JP2006352470A - 高周波用電子部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】100MHz〜100GHz の電気信号を伝送する導体配線と、少なくとも一方向に延伸配向された空洞含有熱可塑性樹脂フィルムからなる絶縁層とを有する高周波用電子部品であって、前記の空洞含有熱可塑性樹脂フィルムは、内部に3〜45体積%の空洞を含有し、フィルムの厚み方向に存在する空洞の積層数が5個以上、かつ下記式で定義される空洞積層数密度が0.1〜10個/μmの範囲であることを特徴とする高周波用電子部品。
空洞積層数密度(個/μm)
=フィルム厚み方向の空洞の積層数(個)/フィルム厚み(μm)
【選択図】図4
Description
空洞積層数密度(個/μm)
=フィルム厚み方向の空洞の積層数(個)/フィルム厚み(μm)
本発明の高周波電子部品において、前記導体配線は、少なくとも一方向に延伸配向された空洞含有フィルムからなる絶縁層上に形成され、100MHz〜100GHzの電気信号を伝送する機能を有する。
本発明の高周波電子部品をRF−ID用アンテナ回路として使用する場合、使用する周波数が100MHz以上であれば、電磁誘導方式、マイクロ波方式の何れの方式を採用してもよいが、UHF帯、または2.45GHz帯の電磁波を用いるマイクロ波方式を採用することが好ましい。さらに、マイクロ波方式と電磁誘導方式を組み合わせて用いてもかまわない。
本発明において、高周波電子部品に絶縁層として用いられる空洞含有熱可塑性樹脂フィルムは、少なくとも一方向に延伸配向されていることが、誘電損失を著しく低減し、かつ絶縁破壊電圧を高めるために非常に重要である。
空洞積層数密度(個/μm)
=フィルム厚み方向の空洞の積層数(個)/フィルム厚み(μm)
本発明において、絶縁層として用いる空洞含有フィルムは、(1)マトリックスの熱可塑性樹脂aと、該熱可塑性樹脂aに非相溶な熱可塑性樹脂bの分散体とからなる、海・島構造を有する樹脂組成物を、シート状に押し出し、次いでこの未延伸シートを少なくとも一方向に延伸させることにより、前記分散体の周囲に空洞(空気)を形成させる方法、または(2)熱可塑性樹脂a中に、無機粒子または耐熱性有機粒子を含有させた樹脂組成物を、シート状に押し出し、次いでこの未延伸シートを少なくとも一方向に延伸させることにより、前記粒子の周囲に空洞(空気)を形成させる方法、を用いる。前者の(1)の方法のほうが、空洞発現材となる非相溶な熱可塑性樹脂は密度が小さいため、より多数の空洞が得られるので好適である。
前記の(1)の方法において、空洞含有フィルムの海成分となる材料は、延伸配向処理が可能な熱可塑性樹脂であれば、特に限定されるものではなく任意であるが、耐熱性の点から、ポリエステルが好適である。
前記の背景技術の欄でも説明したように、高周波回路の絶縁層には、遅延回路の形成、低インピーダンス回路における配線基板のインピーダンス整合、配線パターンの細密化、基板自身にコンデンサを内蔵した複合回路化等の要求があり、絶縁層の高誘電率化と低誘電正接化が同時に要求される場合がある。
[評価方法]
(1)ポリエステル樹脂の固有粘度
JIS K 7367−5に準拠し、溶媒としてフェノール(60質量%)と1,1,2,2−テトラクロロエタン(40質量%)の混合溶媒を用い、30℃で測定した。
樹脂温度285℃、剪断速度100/秒における溶融粘度を、フローテスター(島津製作所製、CFT−500)を用いて測定した。なお、剪断速度100/秒での溶融粘度の測定は、剪断速度を100/秒に固定して行うことが困難であるため、適当な荷重を用いて、100/秒未満の任意の剪断速度および当該速度よりも大きい任意の剪断速度で溶融粘度を測定し、縦軸に溶融粘度、横軸に剪断速度をとり、両対数グラフにプロットした。前記の2点を直線で結び、内挿により剪断速度100/秒での溶融粘度(η:ポイズ)を求めた。
JIS K 7130「発泡プラスチック−フィルム及びシート−厚さ測定方法」に準拠して測定した。測定器は電子マイクロメーター(マール社製、ミリトロン1240)を用い、5cm角サンプル(4枚)について、各5点(計20点)測定し、この平均値を厚みとした。
JIS K 7222「発泡プラスチック及びゴム−見かけ密度の測定」に準拠して測定した。但し、表記を簡便にするため、単位をg/cm3に換算した。
測定するフィルム片について、上記(3)の方法により見かけ密度を求めた。次に、このフィルム片を凍結粉砕機により十分に細かく粉砕した。粉砕したサンプルは真空中で脱気しながら、再溶融したのちにシート状に固化させた。これを真空中から取り出し、室温に達するまで十分冷却してから、再度見かけ密度を求めた。脱気前後の見かけ密度の差の大きさを脱気後の密度で除して空洞含有率(%)を求めた。
誘電材料測定電極(アジレントテクノロジ(株)製、HP16453A型)、及びインピーダンス・マテリアルアナライザ(アジレントテクノロジ(株)製、HP4291A型 )を用いて、平行平板法にて、1.0GHzにおける特性を評価した。測定に供した試料は、25mm×25mmの大きさに切り揃えたものを複数用意して重ね合わせ、トータル厚みが0.90〜1.10mmの範囲となるようにした。そして、重ね合わせた試料を前記電極間に挿入し、比誘電率と誘電正接を測定した。そして、同様の測定を5回行い、その平均値を求めた。なお、これらの測定は、25℃、相対湿度50%に制御された実験室内で行った。
JIS C 2318−1997の「5.3.10(1)交流電圧法」に準拠し、油中で測定した。測定に用いた電極の直径は、上部電極は25mm、下部電極は75mmとした。測定に供した試料は、250mm×250mmの大きさに切り揃えたものを複数枚用意し、厚みが250μmとなるように重ね合わせて測定に供した。ただし、重ね厚みが250μmとならない試料の場合は、前後の厚みについて絶縁破壊測定を行い、案分計算により厚み250μmでの絶縁破壊電圧(V1)を求めた。
フィルム断面の空洞の観察には走査型電子顕微鏡を用い、サンプルの異なる部位の5箇所において、フィルムの縦延伸方向と平行で、かつフィルム面に垂直な割断面を観察した。観察は300〜3000倍の適切な倍率で行い、フィルムの全厚みの中における空洞の分散状態が確認できるように写真を撮影した。次いで、写真の画像上の任意の場所で、フィルム表面に垂直方向に直線を引き、この直線に交わる空洞の個数を計数した。この空洞の数を、フィルムの厚み方向の空洞の個数(積層数)と定義する。また、この直線に沿ってフィルムの全厚み(μm)を測定し、空洞の積層数をフィルムの全厚みで除して空洞積層数密度(個/μm)を求めた。なお、計測は写真1枚につき5箇所で行い、総計25箇所の平均値を求めてサンプルの空洞積層数密度とした。
(1)絶縁層1
(a)フィルム原料の製造
(空洞発現材a)
溶融粘度(ηo)1,300ポイズのポリメチルペンテン(PMP)樹脂60質量%、溶融粘度2,000ポイズのポリプロピレン(PP)樹脂20質量%、及び溶融粘度(ηs)3,900ポイズのポリスチレン(PS)樹脂20質量%をペレット混合して、285℃に温調したベント式二軸押出機に供給、混練して空洞形成剤(原料a)を製造した。
シリカ粒子含有ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂を次の方法で得た。エステル化反応缶を昇温し、200℃に到達した時点で、テレフタル酸を86.4質量部及びエチレングリコールを64.4質量部からなるスラリーを仕込み、攪拌しながら触媒として三酸化アンチモンを0.03質量部及び酢酸マグネシウム4水和物を0.088質量部、トリエチルアミンを0.16質量部添加した。
上記のポリエチレンテレフタレート(原料b)と、表面にシロキサン処理を施した平均粒径 0.2μmのアナターゼ型二酸化チタン粒子(堺化学工業株式会社製)を質量比50/50で混合し、ベント式混練機で混練して、二酸化チタン粒子含有マスターバッチ(原料c)を製造した。
加熱下で真空乾燥を施した前記原料を、a/b/c=15/85/0(質量比)となるように連続計量・連続攪拌してA層の原料とした。次に、この原料を、先端にダルメージゾーンを有するバリアタイプの単軸押出機に供給して溶融混練し、ギアポンプ、フィルター、直径50mmの短管内部に装着された12エレメントのスタティックミキサーを経由して、直ちにフィードブロック(共押出し接合器)に供給した。
加熱下で真空乾燥を施した前記原料をa/b/c=8/87/5(質量比)となるように連続計量・連続攪拌してA層の原料とした。次に、この原料を、先端にダルメージゾーンを有するバリアタイプの単軸押出機に供給して溶融混練し、ギアポンプ、フィルター、直径50mmの短管内部に装着された12エレメントのスタティックミキサーを経由して、直ちにフィードブロック(共押出し接合器)に供給した。
伸するために必要十分な熱量をフィルムの両面から均等に与えた。
前記の空洞含有積層二軸配向ポリエステルフィルムを絶縁層として用い、高周波電子部品の実施態様の1つである非接触式RFタグを作成した。
(i)まず、前記の空洞含有積層二軸配向ポリエステルフィルム1(フィルム2)の片面(B層側表面)に、アルミニウム(Al)箔を接着する。表面の箔をアンテナ2のパターンにエッチングして、ダイポールアンテナを形成する。なお、箔を接着しエッチングする代わりに、アンテナ2のパターンに導電性ペーストを用いて直接印刷してもよい。
まず、アンテナ2の終端とその付近を、接続材料として異方導電フィルムを用いて接着する。アンテナ2の終端の直上にICチップ3の接続端が配置されるように異方導電フィルムの上にICチップ3を接着する。
実施例1において、フィルム2に代わりに、厚みが50μmで、空洞を実質的に含有しない二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡製、E5001)<フィルム4>を用い、さらにフィルム1の代わりに、厚みが250μmで、空洞を実質的に含有しない二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡製、E5001)<フィルム3>を用いた以外は、実施例1と同様にして非接触式RFタグを作成した。
フィルム3及び4の特性値を表1に示した。
前記の空洞含有積層二軸配向ポリエステルフィルムを絶縁層として用い、高周波電子部品の実施態様の1つであるフラットケーブルを作成した。
Tダイ押出機により、厚みが50μmの空洞含有積層二軸延伸ポリエステルフィルム(フィルム2)の片面に、接着剤を所定の厚みに押出コーティングし、絶縁基材を得た。次に、同様にして作成した絶縁基材との間に、0.5mmピッチで10本の厚さ35μm×幅0.3mmの錫メッキ平型軟銅導体を並列して挟み込み、熱ローラを通すことでこれをラミネート一体化し、サンプルとした。得られたサンプルの断面図を図5に示す。図5において、7は絶縁フィルム、8は接着剤、9は導体である。
実施例2において、絶縁フィルム7の代わりに、厚みが50μmで、空洞を実質的に含有しない二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡製、E5001)を用いた以外は、実施例2と同様にしてフラットケーブルを作成した。
図6及び図7に示すように、比較例2では、画像に歪が見られるが、実施例2では、SMPTEカラーバーを良好に伝送する結果が得られた。
2 アンテナ
3 ICチップ
4 空洞含有積層二軸延伸ポリエステルフィルム(フィルム1)
5 空洞含有積層二軸延伸ポリエステルフィルム(フィルム1)
6 熱接着フィルム
7 絶縁フィルム
8 接着剤
9 導体
Claims (7)
- 100MHz〜100GHz の電気信号を伝送する導体配線と、少なくとも一方向に延伸配向された空洞含有熱可塑性樹脂フィルムからなる絶縁層とを有する高周波用電子部品であって、前記の空洞含有熱可塑性樹脂フィルムは、内部に3〜45体積%の空洞を含有し、フィルムの厚み方向に存在する空洞の積層数が5個以上、かつ下記式で定義される空洞積層数密度が0.1〜10個/μmの範囲であることを特徴とする高周波用電子部品。
空洞積層数密度(個/μm)
=フィルム厚み方向の空洞の積層数(個)/フィルム厚み(μm) - 前記の空洞含有熱可塑性樹脂フィルムは、1GHzにおける誘電正接の値が0.0005〜0.010であることを特徴とする請求項1に記載の高周波用電子部品。
- 厚み250μmにおける絶縁破壊電圧が、前記の空洞含有熱可塑性樹脂フィルムでV1、空洞を実質的に含有しない熱可塑性樹脂フィルムでVOとした際に、それらの比(V1/V0)が、1.2を超えることを特徴とする請求項1に記載の高周波用電子部品。
- 前記の空洞含有熱可塑性樹脂フィルムは、表面層(B)/空洞含有層(A)の少なくとも2層の層構成からなり、表面層(B)は、セラミック粒子または絶縁処理を施した金属粒子を、0.01〜60質量%含有する樹脂組成物からなることを特徴とする請求項1に記載の高周波用電子部品。
- 前記の空洞含有熱可塑性樹脂フィルムは、ポリエステル樹脂を海成分とし、該ポリエステルに非相溶の熱可塑性樹脂を島成分とする樹脂組成物を少なくとも一方向に延伸配向させてなる空洞含有ポリエステルフィルムであることを特徴とする請求項1に記載の高周波用電子部品。
- 前記の電子部品が、無線にて外部との信号の授受をする電子装置ないし素子であることを特徴とする請求項1に記載の高周波用電子部品。
- 前記の電子部品が、並列に配置した導体の両面をプラスチックフィルムで挟んだ、薄型テープ形状の並列多芯電線であることを特徴とする請求項1に記載の高周波用電子部品。
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