JP2023141133A - Nanofiber sheet and laminate - Google Patents

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真平 石川
Shimpei Ishikawa
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Abstract

To provide a sheet and a laminate, which have a low dielectric property and good adhesiveness to a conductor such as a copper foil.SOLUTION: [1] A nanofiber sheet formed by attaching tetrafluoroethylene-based resin particles to a resin fiber containing an ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH fiber). [2] A laminate having a copper foil on one surface or both surfaces of the nanofiber sheet of the [1]. [3] A circuit board material including the laminate of the [2].SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ナノファイバーシート及び積層体に関する。 The present invention relates to nanofiber sheets and laminates.

近年、電気、電子機器の高性能、高機能化に伴い、情報の高速通信対応が必要とされている。例えば、スマートフォンにおいては、5G(第五世代移動通信システム)の高速通信サービスの開始に伴い、民生分野だけではなく、産業分野(工場、自動車などの車両等)でも高速通信サービスが普及する状況にある。
5Gの高速大容量のデータ通信には、「ミリ波」(波長1~10mm、周波数30~300GHz)帯の電波が用いられる。ミリ波の長所としては、一度に送信できるデータが大容量であること、得られる画像が高精細化できること等が挙げられる。
In recent years, as electrical and electronic devices have become more sophisticated and functional, there has been a need for high-speed information communication. For example, with the launch of 5G (fifth generation mobile communication system) high-speed communication services for smartphones, high-speed communication services are becoming widespread not only in the consumer sector but also in the industrial sector (factories, automobiles and other vehicles, etc.). be.
5G high-speed, large-capacity data communication uses radio waves in the "millimeter wave" (wavelength 1-10 mm, frequency 30-300 GHz) band. Advantages of millimeter waves include the ability to transmit a large amount of data at one time and the ability to obtain high-definition images.

一方で、回路基板に前記ミリ波のような高周波のデジタル信号を流すと、送信されたデジタル信号の一部が回路基板の配線上で熱として消費される誘電損失が起こり、減衰したデジタル信号として受信側に到達する、いわゆる「伝送損失」が発生する。そのため、使用する部材においても、伝送損失低減対策が必要とされる状況にある。前記伝送損失は、誘電損失と導体損失の総和であり、誘電損失の低い材料が求められている。 On the other hand, when a high-frequency digital signal such as the millimeter wave mentioned above is sent to a circuit board, a part of the transmitted digital signal is dissipated as heat on the wiring of the circuit board, resulting in dielectric loss, resulting in an attenuated digital signal. Reaching the receiving end, so-called "transmission losses" occur. Therefore, there is a need for measures to reduce transmission loss in the members used. The transmission loss is the sum of dielectric loss and conductor loss, and materials with low dielectric loss are required.

樹脂などのプラスチック材料の誘電率は、通常その分子骨格によって決定される。しかし、比較的低誘電率であるポリエチレンでも約2.3、ポリテトラフルオロエチレンでも約2.1であり、材料による低誘電率化には限界がある。そこで、空気の誘電率が1であることを利用してプラスチックの空隙率を増やす提案がなされている。 The dielectric constant of plastic materials such as resins is usually determined by their molecular skeleton. However, even polyethylene, which has a relatively low dielectric constant, has a dielectric constant of about 2.3, and polytetrafluoroethylene has a dielectric constant of about 2.1, so there is a limit to lowering the dielectric constant depending on the material. Therefore, proposals have been made to increase the porosity of plastic by utilizing the fact that the dielectric constant of air is 1.

例えば、特許文献1には、空孔率が特定値以上である多孔質なプラスチックを含み、耐熱温度が特定温度以上で、かつ誘電率が特定値以上である低誘電率プラスチック絶縁フィルムが開示され、バルクのプラスチックフィルムでは得られなかった低誘電率であり、かつ耐熱性、成形加工性のある低誘電率プラスチック絶縁フィルムを提供することができると記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses a low dielectric constant plastic insulating film that includes porous plastic with a porosity of a specific value or more, has a heat resistance temperature of a specific temperature or higher, and has a dielectric constant of a specific value or higher. , it is stated that it is possible to provide a low dielectric constant plastic insulating film that has a low dielectric constant that cannot be obtained with a bulk plastic film, and also has heat resistance and moldability.

特許文献2には、主繊維と主繊維の繊維径より小さい繊維径を有する副繊維とからなり、同じ主繊維内および/または異なる主繊維を該副繊維が供しており、その架橋点に結節が形成されておらず、該主繊維および該副繊維が、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を含むフッ素樹脂繊維からなるフッ素樹脂系シートが開示され、PTFEが潜在的に有する種々の特性を発揮すると同時に、ナノファイバーが有する特性も発揮できると記載されている。 Patent Document 2 discloses that the secondary fiber is composed of a main fiber and a sub-fiber having a fiber diameter smaller than that of the main fiber, the sub-fiber serves the same main fiber and/or a different main fiber, and there are nodules at the crosslinking points. A fluororesin sheet is disclosed in which the main fibers and the subsidiary fibers are made of fluororesin fibers containing polytetrafluoroethylene (PTFE), and exhibit various properties that PTFE potentially has. At the same time, it is stated that the properties possessed by nanofibers can also be exhibited.

特許文献3には、PTFEマットを作製する方法であって、PTFE、繊維化するポリマー、及び溶媒を含み、少なくとも特定値の粘度を有する分散物を提供するステップと、荷電源及び前記荷電源から一定距離離れた標的を有する装置を提供するステップと、荷電源において第1の電荷を作り出し、前記標的で反対の電荷を作り出すような電圧源を提供し、前記分散物が前記荷電源と接触することによって静電的に帯電するステップと、前記静電的に帯電した分散物を前記標的の上に集め、マット前駆体を生成するステップと、前記マット前駆体を加熱して前記溶媒および前記繊維化するポリマーを除去することによってPTFEマットを形成するステップと、を含む方法が開示されている。 Patent Document 3 discloses a method for producing a PTFE mat, which includes the steps of providing a dispersion containing PTFE, a fiber-forming polymer, and a solvent and having a viscosity of at least a specific value, and a charging source and a dispersion from the charging source. providing a device having targets spaced a distance apart; and providing a voltage source to create a first charge at a charge source and an opposite charge at the target, the dispersion contacting the charge source. collecting the electrostatically charged dispersion on the target to form a mat precursor; and heating the mat precursor to charge the solvent and the fibers. forming a PTFE mat by removing a polymer that oxidizes.

特開平9-100363号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-100363 国際公開第2013/084760号International Publication No. 2013/084760 特表2012-515850号公報Special Publication No. 2012-515850

しかしながら、特許文献1~3に記載されたシート等は、銅箔との接着性が悪いという課題があった。 However, the sheets described in Patent Documents 1 to 3 have a problem of poor adhesion to copper foil.

本発明は、低誘電特性を有し、銅箔等の導体との接着性が良好なシート及び積層体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a sheet and a laminate having low dielectric properties and good adhesion to a conductor such as copper foil.

本発明者は、以下に示す構成を採用することにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
<1> エチレン-ビニルアルコール共重合体を含む樹脂繊維に、テトラフルオロエチレン系樹脂粒子が付着してなる、ナノファイバーシート。
<2> 前記テトラフルオロエチレン系樹脂が、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)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(EPE)、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)及びテトラフルオロエチレン-パーフルオロジオキソール共重合体(TFEPD)からなる群から選択される少なくとも1種である、<1>に記載のナノファイバーシート。
<3> 前記テトラフルオロエチレン系樹脂の含有量が60質量%以上85質量%以下である、<1>又は<2>に記載のナノファイバーシート。
<4> 平均繊維径が500nm以下である、<1>~<3>のいずれか1つに記載のナノファイバーシート。
<5> 空隙率が60%以上である、<1>~<4>のいずれか1つに記載のナノファイバーシート。
<6>前記テトラフルオロエチレン系樹脂粒子の平均粒子径(D50)が1nm以上500nm以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載のナノファイバーシート。
<7> 10GHzにおける比誘電率が2.00以下である、<1>~<6>のいずれか1つに記載のナノファイバーシート。
<8> 10GHzにおける誘電正接が0.0150以下である、<1>~<7>のいずれか1つに記載のナノファイバーシート。
<9> <1>~<8>のいずれか1つに記載のナノファイバーシートの一方又は両方の面に、銅箔を備える積層体。
<10> <9>に記載の積層体を含む回路基板材料。
The present inventor discovered that the above problem could be solved by adopting the configuration shown below, and completed the present invention.
That is, the present invention is as follows.
<1> A nanofiber sheet in which tetrafluoroethylene resin particles are attached to resin fibers containing an ethylene-vinyl alcohol copolymer.
<2> The tetrafluoroethylene resin is polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene selected from the group consisting of ethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (EPE), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), and tetrafluoroethylene-perfluorodioxole copolymer (TFEPD). The nanofiber sheet according to <1>, which is at least one type of nanofiber sheet.
<3> The nanofiber sheet according to <1> or <2>, wherein the content of the tetrafluoroethylene resin is 60% by mass or more and 85% by mass or less.
<4> The nanofiber sheet according to any one of <1> to <3>, having an average fiber diameter of 500 nm or less.
<5> The nanofiber sheet according to any one of <1> to <4>, which has a porosity of 60% or more.
<6> The nanofiber sheet according to any one of <1> to <5>, wherein the average particle diameter (D50) of the tetrafluoroethylene resin particles is 1 nm or more and 500 nm or less.
<7> The nanofiber sheet according to any one of <1> to <6>, which has a dielectric constant of 2.00 or less at 10 GHz.
<8> The nanofiber sheet according to any one of <1> to <7>, which has a dielectric loss tangent of 0.0150 or less at 10 GHz.
<9> A laminate comprising copper foil on one or both sides of the nanofiber sheet according to any one of <1> to <8>.
<10> A circuit board material comprising the laminate according to <9>.

本発明によれば、低誘電特性を有し、銅箔等の導体との接着性が良好なシート及び積層体を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a sheet and a laminate having low dielectric properties and good adhesion to a conductor such as copper foil.

実施例1のナノファイバーのSEM写真である。1 is a SEM photograph of nanofibers of Example 1.

[ナノファイバーシート]
本発明のナノファイバーシート(以下、単にナノファイバーシート又はシートともいう)は、エチレン-ビニルアルコール共重合体を含む樹脂繊維に、テトラフルオロエチレン系樹脂粒子が付着してなる。
[Nanofiber sheet]
The nanofiber sheet of the present invention (hereinafter also simply referred to as a nanofiber sheet or sheet) is formed by attaching tetrafluoroethylene resin particles to resin fibers containing an ethylene-vinyl alcohol copolymer.

<樹脂繊維>
本発明に係る樹脂繊維は、エチレン-ビニルアルコール共重合体を含む。樹脂繊維がエチレン-ビニルアルコール共重合体を含むことで、良好な紡糸性が得られ、その結果として、得られるナノファイバーシートは、導体との接着性に優れる。また、得られるナノファイバーシートは、空隙率が高く、水に溶けにくく、また、分解温度が高くなる。
<Resin fiber>
The resin fiber according to the present invention contains an ethylene-vinyl alcohol copolymer. Since the resin fibers contain the ethylene-vinyl alcohol copolymer, good spinnability is obtained, and as a result, the resulting nanofiber sheet has excellent adhesion to the conductor. Furthermore, the resulting nanofiber sheet has a high porosity, is difficult to dissolve in water, and has a high decomposition temperature.

(エチレン-ビニルアルコール共重合体)
エチレン-ビニルアルコール共重合体は、特に限定されないが、エチレン含量が、好ましくは20モル%以上、より好ましくは25モル%以上、更に好ましくは30モル%以上であり、そして、好ましくは50モル%以下、より好ましくは45モル%以下、更に好ましくは40モル%以下である。酢酸ビニル成分のケン化度は、特に限定されないが、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、更に好ましくは99%以上である。
エチレン-ビニルアルコール共重合体の市販品としては、クラレ(株)の商品名「エバール」シリーズ、三菱ケミカル(株)の商品名「ソアノール」シリーズ等が挙げられる。
(ethylene-vinyl alcohol copolymer)
Although the ethylene-vinyl alcohol copolymer is not particularly limited, the ethylene content is preferably 20 mol% or more, more preferably 25 mol% or more, even more preferably 30 mol% or more, and preferably 50 mol%. The content is more preferably 45 mol% or less, still more preferably 40 mol% or less. The degree of saponification of the vinyl acetate component is not particularly limited, but is preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and still more preferably 99% or more.
Commercially available ethylene-vinyl alcohol copolymers include the "Eval" series manufactured by Kuraray Co., Ltd. and the "Soarnol" series manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.

ナノファイバーシート中のエチレン-ビニルアルコール共重合体の含有量は、より良好な紡糸性を発揮し、その結果として、導体との接着性をより良好にする観点から、好ましくは15質量%以上、より好ましくは17質量%以上であり、そして、低誘電特性を有し、かつ寸法安定性に優れるシートを得やすくする観点から、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下、更に好ましくは32質量%以下である。 The content of the ethylene-vinyl alcohol copolymer in the nanofiber sheet is preferably 15% by mass or more, from the viewpoint of exhibiting better spinnability and, as a result, better adhesion with the conductor. The content is more preferably 17% by mass or more, and from the viewpoint of making it easier to obtain a sheet having low dielectric properties and excellent dimensional stability, it is preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less, and even more preferably is 32% by mass or less.

(平均繊維径)
樹脂繊維の平均繊維径は、好ましくは10nm以上900nm以下であり、通常、このようなナノオーダーの平均繊維径を有する繊維をナノファイバーと呼ぶ。樹脂繊維の平均繊維径は、シート内に空隙を形成し、低誘電特性を有するシートを得やすくする観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは400nm以下、更に好ましくは300nm以下である。
樹脂繊維の平均繊維径は、走査型電子顕微鏡(SEM)でシートを観察し、20箇所の平均をとることで測定できる。
(Average fiber diameter)
The average fiber diameter of the resin fibers is preferably 10 nm or more and 900 nm or less, and fibers having such a nano-order average fiber diameter are usually called nanofibers. The average fiber diameter of the resin fibers is preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less, still more preferably 300 nm or less, from the viewpoint of forming voids in the sheet and making it easier to obtain a sheet having low dielectric properties.
The average fiber diameter of the resin fibers can be measured by observing the sheet with a scanning electron microscope (SEM) and taking the average of 20 points.

<テトラフルオロエチレン系樹脂>
テトラフルオロエチレン系樹脂としては、テトラフルオロエチレンの単独重合体又はテトラフルオロエチレンと重合可能な単量体との共重合体が挙げられる。テトラフルオロエチレン系樹脂のC-F結合間距離が短く、分子内の双極子が小さいため、低誘電特性となりやすい。
テトラフルオロエチレン系樹脂は、低誘電特性により優れるシートを得る観点から、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)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(EPE)、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)及びテトラフルオロエチレン-パーフルオロジオキソール共重合体(TFEPD)からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、PTFE、PFA、及びFEPからなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、PTFE及びPFAからなる群から選択される少なくとも1種であることが更に好ましい。
<Tetrafluoroethylene resin>
Examples of the tetrafluoroethylene resin include a homopolymer of tetrafluoroethylene or a copolymer of tetrafluoroethylene and a polymerizable monomer. Tetrafluoroethylene resin has a short distance between C--F bonds and a small dipole in the molecule, so it tends to have low dielectric properties.
Tetrafluoroethylene resins include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer from the viewpoint of obtaining sheets with excellent low dielectric properties. (FEP), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (EPE), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), and tetrafluoroethylene-perfluorodioxole copolymer (TFEPD). ), more preferably at least one selected from the group consisting of PTFE, PFA, and FEP, and more preferably at least one selected from the group consisting of PTFE and PFA. More preferably, it is at least one type.

ナノファイバーシート中のテトラフルオロエチレン系樹脂の含有量は、低誘電特性を有し、かつ寸法安定性に優れるシートを得やすくする観点から、好ましくは60質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは68質量%以上であり、そして、導体との接着性を向上する観点から、好ましくは85質量%以下、より好ましくは83質量%以下である。 The content of the tetrafluoroethylene resin in the nanofiber sheet is preferably 60% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, from the viewpoint of making it easy to obtain a sheet with low dielectric properties and excellent dimensional stability. , more preferably 68% by mass or more, and from the viewpoint of improving adhesiveness with the conductor, preferably 85% by mass or less, more preferably 83% by mass or less.

テトラフルオロエチレン系樹脂は、樹脂繊維に適当な量のテトラフルオロエチレン系樹脂を付着させやすい観点から、粒子状であることが好ましい。テトラフルオロエチレン系樹脂が粒子状である場合、その平均粒子径は、好ましくは1nm以上であり、そして、好ましくは500nm以下、より好ましくは400nm以下、更に好ましくは300nm以下、より更に好ましくは200nm以下、より更に好ましくは150nm以下である。
なお、テトラフルオロエチレン系樹脂単体での平均粒子径(粒度積算分布50%径:D50)は、レーザー回折法に基づいて測定できる。また、ナノファイバーシート中のテトラフルオロエチレン系樹脂の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)によって、10個以上の粒子の直径を測定し、その平均値として求めることができる。その際、テトラフルオロエチレン系樹脂が非球状粒子の場合は、最長径と最短径の平均値を各粒子の直径として測定することができる。
The tetrafluoroethylene resin is preferably in the form of particles from the viewpoint of making it easier to adhere an appropriate amount of the tetrafluoroethylene resin to the resin fibers. When the tetrafluoroethylene resin is in the form of particles, the average particle diameter is preferably 1 nm or more, and preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less, still more preferably 300 nm or less, even more preferably 200 nm or less. , and even more preferably 150 nm or less.
Note that the average particle diameter (50% particle size distribution diameter: D50) of the tetrafluoroethylene resin alone can be measured based on a laser diffraction method. Further, the average particle diameter of the tetrafluoroethylene resin in the nanofiber sheet can be determined by measuring the diameters of 10 or more particles using a scanning electron microscope (SEM) and determining the average value thereof. At this time, when the tetrafluoroethylene resin is a non-spherical particle, the average value of the longest diameter and the shortest diameter can be measured as the diameter of each particle.

テトラフルオロエチレン系樹脂は、固体形状であってもよく、水性分散液であってもよい。テトラフルオロエチレン系樹脂の水性分散液の市販品としては、ダイキン工業(株)の商品名「ポリフロンPTFE」シリーズ、旭硝子(株)の商品名「フルオンPTFE」シリーズ、名古屋合成(株)の商品名「NSシリーズ」等が挙げられる。 The tetrafluoroethylene resin may be in solid form or may be in the form of an aqueous dispersion. Commercial products of aqueous dispersions of tetrafluoroethylene resins include Daikin Industries, Ltd.'s "Polyflon PTFE" series, Asahi Glass Co., Ltd.'s "Fluon PTFE" series, and Nagoya Gosei Co., Ltd.'s product name. Examples include the "NS series".

[ナノファイバーシートの物性等]
<平均繊維径>
ナノファイバーシートの平均繊維径は、樹脂繊維と同様に、好ましくは10nm以上900nm以下である。ナノファイバーシートの平均繊維径は、シート内に空隙を形成し、低誘電特性を有するシートを得やすくする観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは400nm以下、更に好ましくは300nm以下である。
[Physical properties of nanofiber sheet]
<Average fiber diameter>
Like the resin fibers, the average fiber diameter of the nanofiber sheet is preferably 10 nm or more and 900 nm or less. The average fiber diameter of the nanofiber sheet is preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less, still more preferably 300 nm or less, from the viewpoint of forming voids within the sheet and easily obtaining a sheet having low dielectric properties.

<空隙率>
ナノファイバーシートの空隙率は、低誘電特性を得やすくする観点から、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、更に好ましくは65%以上であり、そして、その上限は特に限定されないが、好ましくは95%以下である。
ナノファイバーシートの空隙率は、実施例に記載される方法で測定できる。
<Porosity>
The porosity of the nanofiber sheet is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, even more preferably 65% or more, from the viewpoint of easily obtaining low dielectric properties, and the upper limit is not particularly limited, but Preferably it is 95% or less.
The porosity of the nanofiber sheet can be measured by the method described in the Examples.

<比誘電率>
ナノファイバーシートの10GHzにおける比誘電率は、好ましくは2.00以下、より好ましくは1.70以下、更に好ましくは1.50以下、より更に好ましくは1.30以下であり、そして、その下限は特に限定されず、1以上であればよい。
ナノファイバーシートの10GHzにおける比誘電率は、23℃、10GHzの条件下で空洞共振器摂動法等を用いて測定できる。
<Relative dielectric constant>
The relative permittivity of the nanofiber sheet at 10 GHz is preferably 2.00 or less, more preferably 1.70 or less, still more preferably 1.50 or less, even more preferably 1.30 or less, and the lower limit is There is no particular limitation, and it may be one or more.
The dielectric constant of the nanofiber sheet at 10 GHz can be measured using a cavity resonator perturbation method or the like at 23° C. and 10 GHz.

<誘電正接>
ナノファイバーシートの10GHzにおける誘電正接は、好ましくは0.0150以下、より好ましくは0.0140以下、更に好ましくは0.0130以下、より更に好ましくは0.0120以下、より更に好ましくは0.0080以下、より更に好ましくは0.0050以下であり、そして、その下限は特に限定されないが、好ましくは0.0001以上である。
ナノファイバーシートの10GHzにおける誘電正接は、23℃、10GHzの条件下で空洞共振器摂動法等を用いて測定できる。
<Dielectric loss tangent>
The dielectric loss tangent of the nanofiber sheet at 10 GHz is preferably 0.0150 or less, more preferably 0.0140 or less, even more preferably 0.0130 or less, even more preferably 0.0120 or less, even more preferably 0.0080 or less. , more preferably 0.0050 or less, and the lower limit is not particularly limited, but preferably 0.0001 or more.
The dielectric loss tangent of the nanofiber sheet at 10 GHz can be measured using a cavity resonator perturbation method or the like at 23° C. and 10 GHz.

[ナノファイバーシートの製造方法]
本発明のナノファイバーシートは、電界紡糸(エレクトロスピニング)法など一般的な紡糸方法により製造することができる。
エレクトロスピニング法は、電気の力を利用した繊維化方法として公知の方法であり、ドープ(紡糸液)に高電圧を印加することにより、ドープを電極に向かって噴出させ、噴出によって溶媒が蒸発し、簡便に極細のファイバー(特にナノファイバー)を得ることができる方法である。エレクトロスピニング法は、多種多様な材料が適用でき、繊維の形状及び繊維径のコントロールも容易である。ナノファイバーの製造に使用し得るエレクトロスピニング装置に特に制限はなく、公知の装置を利用することができる。例えば、エレクトロスピニング装置の方式としては、電極等の構造が異なる、ノズル式、ワイヤー式、シリンダー式等がある。
[Method for manufacturing nanofiber sheet]
The nanofiber sheet of the present invention can be manufactured by a general spinning method such as an electrospinning method.
Electrospinning is a well-known fiber-forming method that uses electric power. By applying a high voltage to a dope (spinning solution), the dope is ejected toward an electrode, and the ejection evaporates the solvent. This is a method for easily obtaining ultrafine fibers (especially nanofibers). The electrospinning method can be applied to a wide variety of materials, and the shape and diameter of the fibers can be easily controlled. There are no particular restrictions on the electrospinning device that can be used to produce nanofibers, and any known device can be used. For example, the types of electrospinning devices include a nozzle type, a wire type, a cylinder type, etc., which have different structures such as electrodes.

一般的な紡糸方法により製造されたナノファイバーシートには、熱処理を行ってもよい。ポリテトラフルオロエチレン系樹脂を水性分散液として入手した場合には、界面活性剤が添加されている場合があり、熱処理で界面活性剤を除去することで、より低誘電にすることができる。 A nanofiber sheet produced by a general spinning method may be subjected to heat treatment. When polytetrafluoroethylene resin is obtained as an aqueous dispersion, a surfactant may be added, and by removing the surfactant by heat treatment, the dielectricity can be lowered.

[積層体]
本発明の積層体は、上述したナノファイバーシートの一方又は両方の面に、銅箔を備えることが好ましい。上述したナノファイバーシートは、銅箔との接着性が良好である。
[Laminated body]
The laminate of the present invention preferably includes copper foil on one or both surfaces of the nanofiber sheet described above. The nanofiber sheet described above has good adhesion to copper foil.

本発明の積層体は、高周波数帯域の電波を送受信する通信機器部材に好適である。上記通信機器部材の具体例としては、ノートパソコン、タブレット端末、スマートフォン、又はルーター装置等のマイクロ波及び/又はミリ波用アンテナを内蔵する通信機器用筐体や、基地局用基板、ルーター用基板、サーバー用基板、CPU基板などのアンテナ基板材料等が挙げられる。 The laminate of the present invention is suitable for communication equipment members that transmit and receive radio waves in high frequency bands. Specific examples of the above-mentioned communication device components include cases for communication devices with built-in microwave and/or millimeter wave antennas such as notebook computers, tablet terminals, smartphones, and router devices, base station boards, and router boards. , antenna substrate materials such as server substrates and CPU substrates.

[回路基板材料]
本発明の回路基板材料は、上述したナノファイバーシートの一方又は両方の面に、銅箔を備える積層体を含むことが好ましい。また、本発明の回路基板材料は、前記積層体と導体とを積層してなるものであることが好ましい。
導体としては、銅、アルミニウム等の導電性金属、これらの金属を含む合金等からなる金属箔、メッキやスパッタリングで形成された金属層等を用いることができる。
[Circuit board material]
The circuit board material of the present invention preferably includes a laminate having copper foil on one or both sides of the nanofiber sheet described above. Moreover, it is preferable that the circuit board material of the present invention is formed by laminating the above-mentioned laminate and a conductor.
As the conductor, a conductive metal such as copper or aluminum, a metal foil made of an alloy containing these metals, a metal layer formed by plating or sputtering, etc. can be used.

電気・電子機器用の回路基板材料として用いる場合、上述したナノファイバーシートの厚みは、10μm以上200μm以下であることが好ましい。また、導体の厚みは0.2μm以上70μm以下であることが好ましい。 When used as a circuit board material for electrical/electronic equipment, the thickness of the nanofiber sheet described above is preferably 10 μm or more and 200 μm or less. Further, the thickness of the conductor is preferably 0.2 μm or more and 70 μm or less.

[回路基板材料の製造方法]
回路基板材料は、例えば次のような方法で製造できる。上述したナノファイバーシートに導体を積層した後、フォトレジスト等を用いて回路を形成し、こうした層を必要数重ねる。シートと導体との積層は、シートに導電性金属箔を直接重ね合わせる方法であってもよく、接着剤を用いてシートと導電性金属箔とを接着する方法であってもよい。また、メッキやスパッタリングにより導電性金属層を形成する方法であってもよく、これらの方法を組み合わせて行ってもよい。
[Method for manufacturing circuit board material]
The circuit board material can be manufactured, for example, by the following method. After laminating a conductor on the nanofiber sheet described above, a circuit is formed using a photoresist or the like, and a required number of such layers are stacked. The sheet and the conductor may be laminated by directly overlapping the conductive metal foil on the sheet, or by bonding the sheet and the conductive metal foil using an adhesive. Alternatively, the conductive metal layer may be formed by plating or sputtering, or a combination of these methods may be used.

次に、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。但し、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。なお、特に断らない限り、以下の操作は23℃、50%RHの条件で行った。 Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the examples described below. Note that unless otherwise specified, the following operations were performed at 23° C. and 50% RH.

[分析]
<平均繊維径>
シートの表面構造を、走査型電子顕微鏡(SEM)JCM-7000(日本電子(株)製)を用いて観察した。各シートの小片を試料台に乗せ、試料のチャージアップを防止するために、DII-29010SCTR(日本電子(株)製)を用いてAuコーティングを施し、シートの表面構造を顕微観察した。20箇所の繊維径を測定し、その平均値を平均繊維径とした。
[analysis]
<Average fiber diameter>
The surface structure of the sheet was observed using a scanning electron microscope (SEM) JCM-7000 (manufactured by JEOL Ltd.). A small piece of each sheet was placed on a sample stage, and in order to prevent charge-up of the sample, an Au coating was applied using DII-29010SCTR (manufactured by JEOL Ltd.), and the surface structure of the sheet was observed under a microscope. The fiber diameters at 20 locations were measured, and the average value was taken as the average fiber diameter.

<比誘電率及び誘電正接>
面内方向の比誘電率及び誘電正接を、空洞共振器((株)エーイーティー製)とネットワークアナライザMS46 122B(アンリツ(株)製)を用いてTEモードで測定した。測定周波数は10GHzとした。
<Relative permittivity and dielectric loss tangent>
The relative dielectric constant and dielectric loss tangent in the in-plane direction were measured in TE mode using a cavity resonator (manufactured by AET Corporation) and a network analyzer MS46 122B (manufactured by Anritsu Corporation). The measurement frequency was 10 GHz.

<空隙率>
試料を5cm角に切り、厚み、質量を測定した。エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)プレスフィルム、テトラフルオロエチレン系樹脂(PTFE)フィルムの密度から、各重量分率のフィルムの密度を内挿し、空隙率を以下の式で算出した。
空隙率 =(ナノファイバーの密度/内挿した同重量分率のフィルムの密度)×100
<Porosity>
The sample was cut into 5 cm square pieces, and the thickness and mass were measured. From the densities of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) press film and the tetrafluoroethylene resin (PTFE) film, the density of the film at each weight fraction was interpolated, and the porosity was calculated using the following formula.
Porosity = (density of nanofibers/density of interpolated film with the same weight fraction) x 100

<銅箔接着性>
各試料(5cm×10cm)を銅箔(10cm×10cm)で挟み、210℃、20MPaの条件で1分間熱プレスした。挟んでいる銅箔の両端をチャックでつかみ、島津万能試験機((株)島津製作所製)を用いて、試料と銅箔との接着部が剥離する際に必要な力を計測し、試験片の幅(1.5cm)で除することにより、銅箔接着性を表すパラメータとして線圧力を算出した。
なお、比較例3のフィルムは銅箔に接着せず、剥離力を測定できなかったので、表1では「剥離」と表記した。
<Copper foil adhesion>
Each sample (5 cm x 10 cm) was sandwiched between copper foils (10 cm x 10 cm) and hot pressed for 1 minute at 210°C and 20 MPa. Grasp both ends of the sandwiched copper foil with chucks, and use a Shimadzu universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation) to measure the force required to separate the bond between the sample and the copper foil. By dividing by the width (1.5 cm), the line pressure was calculated as a parameter representing copper foil adhesion.
In addition, since the film of Comparative Example 3 did not adhere to the copper foil and the peeling force could not be measured, it was written as "peeling" in Table 1.

[ナノファイバーシートの使用材料]
<PTFE>
・PTFE水分散液(ダイキン工業(株)製、商品名「ポリフロンPTFE D-210」、平均粒子径(D50):97nm)
<EVOH>
(1)三菱ケミカル(株)製、商品名「ソアノール16DX」
(2)三菱ケミカル(株)製、商品名「ソアノールDT2904RB」
[Materials used for nanofiber sheet]
<PTFE>
・PTFE water dispersion (manufactured by Daikin Industries, Ltd., trade name "Polyflon PTFE D-210", average particle diameter (D50): 97 nm)
<EVOH>
(1) Manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, product name “Soarnol 16DX”
(2) Manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, product name “Soarnol DT2904RB”

実施例1
上記PTFE水分散液とEVOH(1)を用いて、PTFEとEVOHの質量比が80:20となるように分散液を調製した。Elmarco社製のエレクトロスピニング装置(nanospider; NS LAB 500S)を用いて、調製した分散液に電界紡糸を施し、ナノファイバーシートを作製した。作製したナノファイバーシートに対して、300℃にて熱処理を10分間施した熱処理済ナノファイバーシートを得た。得られたナノファイバーについて、上述した分析を行った。その結果を表1に示す。また、SEM写真を図1に示す。
Example 1
A dispersion was prepared using the above PTFE aqueous dispersion and EVOH (1) so that the mass ratio of PTFE and EVOH was 80:20. The prepared dispersion was subjected to electrospinning using an electrospinning device (nanospider; NS LAB 500S) manufactured by Elmarco to produce a nanofiber sheet. The produced nanofiber sheet was heat-treated at 300° C. for 10 minutes to obtain a heat-treated nanofiber sheet. The above-mentioned analysis was performed on the obtained nanofibers. The results are shown in Table 1. Moreover, a SEM photograph is shown in FIG.

実施例2
熱処理を施さなかった以外は実施例1と同様にしてナノファイバーシートを作製した。
Example 2
A nanofiber sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that no heat treatment was performed.

実施例3
PTFEとEVOHの質量比を70:30と変更した以外は実施例2と同様にしてナノファイバーシートを作製した。
Example 3
A nanofiber sheet was produced in the same manner as in Example 2 except that the mass ratio of PTFE and EVOH was changed to 70:30.

比較例1
上記EVOH(2)を、210℃、20MPaの条件で3分間熱プレスし、フィルムを作製した。
Comparative example 1
The above EVOH (2) was heat-pressed at 210° C. and 20 MPa for 3 minutes to produce a film.

比較例2
PTFEを添加しなかった以外は実施例3と同様にしてナノファイバーシートを作製した。
Comparative example 2
A nanofiber sheet was produced in the same manner as in Example 3 except that PTFE was not added.

比較例3
日東電工(株)製の商品名「ニトフロンNo.900UL」(PTFEフィルム、厚み100μm)を使用した。
Comparative example 3
Nitto Denko Corporation's product name "Nitoflon No. 900UL" (PTFE film, thickness 100 μm) was used.

比較例4
三菱ケミカル(株)製の商品名「ソアノールDT2904RB」(EVOHフィルム、厚み106μm)にPTFEをコートしたフィルムを作製した(厚み124μm)。コーティング液としては、上記PTFE水分散液を使用した。EVOHフィルム上部に、上記PTFE水分散液を滴下させ、溝幅30μmのバーを用いてフィルム下部に均一速度でスライドさせることにより、分散液をフィルムに塗布した。塗付したフィルムを80℃で5分間乾燥させることにより、コートフィルムを作製した。
Comparative example 4
A film was prepared by coating Mitsubishi Chemical Corporation's product name "Soarnol DT2904RB" (EVOH film, thickness 106 μm) with PTFE (thickness 124 μm). The above-mentioned PTFE aqueous dispersion was used as the coating liquid. The above PTFE aqueous dispersion was dropped onto the top of the EVOH film, and the dispersion was applied to the film by sliding it at a uniform speed onto the bottom of the film using a bar with a groove width of 30 μm. A coated film was prepared by drying the applied film at 80° C. for 5 minutes.

実施例1~3より、本発明の構成を有するナノファイバーシートは、低誘電特性を有し、銅箔との接着性が良好であることが確認された。 From Examples 1 to 3, it was confirmed that the nanofiber sheet having the structure of the present invention has low dielectric properties and good adhesion to copper foil.

比較例1及び2に示すように、エチレン-ビニルアルコール共重合体をナノファイバー化して空隙率を高めたシートは、モル容積率が大きくなるため、低誘電率を示す。このナノファイバーシートにテトラフルオロエチレン系樹脂を導入することで、誘電正接が低くなることが実施例2、3と比較例2によって確認できる。
そして、実施例1と実施例2より、熱処理によって誘電正接のさらなる低減が確認された。これは、テトラフルオロエチレン系樹脂を水に分散させるために含有していた、分極率の高い構造を有する界面活性剤が、熱処理によって揮発したため、テトラフルオロエチレン系樹脂による低誘電特性がより一層発揮されたものと考えられる。
As shown in Comparative Examples 1 and 2, sheets in which ethylene-vinyl alcohol copolymer is made into nanofibers to increase the porosity exhibit a low dielectric constant due to the increased molar volume fraction. It can be confirmed from Examples 2 and 3 and Comparative Example 2 that the dielectric loss tangent is lowered by introducing a tetrafluoroethylene resin into this nanofiber sheet.
Further, from Examples 1 and 2, it was confirmed that the dielectric loss tangent was further reduced by heat treatment. This is because the surfactant with a highly polarizable structure, which was contained in order to disperse the tetrafluoroethylene resin in water, was volatilized by heat treatment, so the low dielectric properties of the tetrafluoroethylene resin were further demonstrated. It is thought that it was done.

Claims (10)

エチレン-ビニルアルコール共重合体を含む樹脂繊維に、テトラフルオロエチレン系樹脂粒子が付着してなる、ナノファイバーシート。 A nanofiber sheet made by attaching tetrafluoroethylene resin particles to resin fibers containing ethylene-vinyl alcohol copolymer. 前記テトラフルオロエチレン系樹脂が、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)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(EPE)、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)及びテトラフルオロエチレン-パーフルオロジオキソール共重合体(TFEPD)からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載のナノファイバーシート。 The tetrafluoroethylene resin may be polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), or tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene. At least one selected from the group consisting of fluoropropylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (EPE), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), and tetrafluoroethylene-perfluorodioxole copolymer (TFEPD) The nanofiber sheet according to claim 1, which is a seed. 前記テトラフルオロエチレン系樹脂の含有量が60質量%以上85質量%以下である、請求項1又は2に記載のナノファイバーシート。 The nanofiber sheet according to claim 1 or 2, wherein the content of the tetrafluoroethylene resin is 60% by mass or more and 85% by mass or less. 平均繊維径が500nm以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載のナノファイバーシート。 The nanofiber sheet according to any one of claims 1 to 3, having an average fiber diameter of 500 nm or less. 空隙率が60%以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載のナノファイバーシート。 The nanofiber sheet according to any one of claims 1 to 4, having a porosity of 60% or more. 前記テトラフルオロエチレン系樹脂粒子の平均粒子径(D50)が1nm以上500nm以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載のナノファイバーシート。 The nanofiber sheet according to any one of claims 1 to 5, wherein the average particle diameter (D50) of the tetrafluoroethylene resin particles is 1 nm or more and 500 nm or less. 10GHzにおける比誘電率が2.00以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載のナノファイバーシート。 The nanofiber sheet according to any one of claims 1 to 6, having a dielectric constant of 2.00 or less at 10 GHz. 10GHzにおける誘電正接が0.0150以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載のナノファイバーシート。 The nanofiber sheet according to any one of claims 1 to 7, having a dielectric loss tangent of 0.0150 or less at 10 GHz. 請求項1~8のいずれか1項に記載のナノファイバーシートの一方又は両方の面に、銅箔を備える積層体。 A laminate comprising copper foil on one or both sides of the nanofiber sheet according to any one of claims 1 to 8. 請求項9に記載の積層体を含む回路基板材料。 A circuit board material comprising the laminate according to claim 9.
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