TWI821355B - 高頻電路基板 - Google Patents

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Abstract

本發明提供使相對介電係數與損耗正切之值降低,機械強度與耐熱性優異,容易實現活用由MHz帶域到GHz帶域之大容量/高速通訊的高頻電路基板。 係具有聚醚醚酮樹脂膜(1)之高頻電路基板,特徵為:聚醚醚酮樹脂膜(1)在頻率800MHz以上100GHz以下的範圍之相對介電係數為3.5以下而損耗正切(loss tangent)為0.007以下,聚醚醚酮樹脂膜(1)的結晶度為15%以上,聚醚醚酮樹脂膜(1)的最大拉伸強度為80N/mm2 以上,且斷裂伸長度為80%以上,聚醚醚酮樹脂膜(1)的拉伸彈性率為3000N/mm2 以上,聚醚醚酮樹脂膜(1)的焊錫耐熱性為在288℃焊錫浴終使聚醚醚酮樹脂膜(1)漂浮10秒鐘也不會變形。

Description

高頻電路基板
本發明係關於在MHz帶域到GHz帶域使用的高頻電路基板,更詳細地說,是關於在800MHz到100GHz以下的帶域使用的高頻電路基板之發明。
近年來,需求急速擴大的多機能行動電話、平板終端等移動資訊通訊機器、次世代電視等電子機器,要求使更大容量的資料更高速地送受訊,伴此檢討著電氣訊號的高頻化。例如,在移動資訊通訊領域,第五世代移動通訊系統(5G)的檢討在整個世界上推進著(參照專利文獻1,2)。此第五世代移動通訊系統的通訊速度是前一世代的數十倍以上,為了實現此技術,檢討著電氣訊號使用10GHz以上的高頻帶域。此外,於汽車領域,作為車載雷達系統,研究著稱為毫米波的60GHz以上的高頻帶域的訊號之利用。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特表2017‐507620號公報 [專利文獻2] 日本特開2015‐210271號公報
然而,從前的電路基板,並未以活用高頻帶域之大容量/高速通訊為前提而設計/開發,所以通常形式的相對介電係數之值高達4.3程度,通常形式的損耗正切也為高達0.018程度之值。大容量/高速通訊用的電路基板,要求相對介電係數或損耗正切等介電特性要低,耐熱性或機械強度等特性優異的材料。在此,所謂相對介電係數,是顯示介電質內的分極程度之參數,相對介電係數越高,電氣訊號的傳送遲延越大。亦即,要提高電氣訊號的傳送速度,使高速演算成為可能,相對介電係數是越低越好。
此外,損耗正切(也稱為tanδ),是顯示介電質內傳送的電氣訊號被變換為熱而損失之量的參數,損耗正切越低,訊號的損失越少,電氣訊號的傳達率提高。相對介電係數高的話,電氣訊號的傳送速度變慢,損耗正切越高的話,電氣訊號的傳達率越低。此外,損耗正切,在高頻帶域,會伴隨著頻率的增加而增大,所以為了減少損失,有必要使用損耗正切的值較小的材料。亦即,在由MHz帶域到GHz帶域等高頻帶域使用的電路基板,強烈期待相對介電係數與損耗正切低的材料。
本發明係有鑑於前述問題而完成者,目的在於提供使相對介電係數與損耗正切之值降低,機械強度與耐熱性優異,可容易實現活用由MHz帶域到GHz帶域之大容量/高速通訊的高頻電路基板。
於本發明,為了解決前述課題,提供含樹脂膜之高頻電路基板,其中,樹脂膜為聚醚醚酮樹脂膜,此聚醚醚酮樹脂膜在頻率800MHz以上100GHz以下的範圍之相對介電係數為3.5以下,同時損耗正切(loss tangent)為0.007以下,聚醚醚酮樹脂膜的結晶度為15%以上,聚醚醚酮樹脂膜的最大拉伸強度為80N/mm2以上,且斷裂伸長度為80%以上,聚醚醚酮樹脂膜的拉伸彈性率為3000N/mm2以上,聚醚醚酮樹脂膜的焊錫耐熱性為在288℃焊錫浴中使聚醚醚酮樹脂膜漂浮10秒鐘也不會變形。
又,可以包含藉由濺鍍法被層積於聚醚醚酮樹脂膜的晶種層,與藉由熱熔接法被層積於此晶種層的導體層。
此外,樹脂膜為藉由聚醚醚酮樹脂被壓出成型的聚醚醚酮樹脂膜,聚醚醚酮樹脂的表觀剪切黏度,可以是在溫度390℃之表觀剪切速度為1×102sec-1的場合為5.0×101Pa.s以上5.0×103Pa.s以下的範圍內。
此外,聚醚醚酮樹脂膜的頻率1GHz附近之相對介電係數可為3.5以下,同時損耗正切亦可為0.007以 下。
此外,聚醚醚酮樹脂膜的頻率25GHz附近之相對介電係數可為3.5以下,同時損耗正切可為0.007以下。
此外,聚醚醚酮樹脂膜的頻率28GHz附近之相對介電係數可為3.5以下,同時損耗正切可為0.007以下。
此外,聚醚醚酮樹脂膜的頻率60GHz附近之相對介電係數可為3.5以下,同時損耗正切可為0.007以下。
進而,聚醚醚酮樹脂膜的頻率76.5GHz附近之相對介電係數可為3.5以下,同時損耗正切亦可為0.007以下。
在此,申請專利範圍之聚醚醚酮樹脂膜,並不特別限定是透明、不透明、半透明、無延伸膜、單軸延伸膜、雙軸延伸膜。此外,晶種層,因應需要,被層積於聚醚醚酮樹脂膜的單面,或者被層積於雙面。進而,相關於本發明的高頻電路基板,以在800MHz至100GHz以下之頻率帶域使用為佳。
根據本發明,高頻電路基板之聚醚醚酮樹脂膜的頻率800MHz至100GHz以下的範圍之相對介電係數為3.5以下,且損耗正切為0.007以下,所以可降低相對介電係數與損耗正切之值。亦即,可以使電氣訊號的傳送速度增快,增大訊號傳達率。結果,可以實現活用800MHz以上100GHz以下的MHz帶域到GHz帶域之大容量/高速通訊。
根據本發明,聚醚醚酮樹脂膜的頻率800MHz以上100GHz以下的範圍之相對介電係數為3.5以下,同時損耗正切為0.007以下,所以降低相對介電係數與損耗正切之值,具有可以容易實現活用了高頻帶域的大容量/高速通訊的效果。此外,使聚醚醚酮樹脂膜的結晶度為15%以上,可以確保優異的耐熱性。
此外,聚醚醚酮樹脂膜的機械特性,具體而言,最大拉伸強度為80N/mm2 以上,且斷裂伸長度為80%以上,所以聚醚醚酮樹脂膜韌性優異,可以防止聚醚醚酮樹脂膜的斷裂或破裂等。進而,拉伸彈性率為3000N/mm2 以上,所以可以對聚醚醚酮樹脂膜賦予高剛性,提高高頻電路基板製作時之操作性。
根據請求項第2項所記載之發明,藉由濺鍍法層積晶種層,所以聚醚醚酮樹脂膜與導體層可以體裁良好地密接,可以使這些的密接強度安定。此外,不使用接著劑而熱熔接導體層,所以接著劑的接著成分對高頻電路基板造成的不良影響很少。
根據請求項第3至5項記載之發明,可以活用800MHz以上100GHz以下的高頻帶實現高速通訊,藉由此實現,可以滿足通訊機器的高速大容量化的要求或條件。
以下,參照圖式說明本發明之較佳的實施型態的話,本實施型態之高頻電路基板,如圖1所示,係具有聚醚醚酮樹脂膜1之電路基板,特徵為:聚醚醚酮樹脂膜1在頻率800MHz以上100GHz以下的範圍之相對介電係數為3.5以下,同時損耗正切(loss tangent)為0.007以下,聚醚醚酮樹脂膜1的結晶度為15%以上,聚醚醚酮樹脂膜1的最大拉伸強度為80N/mm2 以上,且斷裂伸長度為80%以上,聚醚醚酮樹脂膜1的拉伸彈性率為3000N/mm2 以上,而且,聚醚醚酮樹脂膜1的焊錫耐熱性為在288℃焊錫浴終使聚醚醚酮樹脂膜漂浮10秒鐘也不會變形。
聚醚醚酮樹脂膜1,藉由至少為熱塑性樹脂之聚醚醚酮樹脂被製膜,成形為厚度1μm以上的樹脂膜。聚醚醚酮樹脂,沒有特別限定,但為具有以下的反覆單位之結晶性樹脂,玻璃轉移點通常為130℃以上160℃以下(測定方法為示差掃描熱量計),較佳為135℃以上155℃以下,更佳為140℃以上150℃以下。此外,融點通常為320℃以上360℃以下(測定方法為示差掃描熱量計),較佳為330℃以上350℃以下,更佳為335℃以上345℃以下,通常以粉狀、粒狀、顆粒狀、錠狀等適於成形加工的形式使用。
[化學式1]
聚醚醚酮樹脂的構造式之n,由機械特性的觀點來看,為10以上,較佳為20以上。此聚醚醚酮樹脂,亦可為僅由[化學式1]的反覆單位構成的同元聚合物(homopolymer),亦可具有[化學式1]以外的反覆單位。聚醚醚酮樹脂中,[化學式1]的化學構造的比例,相對於構成聚醚醚酮樹脂的所有反覆單位的合計,為50莫耳%(莫耳百分比,以下同)以上,較佳為70莫耳%以上,更佳為80莫耳%以上為最適切。
作為聚醚醚酮樹脂的具體例,可以舉出VICTREX™公司製造的商品名:Victex Powder系列,Victrex Granules系列,Daicel-Evonik公司製造的商品名:VESTAKEEP系列,Solvay Specialty Polymers公司製造的商品名:Keta Spire®聚醚醚酮系列。作為聚醚醚酮樹脂的製造方法,例如可以舉出日本特開昭50-27897號公報、特開昭5l-119797號公報、特開昭52-38000號公報、特開昭54-90296號公報、特公昭55-23574號公報、特公昭56-2091號公報等所記載之方法。
又,聚醚醚酮樹脂,在不損及本發明的效果的範圍,也可以使用與其他的可共聚合單體構成之塊狀共聚合物、隨機共聚合物、或者是變性體。
聚醚醚酮樹脂膜1,除了聚醚醚酮樹脂以外,可以因應需要而添加聚醯亞胺(PI)樹脂、聚醯胺亞醯胺(PAI)樹脂、聚醚亞醯胺(PEI)樹脂等聚醯亞胺樹脂、聚醯胺4T(PA4T)樹脂、聚醯胺6T(PA6T)樹脂、變性聚醯胺6T(PA6T)樹脂、聚醯胺9T(PA9T)樹脂、聚醯胺10T(PA10T)樹脂、聚醯胺11T(PA11T)樹脂、聚醯胺6(PA6)樹脂、聚醯胺66(PA66)樹脂、聚醯胺46(PA46)樹脂等聚醯胺樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)樹脂等聚酯樹脂、聚醚酮(PEK)樹脂、聚醚醚酮(PEEK)樹脂、聚醚酮酮(PEKK)樹脂、聚醚醚酮酮(PEEKK)樹脂、聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)樹脂等聚芳族醚酮樹脂、聚碸(PSU)樹脂、聚醚碸(PES)樹脂、聚苯基碸(PPSU)樹脂等聚碸樹脂、聚苯硫醚(PPS)樹脂、聚苯硫醚酮樹脂、聚苯硫醚碸樹脂、聚苯硫醚酮碸樹脂等聚芳族碸樹脂、聚四氟乙烯(PTFE)樹脂、聚四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚合物(PFA)樹脂、四氟乙烯-六氟丙烯共聚合物(FEP)樹脂、四氟乙烯-乙烯共聚合物(ETFE)樹脂、聚氯三氟乙烯(PCTFE)樹脂、聚偏氟乙烯(PVDF)樹脂、氟乙烯・四氟乙烯・六氟丙烯共聚合物樹脂等氟樹脂、液晶高分子(LCP)、聚碳酸酯(PC)樹脂、聚芳酯(PAR)樹脂等。
於聚醚醚酮樹脂膜1,在不損及本發明的特性的範圍內除了前述樹脂以外,可以選擇性添加防氧化劑、光安定劑、著色劑、紫外線吸收劑、可塑劑、防帶電劑、增耐熱劑、難燃劑、無機化合物、有機化合物、樹脂改質劑等。
聚醚醚酮樹脂膜1的厚度,只要是1μm以上1000μm以下即可,沒有特別限定,由充分確保高頻電路基板的厚度、操作性或薄型化的觀點來看,較佳為10μm以上800μm以下,更佳為20μm以上500μm以下,進而更佳為25μm以上250μm以下。
聚醚醚酮樹脂膜1在頻率800MHz以上100GHz以下,較佳為1GHz以上90GHz以下,更佳為20GHz以上85GHz以下,進而又更佳為25GHz以上80GHz以下的範圍之相對介電係數,由實現活用高頻帶域的高速通訊的觀點來看,為3.5以下,較佳為3.2以下,更佳為3.1以下,進而更佳為3.0以下。此相對介電係數的下限沒有特別限定,實用上為1.5以上。
具體而言,聚醚醚酮樹脂膜1的頻率1GHz附近之相對介電係數為3.0,頻率25GHz附近之相對介電係數為3.0以下,頻率28GHz附近之相對介電係數為3.0以下為較佳。此外,頻率60GHz附近之相對介電係數為3.0以下,頻率76.5GHz附近之相對介電係數為3.0以下為較佳。這是因為在聚醚醚酮樹脂膜1的頻率800MHz以上100GHz以下的範圍之相對介電係數超過3.5的場合,電氣訊號的傳送速度降低,會產生不適於高速通訊的問題的緣故。
聚醚醚酮樹脂膜1在頻率800MHz以上100GHz以下,較佳為10GHz以上90GHz以下,更佳為20GHz以上85GHz以下,進而又更佳為25GHz以上80GHz以下的範圍之損耗正切,為了實現活用高頻帶域的高速通訊,為0.007以下,較佳為0.0065以下,更佳為0.0061以下。此損耗正切的下限沒有特別限定,實用上為0.0001以上。
具體而言,聚醚醚酮樹脂膜1的頻率1GHz附近之損耗正切為0.003以下,頻率25GHz附近之損耗正切為0.004以下,頻率28GHz附近之損耗正切為0.0045以下為較佳。此外,頻率60GHz附近之損耗正切為0.006以下,頻率76.5GHz附近之損耗正切為0.007以下為較佳。這是因為在頻率800MHz以上100GHz以下的範圍之損耗正切超過0.007的場合,損失變大,訊號傳達率降低,所以不適於大容量通訊的緣故。
這些相對介電係數與損耗正切之測定方法沒有特別限定,可以舉出同軸探針法、同軸S參數法、導波管S參數法、自由空間S參數法等反射/傳送(S參數)法,使用帶線(strip line)(環狀)共振腔之測定法、空孔共振腔擾動法,使用分離介電質共振腔(split-post dielectric resonator)之測定法、使用圓筒形(分裂圓柱)空孔共振腔之測定法、使用多頻平衡型圓板共振腔之測定法、使用遮斷圓筒導波管空孔共振腔之測定法、使用法布立-培若共振腔之開放型共振腔法等等利用共振腔法之方法。
此外,還可以舉出藉由使用干涉計開放型的法布立-培若法、空孔共振腔擾動法求出高頻的相對介電係數及損耗正切的方法,根據相互感應橋式電路之3端子測定法等。這些之中,以高分解性優異的法布立-培若法最適合選用。
聚醚醚酮樹脂膜1的結晶度為15%以上,較佳為20%以上,更佳為23%以上,進而更佳為25%以上。這是因為聚醚醚酮樹脂膜1的結晶度未滿15%的場合,樹脂膜的焊錫耐熱性會產生問題。相反的,結晶度15%以上的場合,可以期待可確保作為高頻電路基板使用的機械強度的緣故。
聚醚醚酮樹脂膜1的結晶度上限沒有特別限定,以50%以下為適切。理由根據是聚醚醚酮樹脂膜1的結晶度超過50%的場合,必須要長時間的熱處理,在生產性上產生問題。
關於聚醚醚酮樹脂膜的機械特性,能夠以23℃之最大拉伸強度,斷裂伸長度、及拉伸彈性率來評估。最大拉伸強度為80N/mm2 以上,較佳為90N/mm2 以上,更佳為100N/mm2 以上。此外,斷裂伸長度為80%以上,較佳為90%以上,更佳為100%以上。這是因為最大拉伸強度未滿80N/mm2 且斷裂伸長度未滿80%的場合,聚醚醚酮樹脂膜1不具有充分的韌性,所以會有在高頻電路基板的加工中產生破斷或破裂等問題之虞。
聚醚醚酮樹脂膜1之23℃的拉伸彈性率在3000N/mm2 以上5000N/mm2 以下的範圍,較佳為3300N/mm2 以上4700N/mm2 以下的範圍,更佳為3500N/mm2 以上4500N/mm2 以下的範圍最為適切。這是因為拉伸彈性率未滿3000N/mm2 的場合,聚醚醚酮樹脂膜1剛性很差,所以在高頻電路基板加工中的操作性降低所致。相反的,超過5000N/mm2 的場合,聚醚醚酮樹脂膜1的成形需要長時間達成,無法期待成本上的削減所致。
聚醚醚酮樹脂膜1的耐熱性以焊錫耐熱性來評估。具體而言,依據日本工業標準規格C 5016之試驗法,使聚醚醚酮樹脂膜1漂浮於288℃的焊錫浴10秒鐘,確認聚醚醚酮樹脂膜1發生變形或皺紋的場合,評估為耐熱性有問題。
製造這樣的聚醚醚酮樹脂膜1的場合,可以使用含有聚醚醚酮樹脂的成形材料,採用熔融壓出成形法、輪壓成形、或鑄造成形法等公知的製造方法。這些製造方法之中,由聚醚醚酮樹脂膜1的厚度精度、生產性、操作性的提高,設備的簡化等觀點來看,藉由使用T擠壓模之熔融壓出成形法進行連續壓出成形為較佳。
在此,所謂熔融壓出成形法,是使用熔融壓出成形機,熔融混練含有聚醚醚酮樹脂的成形材料,由熔融壓出成形機的T擠壓模連續地把聚醚醚酮樹脂膜1壓出的成形方法。熔融壓出成形機,例如可以使用單軸壓出成形機或二軸壓出成形機等,沒有特別限制。
以熔融壓出成形機熔融混練的成形材料,藉由熔融壓出成形機的先端部的T擠壓模連續地壓出成形為帶形的聚醚醚酮樹脂膜1,此連續的聚醚醚酮樹脂膜1被挾於下方的複數輥間被冷卻後,被捲取機捲取而製造。
製造此聚醚醚酮樹脂膜1時,聚醚醚酮樹脂的表觀剪切黏度在溫度390℃之表觀剪切速度為1.0×102 sec-1 的場合為5.0×101 Pa・s以上5.0×103 Pa・s以下的範圍內,較佳為1.0×102 Pa・s以上3.0×103 Pa・s以下,更佳為3.0×102 Pa・s以上1.5×103 Pa・s以下,進而詳細地說是5.0×102 Pa・s以上1.0×103 Pa・s以下之範圍內。
這是因為溫度390℃的表觀剪切黏度未滿5.0×101 Pa・s的場合,由T擠壓模先端部壓出的聚醚醚酮樹脂膜1的熔融張力小,所以急劇地往輥方向拉下的話,聚醚醚酮樹脂膜1會破斷的緣故。相對於此,在表觀剪切黏度超過5.0×103 Pa・s的場合,表觀剪切黏度過高,無法由T擠壓模壓出的緣故。此聚醚醚酮樹脂的表觀剪切黏度,可以藉由市售的剪切黏度/伸長黏度測定裝置來測定。
製造了聚醚醚酮樹脂膜1之後,於此聚醚醚酮樹脂膜1上形成導電層4,進而形成導電電路的配線圖案的話,可以製作高頻電路基板。導電層4,被形成於聚醚醚酮樹脂膜1的表背兩面、或表面、背面之任一面,之後形成導電電路的配線圖案。作為用於此導電層4的導電體,通常可以使用例如銅、金、銀、鉻、鐵、鋁、鎳、錫等金屬,或者由這些金屬構成的合金。
導電層4的形成方法,可以舉出(1)熱熔接聚醚醚酮樹脂膜1與金屬箔形成導電層4的方法,(2)以接著劑接著聚醚醚酮樹脂膜1與金屬箔而形成導電層4的方法,(3)於聚醚醚酮樹脂膜1形成晶種層2,同時於此晶種層2層積形成金屬層3,形成由這些晶種層2與金屬層3構成的導電層4的方法等。
(1)之方法,為把聚醚醚酮樹脂膜1與金屬箔挾在壓製成型機或是輥間,進行加熱/加壓而形成導電層4的方法。此方法的場合,金屬箔的厚度,為1μm以上100μm以下,較佳為5μm以上80μm以下,更佳為10μm以上70μm以下的範圍內。
聚醚醚酮樹脂膜1或是金屬箔的表面,為了提高熔接強度,可以形成細微的凹凸。此外,聚醚醚酮樹脂膜1或金屬箔的表面亦可進行電暈照射處理、紫外線照射處理、電漿照射處理、火焰照射處理、ITRO處理(矽烷火焰表面處理)、氧化處理、髮絲加工、噴砂加工等表面處理。此外,聚醚醚酮樹脂膜或者金屬箔的表面也可以藉矽烷耦合劑、矽烷劑、鈦酸鹽耦合劑、或者鋁酸鹽耦合劑進行處理。
(2)之方法,為在聚醚醚酮樹脂膜1與導電層4的金屬箔間配置環氧樹脂系接著劑、酚醛樹脂系接著劑、矽氧烷變性聚醯胺醯亞胺樹脂系接著劑,被挾在壓製成型機或是輥間,進行加熱/加壓而於聚醚醚酮樹脂膜1上形成金屬箔的方法。金屬箔的厚度,為1μm以上100μm以下,較佳為5μm以上80μm以下,更佳為10μm以上70μm以下的範圍內。
聚醚醚酮樹脂膜1或是金屬箔的表面,與前述同樣,由提高接著強度的觀點來看,可以形成細微的凹凸。此外,聚醚醚酮樹脂膜1或金屬箔的表面亦可施以電暈照射處理、紫外線照射處理、電漿照射處理、火焰照射處理、ITRO處理(矽烷火焰表面處理)、氧化處理、髮絲加工、噴砂加工等表面處理。此外,聚醚醚酮樹脂膜或者金屬箔的表面也與前述同樣,可以藉矽烷耦合劑、矽烷劑、鈦酸鹽耦合劑、或者鋁酸鹽耦合劑進行處理。
(3)的方法,係於聚醚醚酮樹脂膜1上藉由濺鍍法、蒸鍍法、或無電解電鍍法等方法形成接著用晶種層2,於此晶種層2上藉由熱熔接法或蒸鍍法、電鍍法形成金屬層3,將這些晶種層2與金屬層3形成導電層4之方法。晶種層2,例如可以使用銅、金、銀、鉻、鐵、鋁、鎳、錫、鋅等金屬或者由這些金屬構成的合金。此晶種層2的厚度,通常在0.1μm以上2μm以下之範圍。
於聚醚醚酮樹脂膜1上形成晶種層2時,可以為了改良這些的接著強度而形成錨層。此錨層,可以舉出鎳或鉻等金屬,但以環境性優異的鎳最為適切。
金屬層3,例如可以使用銅、金、銀、鉻、鐵、鋁、鎳、錫、鋅等金屬或者由這些金屬構成的合金。此金屬層3,亦可為1種金屬構成的單層,亦可為2種以上金屬構成的複層或多層。金屬層3的厚度,並無特別限定,但以0.1μm以上50μm以下為佳,較佳為1μm以上30μm以下。
晶種層2與金屬層3所構成的導電層4,為0.2μm以上50μm以下,較佳為1μm以上30μm以下,更佳為5μm以上20μm以下,進而更佳為5μm以上10μm以下的範圍內。晶種層2與金屬層3,可以是相同金屬,亦可為不同的金屬。此外,於導電層4的表面上,為了防止表面的腐蝕,亦可以金或鎳等金屬形成金屬層3。
這些導電層4的形成方法之中,以容易形成10μm以下的薄膜金屬層3的(3)的方法最為適切。此(3)的方法之晶種層2,例如藉由使用銅、金、銀、鎳、鉻等的濺鍍法、蒸鍍法、無電解電鍍法等,在聚醚醚酮樹脂膜1的表面被層積形成,使聚醚醚酮樹脂膜1與金屬層3密接,發揮使密接強度安定化的機能。
層積形成晶種層2時,可以採用濺鍍法、蒸鍍法、無電解電鍍法等,但採用濺鍍法的話,可以使用種種金屬作為晶種層2,而且可得高的密接強度。此外,金屬層3,在晶種層2上藉由熱熔接法或蒸鍍法、電鍍法來形成,以採用可省略接著劑的熱熔接法最為適切。
配線圖案,可以藉由蝕刻法、電鍍法或印刷法等形成必要數量。此配線圖案之形成方法,使過切(undercut)或配線過細的發生抑制在最小限度,可以使用可形成良好配線的硫酸-過氧化氫系、氯化鐵之蝕刻劑等。形成這樣的特定形狀的配線圖案的話,可以製造低介電性優異,可以抑制訊號損失的高頻電路基板。
根據前述,高頻電路基板以活用高頻帶之高速通訊為前提進行設計/開發,聚醚醚酮樹脂膜1的頻率800MHz以上100GHz以下的範圍之相對介電係數為3.5以下,且損耗正切為0.007以下,所以可使相對介電係數與損耗正切之值比從前更低。亦即,可以得到能夠以高速收送訊大容量高頻訊號之高頻電路基板。此外,藉由此高頻電路基板的使用,可以對於第五世代移動通訊系統的實現作出大幅貢獻。
此外,使耐熱性優異的結晶度15%以上的聚醚醚酮樹脂膜1用於基板材料,可以得到優異的焊錫耐熱特性。此外,因為使用散熱特性優異的聚醚醚酮樹脂膜1,所以可減少損失,使聚醚醚酮樹脂膜1的長期使用成為可能,活用高頻帶的高速通訊的實現變得非常容易。此外,不使用聚醯亞胺樹脂膜而使用聚醚醚酮樹脂膜1,所以可以簡易地使高頻基板多層化。
其次,圖2係顯示本發明之第2實施型態者,在此場合,聚醚醚酮樹脂膜1的表背兩面藉由濺鍍法分別層積接著用的薄的晶種層2,於各晶種層2藉由熱熔接法層積配線圖案用的金屬層3,藉由這些晶種層2與金屬層3形成導電層4亦可。其他部分,與前述實施型態相同,所以省略說明。 於本實施型態也可以期待與前述實施型態相同的作用效果,而且顯然高頻基板的配線的高密度化或高頻基板的多層化變得容易。
又,在前述實施型態,聚醚醚酮樹脂膜1的表面藉由濺鍍法層積形成晶種層2,但並不限定於此,藉由蒸鍍法或無電解電鍍法層積形成亦可。此外,亦可把高頻電路基板用於汽車防撞毫米波雷達裝置、先進駕駛支援系統(ADAS)、人工智能(AI)等。 [實施例]
以下,與比較例一起說明相關於本發明的高頻電路基板之實施例。 [實施例1] 首先,準備市售的聚醚醚酮樹脂[Solvay Specialty Polymers公司製造的商品名:Keta Spire®聚醚醚酮 KT-851NL SP(以下簡稱為「KT-851NL SP」)],將此聚醚醚酮樹脂以加熱至150℃的除濕乾燥機乾燥12小時。
如此進行使聚醚醚酮樹脂乾燥之後,將此聚醚醚酮樹脂設置於具備寬幅900mm的T擠壓模的ϕ40mm壓出成形機而熔融混練,使此熔融混練的聚醚醚酮樹脂由單軸壓出成形機的T擠壓模連續壓出,之後,藉由以加熱至210℃的金屬輥冷卻,製作了厚度12.5μm的高頻電路基板用的聚醚醚酮樹脂膜。在此,ϕ40mm單軸壓出成形機的溫度為380℃~420℃,T擠壓模的溫度為400℃。
得到聚醚醚酮樹脂膜之後,評估此聚醚醚酮樹脂膜的結晶度、介電特性、機械特性及耐熱性,結果記載於表1。介電特性藉由相對介電係數與損耗正切來評估,機械特性藉由最大拉伸強度、斷裂伸長度、及拉伸彈性率來評估。此外,耐熱性藉由焊錫耐熱性來評估。
・聚醚醚酮樹脂膜的結晶度 聚醚醚酮樹脂膜的結晶度,由聚醚醚酮樹脂膜秤量約5mg的測定試樣,使用示差掃描熱量計[SII Technology公司製造的高感度型示差掃描熱量計 X-DSC7000]以10℃/分鐘的升溫速度加熱,使用此時得到的結晶熔解峰值的熱量(J/g)、再結晶化峰值的熱量(J/g)用以下之式算出。
此處,ΔHm為聚醚醚酮樹脂膜的10℃/分鐘的升溫條件下的結晶熔解峰值的熱量(J/g)、ΔHc為聚醚醚酮樹脂膜的10℃/分鐘的升溫條件下之再結晶化峰值的熱量(J/g)、ΔHx為100%結晶化的聚醚醚酮樹脂膜的熔解能的理論值,為130J/g。
・聚醚醚酮樹脂膜的介電特性[頻率:1GHz] 聚醚醚酮樹脂膜的頻率:1GHz之介電特性,使用網路分析儀[Agilent Technology公司製造 PNA-L網路分析儀 N5230A],藉由空孔共振腔擾動法進行了測定。1GHz之介電特性的測定,除了把空孔共振腔變更為空孔共振腔1GHz[關東電子應用開發公司製造 型式:CP431]以外,依據ASTMD2520實施了測定。介電特性的測定在溫度:23℃±1℃、濕度50%RH±5%RH環境下實施。
・聚醚醚酮樹脂膜的介電特性[頻率:25GHz附近、28GHz附近、60GHz附近、76.5GHz附近] 聚醚醚酮樹脂膜的頻率:25GHz附近、28GHz附近、60GHz附近、76.5GHz附近的介電特性,使用向量網路分析儀,藉由開放型共振腔法的一種之法布立-培若法進行了測定。共振腔,使用開放型共振腔[Keycom公司製造:法布立-培若共振腔 Model No.DPS03]。
測定時,於開放型共振腔治具的試樣台上載置聚醚醚酮樹脂膜,使用向量網路分析儀以開放型共振腔法的一種之法布立-培若法進行了測定。具體而言,藉由利用在試樣台上未載置聚醚醚酮樹脂膜的狀態,以及載置聚醚醚酮樹脂膜的狀態的共振頻率的差之共振法,測定了相對介電係數與損耗正切。用於介電特性測定的具體頻率如表2所示。
介電特性的測定,具體而言在25GHz附近的介電特性,是在溫度:26℃、濕度30%的環境下,28GHz附近、60GHz附近及76.5GHz附近的介電特性是在溫度:24℃、濕度45%的環境下測定。作為特定的測定裝置,在25GHz附近、28GHz附近與60GHz附近,使用的是向量網路分析儀E8361A[Agilent Technology公司製造:製品名]。在76.5GHz附近使用的是向量網路分析儀N5227A[Agilent Technology公司製造:製品名]。
・聚醚醚酮樹脂膜的機械特性 聚醚醚酮樹脂膜的機械特性,以23℃之最大拉伸強度、斷裂伸長度、及拉伸彈性率來評估。機械特性針對樹脂膜的壓出方向與寬幅方向(壓出方向的直角方向)進行了測定。測定依據JIS K7127,以拉伸速度50mm/分鐘,溫度23℃的條件實施。
・聚醚醚酮樹脂膜的焊錫耐熱性 聚醚醚酮樹脂膜的焊錫耐熱性,依據JIS C 5016之試驗法,使樹脂膜在288℃的焊錫浴漂浮10秒鐘,冷卻至室溫後,藉由目視觀察樹脂膜有無變形或皺紋的發生。 ○:樹脂膜確認沒有變形或皺紋的發生的場合 ×:樹脂膜確認有變形或皺紋的發生的場合
[實施例2] 基本上與實施例1相同,但在實施例2把聚醚醚酮樹脂膜的厚度變更為25μm製造了高頻電路基板用的聚醚醚酮樹脂膜。 得到高頻電路基板用的聚醚醚酮樹脂膜之後,藉由與實施例1同樣的方法測定此聚醚醚酮樹脂膜的結晶度、介電特性、機械特性及耐熱性,結果記載於表1。
[實施例3] 基本上與實施例1相同,但在實施例3把聚醚醚酮樹脂膜的厚度變更為50μm製造了高頻電路基板用的聚醚醚酮樹脂膜。 得到高頻電路基板用的聚醚醚酮樹脂膜之後,藉由與實施例1同樣的方法測定此聚醚醚酮樹脂膜的結晶度、介電特性、機械特性及耐熱性,結果記載於表1。
[實施例4] 基本上與實施例1相同,但把聚醚醚酮樹脂變更為Victrex Granules 450G[VICTREX™公司 製品名(以下簡稱為「450G」),使聚醚醚酮樹脂依照實施例1的製法,製造了厚度25μm的高頻電路基板用的聚醚醚酮樹脂膜。其中,在實施例1金屬輥溫度為210℃,在本實施例變更為230℃。
得到高頻電路基板用的聚醚醚酮樹脂膜之後,藉由與實施例1同樣的方法測定此聚醚醚酮樹脂膜的結晶度、介電特性、機械特性及耐熱性,結果記載於表3。
[實施例5] 基本上與實施例4相同,但在實施例5把聚醚醚酮樹脂膜的厚度變更為50μm,與實施例1同樣製造了高頻電路基板用的聚醚醚酮樹脂膜。 得到高頻電路基板用的聚醚醚酮樹脂膜之後,藉由與實施例1同樣的方法測定此聚醚醚酮樹脂膜的結晶度、介電特性、機械特性及耐熱性,結果整理於表3。
[實施例6] 基本上與實施例4相同,但在實施例6把聚醚醚酮樹脂膜的厚度變更為100μm,與實施例1同樣製造了高頻電路基板用的聚醚醚酮樹脂膜。 得到高頻電路基板用的聚醚醚酮樹脂膜之後,藉由與實施例1同樣的方法測定此聚醚醚酮樹脂膜的結晶度、介電特性、機械特性及耐熱性,結果整理於表3。
[比較例1] 基本上與實施例1相同使用聚醚醚酮樹脂,依照實施例1的製法,製造了厚度25μm的高頻電路基板用的聚醚醚酮樹脂膜。其中,在實施例1金屬輥溫度為210℃,在比較例1為130℃。 得到聚醚醚酮樹脂膜之後,藉由與實施例1同樣的方法測定此聚醚醚酮樹脂膜的結晶度、介電特性、機械特性及耐熱性,結果顯示於表4。
[比較例2] 基本上與實施例4相同使用聚醚醚酮樹脂,依照實施例4的製法,製造了厚度100μm的高頻電路基板用的聚醚醚酮樹脂膜。其中,在實施例4金屬輥溫度為230℃,在比較例2變更為130℃。
得到聚醚醚酮樹脂膜之後,藉由與實施例1同樣的方法測定此聚醚醚酮樹脂膜的結晶度、介電特性、機械特性及耐熱性,結果顯示於表4。
[結果] 實施例之結晶度為20%以上的聚醚醚酮樹脂膜,相對介電係數為3.08以下,損耗正切為0.007以下。此外,機械性質為最大拉伸強度為100N/mm2 以上,斷裂伸長度為100%以上,具有優異的韌性。而且,拉伸彈性率為3500N/mm2 以上具有高剛性,所以作為高頻電路基板組裝時之操作性優異。進而,耐熱性方面,在288℃的焊錫浴漂浮10秒鐘,也完全沒有變形或皺紋的發生,具有可做為高頻電路基板使用的耐熱性。
對此,比較例之結晶度未滿20%的聚醚醚酮樹脂膜,關於耐熱性在288℃的焊錫浴漂浮10秒鐘時,確認有變形或皺紋的發生,在高頻電路基板用的耐熱性上有重大問題。 由這些測定結果,查明了聚醚醚酮樹脂膜介電特性優異,最適合在MHz帶域到GHz帶域的高頻帶域使用的高頻電路基板。 [產業上利用可能性]
相關於本發明的高頻電路基板,在資訊通訊或汽車機器等領域使用。
1:聚醚醚酮樹脂膜 2:晶種層 3:金屬層 4:導電層
圖1係模式顯示相關於本發明的高頻電路基板的實施型態之剖面說明圖。 圖2係模式顯示相關於本發明的高頻電路基板的第2實施形態之剖面說明圖。
1:聚醚醚酮樹脂膜
2:晶種層
3:金屬層
4:導電層

Claims (5)

  1. 一種高頻電路基板,係含樹脂膜之高頻電路基板,其中,樹脂膜為聚醚醚酮樹脂膜,此聚醚醚酮樹脂膜在頻率800MHz以上100GHz以下的範圍之相對介電係數為3.5以下,同時損耗正切(loss tangent)為0.007以下,聚醚醚酮樹脂膜的結晶度為15%以上,聚醚醚酮樹脂膜的最大拉伸強度為80N/mm2以上,且斷裂伸長度為80%以上,聚醚醚酮樹脂膜的拉伸彈性率為3000N/mm2以上,聚醚醚酮樹脂膜的焊錫耐熱性為在288℃焊錫浴中使聚醚醚酮樹脂膜漂浮10秒鐘也不會變形。
  2. 如申請專利範圍第1項之高頻電路基板,其中包含藉由濺鍍法被層積於聚醚醚酮樹脂膜的晶種層,與藉由熱熔接法被層積於此晶種層的導體層。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之高頻電路基板,其中聚醚醚酮樹脂膜的頻率28GHz附近之相對介電係數為3.5以下,同時損耗正切為0.007以下。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之高頻電路基板,其中聚醚醚酮樹脂膜的頻率60GHz附近之相對介電係數為3.5以下,同時損耗正切為0.007以下。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之高頻電路基板,其中聚醚醚酮樹脂膜的頻率76.5GHz附近之相對介電係數為3.5以下,同時損耗正切為0.007以下。
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