JP4260789B2 - Method of using printed circuit board for millimeter wave band communication - Google Patents
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Description
本発明は、プリント基板をミリメートル波帯域通信に使用する方法に関する。 This onset Ming relates to a method of using the PCB in millimeter-wave band communications.
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。 Applications of frequencies in the high frequency band of the GHz band include those shown in Table 1, and in addition to those listed in Table 1, in automobile collision prevention systems using millimeter wave radar, it is expected to be 70 GHz or higher. .
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)。
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。
However, the substrate material obtained by impregnating an aramid fiber non-woven fabric of Patent Document 1 with an epoxy resin has a low dielectric constant because glass cloth is not used, but the property that aramid fibers have high hygroscopicity (water absorption). Therefore, there is a problem that heat resistance to moisture absorption is low and the dielectric loss tangent is also higher than that using glass cloth. Furthermore, the glass cloth / fluororesin substrate has a disadvantage that the dielectric loss tangent increases as the frequency band increases, and the communication loss increases.
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a substrate material and a printed circuit board that are excellent in solder heat resistance, suppress an increase in dielectric loss tangent to an increase in frequency band, and suppress communication loss to a low level. The purpose is that.
本発明は、ポリアリレート系液晶ポリマーからなり、加熱によって耐熱性が付与された不織布にフッ素樹脂の含有率が50〜90重量%となるようにフッ素樹脂を含浸又は積層させた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が配されたプリント基板をミリメートル波帯域通信に使用する方法に関する。
この方法によれば、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、不織布には加熱により耐熱性が付与されているので、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。
The present invention, Ri Do from port Riarireto based liquid crystal polymers, at least a substrate material content of the fluoroplastic resin in nonwoven heat resistance is imparted is impregnated or laminated fluoroplastic such that 50 to 90% by weight by heating on one side, about the method of using a printed circuit board a metal foil to form a desired conductor pattern is arranged on the millimeter-wave band communications.
According to this method , since the non-woven fabric made of the polyarylate-based liquid crystal polymer having low water absorption is impregnated or laminated with the low water absorption fluororesin, the water absorption rate can be kept low. Furthermore, since more heat resistance pressurized heat the nonwoven fabric is applied, solder heat resistance is improved. Further, since the increase in the dielectric loss tangent in the millimeter wave band of 30 GHz or more is low in the liquid crystal polymer, the increase in the dielectric loss tangent with respect to the increase in the frequency band is suppressed.
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。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。 In the above substrate material, the content of the fluororesin Ru 50-90% der. If the fluororesin content is less than 50% by weight, the water absorption rate and the dielectric loss tangent increase. If it is more than 90% by weight, the fluororesin content is too high, resulting in a large dimensional change when forming a printed board. Therefore, it is not preferable.
また、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が配されている。
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。
Also, at least on one side of the upper Symbol substrate material, a metal foil to form a desired conductor pattern is high.
According to this printed circuit board, since the substrate material is used, the water absorption rate is kept low, the solder heat resistance is good, and the increase in the dielectric loss tangent with respect to the increase in the frequency band is suppressed.
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。
The printed board preferably has a fluororesin adhesive layer formed between the substrate material and the metal foil.
Since the fluororesin adhesive layer is formed between the substrate material and the metal foil, the anchoring effect of the fluororesin improves the adhesion between the metal foil and the fluororesin, resulting in a printed circuit board with good adhesion. can get.
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を低く抑えることができる。 According to the present invention, excellent in solder heat resistance, it is possible to suppress the increase in the dielectric loss tangent obtain suppressed low communication loss for increasing the frequency band.
図1は、本発明に用いられるプリント基板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。
Figure 1 is a sectional view showing a printed circuit board 1 that is used in the present invention. The printed circuit board 1 includes
基板材料2は、ポリアリレート系液晶ポリマーからなり、加熱によって耐熱性が付与された不織布(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、この不織布を加熱することにより製造される。
The substrate material 2 is made of a polyarylate-based liquid crystal polymer, and a non-woven fabric imparted with heat resistance by heating (hereinafter also simply referred to as “liquid crystal polymer non-woven fabric”) is impregnated with a fluororesin.
The liquid crystal polymer non-woven fabric which is the base material of the substrate material 2 is prepared by dispersing a polyarylate liquid crystal polymer from a polyarylate liquid crystal polymer using a known wet papermaking method, for example, in a solvent such as water. The slurry is made into a desired basis weight and is once used as a base paper through a heat drying process. The sheet heating and pressing processing (calendering) to form a non-woven fabric is produced by Rukoto to heat the nonwoven fabric.
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。
Polytetrafluoroethylene (PTFE) is used as the fluororesin impregnated into the liquid crystal polymer nonwoven fabric. In addition, for example, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-per A fluoroalkoxyethylene copolymer (PFE), a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), or a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE) can be used.
The content rate of a fluororesin is 50 to 90 weight%. If the fluororesin content is less than 50% by weight, the water absorption rate and the dielectric loss tangent increase. If it is more than 90% by weight, the fluororesin content is too high, resulting in a large dimensional change when forming a printed board. Because.
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。
The fluororesin adhesive layer 3 is formed between the substrate material 2 and the
Although the same thing as the above can be used for the fluororesin of the fluororesin adhesive layer 3, the PFA film is laminated | stacked and used for the board | substrate material 2 here.
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、不織布には加熱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。
The printed board 1 has a low water absorption by a substrate material 2 formed by impregnating or laminating a non-woven fabric made of a polyarylate-based liquid crystal polymer having a low water absorption with a low water absorption fluororesin. Furthermore, since more heat resistance pressurized heat is applied to the nonwoven fabric, excellent solder heat resistance. In addition, since the increase in the dielectric loss tangent in the millimeter wave band of 30 GHz or more is low in the liquid crystal polymer, the increase in the dielectric loss tangent with respect to the increase in the frequency band is suppressed. Furthermore, since the printed circuit board 1 has the fluororesin adhesive layer 3 formed between the substrate material 2 and the
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。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the present invention.
Although the
In the above embodiment, the substrate material 2 is formed by impregnating a liquid crystal polymer nonwoven fabric with a fluororesin. However, instead of impregnating the fluororesin, for example, a PFA film may be laminated on the liquid crystal polymer nonwoven fabric.
In the above embodiment, the PFA film is laminated on the substrate material 2 as the fluororesin adhesive layer 3, but not only the mode in which the fluororesin film is laminated to form the adhesive layer, but also the fluororesin, for example, The fluororesin adhesive layer 3 may be formed by impregnating with PTFE.
(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。
(Example 1)
A liquid crystal polymer non-woven fabric (Kuraray Co., Ltd. MBBK-52FXSP) was impregnated with PTFE dispersion (Daikin Kogyo Co., Ltd. PTFE dispersion D-70E), dried, and finally impregnated with PFA dispersion (Mitsui DuPont). And a substrate material having a fluorine resin impregnation ratio of 50% by weight was obtained. Copper foil (18 μm thick copper foil CF-T9LP manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) was placed on the upper and lower surfaces of this substrate material, and fired at a firing temperature of 340 ° C. and a molding surface pressure of 2 MPa for 20 minutes and a reduced pressure atmosphere (10 The printed circuit board of Example 1 was obtained.
(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。
(Example 2)
The same liquid crystal polymer non-woven fabric as in Example 1 (Kuraray Co., Ltd. MBBK-52FXSP) is placed on the upper and lower surfaces of a PFA film (Daikin Kogyo Co., Ltd., NEOFLON, thickness 25 μm). A similar copper foil was placed and molded under the same molding conditions as in Example 1 to obtain a printed circuit board of Example 2. In addition, the fluororesin content rate of the printed circuit board of Example 2 is 67 weight%.
(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/m2)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。
(Comparative Example 1)
Example 1 on upper and lower surfaces of a prepreg in which a glass cloth fiber (# 108 glass cloth manufactured by Arisawa Manufacturing Co., Ltd., basis weight 48 g / m 2 ) was impregnated with PTFE dispersion (PTFE dispersion 34J manufactured by Mitsui / DuPont Fluorochemical Co., Ltd.) The same copper foil as above was placed and subjected to hot press molding (molding conditions: 385 ° C., 5 MPa, 60 minutes) to prepare a glass fiber cloth reinforced / fluororesin printed circuit board of Comparative Example 1. In addition, the fluororesin content rate of the printed circuit board of the comparative example 1 is 80 weight%.
(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/m2)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。
(Comparative Example 2)
Four prepregs impregnated with the same PTFE dispersion as in Comparative Example 1 are laminated on an aramid fiber non-woven fabric (Aramid fiber paper: THERMOUNT # 80 manufactured by DuPont Teijin Advanced Paper Ltd., basis weight 56 g / m 2 ). The copper foil similar to Example 1 was arrange | positioned, and the aramid fiber paper reinforcement / fluororesin printed circuit board of the comparative example 2 was created by carrying out hot press molding (molding conditions: 385 degreeC, 5 Mpa, 60 minutes). In addition, the fluororesin content rate of the printed circuit board of the comparative example 2 is 80 weight%.
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。 Table 2 shows the measurement results of the dielectric constant and dielectric loss tangent at 10 GHz, the water absorption, and the solder heat resistance after boiling of the printed boards of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2. Moreover, about dielectric loss tangent, it measured also about 6, 12, and 75 GHz, and the result is shown in Table 3 with the result in 10 GHz. As the measurement method, for the dielectric constant and dielectric loss tangent, the disk resonator stripline method was used at measurement frequencies of 6, 10 and 12 GHz, and the Fabry-Perot resonator method was used at 75 GHz. About water absorption and solder heat resistance, JIS-C6481-1996 (copper-clad laminate test method for printed wiring boards) was used.
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。 As shown in Table 2, the printed circuit boards of Examples 1 and 2 both have a low water absorption rate and good solder heat resistance after boiling. Furthermore, as shown in Table 3, the increase ratios of the dielectric loss tangent at the measurement frequency 75 GHz with respect to the dielectric loss tangent at the measurement frequency 6 GHz of Examples 1 and 2 are 0.9 and 0.9, respectively. Since it is smaller than 16.7 and 4, communication loss in the high frequency band can be kept low.
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)
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