(57)【要約】      （修正有）【課題】誘電体層が、金属導体と充分な強度で密着しており、誘電体層に膨れやクラックが発生することなく、外観不良が抑制されていると共に、誘電体層の厚さのばらつきが小さく、精度の高い厚さの制御が容易で、電気的特性面で設計値通りの特性に容易に応えることができるフッ素樹脂基板とその製造方法を提供する。【解決手段】フッ素樹脂フィルム１１の両面に粗面化処理およびプライマー処理が施されていない金属導体１２，１３を積層した後、得られた積層体をフッ素樹脂フィルムの融点以上の温度、１０Ｐａ以上の圧力で加温プレスすることによりフッ素樹脂フィルムと金属導体とが密着して積層されたフッ素樹脂基板１を製造するフッ素樹脂基板の製造方法。フッ素樹脂フィルムの両面に表面粗さＲｚ２．０μｍ以下の金属導体が積層されており、フッ素樹脂フィルムと金属導体の間の界面剥離強度が３Ｎ／ｃｍ以上のフッ素樹脂基板。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素樹脂フィルムと金属導体とが積層されているフッ素樹脂基板の製造方法であって、
フッ素樹脂フィルムの両面に粗面化処理およびプライマー処理が施されていない金属導体を積層した後、得られた積層体を前記フッ素樹脂フィルムの融点以上の温度、１０Ｐａ以上の圧力で加温プレスすることにより前記フッ素樹脂フィルムと前記金属導体とが密着して積層されたフッ素樹脂基板を製造することを特徴とするフッ素樹脂基板の製造方法。
【請求項２】
前記加温プレス後、前記フッ素樹脂フィルムと前記金属導体の積層体に照射線量０．０１〜５００ｋＧｙの電離性放射線を照射することを特徴とする請求項１に記載のフッ素樹脂基板の製造方法。
【請求項３】
フッ素樹脂フィルムの両面に、表面粗さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４）２．０μｍ以下の金属導体が積層されており、前記フッ素樹脂フィルムと前記金属導体の間の界面剥離強度が３Ｎ／ｃｍ以上であることを特徴とするフッ素樹脂基板。
【請求項４】
前記フッ素樹脂が架橋されていることを特徴とする請求項３に記載のフッ素樹脂基板。
【請求項５】
前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、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）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）の１種または２種以上であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のフッ素樹脂基板。
【請求項６】
前記フッ素樹脂フィルムが、フィラーを含有することを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載のフッ素樹脂基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波通信装置などに用いられる高周波回路基板に好適な回路形成用のフッ素樹脂基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報通信量の増大に応えるため、例えば、ＩＣカード、携帯電話等の機器においてはマイクロ波、ミリ波といったより周波数が高い領域での通信が盛んになってきている。このため、高周波領域での使用が可能で伝送遅延および伝送損失がより小さい高周波回路基板やテープ電線が求められている。
【０００３】
上記の高周波回路基板には、比誘電率εおよび誘電正接ｔａｎδが極力小さい基板材料を用いることが好ましい。このような、比誘電率ε、誘電正接ｔａｎδが共に小さい基板材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂があり、銅（Ｃｕ）箔などの金属基材（導体）上にフッ素樹脂からなる誘電体層を形成させて高周波回路基板（フッ素樹脂基板）を製造する技術が開発されている（例えば特許文献１、２）。
【０００４】
フッ素樹脂は、表面エネルギーが著しく低く非粘着性であるため、金属導体との密着を充分に確保することができない。上記技術では金属導体との密着力を向上させるため、図５に示すように金属導体１３に粗面化処理を施している。また、これとは別に金属導体にプライマー処理を施す方法がある。しかし、金属導体に粗面化処理を施す方法は、表皮効果により電流が金属導体１３の表面（誘電体層１１の界面）に沿って流れるため、伝送遅延および伝送損失を増大させる。また、プライマー処理を施す方法は、誘電体層の比誘電率や誘電正接を増大させるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明者等は、平滑な金属導体上にフッ素樹脂のディスパージョンなどを用いて塗膜を形成して焼成後、電子線等の電離性放射線を照射して密着させる方法を開発した（例えば、特願２０１１−１１４８７９、特願２０１１−１１４８８２）。これにより、金属導体に粗面化処理およびプライマー処理を施さずに誘電体層と金属導体を密着させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７４６６号公報
【特許文献２】特許第４２９６２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記金属導体上にフッ素樹脂の塗膜を形成して焼成する方法は、焼成工程でガスが発生するため、その後の電離性放射線照射工程で誘電体層に膨れが発生し、さらに膜厚が５０μｍ以上となるように厚く塗布しようとするとクラックが発生する恐れがあった。このため、外観不良だけでなく、誘電体層の厚さのばらつきが大きく、厚さの制御が困難であり、その結果インピーダンス調整など電気的特性面で設計値に対応できない恐れがあった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、誘電体層が、金属導体と充分な強度で密着しており、誘電体層に膨れやクラックが発生することなく、外観不良が抑制されていると共に、誘電体層の厚さのばらつきが小さく、精度の高い厚さの制御が容易で、電気的特性面で設計値通りの特性に容易に応えることができるフッ素樹脂基板とその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は従来のフッ素樹脂のディスパージョンなどを用いて塗膜を形成して焼成する方法から全く発想を変え、予めフィルム状に成形したフッ素樹脂を用いて、Ｃｕなどの金属導体と積層することを考えた。
【００１０】
即ち、予めフィルム状に成形されたフッ素樹脂を用いた場合、焼成によるガス発生もなく、電離性放射線照射工程での膨れの発生もなく、クラックが発生することもない。このため、外観不良が抑制されるだけでなく、誘電体層のばらつきがより小さく、精度の高い厚さの制御が容易で、電気的特性面で設計値通りの特性に容易に応えることができる。
【００１１】
しかし、そもそもフッ素樹脂は前記した通り表面エネルギーが著しく低く、非粘着性であるため、予めフィルム状に成形したフッ素樹脂を金属導体に積層させることが困難である。
【００１２】
この点について、本発明者等が実験を重ねた結果、フッ素樹脂フィルムと金属導体を積層して、特定の温度、圧力条件の下でプレスすると、非粘着性のフッ素樹脂であるにも拘わらず銅などの金属導体と強固に密着できることが分かった。
【００１３】
具体的には、積層体は、フッ素樹脂のフィルムの両面に金属導体を積層させることが好ましい。即ち、片面だけに金属導体が設けられている場合、図６のように金属導体をエッチングして配線を形成した後の強度が不十分になりやすく、湾曲しやすい。なお、図６において、１はフッ素樹脂基板、１１はフッ素樹脂フィルム（誘電体層）、１２ａは金属導体をエッチングして形成された回路である。
【００１４】
そして、フッ素樹脂の融点以上の温度、１０Ｐａ以上の圧力でプレスすることにより、金属導体に粗面化処理やプライマー処理を施さずに、また、電離性放射線を照射することなく、３Ｎ／ｃｍという充分な界面剥離強度で密着できることを見出した。界面剥離強度が３Ｎ／ｃｍあるため、エッチング工程で金属導体が剥離する恐れがない。
【００１５】
そして、上記のように、金属導体に粗面化処理やプライマー処理を施すことなく、充分な界面剥離強度で密着できるため、表皮効果や比誘電率の増大に基づく伝送遅延や伝送損失を増大させることもなく、優れた高周波特性を発揮させることができる。
【００１６】
なお、積層体をプレスする際の温度は、前記の通り、フッ素樹脂の融点以上であればよいが、４５０℃を超える場合は銅箔の酸化による変色やフッ素樹脂の分解が加速するため、４５０℃以下が好ましい。また、圧力は、１０Ｐａ以上であればよい。
【００１７】
フッ素樹脂は、特に限定されず、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、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）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）が挙げられる。なお、これらの樹脂は単独で用いてもよいし、２種以上を混合してもよい。
【００１８】
また、金属導体としては、銅、アルミニウム、鉄、ニッケルや、ＳＵＳ鋼、Ａｌ合金等の合金およびこれらの複合体を用いることができるが、これらの内でも、銅やアルミニウムは導電率が高いため、これらの箔を金属導体として用いることにより、伝送損失がより小さい高周波回路基板を提供することができる。特に導電性、化学安定性、コストの観点より銅箔が好ましい。
【００１９】
これらの金属導体は表面粗さが大きい場合、高周波領域では表皮効果により伝送遅延および伝送損失が大きくなるが、金属導体の表面粗さＲｚ（十点平均粗さ：ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４）を２．０μｍ以下と小さくすることにより、これらを充分に小さくすることができ、より優れた高周波特性を発揮させることができる。
【００２０】
即ち、表皮深さは、周波数が高くなるに従い浅くなる。例えば、銅の場合の表皮深さｄは、ｄ＝６．６０×１０−２／√ｆとなり、周波数の平方根に反比例する。ＧＨｚ帯以上の周波数に対しては、表面粗さＲｚを２．０μｍ以下に調節することにより、伝送遅延や伝送損失を充分に小さくすることができる。
【００２１】
そして、上記のようにして得られた積層体に電離性放射線を照射してフッ素樹脂を架橋することにより、誘電体層と金属導体の界面剥離強度を向上させることができる。このため、回路の剥離を一層確実に防止できるとともに、伝送遅延と伝送損失がより低減される。照射線量は０．０１〜５００ｋＧｙであることが好ましい。
【００２２】
請求項１〜請求項４の発明は、上記の知見に基づくものである。
即ち、請求項１に記載の発明は、
フッ素樹脂フィルムと金属導体とが積層されているフッ素樹脂基板の製造方法であって、
フッ素樹脂フィルムの両面に粗面化処理およびプライマー処理が施されていない金属導体を積層した後、得られた積層体を前記フッ素樹脂フィルムの融点以上の温度、１０Ｐａ以上の圧力で加温プレスすることにより前記フッ素樹脂フィルムと前記金属導体とが密着して積層されたフッ素樹脂基板を製造することを特徴とするフッ素樹脂基板の製造方法である。
【００２３】
なお、上記において、「プライマー処理が施されていない」とは、金属導体の表面に厚み１μｍを超える樹脂層が形成されていないことをいう。例えば、金属導体の表面に、金属酸化物等からなる厚み１μｍ以下の防錆処理剤の層が形成されたものは、本発明の金属導体として使用可能である。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、
前記加温プレス後、前記フッ素樹脂フィルムと前記金属導体の積層体に照射線量０．０１〜５００ｋＧｙの電離性放射線を照射することを特徴とする請求項１に記載のフッ素樹脂基板の製造方法である。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、
フッ素樹脂フィルムの両面に、表面粗さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４）２．０μｍ以下の金属導体が積層されており、前記フッ素樹脂フィルムと前記金属導体の間の界面剥離強度が３Ｎ／ｃｍ以上であることを特徴とするフッ素樹脂基板である。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、
前記フッ素樹脂が架橋されていることを特徴とする請求項３に記載のフッ素樹脂基板である。
【００２７】
次に、請求項５に記載の発明は、
前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、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）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）の１種または２種以上であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のフッ素樹脂基板である。
【００２８】
これらのフッ素樹脂は、比誘電率、誘電正接が充分に低い材料であるとともに、耐熱性が優れている。また、透湿度が小さいため、回路基板のインピーダンスが湿度の影響を受けにくく安定する。
【００２９】
本請求項の発明においては、このようなフッ素樹脂を誘電体層の主要成分に用いているため、より支障なくリフローを行うことができるとともに、インピーダンスがより安定し、信頼性の高いフッ素樹脂を提供することができる。
【００３０】
また、これらのフッ素樹脂のなかでも、ＰＴＦＥは比誘電率、誘電正接の双方が最も低いため最も好ましく、ＰＦＡ，ＦＥＰの順に好ましい。
【００３１】
請求項６に記載の発明は、
前記フッ素樹脂フィルムが、フィラーを含有することを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載のフッ素樹脂基板である。
【００３２】
フッ素樹脂フィルムには、フィラーを含有してもよい。フィラーとしては、無機充填剤や有機充填剤を使用することができる。具体的な一例として、例えば、ＬＥＤや太陽光の反射率向上のために、フッ素樹脂フィルム中に酸化チタンを含有させて白色化させる態様などを挙げることができる。また、透明なフッ素樹脂フィルムと白色のフッ素樹脂フィルム等、特性の異なるフィルムを積層して使用することもできる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、誘電体層が、金属導体と充分な強度で密着しており、誘電体層に膨れやクラックが発生することなく、外観不良が抑制されていると共に、誘電体層の厚さのばらつきが小さく、精度の高い厚さの制御が容易で、電気的特性面で設計値通りの特性に容易に応えることができるフッ素樹脂基板とその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態のフッ素樹脂基板の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の誘電体層と金属導体の密着方法を説明する図である。
【図３】本発明の一実施の形態のフッ素樹脂基板（エッチング後）の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】剥離試験における誘電体層と金属導体の剥離の形態を示す断面図である。
【図５】表皮効果による金属導体中の電流の流れを説明する図である。
【図６】フッ素樹脂基板の湾曲を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００３６】
１．フッ素樹脂基板の構成
はじめに、フッ素樹脂基板の構成について説明する。図１は本発明の一実施の形態のフッ素樹脂基板（エッチング前）の構成を模式的に示す断面図であり、フッ素樹脂基板１は、フッ素樹脂フィルム１１とその両面に積層された金属導体１２、１３からなる。
【００３７】
２．フッ素樹脂基板の作製
次に、フッ素樹脂基板の作製について説明する。
【００３８】
（１）フッ素樹脂フィルム
まず、誘電体層を形成するためのフッ素樹脂フィルム１１を用意する。フッ素樹脂フィルムとしては、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥなどのフッ素樹脂製フィルムが用いられる。中でもＰＴＦＥが好ましく、特に、好ましい材料として、住友電気工業社製のＰＴＦＥフィルム、ポアフロン（商品名）が挙げられる。このＰＴＦＥフィルムは、アモルファスで結晶が少なく多孔質であるため誘電率が低く、より高周波伝送に適しており、また、金属導体との密着性に優れる。
【００３９】
フッ素樹脂フィルム１１の厚さが薄過ぎる場合、誘電体としての機能が充分に発揮できない。また剛性に欠けるため、加工のための搬送などのハンドリングが難しい。一方、厚過ぎる場合には、特性インピーダンスが大きくなる。以上の点を考慮して、電気的特性の設計値に適合するように適切な厚さに設定される。製品としてのフッ素樹脂フィルム１１の具体的な厚さは、好ましくは０．１〜１０００μｍに設定され、より好ましくは０．５〜５００μｍ、さらに好ましくは５〜１００μｍに設定される。
【００４０】
（２）金属導体
金属導体１２、１３としては、粗面化処理およびプライマー処理されていない銅箔が好ましく用いられる。特に、表面粗さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４）が２．０μｍ以下の表面が平滑な銅箔が好ましく用いられる。これにより、比誘電率が２．６以下に抑えられ、前記のように表皮効果や比誘電率の増大に基づく伝送遅延や伝送損失が低減される。
【００４１】
金属導体１２の厚さは、好ましくは１〜２０００μｍに設定され、より好ましくは１０〜３００μｍに設定される。これにより、十分な強度が確保されるとともに、適切な厚さで表皮効果を利用することができる。
【００４２】
（３）加温プレス
次に、図２に示すように用意したフッ素樹脂フィルム１１を中央にして、その両面に金属導体１２および１３を積層し、フッ素樹脂フィルム１１の融点以上、４５０℃以下の温度、１０Ｐａ〜１００ＧＰａの圧力で０．１秒〜１０時間、加温プレスを行う。これにより、フッ素樹脂フィルム１１と金属導体１２、１３を３Ｎ／ｃｍ以上の界面剥離強度で密着させることができる。なお、この加温プレスは、図２に示すようなプレス機による加圧のみには限定されず、ラミネーターのようなロールプレス装置で連続的に加圧してもよい。
【００４３】
（４）架橋
次に、窒素雰囲気など所定の低酸素雰囲気の下、充分な加速電圧、具体的には１００ｋｅＶ〜１０ＭｅＶの加速電圧で、例えば電子線などの電離性放射線を０．０１〜５００ｋＧｙ照射する。これにより誘電体層１１と金属導体１２の界面剥離強度をより向上させることができる。
【００４４】
（５）配線パターンの形成
次に、上面の金属導体１２をエッチングして、図３に示すように回路１２ａを形成する。なお、下面の金属導体１３はグランドを形成する。このように下面側の金属導体１３が形成されており、回路１２ａがフッ素樹脂フィルムだけに支えられるということがないため、エッチングしたときにフッ素樹脂基板１が湾曲することがない。
【実施例】
【００４５】
次に、実施例に基づき、本発明をより具体的に説明する。
【００４６】
（実施例１〜３）
１．フッ素樹脂基板の作製
（１）フッ素樹脂フィルムおよび金属導体
以下に記載のフッ素樹脂フィルム、金属導体を用いてフッ素樹脂基板を作製した。
フッ素樹脂フィルム：ＦＥＰ、融点：２７０℃、厚さ：３０μｍ
（ダイキン社製「ネオフロン  ＦＥＰ  ＮＥ−２１」）
金属導体          ：Ｃｕ箔、厚さ：２０μｍ、表面粗さＲｚ：１μｍ
【００４７】
（２）加温プレスおよび電子線照射
前記フッ素樹脂フィルムの両面に前記金属導体を積層し、表１に記載の条件で加温プレスを行い、フッ素樹脂基板を作製した。
【００４８】
（実施例４）
フッ素樹脂フィルムとしてＰＴＦＥ（融点：３２７℃、厚さ：５０μｍ）（ニチアス社製「ナフロン」）を用い、銅箔として５％希硫酸水溶液に室温で１０分間浸漬して表面の防錆層や酸化膜を除去した銅箔を用いて加温プレス後、表１に記載の条件で日新電機社製電子線照射装置を使用して、酸素濃度５ｐｐｍ、温度３４０℃の雰囲気下で電子線照射を行ったこと以外は、実施例１と同じ方法でフッ素樹脂基板を作製した。
【００４９】
（比較例１、２）
表１に記載の条件で加温プレスを行ったこと以外は、実施例２と同じ方法でフッ素樹脂基板を作製した。
【００５０】
２．フッ素樹脂基板の評価
誘電体層の厚さ精度：誘電体層の厚さを測定し、膜厚中心値の±１０％以内の場合を○、それ以外の場合を×とした。
【００５１】
クラック、膨れ：誘電体層のクラックおよび膨れの発生の有無を調べ、クラック、膨れ共に発生しなかった場合を○、両方またはいずれか一方が発生した場合を×とした。
【００５２】
界面剥離強度：図４に示すようにフッ素樹脂基板の端部から金属導体１２を剥がす際の界面剥離強度を測定した。
【００５３】
耐エッチング性：プリント配線板用のエッチング液を用いてエッチングを行い、導体剥離の発生の有無を調べ、剥離が発生しなかった場合を○、剥離が発生した場合を×とした。
【００５４】
半田耐熱性：エッチング後のフッ素樹脂基板を２６０℃で１０秒加熱したときの、剥離、膨れの発生の有無を調べ、剥離、膨れが発生しなかった場合を○、発生した場合を×とした。
【００５５】
伝送損失：周波数１ＧＨｚおよび１０ＧＨｚにおける伝送損失（減衰係数）を評価した。
【００５６】
３．評価結果
実施例１〜４、比較例１、２の評価結果をまとめて表１に示す。
【００５７】
【表１】
2013222899.tif 000003
【００５８】
表１より、実施例１〜４、比較例１、２共に誘電体層の厚さが設計値に制御できていることが分かる。これは、フッ素樹脂フィルムを用いて誘電体層を形成したためである。また、焼成工程がないため、クラック、膨れ共に発生していないことが分かる。
【００５９】
また、誘電体層と金属導体の積層体をフッ素樹脂の融点（２７０℃）以上の温度、１０ＭＰａの圧力で、加温プレスした実施例１〜３の場合は、界面剥離強度が３Ｎ／ｃｍ以上と大きく、エッチング工程で回路が剥離していないことが分かる。また、半田耐熱性が良好であることが分かる。また、さらに電子線を照射した実施例１は、実施例３に比べて界面剥離強度が向上していることが分かる。
【００６０】
また、実施例１〜４の場合、ＧＨｚ帯における伝送損失が充分に小さく、優れた高周波特性を有していることが分かる。
【００６１】
以上のように、本発明によれば、誘電体層が、金属導体と充分な強度で密着しており、誘電体層に膨れやクラックが発生することなく、外観不良が抑制されていると共に、誘電体層の厚さのばらつきが小さく、精度の高い厚さの制御が容易で、電気的特性面で設計値通りの特性に容易に応えることができるフッ素樹脂基板とその製造方法を提供することができることが分かる。
【００６２】
以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１            フッ素樹脂基板
１１          フッ素樹脂フィルム（誘電体層）
１２、１３    金属導体
１２ａ        回路
【図１】
2013222899.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2013222899.tif 000007
【図５】
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【図６】
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