JP2000286560A - 多層ふっ素樹脂基板及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 PTFEを用いた多層基板において、その作製時
において各層を構成するPTFEコア材が軟化して変形した
り延びたりすることがなく、さらに部品の実装時におい
て接着層の軟化や溶融が発生しない技術を提供する。 【解決手段】 繊維とポリテトラフロロエチレン樹脂と
でなるプリプレグまたは該プリプレグとポリテトラフロ
ロエチレンフィルムとを積層してなる積層体の少なくと
も一方の面に回路パターンを形成した積層板を少なくと
も一層含む多層ふっ素樹脂基板であって、前記積層板
が、融点が２６０℃より高く、かつ２９０℃以下である
接着層を介して積層されていることを特徴とする多層ふ
っ素樹脂基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接着層に特徴を有
する多層構造を有するふっ素樹脂基板及びその作製方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】多層配線構造を有する電子回路用の基板
が知られている。

【０００３】近年、電子回路は扱い信号の周波数が高く
なっており、それに対応して電子回路用の基板にも高周
波特性の良いもの、具体的には高周波における誘電率が
低く、高周波における損失の少ないものが求められてい
る。また、高周波回路の集積化及び複雑化に対応して基
板を多層配線構造としたものが求められている。

【０００４】高周波特性の良い材料としては、ふっ素樹
脂特にポリテトラフロロエチレン（PTFE）材料が用いら
れている。PTFE材料を用いて多層基板を作製しようとす
る場合、まずガラスクロスにPTFE材料を含浸させたプリ
プレグと呼ばれるシート状の材料をまず得る。次にプリ
プレグとPTFEフィルムとを積層し一体化させたコア材の
表面に必要とする導電パターンを形成して積層板を作製
する。そして、この積層板を複数、ボンディングフィル
ムと呼ばれる溶融タイプのふっ素樹脂フィルムを介して
積層し、熱プレスにより一体化することで多層基板が得
られる。

【０００５】この方法では、熱プレスを行うことで、ボ
ンディングフィルムが溶融し、導電パターンが形成され
た積層板が複数積層接着される。

【０００６】このボンディングフィルムには、 接着時においてコア材より低い温度で溶融すること。 溶融時の流動性が良いこと。 等の性質が求められる。

【０００７】の要件は、接着時にコア材が軟化してし
まうことを防ぐために必要とされる。の要件は、接着
層を均一に存在させ、重ねた積層板同士の密着性を高め
る上で必要とされる。

【０００８】上述した要件を満たす多層ふっ素樹脂基板
に用いられるボンディングフィルムとしては、米国ARLO
N社製＃6700やRogers社製3001などがある。例えば、ARL
ON社製＃6700は、PCTFE（ポリクロロトリフロロエチレ
ン）とPVDF（ポリビニリデンフロライド）の共重合体で
構成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した市販のボンデ
ィングフィルムは、溶融時の流動性は優れているが、溶
融温度が約１９０℃と低いという問題がある。

【００１０】多層基板が実際に使われる段階では、半田
付けによる部品の取り付けが当然行われる。生産現場に
おける多層基板への半田付けは、半田ペーストを部品の
リードに付着させた状態で、部品を多層基板の所定の位
置に仮配置し、この部品が仮配置された多層基板を加熱
炉に投入して半田ペーストを溶かすことによって行われ
る。

【００１１】この半田付けの工程において、多層基板は
半田の溶融する温度雰囲気に曝される。当然のことなが
ら、多層基板はこの温度雰囲気に耐えることが必要とさ
れる。

【００１２】JIS C-6481に規定される半田耐熱試験によ
れば、２６０℃の温度に設定したソルダーバスに被試験
基板を所定の時間浸すことが行われる。多層基板であれ
ば、この試験の際に基板の膨れや剥離、剥がれ等が発生
しないものであることが要求される。

【００１３】また、実際の部品の実装時（半田付けによ
る部品の実装時）においても基板は２４０℃〜２６０℃
の温度に加熱される。従って、多層基板にはこの温度に
耐えるものであることが要求される。

【００１４】前述したように、積層ふっ素樹脂基板に用
いられている従来のボンディングフィルムは、溶融温度
が１９０℃程度である。よって、上述した半田付け工程
に従う部品の実装時において多層基板としての信頼性に
問題が生じる。

【００１５】例えば、ボンディングフィルムとして融点
が１９０℃程度のものを用いた場合、多層に重ねられた
積層板間には上記ボンディングフィルム材料が溶融する
ことで形成される接着層が存在するが、この接着層が上
記半田付け工程時における加熱によって軟化したり溶融
してしまう。

【００１６】実際には、接着層の全体が加熱温度まで昇
温する訳ではないので、上述した加熱において接着層が
完全に溶融してしまうことは少ない（加熱時間や基板の
寸法や層構造にもよるので一概にはいえないが）。しか
し、軟化することを避けることはできない。

【００１７】多層基板では、配線を多層に形成するため
に各層を構成する積層板の位置合わせが極めて需要であ
る。即ち、上下に離間した積層板に存在する導電パター
ンから部品までのコンタクトを形成したり、上下に離間
した積層板同士の配線を接続するために各層の位置を正
確に合わせることが必要とされる。

【００１８】上述した接着層の軟化（最悪の場合は溶
融）が生じると、各層を構成する積層板の位置は微妙に
ずれる。現在、必要とされている位置合わせ精度は最も
厳しいもので１００μｍ程度であるが、接着層が軟化し
た場合、この程度の位置ずれは容易に生じてしまう。

【００１９】要求される位置合わせ精度は、今後さらに
厳しくなることが予想される。従って、上述した半田付
け工程における接着層の軟化は極力小さなものであるこ
とが要求される。

【００２０】本発明は、PTFEを用いた多層基板におい
て、上述したような問題を解決することを課題とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明者らの研究によれ
ば、上述した問題を解決するには、PTFEを用いた積層板
同士を張り合わせるための接着層を構成する材料には、
以下の要件を満足したものであることが必要であるとの
知見が得られた。 半田付け時の加熱温度となる目安２６０℃よりも融点
が高いこと。 接着工程に必要とされる熱プレス温度が２９０℃以下
であること。 PTFEの接着が良好にできること。 接着層として機能する溶融時の流動性が十分であるこ
と。 多層基板の高周波特性を悪化させないもの。

【００２２】すなわち、本発明は、繊維とポリテトラフ
ロロエチレン樹脂とでなるプリプレグまたは該プリプレ
グとポリテトラフロロエチレンフィルムとを積層してな
る積層体の少なくとも一方の面に回路パターンを形成し
た積層板を少なくとも一層含む多層ふっ素樹脂基板であ
って、前記積層板が、融点が２６０℃より高く、かつ２
９０℃以下である接着層を介して積層されていることを
特徴とする多層ふっ素樹脂基板である。

【００２３】また、本発明は、繊維とポリテトラフロロ
エチレン樹脂とでなるプリプレグまたは該プリプレグと
ポリテトラフロロエチレンフィルムとを積層してなる積
層体の一方または両面に回路パターンを形成した積層板
を形成する第１の工程と、前記積層板を少なくも一層含
む積層物を熱プレス法により接着する第２の工程とを有
し、前記第２の工程において、前記積層板を、融点が２
６０℃より高く、かつ２９０℃以下である接着剤を用い
て２６０℃より高く、かつ２９０℃より低い加熱温度で
加圧することを特徴とする多層ふっ素樹脂基板の作製方
法である。

【００２４】上記において接着層を形成する接着剤は、
テトラフロロエチレン・エチレン共重合体（E/TFE）が
好ましい。E/TFE は融点が２７０℃であり、前述した部
品の実装時における半田付け温度に十分耐えることがで
きる。尚、テトラフロロエチレンとエチレンとのモノマ
ー比は特に制限されない。

【００２５】また、E/TFEを接着層として用いた場合、
その融点が２７０℃であるので、熱プレス時の温度は、
PTFEの融点である３２７℃より低い温度（一般に熱プレ
スは２８０℃〜２９０℃の温度で行われる）とすること
ができ、熱プレス時に積層板を構成するPTFE材料が軟化
したり、溶融したりすることを防ぐことができる。

【００２６】また、E/TFEは、溶融時における流動性に
優れ、さらにPTFEに対する接着力も優れているので、接
着層として有効に機能させることができる。さらに電気
抵抗も高く、誘電率も低いという特徴を有している。

【００２７】E/TFEの溶融温度が２７０℃であるという
ことは重要である。PTFEの融点は３２７℃であるが、熱
プレス時にはそれ以下の温度においても一部軟化しはじ
めている。

【００２８】本発明においては、E/TFEの溶融温度が２
７０℃であるので、各層を構成する積層板を接着させる
熱プレス時の温度は２８０℃〜２９０℃で行うことがで
きる。

【００２９】なお、E/TFEの融点より少し高い温度で熱
プレスを行うのは、接着層は積層板の間にあるため、熱
プレスの温度より接着層の温度が低くなるので、接着層
の温度をその融点温度以上にするためである。

【００３０】一般に上記熱プレス時の温度は、接着層を
構成する材料（本発明の場合はE/TFEやFEP ）の融点よ
り１０℃〜２０℃高くすることが必要である。

【００３１】従って、本発明を採用した場合の多層に各
積層板同士を接着するための熱プレス温度は、２８０℃
〜２９０℃となる。

【００３２】他方で、PTFEを主要な構成材料とする積層
板が積層接着時に熱プレスにより変形したり、延びたり
しないようにするためには、熱プレス時の温度を３００
℃以下、好ましくは２９０℃以下の温度とすることが必
要である。

【００３３】従って、半田付け時に必要とされる温度に
おける耐熱性（２６０℃より高い融点）を有しながら、
さらに２９０℃以下温度での熱プレスによって、接着層
として機能させることができる材料として、融点が２６
０℃より高く、２９０℃以下である材料であるE/TFEを
選択することは極めて重要なこととなる。

【００３４】また、同様の要件を満たす接着剤として、
融点が２７５℃であるテトラフロロエチレン・ヘキサフ
ロロプロピレン共重合体（FEP)を用いることができる。

【００３５】プリプレグの構造としては、ガラスクロス
等の無機繊維クロスにポリテトラフロロエチレン樹脂を
含浸させたもの、ガラスファイバー等の無機繊維をポリ
テトラフロロエチレン樹脂中に分散させたもの、これら
を組み合わせたものを採用することができる。尚、無機
繊維の代わりに、またはそれに加えてアラミド繊維等の
有機繊維を用いることができる。例えば、プリプレグと
して、アラミド繊維の不織布にポリテトラフロロエチレ
ン樹脂を含浸させたもの、アライド繊維をポリテトラフ
ロロエチレン樹脂中に分散させたものを採用することが
できる。

【００３６】

【作用】多層に重ね合わせる積層板として融点が３２７
℃のPTFEを用い、各積層板を接着する接着層として融点
が２７０℃のE/TFE、または融点が２７５℃であるFEPを
用いることで、後の部品実装時における半田付け温度
（〜２６０℃）に耐えるものが得られ、さらに接着時に
おける熱プレス温度をPTFE材料が変形したり延びたりし
ない温度である２９０℃以下とすることができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】図１に発明を利用して多層基板を
得る工程を示す。

【００３８】まず、ガラスクロスにPTFEディスパージョ
ンを含浸させ、さらに焼成する工程を繰り返すことによ
り、所定量のふっ素樹脂を含有したプリプレグを得、そ
の上にPTFEフィルムを積層し、更にその両面に厚さ１８
μｍの銅箔１０２，１０３を重ねて真空熱プレスで加熱
加圧する。

【００３９】こうして、積層体１０１、銅箔１０２，１
０３でなる、厚さ２００μｍの銅張積層板１０４を得る
（図１(A)）。尚、積層体１０１として、複数枚のプリ
プレグをPTFEフィルムを介して多層構造としたものを用
いてもよい。また、プリプレグの表面に直接銅箔を貼り
付けてもよい。

【００４０】尚、銅張積層板１０４の誘電率や厚さの調
整は、ガラスクロスへのPTFEの含浸回数やPTFEフィルム
の厚さ、積層時の構成パターンを変えることによって行
う。

【００４１】図１(B)に示す状態を得たら、銅箔１０２
及び１０３に対してパターンの形成を行う。このパター
ン加工は、NCマシンによる孔あけ、スルーホール内壁面
に対する表面処理（脱ふっ素化処理）、銅メッキ、エッ
チングによって行う。

【００４２】図１(C)に、銅張積層板１０４に対してパ
ターン１０５の形成を行った状態（パターン形成後にお
ける一部分の断面）を示す。この状態をコア材１１５と
いう。

【００４３】図１(C)において、スルーホール１０７に
銅メッキ処理を行うことによって、銅メッキパターン１
０８が形成され、さらに表面処理層１０９が形成され
る。表面処理層１０９は、後に多層基板を構成する際に
後述するボンディングフィルムとの密着性を向上させる
ためのミクロラフ表面を形成させることによって得られ
る。

【００４４】図１(C)に示すスルホール１０７によっ
て、積層銅張板１０４の表面及び裏面に形成された回路
パターン１０５のコンタクトが形成される。なお、符号
１０６で示されるのが、スルホール部から延在する導電
パターンである。

【００４５】次ぎに図１(D)に示すように、符号１０，
２０で示される銅張積層板を作製する。作製行程は図１
(A)〜(B)に示す作製行程に準じて行えばよい。

【００４６】例えば図１(C)に示す片面板１０は、銅張
積層板１０４と同じ構造のものの片面がにエッチング加
工されて銅箔が消失し、積層体１１２の片面のみに銅箔
１１１が貼り付けられた構造となっている。

【００４７】片面板１０と２０とを得たら、この２枚の
間にボンディングフィルム１１３及び１１４を介して図
１(B)に示すスルーホール部を形成したコア材１１５を
挟み込む。

【００４８】ここでは、ボンディングフィルム１１３及
び１１４として、厚さ５０μｍのフィルム状のE/TFEを
用いる。

【００４９】この工程では、片面板１０、コア材１１
５、片面板２０の位置合わせが重要である。積層状態を
得たら、２８０℃、１２kg/cm2の圧力で熱プレスを行
う。こうして、図１(C)に示す４層に回路パターンが積
層された多層基板が得られる。ここで４層というのは、
導電パターンの層が４層形成されているという意味であ
る。

【００５０】次ぎに得られた４層の多層基板に対してス
ルーホール１１７を形成する。スルーホールの形成は、
まずNC加工によって行い、さらに銅メッキ層１１８を形
成する。銅メッキ層１１８は、スルーホール１１７の内
部にも形成される。そして、パターニングを行い、さら
に半田メッキ１１９を行う。半田メッキを行いたくない
部分には、レジスト１２０で覆う（図１(D)）。

【００５１】こうして、図１(D)に示す４層に回路パタ
ーンが積層された多層基板が得られる。

【００５２】以上説明した工程を適時組み合わせること
で、任意の多層構造を得ることができる。また、必要と
するスルーホール構造を作製することができる。また、
例えば片面板１０や２０として、両面に回路パターンが
形成されたものを採用したり、図１(D)に示す構造に加
えて更に銅張積層板や片面板を積層した構造を採用する
こともできる。また、多層基板の厚さを稼ぐために銅箔
を形成しないコア材を挟み込んだ構造を採用することも
できる。

【００５３】なお、ここでは、積層する積層板として同
じ厚さのコア材を積層する場合の例を示したが、その厚
さを層毎に変えたものとしてもよい。

【００５４】また、１０７で示すスルーホールを形成し
ない構造としてもよい。

【００５５】また、PTFEを用いた積層板と他の材質の基
板（例えばガラスエポキシ基板）とを貼り合わせる場合
にも本発明を利用することができる。

【００５６】また、積層構造の全ての接着層に本発明の
接着構造を採用するのではなく、その一部に本発明の接
着構造を採用するのでもよい。また、コア材の誘電率を
層毎に異ならせてもよい。

【００５７】

【発明の効果】本発明を利用することで、PTFEを用いた
多層基板において、その作製時において各層を構成する
PTFEコア材が軟化して変形したり延びたりすることがな
く、さらに部品の実装時において接着層の軟化や溶融が
発生しない技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を利用して多層ふっ素樹脂基板を作製す
る工程を示す図。

【符号の説明】

１０ 片面板 ２０ 片面板 １０１ 積層体 １０２ 銅箔 １０３ 銅箔 １０４ 銅張積層板 １０５ 銅箔パターン １０６ 銅箔パターン １０７ スルーホール １０８ 銅メッキ層 １０９ 表面処理層 １１１ 銅箔パターン １１２ 積層体 １１３ E/TFEでなるボンディングフィルム １１４ E/TFEでなるボンディングフィルム １１５ コア材 １１７ スルーホール １１８ 銅メッキ層 １１９ 半田メッキ層 １２０ レジスト層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維とポリテトラフロロエチレン樹脂と
   でなるプリプレグまたは該プリプレグとポリテトラフロ
   ロエチレンフィルムとを積層してなる積層体の少なくと
   も一方の面に回路パターンを形成した積層板を少なくと
   も一層含む多層ふっ素樹脂基板であって、前記積層板
   が、融点が２６０℃より高く、かつ２９０℃以下である
   接着層を介して積層されていることを特徴とする多層ふ
   っ素樹脂基板。
2. 【請求項２】 請求項１において、接着層がテトラフロ
   ロエチレン・エチレン共重合体またはテトラフロロエチ
   レン・ヘキサフロロプロピレン共重合体からなることを
   特徴とする多層ふっ素樹脂基板。
3. 【請求項３】 繊維とポリテトラフロロエチレン樹脂と
   でなるプリプレグまたは該プリプレグとポリテトラフロ
   ロエチレンフィルムとを積層してなる積層体の一方また
   は両面に回路パターンを形成した積層板を形成する第１
   の工程と、前記積層板を少なくも一層含む積層物を熱プ
   レス法により接着する第２の工程とを有し、 前記第２の工程において、前記積層板を、融点が２６０
   ℃より高く、かつ２９０℃以下である接着剤を用いて２
   ６０℃より高く、かつ２９０℃より低い加熱温度で加圧
   することを特徴とする多層ふっ素樹脂基板の作製方法。
4. 【請求項４】 請求項３において、接着剤としてテトラ
   フロロエチレン・エチレン共重合体またはテトラフロロ
   エチレン・ヘキサフロロプロピレン共重合体を用いるこ
   とを特徴とする多層ふっ素樹脂基板の作製方法。