JPH09132652A - 積層板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 イオン交換体がガラス繊維表面に化
学的に結合して形成されているガラス繊維布を少なくと
も１枚、基材として用いた積層板。 イオン交換体が
無機イオン交換体であること。 【効果】 イオン交換体をその表面に形成したガラス繊
維布を用いたので、耐電食性が優れた、高い信頼性を備
えたプリント配線板を提供することができる。従って、
回路間隔の狭いプリント配線板に利用して有効である。

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基板補強用積層板の改良に関する
ものである。より詳細には、本発明は、基材であるガラ
ス繊維の表面にイオン交換体を化学的に結合させること
により、電食の原因である金属イオンを吸着して積層板
の耐電食性を著しく向上できる積層板基材の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリント配線基板において、配線
パターンが高密度化し、電食といわれる現象がしばしば
発生するようになってきている。電食は配線パターンの
構成元素である銅や銀が回路間に印加される電圧により
イオン化し、基板のマトリックス樹脂中を移動し、対向
する回路側に析出する現象をいい、発生した場合に回路
が短絡し、機器の動作不良の原因となる。このような現
象を防止するために、マトリックス樹脂中に金属イオン
を捕捉する物質、金属のイオン化を防止する物質等を添
加する試みがなされているが、満足な効果が得られてい
ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】電食の現象は積層基板
の基材であるガラス繊維表面を進行することが確認され
ており、ガラス表面の改質が望まれていた。即ち、本発
明は、基材であるガラス繊維の表面を改質し、ガラス表
面に該金属イオンを捕捉するイオン吸着能を化学的に形
成せしめ、積層板の耐電食性を向上させることを目的と
する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を種
々検討した結果、プリント配線基板を構成する積層板の
基材であるガラス繊維の表面にイオン交換体を化学的に
結合させることにより、積層板の耐電食性を著しく向上
させることができることを見出し、本発明を完成するに
至った。すなわち、本発明は： イオン交換体がガラス繊維表面に化学的に結合して
形成されているガラス繊維布を少なくとも１枚、補強基
材として用いる積層板を提供する。また、 イオン交換体が無機イオン交換体である点にも特徴
を有する。

【０００５】本発明は、以下の実施の態様をも包含す
る。 １） 記載のイオン交換体が単一もしくは複数の金属
からなる含水酸化物である点にも特徴を有する。また、 ２） 記載の記載のイオン交換体が燐酸塩もしくは燐
酸塩と単一あるいは複数の金属からなる含水酸化物との
混合物である点にも特徴を有する。また、 ３） ２）記載の燐酸塩が燐酸ジルコニウムである点に
も特徴を有する。また、 ４） 記載ののイオン交換体がアルミノ珪酸塩である
点にも特徴を有する。

【０００６】ここでいうイオン交換体とは、一般に言わ
れるイオン交換現象を示す物質を総称し、例えば、本発
明に関するプリント配線基板の配線パターンを構成する
導電性の金属元素、銅或いは銀等の金属イオン等の陽イ
オンを、またはそれら金属のイオン化を促進する塩素イ
オン、臭素イオン、硫酸イオン、スルホン酸イオン等の
陰イオンをイオン交換現象により、吸着、捕捉すること
が可能な物質をいう。ガラス繊維表面と該イオン交換体
の化学的結合とは、ガラス表面の水酸基等との縮合反応
による結合を主体とし、その他一般の化学結合をも含め
た結合状態を示し、水洗等により容易に脱落せずにガラ
ス表面に固着された状態をいう。

【０００７】該イオン交換体をガラス表面に形成する方
法としては、種々の溶媒、特に水、アルコール等の親水
性溶媒中に分散した、例えばコロイド状の該イオン交換
体をガラス繊維布、特にガラス繊維織物に塗布し、乾燥
して、必要に応じて熱処理等を施して形成する方法；ま
たは該イオン交換体の原料物質、例えば、金属塩、酸等
を別途にガラス繊維織物のようなガラス繊維布に塗布
し、ガラス繊維布上で加水分解等の化学反応により、該
イオン交換体を形成せしめ、乾燥して、また必要に応じ
て熱処理等を施して形成する方法等が挙げられる。

【０００８】本発明に用いるイオン交換体としては、酸
性水酸基、カルボキシル基、スルホ基等の酸性基が結合
している高分子酸を有している物質；アミノ基、イミノ
基等の塩基性基が結合している高分子塩基を有している
物質；無機イオン交換体と言われる金属の含水酸化物、
例えば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｓｂ、
Ｆｅ等の含水酸化物；燐酸塩、例えばＺｒ、Ｓｎ、Ｔｉ
等の４価の金属との燐酸塩；或いは合成ゼオライト、例
えばアルミノ珪酸塩等及びそれらの混合物が用いられ
る。ガラス表面との結合、及びガラス繊維布、特に織物
の加工工程で一般に施される加熱工程に対する適性から
見て、後者の無機イオン交換体が本発明の積層板に用い
られるガラス繊維布、特に織物に対してはより好まし
い。

【０００９】更に、布、特に織物の製造のし易さの観点
からは、単一又は複数の金属からなる含水酸化物が好ま
しく、イオン交換の容量の大きさの点からは燐酸ジルコ
ニウムもしくは燐酸ジルコニウムと単一又は複数の金属
からなる含水酸化物との混合物が好ましい。また、ガラ
ス繊維表面上に形成されるイオン交換体の量に制限は特
にないが、積層板の耐熱性に影響が現れるため、０．１
ｍｏｌ／ガラスクロス１ｍ² 以下、好ましくは ０．０
２５〜 ０．００１ｍｏｌ／ガラスクロス１ｍ² の形成
量である。基材となるガラス繊維布の形状としては、不
織布でも織物でも構わないが、特に織物がイオン交換体
形成の工程の容易さ及び基材の引張り強度が強い点から
望ましい。

【００１０】ガラス繊維織物は平織り構造が基本とする
が、ななこ織り、朱子織り、綾織り等の構造を有する織
物でも良い。プリント配線基板に使用される積層板の基
材には通常Ｅガラス（無アルカリガラス）と呼ばれるガ
ラスが使用されているが、Ｅガラスの他に、Ｄガラス、
Ｓガラス、クォーツ、高誘電率ガラス等のガラス繊維を
用いることも可能である。また、ガラス繊維織物の仕様
についても特に制限はなく、例えば本発明の基材となる
ガラス繊維織物の打ち込み密度は１０〜１００本／２５
ｍｍ、好ましくは３０〜８０本／２５ｍｍであり、及び
／又は布重量（目付け）は２０〜４００ｇ／ｍ² 、好ま
しくは３０〜３００ｇ／ｍ² の範囲にある無機繊維織物
が好適に用いられる。

【００１１】本発明に用いられるガラス繊維布、特に織
物は高温脱糊処理を施した後に、表面処理剤、例えばシ
ランカップリング剤で処理することは通常行われること
であり、これに限定されるものではない。本発明のイオ
ン交換体のガラス表面への形成は、シランカップリング
剤等による表面処理の前又は後のどちらでも構わない
が、積層板を形成するマトリックス樹脂（含浸剤）とガ
ラス繊維（基材）との接着性を維持するためには、該イ
オン交換体をガラス表面に形成し、その後にシランカッ
プリング剤等による表面処理を行った方が好ましい。ま
た、高温脱糊処理の前、若しくはシランカップリング剤
等による表面処理後の開繊加工等は通常のガラス繊維織
物の加工と同様に実施して構わない。

【００１２】本発明の積層板を作成するには常法に従え
ば良く、例えば通常のガラス繊維織物にエポキシ樹脂の
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（プリプレグＡ）を作り、これらの複数枚のプリプ
レグの中に本発明のイオン交換体をガラス表面に形成し
た該ガラス繊維織物に、同様のマトリックス樹脂若しく
は必要に応じて他のマトリックス樹脂を含浸させて作成
したプリプレグ（プリプレグＢ）を少なくとも１枚入
れ、積層し、加熱加圧成形することにより得られる。プ
リプレグＢは積層板中で配線パターンが形成されている
層に配置することが、より効果的である。また、プリプ
レグＢのみで作成した積層板は耐電食性により効果的で
あることは言うまでもない。さらに、プリプレグＡの基
材として、織物と不織布等を併用することも可能であ
る。

【００１３】本発明に用いられるマトリックス樹脂とし
ては、フェノール樹脂、クレゾール樹脂、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリブ
タジエン樹脂、ポリアミド樹脂、ＰＰＯ樹脂、ＰＰＥ樹
脂、フッ素樹脂等の熱硬化性樹脂の単独、その変成物、
又はそれらの混合物：、熱可塑樹脂の単独、その変成
物、又はそれらの混合物や熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂
との混合物等を用いることが可能である。勿論、該マト
リックス樹脂はプリント配線板に若しくは積層板に要求
される特性により、適宜選択されるものである。エポキ
シ樹脂の使用が経済性及び性能のバランスから見て望ま
しい。

【００１４】

【実施例】以下、実施例によって本発明の具体的構成を
説明するが、それらは本発明の範囲を制限しない。実施
例中の積層板は以下の方法にて作成し、その積層板の耐
電食性の評価は以下のように実施した。また、本発明の
元になる該ガラス繊維織物のイオン交換能は以下の方法
で測定した。 積層板の作成方法： (ｉ) 下記比較例１に従う、本発明のイオン交換体未
処理の通常のガラス繊維織物にエポキシ樹脂（商品名油
化シェルエポキシ（株）製「エピコート５０４６Ｂ８
０」）４０〜５０重量％を含浸し、１２０〜１３０℃で
乾燥してプリプレグ（比較のプリプレグＡ）を得た。 （ｉｉ） 同様に下記実施例１〜６に従う、本発明のイ
オン交換体で処理したガラス繊維織物にエポキシ樹脂
（商品名油化シェルエポキシ（株）製「エピコート５０
４６Ｂ８０」）４０〜５０重量％を含浸し、１２０〜１
３０℃で乾燥してプリプレグ（本発明のプリプレグＢ）
を得た。 （ｉｉｉ） これらプリプレグＡとプリプレグＢを所定
枚数積層し、またはプリプレグＢのみを単独に積層し、
上下面に厚み１８μｍの銅箔を重ね、１７５℃、４０Ｋ
ｇ／ｃｍ² で加熱加圧して３４０ｍｍ角の積層板を得
た。

【００１５】 積層板の耐電食性の測定法：上記方法
により作成した積層板を図１− (イ)の寸法図の形状に加
工し、室温８５℃、８５％の恒温・恒湿下で６０Ｖ印加
した時の時間的抵抗値の変化を連続的に測定する（イオ
ン交換体がガラス繊維表面に形成されていないと、スル
ホール２間が銅等の回路部分の一部が溶解，金属形成を
繰り返して短絡して、抵抗値の大きな変化により耐電食
性の低下が分かる）。

【００１６】 ガラス繊維織物のイオン交換能の測
定：約１０ｇのガラス繊維織物をサンプリングし、ガラ
ス繊維織物が完全に浸漬するように一定濃度、ｐＨ４の
銅イオン含有溶液を所定量加える。その後の溶液の銅イ
オン濃度の変化を原子吸光分析により測定し、銅イオン
交換量を求める。 （実施例１）通常のＥガラス繊維織物（旭シュエーベル
（株）社製 スタイル２１６）をチタンアセチルアセト
ネート（含水酸化物イオン交換体） ０．０１ｍｏｌ／
Ｌ水溶液で処理し、１７０℃で１分間加熱乾燥し、次に
カップリング剤としてエポキシシラン〔商品名ＳＨ６０
４０東レダウコーニングシリコーン（株）社製〕０．０
１ｍｏｌ／ｌで表面処理した。更に、該織物を上記−
（ｉｉ）法に従って処理して得られたプリプレグＢ織物
を用いて、４プライの積層板を作成した。

【００１７】（実施例２）通常のＥガラス繊維織物（旭
シュエーベル（株）社製 スタイル２１６）を炭酸ジル
コニウムアンモニウム（含水酸化物イオン交換体）
０．０１ｍｏｌ／Ｌで処理し、１７０℃で１分間加熱乾
燥し、次にカップリング剤としてエポキシシラン（商品
名ＳＨ６０４０） ０．０１ｍｏｌ／ｌで表面処理し
た。更に、該織物を上記−（ｉｉ）法に従って処理し
て得られたプリプレグＢ織物を表層両側に、また、カッ
プリング剤としてエポキシシラン（商品名ＳＨ６０４
０） ０．０１ｍｏｌ／Ｌで表面処理され、上記−
(ｉ) 法に従って得られた、イオン交換体未処理の通常
のガラス繊維織物（旭シュエーベル（株）社製スタイル
２１６）のプリプレグＡを用いて、内層に２プライ配置
した構成で、前述−（ｉｉｉ）法で熱圧成形して４プ
ライの積層板を作成した。

【００１８】（実施例３）通常のＥガラス繊維織物（旭
シュエーベル（株）社製 スタイル２１６）に炭酸ジル
コニウムアンモニウム（含水酸化物イオン交換体）
０．０１ｍｏｌ／Ｌと燐酸 ０．０１ｍｏｌ／Ｌを混ぜ
たゲル状物を塗布し、１７℃で１分間加熱乾燥し、次に
カップリング剤としてエポキシシラン（商品名ＳＨ６０
４０） ０．０１ｍｏｌ／Ｌで表面処理した。このガラ
ス繊維織物を用いて前述−（ｉｉ）法で４プライの積
層板を作成した。

【００１９】（実施例４）通常のＥガラス繊維織物（旭
シュエーベル（株）社製 スタイル２１６）にチタンア
セチルアセトネート（含水酸化物イオン交換体） ０．
０１ｍｏｌ／Ｌと燐酸 ０．０１ｍｏｌ／Ｌを混ぜたゲ
ル状物を塗布し、１７０℃で１分間加熱乾燥し、次にカ
ップリング剤としてエポキシシラン（商品名ＳＨ６０４
０） ０．０１ｍｏｌ／Ｌを表面処理した。このガラス
繊維織物を用いて前述−（ｉｉ）法で４プライの積層
板を作成した。

【００２０】（実施例５）通常のＥガラス繊維織物（旭
シュエーベル（株）社製 スタイル２１６）にテトラエ
トキシシラン（含水酸化物イオン交換体） ０．０１ｍ
ｏｌ／Ｌと酢酸アルミニウム ０．０１ｍｏｌ／Ｌを混
ぜたゲル状物を塗布、１７０℃で１分間加熱乾燥し、次
にカップリング剤としてエポキシシラン（商品名ＳＨ６
０４０）０．０１ｍｏｌ／Ｌを表面処理した。このガラ
ス繊維織物を用いて前述−（ｉｉ）法で４プライの積
層板を作成した。

【００２１】（実施例６）通常のＥガラス繊維織物（旭
シュエーベル（株）社製 スタイル２１６）にテトラエ
トキシシラン（含水酸化物イオン交換体） ０．０１ｍ
ｏｌ／Ｌと酢酸アルミニウム ０．００１ｍｏｌ／Ｌを
混ぜたゲル状物を塗布、１７℃で１分間加熱乾燥し、そ
の後４００℃で１０時間加熱し、次にカップリング剤と
してエポキシシラン（商品名ＳＨ６０４０） ０．０１
ｍｏｌ/ Ｌで表面処理した。このガラス繊維織物を用い
て前述−（ｉｉ）法で４プライの積層板を作成した。

【００２２】（比較例１）通常のＥガラス繊維織物（旭
シュエーベル（株）社製 スタイル２１６）にカップリ
ング剤としてエポキシシラン ０．０１ｍｏｌ／Ｌを表
面処理した。このガラス繊維織物を用いて前述−
(ｉ) 法に従って４プライの積層板を作成した。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】（試験結果の評価）表１〜２に示す様に、
イオン交換体を表面に形成することにより銅イオンを大
きく吸着するガラス繊維織物が得られる。本発明のガラ
ス繊維織物より得られたプリント配線板は、１０００時
間経過後でも、銅マイグレーションの発生は認められ
ず、配線板として高い信頼性を備えていることが確認さ
れた。以上のことは、イオン交換体の成分の違いにより
若干の違いはあるが、このイオン交換体による銅の吸着
により銅マイグレーションが防止されていることは明ら
かである。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した様に、イオン交換体をその
表面に形成したガラス繊維織物を用いることで、高温高
湿下で高電圧が印加されるという非常に厳しい条件のも
とで銅マイグレーションの発生が少なく、高い信頼性を
備えたプリント配線板を提供することができる。従っ
て、回路間隔の狭いプリント配線板に利用して有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】積層板の耐電食性の測定に用いるサンプルの形
状及び構造を示す模式図である。図１−（イ）はサンプ
ルの寸法図であり、図１−（ロ）はサンプルの断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 基板 ２ スルホール ３ 接続端子 ４ ランド

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【手続補正書】

【提出日】平成８年２月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】積層板の耐電食性の測定に用いるサンプルの寸
法図である。

【図２】積層板の耐電食性の測定に用いるサンプルの断
面図である。

【符号の説明】 １ 基板 ２ スルホール ３ 接続端子 ４ ランド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン交換体がガラス繊維表面に化学的
   に結合して形成されているガラス繊維布を少なくとも１
   枚、基材として用いることを特徴とする積層板。
2. 【請求項２】 イオン交換体が無機イオン交換体である
   ことを特徴とする請求項１記載の積層板。