(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＴＦＥ樹脂を含浸してなる１枚または２枚以上のプリプレグの最外層の両面に３８０℃における粘度が１０７ポワズ以下の溶融フッ素樹脂を配置し、該溶融フッ素樹脂上に銅箔を配置した後、減圧雰囲気の圧力下において、常温から前記ＰＴＦＥ樹脂の融点より高い成形温度まで温度を上昇させる昇温工程と、該成形温度を所定時間保持する工程と、該成形温度からＰＴＦＥの溶融開始前温度まで温度を降下させる第１降温工程と、該ＰＴＦＥの溶融開始前温度から常温まで冷却する第２降温工程とを有し、該溶融フッ素樹脂が２μｍから該銅箔厚みの２倍以下の厚みとなるように加圧成形すること、および該第１降温工程に要する時間を第２降温工程に要する時間よりも長くすることを特徴とする、積層板の製造方法。
【請求項２】
前記加圧成形により得られる積層板の溶融フッ素樹脂層の厚みが銅箔の厚み以下である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記溶融フッ素樹脂が、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＥＣＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、およびＰＶＦからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１または２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波数電波を用いる機器、特に１ＧＨｚ以上の高周波に適した機器に使用される低誘電正接、低誘電率積層板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フッ素樹脂は誘電正接、誘電率が低い樹脂であり、高周波数の用途の基板に適している。その中でも、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂が高周波数用途に最も適しているため、ガラス基材などの織布に含浸されてプリプレグを形成し、このプリプレグを積層して片面あるいは両面に銅箔を貼り合わせ、積層板を形成している。
【０００３】
しかしながら、この積層板は、加熱加圧時に反りを生じる場合があり、その改善方法が検討されている。例えば、積層板に用いられるガラス基材の縦糸、横糸のテンション（伸び率）の差異が織布とした後にも残存することが、基板の反りの一つの原因と考えられ、これを解消するために、最外層のプリプレグの縦糸を他のプリプレグの縦糸方向に対して交差させた積層板が検討されている（特開平８−１４８７８０号公報）。
【０００４】
しかし、この積層板は、加熱加圧時の反りを抑制するには優れた効果を奏するが、金属箔をエッチング除去したり、積層板に回路形成を行うときには、再び反りが生じるため、ガラス基材の繊維の方向を変えることのみでは、必ずしも効果的であるとは言えない。基板によっては、反りの量が２０ｍｍ近くにも達する値を示し、このような基板では、回路形成ごの電子部品の実装が困難となり、単層基板や両面基板を順次、積層接着して行く多層基板においては、回路形成のためのレジスト膜を一様な厚さに形成できないため、精密な回路形成が不可能となるなどの問題を発生させるばかりでなく、更にレーダー波の受信などの高周波用アンテナなどに使用する場合においては、電波の有効受信面積が設計値通りにえられないという電気特性に係る問題も発生させる。
【０００５】
本発明者の鋭意研究の結果、反りの原因と考えられるのは、ＰＴＦＥと銅箔の線膨張係数の差が大きいことにあると認められた。すなわち、ＰＴＦＥの融点（もしくはゲル化温度）が極端に高く、銅箔とＰＴＦＥ樹脂とを接着するために３８０℃程度の高温加熱接着プレス工程が必要となり、高温加熱工程−冷却工程において銅箔が有する線膨張係数により大きく伸び、大きく収縮しようとするため、ＰＴＦＥ含浸プリプレグもしくはＰＴＦＥ積層板の熱膨張量との差が大きくなり、このＰＴＦＥ含浸プリプレグもしくはそれを使用した積層板と銅箔には残留応力が残存し、従って、回路形成の際エッチング工程で銅箔が除去される、あるいは積層板の上下面の除去率が異なると、積層板の上面、下面における残留応力のバランスが崩れ、反りが発生することが知見された。
【０００６】
これを解決するためには、線膨張係数が銅の線膨張係数に近い樹脂をプリプレグに含浸して用いればよいが、金属箔と同程度の線膨張係数をもつフッ素樹脂は現在知られておらず、反りの発生を有効に防止できる可能性はない。
【０００７】
また、基板の厚さを厚くすることにより反りを防止する方法も考えられるが、この方法では、同一のインピーダンスを得るために厚さに対して自然対数倍の基板の面積が必要であり、基板を小型化できないと言う問題がある。
【０００８】
さらに、反りを抑制する方法として、高温伸び箔と言われる銅箔を用いる方法が考えられるが、高温伸び箔は、通常用いられる銅箔の２〜３倍の価格であるため、コスト的に採用されにくい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、銅箔のエッチングにより回路を形成したときにおいても反りが少ない積層板およびその製造方法が求められている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＰＴＦＥ樹脂を含浸してなる１枚または２枚以上のプリプレグの最外層の両面に銅箔を有し、該プリプレグと該銅箔との間に溶融時の粘度が１０７ポワズ以下の溶融フッ素樹脂が２μｍから該銅箔厚みの２倍以下の厚みで配置されることを特徴とする積層板に関する。
【００１１】
好ましい実施態様においては、前記溶融フッ素樹脂層の厚みが銅箔の厚み以下である。
【００１２】
また、好ましい実施態様においては、前記溶融フッ素樹脂が、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＥＣＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＦまたはこれらの混合物からなる群から選択される。
【００１３】
本発明は、さらに、ＰＴＦＥ樹脂を含浸してなる１枚または２枚以上のプリプレグの最外層の両面に溶融時またはゲル化時の粘度が１０７ポワズ以下の溶融フッ素樹脂を配置し、該溶融フッ素樹脂上に銅箔を配置した後、減圧雰囲気の圧力下において、常温から前記ＰＴＦＥ樹脂の融点よりやや高い成形温度まで昇温する昇温工程と、該成形温度を所定時間保持し、該成形温度からＰＴＦＥの溶融開始前温度までを緩慢に降温する第１降温工程と、該ＰＴＦＥの溶融開始前温度から常温までをやや緩慢に冷却する第２降温工程とを有し、該溶融フッ素樹脂が２μｍから該銅箔厚みの２倍以下の厚みとなるように加圧成形することを特徴とする、積層板の製造方法に関する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられるプリプレグは、ＰＴＦＥを含浸したプリプレグであれば特に制限はないが、強度と好ましい誘電正接を得るためには、ガラス繊維などの織布にＰＴＦＥが含浸されたプリプレグであることが好ましい。
【００１５】
本発明の積層板は、上面、下面またはその一方に回路を形成する単層板あるいは両面板であってもよく、一層以上の内層回路が積層された多層板であってもよい。この積層板の最外層の両面には銅箔が接合されている。用いる銅箔の厚みには特に制限がないが、一般に用いられる１８μｍから３６μｍの厚みが好ましく用いられる。
【００１６】
本発明においては、プリプレグと銅箔との間に溶融時の粘度が１０７ポワズ以下の溶融フッ素樹脂がプリプレグの塗布層もしくは樹脂シートとして配置され、溶融フッ素樹脂層の厚みが２μｍから該銅箔厚みの２倍以下の厚みとなるように加圧成形する点に特徴がある。本発明に用いられる溶融フッ素樹脂は、３８０℃以下で溶融するフッ素含有樹脂をいう。溶融フッ素樹脂としては、溶融時の粘度が１０７ポワズ以下であればどのようなフッ素樹脂でもよい。例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパープロロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＥＣＴＦＥ（エチレンクロロトリフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロリネートトリフルオロエチレン）、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）などが挙げられる。これらの樹脂は単独で用いても良く、また、これらの混合樹脂も溶融時の粘度が１０７ポワズ以下であれば、好ましく用いられる。溶融時における好ましい粘度は１０３以上であり、１０７〜１０３ポワズが好ましく、１０５〜１０３ポワズがより好ましく、１０５〜１０４ポワズがさらに好ましい。
【００１７】
溶融フッ素樹脂は、銅箔とプリプレグとの間にあり、溶融フッ素樹脂層の厚みが２μｍから銅箔厚みの２倍以下の厚みとなるように加圧成形される。２μｍ未満では、十分な接着効果が得られず、反りが大きくなる。銅箔厚みの２倍を超えると、多層回路基板の加圧成形時に溶融フッ素樹脂層が溶融していわゆるスイミング現象を発現し内層回路を形成する銅箔が溶融フッ素樹脂の流動と共にずれる虞があり、好ましくない。特に多層回路基板を構成する場合を考慮すると、溶融フッ素樹脂層の厚みは、銅箔厚さ以下であることがより好ましい。
【００１８】
加圧条件には特に制限がなく、プリプレグに銅箔を接着させる際に当業者が一般的に用いる方法を用いてもよいが、以下の方法を用いることが好ましい。すなわち、減圧雰囲気の圧力下において、まず、常温からＰＴＦＥ樹脂の融点よりやや高い成形温度まで昇温し、ついで、この成形温度を所定時間保持する。降温は、第１および第２の降温工程の２段階で行うことが好ましい。第１降温工程は、成形温度からＰＴＦＥの溶融開始前温度までを緩慢に降温する工程であり、第２降温工程は、ＰＴＦＥの溶融開始前温度から常温までをやや緩慢に冷却する工程である。
【００１９】
具体的には、例えば、
（ｉ）温度条件：常温からＰＣＴＦの溶融温度より高温である３８５℃までを６０〜９０分で昇温し、３８５℃で６０〜９０分保持し、３８５℃からＰＴＦＥの溶融開始前の温度である２８５℃までを、８０〜１２０分で冷却し、２８５℃から常温まで２０〜６０分で冷却する；
（ｉｉ）成形面圧条件：昇温開始１０〜３０分後から、１０〜７０Ｋｇ／ｃｍ２の面圧を負荷し、これを冷却終了まで継続する；  および
（ｉｉｉ）真空度条件：昇温開始と同時に真空度を上昇させ、５〜２０分後に７００〜７５０ｍｍＨｇとし、冷却終了まで継続する；
ことが好ましい。
【００２０】
このような加圧条件で加圧することにより、エッチング処理したときに反りが小さく、回路のずれも小さい積層板が提供される。特に精密なプレスが要求される多層回路基板や回路線幅の小さい積層板においては、回路のずれや反りは導通不良や回路の断線を発生させ、致命的な欠陥となるため、エッチング処理後の反り、回路のずれがない積層板は、特に有用である。本発明でいう反りが１０ｍｍ以下であれば、精密な多層回路の構成が可能である。
【００２１】
本発明でいう積層板の反りとは、２００×１５０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの大きさの積層板の片面の全面をエッチングして銅箔を除去したときの反りをいう。なお、「２００×１５０ｍｍの大きさの積層板」は、本発明の積層板の大きさを規定するわけではなく、反りの測定のために用いる積層板の大きさを規定しているにすぎない。
【００２２】
本発明において、「積層板の反り」は、以下の方法で測定される。すなわち、成形プレスして得られた２００×１５０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの積層板、あるいは成形プレスして得られた積層板から切り出した２００×１５０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの積層板をエッチングにより片面の銅箔を除去し、２５℃、４時間放置した後、図１に示すように積層板を平面台の上に置き、積層板と台との最長距離ｈ（単位ｍｍ）を測定する。測定枚数は３枚で、平均値で示す。反りが１０ｍｍ以下となる積層板が、以降の工程に好ましく使用される。
【００２３】
なお、プリプレグを積層する場合、各プリプレグ間に、上記３８０℃で特定の粘度範囲を有する溶融フッ素樹脂を接着剤として用いてもよい。
【００２４】
【作用】
本発明の積層板は、ＰＴＦＥと銅箔との間に、３８０℃における溶融粘度が特定範囲のフッ素樹脂を特定の厚みで配置するので、このＰＴＦＥ含浸プリプレグと銅箔の間を強固に接着するとともに、冷却の際の残留応力を吸収し、銅とフッ素樹脂との間の接着性を向上させると考えられる。従って、回路形成の際エッチング工程で銅箔が除去される、あるいは積層板の上下面の除去率が異なっても、積層板の上面、下面における残留応力のバランスが保たれ、反りの防止を抑制すると考えられる。
【００２５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこの実施例に限定されない。
【００２６】
（実施例１）
株式会社有沢製作所製の厚さ０．１８５ｍｍ、秤量２１５ｇ／ｍ２のガラスクロス（Ｍ７６２８−５４５  Ｓ−６５０）２枚を基材として用いた。これにＰＴＦＥ（三井デュポンフロロケミカル（株）製３４４３  Ｊ）を６２．４％（質量％）含浸させた。得られたＰＴＦＥ含浸プリプレグに、溶融フッ素樹脂として、ＰＦＡ（三井デュポンフロロケミカル（株）製３３４  Ｊ）を３．６％（質量％）含浸させた。得られたプリプレグのガラス布織糸の方向を揃えて、両側に厚さ１８μｍの銅箔（（株）ジャパンエナジー製標準箔  ＪＴＣ箔）を載せ、成形プレスした。
【００２７】
成形プレスの条件は以下の通りである：
（ｉ）温度条件：常温から３８５℃までを７０分で昇温し、３８５℃で８０分保持し、３８５℃から２８５℃までを、１００分で冷却し、２８５℃から常温まで４０分で冷却した；
（ｉｉ）成形面圧条件：昇温開始２０後から、５０ｋｇ／ｃｍ２の面圧を負荷し、これを冷却終了まで継続した；  および
（ｉｉｉ）真空度条件：昇温開始と同時に真空度を上昇させ、１０分後に７４０ｍｍＨｇとし、冷却終了まで継続した。
【００２８】
この加圧成形プレスにより、銅箔とＰＴＦＥプリプレグとの間に約５μｍのＰＦＡ層（溶融フッ素樹脂層）を有する、厚みが０．６ｍｍの積層板を得た。
【００２９】
（実施例２）
溶融フッ素樹脂として、ＦＥＰ（三井デュポンフロロケミカル（株）製１２０Ｊ）を用いた以外は実施例１と同じ材料を用い、同じ加圧成形条件で、銅箔とＰＴＦＥプリプレグとの間に約５μｍのＦＥＰ樹脂層（溶融フッ素樹脂層）を有する、厚みが０．６ｍｍの積層板を得た。
【００３０】
（実施例３）
ＰＴＦＥ樹脂を４７．１％（質量％）含浸させたプリプレグを用い、溶融フッ素樹脂として、ＰＦＡを１８．９％（質量％）含浸させた以外は実施例１と同じ材料を用い、同じ加圧成形条件で、銅箔とＰＴＦＥプリプレグとの間に約２８μｍのＰＦＡ樹脂層（溶融フッ素樹脂層）を有する、厚みが０．６ｍｍの積層板を得た。
【００３１】
（実施例４）
ＰＴＦＥ樹脂を５７．５％（質量％）含浸させたプリプレグを用い、溶融フッ素樹脂として２５μｍの厚さのＰＦＡシート（株式会社東レ製）を配置した以外は実施例１と同じ材料を用い、同じ加圧成形条件で、銅箔とＰＴＦＥプリプレグとの間に約２５μｍのＰＦＡ樹脂層（溶融フッ素樹脂層）を有する、厚みが０．６ｍｍの積層板を得た。
【００３２】
（実施例５）
ＰＴＦＥプリプレグの布織糸方向を交差させて積層した以外は、実施例１と同様にして積層板を作成した。すなわち、ＰＴＦＥ樹脂を６２．４％（質量％）含浸させたＰＴＦＥ含浸プリプレグに、ＰＦＡ樹脂を３．６％（質量％）含浸させた。得られたプリプレグのガラス布織糸の方向を交差させて、両側に厚さ１８μｍの銅箔を載せ、加圧成形することにより、銅箔とＰＴＦＥプリプレグとの間に約５μｍのＰＦＡ樹脂層を有する、厚みが０．６ｍｍの積層板を得た。
【００３３】
（比較例１）
実施例１と同じ材料を用いて、溶融フッ素樹脂を使用しなかった点以外は実施例１と同様にして積層板を得た。すなわち、ＰＴＦＥ樹脂を６６％（質量％）含浸させたプリプレグのガラス布織糸の方向を揃えて積層し、両側に銅箔を載せて実施例１と同じ条件で加圧成形を行い、銅箔とＰＴＦＥプリプレグが直接接着した（すなわち、溶融フッ素樹脂層が介在しない）、厚みが０．６ｍｍの積層板を得た。
【００３４】
（比較例２）
実施例１と同じ材料を用いて、ＰＴＦＥ樹脂を６５．２％（質量％）含浸させたＰＴＦＥプリプレグを用い、溶融フッ素樹脂としてＰＦＡ樹脂を０．８％（質量％）含浸させた以外は実施例１と同じ加圧成形条件で、銅箔とＰＴＦＥプリプレグとの間に約１μｍのＰＦＡ樹脂層（溶融フッ素樹脂層）を有する、厚みが０．６ｍｍの積層板を得た。
【００３５】
（比較例３）
ＰＴＦＥ樹脂を６６％（質量％）含浸させたプリプレグのガラス布織糸の方向を交差させて積層した以外は比較例１と同様にして積層板を作成した。すなわち、得られたＰＴＦＥプリプレグのガラス布織糸の方向を交差させて積層し、両側に銅箔を載せて実施例１と同じ条件で加圧成形を行い、銅箔とＰＴＦＥプリプレグが直接接着した（すなわち、溶融フッ素樹脂層が介在しない）、厚みが０．６ｍｍの積層板を得た。
【００３６】
（参考例）
比較例１の銅箔の代りに、三井金属工業（株）製高温伸び箔３ＥＣ−ＴＨＥ箔、厚み１８μｍの銅箔を用い、実施例１と同じ条件で加圧成形した。
【００３７】
実施例１〜５、比較例１〜３、および参考例の積層板を、それぞれ２００×１５０ｍｍに切り出し、塩化第２鉄溶液でエッチングを行い、片面の銅箔を除去し、２５℃で４時間放置し、反り量を求めた。結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
0003569197.tif 000002
【００３９】
表１の結果は、本発明の方法で得られた積層板は、いずれも反りが１０ｍｍ以下であり、高温伸び銅箔を用いるよりも反り防止効果が得られたことを示している。他方、溶融フッ素樹脂を用いない比較例１および比較例３、溶融フッ素樹脂の厚みが２μｍ未満の比較例２では、反りは改善されなかった。プリプレグのガラス布織糸方向を交差させた比較例３の積層板は、比較例１と比べて反りはわずかに小さくなるものの、やはり、反りは改善されていない。比較例１と３との相違は、プリプレグのガラス布織糸方向がそろっているか、交差しているかであるから、この差が反りの改善に寄与しているとは考えられない。
他方、比較例３と同様、プリプレグのガラス布織糸方向を交差させ、溶融フッ素樹脂層を有する実施例５の反りは改善されている。また、比較例１と同様、プリプレグのガラス布織糸方向をそろえ、溶融フッ素樹脂層を有する実施例１の反りも改善されている。このことから、プリプレグのガラス布織糸方向を交差させるか否かは積層板の反りの改善には寄与する度合いが少なく、積層板の反りの解消には、ＰＴＦＥと銅箔の間に溶融フッ素樹脂を介在させること、すなわち、銅箔とＰＴＦＥの熱膨張率の差に起因する残留応力を解消することが本質的に必要であると知見される。
【００４０】
（実施例６）
この実施例では、上記実施例と同じ材料を用いた。ガラスクロス２枚を基材とし、ＰＴＦＥを６２．４％含浸させ、これに、ＰＦＡを表２に記載された厚みとなるようにガラス布織糸方向をそろえて配置し、その上に表２に記載の厚みの銅箔を配置して、上記と同じ条件で加圧成形した。得られた積層板を２００×１５０ｍｍの大きさに切り出し、それぞれ、図２に模式図として示す１ｍｍの幅で同心方状に銅箔が残るエッチングパターンを図３に示すように８個等分配置して形成した。図２および３において、破線は銅箔部が残存している部分である。このエッチングした積層板にＰＦＡシートを配置し、さらに１２μｍの銅箔を配置して、再び同じ条件で加圧成形し、さらに最外層の銅箔をエッチング処理して全て除いた。
得られた積層板の回路のずれを、対角線にずれが生じるか否かで判断した。結果を表２に示す。表２中の数字は、回路にずれが生じなかった積層板の個数を表す。７個以上を合格とした。
【００４１】
【表２】
0003569197.tif 000003
【００４２】
表２の結果からわかるように、銅箔の厚みが１８μｍおよび３６μｍのとき、銅箔厚み以下のＰＦＡ層を有する積層板は、すべて、回路の反りを生じることがなかった。また、銅箔厚みが１２μｍの場合を含め、銅箔厚みの２倍以下の場合も、ほとんど回路にずれは生じなかった
【００４３】
（実施例７）
ＰＴＦＥを４７．１％含浸させたプリプレグを用いた以外は、実施例６と同様に積層板を形成し、実施例６と同様に評価した。結果を表３に示す。
【００４４】
【表３】
0003569197.tif 000004
【００４５】
表３の結果も、実施例６と同様、銅箔厚みの２倍以下のＰＦＡ厚みでは、回路のずれはほとんど生じず、銅箔厚み以下では、回路のずれは全くなかった。
【００４６】
【発明の効果】
本発明により、銅箔のエッチング除去による回路形成後においても反りが少ない積層板が得られた。この積層板は、反りが少ないため、電子部品の実装に支障をきたすこともなく、一様なレジスト膜を形成することも可能となるため、その後の回路形成工程がスムーズに進行し、製造効率の向上に大きく寄与するとともに、アンテナなどに使用する場合においても設計値を忠実に反映させることができる安定した電気特性を確保できる基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】積層板の反りを測定する方法を示す図である。
【図２】積層板の回路のずれを判定するためのエッチングパターンを示す図である。
【図３】回路のずれを判定するエッチングパターンが形成された積層板の模式図である。
【図１】
0003569197.tif 000005
【図２】
0003569197.tif 000006
【図３】
0003569197.tif 000007