JP4161304B2

JP4161304B2 - 高周波回路用金属箔

Info

Publication number: JP4161304B2
Application number: JP2003026630A
Authority: JP
Inventors: 昭利鈴木
Original assignee: 古河サーキットフォイル株式会社
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2023-02-04
Also published as: JP2006150591A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波特性に優れた金属箔に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回路用基板を高周波で使用するには様々な特性が必要である。誘電体（絶縁層）についてはｔａｎδが低く、適切なε_rであることが必要であり、ポリイミド樹脂、変性ポリイミド樹脂又はフッ素樹脂が用いられている。導体については、導電率が高く、錆びにくく、表面粗さの小さいことが必要であり、通常は銅箔が用いられている。
高周波電流に特有の現象として表皮効果がある。表皮効果は、周波数が高くなるほど、電流が導体の表周部に集中する現象である。電流密度は表面から深くなるほど小さくなるが、表面の値の１／ｅ（ｅは自然対数）となる深さをスキンデプスといい、電流が流れる深さの目安となる。スキンデプスは周波数に依存し、周波数が高くなるほど小さくなる。
【０００３】
回路用基板に使用する銅箔は、接着性を良くするため、片面または両面を粗化し、更に多層化接着を行う際には銅箔の表面を黒化処理等で粗化している。
ところで、周波数が高くなると表皮効果のため電流が表層に集中し、電気抵抗（表皮抵抗）が大きくなる。その結果として、電流の損失が大きくなるばかりでなく、スキンデプスが導体の表面粗さより小さくなると、電流は、導体の凹凸面を流れることとなって伝送距離が長くなり、信号伝送に要する時間及び電流損失が大きくなる。
そこで、導体の表面粗さを小さくした高周波用金属箔張り積層板が提案された（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
特開昭６０−２４８３４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、周波数が高くなると、表面粗さを小さくしても効果が限られてくることがわかった。本発明は衛生通信で使用されるような超高周波領域においても表皮効果による損失を小さくした金属箔を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、高周波領域での伝送損失が小さく、樹脂基材と高い密着性をもった金属箔を開発したものである。
【０００７】
また、本発明の高周波回路用金属箔は、金属箔表面の片面又は両面に、銀又は銀合金属を被覆し、該銀又は銀合金被覆層の上に、銀又は銀合金以外の被覆層が前記銀又は銀合金被覆層の厚さより薄く施されている。
なお、前記銀又は銀合金以外の被覆層の厚さは、０．０２〜０．５ｍｇ／ｄｍ ^２であることが好ましい。
【０００８】
前記銀又は銀合金の被覆層の上に、銀又は銀合金以外の被覆層、好ましくは銀又は銀合金以外の金属層、無機被膜、有機被膜を設けると良い。前記銀又は銀合金以外の被覆層（金属層）としては、銅または亜鉛の層が特に好ましく、また、銅または亜鉛の層の上にクロメート層、シランカップリング剤層を設けることも効果的である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の高周波回路用金属箔の例を図１〜図１０に示した。高周波回路用金属箔としては電解銅箔、電解銅合金箔、圧延銅箔、或いは圧延銅合金箔が適しているが用途、使用環境によってはこれに限定されるものではない。
【００１０】
図１は本発明金属箔の１実施形態を示すもので、１は電解銅箔（電解銅箔、電解銅合金箔を含む、以下同様）、２は該金属箔１上に設けた平滑な銀又は銀合金被覆層、Ａは金属箔１を貼り付けた樹脂基材である。このように構成した回路基板に、高周波電流を流すと電流は表皮部分を流れ、銀又は銀合金部分は抵抗値が低いので伝送損失が小さい回路を構築することができる。
【００１１】
図２は本発明の第２の実施形態を示すもので、金属箔１の表面に粒状の銀又は銀合金層３を設けたものである。
図１のように銀又は銀合金層を平滑表面として設けた場合は高周波特性は優れるものの、樹脂との密着性が悪い場合がある。図２は樹脂基材との密着性を高めた実施形態であり、図１に比べると表面粗度が大きくなり、高周波電流を流した場合、表皮効果により若干抵抗が増大する。しかし、従来の銅粒子を付着させる場合に比較すると、下記実施例１と比較例１とでその差が分かるように、伝送損失ははるかに小さくなっている。
【００１２】
樹脂基材との密着強度を更に上げるためには、銀又は銀合金の被覆層上に、銀又は銀合金以外の被覆層を設ける必要がある。銀又は銀合金の被覆層と直接樹脂基材を接着させようとする場合、図２のように銀又は銀合金を粒状の形状にすると、アンカー効果はある程度は期待できるが、樹脂そのものとの化学結合が期待できないため、密着強度はある程度の高まりに留まり、それほど強力な密着強度は得られない。
【００１３】
図３は、銀又は銀合金の被覆層２上に、銅層３が被覆されている実施形態である。この実施形態の銅層３の厚みは、銀又は銀合金の被覆層２の厚さに比べてはるかに薄くする必要がある。なぜならば、銅被覆３により、樹脂基材Ａとの密着強度は高くなるものの、一方で伝送損失に悪影響を及ぼすものであり、伝送損失に影響しない程度の薄さにすることが重要である。
【００１４】
図４は、銀又は銀合金の被覆層２上に、銅層３、さらに亜鉛層４が被覆されている実施形態である。
【００１５】
図５は、銀又は銀合金の被覆層２上に、銅層３、さらにクロメート層５が被覆されている実施形態である。
【００１６】
図６は、銀又は銀合金の被覆層２上に、銅層３、亜鉛層４、さらにクロメート層５が被覆されている実施形態である。
【００１７】
図７は、銀又は銀合金の被覆層２上に、亜鉛層４、さらにクロメート層５が被覆されている実施形態である。
【００１８】
図８は、銀又は銀合金の被覆層２上に、亜鉛層４、クロメート層５、さらにシランカップリング剤層６が被覆されている実施形態である。
上述したように、図１〜図２はいずれも金属箔１の表面が平滑な場合を示し、この表面上にさらに、図３〜図８に示したように、銅層、亜鉛層、クロメート層、シラン層を付け、さらに密着強度向上の効果を成し遂げたものである。
【００１９】
図９は電解金属箔の表面が凹凸状の実施形態で、該金属箔１１の凹凸表面上に平滑な銀又は銀合金或いは粒状の銀又は銀合金の被覆層２を施したもので、このように金属箔１の表面に凹凸が存在すると樹脂との密着強度向上に効果的である。
【００２０】
また、図１０は圧延金属箔２１上に銀又は銀合金の被覆層２を設け、その上に、銀又は銀合金以外の被覆層として亜鉛層４、クロメート層５、シランカップリング剤層６が被覆されている実施形態である。
さらには、上記の実施形態はいずれも金属箔の片面のみに銀又は銀合金の層及びそれ以外の金属層、無機被膜、有機被膜を被覆する例を示したが、銅箔の両面に被覆する場合も当然あり得る。
【００２１】
以下に本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例
１．伝送損失評価用銅箔の作成
伝送損失評価用銅箔として表１に実施例１〜１０、並びに比較例１〜６で示す種類の銅箔を以下のようにして作成した。
（１）原箔
以下の３種類の銅箔を準備した。
▲１▼電解銅箔：古河サーキットフォイル（株）ＷＳ箔３５μｍ
▲２▼電解銅箔：古河サーキットフォイル（株）ＭＰ箔３５μｍ
▲３▼圧延箔：日本製箔（株）圧延タフピッチ銅箔３５μｍ
【００２２】
（２）表面処理
各々の銅箔に施しためっき条件を以下に示す。
（２−１）銀めっき処理
▲１▼平滑めっき

▲２▼粒状めっき

【００２３】
（２−２）銅めっき処理

【００２４】
（２−３）亜鉛めっき処理

（２−４）クロメート処理

【００２５】
（２−５）シランカップリング剤処理

【００２６】
２．高周波伝送損失の測定
高周波伝送損失の測定は以下のようにして行った。
各銅箔を低誘電率・低誘電損失樹脂基材に積層した後、配線長：１，０００ｍｍ、線幅：０．１６ｍｍのパターンを作成し、ネットワークアナライザー（アジレント（株）８７５３ＥＴ）で伝送損失を測定した。
表１にピール強度と８５℃伝送損失測定結果を示した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
本発明による銅箔は従来の銅箔(比較例)に比べて、非常に伝送損失が小さく、かつ、ピール強度も比較例とそれ程変わらず、高周波伝送用プリント配線板用の銅箔として優れていることがわかる。
上記実施例は銅箔について行った結果を示したが、アルミ箔、ステンレス箔等の金属箔においても同様の傾向が示された。
【００２９】
【発明の効果】
上述したように、本発明高周波用金属箔は非常に伝送損失が小さく、かつ、ピール強度も従来品とそれ程変わらない優れた効果を有し、高周波伝送用プリント配線板用の金属箔として優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明金属箔の第１の実施形態を示す断面説明図である。
【図２】本発明金属箔の第２の実施形態を示す断面説明図である。
【図３】本発明金属箔の第３の実施形態を示す断面説明図である。
【図４】本発明金属箔の第４の実施形態を示す断面説明図である。
【図５】本発明金属箔の第５の実施形態を示す断面説明図である。
【図６】本発明金属箔の第６の実施形態を示す断面説明図である。
【図７】本発明金属箔の第７の実施形態を示す断面説明図である。
【図８】本発明金属箔の第８の実施形態を示す断面説明図である。
【図９】本発明金属箔の第９の実施形態を示す断面説明図である。
【図１０】本発明金属箔の第１０の実施形態を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１電解金属箔
２銀又は銀合金被覆層
３銅層
４亜鉛層
５クロメート層
６シランカップリング剤層
１１金属箔
２１圧延金属箔
Ａ樹脂基材

Claims

金属箔表面の片面又は両面に、銀又は銀合金属を被覆し、該銀又は銀合金被覆層の上に、銀又は銀合金以外の被覆層が前記銀又は銀合金被覆層の厚さより薄く施されている高周波回路用金属箔。
前記銀又は銀合金以外の被覆層が、銀又は銀合金以外の金属層、無機被膜、有機被膜である請求項１に記載の高周波回路用金属箔。
前記銀又は銀合金以外の被覆層が銅からなる層であり、該被覆層の上に亜鉛からなる層が設けられている請求項１に記載の高周波回路用金属箔。
銀又は銀合金以外の被覆層が銅又は亜鉛からなる層であり、該被覆層の上にクロメート層が施させている請求項１に記載の高周波回路用金属箔。
銀又は銀合金以外の被覆層が銅からなる層であり、該被覆層の上に亜鉛層、さらにその上にクロメート層が施されている請求項１に記載の高周波回路用金属箔。
銀又は銀合金以外の被覆層が亜鉛からなる層であり、該被服層の上にクロメート層、さらにその上にシランカップリング剤層が施されている請求項１に記載の高周波回路用金属箔。