JPS6290808A - 誘電体材料及びその製造方法 - Google Patents

誘電体材料及びその製造方法

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JPS6290808A
JPS6290808A JP61038149A JP3814986A JPS6290808A JP S6290808 A JPS6290808 A JP S6290808A JP 61038149 A JP61038149 A JP 61038149A JP 3814986 A JP3814986 A JP 3814986A JP S6290808 A JPS6290808 A JP S6290808A
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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、誘電率の低い誘電体材料に係わり、たとえ
ば、多層プリント回路板用等として何らの制限無しに用
いるに好適な材料に関する。
〔従来の技術〕
現用のプリント回路板用として規格に定められた主要な
誘電体材料は、N E M A (National 
Electronic Manufacturers 
As5ociation)規格PR−4に定められた、
熱硬化性エポキシ樹脂含浸のガラス繊維布の積層複合体
である。
PR−4は、液状熱硬化性エポキシ樹脂をガラス繊維布
に含浸させて製造される。含浸された布巾の樹脂は、熱
によって部分的に硬化されて、樹脂が「B段階」シート
あるいは「プリプレグ」シートと呼ばれる半硬化状態に
ある乾いた可撓性シートに形成される。その後、一枚又
はそれ以上のプリプレグシートは、所望の厚さに積み重
ね合わされて、更に加熱及び加圧されることによって硬
化され、内部の樹脂が「C段階」と呼ばれる完全に硬化
した状態の積層複合体が形成される。
積層工程の間に、プリプレグシートのB段階のエポキシ
樹脂は完全に硬化したC段階の樹脂とされる。通常、積
層工程の間にプリプレグシートは一枚又は二枚の銅箔に
接着されて、その結集積層複合体は、一方の面あるいは
両方の面に銅箔を配した誘電体材料を形成する。この複
合材料は、FR−4に銅張積層体として規定され、片面
プリント回路板及び両面プリント回路板に製作される。
非常に高い回路密度が要求される場合にのために、多層
プリント回路板と呼ばれる2層以上の回路を有するプリ
ント回路板が開発されている。薄い誘電体のPR−4に
規定の銅張積層体はまず、内層と呼ばれる片面回路パタ
ーンあるいは両面回路パターンへと加工される。該内層
の一枚又はそれ以上にB段階の一枚又はそれ以上のプリ
ントシートを挾み込み、これを加熱及び加圧下において
一緒に積層し、均一で気孔のない多層構造となされる。
積層工程において、プリプレグのB段階のエポキシ樹脂
をC段階の樹脂に変化させ、この際内層を一緒に接着し
、回路層間に絶縁性を付与する。この多層構造物は、さ
らに加工をされて、多層プリント回路板となされる。
熱硬化樹脂は、全体に渡って樹脂が均一に行き渡ってい
る多層プリント回路板の形成に必須となっている。プリ
プレグ状態のB段階の樹脂は、内層のC段階の誘電体材
料を溶融したりあるいは物質的に変化を与えることなし
に、完全に硬化し易に加工される。
電子システムの信号スピード及び作動周波数が飛躍的に
増加して来ているので、従来の材料の誘電率よりも低い
誘電率を有する誘電体材料に対する要求が、電子産業の
中に存在している。誘電率の低い誘電体材料は、容量結
合が小さく且つ電子信号のスピードを増すので、これを
用いた電子システムはより速いスピードでデーターの処
理を行うことができる。
FR−4に規定の積層板は、1メガヘルツで約5.0の
比較的高い誘電率を有する。それは、ガラス繊維の高い
誘電率6.11が、エポキシ樹脂の低い誘電率3.4に
よって平均化されるためである。誘電率の低い誘電体材
料を得るために、電子産業界はフルオロカーボン樹脂を
含浸し7たガラス繊維布からなる積層複合体に転換した
。これらの積層複合体は、1メガヘルツで誘電率が約2
゜5である。しかしながら、フルオロカーボンは、熱硬
化性樹脂ではなく、多層プリント回路板へと加工するの
は非常に難しい。フルオロカーボンのプリプレグシート
が誘電体を一緒に接着する温度では、内層が溶融してし
まうかあるいは内層の寸法安定性が失われてしまう。も
し、PR−4に規定のプリプレグがフルオロカーボン製
の内層を一緒に接着するために用いられたとすると、得
られる多層反合体は不均一なものとなり、プリプレグの
高い誘電率によって合成誘電率が大きなものとなってし
まう。
熱硬化性樹脂と、ガラス繊維以外の繊維とを組み合わせ
て、他の特性を付与した誘電体材料が開発されている。
ポリアミド繊維とエポキシ樹脂との積層複合体は、誘電
率が3.8であり、この値はフルオロカーボン複合体よ
りもかなり高いものである。複合体中に石英繊維が用い
られているが、石英繊維はポリアミド繊維とほぼ同じ誘
電率を有する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明以前には、誘電率が3.5未満の熱硬化性樹脂を
含浸させた誘電体材料は知られていなかった。そこでこ
の発明は、誘電率が3.5未満の熱硬化性樹脂含浸誘電
体材料を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明によれば、繊維とこの繊維間に目を有する布を
備え、この布の少なくとも一部の繊維はフルオロカーボ
ン繊維であり、この布は、少なくとも半硬化したB段階
状態まで硬化された熱硬化性樹脂が繊維間の目に含浸さ
れており、この誘電体材料の誘電率が3・5未満、好ま
しくは3.0未満である誘電体材料を構成する。熱硬化
性樹脂は完全に硬化させたC段階の状態まで硬化させて
もよいし、it体材料は少なくともその片面に接着した
電気導電性の箔を有していてもよい。
また、熱硬化性樹脂が完全に硬化したC段階状態まで硬
化されている上記の一方の誘電体材料の一枚以上のシー
ト、及び熱硬化性樹脂が半硬化されたB段階状態まで硬
化されている他方の誘電体材料の一枚以上のシートとが
、C段階の状態にある材料の層が常にB段階の状態の材
料の層に接するように配置されている積層複合体構造を
提供することもできる。
積層複合体構造において、上記誘電体材料の熱硬化性樹
脂が完全に硬化されたC段階の状態にまで硬化されてお
り、これらの内の少なくとも一枚のシートの少なくとも
一面には電気導電性の箔が接着されている一方の該誘電
体材料の一枚以上のシートと、熱硬化性樹脂が半硬化今
れたB段階の状態にまで硬化されている他方の誘電体材
料の一枚以上のシートとが、C段階の状態にある材料の
層と電気導電性箔がB段階の状態の材料の層に接するよ
うに配置されている。
電気的用途に使用する場合には、積層複合体全体に渡っ
て誘電体材料中の熱硬化性樹脂は完全に硬化したC段階
状態にまで硬化させている。この発明によると、複合体
構造は、本発明の誘電体材料以外の材料の少なくとも一
枚の追加層を有していても良い。この追加層は、エポキ
シ/ガラス繊維、フルオロカーボン/ガラス繊維、ポリ
イミド/ガラス繊維、エポキシ/ポリアミド繊維、エポ
キシ/石英繊維及びポリイミド/石英繊維等の各組合せ
の複合層とすることができる。熱硬化性樹脂は、エポキ
シ、ポリイミド、ポリアミド、ボリエステルネ、フェノ
ール系あるいはアクリル系熱硬化性樹脂等の任意の樹脂
とすることができる。
しかしながら、エポキシ樹脂が好ましい。布巾の全ての
繊維をフルオロカーボン繊維製とするか、あるいはフル
オロカーボン繊維とガラス繊維、ポリアミド繊維あるい
は石英繊維との混繊体とすることもできる。布は、織布
あるいは不織布フェルトあるいはマットとすることがで
きる。フルオロカーボン繊維は、圧延充実質の焼結四弗
化エチレン樹脂(以下PTFEと称す)繊維、あるいは
延伸多孔質PTFE等のPTFE繊維である。フルオロ
カーボン繊維は、例えばセラミックある。いはガラスの
ような誘電絶縁材料からなる充填材を含んでいても良く
、また、例えば電気的導電性あるいは半導電性の金属、
酸化金属あるいはカーボンのような電気的導電性充填材
を含んでいても良い。
この種の誘電体材料は、次マイクロ波あるいはマイクロ
波信号のための誘電絶縁体としてプリント回路積層複合
体用に好適である。この誘電体材料は、マイクロ波プリ
ント回路板及びマイクロ波レドーム用として用いること
ができる。
さらに、(a)フルオロカーボン繊維を長手方向に張力
をかけた状態に維持し、処理する間に繊維が長手方向に
収縮するのを防止しながら未硬化の熱硬化性樹脂で濡れ
るように処理し、(b)少なくとも部分的に処理を施し
たフルオロカーボン樹脂繊維を含む繊維を布に織り、(
c)該布に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸し、次いで(d
)樹脂で含浸させた布を加熱し乾燥させて、樹脂を少な
くとも半硬化したB段階状態にまで硬化させることから
なる誘電体材料を製造する方法を提供する。あるいは誘
電体材料を製造する方法は、(a)布を処理中に収縮し
ないように保持するか、あるいは処理中には収縮をし処
理後にはほぼその元の寸法に伸ばすことが可能とされた
状態で、少なくとも一部にフルオロカーボン繊維を含む
布を未硬化の熱硬化性樹脂で濡れるように処理する工程
と、(b)布に未硬化熱硬化性樹脂を含浸する工程、及
び(C)樹脂を含浸した布を加熱、乾燥した樹脂を少な
くとも半硬化したB段階状態まで硬化する工程とから成
るようにしても良い。この方法において、布にカレンダ
仕上をしてその厚さを減らす工程を含むこともできる。
フルオロカーボン繊維を濡れるようにする処理は、アル
カリ金属ーナフタレン溶液をフルオロカーボン繊維ある
いは布に施すことを含む。この方法において、フルオロ
カーボン繊維をけば立てて繊維と樹脂との間の濡れ性及
び接着性を改良する工程も含めても良い。繊維あるいは
布は濡れ処理後に漂白処理を行い繊維の色を明るくする
ことらできる。
〔作用〕
この発明によれば、プリント回路板等の誘電体材料の基
材を形成する布として、少なくとも一部にフルオロカー
ボン繊維が用いられているため誘電率が低く、この布の
目の中、例えば織目や不織布の繊維間に熱硬化性樹脂が
含浸されて半硬化状態に硬化処理されているものである
から、比較的低い温度による熱硬化処理により、多層化
等の固定処理が安定して行え、かつ誘電率の低い材料が
得られる。
基材に用いられるフルオロカーボン繊維は融点が高く熱
硬化処理温度では何らの物性変化も生じない。
フルオロカーボン繊維は、熱硬化性樹脂とその表面のみ
で接するだけであり、又、熱硬化性樹脂は布の目の中だ
けに存在するようにすることができるので、熱硬化性樹
脂の容積は布に比較して小さなものとなり、その結果合
成誘電率は、熱硬化性樹脂のそれに比較して極めて小さ
なものとなる。
フルオロカーボンは不活性であり、その繊維又は布は接
着性が悪いので、熱硬化性樹脂の含浸に先立って、熱硬
化性樹脂との樹脂との濡れ性が付与される。
〔実施例〕
この発明は、熱硬化性樹脂を含浸した布を有し、布巾の
繊維の少なくとも一部はフルオロカーボン繊維である低
誘電率誘電体材料を提供する。また、これらの誘電体材
料を製造する方法も提供される。
この発明による誘電体材料は、多層プリント回路板を組
み立てるのに好適である。
本発明の目的は、1メガヘルツで3.5未満の誘電率を
有し、熱硬化性樹脂から作製されて所望の取扱い及び組
立て特性を具現できる誘電体材料を提供することにある
。本発明の第二の目的は、均一で気孔のない多層プリン
ト回路に組み立てることが可能で、1メガヘルツで3.
5未満の誘電率を有し、プリプレグシートと内層からな
るプリプレグ回路積層体を提供することにある。本発明
のさらに別の目的は、これら誘電体材料を作製するため
の経済的な方法を提供することにある。
これらの目的は1、フルオロカーボン繊維で補強した熱
硬化性樹脂からなる誘電体材料を提供することによって
達成される。さらに詳しく述べると、フルオロカーボン
繊維は長手方向に張力を加えた状態で好ましくはアルカ
リ金属ーナフタレン溶液で処理することによって濡れ外
表面が与えられる。
もし拘束しないままにすると、フルオロカーボン繊維は
、処理工程中に驚いたことに約20%も収縮するので、
アルカリ金属ーナフタレン溶液で処理を行う間に繊維を
長手方向に引っ張ることは必要欠くべからざる事柄であ
る。処理を行った繊維は、従来の織り合せ方法で布に織
られている。
未処理状態のフルオロカーボン布は、既知の技術では液
状熱硬化性樹脂を含浸することはできない。しかしなが
ら、処理後のフルオロカーボン布は、液状熱硬化性樹脂
で含浸させて一部硬化をさせ、B段階のプリプレグの乾
燥した可撓性シートとすることができる。一枚又はそれ
以上のB段階のプリプレグシートは、所望の厚さに一緒
に積み重ねて熱及び圧力を加え、熱硬化性樹脂とフルオ
ロカーボン布との積層複合体を形成することができる。
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が用いられる場合には
、フルオロカーボン布積層複合体は、エポキシ樹脂が3
5体積パーセントの時1メガヘルツで誘電率が約2・6
となる。フルオロカーボン繊維プリプレグシートは、積
層工程において一枚又は二枚の銅箔を熱硬化性樹脂によ
って接合することができるので、誘電体材料からなる積
層複合体は、その片面あるいは両面に銅箔が張られる。
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合には、得
られるフルオロカーボン繊維基材銅張積層体は、エポキ
シ樹脂が35体積パーセントにおいて1メガヘルツで誘
電率2・6となる。フルオロカーボン繊維基材銅張積層
体は、片面あるいは両面プリント回路板に形成すること
ができる。
フルオロカーボン繊維基材銅張積層体から作られる一枚
又はそれ以上の内層は、一枚又はそれ以上のフルオロカ
ーボン繊維のプリプレグシートを挾み込んで熱及び圧力
を加えて一体に積層して均一な気孔のない多層構造とす
ることもできる。エポキシ樹脂を熱硬化性樹脂として用
いる場合には、さらに多層プリント回路板に加工すると
多層構造はほぼ均一な樹脂組成を有する。
特別に処理を施したフルオロカーボン布に熱硬化性樹脂
を含浸する独特の方法によって、誘電率が3.5未満で
あり、かつ熱硬化性樹脂のもつ加工上及び取扱い上の利
点を保持した独特な製品が得られる。この方法は、1メ
ガヘルツで常に3゜5未満の均一な誘電率を有し、均一
で気孔のない多層プリント回路板を組み立てる唯一の明
らかになった方法である。
特定のフルオロカーボン繊維は、積層複合体にとって望
ましい物理的性質を付与する。米国特許第2,772,
444号の教示内容に従って製作された圧延焼結四弗化
エチレン樹脂(ポリテトラフルオロエチレン=PTFE
)からなるフルオロカーボン繊維を本発明で利用するこ
とができる。しかしながら、本発明にとって好ましいフ
ルオロカーボン繊維は米国特許第3,953,566号
及び第4.187,390号の教示内容に従って作られ
た延伸した多孔質PTFE繊維である。延伸PTFE繊
椎からなる積層複合体は、圧延焼結PTFE繊維よりも
曲げ強度は高く、引張強度も高くかつ加工後の収縮率は
低い。
非常に薄い積層複合体が、フルオロカーボン布をカレン
ダ仕上をして厚さを減少させることによって製作される
ことも発見された。延伸PTFE繊惟から織られた布は
カレンダ仕上をして0゜00635センチメートル未満
の厚さとすることができ、またこの布を用いたエポキシ
樹脂プリプレグの2枚のシートは厚さ0.0I2.7セ
ンチメードルの誘電体コアを形成する薄い積層体をもた
らすことができる。この厚さの誘電体コアは、内層及び
可撓性回路にとっては非常に望ましい。
もし積層複合体の引張強度、曲げ強度、加工後の収縮率
、あるいは膨張張係数を増大させることが望ましい場合
には、フルオロカーボン繊維以外の繊維を複合体構造中
に含めることもできる。例えば、ガラス繊維と処理を加
えたフルオロカーボン繊維とを同じ布に織り込んで熱硬
化性樹脂に対する補強材として用いることができる。エ
ポキシ樹脂と、10重量パーセント未満のガラス繊維を
含んだ延伸PTFE繊維とからなる積層複合体は、1メ
ガヘルツで誘電率2.8となるが、積層体の曲げ強度、
引張強度、加工後の収縮率及び熱膨張係数をかなり改良
できる。フルオロカーボン繊維以外の他の繊維をフルオ
ロカーボン複合体中に含める第2の方法としては、ガラ
ス繊維のプリプレグシートを、処理を加えたフルオロカ
ーボン繊維のプリプレグシートに重ねるか挾むことがで
きる。
この方法でも誘電率の低い積層複合体が得られるが、こ
の複合体は上と同じ望ましい均一な構造は有さない。
フルオロカーボン繊維の積層複合体の予期しなかった他
の利点は、複合体の可撓性が大きいということである。
例えば、エポキシ樹脂を一含浸した延伸FTFB布の2
枚のシートからなる厚さ002032センチメートルの
積層複合体は、PTFE繊維を破壊することなく0.2
54センチメートルの半径の心棒のまわりで曲げること
ができ、一方向等の厚さのPR−4に規定の積層体中の
ガラス繊維は、積層体を等しい半径の心棒に沿って曲げ
ると破壊する。従って、フルオロカーボン繊維積層複合
体は、可撓性プリプレグ回路板にとって優れた誘電体材
料となり得る。
フルオロカーボン繊維をアルカリ金属ーナフタレン溶液
で処理した場合には、繊維の表面は暗褐色になる。この
色が望ましくない用途の場合には、熱あるいは塩素漂白
剤のような酸化剤を用いて繊維をより明るい色に漂白す
ることもできる。色を明るくする工程は、必ず濡れ表面
が残るように制御しなければならない。
次に、添付する図面及び以下の実施例によって、更に詳
細にこの発明を説明する。第1A図は、本発明に係るプ
リプレグシートを製造するための概念的方法を示す。少
なくとも一部分にPTFE繊維を含んだ布10が、フィ
ードローラからガイドローラ12を通ってアルカリ金属
ーナフタレン処理溶液16の入った溶液槽14に供給さ
れる。ピンガイド13に布を貫通させて、処理溶液16
中を通貨する間に布が長手方向及び横方向の両方に収縮
するのを防止している。処理キされた布10は、溶液槽
14から出てガイドローラ12上を矢印で示される方向
へ通り、水洗室18に入り、ここで余剰の処理液が洗い
去られる。その後所望により、布は、例えば塩素漂白剤
溶液を使用して漂白室19で漂白される。処理をした繊
維は、その後必要に応じて設けられる圧縮ローラ20の
間を通されて、そこで必要ならば布の厚さを減らすこと
ができる。液状樹脂24が、コンテナー22から布へ供
給されて、布を濡らしてその織目に入り込む。コーティ
ングされた布はヒータ26で加熱されて樹脂を少なくと
もB段階ないしはプリプレグシート29となるように硬
化されて、その後シートをカッター28によって個々の
プリプレグシート30に裁断する。
第1B図は、本発明のプリプレグシートを製造するため
の布に用いる繊維を処理するための別の方法を示す。P
TFE繊維40は、第1の張力口−ラ42の周りを通り
、溶液槽46内の処理液48内に布を案内するガイドロ
ーラ44の上及び周りを通る。繊維は溶液槽から出て第
2の張力ローラ50の周りを通される。この張力ローラ
50は、第1の張力ローラ42とほぼ同じスピードで回
転しており、それによって処理中に繊維が収縮するのを
防止している。その後、処理された繊維は第1C図に図
示されるような布52に形成されて本発明に係わるプリ
プレグシートを作製するのに用いられる。
第2図は、この発明によるプリプレグシート30と、こ
のシート30の上下に置かれた金属箔32)好ましくは
銅箔との積重ねを示す。第3図に図示するように熱及び
圧力を加えることにより、プリプレグシート30中の樹
脂は均一なC段階硬化状態まで硬化されて複合体34を
形成し、金属箔32は熱硬化性樹脂によって保持され、
複合体34にしっかりと接着される。
第4図は、全ての繊維40が多孔性のPTFE繊維であ
る織り込み布の一部断面を示し、そして第5図は繊維4
0の一部多孔性PTFEで、他の一部はガラス繊維38
である布の一部断面を示す。
第6図は、金属箔32からなる金属の一部を除去して電
気的回路60を残した複合体34を示す。
第7図は、2枚のプリプレグシート30の間に第6図に
示す複合体を挾み、このプリプレグシート30の上下に
金属箔32を設けた状態を示す。
樹脂がC段階状態にある材料層、すなわち複合体34、
及び電気的導電箔または回路、すなわち金属箔32ある
いは電気回路60が別の層すなわちプリプレグシート3
0と接触する場合には、その別の層はB段階の状態の材
料からなっている。
第8図は、第7図に図示した積重ねに熱及び圧力を加え
て得られた本発明の積層厚合体80を示す。中央部複合
体36の樹脂は均一となりC段階まで十分に硬化されて
いる。箔32は、複合体36の両面にしっかりと接着さ
れている。
以下の実例は本発明を説明すべく意図されているが、け
っして特許請求の範囲に限定を加えるものではない。
実  例  I W、L、 ボア(W 、 L 、 G ore  & 
 A 5sociates。
Inc、)社のボアテックス(GORE−TEX@)延
伸PTFE織り物用繊維として入手できる延伸四弗化エ
チレン樹脂(PTFE)の繊維を用いて従来の方法によ
って布を織った。布の構造は、長手方向2.54センチ
メートル当り52本の400デニールの繊維、及び横方
向2.54センチメートル当り52本の400デニール
の繊維を有する。
この布を、15.24センチメートルx15.24セン
チメートルの6枚のシートに裁断し、同じ<W、L、 
ボア社の商標テトラエッチ(T E T RA−ETC
Hの)として入手できるアルカリ金属ーナフタレン溶液
中に拘束しない状態で30秒間浸漬した。この処理の後
、布を温かい水に打たせて洗浄してアセトンによりすす
ぎ洗いをした。テトラエッチ(TETRA−ETCHの
)溶液により処理をすることによって、繊維は暗褐色に
なり、布は長手及び横の両方向に約20%の収縮が生じ
た。布をその縁をつかんで手で引き伸ばしてほぼ元の寸
法まで引き伸ばした。
液状エポキシ樹脂は、ダウエポキシ樹脂521−As2
用のダウケミカル(D ow  Chemical)社
の製品カタログの#296−396−783のガイドラ
インを用いて製作した。液状エポキシ樹脂を未処理のP
TFE布にコーティングした場合には、樹脂は玉状とな
り繊維間の織目を濡らさず侵入しなかった。逆に、液状
エポキシ樹脂を処理した布にコーティングした場合には
、エポキシ樹脂は布を濡らして繊維間の織目を充たして
布表面上にも水平かつ均一なコーティングを形成した。
エポキシ樹脂でコーティングした6枚の処理後の布シー
トは、160℃の対流オープンに1回1枚づつ各4分間
載置した。シートをオーブンから取り出して冷却をした
際に、エポキシ樹脂が布を完全に濡らしていることが観
察され、B段階のプリプレグとして知られる乾燥した可
撓性のある半硬化状態に変化していた。各プリプレグシ
ートの平均樹脂含浸量は5グラムで、平均の厚さは約0
゜3556センチメードルであった。
6枚のプリプレグシートを互いに積み重ねてFEP剥離
シートとステンレススチール製の当て板との間に配置し
て積層組を構成した。積層組を予め175℃に加熱した
商品名カーバー(Carver8)のプラテンプレス中
において100 psiの圧力をかけた。3分後に圧力
を800psiに上げて、積層組を175℃で30分間
硬化させた。ヒータを切って800psiの圧力で静置
して積層組を室温に冷却するまで放置した。積層組をプ
レスから取り出して積層複合体をFEP剥離シート及び
当て板から引き離した。
積層複合体をC段階の状態まで完全に硬化させて、約1
.143センチメートル厚としたところ、複合体全体に
渡って優れた樹脂濡れ性を示した。
布の層間で、空気が取り込まれていたり、発泡してふく
れていたり、樹脂が行き渡らずに欠落していたり、ある
いは剥離する徴候は見られなかった。
積層複合体の横断面を顕微鏡で調べたところ、繊維のま
わりと、布の織目の内部及び布の各層の間にエポキシ樹
脂が均一に分配されていることが分かった。
実  例  ■ FEP剥離シートの代わりにプレスシートの積重ねたも
のを0.003556センチメードルの銅箔シートの間
に載置した以外は実例■と同一の条件と材料を用いた。
冷却したサンプルをプラテンプレスから取り出した後、
銅箔が確実に密着してC段階に硬化された樹脂とボアテ
ックス(G。
RE−TEX@)延伸PTFE樹脂とからなる複合体の
芯に接着されて、両面銅張積層板として知られる構造を
形成していることが観察された。積層板全体の厚さは約
0.1143センチメートルで、芯の厚さは約0.10
668センチメートルであった。容量ブリッジを用いて
積層板サンプルのI MHzでの誘電率が約2.8であ
ることが確認された。芯における繊維の重1パーセント
計算値は63%で、エポキシ樹脂は37%であった。
実  例  ■ 両面銅張積層板を実例Hに詳説したように製作して、当
業者によく知られた標準的技法を用いて、両面メツキス
ルーホール回路板へと、二次加工をした。この回路板は
、回路配線に沿って、及びメツキスルーホール結線を通
り抜けて電気導電性となっていた。
実  例  ■ 布の構造を、長手方向には2.54センチメートル当り
ボアテックス(GORE−TEX@)延伸PTFB繊維
の64本の繊維と、横方向には2゜54センチメートル
当り60本の繊維とからなる以外は実例■で記載したよ
うにして、8枚のプリプレグシートを作製した。No、
7628のガラス繊維布で補強したB段階のエポキシ樹
脂から作ったPR−4適合の3枚のプリプレグシートを
、以下の順序に従って、延伸PTFEプリプレグシート
と銅箔からなる積重ねの中に配置した。
A=0.003556センチメードルの銅箔、B−エポ
キシ樹脂/ガラス繊維プリプレグシート、C=エポキシ
樹脂/延伸PTFE繊維プリプレグシート、 シートの枚数      材 料 I          A B C 1B C B I          A この積層組をステンレススチールの当て板の間に入れて
実例Hに記載した条件を用いて両面銅張積層板に加工し
た。
C段階に硬化した積層板は、気孔がなくかつ布、銅箔及
び樹脂の各層間で優れた密着性を示した。
誘電体芯は0.23368センチメートルの厚さで、1
5重量パーセントのガラス繊維と、54重量パーセント
ゴアテックス(GORE−TEX@)延伸PTFE繊維
と31重量パーセントのC段階のエポキシ樹脂とからな
っていた。この複合体の誘電率はI M Hzで2.9
であった。
15重量パーセントのガラス繊維を加えることによって
、下に示すように複合体の機械的性質が著しく改良され
た。
芯紐成A=55重量パーセントエポキシ樹脂/45重量
パーセントゴアテック ス(GORE−TEX@)延伸PT FE繊維 芯紐成り一15重虫パーセントガラス繊維/31重虫パ
ーセントエポキシ樹脂 154重量パーセントゴアテック ス(GORE−TEX@)延伸PT FE繊維 A     B 曲げ強度X103psi     12   20曲げ
弾性率x 103psi   250  930熱膨張
係数ppm/’C5216 実  例  V ボアテックス(GORE−TEX@)延伸PTFE繊維
とガラス繊維とから従来の方法を用いて布を織った。布
の構造は、長手方向2.54センチメートル当り6千本
の延伸PTFE繊維と、横方向2.54センチメートル
当り60本の453g当り]、37.16メートルの撚
ったガラス繊維とからなっていた。この布からなる12
.7センチメードルX15,24センチメートルの10
枚のシートをテトラエッチ(TETRA−ETCH@)
で処理して実例■に記載した方法を用いてエポキシ樹脂
のB段階プリプレグとした。
プリプレグシートを互いに直角に交互に積重ね、ガラス
繊維が仕上げた硬化後の積層板のX軸及びy軸の両方に
延びるようにした以外(≠実例Hに記載した方法を用い
て、上記プリプレグシートから両面銅張積層板を作製し
た。
積層板は芯の厚さが0.1905センチメートルで36
重量パーセントのエポキシ樹脂と、40重量パーセント
延伸PTFE繊維と、24重量パーセントのガラス繊維
とからなっていた。IMH2での誘電率は3.4で、サ
ンプルの熱膨張係数が14 ppm/ ’Cであること
によって証明されるようにその機械的性質も実例■のガ
ラス繊維含有ザンプルと同程度まで改良されていた。
実  例  ■ 製品名称テフロン(T eflon@)T F E−フ
ルオロカーボン繊維のもとにデュポン社(E、1.Du
pont)から市販されている、400デニールの圧延
中実PTFE繊維から従来の方法を用いて布を織った。
これらの繊維は、マルチフィラメント繊維で延伸はして
いない。布の構造は、長手方向2゜54センチメートル
当り60本の繊維と、横方向2.54センチメートル当
り64本の繊維とからなっている。
液状エポキシ樹脂は、未処理のPTFE布は濡らさない
が、布をテトラエッチ(T E T RA −ETCH
@)で処理すると実例Iと■で記載した方法によって加
工することができた。デュポン社のPTFE布はボアテ
ックス(GORE=TBX@)PTFE繊維布と同じ2
0%の収縮率を示したが、同様にしてそのほぼ元の寸法
に引き延ばすとかできた。
両面銅張積層板を実例■とHに記載した方法を用いて作
製した。積層板芯は0.22352センチメートルの厚
さで、1MHzで誘電率2.6となり、32重量パーセ
ントのエポキシ樹脂と68重量パーセントのデュポン社
製繊維とから成っていた。機械的性質は、ボアテックス
(GORE−TEX@)延伸PTFE繊維から作製した
積層板よりも若干劣っていた。
芯紐成ハエ=32重量パーセントエポキシ樹脂/68重
量パーセントデュポン社 製PTFE繊維 芯紐成β−=55重量パーセントエポキシ樹脂/45パ
ーセントゴアテックス (GORE−TEX@)延伸PTF E繊維 ■    1 曲げ強度xlO3psi      7    f2曲
げ弾性率X 103psi   250  250熱膨
張率xppm/’C5852 実  例  ■ 実例Iで記載したように布を織ってから処理するのとは
逆にボアテックス(GORE−TEX[F])延伸PT
FEの400デニールの繊維をテトラエッチ(TETR
A−ETCHの)ナフタレン溶液で処理した後布に織っ
た。繊維は、長手方向に張力を加えて繊維の収縮を防止
しさらに安定した重構造となるようにした状態で処理し
て温水で洗浄した。手動織機を用いてこの繊維から布を
織ることによって繊維の摩耗を最小限に抑えた。そして
、この布を液状エポキシ樹脂でコーティングして、実例
Iに記載した方法によってプリプレグとした。
プリプレグは、エポキシ樹脂でよく濡れ、気孔あるいは
密着性が悪い徴候は見られなかった。
実  例  ■ 100デニールのボアテックス(GORE−TEX@)
延伸PTF’E繊維から従来の方法を用いて布を織った
。この布は、長手及び横の両方向とも2.54センチメ
ートル当り80本の繊維からなっていた。この布を実例
■で記載したようにテトラエッチ(TETRA−ETC
H@)アルカリ金属ーナフタレン溶液で処理した後、引
き延ばした。
この時点で布の厚さは約0.0127センチメードルで
あった。同市を約0.00508センチメートルの間隔
で置かれたステンレススチール製のカレンダ仕上ローラ
の間を通過させた。カレンダ仕上ローラを2回通させた
後、布の厚さは0.06604センチメートル厚に減少
していた。
実例■と■に記載した方法を用いて、この布をプリプレ
グ及び両面鋼張積層板とした。カレンダ仕上をした布シ
ートを含む積層板け、芯厚さが0゜0I27センチメー
ドルであり、この厚さは多層プリント回路板に用いられ
る積層板にとって非常に望ましい厚さである。!メガヘ
ルツでの誘電率は、2.8であった。
実  例  ■ 実例Iに記載したように、400デニールのボアテック
ス(GORE−TEXの)延伸PTFE繊維からなる布
を織ってテトラエッチ(T E T RA−ETCH@
)アルカリ金属ーナフタレン溶液で処理をした。この布
を79.44℃−93,3°Cのクロロツクス(Chl
orox@)塩素漂白剤に5分間浸漬して布をほぼその
天の白色にまで漂白をした。
その後、実例Iに記載した方法を用いて漂白した布をエ
ポキシ樹脂プリプレグと銅張していない硬化積層板とし
た。
漂白した布は液状エポキシ樹脂で濡れ、硬化した積層板
には気孔がなかった。漂白した繊維と硬化したエポキシ
樹脂との間の密着性は良好であった。
実  例  X 100デニールのボアテックス(GORE−TEX@)
延伸PTFE繊維から織った布の2枚のシートを用いた
以外は実例IとHに記載した方法を用いて両面銅張積層
板を作製した。芯の厚さは0.02032センチメート
ルで1メガヘルツでの誘電率は2.6であった。
この積層板を0.02センチメートル級の半径でそれ自
身の上に折り返して可撓性のテストを行った。銅箔は折
曲げ部で亀裂が入ったが、10回まで折り曲げても誘電
体芯はその一帯性を保持してひび割れたり分離したりし
なかった。芯の厚さが0.01524センチメートルで
ある市販等級の両面銅張エポキシ樹脂ガラス繊維積層板
も0゜02センチメートル級の半径で曲げてみた。この
場合積層板の外側半径面の銅箔はひび割れたが、エポキ
シ樹脂/ガラス繊維の芯にも亀裂が見られ2回曲げると
破壊して2つに分離した。
実  例  M 実例■に記載した方法と条件を用いて両面銅張積層板及
びプリプレグを作製した。標準的な方法を用いて3枚の
銅張積層板を、両面内層入りプリント回路板に組み立て
た。三枚の内層入りプリプレグ回路板の各2板の内層入
回路板間にそれぞれ2枚のプリプレグシートを挾み、合
計4枚のプリプレグシートを積重ねの中に設けた。積重
ねは、加熱及び加圧下で積層され、従来の方法を用いて
パターンを形成し、メッキを施して多層プリント回路板
を組み立てた。
完成された多層プリント回路板準気孔がなく、内層の良
好な密着性を示した。
実  例  ■ 実例Iに記載した材料及び方法を用いて布を織った。こ
の布を20.32センチメートル×20.32センチメ
ートルの方形に裁断して15゜24セX15.24セン
チメートルのピンフレーム(テンターフレーム)の上に
載置した。ピンフレームは、フレームの周囲に沿って2
.54センチメートル毎の中央に1,27センチメード
ルの長さの複数のピンを備えた、方形の窓枠タイプの構
造となっていた。上記布をフレームの一方の縁部でピン
に押し付けて中程度の張力を加えてフレームの他方の側
のピンに引っ張った。布の方形の他の2つの側も同様に
引っ張りピンフレームの他の残りの2つの側に配置した
。このようにし7て、布を4つの全辺で中程度の張力を
加えて引っ張った。
布を保持したピンフレームをアルカリ金属ーナフタレン
溶液に30分間浸漬して、温水で洗浄してからアセトン
ですすぎ洗いをした。布は特有の暗褐色となり処理が有
効になされたことを示したが、布をピンフレームから取
りはずした後もあまり収縮しなかった。実例■に記載し
たようにして布をエポキシ樹脂でコーティングして、プ
リプレグに加工し、さらに積層複合体とした。エポキシ
樹脂を受は入れられるように布が濡らされ、かつ実例I
の積層複合体と同じく完全に硬化した積層複合体が得ら
れた。
本明細書中で、いくつかの実施態様と及び詳細な説明に
関連して本発明を開示したか、本発明の要旨からそれる
ことなく、上記詳細な事柄を修正あるいは変形を加える
ことは、容易に行えることは当業者には自明であろうし
、またこのような修正あるいは変形は、玉揚の特許請求
の範囲内に入るものと考えられる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、繊維とこの繊維間に目を有する布を
備え、この布の少なくとも一部の繊維はフルオロカーボ
ン繊維からなり、qの布の前記繊維間の目に熱硬化性樹
脂が含浸されて少なくとも半硬化のB段階まで硬化され
た誘電体材料を構成することにより、誘電率が小さく均
一であり、加工性並びに屈曲特性の優れた材料を得るこ
とができる。
又、この発明による誘電体材料を完全硬化させるか、或
いは導電性箔又は回路パターンを片面又は両面に保持さ
せて完全硬化させた一方の誘電体材料シートと、半硬化
状聾の他方の誘電体材料シートとを、完全硬化の一方の
誘電体材料シートに半硬化の他方の誘電体材料シートが
接するように配した積層複合体を構成すれば、これを全
体として熱硬化させてボイドや発泡や樹脂欠落が無く均
質な材料が簡単に得られるばかりか、得られた材料は薄
くかつ可撓性に優れので、レドーム等の誘電体材料やプ
リント回路板として好適に用いることができ、特にプリ
ント回路板として用いた場合に高周波特性に優れ実装密
度の高いものとなり、産業上極めて有利である。
更に、この発明による誘電体材料は、この発明の方法に
よるアルカリ金属ーナフタレン溶液等を用いた特殊の処
理により、フルオロカーボン材料に熱硬化性樹脂に対す
る濡れ性を付与することによって初めて達成され、それ
によって、能率的な工業生産が可能となり、誘電率が低
いが不活性であるフルオロカーボン材料を用いて熱硬化
性樹脂による積層加工等の加工の優位性を付与すること
が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1A図はこの発明による誘電体材料の製造装置の概念
図、第1B図は同様に他の製造装置の部分的概念図、第
1C図は布の部分的平面図、第2図はこの発明によるプ
リプレグシートと金属箔シートの積重ね状態を示す側面
図、第3図は第2図に示す積重ねを用いて加熱加圧して
積層複合体を得る状態を示す側面説明図、第4図は全て
にフルオロカーボン繊維を用いた本発明に用いる布の断
面図、第5図はフルオロカーボン繊維とガラス繊維とを
混繊したこの発明に用いられる布の断面図、第6図は本
発明による積層複合体上にプリント回路が保持される状
態を示す斜視図、第7図はこの発明によるプリプレグシ
ートと積層複合体との積重ね状態を示す斜視図、第8図
は第7図に示す積重ねを加熱加圧して得た複合体の斜視
図である。 10.52+布、   24:液状樹脂、30ニブリプ
レグシート、   32:金属箔、34.36:複合体
、  40:PTFE繊維、80:積層複合体。 特許出願人  ダブリュー・エル・ボアアンド アソシ
エイツ インコーホレーテッド 代  理  人   株  式  会  社  潤  
工  社F I G2゜ /θ、s2:Ip     3θニブリプbダシート3
2;金A箔   θO:ず11権会イ本r I 0.1
1゜ FIG、7゜

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)繊維とこの繊維間に目を有する布を備え、この布
    の少なくとも一部の繊維はフルオロカーボン繊維からな
    り、この布の前記繊維間の目に熱硬化性樹脂が含浸され
    て少なくとも半硬化のB段階まで、硬化され、誘電率が
    3.5未満である誘電体材料。
  2. (2)特許請求の範囲第1項に記載の誘電体材料におい
    て、誘電率は3.0未満であることを特徴とする誘電体
    材料。
  3. (3)特許請求の範囲第1項に記載の誘電体材料におい
    て、熱硬化性樹脂は完全硬化のC段階まで硬化されてい
    ることを特徴とする誘電体材料。
  4. (4)特許請求の範囲第3項に記載の誘電体材料におい
    て、熱硬化性樹脂は、少なくとも一面側において導電性
    箔を保持することを特徴とする誘電体材料。
  5. (5)特許請求の範囲第1項から第4項のいずれかに記
    載の誘電体材料において、熱硬化性樹脂は、エポキシ、
    ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、フェノール、
    及びアクリルの各熱硬化性樹脂の中から選んだことを特
    徴とする誘電体材料。
  6. (6)特許請求の範囲第1項から第5項のいずれかに記
    載の誘電体材料において、布の繊維は、全てフルオロカ
    ーボン繊維であることを特徴とする誘電体材料。
  7. (7)特許請求の範囲第1項から第5項のいずれかに記
    載の誘電体材料において、布の繊維は、フルオロカーボ
    ン繊維以外はガラス繊維からなることを特徴とする誘電
    体材料。
  8. (8)特許請求の範囲第1項から第5項のいずれかに記
    載の誘電体材料において、布の繊維は、フルオロカーボ
    ン繊維以外はポリアミド繊維からなることを特徴とする
    誘電体材料。
  9. (9)特許請求の範囲第1項から第5項のいずれかに記
    載の誘電体材料において、布の繊維は、フルオロカーボ
    ン繊維以外は石英繊維からなることを特徴とする誘電体
    材料。
  10. (10)特許請求の範囲第1項から第9項のいずれかに
    記載の誘電体材料において、布は織られたものであるこ
    とを特徴とする誘電体材料。
  11. (11)特許請求の範囲第1項から第9項のいずれかに
    記載の誘電体材料において、布は不織布であることを特
    徴とする誘電体材料。
  12. (12)特許請求の範囲第1項から第11項のいずれか
    に記載の誘電体材料において、フルオロカーボン繊維は
    、四弗化エチレン樹脂繊維であることを特徴とする誘電
    体材料。
  13. (13)特許請求の範囲第1項から第11項のいずれか
    に記載の誘電体材料において、フルオロカーボン繊維は
    、圧延充実質の焼成四弗化エチレン樹脂繊維であること
    を特徴とする誘電体材料。
  14. (14)特許請求の範囲第1項から第11項のいずれか
    に記載の誘電体材料において、フルオロカーボン繊維は
    、延伸多孔質の四弗化エチレン樹脂繊維であることを特
    徴とする誘電体材料。
  15. (15)特許請求の範囲第1項から第14項のいずれか
    に記載の誘電体材料において、、フルオロカーボン繊維
    は充填材を含有することを特徴とする誘電体材料。
  16. (16)特許請求の範囲第15項に記載の誘電体材料に
    おいて、充填材は誘電体であることを特徴とする誘電体
    材料。
  17. (17)特許請求の範囲第15項に記載の誘電体材料に
    おいて、充填材は導電物質又は半導電物質であることを
    特徴とする誘電体材料。
  18. (18)繊維とこの繊維間に目を有する布を備え、この
    布の少なくとも一部の繊維はフルオロカーボン繊維から
    なり、この布の前記繊維間の目に熱硬化性樹脂が含浸さ
    れて完全硬化のC段階まで硬化され、誘電率が3.5未
    満である一枚以上の一方の誘電体材料シートと、同様に
    熱硬化性樹脂が含浸されて半硬化のB段階まで硬化され
    、誘電率が3.5未満である一枚以上の他方の誘電体材
    料シートとが、C段階の材質層がB段階の材質層に接す
    るように配設される積層複合体。
  19. (19)特許請求の範囲第18項に記載の積層複合体に
    おいて、一方の誘電体材料シートの熱硬化性樹脂は、少
    なくとも一面側において導電性箔を保持することを特徴
    とする積層複合体。
  20. (20)特許請求の範囲第18項又は第19項に記載の
    積層複合体において、他方の誘電体材料シートの熱硬化
    性樹脂が完全硬化のC段階まで硬化されることによって
    、全体にC段階まで硬化されて一体結合されることを特
    徴とする積層複合体。
  21. (21)フルオロカーボン繊維を長手方向に張力をかけ
    た状態に維持して繊維が長手方向に収縮するのを防止し
    ながら未硬化の熱硬化性樹脂で濡れるように処理し、少
    なくとも部分的に前記の処理を施した繊維を含む繊維を
    布に織り、この布に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸し、次
    いで、前記の樹脂を含浸させた布を加熱乾燥させて、該
    樹脂を少なくとも半硬化のB段階まで硬化させる工程を
    含む誘電体材料の製造方法。
  22. (22)少なくとも一部にフルオロカーボン繊維を含む
    布の前記フルオロカーボン繊維が未硬化の熱硬化性樹脂
    に濡れるように処理し、この布に未硬化の熱硬化性樹脂
    を含浸させ、次いで、前記の樹脂を含浸させた布を加熱
    乾燥させて、該樹脂を少なくとも半硬化のB段階まで硬
    化させる工程を含む誘電体材料の製造方法。
  23. (23)特許請求の範囲第21項又は第22項に記載の
    誘電体材料の製造方法において、布は、カレンダ仕上に
    よって厚さを減少されることを特徴とする誘電体材料の
    製造方法。
  24. (24)特許請求の範囲第21項又は第22項に記載の
    誘電体材料の製造方法において、熱硬化性樹脂に濡れる
    ようにする処理は、アルカリ金属ーナフタレン溶液を施
    すことを含むことを特徴とする誘電体材料の製造方法。
  25. (25)特許請求の範囲第21項又は第22項に記載の
    誘電体材料の製造方法において、熱硬化性樹脂に濡れる
    ようにする処理は、フルオロカーボン繊維の起毛を含む
    ことを特徴とする誘電体材料の製造方法。
  26. (26)特許請求の範囲第21項又は第22項に記載の
    誘電体材料の製造方法において、熱硬化性樹脂に濡れる
    ようにする処理は、その後の漂白を含むことを特徴とす
    る誘電体材料の製造方法。
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