TW202229426A - 液晶聚合物薄膜、柔性覆銅積層板及液晶聚合物薄膜之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種包含液晶聚合物、熔點為315℃以上、數量平均分子量為13000以上且150000以下的液晶聚合物薄膜、柔性覆銅積層板及液晶聚合物薄膜之製造方法。
Description
本發明係有關一種液晶聚合物薄膜、柔性覆銅積層板及液晶聚合物薄膜之製造方法。
包含液晶聚合物(LCP:liquid crystal polymer)之聚合物薄膜具有介電常數低、耐熱性高、吸濕性低及高頻率特性優異之特性。因此,適合電路基板用基板薄膜。尤其近年來,作為用於第5代(5G)行動通訊系統之電路基板用基板薄膜,正在進行使用包含液晶聚合物之聚合物薄膜的開發。
然而,由於液晶聚合物在熔融狀態下亦具有棒狀的分子結構,因此具有易配向性。為了加工而將液晶聚合物從T模具中熔融擠出時,液晶聚合物從狹縫模具中接受剪切應力而棒狀的液晶分子沿機械軸方向(MD方向:Machine Direction)配向。
因此,包含藉由熔融擠出而製造之液晶聚合物之聚合物薄膜成為液晶聚合物沿MD方向之單軸配向性薄膜,並且具有強各向異性。藉此,包含液晶聚合物之聚合物薄膜有時具有容易沿MD方向裂開之缺點。
因此,正在進行如下探討,改善包含液晶聚合物之聚合物薄膜的缺點亦即容易裂開。
例如,在專利文獻1中,提出了含有熱塑性液晶聚合物及非晶聚合物之聚合物薄膜。
又,在專利文獻2中,提出了由具有特定分子量分布之液晶聚酯樹脂構成之聚合物薄膜。
此外,在專利文獻3中,提出了液晶樹脂成形物,其特徵為液晶基由主鏈的液晶聚芳酯樹脂或液晶聚酯醯胺樹脂構成,其比表面積為0.29m
2/g以上。
[專利文獻1]日本特開2000-290512號公報
[專利文獻2]日本特開2020-33544號公報
[專利文獻3]日本特開平1-279922號公報
專利文獻1的聚合物薄膜在提高抗撕裂性時,有時介電常數提高。
為了將包含液晶聚合物之聚合物薄膜例如用作電路基板用基板薄膜,介電常數低為較佳。因此,將專利文獻1的聚合物薄膜例如用作電路基板用基板薄膜之情況下,有時不能夠充分地提高抗撕裂性。
專利文獻2的聚合物薄膜藉由將液晶聚酯樹脂溶解於溶劑而得之溶液塗佈於支撐體之後,去除溶劑來製造。為了提高聚合物薄膜的抗撕裂性,提高液晶聚酯樹脂的分子量為較佳。然而,若提高結晶聚酯樹脂的分子量,則有時對溶劑的溶解性下降。因此,專利文獻2的聚合物薄膜在製造過程中,有時不能夠充分地提高液晶聚酯樹脂的分子量。故,專利文獻2的聚合物薄膜有時不能夠充分地提高抗撕裂性。
專利文獻3的液晶樹脂成形物藉由將液晶樹脂成形物設為纖維狀而獲得提高了抗撕裂性之纖維。然而,若將專利文獻3的液晶樹脂成形物設為薄膜狀,則有時製膜性下降。
如上所述,習知之包含液晶聚合物之聚合物薄膜的抗撕裂性和製膜性兩者均不優異。
本發明係鑑於上述而完成者。
本發明的實施形態欲解決之課題為提供一種抗撕裂性高,並且製膜性優異之液晶聚合物薄膜、柔性覆銅積層板及液晶聚合物薄膜之製造方法。
上述課題藉由以下機構來解決。亦即,如下。
<1>一種液晶聚合物薄膜,其係包含液晶聚合物,
熔點為315℃以上,數量平均分子量為13000以上且150000以下。
<2>如<1>所述之液晶聚合物薄膜,其中,
數量平均分子量為18000以上且150000以下。
<3>如<1>或<2>所述之液晶聚合物薄膜,其中,
將溫度設為比熔點高5℃,並且將剪切速度設為1000sec
-1時之熔融黏度為80Pa·s以上且400Pa·s以下。
<4>如<1>至<3>之任一項所述之液晶聚合物薄膜,其中,
藉由差示掃描熱量測量而獲得之結晶熔化熱量為2J/g以下。
<5>如<1>至<4>之任一項所述之液晶聚合物薄膜,其係使用於柔性印刷電路基板。
<6>一種柔性覆銅積層板,其係包含<1>至<5>之任一項所述之液晶聚合物薄膜及配置於前述液晶聚合物薄膜中的至少一個面之銅箔。
<7>如<1>至<5>之任一項所述之液晶聚合物薄膜之製造方法,其係包括藉由T模具將被熔融混煉之液晶聚合物擠出製膜之製膜步驟。
<8>如<1>至<5>之任一項所述之液晶聚合物薄膜,其中,
在沿前述液晶聚合物薄膜的厚度方向之剖面中,將從前述液晶聚合物薄膜的一個表面朝向另一個表面距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的一半之位置A處的彈性模數設為彈性模數A、將從前述液晶聚合物薄膜的一個表面朝向另一個表面距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的1/8之位置B處的彈性模數設為彈性模數B時,前述彈性模數B相對於前述彈性模數A之比B/A為0.99以下,並且前述彈性模數A為4.0GPa以上。
<9>如<8>所述之液晶聚合物薄膜,其中,
前述彈性模數A為4.6GPa以上。
<10>如<1>至<5>之任一項所述之液晶聚合物薄膜,其中,
露出沿前述液晶聚合物薄膜的厚度方向之剖面並浸漬於單甲胺之後,從使用電子顯微鏡而獲得之前述剖面的觀察圖像中抽取孔隙區域時,前述孔隙區域的寬度的平均值為0.01~0.1μm,並且
前述剖面的觀察圖像中的前述孔隙區域的面積率為20%以下。
<11>如<10>所述之液晶聚合物薄膜,其中,
前述孔隙區域的平均長度為3~5μm。
<12>如<10>或<11>所述之液晶聚合物薄膜,其中,
厚度為15μm以上,並且滿足下述要件A。
要件A:在前述剖面中,將從前述液晶聚合物薄膜的一個表面距離5μm以內的區域設為第1表層區域、將從前述液晶聚合物薄膜的另一個表面距離5μm以內的區域設為第2表層區域、將位於從前述液晶聚合物薄膜的兩個表面相等距離之中心線2.5μm以內之區域設為中央層區域時,前述中央層區域中的孔隙區域的面積率大於前述第1表層區域中的孔隙區域的面積率,並且大於前述第2表層區域中的孔隙區域的面積率
<13>如<1>至<5>之任一項所述之液晶聚合物薄膜,其中,
在沿前述液晶聚合物薄膜的厚度方向之剖面中,將從前述液晶聚合物薄膜的一個表面朝向另一個表面距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的一半之位置A處的硬度設為硬度A、將從前述液晶聚合物薄膜的前述一個表面朝向前述另一個表面距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的1/10之位置B處的硬度設為硬度B時,滿足下述式(1A)的關係,
在前述剖面中,將從前述液晶聚合物薄膜的前述一個表面朝向前述另一個表面,距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的1/10之位置設為位置T1、將距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的4/10之位置設為位置T2、將距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的6/10之位置設為位置T3、將從前述一個表面至前述位置T1之區域設為S區域、從前述位置T2至前述位置T3之區域設為C區域、將前述S區域中的孔隙區域的面積率設為孔隙面積比例X、將前述C區域中的孔隙區域的面積率設為孔隙面積比例Y時,滿足下述式(2A)的關係。
式(1A) (硬度A+硬度B)/2≥0.10GPa,
式(2A) 孔隙面積比例Y-孔隙面積比例X≥0.10%
<14>如<13>所述之液晶聚合物薄膜,其中,
前述硬度A及前述硬度B滿足下述式(1B)的關係。
式(1B) (硬度A-硬度B)≥-0.02Gpa
<15>如<1>至<5>或<8>至<14>之任一項所述之液晶聚合物薄膜,其係單層結構。
<16>如<1>至<5>或<8>至<15>之任一項所述之液晶聚合物薄膜,其中,
前述液晶聚合物薄膜在溫度23℃及頻率28GHz下的損耗因數為0.0022以下。
<17>如<1>至<5>或<8>至<16>之任一項所述之液晶聚合物薄膜,其中,
前述液晶聚合物具有選自包括來自於對羥基苯甲酸之重複單元及來自於6-羥基-2-萘甲酸之重複單元之群組中的至少一個。
<18>如<1>至<5>或<8>至<17>之任一項所述之液晶聚合物薄膜,其中,
前述液晶聚合物具有選自包括來自於6-羥基-2-萘甲酸之重複單元、來自於芳香族二醇化合物之重複單元、來自於對苯二甲酸之重複單元及來自於2,6-萘二甲酸之重複單元之群組中的至少一個。
<19>如<1>至<5>或<8>至<18>之任一項所述之液晶聚合物薄膜,其係進一步包含聚烯烴,
前述聚烯烴的含量相對於前述液晶聚合物薄膜的總質量為40質量%以下。
[發明效果]
依據本發明的實施形態,提供一種抗撕裂性高,並且製膜性優異之液晶聚合物薄膜、柔性覆銅積層板及液晶聚合物薄膜之製造方法。
以下,對本發明的液晶聚合物薄膜、柔性覆銅積層板及液晶聚合物薄膜之製造方法進行詳細說明。
另外,本發明並不受以下實施形態的任何限制,能夠在本發明的目的範圍內,適當地加以變更來實施。
在本發明中,使用“~”表示之數值範圍係指將“~”前後所記載之數值作為下限值及上限值而包含之範圍。在本發明中階段性記載之數值範圍中,可以將在某數值範圍內記載之上限值或下限值替換為其他階段性記載之數值範圍的上限值或下限值。又,在本發明中記載之數值範圍中,可以將某數值範圍中記載之上限值或下限值替換為實施例中所示之值。
本發明中,在組成物中存在複數種對應於各成分之物質之情況下,只要沒有特別指定,則組成物中的各成分的量係指組成物中存在之複數種物質的總量。
本發明中的基團(原子團)的標記中,未標註經取代及未經取代之標記包含不具有取代基之基團及具有取代基之基團。例如,所謂“烷基”不僅包含不具有取代基之烷基(未經取代之烷基),而且還包含具有取代基之烷基(經取代之烷基)。
本發明中,“(甲基)丙烯酸”係指,丙烯酸及甲基丙烯酸這兩者或任一者。
本發明中,液晶聚合物薄膜為長條狀之情況下,第1方向係指液晶聚合物薄膜的寬度方向(短邊方向、TD方向),第2方向係指液晶聚合物薄膜的長邊方向(MD方向)。
本發明中,2個以上的較佳態樣的組合為更佳的態樣。
<液晶聚合物薄膜>
本發明之液晶聚合物薄膜包含液晶聚合物,並且熔點為315℃以上,數量平均分子量為13000以上且150000以下。
本發明之液晶聚合物薄膜藉由上述結構而抗撕裂性高,並且製膜性優異。其原因推測如下。
在包含液晶聚合物之聚合物薄膜中,熔點高之聚合物薄膜(例如,熔點為315℃以上的聚合物薄膜)有時抗撕裂性低或者製膜性差。為了提高熔點高之聚合物薄膜的抗撕裂性,需要增加聚合物的分子量。然而,若增加聚合物的分子量,則有時製膜性下降。其中,製膜性下降係指,例如,在藉由熔融擠出法而製造聚合物薄膜之情況下,聚合物薄膜被擠出製膜時,聚合物薄膜中發生膜破裂或孔洞。
另一方面,本發明之液晶聚合物薄膜包含液晶聚合物,熔點為315℃以上。而且,本發明之液晶聚合物薄膜的數量平均分子量為13000以上且150000以下。藉由將本發明之液晶聚合物薄膜的數量平均分子量設為13000以上,能夠提高聚合物薄膜的抗撕裂性。又,藉由將本發明之液晶聚合物薄膜的數量平均分子量設為150000以下,聚合物薄膜的製膜性優異。
從上述推測出本發明之液晶聚合物薄膜的抗撕裂性高,並且製膜性優異。
(液晶聚合物)
液晶聚合物中具有在熔融狀態下顯示液晶性之熱致液晶聚合物及在溶液狀態下顯示液晶性之溶致液晶聚合物。
作為液晶聚合物,只要係能夠熔融成形之液晶聚合物,則可以係任意形態,但熱致液晶聚合物為較佳。
熱致液晶聚合物只要係能夠熔融成形之液晶聚合物,則其化學組成並無特別限定。作為熱致液晶聚合物,例如,可以舉出熱塑性液晶聚酯、醯胺鍵被導入到熱塑性液晶聚酯之熱塑性聚酯醯胺等。
液晶聚合物能夠使用國際公開第2015/064437號中記載之熱塑性液晶聚合物。
作為更具體的液晶聚合物,可以舉出具有來自於選自包括芳香族羥基羧酸、芳香族或者脂肪族二醇、芳香族或者脂肪族二羧酸、芳香族二胺、芳香族羥胺及芳香族胺基羧酸之群組中的至少一種之重複單元之、熱塑性液晶聚酯或熱塑性液晶聚酯醯胺。
作為芳香族羥基羧酸,可以舉出對羥基苯甲酸、間羥基苯甲酸、6-羥基-2-萘甲酸及4-(4-羥基苯基)苯甲酸。該等化合物可以具有鹵素原子、低級烷基及苯基等取代基。其中,對羥基苯甲酸或6-羥基-2-萘甲酸為較佳。
作為芳香族或脂肪族二醇,芳香族二醇為較佳。作為芳香族二醇,可以舉出氫醌、4,4’-二羥基聯苯、3,3’-二甲基-1,1’-聯苯-4,4’-二醇及該等醯化物,氫醌或4,4’-二羥基聯苯為較佳。
作為芳香族或者脂肪族二羧酸,芳香族二羧酸為較佳。作為芳香族二羧酸,可以舉出對苯二甲酸、間苯二甲酸及2,6-萘二甲酸,對苯二甲酸為較佳。
作為芳香族二胺、芳香族羥胺及芳香族胺基羧酸,例如,可以舉出對伸苯基二胺、4-胺基苯酚及4-胺基苯甲酸。
又,液晶聚合物具有選自包括下述式(1)~式(3)所表示之重複單元之群組中的至少一種為較佳。
-O-Ar1-CO- (1)
-CO-Ar2-CO- (2)
-X-Ar3-Y- (3)
式(1)中,Ar1表示伸苯基、伸萘基或伸聯苯基。
式(2)中,Ar2表示伸苯基、伸萘基、伸聯苯基或下述式(4)所表示之基團。
式(3)中,Ar3表示伸苯基、伸萘基、伸聯苯基或下述式(4)所表示之基團,X及Y分別獨立地表示氧原子或亞胺基。
-Ar4-Z-Ar5- (4)
式(4)中,Ar4及Ar5分別獨立地表示伸苯基或伸萘基,Z表示氧原子、硫原子、羰基、磺醯基或伸烷基。
上述伸苯基、上述伸萘基及上述伸聯苯基可以具有選自包括鹵素原子、烷基及芳基之群組中的取代基。
其中,液晶聚合物具有選自包括來自於上述式(1)所表示之芳香族羥基羧酸之重複單元、來自於由上述式(3)表示且X及Y均為氧原子之芳香族二醇之重複單元及來自於上述式(2)所表示之芳香族二羧酸之重複單元之群組中的至少一種為較佳。
又,液晶聚合物至少具有來自於芳香族羥基羧酸之重複單元為更佳,具有選自包括來自於對羥基苯甲酸之重複單元及來自於6-羥基-2-萘甲酸之重複單元之群組中的至少一種為進一步較佳,具有來自於對羥基苯甲酸之重複單元及來自於6-羥基-2-萘甲酸之重複單元為特佳。
又,作為其他較佳態樣,從本發明的效果更加優異之觀點考慮,液晶聚合物具有選自包括來自於6-羥基-2-萘甲酸之重複單元、來自於芳香族二醇之重複單元、來自於對苯二甲酸之重複單元及來自於2,6-萘二甲酸之重複單元之群組中的至少一種為更佳,具有選自包括來自於6-羥基-2-萘甲酸之重複單元、來自於芳香族二醇之重複單元、來自於對苯二甲酸之重複單元及來自於2,6-萘二甲酸之重複單元全部為進一步較佳。
液晶聚合物包含來自於芳香族羥基羧酸之重複單元之情況下,其組成比相對於液晶聚合物的所有重複單元為50~65莫耳%為較佳。又,液晶聚合物僅具有來自於芳香族羥基羧酸之重複單元亦較佳。
液晶聚合物包含來自於芳香族二醇之重複單元之情況下,其組成比相對於液晶聚合物的所有重複單元為17.5~25莫耳%為較佳。
液晶聚合物包含來自於芳香族二羧酸之重複單元之情況下,其組成比相對於液晶聚合物的所有重複單元為11~23莫耳%為較佳。
液晶聚合物包含來自於芳香族二胺、芳香族羥胺及芳香族胺基羧酸中的任一者之重複單元之情況下,其組成比相對於液晶聚合物的所有重複單元為2~8莫耳%為較佳。
液晶聚合物為包含來自於對羥基苯甲酸之構成單元及來自於6-羥基-2-萘甲酸之構成單元之聚合物之情況下,來自於對羥基苯甲酸之構成單元(A)與來自於6-羥基-2-萘甲酸之構成單元(B)的莫耳比((A)/(B))為10/90~90/10為較佳,50/50~85/15為更佳,60/40~80/20為進一步較佳。
液晶聚合物可以使用市售品,例如,可以舉出Polyplastics Co., Ltd.製造之“Laperos(產品名稱)”、Celanese Corporation製造之“Vectra”、UENO FINE CHEMICALS INDUSTRY,LTD.製造之“UENO LCP”、Sumitomo Chemical Co., Ltd.製造之“Sumika Super LCP”、ENEOS Corporation製造之“Zider”及Toray Industries, Inc.製造之“Ciberus”。
另外,液晶聚合物可以在液晶聚合物薄膜內與任意成分亦即交聯劑或相容成分(反應性相容劑)等形成化學鍵。關於這點,對於除了液晶聚合物以外的成分亦相同。
從能夠容易製造標準損耗因數低之(較佳為0.0025以下的)液晶聚合物薄膜之觀點考慮,液晶聚合物的標準損耗因數為0.0022以下為較佳,0.0015以下為更佳,0.0010以下為進一步較佳。下限值並無特別限制,例如,可以為0.0001以上。
另外,液晶聚合物薄膜包含2種以上的液晶聚合物之情況下,“液晶聚合物的損耗因數”係指,2種以上的液晶聚合物的損耗因數的質量平均值。
液晶聚合物薄膜中所包含之液晶聚合物的標準損耗因數能夠藉由下述方法來測量。
首先,在相對於液晶聚合物薄膜的總質量為1000質量倍的有機溶劑(例如,五氟苯酚)中浸漬之後,在120℃下加熱12小時,並且使包含液晶聚合物之有機溶劑可溶成分溶出於有機溶劑中。然後,藉由過濾將包含液晶聚合物之溶出液與非溶出成分進行分離。接著,在溶出液中加入丙酮作為不良溶劑,使液晶聚合物析出,藉由過濾而分離析出物。
將所獲得之析出物填充到PTFE(聚四氟乙烯)製軟管(外徑2.5mm、內徑1.5mm、長度10mm)中,使用空腔共振器(例如,KANTO Electronic Application and Development Inc.製造“CP-531”),在溫度23℃及頻率28GHz的條件下,藉由空腔共振器攝動法來測量介電特性,並且由Bruggeman式及孔隙率來校正PTFE製軟管內的孔隙的影響,從而獲得液晶聚合物的標準損耗因數。
以如下方式計算上述孔隙率(軟管內的孔隙的體積率)。從上述軟管的內徑及長度求出軟管內的空間的體積。然後,藉由填充析出物前後之軟管的重量來求出所填充之析出物的質量之後,由所獲得之質量與析出物的比重求出所填充之析出物的體積。能夠藉由以這種方式獲得之析出物的體積除以在上述求得之軟管內的空間的體積來計算填充率,從而計算孔隙率。
另外,使用液晶聚合物的市售品之情況下,可以使用作為其市售品的產品目錄值而計算之損耗因數的數值。
作為液晶聚合物,從耐熱性更加優異之觀點考慮,熔點Tm為250℃以上為較佳,280℃以上為更佳,310℃以上為進一步較佳。
液晶聚合物的熔點Tm的上限值並無特別限制,從成形性更加優異之觀點考慮,400℃以下為較佳,380℃以下為更佳。
液晶聚合物的熔點Tm能夠藉由使用差示掃描熱量儀(SHIMADZU CORPORATION製造之“DSC-60A”)來測量吸熱峰所顯現之溫度來求出。使用液晶聚合物的市售品之情況下,亦可以使用作為其市售品的產品目錄值而記載之熔點Tm。
液晶聚合物的數量平均分子量(Mn)並無特別限制,1萬~60萬為較佳,3萬~15萬為更佳。
液晶聚合物的數量平均分子量係基於凝膠滲透層析(GPC:Gel Permeation Chromatography)之標準聚苯乙烯的換算值。
能夠在下述裝置及條件下實施GPC的測量。
測量裝置使用TOSOH CORPORATION製造之“HLC(註冊商標)-8320GPC”,管柱使用2根TSKgel(註冊商標)SuperHM-H(6.0mmID×15cm、TOSOH CORPORATION製造)。作為溶解液晶聚合物之溶劑(洗提液),並無特別限制,例如,可以舉出五氟苯酚/氯仿=1/2(質量比)的混合溶液。作為測量條件,試樣濃度設為0.03質量%、流速設為0.6ml/min、樣品注入量設為20μL及測量溫度設為40℃。使用RI(差示折射)檢測器進行檢測。
校準曲線由TOSOH CORPORATION製造之“標準試樣TSK standard,polystyrene”:“F-40”,“F-20”,“F-4”,“F-1”,“A-5000”,“A-2500”,“A-1000”及“正丙基苯”這8種樣品來製作。
液晶聚合物薄膜可以單獨包含1種液晶聚合物,亦可以包含2種以上的液晶聚合物。
液晶聚合物的含量相對於液晶聚合物薄膜的總質量為40質量%~100質量%為較佳,60質量%~99質量%為更佳,80質量%~97質量%為特佳。另外,液晶聚合物薄膜中的液晶聚合物及後述成分的含量能夠藉由紅外分光法及氣相層析法質量分析等公知的方法測量。
(其他成分)
液晶聚合物薄膜可以包含除了液晶聚合物以外的其他成分。作為其他成分,例如,可以舉出無機填充劑、除了液晶聚合物以外的其他聚合物、交聯成分、相容成分、塑化劑、穩定劑、潤滑劑及著色劑。
-無機填充劑-
作為無機填充劑,並無特別限制,例如,可以舉出滑石、雲母、氧化鋁、氧化鈦、氧化矽、氮化矽、碳黑等。
作為無機填充劑的形狀,並無特別限制,例如,可以舉出球形、板狀、棒狀、針狀、非規則形狀等。又,作為無機填充劑的平均粒徑(體積平均粒徑),並無特別限制,0.050μm~10μm為較佳。
作為無機填充劑的含量,相對於液晶聚合物薄膜的總質量為0.5質量%以上為較佳,1質量%以上為更佳,1.5質量%以上為進一步較佳。作為無機填充劑的含量的上限值,相對於液晶聚合物薄膜的總質量為20質量%以下為較佳,15質量%以下為更佳。
-除了液晶聚合物以外的其他聚合物-
作為除了液晶聚合物以外的其他聚合物,可以舉出熱塑性樹脂、彈性體等。另外,彈性體係指,示出彈性變形之高分子化合物。亦即,相當於具有當施加外力時,與其外力對應地變形,並且去除外力時,以短時間恢復到原來的形狀之性質之高分子化合物。
作為熱塑性樹脂,可以舉出聚胺酯樹脂、聚酯樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、聚苯乙烯樹脂、氟樹脂、聚醯亞胺樹脂、氟化聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、纖維素醯化物樹脂、聚胺酯樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚烯烴樹脂(例如,由聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、環狀烯烴共聚物構成之樹脂、脂環式聚烯烴樹脂)、聚芳酯樹脂、聚醚碸樹脂、聚碸樹脂、茀環改質聚碳酸酯樹脂、脂環改質聚碳酸酯樹脂、茀環改質聚酯樹脂等。
(聚烯烴)
關於液晶聚合物薄膜,聚烯烴可以係上述熱塑性聚烯烴樹脂或後述聚烯烴系彈性體,但並不限定於該等。
本說明書中,“聚烯烴”係指,具有來自於烯烴之重複單元之聚合物。
液晶聚合物薄膜包含液晶聚合物及聚烯烴為較佳,包含液晶聚合物、聚烯烴及相容成分為更佳。
聚烯烴可以係直鏈狀,亦可以係支鏈狀。又,如聚環烯烴那樣,聚烯烴可以具有環狀結構。
作為聚烯烴,例如,可以舉出聚乙烯、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(Mitsui Chemicals, Inc.製造之TPX等)、加氫聚丁二烯、環烯烴聚合物(COP、Zeon Corporation製造之Zeonoa等)及環烯烴共聚物(COC、Mitsui Chemicals, Inc.製造之Apel等)。
聚乙烯可以係高密度聚乙烯(HDPE)及低密度聚乙烯(LDPE)中的任意者。又,聚乙烯可以係直鏈狀低密度聚乙烯(LLDPE)。
聚烯烴可以係烯烴與如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯和/或乙酸乙烯酯系單體那樣的除了烯烴以外的共聚合成分的共聚物。
作為成為上述共聚物的聚烯烴,例如,可以舉出苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)。SEBS可以加氫。
其中,從本發明的效果更加優異之觀點考慮,除了烯烴以外的共聚合成分的共聚合比小為較佳,不包含共聚合成分為更佳。例如,上述共聚合成分的含量相對於聚烯烴的總質量為0~40質量%為較佳,0~5質量%為更佳。
又,聚烯烴實質上不包含後述反應性基為較佳,具有反應性基之重複單元的含量相對於聚烯烴的總質量為0~3質量%為較佳。
作為聚烯烴,聚乙烯、COP或COC為較佳,聚乙烯為更佳,低密度聚乙烯(LDPE)為進一步較佳。
聚烯烴可以單獨使用1種,亦可以使用2種以上。
液晶聚合物薄膜包含聚烯烴之情況下,從液晶聚合物薄膜的表面性更加優異之觀點考慮,其含量相對於液晶聚合物薄膜的總質量為0.1質量%以上為較佳,5質量%以上為更佳。上限並無特別限制,從液晶聚合物薄膜的平滑性更加優異之觀點考慮,相對於液晶聚合物薄膜的總質量為50質量%以下為較佳,40質量%以下為更佳,25質量%以下為進一步較佳。又,聚烯烴的含量為50質量%以下之情況下,容易充分提高熱變形溫度,並且能夠使焊接耐熱性良好。
(彈性體)
作為彈性體,並無特別限定,例如,可以舉出包含源自苯乙烯之重複單元之彈性體(聚苯乙烯系彈性體)、聚酯系彈性體、聚烯烴系彈性體、聚胺酯系彈性體、聚醯胺系彈性體、聚丙烯酸系彈性體、聚矽氧系彈性體、聚醯亞胺系彈性體等。另外,彈性體可以係加氫物。
作為聚苯乙烯系彈性體,可以舉出苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)二嵌段共聚物(SEP)、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SEPS)、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)及聚苯乙烯-聚(乙烯/乙烯-丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SEEPS)。
除了液晶聚合物以外的其他聚合物的含量並無特別限定,相對於液晶聚合物薄膜的總質量為0.5質量%~40質量%為較佳,1質量%~20質量%為更佳。
-交聯成分-
作為交聯成分,可以舉出含有環氧基之乙烯共聚物(例如,乙烯-甲基丙烯酸環氧丙酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯-甲基丙烯酸環氧丙酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸環氧丙酯共聚物、聚(乙烯-甲基丙烯酸環氧丙基)-接枝-聚(丙烯腈-苯乙烯))、雙酚型環氧化合物、碳二亞胺化合物等具有反應性基之化合物。
交聯成分的含量相對於液晶聚合物薄膜的總質量為0質量%~50質量%為較佳。
-相容成分-
作為相容成分,可以舉出㗁唑啉系相容劑(例如,雙㗁唑啉-苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物、雙㗁唑啉-順丁烯二酸酐改質聚乙烯、雙㗁唑啉-順丁烯二酸酐改質聚丙烯)、彈性體系相容劑(例如,苯乙烯乙烯丁二烯共聚物、苯乙烯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物、加氫苯乙烯異丙烯苯乙烯共聚物、芳香族系樹脂、石油樹脂)、反應性相容劑(例如,乙烯甲基丙烯酸環氧丙酯共聚物、乙烯順丁烯二酸酐丙烯酸乙酯共聚物、乙烯甲基丙烯酸環氧丙酯-丙烯腈苯乙烯、酸改質型聚乙烯石蠟、COOH化聚乙烯接枝聚合物、COOH化聚丙烯接枝聚合物)及共聚物系相容劑(例如,聚乙烯-聚醯胺接枝共聚物、聚丙烯-聚醯胺接枝共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯樹脂、丙烯腈-丁二烯橡膠、乙烯乙酸乙烯基-聚氯乙烯(EVA-PVC)-接枝共聚物、乙酸乙烯基-乙烯共聚物樹脂、乙烯-α-烯烴共聚物、丙烯-α-烯烴共聚物、加氫苯乙烯-異丙基-嵌段共聚物)。
又,作為相容成分,可以使用乙烯-甲基丙烯酸共聚物離子聚合物、乙烯-丙烯酸共聚物離子聚合物、丙烯-甲基丙烯酸共聚物離子聚合物、丙烯-丙烯酸共聚物離子聚合物、伸丁烯-丙烯酸共聚物離子聚合物、乙烯-乙烯基磺酸共聚物離子聚合物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物離子聚合物、磺化聚苯乙烯離子聚合物、氟系離子聚合物、遙螯聚丁二烯丙烯酸離子聚合物、磺化乙烯-丙烯-二烯共聚物離子聚合物、氫化聚戊二烯離子聚合物、聚戊二烯離子聚合物、聚(乙烯基吡啶鎓鹽)離子聚合物、聚(乙烯基三甲基銨鹽)離子聚合物、聚(乙烯基苄基鏻鹽)離子聚合物、苯乙烯-丁二烯丙烯酸共聚物離子聚合物、聚胺酯離子聚合物、化苯乙烯-2-丙烯醯胺-2-甲基丙烷硫酸鹽離子聚合物、酸-胺離子聚合物、脂肪族系紫羅烯(Ionene)、芳香族系紫羅烯等離子聚合物樹脂。
相容成分的含量相對於液晶聚合物薄膜的總質量為0質量%~50質量%為較佳。
-塑化劑、穩定劑、潤滑劑、有機微粒-
作為塑化劑,可以舉出烷基鄰苯二甲醯基羥乙酸烷酯類、磷酸酯類、羧酸酯類及多元醇類。塑化劑的含量相對於液晶聚合物薄膜的總質量為0質量%~20質量%為較佳。
作為穩定劑,可以舉出亞磷酸酯系穩定劑(例如,三(4-甲氧基-3,5-二苯基)亞磷酸酯、三(壬基苯基)亞磷酸酯、三(2,4-二-第三丁基苯基)亞磷酸酯)、苯酚系穩定劑(例如,2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚、2,2-亞甲基-雙(4-乙基-6-第三丁基苯酚)、2,5-二-第三丁基氫醌、季戊四醇四[.3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙炔酸酯、4,4-硫代雙-(6-第三丁基-3-甲基苯酚)、1,1,-雙(4-羥基苯基)環己烷、十八烷基-3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙炔酸酯)、環氧化合物及硫醚化合物。穩定劑的含量相對於液晶聚合物薄膜的總質量為0質量%~10質量%為較佳。
作為潤滑劑,可以舉出脂肪酸酯、金屬皂(例如,硬脂酸無機鹽)。潤滑劑的含量相對於液晶聚合物薄膜的總質量為0質量%~5質量%為較佳。
作為有機微粒,可以舉出交聯丙烯酸、交聯苯乙烯等有機微粒。有機微粒的含量相對於液晶聚合物薄膜的總質量為0質量%~50質量%為較佳。
(熔點)
本發明的液晶聚合物薄膜的熔點為315℃以上。
藉由將液晶聚合物薄膜的熔點設為315℃以上,可獲得焊接等能夠承受伴隨加熱之加工之液晶聚合物薄膜。
從可獲得焊接等能夠承受伴隨加熱之加工之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,液晶聚合物薄膜的熔點的下限值為320℃以上為較佳,322℃以上為更佳,324℃以上為進一步較佳。
液晶聚合物薄膜的熔點過高(例如,熔點為360℃以上)之情況下,製造液晶聚合物薄膜時,有時需要高溫下的加工。因此,單獨需要能夠在高溫下進行加工之製造設備,有時增加製造成本。從抑制液晶聚合物薄膜的製造成本之觀點考慮,液晶聚合物薄膜的熔點的上限值可以為360℃以下。
液晶聚合物薄膜的熔點係使用差示掃描熱量儀,並且在下述條件下測量之值。液晶聚合物薄膜的熔點例如能夠使用DSC-50(SHIMADZU CORPORATION製造)來測量。
<條件>
·測量室內環境:氮
·升溫速度:20℃/min
·測量開始溫度:25℃
·測量試樣的質量:8mg
(數量平均分子量)
本發明的液晶聚合物薄膜的數量平均分子量為13000以上且150000以下。
藉由將液晶聚合物薄膜的數量平均分子量設為上述範圍內,成為抗撕裂性高,並且製膜性優異之液晶聚合物薄膜。
從獲得抗撕裂性高,並且製膜性優異之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,液晶聚合物薄膜的數量平均分子量為18000以上且150000以下為較佳,18500以上且130000以下為更佳,19000以上且100000以下為進一步較佳,19000以上且35000以下為更進一步較佳,19000以上且30000以下為特佳,20000以上且25000以下為最佳。
液晶聚合物薄膜的數量平均分子量藉由凝膠滲透層析(GPC)分析裝置來測量。測量條件例如為如下所示。
<條件>
·管柱:TSKgel SuperHM-H(TOSOH CORPORATION製造之產品名稱)
·溶劑:PFP(五氟苯酚)/氯仿=1/2(質量比)
·標準物質:聚苯乙烯
(熔融黏度)
關於本發明的液晶聚合物薄膜,將溫度設為比熔點高5℃,並且將剪切速度設為1000sec
-1時之熔融黏度為80Pa·s以上且400Pa·s以下為較佳。
藉由液晶聚合物薄膜的熔融黏度滿足上述條件,從而變得更容易獲得抗撕裂性高,並且製膜性優異之液晶聚合物薄膜。
作為其原因,推測如下。
例如,在基於熔融擠出法之液晶聚合物薄膜的製造過程中,熔融黏度滿足上述條件之情況下,擠出製膜時,分子量大之液晶聚合物薄膜容易均勻地擠出。因此,藉由熔融黏度滿足上述條件,從而容易以抑制膜破裂或孔洞的發生之狀態獲得分子量大之液晶聚合物薄膜。
由以上推測如下,藉由熔融黏度滿足上述條件,從而更容易獲得抗撕裂性高,並且製膜性優異之液晶聚合物薄膜。
此外,從獲得抗撕裂性高,並且製膜性優異之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,關於液晶聚合物薄膜,將溫度設為比液晶聚合物薄膜的熔點高5℃,並且將剪切速度設為1000sec
-1時之熔融黏度為90Pa·s以上且350Pa·s以下為更佳,100Pa·s以上且300Pa·s以下為進一步較佳。
熔融黏度係將毛細管式流變儀的筒體溫度設為比試樣的熔點高5℃,並且將剪切速度設為1000sec
-1,依據ISO 11443(1995)來測量表觀熔融黏度之值。
關於熔融黏度的測量,例如,能夠使用毛細管式流變儀(Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.製造、商品名Capillograph 1D、機筒內徑9.55mm)來進行。在該情況下,測量時使用內徑1mm、長度10mm的孔口。
另外,試樣的熔點的測量以與前述液晶聚合物薄膜的熔點的測量相同的條件進行測量。
(結晶熔化熱量)
關於本發明的液晶聚合物薄膜,藉由差示掃描熱量測量而獲得之結晶熔化熱量(以下,亦簡稱為“結晶熔化熱量”。)為2J/g以下為較佳。
藉由將液晶聚合物薄膜的結晶熔化熱量設為上述範圍內,從而變得更容易獲得製膜性優異之液晶聚合物薄膜。
作為其原因,推測如下。
藉由將液晶聚合物薄膜的結晶熔化熱量設為2J/g以下,從而在熔融液晶聚合物薄膜之情況下,容易成為結晶成分少之狀態。這表示,例如,藉由熔融擠出法來製造液晶聚合物薄膜之情況下,在被擠出製膜時,存在液晶聚合物薄膜變得容易均勻地擠出之傾向。因此,藉由結晶熔化熱量滿足上述條件,從而變得容易獲得抑制膜破裂或孔洞的發生之液晶聚合物薄膜。
由以上推測如下,藉由結晶熔化熱量滿足上述條件,從而變得更容易獲得製膜性優異之液晶聚合物薄膜。
此外,從獲得製膜性優異之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,液晶聚合物薄膜的結晶熔化熱量為0.05J/g以上1.5J/g以下為較佳,0.1J/g以上1.0J/g以下為更佳,0.3J/g以上0.8J/g以下為進一步較佳。
液晶聚合物薄膜的結晶熔化熱量係使用差示掃描熱量儀來測量之值,例如,能夠使用DSC-50(SHIMADZU CORPORATION製造)來進行。另外,測量條件與上述液晶聚合物薄膜的熔點的測量相同。
以上述液晶聚合物的熔點的測量中所記載之條件進行液晶聚合物薄膜的熔點的測量。由液晶聚合物薄膜的熔點-30℃~液晶聚合物薄膜的熔點+30℃的溫度範圍內的吸熱峰來計算結晶熔化熱。
液晶聚合物薄膜的厚度為5μm~1100μm為較佳,5μm~1000μm為更佳,5μm~250μm為進一步較佳,5μm~150μm為特佳。
液晶聚合物薄膜的厚度的測量方法為如後述實施例所示。
〔彈性模數特性〕
本發明之液晶聚合物薄膜在沿液晶聚合物薄膜的厚度方向之剖面中,將從液晶聚合物薄膜的一個表面朝向另一個表面距離液晶聚合物薄膜的厚度的一半之位置A處的彈性模數設為彈性模數A、將從液晶聚合物薄膜的一個表面朝向另一個表面距離液晶聚合物薄膜的厚度的1/8之位置B處的彈性模數設為彈性模數B時,彈性模數B相對於彈性模數A之比B/A(以下,亦稱為“特定彈性模數比”。)為0.99以下,並且彈性模數A為4.0GPa以上為較佳。
藉由包含液晶聚合物之液晶聚合物薄膜具有既定的特定彈性模數比及彈性模數A,積層體中的液晶聚合物薄膜的密接性優異,並且在由金屬箔形成之配線上進一步積層貼合物時,亦容易成為抑制配線的錯位之性能優異。雖然其機制尚不明確,但本發明的發明人等推測如下。亦即,推測如下,若液晶聚合物薄膜的厚度方向上的中心部中的彈性模數A為既定值以上,則配置於液晶聚合物薄膜的兩個表面之含金屬層的面內方向上的相對變位得到抑制,即使在配線上進一步貼合其他積層體時,亦變得容易防止配線的面內方向上的錯位。又,推測如下,若特定彈性模數比為既定值以下,則在維持作為液晶聚合物薄膜整體的彈性模數之同時,在表層附近的位置B處彈性模數相對地降低,結果變得容易提高與貼合於液晶聚合物薄膜之含金屬層的密接性。如此,與金屬箔的積層體中的液晶聚合物薄膜的密接性優異,並且在由金屬箔形成之配線上進一步積層貼合物時,亦可獲得抑制配線的錯位之性能優異之液晶聚合物薄膜。
另外,本說明書中,關於將金屬箔貼合於液晶聚合物薄膜而製作之積層體,液晶聚合物薄膜與金屬箔的密接性更優異和/或在由金屬箔形成之配線上進一步積層貼合物時,抑制配線的錯位之性能更加優異之情況下,亦記載為“密接性和/或配線的錯位之效果更加優異”。
從密接性和/或配線的錯位之效果更加優異之觀點考慮,液晶聚合物薄膜的位置A處的彈性模數A為4.3GPa以上為較佳,4.6GPa以上為更佳。上限值並無特別限制,例如為5.0GPa以下。
又,從密接性和/或配線的錯位之效果更加優異之觀點考慮,彈性模數B相對於彈性模數A之比B/A亦即特定彈性模數比為0.99以下為較佳,0.98以下為更佳,0.96以下為進一步較佳。下限值並無特別限制,從積層貼合物時抑制錯位之觀點考慮,0.80以上為較佳,0.85以上為更佳。
從密接性和/或配線的錯位之效果更加優異之觀點考慮,液晶聚合物薄膜的位置B處的彈性模數B為3.7~4.95GPa為較佳,3.9~4.8GPa為更佳。
液晶聚合物薄膜的剖面處彈性模數係依據ISO14577並使用奈米壓頭測量之壓入彈性模數,其具體的測量方法記載於後述實施例中。
液晶聚合物薄膜的彈性模數(彈性模數A及B)例如能夠藉由在製膜步驟中,對液晶聚合物薄膜進行超過液晶聚合物的熔點Tm之加熱處理和/或冷卻處理,並且改變該等條件(加熱溫度、冷卻速度等),控制液晶聚合物薄膜的厚度方向上的配向及結晶化結構來調整。
液晶聚合物薄膜的特定彈性模數比例如能夠藉由在液晶聚合物薄膜的製膜步驟中,實施後述之特定熱處理,或者對製造後之液晶聚合物薄膜實施與後述之特定熱處理相同的加熱及冷卻,以控制液晶聚合物薄膜的厚度方向上的配向及結晶化結構來調整。
〔孔隙特性〕
本發明的液晶聚合物薄膜露出沿液晶聚合物薄膜的厚度方向之剖面並浸漬於單甲胺之後,從使用電子顯微鏡而獲得之剖面的觀察圖像中抽取孔隙區域時,孔隙區域的寬度的平均值為0.01~0.1μm,並且上述剖面的觀察圖像中的孔隙區域的面積率(孔隙區域面積率)為20%以下為較佳。
認為如下,包含液晶聚合物之液晶聚合物薄膜滿足有關存在於包含厚度方向之剖面之孔隙的上述要件之情況下,在藉由積層液晶聚合物薄膜及金屬箔而製作之覆金屬積層板中,藉由從液晶聚合物薄膜剝離金屬箔時之液晶聚合物薄膜內的凝聚破壞的抑制來提高金屬箔的剝離強度。
雖然提高金屬箔的剝離強度之機制尚不明確,但本發明人等推測如下。亦即,認為如下,推測厚度方向上的剖面中的孔隙滿足上述要件之情況下,液晶聚合物薄膜中由液晶聚合物等構成之實質部(域區域)所占之空間大且孔隙所占之空間小,並且,從厚度方向上的域區域之間的距離窄可知域區域之間的密接力或凝聚力增加,結果在藉由積層金屬箔而製作之覆金屬積層體中,從液晶聚合物薄膜剝離金屬箔時之液晶聚合物薄膜內的凝聚破壞得到抑制,提高了金屬箔的剝離強度。
以下,本說明書中,藉由貼合液晶聚合物薄膜和金屬箔而製造之積層體中,亦將剝離強度更優異之情況記載為“剝離強度更優異”。
本說明書中,“孔隙區域”係指,在藉由使用電子顯微鏡以既定的方法獲得之沿液晶聚合物薄膜的厚度方向之剖面的圖像中觀察之存在孔隙之區域。孔隙區域的面積及尺寸係基於使用掃描式電子顯微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)拍攝藉由將液晶聚合物薄膜沿厚度方切斷而露出之剖面,並且藉由圖像處理軟體(ImageJ)對拍攝圖像進行圖像處理而獲得之數據來求出。具體的測量方法記載於後述實施例中。
本發明的液晶聚合物薄膜的孔隙區域面積率為20%以下為較佳。從剝離強度更加優異之觀點考慮,液晶聚合物薄膜的孔隙區域面積率為15%以下為更佳,10%以下為進一步較佳。下限值並無特別限制,例如為0.1%以上。
又,在本發明的液晶聚合物薄膜中,孔隙區域的平均寬度為0.01~0.1μm為較佳。從剝離強度的效果更加優異之觀點考慮,孔隙區域的平均寬度為0.02~0.05μm為更佳。
從區域層之間的密接更加優異之觀點考慮,液晶聚合物薄膜的孔隙區域的平均長度為0.5~10μm為較佳,1.0~8.0μm為更佳,3~5μm為進一步較佳。
例如能夠在液晶聚合物薄膜的製膜步驟中實施後述之退火處理來調整液晶聚合物薄膜的厚度方向上的剖面處的孔隙區域面積率以及孔隙區域的平均寬度及平均長度。
關於液晶聚合物薄膜,從剝離強度更加優異之觀點考慮,液晶聚合物薄膜的厚度為15μm以上,並且滿足下述要件A為較佳。
要件A:在厚度方向上的剖面中,將從液晶聚合物薄膜的一個表面距離5μm以內的區域設為第1表層區域、將從液晶聚合物薄膜的另一個表面距離5μm以內的區域設為第2表層區域、將從位於液晶聚合物薄膜的兩個表面距離相等之中心線在2.5μm以內的區域設為中央層區域時,中央層區域中的孔隙區域的面積率大於第1表層區域中的孔隙區域的面積率,並且大於第2表層區域中的孔隙區域的面積率。
從剝離強度更加優異之觀點考慮,第1表層區域及第2表層區域(以下,將兩者亦統稱為“表層區域”。)中的中央層區域中的孔隙區域面積率相對於孔隙區域面積率的比例為120%以上為較佳,150%以上為更佳。上限值例如為300%以下,200%以下為較佳。
表層區域中的孔隙區域面積率依據厚度方向整體的孔隙區域面積率而不同,例如為0.1~30%,0.1~20%為較佳。
中央層區域中的孔隙區域面積率依據厚度方向整體的孔隙區域面積率而不同,例如為0.1~30%,5~20%為較佳。
液晶聚合物薄膜中,表層區域及中央層區域中的孔隙區域面積率例如能夠在液晶聚合物薄膜的製膜步驟中實施後述之特定熱處理來調整。
關於本發明的液晶聚合物薄膜,將從液晶聚合物薄膜的一個表面朝向另一個表面距離上述液晶聚合物薄膜的厚度的一半之位置A處的硬度設為硬度A、將從上述液晶聚合物薄膜的上述一個表面朝向上述另一個表面距離上述液晶聚合物薄膜的厚度的1/10之位置B處的硬度設為硬度B時,滿足下述式(1A)的關係為較佳。又,在上述剖面中,將從上述液晶聚合物薄膜的上述一個表面朝向上述另一個表面距離上述液晶聚合物薄膜的厚度的1/10之位置設為位置T1、將距離上述液晶聚合物薄膜的厚度的4/10之位置設為位置T2、將距離上述液晶聚合物薄膜的厚度的6/10之位置設為位置T3、將從上述一個表面至上述位置T1之區域設為S區域、從上述位置T2至上述位置T3之區域設為C區域、將上述S區域中的孔隙區域的面積率設為孔隙面積比例X、上述C區域中的孔隙區域的面積率設為孔隙面積比例Y時,滿足下述式(2A)的關係為較佳。
式(1A) (硬度A+硬度B)/2≥0.10GPa
式(2A) 孔隙面積比例Y-孔隙面積比例X≥0.10%
本發明的液晶聚合物薄膜在滿足式(1A)及式(2A)之情況下,損耗因數低,並且與銅箔的線膨脹係數之差容易變小。雖然其詳細的原因尚不明確,但大致推斷為如下。
硬度高之液晶聚合物薄膜存在顯示低標準損耗因數之傾向。其中,上述式(1A)表示液晶聚合物薄膜的厚度的中心部的硬度與表層部的硬度之間的關係,推測由於滿足式(1A)之液晶聚合物薄膜可視為薄膜整體的硬度高,因此顯示低標準損耗因數。
其中,將液晶聚合物薄膜使用於電路基板的製造之情況下,以具有液晶聚合物薄膜及銅箔之積層體的形態使用。在該情況下,若設為液晶聚合物薄膜與銅箔的線膨脹係數差小,則液晶聚合物薄膜的硬度高時之加熱積層體時之積層體的翹曲的抑制及液晶聚合物薄膜與銅箔的密接性的提高之觀點考慮係有利的。
本發明人等發現藉由使用滿足式(1A)並且滿足式(2A)之液晶聚合物薄膜,能夠減小與銅箔的線膨脹係數之差。
上述式(2A)表示液晶聚合物薄膜的表層部中的孔隙面積比例與液晶聚合物薄膜的厚度的中心部中的孔隙面積比例的關係。雖然其原因尚不明確,但認為孔隙面積比例滿足式(2A)的關係之液晶聚合物薄膜向厚度方向之延伸得到控制而面內方向上的膨脹得到抑制。其結果,推測即使在使用如滿足式(1A)之硬度高的液晶聚合物薄膜之情況下,亦藉由滿足式(2A)而與銅箔的線膨脹係數之差令人驚訝地變小。
〔硬度〕
關於本發明的液晶聚合物薄膜,在沿液晶聚合物薄膜的厚度方向的剖面中,將從液晶聚合物薄膜的一個表面朝向另一個表面距離液晶聚合物薄膜的厚度的一半之位置A處的硬度設為硬度A、將從液晶聚合物薄膜的一個表面朝向另一個表面距離液晶聚合物薄膜的厚度的1/10之位置B處的硬度設為硬度B時,滿足下述式(1A)的關係為較佳。
式(1A) (硬度A+硬度B)/2≥0.10GPa
從設為損耗因數更低,並且與銅箔的線膨脹係數之差更小之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,式(1A)中的“(硬度A+硬度B)/2”的下限為0.12GPa以上為較佳,0.14GPa以上為更佳,0.16GPa以上為進一步較佳。
從設為損耗因數更低,並且與銅箔的線膨脹係數之差更小之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,式(1A)中的“(硬度A+硬度B)/2”的上限為0.30GPa以下為較佳,0.25GPa以下為更佳,0.20GPa以下為進一步較佳。
從設為損耗因數更低,並且與銅箔的線膨脹係數之差更小之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,硬度A及硬度B進一步滿足式(1B)的關係為較佳。
式(1B) (硬度A-硬度B)≥-0.02GPa
從設為損耗因數更低,並且與銅箔的線膨脹係數之差更小之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,式(1B)中的“(硬度A-硬度B)”的下限為-0.01GPa以上為較佳,0.00GPa以上為更佳。
從設為損耗因數更低,並且與銅箔的線膨脹係數之差更小之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,式(1B)中的“(硬度A-硬度B)”的上限為0.06GPa以下為較佳,0.04GPa以下為更佳,0.02GPa以下為進一步較佳。
從設為損耗因數更低,並且與銅箔的線膨脹係數之差更小之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,硬度A為0.10~0.25GPa為較佳,0.12~0.20GPa為更佳。
從設為損耗因數更低,並且與銅箔的線膨脹係數之差更小之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,硬度B為0.12~0.30GPa為較佳,0.14~0.25GPa為更佳。
液晶聚合物薄膜的剖面中的硬度係依據ISO14577並使用奈米壓頭測量之壓入硬度,其具體的測量方法記載於後述實施例中。
又,液晶聚合物薄膜中的“(硬度A+硬度B)/2”的值能夠藉由例如在液晶聚合物薄膜的製膜步驟中實施後述之特定熱處理及控制後述之退火處理中的熱量(溫度×時間)來進行調整。
又,液晶聚合物薄膜中的“(硬度A-硬度B)”的值能夠藉由例如在液晶聚合物薄膜的製膜步驟中實施後述之特定熱處理及控制後述之退火處理中的液晶聚合物薄膜的厚度方向之熱量來進行調節。
〔孔隙面積比例〕
關於本發明的液晶聚合物薄膜,在沿液晶聚合物薄膜的厚度方向上的剖面中,將從液晶聚合物薄膜的一個表面朝向另一個表面距離液晶聚合物薄膜的厚度的1/10之位置設為位置T1、將距離液晶聚合物薄膜的厚度的4/10之位置設為位置T2、將距離液晶聚合物薄膜的厚度的6/10之位置設為位置T3、從一個表面至上述位置T1之區域設為S區域、從位置T2至位置T3之區域設為C區域、將S區域中的孔隙的面積比例設為孔隙面積比例X、將C區域中的孔隙的面積比例設為孔隙面積比例Y時,滿足下述式(2A)的關係為較佳。
式(2A) 孔隙面積比例Y-孔隙面積比例X≥0.10%
從設為損耗因數更低,並且與銅箔的線膨脹係數之差更小之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,式(2A)中的“孔隙面積比例Y-孔隙面積比例X”的下限為0.20%以上為較佳,0.30%以上為更佳。
從設為損耗因數更低,並且與銅箔的線膨脹係數之差更小之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,式(2A)中的“孔隙面積比例Y-孔隙面積比例X”的上限為0.70%以下為較佳,0.60%以下為更佳,0.50%以下為進一步較佳。
從設為損耗因數更低,並且與銅箔的線膨脹係數之差更小之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,孔隙面積比例X為8~20%為較佳,10~18%為更佳。
從設為損耗因數更低,並且與銅箔的線膨脹係數之差更小之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,孔隙面積比例Y為10~22%為較佳,12~20%為更佳。
液晶聚合物薄膜的剖面的各區域中的孔隙面積比例係指,各區域內的孔隙的面積相對於液晶聚合物薄膜的剖面的各區域的面積之比例(%)。孔隙面積比例係基於將以厚度方向上的剖面露出之方式切割之液晶聚合物薄膜浸漬於丙胺之後,藉由掃描式電子顯微鏡(SEM)拍攝液晶聚合物薄膜的剖面,並且藉由圖像處理軟體(ImageJ)對拍攝圖像進行圖像處理而獲得之數據來求出,具體的測量方法記載於後述實施例中。
又,液晶聚合物薄膜中的孔隙面積比例(孔隙面積比例X及Y)及“孔隙面積比例Y-孔隙面積比例X”的值例如能夠藉由在液晶聚合物薄膜的製膜步驟中實施後述之特定熱處理、控制後述之退火處理中的熱量(溫度×時間)及控制後述之退火處理中的向液晶聚合物薄膜的厚度方向之該種熱量來進行調節。
(層結構)
液晶聚合物薄膜可以係單層結構,亦可以係由複數個層積層而成之積層結構。另外,液晶聚合物薄膜為“單層結構”係指,其液晶聚合物薄膜遍及厚度整體由相同材料構成。
(介電特性)
液晶聚合物薄膜的標準損耗因數並無特別限制,例如為0.0025以下,0.0024以下為較佳,0.0022以下為更佳,0.0020以下為進一步較佳,0.0015以下為特佳,0.0010以下為最佳。下限值並無特別限制,可以為0.0001以上。
液晶聚合物薄膜的相對介電常數依據其用途而不同,2.0~4.0為較佳,2.5~3.5為更佳。
液晶聚合物薄膜的包括標準損耗因數及相對介電常數之介電特性能夠藉由空腔共振器攝動法來測量。液晶聚合物薄膜的介電特性的具體測量方法記載於後述的實施例欄中。
<液晶聚合物薄膜之製造方法>
本發明的液晶聚合物薄膜之製造方法並無特別限定,例如,包括藉由混煉上述各成分而獲得顆粒之顆粒化步驟及使用藉由顆粒化步驟而獲得之顆粒而獲得液晶聚合物薄膜之製膜步驟為較佳。以下,有時將本發明的液晶聚合物薄膜簡稱為“薄膜”。以下,對每個步驟進行說明。
〔顆粒化步驟〕
(顆粒化)
顆粒化順序的概要為如下。
首先,藉由混煉機使液晶聚合物及添加劑熔融混煉。接著,將被熔融混煉之液晶聚合物及添加劑進行切割之後,進行冷卻和固化而獲得顆粒。
以下,對顆粒化的詳細內容進行說明。
(1)原料形態
使用於薄膜製膜之液晶聚合物還能夠按原樣使用顆粒形狀、薄片狀或粉體狀態者,但以製膜的穩定化及添加劑(表示除了液晶聚合物以外的成分。以下相同。)的均勻分散為目的,使用擠出機對1種以上的原料(表示液晶聚合物及添加劑中的至少一者。以下相同。)進行顆粒化來使用為較佳。
(2)液晶聚合物的加熱處理
薄膜製膜中使用之液晶聚合物可以依據需要,以調節液晶聚合物的分子量為目的進行加熱處理。
液晶聚合物的加熱處理係指,一邊加熱液晶聚合物,一邊進行攪拌之處理。
在液晶聚合物的加熱處理中,液晶聚合物的溫度為240℃以上且360℃以下為較佳。
在液晶聚合物的加熱處理中,液晶聚合物的攪拌方法並無特別限定,只要液晶聚合物被均勻地加熱即可。
進行液晶聚合物的加熱處理,直至液晶聚合物的數量平均分子量成為13000以上且150000以下為較佳。另外,液晶聚合物的數量平均分子量的測量可以以與上述液晶聚合物薄膜的數量平均分子量的測量相同的方式進行。
液晶聚合物的加熱處理時間為220分鐘以上且1220分鐘以下為較佳。
(3)乾燥或藉由通氣孔來代替乾燥
液晶聚合物及添加劑在進行顆粒化之前,進行乾燥為較佳。作為乾燥方法,可以舉出使低露點的加熱空氣進行循環之方法,或者藉由真空乾燥而除濕之方法。尤其,在使容易氧化之樹脂乾燥時,藉由真空乾燥而除濕之方法為較佳。又,在使容易氧化之液晶聚合物乾燥時,使用使低露點的加熱氣體進行循環之方法之情況下,將被加熱之非活性氣體用作加熱氣體為較佳。
又,還能夠藉由使用通氣孔式擠出機來代替乾燥。通氣孔式擠出機具有單軸及雙軸的類型,能夠使用任一種。從作業效率的觀點考慮,通氣孔式擠出機為雙軸式為較佳。使用通氣孔式擠出機來擠出液晶聚合物及添加劑之情況下,較佳為將擠出機內的壓力設為小於1氣壓,設為0氣壓~0.8氣壓為較佳,設為0氣壓~0.6氣壓為進一步較佳。為了將擠出機內的壓力設為上述範圍,能夠藉由使用真空泵從設置於擠出機的混煉部之通氣孔或料斗進行排氣來實現。
(4)原料供給法
原料供給法可以係在混煉之前預先混合原料來向擠出機內供給之方法,亦可以係分別向擠出機內供給原料以使其成為一定比例之方法,亦可以係組合兩者之方法。
(5)擠出機的種類
關於擠出機,只要可獲得充分的熔融混煉效果,則能夠使用公知的單軸螺桿擠出機、非嚙合型異向旋轉雙軸螺桿擠出機、嚙合型異向旋轉雙軸螺桿擠出機及嚙合型同向旋轉雙軸螺桿擠出機。
(6)擠出時的氣氛
在熔融擠出時,在不妨礙均勻分散之範圍內,盡可能防止熱降解及氧化劣化為較佳。因此,降低擠出機內的氧濃度為較佳。作為降低擠出機內的氧濃度之方法,可以舉出使用真空泵進行減壓之方法或流入非活性氣體之方法等。這些方法可以單獨實施,亦可以組合實施。
(7)轉速
擠出機的螺桿轉速為10rpm(revolutions per minutes:每分鐘轉數、以下相同。)~1000rpm為較佳,20rpm~700rpm為更佳,30rpm~500rpm為特佳。由於若將旋轉速度設為下限值以上,則能夠縮短原料的滯留時間,因此能夠抑制由熱劣化引起之分子量的降低或由熱劣化引起之樹脂的著色變得顯著。又,由於若將旋轉速度設為上限值以下,則能夠抑制由原料被剪切引起之分子鏈的切斷,因此能夠抑制分子量的降低或交聯凝膠的產生增加。關於螺桿轉速,從均勻分散性和由滯留時間的延長引起之熱劣化這兩個方面考慮,選定適合條件為較佳。
(8)溫度
混煉溫度設為樹脂及添加劑的熱分解溫度以下為較佳,在擠出機的負載及均勻混煉性的降低不成問題之範圍內,盡可能地設為低溫為較佳。其中,若溫度設定得過低,則熔融黏度上升,相反,混煉時的剪切應力上升而有時引起分子鏈切斷,因此需要選定適合的範圍。又,為了兼顧分散性的提高和熱劣化的抑制,在擠出機的前半部分以較高的溫度進行熔融混合,在後半降低樹脂溫度之條件亦有效。
(9)壓力
顆粒化時的混煉樹脂壓力係在0.05MPa~30MPa下進行為較佳。在藉由剪切而容易產生著色或凝膠之樹脂之情況下,在擠出機內施加1MPa~10MPa左右的內壓以將樹脂原料填滿到雙軸擠出機內為較佳。其結果,由於能夠在低剪切下更有效地進行混煉,因此一邊抑制熱分解一邊促進均勻分散。混煉樹脂壓力的調整能夠藉由Q/N(螺桿每旋轉1次的吐出量)的調整或在雙軸混煉擠出機出口設置壓力調整閥來進行。
(10)剪切及螺桿類型
為了使複數種原料均勻地分散,將原料進行剪切為較佳。但是,有時藉由對原料進行過度剪切而引起分子鏈切斷或凝膠的產生。因此,適當選定配置於螺桿之轉子段、捏合盤的數量或間隙為較佳。一般而言,由於轉子段的間隙大,因此存在低於捏合盤類型的剪切之傾向。
剪切速度(顆粒化時的剪切速度)為60sec
-1~1000sec
-1為較佳,100sec
-1~800sec
-1為更佳,200sec
-1~500sec
-1為特佳。若剪切速度為下限值以上,則能夠抑制發生原料的熔融不良及添加劑的分散不良。若剪切速度為上限值以下,則能夠抑制分子鏈的切斷,並且能夠抑制分子量降低及交聯凝膠的產生增加。
(11)滯留時間
混煉機滯留時間能夠由混煉機中的樹脂滯留部的容積和原料的吐出容量來計算。顆粒化時的原料的擠出滯留時間為10秒鐘~30分鐘為較佳,15秒鐘~10分鐘為更佳,30秒鐘~3分鐘為特佳。由於只要係能夠確保充分的熔融之條件,則能夠抑制樹脂劣化和樹脂的變色,因此滯留時間較短為較佳。
(12)製粒(Pelletize)方法
製粒係指,使樹脂製成顆粒形狀。
作為製粒方法,一般係將樹脂以麵條狀擠出而成者在水中固化之後,進行切割之方法,但亦可以在藉由擠出機將樹脂熔融之後,利用一邊在水中用接口管直接擠出樹脂,一邊進行切割之水下切割法或以熱的狀態切割樹脂之熱切割法來進行顆粒化。
(13)顆粒尺寸
顆粒尺寸的剖面積為1mm
2~300mm
2、長度為1mm~30mm為較佳,剖面積為2mm
2~100mm
2、長度為1.5mm~10mm為特佳。
(14)其他顆粒化
作為顆粒化,一般為基於上述擠出機之熔融混煉法,亦能夠使用如下方法:使用液晶聚合物及添加劑的通用溶劑製備均勻的分散溶液之後,藉由去除溶劑將液晶聚合物及添加劑進行固化之方法。
作為溶劑,可以舉出甲醇、乙醇、丙酮、甲乙酮、二乙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷等。
從效率和分散性的觀點考慮,均勻的分散溶液的原料濃度相對於均勻的分散溶液整體為1質量%~50質量%為較佳,3質量%~35質量%為更佳,5質量%~30質量%為特佳。
關於固化,可以藉由在溶解後將溶劑進行乾燥來實現(乾燥法),亦可以在溶解後投入到不良溶劑中並析出(析出法)。
(乾燥)
(1)乾燥目的
在熔融製膜之前減少顆粒中的水分及揮發成分為較佳,對顆粒進行乾燥係有效的。顆粒中包含有水分及揮發成分之情況下,有時會引起因氣泡混入製膜薄膜或霧度的降低之外觀變差。此外,有時會產生由液晶聚合物的分子鏈切斷引起之物性的變差或由單體或者寡聚物的產生引起之輥污染。又,還有時依據所使用之液晶聚合物的種類,藉由乾燥去除溶解氧,藉此能夠抑制熔融製膜時的氧化交聯體的生成。
(2)乾燥方法及加熱方法
關於乾燥方法,從乾燥效率、經濟性的觀點考慮,一般使用除濕熱風乾燥機,但只要可獲得目標含水率,則並無特別限定。又,乾燥方法可以依據液晶聚合物物性的特性來選定更合適的方法。
作為加熱方法,可以舉出加壓水蒸氣、加熱器加熱、遠紅外線照射、微波加熱、熱介質循環加熱方式等。
從更有效地使用能量之觀點及藉由減小溫度不均勻來進行均勻乾燥之觀點考慮,將乾燥設備設為隔熱結構為較佳。
為了提高乾燥效率,亦能夠對顆粒進行攪拌。乾燥方法無需限定為1種,亦能夠組合複數種。
(3)裝置的形態
乾燥方式有連續式或間歇式兩種。在使用了真空之乾燥方式中,間歇法為較佳。另一方面,在穩定狀態下的乾燥方式中,連續式為較佳。
(4)環境及風量
在對顆粒進行乾燥時,吹送氣體為較佳。
在對顆粒進行乾燥時,作為吹送之氣體,可以舉出空氣或非活性氣體。
作為空氣或非活性氣體的露點,0℃~-60℃為較佳,-10℃~-55℃為更佳,-20℃~-50℃為特佳。從降低顆粒中的含揮發成分之觀點考慮,設為低露點為較佳,但從經濟性的觀點考慮,則不利,選擇適合的範圍即可。
原料容易被氧化之情況下,使用非活性氣體來降低氧氣分壓亦有效。
在對顆粒進行乾燥時,作為每噸液晶聚合物1所需之風量,20m
3/小時~2000m
3/小時為較佳,50m
3/小時~1000m
3/小時為更佳,100m
3/小時~500m
3/小時為特佳。若乾燥風量為下限值以上,則乾燥效率提高。乾燥風量為上限值以下之情況下,在經濟上為較佳。
另外,顆粒的乾燥可以在減壓下進行。
(5)溫度及時間
作為乾燥溫度,原料係非結晶狀態之情況下,{玻璃轉移溫度(Tg)(℃)-1℃}~{Tg(℃)-100℃}(亦即,比Tg低1℃~100℃之溫度)為較佳,{Tg(℃)-5℃}~{Tg(℃)-60℃}為更佳,{Tg(℃)-10}~{Tg(℃)-40℃}為特佳。
若乾燥溫度為上限值以下,則能夠抑制由樹脂的軟化引起之結塊(顆粒彼此密接而變得不易簡單地剝離之現象。),因此輸送性優異。另一方面,若乾燥溫度為下限值以上,則能夠提高乾燥效率,又能夠將含水率設為所期望的值。
又,原料為結晶性樹脂的情況下,若{熔點(Tm)(℃)-30℃}以下,則樹脂能夠在不熔融之狀態下進行乾燥。若將乾燥溫度設得過高,則有時引起著色或分子量的變化(一般降低,但依據情況而上升)。又,乾燥溫度過低亦由於乾燥效率低而需要選擇適合的條件。作為指標,{Tm(℃)-150℃}~{Tm(℃)-50}℃為較佳。
乾燥時間為15分鐘以上為較佳,1小時以上為更佳,2小時以上為特佳。另外,即使乾燥超過50小時,進一步降低水分百分率的效果亦小,由於顧慮到產生樹脂的熱劣化,因此無需將乾燥時間設得太長。
(6)含水率
顆粒的含水率相對於顆粒整體為1.0質量%以下為較佳,0.1質量%以下為更佳,0.01質量%以下為特佳。
(7)傳輸方法
為了防止水分再次吸附到經乾燥之顆粒中,在乾燥空氣或乾燥氮氣環境下進行顆粒的輸送為較佳。又,為了穩定地擠出,一般使用被加熱之乾燥空氣。
〔製膜步驟〕
製膜步驟並無特別限定,藉由模具將熔融混煉之液晶聚合物(亦即,顆粒)進行擠出製膜之步驟為較佳。
以下,對製膜步驟中使用之製造裝置及薄膜的製膜順序進行說明。
(製造裝置)
以下,關於構成製造裝置之各設備的一例進行敘述。
(擠出機、螺桿及機筒(以下,亦將機筒稱為“筒”。))
(1)擠出機
擠出機能夠使用公知的熔融擠出機。作為擠出機,例如,可以舉出全螺紋、Maddock、Dalmage等螺桿類型單軸擠出機、同向或異向類型的雙軸擠出機等。
(2)擠出機的種類
作為擠出機,可以舉出單軸擠出機或雙軸(或多軸)擠出機。
雙軸(或多軸)擠出機大致分為嚙合型和非嚙合型,但沒有特別限定。又,雙軸(或多軸)擠出機的螺桿旋轉方向可以分為同向或異向,但並無特別限定。
(3)螺桿的種類、結構
其中,示出單軸擠出機用螺桿的例子。作為螺桿,可以舉出全螺紋螺桿、雙螺紋螺桿等。又,為了提高擠出機內的混煉性,螺桿可以具有Maddock、Dalmage、屏障等混合元件等。
·直徑及槽深度
螺桿直徑依據作為目標的每單位時間的擠出量而不同,10mm~300mm為較佳,20mm~250mm為更佳,30mm~150mm為特佳。螺桿的供給部的槽深度為螺桿直徑的0.05倍~0.20倍為較佳,0.07倍~0.18倍為更佳,0.08倍~0.17倍為特佳。螺紋節距並無特別限定,但設為與螺桿直徑相同之值為較佳。又,螺紋槽寬度相對於螺桿的螺紋節距為0.05倍~0.25倍為較佳。螺紋與機筒的間隙相對於螺桿直徑為0.001倍~0.005倍為較佳,從減少機筒之間的摩擦和滯留部之觀點考慮,0.0015倍~0.004倍為更佳。
·壓縮率
擠出機的螺桿壓縮比為1.6~4.5為較佳。其中,螺桿壓縮比以供給部與計測部的容積比亦即(供給部每單位長度的容積)÷(計測部的每單位長度的容積)表示。使用供給部的螺桿軸的外徑、計測部的螺桿軸的外徑、供給部的槽部直徑及計測部的槽部直徑來計算螺桿壓縮比。若螺桿壓縮比為1.6以上,則可獲得充分的熔融混煉性,並且能夠抑制未溶解部分的產生。若螺桿壓縮比為4.5以下,則能夠抑制過度施加剪切應力。具體而言,能夠抑制由分子鏈切斷引起之薄膜的機械強度降低、由剪切發熱引起之過熱著色現象及由凝膠的產生引起之異物等級降低。從而,適合的螺桿壓縮比為1.6~4.5為較佳,1.7~4.2為更佳,1.8~4.0為特佳。
·L/D
L/D係指,壓缸長度與壓缸內徑之比。若L/D為20以上,則熔融及混煉不充分,與壓縮比合適的情況相同地,能夠抑制製造後之薄膜中的未溶解異物的產生。又,若L/D為70以下,則擠出機內的液晶聚合物的滯留時間縮短,因此能夠抑制樹脂的劣化。又,若L/D為70以下,則能夠抑制基於分子鏈的切斷之分子量的降低引起之薄膜的機械強度的降低。從而,L/D在20~70的範圍為較佳,22~65為更佳,24~50為特佳。
·螺桿比例
擠出機供給部的長度設為相對於螺桿有效長度(供給部、壓縮部及計測部的總長度)為20%~60%的長度為較佳,30%~50%為更佳。擠出機壓縮部的長度設為相對於螺桿有效長度的5%~50%的長度為較佳,結晶性樹脂之情況下為5%~40%、非晶質樹脂之情況下為10%~50%為較佳。計測部的長度設為相對於螺桿有效長度為20%~60%為較佳,設為30%~50%的長度為更佳。一般還將計測部分割成複數個,並在它們之間配置混合元件以提高混煉性。
·Q/N
螺桿每旋轉1次之吐出量(Q/N)為理論最大吐出量(Q/N)
MAX的50%~99%為較佳,60%~95%為更佳,70%~90%為特佳。另外,Q表示吐出量[cm
3/min]、N表示螺桿轉速[rpm]。若螺桿每旋轉1次之吐出量(Q/N)為理論最大吐出量(Q/N)
MAX的50%以上,則能夠縮短擠出機內的滯留時間,並且能夠抑制擠出機內部的熱劣化的進行。又,螺桿每旋轉1次之吐出量(Q/N)為理論最大吐出量(Q/N)
MAX的99%以下之情況下,由於背壓充分,因此混煉性提高,不僅提高熔融均勻化,而且擠出壓力的穩定性亦變得良好。
(4)擠出條件
·乾燥
在基於擠出機之顆粒的熔融可塑化步驟中,亦與顆粒化步驟相同地減少水分及揮發成分為較佳,對顆粒進行乾燥係有效的。
·原料供給法
從擠出機的供給口投入之原料(顆粒)為複數種之情況下,可以預先混合(預混合法),亦可以分別供給以使其在擠出機內成為一定比例,或者,亦可以係將兩者進行組合之方法。又,為了擠出穩定化,可以進行從供給口投入之原料的溫度控制及減少容積比重的變動之控制。又,從可塑化效率的觀點考慮,原料溫度只要在不藉由黏著而結塊到供給口之範圍,則高溫為較佳。非結晶狀態之情況下為{玻璃轉移溫度(Tg)(℃)-150℃}~{Tg(℃)-1℃},結晶性樹脂之情況下為{熔點(Tm)(℃)-150℃}~{Tm(℃)-1℃}的範圍為較佳。又,從可塑化效率的觀點考慮,原料的容積比重為熔融狀態的0.3倍以上為較佳,0.4倍以上為特佳。當原料的容積比重小於熔融狀態的比重的0.3倍時,進行藉由壓縮原料來模擬顆粒化等加工處理。
·擠出時的氣氛
熔融擠出時之環境亦與顆粒化步驟相同地,在不妨礙均勻分散之範圍內,進行非活性氣體(氮等)的注入以及使用真空料斗來降低擠出機內的氧濃度或在擠出機中設置通氣孔口來進行基於真空泵之減壓亦有效。這些減壓或非活性氣體的注入可以獨立地實施,亦可以組合實施。
·轉速
擠出機的螺桿轉速為5rpm~300rpm為較佳,10rpm~200rpm為較佳,15rpm~100rpm為特佳。若螺桿轉速為下限值以上,則擠出機內的樹脂的滯留時間變短,因此能夠抑制由樹脂的熱劣化引起之分子量的降低,並且能夠抑制樹脂的變色。若轉速為上限值以下,則能夠抑制由剪切引起之分子鏈的切斷,並且能夠抑制分子量的降低或交聯凝膠的增加。從均勻分散性和抑制由滯留時間的延長引起之熱劣化之觀點考慮,螺桿轉速選定適合條件為較佳。
·溫度
機筒溫度(供給部溫度T
1℃
、壓縮部溫度T
2℃及計測部溫度T
3℃)一般由以下方法來確定。藉由擠出機且在目標溫度T℃下使顆粒熔融可塑化之情況下,考慮到剪切發熱量計測部溫度T
3被設定為T±20℃。此時,考慮到在T
3±20℃的範圍內的擠出穩定性和樹脂的熱分解性來設定T
2。T
1一般設為{T
2(℃)-5℃}~{T
2(℃)-150℃},從兼顧成為輸送樹脂之驅動力(進給力)之樹脂與機筒之間的摩擦確保以及在進給部中的預熱之觀點考慮,選定最佳值。當為通常的擠出機的情況下,能夠將T
1~T
3各區域進行細分來設定溫度,藉由設定為各區域之間的溫度變化平穩,從而使擠出更加穩定化成為可能。此時,T設為樹脂的熱劣化溫度以下為較佳,藉由擠出機的剪切發熱而超過熱劣化溫度之情況下,一般亦積極地冷卻去除剪切發熱。又,為了兼顧分散性的提高和熱劣化,在擠出機的前半部分以較高的溫度進行熔融混合,在後半降低樹脂溫度之條件亦有效。
·螺桿的溫度調節
為了擠出穩定化,還控制螺桿的溫度。作為溫度控制方法,可以舉出使水等介質流過螺桿內部之方法或使加熱器內設於螺桿的內部來進行加熱之方法等。
·壓力
擠出機內的樹脂壓力一般為1MPa~50Mpa,從擠出的穩定性和熔融均勻性的觀點考慮,2MPa~30MPa為較佳,3MPa~20MPa為特佳。若擠出機內的樹脂壓力為1MPa以上,則由於擠出機內的熔體(熔融狀態的樹脂)充滿率不充分,因此能夠抑制由擠出壓力的不穩定化及滯留部的產生引起之異物的產生。又,若擠出機內的樹脂壓力為50MPa以下,則由於能夠抑制在擠出機內部接受之剪切應力過多,因此能夠抑制由樹脂溫度的上升引起之熱分解。
·滯留時間
擠出機中的滯留時間(製膜時的滯留時間)與顆粒化步驟相同地,能夠由擠出機部分的容積和聚合物的吐出容量來計算。滯留時間為10秒鐘~30分鐘為較佳,15秒鐘~15分鐘為更佳,30秒鐘~10分鐘為特佳。若滯留時間為10秒鐘以上,則提高熔融可塑化及添加劑的分散。
若滯留時間為30分鐘以下,則從能夠抑制樹脂的劣化及樹脂的變色的觀點而言為較佳。
(過濾(換濾網裝置))
·種類、設置目的及構造
為了防止由原料中所包含之異物引起之齒輪泵的損傷及延長在擠出機下游設置之微細孔徑的過濾器壽命,一般使用在擠出機出口部設置過濾設備者。進行組合使用網狀的濾料和具有強度之開口率高的補強板之、所謂的斷路器板式過濾為較佳。
·網目尺寸及過濾面積
網目尺寸為40目~800目為較佳,60目~700目為更佳,100目~600目為特佳。若網目尺寸為40目以上,則能夠充分抑制異物通過網目。又,若為800目以下,則能夠抑制過濾壓力上升速度的提高,並且能夠降低網目交換頻率。過濾面積以每秒鐘的流量為0.05g/cm
2~5g/cm
2的指標進行選定為較佳,0.1g/cm
2~3g/cm
2為更佳,0.2g/cm
2~2g/cm
2為特佳。
(精細過濾)
·種類、設置目的及構造
為了進行精確度更高的異物過濾,在從模具中進行擠出之前,設置過濾精確度高的精細過濾器裝置為較佳。過濾器濾料的過濾精度高為較佳,但從濾料的耐壓之觀點及抑制由濾料的堵塞引起之過濾壓力上升之觀點考慮,過濾精度為3μm~30μm為較佳,3μm~20μm為更佳,3μm~10μm為特佳。精細過濾裝置通常設置在1處,但亦可以串列或並列地設置複數處來進行多級過濾。從可採取大的過濾面積,並且耐壓性高之觀點考慮,設置組裝有葉型盤式過濾器之過濾裝置為較佳。
過濾面積依據進行過濾之樹脂的熔融黏度而不同,5g·cm
-2·h
-1~100g·cm
-2·h
-1為較佳,10g·cm
-2·h
-1~75g·cm
-2·h
-1為更佳,15g·cm
-2·h
-1~50g·cm
-2·h
-1為特佳。
從可以在高溫高壓下使用之觀點考慮,濾料的種類採用鋼鐵材料為較佳,在鋼鐵材料中,使用不銹鋼或鋼為更佳,從腐蝕的觀點考慮,使用不銹鋼為特佳。
濾料的厚度為200μm~3mm為較佳,300μm~2mm為更佳,400μm~1.5mm為特佳。
濾料的孔隙率為50%以上為較佳,70%以上為特佳。若為50%以上,則由於壓力損失降低且堵塞少,因此能夠長時間地運轉。濾料的孔隙率為90%以下為較佳。若為90%以下,則由於能夠抑制在過濾壓力上升時濾料壓碎,因此能夠抑制過濾壓力的上升。
(連接配管等)
連接製膜裝置各部分之配管類(連接器配管、切換閥及混合裝置等)亦與擠出機的機筒及螺桿相同地,需要耐蝕性及耐熱性優異。作為配管類的材質,可以使用鉻鉬鋼、鎳鉻鉬鋼或不鏽鋼。又,為了提高耐蝕性,在聚合物流路面(配管內面)進行HCr、Ni等的電鍍處理為較佳。
又,為了防止配管內部的滯留,配管內部的表面粗糙度為Ra=200nm以下為較佳,Ra=150nm以下為更佳。
配管直徑為5Kg·cm
-2·h
-1~200Kg·cm
-2·h
-1為較佳,10Kg·cm
-2·h
-1~150Kg·cm
-2·h
-1為更佳,15Kg·cm
-2·h
-1~100Kg·cm
-2·h
-1為特佳。
為了熔融黏度的溫度依賴性高的液晶聚合物的擠出壓力穩定化,在配管部分僅可能地減小溫度變化為較佳。一般而言,在加熱配管時普遍使用設備成本低的帶式加熱器,但溫度變化小之鑄鋁加熱器或基於熱介質循環之方法為更佳。又,從降低溫度不均勻之觀點考慮,配管亦與壓缸機筒相同地,藉由分割成複數個來分別控制各區域為較佳。又,關於溫度控制,一般進行PID控制(Proportional-Integral-Differential Controller:比例-積分-微分控制),但將使用交流電源調節器來對加熱器輸出進行可變控制之方法亦組合使用為更佳。
又,在擠出機的流路內設置混合裝置亦對薄膜的均勻化有效。作為混合裝置,使用螺旋型或定子型的靜態混合器為有效。由於藉由使用n級靜態混合器而分割並均勻化為2n,因此n越大,越促進均勻化。為了薄膜的均勻化,5級~20級為較佳,7級~15級為更佳。在基於靜態混合器的均勻化之後,立即從模具中擠出以形成薄膜為較佳。
(齒輪泵)
為了提高薄膜的厚度精確度,減少吐出量的變化為較佳。在擠出機與模具之間設置齒輪泵為較佳。
·類型、尺寸
作為齒輪泵,使用藉由2個齒輪的嚙合旋轉來進行定量化之通常的二齒輪類型或藉由3個齒輪的嚙合旋轉來進行定量化之三齒輪類型為較佳。齒輪泵的尺寸一般選定在擠出條件下,轉速成為5rpm~50rpm的容量者,7rpm~45rpm為較佳,8rpm~40rpm為特佳。
藉由選擇轉速成為上述範圍之齒輪泵的尺寸,能夠抑制基於剪切發熱之樹脂溫度的上升,並且能夠抑制由齒輪泵內部的滯留引起之樹脂劣化。
又,由於齒輪泵藉由齒輪的嚙合而不斷地受到磨損,因此要求使用耐磨損性優異之原材料,使用與螺桿及機筒相同的耐磨性原材料為較佳。
·滯留部對策
齒輪泵需要依據液晶聚合物的熔融黏度之齒輪泵的設計(尤其間隙)。又,依據情況,由於齒輪泵的滯留部分成為液晶聚合物的劣化原因,因此盡可能滯留少之結構為較佳。
·運轉條件
若齒輪泵在1次壓力(輸入壓力)與2次壓力(輸出壓力)之差過大,則齒輪泵的負載變大,並且剪切發熱變大。因此, 運轉時的壓差在(1次壓力(輸入壓力)與2次壓力(輸出壓力)之差)在20MPa以內為較佳,15MPa以內為更佳,10MPa以內為特佳。又,為了薄膜厚度的均勻化,並且為了將齒輪泵的一次壓力設為恆定,控制擠出機的螺桿旋轉,或者使用壓力控制閥亦有效。
(模具)
·種類、結構及原材料
藉由過濾而異物被去除,進一步藉由混合器而均勻化溫度之熔融樹脂被連續地輸送到模具中。若模具為熔融樹脂的滯留少之設計,則還能夠使用一般使用之T模具、魚尾模具及衣架模具中的任意類型。其中,從容易獲得抗撕裂性高,並且製膜性優異之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,T模具為較佳。
T模具出口部分的間隙(唇間隙)為薄膜厚度的1倍~20倍為較佳,1.5倍~15倍為更佳,2.0倍~10倍為特佳。
若唇間隙為薄膜厚度的1倍以上,則由於能夠抑制模具的內壓的上升,因此變得容易控制薄膜厚度,並且藉由製膜可獲得表面形態良好之片材。又,若當唇間隙為薄膜厚度的20倍以下,則由於能夠抑制牽引比變得過大,因此片材的厚度精確度變得良好。
薄膜的厚度調整一般藉由調整模具前端部分的接口管的間隙來進行,從厚度精確度的觀點考慮,使用撓性唇為較佳,但有時依據情況而使用節流桿來進行調整。
接口管的間隙調整能夠使用模具出口部的調整螺栓來進行變更。調整螺栓以15mm~50mm間隔進行配置為較佳,35mm間隔以下為更佳,以25mm間隔以下進行配置為較佳。當為50mm間隔以下時,能夠抑制調整螺栓之間的厚度不均勻的產生。當為15mm間隔以上時,由於調整螺栓的剛性變得充分,因此能夠抑制模具的內壓變化,並且能夠抑制薄膜厚度變化。又,從壁面滯留的觀點考慮,模具的內壁面光滑為較佳,例如,能夠藉由研磨來提高表面光滑性。依據情況,在對內壁面進行電鍍處理之後,還藉由研磨加工來提高光滑度或者藉由蒸鍍處理來改善與聚合物的剝離性。
又,從模具流出之聚合物的流速在模具的寬度方向上均勻為較佳。因此,依據所使用之液晶聚合物的熔融黏度剪切速度依賴性來變更所使用之模具的歧管形狀為較佳。
又,從模具流出之聚合物的溫度亦在寬度方向上均勻為較佳。因此,藉由在將模具的放熱量大之模具端部的設定溫度設為較高,或者抑制模具端部的放熱等措施來進行模具的均勻化為較佳。
又,由於藉由模具的加工精確度不足或異物附著到模具出口部分而產生模具條痕,從而引起薄膜的質量顯著降低,因此模具唇部光滑為較佳。模具唇部的算術平均表面粗糙度Ra為0.05μm以下為較佳,0.03μm以下為更佳,0.02μm以下為特佳。又,模具唇邊緣部的曲率半徑R為100μm以下為較佳,70μm以下為更佳,50μm以下為特佳。又,還能夠使用藉由熱噴塗陶瓷而加工成曲率半徑R=20μm以下的尖銳的邊緣者。
對於降低長期連續生產過程中之厚度變化中,藉由測量下游的薄膜厚度並計算厚度偏差,並將其結果反饋至模具的厚度調整之自動厚度調整模具亦有效。
模具與聚合物的輥著陸點之間稱為空氣隙,為了基於提高厚度精確度及減少縮頸量(藉由降低薄膜寬度來提高端部厚度)之製膜穩定化,空氣隙短為較佳。藉由將模具前端部的角度設為銳角或者薄化模具厚度,從而防止輥及模具的干涉,並且能夠縮短空氣隙。另一方面,藉由將模具前端部的角度設為銳角或薄化模具厚度,有時發送模具的剛性降低,並且藉由樹脂的壓力而引起模具的中央部分開口以使厚度精度反而降低之現象。因此,選定能夠兼顧模具的剛性和縮短空氣隙之條件為較佳。
·多層製膜
在製造薄膜時一般使用設備成本低的單層製膜裝置。其中,將功能層設置於液晶聚合物薄膜的外層之情況下,可以使用能夠製造具有2種以上的結構之薄膜之多層製膜裝置。作為使用了多層製膜裝置之薄膜之製造方法,具體而言,可以舉出使用多層用進給塊(Feed block)進行多層化之方法及使用多歧管模具之方法。一般將功能層薄薄地積層於表層為較佳,但積層比並無特別限定。
顆粒從供給口進入到擠出機,並從供給機構(例如,模具)流出為止之滯留時間(從通過擠出機之後至模具吐出為止的滯留時間)為1分鐘~30分鐘為較佳,2分鐘~20分鐘為更佳,3分鐘~10分鐘為特佳。從聚合物的熱劣化的觀點考慮,選定滯留時間短的設備為較佳。其中,為了減小擠出機內部的容積,例如若將過濾器的容量設得過小,則有時過濾器壽命縮短,並且交換頻率增加。又,將配管直徑設得過小亦有時增加壓力損失。從這種原因考慮,選定尺寸適合之設備為較佳。
又,將滯留時間設為30分鐘以內,藉此將上述亮部的最大等效圓直徑調節為上述範圍變得容易。
(澆鑄)
製膜步驟包括從供給機構供給熔融狀態的液晶聚合物之步驟及使熔融狀態的液晶聚合物著陸於澆鑄輥上以形成為薄膜狀之步驟為較佳。可以將其冷卻並固化而直接作為薄膜進行捲取,亦可以使其通過一對夾壓面之間並連續地夾壓以形成為薄膜狀。
此時,供給熔融狀態的液晶聚合物(熔體)之機構並無特別限制。例如,作為熔體的具體供給機構,可以係使用藉由熔融液晶聚合物以薄膜狀擠出之擠出機之態樣,亦可以係使用擠出機及模具之態樣,亦可以係在將液晶聚合物固化一次而成為薄膜狀之後,藉由加熱機構熔融而形成熔體並供給至製膜步驟之態樣。
在藉由具有一對夾壓面之裝置對藉由模具而擠壓成片狀之熔融樹脂進行夾壓之情況下,不僅能夠將夾壓面的表面形態轉印到薄膜上,而且能夠藉由對包含液晶聚合物之組成物賦予伸長變形來控制配向性。
·製膜方法及種類
將熔融狀態的液晶聚合物形成為薄膜狀之方法中,亦能夠賦予高夾持壓力,從薄膜表面形態優異之觀點考慮,通過2個輥(例如,接觸輥及冷卻輥)之間為較佳。另外,在本說明書中,具有複數個輸送熔融物之澆鑄輥之情況下,將最接近最上游的液晶聚合物的供給機構(例如,模具)之澆鑄輥稱為冷卻輥。除此之外,還能夠使用由金屬帶彼此進行夾壓之方法或組合輥和金屬帶之方法。又,依據情況,為了提高輥和金屬帶之間的密接性,還能夠在鑄鼓上組合使用靜電施加法、氣刀法、氣室法及真空噴嘴法等製膜法。
·輥的種類及原材料
從表面粗糙度和進行夾壓時之夾持壓力的均勻性的觀點以及輥溫度的均勻性的觀點考慮,澆鑄輥為金屬輥為較佳。
使用於具有剛性之金屬輥之材質一般為碳鋼及不鏽鋼,但能夠使用鉻鉬鋼、鎳鉻鉬鋼、依據情況使用鑄鐵。又,為了改變薄膜剝離性等的表面性的性質,有時還進行鉻或鎳等的電鍍處理,或者陶瓷熱噴塗等加工。使用金屬帶之情況下,為了賦予必要的夾持壓力,帶的厚度為0.5mm以上為較佳,1mm以上為更佳,2mm以上為特佳。
適合藉由一對輥來賦予夾持壓力之輥壓區長度大於0mm且5m以內為較佳,大於0mm且3mm以內為更佳。
·輥直徑
作為澆鑄輥,使用直徑大的輥為較佳,具體而言,直徑為200mm~1500mm為較佳。若使用直徑大的輥,則能夠降低輥的撓曲,因此在進行夾壓時能夠均勻地賦予高夾持壓力,故較佳。又,在本發明之製造方法中,進行夾壓之2個輥的直徑可以相同,亦可以不同。
·輥硬度
為了賦予上述範圍的輥間壓力,輥的蕭氏硬度為45HS以上為較佳,50HS以上為更佳,60HS~90HS為特佳。蕭氏硬度能夠使用JIS Z 2246的方法,並由測量了輥寬度方向上的5點及周向上的5點的值的平均值來求出。
·表面粗糙度、圓柱度、正圓度及直徑偏差
澆鑄輥及接觸輥的表面的算術平均表面粗糙度Ra為100nm以下為較佳,50nm以下為更佳,25nm以下為特佳。
正圓度為5μm以下為較佳,3μm以下為更佳,2μm以下為特佳。圓柱度為5μm以下為較佳,3μm為更佳,2μm以下為特佳。直徑偏差為7μm以下為較佳,4μm為更佳,3μm以下為特佳。圓柱度、正圓度及直徑偏差能夠利用JIS B 0621的方法來求出。
·輥表面性
澆鑄輥及接觸輥的表面為鏡面為較佳,一般使用將鍍硬鉻者進行鏡面加工而得者。
從製膜後的薄膜平滑性的觀點考慮,輥表面平滑為較佳。另一方面,從賦予薄膜的潤滑性之觀點考慮,為了在薄膜表面形成凹凸,亦能夠使用鏡袋表面輥。或者,為了在薄膜表面形成微細的凹凸,能夠使用進行了砂蝕處理之輥或進行了凹陷加工之輥。其中,從薄膜光滑性的觀點考慮,輥的凹凸為Ra=10μm以下為較佳。又,還能夠使用在輥表面上,每1mm
2中雕刻了50~1000個深度為0.1~10μm的微細的槽或棱柱形狀之輥。
·輥溫度
輥能夠快速去除由熔融聚合物供給之熱量並且維持恆定的輥表面溫度為較佳。因此,向輥內部通入恆定溫度的介質為較佳。作為介質,使用水、熱介質油或氣體為較佳。又,用於使輥表面溫度設為恆定之機構,能夠使用公知的方法。
·熔融聚合物溫度
從提高液晶聚合物的成形性和抑制劣化的觀點考慮,吐出溫度(供給機構出口的樹脂溫度)為(液晶聚合物的Tm-10)℃~(液晶聚合物的Tm+40)℃為較佳。作為熔融黏度的指標,50Pa·s~3500Pa·s為較佳。
在空氣隙間的熔融聚合物盡可能冷卻得少為較佳,藉由實施加快製膜速度、縮短空氣隙等措施來減少基於冷卻的溫度降低為較佳。
·接觸輥溫度
接觸輥的溫度設定為液晶聚合物的Tg以下為較佳。若接觸輥的溫度為液晶聚合物的Tg以下,則能夠抑制熔融聚合物與輥黏著,因此薄膜外觀變得良好。從相同的原因考慮,冷卻輥溫度亦設定為液晶聚合物的Tg以下為較佳。
·製膜速度及周速度差
從熔體在空氣隙中保溫的觀點考慮,製膜速度為3m/分鐘以上為較佳,5m/分鐘以上為更佳,7m/分鐘以上為特佳。加快製膜速度時,能夠抑制熔體在空氣隙中冷卻,並且能夠以熔體的溫度高之狀態賦予更均勻的夾壓和剪切變形。另外,上述製膜速度定義為熔融聚合物通過所夾壓之2個輥之間時的速度慢之第二夾壓面速度。
第一夾壓面的移動速度設為比第二夾壓面的移動速度快為較佳。此外,將夾壓裝置的第一夾壓面與第二夾壓面的移動速度比調整為0.60~0.99,並且熔融樹脂通過夾壓裝置時賦予剪切應力以製造本發明的薄膜為較佳。2個夾壓面可以連帶驅動,亦可以獨立驅動,但從膜物性的均勻性的觀點考慮,獨立驅動為較佳。
(膜的製膜順序)
·製膜順序
在製膜製程中,從質量的穩定化的觀點考慮,由以下順序進行製膜為較佳。
從模具吐出之熔融聚合物在著陸於澆鑄輥上而形成為薄膜狀之後,藉由將其冷卻並固化以作為薄膜來捲取。
在對熔融聚合物進行夾壓時,在設定為預定的溫度之第一夾壓面與第二夾壓面之間使熔融聚合物通過,並將其冷卻並固化以作為薄膜來捲取。
·輸送張力
薄膜輸送張力能夠藉由薄膜厚度進行適當調整,薄膜的每1m寬度的輸送張力為10N/m~500N/m為較佳,20N/m~300N/m為更佳,30N/m~200N/m為特佳。一般情況下,若薄膜變厚則需要提高輸送張力。例如,厚度為100μm的薄膜之情況下,30~150N/m為較佳,40~120N/m為更佳,50~100N/m為特佳。若薄膜輸送張力為下限值以上,則能夠抑制薄膜輸送過程中的薄膜的彎曲,因此能夠抑制導輥與薄膜之間產生打滑而在薄膜產生刮痕。若薄膜輸送張力為上限值以下,則能夠抑制薄膜中帶入垂直皺紋,又,能夠抑制薄膜被強制拉伸而薄膜斷裂。
薄膜的張力控制可以使用基於往復晃動的方法、基於伺服馬達的扭矩控制法、基於粉劑離合器/制動器的方法及基於摩擦輥的控制方法等中的任意方法,但從控制精確度的觀點考慮,基於往復晃動之方法為較佳。輸送張力在製膜步驟中無需設為全部相同之值,在每個張力切割之區域調整為適合的值亦係有用。
輸送用輥具有諸如不發生由輸送張力引起之輥撓曲變形、機械損失小、與薄膜的摩擦充分及在運送薄膜過程中不易產生刮痕之光滑的表面為較佳。若使用機械損失小之輸送輥,則為了輸送薄膜而不需要大的張力,並且能夠抑制薄膜中帶入刮痕。又,為了與薄膜的摩擦,輸送用輥採用較大的薄膜的保持角為較佳。保持角為90°以上為較佳,100°以上為更佳,120°以上為特佳。無法採取充分的保持角之情況下,使用橡膠製的輥,或者在輥表面使用設置有紋理、凹槽形狀或者槽之輥來確保摩擦為較佳。
·捲取張力
捲取張力亦與薄膜輸送張力相同地,藉由薄膜厚度進行適當調整為較佳。薄膜的每1m寬度的捲取張力為10N/m~500N/m為較佳,20N/m~300N/m為更佳,30N/m~200N/m為特佳。一般情況下,當薄膜變厚時需要提高張力。例如,為100μm的薄膜的情況下,捲取張力為30N/m~150N/m為較佳,40N/m~120N/m為更佳,50N/m~100N/m為特佳。
若捲取張力為下限值以上,則能夠抑制薄膜輸送過程中的薄膜的彎曲,因此能夠抑制在捲取中途薄膜滑動而產生刮痕。若捲取張力為上限值以下,則能夠抑制薄膜中帶入垂直皺紋,並且抑制薄膜成為緊密捲取以使捲取外觀成為良好。不僅如此,由於能夠抑制薄膜的凹凸部分藉由蠕變現象而延伸,因此能夠抑制薄膜發生起伏。捲取張力與輸送張力相同地,藉由線的中途張力控制來檢測,一邊控制成恆定的捲取張力一邊進行捲取為較佳。依據製膜線的位置,薄膜溫度存在差異時,有時藉由熱膨脹而薄膜的長度略微不同,因此調整壓送輥(niproll)之間的延伸比,並且在線中途對薄膜不施加規定以上的張力為較佳。又,捲取張力還能夠藉由張力控制的控制以恆定張力進行捲取,但依據所捲取之直徑而添加維度(taper)(在捲取作業中,隨著捲取直徑的變大而捲取張力變化。)以使其成為適合的捲取張力為更佳。一般而言,隨著捲取直徑的變大而使張力逐漸減小,但有時依據情況還隨著捲取直徑的變大而使張力變大為較佳。又,關於捲取方向,將第一夾壓面及第二夾壓面中的任一側設為捲取芯側均沒有問題,但在薄膜上產生捲取之情況下,當與捲取相反方向圍繞時,有時還具有捲取修正效果,故較佳。
在捲取時為了控制薄膜的蛇行,設置EPC(Edge Position Control:邊緣位置控制),並且進行用於防止捲取凹凸的產生之振盪(Oscillation)捲取或在高速捲取時使用排除所伴隨的空氣之輥亦有用。
·捲取芯(Windingcore)
使用於薄膜的捲取之捲取芯只要具有捲取薄膜所需之強度和剛性,則不需要使用特殊者,一般使用內徑為3~6英吋的紙管或3~14英吋的塑膠製捲取芯。
·縱切(Slit)
為了將製膜之薄膜設為預定的寬度,將兩端縱切為較佳。作為縱切的方法,能夠使用剪切刀片、Goebel刀、剃刀片、旋轉刀片等一般的方法。使用切斷時不產生粉塵,並且切斷部的翹曲少之切斷方法為較佳,基於Goebel刀片之切斷為較佳。
·滾紋加工
薄膜的一端或兩端進行增厚加工(滾紋處理)亦較佳。
基於增厚加工之凹凸的高度為1μm~50μm為較佳,2μm~30μm為更佳,3μm~20μm為特佳。增厚加工中,可以將兩面設為凸形,亦可以僅將單面設為凸形。增厚加工的寬度為1mm~50mm為較佳,3mm~30mm為特佳。增厚加工可以使用冷加工及熱加工中的任一種,只要依據薄膜中形成之凹凸的下垂度或增厚加工時的揚塵的狀態來選定適合的方法即可。又,藉由滾紋加工使薄膜的製膜方向或薄膜面能夠識別亦有用。
·掩膜
為了防止薄膜刮擦或提高操作性,在單面或兩面設置層壓膜(掩膜)亦較佳。層壓膜的厚度為5μm~100μm為較佳,10μm~70μm為更佳,25μm~50μm為特佳。
掩膜由基材層和黏著層這2層構成為較佳。基材層中能夠使用LDPE(低密度聚乙烯)、LLDPE(直鏈狀低密度聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、PP(聚丙烯)及聚酯等。黏著層能夠使用EVA(乙烯乙酸乙烯酯)、丙烯酸橡膠、苯乙烯系彈性體及天然橡膠等。
·靜電消除
當薄膜帶電時,氣氛中的灰塵被薄膜吸引而成為薄膜的附著異物。因此,製膜、輸送及捲取中的薄膜不帶電為較佳。
帶電壓為3kV以下為較佳,0.5kV為更佳,0.05kV以下為特佳。
作為防止薄膜帶電之方法,能夠使用藉由將抗靜電劑揉合或塗佈於薄膜中來防止靜電的產生之方法、藉由控制氣氛中的溫度和濕度來抑制產生之方法、將薄膜上帶電之靜電進行接地來釋放之方法及使用離子發生器藉由與帶電電荷的符號相反之電荷進行中和之方法等公知的各種方法。又,為了提高防止由靜電消除引起之灰塵附著於薄膜之效果,製膜時的環境為美國聯邦規格Fed. Std. 209D的10000級以下為較佳,1000級以下為更佳,100級以下為特佳。
·除塵
附著於薄膜表面之異物能夠利用如下方法來去除,亦即擠壓刮板或刷子之方法、為了減弱由靜電引起之吸引效果而以幾十Kpa左右的壓力使已中和電荷之加壓空氣噴出之方法、基於吸引之方法及組合了噴射和吸引之方法。
(延伸、緩和處理)
此外,可以在藉由上述方法製造薄膜之後,進行延伸及緩和處理。例如,能夠組合以下(a)~(g)來實施各步驟。又,可以組合顛倒縱延伸和橫延伸的順序、多個階段地進行縱延伸和橫延伸的各個步驟,對角延伸或同時雙軸拉伸等。
(a)橫延伸
(b)橫延伸→緩和處理
(c)縱延伸
(d)縱延伸→緩和處理
(e)縱(橫)延伸→橫(縱)延伸
(f)縱(橫)延伸→橫(縱)延伸→緩和處理
(g)橫延伸→緩和處理→縱延伸→緩和處理
·縱延伸
能夠藉由一邊對2對輥之間進行加熱一邊使出口側的周速度比入口側的周速度快來實現縱延伸。從抑制薄膜發生捲曲之觀點考慮,正反面的薄膜溫度係相同溫度為較佳,但在厚度方向上控制光學特性之情況下,即使在正反面的溫度不同亦能夠進行延伸。另外,其中的延伸溫度定義為薄膜表面低側的溫度。縱延伸步驟可以由1個階段實施,亦可以由多個階段實施。薄膜的預熱一般藉由使經溫度控制之加熱輥通過來進行,但依據情況還能夠使用加熱器來加熱薄膜。又,為了防止薄膜與輥黏著,還能夠使用改善了黏著性之陶瓷輥等。
·橫延伸
作為橫延伸,能夠採用通常的橫延伸。亦即,通常的橫延伸係指,用夾子把持薄膜的兩端,使用拉幅機一邊在烘箱內進行加熱一邊擴大夾子的寬度之橫延伸法。例如,能夠使用日本實開昭62-035817號公報、日本特開2001-138394號公報、日本特開平10-249934號公報、日本實開平6-270246號公報、日本實開昭4-30922號公報及日本特開昭62-152721號各公報中記載之方法。
橫延伸中的延伸溫度能夠藉由向拉幅機內送進所期望之溫度的風來控制延伸溫度。出於與縱延伸步驟相同的原因,薄膜溫度還具有正反面相同的情況或不同的情況中的任意情況。在此使用之延伸溫度定義為薄膜表面低側的溫度。橫延伸步驟可以由1個階段實施,亦可以由多個階段實施。又,以多個階段進行橫延伸之情況下,可以連續地進行,亦可以在其之間設置未擴大寬度之區域並間歇地進行。這種橫延伸除了在拉幅機內將夾子沿寬度方向擴大寬度之通常的橫延伸以外,還能夠應用與這些相同地,用夾子把持並擴大寬度之如下延伸方法。
·對角延伸
與通常的橫延伸相同地,雖然夾子沿橫向擴大寬度,但能夠藉由改變左右夾子的輸送速度來沿對角方向延伸。例如,能夠使用日本特開2002-22944號公報、日本特開2002-086554號公報、日本特開2004-325561號公報、日本特開2008-23775號公報及日本特開2008-110573號公報中記載之方法。
·同時雙軸延伸
同時雙軸延伸與通常的橫延伸相同地,將夾子沿橫向擴大寬度,但與此同時沿縱向延伸或收縮。例如,能夠使用日本實開昭55-093520號公報、日本特開昭63-247021號公報、日本特開平6-210726號公報、日本特開平6-278204號公報、日本特開2000-334832號公報、日本特開2004-106434號公報、日本特開2004-195712號公報、日本特開2006-142595號公報、日本特開2007-210306號公報、日本特開2005-022087號公報、日本特表2006-517608號公報及日本特開2007-210306號公報中記載之方法。
·捲邊(軸錯位)的改善
在上述橫延伸步驟中,薄膜的端部藉由夾子來把持。因此,由熱處理時產生之熱收縮應力引起之薄膜的變形在薄膜的中央部大且在端部小。作為結果,所獲得之薄膜能夠以寬度方向的特性分佈。熱處理步驟之前,在薄膜的表面上沿橫向劃出直線時,經過熱處理步驟之薄膜的表面上的直線成為中心部朝向下游凹陷之弓形。該現象被稱為波音現象,成為干擾薄膜的各向異性及寬度方向的均勻性之原因。
作為改善方法,能夠藉由在這種橫延伸之前進行預熱及延伸之後,進行熱固定來減小伴隨波音之配向角的偏差。可以進行預熱及熱固定中的任一者,進行兩者為更佳。這些預熱和熱固定藉由夾子把持來進行為較佳,亦即與延伸連續地進行為較佳。
在比延伸溫度高1~50℃左右的溫度下進行預熱為較佳,高2~40℃為更佳,高3~30℃為特佳。預熱時間為1秒鐘~10分鐘為較佳,5秒鐘~4分鐘為更佳,10秒鐘~2分鐘為特佳。
預熱時,拉幅機的寬度大致保持恆定為較佳。其中“大致”係指,未延伸薄膜的寬度的±10%。
在比延伸溫度低1℃~50℃的溫度下進行熱固定為較佳,設為低2℃~40℃為更佳,設為低3℃~30℃為進一步較佳。特佳為設為延伸溫度以下且液晶聚合物的Tg以下。
預熱時間為1秒鐘~10分鐘為較佳,5秒鐘~4分鐘為更佳,10秒鐘~2分鐘為特佳。熱固定時,拉幅機的寬度大致保持恆定為較佳。其中,“大致”係指,結束延伸之後的拉幅機寬度的0%(與延伸之後的拉幅機的寬度相同之寬度)~-30%(比延伸之後的拉幅機的寬度縮小30%=縮小寬度)。寬度擴大為延伸寬度以上時,在薄膜中變得容易產生殘留應變。作為其他公知的方法,可以舉出日本特開平1-165423號公報、日本特開平3-216326號公報、日本特開2002-018948號公報及日本特開2002-137286號公報中記載之方法。
·熱緩和處理
在上述延伸之後,藉由進行基於下述條件之熱緩和處理,能夠降低熱收縮率。在製膜之後、縱延伸之後及橫延伸之後中的至少一個時點實施熱緩和處理為較佳。熱緩和處理可以在延伸之後連續地進行,亦可以在延伸之後進行捲取之後進行。
(表面處理)
薄膜能夠藉由進行表面處理來提高與使用於覆銅積層板之銅箔或鍍銅層之間的黏著。例如,能夠使用輝光放電處理、紫外線照射處理、電暈處理、火焰處理及酸或鹼處理。此處提及之輝光放電處理可以係在10
-3Torr~20Torr的低壓氣體下產生之低溫電漿,在大氣壓下的電漿處理亦較佳。
(熟化)
為了改善被捲取之薄膜的機械特性、熱尺寸穩定性及捲取形狀,以液晶聚合物的Tg以下的溫度對薄膜進行熟化處理亦係有用。
(保管條件)
為了防止被捲取之薄膜產生由殘留應變緩和引起之皺紋及凹凸,在液晶聚合物的Tg以下的溫度環境下保管薄膜為較佳。又,溫度變化小為較佳,每小時的溫度變化為30℃以下為較佳,20℃以下為更佳,10℃以下為特佳。相同地,為了防止薄膜的吸濕率變化及結露,濕度為10%~90%為較佳,20%~80%為更佳,30%~70%為特佳。為了防止薄膜的吸濕率變化及結露,每小時的溫度變動為30%以下為較佳,20%以下為更佳,10%以下為特佳。在需要有溫度和濕度變化之地點進行保管之情況下,使用包裝材料中具有防濕性或隔熱性者亦有效。
在上述中,薄膜設為單層,但亦可以具有複數個層積層而得之積層結構。
本發明之液晶聚合物薄膜之製造方法可以包含特定熱處理及退火處理中的至少一者。
(特定熱處理)
在本發明的液晶聚合物薄膜之製造方法中,擠壓成片狀之熔融樹脂被固化之前,使用加熱器對擠壓成片狀之熔融樹脂進行再加熱之後,立即進行使用冷卻器冷卻擠壓成片狀之熔融樹脂之熱處理步驟為較佳。以下,在擠壓成片狀之熔融樹脂被固化之前進行之包括再加熱及冷卻之一系列的熱處理亦記載為“特定熱處理”。
認為藉由固化擠壓成片狀之熔融樹脂之前進行特定熱處理,在擠壓成片狀之熔融樹脂中,厚度方向上的孔隙面積率變化。
雖然厚度方向上的孔隙面積率變化之詳細機制尚不明確,但本發明人等推測係基於如下:藉由再加熱處理來加熱薄膜表面,並且在加熱之後立即冷卻薄膜表面以使製膜性不受阻礙,藉由熔融~驟冷而使薄膜的表層部的晶體結構變化。
特定熱處理的條件可以依據構成液晶聚合物薄膜之材料及目標孔隙面積率等而適當調整。
從能夠使厚度方向上的硬度分布更佳明確之觀點考慮,將液晶聚合物的熔點設為Tm(℃)時,再加熱的溫度為{Tm-10}℃以上為較佳,超過Tm之溫度為更佳。又,從能夠抑制由薄膜的軟化引起之厚度不均勻的發生之觀點考慮,再加熱的溫度為{Tm+20}℃以下為較佳,{Tm+15}℃以下為更佳。
再加熱的處理時間因加熱機構及加熱溫度而不同,0.2~15秒鐘為較佳,1~5秒鐘為更佳。
作為使用於再加熱之加熱機構(加熱器),可以舉出熱風乾燥機及紅外線加熱器等公知的加熱機構,從能夠以短時間提高薄膜表面溫度之觀點考慮,紅外線加熱器為較佳。關於加熱機構,沿擠壓成片狀之熔融樹脂的TD方向均等地配置為較佳。藉由以這種方式配置加熱機構,能夠在再加熱時抑制擠壓成片狀之熔融樹脂的TD方向上的溫度差。能夠抑制。
為了形成薄膜表層部的結構和抑制厚度不均勻,在再加熱後快速進行特定熱處理中的冷卻處理為較佳。冷卻處理以擠壓成片狀之熔融樹脂的表面溫度為-10℃/秒鐘以上(更佳為-20℃/秒鐘以上、進一步較佳為-30℃/秒鐘以上)的速度進行冷卻為較佳。上限並無特別限制,例如為-80℃/秒鐘以下。
從與上述相同的觀點考慮,進行冷卻處理直至擠壓成片狀之熔融樹脂的表面溫度低於結晶化溫度為較佳。能夠使用差示掃描熱量儀(DSC)將擠壓成片狀之熔融樹脂加熱至熔點以上之後,測量結晶化溫度以作為以10℃/分鐘進行冷卻時之再結晶化峰溫度。
具體的冷卻處理時間依據冷卻機構及藉由再加熱而加熱之薄膜表面的溫度而不同,0.3~15秒鐘為較佳,2~10秒鐘為更佳。
作為使用於冷卻處理之冷卻機構(冷卻器),能夠使用公知的冷卻裝置,但使用對擠壓成片狀之熔融樹脂吹送風(較佳為冷風)之吹風機為較佳。冷卻機構沿擠壓成片狀之熔融樹脂的周圍均等地配置為較佳。藉由以這種方式配置加熱機構,能夠抑制在冷卻時擠壓成片狀之熔融樹脂的TD方向上的溫度差。
(退火處理)
在本發明之製造方法中,在特定熱處理之後,進行退火處理直至加熱至液晶聚合物薄膜的熔融溫度附近為較佳。在特定熱處理之後實施退火處理為較佳。
雖然其原因尚不明確,但藉由進行特定熱處理中冷卻處理之後(較佳為進一步進行緩和處理之後)進行退火處理而在表層區域,結晶化得以進行,並且存在於液晶聚合物薄膜內之孔隙區域變小,在厚度方向上更顯著地使孔隙區域的寬度變得窄小,域區域所占的比例相對地增大。能夠藉由進行特定熱處理中的冷卻處理及退火處理,並且依據需要適當地調整該等條件來製造具有前述特定的孔隙特性之液晶聚合物薄膜。
以Tm(℃)作為液晶聚合物的熔點,退火處理中的加熱溫度為{Tm-50}℃~{Tm+30}℃為較佳,超過{Tm+10}℃且{Tm+25}℃以下為較佳。退火處理中的加熱時間為10秒鐘~24小時為較佳,4~12小時為更佳。尤其,在加熱溫度為Tm以下之情況下,從容易製造具有前述特定的孔隙特性之液晶聚合物薄膜之觀點考慮,加熱時間為4~12小時為更佳,8~12小時為進一步較佳。
作為退火處理中的加熱機構,可以舉出熱風乾燥爐、熱壓機(例如,表面壓機或加熱輥)等,熱壓機為較佳。
作為退火處理,可以對將液晶聚合物薄膜積層於黏附體(例如,銅箔、鋁箔等金屬箔)而製作之複合體進行。藉由使用黏附體能夠抑制加熱時之液晶聚合物薄膜的變形等。對複合體進行退火處理之情況下,從進行退火處理之複合體中剝離黏附體而獲得液晶聚合物薄膜。
在上述退火處理之後,可以進一步進行熱緩和處理。此時的熱緩和步驟依據上述退火處理之前進行之熱緩和步驟來進行。
〔液晶聚合物薄膜的用途〕
本發明的液晶聚合物薄膜能夠以薄膜單體、貼合銅箔之覆銅積層板、印刷配線板、繞性印刷配線板(FPC)等形態來使用,能夠用作通訊用基板中所包含之材料。亦即,本發明的通訊用基板具有本發明的液晶聚合物薄膜。
本發明的液晶聚合物薄膜使用於柔性印刷電路基板為較佳。由於本發明的液晶聚合物薄膜的相對介電常數及損耗因數低,因此能夠抑制高頻率帶域中的傳輸損耗,故有用。又,關於本發明的液晶聚合物薄膜,由於基於加工之凝聚剝離得到抑制,因此適合於製造柔性印刷電路基板。
<積層體>
本發明的積層體具有上述液晶聚合物薄膜及至少一個含金屬層。
以下,將對本發明之積層體的結構進行詳細說明。
積層體具有至少一個含金屬層及至少一個液晶聚合物薄膜。積層體所具有之含金屬層及液晶聚合物薄膜的數量並無限制,各層的數量可以僅為1個,亦可以為2個以上。
積層體可以係在1個液晶聚合物薄膜的單面側僅具有1個含金屬層之單面積層體,亦可以係在1個液晶聚合物薄膜的兩面側具有2個含金屬層之兩面積層體。
其中,積層體至少具有依次積層有含金屬層、液晶聚合物薄膜及含金屬層之層結構為較佳。
又,積層體可以具有3個以上的含金屬層與2個以上的液晶聚合物薄膜各不相同地積層之多層結構。亦即,積層體可以隔著由液晶聚合物薄膜構成之絕緣層具有配置有3個以上的金屬層或金屬配線之多層結構。
具有這種多層結構之積層體能夠應用於高功能化之多層電路基板(例如,2層電路基板、3層電路基板及4層電路基板等)。
積層體可以係具備2個金屬層或金屬配線及由1個液晶聚合物薄膜構成之絕緣層之單層電路基板。又,積層體可以係具備1個或2個金屬層或金屬配線及由1個液晶聚合物薄膜構成之絕緣層之、用於製造具有上述多層結構之積層體之中間物。
(含金屬層)
含金屬層只要係形成於液晶聚合物薄膜的表面,並且包含金屬之層,則並無特別限制,例如可以舉出覆蓋液晶聚合物薄膜的表面整體之金屬層及形成於液晶聚合物薄膜的表面之金屬配線。
作為構成含金屬層之材料,例如,可以舉出使用於電連接之金屬。作為這種金屬,例如,可以舉出銅、金、銀、鎳、鋁及包含該等任意金屬之合金。作為合金,例如,可以舉出銅-鋅合金、銅-鎳合金及鋅-鎳合金。
作為構成含金屬層之材料,從導電性及加工型優異之觀點考慮,銅為較佳。
作為含金屬層,由銅或包含95質量%以上的銅之銅合金構成之銅層或銅配線為較佳。作為銅層,例如,可以舉出藉由壓延法製造之軋製銅箔及藉由電解法製造之電解銅箔。對含金屬層可以實施酸清洗等化學處理。
如後述那樣,含金屬層例如使用金屬箔來製作,依據需要,藉由公知的加工方法來形成配線圖案。
在製作積層體時使用銅箔等金屬箔之情況下,從用作柔性電路基板時傳輸損耗更小之觀點考慮,金屬箔的表面(至少一個表面)的表面粗糙度(算術平均高度)Ra為2.0μm以下為較佳,1.0μm以下為更佳,0.5μm以下為進一步較佳。下限值並無特別限制,例如為0.1μm以上,0.3μm以上為較佳。
作為表面粗糙度Ra在上述範圍之金屬箔,例如,可以舉出非粗化處理銅箔等,能夠在市面上獲得。
使用表面粗糙度測量器(例如,Mitutoyo Corporation製造、產品名稱:URFTEST SJ-201),並且依據JIS B 0601之方法來求出金屬箔及含金屬層的表面的Ra。具體測量方法記載於後述之實施例中。
含金屬層的厚度並無特別限定,依據電路基板的用途而適當選擇,從配線的導電性及經濟性的觀點考慮,1~100μm為較佳,5~30μm為更佳,10~20μm為進一步較佳。
積層體可以依據需要具有液晶聚合物薄膜及除了含金屬層以外的其他層。作為其他層,可以舉出黏著層、防鏽層及耐熱層。
(黏著層)
從剝離強度更加優異之觀點考慮,積層體具有黏著層為較佳。
積層體具有黏著層之情況下,黏著層配置於液晶聚合物薄膜與含金屬層之間為較佳。例如,液晶聚合物薄膜的兩個面配置有2個含金屬層之情況下,依次積層有含金屬層、黏著層、液晶聚合物薄膜、黏著層及含金屬層為較佳。
作為黏著層,能夠使用在覆銅積層體等的配線板的製造中使用之公知的黏著層,例如,可以舉出由包含公知的黏合劑樹脂及後述之反應性化合物中的至少一種之黏合劑組成物的硬化物構成之層。
作為黏著層的形成中使用之黏合劑組成物,並無特別限制,例如,可以舉出包含黏合劑樹脂和/或反應性化合物,並且作為任意成分而進一步包含後述之添加劑之組成物。
(黏合劑樹脂)
作為黏合劑樹脂,例如,可以舉出(甲基)丙烯酸樹脂、聚肉桂酸乙烯、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚酯醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚碸、聚碸、聚對二甲苯、聚酯、聚乙烯醇縮乙醛、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚醯胺、聚苯乙烯、聚胺酯、聚乙烯醇、纖維素醯化物、氟化樹脂、液晶聚合物、間規聚苯乙烯、聚矽氧樹脂、環氧聚矽氧樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂、環氧樹脂、順丁烯二酸樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、芳香族磺醯胺、苯胍胺樹脂、聚矽氧彈性體、脂肪族聚烯烴(例如,聚乙烯及聚丙烯)以及環狀烯烴共聚物。其中,聚醯亞胺、液晶聚合物、聚醯亞胺、間規聚苯乙烯或環狀烯烴共聚物為較佳,聚醯亞胺為更佳。
黏合劑樹脂可以單獨使用1種,亦可以使用2種以上。
黏合劑樹脂的含量相對於黏著層的總質量為60~99.9質量%為較佳,70~99.0質量%為更佳,80~97.0質量%為進一步較佳。
(反應性化合物)
黏著層可以包含具有反應性基之化合物的反應物,除包含上述黏合劑樹脂以外,還進一步包含反應性化合物為較佳。本說明書中,將具有反應性基之化合物及其反應物亦統稱為“反應性化合物”。
反應性化合物所具有之反應性基為能夠與存在於液晶聚合物薄膜的表面之基團(尤其,具有羧基及羥基等氧原子之基團)反應之基團為較佳。
作為反應性基,例如,可以舉出環氧基、氧環丁烷基、異氰酸酯基、酸酐基、碳二亞胺基、N-羥基酯基、乙二醛基、醯亞胺酯基、鹵化烷基及硫醇基,選自包括環氧基、酸酐基及碳二亞胺基之群組中的至少一種基團為較佳,環氧基為更佳。
作為具有環氧基之反應性化合物的具體例,可以舉出芳香族環氧丙基胺化合物(例如,N,N-二環氧丙基-4-環氧丙氧基苯胺、4,4’-亞甲基雙(N,N-二環氧丙基苯胺)、N,N-二環氧丙基-鄰甲苯胺及N,N,N’,N’-四環氧丙基-間二甲苯二胺、4-第三丁基苯基環氧丙基醚)、脂肪族環氧丙基胺化合物(例如,1,3-雙(二環氧丙基胺基甲基)環己烷等)以及脂肪族環氧丙基醚化合物(例如,山梨糖醇聚環氧丙基醚)。
作為具有酸酐基之反應性化合物的具體例,可以舉出四羧酸二酐(例如,3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、均苯四甲酸二酐、2,3,3’,4’-聯苯四羧酸二酐、氧二鄰苯二甲酸二酐、二苯基碸-3,4,3’,4’-四羧酸二酐、雙(3,4-二羧基苯基)硫化物二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、2,3,3’,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、雙(3,4-二羧基苯基)甲烷二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、對伸苯基雙(偏苯三酸單酯酸酐)、對聯亞苯基雙(偏苯三酸單酯酸酐)、間三聯苯-3,4,3’,4’-四羧酸二酐、對三聯苯-3,4,3’,4’-四羧酸二酐、1,3-雙(3,4-二羧基苯氧基)苯二酐、1,4-雙(3,4-二羧基苯氧基)苯二酐、1,4-雙(3,4-二羧基苯氧基)聯苯二酐、2,2-雙〔(3,4-二羧基苯氧基)苯基〕丙烷二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐及4,4’-(2,2-六氟異伸丙基)二鄰苯二甲酸二酐)。
作為具有碳二亞胺基之反應性化合物的具體例,可以舉出單碳二亞胺化合物(例如,二環己基碳二亞胺、二異丙基碳二亞胺、二甲基碳二亞胺、二異丁基碳二亞胺、二辛基碳二亞胺、第三丁基異丙基碳二亞胺、二苯基碳二亞胺、二-第三丁基碳二亞胺、二-β-萘基碳二亞胺及N,N’-二-2,6-二異丙基苯基碳二亞胺)以及聚碳二亞胺化合物(例如,藉由美國專利第2941956號說明書、日本特公昭47-033279號公報、J.Org.Chem.28卷、p2069-2075(1963)及Chemical Review 1981、81卷、第4號、p.619-621等中所記載之方法製造之化合物)。
作為具有碳二亞胺基之反應性化合物的市售品,可以舉出Carbodilite(註冊商標)HMV-8CA、LA-1及V-03(均為Nisshinbo Chemical Inc.製造)、Stavaxol(註冊商標)P、P100及P400(均為Lanxess AG公司製造)以及Stabilizer 9000(產品名稱、Raschig Chemie公司製造)等。
反應性化合物所具有之反應性基的數量為1個以上,從液晶聚合物薄膜與含金屬層的密接性更加優異之觀點考慮,2個以上為較佳。亦即,反應性化合物為具有2個以上的反應性基之交聯劑為較佳。交聯劑所具有之反應性基的個數為3個以上為更佳。反應性化合物或交聯劑所具有之反應性基的個數的上限並無特別限制,例如為6個以下,5個以下為較佳。作為交聯劑所具有之反應性基,可以舉出上述較佳的反應性基。
作為具有反應性基之化合物的反應物,只要係來自於具有反應性基之化合物之化合物,則並無特別限制,例如,可以舉出具有反應性基之化合物的反應性基與包含存在於液晶聚合物薄膜的表面之氧原子之基團進行反應之反應物。
反應性化合物可以單獨使用1種,亦可以使用2種以上。
反應性化合物的含量相對於黏著層的總質量為0.1~40質量%為較佳,1~30質量%為更佳,3~20質量%為進一步較佳。
黏著層可以進一步包含黏合劑樹脂及除了反應性化合物以外的成分(以下,亦稱為“添加劑”。
)。
作為添加劑,可以舉出無機填充劑、硬化觸媒及阻燃劑等。
添加劑的含量相對於黏著層的總質量為0.1~40質量%為較佳,1~30質量%為更佳,3~20質量%為進一步較佳。
(厚度)
積層體具有黏著層之情況下,從含金屬層的剝離強度更加優異之觀點考慮,黏著層的厚度為0.05μm以上為較佳,0.1μm以上為更佳,0.2μm以上為進一步較佳。上限並無特別限制,1μm以下為較佳,0.8μm以下為更佳,0.6μm以下為進一步較佳。
又,從含金屬層的剝離強度更加優異之觀點考慮,黏著層的厚度相對於液晶聚合物薄膜的厚度之比率為0.1~2%為較佳,0.2~1.6%為更佳。
另外,上述黏著層的厚度為相當於1層黏著層的厚度。
黏著層的厚度能夠依據上述液晶聚合物薄膜的厚度的測量方法來測量。
<積層體之製造方法>
積層體之製造方法並無特別限制,例如,可以舉出具有如下步驟之方法,該步驟係在積層了本發明的液晶聚合物薄膜及金屬箔之後,藉由在高溫條件下使液晶聚合物薄膜與金屬箔壓接而製造積層體之步驟(以下,亦稱為“步驟B”。)。
(步驟B)
在步驟B中,將本發明的液晶聚合物薄膜和含有構成含金屬層之金屬之金屬箔進行積層,並且在高溫條件下壓接液晶聚合物薄膜和金屬箔,從而製造具有液晶聚合物薄膜及含金屬層之積層體。
關於步驟B中使用之液晶聚合物薄膜及金屬箔為如上所述。將步驟B中的液晶聚合物薄膜和金屬箔進行熱壓接之方法及條件並沒有特別限制,從公知的方法及條件中適當選擇。
步驟B的熱壓接能夠使用加熱輥等公知的機構進行。作為加熱輥,例如,可以舉出金屬輥及耐熱橡膠輥。
作為熱壓接的溫度條件,{Tm-80}~{Tm+30}℃為較佳,{Tm-40}~Tm℃為更佳。作為熱壓接的壓力條件,0.1~20MPa為較佳。壓接處理的處理時間為0.001~1.5小時為較佳。
積層體所具備之含金屬層可以為圖案狀的金屬配線。製作金屬配線之方法並無特別限制,例如,可以舉出進行藉由將液晶聚合物薄膜和金屬箔進行熱壓接而積層之步驟B之後,對所形成之金屬層實施蝕刻處理等,藉此形成上述金屬配線之方法。又,可以藉由濺射法、離子鍍法及真空蒸鍍法等氣相法以及濕鍍法等公知的方法而在液晶聚合物薄膜的表面直接形成圖案狀的金屬配線。
<黏著層形成步驟>
在製造依序具有液晶聚合物薄膜、黏著層及含金屬層之積層體之情況下,進行使用黏合劑組成物在液晶聚合物薄膜中的至少一個中形成黏著層之步驟,然後,藉由使用所獲得之帶黏著層之液晶聚合物薄膜及金屬箔來進行步驟B而獲得具有上述黏著層之積層體。
作為黏著層形成步驟,例如,可以舉出在液晶聚合物薄膜中的至少一個表面塗佈黏合劑組成物,並且依據需要進行塗佈膜的乾燥和/或硬化,在液晶聚合物薄膜上形成黏著層之步驟。
關於黏合劑組成物,例如,可以舉出包含上述黏合劑樹脂、反應性化合物及添加劑等構成黏著層之成分及溶劑之組成物。關於構成黏著層之成分為如上所述,因此對於該等的說明進行省略。
作為溶劑(有機溶劑),可以舉出酯化合物(例如,乙酸乙酯、乙酸正丁酯及乙酸異丁酯)、醚化合物(例如,乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基纖溶劑乙酸酯、乙基纖溶劑乙酸酯、二乙二醇單甲醚及二乙二醇單乙醚)、酮化合物(例如,甲乙酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮及3-庚酮)、烴化合物(己烷、環己烷及甲基環己烷)以及芳香族烴化合物(例如,甲苯、二甲苯)。
溶劑可以單獨使用1種,亦可以使用2種以上。
溶劑的含量例如相對於黏合劑組成物的總質量為0.0005~0.02質量%為較佳,0.001~0.01質量%為更佳。
黏合劑組成物的固體成分的含量相對於黏合劑組成物的總質量為99.98~99.9995質量%為較佳,99.99~99.999質量%為更佳。
本說明書中,組成物的“固體成分”係指,除了溶劑(有機溶劑)及水之成分。亦即,黏合劑組成物的固體成分係指,上述黏合劑樹脂、反應性化合物及添加劑等構成黏著層之成分。
作為使黏合劑組成物附著於液晶聚合物薄膜上之方法,並無特別限制,例如,可以舉出棒塗法、噴塗法、刮板塗佈法、流塗法、旋塗法、浸塗法、模塗法、噴墨法及簾塗法。
在對附著於液晶聚合物薄膜上之黏合劑組成物進行乾燥時,乾燥條件並無特別限制,乾燥溫度為25~200℃為較佳,乾燥時間為1秒鐘~120分鐘為較佳。
在積層體之製造方法中,能夠藉由在使用黏合劑組成物進行形成黏著層之步驟之後,進行積層液晶聚合物薄膜及含金屬層(黏著層),並且熱壓接液晶聚合物薄膜和金屬箔之上述步驟B來製作本發明的積層體。
另外,製造具有液晶聚合物薄膜及含金屬層之本發明的積層體之方法並不限制於上述方法。
例如,能夠藉由在金屬箔中的至少一個表面塗佈上述黏合劑組成物,依據需要進行塗佈膜的乾燥和/或硬化而形成黏著層之後,以黏著層與液晶聚合物薄膜接觸之方式積層帶黏著層之金屬箔和液晶聚合物薄膜,然後,依據步驟B中記載之方法將金屬箔、黏著層及液晶聚合物薄膜進行熱壓接而製造依序積層有液晶聚合物薄膜、黏著層及含金屬層之積層體。
又,可以藉由蒸鍍、無電解電鍍及電解電鍍等公知的方法,在液晶聚合物薄膜的表面形成含金屬層以製作積層體。
藉由上述之製造方法製造之積層體能夠使用於上述多層電路基板的製造中。
例如,能夠藉由如下而製造多層結構的電路基板,對藉由上述製造方法製造之積層體(第1積層體)所具備之金屬層依據需要實施圖案化步驟而形成金屬配線,然後以第1積層體的金屬配線側的表面與第2積層體的絕緣層側的表面接觸之方式積層具有金屬配線之第1積層體及由液晶聚合物薄膜構成之絕緣層的一個表面貼合金屬層而成之第2積層體,並且依據上述步驟B對所獲得之積層體進行熱壓接。
<柔性覆銅積層板>
作為本發明的積層體的一例,可以舉出柔性覆銅積層板。
本發明的柔性覆銅積層板包含上述液晶聚合物薄膜及配置於上述液晶聚合物薄膜中的至少一個面之銅箔。
本發明的柔性覆銅積層板能夠藉由在液晶聚合物薄膜的單面或兩面形成黏合劑層,並且將液晶聚合物薄膜和銅箔隔著黏合劑層進行貼合而製造。作為構成黏合劑層之黏合劑,能夠使用公知的黏合劑。
銅箔可以係藉由壓延法而形成之軋製銅箔、藉由電解法而形成之電解銅箔中的任一者,但從耐彎曲性之觀點考慮,軋製銅箔為較佳。
銅箔的厚度並無特別限定,3μm~15μm為較佳,更佳為5μm~10μm。銅箔可以係在支撐體(載子)上以能夠剝離之方式形成之帶載子之銅箔。作為載子,能夠使用公知者。載子的厚度並無特別限定,10μm~100μm為較佳,更佳為18μm~50μm。
<柔性印刷電路基板>
本發明的柔性印刷電路基板係藉由加工上述柔性覆銅積層板中的銅箔而形成。具體而言,本發明的柔性印刷電路基板係藉由對上述柔性覆銅積層板中的銅箔進行蝕刻而形成所希望之電路圖案而製造為較佳。
[實施例]
以下,藉由實施例更具體地說明本發明,但本發明只要不超出其宗旨,則並不受以下實施例的限定。
<實施例1>
(顆粒化步驟)
作為液晶聚合物,使用了Polyplastics Co., Ltd.製造之熱致液晶聚酯(產品名稱“Laperos C-950”、熔點320℃、參閱下述式(I)。)。
將液晶聚合物投入到具備溫度計(熱電偶)、脫水管、氮氣引入管及攪拌裝置(攪拌葉片)之反應容器中。將反應容器放入油浴之後,將反應容器內設為氮氣環境。一邊攪拌反應容器內的內容物,一邊使用油浴使反應容器內的溫度升溫至280℃。將反應容器內的液晶聚合物進行480分鐘的加熱處理之後,從反應容器中取出液晶聚合物並進行冷卻,從而獲得了加熱處理後的液晶聚合物。
對加熱處理後的液晶聚合物90質量份添加乙烯-甲基丙烯酸環氧丙酯共聚物(產品名稱:Bond First BF-2C、Sumitomo Chemical Co., Ltd.製造)10質量份,並且使用雙軸擠出機進行了混煉顆粒化。進行混煉顆粒化時之雙軸擠出機的機筒溫度為330℃、剪切速度(以下,亦稱為“剪切速度(顆粒化)”。)設為300sec
-1。
使用除濕熱風乾燥機,對混煉顆粒通入80℃且露點溫度-45℃的空氣,從而對混煉顆粒進行12小時的乾燥。混煉顆粒中的水分率設為50質量ppm以下。
〔製膜步驟〕
從螺桿直徑為50mm的雙軸擠出機的同一供給口向筒體內供給經乾燥之混煉顆粒100質量份、固體狀的潤滑劑(硬脂酸)0.1質量份、固體狀的熱穩定劑(irganox1010(BASF公司製造))0.1質量份,在340℃~350℃下進行加熱混煉而獲得混煉物之後,從模具寬度為750mm、縱切間隔為300μm的T模具中吐出熔融狀態的薄膜狀的混煉物。混煉物通過雙軸擠出機之後,薄膜狀的混煉物從T模具吐出為止之時間(以下,亦稱為“滯留時間(製膜時間)”。)設為8分鐘。
藉由對模具唇部的間隙進行微調整而改善了薄膜的寬度方向上的厚度不均勻。如此,獲得了厚度為100μm的實施例1的液晶聚合物薄膜。
另外,液晶聚合物薄膜的厚度使用接觸式厚度計(Mitutoyo Corporation製造)進行了測量。求出不同之100點處的液晶聚合物薄膜的厚度的算術平均值,將其作為液晶聚合物薄膜的厚度。
<實施例2>
除了將液晶聚合物的加熱處理時間變更為840分鐘以外,以與實施例1相同的方式獲得了實施例2的液晶聚合物薄膜。
<實施例3>
除了將混煉顆粒化步驟的擠出機機筒溫度變更為350℃以外,以與實施例1相同的方式獲得了實施例3的液晶聚合物薄膜。
<實施例4>
除了將液晶聚合物的加熱處理時間變更為240分鐘以外,以與實施例1相同的方式獲得了實施例4的液晶聚合物薄膜。
<實施例5>
除了將液晶聚合物的加熱處理時間變更為1200分鐘以外,以與實施例1相同的方式獲得了實施例5的液晶聚合物薄膜。
<實施例6>
除了將液晶聚合物的加熱處理時間變更為600分鐘以外,以與實施例1相同的方式獲得了實施例6的液晶聚合物薄膜。
<實施例7>
除了將液晶聚合物的加熱處理時間變更為550分鐘以外,以與實施例1相同的方式獲得了實施例7的液晶聚合物薄膜。
<實施例8>
除了將液晶聚合物的加熱處理時間變更為1320分鐘以外,以與實施例1相同的方式獲得了液晶聚合物薄膜。
<實施例9>
除了將液晶聚合物的加熱處理時間變更為3000分鐘以外,以與實施例1相同的方式獲得了液晶聚合物薄膜。
<比較例1>
除了去除液晶聚合物的加熱處理以外,以與實施例1相同的方式獲得了比較例1的液晶聚合物薄膜。
<比較例2>
除了將液晶聚合物的加熱處理時間變更為60分鐘以外,以與實施例1相同的方式獲得了比較例2的液晶聚合物薄膜。
<比較例3>
除了將液晶聚合物的加熱處理時間變更為3240分鐘以外,以與實施例1相同的方式獲得了液晶聚合物薄膜。
<評價>
(撕裂強度評價)
從各例中獲得之液晶聚合物薄膜中製作了5個以沿液晶聚合物薄膜的TD方向75mm、沿液晶聚合物薄膜的MD方向63mm的尺寸切出之試驗片。依據JIS 7128-2:1998測量了所獲得之試驗片的撕裂強度。
另外,沿相當於液晶聚合物薄膜的MD方向之方向進行了試驗片的縱切。
(製膜性評價)
在各例的製膜步驟中,目視確認薄膜狀的混煉物從T模具吐出之狀態,依據下述評價標準進行了評價。
-評價標準-
A:從T模具吐出混煉物時不發生膜破裂及孔洞,並且在所獲得之液晶聚合物薄膜的表面上亦不存在能夠目視確認之凸凹。
B:從T模具吐出混煉物時不發生膜破裂及孔洞,但所獲得之液晶聚合物薄膜的表面上產生了能夠目視確認之凸凹。
C:從T模具吐出混煉物時發生膜破裂及孔洞,所獲得之液晶聚合物薄膜並不耐用。
表1中示出,在各例中所獲得之液晶聚合物薄膜的熔點、數量平均分子量、熔融黏度、結晶熔化熱量及各種評價結果。
另外,依據已敘述之方式進行液晶聚合物薄膜的熔點、數量平均分子量、熔融黏度及結晶熔化熱量的測量。
[表1]
製膜步驟 | 液晶聚合物薄膜 | 評價 | |||||
模具的種類 | 熔點 (℃) | 數量平均分子量 | 熔融黏度 (Pa·s) | 結晶熔化熱量 (J/g) | 撕裂強度 (g/f) | 製膜性 | |
實施例1 | T模具 | 327 | 14000 | 134 | 1.1 | 27 | B |
實施例2 | T模具 | 326 | 20000 | 211 | 1.6 | 39 | B |
實施例3 | T模具 | 325 | 20000 | 206 | 0.7 | 40 | A |
實施例4 | T模具 | 325 | 13000 | 102 | 1.4 | 25 | B |
實施例5 | T模具 | 328 | 35000 | 303 | 1.7 | 50 | B |
實施例6 | T模具 | 325 | 17000 | 155 | 1.4 | 30 | B |
實施例7 | T模具 | 325 | 16000 | 145 | 1.5 | 29 | B |
實施例8 | T模具 | 328 | 36000 | 320 | 0.9 | 49 | B |
實施例9 | T模具 | 330 | 150000 | 380 | 1.9 | 70 | B |
比較例1 | T模具 | 325 | 11000 | 71 | 0.2 | 18 | B |
比較例2 | T模具 | 325 | 12000 | 92 | 0.7 | 20 | B |
比較例3 | T模具 | 330 | 160000 | 385 | 1.5 | 78 | C |
從上述結果可知,本實施例的液晶聚合物薄膜的抗撕裂性高,並且製膜性優異。
<實施例101>
·液晶聚合物薄膜之製造方法
除了依據如下順序進行顆粒化步驟及製膜步驟以外,以與實施例1相同的方式獲得了液晶聚合物薄膜。
(顆粒化步驟)
除了將液晶聚合物的加熱處理時間變更為2400分鐘以外,以與實施例1相同的方式獲得了混煉顆粒。
(製膜步驟)
從螺桿直徑為50mm的雙軸擠出機的同一供給口向筒體內供給經乾燥之混煉顆粒100質量份、固體狀的潤滑劑(硬脂酸)0.1質量份、固體狀的熱穩定劑(irganox1010(BASF公司製造))0.1質量份,在340℃~350℃下進行加熱混煉而獲得混煉物之後,從模具寬度為750mm、縱切間隔為300μm的T模具中吐出熔融狀態的薄膜狀的混煉物。混煉物通過雙軸擠出機之後,薄膜狀的混煉物從T模具吐出為止之時間(以下,亦稱為“滯留時間(製膜時間)”。)設為8分鐘。藉由對模具唇部的間隙進行微調整而改善了薄膜的寬度方向上的厚度不均勻。
對從T模具中吐出之薄膜狀的混煉物進行了對薄膜狀的混煉物進行加熱之後立即進行冷卻之特定熱處理。
更詳細而言,作為特定熱處理,使用配置於T模具正下方之紅外線加熱器,進行2秒鐘的加熱以使薄膜狀的混煉物的表面溫度成為330℃。然後,立即使用配置於紅外線加熱器正下方之冷風噴嘴,進行2秒鐘的冷卻,以使薄膜狀的混煉物的表面溫度以-50℃/秒鐘的冷卻速度降低。
然後,將實施了特定熱處理之薄膜狀的混煉物以薄膜形態捲取。
然後,藉由將所捲取之薄膜導入到設定為350℃之熱風乾燥爐中加熱1小時以進行退火處理。
一邊藉由輥來引導退火處理後之薄膜,一邊進行輸送,並且藉由夾輥夾起,獲得了液晶聚合物薄膜。所製造之液晶聚合物薄膜的厚度為50μm。
·覆金屬積層體的製造(步驟B)
藉由積層在上述步驟中製造之液晶聚合物薄膜及2張下述銅箔1,並將積層體導入到連續熱壓機所具備之耐熱橡膠輥與加熱金屬輥之間來進行壓接,從而製作依序積層銅箔1、液晶聚合物薄膜及銅箔1而成之覆銅積層體。
作為上述耐熱橡膠輥,使用了樹脂被覆金屬輥(YURI ROLL MACHINE CO.,LTD.製造、產品名稱:Super Tempex、樹脂厚度:1.7cm)。又,作為耐熱橡膠輥及加熱金屬輥,使用了直徑為40cm者。
加熱金屬輥及耐熱橡膠輥的表面溫度設定成260℃。此外,在耐熱橡膠輥與加熱金屬輥之間,以面壓換算計,將施加到液晶聚合物薄膜及銅箔1之壓力設定為120kg/cm
2。
(金屬箔)
覆金屬積層體的製造過程中使用了下述金屬箔。
·銅箔1:軋製銅箔、厚度12μm、表面粗糙度Ra0.9μm。
另外,銅箔的表面粗糙度Ra使用表面粗糙度測量器(Mitutoyo Corporation製造、產品名稱:SURFTEST SJ-201),依據JIS B0601而測量銅箔表面的10處的算術平均粗糙度Ra,並且藉由將測量值進行平均來計算。
<實施例102>
·液晶聚合物薄膜之製造方法
除了未進行特定熱處理以外,以與實施例101相同的方式獲得了液晶聚合物薄膜及覆銅積層體。
<實施例103>
·液晶聚合物薄膜之製造方法
除了未進行退火處理以外,以與實施例101相同的方式獲得了液晶聚合物薄膜及覆銅積層體。
<實施例104>
·液晶聚合物薄膜之製造方法
除了未進行特定熱處理及退火處理以外,以與實施例101相同的方式獲得了液晶聚合物薄膜及覆銅積層體。
表2中示出在各例中所獲得之液晶聚合物薄膜的熔點、數量平均分子量、熔融黏度、結晶熔化熱量及各種評價結果。
另外,依據已敘述之方式進行液晶聚合物薄膜的熔點、數量平均分子量、熔融黏度及結晶熔化熱量的測量。
<彈性模數>
藉由下述方法測量了在各例中製造之液晶聚合物薄膜的彈性模數。
將在各例中製造之液晶聚合物薄膜沿厚度方向切斷而製作了切割面。在所獲得之切割面中,藉由奈米壓痕法測量了從一個表面朝向另一個表面距離液晶聚合物薄膜的厚度的一半之位置A處的彈性模數A及從一個表面朝向朝向另一個表面距離液晶聚合物薄膜的厚度的1/8之位置B處的彈性模數B。
關於彈性模數的測量,使用奈米壓頭(“TI-950”、HYSITRON公司製造)及Berkovich壓頭,並且在負載500μN、負載時間為10秒鐘、保留時間為5秒鐘及卸載負載時間為10秒鐘的條件下,對每個位置分別測量了10點。將10點的算術平均值設為各自的彈性模數(單位:GPa)。
後述之表2中示出,位置A的彈性模數A、位置B的彈性模數B及彈性模數B相對於彈性模數A的比率(比B/A)。
<介電特性>
將在各例中製造之液晶聚合物薄膜的中心部分進行採樣,使用分流筒型共振器(KANTO Electronic Application and Development Inc.製造“CR-728”)及網路分析器(Keysight N5230A),在溫度為23℃及濕度為50%RH的環境下,測量了頻率28GHz帶中的損耗因數及相對介電常數。
<液晶聚合物薄膜的孔隙區域>
藉由下述方法測量了在各例中製造之液晶聚合物薄膜的孔隙區域。
在室溫(25℃)下,使用切片機的鑽石刀,將在各例中製造之液晶聚合物薄膜沿厚度方向進行了切割。在室溫(25℃)且在單甲胺中將在剖面露出之液晶聚合物薄膜浸漬4小時,在剖面滴加蒸餾水以進行清洗,並且藉由空氣除塵器去除了水滴。然後,使用掃描式電子顯微鏡(SEM)(Hitachi High-Tech Fielding Corporation製造“S-4800型”),以加速電壓2kV、倍率3000倍拍攝了液晶聚合物薄膜的剖面。
使用圖像處理軟體“ImageJ”的Threshold功能,將所拍攝之圖像進行二值化,將圖像區分為暗部和亮部,獲得了圖像處理數據。二值化中的閾值依據拍攝圖像的對比度,在256級的88~105之間,藉由圖像處理軟體來自動確定。拍攝圖像的範圍為厚度方向15μm×輸送方向42μm。被二值化之圖像處理數據中的暗部相當於液晶聚合物薄膜的孔隙區域。
從被二值化之圖像處理數據中,自動地檢測和採取暗部的面積,從所獲得之測量值中求出各孔隙區域的面積,並且求出孔隙區域的平均面積。然後,使用上述圖像處理軟體的細線化處理功能將被二值化之圖像處理數據中的暗部進行細線化,並且自動地檢測和採取了各暗部的長度。關於各孔隙區域,藉由自動地檢測和採取之數據計算了孔隙的平均長度。藉由所獲得之孔隙區域的平均面積除以所獲得之孔隙區域的平均長度而計算了孔隙區域的寬度的平均值。
又,在上述剖面的拍攝圖像中,按如下各區域進行區分,亦即,距離一個表面為5μm以內的第1表層區域、距離另一個表面為5μm以內的第2表層區域及從兩個表面距離相等之中心線為2.5μm以內的中層區域中,從n=2的拍攝圖像中獲取被二值化之數據,計算了各區域中的孔隙區域的面積率(孔隙面積率)。
各孔隙面積率係指,各區域內的孔隙的總面積相對於液晶聚合物薄膜的剖面的各區域的面積之比例(%)。與上述孔隙面積率同時計算液晶聚合物薄膜的剖面的厚度方向整體中的孔隙區域的面積率。
<孔隙面積比例X、孔隙面積比例Y>
藉由下述方法測量了在各例中製造之液晶聚合物薄膜的孔隙面積比例。
在室溫(25℃)下,使用切片機的鑽石刀,將在各例中製造之液晶聚合物薄膜沿厚度方向進行了切割。在室溫(25℃)且在單甲胺中將在剖面露出之液晶聚合物薄膜浸漬4小時,在剖面滴加蒸餾水以進行清洗,並且藉由空氣除塵器去除了水滴。然後,使用掃描式電子顯微鏡(SEM)(Hitachi High-Tech Fielding Corporation製造“S-4800型”),以加速電壓2kV、倍率3000倍拍攝了液晶聚合物薄膜的剖面。
使用圖像處理軟體“ImageJ”的Threshold功能,將所拍攝之圖像進行二值化,將圖像區分為暗部和亮部,獲得了圖像處理數據。二值化中的閾值依據拍攝圖像的對比度,在256級的88~105之間,藉由圖像處理軟體來自動確定。拍攝圖像的範圍為厚度方向15μm×輸送方向42μm。被二值化之圖像處理數據中的暗部相當於液晶聚合物薄膜的孔隙區域。
從被二值化之圖像處理數據中,自動地檢測和採取暗部的面積,從所獲得之測量值中求出各孔隙區域的面積,並且求出孔隙區域的平均面積。
將從液晶聚合物薄膜的一個表面朝向另一個表面距離液晶聚合物薄膜的厚度的1/10之位置設為位置T1、將距離液晶聚合物薄膜的厚度的4/10之位置設為位置T2、將距離液晶聚合物薄膜的厚度的6/10之位置設為位置T3、從一個表面至位置T1之區域設為S區域、從位置T2至位置T3之區域設為C區域、從n=2的拍攝圖像中獲取被二值化之數據、計算了S區域中的孔隙的面積比例亦即孔隙面積比例X、C區域中的孔隙的面積比例亦即孔隙面積比例Y。各孔隙面積比例係指,各區域內的孔隙的面積相對於液晶聚合物薄膜的剖面的各區域的面積之比例(%)。
後述之表2中示出,“孔隙面積比例Y-孔隙面積比例X”的值(表中,記載為(Y-X)。)。
<硬度>
藉由下述方法測量了在各例中製造之液晶聚合物薄膜的硬度。
用環氧樹脂包埋在各例中製造之液晶聚合物薄膜,沿著所包埋之液晶聚合物薄膜的厚度方向進行切割,用切片機研磨露出之剖面,獲得了測量用切割面。在所獲得之切割面中,藉由奈米壓痕法測量了從一個表面朝向另一個表面距離液晶聚合物薄膜的厚度的一半之位置A處的硬度A及從一個表面朝向朝向另一個表面距離液晶聚合物薄膜的厚度的1/10之位置B處的硬度B。
測量時依據ISO14577來進行,具體而言,藉由使用了Belkovic indenter之TI-950(Nano Tribo Indenter)(Bruker Japan K.K.製造)來進行,在壓入載荷為500μN的條件下,每個位置測量6點,將6點的算術平均值作為硬度(單位:GPa)。
後述之表2中分別示出“(硬度A+硬度B)/2”的值(表中,記載為(A+B)/2。)及“硬度A-硬度B”的值(表中,記載為(A-B)。)。
<線膨脹係數>
藉由下述方法測量了在各例中製造之液晶聚合物薄膜的線膨脹係數。
從在各例中製造之液晶聚合物薄膜的中心部切割寬度6mm、長度6mm的樣品,將樣品置於熱機械分析裝置(TA Instruments Japan Inc.製造之“TMA-Q400”)的試樣載物台,然後,測量了液晶聚合物薄膜的面內方向的線膨脹係數(CTE)。
<評價>
將進行了以下評價之結果示於表3中。
(撕裂強度評價、製膜性評價)
按記載順序進行了撕裂強度評價及製膜性評價。
(密接性)
在各例中製作之覆銅積層體切成1cm×5cm的帶狀,製作了密接性評價用樣品。所獲得之樣品的剝離強度(單位:N/cm)依據JIS C 5016-1994中記載之柔性印刷配線板的剝離強度的測量方法來測量。密接性測量試驗係藉由使用張力試驗機(IMADA CO.,LTD.製造、Digital Force Gauge ZP-200N),並且以每分鐘50mm的剝離速度,向相對於銅箔去除面呈90°角度之方向剝下銅箔來實施。藉由張力試驗機測量之值評價了金屬箔與液晶聚合物薄膜的密接性。
(錯位)
將在各例中製作之兩面覆銅積層體切成15cm×15cm的大小,製作了兩面覆銅積層體的樣品。在所獲得之樣品的一個銅層的表面積層遮罩層,對遮罩層進行圖案曝光之後,藉由顯影而形成了遮罩圖案。然後,將樣品的僅遮罩圖案側的表面浸漬於40%氯化鐵(III)水溶液(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製造、一級)中,對未積層遮罩圖案之銅層進行蝕刻處理之後,剝離遮罩圖案而形成了銅配線(微帶線)。
銅配線的尺寸為長度10cm、寬度105μm。如此,獲得了在一個表面形成銅配線,另一個表面的整個面形成有銅層之第1樣品。
除了將液晶聚合物薄膜和1張銅箔進行積層以外,以與各例的步驟B相同的方式製作了單面覆銅積層體之後,將所製作之單面覆銅積層體切成15cm×15cm的大小,製作了單面覆銅積層體的樣品。對獲得之樣品所具有之銅層進行包括與上述相同之蝕刻處理之處理,製作了在一個表面形成有與第1樣品的銅配線的位置及尺寸相同的銅配線之第2樣品。
對第1樣品及第2樣品進行積層,以使第1樣品的銅配線側的表面與第2樣品的未形成銅配線之表面接觸,並且各自的銅配線的面內的位置一致。
將所獲得之多層積層體導入到連續熱壓機中所具備之1對加熱金屬輥之間以進行熱壓接。此時,將加熱金屬輥的表面溫度設定為260℃,將施加到多層積層體之壓力設為以表面壓力換算計為40kg/cm2。
將藉由上述方法製作之多層積層體切成可形成包括積層方向且與各銅配線的長邊方向垂直之剖面。使用掃描式電子顯微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)觀察了所獲得之切割面。在所觀察到之剖面圖像中,將第1樣品的銅配線的位置與第2樣品的銅配線的位置進行比較,測量了面內方向(銅配線的短邊方向)上的第1樣品的銅配線的位置相對於第2樣品的銅配線的位置之差分。
從所測量之差分中,基於下述評價標準,對在各例中製作之覆金屬積層體的錯位進行了評價。
(錯位評價標準)
A:銅配線的錯位相對於液晶聚合物薄膜的厚度之比率小於1%。
B:銅配線的錯位相對於液晶聚合物薄膜的厚度之比率為1%以上且小於3%。
C:銅配線的錯位相對於液晶聚合物薄膜的厚度之比率為3%以上且小於5%。
D:銅配線的錯位相對於液晶聚合物薄膜的厚度之比率為5%以上。
表3的“評價”的“剝離面”欄中,“LCP有”表示在所剝離之銅箔的剝離面附著有液晶聚合物,“銅箔界面”表示在剝離之銅箔的剝離面未附著有液晶聚合物。
[表2-1]
製膜步驟 | 液晶聚合物薄膜 | |||||||||
模具的種類 | 熔點 (℃) | 數量平均分子量 | 熔融黏度 (Pa·s) | 結晶熔化熱量 (J/g) | 彈性模數(Gpa) | 介電特性 | ||||
彈性模數B | 彈性模數A | 比B/A | 相對介電常數 | 損耗因數 | ||||||
實施例101 | T模具 | 330 | 110000 | 330 | 1.8 | 4.7 | 4.8 | 0.98 | 3.3 | 0.0007 |
實施例102 | T模具 | 330 | 110000 | 330 | 1.8 | 4.7 | 4.7 | 1 | 3.3 | 0.0007 |
實施例103 | T模具 | 330 | 110000 | 329 | 1.7 | 4.7 | 4.7 | 1 | 3.3 | 0.0007 |
實施例104 | T模具 | 330 | 110000 | 325 | 1.6 | 4.8 | 4.8 | 1 | 3.3 | 0.0007 |
[表2-2]
液晶聚合物薄膜 | ||||||||||
孔隙區域的寬度的平均值(μm) | 孔隙區域的平均長度(μm) | 孔隙區域的面積率(%) | 孔隙面積比例 | 硬度 | 線膨脹係數 | |||||
平均值 | 第1表層區域 | 中央層區域 | 第2表層區域 | (Y-X) | (A+B)/2 | (A-B) | (ppm/℃) | |||
實施例101 | 0.05 | 2 | 16.6 | 11 | 18 | 11 | 0.7 | 0.33 | 0.02 | 22 |
實施例102 | 0.04 | 2 | 15.6 | 10 | 17 | 10 | 0.05 | 0.14 | 0.005 | 25 |
實施例103 | 0.13 | 2 | 23.8 | 23 | 24 | 23 | 0.03 | 0.1 | 0.005 | 27 |
實施例104 | 0.13 | 2 | 21 | 20.5 | 21 | 20.5 | 0 | 0.08 | 0.005 | 28 |
[表3]
評價 | |||||
撕裂強度 (g/f) | 製膜性 | 密接性 (N/cm) | 錯位 | 剝離面 | |
實施例101 | 55 | B | 7 | B | LCP有 |
實施例102 | 55 | B | 4 | C | LCP有 |
實施例103 | 50 | B | 2.3 | C | LCP有 |
實施例104 | 49 | B | 2.1 | C | LCP有 |
從上述結果可知,本實施例的液晶聚合物薄膜的抗撕裂性高,並且製膜性優異。
又,可知如下,彈性模數B相對於彈性模數A之比B/A為0.99以下,並且彈性模數A為4.0GPa以上之實施例101的配線的錯位的抑制性能優異。
而且,可知如下,孔隙區域的寬度的平均值為0.01~0.1μm,並且孔隙區域的面積率為20%以下之實施例101及102的金屬箔與液晶聚合物薄膜的密接性優異(剝離強度優異)。
此外,可知如下,滿足式(1A)(硬度A+硬度B)/2≥0.10GPa及式(2A)孔隙面積比例Y-孔隙面積比例X≥0.10%之例亦即實施例101的損耗因數低,並且與銅箔的線膨脹係數之差小。
關於在2020年9月30申請之日本專利申請第2020-166406號的揭示,藉由參閱而將其整體編入到本說明書中。
在本說明書中記載之所有文獻、專利申請及技術標準與具體且分別記載各文獻、專利申請及技術標準藉由參閱而被編入之情況相同程度地,藉由參閱而編入到本說明書中。
Claims (19)
- 一種液晶聚合物薄膜,其係包含液晶聚合物, 熔點為315℃以上,數量平均分子量為13000以上且150000以下。
- 如請求項1所述之液晶聚合物薄膜,其中 數量平均分子量為18000以上且150000以下。
- 如請求項1或請求項2所述之液晶聚合物薄膜,其中 將溫度設為比熔點高5℃,並且將剪切速度設為1000sec -1時之熔融黏度為80Pa·s以上且400Pa·s以下。
- 如請求項1或請求項2所述之液晶聚合物薄膜,其中 藉由差示掃描熱量測量而獲得之結晶熔化熱量為2J/g以下。
- 如請求項1或請求項2所述之液晶聚合物薄膜,其係使用於柔性印刷電路基板。
- 一種柔性覆銅積層板,其係包含請求項1至請求項5之任一項所述之液晶聚合物薄膜及配置於前述液晶聚合物薄膜的至少一個面之銅箔。
- 如請求項1至請求項5之任一項所述之液晶聚合物薄膜之製造方法,其係包括藉由T模具將被熔融混煉之液晶聚合物擠出製膜之製膜步驟。
- 如請求項1或請求項2所述之液晶聚合物薄膜,其中 在沿前述液晶聚合物薄膜的厚度方向之剖面中,將從前述液晶聚合物薄膜的一個表面朝向另一個表面距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的一半之位置A處的彈性模數設為彈性模數A、將從前述液晶聚合物薄膜的一個表面朝向另一個表面距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的1/8之位置B處的彈性模數設為彈性模數B時,前述彈性模數B相對於前述彈性模數A之比B/A為0.99以下,並且前述彈性模數A為4.0GPa以上。
- 如請求項8所述之液晶聚合物薄膜,其中 前述彈性模數A為4.6GPa以上。
- 如請求項1或請求項2所述之液晶聚合物薄膜,其中 露出沿前述液晶聚合物薄膜的厚度方向之剖面並浸漬於單甲胺之後,從使用電子顯微鏡而獲得之前述剖面的觀察圖像中抽取孔隙區域時,前述孔隙區域的寬度的平均值為0.01~0.1μm,並且 前述剖面的觀察圖像中的前述孔隙區域的面積率為20%以下。
- 如請求項10所述之液晶聚合物薄膜,其中 前述孔隙區域的平均長度為3~5μm。
- 如請求項10所述之液晶聚合物薄膜,其中 厚度為15μm以上,並且滿足下述要件A, 要件A:在前述剖面中,將從前述液晶聚合物薄膜的一個表面距離5μm以內的區域設為第1表層區域、將從前述液晶聚合物薄膜的另一個表面距離5μm以內的區域設為第2表層區域、將從位於前述液晶聚合物薄膜的兩個表面距離相等之中心線2.5μm以內之區域設為中央層區域時,前述中央層區域中的孔隙區域的面積率大於前述第1表層區域中的孔隙區域的面積率,並且大於前述第2表層區域中的孔隙區域的面積率。
- 如請求項1或請求項2所述之液晶聚合物薄膜,其中 在沿前述液晶聚合物薄膜的厚度方向之剖面中,將從前述液晶聚合物薄膜的一個表面朝向另一個表面距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的一半之位置A處的硬度設為硬度A、將從前述液晶聚合物薄膜的前述一個表面朝向前述另一個表面距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的1/10之位置B處的硬度設為硬度B時,滿足下述式(1A)的關係, 在前述剖面中,將從前述液晶聚合物薄膜的前述一個表面朝向前述另一個表面距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的1/10之位置設為位置T1、將距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的4/10之位置設為位置T2、將距離前述液晶聚合物薄膜的厚度的6/10之位置設為位置T3、將從前述一個表面至前述位置T1之區域設為S區域、從前述位置T2至前述位置T3之區域設為C區域、將前述S區域中的孔隙區域的面積率設為孔隙面積比例X、將前述C區域中的孔隙區域的面積率設為孔隙面積比例Y時,滿足下述式(2A)的關係, 式(1A) (硬度A+硬度B)/2≥0.10GPa, 式(2A) 孔隙面積比例Y-孔隙面積比例X≥0.10%。
- 如請求項13所述之液晶聚合物薄膜,其中 前述硬度A及前述硬度B滿足下述式(1B)的關係, 式(1B) (硬度A-硬度B)≥-0.02Gpa。
- 如請求項1或請求項2所述之液晶聚合物薄膜,其係單層結構。
- 如請求項1或請求項2所述之液晶聚合物薄膜,其中 前述液晶聚合物薄膜在溫度23℃及頻率28GHz下的損耗因數為0.0022以下。
- 如請求項1或請求項2所述之液晶聚合物薄膜,其中 前述液晶聚合物具有選自包括來自於對羥基苯甲酸之重複單元及來自於6-羥基-2-萘甲酸之重複單元之群組中的至少一個。
- 如請求項1或請求項2所述之液晶聚合物薄膜,其中 前述液晶聚合物具有選自包括來自於6-羥基-2-萘甲酸之重複單元、來自於芳香族二醇化合物之重複單元、來自於對苯二甲酸之重複單元及來自於2,6-萘二甲酸之重複單元之群組中的至少一個。
- 如請求項1或請求項2所述之液晶聚合物薄膜,其係進一步包含聚烯烴, 前述聚烯烴的含量相對於前述液晶聚合物薄膜的總質量為40質量%以下。
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