JPH09309741A - 低誘電率ガラス繊維パウダ−及びプリント配線板 - Google Patents

低誘電率ガラス繊維パウダ−及びプリント配線板

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JPH09309741A
JPH09309741A JP8147828A JP14782896A JPH09309741A JP H09309741 A JPH09309741 A JP H09309741A JP 8147828 A JP8147828 A JP 8147828A JP 14782896 A JP14782896 A JP 14782896A JP H09309741 A JPH09309741 A JP H09309741A
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JP
Japan
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glass fiber
dielectric constant
fiber powder
fiber
low dielectric
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JP8147828A
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English (en)
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Chizuko Sano
千津子 佐野
Shinichi Tamura
進一 田邨
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Nitto Boseki Co Ltd
Original Assignee
Nitto Boseki Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/66Chemical treatment, e.g. leaching, acid or alkali treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ガラス繊維を使用したプリント配線板を更に低
誘電率のプリント配線板にする。 【解決手段】酸に可溶な成分を含むガラス繊維を酸処理
することによりSiO2の多い低誘電率のガラス繊維と
し、この多孔質繊維を粉砕し、加熱後プリント配線板中
に添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は低誘電率のガラス繊
維パウダ−を使用したプリント配線板、あるいは成型品
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、高度情報化社会の時代を迎え、衛
星放送などの通信機器はデジタル化、高速処理化が進ん
でいるが、信号を高速処理するためにより一層プリント
配線板の回路上の信号伝搬速度を大きくすることが求め
られている。これらの機器に使用されるプリント配線板
は一般に回路が多層に重なって、コンデンサ−に類似し
た構造になっているため、信号伝搬速度は銅箔の間の絶
縁材料の誘電率や誘電正接の値により影響をうける。プ
リント配線板の誘電率、誘電正接が小さいほど信号伝搬
速度が早くなるのでプリント配線板を構成するガラス繊
維などの繊維、充填剤、樹脂などの材料の低誘電率化が
種々考えられている。低誘電率のガラス繊維等の繊維と
しては、Dガラス繊維、シリカガラス繊維、特願平7−
137688号に記載の繊維などがあり、充填剤として
は中空ガラス球、石英ガラス粉、溶融シリカ粉末、コ−
ディエライト粉末などがある。しかしながら、充填剤と
して用いられる各種の粉末は、プリント配線板の補強に
は効果が無く大量に使用することが出来ない。またDガ
ラス繊維、シリカガラス繊維は100ミクロン以下の長
さに粉砕することが困難で、長い繊維が混入することは
避けられなかった。そのため毛球が出来やすく、また繊
維粉末が嵩高になり易く、その結果、誘電率の低い繊維
粉末の配合量を増やせないという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のガラス繊維パウ
ダ−の製造ではガラス繊維強度が大きいため粉砕しにく
く、繊維長さの分布が広くなり、長さの揃ったものが得
にくい。またガラス繊維中のSiO2 の含有量を増せば
誘電率は低下すことは判っているが、連続的に紡糸可能
な組成でなければならないため市販されているものでS
iO2 の含有量はDガラス繊維の約73重量%が限度で
あった。このため、紡糸したガラス繊維中の酸に可溶な
成分を溶出し、SiO2 の含有量の多い繊維にしてプリ
ント配線板に使用する技術が特開昭59−130365
号公報に開示されている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は低誘電率のガラ
ス繊維を更に低誘電率にし、容易にガラス繊維を粉砕出
来るようにし、その低誘電率のパウダ−配合した樹脂、
クロスあるいはペ−パ−を使用することによりプリント
配線板、樹脂成型品の誘電率を下げるものである。本発
明は、酸処理により可溶な成分を含むガラス繊維を酸処
理し、SiO2 の量が多い繊維とすることにより低誘電
率の繊維とすると共に繊維の強度を低下させ、繊維長の
揃った短いパウダ−にするものである。
【0005】
【発明の実施の形態】酸に可溶な成分を含むガラス繊維
として市販されている代表的なものとしてはEガラス繊
維がある。この繊維の製品であればクロス、ロ−ビング
クロス、ロ−ビング、チョップドストランドなど、どの
形態のものでも酸処理する事ができるので特に限定は必
要ないが、粉末にするために、経済性、取扱性からロ−
ビングかチョップドストランドの形態のものが選ばれ
る。本発明でガラス繊維あるいはガラス繊維パウダ−の
低誘電、低誘電正接とは、室温におけるEガラス繊維の
1MHzにおける誘電率6.6、誘電正接12×10-4
以下の値を意味するものとする。
【0006】本発明の低誘電率のパウダ−を得るという
目的から、酸処理後ガラス繊維中のSi02 の含有率が
90重量%以上あることが望ましく、このため酸処理の
時間は、Eガラス繊維では、10重量%の濃度の塩酸を
70℃に加熱して処理した場合、48時間程度必要であ
る。この様に処理したガラス繊維は、水で洗浄し、乾燥
あるいは500℃以上に加熱後ボ−ルミルなど公知のガ
ラス繊維の粉砕手段により粉砕される。ガラス繊維パウ
ダ−の使用目的によってはガラス繊維表面のSiO2
結合している−OH基を少なくしたい場合があり、この
場合は更に500℃以上に加熱する。600℃以上に加
熱すればEガラス繊維より低い誘電率の製品になるが、
性能の安定した低誘電率の製品にするため好ましくは、
800℃以上の温度に加熱する必要がある。この加熱
は、粉砕する前に行うことも可能である。800−85
0℃に加熱した繊維中にはまだ空間が約10体積%含ま
れている。また短くなった繊維そのものの強度を増す必
要があるとき、−OH基が出来るだけ少ないほうが望ま
しい、あるいは繊維にある穴が少ないほうが望ましい用
途には1100℃以上の温度に加熱し、それらの物性を
改良することも可能である。
【0007】本発明の目的に好適なガラス繊維として重
量でSiO2 50−60%、Al2 3 10−20
%、B2 3 20−30%、CaO 0−5%、MgO
0−4%、Li2 O+Na2 O+K2 O 0−0.5
%、TiO2 0.5−5%の組成を有する、好ましくは
重量でSiO2 50−56%、Al2 3 14−1
8%、B2 3 24−28%、CaO 0−2.5%、
MgO 0−2.5%、Li2 O+Na2 O+K2
0−0.15%、Na2O 0−0.15%、K2O
0−0.15、TiO2 1−4%の組成を有するガラ
ス繊維がある。このガラス繊維は酸処理に必要な時間が
短時間で、たとえば、10重量%の濃度の塩酸を70℃
に加熱して処理した場合、SiO2 の含有量を90重量
%以上にするには、15分程度で十分である。この酸処
理した繊維は90−99.0重量%のSiO2 以外に
0.5−3.0重量%以上のTiO2 、その他少量のガ
ラス繊維を構成している成分を含んでおり誘電率は4.
5以下となり、本発明の目的である低誘電率のガラス繊
維となる。この場合繊維中の空間は40−50体積%と
なる、またTiO2 が存在するのでゲル状シリカの含有
率が少なく、低誘電率にする上でその存在が問題となる
−OH基の除去がしやすい。
【0008】酸処理したガラス繊維は酸が残らないよう
十分水洗し、乾燥し、さらに高い温度で加熱し、ボ−ル
ミルなどの公知のガラス繊維粉砕方法により粉砕され
る。粉砕された繊維の長さは、樹脂のワニスに分散した
り、不織布、紙などの充填剤として使用するので、成型
物の表面の平滑性が悪くならないよう、また毛球になら
ない様に平均繊維長が100μm以下のものが望まし
い。更に粉砕したガラス繊維は平均粒子径が1μm程度
まで実用上使用可能である。
【0009】本発明のガラス繊維パウダ−はプリント配
線板に使用されるガラス繊維ペ−パ−に含浸するエポキ
シ樹脂ワニスに配合したり、ガラス繊維クロス、ペ−パ
−などに接着剤などで付着させた後、樹脂ワニスを含浸
する、あるいはペ−パ−を製造するとき、充填剤として
配合したのち樹脂ワニスを含浸する、樹脂ワニス、弗素
樹脂粉末などに配合して成型しプリント配線板とする、
あるいは熱可塑性樹脂にその他の充填材と配合して射出
成型により成型品にするなどさまざまな利用方法があ
る。本発明のガラス繊維パウダ−は市販されている種々
の樹脂と混合して使用する上で特に問題はない。その配
合量は、使用条件により種々違いがあり実験により最適
な量が決定される。一応の目安としては1−50体積%
の範囲が好ましく、1体積%以下では低誘電率の成分を
配合する効果がなく、50体積%以上いれると樹脂ワニ
スあるいは樹脂成型品を作るパウダ−と樹脂混合物の流
動性が不足し成型上問題がある。
【0010】
【実施例】
<材料の調整> 1、ガラス繊維パウダ−の調整 (以下%は特に断らな
い限り重量%を意味するものとする。) SiO2
55%、Al2 3 15%、B2 3 23%、 C
aO 2.5%、MgO 2%、LiO 0.1%、N
2 O 0.15%、K2 O 0.1%、 TiO2
2%の組成を有する平均繊維径7μmのガラス繊維20
0本からなるガラス繊維束を用意し、ガラス繊維の10
倍量の温度70℃の濃度10%の塩酸中にガラス繊維の
重量変化がほぼ無くなるまで浸漬して、SiO2 95.
1%、B2 3 2.1%、TiO2 1.0%の組成を
持つ多孔質ガラス繊維を得た。この繊維を、水洗し、1
350℃で1時間加熱することによって多孔質ガラス繊
維内部の水分、塩酸、−OH基を除去した。このガラス
繊維をボ−ルミルで粉砕し、空隙率0体積%、平均繊維
長28.6μm、1MHzにおける誘電率が3.8のガ
ラス繊維パウダ−を得た。 2、樹脂ワニス(以下でワニスという。) 不飽和ポリエステル樹脂(ポリマ−ル6304 武田薬品工業製) 90部 過酸化ベンゾイル 2部
【0011】[実施例1]前記の本発明のガラス繊維パ
ウダ−を45体積%になるようにワニスに混入したもの
を、2枚のガラス板の間に入れ脱泡し、80℃、100
℃でそれぞれ1時間づつ加熱し1.6mmの板を作成し
誘電率を測定した。1MHzにおける誘電率は4×4c
mの試験片をLCRメ−タ−(ヒュ−レットパッカ−ド
社製 16451B/HP4284A)により、電極非
接触法で測定した。
【0012】[実施例2]実施例1で使用したガラス繊
維パウダ−を混入したワニスを80%、ガラスペ−パ−
(Eガラス、オリベスト社製、75g/m2 )20%の
割合で、ガラスクロス(Eガラス、日東紡製、7628
タイプ)にはワニス40%、クロス60%の割合で含浸
させ、ついで中間層をガラスペ−パ−含浸物4枚、両表
面をガラスクロスの含浸物という構成で積層し、更に得
られた積層物の上下表面に銅箔を重ね合わせ、加熱加圧
成型して、厚み1.6mmのプリント配線基板を得た。
得られたプリント配線基板の銅箔をエッチングして取除
き誘電率を測定した。
【0013】[実施例3]ポリフェニレンサルフアイド
樹脂(ト−プレン社製、ト−プレンT−4)にガラス繊
維チョップドストランド(日東紡績社製、Eガラス、繊
維長3mm、繊維径13mm)20重量%と本発明の
[材料の調製]で作成したガラス繊維パウダ−を20重
量%とをエクストル−ダ−で混練してペレットとし、射
出成型して、厚み2mmの平板を成型し、誘電率を測定
した。
【0014】[比較例1]1MHzにおける誘電率が
3.8の通常の石英ガラス繊維を粉砕して得た平均繊維
長50.5μmのガラス繊維パウダ−を45体積%にな
るようにワニスに混入し、1.6mmの板を作成し誘電
率を測定した。
【0015】[比較例2]本発明のガラス繊維パウダ−
を配合したワニスの代りに1MHzにおける誘電率が
6.6のEガラス繊維パウダ−をいれたワニスを使用し
た他は、実施例2と同様にしてプリント配線基板を得
て、銅箔をエッチングして取除き誘電率を測定した。
【0016】[比較例3]実施例3において本発明の低
誘電率ガラス繊維パウダ−の代りに、1MHzにおける
誘電率が6.6のEガラス繊維パウダ−を配合し、その
他のことは実施例3と同様にしてポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂成型2mmの平板を得て、誘電率を測定し
た。
【0017】[比較例4]1MHzにおける誘電率が
4.4の酸処理する前の実施例1で使用したガラス繊維
を粉砕して得た平均繊維長35.4μmのガラス繊維パ
ウダ−を45体積%になるようにワニスに混入し、実施
例1と同様にして1.6mmの板を作成し誘電率を測定
した。
【0018】[比較例5]1MHzにおける誘電率が
4.1のDガラス繊維を粉砕して得た平均繊維長40.
8μmのガラス繊維パウダ−を45体積%になるように
ワニスに混入し、実施例1と同様にして1.6mmの板
を作成し誘電率を測定した。
【0019】
【発明の効果】請求項1のガラス繊維パウダ−はSiO
2 が90wt%以上含まれていてしかも誘電率が低く、
低誘電率のプリント配線板の配合剤として好適である。
繊維中の細孔が空間として残ったものを使用すると、空
間の無い同じ組成の繊維を使用した場合に比べて、より
低誘電率のプリント配線板が得られる。また多孔質のガ
ラス繊維なので、繊維の機械的強度がDガラス繊維、石
英繊維に比較して弱いので、Dガラス繊維、石英繊維を
粉砕するのに比べて短時間で、繊維長の短い、長さが揃
った石英繊維並の低誘電率ガラス繊維パウダ−が得られ
る。更に請求項2に記載の酸処理したガラス繊維はゲル
状シリカの発生が少ないので、加熱により低誘電率にす
る時−OH基の除去が容易である。
【0020】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05K 1/03 610 H05K 1/03 610T

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸に可溶な成分を含むガラス繊維を酸処理
    して得られる、SiO2 の含有量が90重量%以上で、
    600℃以上に加熱されている低誘電率ガラス繊維パウ
    ダ−。
  2. 【請求項2】ガラス繊維パウダ−の組成として、少なく
    ともSiO2 90.0−98.0重量%、TiO
    2 0.5−3.0重量%を含み、600℃以上に加熱さ
    れている低誘電率ガラス繊維パウダ−。
  3. 【請求項3】請求項1の低誘電率ガラス繊維パウダ−を
    含むことを特徴とするプリント配線板。
  4. 【請求項4】請求項1の低誘電率ガラス繊維パウダ−を
    含むことを特徴とする樹脂成型品。
JP8147828A 1996-05-20 1996-05-20 低誘電率ガラス繊維パウダ−及びプリント配線板 Pending JPH09309741A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108609859A (zh) * 2018-06-07 2018-10-02 重庆国际复合材料股份有限公司 一种新型高模量玻璃纤维组合物以及玻璃纤维
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