JP7141275B2

JP7141275B2 - 高周波回路基板

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Publication number: JP7141275B2
Application number: JP2018148493A
Authority: JP
Inventors: 貴司権田; 大輔後藤
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2022-09-22
Anticipated expiration: 2038-08-07
Also published as: TWI821355B; JP2020025007A; KR20210040414A; TW202033064A; WO2020032020A1; CN215581900U

Description

本発明は、ＭＨｚ帯域からＧＨｚ帯域にかけて使用される高周波回路基板に関し、より詳しくは、８００ＭＨｚから１００ＧＨｚ以下の帯域で使用される高周波回路基板に関するものである。

近年、需要が急速に拡大している多機能携帯電話、タブレット端末等の移動体情報通信機器、次世代テレビ等の電子機器では、より大容量のデータをより高速に送受信することが求められており、これに伴い電気信号の高周波数化が検討されている。例えば、移動体情報通信分野では、第五世代移動通信システム（５Ｇ）の検討が世界的に進められている（特許文献１、２参照）。この第五世代移動通信システムの通信速度は前世代の数十倍以上となり、これを実現するために電気信号は１０ＧＨz以上の高周波数帯域が検討されている。また、自動車分野においては、車載レーダシステムとして、ミリ波と呼ばれる６０ＧＨｚ以上の高周波数帯域の信号の利用が研究されている。

特表２０１７‐５０７６２０号公報特開２０１５‐２１０２７１号公報

しかしながら、従来の回路基板は、高周波数帯域を活用した大容量・高速通信を前提に設計・開発されてはいないので、通常タイプの比誘電率の値が４．３程度と高く、通常タイプの誘電正接も０．０１８程度と高い値となる。大容量・高速通信用の回路基板は、比誘電率や誘電正接等の誘電特性が低く、耐熱性や機械的強度等の特性に優れる材料が要求される。ここで、比誘電率とは、誘電体内の分極の程度を示すパラメータであり、比誘電率が高い程、電気信号の伝搬遅延が大きくなる。したがって、電気信号の伝搬速度を高め、高速演算を可能にするためには、比誘電率は低いほうが好ましい。

また、誘電正接（ｔａｎδともいう）とは、誘電体内の伝搬する電気信号が熱に変換されて失われる量を示すパラメータであり、誘電正接が低い程、信号の損失が少なくなり、電気信号の伝達率が向上する。比誘電率が高いと、電気信号の伝搬速度が遅くなり、誘電正接が高いと、電気信号の伝達率が低下する。また、誘電正接は、高周波数帯域では、周波数の増加に伴って増大してしまうので、損失を少しでも小さくするためには、値の小さい材料を用いる必要がある。したがって、ＭＨｚ帯域からＧＨｚ帯域等の高周波数帯域で使用される回路基板は、比誘電率と誘電正接の低い材料が強く望まれる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、比誘電率と誘電正接の値を低くし、機械的強度と耐熱性に優れ、ＭＨｚ帯域からＧＨｚ帯域を活用した大容量・高速通信の実現を容易にすることのできる高周波回路基板を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、樹脂フィルムを含み、ＭＨｚ帯域からＧＨｚ帯域にかけての帯域で使用されるものであって、
樹脂フィルムがポリエーテルエーテルケトン樹脂からなる厚さ１０μｍ以上８００μｍ以下のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムであり、このポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数８００ＭＨｚ以上１００ＧＨｚ以下の範囲における比誘電率が１．５以上３．１以下であるとともに、誘電正接が０．０００１以上０．００７以下であり、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの結晶化度が１５％以上５０％以下、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの引張最大強度が８０Ｎ／ｍｍ^２以上１４４Ｎ／ｍｍ ^２以下、かつ引張破断伸びが８０％以上２６０％以下、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの引張弾性率が３０００Ｎ／ｍｍ^２以上５０００Ｎ／ｍｍ ^２以下であり、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムのはんだ耐熱性が、２８８℃のはんだ浴にポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを１０秒間浮かべても変形しないことを特徴としている。

なお、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムにスパッタリング法により積層されるシード層と、このシード層に電気めっき法により積層される導体層とを含むことができる。
また、樹脂フィルムがポリエーテルエーテルケトン樹脂により押出成形されたポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムであり、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の見かけのせん断粘度を、温度３９０℃における見かけのせん断速度１×１０^２ｓｅｃ^－１の場合に５．０×１０^１Ｐａ・ｓ以上５．０×１０^３Ｐａ・ｓ以下の範囲内とすることができる。

また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数１ＧＨｚ付近における比誘電率が１．５以上３．１以下であるとともに、誘電正接が０．０００１以上０．００７以下とすることもできる。
また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数２５ＧＨｚ付近における比誘電率が１．５以上３．１以下であるとともに、誘電正接が０．０００１以上０．００７以下とすることが可能である。
また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数２８ＧＨｚ付近における比誘電率が１．５以上３．１以下であるとともに、誘電正接が０．０００１以上０．００７以下とすることが可能である。

また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数６０ＧＨｚ付近における比誘電率が１．５以上３．１以下であるとともに、誘電正接が０．０００１以上０．００７以下とすることも可能である。
また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数７６．５ＧＨｚ付近における比誘電率が１．５以上３．１以下であるとともに、誘電正接が０．０００１以上０．００７以下とすることもできる。

ここで、特許請求の範囲におけるポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムは、透明、不透明、半透明、無延伸フィルム、一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルムを特に問うものではない。また、シード層は、必要に応じ、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの片面に積層されたり、両面に積層される。さらに、本発明に係る高周波回路基板は、８００ＭＨｚから１００ＧＨｚ以下の周波数帯域で使用されることが好ましい。

本発明によれば、高周波回路基板のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数８００ＭＨｚから１００ＧＨｚ以下の範囲における比誘電率が１．５以上３．１以下であり、かつ誘電正接が０．０００１以上０．００７以下なので、比誘電率と誘電正接の値を低くすることができる。したがって、電気信号の伝搬速度を速くし、信号伝達率を増大させることができる。この結果、８００ＭＨｚ以上１００ＧＨｚ以下のＭＨｚ帯域からＧＨｚ帯域を活用した大容量・高速通信が実現可能となる。

本発明によれば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの厚さが１０μｍ以上８００μｍ以下なので、高周波回路基板の厚さを充分に確保したり、ハンドリング性の向上や薄型化を図ることができるという効果がある。また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数８００ＭＨｚ以上１００ＧＨｚ以下の範囲における比誘電率が１．５以上３．１以下であるとともに、誘電正接が０．０００１以上０．００７以下なので、比誘電率と誘電正接の値を低くし、高周波数帯域を活用した大容量・高速通信の実現を容易にすることができるという効果がある。したがって、本発明に係る高周波回路基板を使用すれば、第五世代移動通信システムの実現に大いに寄与することができる。また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの結晶化度を１５％以上５０％以下とするので、優れた耐熱性を確保したり、高周波回路基板として使用可能な機械的強度の確保が期待できる。

また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの機械的特性、具体的には、引張最大強度が８０Ｎ／ｍｍ^２以上１４４Ｎ／ｍｍ ^２以下、かつ引張破断時伸びが８０％以上２６０％以下であるので、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムが靭性に優れ、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの破断や割れ等を防止することができる。さらに、引張弾性率が３０００Ｎ／ｍｍ^２以上５０００Ｎ／ｍｍ ^２以下なので、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムに高い剛性を付与し、高周波回路基板の作製時におけるハンドリング性を向上させることが可能になる。加えて、引張弾性率が５０００Ｎ／ｍｍ ^２以下なので、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの成形に長時間を要することがなく、コストの削減が期待できる。

請求項２記載の発明によれば、シード層をスパッタリングにより積層するので、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムと導体層とを体裁良く密着させ、これらの密着強度を安定させることが可能となる。また、導体層を接着剤を用いることなく、電気めっきするので、接着剤の接着成分が高周波回路基板に悪影響を及ぼすことが少ない。

請求項３ないし５記載の発明によれば、８００ＭＨｚ以上１００ＧＨｚ以下の高周波数帯を活用して高速通信を実現することができ、この実現により、通信機器の高速大容量化の要求や条件を満たすことが可能となる。

本発明に係る高周波回路基板の実施形態を模式的に示す断面説明図である。本発明に係る高周波回路基板の第２の実施形態を模式的に示す断面説明図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における高周波回路基板は、図１に示すように、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１を有する回路基板であって、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の周波数８００ＭＨｚ以上１００ＧＨｚ以下の範囲における比誘電率が３．５以下であるとともに、誘電正接が０．００７以下であり、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の結晶化度が１５％以上、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の引張最大強度が８０Ｎ／ｍｍ^２以上、かつ引張破断伸びが８０％以上、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の引張弾性率が３０００Ｎ／ｍｍ^２以上であり、しかも、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１のはんだ耐熱性が、２８８℃のはんだ浴にポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１を１０秒間浮かべても変形しないことを特徴としている。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１は、少なくとも熱可塑性樹脂であるポリエーテルエーテルケトン樹脂が製膜されることにより、厚さ１μｍ以上の樹脂フィルムに成形される。ポリエーテルエーテルケトン樹脂は、特に限定されるものではないが、以下の繰り返し単位を有する結晶性の樹脂で、ガラス転移点が通常１３０℃以上１６０℃以下（測定方法：示差走査熱量計）、好ましくは１３５℃以上１５５℃以下、より好ましくは１４０℃以上１５０℃以下である。また、融点が通常３２０℃以上３６０℃以下（測定方法：示差走査熱量計）、好ましくは３３０℃以上３５０℃以下、より好ましく３３５℃以上３４５℃以下であり、通常は粉状、粒状、顆粒状、ペレット状の成形加工に適した形で使用される。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂の構造式のｎは、機械的特性の観点から、１０以上、好ましくは２０以上が良い。このポリエーテルエーテルケトン樹脂は、〔化１〕の繰り返し単位のみからなるホモポリマーでも良いが、〔化１〕以外の繰り返し単位を有していても良い。ポリエーテルエーテルケトン樹脂中、〔化１〕の化学構造の割合は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂を構成する全繰り返し単位の合計に対し、５０モル％以上、好ましくは７０モル％以上、より好ましくは８０モル％以上が最適である。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂の具体例としては、ビクトレックス社製の商品名：ＶｉｃｔｅｘＰｏｗｄｅｒシリーズ、ＶｉｃｔｒｅｘＧｒａｎｕｌｅｓシリーズ、ダイセル・エボニック社製の商品名：ベスタキープシリーズ、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製の商品名：キータスパイアポリエーテルエーテルケトンシリーズがあげられる。また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の製造方法としては、例えば特開昭５０－２７８９７号公報、特開昭５ｌ－１１９７９７号公報、特開昭５２－３８０００号公報、特開昭５４－９０２９６号公報、特公昭５５－２３５７４号公報、特公昭５６－２０９１号公報等に記載の方法があげられる。

なお、ポリエーテルエーテルケトン樹脂は、本発明の効果を損なわない範囲で他の共重合可能な単量体とのブロック共重合体、ランダム共重合体、あるいは変性体も使用することができる。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の他、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂等のポリイミド樹脂、ポリアミド４Ｔ(ＰＡ４Ｔ)樹脂、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）樹脂、変性ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）樹脂、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）樹脂、ポリアミド１０Ｔ（ＰＡ１０Ｔ）樹脂、ポリアミド１１Ｔ（ＰＡ１１Ｔ）樹脂、ポリアミド６（ＰＡ６）樹脂、ポリアミド６６（ＰＡ６６）樹脂、ポリアミド４６（ＰＡ４６）樹脂等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂等のポリエステル樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルエーテル（ＰＥＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）樹脂、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）樹脂等のポリアリーレンエーテルケトン樹脂、ポリサルホン（ＰＳＵ）樹脂）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリフェニレンサルホン（ＰＰＳＵ）樹脂等のポリサルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリフェニレンスルフィルケトン樹脂、ポリフェニレンスルフィドスルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィドケトンスルホン樹脂等のポリアリーレンサルファイド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ポリ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）樹脂、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピル共重合体（ＦＥＰ）樹脂、テトラフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）樹脂、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）樹脂、フッ化ビニリデン・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樹脂等のフッ素樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂等を必要に応じ、添加することができる。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１には、本発明の特性を損なわない範囲で上記樹脂の他、酸化防止剤、光安定剤、着色剤、紫外線吸収剤、可塑剤、帯電防止剤、耐熱向上剤、難燃剤、無機化合物、有機化合物、樹脂改質剤等を選択的に添加することが可能である。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の厚さは、１μｍ以上１０００μｍ以下であれば特に限定されるものではないが、高周波回路基板の厚さの充分な確保、ハンドリング性や薄型化の観点からすると、好ましくは１０μｍ以上８００μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以上５００μｍ以下、さらに好ましくは２５μｍ以上２５０μｍ以下が良い。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の周波数８００ＭＨｚ以上１００ＧＨｚ以下、好ましくは１ＧＨｚ以上９０ＧＨｚ以下、より好ましくは２０ＧＨｚ以上８５ＧＨｚ以下、さらに好ましくは２５ＧＨｚ以上８０ＧＨｚ以下の範囲における比誘電率は、高周波数帯を活用した高速通信の実現の観点から、３．５以下、好ましくは３．２以下、より好ましくは３．１以下、さらに好ましくは３．０以下が良い。この比誘電率の下限は、特に限定されるものではないが、実用上１．５以上である。

具体的には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の周波数１ＧＨｚ付近における比誘電率が３．０、周波数２５ＧＨｚ付近における比誘電率が３．０以下、周波数２８ＧＨｚ付近における比誘電率が３．０以下が良い。また、周波数６０ＧＨｚ付近における比誘電率が３．０以下、周波数７６．５ＧＨｚ付近における比誘電率が３．０以下が望ましい。これは、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の周波数８００ＭＨz以上１００ＧＨｚ以下の範囲における比誘電率が３．５を越える場合には、電気信号の伝搬速度が低下するため、高速通信に不適であるという問題が生じるからである。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の周波数８００ＭＨｚ以上１００ＧＨｚ以下、好ましくは１０ＧＨｚ以上９０ＧＨｚ以下、より好ましくは２０ＧＨｚ以上８５ＧＨｚ以下、さらに好ましくは２５ＧＨｚ以上８０ＧＨｚ以下の範囲における誘電正接は、高周波数帯を活用した高速通信を実現するため、０．００７以下、好ましくは０．００６５以下、より好ましくは０．００６１以下が望ましい。この誘電正接の下限は、特に限定されるものではないが、実用上０．０００１以上である。

具体的には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の周波数１ＧＨｚ付近における誘電正接が０．００３以下、周波数２５ＧＨｚ付近における誘電正接が０．００４以下、周波数２８ＧＨｚ付近における誘電正接が０．００４５以下が望ましい。また、周波数６０ＧＨｚ付近における誘電正接が０．００６以下、周波数７６．５ＧＨｚ付近における誘電正接が０．００７以下が良い。これは、周波数８００ＭＨｚ以上１００ＧＨｚ以下の範囲における誘電正接が０．００７を越える場合は、損失が大きく、信号伝達率が低下するため、大容量通信には不適であるからである。

これら比誘電率と誘電正接の測定方法としては、特に限定されるものではないが、同軸プローブ法、同軸Ｓパラメータ法、導波管Ｓパラメータ法、フリースペースＳパラメータ法等の反射・伝送（Ｓパラメータ）法、ストリップライン（リング）共振器を用いた測定法、空洞共振器摂動法、スプリットポスト誘電体共振器を用いた測定法、円筒型（スプリットシリンダー）空洞共振器を用いた測定法、マルチ周波数平衡形円板共振器を用いた測定法、遮断円筒導波管空洞共振器を用いた測定法、ファブリペロー共振器を用いた開放型共振器法等の共振器法等の方法があげられる。

また、干渉計開放型を使用するファブリペロー法、空洞共振器摂動法により高周波数の比誘電率及び誘電正接を求める方法、相互誘導ブリッジ回路による３端子測定法等があげられる。これらの中では、高分解性に優れるファブリペロー法の選択が最適である。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の結晶化度は、１５％以上、好ましくは２０％以上、より好ましくは２３％以上、さらに好ましくは２５％以上が良い。これは、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の結晶化度が１５％未満の場合には、樹脂フィルムのはんだ耐熱性に問題が生じるからである。また、結晶化度が１５％以上の場合には、高周波回路基板として使用可能な機械的強度の確保が期待できるからである。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の結晶化度の上限は、特に限定されるものでないが、５０％以下が好適である。これは、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の結晶化度が５０％を越える場合には、長時間の熱処理を必要とし、生産性に問題が生じるという理由に基づく。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの機械的特性に関しては、２３℃における引張最大強度、引張破断時伸び、及び引張弾性率で評価することができる。引張最大強度は、８０Ｎ／ｍｍ^２以上、好ましくは９０Ｎ／ｍｍ^２以上、より好ましくは１００Ｎ／ｍｍ^２以上である。また、引張破断時伸びは、８０％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは１００％以上である。これは、引張最大強度が８０Ｎ／ｍｍ^２未満で破断時伸びが８０％未満の場合、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１が十分な靭性を有していないので、高周波回路基板の加工中に破断や割れ等のトラブルが生じてしまうおそれがあるからである。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の２３℃における引張弾性率は、３０００Ｎ／ｍｍ^２以上５０００Ｎ／ｍｍ^２以下、好ましくは３３００Ｎ／ｍｍ^２以上４７００Ｎ／ｍｍ^２以下、より好ましくは３５００Ｎ／ｍｍ^２以上４５００Ｎ／ｍｍ^２以下の範囲が最適である。これは、引張弾性率が３０００Ｎ／ｍｍ^２未満の場合、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１が剛性に劣るため、高周波回路基板の加工中のハンドリング性が低下してしまうという理由に基づく。逆に、５０００Ｎ／ｍｍ^２を越える場合、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の成形に長時間を要し、コストの削減が期待できないという理由に基づく。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の耐熱性は、はんだ耐熱性で評価される。具体的には、ＪＩＳ規格Ｃ５０１６の試験法に準拠し、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１を２８８℃のはんだ浴に１０秒間浮かべ、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１に変形やシワの発生が認められた場合には、耐熱性に問題有と評価される。

このようなポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１を製造する場合、ポリエーテルエーテルケトン樹脂含有の成形材料を用い、溶融押出成形法、カレンダー成形、又はキャスティング成形法等の公知の製造方法を採用することができる。これらの製造方法の中では、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の厚さ精度、生産性、ハンドリング性の向上、設備の簡略化の観点から、Ｔダイスを用いた溶融押出成形法により連続的に押出成形することが好ましい。

ここで、溶融押出成形法とは、溶融押出機成形機を使用してポリエーテルエーテルケトン樹脂含有の成形材料を溶融混練し、溶融押出成形機のＴダイスからポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１を連続的に押し出す成形方法である。溶融押出成形機は、例えば単軸押出成形機や二軸押出成形機等を使用することができ、特に制限されるものでない。

溶融押出成形機で溶融混練された成形材料は、溶融押出成形機の先端部のＴダイスにより帯形のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１に連続して押出成形され、この連続したポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１が下方の複数のロール間に挟んで冷却された後、巻取機に巻き取られることで製造される。

このポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の製造の際、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の見かけのせん断粘度は、温度３９０℃における見かけのせん断速度１．０×１０^２ｓｅｃ^－１の場合に５．０×１０^１Ｐａ・ｓ以上５．０×１０^３Ｐａ・ｓ以下の範囲内、好ましくは１．０×１０^２Ｐａ・ｓ以上３．０×１０^３Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは３．０×１０^２Ｐａ・ｓ以上１．５×１０^３Ｐａ・ｓ以下、さらに詳しくは５．０×１０^２Ｐａ・ｓ以上１．０×１０^３Ｐａ・ｓ以下の範囲内とされる。

これは、温度３９０℃における見かけのせん断粘度が５．０×１０^１Ｐａ・ｓ未満の場合には、Ｔダイスの先端部から押し出されたポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の溶融張力が小さいので、急激にロール方向に引き落とすと、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１が破断するからである。これに対し、見かけのせん断粘度が５．０×１０^３Ｐａ・ｓを越える場合には、見かけのせん断粘度が高いので、Ｔダイスから押し出すことができないからである。このポリエーテルエーテルケトン樹脂の見かけのせん断粘度は、市販のせん断粘度・伸長粘度測定装置により測定することができる。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１を製造したら、このポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１上に導電層４を形成し、さらに導電回路の配線パターンを形成すれば、高周波回路基板を作製することができる。導電層４は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の表裏両面、表面、裏面のいずれかの面に形成され、後から導電回路の配線パターンが形成される。この導電層４に用いられる導電体としては、通常、例えば銅、金、銀、クロム、鉄、アルミニウム、ニッケル、スズ等の金属、あるいはこれら金属からなる合金を使用することができる。

導電層４の形成方法としては、（１）ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１と金属箔とを熱融着して導電層４を形成する方法、（２）ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１と金属箔とを接着剤で接着することにより、導電層４を形成する方法、（３）ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１にシード層２を形成するとともに、このシード層２に金属層３を積層形成し、これらシード層２と金属層３とからなる導電層４を形成する方法等があげられる。

（１）の方法は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１と金属箔とをプレス成形機あるいはロール間に挟み、加熱・加圧して導電層４を形成する方法である。この方法の場合、金属箔の厚さは、１μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは５μｍ以上８０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上７０μｍ以下の範囲内が良い。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１あるいは金属箔の表面は、融着強度を向上させるため、微細な凹凸を形成することができる。また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１あるいは金属箔の表面をコロナ照射処理、紫外線照射処理、プラズマ照射処理、フレーム照射処理、イトロ照射処理、酸化処理、ヘアライン加工、サンドマッド加工等で表面処理しても良い。また、ポリエーテルエーテルケトンケトン樹脂フィルムあるいは金属箔の表面をシランカップリング剤、シラン剤、チタンネート系カップリング剤、あるいはアルミネート系カップリング剤で処理することもできる。

（２）の方法は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１と導電層４の金属箔の間にエポキシ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂系接着剤等の接着剤を配置し、プレス成形機あるいはロール間に挟んだ後、加熱・加圧して金属箔をポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１上に形成する方法である。金属箔の厚さは、１μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは５μｍ以上８０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上７０μｍ以下の範囲内が良い。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１あるいは金属箔の表面は、上記同様、接着強度を向上させる観点から、微細な凹凸を形成することができる。また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１あるいは金属箔の表面をコロナ照射処理、紫外線照射処理、プラズマ照射処理、フレーム照射処理、イトロ照射処理、酸化処理、ヘアライン加工、サンドマッド加工等で表面処理を施しても構わない。また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムあるいは金属箔の表面を上記同様、シランカップリング剤、シラン剤、チタンネート系カップリング剤、あるいはアルミネート系カップリング剤で処理しても良い。

（３）の方法は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１上にスパッタリング法、蒸着法、あるいは無電解めっき法等の方法により接着用のシード層２を形成し、このシード層２上に熱融着法や蒸着法、電気めっき法により金属層３を形成し、これらシード層２と金属層３とを導電層４に形成する方法である。シード層２としては、例えば銅、金、銀、クロム、鉄、アルミニウム、ニッケル、スズ、亜鉛等の金属あるいはこれら金属からなる合金を使用することができる。このシード層２の厚さは、通常、０．１μｍ以上２μｍ以下の範囲である。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１上にシード層２を形成する際、これらの接着強度を改良する目的でアンカー層を形成することができる。このアンカー層は、ニッケルあるいはクロム等の金属があげられるが、好ましくは環境性に優れるニッケルが最適である。

金属層３としては、例えば銅、金、銀、クロム、鉄、アルミニウム、ニッケル、スズ、亜鉛等の金属あるいはこれら金属からなる合金を使用することができる。この金属層３は、１種類の金属からなる単層であっても良いし、２種類以上の金属からなる複層や多層でも良い。金属層３の厚さは、特に限定されるものではないが、０．１μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下が良い。

シード層２と金属層３からなる導電層４は、０．２μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以上１０μｍ以下の範囲内が良い。シード層２と金属層３は、同じ金属でも良いし、異なる金属でも良い。また、導電層４の表面上には、表面の腐食を防止するため、金やニッケル等の金属で金属層３を形成しても良い。

これらの導電層４の形成方法の中では、１０μｍ以下の薄膜の金属層３を形成しやすい（３）の方法が最適である。この（３）の方法のシード層２は、例えば銅、金、銀、ニッケル、クロム等を用いたスパッタリング法、蒸着法、無電解めっき法等により、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の表面に積層形成され、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１と金属層３とを密着させ、密着強度を安定化させるよう機能する。

シード層２の積層形成の際、スパッタリング法、蒸着法、無電解めっき法等を採用することができるが、スパッタリング法を採用すれば、様々な金属をシード層２として使用することができ、しかも、高い密着強度を得ることができる。また、金属層３は、シード層２上に熱融着法や蒸着法、電気めっき法により形成されるが、接着剤を省略することのできる熱融着法の採用が最適である。

配線パターンは、エッチング法、めっき法、あるいは印刷法等により必要数形成することができる。この配線パターンの形成方法には、アンダーカットや配線細りの発生を最小限に止め、良好な配線形成を可能とする硫酸‐過酸化水素系、塩化鉄のエッチング剤等の使用が可能である。このような所定形状の配線パターンを形成すれば、低誘電性に優れ、信号の損失を抑制することのできる高周波回路基板を製造することができる。

上記によれば、高周波回路基板が高周波数帯を活用した高速通信を前提に設計・開発され、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の周波数８００ＭＨz以上１００ＧＨｚ以下の範囲における比誘電率が３．５以下で、かつ誘電正接が０．００７以下なので、比誘電率と誘電正接の値を従来よりも低くすることができる。したがって、大容量の高周波信号を高速で送受信可能な高周波回路基板を得ることができる。また、この高周波回路基板の使用により、第五世代移動通信システムの実現に大いに寄与することができる。

また、耐熱性に優れる結晶化度１５％以上のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１を基板材料に用いるので、優れたはんだ耐熱特性を得ることができる。また、放熱特性に優れるポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１を用いるので、損失が減少したり、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の長期使用が可能となり、高周波数帯を活用した高速通信の実現が非常に容易となる。また、ポリイミド樹脂フィルムではなく、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１を用いるので、高周波基板を簡易に多層化することが可能となる。

次に、図２は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の表裏両面に接着用の薄いシード層２をスパッタリング法によりそれぞれ積層し、各シード層２に配線パターン用の金属層３を熱融着法により積層し、これらシード層２と金属層３とにより導電層４を形成するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、高周波基板の配線の高密度化や高周波基板の多層化が容易となるのは明らかである。

なお、上記実施形態ではポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム１の表面にシード層２をスパッタリング法により積層形成したが、何らこれに限定されるものではなく、蒸着法や無電解めっき法により積層形成しても良い。また、高周波回路基板を、自動車の衝突防止ミリ波レーダ装置、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）、人工知能（ＡＩ）等に用いても良い。

以下、本発明に係る高周波回路基板の実施例を比較例と共に説明する。
〔実施例１〕
先ず、市販のポリエーテルエーテルケトン樹脂〔ソルベイスペシャルティポリマーズ社製製品名：キータスパイアポリエーテルエーテルケトンＫＴ－８５１ＮＬＳＰ（以下、「ＫＴ－８５１ＮＬＳＰ」と略す〕を用意し、このポリエーテルエーテルケトン樹脂を１５０℃に加熱した除湿乾燥機で１２時間乾燥させた。

こうしてポリエーテルエーテルケトン樹脂を乾燥させたら、このポリエーテルエーテルケトン樹脂を幅９００ｍｍのＴダイスを備えたφ４０ｍｍ押出成形機にセットして溶融混練し、この溶融混練したポリエーテルエーテルケトン樹脂を単軸押出成形機のＴダイスから連続的に押し出し、その後、２１０℃に加熱した金属ロールで冷却することにより、厚さ１２．５μｍの高周波回路基板用のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを作製した。ここで、φ４０ｍｍ単軸押出成形機の温度は３８０℃～４２０℃、Ｔダイスの温度は４００℃とした。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムが得られたら、このポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの結晶化度、誘電特性、機械的特性、及び耐熱性を評価し、その結果を表１に記載した。誘電特性は比誘電率と誘電正接により評価し、機械的特性は、引張最大強度、引張破断時伸び、及び引張弾性率により評価した。また、耐熱性は、はんだ耐熱性により評価した。

・ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの結晶化度
ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの結晶化度については、ポリエーテルエーテル樹脂フィルムから測定試料を約５ｍｇ秤量し、示差走査熱量計〔エスアイアイ・ナノテクノロジーズ社製：高感度型示差走査熱量計Ｘ－ＤＳＣ７０００〕を使用して１０℃／分の昇温速度で加熱し、このときに得られる結晶融解ピークの熱量（Ｊ／ｇ）、再結晶化ピークの熱量（Ｊ／ｇ）から以下の式を用いて算出した。

結晶化度（％）＝｛（ΔＨｍ－ΔＨｃ）／ΔＨｘ｝×１００
ここで、ΔＨｍはポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの１０℃／分の昇温条件下での結晶融解ピークの熱量（Ｊ／ｇ）、ΔＨｃはポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの１０℃／分の昇温条件下での再結晶化ピークの熱量（Ｊ／ｇ）、ΔＨｘは１００％結晶化したポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの融解エネルギーの理論値であり、１３０Ｊ／ｇである。

・ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの誘電特性〔周波数：１ＧＨz〕
ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数：１ＧＨｚにおける誘電特性は、ネットワーク・アナライザー〔アジレント・テクノロジー社製ＰＮＡ－ＬネットワークアナライザーＮ５２３０Ａ〕を用い、空洞共振器摂動法により測定した。１ＧＨｚにおける誘電特性の測定は、空洞共振器を空洞共振器１ＧＨｚ〔関東電子応用開発社製型式；ＣＰ４３１〕に変更した以外は、ＡＳＴＭＤ２５２０に準拠して実施した。誘電特性の測定は、温度：２３℃±１℃、湿度５０％ＲＨ±５％ＲＨ環境下で実施した。

・ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの誘電特性〔周波数：２５ＧＨｚ付近、２８ＧＨｚ付近、６０ＧＨｚ付近、７６．５ＧＨｚ付近〕
ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数：２５ＧＨｚ付近、２８ＧＨｚ付近、６０ＧＨｚ付近、７６．５ＧＨｚ付近の誘電特性は、ベクトルネットワークアナライザーを用い、開放型共振器法の一種であるファブリペロー法により測定した。共振器は、開放型共振器〔キーコム社製：ファブリペロー共振器ＭｏｄｅｌＮｏ．ＤＰＳ０３〕を使用した。

測定に際しては、開放型共振器冶具の試料台上にポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを載せ、ベクトルネットワークアナライザー用いて開放型共振器法の一種であるファブリペロー法で測定した。具体的には、試料台の上にポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを載せない状態と、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを載せた状態の共振周波数の差を利用する共振法により、比誘電率と誘電正接とを測定した。誘電特性の測定に用いた具体的な周波数は表２に示す通りである。

誘電特性の測定、具体的には２５ＧＨｚ付近の誘電特性は、温度：２６℃、湿度３０％環境下、２８ＧＨｚ付近、６０ＧＨｚ付近及び７６．５ＧＨｚ付近の誘電特性は温度：２４℃、湿度４５％環境下で測定した。所定の測定装置としては、２５ＧＨｚ付近、２８ＧＨｚ付近と６０ＧＨｚ付近はベクトルネットワークアナライザＥ８３６１Ａ〔アジレント・テクノロジー社製：製品名〕を用いた。７６．５ＧＨｚ付近では、ベクトルネットワークアナライザＮ５２２７Ａ〔アジレント・テクノロジー社製：製品名〕を用いた。

・ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの機械的特性
ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの機械的特性は、２３℃における引張最大強度、引張破断時伸び、及び引張弾性率で評価した。機械的特性は、樹脂フィルムの押出方向と幅方向（押出方向の直角方向）について測定した。測定は、ＪＩＳＫ７１２７に準拠し、引張速度５０ｍｍ／分、温度２３℃の条件で実施した。

・ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムのはんだ耐熱性
ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムのはんだ耐熱性は、ＪＩＳＣ５０１６の試験法に準拠し、樹脂フィルムを２８８℃のはんだ浴に１０秒間浮かべ、室温まで冷却した後、樹脂フィルムの変形やシワの発生の有無を目視により観察した。
○：樹脂フィルムに変形やシワの発生が認められない場合
×：樹脂フィルムに変形やシワの発生が認められた場合

〔実施例２〕
基本的には実施例１と同様だが、実施例２ではポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの厚さを２５μｍに変更して高周波回路基板用のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを製造した。
高周波回路基板用のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムが得られたら、このポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの結晶化度、誘電特性、機械的特性、及び耐熱性を実施例１と同様の方法により測定し、結果を表１に記載した。

〔実施例３〕
基本的には実施例１と同様だが、実施例３ではポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの厚さを５０μｍに変更して高周波回路基板用のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを製造した。
高周波回路基板用のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムが得られたら、このポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの結晶化度、誘電特性、機械的特性、及び耐熱性を実施例１と同様の方法により測定し、結果を表１に記載した。

〔実施例４〕
基本的には実施例１と同様だが、ポリエーテルエーテルケトン樹脂を、ＶｉｃｔｒｅｘＧｒａｎｕｌｅｓ４５０Ｇ〔ビクトレックス社；製品名（以下、「４５０Ｇ」と略す〕に変更し、このポリエーテルエーテルケトン樹脂を実施例１の製法にしたがい、厚さ２５μｍの高周波回路基板用のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを作製した。但し、実施例１では金属ロール温度を２１０℃としたが、本実施例では２３０℃に変更した。

高周波回路基板用のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムが得られたら、このポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの結晶化度、誘電特性、機械的特性、及び耐熱性を実施例１と同様の方法により測定し、結果を表３に記載した。

〔実施例５〕
基本的には実施例４と同様だが、実施例５ではポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの厚さを５０μｍに変更し、実施例１と同様に高周波回路基板用のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを製造した。
高周波回路基板用のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムが得られたら、このポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの結晶化度、誘電特性、機械的特性及び耐熱性を実施例１と同様の方法により測定し、結果を表３にまとめた。

〔実施例６〕
基本的には実施例４と同様だが、実施例６ではポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの厚さを１００μｍに変更し、実施例１と同様に高周波回路基板用のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを製造した。
高周波回路基板用のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムが得られたら、このポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの結晶化度、誘電特性、機械的特性、及び耐熱性を実施例１と同様の方法により測定し、結果を表３にまとめた。

〔比較例１〕
基本的には実施例１と同じポリエーテルエーテルケトン樹脂を用い、実施例１の製法にしたがい、厚さ２５μｍの高周波回路基板用のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを作製した。但し、実施例１では金属ロールの温度２１０℃としたが、比較例１では１３０℃とした。
ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムが得られたら、このポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの結晶化度、誘電特性、機械的特性、及び耐熱性を実施例１と同様の方法により測定し、結果を表４に示した。

〔比較例２〕
基本的には実施例４と同じポリエーテルエーテルケトン樹脂を用い、実施例４の製法にしたがい、厚さ１００μｍの高周波回路基板用のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを作製した。但し、実施例４では金属ロールの温度２３０℃としたが、比較例２では１３０℃に変更した。

ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムが得られたら、このポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの結晶化度、誘電特性、機械的特性、及び耐熱性を実施例１と同様の方法により測定し、結果を表４に示した。

〔結果〕
実施例の結晶化度が２０％以上のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムは、比誘電率が３．０８以下であり、誘電正接が０．００７以下であった。また、機械的性質は、引張最大強度が１００Ｎ／ｍｍ^２以上、引張破断時伸びが１００％以上で優れた靭性を有していた。加えて、引張弾性率が３５００Ｎ／ｍｍ^２以上で高い剛性を有しているため、高周波回路基板としての組み立て時のハンドリング性に優れていた。さらに、耐熱性についても、２８８℃のはんだ浴に１０秒間浮かべても、全く変形やシワの発生が認められず、高周波回路基板として使用可能な耐熱性を有していた。

これに対し、比較例の結晶化度が２０％未満のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムは、耐熱性に関し、２８８℃のはんだ浴に１０秒間浮かべたとき、変形やシワの発生が認められ、高周波回路基板用の耐熱性に重大な問題が生じた。
これらの測定結果から、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムが誘電特性に優れ、ＭＨｚ帯域からＧＨｚ帯域の高周波帯域で用いられる高周波回路基板に最適であるのが判明した。

本発明に係る高周波回路基板は、情報通信や自動車機器等の分野で使用される。

１ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム
２シード層
３金属層
４導電層

Claims

樹脂フィルムを含み、ＭＨｚ帯域からＧＨｚ帯域にかけての帯域で使用される高周波回路基板であって、
樹脂フィルムがポリエーテルエーテルケトン樹脂からなる厚さ１０μｍ以上８００μｍ以下のポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムであり、このポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数８００ＭＨｚ以上１００ＧＨｚ以下の範囲における比誘電率が１．５以上３．１以下であるとともに、誘電正接が０．０００１以上０．００７以下であり、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの結晶化度が１５％以上５０％以下、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの引張最大強度が８０Ｎ／ｍｍ^２以上１４４Ｎ／ｍｍ ^２以下、かつ引張破断伸びが８０％以上２６０％以下、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの引張弾性率が３０００Ｎ／ｍｍ^２以上５０００Ｎ／ｍｍ ^２以下であり、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムのはんだ耐熱性が、２８８℃のはんだ浴にポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを１０秒間浮かべても変形しないことを特徴とする高周波回路基板。
ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムにスパッタリング法により積層されるシード層と、このシード層に電気めっき法により積層される導体層とを含んでなる請求項１記載の高周波回路基板。
ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数２８ＧＨｚ付近における比誘電率が１．５以上３．１以下であるとともに、誘電正接が０．０００１以上０．００７以下である請求項１又は２記載の高周波回路基板。
ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数６０ＧＨｚ付近における比誘電率が１．５以上３．１以下であるとともに、誘電正接が０．０００１以上０．００７以下である請求項１又は２記載の高周波回路基板。
ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムの周波数７６．５ＧＨｚ付近における比誘電率が１．５以上３．１以下であるとともに、誘電正接が０．０００１以上０．００７以下である請求項１又は２記載の高周波回路基板。