JP2017002115A - Fluorine resin film, laminated body, and method for producing the laminated body - Google Patents

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與倉  三好
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茂久 冨田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a fluorine resin film joinable without using an adhesive and in which thermal fusion is possible at a relatively low temperature of a melting point or lower.SOLUTION: The surface (adhesion face) of a fluorine resin film is subjected to low temperature plasma treatment by an internal electrode type plasma treatment machine 1. The treatment strength (E value) in this case is controlled to the range of 50 to 20000 W min/m2. The compositional ratio of the atomic number of the three kinds of atoms selected from a carbon atom, a fluorine atom and an oxygen atom in the film surface after the plasma treatment is controlled to a ratio of 2 to 15% to the whole.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、熱融着性を改良したフッ素樹脂フィルム、積層体及び積層体の製造方法に関する。   The present invention relates to a fluororesin film having improved heat-fusibility, a laminate, and a method for producing the laminate.

電子機器に用いられるフレキシブルプリント配線基板(或いは半導体部品用のテープキャリア)においては、ポリイミドフィルム等の耐熱性樹脂フィルム上に、銅箔などの導電性金属箔を設けて構成される基材を用い、金属箔の不要部をエッチングにより除去して導体パターンを形成するようになっている。特に、高周波無線通信等の通信分野に利用されるファインパターン形成用のフレキシブル基板等の基材としては、誘電率が低く、耐熱性が高い材料が求められる。更には、金属箔と樹脂フィルムとの間の接合に、接着剤を使用しないことが望まれる。   In a flexible printed circuit board (or a tape carrier for semiconductor components) used in electronic equipment, a base material configured by providing a conductive metal foil such as a copper foil on a heat resistant resin film such as a polyimide film is used. The conductive pattern is formed by removing unnecessary portions of the metal foil by etching. In particular, as a base material such as a flexible substrate for forming a fine pattern used in the communication field such as high-frequency wireless communication, a material having a low dielectric constant and high heat resistance is required. Furthermore, it is desirable not to use an adhesive for joining between the metal foil and the resin film.

特許文献1には、そのようなフレキシブルプリント配線基板の材料(基材)として、誘電率の低いフッ素樹脂フィルム、例えばPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)フィルムの一面に、銅箔を接合すると共に、PFAフィルムの他方の面に、耐熱性樹脂例えばポリイミドフィルムを接合した積層体が開示されている。この積層体では、PFAフィルムの両面及びポリイミドフィルムの接合面に、低温プラズマ処理を施した上で、銅箔、PFAフィルム、ポリイミドフィルムの三者を積層して熱プレスすることにより、それらが接着剤なしで熱接合される。   In Patent Document 1, as a material (base material) of such a flexible printed circuit board, a fluorine resin film having a low dielectric constant, such as a PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) film, A laminate is disclosed in which a foil is bonded and a heat-resistant resin such as a polyimide film is bonded to the other surface of the PFA film. In this laminate, after applying low-temperature plasma treatment to both sides of the PFA film and the bonding surface of the polyimide film, the three layers of copper foil, PFA film, and polyimide film are laminated and hot pressed to bond them. Thermally bonded without any agent.

特開2005−324511号公報JP 2005-324511 A

上記特許文献1には、フッ素樹脂フィルムの表面に対する低温プラズマ処理を行うことが、比較的低温(240℃)での熱融着性を付与する旨が開示されている。しかしながら、従来では、具体的に、低温プラズマ処理によって得られるどのような構成(フッ素樹脂フィルムの表面改質状態)が、熱融着性に寄与するのかが、必ずしも明確となっていないのが実情であった。   Patent Document 1 discloses that performing low-temperature plasma treatment on the surface of a fluororesin film imparts heat-fusibility at a relatively low temperature (240 ° C.). However, in the past, the actual situation is that it is not always clear what kind of configuration (surface modification state of the fluororesin film) obtained by low-temperature plasma treatment contributes to heat-fusibility. Met.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、比較的低温での優れた熱融着性を得ることができるフッ素樹脂フィルム、積層体及び積層体の製造方法を提供するにある。   This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide the manufacturing method of the fluororesin film which can obtain the outstanding heat-fusibility at comparatively low temperature, a laminated body, and a laminated body. .

本発明のフッ素樹脂フィルムは、分子中にフッ素原子を含有する高分子フィルムからなるものであって、フィルム表面に低温プラズマ処理が施されていることにより、該フィルム表面における炭素原子、フッ素原子、酸素原子の3種類の原子の原子数の組成比は、酸素原子数が、全体に対して、2%以上、15%以下の割合とされているところに特徴を有する(請求項1の発明)。   The fluororesin film of the present invention is composed of a polymer film containing fluorine atoms in the molecule, and the film surface is subjected to low-temperature plasma treatment, whereby carbon atoms on the film surface, fluorine atoms, The composition ratio of the number of three kinds of oxygen atoms is characterized in that the number of oxygen atoms is a ratio of 2% or more and 15% or less with respect to the whole (the invention of claim 1). .

本発明の積層体は、フッ素樹脂フィルムとその一面に接合された金属箔とを含んで構成されるものであって、前記フッ素樹脂フィルムの接合面は予め低温プラズマ処理され、低温プラズマ処理後の該フッ素樹脂フィルムのフィルム表面における炭素原子、フッ素原子、酸素原子の3種類の原子の原子数の組成比は、酸素原子数が、全体に対して、2%以上、15%以下の割合とされており、前記フッ素樹脂フィルムと前記金属箔とが、熱融着により接合されているところに特徴を有する(請求項2の発明)。   The laminate of the present invention comprises a fluororesin film and a metal foil joined to one surface thereof, and the joining surface of the fluororesin film is preliminarily subjected to low-temperature plasma treatment, and is subjected to low-temperature plasma treatment. The composition ratio of the number of carbon atoms, fluorine atoms and oxygen atoms on the film surface of the fluororesin film is such that the number of oxygen atoms is 2% or more and 15% or less with respect to the whole. The fluororesin film and the metal foil are characterized by being joined by heat fusion (invention of claim 2).

また、本発明の積層体の製造方法は、フッ素樹脂フィルムとその一面に接合された金属箔とを含んで構成される積層体を製造するための方法であって、前記フッ素樹脂フィルムの接合面を予め低温プラズマ処理することにより、低温プラズマ処理後の該フッ素樹脂フィルムのフィルム表面における炭素原子、フッ素原子、酸素原子の3種類の原子の原子数の組成比は、酸素原子数が、全体に対して、2%以上、15%以下の割合とされ、前記フッ素樹脂フィルムと前記金属箔とを該フッ素樹脂フィルムの融点以下の温度で熱融着により接合するところに特徴を有する(請求項4の発明)。   The method for producing a laminate of the present invention is a method for producing a laminate comprising a fluororesin film and a metal foil joined to one surface thereof, the joining surface of the fluororesin film Is preliminarily subjected to low temperature plasma treatment, the composition ratio of the number of carbon atoms, fluorine atoms and oxygen atoms on the film surface of the fluororesin film after low temperature plasma treatment is such that the number of oxygen atoms is as a whole. On the other hand, the ratio is 2% or more and 15% or less, and the fluororesin film and the metal foil are joined by thermal fusion at a temperature lower than the melting point of the fluororesin film. Invention).

本発明によれば、フッ素樹脂フィルムの接合面が予め低温プラズマ処理されていることにより、接着剤を用いずとも、フッ素樹脂フィルムと他の材料(金属箔や樹脂フィルム等)とを、フッ素樹脂フィルムの融点以下の温度で、直接熱接合することが可能となった。これは、フッ素樹脂フィルムの表面に、低温プラズマ処理がなされることにより、そのフィルム表面に酸素原子が取込まれ、具体的にはフィルム表面にCOOH基やOH基が付加されるようになり、このことが、フッ素樹脂フィルムに比較的低温での熱融着性を付与するものと推測される。   According to the present invention, the bonding surface of the fluororesin film is preliminarily subjected to low temperature plasma treatment, so that the fluororesin film and other materials (metal foil, resin film, etc.) can be bonded to the fluororesin without using an adhesive. Direct thermal bonding can be performed at a temperature below the melting point of the film. This is because the surface of the fluororesin film is subjected to low temperature plasma treatment, oxygen atoms are taken into the film surface, specifically, COOH groups and OH groups are added to the film surface, This is presumed to impart heat-fusibility at a relatively low temperature to the fluororesin film.

このとき、本発明者の研究によれば、低温プラズマ処理が施されたフッ素樹脂フィルム表面における、炭素原子、フッ素原子、酸素原子の組成比について、酸素原子数が、全体に対して、2%以上、15%以下の割合とされることにより、良好な熱融着性を付与することができることが明らかとなった。また、本発明者の研究によれば、そのようなフッ素樹脂フィルムの良好な熱融着性は、低温プラズマ処理の直後から長期間に渡って(少なくとも4年以上)継続することも確認されている。   At this time, according to the study by the present inventors, the composition ratio of carbon atoms, fluorine atoms, and oxygen atoms on the surface of the fluororesin film subjected to the low temperature plasma treatment is 2% of the total number of oxygen atoms. As described above, it has been clarified that by setting the ratio to 15% or less, it is possible to impart good heat-fusibility. Further, according to the research of the present inventors, it has been confirmed that the good heat-fusibility of such a fluororesin film continues for a long period (at least 4 years or more) immediately after the low-temperature plasma treatment. Yes.

ここで、組成比とは、フッ素樹脂フィルム表面をXPS(X線光電子分光法)で測定した際の、炭素原子数、フッ素原子数、酸素原子数の割合をいう。フッ素樹脂のうち例えばポリフッ化ビニル(PVF)は、分子式が(C2 FH3 )nであるから、炭素原子数2(66.7%)に対して、フッ素原子数が1(33.3%)で、本来酸素原子は存在しない(0%)はずである。   Here, the composition ratio refers to the ratio of the number of carbon atoms, the number of fluorine atoms, and the number of oxygen atoms when the fluororesin film surface is measured by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). Among the fluororesins, for example, polyvinyl fluoride (PVF) has a molecular formula of (C2 FH3) n, so the number of fluorine atoms is 1 (33.3%) with respect to 2 carbon atoms (66.7%). Originally, oxygen atoms should not exist (0%).

ところが、上記のように、低温プラズマ処理によってフッ素樹脂フィルムの表面に酸素原子が付加されたものと考えられる。このように表面にCOOH基やOH基を有するフッ素樹脂フィルムに対し、金属箔や他の樹脂フィルム等の相手となる材料を積層し、熱をかけながら加圧接合することにより、表面同士間で縮合反応が生じ、それらの間が強固に接合されるものと推測される。   However, as described above, it is considered that oxygen atoms were added to the surface of the fluororesin film by the low temperature plasma treatment. In this way, by laminating materials such as metal foil and other resin films on the fluororesin film having COOH groups and OH groups on the surface and applying pressure bonding while applying heat, It is presumed that a condensation reaction occurs, and that they are firmly joined.

本発明者の研究によれば、酸素原子数が、全体(3種類の原子の数全体)に対して、2%以上、15%以下の割合で存在することにより、低温での良好な熱融着性を得ることができた。酸素原子数の割合が2%未満では、低温での良好な熱融着性は得られず、また、15%を越えた場合でも、低温での良好な熱融着性は得られなかった。より好ましい酸素原子数の割合は、5%以上、12%以下である。   According to the study of the present inventor, since the number of oxygen atoms is 2% or more and 15% or less with respect to the whole (the total number of three kinds of atoms), good heat fusion at low temperature can be achieved. I was able to get wearability. When the ratio of the number of oxygen atoms is less than 2%, good heat-fusibility at low temperatures cannot be obtained, and when it exceeds 15%, good heat-fusibility at low temperatures cannot be obtained. A more preferable ratio of the number of oxygen atoms is 5% or more and 12% or less.

本発明における低温プラズマ処理とは、電極間に直流または交流の高電圧を印加することによって開始持続する放電、例えば大気圧下でのコロナ放電あるいは真空でのグロー放電などに処理基材を曝すことによって成される処理をいう。このとき、特に限定されないが、処理ガスの選択が広い真空での処理が好ましい。処理ガスとしては、特に限定されないが、He、Ne、Ar、窒素、酸素、炭酸ガス、空気、水蒸気等が単独あるいは混合した状態で使用される。なかでも、水蒸気や酸素が、特に良好な結果を得ることができた。処理圧力は特に限定されないが、0.1Paないし1330Paの圧力範囲で持続放電するグロー放電処理、いわゆる低温プラズマ処理が処理効率の点で好ましい。さらに好ましくは、1Paないし133Paの範囲である。   The low temperature plasma treatment in the present invention means that the substrate to be treated is exposed to a discharge that starts and continues by applying a high voltage of direct current or alternating current between electrodes, for example, corona discharge under atmospheric pressure or glow discharge in vacuum. Refers to the processing performed by At this time, although not particularly limited, processing in a vacuum with a wide selection of processing gas is preferable. Although it does not specifically limit as process gas, He, Ne, Ar, nitrogen, oxygen, a carbon dioxide gas, air, water vapor | steam etc. are used in the state of individual or mixed. Especially, water vapor and oxygen were able to obtain particularly good results. The treatment pressure is not particularly limited, but glow discharge treatment that sustains discharge in a pressure range of 0.1 Pa to 1330 Pa, so-called low temperature plasma treatment, is preferable in terms of treatment efficiency. More preferably, it is in the range of 1 Pa to 133 Pa.

またこの場合、内部電極方式のプラズマ処理機を採用して低温プラズマ処理を行う場合にあっては、フッ素樹脂フィルムに対する低温プラズマ処理の処理強度(E値)を、50W・min/m2 から20000W・min/m2 の範囲とすることができる。これにより、表面における酸素原子数の割合を、2%以上、15%以下とし、融点以下の比較的低温での良好なる熱融着性が得られる。処理強度(E値)が大きいほど、フッ素樹脂フィルムの表面に付加される酸素原子数も多くなることが確認されている。   In this case, in the case where low temperature plasma processing is performed using an internal electrode type plasma processing machine, the processing strength (E value) of the low temperature plasma processing for the fluororesin film is changed from 50 W · min / m 2 to 20000 W · It can be in the range of min / m2. Thereby, the ratio of the number of oxygen atoms on the surface is set to 2% or more and 15% or less, and good heat fusion property at a relatively low temperature below the melting point can be obtained. It has been confirmed that the greater the treatment strength (E value), the greater the number of oxygen atoms added to the surface of the fluororesin film.

本発明の積層体は、例えばフレキシブルプリント配線基板、TAB部品のキャリヤフィルム、チップオンフィルム(COF)基板、ビルドアップ基板(多層基板)等、電子回路基板材料として使用することができる。このとき、フッ素樹脂フィルムは、他の耐熱性樹脂材料に比べて特に誘電率が小さく、しかも、誘電率を上昇させる要因となる接着剤を使用しないので、従来にない顕著な低誘電率を得ることができ、ひいては、特に高速信号を処理する配線板材料としての用途に好適となる。   The laminate of the present invention can be used as an electronic circuit board material such as a flexible printed wiring board, a TAB component carrier film, a chip-on-film (COF) board, a build-up board (multilayer board), and the like. At this time, the fluororesin film has a particularly low dielectric constant compared to other heat resistant resin materials, and does not use an adhesive that causes a rise in the dielectric constant. Therefore, it is particularly suitable for use as a wiring board material for processing high-speed signals.

尚、本発明におけるフッ素樹脂フィルムとは、分子中にフッ素原子を含有する合成高分子を言い、フィルム状で供されるものである。具体的には、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体(ECTFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)などを主成分とするポリマーをいう。これらの樹脂の中には特性改良のための、有機または無機などのフィラーが配合されていてもかまわない。   In addition, the fluororesin film in this invention means the synthetic polymer which contains a fluorine atom in a molecule | numerator, and is provided with a film form. Specifically, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE). ), Tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF) and the like. These resins may contain organic or inorganic fillers for improving characteristics.

また、本発明における金属箔とは、例えば銅、アルミニウム、銅又はアルミニウムの合金、ステンレス、42アロイ等を主成分とする金属箔であり、これらは、電子回路基板用として使用可能である。これらはその用途及び目的に応じ好ましく選定すればよい。金属表面は公知の防錆、接着性の改善処理を施されていてもよい。金属箔の厚みは特に限定されなく目的に応じ選定すればよい。例えばファインパターン用には、厚み寸法が9μm以下のものを採用することができる。このとき、金属箔のフッ素樹脂フィルムとの接合面(表面)は、より平滑である方が積層後の接着力が高くなるので、粗面化処理などを行なわず、その表面粗化度Rzが、2μm以下であることが好ましい。   The metal foil in the present invention is a metal foil mainly composed of, for example, copper, aluminum, an alloy of copper or aluminum, stainless steel, 42 alloy or the like, and these can be used for an electronic circuit board. These may be preferably selected according to the use and purpose. The metal surface may be subjected to known rust prevention and adhesion improving treatments. The thickness of the metal foil is not particularly limited and may be selected according to the purpose. For example, a fine pattern having a thickness dimension of 9 μm or less can be used. At this time, since the bonding surface (surface) of the metal foil with the fluororesin film is smoother, the adhesive strength after lamination is higher, so that the surface roughening degree Rz is not performed without roughening treatment or the like. It is preferable that it is 2 micrometers or less.

本発明の積層体においては、フッ素樹脂フィルムの金属箔との接合面とは反対面側に、第2の樹脂フィルムを接合して構成することができ、このとき、フッ素樹脂フィルムの前記反対面も予め低温プラズマ処理し、フッ素樹脂フィルムと第2の樹脂フィルムとの間を、熱融着により接合する構成とすることができる(請求項3、5の発明)。   In the laminate of the present invention, the second resin film can be joined to the opposite surface side of the surface of the fluororesin film to the metal foil. At this time, the opposite surface of the fluororesin film can be formed. Also, a low-temperature plasma treatment may be performed in advance, and the fluororesin film and the second resin film may be joined by heat fusion (inventions of claims 3 and 5).

この場合、第2の樹脂フィルムとしては、例えばポリイミドフィルム等の耐熱性樹脂フィルムを採用することができる。耐熱性樹脂フィルムとは、融点が280℃以上のもの、あるいはJIS C4003で規定される長時間連続使用の最高許容温度が121℃以上のもののいずれかの条件を満足する高分子樹脂フィルムが挙げられる。耐熱性樹脂フィルムは単独あるいは複数の積層体でも使用できる。これにより、積層体における耐熱性のより一層の向上を図ることができる。第2の樹脂フィルムはそのまま使用してもよいが、その表面(接合面)に、同様の低温プラズマ処理が施されたものを使用すると、より一層の接合性の向上を図ることができる。   In this case, as the second resin film, for example, a heat resistant resin film such as a polyimide film can be employed. Examples of the heat resistant resin film include a polymer resin film satisfying any of the conditions of a melting point of 280 ° C. or higher or a maximum allowable temperature of 121 ° C. or higher specified for a long time continuous use specified in JIS C4003. . The heat resistant resin film can be used alone or in a plurality of laminates. Thereby, the further improvement of the heat resistance in a laminated body can be aimed at. The second resin film may be used as it is, but if the surface (joint surface) subjected to the same low-temperature plasma treatment is used, the bondability can be further improved.

尚、本発明では、積層体を得るための熱接合の方法としては、特に限定されるものではないが、例えば熱プレスによる方法、熱ロールによる方法など公知の方法を目的に応じ、適宜選定すれば良い。これにより、上記した積層体を容易に製造することができる。フッ素樹脂フィルムの両面に、金属箔及び第2の樹脂フィルムを接合する場合には、それら三者を一括して接合することも可能である。また、上記貼り合わせの際には、相手となる金属箔や第2の樹脂フィルムに、接着性改良のための表面処理(コロナ処理等)を施したり、表面処理層を設けたりすることが好ましい。金属箔の場合、防錆処理を施しておくこともできる。   In the present invention, the method of thermal bonding for obtaining the laminate is not particularly limited, but a known method such as a method using a hot press or a method using a hot roll is appropriately selected according to the purpose. It ’s fine. Thereby, an above-described laminated body can be manufactured easily. When joining a metal foil and a 2nd resin film on both surfaces of a fluororesin film, it is also possible to join these three things collectively. Moreover, in the case of the said bonding, it is preferable to perform surface treatment (corona treatment etc.) for adhesiveness improvement, or to provide a surface treatment layer to the metal foil or 2nd resin film which becomes an other party. . In the case of a metal foil, a rust prevention treatment can be applied.

本発明のフッ素樹脂フィルム、積層体及び積層体の製造方法によれば、フッ素樹脂フィルム表面に低温プラズマ処理が施されていることにより、該フィルム表面における炭素原子、フッ素原子、酸素原子の3種類の原子の原子数の組成比は、酸素原子数が、全体に対して、2%以上、15%以下の割合とされているので、比較的低温での優れた熱融着性を得ることができるという優れた効果を奏する。   According to the fluororesin film, laminate and laminate production method of the present invention, three types of carbon atoms, fluorine atoms and oxygen atoms on the film surface are obtained by subjecting the fluororesin film surface to low-temperature plasma treatment. The composition ratio of the number of atoms of the atoms is such that the number of oxygen atoms is 2% or more and 15% or less with respect to the whole, so that excellent heat-fusibility at a relatively low temperature can be obtained. There is an excellent effect of being able to.

本発明の実施形態を示すもので、積層体の構成を概略的に示す縦断面図The longitudinal cross-sectional view which shows embodiment of this invention and shows the structure of a laminated body roughly 低温プラズマ処理機の構成を模式的に示す図Diagram showing the configuration of a low-temperature plasma treatment machine 低温プラズマ処理の処理強度とフィルムの表面粗さとの関係を調べた試験結果を示す図The figure which shows the test result which investigated the relationship between the processing strength of the low temperature plasma processing and the surface roughness of the film 低温プラズマ処理の処理強度とフィルム表面の濡れ性との関係を調べた試験結果を示す図The figure which shows the test result which investigated the relationship between the processing strength of the low temperature plasma processing and the wettability of the film surface

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る積層体1の断面構成を模式的に示している。この積層体1は、本実施形態のフッ素樹脂フィルム2(後述する試料3〜試料6のフッ素樹脂フィルム)の一面(図で上面)に、金属箔3を接合し、フッ素樹脂フィルム2の他方の面(図で下面)に、第2の樹脂フィルムとしての例えば耐熱性樹脂フィルム4を接合した積層構造を備えている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a cross-sectional configuration of a laminate 1 according to the present embodiment. This laminated body 1 has a metal foil 3 bonded to one surface (upper surface in the figure) of the fluororesin film 2 (sample 3 to sample 6 fluororesin film described later) of the present embodiment, and the other of the fluororesin film 2. A laminated structure in which, for example, a heat-resistant resin film 4 as a second resin film is bonded to the surface (lower surface in the figure).

具体的には、フッ素樹脂フィルム2は、例えば厚み寸法が25μmのポリフッ化ビニル(PVF)フィルムが採用されている。また、金属箔3としては、例えば厚み寸法が9μmの銅箔が採用されている。耐熱性樹脂フィルム4としては、例えば厚み寸法が25μmの耐熱性ポリイミドフィルム(例えば「カプトン(登録商標)」ENタイプ)が採用されている。尚、金属箔3の接合面(図で下面)の表面粗化度Rzは、例えば2μm以下とされている。   Specifically, for example, a polyvinyl fluoride (PVF) film having a thickness of 25 μm is adopted as the fluororesin film 2. As the metal foil 3, for example, a copper foil having a thickness dimension of 9 μm is employed. As the heat resistant resin film 4, for example, a heat resistant polyimide film having a thickness of 25 μm (for example, “Kapton (registered trademark)” EN type) is employed. The surface roughness Rz of the joint surface (lower surface in the figure) of the metal foil 3 is set to 2 μm or less, for example.

このとき、フッ素樹脂フィルム2の接合面この場合両面には、低温プラズマ処理が施されている。また、耐熱性樹脂フィルム4の接合面(図で上面)にも、低温プラズマ処理が施されている。積層体1は、フッ素樹脂フィルム2の上面側に金属箔3を配置し、下面側に耐熱性樹脂フィルム4を配置した積層状態で、例えば熱プレスにより、接着剤を用いずに直接熱接合することにより製造されたものである。また、この場合、上記熱接合の温度は、フッ素樹脂フィルム2の融点(PVFで203℃)以下、例えば180℃とされている。   At this time, the joining surface of the fluororesin film 2, in this case, both surfaces are subjected to low temperature plasma treatment. Moreover, the low-temperature plasma process is performed also to the joining surface (upper surface in the figure) of the heat resistant resin film 4. In the laminated state in which the metal foil 3 is arranged on the upper surface side of the fluororesin film 2 and the heat-resistant resin film 4 is arranged on the lower surface side, the laminate 1 is directly thermally bonded by, for example, hot pressing without using an adhesive. It is manufactured by this. In this case, the temperature of the thermal bonding is set to be equal to or lower than the melting point of the fluororesin film 2 (203 ° C. with PVF), for example, 180 ° C.

尚、この積層体1は、例えばフレキシブルプリント配線基板(或いは多層基板)の基材として使用される。この場合、周知のように、積層体1の表面に感光レジストを塗布し、マスクを配して露光させ、現像後エッチングにより、金属箔3の不要部を除去して配線パターンを形成することができる。この場合、導体幅を50μm以下としたファインパターンを形成することが可能である。そして、この積層体1は、フッ素樹脂フィルム2及び耐熱性樹脂フィルム4を基材としており、接着剤を使用しないので、従来にない顕著な低誘電率及び十分な耐熱性を得ることができ、ひいては、特に高速信号を処理する配線板材料としての用途に好適となる。   In addition, this laminated body 1 is used as a base material of a flexible printed wiring board (or multilayer board | substrate), for example. In this case, as is well known, a photosensitive resist is applied to the surface of the laminate 1, a mask is provided and exposed, and after development, an unnecessary portion of the metal foil 3 is removed by etching to form a wiring pattern. it can. In this case, it is possible to form a fine pattern with a conductor width of 50 μm or less. And since this laminated body 1 uses the fluororesin film 2 and the heat resistant resin film 4 as a base material and does not use an adhesive, it can obtain a remarkable low dielectric constant and sufficient heat resistance, As a result, it is particularly suitable for use as a wiring board material for processing high-speed signals.

さて、後に掲載する表1に試料3〜6で例示するように、実施形態のフッ素樹脂フィルム2は、PVFフィルムの表面に対し、後述するような内部電極方式の低温プラズマ処理機5により、処理強度(E値)を変えて低温プラズマ処理を施したものである。これら実施形態のフッ素樹脂フィルム2は、プラズマ処理後のフィルム表面における、炭素原子(C)、フッ素原子(F)、酸素原子(O)の3種類の原子の原子数の組成比について、酸素原子数が、全体に対して、2%以上、15%以下の割合とされている。   Now, as exemplified in Samples 3 to 6 in Table 1 to be described later, the fluororesin film 2 of the embodiment is processed on the surface of the PVF film by an internal electrode type low temperature plasma processing machine 5 as described later. The strength (E value) is changed and low-temperature plasma treatment is performed. In the fluororesin film 2 of these embodiments, the composition ratio of the number of atoms of three kinds of carbon atoms (C), fluorine atoms (F), and oxygen atoms (O) on the film surface after the plasma treatment is oxygen atoms. The number is 2% or more and 15% or less of the whole.

ここで、組成比とは、フッ素樹脂フィルム表面をXPS(X線光電子分光法)で測定した際の、炭素原子数、フッ素原子数、酸素原子数の割合をいう。ポリフッ化ビニル(PVF)は、分子式が(C2 FH3 )nであるから、炭素原子数2(66.7%)に対して、フッ素原子数が1(33.3%)で、本来、酸素原子は存在しない(0%)はずである。ところが、フッ素樹脂フィルムの表面に、低温プラズマ処理がなされることにより、そのフィルム表面に酸素原子が取込まれ、具体的にはフィルム表面にCOOH基やOH基が付加されるようになる。尚、低温プラズマ処理によって、微量ではあるが、フィルム表面に、窒素原子(N)、更には珪素原子(Si)等が付加されるケースもある。   Here, the composition ratio refers to the ratio of the number of carbon atoms, the number of fluorine atoms, and the number of oxygen atoms when the fluororesin film surface is measured by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). Since polyvinyl fluoride (PVF) has a molecular formula of (C2 FH3) n, the number of fluorine atoms is 1 (33.3%) with respect to 2 carbon atoms (66.7%). Should not exist (0%). However, when the surface of the fluororesin film is subjected to low-temperature plasma treatment, oxygen atoms are taken into the film surface, and specifically, COOH groups and OH groups are added to the film surface. In some cases, nitrogen atoms (N), further silicon atoms (Si), and the like are added to the film surface by the low temperature plasma treatment, although the amount is small.

この場合の処理強度(E値)は、50W・min/m2 〜20000W・min/m2 範囲である。試料3では、処理強度が、125W・min/m2 で、酸素原子数が6.9%とされている。試料4では、処理強度が、233W・min/m2 で、酸素原子数が9.0%とされている。試料5では、処理強度が、3867W・min/m2 で、酸素原子数が11.1%とされている。試料6では、処理強度が、15467W・min/m2 で、酸素原子数が12.5%とされている。   The processing strength (E value) in this case is in the range of 50 W · min / m 2 to 20000 W · min / m 2. In Sample 3, the treatment intensity is 125 W · min / m 2 and the number of oxygen atoms is 6.9%. Sample 4 has a processing intensity of 233 W · min / m 2 and an oxygen atom number of 9.0%. In Sample 5, the treatment intensity is 3867 W · min / m 2 and the number of oxygen atoms is 11.1%. Sample 6 has a processing intensity of 15467 W · min / m 2 and an oxygen atom number of 12.5%.

これに対し、試料1は、同様のフッ素樹脂フィルム(PVF)であるが、低温プラズマ処理を行っていないものである。この場合も、酸素原子数が、0.3%存在している。試料2は、フィルム表面に対し低温プラズマ処理を行っているものの、その処理強度が、8W・min/m2 と弱く、酸素原子数が、上記範囲から外れた1.2%となっている。従って、試料3〜6が本発明の実施例であり、試料1,2は比較例である。   On the other hand, Sample 1 is a similar fluororesin film (PVF) but is not subjected to low-temperature plasma treatment. Also in this case, the number of oxygen atoms is 0.3%. Sample 2 is subjected to low-temperature plasma treatment on the film surface, but the treatment strength is weak at 8 W · min / m 2 and the number of oxygen atoms is 1.2%, which is out of the above range. Therefore, samples 3 to 6 are examples of the present invention, and samples 1 and 2 are comparative examples.

ここで、図2は、内部電極方式の低温プラズマ処理機5により、フッ素樹脂フィルム(PVF)Fに対し、低温プラズマ処理を行っている様子を模式的に示している。この低温プラズマ処理機5は、密閉可能な処理室6を有して構成されており、その処理室6内には、処理用ローラ7が設けられると共に、その処理用ローラ7の上部の周囲を僅かな隙間を空けて囲むような電極8が設けられている。電極8には、高周波電源9が接続されており、また図示はしないが、処理用ローラ7はアース接続されている。処理室6内は、真空ポンプに接続されたバルブ10の開放によって減圧されるようになっていると共に、ガス供給源に接続されたバルブ11の開放によって、処理(放電)部分に処理用のガス(例えばCO2 )が供給される。処理室6内の圧力を計測する圧力計12も設けられている。   Here, FIG. 2 schematically shows a state in which the low temperature plasma processing is performed on the fluororesin film (PVF) F by the internal electrode type low temperature plasma processing machine 5. The low-temperature plasma processing machine 5 is configured to have a process chamber 6 that can be sealed. In the process chamber 6, a processing roller 7 is provided, and an upper portion of the processing roller 7 is surrounded by the processing chamber 6. An electrode 8 is provided so as to surround a small gap. A high frequency power source 9 is connected to the electrode 8, and the processing roller 7 is grounded (not shown). The inside of the processing chamber 6 is depressurized by opening the valve 10 connected to the vacuum pump, and the processing gas is discharged to the processing (discharge) portion by opening the valve 11 connected to the gas supply source. (E.g. CO2) is supplied. A pressure gauge 12 for measuring the pressure in the processing chamber 6 is also provided.

そして、ロール状に巻回された処理前のフッ素樹脂フィルムFは、供給部13から引出され、処理室6内の複数個の案内ローラ14により案内されながら処理用ローラ7に一周近く巻付けられるようにして、電極8との間の処理部分を通され、ここでプラズマ処理が行われた後、案内ローラ14により案内されながら巻取部15において再び巻取られる。尚、本実施形態では、例えば、処理室6内の圧力は35Pa、ガスの供給量は20cc/min、フィルムFの送り速度は2m/minとされている。   Then, the unprocessed fluororesin film F wound in a roll shape is drawn out from the supply unit 13 and wound around the processing roller 7 while being guided by a plurality of guide rollers 14 in the processing chamber 6. In this manner, the processing portion between the electrode 8 and the electrode 8 is passed through, and after the plasma processing is performed, the winding portion 15 is again wound while being guided by the guide roller 14. In the present embodiment, for example, the pressure in the processing chamber 6 is 35 Pa, the supply amount of gas is 20 cc / min, and the feeding speed of the film F is 2 m / min.

これにより、試料3〜6のフッ素樹脂フィルムは、低温プラズマ処理後のフィルム表面にCOOH基やOH基が付加され、接着剤を用いずとも、フッ素樹脂フィルムの融点以下の低温で、金属箔や他の樹脂フィルム等との熱融着が可能となったのである。これは、フィルム表面に酸素原子が取込まれることによって、フッ素樹脂フィルムに低温での熱融着性が付与されたものと推測される。この場合、本発明者の研究によれば、プラズマ処理後のフィルム表面における、炭素原子(C)、フッ素原子(F)、酸素原子(O)の3種類の原子の原子数の組成比について、酸素原子数が、全体に対して、2%以上、15%以下の割合とすることにより、優れた熱融着性が得られたのである。より好ましくは、酸素原子数の割合が、5%以上、12%以下である。   As a result, the fluororesin films of Samples 3 to 6 have COOH groups and OH groups added to the film surface after the low temperature plasma treatment, and without using an adhesive, the metal foil or Heat fusion with other resin films and the like became possible. This is presumed that thermal fusion at a low temperature was imparted to the fluororesin film by incorporating oxygen atoms into the film surface. In this case, according to the inventor's research, the composition ratio of the number of atoms of three types of carbon atoms (C), fluorine atoms (F), and oxygen atoms (O) on the film surface after the plasma treatment, By setting the number of oxygen atoms to a ratio of 2% or more and 15% or less with respect to the whole, excellent heat-fusibility was obtained. More preferably, the ratio of the number of oxygen atoms is 5% or more and 12% or less.

さて、本発明者は、本発明の適正を検証するため、上記した試料1〜6のフッ素樹脂フィルムに対し、接着力を調べるための180°剥離強度試験を行った。試験を行うにあたっては、試料1〜6の各フッ素樹脂フィルムに、被着体として例えばPETフィルムを、接着剤を用いずに、熱融着により貼り合わせて積層フィルムとした。このとき、PETフィルムの表面(接合面)に対しても、接着性を向上させるための低温プラズマ処理が行われている。   Now, in order to verify the suitability of the present invention, the present inventor conducted a 180 ° peel strength test for examining the adhesive strength of the fluororesin films of Samples 1 to 6 described above. In conducting the test, for example, a PET film as an adherend was bonded to each of the fluororesin films of Samples 1 to 6 by heat fusion without using an adhesive to obtain a laminated film. At this time, low-temperature plasma treatment for improving adhesion is also performed on the surface (bonding surface) of the PET film.

上記各積層フィルムを、幅10mm、長さ120mmに裁断した試験片とし、それら各試験片に対し、テンシロン試験機を用いて、下側のPETフィルムの端部と上側のフッ素樹脂フィルムの端部とを夫々クランプし、引張速度100m/minで、180°剥離強度試験(ピール強度試験)を行った。その剥離強度試験の結果を、組成比と共に表1に示す。尚、表中、接合性の評価の項は、良好なもの(2.0N/cm以上)を丸「○」、普通のもの(0.7N/cm以上2.0N/cm未満)を三角「△」、不可のもの(0.7N/cm未満)及び評価不能のものをかける「×」、で示している。   Each laminated film is a test piece cut to a width of 10 mm and a length of 120 mm, and for each of these test pieces, the end of the lower PET film and the end of the upper fluororesin film are used using a Tensilon tester. And a 180 ° peel strength test (peel strength test) at a tensile speed of 100 m / min. The results of the peel strength test are shown in Table 1 together with the composition ratio. In addition, in the table, as for the term of the evaluation of bondability, a good one (2.0 N / cm or more) is a circle “◯”, a normal one (0.7 N / cm or more and less than 2.0 N / cm) is a triangle “ “△”, impossibility (less than 0.7 N / cm) and impossibility of evaluation “×”.

Figure 2017002115
Figure 2017002115

この結果から明らかなように、フィルム表面に所定の処理強度で低温プラズマ処理を行った試料3〜6のフッ素樹脂フィルムは、プラズマ処理後のフィルム表面における、炭素原子(C)、フッ素原子(F)、酸素原子(O)の3種類の原子の原子数の組成比について、酸素原子数が、全体に対して、2%以上、15%以下の割合となっている。そして、その構成により、融点以下の低温で、被着体との間で比較的低温での熱融着が可能となり、高い剥離強度(接着力)を得ることができた。特に試料4は、最も良好な熱融着性が得られた。   As is clear from this result, the fluororesin films of Samples 3 to 6 in which the film surface was subjected to low-temperature plasma treatment at a predetermined treatment strength were obtained by using carbon atoms (C) and fluorine atoms (F) on the film surface after the plasma treatment. ), The composition ratio of the number of atoms of three types of oxygen atoms (O) is such that the number of oxygen atoms is 2% or more and 15% or less with respect to the whole. And by the structure, it became possible to heat-seal | bond with a to-be-adhered body at low temperature below melting | fusing point, and was able to obtain high peeling strength (adhesion force). In particular, Sample 4 had the best heat-fusibility.

これに対し、フィルム表面の酸素原子数の割合が、2%未満である試料1,2のフッ素樹脂フィルムでは、熱融着性が得られなかった。尚、表1には示していないが、酸素原子数の割合が15%を越えた場合も、低温での良好な熱融着性は得られなかった。また、上記被着体としたPETフィルムについても、接合面に低温プラズマ処理を施すことにより、未処理の場合に比べてより良好な熱融着性が得られることが明らかとなっている。   On the other hand, in the fluororesin films of Samples 1 and 2 in which the ratio of the number of oxygen atoms on the film surface was less than 2%, no heat fusibility was obtained. Although not shown in Table 1, even when the ratio of the number of oxygen atoms exceeded 15%, good heat-fusibility at low temperatures was not obtained. It has also been clarified that the PET film used as the adherend can obtain better heat-sealability than the untreated case by subjecting the bonding surface to low-temperature plasma treatment.

更に、本発明者は、フッ素樹脂フィルム(上記試料4と同じもの)に関し、フィルム表面における、炭素原子(C)、フッ素原子(F)、酸素原子(O)の3種類の原子の原子数の組成比の経時変化を調べる試験を行った。試験は、プラズマ処理前、プラズマ処理直後、処理後4年経過後について行った。その結果を、次の表2に示す。尚、プラズマ処理後のフィルム表面には、微量の窒素原子も付加されている。   Furthermore, the present inventor relates to a fluororesin film (same as sample 4 above), and the number of atoms of three types of atoms of carbon atom (C), fluorine atom (F), and oxygen atom (O) on the film surface. A test was conducted to examine the change over time in the composition ratio. The test was performed before the plasma treatment, immediately after the plasma treatment, and after 4 years from the treatment. The results are shown in Table 2 below. A small amount of nitrogen atoms are also added to the film surface after the plasma treatment.

Figure 2017002115
Figure 2017002115

この結果から明らかなように、フィルム表面に所定の処理強度で低温プラズマ処理を行ったフッ素樹脂フィルムにおいては、プラズマ処理直後と、4年経過後との間で、表面の組成比における酸素原子数の割合にほとんど変化はなかった。このことから、プラズマ処理を行った実施形態のフッ素樹脂フィルムにおいては、低温での良好な熱融着性が得られる効果を、長期間に渡って維持することができる。   As is clear from this result, in the fluororesin film in which the film surface was subjected to low temperature plasma treatment at a predetermined treatment strength, the number of oxygen atoms in the composition ratio of the surface between immediately after the plasma treatment and after 4 years passed. There was little change in the proportion of. From this, in the fluororesin film of the embodiment subjected to the plasma treatment, the effect of obtaining good heat-fusibility at a low temperature can be maintained over a long period of time.

次に、本発明者は、上記試料1〜6において、フッ素樹脂フィルムの低温プラズマ処理の処理強度(E値)と、処理後のフッ素樹脂フィルムの表面状態(表面粗さ及び濡れ性)との関係を調べる試験を行った。図3は、低温プラズマ処理後のフィルム表面の、10μm平方の範囲の表面粗さを調べた結果を示し、図中、丸数字が試料の番号を示している。この結果から、未処理の試料1において元々表面粗さは小さいが、その試料1に対してプラズマ処理後の試料2〜6は、処理強度が高くなるほど、さらに表面粗さは小さくなる傾向にある。低温プラズマ処理による表面平滑化は初期接着性の向上に寄与していると推測される。   Next, the present inventor, in the samples 1 to 6, the processing strength (E value) of the low temperature plasma treatment of the fluororesin film and the surface state (surface roughness and wettability) of the fluororesin film after the treatment A test was conducted to investigate the relationship. FIG. 3 shows the results of examining the surface roughness in the range of 10 μm square on the film surface after the low-temperature plasma treatment, and in the figure, the circled numbers indicate the sample numbers. From this result, although the surface roughness of the untreated sample 1 is originally small, the surface roughness of the samples 2 to 6 after the plasma treatment with respect to the sample 1 tends to become smaller as the treatment strength increases. . It is estimated that the surface smoothing by the low temperature plasma treatment contributes to the improvement of the initial adhesiveness.

図4は、低温プラズマ処理後のフィルム表面の、濡れ性(水の接触角θ)を調べた結果を示し、やはり図中、丸数字が試料の番号を示している。この結果から、未処理のフッ素樹脂フィルム(試料1)の表面においては、接触角θが比較的大きく、表面が安定している(濡れ性が悪い)ということができる。これに対し、低温プラズマ処理を行ったフッ素樹脂フィルム(試料2,3,5,6)の表面においては、接触角θが小さくなって表面が活性化しているということができる。特に、試料3については、接触角θが小さく、最も濡れ性が良かった。   FIG. 4 shows the results of examining the wettability (water contact angle θ) of the film surface after the low-temperature plasma treatment, and the circled numbers in the figure indicate the sample numbers. From this result, it can be said that the surface of the untreated fluororesin film (Sample 1) has a relatively large contact angle θ and the surface is stable (poor wettability). On the other hand, it can be said that the surface of the fluororesin film (samples 2, 3, 5, 6) subjected to the low temperature plasma treatment is activated because the contact angle θ is reduced. In particular, Sample 3 had the smallest contact angle θ and the best wettability.

図面中、1は積層体、2はフッ素樹脂フィルム、3は金属箔、4は耐熱性樹脂フィルム(第2の樹脂フィルム)、5は低温プラズマ処理機を示す。   In the drawings, 1 is a laminate, 2 is a fluororesin film, 3 is a metal foil, 4 is a heat-resistant resin film (second resin film), and 5 is a low-temperature plasma treatment machine.

Claims (5)

分子中にフッ素原子を含有する高分子フィルムからなるフッ素樹脂フィルムであって、
フィルム表面に低温プラズマ処理が施されていることにより、該フィルム表面における炭素原子、フッ素原子、酸素原子の3種類の原子の原子数の組成比は、酸素原子数が、全体に対して、2%以上、15%以下の割合とされていることを特徴とするフッ素樹脂フィルム。
A fluororesin film comprising a polymer film containing fluorine atoms in the molecule,
Since the film surface is subjected to low-temperature plasma treatment, the composition ratio of the number of carbon atoms, fluorine atoms and oxygen atoms on the film surface is 2 with respect to the total number of oxygen atoms. % Or more and 15% or less.
フッ素樹脂フィルムとその一面に接合された金属箔とを含んで構成される積層体であって、
前記フッ素樹脂フィルムの接合面は予め低温プラズマ処理され、低温プラズマ処理後の該フッ素樹脂フィルムのフィルム表面における炭素原子、フッ素原子、酸素原子の3種類の原子の原子数の組成比は、酸素原子数が、全体に対して、2%以上、15%以下の割合とされており、
前記フッ素樹脂フィルムと前記金属箔とが、熱融着により接合されていることを特徴とする積層体。
A laminate comprising a fluororesin film and a metal foil bonded to one surface thereof,
The bonding surface of the fluororesin film is preliminarily subjected to low temperature plasma treatment, and the composition ratio of the number of carbon atoms, fluorine atoms, and oxygen atoms on the film surface of the fluororesin film after low temperature plasma treatment is oxygen atoms. The number is 2% or more and 15% or less of the whole,
The laminate, wherein the fluororesin film and the metal foil are bonded by heat fusion.
前記フッ素樹脂フィルムの前記金属箔との接合面とは反対面側に、第2の樹脂フィルムが接合されるものであって、
前記フッ素樹脂フィルムの前記反対面も予め低温プラズマ処理され、前記フッ素樹脂フィルムと前記第2の樹脂フィルムとが、熱融着により接合されていることを特徴とする請求項2記載の積層体。
The second resin film is bonded to the opposite surface side of the fluororesin film to the metal foil,
The laminate according to claim 2, wherein the opposite surface of the fluororesin film is also subjected to low-temperature plasma treatment in advance, and the fluororesin film and the second resin film are bonded by heat fusion.
フッ素樹脂フィルムとその一面に接合された金属箔とを含んで構成される積層体を製造するための方法であって、
前記フッ素樹脂フィルムの接合面を予め低温プラズマ処理することにより、低温プラズマ処理後の該フッ素樹脂フィルムのフィルム表面における炭素原子、フッ素原子、酸素原子の3種類の原子の原子数の組成比は、酸素原子数が、全体に対して、2%以上、15%以下の割合とされ、
前記フッ素樹脂フィルムと前記金属箔とを該フッ素樹脂フィルムの融点以下の温度で熱融着により接合することを特徴とする積層体の製造方法。
A method for producing a laminate comprising a fluororesin film and a metal foil bonded to one surface thereof,
By subjecting the bonding surface of the fluororesin film to a low-temperature plasma treatment in advance, the composition ratio of the number of atoms of three types of carbon atoms, fluorine atoms, and oxygen atoms on the film surface of the fluororesin film after the low-temperature plasma treatment is The number of oxygen atoms is 2% or more and 15% or less of the whole,
A method for producing a laminate, characterized in that the fluororesin film and the metal foil are joined by heat fusion at a temperature equal to or lower than the melting point of the fluororesin film.
前記フッ素樹脂フィルムの前記金属箔との接合面とは反対面も予め低温プラズマ処理され、
当該フッ素樹脂フィルムの接合面とは反対面側に、第2の樹脂フィルムが熱融着により接合されることを特徴とする請求項4記載の積層体の製造方法。
The surface opposite to the bonding surface with the metal foil of the fluororesin film is also subjected to a low temperature plasma treatment in advance,
The method for producing a laminate according to claim 4, wherein the second resin film is bonded to the surface opposite to the bonding surface of the fluororesin film by heat sealing.
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