JPH0444386A - 高周波回路用基板 - 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、電子機器用の基板、特に高周波領域での使用
に好適な高周波基板とその製造方法に関する。

〔従来の技術］ 最近の電子工業、通信工業の各分野において使用される
信号の周波数は次第に高周波の領域に移行し、従来多用
されていたキロヘルツの領域からメガヘルツやギガヘル
ツの領域の方に重要性が移行している。これらの高周波
領域では信号速度や信号の損失の回路性能への影響が大
きく、使用する電気部品や積層板に対して高周波領域で
の信号速度の向上、損失の低減が求められている。積層
板上の回路の信号速度は積層板の誘電体の比誘電率（以
下ε、と称す）に依存しており、ε、が低いほど信号速
度は速くなる。また信号の損失は誘電体のε、とｔａｎ
δ（δ：比誘損角）に依存しており、と、やｔａｎδが
低いほど損失が少なくなる。

このため高周波用基板に使用される誘電体にはε、やｔ
ａｎδの低いものが要求される。ε７やｔａｎδの低い
誘電体としてポリテトラフルオロエチレンやポリエチレ
ンなどの樹脂をガラスクロスに含浸させたものが用いら
れ、これに銅箔を積層させた高周波用基板が一般的に使
用されている。

ガラスクロスにポリテトラフルオロエチレンを含浸させ
た誘電体を用いたポリテトラフルオロエチレン／ガラス
クロス基板は、ポリテトラフルオロエチレンの高融点、
低流動性のため、その製造に高温度で長時間の成形を要
しコストが高くなるという問題があった。一方、ガラス
クロスにポリエチレンを含浸させたポリエチレン／ガラ
スクロス基板はポリエチレンの融点が低いため、はんだ
耐熱性に劣る欠点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらの点を改良するために、本発明者らは特願平１−
２４８４２７号明細書及び特願平１−２４８４２８号明
細書において超高分子量ポリエチレン（以下ＵＨＭＷＰ
Ｅと称することがある）の多孔質シートと未硬化の硬化
性樹脂が含浸された補強層（以下プリプレグと称するこ
とがある）を積層し、加熱加圧して多孔質を消失させる
と同時に硬化性樹脂の硬化を行う高周波回路用基板の製
造方法を提案した。これはＵＨＭＷＰＥの低ε。

及び低ｔａｎδの利点を生かしつつ、溶融時の低流動性
により耐熱性を改良し、プリプレグとＵＨＭＷＰＥ多孔
質シートの積層により、加工の難点を克服したものであ
る。

しかしプリプレグに使用する未硬化の硬化性樹脂の溶融
粘度が２０００ポイズを超える場合には、ＵＨＭＷＰＥ
多孔質への浸入が表層のみであり、スルーホールに表面
処理を施さずにめっきを行った場合、無極性のＵＨＭＷ
ＰＥの壁面においてめっきが剥離するという問題があっ
た。また部品実装時のはんだの熱によるＵＨＭＷＰＥと
硬化性樹脂の平板方向の熱膨張量が異なるために、界面
においてスルーホールのめっき銅にクランクが生じると
いう欠点もあった。

なおここでいうプリプレグに使用する未硬化の硬化性樹
脂の溶融粘度とは、プリプレグを補強層が壊れないよう
もみほぐし、プリプレグから脱落した樹脂粉をふるいに
かけ１００メツシユのふるいを透過したものを試料とし
、フローテスタ（島津製作所製　島津フローテスタＣＦ
Ｔ−５０００）を用いて温度１３０°Ｃ１荷重３ｋｇで
測定したときの最低粘度である。

本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであっ
て、耐熱性を有し、加工が容易で、スルーホールめっき
の密着性及び導通信頬性のよい高周波回路用基板及びそ
の製造方法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意研究を重ね
た結果、ＵＨＭＷＰＥ中に硬化した硬化性樹脂が分散さ
れてなるシートに硬化した硬化性樹脂含浸補強層及び金
属導体層が積層された基板により前記課題が解決される
ことを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに
至った。

すなわち、本発明は超高分子量ポリエチレン中に硬化し
た硬化性樹脂が分散されてなるシートの両面又は片面に
硬化した硬化性樹脂含浸補強層が積層され、更に金属導
体層が設けられていることを特徴とする高周波回路用基
板を提供するものである。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の高周波用基板にスルーホールを設け、
基板表面及びスルーホール内壁にめっき銅を施したもの
の断面図である。第２図は硬化した硬化性樹脂がＵＨＭ
ＷＰＥ中に分散されていない高周波基板の断面図である
。第１図に示す如く、めっき銅１がスルーホール内壁の
中央部においてもＵＨＭＷＰＥ４より銅との密着がよい
硬化した硬化性樹脂５と接する部分があるため、内壁全
域においてめっき銅との密着が確保される。第３図及び
第４図は、第１図及び第２図に示す基板に熱がかかった
場合の断面図である。基板に熱がかがた場合のの平板方
向のＵＨＭＷＰＥと硬化した硬化性樹脂含浸補強層の熱
膨張量の差を比較すると、第３図ではＵＨＭＷＰＥ中の
硬化した硬化性樹脂が熱膨張を抑制するため、Δ！１く
Δｌ、となり、めっき銅の界面における変形量がより小
さくなる。

したがって、第３図の基板では導通信顧性が向上する。

本発明の高周波回路用基板は、例えば超高分子量ポリエ
チレンの多孔質シートの両面又は片面に未硬化で溶融粘
度３０００ポイズ以下の硬化性樹脂が含浸された補強シ
ート（以下プリプレグと称することがある）を積層し、
更に金属導体シートを積層し、これを加熱加圧して多孔
質シートの多孔質を消失させると同時に未硬化の硬化性
樹脂を多孔質に浸入させ、硬化を行うことにより製造す
ることができる。

プリプレグとしては、印刷回路用基板として通常用いら
れているガラス布、ガラス不織布、プラスチック繊維の
織布、不織布等の補強材に硬化性樹脂ワニスを含浸乾燥
させたものが挙げられる。

含浸させる硬化性樹脂としては、ポリエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ジアリル
フタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド・ト
リアジン樹脂、ＰＰＯ樹脂若しくはＰＰＳ樹脂と架橋性
ポリマー又は架橋性モノマーとの樹脂組成物が挙げられ
る。好ま１．　＜はεｒやｔａｎδが比較的低いポリエ
ステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂が用いられ
る。コストの面からエポキシ樹脂が更に好ましい。硬化
性樹脂の溶融粘度が３０００ポイズ以下であると、基板
を作成する際の加熱加圧によりＵＨＭＷＰＨの多孔質の
内部まで硬化性樹脂が十分含浸され、第１図のようなＵ
ＨＭＷＰＥ中に硬化性樹脂が分散した構造を得ることが
できる。また、プリプレグの使用量は５０〜２００　ｇ
／ｒｒｆが好ましく、補強層の厚みは３０〜２００μｍ
が好ましい。

本発明の超高分子量ポリエチレンの多孔質シートに用い
られるＵＨＭＷＰＥは、チーグラー法重合技術により製
造され、その平均分子量は粘度法による測定で１００万
〜５００万と一般のポリエチレンの２万〜２０万に比べ
て極めて大きい分子量をもつものである。例えば、三井
石油化学工業（ハイゼンクスミリオン、ミペロン）、旭
化成工業（サンテンク）、西独ヘキスト社（ＨＯ３ＴＡ
ＬＥＮ、ＧＵＲ）、米国パーキュレス社（ＨＩ　ＦＡＸ
、１０００）などで上布しているものが好適に用いられ
る。

ＵＨＭＷＰＥの多孔質シートはＵＨＭＷＰＥ粉末粒子を
焼結させ、粒子同士を融着により接合し、厚み０．５〜
５閣のシートに成形したものである。

接合した粒子の外側には空気の連続層が存在する。

ＵＨＭＷＰＥの多孔質シートの製造法は、例えばフィル
ム、金属ベルトなどの基材上にＵＨＭＷＰＥの粉末粒子
を投入し、これをロールやバーによりそれらと基材との
間隔を一定に保つようにして得た間隔に通しＵＨＭＷＰ
Ｅの粉末粒子を一定厚みに賦形させ、更に加熱炉に通し
粒子同士を加熱焼結させて、ＵＨＭＷＰＥの多孔質シー
トを連続して成形する方法がある。このとき、ＵＨＭＷ
ＰＥ粉末粒子に接着剤をコートしたり、接着性を有する
粒子や安定剤、難燃剤、着色剤などを添加することもで
きる。

ＵＨＭＷＰＥ粉末は平均粒子径がｏ、ｏｏｌ〜１叩であ
るものが好ましい。得られるＵＨＭＷＰＥの多孔質シー
トの表面が平滑になるためには、平均粒子径がＯ，ＯＯ
ｌ〜０．１　ｏｎであるものが特に好ましい。

金属導体シートは、銅、銅合金、アルミニウム、ニッケ
ル、鉄、鉄合金、ステンレス、金、銀、白金等の箔又は
板である。好ましくは銅箔、アルミニウム箔、アルミニ
ウム板、鉄合金板である。また、金属箔又は板の代わり
に所定の回路を形成するためのめっきでもよい。これら
の厚さは通常、１０〜５０μｍである。

加熱加圧の条件は、通常、１３０〜２５０　”Ｃ１印加
圧力２０〜８０ｋｇ／ｃｊ　（０，２〜７．８ＭＰａ）
、印加時間２０〜１２０分で行われ、ＵＨＭＷＰＥ多孔
質シート、プリプレグ、金属シートを鏡板に挟み、均一
な条件で加熱加圧することが好ましい。

〔作用〕

本発明の高周波回路用基板は、ＵＨＭＷＰＥ中に硬化性
樹脂が分散されているため、ＵＨＭＷＰＥの平板方向の
熱膨張量が抑制され、プリプレグとの界面の熱膨張差が
小さくなり、スルーホールの導通信頼性が向上するもの
と思われる。また、スルーホール内壁にめっき銅との密
着がよい硬化性樹脂が分散されているため、内壁全域に
おいてめっき銅との密着が確保されるものと思われる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。

実施例１ ＵＨＭＷＰＥとしてミペロンＸＭ２２０（平均粒子径０
．０３　ａｍ、融点１３６°Ｃ１嵩密度０．４ｇ／ｄ、
ポリエチレンの真密度０．９４ｇ／ｃｊ、三井石油化学
工業株式会社商品名）をガラス板上に０．８謹厚みに賦
形し、１６０°Ｃの加熱炉中で２０分間加熱焼結を行い
、みかけ密度０．５ｇ／ｃ＋ａのＵＨＭＷＰＥの多孔質
シートを得た。

この多孔質シートを２枚重ね、両面に厚さ６０μｍのガ
ラス布に溶融粘度２０００ポイズの臭素化ビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹Ｐａ（Ｔｇ　　１３０℃）を含浸させ
たプリプレグ（樹脂分６０重量％）を介して厚さ３５μ
ｍの電解銅箔（古河サーキットフォイル株式会社）を積
層し、ステンレス製の鏡板を用い、１７５℃、４０ｋｇ
／Ｃ１ｉの条件で９０分間加熱加圧し、厚さ０．９５ｍ
ｍの高周波回路用基板を得た。

比較例１ 溶融粘度が４０００ポイズのエポキシ樹脂を含浸させた
プリプレグを用いたほかは実施例１と同様にして、厚さ
０．９５　ｍの高周波回路用基板を得た。

上記２種類の高周波回路用基板の断面を走査型電子顕微
鏡で観察した。実施例ではＵＨＭＷＰＥの中心までエポ
キシ樹脂が分散されていたのに対し、比較例においては
界面から０．２５ｍｍ付近までの分散は認められたが、
中心はＵＨＭＷＰＥのみであった。

またＪＩＳ　　Ｃ５０１２によるテストパターンに適合
させてドリルで穴明けし、無電解銅めっき液ＣＵＳＴ２
０１　（日立化成工業株式会社商品名）を用い、０．５
μｍ厚のめっきの後、硫酸銅電気めっきにより４０μｍ
厚のめっきを行い、スルーホールめっきが成された試料
を得た。このとき実施例１ではめっきの付着は十分であ
ったが、比較例１においてはＵＨＭＷＰＥとの壁面で剥
離を生じた。６０℃、２時間のクロム酸硫酸混液処理に
より、比較例１においてもめっきが付着可能となったの
で、実施例、比較例ともに処理を行ったスルーホールめ
っき試料にテストパターンを形成し、めっきスルーホー
ルの引き抜き強さの試験と、２６０°Ｃのオイルによる
熱衝撃試験を行った。その結果を第１表に示す。

第１表 隔と同じ５．０８ａｍの試料の熱膨張量を計算した。

結果を第２表に示す。

第２表 ９テストパターンの導通抵抗が２０％以上変化するまで
の回数 実施例１においてスルーホールめっきの密着性、導通信
顛性は大きく向上している。

熱膨張の抑制の効果を調べるため、ＵＨＭＷＰＥのみ、
エポキシ樹脂のみのシート、そして実施例に用いたエポ
キシ樹脂のプリプレグ及び実施例の基板と同じ分率にな
るようにエポキシ樹脂のワニスを含浸し、プレスして得
たエポキシ樹脂分散ＵＨＭＷＰＥシートの平板方向の熱
膨張量を、それぞれ熱機械分析装置（理学電気製ＴＭＡ
８１４０）により（２０°Ｃ〜２６０°Ｃ）測定した。

その値をもとに、テストパターンのスルーホールの間プ
リプレグとＵＨＭＷＰＥシートの積層体では、第２表の
数値がそのまま界面における平板方向のひずみの差（第
３．４図のΔ！１、Δ１２）とはならない。しかしシー
トの熱膨張量が少ないほど、プリプレグとの界面におけ
るひずみの差が小さくなる。したがって、エポキシ樹脂
分散ＵＨＭＷＰＥシートを用いることにより、スルーホ
ール内壁のめつき銅の変形量を減少させ、導通信顛性を
向上できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ＵＨＭＷＰＥ中に硬化性樹脂が分散さ
れていることにより、スルーホールめっきの密着性がよ
く、ＵＨＭＷＰＥの平板方向の熱膨張が抑制されるため
導通信転性のよい基板を得ることができる。またプリプ
レグに溶融粘度２０００ポイズ以下のエポキシ樹脂を用
いることにより、ＵＨＭＷＰＥに硬化した硬化性樹脂が
分散された基板の製作が可能である。

符号の説明 めっき銅　　　　　２．２′金属導体層３′硬化した硬
化性樹脂含浸補強層 超高分子量ポリエチレン 硬化した硬化性樹脂

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高周波回路用基板、第２図は硬化
した硬化性樹脂が分散していない基板にそれぞれスルー
ホールめっきを施した場合の基板の部分断面図である。 また、第３図及び第４図はそれぞれ第１図及び第２図の
基板に熱がかかった場合の熱膨張を模式的に示した部分
断面図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．超高分子量ポリエチレン中に硬化した硬化性樹脂が
   分散されてなるシートの両面又は片面に硬化した硬化性
   樹脂含浸補強層が積層され、更に金属導体層が設けられ
   ていることを特徴とする高周波回路用基板。
2. ２．硬化性樹脂がエポキシ樹脂である請求項１記載の高
   周波回路用基板。
3. ３．超高分子量ポリエチレンの多孔質シートの両面又は
   片面に未硬化で溶融粘度３０００ポイズ以下の硬化性樹
   脂が含浸された補強シートを積層し、更に金属導体シー
   トを積層し、これを加熱加圧して多孔質シートの多孔質
   を消失させると同時に未硬化の硬化性樹脂を多孔質に浸
   入させ、硬化を行うことを特徴とする高周波回路用基板
   の製造方法。
4. ４．硬化性樹脂がエポキシ樹脂である請求項２記載の高
   周波回路用基板の製造方法。