JP7322946B2 - 液状組成物、強誘電性絶縁シート及びその製造方法 - Google Patents

液状組成物、強誘電性絶縁シート及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、溶融加工性の高いテトラフルオロエチレン系ポリマーと強誘電性無機フィラーとを含む、液状組成物及び強誘電性絶縁シート、及びその製造方法に関する。
携帯電話等の電子機器が小型化及び高機能化するにつれて、プリント配線板に搭載する電子部品を基板内へ埋め込む検討が盛んになされている。
一対の電極間に誘電体層として強誘電性絶縁シートを介挿すれば、小型かつ薄型のキャパシタを構成できる。従来、プリント配線板の埋め込みに使用するキャパシタには、強誘電性絶縁シートとしてセラミックス焼結体を使用するのが主流であった。
しかし、セラミックス焼結体は、可撓性が低く、薄膜化すると脆くなるという問題があった。かかる問題を解決すべく、フルオロポリマーと強誘電性無機フィラーとを含む強誘電性絶縁シートの使用が提案されている(特許文献1~3参照)。
特開2010-180070号公報 特開2013-008724号公報 特開2002-076547号公報
しかし、本発明者らの検討によれば、特許文献1~3の強誘電性絶縁シートは、可撓性又は誘電特性の点で未だ充分ではなかった。また、強誘電性絶縁シートの電子機器への実装に際しては、他の基材(部材)に対する、接合性又は貼合性も求められる。しかし、この点でも、特許文献1~3の強誘電性絶縁シートは、未だ充分ではなかった。
本発明は、可撓性と、高誘電率及び低誘電正接を備えた誘電特性と、接合性又は貼着性とに優れた強誘電性絶縁シートを製造可能な液状組成物の提供を目的とし、かかる液状組成物を使用した強誘電性絶縁シートの製造方法の提供と、可撓性と前記誘電特性と貼着性又は貼合性に優れた強誘電性絶縁シートの提供を目的とする。
本発明は、下記の態様を有する。
[1]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平均粒子径が30μm以下のパウダーと、25℃における誘電率が10以上の無機フィラーと、液状分散媒とを含有する、25℃における粘度が50~10000mPa・sである、液状組成物。
[2]前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、さらにペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位又はヘキサフルオロプロピレンに基づく単位を有するテトラフルオロエチレン系ポリマーである、[1]に記載の液状組成物。
[3]前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位を含む、極性官能基を有するテトラフルオロエチレン系ポリマー、又は、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位を全単位に対して2.0~5.0モル%含む、極性官能基を有さないテトラフルオロエチレン系ポリマーである、[1]又は[2]に記載の液状組成物。
[4]前記パウダーの平均粒子径が、0.05~6μmである、[1]~[3]のいずれかに記載の液状組成物。
[5]前記無機フィラーの含有量が、10質量%以上である、[1]~[4]のいずれかに記載の液状組成物。
[6]前記無機フィラーが、ペロブスカイト型強誘電体フィラー又はビスマス層状ペロブスカイト型強誘電体フィラーである、[1]~[5]のいずれかに記載の液状組成物。
[7]前記無機フィラーが、平均粒子径2μm以下の球状無機フィラー、又は、平均長さ30μm以下かつ平均径2μm以下の繊維状無機フィラーである、[1]~[6]のいずれかに記載の液状組成物。
[8]前記液状分散媒が、非プロトン性極性溶媒である、[1]~[7]のいずれかに記載の液状組成物。
[9]さらに、線膨張係数が10ppm/℃以下であり、かつ25℃における誘電率が10未満である無機フィラーを含む、[1]~[8]のいずれかに記載の液状組成物。
[10]さらに、分散剤を含有する、[1]~[9]のいずれかに記載の液状組成物。
[11]前記[1]~[10]のいずれかに記載の液状組成物を、支持体の表面に塗布し、加熱して前記液状分散媒を除去するとともに前記テトラフルオロエチレン系ポリマーを焼成し、前記テトラフルオロエチレン系ポリマーと前記無機フィラーとを含む層を備えた強誘電性絶縁シートを得る、強誘電性絶縁シートの製造方法。
[12]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と25℃における誘電率が10以上の無機フィラーとを含む、強誘電性絶縁シート。
[13]前記無機フィラーが、ペロブスカイト型強誘電体フィラー又はビスマス層状ペロブスカイト型強誘電体フィラーである、[12]に記載の強誘電性絶縁シート。
[14]厚さが1~100μmである、[12]又は[13]に記載の強誘電性絶縁シート。
[15]誘電率が10以上であり誘電正接が0.1以下である、[12]~[14]のいずれかに記載の強誘電性絶縁シート。
本発明によれば、熱溶融性の高いテトラフルオロエチレン系ポリマーのパウダーを使用するので、高い可撓性及び均一な誘電特性を有する強誘電性絶縁シートが提供される。
以下の用語は、以下の意味を有する。
「液状組成物の粘度」は、B型粘度計を用いて、25℃にて回転数が30rpmの条件下にて測定される、液状組成物の粘度である。測定は3回繰り返し、3回分の測定値の平均値とする。
「液状組成物のチキソ比」とは、回転数が30rpmの条件で測定される粘度η1を回転数が60rpmの条件で測定される粘度η2で除して算出される値である。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。
「パウダーの平均粒子径」は、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)を用いたレーザー回折・散乱法により分析して求められる。すなわち、レーザー回折・散乱法によってパウダーの粒度分布を測定し、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%となる点が平均粒子径である。無機フィラーの平均粒子径に関しても同様である。
「繊維状無機フィラーの平均長さ及び平均径」は、繊維状無機フィラーを、走査型電子顕微鏡の200倍像にて10視野分撮影し、それぞれから計測される値の平均値である。
「ポリマーの溶融温度」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。
「ポリマーの溶融粘度」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値である。
「ポリマーの貯蔵弾性率」は、ISO 6721-4:1994(JIS K7244-4:1999)に基づき測定される値である。
「ポリマーの溶融粘度」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の試料(2g)を0.7MPaの荷重にて測定温度に保持して測定した値である。
「十点平均粗さ(Rzjis)」は、JIS B 0601:2013の附属書JAで規定される値である。
「剥離強度」とは、矩形状(長さ100mm、幅10mm)に切り出した積層体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、長さ方向の片端から積層体に対して90°で、金属箔とポリマー層とを剥離させた際にかかる最大荷重(N/cm)である。
「フィラーの結晶化度」は、X線回折装置により測定される値であり、フィラーのX線回折パターンを結晶質成分から生じる結晶ピーク強度と非晶質成分から生じる非晶質ハロー強度とに分離し、それぞれの積分強度を算出し、下式(1)により算出した値である。
結晶化度(%)=Sc/(Sc+Sa)×100・・・(1)
なお、Scは結晶ピークの積分強度を、Saは非晶質ハローの積分強度を示す。
ポリマーにおける「単位」は、重合反応によってモノマー1分子から直接形成された原子団であってもよく、重合反応によって得られたポリマーを所定の方法で処理して、上記原子団の構造の一部が変換された原子団であってもよい。
本発明の液状組成物は、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(以下、「Fポリマー」とも記す。)を含む平均粒子径が30μm以下のパウダー(以下、「Fパウダー」とも記す。)と、25℃における誘電率が10以上の無機フィラーと、液状分散媒とを含有する。本発明の液状組成物の粘度は、50~10000mPa・sである。
本発明の製造方法は、かかる液状組成物を、支持体の表面に塗布し、加熱して前記液状分散媒を除去するとともにFポリマーを焼成し、Fポリマーと前記無機フィラーとを含む強誘電性絶縁シート(以下、「FEシート」とも記す。)を得る方法である。
本発明の液状組成物は、Fパウダー及び前記無機フィラーを含み、それぞれが分散した、均質性が高く安定性に優れた液状組成物である。その理由としては、Fパウダーが、所定の熱溶融性のFポリマーを含む点と所定の粒径のパウダーである点が挙げられる。かかるFパウダーが液状分散媒中に分散していることにより、液状組成物の粘度が所定の範囲に収束しているだけでなく、概して比重が高く沈降又は凝集し易い前記無機フィラーの分散状態を向上させていると考えられる。かかる分散性の向上は、液状組成物に含まれる前記無機フィラーの含有量が高い場合に一層顕著になる。
加えて、かかる状態の液状組成物からFEシートを製造すると、支持体の表面に形成される液状組成物の被膜(以下、「ウェット膜」とも記す。)中で、パウダー粒子同士が密にパッキングするため、前記無機フィラーが沈着しにくくなり、FEシート中に均一に分散するとも考えられる。また、Fポリマーの溶融性により、FEシート中で、Fポリマーの緻密なマトリックス中に前記無機フィラーが均一に分散した状態となり、接合性又は貼着性を有するシートが形成されるとも考えられる。これらの相乗効果により、FEシートの可撓性が高まり、誘電特性に優れ、接合性又は貼着性を有するFEシートが得られたと推察される。
これに対して、ポリフッ化ビニリデン等の溶媒可溶性フルオロポリマーと前記無機フィラーとを含む液状組成物を使用してFEシートを製造する場合は、前記無機フィラーが該液状の被膜中で沈着しやすく、前記無機フィラーが均一に分散したFEシートが得られず、FEシートの特性が不均一になりやすい。
また、非溶融性の繊維状のテトラフルオロエチレン系ポリマーと前記無機フィラーとの混練物を押出成形してFEシートを製造する場合、混練物の加工性が低く、可撓性の高いFEシートが得られない。また、前記テトラフルオロエチレン系ポリマーと無機フィラーの比重差や低相溶性により、これらを均一に混練するのが難しい。このため、FEシート中で無機フィラーが偏在して、FEシートの特性が不均一になりやすい。さらに、混練の際に、前記テトラフルオロエチレン系ポリマーがフィブリル化しやすく、FEシートの空孔率が増大するため、空気層の存在によりFEシートの誘電特性が向上しにくい。
本発明におけるFポリマーは、テトラフルオロエチレン(以下、「TFE」とも記す。)に基づく単位を有するポリマーである。Fポリマーは、TFEのホモポリマーであってもよく、TFEと、TFEと共重合可能なコモノマーとのコポリマーであってもよい。Fポリマーは、ポリマーを構成する全単位に対して、TFE単位を90~100モル%有するのが好ましい。Fポリマーのフッ素含有量は、70~76質量%が好ましく、72~76質量%がより好ましい。上記範囲のフッ素含有量のFポリマーを使用すれば、FEシートの誘電特性の向上(特に、低誘電正接化)が図られる。
Fポリマーとしては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、TFEとエチレンとのコポリマー(ETFE)、TFEとプロピレンとのコポリマー、TFEとペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)(以下、「PAVE」とも記す。)とのコポリマー(PFA)、TFEとヘキサフルオロプロピレン(以下、「HFP」とも記す。)とのコポリマー(FEP)、TFEとフルオロアルキルエチレン(以下、「FAE」とも記す。)とのコポリマー、TFEとクロロトリフルオロエチレン(CTFE)とのコポリマーが挙げられる。なお、コポリマーは、さらに他のコモノマーに基づく単位を有していてもよい。
Fポリマーの溶融粘度は、380℃において1×10~1×10Pa・sであり、300℃において1×10~1×10Pa・sがより好ましい。かかる溶融粘度のFポリマーから形成されるFEシートは、可撓性が高くかつ加工しやすくなる。このため、かかるFEシートは、電子部品を内蔵する基板の分野においての使用に有利である。
Fポリマーとしては、熱溶融性のFポリマーが好ましく、溶融温度が140~320℃のFポリマーがより好ましく、溶融温度が260~320℃のFポリマーがさらに好ましい。この場合、均一な厚さのFEシートを形成しやすい。また、接合性又は貼着性により優れたFEシートを形成しやすい。
Fポリマーの好適な具体例としては、FEP、PFA、数平均分子量が20万以下であるPTFEが挙げられる。なお、前記PTFEには、TFEと極微量のコモノマー(HFP、PAVE、FAE等。)のコポリマーも包含される。
前記PTFEの数平均分子量は、10以下が好ましく、5万以下がより好ましい。前記PTFEの数平均分子量は、1万以上が好ましい。
なお、数平均分子量は、下式(2)に基づいて算出される値である。
Mn=2.1×1010×ΔHc-5.16 ・・・(2)
式(2)中、Mnは、前記PTFEの数平均分子量を、ΔHcは、示差走査熱量分析法により測定される前記PTFEの結晶化熱量(cal/g)を、それぞれ示す。
Fポリマーは、TFE単位及び官能基を有するFポリマーが好ましい。官能基としては、カルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基、アミノ基及びイソシアネート基が好ましい。官能基は、Fポリマー中の単位に含まれていてもよく、ポリマーの主鎖の末端基に含まれていてもよい。後者のポリマーとしては、重合開始剤、連鎖移動剤等に由来する末端基として官能基を有するポリマーが挙げられる。また、Fポリマーを、プラズマ処理や電離線処理して得られる、官能基を有するFポリマーも挙げられる。
官能基を有するFポリマーとしては、TFE単位及び官能基を有する単位を有するFポリマーが好ましい。官能基を有する単位としては、官能基を有するモノマーに基づく単位が好ましく、カルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基、アミノ基及びイソシアネート基を有するモノマーに基づく単位がより好ましい。
カルボニル基含有基を有するモノマーとしては、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、ビニルエステル及び(メタ)アクリレートが好ましく、酸無水物残基を有する環状モノマーがより好ましく、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特に好ましい。
官能基を有するFポリマーの好適な具体例としては、TFE単位と、HFPに基づく単位、PAVEに基づく単位又はFAEに基づく単位と、官能基を有する単位とを有するFポリマーが挙げられる。
PAVEとしては、CF=CFOCF、CF=CFOCFCF、CF=CFOCFCFCF(PPVE)、CF=CFOCFCFCFCF、CF=CFO(CFFが挙げられる。
FAEとしては、CH=CH(CFF、CH=CH(CFF、CH=CH(CFF、CH=CF(CFH、CH=CF(CFHが挙げられる。
かかるFポリマーは、ポリマーを構成する全単位に対して、TFE単位を90~99モル%、HFPに基づく単位、PAVEに基づく単位又はFAEに基づく単位を0.5~9.97モル%、官能基を有する単位を0.01~3モル%、それぞれ有するのが好ましい。かかるFポリマーの具体例としては、国際公開第2018/16644号に記載されるポリマーが挙げられる。
Fポリマーが官能基(特にカルボニル基含有基)を有する場合、FEシートに他の部材(基板、シート、フィルム等)を接着する際の接合性又は貼着性に、より優れる。また、プリント配線板を有する電子部品を埋め込む層間絶縁層としてFEシートを使用する場合、電子部品との高い接着性が発揮され、電子部品のプリント配線板への固定力が高まる。
Fポリマーの好適な具体例としては、TFE単位及びPAVE単位を含む、極性官能基を有するポリマー(以下、「ポリマー(p1)」とも記す。)、並びに、TFE単位及びPAVE単位を含み、PAVE単位を全単位に対して2.0~5.0モル%含む、極性官能基を有さないポリマー(以下、「ポリマー(p2)」とも記す。)、が挙げられる。これらのポリマーを使用した場合、液状組成物が分散性に一層向上しやすい。また、シートの形成に際して微小結晶が形成されやすく、FEシートが接合性又は貼着性に優れやすい。
ポリマー(p1)としては、TFE単位、PAVE単位及び極性官能基を有するモノマーに基づく単位を含むポリマーが好ましい。このポリマーは、全単位に対して、TFE単位を90~99モル%、PAVE単位を0.5~9.97モル%及び極性官能基を有するモノマーに基づく単位を0.01~3モル%、それぞれ含有するのが好ましい。
また、極性官能基を有するモノマーとしては、無水イタコン酸、無水シトラコン酸及びNAHが好ましい。
ポリマー(p1)の具体例としては、国際公開第2018/16644号に記載されるポリマーが挙げられる。
ポリマー(p2)としては、TFE単位及びPAVE単位のみからなり、全単位に対して、TFE単位を95.0~98.0モル%、PAVE単位を2.0~5.0モル%含有するのが好ましい。
ポリマー(p2)におけるPAVE単位の含有量は、全単位に対して、2.1モル%以上が好ましく、2.2モル%以上がより好ましい。
なお、ポリマー(p2)が極性官能基を有さないとは、ポリマー主鎖を構成する炭素原子数の1×10個あたりに対して、ポリマーが有する極性官能基の数が、500個未満であることを意味する。上記極性官能基の数は、100個以下が好ましく、50個未満がより好ましい。上記極性官能基の数の下限は、通常、0個である。
ポリマー(p2)は、ポリマー鎖の末端基として極性官能基を生じない、重合開始剤や連鎖移動剤等を使用して製造してもよく、極性官能基を有するFポリマー(重合開始剤に由来する極性官能基をポリマーの主鎖の末端基に有するFポリマー等)をフッ素化処理して製造してもよい。フッ素化処理の方法としては、フッ素ガスを使用する方法(特開2019-194314号公報等を参照)が挙げられる。
Fパウダーの平均粒子径は、0.05~6μmが好ましく、0.2~3μmがより好ましい。この範囲において、パウダーの流動性と分散性とが良好となり、パウダー粒子のパッキング効果がより高まり、FEシートの誘電特性がさらに向上する。
F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がより好ましい。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がより好ましい。疎充填嵩密度又は密充填嵩密度が上記範囲にある場合、パウダーのハンドリング性が優れる。
本発明におけるFパウダーは、Fポリマー以外のポリマー成分(芳香族ポリマー等)を含んでいてもよいが、Fポリマーを主成分とするのが好ましい。FパウダーにおけるFポリマーの含有量は、80質量%以上が好ましく、100質量%がより好ましい。また、Fパウダーの表面が、シリカで被覆されていてもよい。
本発明における無機フィラーは、その25℃における誘電率が10以上、好ましくは25以上、より好ましくは50以上である。誘電率の上限は、10000が好ましい。上記範囲の誘電率を有する無機フィラーを使用すれば、FEシートに優れた誘電特性(高誘電率と低誘電正接)を容易に付与できる。なお、本発明における誘電率は、28GHzで測定される誘電率である。
無機フィラーとしては、チタン酸バリウム、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、タンタル酸ビスマスストロンチウム、ニオブ酸ビスマスストロンチウム又はチタン酸ビスマスを含む無機フィラーが好ましい。
無機フィラーとしては、特に誘電率及び電気抵抗率が高いことより、ペロブスカイト型強誘電体フィラー及びビスマス層状ペロブスカイト型強誘電体フィラーが好ましい。
ペロブスカイト型強誘電体フィラーとしては、チタン酸バリウムフィラー、ジルコン酸チタン酸鉛フィラー、チタン酸鉛フィラー、酸化ジルコニウムフィラー、酸化チタンフィラーが挙げられる。ビスマス層状ペロブスカイト型強誘電体フィラーとしては、タンタル酸ビスマスストロンチウムフィラー、ニオブ酸ビスマスストロンチウムフィラー、チタン酸ビスマスフィラーが挙げられる。
無機フィラーの結晶化度は、80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。結晶化度は、100%以下である。かかる場合、無機フィラーは高誘電性に優れるだけでなく、液状組成物の液物性を向上させやすい。
無機フィラーは、表面処理されているのが好ましい。表面処理剤としては、多価アルコール(トリメチロールエタン、ペンタエリストール、プロピレングリコール等)、飽和脂肪酸(ステアリン酸、ラウリン酸等)、飽和脂肪酸エステル、アルカノールアミン、アミン(トリメチルアミン、トリエチルアミン等)、パラフィンワックス、シランカップリング剤、シリコーン、ポリシロキサンが挙げられる。
シランカップリング剤としては、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン及び3-イソシアネートプロピルトリエトキシシランが好ましい。
無機フィラーの比重は、4以上が好ましく、6以上がより好ましい。
無機フィラーの形状は、粒状、針状(繊維状)、板状のいずれであってもよい。無機フィラーの具体的な形状としては、球状、鱗片状、層状、葉片状、杏仁状、柱状、鶏冠状、等軸状、葉状、雲母状、ブロック状、平板状、楔状、ロゼット状、網目状、角柱状が挙げられる。
上述したとおり、本発明の液状組成物は、Fパウダーが均一に分散しているため、無機フィラーが良好に分散し易い。緻密かつ均一に無機フィラーが分散し、誘電特性により優れたFEシートが得られる観点から、無機フィラーとして、微細構造を有する無機フィラーを使用するのが好ましい。
かかる微細構造を有する無機フィラーの好適な具体例としては、平均粒子径2μm以下の球状無機フィラー、及び、平均長さ30μm以下かつ平均径2μm以下の繊維状無機フィラーが挙げられる。
前者の無機フィラーの平均粒子径は、0.05~5μmが好ましく、0.1~3μmがより好ましい。この場合、無機フィラーは、液状組成物及びウェット膜中においてより沈降しにくくなる。
後者の無機フィラーにおいて、平均長さは繊維の平均長さであり、平均径は繊維の平均直径である。平均長さは、1~30μmが好ましく、10~20μmがより好ましい。平均径は、0.1~1μmが好ましく、0.3~0.6μmがより好ましい。
本発明における液状分散媒としては、25℃で液体の極性溶媒が好ましく、プロトン性であってもよく、非プロトン性であってもよい。また、液状分散媒は、水性溶媒であってもよく、非水性溶媒であってもよい。液状分散媒としては、液状組成物の液物性を向上させやすい点から、非プロトン性極性溶媒が好ましい。なお、液状分散媒は、2種以上を併用してもよい。
かかる液状分散媒としては、水、アミド、アルコール、スルホキシド、エステル、ケトン及びグリコールエーテルが好ましく、水、ケトン及びアミドがより好ましく、ケトン及びアミドがさらに好ましい。
液状分散媒の具体例としては、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、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-2-ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、ジオキサン、乳酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、セロソルブ(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等)が挙げられる。
非プロトン性極性溶媒の好適な具体例としては、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン及びN-メチル-2-ピロリドンが挙げられる。
本発明の液状組成物は、各成分の分散性をより向上させる観点から、さらに分散剤を含有するのが好ましい。分散剤は親水性基と疎水性基を有する化合物であり、分散剤としては、フッ素系分散剤、シリコーン系分散剤及びアセチレン系分散剤が好ましく、フッ素系分散剤がより好ましい。分散剤は、ノニオン性であるのが好ましい。
フッ素系分散剤としては、フルオロモノオール、フルオロポリオール、フルオロシリコーン及びフルオロポリエーテルが好ましい。
フルオロポリオールとしては、フルオロ(メタ)アクリレートと水酸基を有する(メタ)アクリレートのコポリマーが好ましく、ポリフルオロアルキル基又はポリフルオロアルケニル基を有する(メタ)アクリレートとポリオキシアルキレンモノオール基を有する(メタ)アクリレートがより好ましい。
フルオロシリコーンは、側鎖の一部にC-F結合を含むポリオルガノシロキサンが好ましい。
フルオロポリエーテルとしては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルの水素原子の一部がフッ素原子に置換された化合物が好ましい。
本発明の液状組成物は、さらに、線膨張係数が10ppm/℃以下であり、かつ25℃における誘電率が10未満である無機フィラー(以下、「第2の無機フィラー」とも記す。)を含むのが好ましい。なお、前記の25℃における誘電率が10以上の無機フィラーを、以下、「第1の無機フィラー」とも記す。本発明の液状組成物が、第2の無機フィラーを含めば、それから形成されるFEシートの熱膨張が一層低減されやすい。
第2の無機フィラーは、第1の無機フィラーに含まれていてもよく、第1の無機フィラーとは別のフィラーとして含まれていてもよい。本発明の液状組成物は分散性に優れたFポリマーを含み、液物性に優れている。そのため、第2の無機フィラーが含まれる場合でも、第2の無機フィラーと第1の無機フィラー間の相互作用による液物性が低下し難い。また、それから形成されるFEシートにおいて、両者が均一分布するため、両者の物性が高度に発現しやすい。
第2の無機フィラーが含まれる場合、本発明の液状組成物中の第2の無機フィラーの割合は、10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましい。第2の無機フィラーの割合は、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましい。第2の無機フィラーを多く含む場合でも、本発明の液状組成物は液物性に優れている。
第2の無機フィラーの25℃における誘電率は、8未満がより好ましい。第2の無機フィラーの25℃における誘電率は、1以上が好ましい。
第2の無機フィラーの線膨張係数は、8ppm/℃以下がより好ましい。第2の無機フィラーの線膨張係数は、0.01ppm/℃以上が好ましい。
第2の無機フィラーとしては、窒化ホウ素及び酸化ケイ素(シリカ)が好ましく、酸化ケイ素(シリカ)がより好ましい。これらの第2の無機フィラーは、焼結体(セラミックス)であってもよい。
第2の無機フィラーとしては、窒化ホウ素フィラー及びシリカフィラーが好ましい。
第2の無機フィラーの平均粒子径は、0.1μm以上が好ましく0.3μm以上がより好ましい。その平均粒子径は、10μm以下が好ましく、6μm以下がより好ましい。平均粒子径が、かかる範囲にあれば、成分間の相互作用が相対的に高まり、液状組成物の分散性が向上しやすい。
第2の無機フィラーの形状としては、球状、鱗片状、板状、繊維状が挙げられる。
第2の無機フィラーが球状である場合、その長径に対する短径の比は、0.8以上1未満が好ましい。この場合、成分間の相互作用が亢進しやすい。
第2の無機フィラーが鱗片状である場合、そのアスペクト比は、5以上が好ましく、10以上がより好ましい。アスペクト比は、1000以下が好ましい。この場合の平均長径(長手方向の直径の平均値)は1μm以上が好ましく、3μm以上がより好ましい。平均長径は、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい。平均短径は、0.01μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましい。平均短径は、1μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましい。この場合、成分間の相互作用が亢進しやすい。
第2の無機フィラーの好適な具体例としては、平均粒子径が0.10μm超かつ1μm以下である球状シリカフィラー(アドマテックス社製の「アドマファイン」シリーズ等)が挙げられる。
さらに、液状組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、他の材料を含んでいてもよい。他の材料は、液状組成物に溶解してもよく、溶解しなくてもよい。
かかる他の材料は、非硬化性樹脂であってもよく、硬化性樹脂であってもよい。
非硬化性樹脂としては、熱溶融性樹脂、非溶融性樹脂が挙げられる。熱溶融性樹脂としては、熱可塑性ポリイミドが挙げられる。非溶融性樹脂としては、硬化性樹脂の硬化物等が挙げられる。
硬化性樹脂としては、反応性基を有するポリマー、反応性基を有するオリゴマー、低分子化合物、反応性基を有する低分子化合物が挙げられる。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、エポキシ基が挙げられる。
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。
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樹脂組成物(BTレジン)、国際公開第2013/008667号に記載される樹脂が挙げられる。
ポリアミック酸は、通常、Fポリマーが有する酸素含有極性基と反応し得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、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]等に記載の化合物が挙げられる。
熱溶融性樹脂としては、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、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレン樹脂、ポリカーボネート、熱可塑性ポリイミド、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリアリールスルホン、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、ポリアリールエーテルケトン、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。
また、かかる他の材料としては、チキソ性付与剤、消泡剤、脱水剤、可塑剤、耐候剤、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、帯電防止剤、増白剤、着色剤、導電剤、離型剤、表面処理剤、粘度調節剤、難燃剤も挙げられる。
本発明の液状組成物の粘度は、75~5000mPa・sが好ましく、100~2000mPa・sがより好ましい。この場合、液状組成物及びウェット膜中における無機フィラーの沈降をより確実に防止できる。また、その塗工性もより優れる。
また、液状組成物のチキソ比は、1.0~2.2が好ましく、1.4~2.2がより好ましく、1.5~2.0がさらに好ましい。この場合、液状組成物の分散性に優れるだけでなく、FEシートの均質性がより向上しやすい。
本発明の液状組成物中のFポリマーの割合は、10質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましい。この割合は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。
本発明の液状組成物中の無機フィラーの割合は、1質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましい。この割合は、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましい。本発明の液状組成物はFパウダーにより、その分散状態が高度に安定しているため、無機フィラーを多量に含んでも、分散性に優れる。
本発明の液状組成物中の液状分散媒の割合は、10質量%以上が好ましい。この割合は、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましい。
本発明の液状組成物が分散剤を含む場合、その割合は、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。
本発明の液状組成物が前記第2の無機フィラーを含む場合、本発明の液状組成物は、Fポリマー、第1の無機フィラー及び第2の無機フィラーを、この順に、10~60質量%、10~50質量%、10~50質量%含むのが好ましい。第1の無機フィラー及び第2の無機フィラーを多量に含む、かかる態様においても、本発明の液状組成物は分散性に優れる。
本発明の強誘電性絶縁シートの製造方法において、まず、本発明の前記液状組成物を支持体表面に塗布して、支持体表面にウェット膜を形成する。次いで、ウェット膜を加熱して、ウェット膜から液状分散媒を除去するとともに、Fポリマーを焼成して、支持体上に積層されたFEシートを得る。その後、必要により、支持体とFEシートを分離して、単体のFEシートを得ることができる。
本発明の製造方法の製造目的物は、支持体とFEシートとの積層体であってもよく、支持体から分離された単体のFEシートであってもよい。
支持体としては、支持体とFEシートとの積層体からFEシートを除去しうる、剥離性の支持体であってもよく、非剥離性の支持体であってもよい。
剥離性表面を有する支持体としては、Fポリマーの焼成時にFポリマーが融着しがたい材料からなるシートやフィルム、剥離性の表面処理が施されたシートやフィルム、等が挙げられる。場合によっては、積層体から溶剤やエッチング剤等で除去しうる材料からなる支持体であってもよい。非剥離性の支持体としては、Fポリマーの焼成時にFポリマーが融着しやすい材料からなるシートやフィルムが挙げられる。
支持体の材料としては、金属、ガラス等の無機質材料、耐熱樹脂や硬化性樹脂の硬化物等の耐熱性樹脂等が挙げられる。
本発明の製造方法における支持体としては、金属材料からなるフィルムやシート(以下、「金属箔」とも記す。)が好ましく、製造目的物としては金属箔上に存在するFEシートであることが好ましい。また、金属箔上に存在するFEシートはエッチング剤により金属箔を除去して、単体のFEシートとすることもできる。
支持体に金属箔を使用すれば、積層体としてFEシート付金属箔(樹脂層付金属箔)が得られる。以下、この積層体におけるFEシート層を「樹脂層」とも記す。かかる積層体において金属箔を、エッチング等により、回路パターンに加工すれば、プリント配線板が得られる。この場合、樹脂層の厚さは、1~50μmが好ましく、2~15μmがより好ましい。この範囲において、積層体をプリント配線板に加工した際の電気特性と反り抑制とをバランスさせやすい。
また、樹脂層の金属箔と反対側の面に他の金属箔を接合すれば、薄型のキャパシタを作製できる。かかるキャパシタを使用して、不揮発性メモリ(FeRAM)を構成してもよい。この場合、樹脂層の厚さは、0.01~50μmが好ましく、0.1~15μmがより好ましい。
金属箔を構成する金属としては、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金(42合金も含む)、アルミニウム、アルミニウム合金が挙げられる。
金属箔としては、銅箔が好ましく、表裏の区別のない圧延銅箔又は表裏の区別のある電解銅箔が好ましい。なお、金属箔は、中間層を介してキャリア上に積層されたキャリア付き金属箔であってもよい。
また、金属箔は、上記金属で構成された基材層(例えば、銅箔)と、金属粒子(粗化粒子)で構成された粗化処理層とを有する積層構造であってもよい。この場合、粗化処理層の表面が金属箔の表面を構成する。
金属粒子は、金属又は金属合金で形成されるのが好ましく、銅、ニッケル、コバルト又はこれらの1種以上を含む合金で形成されるのがより好ましい。
かかる積層構成の金属箔においては、粗化処理層の表面に、金属粒子の形状を反映した微小な凹凸が形成されやすい。このため、FEシートと金属箔との密着性を向上できる。
金属箔の表面の十点平均粗さは、0.1~2.5μmが好ましく、0.3~2μmがより好ましい。この場合、積層体をプリント配線板に加工した場合でも、伝送損失を抑制できる。粗化処理層は、電気めっき法や、金属箔表面のドライエッチング又はウェットエッチングにより、形成できる。
また、金属箔は、各種特性を向上させる観点から、耐熱処理層、防錆処理層及びクロメート処理層のうちの少なくとも1つの層を備えてもよい。金属箔が積層構成である場合、これらの層は、粗化処理層の基材層と反対側の面、又は粗化処理層と金属箔との間に設けられる。耐熱処理層、防錆処理層又はクロメート処理層が金属箔の最外層を構成する場合、その表面が金属箔の表面を構成する。
金属箔の厚さは、積層体の用途に応じて適宜決定され、積層体をプリント配線板に加工して使用する場合には、1~50μmが好ましい。また、極薄の金属箔と、支持金属箔とを積層した積層金属箔を使用する場合、極薄の金属箔の厚さは、2~5μmが好ましい。
液状組成物を支持体の表面に付与する方法としては、支持体の表面に液状組成物からなる安定したウェット膜が形成される方法であればよく、塗布法、液滴吐出法、浸漬法が挙げられ、塗布法が好ましい。塗布法を用いれば、簡単な設備で効率よく金属箔の表面にウェット膜を形成できる。
塗布法としては、スプレー法、ロールコート法、スピンコート法、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、グラビアオフセット法、ナイフコート法、キスコート法、バーコート法、ダイコート法、ファウンテンメイヤーバー法、スロットダイコート法が挙げられる。
ウェット膜形成後、ウェット膜を加熱して、液状組成物中の液状分散媒が揮発する温度で保持し、ウェット膜を乾燥し、次いで、乾燥後の膜を、液状分散媒を揮発させた温度を上回る温度で保持して、パウダーを焼成するのが好ましい。具体的には、液状分散媒の沸点以上の温度にて保持した後に、パウダーを焼成するのが好ましい。
乾燥は、一定温度にて1段階で行ってもよく、異なる温度にて2段階以上で行ってもよい。乾燥の方法としては、オーブンを用いる方法、通風乾燥炉を用いる方法、赤外線等の熱線を照射する方法が挙げられる。乾燥は、常圧下および減圧下のいずれの状態で行ってもよい。また、乾燥雰囲気は、酸化性ガス雰囲気(酸素ガス等)、還元性ガス雰囲気(水素ガス等)、不活性ガス雰囲気(ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、窒素ガス等)のいずれであってもよい。
焼成の方法としては、オーブンを用いる方法、通風乾燥炉を用いる方法、赤外線等の熱線を照射する方法が挙げられ、これらの方法は組み合わせてもよい。なお、得られる積層体の表面の平滑性を高めるために、加熱板、加熱ロール等で乾燥物を加圧してもよい。
焼成は、常圧下および減圧下のいずれの状態で行ってよい。また、金属箔、形成されるFEシートのそれぞれの酸化劣化を抑制する観点から、焼成雰囲気は、還元性ガス雰囲気又は不活性ガス雰囲気であることが好ましい。
焼成温度は、Fポリマーの種類に応じて設定され、180℃~400℃が好ましく、260~380℃がより好ましい。焼成温度は、焼成雰囲気の温度を意味する。焼成時間は、1~15分間が好ましい。
金属箔を除去する場合、金属箔の除去は、ウェットエッチングにより行うのが好ましい。ウェットエッチングによれば、金属箔を正確かつ充分に除去できる。
また、この場合、ウェットエッチングは、酸溶液を用いて行うのが好ましい。Fポリマーが上記官能基として加水分解性の酸無水物基を有する場合、酸溶液により官能基が活性化するので、FEシートの接着性がより向上する。ここで、官能基の活性化の一例としては、酸無水物基の1,2-ジカルボン酸基への変換が挙げられる。
酸溶液には、塩酸(塩化水素水溶液)、硝酸水溶液及びフッ酸(フッ化水素水溶液)のうちの少なくとも1種を使用できる。
得られる単体のFEシートは、2つの基材を接着するための接着層、層間絶縁膜、ソルダーレジスト層、カバーレイフィルム等として使用可能である
本発明によれば、Fポリマーと25℃における誘電率が10以上の無機フィラーとを含む、FEシートが提供される。本発明のFEシートは、支持体を別に有する積層体であってもよく、単独シートであってもよい。
FEシートにおける、Fポリマーと前記無機フィラーとは、好適な態様も含めて、本発明の液状組成物と同様である。
本発明のFEシートは、Fポリマーから形成される緻密膜中に強誘電体である無機フィラーが高度に分散したシートであり、可撓性と、高誘電率及び低誘電正接を備えた誘電特性と、接合性又は貼合性とに優れたシートである。
本発明のFEシートの厚さは、1~100μmが好ましく、3~80μmがより好ましい。
本発明のFEシートの誘電率は、10以上が好ましい。
本発明のFEシートの誘電正接は、0.1以下が好ましく、0.05以下がより好ましく、0.01以下がさらに好ましい。
金属箔等の他の基材(部材)に対するFEシートの剥離強度は、10N/cm以上が好ましく、15N/cm以上がより好ましい。なお、剥離強度の上限は、通常、20N/cmである。
FEシートの反り率は、25%以下が好ましく、7%以下が特に好ましい。この場合、積層体をプリント配線板等に加工しやすい。
FEシートの寸法変化率は、±1%以下が好ましく、±0.2%以下が特に好ましい。この場合、FEシートを多層化しやすい。
本発明のFEシートは、その表面が接着性に優れるため、他の基板と容易かつ強固に接着できる。
FEシートの表面に他の基材を積層する方法としては、FEシートと他の基板とを熱プレスする方法が挙げられる。
例えば、他の基板がプリプレグである場合のプレス温度は、Fポリマーの溶融温度以下が好ましく、120~300℃がより好ましい。
熱プレスは、気泡混入を抑制し、酸化による劣化を抑制する観点から、20kPa以下の真空度で行うのが特に好ましい。
また、熱プレス時には前記真空度に到達した後に昇温するのが好ましい。これにより、FEシートが軟化する前の状態、すなわち一定程度の流動性が発現する前の状態にて圧着できるので、気泡の発生を防止できる。
熱プレスにおける圧力は、基板の破損を抑制しつつ、FEシートと基板とを強固に密着させる観点から、0.2~10MPaが好ましい。
以上、本発明の液状組成物及びFEシート、その製造方法について説明したが、本発明は、上述した実施形態の構成に限定されない。
例えば、本発明の液状組成物及びFEシートは、上述した実施形態の構成において、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FEシートの製造方法は、上述した実施形態の構成において、他の任意の工程を追加してもよいし、同様の機能を発揮する任意の工程と置換されてもよい。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
1.各成分及び各部材の準備
[ポリマー]
Fポリマー1:TFEに基づく単位、NAHに基づく単位及びPPVEに基づく単位を、この順に98.0モル%、0.1モル%、1.9モル%含むコポリマー(溶融温度:300℃、380℃の溶融粘度:3×10Pa・s)
Fポリマー2:TFEに基づく単位及びPPVEに基づく単位を、この順に97.5モル%、2.5モル%含む、官能基を有さないコポリマー(溶融温度:305℃、380℃の溶融粘度:3×10Pa・s)
PTFE1:TFEのホモポリマー(溶融温度:327℃、380℃の溶融粘度:2×10Pa・s以上)
PVDF1:溶媒可溶型のポリフッ化ビニリデン
[パウダー]
Fパウダー1:平均粒子径が2.6μmである、Fポリマー1からなるパウダー
Fパウダー2:平均粒子径が18.8μmである、Fポリマー2からなるパウダー
Fパウダー3:平均粒子径が7.2μmである、PTFE1からなるパウダー
[第1の無機フィラー]
無機フィラー1:平均粒子径が0.4μm、誘電率が91、fQ値が5000である、チタン酸バリウムの球状の強誘電フィラー(共立マテリアル株式会社製、「HF-90D」)。なお、fは周波数(GHz)であり、Qは誘電正接の逆数(1/tanδ)である。
無機フィラー2:平均長さが15μm、平均径が0.5μm、誘電率が90である、チタン酸バリウムの繊維状の強誘電フィラー
[第2の無機フィラー]
無機フィラー3:平均粒子径が5.2μm、誘電率が4、線膨張係数が0.5ppm/℃である、シリカフィラー
[金属箔]
金属箔1:厚さが18μm、十点平均粗さが1.0μmである、電解銅箔
2.分散液の調製及び積層体の製造
(例1)
38.5質量部のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)と、1.5質量部のノニオン性のフルオロポリオールと、30質量部のFパウダー1と、30質量部の無機フィラー1とをポットに投入した後、ポット内にジルコニアボールを投入した。その後、150rpmにて1時間、ポットをころがし、Fパウダー1及び無機フィラー1をNMPに分散させて分散液1を調製した。
次に、金属箔1の表面に、分散液1をダイコート法によりロールツーロールで塗工して、ウェット膜を形成した。次いで、このウェット膜が形成された金属箔1を、140℃にて5分間、乾燥炉に通し、加熱により乾燥させた。その後、窒素オーブン中で、乾燥膜を380℃にて10分間、加熱焼成した。これにより、金属箔1の表面にFEシートが形成された積層体1を製造した。なお、FEシートの厚さは50μmであった。
(例2)
無機フィラー1を無機フィラー2に変更した以外は、例1と同様にして、分散液2を調製し、積層体2を製造した。
(例3)
Fパウダー1をFパウダー2に変更した以外は、例1と同様にして、分散液3を調製し、積層体3を製造した。
(例4(比較例))
Fパウダー1をFパウダー3に変更した以外は、例1と同様にして、分散液4を調製し、積層体4を製造した。
(例5(比較例))。
Fパウダー1をPVDF1に変更した以外は、例1と同様にして、分散液5を調製し、積層体5を製造した。なお、分散液5では、PVDF1がNMPに溶解し、無機フィラー1がNMPに分散した。
3.評価及び測定
3-1.粘度の測定
各分散液の粘度を、B型粘度計を用いて、25℃にて回転数が30rpmの条件下にて測定した粘度である。測定は3回繰り返し、3回分の測定値の平均値とした。
3-2.分散度の評価
各分散液について、K 5600-2-5:1999(ISO 1524:1983)に準拠し、粒ゲージ0-50(Allgood社製)で分散度を、以下の評価基準に従って評価した。
[評価基準]
○(良) :凝集体は確認されなかった。
△(可) :15μmの範囲から凝集体が確認された。
×(不可):40μmの範囲から凝集体が確認された。
3-3.誘電率及び誘電正接の測定
各積層体の金属箔1を、塩化第二鉄水溶液でエッチングして、単体のFEシートを得た。このFEシートを洗浄した後、100℃のオーブンで2時間乾燥した。乾燥後のFEシートを、24℃50%RHの環境下に24時間放置した後、SPDR(スプリットポスト誘電体共振器)及びネットワークアナライザーを使用して、28GHzにおける誘電率及び誘電正接を測定した。
3-4.ピール強度の測定
各積層体の金属箔1を、2mm幅の帯状部分が残存するように、不要な部分を塩化第二鉄水溶液でエッチングした。その後、帯状部分を角度90°、速度50mm/minでFEシートから剥離する際の剥離強度を測定し、ピール強度とした。
3-5.埋め込み性の評価
基材としてのポリイミドフィルム上に10個の0402チップ抵抗(0.4mm×0.2mm×高さ0.13mm)を載置した。全てのチップ抵抗を覆うように、ポリイミドフィルムに4枚のFEシートを重ね、さらにその上に金属箔1を重ねた状態で、真空プレスした。なお、プレス条件を360℃×10分、圧力を2MPaとした。その後、各チップ抵抗が埋設された部分の断面について空孔の有無を確認して、以下の評価基準に従って評価した。
[評価基準]
○(良) :空孔は確認されない。
△(可) :チップ抵抗の端部とポリイミドフィルムとの境界部にのみ空孔が確認される。
×(不可):チップ抵抗とポリイミドフィルムとの境界部に広く空孔が確認される。
以上の結果を表1に示す。
上記測定等の結果を表1に示す。
Figure 0007322946000001
(例6)
NMPの量を43.5質量部に、Fパウダー1の量を25質量部に、無機フィラー1の量を15質量部にし、さらに無機フィラー3の15質量部を配合する以外は、例1と同様にして、分散液6を調製し、積層体6を製造した。
(例7)
NMPの量を48.5質量部に、Fパウダー1の量を25質量部に、無機フィラー1の量を25質量部に変更した以外は、例1と同様にし、分散液7を調整して、積層体7を製造した。
(例8)
Fパウダー1をFパウダー3に変更し、NMPの量を43.5質量部に、無機フィラー1の量を15質量部にして、さらに無機フィラー3の15質量部を配合する以外は、例1と同様にして、分散液8を調製して、積層体8を製造した。
前記例1~5と同様に、分散液6~8について、25℃における粘度の測定、分散度の評価、誘電率及び誘電正接の測定を行った。
さらに、積層体6及び積層体7のそれぞれから、上記誘電率及び誘電正接の測定の場合と同様にして、単体のFEシートを得た。このFEシートを、洗浄し、180mm角に切り出し、JIS C 6471:1995に規定される測定方法にしたがって、25℃~260℃の範囲における、線膨張係数を測定した。
上記測定等の結果を表2に示す。
Figure 0007322946000002
例1及び例2のFEシートは、高誘電率でありながら、埋め込み性(可撓性)に優れていた。また、その効果は、強誘電性無機フィラーの形状に依存しないことも確認できた。
一方、例4では溶融粘度の高いPTFEを使用したため、液状組成物が顕著に増粘し、ピール強度及び埋め込み性が顕著に低下したFEシートしか得られなかった。
また、例5では溶媒可溶型のPVDFを使用したため、誘電正接が高く、ピール強度及び埋め込み性が低下したFEシートしか得られなかった。
また、第1の無機フィラーと第2の無機フィラーをそれぞれ高濃度に含む分散液6は分散性に優れており、電気特性に優れ、かつ、熱膨張し難いFEシートが、それから得られた。一方、例8では溶融粘度の高いPTFEを使用したため、液状組成物の分散状態が悪く、それからFEシートを形成するのが困難であった。
本発明の強誘電性絶縁シートは、誘電率が高く誘電正接が低く、可撓性と接合性とに優れるため、フレキシブル多層プリント配線板に内蔵されるキャパシタの誘電体層として好適である。
なお、2019年03月12日に出願された日本特許出願2019-044626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 (11)

  1. 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平均粒子径が30μm以下のパウダーと、25℃における誘電率が10以上の第1の無機フィラーと、第2の無機フィラーと、液状分散媒とを含有
    前記第1の無機フィラーが、ペロブスカイト型強誘電体フィラー又はビスマス層状ペロブスカイト型強誘電体フィラー、かつ、平均粒子径2μm以下の球状無機フィラー又は平均長さ30μm以下かつ平均径2μm以下の繊維状無機フィラーであり、
    前記第2の無機フィラーが、窒化ホウ素又は酸化ケイ素(シリカ)であり、かつ、平均粒子径が0.1μm以上10μm以下の無機フィラーであり、
    前記パウダー、前記第1の無機フィラー及び前記第2の無機フィラーを、この順に、10~60質量%、10~50質量%、10~50質量%含み、
    25℃における粘度が50~10000mPa・sである、液状組成物。
  2. 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、さらにペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位又はヘキサフルオロプロピレンに基づく単位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に記載の液状組成物。
  3. 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位を含む、極性官能基を有するテトラフルオロエチレン系ポリマー、又は、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位を全単位に対して2.0~5.0モル%含む、極性官能基を有さない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2に記載の液状組成物。
  4. 前記パウダーの平均粒子径が、0.05~6μmである、請求項1~3のいずれか1項に記載の液状組成物。
  5. 前記液状分散媒が、非プロトン性極性溶媒である、請求項1~のいずれか1項に記載の液状組成物。
  6. 前記第2の無機フィラーが、線膨張係数が10ppm/℃以下であり、かつ25℃における誘電率が10未満である請求項1~のいずれか1項に記載の液状組成物。
  7. さらに、分散剤を含有する、請求項1~のいずれか1項に記載の液状組成物。
  8. 請求項1~のいずれか1項に記載の液状組成物を、支持体の表面に塗布し、加熱して前記液状分散媒を除去するとともに前記テトラフルオロエチレン系ポリマーを焼成し、前記テトラフルオロエチレン系ポリマーと前記第1の無機フィラーと前記第2の無機フィラーとを含む層を備えた強誘電性絶縁シートを得る、強誘電性絶縁シートの製造方法。
  9. 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と25℃における誘電率が10以上の第1の無機フィラーと、第2の無機フィラーとを含
    前記第1の無機フィラーが、ペロブスカイト型強誘電体フィラー又はビスマス層状ペロブスカイト型強誘電体フィラー、かつ、平均粒子径2μm以下の球状無機フィラー又は平均長さ30μm以下かつ平均径2μm以下の繊維状無機フィラーであり、
    前記第2の無機フィラーが、窒化ホウ素又は酸化ケイ素(シリカ)であり、かつ、平均粒子径が0.1μm以上10μm以下の無機フィラーであり、
    前記テトラフルオロエチレン系ポリマー、前記第1の無機フィラー及び前記第2の無機フィラーを、この順に、10~60質量%、10~50質量%、10~50質量%含む、強誘電性絶縁シート。
  10. 厚さが1~100μmである、請求項に記載の強誘電性絶縁シート。
  11. 誘電率が10以上であり誘電正接が0.1以下である、請求項9又は10に記載の強誘電性絶縁シート。
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