CN111052878A - 电路基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的电路基板包括第1层和第2层，该第1层含有纤维基材和含浸于该纤维基材的熔融性的含氟树脂，该第2层在上述第1层的两个面分别配置，含有非熔融性的含氟树脂。

Description

电路基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及电路基板及其制造方法。
背景技术
历来，在电路基板，作为低介电常数的树脂使用含氟树脂。而且，由含氟树脂形成的电路基板尤其作为高频用的电路基板使用。例如，在专利文献1中公开有使聚四氟乙烯(PTFE)含浸于玻璃纤维等纤维基材而得到的电路基板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-148550号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在上述那样的电路基板中，存在含氟树脂未充分地含浸至纤维基材而在纤维基材内形成空隙的问题。而且，当存在这样的空隙时，有时会在电路基板内吸收水分。其结果是，存在电路基板的介电常数等电特性发生变化，或者作为电路基板上的导电层的金属沿空隙析出，从而发生电路的短路等问题的风险。本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供能够防止水分的吸收的电路基板及其制造方法。
用于解决问题的方式
本发明的电路基板包括第1层和第2层，该第1层含有纤维基材和含浸于该纤维基材的熔融性的含氟树脂，该第2层在上述第1层的两个面分别配置，含有非熔融性的含氟树脂。
在上述电路基板中，在上述各第2层的含氟树脂中能够含有无机微粒。
在上述电路基板，还能够包括分别覆盖上述各第2层、且含有非熔融性的含氟树脂的第3层。
在上述各电路基板中，上述熔融性的含氟树脂能够为四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物树脂(PFA)，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)，四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)，偏氟乙烯树脂(PVDF)，三氟氯乙烯树脂(CTFE)，或者它们的组合。
在上述各电路基板中，上述熔融性的含氟树脂能够为聚四氟乙烯(PTFE)。
在上述各电路基板中，能够在上述各第2层的含氟树脂中含有无机微粒，上述各第2层的含氟树脂与上述无机微粒的混合比按体积比优选为5:5～3:7。
本发明的电路基板的制造方法包括：使熔融性的含氟树脂含浸于纤维基材，通过以低于该熔融性的含氟树脂的熔点的温度进行加热而形成第1层的步骤；和在上述第1层的两个面分别形成含有熔融性的含氟树脂的第2层的步骤。
在上述电路基板的制造方法中，能够在上述各第2层的含氟树脂中含有无机微粒。
在上述电路基板的制造方法中，上述各第2层的含氟树脂与上述无机微粒的混合比按体积比优选为5:5～3:7。
在上述电路基板的制造方法中，能够进一步包括形成分别覆盖上述各第2层、且含有非熔融性的含氟树脂的第3层的步骤。
发明的效果
根据本发明，能够防止吸收水分。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的电路基板的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的电路基板的一个实施方式。图1是表示本实施方式的电路基板的概略结构的截面图。
＜1.电路基板的概要＞
如图1所示，该电路基板包括片状的第1层1、配置在该第1层1的两个面的一对第2层2和配置在各第2层2的表面的一对第3层3。而且，在第3层3的表面，形成有用于形成电路的导电层4。以下，对各层的结构进行详细说明。
＜2.第1层＞
第1层1通过在纤维基材11中含浸熔融性的含氟树脂(以下，有时简称为熔融性树脂)12而形成。纤维基材11没有特别限定，例如能够列举玻璃纤维，碳纤维，芳纶纤维(芳香族聚酰胺)，聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维，聚乙烯醇(PVA)纤维，聚乙烯(PE)纤维，聚酰亚胺纤维那样的塑料纤维，玄武岩纤维那样的无机纤维。或者能够列举不锈钢纤维那样的金属纤维等。此外，能够将上述的纤维基材11中的1种或2种以上组合使用。
纤维基材11的每平方米重量量没有特别限定，例如，如果纤维基材11的每平方米重量量小，则在第1层1的形成时进行加热、之后成为常温时，存在由于第2层2的非熔融性的含氟树脂的收缩而纤维基材11变形的风险。另一方面，当纤维基材11的每平方米重量量大时，存在由于纤维基材11的介电常数与熔融性的含氟树脂12的介电常数的差异而使电路基板的介电常数的分布不均匀的风险。从该观点出发，纤维基材11的每平方米重量优选为20～60g/m2，进一步优选为30～48g/m2。
熔融性的含氟树脂12例如，四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物树脂(PFA)，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物树脂(FEP)，四氟乙烯-乙烯共聚物树脂(ETFE)，偏氟乙烯树脂(PVDF)，三氟氯乙烯树脂(CTFE)，或者它们的组合。
此处，熔融性的含氟树脂是指流动性高，以容易含浸至纤维基材11的纤维间的含氟树脂。具体而言，除上述的组成物以外，例如能够是依据ASTMD1238，按372℃、5kg荷载的条件测定的熔体流动速率(MFR)为1～30g/10min的树脂。如果熔体流动速率为1g/10min以上，则在进行成型时容易含浸于纤维基材11的纤维间，而不易形成间隙。另一方面，如果熔体流动速率不到1g/10min，则在进行成型时不含浸入纤维基材11的纤维间，容易形成间隙。此外，第1层1的厚度优选为10～30μm。
＜3.第2层＞
接着，说明第2层2。第2层2使用含有无机填充物的非熔融性的含氟树脂(以下，有时简称为非熔融性树脂)形成。非熔融性的含氟树脂例如能够为聚四氟乙烯(PTFE)，PTFE改性体，或者它们的组合。上述改性体是指在PTFE分子链的末端具有羟基、氨基、羧基的PTFE。或者，上述改性体还能够为以至少超过50重量％的PTFE为主成分，以上述熔融性氟树脂或液晶聚合物(LCP)等为副成分的混合的树脂。
此处，非熔融性的含氟树脂是指流动性低的含氟树脂。具体而言，能够为不能按上述的条件测定熔体流动速率的含氟树脂。
无机填充物(无机微粒)是为了抑制非熔融性的含氟树脂引起的第2层2的膨胀而含有的，具体的组成没有特别限定。例如能够列举二氧化硅，氧化铝，氮化硅，氮化铝，氮化硼，氧化钛，碳化硅，氢氧化铝，氢氧化镁，钛白，滑石粉，黏土，云母，玻璃纤维等。此外，作为无机填充物，也可以从上述无机物中混合2种以上使用。
无机填充物整体的平均粒径(D50)优选为0.5～20μm。此外，上述非熔融性的含氟树脂与无机填充物的混合比按体积比例如优选为6:4～3:7，进一步优选为5:5～3:7，特别优选为4.5:5.5～3.5:6.5。即，如后述那样，根据制造方法，无机填充物的比例既能够少于也能够大于非熔融性的含氟树脂。此外，第2层2的厚度优选为60～100μm。
＜4.第3层＞
接着，说明第3层3。第3层3与第2层2一样使用非熔融性的含氟树脂形成，不过不含有无机填充物。第3层3的非熔融性树脂也可以与第2层2不同，不过优选以相同的非熔融性树脂形成。第3层3发挥覆盖第2层2的作用。即，存在当无机填充物露出时，导电层4不易接合而容易剥落的问题。此外，由于在无机填充物中具有二氧化硅那样亲水性高的物质，所以当这样的无机填充物露出时，存在吸收水分的问题。因此，为了防止这样的问题，设置第3层3。此外，第3层3的厚度优选为20～50μm。
＜5.导电层＞
导电层4由金属箔形成，例如能够由铜箔等形成。在使用铜箔形成导电层4的情况下，例如能够使用实施了表面粗糙度(JIS-B-0601中规定的中心线平均粗糙度)Ra为0.2μm以下的未经粗化处理的铜箔，或者实施了使表面粗糙度(JIS-B-0601规定的十点平均粗糙度)Rz的最大值为5μm以下的低粗度的粗化处理的铜箔(JIS-C-6515中的种类为V)。例如，使用两面形成未被粗化处理或黑化处理的平滑面的铜箔(压延铜箔)。然后，对这样的导电层4，通过蚀刻等处理形成规定的导电图案。
＜6.电路基板的制造方法＞
接着，对上述那样构成的电路基板的制造方法的一个例子进行说明。首先，为了形成第1层1，使熔融性树脂的分散液(分散体，dispersion)含浸于纤维基材11中。使之从一对辊之间通过，使熔融性树脂含浸至纤维基材11中并且调节厚度。接着，将其在比熔融性树脂的熔点低的100℃附近进行干燥，之后，在低于熔融性树脂的熔点而分散液的分散剂(表面活性剂)被加热分解的温度进行加热。加热分解温度例如能够为在使用PFA分散体作为熔融性树脂的分散液时比作为PFA的熔点的300～310℃低的不到300℃。这样，第1层1的表面不会过硬，容易层叠以下要说明的第2层2。由此，形成作为预浸料的第1层1。另外，能够重复进行以上的含浸、干燥和加热的工序至第1层1成为所期望的厚度。
接着，形成第2层2。即，将第1层1浸于非熔融性树脂和无机填充物的分散液(分散体)中，使第1层1的两个面附着第2层2的材料。其中，优选按体积比、非熔融性树脂多于无机填充物地混合。将其从一对辊之间通过，调节第2层2的厚度。接着，将其在比非熔融性树脂的熔点低的100℃进行干燥，之后，在超过比非熔融性树脂的熔点高的310℃温度进行加热。能够重复进行以上的含浸、干燥和加热的工序至第2层2达到所期望的厚度。这样，在第1层1的两个面形成有第2层2的第1中间体。
接着，在第1中间体的两个面形成第3层3。即，将第1中间体浸于非熔融性树脂的PFA的分散液(分散体)中，使第1中间体的两个面、即第2层2的两个面附着第3层3的材料。将其从一对辊之间通过，调节第3层3的厚度。接着，将其在比非熔融性树脂的熔点低的100℃附近进行干燥，之后，在超过比非熔融性树脂的熔点高的310℃的温度进行加热。能够重复进行以上的含浸、干燥和加热的工序至第3层3成为所期望的厚度。这样，形成第2中间体。
最后，在第2中间体的两个面形成导电层4。例如，将铜箔等导电层4层叠于第2中间体的两个面之后，在380℃进行热压接(压制成型)。由此，在第2中间层的两个面接合导电层4。这样，形成电路基板。
＜7.特征＞
根据以上的电路基板，作为构成第1层1的树脂使用熔融性的含氟树脂。该熔融性的含氟树脂流动性高，因此能够充分地含浸至纤维基材11之间。因此，能够防止在第1层1形成空隙，能够防止在电路基板内吸收水分。其结果是，能够防止电路基板的电特性因水分而发生变化。
＜8.变形例＞
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，不过本发明并不限定于上述实施方式，而能够在不脱离其主旨的限度内进行各种变更。例如能够进行以下的变更。此外，以下的变形例能够适当地组合。
＜8-1＞
在上述实施方式中，以形成有导电层4的部件为电路基板，不过本发明的电路基板还能够为上述第2中间体。即，能够将导电层4在事后对第2中间体设置。
＜8-2＞
在上述实施方式中，在形成第1层1时，令PFA分散体不到比作为PFA的熔点的300～310℃低的300℃，这是因为，如上所述，第2层2的结构在体积比中、无机填充物小于非熔融性树脂。这样，当无机填充物的比例小时，穿进第2层2的锚定效果小，因此通过使第1层1的PFA的温度低，并且使得表面不过于硬，容易层叠第2层2。
与此相对，还能够使第2层2的无机填充物的比例多于非熔融性树脂。在这种情况下，即使使第1层1的熔融性树脂(PFA等)的加热温度高于熔点而表面变硬，也能够期待第2层2的无机填充物穿进第1层1的锚定效果。因此，即使第1层1的熔融性树脂的加热温度变高，也能够将第2层2牢固地层叠至第1层1。此外，当使熔融性树脂12的加热温度高时，能够使熔融性树脂12充分地含浸入第1层1的纤维基材11，进一步防止在纤维基材11内形成空隙。
＜8-3＞
在第2层2，也并不一定含有无机填充物，还能够仅由非熔融性的含氟树脂构成第2层2。在这种情况下，能够不需要第3层3，而在第2层2的外表面根据需要形成导电层4。
＜8-4＞
第2层2还能够由不含无机填充物的非熔融性的含氟树脂层和在其两侧含有无机填充物的非熔融性的含氟树脂层构成。在这种情况下，能够在上述中间体的两侧形成第3层3。
实施例
以下，对本发明的实施例进行说明。不过，本发明并不限定于以下的实施例。
如以下那样形成实施例1、2和比较例的电路基板。
(1)实施例1
作为纤维基材准备30g/m2的玻璃纤维。接着，使PFA的分散液含浸于该纤维基材中。然后，使其通过一对辊之间，调节厚度，在约100℃进行干燥。然后，将其在比PFA的熔点低的不到300℃进行加热，形成第1层。
接着，将第1层浸于混合有PTFE和作为无机填充物的二氧化硅的分散液，使该混合液在第1层的两个面附着。二氧化硅的平均粒径为5μm。此外，PTFE与二氧化硅的体积比为6:4。然后，使其通过一对辊之间，调节厚度，在约100℃进行干燥。接着，将其在比PTFE的熔点高的约360℃进行加热，形成层叠有第2层的第1中间体。
接着，将第1中间体浸于PTFE的分散液中，使PTFE在第1层的两个面附着。然后，使其通过一对辊之间，调节厚度，在约100℃进行干燥。接着，将其在比PTFE的熔点高的约360℃进行加热，形成层叠有第3层的第2中间体。此处，以该第2中间体为实施例1。
(2)实施例2
作为纤维基材准备30g/m2的玻璃纤维。接着，使PFA的分散液含浸于该纤维基材中。然后，使其通过一对辊之间，调节厚度，在约100℃进行干燥。然后，将其在比PFA的熔点高的340℃进行加热，形成第1层。
接着，将第1层浸于混合有PTFE和作为无机填充物的二氧化硅的分散液，使该混合液在第1层的两个面附着。二氧化硅的平均粒径为5μm。此外，PTFE与二氧化硅的体积比为6:4。然后，使其通过一对辊之间，调节厚度，在约100℃进行干燥。接着，将其在比PTFE的熔点高的约340℃进行加热，形成层叠有第2层的第1中间体。
接着，与实施例1同样地层叠第3层，形成第2中间体。此处，以该第2中间体为实施例2。
(3)比较例
作为纤维基材准备30g/m2的玻璃纤维。接着，使PTFE的分散液含浸于该纤维基材中。然后，使其通过一对辊之间，调节厚度，在约100℃进行干燥。然后，将其在比PTFE的熔点高的约360℃进行加热，形成第1层。
接着，对该第1层，与实施例1一样，层叠第2层和第3层，形成第2中间体。此处，以该第2中间体为比较例。
(4)评价
将上述的实施例1、2和比较例分别制作5个，并对它们进行依据JIS C 6481 5.14印刷线路用覆铜張层压板测试方法吸水率的吸水测试。计算出的吸水率的平均如下。
·实施例1 0.09％
·实施例2 0.07％
·比较例 0.18％
根据以上的结果，在实施例1、2中实现比较例的约50％的吸水率。因此认为，当在第1层使用作为熔融性树脂的PFA时，能够在纤维基材中充分地含浸PFA，防止形成间隙。而且认为吸水率由此降低。特别是在实施例2中，认为由于使形成第1层时的加热温度为比PFA的熔点高的340℃，所以在纤维基材中进一步含浸PFA，进一步防止空隙的形成。其结果是，实施例2实现了比实施例1低的吸水率。
附图标记的说明
1 第1层
11 纤维基材
12 熔融性的含氟树脂
2 第2层
3 第3层

Claims (10)

1.一种电路基板，其特征在于，包括：
第1层，其含有纤维基材和含浸于该纤维基材的熔融性的含氟树脂；和
第2层，其在所述第1层的两个面分别配置，含有非熔融性的含氟树脂。
2.如权利要求1所述的电路基板，其特征在于：
在所述各第2层的含氟树脂中含有无机微粒。
3.如权利要求2所述的电路基板，其特征在于：
还包括分别覆盖所述各第2层、且含有非熔融性的含氟树脂的第3层。
4.如权利要求1～3中任一项所述的电路基板，其特征在于：
所述熔融性的含氟树脂为四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物树脂PFA、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物FEP、四氟乙烯-乙烯共聚物ETFE、偏氟乙烯树脂PVDF、三氟氯乙烯树脂CTFE、或者它们的组合。
5.如权利要求1～4中任一项所述的电路基板，其特征在于：
所述非熔融性的含氟树脂为聚四氟乙烯PTFE。
6.如权利要求1～5中任一项所述的电路基板，其特征在于：
在所述各第2层的含氟树脂中含有无机微粒，
所述各第2层的含氟树脂与所述无机微粒的混合比按体积比为5:5～3:7。
7.一种电路基板的制造方法，其特征在于，包括：
使熔融性的含氟树脂分散液含浸于纤维基材，通过以低于该熔融性的含氟树脂的熔点的温度进行加热而形成第1层的步骤；和
在所述第1层的两个面分别形成含有非熔融性的含氟树脂的第2层的步骤。
8.如权利要求7所述的电路基板的制造方法，其特征在于：
在所述各第2层的含氟树脂中含有无机微粒。
9.如权利要求8所述的电路基板的制造方法，其特征在于：
所述各第2层的含氟树脂与所述无机微粒的混合比按体积比为5:5～3:7。
10.如权利要求8或9所述的电路基板的制造方法，其特征在于：
还包括形成分别覆盖所述各第2层、且含有非熔融性的含氟树脂的第3层的步骤。
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