JP-2026077424-A - 積層基板

Abstract

【課題】低比誘電率および低誘電正接を有し、放熱性の高い積層基板を提供すること。 【解決手段】複数のプリプレグと複数の第２フッ素樹脂含有層と金属箔層とを備える積層基板が提供される。プリプレグは、ＮＥガラスクロスと、ＮＥガラスクロスに担持された第１フッ素樹脂含有層と、を各々含む。第１フッ素樹脂含有層は、無機フィラーを含む。第２フッ素樹脂含有層の各々は、プリプレグの少なくとも一部の主面上に在り、パーフルオロアルコキシアルカン樹脂を含む。金属箔層は、第２フッ素樹脂含有層の一部に接する。無機フィラーは、窒化ホウ素と、アルミナと、酸化チタンとを含む。プリプレグと第２フッ素樹脂含有層と金属箔層との合計厚さが０．８０±０．０５ｍｍである。 【選択図】 図１

Inventors

• 森 寿義
• 水▲崎▼ 弘章

Assignees

• 中興化成工業株式会社

Dates

Publication Date

20260513

Application Date

20241025

Claims (6)

1. ＮＥガラスクロスと前記ＮＥガラスクロスに担持され無機フィラーを含む第１フッ素樹脂含有層とを各々含む複数のプリプレグと、 各々が前記プリプレグの少なくとも一部の主面上に在りパーフルオロアルコキシアルカン樹脂を含む複数の第２フッ素樹脂含有層と、 前記第２フッ素樹脂含有層の一部に接する金属箔層とを備え、 前記無機フィラーは、窒化ホウ素とアルミナと酸化チタンとを含み、 前記プリプレグと前記第２フッ素樹脂含有層と前記金属箔層との合計厚さが０．８０±０．０５ｍｍである積層基板。
2. 前記第１フッ素樹脂含有層はポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項１に記載の積層基板。
3. 前記プリプレグを８枚と、前記第２フッ素樹脂含有層を４枚以上６枚以下と、前記金属箔層を２枚とを備え、最も外側の両面にそれぞれ前記金属箔層が１枚ずつ配置されている、請求項１又は２に記載の積層基板。
4. 前記第１フッ素樹脂含有層は、前記ＮＥガラスクロスと接し前記無機フィラーを含まない第１サブレイヤと、前記第１サブレイヤの上に在り前記無機フィラーを含む第２サブレイヤとを含む、請求項１又は２に記載の積層基板。
5. 前記金属箔層は銅箔である、請求項１又は２に記載の積層基板。
6. 前記プリプレグにおける前記ＮＥガラスクロスに担持された前記第１フッ素樹脂含有層の目付が２２５±２０ｇ／ｍ ２ である、請求項１又は２に記載の積層基板。

Description

本発明は、積層基板に関する。 近年、通信の高速大容量化やデバイスの小型化により、無線通信用基板類の発熱量が増加している。世界的な普及のスタートラインに立った5Gの基地局（アンテナ）や高性能サーバー間の接続に光通信が活躍しているが、発熱密度（単位体積あたりの発熱量）が高い。そのため、信頼性を確保するためには効率的な放熱対策が不可欠とされている。一般的には、0.5 W/m・K以上の熱伝導率が求められている。 フッ素樹脂は電気特性が非常に優れた材料であるため、フッ素樹脂を含む誘電体と、導体としての金属箔とを備えた積層板は、高周波帯域を利用した種々のアプリケーションに使用されている。例えば、高周波対応銅張りプリント基板においては、まず低誘電正接が要求されるので、フッ素樹脂をシート化したものが好んで使用されてきた。 特開２０２１－１０４６２４号公報特開２０２２－１８６６０５号公報特開２０２３－５９０１１号公報 実施形態に係る積層基板の一例を概略的に示す断面図。実施形態に係る積層基板の他の例を概略的に示す断面図。含浸コーティング工程に係る製造ラインの一例を概略的に示す断面図。 フッ素樹脂は、比誘電率および誘電正接の何れも低いという優れた電気特性（誘電特性）を有する。そのため高周波対応のプリント配線基板のプリプレグには、例えば、ガラスクロスにフッ素樹脂ディスパージョンを含浸し焼結したシート、フッ素樹脂フィルム及びフッ素樹脂繊維紙などが使用されてきた。その一方で、平面アンテナに使用される配線基板の場合は、誘電正接については高周波配線基板と同様に低誘電正接の樹脂が用いられるものの、アンテナの小型化が可能になるので比誘電率を高くすることに利点がある。上述のフッ素樹脂の様に、誘電正接が低い樹脂は一般的に比誘電率も低い傾向がある。高比誘電率と低誘電正接とを両立した配線基板を得るために、比誘電率が高い無機フィラーをプリプレグの樹脂に加えることが知られている。 加えて、無機フィラーはフッ素樹脂と比較して熱伝導率が高い。それ故、プリプレグのフッ素樹脂に無機フィラーを含む場合、当該プリプレグの熱伝導性が高くなる。例えば、配線の使用により生じる熱が原因となって、熱膨張等によって基板性能が劣化し得る。特に通信量が増大している現代において、通信機器に用いられる基板の発熱量が多くなっている。プリプレグの熱伝導性を高めて配線基板の放熱性を向上させることで、発熱に対処できる。 実施形態に係る積層基板では、複数のプリプレグと複数の第２フッ素樹脂含有層と金属箔層とが積層されており、複数のプリプレグの各々は無機フィラーを含む第１フッ素樹脂含有層がＮＥガラスクロスに担持されたものであり、無機フィラーは、窒化ホウ素とアルミナと酸化チタンとを含む。そして当該積層基板の厚さが、０．８０±０．０５ｍｍである。低比誘電率・低誘電損失であるＮＥガラスと、高い熱伝導を発揮する窒化ホウ素、高い熱伝導を発揮し、且つ、高誘電を持つアルミナ、及び高誘電を持つ酸化チタンを添加したフッ素樹脂とでプリプレグを構成することにより、高比誘電率（Dk）及び低誘電正接（Df）であり、熱伝導率が高い積層基板を提供することができる。 積層基板の厚さは、当該基板の複合体としてのバランスの保持に影響するものであり、金属箔層の引き剥がし強さ、誘電特性（Dk及びDf）、及び吸水率を左右するものである。例えば、基板が空気中や周囲環境の水分を取り込むと、誘電特性が変化する。水は比誘電率および誘電正接が非常に高い物質であるため、吸水率が高い基板では誘電特性が変化しやすい。従って、長期的に誘電特性を高く保つためには、低い吸水率も配線基板に求められる。実施形態に係る積層基板では、上述したプリプレグを含み、且つ、厚さが０．８０±０．０５ｍｍ（0.75 mmから0.85 mm）の範囲内にあることで、金属箔層の引き剥がし強さ、誘電特性、及び吸水率が安定化されている。 以下、実施形態に係る積層基板を詳細に説明する。 図１は、実施形態に係る積層基板の一例を示す概略断面図である。積層基板１は、複数のプリプレグ２と、複数の第２フッ素樹脂含有層３と、金属箔層４とを備える。積層基板は、例えば、半導体製造装置に用いられる２ＧＨz帯プラズマ電源、衛星通信用アンテナ、又は放送機器のパワーアンプ等に使用される、金属張積層基板でありうる。 プリプレグ２は、芯材としてのガラスクロス５と、ガラスクロス５の表裏両面上に担持された第１フッ素樹脂含有層６とを備える。プリプレグ２は、誘電体として機能できる。プリプレグ２は、例えばシート状物であり、表面及び裏面を有する。図示する例では、第１フッ素樹脂含有層６は第１サブレイヤ６１と第２サブレイヤ６２を含む。第１フッ素樹脂含有層６は、サブレイヤに分かれずに単一層でもあり得る。第１サブレイヤ６１はガラスクロス５と接しており、ガラスクロス５が有し得る開口部、織組織の隙間及びヤーン同士の隙間に含浸された状態に在り得る。ガラスクロス５は、ＮＥガラスクロスである。 第１フッ素樹脂含有層６は、フッ素樹脂に加えて、無機フィラーとして窒化ホウ素とアルミナと酸化チタンとを含む。窒化ホウ素（BN）及びアルミナ（Al2O3）によって積層基板１の高放熱化が成されており、アルミナ及び酸化チタンによって積層基板１の高誘電化が成されている。具体的には積層基板１は、例えば、３．５０±０．０５（3.45から3.55）の高比誘電率および０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を達成し得る。なお、無機フィラーの配合によって誘電正接が上昇する傾向があることは知られているが、ガラスクロス５として誘電正接の低いＮＥガラスクロスを用いることで、無機フィラー配合による上昇を打ち消している。具体的には、積層基板１は、例えば、０．００２以下の誘電正接、さらには０．００１２以下の誘電正接を達成し得る。 無機フィラーは、例えば、第１フッ素樹脂含有層６のサブレイヤのうち、ガラスクロス５と接する第１サブレイヤ６１には含まれず、その上に在る第２サブレイヤ６２にのみ含まれ得る。上述したとおり第１サブレイヤ６１はガラスクロス５内に含浸され得るが、無機フィラー等を含まないフッ素樹脂の方が含浸性が高い。従って、プリプレグの一体性や強度の観点から、第１サブレイヤ６１には中空シリカ粒子を含まない方が望ましい。 第２フッ素樹脂含有層３もプリプレグ２と共に誘電体として機能し得る。第２フッ素樹脂含有層３は、パーフルオロアルコキシアルカン樹脂を含んでいる。第２フッ素樹脂含有層３は、例えば、プリプレグ２と金属箔層４との接着性を高める層として機能する。 金属箔層４は複数ある第２フッ素樹脂含有層３のうちの一部に接しており、積層基板１の外表面の主面を構成する。金属箔層４は、導体として機能し得る。金属箔層４の第２フッ素樹脂含有層３との接触面の表面粗さは、１μｍ以下であることが好ましい。これにより金属箔層４と第２フッ素樹脂含有層３との界面の平滑性を高くすることができ、伝送損失を低減させることができる。 なお、図１では、積層基板１の両主面上に金属箔層４が設けられている場合を示しているが、金属箔層４は、積層基板１の表面及び裏面のうち一方の主面上にのみ形成されていてもよい。 積層基板１は、プリプレグ２を８枚と第２フッ素樹脂含有層３を４枚以上６枚以下含むことが望ましい。この様な枚数の組合せで積層基板１を構成すると、プリプレグ２と第２フッ素樹脂含有層３と金属箔層４との合計厚さを０．８０±０．０５ｍｍの範囲内に制御しやすい。また、ガラスクロス５上に担持する第１フッ素樹脂含有層６の目付が２２５±２０ｇ／ｍ２であることが好ましい。プリプレグ２における第１フッ素樹脂含有層６の目付をこの範囲に制御することで、このようなプリプレグ２を８枚用いた時に上記の合計厚さをより達成しやすくできる。 図２は、実施形態に係る積層基板のより具体的な例を示す概略断面図である。ここでは、プリプレグ２を８枚と、第２フッ素樹脂含有層３を４枚と、金属箔層４を２枚とをそれぞれ含む例を図示する。図２に示す積層基板１は、最外層にそれぞれ位置する金属箔層４の間に挟んだプリプレグ２及び第２フッ素樹脂含有層３の枚数および配置を特定しているものの、図１に示す積層基板１と同様の構成を有している。２枚の金属箔層４の間で８枚のプリプレグ２及び第２フッ素樹脂含有層３は、第２フッ素樹脂含有層３／プリプレグ２／プリプレグ２／第２フッ素樹脂含有層３／プリプレグ２／プリプレグ２／プリプレグ２／プリプレグ２／第２フッ素樹脂含有層３／プリプレグ２／プリプレグ２／第２フッ素樹脂含有層３の順番で積層されている。プリプレグ２及び第２フッ素樹脂含有層３の配置は、図示する例に限られない。 （ガラスクロス） 積層基板はガラスクロスを備えているため、面方向への線膨張を抑制することができる。また、剛性が高まるため、屈曲しても箔切れを抑制することができる。積層基板がガラスクロスを備えていない場合には、リフローに耐えることが困難な可能性がある。 ガラスクロスの厚さは、例えば、０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲内にあり、好ましくは０．０２ｍｍ以上０．０９ｍｍ以下の範囲内にある。 より優れた低損失特性を達成するためには、ガラスクロスに起因した誘電体損失を低減することが望ましい。具体的には、ガラスクロスは、周波数１ＧＨｚの条件での比誘電率が５以下であり、且つ、誘電正接が０．００２以下であることが好ましい。比誘電率及び誘電正接がこの数値範囲を満たしていると、誘電体損失を大きく低減することができる。ガラスクロスの比誘電率及び誘電正接は低いほど好ましい。ガラスクロスの比誘電率及び誘電正接を測定する際には、ＪＩＳ Ｒ １６４１：２００７に準拠して測定することができる。本実施形態においては、低比誘電率で低誘電損失のガラスクロスとして、ＮＥガラスクロスを用いる。例えば、一般的なＥガラスの誘電正接は0.0035であることに対し、ＮＥガラスの誘電正接は、0.0015である。 ガラスクロスは開繊クロスであることが好ましい。開繊クロスは、ガラス糸のフィラメント間が開いた状態、例えば毛羽立った状態であるため、フッ素樹脂含有層がガラスクロス内部によく浸透する。但し、ガラス繊維ヤーンの表面には、大きな突起になりうる毛羽欠点、及び、糸抜けなどの欠陥が少ないことが好ましい。こうした大きな欠陥が少ないことにより金属箔層が損傷するのを抑制することができる。ガラスクロスの織組織は特に制限されず、例えば平織りである。 ガラスクロスの単位面積当たりの質量は、例えば、１０ｇ／ｍ2～２００ｇ／ｍ2の範囲内にある。ガラスクロスの糸密度は、例えば３０本／２５ｍｍ～９０本／２５ｍｍの範囲内にある。ガラスクロスの縦方向の糸密度と、横方向の糸密度とは異なっていてもよい。ガラス繊維ヤーン１本当たりのＴＥＸ番手は、例えば１ｇ／１０００ｍ－１００ｇ／１０００ｍの範囲内にある。 （第１フッ素樹脂含有層） 第１フッ素樹脂含有層はガラスクロスの両面上に形成されている。フッ素樹脂含有層は、プリプレグの一部を構成しており、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、及び、パーフルオロエチレンプロペンコポリマ（ＦＥＰ）からなる群より選択される少なくとも１種を含む。第１フッ素樹脂含有層はＰＴＦＥを含むことが好ましい。 第１フッ素樹脂含有層は、少なくとも窒化ホウ素とアルミナと酸化チタンとを無機フィラーとして含む。第１フッ素樹脂含有層は、ガラスクロスと接し無機フィラーを含まない第１サブレイヤと、この第１サブレイヤの上に在り無機フィラーを含む第２サブレイヤとを含み得る。ガラスクロス上に担持される第１サブレイヤが無機フィラーを含まないことにより、長期間に亘りガラスクロスとの接着性を維持し易い。 第２サブレイヤには、窒化ホウ素、アルミナ、及び酸