JP2004281502A

JP2004281502A - Circuit board using thermoplastic liquid crystal polymer and method of manufacturing the same

Info

Publication number: JP2004281502A
Application number: JP2003067721A
Authority: JP
Inventors: Minoru Onodera; 稔小野寺; Toshinori Tsugaru; 利紀津軽
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-13
Also published as: JP4121402B2

Abstract

【目的】回路基板に設けられる実装品の熱寸法信頼性を高めることができる回路基板とその製造方法を提供する。
【構成】熱可塑性液晶ポリマーフィルムを絶縁層に用いた回路基板であって、同一回路基板内に実装品が設けられる１つ以上の領域を有し、この少なくとも１つの領域の寸法変化率が、▲１▼回路基板の他の部分とは相違し、かつ▲２▼該領域に実装される実装品の寸法変化率との差が０．１％以下となるように調整されている。
【選択図】図１An object of the present invention is to provide a circuit board capable of improving the thermal dimensional reliability of a mounted product provided on the circuit board, and a method of manufacturing the same.
A circuit board using a thermoplastic liquid crystal polymer film for an insulating layer, the circuit board having one or more regions in which a mounted product is provided in the same circuit board, and a dimensional change rate of at least one of the regions is: (1) It is adjusted so that it is different from the other parts of the circuit board and (2) the difference from the dimensional change rate of the mounted product mounted in the area is 0.1% or less.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的異方性の溶融祖を形成し得る熱可塑性ポリマー（以下、これを熱可塑性液晶ポリマーと略称することがある）からなるフィルム（以下、これを熱可塑性液晶ポリマーフィルムと略称することがある）を絶縁層に用いた回路基板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回路基板の基材としては、ガラス補強エポキシ（以下、エポキシ系と略す）基材が用いられてきたが、近年では、高集積回路化、高周波数伝送化、薄膜化などの要求に対応するため、ビスマレイミド−トリアジン系のガラス補強（以下、ＢＴ系と略す）基材が用いられている。なお、回路基板およびその製造方法としては、後述するように種々提案されている（例えば、特許文献１〜５）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３３５３９１号公報
【特許文献２】
特開２０００−２５２３２７号公報
【特許文献３】
特開２００１−６８８４７号公報
【特許文献４】
特開２００１−１１１２０７号公報
【特許文献５】
特開平１０−１５７０１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電気電子機器分野においては、ＳＭＴ（表面実装技術）が普及し、多くの電気電子機器製品に使用されている。これにより電子回路基板の実装密度が飛躍的に向上し、従来では実現できなかったような軽薄短小化が達成されている。それに伴い、電子回路基板には、同一回路基板内にＩＣチップ、抵抗器、コンデンサなどの多種類の実装品が実装されるようになってきている。
しかし、従来使用されている、エポキシ系の基材やＢＴ系基材の絶縁材料は、半導体素子や抵抗素子などの実装品を実装するとき、基材を構成する樹脂と同じ熱膨張係数を有する実装品の場合には、位置ズレが少なく、熱寸法信頼性は良好であるが、基材を構成する樹脂とは異なる熱膨張係数を有する実装品の場合には熱寸法信頼性が悪化する。
【０００５】
本発明は、上記した従来技術に鑑みてなされたものであって、回路基板の同一表面上に寸法変化率が異なる領域が形成されており、実装時の熱寸法信頼性に優れた回路基板を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題は、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなるフィルムを絶縁層に用いた回路基板であって、同一回路基板内に実装品が設けられる１つ以上の領域を有し、この少なくとも１つの領域の寸法変化率が、▲１▼回路基板の他の部分とは相違し、かつ▲２▼該領域に実装される実装品の寸法変化率との差が０．１％以下となるように調整されている回路基板を提供することによって解決される。
【０００７】
本発明者らはこれまで、熱可塑性液晶ポリマーからなるフィルムおよび該フィルムを使用してなる回路基板について研究を重ねてきた。その結果、熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、熱処理を施すことによってその熱膨張係数を制御できることを見出している。かような性質に着目した結果、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを回路基板の絶縁層として用い、金属箔との積層体とした後、実装品が設けられる領域を局所的に熱処理して、その領域における熱可塑性液晶ポリマーフィルムの寸法変化率を所望の値に調整することによって、上記した要求に応える回路基板を容易に製造できることを見出し、さらに検討した結果、本発明を完成させた。
【０００８】
なお、各種実装品を回路基板上に実装する際に、回路基板の実装部のみを加熱することは、例えば、特開平１０−３３５３９１号公報、特開２０００−２５２３２７号公報、特開２００１−６８８４７号公報、特開２００１−１１１２０７号公報（特許文献１〜４）などに記載されている。これらの文献に記載された局所的な加熱処理は、実装工程の過程で実施されるものであり、実装品に対応して異なる熱膨張係数を有する領域が設けられた回路基板を、実装工程に先立って製造することを意図したものではない。さらに、上記した各文献には、回路基板自体の素材に関しては全く記載されていない。
【０００９】
また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを使用した回路基板に関して、特開平１０−１５７０１０号公報（特許文献５）が知られている。同公報は、ＬＳＩチップを直接実装する際の熱膨張による位置ズレが小さく、表面実装部品の熱膨張係数に応じた金属張積層体を提供することを目的としたものであり、熱可塑性液晶ポリマーフィルムと金属箔とからなる積層体を、その表面への実装部品の装着前に熱処理することによって、該積層体を構成するフィルムの熱膨張係数を実装部品のそれと実質的に同じにすることからなる積層体の熱処理方法を開示する。しかし、この公報に記載された方法では、熱可塑性液晶ポリマーフィルムと金属箔とからなる積層体を加熱することが開示されているのみであり、回路基板全体にわたって熱可塑性液晶ポリマーフィルムの熱膨張係数を実装部品のそれと実質的に同じにすることはできるが、回路基板の同一表面上で異なる熱膨張係数の領域を有するものとすることはできない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に使用される熱可塑性液晶ポリマーは特に限定されるものではないが、その具体例として、以下に例示する（１）から（４）に分類される化合物およびその誘導体から導かれる公知のサーモトロピック液晶ポリエステルおよびサーモトロピック液晶ポリエステルアミドを挙げることができる。
【００１１】
（１）芳香族または脂肪族ジヒドロキシ化合物（代表例は表１参照）
【００１２】
【表１】

【００１３】
（２）芳香族または脂肪族ジカルボン酸（代表例は表２参照）
【００１４】
【表２】

【００１５】
（３）芳香族ヒドロキシカルボン酸（代表例は表３参照）
【００１６】
【表３】

【００１７】
（４）芳香族ジアミン、芳香族ヒドロキシアミンまたは芳香族アミノカルボン酸（代表例は表４参照）
【００１８】
【表４】

【００１９】
これらの原料化合物から得られる熱可塑性液晶ポリマーの代表例として表５に示す構造単位を有する共重合体（ａ）〜（ｅ）を挙げることができる。
【００２０】
【表５】

【００２１】
また、本発明に使用される熱可塑性液晶ポリマーとしては、耐熱性および加工性の点で、約２００〜約４００℃の範囲内、とりわけ約２５０〜約３５０℃の範囲内に融点を有するものが好ましい。
【００２２】
本発明において絶縁層を構成する熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、熱可塑性液晶ポリマーを押出成形して得られる。任意の押出成形法がこの目的のために使用されるが、周知のＴダイ製膜延伸法、ラミネート体延伸法、インフレーション法等が工業的に有利である。特に、ラミネート体延伸法やインフレーション法では、フィルムの機械軸方向（以下、ＭＤ方向と略す）だけでなく、これと直交する方向（以下、ＴＤ方向と略す）にも応力が加えられるため、ＭＤ方向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱的性質のバランスのとれたフィルムを得ることができるので、より好適に用いることができる。
【００２３】
熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、加熱時の反りがないなどの形態安定性が必要とされる場合には、分子配向度ＳＯＲが１．３以下であることが望ましい。特に、ＳＯＲが１．３以下の液晶ポリマーフィルムは、ＭＤ方向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱的性質のバランスが良好であって、フィルムが等方的性質を有している。このため、フィルムの向き（縦横方向）に拘束されることなく、回路の設計ができ、設計自由度が大きくなり、より実用性が高い。また、加熱時の反りを無くす必要がある精密な易放熱性回路基板に使用する場合には、０．９≦ＳＯＲ≦１．０３であることが望ましい。
【００２４】
ここで、分子配向度ＳＯＲ（ＳｅｇｍｅｎｔＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＲａｔｉｏ）とは、分子配向の度合いを与える指標をいい、従来のＭＯＲ（ＭｏｌｅｃｕｌａｒＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＲａｔｉｏ）とは異なり、物体の厚さを考慮した値である。上記の分子配向度ＳＯＲの算出方法について、以下に説明する。
まず、周知のマイクロ波分子配向度測定機において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを、マイクロ波の進行方向にフィルム面が垂直になるように、マイクロ波共振導波管中に挿入し、該フィルムを透過したマイクロ波の電場強度（マイクロ波透過強度）が測定される。そして、この測定値に基づいて、次式により、ｍ値（屈折率と称する）が算出される。
ｍ＝（Ｚｏ／△ｚ） × ［１−νｍａｘ／νｏ］
ただし、Ｚｏは装置定数、△ｚは物体の平均厚、νｍａｘはマイクロ波の振動数を変化させたとき、最大のマイクロ波透過強度を与える振動数、νｏは平均厚ゼロのとき（すなわち物体がないとき）の最大マイクロ波透過強度を与える振動数である。
次に、マイクロ波の振動方向に対する物体の回転角が０°のとき、つまり、マイクロ波の振動方向と、物体の分子が最もよく配向されている方向であって、最小マイクロ波透過強度を与える方向とが合致しているときのｍ値をｍ_０、回転角が９０°のときのｍ値をｍ_９０として、分子配向度ＳＯＲはｍ_０／ｍ_９０により算出される。
【００２５】
本発明の熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、任意の厚みのものでよく、１ｍｍ以下の板状またはシート状のものをも包含するが、膜厚が１０〜１５０μｍの範囲内にあるものが好ましく、膜厚が１５〜７５μｍの範囲内にあるものがより好ましい。フィルムの厚さが薄過ぎる場合には、フィルムの剛性や強度が小さくなることから、膜厚が１０〜１５０μｍの範囲のフィルムを積層させて任意の厚みとすることが適当である。
【００２６】
本発明の回路基板は、上記した熱可塑性液晶ポリマーフィルムと、金属箔などの支持体とから構成される。また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの表面に金属からなる層を形成することによって回路基板を構成することもできる。
金属箔は、通常、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの片面に積層される。また、金属からなる層は、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの全面を覆うものであってもよいし、回路パターンに対応した形状であってもよい。後者の場合、金属からなる層は、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの両面に設けられてもよい。
金属箔または金属層を構成する金属としては、電気的接続に使用されるような金属が好適であり、例えば、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウムなどが挙げられる。
【００２７】
金属箔として銅箔を使用する場合、圧延法、電気分解法などによって製造される何れのものを使用してもよい。表面が平滑な圧延銅箔を使用する場合、その製造工程における圧延工程において通称オイルピットと呼ばれる細かい凹凸（ＪＩＳＢ０６０１に規定された中心線平均粗さＲａとして、０．０２〜０．３μｍ）が存在することが好ましい。
【００２８】
金属箔には、通常銅箔に対して施される酸洗浄などの化学的処理を施したり、ヒンダードフェノール系の酸化防止剤あるいはトリアゾール系の防錆剤、塩化第一錫水溶液に代表される還元剤などが本発明の効果を損なわない範囲内で塗布されていてもよい。金属箔の厚さは、１０〜１００μｍの範囲内が好ましく、１０〜３５μｍの範囲内がより好ましい。
【００２９】
金属箔と熱可塑性液晶ポリマーフィルムとの積層は、例えば真空熱プレス装置や加熱ロール積層設備等を使用した熱圧着などの公知の方法によって実施することができる。
また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの表面に金属層を形成する場合、蒸着、スパッタリング、めっきなどの公知の方法を利用することができる。金属からなる層が熱可塑性液晶ポリマーフィルムの全面を覆うものである場合には、上記した金属箔を熱可塑性液晶ポリマーフィルムに熱圧着する方法も採用できる。金属層の厚さとしては特に制限はないが、１０〜１００μｍの範囲内が好ましく、１０〜３５μｍの範囲内がより好ましい。
【００３０】
本発明の回路基板には、スルーホールが形成されていてもよい。スルーホールの形成は、公知の方法に従って実施することができ、ドリルによる加工法や、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザーなどのレーザーによる加工法などを採用することができる。スルーホール形成時の発熱で、孔内に付着した熱可塑性液晶ポリマーの切削クズ（スミヤ）は、汎用の市販薬剤を用いて、化学的に溶解除去することが好ましい。前記スルーホールにめっきを施す場合は、従来周知の方法を採用することができる。
【００３１】
本発明の回路基板では、実装品が設けられる１つ以上の領域のうち、少なくとも１つの領域を局所的に熱処理して、この領域の寸法変化率を該領域に実装される実装品の寸法変化率との差が０．１％以下となるように調整する。これにより、実装品を実装する際に位置ズレが小さく、熱寸法信頼性が高められた回路基板が得られる。
【００３２】
熱処理の温度としては、回路基板における熱可塑性液晶ポリマーフィルムの寸法変化率が実装部品の寸法変化率よりも大きい場合には、該フィルムの融点よりも１４０℃低い温度から該融点までの温度範囲を選択することができる。また、回路基板における熱可塑性液晶ポリマーフィルムの寸法変化率が実装部品の寸法変化率よりも小さい場合には、該フィルムの融点から融点よりも２０℃高い温度までの温度範囲を選択することができる。熱可塑性液晶ポリマーフィルムの寸法変化率は熱処理時間によっても調整することができる。
また、熱処理の手段としては、例えば、赤外線照射装置、遠赤外線照射装置、電子線照射装置、熱風吹き付け装置などが使用される。
【００３３】
前記実装品が設けられる領域（以下、実装領域と略称することがある）における熱膨張係数は、−２０×１０^−６〜４０×１０^−６ｃｍ／ｃｍ／℃の範囲に調整されていることが好ましい。また、前記実装品が設けられる１つ以上の領域における熱膨張係数は、該領域に実装される実装品の熱膨張係数との差が３×１０^−６ｃｍ／ｃｍ／℃以下となるように調整されていることがより好ましい。すなわち、実装品が実装される領域の熱膨張係数を、実装品の熱膨張係数Ｐ×１０^−６ｃｍ／ｃｍ／℃に対して、（Ｐ−３）×１０^−６ｃｍ／ｃｍ／℃〜（Ｐ＋３）×１０^−６ｃｍ／ｃｍ／℃の範囲に調整することが好ましい。
【００３４】
本発明の回路基板には実装領域が少なくとも１つ形成される。このような実装領域には、例えば、コンデンサと抵抗器のように寸法変化率が異なる複数種の実装品を実装することができる。その場合、実装される実装品の寸法変化率は似通った範囲にあることが好ましい。また、本発明の回路基板には２つまたはそれ以上の実装領域を形成することも可能である。その場合、各実装領域の寸法変化率は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、各実装領域の熱膨張係数は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３５】
本発明の回路基板は、複数の実装領域を形成し、各実装領域毎に１種類の実装品を実装するように構成することもできる。その場合、各実装領域の寸法変化率を、該実装領域に実装される実装品に合わせて調整することが可能である。例えば、第１の実装品が実装される領域を実装領域１、第１の実装品とは別種の第２の実装品が実装される領域を実装領域２、以下、第ｎの実装品が実装される領域を実装領域ｎ（ｎ≧３）とした場合に、各実装領域１、２およびｎの各寸法変化率と、それぞれの実装領域に実装される実装品の寸法変化率との差が０．１％以下となるように調整されていることが好ましい。また、各実装領域１、２およびｎの各熱膨張係数は、−２０×１０^−６〜４０×１０^−６ｃｍ／ｃｍ／℃の範囲に調整されていることが好ましく、それぞれの実装領域に実装される実装品の熱膨張係数との差が３×１０^−６ｃｍ／ｃｍ／℃以下となるように調整されていることがより好ましい。
【００３６】
図１は、本発明の一実施形態にかかる複数の実装品が実装された回路基板の構成図を示す。同図の実施形態では、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを絶縁層に用いた回路基板１に３つの実装領域２〜４が設けられ、このうち領域２にはＩＣチップ５や半導体６が実装され、領域３にはコンデンサ７や抵抗８が実装され、領域４にはコネクタ９が接続されている。そして、回路基板１は、絶縁層からなる基材の上に、上記の実装品を互いに電気的に接続する配線パターン（図示せず）が形成されている。
【００３７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、融点および熱膨張係数、並びに熱寸法信頼性は、以下の方法により測定した。
（１）融点および熱膨張係数
熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点は、示差走査熱量計を用いて、２０℃／分の速度で昇温し完全に溶融させた後、５０℃／分の速度で５０℃まで急冷し、再び２０℃／分の速度で昇温した時に現れる吸熱ピークの位置で測定した。
また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの熱膨張係数は、熱機械分析装置（ＴＭＡ）を用い、幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍのフィルムの両端に１ｇの引張荷重をかけ、５℃／分の速度で２００℃まで昇温後、２０℃／分の速度で冷却し、再び１０℃／分の速度で昇温した時の３０℃と１５０℃の間の長さの変化に基づいて算出した。
【００３８】
（２）熱寸法信頼性性
幅２００ｍｍ、長さ２００ｍｍの積層体（回路基板）表面の格子状銅箔パターン（線幅：２ｍｍ、ピッチ：５ｍｍ）上に、シリコンウェハー（熱膨張係数：２×１０^−６ｃｍ／ｃｍ／℃）上に格子状のハンダボール（線幅：２ｍｍ、ピッチ：５ｍｍ）が設けられた素子を、ハンダボールが格子状の銅箔パターンと同じ位置になるように室温下に載せ、これを２３０℃の赤外線炉中で２０秒間加熱した。この加熱を１０回繰返した後の積層体の格子状銅箔パターンとシリコンウェハー上のハンダボールとの位置ズレ（銅箔パターンの線幅を基準とする）を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察によって測定した。
【００３９】
参考例１
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸の共重合物で、融点が２８０℃である熱可塑性液晶ポリマーを吐出量２０ｋｇ／時で溶融押出し、横延伸倍率４．７７倍、縦延伸倍率２．０９倍の条件でインフレーション製膜した。平均膜厚が５０μｍ、膜厚分布が±７％、分子配向度ＳＯＲが１．０５のフィルムを得た。このフィルムの融点は２８０℃、熱膨張係数は−６×１０^−６ｃｍ／ｃｍ／℃であった。
【００４０】
実施例１
参考例１の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの上下に厚さ１８μｍの電解銅箔（熱膨張係数が１８×１０^−６ｃｍ／ｃｍ／℃、表面粗さＲｍａｘが８μｍで中心線平均粗さＲａが１．２μｍ）を重ね合わせ、真空熱プレス装置を用いて、加熱盤を２８０℃に設定し３０Ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で加熱圧着して、電解銅箔／熱可塑性液晶ポリマーフィルム／電解銅箔の構成の積層体を作製した。得られた積層体を幅２００ｍｍ、長さ２００ｍｍの寸法に切断し、そのうちの半分の領域（幅１００ｍｍ、長さ２００ｍｍ；実装領域）を局所的に赤外線ヒーターにより積層体の表面温度が２９０℃となるように１０分間加熱した。続いて、積層体全体の電解銅箔の片面に熱寸法信頼性評価用の回路パターン（線幅：２ｍｍ、ピッチ：５ｍｍの格子状の回路パターン）を化学エッチング法により作製した。得られた回路基板の２つの領域における熱寸法信頼性を評価した結果、局所加熱した領域（実装領域）の位置ズレは０．０１％、実装領域における樹脂層（絶縁層）の熱膨張係数は３×１０^−６ｃｍ／ｃｍ／℃、他の領域（非実装領域）の位置ズレは１％で同領域における樹脂層の熱膨張係数は−２×１０^−６ｃｍ／ｃｍ／℃であった。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、熱寸法信頼性が高められた回路基板を得ることができる。本発明の回路基板は、実装品と回路基板との間の熱寸法信頼性が必要とされる、高密度半導体実装用回路基板などとして有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる回路基板を示す構成図である。
【符号の説明】
２、３、４…領域、５、６、７、８、９…実装品（ＩＣチップ、半導体、コンデンサ、抵抗、コネクタ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a film made of a thermoplastic polymer capable of forming an optically anisotropic molten polymer (hereinafter sometimes abbreviated as a thermoplastic liquid crystal polymer) (hereinafter abbreviated as a thermoplastic liquid crystal polymer film). And a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, glass-reinforced epoxy (hereinafter abbreviated as epoxy) base material has been used as the base material for circuit boards, but in recent years, it has responded to the demands for higher integrated circuits, higher frequency transmission, and thinner films. Therefore, a bismaleimide-triazine-based glass-reinforced (hereinafter abbreviated as BT-based) base material is used. As a circuit board and a method for manufacturing the same, various proposals have been made as described below (for example, Patent Documents 1 to 5).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-10-335391 [Patent Document 2]
JP 2000-252327 A [Patent Document 3]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-68847 [Patent Document 4]
JP 2001-111207 A [Patent Document 5]
JP 10-157010 A
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of electric and electronic devices, SMT (Surface Mount Technology) has become widespread and used in many electric and electronic device products. As a result, the mounting density of the electronic circuit board has been dramatically improved, and a reduction in weight and thickness, which has not been realized conventionally, has been achieved. Accordingly, various types of mounted products such as IC chips, resistors, and capacitors have been mounted on the same circuit board on the electronic circuit board.
However, conventionally used insulating materials of epoxy base material and BT base material have the same thermal expansion coefficient as the resin constituting the base material when mounting components such as semiconductor elements and resistance elements are mounted. In the case of a mounted product, the positional deviation is small and the thermal dimensional reliability is good, but in the case of a mounted product having a thermal expansion coefficient different from that of the resin forming the base material, the thermal dimensional reliability is deteriorated.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described prior art, and a circuit board having regions with different dimensional change rates formed on the same surface of a circuit board and having excellent thermal dimensional reliability during mounting. The task is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the object is to provide a circuit board in which a film made of a thermoplastic polymer capable of forming an optically anisotropic molten phase is used for an insulating layer, and a mounted product is provided in the same circuit board. It has one or more regions, and the dimensional change rate of the at least one region is different from (1) the other portion of the circuit board, and (2) the dimensional change ratio of a mounted product mounted in the region. The problem is solved by providing a circuit board that is adjusted so that the difference from the above is 0.1% or less.
[0007]
The present inventors have repeatedly studied a film made of a thermoplastic liquid crystal polymer and a circuit board using the film. As a result, they have found that the thermal expansion coefficient of a thermoplastic liquid crystal polymer film can be controlled by performing a heat treatment. As a result of paying attention to such properties, using a thermoplastic liquid crystal polymer film as an insulating layer of a circuit board, forming a laminate with a metal foil, locally heat-treating a region where a mounted product is provided, and It has been found that by adjusting the dimensional change rate of the thermoplastic liquid crystal polymer film to a desired value, a circuit board meeting the above-mentioned requirements can be easily manufactured, and as a result of further studies, the present invention has been completed.
[0008]
Note that when mounting various mounted products on a circuit board, heating only the mounting portion of the circuit board is described in, for example, JP-A-10-335391, JP-A-2000-252327, and JP-A-2001-68847. And Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-111207 (Patent Documents 1 to 4). The local heat treatment described in these documents is performed in the course of the mounting process, and a circuit board provided with a region having a different coefficient of thermal expansion corresponding to the mounted product is used in the mounting process. It is not intended to be manufactured in advance. Furthermore, none of the above documents describes the material of the circuit board itself.
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-157010 (Patent Document 5) discloses a circuit board using a thermoplastic liquid crystal polymer film. The publication aims to provide a metal-clad laminate having a small displacement due to thermal expansion when directly mounting an LSI chip and having a coefficient of thermal expansion of a surface-mounted component. By performing a heat treatment on the laminate composed of the film and the metal foil before mounting the mounted component on the surface thereof, the thermal expansion coefficient of the film constituting the laminate is made substantially the same as that of the mounted component. A heat treatment method for a laminated body is disclosed. However, the method described in this publication only discloses that a laminate composed of a thermoplastic liquid crystal polymer film and a metal foil is heated, and the thermal expansion coefficient of the thermoplastic liquid crystal polymer film over the entire circuit board is disclosed. Can be substantially the same as that of the mounted component, but cannot have regions with different coefficients of thermal expansion on the same surface of the circuit board.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The thermoplastic liquid crystal polymer used in the present invention is not particularly limited, but specific examples thereof include known thermopharmaceuticals derived from compounds (1) to (4) and derivatives thereof exemplified below. Mention may be made of tropic liquid crystal polyesters and thermotropic liquid crystal polyesteramides.
[0011]
(1) Aromatic or aliphatic dihydroxy compounds (see Table 1 for typical examples)
[0012]
[Table 1]

[0013]
(2) Aromatic or aliphatic dicarboxylic acids (see Table 2 for typical examples)
[0014]
[Table 2]

[0015]
(3) Aromatic hydroxycarboxylic acids (see Table 3 for typical examples)
[0016]
[Table 3]

[0017]
(4) Aromatic diamine, aromatic hydroxyamine or aromatic aminocarboxylic acid (see Table 4 for typical examples)
[0018]
[Table 4]

[0019]
Representative examples of thermoplastic liquid crystal polymers obtained from these starting compounds include copolymers (a) to (e) having the structural units shown in Table 5.
[0020]
[Table 5]

[0021]
Further, as the thermoplastic liquid crystal polymer used in the present invention, those having a melting point in the range of about 200 to about 400 ° C., particularly about 250 to about 350 ° C. in terms of heat resistance and workability. preferable.
[0022]
In the present invention, the thermoplastic liquid crystal polymer film constituting the insulating layer is obtained by extruding a thermoplastic liquid crystal polymer. Although any extrusion method is used for this purpose, the well-known T-die film forming and drawing method, laminate drawing method and inflation method are industrially advantageous. In particular, in the laminate stretching method and the inflation method, stress is applied not only in the mechanical axis direction of the film (hereinafter abbreviated as the MD direction) but also in a direction orthogonal to the machine axis direction (hereinafter abbreviated as the TD direction). It is possible to obtain a film in which the mechanical properties and the thermal properties are balanced between the TD direction and the TD direction, so that the film can be used more preferably.
[0023]
When the thermoplastic liquid crystal polymer film requires morphological stability such as no warpage during heating, the molecular orientation degree SOR is desirably 1.3 or less. In particular, a liquid crystal polymer film having an SOR of 1.3 or less has a good balance of mechanical properties and thermal properties between the MD direction and the TD direction, and the film has isotropic properties. For this reason, the circuit can be designed without being restricted by the direction of the film (vertical and horizontal directions), the degree of design freedom is increased, and the practicality is higher. Further, in the case of using for a precise heat radiation circuit board which needs to eliminate warpage at the time of heating, it is desirable that 0.9 ≦ SOR ≦ 1.03.
[0024]
Here, the degree of molecular orientation SOR (Segment Orientation Ratio) refers to an index that gives the degree of molecular orientation, and is a value that takes into account the thickness of an object, unlike conventional MOR (Molecular Orientation Ratio). A method for calculating the above-mentioned molecular orientation degree SOR will be described below.
First, in a well-known microwave molecular orientation measuring device, a thermoplastic liquid crystal polymer film is inserted into a microwave resonant waveguide such that the film surface is perpendicular to the direction of propagation of the microwave, and the film is transmitted therethrough. The electric field intensity (microwave transmission intensity) of the obtained microwave is measured. Then, based on the measured value, an m value (referred to as a refractive index) is calculated by the following equation.
m = (Zo / △ z) × [1-νmax / νo]
Where Zo is the device constant, △ z is the average thickness of the object, νmax is the frequency that gives the maximum microwave transmission intensity when the frequency of the microwave is changed, and νo is the frequency when the average thickness is zero (that is, when the object is (When not present) is the frequency that gives the maximum microwave transmission intensity.
Next, when the rotation angle of the object with respect to the vibration direction of the microwave is 0 °, that is, the vibration direction of the microwave and the direction in which the molecules of the object are most oriented, and the minimum microwave transmission intensity is given. _{m 0} to m value when the direction meets the m value when the rotation angle is 90 ° as _{m 90,} orientation ratio SOR is calculated by _m 0 / _{m 90.}
[0025]
The thermoplastic liquid crystal polymer film of the present invention may have any thickness, and includes a plate or sheet having a thickness of 1 mm or less, but preferably has a thickness in the range of 10 to 150 μm. More preferably, the thickness is in the range of 15 to 75 μm. If the thickness of the film is too small, the rigidity and strength of the film will be low, so it is appropriate to laminate the films having a thickness in the range of 10 to 150 μm to an arbitrary thickness.
[0026]
The circuit board of the present invention comprises the above-mentioned thermoplastic liquid crystal polymer film and a support such as a metal foil. Further, a circuit board can be formed by forming a metal layer on the surface of the thermoplastic liquid crystal polymer film.
The metal foil is usually laminated on one side of the thermoplastic liquid crystal polymer film. Further, the metal layer may cover the entire surface of the thermoplastic liquid crystal polymer film or may have a shape corresponding to the circuit pattern. In the latter case, the metal layer may be provided on both sides of the thermoplastic liquid crystal polymer film.
As the metal constituting the metal foil or the metal layer, a metal used for electrical connection is preferable, and examples thereof include copper, gold, silver, nickel, and aluminum.
[0027]
When a copper foil is used as the metal foil, any one manufactured by a rolling method, an electrolysis method, or the like may be used. When a rolled copper foil having a smooth surface is used, fine irregularities commonly referred to as oil pits in the rolling step in the manufacturing process (0.02 to 0.3 μm as a center line average roughness Ra defined in JIS B 0601). Is preferably present.
[0028]
Metal foils are usually subjected to chemical treatment such as acid cleaning applied to copper foil, hindered phenol-based antioxidants or triazole-based rust inhibitors, typified by stannous chloride aqueous solution A reducing agent or the like may be applied within a range that does not impair the effects of the present invention. The thickness of the metal foil is preferably in the range of 10 to 100 μm, more preferably in the range of 10 to 35 μm.
[0029]
The lamination of the metal foil and the thermoplastic liquid crystal polymer film can be performed by a known method such as thermocompression bonding using a vacuum hot press device or a heating roll laminating facility.
When a metal layer is formed on the surface of the thermoplastic liquid crystal polymer film, a known method such as vapor deposition, sputtering, and plating can be used. When the metal layer covers the entire surface of the thermoplastic liquid crystal polymer film, a method of thermocompression bonding the above-described metal foil to the thermoplastic liquid crystal polymer film can also be adopted. The thickness of the metal layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 100 μm, and more preferably in the range of 10 to 35 μm.
[0030]
A through hole may be formed in the circuit board of the present invention. The formation of the through-hole can be performed according to a known method, and a processing method using a drill, a processing method using a laser such as a carbon dioxide laser, a YAG laser, an excimer laser, or the like can be employed. It is preferable that the cutting waste (smear) of the thermoplastic liquid crystal polymer adhering to the inside of the hole due to heat generated during the formation of the through hole is chemically dissolved and removed using a general-purpose commercially available chemical. When plating the through holes, a conventionally well-known method can be adopted.
[0031]
In the circuit board of the present invention, at least one of the one or more regions in which the mounted product is provided is locally heat-treated, and the dimensional change rate of this region is reduced by the dimensional change of the mounted product mounted in the region. Adjust so that the difference from the rate is 0.1% or less. As a result, a circuit board having small positional deviation when mounting the mounted product and having improved thermal dimensional reliability can be obtained.
[0032]
As the temperature of the heat treatment, when the dimensional change rate of the thermoplastic liquid crystal polymer film in the circuit board is larger than the dimensional change rate of the mounted component, the temperature range from a temperature 140 ° C. lower than the melting point of the film to the melting point is used. You can choose. When the dimensional change rate of the thermoplastic liquid crystal polymer film on the circuit board is smaller than the dimensional change rate of the mounted component, a temperature range from the melting point of the film to a temperature 20 ° C. higher than the melting point can be selected. . The dimensional change rate of the thermoplastic liquid crystal polymer film can also be adjusted by the heat treatment time.
As the heat treatment means, for example, an infrared irradiator, a far infrared irradiator, an electron beam irradiator, a hot air blowing device and the like are used.
[0033]
A coefficient of thermal expansion in a region where the mounting product is provided (hereinafter, may be abbreviated as a mounting region) is adjusted to a range of −20 × 10 ⁻⁶ to 40 × 10 ⁻⁶ cm / cm / ° C. Is preferred. Further, the coefficient of thermal expansion in one or more regions where the mounting components are provided is set so that the difference from the coefficient of thermal expansion of the mounting components mounted in the region is 3 × 10 ⁻⁶ cm / cm / ° C. or less. More preferably, it is adjusted. That is, the thermal expansion coefficient of the region where the mounted product is mounted is (P-3) × 10 ⁻⁶ cm / cm / ° C. or more with respect to the thermal expansion coefficient of the mounted product P × 10 ⁻⁶ cm / cm / ° C. It is preferable to adjust to the range of (P + 3) × 10 ⁻⁶ cm / cm / ° C.
[0034]
At least one mounting area is formed on the circuit board of the present invention. In such a mounting region, for example, a plurality of types of mounted products having different dimensional change rates, such as a capacitor and a resistor, can be mounted. In this case, it is preferable that the dimensional change rates of the mounted products are in a similar range. In addition, two or more mounting areas can be formed on the circuit board of the present invention. In that case, the dimensional change rates of the respective mounting regions may be the same or different. Further, the thermal expansion coefficients of the respective mounting regions may be the same or different.
[0035]
The circuit board of the present invention may be configured such that a plurality of mounting areas are formed and one type of mounting product is mounted for each mounting area. In that case, the dimensional change rate of each mounting area can be adjusted according to the mounted product mounted in the mounting area. For example, the area where the first mounted product is mounted is the mounting area 1, the area where the second mounted product different from the first mounted product is mounted is the mounting area 2, and hereinafter the n-th mounted product is mounted. When the area to be mounted is a mounting area n (n ≧ 3), the difference between the dimensional change rate of each of the mounting areas 1, 2, and n and the dimensional change rate of the mounted product mounted in each mounting area is Preferably, it is adjusted to be 0.1% or less. Further, the respective thermal expansion coefficients of the respective mounting regions 1, 2 and n are preferably adjusted in a range of −20 × 10 ⁻⁶ to 40 × 10 ⁻⁶ cm / cm / ° C. More preferably, the difference from the coefficient of thermal expansion of the mounted product is adjusted to be 3 × 10 ⁻⁶ cm / cm / ° C. or less.
[0036]
FIG. 1 is a configuration diagram of a circuit board on which a plurality of mounted products according to an embodiment of the present invention are mounted. In the embodiment shown in the figure, three mounting areas 2 to 4 are provided on a circuit board 1 using a thermoplastic liquid crystal polymer film as an insulating layer, of which an IC chip 5 and a semiconductor 6 are mounted in an area 2. A capacitor 7 and a resistor 8 are mounted on 3, and a connector 9 is connected to the area 4. In the circuit board 1, a wiring pattern (not shown) for electrically connecting the above-mentioned mounted components to each other is formed on a base made of an insulating layer.
[0037]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The melting point, the coefficient of thermal expansion, and the thermal dimensional reliability were measured by the following methods.
(1) Melting Point and Coefficient of Thermal Expansion The melting point of the thermoplastic liquid crystal polymer film was measured using a differential scanning calorimeter at a rate of 20 ° C./min to completely melt and then 50 ° C./min. The temperature was measured at the position of an endothermic peak that appeared when the temperature was rapidly cooled to 20 ° C. and the temperature was raised again at a rate of 20 ° C./min.
The coefficient of thermal expansion of the thermoplastic liquid crystal polymer film was determined by applying a 1 g tensile load to both ends of a film having a width of 5 mm and a length of 20 mm using a thermomechanical analyzer (TMA) at 200 ° C. at a rate of 5 ° C./min. After the temperature was raised to 20 ° C./min, the temperature was calculated based on the change in length between 30 ° C. and 150 ° C. when the temperature was raised again at a rate of 10 ° C./min.
[0038]
(2) Thermal dimensional reliability A silicon wafer (coefficient of thermal expansion: 2 ×) on a grid-like copper foil pattern (line width: 2 mm, pitch: 5 mm) on the surface of a laminate (circuit board) having a width of 200 mm and a length of 200 mm. An element having a grid-shaped solder ball (line width: 2 mm, pitch: 5 mm) provided on a ^10-6 cm / cm / ° C) was placed at room temperature so that the solder ball would be at the same position as the grid-shaped copper foil pattern. It was placed underneath and heated in an infrared oven at 230 ° C. for 20 seconds. After repeating this heating 10 times, the displacement (based on the line width of the copper foil pattern) between the grid-like copper foil pattern of the laminate and the solder ball on the silicon wafer is observed with a transmission electron microscope (TEM). Was measured by
[0039]
Reference Example 1
A thermoplastic liquid crystal polymer having a melting point of 280 ° C., which is a copolymer of p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid, is melt-extruded at a discharge rate of 20 kg / hour, and a transverse stretching ratio of 4.77 times and a longitudinal stretching. Inflation film formation was performed under the condition of 2.09 times magnification. A film having an average film thickness of 50 μm, a film thickness distribution of ± 7%, and a molecular orientation degree SOR of 1.05 was obtained. The melting point of this film was 280 ° C., and the coefficient of thermal expansion was −6 × 10 ⁻⁶ cm / cm / ° C.
[0040]
Example 1
An 18 μm thick electrolytic copper foil (having a coefficient of thermal expansion of 18 × 10 ⁻⁶ cm / cm / ° C., a surface roughness Rmax of 8 μm, and a centerline average roughness Ra of 1 μm above and below the thermoplastic liquid crystal polymer film of Reference Example 1) .2 μm), and using a vacuum hot press device, set the heating platen at 280 ° C. and heat-pressed at a pressure of 30 kg / cm ² to form an electrolytic copper foil / thermoplastic liquid crystal polymer film / electrolytic copper foil structure. Was produced. The obtained laminate was cut into a size of 200 mm in width and 200 mm in length, and half of the area (width 100 mm, length 200 mm; mounting area) was locally heated by an infrared heater to a surface temperature of 290 ° C. Heated for 10 minutes. Subsequently, a circuit pattern (a grid-like circuit pattern having a line width of 2 mm and a pitch of 5 mm) for evaluating thermal dimensional reliability was formed on one surface of the electrolytic copper foil of the entire laminate by a chemical etching method. As a result of evaluating the thermal dimensional reliability in the two regions of the obtained circuit board, the positional deviation of the locally heated region (mounting region) is 0.01%, and the thermal expansion coefficient of the resin layer (insulating layer) in the mounting region is 3 × 10 ⁻⁶ cm / cm / ° C., the positional deviation of the other region (non-mounting region) was 1%, and the thermal expansion coefficient of the resin layer in the same region was −2 × 10 ⁻⁶ cm / cm / ° C. .
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a circuit board with improved thermal dimensional reliability can be obtained. INDUSTRIAL APPLICABILITY The circuit board of the present invention is useful as a circuit board for high-density semiconductor mounting or the like that requires thermal dimensional reliability between a mounted product and the circuit board.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a circuit board according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2, 3, 4 ... area, 5, 6, 7, 8, 9 ... mounted products (IC chips, semiconductors, capacitors, resistors, connectors)

Claims

A circuit board using a film made of a thermoplastic polymer capable of forming an optically anisotropic molten phase as an insulating layer, the board having one or more regions in which a package is provided in the same circuit board. The dimensional change rate of at least one area is (1) different from that of the other parts of the circuit board, and (2) the difference between the dimensional change rate of a mounted product mounted in the area is 0.1% or less. A circuit board that has been adjusted to be.

2. The circuit board according to claim 1, wherein a coefficient of thermal expansion in one or more regions where the mounted product is provided is adjusted to a range of −20 × 10 ⁻⁶ to 40 × 10 ⁻⁶ cm / cm / ° C. 3.

The difference between the coefficient of thermal expansion in one or more regions where the mounted product is provided and the coefficient of thermal expansion of the mounted product mounted in the region is adjusted to 3 × 10 ⁻⁶ cm / cm / ° C. or less. Item 3. The circuit board according to item 1 or 2.

The circuit board according to claim 1, wherein two or more types of mounted products having different dimensional change rates are mounted.

The area where the first mounted product is mounted is the mounting area 1, the area where the second mounted product different from the first mounted product is mounted is the mounting area 2, and the n-th mounted product is further mounted. When the area is a mounting area n (n ≧ 3), the difference between the dimensional change rate of each of the mounting areas 1, 2, and n (if present) and the dimensional change rate of the mounted product mounted in the area is 0. The circuit board according to claim 4, wherein the circuit board is adjusted so as to be 0.1% or less.

A method for manufacturing a circuit board using a film made of a thermoplastic polymer capable of forming an optically anisotropic molten phase as an insulating layer, wherein at least one of the one or more areas where a mounting component is provided Is locally heat-treated to adjust the dimensional change rate of this area so that the difference from the dimensional change rate of a mounted product mounted in the area is 0.1% or less.