JP7771961B2 - 積層フィルムの製造方法及び積層フィルム - Google Patents
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Description
特許文献1及び2には、かかる液状組成物をポリイミドフィルムの表面に塗布し加熱して形成される、ポリイミドフィルムの両面にテトラフルオロエチレン系ポリマー層を備えた積層フィルムが記載されている。
本発明は、かかる知見に基づいてなされた発明であり、その目的は、密着性に優れ、中央部の厚さに対する端部の厚さの比が所定の範囲に調整されたポリマー層を有する積層フィルム、及びその製造方法の提供にある。
<1> 表面張力を高める処理が施されたポリマーフィルムの表面に、テトラフルオロエチレン系ポリマーのパウダー及び表面張力が30mN/m以上の液状分散媒を含有し、前記パウダーの含有量が10質量%以上である液状組成物を塗布し、加熱して、前記ポリマーフィルムの表面にポリマー層が形成された積層フィルムを得る、積層フィルムの製造方法。
<2> 前記処理が、コロナ処理及びプラズマ処理からなる群より選択される少なくとも1つの親水化処理である、<1>の製造方法。
<3> 前記処理が施された前記ポリマーフィルムの表面の表面張力が、前記液状分散媒の表面張力よりも大きい、<1>又は<2>の製造方法。
<4> 前記ポリマーフィルムの表面の算術平均粗さRaが、0.01~5μmである、<1>~<3>のいずれかの製造方法。
<5> 前記処理が施された前記ポリマーフィルムの表面に、極性官能基が存在する、<1>~<4>のいずれかの製造方法。
<6> 前記パウダーの平均粒子径が、0.1~10μmである、<1>~<5>のいずれかの製造方法。
<7> 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、溶融温度が260~320℃であるテトラフルオロエチレン系ポリマーである、<1>~<6>のいずれかの製造方法。
<8> 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位を含み、全単位に対してペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位を1.5~5.0モル%含むテトラフルオロエチレン系ポリマーである、<1>~<7>のいずれかの製造方法。
<9> 前記液状組成物が、芳香族ポリマーを含有する、<1>~<8>のいずれかの製造方法。
<10> 前記ポリマーフィルムが、芳香族ポリイミドを含有する、<1>~<9>のいずれかの製造方法。
<11> 前記ポリマーフィルムの平均厚さが10μm以上であり、かつ、前記ポリマー層の平均厚さが10μm以上である、<1>~<10>のいずれかの製造方法。
<12> 表面張力を高める処理が施された表面を有するポリマーフィルムと、前記表面に形成され、テトラフルオロエチレン系ポリマーを含有するポリマー層とを備え、前記ポリマー層の中央部の厚さに対する端部の厚さの比が、1.1以下である、積層フィルム。
<13> 前記積層フィルムを、50℃、48時間の条件で予備乾燥した後、23℃の純水に24時間浸漬し、前記純水に浸漬する前後の前記積層フィルムの質量を測定したとき、以下の式に基づいて求められる吸水率が、0.1%以下である、<12>の積層フィルム。
吸水率(%)=(純水浸漬後質量-予備乾燥後質量)/予備乾燥後質量×100
<14> 前記ポリマーフィルムの平均厚さが10μm以上であり、かつ、前記ポリマー層の平均厚さが10μm以上である、<12>又は<13>の積層フィルム。
<15> 前記ポリマーフィルムの両面に、前記ポリマー層を備える、<12>~<14>のいずれかの積層フィルム。
「平均粒子径(D50)」は、レーザー回折・散乱法によって求められる対象物(パウダー又は無機フィラー)の体積基準累積50%径である。すなわち、レーザー回折・散乱法によって対象物の粒度分布を測定し、対象物の粒子の集団の全体積を100%として累積カーブを求め、その累積カーブ上で累積体積が50%となる点の粒子径である。
「D90」は、同様にして測定される、対象物の体積基準累積90%径である。
「溶融温度(融点)」は、示差走査熱量測定(DSC)法で測定したポリマーの融解ピークの最大値に対応する温度である。
「ガラス転移点(Tg)」は、動的粘弾性測定(DMA)法でポリマーを分析して測定される値である。
「比表面積」は、ガス吸着(定容法)BET多点法によりNOVA4200e(Quantachrome Instruments社製)を使用してパウダーを測定した際に求められる値である。
「粘度」は、B型粘度計を用いて、25℃で回転数が30rpmの条件下で、液状組成物を測定して求められる値である。測定を3回繰り返し、3回分の測定値の平均値とする。
「チキソ比」とは、液状組成物を回転数が30rpmの条件で測定して求められる粘度η1を回転数が60rpmの条件で測定して求められる粘度η2で除して算出される値(η1/η2)である。
「降伏強度」とは、歪みが大きくなると、歪みと応力との関係が比例しなくなり、応力を除去しても歪みが残る現象が起き始める応力を意味し、ASTM D882に従って、フィルムの引張弾性率を測定した際の「5%ひずみ時応力」の値で規定する。
「難塑性変形性」とは、支持層を塑性変形させた際に応力が増加していく特性、又は塑性変形させた際に必要な応力が大きい特性を意味し、ASTM D882に従って、フィルムの引張弾性率を測定した際の「15%ひずみ時応力」の値で規定する。
「引張弾性率」は、広域粘弾性測定装置を用いて、測定周波数10Hzにてフィルムを測定した際の値である。
「平均厚さ」とは、接触式厚み計DG-525H(小野測器社製)にて、測定子AA-026(Φ10mm、SR7)を使用して、フィルムの厚さを10点測定した測定値の平均値である。
「金属箔(金属基板)の表面の十点平均粗さ(Rzjis)」は、JIS B 0601:2013(ISO 4287:1997、Amd.1:2009)の附属書JAで規定される値である。
「算術平均粗さRa」は、JIS B 0601:2013(ISO 4287:1997、Amd.1:2009)に従って測定される、フィルムの表面における値である。
ポリマーにおける「単位」は、モノマーから直接形成された原子団であってもよく、得られたポリマーを所定の方法で処理して、構造の一部が変換された原子団であってもよい。ポリマーに含まれる、モノマーAに基づく単位を、単に「モノマーA単位」とも記す。
したがって、得られる積層フィルムは、表面張力を高める処理が施された表面を有するポリマーフィルムと、上記表面に形成され、Fポリマーを含有するポリマー層とを有する積層体である。かかる積層フィルムでは、ポリマー層の中央部の厚さに対する端部の厚さの比が所定の範囲(好ましくは1.1以下)にある。すなわち、ポリマー層の厚さのバラつきが小さくなっている。その理由は必ずしも明確ではないが、以下の通りであると考えられる。
そこで本法では、表面張力が30mN/m以上の液状分散媒を含有する液状組成物を使用する。これにより、液状組成物のポリマーフィルムの表面に対する濡れ性が高まり、ポリマーフィルムの端部にまで均一に濡れ広がり、得られるポリマー層の厚さのバラつきが小さくなったと考えられる。
Fポリマーは、熱溶融性であるのが好ましく、その溶融温度は、260~320℃が好ましく、285~320℃がより好ましい。かかるFポリマーを使用すれば、緻密かつ密着性に優れたポリマー層が形成されやすく、耐熱性に優れた積層フィルムが得られやすい。
Fポリマーのガラス転移点(Tg)は、75~125℃が好ましく、80~100℃がより好ましい。
Fポリマーの溶融粘度は、380℃において1×102~1×106Pa・sが好ましく、1×103~1×106Pa・sがより好ましい。
Fポリマーのフッ素含有量は、70質量%以上が好ましく、72~76質量%がより好ましい。
表面張力が低く、フッ素含有量が高いFポリマーは、電気物性等の物性に優れる反面、液状組成物中での分散安定性が著しく低いが、本法における液状組成物では、上述の液状分散媒の使用により、かかるFポリマーの分散安定性が改善する。
PAVEとしては、CF2=CFOCF3、CF2=CFOCF2CF3又はCF2=CFOCF2CF2CF3(以下、「PPVE」とも記す。)が好ましく、PPVEがより好ましい。
極性官能基は、Fポリマーが含有する単位に含まれていてもよく、Fポリマー主鎖の末端基に含まれていてもよい。後者のFポリマーとしては、重合開始剤、連鎖移動剤等に由来する末端基として極性官能基を有するポリマーや、プラズマ処理や電離線処理によって調製された、極性官能基を有するポリマーが挙げられる。
水酸基含有基としては、アルコール性水酸基含有基が好ましく、-CF2CH2OH、-C(CF3)2OH及び1,2-グリコール基(-CH(OH)CH2OH)がより好ましい。
カルボニル基含有基としては、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アミド基、イソシアネート基、カルバメート基(-OC(O)NH2)、酸無水物残基(-C(O)OC(O)-)、イミド残基(-C(O)NHC(O)-等)及びカーボネート基(-OC(O)O-)が好ましく、酸無水物残基がより好ましい。
また、極性官能基を有するモノマーとしては、無水イタコン酸、無水シトラコン酸及び5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物(以下、「NAH」とも記す。)が好ましい。
ポリマー(1)の具体例としては、国際公開第2018/16644号に記載されるポリマーが挙げられる。
ポリマー(2)におけるPAVE単位の含有量は、全単位に対して、2.1モル%以上が好ましく、2.2モル%以上がより好ましい。
なお、ポリマー(2)が極性官能基を有さないとは、ポリマー主鎖を構成する炭素原子数の1×106個あたり、ポリマーが有する極性官能基の数が、500個未満であることを意味する。上記極性官能基の数は、100個以下が好ましく、50個未満がより好ましい。上記極性官能基の数の下限は、通常、0個である。
フッ素化処理の方法としては、フッ素ガスを使用する方法(特開2019-194314号公報等を参照)が挙げられる。
Fパウダーは、Fポリマー以外の他のポリマーを含んでいてもよい。他のポリマーとしては、芳香族ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキシド、マレイミドが挙げられる。
無機物を含むFパウダーは、Fポリマーをコアとし、このコアの表面に、無機物を有するのが好ましい。かかるFパウダーは、例えば、Fポリマーのパウダーと無機物のパウダーとを合着(衝突、凝集等)させて得られる。
また、FパウダーのD90は、100μm未満が好ましく、90μm以下がより好ましい。
Fパウダーの比表面積は、1~8m2/gが好ましく、1~5m2/gがより好ましく、1~3m2/gがさらに好ましい。
FパウダーのD50、D90及び比表面積が、上記範囲にあれば、液状組成物中におけるFパウダーの分散安定性が優れやすい。また、得られるポリマー層が緻密になるので、耐水性が向上(低吸水率化)しやすい。
また、2種のFパウダーの総量に占める前者のパウダーの割合は、50質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。また、前記割合は、0.1質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましい。
また、前者のパウダーのD50は1~4μmであり、かつ、後者のパウダーのD50は0.1~1μmであるのが好ましい。
液状分散媒の具体例としては、N-メチル-2-ピロリドン(NMP:41)、シクロヘキサノン(CHN:35.2)、ジメチルスルホキシド(DMSO:43.5)、ジエチレングリコール(DEG:45.2)、ブロモベンゼン(35.75)、水(72.8)が挙げられる。なお、括弧内の数値は、各液状分散媒の表面張力(単位:mN/m)である。
液状分散媒は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
液状組成物中の液状分散媒の含有量は、40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましい。液状分散媒の含有量は、80質量%以下が好ましい。
ARポリマーは、そのガラス転移点が300~350℃が好ましく、315~335℃がより好ましい。この場合、ポリマー層(積層フィルム)の線膨張係数を低減して、加熱による変形を防止又は抑制しやすい。
ARポリマーの5%重量減少温度は、260℃以上が好ましく、300℃以上がより好ましく、320℃以上がさらに好ましい。ARポリマーの5%重量減少温度は、600℃以下が好ましい。上記範囲において、ARポリマーの分解ガスに起因する気泡や、ARポリマー自体の反応に伴う副生物によるガスに起因する気泡が低減され、積層フィルムにおいてポリマー層のポリマーフィルムとの界面荒れを効果的に抑制しやすい。
ARポリマーは、芳香族ポリイミド、芳香族マレイミド、芳香族ポリフェニレンエーテル、芳香族スチレンエラストマー、液晶ポリエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種であるのが好ましく、芳香族ポリイミドがより好ましい。ここで、熱可塑性のポリイミドとは、イミド化が完了した、イミド化反応がさらに生じないポリイミドを意味する。
かかるARポリマーを使用すれば、ポリマー層のポリマーフィルムに対する密着性が向上しやすいだけでなく、フィルム物性(UV吸収性等)が向上しやすい。
なお、ARポリマーである芳香族ポリイミドとしては、後述するポリマーフィルムで説明する芳香族ポリイミドを使用してもよい。
上記態様においては、ポリマー層中において、FポリマーとARポリマーとが均一に分散してフィルム物性が向上しやすいだけでなく、高温環境下において、FポリマーとARポリマーとが高度に相互作用して、ポリマー層の耐熱性がより向上しやすい。
液状組成物中のFポリマー及びARポリマーのそれぞれの含有量が上記比率を満たし、Fポリマーの含有量に対するARポリマーの含有量が低い状態にあれば、得られるポリマー層において、ARポリマーがFポリマー中に高度に分散した状態を形成しやすい。その結果、ポリマー層において、Fポリマーに基づく物性(電気特性、低吸水性等)が高度に発現しやすい。
無機フィラーとしては、窒化物フィラー又は無機酸化物フィラーが好ましく、窒化ホウ素フィラー、ベリリアフィラー(ベリリウムの酸化物のフィラー)、ケイ酸塩フィラー(シリカフィラー、ウォラストナイトフィラー、タルクフィラー)、又は金属酸化物(酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン等)フィラーがより好ましく、シリカフィラーがさらに好ましい。無機フィラーは、シランカップリング剤で表面処理されているのが好ましい。
無機フィラーの形状は、粒状、針状(繊維状)、板状のいずれであってもよい。無機フィラーの具体的な形状としては、球状、鱗片状、層状、葉片状、杏仁状、柱状、鶏冠状、等軸状、葉状、雲母状、ブロック状、平板状、楔状、ロゼット状、網目状、角柱状が挙げられる。
界面活性剤は、ノニオン性であるのが好ましい。
界面活性剤の親水部位は、オキシアルキレン基又はアルコール性水酸基を有するのが好ましい。
界面活性剤の疎水部位は、アセチレン基、ポリシロキサン基、ペルフルオロアルキル基又はペルフルオロアルケニル基を有するのが好ましい。換言すれば、界面活性剤は、アセチレン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤が好ましく、シリコーン系界面活性剤がより好ましい。
界面活性剤は、グリコール系界面活性剤でもよい。
界面活性剤は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種の界面活性剤を用いる場合、シリコーン系界面活性剤とグリコール系界面活性剤とを用いるのが好ましい。
液状組成物のチキソ比は、1.0~2.0が好ましい。
かかる粘度及びチキソ比を有する液状組成物は、ポリマーフィルムの表面をより均一に濡れ広がりやすい。
親水化処理としては、コロナ処理、プラズマ処理、グロー処理、UVオゾン処理等の物理活性化処理が好ましく、コロナ処理及びプラズマ処理からなる群より選択される少なくとも1つの処理がより好ましい。これらの処理によれば、比較的容易かつ確実に、親水化処理を行える。
プラズマ処理におけるプラズマ照射装置としては、高周波誘導方式、容量結合型電極方式、コロナ放電電極-プラズマジェット方式、平行平板型、リモートプラズマ型、大気圧プラズマ型、ICP型高密度プラズマ型等が挙げられる。
プラズマ処理に用いるガスは、希ガス、水素ガス又は窒素ガスが好ましい。かかるガスの具体例としては、アルゴンガス、水素ガスと窒素ガスとの混合ガス、水素ガスと窒素ガスとアルゴンガスとの混合ガスが挙げられる。
ポリマーフィルムの表面に存在する極性官能基は、水酸基含有基又はカルボニル基含有基が好ましい。
さらに、ポリマーフィルムは、アニール処理に供して、その残留応力が調整されてもよい。アニール処理における条件は、温度120~180℃、圧力0.005~0.015MPa、時間30~120分間が好ましい。
具体的には、処理が施されたポリマーフィルムの表面の表面張力と液状分散媒の表面張力との差は、10mN/m以上が好ましく、20mN/m以上がより好ましい。表面張力の差は、50mN/m以下が好ましく、40mN/m以下がより好ましい。
また、ポリマーフィルムの表面の算術平均粗さRaは、0.01~5μmが好ましく、0.03~1μmがより好ましい。この場合、ピニング現象の発生の起点となる段差が少ないので、液状組成物がポリマーフィルムの表面をより均一に濡れ広がりやすくなる。
ポリマーフィルムに含まれるベースポリマーのガラス転移点の具体的な値は、230~340℃が好ましく、250~320℃がより好ましい。この場合、ポリマーフィルムの加熱による変形の程度が充分に低くなる。
ポリマーフィルムに含まれるベースポリマーは、芳香族ポリイミドであるのが好ましい。芳香族ポリイミドを使用すれば、ポリマーフィルムの加熱による変形の程度がより低くなりやすい。
ポリマーフィルム中のベースポリマーの含有量は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましい。上記含有量は、100質量%であってもよい。
また、上記イミド基密度がかかる範囲にあれば、積層フィルムにおけるシワがより発生しにくくなりやすい。かかるシワは、ポリマーフィルムにおける芳香族ポリイミドのガラス転移点が高い場合に生じにくい。
ポリアミック酸を合成するための溶媒としては、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドンが挙げられる。
かかるポリマーフィルムには、降伏強度、難塑性変形性、熱伝導性、ループスティフネス等の特性を高める目的で、無機フィラーを添加してもよい。かかる無機フィラーとしては、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、リン酸水素カルシウム、リン酸カルシウムが挙げられる。
さらに、ポリマーフィルムは、難塑性変形性であるのが好ましい。具体的には、ポリマーフィルムの15%ひずみ時応力は、225MPa以上が好ましく、245MPa以上がより好ましい。上記15%ひずみ時応力は、580MPa以下が好ましい。
ポリマーフィルムが、高い降伏強度、特に難塑性変形性を有すれば、積層フィルムの線膨張係数の絶対値を充分に低くしやすく、反りの発生をより確実に防止できる。
この場合の積層フィルムは、それを加工する際に加熱及び冷却してもハンドリング性に優れている。つまり、ポリマーフィルムの引張弾性率が、上記下限値以上であれば、加工時の加熱及び冷却に際して、ポリマー層の収縮がポリマーフィルムの弾性により効果的に緩和され、積層フィルムにシワが生じにくくなり、得られる積層フィルムの物性(表面平滑性等)が向上しやすい。かかる傾向は、ポリマー層中のFポリマーの含有量やポリマー層の厚さが大きい場合に顕著になる。また、ポリマーフィルムの引張弾性率が、上記上限値以下であれば、積層フィルムの柔軟性が一層高まりやすい。
低温領域の温度での保持は、1段階で実施してもよく、異なる温度にて2段階以上で実施してもよい。
低温領域の温度に保持する際の雰囲気は、常圧下、減圧下のいずれの状態であってよい。また、上記雰囲気は、酸素ガス等の酸化性ガス雰囲気、水素ガス等の還元性ガス雰囲気、希ガス、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気のいずれであってもよい。
ポリマー層の形成は、Fパウダーの粒子が密にパッキングし、Fパウダー(Fポリマー)が融着して進行すると考えられる。なお、液状組成物が熱溶融性のARポリマーを含有する場合、FポリマーとARポリマーとの混合物からなるポリマー層が形成され、液状組成物が熱硬化性のARポリマーを含有する場合、FポリマーとARポリマーの硬化物とからなるポリマー層が形成される。
焼成における雰囲気は、不活性ガスから構成され酸素ガス濃度が低いガス雰囲気が好ましく、窒素ガスから構成され酸素ガス濃度(体積基準)が500ppm未満のガス雰囲気が好ましい。酸素ガス濃度(体積基準)は、通常、1ppm以上である。この範囲において、ポリマー成分の酸化分解が抑制しつつ、ポリマー層の接着性を向上させやすい。
焼成領域の温度は、Fポリマーの溶融温度以上が好ましく、300~380℃がより好ましい。
焼成領域の温度に保持する時間は、30秒~5分間が好ましく、1~2分間が特に好ましい。
ポリマーフィルムの両面にポリマー層を有する積層フィルムは、液状組成物をポリマーフィルムの両方の表面に付与し、加熱して液状分散媒を除去し、さらに加熱してFポリマーを焼成させて、両方の表面のポリマー層を同時に形成して得てもよい。
ポリマーフィルムを引き上げ、焼成炉を通過させる方向は、鉛直上向きであるのが好ましい。この場合、平滑なポリマー層が形成されやすい。ポリマーフィルムを鉛直上向きに引き上げた後、鉛直下向きに引き下げながらさらに加熱してもよく、加熱せずに鉛直下向きに引き下げてポリマーフィルムを引き取ってもよい。
また、ポリマーフィルムに付与する液状組成物の量は、液状組成物が付着したポリマーフィルムを、一対のロール間を通過させて調整できる。
かかる積層フィルムは、ディップコーターと焼成炉とを有する装置を用いれば好適に製造できる。焼成炉としては、竪型焼成炉が挙げられる。また、かかる装置としては、田端機械工業社製のガラスクロスコーティング装置が挙げられる。
ポリマー層の平均厚さは、10μm以上が好ましく、15μm以上がより好ましい。ポリマー層の平均厚さは、500μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましい。本法における液状組成物を使用すれば、比較的厚く、かつ、厚さのバラつきの少ないポリマー層を形成できる。
また、積層フィルムの平均厚さは、30μm以上が好ましく、40μm以上がより好ましい。積層フィルムの平均厚さは、1000μm以下が好ましく、200μm以下がより好ましい。
本積層フィルムは、長尺であるのが好ましい。この場合、本積層フィルムの幅方向(短手方向:CD方向)の中央部における厚さと、幅方向の端部における厚さとの比が上記関係を満足するのが好ましい。この場合、長尺の本積層フィルムをロール状に巻いて保管する際に、ポリマー層の厚さが上記関係を満たしていれば、幅方向の端部においてシワが生じにくい。
また、本積層フィルムにおけるFポリマー及びARポリマーの定義及び範囲は、好適な態様も含めて、本法におけるそれらと同様である。また、本積層フィルムにおける構成及び物性の範囲も、好適な態様も含めて、本法におけるそれらと同様である。
本積層フィルムは、ポリマーフィルムの片面のみにポリマー層を備えていてもよく、ポリマーフィルムの両面にポリマー層を備えていてもよく、後者が好ましい。後者の場合、本積層フィルムの反りの発生を防止しやすい。
本積層フィルムの誘電率は、2.0~3.0が好ましい。この場合、低誘電率が求められるプリント基板材料等に、本積層フィルムを好適に使用できる。
本積層フィルムの誘電正接は、0.0001~0.0020が好ましい。
本積層フィルムにおけるポリマー層とポリマーフィルムとの剥離強度は、10N/cm以上が好ましく、15N/cm以上がより好ましく、20N/cm以上がさらに好ましい。本積層フィルムの剥離強度の上限は、100N/cmである。
具体的には、本積層フィルムを、50℃、48時間の条件で予備乾燥した後、23℃の純水に24時間浸漬し、純水に浸漬する前後の本積層フィルムの質量を測定したとき、式:
吸水率(%)=(純水浸漬後質量-予備乾燥後質量)/予備乾燥後質量×100
に基づいて求められる吸水率が、0.1%以下が好ましく、0.07%以下がより好ましく、0.05%以下がさらに好ましい。本積層フィルムの吸水率の下限は、0%である。
かかる低い吸水率の本積層フィルムは、吸水により変形しにくいため、プリント基板材料等に好適に使用できる。
かかるポリマー層は、レーザー加工により、良好な形状を有するビアホールを簡便に形成できるため、このポリマー層を有する本積層フィルムは、特に、プリント基板材料として好適に使用できる。
本積層フィルムのポリマー層の表面に塗膜を形成する際に、例えば乾燥時において、Fポリマーの融点以下の温度で加熱してもよい。本積層フィルムは耐熱性に優れるため、加熱処理を繰り返しても変形しにくい。
本積層フィルムをキャリアフィルムとして用いる場合、厚さが均一な前記塗膜を得る観点から、本積層フィルムの中央部の厚さに対する端部の厚さの比は、1.1以下が好ましく、1.07以下がより好ましく、1.04以下がより好ましい。厚さの比は、1以上である。
金属箔を構成する金属としては、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金(42合金も含む。)、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金が挙げられる。
金属箔としては、銅箔が好ましく、表裏の区別のない圧延銅箔又は表裏の区別のある電解銅箔がより好ましく、圧延銅箔がさらに好ましい。圧延銅箔は、表面粗さが小さいため、金属張積層体をプリント基板に加工した場合でも、伝送損失を低減できる。また、圧延銅箔は、炭化水素系有機溶剤に浸漬し圧延油を除去してから使用するのが好ましい。
金属箔の表面は、粗化処理されていてもよい。粗化処理の方法としては、粗化処理層を形成する方法、ドライエッチング法、ウエットエッチング法が挙げられる。
金属箔の厚さは、金属張積層体の用途において充分な機能が発揮できる厚さであればよい。金属箔の厚さは、20μm未満が好ましく、2~15μmがより好ましい。
また、金属箔の表面は、その一部又は全部がシランカップリング剤により処理されていてもよい。
熱プレスにおけるプレス温度は、310~400℃が好ましい。
熱プレスは、気泡混入を抑制し、酸化による劣化を抑制する観点から、20kPa以下の真空度で行うのが好ましい。
また、熱プレス時には上記真空度に到達した後に昇温することが好ましい。上記真空度に到達する前に昇温すると、ポリマー層が軟化した状態、すなわち一定程度の流動性、密着性がある状態にて圧着されてしまい、気泡の原因となる場合がある。
熱プレスにおける圧力は、金属箔の破損を抑制しつつ、ポリマー層と金属箔とを強固に密着させる観点から、0.2~10MPaが好ましい。
特に、ポリマーフィルムの引張弾性率が上述した下限値以上であると、熱プレスにおける加熱冷却によるシワの発生を抑制しやすい。
プリント基板は、例えば、金属張積層体における金属箔をエッチング等によって所定のパターンの導体回路(パターン回路)に加工する方法や、本発明の金属張積層体を電解めっき法(セミアディティブ法(SAP法)、モディファイドセミアディティブ法(MSAP法)等)によってパターン回路に加工する方法を使用して製造できる。
プリント基板の製造においては、パターン回路を形成した後に、パターン回路上に層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜上にさらに導体回路を形成してもよく、パターン回路上にソルダーレジストを積層してもよく、パターン回路上にカバーレイフィルムを積層してもよい。層間絶縁膜、ソルダーレジスト及びカバーレイフィルムは、それぞれ上記液状組成物によって形成してもよい。
例えば、本発明の積層フィルムは、上述した実施形態の構成において、他の任意の構成を追加してもよいし、同様の機能を発揮する任意の構成と置換されていてもよい。
また、本発明の積層フィルムの製造方法は、上述した実施形態の構成において、他の任意の工程を追加してもよいし、同様の機能を発揮する任意の工程と置換されていてもよい。
1.各成分の準備
[Fポリマー]
Fポリマー1:TFE単位、NAH単位及びPPVE単位を、この順に98.0モル%、0.1モル%、1.9モル%含み、カルボニル基含有基を主鎖炭素数1×106個あたり1000個有するPFA系ポリマー(溶融温度:300℃)
Fポリマー2:TFE単位及びPPVE単位を、この順に97.5モル%、2.5モル%含み、カルボニル基含有基を主鎖炭素数1×106個あたり25個有するPFA系ポリマー(溶融温度:305℃)
[パウダー]
パウダー1:D50が1.9μmである、Fポリマー1からなるパウダー
パウダー2:D50が2.0μmである、Fポリマー2からなるパウダー
液状分散媒1:N-メチル-2-ピロリドン(NMP:表面張力41mN/m)
液状分散媒2:トルエン(Tol:表面張力27mN/m)
[界面活性剤]
界面活性剤1:CH2=C(CH3)C(O)OCH2CH2(CF2)6FとCH2=C(CH3)C(O)(OCH2CH2)23OHとのコポリマーであり、フッ素含有量が、35質量%であるノニオン性ポリマー
[ARポリマーのワニス]
ワニス1:芳香族ポリイミドであるARポリマー1(ガラス転移点:315℃)を含むNMP溶液(固形分:10質量%)
[ポリマーフィルム]
ポリイミドフィルム1:厚さが50μm、ガラス転移点が315℃、イミド基密度が0.25、320℃における引張弾性率が0.3GPaの芳香族ポリイミドフィルム
(液状組成物1)
67質量部の液状分散媒1と、3質量部の界面活性剤1と、30質量部のパウダー1とをポットに投入した後、ポット内にジルコニアボールを投入した。その後、150rpm×1時間の条件でポットをころがし、パウダー1を分散して、液状組成物1を得た。
(液状組成物2)
87質量部の液状分散媒1と、3質量部の界面活性剤1と、10質量部のパウダー1とをポットに投入した後、ポット内にジルコニアボールを投入した。その後、150rpm×1時間の条件でポットをころがし、パウダー1を分散して、液状組成物2を得た。
パウダー1をパウダー2に変更した以外は、液状組成物1と同様にして、液状組成物3を調製した。
(液状組成物4)
液状分散媒1を液状分散媒2に変更した以外は、液状組成物3と同様にして、液状組成物4を調製した。
(液状組成物5)
70質量部の液状分散媒1と、30質量部のパウダー2とをポットに投入した後、ポット内にジルコニアボールを投入した。その後、150rpm×1時間の条件でポットをころがし、パウダー2を分散して、液状組成物5を得た。
(液状組成物6)
57質量部の液状分散媒1と、10質量部のワニス1と、3質量部の界面活性剤1と、30質量部のパウダー1とをポットに投入した後、ポット内にジルコニアボールを投入した。その後、150rpm×1時間の条件でポットをころがし、パウダー1を分散して、液状組成物6を得た。
(例1)
まず、ポリイミドフィルム1の両方の面(表面張力:35mN/m、表面の算術平均粗さ:0.05μm)に、コロナ処理を施し、表面に極性官能基を導入した。なお、コロナ処理後のポリイミドフィルム1の表面の表面張力は、78mN/mであった。
次に、ポリイミドフィルム1の一方の面に、液状組成物1を小径グラビアリバース法で塗布し、通風乾燥炉(炉温:150℃)に3分間で通過させて、NMPを除去して乾燥被膜を形成した。
さらに、ポリイミドフィルム1の他方の面にも、同様に、液状組成物1を塗布、乾燥し、乾燥被膜を形成した。
次いで、両面に乾燥被膜が形成されたポリイミドフィルム1を、遠赤外線炉(炉温:320℃)に20分間で通過させて、パウダー1を溶融焼成させた。これにより、ポリイミドフィルム1の両面にFポリマー1を含むポリマー層(厚さ:25μm)を形成し、上記ポリマー層、上記ポリイミドフィルム1、上記ポリマー層がこの順に直接形成された長尺の積層フィルム1を得た。
液状組成物1に代えて、液状組成物2を使用した以外は、例1と同様にして、ポリイミドフィルム1の両面にFポリマー1を含むポリマー層(厚さ:25μm)を形成し、上記ポリマー層、上記ポリイミドフィルム1、上記ポリマー層がこの順に直接形成された長尺の積層フィルム2を得た。
なお、積層フィルム2では、厚さ25μmのポリマー層を形成するのに、液状組成物1の塗布及び溶融焼成の操作を2回繰り返す必要があった。
(例3)
液状組成物1に代えて、液状組成物3を使用した以外は、例1と同様にして、ポリイミドフィルム1の両面にFポリマー2を含むポリマー層(厚さ:25μm)を形成し、上記ポリマー層、上記ポリイミドフィルム1、上記ポリマー層がこの順に直接形成された長尺の積層フィルム3を得た。
液状組成物1に代えて、液状組成物4を使用した以外は、例1と同様にして、ポリイミドフィルム1の両面にFポリマー2を含むポリマー層(厚さ:25μm)を形成し、上記ポリマー層、上記ポリイミドフィルム1、上記ポリマー層がこの順に直接形成された長尺の積層フィルム4を得た。
(例5)
液状組成物1に代えて、液状組成物5を使用し、ポリイミドフィルム1の表面へのコロナ処理を省略した以外は、例1と同様にして、ポリイミドフィルム1の両面にFポリマー2を含むポリマー層(厚さ:25μm)を形成し、上記ポリマー層、上記ポリイミドフィルム1、上記ポリマー層がこの順に直接形成された長尺の積層フィルム5を得た。
(例6)
液状組成物1に代えて、液状組成物6を使用した以外は、例1と同様にして、ポリイミドフィルム1の両面にFポリマー1とARポリマー1とを含むポリマー層(厚さ:25μm)を形成し、上記ポリマー層、上記ポリイミドフィルム1、上記ポリマー層がこの順に直接形成された長尺の積層フィルム6を得た。
4-1.ポリマー層の外観
各積層フィルムにおいて、ポリマー層の表面を目視にて観察し、以下の基準に従って評価した。
[評価基準]
〇:ポリマー層の表面にムラが見られず、平滑である。
×:ポリマー層の表面にムラが見られ、平滑でない。
各積層フィルムにおいて、1つのポリマー層の短手方向の中央部及び端部の厚さを測定し、端部の厚さ/中央部の厚さの比を求め、以下の基準に従って評価した。
[評価基準]
〇:厚さの比が1.07以下である。
△:厚さの比が1.07超1.1以下である。
×:厚さの比が1.1超である。
各積層フィルムを、ASTM D570に準拠して、50℃×48時間で予備乾燥した後、23℃の純水に24時間浸漬した。純水に浸漬する前後の積層フィルムの質量を測定し、以下の式に基づいて吸水率を求め、以下の基準に従って評価した。
吸水率(%)=(純水浸漬後質量-予備乾燥後質量)/予備乾燥後質量×100
[評価基準]
◎:吸水率が0.05%以下である。
〇:吸水率が0.05%超0.07%以下である。
△:吸水率が0.07%超0.1%以下である。
×:吸水率が0.1%超である。
各積層フィルムから、長さ100mm、幅10mmの矩形状の試験片を切り出した。その後、試験片の長さ方向の一端から50mmの位置まで、ポリイミドフィルム1とポリマー層とを剥離した。次いで、試験片の長さ方向の一端から50mmの位置を中央にして、引張り試験機(オリエンテック社製)を用いて、引張り速度50mm/分で90度剥離し、最大荷重を剥離強度(N/cm)とし、以下の評価基準に従って評価した。
[評価基準]
〇:剥離強度が15N/cm以上である。
△:剥離強度が10N/cm以上15N/cm未満である。
×:剥離強度が10N/cm未満である。
各積層フィルムを、SPDR(スプリットポスト誘電体共振)法にて10GHzでの誘電正接を測定し、以下の評価基準に従って評価した。
[評価基準]
◎:誘電正接が0.0015以下である。
〇:誘電正接が0.0015超0.0020以下である。
△:誘電正接が0.0020超0.0030以下である。
×:誘電正接が0.0030超である。
以上の結果を、以下の表1に示す。
Claims (10)
- 表面張力を高める処理が施されたポリマーフィルムの表面に、テトラフルオロエチレン系ポリマーのパウダー及び表面張力が30mN/m以上の液状分散媒を含有し、前記パウダーの含有量が10質量%以上である液状組成物を塗布し、加熱して、前記ポリマーフィルムの表面にポリマー層が形成された積層フィルムを得る積層フィルムの製造方法であって、前記処理が施された前記ポリマーフィルムの表面の表面張力が、前記液状分散媒の表面張力よりも大きい、積層フィルムの製造方法。
- 前記処理が、コロナ処理及びプラズマ処理からなる群より選択される少なくとも1つの親水化処理である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記ポリマーフィルムの表面の算術平均粗さRaが、0.01~5μmである、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記処理が施された前記ポリマーフィルムの表面に、極性官能基が存在する、請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記パウダーの平均粒子径が、0.1~10μmである、請求項1~4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、溶融温度が260~320℃であるテトラフルオロエチレン系ポリマーである、請求項1~5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位を含み、全単位に対してペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位を1.5~5.0モル%含むテトラフルオロエチレン系ポリマーである、請求項1~6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記液状組成物が、芳香族ポリマーを含有する、請求項1~7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記ポリマーフィルムが、芳香族ポリイミドを含有する、請求項1~8のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記ポリマーフィルムの平均厚さが10μm以上であり、かつ、前記ポリマー層の平均厚さが10μm以上である、請求項1~9のいずれか1項に記載の製造方法。
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