JP2020096094A - 金属層付基板 - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張を抑えてクラックの発生を防ぎ、金属層付基板を使用した製品の使用の信頼性を高めることができる両張りの金属層付基板を提供する。【解決手段】表面１２１と、この表面１２１に対する裏面１２２とに金属層１１ａ、１１ｂがそれぞれ設けられている絶縁層を備える両張りの金属層付基板１を、絶縁層を金属層１１ａと接着する熱硬化型の接着剤層１２ａと、金属層１１ｂと接着する熱硬化型の接着剤層１２ｂと、接着剤層１２ａと接着剤層１２ｂとの間にある絶縁性樹脂層１３とにより形成し、接着剤層１２ａ、１２ｂの少なくとも一方の誘電正接が絶縁性樹脂層１３の誘電正接よりも低く、かつ接着剤層１２ａ、１２ｂ及び絶縁性樹脂層１３の厚さの合計である総厚ｔａに対する接着剤層１２ａ、１２ｂの厚さの合計の割合である接着剤層厚み比率を、０．６６以上とする。【選択図】図１

Description

本発明は、金属層付基板に関する。

信号の伝送に使用される基板に対しては、伝送信号の高速化や高周波化に伴って、いっそうの伝送損失の低減が望まれている。伝送損失には、導体損失によるものと誘電損失によるものとが含まれる。導体損失を生じる要因の一つには、金属性の配線の表皮効果によるものがある。表皮効果による導体損失は、周波数が高くなるほど導体を流れる電流が表面に集中して内部に流れ難くなることによって発生する。導体損失低減のためには配線の絶縁層に対する面が平滑であることが好ましい。ただし、配線が平滑であると、絶縁層との接着強度が低下するため、配線の平滑性は絶縁層の材料や基板の用途等も考慮して決定することが必要である。
一方、誘電損失は、伝送信号の周波数が高周波数になるほどコンダクタンスが増加することによって発生する。また、誘電損失は、絶縁層に用いられる誘電体材質の特性によって変化する。

このような基板の公知技術は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の伝送線路（電子機器）は、絶縁体シートに誘電正接が低い液晶ポリマー（ＬＣＰ）のシートを用いることによって誘電損失を低減している。また、特許文献１に記載の発明は、信号導体パターンとグランド導体パターンとを近接させても、線路のキャパシタンス成分を抑制できる。

特開２０１７−１０８４５５号公報

高速伝送用の金属層付基板には、配線と共に配線同士を電気的に接続するためのスルーホールが形成されて配線基板となる。配線基板は、スルーホールを介して層間が接続された後、使用環境における耐性をテストする温度サイクル試験を受ける。温度サイクル試験は、例えば、−５５℃から１２５℃までの温度範囲で２００サイクル等の条件で配線基板の温度を繰り返し変化させる試験である。
しかしながら、上記の特許文献１に記載の液晶ポリマー製の絶縁体シートは、伝送特性は良好であるものの、弾性率や熱膨張係数が低誘電正接部材の中では比較的高い。このため、特許文献１に記載の構成は、温度サイクル試験の過程で液晶ポリマーが熱膨張し、スルーホールの縁部分にクラックが発生し易くなる。クラックが発生する配線基板は熱サイクル試験を経て不良品と判定される。このため、クラックの発生は、金属層付基板の製品歩留まりを低下させ、さらには金属層付基板の信頼性を低下させる。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、絶縁層の熱膨張を抑えてクラックの発生を防ぎ、信号の高速伝送に有利であって、かつ信頼性の高い両張りの金属層付基板に関する。

本発明の金属層付基板は、表面と、当該表面に対する裏面とに第一金属層及び第二金属層がそれぞれ設けられている絶縁層を備える両張りの金属層付基板であって、前記第一金属層と接着する熱硬化型の第一接着剤層と、前記第二金属層と接着する熱硬化型の第二接着剤層と、前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層との間にある絶縁性樹脂層と、を備え、前記第一接着剤層、前記第二接着剤層及び前記樹脂層の厚さの合計に対する前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層の厚さの合計の割合である接着剤層厚み比率が、０．６６以上である。

本発明の金属層付基板は、表面と、当該表面に対する裏面とに第一金属層及び第二金属層がそれぞれ設けられている絶縁層を備える両張りの金属層付基板であって、前記第一金属層と接着する熱硬化型の第一接着剤層と、前記第二金属層と接着する熱硬化型の第二接着剤層と、前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層との間にある絶縁性樹脂層と、を備え、前記第一接着剤層、前記第二接着剤層及び前記樹脂層の厚さの合計に対する前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層の厚さの合計の割合である接着剤層厚み比率が０．６６以上であり、前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層の厚さの合計が１５μｍ以上、かつ１４５μｍ以下であり、前記樹脂層の厚さが５μｍ以上、かつ５０μｍ以下であり、前記第一接着剤層、前記第二接着剤層の少なくとも一方は、厚さ方向の熱膨張率が５００ｐｐｍ／℃未満であり、ヤング率が−５０℃以上、７０℃以下の範囲において２０ＭＰａ以上、２．１ＧＰａ以下であり、１００℃以上、１２５℃以下の範囲で６ＭＰａ以上、２１ＭＰａ以下である。

本発明は、絶縁層の熱膨張を抑えてクラックの発生を防ぎ、信号の高速伝送に有利であって、かつ信頼性の高い両張りの金属層付基板を提供することができる。

本実施形態の金属層付基板を説明するための模式的な断面図である 本実施形態の金属層付基板の熱サイクル試験で発生するクラックの発生部位を説明するための模式的な断面図である。 図１の金属層付基板と、比較例において、その伝送損失の信号の周波数依存性を比較して示したグラフである。 金属層付基板の接着剤層厚み比率と誘電正接との関係を説明するためのグラフである。 本実施形態の金属層付基板の他の構成例を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様の構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。また、本実施形態にて示す図面は、本実施形態の金属層付基板の構成、機能及び金属層付基板を構成する各部材同士の配置の関係を説明することを目的とした模式図であって、必ずしもその寸法形状や具体的な形状を正確に表すものではない。

［概要］
本実施形態の金属層付基板は、絶縁性シートの表裏の主面に金属層が形成された両張りの金属製膜付基板である。ここで、「シート」あるいは「フィルム」とは、厚さに比べて縦、横方向の長さが充分大きい紙のような形状をいい、厚さと長さとの比や具体的な値を問題にするものではない。また、金属層は、このようなシートまたはフィルムに追従して変形可能な厚さの層であって、その製造方法を限定しない。金属層は、例えば、金属箔を接着剤で絶縁層と接着するものであってもよいし、熱圧着等の方法で絶縁層にラミネーするものであってもよい。さらに、金属層は、絶縁層に対して蒸着することによっても形成することができる。金属層の材料となる金属材料には、このような厚さの薄膜に容易に加工でき、かつ電気抵抗が小さいものが好ましい。このような金属材料としては、銅、ステンレス、鉄、ニッケル、ベリリウム、アルミニウム、亜鉛、インジウム、銀金、スズ、ジルコニウム、タンタル、チタン、鉛、マグネシウム、マンガン及びこれらの合金等がある。このような材料のうち、金属層には、特に銅または銅合金が好ましい。金属層の主成分を銅とする金属層付基板は、銅張基板と呼称される。

図１は、本実施形態の金属層付基板１を説明するための模式的な断面図である。金属層付基板１は、表面１２１と、この表面１２１に対する裏面１２２とに第一金属層である金属層１１ａ及び第二金属層である金属層１１ｂがそれぞれ設けられている絶縁層を備える両張りの金属層付基板１である。金属層１１ａ、１１ｂ間に形成されている接着剤層１２ａ、１２ｂ及び絶縁性樹脂層１３の全体が上記の絶縁層に相当する。

金属層付基板１は、金属層１１ａ、１１ｂが共に銅を主な材料としている両張りの銅張基板である。金属層１１ａの表面１２１に向かう面の裏面を外面１１１、金属層１１ｂの裏面１２２に向かう面の裏面を外面１１２とする。
また、金属層付基板１は、第一接着剤層である接着剤層１２ａ、第二接着剤層である接着剤層１２ｂを備えている。接着剤層１２ａ、１２ｂは、いずれも熱を加えて硬化させる熱硬化型の接着剤であり、接着剤層１２ａは、金属層１１ａと接着して熱硬化されている。また、接着剤層１２ｂは、金属層１１ｂと接着して熱硬化されている。

また、金属層付基板１は、絶縁性樹脂層１３を備えている。図１では、絶縁性樹脂層１３の両面をそれぞれ面１３１、面１３２とする。本実施形態では、接着剤層１２ａ、１２ｂの少なくとも一方の誘電正接が絶縁性樹脂層１３の誘電正接よりも低くなるように接着剤層１２ａ、１２ｂ及び絶縁性樹脂層１３を構成する。
また、本実施形態では、金属層付基板１において、接着剤層１２ａの厚さをｔ１、接着剤層１２ｂの厚さをｔ２、絶縁性樹脂層１３の厚さをｔ３とする。なお、図示するように、「厚さ」は、シート状の金属層付基板１の面直方向に沿う長さをいう。接着剤層１２ａ、１２ｂ及び絶縁性樹脂層１３の厚さの合計（総厚ｔａ）に対する接着剤層１２ａ及び接着剤層１２ｂの厚さの合計（（ｔ１＋ｔ２）／ｔａ）を以降「接着剤層厚み比率」と記す。図１に示す金属層付基板１の接着剤層厚み比率は、０．６６以上、より好ましくは０．８３以上である。このように、本実施形態は、より誘電正接が低い接着剤層１２ａ、１２ｂが絶縁層全体に占める割合を絶縁性樹脂層１３より大きくすることによって接着剤層１２ａ、１２ｂ及び絶縁性樹脂層１３からなる絶縁層全体の誘電正接の低下を実現することができる。

なお、本実施形態は、接着剤層１２ａ、１２ｂの両方の誘電正接が絶縁性樹脂層１３の誘電正接よりも低い構成に限定されず、接着剤層１２ａ、１２ｂのいずれか一方のみの誘電正接が絶縁性樹脂層１３の誘電正接よりも低いものであってもよい。また、接着剤層１２ａ、１２ｂそれぞれの厚さは等しくてもよいし、異なっていてもよい。さらに、本実施形態は、接着剤層１２ａ、１２ｂが、必要に応じて導電フィラーを含むものであってもよい。
また、接着剤層１２ａ、１２ｂは、面１３１、１３２上で硬化するため、絶縁性樹脂層１３は接着剤層１２ａ、１２ｂと共に加熱される。絶縁性樹脂層１３は、接着剤層１２ａ、１２ｂの加熱によって特性が変化することが無いように加熱温度以上の融点、あるいは耐熱性が求められる。

また、本実施形態の金属層付基板１は、接着剤層１２ａ、１２ｂの厚さの合計（ｔ１＋ｔ２）が１５μｍ以上、かつ１４５μｍ以下であり、絶縁性樹脂層１３の厚さｔ３が５μｍ以上、かつ５０μｍ以下である。本実施形態は、以上のように、絶縁性樹脂層１３に比べて接着剤層１２ａ及び接着剤層１２ｂの合計の厚さを充分に厚くすることにより、金属層付基板１の誘電正接を実用可能な範囲まで低下させることができる。
なお、本実施形態は、接着剤層１２ａの厚さｔ１と接着剤層１２ｂの厚さｔ２について、その合計について以上のように規定するものであって、厚さｔ１と厚さｔ２は等しくても、異なっていてもよい。例えば、金属層付基板１の外面１１１、外面１１２の一方を出力側、他方を接地側に使用する場合、使用の用途によって厚さｔ１、ｔ２を決定することが考えられる。
以下、上述の金属層付基板１を構成する部材について説明する。

［接着剤層］
本実施形態でいう接着剤層１２ａ、１２ｂを形成する熱硬化型の接着剤は、熱可塑性の樹脂に架橋剤を添加し、加熱することによって架橋、硬化する部材である。このような樹脂には、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、アルキド系樹脂、ポリウレタン等がある。また、このような接着剤のうち、高速伝送を目的とする本実施形態では、比誘電率あるいは誘電正接が低いものが好ましい。このような観点から、本実施形態は、このような接着剤に、例えば、シート化された接着剤であるニッカン工業社製の「Ｎｉｋａｆｌｅｘ ＳＡＦＹ（製品名）」、フィルム状の東亞合成社製、「アロンマイティ ＡＦ−７００（製品名）」を用いることができる。

さらに、本実施形態の接着剤は、熱可塑性のポリイミド系樹脂に架橋剤を添加した流動体のものであってもよい。ポリイミド系樹脂としては、例えば、テトラカルボン酸残基及びジアミン残基を含有し、ジアミン残基の１００モル部に対してダイマー酸の二つの末端カルボン酸基が１級のアミノメチル基又はアミノ基に置換されてなるダイマー酸型ジアミンから誘導されるジアミン残基を５０モル部以上含有するものであってもよい。ここでいう熱可塑性のポリイミドは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が明確に確認できるポリイミドをいう。本実施形態では、ガラス転移温度が例えば２５℃以上、１２０℃以下、さらには５０℃以上、７０℃以下のものが好ましい。
このような流動体の接着剤は、熱硬化の後にガラス転移温度以上の環境に置かれることによって架橋した状態を維持しながら軟化する。このため、このような接着剤によって形成された接着剤層１２ａ、１２ｂは、熱サイクル試験等により熱膨張してもクラックを発生し難いものとなる。以下、この理由を説明する。

図２は、クラックＣが発生する機構を説明するための図であって、金属層付基板１に形成されるスルーホールＨを示す模式図である。図２に示すスルーホールＨは、金属層１１ａ、１１ｂ間の電気的なコンタクトをとるために形成されている。スルーホールＨは、金属層付基板１を貫通する孔に金属のメッキを施す等して金属層１１ａ、１１ｂの表面及び孔の壁面にメッキ層２１を形成することによって製造される。スルーホールＨ形成後の金属層付基板１を熱サイクル試験した場合、接着剤層１２ａ、１２ｂ及び絶縁性樹脂層１３が熱膨張してメッキ層２１に内側から圧力を加え、メッキ層２１がこの圧力に抗しきれない場合にはスルーホールＨの外縁部分にクラックＣが発生する。
上記クラックＣの発生を抑えるため、本実施形態は、先に述べた熱サイクル試験の温度範囲内において軟化するように接着剤層１２ａ、１２ｂを構成する。このようにすれば、接着剤層１２ａ、１２ｂが熱膨張してもメッキ層２１に加える圧力が小さくなってクラックＣが発生し難くなる。つまり、本実施形態は、接着剤層１２ａ、１２ｂをガラス転移温度が２５℃以上、１２０℃以下、より好ましくは５０℃以上、７０℃以下のものにすることによってクラックＣの発生を抑止することができる。

また、熱可塑性のポリイミド系樹脂に架橋剤を添加して架橋させる場合には、ケトン基を有する熱可塑性ポリイミドを含む樹脂溶液に、アミノ化合物を加えて、熱可塑性ポリイミド中のケトン基とアミノ化合物の第１級アミノ基とを縮合反応させる。熱可塑性ポリイミドのケトン基とアミノ化合物の第１級のアミノ基との加熱縮合は、例えば、（ａ）熱可塑性ポリイミドの合成（イミド化）に引き続き、アミノ化合物を添加して加熱する方法、（ｂ）ジアミン成分として予め過剰量のアミノ化合物を仕込んでおき、熱可塑性ポリイミドの合成（イミド化）に引き続き、イミド化若しくはアミド化に関与しない残りのアミノ化合物とともに熱可塑性ポリイミドを加熱する方法、または、（ｃ）アミノ化合物を添加した熱可塑性ポリイミドの組成物を所定の形状に加工した後（例えば任意の基材に塗布した後やフィルム状に形成した後）に加熱する方法、等によって行うことができる。
接着剤層１２ａ、１２ｂは、単層、多層のいずれであってもよいが、層の少なくとも一部が熱硬化型であることが好ましい。ここで熱硬化型の樹脂は、加熱すると架橋して高分子の網目構造を形成し、硬化して架橋が解かれなくなる樹脂を指す。ただし、本実施形態の「熱硬化」の文言は、加熱によってのみ硬化するものに限定されず、加熱と併せて開始剤や触媒を使用するものであってもよい。

熱硬化型ポリイミド系樹脂である接着剤層１２ａ、１２ｂは、架橋剤を含む添加剤とポリイミドからなる溶液（以下、「接着剤溶液」と記す）を絶縁性樹脂層１３に塗付した後、その溶媒を除去し、熱硬化することによって製造される。塗付方法には、スピンコート、スリットコート、ディップコート及びスプレーコート等がある。本実施形態は、塗付方法について特に限定するものではなく、塗付方法は接着剤層１２ａ、１２ｂの最終的な厚さに応じて適宜選択される。また、本実施形態は、一つの塗付方法により接着剤溶液を塗付することに限定されず、複数の塗付方法を組み合わせて用いることもできる。

なお、本発明におけるポリイミドとしては、いわゆるポリイミドの他、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリイミドエステル、ポリエーテルイミド、ポリシロキサンイミド等の構造中にイミド基を有するものが含まれる。
接着剤層１２ａ、１２ｂは、同様の材料によって形成されるものであってもよいし、他の材料によって形成されるものであってもよい。さらに、同様の部材によって形成され、かつ複数の材料の成分比がそれぞれ異なるものであってもよい。

さらに、本実施形態は、接着剤溶液の塗付、あるいは加熱の条件を調整し、接着剤層１２ａ、１２ｂの硬化後の物性を調整することができる。ここで、塗付条件とは、例えば、接着剤溶液をスピンコートで塗付する場合のコーターの回転速度や回転時間、スリットコートやディップコートにおける印加圧力等がある。また、本実施形態では、塗布から加熱までの時間（養生時間）や加熱時間、加熱速度によって接着剤層１２ａ、１２ｂの硬化後の物性を調整することができる。

また、接着剤層１２ａ、１２ｂは、厚さ方向の熱膨張係数（ＣＴＥ（ｔ））が好ましくは１０ｐｐｍ／Ｋ以上、５００ｐｐｍ／Ｋ以下、より好ましくは１５ｐｐｍ／Ｋ以上、２０ｐｐｍ／Ｋ以下の範囲内である。ＣＴＥ（ｔ）が１０ｐｐｍ／Ｋ未満、またはＣＴＥ（ｔ）が５００ｐｐｍ／Ｋ以上であると、金属層付基板１の熱サイクル試験によりスルーホール周辺にクラックが発生することがある。
さらに、本実施形態は、接着剤層１２ａ、１２ｂを熱硬化型とすることにより、接着剤層１２ａ、１２ｂは、吸湿した部材（例えばカバーレイ等）が近傍に形成される場合であってもこの部材から発生した水由来のガスを取り込んで外観に異常が生じることがない。

また、本実施形態は、金属層付基板１のクラックの発生を抑止するため、接着剤層１２ａ、１２ｂの硬化後の少なくとも一方のヤング率が、−５０℃以上、７０℃以下の範囲において２０ＭＰａ以上、２．１ＧＰａ以下であり、１００℃以上、１２５℃以下の範囲で６ＭＰａ以上、２１ＭＰａ以下とする。本実施形態では、接着剤層１２ａ、１２ｂのヤング率が上記の範囲より小さいと、接着剤層１２ａ、１２ｂの硬化後の加工工程における成形性が低下する。また、接着剤層１２ａ、１２ｂのヤング率が上記の範囲より大きいと、金属層付基板１のスルーホール周辺の金属層１１ａ、１１ｂが熱サイクル試験時にクラックを生じる可能性が高くなる。

また、接着剤層１２ａ、１２ｂの少なくとも一方は、例えば回路基板の絶縁層として適用する場合において、インピーダンス整合性を確保するために、１０ＧＨｚにおける比誘電率が２．７以下であることが好ましい。接着層の１０ＧＨｚにおける比誘電率が２．７を超えると、誘電損失により特に高周波の信号の伝送経路上における電気信号のロス等が許容できなくなるおそれがある。

さらに、本実施形態は、例えば回路基板に適用する場合において、誘電損失の悪化を抑制するため、接着剤層１２ａの測定周波数１０ＧＨｚにおける誘電正接、接着剤層１２ｂの測定周波数１０ＧＨｚにおける誘電正接の少なくとも一方を、５×１０^−３以下とする。金属層付基板１において、接着剤層の１０ＧＨｚにおける誘電正接が５×１０^−３を超えると、高周波信号の伝送経路上で電気信号のロスなどの不都合が生じやすくなるためである。接着層の１０ＧＨｚにおける誘電正接の下限値は特に制限されない。

［樹脂層］
絶縁性樹脂層１３は、接着剤層１２ａ、１２ｂを上記厚さの層にするための芯材として使用される。このため、絶縁性樹脂層１３は、接着剤層１２ａ、１２ｂの前駆体塗付時から硬化終了時までシート形状を有し、熱サイクル試験にあっても熱によって形状及び物性が変化せず、接着剤層１２ａ、１２ｂと高い密着性を有することが好ましい。このような絶縁性樹脂層１３としては、電気的絶縁性を有し、比誘電率が３．７以下かつ誘電正接が１１×１０^−３以下、ヤング率が−５０℃から１２５℃の範囲で４ＧＰａ以上、１０ＧＰａ以下、厚さ方向の熱膨張係数（ＣＴＥ（ｔ））が９０ｐｐｍ／Ｋ以上、１５０ｐｐｍ／Ｋ以下、ガラス転移温度が２３２℃以上であることが好ましい。このような絶縁性樹脂層１３としては、例えばポリイミド、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、シリコーン、ＥＴＦＥ等であってもよいが、ポリイミドを用いることが好ましい。特に、接着剤層１２ａ、１２ｂにポリイミドを用いる場合には絶縁性樹脂層１３にもポリイミドを用いることが両者の密着性の観点から好ましい。絶縁性樹脂層１３は、単層でも複数層でもよいが、加熱しても軟化、接着性を示さない所謂非熱可塑性のポリイミドを含むことが好ましい。

また、本実施形態は、接着剤層１２ａ、１２ｂの間に絶縁性樹脂層１３を設けたことによって金属層１１ａ、１１ｂ間の絶縁物による誘電損失が増加することを防ぐため、絶縁性樹脂層１３の測定周波数１０ＧＨｚにおける比誘電率は、３．７以下とした。
なお、本実施形態は、このような絶縁性樹脂層１３として、例えば、東レ・デュポン株式会社製、商品名カプトン（登録商標）を使用することができる。

［金属層］
金属層１１ａ、１１ｂは、特に材質が限定されるものではないが、その材質としては、例えば、銅、ステンレス、鉄、ニッケル、ベリリウム、アルミニウム、亜鉛、インジウム、銀、金、スズ、ジルコニウム、タンタル、チタン、鉛、マグネシウム、マンガン及びこれらの合金等が好ましい。このような材質中において、金属層１１ａ、１１ｂには、特に銅または銅合金が好ましい。
金属層１１ａ、１１ｂは、銅箔を接着剤層１２ａ、１２ｂに貼り合せるものであってもよいし、金属材料をメッキしたものであってもよい。金属層１１ａ、１１ｂの厚みは特に限定されるものではないが、例えば、金属層１１ａ、１１ｂとして銅箔を用いる場合、厚みは好ましくは３５μｍ以下であり、より好ましくは５〜２５μｍの範囲内である。生産安定性及びハンドリング性の観点から、金属層１１ａ、１１ｂの厚みの下限値は５μｍが好ましい。なお、金属層１１ａ、１１ｂとしての銅箔は、圧延銅箔でも電解銅箔でもよい。また、金属層１１ａ、１１ｂには、市販されている銅箔を用いることができる。

さらに、金属層１１ａの接着剤層１２ａに向かう表面１２１の平均粗さ（Ｒｚ）、金属層１１ｂの接着剤層１２ｂに向かう裏面１２２の平均粗さ（Ｒｚ）の少なくとも一方は、１．３μｍ以下であることが好ましい。本実施形態では、このような平均粗さに応じて表面１２１、裏面１２２に粗化処理を施したものを用いることが好ましい。
平均粗さは、母材銅箔のＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４における十点平均粗さを測定することによって得られる値である。表面１２１、裏面１２２の粗さは、接着剤層１２ａまたは接着剤層１２ｂとの密着性の観点から大きいことが好ましいが、導体損失の観点からは小さい（平滑である）ことが好ましい。低誘電性のポリイミド材料である接着剤層１２ａ、１２ｂは、液晶ポリマーの絶縁物より金属層１１ａ、１１ｂとの密着性が高い。このことから、金属層付基板１は、液晶ポリマーを接着剤に用いる金属層付基板よりも表面１２１、裏面１２２を平滑にして導電損失を抑えながら、接着剤層１２ａ、１２ｂとの接着性を保証することができる。

また、図１に示す金属層付基板１は、例えば、以下のプロセスにより製造することができる。
本実施形態では、先ず、絶縁性樹脂層１３の面１３１、１３２に接着剤層１２ａ、１２ｂを形成する。接着剤層１２ａ、１２ｂの形成は、例えば前述の接着剤溶液を、目標とする誘電正接や比誘電率に応じた条件で絶縁性樹脂層１３に塗付、養生する。そして、接着剤溶液を硬化させることによって接着剤層１２ａ、１２ｂを形成し、その表面に銅箔を貼り合せる、あるいはメッキをすることによって金属層１１ａ、１１ｂを形成する。接着剤層１２ａ、１２ｂと銅箔との貼り合わせは、ラミネート加工によって行うものであってもよいし、溶融した樹脂等の接着剤を使って行うものであってもよい。金属層１１ａ、１１ｂの形成後、金属層付基板１には適宜防錆処理や配線形成、スルーホール形成等の加工が行われる。
なお、接着剤層１２ａ、１２ｂは、前述のシート状の接着剤やフィルム状の接着剤を絶縁性樹脂層１３と貼り合せることによっても形成することができる。

［特性］
次に、上記のように構成した金属層付基板１の特性について説明する。
図３は、本実施形態の金属層付基板１と、現在実用化されている液晶ポリマーを絶縁層に用いた公知の金属層付基板（比較例）において、その伝送損失の信号の周波数依存性を比較して示したグラフである。図３の縦軸は信号の減衰の程度（ｄＢ）を示し、横軸は金属層付基板１を回路基板にして信号損失を測定した測定周波数である。特性Ａは金属層付基板１の信号損失を示し、特性Ｂは比較例の信号損失を示している。
金属層付基板１は、接着剤層１２ａの厚さｔ１、接着剤層１２ｂの厚さｔ２がいずれも５０μｍであり、絶縁性樹脂層１３が２５μｍ（１ｍｉｌ）に設計されている。このような設計値は、接着剤層１２ａ、１２ｂ及び絶縁性樹脂層１３の誘電性接が比較例の絶縁層（接着剤層及び樹脂層）の誘電正接と等しい値（０．００４）となるように決定されたものである。

図３に示すように、特性Ａ、特性Ｂのいずれにあっても、信号損失が測定周波数にしたがって大きくなることを示している。また、図３によれば、特性Ａ、特性Ｂの信号損失の程度や傾向が同様であると見なすことができる。このことから、本実施形態の金属層付基板１は、現在実用化されている比較例の金属層付基板と信号損失の程度や傾向が同等で、かつ、クラックの発生や導体損失を軽減することに有利であるといえる。

次に、接着剤層厚み比率と誘電正接（Ｄf）との関係を説明する。図４は、縦軸に接着剤層１２ａ、１２ｂ及び絶縁性樹脂層１３からなる絶縁層の誘電正接を示し、横軸に厚さｔ１＋厚さｔ２の値が総厚ｔａに占める接着剤層厚み比率を示すグラフである。図４中のプロット○、プロット×は、いずれも図１に示す接着剤層１２ａ、１２ｂと市販の絶縁性樹脂層１３とによって構成される絶縁層Ｘ及び絶縁層Ｙの特性を示している。プロット○は、絶縁性樹脂層１３に宇部興産株式会社製ポリイミドフィルム、商品名ユーピレックスＳを使用した絶縁層Ｘの特性を示している。また、プロット×は、絶縁性樹脂層１３に東レ・デュポン株式会社製、商品名カプトン ＥＮグレードを使用した絶縁層Ｙの特性を示している。
また、図４中の直線ｖ１は誘電正接６×１０^−３を示し、直線ｖ２は誘電正接４×１０^−３を示している。また、図４中に示した範囲Ａ_ｖ１は、接着剤層１２ａ、１２ｂが誘電正接６×１０^−３以下を得る場合の総厚ｔａに占める割合の範囲を示す。また、範囲Ａ_ｖ２は、接着剤層１２ａ、１２ｂが誘電正接４×１０^−３以下を得る場合の総厚ｔａに占める割合の範囲を示す。なお、６×１０^−３の値は、公知の低誘電ポリイミドを絶縁層に用いた場合の誘電正接であり、４×１０^−３の値は、公知の液晶ポリマーを絶縁層に用いた場合の誘電正接である。

図４によれば、厚さｔ１＋厚さｔ２が総厚ｔａの６７％を超えると剤Ｘ、剤Ｙのいずれであっても誘電正接が６×１０^−３以下、つまり公知の低誘電性ポリイミドを使った絶縁層よりも低くなることが分かる。また、厚さｔ１＋厚さｔ２が総厚ｔａの８３％を超えると剤Ｘ、剤Ｙのいずれであっても誘電正接が４×１０^−３以下、つまり公知の液晶ポリマーを使った絶縁層よりも低くなることが分かる。この点により、本実施形態は、接着剤層１２ａ、１２ｂ及び絶縁性樹脂層１３の厚さの総厚ｔａに対する接着剤層１２ａ、１２ｂの厚さの合計（ｔ１＋ｔ２）である接着剤層厚み比率を、０．６６以上、より好ましくは０．８３以上としている。
なお、図４に示すように、接着剤層厚み比率を１００％とすると誘電正接は最も小さくなる。ただし、本実施形態では、絶縁性樹脂層１３の表裏の面のそれぞれ接着剤層１２ａ、１２ｂを形成するために絶縁性樹脂層１３の厚みを０にすることはできない。また、絶縁性樹脂層１３の面１３１、面１３２の両方に接着剤層１２ａ、１２ｂを形成する工程の作業性から、絶縁性樹脂層１３の最小厚さは５μｍ程度と考えられる。このことにより、厚さｔ１、ｔ２が総厚ｔａに占める割合の下限は、総厚ｔａの厚さに応じて決定される。

また、図１に示す構成は、本実施形態の金属層付基板１の最小の構成である。本実施形態の金属層付基板１は、図１に示す構成を含むものであれば、他の構成を備えていてもよい。
図５は、図１に示す金属層付基板１の他、さらに接着剤層４２ａ、４２ｂ及び絶縁性樹脂層４３を備えた多層の金属層付基板の断面図である。図５に示す構成では、金属層１１ｂがエッチング等により加工されて配線パターン１１ｂｂになっている。そして、配線パターン１１ｂｂを覆うように接着剤層４２ａが形成され、接着剤層４２ａと接着剤層４２ｂとの間に絶縁性樹脂層４３が形成されている。
なお、図５に示す構成は、例えば、絶縁性樹脂層４３の一方の側に接着剤層４２ｂ及び金属層４１ｂを形成し、図１に示す金属層付基板１の金属層１１ｂを加工して配線パターン１１ｂｂとしたものと接着剤層４２ａにより接着、硬化させることによって製造される。

上記実施形態は以下の技術思想を包含するものである。
（１）表面と、当該表面に対する裏面とに第一金属層及び第二金属層がそれぞれ設けられている絶縁層を備える両張りの金属層付基板であって、前記絶縁層は、前記第一金属層と接着する熱硬化型の第一接着剤層と、前記第二金属層と接着する熱硬化型の第二接着剤層と、前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層との間にある絶縁性樹脂層と、を含み、前記第一接着剤層、前記第二接着剤層の少なくとも一方の誘電正接が前記絶縁性樹脂層の誘電正接よりも低く、かつ前記第一接着剤層、前記第二接着剤層及び前記絶縁性樹脂層の厚さの合計に対する前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層の厚さの合計の割合である接着剤層厚み比率が、０．６６以上である、金属層付基板。
（２）前記接着剤層厚み比率が、０．８３以上である、（１）の金属層付基板。
（３）前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層の厚さの合計が１５μｍ以上、かつ１４５μｍ以下であり、前記樹脂層の厚さが５μｍ以上、かつ５０μｍ以下である、（１）または（２）の金属層付基板。
（４）前記第一接着剤層、前記第二接着剤層の少なくとも一方の厚さ方向の熱膨張率は、５００ｐｐｍ／℃未満である、（１）から（３）のいずれか一つの金属層付基板。
（５）前記第一金属層の前記第一接着剤層に向かう側の面の平均粗さ（Ｒｚ）、前記第二金属層の前記第二接着剤層に向かう側の面の平均粗さ（Ｒｚ）の少なくとも一方が、１．３μｍ以下である、（１）から（４）のいずれか一つの金属層付基板。
（６）前記第一接着剤層の測定周波数１０ＧＨｚにおける比誘電率、前記第二接着剤層の測定周波数１０ＧＨｚにおける比誘電率の少なくとも一方が、２．７以下である、（１）から（５）のいずれか一つの金属層付基板。
（７）前記樹脂層の測定周波数１０ＧＨｚにおける比誘電率は、３．７以下である、（１）から（６）のいずれか一つの金属層付基板。
（８）前記第一接着剤層の測定周波数１０ＧＨｚにおける誘電正接、前記第二接着剤層の測定周波数１０ＧＨｚにおける誘電正接の少なくとも一方が、５×１０^−３以下である、（１）から（７）のいずれか一つの金属層付基板。
（９）前記第一接着剤層、前記第二接着剤層の少なくとも一方のヤング率は、−５０℃以上、７０℃以下の範囲において２０ＭＰａ以上、２．１ＧＰａ以下であり、１００℃以上、１２５℃以下の範囲で６ＭＰａ以上、２１ＭＰａ以下である、（１）から（８）のいずれか一つの金属層付基板。
（１０）前記第一金属層及び前記第二金属層が銅材を含む、（１）から（９）のいずれか一つの金属層付基板。
（１１）前記樹脂層が、ポリイミドを含む、（１）から（１０）のいずれか一つの金属層付基板。
（１２）表面と、当該表面に対する裏面とに第一金属層及び第二金属層がそれぞれ設けられている絶縁層を備える両張りの金属層付基板であって、前記絶縁層は、前記第一金属層と接着する熱硬化型の第一接着剤層と、前記第二金属層と接着する熱硬化型の第二接着剤層と、前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層との間にある絶縁性樹脂層と、を含み、前記第一接着剤層、前記第二接着剤層の少なくとも一方の誘電正接が前記絶縁性樹脂層の誘電正接よりも低く、かつ前記第一接着剤層、前記第二接着剤層及び前記絶縁性樹脂層の厚さの合計に対する前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層の厚さの合計の割合である接着剤層厚み比率が０．６６以上であり、前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層の厚さの合計が１５μｍ以上、かつ１４５μｍ下であり、前記絶縁性樹脂層の厚さが５μｍ以上、かつ５０μｍ下であり、前記第一接着剤層、前記第二接着剤層の少なくとも一方は、厚さ方向の熱膨張率が５００ｐｐｍ／℃未満であり、ヤング率が−５０℃以上、７０℃以下の範囲において２０ＭＰａ以上、２．１ＧＰａ以下であり、１００℃以上、１２５℃以下の範囲で６ＭＰａ以上、２１ＭＰａ以下である、金属層付基板。

１・・・金属層付基板
１１ａ、１１ｂ、４１ｂ・・・金属層
１１ｂｂ・・・配線パターン
１２ａ、１２ｂ、４２ａ、４２ｂ・・・接着剤層
１３、４３・・・絶縁性樹脂層
メッキ層・・・２１
１１１、１１２・・・外面
１２１・・・表面
１２２・・・裏面
１３１、１３２・・・面

Claims (12)

1. 表面と、当該表面に対する裏面とに第一金属層及び第二金属層がそれぞれ設けられている絶縁層を備える両張りの金属層付基板であって、
   前記絶縁層は、前記第一金属層と接着する熱硬化型の第一接着剤層と、
   前記第二金属層と接着する熱硬化型の第二接着剤層と、
   前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層との間にある絶縁性樹脂層と、を含み、
   前記第一接着剤層、前記第二接着剤層の少なくとも一方の誘電正接が前記絶縁性樹脂層の誘電正接よりも低く、かつ前記第一接着剤層、前記第二接着剤層及び前記絶縁性樹脂層の厚さの合計に対する前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層の厚さの合計の割合である接着剤層厚み比率が、０．６６以上である、金属層付基板。
2. 前記接着剤層厚み比率が、０．８３以上である、請求項１に記載の金属層付基板。
3. 前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層の厚さの合計が１５μｍ以上、かつ１４５μｍ以下であり、前記絶縁性樹脂層の厚さが５μｍ以上、かつ５０μｍ以下である、請求項１または２に記載の金属層付基板。
4. 前記第一接着剤層、前記第二接着剤層の少なくとも一方の厚さ方向の熱膨張率は、５００ｐｐｍ／℃未満である、請求項１から３のいずれか一項に記載の金属層付基板。
5. 前記第一金属層の前記第一接着剤層に向かう側の面の平均粗さ（Ｒｚ）、前記第二金属層の前記第二接着剤層に向かう側の面の平均粗さ（Ｒｚ）の少なくとも一方が、１．３μｍ以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載の金属層付基板。
6. 前記第一接着剤層の測定周波数１０ＧＨｚにおける比誘電率、前記第二接着剤層の測定周波数１０ＧＨｚにおける比誘電率の少なくとも一方が、２．７以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載の金属層付基板。
7. 前記絶縁性樹脂層の測定周波数１０ＧＨｚにおける比誘電率は、３．７以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の金属層付基板。
8. 前記第一接着剤層の測定周波数１０ＧＨｚにおける誘電正接、前記第二接着剤層の測定周波数１０ＧＨｚにおける誘電正接の少なくとも一方が、５×１０^−３以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載の金属層付基板。
9. 前記第一接着剤層、前記第二接着剤層の少なくとも一方のヤング率は、−５０℃以上、７０℃以下の範囲において２０ＭＰａ以上、２．１ＧＰａ以下であり、１００℃以上、１２５℃以下の範囲で６ＭＰａ以上、２１ＭＰａ以下である、請求項１から８のいずれか一項に記載の金属層付基板。
10. 前記第一金属層及び前記第二金属層が銅材を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の金属層付基板。
11. 前記絶縁性樹脂層が、ポリイミドを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の金属層付基板。
12. 表面と、当該表面に対する裏面とに第一金属層及び第二金属層がそれぞれ設けられている絶縁層を備える両張りの金属層付基板であって、
    前記絶縁層は、前記第一金属層と接着する熱硬化型の第一接着剤層と、
    前記第二金属層と接着する熱硬化型の第二接着剤層と、
    前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層との間にある絶縁性樹脂層と、を含み、
    前記第一接着剤層、前記第二接着剤層の少なくとも一方の誘電正接が前記絶縁性樹脂層の誘電正接よりも低く、かつ前記第一接着剤層、前記第二接着剤層及び前記絶縁性樹脂層の厚さの合計に対する前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層の厚さの合計の割合である接着剤層厚み比率が０．６６以上であり、
    前記第一接着剤層及び前記第二接着剤層の厚さの合計が１５μｍ以上、かつ１４５μｍ下であり、前記絶縁性樹脂層の厚さが５μｍ以上、かつ５０μｍ下であり、
    前記第一接着剤層、前記第二接着剤層の少なくとも一方は、厚さ方向の熱膨張率が５００ｐｐｍ／℃未満であり、ヤング率が−５０℃以上、７０℃以下の範囲において２０ＭＰａ以上、２．１ＧＰａ以下であり、１００℃以上、１２５℃以下の範囲で６ＭＰａ以上、２１ＭＰａ以下である、金属層付基板。

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