JP6632541B2 - 回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

関連出願

本願は２０１４年１１月７日出願の特願２０１４−２２７３２１の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本出願の一部をなすものとして引用する。

本発明は、層間接着性および半田耐熱性に優れる積層回路基板とその製造方法に関する。

情報処理機器、通信機器等の電子機器は、一般に回路基板を内蔵している。回路基板は通常、絶縁性の材料で形成された基板と、基板上に形成された導電材料からなる層（以下、導体層と記載する）を有し、この導体層により回路が形成されている。各種の電子部品は、はんだ付け等の処理によって、回路基板に設置される。

携帯電話などの小型電子機器に使用される回路基板においては、小型化、薄型化の要求から、フレキシブルな樹脂材料を絶縁性基板とする回路基板の開発が進められており、近年では、複数の導体層を有する多層回路基板も広く用いられている。

フレキシブルな絶縁材料として、近年、熱可塑性液晶ポリマーフィルムが注目されている。積層基板において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、導体回路基板の絶縁基材、基材表面に導体回路が形成された基板（以下、ユニット回路基板という）同士を接合するボンディングシート、回路層の表面に形成されるカバーレイフィルム等に使用される。これらの熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、加圧下で加熱する熱圧着により相互に接合されるので、接着剤を用いることなく、積層基板を構成することができる。

熱可塑性液晶ポリマーフィルムを絶縁基材とする積層回路基板の改良は種々進められている。例えば、特許文献１には、所定の分子配向度を有する熱可塑性液晶ポリマーフィルムと金属シートを、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを緊張状態下で加熱ロール間で圧着させる第１工程と、第１工程で得られた積層板を、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点以上で加熱処理する第２工程とを備えた回路基板用金属張積層板の製造方法が記載されている。

特許文献２では、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの少なくとも一方の表面に対し、物理的研磨または紫外線照射による軟化処理を施して接着面を形成し、この接着面を導体回路が形成された基板の回路形成面に対向させて熱圧着を行う、多層回路基板の製造方法が記載されている。

特開２０００−３４３６１０号公報 特開２０１０−１０３２６９号公報

特許文献１は、所定の分子配向度を有する熱可塑性液晶ポリマーフィルムを緊張状態下で金属シートを圧着させた後、フィルムの融点以上の温度で加熱することにより、等方性および寸法安定性に優れた金属張積層板が得られるとしているが、二以上の熱可塑性液晶ポリマーフィルムを積層して熱圧着した場合の半田耐熱性や寸法安定性に関しては何も記載していない。

特許文献２は、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの表面に軟化処理を施すことにより、薬品やプラズマを用いた表面粗化処理を施すことなく、接着性を向上できるとし、耐はんだ性や寸法安定性も得られるとしているが、研磨や紫外線照射による接着面の形成を必要とすることから、積層回路基板の大量生産に適した方法ではなく、また積層構造の設計上の制約も大きくなる。

本発明は、熱処理を利用した簡便な方法によって、層間接着性および半田耐熱性にすぐれた回路基板とその製造方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、層間接着性および半田耐熱性にすぐれるとともに、製造工程における寸法変化が小さい、回路基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の構成は、回路基板の製造方法であって、
少なくとも一種の熱可塑性液晶ポリマーフィルムを複数準備する工程と、
前記複数のフィルムの少なくとも一枚においてフィルムの片面または両面上に導体層を形成してユニット回路基板とする工程と、
前記ユニット回路基板を含む前記複数のフィルムを積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体を加圧下で、層間接着が生じる第１の温度（接着温度）まで加熱して一体化する熱圧着工程と、
前記第１の温度での加熱後、前記積層体を前記第１の温度より低温かつ、前記複数のフィルムの本体を構成する熱可塑性液晶ポリマーフィルムのうち、融点が最低の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点より低温の第２の温度で加熱して所定時間構造制御熱処理を行う工程とを含む、
回路基板の製造方法である。ここで、構造制御熱処理は、フィルム中の熱可塑性液晶ポリマーの分子構造を制御するために行われる熱処理である。また、第２の温度は、フィルム中の熱可塑性液晶ポリマーの分子構造を熱処理により制御することができる温度である。

上記方法において、複数のフィルムは、融点が同じである、好ましくは同種類の熱可塑性液晶ポリマーフィルムからなるものであってもよく、融点の異なる複数種の熱可塑性液晶ポリマーフィルムからなるものであってもよい。導体層（導電体層）は、金属箔からなるものでもよく、例えば銅箔からなるものであってもよい。導体層の形成は、例えば、熱可塑性液晶ポリマーフィルムに金属箔（例えば銅箔）を熱圧着することにより行うことができる。

前記方法において、構造制御熱処理は、熱圧着工程において第１の温度による層間接着の後熱工程として行ってもよい。すなわち前記構造制御熱処理を行う工程が、前記熱圧着工程に含まれており、積層体を加圧しながら構造制御熱処理を行う工程であってもよい。この場合、熱圧着工程において、積層体を加圧しながら第１の温度まで加熱し、該温度で所定時間保持した後、第２の温度まで冷却し、所定時間構造制御熱処理を行ってもよい。

前記熱圧着時の第１の温度は、積層体中、融点が最低の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点をＴｍ_Ｌとした場合、例えば（Ｔｍ_Ｌ−３５）〜（Ｔｍ_Ｌ＋２０）℃であってもよく、および／または、構造制御熱処理時の第２の温度が、（第１の温度−１０）℃以下であってもよい。また、第１の温度から第２の温度までは、１〜８℃／分の冷却速度で冷却を行ってもよく、好ましくは２〜８℃／分の冷却速度で冷却を行ってもよい。

例えば、第２の温度での構造制御熱処理時間が１５分〜９０分であってもよい。さらに、第１の温度での熱圧着処理時間は、１５分〜６０分であってもよい。

前記方法において、熱圧着時の接着温度（第１の温度）は２７０〜３２０℃であってもよく、および／または、構造制御熱処理の温度（第２の温度）が２６０〜２９０℃であってもよい。熱圧着時のプレス圧は５ＭＰａ以下であってもよい。

前記方法において、前記積層体は、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその少なくとも一面に形成された導体層を有する、ユニット回路基板を複数積層したものであってもよい。あるいは、一、または複数のユニット回路基板と、一または複数の熱可塑性液晶ポリマーフィルム単体（導体層が表面に形成されていない熱可塑性液晶ポリマーフィルム）を含むものであってもよい。

例えば、前記方法で形成される前記積層体の一部において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその片面または両面上に形成された導体層からなるユニット回路基板（第一のユニット回路基板）の上に、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその片面に形成された導体層からなるユニット回路基板（第二のユニット回路基板）が直接積層されていてもよい。

前記方法で形成される前記積層体の一部において、それぞれが熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその片面または両面上に形成された導体層からなる二枚のユニット回路基板が、熱可塑性液晶ポリマーフィルムからなるボンディングシートを介して積層されていてもよい。

前記方法において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを準備した後、導体層を形成する前の段階、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその片面または両面に導体層を形成した後で積層体形成前の段階、および前記積層体形成後加圧前の段階から選択される少なくとも一つの段階において、大気中または不活性雰囲気中１００〜２００℃の温度で所定時間保持、および／または気圧１５００Ｐａ以下の真空度で所定時間保持することにより脱気処理を行ってもよい。

本発明の第２の構成は、前記の本発明にかかる方法で製造された回路基板であって、複数の熱可塑性液晶ポリマーフィルムと、少なくとも一層の導体層とを有する積層構造を有し、前記積層構造の少なくとも一部は回路が加工された導体層が二枚の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの層間にはさまれる構造を含む回路基板である。この回路基板は、２層以上の導体層を含む多層回路基板であってもよい。

なお、請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成要素のどのような組み合わせも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲に記載された請求項の２つ以上のどのような組み合わせも本発明に含まれる。

本発明にかかる回路基板の製造方法によれば、半田耐熱性および耐剥離性ともにすぐれた回路基板を提供でき、さらに熱処理時の寸法安定性にもすぐれる回路基板を提供できる。

この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきでない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の参照番号は、同一部分を示す。

従来技術における熱圧着工程の熱履歴を示す概念図である。 本発明の一実施形態にかかる、構造制御熱処理を伴う熱圧着工程の熱履歴を示す概念図である。 本発明の一実施形態に係る多層回路基板の模式断面図である。 本発明の別の実施形態に係る多層回路基板の模式断面図である。

本発明の回路基板の製造方法は、
少なくとも一種の熱可塑性液晶ポリマーフィルムを複数準備する工程と、
前記複数のフィルムの少なくとも一枚においてフィルムの片面または両面上に導体層を形成してユニット回路基板とする工程と、
前記ユニット回路基板を含む前記複数のフィルムを積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体を加圧下で、層間接着が生じる第１の温度まで加熱して一体化する熱圧着工程と、
前記第１の温度での加熱後、前記積層体を前記第１の温度より低温かつ、前記複数のフィルムの本体を構成する熱可塑性液晶ポリマーフィルムのうち、融点が最低の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点より低温の第２の温度で所定時間構造制御熱処理を行う工程とを含む、
回路基板の製造方法である。
本発明にかかる回路基板は、前記の本発明に係る方法で製造された回路基板である。

本発明者等は、高い層間接着性および半田耐熱性を有する積層回路基板を開発すべく鋭意研究を行った結果、積層回路基板を作製する際の熱圧着工程において、高い処理温度を用いると比較的高い層間接着性、すなわち高い層間ピール強度は得られるが、熱圧着時の最高到達温度を高くすると、寸法安定性および半田耐熱性が低下することがわかった。発明者等はこの問題を解決するため、さらに研究を行い、従来の熱圧着工程において積層された材料を最高到達温度から単調に冷却していた方法とは異なり、層間接着を行うための第１の温度で所定時間保持した後、さらに所定温度で構造制御熱処理を行うと、高い半田耐熱性を保持したまま層間ピール強度にもすぐれた積層回路基板が得られること、さらに回路基板の寸法安定性も改善することを知見し、本発明に到達した。
以下、上記本発明にかかる方法に関し、より具体的に説明する。

（熱可塑性液晶ポリマーフィルム）
フィルム本体を構成する熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、溶融成形できる液晶性ポリマーから形成される。この熱可塑性液晶ポリマーは、光学的に異方性の溶融相を形成し得るポリマーであって、溶融成形できる液晶性ポリマーであれば特にその化学的構成については特に限定されるものではないが、例えば、熱可塑性液晶ポリエステル、又はこれにアミド結合が導入された熱可塑性液晶ポリエステルアミドなどを挙げることができる。

また熱可塑性液晶ポリマーは、芳香族ポリエステルまたは芳香族ポリエステルアミドに、更にイミド結合、カーボネート結合、カルボジイミド結合やイソシアヌレート結合などのイソシアネート由来の結合等が導入されたポリマーであってもよい。

本発明に用いられる熱可塑性液晶ポリマーの具体例としては、以下に例示する（１）から（４）に分類される化合物およびその誘導体から導かれる公知の熱可塑性液晶ポリエステルおよび熱可塑性液晶ポリエステルアミドを挙げることができる。ただし、光学的に異方性の溶融相を形成し得るポリマーを形成するためには、種々の原料化合物の組合せには適当な範囲があることは言うまでもない。

（１）芳香族または脂肪族ジヒドロキシ化合物（代表例は表１参照）

（２）芳香族または脂肪族ジカルボン酸（代表例は表２参照）

（３）芳香族ヒドロキシカルボン酸（代表例は表３参照）

（４）芳香族ジアミン、芳香族ヒドロキシアミンまたは芳香族アミノカルボン酸（代表例は表４参照）

これらの原料化合物から得られる液晶ポリマーの代表例として表５および６に示す構造単位を有する共重合体を挙げることができる。

これらの共重合体のうち、ｐ―ヒドロキシ安息香酸および／または６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸を少なくとも繰り返し単位として含む重合体が好ましく、特に、（ｉ）ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸との繰り返し単位を含む重合体、（ｉｉ）ｐ−ヒドロキシ安息香酸および６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ヒドロキシカルボン酸と、４，４’−ジヒドロキシビフェニルおよびヒドロキノンからなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジオールと、テレフタル酸、イソフタル酸および２，６−ナフタレンジカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジカルボン酸との繰り返し単位を含む重合体が好ましい。

例えば、（ｉ）の重合体では、熱可塑性液晶ポリマーが、少なくともｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸との繰り返し単位を含む場合、繰り返し単位（Ａ）のｐ−ヒドロキシ安息香酸と、繰り返し単位（Ｂ）の６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸とのモル比（Ａ）／（Ｂ）は、液晶ポリマー中、（Ａ）／（Ｂ）＝１０／９０〜９０／１０程度であるのが望ましく、より好ましくは、（Ａ）／（Ｂ）＝５０／５０〜８５／１５程度であってもよく、さらに好ましくは、（Ａ）／（Ｂ）＝６０／４０〜８０／２０程度であってもよい。

また、（ｉｉ）の重合体の場合、ｐ−ヒドロキシ安息香酸および６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ヒドロキシカルボン酸（Ｃ）と、４，４’−ジヒドロキシビフェニルおよびヒドロキノンからなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジオール（Ｄ）と、テレフタル酸、イソフタル酸および２，６−ナフタレンジカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジカルボン酸（Ｅ）の、液晶ポリマーにおける各繰り返し単位のモル比は、芳香族ヒドロキシカルボン酸（Ｃ）：前記芳香族ジオール（Ｄ）：前記芳香族ジカルボン酸（Ｅ）＝３０〜８０：３５〜１０：３５〜１０程度であってもよく、より好ましくは、（Ｃ）：（Ｄ）：（Ｅ）＝３５〜７５：３２．５〜１２．５：３２．５〜１２．５程度であってもよく、さらに好ましくは、（Ｃ）：（Ｄ）：（Ｅ）＝４０〜７０：３０〜１５：３０〜１５程度であってもよい。

また、芳香族ジオールに由来する繰り返し構造単位と芳香族ジカルボン酸に由来する繰り返し構造単位とのモル比は、（Ｄ）／（Ｅ）＝９５／１００〜１００／９５であることが好ましい。この範囲をはずれると、重合度が上がらず、機械強度が低下する傾向がある。

なお、本発明にいう溶融時における光学的異方性とは、例えば試料をホットステージにのせ、窒素雰囲気下で昇温加熱し、試料の透過光を観察することにより認定できる。

熱可塑性液晶ポリマーとして好ましいものは、融点（以下、Ｔｍ_０と称す）が２６０〜３６０℃の範囲のものであり、さらに好ましくはＴｍ_０が２７０〜３５０℃のものである。

前記熱可塑性液晶ポリマーには、本発明の効果を損なわない範囲内で、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂等の熱可塑性ポリマー、各種添加剤を添加してもよい。また、必要に応じて充填剤を添加してもよい。

本発明に使用される熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、熱可塑性液晶ポリマーを押出成形して得られる。熱可塑性液晶ポリマーの剛直な棒状分子の方向を制御できる限り、任意の押出成形法が適用できるが、周知のＴダイ法、ラミネート体延伸法、インフレーション法などが工業的に有利である。特にインフレーション法やラミネート体延伸法では、フィルムの機械軸方向（または機械加工方向：以下、ＭＤ方向と略す）だけでなく、これと直交する方向（以下、ＴＤ方向と略す）にも応力が加えられ、ＭＤ方向とＴＤ方向における分子配向性、誘電特性などを制御したフィルムを得ることができる。

押出成形では、配向を制御するために、延伸処理を伴うのが好ましく、例えば、Ｔダイ法による押出成形では、Ｔダイから押出した溶融体シートを、フィルムのＭＤ方向だけでなく、これとＴＤ方向の双方に対して同時に延伸してもよいし、またはＴダイから押出した溶融体シートを一旦ＭＤ方向に延伸し、ついでＴＤ方向に延伸してもよい。

また、インフレーション法による押出成形では、リングダイから溶融押出された円筒状シートに対して、所定のドロー比（ＭＤ方向の延伸倍率に相当する：ドローダウン比ともいう）およびブロー比（ＴＤ方向の延伸倍率に相当する：ブローアップ比ともいう）で延伸してもよい。

このような押出成形の延伸倍率は、ＭＤ方向の延伸倍率（またはドロー比）として、例えば、１．０〜１０程度であってもよく、好ましくは１．２〜７程度、さらに好ましくは１．３〜７程度であってもよい。また、ＴＤ方向の延伸倍率（またはブロー比）として、例えば、１．５〜２０程度であってもよく、好ましくは２〜１５程度、さらに好ましくは２．５〜１４程度であってもよい。

ＭＤ方向とＴＤ方向とのそれぞれの延伸倍率の比（ＴＤ方向／ＭＤ方向）は、例えば、２．６以下、好ましくは０．４〜２．５程度であってもよい。

また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムには、押出成形した後に、必要に応じて延伸を行ってもよい。延伸方法自体は公知であり、二軸延伸、一軸延伸のいずれを採用してもよいが、分子配向度を制御することがより容易であることから、二軸延伸が好ましい。また、延伸は、公知の一軸延伸機、同時二軸延伸機、逐次二軸延伸機などが使用できる。

また、必要に応じて、公知または慣用の熱処理を行い、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点および／または熱膨張係数を調整してもよい。熱処理条件は目的に応じて適宜設定でき、例えば、液晶ポリマーの融点（Ｔｍ_０）−１０℃以上（例えば、Ｔｍ_０−１０〜Ｔｍ_０＋３０℃程度、好ましくはＴｍ_０〜Ｔｍ_０＋２０℃程度）で数時間加熱することにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点（Ｔｍ）を上昇させてもよい。

このようにして得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、優れた誘電特性、ガスバリア性、低吸湿性などを有しているため、回路基板材料として好適に用いることができる。

熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点（Ｔｍ）は、フィルムの所望の耐熱性および加工性を得る目的において、２００〜４００℃程度の範囲内で選択することができ、好ましくは２５０〜３６０℃程度、より好ましくは２６０〜３５０℃程度（例えば、２６０〜３４０℃）であってもよい。

本発明において使用される熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、任意の厚みであってもよい。ただし、高周波伝送線路に使用する場合は、フィルムの厚みが厚いほど伝送損失が小さくなるので、できるだけ厚みを厚くするのが好ましい。電気絶縁層として熱可塑性液晶ポリマーフィルムを用いる場合、そのフィルムの膜厚は、１０〜５００μｍの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは１０〜３００μｍの範囲内、さらに好ましくは１０〜２００μｍ（例えば、１５〜２００μｍ）の範囲内がより好ましい。フィルムの厚さが薄過ぎる場合には、フィルムの剛性や強度が小さくなることから、フィルム膜厚１０〜２００μｍの範囲のフィルムを積層させて任意の厚みを得る方法を使用してもよい。

（導体層の形成）
導体層は、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの片面、または両面に形成される。
導体層は、少なくとも導電性を有する金属から形成され、この導体層に公知の回路加工方法を用いて回路が形成される。熱可塑性液晶ポリマーフィルムからなる絶縁性基材上に導体層を形成する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば金属層を蒸着してもよく、無電解めっき、電解めっきにより、金属層を形成してもよい。また、金属箔（例えば銅箔）を熱圧着により、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの表面に圧着してもよい。
導体層を構成する金属は、電気的接続に使用されるような金属が好適であり、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウムなどの各種金属、好ましくは銅を挙げることができ、また実質的に（例えば、９８質量％以上）これらの金属で構成される合金を含んでいてもよい。

これらの金属のうち、金属箔が好ましく、銅箔がより好ましく用いられる。銅箔は、回路基板において用い得る銅箔であれば、特に限定されず、圧延銅箔、電解銅箔のいずれであってもよい。

金属箔の熱圧着は、例えば２７０〜３２０℃程度の温度で、３〜５ＭＰａ程度の圧力を加えることにより、行うことができる。その際、雰囲気は不活性ガス雰囲気または気圧１５００Ｐａ以下の真空条件とすることが好ましい。熱圧着には、例えば、真空熱プレス装置や加熱ロール設備等を用いることができる。

導体層の厚さは、例えば、１〜５０μｍの範囲内が好ましく、１０〜３５μｍの範囲内がより好ましい。

少なくとも１層の導体層に対しては、回路加工がおこなわれる。導体層（金属層）を用いて回路を形成する方法としては、公知の方法（例えばフォトファブリケーション法によりエッチング法）を用いることができる。例えば、サブトラクティブ法により、熱可塑性液晶ポリマーフィルム上の金属層（金属箔）をエッチング加工して回路を形成してもよい。あるいは、熱可塑性液晶ポリマーフィルム上に形成されたシード層上にセミアディティブ法によるめっき加工で回路を形成してもよい（この場合、シード層の厚みは１μｍ未満でもよい）。導体回路は、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの片面のみに形成されてもよく、両面に形成されてもよい。

導体層の表面に耐酸化性の皮膜を形成していてもよい。また導体層と熱可塑性液晶ポリマーフィルムの接着性を向上させるため、導体層または導体層上の耐酸化性被膜の表面にシランカップリング剤を付着させてもよい。

（脱気処理）
必要に応じ、積層体を構成する熱可塑性液晶ポリマーフィルムについて、脱気処理を行ってもよい。脱気処理は、ｉ）温度１００〜２００℃での加熱、および／またはｉｉ）１５００Ｐａ以下の真空条件での保持により行うことができる。
例えば、１００〜２００℃での加熱による脱気処理を行った後、１５００Ｐａ以下の真空度で常温〜２００℃程度の温度に保持して脱気してもよい。
脱気処理は、熱可塑性液晶ポリマーフィルム表面上に導体層を形成する前、導体層を形成した後、フィルム積層後の熱圧着前の各段階の少なくとも一つまたはすべての段階において行ってもよい。

熱可塑性液晶ポリマーフィルムの加熱による脱気は、常圧下で行ってもよい。１００℃以上、２００℃以下の範囲の温度での保持時間は、例えば３０分〜４時間、より好ましくは１時間〜３時間程度でもよい。導体層を形成した熱可塑性液晶ポリマーフィルムの脱気を行う場合には、不活性ガス雰囲気を用いることが好ましい。

真空条件下での脱気は、気圧１５００Ｐａ以下の真空度を用いればよく、好ましくは１３００Ｐａ以下、より好ましくは１１００Ｐａ以下を用いればよい。真空条件下で脱気を行う場合、常温（２０℃前後、例えば１０〜３０℃）で脱気してもよいが、２００℃程度まで加熱しながら行ってもよい。例えば、１００〜２００℃程度に加熱してもよい。真空条件下の脱気は、３０分〜３時間程度行えばよい。
なお、真空条件下の脱気は、積層体を形成後、加圧前に行ってもよい。

（積層工程）
積層工程では、少なくとも一面上に導体回路が形成された熱可塑性液晶ポリマーフィルムを少なくとも一枚含む、複数の熱可塑性液晶ポリマーフィルムを所望の多層回路基板の設計に従い積層して積層体とする。積層は熱圧着装置の装置（例えば、真空熱プレス装置）外で行ってもよいし、前記装置内において行ってもよい。

積層においては、導体層を有するユニット回路基板を２以上積層してもよい。また二枚のユニット回路基板の間に、ボンディングシートとなる熱可塑性液晶ポリマーフィルムを配して積層してもよい。また積層体の最上層および／または最下層には、カバーレイとなる熱可塑性液晶ポリマーフィルムを配置してもよい。

積層される熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、融点が同じものでもよく、融点が異なるものを用いてもよい。例えば、高融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの一面または両面上に導体層を形成したユニット回路基板と、ボンディングシートまたはカバーレイとして用いられる低融点熱可塑性液晶ポリマーフィルムとを積層してもよい。

積層体において、融点が最高の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点（Ｔｍ_Ｈ）と、融点が最低の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点（Ｔｍ_Ｌ）との差は７０℃以下（０〜７０℃）であることが好ましい。Ｔｍ_Ｈ≠Ｔｍ_Ｌの場合、例えば、融点の差（Ｔｍ_Ｈ−Ｔｍ_Ｌ）が２０〜６０℃程度の二種類の熱可塑性液晶ポリマーフィルムを用いてもよい。

（熱圧着工程）
ついで、積層体を加圧しながら加熱して一体化する熱圧着工程を行う。熱圧着は、例えば、真空熱プレス装置、加熱ロール積層、ダブルベルトプレスなどの設備等を用いて行うことができる。
熱圧着では、積層体を加圧下で、層間接着が生じる第１の温度まで加熱して一体化させる。好ましくは、熱圧着は、所定温度で予熱を行った後、層間の接合が生じる第１の温度までさらに加熱し、所定時間保持して積層体を一体化させてもよい。
熱圧着工程で積層体に加える圧力は、５ＭＰａ以下、例えば０．５〜２．５ＭＰａ、好ましくは０．７〜２ＭＰａの圧力であってもよい。
第１の温度はフィルムの融点に応じて適宜設定できる。加熱時の第１の温度（接着温度）は、（Ｔｍ_Ｌ−３５）〜（Ｔｍ_Ｌ＋２０）℃であってもよく、好ましくは（Ｔｍ_Ｌ−２０）〜（Ｔｍ_Ｌ＋２０）℃であってもよく、より好ましくは（Ｔｍ_Ｌ−１０）〜（Ｔｍ_Ｌ＋２０）℃であってもよく、さらに好ましくは（Ｔｍ_Ｌ−５）〜（Ｔｍ_Ｌ＋２０）℃であってもよく、さらに好ましくはＴｍ_Ｌ〜（Ｔｍ_Ｌ＋１５）℃であってもよい。例えば、熱圧着時の第１の温度（接着温度）では２７０〜３２０℃の温度を用いてもよい。好ましくは２８０〜３１０℃の温度であってもよく、より好ましくは２９０〜３００℃の温度であってもよい。
また、第１の温度は、層間接着が生じる限り、上記の温度範囲において適宜選択することが可能であるが、熱圧着工程の熱履歴における最高温度であるのが好ましい。

接着温度での保持時間は１５分〜６０分程度、好ましくは２０〜５０分間程度、さらに好ましくは２０〜４０分間程度行われてもよい。
熱圧着工程において、積層体を加圧しながら、加熱する際、層間接着が生じる第１の温度に到達する前に、例えば、１００〜１８０℃程度の温度で所定時間、例えば、５〜３０分程度、好ましくは１０〜２０分程度予熱してもよい。予熱を行うことにより、回路の充填性を向上することが可能となる。
上記の熱圧着は、真空条件下（例えば気圧１５００Ｐａ以下）で行うことが好ましい。なお、積層体を加圧する前に、脱気工程で記載したように、真空条件下での脱気を行ってもよい。例えば、真空条件下での脱気では、常温〜２００℃程度の範囲内の温度で所定時間保持してもよい。

（構造制御熱処理）
次いで、第１の温度より低温、かつ融点が最低の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点より低い第２の温度（構造制御熱処理温度）で加熱して構造制御熱処理を行う。構造制御熱処理は、熱圧着工程の後に熱圧着工程とは別工程として行ってもよい。または、熱圧着工程の熱履歴において第１の温度で所定時間保持した後に、続けて第２の温度で所定時間保持するように調整してもよい。その場合、構造制御熱処理において、積層体に加える圧力は、５ＭＰａ以下、例えば０．５〜２．５ＭＰａの圧力であってもよい。

第２の温度は、第１の温度より低い温度であり、かつ融点が最低の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点より低い温度であれば特に限定されないが、例えば、（第１の温度−１０）℃以下、好ましくは（第１の温度−２０）℃以下であってもよい。さらに、第２の温度は、フィルムの融点（Ｔｍ_Ｌ）との関係において、（Ｔｍ_Ｌ−３０）〜（Ｔｍ_Ｌ−１０）℃であってもよく、好ましくは（Ｔｍ_Ｌ−３０）〜（Ｔｍ_Ｌ−１５）℃であってもよい。例えば、第２の温度は、２５０〜３００℃であってもよく、好ましくは２６０〜２９０℃であってもよい。
構造制御熱処理時間は、１５分〜９０分程度であってもよく、３０〜６０分程度であることが好ましい。処理時間が短すぎる場合、構造制御熱処理の効果は得られず、処理時間が長すぎると、回路基板の生産効率が低下する。分子構造を制御しやすくする観点から、構造制御熱処理中は、例えば、８℃以内、好ましくは５℃以内、特に好ましくは３℃以内に温度範囲を保持するのが好ましい。

図１は、従来の熱圧着工程における熱履歴を示す概念図である。従来法では、積層体に所定の圧力を加えながら、加熱し、予熱温度に到達した段階で、一定時間、所定の温度範囲で保持する。次いで層間の接合が生じる第１の温度（接着温度）まで加熱し、所定時間、所定の温度範囲で保持して接着処理を行った後、冷却し、圧力を開放して積層回路基板を得ている。

これに対し、図２は、本発明の一実施形態として、熱圧着工程で構造制御熱処理を行う場合の熱履歴を示す概念図である。この場合、積層体に所定の圧力を加えながら、加熱し、予熱温度に到達した段階で、一定時間、所定の温度範囲で保持する。次いで所定の圧力を加えながら、層間の接合が生じる第１の温度まで加熱し、所定時間、所定の温度範囲で保持した後、第２の温度まで冷却し、この温度で所定時間保持して構造制御熱処理を行った後、冷却し、圧力を開放して積層回路基板を得る。
なお、予熱温度から第１の温度までの加熱、および／または第１の温度から第２の温度までの冷却は、例えば１〜８℃／分、好ましくは２〜８℃／分程度の速度条件で行ってもよい。

構造制御熱処理を行うことにより、界面の歪が緩和され、その結果、従来層間接着性の向上が困難であった液晶ポリマーフィルム同士であっても、層間接着強度を改善することが可能となる。また、熱接着工程において第１の温度が、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点より高温である場合、前記第１の温度よりも低い融点を有するフィルムでは、その結晶性が低下してしまう。しかしながら、所定温度で構造制御熱処理を行うことにより、接着温度でアモルファス化した部分が再度結晶化するためか、耐熱性を向上することが可能となる。

上記に説明した方法によって、半田耐熱性、および層間接着性にすぐれた回路基板を製造できる。また、上記本発明の方法で得られる回路基板は、原料フィルムに対する寸法変化率を小さくすることが可能である。このようにして形成された回路基板は、一般的手法により導通路を形成したのち、電子部品を実装して使用される。

（回路基板）
本発明に係る回路基板は、上記に説明した方法により形成される。
図３は、本発明にかかる回路基板の一実施形態の基本構造を示す模式断面図である。多層回路基板１０は、ボンディングシートを有さないボンディングレス構造を有しており、第１の熱可塑性液晶ポリマーフィルム１、第２の熱可塑性液晶ポリマーフィルム２、および導体層（例えば銅箔）４からなり、第１の熱可塑性液晶ポリマーフィルム１の上面の導体層には、回路パターンが形成されている。必要に応じ、第１の熱可塑性液晶ポリマーフィルム１の下面、第２の熱可塑性液晶ポリマーフィルム２の上面の導体層４にも回路が形成されていてもよい。第１の熱可塑性液晶ポリマーフィルム１と第２の熱可塑性液晶ポリマーフィルム２は、同じ融点をもつ、同一の熱可塑性液晶ポリマーフィルムから構成されてもよいが、融点の異なる熱可塑性液晶ポリマーフィルムから構成されていてもよい。図面では、２枚の熱可塑性液晶ポリマーフィルムを有する構成を示しているが、さらに熱可塑性液晶ポリマーフィルムと、その片面に形成された導体層からなる、ユニット回路基板が一以上積層されていてもよく、さらにカバーレイ（図示せず）が積層されていてもよい。

図４は、本発明にかかる回路基板の他の実施形態の基本構造を示す模式断面図である。多層回路基板２０は、ボンディングシートを有するボンディング構造を有しており、第１の熱可塑性液晶ポリマーフィルム１、第２の熱可塑性液晶ポリマーフィルム２、第３の熱可塑性液晶ポリマーフィルム３、および導体層（例えば銅箔）４からなり、少なくとも第１の熱可塑性液晶ポリマーフィルム１の上面の導体層には、回路パターンが形成されている。必要に応じ、第１の熱可塑性液晶ポリマーフィルム１の下面、第３の熱可塑性液晶ポリマーフィルム３の上面の導体層４にも回路が形成されていてもよい。第２の熱可塑性液晶ポリマーフィルム２は、第１の熱可塑性液晶ポリマーフィルム１、第３の熱可塑性液晶ポリマーフィルム３とは異なる融点をもち、ボンディングシートとして用いられる。第１の熱可塑性液晶ポリマーフィルムと第３の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点は同じであってもよく、異なっていてもよい。図面では、３枚の熱可塑性液晶ポリマーフィルムを有する構成を示しているが、さらに熱可塑性液晶ポリマーフィルムと、その片面に形成された導体層からなる、ユニット回路基板が、熱可塑性液晶ポリマーフィルムからなるボンディングシートを介してまたは介さずに、一以上積層されていてもよく、さらにカバーレイ（図示せず）が積層されていてもよい。

図示しないが、さらに別の実施形態として、図３に示すボンディングレス構造と、図４に示すボンディング構造を組み合わせて多層回路基板を形成してもよい。

本発明の回路基板は、上述の構造制御熱処理工程を含む本発明に係る方法によって製造されるため、半田耐熱性および層間接着性にすぐれるとともに、寸法安定性もすぐれたものとなる。

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例により何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例においては、下記の方法により各種物性を測定した。

［耐熱性試験（半田耐熱性）］
ＩＰＣ−ＴＭ−６５０ ２．４．１３の半田フロート試験に準じて２８８℃の半田浴を用いた。実施例で作製した回路基板から３ｃｍ×３ｃｍのサンプルを採取して６０秒半田浴に置いたのち、取り出して第二のユニット回路基板のフィルム面と第一のユニット回路基板に積層された回路面との間を剥離し、層間の銅箔における凹凸の有無を目視にて確認した。目視で明瞭に凹凸が観察される場合には不合格、目視したかぎりでは凹凸が観察されない場合にはさらに接着したフィルム層間（すなわち、第一のユニット回路基板と第二のユニット回路基板の熱可塑性液晶ポリマーフィルムが直接接触している箇所）を剥離し、剥離したフィルム表面にふくれや凹みなどの外観異常がない場合を合格とした。

［隣接する回路基板材料間の接着強度の測定方法］
ＪＩＳ Ｃ５０１６−１９９４に準拠して、毎分５０ｍｍの速度で、隣接する回路基板材料間において、一方を、他方に対し９０°の方向に引きはがしながら、引っ張り試験機[日本電産シンポ(株)製、デジタルフォースゲージＦＧＰ-２]により、引きはがし強さを測定し、得られた値を接着強度（ピール強度）とした。

［実施例１］
融点３３５℃の熱可塑性液晶ポリマーフィルム（（株）クラレ製、ＣＴ−Ｚ、厚さ５０μｍ）の両面に対して、圧延銅箔（ＪＸ日鉱日石金属（株）製、ＢＨＹＸ−Ｔ−１２、厚さ１２μｍ）を重ね合わせ、真空熱プレス装置を用いて、加熱盤を３００℃に設定し、４ＭＰａの圧力下、１０分間、圧着して、銅箔／熱可塑性液晶ポリマーフィルム／銅箔の構成の第一のユニット回路基板を作製した。

別に融点２８５℃の熱可塑性液晶ポリマーフィルム（（株）クラレ製、ＣＴ−Ｆ、厚さ５０μｍ）の片面に対して、圧延銅箔（ＪＸ日鉱日石金属（株）製、ＢＨＹＸ−Ｔ−１２、厚さ１２μｍ）を重ね合わせ、真空熱プレス装置を用いて、加熱盤を２７５℃に設定し、４ＭＰａの圧力下、１０分間、圧着して、銅箔／熱可塑性液晶ポリマーフィルムの構成の第二のユニット回路基板を作製した。
次いで、第一のユニット回路基板の片面の銅箔に化学エッチング法により回路加工を行った。

次いで、第一のユニット回路基板の回路加工面の上に第二のユニット回路基板のフィルム面を積層して積層体とした。
なお、積層体の上記の製造工程で材料とした熱可塑性液晶ポリマーフィルム（ＣＴ−Ｚ、ＣＴ−Ｆ）は、フィルム作成時のＭＤ方向とＴＤ方向に平行な辺を有する一辺が３０ｃｍの正方形のものを用いた。なおＭＤ方向（machine direction）は、フィルム加工時のフィルムの走行方向（巻き取り方向）、ＴＤ方向（transverse direction）は、これに垂直な方向（フィルムの幅方向）である。第一のユニット回路基板と、第二のユニット回路基板の積層は、上下の熱可塑性液晶ポリマーフィルムのＭＤ方向、ＴＤ方向がそれぞれ一致するように行った。

真空熱プレス装置を用いて熱圧着および構造制御熱処理を行った。その際、真空度１３００Ｐａ、１．５ＭＰａの圧力下、１５０℃で１０分間の予熱処理を行ったのち、加熱速度５℃／分で温度を２９０℃（第１の温度）に昇温し、この接着温度で３０分間保持し、その後、冷却速度５℃／分で２６５℃（第２の温度）まで温度を下げて６０分間構造制御熱処理を行った。構造制御熱処理後、常温まで冷却した後、圧力を開放し、真空をベントして実施例１の回路基板を得た。

［実施例２］
積層体を熱圧着する際の接着温度を２９５℃とする以外は、実施例１と同じ材料、製造条件を用い、実施例２の回路基板を得た。なお、寸法変化率の確認に用いるため、第二のユニット回路基板では、積層前に２５ｃｍ×２５ｃｍの領域を選択し、ＭＤ方向に５列、ＴＤ方向に５列、計２５個のマーキングを行った。対向する列の間隔は５ｃｍとし、各列のパンチ孔はＭＤ方向、ＴＤ方向に対向するようにした。

［実施例３］
積層体を熱圧着する際の接着温度を３００℃とする以外は、実施例１と同じ材料、製造条件を用い、実施例３の回路基板を得た。

［実施例４］
積層体を熱圧着する前に、大気圧下、０ＭＰａのプレス圧、１００℃、１時間の条件で加熱処理を行い（第一の脱気工程：加熱下での脱気工程）、次いで、真空度を１０００Ｐａ、０ＭＰａの圧力下１００℃で１時間加熱する（第二の脱気工程：真空下での脱気工程）脱気処理を行う以外は、実施例１と同じ材料、製造条件を用い、実施例４の回路基板を得る場合、脱気工程により層間接着性が向上するとともに、構造制御熱処理により半田耐熱性が向上すると推測される。

［比較例１］
接着温度２９０℃で３０分保持した後、構造制御熱処理を行わずに常温まで冷却する以外は、実施例１と同じ材料、製造条件を用い、比較例１の回路基板を得た。

［比較例２］
接着温度２９５℃で３０分保持した後、構造制御熱処理を行わずに常温まで冷却する以外は、実施例２と同じ材料、製造条件を用い、比較例２の回路基板を得た。第２のユニット回路基板では、積層前に実施例２と同様にマーキングを行った。

［比較例３］
接着温度３００℃で３０分保持した後、構造制御熱処理を行わずに常温まで冷却する以外は、実施例３と同じ材料、製造条件を用い、比較例３の回路基板を得た。

［比較例４］
接着温度２９０℃で３０分保持した後、構造制御熱処理を３１０℃で行うこと以外は、実施例１と同じ材料、製造条件を用い、比較例４の回路基板を得た。
熱プレス装置における実施例１〜３、比較例１〜４の熱処理条件をまとめたものを表７に示す。

実施例１〜３、比較例１〜４での回路基板から０．５ｃｍ×１０ｃｍのサンプルを採取し、上述の条件で、第１のユニット回路基板と、第２のユニット回路基板の層間のピール強度の測定を行った。また別に３ｃｍ×３ｃｍのサンプルを採取し、上述の方法で半田耐熱性試験を行った。それらの結果を表８に示す。

別に実施例２、比較例２の回路基板について、加圧前の積層体の状態に対する圧着後（実施例２では構造制御熱処理後）の回路基板の寸法変化率を測定した。測定には３次元測定器を用いてＭＤ方向、ＴＤ方向でそれぞれ２５箇所、マーキングの間隔を測長して寸法変化率を計算し、各方向での平均値を求めた。
次いで、各試料の外層（回路基板の最上層と最下層）の銅箔を（塩化第二鉄溶液）を用いた化学エッチングにより除去し、水洗、乾燥後、ＭＤ方向、ＴＤ方向での孔間隔を測長して加圧前の積層体に対する寸法変化率を測定し、各方向での平均値を求めた。

次いで、ＩＰＣ-ＴＭ−６５０規格２．２４メソッドＡに準じ、各回路基板サンプルをオーブン（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製ＦＪ−６３０）で１５０℃、３０分加熱し、加熱後にＭＤ方向、ＴＤ方向での孔間隔を測長して加熱前後の寸法変化率を測定した。
上記の結果を表９に示す。

圧着工程における接合処理の温度が２９０℃の比較例１では、ピール強度は０．６７ｋＮ／ｍという比較的低い数値を示したのに対し、２９０℃で接合処理したのちに、構造制御熱処理を行った実施例１では、０．８ｋＮ／ｍを超える高いピール強度が得られ、構造制御熱処理により、層間の接着性が向上していることが確認された。実施例２と比較例２、実施例３と比較例３の対比においても、構造制御熱処理による接着強度の改善が確認できた。

圧着工程における接合処理の温度が３００℃の比較例３では、ピール強度は比較的高い値を示すものの、半田耐熱性試験の結果は不合格であった。これに対し、３００℃で接合処理したのちに、構造制御熱処理を行った実施例３では、高いピール強度を示すことに加え、半田耐熱性も満足のいくものであった。

２９５℃で接合処理を行った後、構造制御熱処理を行った実施例２は、すぐれた寸法安定性を示した。表層の銅箔を除去した後、熱収縮による寸法変化率を確認するために行ったベーク処理（１５０℃で３０分の熱処理）の前後でも、ＭＤ方向、ＴＤ方向ともに寸法変化率が小さかった。これに対し、対比のため寸法変化率を調べた比較例２では、表層銅箔を除去した前後、およびベーク処理の前後において、ＴＤ方向、ＭＤ方向ともに比較的大きな寸法変化が確認された。実施例における寸法安定性の向上には、構造制御熱処理による接合界面での歪みの緩和が寄与しているものと解釈できる。

構造制御熱処理において、使用した熱可塑性液晶ポリマーフィルムのうち、融点が最低の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点である２８５℃より高い温度である３１０℃で行った比較例４は、樹脂フローが発生し、さらに半田フロート試験において、膨れが発生し、半田耐熱性は十分でなかった。実施例１との比較により、半田耐熱性には、構造制御熱処理工程における温度が寄与しているものと考えられ、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点より高温であったことにより、その結晶性が低下してしまったため、半田耐熱性に劣っていると解釈できる。

以上のとおり、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１０，２０…多層回路基板
１，２，３…熱可塑性液晶ポリマーフィルム
４…導体層

Claims (8)

1. 回路基板の製造方法であって、
   少なくとも一種の熱可塑性液晶ポリマーフィルムを複数準備する工程と、
   前記複数のフィルムの少なくとも一枚においてフィルムの片面または両面上に導体層を形成してユニット回路基板とする工程と、
   前記ユニット回路基板を含む前記複数のフィルムを積層して積層体を形成する工程と、
   前記積層体を加圧下で、層間接着が生じる第１の温度まで加熱して一体化する熱圧着工程と、
   前記第１の温度での加熱後、前記積層体を加圧しながら、前記積層体を前記第１の温度より低温かつ、前記複数の熱可塑性液晶ポリマーフィルムのうち、融点が最低の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点より低温の第２の温度まで冷却し、前記積層体を加圧しながら第２の温度で所定時間構造制御熱処理を行う工程とを含む、
   回路基板の製造方法。
2. 請求項１に記載の回路基板の製造方法であって、第２の温度での構造制御熱処理時間が１５分〜９０分である、回路基板の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の回路基板の製造方法であって、第１の温度から第２の温度まで、１〜８℃／分で冷却する、回路基板の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法であって、熱圧着時の第１の温度が２７０〜３２０℃であり、構造制御熱処理時の第２の温度が２６０〜２９０℃である、回路基板の製造方法。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法であって、前記積層体の一部において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその片面または両面上に形成された導体層からなるユニット回路基板の上に、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその片面に形成された導体層からなるユニット回路基板を直接積層する、回路基板の製造方法。
6. 請求項１から４のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法であって、前記積層体の一部において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその片面または両面上に形成された導体層からなるユニット回路基板二枚を、熱可塑性液晶ポリマーフィルムからなるボンディングシートを介して積層する、回路基板の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法であって、前記導体層を形成する工程において、金属箔を熱可塑性液晶ポリマーフィルムに熱圧着する、回路基板の製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法であって、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを準備した後、導体層を形成する前の段階、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその片面または両面に導体層を形成した後で積層体形成前の段階、および前記積層体形成後加圧前の段階から選択される少なくとも一つの段階において、大気中または不活性雰囲気中１００〜２００℃の温度で所定時間保持、および／または気圧１５００Ｐａ以下の真空度で所定時間保持することによる脱気処理を行う、回路基板の製造方法。

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