JP4545682B2

JP4545682B2 - 弗素樹脂積層基板

Info

Publication number: JP4545682B2
Application number: JP2005350209A
Authority: JP
Inventors: 晃富井; 隆義大野; 絵津也滝
Original assignee: Junkosha Co Ltd; Du Pont Mitsui Fluorochemicals Co Ltd
Current assignee: Junkosha Co Ltd; Chemours Mitsui Fluoroproducts Co Ltd
Priority date: 2005-12-05
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2025-12-05
Also published as: WO2007066788A1; DE112006003305T5; KR20080074154A; JP2007157965A; TW200740308A; US20080311358A1; CN101322449A

Description

本発明は、弗素樹脂からなる回路基板を多層化した弗素樹脂積層基板に関する。

回路基板のひとつである多層配線構造を有する電子回路用基板、所謂多層基板（積層基板）には、基板にポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）を材料として使用しているものがある（特許文献１参照）。これは、ガラスクロスあるいはアラミド繊維の不織布にＰＴＦＥ材料を含浸させたプリプレグをシート化し、このシートとＰＴＦＥフィルムとを積層して基板を形成し、その上に導電パターンを形成する。そして、この基板を複数枚、各基板の間にテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（以下、Ｅ／ＴＦＥという）からなる接着フィルムを挿入した状態で重ねて熱プレスすることによって多層基板としている。この多層基板は、弗素樹脂の誘電率及び誘電正接が低いという特性を利用しており、これにより良好な電気特性を得ると共に高周波の損失を低減させることができる。

特開２０００−２８６５６０号公報

上述した多層基板では、基板にＰＴＦＥを材料として使用し、基板同士を接着する接着フィルムとして、熱溶融するＥ／ＴＦＥを使用している。そして、熱プレスによってＥ／ＴＦＥが溶融し、基板同士を接着して基板を多層化している。

しかしながら、この多層基板では、基板材料となっているＰＴＦＥが、耐熱性を有しているものの、接着性を有していないため、熱プレスによって多層化した場合、Ｅ／ＴＦＥの接着力のみで基板同士を接着することになる。このため、基板同士の接着力が弱く、外部からの応力などにより剥がれてしまう虞があった。

一方、上記の問題を解消する多層基板として、基板の材料に、ＰＴＦＥの代わりに、熱溶融性がある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（以下、ＰＦＡという）を使用し、基板同士を接着する接着性フィルムにも、ＰＦＡを使用する多層基板が考えられる。これにより、基板と接着性フィルムとが、熱溶融性の同じ弗素樹脂からなることから、熱プレスによって接着させた場合、多層基板は、強固な接着力を得ることが可能となる。また、ＰＦＡは、熱溶融性を有しているため、ＰＴＦＥを使用した場合に比べて、基板として形成するのが比較的容易な場合がある。

しかしながら、基板と接着フィルムとに、ＰＦＡを使用した場合、強固な接着力を得ることは可能となるが、ＰＦＡの融点が同一であるため、熱プレスによって接着する際に、基板内部のＰＦＡも溶融してしまい、基板の変形、ずれを生じることなく、多層化することが難しい。

本発明は、上記のような種々の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、基板の変形、ずれを可能な限り抑えつつ、接着強度を向上させた弗素樹脂積層基板を提供することにある。

上記目的達成のため、本発明の弗素樹脂積層基板では、回路パターンが形成される複数の基板と、前記複数の基板を接着する接着層と、を備えた弗素樹脂積層基板であって、前記基板は、第１の弗素樹脂混合体を補強繊維シートに含浸させて形成したプリプレグから成り、前記接着層は、第２の弗素樹脂混合体のフィルムから成り、前記第２の弗素樹脂混合体は、前記第１の弗素樹脂混合体より融点の低い、熱溶融性を有する弗素樹脂混合体であることを特徴としている。これにより、基板と接着層とが、それぞれ熱溶融性の弗素樹脂を含むこととなり、さらに、基板に含まれる弗素樹脂より、接着層に含まれる弗素樹脂の方が低い温度で熱溶融することになる。そのため、熱プレスによって基板を接着した場合、接着層が溶融を始めても、基板は溶融をせず、その形状を維持することが可能となる。そして、基板の変形、ずれを可能な限り抑え、強固な接着力を有する弗素樹脂積層基板を提供することが可能となる。

また、本発明の弗素樹脂積層基板では、前記第２の弗素樹脂混合体は、官能基を有する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）と、液晶ポリマー樹脂（ＬＣＰ）と、官能基を有しない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）とを含むことを特徴としている。これにより、接着層には、ＰＦＡより融点の低いＦＥＰが含まれることとなる。このため、基板を積層する際に、接着層が溶融を始めても基板に溶融、含浸されたＰＦＡは溶融せず、基板の変形、ずれを抑えた状態で、基板を接着させることが可能となる。そして、基板の変形、ずれを可能な限り抑え、強固な接着力を有する弗素樹脂積層基板を提供することが可能となる。

また、本発明の弗素樹脂積層基板では、前記第１の弗素樹脂混合体は、官能基を有する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）と、液晶ポリマー樹脂（ＬＣＰ）と、官能基を有しない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）とを含むことを特徴としている。これにより、基板には、熱溶融性のＰＦＡが含浸されることとなる。このため、基板と接着層との間で強固な接着性を有することが可能となり、さらに、可撓性を有する基板とすることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の成立に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態の特徴的な弗素樹脂積層基板１の断面図である。図１に示すように、本実施形態の弗素樹脂積層基板１は、２枚のＣＣＬ（ＣｏｐｐｅｒＣｌａｄＬｍｉｎａｔｅ）１０（基板）と、弗素樹脂接着性フィルム１１（接着層）とを備えており、ＣＣＬ１０には、銅箔の回路パターン１２が形成されている。そして、このＣＣＬ１０を、弗素樹脂接着性フィルム１１を間に介して、例えば２枚のＣＣＬ１０（本実施形態では２枚）を接着することによって、本実施形態の弗素樹脂積層基板１は形成されている。

ＣＣＬ１０は、基板用弗素樹脂混合体（第１の弗素樹脂混合体）をシート化して、基板用弗素樹脂混合体シート１６を作成し、この基板用弗素樹脂混合体シート１６と、ガラスクロスあるいはアラミド繊維の不織布等の補強繊維シート１５と、銅箔とを積層し、加熱処理を行って基板として形成したものである。本実施形態では、基板用弗素樹脂混合体シート１６と、補強材となるガラスクロスによって作成された補強繊維シート１５とを重ね、さらに、銅箔１２ａを重ねて加熱処理を行い、基板用弗素樹脂混合体シート１６を補強繊維シート１５に溶融、含浸させて重ねられた銅箔１２ａを接着し、形成したものである。この基板用弗素樹脂混合体シート１６は、熱溶融性と接着性とを有する弗素樹脂であるＰＦＡを含む弗素樹脂混合体であり、官能基を有するＰＦＡ１〜２０ｍａｓｓ％、液晶ポリマー（以下、ＬＣＰとする）１〜１５ｍａｓｓ％、官能基を有しないＰＦＡ６５〜９８ｍａｓｓ％、という比率で混合したものである。そして、この基板用弗素樹脂混合体を厚さ１０〜５０μｍのシートとして押し出し成型したシートを、本実施形態のＣＣＬ１０では、前述したように、基板用弗素樹脂混合体シート１６として用いている。

なお、本願の官能基を有するＰＦＡは、側鎖官能基又は側鎖に結合した官能基を有するＰＦＡを意味し、官能基にはエステル、アルコール、酸（炭酸、硫酸、燐酸を含む）、塩及びこれらのハロゲン化合物が含まれる。その他の官能基には、シアネード、カーバメート、ニトリル等が含まれる。使用することができる特定の官能基には、「−ＳＯ_２Ｆ」、「−ＣＮ」、「−ＣＯＯＨ」及び「−ＣＨ_２−Ｚ」（Ｚは「−ＯＨ」、「−ＯＣＮ」、「−Ｏ−（ＣＯ）−ＮＨ_２」又は「−ＯＰ（Ｏ）（ＯＨ）_２」である。）が含まれる。好ましい官能基には、「−ＳＯ_２Ｆ」及び「−ＣＨ_２−Ｚ」（Ｚは「−ＯＨ」、「−Ｏ−（ＣＯ）−ＮＨ_２」又は「−ＯＰ（Ｏ）（ＯＨ）_２」である。）が含まれる。「−Ｚ」を「−ＯＨ」、「−Ｏ−（ＣＯ）―ＮＨ_２」又は「−ＯＰ（Ｏ）（ＯＨ）_２」とする官能基「−ＣＨ_２−Ｚ」が特に好ましい。

弗素樹脂接着フィルム１１は、接着用弗素樹脂混合体（第２の弗素樹脂混合体）をフィルム化したものである。この接着用弗素樹脂混合体は、熱溶融性と接着性とを有する弗素樹脂である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）を含む弗素樹脂混合体であり、官能基を有するＰＦＡ０．１〜１０ｍａｓｓ％、ＬＣＰ０．５〜２０ｍａｓｓ％、官能基を有しないＦＥＰ７０〜９９．４％、という比率で混合したものを１０〜５０μｍのフィルムとして押し出し成型したものである。次に弗素樹脂積層基板１を形成する方法について図１及び図２を参照して詳細に説明する。

図２は、本実施形態の弗素樹脂積層基板１を形成する工程を示した図である。弗素樹脂積層基板１のＣＣＬ１０は、図２（ａ）に示すように、基板用弗素樹脂混合体シート１６と繊維補強シート１５と銅箔１２ａとを積層して加熱処理を行うことにより形成される。なお、このＣＣＬ１０は、繊維補強シート１５の両面に基板用弗素樹脂混合体シート１６を張り合わせて加熱処理することにより、この補強繊維シート１５に基板用弗素樹脂混合体を溶融、含浸させてプリプレグを作成し、その上から銅箔１２ａを接着することによって形成しても構わない。このようにして形成されたＣＣＬ１０は、次に、図２（ｂ）に示すように、銅箔１２ａにエッチング処理が施されて回路パターン１２が形成され、さらに必要に応じてスルホールが形成される。そして、ＣＣＬ１０は、電気的な多層間接続を行うことが可能となる。そして、このパターニングされたＣＣＬ１０を、図２（ｃ）に示すように、少なくとも２枚、間に弗素樹脂接着性フィルム１１を介して積層し、熱プレスによって接着することにより、図２（ｄ）に示す多層化された弗素樹脂積層基板１を形成する。なお、必要に応じて、各層間の回路パターン１２を電気的に接続するために、スルホールを形成することも可能である。

これにより、本実施形態の弗素樹脂積層基板１は、回路パターン１２を弗素樹脂接着フィルム１１を介して積層された全弗素の可撓性を有する多層基板となり、その結果誘電率及び誘電正接が低いという弗素樹脂の特性を備えた多層基板となる。そして、接着性を有する弗素樹脂のみで基板を形成し、多層化しているため、銅箔の接着性等がよく、本実施形態の弗素樹脂積層基板１の接着力も強固になっている。

なお、本実施形態の弗素樹脂積層基板１では、ＣＣＬ１０を、補強繊維シート１５であるガラスクロスに基板用弗素樹脂混合体シート１６と銅箔１２ａとを重ねて、加熱処理を行うことにより、ＣＣＬ１０として形成していたが、本実施形態のＣＣＬ１０はこの態様に限定されるものではない。例えば、プリプレグを複数枚重ねて多層化したものを使用しても良く、また、補強繊維シート１５もガラスクロスではなく、例えばアラミド繊維不織布でも構わない。

また、本実施形態の弗素樹脂積層基板１では、接着用弗素樹脂混合体からなる弗素樹脂接着性フィルム１１の溶融温度が、ＣＣＬ１０に使用される基板用弗素樹脂混合体シート１６より溶融温度が低い為、ＣＣＬ１０を弗素樹脂接着性フィルム１１を介して多層化する際に、ＣＣＬ１０の変形、ずれを抑えることが可能となっている。次に、この変形、ずれを抑える効果について、試験を行ったので、その試験と結果について図３、４を用いて詳細に説明する。

図３は、本実施形態の弗素樹脂積層基板１の変形、ずれを調べるために行った試験の態様図であり、図４は、この試験結果を示す表である。図３には、この試験で使用する試験片２の重ね合わせ方が示されており、図４には、この試験のプレス温度、プレス圧力、プレス時間等の条件と、その条件で試験片２を接着した際の試験片２の厚み変化が示されている。

図３に示すように、この試験で使用する試験片２は、試験用ＣＣＬ２０を基材として、これに試験用接着フィルム２１を上下から重ね合わせ、さらにその試験用接着フィルム２１の上に試験用銅箔２２を重ねたものである。なお、この試験用ＣＣＬ２０と、試験用接着フィルム２１とは、本実施形態のＣＣＬ１０、弗素樹脂接着フィルム１１と同じ材質のものを使用する。また、試験片２に使用される試験用ＣＣＬ２０は、厚さ４０μｍ、試験用接着フィルム２１は、厚さ３０μｍ、試験用銅箔２２は、厚さ１８μｍのものをそれぞれ使用している。

そして、図４に示すように、条件を変えてこの試験片２を熱プレスによって弗素樹脂積層基板として形成し、その時の厚み変化を調べる。なお、この試験では比較の為に、試験用接着フィルム２１に基板用弗素樹脂混合体シート１６を使用した試験片２の試験結果も記載している。

図４に示されているように、試験用接着フィルム２１に接着用弗素樹脂混合体を使用した試験片２では、試験用接着フィルム２１に基板用弗素樹脂混合体シート１６を使用した試験片２に比べて、試験用ＣＣＬ２０の厚み変化が、小さくなっており、標準偏差に関しても値は小さくなっている。これは、試験用接着フィルム２１に基板用弗素樹脂混合体シート１６を使用した場合、試験片２を接着させる際に、試験用ＣＣＬ２０内部の基板用弗素樹脂混合体が溶融する温度までプレス温度を上げないと接着ができないためであり、これによって、試験用ＣＣＬ２０内部の基板用弗素樹脂混合体が溶融してしまうためである。従って、弗素樹脂接着フィルム１１に接着用弗素樹脂混合体を使用している本実施形態の弗素樹脂積層基板１では、ＣＣＬ１０の変形、ずれを抑えることが可能となる。

また、試験用接着フィルム２１に接着用弗素樹脂混合体を使用した場合、プレス温度２６０℃、プレス圧力３ＭＰａで、１０分プレスを行った場合より、プレス温度２８０℃、プレス圧力１ＭＰａで、余熱時間１８分およびプレス時間２分のプレスを行った場合の方が、標準偏差の値が小さくなっている。このことから、本実施形態の弗素樹脂積層基板１では、ＣＣＬ１０の変形、ずれを抑えるには、プレス圧力を変更するより、プレス温度とプレス時間を変更した方が効果的であると推測される。

以上、本実施形態の弗素樹脂積層基板１では、回路パターン１２が形成される複数のＣＣＬ１０と、上記複数のＣＣＬ１０を接着する弗素樹脂接着性フィルム１１と、を備えた弗素樹脂積層基板１であって、上記ＣＣＬ１０は、基板用弗素樹脂混合体シート１６を補強繊維シート１５に含浸させて形成したプリプレグから成り、上記弗素樹脂接着性フィルム１１は、接着用弗素樹脂混合体のフィルムから成り、接着用弗素樹脂混合体は、基板用弗素樹脂混合体シート１６の基板用弗素樹脂混合体より融点の低い、熱溶融性を有する弗素樹脂混合体であることを特徴としている。これにより、ＣＣＬ１０と弗素樹脂接着フィルム１１とが、それぞれ熱溶融性の弗素樹脂を含むこととなり、さらに、ＣＣＬ１０に含まれる基板用弗素樹脂シート１６の基板用弗素樹脂混合体より、弗素樹脂接着フィルム１１に含まれる接着用弗素樹脂混合体の方が低い温度で熱溶融することになる。そのため、熱プレスによってＣＣＬ１０を接着した場合、弗素樹脂接着フィルム１１が溶融を始めても、ＣＣＬ１０の基板用弗素樹脂混合体は溶融をせず、その形状を維持することが可能となる。そして、ＣＣＬ１０の変形、ずれを可能な限り抑え、強固な接着力を有する弗素樹脂積層基板１を提供することが可能となる。

また、本実施形態の弗素樹脂積層基板１では、上記基板用弗素樹脂混合体シート１６は、官能基を有するＰＦＡと、ＬＣＰと、官能基を有しないＰＦＡとを含むことを特徴としている。これにより、ＣＣＬ１０には、熱溶融性のＰＦＡを含んだ基板用弗素樹脂混合体が含浸されることとなる。このため、ＣＣＬ１０と弗素樹脂接着フィルム１１との間で強固な接着性を有することが可能となり、可撓性を有する基板とすることができる。

また、本実施形態の弗素樹脂積層基板では、上記接着用弗素樹脂混合体は、官能基を有するＰＦＡと、ＬＣＰと、官能基を有しないＦＥＰとを含むことを特徴としている。これにより、弗素樹脂接着フィルム１１には、基板用弗素樹脂混合体シート１６の基板用弗素樹脂混合体に含まれるＰＦＡより融点の低いＦＥＰを含んだ接着用弗素樹脂混合体が含まれることとなる。このため、弗素樹脂接着フィルム１１が溶融を始めてもＣＣＬ１０に含浸された基板用弗素樹脂混合体は溶融せず、基板の変形、ずれを抑えた状態で、ＣＣＬ１０同士を接着させることが可能となる。そして、ＣＣＬ１０の変形、ずれを可能な限り抑え、強固な接着力を有する弗素樹脂積層基板１を提供することが可能となる。

回路基板を備えた機器であれば、どのような機器でも適応可能である。例えば、計算機、コンピュータ等の電子機器でも適用可能であり、さらに、自動車、飛行機等の制御機器を狭小部に搭載する必要のある機械の制御回路にも適応可能である。

本発明の実施形態に係る弗素樹脂積層基板１の概略断面図である。弗素樹脂積層基板１を形成する工程を示した図である。弗素樹脂積層基板１の変形、ずれを調べるための試験片の概要図である。弗素樹脂積層基板１のための試験の結果を示す図である。

符号の説明

１弗素樹脂積層基板
２試験片
１０ＣＣＬ（基板）
１１弗素樹脂接着フィルム（接着層）
１２回路パターン
１２ａ銅箔
１５補強繊維シート
１６基板用弗素樹脂混合体シート
２０試験用ＣＣＬ
２１試験用接着フィルム
２２試験用銅箔

Claims

回路パターンが形成される複数の基板と、
前記複数の基板を接着する接着層と、
を備えた弗素樹脂積層基板であって、
前記基板は、第１の弗素樹脂混合体を補強繊維シートに含浸させて形成したプリプレグから成り、
前記接着層は、第２の弗素樹脂混合体のフィルムから成り、
前記第２の弗素樹脂混合体は、前記第１の弗素樹脂混合体より融点の低い、熱溶融性を有する弗素樹脂混合体であリ、官能基を有する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）と、液晶ポリマー樹脂（ＬＣＰ）と、官能基を有しない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）とを含むことを特徴とする弗素樹脂積層基板。
前記第１の弗素樹脂混合体は、官能基を有する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）と、液晶ポリマー樹脂（ＬＣＰ）と、官能基を有しない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）とを含むことを特徴とする請求項１に記載の弗素樹脂積層基板。