(57)【要約】【課題】誘電率が小さく、高周波回路に適した多層回路基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】金属箔からなる導体パターン２０，３０が形成された熱可塑性の樹脂フィルムが複数枚積層されてなり、導体パターン２０，３０には、高周波回路が形成される高周波導体パターン３０が含まれる多層回路基板１００，１０１であって、樹脂フィルムが相互に貼り合わされてなる絶縁母材１０において、高周波導体パターン３０の周りに空孔４０，４１が形成されてなる多層回路基板１００，１０１とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔からなる導体パターンが形成された熱可塑性の樹脂フィルムが複数枚積層されてなり、
前記導体パターンには、高周波回路が形成される高周波導体パターンが含まれる多層回路基板であって、
前記樹脂フィルムが相互に貼り合わされてなる絶縁母材において、前記高周波導体パターンの周りに空孔が形成されてなることを特徴とする多層回路基板。
【請求項２】
前記空孔が、前記高周波導体パターンから当該高周波導体パターンの直上もしくは直下の導体パターンに渡って、導体パターン同士を連結するように形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板。
【請求項３】
前記高周波導体パターンが、ストリップ・ラインであることを特徴とする請求項１または２に記載の多層回路基板。
【請求項４】
前記高周波導体パターンが、マイクロストリップ・ラインであることを特徴とする請求項１または２に記載の多層回路基板。
【請求項５】
熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム上に、金属箔からなる所定の導体パターンが形成された導体パターンフィルムを複数枚準備する導体パターンフィルム準備工程と、
前記導体パターンフィルムに、前記導体パターンを底とする有底孔を形成する有底孔形成工程と、
前記有底孔内に導電ペーストを充填する導電ペースト充填工程と、
前記導体パターンフィルムに、空孔を形成する空孔形成工程と、
前記複数枚の導体パターンフィルムを積層する積層工程と、
前記積層された導体パターンフィルムを熱プレス板により加熱・加圧して、導体パターンフィルム同士を貼り合わせると共に、前記導電ペーストを焼結する加熱加圧工程とを有することを特徴とする多層回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記有底孔および空孔の形成が、レーザ加工であることを特徴とする請求項５に記載の多層回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波回路に適した多層回路基板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高周波回路に用いられる多層回路基板が、例えば、特開平１−１２００９５号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
図６に、特許文献１に開示された多層回路基板１の断面図である。図６の多層回路基板１は、積層して一体化された複数のセラミックからなる絶縁体層２と配線導体３，４とから構成され、内部配線導体３の上側表面およびその側壁とその上側の絶縁体層２との間に空洞部５が形成される。図中、符号６はスルーホールである。
【０００４】
図６の多層回路基板１は、以下のようにして製造される。セラミックグリーンシート２を用意し、中間層となるセラミックグリーンシートにペーストを印刷して、所定の内部配線導体パターン３を形成する。次に、形成した各配線導体パターン３の上に可燃性ペーストを印刷して、配線導体パターン３と同じパターンの可燃性ペースト層を形成する。次いで、グリーンシートを積層して圧着し、スルーホール６を形成した後、表面配線パターン４を印刷し、これを非酸化性雰囲気で焼成することにより製造される。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１２００９５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示された図６の多層回路基板１は、内部配線導体３の上側表面およびその側壁とその上側の絶縁体層２との間に空洞部５が形成されることにより、全体として誘電率が低減され、信号の伝播遅延等の高周波特性が改善される。
【０００７】
しかしながら図６の多層回路基板１の空洞部５は、可燃性ペースト層を用いて形成されおり、内部配線導体３の上側表面およびその側壁において薄い空洞層となっている。このため誘電率の低減割合が小さく、従って、高周波特性の改善効果も小さい。
【０００８】
そこで本発明の目的は、誘電率が小さく、高周波回路に適した多層回路基板およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、金属箔からなる導体パターンが形成された熱可塑性の樹脂フィルムが複数枚積層されてなり、前記導体パターンには、高周波回路が形成される高周波導体パターンが含まれる多層回路基板であって、前記樹脂フィルムが相互に貼り合わされてなる絶縁母材において、前記高周波導体パターンの周りに空孔が形成されてなることを特徴としている。
【００１０】
熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に貼り合わされてなる絶縁母材は、誘電率が３．０程度で、一般的に５．０以上の誘電率を持つセラミックの絶縁母材と比較して、低い誘電率を持っている。それに加えて、当該多層回路基板には、高周波導体パターンの周りに誘電率が１．０の空孔が形成される。従って、高周波導体パターンの周りの誘電率は、空孔によってさらに低減されている。これによって、当該多層回路基板を、誘電率が小さく高周波回路に適した多層回路基板とすることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記空孔が、前記高周波導体パターンから当該高周波導体パターンの直上もしくは直下の導体パターンに渡って、導体パターン同士を連結するように形成されてなることを特徴としている。
【００１２】
これによれば、空孔が高周波導体パターンから直上もしくは直下の導体パターンに渡って形成されているため、誘電率の低減効果が大きく、これら導体パターン間での浮遊容量が大きく低減される。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記高周波導体パターンが、ストリップ・ラインであることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、前記高周波導体パターンが、マイクロストリップ・ラインであることを特徴としている。
【００１５】
ストリップ・ラインは、絶縁体を介して帯状線路を広い接地導体でサンドイッチした構造である。また、マイクロストリップ・ラインは、帯状線路の片側のみに広い接地導体がある構造である。ストリップ・ラインとマイクロストリップ・ラインでは、帯状線路と接地導体の間で高周波が伝送される。このようなストリップ・ラインとマイクロストリップ・ラインにおいて、高周波導体パターンである帯状線路と接地導体の周りに空孔が形成されることで、誘電率が小さくなると共に、誘電損失が低減される。従って、高周波回路に適した多層回路基板とすることができる。
【００１６】
請求項５と６に記載の発明は、前記多層回路基板の製造方法に関するものである。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム上に、金属箔からなる所定の導体パターンが形成された導体パターンフィルムを複数枚準備する導体パターンフィルム準備工程と、前記導体パターンフィルムに、前記導体パターンを底とする有底孔を形成する有底孔形成工程と、前記有底孔内に導電ペーストを充填する導電ペースト充填工程と、前記導体パターンフィルムに、空孔を形成する空孔形成工程と、前記複数枚の導体パターンフィルムを積層する積層工程と、前記積層された導体パターンフィルムを熱プレス板により加熱・加圧して、導体パターンフィルム同士を貼り合わせると共に、前記導電ペーストを焼結する加熱加圧工程とを有することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、前記有底孔および空孔の形成が、レーザ加工であることを特徴としている。
【００１９】
請求項５に記載の製造方法によれば、導電ペーストを充填していない空孔が、樹脂フィルム貼り合わせ後、前記高周波導体パターンの周りの絶縁母材中に形成される空孔となる。請求項６に記載のように、レーザ加工を用いることで、樹脂フィルムの任意位置に任意形状の孔を形成することができ、従って、前記高周波導体パターンの周りに形成される空孔の位置と形状も任意に設定することができる。
【００２０】
上記製造方法によれば、導体パターンフィルム同士が、加熱・加圧により一括して貼り合わされる。これにより、高周波導体パターンの周りに空孔が形成されてなる前記多層回路基板を、安価に製造することができる。尚、この製造方法によって得られる多層回路基板の作用効果については前述のとおりであり、その説明は省略する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多層回路基板およびその製造方法を、図に基づいて説明する。
【００２２】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の多層回路基板に関する２つの例である。図１（ａ）は、多層回路基板１００，１０１の断面模式図である。図１（ｂ）は、多層回路基板１００における図１（ａ）の一点差線Ａで囲った部分の上視拡大図であり、図１（ｃ）は、多層回路基板１０１における図１（ａ）の一点差線Ａで囲った部分の上視拡大図である。
【００２３】
図１（ａ）〜（ｃ）に示す多層回路基板１００，１０１は、熱可塑性樹脂の絶縁母材１０中に、金属箔からなる導体パターン２０，３０が形成された多層回路基板である。この多層回路基板１００，１０１は、導体パターン２０，３０が形成された樹脂フィルムが複数枚積層され、それらが相互に貼り合わされたものである。絶縁母材１０およびその基になる樹脂フィルムの熱可塑性樹脂には、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等が用いられる。
【００２４】
図１（ａ）〜（ｃ）の多層回路基板１００，１０１において、導体パターン３０は、高周波回路が形成される高周波導体パターンである。一方、その他の導体パターン２０は、高周波導体パターン３０より低い周波数の信号が伝送される導体パターンである。尚、図１（ａ）に示す符号６０は絶縁母材１０に設けられた孔に充填された導電材料で、この導電材料６０により、層の異なる導体パターン２０，３０同士が図のように相互に接続される。
【００２５】
図１（ａ）〜（ｃ）の多層回路基板１００，１０１では、高周波導体パターン３０の周りに、空孔４０，４１が形成されている。図１（ａ），（ｂ）に示す多層回路基板１００では、円筒状の空孔４０が、帯状の高周波導体パターン３０に沿って、高周波導体パターン３０から直下の導体パターンに渡って導体パターン同士を連結するように、並んで形成されている。また、図１（ａ），（ｃ）に示す多層回路基板１０１では、溝状の空孔４１が、帯状の高周波導体パターン３０に沿って、高周波導体パターン３０から直下の導体パターンに渡って導体パターン同士を連結するように、連続的に形成されている。
【００２６】
図１（ａ）〜（ｃ）の多層回路基板１００，１０１では、熱可塑性樹脂からなる絶縁母材１０は、例えばＬＣＰの場合誘電率が３．０程度で、一般的に５．０以上の誘電率を持つセラミックの絶縁母材と比較して、低い誘電率を持っている。それに加えて、多層回路基板１００，１０１には、高周波導体パターン３０の周りに、誘電率が１．０の空孔４０，４１が形成されている。従って、高周波導体パターン３０の周りの誘電率は、空孔４０，４１によってさらに低減されている。特に、多層回路基板１００，１０１では空孔４０，４１が、高周波導体パターン３０から直下の導体パターンに渡って形成されているため、図６の多層回路基板１と異なり誘電率の低減効果が大きく、これら導体パターン間での浮遊容量が大きく低減される。これによって、図１（ａ）〜（ｃ）の多層回路基板１００，１０１を、誘電率が小さく高周波回路に適した多層回路基板とすることができる。
【００２７】
尚、多層回路基板１００と多層回路基板１０１とでは、溝状の空孔４１が形成された多層回路基板１０１のほうが、円筒状の空孔４０が並んだ多層回路基板１００に較べて、高周波導体パターン３０周りの空孔の体積割合が大きい。従って、誘電率の低減効果と浮遊容量の低減効果も、多層回路基板１０１のほうが多層回路基板１００より大きい。
【００２８】
次に、図１（ａ），（ｂ）の多層回路基板１００を例にして、その製造方法を説明する。
【００２９】
図２（ａ）〜（ｅ）と図３は、図１（ａ），（ｂ）の多層回路基板１００の製造方法を示す工程別断面図である。
【００３０】
最初に、図２（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム１０上に金属箔からなる所定の導体パターン２０が形成された導体パターンフィルム９０を準備する。尚、図２（ａ）の符号７０は保護フィルムで、図２（ｃ）で示す導電ペースト充填工程において、導電ペーストによる樹脂フィルム１０の表面の汚れを防止するためのものである。
【００３１】
次に、図２（ｂ）に示すように、導体パターンフィルム９０に対して、導体パターン２０ａを底とする有底孔４０ａを、レーザ加工により形成する。
【００３２】
次に、図２（ｃ）に示すように、有底孔４０ａ内に、導電ペースト６０を充填する。有底孔４０ａ内に充填された導電ペースト６０は、焼結されて、最終的に図１（ａ），（ｂ）における導電材料６０となる。
【００３３】
次に、図２（ｄ）に示すように、導体パターンフィルム９０に対して、導体パターン２０ｂ，２０ｃを底とする有底孔４０ｂ，４０ｃを、レーザ加工により形成する。最後に、保護フィルム７０を剥がして、導体パターンフィルム９０の加工が完了する。尚、有底孔４０ｂ，４０ｃの形成前に、保護フィルム７０を剥がしておいてもよい。
【００３４】
図２（ｄ）の導体パターンフィルム９０における導体パターン２０ｂ，２０ｃは、最終的に、図１（ａ），（ｂ）の多層回路基板１００における高周波導体パターン３０となる。また、導電ペーストが充填されない空孔の有底孔４０ｂ，４０ｃは、最終的に、図１（ａ），（ｂ）の高周波導体パターン３０から直下の導体パターンに渡って形成される空孔４０となる。
【００３５】
次に、以上の図２（ａ）〜（ｄ）の工程を用いて準備した各導体パターンフィルム９０〜９５を、図２（ｅ）に示す向きと配列で積層する。
【００３６】
次に、図３に示すように、積層した導体パターンフィルム９０〜９５を、付着防止フィルム５１、緩衝材５２、金属板５３を介して、ヒータ５５が埋設された一対の熱プレス板５４の間に挿入する。図３の付着防止フィルム５１は、加熱・加圧時の樹脂フィルム１０が周りの部材へ付着したり、樹脂フィルム１０と導体パターン２０，３０に傷がついたりするのを防止するもので、例えばポリイミドフィルム等が用いられる。緩衝材５２は均等に加圧するためのもので、例えばステンレス等の金属を繊維状に裁断し、その繊維状金属を成形したものが用いられる。金属板５３は、熱プレス板５４に傷が入るのを防止するためのもので、例えばステンレス（ＳＵＳ）やチタン（Ｔｉ）の板が用いられる。尚、図３において、緩衝材５２と金属板５３の積層順序を逆にしてもよい。
【００３７】
次に、熱プレス板５４により加熱・加圧して、導体パターンフィルム９０〜９５同士を一括して貼り合わせると共に、導電ペースト６０を焼結する。
【００３８】
図３の加熱・加圧工程では、図２（ｅ）に示す導体パターンフィルム９０の空孔４０ｂ，４０ｃを潰さないように、１ＭＰａ以下のできるだけ低い圧力で、導体パターンフィルム９０〜９５同士を貼り合わせる。また、加圧によって空孔４０ｂ，４０ｃは収縮するため、図２（ｄ）の空孔形成工程においては、加熱・加圧時の収縮を見込んだ大きさの空孔４０ｂ，４０ｃを形成しておく。
【００３９】
以上の加熱・加圧により貼り合わされた多層回路基板を熱プレス板５４より取り出して、図１（ａ），（ｂ）に示す多層回路基板１００が製造される。
【００４０】
図２（ａ）〜（ｅ）と図３に示した上記多層回路基板１００の製造方法によれば、導体パターンフィルム９０〜９５同士が、加熱・加圧により一括して貼り合わされる。これにより、図１（ａ），（ｂ）に示す高周波導体パターン３０の周りに空孔４０が形成されてなる多層回路基板１００を、安価に製造することができる。また、図２（ｂ）の有底孔４０ａおよび図２（ｄ）の空孔４０ｂ，４０ｃの形成にレーザ加工を用いることで、樹脂フィルム１０の任意位置に任意形状の孔を形成することができる。従って、図１（ａ），（ｂ）に示す高周波導体パターン３０の周りに形成される空孔の位置と形状も任意に設定することができる。
尚、上記製造方法によって得られる多層回路基板１００の作用効果については前述のとおりであり、その説明は省略する。
【００４１】
図４（ａ），（ｂ）と  図５（ａ），（ｂ）は、本発明における別の多層回路基板１０２〜１０５の例を示す。尚、図４（ａ），（ｂ）と  図５（ａ），（ｂ）の多層回路基板１０２〜１０５において、図１（ａ）の多層回路基板１００，１０１と同様の部分については、同じ符号を付けた。
【００４２】
図４（ａ），（ｂ）は、高周波導体パターン３１ｃ，３１ｇが、ストリップ・ラインである場合の多層回路基板１０２，１０３の断面模式図である。ストリップ・ラインは、帯状線路３１ｃを、絶縁母材１０を介して広い接地導体３１ｇでサンドイッチした構造である。
【００４３】
図４（ａ）の多層回路基板１０２では、空孔４２ｃが、帯状線路３１ｃから両側の接地導体３１ｇに渡って、導体パターン同士を連結するように形成されている。空孔４２ｃは、図１（ｂ）に示すように、帯状線路３１ｃに沿って並んで形成される円筒状の空孔であってもよいし、図１（ｃ）に示すように、帯状線路３１ｃに沿って連続的に形成される溝状の空孔であってもよい。
【００４４】
図４（ｂ）の多層回路基板１０３では、上記の帯状線路３１ｃから両側の接地導体３１ｇに渡って形成される空孔４２ｃに加えて、両側の接地導体３１ｇ同士を連結する空孔４２ｇが、帯状線路３１ｃの左右に形成されている。
【００４５】
図４（ａ），（ｂ）のストリップ・ライン３１ｃ，３１ｇでは、高周波導体パターンである帯状線路３１ｃと接地導体３１ｇの間で、高周波が伝送される。このようなストリップ・ラインにおいて、帯状線路３１ｃと接地導体３１ｇの周りに空孔４２ｃ，４２ｇが形成されることで、誘電率が小さくなると共に、誘電損失が低減される。従って、図４（ａ），（ｂ）の多層回路基板１０２，１０３は、高周波回路に適した多層回路基板とすることができる。
【００４６】
尚、多層回路基板１０２と多層回路基板１０３とでは、空孔４２ｇを追加形成した多層回路基板１０３のほうが、多層回路基板１０２に較べて、高周波導体パターン３１ｃ，３１ｇ周りの空孔の体積割合が大きい。従って、誘電率の低減効果と誘電損失の低減効果も、多層回路基板１０３のほうが多層回路基板１０２より大きい。
【００４７】
図５（ａ），（ｂ）は、高周波導体パターン３２ｃ，３２ｇが、マイクロストリップ・ラインである場合の多層回路基板１０４，１０５の断面模式図である。
マイクロストリップ・ラインは、帯状線路３２ｃの片側のみに広い接地導体３２ｇがある構造である。
【００４８】
図５（ａ）の多層回路基板１０４では、空孔４３ｃが、帯状線路３２ｃから直下の接地導体３２ｇに渡って、導体パターン同士を連結するように形成されている。また、図５（ｂ）の多層回路基板１０５では、上記の空孔４３ｃに加えて、表面から接地導体３２ｇに達する空孔４３ｇが、帯状線路３２ｃの左右に形成されている。
【００４９】
図５（ａ），（ｂ）のマイクロストリップ・ライン３２ｃ，３２ｇにおいても、図４（ａ），（ｂ）のストリップ・ラインと同様に、帯状線路３２ｃと接地導体３２ｇの間で、高周波が伝送される。従って、このようなマイクロストリップ・ラインにおいても、帯状線路３２ｃと接地導体３２ｇの周りに空孔４３ｃ，４３ｇが形成されることで、誘電率が小さくなると共に、誘電損失が低減される。
従って、図５（ａ），（ｂ）の多層回路基板１０４，１０５は、高周波回路に適した多層回路基板とすることができる。
【００５０】
尚、図４（ａ），（ｂ）と  図５（ａ），（ｂ）の多層回路基板１０２〜１０５も、図２（ａ）〜（ｅ）と図３に示した製造工程により同様に製造できることは言うまでもない。
【００５１】
（他の実施形態）
上記の実施形態では、円筒状もしくは溝状の空孔が、高周波導体パターンに当接して形成されていた。これに限らず、高周波導体パターンの周りの樹脂フィルムが相互に貼り合わされてなる絶縁母材中に、任意形状の空孔を形成してもよい。例えば、図２（ｄ）の空孔形成工程において、任意の深さの空孔を形成してもよいし、高周波導体パターンの周りで高周波導体パターンに当接しない空孔を形成してもよい。このような空孔であっても、高周波導体パターン周りの空孔の体積割合を大きくしていくことで、誘電率の低減効果を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層回路基板に関する２つの例で、（ａ）は２つの多層回路基板の断面模式図であり、（ｂ）は一方の多層回路基板における（ａ）の一点差線Ａで囲った部分の上視拡大図であり、（ｃ）は他方の多層回路基板における上視拡大図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の多層回路基板の製造方法を示す工程別断面図である。
【図３】本発明の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、本発明の多層回路基板に関する別の例で、高周波導体パターンがストリップ・ラインである場合の多層回路基板の断面模式図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、本発明の多層回路基板に関する別の例で、高周波導体パターンがマイクロストリップ・ラインである場合の多層回路基板の断面模式図である。
【図６】従来の多層回路基板の断面図である。
【符号の説明】
１００〜１０５  多層回路基板
１０  絶縁母材（樹脂フィルム）
２０，２０ａ〜２０ｃ  導体パターン
３０，３１ｃ，３１ｇ，３２ｃ，３２ｇ  （高周波）導体パターン
４０，４１，４２ｃ，４２ｇ，４３ｃ，４３ｇ  空孔
４０ａ〜４０ｃ  有底孔
６０  導電材料（導電ペースト）
９０〜９５  導体パターンフィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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