JPH0571156B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の技術分野］ 本発明は、プリント回路基板用クロスおよびプ
リント回路基板に関するものである。 ［発明の技術的背景と問題点］ 従来のプリント回路基板用クロスは、無機質繊
維製のものとしては無アルカリガラス糸（例えば
JIS Ｒ 3413に記述されているもの）によるガ
ラスクロスが一般的であり、ごく少量として、石
英ガラス繊維によるクロスが用いられている。こ
れらの繊維はいずれも熔融法で製造されるもので
あり、その単繊維の断面形状はほぼ真円または真
円に近い円形で実際上円形と云つてよい。これら
の繊維を製織してなるクロス（例えば JIS Ｒ
3414に記述されているもの）は、不飽和ポリエス
テル樹脂、エポキシ樹脂、フエノール樹脂などを
結合材とした成形品、例えばプリント回路基板の
基材として使用される場合には、先ずヒートクリ
ーニング等の方法によつて集束剤が除去され、樹
脂との接着を強固にするためクロム系処理剤やシ
ラン系処理剤による表面処理が施された処理クロ
ス（例えばJIS Ｒ 3416に記述されているもの）
として使用される。 プリント回路基板は上記した樹脂を結合材とし
て処理クロスを積層してつくられた積層板であ
る。積層数は通常は４〜８層であるが、多層積層
板（以下多層板と呼ぶ）においては10数層のも
の、多いものではそれ以上のものもある。この積
層板の片面もしくは両面に銅はくを張り合わせた
ものをプリント回路用銅張積層板と云つている。 プリント回路基板用クロスとして使われるガラ
スクロスは厚さおよそ0.03〜0.18mm、質量25〜
200ｇ／m²程度の平織の無アルカリガラスクロス
が一般的である。ガラスクロスがプリント回路基
板用基材としてもつ特徴は、その電気特性、機械
的性質、化学的抵抗性、非吸水性などの諸特性、
特に不燃性、耐熱性、寸法安定性である。また品
質規格は一般用ガラスクロスに比べ厳しく特に数
値諸元の均一性、外観欠点について要求が厳し
い。 プリント回路基板が特に多層板の場合、多層プ
リント回路基板あるいは多層プリント回路用銅張
積層板（本願においてはいずれも以下単に多層板
と呼ぶ）のもつべき性能のうち特に基材であるガ
ラスクロスと樹脂に多くを帰せられる性能の一つ
として寸法安定性（変化率）があげられる。JIS
C6486−1980によれば、多層プリント回路用銅張
積層板（ガラス布基材エポキシ樹脂）の寸法安定
性（変化率）としてエツチング後において、0.05
％以下、熱処理後において、0.05％以下が要求さ
れている。通常の無アルカリガラス糸からなるガ
ラスクロスによる多層板はこの要求値を満足する
が、積層数が増加するにつれこの要求値は厳しい
衝壁となつている。JIS C6486−1980における寸
法安定性（変化率）とは、原厚のまま切り出した
試験片のエツチングによる銅はく除去後の寸法変
化率ならびに銅はく除去後の寸法と170℃で30分
処理し室温まで冷却後の寸法の変化率である。該
寸法安定性に寄与する因子としては、樹脂の熱膨
張係数等熱的性質、ガラスの熱膨張係数、樹脂と
ガラスの結合の強さ等がある。寸法安定性を良く
する方向として、樹脂の熱膨張係数が小さいこ
と、加熱の前後での原寸への復帰性の良いこと、
ガラスの熱膨張係数（通常樹脂より小さい）が小
さいこと、ならびに樹脂とガラスの結合を強くす
ることが考えられる。 ［発明の目的］ 本発明は無機質繊維からなるクロスであつて、
樹脂と共に成形されてプリント回路基板を形成し
たとき、寸法安定性の優れたプリント回路基板が
得られることを特徴とするプリント回路基板用ク
ロスを提供することを目的とする。 また本発明は無機質繊維からなるクロスと樹脂
とからなる寸法安定性の優れたプリント回路基板
を提供することを目的とする。 ［発明の目的を達成するための手段］ 本発明のクロスは、単繊維の断面形状（以下単
に断面形状と書く）が、縦横比（長径／短径）が
1.5〜7.5の長円形（楕円形を含む）、小判形、卵
形などの非真円形状および／または断面形状が前
記非真円形状の少くとも一部に凹部を有する形状
の無機質繊維を主体とするプリント回路基板用ク
ロスである。 また本発明のプリント回路基板は前記プリント
回路基板用クロスと樹脂とからなるものである。 ここに無機質繊維とは、Ｅガラス繊維、石英ガ
ラス繊維、その他の組成のガラス繊維等であり、
クロスとは無処理のクロスならびに処理クロスな
らびにロービングクロスを含むものとする。 前記した断面形状をもつ無機質繊維として例え
ばゾルゲル直接紡糸法によつて得られる石英ガラ
ス繊維が挙げられる。 ゾルゲル直接紡糸法とは、金属アルコレート
（エチルシリケート、メチルシリケート等）を酸
またはアルカリを触媒として加水分解・重合させ
て

【式】の如き鎖状高分子を主体とし たゾル液を作り、適度な粘性（10〜1000poise）
になつたところで、ゾル液をノズルから押出して
紡糸し、ゾル繊維を作成する。この状態ではまだ
繊維内にはアルコキシドなど多くの炭素が残存し
ており、繊維の引張り強度は低いので、700〜
1300℃まで数秒〜数時間加熱処理して残留カーボ
ンを発散させると共に、焼成して高強度の石英ガ
ラス繊維を得る。 従来、石英ガラス繊維は熔融法で形状されてお
り、高純度の珪砂などを2000℃以上の温度で熔融
して石英ガラスの円柱状プリカーサーを作り、こ
れを再度ガスバーナー等で再熔融して繊維を作成
する。このため、莫大なエネルギーを要し、極め
て高価な繊維になるが、ゾルゲル法では、せいぜ
い800〜1300℃までの熱処理ですむため、より安
価な石英ガラス繊維が得られることとなる。 ゾルゲル直接紡糸法は、前述した如く、金属ア
ルコレートを酸またはアルカリを触媒として加水
分解・重合させたゾル液を紡糸することにある
が、この場合の主要な出発原料は金属アルコレー
ト、水、触媒、それに水を希釈するためのアルコ
ール等からなる。これら原料の調合割合におい
て、金属アルコレートに対する水の比率が大きく
なると一般に断面形状は真円（縦横比１）に近く
なり、その逆では長円形（楕円形を含む）、小判
形、卵形となつて、比率が小さくなるほど縦横比
は１より大きくなり、しかも中央がくびれた形に
なつてくる。 本発明における、ゾルゲル直接紡糸法によつて
得た石英ガラス繊維の単繊維の断面形状の一部態
様を第１図１，２，３，４，５，６に示す。１は
長円形（楕円形を含む）、２は小判形、３は卵形
の断面形状、４は、１または２の二部分に凹部を
有する断面形状、５は、３の二部分に凹部を有す
る断面形状、６は、２の一部に凹部を有する断面
形状、７は、１の一部に凹部を有する断面形状の
態様を示す。 断面形状が縦横比（長径／短径）が1.5〜7.5の
非真円形状および／または断面形状が前記非真円
形状の少くとも一部に凹部を有する形状の無機質
繊維からなる糸からクロスをつくる際の製織性
は、従来の無機質繊維によるクロスの製織性と比
べて格別の問題は生じない。また本発明に係るク
ロスの、ヒートクリーニング等による集束剤の除
去や各種処理剤による表面処理も従来のクロスの
場合と特に変らない。また本発明のプリント回路
基板のドリル加工性は熔融法石英ガラスクロスを
用いたプリント回路基板と特に変ることがない。 本発明において、単繊維の断面形状の縦横比
（長径／短径、以下縦横比と書く）を第１図に示
すａ／ｂで定義する。長径ａとして断面形状の最
大径をとり、短径ｂとしては長径としてとつた最
大径に垂直な方向での最大径をとる。 本発明における単繊維としては、第１図４，
５，６の如く非真円形状の少くとも一部に凹部
（Ａ部分）を有する断面形状のものであつてもよ
い。 本発明における無機質繊維の断面形状の縦横比
は1.5〜7.5であり、特に好ましくは1.5〜5.0であ
る。1.5未満では本発明の効果が少ない。7.5を超
える繊維は安定した製造が困難である。 繊維の断面形状が長円形（楕円形を含む）の場
合、特に好ましくは前記縦横比が1.5〜5.0、長径
は10〜30μｍ、短径は５〜20μｍの範囲である。 また本発明における無機質繊維の単繊維の引張
り強度は、紡糸工程、それ以降の加工工程、およ
び製織工程における作業性や品質面を考慮して、
約15Kg／mm²以上を有することが望ましい。 本発明のプリント回路基板用クロスは厚さが
0.025〜0.40mm、好ましくは0.030〜0.30mm、質量
が15〜450ｇ／m²、特に15〜300ｇ／m²の範囲が好
ましい。 上記範囲より薄くなり、あるいは質量が軽くな
ると、基板にしたときのクロスの補強効果が小さ
くなり、所期の目的が得られなくなる。しかし、
多層板に使う場合には上記程度の薄いクロスが必
要であり、一方、プリント回路基板用であるので
極端に厚いクロスは必要がない。また種々の厚さ
クロスを用意することにより、少数枚の厚いクロ
スの代りに、基板中のクロスの全重量を変えない
で、より多くの枚数の薄いクロスを使うこと、あ
るいはその逆など、補強効果、作業性等を考慮し
ながら使用するクロスの選択の幅を広げることが
できる。 本発明のプリント回路基板用クロスは断面形状
が縦横比1.5〜7.5の長円形（楕円形を含む）、小
判形、卵形などの非真円形状および／または断面
形状が前記非真円形状の少くとも一部に凹部を有
する形状の無機質繊維を主体とするクロスであ
り、主体の程度は重量比で40〜100％、好ましく
は50〜100％の範囲である。 クロスを構成する無機質繊維は、上記単繊維か
らなるより糸が一般的であるが、その他ストラン
ド、スライバー、およびそれらを引きそろえたロ
ービング、引きそろえ糸等（より糸から引きそろ
える糸まで、これらを総称して糸と呼ぶことにす
る）であつてもよい。 本発明のプリント回路基板用クロスの無機質繊
維には前記した断面形状以外の断面形状をもつ単
繊維を含んでいてもよい。 クロスを構成する無機質繊維からなる糸が前記
した断面形状の単繊維の他に前記した断面形状以
外の断面形状をもつ単繊維を含んでいてもよい
し、またクロスのたて方向の糸（いわゆるたて
糸）とよこ方向の糸（いわゆるよこ糸）のいずれ
か一方の糸が前記した断面形状以外の断面形状を
もつ単繊維からなる糸、例えば熔融法による石英
ガラス繊維からなつていてもよい。 上記プリント回路基板用クロスは、先ずヒート
クリーニング等の方法により集束剤が除去され、
次いで樹脂との接着を強固にするためクロス系処
理剤やシラン系処理剤によつて表面処理が施され
て処理クロスとされる。本発明のプリント回路基
板は樹脂を結合材として上記の処理されたプリン
ト回路基板用クロスを積層してつくられる。前記
した如く、プリプレグの形で積層するのが一般的
である。 上記の樹脂としては、例えば不飽和ポリエステ
ル樹脂、エポキシ樹脂、フエノール樹脂、ポリイ
ミド樹脂、フツ素樹脂、ポリブタジエンなどがあ
げられる。 ［作用］ 本発明の技術分野であるプリント回路基板は、
無機質繊維と樹脂とのいわゆる複合材であり、無
機質繊維は樹脂の補強材としての機能をもつてい
る。無機質繊維がガラス繊維の場合、前記した如
く、ガラス繊維の表面をクロム系処理剤やシラン
系処理剤によつて処理し、ガラス繊維と樹脂との
接着を強固ならしめる。JIS Ｃ 6486−1980に規
定されているプリント回路基板の寸法安定性を良
くする方向として、樹脂の熱膨張係数が小さいこ
と、加熱の前後での原寸への復帰性の良いこと、
ガラス繊維の熱膨張係数（通常樹脂より小さい）
が小さいことならびに樹脂とガラス繊維の結合を
強くすることが挙げられる。ガラス繊維の熱膨張
係数を小さくする方向として、通常のＥガラスの
繊維の代りに石英ガラス繊維を使うことが考えら
れ、実用されている。 本発明はクロスを構成する無機質繊維を、断面
形状が円形でなく、長円形（楕円形を含む）、小
判形、卵形などの非真円形状および／または前記
非真円形状の少くとも一部に凹部を有する形状の
ものを主体とすることによつて樹脂との接着力を
増大せしめることを基盤としている。 プリント回路基板の補強材である無機質繊維と
樹脂の接着力は他の条件が一定であれば、樹脂と
界面を接する無機質繊維の表面積に比例する。多
数の無機質繊維を考える代りに代表として単繊維
を考えてみる。無機質繊維の単繊維の長手方向に
垂直な断面を考えると、同一組成で物理的性質が
同等な種々の繊維の表面積の大きさの比は、単繊
維の該断面の周辺長さの比に等しいと考えてよ
く、同一重量の繊維とは該断面の面積が等しい繊
維と考えてよい。結局プリント回路基板の無機質
繊維含有量を一定として、同一重量の前記種々の
繊維の表面積の大きさを比較するには、前記断面
の面積が等しい場合に、該断面の周辺長さを比較
すればよい。本発明は平面図形で面積が一定の場
合、その周辺長さが最も短いのは円であることを
利用し、断面形状が円形である通常の無機質繊維
よりも同一重量の下で表面積の大きい、断面形状
が円形でなく長円形（楕円形を含む）、小判形、
卵形などの非真円形状および／または前記非真円
形状の少くとも一部に凹部を有する形状の無機質
繊維からなるクロスを提案するものであり、また
同時に該クロスを補強材としてもつプリント回路
基板を提案するものである。 ［実施例］ 基材として第１表に示す本発明のゾルゲル直接
紡糸法石英ガラス繊維の平織クロス、通常のＥガ
ラス繊維の平織クロスおよび熔融法石英ガラス繊
維の平織クロスを選んだ。各クロスをヒートクリ
ーニング後、エポキシシランで表面処理し、耐熱
用エポキシ樹脂を含浸させプレプレグにした。こ
れを８層に積層して成形し積層板とした。このと
きの積層板試験片280mm×280mmの寸法安定性（変
化率）を JIS Ｃ 6486に準拠して測定した。該
JISにおける寸法安定性とは、170℃で30分処理
を行う前後の、前記積層板試験片の寸法変化率で
ある。測定の結果を第２表に示す。

【表】

【表】 比較例としてのＥガラス繊維のクロスによる積
層板および熔融法石英ガラス繊維のクロスによる
積層板に比べ、本発明のゾルゲル直接紡糸法石英
ガラス繊維のクロスによる積層板の寸法安定性は
優れている。 ［発明の効果］ 本発明のクロスは、同一の織方、同じ密度、同
じ質量（ｇ／m²）の従来のクロスよりも単繊維の
表面積の総計が大きい。例えば第１図２に示した
断面形状の単繊維の周囲長は、ａ／ｂ＝1.5のと
き、同じ断面積をもつ円形断面の単繊維の周囲長
の約1.02倍であり、ａ／ｂ＝２のとき約1.08倍、
ａ／ｂ＝３のとき約1.2倍、ａ／ｂ＝４のとき約
1.33倍、ａ／ｂ＝５のとき約1.44倍、従つて単繊
維の表面積の総計も上記ａ／ｂの値にそれぞれに
応じて、１より大きい上記の倍率となる。 本発明のクロスと不飽和ポリエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂、フエノール樹脂などとの複合材から
なるプリント回路基板は、本発明のクロスのもつ
上記した特性の故に、従来のクロスを用いた場合
よりも樹脂とクロスの接着が全体として強固であ
る。プリント回路基板の外部環境温度を上昇させ
た場合、クロスは熱膨張係数のより大きい樹脂の
膨張を自由な膨張から抑える作用をもつが、本発
明のクロスは従来のクロスよりも樹脂との接着が
はるかに強固であるが故に、上記の樹脂の膨張を
抑える作用もまた大きい。 この樹脂の膨張を自由な膨張から抑える作用
は、クロスの材料として熱膨張係数のできる限り
小さい材料を選ぶことによつても得られる。実
際、広く用いられているＥガラス繊維の代りに熱
膨張係数のより小さい石英ガラス繊維によるクロ
スを使用することもある。石英ガラス繊維による
クロスを用いる場合においても断面形状が円形の
単繊維よりも本発明の断面形状の単繊維からなる
糸によるクロスの方が上記の樹脂の自由な膨張を
抑える作用が大きい。 上記した樹脂の自由な膨張を抑える作用が従来
のクロスに比べて顕著である故に、本発明のクロ
スを構成部分としてもつ複合材からなるプリント
回路基板は、従来のクロスによるものに比べて寸
法安定性が優れている。 また本発明のクロスは、構成する糸が円形でな
い断面および／または非真円形状の少くとも一部
に凹部を有する断面をもつ単繊維からなつている
が故に、単繊維相互ならびに糸相互がずれ難く、
従つてクロスの欠点である糸の目ずれや繊維のほ
つれが生じ難いという長所をもつている。 また石英ガラスはＥガラスに比べて誘電率が小
さいので、石英ガラス繊維からなる本発明のクロ
スも同じく誘電率が小さく、該クロスと樹脂とか
らなるプリント回路基板は、Ｅガラスクロスを用
いた回路基板よりも回路基板としての電気的適性
が優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図１，２，３，４，５，６はゾルゲル直接
紡糸法により得られる石英ガラス繊維の単繊維の
断面形状の一部態様を示す断面図である。１は長
円形（楕円形を含む）、２は小判形、３は卵形の
断面形状、４は１または２の二部分に凹部を有す
る断面形状、５は３の二部分に凹部を有する断面
形状、６は２の一部に凹部を有する断面形状、７
は１の一部に凹部を有する断面形状の態様を示す
断面図である。 ａは長径であつて、断面形状の最大径であり、
ｂは短径であつて、長径としてとつた最大径に垂
直な方向での最大径である。Ａは非真円形状の凹
部を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単繊維の断面形状が、縦横比（長径／短径）
   1.5〜7.5の長円形（楕円形を含む）、小判形、卵
   形などの非真円形状および／または単繊維の断面
   形状が前記非真円形状の少くとも一部に凹部を有
   する形状の無機質繊維を主体とするプリント回路
   基板用クロス。 ２ 無機質繊維が、ゾルゲル直接紡糸法により製
   作した石英ガラス繊維であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のプリント回路基板用ク
   ロス。 ３ 単繊維の断面形状が縦横比（長径／短径）
   1.5〜7.5の長円形（楕円形を含む）、小判形、卵
   形などの非真円形状および／または単繊維の断面
   形状が前記非真円形状の少くとも一部に凹部を有
   する形状の無機質繊維を主体とするプリント回路
   基板用クロスと樹脂とからなるプリント回路基
   板。 ４ 無機質繊維が、ゾルゲル直接紡糸法により製
   作した石英ガラス繊維であることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載のプリント回路基板。