JP2005273100A - 抄紙シート及びプリント回路基板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板表面の歪みや細かい回路パターンの剥離などの発生を低減でき、表面の滑らかなプリント回路基板にする。
【解決手段】フッ素樹脂繊維(４)とガラス繊維などの耐熱性絶縁繊維(５)とを均一に分散させたスラリーを調製する。このスラリーを湿式抄紙法によりシート化し、これを焼成したのち、加圧してシート表面(２)を平滑にする。この抄紙シート(１)の少なくとも片面にフッ素樹脂シートを挟んで金属箔を重ね、これらを抄紙シート(１)に含有されたフッ素樹脂繊維(４)の融点よりも高温で熱圧着する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばミリ波用アンテナなどのように、高周波帯域の電波を使用する各種電子機器の配線基板として用いられるプリント回路基板に適した抄紙シートと、この抄紙シートを用いたプリント回路基板とその製造方法に関する。

この種のプリント回路基板では、基板の誘電率が小さいほどその回路の信号伝送速度が速く、誘電正接が小さいほど伝送損失が小さい。したがって、高周波用電子機器の基板として、従来より誘電率と誘電正接の小さいフッ素樹脂を使用したプリント回路基板が多用されている。

上記のフッ素樹脂を使用したプリント回路基板としては、ガラスクロス等の織布にフッ素樹脂を含浸させてなるプリプレグを使用し、このプリプレグの外面に銅箔等の金属箔による所定の回路パターンを形成したものが知られている。しかしながら、上記のプリプレグを用いたプリント回路基板は、ガラスクロスの織目に起因する誘電特性の部分的なバラツキを生じる虞があり、また、基板表面に微小な凹凸を生じる虞もある。

そこで従来、上記の問題点を解消し、より均質な基材で構成したプリント回路基板として、フッ素樹脂繊維とガラス繊維などの無機繊維の混合スラリーを湿式抄紙法によりシート化し、これを焼成して得た抄紙シートの外面に、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(ＰＦＡ)などのフッ素樹脂シートを挟んで銅箔等の導電体層を重ね合わせ、熱圧着して積層形成したものがある(特許文献１参照。)。

上記の抄紙シートは無機繊維が均質に分散していることから、この抄紙シートを用いたプリント回路基板は誘電特性の部分的なバラツキや基板表面の凹凸が少なく、また無機繊維が３次元的に配向するため、基板の縦方向や横方向だけでなく、厚さ方向の寸法変化率をも小さくできる利点がある。

特開２００３−４９３８７号公報

上記の従来技術では、抄紙シートに含まれるガラス繊維などの無機繊維がシートの厚さ方向にも配向していることから、プリント回路基板を形成する際に加圧すると、この無機繊維の先端が抄紙シートの表面から飛び出して上記のフッ素樹脂シートを突き抜け、このフッ素樹脂シートの導電体層側の表面に露出する場合がある。この無機繊維は金属箔などの導電体層と容易に接着しないことから、この無機繊維が表面に露出すると、この部分で基板表面に歪みを生じたり、細かい回路パターンが剥離したりする問題がある。また、特にフッ素樹脂繊維と無機繊維との分散が不十分な場合には、プリント回路基板の表面が滑らかにならない場合もある。

本発明は上記の問題点を解消し、基板表面の歪みや細かい回路パターンの剥離などの発生を低減でき、表面の滑らかなプリント回路基板を形成できる抄紙シートを提供し、さらに、この抄紙シートを用いたプリント回路基板とその製造方法を提供することを技術的課題とする。

本発明は上記の課題を解決するために、例えば、本発明の実施の形態を示す図１から図４に基づいて説明すると、次のように構成したものである。
即ち、本発明１は抄紙シートに関し、フッ素樹脂繊維(４)を含有したスラリーを湿式抄紙法によりシート化し、これを焼成して得た抄紙シートであって、上記の焼成後に加圧してシート表面(２)を平滑にしたことを特徴とする。

本発明２はプリント回路基板に関し、上記の抄紙シート(１)の少なくとも片面に、フッ素樹脂からなる接着層(10)を介して導電体層(11)を形成したことを特徴とする。
また本発明３はプリント回路基板の製造方法に関し、上記の抄紙シート(１)を予め調製し、この抄紙シート(１)の少なくとも片面にフッ素樹脂シート(６)を挟んで金属箔(７)を重ね、これらを抄紙シート(１)に含有されたフッ素樹脂繊維(４)の融点よりも高温で熱圧着することを特徴とする。

上記の抄紙シートは、焼成後の加熱と加圧により厚さ方向に圧縮されて内部が稠密にされるとともに、シート表面に飛び出している構成繊維がシート内部に押し込まれ、或いはシート表面と略平行に方向付けられてシート表面が平滑にされる。この結果、導電体層を重ねてプリント回路基板を積層形成する際に加圧されても、シート表面や内部に位置する剛直な構成繊維がこのシート表面から飛び出すことが防止される。この結果、抄紙シートの構成繊維が導電体層との間に配置した接着層を突き抜けることが防止され、導電体層はこの接着層を介して抄紙シートと良好に接着される。

上記のフッ素樹脂繊維としては、例えばテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(ＰＦＡ)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(ＦＥＰＰＦＡ)、ＦＥＰ、ポリクロロトリフルオロエチレン(ＰＣＴＦＥ)、フッ化ビニリデン樹脂(ＰＶＤＦ)、フッ化ビニル樹脂(ＰＶＦ)、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ＥＴＦＥ)、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体(ＥＣＴＦＥ)などの繊維が使用でき、これらを単独または複数種類を混合して使用することができるが、これらの中でも、誘電率や誘電正接が低く、耐熱性、耐薬品性などに優れるＰＴＦＥ繊維が好ましい。

上記のスラリーには、耐熱性絶縁繊維を含有していてもよい。この耐熱性絶縁繊維には無機繊維と有機繊維とがあり、無機繊維としては、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミニウムシリケート繊維などを挙げることができ、有機繊維としては、例えばポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、芳香族ポリエステル繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、全芳香族ポリアミド繊維など、いわゆるスーパー繊維と称せられる高耐熱性、高強度・高弾性率繊維を使用することができる。これらの耐熱性絶縁繊維は単一種類の繊維を用いてもよく、或いは複数種類を混合して用いてもよい。しかし、これらの繊維のなかでも、ガラス繊維が剛直で強度や耐熱性が高くしかも安価であるので、好ましく使用される。

また、上記のスラリーには、必要に応じて無機微粒子を含有させてもよい。無機微粒子としては、二酸化チタン系セラミック、チタン酸バリウム系セラミック、チタン酸鉛系セラミック、チタン酸ストロンチウム系セラミック、チタン酸カルシウム系セラミック、チタン酸ビスマス系セラミック、チタン酸マグネシウム系セラミック、ジルコン酸鉛系セラミックなどを挙げることができる。これらは、単独または２種類以上を混合してもよい。なお、上記の各系のセラミック、例えば二酸化チタン系セラミックとは、組成的には二酸化チタンのみを含む系、または二酸化チタンに他の少量の添加物を含む系で、主成分である二酸化チタンの結晶構造が保持されているものである。他の系のセラミックもこれと同様である。

上記の抄紙シートは、焼成後のシートを１枚のみ加圧してもよく、あるいは複数枚を重ねて一体に加圧してもよい。このとき、好ましくは、１５０℃以上で且つフッ素樹脂繊維の融点よりも低い温度と１ＭＰａ以上の圧力とを加圧条件とし、例えばフッ素樹脂繊維がＰＴＦＥ繊維である場合は３００℃程度に加熱され、２ＭＰａ程度で加圧される。

上記の抄紙シートの少なくとも片面に形成する接着層のフッ素樹脂としては、上記の抄紙シートと導電体層を良好に接着できるものであればよく、前記のフッ素樹脂繊維に用い得るフッ素樹脂を挙げることができ、なかでもＰＦＡやＰＴＦＥが好ましい。

上記の導電体層としては、銅箔が最も好ましく使用されるが、アルミニウムや鉄、ステンレス、ニッケルなどの金属もしくはそれらの合金箔なども使用することができる。
これらの導電体層はプリント回路基板の片面または両面に形成され、さらにはプリント回路基板の内部に形成されていてもよい。

上記の導電体層は、上記の抄紙シートの少なくとも片面に上記の接着層を介して重ね合わせてあればよく、抄紙シートの他方の面には、前記の焼成後の加圧を省略した抄紙シートを重ねてもよい。この未加圧の抄紙シートの構成繊維は、プリント回路基板を積層成形する際の加圧でその抄紙シートの表面から飛び出す場合がある。しかし、接着層や導電体層との間に上記の焼成後に加圧した、圧縮され稠密にされた抄紙シートを配置してあるので、上記の構成繊維はこの稠密な抄紙シートを突き抜けることがなく、接着層を突き抜けることが防止される。

本発明は上記のように構成され作用することから、次の効果を奏する。

プリント回路基板を積層形成する際に、抄紙シートに接着層と導電体層を重ねて加圧しても、シート表面や内部に位置する剛直な繊維がこのシート表面から飛び出すことが防止されるので、この構成繊維が接着層の導電体層側表面に露出することを防止できる。この結果、導電体層を抄紙シートに接着層を介して良好に接着させることができ、接着不良によるプリント回路基板の表面の歪みや細かい回路パターンの剥離などの発生を低減して、プリント回路基板の生産性を高めることができるうえ、表面の滑らかなプリント回路基板を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の抄紙シートの実施形態を示し、図１(ａ)は抄紙シートの断面構造図であり、図１(ｂ)は抄紙シートの表面状態を説明する模式図である。

図１(ａ)に示すように、上記の抄紙シート(１)は、フッ素樹脂繊維と耐熱性絶縁繊維とを含むスラリーから通常の湿式抄紙法によりシート化し、これを焼成したものを、所定枚数、例えば６枚重ねて加圧し、一体に積層したものである。

次に、上記の加圧済み抄紙シート(１)の製造手順について説明する。
最初に、フッ素樹脂繊維として例えばＰＴＦＥ繊維(直径１５μｍ、繊維長３ｍｍ)と、耐熱性絶縁繊維として例えばガラス繊維(直径６μｍ、繊維長３ｍｍ)を、重量比９０：１０の配合で水に添加し、攪拌して均一に分散したスラリーを得る。このフッ素樹脂繊維を含有したスラリーを、丸網抄紙機や長網抄紙機、傾斜式湿式抄造機などを用いて湿式抄紙法によりシート化したのち、１３０℃に加熱調整した乾燥装置で乾燥して一次シートを得る。次に、この一次シートを３５０℃に加熱調整した電気炉を通して熱処理し、構成繊維間を融着して、坪量１３０ｇ／ｍ^２の、フッ素樹脂繊維を主成分としガラス繊維を混抄した抄紙シートを得る。その後、上記の抄紙シートを所定枚数、例えば６枚重ね合わせて、温度３００℃、圧力２ＭＰａ程度の条件下で１０分間加圧する。これにより、図１に示すように、上記の所定枚数が一体となった加圧済み抄紙シート(１)が得られる。

この加圧済み抄紙シート(１)は上記の加圧により厚さ方向へ圧縮され、内部が稠密にされている。また、図１(ｂ)に示すように、この加圧済み抄紙シート(１)のシート表面(２)では、構成繊維(３)であるＰＴＦＥ繊維(４)やガラス繊維(５)がシート表面(２)から飛び出しておらず、シート表面(２)やその近傍に位置する構成繊維(３)の大半が、このシート表面(２)と略平行に方向付けてあり、これによりシート表面(２)が平滑となっている。

次に、図２と図３に基づいて、上記の加圧済み抄紙シートを用いたプリント回路基板の製造方法について説明する。

図２に示すように、上記の加圧済み抄紙シート(１)の両面に、それぞれ厚さ１０〜２５μｍのＰＦＡシート(６)と厚さ１８〜３５μｍの銅箔(７)とを順に重ね、温度３５８℃、圧力２ＭＰａの条件下で３０分間加圧し、上記の抄紙シート(１)にＰＦＡシート(６)を介して銅箔(７)を熱圧着する。その後、上記の銅箔(７)に所定の回路パターンを形成して、図３に示すプリント回路基板(８)を得る。なお、このプリント回路基板(８)のコア部(９)が上記の抄紙シート(１)で構成され、接着層(10)が上記のＰＦＡシート(６)で構成され、導電体層(11)が上記の銅箔(７)で構成されている。
この得られたプリント回路基板(８)は表面が平滑であり、基板表面に歪みが無く、細かい回路パターンにおいても剥離を生じることが無かった。

上記のプリント回路基板(８)は、コア部(９)として加圧済みの抄紙シート(１)のみを用いた。しかし本発明では、加圧済みの抄紙シートと未加圧の抄紙シートとを組み合わせて用いてもよい。

即ち、図４は本発明のプリント回路基板の製法の別の実施形態を示し、例えば１枚の抄紙シートを、上記の実施形態と同様、所定の温度と圧力で予め加圧して、加圧済みの抄紙シート(１)を２枚調製しておく。次に、この２枚の加圧済み抄紙シート(１)間に、所定枚数の、例えば４枚の未加圧の抄紙シート(12)を配置し、加圧済み抄紙シート(１)の外側にそれぞれＰＦＡシート(６)と銅箔(７)とを順に重ね、温度３５８℃、圧力２ＭＰａの条件下で３０分間加圧して熱圧着した後、上記の銅箔(７)に所定の回路パターンを形成する。これにより得られたプリント回路基板は、上記の実施形態と同様、表面が平滑であり、基板表面に歪みが無く、細かい回路パターンにおいても剥離を生じることが無かった。

なお、上記の実施形態で説明したプリント回路基板は、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものであり、絶縁層や導電体層の材質、寸法、形状、積層枚数などをこれらの実施形態のものに限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲内において種々の変更を加え得るものである。

例えば、上記の実施形態では導電体層をプリント回路基板の両面に形成したが、本発明のプリント回路基板は導電体層を片面にのみ形成してもよく、或いは、導電体層をプリント回路基板の内部に備える多層プリント回路基板であってもよい。

本発明の抄紙シートを用いたプリント回路基板は、基板表面の歪みや細かい回路パターンの剥離などの発生を低減でき、表面の滑らかなプリント回路基板を形成できるので、携帯通信機器や送受信機器において高周波帯で使用されるミリ波用アンテナ部品や、ＩＣパッケージ等の半導体の高密度配線、測定機器等の小形の配線板などの、高周波プリント配線に好適に利用される。

本発明の抄紙シートの実施形態を示し、図１(ａ)は抄紙シートの断面構造図であり、図１(ｂ)は抄紙シートの表面状態を説明する模式図である。 本発明の実施形態の、プリント回路基板の製造方法を示す分解断面図である。 本発明の実施形態の、プリント回路基板の断面構造図である。 本発明の別の実施形態の、プリント回路基板の製造方法を示す分解断面図である。

符号の説明

１…抄紙シート
２…シート表面
３…構成繊維
４…フッ素樹脂繊維(ＰＴＦＥ繊維)
５…耐熱性絶縁繊維(ガラス繊維)
６…フッ素樹脂シート(ＰＦＡシート)
７…金属箔(銅箔)
８…プリント回路基板
10…接着層
11…導電体層

Claims (9)

1. フッ素樹脂繊維(４)を含有したスラリーを湿式抄紙法によりシート化し、これを焼成して得た抄紙シートであって、
   上記の焼成後に加圧してシート表面(２)を平滑にしたことを特徴とする、抄紙シート。
2. 上記のシート表面(２)に位置する構成繊維(３)を、上記の加圧によりシート表面(２)と略平行に方向付けてある、請求項１に記載の抄紙シート。
3. 上記の加圧が、フッ素樹脂繊維(４)の融点よりも低い温度での加熱と、１ＭＰａ以上の圧力とを加圧条件とする、請求項１または請求項２に記載の抄紙シート。
4. 上記のスラリーが耐熱性絶縁繊維(５)を含有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の抄紙シート。
5. 上記の耐熱性絶縁繊維(５)がガラス繊維である、請求項４に記載の抄紙シート。
6. 上記のフッ素樹脂繊維(４)がポリテトラフルオロエチレン繊維である、請求項１から５のいずれか１項に記載の抄紙シート。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の抄紙シート(１)の少なくとも片面に、フッ素樹脂からなる接着層(10)を介して導電体層(11)を形成したことを特徴とする、プリント回路基板。
8. 上記の接着層(10)を構成するフッ素樹脂がテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体である、請求項７に記載のプリント回路基板。
9. 請求項１から６のいずれか１項に記載の抄紙シート(１)を予め調製し、この抄紙シート(１)の少なくとも片面にフッ素樹脂シート(６)を挟んで金属箔(７)を重ね、これらを抄紙シート(１)に含有されたフッ素樹脂繊維(４)の融点よりも高温で熱圧着することを特徴とする、プリント回路基板の製造方法。

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