JPH08293650A - 高周波回路用基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波回路用基板を構成する誘電体シートの
強度が高く、誘電率や誘電正接が低くて誘電率のばらつ
きが小さく、かつ誘電体シートと金属箔とのピール強度
が高く、反りが少ない高周波回路用基板を提供する。 【構成】 誘電体シートの少なくとも片面に接着層を介
して金属箔が積層されてなる高周波回路用基板であっ
て、前記誘電体シートが強化用繊維とポリオレフィン系
ポリマーとからなり、誘電体シートと金属箔とのピール
強度が０．５ｋｇ／ｃｍ以上であることを特徴とする高
周波回路用基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業用の利用分野】本発明は、高周波回路用基板に関
するものであり、さらに詳しくは衛星放送等のマイクロ
波受信用平板アンテナや、衛星通信、移動体無線等に好
適に利用できる高周波回路用基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、エレクトロニクス分野や通信用分
野において使用される周波数は、半導体技術等の進歩に
伴って次第に高周波の領域に移行し、従来のキロヘルツ
の領域からメガヘルツやギガヘルツの領域にシフトして
いる。これらの高周波帯域では伝送のエネルギー損失が
大きくなりやすいので、比誘電率（以下εｒという）や
誘電正接（以下ｔａｎδという）がより小さな誘電体を
用いた基板が必要になってきている。

【０００３】これら高周波回路用基板の誘電体層には、
従来よりポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、
ポリスチレンやポリフェニレンオキシド等のようなεｒ
やｔａｎδの低い材料をガラス繊維織物や不織布などの
補強材で強化した材料が用いられてきたが、補強材であ
るガラス繊維は一般にεｒやｔａｎδが高いために伝送
のエネルギー損失を低下させることには限界があった。

【０００４】一方、空気は比誘電率が１と低いので、こ
れを誘電体層に含有させてεｒやｔａｎδを低下させた
高周波回路用基板が知られており、例えば特開昭６０−
１６７３９４号公報には、ガラス微小中空球をポリオレ
フィン樹脂の誘電体層に混入させた回路基板が開示され
いるが、これらの誘電体層を用いた回路基板は、誘電体
層中で微小中空球を均一に分散させることが難しく、ε
ｒのばらつきが大きいこと、また温度変化に対しての寸
法変化や反りが大きくなる傾向があるという問題があっ
た。

【０００５】また、特開昭６３−５８９８８号公報、特
開平２−２６１６４１号公報および特開平３−１３３１
７号公報などにはポリオレフィン等の樹脂粉末を焼結し
て得られる樹脂粉末と空気の分散焼結誘電体（プラスチ
ック粉末焼結多孔質体）を基板の誘電体層に使用する方
法が提案されている。この方法により製造される基板
は、εｒやｔａｎδが小さく高周波特性は良好である
が、誘電体層であるシートの強度が不十分であるため、
シートの内面に金属箔を積層した場合、反りが発生しや
すいという問題があった。

【０００６】一方、特開平５−２７１４３６号公報に
は、ポリオレフィン系ポリマーと強化繊維とからなる誘
電体シートは、高周波帯で使われる金属張り積層板に利
用することができ、得られた基板は反りが少ないもので
あることが開示されている。しかしながら、高周波回路
用基板として使用していくには、上記誘電体シートと金
属箔との接着強度を向上させる必要があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような状況に鑑
み、本発明の課題は、誘電体シートの強度が高く、εｒ
やｔａｎδが低くてεｒのばらつきが小さく、かつ誘電
体シートと金属箔とのピール強度が大きく、反りが少な
い高周波回路用基板を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、特定の強化用
繊維で強化されたポリオレフィン系ポリマーからなる誘
電体シートに接着層を介して金属箔を積層すると、前記
課題が達成されることを見い出し、本発明に到達した。

【０００９】すなわち、本発明は、誘電体シートの少な
くとも片面に接着層を介して金属箔が積層されてなる高
周波回路用基板であって、前記誘電体シートが強化用繊
維とポリオレフィン系ポリマーとからなり、誘電体シー
トと金属箔とのピール強度が０．５ｋｇ／ｃｍ以上であ
ることを特徴とする高周波回路用基板を要旨とするもの
である。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。図１〜図
３は本発明の高周波回路用基板の各種態様の積層構造を
示す断面図であり、図１は金属板４の上に接着層２を介
して誘電体シート３が積層され、さらに接着層２を介し
て金属箔１が積層された高周波回路用基板であり、図２
は誘電体シート３の両面に接着層２を介して金属箔１が
積層されてなる高周波回路用基板であり、図３は誘電体
シート３の片面に接着層２を介して金属箔１が積層され
てなる高周波回路用基板である。

【００１１】誘電体シートは、強化用繊維とポリオレフ
ィン系ポリマーとから構成されていて、誘電体シートの
気孔率は２０〜８０体積％が好ましく、３０〜５０体積
％であることがより好ましい。気孔率が２０体積％より
小さいとεｒやｔａｎδが大きくなる傾向にあり、８０
体積％を超えるとシートの強度が小さくなる傾向にあ
る。

【００１２】強化用繊維としては、ポリプロピレン繊
維、ポリエチレン繊維、超高分子量ポリエチレン繊維な
どのポリオレフィン系繊維、ポリテトラフルオロエチレ
ン繊維、石英繊維、ガラス繊維などが挙げられるが、ポ
リプロピレン繊維、超高分子量ポリエチレン繊維が特に
好ましく、これらは混合して用いることもできる。強化
用繊維の平均繊維長は、１〜５０ｍｍであることが好ま
しく、３〜２５ｍｍであることがより好ましい。平均繊
維長が１ｍｍより短い場合には、十分な強度のシートが
得られにくい傾向があり、５０ｍｍを超える場合は、ポ
リオレフィン系ポリマーとの十分な均一性が得られにく
い傾向がある。また強化用繊維の平均繊維径としては、
２〜１００μｍであることが好ましく、５〜５０μｍで
あることがより好ましい。平均繊維径が２μｍ未満では
気孔率が小さくなる傾向にあり、１００μｍを超えると
十分な強度のシートが得られにくい傾向にある。

【００１３】ポリオレフィン系ポリマーとしては、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリ−
４−メチルペンテン、塩素化ポリエチレンなどのポリオ
レフィン単独重合体、及びエチレンとプロピレン、イソ
ブチレン、イソペンテン、１−ヘキセン、４−メチルペ
ンテン、アクリル酸、メタアクリル酸、又は酢酸ビニル
とのポリオレフィン共重合体などが挙げられ、共重合体
におけるエチレン以外の共重合成分の配合量としては１
０モル％以下が好ましい。これらの中でも、ポリエチレ
ンが好ましく、特に分子量が約１００万以上（粘度法に
よる測定値）の超高分子量ポリエチレンが好ましい。

【００１４】ポリオレフィン系ポリマーの使用形態は粉
末で用いるのが好ましく、その粉末の粒子径としては、
０．４ｍｍ以下が好ましく、０．０１〜０．４ｍｍであ
ることがより好ましい。０．０１ｍｍより小さいと２次
凝集を起こしやすい傾向があり、０．０４ｍｍを超える
と強化用繊維との十分な均一性が得られにくい傾向があ
る。また、ポリオレフィン系ポリマーの一部をパルプと
して用いると、誘電体シートの強度が向上し金属箔との
接着強度が向上する。パルプとしては、ポリエチレン系
パルプを用いるのが好ましい。

【００１５】誘電体シートにおける強化用繊維とポリオ
レフィン系ポリマーとの混合比としては、ポリオレフィ
ン系ポリマー１００重量部に対して、強化用繊維２５〜
４００重量部であることが好ましく、３０〜１００重量
部であることがより好ましい。強化用繊維の割合が２５
重量部より小さいと十分な強度のシートが得られにくい
傾向があり、４００重量部を超えるとシートを作製する
ことが難しくなる傾向がある。また前記したパルプの割
合としては、シートの強度及び金属箔との接着性の点か
らポリオレフィン系ポリマー１００重量部に対し５〜１
７重量部とするのが好ましい。

【００１６】本発明において接着層は誘電体シートと金
属箔又は金属板との接着性を向上させるために設けるも
のであるが、誘電体シートのεｒやｔａｎδを低く保つ
ためにはできる限り薄くすることが好ましく、通常は接
着強度等の点から０．０３〜０．１ｍｍのものが好まし
く用いられる。接着層としては、熱接着性フィルムや合
成樹脂系接着剤が用いられるが、熱接着性フィルムの方
が作業性の点で優れているので好ましい。

【００１７】熱接着性フィルムとしては、例えばエチレ
ン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン−無水マレ
イン酸グラフト共重合体、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、エチレン−メタク
リル酸重合体、エチレン−メタクリル酸グリシジル−酢
酸ビニル三元共重合体などのようにポリオレフィンに
α、β−不飽和カルボン酸、そのエステル、その酸無水
物を共重合もしくはグラフト共重合させたものが挙げら
れ、中でもエチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエ
チレン−無水マレイン酸グラフト共重合体が好ましい。

【００１８】本発明において、金属箔または金属板とし
ては、銅、白銅、青銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、
ステンレス、金、銀、白金等の箔または板が挙げられ
る。金属箔としては、一般には印刷回路用の銅箔が好ま
しく、銅箔の中でも極めて高純度の無酸素銅箔や圧延銅
箔が高周波帯域での伝送損失が少ない点で特に好まし
い。金属箔の厚みとしては、１０〜５０μｍのものが好
ましく用いられる。また金属板は接地導体としての役割
や基板のそり防止に用いられるものであり、その中でも
アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス等が
好適であり、高周波帯域の伝送損失を少なくする目的
で、これらの表面に銅メッキ、銀メッキ、金メッキなど
を施してもよい。金属板の厚みとしては、通常０．５〜
２ｍｍ程度のものが好ましく用いられるが、金属板は不
要な場合は使用しなくてもよい。

【００１９】本発明の高周波回路用基板は、誘電体シー
トの少なくとも片面に接着層を介して金属箔が積層され
てなるものであり、誘電体シートと金属箔とのピール強
度は０．５ｋｇ／ｃｍ以上であることが必要である。ピ
ール強度が０．５ｋｇ／ｃｍより小さいと、導体回路形
成時に金属箔が誘電体シートより剥れてしまうことがあ
る。

【００２０】本発明の高周波回路用基板の製造方法とし
てはなんら限定されないが、例えば、次のようにして製
造することができる。まず、ポリオレフィン系ポリマー
粉末１００重量部に対し、強化用繊維２５〜４００重量
部と、必要に応じてポリエチレン系パルプ５〜１５重量
部とを水中に分散、混合した後、抄紙機などを用いて水
中の固形分をシート状に固液分離し、次いでこの湿った
シート状物を乾燥することにより目付が２００〜１００
０ｇ／ｍ² 程度の複合化シートを得る。

【００２１】水中にポリオレフィン系ポリマー粉末と強
化用繊維とポリエチレン系パルプとを分散、混合する際
には、結合剤を用いることが好ましく、そのような結合
剤としては、例えば、結合したスルホニウム基、スルホ
オキソニウム基、イソチオウロニウム基、ピリジニウム
基、第四級アンモニウム基、サルフェート基、スルホネ
ート基又はカルボキシレート基を含有する、アクリルポ
リマー又はスチレン／ブタジエンポリマーのような、結
合した陰イオンもしくは陽イオン電荷を有する実質的に
水に不溶な有機ポリマーが水に分散したポリマーラテッ
クスが挙げられる。この結合剤の添加量は、固形分とし
て０．１〜１０重量％添加することが好ましく、特に
０．２〜５重量％添加することが好ましい。この他にも
澱粉、特に天然澱粉またはコーンスターチのような線状
澱粉並びに、陽イオン澱粉を含む酵素的もしくは化学的
に変性した澱粉を結合剤として用いることもできる。

【００２２】さらにポリオレフィン系ポリマー粉末と強
化用繊維とポリエチレン系パルプとを水中で分散、混合
する際には、有機凝集剤を用いることも好ましく、その
ような有機凝集剤としては、アルミニウム・ポリクロリ
ド（アルミニウム・ヒドロオキシクロリド）、一部加水
分解したポリアクリルアミド、変性陽イオンポリアクリ
ルアミド、ジアリルジエチルアンモニウムクロリドなど
の種々の有機凝集剤が挙げられる。この有機凝集剤の添
加量は複合化シートの約３重量％未満が好ましく、１重
量％未満であることがより好ましい。この他にも、水中
で分散させたスラリーの粘度を調整する目的で、キサン
タンガム等の粘度調整剤も使用することができる。

【００２３】前記のようにして得た複合化したシート
を、１枚もしくは２枚以上積層して加熱プレスし、しか
る後冷却プレスすることにより誘電体シートを得る。こ
のときの加熱温度としては、ポリオレフィン系ポリマー
の融点より１０〜５０℃高めであることが好ましく、圧
力としては、２〜５０ｋｇ／ｃｍ² であることが好まし
く、プレス時間としては、２〜１０分間であることが好
ましい。また冷却プレスする際には加熱プレスと同圧力
で、しかも温度１０〜５０℃で１〜５分間行うことが好
ましい。

【００２４】次いで、得られた誘電体シート一方の面に
熱接着性フィルムを介して金属箔を、他方の面に熱接着
性フィルムを介して金属板を配置し（あるいは、得られ
た誘電体シートの両面又は一方の面に熱接着性フィルム
を介して金属箔を配置し）、これらをバッチプレス板の
間に一定のクリアランスをもって載置し、加熱プレスし
たのち冷却プレスする。このときの加熱温度としては、
熱接着性フィルムの融点より５〜５０℃高めにすること
が好ましく、圧力としては２〜８０ｋｇ／ｃｍ² である
ことが好ましく、プレス時間としては、２〜１０分間で
あることが好ましい。また冷却プレスする際には、加熱
プレスと同圧力で、しかも温度１０〜５０℃で１〜５分
間行うことが好ましい。

【００２５】このように構成されている高周波回路用基
板は、それを構成する誘電体シートが強化用繊維で強化
されているので、強度が高く、また、気孔率が２０〜８
０体積％であり、しかも気孔が均一に形成されているの
で、εｒが通常２以下となり、ｔａｎδが低くてεｒの
ばらつきが小さい。また、誘電体シートと金属箔とのピ
ール強度も高く、０．５ｋｇ／ｃｍ以上であるので、導
体回路形成時にも誘電体シートからの剥がれもなく、ま
た、基板の反りも小さい。したがって、このような高周
波回路用基板は、衛星放送等のマイクロ波受信用平板ア
ンテナや、衛星通信、移動体無線等の高周波回路用基板
に好適に利用できる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。なお実施例中の特性については次の方法で測定し
た。 （１）誘電体シートの気孔率 気孔を有しないポリオレフィン系ポリマーと強化用繊維
からなる複合体の理論密度をＡｇ／ｃｍ³ とし、この複
合体からなる本発明の誘電体シートの見掛け密度をＢｇ
／ｃｍ³ として次式により気孔率を求めた。 （Ａ−Ｂ）／Ａ×１００（％）

【００２７】（２）誘電体シートのεｒ及びｔａｎδ ＹＨＰ社製のＲＦネットワークアナライザーＨＰ−８７
５７Ｓを用いて１１〜１２ＧＨ_Z 領域における誘電体シ
ートの２５℃でのεｒ及びｔａｎδを測定した。

【００２８】（３）εｒのばらつき ３００ｍｍ角の誘電体シートについて、縦、横とも５ｍ
ｍ間隔で計２５箇所で測定したときのεｒの（最大値−
最小値）をもって、εｒのばらつきとした。

【００２９】（４）引張り強度 ＪＩＳ−Ｋ７１１３に従って誘電体シートの引張り強度
を測定した。

【００３０】（５）ピール強度 ＪＩＳ−Ｃ６４８７に従って誘電体シートと金属箔との
ピール強度（引剥し強度）を測定した。

【００３１】（６）基板の反り ３００ｍｍ角の誘電体シートの両面に融点８０℃で５０
μｍ厚の熱誘着性フィルムを介して、厚さ１０５μｍの
銅箔を積層し、１ｋｇ／ｃｍ² の圧力下で、１２０℃で
１分間プレスすることにより得られた基板を水平な台の
上に載せたときの台からの最大変位を測定した。

【００３２】実施例１ 水１７．５リットル中に攪拌しながらキサンタンガム
０．２５ｇを加えたのち、強化用繊維として平均繊維長
が５ｍｍのポリプロピレン繊維（大和紡社製、マーキュ
リーＰＺＬ）３５．０ｇをこの水に加え、５分間攪拌し
て十分に分散させた。次いで、この分散物に、ポリオレ
フィン系ポリマーとして超高分子量ポリエチレン（三井
石油化学工業社製、ミペロンＸＭ−２２０）１２２．５
ｇとポリエチレン製パルプ（三井石油化学工業社製、Ｓ
ＷＰ−Ｅ４００）１７．５ｇと固体アクリル系ラテック
ス３．５ｇとを加えた後、０．５重量％の陽イオン凝集
剤（ベッツ ラボラトリー社製、ベッツ１２６０）６３
ｇを徐々に加えることによって凝集させてスラリーを得
た。

【００３３】このスラリーを水１７．５リットルを含有
するシートマシン（熊谷理機工業社製）に加え、０．１
８ｍｍのスクリーン上で固液分離して湿ったシートを
得、次いで得られたシートを軽く圧縮した後、１１０℃
で乾燥することにより３５０ｇ／ｍ² の目付を有する複
合化したシートを得た。次いでこの複合化したシートを
正方形（３００ｍｍ角）に裁断し、そのうちの１枚を両
面に離型紙を挟んで、５ｋｇ／ｃｍ² の圧力下で、１５
０℃で５分間加熱プレスした後、同圧力下で３０℃で２
分間冷却プレスを行って誘電体シートを得た。

【００３４】次に、各々の大きさが３００ｍｍ角であ
り、厚さ１ｍｍのアルミニウム板（ＪＩＳ１１００−Ｈ
１８）、厚さ５０μｍの熱接着性フィルム（東セロ社
製、アドマーＸＥ０７０）、前記のようにして得た誘電
体シート、厚さ５０μｍの熱接着性フィルム（東セロ社
製、アドマーＸＥ０７０）及び厚さ３５μｍの圧延銅箔
（福田金属箔粉工業社製、ＲＣＦ−５Ｂ）をこの順序で
積層し、これら全体を内間隔が３０２ｍｍ角で厚さ１．
８２ｍｍ、幅１０ｍｍのアルミ製スペーサー内に載置
し、５ｋｇ／ｃｍ² の圧力下で１５０℃で５分間加熱プ
レスした後、同圧力下で、３０℃で２分間冷却プレスを
行って、図１に示す断面構造で、厚みが１．８２ｍｍの
高周波回路用基板を作製した。得られた高周波回路用基
板の特性を表１に示す。

【００３５】実施例２ 強化用繊維として、平均繊維長が５ｍｍのポリプロピレ
ン繊維（大和紡社製、マーキュリーＰＺＬ）１７．５ｇ
と平均繊維長６ｍｍの超高分子量ポリエチレン繊維（三
井石油化学工業社製、テクミロンＮＣ−３１０）１７．
５ｇとの混合物を用いること以外は、実施例１と同様に
して厚みが１．８２ｍｍの高周波回路用基板を作製し
た。その特性値を表１に示す。

【００３６】実施例３ ポリオレフィン系ポリマーとして、超高分子量ポリエチ
レン粉末（東洋インキ社製、ＰＥ−ＣＯＮＰ−１４０
７）１２５ｇとポリエチレン製パルプ（三井石油化学工
業社製、ＳＷＰ−Ｅ４００）１５ｇを用いること以外
は、実施例１と同様にして厚みが１．８２ｍｍの高周波
回路用基板を作製した。その特性値を表１に示す。

【００３７】実施例４ 実施例１で得られた３５０ｇ／ｍ² の目付を有する複合
化シートを正方形（３００ｍｍ角）に裁断し、その５枚
を重ね、両面に離型紙を挟んで、５ｋｇ／ｃｍ ² の圧力
下で、１５０℃で５分間加熱プレスした後、同圧力下で
３０℃で２分間冷却プレスを行って誘電体シートを得
た。次いで、各々の大きさが３００ｍｍ角で、厚さ１８
μｍの圧延銅箔（福田金属箔粉工業社製、ＲＣＦ−５
Ｂ）、厚さ５０μｍの接着性フィルム（東セロ社製、ア
ドマーＸＥ０７０）、上記の誘電体シート、厚さ５０μ
ｍの熱接着性フィルム（東セロ社製、アドマーＸＥ０７
０）、及び厚さ１８μｍの圧延銅箔（福田金属箔粉工業
社製、ＲＣＦ−５Ｂ）の順に積層し、これら全体を内間
隔が３０２ｍｍ角で、厚さ３．２ｍｍ、幅１０ｍｍのア
ルミ製スペーサー内に載置し、５ｋｇ／ｃｍ² の圧力下
で１５０℃で５分間加熱プレスした後、同圧力下で３０
℃で２分間冷却プレスを行って、図２に示す断面構造
で、厚みが３．２ｍｍの高周波回路用基板を作製した。
その特性値を表１に示す。

【００３８】比較例１ 超高分子量ポリエチレン粉末（三井石油化学工業社製、
ミペロンＸＭ−２２０）４３ｇを、厚さ０．８ｍｍのス
ペーサーを用いて１７０℃、プレス圧５ｋｇ／ｃｍ² 、
プレス時間１０分で焼結成形を行って３００ｍｍ角の誘
電体シートを得た。この誘電体シートを使用した以外
は、実施例１と同様にして、厚みが１．８２ｍｍの高周
波回路用基板を作製した。その特性値を表１に示す。

【００３９】比較例２ 厚さ５０μｍの熱接着性フィルムを使用しないこと以外
は、実施例１と同様にして厚みが１．８２ｍの高周波回
路用基板を作製した。その特性値を表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】本発明の高周波回路用基板は、それを構
成している誘電体シートの強度が高く、εｒ及びｔａｎ
δ低くてεｒのばらつきが小さい。また、誘電体シート
と金属箔とのピール強度も高いので、導体回路形成時に
も誘電体シートからの剥がれもなく、反りが小さい。し
たがって、本発明の高周波回路用基板は、衛星放送等の
マイクロ波受信用平板アンテナや、衛星通信、移動体無
線等の高周波回路用基板に好適に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高周波回路用基板の積層構造の１例を
示す断面図である。

【図２】本発明の高周波回路用基板の積層構造の他の例
を示す断面図である。

【図３】本発明の高周波回路用基板の積層構造の他の例
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 金属箔 ２ 接着層 ３ 誘電体シート ４ 金属板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体シートの少なくとも片面に接着層
   を介して金属箔が積層されてなる高周波回路用基板であ
   って、前記誘電体シートが強化用繊維とポリオレフィン
   系ポリマーとからなり、誘電体シートと金属箔とのピー
   ル強度が０．５ｋｇ／ｃｍ以上であることを特徴とする
   高周波回路用基板。