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【発明の名称】 プリント配線基板用プリプレグとこれを用いたプリント配線基板とその製造方法及び多層プリント配線基板とその製造方法
【発明者】 【氏名】中桐 康司
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内

【氏名】増田 忍
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内

【氏名】越智 正三
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内

【氏名】留河 悟
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
【要約】 【課題】低いインタースティシャルビアホール接続抵抗と接続安定性を実現できるプリント配線基板用プリプレグと配線基板及びその製造方法を提供する。

【解決手段】フッ素繊維を補強材とし、これに樹脂を含浸したプリント配線基板用プリプレグであって、前記フッ素繊維は、分枝構造を有する短繊維を含み、前記補強材は、前記フッ素繊維が厚さ方向に交絡された不織布で形成され、前記不織布を構成する繊維中のフッ素繊維の割合が５０重量％以上１００重量％以下であり、残余の繊維がある場合は合成繊維又は無機繊維であり、前記不織布は３３０℃以上で３９０℃以下の温度範囲で熱処理され、２００℃以上２７０℃以下の温度範囲でアニール処理されており、前記不織布に樹脂が含浸されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素繊維を補強材として含み、前記補強材に樹脂を含浸したプリント配線基板用プリプレグであって、
前記フッ素繊維は、分枝構造を有する短繊維を含み、
前記補強材は、前記フッ素繊維が厚さ方向に交絡された不織布で形成され、
前記不織布を構成する繊維中のフッ素繊維の割合が５０重量％以上１００重量％以下であり、
前記不織布は３３０℃以上で３９０℃以下の温度範囲で熱処理され、２００℃以上２７０℃以下の温度範囲でアニール処理されており、
前記不織布に樹脂が含浸されていることを特徴とするプリント配線基板用プリプレグ。
【請求項２】
前記プリプレグは、フッ素繊維が４０重量％以上６０重量％以下の範囲であり、含浸樹脂が４０重量％以上６０重量％以下の範囲である請求項１に記載のプリント配線基板用プリプレグ。
【請求項３】
前記含浸樹脂量のばらつきは、任意に選択した部分の３００μｍ角のエリアにおいて±５重量％以内に保たれている請求項１に記載のプリント配線基板用プリプレグ。
【請求項４】
前記フッ素繊維の平均繊維長が１〜５０ｍｍの範囲である請求項１に記載のプリント配線基板用プリプレグ。
【請求項５】
前記フッ素繊維の平均繊度が１dtex以上下１０dtex以下の範囲である請求項１に記載のプリント配線基板用プリプレグ。
【請求項６】
前記厚さ方向に交絡された不織布は、加圧水流により構成繊維が交絡され、かつ加圧水流による孔を有する請求項１に記載のプリント配線基板用プリプレグ。
【請求項７】
前記不織布に含浸した樹脂が、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂である請求項１に記載のプリント配線基板用プリプレグ。
【請求項８】
前記不織布に含浸した樹脂が、エポキシ樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンエーテル及びシアネートエステル樹脂から選ばれる少なくとも一つの樹脂である請求項１に記載のプリント配線基板用プリプレグ。
【請求項９】
前記フッ素繊維は扁平状である請求項１に記載のプリント配線基板用プリプレグ。
【請求項１０】
前記フッ素繊維は、フィルムを長さ方向にスリットしたスリット繊維である請求項１に記載のプリント配線基板用プリプレグ。
【請求項１１】
前記不織布を構成する繊維に残余の繊維がある場合は合成繊維又は無機繊維である請求項１に記載のプリント配線基板用プリプレグ。
【請求項１２】
フッ素繊維を補強材として含み、前記補強材に樹脂を含浸したプリント配線基板用プリプレグを用いたプリント配線基板であって、
前記フッ素繊維は、分枝構造を有する短繊維を含み、
前記補強材は、前記フッ素繊維が厚さ方向に交絡された不織布で形成され、
前記不織布を構成する繊維中のフッ素繊維の割合が５０重量％以上１００重量％以下であり、
前記不織布は３３０℃以上で３９０℃以下の温度範囲で熱処理され、２００℃以上２７０℃以下の温度範囲でアニール処理されており、
前記不織布に樹脂が含浸されてプリプレグに形成され、前記プリプレグが圧縮され、基板とされ
前記プリプレグ又は前記基板の両主面にパターニングされた配線が形成され、
両配線間は前記基板の厚さ方向に接続する導電体によって電気的に接続されていることを特徴とするプリント配線基板。
【請求項１３】
前記圧縮されたプリント配線基板用プリプレグが、任意の３００μｍ角のエリアで含浸樹脂量のばらつきが±５％以内に保たれている請求項１２に記載のプリント配線基板。
【請求項１４】
前記配線基板が２枚以上積層され、多層基板を形成している請求項１２に記載のプリント配線基板。
【請求項１５】
フッ素繊維を補強材として含み、前記補強材に樹脂を含浸したプリプレグを用いてプリント配線基板を製造する方法であって、
前記フッ素繊維は、分枝構造を有する短繊維を含み、前記補強材は、前記フッ素繊維が厚さ方向に交絡された不織布で形成され、前記不織布を構成する繊維中のフッ素繊維の割合が５０重量％以上１００重量％以下であり、
前記不織布を３３０℃以上で３９０℃以下の温度範囲で熱処理し、２００℃以上で２７０℃以下の温度範囲でアニール処理し、
樹脂を含浸してプリント配線基板用プリプレグを形成し、
前記プリプレグの厚さ方向に貫通孔を設け、
前記貫通孔に導電性体を充填し、
その後、前記プリプレグを加圧加熱して基板とする工程と、
前記プリプレグ又は前記基板の両主面にパターニングされた配線を形成する工程を含むプリント配線基板の製造方法。
【請求項１６】
前記プリプレグの両側に金属箔を重ね、前記金属箔を重ねた前記プリプレグを加熱加圧した後、前記金属箔を所定のパターニングされた配線に形成する請求項１５に記載のプリント配線基板の製造方法。
【請求項１７】
前記プリプレグを加圧加熱する際に、前記プリプレグの少なくとも片面に凸型の配線パターンを形成した支持基材を重ねる請求項１５に記載のプリント配線基板の製造方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の製造方法によって形成された両面プリント配線基板の両側に、さらに、プリプレグの貫通孔に導電体が充填された少なくとも２枚以上の請求項１５に記載のプリプレグと金属箔を貼り付け、加熱加圧し、
前記金属箔を所定のパターンに形成して多層プリント配線基板とする多層プリント配線基板の製造方法。
【請求項１９】
前記配線パターンを形成する際、
前記プリプレグ層の少なくとも片面に凸型の配線パターンを形成した支持基材を重ね、
前記支持基材を重ねた前記プリプレグを加熱加圧し、
前記プリプレグに前記凸型配線パターンを埋設し、
前記配線パターンを残して、支持基材を取り除く工程を含む多層プリント配線基板とする請求項１５に記載の多層プリント配線基板の製造方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の製造方法によって形成された複数枚の両面プリント配線基板の間に、
さらに、貫通孔に導電体が充填された少なくとも２枚以上の請求項１５に記載のプリプレグを貼り付けて加熱加圧することにより、前記プリプレグの表面に存在する樹脂層に前記両面プリント配線基板の配線層を埋設させて多層プリント配線基板とする多層プリント配線基板の製造方法。
【請求項２１】
前記配線パターンを形成する際、
前記プリプレグ層の少なくとも片面に凸型の配線パターンを形成した支持基材を重ね、
前記支持基材を重ねた前記プリプレグを加熱加圧し、
前記プリプレグに前記凸型配線パターンを埋設し、
前記配線パターンを残して、支持基材を取り除く工程を含む多層プリント配線基板とする請求項２０に記載の多層プリント配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器に用いられるプリント配線基板用プリプレグとこれを用いたプリント配線基板とその製造方法及び多層プリント配線基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年電子機器の小型、軽量化および高機能化に伴い、プリント配線基板には、小型、軽量化および高密度実装化、さらには高速信号処理化が要求されている。このような要求に応えるプリント配線基板には、多層化、ビアホールの小径化および回路のファイン化技術等が必要であり、従来のスルーホール構造によって層間の電気接続がなされる多層基板ではもはやこれらの要求を満足させることは極めて困難であった。そのために新しい構造を備えたプリント配線基板が開発され、材料面でも、従来のガラス基材だけではなく、有機繊維からなる基材やフィルムを使用したプリント配線基板も開発されている。
【０００３】
その代表例の一つとして、従来のプリント配線基板の層間接続の主流となっていたスルーホール構造に変わって、導電性ペーストにより層間接続を確保した全層インナービアホール（ＩＶＨ）構造を有するプリント配線基板が提案されている（下記特許文献１）。このプリント配線基板は、プリプレグ層にアラミド−エポキシ樹脂等のコンポジット材料が使用されており、低熱膨張、低誘電率、軽量であるという長所を生かして、小型、軽量化を必要とする多くの電子機器に利用されている。
【特許文献１】特許第２６０１１２８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、パターンの微細化及びビアホールの小径化により、従来の構造では、初期接続抵抗値の上昇やバラツキが大きくなる。情報機器の使用環境の高周波化に伴い、高い信頼性、特に吸湿特性、高周波特性に優れたプリント配線基板が要求される。高周波特性の一つとしてプリント配線基板の伝送損失がある。その伝送損失とはプリプレグ層での誘電体損失と導体層の銅箔などでの損失があり、一般に誘電体による損失が大きいと言われている。そこで補強材に用いる材料として比誘電率と誘電正接の値が低いもの、特に誘電正接の低いものが信号の伝送損失を抑えることに適している。この特性を具備した基材として、フッ素樹脂が挙げられるが、成形温度が高温であり、加工性もあまりよくないことから、簡易に扱えないという問題があった。また、化学的に安定であるが故に接着性が悪く、多層基板材料としては不向きであった。
【０００５】
一方、フッ素樹脂だけで基板にするのではなく、ガラス繊維芯材にフッ素樹脂を含有させた基板も市販されている。しかし、この場合は、上記の課題に加え、含浸するためにガラス繊維への表面処理を施したり、基板として成型するときの熱処理温度が高かったり、スルーホールめっきを行うために、含浸フッ素樹脂に特殊な表面処理を施したりするといった課題が存在していた。さらに、ガラス繊維へのフッ素樹脂含浸の不均一性や、ガラス繊維の高誘電特性とフッ素樹脂の低誘電特性の不均一性などが、プリント配線基板の配線パターンをファインパターンとしたとき高周波特性に影響を与える可能性もあった。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、低いインタースティシャルビアホール接続抵抗と接続安定性を実現できるプリント配線基板用プリプレグと配線基板及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプリント配線基板用プリプレグは、フッ素繊維を補強材として含み、前記補強材に樹脂を含浸したプリント配線基板用プリプレグであって、
前記フッ素繊維は、分枝構造を有する短繊維を含み、
前記補強材は、前記フッ素繊維が厚さ方向に交絡された不織布で形成され、
前記不織布を構成する繊維中のフッ素繊維の割合が５０重量％以上１００重量％以下であり、
前記不織布は３３０℃以上で３９０℃以下の温度範囲で熱処理され、２００℃以上２７０℃以下の温度範囲でアニール処理されており、
前記不織布に樹脂が含浸されていることを特徴とする。
【０００８】
次に本発明のプリント配線基板は、前記のプリント配線基板用プリプレグが圧縮され、両主面にパターニングされた配線が形成され、両配線間は基板の厚さ方向に接続する導電体によって電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の別のプリント配線基板は、２層以上の配線層と前記配線層を電気的に絶縁するためのプリプレグ層とを有するプリント多層配線基板であって、プリプレグ層に前記のプリント配線基板用プリプレグを用いたことを特徴とする。
【００１０】
次に本発明の製造方法は、前記のプリント配線基板用プリプレグからなるプリプレグ層に貫通孔を設け、前記貫通孔に導電体を充填し、前記プリプレグを加圧加熱する工程と、表面にパターニングされた配線を形成する工程を含む。
【００１１】
次に本発明の多層基板の製造方法は、前記の製造方法によって形成された両面プリント配線基板の両側に、さらに、貫通孔に導電体が充填された少なくとも２枚以上の前記プリプレグと金属箔を貼り付け、加熱加圧し、前記金属箔を所定のパターンに形成して多層プリント配線基板とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の別の多層基板の製造方法は、前記の製造方法によって形成された複数枚の両面プリント配線基板の間に、さらに、貫通孔に導電体が充填された少なくとも２枚以上の前記プリプレグを貼り付けて加熱加圧することにより、前記プリプレグの表面に存在する樹脂層に前記両面プリント配線基板の配線層を埋設させて多層プリント配線基板とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、低いインタースティシャルビアホール接続抵抗と接続安定性を実現できるプリント配線基板用プリプレグと配線基板及びその製造方法を提供できる。
【００１４】
また本発明は、補強材にフッ素樹脂からなるフッ素繊維を用い、前記フッ素繊維は分枝構造を有する短繊維を含み、前記補強材は、厚さ方向に交絡された不織布で形成されている。そのため、ガラス繊維への含浸や従来のフッ素繊維への含浸に比べて、より均一に樹脂を含浸させることが出来る。また、前記フッ素繊維は分枝構造を持つ短繊維を含んでいるおかげで、単なるフッ素繊維の交絡による不織布ではフッ素の表面特性により樹脂がはじかれてしまうようなことがなく、繊維の奥深くまで樹脂が入り込んで微小な領域まで均一な樹脂含有状態を確保することが出来る。
【００１５】
また、本発明による製造方法は、これに樹脂を含浸したプリプレグを絶縁材に用いて、フッ素樹脂それ自体の欠点である接着性低下を改善し、接着性を向上させ、かつ多層化が可能となり、湿度環境下での信頼性の向上及び優れた高周波特性を具備した多層基板及びその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のプリント配線基板用基材は、分枝構造を有するフッ素繊維を３３０℃以上で３９０℃以下の温度範囲で熱処理し、その後２００℃以上で２７０℃以下の温度範囲でアニール処理を行った後に補強材として使用して、有機樹脂を含浸することを特徴としている。
【００１７】
この補強材の不織布を構成する繊維中のフッ素繊維の割合が５０重量％以上１００重量％以下で残余の繊維がある場合は合成繊維又は無機繊維であり、含浸樹脂量のばらつきは、任意に選択した部分の３００μｍ角のエリアにおいて±５重量％以内に保たれているのが好ましい。
【００１８】
さらに好ましくは、任意に選択した部分の３００μｍ角のエリアで厚み１００μｍの容積においても前記規定の含浸樹脂量のばらつきが±５％以内に保つ。
【００１９】
このようなフッ素繊維、含浸樹脂が均一に保たれている状態ならば、例えば、線幅１００μｍ、線間距離１００μｍで例えばアンテナから接地までの距離が１００μｍの配線パターンで、数ＧＨｚから数１０ＧＨｚの高周波の信号を伝えるときに、良好な信号伝送特性を得ることが出来る。
【００２０】
また、本発明のプリント配線基板およびその製造方法は、上記プリント配線基板用基材を加工し、導電体を内部に充填することにより全層ＩＶＨ構造を確保したことを特徴としている。
【００２１】
本発明において、フッ素繊維はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ弗化ビニル（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＰＥＴＦＥ）等である。これらは混合して用いても良い。フッ素繊維の中では、耐熱性及び高周波特性からＰＴＦＥが最も好ましい。また、化学的に変性させた重合体、すなわち、重合体の側鎖のみを化学反応により変化させたものを用いても構わない。
【００２２】
前記フッ素短繊維の平均繊維長は１〜５０ｍｍの範囲が好ましい。不織布の形成にとって都合よいからである。平均繊維長が１ｍｍ未満では、繊維間の交絡性が低下し、強度の高い不織布が得られない傾向となる。又５０ｍｍを超えると、毛羽が多くなり、厚みが不均一になる傾向となる。前記フッ素繊維の平均繊度は１dtex以上下１０dtex以下の範囲が好ましい。１dtex未満の繊維は製造するのが困難であり、１０dtexを超えると厚みが不均一になる傾向となる。繊維の形状は扁平が好ましい。本発明のフッ素短繊維はメインとなる繊維があり、これに枝毛の繊維が付いている。枝毛繊維はメイン繊維よりも細く短い。このようなフッ素繊維は、フィルムを長さ方向にスリットしてスリット繊維とし、その後所定の長さにカットすることにより得られる。このような繊維の製造自体は、例えば米国特許第２，７７２，４４４号明細書、米国特許第３，９５３，５６６号明細書、米国特許第４，１８７，３９０号明細書、日本特許第３０７９５７１号公報、ＷＯ９６−００８０７号公報によって知られている。
【００２３】
本発明で使用するＰＴＦＥ繊維は、とくに２軸延伸フィルムをスリットし、カットした繊維が好ましい。耐熱性が高いからである。
【００２４】
不織布に含浸させる樹脂は、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であっても良い。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリフェニレンエーテル、シアネートエステル、ポリウレタン樹脂等の公知の樹脂が挙げられるがこれに限定されるものではなく、これらを適宜組み合わせることができる。また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ナフタレン系樹脂、ユリア樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の公知の樹脂が挙げられるがこれに限定されるものではなく、これらを適宜組み合わせることができる。とくにエポキシ樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンエーテル及びシアネートエステル樹脂から選ばれる少なくとも一つの樹脂であれば、フッ素樹脂繊維との一体化に好適で、かつ高周波特性が高い。また、溶融粘度を調整したり、耐熱性を挙げる為等に水酸化アルミニウムやシリカなどのフィラーなどを添加したり、含浸性をよくするために添加剤や溶剤を加えることができる。
【００２５】
フッ素繊維を主成分とする不織布からなる補強材と含浸樹脂の合計を１００重量％としたとき、樹脂は、４０〜６０重量％の範囲含浸させるのが好ましく、より好ましくは４５〜５５重量％含浸させる。樹脂量が少ないと基板と配線との接着性が低下し、剥離し易い傾向となる。樹脂量が多いと、加圧加熱時に樹脂が流れ出し、接続不良になる傾向となる。
【００２６】
フッ素繊維に他の繊維、例えば合成繊維又は無機繊維を加える場合は、５０重量％未満とする。他の繊維を多く加えると高周波特性が低下する傾向となる。前記合成繊維としては、アラミド繊維（芳香族系ポリアミド繊維）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）繊維、ポリフェニレンオキサイド繊維（ＰＰＯ）、ポリイミド（ＰＩ）繊維がある。また前記無機繊維としては、ガラス繊維、シリカ繊維等がある。この中では高周波特性からＰＥＥＫ繊維がとくに好ましい。
【００２７】
本発明のプリント配線基板は、分枝構造を有する短繊維を含んだフッ素繊維を補強材の主成分とし、前記補強材は、厚さ方向に交絡された不織布で形成され、前記不織布を３３０℃以上で３９０℃以下の温度範囲で熱処理する工程と、２００℃以上で２７０℃以下の温度範囲でアニール処理を行う工程と、樹脂を含浸する工程により製造されるプリント配線基板用プリプレグを絶縁材にすれば、フッ素樹脂の問題であった接着性低下や多層化の困難性が解消され、湿度環境下での信頼性の向上及び優れた高周波特性を具備した多層基板及びその製造方法を提供することができる。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態により詳細に説明する。
【００２９】
以下の実施の形態で使用するダイキン社製商品名“ポリフロンウェブＢ”は、分枝構造を持つフッ素繊維からなる短繊維不織布シートである。その繊維は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のフィルムを針付き回転ロールに供給して長さ方向にスプリットし、これを所定長さにカットしたもので、平均繊度５dtex、平均繊維長１５〜２０ｍｍ、枝毛の長さは数μｍ、断面不定形である。フィルムスプリット繊維をカットすると、分枝構造を持つフッ素繊維が得られる。不織布は、水流（ウォータージェット）交絡させたスパンレース不織布であり、水流交絡による細孔が観察され、通気性があり、空隙率は７５％以下、見掛け比重は０．５〜０．６、強度７Ｎ／ｃｍ2以上、単位面積あたりの重量は１００〜１２０ｇ／ｍ2である。
【００３０】
（実施の形態１）
本実施の形態１においては、まず、前記“ポリフロンウェブＢ”を３００℃から４００℃の温度範囲で１０℃きざみの温度で熱処理を行った。３５０℃で熱処理を行った試料のＳＥＭ写真を図１に示す。図１Ａ〜Ｃ共に同一の試料であり、それぞれ５０倍、１５０倍、５００倍の写真を示している。図１Ｃからもわかるように、数１０μｍの距離まで、短繊維が交絡されており、さらに表面の凹凸が激しく、均一な表面が連続的に樹脂に接するということがない。そのため、樹脂をはじくことも無く、樹脂を奥深くまで浸透させることが出来る。
【００３１】
一方、分枝構造を有する短繊維を含まず、単一でストレート状のフッ素繊維による不織布の例を図２に示す。図２の場合は、本発明のフッ素繊維よりも均一な繊維が交絡されているが、繊維表面の凹凸が少なく樹脂をはじいてしまい、奥深くまで樹脂含浸することができない。図２の左下の焦点が合っていない部分は不織布基材の表面である。
【００３２】
次に、ガラス繊維織布の表面写真を図３に示す。ガラス繊維織布に樹脂含浸を行った回路基板用プリプレグは、現在一番多く使用されている。一般的な低周波数での回路基板としても使用ならば問題は起こらないが、ファインピッチ、高周波の場合には、ガラス繊維織布が本来持っている特性の不均一性がより明確となってくる。すなわち、図３を見るとわかるように、縦糸、横糸の交差部においてどうしても隙間や繊維密度の異なる部分が出来て、局所的に見た場合、樹脂含有密度の異なる部分が発生してしまう。このような状態は、数ＭＨｚから数１０ＭＨｚの周波数の信号を扱う場合には、なんら問題を生じない。しかし、数ｍｍの短波長の信号と、数ＧＨｚから数１０ＧＨｚの高周波の信号を伝えるときには、縦糸、横糸の交差部の隙間や繊維密度の異なる部分といった微小領域での不均一性がインピーダンスの不整合とノイズとなり、特性低下やばらつきを引き起こしてしまう。
【００３３】
本発明の分枝構造を有する短繊維を含むフッ素繊維の不織布では、上記のような問題は起こらず、局所領域まで均一で信号通過特性の良い回路基板を得ることが出来る。
【００３４】
そこで、上記した３００℃から４００℃の温度範囲で１０℃きざみの温度で熱処理を行った“ポリフロンウェブＢ”の基材強度と基材伸びを測定した。図４に熱処理温度に対する基材強度の関係、図５に熱処理温度に対する基材伸びの関係を示す。その結果、３３０〜３９０℃において、強度は２〜１０Ｎ／ｃｍの範囲、伸びはＭＤ方向（機械引っ張り方向）で１５〜４０％、ＴＤ（ＭＤに垂直方向）で５０〜９０％の伸びであり、その温度範囲を超えると特性が大きく変わることがわかった。すなわち、熱処理方法を工夫すれば３３０〜３９０℃の熱処理温度範囲で、この材料が使用可能であることがわかった。
【００３５】
次に、これらの熱処理不織布に、エポキシ樹脂を含浸した。エポキシ樹脂の存在率は乾燥後で５２重量％であった。その結果、３３０℃未満ではエポキシ樹脂は含浸するが、シートの強度に問題があり、その後の乾燥により、樹脂が半硬化状態（Ｂステージ）のプリプレグシートを形成することが出来なかった。また、３９０℃を超える温度では、シートの強度には問題は無かったが、樹脂をはじいてしまい、含浸することが出来なかった。もともと、ＰＴＦＥは、他の樹脂との濡れ性が悪い。しかし、前記“ポリフロンウェブＢ”のような繊維シートに、適正な熱処理を施すことにより、分枝状構造を持つ繊維間の空隙に樹脂がうまく含浸された状態を保つことが出来たものと思われる。この３３０℃から３９０℃の熱処理温度範囲は、基材強度が高くなると同時に、基材伸度が低くなるという特性変化が起こる温度範囲と一致していた。
【００３６】
そこで、３６５℃熱処理のプリプレグを用いて、回路基板を作製した。
【００３７】
図６及び８は、本発明の実施の形態のプリント配線基板の構造を示す断面図である。図６、７において、１は絶縁層、２は配線層、３はスルーホール導体、４は孔内に充填したビアホール導体である。図６，７に示すプリント配線基板は、絶縁層１と配線層２を交互に積層し、層間を図６ではスルーホール導体３（メッキ又は導電性樹脂）により、図７ではビアホール導体４（導電性樹脂）により電気的に接続している。
【００３８】
図８Ａ−Ｆは本発明の接続中間体及びプリント配線基板の製造方法の一例を示す。図８Ａ−Ｆにおいて、１０１は絶縁層、１０２は貫通孔、１０３は導電体、１０４は金属箔、１０５は配線パターン、１０６は接続中間体、１０７は両面基板、１０８は４層基板である。
【００３９】
まず、３６５℃で熱処理行ったポリフロンウェブを補強材として、熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ１０１の所定の位置にレーザー加工法を利用して貫通孔１０２を形成し（図８Ａ）、この貫通孔１０２に銅粉とエポキシ樹脂からなる導電性ペースト１０３を充填し、接続中間体１０６を作成した（図８Ｂ）。次に、接続中間体１０６の両面の表面を銅箔１０４で挟み、２００℃、４．９ＭＰａで１時間の条件で加熱加圧を行い、両面銅箔の熱硬化樹脂体を成形した（図８Ｃ）。続いて、内層配線パターン１０５をエッチングにより形成し、両面基板１０７を作成した（図８Ｄ）。さらに、予め作成しておいた接続中間体１０６で、前記両面基板１０７の両面を挟み、さらにその両面に銅箔１０４を積層し（図８Ｅ）、前記条件で加熱加圧成形した後、外層用回路パターンをエッチングによって形成して、４層構造のプリント配線基板１０８を得た（図８Ｆ）。
【００４０】
その時の初期抵抗値を測定したところ、抵抗値のばらつきが大きいことがわかった。これは、当初の熱処理により樹脂含浸に適するようにしたが、高温処理のために局所部分での膨張度合いに差が発生して熱ひずみがおこり、基板作製時に加熱加圧成型に入っているので、前期ひずみは緩和されなかったためと考えた。そこで、熱処理後で樹脂含浸をする前に、熱ひずみを解消するために、熱処理温度よりも低温でアニールを行った。アニール温度は１８０℃から２９０℃まで１０℃刻みで振った試料に対して樹脂含浸を行い、電気抵抗値のばらつきを観察した。その結果を図１０に示す。
【００４１】
図１０で示している抵抗値は、上記の方法で作製した４層構造回路基板の表裏をつなぐ直列ビアを３００チェーンつながっている場合の配線抵抗も含めたトータル抵抗値の値である。３６５℃で熱処理した試料を用い、各アニール温度で３試料づつ準備して抵抗値のばらつき度合いを観察した。図からわかるように１８０℃、１９０℃、２８０℃、２９０℃のアニール温度では、ばらつきの低減は見られずアニールの効果が現れていないが、２００℃から２７０℃の温度範囲では、非常にばらつきが低減されアニール温度が高温になるにつれて徐々に抵抗値が増加しているものの、ほぼ一定の値をとっていることがわかる。
【００４２】
これらより、実施の形態１としては、３６５℃熱処理、２５０℃アニールを行った試料を準備した。
【００４３】
（実施の形態２）
フッ素繊維からなる不織布（“ポリフロンウェブＢ”）に３６５℃熱処理、２５０℃アニールを行った後に、ポリフェニレンオキサイドを含浸させたプリプレグ（ポリフェニレンオキサイドの存在率は乾燥後で５２重量％）を用いた以外は実施の形態１と同様の方法で４層構造のプリント配線基板を得た。
【００４４】
（実施の形態３）
フッ素繊維とガラス繊維を混合して形成した不織布（フッ素繊維８５重量％とガラス繊維１５重量％）に３６５℃熱処理、２５０℃アニールを行った後に、熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ（熱硬化性エポキシ樹脂の存在率は乾燥後で５２重量％）を用いた以外は実施の形態１と同様の方法で４層構造のプリント配線基板を得た。
【００４５】
（実施の形態４）
本実施の形態４においては、図９Ａ−Ｌに示す工程で作成した。図９Ａ−Ｌは本発明の接続中間体及びプリント配線基板の製造方法の一例を示し、２０１は金属箔、２０２は支持基材、２０３は配線パターン、２０４は絶縁層、２０５は貫通孔、２０６は導電体、２０７は接続中間体、２０８は金属箔、２０９は配線パターン、２１０は両面基板、２１１は３層基板である。
【００４６】
まず、支持基材２０２の上に銅箔２０１を形成したものをエッチングにより所定の位置に凸型の配線パターン２０３を作成した（図９Ａ−Ｂ）。次にフッ素繊維からなる不織布（“ポリフロンウェブＢ”）に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ２０４（熱硬化性エポキシ樹脂の存在率は乾燥後で５２重量％）の所定の位置にレーザー加工法などを利用してブラインドビア加工により貫通孔２０５を形成した（図９Ｃ−Ｄ）。次に銅粉とエポキシ樹脂からなる導電性ペースト２０６を充填し、接続中間体２０７を作成した（図９Ｅ）。次に、接続中間体２０７の表面に、銅箔２０８を積層し、２００℃、４．９ＭＰａで２時間の条件で加熱加圧成形後、凸型の配線パターン２０９をエッチングにより形成し、両面基板２１０を作成した（図９Ｆ−Ｇ）。さらに、フッ素繊維からなる不織布（“ポリフロンウェブＢ”）に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ２０４の所定の位置にレーザー加工法などを利用してブラインドビア加工により貫通孔２０５を形成した（図９Ｈ−Ｉ）。次に銅粉とエポキシ樹脂からなる導電性ペースト２０６を充填し、接続中間体２０７’を作成した（図９Ｊ）。次に、接続中間体２０７’の表面に、銅箔２０８を積層し、前記条件で加熱加圧成形後、外層の配線パターン２０９をエッチングにより形成し、支持基材２０２を除去し、３層構造のプリント配線基板２１１を得た（図９Ｋ−Ｌ）。
【００４７】
（実施の形態５）
“ポリフロンウェブＢ”に使用しているフッ素繊維９０重量％とＰＥＥＫ短繊維（直径約８μｍ、長さ約２０ｍｍ）１０重量％とを混合して繊維シートとし、この繊維シートに対して水流ノズルから、水圧５Mpaの高圧水をスプレーすることにより、前記繊維シートの構成繊維を交絡して不織布とし、３６５℃熱処理、２５０℃アニールを行った後に、熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ（熱硬化性エポキシ樹脂の存在率は乾燥後で５２重量％）を用いた以外は実施の形態１と同様の方法でプリント配線基板を得た。
【００４８】
上記、実施の形態１〜５により得られたプリント配線基板の評価結果を表１〜２に示す。
【００４９】
（比較例１）
ガラス繊維からなる補強材に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグを用いた以外は実施の形態１と同様の方法で４層構造のプリント配線基板を得た。
【００５０】
この結果は後にまとめて表１に示す。
【００５１】
（比較例２）
補強材に従来のフッ素繊維（図２で示したもの）を用いて、熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグを作製しようとしたが、実施の形態１と同様の温熱処理を行ってもうまく樹脂含浸することが出来ず、プリント配線基板は得られなかった。
【００５２】
実施形態１〜５、および比較例１で得たプリント配線基板の接続信頼性評価（ＰＣＴ試験、高温高湿環境試験、ポップコーン試験）を行った結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】


【００５４】
備考 ＊接続抵抗値の変化率が３％未満をＡ、３％以上〜５％未満をＢ、５％以上〜１０％未満をＣとした。
【００５５】
表１中、ＰＣＴ試験は１２１℃／０．２ＭＰａという条件の環境下で３００ｈ投入後の接続抵抗の測定である。ポップコーン試験は温度：８５℃、相対湿度：８５％ＲＨという環境下で１６８ｈ投入後２６０／３０秒のリフローに投入し、接続抵抗の測定である。高温高湿環境試験は８５℃／８５％ＲＨという環境下で１６８ｈ投入後の接続抵抗値の測定を実施し、投入前後の抵抗値変化率の測定である。接続抵抗値の測定は３４５６Ａ（ヒュレットパッカード社製）を用い、４端子法で測定した。
【００５６】
表１から明らかなように、フッ素繊維からなる不織布を補強材に用いたプリプレグを絶縁層に用いることで、吸湿特性に優れたプリント配線基板を得ることができた。また、不織布を用いることにより、より接続信頼性が向上することもわかった。
【００５７】
それぞれの実施例および比較例において使用したプリプレグと完成後の回路基板について配線部およびビアが存在していない箇所を任意に複数箇所から切り出し、それぞれをほぼ１００μｍとなるように厚みを調整し、その厚みを測定した。次に、そのサンプルをダイサーの上に設置してピッチが３００μｍとなるように装置をセットして、３００μｍ角の個片をそれぞれの試料につき各１５０個づつ準備した。そして、各個片の重量を測定した後に樹脂成分を有機溶剤で溶解した。樹脂成分を除去した後に、再び各個片の重量を測定した。その結果、実施例１から５においては、プリプレグおよび樹脂硬化後の回路基板において含浸樹脂量のばらつきが±５％以内であることがわかった。一方、比較例のガラス繊維からなる補強材に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた場合には、含浸樹脂量のばらつきが±５％以内には収まらなかった。この結果から、本発明によるプリプレグおよび回路基板が微小領域においても、均一であることがわかった。
【００５８】
また、高周波特性評価として、誘電率及び誘電損失を分子配向計により測定した。その結果を表２に示す。
【００５９】
【表２】


【００６０】
表２から明らかなように、フッ素繊維からなる不織布を補強材に用いた基材を絶縁層に用いることで、誘電率及び誘電損失が小さくなっていることが確認できた。
【００６１】
以上本発明の実施の形態において、金属箔回路パターンには、銅箔を用いたが銅箔に限定されるものではなく、ステンレス箔、アルミニウム箔、ニッケル箔等の公知の金属箔も挙げられる。
【００６２】
また、絶縁層に熱硬化性エポキシ樹脂およびポリフェニレンオキサイド樹脂（ＰＰＯ）を含浸したプリプレグを使用したが、本発明はこれに限るものでなく、フェノール樹脂、ナフタレン系樹脂、ユリア樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の公知の熱硬化性樹脂が挙げられる。絶縁層１を構成するプリプレグはこれらの熱硬化性樹脂の組み合わせで用いることができ、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００６３】
また、導電体に銅粉とエポキシ樹脂からなる導電性ペーストを用いたが、本発明はこれに限るものではなく、メッキや金属バンプ、また、金属や高分子化合物またこれらを組み合わせた導電性接着剤など公知の導電体が挙げられる。特に導電性接着剤は、導電粉とバインダー樹脂から構成される。前記導電粉には銅、銀、ニッケル、アルミニウム等の金属粉、および上記金属の被覆層を有する粉体が挙げられるが、その形態は粉末状、樹脂状、フレーク状、球状、不定形のいずれの形態であっても良い。また前記バインダー樹脂には、フェノール系樹脂、ナフタレン系樹脂、ユリア樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の公知の高分子化合物が挙げられ、これらを適宜組み合わせることができる。また導電体の酸化安定性や粘度調整のために添加剤や溶剤を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】Ａ−Ｃは本発明の一実施例によるフッ素繊維による補強材のＳＥＭ表面写真である。
【図２】比較例のフッ素繊維による補強材のＳＥＭ表面写真である。
【図３】従来のガラス繊維織物（クロス）による補強材の表面写真である。
【図４】本発明の一実施例によるフッ素繊維を補強材としたプリント配線基板の熱処理温度に対する基材強度の関係を示すグラフである。
【図５】同、熱処理温度に対する基材伸びの関係を示すグラフである。
【図６】スルーホール構造を持つプリント配線基板の断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態における全層ＩＶＨ構造を持つプリント配線基板の断面図である。
【図８】Ａ−Ｆは本発明の実施の形態１における全層ＩＶＨ構造を持つプリント配線基板を製造する工程を示す断面図である。
【図９】Ａ−Ｌは本発明の実施の形態４における全層ＩＶＨ構造を持つプリント配線基板を製造する工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１におけるアニール温度と電気抵抗値との関係を示すグラスである。
【符号の説明】
【００６５】
１，１０１，２０４ 絶縁層
２ 配線層
３ スルーホール導体
４ 孔内に充填したビアホール導体
１０２，２０５ 貫通孔
１０３，２０６ 導電体
１０４，２０１，２０８ 金属箔
１０５，２０３，２０９ 配線パターン
１０６，２０７ 接続中間体
１０７，２１０ 両面基板
１０８ ４層基板
２０２ 支持基材
２１１ ３層基板
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地
【出願日】 平成１６年７月５日（２００４．７．５）
【代理人】 【識別番号】１１０００００４０
【氏名又は名称】特許業務法人池内・佐藤アンドパートナーズ
【公開番号】 特開２００５−５１２１９（Ｐ２００５−５１２１９Ａ）
【公開日】 平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願番号】 特願２００４−１９８４５４（Ｐ２００４−１９８４５４）