JP2018070762A - Liquid crystal polymer powder, paste, resin multilayer substrate, and method for producing resin multilayer substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶ポリマーパウダー、ペースト、樹脂多層基板、および樹脂多層基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal polymer powder, a paste, a resin multilayer substrate, and a method for producing a resin multilayer substrate.
国際公開WO2014/109139(特許文献1)では、複数の樹脂層を積層して熱圧着させることによって樹脂多層基板を製造する際に、樹脂層の一部の領域に塗料層を形成することとし、この塗料層の材料として、パウダー状の液晶ポリマーを液体に分散させたものを用いることが記載されている。 In International Publication WO2014 / 109139 (Patent Document 1), when a resin multilayer substrate is manufactured by laminating a plurality of resin layers and thermocompression bonding, a coating layer is formed in a partial region of the resin layer. It is described that a powdery liquid crystal polymer dispersed in a liquid is used as a material for the paint layer.
液晶ポリマーをパウダー状として液体に分散させたものを塗料として用いるとしても、樹脂層同士の密着性が必ずしも安定して得られるとは限らなかった。 Even when a liquid crystal polymer dispersed in a liquid is used as a paint, the adhesion between resin layers is not always stably obtained.
そこで、本発明は、樹脂層同士の密着性が安定して得られるような液晶ポリマーパウダー、ペースト、樹脂多層基板、および樹脂多層基板の製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal polymer powder, a paste, a resin multilayer substrate, and a method for producing the resin multilayer substrate that can stably obtain adhesion between resin layers.
上記目的を達成するため、本発明に基づく液晶ポリマーパウダーは、X線光電子分光分析で得られるC1sナロースキャンスペクトルのC1sピークにC=Oピークを含む。 In order to achieve the above object, the liquid crystal polymer powder according to the present invention includes a C═O peak in the C1s peak of the C1s narrow scan spectrum obtained by X-ray photoelectron spectroscopy.
本発明によれば、樹脂層同士の密着性を安定して得ることができる。 According to the present invention, the adhesion between the resin layers can be stably obtained.
図面において示す寸法比は、必ずしも忠実に現実のとおりを表しているとは限らず、説明の便宜のために寸法比を誇張して示している場合がある。以下の説明において、上または下の概念に言及する際には、絶対的な上または下を意味するとは限らず、図示された姿勢の中での相対的な上または下を意味する場合がある。 The dimensional ratios shown in the drawings do not always faithfully represent the actual ones, and the dimensional ratios may be exaggerated for convenience of explanation. In the following description, when referring to a concept above or below, it does not necessarily mean absolute above or below, but may mean relative above or below in the illustrated posture. .
(実施の形態1)
(構成)
図1〜図3を参照して、本発明に基づく実施の形態1における液晶ポリマーパウダーについて説明する。
(Embodiment 1)
(Constitution)
With reference to FIGS. 1-3, the liquid crystal polymer powder in
本実施の形態における液晶ポリマーパウダーの一例を拡大したところを図1に示す。これは、液晶ポリマーパウダー101である。本実施の形態における液晶ポリマーパウダー101は、X線光電子分光分析で得られるC1sナロースキャンスペクトルのC1sピークにC=Oピークを含む。液晶ポリマーパウダー101に対してX線光電子分光分析を行なって得られるC1sナロースキャンスペクトルの一例を図2に示す。図2には、C1sピーク61が示されている。C1sピーク61は複数のピークが重畳したものであるので、これをさらに細かく個別の種類のピークごとに分解すると図3に示すようになる。図3では、C−C,C−Hピーク62と、O−C=Oピーク63と、O−Cピーク64と、C=Oピーク65とが表れている。これらのピークが重畳した結果がC1sピーク61に相当する。図3では、参考のためにC1sピーク61を破線で表示している。
FIG. 1 shows an enlarged view of an example of the liquid crystal polymer powder in the present embodiment. This is the liquid
(作用・効果)
本実施の形態における液晶ポリマーパウダー101によれば、樹脂層同士の密着性を安定して得ることができる。この効果を確認するために発明者らが行なった実験例について以下説明する。
(Action / Effect)
According to the liquid
(実験例)
液晶ポリマーフィルムを凍結粉砕したものをふるいにかけることにより、図4に示すように液晶ポリマーパウダー1を用意した。液晶ポリマーのことは、「LCP」とも呼ばれる。エタノールと純水とを1:4で混合した混合液を980g用意した。図5に示すように、この混合液4に、液晶ポリマーパウダー1を20g投入して分散させ、分散液5を作製した。
(Experimental example)
Liquid
254nmを主な波長とする20Wの低圧水銀ランプを用いた二重管構造の紫外線照射装置を用意した。二重管構造の紫外線照射装置とは、図6に分解図で示すようなものである。この装置は、内層管51と、外層管52とを備える。内層管51は透光性の管状体である。内層管51はたとえば石英で形成されている。内層管51は、中間部においては管状であり、一方の端が閉じている。図6に示した例では、内層管51の閉じた側の端は半球形となっている。図6における上下関係でいえば、内層管51は下端が閉じており、上端が開口部51cとなっている。外層管52は上端に開口部52cを有する。外層管52は外周面の下部に側方を向いた供給口52aを有する。外層管52は外周面の上部に側方を向いた排出口52bを有する。図6に示すように、内層管51は、開口部52cから外層管52の内部に挿入される。石英からなる内層管51の内部に開口部51cから棒状の紫外光源10を挿入する。紫外光源10は20Wの低圧水銀ランプである。外層管52の開口部52cは蓋部材53によって塞がれる。ただし、蓋部材53は中央に貫通穴があいている。紫外線照射装置を組み立てた後に実際に使用している状態を図7に示す。内層管51の内部には2本の紫外光源10が配置されている。図6および図7で示した紫外光源10、供給口52a、排出口52bの形状、位置および数は、あくまで一例であり、このとおりとは限らない。
An ultraviolet irradiation apparatus having a double tube structure using a 20 W low-pressure mercury lamp having a main wavelength of 254 nm was prepared. An ultraviolet irradiation device having a double tube structure is as shown in an exploded view in FIG. This apparatus includes an
この紫外線照射装置では、図7に示すように、内層管51と外層管52とによって二重管構造が実現されている。内層管51と外層管52とに挟まれた間隙に分散液5(図5参照)が流される。分散液5は、図7において矢印92で示すように、供給口52aから外層管52の内部に供給され、排出口52bから排出される。紫外光源10が透光性部材である内層管51の内側に配置されているので、紫外光源10から発せられる紫外光は、内層管51を透過して分散液5に入射する。
In this ultraviolet irradiation apparatus, as shown in FIG. 7, a double tube structure is realized by an
この紫外線照射装置を用いて、30分間にわたり、送液ポンプで分散液5を紫外光源10の周囲に循環させた。この間、紫外光が当たることによって、分散液5中の液晶ポリマーパウダー1に対する表面処理が施された。分散液5を乾燥させ、紫外線照射処理済の液晶ポリマーパウダー101を得た。これは、図1に示したとおりの液晶ポリマーパウダー101である。
Using this ultraviolet irradiation device, the dispersion 5 was circulated around the
ここでは、紫外線照射装置で紫外光を照射した状態で分散液5を循環させ続ける時間を30分間としたが、この時間(以下「処理時間」という。)の長さを幾通りか変化させて、複数通りの液晶ポリマーパウダー101を得た。具体的には、処理時間は、30分の他に、50分、100分、300分とした。処理時間が30分、50分、100分、300分のものを、以下ではそれぞれ実施例1,2,3,4という。さらに、比較例として、処理時間を10分としたもの(以下「比較例1」という。)、このような紫外光照射処理を全く行なわないもの(以下「比較例2」という。)を用意した。したがって、試料としては、実施例1〜4および比較例1,2の合計6通りの試料を用意した。試料として用意されたこれらの液晶ポリマーパウダーを用いて、以下の各項目について測定を行なった。 Here, the time for which the dispersion liquid 5 is continuously circulated in the state of being irradiated with ultraviolet light by the ultraviolet irradiation device is set to 30 minutes, but the length of this time (hereinafter referred to as “treatment time”) is changed in several ways. A plurality of liquid crystal polymer powders 101 were obtained. Specifically, the processing time was set to 50 minutes, 100 minutes, and 300 minutes in addition to 30 minutes. The processing times of 30 minutes, 50 minutes, 100 minutes, and 300 minutes are hereinafter referred to as Examples 1, 2, 3, and 4, respectively. Furthermore, as a comparative example, a treatment time of 10 minutes (hereinafter referred to as “Comparative Example 1”) and a device that does not perform such ultraviolet light irradiation treatment (hereinafter referred to as “Comparative Example 2”) were prepared. . Therefore, a total of six samples of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared as samples. Using these liquid crystal polymer powders prepared as samples, the following items were measured.
(測定項目1)
図8に示すように、試料となる液晶ポリマーパウダーと分散媒6とを混合した。分散媒6は、1,3−ブタンジオール180gである。ここでは、説明の便宜のために、試料と分散媒6とを容器11に入れている。容器11の形状はここで示したものに限らない。液晶ポリマーパウダーを十分に分散させることによって、図9に示すようにペースト7を得た。ペースト7にはバインダ成分は含まれていない。ペースト7は容器11に収容されている。ペースト7中には、液晶ポリマーパウダーが分散している。このペーストを塗料として用いることとする。
(Measurement item 1)
As shown in FIG. 8, the liquid crystal polymer powder as a sample and the
図10に示すように、液晶ポリマーフィルム41の表面にペースト7を塗布し、ホットプレート上で100℃で乾燥させることによって、塗膜を作製した。図11に示すように、液晶ポリマーフィルム41ともう1枚の液晶ポリマーフィルム42とを重ねて熱プレスにより熱圧着し、図12に示すように、積層体を得た。この積層体においては、塗膜は2枚の液晶ポリマーフィルム41,42の間に挟まれている。
As shown in FIG. 10, the
図13に示すように、この積層体を幅5mmの短冊形状となるように切断した。この際、短冊形状の長手方向91は、基材としての液晶ポリマーフィルムを当初成形した際の引張加工方向と一致するようにした。JIS K6854−3(接着剤−はく離接着強さ試験方法−第3部:T形はく離)の方法を用いて図14に示すように引張試験機により平均速度50mm/分で引き剥がし、Tピール強度を求めた。得られた力の大きさをこの短冊形状の幅すなわち5mmで割った値がTピール強度となる。
As shown in FIG. 13, the laminate was cut into a strip shape having a width of 5 mm. At this time, the
(測定項目2)
液晶ポリマーパウダーに対して、X線光電子分光分析を行った。得られたC1sナロースキャンスペクトルにおいて、C−C,C−Hの結合エネルギーを284.6eVと基準化し、C−C(284.6eV)、C−O(286.4eV)、C=O(286.8eV)、O−C=O(288.9eV)にピーク分割し、各ピークのピーク面積より、変化の指標となるC−OピークおよびC=Oピークの状態の比率を算出した。
(Measurement item 2)
X-ray photoelectron spectroscopic analysis was performed on the liquid crystal polymer powder. In the obtained C1s narrow scan spectrum, the binding energy of C—C, C—H was normalized to 284.6 eV, and C—C (284.6 eV), C—O (286.4 eV), C═O (286) .8 eV) and O—C═O (288.9 eV), and the ratio of the state of the C—O peak and the C═O peak serving as a change index was calculated from the peak area of each peak.
(測定項目3)
得られた液晶ポリマーパウダーを金型を用いて200MPa以上で圧粉成形し、JISK7196(熱可塑性プラスチックフィルム及びシートの熱機械分析による軟化温度試験方法)の方法を用いて熱機械装置により軟化温度を求めた。
(Measurement item 3)
The obtained liquid crystal polymer powder is compacted at 200 MPa or more using a mold, and the softening temperature is adjusted by a thermomechanical device using the method of JISK7196 (thermomechanical analysis of thermoplastic film and sheet by thermomechanical analysis). Asked.
測定項目1〜3に関して、実施例1〜4および比較例1〜2による測定結果を表1に示す。表1では、C=Oピークの有無についても示した。
Table 1 shows the measurement results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 for the
表1に示すように、実施例1においては、Tピール強度は十分に高く、十分な密着性が得られた。実施例1においては、紫外光照射による液晶ポリマーパウダーの表面処理が十分に進行したことで、軟化点が大きく下がっていた。軟化点が下がったことにより、塗料層が溶融しやすくなり、熱プレスの際の密着性が上がる。これらの効果は、実施例1に限らず実施例2,3,4においても同様である。 As shown in Table 1, in Example 1, the T peel strength was sufficiently high and sufficient adhesion was obtained. In Example 1, since the surface treatment of the liquid crystal polymer powder by ultraviolet light irradiation sufficiently progressed, the softening point was greatly lowered. When the softening point is lowered, the coating layer is easily melted, and the adhesion during hot pressing is increased. These effects are the same not only in the first embodiment but also in the second, third, and fourth embodiments.
表1に示すように、比較例1においては、軟化点の低下は2℃であり、低下度合は小さかった。比較例1においては、密着性は十分には得られなかった。比較例1においては、紫外光照射による液晶ポリマーパウダーの表面処理が十分に進行していなかったと思われる。 As shown in Table 1, in Comparative Example 1, the decrease in softening point was 2 ° C., and the degree of decrease was small. In Comparative Example 1, sufficient adhesion was not obtained. In Comparative Example 1, it seems that the surface treatment of the liquid crystal polymer powder by ultraviolet light irradiation did not proceed sufficiently.
比較例2においては、紫外光照射による液晶ポリマーパウダーの表面処理が全くされていなかったので、密着性は十分に得られなかった。 In Comparative Example 2, the surface treatment of the liquid crystal polymer powder by ultraviolet light irradiation was not performed at all, so that sufficient adhesion was not obtained.
本実施の形態における液晶ポリマーパウダー101においては、以下の条件が満たされていることが好ましい。C1sピークを分割したときに明らかになるピークにおいて、C−CまたはC−Hの結合エネルギーを284.6eVと基準化したときの、C−CまたはC−Hのピークである284.6eV、C=Oピークである286.8eV、C−Oピークである286.4eV、O−C=Oピークである288.9eVの合計面積に対するC=Oピークの面積が占める比が1%以上10%未満であることが好ましい。各ピークの面積とは、各ピークの曲線がなす山形状の面積のことである。
In the liquid
(実施の形態2)
(構成)
図15を参照して、本発明に基づく実施の形態2におけるペーストについて説明する。このペーストの一例を図15に示す。本実施の形態におけるペースト201は、実施の形態1で説明した液晶ポリマーパウダー101と、分散媒6とを含む。液晶ポリマーパウダー101は分散媒6の中に分散している。
(Embodiment 2)
(Constitution)
With reference to FIG. 15, the paste in
(作用・効果)
本実施の形態におけるペースト201を塗料として用い、樹脂フィルムの表面に塗布すれば、実施の形態1の実験結果によって明らかなように、樹脂フィルムの密着性を高めることができる。
(Action / Effect)
If the
(実施の形態3)
(製造方法)
図16を参照して、本発明に基づく実施の形態3における樹脂多層基板の製造方法について説明する。この製造方法のフローチャートを図16に示す。
(Embodiment 3)
(Production method)
With reference to FIG. 16, the manufacturing method of the resin multilayer substrate in Embodiment 3 based on this invention is demonstrated. A flowchart of this manufacturing method is shown in FIG.
本実施の形態における樹脂多層基板の製造方法は、C1sピークにC=Oピークを含む液晶ポリマーパウダーを分散媒に分散させたペースト201を用意する工程S2と、熱可塑性樹脂を主材料とする樹脂シート2にペースト201を塗布する工程S3と、ペースト201を塗布した樹脂シート2を積み重ねて積層体を得る工程S4と、積層体に熱および圧力を加える熱圧着工程S5とを含む。図17では、ペースト201を塗料として塗布したことで樹脂シート2の表面に塗料層8が形成されている。この製造方法は、工程S2より前に、C1sピークにC=Oピークを含む液晶ポリマーパウダーを用意する工程S1を含んでいてもよい。
The manufacturing method of the resin multilayer substrate in the present embodiment includes a step S2 of preparing a
工程S4の一例を図18に示す。樹脂シート2の表面に塗料層8が部分的に形成されている。図18に示すように、樹脂シート2のいずれかの面を部分的に覆うように導体パターン17が形成されていてもよい。ここで示す例では、塗料層8が形成された面と反対側の面に導体パターン17が形成されている。樹脂シート2は、導体ビア16を含んでいてもよい。導体ビア16は、樹脂シート2を貫通するように設けられている。
An example of step S4 is shown in FIG. A
図18に示すように複数の樹脂シート2を積み重ねて得た積層体に対して熱圧着工程S5を終えた後は、図19に示すように樹脂多層基板301が得られる。塗料層8は熱圧着工程S5を経て分散媒成分が揮発したことによって層18となっている、層18は、液晶ポリマーパウダーを主材料とする。すなわち、樹脂多層基板301は、実施の形態1で述べたような液晶ポリマーパウダーを主材料とする層18を含む。
After finishing the thermocompression bonding step S5 on the laminate obtained by stacking a plurality of
図19では、導体ビア16、導体パターン17などを含む樹脂多層基板301を示したが、このようなものに限らず、たとえば図20に示す樹脂多層基板302のようなものであってもよい。樹脂多層基板302は、複数の樹脂シート2を積層して熱圧着させることによって得たものであり、樹脂シート2同士が接する界面のうちの一部に層18が配置されている。層18は、上述と同じく、液晶ポリマーパウダーを主材料とするものである。層18はどのような目的で設けられたものであってもよい。
In FIG. 19, the
樹脂多層基板301においては、層18は、紫外線処理をしていない液晶ポリマーパウダーの軟化点に比べて、4℃以上20℃未満だけ低くなった軟化点を有することが好ましい。軟化点の低下ぶりが4℃より小さい場合には、密着性が不十分となる。軟化点の低下ぶりが20℃以上である場合には、熱圧着工程S5の際に層18の材料が流動しすぎて好ましくない。したがって、層18は、紫外線処理をしていない液晶ポリマーパウダーの軟化点に比べて、4℃以上20℃未満だけ低くなった軟化点を有することが好ましい。
In the
なお、液晶ポリマーパウダーは、二軸配向された液晶ポリマーシートを破砕することによって得ることができる。液晶ポリマーパウダーは、パウダー状に仕上げたものをそのまま用いてもよい。液晶ポリマーパウダーは、フィブリル化したものを用いてもよい。すなわち、液晶ポリマーパウダーをフィブリル化してから分散媒の中に分散させることによってペーストを得てもよい。このように得たペーストを塗料として樹脂フィルムに塗布してもよい。このようにペーストが塗布された樹脂フィルムを積層して樹脂多層基板を得てもよい。 The liquid crystal polymer powder can be obtained by crushing a biaxially oriented liquid crystal polymer sheet. The liquid crystal polymer powder may be used as it is in a powder form. The liquid crystal polymer powder may be fibrillated. That is, the liquid crystal polymer powder may be fibrillated and then dispersed in a dispersion medium to obtain a paste. The paste thus obtained may be applied to the resin film as a paint. Thus, the resin multilayer substrate may be obtained by laminating the resin films coated with the paste.
なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
In addition, you may employ | adopt combining suitably two or more among the said embodiment.
In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 液晶ポリマーパウダー、2 樹脂シート、4 混合液、5 分散液、6 分散媒、7 ペースト、8 塗料層、10 紫外光源、11 容器、16 導体ビア、17 導体パターン、18 (塗料層が熱圧着により変化を起こして得られた)層、41,42 液晶ポリマーフィルム、51 内層管、51c 開口部、52 外層管、52a 供給口、52b 排出口、52c 開口部、53 蓋部材、61 C1sピーク、62 C−C,C−Hピーク、63 O−C=Oピーク、64 O−Cピーク、65 C=Oピーク、91 長手方向、92 矢印、101 液晶ポリマーパウダー、201 ペースト、301 樹脂多層基板。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
熱可塑性樹脂を主材料とする樹脂シートに前記ペーストを塗布する工程と、
前記ペーストを塗布した前記樹脂シートを積み重ねて積層体を得る工程と、
前記積層体に熱および圧力を加える熱圧着工程とを含む、樹脂多層基板の製造方法。 Preparing a paste according to claim 3;
Applying the paste to a resin sheet mainly composed of a thermoplastic resin;
Stacking the resin sheets coated with the paste to obtain a laminate; and
And a thermocompression bonding step of applying heat and pressure to the laminate.
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