CN103069933B - 覆金属层叠板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供覆金属层叠板，为了对应传输频率的高频化，有助于特性阻抗公差的电介体厚度公差小，且高频区域中的信号的传输损失少。一种覆金属层叠板，其在液晶聚合物层的单面或两面具有金属箔，其特征在于，金属箔与液晶聚合物层连接的面被粗化处理而在表层部具有突起物，用突起物的高度H相对于该突起物的基础部分的宽度L之比表示的长径比(H/L)为3～20的范围，同时突起物的高度为0.1～2μm的范围，液晶聚合物层具有10～200μm的厚度，膜厚公差低于6%。

Description

覆金属层叠板
技术领域
本发明涉及覆金属层叠板，详细而言，涉及具有液晶聚合物层而高频电特性优异的覆金属层叠板。 
背景技术
现在，电子设备的多数受小型化、轻量化带来的设备内部的空间的制约，多使用可以将配线、基板弯曲的挠性电路基板(下面，将其称为FPC)。而且在最近，伴随设备的高性能化，需要应付传输信号的高频化。 
以往，在以MHz程度的工作速度使用的电子电路中，只要FPC应该连接的配线正确地在基板上配线，工作就不会产生问题。但是，电子电路的工作速度变快时，仅在上述要求条件下是不充分的，即使在FPC中，也需要应付高频化。 
在信号的传输路径上存在阻抗进行变化的点时，在该点产生电磁波的反射，产生电信号的损失、信号波形的紊乱等的不利情况。因此，为了高频信号的传输或长距离传输，需要使FPC的特性阻抗与设备主体电路的阻抗匹配。 
特性阻抗，用电介体的介电常数、电介体厚度、电路厚度、电路线宽度的函数表示，在阻抗匹配中，需要使影响特别大的电介体厚度增大、而且使厚度公差减少。一般而言，使用将电介体厚度公差小的聚酰亚胺制膜为厚度38～50μm的覆铜层叠板来进行阻抗匹配。但是，聚酰亚胺的吸湿率、介质损耗角正切大，在作为今后进展的GHz带中的高频基板的材料而使用方面，并不具有充分的电特性。 
在需要传输频率的高频化中，作为对应于高频率的代表性的基板，优选使用以液晶聚合物作为基材层的电路基板。液晶聚合物为以低介电常数、低介质损耗角正切为特征的树脂，以该树脂作为绝缘层的电路板，与 以其它树脂作为绝缘层而使用的情况相比较，具有使高频区域的传输损失减少的效果。 
而且，在高频区域中的特性阻抗控制中，作为适用了膜厚度公差少的液晶聚合物的覆金属层叠板，可举出专利文献1中所示的基板材料。在该文献中记载的层叠板，为了提高液晶聚合物膜与金属箔间的层间粘接强度(剥离强度)，对与金属箔的液晶聚合物相接的面，以表面粗糙度Rz增大为2.5～4.0μm的方式形成突起物而进行粗化处理，但存在高频区域中的信号的传输特性仍不充分这样的问题。 
另一方面，已提案如下方法：制造具有液晶聚合物层的覆金属层叠板时，一般而言，以生产率高的辊对辊方式输送形成液晶聚合物层的液晶聚合物膜与金属箔的层叠板，一边进行加热，一边通过一对加压辊间而连续地进行热压接。在该方法中，虽然通过热压接而与金属箔充分地密合，但为了维持层叠板的尺寸特性，需要在层叠时一边抑制液晶聚合物分子的流动性一边进行热压接，需要维持液晶聚合物层的厚度公差的热压接条件。 
现有技术文献 
专利文献 
专利文献1:特开2005-219379号公报 
发明内容
发明要解决的课题 
本发明的目的在于，提供覆金属层叠板，所述覆金属层叠板为了对应传输信号的高频化，有助于特性阻抗公差的电介体厚度公差小，且高频区域中的信号的传输损失少。 
用于解决课题的手段 
本发明人等，为了达到上述目的，发现：在以液晶聚合物为电介体层的覆金属层叠板中，在液晶聚合物层中使用厚度公差小的膜、且减小金属箔的表面凹凸形状，由此可获得兼备高频区域中的特性阻抗匹配和低传输损失的电路板，直至完成本发明。 
即，本发明的要点如下。 
(1)覆金属层叠板，其为在形成液晶聚合物层的液晶聚合物膜的单面或两面具有金属箔的覆金属层叠板，其特征在于，金属箔与液晶聚合物层相接的面被粗化处理而在表层部具有突起物，用突起物的高度H相对于该突起物的基础部分的宽度L之比表示的长径比(H/L)为3～20的范围，同时突起物的高度为0.1～2μm的范围，液晶聚合物层具有10～200μm的厚度，膜厚公差低于6%。 
(2)如(1)所述的覆金属层叠板，其中，实施了粗化处理的金属箔的面的表面粗糙度Rz为0.3μm以上且低于2.5μm。 
(3)如(1)或(2)所述的覆金属层叠板，其为将形成液晶聚合物层的液晶聚合物膜与金属箔在一对金属加压辊间进行加热压接而得到的。 
(4)如(3)所述的覆金属层叠板，其中，液晶聚合物膜的热变形温度在260～350℃的范围。 
(5)如(1)～(4)的任一项所述的覆金属层叠板，其中，常温下的金属箔与液晶聚合物层的180°层间剥离强度为0.5～5kN/m。 
发明的效果 
根据本发明的覆金属层叠板，可兼备高频区域中的特性阻抗匹配和低传输损失，液晶聚合物层与金属箔的层间密合性优异，可以满足高频用电路所要求的品质。 
附图说明
图1是对本发明中使用的被粗化处理了的金属箔表层部的突起物进行剖面观察的概略图。 
具体实施方式
以下，对于本发明的实施方式详细进行说明。 
形成液晶聚合物层的液晶聚合物，优选为全部芳香族液晶聚合物、即不含有脂肪族长链的实质上仅由芳香族构成的液晶聚合物，而且其中，更优选如下述式(1)表示的那样，包含6-羟基-2-萘酸和对羟基苯甲酸的聚酯。予以说明的是，下述式中的m及n，为表示各构成单元的存在摩尔比的正数。 
Figure BDA00002823715900041
液晶聚合物，在耐热性、加工性方面，优选在200～400℃的范围内、特别是在250～350℃的范围内具有向光学上各向异性的熔融相的转变温度。另外，也可以对形成液晶聚合物层的液晶聚合物，在不损害其特性的范围配合例如润滑剂、抗氧化剂、填充剂等。 
作为将液晶聚合物膜化而形成液晶聚合物层的方法，例如可列举T模头法、层合体拉伸法、吹塑法等。在吹塑法、层合体拉伸法中，不仅在膜的机械轴方向(MD方向)、而且在与其正交的方向(TD方向)也施加应力，因此可得到取得了MD方向和TD方向上的机械性质的平衡的膜。 
液晶聚合物层的厚度范围为10～200μm，优选为25～100μm。液晶聚合物层的厚度低于10μm时，容易开裂，因此处理变得困难。另外，对于液晶聚合物层而言，为了取得特性阻抗匹配，相对于厚度，膜厚公差纳入6%以内，优选膜厚公差为5%以内。在此，相对于液晶聚合物层的厚度的膜厚公差，为测定的厚度数据的标准偏差乘以3倍而求出的值。这种液晶聚合物层可以通过使用市售的液晶聚合物膜而获得，可以使用例如ジャパンゴアテックス株式会社制BIAC(注册商标)等。 
本发明中使用的金属箔的材质没有特别限制，可例示例如金、银、铜、不锈钢、镍、铝等。从导电性、处理的容易性、价格等的观点考虑，优选使用铜箔、不锈钢箔。作为铜箔，通过压延法、电解法而制造的任何铜箔均可以使用。 
作为金属箔的厚度，优选1～100μm、更优选5～70μm、特别优选8～20μm的范围。使金属箔的厚度变薄，虽然在电路加工中容易形成精细图案这样的方面优选，但其过薄时，在覆金属层叠板的制造工序中，金属箔上容易产生皱褶，此外在进行了电路加工的配线基板中也容易产生配线的断裂，恐怕作为配线基板的可靠性降低。另一方面，当过厚时，在将金属箔进行蚀刻加工而形成电路时，在电路侧面容易产生锥度，对精细图案形 成产生不利。 
在本发明中，重要的是将金属箔的表面粗化处理了的粗化形状(凹凸形状)和其凹凸的高度。作为检测表面的凹凸的指标而经常使用的Rz表示十点平均粗糙度，以JIS B0601为标准进行测定。但是，Rz作为金属箔自身的大的弯曲指标是有效的，但与在粗化处理中使用的突起物相比，接触端子的直径大，不能表示通过粗化处理而形成了的突起物的尺寸(凹凸形状)。因此，在本发明中，作为用于评价粗化处理的程度的指标，使用利用剖面观察得到的突起物的基础部分的宽度L和突起物的高度H，规定金属箔粗化面的突起物形状。在利用剖面观察的方法中，以通过粗化处理在表层部形成了的突起物的整体纳入观察视野的方式，设定倍率来进行测量。予以说明的是，作为在金属箔的粗化处理中使用的突起物，优选的是，可以列举选自由Cu、Ni、Co、Cr、Zn、及Mo组成的组中的1种金属、或至少含有选自该组中的一种以上元素的金属合金。 
在突起物的高度H的测量中，用利用金属箔的剖面观察的方法测定从金属箔母材与突起物的界面至突起物的顶点的高度。本发明中使用的金属箔的突起物的高度H为0.1～2μm的范围，优选为0.1μm以上且低于1μm的范围。突起物的高度超过2μm时，产生所得到的覆金属层叠板的高频区域中的传输损失变大这样的问题。突起物的高度低于0.1μm时，根据本发明也难以得到高的密合强度，在加工了金属箔时产生电路的剥离，或在焊锡等的热处理时产生膨胀、剥离等的问题。 
就突起物的长径比而言，测量突起物的基础部分的宽度L，作为突起物的高度H相对于突起物的基础部分的宽度L之比(H/L)进行计算。作为突起物的长径比，为3～20的范围，优选为3～15的范围。长径比超过20时，突起物的形状过于锐利，在利用辊对辊的输送时突起物脱离，恐怕产生层叠板的擦伤等的外观不良，或使配线间缩短。长径比低于3时，突起物容易从树脂层上脱落，利用本发明也难以得到高的密合强度。予以说明，用Rz(十点平均粗糙度)表示本发明中使用的金属箔的粗化处理的程度时，实施了粗化处理的金属箔的面的表面粗糙度Rz，优选为0.3μm以上且低于2.5μm，更优选为0.5μm以上且低于2.0μm。金属箔可以从市 售品中适当选择满足上述主要条件的金属箔来使用，可例示例如JX日矿日石金属株式会社制、商品名AMFN。 
在由液晶聚合物膜形成液晶聚合物层的情况下，从覆金属层叠板的生产率的观点考虑，液晶聚合物膜和金属箔均优选使用卷状的。如以下说明的那样，通过将它们以辊对辊的方式连续地输送、在该过程中进行压接，可以用生产率良好的工艺得到覆金属层叠板。 
就优选的覆金属层叠板的制造方法而言，将液晶聚合物膜与金属箔重叠，通过热压接而粘接、层叠。就热压接而言，从接合状态的均匀性这样的观点考虑，作为加压辊，可使用没有被橡胶包覆的一对金属加压辊。也可以使用被橡胶包覆了的金属加压辊，但在该情况下，从粘接包覆橡胶和金属辊的粘接剂的耐热性等的问题考虑，难以实施250℃以上的加压辊挤压。因此，在使用被橡胶包覆了的金属加压辊的情况下，仅适用熔点低的液晶聚合物，结果得到的覆金属层叠板的耐热性变低，不具有焊锡耐热性。 
金属加压辊的表面需要用某些手段进行加热。该手段没有特别限制，可以例示利用感应加热方式、热介质循环方式的加温。此外，还可列举在恒温室内设置加压辊、向辊表面吹热风等的手法，也可以并用这些手法。可以利用这种手段将加压辊的表面温度设定为相对于辊的宽度方向为8℃以内，由此可以形成金属与液晶聚合物层的剥离强度优异、其偏差少的覆金属层叠板。另外，这样通过使用没有被橡胶包覆的金属加压辊，可以简便地进行辊表面的加温。金属加压辊的表面温度优选比液晶聚合物膜的热变形温度低的5～100℃的范围，更优选比液晶聚合物膜的热变形温度低的30～90℃的温度即可。金属加压辊的表面温度为比液晶聚合物膜的热变形温度低且超过100℃的温度时，有时膜与金属箔不充分地粘接。另外，金属加压辊的表面温度比液晶聚合物膜的热变形温度低且不足5℃时，在压接时膜的流动变得显著，成为外观不良的层叠板。予以说明的是，所谓液晶聚合物膜的热变形温度，是指使用热机械分析装置、将供给热压接的膜在宽度2mm长度30mm、夹盘间距离15mm、在荷重5g、升温速度5℃/分钟的条件下测定试验片的长度方向的热膨胀量，示出其拐点。另外，就压接时的压力而言，只要是在宽度方向可以均匀地加压的范围，就没有 特别限定，优选为5～200kN/m，更优选为70～150kN/m。 
在本发明的层叠板中，对于上述液晶聚合物层与金属箔的粘接面，优选其粘接面的常温下的金属箔与液晶聚合物层的180°层间剥离强度为0.5～5kN/m以上，更优选为0.8～2.0kN/m。 
本发明的覆金属层叠板，由于使用金属箔表面的突起物的长径比大、且突起物的高度比较低的金属箔，因此具有可以确保与液晶聚合物层充分的粘接力、且精细节距加工性、高频区域中的信号传输损失小等的特长。本发明的覆金属层叠板特别是作为适于高频电路板、高密度线路板而使用的材料是有用的。予以说明的是，在本发明中，也可以在液晶聚合物层的两面具有金属箔。例如，在一张液晶聚合物膜的两面，以分别重叠了一张金属箔的状态进行热压接，由此可以制造具有金属箔/液晶聚合物膜/金属箔三层结构的层叠板。 
实施例 
接着，通过实施例对本发明具体地进行说明，但本发明并不受这些实施例任何限定。予以说明的是，在后述的本发明的实施例中，只要没有特殊说明，加工条件、测定(评价)条件如下所述。 
[突起物的形状和尺寸的测定] 
将通过粗化处理而形成了突起物的金属箔用截面离子抛光仪进行剖面加工，进行剖面SEM观察，用观察图像来测量突起物的高度H和突起物的基础部分的宽度L的尺寸。就该突起物的高度H和基础部分的宽度L而言，从观察图像任意地选择5点以上，记录其平均值。 
[表面粗度的测定] 
以JIS B0601为基准，使用触针式表面粗糙度测定器(TENCOR社制、TENCOR P-10)，在测定宽度200μm的条件下测定Rz。 
[层间剥离强度] 
以JISC64718.1方法B(180°方向剥下)为基准，剥下宽度1mm的金属箔来进行测定。就层间剥离强度而言，测定从覆金属层叠板任意地采取的试验片3个以上，记录其平均值。 
[膜厚度公差的测定] 
使用度盘式指示器测定用市售的蚀刻液从覆金属层叠板除去了金属箔的液晶聚合物膜的厚度。就测定点数而言，从任意的点测定30点以上，将用100分率表示相对于测定数据的平均值(Ave.)的标准偏差乘以了3倍的值(3σ)之比(3σ/Ave.)的值作为公差。 
[传输损失的测定] 
在液晶聚合物膜的两面设有金属箔的两面覆金属层叠板中，对两个金属箔实施电路加工，一个制作密封压盖（グランド），另一个制作由两层信号线的导体构成的传输线路(微带线)。以该传输线路的特性阻抗为50Ω的方式调整电路的导体宽度和导体厚度。传输线路的设计使用高频率电路设计用的软件(アジレント·テクノロジー公司制、Advanced Design System)而进行。在传输线路的两末端，配置有测定用的由信号线、接地线两根线构成的等间隔的焊盘。传输损失通过使用微波用探针(GGB公司制)和网络分析仪(アジレント·テクノロジー公司制、E8364B)测定S参数来计算。 
(实施例1～3) 
对厚度50μm、膜厚公差5.0%的液晶聚合物膜(ジャパンゴアテックス株式会社制、商品名BIAC、热变形温度300℃)的两面，分别重叠厚度12μm的电解铜箔1，在没有被橡胶包覆的金属加压辊间连续进行热压接，制造实施例1涉及的覆金属层叠板。另外，使用厚度12μm的电解铜箔2及3，与上述同样地，在液晶聚合物膜的两面连续进行热压接，制造实施例2及3涉及的覆金属层叠板。 
详细而言，上述液晶聚合物膜和上述电解铜箔，均使用长条的卷状的材料，在层叠时设置于恒温室内，使用将表面温度设定为240℃(宽度方向上的温度差8℃以内)的金属加压辊(直径350mm)，以4m/分钟在压力120kN/m的条件下连续地进行热压接。予以说明的是，金属加压辊适用可用埋设于辊的内部的多个发热线圈、以加热加压时的辊宽度方向的金属加压辊表面难以产生外周差的方式进行调整的金属加压辊。 
这些实施例中使用的电解铜箔，与液晶聚合物膜连接的面均被粗化处 理，如图1中所示，形成于表层部的突起物的高度H及突起物的高度H相对于突起物的基础部分的宽度L之比(H/L、长径比)分别如表1中所示。另外，被粗化处理了的面的表面粗糙度Rz如表1中所示。对于得到的覆金属层叠板的评价结果，一并示于表1。 
(比较例1～4) 
使用厚度12μm的电解铜箔，即，通过粗化处理而形成了的突起物具有表1中所示的长径比(H/L)和高度H、且具有表面粗糙度Rz的电解铜箔，除此之外，与实施例1同样地，制造覆金属层叠板、进行评价。 
[表1] 
产业上的可利用性 
本发明的覆金属层叠板，为以特性阻抗匹配性优异、传输损失低为特长的电路板材料，特别是作为适于高频电路板而使用的材料是有用的。另外，可以提供相对于以往以来作为课题的低介电材料而密合强度(层间密合强度)高、可靠性高的基板，可以在各种电子电路工业中利用。 

Claims (7)

1.一种覆金属层叠板，其为在形成液晶聚合物层的液晶聚合物膜的单面或两面具有金属箔的覆金属层叠板，其特征在于，金属箔与液晶聚合物层相接的面被粗化处理而在表层部具有突起物，用突起物的高度H相对于该突起物的基础部分的宽度L之比表示的长径比(H/L)为3～20的范围，同时突起物的高度为0.1～2μm的范围，液晶聚合物层具有10～200μm的厚度，膜厚公差低于6%。
2.如权利要求1所述的覆金属层叠板，其中，实施了粗化处理的金属箔的面的表面粗糙度Rz为0.3μm以上且低于2.5μm。
3.如权利要求1或2所述的覆金属层叠板，其为将形成液晶聚合物层的液晶聚合物膜与金属箔在一对金属加压辊间进行加热压接而得到的。
4.如权利要求3所述的覆金属层叠板，其中，液晶聚合物膜的热变形温度在260～350℃的范围。
5.如权利要求1或2所述的覆金属层叠板，其中，常温下的金属箔与液晶聚合物层的180°层间剥离强度为0.5～5kN/m。
6.如权利要求3所述的覆金属层叠板，其中，常温下的金属箔与液晶聚合物层的180°层间剥离强度为0.5～5kN/m。
7.如权利要求4所述的覆金属层叠板，其中，常温下的金属箔与液晶聚合物层的180°层间剥离强度为0.5～5kN/m。
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