JP7247896B2 - 分散液、金属積層板及びプリント基板の製造方法 - Google Patents

分散液、金属積層板及びプリント基板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、分散液、金属積層板及びプリント基板の製造方法に関する。
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフルオロポリマーは、耐薬品性、撥水撥油性、耐熱性、電気特性等の物性に優れており、その物性を活用した種々の用途や、パウダー、フィルム等の種々の使用形態が提案されている(特許文献1~3を参照。)。
近年では、エレクトロニクス製品のプリント基板材料、特に、高周帯域の周波数に対応するプリント基板の絶縁材料として、低誘電率、低誘電正接等の電気特性や半田リフローに耐える耐熱性を有する絶縁材料として、フルオロポリマーが注目されている。
かかる絶縁材料として、PTFEとポリイミド等の他の絶縁樹脂を含むワニスとの混合物を金属箔の表面に塗布乾燥して、絶縁樹脂層が形成された金属積層板を製造し、さらに金属積層板の金属箔をエッチング処理して伝送回線を形成するプリント基板の製造方法が特許文献4に記載されている。また、かかるワニスを形成するためのPTFE分散液として、PTFEパウダーを含む分散液が特許文献5に記載されている。
特開2012-162708号公報 特開2005-142572号公報 国際公開第2016/017801号 特表2015-509113号公報 国際公開第2016/159102号
特許文献4に記載の態様においては、得られるプリント基板の電気特性の観点から、他の絶縁樹脂とフルオロポリマーとが良好な状態で混合していることが求められるが、その制御は容易ではない。たとえば、他の絶縁樹脂を含むワニスとフルオロポリマーのパウダーとを混合調製するに際しては、増粘により、混合自体が困難となるだけでなく、調製後のフルオロポリマーの分散性も著しく低下する。
特許文献5に記載の態様においても、分散液中のフルオロポリマーの分散性と分散安定性が未だ充分ではなく、その塗工性は低い。特に、分散液の分散性を向上させるためにフルオロポリマーのパウダーの含有量を少なくすると、その塗工性が低下するだけではなく、形成される絶縁層の物性も低下する。
本発明は、異種の樹脂材料、そのワニスとの混合性に優れ、塗工性、分散性及び分散安定性に優れた、テトラフルオロエチレン系ポリマーのパウダーを含む分散液の提供を目的とする。
本発明は、下記の態様を有する。
[1]有機溶媒とパウダーとを含む、パウダーが有機溶媒に分散した分散液であって、前記パウダーが380℃における溶融粘度が1×10~1×10Pa・sのテトラフルオロエチレン系ポリマーを含むパウダーであり、粘度が50~10000mPa・sであり、回転数が30rpmの条件で測定される粘度を回転数が60rpmの条件で測定される粘度で除して算出されるチキソ比が1.0~2.2である、分散液。
[2]前記粘度が100~10000mPa・sであり、前記チキソ比が1.4~2.2である、[1]に記載の分散液。
[3]前記粘度が50~3000mPa・sであり、前記チキソ比が1.0~1.5である、[1]に記載の分散液。
[4]前記パウダーが、体積基準累積50%径が0.05~4μmかつ体積基準累積90%径が8μm以下のパウダーである、[1]~[3]のいずれかに記載の分散液。
[5]前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、ポリマーの全単位に対してテトラフルオロエチレン以外のコモノマーに由来する単位を0.5mol%超含む、[1]~[4]のいずれかに記載の分散液。
[6]前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、テトラフルオロエチレンとエチレンのコポリマー、テトラフルオロエチレンとペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)のコポリマー、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマー、又は、カルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基、アミド基、アミノ基及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テトラフルオロエチレン系ポリマーである、[1]~[5]のいずれかに記載の分散液。
[7]前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、ポリマーの全単位に対してテトラフルオロエチレンに由来する単位を99.5mol%以上含む、ポリテトラフルオロエチレンである、[1]~[4]のいずれかに記載の分散液。
[8]前記有機溶媒が、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、N,N-ジメチルアセトアミド又はN-メチル-2-ピロリドンである、[1]~[7]のいずれかに記載の分散液。
[9]前記パウダーの含有量が、有機溶媒とパウダーとの合計に対して5~50質量%である、[1]~[8]のいずれかに記載の分散液。
[10]さらに界面活性剤を含む、[1]~[9]のいずれかに記載の分散液。
[11]界面活性剤がフッ素含有基と親水基とを有する界面活性剤である、[10]に記載の分散液。
[12]前記界面活性剤が有する親水性基が、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基、オキシブチレン基、アミノ基、ケトン基、カルボキシル基又はスルホン基である、[11]に記載の分散液。
[13]前記界面活性剤が有するフッ素含有基が、ペルフルオロアルキル基又はペルフルオロアルケニル基である、[11]又は[12]に記載の分散液。
[14]前記界面活性剤が、主鎖がエチレン性不飽和モノマーに由来する炭素鎖からなり、側鎖に含フッ素炭化水素基と親水性基とを有する重合体状化合物であり、前記含フッ素炭化水素基が複数の1価含フッ素炭化水素基が結合した3級炭素原子を有する基である、[10]~[13]のいずれかに記載のパウダー分散液。
[15]前記パウダーの含有量が、有機溶媒とパウダーと界面活性剤との合計に対して35~70質量%である、[1]~[14]のいずれかに記載の分散液。
[16]前記[1]~[15]のいずれかに記載の分散液を金属フィルムの表面上で樹脂層に製膜し、表面に樹脂層を有する金属フィルムを得る、金属積層板の製造方法。
[17]前記樹脂層の厚さが1~20μmである、[16]に記載の金属積層板の製造方法。
[18]前記[16]又は[17]に記載の製造方法で金属積層板を製造し、前記金属フィルムをエッチングしてパターン回路を形成する、プリント基板の製造方法。
本発明によれば、異種の樹脂材料、そのワニスとの混合性、塗工性、分散性及び分散安定性に優れた分散液が得られ、電気特性や耐熱性等の物性に優れ、高周帯域の周波数に対応するプリント基板を製造するための金属積層板の材料が提供される。
本明細書における下記の用語の意味は以下の通りである。
「パウダーの体積基準累積50%径」は、レーザー回折・散乱法により求められる。すなわち、レーザー回折・散乱法によって粒度分布を測定し、粒子の集団の全体積を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。本明細書ではパウダーの体積基準累積50%径を「D50」とも記す。
「パウダーの体積基準累積90%径」は、レーザー回折・散乱法により求められる。すなわち、レーザー回折・散乱法によって粒度分布を測定し、粒子の集団の全体積を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。本明細書ではパウダーの体積基準累積90%径を「D90」とも記す。
「溶融粘度」は、ASTM D 1238に準拠し、フローテスター及び2Φ-8Lのダイを用い、予め測定温度にて5分間加熱しておいたポリマー試料(2g)を0.7MPaの荷重にて測定温度に保持して測定される溶融粘度を意味する。
「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である。
「分散液の粘度」とは、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。
「分散液のチキソ比」とは、回転数が30rpmの条件で測定される粘度ηを回転数が60rpmの条件で測定される粘度ηで除して算出される値(η/η)である。それぞれの粘度の測定は、3回繰り返し、3回分の測定値の平均値とする。
「比誘電率」は、ASTM D 150準拠の変成器ブリッジ法にて、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、絶縁破壊試験装置にて、1MHzで求めた値を比誘電率とした。
「有機溶媒の表面張力」とは、表面張力計を用いて、25℃にて測定される値である。
本発明の分散液は、有機溶媒と、特定粘度のテトラフルオロエチレン系ポリマー(以下、「TFE系ポリマー」とも記す。)を含むパウダーと、粘度とチキソ比とが所定の範囲にある分散液である。
特定のTFE系ポリマーを用い、有機溶媒の種類、割合を調整することにより粘度とチキソ比とを所定の範囲としたものである。
本発明の分散液が、分散性と、異種の樹脂材料及びそのワニスとの混合性と、塗工性とに優れている理由は、必ずしも明確ではないが、以下の様に考えられる。
本発明において、TFE系ポリマーは、特定粘度(380℃における溶融粘度は1×10~1×10Pa・sである。)のTFE系ポリマーのパウダーから選択され、言い換えれば、分子量が低い、及び/又は、極性が高いTFE系ポリマーのパウダーから選択されるとも言える。かかるパウダーは、比表面積が大きいという物理的な観点に限らず、その表面におけるポリマー鎖の分布状態等の化学的な観点からも、適切に選択した有機溶媒中で凝集や沈降が抑制され、安定した分散状態を形成すると考えられる。その結果、本発明の分散液は、分散液の粘度とチキソ比が所定の範囲にあり、その塗工性や、異種の樹脂材料、そのワニスとの混合性に優れていると考えられる。また、本発明における分散液はそのため低温での再分散性に優れる。
なお、特定の界面活性剤(フッ素含有基と親水基とを有する。)が存在すると、当該界面活性剤とかかるパウダとが相互作用しやすい状態となるので、これらの効果を発揮しやすい。
なお、本発明の分散液は、粘度とチキソ性を調製する観点から、さらに、チキソ性付与剤や消泡剤を含んでいてもよい。また、上記観点から、本発明の分散液は、有機溶媒に溶解する樹脂を含まないことが好ましい。
本発明の分散液の粘度は、50~10000mPa・sであり、70~5000mPa・sがより好ましく、100~3000mPa・sがさらに好ましく、150~1000mPa・sが特に好ましい。粘度が50mPa・s以上であると、分散液の分散安定性が優れる。粘度が10000mPa・s以下であると、分散液から容易に膜を形成でき、分散液の塗工性と分散性が優れる。
本発明の分散液の粘度は、100~10000mPa・sが好ましく、130~7000mPa・sがより好ましく、150~5000mPa・sがさらに好ましく、170~3000mPa・sが特に好ましい。この場合、分散液から均一な膜を形成しやすく、分散液の塗工性と分散安定性がさらに優れる。
本発明の分散液の粘度は、50~3000mPa・sが好ましく、70~1500mPa・sがより好ましく、80~1000mPa・sがさらに好ましく、100~500mPa・sが特に好ましい、とも言える。この場合、分散液から異種の樹脂材料とのワニスを形成した場合の塗工性が優れる。
本発明の分散液のチキソ比は、1.0~2.2である。チキソ比が2.2以下であると、分散液から容易に膜を形成でき、分散液の分散性と塗工性とに優れる。
分散液のチキソ比は、1.4~2.2が好ましく、1.45~2.10がより好ましく、1.5~2.0がさらに好ましい。この場合、分散液から均一な膜を形成しやすく、分散液の塗工性と分散安定性がさらに優れる。
分散液のチキソ比は、1.0~1.5が好ましく、1.05~1.45がより好ましく、1.1~1.4がさらに好ましく、1.1~1.3が特に好ましい。この場合、分散液と異種の樹脂材料ワニスとの混合性が優れる。
本発明におけるパウダーは、380℃における溶融粘度が1×10~1×10Pa・sであるテトラフルオロエチレン系ポリマー(TFE系ポリマー)を含む。
パウダーは、本発明の効果を損なわない範囲において、TFE系ポリマー以外の成分を含んでいてもよいが、TFE系ポリマーを主成分とするのが好ましい。パウダーにおけるTFE系ポリマーの含有量は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、100質量%が特に好ましい。
パウダーのD50は0.05~4μmであり、かつ、D90は8μm以下であるのが好ましい。
パウダーのD50は、0.1~3μmが好ましく、0.2~3.0μmが特に好ましい。この範囲において、パウダーの流動性と分散性が良好となり、分散液の塗工性や異種の樹脂材料のワニスとの混合性が優れる。また、本発明の分散液から得られる物品(金属積層板、プリント基板等。)における、TFE系ポリマーの電気特性(低誘電率等)や耐熱性が最も発現しやすい。また、本発明の分散液から得られる膜の厚さも制御しやすい。
パウダーのD90は、6μm以下が好ましく、1.5~5μmが特に好ましい。この範囲において、パウダーの分散性が良好となり、分散液の塗工性や異種の樹脂材料のワニスとの混合性が優れ、分散液から得られる膜の均一性が向上しやすい。
パウダーの疎充填嵩密度は、0.05g/mL以上が好ましく、0.08~0.5g/mLが特に好ましい。
パウダーの密充填嵩密度は、0.05g/mL以上が好ましく、0.1~0.8g/mLが特に好ましい。
本発明におけるTFE系ポリマーは、340℃における溶融粘度が1×10~1×10Pa・sであるのが好ましく、300℃における溶融粘度が1×10~1×10Pa・sであるのが特に好ましい。
TFE系ポリマーの比誘電率(測定周波数:1MHz)は、2.5以下が好ましく、2.4以下が特に好ましい。TFE系ポリマーの比誘電率が低いほど、プリント基板の伝送特性がさらに優れる。比誘電率の下限値は、通常2.0である。TFE系ポリマーの比誘電率は、テトラフルオロエチレン(以下、「TFE」とも記す。)に由来する単位(以下、「TFE単位」とも記す。他の単位も同様である。)の割合によって調整できる。
TFE系ポリマーは、TFEのホモポリマーであってもよく、TFEと他のモノマー(TFEと共重合可能なモノマー。以下、コモノマーとも記す。)とのコポリマーであってもよい。また、TFE系ポリマーは、ポリマーに含まれる全単位に対して、TFE単位を90mol%以上含むのが好ましい。
TFE系ポリマーの好適な具体例としては、後述する低分子量のポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEとも記す)及び後述するポリマーAが挙げられる。
低分子量のPTFEは、ポリマー全体として380℃における溶融粘度が1×10~1×10Pa・sであるPTFEだけでなく、コア部分とシェル部分からなるコア-シェル構造においてシェル部分のみが上記溶融粘度を満たすPTFEであってもよい。
低分子量のPTFEとしては、高分子量のPTFE(溶融粘度が1×10~1×1010Pa・s程度であるPTFE。)に放射線を照射して得られるPTFE(国際公開第2018/026012号、国際公開第2018/026017号等。)であってもよく、TFEを重合してPTFEを製造する際に連鎖移動剤を用いて得られるPTFE(特開2009-1745号公報、国際公開第2010/114033号等。)であってよい。
なお、PTFEは、TFEを単独で重合して得られたポリマーであってもよく、TFEとコモノマーとを共重合して得られたコポリマーであってもよい(国際公開第2009/20187号等)。この場合、ポリマーに含まれる全単位に対して、TFE単位は、99.5mol%以上が好ましく、99.8mol%以上がより好ましく、99.9mol%以上がさらに好ましい。コモノマーとしては、後述するフルオロモノマーが挙げられ、ヘキサフルオロプロピレン(以下、HFPとも記す。)、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)(以下、PAVEとも記す。)又はフルオロアルキルエチレン(以下、FAEとも記す。)が好ましい。
コア-シェル構造を有するPTFEとしては、特表2005-527652号公報、国際公開第2016/170918号等に記載のPTFEが挙げられる。シェル部分の溶融粘度を上記範囲とするためには、連鎖移動剤を用いてシェル部分を低分子量化する方法(特開2015-232082号公報等。)やシェル部分の製造の際にTFEと上記コモノマーとを共重合する方法(特開平09-087334号公報。)を採用できる。
後者の方法の場合、コモノマーの使用量はTFEに対して0.001~0.05mol%が好ましい。また、シェル部分だけでなくコア部分も共重合により製造してもよい。
低分子量のPTFEの、ASTM D4895-04に準拠して測定される標準比重は、2.14~2.22が好ましく、2.16~2.20がより好ましい。
ポリマーAは、TFEとコモノマーとのコポリマーであり、ポリマーに含まれる全単位に対して、コモノマーに由来する単位を0.5mol%超含む。ポリマーAの融点は、260~320℃が好ましく、295~310℃が特に好ましい。ポリマーAの融点が前記範囲の下限値以上であれば、耐熱性に優れる。ポリマーAの融点が前記範囲の上限値以下であれば、溶融成形性に優れる。
ポリマーAとしては、エチレンとTFEのコポリマー(ETFE)、TFEとHFPのコポリマー(FEP)、TFEとPAVEのコポリマー(PFA)が挙げられる。ポリマーAとしては、電気特性(誘電率、誘電正接)及び耐熱性の点から、PFA、FEPがより好ましく、PFAがさらに好ましい。
TFE系ポリマーは、樹脂層と基材との接着性がさらに優れる点から、カルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基、アミド基、アミノ基及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種の官能基を有していてもよい。
TFE系ポリマーは、ポリマー主鎖の末端基に官能基を有してもよく、ポリマー側鎖に官能基を有してもよい。
前者のTFE系ポリマーとしては、上記官能基を有する重合開始剤もしくは連鎖移動剤を使用して製造されるポリマーや、TFE系ポリマーの主鎖末端基を改質して製造されるポリマーが挙げられる。かかる官能基としては、アルコキシカルボニル基、カーボネート基、カルボキシ基、フルオロホルミル基、酸無水物残基及びヒドロキシ基が好ましい。
後者のTFE系ポリマーとしては、上記官能基を有する単位(以下、「官能単位」とも記す。)を有するポリマーAが好ましい。
また、上記官能基を有するTFE系ポリマーは、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等。)でTFE系ポリマーのパウダーを処理する方法や、TFE系ポリマーをプラズマ照射、コロナ照射、電子線照射又は放射線照射により処理する方法によって、調整してもよい。
以下、TFE系ポリマーが、TFE単位と、HFP単位、PFA単位又はFAE単位と、官能単位とを有するポリマーAである場合を一例として、本発明を説明する。なお、ポリマーに含まれるTFEに由来する単位をTFE単位と称する。他の単位も同様である。
官能単位は、ポリマーAが機械粉砕性及び金属との融着性に優れる点から、カルボニル基含有基を有するモノマーに由来する単位が好ましい。
カルボニル基含有基としては、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又は酸無水物残基が好ましく、カルボキシ基又は酸無水物残基がより好ましい。
カルボニル基含有基を有するモノマーとしては、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、マレイン酸等の不飽和ジカルボン酸、アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和モノカルボン酸等が挙げられる。
酸無水物残基を有するモノマーとしては、不飽和ジカルボン酸無水物等が挙げられ、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物(別称:無水ハイミック酸。以下、「NAH」とも記す。)及び無水マレイン酸が好ましい。
PAVEとしては、CF=CFOCF、CF=CFOCFCF、CF=CFOCFCFCF(以下、「PPVE」とも記す。)、CF=CFOCFCFCFCF、CF=CFO(CFF等が挙げられ、PPVEが好ましい。
FAEとしては、CH=CH(CFF、CH=CH(CFF、CH=CH(CFF、CH=CF(CFH、CH=CF(CFH等が挙げられ、CH=CH(CFF及びCH=CH(CFFが好ましい。
かかるポリマーAとしては、国際公開第2018/16644号に記載のポリマーが挙げられ、ポリマーAを構成する全単位のうち、TFE単位の割合が90~99モル%でありPAVE単位の割合が0.5~9.97モル%であり官能単位の割合が0.01~3モル%であるポリマーが好ましい。
本発明における有機溶媒は、パウダーと反応しない化合物であり、本発明の分散液に含まれる各成分よりも沸点が低い化合物であり、加熱等により揮発しやすく、除去しやすい化合物が好ましい。有機溶媒の沸点は270℃以下が好ましく、70~260℃がより好ましい。有機溶媒としては、フッ素原子を有しない有機溶媒が好ましい。
有機溶媒の具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
γ-ブチロラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、2-ヘプタノン、シクロヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、メチル-n-ペンチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソペンチルケトン。
エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキシルアセテート、3-エトキシプロピオン酸エチル、ジオキサン、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル。
アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、ベンゼン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン。
メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、メチルモノグリシジルエーテル、エチルモノグリシジルエーテル、ジメチルホルムアミド、ミネラルスピリット、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-2-ピロリドン、各種シリコーンオイル。
有機溶媒は、ケトン、エステル、アミド及び芳香族炭化水素からなる群から選ばれる、沸点70~260℃の化合物であることが好ましく、芳香族炭化水素、鎖状ケトン、環状ケトン、ラクトン及びラクタムからなる群から選ばれる、沸点100~240℃の化合物をであることがより好ましく、沸点100~240℃の環状ケトン又はラクタムが特に好ましい。
ケトンの具体例としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2-ヘプタノン、シクロヘプタノン、シクロヘキサノンが挙げられる。
エステルの具体例としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、γ-ブチロラクトンが挙げられる。
アミドの具体例としては、N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドンが挙げられる。
芳香族炭化水素の具体例としては、トルエン、キシレンが挙げられる。
本発明の分散液の粘度が100~10000mPa・sであり、チキソ比が1.4~2.2である場合、有機溶媒の表面張力は30dyn/cm以下が好ましく、29dyn/cm以下がより好ましく、28.5dyn/cm以下がさらに好ましい。この場合、パウダーの表面に対する有機溶媒の濡れ性が向上し、有機溶媒にパウダーが分散しやすく、分散液のチキソ比が所定の範囲に収束しやすい。
表面張力が30dyn/cm以下である有機溶媒の具体例としては、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等が挙げられる。
本発明の分散液の粘度が50~3000mPa・sであり、チキソ比が1.0~1.5である場合、有機溶媒の表面張力は30dyn/cm超が好ましく、31dyn/cm超がより好ましく、32dyn/cm超がさらに好ましい。この場合、有機溶媒の極性が高くなり、パウダーの粒子の表面に界面活性剤が吸着しやすくなり、有機溶媒にパウダーが単一粒子でより分散しやすくなり、分散液のチキソ比を所定の範囲に収束しやすく、分散液と異種の樹脂材料のワニスとの混合性がさらに優れる。
表面張力が30dyn/cm超である有機溶媒の具体例としては、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン等が挙げられる。
本発明において界面活性剤を使用してもよい。
本発明における界面活性剤は、せん断力等の外力が弱い条件下では、パウダーと有機溶媒の間に結合しやすく、せん断力等の外力が強い条件下では、パウダーと有機溶媒の間から解離しやすい性質を有する。そのため、界面活性剤を含む本発明の分散液は、チキソ比が所定の範囲に収束し、貯蔵時等のように静置された時でも、パウダーの凝集が起きにくく、その分散安定性に優れる。
例えば、パウダーをメチルエチルケトン等の極性の有機溶媒にそのまま分散させると、パウダーの粒子同士の相互作用が強く、パウダーの粒子が極性の有機溶媒とも反発しあうため、パウダーの粒子同士が凝集しやすい傾向がある。これに対し、本発明の分散液が、かかる界面活性剤を含むと、界面活性剤がパウダーの粒子の間に結合しやすい。そのためパウダーの粒子同士の相互作用を弱めることができ、パウダーの凝集が起きにくくなる。その結果、本発明の分散液が分散性安定性に優れる。
本発明の分散液は、界面活性剤を含むと、パウダーが単一粒子で分散しやすい。そのため、有機溶媒にパウダーを濡らす際にパウダー同士の凝集を抑制でき、分散後においてもパウダー同士の凝集を抑制でき、分散液が良好な分散性を示す。その結果、本発明の分散液はワニスとの混合性に優れる。
TFE系ポリマーが官能基を有する場合、パウダーを例えば極性の有機溶媒にそのまま分散させると、官能基と有機溶媒との相互作用が強くなる傾向がある。そのため得られる分散液の粘度が高くなり、ムース状になりやすい。これに対し、本発明の分散液は界面活性剤を含むため、官能基と有機溶媒との相互作用を弱めることができ、TFE系ポリマーが官能基を有する場合であっても、分散液の粘度を抑制できる。よって、容易に膜を形成でき、分散液は塗工性に優れ、分散性に優れる。
本発明における界面活性剤は、フッ素含有基と親水性基とを有する場合、分散媒である有機溶媒の表面張力が低下し、有機溶媒のパウダー表面に対する濡れ性が向上する。そのため、パウダーが有機溶媒に分散しやすくなり、分散液が分散性に優れる。さらに、フッ素含有基がフッ素原子を有するパウダー表面に吸着しやすく、親水性基が有機溶媒中に伸長しやすいため、親水性基の立体障害によりパウダーの凝集が抑制される。その結果、分散液の分散安定性に優れる。特にTFE系ポリマーが接着性基を有する場合、この効果は顕著となる。
フッ素含有基としては、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルケニル基(ヘキサフルオロプロピレントリマー基等。)等の高い疎水性を有する基が挙げられる。フッ素含有基の炭素数は2以上が好ましく、4~20がより好ましい。フッ素含有基が嵩高く吸着能に優れる点から、-CF(CF)C(=C(CF)(CF(CF)が好ましい。
親水基は、フッ素含有基に対して相対的に親水性の基であり、一般的な親水性基であってもよく、また、通常は疎水性基とみなされる基であっても、フッ素含有基に対して相対的に親水性の基であればよい。例えば、ポリオキシプロピレン基は、親水性基であるポリオキシエチレン基に対して相対的に疎水性であり、通常疎水性基とされているが、フッ素含有基に対しては相対的に疎水性が低いことより、本発明における親水基である。
親水性基としては、エチレンオキサイド(ポリオキシエチレン基)、プロピレンキサイド(ポリオキシプロピレン基)、ブチレンオキサイド(ポリオキシブチレン基)、ポリオキシテトラメチレン基、アミノ基、ケトン基、カルボキシル基、スルホン基が挙げられる。親水基としては、炭素数2~4のオキシアルキレン基からなるポリオキシアルキレン基が好ましく、ポリオキシエチレン基が特に好ましい。
界面活性剤は、また、フッ素含有基を有するモノマーと親水基を有するモノマーとのコポリマーであってもよい。このような界面活性剤としては、特に、フッ素含有基を有するモノマーとポリオキシアルキレン基を有するモノマーとのコポリマーが好ましい。
界面活性剤の質量平均分子量は1000~150000が好ましく、5000~100000がより好ましく、10000~50000がさらに好ましい。界面活性剤の分子量が前記範囲の下限値以上であると、界面活性剤が有機溶媒よりもパウダーの表面に対して吸着能が強くなりやすく、分散液が分散性及び分散安定性にさらに優れる。
界面活性剤の質量平均分子量が前記範囲の上限値以下であると、分散液が塗工性にさらに優れる。界面活性剤の質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される値である。
本発明における界面活性剤は、ノニオン性界面活性剤が好ましい。
界面活性剤はフッ素樹脂及び有機溶媒の種類によって、適宜最適な化合物が選択される。2種以上の界面活性剤を組み合わせて使用する場合、少なくとも1種類はフッ素含有基と親水性基を有する界面活性剤が好ましく、この場合、残りの界面活性剤はフッ素含有基を有していなくてもよい。
界面活性剤の具体例としては、ペルフルオロアルキル基含有のフタージェントMシリーズ、フタージェントF209、フタージェント222F、フタージェント208G、フタージェント218GL、フタージェント710FL、フタージェント710FM、フタージェント710FS、フタージェント730FL、フタージェント730LM(ネオス社製)、メガファックF-553、メガファックF-555、メガファックF-556、メガファックF-557、メガファックF-559、メガファックF-562、メガファックF-565等のメガファックシリーズ(DIC社製)、ユニダインDS-403N等のユニダインシリーズ(ダイキン工業社製)等が挙げられる。なかでも、フッ素含有基が分岐構造を示し立体的な嵩高さを有する界面活性剤であるネオス社製のフタージェント710FL、フタージェント710FM及びフタージェント710FSが好ましい。
本発明における界面活性剤の好適な態様としては、主鎖がエチレン性不飽和モノマーに由来する炭素鎖からなり、側鎖に含フッ素炭化水素基と親水性基とを有するコポリマーが挙げられる。前記含フッ素炭化水素基は、複数(2又は3)の1価含フッ素炭化水素基が結合した3級炭素原子を有する基であるのが好ましい。
かかる界面活性剤の具体例としては、下式(1)に表される化合物に由来する単位(1)と下式(2)に表される化合物に由来する単位(2)とを含むコポリマー(ただし、Fポリマーを除く。)が挙げられる。
CH=CRC(O)O-X-OC(-Y)(-Z (1)
CH=CRC(O)O-X-Q-OH (2)
及びRは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示す。
及びXは、それぞれ独立に、ヘテロ原子団を含んでいてもよい炭素数1~6のアルキレン基を示し、-(CH-、-(CH-、-(CH-、-(CHNHC(O)-、-(CHNHC(O)-又は-CHCH(CH)NHC(O)-であることが好ましい。
は、水素原子又はフッ素原子を示す。
は、ヘテロ原子を含んでいてもよい、炭素数1~10のフルオロアルキル基又は炭素数2~10のフルオロアルケニル基を示し、トリフルオロメチル基、炭素数2~10のペルフルオロアルケニル基又はエーテル性酸素原子を含む炭素数4~10のフルオロアルキル基であることが好ましい。2個のZは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
は、炭素数4~60のポリオキシアルキレン基を示し、炭素数4~30のポリオキシエチレン基又は炭素数6~50のポリオキシプロピレン基であることが好ましい。
単位(1)は、コポリマーの全単位に対して、20~60モル%以下含まれるのが好ましく、20~40モル%含まれるのが好ましい。
単位(2)は、コポリマーの全単位に対して、40~80モル%含まれるのが好ましく、60~80モル%含まれるのが特に好ましい。
コポリマーにおける単位(1)の含有量に対する単位(2)の含有量の比率は、1~5が好ましく、1~2が特に好ましい。
コポリマーは、単位(1)と単位(2)のみからなっていてもよく、単位(1)と単位(2)以外の単位をさらに含んでいてもよい。
コポリマーのフッ素含有量は、10~45質量%が好ましく、15~40質量%が特に好ましい。
コポリマーは、ノニオン性であるのが好ましい。
コポリマーの重量平均分子量は、2000~80000が好ましく、6000~20000が特に好ましい。
化合物(1)の具体例としては、CH=CHCOO(CHOCF(CF)(C(CF(CF)(=C(CF)、CH=CHCOO(CHOC(CF)(=C(CF(CF)(CF(CF)、CH=C(CH)COO(CHNHCOOCH(CHOCHCH(CFF)、CH=C(CH)COO(CHNHCOOCH(CHOCHCH(CFF)、CH=C(CH)COO(CHNHCOOCH(CHOCH(CFF)、CH=C(CH)COO(CHNHCOOCH(CHOCH(CFF)、CH=C(CH)COO(CHNHCOOCH(CHOCH(CFF)、CH=C(CH)COO(CHNHCOOCH(CHOCH(CFF)が挙げられる。
化合物(2)の具体例としては、CH=CHCOOCHCH(OCHCHOH、CH=CHCOOCHCH(OCHCHOH、CH=CHCOOCHCH(OCHCH11OH、CH=CHCOOCHCHCHCH(OCHCHOH、CH=CHCOOCHCHCHCH(OCHCH10OH、CH=CHCOOCHCHCHCH(OCHCH12OH、CH=C(CH)COOCHCH(CH)(OCHCH(CH))OH、CH=C(CH)COOCHCH(CH)(OCHCH(CH))11OH、CH=C(CH)COOCHCH(CH)(OCHCH(CH))15OHが挙げられる。
本発明の分散液におけるパウダーの含有量は、有機溶媒とパウダーとの合計に対し、5~50質量%が好ましく、15~35質量%が好ましい。。パウダーの含有量が5質量%以上であると、分散液が分散安定性にさらに優れ、分散液のチキソ比を所定の範囲に制御しやすくなる。パウダーの含有量が50質量%以下であると、分散液の粘度を所定の範囲に制御しやすくなる。
また、本発明の分散液は界面活性剤を含有することが好ましい。
この場合の本発明の分散液におけるパウダーの含有量は、有機溶媒とパウダーと界面活性剤との合計に対し、35~70質量%が好ましく、40~68質量%が好ましく、45~65質量%がより好ましく、47~60質量%がさらに好ましい。パウダーの含有量が35質量%以上であると、分散液が分散安定性にさらに優れ、分散液のチキソ比を所定の範囲に制御しやすくなる。パウダーの含有量が70質量%以下であると、分散液の粘度を所定の範囲に制御しやすくなる。
また、界面活性剤を含有する場合、本発明の分散液における有機溶媒の含有量は、有機溶媒とパウダーと界面活性剤との合計に対し、25~60質量%が好ましく、27~55質量%がより好ましく、30~50質量%が特に好ましい。有機溶媒の含有量が前記範囲内であると、分散液が塗工性にさらに優れる。有機溶媒の含有量が前記範囲の上限値以下であると、分散液を用いて製造されるフィルム等の外観不良が起こりにくい。なお、かかる外観不良は有機溶媒を除去する操作に由来する場合が多い。
本発明の分散液における界面活性剤の含有量は、有機溶媒とパウダーと界面活性剤との合計に対し、3.5~30質量%が好ましく、4~15質量%がより好ましく、4.5~10質量%が特に好ましい。界面活性剤の含有量が前記範囲の下限値以上であると、分散液が分散性及び分散安定性にさらに優れる。界面活性剤の含有量が前記範囲の上限値以下であると、パウダーの特性が界面活性剤の特性に影響されにくくなり、パウダーを含む樹脂層の誘電率、誘電正接を低くしやすくなる。
本発明の分散液におけるパウダーの含有量に対する界面活性剤の含有量の質量比(界面活性剤/パウダー)は、1/99~30/70が好ましく、3/97~20/80がより好ましく、5/95~17/83が特に好ましい。パウダーの含有量に対する界面活性剤の含有量の比が前記範囲の下限値以上であると、分散液が分散性及び分散安定性にさらに優れる。パウダーの含有量に対する界面活性剤の含有量の比が前記範囲の上限値以下であると、パウダーの特性が界面活性剤の特性に影響されにくくなり、パウダーを含む樹脂層の誘電率、誘電正接を低くしやすくなる。
本発明の分散液がチキソ性付与剤を含む場合、チキソ性付与剤の含有量は、有機溶媒とパウダーと界面活性剤との合計に対し、0.1~20質量%が好ましく、3~10質量%が特に好ましい。この場合、分散液のチキソ比及び粘度を所定の範囲に制御しやすくなる。
本発明の分散液が無機質フィラーを含む場合、無機質フィラーの含有量は、有機溶媒とパウダーと界面活性剤との合計に対し、1~300質量%が好ましく、30~60質量%が特に好ましい。この場合、分散液から得られるフィルムの線膨張係数が低くなり、フィルムの熱寸法性と成形安定性に優れる。
本発明の分散液が消泡剤を含む場合、消泡剤の含有量はパウダーの含有量(濃度)等により変動するが、消泡剤の含有量は分散液の全量に対して、有効成分として1質量%以下が好ましい。
本発明の分散液は、任意成分としてチキソ性付与剤を含んでいてもよい。チキソ性付与剤としては、クレイ、ベントナイト、ヘクトライト等の粘土鉱物、ポリエステル系エマルジョン樹脂、アクリル系エマルジョン樹脂、ポリウレタン系エマルジョン樹脂、ブロックドイソシアネート等のエマルジョン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースのセルロース誘導体、キサンタンガム、グアーガム等の多糖類、金属石鹸、水添ヒマシ油、ポリアマイドワックス、ベンジリデンソルビトール、アマイドワックス、アマニ重合油、変性ウレア、変性ウレタン、変性ポリエーテル、変性ポリエステル等が挙げられる。
本発明の分散液は、無機質フィラーを含んでいてもよい。無機質フィラーとしては、国際公開第2016/017801号の[0089]に記載のフィラーが挙げられる。分散液が無機質フィラーを含むと、パウダーを含む樹脂層の誘電率、誘電正接を低くし易い。
本発明の分散液は、消泡剤を含んでいてもよい。消泡剤としては、シリコーン系消泡剤及びフルオロシリコーン系消泡剤が挙げられる。消泡剤のタイプとしては、エマルジョン型、自己乳化型、オイル型、オイルコンパウンド型、溶液型、粉末型、固形型等が挙げられる。
本発明の分散液の製造方法は、特に限定されず、有機溶媒とパウダーと好ましくは界面活性剤とを混合して撹拌し、分散させる方法が挙げられる。混合撹拌の手段としては、ホモミキサー、高速攪拌機、超音波分散機、ホモジナイザー、湿式ボールミル、ビーズミル、湿式ジェットミル等の分散機の使用が好ましい。
本発明の分散液は、粘度とチキソ比が所定の範囲にあり、好ましくは界面活性剤を含み、ワニスとの混合性及び分散安定性に優れるため、パウダーを粉体として扱う場合に比べて、パウダーを飛散させることなく混合容器等に投入できる。
特に、粘度が100mPa・s以上でありチキソ比が1.4~2.2である分散液は、外力が比較的弱い条件下で粘度が高くなるため、斑なく均一な膜を形成しやすく塗工性にさらに優れるとともに、外力が比較的強い条件下で粘度が保持されるため分散性にさらに優れる。
特に、粘度が50~3000mPa・sでありチキソ比が1.5以下である分散液は、外力が比較的強い条件下で粘度が低くなりやすく、ワニスと容易に混合しやすく、得られる混合物においてパウダーがワニスに均一に分散するとともに、その塗工性にも優れる。
さらに、本発明の分散液は、D50及びD90が特定の範囲に制御される場合は、本発明の分散液を用いて製造されたフィルム、積層体において、パウダーの分散の不均一化に起因する電気特性の低下及び他基材への密着性の低下等の不具合が起きにくくなる。
本発明の分散液は、上述したとおり、分散性、異種の樹脂材料、そのワニスとの混合性に優れている、本発明の分散液は、さらに、異種の樹脂材料(TFE系ポリマー、本発明における界面活性剤、上述した本発明の分散液に含まれていてもよい成分に該当しない成分。)、又は、そのワニスと混合するのが好ましい。
以下、本発明の分散液と、異種の樹脂材料であって、後述のワニス溶媒に溶解する他の樹脂(以下、「他の樹脂」とも記す。他の樹脂を溶解する有機溶媒を「ワニス溶媒」とも記す)と、ワニス溶媒とを含む溶液を、「本発明の塗工液」とも記す。本発明の塗工液は、本発明の分散液と、第2の液状媒体及び他の樹脂を含むワニスとを混合して得られる。また、本発明の分散液と、本発明の塗工液とをまとめて、本発明のパウダー溶液とも記す。
他の樹脂は、本発明における有機溶媒に溶解する樹脂であってもよく、本発明における有機溶媒に溶解しない樹脂であってもよい。後者の樹脂は、本発明における有機溶媒以外の有機溶媒(以下、「ワニス溶媒」とも記す。)には溶解する樹脂が好ましい。
本発明の塗工液の態様としては、本発明の分散液と、ワニス溶媒及び他の樹脂を含むワニスとを混合した態様や、本発明の分散液に他の樹脂のパウダーが含まれ、TFE系ポリマーを含むパウダーと他の樹脂のパウダーのそれぞれが有機溶媒に分散した態様が挙げられる。後者の態様における他の樹脂としては、分散液の有機溶媒に溶解しない樹脂であり、硬化性の樹脂、非硬化性の樹脂、熱溶融性の樹脂又は非溶融性の樹脂であって分散液の有機溶媒に溶解しない樹脂や、溶剤不溶型液晶ポリマーが挙げられる。
溶剤不溶型液晶ポリマーは、特開2000-248056号公報の段落[0010]~[0015]に記載されるポリマーが挙げられ、より具体的には、ジカルボン酸(テレフタル酸等。)、ジヒドロキシ化合物(4,4’-ビフェノール等。)、芳香族ヒドロキシカルボン酸(4-ヒドロキシ安息香酸、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸等。)、芳香族ジアミン、芳香族ヒドロキシアミン、芳香族アミノカルボン酸等の重合物が挙げられ、さらに具体的には、4-ヒドロキシ安息香酸と6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸の反応物(ポリエステル)、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸とテレフタル酸とアセトアミノフェンの反応物(ポリエステル)、4-ヒドロキシ安息香酸、テレフタル酸及び4,4’-ビフェノールの反応物(ポリエステル)が挙げられる。
ワニス溶媒は、本発明の分散液における有機溶媒(以下、「本発明における有機溶媒」とも記す)と同様の化合物が挙げられる。ワニス溶媒は、本発明における有機溶媒と同じでも、異なってもよい。本発明における有機溶媒とワニス溶媒とが異なる場合は、それぞれの有機溶媒が互いに相溶性であればよい。
粘度が50~3000mPa・sでありチキソ比が1.0~1.5である本発明の分散液において、本発明における有機溶媒と異なるワニス溶媒を選択する場合、本発明における有機溶媒とワニス溶媒とからなる混合溶媒の表面張力が30dyn/cm超となるように、ワニス溶媒を選択することが好ましい。これにより塗工液においてパウダーが均一に分散しやすくなる。
他の樹脂は、硬化性の樹脂でもよく、非硬化性の樹脂でもよい。他の樹脂は熱溶融性の樹脂でも、非溶融性の樹脂でもよい。また、他の樹脂は、溶剤可溶型液晶ポリマーであってもよい。
硬化性の樹脂とは、それ自身が有する反応性基間の反応、硬化剤との反応により硬化する樹脂である。硬化性の樹脂としては、ポリマー、オリゴマー、低分子化合物等が挙げられる。硬化性の樹脂が有する反応性基としては、カルボニル基含有基、ヒドロキシ基、アミノ基、エポキシ基等が挙げられる。硬化性の樹脂としては熱硬化性樹脂が好ましい。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリイミド、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、多官能シアン酸エステル樹脂、多官能マレイミド-シアン酸エステル樹脂、多官能性マレイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラニン樹脂、グアナミン樹脂、メラミン-尿素共縮合樹脂が挙げられる。なかでも、プリント基板用途に有用な点から、熱硬化性樹脂としては、熱硬化性ポリイミド、ポリイミド前駆体、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ビスマレイミド樹脂及びポリフェニレンエーテル樹脂が好ましく、エポキシ樹脂及びポリフェニレンエーテル樹脂が特に好ましい。
エポキシ樹脂の具体例としては、ナフタレン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ化合物、フェノールとフェノール性水酸基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、ビスフェノールのジグリシジルエーテル化物、ナフタレンジオールのジグリシジルエーテル化物、フェノールのグリシジルエーテル化物、アルコールのジグリシジルエーテル化物、トリグリシジルイソシアヌレート等が挙げられる。
ビスマレイミド樹脂としては、特開平7-70315号公報に記載される、ビスフェノールA型シアン酸エステル樹脂とビスマレイミド化合物とを併用した樹脂組成物(BTレジン)、国際公開第2013/008667号に記載の発明、その背景技術に記載のものが挙げられる。
ポリアミック酸は、通常、接着性基と反応しうる反応性基を有している。
ポリアミック酸を形成するジアミン、多価カルボン酸二無水物としては、例えば、特許第5766125号公報の[0020]、特許第5766125号公報の[0019]、特開2012-145676号公報の[0055]、[0057]等に記載のものが挙げられる。なかでも、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン等の芳香族ジアミンと、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等の芳香族多価カルボン酸二無水物との組合せが好ましい。
溶剤可溶型液晶ポリマーとしては、式-O-Ar-C(O)-で表される単位と、式-C(O)-Ar-C(O)-で表される単位と、式-L31-Ar-L32-で表される単位とを含むポリマーが挙げられる。式中、Arは1,2-フェニレン基又は2,6-ナフチレン基を示し、Ar及びArはそれぞれ独立にフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基又は式-Ar41-Z-Ar42-で表される基(式中、Ar41及びAr42はそれぞれ独立にフェニレン基又はナフチレン基を示し、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リデン基を示す。)を示し、L31及びL32はそれぞれ独立に酸素原子又はイミノ基を示す。また、Ar、Ar、Ar及びAr42中の水素原子は、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。
具体的な溶剤可溶型液晶ポリマーとしては、特開2010-031256号公報の段落[0019]~[0042]に記載のポリマーが挙げられ、より具体的には、2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸と、イソフタル酸及びジフェニルエーテル-4,4’-ジカルボン酸と、4-ヒドロキシアセトニリドと、無水酢酸との反応物が挙げられる。
熱溶融性の樹脂としては、熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性樹脂、硬化性の樹脂の熱溶融性の硬化物が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリエステル系樹脂(ポリエチレンテレフタレート等)、ポリオレフィン系樹脂(ポリエチレン等)、スチレン系樹脂(ポリスチレン等)、ポリカーボネート、熱可塑性ポリイミド(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ァイド、ポリアリルエーテルケトン、ポリアミドイミド、液晶性ポリエステル、ポリフェニレンエーテル等が挙げられ、熱可塑性ポリイミド、液晶性ポリエステル及びポリフェニレンエーテルが好ましい。
熱溶融性の樹脂及び硬化性の樹脂の熱溶融性の硬化物の融点は280℃以上が好ましい。これにより、塗工液から製造されたフィルム等の樹脂層において、はんだリフローに相当する雰囲気に曝されたときの熱による膨れ(発泡)が抑制されやすくなる。
本発明の塗工液は硬化剤を含んでもよい。硬化剤としては、熱硬化剤(メラミン樹脂、ウレタン樹脂等)、エポキシ硬化剤(ノボラック型フェノール樹脂、イソフタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド等)等が挙げられる。
本発明の塗工液におけるパウダーの含有量は、本発明における有機溶媒とパウダーと界面活性剤と他の樹脂とワニス溶媒の合計に対し、1~80質量%が好ましく、10~30質量%が特に好ましい。パウダーの含有量が前記範囲の下限値以上であると、塗工液を用いて得られる樹脂層が電気特性に優れる。パウダーの含有量が前記範囲の上限値以下であると、塗工液においてパウダーが均一に分散しやすく、また塗工液を用いて得られる樹脂層が機械的強度に優れる。
本発明の塗工液における有機溶媒の総量は、本発明における有機溶媒とパウダーと界面活性剤と他の樹脂とワニス溶媒の合計に対し、10~80質量%が好ましく、20~60質量%がより好ましく、30~50質量%が特に好ましい。有機溶媒の総量が前記範囲の下限値以上であると、塗工液の粘度が高くなりすぎずにバランスし、塗工性にさらに優れる。有機溶媒の総量が前記範囲の上限値以下であると、塗工液の粘度が低くなりすぎずにバランスし、塗工性がさらに優れ、塗工液を用いて得られる樹脂層の外観不良が起こりにくい。
本発明の塗工液の製造方法は、特に限定されず、あらかじめワニス溶媒と他の樹脂とを混合して他の樹脂を含むワニスを調製し、前記ワニスと本発明の分散液とを混合して製造できる。
本発明のパウダー溶液は、例えば、後述のフィルム、繊維強化フィルム、プリプレグ、積層体の製造に使用できる。
本発明のパウダー溶液は、平角導体の絶縁層の製造にも使用できる。例えば、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエステルイミドのうちいずれかの樹脂を主成分とする絶縁層を製造する際に、前記樹脂を含む絶縁塗料に本発明のパウダー溶液を配合すれば、絶縁層の誘電率を低減できる。絶縁層の誘電率の低下は、絶縁塗料に本発明におけるパウダーを添加しても達成できるが、分散性の点から、絶縁塗料に本発明のパウダー溶液を使用するのが好ましい。絶縁層の具体例としては、特開2013-191356号公報に記載された絶縁皮膜が挙げられる。
本発明のパウダー溶液は、シームレスベルトの製造にも使用できる。例えば、ポリイミド系樹脂及び導電性フィラーを含む液と本発明のパウダー溶液とを配合した液状組成物を使用すれば、記録媒体(紙)の搬送性と清掃性とに優れるシームレスベルトが得られる。搬送性と清掃性に優れるシームレスベルトは、ポリイミド系樹脂及び導電性フィラーを含む液に本発明におけるパウダーを添加しても達成できるが、分散性の点から、前記液状組成物に本発明のパウダー溶液を使用するのが好ましい。シームレスベルトとしては、特開2011-240616号公報に記載されたものが挙げられる。
本発明は、本発明のパウダー溶液を用いて製膜して得られる、有機溶媒を除去して得られる、フィルムの製造方法も提供する。製膜する方法は、担体表面上への塗布が好ましく、担体上の塗布によりパウダー溶液からなる膜が形成される。パウダー溶液の膜が形成された後、パウダー溶液の膜を加熱する等の方法で有機溶媒を揮発させると、有機溶媒が除去された固体状の膜、少なくとも液状媒体の一部が除去された非流動性の膜が形成される。なお、有機溶媒の除去を「乾燥」とも記す。
乾燥では、本発明のパウダー溶液に含まれていた有機溶媒のうち、50質量%以上を除去することが好ましい。乾燥方法としては、国際公開第2018/16644号の[0091]~[0094]に記載された方法が挙げられる。
担体上に設けられた膜を担体から分離すると、フィルムが得られる。担体として、非付着性の表面を有する担体を用いると、容易に膜を担体から分離できる。また、この場合、付着性を低減させる表面処理等をあらかじめ担体に施すことが好ましい。また、付着性の高い表面を有する担体の場合は、担体を溶解させる等の手段で担体を除去してもよい。例えば、金属製担体の場合は、エッチング等で担体を除去できる。
後述の繊維強化フィルム及びプリプレグを除き、本発明のフィルムの厚さは、1~1000μmが好ましい。プリント基板用途の場合、フィルムの厚さは、1~100μmがより好ましく、1~15μmが特に好ましい。
本発明のフィルムの比誘電率は、2.0~3.5が好ましく、2.0~3.0が特に好ましい。比誘電率が前記範囲にあれば、電気特性と融着性との双方に優れ、金属積層板等の積層体及びプリント基板として特に有用である。
本発明のフィルムは、TFE系ポリマーをフィルムの全量に対して80質量%以上含むことが好ましい。この場合、後述の繊維強化フィルム及びプリプレグを除き、本発明のフィルムの熱膨張変化比及び熱収縮変化比は、1.0~1.4が好ましく、1.0~1.3がより好ましい。熱膨張変化比又は熱収縮変化比が前記範囲内であると、積層体の反りが抑えられる。
なお、熱膨張変化比及び熱収縮変化比は、フィルムの連続製造時の長さ方向(MD)、及びMDに直交する方向(TD)の熱膨張率又は熱収縮率を、熱機械分析装置(測定モード:引張モード、測定温度:30℃から100℃、測定荷重:19.6mN、昇温速度:5℃/分、測定雰囲気:窒素ガス)を用いて、30℃から100℃に温度推移する際の、それぞれの熱膨張率と熱収縮率から決定できる。具体的には、それぞれの熱膨張率と熱収縮率の内の最小値に対する、それぞれの熱膨張率と熱収縮率の内の最大値の比として求められる。
本発明は、本発明のパウダー溶液を担体上に配置した強化繊維基材に含浸させて製膜する、すなわち乾燥した後に加熱することにより、繊維強化フィルムを提供できる。
強化繊維基材の形態は、繊維強化フィルムの機械的特性の点から、シート状が好ましく、複数の強化繊維からなる強化繊維束を織成してなるクロス基材、複数の強化繊維が一方向に引き揃えられた基材、それらを積み重ねた基材が好ましい。
強化繊維は、長さが10mm以上の連続した長繊維が好ましい。強化繊維は、途中で分断されていてもよい。
強化繊維としては、無機繊維、金属繊維、有機繊維等が挙げられる。
無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維、シリコンカーバイト繊維、シリコンナイトライド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維等が挙げられる。
金属繊維としては、アルミニウム繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維等が挙げられる。
有機繊維としては、芳香族ポリアミド繊維、ポリアラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール(PBO)繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊維等が挙げられる。
本発明の繊維強化フィルムは、金属積層板及びプリント基板の製造にも使用できる。
繊維強化フィルムの厚さは、1~3000μmが好ましい。プリント基板用途の場合、繊維強化フィルムの厚さは、3~2000μmがより好ましく、6~500μmが特に好ましい。
繊維強化フィルムの比誘電率は、2.0~3.5が好ましく、2.0~3.0が特に好ましい。比誘電率が前記範囲にあると、プリント基板用途等の電気特性と融着性が両立しやすい。
本発明は、本発明のパウダー溶液を担体上に配置した強化繊維基材に含浸させ、乾燥させればプリプレグも提供できる。プリプレグの製造は、乾燥後の加熱を行わないこと又は充分に加熱せずに行うこと以外は、繊維強化フィルムの製造と同様である。すなわち、プリプレグは、強化繊維と溶融されていない(又は充分溶融されていない)パウダーを含み、必要に応じて未硬化の硬化性の樹脂を含むフィルムとも言える。
プリプレグの製造では、本発明の塗工液を強化繊維基材に含浸させることが好ましい。この場合の塗工液は、未硬化の硬化性の樹脂を含むことが好ましい。
プリプレグの製造における乾燥では、液状媒体が残存していてもよい。プリプレグの製造では、本発明の塗工液に含まれる有機溶媒の総量のうち、70質量%以上を除去することが好ましい。
プリプレグは成形材料として使用でき、金属積層板及びプリント基板の製造に使用できる。また、本発明のプレプリグは、岸壁工事において耐久性と軽量性が必要とされる矢板の材料、航空機、自動車、船舶、風車、スポーツ用具等の様々な用途に向けた部材を製造する材料としても使用できる。
プリプレグの比誘電率は2.0~4.0が好ましく、2.0~3.5が特に好ましい。比誘電率が前記範囲にあると、プリント基板用途等の電気特性と融着性が両立しやすい。
本発明の積層体の製造方法においては、本発明のパウダー溶液を用いて基材上で製膜し、有機溶媒を除去して前記基材にTFE系ポリマーを含む樹脂層を設ける、前記樹脂層を基材の表面に有する積層体の製造方法も提供できる。言い換えれば、本発明の積層体の製造方法は、上述したフィルムの製造方法において、担体とフィルムを分離することなく、フィルムと担体とを有する積層体を得る方法に相当する。つまり、基材が担体に相当し、樹脂層がフィルムに相当し、表面に樹脂層を有する基材が積層体に相当する。樹脂層は、繊維強化フィルムでもよく、プリプレグでもよい。
基材としては、特に限定されず、金属フィルム、耐熱性樹脂フィルム、金属蒸着耐熱性樹脂フィルム等が挙げられ、金属フィルム(金属箔)が好ましい。
金属フィルム(金属箔)を構成する金属としては、銅、その合金、ステンレス鋼、その合金、チタン、その合金等が挙げられる。金属フィルム(金属箔)としては、圧延銅箔、電解銅箔といった銅フィルム(銅箔)が好ましい。金属フィルム(金属箔)の表面には、防錆層(例えば亜鉛クロメート等の酸化物皮膜)や耐熱層やバリア層(ニッケル、コバルト等の被膜)を設けてもよい。これらの層は、メッキ処理によって形成してもよく、化成処理によって形成してもよい。また、樹脂層との密着性を向上させるために、金属フィルム(金属箔)の表面をシランカップリング剤処理してもよい。金属フィルム(金属箔)の厚さは、特に限定されない。
金属蒸着耐熱性樹脂フィルムとしては、下記耐熱性樹脂フィルムの片面又は両面に、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の蒸着法で金属を蒸着したフィルムが挙げられる。
金属フィルム(金属箔)の表面の十点平均粗さ(JIS B0601:2001で規定されるRZjis値)は、0.3~2.0μmが好ましく、0.5~1.8μmが特に好ましい。
シランカップリング剤としては、エポキシシラン、アミノシラン、ビニルシラン、アクリロキシシラン、メタクリロキシシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン、スルフィドシラン、イソシアネートシランが挙げられる。シランカップリング剤は、1種を使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
耐熱性樹脂フィルムは耐熱性樹脂の1種以上を含むフィルムである。ただし、耐熱性樹脂フィルムは、TFE系ポリマーを含まない。耐熱性樹脂フィルムは、単層フィルムであってもよく、多層フィルムでもよい。なお、耐熱性樹脂とは、融点が280℃以上の高分子化合物、又は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。耐熱性樹脂としては、例えば、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ァイド、ポリアリルエーテルケトン、ポリアミドイミド、液晶ポリエステル等が挙げられる。
耐熱性樹脂フィルムとしては、ポリイミドフィルム及び液晶ポリエステルフィルムが好ましい。ポリイミドフィルムは、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、添加剤を含んでもよい。耐熱性樹脂フィルムには、樹脂層を設ける面にコロナ放電処理、プラズマ処理等の表面処理を施してもよい。耐熱性樹脂フィルムとしては、電気特性に優れる点から液晶ポリエステルフィルムがより好ましい。
本発明の積層体の製造方法では、基材の厚さ方向の片面のみに樹脂層を設けてもよく、両面に設けてもよい。積層体の反りを抑制しやすく、電気的信頼性に優れる金属積層板を得やすい点では、基材の両面に樹脂層を設けることが好ましい。この場合、基材の一方の面に対して、本発明のパウダー溶液を塗布し乾燥した後に、他方の面に対して、本発明のパウダー溶液を塗布し乾燥するが好ましい。
本発明のパウダー溶液は、粘度とチキソ比が所定の範囲にあるため、表面平滑性等の性状に優れた、任意の膜厚、特に厚膜の樹脂層(特に、1μm以上の膜厚)を形成するに適している。
本発明の積層体の樹脂層の厚さは、樹脂層に含まれるフィラーが10体積%未満の場合、0.5~30μmが好ましい。プリント基板用途の場合、樹脂層の厚さは、0.5~25μmがより好ましく、1~20μmがさらに好ましく、3~15μmが特に好ましい。3~10μmが特に好ましい。好ましい範囲において、積層体の反りが抑制される。樹脂層に含まれるフィラーが10体積%以上の場合、0.5~3000μmが好ましい。プリント基板用途の場合、樹脂層の厚さは、1~1500μmがより好ましく、2~100μmが特に好ましい。
基材の両面に樹脂層を有する積層体の場合、積層体の反りの抑制の点では、それぞれの樹脂層の組成及び厚さが同じなるようにすることが好ましい。
本発明の積層体の反り率は、25%以下が好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、7%以下が特に好ましい。この場合、加工する際の成形プロセスにおいてハンドリング性に優れかつ加工品が誘電特性に優れる。
本発明のパウダー溶液が、無機質フィラーを含むか、ポリクロロトリフルオロエチレン等を含む場合には、積層体の反りをより一層抑制できる。
本発明の積層体の樹脂層の比誘電率は、2.0~3.5が好ましく、2.0~3.0が特に好ましい。比誘電率が前記範囲の上限値以下であると、プリント基板用途等の低誘電率が求められる用途に有用である。比誘電率が前記範囲の下限値以上であると、積層体が電気特性及び融着性に優れる。なお、基材が耐熱性樹脂等の非導電材料からなる場合、積層体全体の比誘電率も前記範囲が好ましい。
本発明の積層体が有する樹脂層の表面に積層対象物を積層してもよい。この場合、積層対象物として本発明の製造方法で製造されたフィルム又は積層体を適用してもよい。
樹脂層の表面に積層対象物を積層する際には、樹脂層の露出面に積層対象物が有する基材面又は樹脂層面が積層される。樹脂層同士を積層する場合は、樹脂層面の間にプリプレグ等の積層対象物を介在させて積層してもよい。
積層体の樹脂層の表面にフィルム、シート等の積層対象物を積層する際には、得られる積層体が接合強度に優れ、気泡等が残存しにくくなることから、樹脂層の露出面を平滑性の高い面とすることが好ましい。樹脂層の露出面の平滑性を高めるためには、乾燥後の膜が充分溶融する温度で積層するとともに、加熱板、加熱ロール等で加圧することが好ましい。
積層体の樹脂層の露出面の表面の算術平均粗さRaは樹脂層厚さ未満であり、2.0μm以上であると好ましい。これにより、積層対象物を熱プレス等により積層した場合に、樹脂層と積層対象物との間の密着性がさらに優れる。
前記Raは、樹脂層厚さ未満であり、かつ、2.0~30μmが好ましく、2.2~8μmが最も好ましい。この場合、樹脂層と積層対象物との密着性に優れるだけでなく、樹脂層に貫通穴ができにくい。また、接合強度を高めるために、樹脂層の表面にコロナ放電処理、プラズマ処理等の表面処理を施してもよい。
本発明のフィルム及び積層体は、金属以外の材料からなるフィルム又はシート等の形状の積層対象物と積層して新たな積層体を製造する用途に使用できる。積層対象物としては、耐熱性樹脂のフィルム又はシート、繊維強化樹脂シート、プリプレグ等が挙げられる。
プリプレグとしては、シート状の強化繊維基材にマトリックス樹脂が含浸されたものが挙げられる。
マトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂でもよく、熱硬化性樹脂でもよい。本発明は、低温接合の点からマトリックス樹脂として、融点が280℃以下の熱可塑性樹脂又は熱硬化温度が280℃以下の熱硬化性樹脂を用いる場合に特に有効である。
プリプレグとしては、市販のプリプレグを使用してもよい。
市販のプリプレグとしては、国際公開2018/16644号の[0133]に記載されたプリプレグが挙げられる。
本発明のフィルム又は積層体とプリプレグとを熱プレスする際の温度は、TFE系ポリマーの融点以下が好ましく、120~300℃がより好ましい。この場合、プリプレグの熱劣化を抑制しつつ、フィルム又は積層体とプリプレグとを優れた密着性で貼り付けられる。
本発明の製造方法で得られるフィルム及び積層体は、国際公開第2015/182702号の[0040]~[0044]に記載の、有機ELディスプレイのキャプチャー基材等の被覆物品としても使用できる。本発明のプリプレグは、国際公開第2015/182702号の[0046]に記載のFRP、CFRPにも使用できる。また、本発明のパウダー溶液は、国際公開第2015/182702号に記載の、溶剤型塗料としても使用でき、特許第2686148号公報に記載の絶縁電線の絶縁層を構成する絶縁塗料としても使用できる。
本発明は、本発明のフィルムの製造方法でフィルム(繊維強化フィルム及びプリプレグのフィルムを含む。)を製造し、フィルムの表面に金属層を設ける、金属積層板の製造方法も提供できる。また、本発明の金属積層板の製造方法では、本発明の積層体の製造方法で積層体を製造し、積層体の樹脂層の表面に金属層を設けてもよい。
フィルム又は積層体の片面又は両面に金属層を設ける方法としては、例えば、フィルム又は積層体と金属箔とを積層する方法、フィルム又は積層体の樹脂層の表面に金属を蒸着する方法等が挙げられる。積層方法としては、例えば、熱ラミネート等が挙げられる。金属の蒸着方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等が挙げられる。
金属積層板の層構成としては、本発明のフィルム/金属層、金属層/本発明のフィルム/金属層、本発明の積層体層/金属層、金属層/本発明の積層体層/金属層の積層体が挙げられる。ただし、金属層に接する積層体中の層は樹脂層である。なお、「フィルム/金属層」とはフィルム、金属層がこの順に積層されていることを示し、他の層構成も同様である。
本発明の製造方法で得られる金属積層板は、金属層の片面又は両面に樹脂層を有する。金属層としては、特に、銅箔が好ましい。樹脂層は、強化繊維を有してもよく、プリプレグの層(すなわち、強化繊維と未硬化の硬化性樹脂を含む樹脂層)でもよい。
銅箔層を有する金属積層板は、その複数枚を積層して銅箔層を複数有する金属積層板としてもよい。これら銅箔層を有する金属積層板がその片面又は両面に樹脂層を有する場合はその樹脂層表面に銅箔層を積層することが好ましい。本発明の金属積層板の製造方法で得られる銅箔層を有する金属積層板及びその積層物は、フレキシブル銅張積層板、リジッド銅張積層板として使用できる。
以下、銅箔層を有する金属積層板を例に、本発明の金属積板の製造方法をさらに説明する。
銅箔層を有する金属積層板は、基材として銅箔を使用し、銅箔の片面に本発明のパウダー溶液を塗布して、その膜を形成し、次いで加熱乾燥により有機溶媒を除去し、引き続き加熱してパウダーを溶融し、その後冷却して製造され、未溶融粒子のない均一な樹脂層を有する金属積層板として製造されるのが好ましい。銅箔の両面に樹脂層を設けて製造されてもよい。
本発明のパウダー溶液からの膜形成、加熱乾燥、パウダーの溶融はフィルムの製造方法における条件と同様にできる。例えば、乾燥後の加熱を熱ロールによる加熱で行う場合、乾燥後の未溶融樹脂層と銅箔層とを有する金属積層板を耐熱ロールに接触させ、遠赤外線を照射しながら搬送して、未溶融樹脂層を溶融した樹脂層とできる。ロールの搬送速度は、4.7mの長さの加熱炉を用いた場合は4.7~0.31m/minが好ましく、2.45mの長さの加熱炉を用いた場合は4.7~2.45m/minが好ましい。加熱温度は、加熱炉の滞在時間を1分とすると330~380℃が好ましく、さらには350~370℃が好ましい。
金属積層板の樹脂層の厚さは15μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、8μm以下が特に好ましい。下限は、特に限定されず、1μmである。前記範囲の上限値以下であると樹脂層/銅箔の非対称な層構成の場合でも、反りを抑制できる。金属積層板の反り率は25%以下が好ましく、7%以下が特に好ましい。反り率が25%以下であると、プリント基板に加工する際の成形プロセスにおいてハンドリング性に優れかつプリント基板としての誘電特性に優れる。
本発明のパウダー溶液が熱硬化性樹脂を含む場合、硬化した熱硬化性樹脂を含む樹脂層と銅箔層を有する金属積層板を製造できる。この場合、本発明のパウダー溶液はフィラーを含んでもよく、強化繊維を用いて繊維強化樹脂層を銅箔層に設けてもよい。この場合の樹脂層の厚さは200μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましい。この場合、本発明のパウダー溶液から製造されたプリント基板が穴加工の加工性に優れ、接続信頼性に優れた電子回路を形成できる。また樹脂層にフィラーを含めば反りをより一層抑制できる。
金属積層板の製造では、アニール処理によって厚さ方向の線膨張係数を低減できる。これにより基材と樹脂層の界面間での剥離及び金属積層板の面内での厚さムラによる基板の電気特性のばらつきを低減できる。
アニール条件としては、温度は80~190℃が好ましく、120~180℃が特に好ましい。処理時間は10~300minが好ましく、30~120minが特に好ましい。この場合、樹脂層の熱劣化を抑制しながら、その線膨張係数を低減しやすい。
アニールの圧力は、0.001~0.030MPaが好ましく、0.005~0.015MPaが特に好ましい。この場合、基材の圧縮を抑制しながら、樹脂層の線膨張係数を低減しやすい。
本発明の金属積層板の製造方法では、例えば、チタン箔の片面又は両面に樹脂層を設けて、チタン箔と樹脂層を有する金属積層板を製造できる。樹脂層の厚さは10μm以下が好ましい。このような金属積層板の樹脂層側に繊維強化複合材料を積層することで、例えばチタン箔/樹脂層/繊維強化複合材料の金属積層板が得られる。繊維強化複合材料としては、炭素繊維強化複合材料が特に好ましい。
樹脂層と積層対象物とを有する金属積層板の層構成としては、金属層/樹脂層/積層対象物/樹脂層/金属層の積層体又は金属層/積層対象物/樹脂層/積層対象物/金属層の積層体等が挙げられる。樹脂層の厚さは0.1~300μmが好ましく、2~40μmが特に好ましい。この場合、金属積層板としての穴開け加工性が良好であり誘電特性が優れるだけでなく、金属層と樹脂層及び積層対象物と樹脂層とを優れた密着性で貼り付けられる。本発明の製造方法で製造されたフィルム又は積層体と積層対象物との密着性(剥離強度)は、5N/cm以上が好ましく、7N/cm以上が特に好ましい。
本発明は、本発明の金属積層板の製造方法で金属積層板を製造し、金属積層板の金属層をエッチングしてパターン回路を形成するプリント基板の製造方法も提供できる。プリント基板の製造方法としては、例えば、本発明の製造方法で得た金属積層板の金属層をエッチングしてパターン回路を形成する方法が挙げられる。金属層をエッチングする方法は、特に限定されない。
本発明のプリント基板の製造方法では、金属層をエッチングしてパターン回路を形成した後に、パターン回路上に層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜上にさらにパターン回路を形成してもよい。層間絶縁膜は、本発明のパウダー溶液により形成することもできる。
例えば、任意の積層構造の金属積層板の金属層をエッチングしてパターン回路を形成した後、本発明のパウダー溶液をパターン回路上に塗布し、乾燥した後に加熱して層間絶縁膜とする。次いで、前記層間絶縁膜上に蒸着等で金属層を設け、エッチングしてさらなるパターン回路を形成してもよい。
プリント基板の製造では、パターン回路上にソルダーレジストを積層してもよい。具体的には、本発明の分散液、塗工液をパターン回路上に塗布し、乾燥した後に加熱してソルダーレジストを形成してもよい。
プリント基板の製造では、カバーレイフィルムを積層してもよい。カバーレイフィルムは、典型的には、基材フィルムとその表面に設けられた接着剤層とから構成され、接着剤層側の面がプリント基板に貼り合わされる。カバーレイフィルムとしては、例えば、本発明のフィルムを使用できる。また、金属積層板の金属層をエッチングして形成したパターン回路上に、本発明の製造方法で得たフィルムを用いた層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜上にカバーレイフィルムとしてポリイミドフィルムを積層してもよい。
本発明のプリント基板は、高周波特性が必要とされるレーダー、ネットワークのルーター、バックプレーン、無線インフラ等の電子機器用基板、自動車用各種センサ用基板、エンジンマネージメントセンサ用基板として有用であり、特にミリ波帯域の伝送損失低減を目的とする用途に好適である。また、本発明のプリント基板は、高放熱基板、アンテナ基板、信号伝送基板等の用途にも使用できる。
絶縁電線としては、本発明のパウダー溶液を用いて、平角線の外周に厚さが10~150μmである絶縁被覆層を設けた絶縁電線が挙げられる。前記絶縁被覆層の比誘電率は2.8以下が好ましい。また、前記絶縁被覆層と平角線で使用する金属種との密着強度が10N/cm以上が好ましい。前記絶縁電線は、絶縁増幅器、絶縁トランス、自動車のオルタネータ、ハイブリッド車の電動機のいずれかの機器として好適である。また、本発明のパウダー溶液は、スピーカー振動板、銅線被覆材、無機繊維クロス含浸材等にも使用できる。
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
略号は、以下の意味を示す。
TFE:テトラフルオロエチレン。
NAH:無水ハイミック酸。
PPVE:ペルフルオロ(プロピルビニルエーテル)。
:有機溶媒とパウダーと界面活性剤との合計に対するパウダーの割合。
:有機溶媒とパウダーと界面活性剤との合計に対する界面活性剤の割合。
:有機溶媒とパウダーと界面活性剤との合計に対する有機溶媒の割合。
:パウダーの割合に対する界面活性剤の割合の比(a/a)。
η:回転数が30rpmの条件で測定される粘度。
η:回転数が60rpmの条件で測定される粘度。
η/η:チキソ比。
使用材料を、以下に示す。
<TFE系ポリマー>
ポリマー1:TFEに由来する単位、NAHに由来する単位及びPPVEに由来する単位を、この順に97.9モル%、0.1モル%、2.0モル%含むコポリマーであり、融点300℃、かつ、300℃における溶融粘度が10であるポリマー。
ポリマー2:TFEに由来する単位を99.5モル%以上含む実質的にTFEのホモポリマー(旭硝子社製、L169J)。
ポリマー3:TFEに由来する単位を99.5モル%以上含む実質的にTFEのホモポリマーをプラズマ処理して得られる、380℃おける溶融粘度が1×10のポリマー。
ポリマー4:TFEに由来する単位、PPVEに由来する単位を、この順に98.0モル%および2.0モル%含むコポリマーであり、融点305℃、かつ380℃における溶融粘度が3×10Pa・sであるポリマー。
ポリマー5:TFEに由来する単位、HFPに由来する単位を、この順に88.0モル%および12.0モル%含むコポリマーであり、融点270℃、かつ380℃における溶融粘度:2×10Pa・sであるポリマー。
ポリマー6:TFEに由来する単位を99.5モル%以上含む実質的にTFEのホモポリマーを放射線処理して得られる、380℃おける溶融粘度が3×10のポリマー。。
ポリマー7:TFEに由来する単位を99.5モル%以上含む実質的にTFEのホモポリマー、380℃おける溶融粘度が1×10のポリマー。
<界面活性剤>
化合物1:-OCF(CF)C(=C(CF)(CF(CF)基とポリオキシエチレン基を有する、ポリ(メタ)アクリレートポリマー(ノニオン性界面活性剤。ネオス社製、フタージェント710FL)。
化合物2:-OCF(CF)C(=C(CF)(CF(CF)基とポリオキシエチレン基を有する、ポリ(メタ)アクリレートポリマー(ノニオン性界面活性剤。ネオス社製、フタージェント710FM)。
化合物3:-(CFF基を有し親水性基を有さない、ポリ(メタ)アクリレートポリマー。
化合物4:含フッ素炭化水素基を有さずポリオキシエチレン基を有するノニオン性界面活性剤(昭和化学社製、TRITON X-100)。
<有機溶媒>
MEK:メチルエチルケトン(表面張力 24dyn/cm)。
Tol:トルエン(表面張力 28.5dyn/cm)。
CHN:シクロヘキサノン(表面張力 34dyn/cm)。
MEK&CHN:MEKの70質量%とCHNの30質量%の混合溶媒(表面張力 27dyn/cm)。
DMF:ジメチルホルムアミド(表面張力 33.5dyn/cm)。
DMAc:N,N-ジメチルアセトアミド
NMP:N-メチル-2-ピロリドン。
<パウダー>
パウダーX1:D50が1.7μm、D90が3.8μm、疎充填嵩密度が0.269g/mL、密充填嵩密度が0.315g/mLである、ポリマー1のパウダー。ジェットミルを用いてポリマー1のペレット(粒径1554μm)を2度粉砕し、さらに高効率精密気流分級機を用いて分級して得られる。
パウダーX2:D50が3.0μm、D90が8.5μm、疎充填嵩密度が0.355g/mL、密充填嵩密度が0.387g/mLの、ポリマー2のパウダー。ポリマー2のペレットを粉砕して得られる。
パウダーX3:D50が0.3μm、D90が0.5μmの、ポリマー3のパウダー。
パウダーX4:D50が1.8μm、D90が6.2μmの、ポリマー4のパウダー。
パウダーX5:D50が0.4μm、D90が1.2μmの、ポリマー5のパウダー。
パウダーX6:D50が0.8μm、D90が1.7μmの、ポリマー6のパウダー。
パウダーX7:D50が3.0μm、D90が8.0μmの、ポリマー6のパウダー。
分析条件を、以下に示す。
<パウダーのD50及びD90>
ポリマーのパウダーを水中に分散させ、レーザー回折・散乱式の粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA-920測定器)を用いて測定した。
<ポリマーの溶融粘度>
ASTM D 1238に準拠し、フローテスター及び2Φ-8Lのダイを用い、予め測定温度にて5分間加熱しておいたポリマー試料(2g)を0.7MPaの荷重にて測定温度に保持して測定した。
<分散液の粘度>
B型粘度計(LVDV2Tモデル、ブルックフィールド社製)にて、温度が25℃、回転数が30rpmの条件下で測定した。
<有機溶媒の表面張力>
表面張力計(DY-200型、協和界面科学社製)にて、測定した。
<分散液の分散安定性>
分散液について、3日間静置した後の分散状態を目視にて確認し、下記基準にて評価した。
1:パウダーが沈降し、振とうしても再分散できない(ハードケーキ化)。
2:パウダーの沈降が確認されるが、振とうすると再分散が可能。
3:パウダーの沈降が僅かに確認されるが、振とうすると再分散可能。
<分散液の低温分散安定性>
分散液について、-5℃で1日間静置した後の分散状態を目視にて確認し、下記基準にて評価した。
1:パウダーが沈降し、振とうしても再分散できない(ハードケーキ化)。
2:パウダーの沈降が確認されるが、振とうすると再分散可能。
<分散液の塗工性>
ワイヤーバー(テスター産業社製、No14)で分散液を用いて銅箔上に製膜して塗工した。塗工後、有機溶媒の沸点より5℃低い温度で有機溶媒を乾燥させて除去し、銅箔上に樹脂層が設けられた試験片を得た。試験片の膜厚は均一に塗った場合、約50μmである。有機溶媒を乾燥した後の試験片は、パウダーを含む樹脂層が積層されており、目視では白色の層になっている。ただし、塗工斑があり、膜厚が薄い場合には基材の銅箔の色が見えるため、白色度合いに濃淡が生じ、塗工斑の有無を目視で判断できる。目視にて試験片を確認し、下記基準にて塗工性を評価した。
1:基材上のパウダー層が不均一に塗工されており、パウダー層の外観上の濃淡がある又は基材の色が露見している。
2:基材上のパウダー層が均一に塗工できており、パウダー層の外観上の濃淡がほとんどない。
<フィルム物性>
ワイヤーバーで塗工液を用いて銅箔基材上に製膜し、180℃で7分間、オーブンで乾燥させた。得られたフィルムの誘電率を測定し、下記基準でフィルム物性を評価した。
1:フィルムの誘電率が、基準値である3.2から変動した。
2:フィルムの誘電率が、基準値である3.2から変動しない。
[例1]
パウダーX1の450gに対し、化合物1の50g、MEKの500gを、横型のボールミル容器に充填し、15mm径のジルコニアボールを用いて、例1の分散液を得た。例1の分散液の粘度は、ηが250mPa・sであり、ηが150mPa・sであり、チキソ比が1.7であった。実施例1の分散液について分散安定性及び塗工性を評価した。結果を表2に示す。
[例2~10]
表1に示す組成比に変更した以外は、例1と同様にして分散液を得た。得られた分散液についてη及びηを測定し、チキソ比を算出し、分散安定性及び塗工性を評価した。結果を表2に示す。
Figure 0007247896000001
Figure 0007247896000002
[例11]
パウダーX1の500gに対し、化合物2の50g、CHNの450gを、横型のボールミル容器に充填し、15mm径のジルコニアボールを用いて、分散液を得た。分散液の粘度は、ηは150mPa・sであり、ηは130mPa・sであり、チキソ比は1.2であった。得られた分散液の分散安定性は「3」であった。
次にエポキシ樹脂の主剤(DIC社製、EPICLON HP-7200H-75M、溶媒:MEK、固形分:75質量%)と、エポキシ樹脂用硬化剤(DIC社製、フェノライト TD-2090-60M、溶媒:MEK、固形分:60質量%)とを主剤中の固形分:硬化剤中の固形分が26:9(質量比)となるように混合し、エポキシ樹脂を含むエポキシワニスを調製した。エポキシワニスの固形分濃度は70質量%である。次にエポキシワニスと分散液とを、エポキシワニス中の固形分:パウダーが70:30(質量比)となるように混合した。混合は、攪拌機で1000rpmの条件下で5分撹拌した。得られたパウダー含有ワニス(塗工液)の粘度は520mPa・sであった。また、塗工液における有機溶媒の表面張力は、28dyn/cmであった。
次に塗工液を用いて得られるフィルムの誘電率を測定し、フィルム物性を評価した。
[例12~21]
表3に示す組成比に変更した以外は、例11と同様にして分散液を得た。それぞれの分散液についてη及びηを測定し、チキソ比を算出し、分散安定性を評価した。
次に、例11と同様にして、それぞれの分散液とエポキシワニスを混合し、パウダー含有ワニス(塗工液)を得た。それぞれの塗工液を用いてフィルムを製造し、フィルム物性を評価した。結果を表4に示す。
Figure 0007247896000003
Figure 0007247896000004
[例22]
パウダーX3の450gに対し、化合物1の50g、MEKの500gを、横型のボールミル容器に充填し、15mm径のジルコニアボールを用いて分散液を得た。この分散液の粘度は、ηが200mPa・s、ηが130mPa・sであり、チキソ比が1.5であった。この分散液について分散安定性は「2」及び塗工性は「2」であった。
さらに、この分散液を、例11と同様にして、エポキシワニスと混合して塗工液を得た。塗工液の粘度は、ηが310mPa・s、ηが220mPa・sであり、チキソ比が1.4であった。この塗工液のフィルム物性は「2」であり誘電率は3.2であった。
[例23]
パウダーX3のかわりにパウダーX4を使用する以外は、例22と同様にして、分散液を得た。この分散液の粘度は、ηが190mPa・s、ηが120mPa・sであり、チキソ比が1.6であった。この分散液について分散安定性は「2」及び塗工性は「2」であった。この分散液を、例11と同様にして、エポキシワニスと混合して得られる塗工液の粘度は、ηが300mPa・s、ηが200mPa・sであり、チキソ比が1.5であった。
[例24]
パウダーX3のかわりにパウダーX5を使用する以外は、例22と同様にして、分散液を得た。この分散液の粘度は、ηが220mPa・s、ηが140mPa・sであり、チキソ比が1.6であった。この分散液について分散安定性は「2」及び塗工性は「2」であった。この分散液を、例11と同様にして、エポキシワニスと混合して得られる塗工液の粘度は、ηが320mPa・s、ηが230mPa・sであり、チキソ比が1.5であった。
[例25~30]
表5に示す組成比に変更した以外は、例1と同様にして分散液を得た。得られた分散液についてη及びηを測定し、チキソ比を算出し、低温分散安定性を評価した。結果を表2に示す。
Figure 0007247896000005
Figure 0007247896000006
[例31~32]積層体の製造例
厚さ18μmの銅箔に例11の分散液を塗布し、窒素雰囲気下、100℃で15分乾燥し、さらに350℃で15分間加熱し、徐冷して、樹脂層と箔1とが接着積層された積層体を得た。樹脂層は表面平滑性に優れ、厚み7μmの均一な厚さであった(例31)。
また、例1の分散液の代わりに例17の分散液を用いて同様に行い、樹脂層と箔1とが接着積層された積層体を得た。樹脂層は表面に塗工斑があり、均一な厚みの樹脂層は得られなかった(例32)。
本発明で得られるフィルム、繊維強化フィルム、プリプレグ、金属積層板、プリント基板等は、アンテナ部品、プリント基板、航空機用部品、自動車用部品、スポーツ用具、食品工業用品、のこぎり、すべり軸受け等の被覆物品等として使用できる。
なお、2017年12月27日に出願された日本特許出願2017-252475号、2018年05月16日に出願された日本特許出願2018-094781号及び2018年08月29日に出願された日本特許出願2018-160700号の明細書、特許請求の範囲及び要約書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 (13)

  1. 有機溶媒と体積基準累積50%径が0.05~4μmかつ体積基準累積90%径が1.5~5μmのパウダーとノニオン性界面活性剤とを含む、パウダーが有機溶媒に分散した分散液であって、前記パウダーが380℃における溶融粘度が1×10~1×10Pa・sのテトラフルオロエチレン系ポリマーを含むパウダーであり、
    前記パウダーと前記有機溶媒と前記ノニオン性界面活性剤との合計に対する、前記パウダー、前記有機溶媒、前記ノニオン性界面活性剤のそれぞれの含有量が、この順に、35~70質量%、25~60質量%、3.5~30質量%であり、
    前記パウダーの含有量に対する前記ノニオン性界面活性剤の含有量の質量比が、5/95~17/83であり、
    前記有機溶媒がメチルエチルケトン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン若しくはメチルシクロヘキサンであり、粘度が100~10000mPa・sであり、回転数が30rpmの条件で測定される粘度を回転数が60rpmの条件で測定される粘度で除して算出されるチキソ比が1.4~2.2であるか、又は、前記有機溶媒がシクロヘキサノン、シクロペンタノン、N,N-ジメチルアセトアミド若しくはN-メチル-2-ピロリドンであり、粘度が50~3000mPa・sであり、前記チキソ比が1.0~1.5である、分散液。
  2. 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、ポリマーの全単位に対してテトラフルオロエチレン以外のコモノマーに由来する単位を0.5mol%超含む、請求項に記載の分散液。
  3. 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、テトラフルオロエチレンとエチレンのコポリマー、テトラフルオロエチレンとペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)のコポリマー、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマー、又は、カルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基、アミド基、アミノ基及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テトラフルオロエチレン系ポリマーである、請求項1又は請求項2に記載の分散液。
  4. 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、ポリマーの全単位に対してテトラフルオロエチレンに由来する単位を99.5mol%以上含む、ポリテトラフルオロエチレンである、請求項1に記載の分散液。
  5. 前記有機溶媒が、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、N,N-ジメチルアセトアミド又はN-メチル-2-ピロリドンである、請求項1~のいずれか一項に記載の分散液。
  6. 前記パウダーの含有量が、有機溶媒とパウダーとの合計に対して5~50質量%である、請求項1~のいずれか一項に記載の分散液。
  7. 前記ノニオン性界面活性剤がフッ素含有基と親水基とを有する界面活性剤である、請求項1~6のいずれか一項に記載の分散液。
  8. 前記ノニオン性界面活性剤が有する親水性基が、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基、オキシブチレン基、アミノ基、ケトン基、カルボキシル基又はスルホン基である、請求項1~7のいずれか一項に記載の分散液。
  9. 前記ノニオン性界面活性剤が有するフッ素含有基が、ペルフルオロアルキル基又はペルフルオロアルケニル基である、請求項1~8のいずれか一項に記載の分散液。
  10. 前記ノニオン性界面活性剤が、主鎖がエチレン性不飽和モノマーに由来する炭素鎖からなり、側鎖に含フッ素炭化水素基と親水性基とを有する重合体状化合物であり、前記含フッ素炭化水素基が複数の1価含フッ素炭化水素基が結合した3級炭素原子を有する基である、請求項1~9のいずれか一項に記載の分散液。
  11. 請求項1~10のいずれか一項に記載の分散液を金属フィルムの表面上で樹脂層に製膜し、表面に樹脂層を有する金属フィルムを得る、金属積層板の製造方法。
  12. 前記樹脂層の厚さが1~20μmである、請求項11に記載の金属積層板の製造方法。
  13. 請求項11又は12に記載の製造方法で金属積層板を製造し、前記金属フィルムをエッチングしてパターン回路を形成する、プリント基板の製造方法。
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