JP7205487B2 - 樹脂パウダーの製造方法、樹脂パウダーおよび積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
この際、樹脂パウダーが比較的粒径の大きい粗大粒子を含んでいると(すなわち、樹脂パウダーの粒度分布が広すぎると)、樹脂層を薄くするのに従って、粗大粒子の形状が反映されて表面に凹凸が形成され易くなる。樹脂層の表面に凹凸が形成されると、樹脂層とパターン回路(金属層)との接着性が低下する。また、凹凸に沿うためパターン回路が長くなり、伝送特性が低下するおそれもある。
<1>体積基準累積50%径が10μm以上の、熱溶融性フッ素ポリマーを含む原料樹脂体を、少なくとも1回の機械的粉砕処理により、体積基準累積50%径が1~300μmになるまで一次粉砕した後、ジェットミルにより二次粉砕し、必要により分級して、体積基準累積50%径が0.01~3μmの樹脂パウダーを得ることを特徴とする樹脂パウダーの製造方法。
<2>製造された前記樹脂パウダーの体積基準累積90%径が、2.5~4μmである、<1>の製造方法。
<3>前記一次粉砕処理が、ジェットミルによる粉砕を含む処理である、<1>または<2>の製造方法。
<5>前記熱溶融性フッ素ポリマーが、前記官能基を有する単位と、テトラフルオロエチレンに基づく単位とを含むフッ素ポリマーである、<4>の製造方法。
<6>前記カルボニル基含有基および前記ヒドロキシ基のうちの少なくとも一方が、前記熱溶融性フッ素ポリマーに対するプラズマ処理またはコロナ処理により導入された官能基である、<4>または<5>の製造方法。
<7>前記熱溶融性フッ素ポリマーの融点が、260~320℃である、<1>~<6>のいずれかの製造方法。
<9>当該樹脂パウダーの粒度分布曲線における半値全幅が、2.5μm以下である、<8>の樹脂パウダー。
<10>100gの当該樹脂パウダーを、100gの水に分散させて分散液を調製したとき、該分散液の粘度が50~400mPa・sである、<8>または<9>の樹脂パウダー。
<11>100gの当該樹脂パウダーを、100gの水に分散させて分散液を調製し、該分散液をJIS Z 8801-1:2006の200メッシュ篩に通過させたとき、該篩上に残留する残留物の量が3g以下である、<8>~<10>のいずれかの樹脂パウダー。
<12>当該樹脂パウダーの流動度が、20~80sec/50gである、<8>~<11>のいずれかの樹脂パウダー。
<14>前記熱溶融性フッ素ポリマーの融点が、260~320℃である、<8>~<13>のいずれかの樹脂パウダー。
<15>平板状の基材と、該基材上に設けられ、請求項8~14のいずれか1項に記載の樹脂パウダーから形成された樹脂層とを有する積層体の製造方法であって、
前記樹脂パウダーと液状媒体とを含む液状組成物を前記基材上に供給し加熱して、前記樹脂層を得る、積層体の製造方法。
かかる樹脂層を有する積層体は、薄型であり、表面の凹凸が抑制され、プリント配線板として使用する場合には、パターン回路と樹脂層との接着性が高く、伝送特性にも優れる。
「熱溶融性のポリマー」とは、荷重49Nの条件下、ポリマーの融点よりも20℃以上高い温度において、MFRが0.01~1000g/10分となる状態が存在するポリマーを意味する。
「ポリマーの融点」は、示差走査熱量測定(DSC)法で測定したポリマーの融解ピークの最大値に対応する温度を意味する。
「ポリマーのMFR」は、JIS K 7210-1:2014(対応国際規格ISO 1133-1:2011)に規定されるメルトマスフローレイトである。
「粘度」は、B型粘度計を用いて、室温下(25℃)で回転数が30rpmの条件下で測定される値である。測定を3回繰り返し、3回分の測定値の平均値とする。
樹脂パウダーの「体積基準累積50%径(D50)」は、レーザー回折・散乱法によって樹脂パウダーの粒度分布を測定し、樹脂パウダーの全体積を100%として累積カーブを求め、その累積カーブ上で累積体積が50%となる点の粒子径である。
樹脂パウダーの「体積基準累積90%径(D90)」は、レーザー回折・散乱法によって樹脂パウダーの粒度分布を測定し、樹脂パウダーの全体積を100%として累積カーブを求め、その累積カーブ上で累積体積が90%となる点の粒子径である。
「半値全幅」とは、樹脂パウダーの粒度分布曲線において、ピークの高さ(最大値)の半分の高さにおけるピークの幅である。
樹脂パウダーの「流動度」とは、JIS Z 2502:2012に規定にされた「金属粉の流動性試験方法」に準拠して測定される値である。
「耐熱性樹脂」とは、融点が280℃以上の高分子化合物、またはJIS C 4003:2010(IEC 60085:2007)で規定される最高連続使用温度が121℃以上の高分子化合物を意味する。
「モノマーに基づく単位」は、モノマー1分子が重合して直接形成される原子団と、この原子団の一部を化学変換して得られる原子団との総称である。本明細書において、モノマーに基づく単位を、単に「単位」とも記す。
「(メタ)アクリレート」は、アクリレートとメタクリレートの総称である。「(メタ)アクリル酸」および「(メタ)アクリロイル」も同様である。
樹脂パウダーXを構成する樹脂粒子は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてFポリマー以外の成分を含んでよい。
樹脂パウダーXに含まれるFポリマーの量は、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、100質量%が特に好ましい。かかる量でFポリマーを含む樹脂パウダーXを用いれば、樹脂層の伝送特性がより向上する。Fポリマーは、2種以上を併用してもよい。
他の成分としては、Fポリマー以外のポリマー、誘電率や誘電正接が低い無機フィラー、ゴムが挙げられる。
他のポリマーとしては、樹脂層の電気的信頼性を損なわない化合物が好ましく、Fポリマー以外のフッ素ポリマー(ポリテトラフルオロエチレン等の非熱溶融性フッ素ポリマー)、芳香族ポリエステル、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキシドが挙げられる。
樹脂粒子の円形度の高さは、樹脂粒子の形状を直接観察する他、樹脂パウダーを分散させた分散液の粘度、分散液を篩に通過させた際に残留する篩上の残留物の量、樹脂パウダーの流動度等を指標にできる。
すなわち、円形度の高い樹脂粒子(以下、「円形粒子」とも記す。)の場合、分散液の粘度が低くなる傾向を示す一方、円形度の低い樹脂粒子(以下、「異形粒子」とも記す。)の場合、分散液の粘度が高くなる傾向を示す。また、円形粒子の場合、分散液中で円形粒子同士が凝集し難く、篩上の残留物の量が少なくなる傾向を示す一方、異形粒子の場合、分散液中で異形粒子同士が凝集し易く、篩上の残留物の量が多くなる傾向を示す。同様に、円形粒子の流動度は低くなる傾向を示す一方、異形粒子の流動度は高くなる傾向を示す。
また、100gの樹脂パウダーXを、100gの水に分散させて分散液を調製し、該分散液をJIS Z 8801-1:2006の200メッシュ篩に通過させたとき、篩上に残留する残留物の量が3g以下が好ましく、1.5g以下がより好ましい。
また、樹脂パウダーXの流動度は、20~80sec/50gが好ましく、30~60sec/50gがより好ましい。
分散液の粘度、篩上の残留物の量や樹脂パウダーXの流動度が上記範囲内であれば、樹脂粒子の円形度が充分に高いと判断できる。なお、分散液の調製に際して、樹脂パウダーの水分散性が低い場合には、国際公開第2016/017801号に記載の界面活性剤を使用して分散液を調製してもよい。
Fポリマーの代わりに、非熱溶融性フッ素ポリマー(熱溶融性を示さないポリテトラフルオロエチレン等)を用いた場合、後述する樹脂パウダーの製造方法において、原料粒子を機械的粉砕処理により粉砕する際に、非熱溶融性フッ素ポリマーを含む原料樹脂体がフィブリル化するため、目的とする形状および粒径の樹脂パウダーXを得るのが困難となる。
Fポリマーの融点は、Fポリマーを構成する単位の種類や割合、Fポリマーの分子量等によって調整できる。例えば、TFEに基づく単位(以下、「TFE単位」とも記す。)の割合が多くなるほど、Fポリマーの融点が上昇する傾向がある。
MFRは、Fポリマーの分子量の目安であり、MFRが大きいと分子量が小さく、MFRが小さいと分子量が大きいことを示す。FポリマーのMFRは、Fポリマーの製造条件によって調整できる。例えば、モノマーの重合時に重合時間を短縮すると、FポリマーのMFRが大きくなる傾向がある。
Fポリマーの比誘電率は、2.5以下が好ましく、2.4以下がより好ましい。Fポリマーの比誘電率が低いほど、樹脂層の伝送特性がさらに向上する。比誘電率の下限値は、通常2.0である。Fポリマーの比誘電率は、TFE単位の割合によって調整できる。
Fポリマーに接着性基を導入する方法としては、(i)含フッ素モノマーと接着性モノマーとを共重合する方法、(ii)Fポリマーに表面処理剤(金属ナトリウムとナフタレンの錯体を含む溶液)を接触させる方法、(iii)Fポリマーをプラズマ処理またはコロナ処理する方法が挙げられる。
カルボニル基含有基としては、炭素原子間にカルボニル基を有する炭化水素基、カーボネート基、カルボキシ基、ハロホルミル基、アルコキシカルボニル基、酸無水物残基(-C(O)-O-C(O)-)、ポリフルオロアルコキシカルボニル基、脂肪酸残基が挙げられる。
カルボニル基含有基としては、コポリマーAの機械的粉砕性、樹脂層と金属層との接着性がさらに優れる点から、上記炭化水素基、カーボネート基、カルボキシ基、ハロホルミル基、アルコキシカルボニル基および酸無水物残基からなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、カルボキシ基および酸無水物残基のうちの少なくとも一方がより好ましい。
上記炭化水素基としては、炭素数2~8のアルキレン基等が挙げられる。なお、アルキレン基の炭素数は、カルボニル基を構成する炭素の数を含んでいない。
ハロホルミル基としては、-C(=O)-F、-C(=O)Clが挙げられる。
アルコキシカルボニル基におけるアルコキシ基としては、メトキシ基またはエトキシ基が挙げられる。
接着性モノマーが有する接着性基は、1個でも2個以上でもよい。2個以上の接着性基を有する場合、2個以上の接着性基は、互いに同じでも異なってもよい。
カルボニル基含有基を有するモノマーとしては、酸無水物残基を有する環状モノマー、カルボキシ基を有するモノマー、ビニルエステル、(メタ)アクリレート、CF2=CFORf1CO2X1(ただし、Rf1は、炭素数1~10のペルフルオロアルキレン基、または炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する炭素数2~10のペルフルオロアルキレン基であり、X1は、水素原子または炭素数1~3のアルキル基である。)が挙げられる。
カルボキシ基を有するモノマーとしては、不飽和ジカルボン酸(イタコン酸、シトラコン酸、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸、マレイン酸等)、不飽和モノカルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸等)が挙げられる。
ビニルエステルとしては、酢酸ビニル、クロロ酢酸ビニル、ブタン酸ビニル、ピバル酸ビニル、安息香酸ビニル、クロトン酸ビニルが挙げられる。
(メタ)アクリレートとしては、(ポリフルオロアルキル)アクリレート、(ポリフルオロアルキル)メタクリレートが挙げられる。
エポキシ基を有するモノマーとしては、不飽和グリシジルエーテル(アリルグリシジルエーテル、2-メチルアリルグリシジルエーテル、ビニルグリシジルエーテル等)、不飽和グリシジルエステル((メタ)アクリル酸グリシジル等)が挙げられる。
イソシアネート基を有するモノマーとしては、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2-(2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)エチルイソシアネート、1,1-ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネートが挙げられる。
接着性モノマーは、2種以上を併用してもよい。
PAVEは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
他の含フッ素モノマーとしては、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、CF2=CFORf3SO2X3(ただし、Rf3は、炭素数1~10のペルフルオロアルキレン基、または炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する炭素数2~10のペルフルオロアルキレン基であり、X3はハロゲン原子またはヒドロキシ基である。)、CF2=CF(CF2)pOCF=CF2(ただし、pは1または2である。)、CH2=CX4(CF2)qX5(ただし、X4は水素原子またはフッ素原子であり、qは2~10の整数であり、X5は水素原子またはフッ素原子である。)、ペルフルオロ(2-メチレン-4-メチル-1,3-ジオキソラン)が挙げられる。他の含フッ素モノマーは、2種以上を併用してもよい。
CH2=CX4(CF2)qX5としては、CH2=CH(CF2)2F、CH2=CH(CF2)3F、CH2=CH(CF2)4F、CH2=CF(CF2)3H、CH2=CF(CF2)4Hが挙げられ、CH2=CH(CF2)4F、CH2=CH(CF2)2Fが好ましい。
他のモノマーとして、他の含フッ素モノマーと他のフッ素不含モノマーとを併用してもよい。
コポリマーA1は、必要に応じてHFP単位および他の単位のうちの少なくとも一方を有してもよい。すなわち、コポリマーA1は、接着性単位とTFE単位とPAVE単位とを有するコポリマーでもよく、接着性単位とTFE単位とPAVE単位とHFP単位とを有するコポリマーでもよく、接着性単位とTFE単位とPAVE単位と他の単位とを有するコポリマーでもよく、接着性単位とTFE単位とPAVE単位とHFP単位と他の単位とを有するコポリマーでもよい。
コポリマーA1の好ましい具体例としては、TFE単位とPPVE単位とNAH単位とを有するコポリマー、TFE単位とPPVE単位とIAH単位とを有するコポリマー、TFE単位とPPVE単位とCAH単位とを有するコポリマーが挙げられる。
コポリマーA1におけるTFE単位の割合は、コポリマーA1を構成する全単位のうち、90~99.89モル%が好ましく、96~98.95モル%がより好ましい。この場合、樹脂層の電気特性(低誘電率等)、耐熱性、耐薬品性等と、コポリマーA1の熱溶融性、耐ストレスクラック性等とをバランスさせ易い。
コポリマーA1におけるPAVE単位の割合は、コポリマーA1を構成する全単位のうち、0.1~9.99モル%が好ましく、1~9.95モル%がより好ましい。この場合、コポリマーA1の熱溶融性を調整し易い。
コポリマーA1における接着性単位、TFE単位およびPAVE単位の合計は、90モル%以上が好ましく、98モル%以上がより好ましい。その上限値は、100モル%である。
コポリマーA2の好ましい具体例としては、TFE単位とHFP単位とNAH単位とを有するコポリマー、TFE単位とHFP単位とIAH単位とを有するコポリマー、TFE単位とHFP単位とCAH単位とを有するコポリマーが挙げられる。
コポリマーA2におけるTFE単位の割合は、コポリマーA2を構成する全単位のうち、90~99.89モル%が好ましく、92~96モル%がより好ましい。この場合、樹脂層の電気特性(低誘電率等)、耐熱性、耐薬品性等と、コポリマーA2の熱溶融性、耐ストレスクラック性等とをバランスさせ易い。
コポリマーA2におけるHFP単位の割合は、コポリマーA2を構成する全単位のうち、0.1~9.99モル%が好ましく、2~8モル%がより好ましい。HFP単位の割合が上記範囲内であれば、コポリマーA2の熱溶融性がより高まる。
コポリマーA2における接着性単位、TFE単位およびHFP単位の合計での割合は、90モル%以上が好ましく、98モル%以上がより好ましい。その上限値は、100モル%である。
コポリマーAにおける各単位の割合は、溶融核磁気共鳴(NMR)分析等のNMR分析、フッ素含有量分析、赤外吸収スペクトル分析によって求められる。例えば、特開2007-314720号公報に記載のように、赤外吸収スペクトル分析等の方法を用いて、コポリマーAを構成する全単位中の接着性単位の割合(モル%)が求められる。
また、重合条件(温度、圧力、時間等)も、使用するモノマーの種類に応じて、適宜設定できる。
本発明の製造方法により、樹脂パウダーXを製造できる。すなわち、本発明の製造法用により、D50が0.01~3μmでかつD90が2.5~4μmである樹脂パウダーを製造できる。
以下、原料樹脂体として原料パウダーを使用する場合を例に、本発明の製造方法を説明する。他の原料樹脂体を使用する場合は、一次粉砕の最初に原料樹脂体を原料パウダーとし、引き続き一次粉砕を行うことが好ましい。
図1に示すように、原料パウダーは、通常、Fポリマーの一次粒子が集合した集合体(いわゆる、二次粒子)で構成されている。原料パウダーは、一次粉砕により粉砕(解砕)されて、原料パウダーのD50より小さいD50の樹脂パウダーとなる。以下、この一次粉砕により得られる樹脂パウダーを「解砕パウダー」とも記す。なお、この状態でも、解砕パウダーを構成する粒子の多くは、一次粒子の集合体で構成されている。さらに、解砕パウダーを二次粉砕すると、解砕パウダーのD50よりも小さいD50の樹脂パウダーにまで粉砕される。得られた樹脂パウダーを構成する微小粒子の多くは、一次粒子である。
なお、図1では、原料パウダーを構成する粒子を「原料粒子」と記し、解砕パウダーを構成する粒子を「解砕粒子」と記す。
さらに、各粉砕工程を緩和な粉砕条件で行えるため、各粉砕工程において1回に処理できる樹脂パウダーの量を少なくする必要がない。このように粉砕工程を2段階で行うものの、各工程において1回に処理できる樹脂パウダーの量を充分に確保できるため、全体として目的とする樹脂パウダーの生産効率および収率が高い。
さらに、粉砕条件を過酷な条件とするため、1回に処理できる原料パウダーの量も少なくせざるを得ず、全体としての樹脂パウダーの生産効率が高いとも言い難い。
必要に応じて、二次粉砕終了時点の樹脂パウダーを分級してD50を0.01~3μmに、D90を2.5~4μmに調整して、樹脂パウダーXとしてもよい。
以下に詳述する本発明の樹脂パウダーYの製造方法によれば、二次粉砕終了時点において、D50が0.01~3μmであり、D90が2.5~4μmである樹脂パウダーXを得易い。
解砕パウダーのD50は、1~300μmであり、2~100μmが好ましく、3~50μmがより好ましい。解砕パウダーのD50が上記下限値以上であれば、解砕パウダーの取り扱い性が良好になるとともに、二次粉砕におけるジェットミルでの粉砕性が向上する。解砕パウダーのD50が上記上限値以下であれば、D90が充分に小さい樹脂パウダーを高収率で得られる。
機械的粉砕処理の回数は、目的とするD50の解砕パウダーが得られる回数であればよい。機械的粉砕処理の回数は、樹脂パウダーの生産性の点からは、少ない方が好ましく、1回が特に好ましい。
粉砕機としては、ジェットミル、ハンマーミル、ピンミル、ビーズミル、ターボミルが挙げられ、ジェットミル、ビーズミル、ピンミルが好ましく、ジェットミルが特に好ましい。これらの方法によれば、少ない機械的粉砕処理の回数で目的とするD50の解砕パウダーを得易く、よって、最終的に得られる樹脂パウダーYの生産効率がより向上する。
衝突型、旋回気流型、ループ型および流動層型のジェットミルについては、日本粉体工業技術協会編、「先端粉砕技術と応用」、有限会社エヌジーティー、162頁に詳細が記載されている。
衝突型のジェットミルとしては、圧縮空気等の流体をノズルから吐出させ、ジェットミル中で形成される高速乱気流中で粒子を相互衝突させて粉砕する粉砕機、高速の気流で樹脂粒子を搬送し、衝突体に衝突させて粉砕する粉砕機が挙げられる。
ジェットミルとしては、樹脂パウダーの生産性に優れる点から、シングルトラックジェットミルが好ましい。
本発明の製造法によって得られる樹脂パウダーYのD50は、0.01~3μmであり、0.1~3μmが好ましく、0.5~2.7μmがより好ましく、0.8~2.5μmがさらに好ましい。樹脂パウダーYのD50が上記下限値以上であれば、樹脂パウダーを液状媒体に分散させたときに凝集し難く、液状組成物中および樹脂層中での樹脂パウダーの分散性が優れる。樹脂パウダーYのD50が上記上限値以下であれば、D90も充分に小さくなる傾向がある。
ジェットミルにおける粉砕圧力は、0.5~2MPaが好ましく、0.6~0.9MPaがより好ましい。粉砕圧力が上記下限値以上であれば、目的とするD50の樹脂パウダーYを正確に得易い。粉砕圧力が上記上限値以下であれば、粉砕粒子の粉砕性に優れる。
一方、二次粉砕終了時点で、D50が目的とする値から外れている場合、二次粉砕終了後の樹脂パウダーを分級し、樹脂パウダーYとする。さらに、樹脂パウダーXを製造する場合においては、二次粉砕終了時点で、D50およびD90が目的とする値から外れている場合またはD50は目的とする値であるがD90が目的とする値から外れている場合に、二次粉砕終了後の樹脂パウダーを分級して、樹脂パウダーXとする。
本発明の製造方法によれば、二次粉砕終了後に分級を行う必要がある場合であっても、目的とする樹脂パウダーYおよび樹脂パウダーXの収率を高めることができる。二次粉砕終了後の樹脂パウダーを分級する場合、二次粉砕終了後の樹脂パウダーに対する樹脂パウダーYおよび樹脂パウダーXの収量は80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上が特に好ましい。
なお、分級は、樹脂パウダー中の粒径が大き過ぎる樹脂粒子および粒径が小さ過ぎる樹脂粒子のうちの少なくとも一方を除去する処理である。
分級方法としては、篩い分け、風力分級が挙げられ、操作性または分級精度の点から、風力分級が好ましい。風力分級に用いる分級機としては、生産性または分級精度の点から、精密気流分級機が好ましい。
分級には、分級機を備えるジェットミル装置を用いる等して、二次粉砕と分級とを連続して行ってもよい。
パウダーXの使用に際しては、樹脂パウダーXと、パウダー粒子を分散させる樹脂(以下、「分散用樹脂」とも記す。)とを含む樹脂組成物を調製してもよい。
分散用樹脂としては、Fポリマー以外の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、感光性樹脂が挙げられる。分散用樹脂としては、非フッ素樹脂が好ましい。
熱硬化性樹脂としては、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリオレフィン、ポリフェニレンエーテル、フッ素樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂は、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
熱硬化性樹脂としては、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリフェニレンエーテルが好ましく、ポリイミドおよびエポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物は、プリント配線板に好適に用いられる。
感光性樹脂としては、レジスト材料等に用いられる樹脂、具体的にはアクリル樹脂が挙げられる。また、感光性樹脂には、感光性を付与した熱硬化性樹脂も使用できる。かかる感光性樹脂の具体例としては、反応性基(エポキシ基等)に(メタ)アクリル酸等を反応させることにより導入された(メタ)アクリロイル基等を有する熱硬化性樹脂が挙げられる。
他の成分としては、液状媒体、誘電率や誘電正接が低い無機フィラー、界面活性剤、消泡剤が挙げられる。
樹脂パウダーXまたは樹脂組成物は、液状媒体を含む液状組成物としてもよい。
樹脂パウダーXまたは樹脂組成物を液状組成物とする場合、液状組成物中に含まれる固形分の合計量は、80~30質量%が好ましく、65~45質量%がより好ましい。この場合、樹脂層を形成する際の液状組成物の塗布性が良好となる。
液状組成物が界面活性剤を含む場合、液状組成物中に含まれる界面活性剤の量は、樹脂パウダーX100質量部に対して、1~30質量部が好ましく、5~10質量部がより好ましい。この場合、樹脂パウダーXの液状組成物中での分散性と、樹脂層の特性(伝送特性等)とがバランスし易い。
液状組成物が消泡剤を含む場合、液状組成物中に含まれる消泡剤の量は、1質量%以下が好ましい。
樹脂組成物が無機フィラーを含む場合、樹脂組成物中に含まれる無機フィラーの量は、分散用樹脂100質量部に対して、0.1~100質量部が好ましく、0.1~60質量部がより好ましい。
以上説明したように、樹脂パウダーXまたはパウダーXを含む樹脂組成物は、D90が2.5~4μmの樹脂パウダー、すなわち粗大粒子が少ない樹脂パウダーを含む。このため、表面の凹凸が抑えられた樹脂層を形成できる。また、樹脂パウダーXまたはパウダーXを含む樹脂組成物は、D50が0.01~3μmの樹脂パウダー、すなわち平均粒径が充分に小さい樹脂パウダーを含む。このため、薄型の樹脂層を形成できる。さらに、樹脂パウダーが上記範囲の粒径を有するとともに、Fポリマーが接着性基を有すれば、樹脂パウダーの分散用樹脂への分散性がより良好となる。
かかる積層体は、平板状の基材と、基材の少なくとも一方の面に設けられた樹脂層とを有する。すなわち、積層体は、基材の一方の面のみに樹脂層を積層した構成でも、基材の双方の面に樹脂層を積層した構成でもよい。
積層体の反りを抑制する点、または電気的信頼性に優れる両面金属積層板を得る点では、後者の積層体が好ましい。この場合、2つの樹脂層の組成および厚さは同じでも異なってもよい。積層体の反りを抑制する点では、2つの樹脂層の組成および厚さは同じであるのが好ましい。
樹脂層の厚さは、積層体をプリント配線板に使用する場合、その薄型化および電気特性のバランスの点から、0.5~300μmが好ましく、3~200μmがより好ましく、10~150μmがさらに好ましい。
耐熱性樹脂としては、ポリイミド(芳香族ポリイミド等)、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリアリルスルホン(ポリエーテルスルホン等)、芳香族ポリアミド、芳香族ポリエーテルアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリルエーテルケトン、ポリアミドイミド、液晶ポリエステルが挙げられる。
耐熱性樹脂フィルムとしては、ポリイミドフィルムが好ましい。ポリイミドフィルムは、ポリイミドから構成されるフィルムである。ポリイミドフィルムは、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてポリイミド以外の他の成分を含んでいてもよい。
耐熱性樹脂フィルムは、耐熱性樹脂または耐熱性樹脂を含む樹脂組成物を、公知の成形方法(キャスト法、押出成形法、インフレーション成形法等)によってフィルム状に成形する方法で製造できる。耐熱性樹脂フィルムは、市販品でもよい。
耐熱性樹脂フィルムの表面は、表面処理が施されてもよい。表面処理方法としては、コロナ放電処理、プラズマ処理が挙げられる。
すなわち、金属積層板の層構成としては、金属層/樹脂層、金属層/樹脂層/金属層、基板/樹脂層/金属層、金属層/樹脂層/基板/樹脂層/金属層が挙げられる。ここで、「金属層/樹脂層」とは、金属層と樹脂層とがこの順に積層された構成を示し、他の層構成も同様である。
金属層としては、金属箔からなる層、金属蒸着膜が挙げられる。
金属箔としては、圧延銅箔、電解銅箔が挙げられる。金属箔の表面には、防錆層(クロメート等の酸化物皮膜等)、耐熱層等が形成されてもよい。また、樹脂層との密着性を向上させるために、金属箔の表面にカップリング剤処理等を施してもよい。
金属層の厚さは、金属積層板の用途において充分な機能が発揮できる大きさであればよい。
かかるプリント配線板では、パターン回路と樹脂層との界面の凹凸が抑えられる。その結果、パターン回路と樹脂層との接着性に優れるとともに、伝送特性に優れる。
プリント配線板においては、パターン回路上に、層間絶縁膜とパターン回路とがこの順で積層されてもよい。層間絶縁膜は、本発明における樹脂組成物を用いて形成してもよい。
プリント配線板においては、パターン回路上に、ソルダーレジストが積層されてもよい。ソルダーレジストは、本発明における樹脂組成物を用いて形成してもよい。
プリント配線板は、パターン回路上に、本発明における樹脂組成物を用いた層間絶縁膜(接着剤層)とカバーレイフィルムとしてのポリイミドフィルムとがこの順で積層されてもよい。
例えば、本発明の樹脂パウダーは、前述した実施形態に構成において、他の任意の構成を追加してもよいし、同様の機能を発揮する任意の構成と置換されていてよい。
また、本発明の樹脂パウダーの製造方法および積層体の製造方法は、上記実施形態に構成において、他の任意の工程を追加で有してもよいし、同様の作用を生じる任意の工程と置換されていてよい。
1.原料パウダーの製造
NAH、TFEおよびPPVEを用いて、国際公開第2016/017801号の段落[0123]に記載の手順に従って、Fポリマーからなる原料パウダーを製造した。
Fポリマー中に含まれるNAH単位、TFE単位およびPPVE単位の割合(モル%)は、この順に0.1、97.9、2.0であった。Fポリマーの融点は300℃であり、MFRは17.6g/10分であり、原料パウダーのD50は1554μmであった。
融点は、セイコーインスツル社製の示差走査熱量計(DSC-7020)を用いて測定した。Fポリマーの昇温速度は、10℃/分とした。
MFRは、テクノセブン社製のメルトインデクサーを用いて、372℃、49N荷重下で、直径2mm、長さ8mmのノズルから10分間(単位時間)に流出するFポリマーの質量(g)を測定して求めた。
原料パウダーのD50は、以下の手順にて求めた。
上から順に、2.000メッシュ篩(目開き2.400mm)、1.410メッシュ篩(目開き1.705mm)、1.000メッシュ篩(目開き1.205mm)、0.710メッシュ篩(目開き0.855mm)、0.500メッシュ篩(目開き0.605mm)、0.250メッシュ篩(目開き0.375mm)、0.149メッシュ篩(目開き0.100mm)、受け皿を重ねた。
一番上の篩に原料パウダーを入れ、30分間振とう器で篩分けした。各篩の上に残った原料パウダーの質量を測定し、各目開き値に対する通過質量の累計をグラフに表し、通過質量の累計が50%となる粒径を求め、原料パウダーのD50とした。
比誘電率は、ASTM D 150に準拠した変成器ブリッジ法に従って、温度を23℃±2℃の範囲内、相対湿度を50%±5%RHの範囲内に保持した試験環境において、絶縁破壊試験装置(ヤマヨ試験機社製、YSY-243-100RHO)を用いて、1MHzで求め、ポリマーの比誘電率とした。
(実施例1)
まず、ジェットミル(セイシン企業社製、シングルトラックジェットミル STJ-400型)を用いて、原料パウダーを表1に示す条件で一次粉砕して、解砕パウダー(a1)を得た。
次に、解砕パウダー(a1)をジェットミルに再度投入し、表1に示す条件で二次粉砕して、樹脂パウダー(b1)を得た。
次に、高効率精密気流分級機(セイシン企業社製、クラッシール N-5型)を用いて、微小粒子Y1を表1に示す条件で分級して、樹脂パウダー(c1)を得た。
二次粉砕を省略して、一次粉砕のみ(一段階での粉砕)を行った以外は、実施例1と同様にして、樹脂パウダー(c’1)を得た。
まず、実施例1と同じジェットミルを用いて、原料パウダーを表1に示す条件で一次粉砕して、解砕パウダー(a2)を得た。
次に、解砕パウダー(a2)をジェットミルに再度投入し、表1に示す条件で二次粉砕して、樹脂パウダー(b2)を得た。
次に、実施例1と同じ分級機を用いて、樹脂パウダー(b2)を表1に示す条件で分級して、樹脂パウダー(c2)を得た。
まず、原料パウダーを液体窒素で-196℃に冷却した。
次に、ハンマーミル(ホソカワミクロン社およびリキッドガス社製、リンレックスミルLX-0)を用いて、原料粒子を表2に示す条件かつ-160℃で一次粉砕して、解砕パウダー(a3)を得た。
次に、実施例1と同じジェットミルを用いて、解砕パウダー(a3)を表2に示す条件で二次粉砕して、樹脂パウダー(b3)を得た。
まず、ピンミル(セイシン企業社製、ピンミル M-4型)を用いて、原料粒子を表2に示す条件で一次粉砕して、解砕パウダー(a4)を得た。
次に、実施例1と同じジェットミルを用いて、解砕パウダー(a4)を表2に示す条件で二次粉砕して、樹脂パウダー(b4)を得た。
二次粉砕を省略して、一次粉砕においてハンマーミルを用いた2回の粉砕を行った以外は、実施例3と同様にして、樹脂パウダー(b’3)を得た。
(比較例3)
二次粉砕を省略して、一次粉砕においてピンミルを用いた2回の粉砕を行った以外は、実施例4と同様にして、樹脂パウダー(b’4)を得た。
一次粉砕において、ハンマーミルを用いた粉砕により得られた解砕パウダー(a3)を、さらに実施例4と同じピンミルを用いて粉砕して、解砕パウダー(a5)を得た以外は、実施例3と同様にして、樹脂パウダー(b5)を得た。
(比較例4)
一次粉砕において、ジェットミルの条件を表3に示すように変更した以外は、比較例1と同様にして、樹脂パウダー(c’6)を得た。
表1~表3に示すように、所定の樹脂パウダーを用いて、次のようにして片面銅張積層板を作製した。
まず、300gの樹脂パウダーと、30gのノニオン性界面活性剤(ネオス社製、フタージェント710FL)と、330gのN-メチル-2-ピロリドンとを、横型ボールミルポットに投入した後、15mm径のジルコニアボールを充填して、分散処理することにより分散液を得た。
混合液を厚さ12μmの銅箔の表面に塗布し、窒素雰囲気下において150℃で10分間乾燥し、260℃で10分加熱した後、25℃まで冷却して厚さ5μmの樹脂層を有する片面銅張積層板を得た。
4-1.粒子のD50およびD90の測定
レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA-920測定器)を用い、粒子を水中に分散させ、粒度分布を測定し、D50およびD90を算出した。
4-2.半値全幅の測定
上記で得られた粒度分布の曲線から半値全幅を求めた。
作製した各片面銅張積層板の樹脂層の表面を目視で観察し、下記基準に従って樹脂層の平滑性を評価した。
1:筋ムラや粗大粒子によって表面に凹凸が形成されており、光沢がない。
2:粗大粒子による表面の荒れがわずかに見られるが、光沢がある。
3:表面が平坦であり、光沢がある。
矩形状(長さ100mm、幅10mm)に切り出した片面銅張積層板の長さ方向の一端から50mmの位置を固定し、引張り速度50mm/分で、長さ方向の片端から片面銅張積層板に対して90°剥離させた際にかかる、最大荷重を剥離強度(N/cm)として、銅箔と樹脂層の剥離強度を評価した。
1:剥離強度が5N/cm未満である。
2:剥離強度が5N/cm以上10N/cm以下である。
3:剥離強度が10N/cm超である。
比較例1~4においては、片面銅張積層板の樹脂層が、粗大粒子の多い樹脂パウダーを含んでいる。このため、粗大粒子の形状を反映して、樹脂層の表面に凹凸が生じ、光沢も失われる。このように樹脂層の表面に凹凸が多いと、プリント配線板にした際の他の層との接着性が低下したり、凹凸に沿うためパターン回路が長くなって伝送特性が低下したりする。
したがって、樹脂パウダーは、樹脂層内に単分散できるように、粗大粒子の量が少なくかつ粒径が小さく揃っているのが好ましい。かかる樹脂パウダーを製造するためには、2回以上の機械的粉砕処理により原料粒子を粉砕すること、かつ少なくとも最後の機械的粉砕処理をジェットミルとすることが必要であることが解る。
5-1.分散液の粘度の測定
樹脂パウダー(c1)(実施例1)、樹脂パウダー(c’1)(比較例1)および樹脂パウダー(c’6)(比較例4)を用いて、以下のようにして、分散液を調製し、その粘度を測定した。
まず、100gの樹脂パウダーを、100gの水に分散させて分散液を調製した。
次に、得られた分散液の粘度を、B型粘度計を用いて、室温下(25℃)で回転数が30rpmの条件下で測定した。粘度の値は、測定を3回繰り返し、3回分の測定値の平均値とした。
このように、樹脂パウダー(c’6)を分散させた分散液の粘度は、他の分散液の粘度より明らかに高かった。これは、樹脂パウダー(c’6)に含まれる粒子が異形粒子であることを示す結果である。
樹脂パウダー(c1)(実施例1)、樹脂パウダー(c’1)(比較例1)および樹脂パウダー(c’6)(比較例4)を用いて、以下のようにして、分散液を調製し、その粘度を測定した。
まず、100gの樹脂パウダーを、100gの水に分散させて分散液を調製した。
次に、得られた分散液をJIS Z 8801-1:2006の200メッシュ篩に通過させて、篩上に残留する残留物を回収し、乾燥後の残留物の質量を測定した。
このように、樹脂パウダー(c’6)の場合の残留物の量は、他の樹脂パウダーの残留物の量より明らかに多かった。これは、樹脂パウダー(c’6)に含まれる粒子が異形粒子であることを示す結果である。
樹脂パウダー(c1)(実施例1)、樹脂パウダー(c’1)(比較例1)および樹脂パウダー(c’6)(比較例4)について、それらの流動度を、JIS Z 2502:2012に規定にされた「金属粉の流動性試験方法」に準拠して測定した。
その結果、樹脂パウダー(c1)の流動度は、40sec/50gであり、樹脂パウダー(c’1)の流動度は、81sec/50gであり、樹脂パウダー(c’6)の流動度は、100sec/50gであった。
このように、樹脂パウダー(c’6)の流動度は、他の樹脂パウダーの流動度より明らかに高かった。これも、樹脂パウダー(c’6)に含まれる粒子が異形粒子であることを示す結果である。
なお2017年11月16日に出願された日本特許出願2017-221274号の明細書、特許請求の範囲、要約書及び図面の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (7)
- 液状媒体を含む液状組成物とするために用いられる、熱溶融性フッ素ポリマーを含み、体積基準累積50%径が0.01~3μmであり、体積基準累積90%径が2.5~4μmであり、かつ、粒度分布曲線における半値全幅が2.5μm以下であることを特徴とする樹脂パウダー。
- 100gの当該樹脂パウダーを、100gの水に分散させて分散液を調製したとき、該分散液の粘度が50~400mPa・sである、請求項1に記載の樹脂パウダー。
- 100gの当該樹脂パウダーを、100gの水に分散させて分散液を調製し、該分散液をJIS Z 8801-1:2006の200メッシュ篩に通過させたとき、該篩上に残留する残留物の量が3g以下である、請求項1または2に記載の樹脂パウダー。
- 当該樹脂パウダーの流動度が、20~80sec/50gである、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂パウダー。
- 前記熱溶融性フッ素ポリマーが、カルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基およびイソシアネート基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂パウダー。
- 前記熱溶融性フッ素ポリマーの融点が、260~320℃である、請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂パウダー。
- 平板状の基材と、該基材上に設けられ、請求項1~6のいずれか1項に記載の樹脂パウダーから形成された樹脂層とを有する積層体の製造方法であって、
前記樹脂パウダーと液状媒体とを含む液状組成物を前記基材上に供給し加熱して、前記樹脂層を得る、積層体の製造方法。
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