JPH0195585A - 回路基板 - Google Patents

回路基板

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JPH0195585A
JPH0195585A JP25312887A JP25312887A JPH0195585A JP H0195585 A JPH0195585 A JP H0195585A JP 25312887 A JP25312887 A JP 25312887A JP 25312887 A JP25312887 A JP 25312887A JP H0195585 A JPH0195585 A JP H0195585A
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polyphenylene sulfide
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Hiroaki Kobayashi
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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] この発明は、ポリフェニレンスルフィトフィルムEに金
属や導電性塗料等により電気回路が形成された回路基板
に関する。
[従来技術及びその欠点] 従来より、フレキシブル回路基板としてポリエステルフ
ィルムに銅箔等を接着したものが用いられている。しか
しながら、これは耐熱性に劣るという欠点を有する。こ
の問題を解決するために1例えば特公昭61−5388
0に記載されているように、2軸配向ポリフエニレンス
ルフイトフイルムを基板としたフレキシブル回路基板か
提案されている。この2軸配向ポリフ工ニレンスルフイ
ド系回路基板は耐熱性に優れ、寸法安定性、機械的特性
にも優れるが、ポリフェニレンスルフィドフィルム上に
接着剤で銅等の金属層を貼着し、接着剤を約150℃程
度の温度下で熱硬化させると、金属層とポリフェニレン
スルフィトフィルムとの熱膨張係数の差により、回路基
板かそってしまうという問題かある。硬化温度の低い接
着剤を用いても1回路基板は多かれ少なかれ他の配線と
結合されねばらなず、ここで一般に使用されるハンダ浴
に回路基板を浮かべるとやはり回路基板かそってしまう
[発明が解決しようとする問題点] この発明の目的は、ハンダ浴に浮かべた際にもそること
がなく、かつ耐熱性、寸法安定性、機械特性に優れた回
路基板を提供することである。
[問題点を解決するための手段] 本願発明者らは、鋭意研究の結果、2軸配向ポリフエニ
レンスルフイトフイルムと特定の熱膨張係数を有する繊
維シートとの積層体のポリフェニレンスルフィトフィル
ム側に回路を形成すると、ハンダ浴に浮かべた際にも回
路基板がそらないことを見出し、この発明を完成した。
すなわち、この発明は、2軸配向ポリフェニレンスルフ
ィドフィルムと、300℃で不融て、かつ100℃から
200℃の熱膨張係数が50 x 10−’ 1100
以下の繊維シートとを積層した積層体の2軸配向ポリフ
ェニレンスルフィドフィルム側に電気回路を形成して成
る回路基板を提供する。
[発明の効果] この発明の回路基板は、接着剤の硬化時にもハンダ浴に
浮かべた時にも実質的にそらず、また、ポリフェニレン
スルフィトの性質上、耐熱性、寸法安定性及び機械的特
性に優れている。
[発明の詳細な説明] 本発明において、2軸配向ボツフエニレンスルフイドフ
イルム(以下、PP5−BOと省略することがある)と
は、ポリフェニレンスルフィトを主成分とする樹脂組成
物を、溶融成形してシート状とし、2軸延伸、熱処理し
てなるフィルムである。
該フィルムの配向度は、広角X線回折て20=20〜2
1度の結晶ピークについて求めた配向度OFかEnd方
向及びEdge方向で0.07〜0.50、Throu
gh方向で0.60〜1.00の範囲にあることが好ま
しい。
該フィルムの厚さは3〜200JLlの範囲が好ましい
本発明において、ポリフェニレンスルフィドを主成分と
する樹脂組成物とは、ポリフェニレンスルフィトを70
重量%以上、好ましくは90重量%以上含む組成物をい
う。
ポリフェニレンスルフィドの含有量が70重量%未満で
は、組成物としての結晶性、熱転移度等が低くなり、該
組成物から成るフィルムの特長である耐熱性、寸法安定
性1機械的特性等を損なう。
該組成物は、これから成形されるフィルムの耐熱性1寸
法安定性、機械的特性等に悪影響を与えないならば、3
0重量%以下の範囲でポリフェニレンスルフィト以外の
ポリマー、無機又は有機のフィラー、滑剤、着色剤、紫
外線吸収剤等を含んでいても差支えない。
該樹脂組成物の溶融粘度は、温度300℃、剪断速度2
001/sec、のもとて500〜12000ボイス(
より好ましくは700〜10000ボイス)の範囲がフ
ィルムの成形性の点で好ましい。
本発明においてポリフェニレンスルフィド(以下PPS
と省略することがある)とは、祿り返し単位の70モル
%以上(好ましくは85モルる構成単位から成る重合体
をいう、かかる成分が70モル%未満ではポリマーの結
晶性、熱転移温度等が低くなり、ポリフェニレンスルフ
ィトを主成分とする樹脂組成物から成るフィルムの特長
である#熱性、寸法安定性、機械的特性等を損なう。
繰り返し単位の30モル%未満、好ましくは15モル%
未満であれば共重合可能なスルフィド結合を含有する単
位が含まれていても差支えない。
本発明において用いられる繊維シートとは。
紙、不織布、織布等の総称で、セルロース#JllIl
!をベースとした天然紙が好ましく、市原の紙をそのま
ま用いることかできる。繊維シートは300℃で不融で
、かつ、100℃〜200℃における熱膨張係数が50
 x 10−’ l/”C以下、好ましくは30 x 
10−’1/”C以下である。300℃で不融とは、3
00℃のハンダに30秒間浮かべて溶融しないことを意
味する。また、熱膨張係数は、後で詳述する方法により
、天秤法で、200℃まで昇温した後、100℃まで降
温し、その降温時の温度変化に対する繊維シートの寸法
変化量から求めた値である。繊維シートの厚さは5IL
雪ないし200p會か好ましい、また、繊維シートには
例えば酸化アルミニウム、酸化ケイ素等のような無機物
が含まれていてもよい、さらに、回路基板に透孔を設け
た際に透孔の内壁がケバ立つことを防止するために繊維
シートに樹脂を含浸し又はこれでコーティングしてもよ
い。
本発明の回路基板では、ポリフェニレンスルフィドフィ
ルムと繊維シートの積層体のポリフェニレンスルフィド
フィルム側に回路基板が形成されている。すなわち、繊
維シー)(B終m)/PPSフィルム(AJLg)7回
路の構成を有する0回路が繊維シート側に形成されると
そりを低下させる効果が得られない。また、ポリフェニ
レンスルフィドを省略して繊維シート上に回路を形成し
たものは100°Cで長時間放置すると繊維シートが劣
化し、また、機械的強度、耐電圧の信頼性に乏しい。
積層体を構成するポリフェニレンスルフィト(Ag■)
と繊維シート(B終寵)の厚さの比率A/Bはm!lシ
ートの熱膨張係数によって異なるが。
A/Bがあまりにも小さいと機械強度が低下し、また逆
にあまりにも大きいと回路基板のそりが大きくなり、ハ
ンダ耐熱性を向上させる効果が小さくなるので、特に限
定されないが0.1ないし4.0が好ましい。
PPSフィルム/繊維シート積層体の厚さはlOμ■な
いし200鉢−が好ましい。
上述した本発明の回路基板の繊維シート側にさらにポリ
フェニレンスルフィドフィルムを積層して、PPSフィ
ルム(AJLll)/mIBシート(B経m)/ P 
P Sフィルム(A’ #Lm)7回路という構成にし
てもよい。この場合のPPSフィルムの厚さの和と繊維
シートの厚さの比率(A −A’)/Bは。
繊維シートの熱膨張係数によって異なるが、値があまり
にも小さいと機械強度が低下し、また逆にあまりにも大
きいと回路基板のそりが大きくなり、ハンダ耐熱性を向
上させる効果が小さくなるので、特に限定されないが0
.1ないし4.0が好゛ましい、また、この場合も積層
体の厚さは10 JLtaないし20OIL11か好ま
しい。
また、上述したPPSフィルム(AILm)/m!1シ
ート(B井m)/PPSフィルム(A’ル@)7回路の
、回路が形成されていないPPSフィルム上に第2の回
路を形成して回路/PPSフィルム(A井m)/繊維シ
ート(B終■)/ P P Sフィルム(A’ IL 
!1)7回路という構成にしてもよい。この場合の各層
の厚さの比や積層体の厚さの好ましい範囲は上記と同様
である。
ポリフェニレンスルフィトフィルム上の゛屯気回路は、
例えば銅、アルミニウム等の金属箔又は蒸着膜のような
金属層や導電性塗料等により形成することかてきる。
この発明の回路基板は、例えば以下の方法により製造す
ることができる。
本発明に用いるポリフェニレンスルフィドは、硫化アル
カリとバラジハロベンゼンとを極性溶媒中で高温高圧下
に反応させて得られる。特に硫化ナトリウとパラジクロ
ルベンゼンをN−メチルピロリドン等のアミド系高沸点
極性溶媒中て反応させるのか好ましい。この場合、重合
度を調整するために、力性アルカリ、カルボン酸アルカ
リ金属塩等のいわゆる重合助剤を添加して230℃〜2
80℃で反応させるのが最も好ましい。重合系内の圧力
及び重合時間は使用する助剤の種類や量及び所望する重
合度等によって適宜決定する。得られた粉状又は粒状の
ポリマーを、水及び/又は溶媒で洗浄して、副生塩、重
合助剤、未反応上ツマー等を分離する。
このポリマーを2軸配向フイルムに成形するには、押出
機により溶融された該樹脂を口金から定量的に金属ドラ
ムの上にキャスティングし、急速冷却することによって
無配向、非晶状態のシートを得て、該シートを周知の方
法て2軸延伸、熱処理する。延伸は長手方向、幅方向と
も90〜110℃て3.0倍〜4.5倍の範囲て行なう
。熱処理は240℃〜融点の範囲で、足長又は15%以
下の制限収縮下に1〜60秒間行なう。さらに、該フィ
ルムの熱的寸法安定性を向上させるために、一方向又は
二方向にリラックスしてもよい。なお、後の工程におい
て繊維シートと接着する際の接着性を向上させる目的で
、コロナ放電処理やプラズマ処理等の表面処理をフィル
ムに施しておくことが好ましい。
一方、市販の天然紙のような、上記したmmシートを9
1mする。
次に、上述のようにして得たポリフェニレンスルフィド
フィルムと繊維シートとを接着剤て接着する。接着剤は
特に限定されないが、耐熱性及び作業性から考えて熱硬
化型の溶剤系が好ましく、例えばウレタン系、エポキシ
系、アクリル系、シリコーン系接着剤等を挙げることが
てきる。
次に植層方法は、2軸配向ポリフェニレンスルフィドフ
ィルム(又は繊維シート)の片面に接着剤を塗布し、乾
燥した後、加熱ロール又は加熱ブレスて繊維シート(又
はポリフェニレンスルフィトフィルム)を貼り合せる。
このようにして得られるM層体の繊維シート側にさらに
第2のポリフェニレンスルフィドフィルムを貼り合せる
場合にも、上記と同様に行なうことがてきる。また、接
着剤の塗布の方法としては、グラビアロール法、リバー
スロールコータ法、ダイコータ法等の周知の方法を採用
することができる。ハツチ式で行なう場合には、メタリ
ングバー、アプリケータ、ガラス棒等で接着剤を塗布す
ることができる。塗布後の溶剤の乾燥は、用いる溶剤の
種類により異なり1通常は溶剤の沸点付近の温度で残存
溶剤が完全になくなる条件が選ばれる。又、貼り合せの
条件は、温度50℃〜200℃、線圧l〜50 kg/
cmの範囲で行なうのがよい。また、必要に応じて接着
剤の硬化を行なう。硬化条件は接着剤の種類や組成、厚
みによって異なるが、常温ないし200°Cで0.5時
間〜100時間の範囲内が好ましい。
次にこのようにして得た積層体のポリフェニレンスルフ
ィトフィルム上に電気回路を形成する。金属屑で電気回
路を形成する場合には、特に限定されないが、通常、上
記と同様にして金属箔を上記積層体のポリフェニレンス
ルフィドフィルム上に貼り合せた後、又は蒸着膜を形成
した後。
周知の方法により金属箔又は蒸着膜をエツチングする。
導電性塗料で回路を形成する場合には、−般的に周知の
スクリーン印刷法が用いられる。導電性塗料の硬化方法
は、通常、180℃〜250℃の温度で1分〜2時間が
好ましい。
次に本発明に関する特性の測定方法及び効果の評価方法
についてまとめて記載する。
(1) :100℃での溶融状態の評価300°C(±
5°C以下の精度)のハンダ液面に30秒間浮かべた時
の溶融状態を目視で観察する。
(2)熱膨張係数 差動トランスと加熱炉を組み込んだ天秤を用い、200
℃まで昇温した後、100℃まで降温し、その降温時の
温度変化に対する試料の寸法変化量をプロットし、その
勾配より求める。試料のサイズは50 ysm x 5
謹−とし、 0.2 g15 mm幅の荷重を加えて測
定する。
(3)2軸配向ポリフェニレンスルフィドフィルムの配
向度 各試料の延伸方向をそろえて厚み1mm、@l■■、長
さ10mmの短冊状に成型(成型時の各フィルムの固定
はコロジオンの5%酢酸アミル溶液を用いた)シ、フィ
ルムの膜面に沿ってX線を入射(Edge及びEnd方
向)してプレート写真を撮影した。xm発生装置は理学
電機製、D−3F型装置を用い、40 kV−20mA
てNiフィルターを通したCLI−K(X線をX線源と
した。
試料−フィルム間距離は41mmでコダックノンスクリ
ーンタイプフィルムを用い多重露出(15分及び30分
)法を採用した6次にプレート写真上の(200)ピー
クの強度をφ=0° (赤道線上)10°、20’、3
0°の位置で写真の中心から゛ト径方向にデンシトメー
ターを走査し、黒化度Iを読み取り各試料の配向度(O
F)を0F=I(φ=30°)/■(φ=0°)と定義
した。
ここて、■(φ=30°)は30°の走査の最大強度、
■(φ=0°)は赤道線走査の最大強度である。なお■
(φ=06)はφ=0°とφ=180°、I(φ=30
°)はφ=300とφ=150゜の強度の平均値を用い
た。デンシトメーターの測定条件は次のようである。
装置は小西六写真工業製すクラマイクロデンシトメータ
ーモデルPDM−5タイプAを使用し、a定濃度範囲は
0.0〜4.00 (最小測定面11X4勝、2換算)
、光学系倍率100倍でスリット幅lIL■、高さ10
μmを使用し、フィルム移動速度50gta/秒てチャ
ート速度は1−17秒である。
(4)ハンダ耐熱性 各温度(±5℃以下の精度)に設定したハンダ液面に電
気回路面が接するように20秒間浮かべて取り出す。そ
の時の基板の平面性の悪化したハンダの温度で表わした
(5)耐圧曲回a(MIT) 金属層から成る電気回路を塩化第2鉄水溶液でエツチン
グし、120℃で50時間エージジグした後、ASTM
−D−2176−637に準じて測定した。
(6)そり度 銅箔を用いたフレキシブル配線基板は、50■s x 
50 amにサンプリングし、120℃で5分間エージ
ジグした。そりが発生している“サンプルの一片をガラ
ス板にセロテープで固定することによりそれと対称の片
がそり上る。そのそり上った辺から垂直下のガラス板ま
での距離をそり度(am)とした。
一方、導電性塗料(「ハイソールJ KO−旧07東し
株式会社製)を用いたフレキシブル配線基板は、200
℃、10分の条件て該塗料を硬化させた後、銅箔を用い
た場合と同様の方法で測定した。
(7)表面電気抵抗値 荷重500gの4c■角型電極で測定した表面抵抗(Ω
/口)で表示した。
[発明の実施例] 次に本発明の実施例及び比較例を示し、この発明の効果
を具体的に説明する。
実施例1 (1)本発明に用いるPP5−BOの調製(a)PPS
ポリマーの調製 オートクレーブに硫化ナトリウム:12.6 kg(2
50モル、結晶水40重量%を含む)、水酸化ナトリウ
ムtoo g 、安息香酸ナトリウム36.1 kg(
250モル)、及びN−メチル−2−ピロリドン(以下
NMPと略称する。 ) 79.2 kgを仕込みかく
はんしながら徐々に205℃まで昇温し、水6.9kg
を含む流出液7.0文を除去した。残留混合物に1.4
−ジクロルベンゼン37.5 kg (255モル)及
びNM P 20.Okgを加え、265℃で4時間加
熱した。
反応生を物を熱湯で8回洗節し、溶融粘度2900ボイ
ズ、非ニュートン係数1.17、ガラス転移点91℃、
融点285℃の高重合度ポリフェニレンスルフィト21
.1 kg  (収率78%)を得た。
(b)溶融成形 上記(a)で得られた組成物を180℃で2時fil?
 、減圧下で乾燥した後、該組成物に滑剤として、ステ
アリン酸カルシウム粉末を0.1重量%添加し、ミキサ
ーでかくはん混合した後、直径40曹寵のエクストル−
ダのホ・シバに投入した。310℃で溶融された該組成
物を長さ250■−1間際1.5■lの直線状のリップ
を有する口金から押出し、表面温度を30℃に保った金
属ドラム上にキャストして冷却固化した。
得られたフィルムは、幅が2301、厚さ380井會又
は750 p、m 、密度1.:115の未延伸フィル
ムであった。
(C)2軸延伸、熱処理 上記(b)で得られたフィルムをロール群から成る縦延
伸装置によって、フィルムの長平方向に延伸温度98°
Cて3.9倍に延伸し、続いてフィルムをテンタに供給
し、延伸温度98℃て幅方向に3.7倍延伸し、さらに
同一テンタ内に後続する熱処理室て270℃、10秒間
の熱処理をして、2軸配向フイルムを得た。さらに、該
フィルムをフリー状態て250℃2分間強制収縮させた
。さらに該フィルムの片面に[i[lO[l J/rm
”のコロナ放電処理を施し、これらのフィルムなPP5
−BO−1(厚さ25gm)とする。
(2)本発明に用いる繊維シートの準備市販のクラフト
紙(厚さloo gta )を用いた(紙−1とする)
。この紙は300°Cて全く溶融せず、熱膨張係数は9
 x 10−’/’Cてあった。
(コ)接着剤の調製 市販のエポキシ系接着剤である「ヶミットエボキシ 丁
E5920J (東し株式会社製)を用いた。
この接着剤の主剤と硬化剤の混合比を主剤/硬化剤= 
100/15とし、メタノール/トルエンの混合溶剤で
3011%になるよう調整した。
(4) a履体ノmii! PP5−BO−1のコロナ処理面にグラビアロール法て
先に調製した接着剤をコーティングした。溶剤の乾燥条
件は100℃で3分間であり、接着剤の厚みは硬化後で
lO終醜になるよう調整した。続いて後続するロールラ
ミネータて紙−1と貼り合せた。貼り合せの条件は温度
120°C1線圧3  kg/cmとした。得られた積
層体は150℃で60分間硬化させた(積層体−1とす
る)。
次にもう1層のPP5−B・0−1のコロナ処理面に上
記の条件で接着剤をコーティングし、先に得られたPP
5−BO−1層紙−1の側に上記の条件で貼り合せた。
得られた積層体を150℃て60分間硬化させた(積層
体−2)。
(5)回路基板の調製 a屠体−1のPP5−BO−1側及び積層体−2の片面
に6000 J/m”のコロナ処理を行ない該処理面に
接2剤を介して厚さ35JLlの電解銅箔を積層した。
使用した接着剤は、先の積層体の作製に用いたものと同
じであり、il&布厚みは硬化後て10μ躍になるよう
調整し、貼り合せ及び硬化の条件は先のvI層体の作製
の場合と同じであった。得られた2!!類の銅貼り品は
、5mmの間隔で5層幅に、かつ基盤の目に銅が残るよ
うにエツチングした。このようにして得られた回路基板
を基板−1及び基板−2とする。
また、先に得られた積層体−1のPP5−BO−1側及
び積層体−2の片面に圧力0.5 mm1gの二酸化炭
素ガス中で、印加電圧2にV、処理速度Q、25  m
/分の条件でプラズマ処理を行ない、該処理面に導電性
塗料(「ハイソール」に〇−旧旧ソ7東株式会社製)を
8ル麿の厚さに塗布し、200℃、10分の条件で硬化
させた。該導電性塗料の表面電気抵抗値は8 x 10
−’Ω/口であった。得られた回路基板を基板−3、基
板−4とする。
(6)比較例1〜5 実施例1と同様にして、厚さ100 JLIIのPP5
−BOを作製した(PPS−BO−2とする)。PP5
−BO−2に実施例1の条件で銅箔を用いた回路基板を
作製した(比較例1)。
さらに、実施例1で使用した紙−1も同様の回路基板を
作製した(比較例2)。
さらに、実施例1で作製した積層体−1の紙−1側に銅
箔を用いた回路基板を作製した(比較例−3)。
次に上記のPP5−BO−2及び積層体−1の低側に実
施例1と同様に導電性塗料を用いた回路基板を作製した
(PPS−BO−2を用いたものを比較例4、積層体−
1を用いたものを比較例5とする)。
(7)評価 第1表に銅箔を用いた回路基板の評価結果を示す0本発
明の回路基板は、PP5−BO単体のものに比べて、そ
りが著しく小さく(はとんどフラット)、かつハンダ耐
熱性が一段と優れていることがわかる。また、PPSフ
ィルムの融点近くまでハンダの温度を上昇させたが平面
性が急激に悪化することはなかった。一方、紙をベース
とした回路基板は、銅を内側(PPS−BOm体とは逆
の方向)に大きくそる。、また、120℃て50峙間放
置した後の機械的強度が非常に悪い、また、PP5−B
Oと紙の2層体の低側に銅箔を用いた回路を形成すると
、そりの点で不利であることがわかる。
第2表に導電性塗料を用いた回路基板の評価結果を示す
。そりの状態は、銅箔を用いた場合と同傾向にある。
第2表 実施例2 (1)回路基板の作製 実施例1で作製した基板−2のもう一方の面に実施例1
の条件で銅箔を用いた回路を作製した(75板−5とす
る)。
比較のために上記比較例1のもう一方の面にも同様の回
路基板を作製した(比較例6とする)。
(2)評価 第3表に評価結果を示す0本発明の回路基板(回路/P
P5−BO/紙/PP5−BO/回路)は、PP5−B
O単体のものに比べてそり状態は変わらないもののハン
ダ耐熱性が一段と向上しているのかわかる。
第3表 実施例3 (1)PPS−BOの作製 実施例1と同様にして12 JLllと50μmのPP
5−BOを作製した(12終1のものをPP5−BO−
3,50井謙のものをPP5−BO−4とする)。
(2)紙の準備 下記の5種類の紙を準備した。
紙−2:コイル絶縁紙、厚さ25終1 紙−3:NF−7(白)[四国製紙(株)]、厚さ70
ル■ 紙−4:耐油紙[四国製紙(株)】、厚さ55Bm紙−
5:研磨紙用原紙C−W−S−BM、厚さ1:10 J
La 紙−6=セラフオームド20[四国製紙(株)]、厚さ
80JL11 上記の紙は全て300℃て溶融せず、熱膨張係数も本発
明の範囲てあった。
(3)回路基板の作製 上記のPP5−BO(PPS−BO−3、PP5−BO
−4)と実施例1て作製したpps−BO−1と上記の
紙(紙−2〜紙−6)とを組み合せて10種類の積層体
を作製した。積層体の構成は全てPP5−807紙7p
ps=Boとした。また、積層の条件は、実施例1の条
件を用いた。次いて、得られた10種類の積層体の片面
に実施例1と同様の条件で金箔を用いた回路を形成した
(基板−6〜基板−15)。
(4)評価 第4表に評価結果を示す。本発明て言うam張係数か大
きくなると1回路基板のそりの状態が大きくなることか
わかる。ハンダ耐熱性は全て優れていた。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2軸配向ポリフェニレンスルフィドフィルムと、
    300℃で不融で、かつ100℃から200℃の熱膨張
    係数が50×10^−^6l/℃以下の繊維シートとを
    積層した積層体の2軸配向ポリフェニレンスルフィドフ
    ィルム側に電気回路を形成して成る回路基板。
  2. (2)前記繊維シートは紙である特許請求の範囲第1項
    記載の回路基板。
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