(57)【要約】【目的】３５５ｎｍの波長のＵＶ−ＹＡＧ３倍高調波レーザを使用しても、部品穴の加工不良が発生しないプリント配線基板用のガラス繊維を提供する。【構成】本発明の低誘電率低誘電正接ガラス繊維は、１ＭＨｚでの誘電率が５．０以下で、肉厚０．５ｍｍで、３５５ｎｍの波長の光線透過率が１０％以下であるガラスからなることを特徴とする。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ＭＨｚでの誘電率が５．０以下で、肉厚０．５ｍｍで、３５５ｎｍの波長の光線透過率が１０％以下であるガラスからなる低誘電率低誘電正接ガラス繊維。
【請求項２】
質量％で、Ｆｅ２Ｏ３を１．８〜４．９％、ＴｉＯ２を０〜４．９、Ｆｅ２Ｏ３＋ＴｉＯ２を６．７％以下含有するガラスからなる請求項１に記載の低誘電率低誘電正接ガラス繊維。
【請求項３】
質量％で、ＳｉＯ２　５０．０〜６２．０％、Ａｌ２Ｏ３　８．０〜２０．０％、Ｂ２Ｏ３　１５．０〜３０．０％、ＣａＯ　０〜１２％、ＭｇＯ　０〜１２．０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≦０．５％、Ｆｅ２Ｏ３　１．８〜４．９％、ＴｉＯ２　０〜４．９％、Ｆｅ２Ｏ３＋ＴｉＯ２　１．８〜６．７％の組成を有するガラスからなる請求項１又は２に記載の低誘電率低誘電正接ガラス繊維。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波を利用する電子機器用回路部品のプリント配線基板の樹脂強化材として用いられる低誘電率低誘電正接ガラス繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線基板は、樹脂、ガラス繊維、改質剤等からなる複合材料である。この中、ガラス繊維は樹脂の強化材として使用されるが、従来、プリント配線基板用のガラス繊維としてＥガラスが用いられてきた。
【０００３】
ところで、近年、コンピュータや携帯電話等の情報通信機器の小型化、高性能化が進み、信号の高速処理のために使用される電波も高周波化している。
【０００４】
このような動きに伴って、情報通信機器の回路部品として用いられるプリント配線基板にも高密度化や高周波特性の向上等の要求がなされている。
【０００５】
信号の高速処理は、信号の伝播遅延を小さくするということがあるが、信号伝播遅延時間は、下記の数式に示されるように、プリント配線基板の誘電率と相関があり、プリント配線基板の誘電率の値が小さいほど信号伝播遅延が小さくなることが知られている。
【０００６】
【数１】
2004107112.tif 000002
【０００７】
Ｔｄは導体の単位長さ当たりの信号伝播遅延時間、ｋは定数、εはプリント配線基板の誘電率を示す。
【０００８】
また、信号の高速処理化のために高周波を使用すると、通常のプリント配線基板にあっては熱損失が生じ、これが発熱の原因となってプリント配線基板の熱劣化が問題となる。さらに、このような熱損失を見込んで、信号の発振にも高出力が必要となる。この熱損失は、下記の数式で示されるように、プリント配線基板の誘電率と誘電正接の積に比例し、この値が大きいほど熱損失も大きくなる。
【０００９】
【数２】
2004107112.tif 000003
【００１０】
Ｗは熱損失、ｋは定数、ｆは周波数、ｖ２は電位傾度、εはプリント配線基板の誘電率、ｔａｎδはプリント配線基板の誘電正接を示す。
【００１１】
上記の数式から、プリント配線基板の誘電率および誘電正接のそれぞれの値が大きいほど熱損失が増大することが判る。
【００１２】
信号伝播遅延や熱損失の抑制のために、プリント配線基板に、誘電率（ε）および誘電正接（ｔａｎδ）がＥガラスよりそれぞれ小さいＤガラスやＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスからなるガラス繊維を使用することが開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【００１３】
Ｄガラスは、例えば、質量％で、ＳｉＯ２　７６．０％、Ａｌ２Ｏ３　０．２％、Ｂ２Ｏ３　１９．４％、ＭｇＯ　０．３％、ＣａＯ　０．６％、Ｌｉ２Ｏ　０．９％、Ｎａ２Ｏ　１．５％、Ｋ２Ｏ　１．１％の組成からなるガラスであり、その誘電率（ε）は４．３、誘電正接（ｔａｎδ）は１０×１０−４である。
【００１４】
ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスは、例えば、質量％で、ＳｉＯ２５４．６％、Ａｌ２Ｏ３　１２．９％、Ｂ２Ｏ３　２３．５％、ＭｇＯ　２．４％、ＣａＯ　５．３％、ＴｉＯ２　１．０％、Ｌｉ２Ｏ　０．２％、Ｎａ２Ｏ　０．１％、Ｋ２Ｏ　０．２％の組成からなるガラスであり、その誘電率（ε）は４．７、誘電正接（ｔａｎδ）は１０×１０−４である。因みにＥガラスの誘電率（ε）は６．６、誘電正接（ｔａｎδ）は１５×１０−４である。
【００１５】
また、他のプリント配線基板用のガラス繊維組成物として、写真焼き付け法によるソルダーレジストパターンを形成するのに適した紫外線遮蔽性を有するガラス繊維組成物が開示されている（例えば、特許文献３、特許文献４参照。）。
【００１６】
【特許文献１】
特公平６−３９３３８号公報
【特許文献２】
特許第第３２２８９４５号公報
【特許文献３】
特開平３−２６１６３２号公報
【特許文献４】
特開平４−１０４９２０号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
プリント配線基板には、ＩＣ、トランジスタ等の電子デバイスや抵抗器やコンデンサ等の電子部品等の部品類を取付けるために、部品穴があけられる。従来は、この穴開け加工は、機械的にドリル加工で行っていた。しかし、携帯電話・パソコン等、近年の情報通信機器を中心とした電子機器の小型軽量化もしくは高機能化に伴い、プリント配線基板の高密度化が進み、部品穴の径も非常に小さく（穴径：５０μｍ未満）しなければならなくなり、ドリル加工では５０μｍの穴径をあけることができない。そのため、３５５ｎｍの波長のＵＶ−ＹＡＧ３倍高調波レーザ（以下、紫外線レーザとよぶ。）を使用する技術が開発され、５０μｍ未満の非常に小さい径の穴加工ができるようになった。
【００１８】
しかしながら、Ｄガラス（特許文献１）やＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラス（特許文献２）は、３５５ｎｍの波長の透過率が高いため、これらのガラスを用いたプリント配線基板に、紫外線レーザを用いて穴あけ加工しようとしても、レーザ光がガラスを透過してしまう。そのため、レーザ光のエネルギーを高くすれば、なんとか穴あけ加工ができるが、レーザ光のエネルギーが高くなりすぎて、ＤガラスもしくはＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスからなるガラス繊維布に含浸した樹脂が劣化し、もしくは樹脂が焼き飛ばされ、部品穴の径が大きく、もしくは部品穴の壁に空洞ができるといった加工不良が発生し、導通不良やショートを起こしやすくなるという問題を有する。
【００１９】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、紫外線レーザを使用しても、部品穴の加工不良が発生しないプリント配線基板用のガラス繊維を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の目的を達成するべく実験を重ねた結果、３５５ｎｍの光線透過率の低いガラスからなる低誘電率低誘電正接ガラス繊維を用いることによって、紫外線レーザを使用しても、部品穴の加工不良が発生しないことを見出し、本発明を提案するに至った。
【００２１】
すなわち、本発明の低誘電率低誘電正接ガラス繊維は、１ＭＨｚでの誘電率が５．０以下で、肉厚０．５ｍｍで、３５５ｎｍの波長の光線透過率が１０％以下であるガラスからなることを特徴とする。
【００２２】
【作用】
本発明の低誘電率低誘電正接ガラス繊維は、肉厚０．５ｍｍで、３５５ｎｍの波長の光線透過率が１０％以下、好ましくは８％以下であるガラスからなるため、紫外線レーザ光がほとんどガラスに吸収され、レーザ光のエネルギーを高くすることなく、穴加工が可能となる。したがって、ガラス繊維布に含浸した樹脂が紫外線レーザ光による穴加工の際、劣化しにくく、もしくは樹脂が焼き飛ばされにくいため、部品穴の径が大きく、もしくは部品穴の壁に空洞ができるといった加工不良が発生しにくく、導通不良やショートを起こしにくくなる。
【００２３】
また、１ＭＨｚでの誘電率が５．０以下であるガラスからなるため、プリント配線基板の補強材として使用すると、信号伝播遅延を抑制することができる。
【００２４】
また、本発明の低誘電率低誘電正接ガラス繊維は、質量％で、Ｆｅ２Ｏ３を１．８〜４．９％、ＴｉＯ２を０〜４．９、Ｆｅ２Ｏ３＋ＴｉＯ２を６．７％以下含有するガラスからなると、肉厚０．５ｍｍで、３５５ｎｍの波長の光線透過率が１０％以下になりやすく、誘電率や誘電正接が低くなるため好ましい。すなわち、Ｆｅ２Ｏ３が１．８％よりも少ないと、肉厚０．５ｍｍで、３５５ｎｍの波長の光線透過率が１０％以下になりにくく、４．９％よりも多いと、誘電率や誘電正接が高くなるため好ましくない。Ｆｅ２Ｏ３含有量の好ましい範囲は、１．８〜４．０％、さらに好ましくは１．８〜３．０％である。また、ＴｉＯ２が４．９％よりも多いと、誘電率が高くなるため好ましくない。ＴｉＯ２含有量の好ましい範囲は、０〜３．０％、さらに好ましくは０〜２．０％である。また、Ｆｅ２Ｏ３とＴｉＯ２の合量が６．７％よりも多いと、誘電率や誘電正接が高くなるため好ましくない。Ｆｅ２Ｏ３とＴｉＯ２の合量の好ましい範囲は、４．９％以下である。
【００２５】
本発明の低誘電率低誘電正接ガラス繊維は、誘電正接ｔａｎδが０．００１０以下のガラスからなると、熱損失が小さくなるため好ましい。
【００２６】
上記した３５５ｎｍの波長の光線透過率、誘電率及び誘電正接の特性を有する具体的なガラスとして、質量％で、ＳｉＯ２　５０．０〜６２．０％、Ａｌ２Ｏ３８．０〜２０．０％、Ｂ２Ｏ３　１５．０〜３０．０％、ＣａＯ　０〜１２％、ＭｇＯ　０〜１２．０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≦０．５％、Ｆｅ２Ｏ３　１．８〜４．９％、ＴｉＯ２　０〜４．９％、Ｆｅ２Ｏ３＋ＴｉＯ２　１．８〜６．７％の組成を有するガラスが挙げられる。このガラスは、紫外線レーザによる穴あけ加工の加工性だけでなく、ドリルによる穴あけ加工の加工性にも優れるため好ましい。
【００２７】
Ｆｅ２Ｏ３及びＴｉＯ２以外の成分について上記のように含有量を限定した理由を詳細に述べる。
【００２８】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を形成する成分であり、かつガラスの誘電率及び誘電正接を小さくする作用がある。その含有量は、質量％で５０〜６２％、好ましくは、５１〜６１％である。含有量が５０％より少ないと、誘電率及び誘電正接が大きくなりやすく、６２％よりも多いと、ガラスの高温粘度が高くなるためガラスの溶融性が悪化し、また、このプリント配線基板を作製する際、ドリル加工性が悪化する。
【００２９】
Ａｌ２Ｏ３は、誘電率や誘電正接を上げることなく、ガラスの失透性を改善する成分であり、その含有量は、質量％で８〜２０％、好ましくは１０〜１９％である。含有量が８％よりも少なくても、２０％よりも多くても、ガラスの失透性が悪化する。
【００３０】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスの高温粘度を下げる成分であり、融剤として作用するとともに、ガラスの誘電率及び誘電正接を小さくする作用をも有し、その含有量は、質量％で１５〜３０％、好ましくは１７〜２８％である。含有量が１５％よりも少ないと、上記効果を得にくく、３０％よりも多いと、ガラスの溶融時及び紡糸時に揮発量が増大し、生産性の悪化を招き、またガラスの耐水性が悪化する。
【００３１】
ＣａＯ又はＭｇＯは、他の２価酸化物に比べ、誘電率や誘電正接を高くする作用が小さく、ガラスの高温粘度や液相温度を低下させる成分であり、含有量は、いずれも０〜１２％である。含有量が１２％よりも多いと、誘電率が高くなるため好ましくない。
【００３２】
アルカリ金属酸化物（Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）は、誘電正接を大幅に上昇させる成分であるため、実質的に含まれるべきではない。これらの成分は、原料中の不純物として混入するが、質量％で０．５％以下であれば、誘電正接が０．００１０以下を保つことができるため、差し支えない。
【００３３】
本発明においては、さらに、上記成分以外にも所期のガラス特性を損なわない程度に、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、Ｐ２Ｏ５、ＳＯ３、Ａｓ２Ｏ３、ＭｏＯ２、Ｆ２等の成分を、合量で３質量％まで含有することが可能である。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明の低誘電率低誘電正接ガラス繊維を実施例により説明する。
【００３５】
表１は、本発明の実施例１〜５を示し、表２は、比較例１〜４を示す。尚、比較例１はＤガラスであり、比較例３はＥガラスである。
【００３６】
【表１】
2004107112.tif 000004
【００３７】
【表２】
2004107112.tif 000005
【００３８】
表中の各試料の作製方法は以下の通りである。
【００３９】
まず、それぞれ所定の組成になるように調合したガラス原料５００ｇを白金製のルツボに入れ、電気炉で約１５８０℃、４時間保持の条件で溶融した。次いで、この溶融ガラスをカーボン板の上に流し出して板状に成形した後、徐冷して歪を除去し、試料を作製した。
【００４０】
このようにして作製した上記の各試料の誘電率（ε）、誘電正接（ｔａｎδ）、紫外線透過率を、表に示した。
【００４１】
表１から明らかなように、実施例１〜５は、いずれも、３５５ｎｍでの透過率が１０％以下であり、また、誘電率が５．０以下、誘電正接が１０×１０−４以下と小さかった。
【００４２】
上記実施例に対して、比較例１〜３は、Ｆｅ２Ｏ３やＴｉＯ２を含まないため、もしくは含有してもその量が少ないため、３５５ｎｍでの紫外線透過率が高かった。また、比較例３は、ＣａＯが多く、Ｂ２Ｏ３が少ないため、誘電率や誘電正接が高かった。また、比較例４は、Ｆｅ２Ｏ３とＴｉＯ２の合量が多く、３５５ｎｍでの光線は全く透過しないものの、誘電率や誘電正接が高かった。
【００４３】
なお、表中の誘電率および誘電正接は、５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍの寸法に切断し、両面を１０００番サンドペーパーで研磨を施したガラスで、インピーダンスアナライザを用いて室温下において周波数１ＭＨｚで測定した。
【００４４】
３５５ｎｍでの紫外線透過率は、肉厚を０．５ｍｍにし、両面光学研磨したガラスで、分光光度計を用いて測定した。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の低誘電率低誘電正接ガラス繊維は、誘電率が５．０以下で、肉厚０．５ｍｍでの３５５ｎｍでの光線透過率が１０％以下であるガラスからなり、３５５ｎｍの波長のＵＶ−ＹＡＧ３倍高調波レーザを使用しても、部品穴の加工不良が発生せず、また、紫外線レーザによる穴あけ加工だけでなくドリルによる穴あけ加工も良好であるため、信号の高速処理化への対応が要求されるプリント配線基板の樹脂強化材として好適である。