JP7445181B2 - フッ素樹脂長尺フィルム、金属張積層板及び回路用基板 - Google Patents
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Description
フッ素樹脂として、不安定官能基数を低減した樹脂は、公知である(特許文献4)
不安定官能基数が炭素数1×106あたり350個未満のフッ素樹脂から構成され、面全体の平均膜厚(a)に対して、フィルム幅方向5mm毎での走行方向12点の平均膜厚の最大値(b)と面全体の膜厚平均との差(b-a)が2μm以内であることを特徴とするフッ素樹脂長尺フィルムである。
上記フッ素樹脂は、不安定官能基数が炭素数1×106あたり20個未満であることが好ましい。
上記フッ素樹脂長尺フィルムは、金属張積層板用であることが好ましい。
金属箔と、フッ素樹脂フィルムとの接着強度は、0.8N/mm以上であることが好ましい。
本開示は、上述した金属張積層体を有することを特徴とする回路用基板でもある。
公知のフッ素樹脂フィルムにおいては、実際に金属箔等と貼り付けて使用する場合に、フィルムの変形が生じて、均一に貼り合わせることが困難であった。特に電気・電子分野において使用する積層板は、貼り合わせの均一性が不充分であると、その電気的性質に影響を与えることが明らかとなった。
また、このフィルムを用いて積層体にした場合、フィルムのゆるみ・シワの対策として、フィルムに張力を張って積層する必要が生じる為、残留歪みが発生し、積層体がカールしてしまう。さらに、プリント基板等に使用した場合は、貼り合わせの不均一性、信号線の断線の原因ともなる。
本開示のフッ素樹脂フィルムは、長尺フィルムである。長尺であるとは、長さが3m以上であることを意味する。フィルムの幅は特に限定されるものではないが、20cm以上であることが好ましく、50cm以上であることが更に好ましく、120cm以上であることが最も好ましい。また、ロールフィルムであることが好ましい。
上記厚みは、以下で詳述する、面全体の膜厚平均を意味する。
当該要件は、ゲージバンドが存在しないことを具体的な数値として示したものである。より具体的には、膜厚平均と比べて、極端に厚い箇所が存在しないことを意味する。このようなパラメータの測定にあたっては、幅方向に、5mmごとに、走行方向に対して20cmごとに12箇所厚みを測定する。そして、同一の幅方向について、走行方向について12箇所の厚みを平均する。これらの値が、幅方向に5mmごとにそれぞれ測定した走行方向の膜厚平均となる。
このようなフィルムを得る方法については、後述する。
本開示のフッ素樹脂フィルムを構成するフッ素樹脂は、不安定官能基数がフッ素樹脂の主鎖炭素数1×106あたり350個未満である。すなわち、当該フッ素樹脂は不安定官能基数が少ないものである。フッ素樹脂は、重合反応時において不安定官能基が生じやすく、このような不安定官能基は、フィルム成型時の熱溶融によってガスを発生しやすい。このようなガス発生がフッ素樹脂フィルムの厚みムラの原因となりえるため、このような不安定官能基が少ないフッ素樹脂からなるものであることが好ましい。
本開示のフッ素樹脂は、不安定官能基数が炭素数1×106あたり350個未満である。
このように不安定官能基数が小さいことで、溶融成型時のガス発生が抑制され、Tダイのスリット付近に滞留するガスを原因とする溶融樹脂の偏流による偏肉を抑制することができる。
この差スペクトルに現れる特定の官能基の吸収ピークから、下記式(A)に従って、上記フッ素樹脂における炭素原子1×106個あたりの不安定官能基数を算出する。
N=I×K/t (A)
I:吸光度
K:補正係数
t:フィルムの厚さ(mm)
これら溶融成形可能なフッ素樹脂の中でも、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)が好ましい。
上記FEPは、MFRが0.01~100g/10分であることが好ましく、0.1~50g/10分であることがより好ましく、1~40g/10分であることが更に好ましく、1~30g/10分であることが特に好ましい。
本開示のフッ素樹脂長尺フィルムは、上述したような不安定官能基数が少ないフッ素樹脂を使用することに加えて、その製造方法において、均一性を高めることが必要となる。本開示のフッ素樹脂長尺フィルムは、その製造において、溶融した樹脂をTダイから押し出すことによってこれをフィルム形状に成形し、冷却後、これを巻き取ることによって製造する押出溶融成形によるものが一般的である。
本開示のフィルムは、180℃×3分間熱処理した後にその片面又は両面の表面状態をESCAによって測定した際の酸素元素比率が1.5atomic%以上であってもよい。上記酸素原子比率は、1.8atomic%以上であることがより好ましく、2.0atomic%以上であることが更に好ましい。
誘電正接を上記範囲内のものとするためには、不安定官能基が少ない樹脂を使用することが好ましく、フッ素化処理を行ったフッ素樹脂を使用することがより好ましい。
本開示のフッ素樹脂フィルムは、上述した表面処理を行った後、アニール処理を施すものであってもよい。上述したように、本開示のフッ素樹脂フィルムは、金属箔との貼り合わせ時のよる寸法安定性を有するものであることが求められる。したがって、加熱時の収縮率が低いものであることが好ましい。
なお、粗化処理が本開示において要求される性能を低下させるおそれがある場合は、必要に応じて金属箔表面に電着させる粗化粒子を少なくしたり、粗化処理を行わない態様としたりすることもできる。
上記ガラス繊維からなる布帛層は、樹脂を含浸させたプリプレグの状態であってもよい。
更に、ガラス繊維からなる布帛にフッ素樹脂組成物を含侵させてプリプレグを作成したものであってもよい。このようにして得られたプリプレグに対して、更に、本開示のフッ素樹フィルムを積層したものであってもよい。この場合、プリプレグを作成する際に使用するフッ素樹脂組成物としては特に限定されるものではなく、本開示のフッ素樹脂フィルムを使用することもできる。
耐熱性樹脂フィルムおよび熱硬化性樹脂フィルムは強化繊維を含んでいても良い。強化繊維としては特に限定されないが、例えばガラスクロス、とくに低誘電タイプのものが好ましい。
耐熱性樹脂フィルムおよび熱硬化性樹脂フィルムの誘電特性、線膨張係数、吸水率などの特性は特に限定されないが、たとえば、20GHzにおける誘電率は3.8以下が好ましく、3.4以下がより好ましく、3.0以下が更に好ましい。20GHzにおける誘電正接は、0.0030以下が好ましく、0.0025以下がより好ましく、0.0020以下が更に好ましい。線膨張係数は100ppm/℃以下が好ましく、70ppm/℃以下がより好ましく、40ppm/℃以下が更に好ましい。吸水率は1.0%以下が好ましく、0.5%以下がより好ましく、0.1%以下が更に好ましい。
共重合組成TFE/PPVE=98.6/1.4、MFR15.2g/10分、融点309.5℃のペレットを用いて、360℃の押出機に投入し、1700mm幅のTダイから押出して金属冷却ロールに引取り、更に巻取り芯に巻取り1300mm幅、50μm厚みのロールフィルムを製膜した。その際のエアギャップは60mmと設定した。更にフィルム両面にコロナ処理を行い、不安定官能基数が324(個/炭素数106)のロールフィルムを得た。なお、コロナ処理は、押出で得られたロールフィルム両面に表面処理(コロナ放電装置の放電電極とロール状接地電極の近傍に酢酸ビニルが0.50容量%含まれる窒素ガスを流しながら、フィルムをロール状接地電極に添わせて連続的に通過させ、放電量1324W・min/m2でフィルムの両面をコロナ放電処理)を行った。
実施例1に対して、共重合組成TFE/PPVE=98.2/1.8、MFR15.8g/10分、融点305.3℃のペレットを用いた点以外は同じとした。また、フィルム両面にコロナ処理を行い、不安定官能基数が307(個/炭素数106)のロールフィルムを得た。
更に180℃2分で搬送張力0.5Nの張力をかけてアニール処理を施した。
そのロールフィルムを巻きだして、長さ15cm×幅15cmにカットし、一方の表面に同じ大きさの電解銅箔CF-T9DA-SV18(厚み18μm/Rz0.85μm)(福田金属箔粉工業株式会社社)を貼り合わせた後、真空プレス機を用いて銅張積層板を得た。
実施例2に対して、25μm厚みのロールフィルムを製膜した以外は同じとした。
実施例3に対して、12.5μm厚みのロールフィルムを製膜した以外は同じとした。
実施例1に対して、共重合組成TFE/PPVE=97.5/2.5、MFR21.0g/10分、融点303℃、ガラス転移温度93℃のペレットを用いた点以外は同じとした。また、フィルム両面にコロナ処理を行い、不安定官能基数が201(個/炭素数106)のロールフィルムを得た。
実施例1に対して、共重合組成TFE/PPVE=97.7/2.3、MFR14.6g/10分、融点300.9℃のペレットを用いた点以外は同じとした。また、フィルム両面にコロナ処理を行い、不安定官能基数が192(個/炭素数106)のロールフィルムを得た。
実施例1に対して、共重合組成TFE/PPVE/HFP=98.5/1.1/0.4、MFR24.0g/10分のペレットを用いた点以外は同じとした。また、フィルム両面にコロナ処理を行い、不安定官能基数が126(個/炭素数106)のロールフィルムを得た。
実施例7に対して、25μm厚みのロールフィルムを製膜した以外は同じとした。
実施例7に対して、12.5μm厚みのロールフィルムを製膜した以外は同じとした。
実施例1に対して、共重合組成TFE/PPVE=97.7/2.3、MFR14.8g/10分、融点300.9℃のペレットを用いた点以外は同じとした。また、フィルム両面にコロナ処理を行い、不安定官能基数が38(個/炭素数106)のロールフィルムを得た。
実施例1に対して、共重合組成TFE/PPVE=97.4/2.6、MFR25.0g/10分、融点304℃、ガラス転移温度93℃のペレットを用いた点以外は同じとした。また、フィルム両面にコロナ処理を行い、不安定官能基数が15(個/炭素数106)のロールフィルムを得た。
実施例1に対して、共重合組成TFE/PPVE=97.7/2.3、MFR15.0g/10分、融点300.9℃のペレットを用いた点以外は同じとした。また、フィルム両面にコロナ処理を行い、不安定官能基数が8(個/炭素数106)のロールフィルムを得た。
実施例12に対して、25μm厚みのロールフィルムを製膜した以外は同じとした。
実施例12に対して、12.5μm厚みのロールフィルムを製膜した以外は同じとした。
実施例12に対して、1000mm幅のTダイから押出して金属冷却ロールに引取り、更に巻取り芯に巻取り500mm幅のロールフィルムを製膜した以外は同じとした。
実施例15に対して、25μm厚みのロールフィルムを製膜した以外は同じとした。
実施例15に対して、12.5μm厚みのロールフィルムを製膜した以外は同じとした。
実施例15に対して、エアギャップを50mmにした以外は同じとした。
実施例15に対して、エアギャップを70mmにした以外は同じとした。
実施例15に対して、エアギャップを80mmにした以外は同じとした。
実施例2に対して、エアギャップを70mmにした以外は同じとした。また、フィルム両面にコロナ処理を行い、不安定官能基数が307(個/炭素数106)のロールフィルムを得た。
実施例1に対して、共重合組成TFE/PPVE=98.2/1.8、MFR14.0g/10分のペレットを用いた点以外は同じとした。また、フィルム両面にコロナ処理を行い、不安定官能基数が390(個/炭素数106)のロールフィルムを得た。
比較例4に対して、25μm厚みのロールフィルムを製膜した以外は同じとした。
比較例4に対して、12.5μm厚みのロールフィルムを製膜した以外は同じとした。
実施例1に対して、共重合組成TFE/PPVE=97.2/2.8、MFR64.0g/10分、融点284℃、ガラス転移温度90℃のペレットを用いた点以外は同じとした。また、フィルム両面にコロナ処理を行い、不安定官能基数が507(個/炭素数106)のロールフィルムを得た。
(フッ素樹脂の主鎖炭素数1×106あたりの不安定官能基数)
FT-IR Spectrometer 1760X(Perkin-Elmer社製)を用いて分析を行った。
DVA-220(アイティー計測制御株式会社製)を用いた動的粘弾性測定を行い求めた。サンプル試験片として、長さ25mm、幅5mm、厚み0.2mmの圧縮成形シートを用いて、昇温速度5℃/分、周波数10Hzで測定し、tanδ値のピークにおける温度をガラス転移温度とした。
金尺を用いて測定した。
厚みは、図1に示したように、同一幅方向に対して、5mmごとに膜厚を測定した。計測は山文電気製卓上型オフライン接触厚み計測装置を用いた。さらに、走行方向に向かって、20cmごとに12箇所の厚みを、5mmごとに膜厚を測定した。このように測定したすべての膜厚の平均を「面の平均膜厚」(a)として表中に示した。さらに、幅方向に対して同一値において、走行方向に対して測定した12か所の厚みの平均値をそれぞれ算出し、その最大値(b)と面の平均膜厚(a)との差を算出した。
Tダイスから溶融樹脂が出てくるリップ先端から、最初のロールに溶融樹脂が接触する距離を金尺で測定。
成形されたロールフィルムを温度湿度が管理されてない倉庫に保管し、1か月放置後でのロールフィルムのゲージバンドを評価した。ロールフィルムのゲージバンドの評価方法としては、目視によりゲージバンドが発生していれば有、発生していなければ無とした。
予熱なしまたはガラス転移温度以上融点未満で予熱したフッ素樹脂フィルムを用い、銅箔/フッ素樹脂フィルムの順に重ね、真空ヒートプレスにて作製した100mm角の積層体を作成し、目視でカールの有無を確認。銅箔は電解銅箔CF-T9DA-SV-18(厚み18μm/Rz0.85μm)(福田金属箔粉工業株式会社製)を用いた。
アニール処理したフィルムと電解銅箔CF-T9DA-SV-18(厚み18μm/Rz0.85μm)(福田金属箔粉工業株式会社製)を、真空ヒートプレス機(型番:MKP-1000HVWH-S7/ミカドテクノス株式会社製)を用いて、プレス温度320℃、予熱時間60秒、加圧力1.5MPa、加圧時間300秒で熱プレスすることでフッ素樹脂フィルムの表面処理面と銅箔を接着させた。得られた2枚の片面銅張積層板のフッ素フィルム面に各々表面処理を行い、この表面処理面とプリプレグが合わさるように、片面銅張積層板1枚/プリプレグR―5680(N)(厚み80μm)(パナソニック株式会社製)1枚/片面銅張積層板1枚の順に積層し、真空ヒートプレス機を用いて、プレス温度200℃で接着させ両面銅張積層板を得た。
作製した両面銅張積層板の寸法を測定した後に、両面の銅箔を除去、さらに150℃30分加熱した後の寸法を測定した後の変化率を算出した。
アニール処理したフィルムと電解銅箔CF-T9DA-SV-18(厚み18μm/Rz0.85μm)(福田金属箔粉工業株式会社製)を、真空ヒートプレス機(型番:MKP-1000HVWH-S7/ミカドテクノス株式会社製)を用いて、プレス温度320℃、予熱時間60秒、加圧力1.5MPa、加圧時間300秒で熱プレスすることでフッ素樹脂フィルムの表面処理面と銅箔を接着させた。得られた2枚の片面銅張積層板のフッ素フィルム面に各々表面処理を行い、この表面処理面とプリプレグが合わさるように、片面銅張積層板1枚/プリプレグR―5680(N)(厚み80μm)(ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂硬化物、パナソニック株式会社製)1枚/片面銅張積層板1枚の順に積層し、真空ヒートプレス機を用いて、プレス温度200℃で接着させ両面銅張積層板を得て、基板を作成し、TDR法に基づき特性インピーダンス測定した。
ASTM D3307に準拠して、温度372℃、荷重5.0kgの条件下で測定した。
キーエンス社製 カラー3Dレーザ顕微鏡VK-9700を用いて、200μm2の範囲のRzを測定した。
実施例2で作成したフィルムと電解銅箔CF-T9DA-SV-18(厚み18μm/Rz0.85μm)(福田金属箔粉工業株式会社製)を用い、銅箔とフッ素樹脂フィルムと銅箔の順に重ね、真空ヒートプレス機(型番:MKP-1000HVWH-S7/ミカドテクノス株式会社製)にて、プレス温度320℃、予熱時間60秒、加圧力1.5MPa、加圧時間300秒で熱プレスした。その積層体の片面に粘着テープでアルミ板を貼付け、テンシロン万能試験機(株式会社島津製作所製)を用いて、毎分50mmの速度で、積層体の平面に対して90°の方向に10mm幅の銅箔を掴んで引っ張ることで銅箔の引きはがし強さを測定し、得られた値を接着強度とした。結果は、1.3N/mmであった。
アニール処理したフィルムと電解銅箔CF-T9DA-SV-18(厚み18μm/Rz0.85μm)(福田金属箔粉工業株式会社製)を、真空ヒートプレス機(型番:MKP-1000HVWH-S7/ミカドテクノス株式会社製)を用いて、プレス温度320℃、予熱時間60秒、加圧力1.5MPa、加圧時間300秒で熱プレスすることでフッ素樹脂フィルムの表面処理面と銅箔を接着させた。得られた2枚の片面銅張積層板のフッ素フィルム面に各々表面処理を行い、この表面処理面とプリプレグが合わさるように、片面銅張積層板1枚/プリプレグR―5680(N)(厚み80μm)(ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂硬化物、パナソニック株式会社製)1枚/片面銅張積層板1枚の順に積層し、真空ヒートプレス機を用いて、プレス温度200℃で接着させ両面銅張積層板を得た。その後、銅箔の片側面に、マイクロストリップラインの設けた基板を作成した。そのラインの線幅の設計はフィルムの厚みと材質の比誘電率、銅箔の厚みを用いて、特性インピーダンスが50Ωになるようにした。作成した評価用基板の両端にプローバーをあてベクトルネットワークアナライザ―を用いて、TDR法に基づき特性インピーダンス測定した。
Claims (10)
- 不安定官能基数が炭素数1×106あたり350個未満のフッ素樹脂から構成された、幅方向5mm毎に各々測定した走行方向の膜厚平均の最大値と面全体の膜厚平均との差が2μm以内であることを特徴とするフッ素樹脂長尺フィルム。
- テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)又は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)を含む請求項1記載のフッ素樹脂長尺フィルム。
- 上記フッ素樹脂は、不安定官能基数が炭素数1×106あたり20個未満である請求項1又は2記載のフッ素樹脂長尺フィルム。
- 表面粗さRzが1.5μm以下の金属箔と接着した場合の接着強度が0.8N/mm以上である請求項1又は2に記載のフッ素樹脂長尺フィルム。
- 金属張積層板用である請求項1又は2に記載のフッ素樹脂長尺フィルム。
- 金属箔及び請求項1又は2に記載のフッ素樹脂フィルムを用いて得られたものであることを特徴とする金属張積層体。
- 更に、金属箔およびフッ素樹脂フィルム以外の層を有し、
当該金属箔およびフッ素樹脂フィルム以外の層は、ポリイミド、液晶ポリマー、ポリフェニレンスルファイド、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ビスマレイミド、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンエーテル、及び、ポリブタジエン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6に記載の金属張積層体。 - 金属箔は、表面粗さRzが1.5μm以下である請求項6に記載の金属張積層体。
- 金属箔と、フッ素樹脂フィルムとの接着強度が0.8N/mm以上である請求項6に記載の金属張積層体。
- 請求項6に記載の金属張積層体を用いて得られたものであることを特徴とする回路用基板。
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