JP7534688B2 - 組成物、フッ素樹脂シート及びその製造方法 - Google Patents
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溶融成形不可能であるフッ素樹脂と
(10GHzで測定したフィラーの誘電正接)/(フィラーの表面積(m2/g))の比
が0.00001~0.00035のフィラーを含み、フィラーは、10GHzでの誘電正接の値が0.0015以下であることを特徴とする組成物である。
上記フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂であることが好ましい。
上記ポリテトラフルオロエチレン樹脂は、屈折率が1.2から1.6であることが好ましい。
上記フッ素樹脂は、一次粒子径が0.05~10μmであることが好ましい。
上記フッ素樹脂は、体積基準累積50%径が0.05~40μmであることが好ましい。
上記フィラーは、組成物全量に対する含有量が50wt%以上であることが好ましい。
上記フィラーは、平均粒径が0.5~250μmであることが好ましい。
上記フィラーは、表面をシランカップリング剤でコーティングしたものであることが好ま
しい。
フィラーは、10GHzでの誘電正接の値が0.0015以下である組成物から
なることを特徴とするフッ素樹脂シートでもある。
上記フッ素樹脂シートは、厚みが5~250μmであることが好ましい。
上記製造方法は、フッ素樹脂粒子と無機フィラーのみを混合し、その他の成分を加えることなく成膜することが好ましい。
本開示は、上記銅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。
フッ素樹脂にフィラーを配合した組成物については多くの検討が行われている。一方、高周波用プリント配線板という分野においては、近年、ますます高水準の、低誘電率、低損失、低膨張という性能が要求されている。このような高水準の低誘電率、低損失、低膨張を得ることについての検討は必ずしも充分ではなかった。
本開示の組成物は、フッ素樹脂とフィラーを含み、(10GHzで測定したフィラーの誘電正接)/(フィラーの表面積(m2/g))の比が0.00035~0.00001であることを特徴とするものである。すなわち、上述した特定のパラメータを満たすフィラーを使用することを特徴とする。
平均粒径が0.5μm未満であると、フィラーの凝集が生じることで、充分な効果が得られない点で好ましくないものである。
本開示の組成物は、フッ素樹脂を含有するものである。フッ素樹脂は、低誘電性を有するものであることから、本開示の目的において好適に使用することができる。
CF2=CF-ORf・・・(1)
本開示の組成物は、上述したフィラー及びフッ素樹脂を含有するものである。必要に応じて、フィラー、フッ素樹脂以外の成分を含有するものであってもよいし、フィラー及びフッ素樹脂のみからなるものであってもよい。フィラー及びフッ素樹脂以外の成分の含有量は、10重量%以下であることが好ましい。
本開示のフッ素樹脂シートは、フッ素樹脂と(10GHzで測定したフィラーの誘電正接)/(フィラーの表面積(m2/g))の比が0.00001~0.00035のフィラーを含むものである。
上記フッ素樹脂シートは、300μm未満であることが好ましい。本開示のフッ素樹脂シートは、薄いものであっても、充分にその目的を達成することができる。このような観点から、200μm未満であることがより好ましく、150μm未満であることが更に好ましい。また、必要に応じて100μm以下の厚みに加工が可能であると、各種厚みの基板に幅広く適用が可能であり、好ましい。
本開示のフッ素樹脂シートは、上述したフッ素樹脂粒子とフィラーを混合して成膜することによって得ることができる。その製造方法を限定するものではないが、ペースト押出成形、粉体圧延成形等によって行うことができる。
上記シートの製造方法は、炭化水素系界面活性剤を使用して得られたPTFE粉末と押出助剤とを混合する工程(1a)、得られた混合物をペースト押出成形する工程(1b)、押出成形で得られた押出物を圧延する工程(1c)、圧延後のシートを乾燥する工程(1d)、乾燥後のシートを焼成して成形体を得る工程(1e)を含むものであってよい。上記ペースト押出成形は、上記PTFE粉末に顔料や充填剤等の従来公知の添加剤を加えて行うこともできる。
上記シートは、粉体圧延成形によって成形することもできる。粉体圧延成形は、樹脂粉体に剪断力を付与することで、フィブリル化させ、これによってシート状に成形する方法である。その後、焼成して成形体を得る工程を含むものであってよい。より具体的には、
フッ素樹脂及びフィラーを含む原料組成物を混合しながら、剪断力を付与する工程(1)
前記工程(1)によって得られた混合物をバルク状に成形する工程(2)及び
前記工程(2)によって得られたバルク状の混合物をシート状に圧延する工程(3)
を有する製造方法によって得ることができる。なお、このような粉体圧延成形によってシートとする場合は、フッ素樹脂粒子と無機フィラーのみを混合して成形することが好ましい。
本開示のシート状樹脂組成物は、プリント配線基板用のシートとして、その他の基材と積層して使用することができる。
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、必要に応じて銅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。
当該銅箔およびフッ素樹脂フィルム以外の層は、ポリイミド、モディファイドポリイミド、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、変性ポリフェニレンエーテル、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種であることが好ましい。
ガラスクロスとしては市販のものが使用でき、フッ素樹脂との親和性を高めるためにシランカップリング剤処理を施されたものが好ましい。ガラスクロスの材質としてはEガラス、Cガラス、Aガラス、Sガラス、Dガラス、NEガラス、低誘電率ガラスなどが挙げられるが、入手が容易である点からEガラス、Sガラス、NEガラスが好ましい。繊維の織り方としては平織でも綾織でも構わない。ガラスクロスの厚さは通常5~90μmであり、好ましくは10~75μmであるが、使用するフッ素樹脂フィルムよりは薄いものを用いることが好ましい。
バインダー化合物の具体例としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、セルロース、ポリビニルアルコール、フッ素樹脂等の樹脂や、シリカ化合物等の無機物が挙げられる。バインダー化合物の使用量はガラス短繊維に対して通常3~15質量%である。ガラス短繊維の材質としてはEガラス、Cガラス、Aガラス、Sガラス、Dガラス、NEガラス、低誘電率ガラスなどが挙げられる。ガラス不織布の厚さは通常50μm乃至1000μmであり、100~900μmであることが好ましい。尚、本願におけるガラス不織布の厚さは、JIS P8118:1998に準じ、(株)小野測器製のデジタルゲージDG-925(荷重110グラム、面径10mm)を用いて測定した値を意味する。フッ素樹脂との親和性を高めるために、ガラス不織布にシランカップリング剤処理を施してもよい。
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。
表中、ZA-30のフェニル+アミノはフェニルトリメトキシシランとアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシランを9:1で混合したものである。
[フィラーのDf(誘電正接)]
10GHzで測定したフィラーの誘電正接は、円筒形空洞共振器とネットワークアナライザを用い、フィラー粉体試料を石英管に充填し、共振器内に装荷して測定した。試料挿入前後の共振器の特性(共振周波数とQ値)を取得し、その結果から誘電正接を算出した。
本想定法は日本工業規格JIS2565マイクロ波用フェライト磁心試験方法に準拠。
レーザー解析式粒度分布計によって測定した。
BET法に基づく値であり、比表面積測定機としては、「Macsorb HM model-1208」(MACSORB社製)を用いて測定した。
シート作製方法1(ペースト押出成形)
表1に示す割合でPTFE末(平均粒径:500μm、見掛密度:460g/L、標準比重:2.17)とシリカを所定量計量し、ドライアイス存在下、ミキサーで混合した。混合中の温度はー10℃以下であった。
得られた混合粉末にオイル(IPソルベント2028)を18~23wt%添加し、混合し、5時間程度熟成させた。
熟成させた組成物を圧力3MPa条件で予備成形し、予備成形した成形体を40℃、50mm/minの条件で押出し、押出サンプルを得た。押出サンプルを二本ロールで圧延し、膜厚125μmのサンプルを得、200℃、2時間乾燥し、360℃で、15分焼成することでシートを得た。さらに二本ロールの圧力を調節し、膜厚30μmのサンプルを作製し、穴あきや裂けの発生の有無を観察した。
[シートDf]
スプリットシリンダ式誘電率・誘電正接測定装置(EM lab社製)を用いて、25℃、10GHzと80GHzのDfを測定した。
TMA―7100(株式会社日立ハイテクサイエンス社製)を用いたTMA測定を引張モードで行い、サンプル片として、長さ20mm、幅5mm、厚み150μmに切出したシートを用いて、チャック間を10mmに設定し、49mNの荷重をかけながら昇温速度2℃/分で0~150℃でのサンプルの変位量から線膨張率を求めた。
下記表2に示した組成で、PTFE/シリカ=40/60の組成において、30μmの厚みで穴あきや裂けなく成膜できたものを〇、成膜できなかったものを×とした。
結果を表2に示す。
スプリットシリンダ式誘電率・誘電正接測定装置(EM lab社製)を用いて、‐50℃から150℃まで10℃刻みで10GHzのDkを測定した。
測定したDk値の最大値と最小値の差から‐50℃から150℃までの変化率を算出した。
Claims (16)
- 溶融成形不可能であるフッ素樹脂と
(10GHzで測定したフィラーの誘電正接)/(フィラーの表面積(m2/g))の比が0.00001~0.00035のフィラーを含み、
フィラーは、10GHzでの誘電正接の値が0.0015以下である
ことを特徴とする組成物。 - フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂である請求項1記載の組成物。
- ポリテトラフルオロエチレン樹脂は、SSGが2.0~2.3である請求項2記載の組成物。
- ポリテトラフルオロエチレン樹脂は、屈折率が1.2から1.6である請求項2記載の組成物。
- フッ素樹脂は、一次粒子径が0.05~10μmである請求項1又は2記載の組成物。
- フッ素樹脂は、体積基準累積50%径が0.05~40μmである請求項1又は2記載の組成物。
- フィラーは、シリカ粒子である請求項1又は2記載の組成物。
- フィラーは、組成物全量に対する含有量が50wt%以上である請求項1又は2記載の組成物。
- フィラーは、平均粒径が0.5~250μmである請求項1又は2記載の組成物。
- フィラーは、表面をシランカップリング剤でコーティングしたものである請求項1又は2記載の組成物。
- 溶融成形不可能であるフッ素樹脂と
(10GHzで測定したフィラーの誘電正接)/(フィラーの表面積(m2/g))の比が0.00001~0.00035のフィラーを含み、
フィラーは、10GHzでの誘電正接の値が0.0015以下である組成物からなることを特徴とするフッ素樹脂シート。 - 厚みが5~250μmである請求項11記載のフッ素樹脂シート。
- フッ素樹脂粒子とフィラーを混合して成膜する工程を有することを特徴とする請求項11又は12に記載のフッ素樹脂シートの製造方法。
- フッ素樹脂粒子と無機フィラーのみを混合し、その他の成分を加えることなく成膜することを特徴とする請求項13に記載のシート状組成物の製造方法。
- 銅箔及び請求項11又は12に記載のフッ素樹脂シートを必須の層とする銅張積層体。
- 請求項15に記載の銅張積層体を有することを特徴とする回路用基板。
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