(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のガラスモノフィラメントと、
前記ガラスモノフィラメントの間に位置し、第１樹脂が端部に部分的に付着されたガラス繊維粉砕物からなる複数の充填材と、
前記ガラスモノフィラメントと前記充填材とを固める第２樹脂と、
を備えるガラス繊維シート。
【請求項２】
前記第１樹脂の付着量は、前記ガラス繊維粉砕物の０．１〜５重量％であることを特徴とする請求項１記載のガラス繊維シート。
【請求項３】
前記ガラスモノフィラメントは、略長円形状の断面を有することを特徴とする請求項１または２記載のガラス繊維シート。
【請求項４】
複数のガラスモノフィラメントが樹脂によって結合されてなるガラス繊維シートの製造方法において、
ガラス繊維粉砕物からなる充填材の端部に第１樹脂を部分的に付着させる工程と、
複数本のガラスモノフィラメントと液体とを混合させた原料に前記充填材を投入する工程と、
前記充填材が投入された前記原料を抄造する工程と、
抄造させた前記原料を第２樹脂で結合させて、前記ガラス繊維シートを得る工程とを含むことを特徴とするガラス繊維シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器、電気機器、コンピュータ、通信機器等に用いられるプリント配線板の強化基材であるガラス繊維シート、及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
硬化樹脂中に多数のガラスモノフィラメントを無秩序に配したガラス繊維シートは、ガラスクロスに比べ安価であることから、プリント配線板の基材等に幅広く使用されている。しかし、ガラス繊維シートは、ガラスモノフィラメントに粗密ムラがあるため空隙率が大きく、ガラス含有率も小さい。このガラス繊維シートをプリント配線板の基材として用いた場合、ガラス含有率がガラスクロスに比べ小さいため、プリント配線板の熱膨張係数が大きくなり、ガラスクロスを基材とした場合よりも寸法安定性が劣る。そこで現在、ガラス繊維シートを製造する際、ガラス繊維シートの原料にシリカパウダー、ガラスパウダー、マイカ、タルク等の充填材を投入することで、ガラス繊維シートの密度ムラの抑制やガラス含有率の向上を図り、製造したガラス繊維シートの寸法安定性を向上させる試みがなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガラス繊維シートの製造過程において、上記充填材は、ガラス繊維シートの原料と共にストックインレット等に貯留されるが、このストックインレット内で底に沈殿してしまう。そのため、原料を抄造する際、原料に対して充填材が均一に混合されないため、充填材が十分に内填したガラス繊維シートが得られず、ガラス繊維シートを使用したプリント配線板等の複合材において良好な寸法安定性を得ることができない。
【０００４】
本発明の目的は、ガラス繊維シートの原料に充填材が十分に混合された状態で抄造され、良好な寸法安定性を有するガラス繊維シート、及びその製造方法に関する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガラス繊維シートは、複数本のガラスモノフィラメントと、ガラスモノフィラメントの間に位置し、第１樹脂が端部に部分的に付着されたガラス繊維粉砕物からなる複数の充填材と、ガラスモノフィラメントと充填材とを固める第２樹脂と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
このようなガラス繊維シートは、複数本のガラスモノフィラメントと液体を混合させた原料に、第１樹脂が部分的に付着されたガラス繊維粉砕物からなる充填材を投入し、その原料を抄造した後、第２樹脂で固めることにより製造される。第１樹脂および第２樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、およびそれらの変性物等が用いられる。但し、第１樹脂と第２樹脂とは異なるものとする。ガラスは水に対する接触角が小さく親水性に富んでおり、またガラス表面に付着する処理剤や汚れなどの影響でさらに親水性が増すことがあるが、樹脂はガラスに比べ接触角が大きく撥水性がある。このため、ガラス繊維粉砕物からなる充填材に第１樹脂を付着させれば、樹脂の水を弾く力によって充填材を液体中で沈殿しにくくすることができる。したがって、充填材が原料に沈殿しにくくなって原料内のガラスモノフィラメントの間に位置し、原料に充填材が均一に混合された状態で抄造することができる。これにより、ガラス繊維シートの密度ムラが抑制されるため、プリント配線板等のガラス繊維強化材に使用した際、ドリル加工性などのばらつきが小さくなる。また、ガラス含有率も向上されるため、寸法安定性の向上を図ることができる。
【０００７】
この場合、第１樹脂の付着量は、ガラス繊維粉砕物の０．１〜５重量％であることが好ましい。第１樹脂の付着量がガラス繊維粉砕物の０．１重量％以上とすることで、ガラス繊維粉砕物の表面のうち第１樹脂が覆う部分が大きくなるため、ガラス繊維粉砕物の親水性の効果より第１樹脂の撥水性の効果が優り、第１樹脂の充填材を沈殿しにくくする効果がより得られやすくなる。また、第１樹脂の付着量がガラス繊維粉砕物の５重量％以下とすることで、ガラス繊維粉砕物の表面のうち第１樹脂が覆う部分が小さくなるため、ガラス繊維粉砕物の親水性の効果が第１樹脂の撥水性の効果に優り、原料に充填材がより均一に混合され、ガラス繊維シートの密度ムラをより減少させることができる。
【０００８】
好ましくは、ガラス繊維は、略長円形状の断面を有する。これにより、例えば、ガラスモノフィラメントの断面積が等しいとき、断面が円形状の場合に比べ、ガラス繊維シートを薄く仕上げることができる。したがって、プリント配線板等に使用した際は、同量の円形断面のガラスモノフィラメントを使用したものより薄く仕上げることができるので、結果的にガラス含有率が向上する。
【０００９】
充填材は、端部に第１樹脂が付着されている。第１樹脂が端部に付着されることで、充填材は原料に対して略鉛直に立った状態で浮遊し、抄造後はガラス繊維シートの厚み方向に配向されるため、ガラス繊維シートの厚みの増加を伴わず、厚み方向の寸法安定性を向上させることができる。
【００１０】
本発明は、複数のガラスモノフィラメントが樹脂によって結合されてなるガラス繊維シートの製造方法において、ガラス繊維粉砕物からなる充填材に第１樹脂を部分的に付着させる工程と、複数本のガラスモノフィラメントと液体とを混合させた原料に充填材を投入する工程と、充填材が投入された原料を抄造する工程と、抄造させた原料を第２樹脂で結合させて、ガラス繊維シートを得る工程とを含むことを特徴とするものである。なお、第１樹脂及び第２樹脂は同じものであってもよい。
【００１１】
本発明に係るガラス繊維シートの製造方法によれば、第１樹脂を部分的に付着させたガラス繊維粉砕物からなる充填材を原料に投入することで、充填材が原料に沈殿しにくくなって原料内のガラスモノフィラメントの間に位置され、原料に充填材が均一に混合された状態で抄造することができる。これにより、ガラス繊維シートの密度ムラが抑制されるため、プリント配線板等のガラス繊維強化材に使用した際、ドリル加工性等のばらつきが小さくなる。また、ガラス含有率も向上されるため、良好な寸法安定性を有するガラス繊維シートを製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガラス繊維シート、及びその製造方法の好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態のガラス繊維シート中に混入される樹脂が部分的に付着されたガラス繊維粉砕物からなる充填材を示す図である。充填材１は、略長円形状の断面を有するガラスモノフィラメント（ガラス繊維粉砕物）２に、エポキシ樹脂等の樹脂（第１樹脂）３を部分的に付着させたものである。このときの樹脂３の付着量は、ガラスモノフィラメント２の０．１〜５重量％であることが好ましい。このように樹脂３の付着量がガラスモノフィラメント２の０．１重量％以上とすることで、ガラスモノフィラメント２の表面のうち樹脂３が覆う部分が大きくなるため、ガラスモノフィラメント２の親水性の効果より樹脂３の撥水性の効果が優り、樹脂３の充填材を沈殿しにくくする効果がより得られやすくなる。また、樹脂３の付着量がガラスモノフィラメント２の５重量％以下とすることで、ガラスモノフィラメント２の表面のうち樹脂３が覆う部分が小さくなるため、ガラスモノフィラメント２の親水性の効果が樹脂３の撥水性の効果に優り、原料に充填材がより均一に混合され、ガラス繊維シートの密度ムラをより減少させることができる。
【００１４】
また、ガラスモノフィラメント２の断面は、円形などの形状でもよいが、断面が略長円形状であることが好ましい。断面を略長円形状にすることにより、ガラスモノフィラメントの断面積が等しいときは、断面が円柱状の場合に比べ、ガラス繊維シート（図示せず）を薄く仕上げることができる。したがって、プリント配線板等に使用した際は、同量の円形断面のガラスモノフィラメントを使用したものより薄く仕上げられるので、結果的にガラス含有率が向上する。
【００１５】
なお、ガラスモノフィラメントおよび充填材のガラスの種類としては、Ｅガラス、Ｓガラス、シリカガラス等が用いられる。また、ガラスモノフィラメントは例えば、長さ１〜１２ｍｍ、外径４〜２３μｍであり、充填材は例えば、長さ２０〜５００μｍ、外径４〜２３μｍである。
【００１６】
図２は、本実施形態によるガラス繊維シートの製造装置の一例を示す図であり、図３は、本実施形態によるガラス繊維シートの製造方法を示すフローチャートである。また、図４は、本実施形態によるガラス繊維シートに充填材が含まれる過程を示す模式図であり、図５は、本実施形態によるガラス繊維シートに充填材を示す写真である。図２〜図５を参照して、本実施形態によるガラス繊維シートの製造過程を具体的に説明する。
【００１７】
まず、ステップ１０（以下、ステップを「Ｓ」とする）において、ガラスモノフィラメント２に樹脂３を部分的に付着させ充填材１を得る（図４（ａ），図５（ａ）参照）。
【００１８】
本発明者らは、以下に示す２通りの方法によって実際に充填材を得た。一つには、平均粒径２５０μｍ、粒度範囲２０〜４７０μｍであるモノフィラメントの断面が略長円形状のガラス繊維の粗粉砕物（以下、粗粉砕物）と、固形分５０ｗｔ％のウレタン変性エポキシ樹脂エマルションとを用いて充填材の作製を試みた。まず、粗粉砕物１００部に対し、ウレタン変性エポキシ樹脂エマルションを水で２倍に希釈したものを１２部添加した。それをボールミル中で５時間攪拌を行った後、乾燥機により１２０℃で２時間の乾燥を行った。そして再度ボールミルにて粉砕を行った結果、樹脂が２ｗｔ％付着した充填材を得た。
【００１９】
また、もう一つの方法として平均粒径２５０μｍ、粒度範囲２０〜４７０μｍである粗粉砕物と、固形分８０ｗｔ％のジアミノシランカップリング剤とを用いて充填材の作製を試みた。まず、粗粉砕物１００部に対し、ジアミノシランカップリング剤をメタノールで２倍に希釈したものを０．８部添加した。それをボールミル中で５時間攪拌を行った後、乾燥機により１２０℃で２時間の乾燥を行った。そして再度ボールミルにて粉砕を行った結果、樹脂が０．５ｗｔ％付着した充填材を得た。
【００２０】
Ｓ１０における充填材を得る工程に続いて、複数本のガラスモノフィラメント１１と液体１２とを混合させて得られたガラス繊維シートの原料を、ストレージタンク４に貯留する（Ｓ２０）。
【００２１】
次いで、原料をストレージタンク４からストックインレット５に流動させ、上記充填材１を投入する（Ｓ３０）。このとき充填材１には、上述したように樹脂３が部分的に付着されているが、樹脂はガラスに比べ撥水性があるため、樹脂３の水を弾く力によって充填材１を液体中で沈殿しにくくすることができる（図４（ｂ）参照）。また、樹脂３が原料中のガラスモノフィラメント１１に引っ掛かることもあり、充填材１がストックインレット５の底部に沈みにくくなり、充填材１をガラスモノフィラメント１１の間に配された状態とすることができる（図５（ｂ）参照）。
【００２２】
次に、ストックインレット５内において原料が整流状態になった後、傾斜金網６にて抄造し、その後、脱水装置７ａによって乾燥する（Ｓ４０）。このとき、充填材１には樹脂３が部分的に付着しているため、充填材１がストックインレット５の底部に沈殿しにくくなって原料内のガラスモノフィラメント１１の間に位置し、原料に充填材１が十分に混合された状態で抄造される（図４（ｃ）参照）。また、ガラスモノフィラメント２の端部に樹脂３が付着している充填材１は、原料中において略鉛直方向に立った状態で浮遊するため、抄造後にガラス繊維シートの厚み方向に配向され、ガラス繊維シートの厚み方向の寸法安定性が向上する。
【００２３】
次に、バインダーシャワー８にて、エポキシ樹脂等の樹脂（第２樹脂）を吹き付ける。そして、脱水装置７ｂにて脱水後、ヤンキードライヤ９等によって乾燥させて、ガラス繊維シートを固め（Ｓ５０）、巻取装置１０によって巻き取る。
【００２４】
上記製造方法によって製造されたガラス繊維シートは、充填材１に樹脂３が部分的に付着されているため、充填材１が原料中で沈殿しにくくなって原料内のガラスモノフィラメント１１の間に位置され、原料に充填材１が十分に混合された状態で抄造することができる。これにより、ガラス繊維シートの密度ムラが抑制される。
【００２５】
以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態ではストックインレット５内において充填材１を原料に投入しているが、原料がストレージタンク４内に貯留しているときに充填材１を投入してもよい。また、本実施形態では、ステップ１０の後にステップ２０を処理しているが、これらの順番は問わず、双方ともステップ３０の前に処理されていればよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラス繊維粉砕物からなる充填材に樹脂を部分的に付着させたので、ガラス繊維シートの原料内において充填材が沈殿しにくくなり、原料に充填材が均一に混合された状態で抄造することができる。これにより、ガラス繊維シートの密度ムラが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガラス繊維シートに適用される樹脂が部分的に付着されたガラス繊維粉砕物からなる充填材を示す図である。
【図２】本発明に係るガラス繊維シートの製造装置の一例を示す図である。
【図３】本発明に係るガラス繊維シートの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係るガラス繊維シートに充填材が含まれる過程を示す模式図。
【図５】本発明に係るガラス繊維シートに含まれる充填材を示す写真である。
【符号の説明】
１…充填材、２…ガラスモノフィラメント、３…樹脂（第１樹脂）、１１…ガラスモノフィラメント、１２…液体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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