JPH01173695A - 高周波回路用積層板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高周波回路用積層板に関し、詳しくは、電気的
特性、接着強度等の特性のみならず、ハンダ耐熱性、寸
法安定性、機械的強度に優れ、しかも反りの生じないマ
イクロ波用の機器の回路板として用いられる高周波回路
用積層板に関する。

［従来技術およびその問題点］ 近年、情報化社会の進展は目覚しく、それに伴ないマイ
クロ波に相当する周波数帯域においても衛星通信やパー
ソナル無線等によりその利用が拡大しつつある。

このマイクロ波帯域では信号速度および損失による回路
性能への影響が大きくなる。従って、全体としての回路
に対するのと同様、個別のチップ部品や回路用積層板に
対しても高周波帯域における信号速度の向上、損失の低
減が求められている。

すなわち、積層板上の回路の信号速度は誘電体の誘電率
に依存しており、誘電率が低くなるほど速度が速くなる
。また、信号の損失は誘電率と誘電正接の積の増大に伴
って増加する。そのため、マイクロ波帯域で使用される
積層板は誘電率や誘電正接がより小さいことが望ましい
。また、使用環境が激しくなってきており、耐環境性も
求められている。

このマイクロ波用機器に現用されている金属張り積層板
には、ガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板（以下、エ
ポキシ−ガラス材と称する）やガラス布基材フッ素樹脂
銅張積層板（以下、フッ素−ガラス材と称する）等があ
る。

しかし、エポキシ−ガラス材は誘電率、誘電正接ととも
に太きく　　１ＧＨｚを超えると回路の損失が増大して
使用できない。また、吸水率が大きいので環境変化によ
り吸水が起こり電気特性の悪化がみられる。

一方、フッ素−ガラス材は電気特性に優れるものの、ス
ルーホールメツキ時に特別な表面処理を必要とし、かつ
金属との接着性が悪く、価格も極めて高価あるなどの問
題を抱いている。

更に他の方法として、ポリオレフィンを誘電体層として
用いる試みがなされている。しかしながら、ポリオレフ
ィンは無極性であるために金属箔との接着強度が非常に
低く、基板の反りが生じ易いので好ましくない。

このような問題を解決するものとしてポリオレフィンと
金属箔との間に不飽和カルボン酸等で変性されたポリオ
レフィン層を介在させることにより、接着強度を向上さ
せた回路基板が知られている（特開昭８１−１９３８４
４号、特開昭８１−１９３８４５号、特開昭８１−１９
３８４８号等）。

しかしながら、これらのものは、高周波回路用積層板に
要求される実用的な特性を満足させるものではない。

また、特開昭８１−１０８２０２号公報においては、ガ
ラスクロスにポリエチレンを含浸し、電子線を照射して
架橋させたポリエチレンを使用した銅張積層板が開示さ
れている。しかし、上記積層板においても、電気特性等
は良いものの、ハンダ耐熱性、寸法安定性等の点で未だ
充分でなく、また反りが生じるという問題点を有する。

［発明の目的］ 本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、積
層板に要求される電気的特性、接着強度等を高い水準に
維持できるのみならず、ハンダ耐熱性、寸法安定性、機
械的強度に優れ、しかも反りの生じない安価な高周波回
路用積層板を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の上記目的は、次に示す高周波回路用積層板によ
って達成される。

すなわち本発明は、少なくとも金属箔と複数層の超高分
子量ポリエチレン層を用いてなる高周波回路用積層板で
あって、該超高分子量ポリエチレンの各々の層を熱硬化
性樹脂含浸ガラスクロス層ではさんで積層したことを特
徴とする高周波回路用積層板にある。

本発明で用いる超高分子量ポリエチレンは、１３５℃デ
カリン溶液における極限粘度が８ｄｌ／ｇ以上、分子量
にして１００万以上のポリエチレンであることが望まし
い。ここでいうポリエチレンとしては、エチレンの単独
重合体、エチレンと他のα−オレフィン、例えばプロピ
レン、ブテン−１１ペンテン−１、ヘキセン−１１オク
テン−１，４−メチル−１−ペンテン、スチレン等との
共重合体、架橋ポリエチレン、エチレン重合体の塩素化
物およびこれらの混合物等が包含される。このような超
高分子量ポリエチレンからなる層の厚さは、３０〜１０
００μが好ましい。

本発明においては、超高分子量ポリエチレン層の最外面
に金属箔を積層する。金属箔としては、銅、アルミニウ
ム、ニッケル、鉄等の金属またはこれらの合金からなる
箔（板）が用いられるが、とりわけ銅箔が好ましい。こ
の金属箔の厚みは、好ましくは５〜７０μ、さらに好ま
しくはｌＯ〜５０μである。

本発明では、上記した超高分子量ポリエチレンの層に熱
硬化性樹脂含浸ガラスクロスを介在させる。ここに用い
られる熱硬化性樹脂としては、ポリエステル樹脂、ビス
フェノール型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、レゾール
型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、メラミン樹脂、
ジアリルフタレート樹脂等が好ましく用いられる。これ
ら樹脂は、プリプレグ、ブリミックス、あるいは有機溶
剤または水で所定樹脂含有量に希釈され、樹脂ワニスと
してガラスクロスに含浸される。この熱硬化性樹脂の含
浸量はガラスクロスに対して１０〜４５重量％の範囲で
あることが好ましい。この含浸量が１０重量％未満にお
いては、銅板との接着性が低下し、かつ超高分子量ポリ
エチレン芯材の変形をきたす恐れを生じる。また４５重
量％を超える場合は電気特性が低下し、信号速度の向上
が果せない。

また、ガラスクロスとは、ガラス繊維を編組したガラス
織布もしくは経緯積層したものを包含する。

この樹脂ワニス含浸ガラスクロス層の厚みは２０〜１５
０μが好ましい。

本発明の積層板においては、上記超高分子量ポリエチレ
ン層と熱硬化性樹脂含浸ガラスクロスの間に、不飽和カ
ルボン酸またはその誘導体によって変性されたポリオレ
フィンおよび／またはエポキシ基含有オレフィン系重合
体からなる接着層を積層してもよい。上記変性ポリオレ
フィンに用いられるポリオレフィン（オレフィン重合体
）としては、低・中・高密度ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリブテン、ポリ−４−メチル−ペンテン−１等
の単独重合体、エチレン、プロピレンを主成分とする他
のα−オレフィンまたは極性モノマーとの共重合体、例
えばエチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン
−１共重合体、エチレン−ヘキセン−１共重合体、エチ
レン−４−メチル−ペンテン−１共重合体、エチレン−
オクテン−１共重合体またはプロピレン−エチレン共重
合体、プロピレン−ブテン−１共重合体またはエチレン
−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体
もしくはこれらの混合物が挙げられる。

また、不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタア
クリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコ
ン酸、シトラコン酸等の一塩基酸および二塩基酸が挙げ
られる。また、不飽和カルボン酸の誘導体としては、上
記不飽和カルボン酸の金属塩、アミド、イミド、エステ
ル、無水物等が挙げられるが、これらのうち無水マレイ
ン酸が最も好ましい。

これら不飽和カルボン酸またはその誘導体（以下、不飽
和カルボン酸類という）の添加量は、ポリオレフィンに
対して０．０５〜１０重量％、好ましくは０．１〜０．
７重量％であり、有機過酸化物の存在下で加熱して生成
させる。ここに用いられる有機過酸化物としては、ベン
ゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、２．
５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン等である。

このようにして得られた不飽和カルボン酸類で変性され
たポリオレフィン（以下、単に変性ポリオレフィンとい
う）からなる層の厚みは、１０〜１００μが好ましい。

一方、エポキシ基含有オレフィン系重合体としては、好
ましくは高圧ラジカル重合によるオレフィンと不飽和グ
リシジル基含有単量体との２元共重合体またはオレフィ
ンと不飽和グリシジル基含有単量体およびエチレン系不
飽和単量体との３元または多元の共重合体であり、上記
共重合体のオレフィンとしては特にエチレンが好ましく
、エチレン５０〜９９．９５重量％、グリシジル基含有
単量体０．０５〜５０重量％、エチレン系不飽和単量体
０〜４９．９５重量％からなる共重合体が好ましい。

上記不飽和グリシジル基含有単量体としては、グリシジ
ルアクリレート、グリシジルメタアクリレート、イタコ
ン酸モノグリシジルエステル、ブテントリカルボン酸モ
ノグリシジルエステル、ブテントリカルボン酸ジグリシ
ジルエステル、ブテントリカルボン酸トリグリシジルエ
ステルおよびα−クロロアリル、マレイン酸、クロトン
酸、フマル酸等のグリシジルエステル類またはビニルグ
リシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２−メ
チルアリルグリシジルエーテル、グリシジルオキシエチ
ルビニルエーテル、スチレン−ｐ−グリシジルエーテル
等のグリシジルエーテル類、ｐ−グリシジルスチレン等
が挙げられるが、特に好ましいものとしてグリシジルメ
タアクリレート、アリルグリシジルエーテルを挙げるこ
とができる。

また、ここでいうエチレン系不飽和単量体としては、オ
レフィン類、ビニルエステル類、α、βエチレン性不飽
和カルボン酸またはその誘導体等から選ばれた少なくと
も１１４の単量体で、具体的にはプロピレン、ブテン−
１１ヘキセン−１、デセン−１１オクテン−１１スチレ
ン等のオレフィン類、酢酸ビニル、ビニルプロピオネー
ト、ビニルベンゾエート等のビニルエステル類、アクリ
ル酸もしくはメタアクリル酸、アクリル酸もしくはメタ
アクリル酸のメチル−、エチル−、プロピル−、ブチル
−１２−エチルへキシル−、シクロへキシル−、ドデシ
ル−、オクタデシル−等のエステル類、マレイン酸、マ
レイン酸無水物、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸モ
ノ−１およびジ−エステル、ビニルクロライド、ビニル
メチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエー
テル類およびアクリル酸アミド系化合物等が挙げられる
が、特にアクリル酸エステルが好ましい。

高圧ラジカル重合法によるエポキシ基含有オレフィン系
重合体の製造法は前記のエチレン５０〜９９．９５重量
％、１種以上の不飽和グリシジル基含有単量体０．０５
〜５０重量％、少なくとも　１種のその他のエチレン系
不飽和単量体０〜４９．９５重量％のモノマーを、それ
らの全単量体の総重量に基づいて０．０００１〜１重量
％の遊離基触媒の存在下で重合圧力５００〜４０００Ｋ
ｇ／ｃｉ、好ましくは１０００〜３５０ＯＮｇ／ｃｉ、
反応温度５０〜４００℃、好ましくは１００〜３５０℃
の条件下、連鎖移動剤、必要ならば助剤の存在下に槽室
または管型反応器内で該単量体を同時に、あるいは段階
的に接触、重合させる方法である。

上記遊離基触媒としてはペルオキシド、ヒドロペルオキ
シド、アゾ化合物、アミンオキシド化合物、酸素等の通
例の開始剤が挙げられる。

また連鎖移動剤としては水素、プロピレン、ブテン−１
，Ｃｌ−Ｃ２゜またはそれ以上の飽和脂肪族水素および
ハロゲン置換炭化水素、例えば、メタン、エタン、プロ
パン、ブタン、イソブタン、ｎ−へキサン、ｎ−へブタ
ン、シクロパラフィン類、クロロホルムおよび四塩化炭
素、Ｃ１〜Ｃ２０またはそれ以上の飽和脂肪族アルコー
ル、例えばメタノール、エタノール、プロパツールおよ
びイソプロパツール、Ｃ１＝Ｃ２ｏまたはそれ以上の飽
和脂肪族カルボニル化合物、例えば二酸化炭素、アセト
ンおよびメチルエチルケトンならびに芳香族化合物、例
えばトルエン、ジエチルベンゼンおよびキシレンの様な
化合物等が挙げられる。

また本発明においては前記のエポキシ基含有オレフィン
系重合体を、前記のオレフィン重合体を混合希釈した組
成物として用いても差支えなく、この際の混合割合はエ
ポキシ基含有単量体の濃度が０．０５〜５０重量％の範
囲になる様に適宜選択される。上記エポキシ基含有単量
体の濃度が０．０５重量％未満においては層間剥離強度
が弱く、実用に供せない恐れを生じる。一方、５０重量
％を超えるものは取扱いにくいものとなる。

このようにして得られたエポキシ基含有オレフィン系重
合体からなる層の厚みはｌＯ〜１００μ位が好ましい。

本発明においては、金属箔（Ａ）／熱硬化性樹脂含浸ガ
ラスクロス（Ｂ）／超高分子量ポリエチレン層（Ｃ）が
それぞれ積層されたＡ／Ｂ／Ｃ／Ｂ／Ｃ／Ｂ／Ａを基本
構成とするもので、その他、Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｂ／Ｃ／Ｂ／
Ｃ／Ｂ／Ａ等の構成が例示され、厚み等によってその構
成は適宜選択され、また、剛性、曲げ強度等の機械的強
度や耐熱性等が要求される各々の分野や用途によって上
記組合せによって適宜積層して行なうことができる。

例えば、厚みが０．８〜１．０ｍの場合には、Ａ／Ｂ／
Ｃ／Ｂ／Ｃ／Ｂ／ＡとＢ層を３層とし、　１．０咽より
も厚いときは、中間のＢ／Ｃの組合せを増やし、Ｂ層を
４層以上とする。特に、ガラスクロスの厚みおよび熱硬
化性樹脂の含浸量は重要であって、良好な積層板を得る
ためには、ガラスクロスの厚みを薄くし、織り密度を高
め、かつ、熱硬化性樹脂の含浸量はなるたけ少ない方が
望ましい。

従って、例えばＢ層は同じ８０μｍであれば、４０μｍ
の厚さのものを２枚積層したほうが強度、電気特性ある
いはハンダ時の熱の拡散等のために好ましい。本発明の
積層板を平面アンテナに適用する場合には、片面にパタ
ーンを描き、エツチングにより銅箔を除去するが、この
際に反りが発生する場合がある。このような反介は、Ｂ
層を２層とした場合には１０％以上となるが、Ｂ層を３
層とした場合には５％以下となる。従って、平面アンテ
ナの用途に適用する場合には、Ｂ層を３層以上とした構
成が望ましい。

例えば、熱硬化性樹脂含浸ガラスクロス（Ｂ）と超高分
子量ポリエチレン層（Ｃ）の間に、接着層（Ｄ）を設け
、Ａ／Ｂ／Ｂ／Ｄ／Ｃ／Ｄ／Ｂ／Ｂ／Ｄ／Ｃ／Ｄ／Ｂ／
Ｂ／Ａ等の構成とすることも任意である。

これら各成分からなる層は、各々積層され、例えば約５
に９／ｃｉのプレス加工条件下、１７０℃以上、３０分
以上プレス加熱することによって、本発明の高周波回路
用積層板が得られる。

また、接着層（Ｄ）を押出機から押出すると同時に各層
も同時に繰出し積層押圧して連続的に成形することも可
能である。

［実施例］ 以下、実施例等に基づき本発明を具体的に説明する。

実施例１ （Ａ）銅箔 厚さ２３５μｍ （Ｂ）エポキシ樹脂含浸ガラスクロス プリプレグの作製 樹脂ワニス配合 ■エポキシ樹脂（ＥＰ　　＃　　１００１）　　　　１
００ｇ■ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）　　　　　　４
ｇ■ベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ）　　０．２ｇ
■メチルエチルケトン（ＭＥＫ）　　　　　２２７ｇ■
ジメチルフォルムアミド（ＤＭＦ）　　　１１３ｇ上記
配合で得られたワニスをエポキシ樹脂の重量比３０／　
７０となるようにガラスクロスに含浸し、風乾２５分後
、１８０℃の熱風乾燥オーブンで４分間乾燥してプリプ
レグを作製した。

（Ｃ）超高分子量ポリエチレン［分子量３００万、極限
粘度１７ｄｌ／ｇ　（１３５℃デカリン溶液中）、商品
名：タフタレックス、日本石油化学■製］厚さ：　Ｃ−
１−１３０μｌ Ｃ−２＝　２５０μｔｎ （Ｄ）無水マレイン酸変性ポリエチレン［ＭＦＲ−１，
０ｇ／１０ｍ１ｎ、、ｄ　−０，９２３ｇ／ｃ！１１、
商品名二日石Ｎポリマー　Ｌ　　８０３３　、日本石油
化学■製］厚さニア０μｍ 上記各基材（Ａ、Ｂ、Ｃ５Ｄ）を第１図に示すように（
Ａ　／　Ｂ　／　Ｄ　／　Ｃ−１／　Ｄ　／　Ｂ　／　
Ｄ　／　Ｃ−１／Ｄ／Ｂ／Ａ）の順に積層し、熱プレス
成形機で、温度１７０℃、圧力５Ｋｙ／ｃｔｉ、　ａｏ
分間の条件で積層板を作製し、引き剥し強度（接着強度
）、電気的性質（誘電率、誘電正接、絶縁抵抗）、吸水
率、加工性、ハンダ耐熱、ハンダ後外観、寸法安定性（
線膨張係数）について評価した結果を第１表に示した。

なお、ハンダ後外観の評価において、Ｏは誘電体表面の
溶融もしくは膨れのないもの、Ｘは誘電体表面の溶融も
しくは膨れのあるものをそれぞれ示す。

実施例２ 実施例１の各基材（ＡＳＢ、Ｃ５Ｄ）を（Ａ／Ｂ　／　
Ｄ　／　Ｃ−２／　Ｄ　／　Ｂ　／　Ｄ　／　Ｃ−２／
　Ｄ　／　Ｂ　／　Ａ　）のように組み合わせて、実施
例１のプレス条件で積層板にして同様に評価し、その結
果を第１表に示した。

比較例１〜２ 従来より市販されているガラス布基材エポキシ樹脂銅張
り積層板（エポキシ−ガラス材：比較例１）、ガラス布
基材フッ素樹脂銅張り積層板（フッ素−ガラス材：比較
例２）について、実施例１と同様にして評価し、その結
果を第１表に示した。

比較例３ Ｂ層としてガラスクロスにポリエチレンを含浸させて、
電子線照射により架橋させたポリエチレン含浸ガラスク
ロスを用いて、実施例１と同様に積層板を作製し、評価
した結果を第１表に示した。

実施例３ Ｂ層の熱硬化性樹脂含浸ガラスクロス（エポキシ樹脂含
浸ガラスクロス）のエポキシ樹脂とガラスクロスの重量
比を種々変化させ、実施例２と同様にして積層板を成形
し、電気特性を評価した結果を第２表に示した。

第２表 ［発明の効果］ 以上説明したように、超高分子量ポリエチレン層の各々
の層を熱硬化性樹脂含浸ガラスクロス層ではさんで積層
した本発明の高周波回路用積層板は、積層板として要求
される電気的特性、接着強度等の特性のみならず、超高
分子量ポリエチレンおよび熱硬化性樹脂含浸ガラスクロ
スを多層化することにより、ハンダ時の熱の拡散を促進
させるため、ハンダ耐熱性が良く、かつ寸法安定性、機
械的強度に優れ、しかも反りが生じず、また安価である
。

この本発明の高周波回路用積層板を従来の積層板と比較
すると、例えば、従来のガラス布基材エポキシ樹脂銅張
積層板に比べて高周波特性が優れる。すなわちマイクロ
波用機器（パラボラアンテナや平面アンテナ等）に使用
した場合に低損失である。

また、ガラス布基材フッ素樹脂銅張積層板に死文して加
工性がよく、かつ低価格であり、種々の環境下で安定し
た電気特性を示すものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の高周波回路用積層板の一実施例を示
す断面図である。 （Ａ）：金属箔、 （Ｂ）：硬化性樹脂含浸ガラスクロス層、（Ｃ）；超高
分子量ポリエチレン層、

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも金属箔と複数層の超高分子量ポリエチレ
   ン層を用いてなる高周波回路用積層板であって、該超高
   分子量ポリエチレンの各々の層を熱硬化性樹脂含浸ガラ
   スクロス層ではさんで積層したことを特徴とする高周波
   回路用積層板。
2. ２．前記熱硬化性樹脂含浸ガラスクロスの熱硬化性樹脂
   の含浸量がガラスクロスに対して１０〜４５％である特
   許請求の範囲第１項記載の高周波回路用積層板。
3. ３．前記金属箔（Ａ）、熱硬化性樹脂含浸ガラスクロス
   （Ｂ）、超高分子量ポリエチレン（Ｃ）がＡ／Ｂ／Ｃ／
   Ｂ／Ｃ／Ｂ／Ａの順に配列してなる特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の高周波回路用積層板。
4. ４．前記超高分子量ポリエチレンと熱硬化性樹脂含浸ガ
   ラスクロスとの間に、不飽和カルボン酸またはその誘導
   体で変性されたポリオレフィンおよび／またはエポキシ
   樹脂含有オレフィン系重合体からなる接着剤を介して積
   層してなる特許請求の範囲第１項、第２項または第３項
   記載の高周波回路用積層板。
5. ５．前記超高分子量ポリエチレンが１３５℃デカリン溶
   液による極限濃度が８ｄｌ／ｇ以上である特許請求の範
   囲第１〜４項のいずれかに記載の高周波回路用積層板。
6. ６．前記金属箔が銅箔である特許請求の範囲第１〜５項
   のいずれかに記載の高周波回路用積層板。