JP2005001274A

JP2005001274A - ふっ素樹脂製銅張積層板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005001274A
Application number: JP2003168020A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tominaga; 寛富永; Hideo Imazato; 英雄今里; Kazuhiro Sakai; 和洋堺; Keiji Kawamoto; 啓司川本; Takaoki Maeyama; 隆興前山; Koji Kamogawa; 幸司鴨川; Takashi Mimata; 崇三又
Original assignee: Chukoh Chemical Industries Ltd
Current assignee: Chukoh Chemical Industries Ltd
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】本発明は、伝送損失が少ないとともに、安定性がよく且つ長尺なふっ素樹脂製銅張積層板及びその製造方法を得ることを課題とする。
【解決手段】ふっ素樹脂とガラス繊維織布からなる複合シート、若しくはふっ素樹脂シートの少なくともいずれかからなる誘電体層１２と、この誘電体層１２の片面若しくは両面、又は内部の少なくともいずれかに形成された金属層１３とを具備することを特徴とする、高周波マイクロストリップ線路用ふっ素樹脂製銅張積層板１１。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ふっ素樹脂製銅張積層板及びその製造方法に関する。具体的には、本発明は、低い誘電率及び誘電体力率を有し、特にネットワークシステムの高周波ストリップ線路として使用可能な長さ１ｍ以上のふっ素樹脂製銅張積層板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高度情報化社会への発展に伴い、ビル等のオフィス、工場、あるいは一般の住宅内等の天井裏に長さ数十メートルに及ぶネットワーク用のアンテナを張り巡らせ、一定の区域における無線通信網を形成する無線ＬＡＮシステム（区域内無線通信網）等の使用が拡大しつつある。
【０００３】
従来、この種のネットワーク用のアンテナへの給電回路材料の一つとして、誘電体力率が小さく且つ誘電率の低いふっ素樹脂製銅張積層板が知られている。図８は従来の銅張積層板１の一例を示し、誘電体層２の裏面全体に銅箔３が形成され、誘電体層２の表面に所定の幅のライン４を形成した構成となっている。このような構成とすることで、銅張積層板１はマイクロストリップ線路の機能を有することになる。こうした構成の銅張積層板１は、図９に示すように半田層５を介して繋げて使用される。
【０００４】
しかし、上述した従来の銅張積層板は、加熱・冷却プレスを使用し、バッチ式に製作されるために、プレス盤面よりも大きなサイズのものが得られなかった。また、銅張積層板の全面又は片面に形成された銅箔から高周波マイクロストリップ線路を形成するためには、化学的エッチング処理を採用し、数ミリ幅の線路を形成しなければならなかった。従って、数十メートルに及ぶ長尺のマイクロストリップ線路を製作するためには、複数枚の銅張積層板よりエッチング処理を採用して形成した複数枚のマイクロストリップ線路を半田等で接続して使用せざるを得なかった。その結果、半田付け等の接続条件により、伝送損失でバラツキを生じ、安定したアンテナの製作が困難であった。
【０００５】
また、従来、高周波マイクロストリップ線路用の銅張積層板の製造方法ではないが、積層板を連続的に製造する方法として、下記特許文献１，２が知られている。
【０００６】
特許文献１は、所要枚数の長尺な樹脂含浸ふっ素樹脂繊維布の上面及び叉は下面に長尺な金属箔を重ね、ロールを用いてラミネートした帯状積層体を連続的に移行させつつ硬化し、切断した後、熱変形温度以上に加熱し、更に熱変形温度以下に冷却する積層板の製造方法に関する。
【０００７】
特許文献２は、複数枚の長尺ふっ素樹脂含浸基材の少なくとも片側外面に長尺な金属箔を重ねて走行させながら、上下一対のベルトで加圧するとともに加熱して積層一体化させ、その後所定寸法に切断する積層板の製造方法に関する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平３−９７５４１号公報（第２頁左下欄８行目〜同頁右下欄２行目）
【０００９】
【特許文献２】
特開平３−１３０１４３号公報（第３頁右上欄８行目〜同頁右下欄１行目）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、ふっ素樹脂とガラス繊維織布からなる複合シート、若しくはふっ素樹脂シートの少なくともいずれかからなる誘電体層と、この誘電体層の片面若しくは両面、又は内部の少なくともいずれかに形成された金属層とを具備した構成にすることにより、伝送損失のバラツキが少ないとともに、従来のような半田繋ぎがないので安定性がよく且つ長尺なふっ素樹脂製銅張積層板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、ふっ素樹脂とガラス繊維織布からなる複合シート、若しくはふっ素樹脂シートの少なくともいずれかからなる誘電体層の片面には金属層を全体に熱融着により形成するとともに、前記誘電体層の他方の面には高周波マイクロストリップ線路となる金属層を一部にのみ熱融着により形成する構成にすることにより、上記と同様、伝送損失、安定性の点で優れた長尺なふっ素樹脂製銅張積層板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
１）本発明に係る高周波マイクロストリップ線路用ふっ素樹脂製銅張積層板は、ふっ素樹脂とガラス繊維織布からなる複合シート、若しくはふっ素樹脂シートの少なくともいずれかからなる誘電体層と、この誘電体層の片面若しくは両面、又は内部の少なくともいずれかに形成された金属層とを具備することを特徴とする（請求項１記載）。
【００１３】
２）また、本発明に係る高周波マイクロストリップ線路用ふっ素樹脂製銅張積層板は、前記誘電体層の片面には金属層が全体に形成され、他方の面には高周波マイクロストリップ線路となる金属層が一部にのみ形成されていることを特徴とする（請求項２記載）。
【００１４】
３）本発明に係る高周波マイクロストリップ線路用ふっ素樹脂製銅張積層板の製造方法は、ふっ素樹脂とガラス繊維織布からなる複合シート、若しくはふっ素樹脂シートの少なくともいずれかからなる誘電体層の片面には金属層を全体に熱融着により形成するとともに、前記誘電体層の他方の面には高周波マイクロストリップ線路となる金属層を一部にのみ熱融着により形成することを特徴とする（請求項３記載）。
【００１５】
以下、本発明について更に詳しく説明する。
【００１６】
本発明において、前記複合シートもしくはふっ素樹脂シートに使用されるふっ素樹脂としては、例えば誘電損失の小さいポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフロロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）が挙げられるが、用途によっては、例えばパーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＰＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）等のふっ素樹脂が使用可能である。また、要求誘電特性に応じて、例えば充填材入りふっ素樹脂あるいはふっ素樹脂発泡体が使用可能である。
【００１７】
本発明において、前記ガラス繊維織布としては、特に限定するものではないが、例えば電気絶縁用無アルカリガラス繊維織布が使用可能である。
【００１８】
本発明において、前記ふっ素樹脂シートとしては、例えば四フッ化エチレン樹脂製スカイブドシート及び他の上記ふっ素樹脂溶融押出フィルムが使用可能である。
【００１９】
本発明において、ふっ素樹脂とガラス繊維織布からなる複合シートにおける樹脂の含有率は、要求される誘電特性に応じて４０〜９０重量％、好ましくは６０〜８０重量％である。ここで、樹脂の含有率は４０重量％未満では低誘電率、低誘電体力率等の望ましい誘電特性が得られず、９０重量％を越えると熱膨張率が大きくなり、銅張積層板の熱変形等の原因となる。
【００２０】
本発明において、ふっ素樹脂製銅張積層板の長さは一般に１ｍ以上であるが、１ｍ以下も可能であり、更に上限に関しては、材料及び製造機械上の制限はあるが、原理的には限界は無く数百ｍのものも製作可能である。また、前記銅張積層板の厚みは、０．１〜２０ｍｍの範囲で製作可能であるが、用途上柔軟性が要求される場合等は０．６〜１．６ｍｍの範囲が好ましい。
【００２１】
前記ふっ素樹脂製銅張積層板の形状としては、後述するように、例えば、誘電体層１２の両面全体に金属層１３を形成した構成のもの（図１参照）、あるいは誘電体層１２の下面全体に金属層１３を形成し、上面の一部に高周波マイクロストリップ線路３１を形成した構成のもの（図３参照）、あるいは誘電体層１２の片面（上面）全体にのみ金属層１３を形成した構成のもの（図４参照）、あるいは誘電体層１２の下面全体に金属層１３を形成し、上面に高周波マイクロストリップ線路３１を併設した構成のもの（図１０参照）が挙げられる。
【００２２】
更に、例えば図１１（Ａ）に示すように誘電体層１２の下面に幅広の金属層１３が形成され、上面の一部に高周波マイクロストリップ線路３１が形成された構成のもの、あるいは図１１（Ｂ）に示すように誘電体層１２の下面に幅狭の金属層１３が形成され、上面の一部に高周波マイクロストリップ線路３１が形成された構成のもの、あるいは図１１（Ｃ）に示すように誘電体層１２の上面の一部に金属層１３、高周波マイクロストリップ線路３１が形成された構成のもの、あるいは図１１（Ｄ）に示すように誘電体層１２の上面の一部に金属層１３ａ，１３ｂが形成され、両金属層１３ａ，１３ｂ間の空間３２に高周波マイクロストリップ線路の機能を持たせた構成のもの、あるいは図１１（Ｅ）に示すように誘電体層１２ａ，１２ｂからなる誘電体層１２内部に高周波マイクロストリップ線路３１が形成され、誘電体層１２の下面に金属層１３が形成された構成のもの、あるいは図１１（Ｆ）に示すように、誘電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃからなる誘電体層１２の内部に高周波マイクロストリップ線路３１、金属層１３が夫々埋設された構成のものが挙げられる。
【００２３】
本発明において、前記金属層の材料としては、例えば、銅，アルミニウム，金，銀等が挙げられるが、このうち特に銅が価格と伝送損失を考慮すると一般的に用いられる。
【００２４】
前記ふっ素樹脂製銅張積層板を連続的に製造する装置としては、後述するように、送りプレス法を用いた製造装置（図５参照）、ダブルベルトプレス法を用いた製造装置（図６参照）、あるいは熱ロールラミネーター法を用いた製造装置（図７参照）が挙げられる。なお、図７において、符番３３は各材料送り出し用の各ロール２９からの材料を積層する為の集合ロールを示し、符番３４は積層体２２を加熱する一対の加熱ロールを、符番３５は積層体２２を冷却するための一対の冷却ロールを示す。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態１〜３及び比較例１，２について説明する。但し、本発明の権利範囲はこれらによって限定されるものではない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１、図２及び図５を参照する。ここで、図１は実施の形態１に係る高周波マイクロストリップ線路用ふっ素樹脂製銅張積層板の断面図を示し、図２は図１の展開図を示す。また、図５は図１、図２のふっ素樹脂製銅張積層板を製造するための送りプレス法を用いた製造装置の説明図を示す。
【００２７】
実施の形態１に係るふっ素樹脂製銅張積層板１１は、図１に示すように、誘電体層１２と、この誘電体層１２の両面全体に夫々形成された金属層としての銅箔１３とから構成されている。前記誘電体層１２は、図２に示すように、上部の厚み１８μｍの銅箔（型式：ＣＦ−Ｔ９Ａ−ＨＰ−ＳＴＤ、福田金属箔粉工業（株）製）１３と下部の銅箔１３間に、ＰＦＡフィルム１４、ＰＴＦＥ被覆ガラス織布１５、ＰＴＦＥスカイブドテープ１６を夫々積層させた構成となっている。
【００２８】
上記銅張積層板１１は、図５に示す製造装置を用いて製造した。図５において、符番１７，１８，１９，２０，２１は夫々上下の銅箔１３を送り出すロール、上下のＰＦＡフィルム１４を送り出すロール、上下のＰＴＦＥ被覆ガラス織布１５を送り出すロール、上下のＰＴＦＥスカイブドテープ１６を送り出すロール、中央のＰＦＡフィルム１４を送り出すロールを示す。また、これらのロール１７〜２１の下流側には、銅箔１３等の銅張積層板用積層体２２を加熱・加圧する熱盤２３が配置されている。熱盤２３を経た前記積層体２２は、熱盤２３の下流側に配置された巻取部２４で巻き取られる。
【００２９】
図５の製造装置を用いて銅張積層板１１を製造するには、次のように行う。まず、ロール２１より中央のＰＦＡフィルム１４を、ロール２０より上下のＰＴＦＥスカイブドテープ１６を、ロール１９より上下のＰＴＦＥガラス織布１５を、ロール１８より上下のＰＦＡフィルム１４を、ロール１７より上下の銅箔１３を夫々熱盤２３の方向へ送り、積層体２２とする。次に、この積層体２２を熱盤２３で所定の温度で加熱・加圧し、銅張積層板１１を製造する。この後、銅張積層板１１は巻取部２４で巻き取る。
【００３０】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１と比べて、図６に示すダブルベルトプレス法を用いた製造装置を用いる点が異なるのみで、他の点は同様にして図２のような構成の銅張積層板１１を形成した。なお、図６において、符番２５は一対の支持ロール２６ａ，２６ｂに回動自在に保持されたコンベアベルト、符番２７は前記支持ロール２６ａ，２６ｂと対応する位置の別な支持ロール２８ａ，２８ｂに回動自在に保持されたコンベアベルトを示す。また、図６中の符番２９は支持ロール側へ銅箔等を送るロールであるが、一部のロールは便宜上省略し、簡略化している。更に、符番３０は、積層体２２を上下から挟持する加熱・冷却機能を備えた複数の押えロールを示す。
【００３１】
（比較例１）
比較例１は、実施の形態１と比べて、従来のバッチ式熱盤プレス法で図２の銅張積層板を製造する点が異なるのみで、他の点は同様に行った。
【００３２】
上記実施の形態１，２及び比較例１で製造された銅箔張積層板の特性を比較確認したところ、下記表１の結果が得られた。この場合、製作した銅張積層板には、高周波マイクロストリップ線路を形成せず、基板の幅は１５０ｍｍに統一した。
【００３３】
【表１】

【００３４】
表１より、実施の形態１，２及び比較例１では、銅張剥離強度、吸水率、曲げ強度、絶縁抵抗、誘電率、誘電正接において差異がないことが確認できた。
【００３５】
しかして、実施の形態１，２によれば、伝送損失が少ないとともに、安定性がよく且つ長尺なふっ素樹脂製銅張積層板を連続的に製造することができる。
【００３６】
（実施の形態３）
図３を参照する。ここで、図３は実施の形態３に係る長尺（長さ２０ｍ）なふっ素樹脂製銅張積層板の断面図を示す。誘電体層１２の片面の一部には、高周波マイクロストリップ線路（銅箔）３１が形成されている。ここで、マイクロストリップライン線路３１は、誘電体層１２の両面全体に銅箔を形成した後、誘電体層１２の上面の銅箔のみを化学的にエッチングすることにより形成した。なお、図３において、銅箔１３の幅は３５ｍｍ、マイクロストリップライン線路３１の幅は２．４ｍｍ、銅張積層板の総厚みは０．８ｍｍ、全長は２０ｍとした。
【００３７】
一方、比較例２として、図９に示すように半田（製品名：シュアー８０はんだ，（株）石崎電気製作所製）５により図８のふっ素樹脂銅張積層板１を繋いだ銅張積層板を用意した。図８の銅張積層板１は、誘電体層２の裏面全体に銅箔３が形成され，表面は化学的エッチングによって表面の一部に高周波マイクロストリップ線路４が形成された、バッチ式熱盤プレス法による長さ１ｍのふっ素樹脂銅張積層板である。なお、図８において、銅箔３の幅は３５ｍｍ、高周波マイクロストリップ線路の幅は２．４ｍｍ、銅張積層板の総厚みは０．８ｍｍ、全長は２０ｍ（前記ふっ素樹脂銅張積層板を半田にて２０本繋いだもの）である。
【００３８】
上記実施の形態３（発明品１）及び比較例２によるふっ素樹脂銅張積層板について、伝送損失を調べたところ、下記表２に示すような結果が得られた。ここで、伝送損失の測定は、ネットワークワークアナライザー（アジレントテクノロジー（株）製の型式８７２２ＥＴ）を用いて、５ＧＨｚ帯域の周波数による伝送損失を測定した。なお、発明品１の試験片は、長さ２０ｍのふっ素樹脂銅張積層板を長さ１ｍに切断したものを用いた。一方、比較例２の試験片は、長さ２０ｍのふっ素樹脂銅張積層板を長さ１ｍに切断する際に半田による繋ぎ部が１ケ所だけ存在するようにしたものを用いた。
【００３９】
【表２】

【００４０】
表２より、半田繋ぎを行うことにより、伝送損失が約４％増大し、本発明が比較例２に比べて優れていることが確認できた。また、本データから長さが２０ｍの場合の伝送損失を算出すると、発明品１では、３５．２０４ｄＢ（＝１．７６０２×２０）となる。これに対し、従来方式で製作した１ｍの基板を半田で繋いで製作した場合、１９箇所の繋ぎが必要となり、発明品１よりも伝送損失が１．３８７ｄＢ（＝０．０７３×１９）大きく、３６．５９１ｄＢ（＝３５．２０４＋１．３８７）となる。
【００４１】
なお、今回の半田品の製作に際し、半田繋ぎの状態によってはラインが繋がらないケースもあり、半田接続作業により伝送損失のバラツキが発生することが推測され、発明品を使用することで基板の信頼性が向上する。この他、本発明においては、半田繋ぎ作業がなくなることによって、大幅なコスト削減が見込まれる。
【００４２】
（実施の形態４）
実施の形態４では、銅張積層板の形状は図３と同様であるが、幅２．４ｍｍにスリットしたリボン状の銅箔を使用し、製作時に高周波マイクロストリップ線路を形成した。試料の長さは１ｍとした。ここで、前記実施の形態３による製品（発明品１）に対し、実施の形態４による製品を発明品２とする。
【００４３】
上記発明品１，２について、ネットワークアナライザー（アジレントテクノロジー（株）の型式８７２２ＥＴ）を用いて、５ＧＨｚ帯域の周波数による伝送損失を測定したところ、下記表３に示すような結果が得られた。
【００４４】
【表３】

【００４５】
表３より、発明品１，２で伝送損失の差がほとんど無いことが判った。但し、発明品２の場合、成形時に高周波マイクロストリップ線路を形成するので、低コストで、発明品１のようなエッチング工程を省くことができるという加工性の点でメリットを有する。
【００４６】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、ふっ素樹脂とガラス繊維織布からなる複合シート、若しくはふっ素樹脂シートの少なくともいずれかからなる誘電体層と、この誘電体層の片面若しくは両面、又は内部の少なくともいずれかに形成された金属層とを具備した構成にすることにより、伝送損失のバラツキが少ないとともに、従来のような半田繋ぎがないので安定性がよく且つ長尺なふっ素樹脂製銅張積層板及びその製造方法を提供できる。
【００４８】
また、本発明によれば、ふっ素樹脂とガラス繊維織布からなる複合シート、若しくはふっ素樹脂シートの少なくともいずれかからなる誘電体層の片面には金属層を全体に熱融着により形成するとともに、前記誘電体層の他方の面には高周波マイクロストリップ線路となる金属層を一部にのみ熱融着により形成する構成にすることにより、上記と同様、伝送損失、安定性の点で優れた長尺なふっ素樹脂製銅張積層板及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１，２に係るふっ素樹脂製銅張積層板の断面図。
【図２】図１の銅張積層板の展開図。
【図３】本発明の実施の形態３に係るふっ素樹脂製銅張積層板の断面図。
【図４】本発明の他の実施の形態に係るふっ素樹脂製銅張積層板の断面図。
【図５】本発明に係るふっ素樹脂製銅張積層板を製造するための送りプレス法を用いた製造装置の説明図。
【図６】本発明に係るふっ素樹脂製銅張積層板を製造するためのダブルベルトプレス法を用いた製造装置の説明図。
【図７】本発明に係るふっ素樹脂製銅張積層板を製造するための熱ロールラミネーター法を用いた製造装置の説明図。
【図８】基板特性データを測定するための従来の銅張積層板の説明図。
【図９】従来の銅張積層板の説明図。
【図１０】本発明のその他の実施の形態に係るふっ素樹脂製銅張積層板の断面図。
【図１１】本発明の更にその他の実施の形態に係るふっ素樹脂製銅張積層板の断面図。
【符号の説明】
１１…ふっ素樹脂製銅張積層板、１２…誘電体層、１３…銅箔（金属層）、
１４…ＰＦＡフィルム、１５…ＰＴＦＥ被覆ガラス織布、
１６…ＰＴＦＥスカイブドテープ、１７〜２１…ロール、
２２…銅張積層板用積層体、２３…熱盤、２４…巻取部、
２５，２７…コンベアベルト、３１…高周波マイクロストリップ線路。

Claims

ふっ素樹脂とガラス繊維織布からなる複合シート、若しくはふっ素樹脂シートの少なくともいずれかからなる誘電体層と、この誘電体層の片面若しくは両面、又は内部の少なくともいずれかに形成された金属層とを具備することを特徴とする、高周波マイクロストリップ線路用ふっ素樹脂製銅張積層板。
前記誘電体層の片面には金属層が全体に形成され、他方の面には高周波マイクロストリップ線路となる金属層が一部にのみ形成されていることを特徴とする、請求項１記載の高周波マイクロストリップ線路用ふっ素樹脂製銅張積層板。
ふっ素樹脂とガラス繊維織布からなる複合シート、若しくはふっ素樹脂シートの少なくともいずれかからなる誘電体層の片面には金属層を全体に熱融着により形成するとともに、前記誘電体層の他方の面には高周波マイクロストリップ線路となる金属層を一部にのみ熱融着により形成することを特徴とする、高周波マイクロストリップ線路用ふっ素樹脂製銅張積層板の製造方法。