WO2012017967A1 - フィラー含有樹脂層付金属箔及びフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法 - Google Patents

フィラー含有樹脂層付金属箔及びフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a metal foil with a filler-containing resin layer and a method for producing a metal foil with a filler-containing resin layer.
  • a filler-containing resin layer that can be suitably used as an electronic circuit forming material for forming various electronic circuits on a printed wiring board or a semiconductor substrate, or an electronic component forming material for forming various electronic components.
  • the present invention relates to a metal foil with a filler and a method for producing the metal foil with a filler-containing resin layer.
  • a metal foil (hereinafter simply referred to as “metal foil with an insulating layer”) including an insulating layer or a dielectric layer (hereinafter simply referred to as “insulating layer or the like”) is used for various electronic circuits on a printed wiring board or a semiconductor substrate. It is used as an electronic circuit forming material for forming various electronic circuits including the like, or an electronic component forming material for forming various electronic components.
  • a coating solution prepared by mixing ceramic particles (insulating filler) and a resin component is applied to the surface of the metal foil, and the resin component is cured by drying, heat treatment, or the like.
  • An insulating layer or the like formed by this method is generally called a composite type because it is composed of an inorganic material and an organic material.
  • a coating liquid is applied to the surface of a base material, and then the surface is pressed by a surface smoothing means called “mold” to form a coating film.
  • a technique for smoothing the surface of the finally obtained insulating layer by returning the ceramic particles protruding from the inside of the coating film is disclosed.
  • a coating film refers to the film
  • the insulating layer is formed by drying the coating film and semi-curing or curing by heat treatment.
  • the object of the present invention is to provide a metal foil with a filler-containing resin layer as a metal foil with an insulating layer having a smooth surface and a thin insulating layer, and with such a filler-containing resin layer.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a metal foil with a filler-containing resin layer capable of producing a metal foil with high reproducibility and a large area.
  • the present inventors have obtained the following metal foil with filler-containing resin layer having a smooth surface and a thin insulating layer, and the metal foil with filler-containing resin layer with good reproducibility.
  • the inventors have conceived the following method for producing a metal foil with a filler-containing resin layer that can be produced over a wide area, and have achieved the above object.
  • the metal foil with a filler-containing resin layer according to the present invention is a metal foil with a filler-containing resin layer obtained by laminating a metal foil and a filler-containing resin layer containing an insulating filler and a binder resin.
  • the filler-containing resin layer having a smooth surface with a surface roughness (Ra) of 10 nm or less measured by an atomic force microscope in a measurement range of 5 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m and a glossiness of greater than 400,
  • the surface roughness (Ra) measured with an atomic force microscope is 25 nm when the thickness is 0.1 ⁇ m to 3.0 ⁇ m, the gloss of the filler-containing resin layer surface is greater than 200, and the measurement range is 5 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m. It is characterized by being smaller.
  • the method for producing a metal foil with a filler-containing resin layer according to the present invention is a method for producing the metal foil with a filler-containing resin layer, wherein a coating liquid in which an insulating filler is dispersed in a varnish containing a binder resin component and a solvent is used.
  • a coating liquid preparation process to be prepared; a coating process in which the coating liquid prepared in the coating liquid preparation process is applied to a smooth surface of a metal foil to form a coating film; and after the coating process is finished, in the coating film A drying step for removing the volatile components, and a heat treatment step for obtaining a filler-containing resin layer by subjecting the coating film after the drying step to a heat treatment.
  • the filler-containing resin layer includes an insulating filler and a binder resin, and when various electronic circuits or various electronic components are formed using an insulating characteristic or a dielectric characteristic. It is used as an insulating layer or a dielectric layer.
  • the said filler containing resin layer is arrange
  • the glossiness of the smooth surface of the metal foil is greater than 400, and the surface roughness (Ra) measured with an atomic force microscope in a measurement range of 5 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m is 10 nm or less, and the smoothness is high.
  • the glossiness of the filler-containing resin layer surface is greater than 200, and the surface roughness (Ra) measured with an atomic force microscope in a measurement range of 5 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m is less than 25 nm.
  • a layer can be provided.
  • the metal foil with a filler-containing resin layer according to the present invention it is possible to provide a metal foil with an insulating layer having a smooth surface and a thin insulating layer.
  • an insulating layer in which the insulating filler is extremely dispersed and thin and has a smooth surface. Further, such an insulating layer can be formed on the surface of the metal foil with a large area with good reproducibility.
  • FIG. 3 is the same as the coating liquid prepared in Example 1, (a) is the viscosity of the coating liquid after dispersing the insulating filler, and (b) is the coating liquid before dispersing the insulating filler. The viscosity is shown. It is a figure which shows the dispersion
  • FIG. 4A is the same as the coating solution prepared in Example 1, and the binder resin is a polyimide resin.
  • FIG. 4B shows the dispersion characteristics of the insulating filler in a coating solution that uses an epoxy resin as the binder resin. It is a figure showing the relationship between the dispersion time of an insulating filler, and the glossiness of the surface of a filler containing resin layer.
  • the coating solution in FIG. 5 is the same as the coating solution prepared in Example 1. It is a figure which shows the relationship between drying temperature and a drying speed. However, in FIG. 6, the drying rate was determined using the same coating liquid prepared in Example 1.
  • 2 is a SEM photograph showing the surface of a filler-containing resin layer of Sample 1 obtained in Example 1.
  • 2 is a SEM photograph showing the surface of the filler-containing resin layer of Sample 2 obtained in Example 1.
  • 4 is a SEM photograph showing the surface of a filler-containing resin layer of Comparative Sample 1 obtained in Comparative Example 1.
  • the average particle diameter (D IA) is about 66 nm
  • the coefficient of variation (CV) is a SEM photograph showing the secondary aggregation state of 45% of the insulating filler. It is a SEM photograph which shows the surface of the filler containing resin layer which employ
  • the metal foil with a filler-containing resin layer according to the present invention is an electronic circuit for forming various electronic circuits having a laminated structure of a conductive layer and an insulating layer such as a capacitor circuit and a transistor circuit on a printed wiring board or a semiconductor substrate. It can be suitably used as a forming material or an electronic component forming material for forming various electronic components having a laminated structure of a conductive layer and an insulating layer such as a capacitor and a transistor.
  • the manufacturing method of the metal foil with a filler content resin layer is explained.
  • Metal foil with filler-containing resin layer The metal foil with filler-containing resin layer according to the present invention is obtained by laminating a metal foil and a filler-containing resin layer containing an insulating filler and a binder resin. First, the metal foil will be described.
  • the metal foil according to the present invention is, for example, a layer used as a conductive layer, an electrode layer, or the like in the electronic circuit or electronic component.
  • a metal foil obtained by a rolling method or an electrolytic method can be used.
  • any metal foil such as copper foil, nickel foil, copper alloy foil (brass foil, corson alloy foil, etc.), nickel alloy foil (nickel-phosphorus alloy foil, nickel-cobalt alloy foil, etc.), etc. It may be used. However, from the viewpoint of satisfactorily forming a fine conductive pattern, a fine electrode pattern, or the like, considering that an electronic circuit is formed by etching or the like using the metal foil with a filler-containing resin layer.
  • the metal foil is preferably made of copper or a copper alloy which has a lower electrical resistivity than nickel and is a nonmagnetic material. Further, copper is easily available compared to nickel and the like. Moreover, since copper foil is easy to process such as etching and is inexpensive, there is an advantage that adopting the copper foil as a metal foil is excellent in workability and can keep the manufacturing cost low. .
  • the metal foil preferably has a smooth surface having a glossiness of more than 400 and a surface roughness (Ra) measured with an atomic force microscope of 10 nm or less in a measurement range of 5 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m. .
  • Ra surface roughness
  • the glossiness indicates a specular glossiness adopting Gs (60 °).
  • the smooth surface of the metal foil as the subject is irradiated with measurement light at an incident angle of 60 °, and at a reflection angle of 60 °. It is a measure of the intensity of the bounced light.
  • the glossiness was measured using a gloss meter VG-2000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. based on JIS Z 8741-1997.
  • surface roughness points out the arithmetic mean value (Ra) measured with the atomic force microscope in the measurement range 5 micrometers x 5 micrometers as above-mentioned.
  • the value obtained in the tapping mode using an atomic force microscope (Nanoscope V for Dimension series) manufactured by Nippon Bico Co., Ltd., and obtained under the condition of no flattening treatment. .
  • the glossiness of the surface and the flatness of the metal foil there is a certain correlation between the glossiness of the surface and the flatness of the metal foil, and the flatness of the metal foil is often better as the glossiness is higher.
  • the surface roughness (Ra) is 10 nm or less
  • the glossiness is generally about 300 or more.
  • the higher the glossiness the less the surface undulations and the more uniform the surface roughness. Therefore, the above-described effects can be obtained by using a metal foil having a smooth surface with glossiness and surface roughness (Ra) in the above range.
  • glossiness or surface roughness shows a value outside the above range, the influence of the surface roughness of the metal foil appears on the surface of the filler-containing resin layer, which is not preferable.
  • it is set as the structure which provides the ultra-thin filler containing resin layer as mentioned above on the said surface, the layer thickness of the said filler containing resin layer becomes non-uniform
  • the filler-containing resin layer is laminated on the smooth surface of the metal foil.
  • the filler-containing resin layer includes an insulating filler and a binder resin. Both the insulating filler and the binder resin are insulators, and the filler-containing resin layer is made of various insulating layers such as a gate insulating layer of a transistor circuit or a dielectric layer such as a capacitor circuit using its insulating characteristics or dielectric characteristics. It is a layer used as.
  • the filler-containing resin layer on the smooth surface of the metal foil, as described above, due to the roughness of the surface of the metal foil, the thickness of the filler-containing resin layer becomes uneven or the filler-containing resin layer It is possible to prevent the surface of the resin layer from becoming rough.
  • the filler-containing resin layer has a layer thickness of 0.1 ⁇ m to 3.0 ⁇ m.
  • the layer thickness is as thin as 0.1 ⁇ m to 3.0 ⁇ m and the formation of fine wiring patterns and the like is good as described above, it contributes to the reduction of the thickness and size of various electronic circuits or various electronic components. it can.
  • the filler-containing resin layer according to the present invention has a surface glossiness (Ra) when measured with an atomic force microscope in a measurement range of 5 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m with a surface glossiness greater than 200. It is characterized by being smaller than 25 nm. Since the surface smoothness is thus excellent, the generation of leakage current can be reduced, and a highly reliable electronic circuit or electronic component can be formed. Moreover, it can be judged that the excellent surface smoothness is that the insulating filler does not protrude unevenly on the surface of the filler-containing resin layer, and the insulating filler is uniformly dispersed in the layer. Therefore, it can be said that the filler-containing resin layer according to the present invention has a good dispersion of the insulating filler in the binder resin and has a homogeneous insulating characteristic or dielectric characteristic.
  • the glossiness of the surface can be measured by the same method as the glossiness of the surface of the metal foil.
  • the surface roughness can also be measured by the same method as the surface roughness of the metal foil.
  • the relationship between the glossiness of the surface and the surface roughness is as described above. If the surface gloss is less than 200, the surface of the filler-containing resin layer may be locally rough even when the surface roughness (Ra) measured with an atomic force microscope is smaller than 25 nm. It may not be possible to obtain the effect.
  • the surface roughness of the filler-containing resin layer is greater than 200, the surface roughness is uniform, and the surface gloss is uniform, the surface roughness (Ra ) Is larger than 25 nm, the surface roughness (Ra) itself does not reach the target range, and the target effect cannot be obtained.
  • Binder resin Next, the binder resin will be described.
  • a resin material used for forming an insulating base material of an electronic circuit material or an insulating layer of a printed wiring board can be suitably used.
  • polyimide resin, epoxy resin, polyvinylidene fluoride, cyanoethyl pullulan, benzocyclobutene, polynorbornene, polytetrafluoroethylene, acrylate, or the like can be employed. Any one of these listed resins may be used, or a plurality of types of resins may be mixed and used.
  • an epoxy resin and a polyimide resin can be used suitably among resin enumerated above as binder resin. This is because the epoxy resin and the polyimide resin are widely used as materials for forming the insulating layer, respectively, and the reliability of the insulating characteristics is high.
  • an epoxy resin and a polyimide resin can use both suitably as binder resin, it is preferable to use a polyimide resin especially.
  • the polyimide resin has higher heat resistance and higher insulation than the epoxy resin.
  • the decomposition temperature of the epoxy resin is generally about 250 ° C.
  • the decomposition temperature of the polyimide resin is about 450 ° C.
  • the polyimide resin has high heat resistance to the epoxy resin.
  • the volume resistivity of the epoxy resin is 1.0 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm and the dielectric breakdown voltage is about 40 kV / mm, whereas the volume resistivity of the polyimide resin is 1.5 ⁇ 10 16 ⁇ ⁇ cm.
  • the dielectric breakdown voltage is 150 kV / mm, and the polyimide resin is superior in insulation compared to the epoxy resin. Therefore, by employing a polyimide resin, it is possible to obtain a filler-containing resin layer having higher heat resistance and excellent insulating properties.
  • the insulating filler is dispersed and present in the filler-containing resin layer as an insulating layer, and is a component used for improving the insulating characteristics of the filler-containing resin layer or for improving the dielectric characteristics.
  • inorganic oxide particles can be suitably used.
  • inorganic oxide particles such as alumina particles, zirconia particles, and titanate particles can be selectively used.
  • the perovskite-type dielectric particles include dielectric particles having a basic composition such as barium titanate, strontium titanate, barium strontium titanate, strontium zirconate, and bismuth zirconate.
  • dielectric particles whose basic composition is any one of barium titanate, strontium titanate, and barium strontium titanate.
  • the filler-containing resin layer can be used as a dielectric layer having a high relative dielectric constant by using dielectric particles having the composition as an insulating filler.
  • the filler-containing resin layer can be suitably used as a dielectric layer of a capacitor circuit.
  • the filler-containing resin layer can be suitably used as a dielectric layer of a capacitor circuit. it can.
  • the average particle size (D IA ) of the insulating filler is preferably 5 nm to 150 nm, and more preferably 20 nm to 100 nm.
  • the insulating filler fine particles having a very small particle diameter are employed, the particles form a certain secondary aggregation state. For this reason, the indirect measurement in which the average particle size is estimated from the measured values such as the laser diffraction scattering type particle size distribution measurement method cannot accurately measure the particle size of the insulating filler. Therefore, in the present invention, the insulating filler is directly observed with a scanning electron microscope (SEM), and the average particle size of secondary particles obtained by image analysis of the SEM image is used as an index.
  • SEM scanning electron microscope
  • the insulating filler fine particles having the average particle diameter (D IA ) in the range of 5 nm to 150 nm, the insulating filler is crushed when preparing the coating liquid, and the coating liquid is excellent in the coating liquid. Can be dispersed. Therefore, the insulating filler can be uniformly dispersed in the state of fine primary particles in the ultra-thin filler-containing resin layer of 0.1 ⁇ m to 3 ⁇ m, and the surface glossiness and surface roughness within the above ranges can be achieved. Can do.
  • D IA average particle diameter
  • the insulating filler can be uniformly dispersed in such an extremely thin filler-containing resin layer, an insulating layer or dielectric layer having uniform insulating characteristics or dielectric characteristics and having no surface variation is formed. Can do.
  • insulating filler fine particles having a particle size within the above range it is possible to increase the filling ratio of the insulating filler in the filler-containing resin layer while maintaining the smoothness of the surface, and to have high insulation characteristics.
  • a layer can be formed.
  • the average particle diameter (D IA ) of the insulating filler refers to that obtained by image analysis of the SEM image, and specifically refers to the value obtained by the following procedure.
  • a sample (insulating filler) was photographed at a magnification of 200,000 to obtain an SEM photograph.
  • the photographing target position of the sample was an arbitrary position.
  • the sample position was changed, and the sample was shot a plurality of times to obtain a plurality of SEM photographs having different shooting target positions.
  • one of the plurality of SEM photographs was selected so that the insulating filler particles overlap little and the insulating filler particles in an aggregated state can be easily identified (see FIG. 1).
  • the outline of each insulating filler particle is circled, and the major axis is It measured as a particle size (secondary particle size) of insulating filler particles.
  • the average value of the particle diameters of the insulating filler particles thus measured was defined as the above average particle diameter ( DIA ).
  • the average particle diameter (D IA ) can also be obtained by image processing.
  • image processing for example, using an IP-1000PC manufactured by Asahi Engineering Co., Ltd., circular particle diffraction with a circularity threshold of 10 and an overlap of 20 is performed on the SEM image acquired in the same procedure as described above.
  • the average particle diameter (D IA ) can also be obtained.
  • Variation in particle size In the present invention, from the viewpoint of forming a flatter filler-containing resin layer with excellent surface gloss, it is better that the variation in the particle size of the insulating filler is small.
  • the variation in the particle size of the insulating filler is small.
  • CV coefficient of variation
  • the insulating filler By using an insulating filler having a sharp particle size distribution with a coefficient of variation (CV) represented by the above formula of 40% or less, the insulating filler is well dispersed in the coating solution. As a result, the filling rate of the insulating filler in the filler-containing resin layer can be improved, and the smoothness of the surface of the filler-containing resin layer can be further improved.
  • CV coefficient of variation
  • Filling rate of insulating filler In the filler-containing resin layer, when the total amount of the insulating filler and the binder resin is 100 wt%, the insulating filler is preferably contained in an amount of 50 wt% to 90 wt%. In the filler-containing resin layer, when the total amount of the insulating filler and the binder resin is 100 wt%, by containing the insulating filler in an amount of 50 wt% to 90 wt%, the filling rate of the insulating filler is high, and the insulating characteristics or dielectric characteristics A high layer can be obtained.
  • the content of the insulating filler is less than 50 wt%, even when the thickness of the filler-containing resin layer is increased, the filling rate of the insulating filler is low, and a dielectric characteristic at a level required in the market can be obtained. It becomes difficult. Moreover, when the content rate of an insulating filler exceeds 90 wt%, since the content rate of binder resin will be less than 10 wt% and the adhesiveness of an insulating filler resin layer and metal foil will be impaired, it is unpreferable.
  • FIG. 2 shows the theoretical dielectric constant with respect to the content (filling rate) of the insulating filler when the sum of the amount of the insulating filler and the binder resin is 100 wt%.
  • FIG. 2 shows the theoretical dielectric constant based on the logarithmic mixing rule of the filler-containing resin layer when BaTiO 3 is used as the insulating filler and polyimide is used as the binder resin component.
  • the relative dielectric constant of polyimide is 3.2
  • the relative dielectric constant of BaTiO 3 is 100.
  • the specific gravity of the polyimide is 1.43 g / cm 3
  • the specific gravity of the BaTiO 3 is 5.5 g / cm 3.
  • the theoretical dielectric constant of the filler-containing resin layer based on the logarithmic mixing rule is 6.5. Further, when the content of the insulating filler is 90 wt%, the theoretical dielectric constant is 35.7.
  • the relative dielectric constant of BaTiO 3 that is a ferroelectric is extremely high as compared with polyimide that is a binder resin component.
  • the theoretical dielectric constant of the filler-containing resin layer also increases. In particular, when the content of the insulating filler exceeds 70 wt%, the theoretical dielectric constant of the filler-containing resin layer becomes 11.7.
  • the higher the content of the insulating filler the more preferable, for example, the content of the insulating filler is preferably 70 wt% or more. .
  • the method for producing a metal foil with a filler-containing resin layer according to the present invention is a method for producing the above-described metal foil with a filler-containing resin layer according to the present invention. It has a coating process, a 2-3 drying process, and a 2-4 heat treatment process. Hereinafter, each step will be described.
  • the coating solution preparation step according to the present invention is a step of preparing a coating solution in which an insulating filler is dispersed in a varnish containing a binder resin component and a solvent. First, after describing the varnish and the coating liquid, the viscosity of the coating liquid, the concentration of each coating liquid component, and the like will be described.
  • varnish the solution containing the binder resin component and the solvent before the insulating filler is added.
  • Binder resin component refers to a precursor of the binder resin.
  • the precursor of the binder resin refers to, for example, a monomer, oligomer, prepolymer before condensation polymerization or before cross-linking that constitutes the target binder resin by condensation polymerization or cross-linking reaction.
  • components such as a polymerization initiator, a crosslinking agent, a hardening
  • a polyimide resin is employed as the binder resin
  • a polyamic acid that is a polyimide precursor can be employed as the binder resin component.
  • the binder resin component includes an epoxy resin before crosslinking, a crosslinking agent, a curing agent, and the like.
  • solvent an organic solvent capable of dissolving the binder resin component is selected.
  • a highly volatile organic solvent it is preferable to use a highly volatile organic solvent.
  • an appropriate solvent as appropriate depending on the type of the binder resin component.
  • a solvent capable of dissolving polyamic acid which is a precursor of polyimide resin or biphenyltetracarboxylic dianhydride and paraphenylenediamine which are monomers for obtaining polyamic acid Is selected.
  • N-methyl-2-pyrrolidone can be employed as the solvent.
  • the binder resin for example, methyl ethyl ketone or cyclopentanone and a mixed solvent thereof can be used as the solvent.
  • the present invention is not limited to these solvents, and other solvents can be used as appropriate as long as they can dissolve the binder resin component and have high volatility.
  • the above varnish may be prepared by mixing a solvent and a binder resin by itself, or a commercially available varnish containing the above components at a predetermined concentration may be used. Moreover, when using a commercially available varnish, it can also dilute suitably with a solvent and can be used after preparing to a preferable density
  • the coating liquid which concerns on this invention is prepared by adding an insulating filler to the varnish prepared as mentioned above, and disperse
  • a dispersant made of a surfactant or the like may be added as appropriate.
  • an insulating filler having an average particle diameter (D IA ) of secondary particles in an aggregated state of 5 nm to 150 nm can be used, and an average particle diameter (D IA ) of 20 nm to 100 nm can be used. It is more preferable to use an insulating filler. In addition, it is preferable to use an insulating filler having a variation coefficient (CV) of 40% or less.
  • CV variation coefficient
  • the concentration of various components when preparing the coating solution will be described.
  • concentration of each component in a coating liquid is adjusted so that the viscosity of a coating liquid may be 300 mPa * s or less.
  • the viscosity of the coating solution can be maintained, and the coating solution can be uniformly applied to the smooth surface of the metal foil to form a coating film with a flat surface. This is because it can be done.
  • the glossiness and surface roughness of the surface of the filler-containing resin layer obtained through the drying step and the heat treatment step can be in the above ranges.
  • the viscosity is a value measured by a tuning fork type vibration measuring method at 25 ° C. ⁇ 5 ° C. The viscosity can be measured using, for example, a tuning fork type vibration viscometer SV-10 manufactured by A & D Co., Ltd.
  • the blending ratio of the insulating filler and the binder resin component is determined so as to include 50 wt% to 90 wt% of the insulating filler.
  • resin solid content refers to the weight of the binder resin finally obtained using the binder resin component contained in the varnish.
  • the filling rate of the insulating filler in the finally obtained filler-containing resin layer can be within the above-described preferable range.
  • the addition amount of an insulating filler is determined according to the binder resin concentration in a varnish.
  • Binder resin concentration in varnish The viscosity of the coating solution varies depending on the binder resin concentration in the varnish.
  • the binder resin concentration refers to the binder resin concentration when the amount of the binder resin finally obtained is converted using the binder resin component contained in the varnish. That is, the binder resin concentration here refers to a so-called resin solid content concentration.
  • the concentration of the binder resin in the varnish is determined in consideration of adjusting the viscosity of the coating solution to 300 mPa ⁇ s or less, preferably 100 mPa ⁇ s or less.
  • the lower the binder resin concentration (resin solid content concentration) in the varnish the lower the viscosity of the coating solution.
  • the binder resin concentration in the varnish is low.
  • the binder resin concentration in the varnish is low, the amount of solvent to be volatilized (the amount of volatile components) in the drying process increases, so that fine pores (voids) are generated in the film when the coating film is dried, The volume shrinkage of the coating film increases.
  • the surface of the coating film becomes rough in the drying step, and the risk of roughening the surface of the finally obtained filler-containing resin layer increases. Therefore, from the viewpoint of suppressing the generation of voids in the coating film and suppressing the volume shrinkage of the coating film during drying, the binder resin concentration in the varnish can be adjusted in consideration of the viscosity of the coating liquid.
  • the binder resin concentration so that the viscosity of the coating solution is 300 mPa ⁇ s or less, but the viscosity of the varnish itself may exceed 300 mPa ⁇ s.
  • the total solid content concentration of the insulating filler and the binder resin amount obtained from the above binder resin component in the coating solution is It is preferable that the viscosity be as high as possible within a range in which the viscosity is maintained at 300 mPa ⁇ s or less, preferably 100 mPa ⁇ s or less.
  • the amount of the solvent, which is a volatile component is reduced, and the formation of voids in the coating film during the process of volatilization of the solvent in the drying process is prevented. This is because it is possible to form a filler-containing resin layer that is uniform and has a smooth surface.
  • FIG. 3A shows the viscosity of the coating liquid before dispersing the insulating filler
  • FIG. 3B shows the viscosity of the coating liquid after dispersing the insulating filler.
  • the insulating filler 3 employs a polyimide resin as a binder resin and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent.
  • the insulating filler employs BST particles having an average particle diameter (D IA ) of about 68 nm, and no dispersant is added. Further, the insulating filler is dispersed for 1 hour using a micro media having a bead diameter of 0.3 mm made of zirconia by a picomil disperser (wet pulverizing / dispersing machine), and then the bead diameter of 0.1 mm is also made of zirconia It was dispersed for 1 hour using fine media.
  • D IA average particle diameter
  • the viscosity of the coating liquid is reduced by dispersing the insulating filler even when the solid concentration in the coating liquid is the same. Therefore, as described above, even when the viscosity of the varnish exceeds 300 mPa ⁇ s, the viscosity of the coating liquid can be reduced to 300 mPa ⁇ s or less by appropriately dispersing the insulating filler. Therefore, it is preferable to determine the solid content concentration in the coating liquid in consideration of the fact that the viscosity of the coating liquid can be reduced as the insulating filler is dispersed.
  • Insulating filler concentration in the coating solution is preferably as high as possible after keeping the viscosity of the coating solution within the above range.
  • Dispersion characteristics of insulating filler are shown in FIG. 4A and 4B show changes in the viscosity of the coating solution with respect to the dispersion time, respectively.
  • FIG. 4A shows the change in the viscosity of the coating liquid when a polyimide resin is used as the binder resin
  • FIG. 4B shows the change in the viscosity of the coating liquid when an epoxy resin is used as the binder resin. Show.
  • the coating liquid shown in FIG. 4 (a) is prepared without adding a dispersant
  • the coating liquid shown in FIG. 4 (b) is prepared by adding a dispersant.
  • the viscosity of the coating solution is reduced by appropriately dispersing the insulating filler, regardless of which of the polyimide resin and the epoxy resin is used as the binder resin. I understand that. However, when FIGS. 4A and 4B are compared, the degree of decrease in the viscosity of the coating liquid accompanying the dispersion of the insulating filler is greater when the epoxy resin is used than when the polyimide resin is used. I understand.
  • the binder resin concentration in the varnish, the solid content concentration in the coating solution, and the insulating filler concentration it is preferable to adjust the binder resin concentration in the varnish, the solid content concentration in the coating solution, and the insulating filler concentration to appropriate concentrations according to the type of resin employed as the binder resin.
  • an appropriate dispersant it is preferable to add the dispersant as appropriate.
  • an epoxy resin for example, BYK-111 manufactured by Big Chemie can be used as a dispersant.
  • this dispersant By blending this dispersant with about 2 mg per 1 m 2 of the surface area of the insulating filler, significant effects can be obtained with respect to the dispersion state of the insulating filler and the decrease in the viscosity of the coating solution. Therefore, by using an appropriate dispersant, the viscosity of the coating solution can be adjusted within the above range, and the binder resin concentration in the varnish can be increased as compared with the case where no dispersant is used, and The solid content concentration and the insulating filler concentration in the coating liquid can be increased.
  • a binder resin that can keep the viscosity of the coating solution low due to the viscosity of the resin or the presence of a dispersant even when the solid content concentration is relatively high
  • a resin a preferable range of the solid content concentration and the insulating filler concentration in the coating liquid and a preferable range of the binder resin concentration in the varnish are exemplified.
  • a preferable range of each concentration is exemplified by taking a polyimide resin as an example.
  • the polyimide resin will be described.
  • the total solid concentration in the coating solution is preferably 20.5 wt% to 55.5 wt%, more preferably 20.5 wt% to 33.1 wt%.
  • the concentration of the insulating filler in the coating solution is preferably 14.4 wt% to 44.4 wt%, and more preferably 14.4 wt% to 26.5 wt%.
  • the binder resin concentration in the varnish is preferably 7.2 wt% to 20 wt%, and more preferably 7.2 wt% to 9 wt%.
  • the viscosity of the coating solution can be adjusted to be 300 mPa ⁇ s or less. Further, by adjusting the dispersion time as shown in FIGS. 3 (a) and 4 (a), the viscosity of the coating solution can be lowered to 100 mPa ⁇ s or less. Moreover, by adjusting within the range, a filler-containing resin layer having a uniform thickness and a smooth surface can be formed. Further, by adjusting the concentration of each component to a more preferable range, a filler-containing resin layer having a more uniform thickness and a smoother surface can be formed with good reproducibility. In addition, variations in the insulating properties and dielectric properties of the finally obtained filler-containing resin layer can be prevented.
  • the total solid content concentration and the insulating filler concentration in the coating liquid and the binder resin concentration in the varnish can be made higher than the above-described ranges.
  • Epoxy resin When an epoxy resin is used as the binder resin, the total solid concentration in the coating solution is preferably 60 wt% to 90 wt%, and more preferably 70 wt% to 80 wt%.
  • the concentration of the insulating filler in the coating solution is preferably 48 wt% to 72 wt%, and more preferably 56 wt% to 64 wt%.
  • the binder resin concentration in the varnish is preferably 10.3 wt% to 15.4 wt%, and more preferably 12.0 wt% to 13.7 wt%.
  • the dispersant is blended in the coating liquid at a ratio of 1.7 wt% to 2.3 wt%. This is because, as shown in FIG. 4B, the viscosity of the coating solution can be remarkably reduced by adding a dispersant. For this reason, compared with a polyimide resin, the total solid content concentration and the insulating filler concentration in the coating liquid can be increased, and the binder resin concentration in the varnish can be increased. That is, even when the total solid content concentration of the coating solution is increased, it is relatively easy to adjust the viscosity of the coating solution to 300 mPa ⁇ s or less. It is easier to form a filler-containing resin layer having a smooth surface than when a resin is employed.
  • the binder resin polyimide resin and epoxy resin are taken as examples, and the preferred ranges of the respective concentrations are specifically exemplified and described.
  • the binder resin according to the present invention includes these resins.
  • the above-described various resins can be applied without limiting the purpose. When using other resins, considering the kind of binder resin, the presence or absence of an appropriate dispersant, the dispersion characteristics of the insulating filler with respect to the varnish, etc. It is preferable to prepare a liquid.
  • Dispersion time Next, the dispersion time of the insulating filler will be described. As described above, by dispersing the insulating filler, the viscosity of the coating solution is lower than the viscosity of the varnish. As shown in FIG. 4, the dispersion time is preferably 20 minutes or more from the viewpoint of reducing the viscosity of the coating solution. This is because, by setting the dispersion time of the insulating filler to 20 minutes or more, the viscosity of the coating liquid after dispersion can be remarkably reduced as compared with the viscosity of the coating liquid before dispersion.
  • the dispersion time of the insulating filler is longer even when the dispersion time is longer and when the dispersion time is shorter, even if the viscosity of the coating liquid is not greatly different.
  • the dispersion time of the insulating filler is increased, the insulating filler in the aggregated state is crushed and dispersed more uniformly in the solvent in a finer state, so that the glossiness of the surface is higher and the surface is flat. This is because a filler-containing resin layer can be formed.
  • the time required to improve the dispersion state of the insulating filler varies depending on the particle size of the insulating filler, the wettability of the insulating filler to the solvent, the type of resin used as the binder resin, and the like. For this reason, the preferable range of dispersion
  • the smaller the particle size of the insulating filler to be employed the longer the dispersion time, and the lower the degree of decrease in the viscosity of the coating solution accompanying the dispersion, the longer the dispersion time.
  • the degree of decrease in the viscosity of the coating liquid accompanying dispersion is lower in the polyimide resin than in the epoxy resin. Therefore, when the polyimide resin is employed as the binder resin, the dispersion state of the insulating filler can be improved by taking a longer dispersion time of the insulating filler.
  • FIG. 5 shows a graph showing the relationship between the viscosity of the coating solution according to the dispersion time of the insulating filler and the glossiness of the surface of the finally obtained filler-containing resin layer.
  • the coating liquid shown in FIG. 5 is the same as the coating liquid shown in FIG.
  • the dispersion time of the insulating filler is increased, the glossiness of the surface of the finally obtained filler-containing resin layer is improved, and a filler-containing resin layer having a smoother surface can be formed. I understand that.
  • the viscosity of the coating liquid having a dispersion time of 60 minutes is lower in the coating liquid having a dispersion time of 60 minutes and the coating liquid having a dispersion time of 80 minutes.
  • the glossiness of the surface of the filler-containing resin layer formed using the coating solution having a dispersion time of 60 minutes is lower than the glossiness of the surface of the filler-containing resin layer formed using the coating solution having a dispersion time of 80 minutes.
  • the insulating filler in the aggregated state is sufficiently crushed, and the insulating filler is uniformly in the solvent in the form of primary particles.
  • a filler-containing resin layer having a smoother surface can be formed.
  • the inorganic oxide particles having the above-mentioned particle size range are used as the insulating filler, considering the results shown in FIG. 5, a polyimide resin is used as the binder resin, and the average particle size (D IA ) is about 68 nm.
  • the time for dispersing the insulating filler is preferably 60 minutes or more from the viewpoint of forming a smooth filler-containing resin layer having a surface glossiness of 200 or more. 80 minutes or more is more preferable.
  • Disperser When dispersing the insulating filler, various dispersers such as a media disperser, a high-speed shear disperser, and a high-pressure disperser can be used.
  • the media disperser for example, the above-mentioned Picomill: PCM-LR manufactured by Asada Tekko Co., Ltd. can be used.
  • Super Aspec Mill manufactured by Kotobuki Industries Co., Ltd., Bead Mill manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd .: Star Mill Nano Getter, etc. can be used.
  • the dispersion medium it is preferable to use a minute medium having a bead diameter of 0.3 mm to 0.03 mm from the viewpoint of improving the dispersion of the insulating filler.
  • the reason for using minute media is as follows. As described above, the dispersion time of the insulating filler is preferably long. However, simply increasing the dispersion time of the insulating filler causes a problem of “overdispersion” such as a decrease in crystallinity and re-aggregation of the insulating filler.
  • the energy given to the insulating filler particles at a time is reduced, thereby preventing overdispersion of the insulating filler.
  • the insulating filler can be more favorably dispersed in the solvent while preventing the overdispersion of the insulating filler.
  • a high-speed shearing machine for example, TK Filmics manufactured by PRIMIX Corporation can be used.
  • the high-pressure disperser a nanomizer manufactured by Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd. can be used. Even when media is not used, by using these high-speed shearing machines and high-pressure dispersers, it is possible to prevent overdispersion, and in the image of “unraveling” the insulating filler in the secondary aggregation state, The insulating filler can be favorably dispersed in the solvent in the form of primary particles while gradually pulverizing from the surroundings.
  • a coating process is a process of apply
  • Metal foil The metal foil used in the process has a smooth surface with a surface glossiness greater than 400 and a surface roughness (Ra) measured with an atomic force microscope in a measurement range of 5 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m of 10 nm or less. It is characterized by that.
  • Ra surface roughness
  • Application method When applying the application liquid onto the smooth surface of the metal foil, a conventionally known method can be employed. For example, using a gravure coater, reverse gravure coater, reverse kiss gravure coater, die coater, bar coater, comma coater, blade coater, lip coater, rod coater, squeeze coater, reverse roll coater, transfer roll coater, etc. It can be applied to a smooth surface.
  • a kiss gravure coater is preferably used.
  • the drying step is a step of drying the coating film formed on the smooth surface of the metal foil after the completion of the coating step to volatilize and remove the volatile component (solvent) in the coating film.
  • the resin solid content concentration is increased as much as possible, and the speed at which the volatile components in the coating film are removed in the drying process (hereinafter referred to as “the following”)
  • the above-mentioned filler-containing resin layer having a smooth surface according to the present invention can be obtained with good reproducibility and yield by controlling the “drying speed” as follows.
  • the present invention in the drying step, it is characterized in that to volatilize the volatile components in the coating film at a rate of 0.001mg / min ⁇ cm 2 ⁇ 0.250mg / min ⁇ cm 2. That is, it is preferable to control the drying conditions so that the volatile components in the coating film are volatilized at a rate of 0.001 mg / min to 2 mg / min per 1 cm 2 of the metal foil. Further, in the drying step, it is preferable to keep the drying rate constant and to volatilize the volatile components in the coating film slowly at the above ratio. In the process of drying the coating film, the coating liquid self-flows by gravity so that its thickness becomes horizontal.
  • the filler since the viscosity of the coating solution is high, the flow is slow, and it takes time until the surface of the coating film becomes horizontal. That is, so-called leveling time is required. Therefore, in the present invention, the filler has a uniform coating film thickness and a smooth surface by slowly volatilizing the solvent while ensuring the leveling time so as not to prevent the self-flow of the coating liquid. It is possible to form the containing resin layer. Depending on the volatility of the solvent and the viscosity of the coating solution, it is preferable to set the drying rate to an appropriate value as appropriate. However, as a result of diligent research by the present inventors, the coating film is used under such drying conditions that the drying rate is in the above range.
  • the glossiness and surface roughness of the surface of the filler-containing resin layer obtained through the heat treatment step described below are in the above-mentioned range.
  • the concentration of the insulating filler in the coating liquid is increased, simply drying does not provide sufficient leveling time, and the present invention is concerned.
  • a filler-containing resin layer cannot be obtained. Based on the diligent research of the present inventors, it has become possible to obtain an extremely smooth filler-containing resin layer with good reproducibility by drying the coating film at the drying speed.
  • the upper limit of the drying rate is more preferably 1 mg / min ⁇ cm 2 or less.
  • the drying speed refers to the speed determined as follows. First, a sufficient amount of coating solution is poured into a container having a flat bottom surface. The coating liquid weight at this time is measured together with the container weight. Next, the weight of the coating solution at the time when a predetermined time has elapsed since the start of drying in the sealed space is measured together with the container weight. Then, based on the difference in the weight of the coating solution in the container before and after the start of drying, the amount of solvent volatilized until a predetermined time has elapsed is obtained. And the said drying speed is calculated
  • the drying speed was determined with the predetermined time being 10 minutes.
  • the drying conditions refer to drying temperature, atmospheric humidity, atmospheric pressure, and the like.
  • the drying speed was calculated for each drying condition while changing the drying conditions, and the correlation between the drying conditions and the drying speed was obtained in advance.
  • the coating film was dried under the drying conditions satisfying the drying speed in the above range based on the relationship between the drying speed and the drying conditions thus obtained.
  • the drying rate of the coating solution is less than 0.001 mg / min ⁇ cm 2 , the volatilization of the coating solution is slow, which is not commensurate with the industrial production efficiency. Further, when the drying rate of the coating solution is less than 0.001 mg / min ⁇ cm 2 , the coating film may absorb moisture depending on the atmospheric humidity. When the coating film absorbs moisture, moisture absorbed at the time of drying evaporates, and the surface of the coating film tends to be uneven, and the filler-containing resin layer having the surface glossiness and surface roughness (Ra) in the above-mentioned range. It becomes difficult to form.
  • Atmospheric humidity As described above, when the coating film absorbs moisture, the drying rate deviates from the above range, and the filler-containing resin layer having a smooth surface having surface glossiness and surface roughness (Ra) within the above range. It becomes difficult to form. Therefore, in the drying step, it is preferable to dry the coating film so as to satisfy the above-described drying speed in a state where moisture absorption of the coating film is prevented. Moreover, when the coating film weight increases due to moisture absorption before the drying process starts, it becomes difficult to form a filler-containing resin layer having a smooth surface for the same reason as described above.
  • the increase in the coating film weight after the coating film is formed is 5% or less of the solvent weight used for the preparation of the coating liquid. It is preferable that it is 4% or less. Of course, it is most preferable to avoid moisture absorption of the coating film. Therefore, before the drying process is started, it is preferable to store the coating film in a conditioned atmosphere having a relative humidity of 25% or less, for example, in order to prevent moisture absorption of the coating film. Moisture absorption of the coating film is not observed in an atmosphere having a relative humidity of 20% or less. On the other hand, if the relative humidity exceeds 25%, moisture absorption of the coating film may be observed depending on the atmospheric temperature and the atmospheric humidity.
  • Drying temperature Here, for reference, the coating film is shown in FIG. 6 in a sealed space in which the humidity is adjusted so that the relative humidity when converted to 20 ° C. is 30% (absolute humidity 0.0055 kg / kg). The relationship between the drying temperature and drying speed when drying is shown. As shown in FIG. 6, when the drying temperature was 20 ° C. in the humidity control atmosphere, the drying rate per unit area was ⁇ 0.035 mg / min ⁇ cm 2 . That is, an increase in the coating film weight was observed. It was confirmed that when the coating film was dried at a high drying temperature in the humidity-controlled atmosphere, the drying rate per unit area was naturally increased as the drying temperature was increased.
  • the drying rate was 0.227 mg / min ⁇ cm 2 .
  • the relative humidity at this time is calculated to be 9.5%.
  • the drying temperature was 60 ° C.
  • the drying rate was 0.716 mg / min ⁇ cm 2 .
  • the relative humidity at this time is 3.5% when calculated.
  • the finally obtained filler-containing resin layer had the same surface glossiness and surface roughness.
  • the surface gloss of the finally obtained filler-containing resin layer is greater than 200 and measured with an atomic force microscope in a measurement range of 5 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m.
  • a roughness (Ra) of less than 25 nm was obtained.
  • the glossiness of the surface was low and the surface roughness became rough as compared with those obtained by drying the coating film at a drying temperature of 40 ° C or 60 ° C.
  • the upper limit of the drying rate is 1 mg / min ⁇ from the viewpoint that a filler-containing resin layer having excellent surface gloss and small surface roughness can be formed with good reproducibility. it is more preferable that the cm 2 or less.
  • Coating solution preparation step In this example, a coating solution was prepared using a commercially available varnish. Table 1 shows the amount of each coating solution component used in preparing the coating solution. In this example, since a commercially available varnish was used in the preparation of the coating solution, the resin solid content concentration was adjusted and the viscosity was adjusted separately using a solvent in order to prepare the resin solid content concentration in the varnish. .
  • Binder resin In this example, polyimide resin was used as the binder resin. As shown in Table 1, 300 g of U-varnish-S manufactured by Ube Industries, Ltd. was used as the varnish.
  • the varnish is a 20 wt% polyamic acid solution in which polyamic acid, which is a precursor of polyimide resin, is dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone. Polyamic acid can be obtained using tetracarboxylic dianhydride and diamine as raw materials.
  • the polyamic acid solution employs a solution obtained from biphenyltetracarboxylic dianhydride and paraphenylenediamine.
  • the polyamic acid By heat-treating the polyamic acid, a dehydration reaction occurs, and the polyamic acid is polycondensed to become a polyimide resin.
  • the weight of the obtained polyimide resin is reduced by 10 wt% with respect to the weight of the polyamic acid. Therefore, the resin solid content concentration in the varnish is 18 wt%.
  • the resin solid content contained in 300 g of the varnish is 54 g, and the amount of solvent is 240 g.
  • Solvent In this example, the same N-methyl-2-pyrrolidone as the solvent contained in the varnish was used as the solvent. As described above, the varnish contains about 240 g of N-methyl-2-pyrrolidone. Therefore, 690 g of solvent was used in the entire coating solution.
  • Insulating filler In this example, 126 g of barium strontium titanate powder was used as the insulating filler. In the barium strontium titanate, the ratio of barium to strontium is 9. The density of the powder was 5.5 g / cm 3 , and the average secondary particle diameter (D IA ) of the insulating filler was about 68 nm. However, the average secondary particle diameter (D IA ) is a value obtained based on the SEM photograph as described above. An SEM photograph showing the insulating filler is shown in FIG.
  • a varnish having a resin solid content concentration of 7.2 wt% was diluted with 450 g of the solvent using the above-described coating solution components to prepare a varnish having a resin solid content concentration of 7.2 wt%.
  • 126 g of the barium titanate was added to the varnish, and dispersed for 80 minutes using a fine media having a bead diameter of 0.05 mm using a picomill disperser to prepare a coating solution in this example.
  • the weight concentration of the insulating filler in the coating solution is 15.3 wt%. Further, the weight concentration of the total solid content of the insulating filler and the binder resin (resin solid content) in the coating solution is 21.8 wt%.
  • the blending amount of each component of the coating liquid is adjusted so that the insulating filler is contained at 70 wt% when the total weight of the insulating filler and the resin solid content in the final filler-containing resin layer obtained by heat treatment is 100 wt%. It has been done.
  • Coating step In the coating step, two copper foils having a surface area of 10 cm 2 and a layer thickness of 18 ⁇ m were used, and the coating solution was applied to the smooth surface of the copper foil using a bar coater. At this time, the coating solution was applied to the smooth surface of the copper foil so that the finally obtained filler-containing resin layer had a thickness of 1 ⁇ m. However, the glossiness of the smooth surface of the copper foil was 538, and the surface roughness (Ra) was 5.7 nm.
  • Drying step After the coating step, the coating film was dried to form a semi-cured filler-containing resin layer on the smooth surface of the metal foil. In the drying step, the coating film was dried by changing the drying conditions of the two coated film-coated copper foils prepared in the coating step.
  • Sample 1 Of the two copper foils with a coating film, one copper foil with a coating film was dried so that the drying rate per unit area was 0.227 mg / min ⁇ cm 2 .
  • the actual drying conditions at this time were a drying temperature of 40 ° C. and a normal pressure. The relative humidity at this time was 12%. Under the drying conditions, the coating film was dried for 60 minutes. However, actually, the coating film was dried in about 30 minutes.
  • a copper foil with a filler-containing resin layer obtained under the drying conditions is designated as Sample 1.
  • Sample 2 The other coated film-coated copper foil was dried so that the drying rate per unit area was 0.002 mg / min ⁇ cm 2 .
  • the actual drying conditions at this time were a drying temperature of 25 ° C., a nitrogen substitution atmosphere, and normal pressure. At this time, drying of the coating film took 5 days.
  • Sample 2 is a copper foil with a filler-containing resin layer obtained under the drying conditions.
  • Comparative Sample 1 was produced in the same manner as Sample 1, except that the drying rate per unit area was 5.882 mg / min ⁇ cm 2 .
  • the actual drying conditions at this time were a drying temperature of 120 ° C. and normal pressure.
  • the glossiness is a value measured using a gloss meter VG-2000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. based on JIS Z 8741-1997. Further, the surface roughness was measured in a tapping mode using an atomic force microscope: Nanoscope V for Dimension series manufactured by Nippon Bico Co., Ltd., and was a value obtained under the condition that no flattening treatment was performed. The results are shown in Table 2.
  • Comparative Sample 1 had a glossiness of 150 on the surface, and the surface was rougher than Samples 1 and 2 as shown in FIG.
  • the surface roughness (Ra) was about 25 nm and 20 nm for Sample 1 and Sample 2, respectively, whereas it was about 33 nm for Comparative Sample 1.
  • the filler-containing resin layer finally obtained by changing the dispersion time at the time of preparing the coating liquid, even if the blending amounts of various components contained in the coating liquid are the same.
  • the surface gloss is different.
  • the smoothness of the surface of the filler-containing resin layer finally obtained can be made constant by strictly controlling the dispersion time of the coating liquid and the drying conditions of the coating film. Was confirmed.
  • a filler-containing resin having a glossiness of 200 or more and a surface roughness (Ra) measured by an atomic force microscope of less than 25 nm in a measurement range of 5 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m by adjusting dispersion conditions and drying conditions. I'm getting a layer.
  • the filler-containing resin layer is produced in a large area easily and with good reproducibility. be able to.
  • a reference sample was prepared in the same manner as Sample 1 of Example 1 except that an insulating filler having an average particle diameter (D IA ) of about 66 nm and a coefficient of variation (CV) of 45% shown in FIG. 10 was used. Although there was no significant difference in the viscosity at the time of preparing the coating solution, the glossiness of the surface of the finally obtained filler-containing resin layer was compared with Sample 1 having a coefficient of variation (CV) of 38%.
  • the reference sample using the insulating filler having a coefficient of variation (CV) of 45% was lower by about 20% than the sample 1. From this, it can be determined that a filler-containing resin layer having a smoother surface can be obtained with good reproducibility by using an insulating filler having a lower coefficient of variation (CV), that is, a smaller variation in particle size.
  • FIG. 11 shows a surface photograph of a filler-containing resin layer produced by using an epoxy resin as a binder resin.
  • the SEM photograph was taken in the same manner as Sample 1 and the like.
  • an insulating filler is added to a varnish having a binder resin concentration of 13.7 wt%, and a dispersant (BYK-111; manufactured by BYK Chemie) is added at a concentration of 2.3 wt%.
  • the coating solution was prepared so that the concentration of the insulating filler in the coating solution was 65 wt% and the total solid concentration in the coating solution was 80 wt%.
  • the viscosity of the coating solution at this time was 63.6 mPa ⁇ s.
  • the viscosity of the coating solution prepared in Example 1 was 95.8 mPa ⁇ s.
  • the viscosity of the coating solution can be greatly reduced by adding a dispersant. Therefore, compared with the case where a polyimide resin is used as the binder resin, the total solid content concentration in the coating solution can be increased. Therefore, the epoxy resin can form a filler-containing resin layer having a smooth surface with good reproducibility and relatively easily as compared with the polyimide resin.
  • the metal foil with a filler-containing resin layer according to the present invention is an electronic circuit forming material for forming various electronic circuits on a printed wiring board or a semiconductor substrate, or an electronic component forming material for forming various electronic components. It can be preferably used.
  • the filler-containing resin layer is a thin film and has excellent surface smoothness, a highly reliable electronic circuit or electronic component can be formed.

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Abstract

 本件発明の目的は、表面が平滑で、且つ、薄い絶縁層を備える絶縁層付金属箔としてのフィラー含有樹脂層付金属箔を提供するとともに、このようなフィラー含有樹脂層付金属箔を再現性よく、且つ、広面積に製造可能なフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法を提供することである。 上記目的を達成するため、その表面の光沢度が400より大きく、且つ、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定した表面粗さ(Ra)が10nm以下の平滑表面を備える金属箔の当該平滑表面に、厚さが0.1μm~3.0μmであり、当該フィラー含有樹脂層表面の光沢度が200より大きく、且つ、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定した表面粗さ(Ra)が25nmより小さいフィラー含有樹脂層を積層した。

Description

フィラー含有樹脂層付金属箔及びフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法
 本件発明は、フィラー含有樹脂層付金属箔及びフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法に関する。特に、プリント配線基板又は半導体基板等に各種電子回路を形成するための電子回路形成材料、或いは、各種電子部品を形成するための電子部品形成材料等として好適に使用することのできるフィラー含有樹脂層付金属箔及び当該フィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法に関する。
 絶縁層又は誘電層(以下、単に「絶縁層等」と称する。)を備える金属箔(以下、単に「絶縁層付金属箔」と称する。)は、プリント配線基板又は半導体基板等に各種電子回路等を含む各種電子回路を形成するための電子回路形成材料、或いは、各種電子部品を形成するための電子部品形成材料等として使用されている。
 このような絶縁層付金属箔は、例えば、セラミック粒子(絶縁フィラー)と樹脂成分とを混合して調製した塗布液を金属箔の表面に塗布し、乾燥、熱処理等により樹脂成分を硬化させることにより得ることができる。当該方法により形成される絶縁層等は、無機材料と有機材料とを用いて構成されることから、一般に、コンポジットタイプと称される。
 ところで、このような電子回路形成材料、或いは電子部品形成材料として用いられる絶縁層付金属箔において、絶縁層の薄層化、絶縁層表面の平坦化が求められる。しかしながら、コンポジットタイプの絶縁層を形成するに際して、当該絶縁層の薄層化を図ると、絶縁フィラーの粒子が表面に不均一に突出し、その表面が粗くなる場合がある。
 例えば、特許文献1には、絶縁層の表面を平滑にするために、基材の表面に塗布液を塗布した後、「モールド」と称する表面平滑化手段によりその表面を押圧して、塗布膜から突出したセラミック粒子を塗布膜の内側に戻して、最終的に得られる絶縁層の表面を平滑化する技術が開示されている。なお、本件明細書において、塗布膜とは、塗布液を塗布することにより、基材(金属箔を含む)の表面に形成された膜を指す。また、当該塗布膜を乾燥し、熱処理により半硬化若しくは硬化することにより、上記絶縁層が形成されるものとする。
特開2008-140786号公報
 しかしながら、上記特許文献1に記載の方法では、表面の平坦な絶縁層を得るには、当該絶縁層の表面面積と同面積を有するモールドを用意し、且つ、絶縁層の表面を均一に押圧する必要がある。従って、絶縁層の表面を均一に押圧可能なモールドの大きさには限界があることから、金属箔上に形成可能な絶縁層の大きさには限界があった。
 以上のことから、本件発明の目的は、表面が平滑で、且つ、薄い絶縁層を備える絶縁層付金属箔としてのフィラー含有樹脂層付金属箔を提供するとともに、このようなフィラー含有樹脂層付金属箔を再現性よく、且つ、広面積に製造可能なフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法を提供することにある。
 そこで、本発明者等は、鋭意研究を行った結果、表面が平滑で、且つ、薄い絶縁層を備える以下のフィラー含有樹脂層付金属箔及び、当該フィラー含有樹脂層付金属箔を再現性良く、且つ、広面積に製造可能な以下のフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法に想到し、上記目的を達成するに到った。
 本件発明に係るフィラー含有樹脂層付金属箔は、金属箔と、絶縁フィラー及びバインダ樹脂を含むフィラー含有樹脂層とが積層したフィラー含有樹脂層付金属箔であって、当該金属箔は、その表面の光沢度が400より大きく、且つ、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定した表面粗さ(Ra)が10nm以下の平滑表面を備え、当該平滑表面に配置するフィラー含有樹脂層は、厚さが0.1μm~3.0μmであり、当該フィラー含有樹脂層表面の光沢度が200より大きく、且つ、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定した表面粗さ(Ra)が25nmより小さいことを特徴とする。
 本件発明に係るフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法は、上記フィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法であって、バインダ樹脂成分と溶剤とを含むワニスに絶縁フィラーを分散させた塗布液を調製する塗布液調製工程と、前記塗布液調製工程において調製した塗布液を金属箔の平滑表面に塗布して塗布膜を形成する塗工工程と、前記塗工工程の終了後、前記塗布膜中の揮発成分を除去する乾燥工程と、前記乾燥工程の終了後の塗布膜に熱処理を施して、前記フィラー含有樹脂層を得る熱処理工程とを備えることを特徴とする。
 本件発明に係るフィラー含有樹脂層付金属箔によれば、フィラー含有樹脂層は絶縁フィラー及びバインダ樹脂とを含み、絶縁特性或いは誘電特性を利用して、各種電子回路或いは各種電子部品を形成する際に絶縁層或いは誘電層として用いられる。ここで、当該フィラー含有樹脂層は、金属箔の平滑表面に配置されている。当該金属箔の平滑表面の光沢度が400よりも大きく、且つ、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定した表面粗さ(Ra)が10nm以下であり、平滑性が高い。従って、この平滑表面上に0.1μm~3.0μmの厚さの極薄いフィラー含有樹脂層を配置した場合も、金属箔側の粗さの影響がフィラー含有樹脂層側に現れるのを防止することができる。そして、フィラー含有樹脂層表面の光沢度が200より大きく、且つ、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定した表面粗さ(Ra)が25nmより小さく、極めて平滑性の高い絶縁層若しくは誘電層を提供することができる。このように、絶縁層若しくは誘電層として用いられるフィラー含有樹脂層の表面が平滑であるため、リーク電流の発生も低減し、各種電子回路或いは電子部品を形成した際の当該電子回路或いは電子部品の動作安定性における信頼性を向上することができる。したがって、本件発明に係るフィラー含有樹脂層付金属箔によれば、表面が平滑で、且つ、薄い絶縁層を備える絶縁層付金属箔を提供することができる。
 また、本件発明に係るフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法によれば、絶縁フィラーの分散が極めて良好で、且つ、薄く、表面の平滑な絶縁層を形成することができる。また、このような絶縁層を、再現性良く、金属箔の表面に広面積に形成することができる。
絶縁フィラーを撮影した倍率20万倍のSEM写真であり、絶縁フィラーの平均粒径(DIA)の測定方法を説明するための図である。但し、当該写真に基づいて得られた平均粒径(DIA)は約68nmであり、その変動係数(CV)は32%であった。 絶縁フィラーとバインダ樹脂量との合計を100wt%としたときの、絶縁フィラーの含有率(充填率)に対する理論誘電率を示す図である。 絶縁フィラーの分散前後における塗布液の粘度を示す図である。但し、図3における塗布液は、実施例1で調製した塗布液と同じものを用いており、(a)は絶縁フィラー分散後の塗布液の粘度、(b)は絶縁フィラー分散前の塗布液の粘度を示している。 絶縁フィラーの分散特性を示す図である。但し、図4(a)は、実施例1で調製した塗布液と同じものであり、バインダ樹脂はポリイミド樹脂としている。図4(b)は、バインダ樹脂としてエポキシ樹脂を採用した塗布液における絶縁フィラーの分散特性を示している。 絶縁フィラーの分散時間と、フィラー含有樹脂層の表面の光沢度との関係を表す図である。但し、図5における塗布液は、実施例1で調製した塗布液と同じものを用いている。 乾燥温度と乾燥速度との関係を示す図である。但し、図6において、実施例1で調製した塗布液と同じものを用いて乾燥速度を求めた。 実施例1で得た試料1のフィラー含有樹脂層の表面を示すSEM写真である。 実施例1で得た試料2のフィラー含有樹脂層の表面を示すSEM写真である。 比較例1で得た比較試料1のフィラー含有樹脂層の表面を示すSEM写真である。 平均粒径(DIA)は約66nmであり、その変動係数(CV)が45%の絶縁フィラーの二次凝集状態を示すSEM写真である。 バインダ樹脂としてエポキシ樹脂を採用したフィラー含有樹脂層の表面を示すSEM写真である。
 以下、本発明に係るフィラー含有樹脂層付金属箔及びフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法の好ましい実施の形態を説明する。本件発明に係るフィラー含有樹脂層付金属箔は、プリント配線基板又は半導体基板等に、キャパシタ回路、トランジスタ回路等の導電層と絶縁層との積層構造を有する各種電子回路を形成するための電子回路形成材料、或いは、キャパシタ、トランジスタ等の導電層と絶縁層との積層構造を有する各種電子部品を形成するための電子部品形成材料等として好適に使用することができるものである。以下、フィラー含有樹脂層付金属箔について説明した上で、当該フィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法について説明する。
1.フィラー含有樹脂層付金属箔
 本件発明に係るフィラー含有樹脂層付金属箔は、金属箔と、絶縁フィラー及びバインダ樹脂を含むフィラー含有樹脂層とが積層されたものである。まず、金属箔について述べる。
〈金属箔〉
 本件発明に係る金属箔は、例えば、上記電子回路或いは電子部品において、導電層、電極層等として用いられる層である。このような金属箔として、圧延法又は電解法で得られた金属箔を用いることができる。また、当該金属箔としては、銅箔、ニッケル箔、銅合金箔(真鍮箔、コルソン合金箔等)、ニッケル合金箔(ニッケル-リン合金箔、ニッケル-コバルト合金箔等)等の如何なる金属箔を用いてもよい。但し、当該フィラー含有樹脂層付金属箔を用いて、エッチング加工等により、電子回路形成等を行うことを考慮すると、微細な導電パターン、或いは、微細な電極パターン等を良好に形成するという観点から、単一組成の金属箔を用いることが好ましい。また、当該金属箔が導電層として用いられることを考慮すると、当該金属箔は、ニッケルに比して電気抵抗率が低く、且つ、非磁性体である銅又は銅合金から成ることが好ましい。また、銅は、ニッケル等と比較して、入手が容易である。また銅箔は、エッチング等の加工が容易であり、さらに安価であることから、金属箔として銅箔を採用することにより加工性に優れ、且つ、製造コストを低く抑えることができるという利点がある。
平滑表面: 上記金属箔は、その表面の光沢度が400より大きく、且つ、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定した表面粗さ(Ra)が10nm以下の平滑表面を備えることが好ましい。このように極めて平坦な金属箔の平滑表面に、0.1μm~3.0μmという極薄いフィラー含有樹脂層を配置することにより、当該フィラー含有樹脂層の厚さを均一に保持することが可能になる。また、金属箔の表面の粗さの影響がフィラー含有樹脂層の表面に現れるのを防止することができる。
 ここで、上記光沢度は、Gs(60°)を採用した鏡面光沢度を示しており、被検体である金属箔の平滑表面に入射角60°で測定光を照射し、反射角60°で跳ね返った光の強度を測定したものである。当該光沢度の測定には、JIS Z 8741-1997に基づき、日本電色工業株式会社製光沢計VG-2000を用いた。また、表面粗さは、上述の通り、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定した算術平均値(Ra)を指す。但し、表面粗さの測定においては、日本ビーコ株式会社製の原子間力顕微鏡:NanoscopeV for Dimension seriesを用いて、タッピングモードにおいて測定し、且つ、平坦化処理なしという条件下において得た値を指す。
 一般に、表面の光沢度と、金属箔の平坦性との間には、一定の相関関係が存在し、光沢度が高い程、当該金属箔の平坦性が良好である場合が多い。また、表面粗さ(Ra)の値が10nm以下の場合、光沢度は概ね300以上である場合が多い。さらに、光沢度が高い程、表面のうねりがなく、また、表面の粗さが均一であると言える。従って、当該範囲の光沢度及び表面粗さ(Ra)の平滑表面を備える金属箔を用いることにより、上述の効果が得られる。一方、光沢度又は表面粗さのいずれか一方が、上記範囲外の値を示す場合、金属箔の表面の粗さの影響が、フィラー含有樹脂層の表面に現れて好ましくない。また、当該表面に上述の如く極薄いフィラー含有樹脂層を設ける構成としているため、当該フィラー含有樹脂層の層厚が不均一なものとなり、好ましくない。
〈フィラー含有樹脂層〉
 次に、フィラー含有樹脂層について説明する。本件発明において、フィラー含有樹脂層は上記金属箔の平滑表面に積層される。当該フィラー含有樹脂層は、絶縁フィラーと、バインダ樹脂とを含む。絶縁フィラー及びバインダ樹脂は共に絶縁体であり、当該フィラー含有樹脂層は、その絶縁特性又は誘電特性を利用して、トランジスタ回路のゲート絶縁層等の各種絶縁層、又は、キャパシタ回路等の誘電層として用いられる層である。当該フィラー含有樹脂層を金属箔の平滑表面に設けることにより、上述の通り、金属箔の表面の粗さに起因して、当該フィラー含有樹脂層の厚さが不均一になったり、当該フィラー含有樹脂層の表面が粗くなるのを防止することができる。
層厚: 本件発明において、当該フィラー含有樹脂層は、その層厚が0.1μm~3.0μmであることを特徴としている。このように層厚が0.1μm~3.0μmと薄く、上述の如く、微細な配線パターン等の形成が良好であることから、各種電子回路或いは各種電子部品の軽薄短小化に寄与することができる。
表面平滑性: また、本件発明に係るフィラー含有樹脂層は、その表面の光沢度が200より大きく、且つ、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定したときの表面粗さ(Ra)が25nmより小さいことを特徴とする。このように表面平滑性に優れているため、リーク電流の発生も低減することができ、信頼性の高い電子回路、或いは、電子部品を形成することができる。また、このように表面平滑性に優れるのは、当該フィラー含有樹脂層の表面に不均一に絶縁フィラーが突出しておらず、層内に絶縁フィラーが均一に分散しているものと判断できる。従って、本件発明に係るフィラー含有樹脂層は、バインダ樹脂中への絶縁フィラーの分散が良好であり、均質な絶縁特性或いは誘電特性を有するといえる。
 ここで、表面の光沢度は、上記金属箔の表面の光沢度と同様の手法により測定することができる。また、表面粗さについても、上記金属箔の表面粗さと同様の手法により測定することができる。表面の光沢度と、表面粗さとの関係は上述の通りである。表面の光沢度が200未満であると、原子力間顕微鏡で測定したときの表面粗さ(Ra)が25nmよりも小さい場合でも、フィラー含有樹脂層の表面が局所的に粗い場合があり、上記目的とする効果を得ることができない場合がある。また、フィラー含有樹脂層の表面の光沢度が200より大きく、表面の粗さが均一で、且つ、表面の光沢が一様である場合であっても、フィラー含有樹脂層の表面粗さ(Ra)が25nmよりも大きい場合は、表面粗さ(Ra)自体が目的とする範囲に達しておらず、上記目的とする効果を得ることができない。
バインダ樹脂: 次に、バインダ樹脂について説明する。本件発明に係るバインダ樹脂は、電子回路材料の絶縁基材或いはプリント配線基板の絶縁層を形成する際に用いる樹脂材料を好適に用いることができる。例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ベンゾシクロブテン、ポリノルボルネン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリレート等を採用することができる。これら列挙した樹脂は、いずれか一の樹脂のみを用いてもよいし、複数種類の樹脂を混合して用いてもよい。本件発明では、バインダ樹脂として上記列挙した樹脂のうち、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂を好適に用いることができる。エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂は、それぞれ、絶縁層形成用の材料として広く用いられており、且つ、絶縁特性についての信頼性が高いためである。
 また、本件発明において、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂は、いずれもバインダ樹脂として好適に用いることができるが、特に、ポリイミド樹脂を用いることが好ましい。ポリイミド樹脂は、エポキシ樹脂に比して耐熱性が高く、また、絶縁性も高いからである。具体的に説明すると、一般的に、エポキシ樹脂の分解温度は250℃程度であるのに対して、ポリイミド樹脂の分解温度は450℃程度であり、ポリイミド樹脂はエポキシ樹脂に対して耐熱性が高い。また、エポキシ樹脂の体積抵抗率は、1.0×1014Ω・cm、絶縁破壊電圧40kV/mm程度であるのに対して、ポリイミド樹脂の体積抵抗率は1.5×1016Ω・cm、絶縁破壊電圧は150kV/mmであり、ポリイミド樹脂はエポキシ樹脂に比して絶縁性に優れている。従って、ポリイミド樹脂を採用することにより、より耐熱性が高く、また、絶縁性に優れたフィラー含有樹脂層を得ることができる。
絶縁フィラー: 次に、絶縁フィラーについて説明する。絶縁フィラーは、絶縁層としてのフィラー含有樹脂層内に分散して存在させるものであり、当該フィラー含有樹脂層の絶縁特性の向上、或いは、誘電特性の向上のために用いられる成分である。この絶縁フィラーとして、無機酸化物粒子を好適に用いることができる。当該フィラー含有樹脂層の用途に応じて、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、チタネート粒子等の無機酸化物粒子を選択的に用いることができる。そして、当該フィラー含有樹脂層に誘電特性を付与する場合には、特に、無機酸化物粒子として、ペロブスカイト型の誘電体粒子を用いることが好ましい。ペロブスカイト型の誘電体粒子として、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコン酸ストロンチウム、ジルコン酸ビスマス等の基本組成を備える誘電体粒子を挙げることができる。中でも、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムストロンチウムのいずれかの組成を基本組成とする誘電体粒子を用いることが好ましい。これらは、強誘電体であり、当該組成を有する誘電体粒子を絶縁フィラーとして用いることにより、当該フィラー含有樹脂層を比誘電率の高い誘電層として用いることができるからである。これにより、例えば、当該フィラー含有樹脂層をキャパシタ回路の誘電層として好適に用いることができる。すなわち、金属箔を例えば、下部電極層として用い、フィラー含有樹脂層の表面に上部電極層又は上部電極パターンを形成することにより、当該フィラー含有樹脂層をキャパシタ回路の誘電層として好適に用いることができる。
粒径: 当該絶縁フィラーの平均粒径(DIA)は、5nm~150nmであることが好ましく、20nm~100nmであることがより好ましい。本件発明では、非常に粒径の小さい絶縁フィラー微粒子を採用しているため、粒子同士がある一定の二次凝集状態を形成している。このため、レーザー回析散乱式粒度分布測定法等の測定値から平均粒径を推測するような間接測定では、絶縁フィラーの粒径を精度よく測定することができない。そこで、本件発明では、当該絶縁フィラーを走査型電子顕微鏡(SEM)で直接観察し、そのSEM像を画像解析して得られる二次粒子の平均粒径を指標とする。
 本件発明では、当該平均粒径(DIA)が5nm~150nmの範囲内である絶縁フィラー微粒子を用いることにより、塗布液を調製する際に絶縁フィラーを解砕しながら、塗布液中に良好に分散させることができる。このため、0.1μm~3μmという極薄いフィラー含有樹脂層内により微細な一次粒子の状態で絶縁フィラーを均一に分散させることができ、上記範囲内の表面光沢度及び表面粗さを達成することができる。そして、このような極薄いフィラー含有樹脂層内に絶縁フィラーを均一に分散させることができるため、絶縁特性或いは誘電特性が均一であり、また、面バラツキのない絶縁層或いは誘電層を形成することができる。また、粒径が上記範囲内である絶縁フィラー微粒子を用いることにより、表面の平滑性を維持した上で、フィラー含有樹脂層内における絶縁フィラーの充填比率を高めることができ、絶縁特性の高い絶縁層を形成することができる。
 ここで、上述した通り、当該絶縁フィラーの平均粒径(DIA)はSEM像の画像解析によって得られたものを指すが、具体的には次の手順で求めた値を指す。
 まず、JEOL社製のSEM(JSM-700IF)を用いて、倍率20万倍で試料(絶縁フィラー)を撮影して、SEM写真を得た。このときの試料の撮影対象位置は任意の位置とした。そして、撮影対象位置を変えて、試料の撮影を複数回行い、撮影対象位置の異なるSEM写真を複数枚得た。次に、これらの複数枚のSEM写真のうち、絶縁フィラー粒子の重なりが少なく、凝集状態にある絶縁フィラー粒子の輪郭を識別しやすいものを1枚選定した(図1参照)。そして、当該SEM写真の視野中に存在する絶縁フィラー粒子のうち、他の絶縁フィラー粒子と輪郭を識別可能なものを全て選定し、各絶縁フィラー粒子の輪郭を丸で囲んで、その長径を当該絶縁フィラー粒子の粒径(二次粒径)として測定した。このようにして測定した各絶縁フィラー粒子の粒径の平均値を上記平均粒径(DIA)とした。
 但し、上記平均粒径(DIA)を画像処理により求めることもできる。この場合、例えば、旭エンジニアリング株式会社製のIP-1000PCを用いて、上記と同様の手順で取得したSEM画像に対して、円度しきい値10、重なり度20として円形粒子回析を行うことにより、上記平均粒径(DIA)を求めることもできる。
粒径のバラツキ: 本件発明において、表面の光沢に優れ、より平坦なフィラー含有樹脂層を形成するという観点から、絶縁フィラーの粒径のバラツキは小さい方がよい。例えば、上記の手法で、SEM写真の視野中に存在する絶縁フィラー粒子についての粒径を全て測定し、その標準偏差(stdev)と平均値(DIA)(ave)を求めたときに、下記式で表される変動係数(CV)が40%以下となる絶縁フィラーを用いることが好ましい。
 CV(%)=標準偏差(stdev)/平均値(ave)×100・・・(式)
 上記式により表される変動係数(CV)が40%以下の粒度分布がシャープな絶縁フィラーを用いることにより、塗布液中の絶縁フィラーの分散が良好になる。その結果、フィラー含有樹脂層中の絶縁フィラーの充填率が向上し、且つ、フィラー含有樹脂層の表面の平滑性をより向上させることができる。
絶縁フィラーの充填率: 当該フィラー含有樹脂層において、絶縁フィラーとバインダ樹脂量との合計を100wt%としたとき、上記絶縁フィラーを50wt%~90wt%含有することが好ましい。フィラー含有樹脂層内において、絶縁フィラーとバインダ樹脂量との合計を100wt%としたときに、絶縁フィラーを50wt%~90wt%含有することにより、絶縁フィラーの充填率が高く、絶縁特性或いは誘電特性の高い層を得ることができる。一方、絶縁フィラーの含有率が50wt%未満である場合は、当該フィラー含有樹脂層の層厚を厚くした場合でも、絶縁フィラーの充填率が低く、市場で求められるレベルの誘電特性を得ることが困難になる。また、絶縁フィラーの含有率が90wt%を超えると、バインダ樹脂の含有率が10wt%未満となり、絶縁フィラー樹脂層と、金属箔との密着性が損なわれるため、好ましくない。
 ここで、図2に、絶縁フィラーとバインダ樹脂量との合計を100wt%としたときの、絶縁フィラーの含有率(充填率)に対する理論誘電率を示す。但し、図2は、絶縁フィラーとしてBaTiOを採用し、バインダ樹脂成分としてポリイミドを採用した際のフィラー含有樹脂層の対数混合則に基づく理論誘電率を示したものである。ここで、ポリイミドの比誘電率は3.2であり、BaTiOの比誘電率は100である。また、ポリイミドの比重は1.43g/cmであり、BaTiOの比重は5.5g/cmである。図2に示すように、絶縁フィラーの含有率が50wt%である場合、対数混合則に基づく当該フィラー含有樹脂層の理論誘電率は6.5になる。また、絶縁フィラーの含有率が90wt%である場合、当該理論誘電率は35.7になる。図2に示すように、バインダ樹脂成分であるポリイミドに対して、強誘電体であるBaTiOは、その比誘電率が極めて高い。当然の如く、BaTiOの含有割合が高くなるにつれて、当該フィラー含有樹脂層の理論誘電率も高くなる。特に、絶縁フィラーの含有率が70wt%を超えると、当該フィラー含有樹脂層の理論誘電率は、11.7になる。従って、当該フィラー含有樹脂層に誘電特性を付与する場合、比誘電率が高くなるという観点から、絶縁フィラーの含有率が高いほど好ましく、例えば、絶縁フィラーの含有率が70wt%以上であると好ましい。
2.フィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法
 次に、本件発明に係るフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法について説明する。本件発明に係るフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法は、上述の本件発明に係るフィラー含有樹脂層付金属箔を製造するための方法であり、2-1塗布液調製工程と、2-2塗工工程と、2-3乾燥工程と、2-4熱処理工程とを備えている。以下、各工程毎に説明する。
2-1 塗布液調製工程
 本件発明に係る塗布液調製工程は、バインダ樹脂成分と溶剤とを含むワニスに絶縁フィラーを分散させた塗布液を調製する工程である。まず、ワニスと、塗布液について説明した上で、塗布液の粘度、各塗布液成分の濃度等について説明する。
〈ワニス〉
 まず、ワニスの調製について説明する。本件発明では、絶縁フィラーが添加される前のバインダ樹脂成分と溶剤とを含む溶液をワニスと称する。
バインダ樹脂成分: ここで、バインダ樹脂成分とは、バインダ樹脂の前駆体を指す。バインダ樹脂の前駆体とは、例えば、縮合重合、或いは架橋反応等により目的とするバインダ樹脂を構成するモノマー、オリゴマー、縮重合前或いは架橋前等のプレポリマー等を指す。また、バインダ樹脂成分には、必要に応じて、重合開始剤、架橋剤、硬化剤等の成分を含めることができる。本件発明では、塗布液調製工程において、例えば、上記において列挙した樹脂のうち、バインダ樹脂としてポリイミド樹脂を採用した場合、バインダ樹脂成分としてはポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を採用することができる。また、バインダ樹脂として、エポキシ樹脂を採用した場合、バインダ樹脂成分としては、架橋前のエポキシ樹脂と、架橋剤若しくは硬化剤等を指す。
溶剤: 一方、溶剤は、上記バインダ樹脂成分を溶解可能な有機溶剤が選択される。また、後の乾燥工程において当該溶剤を所定量まで揮発除去する点を考慮すると、揮発性の高い有機溶剤を用いることが好ましい。溶剤は、バインダ樹脂成分の種類に応じて、適宜、適切なものを選択することが好ましい。例えば、バインダ樹脂としてポリイミド樹脂を採用した場合、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸或いは、ポリアミック酸を得るための単量体であるビフェニルテトラカルボン酸二無水物及びパラフェニレンジアミンを溶解可能な溶剤が選択される。この場合、溶剤として、具体的には、N-メチル-2-ピロリドンを採用することができる。また、例えば、バインダ樹脂として、エポキシ樹脂を採用する場合、溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン又はシクロペンタノン及びこれらの混合溶剤を用いることができる。但し、これらの溶剤に限定する趣旨ではなく、上記バインダ樹脂成分を溶解可能であり、且つ、揮発性の高い溶剤であれば、他の溶剤についても適宜用いることができる。
 以上のワニスは、溶剤とバインダ樹脂とを自ら混合して調製してもよいし、上記成分を所定の濃度で含む市販のワニスを利用してもよい。また、市販のワニスを利用する場合、溶剤により適宜希釈して、好ましい濃度に調製して利用することもできる。なお、ワニスを調製する際のバインダ樹脂成分の好ましい濃度範囲については、後述する。
〈塗布液〉
 次に、塗布液について説明する。以上のように調製されたワニスに絶縁フィラーを添加して、ワニス中に当該絶縁フィラーを分散させることにより、本件発明に係る塗布液を調製する。このとき、絶縁フィラーの分散を良好にするために、界面活性剤等からなる分散剤を適宜添加してもよい。絶縁フィラーは、上述した理由の通り、凝集状態にある二次粒子の平均粒径(DIA)が5nm~150nmの絶縁フィラーを用いることができ、平均粒径(DIA)が20nm~100nmの絶縁フィラーを用いることがより好ましい。また、絶縁フィラーの粒径のバラツキは、その変動係数(CV)が40%以下のものを用いることが好ましい。但し、絶縁フィラーについては、上述の説明と重複するため、ここでは説明を省略する。
〈塗布液中の各種成分の濃度〉
塗布液の粘度: 次に、塗布液を調製する際の各種成分の濃度について説明する。本件発明では、塗布液を調製する際に、塗布液の粘度が300mPa・s以下になるように塗布液中の各成分の濃度が調整される。塗布液の粘度を300mPa・s以下に調製することにより、塗布液の塗工性を維持し、金属箔の平滑表面に塗布液を均一に塗布することができ、表面の平坦な塗布膜を形成することができるためである。その結果、乾燥工程及び熱処理工程を経て得られるフィラー含有樹脂層の表面の光沢度及び表面粗さを上記範囲のものとすることができる。ここで、塗布液の粘度を100mPa・s以下に調製することがより好ましい。塗布液の粘度を100mPa以下であると、塗布液の塗工性が更に向上し、厚みが均一で、表面の平坦な塗布膜を形成することがより容易になるためである。但し、当該粘度は、25℃±5℃において、音叉型振動式測定法により測定した値とする。また、粘度の測定に際して、例えば、株式会社エー・アンド・デイ製の音叉型振動式粘度計SV-10を用いて測定することができる。
絶縁フィラー及びバインダ樹脂成分の配合比: また、本件発明では、塗布液を調製する際に、塗布液に含まれる絶縁フィラーと、バインダ樹脂成分から得られるバインダ樹脂量(樹脂固形分)とを合計した、全固形分を100wt%としたときに、絶縁フィラーを50wt%~90wt%含むように、絶縁フィラーとバインダ樹脂成分との配合比が決定される。ここで、樹脂固形分とは、ワニス中に含まれるバインダ樹脂成分を用いて最終的に得られるバインダ樹脂の重量を指す。塗布液中の絶縁フィラー及びバインダ樹脂成分の配合比が、当該範囲を満たすことにより、最終的に得られるフィラー含有樹脂層における絶縁フィラーの充填率を上述の好ましい範囲にすることができる。本件発明では、ワニスを調製した上で、絶縁フィラーを添加する方法を採用しているため、ワニス中のバインダ樹脂濃度に応じて、絶縁フィラーの添加量が決定される。
ワニス中のバインダ樹脂濃度: 塗布液の粘度は、ワニス中のバインダ樹脂濃度に応じて変化する。ここで、本件発明において、バインダ樹脂濃度とは、ワニス中に含まれるバインダ樹脂成分を用いて、最終的に得られるバインダ樹脂の量を換算したときのバインダ樹脂濃度を指す。すなわち、ここでいうバインダ樹脂濃度とは、いわゆる樹脂固形分濃度を指す。本件発明では、塗布液の粘度を300mPa・s以下、好ましくは100mPa・s以下に調製することを考慮した上で、ワニス中のバインダ樹脂濃度が決定される。ここで、ワニス中のバインダ樹脂濃度(樹脂固形分濃度)が低い方が、塗布液の粘度が低下する。従って、塗工性のみを考慮した場合は、ワニス中のバインダ樹脂濃度が低い方が好ましい。しかしながら、ワニス中のバインダ樹脂濃度が低いと、乾燥工程において揮発すべき溶剤量(揮発成分量)が多くなるため、塗布膜乾燥時に膜内に微細な気孔(ボイド)が生じたり、乾燥時の塗布膜の体積収縮が大きくなる。その結果、乾燥工程において塗布膜の表面が荒れ、最終的に得られるフィラー含有樹脂層の表面も荒れる恐れが高くなる。したがって、塗布膜内にボイドが発生するのを抑制し、乾燥時の塗布膜の体積収縮を抑制するという観点からは、塗布液の粘度を考慮した上で、ワニス中のバインダ樹脂濃度を可能な限り高くして、揮発すべき溶剤量を少なくすることが好ましい。なお、ワニスを調製する際に、塗布液の粘度が300mPa・s以下になるようにバインダ樹脂濃度を決定する必要があるが、ワニス自体の粘度は300mPa・sを超えてもよい。
全固形分濃度: ワニス中のバインダ樹脂濃度と同様の観点から、塗布液において、当該絶縁フィラーと上述のバインダ樹脂成分から得られるバインダ樹脂量とを合計した全固形分の濃度は、塗布液の粘度が300mPa・s以下、好ましくは100mPa・s以下を維持する範囲で可能な限り高くすることが好ましい。塗布液中の全固形分濃度を高くすることにより、揮発成分である溶剤の量を低減して、乾燥工程において溶剤が揮発する過程で、塗布膜内にボイドが発生するのを防止し、厚みが均一で、表面の平滑なフィラー含有樹脂層を形成することが可能になるからである。
 この全固形分濃度を決定する際に、絶縁フィラーの分散による塗布液の粘度の低下を考慮した上で、可能な限り全固形分濃度を高くすることが好ましい。ワニスに対して絶縁フィラーを添加した直後の塗布液の粘度が300mPa・sを超える場合であっても、絶縁フィラーを分散させることにより塗布液の粘度が低下するためである。例えば、図3(a)は、絶縁フィラーを分散する前の塗布液の粘度を示しており、図3(b)絶縁フィラーを分散した後の塗布液の粘度を示している。図3で測定の対象とした塗布液は、バインダ樹脂としてポリイミド樹脂を採用し、溶剤をN-メチル-2-ピロリドンとしたものである。また、絶縁フィラーは、平均粒径(DIA)が約68nmのBST粒子を採用し、分散剤は添加していない。また、絶縁フィラーは、ピコミル分散機(湿式微粉砕・分散機)によりジルコニアから成るビーズ径が0.3mmの微小メディアを用いて1時間分散したのち、同じくジルコニアから成るビーズ径が0.1mmの微小メディアを用いて1時間分散した。
 図3(a)(b)に示すように、塗布液中の固形分濃度が同じ場合でも、絶縁フィラーを分散することにより、塗布液の粘度が低下することが分かる。従って、上述したように、ワニスの粘度が300mPa・sを超える場合であっても、絶縁フィラーの分散を適切に行うことにより塗布液の粘度を300mPa・s以下に低減することができる。よって、絶縁フィラーの分散に伴い、塗布液の粘度が低減可能であることを考慮した上で、塗布液中の固形分濃度を決定することが好ましい。
絶縁フィラー濃度: 塗布液中の絶縁フィラー濃度についても、塗布液の粘度を上述の範囲内とした上で、可能な限り高い方が好ましい。絶縁フィラー濃度を高くすることにより、最終的に得られるフィラー含有樹脂層における絶縁フィラーの充填率を高くすることができ、上述した通り、フィラー含有樹脂層の絶縁特性や誘電特性の向上を図ることができる。
絶縁フィラーの分散特性: ここで、図4に絶縁フィラーの分散特性を示す。図4(a)(b)はそれぞれ分散時間に対する塗布液の粘度の変化を示している。図4(a)は、バインダ樹脂としてポリイミド樹脂を採用した場合の塗布液の粘度の変化を示し、図4(b)は、バインダ樹脂としてエポキシ樹脂を採用した場合の塗布液の粘度の変化を示している。また、図4(a)に示す塗布液は分散剤を特に添加せずに調製したものであり、図4(b)に示す塗布液は分散剤を添加して調製したものである。
 図4(a)(b)に示すように、ポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂のいずれをバインダ樹脂として採用した場合であっても、絶縁フィラーの分散を適切に行うことにより、塗布液の粘度が低下することが分かる。しかしながら、図4(a)、(b)を比較すると、ポリイミド樹脂に比して、エポキシ樹脂を採用した場合の方が、絶縁フィラーの分散に伴う塗布液の粘度の低下の度合いが大きいことが分かる。このように、バインダ樹脂として採用する樹脂の種類によって、ワニス調製時の粘度(絶縁フィラー分散前の塗布液の粘度)と、絶縁フィラー分散後の塗布液の粘度との間に差が生じる。従って、バインダ樹脂として採用する樹脂の種類に応じて、上記ワニス中のバインダ樹脂濃度、塗布液中の固形分濃度、絶縁フィラー濃度をそれぞれ適切な濃度に調整することが好ましい。また、塗布液調製時において、適切な分散剤が存在する場合には、当該分散剤を適宜添加することが好ましい。エポキシ樹脂の場合は、分散剤として、例えば、ビックケミー社のBYK-111等を用いることができる。この分散剤を絶縁フィラーの表面積1m当たり、2mg程度配合することにより、絶縁フィラーの分散状態、塗布液の粘度の低下に対して著しい効果が得られる。従って、適切な分散剤を用いることにより、塗布液の粘度を上述の範囲内に調整するとともに、分散剤を用いない場合に比して、ワニス中のバインダ樹脂濃度を高くすることができ、且つ、塗布液中の固形分濃度及び絶縁フィラー濃度を高くすることができる。
 以下、固形分濃度を比較的高濃度とした場合であっても、樹脂の粘度或いは分散剤の存在等により、塗布液の粘度を低く抑えることのできるバインダ樹脂の代表的な具体例として、エポキシ樹脂を例に挙げて、塗布液中の固形分濃度及び絶縁フィラー濃度の好ましい範囲、ワニス中のバインダ樹脂濃度の好ましい範囲を例示する。一方、絶縁フィラーを分散させた場合にエポキシ樹脂ほどの粘度の低減効果が得られないバインダ樹脂の代表的な具体例として、ポリイミド樹脂を例に挙げて、上記各濃度の好ましい範囲を例示する。
ポリイミド樹脂: まず、ポリイミド樹脂について説明する。バインダ樹脂として、ポリイミド樹脂を採用した場合、塗布液中の全固形分濃度は20.5wt%~55.5wt%であることが好ましく、20.5wt%~33.1wt%であることがより好ましい。また、塗布液中の絶縁フィラー濃度は、14.4wt%~44.4wt%であることが好ましく、14.4wt%~26.5wt%であることがより好ましい。さらに、ワニス中のバインダ樹脂濃度は、7.2wt%~20wt%であることが好ましく、7.2wt%~9wt%の範囲であることがより好ましい。当該範囲内に調整することにより、塗布液の粘度を300mPa・s以下になるように調整することができる。また、図3(a)、図4(a)に示すように分散時間を調整することにより、塗布液の粘度を100mPa・s以下に下げることができる。また、当該範囲内に調整することにより、厚みが均一で、表面の平滑なフィラー含有樹脂層を形成することができる。また、各成分の濃度をより好ましい範囲に調整することにより、より厚みが均一で、より表面の平滑なフィラー含有樹脂層を再現性良く形成することができる。また、最終的に得られるフィラー含有樹脂層の絶縁特性や誘電特性等のバラツキを防止することができる。現時点では、絶縁フィラーの分散状態を良好にすることができ、且つ、塗布液の粘度を低減するために適切な分散剤は見出されていない。しかしながら、このような分散剤が見出された場合には、塗布液中の全固形分濃度及び絶縁フィラー濃度、ワニス中のバインダ樹脂濃度を上述した範囲よりも高くすることができる。
エポキシ樹脂: バインダ樹脂として、エポキシ樹脂を採用した場合、塗布液中の全固形分濃度は60wt%~90wt%であることが好ましく、70wt%~80wt%であることがより好ましい。また、塗布液中の絶縁フィラー濃度は、48wt%~72wt%であることが好ましく、56wt%~64wt%であることがより好ましい。さらに、ワニス中のバインダ樹脂濃度は、10.3wt%~15.4wt%であることが好ましく、12.0wt%~13.7wt%であることがより好ましい。各成分の配合量を当該範囲内に調整することにより、上述した観点から、厚みが均一で、表面の平滑なフィラー含有樹脂層を形成することができる。
 また、バインダ樹脂としてエポキシ樹脂を採用した場合、分散剤を、塗布液中に1.7wt%~2.3wt%の割合で配合することが好ましい。図4(b)に示したとおり、分散剤を添加することによって、塗布液の粘度を著しく低下することができるためである。このため、ポリイミド樹脂に比して、塗布液中の全固形分濃度及び絶縁フィラー濃度を高くすることができ、ワニス中のバインダ樹脂濃度を高くすることができる。すなわち、塗布液の全固形分濃度を高くした場合であっても、塗布液の粘度を300mPa・s以下に調製することが比較的容易であるため、バインダ樹脂としてエポキシ樹脂を採用した場合、ポリイミド樹脂を採用した場合に比して、表面の平滑なフィラー含有樹脂層を形成するのが容易である。
 但し、上記においては、バインダ樹脂として、ポリイミド樹脂と、エポキシ樹脂とを例に挙げて、各濃度の好ましい範囲を具体的に例示して説明したが、本件発明に係るバインダ樹脂はこれらの樹脂に限定する趣旨ではなく、上記列挙した各種の樹脂を適用することができる。他の樹脂を用いる場合には、バインダ樹脂の種類、適切な分散剤の有無、ワニスに対する絶縁フィラーの分散特性等を考慮して、上述した各種の観点から、適宜、適切な濃度のワニス、塗布液を調製することが好ましい。
分散時間: 次に、絶縁フィラーの分散時間について説明する。上述の通り、絶縁フィラーを分散させることにより、塗布液の粘度はワニスの粘度より低下する。図4に示したように、塗布液の粘度を低下させるという観点からは、分散時間は20分以上であることが好ましい。絶縁フィラーの分散時間を20分以上とすることにより、分散前の塗布液の粘度に比して、分散後の塗布液の粘度を著しく低下することができるためである。
 図4を参照すると分散時間を長くしても塗布液の粘度が示す値が大きく変化する訳ではない。しかしながら、分散時間を長くしたときと、分散時間が短いときとでは、塗布液の粘度に大差のない場合であっても、絶縁フィラーの分散時間は長い方がより好ましい。絶縁フィラーの分散時間を長くとり、凝集状態にある絶縁フィラーを解砕して、より微粒子の状態で溶剤内により均一に分散させることにより、表面の光沢度がより高く、且つ、表面の平坦なフィラー含有樹脂層を形成することができるためである。絶縁フィラーの粒径や、絶縁フィラーの溶剤に対する濡れ性、バインダ樹脂として採用する樹脂の種類等によって絶縁フィラーの分散状態を良好にするために要する時間は異なる。このため、分散時間の好ましい範囲を一概に規定することはできない。敢えていうならば、採用する絶縁フィラーの粒径が小さいほど、分散時間を長くとることが好ましく、分散に伴う塗布液の粘度の低下の度合いが低いほど、分散時間を長くとることが好ましい。具体的にいえば、エポキシ樹脂に比して、ポリイミド樹脂の方が分散に伴う塗布液の粘度の低下の度合いが低い。従って、ポリイミド樹脂をバインダ樹脂として採用した場合、絶縁フィラーの分散時間をより長くとることにより、絶縁フィラーの分散状態をより良好なものにすることができる。
 例えば、図5に絶縁フィラーの分散時間に応じた塗布液の粘度と、最終的に得られたフィラー含有樹脂層の表面の光沢度との関係を表したグラフを示す。但し、図5に示す塗布液は、図3に示す塗布液と同じものを用いている。図5に示すように、絶縁フィラーの分散時間を長くした方が、最終的に得られるフィラー含有樹脂層の表面の光沢度が向上し、より表面の平滑なフィラー含有樹脂層が形成可能であることが分かる。また、図3及び図4に示すように、例えば、絶縁フィラーの分散時間が長くなればなるほど、塗布液の粘度が低下するのではなく、絶縁フィラーの分散状態によって塗布液の粘度が変化することが分かる。また、図5に示すように、分散時間が60分の塗布液と、分散時間が80分の塗布液では、分散時間が60分の塗布液の方がその粘度は低い。しかしながら、分散時間が60分の塗布液を用いて形成したフィラー含有樹脂層の表面の光沢度は、分散時間が80分の塗布液を用いて形成したフィラー含有樹脂層の表面の光沢度より低い。このように、分散時間を長くすることにより、塗布液の粘度が上昇する場合であっても、凝集状態にある絶縁フィラーを十分に解砕し、絶縁フィラーを一次粒子の状態で溶剤に均一に分散させた方が、表面のより平滑なフィラー含有樹脂層を形成することができる。例えば、上述した粒径範囲の無機酸化物粒子を絶縁フィラーとして採用する場合、図5に示す結果を考慮すると、バインダ樹脂としてポリイミド樹脂を採用し、平均粒径(DIA)が約68nmの絶縁フィラー(BST)を採用した場合は、表面の光沢度が200以上である表面の平滑なフィラー含有樹脂層を形成するという観点から、絶縁フィラーを分散させる時間は、60分以上であることが好ましく、80分以上であることがより好ましい。
分散機: 絶縁フィラーの分散に際して、メディア分散機、高速剪断分散機、高圧分散機等種々の分散機を用いることができる。例えば、メディア分散機としては、例えば、上述した浅田鉄工株式会社製のピコミル:PCM-LRを用いることができる。その他、寿工業株式会社製のスーパーアスペックミル、アシザワ・ファインテック株式会社製のビーズミル:スターミルナノゲッター等を用いることができる。分散メディアは、絶縁フィラーの分散を良好にするという観点から、ビーズ径が0.3mm~0.03mmの微小メディアを用いることが好ましい。微小メディアを用いるのは次の理由による。上述した通り、絶縁フィラーの分散時間は長い方が好ましい。しかしながら、単に、絶縁フィラーの分散時間を長くしたのでは、絶縁フィラーの結晶性低下や再凝集といった「過分散」という問題が生じる。そこで、本件発明では、ビーズ径がより微小なメディアを用いて分散を行うことにより、絶縁フィラー粒子に一度に与えるエネルギーを小さくして、絶縁フィラーの過分散を防止している。それにより、分散時間を長く設定した場合でも絶縁性フィラーの過分散を防止した上で、絶縁フィラーを溶剤中により良好に分散させることを可能とした。
 一方、高速剪断機として、例えば、プライミクス株式会社製のTKフィルミクスを用いることができる。また、高圧分散機としては、吉田機械興業株式会社製のナノマイザー等を使用することができる。メディアを用いない場合でも、これらの高速剪断機や高圧分散機を用いることにより、過分散を防止した上で、二次凝集状態にある絶縁フィラーを「ほぐす」ようなイメージで、二次粒子の周囲から徐々に解砕しながら、絶縁フィラーを一次粒子の状態で溶剤中に良好に分散させることができる。
2-2塗工工程
 次に、塗工工程について説明する。塗工工程は、上記塗布液調製工程において調製した塗布液を金属箔の平滑表面に塗布して塗布膜を形成する工程である。
金属箔: 当該工程で用いる金属箔は、その表面の光沢度が400より大きく、且つ、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定した表面粗さ(Ra)が10nm以下の平滑表面を備えることを特徴としている。当該金属箔については、上記において説明した金属箔と同じものを使用することができるため、ここでは説明を省略する。但し、上記と同様の理由から、銅箔を用いることが好ましい。この点についても、上記において説明した理由と同様の理由を根拠とするため、ここでは説明を省略する。
塗布方法: 塗布液を上記金属箔の平滑表面に塗布する際には、従来既知の方法を採用することができる。例えば、グラビアコータ、リバースグラビアコータ、リバースキスグラビアコータ、ダイコータ、バーコータ、コンマコータ、ブレードコータ、リップコータ、ロッドコータ、スクイズコータ、リバースロールコータ、トランスファロールコータ等を使用して、塗布液を金属箔の平滑表面に塗布することができる。特に、本件発明では、塗布膜を薄く、且つ、均一に塗布するといいう観点から、このような薄膜形成に好適なグラビアコータ、リバースグラビアコータ、リバースキスグラビアコータを用いることが好ましく、特に、リバースキスグラビアコータを用いることが好ましい。
2-3 乾燥工程
 次に、乾燥工程について説明する。乾燥工程は、上記塗工工程の終了後、金属箔の平滑表面に形成された塗布膜を乾燥させて、塗布膜中の揮発成分(溶剤)を揮発させて除去する工程である。本件発明では、塗布液の粘度を塗工時に適切な値になるように調整した上で、樹脂固形分濃度を可能な限り高くし、乾燥工程において塗布膜中の揮発成分を除去する速度(以下、「乾燥速度」という)を以下の通り制御することにより、本件発明に係る表面の平滑な上述のフィラー含有樹脂層を再現性よく、且つ、歩留まりよく得ることができる。
乾燥速度: 本件発明では、当該乾燥工程において、塗布膜中の揮発成分を0.001mg/min・cm~0.250mg/min・cmの割合で揮発させることを特徴としている。すなわち、金属箔1cm当たり、0.001mg/min~2mg/minの割合で塗布膜中の揮発成分を揮発させるように、乾燥条件を制御することが好ましい。また、乾燥工程において、当該乾燥速度を一定に保ち、上記の割合で塗布膜中の揮発成分を緩やかに揮発させることが好ましい。塗布膜が乾燥する過程において、塗布液は、重力によりその厚みが水平になるように自己流動する。本件発明では、塗布液の粘度が高いため、その流動が緩慢であり、塗布膜の表面が水平になるまでに時間を要する。すなわち、いわゆるレベリング時間を要する。したがって、本件発明では、塗布液の自己流動を妨げないようにして、当該レベリング時間を確保しながら、溶剤を緩やかに揮発させることにより、塗布膜の厚みが均一で、且つ、表面が平滑なフィラー含有樹脂層を形成することを可能としている。溶剤の揮発性や、塗布液の粘度によって、乾燥速度を適宜適切な値に設定することが好ましいが、本件発明者の鋭意研究により、乾燥速度が上述の範囲となるような乾燥条件で塗布膜を乾燥させることにより、次に説明する熱処理工程を経て得られるフィラー含有樹脂層の表面の光沢度及び表面粗さが上述の範囲のものとなる。上述のように、塗布液中の全固形分濃度を上述の範囲とし、塗布液中の絶縁フィラーの濃度を高くしたときに、単に乾燥させたのでは、レベリング時間が足りず、本件発明に係るフィラー含有樹脂層を得ることができない。本件発明者の鋭意研究に基づき、上記乾燥速度において塗布膜を乾燥させることにより、極めて平滑なフィラー含有樹脂層を再現性よく得ることが実現可能になった。
 ここで、乾燥速度の上限値を1mg/min・cm以下とすることがより好ましい。1mg/min・cm以下で、塗布膜中の揮発成分を除去することにより、塗布液の粘度が高い場合でも、塗布液の流動を妨げることなく、レベリング時間を確保した上で、より平滑な表面のフィラー含有樹脂層を再現性よく形成することができる。
 また、本件発明において、乾燥速度は、次のようにして求めた速度を指す。まず、底面が平らな容器内に十分な量の塗布液を流入する。このときの塗布液重量を容器重量と共に測定する。次に、密閉空間内で乾燥を開始してから予め定めた所定時間経過した時点の塗布液重量を容器重量と共に測定する。そして、乾燥開始前後の容器内の塗布液重量の差に基づき、所定時間経過するまでの間に揮発した溶剤量を求める。そして、揮発した溶剤量を容器の底面面積と、上記所定時間で除すことにより、上記乾燥速度が求められる。本件発明では、上記所定時間を10分として、当該乾燥速度を求めた。また、本件発明において、乾燥条件とは、乾燥温度、雰囲気湿度、雰囲気圧力等を指す。乾燥条件を変えて、各乾燥条件毎に当該乾燥速度を算出し、乾燥条件と乾燥速度との相関関係を予め求めた。そして、実際の乾燥工程においては、このようにして求めた乾燥速度と乾燥条件との関係に基づき、上記範囲の乾燥速度を満たすような乾燥条件において、塗布膜の乾燥を行った。
 ここで、塗布液の乾燥速度が0.001mg/min・cm未満の場合、塗布液の揮発が緩慢であり、工業的生産効率に見合わない。また、塗布液の乾燥速度が0.001mg/min・cm未満になると、雰囲気湿度によっては塗布膜が吸湿する恐れが生じる。塗布膜が吸湿した場合、乾燥時に吸湿した水分が蒸発して、塗布膜の表面に凹凸が生じやすくなり、上述した範囲の表面の光沢度及び表面粗さ(Ra)を有するフィラー含有樹脂層を形成することが困難になる。
 一方、当該工程における乾燥速度が2mg/min・cmを超える場合、上記レベリング時間が足りずに、塗布膜の表面に凹凸が生じやすくなり、上述した範囲の表面の光沢度と表面粗さ(Ra)とを有する表面の平滑なフィラー含有樹脂層を形成することが困難になる。すなわち、上述した範囲の表面の光沢度と、表面粗さ(Ra)とを有するフィラー含有樹脂層を形成するには、塗布膜の吸湿を防止し、且つ、溶剤を緩やかに揮発させることが重要である。
雰囲気湿度: 上述した様に、塗布膜が吸湿した場合、乾燥速度は上述の範囲から外れ、上述した範囲の表面の光沢度と表面粗さ(Ra)とを有する表面の平滑なフィラー含有樹脂層を形成することが困難になる。したがって、乾燥工程においては、塗布膜の吸湿を防止した状態で、上述の乾燥速度を満たすように塗布膜を乾燥させることが好ましい。また、乾燥工程開始前に吸湿により塗布膜重量が増加すると、上述した理由と同様の理由から表面の平滑なフィラー含有樹脂層を形成することが困難になる。具体的には、塗布膜形成後の塗布膜重量の増加は、フィラー含有樹脂層の層厚が1μmになるように塗布液を調製した場合、塗布液の調製に用いた溶剤重量の5%以下であることが好ましく、4%以下であることがより好ましい。勿論、塗布膜の吸湿を避けることが最も好ましい。従って、乾燥工程開始前においては、塗布膜の吸湿を防止すべく、例えば、相対湿度25%以下の調湿された雰囲気下において塗布膜を保存することが好ましい。相対湿度が20%以下の雰囲気中では塗布膜の吸湿は認められない。一方、相対湿度が25%を超えると、雰囲気温度や雰囲気湿度によっては塗布膜の吸湿が見られる場合がある。
乾燥温度: ここで、参考までに、図6に、20℃に換算したときの相対湿度が30%(絶対湿度0.0055kg/kg)になるように湿度を調整した密閉空間内で、塗布膜を乾燥させたときにおける乾燥温度と乾燥速度との関係を示す。図6に示すように、当該調湿雰囲気中において、乾燥温度を20℃とした場合、単位面積当たりの乾燥速度は、-0.035mg/min・cmであった。すなわち、塗布膜重量の増加が見られた。当該調湿雰囲気中において、乾燥温度を高くして塗布膜を乾燥させると、乾燥温度が高くなるにつれて、当然の如く、単位面積当たりの乾燥速度も速くなることが確認された。また、乾燥温度が40℃の場合、乾燥速度は0.227mg/min・cmであった。このときの相対湿度を計算により求めると9.5%である。さらに、乾燥温度を60℃にした場合、乾燥速度は0.716mg/min・cmであった。このときの相対湿度を計算により求めると、3.5%である。このとき、乾燥温度を40℃とした場合と、乾燥温度を60℃とした場合では、最終的に得られたフィラー含有樹脂層の表面光沢度及び表面粗さは同程度になった。一方、乾燥温度を80℃とした場合であっても、最終的に得られるフィラー含有樹脂層の表面の光沢度は200より大きく、且つ、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定した表面粗さ(Ra)が25nmより小さいものが得られた。しかしながら、乾燥温度を40℃又は60℃で塗布膜を乾燥したものと比較すると、表面の光沢度が低く、表面粗さも粗くなった。このことからも、上述した通り、より表面の光沢に優れ、表面粗さの小さいフィラー含有樹脂層を再現性よく形成することができるという観点から、上記乾燥速度の上限値は、1mg/min・cm以下とすることがより好ましい。
 次に、実施例及び比較例を挙げて、本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。
〈フィラー含有樹脂層付金属箔の製造〉
塗布液調製工程: 本実施例では、市販のワニスを用いて用いて塗布液の調製を行った。塗布液の調製に用いた、各塗布液成分の配合量を表1に示す。本実施例では、塗布液の調製に際して、市販のワニスを用いたためワニス中の樹脂固形分濃度を調製するために、別途溶剤を用いて、樹脂固形分濃度を調整すると共に粘度の調整を行った。
バインダ樹脂: 本実施例では、バインダ樹脂としてポリイミド樹脂を採用した。ワニスとしては、表1に示す通り、宇部興産株式会社製のU-ワニス-Sを300g用いた。当該ワニスは、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸をN-メチル-2-ピロリドンに溶解した20wt%のポリアミック酸溶液である。ポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとを原料として得ることができる。当該ポリアミック酸溶液では、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミンとから得られたものを採用している。ポリアミック酸を熱処理することにより、脱水反応が起こり、ポリアミック酸が縮重合してポリイミド樹脂になる。得られるポリイミド樹脂の重量は、ポリアミック酸の重量の10wt%減となる。従って、当該ワニス中の樹脂固形分濃度は、18wt%である。当該ワニス300g中に含まれる上記樹脂固形分は、54gであり、溶剤量は240gである。
溶剤: 本実施例では、溶剤として、上記ワニスに含まれる溶剤と同じN-メチル-2-ピロリドンを採用した。上述した様に、ワニス中にN-メチル-2-ピロリドンが約240g含まれている。従って、塗布液全体において、溶剤は690g用いた。
絶縁フィラー: 本実施例では、絶縁フィラーとしてチタン酸バリウムストロンチウムの粉体を126g用いた。当該チタン酸バリウムストロンチウムにおいて、バリウムとストロンチウムの比率は9である。また、粉体の密度は5.5g/cmであり、当該絶縁フィラーの平均二次粒子径(DIA)は約68nmであった。但し、当該平均二次粒子径(DIA)は、上述した通り、SEM写真に基づいて求めた値である。当該絶縁フィラーを写したSEM写真は図1に示すものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 上述の塗布液成分を用いて、まず、上記ワニス300gを溶剤450gにより希釈して、樹脂固形分濃度が7.2wt%のワニスを調製した。その後、上記チタン酸バリウム126gをワニスに添加して、ピコミル分散機を用いて、ビーズ径が0.05mmの微小メディアを用いて80分間分散し、本実施例における塗布液を調製した。塗布液における絶縁フィラーの重量濃度は、15.3wt%である。また、当該塗布液における絶縁フィラーとバインダ樹脂(樹脂固形分)とを合計した全固形分の重量濃度は、21.8wt%である。当該塗布液の各成分の配合量は、熱処理によって得られる最終的なフィラー含有樹脂層における絶縁フィラーと樹脂固形分との合計重量を100wt%としたとき、絶縁フィラーは70wt%含まれるように調整されたものである。
塗工工程: 塗工工程では、表面積が10cmで、層厚が18μmの銅箔を2枚用いて、当該銅箔の平滑表面に上記塗布液をバーコータを用いてそれぞれ塗布した。このとき、最終的に得られるフィラー含有樹脂層の厚みが1μmになるように、塗布液を銅箔の平滑表面に塗布した。但し、当該銅箔の平滑表面の光沢度は、538であり、その表面粗さ(Ra)は、5.7nmであった。
乾燥工程: 塗工工程の終了後、塗布膜を乾燥させ金属箔の平滑表面に半硬化状態のフィラー含有樹脂層を形成した。当該乾燥工程では、上述の塗工工程において作製した2枚の塗布膜付銅箔の乾燥条件を変えて塗布膜の乾燥を行った。
試料1: この2枚の塗布膜付銅箔のうち、一方の塗布膜付銅箔は、単位面積当たりの乾燥速度が、0.227mg/min・cmとなるように乾燥した。このときの実際の乾燥条件は、乾燥温度40℃、常圧であった。このときの相対湿度は12%であった。当該乾燥条件の下、塗布膜を60分間乾燥した。但し、実際には、塗布膜は約30分程度で乾燥した。当該乾燥条件により得られたフィラー含有樹脂層付銅箔を試料1とする。
試料2: 他方の塗布膜付銅箔は、単位面積当たりの乾燥速度が、0.002mg/min・cmとなるように乾燥した。このときの実際の乾燥条件は、乾燥温度25℃、窒素置換雰囲気下、常圧であった。このとき、塗布膜の乾燥には、5日間要した。当該乾燥条件により得られたフィラー含有樹脂層付銅箔を試料2とする。
比較例
 次に、比較例について説明する。まず、比較例では、単位面積当たりの乾燥速度を5.882mg/min・cmとなるように乾燥した以外は、試料1と同様にして比較試料1を作製した。このときの実際の乾燥条件は、乾燥温度を120℃、常圧であった。
〈評価〉
 以上の実施例及び比較例において得られた試料1、試料2及び比較試料1について、フィラー含有樹脂層の表面状態を評価した。図7~図9は、それぞれ試料1、試料2及び比較試料1のフィラー含有樹脂層の表面を示すSEM写真(但し、倍率20,000倍)である。なお、当該SEM写真の撮影には、JEOL社製のSEM(JSM-700IF)を用いた。図7~図9を参照すると、図9に示す比較試料1のフィラー含有樹脂層の表面と比較すると、図7及び図8に示す試料1及び試料2のフィラー含有樹脂層の表面が平滑であることが分かる。また、試料1と試料2とを比較すると、試料1に対して乾燥速度が著しく遅い試料2の方が、そのフィラー含有樹脂層の表面が平滑であることが分かる。 
 次に、試料1、試料2及び比較試料1のフィラー含有樹脂層の表面の光沢度及び表面粗さ(Ra)を測定した。当該光沢度は、JIS Z 8741-1997に基づき、日本電色工業株式会社製光沢計VG-2000を用いて測定した値である。また、表面粗さは、日本ビーコ株式会社製の原子間力顕微鏡:NanoscopeV for Dimension seriesを用いて、タッピングモードにおいて測定し、且つ、平坦化処理なしという条件下において得た値とした。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示すように、試料1及び試料2については、表面の光沢度が260、314であった。これに対して、比較試料1は、その表面の光沢度が150であり、図9に示した通り、表面は試料1及び試料2に比して粗かった。また、表面粗さ(Ra)についても、試料1及び試料2については、それぞれ約25nm、20nmであるのに対して、比較試料1では約33nmであった。このように、塗布液中の各成分の配合量や分散時間等を揃えても、乾燥条件が異なることにより、最終的に得られるフィラー含有樹脂層の表面の平滑性が異なることが分かる。
 また、図5に示したように、塗布液調製時の分散時間を変化させることにより、塗布液中に含まれる各種成分の配合量が同じであっても、最終的に得られるフィラー含有樹脂層の表面の光沢度は異なる。
 このように、塗布液中の各成分の配合量を調整して、最終的に得られるフィラー含有樹脂層の各成分の配合比率を調整した場合でも、塗布液の分散時間や塗布膜の乾燥条件によって、表面の平滑性が異なることが分かる。換言すれば、フィラー含有樹脂層中に含まれるバインダ樹脂と絶縁フィラーの含有率が同じであっても、製造工程において分散条件や乾燥条件が異なれば、その表面の光沢度や表面粗さ(Ra)が異なり、再現性良く表面の平滑な絶縁層を得ることが困難であることが分かる。従って、本件発明によれば、塗布液の分散時間や塗布膜の乾燥条件を厳密に制御することにより、最終的に得られるフィラー含有樹脂層の表面の平滑性を一定のものにすることができることが確認された。
 本件発明では、分散条件や乾燥条件を整えることにより、光沢度が200以上であり、且つ、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定した表面粗さ(Ra)が25nmより小さいフィラー含有樹脂層を得ている。このように、フィラー含有樹脂層の表面を平滑にするための付加的な工程や、平滑化手段等を要しないため、簡易に、且つ、再現性よく、フィラー含有樹脂層を広面積に製造することができる。
 また、粒径のバラツキの影響についても検討した。図10に示す平均粒径(DIA)=約66nm、変動係数(CV)が45%の絶縁フィラーを用いたこと以外は、実施例1の試料1と同様にして参考試料を作製した。塗布液調製時の粘度等には大きな差は見られなかったが、最終的に得られたフィラー含有樹脂層の表面の光沢度は、変動係数(CV)が38%の試料1と比べると、変動係数(CV)が45%の絶縁フィラーを用いた参考試料は試料1よりも約20%程度低くなった。このことから、変動係数(CV)がより低い、すなわち、粒径のバラツキの小さい絶縁フィラーを用いることにより、表面がより平滑なフィラー含有樹脂層を再現性よく得られると判断できる。
 さらに、図11に、バインダ樹脂として、エポキシ樹脂を採用して作製したフィラー含有樹脂層の表面写真を示す。但し、当該SEM写真の撮影は、試料1等と同様にして行ったものである。図11に示すフィラー含有樹脂層付銅箔では、バインダ樹脂濃度が13.7wt%のワニスに絶縁フィラーを添加し、分散剤(BYK-111;ビックケミ-社製)を2.3wt%の濃度で用いて、塗布液中の絶縁フィラー濃度を65wt%、塗布液中の全固形分濃度を80wt%となるように塗布液を調製した。このときの塗布液の粘度は63.6mPa・sであった。一方、実施例1で調製した塗布液の粘度は95.8mPa・sであった。このように、バインダ樹脂としてエポキシ樹脂を採用した場合には、図4にも示したように、分散剤を添加することにより塗布液の粘度を大きく低減することができる。従って、バインダ樹脂として、ポリイミド樹脂を採用した場合に比して、塗布液中の全固形分濃度等を高くすることができる。従って、ポリイミド樹脂に比して、エポキシ樹脂の方が、表面の平滑なフィラー含有樹脂層を再現性良く、且つ、比較的容易に形成することができる。
 本件発明に係るフィラー含有樹脂層付金属箔は、プリント配線基板又は半導体基板等に各種電子回路を形成するための電子回路形成材料、或いは、各種電子部品を形成するための電子部品形成材料等として好適に使用することができる。特に、当該フィラー含有樹脂層は薄膜であり、表面の平滑性に優れるため、信頼性の高い電子回路或いは電子部品を形成することができる。

Claims (11)

  1.  金属箔と、絶縁フィラー及びバインダ樹脂を含むフィラー含有樹脂層とが積層したフィラー含有樹脂層付金属箔であって、
     当該金属箔は、その表面の光沢度が400より大きく、且つ、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定した表面粗さ(Ra)が10nm以下の平滑表面を備え、
     当該平滑表面に配置するフィラー含有樹脂層は、厚さが0.1μm~3.0μmであり、当該フィラー含有樹脂層表面の光沢度が200より大きく、且つ、測定範囲5μm×5μmにおいて原子間力顕微鏡で測定した表面粗さ(Ra)が25nmより小さい、
     ことを特徴とするフィラー含有樹脂層付金属箔。
  2.  前記絶縁フィラーは、その平均粒径(DIA)が5nm~150nmである無機酸化物粒子である請求項1に記載のフィラー含有樹脂層付金属箔。
  3.  下記式で表される前記絶縁フィラーの粒径の変動係数(CV)は40%以下である請求項2に記載のフィラー含有樹脂層付金属箔。
     CV(%)=標準偏差(stdev)/平均値(ave)×100・・・(式)
  4.  前記絶縁フィラーは、誘電体粒子である請求項1~請求項3のいずれか一項に記載のフィラー含有樹脂層付金属箔。
  5.  前記フィラー含有樹脂層は、絶縁フィラーとバインダ樹脂との合計を100wt%としたとき、絶縁フィラーを50wt%~90wt%含有する請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のフィラー含有樹脂層付金属箔。
  6.  請求項1~請求項5のいずれか一項に記載のフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法であって、
     バインダ樹脂成分と溶剤とを含むワニスに絶縁フィラーを分散させた塗布液を調製する塗布液調製工程と、
     前記塗布液調製工程において調製した塗布液を金属箔の平滑表面に塗布して塗布膜を形成する塗工工程と、
     前記塗工工程の終了後、前記塗布膜中の揮発成分を除去する乾燥工程と、
     前記乾燥工程の終了後の塗布膜に熱処理を施して、前記フィラー含有樹脂層を得る熱処理工程と、
     を備えることを特徴とするフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法。
  7.  前記塗布液に含まれる前記絶縁フィラーと、バインダ樹脂成分から得られるバインダ樹脂とを合計した全固形分を100wt%としたときに、前記塗布液は前記絶縁フィラーを50wt%~90wt%含む請求項6に記載のフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法。
  8.  前記塗布液の粘度が300mPa・s以下である請求項6又は請求項7に記載のフィラー含有樹脂層付き金属箔の製造方法。
  9.  前記絶縁フィラーは、その平均粒径(DIA)が5nm~150nmである無機酸化物粒子である請求項6~請求項8のいずれか一項に記載のフィラー含有樹脂層付金属箔。
  10.  下記式で表される前記絶縁フィラーの粒径の変動係数(CV)は40%以下である請求項9に記載のフィラー含有樹脂層付金属箔。
     CV(%)=標準偏差(stdev)/平均値(ave)×100・・・(式)
  11.  前記乾燥工程において、前記塗布膜中の揮発成分を0.001mg/min・cm~2mg/min・cmの割合で揮発させる請求項6~請求項10のいずれか一項に記載のフィラー含有樹脂層付金属箔の製造方法。
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