JP2010221694A - フレキシブルプリント配線板用積層板の製造方法、フレキシブルプリント配線板用積層板及びフレキシブルプリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波特性が高く、且つ寸法安定性の高いフレキシブルプリント配線板を製造することができるフレキシブルプリント配線板用積層板の製造方法を提供する。
【解決手段】一対のエンドレスベルト４間に液晶ポリマーで形成される絶縁フィルム２と金属箔３を連続的に供給し、エンドレスベルト４間で絶縁フィルム２と金属箔３とを重ねると共に熱圧成形する。液晶ポリマーで形成された絶縁層を有する積層板１を連続工程で作製することができる。この積層板１から製造されるプリント配線板の誘電率及び誘電正接が低減すると共に、プリント配線板の耐湿性が向上する。熱圧成形時に金属箔３及び絶縁フィルム２に均一且つ安定な圧力がかかることで、積層板１の寸法歪みを抑制し、絶縁層における内部応力の残存を抑制し、金属箔３のピール強度を向上し、更に液晶ポリマーの分子配向の乱れを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブルプリント配線板用積層板の製造方法、フレキシブルプリント配線板用積層板及びフレキシブルプリント配線板に関する。

従来、フレキシブルプリント配線板を製造するにあたっては、例えばポリイミド樹脂製の絶縁フィルム２の両面に銅箔等の金属箔３を積層して積層板１を作製し、この積層板１の両側の金属箔３に対してパターンエッチング処理を施すことで、導体配線を形成している（特許文献１参照）。

積層板１を作製する際には、例えば図２に示すように各繰出機５，６から一対の熱圧ロール１１間に向けて絶縁フィルム２と金属箔３とを供給し、前記熱圧ロール１１間で金属フィルムと金属箔３とを重ねると共に熱圧成形することが行われている。

ところで、近年、フレキシブルプリント配線板に対する高周波特性の向上が望まれている。しかし、ポリイミド樹脂製の絶縁フィルム２を使用する場合には高周波特性の向上に限界があった。

また、従来のように熱圧ロール１１による線圧で絶縁フィルム２と金属箔３とを加圧すると、安定した圧力をかけることが難しくなり、位置ずれや寸法歪みが生じやすくなるという問題もあった。また、このように加圧力が安定しない結果、熱圧成形時に絶縁フィルム２に内部応力が生じ、この内部応力がエッチング処理等により金属箔３が除去されることで解放されると、フレキシブルプリント配線板に歪みが生じやすくなるという問題もあり、特にフレキシブルプリント配線板を多層化する場合の層間の位置合わせに問題が生じやすくなるという問題があった。

特開２００７−１６５４１７号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高周波特性が高く、且つ寸法安定性の高いフレキシブルプリント配線板を製造することができるフレキシブルプリント配線板用積層板の製造方法、フレキシブルプリント配線板用積層板、及びフレキシブルプリント配線板を提供することを目的とする。

本発明に係るフレキシブルプリント配線板用積層板１の製造方法は、一対のエンドレスベルト４間に液晶ポリマーで形成される絶縁フィルム２と金属箔３とを連続的に供給し、前記エンドレスベルト４間で絶縁フィルム２と金属箔３とを重ねると共に熱圧成形することを特徴とする。

このため、積層板１を連続工程で作製することができ、生産効率が高くなる。また、液晶ポリマーで形成された絶縁層を有する積層板１を得ることができ、この積層板１から製造されるプリント配線板の誘電率及び誘電正接を低減することができると共に、プリント配線板の耐湿性を向上することができる。また、熱圧成形時に金属箔３及び絶縁フィルム２に一定時間、面圧をかけることで、金属箔３及び絶縁フィルム２に均一且つ安定な圧力をかけることができて、積層板１の寸法歪みを抑制すると共に絶縁層における内部応力の残存を抑制することができ、且つ金属箔３のピール強度を向上することができ、更に液晶ポリマーに分子配向の乱れが生じることを抑制することができる。

本発明においては、上記金属箔３の、絶縁フィルム２と重なる面のＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４に規定される表面粗さＲｚが、０．５〜４．０μｍの範囲であることが好ましい。この場合、絶縁層と金属箔３との間のピール強度を充分に高く維持しつつ、優れた高周波特性を発揮することができる。

本発明においては、上記熱圧成形時の加熱温度が絶縁フィルム２を構成する液晶ポリマーの融点以上、この融点よりも２０℃高い温度以下の範囲であり、加圧力が０．４９〜５．９ＭＰａの範囲であり、加熱加圧時間が９０〜３６０秒の範囲であることが好ましい。この場合、絶縁層と金属箔３との間のピール強度を充分に高く維持しつつ、積層板１の寸法歪みの発生、絶縁層における内部応力の残存、分子配向の乱れを更に低減することができる。

本発明においては、前記金属箔３が銅箔であることが好ましい。

また、本発明においては、前記銅箔が圧延銅箔であることが好ましい。この場合、フレキシブルプリント配線板用積層板１及びこれから作製されるフレキシブルプリント配線板に優れた屈曲性を付与することができる。

上記方法により製造されたフレキシブルプリント配線板用積層板１に導体パターンを形成することで、フレキシブルプリント配線板を得ることができる。

本発明によれば、液晶ポリマーで形成された絶縁層を有し、前記液晶ポリマーにおける分子配向の乱れが抑制され、寸法安定性が高く、且つ絶縁層と金属箔３との間のピール強度が高いフレキシブルプリント配線板用積層板１を、効率よく製造することができ、このフレキシブルプリント配線板用積層板１を用いて、高周波特性が高く、寸法安定性が高く、更に絶縁層と導体配線との間の密着性に優れたフレキシブルプリント配線板を製造することができるものである。

本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。 従来技術の一例を示す概略図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

絶縁フィルム２は液晶ポリマーで形成される。液晶ポリマーとしては、例えばエチレンテレフタレートとパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体、フェノール及びフタル酸とパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体、２，６−ヒドロキシナフトエ酸とパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体等が挙げられる。

この絶縁フィルム２の厚みは適宜設定されるが、成形性の維持のためには１０μｍ以上、特に１３μｍ以上であることが好ましく、また搬送性の維持のためには１７５μｍ以下であることが好ましい。

金属箔３としては、プリント配線板製造用の積層板１に適用され得る適宜の金属からなる金属箔３が用いられるが、例えば銅箔が用いられる。

銅箔としては、電解銅箔、圧延銅箔のいずれも用いられるが、積層板１及びこの積層板１から作製されるプリント配線板に優れた屈曲性を付与する為には、特に圧延銅箔が用いられることが好ましい。

金属箔３の厚みは適宜設定されるが、２〜３５μｍの範囲であることが好ましく、特に８〜３５μｍの範囲であることが好ましい。

図１にフレキシブルプリント配線板用積層板１（以下、積層板１という）の製造工程の一例を示す。

積層板１の製造には、一対のエンドレスベルト４を備えるダブルベルトプレス装置７が使用される。このダブルベルトプレス装置７は、上下一対に配置されたエンドレスベルト４間に複数のシート材料を連続的に送り込み、熱圧装置１０によりエンドレスベルト４を介して前記シート材料を熱圧成形して積層体を形成する装置である。

エンドレスベルト４は、例えばステンレス等の材質で形成される。この各エンドレスベルト４は二つのドラム９の間に掛架されており、ドラム９が回転することにより回動する。二つのエンドレスベルト４の間をシート材料が通過することができ、シート材料がこのエンドレスベルト４の間を通過する間、このシート材料の両面には各エンドレスベルト４が面接触して、シート材料に面圧がかけられるようになっている。各エンドレスベルト４の内側には熱圧装置１０が設けられており、この熱圧装置１０によって、エンドレスベルト４を介してシート材料を加圧すると共に加熱するようにしている。熱圧装置１０としては、加熱された液体媒体の液圧によってエンドレスベルト４を介してシート材料を加熱加圧する液圧プレートが挙げられる。また、前記二つのドラム９と、この二つのドラム９の間に設置された複数の加圧ローラで熱圧装置１０を構成してもよく、この場合、加圧ローラとドラム９とを誘電加熱等により加熱することでエンドレスベルト４を加熱することにこのエンドレスベルト４と接触するシート材料を加熱すると共に、加圧ローラによってエンドレスベルト４を介してシート材料を加圧することができる。

積層板１の製造工程の始端側には、長尺な絶縁フィルム２がコイル状に巻回された繰出機５と、長尺な金属箔３がコイル状に巻回された二つの繰出機６とが設けられている。各繰出機５，６からは絶縁フィルム２及び金属箔３がそれぞれ連続的に繰り出されるようになっている。また、積層板１の製造工程の終端側には、長尺な積層板１をコイル状に巻き取る巻取機８が設けられている。この繰出機５，６と巻取機８との間に、上記ダブルベルトプレス装置７が配置されている。

積層板１を製造する際には、まず各繰出機５，６から繰り出された絶縁フィルム２及び金属箔３が、上記ダブルベルトプレス装置７へ供給される。二枚の各金属箔３は絶縁フィルム２の両面にそれぞれ重ねられ、この状態で、絶縁フィルム２と金属箔３とは二つのエンドレスベルト４間に供給される。

ダブルベルトプレス装置７では絶縁フィルム２及び金属箔３は二つのエンドレスベルト４に挟まれた状態でこの二つのエンドレスベルト４間を通過する。このエンドレスベルト４は絶縁フィルム２及び金属箔３の搬送速度に同期して回動する。絶縁フィルム２と金属箔３とがエンドレスベルト４の間を移動する間、この絶縁フィルム２と金属箔３には上記熱圧装置１０によりエンドレスベルト４を介して面圧がかけられると共に加熱される。これにより、溶融或いは軟化した絶縁フィルム２と金属箔３とが熱圧着する。これにより、絶縁フィルム２で構成される絶縁層の両側に金属箔３が積層した構造を有する積層板１が形成され、この積層板１がダブルベルトプレス装置７から導出される。この積層板１は製造工程の終端側で巻取機８によってコイル状に巻き取られる。

このようにして積層板１を製造すると、液晶ポリマーで形成された絶縁層を有する積層板１を得ることができる。このため、この積層板１を用いることで、誘電率及び誘電正接が低く、高周波特性の良好なプリント配線板を作製することができる。また、液晶ポリマーは例えばポリイミド樹脂と比べて吸湿性が非常に低く、このためプリント配線板の耐湿性を向上することもできる。また、積層板１を連続工程で作製することができ、生産効率が高くなる。

また、積層板１の製造時の熱圧成形の際は、上記のようなダブルベルトプレス装置７に
より、金属箔３及び絶縁フィルム２に一定時間、面圧がかけられるため、金属箔３及び絶縁フィルム２には均一且つ安定な圧力がかけられる。このため、熱圧成形時の寸法歪みの発生が防止されると共に、絶縁フィルム２で構成される絶縁層内に内部応力が残留することが防止される。また、比較的低温で熱圧成形を行っても絶縁層と金属箔３との間の密着性を充分に維持することができ、このため絶縁層の寸法歪みや内部応力の残存が更に抑制される。

また、特に液晶ポリマーで形成される絶縁フィルム２には不均一な圧力がかけられると分子配向が乱されてしまい、高周波特性の低下や寸法歪み、内部応力の残存が生じやすい点で、連続工程での積層板１の製造に利用することが難しいものであるが、上記のようなダブルベルトプレス装置７により熱圧成形により絶縁フィルム２に均一な圧力がかけられるとことによって、分子配向の乱れの発生が抑制され、積層板１の寸法安定性と高周波特性とが著しく向上する。しかも前記のように低温での熱圧成形をおこなうと、分子配向の乱れが更に抑制されるようになる。

このようにして積層板１を作製するにあたり、金属箔３の絶縁フィルム２に重ねられる面は粗面化されていることが、金属箔３と絶縁層との間のピール強度を向上する点で好ましい。但し、本実施形態では上記のとおり積層板１における絶縁層と金属箔３との間の密着性が向上されるため、金属箔３の表面粗度をそれほど大きくしなくても、絶縁層と金属箔３との間のピール強度を充分に高く維持することができる。このため、金属箔３の表面粗度が大きくなることによる高周波特性の悪化を抑制しつつ、絶縁層と金属箔３との間のピール強度を充分に高く維持することができる。この金属箔３の絶縁フィルム２に重ねられる面の表面粗度は、所望のピール強度と高周波特性を発揮することができるように適宜調整されるが、金属箔３と絶縁層との間のピール強度を充分に高く維持するためには金属箔３のＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４で規定される表面粗さ（十点平均粗さ）Ｒｚが０．５μｍ以上であることが好ましく、また高い高周波特性を維持するためにはこの表面粗さＲｚが４．０μｍ以下であることが好ましい。この金属箔３の表面粗度Ｒｚは表面メッキ条件等の変更により容易に調整することができる。

また、特に金属箔３が圧延銅箔である場合において、絶縁層と金属箔３との間のピール強度を充分に高く維持するためには、Ｒｚが０．５μｍ以上であることが好ましく、また高い高周波特性を維持するためにはこの表面粗さＲｚが４．０μｍ以下であることが好ましい。また、圧延銅箔の表面には銅メッキ処理を施すと共に、このメッキ後の圧延銅箔の表面粗さＲｚが前記の範囲となるようにすることが好ましく、この場合、前記ピール強度が著しく向上する。この銅メッキ処理は適宜の手法でおこなうことができるが、絶縁フィルム２に重ねられる面を圧延銅箔のマット面とし、このマット面の粗さを銅メッキ処理により調整することが好ましい。

ダブルベルトプレス装置７における熱圧成形条件は適宜設置されるが、加熱温度は絶縁フィルム２を構成する液晶ポリマーの融点以上であることが好ましく、この融点に対して０℃以上高い温度であればより好ましく、この融点に対して３℃以上高い温度であれば更に好ましい。この場合、絶縁層と金属箔３との間のピール強度を充分に高く維持することができる。またこの加熱温度は液晶ポリマーの融点に対して２０℃だけ高い温度以下であることが好ましく、１５℃だけ高い温度以下であれば更に好ましい。この場合、積層板１の寸法歪みの発生、絶縁層における内部応力の残存、分子配向の乱れを更に低減することができる。

また、加圧力は０．４９ＭＰａ以上であることが好ましく、２ＭＰａ以上であれば更に好ましい。この場合、絶縁層と金属箔３との間のピール強度を充分に高く維持することができる。またこの加圧力は５．９ＭＰａ以下であることが好ましく、５ＭＰａ以下であれば更に好ましい。この場合、積層板１の寸法歪みの発生、絶縁層における内部応力の残存、分子配向の乱れを更に低減することができる。

また、加熱加圧時間は９０秒以上であることが好ましく、１２０秒以上であれば更に好ましい。この場合、絶縁層と金属箔３との間のピール強度を充分に高く維持することができる。また、この加熱加圧時間は３６０秒以下であることが好ましく、２４０秒以下であれば更に好ましい。この場合、積層板１の寸法歪みの発生、絶縁層における内部応力の残存、分子配向の乱れを更に低減することができる。

また、加熱温度、加圧力、並びに加熱加圧時間が全て上記のような好適範囲内にあれば
、絶縁層と金属箔３との間のピール強度を特に高く維持しつつ、積層板１の寸法歪みの発生、絶縁層における内部応力の残存、分子配向の乱れを著しく低減することができる。

尚、本実施形態では絶縁フィルム２の両面に金属箔３を重ねることで、絶縁層の両面に金属箔３が積層した両面金属箔３張積層板１を作製しているが、絶縁フィルム２の片面のみに金属箔３を重ねることで、絶縁層の片面のみに金属箔３が積層した片面金属箔３張積層板１を作製することもできる。

また、本実施形態では一枚の絶縁フィルム２で積層板１の絶縁層を形成しているが、二枚またはそれ以上の複数枚の絶縁フィルム２をダブルベルトプレス装置７へ供給することで、複数枚の絶縁フィルム２を重ねると共にその片側又は両側に金属箔３を配置した状態で熱圧成形をするようにしてもよい。この場合、複数枚の絶縁フィルム２が熱圧着することで積層一体化してなる絶縁層を形成することができる。

このように作製された積層板１の金属箔３に対し、公知のパターンエッチング処理を施すことにより導体配線を形成し、フレキシブルプリント配線板を作製することができる。このフレキシブルプリント配線板は、上記のとおり高周波特性に優れ、絶縁層と導体配線との間の密着性に優れ、また寸法安定性が良好なものとなる。

また、このように形成される単層のフレキシブルプリント配線板をコア材として、更に多層のプリント配線板を作製することができる。例えばコア材の導体配線が形成されている面全体にカバーレイを圧着し、更にその外面に外層のフレキシブルプリント配線板を接着剤を介在させて接合し、さらに加圧加工によって圧着することによって、電子部品を搭載するための多層部が形成されて、多層フレキシブルプリント配線板を得ることができる。

また、フレキシブルプリント配線板と、リジッドなプリント配線板とを組み合わせてフレックスリジッドプリント配線板を作製することもできる。例えばフレキシブルプリント配線板に、リジッドなプリント配線板を接着剤を介して接合すると共に積層することによって、フレックスリジッドプリント配線板を得ることができる。

以下、本発明を実施例により更に詳述する。

［実施例１〜７、比較例１］
表１に示す絶縁フィルム２及び金属箔３を用い、図１に示す製造工程で、積層板１を作製した。ダブルベルトプレス装置７における加熱加圧条件は表１に示す通りである。

尚、表１中の絶縁フィルムの材質のうち、ＬＣＰは液晶ポリマーフィルム（株式会社クラレ製の品番「ベクスターＣＴＳ５０Ｎ」、融点３２５℃）を、ＰＩはポリイミドフィルム（宇部興産株式会社製の品番「ユーピレックス５０ＶＴ」）を、それぞれ示す。

また、表１中の「銅メッキ処理」の欄に、金属箔３に対する銅メッキ処理の有無を示す。この欄に「有」と記載されているものでは、金属箔３に対して銅メッキ処理を施すことで絶縁フィルム２に重ねられる面の表面粗さＲｚを調整した。この欄に「無」と記載されている場合、金属箔３には前記のような銅メッキ処理を施していない。表面粗さＲｚの欄には、金属箔３の絶縁フィルム２に重ねられる面の表面粗さＲｚが記載されており、銅メッキ処理が施された金属箔３については処理後の表面粗さＲｚが記載されている。

［比較例２〜４］
表１に示す絶縁フィルム２及び金属箔３を用い、図２に示す製造工程で、積層板１を作製した。熱圧ロール１１による加熱加圧条件は表１に示す通りである。

［評価試験］
各実施例及び比較例で得られた積層板１について、ＩＰＣ規格に基づき、エッチング処理により金属箔３を除去した場合の、処理前後での寸法変化、並びに積層板１にエージング処理を施した場合の処理前後での寸法変化をそれぞれ測定した。

また、この積層板１について、金属箔３のピール強度をＩＰＣ−ＴＭ−６５０に従って測定し、高周波特性（伝送損失）をネットワークアナライザを使用して測定した。

また、この積層板１について、ＭＩＴ耐折性試験機を用いて屈曲半径０．３８ｍｍでの耐折性を測定した。

これらの結果を表１に示す。

この結果、比較例１，３では十分な高周波特性が得られず、比較例２〜４ではエッチング処理及びエージング処理時の寸法変化が大きいものであるのに対し、実施例１〜７では寸法安定性が高いと共に｜ＭＤ−ＴＤ｜の値が０．０６以下と小さいことから異方性が小さく、且つ高周波特性が特に優れたものとなり、また金属箔のピール強度も高いものであった。また、実施例６，７、特に実施例６では、耐折性が特に良好であり、優れた屈曲性を有するものであった。

１ フレキシブルプリント配線板用積層板（積層板）
２ 絶縁フィルム
３ 金属箔
４ エンドレスベルト

Claims (7)

1. 一対のエンドレスベルト間に液晶ポリマーで形成される絶縁フィルムと金属箔とを連続的に供給し、前記エンドレスベルト間で絶縁フィルムと金属箔とを重ねると共に熱圧成形することを特徴とするフレキシブルプリント配線板用積層板の製造方法。
2. 上記金属箔の、絶縁フィルムと重なる面のＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４に規定される表面粗さＲｚが、０．５〜４．０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板用積層板の製造方法。
3. 上記熱圧成形時の加熱温度が絶縁フィルムを構成する液晶ポリマーの融点以上、この融点よりも２０℃高い温度以下の範囲であり、加圧力が０．４９〜５．９ＭＰａの範囲であり、加熱加圧時間が９０〜３６０秒の範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブルプリント配線板用積層板の製造方法。
4. 前記金属箔が銅箔であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフレキシブルプリント配線板用積層板の製造方法。
5. 前記銅箔が圧延銅箔であることを特徴とする請求項４に記載のフレキシブルプリント配線板用積層板の製造方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法で製造されたことを特徴とするフレキシブルプリント配線板用積層板。
7. 請求項６に記載のフレキシブルプリント配線板用積層板に導体パターンを形成して成ることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。

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