JP2023034130A - ポリマーフィルム及びその製造方法、並びに、積層体 - Google Patents

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Abstract

【課題】脆性が改良されたポリマーフィルム及びその製造方法、並びに、上記ポリマーフィルムを用いた積層体の提供。【解決手段】括れ構造を有する粒子A、及び、ポリマーBを含むポリマーフィルム、粒子A、及び、ポリマーBを含み、上記粒子Aが、粒子Aの少なくとも1つの断面において、粒子Aの長手方向に垂直な方向の長さが、粒子Aの端部を除く中央部において極小値を1つ以上有する粒子であるポリマーフィルム、並びに、上記ポリマーフィルムを用いた積層体。【選択図】図1

Description

本開示は、ポリマーフィルム及びその製造方法、並びに、積層体に関する。
近年、通信機器に使用される周波数は非常に高くなる傾向にある。高周波帯域における伝送損失を抑えるため、回路基板に用いられる絶縁材料の比誘電率と誘電正接とを低くすることが要求されている。
従来の熱可塑性樹脂組成物としては、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。
特許文献1には、単一重合体としたときのガラス転移温度が異なる2種以上のモノマーユニットを含むランダム共重合体を含み、成形板としたときに、Atomic Force Microscope(AFM)を用いて弾性率をマッピングした際に、弾性率の異なる成分がナノスケールで相分離した構造を有する、ことを特徴とする、熱可塑性樹脂組成物が記載されている。
特開2020-105415号公報
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、脆性が改良されたポリマーフィルム及びその製造方法を提供することである。
また、本発明の他の実施形態が解決しようとする課題は、上記ポリマーフィルムを用いた積層体を提供することである。
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
<1> 括れ構造を有する粒子A、及び、ポリマーBを含むポリマーフィルム。
<2> 粒子A、及び、ポリマーBを含み、上記粒子Aが、粒子Aの少なくとも1つの断面において、粒子Aの長手方向に垂直な方向の長さが、粒子Aの端部を除く中央部において極小値を1つ以上有する粒子であるポリマーフィルム。
<3> 上記粒子Aの融点Tmが、400℃以下である<1>又は<2>に記載のポリマーフィルム。
<4> 上記粒子Aの含有量が、ポリマーフィルムの全体積に対し、10体積%以上である<1>~<3>のいずれか1つに記載のポリマーフィルム。
<5> 上記粒子Aが、複数の粒子が融着してなる粒子、又は、複数の粒子が粒子表面における化学結合により結合してなる粒子である<1>~<4>のいずれか1つに記載のポリマーフィルム。
<6> 上記粒子Aが、複数の粒子が融着してなる粒子である<5>に記載のポリマーフィルム。
<7> 上記粒子Aの誘電正接が、0.01未満である<1>~<6>のいずれか1つに記載のポリマーフィルム。
<8> 上記粒子Aが、フッ素ポリマー、液晶ポリマー及びポリエチレンよりなる群から選ばれた少なくとも1種のポリマーを含む<1>~<7>のいずれか1つに記載のポリマーフィルム。
<9> 上記粒子Aの熱膨張係数が、上記ポリマーBの熱膨張係数より小さい<1>~<8>のいずれか1つに記載のポリマーフィルム。
<10> 上記ポリマーBの抗張力が、50MPa以上である<1>~<9>のいずれか1つに記載のポリマーフィルム。
<11> 上記ポリマーBが、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、エステル結合、エーテル結合、N-C結合、S-C結合、及び、シロキサン結合よりなる群から選択される少なくとも1つの結合を有する<1>~<10>のいずれか1つに記載のポリマーフィルム。
<12> 重合性化合物を更に含む<1>~<11>のいずれか1つに記載のポリマーフィルム。
<13> 上記重合性化合物が、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、オキセタニル基、イソシアネート基、酸無水物基、カルボジイミド基、N-ヒドロキシエステル基、グリオキサール基、イミドエステル基、ハロゲン化アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、イミダゾール基、及びチオール基よりなる群から選択される少なくとも1種の基を有する<12>に記載のポリマーフィルム。
<14> 上記重合性化合物の含有量が、ポリマーフィルムの全質量に対し、0質量%を超え5質量%未満である<12>又は<13>に記載のポリマーフィルム。
<15> <1>~<14>のいずれか1つに記載のポリマーフィルムと、上記ポリマーフィルムの少なくとも一方の面に配置された金属層又は金属配線とを有する積層体。
<16> 粒子を含むポリマーフィルム前駆体を加熱し、上記粒子から括れ構造を有する粒子Aを形成する加熱工程を含むポリマーフィルムの製造方法。
<17> 粒子を含むポリマーフィルム前駆体を加熱し、上記粒子から粒子Aを形成する加熱工程を含み、上記粒子Aが、粒子Aの少なくとも1つの断面において、粒子Aの長手方向に垂直な方向の長さが、粒子Aの端部を除く中央部において極小値を1つ以上有する粒子であるポリマーフィルムの製造方法。
<18> 上記ポリマーフィルム前駆体が、重合性化合物を含み、上記加熱工程の後に、上記重合性化合物を重合させる重合工程を含む<16>又は<17>に記載のポリマーフィルムの製造方法。
<19> 上記重合工程前のポリマーフィルム前駆体に対し、上記重合工程後に得られたポリマーフィルムが、0.01体積%以上収縮している<18>に記載のポリマーフィルムの製造方法。
本発明の実施形態によれば、脆性が改良されたポリマーフィルム及びその製造方法を提供することができる。
また、本発明の他の実施形態によれば、上記ポリマーフィルムを用いた積層体を提供することができる。
本開示に好適に用いられる括れ構造を有する粒子Aの一例の模式断面図である。
以下において、本開示の内容について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本開示の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本開示はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、数値範囲を示す「~」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本明細書において、「(メタ)アクリル」は、アクリル及びメタクリルの両方を包含する概念で用いられる語であり、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及びメタクリロイルの両方を包含する概念として用いられる語である。
また、本明細書中の「工程」の用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば本用語に含まれる。 また、本開示において、「質量%」と「重量%」とは同義であり、「質量部」と「重量部」とは同義である。
更に、本開示において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
また、本開示における重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、特に断りのない限り、TSKgel SuperHM-H(東ソー(株)製の商品名)のカラムを使用したゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析装置により、溶剤PFP(ペンタフルオロフェノール)/クロロホルム=1/2(質量比)、示差屈折計により検出し、標準物質としてポリスチレンを用いて換算した分子量である。
(ポリマーフィルム)
本開示に係るポリマーフィルムの第一の実施態様は、括れ構造を有する粒子A、及び、ポリマーBを含む。
本開示に係るポリマーフィルムの第二の実施態様は、粒子A、及び、ポリマーBを含み、上記粒子Aが、粒子の少なくとも1つの断面において、粒子の長手方向に垂直な方向の長さが、粒子の端部を除く中央部において極小値を1つ以上有する粒子である。
なお、本明細書において、特に断りなく、単に「本開示に係るポリマーフィルム」又は単に「ポリマーフィルム」という場合は、上記第一の実施態様及び上記第二の実施態様の全てについて述べるものとする。また、特に断りなく、単に「粒子A」等という場合は、上記第一の実施態様及び上記第二の実施態様の両方の粒子A等について述べるものとする。
従来の粒子を含むポリマーフィルムは、脆性が悪化するという問題があった。
本開示に係るポリマーフィルムは、括れ構造を有する粒子A、又は、粒子の少なくとも1つの断面において、粒子の長手方向に垂直な方向の長さが、粒子の端部を除く中央部において極小値を1つ以上有する粒子Aを含むことにより、上記粒子Aの粒子中央部の狭くなった構造、いわゆる、括れ構造に上記ポリマーが入り込み、アンカー効果が生じるため、上記ポリマーと上記粒子Aとの界面における応力による剥がれを抑制し、上記剥がれ部分に生じる空隙における応力集中が抑制され、脆性が改良されたポリマーフィルムを提供することができる。
脆性は、例えば、破断伸度にて評価することができる。破断伸度が大きい程、脆性が改良されたと判断することができる。
<粒子A>
本開示に係るポリマーフィルムの第一の実施態様は、括れ構造を有する粒子Aを含む。
本開示に係るポリマーフィルムの第二の実施態様は、粒子Aの少なくとも1つの断面において、粒子Aの長手方向に垂直な方向の長さが、粒子Aの端部を除く中央部において極小値を1つ以上有する粒子Aを含む。
本開示に係るポリマーフィルムの第一の実施態様における粒子Aと、本開示に係るポリマーフィルムの第二の実施態様における粒子Aとは、同じ構造の粒子又は類似の構造の粒子であり、上記括れ構造は、粒子Aの少なくとも1つの断面において、粒子Aの長手方向に垂直な方向の長さが、粒子Aの端部を除く中央部において極小値を1つ以上有する構造であることが好ましい。
本開示に好適に用いられる括れ構造を有する粒子Aの一例の模式断面図を、図1に示す。
図1は、3個の粒子12a,12b,12cが融着してなる粒子A10の断面を示す模式図である。
図1の粒子10の断面における領域Aが粒子Aの端部であり、領域Bが粒子Aの中央部を表す。
本開示における「粒子Aの端部」とは、粒子Aの端から、粒子Aの長手方向に垂直な方向の長さが長くなっている部分とし、「粒子Aの中央部」とは、上記粒子Aの端部以外の部分とする。
粒子Aの中央部である領域Bにおいて、粒子Aの長手方向16に垂直な方向の長さが、極小値を示している部分14a,14bが、括れ構造である。
すなわち、図1における粒子A10は、括れ構造を2つ有し、また、上記極小値を2つ有する。
粒子Aは、無機粒子であっても、有機粒子であってもよいが、有機樹脂粒子であることが好ましい。
粒子Aが有機粒子、好ましくは有機樹脂粒子である場合、粒子Aの製造方法としては、例えば、粒子同士を融着させる方法、又は、粒子同士を表面における化学結合により結合させる方法が好適に挙げられ、粒子同士を融着させる方法がより好適に挙げられる。
粒子Aが無機粒子である場合、粒子Aの製造方法としては、例えば、粒子同士を表面における化学結合により結合させる方法が好適に挙げられる。
また、粒子Aは、脆性改良の観点から、複数の粒子が融着してなる粒子、又は、複数の粒子が粒子表面における化学結合により結合してなる粒子であることが好ましく、複数の粒子が融着してなる粒子であることがより好ましい。
更に、上記化学結合を形成する基としては、共有結合可能な基、イオン結合可能な基、水素結合可能な基、及び、双極子相互作用可能な基からなる群より選択される少なくとも1種の基であることが好ましく、粒子Aにおける結合部分の強度の観点から、共有結合可能な基であることがより好ましい。
共有結合可能な基は、使用する粒子表面に存在する基の種類に応じて適宜選択される。
共有結合可能な基としては、共有結合が形成可能な基であれば特に制限はなく、例えば、エポキシ基、オキセタニル基、イソシアネート基、酸無水物基、カルボジイミド基、N-ヒドロキシエステル基、グリオキサール基、イミドエステル基、ハロゲン化アルキル基、チオール基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、アミド基、アルデヒド基、スルホン酸基等を挙げることができる。これらの中でも、金属箔又は金属配線との密着性の観点から、エポキシ基、オキセタニル基、イソシアネート基、酸無水物基、カルボジイミド基、N-ヒドロキシエステル基、グリオキサール基、イミドエステル基、ハロゲン化アルキル基、及び、チオール基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基であることが好ましい。
共有結合可能な基の一方が、例えば、カルボキシ基である場合、カルボキシ基と共有結合可能な基としては、ヒドロキシ基、エポキシ基等が挙げられる。
また、共有結合可能な基の一方が、例えば、ヒドロキシ基又は-NH(第一級アミノ基)である場合、ヒドロキシ基又は-NHと共有結合可能な基としては、イソシアネート基、エポキシ基等が挙げられる。
中でも、上記共有結合可能な基としては、粒子Aにおける結合部分の強度の観点から、イソシアネート基、又は、エポキシ基とを粒子表面に有することが好ましく、エポキシ基であることが特に好ましい。また、イソシアネート基は、熱分解によりアミノ基を生じることができ、エポキシ基は、熱分解によりヒドロキシを生じることもできる。
粒子Aが無機粒子である場合、粒子Aの材質としては、BN、Al、AlN、TiO、SiO、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、及び、これらを2種以上含む材質が挙げられる。
また、粒子Aが有機粒子である場合、粒子Aの材質としては、ポリマーが好ましく挙げられ、熱可塑性樹脂がより好ましく挙げられる。
中でも、上記粒子Aは、フィルムの誘電正接、及び、脆性改良の観点から、フッ素ポリマー、液晶ポリマー及びポリエチレンよりなる群から選ばれた少なくとも1種のポリマーを含むことが好ましく、フィルムの誘電正接の観点からは、液晶ポリマーであることがより好ましく、耐熱性、及び、力学的強度の観点からは、フッ素ポリマーがより好ましい。
また、上記ポリマーは、誘電正接が0.01以下であるポリマーであることが好ましい。
本開示において、粒子Aに用いられるポリマーの種類は特に限定されず、公知のポリマーを用いることができる。
例えば、ポリマーとしては、液晶ポリマー、フッ素ポリマー、環状脂肪族炭化水素基とエチレン性不飽和基とを有する化合物の重合物、ポリエーテルエーテルケトン、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル及びその変性物、ポリエーテルイミド等の熱可塑性樹脂;グリシジルメタクリレートとポリエチレンとの共重合体等のエラストマー;フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
-液晶ポリマー-
粒子Aに用いるポリマーは、フィルムの誘電正接の観点から、液晶ポリマーであることが好ましい。
液晶ポリマーの種類は特に限定されず、公知の液晶ポリマーを用いることができる。
また、液晶ポリマーは、溶融状態で液晶性を示すサーモトロピック液晶ポリマーでもよく、溶液状態で液晶性を示すリオトロピック液晶ポリマーでもよい。また、サーモトロピック液晶の場合は、450℃以下の温度で溶融するものであることが好ましい。
液晶ポリマーとしては、例えば、液晶ポリエステル、液晶ポリエステルにアミド結合が導入された液晶ポリエステルアミド、液晶ポリエステルにエーテル結合が導入された液晶ポリエステルエーテル、液晶ポリエステルにカーボネート結合が導入された液晶ポリエ
ステルカーボネートなどを挙げることができる。
また、液晶ポリマーは、液晶性、及び、線膨張係数の観点から、芳香環を有するポリマーであることが好ましく、芳香族ポリエステル又は芳香族ポリエステルアミドであることがより好ましい。
更に、液晶ポリマーは、芳香族ポリエステル又は芳香族ポリエステルアミドに、更にイミド結合、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。
また、液晶ポリマーは、原料モノマーとして芳香族化合物のみを用いてなる全芳香族液晶ポリマーであることが好ましい。
液晶ポリマーの例としては、例えば、以下が挙げられる。
1)(i)芳香族ヒドロキシカルボン酸と、(ii)芳香族ジカルボン酸と、(iii)芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物と、を重縮合させてなるもの。
2)複数種の芳香族ヒドロキシカルボン酸を重縮合させてなるもの。
3)(i)芳香族ジカルボン酸と、(ii)芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物と、を重縮合させてなるもの。
4)(i)ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルと、(ii)芳香族ヒドロキシカルボン酸と、を重縮合させてなるもの。
ここで、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンはそれぞれ独立に、その一部又は全部に代えて、その重縮合可能な誘導体が用いられてもよい。
芳香族ヒドロキシカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸のようなカルボキシ基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、カルボキシ基をアルコキシカルボニル基又はアリールオキシカルボニル基に変換してなるもの(エステル)、カルボキシ基をハロホルミル基に変換してなるもの(酸ハロゲン化物)、及びカルボキシ基をアシルオキシカルボニル基に変換してなるもの(酸無水物)が挙げられる。
芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジオール及び芳香族ヒドロキシアミンのようなヒドロキシ基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、ヒドロキシ基をアシル化してアシルオキシ基に変換してなるもの(アシル化物)が挙げられる。
芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンのようなアミノ基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、アミノ基をアシル化してアシルアミノ基に変換してなるもの(アシル化物)が挙げられる。
液晶ポリマーは、液晶性、フィルムの誘電正接、及び、金属箔又は金属配線との密着性の観点から、下記式(1)~式(3)のいずれかで表される構成繰り返し単位(以下、式(1)で表される構成繰り返し単位等を、繰り返し単位(1)等ということがある。)を有することが好ましく、下記式(1)で表される構成繰り返し単位を有することがより好ましく、下記式(1)で表される構成繰り返し単位と、下記式(2)で表される構成繰り返し単位と、下記式(2)で表される構成繰り返し単位とを有することが特に好ましい。
式(1) -O-Ar-CO-
式(2) -CO-Ar-CO-
式(3) -X-Ar-Y-
式(1)~式(3)中、Arは、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表し、Ar及びArはそれぞれ独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記式(4)で表される基を表し、X及びYはそれぞれ独立に、酸素原子又はイミノ基を表し、Ar~Arで表される上記基にある水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基又はアリール基で置換されていてもよい。
式(4) -Ar-Z-Ar
式(4)中、Ar及びArはそれぞれ独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表し、Zは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はアルキレン基を表す。
上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
上記アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、n-オクチル基及びn-デシル基が挙げられ、その炭素数は、好ましくは1~10である。
上記アリール基の例としては、フェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、1-ナフチル基及び2-ナフチル基が挙げられ、その炭素数は、好ましくは6~20である。
上記水素原子がこれらの基で置換されている場合、その数は、Ar、Ar又はArで表される上記基毎にそれぞれ独立に、好ましくは2個以下であり、より好ましくは1個である。
上記アルキレン基の例としては、メチレン基、1,1-エタンジイル基、1-メチル-1,1-エタンジイル基、1,1-ブタンジイル基及び2-エチル-1,1-ヘキサンジイル基が挙げられ、その炭素数は、好ましくは1~10である。
繰り返し単位(1)は、所定の芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構成繰り返し単位である。
繰り返し単位(1)としては、Arがp-フェニレン基であるもの(p-ヒドロキシ安香酸に由来する構成繰り返し単位)、及びArが2,6-ナフチレン基であるもの(6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸に由来する構成繰り返し単位)、又は、4,4’-ビフェニリレン基であるもの(4’-ヒドロキシ-4-ビフェニルカルボン酸に由来する構成繰り返し単位)が好ましい。
繰り返し単位(2)は、所定の芳香族ジカルボン酸に由来する構成繰り返し単位である。
繰り返し単位(2)としては、Arがp-フェニレン基であるもの(テレフタル酸に由来する構成繰り返し単位)、Arがm-フェニレン基であるもの(イソフタル酸に由来する構成繰り返し単位)、Arが2,6-ナフチレン基であるもの(2,6-ナフタレンジカルボン酸に由来する構成繰り返し単位)、又は、Arがジフェニルエーテル-4,4’-ジイル基であるもの(ジフェニルエーテル-4,4’-ジカルボン酸に由来する構成繰り返し単位)が好ましい。
繰り返し単位(3)は、所定の芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシルアミン又は芳香族ジアミンに由来する構成繰り返し単位である。
繰り返し単位(3)としては、Arがp-フェニレン基であるもの(ヒドロキノン、p-アミノフェノール又はp-フェニレンジアミンに由来する構成繰り返し単位)、Arがm-フェニレン基であるもの(イソフタル酸に由来する構成繰り返し単位)、又は、Arが4,4’-ビフェニリレン基であるもの(4,4’-ジヒドロキシビフェニル、4-アミノ-4’-ヒドロキシビフェニル又は4,4’-ジアミノビフェニルに由来する構成繰り返し単位)が好ましい。
繰り返し単位(1)の含有量は、全構成繰り返し単位の合計量(液晶ポリマーを構成する各構成繰り返し単位の質量をその各繰り返し単位の式量で割ることにより、各繰り返し単位の物質量相当量(モル)を求め、それらを合計した値)に対して、好ましくは30モル%以上、より好ましくは30モル%~80モル%、更に好ましくは30モル%~60モル%、特に好ましくは30モル%~40モル%である。
繰り返し単位(2)の含有量は、全構成繰り返し単位の合計量に対して、好ましくは35モル%以下、より好ましくは10モル%~35モル%、更に好ましくは20モル%~35モル%、特に好ましくは30モル%~35モル%である。
繰り返し単位(3)の含有量は、全構成繰り返し単位の合計量に対して、好ましくは35モル%以下、より好ましくは10モル%~35モル%、更に好ましくは20モル%~35モル%、特に好ましくは30モル%~35モル%である。
繰り返し単位(1)の含有量が多いほど、耐熱性、強度及び剛性が向上し易いが、あまり多いと、溶媒に対する溶解性が低くなり易い。
繰り返し単位(2)の含有量と繰り返し単位(3)の含有量との割合は、[繰り返し単位(2)の含有量]/[繰り返し単位(3)の含有量](モル/モル)で表して、好ましくは0.9/1~1/0.9、より好ましくは0.95/1~1/0.95、更に好ましくは0.98/1~1/0.98である。
なお、液晶ポリマーは、繰り返し単位(1)~(3)をそれぞれ独立に、2種以上有してもよい。また、液晶ポリマーは、繰り返し単位(1)~(3)以外の構成繰り返し単位を有してもよいが、その含有量は、全繰り返し単位の合計量に対して、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下である。
液晶ポリマーは、繰り返し単位(3)として、X及びYの少なくとも一方がイミノ基であるものを有すること、すなわち、所定の芳香族ヒドロキシルアミンに由来する構成繰り返し単位及び芳香族ジアミンに由来する構成繰り返し単位の少なくとも一方を有することが、溶媒に対する溶解性が優れるので、好ましく、繰り返し単位(3)として、X及びYの少なくとも一方がイミノ基であるもののみを有することが、より好ましい。
液晶ポリマーは、それを構成する構成繰り返し単位に対応する原料モノマーを溶融重合させることにより製造することが好ましい。溶融重合は、触媒の存在下に行ってもよく、この触媒の例としては、酢酸マグネシウム、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸鉛、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、三酸化アンチモン等の金属化合物、4-(ジメチルアミノ)ピリジン、1-メチルイミダゾール等の含窒素複素環式化合物などが挙げられ、含窒素複素環式化合物が好ましく用いられる。なお、溶融重合は、必要に応じて、更に固相重合させてもよい。
液晶ポリマーは、その流動開始温度が、好ましくは250℃以上、より好ましくは250℃以上350℃以下、更に好ましくは260℃以上330℃以下である。液晶ポリマーの流動開始温度が上記範囲であると、溶解性、耐熱性、強度及び剛性に優れ、また、溶液の粘度が適度である。
流動開始温度は、フロー温度又は流動温度とも呼ばれ、毛細管レオメーターを用いて、9.8MPa(100kg/cm)の荷重下、4℃/分の速度で昇温しながら、液晶ポリマーを溶融させ、内径1mm及び長さ10mmのノズルから押し出すときに、4,800Pa・s(48,000ポイズ)の粘度を示す温度であり、液晶ポリエステルの分子量の目安となるものである(小出直之編、「液晶ポリマー-合成・成形・応用-」、株式会社シーエムシー、1987年6月5日、p.95参照)。
また、液晶ポリマーは、その重量平均分子量が1,000,000以下であることが好ましく、3,000~300,000であることがより好ましく、5,000~100,000であることが更に好ましく、5,000~30,000であることが特に好ましい。この液晶ポリマーの重量平均分子量が上記範囲であると、熱処理後のフィルムにおいて、厚さ方向の熱伝導性、耐熱性、強度及び剛性に優れる。
-フッ素ポリマー-
粒子Aに用いられるポリマーは、耐熱性、及び、力学的強度の観点から、フッ素ポリマーであることが好ましい。
本開示に用いるフッ素ポリマーは、特に限定されず、公知のフッ素ポリマーを用いることができる。
フッ素ポリマーとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、四フッ化エチレン/六フッ化プロピレン共重合体、エチレン/四フッ化エチレン共重合体、エチレン/クロロトリフルオロエチレン共重合体等が挙げられる。
中でも、ポリテトラフルオロエチレンが好ましく挙げられる。
-ポリオレフィン-
粒子Aに用いられるポリマーとしては、ポリオレフィンを含むことが好ましい。
ポリオレフィンとしては、特に制限はないが、脆性改良の観点から、ポリ-α-オレフィンであることが好ましく、ポリエチレン、又は、ポリプロピレンであることがより好ましく、ポリエチレンが特に好ましい。
粒子Aに用いられるポリマーの重量平均分子量Mwは、1,000以上であることが好ましく、2,000以上であることがより好ましく、5,000以上であることが特に好ましい。また、誘電正接が0.01以下であるポリマーの重量平均分子量Mwは、1,000,000以下であることが好ましく、300,000以下であることがより好ましく、100,000未満であることが特に好ましい。
粒子Aの融点Tmは、脆性改良の観点から、400℃以下であることが好ましく、350℃以下であることがより好ましく、320℃以下であることが特に好ましい。また、粒子Aの融点Tmの下限値は、ポリマーフィルムの誘電正接、金属箔又は金属配線との密着性、及び、耐熱性の観点から、200℃以上であることが好ましく、230℃以上であることがより好ましく、260℃以上であることが更に好ましく、280℃以上であることが特に好ましい。
また、粒子Aの融点Tmは、ポリマーBの融点Tmよりも低いことが好ましく、10℃以上低いことがより好ましく、20℃以上低いことが更に好ましく、30℃以上低いことが特に好ましい。
本開示における融点Tmは、示差走査熱量分析(DSC)装置を用いて測定するものとする。
粒子Aの誘電正接は、ポリマーフィルムの誘電正接、及び、脆性改良の観点から、0.01未満であることが好ましく、0.008以下であることがより好ましく、0.005以下であることが更に好ましく、0を超え0.004以下であることが特に好ましい。
本開示におけるポリマーフィルム、粒子又はポリマーの誘電正接の測定方法は、以下の通りである。
誘電正接は周波数10GHzで共振摂動法により測定する。ネットワークアナライザ(Agilent Technology社製「E8363B」)に10GHzの空洞共振器((株)関東電子応用開発CP531)を接続し、空洞共振器にフィルム又はポリマーのサンプル(幅:2.0mm×長さ:80mmを挿入し、温度25℃、湿度60%RH環境下、96時間の挿入前後の共振周波数の変化からフィルムの誘電正接を測定する。なお、積層体において、金属箔又は金属配線を有する場合、金属箔又は金属配線は、測定前に、塩化第二鉄で除去する。
なお、粒子Aの誘電正接は、圧縮成形により圧粉体サンプル(幅:2.0mm×長さ:80mm)を作製し、上記方法により測定する。
粒子Aの熱膨張係数は、脆性改良の観点から、ポリマーBの熱膨張係数より小さいことが好ましい。
粒子Aの熱膨張係数は、脆性改良の観点から、-30ppm/K~40ppm/Kであることが好ましく、-20ppm/K~35ppm/Kであることがより好ましく、-10ppm/K~30ppm/Kであることが更に好ましく、0ppm/K~25ppm/Kであることが特に好ましい。
本開示における熱膨張係数の測定方法は、以下の方法により測定するものとする。
熱機械分析装置(TMA)を用いて、幅5mm、長さ20mmのポリマーフィルム又はポリマーのサンプルの両端に1gの引張荷重をかけ、5℃/分の速度で25℃~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℃~150℃の間のTMA曲線の傾きから熱膨張係数を算出する。
なお、粒子Aの熱膨張係数は、圧縮成形により圧粉体サンプル(幅5mm、長さ20mm)を作製し、上記方法により測定する。
粒子Aの平均最大長は、線膨張係数、及び、金属箔との密着性の観点から、20nm~5μmであることが好ましく、30nm~2μmであることがより好ましく、50nm~1μmであることが更に好ましく、50nm~500nmであることが特に好ましい。
ポリマーフィルムは、粒子Aを1種単独で含んでいても、2種以上を含んでいてもよく、異なる材質の粒子が融着してなる粒子であってもよい。
本開示に係るポリマーフィルムにおける粒子Aの含有量は、脆性改良の観点から、ポリマーフィルムの全体積に対し、5体積%以上であることが好ましく、10体積%以上であることがより好ましく、15体積%~80体積%であることが更に好ましく、20体積%~75体積%であることが特に好ましい。
<ポリマーB>
本開示に係るポリマーフィルムは、ポリマーBを含む。
上記ポリマーBとしては、誘電正接が0.01以下であるポリマーを含むことが好ましい。
上記ポリマーBの誘電正接は、ポリマーフィルムの誘電正接、及び、金属箔又は金属配線との密着性の観点から、0.005以下であることが好ましく、0.004以下であることがより好ましく、0を超え0.003以下であることが特に好ましい。
上記ポリマーBの重量平均分子量Mwは、1,000以上であることが好ましく、2,000以上であることがより好ましく、5,000以上であることが特に好ましい。また、誘電正接が0.005以下であるポリマーの重量平均分子量Mwは、1,000,000以下であることが好ましく、300,000以下であることがより好ましく、100,000未満であることが特に好ましい。
ポリマーBの融点Tmは、ポリマーフィルムの誘電正接、金属箔又は金属配線との密着性、及び、耐熱性の観点から、200℃以上であることが好ましく、250℃以上であることがより好ましく、280℃以上であることが更に好ましく、300℃以上420℃以下であることが特に好ましい。
ポリマーBのガラス転移温度Tgは、ポリマーフィルムの誘電正接、金属箔又は金属配線との密着性、及び、耐熱性の観点から、150℃以上であることが好ましく、200℃以上であることがより好ましく、200℃以上280℃未満であることが特に好ましい。
本開示におけるガラス転移温度Tgは、示差走査熱量分析(DSC)装置を用いて測定するものとする。
本開示において、ポリマーBの種類は特に限定されず、公知のポリマーを用いることができる。
ポリマーBとしては、液晶ポリマー、フッ素ポリマー、環状脂肪族炭化水素基とエチレン性不飽和結合を有する基とを有する化合物の重合物、ポリエーテルエーテルケトン、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル及びその変性物、ポリエーテルイミド等の熱可塑性樹脂;グリシジルメタクリレートとポリエチレンとの共重合体等のエラストマー;フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
これらの中でも、ポリマーフィルムの誘電正接、金属箔又は金属配線との密着性、及び、耐熱性の観点から、液晶ポリマー、フッ素ポリマー、環状脂肪族炭化水素基とエチレン性不飽和基とを有する化合物の重合物、ポリエーテルエーテルケトンよりなる群から選ばれる少なくとも1種のポリマーであることが好ましく、液晶ポリマー及びフッ素ポリマーよりなる群から選ばれる少なくとも1種のポリマーであることがより好ましく、ポリマーフィルムの誘電正接の観点からは、液晶ポリマーであることが特に好ましく、耐熱性、及び、力学的強度の観点からは、フッ素ポリマーが好ましい。
ポリマーBに用いられる液晶ポリマー及びフッ素ポリマーの好ましい態様は、粒子Aにおいて記載した液晶ポリマー及びフッ素ポリマーの好ましい態様と同様である。
ポリマーBは、強度、及び、脆性改良の観点から、架橋構造を有することが好ましい。
また、ポリマーBは、強度、及び、脆性改良の観点から、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、エステル結合、エーテル結合、C-C結合、N-C結合、S-C結合、及び、シロキサン結合よりなる群から選択される少なくとも1つの結合を有することが好ましく、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、エステル結合、エーテル結合、N-C結合、S-C結合、及び、シロキサン結合よりなる群から選択される少なくとも1つの結合を有することがより好ましく、N-C結合を有することが特に好ましい。
また、ポリマーBは、その重量平均分子量が1,000,000以下であることが好ましく、3,000~300,000であることがより好ましく、5,000~100,000であることが更に好ましく、5,000~30,000であることが特に好ましい。 ポリマーBの重量平均分子量が上記範囲であると、熱処理後のフィルムにおいて、厚さ方向の熱伝導性、耐熱性、強度及び剛性に優れる。
ポリマーBの抗張力は、脆性改良の観点から、50MPa以上であることが好ましい。
本開示における抗張力の測定方法としては、ポリマーフィルムを切りだしたサンプル10mm×200mmを、23℃・相対湿度60%で2時間調湿し、テンシロン引張試験機(オリエンテック(株)、RTA-100)にて、初期試料長100mm、引張速度10mm/分で破断に至るまでの最大応力を求め、抗張力とする。
ポリマーBは、特定の有機溶媒に可溶性のポリマー(以下、「可溶性ポリマー」ともいう。)であることが好ましい。
具体的には、本開示における可溶性ポリマーは、25℃において、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、N,N-ジメチルアセトアミド、γ-ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、エチレングリコールモノブチルエーテル及びエチレングリコールモノエチルエーテルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の溶媒100gに、0.1g以上溶解するポリマーである。
本開示に係るポリマーフィルムは、ポリマーBを1種のみ含んでいても、2種以上含んでいてもよい。
本開示に係るポリマーフィルムにおけるポリマーBの含有量は、脆性改良の観点から、ポリマーフィルムの全体積に対し、20体積%~95体積%であることが好ましく、20体積%~80体積%であることがより好ましく、20体積%~70体積%であることが更に好ましく、25体積%~65体積%であることが特に好ましい。
<重合性化合物>
本開示に係るポリマーフィルムは、脆性改良の観点から、重合性化合物を更に含むことが好ましい。
上記重合性化合物は、ポリマーBの少なくとも一部を重合により形成した重合性化合物の未重合のものであることが好ましい。
重合性化合物としては、特に制限はなく、公知の重合性化合物を用いることができる。
また、重合性化合物としては、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、オキセタニル基、イソシアネート基、酸無水物基、カルボジイミド基、N-ヒドロキシエステル基、グリオキサール基、イミドエステル基、ハロゲン化アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、イミダゾール基、及び、チオール基よりなる群から選択される少なくとも1種の基を有することが好ましく、(メタ)アクリロイル基を有することがより好ましい。
更に、重合性化合物としては、エチレン性不飽和化合物が好ましい。
重合性化合物は、分子量1,000未満の低分子化合物であってもよく、重量平均分子量Mwが1,000以上の高分子化合物であってもよい。
本開示に係るポリマーフィルムは、重合性化合物を1種のみ含んでいても、2種以上含んでいてもよい。
本開示に係るポリマーフィルムにおける重合性化合物の含有量は、脆性改良の観点から、ポリマーフィルムの全質量に対し、0質量%を超え5質量%未満であることが好ましく、0質量%を超え3質量%未満であることがより好ましい。
<その他の添加剤>
本開示に係るポリマーフィルムは、その他の添加剤を含んでいてもよい。
その他の添加剤としては、公知の添加剤を用いることができる。具体的には、例えば、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤等が挙げられる。
その他の添加剤の総含有量は、ポリマーBの含有量100質量部に対して、好ましくは25質量部以下であり、より好ましくは10質量部以下であり、更に好ましくは5質量部以下である。
<誘電正接>
本開示に係るポリマーフィルムは、誘電正接が、剥離時の破断故障抑制、及び、作製された基板の伝送損失低減の観点から、0.01以下であることが好ましく、0.005以下であることがより好ましく、0.004以下であることが更に好ましく、0を超え0.003以下であることが特に好ましい。
<熱膨張係数>
本開示に係るポリマーフィルムの熱膨張係数は、熱安定性の観点から、-20ppm/K~50ppm/Kであることが好ましく、-10ppm/K~40ppm/Kであることがより好ましく、0ppm/K~35ppm/Kであることが更に好ましく、10ppm/K~30ppm/Kであることが特に好ましい。
本開示における熱膨張係数の測定方法は、以下の方法により測定するものとする。
熱機械分析装置(TMA)を用いて、幅5mm、長さ20mmのフィルムの両端に1gの引張荷重をかけ、5℃/分の速度で25℃~200℃まで昇温した後、2℃/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℃~150℃の間のTMA曲線の傾きから熱膨張係数を算出する。なお、積層体において、金属箔又は金属配線を有する場合、金属箔又は金属配線は、測定前に、塩化第二鉄で除去する。
本開示に係るポリマーフィルムは、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。
例えば、本開示に係るポリマーフィルムは、粒子A及びポリマーBを含む層Aと、上記層Aの少なくとも一方の面に層Bとを有する構造であってもよいし、層Bと、粒子A及びポリマーBを含む層Aと、層Cとをこの順で有する構造であってもよい。
また、層B及び層Cはそれぞれ独立に、液晶ポリマーを含むことが好ましい。
層Aの平均厚みは、特に制限はないが、ポリマーフィルムの誘電正接、及び、金属箔又は金属配線との密着性の観点から、5μm~90μmであることが好ましく、10μm~70μmであることがより好ましく、15μm~50μmであることが特に好ましい。
本開示に係るポリマーフィルムにおける各層の平均厚みの測定方法は、以下の通りである。
ポリマーフィルムをミクロトームで切削し、断面を光学顕微鏡で観察して、各層の厚みを評価する。断面サンプルは3ヶ所以上切り出し、各断面において、3点以上厚みを測定し、それらの平均値を平均厚みとする。
層B及び層Cの平均厚みはそれぞれ独立に、ポリマーフィルムの誘電正接、及び、金属箔又は金属配線との密着性の観点から、層Aの平均厚みよりも薄いことが好ましい。
層Aの平均厚みTと層Bの平均厚みTとの比であるT/Tの値は、ポリマーフィルムの誘電正接、及び、金属箔又は金属配線との密着性の観点から、1より大きいことが好ましく、2~100であることがより好ましく、2.5~20であることが更に好ましく、3~10であることが特に好ましい。
層Aの平均厚みTと層Cの平均厚みTとの比であるT/Tの値は、ポリマーフィルムの誘電正接、及び、金属箔又は金属配線との密着性の観点から、1より大きいことが好ましく、2~100であることがより好ましく、2.5~20であることが更に好ましく、3~10であることが特に好ましい。
また、層Cの平均厚みTと層Bの平均厚みTとの比であるT/Tの値は、線膨張係数、及び、金属箔又は金属配線との密着性の観点から、0.2~5であることが好ましく、0.5~2であることがより好ましく、0.8~1.2であることが特に好ましい。
更に、層B及び層Cの平均厚みはそれぞれ独立に、ポリマーフィルムの誘電正接、及び、金属箔又は金属配線との密着性の観点から、0.1μm~20μmであることが好ましく、0.5μm~15μmであることがより好ましく、1μm~10μmであることが更に好ましく、3μm~8μmであることが特に好ましい。
本開示に係るポリマーフィルムの平均厚みは、強度、熱膨張係数、及び、金属箔又は金属配線との密着性の観点から、6μm~200μmであることが好ましく、12μm~100μmであることがより好ましく、20μm~60μmであることが特に好ましい。
ポリマーフィルムの平均厚みは、任意の5箇所について、接着式の膜厚計、例えば、電子マイクロメータ(製品名「KG3001A]、アンリツ社製)を用いて測定し、それらの平均値とする。
<用途>
本開示に係るポリマーフィルムは、種々の用途に用いることができる、中でも、プリント配線板などの電子部品用フィルムに好適に用いることができ、フレキシブルプリント回路基板により好適に用いることができる。
また、本開示に係るポリマーフィルムは、金属接着用フィルムとして好適に用いることができる。
(ポリマーフィルムの製造方法)
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法の第一の実施態様は、粒子を含むポリマーフィルム前駆体を加熱し、上記粒子から括れ構造を有する粒子Aを形成する加熱工程を含む。
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法の第二の実施態様は、粒子を含むポリマーフィルム前駆体を加熱し、上記粒子から粒子Aを形成する加熱工程を含み、上記粒子Aが、粒子Aの少なくとも1つの断面において、粒子Aの長手方向に垂直な方向の長さが、粒子Aの端部を除く中央部において極小値を1つ以上有する粒子である。
なお、本明細書において、特に断りなく、単に「本開示に係るポリマーフィルムの製造方法」又は単に「ポリマーフィルムの製造方法」という場合は、上記第一の実施態様及び上記第二の実施態様の全てについて述べるものとする。また、特に断りなく、単に「加熱工程」等という場合は、上記第一の実施態様及び上記第二の実施態様の両方の加熱工程等について述べるものとする。
本開示に係るポリマーフィルムは、本開示に係るポリマーフィルムの製造方法により製造されたフィルムであることが好ましい。
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法において、使用する各成分のうち上述した成分、並びに、得られるフィルムに含まれる各成分及び含有量の好ましい態様はそれぞれ、上述した本開示に係るポリマーフィルムにおける好ましい態様と同様である。
また、本開示に係るポリマーフィルムの製造方法において、使用する各成分の使用量は、上記本開示に係るポリマーフィルムにおける各成分の含有量の好ましい態様に対応する好ましい量と同様である。
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法において、製造されたフィルムの好ましい各物性値はそれぞれ、上述した本開示に係るポリマーフィルムにおける好ましい態様と同様である。
<加熱工程>
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法の第一の実施態様は、粒子を含むポリマーフィルム前駆体を加熱し、上記粒子から粒子Aを形成する加熱工程を含む。
ポリマーフィルム前駆体に含まれる粒子の材質の好ましい態様としては、上述した粒子Aの材質の好ましい態様と同様である。
また、ポリマーフィルム前駆体に含まれる粒子は、ポリマーを含むことが好ましい。
また、ポリマーフィルム前駆体は、ポリマーB、又は、ポリマーBを形成する重合性化合物を含むことが好ましい。
ポリマーフィルム前駆体におけるポリマーB、及び、重合性化合物としては、上記ポリマーフィルムにおいて上述したものが好ましく挙げられる。
上記粒子が無機粒子である場合、無機粒子の平均粒径は、脆性改良の観点から、5nm~2μmであることが好ましく、10nm~1μmであることがより好ましく、20nm~1μmであることが更に好ましく、25nm~500nmであることが特に好ましい。
上記粒子が有機粒子である場合、有機粒子の平均粒径は、脆性改良の観点から、5nm~2μmであることが好ましく、10nm~1μmであることがより好ましく、20nm~500nmであることが更に好ましく、25nm~90nmであることが特に好ましい。
上記加熱工程における加熱温度は、粒子Aの形成が可能であれば、特に制限はないが、上記粒子がポリマーを含む場合、上記ポリマーの融点Tm-30℃以上ポリマーBの融点Tm以下であることが好ましく、上記ポリマーの融点Tm-20℃以上ポリマーBの融点Tm-10℃以下であることがより好ましい。
また、上記加熱温度は、上記ポリマーの融点Tm+40℃以下であることが好ましく、上記ポリマーの融点Tm+30℃以下であることがより好ましく、上記ポリマーの融点Tm+20℃以下であることが特に好ましい。
上記加熱工程における加熱時間は、特に制限はなく、粒子Aの形成状況に応じ適宜選択することができ、例えば、0.1分~10時間であることが好ましい。
加熱温度及び加熱時間は、粒子及びポリマーBの種類に応じて適宜変更することができ、触媒の添加等の別の手段によって、低温化又は短時間化することもできる。
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法では、フィルムの加熱開始時において、溶存酸素量が500ppm以下であることが好ましく、300ppm以下であることがより好ましい。溶存酸素量が上記範囲であると、誘電正接のより低いフィルムが得られる。
なお、上記加熱開始時とは、フィルムに対して熱の付与を開始した時点のことをいう。
加熱工程を行うことにより、ポリマーフィルム中にてポリマーB(特に液晶ポリマーである場合)の結晶化が進行し、ポリマーフィルムの誘電正接を低くすることができると推定している。
本開示において、溶存酸素量は、溶存酸素計を用いて測定され、例えば、ハック・ウルトラ社製のポータブル酸素アナライザー「ORBISPHERE 3650」を用いて測定される。
加熱工程は、不活性ガス雰囲気下で実施されてもよく、酸素を含む雰囲気下で実施されてもよい。製造効率の観点からは、加熱工程は、酸素濃度が500ppm以上の雰囲気下で実施されることが好ましく、大気(空気)雰囲気下で実施されることがより好ましい。
<重合工程>
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法は、上記ポリマーフィルム前駆体が、重合性化合物を含み、上記加熱工程の後に、上記重合性化合物を重合させる重合工程を含むことが好ましい。
上記ポリマーフィルム前駆体における重合性化合物の含有量は、ポリマーフィルム前駆体の全質量に対し、10質量%~80質量%であることが好ましく、20質量%~75質量%であることがより好ましい。
また、上記ポリマーフィルム前駆体が重合性化合物を含む場合、ポリマーフィルム前駆体は、重合開始剤を含むことが好ましい。
重合開始剤としては、公知のものを用いることができ、光重合開始剤、熱重合開始剤等を持ちることができる。また、ラジカル重合開始剤であっても、カチオン重合開始剤であってもよいが、ラジカル重合開始剤であることが好ましい。
上記重合工程における重合は、使用する重合開始剤に応じ、公知の方法、例えば、露光又は加熱により行うことができる。
また、上記重合工程における重合を上記加熱工程における加熱時に行ってもよい。
また、本開示に係るポリマーフィルムの製造方法においては、脆性改良の観点から、上記重合工程前のポリマーフィルム前駆体に対し、上記重合工程後に得られたポリマーフィルムが、0.005体積%以上収縮していることが好ましく、0.01体積%以上収縮していることがより好ましい。
上記収縮が生じることにより、粒子Aにおける上記アンカー効果がより発揮されるため、脆性がより改良される。
<形成工程>
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法は、上記粒子と、ポリマーBと、溶媒とが含まれる組成物を支持体上に塗布し乾燥することによりポリマーフィルム前駆体を形成する形成工程を含むことが好ましい。
フィルムの形状に形成する方法としては、特に制限はなく、公知の方法を参照することができ、例えば、流延法、塗布法、押出法等が好適に挙げられ、中でも、流延法が特に好ましい。また、上記ポリマーフィルムが、多層構造を有する場合には、例えば、共流延法、重層塗布法、共押出法等が好適に挙げられる。中でも、比較的薄手の製膜には共流延法が特に好ましく、厚手の製膜には共押出法が特に好ましい。
ポリマーフィルムにおける多層構造を共流延法及び重層塗布法により製造する場合、液晶ポリマー等の各層の成分をそれぞれ溶媒に溶解又は分散した層A形成用組成物、層B形成用組成物等を用いて、共流延法又は重層塗布法を行うことが好ましい。
溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、1,1-ジクロロエタン、1,2-ジクロロエタン、1,1,2,2-テトラクロロエタン、1-クロロブタン、クロロベンゼン、o-ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;p-クロロフェノール、ペンタクロロフェノール、ペンタフルオロフェノール等のハロゲン化フェノール;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン等のエーテル;アセトン、シクロヘキサノン等のケトン;酢酸エチル、γ-ブチロラクトン等のエステル;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート;トリエチルアミン等のアミン;ピリジン等の含窒素複素環芳香族化合物;アセトニトリル、スクシノニトリル等のニトリル;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-メチルピロリドン等のアミド、テトラメチル尿素等の尿素化合物;ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の硫黄化合物;ヘキサメチルリン酸アミド、トリn-ブチルリン酸等のリン化合物等が挙げられ、それらを2種以上用いてもよい。
溶媒としては、腐食性が低く、取り扱い易いことから、非プロトン性化合物、特にハロゲン原子を有しない非プロトン性化合物を主成分とする溶媒が好ましく、溶媒全体に占める非プロトン性化合物の割合は、好ましくは50質量%~100質量%、より好ましくは70質量%~100質量%、特に好ましくは90質量%~100質量%である。また、上記非プロトン性化合物としては、液晶ポリマーを溶解し易いことから、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、テトラメチル尿素、N-メチルピロリドン等のアミド又はγ-ブチロラクトン等のエステルを用いることが好ましく、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、及びN-メチルピロリドンがより好ましい。
また、溶媒としては、液晶ポリマーを溶解し易いことから、双極子モーメントが3~5である化合物を主成分とする溶媒が好ましく、溶媒全体に占める双極子モーメントが3~5である化合物の割合は、好ましくは50質量%~100質量%、より好ましくは70質量%~100質量%、特に好ましくは90質量%~100質量%である。
上記非プロトン性化合物として、双極子モーメントが3~5である化合物を用いることが好ましい。
また、溶媒としては、除去し易いことから、1気圧における沸点が220℃以下である化合物を主成分とするとする溶媒が好ましく、溶媒全体に占める1気圧における沸点が220℃以下である化合物の割合は、好ましくは50質量%~100質量%、より好ましくは70質量%~100質量%、特に好ましくは90質量%~100質量%である。
上記非プロトン性化合物として、1気圧における沸点が220℃以下である化合物を用いることが好ましい。
また、上記ポリマーフィルムの製造方法は、上記流延法、共流延法、塗布法、重層塗布法、押出法、及び共押出法等により製造する場合、支持体を使用してもよい。また、後述する積層体に用いる金属層(金属箔)等を支持体として使用する場合、剥離せずそのまま使用してもよい。
支持体としては、例えば、金属ドラム、金属バンド、ガラス板、樹脂フィルム又は金属箔が挙げられる。中でも、金属ドラム、金属バンド、樹脂フィルムが好ましい。
樹脂フィルムとしては、例えばポリイミド(PI)フィルムを挙げることができ、市販品の例としては、宇部興産(株)製U-ピレックスS及びU-ピレックスR、東レデュポン(株)製カプトン、並びに、SKCコーロンPI社製IF30、IF70及びLV300等が挙げられる。
また、支持体は、容易に剥離できるように、表面に表面処理層が形成されていてもよい。表面処理層は、ハードクロムメッキ、フッ素ポリマー等を用いることができる。
樹脂フィルム支持体の平均厚みは、特に制限はないが、好ましくは25μm以上75μm以下であり、より好ましくは50μm以上75μmである。
また、流延、又は、塗布された膜状の組成物(流延膜又は塗膜)から溶媒の少なくとも一部を除去する方法としては、特に制限はなく、公知の乾燥方法を用いることができる。
<延伸工程>
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法は、上記ポリマーフィルム前駆体を延伸する延伸工程を含むことが好ましく、形成工程と加熱工程との間に、上記ポリマーフィルム前駆体を延伸する延伸工程を含むことがより好ましい。
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法においては、得られるフィルムの分子配向を制御し、線膨張係数や力学物性を調整する観点で、適宜、延伸を組み合わせることができる。延伸の方法は、特に制限はなく、公知の方法を参照することができ、溶媒を含んだ状態で実施してもよく、乾膜の状態で実施してもよい。溶媒を含んだ状態での延伸は、フィルムを把持して伸長してもよく、伸長せずに乾燥によるウェブの自己収縮力を利用して実施してもよく、それらの組み合わせでもよい。延伸は、無機フィラー等の添加によってフィルム脆性が低下した場合に、破断伸度や破断強度を改善する目的で特に有効である。
<巻き取り工程>
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法は、上記ポリマーフィルム又は上記ポリマーフィルム前駆体をロール状に巻き取る巻き取り工程を含むことが好ましく、形成工程の後、かつ加熱工程の前に、上記ポリマーフィルム前駆体をロール状に巻き取る巻き取り工程を含むことがより好ましい。
ロール状に巻き取る工程は、窒素雰囲気下で実施されることが好ましい。窒素雰囲気下で実施することにより、ポリマーフィルム前駆体の加熱開始時において、ポリマーフィルム前駆体中の溶存酸素量をより低下させることができる。
<巻き出し工程>
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法は、上記巻き取り工程後に、ロール状のポリマーフィルムを巻き出す巻き出し工程を含むことが好ましい。
また、上記巻き出し工程での上記ポリマーフィルムを巻き出す際の剥離力が、1.0kN/m以下であることが好ましい。
<剥離工程>
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法は、形成工程後、又は、加熱工程後に、上記基材より、上記ポリマーフィルム又は上記ポリマーフィルム前駆体を剥離する剥離工程を含むことが好ましく、形成工程後、上記基材より、上記ポリマーフィルム又は上記ポリマーフィルム前駆体を剥離する剥離工程を含むことがより好ましく、形成工程の後、かつ加熱工程の前に、上記基材より、上記ポリマーフィルム前駆体を剥離する剥離工程を含むことが特に好ましい。基材からポリマーフィルム又はポリマーフィルム前駆体を剥離することにより、ポリマーフィルムとして得られ、他の用途へ適用することができる。
<その他の工程>
本開示に係るポリマーフィルムの製造方法は、上述した以外のその他工程を含んでいてもよい。
その他の工程としては、公知の工程を含むことができる。
(積層体)
本開示に係る積層体は、本開示に係るポリマーフィルムが積層したものであればよいが、本開示に係るポリマーフィルムと、上記ポリマーフィルムの少なくとも一方の面に配置された金属層又は金属配線とを有することが好ましく、本開示に係るポリマーフィルムと、上記ポリマーフィルムの少なくとも一方の面に配置された銅層又は銅配線とを有することがより好ましい。
上記金属層又は金属配線のポリマーフィルム側表面の表面粗さRaが、1.0μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましい。表面粗さRaが1.0μm以下であると、ポリマーフィルムと金属基材との界面における表面抵抗が低下する。
本開示における表面粗さRaは、表面粗さ計を用いて算出され、例えば、(株)小坂研究所製の触針式表面粗さ計「サーフコーダSE3500」を用い、JIS B0601:2013の算術平均表面粗さRaの算出方法に基づいて算出される。
また、上記表面粗さRaの測定においては、積層体における金属層又は金属配線を、塩化鉄溶液を用いたエッチングで除去した後、金属層又は金属配線の表面粗さが転写されている金属層又は金属配線と接していたポリマーフィルム表面の表面粗さRaを測定し、上記金属層又は金属配線のポリマーフィルム側表面の表面粗さRaとするものとする。
また、本開示に係る積層体としては、金属層又は金属配線と、本開示に係るポリマーフィルムと、金属層又は金属配線とをこの順で有することが好ましく、銅層又は銅配線と、本開示に係るポリマーフィルムと、銅層又は銅配線とをこの順で有することがより好ましい。
更に、本開示に係る積層体としては、本開示に係るポリマーフィルムと、銅層又は銅配線と、本開示に係るポリマーフィルムと、金属層又は金属配線と、本開示に係るポリマーフィルムとをこの順で有することが好ましい。上記積層体に用いる2つの本開示に係るポリマーフィルムは、同じものであっても、異なるものであってもよい。
上記金属層及び金属配線は、特に制限はなく、公知の金属層及び金属配線であればよいが、例えば、銀層、銀配線、銅層又は銅配線であることが好ましく、銅層又は銅配線であることがより好ましい。
また、上記金属層及び金属配線は、金属配線であることが好ましい。
更に、上記金属層及び金属配線における金属は、銀、又は、銅であることが好ましく、銅であることがより好ましい。
本開示に係るポリマーフィルムと金属層又は金属配線とを貼り付ける方法としては、特に制限はなく、公知のラミネート方法を用いることができる。
上記ポリマーフィルムと上記銅層との剥離強度は、0.5kN/m以上であることが好ましく、0.7kN/m以上であることがより好ましく、0.7kN/m~2.0kN/mであることが更に好ましく、0.9kN/m~1.5kN/mであることが特に好ましい。
本開示において、ポリマーフィルムと金属層(例えば、銅層)との剥離強度は、以下の方法により測定するものとする。
ポリマーフィルムと金属層との積層体から1.0cm幅の剥離用試験片を作製し、フィルムを両面接着テープで平板に固定し、JIS C 5016(1994)に準じて180°法により、50mm/分の速度で金属層からフィルムを剥離したときの強度(kN/m)を測定する。
金属層は、銀層又は銅層であることが好ましく、銅層であることがより好ましい。銅層としては、圧延法により形成された圧延銅箔、又は、電解法により形成された電解銅箔が好ましく、耐屈曲性の観点から、圧延銅箔であることがより好ましい。
金属層、好ましくは銅層の平均厚みは、特に限定されないが、2μm~20μmであることが好ましく、3μm~18μmであることがより好ましく、5μm~12μmであることが更に好ましい。銅箔は、支持体(キャリア)上に剥離可能に形成されているキャリア付き銅箔であってもよい。キャリアとしては、公知のものを用いることができる。キャリアの平均厚みは、特に限定されないが、10μm~100μmであることが好ましく、18μm~50μmであることがより好ましい。
また、上記金属層は、本開示における効果をより発揮する観点から、上記ポリマーフィルムに接する側の面に上記ポリマーフィルムと相互作用可能な基を有することが好ましい。また、上記相互作用可能な基は、例えば、アミノ基とエポキシ基、ヒドロキシ基とエポキシ基のように、上記化学結合を形成する基において挙げた基が挙げられる。
中でも、密着性、及び、処理容易性の観点から、共有結合可能な基であることが好ましく、アミノ基、又は、ヒドロキシ基であることがより好ましく、アミノ基であることが特に好ましい。
本開示に係る積層体における金属層を、例えば、エッチングにより所望の回路パターンに加工し、フレキシブルプリント回路基板することも好ましい。エッチング方法としては、特に制限はなく、公知のエッチング方法を用いることができる。
本開示に係る積層体の製造方法は、特に制限はないが、本開示に係るポリマーフィルムと、金属基板とを積層させる積層工程を含むことが好ましい。
上記積層工程においては、金属配線を貼り合わせることが好ましい。
上記積層工程における積層方法は、特に制限はなく、公知のラミネート方法を用いることができる。
上記積層工程における貼り合わせ圧力は、特に制限はないが、0.1MPa以上であることが好ましく、0.2MPa~10MPaであることが好ましい。
上記積層工程における貼り合わせ温度は、使用するポリマーフィルム等に応じて適宜選択することができるが、150℃以上であることが好ましく、280℃以上であることがより好ましく、280℃以上420℃以下であることが特に好ましい。
以下に実施例を挙げて本開示を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本開示の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。したがって、本開示の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
なお、特に断りのない限り、「部」、「%」は質量基準である。
実施例及び比較例で用いた材料の詳細は、以下の通りである。
<ポリマー>
LC-A:下記製造方法に従って作製した液晶ポリマー、融点335℃
-LC-Aの製造-
撹拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸940.9g(5.0モル)、4-アミノフェノール272.8g(2.5モル)、イソフタル酸415.3g(2.5モル)及び無水酢酸1123.0g(11モル)を入れ、反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下、撹拌しながら、室温(23℃、以下同様)から150℃まで15分かけて昇温し、150℃で3時間還流させた。
次いで、副生酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から320℃まで3時間かけて昇温し、増粘が認められた時点で、反応器から内容物を取り出し、室温まで冷却した。得られた固形物を、粉砕機で粉砕して、粉末状の液晶ポリエステル(B1)を得た。
上記で得た液晶ポリエステル(B1)を、窒素雰囲気下、250℃で3時間保持することにより、固相重合させた後、冷却して、粉末状の液晶ポリエステル(LC-A)を得た。得られたLC-AをN-メチルピロリドン溶液にしてフィルム化し、窒素雰囲気下、280℃3時間加熱したサンプルの熱膨張係数は31ppm/K、抗張力は100MPaであった。
M-A:低誘電接着剤(ポリマー型の硬化性化合物を主として含むSLKシリーズ(信越化学工業(株)製の熱硬化性樹脂)のワニス)
<粒子>
A-1:液晶ポリマー粒子、融点285℃、市販のII型液晶ポリマーペレットを粉砕して作製、誘電正接0.002
A-2:四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体(PFA)粒子、融点280℃、平均粒子径が0.2μm~0.5μm、誘電正接0.001
A-3:表面にエポキシ基を有する窒化ホウ素粒子、融点>500℃
A-4:窒化ホウ素粒子、融点>500℃、HP40MF100(水島合金鉄(株)製)、誘電正接0.0007
以下に、実施例1~9、並びに、比較例1~3の詳細を示す。
(実施例1~9、及び、比較例1~3)
<製膜>
下記の流延に準じて製膜を行った。
〔単層流延(溶液製膜)〕
-ポリマー溶液の調製-
表1に記載のポリマー、及び、表1に記載の粒子をN-メチルピロリドンに加え、窒素雰囲気下、140℃4時間撹拌し、ポリマー溶液を得た。ポリマーと粒子は、表1に記載の体積比率で添加し、固形分濃度は23質量%とした。
続いて、最初に、公称孔径10μmの焼結繊維金属フィルターを通過させ、ついで同じく公称孔径10μmの焼結繊維フィルターを通過させ、各ポリマー溶液をそれぞれ得た。
-片面銅張積層板の作製-
得られたポリマー溶液を、単層タイプの流延ダイに送液し、銅箔(福田金属箔粉工業(株)製、CF-T4X-SV-12、平均厚み12μm)の処理面上に流延した。40℃にて4時間乾燥することにより、流延膜から溶媒を除去し、銅層と表1に記載の厚みを有するポリマーフィルムとを有する積層体(片面銅張積層板)を得た。
-加熱工程-
得られた片面銅張積層板を、表1に記載の加熱温度で10分間加熱し、片面銅張積層板を作製した。
得られた片面銅張積層板を用いて、ポリマーフィルムの誘電正接及び破断伸度を測定した。測定方法は、以下の通りである。
<誘電正接>
誘電正接は周波数10GHzで共振摂動法により測定した。ネットワークアナライザ(Agilent Technology社製「E8363B」)に10GHzの空洞共振器((株)関東電子応用開発CP531)を接続し、空洞共振器にフィルムのサンプル(幅:2.0mm×長さ:80mmを挿入し、温度25℃、湿度60%RH環境下、96時間の挿入前後の共振周波数の変化からフィルムの誘電正接を測定した。なお、銅箔は、測定前に、塩化第二鉄で除去した。
<破断伸度(脆性)評価>
得られた片面銅張積層板から、ポリマーフィルムを剥離し、長さ200mm(測定方向)、幅10mmのフィルム試料を切り出した。チャック間距離を100mmに設定した。(株)東洋ボールドウィン製万能引っ張り試験機“STM T50BP”を用い、25℃、60%RH雰囲気中、引張速度10%/分で試料が破断するまで測定し、破断伸度を算出した。破断伸度の値が大きいほど、脆性がより改良されたポリマーフィルムである。
表1に、測定結果を示す。
Figure 2023034130000002
表1に示すように、実施例1~実施例9のポリマーフィルムは、比較例1~3のポリマーフィルムと比べ、破断伸度の値が大きく、脆性が改良されたポリマーフィルムであった。
10:粒子A、12a,12b,12c:融着した粒子、14a,14b:括れ構造、16:粒子Aの長手方向、領域A:粒子Aの端部、領域B:粒子Aの中央部

Claims (19)

  1. 括れ構造を有する粒子A、及び、
    ポリマーBを含む
    ポリマーフィルム。
  2. 粒子A、及び、
    ポリマーBを含み、
    前記粒子Aが、粒子Aの少なくとも1つの断面において、粒子Aの長手方向に垂直な方向の長さが、粒子Aの端部を除く中央部において極小値を1つ以上有する粒子である
    ポリマーフィルム。
  3. 前記粒子Aの融点Tmが、400℃以下である請求項1又は請求項2に記載のポリマーフィルム。
  4. 前記粒子Aの含有量が、ポリマーフィルムの全体積に対し、10体積%以上である請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のポリマーフィルム。
  5. 前記粒子Aが、複数の粒子が融着してなる粒子、又は、複数の粒子が粒子表面における化学結合により結合してなる粒子である請求項1~請求項4のいずれか1項に記載のポリマーフィルム。
  6. 前記粒子Aが、複数の粒子が融着してなる粒子である請求項5に記載のポリマーフィルム。
  7. 前記粒子Aの誘電正接が、0.01未満である請求項1~請求項6のいずれか1項に記載のポリマーフィルム。
  8. 前記粒子Aが、フッ素ポリマー、液晶ポリマー及びポリエチレンよりなる群から選ばれた少なくとも1種のポリマーを含む請求項1~請求項7のいずれか1項に記載のポリマーフィルム。
  9. 前記粒子Aの熱膨張係数が、前記ポリマーBの熱膨張係数より小さい請求項1~請求項8のいずれか1項に記載のポリマーフィルム。
  10. 前記ポリマーBの抗張力が、50MPa以上である請求項1~請求項9のいずれか1項に記載のポリマーフィルム。
  11. 前記ポリマーBが、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、エステル結合、エーテル結合、N-C結合、S-C結合、及び、シロキサン結合よりなる群から選択される少なくとも1つの結合を有する請求項1~請求項10のいずれか1項に記載のポリマーフィルム。
  12. 重合性化合物を更に含む請求項1~請求項11のいずれか1項に記載のポリマーフィルム。
  13. 前記重合性化合物が、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、オキセタニル基、イソシアネート基、酸無水物基、カルボジイミド基、N-ヒドロキシエステル基、グリオキサール基、イミドエステル基、ハロゲン化アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、イミダゾール基、及びチオール基よりなる群から選択される少なくとも1種の基を有する請求項12に記載のポリマーフィルム。
  14. 前記重合性化合物の含有量が、ポリマーフィルムの全質量に対し、0質量%を超え5質量%未満である請求項12又は請求項13に記載のポリマーフィルム。
  15. 請求項1~請求項14のいずれか1項に記載のポリマーフィルムと、前記ポリマーフィルムの少なくとも一方の面に配置された金属層又は金属配線とを有する積層体。
  16. 粒子を含むポリマーフィルム前駆体を加熱し、前記粒子から括れ構造を有する粒子Aを形成する加熱工程を含む
    ポリマーフィルムの製造方法。
  17. 粒子を含むポリマーフィルム前駆体を加熱し、前記粒子から粒子Aを形成する加熱工程を含み、
    前記粒子Aが、粒子Aの少なくとも1つの断面において、粒子Aの長手方向に垂直な方向の長さが、粒子Aの端部を除く中央部において極小値を1つ以上有する粒子である
    ポリマーフィルムの製造方法。
  18. 前記ポリマーフィルム前駆体が、重合性化合物を含み、
    前記加熱工程の後に、前記重合性化合物を重合させる重合工程を含む
    請求項16又は請求項17に記載のポリマーフィルムの製造方法。
  19. 前記重合工程前のポリマーフィルム前駆体に対し、前記重合工程後に得られたポリマーフィルムが、0.01体積%以上収縮している請求項18に記載のポリマーフィルムの製造方法。
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