JP2003249733A - プリント配線板 - Google Patents

プリント配線板

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JP2003249733A
JP2003249733A JP2002047997A JP2002047997A JP2003249733A JP 2003249733 A JP2003249733 A JP 2003249733A JP 2002047997 A JP2002047997 A JP 2002047997A JP 2002047997 A JP2002047997 A JP 2002047997A JP 2003249733 A JP2003249733 A JP 2003249733A
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printed wiring
wiring board
conductive line
layer
ghz
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JP2002047997A
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English (en)
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Kimiteru Tagawa
公照 田川
Ichiro Nakayama
一郎 中山
Koichi Yabuuchi
広一 藪内
Yoshito Uehara
義人 上原
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PURINTEKKU KK
Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
PURINTEKKU KK
Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】表層部の導電線路の高周波での減衰量が小さい
プリント配線板を提供する。 【解決手段】誘電体層11と誘電体層11の表層部に設
けられた導電線路20とを備えるプリント配線板1であ
って、導電線路20が、下地のCu配線と、Al、Ag
およびAuからなる群より選ばれる1以上の金属からな
る表層部16とを備える。また、誘電体層11が、シリ
カ粒子と、ガラスクロスと、ポリブタジエン、ポリイソ
プレン、ブタジエンを含む共重合体およびイソプレンを
含む共重合体からなる群より選ばれる1以上の高分子
と、を含有する組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線板に
関し、特に、電子機器の実装に用いられるプリント配線
板に関し、さらには、高速伝送性、高周波特性に優れた
プリント配線板に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、インターネット、LAN等のIT
関連の技術革新に伴い、光通信、携帯電話等のデジタル
無線通信、デジタル衛星放送等の通信ネットワークが利
用されている。これらの通信では、多量のデータが送受
信される関係上、使用される電子機器に対し、周波数の
高周波化が求められることとなる。通信に利用される電
子機器は多岐に及び、ネットワークに使用される交換
機、ルーター、サーバー等、携帯電話等の無線関連で
は、基地局に使用されるアンテナ、アンプ等、衛星放送
の受信に使用されるLNB(ローノイズブロック)等が
挙げられる。これらの電子機器の高周波化に伴い、電子
機器に使用されるプリント配線板に対しても優れた高周
波特性が望まれている。
【0003】従来、プリント配線板には、ガラスクロス
にエポキシ樹脂を含浸した材料(通称FR4、以下FR
4と記載する)が誘電体層として用いられてきた。FR
4の両面に銅箔を張り合わせた両面基材(通称コア材、
以下コア材と記載する)とFR4の樹脂をBステージの
状態としたもの(通称プリプレグ、以下プリプレグと記
載する)を基本材料として使用している。
【0004】コア材を使用し、NC穴あけを行い、銅メ
ッキを行いスルーホールを形成する。その後、両面の導
電層の表面に感光性樹脂層を形成し、フォトマスクを使
用し、露光・現像・エッチング・剥離を行い回路パター
ン形成を行う。その後、配線部の酸化防止の為にソルダ
ーレジスト塗布、および端子部の酸化防止の為にNi−
Auメッキを行うプロセスにより製造される両面プリン
ト配線板が使用されている。
【0005】また、コア材を使用し、両面に回路パター
ンを形成する。導電層の表面を黒化処理により酸化防止
皮膜を形成する。得られた基材をプリプレグを介して加
熱プレスにより加熱圧着し、多層シールド板を形成す
る。その後NC穴あけを行い、銅メッキを行いスルーホ
ールを形成する。その後、両面板同様に回路形成を行
い、外層部の配線部の酸化防止の為にソルダーレジスト
塗布および端子部の参加防止の為に、Ni−Auメッキ
を行うプロセスにより製造される多層プリント配線板が
使用されている。
【0006】このような方法により製造されるプリント
配線板は、電子機器への実装性、環境・薬品の耐久性、
機械的強度に優れていることから電子機器業界で広く用
いられている。
【0007】しかしながら、このようなプリント配線板
は、1GHz未満の低周波の電子機器では、導電線路の
減衰量も少なく、好適に使用可能であるが、1GHz以
上の高周波の領域では、導電線路の減衰量が大きく、高
周波の電子機器に使用した場合、効率よく使用すること
が出来ないプリント配線板となっていた。
【0008】更に詳細には、該従来のプリント配線板の
表層部の導電線路の減衰率は、45MHz以上、26G
Hz以下の周波数範囲で、0.05dB/cm・GHz
程度であり、1GHz未満の周波数で使用した場合は、
例えば10cmの配線長で500MHzの周波数では、
0.25dB程度の減衰量である良好な伝送特性が得ら
れるが、1GHz以上の周波数、例えば、10cmの配
線長で10GHzの周波数では、5dBの大きな減衰が
あり、信号の伝送の低下を改善する必要性があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、表層部の導電線路の高周波での減衰量が小さい
プリント配線板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、本発明者ら
が、プリント配線板の材料、プリント配線板の製造方法
等につき、高周波の伝送特性の測定により鋭意研究した
結果、得られた成果である。
【0011】本発明によれば、誘電体層と前記誘電体層
の表層部に設けられた導電線路とを備えるプリント配線
板であって、前記導電線路が、下地のCu配線と、A
l、AgおよびAuからなる群より選ばれる1以上の金
属からなる表層部とを備え、Ni層を備えていないこと
を特徴とするプリント配線板が提供される。
【0012】好ましくは、前記誘電体層が、シリカ粒子
と、ガラスクロスと、ポリブタジエン、ポリイソプレ
ン、ブタジエンを含む共重合体およびイソプレンを含む
共重合体からなる群より選ばれる1以上の高分子とを含
有する組成物である。
【0013】ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブタジ
エンを含む共重合体およびイソプレンを含む共重合体か
らなる群より選ばれる1以上の高分子は、樹脂全体を基
準として、50重量%以上、好ましくは70重量%以
上、更に好ましくは90重量%以上である。また、シリ
カ粒子を、誘電体層全体を基準として5〜60体積%、
ガラスクロスを、誘電体層全体を基準として10〜40
体積%含有する組成物が好ましく使用できる。
【0014】なお、ポリブタジエン、ポリイソプレン、
ブタジエンを含む共重合体およびイソプレンを含む共重
合体からなる群より選ばれる1以上の高分子は、好まし
くは、ポリブタジエンおよびポリイソプレンの少なくと
も一つと、ブタジエンを含む共重合体およびイソプレン
を含む共重合体の少なくとも一つとを含有する。
【0015】また、ポリブタジエン、ポリイソプレン、
ブタジエンを含む共重合体およびイソプレンを含む共重
合体からなる群より選ばれる1以上の高分子として、
1,2−ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−
ブタジエン−スチレンブロックコポリマーおよびスチレ
ン−イソプレン−スチレンブロックコポリマーからなる
群より選ばれる1以上の高分子が好ましく選択される。
【0016】また、好ましくは、前記表層部の導電線路
が、周波数45MHz以上26GHz以下の範囲で、減
衰率が0.008dB/cm・GHz以上0.012d
B/cm・GHz以下の導電線路である。0.012d
B/cm・GHzを超える減衰率では、1GHz以上の
高周波の伝送特性が低下してしまい電子機器の性能が低
下する。
【0017】また、好ましくは、前記導電線路に接触す
る前記誘電体層が、周波数2.4GHz以上60GHz
以下の範囲で、誘電率が3.0、誘電正接が0.001
以上、誘電率が4.0、誘電正接が0.005以下であ
る。誘電率4.0、誘電正接0.005を超える範囲で
は、高周波の伝送特性が低下してしまい電子機器の特性
が低下する。
【0018】また、好ましくは、前記導電線路の表層部
に有機防錆剤が被覆されている。
【0019】本発明の好ましい形態を更に詳細に説明す
る。本発明の表層部の導電線路の形態のは制限はない
が、単純なマイクロストリップ線路またはコプレナーマ
イクロストリップ線路が好ましい。導体厚みおよび幅
は、インピーダンス値から決定されるが、厚み1μm以
上200μm以下、幅1μm以上10mm以下が好まし
い。厚み5μm以上100μm以下、幅5μm以上20
00μm以下が更に好ましい。幅、厚み1μm未満で
は、プリント配線板の加工が困難であり、厚み200μ
m、幅10mmを超える場合は実用的な意味がない。
【0020】導電線路の表層部には、ソルダーレジスト
等の樹脂層を形成することは好ましくない。導電線路上
に誘電率の高い誘電体層が形成され、導電線路の電送特
性が低下することになる。
【0021】導電線路に接合した表層部の誘電体層の厚
みは、インピーダンス値から決定されるが、10μm以
上2000μm以下が好ましい。10μm未満は、製造
困難であり、2000μmを超える厚みは実用上意味が
ない。誘電体層に隣接する導電線路の反対面には、グラ
ンドの導体層を形成することが好ましい。また、コプレ
ナーマイクロストリップ線路の場合、および必要に応
じ、導電線路側に導電線路部以外にグランド層を設けた
場合は、スルーホールにより導電線路側のグランド層と
反対面のグランド層との接合を行うことが好ましい。ス
ルーホールの数は、1個/cm以上1000個/cm
以下が好ましい。1個/cm以下では、導電線路の
伝送特性が低下し、1000個/cmを超える数はプ
リント配線板での加工が困難である。グランド層の厚み
は、1μm以上、2000μm以下が好ましい。1μm
以下は、製造が困難であり、2000μm超える厚みは
実用上意味がない。
【0022】
【発明の実施の形態】初めに、両面板の製造方法に従い
本発明の実施の形態を説明する。内面が誘電体層で両面
に導電層を有する基材(コア材)を用意する。誘電体層
は、周波数2.4GHz以上60GHz以下の範囲で誘
電率3.0、誘電正接が0.001以上、誘電率4.0
以下、誘電正接が0.003以下の範囲であり、少なく
とも、酸化珪素粒子と、ガラスクロスと、ポリブタジエ
ン、ポリイソプレン、ブタジエンを含む共重合体および
イソプレンを含む共重合体からなる群より選ばれる1以
上の高分子とを含有する組成物である。また使用する導
電層は銅箔を使用することが好ましい。NC穴あけを行
った後、銅箔の表面に、Cr,Zn,Co等の金属によ
り防錆処理がほどこされていることから、導電層表面を
塩酸により部分除去(通称 ソフトエッチング、以下ソ
フトエッチングと記載する)して、これらCr,Zn,
Co等の金属を除去することが好ましい。NC穴あけの
数は、グランド層の接続部では、1個/cm以上、1
000個/cm以下行うことが好ましい。次いで無電
解銅メッキ、電解銅メッキを行いスルーホールを形成す
る。銅メッキ厚みは、スルーホールでの断線を防止する
目的から、5μm以上、100μm以下が好ましい。
【0023】次いで回路形成の工程を行う。銅メッキを
行った該基材の両面に感光性樹脂を形成する。感光性樹
脂の形成方法は、感光性フィルム(通称ドライフィル
ム、以下ドライフィルムと記載する)をラミネ−タで張
り合わせる方法が好ましい。また、感光性樹脂液(通
称、液状パターンレジスト、以下液状パターンレジスト
と記載する)を塗布・乾燥して形成する方法も好まし
い。得られた基材をフォトマスクを使用して、露光機に
より感光性樹脂に回路形成パターンを露光し、感光性樹
脂を硬化する。ホトマスクとしては、銀塩写真印刷のマ
スクフィルムが好ましい。また、ガラスマスクも好まし
い。得られた基材をエッチングラインを通して、現像・
エッチング・樹脂剥離を行い導体層の回路形成すること
が好ましい。
【0024】回路形成パターンとしては、少なくとも、
導電線路部とグランド部とを形成する。導電線路部とし
ては、マイクロストリップ線路乃至コプレナーマイクロ
ストリップ線路を形成することが好ましい。導電線路
は、入力信号に対する電圧定在波比(VSWR:Voltag
e Standing Wave Ratio)を低下するために、インピー
ダンス整合した配線幅、配線厚みに加工することが好ま
しい。VSWRの範囲は、1.01以上、1.20以下
が好ましい。またインピーダンス整合精度としては、好
ましくは±10%以内、更に好ましくは±5%以内、更
に好ましくは±2.5%以内とする。コプレナーマイク
ロストリップ線路のグランド層やマイクロストリップ線
路の場合の導電線路面にあるグランド層は、裏面のグラ
ンド層とスルーホールにより電気的に接続することが好
ましい。スルーホールの数は、周波数により変化する
が、1個/cm以上、1000個/cm以下が好ま
しい。
【0025】該回路を形成した基材に銅箔の酸化防止を
目的とした表面処理を実施する。導電線路の表層は、非
磁性金属の表面処理を行うことが必要である。金属とし
ては、Al、Ag、Auが好ましい。表面処理する金属
の厚みは、1nm以上、20μm以下が好ましい。得ら
れた金属表面にレジストインク樹脂等の樹脂層を形成す
ることは好ましくない。しかしながら、酸化防止の強化
の為に、0.1nm以上10nm以下の有機物の防錆皮
膜を形成することは好ましい。有機物の防錆材として
は、ロジン系防錆剤、イミダゾール系防錆剤が好まし
い。表面処理の実施方法に制限はないが、各金属の表面
処理手法を述べる。Alの表面処理方法としては、導電
線路部以外をマスキングし、蒸着により表面処理を行う
ことが好ましい。Agの表面処理方法としては、Agメ
ッキ処理する方法が好ましい。また、Auの表面処理方
法としては、無電解金メッキ、電解金メッキが好まし
い。
【0026】次いで、多層板製造方法に従い本発明の実
施の形態を述べる。両面板と同様にコア材を用意する。
内層部の回路形成を両面板同様に実施する。外層の反対
面の配線パターンとしてグランド層を形成する。ついで
内層の表面処理を行う。内層の表面処理は、黒化処理、
黒化還元処理、マイクロエッチング処理、NBD処理が
好ましい。ついで、プリプレグを使用し加熱プレスを行
い多層基材を作成する。プリプレグには、制限はない
が、FR−4、低誘電ガラスエポキシ樹脂が好ましい。
ついで、NC穴あけ行う。NC穴あけ数は、グランド部
の接続部では、1個/cm以上、1000個/cm以
下が好ましい。NC穴あけを行った後、銅箔表面をソフ
トエッチングすることが好ましい。次いで無電解銅メッ
キ、電解銅メッキを行いスルーホールを形成する。銅メ
ッキの厚みは、5μm以上、100μm以下が好まし
い。
【0027】次いで外層の回路形成を行う。回路形成パ
ターンとしては、少なくとも、導電線路部を形成する。
導電線路部として、マイクロストリップ線路乃至コプレ
ナーマイクロストリップ線路を形成することが好まし
い。導電線路は、入力信号に対する電圧定在波比(VS
WR:Voltage Standing Wave Ratio)を低下するため
に、インピーダンス整合した配線幅、配線厚みに加工す
ることが好ましい。VSWRの範囲は、1.01以上、
1.20以下が好ましい。またインピーダンス整合精度
としては、好ましくは±10%以内、更に好ましくは±
5%以内、更に好ましくは±2.5%以内とする。コプ
レナーマイクロストリップ線路のグランド層やマイクロ
ストリップ線路の場合の導電線路面にあるグランド層
は、裏面のグランド層とスルーホールにより電気的に接
続することが好ましい。スルーホールの数は、周波数に
より変化するが、1個/cm以上、1000個/cm
以下が好ましい。
【0028】該回路を形成した基材に銅箔の酸化防止を
目的とした表面処理を実施する。導電線路の表層は、非
磁性金属の表面処理を行うことが必要である。金属とし
ては、Al、Ag、Auが好ましい。表面処理する金属
の厚みは、1nm以上、20μm以下が好ましい。得ら
れた金属表面にレジストインク樹脂等の樹脂層を形成す
ることは好ましくない。しかしながら、酸化防止の強化
の為に、0.1nm以上10nm以下の有機物の防錆皮
膜を形成することは好ましい。有機物の防錆剤として
は、ロジン系防錆剤、イミダゾール系防錆剤が好まし
い。表面処理の実施方法に制限はないが、各金属の表面
処理手法を述べる。Alの表面処理方法としては、導電
線路部以外をマスキングし、蒸着により表面処理を行う
ことが好ましい。Agの表面処理方法としては、Agメ
ッキ処理する方法が好ましい。また、Auの表面処理方
法としては、無電解金メッキ、電解金メッキが好まし
い。
【0029】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。 (実施例1)図1に示すように、板厚み0.51mm、
基板サイズ457mm×609mm、銅箔厚み18μm
のコア材を用意した。誘電体層11の誘電率は、2.4
GHz,4.0GHz,12GHz,24GHz,60
GHzで3.6、誘電正接は、2.4GHz,4.0G
Hz,12GHz,24GHz,60GHzで0.00
2〜0.004である。測定方法として、2.4、4.
0、12、24GHzは空洞共振器法、60GHzは、
進行波共振法で行った。また誘電体層11としては、シ
リカ粒子50体積%、ガラスクロス25体積%、熱硬化
性樹脂25体積%を含有する組成物で、熱硬化性樹脂
中、1,2−ポリブタジエンを70重量%含有するもの
である。これに、スチレン−ブタジエン−スチレンブロ
ックポリマーを含有している。
【0030】この基板に対しNCドリルにより穴あけを
行った。穴径は0.3mmで、穴数はグランド部の接続
に使用するスルーホール用として、10〜20個/cm
であった。穴あけ後、バフ研磨、ソフトエッチングを
行った後、無電解銅メッキ、電解銅メッキによりスルー
ホール14に銅メッキ15を実施した。メッキの厚み
は、平均で20μmであった。メッキ後、バフ研磨を行
い、ラミネ−タでドライフィルム(サンフォートAQ−
3058:旭化成製)をラミネートした。その後、フォ
トマスクフィルムを使用し、UV露光機により露光し
た。エッチングラインを使用して、現像、エッチング、
樹脂剥離を行い回路形成した。回路パターンは、導電線
路をマイクロストリップライン20とし、配線幅117
0μm、配線長200mmとし、反対面は、グランド部
13とした。また、マイクロストリップライン20が設
けられた導電線路面にもグランド部12を設けた。回路
形成した基板の表面処理として、Agメッキ16を0.
2μm行った。Agメッキは、スターリングプロセス
(MacDermid社)による置換銀メッキで実施し
た。出来たプリント配線板1のマイクロストリップライ
ンのインピーダンスを測定した結果、50.5Ωであっ
た。計算により電圧低在波比(VSWR)を求めた結
果、1.02であり、予想される反射ロスは0.9%と
低い値であった。出来たプリント配線板1を、信号発生
器、ネットワークアナライザーを使用して、45MHz
〜26.5GHzの伝送特性を測定した結果、減衰率
が、0.010dB/cm・GHzであり良好な特性が
得られた。
【0031】(参考例)実施例1同様のコア材を2枚用
意した。内層のグランド部の回路形成後、内層の表面処
理、マイクロエッチング処理(NBD処理:エバラ製作
所製)を実施した。次いで、FR4の厚み0.1mmの
プリプレグを使用して、熱板プレスにより熱圧着して4
層基材を作成した。0.3mmのNC穴あけを行った
後、バフ研磨、マイクロエッチング処理を行った。グラ
ンド部の接続に使用するスルーホールは、10〜20個
/cmであった。実施例1同様にスルーホールの銅メ
ッキを行い、また、外層のパターンを形成した。回路パ
ターンは、マイクロストリップラインとし、配線幅11
70μm、配線長200mmとした。金属の表面処理は
せず金属表面はCuとした。防錆剤としてイミダゾール
系(タフエースII、四国化成製)を使用した。出来たプ
リント配線板のマイクロストリップラインのインピーダ
ンスを測定した結果、第1層の導電線路が、50.5Ω
で第4層の導電線路が、49.5Ωであった。計算によ
り電圧低在波比(VSWR)を求めた結果、1.02、
1.02であり、予想される反射は、0.9%と0.9
%で低い値であった。できたプリント配線板を信号発生
器、スペクトラムアナライザーで伝送特性を測定した結
果、0.009dB/cm・GHzであり、良好な特性
が得られた。
【0032】(実施例2、3)表面処理をそれぞれAl
蒸着、Auメッキとした以外は、参考例と同様に製造し
た。得られた測定結果を表1に示す。
【0033】(比較例1)実施例2と同様の回路形成し
た。得られたプリント配線板の導電線路の表面にNi−
Auメッキを実施した。Niのメッキ厚みは、8μmで
あり、Auのメッキメッキ厚みを0.03μmとした。
実施例1と同様に伝送特性を測定した結果、減衰率は、
0.013dB/cm・GHzであり、減衰率が大きい
結果となった。
【0034】(実施例4)図2に示すように、導電線路
をコプレナーマイクロストリップラインとし、マイクロ
ストリップライン20の配線幅を1150μm、隣接す
るグランド層21までの距離を1150μmとした以外
は実施例1と同様の方法で行った。導電線路の伝送特性
を測定した結果、減衰率は、0.009dB/cm・G
Hzであり、コプレナーストリップラインでも良好な結
果が得られた。
【0035】以上の結果を表1にまとめて示す。
【表1】 このことから、従来用いられているNiをなくすことに
より、減衰率を下げることができることがわかった。ま
た、下地のCuの酸化を防ぐためにAl、Ag、Auの
いずれかを表層に設ける必要がある。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、表層部の導電線路の高
周波での減衰量が小さいプリント配線板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1のプリント配線板を説明する
ための概略縦断面図である。
【図2】本発明の実施例5のプリント配線板を説明する
ための概略縦断面図である。
【符号の説明】
1…プリント配線板 11…誘電体層 12、13…グランド部 14…スルーホール 15…銅メッキ 16…メッキ 20…マイクロストリップライン 21…グランド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 一郎 神奈川県厚木市戸室五丁目32番1号 株式 会社プリンテック内 (72)発明者 藪内 広一 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 (72)発明者 上原 義人 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 Fターム(参考) 4E351 AA02 AA06 BB01 BB23 BB24 BB29 BB35 CC06 DD04 DD05 DD06 DD10 GG07 5E314 AA21 BB06 BB10 BB11 BB12 CC01 DD08 FF05 FF17 GG01 5J014 AA02 CA02 CA33 CA53

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体層と前記誘電体層の表層部に設けら
    れた導電線路とを備えるプリント配線板であって、 前記導電線路が、下地のCu配線と、Al、Agおよび
    Auからなる群より選ばれる1以上の金属からなる表層
    部とを備え、Ni層を備えていないことを特徴とするプ
    リント配線板。
  2. 【請求項2】前記誘電体層が、シリカ粒子と、ガラスク
    ロスと、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブタジエン
    を含む共重合体およびイソプレンを含む共重合体からな
    る群より選ばれる1以上の高分子と、を含有する組成物
    であることを特徴とする請求項1記載のプリント配線
    板。
  3. 【請求項3】前記表層部の導電線路が、周波数45MH
    z以上26GHz以下の範囲で、減衰率が0.008d
    B/cm・GHz以上0.012dB/cm・GHz以
    下の導電線路であることを特徴とする請求項1または2
    記載のプリント配線板。
  4. 【請求項4】前記導電線路に接触する前記誘電体層が、
    周波数2.4GHz以上60GHz以下の範囲で、誘電
    率が3.0、誘電正接が0.001以上、誘電率が4.
    0、誘電正接が0.005以下であることを特徴とする
    請求項1乃至3のいずれかに記載のプリント配線板。
  5. 【請求項5】前記導電線路の表層部に有機防錆剤が被覆
    されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか
    に記載のプリント配線板。
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