JPH05299833A

JPH05299833A - 高周波用基板の製造方法

Info

Publication number: JPH05299833A
Application number: JP4098409A
Authority: JP
Inventors: Takao Sugawara; 隆男菅原; Satoshi Tazaki; 聡田崎
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1992-04-20
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1993-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】高周波用基板において、銅箔と誘電体樹脂の
接着性を改良すると共に、誘電体樹脂に充填剤を高充填
できるように、さらに成形加工の困難な樹脂を容易に成
形することができるようになる。【構成】製品とする基板の寸法より少し大きく切断し
た樹脂含浸補強層又は接着フィルム１を２枚重ね、周囲
の３辺を接着テープ４又は熱融着によって固定し、袋状
にする。この中にプラスチック粉末又はプラスチック粉
末と充填材の混合物２を入れ、袋状物の残りの１辺を接
着テープ又は熱融着によって固定する。この外側に銅箔
等の金属箔３を積層し、これを金属鏡板に挟み加熱加圧
して基板を製造する。袋状にした樹脂含浸補強層又は接
着フィルム１は２枚以上重ねたり、種類を変えて積層し
基板にすることもできる。また、袋状に入れるプラスチ
ック粉末又はプラスチック粉末と充填材の混合物２の量
を変えることにより、基板の厚みを任意の厚みとするこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波領域で使用され
る高周波用基板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の電子工業、通信工業の各分野にお
いて使用される信号の周波数は次第に高周波の領域に移
行し、従来多用されていたキロヘルツの領域からメガヘ
ルツやギガヘルツの領域に移行している。これらの高周
波領域では、信号速度や信号の損失の回路性能への影響
が大きく、使用する電気部品や基板に対して高周波領域
での信号速度の向上、損失の低減が求められている。積
層板上の回路の信号速度は誘電体の比誘電率（以下εｒ
と称す）に依存しており、εｒが低いほど信号速度は速
くなる。また信号の損失は誘電体のεｒと誘電正接（以
下ｔａｎδと称す）に依存しており、εｒやｔａｎδが
低いほど損失が少なくなる。

【０００３】一方、最近、マイクロストリプアンテナの
共振径を小さくしたり、回路基板を小型化することが求
められるようになってきている。共振径や基板の小型化
にはεｒの高いものが望ましい。このため高周波用基板
に使用される誘電体にはその用途により、εｒやｔａｎ
δの低いものや、εｒが高くｔａｎδの低いものが要求
される。

【０００４】そして、εｒやｔａｎδの低い誘電体とし
てポリテトラフルオロエチレンやポリエチレンなどの樹
脂をガラスクロスに含浸させたものが用いられ、これに
銅箔を積層させた高周波用基板が一般的に使用されてい
る。

【０００５】また、εｒの高い高周波用基板はポリテト
ラフルオロエチレンやポリエチレンなどの樹脂に、チタ
ン酸バリウム系セラミックス粉末や二酸化チタン等のよ
うに、誘電率の高い充填剤を添加した誘電体を用いてい
る。そして、プリント配線基板では、熱硬化性樹脂組成
物をガラスクロスに含浸させたプリプレグや樹脂フィル
ムを多数枚積層し、さらに銅箔と積層し、加熱加圧成形
し基板を製造している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリエ
チレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂はεｒ
やｔａｎδの値が低く高周波用基板の誘電体としては良
好であるが、銅箔との接着性に劣るという不具合があ
る。

【０００７】また、基板の誘電体にはその熱伝導性、放
熱性、難燃性、熱膨脹、誘電性、耐熱性等の特性を改良
する目的で充填剤を添加する。この場合充填剤の添加量
を多くし、その効果をさらに向上させたいが、粘度の増
加等により成形加工性が悪くなったり強度が低下し取扱
性が悪くなってしまうという問題があり、充填剤を多量
に添加することができなかった。

【０００８】さらにポリテトラフルオロエチレンや超高
分子量ポリエチレンのような成形加工の難しい樹脂を、
フィルムやシートあるいはこれらの樹脂をガラスクロス
に含浸させたプリプレグを製造するには多くの製造工程
が要し、多大の時間を要するという不具合があった。

【０００９】本発明は、上記の如き従来の不具合に鑑み
てなされたもので、その目的とするところは、銅箔と誘
電体との接着性に優れ、しかも誘電体中に多量の充填材
を添加でき、さらに、成形加工の困難な樹脂を容易に成
形することのできる高周波用基板の製造方法を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、請求項１の発明では、金属箔、樹脂含浸
補強層又は接着フィルムおよびプラスチック又はプラス
チックと充填剤の混合物よりなる高周波用基板の製造方
法において、あらかじめ袋状にした樹脂含浸補強層又は
接着フィルムにプラスチック粉末又はプラスチック粉末
と充填剤の混合物を入れるとともに金属箔と積層し、加
熱加圧して基板を製造することを特徴とする。

【００１１】また、請求項２の発明は、請求項１の高周
波用基板の製造方法において、プラスチック粉末として
超高分子量ポリエチレンを使用することを特徴とする。

【００１２】以下、本発明を図面を用いて説明する。図
１は、本発明を説明するための概念図である。

【００１３】１はあらかじめ袋状にした樹脂含浸補強層
又は接着フィルムで、樹脂含浸補強層又は接着フィルム
を基板の寸法より少し大きく切断したものを２枚重ね、
周囲の３辺を接着テープ４を使用するか熱融着させて固
定し、袋状にしたものである。この中にプラスチック粉
末又はプラスチック粉末と充填剤の混合物２を入れ、袋
状の残りの１辺を接着テープ又は熱融着させる。そし
て、銅箔等の金属箔３を積層し、これを金属鏡板に挟み
加熱加圧して基板を製造する。袋状にした樹脂含浸補強
層又は接着フィルム１は２枚以上重ねたり、種類を変え
て積層し、基板にすることもできる。また、袋状に入れ
るプラスチック粉末又はプラスチック粉末と充填剤の混
合物２の量を変えることにより、基板の厚みを任意の厚
みとすることができる。

【００１４】プラスチック粉末は、熱可塑性ないし熱硬
化性樹脂の粉末であり、例えばポリテトラフルオロエチ
レン、ポリ−４−フッ化エチレン−６−フッ化プロピレ
ン共重合体などのフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン等のポリオレ
フィン系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニレンエー
テル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエー
テルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポ
リサルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド・トリアジン樹脂な
どの粉末が好適に用いられる。この中でも超高分子量ポ
リエチレンが誘電率や誘電正接の値が低い上に耐熱性が
あるので特に好ましい。

【００１５】超高分子量ポリエチレンはチーグラー法重
合技術により製造され、その平均分子量は粘度法による
測定で１００〜５００万と一般のポリエチレンの２〜２
０万に比べて極めて大きい分子量を持つものであり、例
えば三井石油化学工業製（ハイゼックスミリオン、ミペ
ロン）、旭化成工業製（サンテック）、西独ヘキスト社
製（ＨＯＳＴＡＬＥＮ．ＧＵＲ）、米国ハーキュレス社
製（ＨＩＦＡＸ．１０００）などのものが好適に用いら
れる。プラスチック粉末は平均粒子径が０．００１〜１
ｍｍであるものが好ましい。

【００１６】充填剤は粉末状で、添加により物性や特性
の改良あるいはコストの引き下げを目的とするものであ
り、繊維状、フレーク状、バルン状の形態をしたもので
ある。

【００１７】例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム
等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム
等の水酸化物、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化マグネシ
ウム、二酸化珪素などの酸化物、ケイ酸アルミニウム、
ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸等のケ
イ酸、ケイ酸塩、マイカ、アスベスト、鉱物繊維、ガラ
ス短繊維、ゾノライト、チタン酸カリ、チタン酸バリウ
ム系セラミックス、エレスタダイト、ガラスバルーン、
フライアッシュバルン等、またプラスチックに添加して
難燃性に効果のある難燃剤、酸化防止剤、着色剤などの
無機物、有機物などが代表的なものである。

【００１８】充填剤の粒径はプラスチック粉末同士の融
着を阻害しないようにプラスチック粉末の粒径より小さ
いほうが良い。プラスチック粉末と充填剤の混合は、ヘ
ンシェルミキサー、Ｖブレンダー、リボンブレンダー等
一般に用いられている方法により行う。

【００１９】樹脂含浸補強層は、ガラスクロスやガラス
不織布等の無機繊維強化剤やアラミッド繊維、アラミッ
ド不織布等の有機繊維にエポキシ、ポリイミド、ポリエ
ステル、ビスマレイミド・トリアジン等の樹脂を含浸乾
燥させたものである。

【００２０】また接着フィルムは、（１）エチレン−酢
酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重
合体、エチレン−マレイン酸共重合、エチレン−無水マ
レイン酸グラフト化共重合、エチレン−メタクリル酸グ
リシジル−酢酸ビニル三元共重合、アイオノマ−重合体
等のようにポリオレフィンにα、β−不飽和カルボン
酸、またはそのエステル、その無水物もしくはその金属
塩あるいは飽和有機カルボン酸を通常の共重合またはグ
ラフト共重合させて得た共重合体、（２）ポリオレフィ
ンと前記（１）の共重合の混合物、（３）フィルム形成
能を有し金属との接着に優れたポリフェニレンエーテル
樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、高分子量フェノキシ樹
脂等のフィルムである。

【００２１】

【作用】本発明は、あらかじめ袋状にした樹脂含浸補強
層又は接着フィルムにプラスチック粉末又はプラスチッ
ク粉末と充填剤の混合物を入れ、さらにその外側に金属
箔を積層して基板を製造するものである。従って、図２
に示すように、まず金属箔３と樹脂含浸補強層又は接着
フィルム１との接着が良好であり、さらに、ガラス繊維
等の補強材６によってその接着力が補強される。また、
樹脂含浸補強層又は接着フィルム１とプラスチック粉末
又はプラスチック粉末と充填剤の混合物２の接着は、加
熱溶融した樹脂含浸補強層の樹脂組成物又は接着フィル
ムの樹脂５がプラスチック粉末又はプラスチック粉末と
充填剤の混合物２の隙間に流れ込み、それと前後してプ
ラスチック粉末同士が熱融着してプラスチック粒子７と
なるため、樹脂含浸補強層の樹脂又は接着フィルムの樹
脂５がプラスチック粒子７や充填剤８の隙間に流れ込ん
だ複合構造となる。そのため樹脂含浸補強層又は接着フ
ィルムと接着性の悪いプラスチック粉末を用いたとして
も、投錨効果により接着性は良好になる。

【００２２】またプラスチック粉末に充填剤を混合して
シートを作成しようとする場合、充填剤を多量に混合す
るとプラスチックの溶融粘度が高くなるため流動させ、
シートに成形できにくいとかシートが脆くなり取扱性に
劣ることがあるが、本発明ではプラスチックと充填剤の
混合シートを作る必要がなく、プラスチック粉末と充填
剤をあらかじめ混合して加熱加圧するため溶融樹脂をほ
とんど流動させなくてもよく、樹脂含浸補強層又は接着
フィルムがプラスチックと充填剤の混合シートの脆さを
補強するため、充填剤を高充填することができる。

【００２３】また溶融粘度が高く成形加工性が困難な超
高分子量ポリエチレンのようなプラスチック粉末では、
加熱加圧してプラスチック粉末同士を溶着できるため、
シート成形が可能となる。

【００２４】

【実施例】［実施例１］５０μｍのガラスクロスにエポ
キシ樹脂組成物を含浸し乾燥させた厚さ８０μｍのエポ
キシ樹脂プリプレグ、ＧＥＡ−６７Ｎ（ガラス布エポキ
シ銅張積層板プリプレグ、日立化成工業株式会社商品
名）を樹脂含浸補強層として、これを５００ｍｍ角に切
断したもの２枚を重ね合わせて揃え、この３辺を幅２０
ｍｍの粘着剤付きポリエステル樹脂テープで固定し袋状
にした。この袋の開放側一辺からプラスチック粉末とし
て超高分子量ポリエチレン、ミペロンＸＭ−２２０（平
均粒子径０．０３ｍｍ、融点１３６℃、真密度０．９４
ｇ／ｃｍ³、三井石油化学工業株式会社商品名）１３３
ｇを入れ、解放側一辺を同様にテープで固定し、均一厚
みになるようにプラスチック粉末に振動を与える等して
ならし、３５μｍの電解銅箔ＴＳＴＯ（古河サーキット
フォイル株式会社商品名）を積層し、これをステンレン
ス鏡板に挾み、１７０℃で９０分間、２０ｋｇ／ｃｍ²
で加熱加圧して、厚さ０．８ｍｍの高周波用基板を得
た。

【００２５】銅箔をエッチング除去して誘電体の誘電特
性を空胴共振器法で測定した結果、１２ＧＨｚでεｒ＝
２．６０、ｔａｎδ＝０．００４０であり、ＪＩＳＣ６
４８１により測定した銅箔引きはがし強さは１．４〜
２．０ｋｇ／ｃｍであった。ガラスクロスとエポキシ樹
脂よりなる樹脂含浸補強層と超高分子量ポリエチレンと
の接着をみるためカッターナイフでポリエチレンに届く
切り込みを入れ、樹脂含浸補強層を剥がそうとしたが、
剥がすことはできなかった。

【００２６】［比較例１］ステンレス鏡板に厚さ２５μ
ｍのポリイミドフィルムを介して超高分子量ポリエチレ
ン、ミペロンＸＭ−２２０の粉末を厚みが均一になるよ
うにして、さらにポリイミドフィルムを介してステンレ
ス鏡板で挟み、これを１７０℃で１０分間、２０ｋｇ／
ｃｍ²で加熱加圧した後冷却し、厚さ０．６ｍｍの超高
分子量ポリエチレンシートを得た。このシートの両側に
実施例１で用いたのと同じ厚さ８０μｍのエポキシ樹脂
プリプレグ（ＧＥＡ−６７Ｎ）と、その外側に厚さ３５
μｍの銅箔を重ね、これをステンレス鏡板で挟み、１７
０℃で９０分間、２０ｋｇ／ｃｍ²で加熱加圧して厚さ
約０．８ｍｍの高周波用基板を得た。

【００２７】実施例１と同様にして測定した誘電特性は
ほぼ同じであったが、ガラスクロスとエポキシ樹脂から
なる樹脂含浸補強層と超高分子量ポリエチレンシートの
接着性が悪く、手で簡単に剥がれてしまった。

【００２８】エポキシ樹脂とポリエチレンは接着性が悪
く、上記のような製造方法では簡単に剥がれてしまう
が、実施例１で記したようにポリエチレン粉末の隙間に
エポキシ樹脂を流し硬化させることにより、エポキシ樹
脂とポリエチレンの複合構造となり投錨効化により接着
性が良好となる（エポキシ樹脂は８０〜１００℃で低粘
度となり、ポリエチレン粒子のまわりに流れ込む。一方
ポリエチレンは融点の１３６℃前後で熱融着し始め
る）。

【００２９】［実施例２］ガラスクロスにエポキシ樹脂
組成物を含浸させた厚さ８０μｍのエポキシ樹脂プリプ
レグ、ＧＥＡ−６７Ｎを樹脂含浸補強層として、これを
５００ｍｍ角に切断したもの２枚を重ね、３辺を幅２０
ｍｍの粘着剤付きポリエステル樹脂テープで固定し袋状
にした。残りの開放側１辺からプラスチック粉末と充填
剤の混合物として超高分子量ポリエチレン、ミペロンＸ
Ｍ−２２０を用い、１００重量部に対し二酸化チタンの
粉末ＴＭ−１（平均粉末径０．６３μｍ、富士チタン工
業株式会社商品名）５００重量部をヘンシェルミキサー
で混合し、その粉末３８０ｇを入れ、開放側１辺を上記
と同様に固定し、均一厚みとなるように振動を与えてな
らし、この外側に電解銅箔を積層し、ステンレス鏡板に
挟み１７０℃で９０分間、２０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で加
熱加圧して、厚み０．８ｍｍの高周波用基板を得た。

【００３０】銅箔をエッチング除去して空胴共振器法で
測定した結果、εｒ＝６．０、ｔａｎδ＝０．００５で
あり、ＪＩＳＣ６４８１による銅箔引きはがし強さは
１．４〜２．０ｋｇ／ｃｍであった。ガラスクロスとエ
ポキシ樹脂からなる樹脂含浸補強層から超高分子量ポリ
エチレンと二酸化チタン混合物との接着をみるため、カ
ッターナイフで幅５ｍｍに樹脂含浸補強層から超高分子
量ポリエチレンと二酸化チタン混合物に届く切り込みを
入れ、樹脂含浸補強層を剥がそうとしたが、剥がすこと
は出来なかった。

【００３１】［比較例２］比較例１と同様に、ステンレ
ス鏡板に厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを介して実
施例２で混合した超高分子量ポリエチレンと二酸化チタ
ン粉末の混合物を厚みが均一になるようにし、これにポ
リイミドフィルムを介してステンレス鏡板で挟み、１７
０℃で１０分間、２０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で加熱加圧し
た後冷却し、厚さ０．６ｍｍの超高分子量ポリエチレン
と二酸化チタンの混合シートを得た。

【００３２】この混合シートから離形フィルムとして使
用したポリイミドを剥がす時シートが脆く、折れてしま
った。このシートを用いステンレス鏡板に３５μｍの銅
箔ＴＳＴＯ、樹脂含浸補強層として厚み８０μｍのガラ
スエポキシ樹脂プリプレグ（ＧＥＡ−６７Ｎ）、そして
超高分子量ポリエチレンと二酸化チタンの混合シートを
積層し、折れたシートの部分が重なりあわないよう注意
して折れたシートの断面をあわせ、その上に樹脂含浸補
強層（ＧＥＡ−６７Ｎ）と銅箔（ＴＳＴＯ）を積層し、
さらにステンレス鏡板に挟んで１７０℃で９０分間、２
０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で加熱加圧して厚み約０．８ｍｍ
の高周波用基板を得た。

【００３３】得られた基板は混合シートの折れた部分が
３５μｍ厚みの銅箔を介して一見して分かった。さらに
端部の銅箔を基板から剥がすように引っ張ったところ、
樹脂含浸補強層と超高分子量ポリエチレンと二酸化チタ
ン混合シートの界面で容易に剥がれてしまった。このよ
うに充填剤を多量に混合するとシートが脆く、取扱性が
悪く、また接着性も悪くなるが、実施例２の製造方法で
はシートが折れることもなく接着性が良好となる。

【００３４】［実施例３］接着フィルムとして厚さ５０
μｍのアドマーＮＥ６０（ポリオレフィン系接着フィル
ム、三井石油化学工業株式会社商品名）を５００ｍｍ角
に切断し、３辺を熱融着させ袋状にした。この中にポリ
サルフォン粉末、ユーデルＰ−１８００（アモコジャ
パンリミテッド商品名）を入れ、さらに残りの１辺を
熱融着した。そしてステンレス鏡板に３５μｍの無酸素
銅箔ＯＦＣ−ＡＣＥ（日立電線株式会社商品名）を設置
し、その上に接着フィルムの袋に入れたポリサルフォン
粉末を載せ均一厚みになるようにし、その外側に縦横の
長さが等しい外寸法５５０ｍｍ、内寸法５１０ｍｍの口
の字型をした厚さ０．７３ｍｍのスペーサを置き、これ
らの上に３５μｍの銅箔（ＯＦＣ−ＡＣＥ箔）およびス
テンレス鏡板を載せ、２２０℃で１０分間、２０ｋｇ／
ｃｍ^２の圧力で加熱加圧し、厚み０．８ｍｍの高周波用
基板を得た。空胴共振器法で誘電特性を測定した結果、
εｒ＝３．１、ｔａｎδ＝０．００６の基板が得られ
た。ＪＩＳＣ６４８１により銅箔引きはがし強さを測定
したところ、１．５ｋｇ／ｃｍを示した。

【００３５】［比較例３］ステンレス鏡板に３５μｍの
無酸素銅箔ＯＦＣ−ＡＣＥ箔を設置し、この上に実施例
３と同様に厚み０．７３ｍｍのスペーサを置き、この中
にポリサルフォン粉末ユーデルＰ−１８００を入れ、さ
らにＯＦＣ−ＡＣＥ箔をかぶせ、その上にステンレス鏡
板を載せ、２６０℃で１０分間、２０ｋｇ／ｃｍ^２の圧
力で加熱加圧し、その後冷却して０．８ｍｍの基板を得
た。この銅箔の端部を基板から剥がすように引っ張った
ところ、銅箔とポリサルフォンシートの界面で容易に剥
がれてしまった。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、あら
かじめ袋状にした樹脂含浸補強層又は接着フィルムにプ
ラスチック粉末又はプラスチック粉末と充填剤の混合物
を入れ、さらに外側に金属箔を積層し基板を製造するの
で、樹脂含浸補強層の樹脂又は接着フィルムの樹脂がプ
ラスチックと銅箔との接着に寄与し、たとえ樹脂とプラ
スチックの接着力が乏しくても樹脂がプラスチックの周
りに流れ込み、その結果投錨効果の役目をするので接着
性が良好となる。また、成形加工性を良好に保ちつつ、
プラスチックに充填剤を多量に混合させることができる
ので、熱伝導性等に優れた基板を得ることができる。さ
らに、袋状にした樹脂含浸補強層又は接着フィルムに入
れるプラスチック粉末又はプラスチック粉末と充填剤の
混合物の量を変化させることにより、例えば３、５、１
０、２０、３０ｍｍといった任意の厚みの基板を得るこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】高周波用基板構成を示す基板の部分断面概念
図。

【図２】樹脂含浸補強層の樹脂がプラスチック粒子と充
填剤の混合物中に流れ込み接着性が向上することを示す
ための基板の部分断面概念図。

【符号の説明】

１樹脂含浸補強層又は接着フィルム２プラスチック粒子又はプラスチック粒子と充填剤の
混合物３金属箔４樹脂テープ５樹脂含浸補強層又は接着フィルムの樹脂６ガラス繊維等の補強材７プラスチック粒子８充填剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ３２Ｂ 27/20 Ｚ 6122−4Ｆ 27/32 Ｚ 8115−4Ｆ // Ｂ２９Ｋ 105:06 Ｂ２９Ｌ 9:00 4Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属箔、樹脂含浸補強層又は接着フィル
ムおよびプラスチック又はプラスチックと充填剤の混合
物よりなる高周波用基板の製造方法において、あらかじ
め袋状にした樹脂含浸補強層又は接着フィルムにプラス
チック粉末又はプラスチック粉末と充填剤の混合物を入
れるとともに金属箔と積層し、加熱加圧して基板を製造
することを特徴とする高周波用基板の製造方法。
【請求項２】プラスチック粉末が超高分子量ポリエチ
レンであることを特徴とする請求項１記載の高周波用基
板の製造方法。