JPH01232032A - セラミックコート熱可塑性樹脂積層板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金属箔と熱可塑性樹脂層との間にセラミック層
を有する熱可塑性樹脂積層板の製造方法に関する。

（従来の技術） プリント配線板としてこれまでは紙、ガラス繊維、ケブ
ラー繊維などの繊維基材にフェノール樹脂、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸し、表面
に銅箔などの金属箔を張った積層板が広く用いられてき
た。

ところが、最近では、これまでの熱硬化性樹脂主体の積
層板に代わって熱可塑性樹脂を繊維基材に含浸させた積
層板が注目されてきた。これら熱可塑性樹脂を用いた積
層板は次のような特長を有するためである。

すなわち、テフロン樹脂をはじめとする熱可塑性樹脂は
誘電率、誘電正接がフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポ
リイミド樹脂などの熱硬化性樹脂に比べて小さい点であ
る。プリント配線板においてその回路の信号伝送速度及
び伝送損失は基板の誘電率及び誘電正接に大きく影響さ
れる。基板の誘電率が小さいほどその信号の伝送速度は
大きく、また誘電正接が小さいほど伝送損失は小さくな
る。

したがって、コンピュータなど信号伝送の高度化、高効
率化が要求される用途では基板には低誘電率、低誘電正
接であることが要求される。このようなことから低誘電
率、低誘電正接の熱可塑性樹脂基板は注目をあびている
のである。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このような特長を有する熱可塑性樹脂積層板
にも次に述べる問題点がある。

第１は、熱膨張係数が大きい点である。テフロン樹脂を
はじめとするガラス布基材熱可塑性樹脂積層板の面方向
の熱膨張係数は２０〜２５Ｘ１０−６／℃とエポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂などのガラス布基材熱硬化性樹脂積
層板の１０〜１５ＸｌＯ−’／’Ｃに比べて大きい、こ
れは、基板上に接続する部品との接続信顛性の低下をも
たらす、基板上に接続するシリコンチップ（熱膨張係数
３．５Ｘ　１０−’／℃）　、アルミナチップ（熱膨張
係数６〜７　Ｘ　１０−’／ｌ）との熱膨張係数差が大
きいと使用時の熱変化により部品と基板との接続部にク
ランクあるいは剥離等の欠陥が発生しやすい。

この他には、表面に張りつける銅箔などの金属箔との密
着性が低い点、あるいは表面硬度が低い点などが挙げら
れ、改良が期待されている。

本発明はこの欠点を改良し、熱膨張係数の小さい熱可塑
性樹脂積層板を製造する方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） すなわち、本発明は金属箔の片面にセラミックを溶射し
てセラミック層を形成し、該金属箔のセラミック層側に
熱可塑性樹脂プリプレグを載置して成形することを特徴
とするもので金属箔と熱可塑性樹脂層との間にセラミッ
ク層を設けるものである。

セラミック層を金属箔と熱可塑性樹脂層との間に形成す
るに際して、金属箔にセラミックを溶射することによっ
てまず金属箔上にセラミック層を形成するのは、密着性
を確保するためである。従来考えられる手段としては、
焼結したセラミック板を熱可塑性樹脂層、あるいは金属
箔に接着する方法があるが、この方法ではセラミック板
は無機材料であり熱可塑性樹脂層は有機材料であるため
に接着性が悪く、しかも、熱可塑性樹脂層とセラミック
層では熱膨張係数が大きく異なるために十分な密着性が
得られず、プリント基板として用いた場合実用時にそれ
らの眉間で剥離、ふくれ等の欠陥が発生しやすく実用に
は耐えないものである。

ところが、本発明に示すごとき溶射したセラミック層は
焼結したセラミックとは異なり５〜２０ＶＯＬ％の気孔
を有しており、しがもその表面グとを重ね合わせてプレ
ス成形すると溶融した樹脂は、溶射により形成されたセ
ラミック層の気孔に含浸する。また溶射したセラミック
層の表面は粗面であるために接着面積も大きく、焼結し
たセラミック板を用いた場合では得られない大きな密着
性が得られるのである。また、セラミック層を形成する
のに金属箔にセラミックを溶射するのではなく、形成済
の熱可塑性樹脂積層板の表面にセラミックを溶射する方
法が考えられるが、この場合では、極めて小さな密着性
しか得られない、−般にセラミックの溶射においては、
その被溶射材との密着性は被溶射材の表面状態はもちろ
んであるが、被溶射材の種類によっても大きく異なる。

被溶射材がプラスチックの場合、その密着性は異種材料
であること、熱膨張係数差が大きいことがら最も低位で
ある。したがって本発明に示すごとく、セラミック溶射
層を形成するのに金属箔にセラミックを溶射するのが最
も有効な手段なのである。また、このように金属箔にセ
ラミック層を形成する方法によればプリント基板の回路
パターンの形成は従来の銅張積層板と同様にエツチング
加工によることができ、回路の加工が非常に容易である
ことも一つの特長である。

金属箔としては、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス、
ニッケル、銀、インバー合金、４２合金などの金属ある
いは合金の箔が用いられるが、中でも銅箔は最も一般的
にプリント基板の回路部として用いられており、しかも
安価であるため、最も好適である。

溶射するセラミックの種類は、アルミナ、チタニア、シ
リカ、ジルコニア、マグネシア、カルシア、スピネル、
ムライト、チタン酸バリウムなどが用いられ、これらセ
ラミックの溶射法としてはプラズマ溶射法、ガス溶射法
、水プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法等が用いられ
る。

次に本発明に用いる熱可塑性樹脂プリプレグとは、繊維
基材に熱可塑性樹脂を含浸、シート状としたもので、熱
可塑性樹脂は耐熱性が筋く、しかも誘電率、誘電正接が
低いことからテフロン樹脂を用いることが好ましいが、
その他にポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂
、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテケトン
樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレン
樹脂、ポリプロピレン樹脂などを用いることができる。

また、繊維基材は電気特性、取扱←、積層板の機械的特
性などの点からガラス繊維が好適であるが、その他にケ
プラー繊維、クォーツ繊維、アルミナ繊維、紙などを用
いることができる。

（作用） 本発明の方法により得られるセラミックコート熱可塑性
樹脂積層板は、プリント基板の回路を形成する金Ｎ箔と
熱可塑性樹脂層との間に溶射により形成されたセラミッ
ク層を有するもので以下に述べる特長をもつ。

第１は、セラミック層を構成成分としてもつために積層
板全体の熱膨張係数を低くすることができる点である。

これは熱可塑性樹脂積層板、たとえばガラス布基材熱可
望性樹脂積層板の面方向の熱膨張係数が２０〜２５　ｘ
　１０−”７℃であるのに対してセラミックの熱膨張係
数はセラミックの種類によって異なるが３〜９　Ｘ　Ｉ
　Ｏ−’／’Ｃと非常に小さいためである。したがって
、熱可塑性樹脂積層板の表面にセラミック層を形成する
と合板の熱膨張係数の理論により全体の熱膨張係数が低
下するのである。このような熱膨張係数低下の効果は熱
可塑性樹脂層とセラミック層との厚さの比率によって変
化するもので、それらを適当に変えることによつて自由
に適切な熱膨張係数をもつ積層板を設計することができ
る。このように本発明の方法によれば熱可塑性樹脂積層
板の最大の欠点である熱膨張係数が太き（、実装部品と
の接続信頼性が低く、また寸法安定性が悪い点を改良す
ることができる。また、厚さ方向の熱膨張係数も面方向
はどの著しい効果は得られないものの減少し、スルーホ
ール接続信頼性の向上にも効果がある。

第２は、表面硬度が著しく向上する点である。

これは表面には硬質なセラミック層が存在するためであ
る０表面硬度が大きいことは、部品のダイレクトボンデ
ィング時に非常に有利である。

第３は、積層板の誘電率を自由に設計できる点である。

高周波用、高速コンビエータ用には、信号の伝送速度を
速く、伝送損失を少なくするために基板には低誘電率で
低誘電正接であることが要求されている。これに対して
熱可塑性樹脂積層板、たとえばガラス布基材テフロン樹
脂積Ｎ＋Ｉｉは誘電率２．２〜２．５、誘電正接０．０
００１程度と−Ｉｎに広く用いられているガラス布基材
エポキシ樹脂ｌＪ１層機の誘電率４．８、誘電正接０．
０２に比べて低誘電率、低誘電正接であるためにこのよ
うな用途に使われはじめている。これに対して本発明の
セラミックコート熱可塑性樹脂積層板は低誘電率、低誘
電正接の熱可塑性樹脂層の表面にセラミック層を有する
ものである。セラミック材料の誘電正接はセラミックの
種類によって異なるが誘電正接はｏ、ｏｏｏｉ−ｏ、ｏ
ｏｏｓと低く、熱可塑性樹脂積層板と同程度である。と
ころが誘電率は、シリカが３．９、ムライトが６．６、
アルミナ、ジルコニアが、８．５〜９．５と熱可塑性樹
脂積層板よりも高い。したがってこのような誘電率のセ
ラミック層を熱可塑性樹脂積層板の表面に形成すると積
層板全体の誘電率が高（なることが予想された。しかし
、熱可塑性樹脂層の厚みが１ｆｉ〜１．５鶴程度の場合
、セラミック層を両面に設けるとセラミック層の厚みは
５０μｍｍ−１５０ＩＪで熱膨張係数の低減には十分な
効果があり、この程度の厚さであれば積層板全体の誘電
率の上昇はわずかである。なお、積層板の誘電率を低く
保つには、ムライト、シリカ等の低誘電率のセラミック
を用いることが有利である。

ところで、高周波用基板においてマイクロストリップラ
イン、コンバータ回路などでは、ライン幅を狭くし、小
型化を図る上で基板には、誘電率が高く、かつ誘電正接
が低い基板が望まれている。

現在、この用途にはこのようなことからアルミナ基板が
最も多く用いられている。ところが、アルミナ基板は大
型のものが得られにくく加工性が悪い欠点を有する。こ
れに対し、本発明の方法によればアルミナ基板のこれら
の欠点を改良した基板を容易に得ることができる。すな
わち、溶射するセラミックとして誘電率の高いもの、例
えばチタン酸バリウム、ジルコン・チタン酸鉛等、ある
いはこれらの高誘電率セラミックをアルミナ、ジルコニ
ア等の一般セラミックに混合したものを用い、これを溶
射すると非常に誘電率の高いセラミック層が得られる。

このような高誘電率セラミックからなる層を熱可塑性樹
脂積層板の表面に設けると基板全体の誘電率は高くなる
。また、その誘電率の値は、溶射するセラミックの種類
あるいは混合比率、セラミック層及び熱可塑性樹脂層の
厚さのイ襞 比率を適当に選択することによって→意に設計すること
が可能である。なお、本発明の方法においてセラミック
層の形成は溶射法を用いるので基板の大きさの制限がな
く、しかも基板自体の強度は繊維基材熱可塑性樹脂層に
より確保されるので大型の基板が容易に得られる。また
、加工性はセラミック層の厚みが熱可塑性樹脂層に比べ
て十分に薄いため普通の熱可塑性樹脂積層板と同様の加
工が可能である。

（実施例） 本発明の実施例を第１図、第２図を用いて以下説明する
。

第１図は本発明の実施例の構成を示す積層構成図、第２
図は得られた積層板の断面模式図である。

片面を粗化処理した厚さ３５μｍの電解銅箔１の粗化面
にプラズマ溶射装置を用いてムライト（Ａ　１２０３：
　７８％、５ｉＯｚ：２２％）を？容射して厚さ１００
μｍのムライト溶射層２を形成した。

次に得られたムライト溶射銅箔を２枚、ムライト溶射層
２．２が向かい合うようにし、その中間にガラス布基材
テフロン樹脂プリプレグ３を複数枚積層し、（成形品厚
み１．２ｍｍ）これをプレス成形して一体化した。

得られた積層板は第２図に示すごとくガラス布基材テフ
ロン樹脂層４の両面にムライト溶射層２を有し、さらに
その上に銅箔１を有するものでそれら互いの密着性はホ
ットオイルによる熱衝撃試験（室温の水に浸漬　２６０
℃シリコーンオイルに浸漬）　５０サイクル後も剥離、
クラック等の発生は認められず良好であった。この積層
板の面方向の熱膨張係数は１２　Ｘ　１０−’／’Ｃで
ありムライト溶射層のないもの（熱膨張係数２２Ｘ１０
−’／℃）の約１／２まで低減することができた。また
、誘電率は２．６、誘電正接は０．０００１５であった
。

（発明の効果） 本発明の方法によれば従来の熱可塑性樹脂積層板の最大
の欠点である熱膨張係数が大きく実装部品との接続信頼
性及び寸法安定性が悪い点を改良することができ、しか
も同時に表面硬度も格段に高くなり、ダイレクトポンデ
ィングも有利な積層板を得ることができる。しかも、溶
射するセラミックの種類を任意に変えることによって積
層板の誘電率を任意に変えることができ、従来のセラミ
ック基板及び熱可塑性樹脂積層板それぞれの欠点を改良
し、しかもそれぞれの長所を取り入れた基板を得ること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の積層構造図、第２図は得ら
れた積層板の構成を示す断面模式図である。 符号の説明 １　銅箔　　　　　　　２　ムライトン容射層３　ガラ
ス布基材テフロン樹脂プリブレグ第１図 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．金属箔の片面にセラミックを溶射してセラミック層
   を形成し、該金属箔のセラミック層側と接するように熱
   可塑性樹脂プリプレグを載置してプレス成形、一体化す
   ることを特徴とするセラミックコート熱可塑性樹脂積層
   板の製造方法。
2. ２．金属箔が、銅箔である請求項１記載のセラミックコ
   ート熱可塑性樹脂積層板の製造方法。
3. ３．熱可塑性樹脂が、テフロン樹脂である請求項１記載
   のセラミックコート熱可塑性樹脂積層板の製造方法。
4. ４．熱可塑性樹脂プリプレグの基板が、ガラス繊維であ
   る請求項１記載のセラミックコート熱可塑性樹脂積層板
   の製造方法。