(57)【要約】  本発明に係る回路基板は、繊維基材、及び当該繊維機材に含浸される溶融性のフッ素系樹脂を含む第１層と、前記第１層の両面にそれぞれ配置され、非溶融性のフッ素系樹脂を含む、第２層と、を備えている。
2019049519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材、及び当該繊維機材に含浸される溶融性のフッ素系樹脂を含む第１層と、
前記第１層の両面にそれぞれ配置され、非溶融性のフッ素系樹脂を含む、第２層と、
を備えている、回路基板。
【請求項２】
前記各第２層のフッ素系樹脂には、無機微粒子が含有されている、請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記各第２層をそれぞれ覆い、非溶融性のフッ素系樹脂を含む第３層をさらに備えている、請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記溶融性のフッ素系樹脂は、四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）、四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四ふっ化エチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド樹脂（ＰＶＤＦ）、クロロトリフルオロエチレン樹脂（ＣＴＦＥ）、又はこれらの組み合わせである、請求項１から３のいずれかに記載の回路基板。
【請求項５】
前記非溶融性のフッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である、請求項１から４のいずれかに記載の回路基板。
【請求項６】
前記各第２層のフッ素系樹脂には、無機微粒子が含有され、
前記各第２層のフッ素系樹脂と前記無機微粒子との混合比は、体積比で、５：５〜３：７である、請求項１から５のいずれかに記載の回路基板。
【請求項７】
繊維基材に溶融性のフッ素系樹脂分散液を含浸させ、当該溶融性のフッ素系樹脂の融点よりも低い温度で加熱することで、第１層を成形するステップと、
前記第１層の両面に、非溶融性のフッ素系樹脂を含む第２層を、それぞれ形成するステップと、
を備えている、回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記各第２層のフッ素系樹脂には、無機微粒子が含有されている、請求項７に記載の回路基板の製造方法。
【請求項９】
前記各第２層のフッ素系樹脂と前記無機微粒子との混合比は、体積比で、５：５〜３：７である、請求項８に記載の回路基板の製造方法。
【請求項１０】
前記各第２層をそれぞれ覆い、非溶融性のフッ素系樹脂を含む第３層を形成するステップ、をさらに備えている、請求項８または９に記載の回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回路基板には、低誘電率の樹脂としてフッ素系樹脂が用いられている。そして、フッ素系樹脂により形成された回路基板は、特に、高周波用の回路基板として用いられる。例えば、特許文献１には、ガラス繊維等の繊維基材にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含浸させた回路基板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１４８５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような回路基板では、繊維基材に対してフッ素系樹脂が十分に含浸せず繊維基材内に空隙が形成されるという問題がある。そして、このような空隙が存在すると、回路基板内に水分を吸収することがある。その結果、回路基板の誘電率などの電気特性が変化したり、あるいは回路基板上の導電層である金属が空隙に沿って析出し、回路のショートが生じるなどの問題が生じるおそれがある。本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、水分の吸収を防止することが可能な回路基板、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る回路基板は、繊維基材、及び当該繊維機材に含浸される溶融性のフッ素系樹脂を含む第１層と、前記第１層の両面にそれぞれ配置され、非溶融性のフッ素系樹脂を含む、第２層と、を備えている。【０００６】
上記回路基板において、前記各第２層のフッ素系樹脂には、無機微粒子を含有することができる。【０００７】
上記回路基板においては、前記各第２層をそれぞれ覆い、非溶融性のフッ素系樹脂を含む第３層をさらに備えることができる。【０００８】
上記各回路基板において、前記溶融性のフッ素系樹脂は、四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）、四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四ふっ化エチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド樹脂（ＰＶＤＦ）、クロロトリフルオロエチレン樹脂（ＣＴＦＥ）、又はこれらの組み合わせとすることができる。【０００９】
上記各回路基板において、前記溶融性のフッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とすることができる。【００１０】
上記各回路基板において、前記各第２層のフッ素系樹脂には、無機微粒子を含有することができ、前記各第２層のフッ素系樹脂と前記無機微粒子との混合比は、体積比で、５：５〜３：７であることが好ましい。【００１１】
本発明に係る回路基板の製造方法は、繊維基材に溶融性のフッ素系樹脂を含浸させ、当該溶融性のフッ素系樹脂の融点よりも低い温度で加熱することで、第１層を成形するステップと、前記第１層の両面に、溶融性のフッ素系樹脂を含む第２層を、それぞれ形成するステップと、を備えている。【００１２】
上記回路基板の製造方法において、前記各第２層のフッ素系樹脂には、無機微粒子を含有することができる。【００１３】
上記回路基板の製造方法において、前記各第２層のフッ素系樹脂と前記無機微粒子との混合比は、体積比で、５：５〜３：７であることが好ましい。【００１４】
上記回路基板の製造方法においては、前記各第２層をそれぞれ覆い、非溶融性のフッ素系樹脂を含む第３層を形成するステップをさらに備えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水分の吸収を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る回路基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の回路基板の一実施形態について、図面を参照しつつ、説明する。図１は、本実施形態に係る回路基板の概略構成を示す断面図である。
【００１８】
＜１．回路基板の概要＞
図１に示すように、この回路基板は、シート状の第１層１と、この第１層１の両面に配置された一対の第２層２と、各第２層２の表面に配置される一対の第３層３と、を備えている。そして、第３層３の表面に、回路を形成するための導電層４が形成される。以下、各層の構成について、詳細に説明する。
【００１９】
＜２．第１層＞
第１層１は、繊維基材１１に溶融性のフッ素系樹脂（以下、単に、溶融性樹脂ということがある）１２が含浸されることで形成されている。繊維基材１１は、特には限定されないが、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維（芳香族ポリアミド）、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、ポリエチレン（ＰＥ）繊維、ポリイミド繊維のようなプラスチック繊維、バサルト繊維のような無機繊維を挙げることができる。あるいは、ステンレス繊維のような金属繊維等を挙げることができる。また、上述した繊維基材１１のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２０】
繊維基材１１の坪量は、特には限定されないが、例えば、繊維基材１１の坪量が小さくなると、第１層１の形成時に加熱し、その後常温にしたとき、第２層２の非溶融性のフッ素系樹脂の収縮により、繊維基材１１が変形するおそれがある。一方、繊維基材１１の坪量が大きいと、繊維基材１１の誘電率と溶融性のフッ素系樹脂１２の誘電率との差異により、回路基板の誘電率の分布が不均一になるおそれがある。この観点から、繊維基材１１の坪量は、２０〜６０ｇ／ｍ2とすることが好ましく、３０〜４８ｇ／ｍ2とすることがさらに好ましい。
【００２１】
溶融性のフッ素系樹脂１２は、例えば、四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）、四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）、四ふっ化エチレン・エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド樹脂（ＰＶＤＦ）、クロロトリフルオロエチレン樹脂（ＣＴＦＥ）、又はこれらの組み合わせとすることができる。
【００２２】
ここで、溶融性のフッ素系樹脂とは、繊維基材１１の繊維間に含浸しやすいように流れ性の高いフッ素系樹脂を意味する。具体的には、上述した組成物のほか、例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ  １２３８に準拠し、３７２℃、５ｋｇ荷重の条件で測定されたメルトフローレート（ＭＦＲ）が１〜３０ｇ／１０ｍｉｎの樹脂とすることができる。メルトフローレートが１ｇ／１０ｍｉｎ以上であれば、成形時に、繊維基材１１の繊維間に含浸しやすく、隙間が形成されがたい。一方、メルトフローレートが、１ｇ／１０ｍｉｎ未満であると、成型時に、繊維基材１１の繊維間に含浸せず、隙間が形成されやすい。また、第１層１の厚みは、１０〜３０μｍであることが好ましい。
【００２３】
＜３．第２層＞
次に、第２層２について説明する。第２層２は、無機フィラーを含有する非溶融性のフッ素系樹脂（以下、単に、非溶融性樹脂ということがある）で形成されている。非溶融性のフッ素系樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＰＴＦＥ変性体、又はこれらの組み合わせとすることができる。前記変性体とは、ＰＴＦＥ分子鎖の末端に水酸基、アミノ基、カルボキシル基を有するＰＴＦＥである。あるいは、前記変性体とは、少なくとも５０重量％を超えるＰＴＦＥを主成分とし、前記溶融性フッ素樹脂や、或いは液晶ポリマー（ＬＣＰ）などを副成分とする混合された樹脂とすることもできる。
【００２４】
ここで、非溶融性のフッ素系樹脂とは、流れ性の低いフッ素系樹脂を意味する。具体的には、上述した条件でメルトフローレートの測定ができないようなフッ素系樹脂とすることができる。
【００２５】
無機フィラー（無機微粒子）は、非溶融性のフッ素系樹脂による第２層２の膨張を抑えるために含有されているが、具体的な組成は特には限定されない。例えば、シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化チタン、炭化ケイ素、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、チタンホワイト、タルク、クレー、マイカ、ガラス繊維等を挙げることができる。また、無機フィラーとしては、上記の中から、２種以上を混合したものであってもよい。
【００２６】
無機フィラー全体の平均粒径（Ｄ50）は、０．５〜２０μｍであることが好ましい。また、上記非溶融性のフッ素系樹脂と、無機フィラーとの混合比は、体積比で、例えば、６：４〜３：７とすることが好ましく、５：５〜３：７とすることがさらに好ましく、４．５：５．５〜３．５：６．５とすることが特に好ましい。すなわち、無機フィラーの割合は、後述するように、製造方法によっては、非溶融性のフッ素系樹脂よりも少なくすることもできるし、大きくすることもできる。また、第２層２の厚みは、６０〜１００μｍであることが好ましい。
【００２７】
＜４．第３層＞
続いて、第３層３について説明する。第３層３は、第２層２と同じく、非溶融性のフッ素系樹脂で形成されているが、無機フィラーは含有されていない。第３層３の非溶融性樹脂は、第２層２と異なっていてもよいが、同じ非溶融性樹脂で形成されていることが好ましい。第３層３は、第２層２を覆う役割を果たす。すなわち、無機フィラーが露出すると、導電層４が接着しがたく、剥がれやすくなるおそれがある。また、無機フィラーには、シリカのように親水性が高いものがあるため、このような無機フィラーが露出していると、水分を吸収するおそれがある。したがって、このような不具合を防止するため、第３層３が設けられる。また、第３層３の厚みは、２０〜５０μｍであることが好ましい。
【００２８】
＜５．導電層＞
導電層４は、金属箔により形成されているが、例えば、銅箔等によって形成することができる。導電層４を銅箔で形成する場合には、例えば、表面粗さ（ＪＩＳ−Ｂ−０６０１に規定された中心線平均粗さ）Ｒａが０．２μｍ以下である未粗化処理が施された銅箔、又は、表面粗さ（ＪＩＳ−Ｂ−０６０１に規定された十点平均粗さ）Ｒｚの最大値が５μｍ以下である低粗度の粗化処理が施された銅箔（ＪＩＳ−Ｃ−６５１５の種類がＶのもの）を用いることができる。例えば、両面が粗化処理又黒化処理されていない平滑面をなす銅箔（圧延銅箔）が使用される。そして、このような導電層４に対して、エッチングなどの処理により、所定の導電パターンが形成される。
【００２９】
＜６．回路基板の製造方法＞
次に、上記のように構成された回路基板の製造方法の一例について説明する。まず、第１層１を形成するため、繊維基材１１に、溶融性樹脂の分散液（ディスパージョン）を含浸させる。これを、一対のロールの間に通し、溶融性樹脂を繊維基材１１に含浸させるとともに、厚みを調整する。次に、これを、溶融性樹脂の融点よりも低い１００℃付近で乾燥し、その後、溶融性樹脂の融点よりも低く分散液の分散剤（界面活性剤）が加熱分解される温度で加熱する。加熱分解温度は、例えば、溶融性樹脂の分散液として、ＰＦＡディスパージョンを用いたときには、ＰＦＡの融点である３００〜３１０℃よりも低い３００℃未満とすることができる。このようにすると、第１層１の表面が硬くなりすぎず、次に説明する第２層２を積層しやすくなる。こうして、プリプレグである第１層１が形成される。なお、以上の含浸、乾燥、及び加熱の工程を、第１層１が所望の厚みになるまで繰り返すことができる。
【００３０】
続いて、第２層２を形成する。すなわち、第１層１を、非溶融性樹脂及び無機フィラーの分散液（ディスパージョン）に浸し、第１層１の両面に、第２層２の材料を付着させる。但し、体積比で、非溶融性樹脂は無機フィラーより多く混合することが好ましい。これを、一対のロールの間に通し、第２層２の厚みを調整する。次に、これを、非溶融性樹脂の融点よりも低い１００℃で乾燥し、その後、非溶融性樹脂の融点よりも高い３１０℃を超える温度で加熱する。以上の含浸、乾燥、及び加熱の工程を、第２層２が所望の厚みになるまで繰り返すことができる。こうして、第１層１の両面に、第２層２が形成された第１中間体が形成される。
【００３１】
これに続いて、第１中間体の両面に、第３層３を形成する。すなわち、第１中間体を、非溶融性樹脂であるＰＦＡの分散液（ディスパージョン）に浸し、第１中間体の両面、つまり第２層２の両面に、第３層３の材料を付着させる。これを、一対のロールの間に通し、第３層３の厚みを調整する。次に、これを、非溶融性樹脂の融点よりも低い１００℃付近で乾燥し、その後、非溶融性樹脂の融点よりも高い３１０℃を超える温度で加熱する。以上の含浸、乾燥、及び加熱の工程を、第３層３が所望の厚みになるまで繰り返すことができる。こうして、第２中間体が形成される。
【００３２】
最後に、第２中間体の両面に、導電層４を形成する。例えば、銅箔などの導電層４を第２中間体の両面に積層した後、３８０℃で熱圧着する（プレス成形）。これにより、第２中間層の両面に導電層４が接着される。こうして、回路基板が形成される。
【００３３】
＜７．特徴＞
以上の回路基板によれば、第１層１を構成する樹脂として溶融性のフッ素系樹脂を用いている。この溶融性のフッ素系樹脂は流れ性が高いため、繊維基材１１の間に十分に含浸させることができる。そのため、第１層１に空隙が形成されるのを防止することができ、回路基板内に水分が吸収するのを防止することができる。その結果、水分によって回路基板の電気特性が変化するのを防止することができる。
【００３４】
＜８．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例は、適宜組み合わせることができる。
【００３５】
＜８−１＞
上記実施形態では、導電層４を形成したものを回路基板としたが、本発明に係る回路基板は、上記第２中間体とすることもできる。すなわち、導電層４を第２中間体に対して事後的に設けることができる。
【００３６】
＜８−２＞
上記実施形態では、第１層１を形成する際、ＰＦＡディスパージョンを、ＰＦＡの融点である３００〜３１０℃よりも低い３００℃未満としていたが、これは、上記のように、第２層２の構成が、体積比において、非溶融性樹脂よりも無機フィラーが小さいからである。このように、無機フィラーの割合が小さいと、第２層２に食い込むアンカー効果が小さいため、第１層１のＰＦＡの温度を低くし、表面が硬くなりすぎないようにすることで、第２層２を積層しやすくしている。
【００３７】
これに対して、第２層２の無機フィラーの割合を非溶融性樹脂よりも多くすることもできる。この場合、第１層１の溶融性樹脂（ＰＦＡ等）の加熱温度を融点より高くして表面が硬くなっても、第２層２の無機フィラーが第１層１に食い込むアンカー効果が期待できる。したがって、第１層１の溶融性樹脂の加熱温度が高くなっても、第２層２を強固に第１層１に積層することができる。また、溶融性樹脂１２の加熱温度を高くすると、第１層１の繊維基材１１に対して溶融性樹脂１２が十分に含浸し、繊維基材１１内に空隙が形成されるのをさらに防止することができる。
【００３８】
＜８−３＞
第２層２には、無機フィラーを必ずしも含ませなくてもよく、非溶融性のフッ素系樹脂のみで第２層２を構成することもできる。この場合、第３層３は不要になり、第２層２の外面に，必要に応じて導電層４を形成することができる。
【００３９】
＜８−４＞
第２層２は、無機フィラーを含まない非溶融性のフッ素系樹脂層と、その両側に無機フィラーを含む非溶融性のフッ素系樹脂層とで構成することもできる。この場合、前記中間体の両側に第３層３を形成することが出来る。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されない。【００４１】
実施例１，２及び比較例に係る回路基板を次のように形成した。【００４２】
(1) 実施例１
繊維基材として３０ｇ／ｍ2のガラス繊維を準備した。次に、この繊維基材に、ＰＦＡの分散液を含浸させた。続いて、これを一対のローラ間に通して厚みを調整し、約１００℃で乾燥した。そして、これをＰＦＡの融点よりも低い３００℃未満で加熱すると、第１層が形成された。【００４３】
次に、第１層を、ＰＴＦＥと無機フィラーとしてのシリカとを混合した分散液に浸し、この混合液を第１層の両面に付着させた。シリカの平均粒径は、５μｍであった。また、ＰＴＦＥとシリカとの体積比は６：４とした。そして、これを一対のローラ間に通して厚みを調整し、約１００℃で乾燥した。続いて、これをＰＴＦＥの融点よりも高い約３６０℃で加熱すると、第２層が積層された第１中間体が形成された。【００４４】
続いて、第１中間体を、ＰＴＦＥの分散液に浸し、ＰＴＦＥを第１層の両面に付着させた。そして、これを一対のローラ間に通して厚みを調整し、約１００℃で乾燥した。続いて、これをＰＴＦＥの融点よりも高い約３６０℃で加熱すると、第３層が積層された第２中間体が形成された。ここでは、この第２中間体を実施例１とした。【００４５】
(2) 実施例２
繊維基材として、３０ｇ／ｍ2のガラス繊維を準備した。次に、この繊維基材に、ＰＦＡの分散液を含浸させた。続いて、これを一対のローラ間に通して厚みを調整し、約１００℃で乾燥した。そして、これをＰＦＡの融点よりも高い３４０℃で加熱すると、第１層が形成された。【００４６】
次に、第１層を、ＰＴＦＥと無機フィラーとしてのシリカとを混合した分散液に浸し、この混合液を第１層の両面に付着させた。シリカの平均粒径は、５μｍであった。また、ＰＴＦＥとシリカとの体積比は４：６とした。そして、これを一対のローラ間に通して厚みを調整し、約１００℃で乾燥した。続いて、これをＰＴＦＥの融点よりも高い約３４０℃で加熱すると、第２層が積層された第１中間体が形成された。【００４７】
続いて、実施例１と同様に第３層を積層し、第２中間体を形成した。ここでは、この第２中間体を実施例２とした。【００４８】
(3) 比較例
繊維基材として３０ｇ／ｍ2のガラス繊維を準備した。次に、この繊維基材に、ＰＴＦＥの分散液を含浸させた。次に、これを一対のローラ間に通して厚みを調整し、約１００℃で乾燥した。続いて、これをＰＴＦＥの融点よりも高い約３６０℃で加熱すると、第１層が形成された。【００４９】
次に、この第１層に対し、実施例１と同様に、第２層及び第３層を積層させ、第２中間体を形成した。ここでは、この第２中間体を比較例とした。【００５０】
(4) 評価
上述した実施例１，２及び比較例をそれぞれ５個ずつ作成し、これらに対し、ＪＩＳ  Ｃ  ６４８１  ５．１４  プリント配線用銅張積層板試験方法  吸水率に準拠した吸水試験を行った。算出された吸水率の平均は、以下の通りである。
・実施例１  ０．０９％
・実施例２  ０．０７％
・比較例  ０．１８％【００５１】
以上の結果より、実施例１，２では比較例の約５０％の吸水率が実現されている。したがって、第１層に溶融性樹脂であるＰＦＡを用いると、繊維基材にＰＦＡが十分に含浸し、隙間が形成されるのが防止されると考えられる。そして、これによって、吸水率が低下していると考えられる。特に、実施例２では、第１層の形成時の加熱温度をＰＦＡの融点よりも高い３４０℃にしたため、ＰＦＡが繊維基材にさらに含浸し、空隙の形成がさらに防止されたと考えられる。その結果、実施例２は、実施例１よりも低い吸水率を実現している。
【符号の説明】
【００５２】
１  第１層
１１  繊維基材
１２  溶融性のフッ素系樹脂
２  第２層
３  第３層
【図１】
2019049519.tif 000003
【国際調査報告】
2019049519.tif 000004
2019049519.tif 000005