JPH0119202B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 多数の絶縁板がプリント配線板および他の用途
のものとして公知である。普通のプリント配線板
は、板の異なる方向で測定すると異なる誘電率を
有することが多い。このことは、プリント配線板
に用いる通常の材料により得られる所望の物理的
性質と誘電率とを考慮する必要がある事から生じ
るものである。

例えば、特公昭47−12207号公報、特公昭42−
18159号公報に記載されているように、絶縁紙に
樹脂を含浸硬化させて形成した絶縁紙又は積層絶
縁材が考えられていたが、これらは用いている材
質上、いずれも等方性の誘電率を有するものでは
なかつた。また実公昭46−14122号公報に記載さ
れている絶縁電線は、その被覆層として中空繊維
に接着塗料を塗布したものを用いており、中空繊
維を用いている事から、この被覆層においても等
方性の誘電率を有するものではなかつた。

したがつて、すべてのまたは任意の方向で測定
したとき実質上同じ誘電率を有する真に等方性の
プリント配線板が、長い間非常に望まれていた。
このことは、場合によりプリント配線板にアルミ
ナを用いて達成できた。しかし、アルミナを用い
ると板は、高コストで機械加工が困難な脆弱なも
のとなり多くの応用に用いるには欠陥があつた。

この発明の目的は、誘電率および正接損失に関
し等方性を示し、かつ広範な予じめ選択した任意
の誘電率を有するように適合できるプリント配線
板として有用な複合重合体絶縁板を提供すること
である。

この発明の別の目的は、前記の目的に従つてそ
の中に配合したプリント配線板として用いるのに
良好な機械的性質を有する絶縁板を得ることので
きる機械的強度をもたらす補強材および含浸重合
体材料を有する絶縁板を提供することである。

さらに別の目的は、上記目的に従つた絶縁板の
製造法を提供することである。

この発明は、 (a) ポリオレフイン材料からなる補強用繊維材
料、 (b) 前記補強用繊維材料の誘電率に極めて接近し
た誘電率を有し、該補強用繊維材料に含浸され
かつ硬化されたポリブタジエン材料、 よりなり、空気が実質的に混入されてない等方性
の誘電率及び等方性の正接損失を有する絶縁板お
よびその製造方法を提供する。

この発明の特徴は、補強用繊維材料に該材料の
誘電率と極めて接近した誘電率を有するポリブタ
ジエン材料を含浸させ、脱気した状態で重合硬化
させると等方性の誘電率と等方性の正接損失を有
する絶縁板が得られるという知見に基づいてい
る。

この発明の絶縁板は、所定の誘電率を有する補
強層を形成するポリプロピレン、ポリエチレン、
ポリテトラフルオロエチレンおよびその共重合体
を含んでいるポリオレフイン材料からなる重合体
繊維材料（補強用繊維材料）を有している。第２
の重合体材料を、補強層に含浸させ、これは補強
層の誘電率に極めて接近した誘電率、好ましくは
繊維材料の重合体層の誘電率と±１の範囲内を有
するものとする。補強重合体層であるポリエチレ
ン、ポリプロピレンおよびポリテトラフルオロエ
チレンの誘電率はポリブタジエンの誘電率にいず
れも極めて接近しており、どの補強重合体層とポ
リブタジエンとを組み合わせても等方性の誘電率
および等方性の正接損失が得られるように使用で
きる。絶縁板の全体の誘電率は、等方性で、好ま
しくは25℃の温度および60サイクルで任意のまた
はすべての方向に測定したとき2.2ないし20の範
囲内にある。絶縁板は、8.5キロメガサイクル
（ＧHz）、23℃、50％R.Hで測定して0.0009ないし
0.01の範囲内の正接損失を有するのが好ましい。

正接損失または誘電率は、特定の応用に適合す
るようにできる。補強用繊維材料は、ポリプロピ
レン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレ
ンおよび主成分としてこれらのオレフイン重合体
を含む共重合体よりなる群から選択する。補強材
中に含浸させその周囲に形成させる重合体は、ポ
リブタジエンまたは少量の他の単量体（好ましく
は不飽和ビニル単量体）とのブタジエン共重合体
が好ましい。含浸材料にその重合前に填料を添加
して、誘電率または正接損失の何れかを、純枠な
重合体含浸材料および重合体繊維補強材料を含む
絶縁板と異なるようにすることもできる。しか
し、填料とは、誘電率または正接損失の一方また
は他方を予じめ選択するのにのみ用いられる。

誘電率または正接損失を変化させる事が望まし
いときには、填料を用いて変化させることができ
る。填料は不活性で、繊維材料の周囲で硬化中の
含浸重合体の発熱反応に関与しないものである。

この発明の特徴は、広範囲の誘電率および正接
損失が良好な機械的性質を有する絶縁板で得ら
れ、この発明の絶縁板は広範な用途を有すること
である。誘電率および正接損失の両者に関する等
方性は、フエーズドアレイ等のアンテナの基板ま
たは普通のプリント配線基板として絶縁板を用い
るとき特に重要である。

図面を参照すると、この発明の絶縁板は第１図
に１０で示され、熱硬化性重合体材料１２を含浸
した補強用繊維層１１を有している。

絶縁板の全体の長さおよび幅は、公知の使用す
べき特定の用途にて大きく変化できる。同様に厚
さも特定の用途に左右される。例えば、絶縁板
は、0.004インチないし１インチまたはそれ以上
の厚さにできる。大部分の用途では、絶縁板0.05
〜0.1インチの厚さである。0.05インチ以上の厚
さが必要なとき、複合板を用いるのが好ましく、
例えば第２図に示すように、複合板１３は２枚の
繊維層１１ａおよび１１ｂを前述の含浸材料１２
とともに用いている。任意数の繊維層を含浸材料
とともに用いて、所望に応じて厚くできることは
もちろんである。絶縁板は銅、アルミニウムまた
は他の金属の層を有することができ、例えば銅の
層１８を形成するか後から密着させるか、さもな
ければ予じめ形成した金属シート上に絶縁板を直
接に作ることもできる。絶縁板は、エツチング、
マスキングを含む公知技術で回路を有する基板に
加工できる。

補強材としての繊維材料は、ノンウ−ブンポリ
プロピレン繊維材料が好ましい。場合によつて
は、織布またはチヨツプ繊維材料が、補強用繊維
材料として用いられる。フアイバーが、完成した
板全体にわたつて均一に分布しているのが好まし
い。他のオレフイン、例えばポリエチレンおよび
ポリテトラフルオロエチレンまたはこれらオレフ
イン相互のまたは他の単量体との共重合体も、繊
維形能で用いられる。ポリプロピレンは、所望の
機械的強度を与え、含浸重合体に極めて接近した
所望範囲内の誘電率を有するので好ましい。含浸
剤は重合、硬化したとき、補強材料の誘電率に極
めて接近した誘電率であることが、この発明の重
要な特徴である。両者の誘電率は互に±１の範囲
内にあるのが好ましく、ポリブタジエンおよびポ
リプロピレンの場合には、23℃、60サイクルで
0.7以内である。

好ましい具体例では、補強用繊維材料は、不織
布、例えばマサチユウセツツ州、ローウエル在、
ペルロンコーポレーシヨン製で、厚さ0.002〜
0.025インチのポリプロピレンバツトよりなるペ
ロン（Pelon）である。30ｇ／m²の重量、約0.009
インチの厚さ、５ポンドの破断強さ、22％の伸び
および30％KOH中で40秒／インチの液吸上げ速
度を有するペロンN1251Fが特に好ましい材料で
ある。

ペロンの誘電率と合致している含浸用重合体
は、単独でまたは他の単量体好ましくはビニル不
飽和単量体とともに重合し、填料を含んでいても
よいポリブタジエンである。

含浸重合体として用いるには高ビニル１−２液
状ポリブタジエン、例えばコロラド州ゴルデン
在、コロラド ケミカル スペシヤリテイズ製
で、ポリブタジエンよりなり70±５％1.2−ビニ
ルの微細構造、約2050±200の平均分子量を有し、
CPS中で23℃でブルツクフイールド粘度計で測定
した粘度40000±10000、比重0.89、嵩密度約7.4
ポンド／ガロンおよび極限粘度0.105±0.06を有
するリコン（Ricon）150（8.5GHz、23℃で誘電率
2.38、正接損失0.003）が好ましい。他のポリブ
タジエンも用いられる。ポリブタジエンは、補強
材に含浸後最終的に硬化または重合させるのが好
ましい。

ポリブタジエン組成物は配合した共単量体、例
えばスチレン、ビニルトルエン、ｔ−ブチルスチ
レン、α−メチルスチレン、モノクロロスチレ
ン、ｉ−ブチルメタクリレート、メチルメタクリ
レート、ジアリルフタレート、ジアリルマレエー
トのようなビニル不飽和単量体を有することもで
きる。好ましくは実質上純枠なポリブブタジエン
が用いられ、すべての場合任意の最終共重合体の
少なくとも50wt％（重量％）はポリブタジエン
である。公知の架橋結合剤を含ませて硬化時間を
短縮するのが好ましいが、場合によつては使用し
なくてもよい。パーオキシド硬化または例えば放
射線照射のような他の常法による硬化が用いられ
る。

架橋結合剤には、ジビニルベンゼン、トリメチ
ロールプロパン、トリメタクリレート、１，３−
ブチレンジメタクリレートがある。公知の有機パ
ーオキシド触媒も、硬化に用いられる。このよう
な触媒には、ベンゾイルパーオキシド、メチルエ
チルケトンパーオキシド、ジ−ｔ−ブチルパーオ
キシド、α，α′−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）
ジイソプロピルベンゼンがある。

小量の他のコンパンド剤を用いて硬化させるこ
ともできる。すべての場合、最終製品は熱硬化ポ
リブタジエン重合体材料である。最終硬化製品の
物理的性質を維持する以外に、広範な操作周波数
および他の条件にわたつて、正接損失および誘電
率に関する等方性を維持するのが重要である。所
望の物理的性質としては、高い強度、ある程度小
さな可撓性、通常のプリント配線およびアンテナ
材料に対する良好な支持ならびにその他のプリン
ト配線板の公知の所望の物理的性質を含んでい
る。

場合によつては、誘電率および／または正接損
失を所望値に適合させるのが好ましいから、この
ために各種填料が用いられる。好ましい填料とし
ては、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレ
ン、アルミナ、チタン酸バリウム、二酸化チタン
およびチタン酸ストロンチウムがある。他の填料
ももちろん用いられる。填料を用いると板全体の
材料の特性をバランスさせるに必要な誘電率に上
昇できる。材料の正接損失を調節するのにも、填
料を用いることができる。一般にこの発明の絶縁
板は、用いる填料の量および種類を選択して所定
の誘電率または所定の正接損失に合致するように
設計できる。しかし、一種の填料の添加で両方の
値を予じめ設定することは、一般にできない。し
たがつて、設定すべき正接損失または誘電率の何
れかを選択し、填料を所望量添加してその設定値
を得るが、選択設定しなかつた他方の値を得る事
はできない。すべて場合、填料は、補強材料の周
囲の含浸材を硬化する化学反応の間は不活性なも
のである。填料はミクロンサイズ以下の粒子状が
好ましく、全組成物の95wt％以上であつてはな
らない。

この発明の絶縁板は、一般に低重合ブタジエン
中のブタジエン単量体を、触媒および１種または
それ以上の共単量体（もし用いれば）と一緒に混
合して作られる。同様にもし填料を用いるなら
ば、単量体と予じめ混合しておく。各成分が均質
に分布することが好ましい。補強用織物材料を選
択し、寸法通りに切断する。樹脂および触媒の混
合物を、補強用材料の中に注ぎ入れて充分に吸収
させる。もし１層以上の補強材料を用いるとき
は、所望数の層および所望の厚さが得られるま
で、複数の層を積み重ねる。一般に仕上げ厚さ
0.010インチ毎に、厚さ0.007インチの一枚の補強
層を用いる。吸収した補強材の層は、脱気室に置
いて全部の空気を除去し、補強用繊維層を完全に
湿潤させる。含浸した補強用繊維層を275〜300〓
のプレスに入れてプレスして空気を除き、好まし
くは30ないし２時間硬化させる。完全成形品は熱
硬化形態、実質上均質で、誘電率および正接損失
に関して等方性を示した。

実施例 １ 100ｇのリコン150を触媒（リユーシドルコーポ
レーシヨン製リユーパゾール〔Lepersol〕101、
これは沸点119℃を有しポリブタジエンの高温硬
化に適したパーオキシド触媒である）と混合し
た。混合物の調製後、その30ｇを厚さ0.0080イン
チ、直さ10インチ、幅10インチ（重量8.34ｇ）ペ
ロンシート（8.5GHz、23℃で誘電率2.2正接損失
0.0005）の上に注ぎ入れた。充分に吸収後、シー
トを重ねて脱気室に入れて全部の空気を除去し、
織物を完全に濡らした。含浸織物を、室温でプレ
スに置いてプレスをストツプまで降下させて厚さ
0.025インチの仕上げ品にした。製品をプレス中
に285〓で１時間保持して、8.5GHz、23℃で誘電
率2.3を有する最終製品絶縁板を得た。絶縁板の
正接損失は、8.5GHz、23℃で0.002であつた。こ
こで、シリコン150は8.5GHz、23℃で誘電率2.38、
正接損失0.003であつた。これらの値はリコン150
のみを硬化させた場合の値である。絶縁板は、プ
リント配線板として用いるのに良好な機械的性質
を示した。絶縁板は若干の可撓性を有し、少なく
とも275〓までの温度に耐えながらもその物理的
性質を維持していた。絶縁板は熱硬化複合材料
で、正接損失および誘電率に関して等方性を示し
た。

実施例 ２ 実施例１を繰返したが、56ｇのリコン・リユー
パゾル混合物を144ｇの粉末状チタン酸ストロン
チウムと混合して均一な混合物を得た。140ｇの
混合物を、実施例１で使用した４枚のペロンシー
トに含浸させ、実施例１のように成形、硬化して
厚さ0.040インチの最終製品を得た。8.5GHz、23
℃での誘電率は10、8.5GHz、23℃での正接損失
は約0.0032であつた。

実施例 ３ 実施例１を繰返したが、40ｇのリコン・リユ−
パゾル混合物をさらに160ｇのチタン酸ストロン
チウムと混合した。150ｇのこの混合物を３枚の
ペロン1251Fシート（8.5GHz、23℃で誘電率2.2、
正接損失0.0005）に含浸させた。ペロンの３枚の
シートは、前記のようにお互の上に重ね成形型中
で硬化した。最終製品は、85GHz、23℃でそれぞ
れ誘電率16および正接損失約0.0029を示した。

実施例 ４ 実施例２を反覆したが、155ｇのチタン酸バリ
ウム（BaTiO₃）を144ｇのチタン酸ストロンチ
ウムの代りに用いた。絶縁板は、良好な機械的性
質および8.5GHz、23℃でそれぞれ誘電率10、正
接損失約0.008を有していた。

上記の全実施例では、得られる製品の誘電率お
よび正接損失は等方性であつた。

実施例１〜４の組成物のいずれのものでも、含
浸シートの状態で銅層の上に置く事によつて形成
すると、含浸重合性材料は重合して銅に密着し、
第２図に示すようにエツチングするに適した一体
化プリント配線板を形成する事ができた。

この発明の特定の実施例を説明したが、多くの
変更は可能である。すべての場合、樹脂、繊維お
よび粒状填料が、得られる絶縁板に所望の誘電率
または正接損失を与えるように適合させる必要が
ある。含浸させる熱硬化性材料および補強材層の
両者は、操業温度例えば60サイクル／秒および23
℃で３以下の誘電率および0.002以下の正接損失
を有する必要がある。すべての場合、最終絶縁板
は、含浸用重合性材料を充填してない限り３以下
の誘電率を有し、溶融することなく少なくとも
135℃の連続操業温度に耐える事ができる。ポリ
オレフイン補強層は、膨潤する不織繊維材料が好
ましく、さもなければ絶縁板の上部から底部まで
全体にわたつて均一に分布して均質性を与えるも
のである。ペロンまたは類似材料のマツトは、繊
維が膨潤しかつ実質上均質分布を与えるので好ま
しい。このような繊維は、多くの場合少くとも1/
８インチの長さおよび0.001インチ以下の直径を有
しているが、これらの大きさは変更してもよい。

任意の特定の材料の誘電率および正接損失は、
もちろん測定時の周波数で多少は変動する。記載
した値は、操業中の周波数および温度に対しての
ものである。多くの場合、この変動は小さく、例
えばポリプロピレン補強マツトの誘電率は、60サ
イクル、10³サイクルおよび10⁶サイクルで2.2で
あるが、正接損失（tanδ）は60サイクルで約
0.0005、10³サイクルで0.0008、10⁶サイクルで
0.0018である。ポリブタジエンは23℃で測定した
ときの誘電率が、60サイクルで約2.9、10⁶サイク
ルで2.78、10¹⁰サイクルで2.9を有し、正接損失
（tanδ）は60サイクルで0.0001、10⁶サイクルで
0.0029、10¹⁰サイクルで0.004である。これらの材
料はこの発明で組合せたとき、全体の絶縁板は誘
電率が10¹⁰サイクルで2.315および正接損失0.0015
を与えた。

重合性含浸材料は、補強用材料に対し70〜
98wt％のバインダーよりなり、補強材料が２〜
30wt％であるので好ましい。絶縁板は0.005ない
し１インチの厚さである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の絶縁板の断面図である。第
２図はプリント配線の回路部材として用いる銅の
外層を有する変形例の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) ポリオレフイン材料からなる補強用繊維
   材料、 (b) 前記補強用繊維材料の誘電率に極めて接近し
   た誘電率を有し、該補強用繊維材料に含浸され
   かつ硬化されたポリブタジエン材料、 よりなり、空気が実質的に混入されてない等方性
   の誘電率及び等方性の正接損失を有する絶縁板。 ２ 前記ポリオレフイン材料は、ポリプロピレ
   ン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン
   及びその共重合体からなる特許請求の範囲第１項
   記載の絶縁板。 ３ 上記補強用繊維材料及びポリブタジエン材料
   の誘電率がそれぞれ60サイクル、23℃で３以下で
   あり、60サイクル、25℃で2.2〜20の範囲の誘電
   率を有してプリント配線基板に適している特許請
   求の範囲第１項記載の絶縁板。 ４ 前記ポリブタジエン材料の硬化に不活性な填
   料が該ポリブタジエン材料中に含まれている特許
   請求の範囲第１項記載の絶縁板。 ５ 填料はポリエチレン、ポリテトラフルオロエ
   チレン、アルミナ、チタン酸バリウム、二酸化チ
   タンおよびチタン酸ストロンチウムよりなる群か
   ら選択される特許請求の範囲第４項記載の絶縁
   板。 ６ ポリブタジエン材料は、ブタジエンモノマー
   と小割合の不飽和ビニル単量体との共重合体であ
   る特許請求の範囲第４項記載の絶縁板。 ７ 8.5GHz、23℃で0.009〜0.01の範囲の正接損
   失を有する特許請求の範囲第３項記載の絶縁板。 ８ ポリブタジエン材料が、絶縁板の等方性を損
   うことなくその誘電率を変更させる不活性填料を
   均一に分布含有している特許請求の範囲第２〜７
   項いずれか１つに記載された絶縁板。 ９ 銅層を絶縁板にオーバーレイしている特許請
   求の範囲第２〜８項いずれか１つに記載の絶縁
   板。 １０ ポリブタジエン材料が絶縁板の70〜90重量
   ％であり、絶縁板が60サイクル、25℃で2.2〜20
   の範囲の誘電率を有している特許請求の範囲第１
   項記載の絶縁板。 １１ ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテト
   ラフルオロエチレン及びその共重合体よりなる群
   から選択された補強用繊維材料に、重合状態で該
   繊維材料の誘電率に極めて接近した誘電率を有す
   るブタジエンモノマーを含浸させ、内部の空気を
   実質的に除去し、ブタジエンモノマーを繊維材料
   中で重合させかつ硬化させる工程からなる等方性
   の誘電率及び等方性の正接損失を有する絶縁板の
   製造方法。 １２ 補強用繊維材料中にブタジエンモノマーを
   含浸させる前に、該モノマー中に不活性の填料を
   均一に混入する工程を含んでいる特許請求の範囲
   第１１項記載の絶縁板の製造方法。