(57)【要約】【課題】耐熱性高分子絶縁樹脂、特にフッ素系樹脂に熱硬化性樹脂、接着フィルム又は接着剤を施さずにすぐ伝導性金属箔を積層させる方法を提供する。【解決手段】フッ素系樹脂電気絶縁層の少なくとも一面上に微細突起を形成し、伝導性金属箔の一面を粗化処理し、微細突起の形成されたフッ素系樹脂電気絶縁層の少なくとも一面上に前記粗化処理された金属箔を、粗化処理面が前記微細突起と対向するように積層し、積層構造体を真空の雰囲気で、加熱の下で圧着させて積層させる。【選択図】　　　　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）フッ素系樹脂の電気絶縁層の少なくとも一面上に微細突起を形成する段階と、
（ｂ）伝導性金属箔の一面を粗化処理する段階と、
（ｃ）前記微細突起の形成されたフッ素系樹脂電気絶縁層の少なくとも一面上に前記粗化処理された金属箔を、粗化処理面が前記微細突起と対向するように積層する段階と、
（ｄ）前記積層構造体を真空の雰囲気で、加熱の下で圧着させて積層させる段階とを含んでなることを特徴とするプリント基板用金属被覆積層体の製造方法。
【請求項２】
前記積層構造体を真空雰囲気で、加熱の下で圧着させて積層させるに先立ち、前記フッ素系樹脂絶縁層の微細突起が形成されていない面に、微細突起が形成されていないフッ素系樹脂絶縁層を１層以上積層し、このフッ素系樹脂絶縁層のほかの面にも、前記（ａ）段階で表面処理されたフッ素系樹脂絶縁層の微細突起と前記（ｂ）段階で粗化処理された伝導性金属箔の粗化処理面が対面するように、前記表面処理されたフッ素系樹脂絶縁層と前記粗化処理された伝導性金属箔を順次積層する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプリント基板用金属被覆積層体の製造方法。
【請求項３】
前記電気絶縁層に形成された微細突起の平均直径が０．０１〜２μｍであり、平均縦横比が１：２０以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント基板用金属被覆積層体の製造方法。
【請求項４】
前記フッ素系樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ガラス含有ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、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（ＦＥＰ）、ポリフルオロ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフルオロ化ビニル（ＰＶＦ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）からなる群から選択されるフルオロ含有フッ素樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント基板用金属被覆積層体の製造方法。
【請求項５】
前記電気絶縁層１枚の積層前の厚さが０．０５ｍｍ〜０．５０８ｍｍであり、前記電気絶縁層を２枚以上積層して、基板の厚さが０．１２７ｍｍ〜５．０８ｍｍとなるようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント基板用金属被覆積層体の製造方法。
【請求項６】
前記伝導性金属箔が銅、アルミニウム又はこれらの合金であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント基板用金属被覆積層体の製造方法。
【請求項７】
前記積層構造体の圧着、積層の際、熱プレスの最高温度がフッ素系樹脂のガラス転移温度〜融点の＋２０％の温度の範囲内であり、熱プレスの圧力が１０〜９０ｋｇ／ｃｍ２であり、真空度が１ｍＴｏｒｒ〜５００Ｔｏｒｒであり、加熱圧着から冷却までかかる総圧着積層時間が３時間以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント基板用金属被覆積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種の耐熱性高分子絶縁樹脂のなかでも、高周波数帯域に適した小さい損失係数を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びガラス繊維の含有されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ　Ｇｌａｓｓ　ｃｌｏｔｈ）などのようなフッ素系樹脂に、銅、アルミニウムのような伝導性金属箔を上下に積層させてなる、プリント基板を製造するための金属被覆積層体（Ｍｅｔａｌ　Ｃｌａｄ　Ｌａｍｉｎａｔｅ）の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、金属被覆積層体のうち、エポキシ樹脂から製造される金属被覆積層体は、ガラス織物にエポキシ樹脂を含浸させる段階と、含浸された繊維を乾燥させ、ほかの有機溶媒を除去する段階と、樹脂を硬化させるため、半硬化状態に転換させるためのプレプレッグを生成させる段階と、伝導性金属箔を積層させる段階とにより製造される。
【０００３】
一方、フッ素系樹脂から金属被覆積層体を製造する場合には、フッ素系樹脂が熱可塑性樹脂でありながら、物理的に非常に低い表面エネルギーによりほかの物質になかなかくっ付かない非粘着性を持っているので、通常フッ素樹脂と伝導性金属箔を直接接着し難いため、前記のように樹脂に伝導性金属箔を直接積層させる方法を用いることができなかった。フッ素系樹脂とほかの物質の接着のため、これまでは、ポリテトラフルオロエチレン樹脂及びガラス繊維組織にポリテトラフルオロエチレンが含浸された樹脂などの各種耐熱性高分子絶縁フッ素系樹脂上に低融点の熱硬化性樹脂、接着フィルム又は接着剤を施し、これを媒介体として伝導性金属箔を加熱／加圧の下で圧縮、硬化させて積層する方法をとっている。
【０００４】
しかし、かかる従来の方法においては、高分子絶縁樹脂上に低融点の熱硬化性フィルム又は接着剤を施し、その上に伝導性金属箔を積層する構造体の場合、高分子絶縁樹脂特有の利点は急減するという問題点があった。したがって、フッ素系樹脂に低融点の熱硬化性樹脂、接着フィルム又は接着剤を施さずに、伝導性金属箔を直接積層させる方法が要求されている実情である。
【０００５】
また、一般に、周波数が高くなるほど、信号を伝送するときに多くの問題を発生するが、全体的な伝送速度を向上させ、雑音を減らす方法には、材料的な面と配線技術及び回路形態を変更する技術的な面がある。材料的な観点で見ると、素材の誘電率を低めると、基板上に形成された配線に沿って信号が伝達されるとき、伝送速度を誘電率の平方根に反比例して向上させることができ、雑音を減らすことができる。また、隣接回路間で発生する不要なキャパシタンス値を減らすためにも低誘電率の材料を使用しなければならない。そして、マイクロ波の送受信回路内の増幅回路又は高速デジタル回路などを非常に弱い高速信号を取り扱うため、低損失係数を有する材料を必要とする。一方、周波数が高くなるほど、損失係数によって伝送損失が変化するが、従来のフッ素系樹脂の積層法のように、低損失係数の誘電体に高損失係数の接着フィルムが直列構造に積層されている場合、金属箔と接触している高損失係数の接着フィルムにより伝送損失が非常に大きくなる。したがって、接着フィルムなどを用いなく、単一構造になっているので、誘電体特有の性質をそのまま用いることができるプリント基板を製造するための金属被覆体の製造方法の開発が段々要求されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは鋭意研究した結果、フッ素系樹脂に突起を形成させ、金属箔を粗化処理し、圧着積層時の条件を最適化することにより、前記問題点を解決することができることを見つけ、本発明を完成することになった。
したがって、本発明は、耐熱性高分子絶縁樹脂、特にフッ素系樹脂に熱硬化性樹脂、接着フィルム又は接着剤を施さずにすぐ伝導性金属箔を積層させる方法を提供することをその課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するため、本発明は、（ａ）フッ素系樹脂電気絶縁層の少なくとも一面上に微細突起を形成する段階と、（ｂ）伝導性金属箔の一面を粗化処理する段階と、（ｃ）前記微細突起の形成されたフッ素系樹脂電気絶縁層の少なくとも一面上に前記粗化処理された金属箔を、粗化処理面が前記微細突起と対向するように積層する段階と、（ｄ）前記積層構造体を真空の雰囲気で、加熱の下で圧着させて積層させる段階とを含んでなるプリント基板用金属被覆積層体の製造方法を提供する。
【０００８】
本発明のプリント基板用金属被覆積層体の製造方法は、前記積層構造体を真空雰囲気で、加熱の下で圧着させて積層させるに先立ち、前記フッ素系樹脂絶縁層の微細突起が形成されていない面に、微細突起が形成されていないフッ素系樹脂絶縁層を１層以上積層し、このフッ素系樹脂絶縁層のほかの面にも、前記（ａ）段階で表面処理されたフッ素系樹脂絶縁層の微細突起と前記（ｂ）段階で粗化処理された伝導性金属箔の粗化処理面が対面するように、前記表面処理されたフッ素系樹脂絶縁層と前記粗化処理された伝導性金属箔を順次積層する段階をさらに含む。
【０００９】
前記フッ素系樹脂は、特有の非油性及び非粘着性のため、ほかの物質との接着が容易でない。本発明においては、伝導性金属箔が接着される樹脂の表面を表面処理して樹脂特有の非粘着性を粘着性に変え、真空状態で加熱、圧着させる。これは、樹脂の表面エネルギーを増加させて接着を容易にし、実質的に表面に微細突起を形成させることで、表面処理されていないポリテトラフルオロエチレンをほかの物質と接着し易くする。
【００１０】
本発明によると、前記電気絶縁層に形成された微細突起の平均直径は０．０１〜２μｍであり、微細突起の平均縦横比は１：２０以下である。前記平均直径が０．０１μｍ以下であると、粗化処理された金属面との接着強度が弱化し、反対に平均直径が２μｍ以上であると、表面の平滑度を損なうだけでなく、粗化処理された金属面と接着強度が弱化する。微細突起の平均直径及び縦横比は雰囲気ガスの調節とビーム電力の調節により好適にすることができる。
本発明の方法に用いられるフッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ガラス含有ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、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（ＦＥＰ）、ポリフルオロ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフルオロ化ビニル（ＰＶＦ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）からなる群から選択されるが、これに限定されるものではなく、フルオロを含有するどんなフッ素樹脂でも用いることができる。
【００１１】
本発明の方法に用いられる電気絶縁層１枚の積層前の厚さは０．０５ｍｍ〜０．５０８ｍｍであり、前記電気絶縁層を、基板の厚さが０．１２７ｍｍ〜５．０８ｍｍとなるように、２枚以上積層する。
本発明の方法に用いられる伝導性金属箔は、銅、アルミニウム又はこれらの合金である。
【００１２】
フッ素系樹脂と金属箔を接着させる重要なメカニズムは、フッ素系樹脂を融点付近まで昇温させることにより、微細突起を粗化処理された金属箔面に熱プレスの圧力で突き込み、冷却させてアンカー効果を発生させることで、金属箔と絶縁樹脂を強く結合させる。すなわち、本発明において、微細突起を有するフッ素系絶縁樹脂と伝導性金属箔を金属被覆積層体に製造するためには、熱プレス圧着を行う。
【００１３】
本発明によると、積層構造体を、フッ素系樹脂のガラス転移温度〜融点の＋２０％の温度範囲の熱プレス最高温度、１０〜９０ｋｇ／ｃｍ２の熱プレス圧力、そして１ｍＴｏｒｒ〜５００Ｔｏｒｒの熱プレス圧力で、３時間以内で加熱、加圧及び冷却させることで、積層体を圧着、積層させる。
【００１４】
本発明の方法においては、熱プレスの最高温度を樹脂のガラス転移温度〜融点の＋２０％の温度の範囲内となるようして圧着を行う。このように温度を調節する理由は、金属箔と絶縁樹脂間にアンカー効果を発生させるとともに、絶縁樹脂と絶縁樹脂と接着させるためである。フッ素系樹脂は融点以下では熱による劣化が殆どないが、融点以上では重合度の低下が起こり、比重が増大し、よって分子量が低下する。例えば、フッ素系樹脂の一種であるポリテトラフルオロエチレンの場合は、融点以下では熱による劣化を殆ど起こさないが、融点以上では重合度が低下し、これより高い温度では比重が増大し、分子量が低下し、４００℃以上ではこの傾向が一層著しくなり、劣化が急速に起こる。したがって、フッ素系樹脂の場合、融点の＋２０％の温度以下で熱プレスで圧着することにより、本発明が達成しようとする機械的物性を充足させることができる。
【００１５】
また、フッ素系樹脂の場合、融点がほかの高分子より非常に高いため、大気中で熱プレス作業を行うと、金属箔が急速に酸化する問題点がある。通常、金属被覆積層を行う温度は１００〜２５０℃であるが、この温度を超えて熱プレスを加熱すると、急速に酸化して腐食するため、基板として使用しにくくなる。したがって、金属箔が酸化、腐食することを防止し、絶縁樹脂内に気泡の形成を防止するため、数ｍＴｏｒｒ〜数百Ｔｏｒｒの真空、好ましくは１ｍＴｏｒｒ〜５００Ｔｏｒｒを維持し得る真空装置で加熱とともに加圧して積層させる。圧着時間は、加熱、加圧のときから冷却まで３時間を超えないようにする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施態様を詳細に説明する。
【００１７】
図５ないし図８に示すように、雰囲気ガスｆの調節とビーム電力ｅの調節により適切に形成された樹脂２の表面上の微細突起ｃと、金属箔（例えば、電解銅箔の場合、粗化処理された銅箔１のマット（ｍａｔｔｅ）面）の粗面ｂを対面させ、樹脂に微細突起が形成されていない同種の樹脂３を所望の厚さに積層した後、反対側にも樹脂２の表面に形成された微細突起ｃと金属箔１（例えば、電解銅箔の場合、粗化処理されたマット面）の粗面ｂを対面させる。このように、金属箔１−絶縁樹脂２、３−金属箔１となった構造を真空内で加熱しながら圧着させて積層させる。圧着の際、熱硬化性樹脂又は接着剤を用いないため、熱可塑性樹脂であるフッ素系樹脂の温度を融点領域まで昇温させて、絶縁樹脂２の微細突起ｃを粗化処理された金属箔１の粗面に突き込んで熱プレスで加圧してから冷却させると、アンカー効果により金属箔１と絶縁樹脂２とを強く結合させることができる。ここで、表面処理されていない絶縁樹脂３を多数枚重ねることにより所望の厚さを得ることができる。この際、圧着時の加熱、加圧の条件及び真空維持の条件は、熱硬化性樹脂又は接着剤を用いなく直接金属箔を接触させるときのポリマーの種類によって違うが、熱プレスの最高温度は絶縁樹脂のガラス転移温度〜融点の＋２０％の温度にし、熱プレスの圧力は１０〜９０ｋｇ／ｃｍ２にする。このように、積層構造体を真空雰囲気で、加熱の下で圧着させて積層させることにより、プリント基板用金属被覆積層体を得る。
【００１８】
本発明に用いられるフッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ガラス含有ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、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（ＦＥＰ）、ポリフルオロ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフルオロ化ビニル（ＰＶＦ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）からなる群から選択される。
フッ素樹脂、とりわけガラス繊維が含有されたポリテトラフルオロエチレンが誘電率２．５、誘電体厚さ０．７６２ｍｍであり、電解銅箔が１オンス（Ｏｚ）である場合、アメリカＩＰＣ規格ＩＰＣ−ＴＭ−６５０、２．４．８の方法で銅箔の剥離強度を測定したところ、２．１ｋｇ・ｆ／ｃｍの値を得た。
下記の表１は誘電率を変化させて、１オンスの厚さを有する電解銅箔を厚さ０．７６２ｍｍの絶縁樹脂に接着させてテストした結果値を示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
【実施例】
（実施例１）
図５に示すように、厚さ０．１２７ｍｍのガラス繊維が含有されたポリテトラフルオロエチレンに、常温で雰囲気ガス２０ｓｃｃｍを入れ、図２のように、平均直径０．１μｍ、平均粗さ５００ｎｍの突起を形成させた。これは乾式法によるもので、別の洗浄過程が不要である。
【００２１】
このように突起が形成された厚さ０．１２７ｍｍのガラス繊維が含有されたポリテトラフルオロエチレン２上に、粗化処理された厚さ１オンス（Ｏｚ）の電解銅箔１を突起が対面するように置いた。
【００２２】
また、突起が形成された厚さ０．１２７ｍｍのガラス繊維が含有されたポリテトラフルオロエチレン２の下面、つまり突起形成面の反対側面に何の処理も施されていない厚さ０．１２７ｍｍのガラス繊維の含有された４枚のポリテトラフルオロエチレン３を重畳した。
【００２３】
そして、反対側電極を形成するため、前記電極形成法と同様、突起が形成された厚さ０．１２７ｍｍのガラス繊維が含有されたポリテトラフルオロエチレン２上に粗化処理された厚さ１オンス（Ｏｚ）の電解銅箔１を突起が対面するように置き、以前に重畳した４枚のポリテトラフルオロエチレン３と、突起の形成された厚さ０．１２７ｍｍのガラス繊維が含有されたポリテトラフルオロエチレン２の下面を整合させた。
【００２４】
このように積層させた誘電体（厚さ０．７６２ｍｍ）を有する金属被覆積層を製造するため、１０Ｔｏｒｒの真空領域で熱プレス４による圧着を行った。熱プレスの最高温度はポリテトラフルオロエチレンの融点と一致させ、熱プレスの圧力は４０ｋｇ／ｃｍ２にし、３時間加熱してから冷却させた。
全体として、誘電率２．３、誘電体厚さ０．７６２ｍｍ、電解銅箔１オンス（Ｏｚ）の場合、アメリカＩＰＣ規格ＩＰＣ−ＴＭ−６５０、２．４．８の方法で銅箔の剥離強度を測定したところ、２．１ｋｇ・ｆ／ｃｍの値を得、電気的にはＩＰＣ−ＴＭ−６５０、２．５．５．５の方法で測定したところ、１０ＧＨｚで０．００１４の損失係数を確保した。
【００２５】
（実施例２）
実施例１と同一方法により、誘電率２．５、誘電体厚さ０．７６２ｍｍ、電解銅箔１オンス（Ｏｚ）の場合、アメリカＩＰＣ規格ＩＰＣ−ＴＭ−６５０、２．４．８の方法で銅箔の剥離強度を測定したところ、２．１ｋｇ・ｆ／ｃｍの値を得、電気的にはＩＰＣ−ＴＭ−６５０、２．５．５．５の方法で測定したところ、１０ＧＨｚで０．００１７の損失係数を確保した。
【００２６】
（実施例３）
実施例１と同一方法により、誘電率２．７、誘電体厚さ０．７６２ｍｍ、電解銅箔１オンス（Ｏｚ）の場合、アメリカＩＰＣ規格ＩＰＣ−ＴＭ−６５０、２．４．８の方法で銅箔の剥離強度を測定したところ、２．１ｋｇ・ｆ／ｃｍの値を得、電気的にはＩＰＣ−ＴＭ−６５０、２．５．５．５の方法で測定したところ、１０ＧＨｚで０．００２１の損失係数を確保した。
前記実施例から明らかに分るように、本発明の方法によると、機械的特性に優れ、低損失係数を有するプリント基板を製造することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方法によると、単一誘電体の構造に直接伝導性金属箔を被せて単一工程で高分子絶縁樹脂と金属箔を接着させることにより、誘電体の二重構造になっている基板に比べ、加工単価が低廉であり、誘電体特有の電気的、機械的特性の変化を最小にして誘電体特有の性質をそのまま用いることができるので、高周波数帯域で非常に安定的に動作する、電気的特性に優れた低損失係数のプリント基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面処理されていないポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂の電子顕微鏡写真である。
【図２】雰囲気ガス２０ｓｃｃｍを注入して表面処理し、ポリマーの表面エネルギーを上昇させることにより、表面に突起を形成させたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂の電子顕微鏡写真である。
【図３】雰囲気ガスを注入せずに表面処理し、ポリマーの表面エネルギーを上昇させることにより、表面に突起を形成させたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂の電子顕微鏡写真である。
【図４】雰囲気ガス１２ｓｃｃｍを注入して表面処理し、ポリマーの表面エネルギーを上昇させることにより、表面に突起を形成させたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂の電子顕微鏡写真である。
【図５】突起の形成された部分と突起の形成されていない部分を有する樹脂の断面図である。
【図６】金属箔−絶縁樹脂−金属箔の順に配列されたプリント基板の積層構造を示す断面図である。
【図７】真空チャンバーで熱プレスにより、図６の積層構造体を圧着させる過程を示す断面図である。
【図８】図７の方法で圧着させてなった金属被覆積層体の断面図である。
【符号の説明】
１　金属箔
２、３　絶縁樹脂
４　熱プレス
６　真空装置
ａ　金属箔の非粗化処理部
ｂ　金属箔の粗化処理部
ｃ　絶縁樹脂の突起形成部
ｄ　絶縁樹脂の非突起形成部
ｅ　ビーム電力
ｆ　雰囲気ガス
【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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【図７】
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【図８】
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