JP2012077117A - Thermoplastic liquid crystal polymer film and transmission line using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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(以下、熱可塑性液晶ポリマーフィルムと称する)に関し、面内誘電率を高度に制御した熱可塑性液晶ポリマーフィルム、特にミリ波(10GHz〜300GHz)アンテナ用途に対して有用な熱可塑性液晶ポリマーフィルムに関する。 The present invention relates to a film made of a thermoplastic polymer capable of forming an optically anisotropic melt phase (hereinafter referred to as a thermoplastic liquid crystal polymer film), a thermoplastic liquid crystal polymer film having a highly controlled in-plane dielectric constant, In particular, the present invention relates to a thermoplastic liquid crystal polymer film useful for millimeter wave (10 GHz to 300 GHz) antenna applications.
近年、パーソナルコンピュータなどの情報処理分野、携帯電話などの無線通信分野の発展は目覚ましい。これらの分野において情報処理速度を向上させるには、基板の伝播速度の向上、高周波領域での低伝送を実現することが必要である。信号の伝搬速度は誘電率が低いほど高速に近づく。さらに、誘電率が低いほど波形の歪みが小さくなることから、低誘電率、低誘電損失である高周波回路基板の開発が検討されている。 In recent years, the development of information processing fields such as personal computers and wireless communication fields such as mobile phones has been remarkable. In order to improve the information processing speed in these fields, it is necessary to improve the propagation speed of the substrate and realize low transmission in the high frequency region. The signal propagation speed approaches high speed as the dielectric constant decreases. Further, since the distortion of the waveform becomes smaller as the dielectric constant is lower, development of a high-frequency circuit board having a low dielectric constant and a low dielectric loss is being studied.
従来こうした用途には、セラミックが用いられてきたが、加工が困難であること、高価であることが課題であり、加工が容易で、安価である有機材料への材料変更が望まれている。例えば、有機材料として、誘電特性に優れたフッ素樹脂を電気絶縁層とする基板(以下、PTFE基板という)または耐熱性に優れたポリイミドを電気絶縁層とする基板(以下、PI基板という)を用いることが提案されている。 Conventionally, ceramics have been used for such applications, but the problem is that processing is difficult and expensive, and it is desired to change the material to an organic material that is easy to process and inexpensive. For example, a substrate using a fluorine resin having an excellent dielectric property as an electrical insulating layer (hereinafter referred to as a PTFE substrate) or a substrate using a polyimide having an excellent heat resistance as an organic insulating layer (hereinafter referred to as a PI substrate) is used as the organic material. It has been proposed.
しかし、PTFE基板については、フッ素樹脂そのものは優れた高周波特性、耐湿性をもつが、寸法安定性を高めるために用いられるガラスクロス等の影響により、基板全体の高周波特性および耐湿性は低い。PI基板については、高周波特性がPTFE基板より大幅に劣り、また吸湿性が大きく、吸湿により極端に高周波特性が悪化する。 However, regarding the PTFE substrate, the fluororesin itself has excellent high-frequency characteristics and moisture resistance, but due to the influence of glass cloth or the like used to increase dimensional stability, the high-frequency characteristics and moisture resistance of the entire substrate are low. As for the PI substrate, the high frequency characteristics are significantly inferior to those of the PTFE substrate, and the hygroscopicity is large, and the high frequency characteristics are extremely deteriorated by moisture absorption.
そこで、特許文献1には、熱可塑性液晶ポリマーフィルムからなる誘電体を媒質とする表面波伝送線路が開示されている。
この文献では、低吸湿性材料である熱可塑性液晶ポリマーフィルムを媒質として利用しているため、吸湿による高周波特性の悪化を低減することが可能である。
Therefore, Patent Document 1 discloses a surface wave transmission line using a dielectric made of a thermoplastic liquid crystal polymer film as a medium.
In this document, since a thermoplastic liquid crystal polymer film, which is a low hygroscopic material, is used as a medium, it is possible to reduce deterioration of high frequency characteristics due to moisture absorption.
しかしながら、特許文献1に記載された熱可塑性液晶ポリマーフィルムでは、分子配向度SORを1.3以下とすることにより、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を良好とすることはできるが、このようなバランスを有していてもなお、液晶ポリマーは、誘電率の異方性を示しやすく、面内での誘電率のばらつきを高度に制御することは困難である。 However, the thermoplastic liquid crystal polymer film described in Patent Document 1 has a good balance of mechanical and thermal properties between the MD and TD directions by setting the molecular orientation SOR to 1.3 or less. However, even with such a balance, liquid crystal polymers tend to exhibit dielectric anisotropy, and it is difficult to highly control variation in dielectric constant in the plane. is there.
従って、本発明の目的は、面方向の熱膨張係数が所定の範囲内にあるとともに、面内における誘電率のばらつきが極めて少ない熱可塑性液晶ポリマーフィルムを提供することにある。
本発明の別の目的は、上述の効果に加えて、強伸度特性に優れている熱可塑性液晶ポリマーフィルムを提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a thermoplastic liquid crystal polymer film having a coefficient of thermal expansion in a plane direction within a predetermined range and a very small variation in dielectric constant in the plane.
Another object of the present invention is to provide a thermoplastic liquid crystal polymer film having excellent strength and elongation properties in addition to the effects described above.
本発明の他の目的は、ミリ波アンテナを形成するのに好適な熱可塑性液晶ポリマーフィルムを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、伝送損失を低減することができる伝送線路を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a thermoplastic liquid crystal polymer film suitable for forming a millimeter wave antenna.
Still another object of the present invention is to provide a transmission line that can reduce transmission loss.
本発明の発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、(1)ミリ波アンテナ用基材では、極めて小さい誘電率のばらつきが求められるため、従来測定していた誘電率の測定方法では、面方向において誘電率を精度よく測定することができていなかったことを見出した。
そこで、さらに研究を進めた結果、(2)極めて小さい誘電率のばらつきの評価方法を確立することができただけでなく、(3)原反フィルムの誘電率分布に応じて、熱処理条件を精密に制御することで、誘電率のばらつきが非常に小さいだけでなく、熱膨張係数が所定の範囲に存在する熱可塑性液晶ポリマーフィルムを得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
The inventors of the present invention have made extensive studies in order to achieve the above object. As a result, (1) a very small variation in dielectric constant is required for a millimeter-wave antenna substrate. In the measurement method, it was found that the dielectric constant could not be accurately measured in the plane direction.
As a result of further research, (2) not only established a method for evaluating extremely small variations in dielectric constant, but also (3) precise heat treatment conditions according to the dielectric constant distribution of the raw film. It has been found that a thermoplastic liquid crystal polymer film having not only a very small variation in dielectric constant but also a thermal expansion coefficient within a predetermined range can be obtained by controlling to the above, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、光学的に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(以下、これを熱可塑性液晶ポリマーフィルムと称する)であって、
熱膨張係数0〜25ppm/℃であるとともに、
面内における誘電率の変動係数C(%)が、下記式(1)を満たす熱可塑性液晶ポリマーフィルムである。
C=σ/εave×100<0.40 (1)
(ここで、C:変動係数、σ:標準偏差、εave:平均値を示す。)
That is, the present invention is a film made of a thermoplastic polymer capable of forming an optically anisotropic melt phase (hereinafter referred to as a thermoplastic liquid crystal polymer film),
The thermal expansion coefficient is 0 to 25 ppm / ° C.
The in-plane dielectric constant variation coefficient C (%) is a thermoplastic liquid crystal polymer film satisfying the following formula (1).
C = σ / ε ave × 100 <0.40 (1)
(Here, C: coefficient of variation, σ: standard deviation, ε ave : average value)
前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムの誘電率の平均値は、例えば、3.30以下であってもよい。また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの15GHzにおける誘電正接は、0.005以下であってもよい。 The average value of the dielectric constant of the thermoplastic liquid crystal polymer film may be, for example, 3.30 or less. The dielectric loss tangent at 15 GHz of the thermoplastic liquid crystal polymer film may be 0.005 or less.
このような熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、高周波回路基板材料として有用に用いることができ、特にミリ波アンテナ用フィルムとして好適に用いることができる。 Such a thermoplastic liquid crystal polymer film can be usefully used as a high-frequency circuit board material, and can be particularly suitably used as a film for a millimeter wave antenna.
また、本発明は、少なくとも1つの導体と、少なくとも1つの絶縁体とを含む伝送線路であって、
前記絶縁体は、上述される熱可塑性液晶ポリマーフィルムから形成され、周波数15GHzおよび40GHzにおける伝送損失Y(dB/cm)および周波数X(GHz)の差の比(ΔY/ΔX)が、−0.020〜−0.010である伝送線路についても包含する。
Further, the present invention is a transmission line including at least one conductor and at least one insulator,
The insulator is formed of the above-described thermoplastic liquid crystal polymer film, and a ratio (ΔY / ΔX) of a difference between transmission loss Y (dB / cm) and frequency X (GHz) at frequencies of 15 GHz and 40 GHz is −0. The transmission line which is 020 to -0.010 is also included.
本発明では、面方向の熱膨張係数が所定の範囲内にあるとともに、面内における誘電率のばらつきが極めて少ない熱可塑性液晶ポリマーフィルムを得ることができる。
このような熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、誘電特性に優れるとともに、熱可塑性液晶ポリマーに由来する強伸度特性にも優れている。
According to the present invention, it is possible to obtain a thermoplastic liquid crystal polymer film having a thermal expansion coefficient in the plane direction within a predetermined range and an extremely small variation in dielectric constant within the plane.
Such a thermoplastic liquid crystal polymer film is excellent in dielectric properties and also in strong elongation properties derived from the thermoplastic liquid crystal polymer.
本発明の熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、誘電率のばらつきが極めて少ないため、ミリ波アンテナを形成するのに好適に用いることができる。
また、本発明では、面内における誘電率のばらつきが極めて少ない熱可塑性液晶ポリマーフィルムを利用して、伝送損失を低減することができる伝送線路を得ることができる。
Since the thermoplastic liquid crystal polymer film of the present invention has very little variation in dielectric constant, it can be suitably used for forming a millimeter wave antenna.
Further, in the present invention, a transmission line capable of reducing transmission loss can be obtained by using a thermoplastic liquid crystal polymer film having very little variation in dielectric constant in the plane.
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきでない。この発明の範囲は添付のクレームによって定まる。
本発明は、熱膨張係数0〜25ppm/℃であるとともに、面内における誘電率の変動係数C(%)が、下記式(1)を満たす熱可塑性液晶ポリマーフィルムである。
C=σ/εave×100<0.40 (1)
(ここで、C:変動係数、σ:標準偏差、εave:平均値を示す。)
The present invention is a thermoplastic liquid crystal polymer film having a thermal expansion coefficient of 0 to 25 ppm / ° C. and an in-plane dielectric constant variation coefficient C (%) satisfying the following formula (1).
C = σ / ε ave × 100 <0.40 (1)
(Here, C: coefficient of variation, σ: standard deviation, ε ave : average value)
[熱可塑性液晶ポリマー]
熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、溶融成形できる液晶性ポリマーから形成され、この熱可塑性液晶ポリマーは、溶融成形できる液晶性ポリマーであれば特にその化学的構成については特に限定されるものではないが、例えば、熱可塑性液晶ポリエステル、又はこれにアミド結合が導入された熱可塑性液晶ポリエステルアミドなどを挙げることができる。
[Thermoplastic liquid crystal polymer]
The thermoplastic liquid crystal polymer film is formed from a liquid crystalline polymer that can be melt-molded. The thermoplastic liquid crystal polymer is not particularly limited as long as it has a chemical structure as long as it is a liquid crystalline polymer that can be melt-molded. , Thermoplastic liquid crystal polyester, or thermoplastic liquid crystal polyester amide having an amide bond introduced therein.
また熱可塑性液晶ポリマーは、芳香族ポリエステルまたは芳香族ポリエステルアミドに、更にイミド結合、カーボネート結合、カルボジイミド結合やイソシアヌレート結合などのイソシアネート由来の結合等が導入されたポリマーであってもよい。 The thermoplastic liquid crystal polymer may be a polymer in which an isocyanate-derived bond such as an imide bond, a carbonate bond, a carbodiimide bond, or an isocyanurate bond is further introduced into an aromatic polyester or an aromatic polyester amide.
本発明に用いられる熱可塑性液晶ポリマーの具体例としては、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熱可塑性液晶ポリエステルおよび熱可塑性液晶ポリエステルアミドを挙げることができる。ただし、光学的に異方性の溶融相を形成し得るポリマーを形成するためには、種々の原料化合物の組合せには適当な範囲があることは言うまでもない。 Specific examples of the thermoplastic liquid crystal polymer used in the present invention include known thermoplastic liquid crystal polyesters and thermoplastic liquid crystal polyester amides derived from the compounds (1) to (4) listed below and derivatives thereof. Can be mentioned. However, it goes without saying that there is an appropriate range of combinations of various raw material compounds in order to form a polymer capable of forming an optically anisotropic melt phase.
(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)
(2)芳香族または脂肪族ジカルボン酸(代表例は表2参照)
(3)芳香族ヒドロキシカルボン酸(代表例は表3参照)
(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)
これらの原料化合物から得られる液晶ポリマーの代表例として表5および6に示す構造単位を有する共重合体を挙げることができる。 Representative examples of the liquid crystal polymer obtained from these raw material compounds include copolymers having the structural units shown in Tables 5 and 6.
これらの共重合体のうち、p―ヒドロキシ安息香酸および/または6−ヒドロシキ−2−ナフトエ酸を少なくとも繰り返し単位として含む重合体が好ましく、特に、(i)p−ヒドロキシ安息香酸と6−ヒドロシキ−2−ナフトエ酸との繰り返し単位を含む重合体、(ii)p−ヒドロキシ安息香酸および6−ヒドロシキ−2−ナフトエ酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ヒドロキシカルボン酸と、4,4’−ジヒドロキシビフェニルおよびヒドロキノンからなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジオールと、テレフタル酸、イソフタル酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジカルボン酸との繰り返し単位を含む重合体が好ましい。 Of these copolymers, a polymer containing at least p-hydroxybenzoic acid and / or 6-hydroxy-2-naphthoic acid as a repeating unit is preferable, and in particular, (i) p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxyoxy- A polymer containing a repeating unit with 2-naphthoic acid, (ii) at least one aromatic hydroxycarboxylic acid selected from the group consisting of p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid, and 4,4 ′ A repeating unit of at least one aromatic diol selected from the group consisting of dihydroxybiphenyl and hydroquinone and at least one aromatic dicarboxylic acid selected from the group consisting of terephthalic acid, isophthalic acid and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid Polymers containing are preferred.
例えば、(i)の重合体では、熱可塑性液晶ポリマーが、少なくともp−ヒドロキシ安息香酸と6−ヒドロシキ−2−ナフトエ酸との繰り返し単位を含む場合、繰り返し単位(A)のp−ヒドロキシ安息香酸と、繰り返し単位(B)の6−ヒドロシキ−2−ナフトエ酸とのモル比(A)/(B)は、液晶ポリマー中、(A)/(B)=10/90〜90/10程度であるのが望ましく、より好ましくは、(A)/(B)=50/50〜85/15程度であってもよく、さらに好ましくは、(A)/(B)=60/40〜80/20程度であってもよい。 For example, in the polymer (i), when the thermoplastic liquid crystal polymer contains at least repeating units of p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid, the repeating unit (A) of p-hydroxybenzoic acid is used. And the molar ratio (A) / (B) of the repeating unit (B) to 6-hydroxy-2-naphthoic acid is (A) / (B) = about 10/90 to 90/10 in the liquid crystal polymer. Desirably, it is desirable that (A) / (B) = about 50/50 to 85/15, and more preferably (A) / (B) = 60/40 to 80/20. It may be a degree.
また、(ii)の重合体の場合、p−ヒドロキシ安息香酸および6−ヒドロシキ−2−ナフトエ酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ヒドロキシカルボン酸(C)と、4,4’−ジヒドロキシビフェニルおよびヒドロキノンからなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジオール(D)と、テレフタル酸、イソフタル酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジカルボン酸(E)の、液晶ポリマーにおける各繰り返し単位のモル比は、芳香族ヒドロキシカルボン酸(C):前記芳香族ジオール(D):前記芳香族ジカルボン酸(E)=30〜80:35〜10:35〜10程度であってもよく、より好ましくは、(C):(D):(E)=35〜75:32.5〜12.5:32.5〜12.5程度であってもよく、さらに好ましくは、(C):(D):(E)=40〜70:30〜15:30〜15程度であってもよい。 In the case of the polymer (ii), at least one aromatic hydroxycarboxylic acid (C) selected from the group consisting of p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid, and 4,4′-dihydroxy At least one aromatic diol (D) selected from the group consisting of biphenyl and hydroquinone, and at least one aromatic dicarboxylic acid (E) selected from the group consisting of terephthalic acid, isophthalic acid and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid. The molar ratio of each repeating unit in the liquid crystal polymer is about aromatic hydroxycarboxylic acid (C): aromatic diol (D): aromatic dicarboxylic acid (E) = about 30-80: 35-10: 35-10. More preferably, (C) :( D) :( E) = 35 to 75: 32.5 to 12.5: 3 May be about .5~12.5, more preferably, (C) :( D) :( E) = 40~70: it may be about 30 to 15: 30-15.
また、芳香族ジカルボン酸に由来する繰り返し構造単位と芳香族ジオールに由来する繰り返し構造単位とのモル比は、(D)/(E)=95/100〜100/95であることが好ましい。この範囲をはずれると、重合度が上がらず機械強度が低下する傾向がある。 Moreover, it is preferable that the molar ratio of the repeating structural unit derived from aromatic dicarboxylic acid and the repeating structural unit derived from aromatic diol is (D) / (E) = 95 / 100-100 / 95. Outside this range, the degree of polymerization does not increase and the mechanical strength tends to decrease.
なお、本発明にいう溶融時における光学的異方性とは、例えば試料をホットステージにのせ、窒素雰囲気下で昇温加熱し、試料の透過光を観察することにより認定できる。 The optical anisotropy at the time of melting referred to in the present invention can be recognized by, for example, placing a sample on a hot stage, heating and heating in a nitrogen atmosphere, and observing the transmitted light of the sample.
熱可塑性液晶ポリマーとして好ましいものは、融点(以下、Mpと称す)が260〜360℃の範囲のものであり、さらに好ましくはMpが270〜350℃のものである。なお、Mpは示差走査熱量計((株)島津製作所DSC)により主吸熱ピークが現れる温度を測定することにより求められる。 The thermoplastic liquid crystal polymer preferably has a melting point (hereinafter referred to as Mp) in the range of 260 to 360 ° C, more preferably Mp of 270 to 350 ° C. Mp is determined by measuring the temperature at which the main endothermic peak appears with a differential scanning calorimeter (Shimadzu Corporation DSC).
前記熱可塑性液晶ポリマーには、本発明の効果を損なわない範囲内で、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステルエーテルケトン、フッ素樹脂等の熱可塑性ポリマーを添加してもよい。 The thermoplastic liquid crystal polymer may include a thermoplastic polymer such as polyethylene terephthalate, modified polyethylene terephthalate, polyolefin, polycarbonate, polyarylate, polyamide, polyphenylene sulfide, polyester ether ketone, and fluororesin within a range not impairing the effects of the present invention. It may be added.
[熱可塑性液晶ポリマーフィルムの製造方法]
本発明に使用される熱可塑性液晶ポリマーフィルムの原反(以下、原反フィルムと称する場合がある)は、前記熱可塑性液晶ポリマーを押出成形して得られる。熱可塑性液晶ポリマーの剛直な棒状分子の方向を制御できる限り、任意の押出成形法が適用できるが、円筒状に成形することで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、MD方向、TD方向に均一に延伸できることから、誘電率のばらつきが小さいフィルム製膜を得るにはインフレーション法を用いることが好ましい。
[Method for producing thermoplastic liquid crystal polymer film]
The raw material of the thermoplastic liquid crystal polymer film used in the present invention (hereinafter sometimes referred to as the raw material film) is obtained by extrusion molding of the thermoplastic liquid crystal polymer. As long as the direction of the rigid rod-like molecule of the thermoplastic liquid crystal polymer can be controlled, any extrusion method can be applied, but not only in the mechanical axis direction of the film (hereinafter abbreviated as MD direction) by forming into a cylindrical shape, Since stress is also applied in a direction perpendicular to this (hereinafter abbreviated as TD direction) and the film can be uniformly stretched in the MD direction and TD direction, the inflation method is used to obtain a film having a small variation in dielectric constant. Is preferred.
また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムには、押出成形した後に、必要に応じて延伸を行ってもよい。延伸方法自体は公知であり、二軸延伸、一軸延伸のいずれを採用してもよいが、分子配向度を制御することがより容易であることから、二軸延伸が好ましい。また、延伸は、公知の一軸延伸機、同時二軸延伸機、逐次二軸延伸機などが使用できる。 The thermoplastic liquid crystal polymer film may be stretched as necessary after extrusion. The stretching method itself is known, and either biaxial stretching or uniaxial stretching may be adopted, but biaxial stretching is preferred because it is easier to control the degree of molecular orientation. For stretching, a known uniaxial stretching machine, simultaneous biaxial stretching machine, sequential biaxial stretching machine or the like can be used.
本発明において、最も重要な点は、原反フィルムの誘電率のばらつきを低減させるために、フィルムへの熱処理条件を制御している点である。すなわち、本発明者らは、誘電率を従来では不可能であったレベルにまで正確に測定し、原反フィルムの誘電率が面方向においてばらついていることを見出しただけでなく、誘電率が熱処理条件で変化することをも見出したため、今回、新たに、面方向において誘電率のばらつきを低減させた熱可塑性液晶ポリマーフィルムを作製することができたのである。 In the present invention, the most important point is that the heat treatment conditions for the film are controlled in order to reduce the variation in the dielectric constant of the raw film. That is, the present inventors have not only found that the dielectric constant of the raw film varies in the plane direction, but accurately measured the dielectric constant to a level that was impossible in the past, and the dielectric constant is Since it has also been found that the temperature changes depending on the heat treatment conditions, a thermoplastic liquid crystal polymer film having a reduced variation in dielectric constant in the plane direction can be newly produced.
熱処理としては、フィルムの熱膨張係数および誘電率のばらつきを制御できる限り限定されないが、例えば、得られた原反フィルムは、幅方向(すなわち、TD方向)において複数ブロック(例えば、2〜5ブロック、好ましくは3ブロック)にわけて、各ブロックにおけるMD方向およびTD方向の誘電率が測定される。
なお、ここで、MD方向およびTD方向の誘電率は、後述する実施例に記載した方法により測定される値である。
The heat treatment is not limited as long as the variation of the thermal expansion coefficient and dielectric constant of the film can be controlled. For example, the obtained raw film has a plurality of blocks (for example, 2 to 5 blocks) in the width direction (that is, TD direction). (Preferably 3 blocks), and the dielectric constant in the MD direction and the TD direction in each block is measured.
Here, the dielectric constants in the MD direction and the TD direction are values measured by the method described in Examples described later.
より詳細には、例えば、幅方向(すなわち、TD方向)において3ブロックに原反フィルムを分ける場合、フィルムは、左ブロック、中央ブロック、および右ブロックの3つに分けられる。そして、左ブロック、中央ブロック、右ブロックのそれぞれのブロックについてサンプルを切り出し、MD方向、TD方向の誘電率を決定する。 More specifically, for example, when the original film is divided into three blocks in the width direction (that is, the TD direction), the film is divided into three blocks: a left block, a center block, and a right block. Then, a sample is cut out for each of the left block, the central block, and the right block, and the dielectric constants in the MD direction and the TD direction are determined.
なお、ブロックの幅に関しては、フィルムの種類などに応じて適宜設定することが可能であるが、各ブロックの幅は均一であるのが好ましい。 The width of the block can be set as appropriate according to the type of film and the like, but the width of each block is preferably uniform.
次いで、各ブロックのMD方向とTD方向との誘電率の比(PMD/PTD)をとり、PMD/PTD<1であれば、そのブロックの熱処理温度を、PMD/PTD≧1であるブロックの熱処理温度よりも低く(例えば、0.5〜5℃程度、好ましくは1〜4℃程度)設定することにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルム全体の誘電率のばらつきを低減することができる。 Next, the ratio of the dielectric constant between the MD direction and the TD direction of each block (P MD / P TD ) is taken. If P MD / P TD <1, the heat treatment temperature of the block is set to P MD / P TD ≧ By setting the temperature lower than the heat treatment temperature of the block being 1 (for example, about 0.5 to 5 ° C., preferably about 1 to 4 ° C.), variation in the dielectric constant of the entire thermoplastic liquid crystal polymer film can be reduced. it can.
このような熱処理としては、種々の方式を用いることができ、熱処理条件は、加熟ロールの温度、加熱炉の温度などを調整することによって行なうことができる。 Various methods can be used for such heat treatment, and the heat treatment conditions can be performed by adjusting the temperature of the ripening roll, the temperature of the heating furnace, and the like.
例えば、加熱ロールを用いる場合、熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、少なくとも一方の表面を支持体と重ね合わせて、加熱ロールを用いて、各ブロック別に熱処理を行うことができる。
また、加熱炉では、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを単独で、または熱可塑性液晶ポリマーフィルムと支持体との積層体として、適当な温度に設定された加熱炉内において、各ブロック別に熱処理を行うことができる。
For example, when a heating roll is used, the thermoplastic liquid crystal polymer film can be subjected to heat treatment for each block using a heating roll with at least one surface superimposed on a support.
Further, in the heating furnace, the thermoplastic liquid crystal polymer film alone or as a laminate of the thermoplastic liquid crystal polymer film and the support may be subjected to heat treatment for each block in a heating furnace set at an appropriate temperature. it can.
熱処理温度は、支持体として使用する材質の熱膨張係数に応じて適宜設定することができるが、例えば、熱処理温度の範囲は、(フィルムの融点−10℃)〜(フィルムの融点+10℃)であってもよく、好ましくは(フィルムの融点−5℃)〜(フィルムの融点+5℃)であってもよい。 The heat treatment temperature can be appropriately set according to the thermal expansion coefficient of the material used as the support. For example, the heat treatment temperature ranges from (melting point of film −10 ° C.) to (melting point of film + 10 ° C.). Preferably, it may be (melting point of film −5 ° C.) to (melting point of film + 5 ° C.).
すなわち、本発明では、まず、熱処理温度を制御することにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの熱膨張係数を制御することができ、さらに、原反フィルム内のブロック間において相対に熱処理温度を変化させることで、フィルム面内での誘電率のばらつきを制御することができる。 That is, in the present invention, by first controlling the heat treatment temperature, the thermal expansion coefficient of the thermoplastic liquid crystal polymer film can be controlled, and furthermore, the heat treatment temperature can be changed relatively between the blocks in the original film. Thus, variation in dielectric constant within the film plane can be controlled.
また、熱処理時間は、熱処理温度、支持体の厚さ、フィルムの厚さなどに応じて適宜設定することができるが、例えば、5〜60秒間程度であってもよく、好ましくは10〜30秒間程度であってもよい。 The heat treatment time can be appropriately set according to the heat treatment temperature, the thickness of the support, the thickness of the film, etc., but may be, for example, about 5 to 60 seconds, preferably 10 to 30 seconds. It may be a degree.
[熱可塑性液晶ポリマーフィルム]
このようにして熱処理された熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、誘電率のばらつきが高度に制御されているだけでなく、熱膨張係数についても、好適な範囲に調整することが可能である。
[Thermoplastic liquid crystal polymer film]
The thermoplastic liquid crystal polymer film thus heat-treated is not only highly controlled in variation in dielectric constant, but also can be adjusted to a suitable range in terms of thermal expansion coefficient.
(熱膨張係数)
このようにして得られた本発明の熱可塑性液晶ポリマーフィルムでは、上述したように、熱膨張係数0〜25ppm/℃を有しており、熱膨張係数は、好ましくは5〜22ppm/℃程度であってもよい。なお、熱膨張係数は、後述する実施例に記載した方法により測定される値である。
なお、ミリ波および高周波帯で使用される誘電体としては、一般的にセラミックス、テフロン(登録商標)などが使用されているが、その熱膨張係数は、セラミックスで0ppm/℃、ガラスクロス入りテフロン(登録商標)では18ppm/℃であり、使用する誘電体によって熱膨張係数が大きく異なることが課題である。それに対して、本発明では、上述のように、熱膨張係数を熱処理に応じて変化させることができるため、幅広い範囲の熱膨張係数とすることができ、例えば、回路基板として用いる場合、相手側の材料の熱膨張係数にあわせることが可能である。
(Coefficient of thermal expansion)
The thermoplastic liquid crystal polymer film of the present invention thus obtained has a thermal expansion coefficient of 0 to 25 ppm / ° C. as described above, and the thermal expansion coefficient is preferably about 5 to 22 ppm / ° C. There may be. In addition, a thermal expansion coefficient is a value measured by the method described in the Example mentioned later.
In general, ceramics, Teflon (registered trademark), and the like are used as dielectrics used in the millimeter wave and high frequency bands, and their thermal expansion coefficient is 0 ppm / ° C. for ceramics, and Teflon containing glass cloth. (Registered Trademark) is 18 ppm / ° C., and the problem is that the thermal expansion coefficient varies greatly depending on the dielectric used. On the other hand, in the present invention, as described above, since the thermal expansion coefficient can be changed according to the heat treatment, a wide range of thermal expansion coefficient can be obtained. It is possible to match the thermal expansion coefficient of the material.
(誘電率)
熱可塑性液晶ポリマーフィルムの誘電率は、例えば、15GHzにおける熱可塑性液晶ポリマーフィルムのTD方向の誘電率は、3.30以下(例えば、1.8〜3.28程度)であってもよく、好ましくは2.5〜3.25程度であってもよい。なお、誘電率は、後述する実施例に記載した方法により測定される値である。
(Dielectric constant)
The dielectric constant of the thermoplastic liquid crystal polymer film, for example, the dielectric constant in the TD direction of the thermoplastic liquid crystal polymer film at 15 GHz may be 3.30 or less (for example, about 1.8 to 3.28), preferably May be about 2.5 to 3.25. In addition, a dielectric constant is a value measured by the method described in the Example mentioned later.
本発明において特筆すべき点は、特定の製造方法を用いているため、本発明の熱可塑性液晶ポリマーフィルムでは、面内における誘電率の変動係数C(%)が下記式(1)を満たしている。
C=σ/εave×100<0.40 (1)
(ここで、C:変動係数、σ:標準偏差、εave:平均値を示す。)
The special point in the present invention is that a specific manufacturing method is used. Therefore, in the thermoplastic liquid crystal polymer film of the present invention, the coefficient of variation C (%) of the in-plane dielectric constant satisfies the following formula (1). Yes.
C = σ / ε ave × 100 <0.40 (1)
(Here, C: coefficient of variation, σ: standard deviation, ε ave : average value)
Cは、好ましくは0.30未満であってもよく、より好ましくは0.20未満であってもよい。
ここで、誘電率のばらつきを評価するうえで重要なことは、膜厚を正確に測定することと、評価するフィルムの全体の大きさに応じて適宜サンプルの取得方法を調節することである。
C may be preferably less than 0.30, more preferably less than 0.20.
Here, what is important in evaluating the variation in the dielectric constant is to accurately measure the film thickness and appropriately adjust the sample acquisition method according to the overall size of the film to be evaluated.
すなわち、以下に示す所定の方法で切り出されたサンプルをもとに、切り出されたサンプルの誘電率についての平均値および標準偏差を算出することが必要である。
(1)TD方向の切り出し方
まず、TD方向での切り出し方については、(a)フィルムの全幅28cm以上の場合と、(b)フィルムの全幅28cm未満の場合に分けて行なわれる。
That is, it is necessary to calculate the average value and the standard deviation for the dielectric constant of the cut sample based on the sample cut by the predetermined method described below.
(1) How to cut out in the TD direction First, the cutting out method in the TD direction is performed separately for (a) when the film has a total width of 28 cm or more and (b) when the film has a total width of less than 28 cm.
(a)フィルムの全幅28cm以上の場合
フィルムを均等に7列に分割後、各列の中央4cmをサンプリングする。
例えば、全幅W(cm)のとき、w=(W−4x7)/7より、サンプリング間隔w(cm)を決定する。
(A) When the total width of the film is 28 cm or more After dividing the film equally into 7 rows, the center 4 cm of each row is sampled.
For example, when the total width is W (cm), the sampling interval w (cm) is determined from w = (W−4 × 7) / 7.
次いで、このwに基づいて、TD方向の一端から他端に向かって、
第1サンプル:wx1/2〜4+wx1/2 (cm)
第2サンプル:4+wx3/2〜8+wx3/2 (cm)
第3サンプル:8+wx5/2〜12+wx5/2 (cm)
第4サンプル:12+wx7/2〜16+wx7/2 (cm)
第5サンプル:16+wx9/2〜20+wx9/2 (cm)
第6サンプル:20+wx11/2〜24+wx11/2 (cm)
第7サンプル:24+wx13/2〜28+wx13/2 (cm)
の順で、サンプルの切り出し幅を決定する。
Next, based on this w, from one end to the other in the TD direction,
First sample: wx1 / 2-4 + wx1 / 2 (cm)
Second sample: 4 + wx3 / 2 to 8 + wx3 / 2 (cm)
Third sample: 8 + wx5 / 2 to 12 + wx5 / 2 (cm)
Fourth sample: 12 + wx7 / 2 to 16 + wx7 / 2 (cm)
5th sample: 16 + wx9 / 2 to 20 + wx9 / 2 (cm)
Sixth sample: 20 + wx11 / 2 to 24 + wx11 / 2 (cm)
Seventh sample: 24 + wx13 / 2 to 28 + wx13 / 2 (cm)
In this order, the cutout width of the sample is determined.
具体的には、例えば全幅W=56cmの場合、サンプリング間隔w=(56−4x7)/7=4cmとなる。
そして、TD方向の一端から他端に向かって、2〜6cm、10〜14cm、18〜22cm、26〜30cm、34〜38cm、42〜46cm、50〜54cmの箇所においてサンプルの切り出しが行なわれる。
Specifically, for example, when the total width W = 56 cm, the sampling interval w = (56−4 × 7) / 7 = 4 cm.
Then, the sample is cut out at locations of 2 to 6 cm, 10 to 14 cm, 18 to 22 cm, 26 to 30 cm, 34 to 38 cm, 42 to 46 cm, and 50 to 54 cm from one end to the other end in the TD direction.
(b)フィルムの全幅28cm未満の場合
フィルムのTD方向において、4cm幅のサンプルを等間隔で採取できるだけ採取する。例えば、全幅W’(W’<28)とし、全幅W’から4cm幅のサンプルを採取できるサンプルの最大値をs(1≦s≦6)とすると、サンプリング間隔w’は、w’=(W’−4xs)/sとして求めることができる。
具体的には、例えば全幅W=15cmの場合、採取できるサンプルの最大値sは3であり、全幅W=18cmならば、採取できるサンプルの最大値sは4である。
(2)MD方向の切り出し方
MD方向での切り出し方についても、(a)フィルムの全長100cm以上の場合と、(b)フィルムの全長100cm未満の場合に分けて行なわれる。
(B) When the total width of the film is less than 28 cm In the TD direction of the film, samples having a width of 4 cm are collected at equal intervals. For example, when the total width W ′ (W ′ <28) is assumed and the maximum value of a sample capable of collecting a sample having a width of 4 cm from the full width W ′ is s (1 ≦ s ≦ 6), the sampling interval w ′ is w ′ = ( W'-4xs) / s.
Specifically, for example, when the full width W = 15 cm, the maximum value s of samples that can be collected is 3, and when the full width W = 18 cm, the maximum value s of samples that can be collected is 4.
(2) How to cut out in the MD direction Regarding how to cut out in the MD direction, (a) when the total length of the film is 100 cm or more and (b) when the total length of the film is less than 100 cm, it is performed separately.
(a)フィルムの全長100cm以上の場合
全長100cm以上の場合、MD方向に任意の100cmを選び、均等に10行に分割後、各行の中央5cmをサンプリングする。
(b)フィルムの全長50cm以上100cm未満の場合
フィルムをMD方向に均等に10行に分割後、各行の中央5cmをサンプリングする。
(c)フィルムの全長50cm未満の揚合
フィルムのMD方向において、5cm幅のサンプルを等間隔で採取できるだけ採取する。
(A) When the total length of the film is 100 cm or more When the total length is 100 cm or more, an arbitrary 100 cm is selected in the MD direction, and after dividing equally into 10 lines, the center 5 cm of each line is sampled.
(B) When the total length of the film is 50 cm or more and less than 100 cm After dividing the film into 10 lines evenly in the MD direction, the center 5 cm of each line is sampled.
(C) Total length of film less than 50 cm In the MD direction of the film, samples as wide as 5 cm are collected at equal intervals.
フィルムのサイズは、工業的規模での実施を確保する観点から、通常、幅12cm以上、長さ30m以上であり、幅30cm以上、長さ50m以上であることが好ましい。そのような場合、サンプル枚数は、幅3〜7列、長手6〜10行となるので、サンプル18〜70枚について測定を行うことになる。 From the viewpoint of ensuring implementation on an industrial scale, the film size is usually 12 cm or more in width and 30 m or more in length, and preferably 30 cm or more in width and 50 m or more in length. In such a case, since the number of samples is 3 to 7 columns in width and 6 to 10 rows in length, measurement is performed on 18 to 70 samples.
(誘電正接)
好ましい熱可塑性液晶ポリマーフィルムでは、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの15GHzにおける誘電正接は、0.005以下(例えば、0.0001〜0.0045程度)、好ましくは0.0005〜0.004程度であってもよい。
誘電正接が低いほど伝送損失が小さくなり、使用する回路の導体損失や形状の種類によって、伝送損失は異なるが、伝送回路は、一般的に、15GHz帯でのS21パラメータとして0.8dB/cm以下が好ましく、0.3dB/cmがより好ましい。熱可塑性液晶ポリマーフィルムの15GHzにおける誘電正接が0.005以下であると、このような伝送回路に対して好適に用いることができ、低電力化や低ノイズ化が可能となる。なお、誘電率は、後述する実施例に記載した方法により測定される値である。
(Dielectric loss tangent)
In the preferred thermoplastic liquid crystal polymer film, the dielectric loss tangent of the thermoplastic liquid crystal polymer film at 15 GHz is 0.005 or less (for example, about 0.0001 to 0.0045), preferably about 0.0005 to 0.004. Also good.
The lower the dielectric loss tangent, the smaller the transmission loss. Although the transmission loss varies depending on the conductor loss and the shape of the circuit used, the transmission circuit is generally 0.8 dB / cm or less as the S21 parameter in the 15 GHz band. Is preferable, and 0.3 dB / cm is more preferable. When the dielectric loss tangent at 15 GHz of the thermoplastic liquid crystal polymer film is 0.005 or less, it can be suitably used for such a transmission circuit, and low power and low noise can be achieved. In addition, a dielectric constant is a value measured by the method described in the Example mentioned later.
(強伸度)
また、好ましい熱可塑性液晶ポリマーフィルムでは、熱可塑性液晶ポリマーフィルムが備える優れた強伸度を低減させることなく、面内での均一な誘電率を確保することが可能であり、例えば、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの引張り破断強度は、例えば、少なくとも5kg/mm2(例えば、5〜50kg/mm2)であってもよく、好ましくは10kg/mm2以上であってもよい。
また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの引張り破断伸度は、例えば、少なくとも10%(例えば10〜60%)であってもよく、好ましくは15%以上であってもよい。なお、強伸度は、JIS C 2318に準じて測定する値である。
(Strong elongation)
In addition, in the preferred thermoplastic liquid crystal polymer film, it is possible to ensure a uniform dielectric constant in the plane without reducing the excellent strength and elongation of the thermoplastic liquid crystal polymer film, for example, thermoplastic liquid crystal The tensile breaking strength of the polymer film may be, for example, at least 5 kg / mm 2 (for example, 5 to 50 kg / mm 2 ), preferably 10 kg / mm 2 or more.
Further, the tensile elongation at break of the thermoplastic liquid crystal polymer film may be, for example, at least 10% (for example, 10 to 60%), preferably 15% or more. The strength and elongation are values measured according to JIS C 2318.
(厚み)
本発明において使用される熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、任意の厚みであってよく、そして、5mm以下の板状またはシート状のものをも包含する。ただし、高周波伝送線路に使用する場合は、厚みが厚いほど伝送損失が小さくなるので、できるだけ厚みを厚くする必要がある。しかしながら電気絶縁層として熱可塑性液晶ポリマーフィルムを単独で用いる場合、そのフィルムの膜厚は、10〜500μmの範囲内にあることが好ましく、15〜200μmの範囲内がより好ましい。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、フィルム膜厚10〜200μmの範囲のフィルムを積層させて任意の厚みを得る方法を使用してもよい。
(Thickness)
The thermoplastic liquid crystal polymer film used in the present invention may have any thickness, and includes a plate or sheet of 5 mm or less. However, when it is used for a high-frequency transmission line, the transmission loss decreases as the thickness increases, so it is necessary to increase the thickness as much as possible. However, when a thermoplastic liquid crystal polymer film is used alone as the electrical insulating layer, the film thickness is preferably in the range of 10 to 500 μm, and more preferably in the range of 15 to 200 μm. When the thickness of the film is too thin, the rigidity and strength of the film are reduced. Therefore, a method of obtaining an arbitrary thickness by laminating films having a film thickness in the range of 10 to 200 μm may be used.
特に、本発明のフィルムは、ミリ波アンテナ用フィルムとして好適に用いることができる。ミリ波アンテナ用途においては、誘電率がばらつくと、伝播速度変動や周波数変動となり、アンテナ性能を著しく低下させるため、近年、誘電率のばらつきが極めて低い材料が望まれている。本発明のフィルムでは、C<0.40を達成することができるため、設計上の制約をクリアすることができ、実用的なミリ波アンテナ用フィルムとして用いることができる。 In particular, the film of the present invention can be suitably used as a film for a millimeter wave antenna. In millimeter-wave antenna applications, if the dielectric constant varies, it causes propagation speed fluctuations and frequency fluctuations, and the antenna performance is significantly reduced. In recent years, materials with extremely low dielectric constant variations have been desired. Since C <0.40 can be achieved in the film of the present invention, design constraints can be cleared and the film can be used as a practical millimeter-wave antenna film.
[伝送線路]
本発明の伝送線路は、少なくとも1つの導体と、少なくとも1つの絶縁体とを含んでおり、上記熱可塑性液晶ポリマーフィルムを絶縁体として用いる限り、その形態は特に限定されず、各種伝送線路、例えば、同軸線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレナー線路、平行線路などの公知または慣用の伝送線路とすることが可能である。
[Transmission line]
The transmission line of the present invention includes at least one conductor and at least one insulator, and the form thereof is not particularly limited as long as the thermoplastic liquid crystal polymer film is used as an insulator. Various transmission lines such as, for example, , A coaxial line, a strip line, a microstrip line, a coplanar line, a parallel line, and the like can be used as well-known or conventional transmission lines.
このような伝送線路では、周波数15GHzおよび40GHzにおける伝送損失Y(dB/cm)および周波数X(GHz)の差の比(ΔY/ΔX)を、−0.020〜−0.010、好ましくは−0.018〜−0.008とすることができる。
ここで、ΔY=(40GHzの伝送損失)−(15GHzの伝送損失)であり、ΔX=40−15である。なお、(ΔY/ΔX)の単位は、dB/(cmxGHz)である。
In such a transmission line, the ratio (ΔY / ΔX) of the difference between transmission loss Y (dB / cm) and frequency X (GHz) at frequencies of 15 GHz and 40 GHz is −0.020 to −0.010, preferably − It can be set to 0.018 to -0.008.
Here, ΔY = (40 GHz transmission loss) − (15 GHz transmission loss), and ΔX = 40−15. The unit of (ΔY / ΔX) is dB / (cm × GHz).
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例により何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例においては、下記の方法により各種物性を測定した。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited at all by this Example. In the following examples and comparative examples, various physical properties were measured by the following methods.
[膜厚]
誘電率測定の中心点から6mm四方の領域について、等間隔に9筒所測定した平均値をサンプルの膜厚とし、接触式リニアゲージ(小野測器製HS3412)を用いて測定した。
[Film thickness]
For an area 6 mm square from the center point of the dielectric constant measurement, the average value measured at nine cylinders at equal intervals was taken as the film thickness of the sample, and the measurement was performed using a contact linear gauge (HS3412 manufactured by Ono Sokki).
[誘電率測定]
王子計測機器(株)製分子配向計「MOA6015」を用いて、TD方向、MD方向のそれぞれにおいて採取した各サンプルについて、TD方向、MD方向の15GHzでの誘電率および誘電正接を測定した。また、測定の際に入力する膜厚は、上述した膜厚を採用した。
[Dielectric constant measurement]
Using a molecular orientation meter “MOA6015” manufactured by Oji Scientific Instruments Co., Ltd., the dielectric constant and dielectric loss tangent at 15 GHz in the TD direction and MD direction were measured for each sample collected in each of the TD direction and MD direction. Moreover, the film thickness mentioned above was employ | adopted for the film thickness input in the case of a measurement.
[熟膨張係数(CTE)]
熱機械分析装置(TMA)を用いて、5℃/分の速度で25℃から200℃まで昇温した後、20℃/分の速度で30℃まで冷却し、再び5℃/分の速度で昇温したときの、30℃および150℃の間で測定した。フィルムのTD方向、MD方向の双方について測定し、平均値をフィルムの熱膨張係数とした。
[Mature expansion coefficient (CTE)]
Using a thermomechanical analyzer (TMA), the temperature was raised from 25 ° C. to 200 ° C. at a rate of 5 ° C./min, cooled to 30 ° C. at a rate of 20 ° C./min, and again at a rate of 5 ° C./min. It measured between 30 degreeC and 150 degreeC when it heated up. The film was measured in both the TD direction and the MD direction, and the average value was defined as the thermal expansion coefficient of the film.
[力学的特性(引張り破断強度及び引張り破断伸度)]
引張り破断強度及び引張り破断伸度は、引張り試験機を用いて、JIS C 2318に準じて測定した。
[Mechanical properties (tensile breaking strength and tensile breaking elongation)]
The tensile breaking strength and tensile breaking elongation were measured according to JIS C 2318 using a tensile tester.
[伝送損失]
ベクトル・ネットワークアナライザ(アジレント・テクノロジー(株)製、HP8753D)を使用し、温度20℃、湿度65%RH環境下、15〜40GHzの周波数の範囲において伝送損失を測定した。
[Transmission loss]
A vector network analyzer (HP8753D, manufactured by Agilent Technologies) was used, and transmission loss was measured in a frequency range of 15 to 40 GHz under a temperature of 20 ° C. and a humidity of 65% RH.
(実施例1〜4および比較例1・2)
(1)原反熱可塑性液晶ポリマーフィルムの作製
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(モル比:73/27)で、融点が280℃である熱可塑性液晶ポリマーを単軸押0出機で加熱混練し、環状インフレーションダイ(ダイ直径46.0mm、ダイスリット間隔800μm)から、溶融押出し、融点280℃、膜厚100μmの原反フィルムを作製した。得られた原反フィルムは、Lotにより、それぞれの誘電率がばらついていた。原反フィルムのMD方向とTD方向の誘電率を、表7に示す。
(Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2)
(1) Production of Raw Antithermoplastic Liquid Crystal Polymer Film 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 (molar ratio: 73/27). Was kneaded with a single-screw extruder and melt extruded from an annular inflation die (die diameter 46.0 mm, die slit interval 800 μm) to produce a raw film having a melting point of 280 ° C. and a film thickness of 100 μm. The obtained raw film had different dielectric constants due to Lot. Table 7 shows the dielectric constant of the original film in the MD direction and the TD direction.
(2)熱処理
支持体として、厚さ50μmのアルミニウム箔を用い、連続熱ロールプレス装置に耐熱ゴムロール(硬さ90度)と、加熱金属ロールを取り付け、耐熱ゴムロール面に熱可塑性液晶ポリマーフィルム原反が、加熱金属ロール面にアルミニウム箔が接触するようにロール間に供給し、260℃の加熱状態で圧力10kg/cm2で圧着して、熱可塑性液晶ポリマーフィルム/アルミニウムの構成の積層板を作製した。続いて、炉内において、左側、中央、右側をそれぞれ表7に示す所定の温度に精密に制御した炉長1.5mの熱風循環式熱処理炉に、前記積層板を3m/分の速度で加熱処理し、熱処理後の積層板を得た。得られた積層板において、フィルムを支持体に対して180°の角度で剥がし、誘電率および熱膨張係数が制御された熱可塑性液晶ポリマーフィルム(TD方向の幅:530mm、MD方向の長さ:100m、厚み:100μm、引張り破断強度:30kg/mm2、引張り破断伸度:45%)を得た。得られたフィルムのその他の物性を表7に示す。
(2) Heat treatment A 50 μm thick aluminum foil is used as a support, a heat-resistant rubber roll (hardness of 90 degrees) and a heated metal roll are attached to a continuous hot roll press machine, and the thermoplastic liquid crystal polymer film original fabric is mounted on the heat-resistant rubber roll surface. However, it is supplied between the rolls so that the aluminum foil is in contact with the heated metal roll surface, and is pressure-bonded at a pressure of 10 kg / cm 2 in a heated state at 260 ° C. to produce a laminate having a structure of thermoplastic liquid crystal polymer film / aluminum. did. Subsequently, in the furnace, the laminated plate was heated at a rate of 3 m / min in a hot air circulation type heat treatment furnace having a furnace length of 1.5 m in which the left side, the center, and the right side were precisely controlled to the predetermined temperatures shown in Table 7, respectively. It processed and the laminated board after heat processing was obtained. In the obtained laminated plate, the film was peeled off at an angle of 180 ° with respect to the support, and a thermoplastic liquid crystal polymer film with controlled dielectric constant and thermal expansion coefficient (TD direction width: 530 mm, MD direction length: 100 m, thickness: 100 μm, tensile breaking strength: 30 kg / mm 2 , tensile breaking elongation: 45%). Table 7 shows other physical properties of the obtained film.
(3)ストリップ線路の作製
(2)で得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルムと、厚み18μmの中心導体とを使用して、長さ50mm、幅200μmのストリップ線路を以下に述べる方法で作製した。なお、絶縁層の厚みと誘電率から特性インピーダンス(Z0)が50±2Ωになるように配線幅を設計した。
(3) Production of Strip Line Using the thermoplastic liquid crystal polymer film obtained in (2) and a central conductor having a thickness of 18 μm, a strip line having a length of 50 mm and a width of 200 μm was produced by the method described below. The wiring width was designed so that the characteristic impedance (Z0) was 50 ± 2Ω from the thickness and dielectric constant of the insulating layer.
具体的には、まず、図1(a)に示すように、2枚の熱可塑性液晶ポリマーフィルム11,11について、それぞれのフィルムのTD方向がストリップ線路の長手方向となるように位置あわせをし、中心導体(信号ラインとしての導体)13を、中心導体13の長手方向がストリップ線路の長手方向と一致するようにして前記熱可塑性液晶ポリマーフィルム11,11で上下に挟み、さらにこれらの熱可塑性液晶ポリマーフィルム11,11の外側にグラウンドプレーンとしての面状接地導体14,14を配設して、組立体を作製した。
Specifically, first, as shown in FIG. 1 (a), the two thermoplastic liquid
ついで、この組立体を熱プレス装置の金属プレート15,15の間に入れ、金属プレートの表面温度300℃、面圧4MPaの条件で熱圧着させ、(b)に示すストリップ線路を作製した。なお、このストリップ線路は、軸断面が略長方形状の線状の絶縁体12と、絶縁体12の内部に配設された信号ラインとしてのストリップ状の中心導体13と、絶縁体12を挟んで両側に配設された面状接地導体14,14で構成されている。得られたストリップ線路の物性を表7に示す。
Next, this assembly was placed between the
表7に示すように、原反フィルムに対して、後処理において熱処理を行っていない比較例1および比較例2では、誘電率のばらつきを制御することができない。一方で、実施例1〜4では、熱処理を行うことによって、面方向の誘電率のばらつきが極めて低レベルに抑制されている。さらに、実施例1〜3においては、異なる範囲の温度で熱処理が行われているため、それぞれのフィルムの熱膨張係数を変化させることができ、幅広い範囲の熱膨張係数を有する熱可塑性液晶ポリマーフィルムを得ることができる。 As shown in Table 7, variations in dielectric constant cannot be controlled in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in which heat treatment was not performed on the raw film in post-processing. On the other hand, in Examples 1 to 4, variation in the dielectric constant in the plane direction is suppressed to an extremely low level by performing heat treatment. Further, in Examples 1 to 3, since the heat treatment is performed at different temperatures, the thermal expansion coefficient of each film can be changed, and the thermoplastic liquid crystal polymer film having a wide range of thermal expansion coefficients. Can be obtained.
本発明の熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、回路基板材料として利用することが可能であり、特に誘電率の均一性を生かして、高周波回路基板材料として有用に用いることができる。 The thermoplastic liquid crystal polymer film of the present invention can be used as a circuit board material, and can be usefully used as a high-frequency circuit board material by taking advantage of the uniformity of the dielectric constant.
以上のとおり、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described. However, various additions, modifications, or deletions are possible without departing from the spirit of the present invention, and such modifications are also included in the scope of the present invention. It is.
11…熱可塑性液晶ポリマーフィルム
12…絶縁体
13…中心導体
14…面状接地導体
15…金属プレート
DESCRIPTION OF
Claims (5)
熱膨張係数0〜25ppm/℃であるとともに、
面内における誘電率の変動係数C(%)が、下記式(1)を満たす熱可塑性液晶ポリマーフィルム。
C=σ/εave×100<0.40 (1)
(ここで、C:変動係数、σ:標準偏差、εave:平均値を示す。) A film comprising a thermoplastic polymer capable of forming an optically anisotropic melt phase (hereinafter referred to as a thermoplastic liquid crystal polymer film),
The thermal expansion coefficient is 0 to 25 ppm / ° C.
A thermoplastic liquid crystal polymer film having an in-plane dielectric constant coefficient of variation C (%) satisfying the following formula (1).
C = σ / ε ave × 100 <0.40 (1)
(Here, C: coefficient of variation, σ: standard deviation, ε ave : average value)
前記絶縁体は、請求項1〜4のいずれか一項に記載された熱可塑性液晶ポリマーフィルムから形成され、周波数15GHzおよび40GHzにおける伝送損失Y(dB/cm)および周波数X(GHz)の差の比(ΔY/ΔX)が、−0.020〜−0.010である伝送線路。 A transmission line comprising at least one conductor and at least one insulator,
The said insulator is formed from the thermoplastic liquid crystal polymer film as described in any one of Claims 1-4, and the difference of the transmission loss Y (dB / cm) and the frequency X (GHz) in frequency 15GHz and 40GHz. A transmission line having a ratio (ΔY / ΔX) of −0.020 to −0.010.
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