JP7795015B2 - Glass cloth, prepreg, printed wiring board, and surface treatment liquid - Google Patents
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Description
本開示は、ガラスクロス、プリプレグ、プリント配線板、及び表面処理液等に関する。 This disclosure relates to glass cloth, prepregs, printed wiring boards, surface treatment solutions, etc.
現在、スマートフォン等の情報端末の高性能化、及び5G通信に代表される高速通信化が進んでいる。それに伴い、高速通信用のプリント配線板では、伝送損失の低減のために使用される絶縁材料の低誘電率化、及び低誘電正接化が著しく進行しており、また、従来よりも高いレベルでの絶縁信頼性も求められている。 Currently, information terminals such as smartphones are becoming more powerful, and high-speed communications, as exemplified by 5G communications, are becoming more common. Accordingly, the insulating materials used in printed wiring boards for high-speed communications are becoming significantly lower in dielectric constant and dielectric dissipation factor to reduce transmission loss, and higher levels of insulation reliability are also being demanded.
高速通信用プリント配線板の絶縁材料の例は、特許文献1、及び2に報告されている。具体的に、特許文献1、及び2では、ビニル基又はメタクリロキシ基で末端を変性させたポリフェニレンエーテル等のラジカル反応によって架橋し、これにより硬化する低誘電熱硬化性樹脂(以下、総称して「マトリックス樹脂」という。)をガラスクロスに含浸させ、そして乾燥させることでプリプレグを得ている。このように得られたプリプレグを積層し、そして加熱、及び加圧により硬化させた積層板が知られている。特許文献1、及び2は、低誘電率、及び低誘電正接を有するガラスクロスを用いて、低誘電率、及び低誘電正接を有する積層板を得ることを目的としている。 Examples of insulating materials for printed wiring boards for high-speed communication are reported in Patent Documents 1 and 2. Specifically, Patent Documents 1 and 2 describe a method for impregnating glass cloth with a low-dielectric thermosetting resin (hereinafter collectively referred to as "matrix resin") that is crosslinked and cured by a radical reaction, such as polyphenylene ether whose ends are modified with vinyl or methacryloxy groups, and then drying the resin to obtain a prepreg. A laminate is known that is made by stacking the prepregs obtained in this manner and curing them by heating and pressurizing. Patent Documents 1 and 2 aim to obtain a laminate with a low dielectric constant and low dielectric dissipation factor using glass cloth with a low dielectric constant and low dielectric dissipation factor.
ここで、ガラスクロスの誘電正接を低下させるため、特許文献3、及び4は、シリカガラスクロスを高温で加熱することで、ガラス表面のシラノール基量を低下させることを記載している。また、特許文献5は、ガラスクロス表面に存在するシラノール基を表面処理で低減すること、そしてこれによりガラスクロスの誘電正接を低下させること、を記載している。また、特許文献6は、石英ガラスクロスの誘電正接の経時増加を抑えるための、石英ガラスクロスの梱包方法を記載している。 Patent Documents 3 and 4 describe a method for reducing the dielectric loss tangent of glass cloth by heating the silica glass cloth at high temperatures to reduce the amount of silanol groups on the glass surface. Patent Document 5 describes a method for reducing the silanol groups present on the glass cloth surface through surface treatment, thereby reducing the dielectric loss tangent of the glass cloth. Patent Document 6 describes a method for packaging quartz glass cloth to prevent the dielectric loss tangent of the quartz glass cloth from increasing over time.
本開示は、優れた誘電特性を有し、経時での誘電正接の増加を抑制できるガラスクロスを提供することを目的の一つとする。また、上記ガラスクロスの製造方法、および上記ガラスクロスに用いられる表面処理液を提供することを目的とする。そして本開示は、上記ガラスクロスを用いた、プリプレグ、及びプリント配線板等を提供することを目的とする。 One of the objects of the present disclosure is to provide a glass cloth that has excellent dielectric properties and can suppress an increase in dielectric loss tangent over time. Another object is to provide a method for producing the glass cloth and a surface treatment liquid for use with the glass cloth. Finally, another object of the present disclosure is to provide prepregs, printed wiring boards, and the like that use the glass cloth.
本発明の実施形態の例を以下の項目[1]~[38]に列記する。
[1]
複数本のガラスフィラメントを含むガラス糸を経糸及び緯糸として構成された、ガラスクロスであって、
上記ガラスクロスは、表面に表面処理剤を有し、
上記表面処理剤が、下記式(A):
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge-0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha・・・(A)
より求められる値が15.0以下である分子構造を有するシランカップリング剤を含む、ガラスクロス。
[2]
白色スポットが10個/m2以下である、項目1に記載のガラスクロス。
[3]
上記ガラス糸におけるケイ素(Si)含有量が、二酸化ケイ素(SiO2)換算で95.0~100質量%である、項目1又は2に記載のガラスクロス。
[4]
上記シランカップリング剤が、下記一般式(1):
X4-n-Si-Yn ・・・(1)
(式(1)中、Xは、各々独立して、エポキシ基、アミノ基、及びラジカル反応性を有する不飽和二重結合基から選択される少なくとも一つを有する有機官能基であり、Yは、各々独立して、アルコキシ基であり、nは、1以上3以下の整数である)
で示されるシランカップリング剤を含む、項目1~3のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[5]
上記一般式(1)中のXが、エポキシ基、アミノ基、芳香族ビニル基、アクリロイル基、及びメタクリロイル基から成る群から選択される少なくとも1つの基を含む、項目4に記載のガラスクロス。
[6]
10GHzにおけるガラスクロスの誘電正接が0.002以下である、項目1~5のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[7]
強熱減量値が、0.01~0.3質量%の範囲である、項目1~6のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[8]
上記式(A)より求められる値が14.4以下である、項目1~7のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[9]
上記式(A)より求められる値が13.8以下である、項目1~8のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[10]
上記式(A)より求められる値が13.5以下である、項目1~9のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[11]
白色スポットが4個/m2以下である、項目1~10のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[12]
白色スポットが2個/m2以下である、項目1~11のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[13]
白色スポットが0.1個/m2以下である、項目1~12のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[14]
白色スポットが0.05個/m2以下である、項目1~13のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[15]
上記シランカップリング剤の分子量が250~1000の範囲である、項目1~14のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[16]
上記シランカップリング剤の分子量が300~750の範囲である、項目1~15のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[17]
上記シランカップリング剤の分子量が350~700の範囲である、項目1~16のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[18]
プリント配線板用である、項目1~17のいずれか一項に記載のガラスクロス。
[19]
項目1~18のいずれか一項に記載のガラスクロスと、マトリックス樹脂と、無機充填剤と、を含有する、プリプレグ。
[20]
項目19に記載のプリプレグを含む、プリント配線板。
[21]
項目20に記載のプリント配線板を含む、集積回路。
[22]
項目20に記載のプリント配線板を含む、電子機器。
[23]
ガラスクロスの製造方法であって、上記方法は、
複数本のガラスフィラメントを含むガラス糸を経糸及び緯糸として製織して、ガラスクロスを得る工程と、
ガラスクロスを脱油処理した後に、表面処理剤を含有する表面処理液で表面処理する工程を含み、
上記表面処理剤が下記式(A):
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge-0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha・・・(A)
より求められる値が15.0以下である分子構造を有するシランカップリング剤を含む、ガラスクロスの製造方法。
[24]
上記シランカップリング剤が下記一般式(1):
X4-n-Si-Yn ・・・(1)
(式(1)中、Xは、各々独立して、エポキシ基、アミノ基、及びラジカル反応性を有する不飽和二重結合基から選択される少なくとも一つを有する有機官能基であり、Yは、各々独立して、アルコキシ基であり、nは、1以上3以下の整数である)
を含む、項目23に記載のガラスクロスの製造方法。
[25]
上記表面処理液は、上記シランカップリング剤の加水分解溶液に酸性水溶液を添加することにより調製される、項目23又は24に記載のガラスクロスの製造方法。
[26]
上記表面処理する工程は、
上記表面処理液の温度、及びpHを制御することと、
上記表面処理液を濾過することと、を含む、項目23~25のいずれか一項に記載のガラスクロスの製造方法。
[27]
上記表面処理する工程の後に、上記ガラスクロスを開繊処理する工程を更に含む、項目23~26のいずれか一項に記載のガラスクロスの製造方法。
[28]
上記表面処理する工程の後に、白色スポットを検査する工程を更に含む、項目23~27のいずれか一項に記載のガラスクロスの製造方法。
[29]
シランカップリング剤を含有する表面処理剤を含む表面処理液であって、
上記シランカップリング剤が下記式(A):
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge-0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha・・・(A)
より求められる値が15.0以下である分子構造を有する、表面処理液。
[30]
上記表面処理液は、シランカップリング剤を、上記表面処理液の合計質量を基準として、0.20~1.2質量%の範囲で含有し、
上記表面処理液のpHが2.5~5.5の範囲であり、
上記表面処理液は、界面活性剤を、上記シランカップリング剤の合計質量を基準として、0.5~5.0質量%の範囲で含有する、項目29に記載の表面処理液。
[31]
上記シランカップリング剤が下記一般式(1):
X4-n-Si-Yn ・・・(1)
(式(1)中、Xは、各々独立して、エポキシ基、アミノ基、及びラジカル反応性を有する不飽和二重結合基から選択される少なくとも一つを有する有機官能基であり、Yは、各々独立して、アルコキシ基であり、nは、1以上3以下の整数である)
を含む、項目29又は30に記載の表面処理液。
[32]
上記式(A)より求められる値が14.4以下である、項目29~31いずれか一項に記載の表面処理液。
[33]
上記式(A)より求められる値が13.8以下である、項目29~32いずれか一項に記載の表面処理液。
[34]
上記式(A)より求められる値が13.5以下である、項目29~33いずれか一項に記載の表面処理液。
[35]
上記表面処理液のpHが3.0~5.0の範囲である、項目29~34いずれか一項に記載の表面処理液。
[36]
上記表面処理液のpHが3.0~4.0の範囲である、項目29~35いずれか一項に記載の表面処理液。
[37]
上記表面処理液が、界面活性剤を、上記シランカップリング剤の合計質量を基準として、1.0~4.5質量%の範囲で含有する、項目29~36いずれか一項に記載の表面処理液。
[38]
上記表面処理液が、界面活性剤を、上記シランカップリング剤の合計質量を基準として、1.5~4.0質量%の範囲で含有する、項目29~37いずれか一項に記載の表面処理液。
Examples of embodiments of the present invention are listed in the following items [1] to [38].
[1]
A glass cloth configured with glass yarns containing a plurality of glass filaments as warp yarns and weft yarns,
The glass cloth has a surface treatment agent on its surface,
The surface treatment agent is represented by the following formula (A):
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge−0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha...(A)
The glass cloth contains a silane coupling agent having a molecular structure in which a value determined by the following formula is 15.0 or less.
[2]
2. The glass cloth according to item 1 , wherein the number of white spots is 10 or less per square meter.
[3]
3. The glass cloth according to item 1 or 2, wherein the silicon (Si) content in the glass yarn is 95.0 to 100 mass % in terms of silicon dioxide (SiO 2 ).
[4]
The silane coupling agent is represented by the following general formula (1):
X 4-n -Si-Y n ...(1)
(In formula (1), each X is independently an organic functional group having at least one selected from an epoxy group, an amino group, and an unsaturated double bond group having radical reactivity; each Y is independently an alkoxy group; and n is an integer of 1 or more and 3 or less.)
4. The glass cloth according to any one of items 1 to 3, comprising a silane coupling agent represented by the formula:
[5]
Item 5. The glass cloth according to item 4, wherein X in the general formula (1) contains at least one group selected from the group consisting of an epoxy group, an amino group, an aromatic vinyl group, an acryloyl group, and a methacryloyl group.
[6]
Item 6. The glass cloth according to any one of items 1 to 5, wherein the dielectric loss tangent of the glass cloth at 10 GHz is 0.002 or less.
[7]
7. The glass cloth according to any one of items 1 to 6, wherein the ignition loss value is in the range of 0.01 to 0.3% by mass.
[8]
8. The glass cloth according to any one of items 1 to 7, wherein the value determined by the above formula (A) is 14.4 or less.
[9]
9. The glass cloth according to any one of items 1 to 8, wherein the value determined by the above formula (A) is 13.8 or less.
[10]
10. The glass cloth according to any one of items 1 to 9, wherein the value determined by the above formula (A) is 13.5 or less.
[11]
11. The glass cloth according to any one of items 1 to 10, wherein the number of white spots is 4 or less per square meter.
[12]
Item 12. The glass cloth according to any one of items 1 to 11, wherein the number of white spots is 2 or less per square meter.
[13]
Item 13. The glass cloth according to any one of items 1 to 12, wherein the number of white spots is 0.1 or less per square meter .
[14]
Item 14. The glass cloth according to any one of items 1 to 13, wherein the number of white spots is 0.05 or less per square meter .
[15]
Item 15. The glass cloth according to any one of items 1 to 14, wherein the molecular weight of the silane coupling agent is in the range of 250 to 1000.
[16]
Item 16. The glass cloth according to any one of items 1 to 15, wherein the molecular weight of the silane coupling agent is in the range of 300 to 750.
[17]
Item 17. The glass cloth according to any one of items 1 to 16, wherein the molecular weight of the silane coupling agent is in the range of 350 to 700.
[18]
Item 18. The glass cloth according to any one of items 1 to 17, which is for a printed wiring board.
[19]
Item 19. A prepreg comprising the glass cloth according to any one of items 1 to 18, a matrix resin, and an inorganic filler.
[20]
20. A printed wiring board comprising the prepreg according to item 19.
[21]
21. An integrated circuit comprising the printed wiring board according to item 20.
[22]
21. An electronic device comprising the printed wiring board according to item 20.
[23]
A method for producing glass cloth, the method comprising:
a step of weaving glass yarns containing a plurality of glass filaments as warp yarns and weft yarns to obtain a glass cloth;
The method includes a step of degreasing the glass cloth and then surface-treating the glass cloth with a surface treatment liquid containing a surface treatment agent,
The surface treatment agent has the following formula (A):
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge−0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha...(A)
The present invention relates to a method for producing glass cloth, the method comprising: providing a silane coupling agent having a molecular structure in which a value determined by the above formula (1) is 15.0 or less.
[24]
The silane coupling agent is represented by the following general formula (1):
X 4-n -Si-Y n ...(1)
(In formula (1), each X is independently an organic functional group having at least one selected from an epoxy group, an amino group, and an unsaturated double bond group having radical reactivity; each Y is independently an alkoxy group; and n is an integer of 1 or more and 3 or less.)
Item 24. The method for producing glass cloth according to Item 23, comprising:
[25]
Item 25. The method for producing glass cloth according to Item 23 or 24, wherein the surface treatment liquid is prepared by adding an acidic aqueous solution to a hydrolysis solution of the silane coupling agent.
[26]
The surface treatment step includes:
controlling the temperature and pH of the surface treatment solution;
and filtering the surface treatment liquid.
[27]
Item 27. The method for producing a glass cloth according to any one of Items 23 to 26, further comprising a step of subjecting the glass cloth to an opening treatment after the surface treatment step.
[28]
28. The method for producing a glass cloth according to any one of items 23 to 27, further comprising inspecting for white spots after the surface treatment step.
[29]
A surface treatment liquid containing a surface treatment agent containing a silane coupling agent,
The silane coupling agent is represented by the following formula (A):
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge−0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha...(A)
The surface treatment solution has a molecular structure in which the value determined by the following formula is 15.0 or less.
[30]
the surface treatment liquid contains a silane coupling agent in an amount of 0.20 to 1.2 mass % based on the total mass of the surface treatment liquid;
the pH of the surface treatment solution is in the range of 2.5 to 5.5;
Item 30. The surface treatment liquid according to item 29, wherein the surface treatment liquid contains a surfactant in a range of 0.5 to 5.0 mass% based on the total mass of the silane coupling agent.
[31]
The silane coupling agent is represented by the following general formula (1):
X 4-n -Si-Y n ...(1)
(In formula (1), each X is independently an organic functional group having at least one selected from an epoxy group, an amino group, and an unsaturated double bond group having radical reactivity; each Y is independently an alkoxy group; and n is an integer of 1 or more and 3 or less.)
Item 31. The surface treatment solution according to Item 29 or 30, comprising:
[32]
32. The surface treatment solution according to any one of items 29 to 31, wherein the value obtained by the above formula (A) is 14.4 or less.
[33]
33. The surface treatment solution according to any one of items 29 to 32, wherein the value obtained by the above formula (A) is 13.8 or less.
[34]
34. The surface treatment solution according to any one of items 29 to 33, wherein the value obtained by the above formula (A) is 13.5 or less.
[35]
35. The surface treatment solution according to any one of items 29 to 34, wherein the pH of the surface treatment solution is in the range of 3.0 to 5.0.
[36]
36. The surface treatment solution according to any one of items 29 to 35, wherein the pH of the surface treatment solution is in the range of 3.0 to 4.0.
[37]
37. The surface treatment liquid according to any one of items 29 to 36, wherein the surface treatment liquid contains a surfactant in a range of 1.0 to 4.5 mass% based on the total mass of the silane coupling agent.
[38]
38. The surface treatment liquid according to any one of items 29 to 37, wherein the surface treatment liquid contains a surfactant in a range of 1.5 to 4.0 mass% based on the total mass of the silane coupling agent.
本開示によれば、優れた誘電特性を有し、経時での誘電正接の増加を抑制できるガラスクロスを提供することができる。また、上記ガラスクロスの製造方法、および上記ガラスクロスに用いられる表面処理液を提供することができる。そして本開示は、上記ガラスクロスを用いた、プリプレグ、及びプリント配線板等を提供することができる。 The present disclosure provides a glass cloth that has excellent dielectric properties and can suppress an increase in dielectric loss tangent over time. It also provides a method for manufacturing the glass cloth and a surface treatment solution for use with the glass cloth. The present disclosure also provides prepregs, printed wiring boards, and the like that use the glass cloth.
以下、本開示の実施形態について説明する。ただし、本発明は、本実施形態のみに限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。 The following describes an embodiment of the present disclosure. However, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure.
本明細書中、同一符号で表される構造が同一式中に複数存在する場合、別途規定しない限り、該構造は、それぞれ独立して選択されてよく、また、互いに同一でも異なってもよい。同一符号で表される構造が互いに異なる式中に複数存在する場合も、別途規定しない限り、該構造は、それぞれ独立して選択されてよく、また、互いに同一でも異なってもよい。本明細書中、各種の測定は、特に断りがない限り、実施例に記載の手法に基づいて行われる。本明細書中、段階的な記載の数値範囲における上限値又は下限値は、対応する他の段階的な記載の数値範囲における上限値又は下限値に置き換わってよく、更に、実施例に記載の、対応する値に置き換わってよい。 In this specification, when multiple structures represented by the same symbol exist in the same formula, unless otherwise specified, the structures may be independently selected and may be the same or different from each other. When multiple structures represented by the same symbol exist in different formulas, the structures may be independently selected and may be the same or different from each other, unless otherwise specified. In this specification, various measurements are performed based on the methods described in the Examples unless otherwise specified. In this specification, the upper or lower limit of a numerical range described in stages may be replaced by the upper or lower limit of a corresponding numerical range described in another stage, and may also be replaced by the corresponding value described in the Examples.
本明細書中、「工程」について、独立した工程である場合のみならず、他の工程と明確に区別できない場合でも、その工程の機能が達成されれば本用語に含まれる。図面に示される内容において、縮尺、形状及び長さは、明確性を更に図るために、誇張して示されている場合がある。 In this specification, the term "step" includes not only independent steps but also steps that cannot be clearly distinguished from other steps, as long as the function of the step is achieved. In the drawings, the scale, shape, and length may be exaggerated for clarity.
《ガラスクロス》
本開示のガラスクロスは、ガラス糸を製織したガラスクロスであり、例えば、複数本のガラスフィラメントを含むガラス糸を、経糸及び緯糸として構成される、ガラスクロスである。ガラスクロスの表面は、表面処理剤を有し、表面処理剤に含まれるシランカップリング剤は、下記式(A)より求められる値が15.0以下である分子構造を有している。
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge-0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha・・・(A)
Glass cloth
The glass cloth of the present disclosure is a glass cloth woven from glass yarns, for example, a glass cloth configured with glass yarns containing a plurality of glass filaments as warp and weft yarns. The surface of the glass cloth has a surface treatment agent, and the silane coupling agent contained in the surface treatment agent has a molecular structure such that the value calculated by the following formula (A) is 15.0 or less:
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge−0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha...(A)
本開示によれば、優れた誘電特性を有し、経時での誘電正接の増加を抑制できるガラスクロスを提供することができる。本開示のガラスクロスは、プリプレグ、プリント配線板、集積回路、及び電子機器等を作製するための構成材料として好適である。好ましくは、特許文献1~6に記載の従来技術に対して、ガラスクロスの誘電正接を更に低下させることができる。また、好ましくは、特許文献6に記載されるような、石英ガラスクロスを所定の方法で梱包する手法を用いずに、ガラスクロスの誘電正接が経時的に増加することを抑制することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a glass cloth that has excellent dielectric properties and can suppress an increase in the dielectric loss tangent over time. The glass cloth of the present disclosure is suitable as a constituent material for producing prepregs, printed wiring boards, integrated circuits, electronic devices, and the like. Preferably, the dielectric loss tangent of the glass cloth can be further reduced compared to the conventional techniques described in Patent Documents 1 to 6. Furthermore, it is also preferable that the increase in the dielectric loss tangent of the glass cloth over time can be suppressed without using the method of packaging the quartz glass cloth in a predetermined manner, as described in Patent Document 6.
本件発明者らは、鋭意検討した結果、高温で加熱脱油した後に表面処理したガラスクロスに着目した。本件発明者らは、高温で加熱脱油した後に、上記式(A)より求められる値が15.0以下である分子構造を有するシランカップリング剤で表面処理されたガラスクロスは、ガラスクロスの誘電正接が低くなること、そして、経時でのガラスクロスの誘電正接の増加を抑えることが可能であることを初めて見いだした。その理由は、理論に限定されないが、当該シランカップリング剤がガラス糸表面を被覆することによって、保管環境中に存在する水分を吸着し難くなるからであると考えられる。したがって、例えば、特殊な梱包を行わなくても、経時でのガラスクロスの誘電正接の増加を抑えることが可能である。各パラメータの技術的意義等については後述する。 After extensive research, the present inventors focused on glass cloth that has been surface-treated after being heated and deoiled at high temperatures. The present inventors discovered for the first time that glass cloth that has been surface-treated with a silane coupling agent having a molecular structure in which the value calculated from the above formula (A) is 15.0 or less after being heated and deoiled at high temperatures has a low dielectric tangent, and that it is possible to suppress the increase in the dielectric tangent of the glass cloth over time. While not limited by theory, the reason for this is thought to be that the silane coupling agent coats the glass fiber surface, making it less likely to adsorb moisture present in the storage environment. Therefore, for example, it is possible to suppress the increase in the dielectric tangent of the glass cloth over time, even without special packaging. The technical significance of each parameter will be discussed later.
シランカップリング剤は、一般的に、溶媒との混合物としてガラスクロスに適用され、その際、環境負荷低減の観点から、溶媒として水を用いることが好ましい。しかしながら、式(A)より求められる値が15.0以下であるシランカップリング剤は疎水性が強く、水への分散性、及び/又は相溶性が著しく悪いために、ガラスクロス表面に表面処理剤によって引き起こされる「白色スポット」が生じ易いことが分かった。白色スポットは、ガラスクロスと樹脂との界面の密着性を阻害することがあるため、白色スポットを抑えつつ、かつ、バルクのガラスの誘電正接よりも低い値を有するガラスクロスを提供することが好ましい。 Silane coupling agents are generally applied to glass cloth as a mixture with a solvent, and in this case, it is preferable to use water as the solvent from the perspective of reducing the environmental impact. However, it has been found that silane coupling agents whose value calculated from formula (A) is 15.0 or less are highly hydrophobic and have extremely poor dispersibility and/or compatibility in water, making them prone to the formation of "white spots" caused by the surface treatment agent on the glass cloth surface. Since white spots can impair the adhesion at the interface between the glass cloth and the resin, it is preferable to provide glass cloth that suppresses white spots while also having a dielectric loss tangent that is lower than that of bulk glass.
本開示の好ましい一態様によれば、水への分散性、及び/又は相溶性に乏しい、すなわち疎水性の強い表面処理剤(例えば、疎水性の強いシランカップリング剤)でも、水に安定的に分散することによって、白色スポットを抑えることができる。この場合、更に低い誘電正接を有するガラスクロスを提供し易くなり、また、特殊な梱包を行わずとも、経時でのガラスクロスの誘電正接の増加を更に抑え易くなる。また、はんだ耐熱性に優れた樹脂基板を提供することができるガラスクロスを提供し易くなる。 According to a preferred aspect of the present disclosure, even surface treatment agents that have poor dispersibility and/or compatibility in water, i.e., highly hydrophobic surface treatment agents (e.g., highly hydrophobic silane coupling agents), can be stably dispersed in water to suppress white spots. In this case, it becomes easier to provide glass cloth with an even lower dielectric tangent, and it also becomes easier to further suppress the increase in the dielectric tangent of the glass cloth over time without the need for special packaging. It also becomes easier to provide glass cloth that can be used to provide resin substrates with excellent solder heat resistance.
〔誘電正接〕
(ガラスクロスの誘電正接)
本開示のガラスクロスは、10GHzにおける誘電正接が0.0020以下であることが好ましい。このようなガラスクロスであれば、誘電特性の向上を図ることができる、プリプレグ、及びプリント配線板を提供することができる。誘電特性の向上を図る観点から、10GHzにおけるガラスクロスの誘電正接は、0.0015以下、0.0010以下、0.0007以下、0.0006以下、0.0005以下、0.0004以下、0.0003以下又は0.0002以下であることが好ましい。ガラスクロスの誘電正接は、0超えでよい。
[Dielectric loss tangent]
(Dielectric loss tangent of glass cloth)
The glass cloth of the present disclosure preferably has a dielectric loss tangent of 0.0020 or less at 10 GHz. Such a glass cloth can provide a prepreg and a printed wiring board that can improve the dielectric properties. From the viewpoint of improving the dielectric properties, the dielectric loss tangent of the glass cloth at 10 GHz is preferably 0.0015 or less, 0.0010 or less, 0.0007 or less, 0.0006 or less, 0.0005 or less, 0.0004 or less, 0.0003 or less, or 0.0002 or less. The dielectric loss tangent of the glass cloth may be greater than 0.
(ガラスクロスの誘電正接の測定方法)
本開示のガラスクロスについて、10GHzにおける誘電正接は、スプリットシリンダー共振器を用いる手法(共振法を用いる手法)、具体的には、実施例に記載の手法により測定される。かかる手法によれば、測定サンプルとしての基板を作製して誘電特性を評価する、という従来の測定方法に比べて、簡便かつ精度よく測定し易い。この理由としては、理論に限定されないが、共振法が、高周波数領域で評価すること、特に、低損失材料を評価すること、に適しているためである。共振法以外の、誘電特性を評価する手法としては、例えば、集中定数法、及び反射伝送法が知られている。しかしながら、集中定数法では、測定サンプルを2枚の電極で挟んでコンデンサを形成する必要があるため、オペレーションが煩雑になり易いという問題点があった。また、反射伝送法では、低損失材料を評価する場合、ポートのマッチング特性の影響が強く表れるため、測定サンプルの誘電正接を高精度に評価することが難しい、という問題点があった。以上のことから、共振法を用いる手法、具体的には、実施例に記載の手法に基づくことで、ガラスクロスの誘電正接を簡便かつ精度よく測定し易い。
(Method for measuring dielectric loss tangent of glass cloth)
The dielectric loss tangent at 10 GHz of the glass cloth of the present disclosure is measured by a method using a split cylinder resonator (a method using a resonance method), specifically, the method described in the Examples. This method allows for simpler and more accurate measurement than conventional measurement methods in which a substrate is fabricated as a measurement sample and the dielectric properties are evaluated. The reason for this, without being limited by theory, is that the resonance method is suitable for evaluation in the high-frequency range, particularly for evaluating low-loss materials. Known methods for evaluating dielectric properties other than the resonance method include the lumped parameter method and the reflection transmission method. However, the lumped parameter method requires the measurement sample to be sandwiched between two electrodes to form a capacitor, which can be a cumbersome operation. Furthermore, the reflection transmission method has the disadvantage that, when evaluating low-loss materials, the port matching characteristics are strongly affected, making it difficult to accurately evaluate the dielectric loss tangent of the measurement sample. Based on the above, the dielectric loss tangent of glass cloth can be easily and accurately measured by a method using a resonance method, specifically, the method described in the Examples.
プリント配線板に用いられるガラスクロス、特に、高速通信用プリント配線板に用いられるガラスクロスについて、その誘電特性を測定するための測定機器は、所定の測定可能範囲を有することが好ましい。例えば、誘電率(Dk)、及び誘電正接(Df)について、測定機器は、それぞれ、Dk=1.1~50、及びDf=1.0×10-6~1.0×10-1の測定可能範囲を有することが好ましく、Dk=1.5~10、及びDf=1.0×10-5~5.0×10-1の測定可能範囲を有することがより好ましく、Dk=2.0~5、及びDf=5.0×10-5~1.0×10-2の測定可能範囲を有することが更に好ましい。 For glass cloth used in printed wiring boards, particularly for high-speed communication printed wiring boards, it is preferable that a measuring instrument for measuring the dielectric properties thereof has a predetermined measurable range. For example, for the dielectric constant (Dk) and dielectric loss tangent (Df), the measuring instrument preferably has measurable ranges of Dk = 1.1 to 50 and Df = 1.0 × 10 -6 to 1.0 × 10 -1 , respectively, more preferably Dk = 1.5 to 10 and Df = 1.0 × 10 -5 to 5.0 × 10 -1 , and even more preferably Dk = 2.0 to 5 and Df = 5.0 × 10 -5 to 1.0 × 10 -2 .
また、誘電特性を測定するための測定機器が測定可能な周波数は、10GHz以上であることが好ましい。測定可能な周波数が10GHz以上であれば、周波数帯領域での特性、特に、高速通信用プリント配線板用のガラスクロスとして実際に使用される場合に想定される周波数帯領域での特性、等を評価し易い。 Furthermore, it is preferable that the measuring equipment for measuring dielectric properties be capable of measuring frequencies of 10 GHz or higher. Measurable frequencies of 10 GHz or higher make it easier to evaluate characteristics in frequency bands, particularly those expected when the material is actually used as glass cloth for printed wiring boards for high-speed communications.
誘電特性の測定面積は、10mm2以上であることが好ましく、15mm2以上であることがより好ましく、20mm2以上であることが更に好ましい。これによれば、得られる測定結果の信頼性を高め易く、従って、得られる測定結果が、予め設定された基準値の範囲内であるか否か、を好適に判定し易い。 The area for measuring the dielectric properties is preferably 10 mm2 or more, more preferably 15 mm2 or more, and even more preferably 20 mm2 or more. This makes it easier to improve the reliability of the measurement results obtained, and therefore makes it easier to determine whether the measurement results obtained are within a predetermined reference value range.
測定サンプルの厚みは、3μm~300μmであることが好ましく、5μm~200μmがより好ましく、7μm~150μmが更に好ましい。 The thickness of the measurement sample is preferably 3 μm to 300 μm, more preferably 5 μm to 200 μm, and even more preferably 7 μm to 150 μm.
(バルク誘電正接)
本開示のガラスクロスにおいて、そのガラスクロスを構成するガラス原料についての、10GHzにおけるバルク誘電正接は、スプリットシリンダー共振器を用いる手法(共振法を用いる手法)、具体的には、実施例に記載の手法により測定される。ここで、ガラス原料としては、例えば、ガラス糸、ガラスフィラメント、及びガラス種、等でよい。
(Bulk dielectric loss tangent)
In the glass cloth of the present disclosure, the bulk dielectric loss tangent at 10 GHz of the glass raw materials constituting the glass cloth is measured by a method using a split cylinder resonator (a method using a resonance method), specifically, by the method described in Examples. Here, the glass raw materials may be, for example, glass threads, glass filaments, glass seeds, etc.
10GHzにおけるバルク誘電正接は、0.002以下であることが好ましく、0.0015以下であることがより好ましく、0.001以下であることが更に好ましく、0.0005以下であることがより更に好ましく、0.0004以下であることが特に好ましい。これによれば、優れた誘電特性を更に奏し易い。 The bulk dielectric loss tangent at 10 GHz is preferably 0.002 or less, more preferably 0.0015 or less, even more preferably 0.001 or less, even more preferably 0.0005 or less, and particularly preferably 0.0004 or less. This makes it even easier to achieve excellent dielectric properties.
〔ガラス糸〕
ガラス糸は、複数本のガラスフィラメントから成ることができる。ガラス糸を、経糸、及び緯糸として製織することで、ガラスクロスが作製されることができる。
[Glass thread]
The glass yarn may be composed of a plurality of glass filaments. The glass yarn may be woven as a warp yarn and a weft yarn to produce a glass cloth.
〔平均フィラメント径〕
ガラスフィラメントの平均フィラメント径は、好ましくは2.5μm~9.0μm、より好ましくは2.5μm~7.5μm、更に好ましくは3.5μm~7.0μm、より更に好ましくは3.5μm~6.0μm、特に好ましくは3.5μm~5.0μmである。
[Average filament diameter]
The average filament diameter of the glass filaments is preferably 2.5 μm to 9.0 μm, more preferably 2.5 μm to 7.5 μm, even more preferably 3.5 μm to 7.0 μm, still more preferably 3.5 μm to 6.0 μm, and particularly preferably 3.5 μm to 5.0 μm.
〔打ち込み密度〕
ガラスクロスを構成するガラス糸(経糸、及び緯糸)の打ち込み密度は、好ましくは10~120本/inch(=10~120本/25.4mm)であり、より好ましくは40~100本/inchであり、更に好ましくは45~90/inchである。
[Placement density]
The packing density of the glass yarns (warp and weft) constituting the glass cloth is preferably 10 to 120 yarns/inch (= 10 to 120 yarns/25.4 mm), more preferably 40 to 100 yarns/inch, and even more preferably 45 to 90 yarns/inch.
〔目付〕
ガラスクロスの目付は、好ましくは8~250g/m2であり、より好ましくは8~100g/m2であり、更に好ましくは8~80g/m2であり、特に好ましくは8~50g/m2である。
[Metsuke]
The weight of the glass cloth is preferably 8 to 250 g/m 2 , more preferably 8 to 100 g/m 2 , still more preferably 8 to 80 g/m 2 , and particularly preferably 8 to 50 g/m 2 .
〔ガラス種〕
従来、プリプレグ(積層板)に使用されるガラスクロスには、通常Eガラス(無アルカリガラス)と呼ばれるガラス原料が使用される。他方、本開示のガラスクロスには、例えば、Lガラス、NEガラス、Dガラス、L2ガラス、Tガラス、シリカガラス、及び石英ガラス、等のガラス原料が使用されてよい。誘電特性に優れる観点から、Lガラス、L2ガラス、シリカガラス、及び石英ガラス等のガラス原料が好ましく使用され、なかでも、シリカガラス、及び石英ガラスが特に好ましい。また、ガラスクロスを含む積層板の寸法安定性を高める観点からで、Sガラス、Tガラス、シリカガラス、及び石英ガラス等のガラス原料が好ましく使用され、なかでも、シリカガラス、及び石英ガラスが特に好ましい。
[Glass type]
Conventionally, glass cloth used in prepregs (laminates) is usually made of a glass raw material called E-glass (alkali-free glass). On the other hand, for the glass cloth of the present disclosure, glass raw materials such as L-glass, NE-glass, D-glass, L2-glass, T-glass, silica glass, and quartz glass may be used. From the viewpoint of excellent dielectric properties, glass raw materials such as L-glass, L2-glass, silica glass, and quartz glass are preferably used, and among them, silica glass and quartz glass are particularly preferred. Furthermore, from the viewpoint of improving the dimensional stability of laminates containing glass cloth, glass raw materials such as S-glass, T-glass, silica glass, and quartz glass are preferably used, and among them, silica glass and quartz glass are particularly preferred.
ガラスクロスを構成するガラス糸において、そのケイ素(Si)含量が、二酸化ケイ素(SiO2)換算で、95.0~100質量%、又は99.0~100質量%であることが好ましく、99.5~100質量%であることがより好ましく、99.9~100質量%であることが更に好ましい。ガラスクロスを構成するガラス糸のSiO2含有量は、特に好ましくは99.9質量%超えである。Si含有量が95.0質量%以上であると、ガラスクロスの誘電特性、及び積層板の寸法安定性を確保し易い。 The silicon (Si) content of the glass yarns constituting the glass cloth, calculated as silicon dioxide (SiO 2 ), is preferably 95.0 to 100 mass %, or 99.0 to 100 mass %, more preferably 99.5 to 100 mass %, and even more preferably 99.9 to 100 mass %. The SiO 2 content of the glass yarns constituting the glass cloth is particularly preferably more than 99.9 mass %. When the Si content is 95.0 mass % or more, it is easy to ensure the dielectric properties of the glass cloth and the dimensional stability of the laminate.
〔織り構造〕
ガラスクロスの織り構造としては、例えば、平織り、ななこ織り、朱子織り、綾織り、等の織り構造が挙げられ、なかでも、平織り構造がより好ましい。
[Weave structure]
Examples of weave structures for the glass cloth include plain weave, sieve weave, satin weave, and twill weave, with plain weave structures being more preferred.
〔表面処理剤〕
ガラスクロスは、表面に表面処理剤を有する。表面処理は、例えば、表面処理剤を含有する表面処理液を用いる手法により行われる。詳細は後述する。
[Surface treatment agent]
The glass cloth has a surface treatment agent on its surface. The surface treatment is carried out, for example, by a method using a surface treatment liquid containing the surface treatment agent. Details will be described later.
従来、一般的な表面処理剤(例えば、一般的なシランカップリング剤)を用いると、表面処理によってガラスクロスの誘電正接が増加してしまう、また、経時でガラスクロスの誘電正接が増加してしまうという認識があった。この点、本件発明者らが検討を行った結果、ガラス表面を、疎水性の強い表面処理剤(例えば、疎水性の強いシランカップリング剤)で表面処理することによって、表面処理によるガラスクロスの誘電正接の増加を少なくできること、また、保管環境中に存在する水分がガラス表面に吸着し難くなり、その結果、防湿性の特殊な梱包形態でなくても、ガラスクロスの誘電正接の経時増加を抑え易くなることを見出した。 It has traditionally been recognized that using common surface treatment agents (e.g., common silane coupling agents) increases the dielectric tangent of the glass cloth and that the dielectric tangent of the glass cloth increases over time. As a result of research into this issue, the present inventors have discovered that treating the glass surface with a highly hydrophobic surface treatment agent (e.g., a highly hydrophobic silane coupling agent) can reduce the increase in the dielectric tangent of the glass cloth due to the surface treatment, and also makes it difficult for moisture present in the storage environment to be adsorbed onto the glass surface. As a result, it is easier to suppress the increase in the dielectric tangent of the glass cloth over time, even without special moisture-proof packaging.
本開示における「疎水性の強い表面処理剤(疎水性の強いシランカップリング剤)」は、0.3質量%の酢酸水溶液に対して表面処理剤(シランカップリング剤)の濃度が0.8質量%となるように混合した水溶液を、25℃の室温下で3時間攪拌したとき、該表面処理剤(該シランカップリング剤)が水溶液に均一にエマルションとして分散していない状態、もしくは、溶解していない状態になるものをいう。均一にエマルションとして分散していない状態、もしくは、溶解していない状態とは、例えば、該表面処理剤(該シランカップリング剤)が、油滴、及び油膜として水溶液中で分離している状態である。 In this disclosure, a "strongly hydrophobic surface treatment agent (strongly hydrophobic silane coupling agent)" refers to an agent in which, when an aqueous solution prepared by mixing a 0.3% by mass aqueous solution of acetic acid with a surface treatment agent (silane coupling agent) at a concentration of 0.8% by mass is stirred at room temperature of 25°C for 3 hours, the surface treatment agent (silane coupling agent) is not uniformly dispersed as an emulsion in the aqueous solution or is not dissolved. A state in which the surface treatment agent (silane coupling agent) is not uniformly dispersed as an emulsion or is not dissolved means, for example, a state in which the surface treatment agent (silane coupling agent) is separated in the aqueous solution as oil droplets and an oil film.
(シランカップリング剤)
本開示において、表面処理剤がシランカップリング剤を含むことが好ましい。すなわち、ガラスクロスを構成するガラス糸(ガラスフィラメントを含む)は、好ましくは、シランカップリング剤により表面処理される。
(Silane coupling agent)
In the present disclosure, the surface treatment agent preferably contains a silane coupling agent, that is, the glass yarns (including glass filaments) constituting the glass cloth are preferably surface-treated with a silane coupling agent.
本開示に係るガラスクロスは、下記式(A)より求められる値が15.0以下であるシランカップリング剤により表面処理される。1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge-0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha・・・(A) The glass cloth according to the present disclosure is surface-treated with a silane coupling agent whose value calculated by the following formula (A) is 15.0 or less: 1.10 x MaxEStateIndex + 14.6 x MaxPartialCharge - 0.0917 x SPS + 2.47 x HallKierAlpha... (A)
式(A)に含まれるMaxEStateIndex、MaxPartialCharge、SPS、HallKierAlphaは、実施例に記載の方法で求めることが可能である。具体的には、「RDKit」と呼ばれるオープンソースのソフトウェアを用いることで求めることが可能である。 MaxEStateIndex, MaxPartialCharge, SPS, and HallKierAlpha contained in formula (A) can be calculated using the method described in the Examples. Specifically, they can be calculated using open source software called "RDKit."
式(A)で用いられているMaxEStateIndexは、原子の電荷や結合次数などに基づいて計算される、原子の電子的性質を示す値であり、一般的には、原子のMaxEStateIndex値が高いと、分子の極性や水素結合能力が高くなると考えられる。また、MaxPartialChargeは、分子の部分電荷を表し、値が大きいほど分子内の双極子モーメントが大きくなり、分極しやすくなると考えられている。優れた誘電特性及び経時での誘電正接の増加抑制を得やすくするためには、MaxEStateIndex及びMaxPartialChargeは低い値ほど好ましい。強く分極しているシランカップリング剤に被覆されたガラスクロスほど、空気中の水分を吸着してしまい、特殊な梱包なしでは、ガラスクロスの誘電正接の経時上昇を抑制しにくくなるためである。 The MaxEStateIndex used in formula (A) is a value that indicates the electronic properties of an atom, calculated based on the atomic charge, bond order, etc. It is generally believed that the higher the MaxEStateIndex value of an atom, the greater the molecular polarity and hydrogen bonding ability. Furthermore, MaxPartialCharge represents the molecular partial charge; the larger the value, the greater the intramolecular dipole moment, making it more likely to polarize. To achieve excellent dielectric properties and to suppress the increase in the dielectric loss tangent over time, lower values of MaxEStateIndex and MaxPartialCharge are preferred. This is because the more strongly polarized a glass cloth coated with a silane coupling agent is, the more it adsorbs moisture from the air, making it more difficult to suppress the increase in the dielectric loss tangent of the glass cloth over time without special packaging.
また、式(A)で用いられているSPSは、化合物の空間的複雑性を均一な様式で、分子間のランク付けおよび比較のための高度に粒状のスケールで表すための経験的スコアリングシステムであり、値が大きいほど立体障害性が少ない傾向を示す。また、HallKierAlphaは、トポロジカル指標で、分子の立体障害を表し、値が大きいほど立体障害性が高いことを意味する。これらの結果から立体障害性の高いシランカップリング剤でガラスクロス表面を処理するほど、空気中の水分を吸着しやすい傾向を示す。これは、立体障害性の高いシランカップリング剤ほど、均一にガラス表面を化学修飾することが難しくなり、シランカップリング剤層が疎になりやすく、そのため、空気中の水分が吸着しやすくなり、ガラスクロスの誘電正接の経時的な上昇が引き起こされやすいからである。 The SPS used in formula (A) is an empirical scoring system for expressing the spatial complexity of a compound in a uniform manner on a highly granular scale for ranking and comparing molecules, with higher values indicating less steric hindrance. Hall-Kier Alpha is a topological index that represents the steric hindrance of a molecule, with higher values indicating greater steric hindrance. These results suggest that the more sterically hindrance a silane coupling agent used to treat the glass cloth surface, the more likely it is to adsorb moisture from the air. This is because the more sterically hindrance a silane coupling agent is used, the more difficult it is to uniformly chemically modify the glass surface, making the silane coupling agent layer more sparse. This makes it more susceptible to adsorption of moisture from the air, and the dielectric loss tangent of the glass cloth is more likely to increase over time.
優れた誘電特性及び経時での誘電正接の増加抑制を得やすくするという観点から、式(A)より求められる値は、14.9以下が好ましく、14.8以下がより好ましく、14.7以下が更に好ましく、14.6以下がより更に好ましく、14.4以下、14.2以下、14.0以下、又は13.8以下が特に好ましい。式(A)より求められる値の下限値は、特に限定されないが、0超、1以上、5以上、又は10以上であってよい。 From the viewpoint of easily achieving excellent dielectric properties and suppressing the increase in dielectric loss tangent over time, the value calculated from formula (A) is preferably 14.9 or less, more preferably 14.8 or less, even more preferably 14.7 or less, even more preferably 14.6 or less, and particularly preferably 14.4 or less, 14.2 or less, 14.0 or less, or 13.8 or less. The lower limit of the value calculated from formula (A) is not particularly limited, but may be greater than 0, 1 or more, 5 or more, or 10 or more.
表面処理剤は、例えば、下記式(1):
X4-n-Si-Yn ・・・(1)
(式(1)中、Xは、各々独立して、エポキシ基、アミノ基、及びラジカル反応性を有する不飽和二重結合基から選択される少なくとも一つを有する有機官能基であり、Yは、各々独立して、アルコキシ基であり、nは、1以上3以下の整数である。)
で示されるシランカップリング剤を含むことが好ましい。表面処理剤が当該シランカップリング剤を含むことにより、ガラスクロスの誘電正接の経時増加をより抑え易くなる。
The surface treatment agent is, for example, a compound represented by the following formula (1):
X 4-n -Si-Y n ...(1)
(In formula (1), each X is independently an organic functional group having at least one selected from an epoxy group, an amino group, and an unsaturated double bond group having radical reactivity; each Y is independently an alkoxy group; and n is an integer of 1 or more and 3 or less.)
When the surface treatment agent contains the silane coupling agent, it becomes easier to suppress an increase in the dielectric loss tangent of the glass cloth over time.
式(1)中のXは、樹脂との密着性を向上させ易い観点から、その構造中に、エポキシ基、アミノ基、芳香族ビニル基、アクリロイル基、及びメタクリロイル基から成る群から選択される少なくとも1つの基を有する有機官能基であることがより好ましい。また、有機官能基としては、それぞれ独立して、例えば、芳香族基、及び、飽和又は不飽和であってよく、直鎖又は分岐鎖であってよく、環状構造を有する又は有しない、ヘテロ原子を有する又は有しない脂肪族基、並びに、これらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。Xの合計炭素数は、好ましくは3~20、5~18、6~16又は7~14であってよい。 From the viewpoint of easily improving adhesion to resins, X in formula (1) is preferably an organic functional group having at least one group selected from the group consisting of an epoxy group, an amino group, an aromatic vinyl group, an acryloyl group, and a methacryloyl group. Furthermore, the organic functional groups are preferably each independently at least one selected from the group consisting of an aromatic group, an aliphatic group that may be saturated or unsaturated, may be linear or branched, may or may not have a cyclic structure, and may or may not have a heteroatom, and combinations thereof. The total number of carbon atoms in X may preferably be 3 to 20, 5 to 18, 6 to 16, or 7 to 14.
上記Yについて、アルコキシ基としては、ガラスクロスへの表面処理の安定性の観点から、炭素数1~5(炭素数が、1、2、3、4又は5)のアルコキシ基が好ましい。 Regarding the above Y, the alkoxy group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms (1, 2, 3, 4, or 5 carbon atoms) from the viewpoint of the stability of the surface treatment on the glass cloth.
表面処理剤に含まれるシランカップリング剤として、上記式(1)に示されるシランカップリング剤が、1種単独で又は複数種で用いられてよい。例えば、上記Xが異なる2種以上のシランカップリング剤が混合して用いられてよい。 The silane coupling agent contained in the surface treatment agent may be one or more of the silane coupling agents represented by formula (1) above. For example, two or more silane coupling agents having different X values may be mixed and used.
一般式(1)に示されるシランカップリング剤としては、例えば、下式で表される3,6-ジエテニル-1-(トリメトキシシリル)ナフタレン、
使用可能なシランカップリング剤は、樹脂基板に使用されるマトリックス樹脂、等に応じて適宜調整することが可能である。もちろん、上記式(A)より求められる値が15.0以下であるシランカップリング剤が、上記式(A)より求められる値が15.0以下であるシランカップリング剤以外のシランカップリング剤と併用されてもよい。他方、上記式(A)より求められる値が15.0以下であるシランカップリング剤であって、分子量が異なる2種類以上のシランカップリング剤を用いることが好ましい。分子量が異なる2種類以上のシランカップリング剤を用いることで、ガラス表面での処理剤密度が高くなり易く、その結果、マトリックス樹脂との反応性が更に向上する傾向にある。 The silane coupling agents that can be used can be adjusted appropriately depending on factors such as the matrix resin used in the resin substrate. Of course, a silane coupling agent for which the value calculated from formula (A) above is 15.0 or less may be used in combination with a silane coupling agent other than a silane coupling agent for which the value calculated from formula (A) above is 15.0 or less. On the other hand, it is preferable to use two or more silane coupling agents with different molecular weights that have a value calculated from formula (A) above of 15.0 or less. Using two or more silane coupling agents with different molecular weights tends to increase the density of the treatment agent on the glass surface, which tends to further improve reactivity with the matrix resin.
(シランカップリング剤の分子量)
表面処理剤の分子量、例えば、シランカップリング剤の分子量は、好ましくは250~1000であり、より好ましくは270~800であり、更に好ましくは300~750であり、特に好ましくは350~700である。なお、2種以上の表面処理剤(例えば、シランカップリング剤)が用いられる場合、各表面処理剤の質量を重みとした分子量の加重平均値が上記範囲内であることが好ましく、複数用いられる表面処理剤の全ての分子量が上記範囲内であることがより好ましい。例えば、分子量が300と500のシランカップリング剤を0.5質量%および1.0質量%となるように表面処理剤の調製を行った際、その加重平均値は下記のように計算することができる。
加重平均値
=300×0.5÷(0.5+1.0)+500×1.0÷(0.5+1.0)
=433
(Molecular weight of silane coupling agent)
The molecular weight of the surface treatment agent, for example, the molecular weight of the silane coupling agent, is preferably 250 to 1000, more preferably 270 to 800, even more preferably 300 to 750, and particularly preferably 350 to 700. When two or more surface treatment agents (e.g., silane coupling agents) are used, it is preferable that the weighted average value of the molecular weights, weighted by the mass of each surface treatment agent, is within the above range, and it is more preferable that the molecular weights of all of the surface treatment agents used are within the above range. For example, when the surface treatment agent is prepared so that silane coupling agents with molecular weights of 300 and 500 are present at 0.5% by mass and 1.0% by mass, respectively, the weighted average value can be calculated as follows:
Weighted average value = 300 x 0.5 ÷ (0.5 + 1.0) + 500 x 1.0 ÷ (0.5 + 1.0)
=433
〔ガラスクロスの平均開繊度〕
ガラスクロスの平均開繊度は、35%以上又は36%超が好ましく、38%超がより好ましく、40%超、45%超、50%超、52%超又は55%超が更に好ましく、57%超が特に好ましい。ガラスクロスの平均開繊度が35%以上であると、樹脂基板を作製したとき、ガラス糸の束中にボイドと呼ばれる気泡が残存することを抑制し易く、これにより、はんだ耐熱性、及び絶縁信頼性等に悪影響が生じ難い。なお、上記式(1)に示されるシランカップリング剤は、分子間力が比較的強く働き易いことから、ガラスクロスにおけるマトリックス樹脂の含浸性が、上記式(1)に示される以外のシランカップリング剤よりも不利になり易い。そのため、上記式(1)に示されるシランカップリング剤で表面処理されたガラスクロスについて、その絶縁信頼性を向上させる効果を十分に得る観点から、平均開繊度が35%以上であること又は36%を超えることが好ましい。また平均開繊度の上限は、85%である。平均開繊度を85%以上にしようとすると、ガラスクロスに対する開繊処理を強くする必要があり、ガラスクロスの毛羽品質の低下を引きこしやすくなる。
[Average opening degree of glass cloth]
The average openness of the glass cloth is preferably 35% or more or greater than 36%, more preferably greater than 38%, and even more preferably greater than 40%, 45%, 50%, 52%, or 55%, with greater than 57% being particularly preferred. When the average openness of the glass cloth is 35% or more, it is easy to prevent air bubbles called voids from remaining in the glass yarn bundle when a resin substrate is produced, which makes it less likely to adversely affect solder heat resistance and insulation reliability. Note that the silane coupling agent represented by the above formula (1) tends to have relatively strong intermolecular forces, so that the impregnation of the matrix resin in the glass cloth is more likely to be inferior to silane coupling agents other than those represented by the above formula (1). Therefore, for glass cloth surface-treated with the silane coupling agent represented by the above formula (1), it is preferable that the average openness be 35% or more or greater than 36%, in order to fully obtain the effect of improving its insulation reliability. The upper limit of the average openness is 85%. If an average degree of opening is to be increased to 85% or more, it is necessary to subject the glass cloth to a strong opening treatment, which is likely to cause a deterioration in the fluff quality of the glass cloth.
〔ガラスクロスの強熱減量値〕
ガラスクロスの強熱減量値は、ガラスクロスの誘電正接を低下させ易い観点から、0.01~0.3質量%又は0.02~0.27質量%が好ましく、0.03~0.24質量%がより好ましく、0.03~0.20質量%が更に好ましく、0.03~0.17質量%が特に好ましい。強熱減量値が0.01質量%以上であると、得られるプリプレグにおいて樹脂とガラスクロスとの密着性を確保し易い。この場合、プリント配線板を作製にしたとき、耐熱性、及び絶縁信頼性を確保し易い。ガラスクロスの強熱減量値が0.3質量%以下であると、ガラスクロス表面と化学結合を形成せずに物理付着している表面処理剤(又はその残留物)、水洗浄でガラスクロス表面から低減できない表面処理剤(又はその残留物)、及び/又はそれらの変性物が、ガラスクロス表面上に多く存在する事態を回避し易い。この場合、ガラスクロスの低誘電正接化を図り易い。
[Ignition loss value of glass cloth]
From the viewpoint of easily reducing the dielectric loss tangent of the glass cloth, the ignition loss value of the glass cloth is preferably 0.01 to 0.3 mass% or 0.02 to 0.27 mass%, more preferably 0.03 to 0.24 mass%, even more preferably 0.03 to 0.20 mass%, and particularly preferably 0.03 to 0.17 mass%. When the ignition loss value is 0.01 mass% or more, adhesion between the resin and the glass cloth in the resulting prepreg is easily ensured. In this case, heat resistance and insulation reliability are easily ensured when a printed wiring board is produced. When the ignition loss value of the glass cloth is 0.3 mass% or less, it is easy to avoid a situation in which a surface treatment agent (or its residue) that is physically adhered to the glass cloth surface without forming a chemical bond with the glass cloth, a surface treatment agent (or its residue) that cannot be removed from the glass cloth surface by water washing, and/or modified products thereof are present in large amounts on the glass cloth surface. In this case, it is easy to achieve a low dielectric loss tangent of the glass cloth.
〔ガラスクロスの白色スポット〕
表面処理したガラスクロスには、その外観に、白色スポットが観察される場合がある。この白色スポットは、プリプレグ作製時に用いられるマトリックス樹脂をはじき易く、このため、得られるプリプレグの外観不良を引き起こす可能性がある。従来、このような白色スポットについて、その発生原因は不明であった。
[White spots on glass cloth]
White spots may be observed on the surface of surface-treated glass cloth. These white spots tend to repel the matrix resin used in producing the prepreg, which may result in poor appearance of the resulting prepreg. The cause of these white spots has not been known until now.
この点、本件発明者らは、上記白色スポットの一つが、疎水性の強い表面処理剤(例えば、疎水性の強いシランカップリング剤)の凝集物又はその変性物等にあることを明らかにした。特に、本件発明者らは、上記式(A)より求められる値が15.0以下であるシランカップリング剤は疎水性が比較的強く、そのため、凝集物が発生しやすい傾向にあること、また、表面処理液における溶媒が水を含む場合、表面処理後のガラスクロスに白色スポットの発生頻度が大きくなり易い(例えば、10.0個/m2より多い)こと、を明らかにした。 In this regard, the present inventors have clarified that one of the above white spots is an aggregate or a modified product thereof of a highly hydrophobic surface treatment agent (e.g., a highly hydrophobic silane coupling agent). In particular, the present inventors have clarified that a silane coupling agent having a value of 15.0 or less obtained from the above formula (A) is relatively hydrophobic and therefore tends to easily generate aggregates, and that when the solvent in the surface treatment solution contains water, the frequency of white spots on the glass cloth after surface treatment tends to increase (e.g., more than 10.0 spots/ m2 ).
白色スポットを抑制するためには、後述するように、表面処理液を所定の手法により調製すること、表面処理液の温度管理、及びpH管理を行うこと、及び表面処理液を濾過することで、該表面処理液中の凝集物を除去すること、等による手法が好適である。 As described below, suitable methods for suppressing white spots include preparing the surface treatment solution using a specific method, controlling the temperature and pH of the surface treatment solution, and filtering the surface treatment solution to remove aggregates in the surface treatment solution.
ガラスクロスにおける白色スポットの発生頻度は、好ましくは10.0個/m2以下、より好ましくは7.0個/m2以下、更に好ましくは4.0個/m2以下、より更に好ましくは2.0個/m2以下又は0.1個/m2以下、特に好ましくは0.05個/m2以下である。これによれば、外観に優れたプリプレグを実現し易い。 The frequency of white spots in the glass cloth is preferably 10.0 spots/ m2 or less, more preferably 7.0 spots/ m2 or less, even more preferably 4.0 spots/ m2 or less, still more preferably 2.0 spots/ m2 or less or 0.1 spots/ m2 or less, and particularly preferably 0.05 spots/ m2 or less. This makes it easy to realize a prepreg with excellent appearance.
《ガラスクロスの製造方法》
本開示は、本開示のガラスクロスを製造するための製造方法もまた提供する。本開示の製造方法は、複数本のガラスフィラメントを含むガラス糸を経糸及び緯糸として製織して、ガラスクロスを得る製織工程と、ガラス糸を脱油処理した後、該ガラス糸を、表面処理剤を含有する表面処理液で表面処理する表面処理工程と、を含む。表面処理剤は、本開示の表面処理剤である。そして、表面処理後のガラスクロスの10GHzにおける誘電正接が、表面処理前のガラスクロスの10GHzにおける誘電正接よりも低いことが好ましい。
<Glass cloth manufacturing method>
The present disclosure also provides a manufacturing method for manufacturing the glass cloth of the present disclosure. The manufacturing method of the present disclosure includes a weaving step of weaving glass yarns containing a plurality of glass filaments as warp and weft yarns to obtain a glass cloth, and a surface treatment step of deoiling the glass yarns and then surface-treating the glass yarns with a surface treatment solution containing a surface treatment agent. The surface treatment agent is the surface treatment agent of the present disclosure. It is preferable that the dielectric loss tangent at 10 GHz of the glass cloth after the surface treatment is lower than the dielectric loss tangent at 10 GHz of the glass cloth before the surface treatment.
ここで、表面処理工程は、任意に、以下の工程の一つ以上をさらに含んでよい:
ガラス糸を加熱することで、該ガラス糸に付着している繊維集束剤を低減する工程(加熱脱油工程)、
ガラス糸を水洗する工程(洗浄工程)、及び/又は
ガラス糸を開繊する工程(開繊工程)。
wherein the surface treatment step may optionally further include one or more of the following steps:
a step of heating the glass yarn to reduce the amount of fiber sizing agent adhering to the glass yarn (thermal deoiling step);
A step of washing the glass yarn with water (cleaning step), and/or a step of opening the glass yarn (opening step).
表面処理工程、開繊工程、及び洗浄工程は、ガラス糸を製織してガラスクロスを得る工程(製織工程)前にガラス糸に対して行っても、また、製織工程後にガラスクロスに対して行ってもよい。また、加熱脱油工程、表面処理工程、開繊工程、及び洗浄工程の順番は入れ替わってもよいが、加熱脱油工程は表面処理工程の前に行うこととする。製織工程後に洗浄工程を行う場合には、洗浄工程に高圧水スプレー等を用いることで、開繊工程を兼ねることができる。なお、開繊前後ではガラスクロスの組成は通常変化しない。 The surface treatment process, opening process, and cleaning process may be performed on the glass yarn before the process of weaving the glass yarn to obtain glass cloth (weaving process), or on the glass cloth after the weaving process. The order of the thermal deoiling process, surface treatment process, opening process, and cleaning process may be reversed, but the thermal deoiling process should be performed before the surface treatment process. When the cleaning process is performed after the weaving process, the cleaning process can also serve as the opening process by using a high-pressure water spray, etc. The composition of the glass cloth usually does not change before and after opening.
〔加熱脱油工程〕
本工程では、ガラス糸を加熱することで、該ガラス糸に任意に付着している繊維集束剤(サイジング剤)、及びその残留物、並びにそれらの変性物等を低減することができ、好ましくは、それらを除去することができる。加熱脱油工程を行うことで、誘電正接を増加させ得る有機物を低減した上でガラス糸(ガラスフィラメント)の表面に表面処理層を形成することが可能になるため、誘電特性に優れたガラスクロスを作製し易い。加熱脱油する手段としては、既知の手段(加熱手段、加熱媒体、加熱機構、加熱装置、及び加熱部品等)を用いることができる。
[Heat deoiling process]
In this process, by heating the glass yarn, it is possible to reduce, and preferably remove, the fiber sizing agent (sizing agent), its residue, and modified products thereof, which are optionally attached to the glass yarn. By performing the thermal deoiling process, it is possible to form a surface treatment layer on the surface of the glass yarn (glass filament) after reducing organic substances that may increase the dielectric tangent, making it easy to produce glass cloth with excellent dielectric properties. As a means for thermal deoiling, known means (heating means, heating medium, heating mechanism, heating device, heating component, etc.) can be used.
加熱脱油工程の一態様としては、例えば、ガラスクロスを600~1600℃の温度で加熱する方法、等が知られている。 One known example of a thermal deoiling process is a method in which the glass cloth is heated to a temperature of 600 to 1600°C.
加熱処理工程において、ガラス糸の軟化点が900℃以上であるガラスクロス生機を600~1600℃の温度範囲で加熱することで、ガラスクロスへのダメージを抑え易く、かつ、ガラスクロスの誘電正接を低下させ易い。ガラスクロスの誘電正接の経時増加を抑制する観点から、ガラス表面に存在するシラノール基を、次工程である表面処理工程において悪影響及ぼさない範囲で、十分に脱水縮合させることが好ましい。ガラス表面におけるシラノール基を一定量以下に低減することで、空気中の水分を吸着することを抑制でき、その結果、優れた誘電特性及び経時での誘電正接の増加抑制を奏し易い。 In the heat treatment process, glass cloth greige fabric, whose glass yarns have a softening point of 900°C or higher, is heated in the temperature range of 600 to 1600°C, which makes it easy to minimize damage to the glass cloth and reduce the dielectric loss tangent of the glass cloth. From the perspective of suppressing the increase in the dielectric loss tangent of the glass cloth over time, it is preferable to sufficiently dehydrate and condense the silanol groups present on the glass surface to an extent that does not adversely affect the subsequent surface treatment process. Reducing the number of silanol groups on the glass surface to a certain amount or less makes it possible to suppress the adsorption of moisture from the air, which results in excellent dielectric properties and makes it easy to suppress the increase in the dielectric loss tangent over time.
優れた誘電特性及び経時での誘電正接の増加抑制を好適に得る観点から、加熱脱油の温度は700~1500℃が好ましく、800~1400℃がより好ましく、900~1300℃が更に好ましく、1000~1200℃が特に好ましい。加熱脱油温度が600℃以上であると、ガラスクロス生機に付着するサイジング剤等を効果的に除去し易いため、誘電特性に優れたガラスクロスを作製し易い。加熱脱油温度が1600℃以下であると、ガラスの失透現象を抑制し易く、その結果、ガラスクロスの強度低下を防ぎ易い。 From the viewpoint of achieving excellent dielectric properties and suppressing the increase in dielectric loss tangent over time, the thermal deoiling temperature is preferably 700 to 1500°C, more preferably 800 to 1400°C, even more preferably 900 to 1300°C, and particularly preferably 1000 to 1200°C. A thermal deoiling temperature of 600°C or higher makes it easy to effectively remove sizing agents and other substances adhering to the glass cloth green fabric, making it easy to produce glass cloth with excellent dielectric properties. A thermal deoiling temperature of 1600°C or lower makes it easy to suppress devitrification of the glass, and as a result, makes it easy to prevent a decrease in the strength of the glass cloth.
加熱時間は、1時間以下又は30分以下が好ましく、15分以下がより好ましく、5分以下が更に好ましい。高温で十分な時間、ガラスクロスを加熱処理加熱することによって、ガラス表面のシラノール基の脱水縮合反応を引き起こし易い。加熱時間は、サイジング剤等を効果的に除去する観点で、例えば、1秒以上、5秒以上、10秒以上又は15秒以上であってよい。 The heating time is preferably 1 hour or less or 30 minutes or less, more preferably 15 minutes or less, and even more preferably 5 minutes or less. Heating the glass cloth at a high temperature for a sufficient time tends to induce a dehydration condensation reaction of the silanol groups on the glass surface. From the perspective of effectively removing sizing agents, etc., the heating time may be, for example, 1 second or more, 5 seconds or more, 10 seconds or more, or 15 seconds or more.
ガラスクロスの加熱脱油を閉鎖系で行う場合、加熱手段による好適な加熱の観点から、ガラスクロスを加熱炉内に配置することが好ましい。また、貯蔵スペース、及び加熱範囲の効率化の観点から、ガラスクロスを巻物の状態で貯蔵しながら加熱することが好ましい。更に、有機物の除去効率を上げる観点、また、有機物の除去時間を短縮する観点から、加熱炉内でガラスクロスを搬送しながら加熱することが好ましい。ガラスクロスの搬送は、例えば、巻出機構、及び巻取機構の組み合わせにより行われることができる。 When thermal deoiling of glass cloth is performed in a closed system, it is preferable to place the glass cloth in a heating furnace from the viewpoint of optimal heating by the heating means. Furthermore, from the viewpoint of efficient storage space and heating range, it is preferable to heat the glass cloth while storing it in a rolled state. Furthermore, from the viewpoint of increasing the efficiency of organic matter removal and shortening the organic matter removal time, it is preferable to heat the glass cloth while transporting it in the heating furnace. The glass cloth can be transported, for example, by a combination of an unwinding mechanism and a winding mechanism.
ガラスクロスの加熱脱油を開放系で行う場合、被加熱面積を確保する観点から、ガラスクロスを搬送させながら加熱することが好ましい。ガラスクロスの搬送は、例えば、巻出機構、及び巻取機構の組み合わせにより行われることができる。 When thermal deoiling of glass cloth is carried out in an open system, it is preferable to heat the glass cloth while transporting it in order to ensure a sufficient heated area. The glass cloth can be transported, for example, by a combination of an unwinding mechanism and a winding mechanism.
加熱脱油工程の態様は、上記に限定されない。
加熱脱油工程の更なる一態様として、例えば、
真空又は露点15℃以下の気体中、100℃以上の加熱温度(℃)×加熱時間(h)で表される加熱量が450(℃・h)以上となる条件(ただし、最高加熱温度が100~600℃)で加熱する方法、
等も知られている。
The mode of the thermal deoiling step is not limited to the above.
As another embodiment of the thermal deoiling step, for example,
A method of heating in a vacuum or in a gas with a dew point of 15°C or less under conditions where the heating amount, expressed as a heating temperature (°C) of 100°C or more x heating time (h), is 450 (°C·h) or more (provided that the maximum heating temperature is 100 to 600°C);
etc. are also known.
(加熱手段)
加熱手段としては、例えば、加熱炉、電気式ヒーター、バーナー等が考えられ、なかでも、ガス式シングルラジアントチューブバーナー又は電気式ヒーターが好ましい。異なる加熱手段が複数組み合わされてよい。
(Heating means)
The heating means may be, for example, a heating furnace, an electric heater, a burner, etc., and among these, a gas single radiant tube burner or an electric heater is preferred. A plurality of different heating means may be combined.
ガラスクロス表面に付着している有機物を効率よく除去する観点から、巻芯に巻いたガラスクロスを所定の雰囲気温度で加熱するバッチ方式よりも、ガラスクロスを連続的に加熱炉に通しながら加熱する連続方式が好ましい。逆浸透(RO)水又はイオン交換水といった、金属イオンの含有量が少ない洗浄水を用い、ガラスクロスの洗浄も連続で行える方式がより好ましい。 From the perspective of efficiently removing organic matter adhering to the surface of the glass cloth, a continuous method in which the glass cloth is continuously heated while passing through a heating furnace is preferred over a batch method in which the glass cloth wound around a core is heated at a predetermined ambient temperature. A method in which the glass cloth can also be continuously washed using washing water with a low metal ion content, such as reverse osmosis (RO) water or ion-exchanged water, is even more preferable.
ガラスクロスに付着しているナトリウムイオンが所定の量を超えたとき、700℃以上でガラスクロスを加熱脱油すると、石英ガラスの失透現象により、ガラスクロスの引張強度が低下する場合がある。これに対して、失透現象を抑制するため、加熱脱油する前、ナトリウムイオン含有量が20ppm以下の水でガラスクロスを洗浄すると、ガラス表面中のナトリウムイオン量を低下させ易く、この場合、700℃以上で加熱脱油を行っても石英ガラスの失透現象を抑制し易い。加熱脱油後のガラスクロスの強度を維持することで、表面処理工程における、ガラスクロスの、シワ及び/又は傷等を抑制し易い。 When the sodium ions adhering to the glass cloth exceed a predetermined amount, thermal deoiling of the glass cloth at 700°C or higher may result in a decrease in the tensile strength of the glass cloth due to devitrification of the quartz glass. In order to prevent this, washing the glass cloth with water containing 20 ppm or less sodium ions before thermal deoiling can easily reduce the amount of sodium ions on the glass surface. In this case, devitrification of the quartz glass can be easily prevented even when thermal deoiling is performed at 700°C or higher. Maintaining the strength of the glass cloth after thermal deoiling helps prevent wrinkles and/or scratches on the glass cloth during the surface treatment process.
優れた誘電特性及び経時での誘電正接の増加抑制を好適に得る観点から、洗浄する水のナトリウムイオン含有量は18ppm以下、15ppm以下、12ppm以下、10ppm以下又は7ppm以下であってよい。ナトリウムイオン含有量は、0ppmが好ましいが、0を超えても構わない。 To obtain excellent dielectric properties and effectively suppress the increase in dielectric tangent over time, the sodium ion content of the water used for washing may be 18 ppm or less, 15 ppm or less, 12 ppm or less, 10 ppm or less, or 7 ppm or less. A sodium ion content of 0 ppm is preferred, but it may exceed 0.
ガラスクロスをナトリウムイオン含有量が20ppm以下で洗浄する手段は、ガラス表面のナトリウムイオンを除去できる限り、既知の洗浄方法でよい。例えば、超音波を用いる手法(例えば、超音波振動子を用いる手法)、スプレーによる噴射(例えば、高圧スプレーによる噴射)、水蒸気噴霧等の方法が考えられる。安価に加工できるという観点から、洗浄水(ナトリウムイオン含有量が20ppm以下の水)を貯めた水槽にガラスクロスを浸漬した後に、スクイズローラ等で余分な洗浄水を除去した後に、ガラスクロスを乾燥させる方法が好ましい。この場合、浸漬時間としては、例えば、2秒以上、5秒以上、10秒以上、15秒以上又は120秒以下、90秒以下、60秒以下、45秒以下でよい。 The means for cleaning glass cloth to a sodium ion content of 20 ppm or less may be any known cleaning method, as long as it is capable of removing sodium ions from the glass surface. Possible methods include ultrasonic methods (e.g., methods using an ultrasonic vibrator), spraying (e.g., spraying using a high-pressure spray), and water vapor spraying. From the perspective of inexpensive processing, a preferred method involves immersing the glass cloth in a water tank containing cleaning water (water with a sodium ion content of 20 ppm or less), removing excess cleaning water with a squeeze roller or the like, and then drying the glass cloth. In this case, the immersion time may be, for example, 2 seconds or more, 5 seconds or more, 10 seconds or more, 15 seconds or more, or 120 seconds or less, 90 seconds or less, 60 seconds or less, or 45 seconds or less.
ナトリウムイオン含有量が20ppm以下の水の製造方法は、既知の製造方法でよい。例えば、RO膜を用いたろ過、イオン交換樹脂を用いた脱イオン化等の方法が考えられる。「ナトリウムイオン含有量が20ppm以下の水」は、本発明の効果を阻害しない範囲内で、他の液体成分(水以外の液体;等)を含んでよい。 Water with a sodium ion content of 20 ppm or less can be produced by any known production method. Examples include filtration using an RO membrane and deionization using an ion exchange resin. "Water with a sodium ion content of 20 ppm or less" may contain other liquid components (liquids other than water, etc.) as long as the effects of the present invention are not impaired.
ガラス表面のシラノール基の脱水縮合反応を促進させ易い観点から、加熱脱油からガラスクロス表面の温度を100℃以下まで降温させる間、周辺環境を、可能な限り水分を含まない環境とすること、すなわち、加熱脱油時の周辺の水分を低減することが好ましい。加熱脱油時の周辺の水分を低減する方法としては、例えば、
乾燥空気を加熱炉に導入する方法、炉内を真空にする方法、窒素等の不活性気体を炉内に導入する方法、
等が知られている。ガラスクロスを搬送させながら加熱脱油処理を行う場合、炉内に窒素等の不活性気体を導入する方法が好ましい。
From the viewpoint of facilitating the dehydration condensation reaction of the silanol groups on the glass surface, it is preferable to make the surrounding environment as moisture-free as possible during the period from thermal deoiling to lowering the temperature of the glass cloth surface to 100°C or less, that is, to reduce the surrounding moisture during thermal deoiling. Examples of methods for reducing the surrounding moisture during thermal deoiling include:
A method of introducing dry air into a heating furnace, a method of creating a vacuum inside the furnace, a method of introducing an inert gas such as nitrogen into the furnace,
When the thermal deoiling treatment is carried out while the glass cloth is being conveyed, it is preferable to introduce an inert gas such as nitrogen into the furnace.
〔表面処理工程〕
本工程では、所定の表面処理剤、特に、所定のシランカップリング剤(一態様において、ガラスクロスの誘電正接を低下させる観点で有利なシランカップリング剤)を含有する表面処理液を用いて、ガラス糸を表面処理する。本開示の方法において採用されるシランカップリング剤は、一般的なシランカップリング剤と比較して疎水性が強い。ここで、表面処理液における溶媒が水を含む場合、表面処理剤の凝集物が発生しやすい傾向にあること、また、表面処理液における溶媒が水を含む場合、表面処理後のガラスクロスに白色スポットの発生頻度が大きくなり易いこと、を本件発明者らが明らかにしたことは、上記のとおりである。
[Surface treatment process]
In this process, the glass fiber is surface-treated using a surface treatment solution containing a predetermined surface treatment agent, particularly a predetermined silane coupling agent (in one embodiment, a silane coupling agent advantageous in terms of reducing the dielectric tangent of the glass cloth). The silane coupling agent used in the method of the present disclosure is more hydrophobic than general silane coupling agents. As described above, the present inventors have discovered that when the solvent in the surface treatment solution contains water, aggregates of the surface treatment agent tend to occur more easily, and that when the solvent in the surface treatment solution contains water, the frequency of white spots occurring on the glass cloth after surface treatment tends to increase.
ガラス糸を表面処理液で処理する方法(例えば、ガラス糸に表面処理液を塗布する方法)としては、
(ア)バスに溜めた表面処理液を、ガラスクロスを浸漬させながら該ガラスクロスを搬送する方法(以下、「浸漬法」という。)、
(イ)ロールコーター、ダイコーター又はグラビアコーター等で表面処理液をガラスクロスに直接塗布する方法、
等が挙げられる。浸漬法を採用する場合、ガラスクロスの表面処理液への浸漬時間は、0.5秒以上1分以下に選定されることが好ましい。
As a method for treating the glass filament with a surface treatment liquid (for example, a method for applying a surface treatment liquid to the glass filament),
(A) A method in which a glass cloth is transported while being immersed in a surface treatment solution stored in a bath (hereinafter referred to as the "immersion method");
(A) A method of directly applying the surface treatment liquid to the glass cloth using a roll coater, a die coater, a gravure coater, or the like;
When the immersion method is employed, the immersion time of the glass cloth in the surface treatment solution is preferably selected to be 0.5 seconds or more and 1 minute or less.
(表面処理液)
本開示の表面処理液は、表面処理剤を含有する表面処理液であり、ガラスクロスの表面処理に用いることができる。上記表面処理剤は、下記式(A)より求められる値が15.0以下である分子構造を有する。
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge-0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha・・・(A)
(Surface treatment liquid)
The surface treatment solution of the present disclosure is a surface treatment solution containing a surface treatment agent, and can be used for surface treatment of glass cloth. The surface treatment agent has a molecular structure in which the value calculated from the following formula (A) is 15.0 or less.
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge−0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha...(A)
また、上記表面処理液に含まれる表面処理剤において、上述の式(1)で示されるシランカップリング剤を含むことが好ましい。表面処理工程では、分子量が200以上である表面処理剤を含む表面処理液を用いて、ガラス糸を処理することが好ましい。その他、表面処理剤の詳細は、上記《ガラスクロス》の項目で説明したとおりである。 The surface treatment agent contained in the surface treatment liquid preferably contains a silane coupling agent represented by the above formula (1). In the surface treatment process, the glass yarn is preferably treated using a surface treatment liquid containing a surface treatment agent with a molecular weight of 200 or more. Other details about the surface treatment agent are as explained above in the "Glass Cloth" section.
本件発明者らは、所定の表面処理液において、例えば、下記(A)~(C)のいずれか一つ以上の方法によって、ガラスクロスの白色スポットを抑制することが可能であることを見出した。
(A)表面処理剤の加水分解溶液に対して、酸性水溶液を添加することにより表面処理液を調製すること、
(B)表面処理液の温度、及び/若しくはpHを制御すること、かつ/又は
(C)表面処理液を濾過すること。
The present inventors have found that in a given surface treatment solution, it is possible to suppress white spots on glass cloth by, for example, one or more of the following methods (A) to (C):
(A) preparing a surface treatment liquid by adding an acidic aqueous solution to a hydrolyzed solution of a surface treatment agent;
(B) controlling the temperature and/or pH of the surface treatment solution, and/or (C) filtering the surface treatment solution.
(A)表面処理液の調製
一般的なシランカップリング剤は、水との相溶性、及び水への分散性に優れていることから、pHが3~5程度の弱酸性の水を攪拌しながら、シランカップリング剤の加水分解溶液(本開示において、「プレ溶液」ともいう。)を少量ずつ添加することで調製される。他方、本開示の方法では、シランカップリング剤に酸性水溶液を添加することで表面処理液を調製することが好ましい。より好ましくは、表面処理剤を含有するプレ溶液を調製し、得られたプレ溶液に酸性水溶液を添加する。より具体的には、少量のメタノールで表面処理剤を希釈することで得られる希釈溶液に、界面活性剤と、シランカップリング剤を加水分解するための少量の溶媒(例えば、濃度60%の酢酸水溶液である)を添加することで、表面処理剤の加水分解溶液(プレ溶液)を得ることができる。なお、プレ溶液における溶媒は、シランカップリング剤のアルコキシド基を加水分解するために加え、その溶媒の添加量は、加水分解量に応じて調整することが好ましい。そして、酸性水溶液(本開示において、「母液」とも称される。)を、攪拌させながら少量ずつプレ溶液に添加することで、水溶液中に表面処理剤を均一に分散させることができる。この場合、表面処理液における凝集物を抑制し易い。母液としての酸性水溶液は、好ましくは弱酸水溶液であり、例えばpHを2.5以上5.5以下、3.0以上5.0以下、3.0以上4.5以下、又は3.0以上4.0以下に調製した弱酸水溶液である。弱酸としては、例えば、一般式RCOOHを有するカルボン酸であり、Rは、炭素数1~10の、置換又は非置換、直鎖又は分岐鎖であってよいアルキル基である。弱酸として、好ましくは、ギ酸、酢酸、及びプロピオン酸等を用いることができる。
(A) Preparation of Surface Treatment Solution Because typical silane coupling agents have excellent compatibility with and dispersibility in water, they are prepared by gradually adding a hydrolysis solution of the silane coupling agent (also referred to as a "pre-solution" in this disclosure) to weakly acidic water with a pH of approximately 3 to 5 while stirring. On the other hand, in the method disclosed herein, it is preferable to prepare the surface treatment solution by adding an acidic aqueous solution to the silane coupling agent. More preferably, a pre-solution containing the surface treatment agent is prepared, and the acidic aqueous solution is added to the resulting pre-solution. More specifically, a hydrolysis solution of the surface treatment agent (pre-solution) can be obtained by adding a surfactant and a small amount of solvent (e.g., a 60% aqueous acetic acid solution) for hydrolyzing the silane coupling agent to a diluted solution obtained by diluting the surface treatment agent with a small amount of methanol. The solvent in the pre-solution is added to hydrolyze the alkoxide groups of the silane coupling agent, and the amount of solvent added is preferably adjusted depending on the amount of hydrolysis. The acidic aqueous solution (also referred to as "mother liquor" in the present disclosure) is then added little by little to the pre-solution while stirring, thereby enabling the surface treatment agent to be uniformly dispersed in the aqueous solution. In this case, it is easy to suppress agglomerations in the surface treatment solution. The acidic aqueous solution used as the mother liquor is preferably a weak acid aqueous solution, for example, a weak acid aqueous solution adjusted to a pH of 2.5 to 5.5, 3.0 to 5.0, 3.0 to 4.5, or 3.0 to 4.0. Examples of weak acids include carboxylic acids having the general formula RCOOH, where R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, which may be substituted or unsubstituted, linear or branched. Preferred weak acids include formic acid, acetic acid, and propionic acid.
「シランカップリング剤を加水分解するための少量の溶媒」として、上記母液としての酸性水溶液を用いてもよい。また、母液として、シランカップリング剤を加水分解するための溶媒(例えば、濃度60%の酢酸水溶液)を用いてもよい。 The "small amount of solvent for hydrolyzing the silane coupling agent" may be the acidic aqueous solution used as the mother liquor. Alternatively, a solvent for hydrolyzing the silane coupling agent (e.g., a 60% aqueous acetic acid solution) may be used as the mother liquor.
(シランカップリング剤の濃度)
本開示において、表面処理剤中のシランカップリング剤の濃度は0.20~1.2質量%の範囲が好ましい。より好ましくは0.25~1.1質量%、更に好ましくは0.30~1.0質量%、より更に好ましくは0.33~0.9質量%、特に好ましくは0.35~0.7質量%の範囲である。シランカップリング剤の濃度が1.2質量%以下であると、ガラスクロス表面のシランカップリング剤付着量が減少し、ガラスクロスの誘電正接が低下する。シランカップリング剤の濃度が0.2質量%以上であると、ガラスクロス表面のシランカップリング剤付着量が増加し、マトリックス樹脂との密着性が向上するため、積層板が有する耐熱性等の性能向上に寄与する。
(Concentration of silane coupling agent)
In the present disclosure, the concentration of the silane coupling agent in the surface treatment agent is preferably in the range of 0.20 to 1.2 mass%. It is more preferably in the range of 0.25 to 1.1 mass%, even more preferably 0.30 to 1.0 mass%, even more preferably 0.33 to 0.9 mass%, and particularly preferably 0.35 to 0.7 mass%. If the concentration of the silane coupling agent is 1.2 mass% or less, the amount of silane coupling agent attached to the glass cloth surface decreases, resulting in a lower dielectric loss tangent of the glass cloth. If the concentration of the silane coupling agent is 0.2 mass% or more, the amount of silane coupling agent attached to the glass cloth surface increases, improving adhesion to the matrix resin, thereby contributing to improved performance such as heat resistance of the laminate.
界面活性剤としては、表面処理剤の種類、及び量等に応じて適宜、その組成、及びその量等を変更することができ、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、及び両性界面活性剤のいずれが用いられてもよい。異なる種類の界面活性剤が併用されてもよい。 The surfactant composition and amount can be changed appropriately depending on the type and amount of the surface treatment agent, and any of nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants may be used. Different types of surfactants may also be used in combination.
ノニオン系界面活性剤としては、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、脂肪酸ポリエチレングリコール、脂肪酸ポリオキシエチレンソルビタン、脂肪酸アルカノールアミド等が挙げられる。 Nonionic surfactants include glycerin fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, sucrose fatty acid esters, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene glycols, fatty acid polyethylene glycols, fatty acid polyoxyethylene sorbitan, and fatty acid alkanolamides.
アニオン系界面活性剤としては、脂肪酸モノカルボン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、N-アシルサルコシン塩、N-アシルグルタミン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルカンスルホン酸塩、アルファオレフィンスルホン酸塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩-ホルムアルデヒド縮合物、アルキルナフタレンスルホン酸塩、N-メチル-N-アシルタウリン塩、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、油脂硫酸エステル塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩等が挙げられる。 Anionic surfactants include fatty acid monocarboxylates, polyoxyethylene alkyl ether carboxylates, N-acylsarcosinates, N-acylglutamates, dialkyl sulfosuccinates, alkane sulfonates, alpha-olefin sulfonates, linear alkylbenzene sulfonates, alkylbenzene sulfonates, naphthalene sulfonate-formaldehyde condensates, alkylnaphthalene sulfonates, N-methyl-N-acyltaurates, alkyl sulfates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, fat and oil sulfate esters, alkyl phosphates, polyoxyethylene alkyl ether phosphates, and polyoxyethylene alkyl phenyl ether phosphates.
カチオン系界面活性剤としては、モノアルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、トリアルキルアミン塩、塩化アルキルトリメチルアンモニウム、塩化アルキルベンザルコニウム等が挙げられる。 Examples of cationic surfactants include monoalkylamine salts, dialkylamine salts, trialkylamine salts, alkyltrimethylammonium chloride, and alkylbenzalkonium chloride.
両性界面活性剤としては、2-アルキル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、アルキルベタイン、脂肪酸アミドプロピルベタイン、アルキルジエチレントリアミノ酢酸、アルキルアミンオキシド等が挙げられる。 Examples of amphoteric surfactants include 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine, alkyl betaine, fatty acid amidopropyl betaine, alkyldiethylenetriaminoacetic acid, and alkylamine oxide.
(界面活性剤の濃度)
本開示において、表面処理液中の界面活性剤の濃度は、上記シランカップリング剤に対して0.5~5.0質量%の範囲が好ましい。より好ましくは1.0~4.5質量%、更に好ましくは1.5~4.0質量%、より更に好ましくは1.8~3.7質量%、特に好ましくは2.0~3.5質量%の範囲である。界面活性剤の濃度が上記シランカップリング剤に対して、5.0質量%以下であると、ガラスクロス表面に残存する界面活性剤付着量が減少し、積層板の耐CAF性が向上する。界面活性剤の濃度が上記シランカップリング剤に対して0.5質量%以上であると、シランカップリング剤の水分散性が向上するため、白色スポットの発生頻度を10個/m2に制御しやすくなる。
(Concentration of surfactant)
In the present disclosure, the concentration of the surfactant in the surface treatment solution is preferably in the range of 0.5 to 5.0% by mass relative to the silane coupling agent. It is more preferably 1.0 to 4.5% by mass, even more preferably 1.5 to 4.0% by mass, even more preferably 1.8 to 3.7% by mass, and particularly preferably 2.0 to 3.5% by mass. When the surfactant concentration is 5.0% by mass or less relative to the silane coupling agent, the amount of surfactant remaining on the glass cloth surface is reduced, improving the CAF resistance of the laminate. When the surfactant concentration is 0.5% by mass or more relative to the silane coupling agent, the water dispersibility of the silane coupling agent is improved, making it easier to control the frequency of white spots to 10 spots/ m² .
(B)表面処理液の温度制御、及び/又はpH制御
表面処理液における凝集物を抑制する観点から、表面処理の間、その表面処理液の温度を制御する工程を有することが好ましい。温度範囲としては、10~30℃で制御することが好ましく、13~27℃で制御することがより好ましく、15~25℃で制御することが更に好ましく、17~23℃で制御することが特に好ましい。
(B) Temperature control and/or pH control of the surface treatment solution From the viewpoint of suppressing aggregation in the surface treatment solution, it is preferable to have a step of controlling the temperature of the surface treatment solution during the surface treatment. The temperature range is preferably controlled to 10 to 30°C, more preferably 13 to 27°C, even more preferably 15 to 25°C, and particularly preferably 17 to 23°C.
また、表面処理の間、ガラスクロスに微量に含まれているアルカリ金属等の不純物により、表面処理液のpHが変動してしまう場合がある。表面処理液における凝集物を抑制する観点から、表面処理液のpHを制御する工程を有することが好ましい。表面処理加工を実施している間、その表面処理液のpHを、好ましくは2.5~5.5、より好ましくは2.8~5.2、更に好ましくは3.0~5.0、3.0~4.5又は3.0~4.0で制御する。pHを所定範囲内に制御する方法としては、例えば、二酸化炭素を表面処理液にバブリングする方法、等が挙げられる。 Furthermore, during surface treatment, impurities such as alkali metals contained in trace amounts in the glass cloth may cause the pH of the surface treatment solution to fluctuate. From the perspective of suppressing agglomeration in the surface treatment solution, it is preferable to include a step of controlling the pH of the surface treatment solution. During surface treatment processing, the pH of the surface treatment solution is preferably controlled to 2.5 to 5.5, more preferably 2.8 to 5.2, and even more preferably 3.0 to 5.0, 3.0 to 4.5, or 3.0 to 4.0. Examples of methods for controlling the pH within a predetermined range include bubbling carbon dioxide through the surface treatment solution.
表面処理液の温度制御、及び表面処理液のpH制御は、片方の制御のみ行われてもよく、両方の制御が行われてもよい。表面処理液における凝集物を好適に抑制する観点から、表面処理液の温度制御と、表面処理液のpH制御との両方の制御が行われることが好ましい。 Regarding the temperature control of the surface treatment liquid and the pH control of the surface treatment liquid, either one of these controls may be performed, or both. From the perspective of effectively suppressing agglomerations in the surface treatment liquid, it is preferable to perform both temperature control and pH control of the surface treatment liquid.
ここで、「表面処理液の温度制御」は、表面処理液の温度を上昇、及び/又は低下させる操作のみならず、表面処理液の温度を所定値で保持する操作、また、表面処理液の温度が所定範囲内にあるか否かを確かめるべく該温度を検出する操作、のいずれも含む概念である。また、「表面処理液のpH制御」は、表面処理液のpHを上昇、及び/又は低下させる操作のみならず、表面処理液のpHを所定値で保持する操作、また、表面処理液のpHが所定範囲内にあるか否かを確かめるべく該pHを検出する操作、のいずれも含む概念である。 Here, "temperature control of the surface treatment liquid" is a concept that includes not only the operation of raising and/or lowering the temperature of the surface treatment liquid, but also the operation of maintaining the temperature of the surface treatment liquid at a predetermined value, and the operation of detecting the temperature to determine whether the temperature of the surface treatment liquid is within a predetermined range. Furthermore, "pH control of the surface treatment liquid" is a concept that includes not only the operation of raising and/or lowering the pH of the surface treatment liquid, but also the operation of maintaining the pH of the surface treatment liquid at a predetermined value, and the operation of detecting the pH to determine whether the pH of the surface treatment liquid is within a predetermined range.
(C)表面処理液の濾過
表面処理液における凝集物を確実に捕集する観点から、表面処理の間、表面処理液を濾過することが好ましい。このとき、表面処理液を循環しながら、表面処理液に発生し得る凝集物を濾過により捕集することが好ましい。
(C) Filtration of the surface treatment liquid From the viewpoint of reliably collecting aggregates in the surface treatment liquid, it is preferable to filter the surface treatment liquid during the surface treatment. In this case, it is preferable to collect aggregates that may occur in the surface treatment liquid by filtration while circulating the surface treatment liquid.
凝集物の捕集効率を高める観点から、複数段階に亘って濾過することが好ましい。例えば、目が比較的粗いフィルターで凝集物を1次除去した後、1次フィルターよりも目の細かいフィルターで再度、表面処理液を濾過するという、2段階濾過が好ましい。このような複数段濾過によれば、フィルターの目詰まりを防止し易く、その結果、ガラスクロスの作製プロセスにおける中断を回避し易い。 From the perspective of increasing the efficiency of collecting agglomerates, it is preferable to perform filtration in multiple stages. For example, two-stage filtration is preferable, in which agglomerates are first removed using a filter with relatively coarse mesh, and then the surface treatment liquid is filtered again using a filter with finer mesh than the primary filter. Such multi-stage filtration makes it easier to prevent filter clogging, and as a result, makes it easier to avoid interruptions to the glass cloth production process.
(乾燥工程)
表面処理工程は、ガラス糸に表面処理液を塗布した後、表面処理液に含まれる溶媒を乾燥させる工程(乾燥工程)、を更に含んでよい。乾燥工程によれば、表面処理剤をガラス糸の表面(ガラスフィラメントの表面)に固着させ易く、特に、表面処理剤をガラス糸1本1本の表面(ガラスフィラメント1本1本の表面)に固着させ易い。溶媒を乾燥させる方法としては、例えば加熱により乾燥させる方法、具体的には、熱風、及び電磁波等により加熱して乾燥させる方法といった、既知の方法が挙げられる。
(drying process)
The surface treatment step may further include a step (drying step) of drying the solvent contained in the surface treatment solution after applying the surface treatment solution to the glass fiber. The drying step makes it easy to fix the surface treatment agent to the surface of the glass fiber (the surface of the glass filaments), and in particular, makes it easy to fix the surface treatment agent to the surface of each individual glass fiber (the surface of each individual glass filament). Examples of methods for drying the solvent include known methods such as drying by heating, specifically, methods of heating and drying by hot air, electromagnetic waves, etc.
乾燥温度は、表面処理剤とガラスとの反応が十分に行われる観点から、80℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましい。また、乾燥温度は、表面処理剤が有する有機官能基の劣化を防ぐ観点から、300℃以下が好ましく、180℃以下がより好ましい。 The drying temperature is preferably 80°C or higher, more preferably 90°C or higher, from the viewpoint of ensuring sufficient reaction between the surface treatment agent and the glass. Furthermore, the drying temperature is preferably 300°C or lower, more preferably 180°C or lower, from the viewpoint of preventing deterioration of the organic functional groups contained in the surface treatment agent.
〔開繊工程〕
本開示の製造方法は、表面処理工程の後、開繊工程を有することが好ましい。開繊工程における開繊方法としては、例えば、ガラスクロスを、スプレー水(高圧水開繊)、バイブロウォッシャー、超音波水、及びマングル等で開繊加工する方法が挙げられる。この開繊加工時に、ガラスクロスに掛ける張力を下げることにより、ガラス糸の糸幅を広げ易く、また、ガラス表面と化学的に結合しなかった表面処理剤をある程度除去し易い。開繊加工によるガラスクロスの引張強度の低下を抑えるため、ガラス糸を製織するときの接触部材の低摩擦化、集束剤の最適化と高付着量化、等の対策を施すことが好ましい。
[Opening process]
The manufacturing method of the present disclosure preferably includes a fiber-opening step after the surface treatment step. Examples of the fiber-opening method in the fiber-opening step include a method of opening the glass cloth with spray water (high-pressure water opening), a vibro washer, ultrasonic water, a mangle, or the like. By reducing the tension applied to the glass cloth during this fiber-opening process, the width of the glass yarns can be easily increased, and the surface treatment agent that has not chemically bonded to the glass surface can be easily removed to some extent. In order to prevent a decrease in the tensile strength of the glass cloth due to the fiber-opening process, it is preferable to take measures such as reducing the friction of contacting members when weaving the glass yarns, optimizing the sizing agent and increasing the amount of adhesion.
〔洗浄工程〕
洗浄工程としては、ガラスフィラメントの表面と化学結合を形成していない表面処理剤の残留物、及び変性物等を低減できる方法がよく、例えば、有機溶媒でガラス糸を洗浄する方法、等が挙げられる。洗浄工程を行なうことで、例えば、石英ガラス等のケイ素(Si)含有量が高いガラス原料を使用するとしても、得られるガラスクロスについて、その誘電正接とバルク誘電正接との差を所定範囲内に調整し易くなる。
[Cleaning process]
The washing step is preferably a method capable of reducing the residue of the surface treatment agent that has not formed a chemical bond with the surface of the glass filaments, modified substances, etc., such as a method of washing the glass filaments with an organic solvent, etc. By carrying out the washing step, even if a glass raw material with a high silicon (Si) content, such as quartz glass, is used, it becomes easy to adjust the difference between the dielectric loss tangent and the bulk dielectric loss tangent of the obtained glass cloth to fall within a predetermined range.
洗浄工程としては、水で低減し難い上記残留物等の低減を図るため、疎水性の高い有機溶媒での洗浄が好ましく、また、水酸基を有するシランカップリング剤残留物等との親和性が高い有機溶媒での洗浄が好ましい。洗浄方法としては、例えば、浸漬法、シャワー噴霧等の既知の方法が挙げられ、必要に応じて、加温又は冷却しながら洗浄してよい。溶解したガラスクロス付着物が再付着しないよう、洗浄後のガラスクロスについて、絞りローラー等により、乾燥前に余剰な溶媒を低減することが好ましい。適した有機溶媒、例えば、疎水性の高い有機溶媒としては、n-ペンタン、i-ペンタン、n-ヘキサン、i-ヘキサン、n-ヘプタン、i-ヘプタン、n-オクタン、i-オクタン、2,2,4-トリメチルペンタン(イソオクタン)、n-ノナン、i-ノナン、n-デカン、i-デカン、2,2,4,6,6-ペンタメチルヘプタン(イソドデカン)等の飽和鎖状脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の飽和環状脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、トリエチルベンゼン等の芳香族炭化水素;クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の含ハロゲン溶媒;等が挙げられる。 In the washing process, washing with a highly hydrophobic organic solvent is preferred to reduce the above-mentioned residues that are difficult to reduce with water, and washing with an organic solvent that has a high affinity for silane coupling agent residues containing hydroxyl groups is also preferred. Examples of washing methods include known methods such as immersion and shower spraying, and washing may be performed while heating or cooling as necessary. To prevent dissolved substances from reattaching to the glass cloth, it is preferable to use a squeeze roller or the like to reduce excess solvent from the washed glass cloth before drying. Suitable organic solvents, for example, highly hydrophobic organic solvents, include saturated chain aliphatic hydrocarbons such as n-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane, i-heptane, n-octane, i-octane, 2,2,4-trimethylpentane (isooctane), n-nonane, i-nonane, n-decane, i-decane, and 2,2,4,6,6-pentamethylheptane (isododecane); saturated cyclic aliphatic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, and ethylcyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, diethylbenzene, trimethylbenzene, and triethylbenzene; and halogen-containing solvents such as chloroform, dichloromethane, and dichloroethane.
表面処理剤(例えば、シランカップリング剤)の変性物との親和性が高い有機溶媒としては、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;メチルエチルエーテル、ジエチルエーテル等のエーテル類;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド類;ジメチルスルホキシド;等が挙げられる。 Organic solvents that have a high affinity for modified surface treatment agents (e.g., silane coupling agents) include alcohols such as methanol, ethanol, and butanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as methyl ethyl ether and diethyl ether; amides such as N,N-dimethylformamide and N,N-dimethylacetamide; dimethyl sulfoxide; etc.
上記のなかでも、得られるガラスクロスの誘電正接とバルク誘電正接の差を所定範囲内に調整し易い観点から、芳香族炭化水素、アルコール類又はケトン類が好ましく、メタノールがより好ましい。 Among the above, aromatic hydrocarbons, alcohols, or ketones are preferred, and methanol is more preferred, from the viewpoint of making it easier to adjust the difference between the dielectric loss tangent and bulk dielectric loss tangent of the resulting glass cloth to within a specified range.
本開示の製造方法は、洗浄後の有機溶媒を低減するため、洗浄後のガラスクロスを乾燥する工程(洗浄後乾燥工程)を有することが好ましく、乾燥による有機溶媒の低減が容易である観点から、洗浄に用いる有機溶媒は、沸点が120℃以下であることが好ましい。有機溶媒の乾燥には、加熱乾燥、送風乾燥等の既知の方法が利用できる。 The manufacturing method of the present disclosure preferably includes a step of drying the washed glass cloth (post-washing drying step) in order to reduce the amount of organic solvent used after washing. From the viewpoint of facilitating the reduction of the organic solvent through drying, it is preferable that the organic solvent used for washing has a boiling point of 120°C or less. Known methods such as heat drying and air drying can be used to dry the organic solvent.
洗浄後乾燥工程において、有機溶媒の低減のために加熱乾燥を実行する場合、安全上の観点から、低圧蒸気又は熱媒オイル等を熱源とした熱風乾燥が好ましい。乾燥温度は、洗浄溶媒の沸点以上であることが好ましく、シランカップリング剤の劣化を抑制する観点から180℃以下であることが好ましい。 If heat drying is performed to reduce the amount of organic solvent in the post-wash drying process, hot air drying using low-pressure steam or heat transfer oil as a heat source is preferred from a safety perspective. The drying temperature is preferably above the boiling point of the washing solvent, and is preferably 180°C or lower to prevent deterioration of the silane coupling agent.
〔任意の工程〕
本開示の製造方法は、上記工程以外に、その他の工程を任意に有してよい。その他の工程としては、例えば、ガラスクロスをスリット上に加工する工程(スリット加工工程)が挙げられる。
[Optional step]
The manufacturing method of the present disclosure may optionally include other steps in addition to the steps described above. Examples of other steps include a step of processing the glass cloth into slits (slit processing step).
(検査工程又は測定工程)
また、その他の工程としては、ガラスクロスの白色スポットを検査する工程、が挙げられる。本開示の製造方法は、かかる工程を含むことで、本開示のガラスクロスを実現し易い。
(Inspection process or measurement process)
Further, as another step, a step of inspecting the glass cloth for white spots can be mentioned. By including such a step, the manufacturing method of the present disclosure can easily realize the glass cloth of the present disclosure.
《プリプレグ》
本開示のプリプレグは、ガラスクロスと、マトリックス樹脂と、無機充填剤と、を含有する。本開示のプリプレグは、ガラスクロスとして、本開示の上記ガラスクロスを用いることができる。これにより、各種特性に優れたプリプレグ(例えば、ボイドが少ないプリプレグ)が提供される。
Prepreg
The prepreg of the present disclosure contains a glass cloth, a matrix resin, and an inorganic filler. The glass cloth of the present disclosure can be used as the glass cloth in the prepreg of the present disclosure. This provides a prepreg with excellent properties (for example, a prepreg with few voids).
マトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂、及び熱可塑性樹脂のいずれも使用可能である。熱硬化性樹脂と、熱可塑性樹脂と、は併用されてよい。 Both thermosetting and thermoplastic resins can be used as the matrix resin. Thermosetting and thermoplastic resins may be used in combination.
熱硬化性樹脂としては、例えば、
a)エポキシ基を有する化合物と、該エポキシ基と反応するアミノ基、フェノール基、酸無水物基、ヒドラジド基、イソシアネート基、シアネート基、及び水酸基等の少なくとも1つを有する化合物と、を、無触媒で反応させ、又は、イミダゾール化合物、3級アミン化合物、尿素化合物、リン化合物等の反応触媒能を持つ触媒を添加して反応させ、そして硬化させて成るエポキシ樹脂;
b)アリル基、メタクリル基、及びアクリル基の少なくとも一つを有する化合物を、熱分解型触媒又は光分解型触媒を反応開始剤として用い、そして硬化させて成るラジカル重合型硬化樹脂;
c)シアネート基を有する化合物と、マレイミド基を有する化合物と、を反応させて硬化させて成るマレイミドトリアジン樹脂;
d)マレイミド化合物と、アミン化合物と、を反応させて硬化させて成る熱硬化性ポリイミド樹脂;
e)ベンゾオキサジン環を有する化合物を加熱重合により架橋硬化させて成るベンゾオキサジン樹脂;
等が例示される。
Examples of thermosetting resins include:
a) an epoxy resin obtained by reacting a compound having an epoxy group with a compound having at least one group reactive with the epoxy group, such as an amino group, a phenol group, an acid anhydride group, a hydrazide group, an isocyanate group, a cyanate group, or a hydroxyl group, without a catalyst or by reacting with the addition of a catalyst having a reaction catalytic ability, such as an imidazole compound, a tertiary amine compound, a urea compound, or a phosphorus compound, followed by curing;
b) a radical polymerization type curable resin obtained by curing a compound having at least one of an allyl group, a methacryl group, and an acrylic group using a thermal decomposition type catalyst or a photodecomposition type catalyst as a reaction initiator;
c) a maleimide triazine resin obtained by reacting a compound having a cyanate group with a compound having a maleimide group and curing the reacted compound;
d) a thermosetting polyimide resin obtained by reacting and curing a maleimide compound with an amine compound;
e) a benzoxazine resin obtained by crosslinking and curing a compound having a benzoxazine ring through thermal polymerization;
Examples include:
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、芳香族ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、不溶性ポリイミド、ポリアミドイミド、LCP、ポリエステル、フッ素樹脂等が例示される。 Examples of thermoplastic resins include polyphenylene ether, modified polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, polyarylate, aromatic polyamide, polyether ether ketone, thermoplastic polyimide, insoluble polyimide, polyamide imide, LCP, polyester, and fluororesin.
プリプレグは、無機充填剤を含んでよい。無機充填剤としては、例えば、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、アルミナ、マイカ、炭酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、シリカ、タルク、ガラス短繊維、ホウ酸アルミニウム、及び炭化ケイ素等が挙げられる。無機充填剤は、熱硬化性樹脂と併用されてよい。 The prepreg may contain an inorganic filler. Examples of inorganic fillers include aluminum hydroxide, zirconium oxide, calcium carbonate, alumina, mica, aluminum carbonate, magnesium silicate, aluminum silicate, silica, talc, short glass fibers, aluminum borate, and silicon carbide. The inorganic filler may be used in combination with the thermosetting resin.
《プリント配線板》
本開示のプリント配線板は、プリプレグを含む。特に、本開示のプリント配線板は、プリプレグとして、本開示の上記プリプレグが用いられて成ることができる。これにより、各種特性に優れたプリント配線板(例えば、絶縁信頼性に優れたプリント配線板)が提供される。
<Printed wiring board>
The printed wiring board of the present disclosure includes a prepreg. In particular, the printed wiring board of the present disclosure can be formed by using the prepreg of the present disclosure as the prepreg. This provides a printed wiring board with excellent properties (for example, a printed wiring board with excellent insulation reliability).
《集積回路、及び電子機器》
本開示の集積回路は、本開の上記プリント配線板を含む。また、本開示の電子機器は、本開示の上記プリント配線板を含む。これらにより、各種特性に優れた集積回路、及び電子機器が提供される。電子機器としては、スマートフォン等の情報端末が挙げられ、集積回路は、電子機器の高性能化、及び5G通信に代表される高速通信化に用いることができる。
Integrated circuits and electronic devices
The integrated circuit of the present disclosure includes the printed wiring board of the present disclosure. Furthermore, the electronic device of the present disclosure includes the printed wiring board of the present disclosure. These provide an integrated circuit and an electronic device with various excellent characteristics. Examples of the electronic device include information terminals such as smartphones, and the integrated circuit can be used to improve the performance of the electronic device and to achieve high-speed communications, such as those typified by 5G communications.
以下、実施例、及び比較例を挙げて本開示を説明する。ただし、本開示は、以下の実施例のみに限定されない。実施例、及び比較例に関して、各種の製造、測定、及び評価等は、以下の方法により行った。 The present disclosure will be explained below using examples and comparative examples. However, the present disclosure is not limited to the following examples. For the examples and comparative examples, various manufacturing, measurements, evaluations, etc. were performed using the following methods.
《測定及び評価方法》
〔式Aの算出〕
シランカップリング剤の式(A)を下記記載の操作で求めた。
(1)式(A)に含まれるMaxEStateIndex、MaxPartialCharge、SPS、HallKierAlphaは、RDKitと呼ばれるオープンソースのソフトウェアを用いることで算出した。なお、RDKitのバージョンは2023.09.4を使用した。
(2)下記構造で表されるシランカップリング剤の、アルコキシ基又はハロゲン基である(-Y)をヒドロキシ基(-OH)に変換させて、シラノール構造に変換したシランカップリング剤X4-n-Si(ОH)nを作成した。
シランカップリング剤:X4-n-Si-Yn
Xは、各々独立して、有機官能基であり、nは1以上3以下の整数であり、Yは、各々独立して、アルコキシ基又はハロゲン基である。
(3)操作(2)で作成したシラノール構造に変換したシランカップリング剤を、ASCII符号の英数字及び記号で文字列化した、SMILES記法(simplified mоlecular input line entry system)での化学構造に変換した。
(4)操作(3)で作成されたSMILES記法での構造に対して、RDKitにおけるrdkit.Chem.rdmоlfilesモジュールのМоlFrоmSmilesメソッドにより、MOLオブジェクトを作成した。
(5)記述子MaxEStateIndexは、操作(4)で作成されたMOLオブジェクトに対して、RDKitにおけるrdkit.Chem.EState.EStateモジュールのMaxEStateIndexメソッドにより計算した。
(6)記述子MaxPartialChargeは、操作(4)で作成されたMOLオブジェクトに対して、RDKitにおけるrdkit.Chem.DescriptоrsモジュールのMaxPartialChargeメソッドにより計算した。
(7)記述子SPSは、操作(4)で作成されたMOLオブジェクトに対して、RDKitにおけるrdkit.Chem.SpacialScоreモジュールのSPSメソッドにより計算した。
(8)記述子HallKierAlphaは、操作(4)で作成されたMOLオブジェクトに対して、RDKitにおけるrdkit.Chem.GraphDescriptоrsモジュールのHallKierAlphaメソッドにより計算した。
<<Measurement and Evaluation Methods>>
[Calculation of Formula A]
The formula (A) of the silane coupling agent was determined by the following procedure.
(1) The MaxEStateIndex, MaxPartialCharge, SPS, and HallKierAlpha included in formula (A) were calculated using open source software called RDKit. The version of RDKit used was 2023.09.4.
(2) In the silane coupling agent represented by the following structure, the alkoxy group or halogen group (-Y) was converted to a hydroxy group (-OH) to prepare a silanol structure, namely, a silane coupling agent X 4-n -Si(OH) n .
Silane coupling agent: X 4-n -Si—Y n
Each X is independently an organic functional group, n is an integer of 1 to 3, and each Y is independently an alkoxy group or a halogen group.
(3) The silane coupling agent converted into the silanol structure prepared in the operation (2) was converted into a chemical structure in SMILES notation (simplified molecular input line entry system), which is a string of alphanumeric characters and symbols in ASCII code.
(4) For the structure in SMILES notation created in operation (3), a MOL object was created by the MolFromSmiles method of the rdkit.Chem.rdmolfiles module in the RDKit.
(5) The descriptor MaxEStateIndex was calculated for the MOL object created in operation (4) by the MaxEStateIndex method of the rdkit.Chem.EState.EState module in the RDKit.
(6) The descriptor MaxPartialCharge was calculated for the MOL object created in operation (4) by the MaxPartialCharge method of the rdkit.Chem.Descriptors module in the RDKit.
(7) The descriptor SPS was calculated for the MOL object created in operation (4) using the SPS method of the rdkit.Chem.SpatialScore module in the RDKit.
(8) The descriptor HallKierAlpha was calculated for the MOL object created in operation (4) using the HallKierAlpha method of the rdkit.Chem.GraphDescriptors module in the RDKit.
(MaxEStateIndex、MaxPartialCharge、SPS、HallKierAlphaの線型和)
上述の操作によって、得られたMaxEStateIndex、MaxPartialCharge、SPS、HallKierAlphaの値を用いて、下記式に従い、これら記述子の値の線型和を求めた。
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge-0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha
(Linear sum of MaxEStateIndex, MaxPartialCharge, SPS, HallKierAlpha)
Using the values of MaxEStateIndex, MaxPartialCharge, SPS, and HallKierAlpha obtained by the above operation, the linear sum of the values of these descriptors was calculated according to the following formula.
1.10 × MaxEStateIndex + 14.6 × MaxPartialCharge − 0.0917 × SPS + 2.47 × HallKierAlpha
〔厚み〕
ガラスクロスの厚みは、JIS R 3420の7.10に準じて、マイクロメータを用いて、スピンドルを静かに回転させて測定面に平行に軽く接触させ、ラチェットが3回音をたてた後の目盛を読み取った。なお、JIS R 3420には、ガラス長繊維、及びガラス長繊維を用いたガラスクロスなどの製品の一般試験方法が規定されている。
[Thickness]
The thickness of the glass cloth was measured using a micrometer in accordance with 7.10 of JIS R 3420. The spindle was gently rotated to lightly contact the surface parallel to the surface to be measured, and the scale was read after the ratchet made three clicks. JIS R 3420 specifies general test methods for long glass fibers and products such as glass cloth made of long glass fibers.
〔目付〕
ガラスクロスを所定の大きさでカットしてサンプルを得た。サンプルの質量を該サンプル面積で除することで、目付を求めた。ここでは、ガラスクロスを10cm×10cmのサイズにカットしてサンプルを得て、その質量を測定することで目付(g/m2)を求めた。
[Metsuke]
The glass cloth was cut to a predetermined size to obtain a sample. The mass of the sample was divided by the area of the sample to determine the basis weight. Here, the glass cloth was cut to a size of 10 cm x 10 cm to obtain a sample, and the mass was measured to determine the basis weight (g/m 2 ).
〔換算厚み〕
ガラスクロスは空気とガラスから成る不連続の面状体であるため、各ガラスクロスの目付をガラスの密度で除することで、共振法で測定するときに必要な換算厚みを算出した。算出式は、下記式:
換算厚み(μm)=目付(g/m2)÷ガラスの密度(g/cm3)
のとおりである。
[Converted thickness]
Since the glass cloth is a discontinuous planar body made of air and glass, the converted thickness required for measurement by the resonance method was calculated by dividing the basis weight of each glass cloth by the density of the glass. The calculation formula was as follows:
Converted thickness (μm) = basis weight (g/m 2 ) ÷ glass density (g/cm 3 )
As follows.
〔誘電正接〕
IEC 62562に準拠して、各ガラスクロスの誘電正接を測定した。具体的には、各スプリットシリンダー共振器での測定に必要なサイズにサンプリングしたガラスクロスサンプルを、23℃,50%RHの恒温恒湿オーブンに8時間保管して調湿した。その後、スプリットシリンダー共振器(EMラボ社製)、及びインピーダンスアナライザー(Agilent Technologies社製)を用いて、10GHzにおける誘電特性を測定した。測定は、各サンプルで5回実施し、その平均値を求めた。また、各サンプルの厚みとしては、上記換算厚みを用いて、ガラスクロスの誘電正接を求めた。また、ガラスのバルク誘電正接はガラスクロスと同組成のガラス板を用意して、そのガラス板の厚みから、スプリットシリンダーを用いて、バルク誘電正接を求めた。なお、IEC 62562には、主にマイクロ波回路に用いる誘電体基板用ファインセラミックス材料の、マイクロ波帯における誘電特性の測定方法が規定されている。
[Dielectric loss tangent]
The dielectric loss tangent of each glass cloth was measured in accordance with IEC 62562. Specifically, glass cloth samples were sampled to the size required for measurement with each split cylinder resonator and stored in a constant temperature and humidity oven at 23°C and 50% RH for 8 hours to condition the humidity. The dielectric properties at 10 GHz were then measured using a split cylinder resonator (EM Lab) and an impedance analyzer (Agilent Technologies). Measurements were performed five times for each sample, and the average was calculated. The dielectric loss tangent of the glass cloth was calculated using the equivalent thickness of each sample. The bulk dielectric loss tangent of the glass was determined using a split cylinder from the thickness of a glass plate with the same composition as the glass cloth. IEC 62562 specifies a method for measuring the dielectric properties of fine ceramic materials for dielectric substrates, primarily used in microwave circuits, in the microwave band.
〔誘電正接の経時増加量〕
保管環境中に存在する水分によって、ガラスクロスの誘電正接が増加し得る。恒温恒湿機を用いて、高温多湿(40℃,相対湿度90%)の環境でガラスクロスを1週間保管し、その保管前後での誘電正接の増加量(保管後の誘電正接-保管前の誘電正接)を求めた。
(条件)
保管条件:40℃×90%RH
保管期間:1週間
誘電正接:上記〔誘電正接〕に記載の測定方法
[Increase in dielectric loss tangent over time]
The moisture present in the storage environment can increase the dielectric loss tangent of the glass cloth. Using a thermo-hygrostat, the glass cloth was stored for one week in a high-temperature, high-humidity environment (40°C, relative humidity 90%), and the increase in the dielectric loss tangent before and after storage (dielectric loss tangent after storage - dielectric loss tangent before storage) was determined.
(conditions)
Storage conditions: 40°C x 90% RH
Storage period: 1 week Dielectric loss tangent: Measurement method described above in [Dielectric loss tangent]
〔強熱減量値〕
JIS R3420に準拠して、ガラスクロスの強熱減量値を求めた。具体的にはガラスクロスを温度110℃±5℃、時間60分間の条件で乾燥した。次いで、デシケーターに移し、室温で20分間放冷した後、試験片の質量を0.1mgの単位まで測った(A mg)。乾燥した試験片を温度625℃±20℃、時間20分間の条件で加熱処理した。次いで、デシケーターに移し、20分間放冷した後、試験片の質量を0.1mgの単位まで測った(B mg)。下式により、強熱減量値を求め、小数第四位を四捨五入し、小数第三位で表した。
強熱減量値(%)=[{A(mg)-B(mg)}/A(mg)]×100
[Ignition loss value]
The ignition loss value of the glass cloth was determined in accordance with JIS R3420. Specifically, the glass cloth was dried at a temperature of 110°C ± 5°C for 60 minutes. The test piece was then transferred to a desiccator and allowed to cool at room temperature for 20 minutes, after which the mass of the test piece was measured to the nearest 0.1 mg (A mg). The dried test piece was then heat-treated at a temperature of 625°C ± 20°C for 20 minutes. The test piece was then transferred to a desiccator and allowed to cool for 20 minutes, after which the mass of the test piece was measured to the nearest 0.1 mg (B mg). The ignition loss value was determined using the following formula, rounded to the fourth decimal place, and expressed to the third decimal place.
Ignition loss (%) = [{A (mg) - B (mg)} / A (mg)] x 100
〔平均開繊度〕
ガラスクロスの経糸の開繊度を、下記式:
経糸の開繊度(%)=[経糸幅(μm)/{経糸のフィラメント本数×経糸のフィラメント径(μm)}]×100
により算出した。
また、ガラスクロスの緯糸の開繊度を、下記式:
緯糸の開繊度(%)=[緯糸幅(μm)/{緯糸のフィラメント本数×緯糸のフィラメント径(μm)}]×100
により算出した。
[Average opening degree]
The opening degree of the warp yarns of the glass cloth was calculated using the following formula:
Warp opening rate (%) = [warp width (μm) / {number of warp filaments × warp filament diameter (μm)}] × 100
It was calculated by:
The opening degree of the weft yarn of the glass cloth was calculated using the following formula:
Weft opening rate (%) = [weft width (μm) / {number of weft filaments × weft filament diameter (μm)}] × 100
It was calculated by:
算出した経糸の開繊度(%)、及び緯糸の開繊度(%)を用いて、下記式:
平均開繊度(%)={経糸の開繊度(%)+緯糸の開繊度(%)}/2
により、平均開繊度を算出した。
Using the calculated warp opening rate (%) and weft opening rate (%), the following formula:
Average opening rate (%) = {opening rate of warp yarn (%) + open rate of weft yarn (%)} / 2
The average degree of opening was calculated by the above.
(経糸、及び緯糸の各フィラメント数)
平均開繊度の算出に当たり、経糸、及び緯糸の各フィラメント数は、ガラス糸の断面画像の観察により求めた。具体的には、経糸(又は緯糸)としてのガラス糸の断面画像を取得し、その断面画像において該経糸(又は該緯糸)フィラメント数を測定した。同様に、ガラス糸の画像取得、及びフィラメント数の測定を繰り返し、得られた5回の測定値の平均値を、経糸(又は緯糸)のフィラメント数として扱った。
(Number of warp and weft filaments)
In calculating the average degree of opening, the number of filaments in each of the warp and weft yarns was determined by observing a cross-sectional image of the glass yarn. Specifically, a cross-sectional image of the glass yarn as the warp yarn (or the weft yarn) was obtained, and the number of filaments in the warp yarn (or the weft yarn) was measured in the cross-sectional image. Similarly, the image acquisition of the glass yarn and the measurement of the number of filaments were repeated, and the average value of the five measurements obtained was used as the number of filaments in the warp yarn (or the weft yarn).
(経糸幅、及び緯糸幅)
平均開繊度の算出に当たり、経糸幅、及び緯糸幅を、下記手法により求めた。まず、ガラスクロスから、経糸方向70mm、及び緯糸方向70mmのサイズのガラスクロス試験片を5枚切り出した。切り出した試験片を、それぞれ、マクロスコープを用いて100倍の倍率で垂直方向から観察した。試験片1枚につき、250本の経糸(又は緯糸)の糸幅を無作為に測定し、得られた250本の経糸(又は緯糸)の糸幅の平均値を求めた。求めた該平均値を、経糸幅(又は緯糸幅)として扱った。
(Warp width and weft width)
To calculate the average degree of opening, the warp width and weft width were determined by the following method. First, five glass cloth test pieces, each 70 mm in the warp direction and 70 mm in the weft direction, were cut out from the glass cloth. Each of the cut test pieces was observed vertically at 100x magnification using a macroscope. For each test piece, the widths of 250 warp threads (or weft threads) were randomly measured, and the average value of the widths of the 250 warp threads (or weft threads) was determined. The average value thus determined was used as the warp width (or weft width).
《ガラスクロスの製造例》
〔ガラスクロスP〕
SiO2組成量が99.9質量%超えのガラス糸から構成される、経糸、及び緯糸を用いた。具体的に、経糸、及び緯糸として、平均フィラメント径5.0μm、フィラメント数100本、及び撚り数1.0Zのガラス糸をそれぞれ用いた。そして、エアジェットルームを用い、経糸66本/25mm、及び緯糸68本/25mmの織密度、並びにクロス幅が1300mmである、平織構造を有するガラスクロスを2000m製織した。なお、用いたガラス糸を構成するガラスの、10GHzにおけるバルク誘電正接は0.00020であった。
<Glass cloth manufacturing example>
[Glass Cloth P]
The warp and weft yarns were composed of glass yarns with a SiO2 content of more than 99.9% by mass. Specifically, the warp and weft yarns were glass yarns with an average filament diameter of 5.0 μm, 100 filaments, and a twist count of 1.0Z. Then, using an air jet loom, 2000 m of glass cloth was woven with a plain weave structure, a warp density of 66/25 mm and a weft density of 68/25 mm, and a cloth width of 1300 mm. The bulk dielectric loss tangent of the glass constituting the glass yarns used was 0.00020 at 10 GHz.
〔ガラスクロスQ〕
SiO2組成量が99.9質量%超えのガラス糸から構成される、経糸、及び緯糸を用いた。具体的に、経糸、及び緯糸として、平均フィラメント径5.0μm、フィラメント数200本、及び撚り数1.0Zのガラス糸をそれぞれ用いた。そして、エアジェットルームを用い、経糸54本/25mm、及び緯糸54本/25mmの織密度、並びにクロス幅が1300mmである、平織構造を有するガラスクロスを2000m製織した。なお、用いたガラス糸を構成するガラスの、10GHzにおけるバルク誘電正接は0.00020であった。
[Glass Cloth Q]
The warp and weft yarns were composed of glass yarns with a SiO2 content of more than 99.9% by mass. Specifically, the warp and weft yarns were glass yarns with an average filament diameter of 5.0 μm, 200 filaments, and a twist of 1.0Z. Then, using an air jet loom, 2000 m of glass cloth was woven with a plain weave structure, a warp density of 54/25 mm, a weft density of 54/25 mm, and a cloth width of 1300 mm. The bulk dielectric loss tangent at 10 GHz of the glass constituting the glass yarns was 0.00020.
〔ガラスクロスR〕
SiO2組成量が99.9質量%超えのガラス糸から構成される、経糸、及び緯糸を用いた。具体的に、経糸、及び緯糸として、平均フィラメント径4.0μm、フィラメント数50本、及び撚り数1.0Zのガラス糸をそれぞれ用いた。そして、エアジェットルームを用い、経糸95本/25mm、及び緯糸95本/25mmの織密度、並びにクロス幅が1300mmである、平織構造を有するガラスクロスを2000m製織した。なお、用いたガラス糸を構成するガラスの、10GHzにおけるバルク誘電正接は0.00020であった。
[Glass Cloth R]
The warp and weft yarns were composed of glass yarns with a SiO2 content of more than 99.9% by mass. Specifically, the warp and weft yarns were glass yarns with an average filament diameter of 4.0 μm, 50 filaments, and a twist count of 1.0Z. Then, using an air jet loom, 2000 m of glass cloth was woven with a plain weave structure, a warp density of 95/25 mm and a weft density of 95/25 mm, and a cloth width of 1300 mm. The bulk dielectric loss tangent at 10 GHz of the glass constituting the glass yarns was 0.00020.
《表面処理液の調製例》
〔調製方法I:シランカップリング剤のプレ溶液に母液を添加〕
表面処理液を、下記方法1)~6)で調製した。
1) シランカップリング剤を秤量した。
2) 上記1)で秤量した量と同量のメタノールを、上記1)で秤量したシランカップリング剤と混合することで、シランカップリング剤溶液を作製した。
3) シランカップリング剤溶液と、上記1)で秤量したシランカップリング剤の質量を基準として0.8質量%のポリオキシエチレンアルキルエーテルと、を混合し、そして1分攪拌した。
4) 上記3)で攪拌したシランカップリング剤溶液に、上記1)で秤量したシランカップリング剤の質量を基準として20質量%となるよう、濃度60質量%の酢酸水溶液を加えた。これにより、加水分解されたシランカップリング剤を含むプレ溶液(加水分解溶液)を得た。
5) 酢酸水溶液の母液(pH=3~4)を用意した。また、上記4)で得られたシランカップリング剤のプレ溶液を、20~25℃の室温下、15分攪拌した。このとき、攪拌しているシランカップリング剤のプレ溶液に対して上記母液を添加させ、これにより、シランカップリング剤を分散させた。母液の添加量および添加速度は、10分で母液全量の添加が完了する条件に設定した。
6) 上記5)後、20~25℃の室温下、シランカップリング剤溶液を2時間攪拌することで、表面処理液を得た。
<Preparation example of surface treatment solution>
Preparation Method I: Addition of Mother Liquor to Silane Coupling Agent Pre-Solution
The surface treatment liquid was prepared by the following methods 1) to 6).
1) The silane coupling agent was weighed.
2) Methanol in an amount equal to the amount weighed out in 1) above was mixed with the silane coupling agent weighed out in 1) above to prepare a silane coupling agent solution.
3) The silane coupling agent solution and 0.8% by mass of polyoxyethylene alkyl ether based on the mass of the silane coupling agent weighed in 1) above were mixed and stirred for 1 minute.
4) To the silane coupling agent solution stirred in 3) above, an aqueous solution of acetic acid with a concentration of 60% by mass was added so that the concentration was 20% by mass based on the mass of the silane coupling agent weighed in 1) above. This gave a pre-solution (hydrolyzed solution) containing hydrolyzed silane coupling agent.
5) A mother liquor of an aqueous acetic acid solution (pH = 3-4) was prepared. The pre-solution of the silane coupling agent obtained in 4) above was stirred for 15 minutes at room temperature of 20-25°C. The mother liquor was added to the stirring pre-solution of the silane coupling agent, thereby dispersing the silane coupling agent. The amount and rate of addition of the mother liquor were set so that the addition of the entire amount of the mother liquor was completed in 10 minutes.
6) After step 5), the silane coupling agent solution was stirred at room temperature of 20 to 25° C. for 2 hours to obtain a surface treatment liquid.
〔調製方法II:母液にシランカップリング剤のプレ溶液を添加〕
表面処理液を、下記方法1)~6)で調製した。
1) シランカップリング剤を秤量した。
2) 上記1)で秤量した量と同量のメタノールを、上記1)で秤量したシランカップリング剤と混合することで、シランカップリング剤溶液を作製した。
3) シランカップリング剤溶液と、上記1)で秤量したシランカップリング剤の質量を基準として0.8質量%のポリオキシエチレンアルキルエーテルと、を混合し、そして1分攪拌した。
4) 上記3)で攪拌したシランカップリング剤溶液に上記1)で秤量したシランカップリング剤の質量を基準として20質量%となるよう、濃度60質量%の酢酸水溶液を加えた。これにより、加水分解されたシランカップリング剤を含むプレ溶液(加水分解溶液)を得た。
5) 酢酸水溶液の母液(pH=3~4)を用意した。また、上記4)で得られたシランカップリング剤のプレ溶液を、20~25℃の室温下、15分攪拌した。このとき、上記母液に対して、攪拌したシランカップリング剤のプレ溶液を添加させ、これにより、シランカップリング剤を分散させた。プレ溶液の添加量および添加速度は、10分でプレ溶液全量の添加が完了する条件に設定した。
6) 上記5)後、20~25℃の室温下、シランカップリング剤溶液を2時間攪拌することで、表面処理液を得た。
[Preparation Method II: Addition of Silane Coupling Agent Pre-Solution to Mother Liquor]
The surface treatment liquid was prepared by the following methods 1) to 6).
1) The silane coupling agent was weighed.
2) Methanol in an amount equal to the amount weighed out in 1) above was mixed with the silane coupling agent weighed out in 1) above to prepare a silane coupling agent solution.
3) The silane coupling agent solution and 0.8% by mass of polyoxyethylene alkyl ether based on the mass of the silane coupling agent weighed in 1) above were mixed and stirred for 1 minute.
4) To the silane coupling agent solution stirred in 3) above, an aqueous solution of acetic acid with a concentration of 60% by mass was added so that the concentration was 20% by mass based on the mass of the silane coupling agent weighed in 1) above, thereby obtaining a pre-solution (hydrolyzed solution) containing hydrolyzed silane coupling agent.
5) A mother solution of acetic acid (pH = 3-4) was prepared. The pre-solution of the silane coupling agent obtained in 4) above was stirred for 15 minutes at room temperature of 20-25°C. At this time, the stirred pre-solution of the silane coupling agent was added to the mother solution, thereby dispersing the silane coupling agent. The amount and rate of addition of the pre-solution were set so that the addition of the entire amount of the pre-solution was completed in 10 minutes.
6) After step 5), the silane coupling agent solution was stirred at room temperature of 20 to 25° C. for 2 hours to obtain a surface treatment liquid.
《実施例、及び比較例》
〔ガラスクロスの製造例〕
(実施例1)
ガラスクロスPをイオン交換水で洗浄し、その後、乾燥させた。これにより、ガラスクロス表面に付着しているアルカリ金属イオン等を除去した。その後、設定温度を700℃に調整した炉内において、ガラスクロスを搬送しながら、30秒間に亘り加熱脱油した(加熱脱油工程)。
Examples and Comparative Examples
[Example of glass cloth manufacturing]
Example 1
The glass cloth P was washed with ion-exchanged water and then dried. This removed alkali metal ions and the like adhering to the surface of the glass cloth. Thereafter, the glass cloth was heated and deoiled for 30 seconds in a furnace adjusted to a set temperature of 700°C while being conveyed (thermal deoiling step).
シランカップリング剤として、下記式で表される3,6-ジエテニル-1-(トリメトキシシリル)ナフタレン(CAS NO:2230040-75-0、分子量=300.42、シランカップリング剤A)を用いて、表面処理液におけるシランカップリング剤濃度が0.35質量%となるように、上記調製方法Iにより、表面処理液を調製した。
得られた表面処理液に、加熱脱油後のガラスクロスを浸漬させた。そして、NBR製のゴムロールで0.3MPaの圧力にて、余分な表面処理液を絞液した。その後、130℃で1分間、ガラスクロスを加熱乾燥させ、これにより、ガラスクロスの表面にシランカップリング剤を固着させた。 The glass cloth, which had been heated and deoiled, was immersed in the resulting surface treatment solution. Then, excess surface treatment solution was squeezed out using an NBR rubber roll at a pressure of 0.3 MPa. The glass cloth was then heated and dried at 130°C for 1 minute, thereby adhering the silane coupling agent to the surface of the glass cloth.
ここで本実施例では、ガラスクロスを表面処理する間、表面処理液の温度が17~23℃の範囲となるように、温度管理(例えば、冷却)を行った。また、ガラスクロスを表面処理する間、表面処理液のpHが3.0~4.0の範囲となるように、表面処理液に二酸化炭素をバブリングした。 In this example, temperature control (e.g., cooling) was performed to maintain the temperature of the surface treatment solution in the range of 17 to 23°C while the glass cloth was being surface treated. Also, carbon dioxide was bubbled into the surface treatment solution to maintain the pH of the surface treatment solution in the range of 3.0 to 4.0 while the glass cloth was being surface treated.
また本実施例では、ガラスクロスの表面処理に用いる表面処理液を、HDCIIフィルター(日本ポール株式会社製)を用いて濾過した。すなわち、最初に、目開きが10μmのフィルターに表面処理液を通した後、目開きが4.5μmのフィルターに表面処理液を更に通した。これにより、表面処理液に存在し得る凝集物を捕集した。濾過した表面処理液を、ガラスクロスの表面処理に用いた。 In this example, the surface treatment solution used for the surface treatment of the glass cloth was filtered using an HDCII filter (manufactured by Nippon Pall Corporation). Specifically, the surface treatment solution was first passed through a filter with a mesh size of 10 μm, and then passed through a filter with a mesh size of 4.5 μm. This allowed for the capture of any aggregates that may be present in the surface treatment solution. The filtered surface treatment solution was used for the surface treatment of the glass cloth.
表面処理後のガラスクロスに対して、スプレーノズルで3.5kg/cm2の圧力を加え、これにより、高圧開繊した。次いで、水中で、周波数25kHz、出力0.40W/cm2の超音波を照射することで、ガラスクロスに物理付着した余分なシランカップリング剤を低減しながら、更に開繊処理した。その後、130℃で1分間加熱することで乾燥させた。以上により、表面処理したガラスクロスを2000m得た。 The surface-treated glass cloth was subjected to a pressure of 3.5 kg/ cm2 using a spray nozzle, thereby high-pressure opening. Next, ultrasonic waves with a frequency of 25 kHz and an output of 0.40 W/ cm2 were applied in water, further opening the glass cloth while reducing excess silane coupling agent physically attached to the glass cloth. The glass cloth was then dried by heating at 130°C for 1 minute. As a result of the above, 2000 m of surface-treated glass cloth was obtained.
(実施例2)
シランカップリング剤として、下記式で表される[4-[2-(トリメトキシシリル)エチル]フェニル]メチル 2-プロペノエート(CAS NO:141813-20-9、分子量=310.42、シランカップリング剤B)を用いた点以外は、実施例1と同様の方法で、ガラスクロスを2000m得た。
A glass cloth of 2000 m was obtained in the same manner as in Example 1, except that [4-[2-(trimethoxysilyl)ethyl]phenyl]methyl 2-propenoate (CAS NO: 141813-20-9, molecular weight = 310.42, silane coupling agent B) represented by the following formula was used as the silane coupling agent.
(実施例3)
シランカップリング剤として、下記式で表される4-(トリメトキシシリル)フェニル 2-プロペノエート(CAS NO:220369-00-6、分子量=268.34、シランカップリング剤C)を用いた点以外は、実施例1と同様の方法で、ガラスクロスを2000m得た。
A glass cloth of 2000 m was obtained in the same manner as in Example 1, except that 4-(trimethoxysilyl)phenyl 2-propenoate (CAS NO: 220369-00-6, molecular weight = 268.34, silane coupling agent C) represented by the following formula was used as the silane coupling agent.
(実施例4)
シランカップリング剤として、下記式で表されるN-エテニル-N-(2-オキシラニルメトキシ)-3-(トリメトキシシリル)-1-プロパンアミン(CAS NO:142177-48-8、分子量=277.39、シランカップリング剤D)を用いた点以外は、実施例1と同様の方法で、ガラスクロスを2000m得た。
A glass cloth of 2000 m was obtained in the same manner as in Example 1, except that N-ethenyl-N-(2-oxiranylmethoxy)-3-(trimethoxysilyl)-1-propanamine (CAS NO: 142177-48-8, molecular weight = 277.39, silane coupling agent D) represented by the following formula was used as the silane coupling agent.
(実施例5)
シランカップリング剤として、下記式で表される1-エテニル-4-[3-(トリメトキシシリル)プロポキシ]ベンゼン(CAS NO:149738-31-8、分子量=282.41、シランカップリング剤E)を用いた点以外は、実施例1と同様の方法で、表面処理したガラスクロスを2000m得た。
A surface-treated glass cloth of 2000 m was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1-ethenyl-4-[3-(trimethoxysilyl)propoxy]benzene (CAS NO: 149738-31-8, molecular weight = 282.41, silane coupling agent E) represented by the following formula was used as the silane coupling agent.
(実施例6)
シランカップリング剤として、下記式で表される4-[2-(トリメトキシシリル)エチル]ベンゼンアミン(CAS NO:56926-97-7、分子量=241.36、シランカップリング剤F)を用いた点以外は、実施例1と同様の方法で、表面処理したガラスクロスを2000m得た。
A surface-treated glass cloth of 2000 m was obtained in the same manner as in Example 1, except that 4-[2-(trimethoxysilyl)ethyl]benzeneamine (CAS NO: 56926-97-7, molecular weight = 241.36, silane coupling agent F) represented by the following formula was used as the silane coupling agent.
(実施例7)
シランカップリング剤として、下記式で表される[ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-5-エン-2-イル]トリエトキシシラン(CAS NO:18401-43-9、分子量=256.41、シランカップリング剤G)を用いた点以外は、実施例1と同様の方法で、表面処理したガラスクロスを2000m得た。
A surface-treated glass cloth of 2000 m was obtained in the same manner as in Example 1, except that [bicyclo[2.2.1]hept-5-en-2-yl]triethoxysilane (CAS NO: 18401-43-9, molecular weight = 256.41, silane coupling agent G) represented by the following formula was used as the silane coupling agent.
(実施例8)
ガラスクロスPに代えてガラスクロスQを用いた点と、表面処理液におけるシランカップリング剤濃度を0.25質量%とした点以外は、実施例1と同様の方法で、ガラスクロスを2000m得た。
(Example 8)
A 2000 m glass cloth was obtained in the same manner as in Example 1, except that the glass cloth Q was used instead of the glass cloth P and the concentration of the silane coupling agent in the surface treatment liquid was changed to 0.25 mass %.
(実施例9)
ガラスクロスPに代えてガラスクロスRを用いた点と、表面処理液におけるシランカップリング剤濃度を0.25質量%とした点以外は、実施例1と同様の方法で、ガラスクロスを2000m得た。
Example 9
A 2000 m glass cloth was obtained in the same manner as in Example 1, except that the glass cloth R was used instead of the glass cloth P and the concentration of the silane coupling agent in the surface treatment liquid was set to 0.25 mass %.
(実施例10)
表面処理液のろ過を行わずに表面処理を行った点以外は、実施例1と同様の方法で、ガラスクロスを2000m得た。
Example 10
A glass cloth of 2000 m was obtained in the same manner as in Example 1, except that the surface treatment was carried out without filtering the surface treatment solution.
(実施例11)
表面処理液の温度が23℃を超えても該表面処理液の冷却を行わなかった点と、pHが4.0を超えても二酸化炭素のバブリングを行わなかった点と、以外は、実施例1と同様の方法で、ガラスクロスを2000m得た。
Example 11
A glass cloth of 2000 m was obtained in the same manner as in Example 1, except that the surface treatment solution was not cooled even when the temperature of the surface treatment solution exceeded 23°C, and that carbon dioxide bubbling was not performed even when the pH exceeded 4.0.
(実施例12)
表面処理液におけるシランカップリング剤濃度を0.75質量%とした点以外は、実施例1と同様の方法で、ガラスクロスを2000m得た。
Example 12
A 2000 m glass cloth was obtained in the same manner as in Example 1, except that the concentration of the silane coupling agent in the surface treatment liquid was set to 0.75 mass %.
(実施例13)
表面処理液におけるシランカップリング剤濃度を1.1質量%とした点以外は、実施例1と同様の方法で、ガラスクロスを2000m得た。
Example 13
A 2000 m glass cloth was obtained in the same manner as in Example 1, except that the concentration of the silane coupling agent in the surface treatment liquid was 1.1 mass %.
(比較例1)
シランカップリング剤として、3-(トリメトキシシリル)プロピル メタクリレート(CAS NO:2530-85-0、分子量=248.35、シランカップリング剤H)を用いた点以外は、実施例1と同様の方法で、表面処理したガラスクロスを2000m得た。
(Comparative Example 1)
A surface-treated glass cloth of 2000 m was obtained in the same manner as in Example 1, except that 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate (CAS NO: 2530-85-0, molecular weight = 248.35, silane coupling agent H) was used as the silane coupling agent.
(比較例2)
シランカップリング剤として、5-ヘキセニル トリメトキシシラン(CAS NO:58751-56-7、分子量=204.34、シランカップリング剤I)を用いた点以外は、実施例1と同様の方法で、表面処理したガラスクロスを2000m得た。
(Comparative Example 2)
A surface-treated glass cloth of 2000 m was obtained in the same manner as in Example 1, except that 5-hexenyl trimethoxysilane (CAS NO: 58751-56-7, molecular weight = 204.34, silane coupling agent I) was used as the silane coupling agent.
(実施例14)
上記調製方法IIで表面処理液を調製した点と、表面処理液の濾過を行わずに、ガラスクロスの表面処理を行った点と、表面処理液の温度が23℃を超えても該表面処理液の冷却を行わなかった点と、pHが4.0を超えても二酸化炭素のバブリングを行わなかった点と、以外は、実施例1と同様の方法で、ガラスクロスを2000m得た。
Example 14
2000 m of glass cloth was obtained in the same manner as in Example 1, except that the surface treatment liquid was prepared by the above-mentioned preparation method II, the surface treatment of the glass cloth was carried out without filtering the surface treatment liquid, the surface treatment liquid was not cooled even when the temperature of the surface treatment liquid exceeded 23°C, and carbon dioxide bubbling was not carried out even when the pH exceeded 4.0.
〔白色スポットの発生頻度〕
Roll-to-Rollの検査台において、ガラスクロスに対して張力100N/1300mmをかけるとともにハロゲンランプを照射しながら、ガラスクロスにおける白色スポットの発生個数を、長手2000mにわたってカウントした。そして、検査面積と、検査で見つかった白色スポットの個数と、から、下記式:
白色スポットの発生頻度(個/m2)=白色スポットの個数/{ガラスクロスの幅(m)×ガラスクロスを検査した長さ(m)}
に従って、白色スポットの発生頻度を求めた。
[Frequency of white spots]
On a roll-to-roll inspection table, a tension of 100 N/1300 mm was applied to the glass cloth and a halogen lamp was irradiated, while the number of white spots occurring on the glass cloth was counted over a length of 2000 m. Then, from the inspection area and the number of white spots found by the inspection, the following formula was used:
Frequency of occurrence of white spots (number/m 2 )=number of white spots/{width of glass cloth (m)×inspected length of glass cloth (m)}
The frequency of occurrence of white spots was calculated according to the following formula.
図1は、本開示における「白色スポット」を説明するための写真である。このうち、図1(a)は、白色スポットを有しない箇所における写真を示しており、また、図1(b)は、白色スポットPを有する箇所における写真を示している。本開示では、UVライトの照射によって白色の輪郭線が観察され、かつ、その輪郭線で閉じられている面積(輪郭線を含む面積である)が0.8cm2以上の欠点を、「白色スポット」として定義する。ここで、輪郭は、例えば、円形状である。なお、輪郭線で閉じられている面積は、既知の画像解析ソフトによって算出した。 FIG. 1 is a photograph for explaining the "white spot" in the present disclosure. Of these, FIG. 1(a) shows a photograph of a portion without a white spot, and FIG. 1(b) shows a photograph of a portion with a white spot P. In the present disclosure, a "white spot" is defined as a defect in which a white outline is observed upon irradiation with UV light, and the area enclosed by the outline (the area including the outline) is 0.8 cm2 or more. Here, the outline is, for example, circular. The area enclosed by the outline was calculated using known image analysis software.
〔プリプレグの製造例1〕
本製造例1では、ポリフェニレンエーテル樹脂を原料として用いた。すなわち、ポリフェニレンエーテル(SABIC社製、Noryl SA9000)45質量部、トリアリルイソシアヌレート10質量部、トルエン45質量部、1,3-ジ(tert-ブチルイソプロピルベンゼン)0.6質量部を、ステンレス製の容器に加えて、1時間室温で撹拌させた。これにより、ワニスを作製した。作製したワニスに、実施例1~3、5、7、8~14並びに比較例1及び2で得たガラスクロスを含浸させてから、130℃で1分間乾燥後、プリプレグを得た。
[Prepreg Production Example 1]
In Production Example 1, polyphenylene ether resin was used as a raw material. Specifically, 45 parts by mass of polyphenylene ether (Noryl SA9000, manufactured by SABIC Corporation), 10 parts by mass of triallyl isocyanurate, 45 parts by mass of toluene, and 0.6 parts by mass of 1,3-di(tert-butylisopropylbenzene) were added to a stainless steel container and stirred at room temperature for 1 hour. This produced a varnish. The glass cloths obtained in Examples 1 to 3, 5, 7, 8 to 14, and Comparative Examples 1 and 2 were impregnated with the varnish, and then dried at 130°C for 1 minute to obtain prepregs.
〔プリプレグの製造例2〕
本製造例2では、エポキシ樹脂を原料として用いた。すなわち、低臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂80質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂20質量部、ジシアンジアミド2質量部、2-エチル-4-メチルイミダゾール0.2質量部、2-メトキシ-エタノール100質量部を配合してワニス調合した。作製したワニスに実施例4、及び6で得たガラスクロスを含浸させてから、130℃で7分間乾燥後、プリプレグを得た。
[Prepreg Production Example 2]
In Production Example 2, an epoxy resin was used as a raw material. Specifically, a varnish was prepared by blending 80 parts by mass of low-brominated bisphenol A epoxy resin, 20 parts by mass of cresol novolac epoxy resin, 2 parts by mass of dicyandiamide, 0.2 parts by mass of 2-ethyl-4-methylimidazole, and 100 parts by mass of 2-methoxyethanol. The glass cloth obtained in Examples 4 and 6 was impregnated with the prepared varnish and then dried at 130°C for 7 minutes to obtain a prepreg.
〔ポリフェニレンエーテル樹脂基板の製造例〕
得られたプリプレグを20cm×20cmのサイズにサンプリングした。得られたサンプルを8枚重ね、更にその最上段、及び最下段に、厚さ12μmの銅箔を重ねた。そして、200℃、40kg/cm2で120分間加熱、及び加圧することで、樹脂基板を作製した。
[Production Example of Polyphenylene Ether Resin Substrate]
The resulting prepreg was sampled to a size of 20 cm x 20 cm. Eight of the resulting samples were stacked, and 12 μm thick copper foil was placed on the top and bottom layers. The sample was then heated and pressed at 200°C and 40 kg/ cm² for 120 minutes to produce a resin substrate.
〔エポキシ樹脂基板の製造例〕
得られたプリプレグを20cm×20cmのサイズにサンプリングした。得られたサンプルを8枚重ね、更にその最上段、及び最下段に、厚さ12μmの銅箔を重ねた。そして、195℃、40kg/cm2で120分間加熱、及び加圧することで、樹脂基板を作製した。
[Example of manufacturing epoxy resin substrate]
The resulting prepreg was sampled to a size of 20 cm x 20 cm. Eight of the resulting samples were stacked, and 12 μm thick copper foil was placed on the top and bottom layers. The sample was then heated and pressed at 195°C and 40 kg/ cm² for 120 minutes to produce a resin substrate.
〔はんだ耐熱性〕
樹脂基板から最上段、及び最下段の銅箔を除去することで、積層板を得た。得られた積層板を5cm×5cmのサイズに合計10枚切り出した。その後、プレッシャークッカー容器で133℃、24時間加熱、及び吸水させた。更に、吸水後の積層板を、288℃のハンダ浴に20秒浸漬し、これにより、10枚の積層板サンプルについてそれぞれ、ガラスクロス/樹脂界面での剥離に起因する膨れの有無を目視確認した。
[Solder heat resistance]
The top and bottom copper foils were removed from the resin substrate to obtain a laminate. The resulting laminate was cut into a total of 10 pieces measuring 5 cm x 5 cm. The pieces were then heated in a pressure cooker at 133°C for 24 hours and allowed to absorb water. The absorbed laminate was then immersed in a solder bath at 288°C for 20 seconds, and each of the 10 laminate samples was visually inspected for blistering at the glass cloth/resin interface due to peeling.
ガラスクロス/樹脂界面の剥離による膨れがあった積層板サンプルを「不合格」とし、該「不合格」とした積層板サンプルの枚数を記載する。表に記載の枚数が少ないガラスクロスほど、耐熱性に優れることを意味する。 Laminate samples that showed blistering due to delamination at the glass cloth/resin interface were rated as "failed," and the number of such "failed" laminate samples was recorded. The fewer the number of glass cloths listed in the table, the more excellent the heat resistance.
実施例、及び比較例について、製造条件、及び評価結果を下表に示す。なお、実施例のガラスクロスを用いて、常法により、プリプレグ、プリント配線板(樹脂基板)、集積回路、及び電子機器を作製することができた。 The manufacturing conditions and evaluation results for the Examples and Comparative Examples are shown in the table below. Using the glass cloth of the Examples, prepregs, printed wiring boards (resin substrates), integrated circuits, and electronic devices could be manufactured using standard methods.
実施例1~14によれば、優れた誘電特性を実現できること、経時での誘電正接の増加を抑制できること、ガラスクロスを用いて作製される樹脂基板について優れたはんだ耐熱性を実現できること、が可能なガラスクロスを提供することができた。他方、比較例1~2は、経時での誘電正接の増加を抑制することができなかった。 Examples 1 to 14 provided glass cloths that were capable of achieving excellent dielectric properties, suppressing the increase in dielectric loss tangent over time, and achieving excellent solder heat resistance for resin substrates made using the glass cloths. On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 were unable to suppress the increase in dielectric loss tangent over time.
本発明は、ガラスクロス、プリント配線板(特に、高速通信用プリント配線板)等に関する分野に利用することができる。 The present invention can be used in fields related to glass cloth, printed wiring boards (especially printed wiring boards for high-speed communication), etc.
P :白色スポット P: White spot
Claims (37)
前記ガラスクロスは、表面に表面処理剤を有し、
前記表面処理剤が、下記式(A):
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge-0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha・・・(A)
より求められる値が15.0以下である、分子構造を有するシランカップリング剤を含み、
前記ガラスクロスの強熱減量値が、0.01~0.3質量%の範囲であり、
前記ガラスクロスの目付は、8~250g/m 2 である、ガラスクロス。 A glass cloth configured with glass yarns containing a plurality of glass filaments as warp yarns and weft yarns,
the glass cloth has a surface treatment agent on its surface;
The surface treatment agent is represented by the following formula (A):
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge−0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha...(A)
The silane coupling agent has a molecular structure in which the value determined by
The ignition loss value of the glass cloth is in the range of 0.01 to 0.3 mass%,
The glass cloth has a basis weight of 8 to 250 g/m2 .
X4-n-Si-Yn ・・・(1)
(式(1)中、Xは、各々独立して、エポキシ基、アミノ基、及びラジカル反応性を有する不飽和二重結合基から選択される少なくとも一つを有する有機官能基であり、Yは、各々独立して、アルコキシ基であり、nは、1以上3以下の整数である)
で示されるシランカップリング剤を含む、請求項1又は2に記載のガラスクロス。 The silane coupling agent is represented by the following general formula (1):
X 4-n -Si-Y n ...(1)
(In formula (1), each X is independently an organic functional group having at least one selected from an epoxy group, an amino group, and an unsaturated double bond group having radical reactivity; each Y is independently an alkoxy group; and n is an integer of 1 or more and 3 or less.)
The glass cloth according to claim 1 or 2, which contains a silane coupling agent represented by the formula:
複数本のガラスフィラメントを含むガラス糸を経糸及び緯糸として製織して、ガラスクロスを得る工程と、
ガラスクロスを脱油処理した後に、表面処理剤を含有する表面処理液で表面処理する工程を含み、
前記表面処理剤が下記式(A):
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge-0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha・・・(A)
より求められる値が15.0以下である分子構造を有するシランカップリング剤を含み、
前記ガラスクロスの強熱減量値が、0.01~0.3質量%の範囲であり、
前記ガラスクロスの目付は、8~250g/m 2 である、ガラスクロスの製造方法。 1. A method for producing glass cloth, the method comprising:
a step of weaving glass yarns containing a plurality of glass filaments as warp yarns and weft yarns to obtain a glass cloth;
The method includes a step of degreasing the glass cloth and then surface-treating the glass cloth with a surface treatment liquid containing a surface treatment agent,
The surface treatment agent is represented by the following formula (A):
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge−0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha...(A)
The silane coupling agent has a molecular structure in which the value obtained by
The ignition loss value of the glass cloth is in the range of 0.01 to 0.3 mass%,
The method for producing a glass cloth, wherein the glass cloth has a basis weight of 8 to 250 g/m2 .
X4-n-Si-Yn ・・・(1)
(式(1)中、Xは、各々独立して、エポキシ基、アミノ基、及びラジカル反応性を有する不飽和二重結合基から選択される少なくとも一つを有する有機官能基であり、Yは、各々独立して、アルコキシ基であり、nは、1以上3以下の整数である)
を含む、請求項22に記載のガラスクロスの製造方法。 The silane coupling agent is represented by the following general formula (1):
X 4-n -Si-Y n ...(1)
(In formula (1), each X is independently an organic functional group having at least one selected from an epoxy group, an amino group, and an unsaturated double bond group having radical reactivity; each Y is independently an alkoxy group; and n is an integer of 1 or more and 3 or less.)
The method for producing glass cloth according to claim 22 , comprising:
前記表面処理液の温度、及びpHを制御することと、
前記表面処理液を濾過することと、を含む、請求項22又は23に記載のガラスクロスの製造方法。 The surface treatment step includes:
controlling the temperature and pH of the surface treatment solution;
The method for producing glass cloth according to claim 22 or 23 , further comprising filtering the surface treatment liquid.
前記シランカップリング剤が下記式(A):
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge-0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha・・・(A)
より求められる値が15.0以下である分子構造を有する、表面処理液。 A surface treatment liquid for glass cloth containing a surface treatment agent containing a silane coupling agent,
The silane coupling agent is represented by the following formula (A):
1.10×MaxEStateIndex+14.6×MaxPartialCharge−0.0917×SPS+2.47×HallKierAlpha...(A)
The surface treatment solution has a molecular structure in which the value determined by the following formula is 15.0 or less.
前記表面処理液のpHが2.5~5.5の範囲であり、
前記表面処理液は、界面活性剤を、前記シランカップリング剤の合計質量を基準として、0.5~5.0質量%の範囲で含有する、請求項28に記載の表面処理液。 the surface treatment liquid contains the silane coupling agent in an amount of 0.20 to 1.2 mass % based on the total mass of the surface treatment liquid;
the pH of the surface treatment liquid is in the range of 2.5 to 5.5;
The surface treatment liquid according to claim 28 , wherein the surface treatment liquid contains a surfactant in an amount of 0.5 to 5.0 mass % based on the total mass of the silane coupling agent.
X4-n-Si-Yn ・・・(1)
(式(1)中、Xは、各々独立して、エポキシ基、アミノ基、及びラジカル反応性を有する不飽和二重結合基から選択される少なくとも一つを有する有機官能基であり、Yは、各々独立して、アルコキシ基であり、nは、1以上3以下の整数である)
を含む、請求項28又は29に記載の表面処理液。 The silane coupling agent is represented by the following general formula (1):
X 4-n -Si-Y n ...(1)
(In formula (1), each X is independently an organic functional group having at least one selected from an epoxy group, an amino group, and an unsaturated double bond group having radical reactivity; each Y is independently an alkoxy group; and n is an integer of 1 or more and 3 or less.)
The surface treatment solution according to claim 28 or 29, comprising:
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