JP2007118528A

JP2007118528A - 基板材料及びプリント基板

Info

Publication number: JP2007118528A
Application number: JP2005317095A
Authority: JP
Inventors: Koichi Shimauchi; 浩一島内
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2007-05-17
Anticipated expiration: 2025-10-31
Also published as: JP4260789B2

Abstract

【課題】ハンダ耐熱性に優れ、周波数帯域の上昇に対する誘電正接の上昇を抑制して通信損失が低く抑えられた基板材料及びプリント基板を提供する。
【解決手段】加熱処理が施されたポリアリレート系液晶ポリマーからなる不織布に、フッ素樹脂を含浸又は積層させてなることを特徴とする基板材料２の少なくとも片面側に、所定の導体パターンを形成する金属箔４を配してなるプリント基板１である。前記基板材料２と前記金属箔４との間にフッ素樹脂接着層３が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波帯域、特にミリメートル波帯域用のプリント回路やアンテナ等に用いられる基板材料及びプリント基板に関する。

ＧＨｚ帯域の高周波帯域の周波数の用途としては、表１に示すものがあり、表１に掲げるもの以外にも、ミリメートル波レーダを用いた自動車の衝突防止システムなどでは、７０ＧＨｚ以上になると予想される。

上記のような高周波帯域用のプリント回路やアンテナに使用される基板にあっては、低誘電率及び低誘電正接が求められ、これらの要求を満たすガラスクロス／フッ素樹脂基板が高周波帯域用基板として多用されている。また近年、誘電率が高く且つ重いという欠点をもつガラスクロスを使用しない基材が検討されており、例えば、アラミド繊維の不織布にエポキシ樹脂を含浸させた基板材料が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３６２６号公報

しかしながら、特許文献１のアラミド繊維の不織布にエポキシ樹脂を含浸させた基板材料は、ガラスクロスを使用していないことから低誘電率ではあるが、アラミド繊維が吸湿性（吸水性）が高いという性質を有するため、吸湿耐熱性が低く、また誘電正接もガラスクロスを使用したものに比べて高いという問題がある。さらに、上記ガラスクロス／フッ素樹脂基板には、周波数帯域が上昇すると誘電正接が高くなり、通信損失が増大するという欠点がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ハンダ耐熱性に優れ、周波数帯域の上昇に対する誘電正接の上昇を抑制して通信損失が低く抑えられた基板材料及びプリント基板を提供することを目的としている。

本発明の基板材料は、加熱処理が施されたポリアリレート系液晶ポリマーからなる不織布に、フッ素樹脂を含浸又は積層させてなることを特徴としている。
この基板材料によれば、低吸水性であるポリアリレート系液晶ポリマーからなる不織布に、低吸水性のフッ素樹脂を含浸又は積層させているので吸水率が低く抑えられる。さらに、不織布を加熱処理して酸化させることにより耐熱性を付与しているので、ハンダ耐熱性が良くなる。また、液晶ポリマーは３０ＧＨｚ以上のミリメートル波帯域における誘電正接の上昇が低いので、周波数帯域の上昇に対する誘電正接の上昇が抑制される。

上記基板材料においては、フッ素樹脂の含有率は５０〜９０重量％であることが好ましい。フッ素樹脂の含有率が５０重量％より少ないと吸水率及び誘電正接が上昇し、９０重量％より多いと、フッ素樹脂の含有率が多すぎるためにプリント基板を形成するときの寸法変化が大きくなるので好ましくない。

また、本発明のプリント基板は、上記基板材料の少なくとも片面側に、所定の導体パターンを形成する金属箔を配してなることを特徴としている。
このプリント基板によれば、上記基板材料を使用しているので、吸水率が低く抑えられてハンダ耐熱性が良く、また、周波数帯域の上昇に対する誘電正接の上昇が抑制される。

上記プリント基板は、基板材料と金属箔との間にフッ素樹脂接着層が形成されていることが好ましい。
基板材料と金属箔との間にフッ素樹脂接着層が形成されているので、フッ素樹脂が有するアンカー効果により金属箔とフッ素樹脂との間の密着性が改善されて、密着性のよいプリント基板が得られる。

本発明によれば、ハンダ耐熱性に優れ、周波数帯域の上昇に対する誘電正接の上昇を抑制して通信損失が低く抑えられた基板材料及びプリント基板を得ることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るプリント基板１を示す断面図である。プリント基板１は、基板材料２の両面側に、所定の導体パターンを形成する金属箔としての銅箔４を配してなり、基板材料２と銅箔４との間にはフッ素樹脂接着層３が形成されている。なお、基板材料は１層のものが図示されているが、積層数は何層でもよい。

基板材料２は、ポリアリレート系液晶ポリマーからなり、加熱処理が施された不織布（以下、単に「液晶ポリマー不織布」ともいう）に、フッ素樹脂を含浸させたものである。
基板材料２の基材である液晶ポリマー不織布は、ポリアリレート系液晶ポリマーから、公知の湿式抄紙法を用い、例えば、水等の溶媒にポリアリレート系液晶ポリマーを分散させてスラリーを調製し、このスラリーを所望の坪量に抄造し、加熱乾燥工程を経て一旦原紙とする。この原紙を加熱加圧加工（カレンダー加工）して不織布を形成し、この不織布に加熱処理を施して酸化させることにより製造される。

液晶ポリマー不織布に含浸させるフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が用いられるが、これ以外にも、例えば、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−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）を用いることができる。
フッ素樹脂の含有率は５０〜９０重量％である。フッ素樹脂の含有率が５０重量％より少ないと吸水率及び誘電正接が上昇し、９０重量％より多いと、フッ素樹脂の含有率が多すぎるためにプリント基板を形成するときの寸法変化が大きくなるからである。

フッ素樹脂接着層３は、基板材料２と銅箔４との間に形成されており、フッ素樹脂が有するアンカー効果により銅箔４とフッ素樹脂との間の密着性が改善されることにより、密着性のよいプリント基板１が得られる。
フッ素樹脂接着層３のフッ素樹脂には、上記と同様のものを使用することができるが、ここではＰＦＡフィルムが基板材料２に積層されて用いられている。

上記プリント基板１は、低吸水性であるポリアリレート系液晶ポリマーからなる不織布に、低吸水性のフッ素樹脂を含浸又は積層させてなる基板材料２により吸水率が低く抑えられる。さらに、不織布を加熱処理して酸化させることにより耐熱性が付与されているので、ハンダ耐熱性に優れる。また、液晶ポリマーが３０ＧＨｚ以上のミリメートル波帯域における誘電正接の上昇が低いことから、周波数帯域の上昇に対する誘電正接の上昇が抑制される。さらに、プリント基板１は基板材料２と銅箔４との間にフッ素樹脂接着層３が形成されているので、フッ素樹脂が有するアンカー効果により銅箔４とフッ素樹脂との間の密着性が改善され、密着性に優れる。

本発明において、前述の実施形態に限らず、本発明の範囲内で適宜変更が可能である。
金属箔としては、銅箔４を用いているが、アルミニウム、鉄、ステンレス、ニッケル等の金属又はこれらの合金の箔を使用してもかまわない。
上記実施形態では、基板材料２は、液晶ポリマー不織布にフッ素樹脂を含浸させて形成されているが、フッ素樹脂は含浸させるのではなく、例えばＰＦＡフィルムを液晶ポリマー不織布に積層させてもよい。
上記実施形態では、フッ素樹脂接着層３としてＰＦＡフィルムが基板材料２に積層されているが、フッ素樹脂フィルムを積層して接着層を形成する態様だけでなく、基板材料２にさらにフッ素樹脂、例えばＰＴＦＥを含浸させることによりフッ素樹脂接着層３を形成してもかまわない。

（実施例１）
液晶ポリマー不織布（クラレ（株）製ＭＢＢＫ−５２ＦＸＳＰ）にＰＴＦＥディスパージョン（ダイキン工業（株）製ＰＴＦＥディスパージョンＤ−７０Ｅ）を含浸、乾燥させ、最終含浸としてＰＦＡディスパージョン（三井デュポン社製）を用いて含浸させ、フッ素樹脂含浸率５０重量％の基板材料を得た。この基板材料の上下面に銅箔（福田金属箔粉工業（株）製１８μｍ厚銅箔ＣＦ−Ｔ９ＬＰ）を設置し、焼成温度３４０℃、成形面圧２ＭＰａで２０分間焼成及び減圧雰囲気（１０〜２０ｈＰａ）で成形し、実施例１のプリント基板を得た。

（実施例２）
実施例１と同じ液晶ポリマー不織布（クラレ（株）製ＭＢＢＫ−５２ＦＸＳＰ）１枚の上下面にＰＦＡフィルム（ダイキン工業（株）製ネオフロン、厚み２５μｍ）を配置し、その上下面に実施例１と同様の銅箔を配置し、実施例１と同様の成形条件で成形し、実施例２のプリント基板を得た。なお、実施例２のプリント基板のフッ素樹脂含有率６７重量％である。

（比較例１）
ガラスクロス繊維（（株）有沢製作所製＃１０８ガラスクロス、坪数４８ｇ／ｍ^２）に、ＰＴＦＥディスパージョン（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＴＦＥディスパージョン３４Ｊ）を含浸したプリプレグの上下面に実施例１と同様の銅箔を配置し、熱プレス成形（成形条件：３８５℃、５ＭＰａ、６０分間）することによって、比較例１のガラス繊維クロス補強／フッ素樹脂プリント基板を作成した。なお、比較例１のプリント基板のフッ素樹脂含有率は８０重量％である。

（比較例２）
アラミド繊維の不織布（アラミド繊維ペーパー：デュポン帝人アドバンスドペーパー社製ＴＨＥＲＭＯＵＮＴ＃８０、坪数５６ｇ／ｍ^２）に、比較例１と同様のＰＴＦＥディスパージョンを含浸したプリプレグを４枚積層し、その上下面に実施例１と同様の銅箔を配置し、熱プレス成形（成形条件：３８５℃、５ＭＰａ、６０分間）することによって、比較例２のアラミド繊維ペーパー補強／フッ素樹脂プリント基板を作成した。なお、比較例２のプリント基板のフッ素樹脂含有率は、８０重量％である。

実施例１〜２及び比較例１〜２のプリント基板の１０ＧＨｚにおける誘電率及び誘電正接、吸水率及び煮沸後のハンダ耐熱性の測定結果を表２に示す。また、誘電正接については６、１２及び７５ＧＨｚについても測定し、その結果を１０ＧＨｚでの結果と合わせて表３に示す。なお、測定方法は、誘電率及び誘電正接については、測定周波数６、１０及び１２ＧＨｚでは円板共振器ストリップライン法、７５ＧＨｚではファブリペロー共振器法を用いた。吸水率及びハンダ耐熱性については、ＪＩＳ−Ｃ６４８１−１９９６（プリント配線板用銅張積層板試験方法）を使用した。

表２に示すように、実施例１及び２のプリント基板はいずれも吸水率が低く、煮沸後のハンダ耐熱性が良好である。さらに、表３に示すように、実施例１及び２の測定周波数６ＧＨｚにおける誘電正接に対する測定周波数７５ＧＨｚにおける誘電正接の上昇比はそれぞれ０．９、０．９であって、比較例１及び２の１６．７、４と比べて小さいことから高周波帯域における通信損失を低く抑えることができる。

本発明のプリント基板を示す断面図である。

符号の説明

１プリント基板
２基板材料
３フッ素樹脂接着層
４金属箔（銅箔）

Claims

加熱処理が施されたポリアリレート系液晶ポリマーからなる不織布に、フッ素樹脂を含浸又は積層させてなることを特徴とする基板材料。
前記フッ素樹脂の含有率が５０〜９０重量％である請求項１に記載の基板材料。
請求項１又は２に記載の基板材料の少なくとも片面側に、所定の導体パターンを形成する金属箔を配してなるプリント基板。
請求項３に記載のプリント基板であって、
前記基板材料と前記金属箔との間にフッ素樹脂接着層が形成されているプリント基板。