(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスパウダーを無機充填材として含有するプリント配線基板であって、前記ガラスパウダーは、重量％で、ＳｉＯ２  ５０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３  １０〜２０％、Ｂ２Ｏ３  ２０〜３０％、ＣａＯ  ０〜２．５％、ＭｇＯ  ０〜４％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜０．５％、ＴｉＯ２  ０．５〜５％、その他の成分  ０〜３％のガラス組成を有する低誘電率ガラスパウダーであることを特徴とするプリント配線基板。
【請求項２】
ガラスパウダーを無機充填材として含有する射出成形用樹脂混合材料物であって、前記ガラスパウダーは、重量％で、ＳｉＯ２  ５０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３  １０〜２０％、Ｂ２Ｏ３  ２０〜３０％、ＣａＯ  ０〜２．５％、ＭｇＯ  ０〜４％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜０．５％、ＴｉＯ２  ０．５〜５％、その他の成分  ０〜３％のガラス組成を有する低誘電率ガラスパウダーであることを特徴とする射出成形用樹脂混合材料物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラスパウダーに関し、特に低誘電率、低誘電正接を要求されるプリント配線基板、或いはその周辺のプラスチックス部材の無機充填材として適したガラスパウダーに関する。またそのガラスパウダーを無機充填材として用いたプリント配線基板及び射出成形用樹脂混合材料物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高度情報化社会の時代を迎え、衛星放送や移動無線などの通信機器は、デジタル化、信号の高速処理化の傾向にあり、それに伴って、これらに用いられるプリント配線基板及びその周辺のプラスチックス部材は、低誘電率化、低誘電正接化が望まれている。
一方、ＩＣ（プリント配線基板）チップを直接基板の上に実装する技術が導入されるようになり、プリント配線基板に対し高度の寸法安定性が要求され、熱膨張の小さいものが求められている。
熱膨張を小さくするためには、従来、ガラスパウダーなどの無機充填材が広く利用されている。
また、プリント配線基板の周辺のプラスチックス部材は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂組成物の射出成形品が多く用いられているが、表面硬度が低いために、ガラスパウダーなどの無機充填材を添加して、表面硬度を上げることも行われている。
【０００３】
しかし、これらに用いられるガラスパウダーはいずれも、充填材として以前から広く利用されているＥガラスの組成を有するものであるため、誘電率、誘電正接が大きく、品質的に十分なものではなかった。また炭酸カルシウムなど他の無機充填材もいずれも、誘電率、誘電正接が大きく、品質的に不十分である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ガラスに交流電流を流すと、ガラスは交流電流に対してエネルギー吸収を行い熱として吸収する。吸収される誘電損失エネルギーはガラスの成分及び構造により定まる誘電率及び誘電正接に比例し、次式で表される。
Ｗ＝ｋｆｖ2 ×εｔａｎθ
Ｗは誘電損失エネルギー、ｋは定数、ｆは周波数、ｖ2 は電位傾度、εは誘電率、ｔａｎθは誘電正接を表す。
この式から誘電率及び誘電正接が大きい程、また周波数が高い程、誘電損失が大きくなることがわかる。
【０００５】
しかし、Ｅガラスは誘電率及び誘電正接が比較的高いため、Ｅガラスを用いたプラスチックス部材では、要求には、十分には、応えられない。
またＥガラスより低い値を示すガラスとして、ガラス組成において、ＳｉＯ2 及びＢ2 Ｏ3 の割合が比較的高いＤガラスがあるが、Ｄガラスの繊維は、溶融性が悪く脈理や泡が発生し易いため、紡糸工程において、繊維の切断が多く、生産性、作業性が悪いという問題があり、一般的ではない。また耐水性が悪いという問題もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するために、低誘電率、低誘電正接が得られ、かつ溶解性、耐水性にも優れたガラスからガラスパウダーを得ることとしている。
【０００７】
そして、このようなガラスパウダーのガラス組成は、特にＳｉＯ２を６０％以下、ＴｉＯ２を０．５〜５％として、ガラスの溶解性を良くしながら、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの合計を０．５％以下とすることであり、即ち重量％で、ＳｉＯ２  ５０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３  １０〜２０％、Ｂ２Ｏ３  ２０〜３０％、ＣａＯ  ０〜２．５％、ＭｇＯ  ０〜４％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜０．５％、ＴｉＯ２  ０．５〜５％とすることである。
【０００８】
このガラス組成を有するガラスパウダーを熱可塑性樹脂或いは熱硬化性樹脂中に添加して成形することにより、低誘電率、低誘電正接が要求されるプリント配線板用平板又はその周辺部材であるプラスチックス部材が得られる。
【０００９】
本発明のガラスパウダーは、好ましくは、重量％で、ＳｉＯ2   ５０〜５６％、Ａｌ2 Ｏ3   １４〜１８％、Ｂ2 Ｏ3   ２４〜２８％、ＣａＯ  ０〜２．５％、ＭｇＯ  ０〜２．５％、Ｌｉ2 Ｏ  ０〜０．１５％、Ｎａ2 Ｏ  ０〜０．１５％、Ｋ2 Ｏ  ０〜０．１５％、ＴｉＯ2   １〜４％の組成を有する。
【００１０】
本発明のガラスパウダーのガラス組成を限定した理由は以下の通りである。ＳｉＯ２はＡｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３とともに、ガラスの骨格を形成する成分であるが、５０％未満では誘電率が大きくなり過ぎる。６０％を超えると、粘度が高くなり過ぎて、紡糸時、溶出量が低くなって生産性が落ち、場合によっては、繊維化が困難となる。好ましくは５０〜５６％である。
【００１１】
Ａｌ2 Ｏ3 は１０％未満では、分相を生じ易く、そのため耐水性が悪くなる。２０％を超えると液相温度が上昇し紡糸性が悪くなる。従ってＡｌ2 Ｏ3 は１０〜２０％に限定され、好ましくは１４〜１８％である。
【００１２】
Ｂ2 Ｏ3 は融剤として使用し、粘度を低下させ、溶融を容易にする成分であるが、２０％未満では、誘電正接が大きくなり過ぎる。３０％を超えると耐水性が悪くなり過ぎる。従ってＢ2 Ｏ3 は１０〜２０％に限定され、好ましくは２４〜２８％である。
【００１３】
ＣａＯ、ＭｇＯは、ともに耐水性を向上させる成分であるが、ＣａＯが２．５％、ＭｇＯが４％を超えると誘電率、誘電正接が大きくなり過ぎるのでＣａＯは０〜２．５％、ＭｇＯは０〜４％に限定される。
【００１４】
Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏは、ともに融剤として使用するが、これらの合計が０．５％を超えると誘電正接が高くなり過ぎ、また耐水性も悪くなる。従ってＬｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏは０〜０．５％に限定され、好ましくはＬｉ2 Ｏ  ０〜０．１５％、Ｎａ2 Ｏ  ０〜０．１５％、Ｋ2 Ｏ  ０〜０．１５％である。
【００１５】
ＴｉＯ2 は粘性を低下させ、誘電正接を下げるのに有効であるが、０．５％未満では紡糸時、脈理、未溶融を発生させて溶融性が悪くなったり、また誘電率、誘電正接が高くなる。逆に５％を超えると分相を生じ易く、化学的耐久性が悪くなる。従って、ＴｉＯ2 は０．５〜５％に限定され、好ましくは、１〜４％である。
【００１６】
本発明においては上記成分以外にもガラス特性を損なわない程度に、ＺｒＯ２、Ｆ２、ＳＯ３等の成分を３％まで含有することが可能である。
【００１７】
【実施の形態】
本発明のガラスパウダーを詳しく説明する。まずＳｉＯ２  ５０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３  １０〜２０％、Ｂ２Ｏ３  ２０〜３０％、ＣａＯ  ０〜２．５％、ＭｇＯ  ０〜４％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜０．５％、ＴｉＯ２  ０．５〜５％のガラス組成になるように調合したバッチを、白金ルツボに入れ電気炉中で１５００〜１５５０℃で８時間の条件で、撹拌を加えながら溶融する。次にこの溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、ガラスバルクを作成した。
【００１８】
本発明のガラスパウダーは、このままガラスバルクを粉砕しても、或いはガラスバルクを更に溶融紡糸して繊維化した後、粉砕してもよい。
ガラスバルク又は繊維化したガラスを粉砕するには、公知の方法であるボールミル、フレッドミル、ハンマーミル、オリエントミル、インペラーミルなどの装置の単独または組合せで粉砕することができる。
【００１９】
本発明のプリント配線基板用又は射出成形用の樹脂混合材料物用に使用できるマットリックス樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂であれば、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等、また熱可塑性樹脂であれば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂等が挙げられる。
特に、プリント配線基板用の樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フッ素樹脂が好ましい。
【００２０】
プリント配線基板のマトリックス樹脂に対して、及び射出成形用の樹脂混合材料物に対して無機充填材として混合させる本発明のガラスパウダーの混合させる割合は、格別制限はないが、体積含有率で、１〜５０％が好ましい。１％未満であると成形品の低熱膨張率化の効果が見られなかったり、逆に５０％を超えると、含浸不良となったりする場合がある。
【００２１】
またガラスパウダーの平均粒子径も、特に制限はないが、１〜１００μｍが好ましい。１μｍ未満であると取り扱いが困難となったり、逆に１００μｍを超えると、プリント配線基板の作製時に於いて積層物を成形したとき、或いは、射出成形したときに、得られる成形品の表面平滑性が悪くなったりする場合がある。
【００２２】
本発明のパウダーを無機充填材とした射出成形用の樹脂混合材料物は、少なくともマトリックス樹脂及び補強繊維のチョップドストランドとそれに無機充填材としてガラスパウダーを含む混合物である。
本発明のパウダーを無機充填材とした樹脂混合材料物から射出成形品を得るには、例えば、マトリックス樹脂のペレットに、補強繊維のチョップドストランドと本発明のガラスパウダーとを、加熱によりマトリックス樹脂のペレットを溶融しながら、混練して、ペレット状の樹脂混合材料物を生成した後、得られた樹脂混合物のペレットを射出成形すればプラスチックス成形部材を得ることができる。
補強繊維は、通常、繊維強化プラスチックスなどに使用される補強繊維であればよく、例えばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などを使用することができる。
【００２３】
【実施例】
下記に示す本発明のガラスパウダーを作製した。
ガラス組成
ＳｉＯ2 ５４．７％、Ａｌ2 Ｏ3 １４．０％、Ｂ2 Ｏ3 ２６．０％、
ＣａＯ  １．０％、ＭｇＯ  ３．０％、Ｌｉ2 Ｏ  ０．１５％、
Ｎａ2 Ｏ  ０．０１５％、Ｋ2 Ｏ  ０．００％、ＴｉＯ2   １．０％
平均粒子径（体積平均から算出）２９μｍ
このガラスパウダーの誘電率、誘電正接を測定したところ、誘電率（１ＭＨｚ）は４．４、誘電正接（１ＭＨｚ）は０．０００６であった。
【００２４】
比較例として次のＥガラス組成のガラスパウダーを作製した。
ガラス組成
ＳｉＯ2 ５４．５％、Ａｌ2 Ｏ3 １４．０％、Ｂ2 Ｏ3 ７．０％、
ＣａＯ  ２２．４％、ＭｇＯ  ０．６％、Ｌｉ2 Ｏ  ０．２％、
Ｎａ2 Ｏ  ０．３％、Ｋ2 Ｏ  ０．０１５％、ＴｉＯ2   ０．２％
平均粒子径（数平均）２９μｍ
このＥガラス組成のガラスパウダーの誘電率、誘電正接を測定したところ、誘電率（１ＭＨｚ）は６．６、誘電正接（１ＭＨｚ）は０．００１２であった。
【００２５】
［実施例１］
まず下記の比率のワニスを調製した。
不飽和ポリエステル樹脂                  １００重量部
（武田薬品製  ポリマール６３０４）
過酸化ベンゾイル（川口薬品製）          ２．２重量部
前記本発明のガラスパウダーを、体積分率５０％になるようにワニスに混練し、その混練物をガラスペーパー（Ｅガラス、オリベスト社製、７５ｇ／ｍ2 ）に樹脂含有量８０重量％の割合で、及びガラスクロス（Ｅガラス、日東紡績製、７６２８タイプ）に樹脂含有量４０重量％の割合で含浸させて次に、中間層をガラスペーパー４枚の含浸物、両表層をガラスクロスの含浸物にして積層し、更に、得られた積層物の上下表面の両面に銅箔を重ね合わせ、加熱加圧成形して、厚み１．６ｍｍのプリント配線基板を得た。
【００２６】
得られたプリント配線基板の銅箔をエッチングして取り除いた後、誘電率、誘電正接、熱膨張係数を測定したところ、誘電率（１ＭＨｚ）は３．８、誘電正接（１ＭＨｚ）は０．００５９、熱膨張係数（７０〜１００℃）は３１×１０-6／℃であった。
【００２７】
［実施例２］
ポリフェニレンサルファイド樹脂（トープレン社製、Ｔ−４）にガラス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１３μｍ）２０重量％と、前記本発明のガラスパウダー２０重量％とを混練して、樹脂材料混合物を得た後、射出成形して、厚み２ｍｍの平板を成形した。
【００２８】
得られた平板の誘電率、誘電正接、表面硬度（ロックウェル硬度）を測定した結果、誘電率（１ＭＨｚ）は３．９、誘電正接（１ＭＨｚ）は０．００１１、表面硬度は９０であった。
【００２９】
［比較例１］
ガラスパウダーを前記Ｅガラス組成のガラスパウダーを使用した他は実施例１と同一にして成形して、厚み１．６ｍｍのプリント配線基板を得た。
【００３０】
得られたプリント配線基板の銅箔をエッチングして取り除いた後、誘電率、誘電正接、熱膨張係数を測定したところ、誘電率（１ＭＨｚ）は４．２、誘電正接（１ＭＨｚ）は０．０１２、熱膨張係数（７０〜１００℃）は３５×１０-6／℃であった。
【００３１】
［比較例２］
ガラスパウダーを前記Ｅガラス組成のガラスパウダーを使用した他は、実施例２と同一にして成形して、厚み２ｍｍの平板を得た。
【００３２】
得られた平板の誘電率、誘電正接、表面硬度（ロックウェル硬度）を測定した結果、誘電率（１ＭＨｚ）は４．２、誘電正接（１ＭＨｚ）は０．００１５、表面硬度は９０であった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のガラスパウダーは、従来のＥガラスのガラスパウダーなどに比べ低誘電率、低誘電正接を有しており、かつ熱膨張係数も低いので、低誘電率、低誘電正接を要求されるプリント配線基板用として優れており、それによって得られるプリント配線基板も、低誘電率、低誘電正接が要求される衛星放送や移動無線などの通信機器用として有用である。又、本発明のガラスパウダーを無機充填材として含有する樹脂混合材料物を射出成形して得られるプラスチックス部材は、従来のＥガラスのガラスパウダーを無機充填材として含有するプラスチックス成形部材と同程度の表面硬度を有し、低誘電率、低誘電正接なので、プリント配線基板の周辺などプラスチックス部材として優れている。