JP2013165171A - プリント配線板用基材およびプリント配線板用基材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このプリント配線板用基材は、多孔質フッ素樹脂基材と、この多孔質フッ素樹脂基材に形成された導電層とを含む。導電層は、導電粒子31とこれら導電粒子31を接続する導電体32とを含む。そして、幾つかの導電粒子31は多孔質フッ素樹脂基材の孔13に入っている。
【選択図】図4
Description
プリント配線板用基材の一実施形態について説明する。
図1に示すように、プリント配線板用基材1は、絶縁材としての多孔質フッ素樹脂基材10と、多孔質フッ素樹脂基材10の一面およびその反対側の面に形成された導電層20とを備えている。
平均孔径が0.1μmよりも小さいとき、導電粒子31が多孔質フッ素樹脂基材10に入りにくくなり、この結果、アンカー効果が低下する。平均孔径が5.0μmよりも大きいとき、1つの孔13に入る導電粒子31が増大し、導電粒子31と節部11または枝部12との接触箇所が少なくなるため、アンカー効果が低下する。このようなことから、多孔質フッ素樹脂基材10の平均孔径は上記範囲に設定される。
多孔質フッ素樹脂基材10を濾過膜として用いて、所定粒径の標準粒子(ポリスチレンラテックス粒子)を含む溶液を濾過する。そして、標準粒子の粒径の小さい順に濾過を繰り返し、多孔質フッ素樹脂基材10により捕捉される標準粒子の割合が質量比90%以上となる最初の標準粒子の粒径を求める。このときの粒径の大きさが多孔質フッ素樹脂基材10の平均孔径とされる。すなわち、質量比90%以上の割合で捕捉することのできる最も小さい標準粒子の粒径の大きさが、多孔質フッ素樹脂基材10の平均孔径となる。
導電粒子31は、多孔質フッ素樹脂基材10の表面に存在する。
チタンレドックス法では、三塩化チタンを含む塩酸溶液と、形成目的の金属粒子の金属イオンを含む溶液とを混合し、pHを金属析出条件の値に調整し、これを撹拌する。これにより、金属粒子(導電粒子31)が得られる。チタンレドックス法によれば、金属粒子の組成および粒径を制御することが可能であり、真空装置等も必要とせず、容易に導電粒子31を形成することができる。
導電体32の厚さは、0.05μm〜10μmの間の所定厚に設定される。好ましくは、0.1μm〜1.0μmの間の所定厚に設定される。
導電粒子31が多孔質フッ素樹脂基材10の孔13に入り、かつこれら導電粒子31が導電体32により接続されている。このため、図4に示すように、導電粒子31および導電体32により形成される第1導電層30は、多孔質フッ素樹脂基材10の節部11および枝部12の一部を内包する。また、孔13に入った導電粒子31同士が導電体32により互いに接続されているため、導電層20に剥離の力が加わるとき、複数の導電粒子31にその力が加わる。このとき、孔13に入っている導電粒子31は、節部11または枝部12に引っ掛かる。このような作用により導電層20の接着力(すなわち剥離強度)が高くなる。
次に、プリント配線板用基材1の製造方法について説明する。
第1工程では、多孔質フッ素樹脂基材10を形成する。
まず、液状潤滑剤を含むテトラフルオロエチレン樹脂ファインパウダーのペーストを押出機で成形する。次に、この成形体をテトラフルオロエチレン樹脂の転移点以上の温度で加熱処理し、ローラに巻き取り、更にこれをテトラフルオロエチレン樹脂の転移点未満の温度で熱処理する。この処理によりテトラフルオロエチレン樹脂の結晶化度を上げる。結晶化度の程度により、孔径を制御することができる。すなわち、結晶化度を高くするほど、孔径を小さくすることができる。
親水化処理は、大気圧プラズマ処理または転写処理により行われる。
大気圧プラズマ処理では、酸素、窒素等のガスのプラズマガスを、多孔質フッ素樹脂基材10に噴射する。これにより、多孔質フッ素樹脂基材10の表面に親水基等が導入される。なお、プラズマガス雰囲気中に、多孔質フッ素樹脂基材10を置くことによっても、多孔質フッ素樹脂基材10の表面処理は可能である。また、親水基を有する化合物を含む不活性ガスのプラズマにより、親水化処理を行ってもよい。
カルボキシル基を有する化合物を多孔質フッ素樹脂基材10のように撥水性の高い材料の表面に斑なく導入することは難しい。これは、カルボキシル基を多孔質フッ素樹脂基材10の表面に導入することを目的として、カルボキシル基を有する化合物を含む水溶液を多孔質フッ素樹脂基材10に塗布したとしても、この水溶液が多孔質フッ素樹脂基材10の表面に濡れ広がらないためである。これに対し、可溶性フィルムの貼り付けによる転写処理によれば、多孔質フッ素樹脂基材10の表面に斑なく親水基を付与することができる。すなわち、転写処理によれば、多孔質フッ素樹脂基材10の面と可溶性フィルムの面とを密着させることができ、かつ可溶性フィルムが溶解するまでの間にわたって密着状態を維持することができる。このため、可溶性フィルム内に含まれる化合物を多孔質フッ素樹脂基材10の表面に均一に導入することができる。可溶性フィルムとしては、例えば、カルボキシル基を有する化合物を含む感光性ドライフィルムレジストが用いられる。
塗布方法としては、噴霧法、ローラ法、浸漬法、インクジェット法等が挙げられる。なお、塗布方法は、これらに限定されるものではない。
例えば、銅により、無電解めっき層(導電体32の層)を形成する。そして、この次に、多孔質フッ素樹脂基材10に銅で電気めっきし、第2導電層40(電気めっき層)を形成する。以上により、プリント配線板用基材1が完成する。
上記のプリント配線板用基材1の製造方法では、多孔質フッ素樹脂基材10を親水化処理する工程と、極性溶媒の導電性インクを塗布する工程と、窒素雰囲気中での加熱処理工程と、無電解めっき工程と、電気めっき工程とを含む。
すなわち、上記製造方法によれば、導電層20の導電粒子31が多孔質フッ素樹脂基材10に固着され、かつ導電粒子31と無電解めっき層と電気めっき層とが一体となって導電層20が形成されるため、多孔質フッ素樹脂基材10に対する導電層20の接着力が大きくなる。
(実施例1)
多孔質フッ素樹脂基材10(絶縁材)として、ポリテトラフルオロエチレンの延伸多孔膜(住友電気工業、ポアフロン(登録商標)HP−010−060:平均孔径0.1μm、厚さ60μm)を用いた。ポリテトラフルオロエチレンの延伸多孔膜に対する水の接触角は135°である。
次に、チタンレドックス法により、平均粒径50nmの銅粒子含有の導電性インクを形成した。導電性インクの溶媒としては水を用いた。導電性インクに対する銅濃度を8.0質量%とした。分散剤として、ポリエチレンイミンを用いた。
そして、銅により無電解めっきを行った後、銅で電気めっきを行い、厚さ18μmの導電層20を形成した。なお、図2〜図4の走査型電子顕微鏡写真図は本実施例のプリント配線板用基材1の断面を示している。
多孔質フッ素樹脂基材10として、実施例1と同じポリテトラフルオロエチレンの延伸多孔膜を用いた。
転写処理は次のように行った。感光性ドライフィルムレジスト(旭化成イーマテリアルズ、感光性ドライフィルムレジスト、SUNFORT(登録商標)UFG−255)をポリテトラフルオロエチレンの延伸多孔膜に貼り付け、露光を行わず、炭酸ナトリウム1.0質量%の水溶液(30℃)に、60秒間浸漬した。そして、水による洗浄を10秒間にわたって行った。すなわち、洗浄を完全には行なわず、ポリテトラフルオロエチレンの延伸多孔膜の表面に、感光性ドライフィルムレジストの残渣(親水基を含む化合物)を付着させた。そして、これを乾燥した。
多孔質フッ素樹脂基材10として、ポリテトラフルオロエチレンの延伸多孔膜(住友電気工業、ポアフロン(登録商標)HP−020−060:平均孔径0.2μm、厚さ60μm)を用いた。
プリント配線板用基材1の導電層20の剥離強度は450g/cmであり、比誘電率は1.4であった。
多孔質フッ素樹脂基材10として、ポリテトラフルオロエチレンの延伸多孔膜(住友電気工業、ポアフロン(登録商標)HP−045−060:平均孔径0.45μm、厚さ60μm)を用いた。
プリント配線板用基材1の導電層20の剥離強度は420g/cmであり、比誘電率は1.4であった。
多孔質フッ素樹脂基材10として、ポリテトラフルオロエチレンの延伸多孔膜(住友電気工業、ポアフロン(登録商標)WP−100−100:平均孔径1.0μm、厚さ100μm)を用いた。
プリント配線板用基材1の導電層20の剥離強度は350g/cmであり、比誘電率は1.3であった。
多孔質フッ素樹脂基材10として、ポリテトラフルオロエチレンの延伸多孔膜(住友電気工業、ポアフロン(登録商標)WP−500−100:平均孔径5.0μm、厚さ100μm)を用いた。
プリント配線板用基材1の導電層20の剥離強度は300g/cmであり、比誘電率は1.3であった。
絶縁材として、非多孔質のポリテトラフルオロエチレンのフィルム(ニチアス、ナフロンPTFEテープT/#9001、厚さ50μm)を用いた。そして、厚18μmの銅箔をポリテトラフルオロエチレンのフィルムに貼り付け、350℃で加熱圧着して、導電層20を形成した。このように形成したプリント配線板用基材1の導電層20の剥離強度は700g/cmであった。比誘電率は2.2であった。
多孔質フッ素樹脂基材10として、ポリテトラフルオロエチレンの延伸多孔膜(住友電気工業、ポアフロン(登録商標)HP−045−060:平均孔径0.45μm、厚さ60μm)を用いた。そして、厚18μmの銅箔をポリテトラフルオロエチレンの延伸多孔膜に貼り付け、350℃で加熱圧着して、導電層20を形成した。このように形成したプリント配線板用基材1の導電層20の剥離強度は400g/cmであった。比誘電率は2.1であった。
(a)「プリント配線板用基材1の製造方法の比較」
実施例1〜6では、圧着を行わずに導電層20を形成した。これに対して、比較例1および比較例2では、銅箔の圧着により導電層20を形成した。導電層20の製法に違いにより、多孔質フッ素樹脂基材10の気孔率に差が生じる。すなわち、実施例1〜6のいずれのプリント配線板用基材1においても、多孔質フッ素樹脂基材10の気孔率は、比較例1および比較例2に係るプリント配線板用基材1の多孔質フッ素樹脂基材10の気孔率よりも大きい。また、実施例1〜6と比較例1および2との間で比誘電率に差が生じている。すなわち、実施例1〜6のいずれのプリント配線板用基材1においても、比誘電率は、比較例1および比較例2に係るプリント配線板用基材1の比誘電率よりも小さい。この結果は、多孔質フッ素樹脂基材10の気孔率と比誘電率との間に相関があることを示す。すなわち、多孔質フッ素樹脂基材10の気孔率の設定により、比誘電率を調整することが可能である。
多孔質フッ素樹脂基材10として同じ材料を用いている実施例4と比較例2とを比較する。実施例4のプリント配線板用基材1の気孔率は30%以上である。これに対して、比較例2の気孔率は30%以下である。このような構造の差は、比誘電率の差として顕れている。すなわち、実施例4の比誘電率は比較例2の比誘電率よりも小さい。
実施例1〜6(実施例2を除く)を比較すると、多孔質フッ素樹脂基材10の平均孔径が大きい程、剥離強度(すなわち導電層20の接着力)が低下している。このことは、導電層20の導電粒子31のアンカー効果に起因する。すなわち、導電粒子31に対して多孔質フッ素樹脂基材10が大きすぎるとき、節部11または枝部12に対する導電粒子31の引っ掛かりが小さくなり、剥離強度が小さくなると考えられる。
(1)本実施形態のプリント配線板用基材1では、導電層20の導電粒子31が多孔質フッ素樹脂基材10の孔13に入っている。この構成によれば、導電粒子31の孔13への侵入によるアンカー効果により多孔質フッ素樹脂基材10に接着する。また、導電層20は、圧着により多孔質フッ素樹脂基材10に接着する構造ではないため、多孔質フッ素樹脂基材10の孔13が押し潰されない。このため、孔13が押し潰された多孔質フッ素樹脂基材10を有するプリント配線板用基材に比べて、プリント配線板用基材1の誘電率を低くすることができる。
なお、本発明の実施態様は上記に示した態様に限られるものではなく、これを例えば以下に示すように変更して実施することもできる。また以下の各変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
Claims (14)
- 多孔質フッ素樹脂基材の少なくとも一方の面に導電層が形成されたプリント配線板用基材において、
前記導電層は、導電粒子と、これら導電粒子を接続する導電体とを含み、
幾つかの前記導電粒子は前記多孔質フッ素樹脂基材の孔に入っている
ことを特徴とするプリント配線板用基材。 - 請求項1に記載のプリント配線板用基材において、
前記導電粒子は、前記導電粒子を含む導電性インクの塗布により前記多孔質フッ素樹脂基材に導入されている
ことを特徴とするプリント配線板用基材。 - 請求項1または2に記載のプリント配線板用基材において、
前記多孔質フッ素樹脂基材のうち前記導電層が形成されている面には親水基が付与され、かつ前記導電粒子が、前記導電粒子および極性溶媒を含む導電性インクの塗布により前記多孔質フッ素樹脂基材に導入されている
ことを特徴とするプリント配線板用基材。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のプリント配線板用基材において、
前記導電体は、無電解めっき法、金属蒸着法、およびスパッタリング法のうちのいずれかの方法により形成されている
ことを特徴とするプリント配線板用基材。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のプリント配線板用基材において、
前記多孔質フッ素樹脂基材の気孔率が30%〜90%である
ことを特徴とするプリント配線板用基材。 - 請求項5に記載のプリント配線板用基材において、
このプリント配線板用基材の比誘電率が2.0以下である
ことを特徴とするプリント配線板用基材。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のプリント配線板用基材において、
前記多孔質フッ素樹脂基材の平均孔径が0.1μm〜5.0μmである
ことを特徴とするプリント配線板用基材。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載のプリント配線板用基材において、
前記導電粒子の平均粒径は1.0nm〜500nmである
ことを特徴とするプリント配線板用基材。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載のプリント配線板用基材において、
前記導電層は更に電気めっき層を含む
ことを特徴とするプリント配線板用基材。 - 多孔質フッ素樹脂基材の少なくとも一方の面に導電層が形成されたプリント配線板用基材の製造方法において、
前記多孔質フッ素樹脂基材を親水化処理する工程と、
導電粒子および極性溶媒を含む導電性インクを前記多孔質フッ素樹脂基材の親水化処理面に塗布し、加熱処理する工程とを含む
ことを特徴とするプリント配線板用基材の製造方法。 - 多孔質フッ素樹脂基材の少なくとも一方の面に導電層が形成されたプリント配線板用基材の製造方法において、
前記多孔質フッ素樹脂基材を親水化処理する工程と、
導電粒子および極性溶媒を含む導電性インクを前記多孔質フッ素樹脂基材の親水化処理面に塗布し、加熱処理する工程と、
前記導電性インクの塗布および加熱処理された前記多孔質フッ素樹脂基材を無電解めっき処理する工程と、
前記無電解めっき処理された前記多孔質フッ素樹脂基材を電気めっき処理する工程とを含む
ことを特徴とするプリント配線板用基材の製造方法。 - 請求項10または11に記載のプリント配線板用基材の製造方法において、
前記多孔質フッ素樹脂基材を親水化処理する工程では、前記多孔質フッ素樹脂基材の表面における水の接触角を、前記多孔質フッ素樹脂基材の内部における水の接触角よりも小さくする
ことを特徴とするプリント配線板用基材の製造方法。 - 請求項10〜12のいずれか一項に記載のプリント配線板用基材の製造方法において、
前記多孔質フッ素樹脂基材を親水化処理する工程では、前記多孔質フッ素樹脂基材の表面における水の接触角を120°以下にする
ことを特徴とするプリント配線板用基材の製造方法。 - 請求項10〜13のいずれか一項に記載のプリント配線板用基材の製造方法において、
前記多孔質フッ素樹脂基材を親水化処理する工程では、大気圧プラズマ処理および親水性官能基付与処理の少なくとも一方の処理を行う
ことを特徴とするプリント配線板用基材の製造方法。
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