光沢に富む。意匠紙の左又
は右隅に組織点を入れ、縦又は横方向に飛び数だけ数え
て隣側の組織点を入れ、これを順次繰り返す。5枚朱子
には２飛と３飛が有り、８枚朱子には３飛と５飛があ
る。平織りが変化して、織り目の減少したものに畦
（畝、Ｒｉｂ）織、斜子織があり、畦織りは、平織りの
組織点の上下或は、左右に組織点を添加して表面に畝を
表したものである。斜子織は、２本以上のたて糸が共通
運動し２本以上のよこ糸が同一抒口に入る。これらの織
り方によれば、たて糸、よこ糸同じ番手のヤーンを用い
ても交錯点が減少し、積層板の平滑性を向上させること
が出来るが、本発明はさらにこの効果を高めるため同じ
条件で平織したクロスに比べて交錯点の数が１／２以下
ものを使用することが望ましい。１／２以上でも良い
が、効果の点で劣る。

【０００８】本発明のガラスクロスに使用されるガラス
繊維ヤーンは、特殊なものである必要はない。そのフィ
ラメントの直径は３−２０μｍであり、より好ましく
は、５−９μｍの双糸または単糸のヤーンが好ましい。
ヤーンの太さは１０００ｍ当たりのｇｒ数であるＴＥＸ
で表されるが、 使用可能なＴＥＸの範囲は、たて糸で
は、２０−１４０ＴＥＸであり、好ましくは５０−１０
０ＴＥＸ、とくに６０−８０ＴＥＸのものがプリント配
線板用の積層板には好ましい。２０Ｔｅｘ以下では、ヤ
ーンが弱すぎて製造上問題があり、１４０Ｔｅｘ以上の
ものを使用すると、クロスが厚くなりすぎ、含浸に時間
がかかる。また使用可能なよこ糸は、たて糸のＴＥＸ数
の１／２−１／１０、好ましくは１／４―１／８の細い
ものが使用され具体的には、５−５０ＴＥＸであり、好
ましくは１０−４０ＴＥＸ、特に１０−３０ＴＥＸのも
のがプリント配線板用の積層板には好ましい。１／２以
下では寸法変化率の変化が大きく、１／１０以上では、
保形性が悪く、取り扱い中に目曲がり等が起きやすくプ
リプレグ製造工程で問題が発生する。５Ｔｅｘ以下では
ヤーンが弱すぎて製造上問題があり、５０Ｔｅｘ以上で
はクロスの縦横の物性の差が小さい。特によこ糸に５．
６ＴＥＸのＥＣＤ ９００ １／０ のガラス繊維ヤーン
を用いたものは、薄いため、多層印刷回路の基板として
有用である。

【０００９】このガラス繊維ヤーンを用いて、打ち込み
本数の比がたて糸本数／よこ糸本数で、０．８−４．０
の範囲で製織される。打ち込み本数が０．８以下では寸
法安定性に及ぼす効果は小さく、４．０以上では、ガラ
スクロスの目曲がりが起きやすく、耳ほつれが起きやす
いなど取り扱い上の問題が大きくなる。この様な製造条
件で製造したガラスクロスは、単位重量当たりのたて糸
重量／よこ糸重量の比が１．７−２０であることが望ま
しい。１．７以下では、寸法安定性が劣り、２０以上で
は、横方向の強度が弱く成型するまでのクロスの取り扱
いに十分注意する必要がある。このガラス繊維ヤーンの
撚り数は樹脂の含浸性、後処理によるガラスクロスの繊
維の開繊性などの点から、甘撚りの単糸が望ましい。数
値で表せば、完全無撚りの０を含めて０−２．０回／２
５ｍｍ、より好ましくは１．０回／２５ｍｍ以下が良
い。また撚り数が２．０以上では、片撚り糸であるた
め、製織時の作業性が悪くなる。

【００１０】また、たて糸、よこ糸の密度としては、２
５本／２５ｍｍ―８０本／２５ｍｍが望ましい。ガラス
クロスの質量としては３５―３５０ｇ／ｍ２、好ましく
は、４５―２２０ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。３５g/m2
以下では、クロスの強度が弱く、３５０g/m2以上では、
含浸性、表面平滑性に問題が出る。上記の条件を満たす
ように製織した綾織ガラスクロスは、通常の通りの工程
でガラス繊維の表面に付着している集束剤を加熱脱油に
より除去後、シランカップリング剤により表面処理した
後、樹脂ワニスを含浸させて加熱乾燥することによっ
て、プリプレグを作成することが出来る。また、樹脂の
含浸速度を速めるため公知の水流などによる開繊処理を
施しても良い。

【００１１】本発明の製品を使用するとき、各種の公知
の表面処理を施すことが出来るが、主として、公知のシ
ランカップリング剤が適宜使用される。例えば、シラン
カップリング剤は通常水溶液、またはアルコール類、ケ
トン類、グリコール類、エーテル類、ジメチルホルムア
ミド等の有機溶媒の溶液、あるいは水とこれら有機溶媒
との混合溶媒の溶液として０．１−５重量％の濃度で使
用される。ガラス繊維の表面に付着させるシランカップ
リング剤の量（固形分基準）としては、 ０．０１−
１．５ 重量％である。

【００１２】プリプレグ用の樹脂としては、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイ
ミド樹脂など公知の熱硬化性樹脂を用いることができ
る。中でもエポキシ樹脂が好ましい。ガラスクロスに樹
脂を含浸させるにあたって、プリプレグ中の樹脂量が、
プリプレグ単重の60−80重量％の範囲になるように設定
するのが好ましい。このプリプレグを用いて積層板を作
成するには、プリプレグを複数枚重ねるとともに、さら
に必要に応じてその外側に金属箔を重ね、これを加熱加
圧成形することによって積層板を作成することが出来
る。

【００１３】ただし、たて糸に比べてよこ糸が細いの
で、強度など物理的性能の方向性が顕著なため、基準と
なるプリプレグのたて糸方向を０度として、その上にた
て糸方向を９０度回転させたプリプレグを重ねて、積層
板の縦横の強度のバランスをとることにより、積層板と
する必要がある。この場合単に上から０度、９０度、０
度、９０度と重ねると、積層板の上表面が０度であれ
ば、最下層は９０度になるが、本発明においては、偶数
の枚数が積層されたものの中央部から両外側表面に向か
って、同じ層構成を取るよう積層されたとえば４層であ
れば９０，０，０，９０度と中央の部分から面対称に重
ねる。また本発明のガラスクロスは特殊な織り方なの
で、クロスに表面と裏面が生じる場合は、その重ね方も
たとえば４枚重ねる時は、表／裏／裏／表などのように
バランスをとって重ねるようにする事が好ましい。した
がってこれらの事から本発明を実施するに当たっては偶
数枚のプリプレグを重ねて積層板とすることが基本的な
使用方法となる。しかしながら、間に不織布の層を設け
たり、また一方向性の寸法安定性が必要な特殊な条件で
はこれにこだわる必要はない。前述のように重ねる角度
とクロスの表裏を考慮した積層体では積層構成が層全体
の中央部で面対象の関係をもつので、そりねじれが大幅
に減少し寸法変化も小さくなる。

【００１４】

【効果】このように、よこ糸を細くすることにより、単
位面積当たりのたて糸量をよこ糸量の１．７−２０倍と
したので、 １、クロスの厚さが同一重量のクロスに比べて薄く出来
る。 ２、よこ糸が細いので、太いたて糸の曲がりが少なく、
緩やかになるため、よこ糸とたて糸の交点のたて糸のク
リンプ量が少なくなり、たて糸方向の寸法安定性が良
く、積層板の表面平滑性が向上する。 ３、平織りに比べて、たて糸とよこ糸の交錯の数が少な
い織でありその中でも、交錯点が少なくとも１／２以下
になるものを選択すると、太いたて糸の曲がりが、更に
少なくなり、前項と同様、寸法安定性を改善し、積層板
の表面平滑性を向上させる事が出来る。 ４、ガラスクロスを構成する、製織時のたて糸の張力、
よこ糸の打込み速度、ロール間におけるズレ速度などの
条件の違いで、同じクロスでも、場所により、たて糸、
よこ糸の交点における曲がり具合に相違が出てくる。こ
の曲がり具合の部分的がな違いが積層板の寸法安定性の
ばらつきになって現れるものと考えられる。本発明のた
て糸が太く、よこ糸が細く、しかも交錯の数が平織りよ
りも少ないガラスクロスは太いたて糸の曲がりが少な
く、たて糸方向に強度が強く、クリンプの影響が小さく
現れる。また、横方向は強度が弱く、クリンプも大きい
が、ガラス繊維の量が少ないため、その影響は、９０度
回転して、積層されるクロスのたて糸の影響力により打
ち消される。また、このように、ガラスクロスのたて糸
が寸法変化に強い影響を与えるが、たて糸には、製織中
一定の張力が掛けられているので、ガラスクロス中での
曲がりには、場所による差が小さい。このため寸法変化
のばらつきが小さくなるものと思われる。

【００１５】

【実施例】つぎに本発明を実施例に基づいて説明する。 ＜実施例１＞ガラスクロスとしてたて糸とよこ糸の構
成、打ち込み本数、ｍ２当たりの単重が表１に示され
る、たて糸の浮きが１本、沈みが３本の綾織のＥガラス
クロスを用いた。このガラスクロスを加熱脱油したの
ち、γ―メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを
酢酸０．１ｗｔ％含んだ蒸留水中に０．５ｗｔ％溶解さ
せた処理液に、このガラスクロスを浸し、ピックアップ
量が３０％になるようマングルで絞り、１１０℃で５分
乾燥した。そしてこのガラスクロスに表３の組成のエポ
キシ樹脂ワニスを含浸させた後、１５０度℃、５分間の
条件で加熱乾燥し、溶媒を除去して樹脂量６５重量％、
溶融粘度３００ポイズのプリプレグを得た。つぎにこの
プリプレグをたて糸方向を０度として、０度／表、９０
度／裏、９０度／裏、０度／表の４層積み重ね、上下に
１８μｍの銅箔を重ねて、温度１７０℃、圧力３０ｋｇ
／ｃｍ２、時間７０分間の成形条件で加熱加圧成形し
て、ガラスエポキシ両面銅貼積層板を得た。

【００１６】＜実施例２＞ガラスクロスとしてたて糸と
よこ糸の構成、打ち込み本数、ｍ２当たりの単重が表
１、に示される、たて糸の浮きが１本、沈みが５本の綾
織のＥガラスクロスを用いたほかは、実施例１と同様に
して、ガラスエポキシ両面銅貼積層板を得た。

【００１７】＜実施例３＞ガラスクロスとしてたて糸と
よこ糸の構成、打ち込み本数、ｍ２当たりの単重が表
１、に示される、５枚朱子織のＥガラスクロスを用いた
ほかは、実施例１と同様にして、ガラスエポキシ両面銅
貼積層板を得た。

【００１８】＜実施例４＞ガラスクロスとしてたて糸と
よこ糸の構成、打ち込み本数、ｍ２当たりの単重が表１
に示される、たて糸の浮きが１本、沈みが３本の綾織の
Ｅガラスクロスを用いたほかは、実施例１と同様にし
て、ガラスエポキシ両面銅貼積層板を得た。

【００１９】＜比較例１＞ガラスクロスとしてたて糸と
よこ糸の構成、打ち込み本数、ｍ２当たりの単重が表
１、に示される平織りガラスクロスとし他は、実施例１
と同様にして、ガラスエポキシ両面銅貼積層板を得た。

【００２０】＜比較例２＞ガラスクロスとしてたて糸と
よこ糸の構成、打ち込み本数、ｍ２当たりの単重が表１
に示される織り組織をたて糸の浮き１本、沈み３本の綾
織りガラスクロスとした他は、実施例１と同様にして、
ガラスエポキシ両面銅貼積層板を得た。

【００２１】＜比較例３＞ガラスクロスとしてたて糸と
よこ糸の構成、打ち込み本数、ｍ２当たりの単重が表１
に示される平織りガラスクロスとした他は、実施例１と
同様にして、ガラスエポキシ両面銅貼積層板を得た。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】 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

【００２４】

【表３】

【００２５】１、試験方法 寸法変化率（銅張積層板） ２５０×２５０ｍｍの銅張積層板に縦方向、横方向それ
ぞれに２００ｍｍ間隔で穴あけを行い、１７０℃、で９
０分間加熱処理し、処理前後の寸法を比較した。積層板
の表面平滑性試験 実施例１、２、３、比較例１、２
で作成した両面銅箔張り積層板を資料として使用し、表
面平滑性を測定した。 測定方法 ： ＪＩＳ Ｂ０６０１「表面粗さ測定法」
に準拠

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単位面積当たりのたて糸重量／単位面積当
   たりのよこ糸重量の比が１．７−２０であり、質量が３
   ５−３５０ｇ／ｍ２であるプリント配線板用ガラスクロ
   ス。
2. 【請求項２】２０−１４０ＴＥＸのガラス繊維ヤーンを
   用いたたて糸と５−５０ＴＥＸのガラス繊維ヤーンを用
   いたよこ糸を使用し、たて糸／よこ糸の糸番手の比が２
   −１０で、２５ｍｍあたりの打ち込み本数の比率、たて
   糸本数／よこ糸本数が０．８―４．０である請求項１記
   載のプリント配線板用ガラスクロス。
3. 【請求項３】たて糸とよこ糸の打ち込み本数が同じであ
   る平織りクロスに比べて、たて糸とよこ糸の交錯した数
   が１／２以下であることを特徴とする請求項１、請求項
   ２記載のプリント配線板用ガラスクロス。
4. 【請求項４】浮いたたて糸１本に対して沈んだたて糸が
   ３本― ３０本の綾織に製織された請求項１、２、３記
   載のプリント配線板用ガラスクロス。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３、４記載のガラスクロ
   スを複数枚使用することを特徴とするプリント配線板用
   積層板。
6. 【請求項６】請求項１、２、３、４のガラスクロスがた
   て糸を基準にして、順次互いに直角になるよう複数枚積
   層され、その層構成が積層板の層中央で面対称となって
   いることを特徴するプリント配線板用積層板。
7. 【請求項７】複数枚積層されたプリプレグのガラスクロ
   スの表裏が積層板の層中央で面対称の層構成に積層され
   ていることを特徴とする請求項５記載のプリント配線板
   用積層板。