JP2003201362A

JP2003201362A - 多孔質ポリイミドフィルムおよび多孔質ポリイミド回路基板

Info

Publication number: JP2003201362A
Application number: JP2002002688A
Authority: JP
Inventors: Takao Ishikawa; 敬郎石川; Shinji Yamada; 真治山田; Toshiyuki Kawashima; 敏行川島; Shinji Tawara; 伸治田原; Kenichi Ikeda; 健一池田
Original assignee: Hitachi Ltd; Nitto Denko Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Nitto Denko Corp
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】誘電率，誘電正接が小さく、機械的強度が高
く、配線切断等を防止でき、信頼性が高い構造の高周波
用多孔質ポリイミドフィルムおよび高周波用多孔質ポリ
イミド回路基板を提供する。【解決手段】芳香族テトラカルボン酸二無水物として
ｓＢＰＤＡ(３，３'−４，４'−ビフェニルテトラカル
ボン酸無水物)系ポリイミドを用いた多孔質ポリイミド
フィルムにおいて、芳香族ジアミンとしてＰＰＤ(パラ
フェニレンジアミン)またはＰＰＤとＤＤＥ(４，４'−
ジアミノジフェニルエーテル)の混合系を採用し、ＰＰ
Ｄ組成比がモル％で１００〜７０％である多孔質ポリイ
ミドフィルム２と、銅箔１とからなる銅箔付き多孔質ポ
リイミドフィルム３。銅と線熱膨張係数を合わせた高周
波用多孔質ポリイミドフィルムが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波用多孔質ポ
リイミドフィルムおよび高周波用多孔質ポリイミド回路
基板に係り、特に、電子機器などのプリント配線基板や
衛星通信，移動体無線，ミリ波レーダ用基板に好適な高
周波用多孔質ポリイミド回路基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロニクスや通信機器に使用され
る周波数は、近年ギガヘルツの領域にシフトしている。
このような高周波領域では、伝送損失が大きくなるの
で、回路基板に使用される材料には、低誘電率，低誘電
正接が求められる。

【０００３】Ｃｕ配線材料と熱膨張係数がよく一致する
ポリイミドなどの材料の誘電特性は、その分子構造によ
り決定される各材料に固有の値を持ち、この誘電特性を
制御するには、限界がある。

【０００４】そこで、低誘電率(＝１)の空気を材料に含
ませ多孔質化し、ポリイミドなどの誘電特性を制御した
多孔質材料が多く報告されている。

【０００５】特開２０００−１５４２７３号公報は、超
臨界炭酸ガスによりナノ孔すなわち直径がｎｍの孔を形
成し４００ｍ^２／ｇ以上の高表面積を有する多孔質材料
を用いて低誘電特性を得ている。

【０００６】特開平２００１−１２３９５３号公報は、
スキン層を設け、特開２００１−１２６５３４号公報
は、フィルム層(多孔質化していない層)を積層し、強度
を高めた低誘電材料を得ている。

【０００７】特開平９−０４６０１２号公報は、多孔質
フィルムとＣｕとを低誘電特性を備えたエポキシ系接着
剤で接合した多孔質材料を得ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
には、まだ不十分な点がいくつかある。多孔質化すると
フィルムの強度が低下する。また、特開２０００−３１
９４４２号公報に記載されているように、多孔質層が連
続孔を有している場合、エッチングにより回路パターン
を形成する際に、連続孔から多孔質層にエッチング液が
浸透し、Ｃｕなどの配線材料をフィルム側からもエッチ
ングするので、設計通りの配線を形成することが困難と
なる。この従来例においては、Ｃｕ配線材料とフィルム
との熱膨張係数の違いに対する配慮が無い。

【０００９】ポリイミドフィルムにナノ孔を均一に分散
させるか、スキン層およびフィルム層を積層すると、強
度を高めることができる。しかし、一旦浸入したエッチ
ング液をフィルム層やスキン層に存在するナノ孔から取
り除くことは、困難となる。また、ポリイミドフィルム
にスキン層やフィルム層を積層した場合、エッチング時
にフィルム側からの配線のエッチングを防ぐことができ
る。しかし、ポリテトラフルオロエチレン，ポリエチレ
ンなどを用いると、Ｃｕ配線材料とフィルムとの熱膨張
係数が一致しないので、配線の切断等の問題が生じる。

【００１０】本発明の目的は、誘電率，誘電正接が小さ
く、機械的強度が高く、配線切断等を防止でき、信頼性
が高い構造の高周波用多孔質ポリイミドフィルムおよび
高周波用多孔質ポリイミド回路基板を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、式ａ記載の構造であり、Ｒが下記式ｂ，
ｃの構造からなる多孔質ポリイミドフィルムにおいて、
ｂ／(ｂ+ｃ)が０.８〜１.０である多孔質ポリイミドフ
ィルムを提案する。

【００１２】

【化７】

【００１３】

【化８】

【００１４】

【化９】本発明は、また、式ａ記載の構造であり、Ｒが式ｂ，ｃ
の構造からなる多孔質ポリイミドフィルムにおいて、ｂ
／(ｂ+ｃ)が０.５〜０.９のフィルム層とｂ／(ｂ+ｃ)が
０.７〜１.０の多孔質フィルム層とが２層以上積層され
た積層フィルムであって、前記積層フィルムの熱膨張係
数が１０〜３０ｐｐｍ／℃である多孔質ポリイミドフィ
ルムを提案する。

【００１５】上記多孔質ポリイミドフィルムにおいて、
誘電率が２.５以下，誘電正接が０.００４以下である
と、高周波特性が良い。

【００１６】また、引張強度が８０ＭＰａ以上という特
性が得られる。

【００１７】多孔質ポリイミドフィルムは、窒素吸着法
で測定すると、比表面積が２０ｍ^２／ｇ以下、または、
窒素吸着法で測定すると、細孔容積が０.０５ｍ１／ｇ
以下である。

【００１８】本発明は、上記目的を達成するために、上
記いずれかの多孔質ポリイミドフィルムを銅箔上に積層
して形成された銅箔付き多孔質ポリイミド積層板を提案
する。

【００１９】本発明は、また、上記いずれかの多孔質ポ
リイミドフィルムに銅配線パターンを形成した銅張り多
孔質ポリイミド回路基板を提案する。

【００２０】この銅張り多孔質ポリイミド回路基板は、
高周波電子部品に適用できる。

【００２１】発明者らは、鋭意検討の結果、ポリイミド
の分子構造を最適化すると、上記目的を達成できること
を見出した。本発明の多孔質ポリイミドフィルムは、低
誘電率，低誘電正接，高強度である。また、本発明によ
れば、銅配線を用いる場合、銅と線熱膨張係数を合わせ
た高周波用多孔質ポリイミドフィルムが得られる。

【００２２】本発明の第１の多孔質ポリイミドフィルム
は、式ａ記載の構造であり、Ｒが下記式ｂ，ｃの構造か
らなる多孔質ポリイミドフィルムにおいて、ｂ／(ｂ+
ｃ)が０.８〜１.０である。第１の多孔質ポリイミドフ
ィルムは、芳香族テトラカルボン酸二無水物としてｓＢ
ＰＤＡ(３，３'−４，４'−ビフェニルテトラカルボン
酸無水物)を用い、芳香族ジアミンとしてＰＰＤ(パラフ
ェニレンジアミン)およびＤＤＥ(４，４'−ジアミノジ
フェニルエーテル)を用いる。

【００２３】本発明の第２の多孔質ポリイミドフィルム
は、式ａ記載の構造であり、Ｒが下記式ｂ，ｃの構造か
らなる多孔質ポリイミドフィルムにおいて、ｂ／(ｂ+
ｃ)が０.５〜０.９のフィルム層とｂ／(ｂ+ｃ)が０.７
〜１.０の多孔質フィルム層とが２層以上積層されてい
る。また、積層フィルムの熱膨張係数は１０〜３０ｐｐ
ｍ／℃である。第２の多孔質ポリイミドフィルムは、芳
香族テトラカルボン酸二無水物としてｓＢＰＤＡを用
い、芳香族ジアミンとしてＰＰＤおよびＤＤＥを用い
る。

【００２４】ポリイミドは、芳香族テトラカルボン酸二
無水物と芳香族ジアミンとからポリアミック酸を経由
し、イミド化して合成される。芳香族テトラカルボン酸
二無水物および芳香族ジアミンの組み合わせは、多数あ
る。これら物質の組み合わせにより、合成されるポリイ
ミドのパッキング係数は異なる。

【００２５】ここでパッキング係数(Ｋ)とは、Polymer.
Sci.USSR,12,556(1970)にSlonimskiiやAskadskiiによっ
て提案されたものであり、分子鎖の固有体積(Ｖint)を
密度から求まる実際のモル体積(Ｖtrue)で割った値とし
てＫ＝Ｖint／Ｖtrue＝ＮＡΣΔＶi／（Ｍ／ｄ）ＮＡ：アボガドロ数 ΔＶi：構成原子の真の体積Ｍ：分子量ｄ：密度のように定義される。

【００２６】パッキング係数を大きくすれば、機械的強
度が向上する。

【００２７】多孔質化すると、多孔質化しないフィルム
と比較して、ポリイミドフィルムの機械的強度が低下
し、誘電率，誘電正接は、小さくなる。多孔質化しない
状態で、ポリイミドフィルムの誘電率，誘電正接を小さ
くし、機械的強度は可能な限り高くしておかなければ、
空孔率を大きくした際に、高周波用多孔質フィルムとし
て使用できない。

【００２８】したがって、芳香族ジアミンおよび芳香族
テトラカルボン酸二無水物の組み合わせを最適化するこ
とが有効であり、本発明によれば、低誘電特性と高強度
とを併せ持つ高周波用多孔質ポリイミドフィルムを得る
ことができる。

【００２９】本発明においては、芳香族テトラカルボン
酸二無水物としてｓＢＰＤＡ系ポリイミドを用いた高周
波用多孔質フィルムにおいて、芳香族ジアミンとしてＰ
ＰＤまたはＰＰＤとＤＤＥの混合系を採用し、ＰＰＤ組
成比がモル％で１００〜７０％とする。

【００３０】芳香族ジアミンにＰＰＤを用いると、パッ
キング係数の大きなポリイミドが得られる。パッキング
係数が大きいと、配向分極を抑制し、誘電率および誘電
正接が小さいフィルムを得ることができる。ＰＰＤに対
するＤＤＥ比が大きくなると、パッキング係数が小さく
なる。多孔質化する場合ＰＰＤモル％が１００〜７０％
であれば、誘電特性および耐電圧が良好であり、強度も
十分である。

【００３１】ポリイミドの熱膨張係数は、芳香族ジアミ
ンおよび芳香族テトラカルボン酸二無水物の組み合わせ
方により大きく異なる。芳香族テトラカルボン酸二無水
物としてｓＢＰＤＡを用い、芳香族ジアミンとしてＰＰ
ＤとＤＤＥを用いた場合、ポリイミドの熱膨張係数の大
きさは、４０〜１０ｐｐｍ／℃であり、ＰＰＤモル％が
大きいほど熱膨張係数は、小さくなる。一般には、ＰＰ
Ｄモル％が７０〜８５％の場合に、Ｃｕとよく一致した
熱膨張係数を得ることができる。

【００３２】発明者らは、多孔質化した場合、熱膨張係
数がどのように変化するかについて、鋭意検討した結
果、多孔質化しない同組成のフィルムよりも熱膨張係数
が小さくなることを見出した。芳香族テトラカルボン酸
二無水物としてｓＢＰＤＡを用い、芳香族ジアミンとし
てＰＰＤおよびＤＤＥを用いた場合、多孔質化していな
いフィルムと比べて、多孔質化したフィルムでは、熱膨
張係数が５０〜３０％小さくなる。例えば、ＰＰＤモル
％が８５％の場合、多孔質化していないフィルムで１８
ｐｐｍ／℃であった熱膨張係数が、多孔質化すると、１
１ｐｐｍ／℃まで小さくなる。

【００３３】この熱膨張係数の低下で、Ｃｕよりも熱膨
張係数が小さくなり、熱処理後のフィルムにはＣｕとの
間に応力が生じ、Ｃｕ側に凹型のそりが生じる。そりを
防止するには、Ｃｕと熱膨張係数を一致させればよい。

【００３４】多孔質化したフィルムの場合、熱膨張係数
は、ＰＰＤモル％が５０〜７０％である方がＣｕの熱膨
張係数とよく一致する。

【００３５】一方、高強度低誘電フィルムには、上記の
ように、ＰＰＤモル％が大きいほど有利であり、熱膨張
係数，強度，誘電特性等をすべて満足したフィルムの設
計が困難となる。

【００３６】そこで、本発明は、高強度低誘電特性が得
られる多孔質フィルムに、Ｃｕと多孔質フィルム間で生
じる応力を調整できるように熱膨張係数を制御したフィ
ルム層を積層しフィルムのそりを防止した。

【００３７】すなわち、式ａ記載の構造であり、Ｒが式
ｂ，ｃの構造からなる多孔質ポリイミドフィルムにおい
て、式ａ〜ｃ記載の構造からなる高周波用ポリイミド多
孔質基板において、Ｃｕの熱膨張係数より若干異なる熱
膨張係数を有するフィルム層に、高強度，高耐電圧であ
って低誘電特性を有するｂ／(ｂ＋ｃ)が０.５〜０.９の
多孔質フィルム層を積層する。

【００３８】ｂ／(ｂ＋ｃ)はフィルム層が０.５〜０.
９、多孔質層がｂ／(ｂ＋ｃ)が０.５〜０.９とするが、
好ましくはｂ／(ｂ＋ｃ)が０.７〜０.９のフィルム層
に、ｂ／(ｂ＋ｃ)が０.７５〜１.０の多孔質フィルム層
を積層する。さらに、特に好ましくは、ｂ／(ｂ＋ｃ)が
０.６〜０.８５であってＣｕの熱膨張係数より若干大き
な熱膨張係数を有するフィルム層に、Ｃｕより熱膨張係
数が小さいが、高強度，高耐電圧であって低誘電特性を
有するｂ／(ｂ＋ｃ)が０.８〜１.０の多孔質フィルム層
を積層する。

【００３９】このように構成された多孔質フィルムは、
フィルム全体の熱膨張係数を１０〜３０ｐｐｍ／℃とす
ると、フィルムに生じる応力を緩和できる。その結果、
より信頼性が高く、高強度，高耐電圧，低誘電特性を有
する多孔質ポリイミドフィルムを作成できた。

【００４０】

【発明の実施の形態】次に、図１〜図１０を参照して、
本発明による多孔質ポリイミドフィルムおよび多孔質ポ
リイミド回路基板の実施形態を説明する。

【００４１】本発明では、芳香族テトラカルボン酸二無
水物としてｓＢＰＤＡを用い、芳香族ジアミンとしてＰ
ＰＤおよびＤＤＥを用いる。

【００４２】溶媒としては、ポリマーを溶解するもので
あれば、特に限定されず、例えば、Ｎ−メチルピロリド
ン，γ−ブチロラクトン等がある。

【００４３】多孔質層の形成方法には、湿式凝固法，乾
式凝固法，延伸法など種々の製膜方法がある。そのうち
で、湿式凝固法によれば、連続気泡多孔質膜が得られ好
ましい。

【００４４】湿式凝固法では、一般に、溶剤に樹脂と添
加剤等を溶解した製膜原液(ドープ)を調製し、これを基
材に塗布(キャスト)したものを凝固液に浸漬して溶剤置
換させ、樹脂を凝固(ゲル化)させ、その後、凝固液等を
乾燥除去し、多孔質層を得る。多孔質化していないフィ
ルム層や多孔質層を銅箔上に直接形成させることもでき
る。

【００４５】なお、湿式凝固法におけるドープは、好ま
しくは−２０〜４０℃の温度範囲で塗布される。また、
凝固液としては、用いる樹脂を溶解せずに上記溶剤と相
溶性を有するものであれば、限定されない。水と、メタ
ノール，エタノール，イソプロピルアルコール等のアル
コール類と、これらの混合液とが用いられ、特に水がよ
く用いられる。浸漬時の凝固液の温度は特に限定されな
い。好ましくは、０〜５０℃の温度範囲である。

【００４６】製膜原液のポリマー濃度は、５重量％から
２５重量％の範囲が好ましく、特に、より優れた強度を
有する多孔質成型体を得るには、７重量％以上であり、
高空孔率を有する多孔質成型体を得るには、２０重量％
以下がより好ましい。濃度が高すぎると、粘度が高くな
りすぎて取り扱いが困難になるし、濃度が低すぎると、
多孔質膜を形成できないからである。

【００４７】孔径形状や孔径制御のために硝酸リチウム
のような無機物やポリビニルピロリドンのような有機物
を添加することもできる。添加物の濃度は、溶液中に１
重量％から１０重量％まで添加するのが好ましい。硝酸
リチウムを添加すると、溶剤と凝固液との置換速度が速
く、スポンジ構造の中にフィンガーボイド構造(指状に
ボイドを有する構造）を形成できる。ポリビニルピロリ
ドンのような凝固スピードを遅くする添加剤を加える
と、スポンジ構造が均一に広がった多孔質層が得られ
る。

【００４８】ドープは一定の厚みに塗布し、水等の凝固
液中に浸積して凝固させたり、水蒸気雰囲気下に放置し
て凝固した後、水中に浸積するなどして、脱溶剤され、
多孔質層となる。多孔質層の形成後、凝固液から取り出
し、乾燥する。乾燥温度は、特に制限されない。２００
℃以下での乾燥が望ましい。

【００４９】形成した多孔質層，フィルム層は、最終的
に２００〜５００℃で熱処理して、前駆体（ポリアミド
酸）を加熱閉環させてポリイミド化する。

【００５０】本発明によれば、５０〜８５％のような高
い空孔率を有する多孔質成型体を銅箔上に形成できる。

【００５１】なお、下記手順で配線を形成し、空孔率，
孔径，厚み，誘電率および誘電特性，吸水率を測定し、
引張試験を実行した。

【００５２】東京応化工業社製のフィルムレジストを１
００℃，４ｋｇ／ｍｍ^２の圧力で銅箔に貼り付け、高圧
水銀灯で３０ｍＪ／ｃｍ^２で露光し、１％Ｎａ_２ＣＯ_３
で現像した。次に、和光純薬製ＦｅＣｌ_３エッチング液
に浸漬し、配線を形成した。形成した配線の様子は、Ｓ
ＥＭで観察し、配線の形成状態を判断した。なお、配線
の形成以外の試験は、和光純薬製ＦｅＣｌ_３エッチング
液を用い、銅箔を除去した多孔質フィルムを用いた。

【００５３】多孔質体の片面の面積Ｓ(ｃｍ^２)，厚みｄ
(ｃｍ)，重量ｍ(ｇ)と多孔質化していない形成材料の比
重ｒ(ｇ／ｃｍ^３)とから、下式により空孔率(体積％)＝[１−((ｍ／ｒ)／(Ｓ×ｄ))]×100 空孔率を算出した。

【００５４】多孔質体の断面の走査電子顕微鏡写真に基
づいて孔径を測定した。５／１００ｍｍ精度のノギスに
より厚みを測定した。

【００５５】アジレントテクノロジー社製ネットワーク
アナライザに関東電子応用開発社製共振器を接続し、１
０ＧＨzの誘電率および誘電特性を測定した。

【００５６】ＴＡインスツルメント社製ＴＧＡを用い、
サンプルを１５０℃で１０分間処理し冷却した後、３０
℃７５％の水蒸気を導入し、重量変化を測定して、吸水
率を測定した。

【００５７】２*１０ｃｍにサンプルを切り出し、５ｍ
／ｍｉｎの速度で引張試験を実行した。

【００５８】

【実施形態１】図１は、本発明による多孔質ポリイミド
ワィルムを用いた銅箔付き配線用基板の構成を示す。

【００５９】窒素フローが可能なグローブボックスにお
いて、所定の比率で混合した芳香族ジアミンであるＰＰ
ＤおよびＤＤＥをＮ−メチルピロリドンに加え、室温で
撹絆した。次いで、芳香族ジアミン１モルに対し、酸無
水物であるｓＢＰＤＡを１モル加え、１時間ほど窒素フ
ロー中で撹絆し、１０ｗｔ％のポリアミド酸溶液を得
た。

【００６０】得られたポリアミド酸溶液を厚さ１８μｍ
の銅箔１に塗布し、水が入った凝固槽中に浸漬して水と
接触させゲル化(凝固)させた。これを取り出し、１２０
℃で十分に乾燥させ、さらに４００℃で３０分間処理し
イミド化させ、多孔質ポリイミドフィルム２を銅箔１上
に形成し、銅箔付き多孔質ポリイミドフィルム３を作成
した。なお、空孔率は、濃度を調整して制御し、空孔径
は、凝固槽の温度により制御し、空孔率が約４０％，６
５％、空孔径が約０.２μｍであって、ＰＰＤモル％が
異なるサンプルを作成した。

【００６１】図２は、図１の実施形態により作成した各
種サンプルの評価結果を示す図である。この評価による
と、ＰＰＤモル％が１００〜８０％であれば、誘電特性
が良好であり、引張強度が８０ＭＰａ以上であり、耐電
圧が１００Ｖ／μｍ以上と高い。

【００６２】また、フォトリソグラフィにより、作成し
たフィルムに配線を形成したら、ラインおよびスペース
が３０μｍのラインを形成できた。

【００６３】したがって、ＰＰＤモル％を１００〜８０
％とすると、耐電圧，機械的強度が高く、誘電特性が良
好な高周波用多孔質ポリイミドフィルムおよびそれを用
いた配線基板を作成できる。

【００６４】

【実施形態２】図３は、本発明による銅箔付きフィルム
層積層多孔質ポリイミドフィルムの実施形態の構造を示
す図である。

【００６５】窒素フローが可能なグローブボックス中
で、K.J.Olioier,J.Polymer Sci.，A−1，3，1373(196
5)に記載された方法に従い、ＰＰＤ比が所定の重量％と
なるように、Ｎ−メチルピロリドン中にＰＰＤおよびＤ
ＤＥを加える。次に、芳香族ジアミンに対して、酸無水
物であるｓＢＰＤＡを等モル加え、窒素フロー中で約１
時間撹絆し、１０ｗｔ％のポリアミド酸溶液を得た。こ
れを厚さ１８μｍの銅箔１に塗布してフィルム層５を形
成した。この段階では、フィルム層５は、イミド化して
いない。

【００６６】実施形態１と同様な手順により、多孔質層
を形成する際に熱処理し、フィルム層５，多孔質層２と
もにイミド化し、フィルム層５上に厚さ約４５μｍの多
孔質ポリイミドフィルム２を得た。

【００６７】なお、空孔率は、濃度を調整して制御し、
空孔径は、凝固槽の温度で制御し、空孔率約６０％，空
孔径約０.２μｍでＰＰＤ比が異なる多孔質フィルム２
およびフィルム層５が積層した銅箔付きフィルム層積層
多孔質ポリイミドフィルム４を作成した。

【００６８】作成した銅箔付きフィルム層積層多孔質ポ
リイミドフィルム４を用いて、フォトリソグラフィによ
り銅箔をエッチングし、配線を形成した。

【００６９】図４は、図３の実施形態２により作成した
各種サンプルの評価結果を示す図である。この評価によ
ると、フィルム層のＰＰＤモル％が５０〜７０％、多孔
質層のＰＰＤモル％が８０〜１００モル％であれば、誘
電特性が良好であり、引張強度が８０ＭＰａ以上であ
り、耐電圧が１００Ｖ／μｍ以上と高い。また、フィル
ム層のＰＰＤモル％が５０〜７０％，多孔質層のＰＰＤ
モル％が８０〜１００％であれば、熱膨張係数は、１０
〜３０ｐｐｍ／℃であり、積層フィルムがカールするこ
とはなかった。

【００７０】図５は、図３の実施形態２の配線形成手順
を示す図である。

【００７１】多孔質ポリイミド６，フィルム層７，銅箔
８からなる多孔質ポリイミドフィルムを用いた配線用基
板の銅箔面に、ステップ１のように東京応化工業製フィ
ルムレジスト(ＨＲ−１３０)を１００℃，３ｋｇ／ｃｍ
^２でラミネートし、銅箔８上にレジストフィルム９を積
層した。

【００７２】次いで、４０μｍのライン／スペースで配
線を描いたマスクを装着し、超高圧水銀ランプで３０ｍ
Ｊ／ｃｍ^２で露光し、０.５％Ｎａ_２ＣＯ_３水溶液をス
プレーして現像し、ステップ２のように、銅箔８上にレ
ジストフィルム９を加工し、マスクを形成した。

【００７３】次に、スプレーを用いて、和光純薬製Ｆｅ
Ｃｌ_３／ＨＣｌエッチング液をマスク面に吹き付け、ス
テップ３に示すように、銅箔をエッチングした。エッチ
ング後、配線基板を流水で１分間洗浄し、希ＨＣｌに２
分間浸漬し、さらに流水で１分間洗浄した。

【００７４】その後、２％ＮａＯＨ水溶液に浸漬し、レ
ジストフィルムを剥離させた。レジストフィルム剥離後
に流水で２分間洗浄し、１２０℃で６０分間乾燥しステ
ップ４のような配線形成した基板を得た。

【００７５】以上のように、多孔質ポリイミドフィルム
を用いた配線用基板の銅箔をフォトリソグラフィにより
エッチングし、ライン／スペースが４０／４０μｍの配
線を形成した。さらに、同様の手法により形成した５ｍ
ｍライン幅を用いてピール強度を測定した。結果は、
１.２ｋＮ／ｍ^２という結果が得られた。多孔質層と銅
箔とを直接接合する場合、銅箔の接触面積が小さくな
り、ピール強度が低下する恐れがあるが、フィルム層を
介して銅箔と接合しているので、１.２ｋＮ／ｍ^２とい
う高い強度を維持できた。

【００７６】また、配線を形成したサンプルについて、
温度を−５０と１５０℃との間で上下させる熱サイクル
試験を３０００サイクル実行した。その結果、熱膨張係
数を調整したフィルム層のＰＰＤモル％が５０〜９０
％、多孔質層のＰＰＤモル％が７０〜１００％のサンプ
ルでは、配線切断および剥離等の不良が発生することは
なかった。

【００７７】以上の実験によれば、フィルム層のＰＰＤ
モル％が５０〜９０％、多孔質層のＰＰＤモル％が７０
〜１００％のポリイミドフィルムを採用すると、引張強
度が１００ＭＰａ以上、耐電圧が１００Ｖ／μｍ以上で
あって、配線の切断および剥離等の不良発生を防止で
き、信頼性が高い配線基板が得られた。

【００７８】

【比較例】図６は、スキン層を形成した多孔質ポリイミ
ドフィルムと本発明による多孔質ポリイミドフィルムと
の洗浄のしやすさを比べるためのサンプルの構造を示す
図である。

【００７９】実施形態１と同様の操作で、図６(Ａ)に示
すように、銅箔１０上にＰＰＤモル％が８０％，空孔径
が０.２μｍであって、空孔率が４０および６５％の多
孔質ポリイミドフィルム１１を作成した。

【００８０】一方、熱処理条件を変えて、図６(Ｂ)に示
すように、銅箔１０上に多孔質ポリイミドフィルム１１
を形成し、多孔質ポリイミドフィルム１１上にスキン層
１２を作成した。

【００８１】作成した銅箔付きフィルムは、和光純薬製
造のＦｅＣｌ_３系エッチング液を用いて銅箔をエッチン
グした後、希ＨＣｌおよび流水を用いて洗浄し、１２０
℃で３０分間乾燥した。

【００８２】図７は、窒素吸着法を用いて、スキン層を
形成した多孔質ポリイミドフィルムと本発明による多孔
質ポリイミドフィルムとのサンプルの表面積および細孔
容積を測定した結果を示す図である。１０ＧＨzにおけ
る誘電正接は、空洞共振器を用いて測定されている。

【００８３】スキン層を有するサンプルは、表面積およ
び細孔容積が、スキン層無しのサンプルに比べて、大き
な値となった。窒素吸着法により測定される表面積およ
び細孔容積は、ナノ孔に起因した細孔である。したがっ
て、この差は、ナノ孔の量の差に相当する。

【００８４】ナノ孔の多いスキン層を有するサンプルで
は、ナノ孔に浸入したエッチング液が洗浄されずに残っ
たために、誘電正接が大きくなっている。これに対し
て、ナノ孔が少ないスキン層無しのサンプルでは、誘電
正接の値が小さく、十分に洗浄されている。

【００８５】以上の結果により、窒素吸着法で測定され
た比表面積が２０ｍ^２／ｇ以下、または、窒素吸着法で
測定された細孔容積が０.０５ｍ１／ｇ以下であれば、
エッチング液の洗浄が十分に可能であり、現行の製造ラ
インにより配線を形成できる多孔質ポリイミド回路基板
が得られる。

【００８６】

【実施形態３】図８は、本発明による多孔質ポリイミド
回路基板を用いる携帯電話機の内蔵アンテナの概略構造
を示す図である。

【００８７】携帯電話機(携帯通信機)は、よく知られて
いるように、受話器，液晶表示部，各種機能キー，数字
キー，送話器，伸縮可能なロッドアンテナなどを本体ケ
ースに備える。

【００８８】本体ケース内には、周知の制御回路基板，
バッテリ，インターフェース基板，受信回路基板，送信
回路基板、ＲＦ回路基板等が収容されている。ＲＦ回路
基板は、ＲＦパッケージング内に収容される。

【００８９】ＲＦパッケージング１３は、図８に示すよ
うに、鉄板等の導電材の板材を直方体状に接合して構成
されている。図示しないが、ＲＦパッケージング１３
は、メッキされた給電部を有し、この給電部が同軸ケー
ブル等により上記制御回路基板に接続されている。

【００９０】アンテナ板１４は、多孔質ポリイミドフィ
ルム１５とアンテナパターン１６とからなり、エポキシ
樹脂を用いて、ＲＦパッケージング１３に貼り付けられ
ている。アンテナ板１４は、熱圧着などのプロセスによ
り、同軸ケーブルで給電部１７に接続され、ＲＦパッケ
ージング１３の表面との間に静電容量を確保し、内蔵ア
ンテナとなっている。アンテナ板１４は、同軸ケーブル
により、制御回路基板に接続されている。

【００９１】本実施形態３においては、ＲＦパッケージ
ング１３とアンテナ板１４とにより内蔵アンテナが構成
される。この内蔵アンテナは、低誘電特性を有する多孔
質ポリイミドを誘電体層として用いているので、高周波
における損失が小さい。すなわち、低誘電特性を有する
多孔質ポリイミド配線板は、高周波回路において伝送損
失を低減でき、携帯通信機器の内蔵アンテナに適用する
と、低電力化が可能となる。

【００９２】

【実施形態４】図９は、本発明による多孔質ポリイミド
配線板を用いる高周波送受信装置の実施形態の概略構造
を示す断面図である。

【００９３】本発明による多孔質ポリイミド配線板は、
自動車の車載レーダのアンテナに適用できる。多孔質ポ
リイミド配線板は、高周波特にミリ波を使用する回路に
おいて、伝送損失を低減することが望まれている。本発
明による多孔質ポリイミド配線板は、低誘電特性を有す
るので、車載レーダのアンテナ板に適用すると、低電力
化，高信頼性化に寄与する。

【００９４】金属ベースプレート１８の上面に、多孔質
ポリイミドからなるアンテナ基板１９を接着し、金属ベ
ースプレート１８の下面には、送受信回路を構成する回
路基板２０とmonolithic microwave integrated circui
tsＭＭＩＣ半導体チップ２１とを接着してある。

【００９５】回路基板２０の表面に設けられた回路パタ
ーン導体２７とアンテナ基板１９の表面に設けられたア
ンテナパターン導体２４とは、同軸線路の中心導体２３
により接続されている。

【００９６】ＭＭＩＣは、パッケージされていないの
で、送受信回路は、送受信回路の金属カバー２２により
気密封止されている。送受信回路カバー２２の一部分に
電源やＩＦ信号用の外部端子２９が設けられている。こ
れらの外部端子２９は、絶縁物２５，２６により、それ
ぞれ、金属ベースプレート１８および金属カバー２２か
ら電気的に絶縁されている。外部端子２９および送受信
回路と回路パターン導体および半導体チップ２１とは、
ボンディングワイヤ２８により接続されている。なお、
半導体チップ２１は、回路基板２０上に直接接続される
フリップチップ実装構造でもよい。また、金属ベースプ
レート１８と金属カバー２２とは、プラスチック等の非
金属で形成し、その表面を金属メッキや蒸着膜等により
覆ったものでもよい。

【００９７】図１０は、図９の高周波送受信装置を裏面
から見た構造を示す図である。点線は、表面に接着され
たアンテナ基板１９を示している。

【００９８】本実施形態４においては、高周波送受信装
置のアンテナ基板に低誘電特性を示す多孔質ポリイミド
を誘電体層として用いているので、損失が小さいミリ波
用アンテナ板を製造できる。

【００９９】

【発明の効果】本発明によれば、式Ｉ〜III記載の構造
からなるポリイミドフィルムにおいて、ｂ／(ｂ+ｃ)が
０.８〜１.０であり、芳香族テトラカルボン酸二無水物
としてｓＢＰＤＡを用い、芳香族ジアミンとしてＰＰＤ
およびＤＤＥを用いる高周波用多孔質ポリイミドフィル
ムが提供される。

【０１００】また、空孔率が４０〜８５％で、式Ｉ〜II
I記載の構造からなる多孔質ポリイミドフィルムにおい
て、ｂ／(ｂ+ｃ)が０.５〜０.９であって、空孔率が０
〜１０％のフィルム層に、ｂ／(ｂ+ｃ)が０.７０〜１.
０の多孔質フィルム層が積層されている。また、フィル
ム層の線熱膨張係数は、１０〜３０ｐｐｍ／℃である。
第２の多孔質ポリイミドフィルムは、芳香族テトラカル
ボン酸二無水物としてｓＢＰＤＡを用い、芳香族ジアミ
ンとしてＰＰＤおよびＤＤＥを用いる高周波用多孔質ポ
リイミドフィルムが提供される。

【０１０１】したがって、誘電率，誘電正接が小さく、
機械的強度が高く、配線切断等を防止でき、信頼性が高
い構造の高周波用多孔質ポリイミドフィルムおよび高周
波用多孔質ポリイミド回路基板が得られる。

【０１０２】また、銅配線を用いる場合、銅と線熱膨張
係数を合わせた高周波用多孔質ポリイミドフィルムが得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による銅箔付き多孔質ポリイミドフィル
ムの実施形態の構造を示す図である。

【図２】図１の実施形態により作成した各種サンプルの
評価結果を示す図である。

【図３】本発明による銅箔付きフィルム層積層多孔質ポ
リイミドフィルムの実施形態の構造を示す図である。

【図４】図３の実施形態２により作成した各種サンプル
の評価結果を示す図である。

【図５】図３の実施形態２の配線形成手順を示す図であ
る。

【図６】スキン層を形成した多孔質ポリイミドフィルム
と本発明による多孔質ポリイミドフィルムとの洗浄のし
やすさを比べるためのサンプルの構造を示す図である。

【図７】窒素吸着法を用いて、スキン層を形成した多孔
質ポリイミドフィルムと本発明による多孔質ポリイミド
フィルムとのサンプルの表面積および細孔容積を測定し
た結果を示す図である。

【図８】本発明による多孔質ポリイミド回路基板を用い
る携帯電話機の内蔵アンテナの概略構造を示す図であ
る。

【図９】本発明による多孔質ポリイミド配線板を用いる
高周波送受信装置の実施形態の概略構造を示す断面図で
ある。

【図１０】図９の高周波送受信装置を裏面から見た構造
を示す図である。

【符号の説明】

１銅箔２多孔質ポリイミドフィルム３銅箔付き多孔質ポリイミドフィルム４銅箔付きフィルム層積層多孔質ポリイミドフィルム５フィルム層６多孔質ポリイミド７フィルム層８銅箔９レジストフィルム１０銅箔１１多孔質ポリイミド１２スキン層１３ＲＦパッケージング１４アンテナ板１５多孔質ポリイミドフィルム１６アンテナパターン１７給電部１８ベースプレート１９アンテナ基板２０回路基板２１半導体チップ(ＭＭＩＣ) ２２送受信回路カバー２３中心導体２４アンテナパターン導体２５絶縁物２６絶縁物２７回路パターン導体２８ボンディングワイヤ２９ＩＦ信号用の外部端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 23/14 Ｈ０５Ｋ 1/03 ６１０ＮＨ０５Ｋ 1/03 ６１０Ｃ０８Ｌ 79:08 Ｚ // Ｃ０８Ｌ 79:08 Ｈ０１Ｌ 23/14 Ｒ (72)発明者山田真治茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者川島敏行大阪府茨木市下穂積一丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者田原伸治大阪府茨木市下穂積一丁目１番２号日東電工株式会社 (72)発明者池田健一大阪府茨木市下穂積一丁目１番２号日東電工株式会社内Ｆターム(参考） 4F074 AA74 AH03 CB43 DA08 DA20 DA22 DA24 DA47 DA54 4F100 AB17C AB33C AK49A AK49B BA01 BA02 BA03 BA04 BA05 BA10A BA10C BA16 DJ00A DJ00B EH46 EJ42 GB43 JA02A JA02B JG05 JG05A JG05B JK01 JK02A JK02B YY00A YY00B 4J043 PA04 PA08 PA19 QB15 QB26 QB31 RA35 SA06 SB02 SB03 TA22 TB01 UA121 UA131 UA132 UA672 UB121 UB402 VA011 VA021 VA022 VA041 VA062 YA06 ZA43 ZB50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】式ａ記載の構造であり、Ｒが下記式ｂ，
ｃの構造からなる多孔質ポリイミドフィルムにおいて、ｂ／(ｂ+ｃ)が０.８〜１.０であることを特徴とする多
孔質ポリイミドフィルム。【化１】【化２】【化３】
【請求項２】式ａ記載の構造であり、Ｒが下記式ｂ，
ｃの構造からなる多孔質ポリイミドフィルムにおいて、ｂ／(ｂ+ｃ)が０.５〜０.９のフィルム層とｂ／(ｂ+ｃ)
が０.７〜１.０の多孔質フィルム層とが２層以上積層さ
れた積層フィルムであって、前記積層フィルムの熱膨張係数が１０〜３０ｐｐｍ／℃
であることを特徴とする多孔質ポリイミドフィルム。【化４】【化５】【化６】
【請求項３】請求項１または２に記載の多孔質ポリイ
ミドフィルムにおいて、誘電率が２.５以下，誘電正接が０.００４以下であるこ
とを特徴とする多孔質ポリイミドフィルム。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか一項に記載
の多孔質ポリイミドフィルムにおいて、引張強度が８０ＭＰａ以上であることを特徴とする多孔
質ポリイミドフィルム。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか一項に記載
の多孔質ポリイミドフィルムにおいて、窒素吸着法で測定した比表面積が２０ｍ^２／ｇ以下、ま
たは窒素吸着法で測定した細孔容積が０.０５ｍ１／ｇ
以下であることを特徴とする多孔質ポリイミドフィル
ム。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか一項に記載の多
孔質ポリイミドフィルムを銅箔上に積層して形成された
銅箔付き多孔質ポリイミド積層板。
【請求項７】請求項請求項１〜６のいずれか一項に記
載の多孔質ポリイミドフィルムに銅配線パターンを形成
した銅張り多孔質ポリイミド回路基板。
【請求項８】請求項７に記載の銅張り多孔質ポリイミ
ド回路基板を用いた電子部品。