JPH04125140A - ふっ素樹脂積層板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プリント配線板などに使用されるふっ素樹脂
積層板の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、プリント配線板としては紙、ガラス繊維。

ケブラー繊維などの繊維基材にフェノール樹脂。

エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂を含
浸し、表面に銅箔などの金属箔を張った積層板が広く用
いられてきた。

ところが、最近ではこれまでの熱硬化性樹脂主体の積層
板に代わって、ふっ素樹脂を繊維基オ旧こ含浸させた積
層板が注目されてきた。その理由はふっ素樹脂を用いた
積層板が次のような特長を有するためである。

すなわち、ふっ素樹脂は誘電率、誘電正接がフェノール
樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹
脂に比べて小さい点−である。プリント配線板において
、その回路の信号伝送速度および伝送損失は基板の誘電
率および誘電正接に大きく影響される。つまり、基板の
誘電率が小さいほどその信号の伝送速度は大きく、また
誘電正接カ小さいほど伝送損失は小さくなる。したがっ
てコンピュータなど信号伝送の高度化、高効率化が要求
されるものに用いられる基板では、低誘電率低誘電正接
であることが要求される。このようなことから、低誘電
率、低誘電正接のふっ素樹脂基板は近年ますます注目を
浴びている。

ところが、このような特長を有するふっ素樹脂積層板に
も、次に述べるような問題点がある。

それは熱膨張率が大きい点である。つまり、最も一般的
なガラス布基材ふっ素樹脂積層板の面内方向の熱膨張率
は、５０〜７０　Ｘ　１０−６／”Ｃとエポキシ樹脂、
ポリイミド樹脂などのガラス布基材熱硬化性樹脂積層板
の熱膨張率１０〜１５Ｘ１０−６／℃に比べて大きい点
である。これは、基板上に接続する部品に対して接続信
頼性の低下をもたらす原因となる。すなわち、基板上に
接続するシリコンチップ（熱膨張率３．　５　Ｘ　１０
’／℃）　。

アルミナチップ（熱膨張率６〜７×１０−６／℃）との
熱膨張率差が大きい場合は、使用時の熱応力により部品
と基板との接続部にクラックあるいは剥離等の欠陥か発
生しやすい。

これを改良するために、例えば特開昭６２−１９４５０
号公報や特開昭６２−１９４５１号公報に示されるよう
に、ふっ素樹脂に熱膨張率の低い無機充填剤を添加する
ことにより、積層板面内方向の熱膨張率を小さくする方
法がある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、繊維暴利に充填剤を添加したふっ素樹脂ディス
パージョン（水溶性分散液）を直接含浸させる従来の方
法では、繊維暴利の繊維間の隙間よりも充填剤の粒子径
が大きくなる部分があり、繊維間の樹脂含浸性が低下し
たり、あるいは充填剤を添加することにより粘度が大き
くなる。したがって、従来の方法では繊維間が未含浸と
なり、ボイドとなって残りゃすい。そのため、吸湿処理
後の電気特性が低下し、また寸法安定性向上の効果も明
確でないという問題があった。

そこで本発明は、基材に対する樹脂の含浸性を向上させ
寸法安定性に優れ、吸湿処理後の電気特性の低下が少な
い、無機充填剤入りふっ素樹脂積層板の製造方法を提案
することを目的としたものである。

（問題点を解決するだめの手段） このような目的を達成するために、本発明は、以下のよ
うな構成を有する。

請求項１の発明は、あらかじめ繊維基Ｈにふっ素樹脂デ
ィスパージョンを含浸させたのち、さらに無機充填剤微
粉末を添加したふっ素樹脂ディスパージョンを含浸させ
て得られたプリプレグを複数枚積層し、その両面または
片面に金属箔を設けて一体化したことを特徴とする 請求項２の発明は、上記プリプレグが、ふっ素樹脂ディ
スパージョンの含浸回数を４回以下としたプリプレグで
あることを特徴とする 請求項３の発明は、上記プリプレグが、無機充填剤微粉
末を添加したふっ素樹脂ディスパージョンの含浸回数を
４回以下としたプリプレグであることを特徴とする 請求項４の発明は、上記ふっ素樹脂ディスパージョンへ
の無機充填剤の添加量が、ふっ素樹脂に対しｌＯ〜１０
０体積％であることを特徴とする請求項５の発明は、上
記繊維暴利がガラス繊維の織布であることを特徴とする 請求項６の発明は、上記金属箔が銅箔であることを特徴
とする特 請求項７の発明は、上記無機充填剤微粉末が溶融シリカ
微粉末であることを特徴とする請求項８の発明は、上記
無機充填剤微粉末が誘電率２〜４．比重１．５〜３．０
．平均粒子径０゜０５〜９μｍ、熱膨脹率２〜２０ｘｌ
Ｏ’ｌ／℃であることを特徴とする。

（作用） 次に、本発明の作用について詳細に説明する。

無機充填剤を添加しないふっ素樹脂ディスパージョンは
繊維基８旧こ含浸しやすいため、まず、これを数回含浸
させて繊維間に樹脂が十分埋まったのち無機充填剤を添
加したふっ素樹脂ディスパージョンを数回含浸させれば
、ボイドの発生を抑えることができ、しかも熱膨脹率を
小さくすることが可能になる。

ふっ素樹脂としては、テトラフルオルエチレン樹脂（Ｔ
ＦＥ）、フッ化エチレンプロピレン樹脂（ＦＥＰ）、パ
ーフロロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）等があるが、このう
ちＴＦＥは融点が高いので、ふっ素樹脂として最も一般
的に使用されている。

また、これらの樹脂を混合して用いても構わない。

ふっ素樹脂ディスパージョンは、ふっ素樹脂を微粉末の
状態で水に分散させたものであり、ＴＦＥの場合、微粉
末の粒径が０．２μｍ程度かつ比重が２．１であり、通
常樹脂分として水に５０〜６Ｑｗｔ％分散させた状態で
市販されている。

金属箔としては、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス、
ニッケル、銀などの金属あるいは合金の箔が用いられる
が、とりわけ銅箔は最も一般的にプリント基板の回路部
として用いられており、しかも安価であるため最も好適
である。

無機充填剤の誘電率としては、ふっ素樹脂の誘電率が２
．１であるため２〜４程度がよく、４以上では添加する
ことにより積層板の誘電率が大きくなるため好ましくな
い。また２以下でもよいが、現時点では２以下の適切な
充填剤は見当たらない。

無機充填剤の比重に関しては、ふっ素樹脂の比重が２．
１であるため、それに近い１．５〜３゜０のものが分散
させやすく最も適している。１゜５以下では微粉末の状
態でみかけの比重がさらに軽くなり、ディスパージョン
へ均一分散させにくく、また分散後も分離しやすく好ま
しくない。逆に３．０以上では比重が重いためディスパ
ージョンへ分散させたのち、充填剤が進行しやすく好ま
しくない。

平均粒径に関しては、ディスパージョン中のふっ素樹脂
微粉末の粒径が０．０５〜０．５μｍであるため、充填
剤の粒径も０．０５〜９μが適している。０．０５μｍ
以下では、粒径が小さすぎ浮遊しゃすくディスパージョ
ンに分散させにくい。

また９μｍ以上では、ふっ素樹脂微粉末に比べ粒径が大
きすぎ均一に分散させにくいので好ましくない。

充填剤は、積層板の熱膨脹率を小さくすることを目的と
して添加する。このため、充填剤の熱膨脹率も小さい方
がよく、２〜２０　Ｘ、１０’　１　／’Ｃがよい。勿
論、２Ｘ１０’ｌ／’Ｃ以下でもよいが、現在では適切
な充填剤が見当たらない。また、２０Ｘ１０’ｌ／℃以
上では、添加の効果が少ないため好ましくない。

充填剤の添加量は、混合するふっ素樹脂に対し１０〜１
００体積％が適切である。１０体積％以下でもよいが、
効果が少ない。また１００体積％以上添加すると均一分
散させにくいため好ましくない。

使用する繊維基材としては、ガラス繊維の織布が最も適
している。ガラス繊維の織布は、ガラス繊維の材質の種
類および織布の厚さ・目付の種類が多く、各種のふっ素
樹脂積層板を製造するのに適切である。

これらの充填剤に適した材料としては、溶融シリカ（Ｓ
　ｉＯ２）微粉末がある。溶融シリカ微粉末は誘電率３
．５．比重２．２．平均粒径３μｍ。

熱膨脹率４　Ｘ　１０’ｌ／’Ｃであり、各種の要求条
件を満足している。しかも、溶融シリカは結晶性シリカ
に比べて軟らかいため、機械加工性がよく積層する材料
として適している。

また、ふっ素樹脂は弾性率が低く軟らかいため、機械加
工時のガラス繊維の切削性が悪い。そこで、充填剤を添
加することにより樹脂層の弾性率が大きくなり、かつガ
ラス繊維の切削性が向上する。

特に、スルーホール穴明は時のドリル加工性がよくなり
、穴内壁の表面粗さが向上する。

（実施例） 以下に、本発明の実施例および比較例を図面に基づいて
説明する。

実施例 第１図に、ふっ素樹脂に無機充填剤を添加したプリプレ
グの断面構造を示す。まず、ガラス布基材１にふっ素樹
脂ディスパージョン（三井フロロケミカル社製）２を１
回含浸させた。この後、さらに溶融シリカ微粉末（龍森
社製）をふっ素樹脂ディスパージョン２に添加したもの
３を、上記ガラス布基材１に３回含浸させて４００℃で
１０分間乾燥させ、これにより厚さ０．１３１のプリプ
レグを８枚以上作製した。この場合、溶融シリカ微粉末
の特性は、誘電率３．５．比重２．２．平均粒子径３μ
ｍ，熱膨脹率４Ｘ１０−６１／’Ｃであり、溶融シリカ
微粉末の含有量は、ふっ素樹脂に対し２５体積％とした
。

第２図に、無機充填剤添加ふっ素樹脂積層板の断面構造
を示す。第１図に示したプリプレグを８枚積層し、その
外表面に厚さ３５μｍの銅箔を設け、これを４０ｋｇｆ
　／ｃｍ２．４００℃で加熱・加圧してプリプレグと銅
箔を互いに一体化し、これにより厚さ１ｍｍの充填剤添
加ふっ素樹脂積層板を作製した。

この充填剤添加ふっ素樹脂積層板の特性は、誘電率２．
８　（ＩＭＨｚ）、誘電正接０．０００Ｂ（ＩＭＨｚ）
、面内方向の熱膨張率２５Ｘ１０−６１／℃、絶縁抵抗
６Ｘ１０１４Ω、吸湿処理後の絶縁抵抗５×１０１３Ω
、銅箔引き剥がし強さ１．８ｋｇｆ／ｃｍとなり、優れ
た特性を有していた。

比較例 比較例の製造方法では、初回から溶融シリカ微粉末を２
５体積％添加したふっ素樹脂ディスａ−ジョンを、ガラ
ス布基材に４回含浸させる以外は、すべて実施例と同一
条件で行なった。この充填剤添加ふっ素樹脂積層板の特
性は、誘電率２．８（ＩＭＨｚ）、誘電正接０．０００
Ｂ　（ＩＭＨｚ）、面内方向の熱膨張率３０　Ｘ　１０
’ｌ　／℃、絶縁抵抗６Ｘ１０’Ω、吸湿処理後の絶縁
抵抗３×１０８Ω、銅箔引き剥がし強さ１．　８ｋｇｆ
／ｃｒＩｌであった。

上記のことから明らかなように、実施例は比較例に比べ
て熱膨張率を低減でき、吸湿処理後の絶縁抵抗の低下率
が大幅に改善されている。その他の特性も比較例と同等
の特性を有している。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項１〜８の発明方法によれば
、ふっ素樹脂ディスパージョンを含浸した繊維基ヰ旧こ
、さらに無機充填剤微粉末添加のふっ素樹脂ディスパー
ジョンを含浸させたプリプレグを用いたため、従来方法
による充填剤添加ふっ素樹脂積層板と比べて、吸湿処理
後の絶縁抵抗が１０８Ωから１０１３Ωに大幅に向上し
、併せて熱膨張率、ドリル加工性も向上し、電気特性に
優れたふっ素樹脂積層板が得られた。

請求項２．３の発明によれば、上記ふっ素樹脂ディスパ
ージョンの含浸回数を４回以下としだため、ボイドの発
生を極力抑えることができた。

請求項４の発明によれば、無機充填剤微粉末が添加され
たふっ素樹脂デイスパージョンの含浸回数を４回以下と
したため、積層板の熱膨張率を小さくするとともに、デ
ィスパージョンへの均一分散性を確保することができた
。

請求項５の発明によれば、上記繊維暴利としてガラス繊
維織布を用いたため、その織布の厚さ・目付の程度に応
じて各種類のふっ素樹脂積層板を容易に作製することが
できた。

請求項６の発明によれば、金属箔として銅箔を用いたた
め、安価なプリント基板の回路部を容易に作製できた。

請求項７の発明によれば、無機充填剤微粉末として溶融
シリカ微粉末を用いたため、誘電率などの要求条件を満
足しつつ機械加工性を確保できた。

請求項８の発明によれば、無機充填剤微粉末として特定
範囲の誘電率、比重、平均粒子径および熱膨張率を有す
るものを用いたため、誘電特性に優れるとともに、ディ
スパージョンに均一に分散することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で用いるプリプレグを示す断面
図、第２図は実施例によるふっ素樹脂積層板を示す断面
図である。 １・・・ガラス布暴利 ２・・・ふっ素樹脂 ３・・・溶融シリカ微粉末入りふっ素樹脂４・・・銅箔 ５・・・ふっ素樹脂含浸基材層 第 図 第 図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．あらかじめ繊維基材にふっ素樹脂ディスパージョン
   を含浸させたのち、さらに無機充填剤微粉末を添加した
   ふっ素樹脂ディスパージョンを含浸させて得られたプリ
   プレグを複数枚積層し、その両面または片面に金属箔を
   設けて一体化したことを特徴とするふっ素樹脂積層板の
   製造方法。
2. ２．プリプレグが、ふっ素樹脂ディスパージョンの含浸
   回数を４回以下としたプリプレグである請求項１記載の
   ふっ素樹脂積層板の製造方法。
3. ３．プリプレグが、無機充填剤微粉末を添加したふっ素
   樹脂ディスパージョンの含浸回数を４回以下としたプリ
   プレグである請求項１記載のふっ素樹脂積層板の製造方
   法。
4. ４．ふっ素樹脂ディスパージョンへの無機充填剤の添加
   量が、ふっ素樹脂に対し１０〜１００体積％である請求
   項１〜３のいずれかに記載のふっ素樹脂積層板の製造方
   法。
5. ５．繊維基材Ａがガラス繊維の織布である請求項１〜４
   のいずれかに記載のふっ素樹脂積層板の製造方法。
6. ６．金属箔が銅箔である請求項１〜５のいずれかに記載
   のふっ素樹脂積層板の製造方法。
7. ７．無機充填剤微粉末が溶融シリカ微粉末である請求項
   １〜６のいずれかに記載のふっ素樹脂積層板の製造方法
   。
8. ８．無機充填剤微粉末が誘電率２〜４，比重１．５〜３
   ．０，平均粒子径０．０５〜９μｍ，熱膨脹率２〜２０
   ×１０＾−＾６１／℃である請求項１〜７のいずれかに
   記載のふっ素樹脂積層板の製造方法。