JP2004174992A - 高周波用積層基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第一絶縁層20と、少なくともその一方面に設けられた第二絶縁層30と、第二絶縁層30の表面に設けられた導体層40とが接合されてなり、
第一絶縁層20と第二絶縁層30とが、それぞれ、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する繊維基材とを積層し、加熱下に加圧し、PMPを上記繊維基材に含浸させて成るプリプレグよりなり、かつ、
上記第一絶縁層20用の繊維基材が、織布またはフェルト状不織布であり、第二絶縁層30用の繊維基材が、抄造された不織布であることを特徴とする高周波用積層基板。これら各層の間には、PMPフィルム(層)50が介装されていることが好ましい。
【効果】PMPを用いて曲げ強度および曲げ弾性率に優れ、表面平滑性に優れた高周波用基板を簡単に製造でき、安価に提供することができる。
【選択図】図4
第一絶縁層20と第二絶縁層30とが、それぞれ、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する繊維基材とを積層し、加熱下に加圧し、PMPを上記繊維基材に含浸させて成るプリプレグよりなり、かつ、
上記第一絶縁層20用の繊維基材が、織布またはフェルト状不織布であり、第二絶縁層30用の繊維基材が、抄造された不織布であることを特徴とする高周波用積層基板。これら各層の間には、PMPフィルム(層)50が介装されていることが好ましい。
【効果】PMPを用いて曲げ強度および曲げ弾性率に優れ、表面平滑性に優れた高周波用基板を簡単に製造でき、安価に提供することができる。
【選択図】図4
Description
【0001】
【発明の技術分野】
本発明は、高周波用の電気回路やフラットアンテナ等に使用される高周波用積層基板およびその製造方法に関する。
基板は、半導体などの電子部品を載せる台としての役割を有し、通常、電子部品同士を電気的に繋ぐ配線が配設される。
【0002】
【発明の技術的背景】
近年、情報通信の急拡大に伴い、これに対応すべく、多量の情報を瞬時に送受信し処理可能なマイクロ波、ミリ波などの高周波領域における高速通信及び処理が行われるようになっている。これに伴い、高周波領域での使用が可能で、より品質の安定した回路基板(電子基板、基板などともいう。)が求められている。
【0003】
電子基板は、誘電体材料でもあるため、マイクロ波、ミリ波などの高周波領域で電磁波の伝送損失が低減されるように、低誘電率及び低誘電正接化が必要であり、これらを満足する誘電体材料の中で、最もポピュラーに使われているのがフッ素樹脂である。
このフッ素樹脂単体だけで基板を作れば、最も誘電特性が優れた基板ができるが、フッ素樹脂単体の基板では、銅などの配線回路材に比して線熱膨張係数のオーダーの違いから、配線回路を形成する金属箔(例えば銅箔)との密着性が確保されないなど、様々な問題点がある。
【0004】
そこで、これらの問題点を解決するために、フッ素樹脂に充填材を配合・充填し、あるいはフッ素樹脂板に他の基材を積層したものなどが提案されているが、最もよく用いられているのは、ガラスクロスを基材としたフッ素樹脂系の基板(以下、ガラスフッ素基板という。)である。
このガラスフッ素基板の作り方としては、一例を挙げると、フッ素樹脂をディスパージョンの状態でガラスクロスなどの基材に含浸させ乾燥し、このようにフッ素樹脂が含浸されたガラスクロスを所定の厚さになるまで積層し、加熱・加圧する。次いで、得られた積層板の表裏両面に金属箔(例えば銅箔)を載せて、再度加熱・加圧すると、金属箔層が表裏面に形成されたガラスフッ素基板が得られる。
【0005】
このようなガラスフッ素基板は、基材として使用されるクロス(織布)が、繊維を束ねて編組してできているため、どうしてもその網目が(極薄の)金属箔に転写されてしまい、その結果、基板表面に凹凸が出来て平滑性のない基板になってしまうという問題があった。特に、高周波領域で基板を使用する場合は、周波数が高くなると基板表面に形成される線路パターンの幅寸法がより小さくなり、また、他の線路との間隔も狭くなる。そのため、基板表面に凹凸があると、線路パターンの寸法精度が悪くなるので、このような状態で高周波領域にて基板を使用すると伝搬する電磁波の損失が著しく大きくなるため、高周波用途では使用できなくなる。
【0006】
このような基板の平滑性の問題に対して、特開平6−326474号公報(特許文献1)には、銅箔下の表面絶縁層として、ガラス不織布に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを用いることにより、基板の平滑性を達成した多層プリント配線板が開示されている。
しかしながら、フッ素樹脂基板にこの技術を応用した場合、平滑性は改善されたが、さらに下記のような問題点が解決されずにいた。
(イ)柔らかいため、ワイヤーボンディングやバンプ溶接がしにくい。
(ロ)加工性(特にドリル加工性)が悪い。
(ハ)銅箔との密着性に乏しい。
(ニ)フッ素樹脂の価格が高価なため、基板としての価格も高価になる。
(ホ)フッ素樹脂の繊維基材に対する含浸性が悪く、均一に含浸させることが困難で、作業性が悪い。
【0007】
【特許文献1】
特開平6−326474号公報
【0008】
【発明の目的】
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであって、高周波特性に優れ、繊維基材に対する含浸性および接着性が良好で、積層板の製造および導体層の接合が容易であり、かつ曲げ強度および曲げ弾性率に優れ、表面平滑性に優れた高周波用積層基板およびその製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【発明の概要】
本発明に係る高周波用積層基板(単に、基板等とも言う。)は、第一絶縁層と、少なくともその一方面に設けられた第二絶縁層と、第二絶縁層の表面に設けられた導体層とが接合されてなり、
第一絶縁層と第二絶縁層とが、それぞれ、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する繊維基材とを積層し、加熱下に加圧し、PMPを上記繊維基材に含浸させて成るプリプレグよりなり、かつ、
上記第一絶縁層用の繊維基材が、織布またはフェルト状不織布であり、第二絶縁層用の繊維基材が、抄造された不織布であることを特徴としている。
【0010】
本発明の基板においては、上記第一絶縁層用および第二絶縁層用の何れの繊維基材も、ガラス繊維製基材であることが好ましい。
また、本発明の基板においては、上記第二絶縁層が、第一絶縁層の両面に設けられ、2枚の第二絶縁層の表面にはそれぞれ導体層が設けられていることが好ましい。
【0011】
本発明の基板においては、第一絶縁層と第二絶縁層との間、および第二絶縁層と導体層との間には、さらに、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)層が設けられていてもよい。
本発明に係る高周波用積層基板の製造方法は、
(a)ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する織布またはフェルト状不織布の繊維基材とを積層し、加熱下に加圧し、PMPを該織布またはフェルト状不織布の繊維基材に含浸させて成る第一絶縁層用プリプレグと、
(b)ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する抄造された不織布の繊維基材とを積層し、加熱下に加圧し、PMPを該抄造された不織布の繊維基材に含浸させて成る第二絶縁層用プリプレグとを準備し、
第一絶縁層用プリプレグ(a)の少なくとも一方面に第二絶縁層用プリプレグ(b)を載置し、さらにその第二絶縁層用プリプレグ(b)の表面に導体箔(c)を載置した状態で、
加熱下に加圧して、これら絶縁層用プリプレグ(a)、(b)および導体箔(c)を接合一体化することを特徴としている。
【0012】
本発明の上記製法においては、上記織布またはフェルト状不織布の繊維基材および、抄造された不織布の繊維基材が何れもガラス繊維製であることが好ましい。
本発明の上記製法においては、第二絶縁層用プリプレグが、第一絶縁層用プリプレグの両面に載置され、2枚の第二絶縁層用プリプレグの表面にはそれぞれ導体箔が載置されることが好ましい。
【0013】
本発明の上記製法においては、第一絶縁層用プリプレグと第二絶縁層用プリプレグとの間、および第二絶縁層用プリプレグと導体箔との間には、さらに、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムが介装されてもよい。
本発明によれば、PMPを用いて曲げ強度および曲げ弾性率に優れ、表面平滑性に優れた高周波用基板を簡単に製造でき、安価に提供することができる。
【0014】
【発明の具体的説明】
以下、本発明に係る高周波用積層基板およびその製造方法について、添付図面を参照しつつ具体的に説明する。なお、図中、同一部材には同一符号が付されている。
<高周波用積層基板>
図1および図2は、それぞれ、本発明に係る高周波用積層基板(単に、基板等とも言う。)の好適な一態様を示す模式断面図である。
【0015】
図1には、3層構成の本発明に係る高周波用積層基板が示され、図2には、5層構成の本発明に係る高周波用積層基板が示されている。
図1に示す高周波用積層基板10は、第一絶縁層20と、その一方面22に設けられた第二絶縁層30と、第二絶縁層30の表面32に設けられた導体層40とが接合されてなっている。
【0016】
図2に示す高周波用積層基板10Aは、図1に示す第一絶縁層20の表裏面に、第二絶縁層30と、導体層40とが順次接合されてなっている。
<第一絶縁層、第二絶縁層>
この第一絶縁層20と第二絶縁層30とは、それぞれ、図示せぬポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、図示せぬガラス基材とを積層し、加熱下に加圧し、PMPをガラス基材に含浸させて成るプリプレグよりなっている。
【0017】
このPMPは、従来用いられていたフッ素樹脂に比べて硬く、比重も小さいため、本発明の高周波用積層基板は、ガラスフッ素基板に比べて硬く、軽量となる。従って、本発明の基板を用いると、ワイヤーボンディングやバンプ溶接も可能であり、該基板が用いられる機器類全体の軽量化に貢献できる。
上記PMPフィルムとしては、4−メチル−1−ペンテンの単独重合体であるポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムの他、4−メチル−1−ペンテンに少量の他の共重合モノマーを共重合させてなる4−メチル−1−ペンテン系共重合体からなるフィルムであってもよい。
【0018】
PMPフィルムは公知の方法により成形され、例えば、市販の「オピュラン(商品名)」(三井化学(株)製、厚み50μm)等を使用できる。
このようなPMPフィルムは、1枚〜複数枚積層して用いてもよい。
さらに、本発明では、上記第一絶縁層20用のガラス基材としては、ガラスクロスまたはガラスフェルトが用いられ、高周波用積層基板の強度向上に貢献する。
【0019】
本発明では、この上記第一絶縁層20用のガラス基材としては、特にガラスクロスが好ましく、ガラスクロスは、直径5〜15μmφ程度のガラス糸(フィラメント)を数十〜数百本程度撚り合わせた撚糸(ヤーン)を縦糸、横糸として織り込んだものであり、ガラスクロスの厚みは、30μm〜190μm程度のものが好ましい。
【0020】
このようなガラスクロスとしては、例えば、「E15A 04(商品名)」(ユニチカ(株)製、厚さ120μm)、「WEA18T」(日東紡(株)製、厚さ190μm)などを用いることができる。このようなガラスクロスは、1枚〜複数枚積層して用いてもよい。
また、第二絶縁層30用のガラス基材としては、抄造されたガラス製不織布が使用され、好適には、ガラスペーパーまたはガラスマットが用いられる。
【0021】
本発明では、第二絶縁層30用のガラス基材としては、特にガラスペーパーが好ましく、ガラスペーパーは、太さ0.02〜50μmで繊維長6〜38mmのガラス(短)繊維を水中に分散し、湿式で抄造(抄紙)したシート状物である。なお、ガラスペーパーには、ガラス繊維、の他に、バインダー、ガラス繊維とバインダーとの接着性を向上させる表面処理剤、合成繊維等が含まれていてもよい。
【0022】
このようなガラスペーパーとしては、例えば、「グラベスト(商品名)」(オリベスト(株)製、繊維径6〜20μm、繊維長6〜38mm)、「サーフェースマット(商品名)」(日東紡製)などを用いることができる。このようなガラスペーパーは、1枚〜複数枚積層して用いてもよい。
本発明では、このように第一絶縁層と導体層との間に、基材がガラスペーパーまたはガラスマットからなる平滑性の良好な第二絶縁層を介装しているので、第一絶縁層の表面の凹凸が直接、導体層の表面の凹凸となって現れることがなく、極めて平滑な導体層が得られる。
【0023】
上記説明においては、第一絶縁層用、第二絶縁層用の繊維基材として、ガラス基材を用いる態様について説明したが、本発明は、上記態様に限定されず、基材としては、耐熱性、難燃性、誘電特性(低比誘電率、低誘電正接)に優れ、線熱膨張係数が小さく金属と同じかそれ以下であれば、ガラス基材に代えて用いることができ、アラミド繊維基材、ポリエステル繊維基材、炭素繊維基材などを用いても良好な効果を奏する。
【0024】
また、本発明においては、図3の高周波用積層基板10Bあるいは図4の高周波用積層基板10Cに示すように、第一絶縁層20と第二絶縁層30との間、および第二絶縁層30と導体層40との間には、得られる高周波用積層基板中のガラス含有率を調整し、強度、誘電特性、接着強度を向上させるために、PMPフィルムからなるPMP層50が介装されていてもよい。このようなPMP層50の厚みは、特に限定されないが、PMPフィルムの厚み25〜100μm(厚)に比して、加熱・加圧され若干薄層化されるものの、このPMPフィルム(厚)とほぼ同様であって、通常20〜100μm程度である。これら図3、図4に示す高周波用積層基板10B、10Cでは、図1〜2に示す高周波用積層基板10、10Aに比して、特にプリプレグ間の接着強度の向上という効果を奏する。
【0025】
また、本発明においては、求められる高周波用積層基板の強度、寸法、電気特性等に応じて、上記第一絶縁層、第二絶縁層などは、それぞれ独立に、1〜複数枚のシートから構成されていてもよい。
この時、得られた高周波用積層基板中の繊維基材比率を10〜30wt%に調整することが好ましい。高周波用積層基板中の繊維基材比率が10wt%未満であると、充分な強度の基板が得られなくなる傾向があり、また30wt%を超えると、満足のいく誘電特性の基板が得られなくなる傾向がある。
<導体層>
導体層40は、銅箔(例:電解銅箔や圧延銅箔)、金箔などの良導電性の金属箔から構成されている。
【0026】
金属箔の厚みは、特に限定されないが、通常、5〜70μm、好ましくは9〜35μm程度である。このような金属箔は、1枚〜複数枚積層して用いてもよい。
以上詳述したことから明らかなように、本発明では、誘電特性が高周波領域で良いとされているフッ素樹脂と同等でかつ、フッ素樹脂に比べて安価な熱溶融性樹脂であるPMPを用いている。そのため、ガラスフッ素基板よりもはるかに安価に基板を製造することが可能となっている。
【0027】
また、本発明では、このように樹脂としてPMPを用いているが、この場合においても、さらに得られる基材の耐熱性を向上させるためにはガラスクロスなどの基材を用いる必要があるが、本発明では、上記したように、PMPをガラスクロスなどと積層し、PMPの溶融温度以上の温度にまで加熱しつつ、同時にガラスクロスなどの基材にPMPが含浸するように(染み込んでいくように)加圧しているので、基材へのPMPの含浸と、積層体である高周波用積層基板の成形とをPMPの融点以上の温度での加熱加圧により行うことができ、一回の工程で成形を済ませることが可能となっている。
【0028】
換言すれば、本発明では、従来例に存在したような、ガラスフッ素基板のようにフッ素樹脂ディスパージョンをガラスクロスに含浸させるためだけの特別の工程が無い。そのために、より安価に高周波用積層基板が作製可能となっている。ところで、高周波領域で高周波用積層基板(基板)を使用する場合には、周波数が高くなると、基板表面に形成される線路パターン幅がより狭くなり、また他の線路との間隔も狭くなる。よって、基板表面にもし凹凸があると線路パターンの寸法精度が悪くなり、高周波領域で該基材を使用すると、伝搬する電磁波の損失が著しく大きくなる。
【0029】
そこで、本発明では、上記記載に明らかなように、例えば、銅箔と、PMP含浸ガラスクロスとの間に、耐熱性のある、抄紙法により製造(抄造)された不織布、例えば、ガラスペーパーを挟み込んで、基板を製造している。
抄紙された不織布であるガラスペーパー等は、ガラスクロスやガラスフェルトに比べて、はるかに目が細かいので、PMP含浸ガラスペーパー表面にはその凹凸が見られず、その表面に銅箔などを接合すると、著しく平滑な導体面が形成される。
【0030】
要するに、本発明によれば、フッ素樹脂に比してより安価でありフッ素樹脂と同等の電気的特性等を有するPMPを用いて、曲げ強度および曲げ弾性率が優れ、表面平滑性に優れた高周波用基板を、フッ素樹脂を用いるよりも安全で、より少ない工程で簡単に製造でき、安価に提供することができる。
次に、このような高周波用積層基板の製造方法について特に詳説する。
【0031】
<高周波用積層基板の製造>
本発明に係る高周波用積層基板の製造方法では、例えば、図1に示す高周波用積層基板10は、図5に示すように、離型フィルム60が配置された下側に位置する基台側加熱加圧用プレス70Aの表面に、上記第一絶縁層20となる第一絶縁層用プリプレグ(a)20を載せ、さらにその表面(紙面に向かって上面)22に、上記第二絶縁層30となる第二絶縁層用プリプレグ(b)30を載置し、さらにその第二絶縁層用プリプレグ30の表面32に導体箔(例えば、0.018mm(厚)の銅箔)40を載置した状態で、離型フィルム60を介して、この積層された加熱加圧前のシート10Wの上方に配置された移動可能な加熱加圧金型70Bを、
PMPの融点240℃以上の温度、好ましくは240℃〜260℃の加熱下に、図中矢印で示すプリプレグの厚み方向下方に圧力8〜15kg/cm2で2〜10分間程度加圧して、これら絶縁層用プリプレグ20、30および導体箔40を接合一体化すれば、所望の高周波用積層基板10を製造することができる。
【0032】
なお、加熱加圧前の上記積層されたシート10Wは、上記層構成となる限り任意の順序で積層、配列することができる。
また、例えば、図2に示す高周波用積層基板10Aは、図6に示すように、離型フィルム60が配置された下側に位置する基台側加熱加圧用プレス70Aの表面に、下から上に向かって、導体箔40、第二絶縁層用プリプレグ30、第一絶縁層用プリプレグ20、第二絶縁層用プリプレグ30、導体箔40の順序でシートまたは箔を載置した状態で、この積層された加熱加圧前のシート10Xの上方に離型フィルム60を介して配置された可動可能な加熱加圧金型70Bを、同上の条件下に加熱・加圧して、これらを接合一体化して、高周波用積層基板10Xを製造すればよい。
【0033】
また、例えば、図3、図4に示す高周波用積層基板10B、10Cも、上記と同様にして製造でき、例えば、図3、図4に示すような順序で各層用のシートまたは箔を載置した状態で、上記と同様なプレスを用いて、同上の条件下に加熱・加圧して、これらを接合一体化して、高周波用積層基板10B、10Cをそれぞれ製造すればよい。
【0034】
なお、これらの高周波用積層基板製造の際に、第一絶縁層用プリプレグ20、第二絶縁層用プリプレグ30あるいはPMPフィルムの枚数は限定されず、特に第一絶縁層用プリプレグの枚数は、求められる高周波用積層基板の厚さに応じて、適宜変更可能である。
この時、得られた高周波用積層基板中の繊維基材比率を10〜30wt%に調整することが好ましい。10wt%未満であると、充分な基板の強度が得られなくなる傾向があり、30wt%より多いと、銅箔との接着強度が得られなくなる傾向がある。
【0035】
上記高周波用積層基板を製造する際に用いられる、上記第一絶縁層用プリプレグ(a)自体は、図示せぬポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、図示せぬガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維などの繊維を含有する織布またはフェルト状不織布の繊維基材とを積層し、PMPの融点240℃以上の温度、好ましくは240〜260℃の温度での加熱下に、圧力8〜15kg/cm2で2〜10分間程度加圧し、PMPを該織布またはフェルト状不織布の繊維基材に含浸させて得られたプリプレグである。
【0036】
また、第二絶縁層用プリプレグ(b)は、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維などの繊維を抄造した不織布である繊維基材とを積層し、上記と同様の温度での加熱下に上記と同様の圧力で、第一絶縁用プリプレグ形成の場合に比して肉薄故に、より短時間である0.5〜5分間程度加圧し、PMPを繊維基材に含浸させて得られる。
【0037】
このような加熱加圧の際には、平板プレスなどを用いることができる。
すなわち、第一絶縁層用プリプレグ(a)と第二絶縁層用プリプレグ(b)との主な相違点は、第一絶縁層用プリプレグ形成用の繊維基材が、織布またはフェルト状不織布であるのに対して、第二絶縁層用プリプレグ形成用の繊維基材は、平滑性により優れた抄造された不織布である点にあり、本発明ではこのような第二絶縁層用プリプレグを第一絶縁層用プリプレグと導体箔の間に介装しているので、得られる高周波用積層基板は、表面平滑性に優れ、電磁波の伝搬特性に優れる傾向がある。
【0038】
本発明においては、第二絶縁層用プリプレグが、第一絶縁層用プリプレグの両面に載置され、2枚の第二絶縁層用プリプレグの表面にはそれぞれ導体箔が載置されることが好ましい。
このように、本発明によれば、PMPを用いて曲げ強度および曲げ弾性率が優れ、表面平滑性に優れた高周波用基板を、溶剤を使用せず、従って取り扱い上より安全に、しかも少ない工程で簡単に製造でき、安価に提供することができる。
【0039】
<用途>
本発明に係る高周波用積層基板は、回路基板として用いられるだけでなく、平面アンテナなどとして用いられる。
【0040】
【発明の効果】
本発明に係る高周波用積層基板は、従来の高周波用積層基板に存在していた凹凸が解消でき、表面平滑性に優れていることから、高い寸法精度で線路パターンが形成できる。故に高周波領域でも電磁波の伝搬損失が損なわれない。
また、本発明に係る高周波用積層基板は、硬いため、電子部品の実装時に押圧されても屈曲・変形しにくく、実装作業性に優れ、ワイヤーボンディング等の半導体に代表される電子部品の実装も容易に行える。さらに、本発明の高周波用積層基板は、前記したような従来の基板に比して重量が軽いため、基板が組み込まれる装置(完成品)の軽量化も実現可能である。
【0041】
また、本発明の高周波用積層基板には、電子基板などの基板用絶縁材料として用いられ、フッ素樹脂と同等の低誘電率で低誘電正接の誘電体としての機能も有するポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)が用いられているが、このPMPフィルムは、フッ素樹脂に比べて安価であり、しかも、基板を作製する過程において、フッ素樹脂を用いる場合のような、樹脂を基材に含浸させる独立した1工程が省けるので、コストダウンに貢献でき、安価に基板が提供できる。
【0042】
よって、本発明によれば、高周波領域で使用可能な優れた基板を、より工程の少ない簡単な工程で、安価に提供できる。
【0043】
【実施例】
以下、本発明に係る高周波積層板およびその製造方法について、実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は係る実施例により何ら限定されるものではない。
【0044】
【実施例1】
図4に示すような高周波用積層基板を、以下の方法で作製した。
第一絶縁層用プリプレグ(C層):
ガラスクロス(商品名:E15A 04、ユニチカ(株)製、面積×厚み=10cm×10cm×130μm(厚)、重さ:1.65g)の両面にPMPフィルム(商品名:オピュラン、三井化学(株)製、面積×厚さ:10cm×10cm×100μm(厚)、重さ:0.83g)をそれぞれ1枚ずつ積層し、240℃で10kg/cm2の条件で5分間、平板プレスを行い、ガラスクロスにPMPが含浸されたプリプレグを得た。
【0045】
第二絶縁層用プリプレグ(B層):
ガラスペーパー(商品名:グラベスト、オリベスト(株)製、面積×厚み=10cm×10cm×420μm(厚)、重さ:0.53g)の両面にPMPフィルム(商品名:オピュラン、三井化学(株)製、面積×厚さ:10cm×10cm×50μm(厚)、重さ:0.41g)をそれぞれ1枚ずつ積層し、240℃で成形圧10kg/cm2の条件で1分間、平板プレスを行い、ガラスペーパーにPMPが含浸されたプリプレグを得た。
導体層・箔(A層)
厚みが0.018mmの銅箔を使用した。
PMPフィルム
PMPフィルム(商品名:オピュラン、三井化学(株)製、面積×厚さ:10cm×10cm×50μm(厚)、重さ:0.41g)
高周波用積層基板(基板)の製造
図5あるいは図6と同様のプレスを用い、離型フィルム60がセットされた基台側加熱加圧用プレス70Aの表面に、図4に示すように、一番下から順に銅箔(A層)40、PMPフィルム50、第二絶縁層(B層)30用プリプレグ、PMPフィルム50、第一絶縁層(C層、設定厚さにより枚数を変更。)20用プリプレグ、PMPフィルム50、B層30用プリプレグ、PMPフィルム50、銅箔(A層)40の順に積層した。
【0046】
次いで、240℃で成形圧10kg/cm2の条件で5分間、平板プレスを行い上記積層物を一体化した。
なお、プレス時に、移動可能な加熱加圧金型(上板)70Bと基台側加熱加圧用プレス(下板)70Aの“ずれ”あるいは“傾き”を防止する治具(図示せず)を用い、プリプレグの横流れを最小限に抑制した。
【0047】
得られた高周波用積層基板の厚みは、1.25mmであった。
また、得られた積層基板中のガラス基材比率は、20wt%であった。
【0048】
【比較例1】
中興化成(株)製のガラスフッ素基板(型名:CQF−502)を用いた。
【0049】
【比較例2】
実施例1で用いた第一絶縁層用プリプレグを2枚重ね合わせ、その両面に、実施例1と同様の銅箔を積層して、240℃で成形圧10kg/cm2の条件で5分間、平板プレスを行い上記積層物を一体化した。
得られた基板の厚みは、1.25mmで、得られた積層基板中のガラス基材比率は、20wt%であった。
【0050】
【評価・結果】
実施例1及び比較例1〜2で得られた積層基板について、表1に示す諸特性を測定した。
結果を表1にまとめて示す。
なお、測定法は以下のとおり。
<比誘電率及び誘電正接>
比誘電率及び誘電正接は、JIS規格C6481に従い12GHzで測定した。
<平滑性>
平滑性については、表面粗さ計(surfcom 480A)を用い、JIS規格B0901に従い測定した。
<路線パターンの寸法精度>
線路パターンの寸法精度は、線路パターン(幅寸法 2mm)をエッチングにより形成し、その線路形状を目視により評価した。
【0051】
◎はパターン線路の幅方向の仕上がりが優、○は良、△は可、×は不可を示す。
<コスト>
◎:コストが著しく低い
○:コストがやや低い
△:コストがやや高い
×:コストが著しく高い
【0052】
【表1】
【0053】
<考察>
上記実施例と比較例とを対比すれば明らかなように、本発明の実施例に係る高周波用積層基板は、何れも比誘電率が2.5以下であり、比誘電率が小さく、高周波領域では電気信号の伝搬速度が速い。現在までに上市されている基板の中で、一番比誘電率が小さいものはガラスフッ素基板(比較例1)であり、これと同等の比誘電率を有している。
【0054】
また、本発明の実施例に係る高周波用積層基板は、誘電正接が10−3 オーダー以下であり、誘電正接が小さく、伝わる電気信号の損失が小さい。高周波領域でこれまで使用されてきた低誘電率基板は、比較例1に示すようなガラスフッ素基板であるが、そのガラスフッ素基板と同等の誘電正接を有していることが分かる。
【0055】
また、本発明に係る高周波用積層基板は、ガラスフッ素基板よりも凹凸が無く、平滑性に優れている。
その結果、本発明の高周波用積層基板は、線路パターンの寸法精度が良く、高周波領域で使用すると、伝搬する電磁波の損失が著しく小さくなる。また、本発明の高周波用積層基板は、半田耐熱性が260℃×30sec.で銅箔の膨れ、剥がれが無い。
【0056】
また、本発明の高周波用積層基板は、難燃性を有し、UL(アメリカの試験機関)が設定した難燃性(耐燃性)を評価するための試験方法(subject94)によれば、難燃性の度合いは、「UL94−VO」であり、サンプルが着火または引火したとしても該サンプルが30秒以上燃え続けない(燃え広がらない)ことを示している。
【0057】
また、本発明の高周波用積層基板は、ガラスフッ素基板よりも軽く、また、ガラスフッ素基板よりも安価である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施例に係る高周波用積層基板の好適な一態様を示す模式断面図である。図1には、3層構成の本発明に係る高周波用積層基板が示されている。
【図2】図2は、本発明の他の実施例に係る高周波用積層基板の好適な一態様を示す模式断面図である。図2には、5層構成の本発明に係る高周波用積層基板が示されている。
【図3】図3は、図1に示す3層構成の高周波用積層基板の各層間にPMPフィルム(層)が介装された態様を示す、高周波用積層基板の模式断面図である。
【図4】図4は、図2に示す5層構成の高周波用積層基板の各層間にPMPフィルム(層)が介装された態様を示す、高周波用積層基板の模式断面図である。
【図5】図5は、図1に示す本発明の一実施例に係る高周波用積層基板の製法を説明する模式説明図である。
【図6】図6は、図2に示す本発明の他の実施例に係る高周波用積層基板の製法を説明する模式説明図である。
【符号の説明】
10、10A、10B、10C、・・・・・・高周波用積層基板(基板)
20・・・・・・第一絶縁層、第一絶縁シート
22・・・・・・第一絶縁層の一方面
24・・・・・・第一絶縁層の他方面(裏面)
30・・・・・・第二絶縁層、第二絶縁シート
32・・・・・・第二絶縁層の表面
34・・・・・・第二絶縁層の下面
40・・・・・・導体層、導体箔
50・・・・・・PMP層、PMPシート
60・・・・・・離型フィルム
70A・・・・・・基台側加熱加圧用プレス
70B・・・・・・可動可能な加熱加圧金型
【発明の技術分野】
本発明は、高周波用の電気回路やフラットアンテナ等に使用される高周波用積層基板およびその製造方法に関する。
基板は、半導体などの電子部品を載せる台としての役割を有し、通常、電子部品同士を電気的に繋ぐ配線が配設される。
【0002】
【発明の技術的背景】
近年、情報通信の急拡大に伴い、これに対応すべく、多量の情報を瞬時に送受信し処理可能なマイクロ波、ミリ波などの高周波領域における高速通信及び処理が行われるようになっている。これに伴い、高周波領域での使用が可能で、より品質の安定した回路基板(電子基板、基板などともいう。)が求められている。
【0003】
電子基板は、誘電体材料でもあるため、マイクロ波、ミリ波などの高周波領域で電磁波の伝送損失が低減されるように、低誘電率及び低誘電正接化が必要であり、これらを満足する誘電体材料の中で、最もポピュラーに使われているのがフッ素樹脂である。
このフッ素樹脂単体だけで基板を作れば、最も誘電特性が優れた基板ができるが、フッ素樹脂単体の基板では、銅などの配線回路材に比して線熱膨張係数のオーダーの違いから、配線回路を形成する金属箔(例えば銅箔)との密着性が確保されないなど、様々な問題点がある。
【0004】
そこで、これらの問題点を解決するために、フッ素樹脂に充填材を配合・充填し、あるいはフッ素樹脂板に他の基材を積層したものなどが提案されているが、最もよく用いられているのは、ガラスクロスを基材としたフッ素樹脂系の基板(以下、ガラスフッ素基板という。)である。
このガラスフッ素基板の作り方としては、一例を挙げると、フッ素樹脂をディスパージョンの状態でガラスクロスなどの基材に含浸させ乾燥し、このようにフッ素樹脂が含浸されたガラスクロスを所定の厚さになるまで積層し、加熱・加圧する。次いで、得られた積層板の表裏両面に金属箔(例えば銅箔)を載せて、再度加熱・加圧すると、金属箔層が表裏面に形成されたガラスフッ素基板が得られる。
【0005】
このようなガラスフッ素基板は、基材として使用されるクロス(織布)が、繊維を束ねて編組してできているため、どうしてもその網目が(極薄の)金属箔に転写されてしまい、その結果、基板表面に凹凸が出来て平滑性のない基板になってしまうという問題があった。特に、高周波領域で基板を使用する場合は、周波数が高くなると基板表面に形成される線路パターンの幅寸法がより小さくなり、また、他の線路との間隔も狭くなる。そのため、基板表面に凹凸があると、線路パターンの寸法精度が悪くなるので、このような状態で高周波領域にて基板を使用すると伝搬する電磁波の損失が著しく大きくなるため、高周波用途では使用できなくなる。
【0006】
このような基板の平滑性の問題に対して、特開平6−326474号公報(特許文献1)には、銅箔下の表面絶縁層として、ガラス不織布に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを用いることにより、基板の平滑性を達成した多層プリント配線板が開示されている。
しかしながら、フッ素樹脂基板にこの技術を応用した場合、平滑性は改善されたが、さらに下記のような問題点が解決されずにいた。
(イ)柔らかいため、ワイヤーボンディングやバンプ溶接がしにくい。
(ロ)加工性(特にドリル加工性)が悪い。
(ハ)銅箔との密着性に乏しい。
(ニ)フッ素樹脂の価格が高価なため、基板としての価格も高価になる。
(ホ)フッ素樹脂の繊維基材に対する含浸性が悪く、均一に含浸させることが困難で、作業性が悪い。
【0007】
【特許文献1】
特開平6−326474号公報
【0008】
【発明の目的】
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであって、高周波特性に優れ、繊維基材に対する含浸性および接着性が良好で、積層板の製造および導体層の接合が容易であり、かつ曲げ強度および曲げ弾性率に優れ、表面平滑性に優れた高周波用積層基板およびその製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【発明の概要】
本発明に係る高周波用積層基板(単に、基板等とも言う。)は、第一絶縁層と、少なくともその一方面に設けられた第二絶縁層と、第二絶縁層の表面に設けられた導体層とが接合されてなり、
第一絶縁層と第二絶縁層とが、それぞれ、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する繊維基材とを積層し、加熱下に加圧し、PMPを上記繊維基材に含浸させて成るプリプレグよりなり、かつ、
上記第一絶縁層用の繊維基材が、織布またはフェルト状不織布であり、第二絶縁層用の繊維基材が、抄造された不織布であることを特徴としている。
【0010】
本発明の基板においては、上記第一絶縁層用および第二絶縁層用の何れの繊維基材も、ガラス繊維製基材であることが好ましい。
また、本発明の基板においては、上記第二絶縁層が、第一絶縁層の両面に設けられ、2枚の第二絶縁層の表面にはそれぞれ導体層が設けられていることが好ましい。
【0011】
本発明の基板においては、第一絶縁層と第二絶縁層との間、および第二絶縁層と導体層との間には、さらに、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)層が設けられていてもよい。
本発明に係る高周波用積層基板の製造方法は、
(a)ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する織布またはフェルト状不織布の繊維基材とを積層し、加熱下に加圧し、PMPを該織布またはフェルト状不織布の繊維基材に含浸させて成る第一絶縁層用プリプレグと、
(b)ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する抄造された不織布の繊維基材とを積層し、加熱下に加圧し、PMPを該抄造された不織布の繊維基材に含浸させて成る第二絶縁層用プリプレグとを準備し、
第一絶縁層用プリプレグ(a)の少なくとも一方面に第二絶縁層用プリプレグ(b)を載置し、さらにその第二絶縁層用プリプレグ(b)の表面に導体箔(c)を載置した状態で、
加熱下に加圧して、これら絶縁層用プリプレグ(a)、(b)および導体箔(c)を接合一体化することを特徴としている。
【0012】
本発明の上記製法においては、上記織布またはフェルト状不織布の繊維基材および、抄造された不織布の繊維基材が何れもガラス繊維製であることが好ましい。
本発明の上記製法においては、第二絶縁層用プリプレグが、第一絶縁層用プリプレグの両面に載置され、2枚の第二絶縁層用プリプレグの表面にはそれぞれ導体箔が載置されることが好ましい。
【0013】
本発明の上記製法においては、第一絶縁層用プリプレグと第二絶縁層用プリプレグとの間、および第二絶縁層用プリプレグと導体箔との間には、さらに、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムが介装されてもよい。
本発明によれば、PMPを用いて曲げ強度および曲げ弾性率に優れ、表面平滑性に優れた高周波用基板を簡単に製造でき、安価に提供することができる。
【0014】
【発明の具体的説明】
以下、本発明に係る高周波用積層基板およびその製造方法について、添付図面を参照しつつ具体的に説明する。なお、図中、同一部材には同一符号が付されている。
<高周波用積層基板>
図1および図2は、それぞれ、本発明に係る高周波用積層基板(単に、基板等とも言う。)の好適な一態様を示す模式断面図である。
【0015】
図1には、3層構成の本発明に係る高周波用積層基板が示され、図2には、5層構成の本発明に係る高周波用積層基板が示されている。
図1に示す高周波用積層基板10は、第一絶縁層20と、その一方面22に設けられた第二絶縁層30と、第二絶縁層30の表面32に設けられた導体層40とが接合されてなっている。
【0016】
図2に示す高周波用積層基板10Aは、図1に示す第一絶縁層20の表裏面に、第二絶縁層30と、導体層40とが順次接合されてなっている。
<第一絶縁層、第二絶縁層>
この第一絶縁層20と第二絶縁層30とは、それぞれ、図示せぬポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、図示せぬガラス基材とを積層し、加熱下に加圧し、PMPをガラス基材に含浸させて成るプリプレグよりなっている。
【0017】
このPMPは、従来用いられていたフッ素樹脂に比べて硬く、比重も小さいため、本発明の高周波用積層基板は、ガラスフッ素基板に比べて硬く、軽量となる。従って、本発明の基板を用いると、ワイヤーボンディングやバンプ溶接も可能であり、該基板が用いられる機器類全体の軽量化に貢献できる。
上記PMPフィルムとしては、4−メチル−1−ペンテンの単独重合体であるポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムの他、4−メチル−1−ペンテンに少量の他の共重合モノマーを共重合させてなる4−メチル−1−ペンテン系共重合体からなるフィルムであってもよい。
【0018】
PMPフィルムは公知の方法により成形され、例えば、市販の「オピュラン(商品名)」(三井化学(株)製、厚み50μm)等を使用できる。
このようなPMPフィルムは、1枚〜複数枚積層して用いてもよい。
さらに、本発明では、上記第一絶縁層20用のガラス基材としては、ガラスクロスまたはガラスフェルトが用いられ、高周波用積層基板の強度向上に貢献する。
【0019】
本発明では、この上記第一絶縁層20用のガラス基材としては、特にガラスクロスが好ましく、ガラスクロスは、直径5〜15μmφ程度のガラス糸(フィラメント)を数十〜数百本程度撚り合わせた撚糸(ヤーン)を縦糸、横糸として織り込んだものであり、ガラスクロスの厚みは、30μm〜190μm程度のものが好ましい。
【0020】
このようなガラスクロスとしては、例えば、「E15A 04(商品名)」(ユニチカ(株)製、厚さ120μm)、「WEA18T」(日東紡(株)製、厚さ190μm)などを用いることができる。このようなガラスクロスは、1枚〜複数枚積層して用いてもよい。
また、第二絶縁層30用のガラス基材としては、抄造されたガラス製不織布が使用され、好適には、ガラスペーパーまたはガラスマットが用いられる。
【0021】
本発明では、第二絶縁層30用のガラス基材としては、特にガラスペーパーが好ましく、ガラスペーパーは、太さ0.02〜50μmで繊維長6〜38mmのガラス(短)繊維を水中に分散し、湿式で抄造(抄紙)したシート状物である。なお、ガラスペーパーには、ガラス繊維、の他に、バインダー、ガラス繊維とバインダーとの接着性を向上させる表面処理剤、合成繊維等が含まれていてもよい。
【0022】
このようなガラスペーパーとしては、例えば、「グラベスト(商品名)」(オリベスト(株)製、繊維径6〜20μm、繊維長6〜38mm)、「サーフェースマット(商品名)」(日東紡製)などを用いることができる。このようなガラスペーパーは、1枚〜複数枚積層して用いてもよい。
本発明では、このように第一絶縁層と導体層との間に、基材がガラスペーパーまたはガラスマットからなる平滑性の良好な第二絶縁層を介装しているので、第一絶縁層の表面の凹凸が直接、導体層の表面の凹凸となって現れることがなく、極めて平滑な導体層が得られる。
【0023】
上記説明においては、第一絶縁層用、第二絶縁層用の繊維基材として、ガラス基材を用いる態様について説明したが、本発明は、上記態様に限定されず、基材としては、耐熱性、難燃性、誘電特性(低比誘電率、低誘電正接)に優れ、線熱膨張係数が小さく金属と同じかそれ以下であれば、ガラス基材に代えて用いることができ、アラミド繊維基材、ポリエステル繊維基材、炭素繊維基材などを用いても良好な効果を奏する。
【0024】
また、本発明においては、図3の高周波用積層基板10Bあるいは図4の高周波用積層基板10Cに示すように、第一絶縁層20と第二絶縁層30との間、および第二絶縁層30と導体層40との間には、得られる高周波用積層基板中のガラス含有率を調整し、強度、誘電特性、接着強度を向上させるために、PMPフィルムからなるPMP層50が介装されていてもよい。このようなPMP層50の厚みは、特に限定されないが、PMPフィルムの厚み25〜100μm(厚)に比して、加熱・加圧され若干薄層化されるものの、このPMPフィルム(厚)とほぼ同様であって、通常20〜100μm程度である。これら図3、図4に示す高周波用積層基板10B、10Cでは、図1〜2に示す高周波用積層基板10、10Aに比して、特にプリプレグ間の接着強度の向上という効果を奏する。
【0025】
また、本発明においては、求められる高周波用積層基板の強度、寸法、電気特性等に応じて、上記第一絶縁層、第二絶縁層などは、それぞれ独立に、1〜複数枚のシートから構成されていてもよい。
この時、得られた高周波用積層基板中の繊維基材比率を10〜30wt%に調整することが好ましい。高周波用積層基板中の繊維基材比率が10wt%未満であると、充分な強度の基板が得られなくなる傾向があり、また30wt%を超えると、満足のいく誘電特性の基板が得られなくなる傾向がある。
<導体層>
導体層40は、銅箔(例:電解銅箔や圧延銅箔)、金箔などの良導電性の金属箔から構成されている。
【0026】
金属箔の厚みは、特に限定されないが、通常、5〜70μm、好ましくは9〜35μm程度である。このような金属箔は、1枚〜複数枚積層して用いてもよい。
以上詳述したことから明らかなように、本発明では、誘電特性が高周波領域で良いとされているフッ素樹脂と同等でかつ、フッ素樹脂に比べて安価な熱溶融性樹脂であるPMPを用いている。そのため、ガラスフッ素基板よりもはるかに安価に基板を製造することが可能となっている。
【0027】
また、本発明では、このように樹脂としてPMPを用いているが、この場合においても、さらに得られる基材の耐熱性を向上させるためにはガラスクロスなどの基材を用いる必要があるが、本発明では、上記したように、PMPをガラスクロスなどと積層し、PMPの溶融温度以上の温度にまで加熱しつつ、同時にガラスクロスなどの基材にPMPが含浸するように(染み込んでいくように)加圧しているので、基材へのPMPの含浸と、積層体である高周波用積層基板の成形とをPMPの融点以上の温度での加熱加圧により行うことができ、一回の工程で成形を済ませることが可能となっている。
【0028】
換言すれば、本発明では、従来例に存在したような、ガラスフッ素基板のようにフッ素樹脂ディスパージョンをガラスクロスに含浸させるためだけの特別の工程が無い。そのために、より安価に高周波用積層基板が作製可能となっている。ところで、高周波領域で高周波用積層基板(基板)を使用する場合には、周波数が高くなると、基板表面に形成される線路パターン幅がより狭くなり、また他の線路との間隔も狭くなる。よって、基板表面にもし凹凸があると線路パターンの寸法精度が悪くなり、高周波領域で該基材を使用すると、伝搬する電磁波の損失が著しく大きくなる。
【0029】
そこで、本発明では、上記記載に明らかなように、例えば、銅箔と、PMP含浸ガラスクロスとの間に、耐熱性のある、抄紙法により製造(抄造)された不織布、例えば、ガラスペーパーを挟み込んで、基板を製造している。
抄紙された不織布であるガラスペーパー等は、ガラスクロスやガラスフェルトに比べて、はるかに目が細かいので、PMP含浸ガラスペーパー表面にはその凹凸が見られず、その表面に銅箔などを接合すると、著しく平滑な導体面が形成される。
【0030】
要するに、本発明によれば、フッ素樹脂に比してより安価でありフッ素樹脂と同等の電気的特性等を有するPMPを用いて、曲げ強度および曲げ弾性率が優れ、表面平滑性に優れた高周波用基板を、フッ素樹脂を用いるよりも安全で、より少ない工程で簡単に製造でき、安価に提供することができる。
次に、このような高周波用積層基板の製造方法について特に詳説する。
【0031】
<高周波用積層基板の製造>
本発明に係る高周波用積層基板の製造方法では、例えば、図1に示す高周波用積層基板10は、図5に示すように、離型フィルム60が配置された下側に位置する基台側加熱加圧用プレス70Aの表面に、上記第一絶縁層20となる第一絶縁層用プリプレグ(a)20を載せ、さらにその表面(紙面に向かって上面)22に、上記第二絶縁層30となる第二絶縁層用プリプレグ(b)30を載置し、さらにその第二絶縁層用プリプレグ30の表面32に導体箔(例えば、0.018mm(厚)の銅箔)40を載置した状態で、離型フィルム60を介して、この積層された加熱加圧前のシート10Wの上方に配置された移動可能な加熱加圧金型70Bを、
PMPの融点240℃以上の温度、好ましくは240℃〜260℃の加熱下に、図中矢印で示すプリプレグの厚み方向下方に圧力8〜15kg/cm2で2〜10分間程度加圧して、これら絶縁層用プリプレグ20、30および導体箔40を接合一体化すれば、所望の高周波用積層基板10を製造することができる。
【0032】
なお、加熱加圧前の上記積層されたシート10Wは、上記層構成となる限り任意の順序で積層、配列することができる。
また、例えば、図2に示す高周波用積層基板10Aは、図6に示すように、離型フィルム60が配置された下側に位置する基台側加熱加圧用プレス70Aの表面に、下から上に向かって、導体箔40、第二絶縁層用プリプレグ30、第一絶縁層用プリプレグ20、第二絶縁層用プリプレグ30、導体箔40の順序でシートまたは箔を載置した状態で、この積層された加熱加圧前のシート10Xの上方に離型フィルム60を介して配置された可動可能な加熱加圧金型70Bを、同上の条件下に加熱・加圧して、これらを接合一体化して、高周波用積層基板10Xを製造すればよい。
【0033】
また、例えば、図3、図4に示す高周波用積層基板10B、10Cも、上記と同様にして製造でき、例えば、図3、図4に示すような順序で各層用のシートまたは箔を載置した状態で、上記と同様なプレスを用いて、同上の条件下に加熱・加圧して、これらを接合一体化して、高周波用積層基板10B、10Cをそれぞれ製造すればよい。
【0034】
なお、これらの高周波用積層基板製造の際に、第一絶縁層用プリプレグ20、第二絶縁層用プリプレグ30あるいはPMPフィルムの枚数は限定されず、特に第一絶縁層用プリプレグの枚数は、求められる高周波用積層基板の厚さに応じて、適宜変更可能である。
この時、得られた高周波用積層基板中の繊維基材比率を10〜30wt%に調整することが好ましい。10wt%未満であると、充分な基板の強度が得られなくなる傾向があり、30wt%より多いと、銅箔との接着強度が得られなくなる傾向がある。
【0035】
上記高周波用積層基板を製造する際に用いられる、上記第一絶縁層用プリプレグ(a)自体は、図示せぬポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、図示せぬガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維などの繊維を含有する織布またはフェルト状不織布の繊維基材とを積層し、PMPの融点240℃以上の温度、好ましくは240〜260℃の温度での加熱下に、圧力8〜15kg/cm2で2〜10分間程度加圧し、PMPを該織布またはフェルト状不織布の繊維基材に含浸させて得られたプリプレグである。
【0036】
また、第二絶縁層用プリプレグ(b)は、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維などの繊維を抄造した不織布である繊維基材とを積層し、上記と同様の温度での加熱下に上記と同様の圧力で、第一絶縁用プリプレグ形成の場合に比して肉薄故に、より短時間である0.5〜5分間程度加圧し、PMPを繊維基材に含浸させて得られる。
【0037】
このような加熱加圧の際には、平板プレスなどを用いることができる。
すなわち、第一絶縁層用プリプレグ(a)と第二絶縁層用プリプレグ(b)との主な相違点は、第一絶縁層用プリプレグ形成用の繊維基材が、織布またはフェルト状不織布であるのに対して、第二絶縁層用プリプレグ形成用の繊維基材は、平滑性により優れた抄造された不織布である点にあり、本発明ではこのような第二絶縁層用プリプレグを第一絶縁層用プリプレグと導体箔の間に介装しているので、得られる高周波用積層基板は、表面平滑性に優れ、電磁波の伝搬特性に優れる傾向がある。
【0038】
本発明においては、第二絶縁層用プリプレグが、第一絶縁層用プリプレグの両面に載置され、2枚の第二絶縁層用プリプレグの表面にはそれぞれ導体箔が載置されることが好ましい。
このように、本発明によれば、PMPを用いて曲げ強度および曲げ弾性率が優れ、表面平滑性に優れた高周波用基板を、溶剤を使用せず、従って取り扱い上より安全に、しかも少ない工程で簡単に製造でき、安価に提供することができる。
【0039】
<用途>
本発明に係る高周波用積層基板は、回路基板として用いられるだけでなく、平面アンテナなどとして用いられる。
【0040】
【発明の効果】
本発明に係る高周波用積層基板は、従来の高周波用積層基板に存在していた凹凸が解消でき、表面平滑性に優れていることから、高い寸法精度で線路パターンが形成できる。故に高周波領域でも電磁波の伝搬損失が損なわれない。
また、本発明に係る高周波用積層基板は、硬いため、電子部品の実装時に押圧されても屈曲・変形しにくく、実装作業性に優れ、ワイヤーボンディング等の半導体に代表される電子部品の実装も容易に行える。さらに、本発明の高周波用積層基板は、前記したような従来の基板に比して重量が軽いため、基板が組み込まれる装置(完成品)の軽量化も実現可能である。
【0041】
また、本発明の高周波用積層基板には、電子基板などの基板用絶縁材料として用いられ、フッ素樹脂と同等の低誘電率で低誘電正接の誘電体としての機能も有するポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)が用いられているが、このPMPフィルムは、フッ素樹脂に比べて安価であり、しかも、基板を作製する過程において、フッ素樹脂を用いる場合のような、樹脂を基材に含浸させる独立した1工程が省けるので、コストダウンに貢献でき、安価に基板が提供できる。
【0042】
よって、本発明によれば、高周波領域で使用可能な優れた基板を、より工程の少ない簡単な工程で、安価に提供できる。
【0043】
【実施例】
以下、本発明に係る高周波積層板およびその製造方法について、実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は係る実施例により何ら限定されるものではない。
【0044】
【実施例1】
図4に示すような高周波用積層基板を、以下の方法で作製した。
第一絶縁層用プリプレグ(C層):
ガラスクロス(商品名:E15A 04、ユニチカ(株)製、面積×厚み=10cm×10cm×130μm(厚)、重さ:1.65g)の両面にPMPフィルム(商品名:オピュラン、三井化学(株)製、面積×厚さ:10cm×10cm×100μm(厚)、重さ:0.83g)をそれぞれ1枚ずつ積層し、240℃で10kg/cm2の条件で5分間、平板プレスを行い、ガラスクロスにPMPが含浸されたプリプレグを得た。
【0045】
第二絶縁層用プリプレグ(B層):
ガラスペーパー(商品名:グラベスト、オリベスト(株)製、面積×厚み=10cm×10cm×420μm(厚)、重さ:0.53g)の両面にPMPフィルム(商品名:オピュラン、三井化学(株)製、面積×厚さ:10cm×10cm×50μm(厚)、重さ:0.41g)をそれぞれ1枚ずつ積層し、240℃で成形圧10kg/cm2の条件で1分間、平板プレスを行い、ガラスペーパーにPMPが含浸されたプリプレグを得た。
導体層・箔(A層)
厚みが0.018mmの銅箔を使用した。
PMPフィルム
PMPフィルム(商品名:オピュラン、三井化学(株)製、面積×厚さ:10cm×10cm×50μm(厚)、重さ:0.41g)
高周波用積層基板(基板)の製造
図5あるいは図6と同様のプレスを用い、離型フィルム60がセットされた基台側加熱加圧用プレス70Aの表面に、図4に示すように、一番下から順に銅箔(A層)40、PMPフィルム50、第二絶縁層(B層)30用プリプレグ、PMPフィルム50、第一絶縁層(C層、設定厚さにより枚数を変更。)20用プリプレグ、PMPフィルム50、B層30用プリプレグ、PMPフィルム50、銅箔(A層)40の順に積層した。
【0046】
次いで、240℃で成形圧10kg/cm2の条件で5分間、平板プレスを行い上記積層物を一体化した。
なお、プレス時に、移動可能な加熱加圧金型(上板)70Bと基台側加熱加圧用プレス(下板)70Aの“ずれ”あるいは“傾き”を防止する治具(図示せず)を用い、プリプレグの横流れを最小限に抑制した。
【0047】
得られた高周波用積層基板の厚みは、1.25mmであった。
また、得られた積層基板中のガラス基材比率は、20wt%であった。
【0048】
【比較例1】
中興化成(株)製のガラスフッ素基板(型名:CQF−502)を用いた。
【0049】
【比較例2】
実施例1で用いた第一絶縁層用プリプレグを2枚重ね合わせ、その両面に、実施例1と同様の銅箔を積層して、240℃で成形圧10kg/cm2の条件で5分間、平板プレスを行い上記積層物を一体化した。
得られた基板の厚みは、1.25mmで、得られた積層基板中のガラス基材比率は、20wt%であった。
【0050】
【評価・結果】
実施例1及び比較例1〜2で得られた積層基板について、表1に示す諸特性を測定した。
結果を表1にまとめて示す。
なお、測定法は以下のとおり。
<比誘電率及び誘電正接>
比誘電率及び誘電正接は、JIS規格C6481に従い12GHzで測定した。
<平滑性>
平滑性については、表面粗さ計(surfcom 480A)を用い、JIS規格B0901に従い測定した。
<路線パターンの寸法精度>
線路パターンの寸法精度は、線路パターン(幅寸法 2mm)をエッチングにより形成し、その線路形状を目視により評価した。
【0051】
◎はパターン線路の幅方向の仕上がりが優、○は良、△は可、×は不可を示す。
<コスト>
◎:コストが著しく低い
○:コストがやや低い
△:コストがやや高い
×:コストが著しく高い
【0052】
【表1】
【0053】
<考察>
上記実施例と比較例とを対比すれば明らかなように、本発明の実施例に係る高周波用積層基板は、何れも比誘電率が2.5以下であり、比誘電率が小さく、高周波領域では電気信号の伝搬速度が速い。現在までに上市されている基板の中で、一番比誘電率が小さいものはガラスフッ素基板(比較例1)であり、これと同等の比誘電率を有している。
【0054】
また、本発明の実施例に係る高周波用積層基板は、誘電正接が10−3 オーダー以下であり、誘電正接が小さく、伝わる電気信号の損失が小さい。高周波領域でこれまで使用されてきた低誘電率基板は、比較例1に示すようなガラスフッ素基板であるが、そのガラスフッ素基板と同等の誘電正接を有していることが分かる。
【0055】
また、本発明に係る高周波用積層基板は、ガラスフッ素基板よりも凹凸が無く、平滑性に優れている。
その結果、本発明の高周波用積層基板は、線路パターンの寸法精度が良く、高周波領域で使用すると、伝搬する電磁波の損失が著しく小さくなる。また、本発明の高周波用積層基板は、半田耐熱性が260℃×30sec.で銅箔の膨れ、剥がれが無い。
【0056】
また、本発明の高周波用積層基板は、難燃性を有し、UL(アメリカの試験機関)が設定した難燃性(耐燃性)を評価するための試験方法(subject94)によれば、難燃性の度合いは、「UL94−VO」であり、サンプルが着火または引火したとしても該サンプルが30秒以上燃え続けない(燃え広がらない)ことを示している。
【0057】
また、本発明の高周波用積層基板は、ガラスフッ素基板よりも軽く、また、ガラスフッ素基板よりも安価である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施例に係る高周波用積層基板の好適な一態様を示す模式断面図である。図1には、3層構成の本発明に係る高周波用積層基板が示されている。
【図2】図2は、本発明の他の実施例に係る高周波用積層基板の好適な一態様を示す模式断面図である。図2には、5層構成の本発明に係る高周波用積層基板が示されている。
【図3】図3は、図1に示す3層構成の高周波用積層基板の各層間にPMPフィルム(層)が介装された態様を示す、高周波用積層基板の模式断面図である。
【図4】図4は、図2に示す5層構成の高周波用積層基板の各層間にPMPフィルム(層)が介装された態様を示す、高周波用積層基板の模式断面図である。
【図5】図5は、図1に示す本発明の一実施例に係る高周波用積層基板の製法を説明する模式説明図である。
【図6】図6は、図2に示す本発明の他の実施例に係る高周波用積層基板の製法を説明する模式説明図である。
【符号の説明】
10、10A、10B、10C、・・・・・・高周波用積層基板(基板)
20・・・・・・第一絶縁層、第一絶縁シート
22・・・・・・第一絶縁層の一方面
24・・・・・・第一絶縁層の他方面(裏面)
30・・・・・・第二絶縁層、第二絶縁シート
32・・・・・・第二絶縁層の表面
34・・・・・・第二絶縁層の下面
40・・・・・・導体層、導体箔
50・・・・・・PMP層、PMPシート
60・・・・・・離型フィルム
70A・・・・・・基台側加熱加圧用プレス
70B・・・・・・可動可能な加熱加圧金型
Claims (8)
- 第一絶縁層と、少なくともその一方面に設けられた第二絶縁層と、第二絶縁層の表面に設けられた導体層とが接合されてなり、
第一絶縁層と第二絶縁層とが、それぞれ、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する繊維基材とを積層し、加熱下に加圧し、PMPを上記繊維基材に含浸させて成るプリプレグよりなり、かつ、
上記第一絶縁層用の繊維基材が、織布またはフェルト状不織布であり、第二絶縁層用の繊維基材が、抄造された不織布であることを特徴とする高周波用積層基板。 - 上記第一絶縁層用の繊維基材および第二絶縁層用の繊維基材が、何れもガラス繊維を含有する強化基材である請求項1に記載の高周波用積層基板。
- 上記第二絶縁層が、第一絶縁層の両面に設けられ、2枚の第二絶縁層の表面にはそれぞれ導体層が設けられている、請求項1〜2の何れかに記載の高周波用積層基板。
- 上記第一絶縁層と第二絶縁層との間、および第二絶縁層と導体層との間には、さらに、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)層が設けられていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の高周波用積層基板。
- (a)ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する織布またはフェルト状不織布の繊維基材とを積層し、加熱下に加圧し、PMPを該織布またはフェルト状不織布の繊維基材に含浸させて成る第一絶縁層用プリプレグと、
(b)ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムと、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を抄造した不織布の繊維基材とを積層し、加熱下に加圧し、PMPを該抄造された不織布の繊維基材に含浸させて成る第二絶縁層用プリプレグとを準備し、
第一絶縁層用プリプレグ(a)の少なくとも一方面に第二絶縁層用プリプレグ(b)を載置し、さらにその第二絶縁層用プリプレグ(b)の表面に導体箔(c)を載置した状態で、
加熱下に加圧して、これら絶縁層用プリプレグ(a)、(b)および導体箔(c)を接合一体化することを特徴とする、高周波用積層基板の製造方法。 - 上記織布またはフェルト状不織布の繊維基材および、抄造された不織布の繊維基材が何れもガラス繊維製である請求項5に記載の高周波用積層基板の製造方法。
- 上記第二絶縁層用プリプレグ(b)が、第一絶縁層用プリプレグ(a)の両面に載置され、2枚の第二絶縁層用プリプレグ(b)の表面にはそれぞれ導体箔(c)が載置される、請求項5〜6の何れかに記載の高周波用積層基板の製造方法。
- 上記第一絶縁層用プリプレグ(a)と第二絶縁層用プリプレグ(b)との間、および第二絶縁層用プリプレグ(b)と導体箔(c)との間には、さらに、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(PMP)フィルムが介装されることを特徴とする請求項5〜7の何れかに記載の高周波用積層基板の製造方法。
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