WO2019026382A1 - 金属と樹脂の複合材 - Google Patents

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WO2019026382A1
WO2019026382A1 PCT/JP2018/018588 JP2018018588W WO2019026382A1 WO 2019026382 A1 WO2019026382 A1 WO 2019026382A1 JP 2018018588 W JP2018018588 W JP 2018018588W WO 2019026382 A1 WO2019026382 A1 WO 2019026382A1
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resin
metal
substrate
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勤二 平井
勇 秋山
高橋 司
卓生 菅谷
有香 武藤
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株式会社新技術研究所
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Definitions

  • the present disclosure relates to a metal article including a metal member in which a resin member is bonded to at least a part of a surface, a resin member suitable for manufacturing a metal article, and a method for manufacturing them.
  • electronic devices parts and members are also required to be metal foils to be conductive and thin and thin metal plates, and at the same time, laminates that withstand severe processing conditions such as bending and pressing are required, metal foils and metal plates It is an issue to improve the bonding strength between the resin and the resin member.
  • a base material in which a conductor layer is formed by copper plating on a highly heat resistant polyimide resin film, and a base material in which a copper foil is adhered are widely used.
  • coating of a silane coupling agent is generally performed to improve adhesion.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-290003
  • a silane coupling agent is applied to a polyimide resin self-support (a semi-cured state before the curing step)
  • heating is performed to complete imidization.
  • application of a catalyst and adhesion of a plating layer are improved by the coupling agent forming an inorganic oxide layer to modify the film surface.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-314478
  • a polyimide film having a specific chemical structure is plasma-treated, and a metal foil is coated with a silane coupling agent having a functional group such as an amino group or a mercapto group. It is disclosed that high adhesive strength can be obtained by heat pressing, but there are limitations on applicable polyimide films.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-25835 describes that it is possible to treat metal foil with a silane coupling agent that chemically reacts with a functional group in the insulating resin composition to obtain excellent adhesion. It is done.
  • a silane coupling agent processed to metal foil what has an amino group which chemically reacts with the epoxy group in insulating resin composition is illustrated.
  • Rz the surface roughness of the applied metal foil
  • a coating layer is provided on an aluminum foil, and a layer between the aluminum foil and the heat fusible film formed by the high permeability of the electrolyte solvent It is described that the peeling is prevented and the deterioration of aluminum due to the hydrofluoric acid generated by the hydrolysis of the lithium salt constituting the electrolytic solution is prevented.
  • the use of a silane coupling agent as an additive of the rare earth element-based oxide sol constituting this coating layer or a crosslinking agent of the cationic polymer is exemplified.
  • the adhesion is improved by the effect of the rare earth element oxide sol acting on the aluminum foil to improve the adhesion, and the nitrogen atom of the amine ligand of the cationic polymer and the rare earth element oxide sol form a complex. .
  • Copper alloys are widely used in electric and electronic parts as rolled materials, wrought materials, foil materials, and plated materials because they are excellent in electrical conductivity and thermal conductivity.
  • a copper alloy is an indispensable material for a wiring material, and an electronic circuit board (printed wiring board) in which a copper wiring and an insulating layer mainly made of a resin are combined is used for electronic devices.
  • the printed wiring board includes a rigid printed wiring board using a non-flexible material such as glass fiber impregnated with a resin material such as an epoxy resin and cured for the insulating layer, and thin and flexible such as polyimide film and polyester film.
  • an FPC flexible printed wiring board
  • a resin material having a property is used as an insulating layer.
  • FCCL Flexible Copper Clad Laminate
  • FCCL Flexible Copper Clad Laminate
  • a method anchor effect in which the surface of the copper foil is roughened, and an adhesive or a heated resin surface is brought into close contact with the irregularities of the rough surface.
  • Patent Document 7 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-910666 discloses that, in a circuit board having a resin cured product as an insulating layer, copper is obtained in order to obtain high adhesion between the copper wiring layer having a particularly smooth surface and the insulating layer.
  • the copper oxide layer present on the surface of the wiring layer is substituted or coated with oxides and / or hydroxides of tin, zinc, chromium, cobalt and other metals such as aluminum, etc. and covalently bonded to the oxide and hydroxide layers.
  • a circuit board in which a covalent bond is formed between a vinyl group contained in a substance is disclosed.
  • a copper oxide layer on a copper surface is substituted or covered with a metal oxide and / or hydroxide layer such as tin, zinc, chromium, cobalt and aluminum by plating, sputtering or evaporation.
  • a metal oxide and / or hydroxide layer such as tin, zinc, chromium, cobalt and aluminum
  • the metal oxide and hydroxide layers enhance the adhesion between the silane coupling agent and the metal layer, and the residual silanol group in the amine-based silane coupling agent layer and the silanol group in the vinyl-based silane coupling agent layer Form a covalent bond, and further that the carbon-carbon unsaturated double bond of the vinyl-based silane coupling agent causes a covalent bond with the vinyl compound in the insulating layer, and the resin cured product of the insulating layer is pressurized and heated. It is disclosed to include curing.
  • the circuit board is complicated in structure and complicated in manufacturing process.
  • Patent Document 8 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-131952 discloses a flexible laminate in which a silane coupling agent is interposed between a base film of polyethylene naphthalate (PEN) which is a polyester resin and a conductive layer such as copper. It is disclosed. It is described that the hydrolyzable functional group of the silane coupling agent reacts with water to form a silanol group and binds to a metal such as copper, and the organic functional group binds to PEN by reaction.
  • PEN polyethylene naphthalate
  • a metal such as copper
  • the organic functional group binds to PEN by reaction.
  • a lamination process is disclosed in which a copper alloy is laminated on a base film coated with a silane coupling agent by a sputtering method and further copper plating is performed to form a conductive layer.
  • Patent Document 9 JP 2014-27042
  • Patent Document 10 JP 2014-27053
  • Patent Document 11 JP 2014-25095
  • Patent Document 12 JP 2014-25099
  • the surface treatment was carried out to the metal material of copper or aluminum whose surface is not roughened, or the plating material which silver, nickel, chromate were plated on the metal material with a silane or titanium coupling agent.
  • a surface-treated metallic material is disclosed.
  • a method of producing a composite in which a liquid crystal polymer (hereinafter referred to as LCP) film having a polyester structure is thermocompression bonded to the surface-treated metal material, or the polymer is injection-molded for bonding.
  • LCP liquid crystal polymer
  • a coupling agent for surface treatment of a metal or a plating material thereof a coupling agent having a nitrogen-containing functional group, that is, an amine silane or titanium coupling agent is preferable, which adheres well to metal and peel strength (Peel strength) is stated to be high and effective.
  • Patent Document 13 discloses a surface treatment agent containing a novel amino group- and alkoxysilane group-containing triazine derivative compound. It is disclosed that these materials can be joined to each other by applying a surface treatment agent containing this novel compound to various metallic materials and polymeric materials and heat pressing. In addition, when the new compound is surface-treated and another reagent is applied, the reaction between the functional group present in the film of the new compound and the other reagent occurs, and the compound is converted to a material having various functions. Have been described.
  • JP, 2010-42564 A Japanese Patent Application Publication No. 2007-290003 JP 2008-31448 A JP 2004-25835 A JP, 2010-149389, A JP 2008-77930 A JP, 2011-91066, A Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-131952 JP, 2014-27042, A JP 2014-27053 A JP 2014-25095 A JP 2014-25099 A International Publication No. 2013/186941
  • the insulating material which forms a printed wiring board is resin, sufficient joint strength of resin and metal wiring is not obtained conventionally.
  • a polyester resin film such as liquid crystal polymer (LCP) as an insulating material for forming a printed wiring board
  • LCP liquid crystal polymer
  • the reaction of the coupling agent is mainly caused by the chemical structure of the polyester resin. Progress may not progress as expected. Therefore, the error in the bonding strength between the polyester resin material and the copper wiring is large (that is, the reproducibility of the bonding strength is poor), and the bonding strength may be low.
  • Patent Document 13 (WO 2013/186941) has an amino group and an alkoxysilane group introduced to a triazine ring, and therefore, using a surface treatment agent containing the compound, the existing silane can be used.
  • the chemical bonding between metal and resin is higher than that of the coupling agent.
  • the present disclosure aims to provide a metal article in which a resin substrate and a metal substrate are joined, and a metal article in which they are joined with a sufficiently high joining strength and a method for producing the same.
  • Aspect 1 of the present invention is a metal substrate, A resin substrate, And a compound layer for bonding the metal substrate and the resin substrate,
  • the compound layer is A first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group,
  • Aspect 2 of the present invention is It is a metal article of mode 1 further having a 2nd compound layer containing the 3rd compound which is a silane compound which has alkoxy silyl group or two or more silanol groups.
  • Aspect 3 of the present invention is A metal article according to embodiment 1 or 2, wherein the metal of the metal substrate is at least one selected from copper, aluminum, iron, stainless steel, nickel, zinc and alloys thereof.
  • the resin of the resin base is a thermoplastic resin or a thermosetting resin
  • the thermoplastic resin is selected from polyester resins, polyimide resins, polyamide resins, ABS resins, polycarbonate resins, polyolefin resins, polyolefin resins, polystyrene resins, vinyl chloride resins, acrylic resins, and blends or compounds with other polymers containing these resins
  • At least one of The thermosetting resin is at least one selected from a blend or compound with an epoxy resin, a phenol resin, a cyanate resin, a maleimide resin, an isocyanate resin, a benzocyclobutene resin, and other polymers containing these resins 5.
  • the metal article according to any one of to 3.
  • the first compound has the formula: R N (X 1 ) m (X 2 ) n
  • R N is a nitrogen heterocycle which is a 5- or 6-membered ring
  • X 1 is the same or different and is a monovalent organic group having a silanol group or an alkoxysilyl group
  • X 2 is the same or different and is a hydrogen atom or a monovalent organic group having no silicon atom
  • m is a number of 1 to 3
  • n is a number of 1 to 3
  • the sum of m and n is the number of carbon atoms of the nitrogen heterocycle.
  • the metal article according to any one of Embodiments 1 to 4 which is a compound represented by
  • Aspect 6 of the present invention is in the first compound, X 1 is the same or different and has the structure (A): (A) [Wherein, Y represents a divalent hydrocarbon group which may have a substituent or a hetero atom selected from an oxygen atom and a nitrogen atom or a carbonyl carbon, and which may have a substituent, R 3 is a hydrogen atom or an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 4 is an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, p is an integer of 1 to 3. ] Is a group represented by The metal article according to Aspect 5, wherein X 2 is the same or different and is a hydrogen atom or a hydrocarbon group.
  • the second compound has the formula: R 11 -X 11 [Wherein, R 11 is a monovalent organic group having an amino group, X 11 is a monovalent organic group having a silanol group or an alkoxysilyl group. ] 7.
  • R 11 is a monovalent organic group having an amino group
  • X 11 is a monovalent organic group having a silanol group or an alkoxysilyl group.
  • Aspect 8 of the present invention is in the second compound, R 11 is a hydrocarbon group having an amino group, X 11 is the structure (B): (B) [Wherein, R 3 represents a hydrogen atom or an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 4 is an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, p is an integer of 1 to 3. ]
  • Aspect 8. A metal article according to aspect 7, which is a group represented by
  • Aspect 9 of the present invention is The second compound is N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane and 3-amino Aspect 8.
  • Aspect 10 of the present invention is The method according to any one of the embodiments 1 to 9, wherein the third compound is at least one selected from a polymeric polyfunctional silane coupling agent, a melamine functional organosilicon compound, and an isocyanurate functional silicon compound. Metal articles.
  • Aspect 11 of the present invention is in the third compound, Polymer type multifunctional silane coupling agent formula: [Wherein, m is 10 ⁇ m ⁇ 260, n is 1 ⁇ n ⁇ 100, R 1 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an acetyl group, a and b are integers of 1 to 3 and X is an alkylene chain having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent, and the substituent is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, Y represents a direct bond, an oxygen atom or a CHR 5 group, R 2 , R 3 , R 4 and R 5 each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, but R 3 or R 4 and R 5 may combine to form a saturated carbocyclic ring.
  • a compound having a repeating unit represented by Melamine functional organosilicon compounds have the formula: [Wherein, R 0 independently represents a hydrogen atom, or a hetero atom selected from an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom, or a monovalent hydrocarbon group which may have a carbonyl carbon and may have a substituent] And At least one of R 0 is a monovalent organic group having a silanol group or an alkoxysilyl group.
  • Is a compound represented by The isocyanurate functional silicon compound has the formula: [Wherein, Z represents an oxygen atom, a sulfur atom, a hetero atom selected from a nitrogen atom, or a divalent hydrocarbon group which may have a carbonyl carbon, and which may have a substituent, R 3 is a hydrogen atom or an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 4 is an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, p is an integer of 1 to 3. ]
  • a metal article according to aspect 10 which is a compound represented by
  • Aspect 12 of the present invention is The metal article according to any one of the embodiments 1-11, wherein each of the second compound and the third compound is a compound not containing a sulfur atom.
  • Aspect 13 of the present invention is Embodiments 1 to 12 in which the amount of the first compound and the second compound is 1: 0.2 to 1:50 in molar ratio, or 1: 0.2 to 0.1: 8 in weight ratio It is a metal article as described in any one of these.
  • Aspect 14 of the present invention is The amount of the first compound and the second compound is 1:16 to 0.1: 45 in weight percent ratio, and the amount of the third compound is 100 parts by weight in total of the first compound and the second compound.
  • Aspect 15 of the present invention is 15. The metal article according to any one of the aspects 1 to 14, wherein the surface roughness Ra of the metal substrate is 0.1 ⁇ m or less.
  • Aspect 16 of the present invention is The metal article according to any one of aspects 1 to 15, wherein an oxide layer and an anticorrosive agent layer are not present on the surface of the metal substrate.
  • Aspect 17 of the present invention is A method for producing a metal article according to aspect 1, comprising: It is a manufacturing method of a metal article which forms the 1st compound layer containing a 1st compound and a 2nd compound between a metal base and a resin base.
  • Aspect 18 of the present invention is A method of producing a metal article according to aspect 2, A manufacturing method of a metal article, wherein a first compound layer containing a first compound and a second compound, and a second compound layer containing a third compound are formed between a metal substrate and a resin substrate. is there.
  • Aspect 19 of the present invention is Obtaining a resin member having a first compound layer by bringing a solution containing the first compound and the second compound into contact with the surface of the resin substrate and then heating the solution; It is a manufacturing method of the metallic article given in aspect 17 including the process of joining the metallic substrate and the resin member.
  • Aspect 20 of the present invention is Obtaining a metal member having a first compound layer by bringing a solution containing the first compound and the second compound into contact with the surface of the metal substrate and then heating the solution; Obtaining a resin member having a second compound layer by bringing a solution containing the third compound into contact with the surface of the resin substrate and then heating the solution;
  • Aspect 21 is a method for manufacturing a metal article according to aspect 18, including the step of bonding the metal member and the resin member.
  • Aspect 21 of the present invention is After bringing a solution containing the first compound and the second compound into contact with the surface of the metal substrate, the first compound layer formed by heating, and the third compound in the first compound layer Obtaining a metal member having a second compound layer formed by heating after being brought into contact with a solution containing the metal component, A method of manufacturing a metal article according to aspect 18, including the step of bonding the metal member and the resin base.
  • Aspect 22 of the present invention is Including the step of washing the metal substrate with an aqueous acid solution, A method of producing a metal article according to any one of aspects 17-21.
  • a metal member comprising a metal substrate and a first compound layer provided on the surface of the metal substrate,
  • the compound layer contains a first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group, and a second compound which is an alkane type amine-based silane coupling agent, and the first compound does not contain a sulfur atom It is a metal member characterized by the above.
  • a metal member comprising a metal substrate and a compound layer provided on the surface of the metal substrate, A first compound layer comprising a first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group, and a second compound which is an alkane type amine based silane coupling agent, an alkoxysilyl group or a silanol And a second compound layer containing a third compound which is a silane compound having two or more groups, wherein the first compound does not contain a sulfur atom.
  • Aspect 25 of the present invention is A method of manufacturing a metal member according to aspect 23, which is Washing the metal substrate with an aqueous acid solution; And after the step of bringing a solution containing the first compound and the second compound into contact with the surface of the metal substrate, the method comprises the steps of heating.
  • Aspect 26 of the present invention is A method of manufacturing a metal member according to aspect 24, which is Washing the substrate with an aqueous acid solution; A solution containing a first compound and a second compound is brought into contact with the surface of a metal substrate and then heated to form a first compound layer, and a silane having two or more alkoxysilyl groups or silanol groups And after contacting a solution containing a third compound which is a compound, the step of forming a second compound layer one on top of the other to form a second compound layer.
  • a resin member comprising a resin base and a first compound layer provided on the surface of the resin base,
  • the compound layer contains a first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group, and a second compound which is an alkane type amine-based silane coupling agent, and the first compound does not contain a sulfur atom It is a resin member characterized by the above.
  • a resin member comprising a resin base and a second compound layer provided on the surface of the resin base,
  • the resin member is characterized in that the compound layer contains a third compound which is a silane compound having two or more alkoxysilyl groups or silanol groups.
  • Aspect 30 of the present invention is A method for producing the resin member according to aspect 28, which is It is a manufacturing method of the resin member including the process of heating, after making the solution containing the 3rd compound contact the surface of a resin base.
  • the resin substrate and the metal substrate can be sufficiently obtained through the compound layer containing the first compound and the second compound and / or the compound layer containing the third compound. It is possible to bond by bonding strength.
  • FIG.1 (a), (b) is a schematic cross section of the copper alloy article concerning the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an XPS spectrum of ImS coated LCP film surface.
  • FIG. 3 is an XPS spectrum of the ACP coated LCP film surface.
  • FIG. 4 is an XPS spectrum of a mixture of ImS coated LCP film surface and AAS.
  • Fig.5 (a), (b) is a schematic sectional drawing for demonstrating the 1st manufacturing method of a copper alloy article.
  • 6 (a) and 6 (b) are schematic cross-sectional views for explaining a second method of manufacturing a copper alloy article.
  • FIG. 7 is an XPS spectrum of the surface of a copper foil piece coated with AST.
  • FIG. 8 is an XPS spectrum of the surface of a copper foil piece coated with AAS.
  • FIG. 9 is an XPS spectrum of the surface of a copper foil piece coated with a mixed aqueous solution of AST and AAS.
  • FIG. 10 is an XPS spectrum of the surface of a copper foil piece coated with a mixed aqueous solution of AST and AAS.
  • FIG. 11 is an XPS spectrum of the surface of a copper foil piece coated with a mixed aqueous solution of AST and AAS.
  • FIG. 12 is an XPS spectrum of the surface of a copper foil piece coated with a mixed aqueous solution of AST and AAS.
  • FIG. 13 is an FT-IR chart of an LPC test piece prepared from Comparative Example 4 copper-clad laminate.
  • FIG. 13 is an FT-IR chart of an LPC test piece prepared from Comparative Example 4 copper-clad laminate.
  • FIG. 14 is an FT-IR chart of an LPC test piece prepared from the copper-clad laminate of Comparative Example 5.
  • FIG. 15 is an FT-IR chart of an LPC test piece prepared from the copper-clad laminate of Example 6.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of compound layer formation and bonding of a metal substrate.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of formation and bonding of a compound layer of a resin substrate.
  • the compound layer for bonding the metal substrate and the resin substrate contains only one kind of compound by containing two kinds of compounds (the first compound and the second compound). It has been found that the bonding strength can be enhanced as compared with the case where the metal article according to the present invention is contained, and the metal article according to the present disclosure has been completed.
  • the first compound a compound having both a nitrogen-containing functional group and a silanol group is used.
  • An alkane type amine based silane coupling agent is used as the second compound.
  • the present disclosure relates to a compound layer containing a first compound in which a metal substrate and a resin substrate have a nitrogen-containing functional group and a silanol group and a second compound which is an alkane type amine silane coupling agent.
  • the present invention relates to a copper alloy article joined via
  • the bonding strength is further increased. It has been found that the present invention can be enhanced.
  • each of the first compound, the second compound and the third compound is a compound which does not contain a thiol group (or sulfur atom) preferable.
  • Metal base As the metal of the metal substrate, copper, aluminum, iron / stainless steel, nickel, zinc, etc. can be used.
  • the metal is preferably copper, a copper alloy, aluminum, or an aluminum alloy.
  • no oxide layer is present on the surface of the metal substrate.
  • the thickness of the metal is not particularly limited, but may be 1 ⁇ m to 100 mm.
  • the thickness of the metal foil is preferably 300 ⁇ m or less.
  • the resin of the resin base is a thermoplastic resin or a thermosetting resin.
  • thermoplastic resin polyester resin, polyamide resin, polyimide resin, ABS resin, polycarbonate resin, polyolefin resin (for example, polyethylene and polypropylene), polystyrene resin, vinyl chloride resin, acrylic resin, and other polymers containing these resins And blends or compounds thereof, but is not limited thereto.
  • thermosetting resin although an epoxy resin, a phenol resin, cyanate resin, maleimide resin, an isocyanate resin, benzocyclobutene resin, a vinyl resin etc. can be illustrated, it is not limited to these.
  • the resin is preferably a blend or compound with a polyester resin, a polyimide resin, a polyamide resin epoxy resin, a phenol resin and other polymers containing these resins.
  • the resin substrate may be in any form or shape, such as a film material, a plate material, a rod material, a tube material, and a forming material.
  • the thickness of the resin is not particularly limited, but may be, for example, 0.01 mm to 100 mm.
  • the first compound layer is a mixture containing the first compound and the second compound.
  • the second compound layer is made of the third compound.
  • the molar ratio of the first compound to the second compound is 1: 0.2 to 1:50, preferably 1: 0.5 to 1:15, or 1:16 to 0.1: 45. May be there.
  • the amount of the first compound and the second compound may be 1: 0.2 to 1: 8 in weight percent ratio.
  • the amount of the third compound may be 1 to 1000 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the first compound and the second compound.
  • the first compound, the second compound and the third compound are applied to a metal substrate or a resin substrate.
  • the mixed solution of the first compound and the second compound that forms the first compound layer may be applied to either or both of the metal and the resin substrate.
  • a mixed solution of the first compound and the second compound is applied to one or both of the metal substrate and the resin-based substrate.
  • heat treatment after application a first compound layer is formed.
  • the third compound that forms the second compound layer can be applied to the first compound layer after heat treatment or applied to a resin substrate.
  • a second compound layer is formed by heat treatment after application.
  • the temperature of the heat treatment may be, for example, 80 to 250.degree.
  • the thickness of the first and second compound layers is not particularly limited, but may be 1 nm to 10 ⁇ m, preferably 10 nm to 1 ⁇ m.
  • the first compound has the formula: R N (X 1 ) m (X 2 ) n [Wherein, R N is a nitrogen heterocycle which is a 5- or 6-membered ring, X 1 is the same or different and is a monovalent organic group having a silanol group or an alkoxysilyl group, X 2 is the same or different and is a monovalent organic group having no silicon atom, m is a number of 1 to 3, n is a number of 1 to 3, and the sum of m and n is the number of carbon atoms and / or nitrogen atoms of the nitrogen heterocycle. ] It is preferable that it is a compound shown by these.
  • RN is a nitrogen heterocycle having a ring nitrogen atom (a nitrogen atom constituting the ring).
  • the nitrogen heterocycle is a 5- or 6-membered ring.
  • the number of ring nitrogen atoms is preferably 2 or 3.
  • Specific examples of the 5-membered nitrogen heterocycle are imidazole, pyrazole, imidazoline, benzimidazole, triazole, benzotriazole and the like.
  • Specific examples of the nitrogen heterocycle having a 6-membered ring are diazine-based pyrazines, pyrimidines, pyridazines, benzodiazines, dibenzodiazines, triazines and the like.
  • X 1 and X 2 are bonded to the carbon atom or nitrogen atom of the heterocycle R N having a nitrogen atom.
  • X 1 is a monovalent organic group having a silanol group or an alkoxysilyl group. At least one (preferably all) of X 1 has the following structure (A): (A) [Wherein, Y represents an oxygen atom, a sulfur atom, a hetero atom selected from a nitrogen atom, or a divalent hydrocarbon group which may have a carbonyl carbon, and which may have a substituent, R 3 is a hydrogen atom or an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 4 is an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, p is an integer of 1 to 3. ]
  • examples of the unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms of R 3 and R 4 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a tert group. And —butyl group and groups in which part or all of hydrogen atoms of these groups are substituted with a halogen atom or the like, such as chloroethyl group and 3,3,3-trifluoropropyl group. Preferably, it is a methyl group or an ethyl group.
  • the carbon atom at one end of Y in Formula (A) is bonded to the heterocycle R, and the carbon atom at the other end is bonded to a silicon atom.
  • the divalent hydrocarbon group represented by Y in the formula (A) preferably has 1 to 10 carbon atoms, and is preferably methylene, ethylene, propylene, 1-methyl-propylene, 2-methyl-propylene, Examples include, but are not limited to, 3-methyl-propylene group and butylene group.
  • p is an integer of 1 to 3, preferably 2 or 3, and particularly preferably 3.
  • the structure of the formula (A) is not particularly limited, but ⁇ -aminomethyltrimethoxysilane, ⁇ -aminomethylmethyldimethoxysilane, ⁇ -aminomethyldimethylmethoxysilane, ⁇ -aminomethyltriethoxysilane, ⁇ -aminomethylmethylsilane Diethoxysilane, ⁇ -aminomethyldimethylethoxysilane, ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, ⁇ -aminopropylmethyldimethoxysilane, ⁇ -aminopropyldimethylmethoxysilane, ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, ⁇ -aminopropylmethyldi Ethoxysilane, ⁇ -aminopropyldimethylethoxysilane, N-2 (aminoethyl) ⁇ -aminomethyltrimethoxysilane, N-2 (aminoe
  • X 2 is a monovalent organic group which may have a substituent.
  • X 2 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group preferably having 1 to 10 carbon atoms, and the substituent includes, for example, an amino group, a vinyl group, an epoxy group, a styryl group, a methacryl group, an acryl group, an ureido group, An isocyanate group, a mercapto group, etc. are mentioned.
  • m is a number of
  • the second compound is an alkane type amine based silane coupling agent.
  • the alkane type amine silane coupling agent a linear alkane type amine silane coupling agent is preferable.
  • the second compound has the formula: R 11 -X 11 [Wherein, R 11 represents a monovalent organic group which may have a substituent, X 11 is a monovalent organic group having a silanol group or an alkoxysilyl group. ] It is preferable that it is a compound shown by these.
  • R 11 is preferably a hydrocarbon group which preferably has 1 to 10 carbon atoms which may be substituted.
  • substituents include an amino group, a vinyl group, an epoxy group, a styryl group, a methacryl group, an acryl group, an ureido group, an isocyanate group and a mercapto group.
  • R 11 examples include 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl group, 3-glycdoxypropylmethyl group, 3-glycdoxypropyl group, p-styryl group, 3-methacryloxypropylmethyl group, 3- Methacryloxypropyl group, 3-acryloxypropyl group, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyl group, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyl group, 3-aminopropyl group, N -(1,3-dimethyl) -butylidenepropylamino group, N-phenyl-3-aminopropyl group, N- (vinylbenzyl) -2-aminoethyl-3-aminopropyl group, 3-ureidopropyl group, 3 -It may be an isocyanate propyl group, 3-mercaptopropyl methyl group.
  • X 11 is preferably a group represented by the following structure (B).
  • B [In the formula, R 3 is a hydrogen atom or an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 4 is an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, p is an integer of 1 to 3. ]
  • the details in structure (B) are similar to the organosilicon group of formula (A) of the first compound.
  • Specific examples of the second compound include N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane Silane, 3-aminopropyltriethoxysilane and the like can be mentioned.
  • the third compound may be, for example, a polymeric multifunctional silane coupling agent, a melamine functional organosilicon compound, and an isocyanurate functional silicon compound.
  • the polymer type polyfunctional silane coupling agent may be, for example, a compound described in JP-A-2008-174604.
  • the polymer type polyfunctional silane coupling agent is, in addition to a plurality of trialkoxysilyl groups in the basic structure of the polyallylamine resin, an amino group, an epoxy group, an acrylic group, a methacrylic group, in consideration of the chemical adsorption to the metal surface. It is preferable to have a plurality of vinyl groups, phenyl groups, mercapto groups, isocyanate groups and the like.
  • the polymeric multifunctional silane coupling agent has the formula: [Wherein, m is 10 ⁇ m ⁇ 260, n is 1 ⁇ n ⁇ 100, R 1 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an acetyl group, and a and b are 1 to 3 It is an integer, X is an alkylene chain having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent, the substituent is an alkyl group having 1 to 6 carbons, and Y is a direct bond, an oxygen atom or a CHR 5 group R 2, R 3, R 4 and R 5 each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, but R 3 or R 4 and R 5 may combine to form a saturated carbocyclic ring. " It is preferable that it is a compound which has a plurality of primary amino groups and a hydrolysable silyl group and / or silanol group which has a repeating unit represented by
  • the polymeric polyfunctional silane coupling agent can be produced, for example, by reacting polyallylamine with a silicon compound having an epoxy group.
  • the silicon compound having an epoxy group include glycidoxymethyltrimethoxysilane, glycidoxymethylmethyldimethoxysilane, glycidoxymethyldimethylmethoxysilane, glycidoxymethyltriethoxysilane, glycidoxymethylmethyldi Ethoxysilane, glycidoxymethyldimethylethoxysilane, 3-glycidoxy-2-methylpropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxy-2-methylpropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxy-2-methylpropyldimethylmethoxysilane, 3-glycidoxy -2-Methylpropyltriethoxysilane, 3-glycidoxy-2-methylpropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxy-2-methylpropyldimethylethoxy
  • the melamine functional organosilicon compound is an organosilicon compound having a melamine skeleton.
  • the melamine functional organosilicon compound may be, for example, a compound described in JP-A-2011-12002.
  • Melamine functional organosilicon compounds have the formula: [Wherein, R 0 independently represents a hydrogen atom, or a hetero atom selected from an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom or a carbonyl carbon, and may be a monovalent hydrocarbon group which may have a substituent] And at least one of R 0 is a monovalent organic group having a silanol group or an alkoxysilyl group. ] It is preferable that it is a compound shown by these.
  • R 0 has the following structure (A).
  • A [Wherein, Y represents an oxygen atom, a sulfur atom, a hetero atom selected from a nitrogen atom, or a divalent hydrocarbon group which may have a carbonyl carbon, and which may have a substituent, R 3 is a hydrogen atom or an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 4 is an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, p is an integer of 1 to 3. ]
  • melamine functional organosilicon compounds are N, N, N-tris- (trimethoxysilylpropyl) melamine, N, N, N-tris- (triethoxysilylpropyl) melamine, N, N-bis- ( Trimethoxysilylpropyl) -N-phenylmelamine, N, N-bis- (trimethoxysilylpropyl) -N-phenylmelamine N, N-bis- (trimethoxysilylpropyl) -N- (polydimethylsiloxypropyl) melamine Etc.
  • the isocyanurate functional silicon compound is preferably an organosilicon compound having a melamine skeleton represented by formula (C).
  • Formula (C) [Wherein, Y represents an oxygen atom, a sulfur atom, a hetero atom selected from a nitrogen atom, or a divalent hydrocarbon group which may have a carbonyl carbon, and which may have a substituent, R 3 is a hydrogen atom or an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 4 is an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, p is an integer of 1 to 3.
  • Specific examples of isocyanurate functional silicon compounds are tris- (trimethoxysilylpropyl) isocyanurate, tris- (triethoxysilylpropyl) isocyanurate and the like.
  • the metal is a copper alloy and the resin is a polyester resin.
  • metals other than copper alloys and resins other than polyester resins can be used.
  • FIG. 1 (a) is a schematic cross-sectional view of a copper alloy article 3 according to Embodiment 1.
  • the copper alloy article 3 includes a copper alloy substrate 10, a polyester resin substrate 40, and a compound layer 20 disposed therebetween. The copper alloy substrate 10 and the polyester resin substrate 40 are bonded via the compound layer 20.
  • FIG. 1 (b) is a schematic cross-sectional view of a copper alloy article 3 in which two compound layers exist between the copper alloy substrate 10 and the polyester resin substrate 40.
  • the compound layer is composed of a first compound layer 20a and a second compound layer 20b.
  • the copper alloy substrate 10 is made of pure copper or various copper alloys, and any copper alloy used industrially can be used as the copper alloy.
  • copper foils such as electrolytic copper foils and rolled copper foils can be applied to the copper alloy substrate 10.
  • a rolled copper foil having high flexibility is suitable for the FPC.
  • the polyester resin substrate 40 is made of polyester resin.
  • the polyester resin is, for example, a polycondensate of polyvalent carboxylic acid (dicarboxylic acid) and polyalcohol (diol).
  • Polyethylene terephthalate (PET) polymethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, liquid crystal polymer (LCP) are preferred.
  • polyester resin substrate 40 for example, a polyester resin film, a polyester resin plate, or the like can be used.
  • the LCP film has a low dielectric constant and a low dielectric loss tangent in the material characteristics, application to an FPC has an advantage that the transmission loss of a high frequency signal line is particularly reduced.
  • the LCP film has a very low water absorption, it has good dimensional stability even under high humidity.
  • a copper alloy article using a rolled copper foil as the copper alloy substrate 10 and an LCP film as the polyester resin substrate will be described in detail.
  • the copper alloy article 3 using the copper alloy substrate 10 and the polyester-based resin substrate 40 of other forms can be configured and manufactured in the same manner.
  • the surface of the copper alloy substrate 10 is flat, for example, the surface roughness Ra is 0.1 ⁇ m or less Is preferred.
  • Surface roughness Ra, R Z is a contact type surface roughness meter, can be measured by a laser microscope.
  • the copper alloy be exposed on the surface of the copper alloy substrate 10. Therefore, a method of selecting a copper alloy substrate 10 suitable for any of the embodiments will be examined.
  • copper foils A to C three types of copper foils (copper foils A to C) that are commercially available are selected for the 18 ⁇ m thick copper foil most requested by FPC, and the surface layer is measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) The
  • Copper foil A was used for the existing FPC, but when XPS measurement was performed, zinc was detected. That is, it was found that the copper foil A was galvanized. As a copper foil suitable for Embodiment 2, since a thing without a plated layer is preferable, copper foil A was excluded.
  • the surface roughness Ra was measured by a laser microscope.
  • the copper foil B had a Ra of 0.05 ⁇ m, and the copper foil C had a Ra of 0.15 ⁇ m.
  • the wrinkle-like dent (oil spot) of the surface was confirmed by SEM observation, the copper foil B had less oil spots than the copper foil C. From these results, it was judged that the copper foil B had higher surface smoothness, and the copper foil B was used for the copper alloy substrate 10.
  • Copper Foil (Copper Alloy Base 10)
  • a commercially available copper foil is coated with an antirust agent.
  • an oxide layer may be formed on the surface of the copper foil over time.
  • the rust inhibitor and the oxide layer are removed from the surface of the copper foil, and It is desirable to expose the copper. For this purpose, it is necessary to carry out cleaning (acid cleaning) for removing the rust inhibitor and the oxide layer before using the copper foil. For this reason, copper foil B was used as a sample, and conditions of acid cleaning were examined.
  • a washing solution room temperature 15% sulfuric acid and 1% hydrochloric acid were used.
  • the sample was immersed in the washing solution for an immersion time of 0 minutes (not washed) for 1 minute, 5 minutes, then removed from the washing solution, sufficiently washed with ion-exchanged water, and dried.
  • the surface of the sample was then XPS analyzed to determine the wash level.
  • the cleaning level of the copper foil surface after acid cleaning was determined by whether or not the rust inhibitor remained on the surface.
  • the surface of the copper foil after cleaning is measured by XPS, and the determination is qualitatively performed based on the presence or absence of the peak of nitrogen (N) derived from the rust inhibitor (peak of nitrogen N1s orbital around binding energy 400 eV). went. When a peak attributable to nitrogen (N) could be confirmed in the XPS spectrum, it was regarded as “Yes”, and when no peak could be confirmed, it was regarded as “None”.
  • the measurement results are shown in Table 2.
  • the oxide layer can also be used as a determination standard of the cleaning level.
  • the oxide layer can be completely removed from the surface of the copper foil by acid cleaning, the copper on the surface of the copper foil reacts with oxygen in the atmosphere at the moment when the copper foil is taken out from the cleaning liquid and a trace amount of oxide It is generated.
  • XPS surface analysis by XPS, it is difficult to accurately determine the cleaning level because this trace amount of oxide is also detected.
  • the peak derived from the N1s orbit and the peak derived from the Cu 2p orbit are confirmed by XPS analysis of the surface of the copper foil peeled from the copper alloy article. It can be seen that acid cleaned copper foil was used. The absence of the antirust agent can be confirmed by the fact that the peak derived from the N 1s orbit is not detected.
  • the peak derived from the Cu 2p orbital is minute (for example, 1/10 or less of the peak intensity of the peak derived from Cu-O present in the vicinity of 935 eV, in particular, the peak intensity of 1/20 or less)
  • the presence of an oxide layer can be confirmed by the presence.
  • the compound layer 20 contains two types of compounds, a first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group, and a second compound which is an alkane type amine-based silane coupling agent. Although any of them can be used alone as a silane coupling agent, in the embodiment of the present invention, by using a bulky first compound and a linear second compound in combination, they can be used alone. It has been found that the bonding strength can be increased more than
  • the functional group containing nitrogen is effective in enhancing the bonding strength to the copper alloy substrate 10 because the chemical adsorption to copper is high.
  • the silanol group is effective in enhancing the bonding strength to the polyester resin substrate 40 because the chemical adsorption to the ester structure of the polyester resin is high. Therefore, the compound (first compound) having a nitrogen-containing functional group and a silanol group is suitable for bonding the copper alloy substrate 10 and the polyester resin substrate 40.
  • the present inventors in addition to the first compound as described above, the coexistence of a linear silane coupling agent (second compound) allows the copper alloy substrate 10 and the polyester resin substrate 40 to be It was found for the first time that the bond strength could be increased. The reason why such an effect can be obtained is not clear, but is considered to be due to the following mechanism.
  • the second compound which is an alkane type amine based silane coupling agent has a relatively low bulk structure (for example, a linear structure).
  • the first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group has a bulky structure as compared to the linear second compound. Therefore, in the situation where only the first compound is present, the first compounds are unlikely to be close to each other.
  • the second compound can intrude between the bulky first compounds, so that the density of the compounds in the compound layer 20 can be increased. Thereby, when the polyester resin substrate 40 and the copper alloy substrate 10 are bonded through the compound layer 20, the bonding strength can be enhanced. Therefore, compared with bonding only with the first compound or only with the second compound, the copper alloy substrate 10 and the polyester when the first compound portion and the second compound coexist and are bonded The bonding strength of the resin base body 40 can be improved.
  • the surface of the copper alloy substrate 10 and the polyester resin substrate 40 is not roughened or a metal oxide layer is not formed on the surface of the copper alloy substrate by using two types of compounds having different structures in combination.
  • the copper alloy substrate 10 and the polyester resin substrate 40 can be firmly bonded.
  • the “functional group containing nitrogen” that the first compound has has a 5-membered ring structure or more containing nitrogen.
  • the 5- or more-membered ring structure containing nitrogen can be, for example, a triazole or triazine structure. Since the structure of the first compound becomes particularly bulky if it has a cyclic structure of five or more membered rings, the first compounds are less likely to be in close proximity to each other, and thus the bonding strength is improved by mixing the second compounds. The effect is more pronounced.
  • the compound layer contains the first compound and the second compound can be confirmed by an analysis method such as XPS analysis.
  • an analysis method such as XPS analysis.
  • the peak belonging to the nitrogen atom bonded by a double bond the nitrogen atom of the primary amino group, within the range of binding energy where the N1s peak appears
  • peaks belonging to the nitrogen atom of the secondary amino group are distinguishable by the analysis spectrum of the XPS spectrum.
  • the nitrogen atom contained in the first compound and the nitrogen atom contained in the second compound are in different bonding states, the peaks of the XPS spectrum attributed to those nitrogen atoms can be identified. . This makes it possible to specify that the first compound and the second compound are contained in the compound layer.
  • the ET-coated copper foil did not show a peak indicating chemisorption between copper (Cu) and N atoms.
  • ET-coated LCP and PET do not produce a chemical shift of the peak that indicates chemisorption with epoxy groups. From these facts, it was shown that ET was not chemisorbed to any surface of copper foil, LCP or PET, but was only physically adsorbed.
  • the compound AST is a compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group (that is, the first compound), and the compound AST has one alkoxysilane group and two alkoxysilane groups in a triazine six-membered ring containing three nitrogen atoms. Have one amino group.
  • a peak showing a bond of Cu and N was confirmed when the Cu 2p orbital peak of copper was observed.
  • a peak showing bonding of C—O and C O appears at 286 to 288 eV of the C1s orbital peak, and both peaks are shifted from the peak position of the original film. From these results, it was shown that AST is chemisorbed to the triazine 6-membered ring and N of the amino group to copper, and the silanol group to the ester structure of LCP and PET.
  • the compound ImS is a compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group (that is, a first compound), and has a structure in which an imidazole 5-membered ring and one alkoxysilane group are connected.
  • the Cu 2p orbital peak of copper showed a peak indicating a bond of Cu and N, indicating that the imidazole group is chemisorbed to copper.
  • a Cu (zero-valent) peak was also present, which indicated that there was a portion where ImS did not exist on the copper surface. Since no peak of Cu (zero valence) was observed in AST, it is shown that AST is chemisorbed at a higher density on the copper surface than in ImS.
  • the peak showing bonding of 286 to 288 eV CO and COO is shifted from the peak position of the original film, which indicates that chemisorption is occurring.
  • AST such a peak of unreacted ester group was not observed, so it is judged that AST has higher chemical adsorption to the ester structure of LCP than ImS.
  • the compounds AAS and AS are alkane type amine based silane coupling agents (that is, second compounds) and are typical compounds which are widely applied to adhesion of copper and resin in the prior art.
  • copper foils coated with these compounds have a Cu (zero-valent) peak similar to ImS when looking at Cu 2p orbital peaks of copper, and there are parts where AAS and AS are not adsorbed on the copper surface. It was shown to be. That is, so far, in many documents, the silanol group has been said to be chemically adsorbed to the surface of copper, but on sufficiently acid-cleaned copper surfaces, unlike the documents, the chemical adsorption of these compounds is It became clear to decline.
  • the substituent of the nitrogen-containing cyclic compound may be, in addition to the amino group of AST, a ureido group, an isocyanate group or the like.
  • FIG. 2 shows the N1s peak of the XPS spectrum of the ImS film, which is separated into two spectra by analysis software of the XPS spectrum.
  • the second peak appearing at the position of 398.99 eV of binding energy is attributed to the amino type nitrogen atom (labeled with ">N-" in FIG. 2) contained in the imidazole 5-membered ring.
  • the intensity of the second peak is approximately the same as the intensity of the first peak.
  • FIG. 3 shows the N1s peak of the XPS spectrum of the AAS film, which is separated into three spectra by analysis software.
  • the peak appearing at the position of 39.998 eV of binding energy is attributed to the nitrogen atom of the primary amino group (labeled with “—NH 2 ” in FIG. 3).
  • the peak appearing at the binding energy of 399.12 eV is attributed to the nitrogen atom of the secondary amino group (labeled with “—NH” in FIG. 3).
  • FIG. 4 shows the N1s peak of the XPS spectrum of the film of the compound containing ImS and AAS, which is separated into two spectra by the analysis software.
  • the second peak appearing at the binding energy of 399.44 eV is the peak belonging to the amino type nitrogen atom (labeled with ">N-" in FIG.
  • the intensity of the second peak is about 2.5 times that of the first peak.
  • the intensity of the second peak with respect to the first peak is significantly higher, and therefore, in addition to ImS, a compound containing an amino group (AAS in this example) is included. It can be seen that
  • a solution containing a first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group and a second compound which is an alkane type amine-based silane coupling agent is brought into contact with the surface of the polyester resin substrate 40.
  • the solution can be brought into contact with the surface of the polyester resin substrate 40 by a known method such as coating or spraying.
  • the compound layer 20 can be formed on the surface of the polyester resin substrate 40 (FIG. 5A). Thereby, the polyester resin member 47 including the polyester resin substrate 40 and the compound layer 20 is obtained.
  • the first solution containing the first compound and the second solution containing the second compound may be separately prepared. Allowing the first compound and the second compound to be mixed and adsorbed on the surface of the polyester resin substrate 40 by sequentially contacting the surface of the polyester resin substrate 40 with the first solution and the second solution. it can. Note that the second solution may be contacted after contacting the first solution, or the second solution may be contacted after contacting the second solution.
  • the nitrogen-containing functional group preferably has a nitrogen-containing five- or more-membered cyclic structure.
  • the 5- or more-membered cyclic structure is a triazole or triazine structure.
  • Specific examples of the compound include AST, ImS, an AST analogue compound in which a part of functional groups of AST described in Table 5 is substituted with another functional group, an imidazole silane coupling agent, and the like.
  • Examples of the AST similar compounds include a compound having a triethoxy group of AST as a trimethoxy group, an amino substituent of a 4,6-di (2-aminoethyl) amino group of AST, and an N-2- (aminoethyl)- 3-aminopropyl group, 3-aminopropyl group, N- (1,3-dimethyl-methylidene) propylamino group, N-phenyl-3-aminopropyl group, N- (vinylbenzyl) -2-aminoethyl-3 And -aminopropyl group or a compound having a 3-ureidopropyl group.
  • the imidazole silane coupling agent includes, for example, tris- (trimethoxysilylpropyl) isocyanurate, 1-imidazolyl group, 3-imidazolyl group, and any one of 4-imidazolyl group, trimethoxy group, triethoxy group, etc. Those having both a trialkoxysilyl group are mentioned.
  • alkane type amine silane coupling agent a linear alkane type amine silane coupling agent is preferable.
  • specific compounds include N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane And 3-aminopropyltriethoxysilane.
  • ⁇ 1-2. Cleaning of copper alloy substrate 10> The surface of the copper alloy substrate 10 is washed with an aqueous acid solution. Thereby, the oxide layer and antirust agent which exist on the surface of copper alloy base 10 can be removed.
  • an aqueous acid solution for example, an aqueous solution of an acid solution such as sulfuric acid, hydrochloric acid, a mixed solution of sulfuric acid and chromic acid, a mixed solution of sulfuric acid and hydrochloric acid, or a mixed solution of sulfuric acid and nitric acid can be used.
  • an aqueous solution of sulfuric acid or an aqueous solution of hydrochloric acid is preferred.
  • the cleaning can be performed by immersing the copper alloy substrate 10 in an aqueous acid solution for a predetermined time.
  • the immersion time may be in a range that can remove the surface oxide layer and the rust inhibitor and does not significantly corrode the copper alloy substrate 10.
  • immersion may be for 30 seconds to 10 minutes (eg, 1 minute).
  • sulfuric acid it may be immersed for 1 to 20 minutes (for example, 5 minutes).
  • the compound layer 20 may be formed on the surface of the copper alloy substrate 10.
  • a modification is demonstrated, referring FIG. 6 (a), (b).
  • Step 1-1 Formation of chemical layer 20> A solution containing a compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group is brought into contact with the surface of the cleaned copper alloy substrate 10. Thereafter, heat treatment is performed to form the compound layer 20 on the surface of the copper alloy substrate 10 (FIG. 6A). Thereby, the copper alloy member 15 including the copper alloy substrate 10 and the compound layer 20 is obtained.
  • the details of the compound layer 20 are described in Step 1-1. Is the same as
  • Step 1-2 of Embodiment 1 The surface of the copper alloy substrate 10 is washed with an aqueous acid solution to remove the oxide layer and the anticorrosion agent present on the surface of the copper alloy substrate 10 by the same process as in the above.
  • a polyester resin member 47 (FIG. 5A) including the compound layer 20 and a copper alloy member 15 (FIG. 6A) including the compound layer 20 are prepared, and the compound layers 20 are brought into contact with each other.
  • a copper alloy article 3 as shown in FIG. 1 can also be obtained.
  • the compound layer of the polyester resin member 47 is formed from a first solution containing a first compound having a functional group containing nitrogen and a silanol group, and the compound layer of the copper alloy member 15 is formed by an alkane type amine silane cup You may form from the 2nd solution containing the 2nd compound which is a ring agent.
  • the compound layer of the polyester resin member 47 and the compound layer of the copper alloy member 15 are brought into contact at the time of bonding, the first compound contained in one compound layer and the second compound contained in the other compound layer
  • the compound layer 20 including the first compound and the second compound can be formed when both of the compounds are chemically adsorbed together.
  • Copper foil B (manufactured by UACJ, thickness 18 ⁇ m) was washed with 1% hydrochloric acid for 1 minute, thoroughly washed with ion exchange water, and dried. Thereafter, eight test pieces (copper foil pieces) obtained by cutting the copper foil B into a square of 150 mm on each side were also prepared. Then, on both sides of the copper foil test piece, any of the above-described four types of compound aqueous solutions were applied using a JSP dip coater. In addition, 1 type of compound aqueous solution was apply
  • the compound aqueous solution was apply
  • a double-sided copper-clad laminate was similarly produced using a test piece in which the compound aqueous solution was not applied to either LCP film or copper foil.
  • a test piece is cut out of a double-sided copper-clad laminate into strips, and the entire surface of the back copper foil is removed by etching in accordance with JIS C 6471 section 8.1 “Peeling strength of copper foil”, and the width of the test surface is measured.
  • a 10 mm pattern was left by etching to make a peel test piece. Fix the LCP film side of the back of the peel test specimen to the reinforcing plate with double-sided tape, peel off the copper foil in the 180 ° direction at a peel speed of 50 mm / min using Shimadzu Autograph AGS-5kNX The peel strength was measured three at each condition. The minimum and maximum values were read from the peel test chart. The results are shown in Table 6.
  • the LCP film and the copper foil were not joined and peeled at the interface between the copper foil and the LCP film.
  • the minimum value and the maximum value of the peel strength were 0.16 kN / m and 0.20 kN / m, respectively.
  • Example 1 Comparative Example 1 and Comparative Example 2 It investigated about the effect at the time of carrying out complex addition of the compound (1st compound) which has a cyclic molecular structure containing a nitrogen atom, and an alkane type amine type silane coupling agent (2nd compound).
  • Example 1 A 50 ⁇ m thick LCP film CT-Z (manufactured by Kuraray) was cut into a square of 150 mm on each side to prepare a test piece (LCP film piece). Four LCP film pieces were prepared. On both sides of the LCP film piece, any of the compound aqueous solutions containing the compounds of Table 7 was applied using a JSP dip coater. Specifically, in Example 1, a compound aqueous solution was formed using a mixed aqueous solution containing 0.1% by weight of ImS and 1% by weight of AAS. In Comparative Example 1, an aqueous solution containing 0.1% by weight of ImS was used, and in Comparative Example 2, an aqueous solution containing 0.1% by weight of AAS was used.
  • Example 1 In comparison with the maximum value of peel strength, Example 1 was about 1.55 times (0.68 / 0.44) of Comparative Example 1 and about 1.84 times (0.68 / 0.37) of Comparative Example 2. That is, it was found that by mixing the compound ImS and the compound AAS as in Example 1, an improvement of 1.5 times or more in peel strength can be realized as compared with the case where each of them is used alone. Note that by comparing the maximum values, it can be known how much the maximum value of the bonding strength that can be realized by the compound layer as in Example 1 can be improved.
  • Example 2 and Comparative Example 3 In Example 2, a test piece ("a double-sided copper-clad laminate in which LCP film pieces and copper foil pieces are laminated") is produced in the same manner as in Example 1 using a compound aqueous solution containing the compounds of Table 8 A peel test was performed. Specifically, in Example 2, a compound aqueous solution was formed using a mixed aqueous solution containing 0.1% by weight of AST and 1% by weight of AAS. In Comparative Example 3, an aqueous solution containing 0.1% by weight of AST was used. The results of the peel test are shown in Table 8.
  • Example 2 In comparison with the maximum value of peel strength, Example 2 was about 2.08 times (0.77 / 0.37) of Comparative Example 2 and about 1.13 times (0.77 / 0.68) of Comparative Example 3. That is, it was found that by mixing the compound AST and the compound AAS as in Example 2, an improvement of 1.13 times or more in peel strength can be realized as compared with the case where each of them is used alone. Although the bond strength with single use of AST is sufficiently high among conventional silane coupling agents, it can be further improved according to embodiments of the present invention.
  • the first compounds having a cyclic molecular structure containing a nitrogen atom (for example, the compounds ImS and AST), due to the large molecular structure, will generate intermolecular gaps when chemisorbed.
  • a low molecular weight, chain-structured second compound e.g., compound AAS
  • the chemical adsorption density when the first compound and the second compound are totaled can be increased, and as a result, it is considered that the bonding strength between the LCP film and the copper foil can be improved.
  • Example 3 to 7 and Comparative Examples 4 to 5 [Examples 3 to 7 and Comparative Examples 4 to 5] In Examples 3 to 7, (A) peel test, (B) XPS analysis and (C) FT-IR test were performed.
  • the test piece (double-sided copper-clad laminate) used in the peel test was formed in the same manner as in Example 1. The details of the composite addition and the measurement results of the peel strength are shown in Table 9.
  • Example 7 The minimum value and the maximum value of the peel strength in Example 7 were 0.55 kN / m and 0.61 kN / m, respectively, which were lower than in Comparative Example 4, but Comparative Example 5 (using an aqueous solution containing only AAS) It became a value higher than the tearing-off strength (a minimum value is 0.42 kN / m, a maximum value is 0.47 kN / m).
  • the molar ratio of the first compound (AST) to the second compound (AAS) is preferably 1: 1 to 1:10 (Examples 4 to 6)
  • the maximum value of the tensile strength is the conventional value. It becomes 0.70 kN / m or more which could not be achieved with the compound, and extremely strong bond strength can be achieved.
  • the Cu-N bonding peak indicates that the triazine ring and the amino group (both from AST) in the compound layer are chemically adsorbed on the copper foil surface.
  • the Cu—O bond peak indicates that the silanol group (derived from AST) in the compound layer is chemisorbed on the copper foil surface.
  • Cu (0 valence) peak shows that the copper foil surface which is not chemisorbing the compound exists.
  • FIG. 7 is an XPS spectrum of a copper foil piece having a compound layer formed by the AST aqueous solution (see Table 9) used in Comparative Example 4.
  • a detailed analysis of the Cu 2p orbital peak revealed a slightly smaller Cu—O bond peak in addition to the main Cu—N bond peak (Table 5).
  • the Cu (zero valence) peak was not observed behind the noise.
  • the silanol group shown by the Cu—O bond peak is a functional group that contributes to the chemisorption with the ester structure contained in LCP, PET and the like.
  • the proportion of silanol groups that is, silanol groups consumed chemically adsorbed on the copper foil surface be small. Conceivable. That is, it is preferable that no Cu—O bond peak is observed (or the peak is as small as possible) in the XPS spectrum.
  • FIG. 8 is an XPS spectrum of a copper foil piece having a compound layer formed by the AAS aqueous solution (see Table 9) used in Comparative Example 5.
  • Table 9 used in Comparative Example 5.
  • Detailed analysis of the Cu 2p orbital peaks in the XPS spectrum of FIG. 8 reveals that, in addition to the Cu—N bond peak and the slightly smaller Cu—O bond peak, Cu (as in the XPS spectrum (AST coating) of FIG. Zero value peak was also observed.
  • FIGS. 9 to 11 show XPS spectra of copper foil pieces having a compound layer formed by the mixed aqueous solution of AST and AAS used in Examples 3 to 5 (see Table 9).
  • the molar ratio of AST to AAS in the mixed aqueous solution used is 1: 0.5
  • the molar ratio is 1: 1
  • the molar ratio is 1: 2.
  • a main Cu—N bond peak, a Cu—O bond peak and a Cu (zero valence) peak were observed.
  • FIGS. 9 to 11 show XPS spectra of copper foil pieces having a compound layer formed by the mixed aqueous solution of AST and AAS used in Examples 3 to 5 (see Table 9).
  • the molar ratio of AST to AAS in the mixed aqueous solution used is 1: 0.5
  • the molar ratio is 1: 1
  • the molar ratio is 1: 2.
  • the peak intensities of the Cu—O bond peak and the Cu (zero valence) peak are almost the same.
  • the peak intensity of the Cu (zero-valent) peak is larger than that of the Cu—O bond peak.
  • the peak height of the Cu (zero-valent) peak is slightly lower than that of the Cu—O bond peak.
  • the peak intensities of the Cu (zero-valent) peak and the Cu-O bond peak are changed, and the state of chemical adsorption of the compound on the copper foil surface was found to change.
  • FIG. 12 is an XPS spectrum of a copper foil piece in which a compound layer was formed by the mixed aqueous solution of AST and AAS used in Example 6 (see Table 9).
  • the molar ratio of AST to AAS in the mixed aqueous solution used is 1:10.
  • the peak intensities of Cu—O and Cu (0 valence) are significantly lower than the Cu—N bond peak, and the Cu (0 valence) peak almost disappears. From the fact that the Cu (zero-valent) peak has almost disappeared, it is judged that the compound layer on the copper foil surface has almost completely covered the copper surface.
  • the effect of mixing AST and AAS can not be obtained.
  • the ratio of AAS in the mixed aqueous solution is too high (the molar ratio of AST to AAS is 1:15), the peel strength is significantly reduced.
  • the effect of AAS is considered to be the main.
  • FT-IR analysis is performed by Attenuated Total Reflection (ATR) method using Fourier Transform Infrared Spectrophotometer FT / IR 680 Plus manufactured by JASCO Corporation with multiple total internal reflection measurement instrument ATR 500 / M. Did.
  • the multiple total internal reflection measurement apparatus used Ge prism, and measured it at an incident angle of 45 ° and five reflections.
  • the FT-IR chart of each LPC test piece is shown in FIGS.
  • FIG. 13 is an FT-IR chart of an LPC test piece prepared from the copper-clad laminate of Comparative Example 4.
  • FIG. 15 is an FT-IR chart of an LPC test piece prepared from the copper-clad laminate of Example 6.
  • the FT-IR chart of FIG. 15 is significantly different from FIGS. 13 and 14.
  • the peaks of the CN group of the triazine ring of 3295 cm -1 AST and the peaks of the CH 2 groups of 2966 cm -1 and 2926 cm -1 are stronger than FIGS. 13 and 14.
  • a peak of Si—OH group was detected at 920 cm ⁇ 1 .
  • Example 6 by using a mixed aqueous solution of AST and AAS, sufficient bonds (high density bonds) were formed between the compound and the ester structure of the LCP film. Therefore, when the copper foil was wet etched, the compound was not removed. That is, the LPC test piece was covered with the compound layer.
  • the peak of C O group of the ester group of the LCP film of 1735 cm ⁇ 1 decreased.
  • a peak of C N group of a triazine ring of 1715 cm ⁇ 1 AST clearly appeared (this peak is not appeared in Comparative Example 4 (FIG. 13) using AST). Furthermore, in comparison with the FT-IR charts of FIGS.
  • the copper metal substrate and the polyester resin member were able to be firmly joined by compoundally adding the alkane type amine based silane coupling agent to the compound having a cyclic molecular structure containing nitrogen atoms. .
  • the metal substrate contains the first compound and the first compound. It is considered that the nitrogen-containing structure of the second compound is chemisorbed in a large amount, and the resin substrate is chemisorbed in a large amount of a structure of Si—OH containing no nitrogen. That is, in the member in which the first compound layer is formed on the metal substrate, a large amount of nitrogen-containing structure is chemisorbed on the metal substrate, and a large amount of Si-OH structure exists on the surface of the first compound layer of the member. Be understood.
  • the first compound layer contains a Si-OH functional group having excellent chemical adsorption to the resin substrate, Applying a compound having a structure in which another Si-OH functional group on the resin substrate surface forms a chemical bond with the Si-OH group which is abundantly present in the first compound layer on the metal member surface, metal substrate and resin substrate
  • a second compound layer comprising a third compound which is a silane compound having two or more alkoxysilyl groups or silanol groups in addition to the first compound layer comprising the first compound and the second compound between It is thought that the bonding strength can be further improved by intercalation, and the present invention has been made.
  • a polyimide film applied to a substrate for a flexible printed wiring board in Embodiment 2 of the present invention one produced by a conventionally known method can be used. That is, a polyamic acid obtained from the reaction of tetracarboxylic acid dianhydride and an aromatic diamine can be used as a film, and a film obtained by thermally or chemically imidizing the film can be used.
  • the thickness and surface roughness of the film are not particularly limited, but it is preferable that the thickness is 10 to 100 ⁇ m and Rz is in the range of less than 200 nm.
  • the thickness of the film is less than 10 ⁇ m, there is a concern about reliability such as insulation when producing a microcircuit, and if it exceeds 100 ⁇ m, there is a concern that the moisture absorption rate and dimensional stability of the film may be reduced. If the surface roughness of the film exceeds 200 nm in Rz, sufficient adhesion may not be obtained in metal bonding.
  • the moisture absorption rate and dimensional stability of the film can be appropriately selected depending on the application, but the moisture absorption rate is 1.0 wt% (23 ° C / 50% RH) or less and 30 ppm (23 ° C, 0 to 70% RH) or less It is preferable that it is a dimensional stability rate. Both are for maintaining the stability in the circuit formation process.
  • surface treatment such as corona discharge treatment, low pressure plasma treatment, atmospheric pressure plasma treatment, flame treatment, ion bombardment treatment to at least one surface as pretreatment.
  • corona discharge treatment is advantageous in cost.
  • These surface treatments remove contamination of the polyimide film surface and uniformly form active functional groups on the surface. It is preferable that the wettability of the polyimide film after surface treatment is 73 dyne / cm or more.
  • a prepreg applied to a substrate for a printed wiring board is a sheet or mat of an inorganic fiber of glass, an inorganic fiber of polyimide, polyester, an organic fiber such as polyester, tetrafluoroethylene, or a mixture thereof and a varnish of an insulating resin composition impregnated therein. Or it is coated and is in a semi-cured state (B-stage state).
  • the thickness of the prepreg layer varies depending on the application, but a thickness of 0.1 to 5 mm is preferable.
  • a resin used for the insulating resin composition a known insulating resin used as an insulating material of a printed wiring board can be used.
  • thermosetting resins are used as a base because of properties such as heat resistance and chemical resistance, and epoxy resins, phenol resins, cyanate resins, maleimide resins, isocyanate resins, benzocyclobutene resins, vinyl resins, etc. Can be exemplified, but not limited thereto.
  • the thermosetting resin may be of one type or a mixture of two or more types.
  • Thermosetting resins include those obtained by blending thermoplastic resins in consideration of the need for dielectric properties, impact resistance, processability, and the like.
  • a thermoplastic resin a fluorine resin, polyphenylene ether resin, modified polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide resin, polycarbonate resin, polyether imide resin, polyether ether ketone resin, polyarylate resin, polyamide resin, polyamide imide resin, polybutadiene resin, etc.
  • the thermoplastic resin may be one type or a mixture of two or more types.
  • An inorganic filler may be mixed with the insulating resin composition.
  • examples of the inorganic filler include alumina, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, clay, talc, antimony trioxide, antimony pentoxide, zinc oxide, fused silica, glass powder, quartz powder, shirasu balloon and the like. These inorganic fillers may be used alone or in combination of two or more.
  • the insulating resin composition may contain additives such as a flame retardant, a curing agent, a curing accelerator, a thermoplastic resin particle, a coloring agent, an ultraviolet light impermeable agent, an antioxidant, a reducing agent, and a filler.
  • additives such as a flame retardant, a curing agent, a curing accelerator, a thermoplastic resin particle, a coloring agent, an ultraviolet light impermeable agent, an antioxidant, a reducing agent, and a filler.
  • Other resins that can be applied to the embodiment of the present invention are polyamide resins and polyester resins, and any form and shape may be used, such as a film material, a plate material, a rod material, a pipe material, and a molding material.
  • polyamide-based (nylon) resins include nylon 4, nylon 6, nylon 11, nylon 12, nylon 46, nylon 66, nylon 610, nylon MXD 6 (polycondensate of metaxylylenediamine and adipic acid), etc.
  • a polymer, an inorganic filler, glass fiber or carbon fiber may be added, or a blend with another polymer may be used.
  • polyester resins include polyethylene terephthalate, polymethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, liquid crystal polymers, etc., copolymers thereof, inorganic fillers, glass fibers and carbon fibers, and others It may be a blend with a polymer.
  • the metals that can be used in the embodiments of the present invention are copper and aluminum.
  • a copper material pure copper, brass, bronze, white copper, nickel white, cupronickel, beryllium copper etc. can be used.
  • the copper foil may be a rolled copper foil or an electrolytic copper foil.
  • an aluminum material any of 1000 series, 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series and 8000 series can be used.
  • As the aluminum foil 1N39, 1085, 1N90, 1N99, 3003, 3004, 8079, 8021, etc. can be used.
  • the metal used in the embodiment of the present invention may be one that has been subjected to surface roughening treatment by oxidation treatment, reduction treatment, etching or the like, but in particular, it is preferable not to carry out such surface roughening treatment.
  • Rz is preferably 1.5 ⁇ m or less, more preferably 1.0 ⁇ m or less.
  • the thickness of the metal is not particularly limited, but in the case of a metal foil, the thickness is preferably 300 ⁇ m or less in practice.
  • At least the side of the metal in contact with the resin layer may be surface-treated, for example, with either antirust treatment or chromate treatment, or a combination of both.
  • the type of surface treatment to be applied can be appropriately selected according to the resin.
  • a solution containing a first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group and a second compound which is an alkane type amine based silane coupling agent is brought into contact with the surface of the metal substrate 10. Thereafter, heat treatment is performed to form the first compound layer 20a.
  • a solution containing a third compound, which is a silane compound having two or more alkoxysilyl groups or silanol groups is brought into contact, and then heat treatment is performed to form a second compound layer 20b.
  • the solution can be brought into contact with the surface of the metal substrate 10 by a known method such as coating or spraying. Thereby, the metal member 15 which contains the compound layer 20a alone or both of the compound layers 20a and 20b on the surface of the metal base 10 is obtained. (FIG. 16 (a)).
  • the surface of the resin substrate 40 contains a first compound having a nitrogen-containing functional group forming a first compound layer and a silanol group, and a second compound which is an alkane type amine based silane coupling agent.
  • a solution or a solution containing a third compound which is a silane compound having two or more alkoxysilyl groups or silanol groups forming the second compound layer is brought into contact.
  • the solution can be brought into contact with the surface of the resin substrate 40 by a known method such as coating or spraying.
  • heat treatment is performed to form the compound layer 20b of either the first compound layer or the second compound layer on the surface of the resin substrate 40 (FIG. 17A).
  • the resin member 47 including the resin base 40 and the compound layer 20 b is obtained.
  • the resin base 40 is brought into contact with the compound layer 20 a and / or the compound layer 20 b formed on the metal base 10 of the metal member 15 and pressed to form a resin base 40. And the metal member 15 can be joined to obtain a metal article 3 as shown in FIG.
  • the compound layer 20b of either the first compound layer or the second compound layer on the surface of the resin base 40 of the resin member 47 and the metal base of the metal member 15 By bringing the compound layer 20a formed in 10 into contact with the compound layer of the compound layer 20a and pressing, the resin member 47 and the metal member 15 can be bonded to obtain the metal article 3 as shown in FIG.
  • test piece (LCP film piece) was prepared by cutting a 50 ⁇ m thick LCP film CT-Z (made by Kuraray) into a square of 150 mm on each side.
  • Polymer type multifunctional silane coupling agent product name: X-12-972F, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • 0.05 which forms a second compound layer on both sides of a test piece of LCP film using a dip coater made by JSP % Aqueous solution, melamine functional organosilicon compound (N, N, N-tris- (triethoxysilylpropyl) melamine, 0.03% ethanol solution), isocyanurate functional silicon compound (tris- (trimethoxysilylpropyl) isocyanurate, It applied either of product name KBM-9659, 0.02% isopropanol IPA solution).
  • a test piece is cut out of a double-sided copper-clad laminate into strips, and the entire surface of the back copper foil is removed by etching in accordance with JIS C 6471 section 8.1 “Peeling strength of copper foil”, and the width of the test surface is measured.
  • a 10 mm pattern was left by etching to make a peel test piece. Fix the LCP film side of the back of the peeling test piece to the reinforcing plate with double-sided tape, peel off the copper foil in the 90 ° direction at a peeling speed of 50 mm / min using Shimadzu autograph AGS-5kNX The peel strength was measured three at each condition. The minimum and maximum values were read from the peel test chart. The results are shown in Table 10.
  • the number of alkoxysilyl groups or silanol groups per molecule of the compound used in the examples is a large number in the polymeric polyfunctional silane coupling agent X-12-972F, and the melamine functional organosilicon compound N, N, N-tris- There are three for (triethoxysilylpropyl) melamine and three for the isocyanurate functional silicon compound KBM-9659.
  • the second compound layer is a polymer Type multifunctional silane coupling agents, the minimum value 0.68 / maximum value 0.72 kN / m and almost the same, the minimum value 0.75 / maximum value 0.82 kN / m of a melamine functional organosilicon compound and the minimum value of an isocyanurate functional silicon compound
  • the 0.78 / maximum value of 1.24 kN / m both showed high peel strength as compared to the AST and AAS mixed solutions. It was shown that by forming a silane compound layer having two or more alkoxysilyl groups or silanol groups on a polyester resin, it is possible to improve the bonding strength.
  • the peel strength improvement effects of compounds having three different structures were compared for silane compounds having two or more silanol groups in the polyester resin test, but among them, the first among them was The compound which obtained the result close to the peel strength improvement effect of the 1st compound layer which consists of a compound (AST) and the 2nd compound (AAS) is a polymer type polyfunctionality functional silane coupling agent, and is a compound of other kinds Although the effect was relatively small compared with this, a polymer type polyfunctional silane coupling agent was selected in this example because a compound having another structure is considered to be effective as long as the effect can be exhibited by this compound.
  • a polyimide film (product name: Kapton 200EN, made by Toray DuPont) with a thickness of 50 ⁇ m, nylon film (product name: Emblem ON, made by Unitika), epoxy prepreg (product name: epoxy resin impregnated tape, made by Teraoka Seisakusho) is used.
  • a test piece cut into a square of 150 mm on a side was prepared.
  • polymer type polyfunctional silane coupling agent product name X-12
  • test piece of the film 972 F manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • 0.1% normal propanol solution was applied. The compound solution was not applied to the surface of the prepreg.
  • Aluminum foil (made by Toyo Aluminum Co., Ltd., thickness 50 ⁇ m) is cut into squares of 150 mm on each side, immersed in a 3% aqueous solution (60 ° C) of degreasing solution (product name GC26M, manufactured by Million Chemical), washed with water, washed and dried The test piece was prepared. Then, using a JSP dip coater, a compound aqueous solution in which the first compound (AST) and the second compound (AAS) were mixed in the same manner as copper foil was applied to both surfaces of the test piece.
  • a compound aqueous solution in which the first compound (AST) and the second compound (AAS) were mixed in the same manner as copper foil was applied to both surfaces of the test piece.
  • the film pieces and the copper foil pieces coated with the respective compound solutions were heat-treated at 100 ° C. for 5 minutes. Thereby, the compound layer was formed on both sides of the film piece except the prepreg and both sides of the copper foil piece.
  • Example 14 The copper foil of Example 14 is coated with a mixed aqueous solution of the first compound (AST) and the second compound (AAS) and heat treated as described above, and then the polymer type polyfunctional silane coupling agent (product Name X-12-972F, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 0.2% normal propanol solution was applied, and heat treated at 100 ° C. for 5 minutes.
  • the polymer type polyfunctional silane coupling agent product Name X-12-972F, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • test piece which does not apply
  • the first compound (AST) and the second compound (Example 12) of Example 11 were further improved as compared with the case of the mixed compound of AAS) alone, and the minimum value was 0.60 kN / m / the maximum value was 0.70 kN / m.
  • the peel strength showed a very low numerical value of 0.10 kN / m / 0.13 kN / m at minimum and 0.13 kN / m at maximum.
  • a printed wiring board in which a copper foil is laminated on a prepreg can obtain sufficient peel strength if the surface of the copper foil is roughened so that the copper foil having a roughened surface is used. In this test, it is thought that only such low peel strength was obtained because a rolled copper foil with a smooth surface was used.
  • Example 13 shows a case where a mixed compound of a first compound (AST) and a second compound (AAS) is applied to the surface of a copper foil.
  • AST first compound
  • AAS second compound
  • the effect of improving the peel strength was observed, and the minimum value was 0.40 kN / m and the maximum value was 0.43 kN / m.
  • a mixed compound of a first compound (AST) and a second compound (AAS) is applied to the surface of a copper foil on the surface of a copper foil to form a first compound layer, and a polymer type polyfunctional group is further formed.
  • coated and the 2nd compound layer was formed was shown.
  • the peel strength at this time is the minimum value 0.51 kN / m / maximum value 0.55 kN / m, and the first compound (AST) and the second compound (AAS) on the copper foil surface of Example 13
  • the strength was improved although the difference was smaller than when only the mixed compound of
  • the test piece after the peel test of this Example 14 is observed, it is judged that the measured peel strength is close to the limit value of this prepreg because adhesion of the epoxy resin was observed on the copper foil surface. . Therefore, although it is possible to form two types of compound layers on the surface of metal and resin as in the case of the metal and the polyimide film shown above, two types of compounds are coated in this way to form a compound layer. It has also been shown that it is effective.
  • Example 15 it investigated about the case of aluminum as metal and nylon resin as resin. Although the peeling strength measurement result when not forming a compound layer in any of metal and resin was shown in the comparative example 8, it did not join at all.
  • Example 15 when the mixed compound layer of the first compound (AST) and the second compound (AAS) is formed only on the aluminum foil, the maximum value and the minimum value of the peel strength are respectively 0.75 kN / m. And 1.45 kN / m, and the effectiveness of the first compound layer of the first compound (AST) and the second compound (AAS) was also confirmed in this case. Furthermore, the peeling strength in the case of forming the 2nd compound layer which consists of a polymer type polyfunctional group silane coupling on the nylon film surface was shown in Example 16.
  • first compound layer composed of the first compound (AST) and the second compound (AAS) at the bonding interface between the two is effective for improving peel strength.
  • the adhesion between metal and resin is further enhanced by adding a second compound layer consisting of a silane compound having two or more alkoxysilyl groups or silanol groups to the metal and resin, and the peel strength is further improved. It has been confirmed to improve more and more.
  • the compound layer is A first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group
  • a metal article characterized by being a compound layer (first compound layer) containing a second compound which is an alkane type amine based silane coupling agent.
  • Aspect 2 The metal article according to Aspect 1, further comprising a second compound layer containing a third compound which is a silane compound having two or more alkoxysilyl groups or silanol groups.
  • the resin of the resin base is a thermoplastic resin or a thermosetting resin
  • the thermoplastic resin is selected from polyester resins, polyimide resins, polyamide resins, ABS resins, polycarbonate resins, polyolefin resins, polyolefin resins, polystyrene resins, vinyl chloride resins, acrylic resins, and blends or compounds with other polymers containing these resins
  • At least one of The thermosetting resin is at least one selected from a blend or compound with an epoxy resin, a phenol resin, a cyanate resin, a maleimide resin, an isocyanate resin, a benzocyclobutene resin, and other polymers containing these resins
  • the metal article according to any one of to 3.
  • the first compound has the formula: R N (X 1 ) m (X 2 ) n [Wherein, R N is a nitrogen heterocycle which is a 5- or 6-membered ring, X 1 is the same or different and is a monovalent organic group having a silanol group or an alkoxysilyl group, X 2 is the same or different and is a monovalent organic group having no silicon atom, m is a number of 1 to 3, n is a number of 1 to 3, and the sum of m and n is the number of carbon atoms of the nitrogen heterocycle. ]
  • the second compound is of the formula: R 11 -X 11 [Wherein, R 11 represents a monovalent organic group which may have a substituent, X 11 is a monovalent organic group having a silanol group or an alkoxysilyl group. ] 7.
  • R 11 represents a monovalent organic group which may have a substituent
  • X 11 is a monovalent organic group having a silanol group or an alkoxysilyl group.
  • Embodiments 1 to 8 in which the amount of the first compound and the second compound is 1: 0.2 to 1:50 in molar ratio, or 1: 0.2 to 0.1: 8 in weight ratio The metal article according to any one of the above.
  • the amount of the first compound and the second compound is 1:16 to 0.1: 45 in weight percent ratio, and the amount of the third compound is 100 parts by weight in total of the first compound and the second compound.
  • a method for producing a metal article comprising a metal substrate, a resin substrate, and a compound layer for bonding the metal substrate and the resin substrate, Form a compound layer containing a first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group, and a second compound which is an alkane type amine based silane coupling agent, between a metal substrate and a resin substrate.
  • a method for producing a metal article comprising a metal substrate, a resin substrate, and a compound layer for bonding the metal substrate and the resin substrate, A first compound layer comprising a first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group, and a second compound comprising an alkane type amine based silane coupling agent, and a silane having two or more alkoxysilyl groups or silanol groups
  • a method for producing a metal article according to aspect 2 wherein a second compound layer containing a third compound which is a compound is formed between the metal substrate and the resin substrate.
  • a resin member having a compound layer is brought into contact by heating a solution containing a nitrogen-containing functional group and a compound having a silanol group and an alkane type amine based silane coupling agent on the surface of the resin substrate and heating the solution.
  • the process of obtaining The manufacturing method as described in aspect 13 or 14 including the process of joining the said metal base
  • a metal member comprising a metal substrate and a compound layer provided on the surface of the metal substrate, A metal member characterized in that the compound layer contains a first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group, and a second compound which is an alkane type amine based silane coupling agent.
  • a metal member comprising a metal substrate and a compound layer provided on the surface of the metal substrate, A first compound layer comprising a first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group, and a second compound which is an alkane type amine based silane coupling agent, an alkoxysilyl group or a silanol And a second compound layer containing a third compound containing a silane compound having two or more groups.
  • a method for producing a metal member comprising a metal substrate and a compound layer provided on the surface of the substrate, The step of washing the substrate with an aqueous acid solution, and heating after a solution containing a nitrogen-containing functional group and a compound having a silanol group and an alkane type amine based silane coupling agent is brought into contact with the surface of the metal substrate.
  • Forming a first compound layer contacting a solution containing a silane compound having two or more alkoxysilyl groups or silanol groups, and heating to form a second compound layer in an overlapping manner.
  • a resin member comprising a resin base and a compound layer provided on the surface of the resin base, A resin member characterized in that the compound layer contains a first compound having a nitrogen-containing functional group and a silanol group, and a second compound which is an alkane type amine-based silane coupling agent.
  • a resin member comprising a resin base and a compound layer provided on the surface of the resin base, The resin member, wherein the compound layer contains a silane compound having two or more alkoxysilyl groups or silanol groups.
  • the present invention can be used in metal articles in which metal and resin are joined.
  • Metal articles can be used as packaging materials for electronic device parts, for example, printed wiring boards; daily goods such as food, cosmetics, pharmaceuticals, etc .; lithium ion batteries, etc.

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Abstract

金属基体と、樹脂基体と、金属基体と樹脂基体とを接合する化合物層とを含み、化合物層が、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物とを含む第1の化合物層であり、第1の化合物が硫黄原子を含まないことを特徴とする金属物品である。

Description

金属と樹脂の複合材
 本開示は、表面の少なくとも一部に樹脂部材が接合されている金属部材を含む金属物品、および金属物品の製造に好適な樹脂部材ならびにこれらの製造方法に関する。
 電子機器に使用されるプリント配線板やフレキシブルプリント配線板に用いられる積層体においては、高性能化に対する要求が高まっている。回路の微細化が進む中、配線板を形成する導体の薄膜化とその表面の平滑化を図る必要がある。また、高周波信号回路では、表皮効果と呼ばれる回路表面近傍を電流が流れる現象があり、導体表面の粗さが伝送損失の増大を招いていることも、導体と絶縁材料界面の平滑化が求められる理由となっている。
 また、電子機器部品、部材においても導体となる金属箔、金属板の薄膜化、薄肉化が要求され、一方で折り曲げ、プレスなどの厳しい加工条件に耐える積層体が求められ、金属箔、金属板と樹脂部材との接合強度の向上が課題となっている。
 フレキシブルプリント配線板においては、耐熱性の高いポリイミド樹脂フィルムの上に銅メッキで導体層を形成した基材や、銅箔を接着した基材が広く使用されている。フレキシブルプリント配線板基材の製造において、ポリイミドフィルム上に電解銅めっきで十分な厚さの導体層を形成する時には、Niを主成分とするバリア層の形成、銅スパッタや無電解銅めっき層または触媒付与において、密着性向上のためにシランカップリング剤を塗布する事が一般的に行われている。特許文献1(特開2010-42564号公報)では、真空乾燥したポリイミドフィルムにシランカップリング剤を塗布し、Niを主成分とするバリア層をスパッタリングで形成した後、銅の導体層をスパッタリングやめっきにより形成する方法が開示されている。特許文献2(特開2007-290003号公報)には、ポリイミド樹脂の自己支持体(キュア工程の前段階の半硬化状態)にシランカップリング剤を塗布した後に、加熱してイミド化を完成すると同時に、カップリング剤が無機酸化物層を形成してフィルム表面を変性することにより、触媒の付与やめっき層の密着性が向上すると記載されている。しかし、これらのめっき導体層の密着性は、テープ剥離に耐えられるレベルで、まだ不十分である。特許文献3(特開2008-31448号公報)には、特定の化学構造を持ったポリイミドフィルムにプラズマ処理して、金属箔にアミノ基またはメルカプト基などの官能基を有するシランカップリング剤を塗布して熱プレスすることにより、高い接着強度が得られることが開示されているが、適用出来るポリイミドフィルムに制約がある。
 プリント配線板の積層体においても、シランカップリング剤が適用されている。特許文献4(特開2004-25835号公報)では、絶縁樹脂組成物中の官能基と化学反応するシランカップリング剤で金属箔を処理して、優れた密着性を得ることが可能となると記載されている。金属箔に処理するシランカップリング剤として、絶縁樹脂組成物中のエポキシ基と化学反応するアミノ基を有するものが例示されている。但し、適用される金属箔の表面粗さが、Rzが2.0μm以下と定義されているので、この出願の技術ではアンカー効果の寄与もあると考えられる。
 一方、金属箔に最適に化学吸着するシランカップリング剤の官能基については、検討されていない。
 食品、化粧品、医薬品などの日用品やリチウムイオン電池などの包装材においては、バリア性を高めるために金属箔と樹脂フィルムを積層したものが使用されている。特許文献5(特開2010-149389号公報)では、強浸透性内容物が作用しても当初の優れたラミネート性が確保でき、各層間のラミネート強度が低下しないために設けた耐浸透性接着層の形成において、イソシアネート基を有する化合物に金属アルコキシドを添加することが開示されている。ここでは、金属アルコキシドの一つとして、シランカップリング剤が例示されている。無機酸化物層を蒸着した樹脂フィルムの蒸着薄膜層上に積層された耐浸透性接着層では、イソシアネート基を有する化合物と金属アルコキシドが、反応性官能基がなくなるまで3次元的に架橋反応が進み、ネットワークを形成するので、樹脂フィルム上の無機酸化物層とオレフィン系樹脂からなるシーラント層に強固に接着すると記載されている。特許文献6(特開2008-77930号公報)では、リチウ電池用包材において、アルミニウム箔上にコーティング層を設けて、電解質の溶媒の高い浸透力によって生じるアルミニウム箔と熱融着性フィルム層間の剥離を防ぎ、電解液を構成するリチウム塩の加水分解により生じるフッ酸によるアルミニウムの劣化を防ぐと記載されている。このコーティング層を構成する希土類元素系酸化物ゾルの添加剤またはカチオン性ポリマーの架橋剤としてシランカップリング剤の使用が例示されている。希土類元素系酸化物ゾルがアルミニウム箔に作用して密着性が向上し、カチオン性ポリマーのアミン配位子の窒素原子と希土類元素系酸化物ゾルが錯形成することで密着性が向上するとしている。
 銅合金は、電気伝導性、熱伝導性が優れているため、圧延材、展伸材、箔材、およびメッキ材として、電気・電子部品に広く使用されている。銅合金は、配線材料として欠くことのできない材料で、銅配線と、主に樹脂からなる絶縁層とを複合化した電子回路基板(プリント配線基板)が電子機器に使用されている。プリント配線基板には、ガラス繊維にエポキシ樹脂等の樹脂材料を含浸して硬化させたような柔軟性のない材料を絶縁層に用いたリジッドプリント配線基板と、ポリイミドフィルムおよびポリエステルフィルムなどの薄く柔軟性のある樹脂材料を絶縁層として用いたフレキシブルプリント配線基板(以下、FPCと呼ぶ)とがある。
 いずれのプリント基板においても、樹脂材料と銅配線の接合力を高める必要があり、多様な技術が提案されている。例えば、FPCに使用する基材として、樹脂フィルムの片面または両面に銅箔を接着・接合したFCCL(Flexible Copper Clad Laminate)が知られており、樹脂フィルムと銅箔との接着・接合強度を向上するために、銅箔の表面を粗化し、その粗面の凹凸に接着剤または加熱した樹脂面を密着させる方法(アンカー効果)が使われている。
 しかし、高周波信号においては、表皮効果と呼ばれる効果により、信号が配線の表面層を流れるため、銅箔表面に凹凸があると伝送距離が長くなり、伝送損失が大きくなる。このため、FPCの重要特性である伝送損失において、低い伝送損失を達成するには、銅箔表面の平滑性が高いことが求められる。そこで、平滑な表面を有する銅箔と樹脂材料とを高い強度で接合できる方法が求められている。
 特許文献7(特開2011-91066号公報)には、樹脂硬化物を絶縁層にした回路基板において、特に平滑な表面を有する銅配線層と絶縁層との高接着性を得るために、銅配線層表面に存在する酸化銅層を錫、亜鉛、クロム、コバルトおよびアルミなどの他の金属の酸化物および/または水酸化物で置換または被覆し、該酸化物および水酸化物層と共有結合するシラノール基を有するアミン系シランカップリング剤またはその混合物の層を設け、更にこの上に炭素-炭素不飽和二重結合を有するビニル系シランカップリング剤層を形成して、絶縁層の樹脂硬化物に含有されたビニル基との間に共有結合を形成した回路基板(多層配線板)が開示されている。
 回路基板の製造方法としては、銅表面の酸化銅層を、メッキ、スパッタまたは蒸着などにより、錫、亜鉛、クロム、コバルトおよびアルミなどの金属酸化物および/または水酸化物層で置換または被覆すること、この金属酸化物および水酸化物層がシランカップリング剤と金属層間の接着力を高めること、アミン系シランカップリング剤層中の残存シラノール基とビニル系シランカップリング剤層のシラノール基とが共有結合を生じること、更にビニル系シランカップリング剤の炭素-炭素不飽和二重結合が絶縁層中のビニル化合物と共有結合を生じること、絶縁層の樹脂硬化物を加圧、加熱下で硬化させることを含むものが開示されている。
 この回路基板は、構成が複雑であり、また製造工程が煩雑である。
 特許文献8(特開2010-131952号公報)には、ポリエステル系樹脂であるポリエチレンナフタレート(PEN)のベースフィルムと銅などの導電層の間にシランカップリング剤を介在させたフレキシブル積層板が開示されている。シランカップリング剤の加水分解官能基が水と反応してシラノール基となって銅などの金属と結合し、有機官能基がPENと反応により結合すると記載されている。また、シランカップング剤を塗布したベースフィルムにスパッタ法で銅合金を積層し、更に銅メッキして導電層を形成する積層工程が開示されている。
 特許文献9(特開2014-27042号公報)、特許文献10(特開2014-27053号公報)、特許文献11(特開2014-25095号公報)および特許文献12(特開2014-25099号公報)には、表面を粗面化されていない銅またはアルミニウムの金属材料、またはその金属材料に銀、ニッケル、クロメートのメッキをしたメッキ材に対し、シランまたはチタンカップリング剤で表面処理を行った表面処理済み金属材料が開示されている。さらに、その表面処理済み金属材料にポリエステル構造を持つ液晶ポリマー(以下、LCPと呼ぶ)フィルムを熱圧着して、またはポリマーを射出成形して接合する複合体の製造方法が開示されている。金属またはそのメッキ材の表面処理をするためのカップリング剤としては、窒素を含む官能基を有するカップリング剤、すなわちアミン系シランまたはチタンのカップリング剤が好ましく、金属に良く付着し、ピール強度(剥離強度)が高く、効果的であると記載されている。
 特許文献13(国際公開第2013/186941号)には、新規なアミノ基およびアルコキシシラン基含有トリアジン誘導体化合物を含む表面処理剤が開示されている。この新規な化合物を含む表面処理剤を、多様な金属材料および高分子材料に適用して熱プレスすることにより、これらの材料が相互に接合できることが開示されている。また、この新規化合物を表面処理した上に他の試薬を塗布すると、新規化合物の膜内に存在する官能基と他の試薬との反応がおこり、更に多様な機能を有する材料に変換されると記載されている。
特開2010-42564号公報 特開2007-290003号公報 特開2008-31448号公報 特開2004-25835号公報 特開2010-149389号公報 特開2008-77930号公報 特開2011-91066号公報 特開2010-131952号公報 特開2014-27042号公報 特開2014-27053号公報 特開2014-25095号公報 特開2014-25099号公報 国際公開第2013/186941号
 プリント配線基板を形成する絶縁材が樹脂である場合に、従来において、樹脂と金属配線との充分な接合強度が得られていない。
 例えば、プリント配線基板を形成する絶縁材としてポリエステル系樹脂フィルム、例えば液晶ポリマー(LCP)を用いると、高周波信号線路の伝送損失を低減できる利点がある。しかしながら、特許文献7~12に開示されているようなシランカップリング剤でポリエステル系樹脂材料と銅配線とを接合すると、主にポリエステル系樹脂の化学構造に起因して、カップリング剤の反応の進行が期待通りに進まないことがある。そのため、ポリエステル系樹脂材料と銅配線との接合強度の誤差が大きく(つまり、接合強度の再現性が悪く)、接合強度が低くなり得る。
 特許文献13(国際公開第2013/186941号)に開示された新規な化合物は、トリアジン環に導入したアミノ基とアルコキシシラン基を有するため、その化合物を含む表面処理剤を用いると、既存のシランカップリング剤よりも金属と樹脂とを結ぶ化学結合性が高くなる。しかしながら、より高い接合強度が得られる方法が求められている。
 そこで、本開示では、樹脂基体と金属基体とを接合した金属物品において、それらが十分に高い接合強度で接合された金属物品およびその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の構成からなる解決手段を見いだし、本発明の完成するに至った。
 本発明の態様1は
 金属基体と、
 樹脂基体と、
 金属基体と樹脂基体とを接合する化合物層と
を含み、
 化合物層が、
  窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、
  アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物と
を含む第1の化合物層であり、
 第1の化合物が硫黄原子を含まないことを特徴とする金属物品である。
 本発明の態様2は、
 アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物である第3の化合物を含む第2の化合物層をさらに有する態様1に記載の金属物品である。
 本発明の態様3は、
 金属基体の金属が、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス、ニッケル、亜鉛およびこれらの合金から選択された少なくとも1種である態様1または2に記載の金属物品である。
 本発明の態様4は、
 樹脂基体の樹脂が、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であり、
 熱可塑性樹脂が、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、およびこれらの樹脂を含む他のポリマーとのブレンドまたはコンパウンドから選択された少なくとも1種であり、
 熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、マレイミド樹脂、イソシアネート樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂およびこれらの樹脂を含む他のポリマーとのブレンドまたはコンパウンドから選択された少なくとも1種である態様1~3のいずれか1つに記載の金属物品である。
 本発明の態様5は、
 第1の化合物が、式:
 RN(X(X
[式中、RNは、5員環または6員環である窒素複素環、
 Xは、同一または異なって、シラノール基またはアルコキシシリル基を有する一価の有機基、
 Xは、同一または異なって、水素原子、またはケイ素原子を有しない一価の有機基、
 mは1~3の数であり、nは1~3の数であり、mおよびnの合計は、窒素複素環の炭素原子の数である。]
で示される化合物である態様1~4のいずれか1つに記載の金属物品である。
 本発明の態様6は、
 第1の化合物において、
は、同一または異なって、構造(A): 

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
   (A)
[式中、Yは、酸素原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子またはカルボニル炭素を間に挟んでも良く、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、
 R3は、水素原子または非置換もしくは置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
 R4は、非置換または置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
 pは1~3の整数である。]
で示される基であり、
 Xは、同一または異なって、水素原子、または炭化水素基である態様5に記載の金属物品である。
 本発明の態様7は、
 第2の化合物が、式:
 R11-X11
[式中、R11は、アミノ基を有する一価の有機基であり、
 X11は、シラノール基またはアルコキシシリル基を有する一価の有機基である。]
で示される化合物である態様1~6のいずれか1つに記載の金属物品である。
 本発明の態様8は、
 第2の化合物において、
 R11は、アミノ基を有する炭化水素基であり、
 X11は、構造(B):

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
   (B)
[式中、R3は、水素原子または非置換もしくは置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
 R4は、非置換または置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
 pは1~3の整数である。]
で示される基である態様7に記載の金属物品である。
 本発明の態様9は、
 第2の化合物がN-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシランおよび3-アミノプロピルトリエトキシシランから選択された少なくとも1種である態様7または8に記載の金属物品である。
 本発明の態様10は、
 第3の化合物が、ポリマー型多官能基シランカップリング剤、メラミン官能性有機ケイ素化合物、およびイソシアヌレート官能性ケイ素化合物から選択された少なくとも1種である態様1~9のいずれか1つに記載の金属物品である。
 本発明の態様11は、
 第3の化合物において、
 ポリマー型多官能基シランカップリング剤が、
式:

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008

[式中、mは10≦m≦260、nは1≦n≦100であり、
 R1は水素原子、炭素数1~4のアルキル基、またはアセチル基であり、
 aおよびbは1~3の整数であり、
 Xは置換基を有しても良い炭素数1~10のアルキレン鎖であり、置換基は炭素数1~6のアルキル基であり、
 Yは直接結合、酸素原子またはCHR5基を表し、
 R2、R3、R4およびR5は水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表すが、R3またはR4とR5が結合して飽和炭素環を形成しても良い。」
で表される繰り返し単位を有する化合物であり、
 メラミン官能性有機ケイ素化合物が、式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009

[式中、R0は独立に水素原子、または酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子またはカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、
 R0の少なくとも1つがシラノール基またはアルコキシシリル基を有する一価の有機基である。]
で示される化合物であり、
 イソシアヌレート官能性ケイ素化合物が、式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
[式中、Zは、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子またはカルボニル炭素を間に挟んでも良く、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、
 R3は、水素原子または非置換もしくは置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
 R4は、非置換または置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
 pは1~3の整数である。]
で示される化合物である態様10に記載の金属物品である。
 本発明の態様12は、
 第2の化合物および第3の化合物のそれぞれは、硫黄原子を含まない化合物である態様1~11のいずれか1つに記載の金属物品である。
 本発明の態様13は、
 第1の化合物と第2の化合物の量がモル比で、1:0.2~1:50であるか、あるいは重量比で1:0.2~0.1:8である態様1~12のいずれか1つに記載の金属物品である。
 本発明の態様14は、
 第1の化合物と第2の化合物の量が重量%比で1:16~0.1:45であり、第3の化合物の量は、第1の化合物および第2の化合物の合計100重量部に対して、1~1000重量部である態様1~13のいずれか1つに記載の金属物品である。
 本発明の態様15は、
 金属基体の表面粗さRaが0.1μm以下であることを特徴とする態様1~14のいずれか1つに記載の金属物品である。
 本発明の態様16は、
 金属基体の表面に、酸化物層および防錆剤層が存在しないことを特徴とする態様1~15のいずれか1つに記載の金属物品である。
 本発明の態様17は、
 態様1に記載の金属物品の製造方法であって、
 第1の化合物と第2の化合物を含む第1の化合物層を金属基体と樹脂基体との間に形成する、金属物品の製造方法である。
 本発明の態様18は、
 態様2に記載の金属物品の製造方法であって、
 第1の化合物と第2の化合物を含む第1の化合物層と、第3の化合物を含む第2の化合物層とを、金属基体と樹脂基体との間に形成する、金属物品の製造方法である。
 本発明の態様19は、
 樹脂基体の表面に、第1の化合物と第2の化合物とを含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって、第1の化合物層を有する樹脂部材を得る工程と、
 前記金属基体と前記樹脂部材とを接合する工程とを含む態様17に記載の金属物品の製造方法である。
 本発明の態様20は、
 金属基体の表面に、第1の化合物と第2の化合物とを含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって、第1の化合物層を有する金属部材を得る工程と、
 樹脂基体の表面に、第3の化合物を含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって、第2の化合物層を有する樹脂部材を得る工程と、
 前記金属部材と前記樹脂部材とを接合する工程とを含む態様18に記載の金属物品の製造方法である。
 本発明の態様21は、
 金属基体の表面に、第1の化合物と第2の化合物とを含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって形成した第1の化合物層と、第1の化合物層に第3の化合物を含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって形成した第2の化合物層を重ねて有する金属部材を得る工程と、
 金属部材と樹脂基体とを接合する工程と、を含む態様18に記載の金属物品の製造方法である。
 本発明の態様22は、
 金属基体を酸水溶液で洗浄する工程をも含む、
態様17~21のいずれか1つに記載の金属物品の製造方法である。
 本発明の態様23は、
 金属基体と、金属基体の表面に設けられた第1の化合物層とを含む金属部材であって、
 前記化合物層が、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物とを含み、第1の化合物が硫黄原子を含まないことを特徴とする金属部材である。
 本発明の態様24は、
 金属基体と、金属基体の表面に設けられた化合物層とを含む金属部材であって、
 前記化合物層が、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物とを含む第1の化合物層とアルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物である第3の化合物を含む第2の化合物層とを含み、第1の化合物が硫黄原子を含まないことを特徴とする金属部材である。
 本発明の態様25は、
 態様23に記載の金属部材の製造方法であって、
 金属基体を酸水溶液で洗浄する工程と、
 金属基体の表面に、第1の化合物と第2の化合物とを含有する溶液を接触させた後に、加熱する工程とを含む、金属部材の製造方法である。
 本発明の態様26は、
 態様24に記載の金属部材の製造方法であって、
 前記基体を酸水溶液で洗浄する工程と、
 金属基体の表面に、第1の化合物と第2の化合物とを含有する溶液を接触させた後に、加熱して第1の化合物層を形成し、アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物である第3の化合物を含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって第2の化合物層を重ねて形成する工程とを含む、製造方法である。
 本発明の態様27は、
 樹脂基体と、当該樹脂基体の表面に設けられた第1の化合物層とを含む樹脂部材であって、
 前記化合物層が、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物とを含み、第1の化合物が硫黄原子を含まないことを特徴とする樹脂部材である。
 本発明の態様28は、
 樹脂基体と、当該樹脂基体の表面に設けられた第2の化合物層とを含む樹脂部材であって、
 前記化合物層が、アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物である第3の化合物を含むことを特徴とする樹脂部材である。
 本発明の態様29は、
 態様27に記載の樹脂部材を製造する方法であって、
 樹脂基体の表面に、第1の化合物と第2の化合物とを含有する溶液を接触させた後に、加熱する工程を含む、樹脂部材の製造方法である。
 本発明の態様30は、
 態様28に記載の樹脂部材を製造する方法であって、
 樹脂基体の表面に、第3の化合物を含有する溶液を接触させた後に、加熱する工程を含む、樹脂部材の製造方法である。
 本発明の態様によれば、第1の化合物および第2の化合物を含む化合物層を介すること、および/または第3の化合物を含む化合物層を介することにより、樹脂基体と金属基体とを十分な接合強度で接合することができる。
図1(a)、(b)は、本発明の実施形態に係る銅合金物品の模式断面図である。 図2は、ImSを塗布したLCPフィルム表面のXPSスペクトルである。 図3は、AASを塗布したLCPフィルム表面のXPSスペクトルである。 図4は、ImSを塗布したLCPフィルム表面とAASの混合物のXPSスペクトルである。 図5(a)、(b)は、銅合金物品の第1の製造方法を説明するための概略断面図である。 図6(a)、(b)は、銅合金物品の第2の製造方法を説明するための概略断面図である。 図7は、ASTを塗布した銅箔片表面のXPSスペクトルである。 図8は、AASを塗布した銅箔片表面のXPSスペクトルである。 図9は、ASTとAASの混合水溶液を塗布した銅箔片表面のXPSスペクトルである。 図10は、ASTとAASの混合水溶液を塗布した銅箔片表面のXPSスペクトルである。 図11は、ASTとAASの混合水溶液を塗布した銅箔片表面のXPSスペクトルである。 図12は、ASTとAASの混合水溶液を塗布した銅箔片表面のXPSスペクトルである。 図13は、比較例4銅張り積層板から作成したLPC試験片のFT-IRチャートである。 図14は、比較例5の銅張り積層板から作成したLPC試験片のFT-IRチャートである。 図15は、実施例6の銅張り積層板から作成したLPC試験片のFT-IRチャートである。 図16は、金属基体の化合物層形成と接合の模式断面図である。 図17は、樹脂基体の化合物層の形成と接合の模式断面図である。
 本発明者らは、金属基体と樹脂基体とを接合するための化合物層が、2種類の化合物(第1の化合物および第2の化合物)を含有することにより、いずれかの1種類の化合物のみを含有する場合に比べて、接合強度を高めることができることを見いだして、本開示に係る金属物品を完成するに至った。
 具体的には、第1の化合物としては、窒素を含む官能基とシラノール基とを共に有する化合物を使用する。第2の化合物としては、アルカン型アミン系シランカップリング剤を使用する。すなわち、本開示は、金属基体と、樹脂基体とが、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物およびアルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物を含有する化合物層を介して接合された銅合金物品に係るものである。
 さらに、第1の化合物および第2の化合物からなる第1の化合物層に加え、アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物からなる第2の化合物層を形成することにより、更に接合強度を高めることができることを見出して本発明に至った。
 電子機器に使用される基板、部品などに適用する場合には、第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物のそれぞれは、チオール基(または硫黄原子)を含まない化合物であることが好ましい。
[金属基体]
 金属基体の金属は、銅、アルミニウム、鉄・ステンレス、ニッケル、亜鉛、などを使用できる。金属は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金であることが好ましい。
 金属基体の表面に、酸化物層が存在しないことが好ましい。
 金属の厚さは、特に限定されないが、1μm~100mmであってよい。金属箔の厚さは、300μm以下であることが好ましい。
[樹脂基体]
 樹脂基体の樹脂は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂である。熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂(例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレン)、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、およびこれらの樹脂を含む他のポリマーとのブレンドまたはコンパウンドなどを例示できるが、これらに限定されるものではない。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、マレイミド樹脂、イソシアネート樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ビニル樹脂などを例示できるが、これらに限定されるものではない。樹脂は、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびこれらの樹脂を含む他のポリマーとのブレンドまたはコンパウンドであることが好ましい。
 樹脂基体は、フィルム材、板材、棒材、管材、成形材など、形態・形状は問わない。樹脂の厚さは、特に限定されないが、例えば、0.01mm~100mmであってよい。
[化合物層]
 第1の化合物層は、第1の化合物および第2の化合物を含む混合物である。
 第2の化合物層は、第3の化合物からなるものである。
 第1の化合物と第2の化合物の混合比はモル比で、1:0.2~1:50、好ましくは1:0.5~1:15、または1:16~0.1:45であってよい。あるいは、第1の化合物と第2の化合物の量は、重量%比で1:0.2~1:8であってよい。第3の化合物の量は、第1の化合物および第2の化合物の合計100重量部に対して、1~1000重量部であってよい。
 第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物は、金属基体または樹脂基体に適用(塗布)する。第1の化合物層を形成する第1の化合物および第2の化合物の混合溶液は、金属および樹脂基体の両方またはいずれかに塗布してもよい。例えば、第1の化合物および第2の化合物の混合溶液を金属基体または樹脂基基体の双方または一方に塗布する。塗布後に熱処理することにより、第1の化合物層を形成する。第2の化合物層を形成する第3の化合物は、熱処理後の第1の化合物層に重ねて、または樹脂基体に塗布することができる。塗布後に熱処理することにより、第2の化合物層を形成する。熱処理の温度は、例えば、80~250℃であってよい。
 第1および第2の化合物層の厚さは、特に限定されないが、1nm~10μm、好ましくは10nm~1μmであってよい。
[第1の化合物]
 第1の化合物は、式:
N(X(X
[式中、RNは、5員環または6員環である窒素複素環、
は、同一または異なって、シラノール基またはアルコキシシリル基を有する一価の有機基、
は、同一または異なって、ケイ素原子を有しない一価の有機基、
mは1~3の数であり、nは1~3の数であり、mおよびnの合計は、窒素複素環の炭素原子および/または窒素原子の数である。]
で示される化合物であることが好ましい。
 RNは、環窒素原子(環を構成する窒素原子)を有する窒素複素環である。窒素複素環は、5員環または6員環である。窒素複素環において、環窒素原子の数は2または3であることが好ましい。5員環である窒素複素環の具体例は、イミダゾール、ピラゾール、イミダゾリン、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、ベンゾトリアゾールなどである。6員環である窒素複素環の具体例は、ジアジン系のピラジン、ピリミジン、ピリダジン、また、ベンゾジアジン、ジベンゾジアジン、トリアジンなどである。
 XおよびXは、窒素原子を有する複素環RNの炭素原子または窒素原子に結合している。
 Xは、シラノール基またはアルコキシシリル基を有する一価の有機基である。Xの少なくとも1つ(好ましくは全て)が下記構造(A)を有する。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
   (A)
[式中、Yは、酸素原子、イオウ原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子またはカルボニル炭素を間に挟んでも良く、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、
R3は、水素原子または非置換もしくは置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
R4は、非置換または置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
pは1~3の整数である。]
 構造(A)の式中、破線は結合手を示す。
 式(A)において、R3およびR4の非置換または置換の炭素原子数1~4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基およびこれらの基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子などで置換された基の、例えばクロロエチル基、3,3,3-トリフルオロプロピル基などが挙げられる。好ましくは、メチル基またはエチル基である。
 式(A)のYの一端の炭素原子が複素環Rに結合し、他端の炭素原子がケイ素原子と結合している。
 式(A)のYの2価の炭化水素基としては、炭素数1~10であることが好ましく、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、1-メチル-プロピレン基、2-メチル-プロピレン基、3-メチル-プロピレン基、ブチレン基などが挙げられるが、これらに限定するものではない。
 pは、1~3の整数であるが、好ましくは2または3であり、特に好ましくは3である。
 式(A)の構造として、特に限定されないが、α-アミノメチルトリメトキシシラン、α-アミノメチルメチルジメトキシシラン、α-アミノメチルジメチルメトキシシラン、α-アミノメチルトリエトキシシラン、α-アミノメチルメチルジエトキシシラン、α-アミノメチルジメチルエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アミノプロピルジメチルメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ-アミノプロピルジメチルエトキシシラン、N-2(アミノエチル)α-アミノメチルトリメトキシシラン、N-2(アミノエチル)α-アミノメチルメチルジメトキシシラン、N-2(アミノエチル)α-アミノメチルジメチルメトキシシラン、N-2(アミノエチル)α-アミノメチルトリエトキシシラン、N-2(アミノエチル)α-アミノメチルメチルジエトキシシラン、N-2(アミノエチル)α-アミノメチルジメチルエトキシシラン、N-2(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2(アミノエチル)γ-アミノプロピルジメチルメトキシシラン、N-2(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N-2(アミノエチル)γ-アミノプロピルジメチルエトキシシラン、ビス-(トリメトキシシリルプロピル)アミン、ビス-(メチルジメトキシシリルプロピル)アミン、ビス-(ジメチルメトキシシリルプロピル)アミン、ビス-(トリエトキシシリルプロピル)アミン、ビス-(メチルジエトキシシリルプロピル)アミン、ビス-(ジメチルエトキシシリルプロピル)アミン、N-フェニルγ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニルγ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-フェニルγ-アミノプロピルジメチルメトキシシラン、N-フェニルγ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニルγ-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N-フェニルγ-アミノプロピルジメチルエトキシシラン、N-フェニルα-アミノメチルトリメトキシシラン、N-フェニルα-アミノメチルメチルジメトキシシラン、N-フェニルα-アミノメチルジメチルメトキシシラン、N-フェニルα-アミノメチルトリエトキシシラン、N-フェニルα-アミノメチルメチルジエトキシシラン、N-フェニルα-アミノメチルジメチルエトキシシラン等の1級アミノ基および/または2級アミノ基と加水分解性シリル基を共に含有する有機ケイ素基、上記と同様の1級および/または2級アミノ基を有するシリコーンアルコキシオリゴマー等の1級アミノ基および/または2級アミノ基を含有する有機ケイ素基などであってよい。
 Xは、置換基を有してもよい一価の有機基である。Xは、水素原子、炭素数1~10であることが好ましい炭化水素基であって、置換基としては、アミノ基、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、ウレイド基、イソシアネート基、メルカプト基などが挙げられる。例えば、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル基、3-グリドキシプロピルメチル基、3-グリドキシプロピル基、p-スチリル基、3-メタクリロキシプロピルメチル基、3-メタクリロキシプロピル基、3-アクリロキシプロピル基、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチル基、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピル基、3-アミノプロピル基、N-(1,3-ジメチル)-ブチリデンプロピルアミノ基、N-フェニル-3-アミノプロピル基、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピル基、3-ウレイドプロピル基、3-イソシアネートプロピル基、3-メルカプトプロピルメチル基であってよい。
 mは、1~3の数である。mは1~2が好ましく、更には1が好ましい。
 nは1~3の数である。
[第2の化合物]
 第2の化合物は、アルカン型アミン系シランカップリング剤である。アルカン型アミン系シランカップリング剤としては、直鎖型のアルカン型アミン系シランカップリング剤が好ましい。
 第2の化合物は、式:
11-X11
[式中、R11は、置換基を有してもよい一価の有機基であり、
11は、シラノール基またはアルコキシシリル基を有する一価の有機基である。]
で示される化合物であることが好ましい。
 R11は、置換されていてよい炭素数1~10であることが好ましい炭化水素基であることが好ましい。置換基としては、アミノ基、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、ウレイド基、イソシアネート基、メルカプト基などが挙げられる。R11の具体例は、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル基、3-グリドキシプロピルメチル基、3-グリドキシプロピル基、p-スチリル基、3-メタクリロキシプロピルメチル基、3-メタクリロキシプロピル基、3-アクリロキシプロピル基、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチル基、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピル基、3-アミノプロピル基、N-(1,3-ジメチル)-ブチリデンプロピルアミノ基、N-フェニル-3-アミノプロピル基、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピル基、3-ウレイドプロピル基、3-イソシアネートプロピル基、3-メルカプトプロピルメチル基であってよい。
 X11は下記構造(B)で示される基であることが好ましい。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012

   (B)
[式中、
R3は、水素原子または非置換もしくは置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
R4は、非置換または置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
pは1~3の整数である。]
 構造(B)における詳細は、第1の化合物の式(A)の有機ケイ素基と同様である。
 第2の化合物の具体例としては、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
[第3の化合物]
 第3の化合物は、例えば、ポリマー型多官能基シランカップリング剤、メラミン官能性有機ケイ素化合物、およびイソシアヌレート官能性ケイ素化合物であってよい。
 ポリマー型多官能基シランカップリング剤は、例えば、特開2008-174604号公報に記載されている化合物であってよい。ポリマー型多官能シランカップリング剤は、ポリアリルアミン樹脂の基本構造に、複数のトリアルコキシシリル基に加え、金属表面に対する化学吸着性を考慮して、アミノ基、エポキシ基、アクリル基、メタクリル基、ビニル基、フェニル基、メルカプト基、イソシアネート基などを複数有することが好ましい。ポリマー型多官能基シランカップリング剤は、式:

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
[式中、mは10≦m≦260、nは1≦n≦100であり、R1は水素原子、炭素数1~4のアルキル基、又はアセチル基であり、a及びbは1~3の整数であり、Xは置換基を有しても良い炭素数1~10のアルキレン鎖であり、置換基は炭素数1~6のアルキル基であり、Yは直接結合、酸素原子又はCHR5基を表し、R2、R3、R4及びR5は水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表すが、R3又はR4とR5が結合して飽和炭素環を形成しても良い。」
で表される繰り返し単位を有する、複数の一級アミノ基と加水分解性シリル基及び/又はシラノール基とを有する化合物であることが好ましい。
 ポリマー型多官能基シランカップリング剤は、例えば、ポリアリルアミンに、エポキシ基を有するケイ素化合物を反応させることによって製造できる。エポキシ基を有するケイ素化合物の具体例としては、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルジメチルメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、グリシドキシメチルジメチルエトキシシラン、3-グリシドキシ-2-メチルプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシ-2-メチルプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシ-2-メチルプロピルジメチルメトキシシラン、3-グリシドキシ-2-メチルプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシ-2-メチルプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシ-2-メチルプロピルジメチルエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランである。
 メラミン官能性有機ケイ素化合物は、メラミン骨格を有する有機ケイ素化合物である。メラミン官能性有機ケイ素化合物は、例えば、特開2011-12002号公報に記載されている化合物であってよい。メラミン官能性有機ケイ素化合物は、式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014

[式中、R0は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、R0の少なくとも1つがシラノール基またはアルコキシシリル基を有する一価の有機基である。]
で示される化合物であることが好ましい。
 R0は下記構造(A)を有することが好ましい。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
   (A)
[式中、Yは、酸素原子、イオウ原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子またはカルボニル炭素を間に挟んでも良く、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、
R3は、水素原子または非置換もしくは置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
R4は、非置換または置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
pは1~3の整数である。]
 構造(A)における詳細(例えば、Yなどの定義)は、第1の化合物と同様である。
 メラミン官能性有機ケイ素化合物の具体例は、N,N,N-トリス-(トリメトキシシリルプロピル)メラミン、N,N,N-トリス-(トリエトキシシリルプロピル)メラミン、N,N-ビス-(トリメトキシシリルプロピル)-N-フェニルメラミン、N,N-ビス-(トリメトキシシリルプロピル)-N-フェニルメラミンN,N-ビス-(トリメトキシシリルプロピル)-N-(ポリジメチルシロキシプロピル)メラミンなどである。
 イソシアヌレート官能性ケイ素化合物は、式(C)に示すメラミン骨格を有する有機ケイ素化合物であることが好ましい。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
式(C)

[式中、Yは、酸素原子、イオウ原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子またはカルボニル炭素を間に挟んでも良く、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、
R3は、水素原子または非置換もしくは置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
R4は、非置換または置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
pは1~3の整数である。]
 イソシアヌレート官能性ケイ素化合物の具体例は、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス-(トリエトキシシリルプロピル)イソシアヌレートなどである。
 以下、本発明に係る実施の形態について説明する。
 以下の実施の形態は、金属が銅合金であり、樹脂がポリエステル系樹脂である例について説明する。本発明において、銅合金以外の他の金属、およびポリエステル系樹脂以外の他の樹脂を使用できる。
<実施の形態1>
 図1(a)は、実施の形態1に係る銅合金物品3の模式断面図である。銅合金物品3は、銅合金基体10と、ポリエステル系樹脂基体40と、それらの間に配置された化合物層20とを含んでいる。銅合金基体10とポリエステル系樹脂基体40は、化合物層20を介して接合されている。
 図1(b)は、銅合金基体10とポリエステル系樹脂基体40の間に2つの化合物層が存在する銅合金物品3の模式断面図である。化合物層は、第1化合物層20aおよび第2化合物層20bからなる。
 銅合金基体10は、純銅または各種銅合金より成り、銅合金としては工業上用いられるいずれの銅合金も使用可能である。
 銅合金基体10には、例えば電解銅箔、圧延銅箔等の銅箔を適用できる。特に、屈曲性の高い圧延銅箔は、FPCに好適である。
 ポリエステル系樹脂基体40は、ポリエステル系樹脂から成る。ポリエステル系樹脂にとしては、例えば、多価カルボン酸(ジカルボン酸)とポリアルコール(ジオール)との重縮合体である。ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、液晶ポリマー(LCP)が好適である。
 ポリエステル系樹脂基体40には、例えばポリエステル系樹脂フィルム、ポリエステル系樹脂板などを利用できる。特に、LCPフィルムは、材料特性が低比誘電率、低誘電正接であるため、FPCに適用すると、特に高周波信号線路の伝送損失が低減される利点がある。さらに、LCPフィルムは、非常に吸水率が低いため、高湿度下においても寸法安定性が良好である。
 一例として、銅合金基体10として圧延銅箔を使用し、ポリエステル系樹脂基体としてLCPフィルムを使用した銅合金物品について詳細に説明する。なお、他の形態の銅合金基体10およびポリエステル系樹脂基体40を用いた銅合金物品3についても、同様に構成および製造することができる。
(1)圧延銅箔の選定
 プリント基板における高周波信号の伝送損失を低減するためには、銅合金基体10の表面が平坦であるのが好ましく、例えば表面粗さRaが0.1μm以下であるのが好ましい。表面粗さRa、RZは、接触式表面粗さ計、レーザー顕微鏡などによって測定できる。また、後述する実施の形態2では、銅合金基体10の表面に銅合金が露出しているのが好ましい。そこで、いずれの実施の形態にも適した銅合金基体10の選択方法について検討する。
 まず、FPCで最も需要の多い厚さ18μmの銅箔について、市販されている3種類の銅箔(銅箔A~C)を選び、X線光電子分光法(XPS)による表面層の測定を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 銅箔Aは、既存のFPCに使用されているが、XPS測定したところ、亜鉛が検出された。つまり、銅箔Aは亜鉛メッキが施されていることが判明した。実施の形態2に適した銅箔としては、メッキ層がないものが好ましいため、銅箔Aは除外することとした。
 銅箔B、Cの表面にはメッキ層はなかったが、銅の酸化と、銅箔表面に塗布された防錆剤とに由来する元素(例えば炭素等)が検出された。
 次に、これらの銅箔B、Cについては、表面粗さの測定と、表面の電子顕微鏡(SEM)分析を行った。
 表面粗さRaは、レーザー顕微鏡で測定した。銅箔BはRa0.05μmであり、銅箔CはRa0.15μmであった。
 SEM観察により、表面のしわ状のへこみ(オイルスポット)を確認したところ、銅箔Bのほうが、銅箔Cよりもオイルスポットが少なかった。
 これらの結果から、銅箔Bの方が表面の平滑性が高いと判断し、銅合金基体10には、銅箔Bを用いることした。
(2)銅箔(銅合金基体10)の洗浄
 市販の銅箔には、防錆剤の塗布が塗布されている。また、銅箔の表面には、時間の経過による酸化物層が生成され得る。FCP等の銅合金物品の場合には、銅箔の特性、例えば電気伝導性を最大限発揮するには、銅箔の表面から防錆剤および酸化物層を除去して、銅箔の表面に銅を露出させるのが望ましい。そのためには、銅箔を使用する前に、防錆剤および酸化物層を除去するための洗浄(酸洗浄)を行う必要がある。このため、銅箔Bをサンプルとして用いて、酸洗浄の条件について検討した。
 洗浄液として、室温の15%硫酸と1%塩酸を使用した。サンプルを洗浄液に浸漬時間0分(洗浄せず)、1分、5分で浸漬した後、洗浄液から取り出してイオン交換水で十分洗浄し、乾燥させた。その後、サンプルの表面をXPS分析して、洗浄レベルを判定した。
 酸洗浄後の銅箔表面の洗浄レベルは、表面に防錆剤が残存するか否かにより判定した。具体的には、洗浄後の銅箔表面をXPSにより測定し、防錆剤に由来する窒素(N)のピーク(結合エネルギー400eV付近の窒素N1s軌道のピーク)の有無により、定性的に判定を行った。XPSスペクトルに、窒素(N)に起因するピークが確認できたときを「あり」とし、ピークが確認できないときは「なし」とした。測定結果を表2に示す。
 なお、酸化物層を洗浄レベルの判定基準とすることもできる。しかしながら、酸洗浄によって酸化物層を銅箔表面から完全に除去できたとしても、洗浄液から銅箔を取り出した瞬間に、銅箔表面の銅が大気中の酸素と反応して微量な酸化物が生成される。XPSによる表面分析では、この微量の酸化物も検出されてしまうため、洗浄レベルを正確に判断するのは困難である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 表2に示すように、いずれの洗浄液(酸水溶液)でも、浸漬時間1分で銅箔表面から窒素N1s軌道に由来するピークが消失し、酸化物に由来するCu 2p軌道のピークが微小になった。よって、洗浄液に1分浸漬することにより、銅箔に付着していた防錆剤と酸化物を除去できると判断した。以降の実施の形態では、取り扱いの容易な1%塩酸で1分間洗浄した銅箔を使用する。
 なお、銅箔を使用した銅合金物品においても、銅合金物品から剥離した銅箔の表面をXPS分析することにより、N1s軌道に由来するピークおよびCu 2p軌道に由来するピークを確認することで、酸洗浄した銅箔を使用したことがわかる。N 1s軌道に由来するピークが検出されないことにより、防錆剤が存在しないことを確認できる。また、Cu 2p軌道に由来するピークが微小(例えば、935eV付近に存在するCu-Oに由来するピークのピーク強度に対して1/10以下のピーク強度、特に1/20以下のピーク強度)であることにより、酸化物層が存在しないことを確認できる。上述の通り、銅箔を酸洗浄して酸化物層を除去しても、その後に大気中に取り出すことにより少量の酸化物が形成されてしまう。しかし、そのような微小な酸化物は実質的に銅箔の特性(特に、ポリエステル系樹脂基体との結合力)に影響を与えないため、実質的には酸化物層は存在しないものと見なすことができる。
(3)化合物層
 化合物層20には、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物の2種類の化合物を含む。いずれも単独でシランカップリング剤として使用することができるが、本発明の実施形態では、嵩高い第1の化合物と、直鎖状の第2の化合物とを併用することにより、それらを単独使用するよりも結合強度を高めることができることを見いだした。
 窒素を含む官能基は、銅に対する化学吸着性が高いため、銅合金基板10に対する結合強度を高めるのに有効である。シラノール基は、ポリエステル系樹脂のエステル構造に対する化学吸着性が高いため、ポリエステル系樹脂基体40に対する結合強度を高めるのに有効である。よって、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する化合物(第1の化合物)は、銅合金基板10とポリエステル系樹脂基体40とを接合するのに好適である。
 本発明者らは、上述のような第1の化合物に加えて、直鎖状のシランカップリング剤(第2の化合物)を共存させることにより、銅合金基板10とポリエステル系樹脂基体40との結合強度を高めることができることを初めて見いだした。このような効果が得られる理由は定かではないが、以下のような機構によるものと考えられる。
 アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物は、比較的嵩の低い構造(例えば直鎖状の構造)を有する。一般的に、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物は、直鎖状の第2の化合物に比べて、嵩高い構造を有する。そのため、第1の化合物のみが存在する状況では、第1の化合物同士は近接しにくい。第2の化合物は、嵩高い第1の化合物の間に侵入できるため、化合物層20内における化合物の密度を高めることができる。これにより、化合物層20を介してポリエステル系樹脂基体40と銅合金基体10とを結合すると、結合強度を高めることができる。
 そのため、第1の化合物のみ、または第2の化合物のみで接合したときに比べて、第1の化合部物と第2の化合物とを共存させて接合したときのほうが、銅合金基板10とポリエステル系樹脂基体40の接合強度を向上させることができる。
 このように、構造の異なる2種類の化合物を併用することにより、銅合金基体10およびポリエステル系樹脂基体40の表面を粗化したり、銅合金基体の表面上に金属酸化物層を形成することなしに、銅合金基体10とポリエステル系樹脂基体40とを強固に接合することができる。
 第1の化合物が有する「窒素を含む官能基」は、窒素を含む5員環以上の環状構造を有しているのが好ましい。窒素を含む5員環以上の環状構造は、例えば、トリアゾールまたはトリアジン構造とすることができる。
 5員環以上の環状構造を有すると第1の化合物の構造が特に嵩高くなるため、第1の化合物同士がさらに近接しにくくなることから、第2の化合物を混合することによる結合強度の向上効果が一層顕著である。
 なお、化合物層が第1の化合物と第2の化合物とを含んでいることは、XPS分析等の分析方法によって確認することができる。例えば、化合物層のXPS分析で得られたスペクトルにおいて、N1sピークが出現する結合エネルギーの範囲内には、二重結合で結合された窒素原子に帰属されるピーク、第一級アミノ基の窒素原子に帰属されるピーク、第二級アミノ基の窒素原子に帰属されるピーク等が含まれる。それらのピークは、XPSスペクトルの解析スペクトルにより識別可能である。
 ここで、第1の化合物に含まれる窒素原子と、第2の化合物に含まれる窒素原子とが異なる結合状態にあることにより、それらの窒素原子に帰属されるXPSスペクトルのピークは識別可能である。これにより、化合物層中に第1の化合物と第2の化合物とが含まれていることを特定することができる。
・化合物の選択
 以下に、種々の化合物と銅合金基体との接合強度について比較した。
 化合物は、表3に示した5種類を選んだ(以下、各化合物は、表3に記載した記号で呼ぶ)。化合物の化学名が開示されているものについては、それを記載したが、詳細が開示されていない化合物ImSについては、開示されている基本構造を記載した。これらの化合物の持つ主要官能基を、表4に示した。アルコキシシラン基は、水溶液ではシラノール基になることが知られている。この中で、化合物ETだけは、アルコキシシラン基をもっておらず、シランカップリング剤ではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 1%塩酸で1分間洗浄後、イオン交換水で十分水洗した銅箔、LCPフィルム(クラレ製のVecstar CT-Z)、およびPETフィルム(帝人デュポンフィルム製、UF)に、濃度0.1%のこれら5種類の接合化合物水溶液を、JPC製ディップコーターを使用してコーティングし、乾燥後に100℃、5分熱処理した。コーティング表面をXPS分析で解析した。分析した結果を表7にまとめた。なおPETフィルムについては、ETコーティングとASTコーティングのみ行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
・化合物ET
 化合物ETは、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する化合物(つまり、第1の化合物)であり、化合物ETは、窒素原子(N)3個を含むトリアジン6員環に3個のエポキシ基と3個のオキソ基(C=O)をもつ。ETコーティングした銅箔では、銅(Cu)とN原子間の化学吸着を示すピークが現れなかった。ETコーティングしたLCPおよびPETでは、エポキシ基との化学吸着を示すピークの化学シフトが生じない。これらのことから、ETは、銅箔、LCP、PETのいずれの表面にも化学吸着せず、物理的に吸着されるのみであることが示された。
・化合物AST
 化合物ASTは、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する化合物(つまり、第1の化合物)であり、化合物ASTは、窒素原子3個を含むトリアジン6員環に1個のアルコキシシラン基と2個のアミノ基を持っている。ASTコーティングした銅箔では、銅のCu 2p軌道ピークをみると、CuとNの結合を示すピークが確認された。また、ASTコーティングしたLCPおよびPETでは、C1s軌道ピークの286~288eVにC-O、C=Oの結合を示すピークが現れ、いずれのピークも元のフィルムのピーク位置からシフトしている。これらのことから、ASTは、トリアジン6員環とアミノ基のNが銅に、シラノール基がLCP、PETのエステル構造に化学吸着することが示された。
・化合物ImS
 化合物ImSは、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する化合物(つまり、第1の化合物)であり、イミダゾール5員環と1個のアルコキシシラン基がつながった構造である。ImSコーティングした銅箔では、銅のCu 2p軌道ピークをみると、CuとNの結合を示すピークがあり、イミダゾール基が銅に化学吸着することが示された。同時にCu(0価)のピークもあり、銅の表面にImSが存在しない部分が存在することが示された。ASTでは、Cu(0価)のピークは観測されなかったことから、ASTの方がImSよりも銅表面に高密度で化学吸着することを示している。
 一方、ImSコーティングしたLCPでは、286~288eVのC-O、C=Oの結合を示すピークが元のフィルムのピーク位置からシフトしていることから、化学吸着が起きていることを示している。また、289eVに未反応のエステル基のピークがあり、LCPにImSが化学吸着していない部分が存在していることが示された。ASTでは、このような未反応のエステル基のピークは観測されなかったので、ImSよりもASTの方が、LCPのエステル構造対する化学吸着性が高いと判断される。
・化合物AAS、AS
 化合物AASとASは、アルカン型アミン系シランカップリング剤(つまり、第2の化合物)であり、先行技術文献において、広く銅と樹脂の接着に適用されている典型的な化合物である。しかし、それらの化合物でコーティングした銅箔では、銅のCu 2p軌道ピークをみると、ImSと同様にCu(0価)のピークがあり、銅の表面にAASやASが吸着していない部分があることが示された。すなわち、これまで、多くの文献において、シラノール基が銅の表面と化学的に吸着するとされてきたが、十分酸洗浄された銅表面においては文献とは異なり、これらの化合物の化学的吸着性が低下することが明らかとなった。
 先に述べたように、塗布された酸化防止剤を完全に除去するまで銅表面を酸洗浄すると、自然環境に触れることで表面に形成された銅の酸化物も除去され、これらの存在量が極めて少なくなる。酸化物に化学吸着するシラノール基にとって、十分酸洗浄した銅表面においては、吸着サイトが著しく減少したことになる。一方、Cu-N結合ピークが観測されるので、アミノ基が銅箔表面に化学吸着しているが、同時に、化合物が吸着されない銅表面に起因するCu(0価)のピークも生じたことから、アルカンのアミノ基では、化学吸着性が低いことが示された。
 AAS、ASコーティングしたLCPにおいては、289eVに未反応のエステル基のピークがあり、LCPに対する化学吸着性も低いと判断される。
 窒素を含む環状化合物の置換基としては、ASTのアミノ基の他に、ウレイド基、イソシアネート基などであってもよい。
・化合物層に含まれる化合物の特定
 第1の化合物としてImS、第2の化合物としてAASを用いて、各化合物とXPSスペクトルとの関係を調べた。
 所定の化合物を含む水溶液をLCPフィルムに塗布し、次いで100℃で5分間熱処理した。LCPフィルム表面に形成された化合物の膜について、XPS分析を行った。
 図2はImS膜のXPSスペクトルのN1sピークを示しており、XPSスペクトルの解析ソフトによって、2つのスペクトルに分離される。
 結合エネルギー400.87eVの位置に現れる第1のピークは、イミダゾール5員環に含まれる二重結合で結合された窒素原子(図2で"-C=N-C-"でラベリングされている)に帰属される。
 結合エネルギー398.99eVの位置に現れる第2のピークは、イミダゾール5員環に含まれるアミノ型の窒素原子(図2で">N-"でラベリングされている)に帰属される。
 第2のピークの強度は、第1のピークの強度とほぼ同じである。
 図3はAAS膜のXPSスペクトルのN1sピークを示しており、解析ソフトによって、3つのスペクトルに分離される。
 結合エネルギー399.98eVの位置に現れるピークは、第一級アミノ基の窒素原子(図3で"-NH2"でラベリングされている)に帰属される。
 結合エネルギー399.12eVの位置に現れるピークは、第二級アミノ基の窒素原子(図3で"-NH"でラベリングされている)に帰属される。
 図4はImSとAASとを含む化合物の膜のXPSスペクトルのN1sピークを示しており、解析ソフトによって、2つのスペクトルに分離される。
 結合エネルギー400.97eVの位置に現れる第1のピークは、イミダゾール5員環に含まれる二重結合で結合された窒素原子(図4で"-C=N-C-"でラベリングされている)に帰属される。このピークが存在することから、測定した化合物の膜にImSが含まれていることが分かる。
 結合エネルギー399.44eVの位置に現れる第2のピークは、アミノ型の窒素原子(図4で">N-"でラベリングされている)に帰属されるピークと、第一級アミノ基の窒素原子("-NH2"でラベリングされている)に帰属されるピークと、第二級アミノ基の窒素原子("-NH"でラベリングされている)に帰属されるピークとが重なり合っている。第2のピークの強度は、第1のピークの約2.5倍である。図2に示すImSのXPSスペクトルと比べると、第1のピークに対する第2のピークの強度が著しく大きくなっていることから、ImSの他に、アミノ基を含む化合物(この例ではAAS)が含まれていることがわかる。
 このように、第1の化合物であるImSを含む化合物の膜をXPS分析すると、二重結合で結合された窒素原子(-C=N-C-)に帰属されるピーク(約400.8~約401.0eV)が確認される。このピークは、第2の化合物に含まれるアミノ基の窒素原子に帰属されるピーク(約398.5~約400.0eV)と分離しているため、第1の化合物と第2の化合物とを含むことが確認できる。
 次に図5(a)、(b)を参照しながら、本実施の形態に係る銅合金物品3の製造方法について説明する。
<1-1.化学物層20の形成>
 ポリエステル系樹脂基体40の表面に、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物とを含有する溶液を接触させる。溶液は、例えば塗布、スプレー等の公知の方法により、ポリエステル系樹脂基体40の表面に接触させることができる。その後に、熱処理することにより、ポリエステル系樹脂基体40の表面に化合物層20を形成することができる(図5(a))。これにより、ポリエステル系樹脂基体40および化合物層20を含むポリエステル系樹脂部材47が得られる。
 第1の化合物と第2の化合物とを含む溶液の代わりに、第1の化合物を含む第1の溶液と、第2の化合物を含む第2の溶液とを別々に準備してもよい。第1の溶液と第2の溶液を、ポリエステル系樹脂基体40の表面に順次接触させることにより、ポリエステル系樹脂基体40の表面上において第1の化合物と第2の化合物とを混合吸着させることができる。なお、第1の溶液を接触させた後に第2の溶液を接触させてもよく、または第2の溶液を接触させた後に第2の溶液を接触させてもよい。
 窒素を含む官能基とシラノール基とを有する化合物において、窒素を含む官能基が、窒素を含む5員環以上の環状構造を有するのが好ましい。特に、5員環以上の環状構造が、トリアゾールまたはトリアジン構造であるのが好ましい。具体的な化合物の例としては、表5に記載したAST、ImS、ASTの一部の官能基を他の官能基に置換したAST類似化合物、イミダゾールシランカップリング剤などが挙げられる。AST類似化合物としては、例えば、ASTのトリエトキシ基を、トリメトキシ基とした化合物、ASTの4,6-ジ(2-アミノエチル)アミノ基のアミノ置換基を、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピル基、3-アミノプロピル基、N-(1,3-ジメチル-メチリデン)プロピルアミノ基、N-フェニル-3-アミノプロピル基、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピル基、または3-ウレイドプロピル基とした化合物が挙げられる。イミダゾールシランカップリング剤としては、例えば、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、1-イミダゾリル基、3-イミダゾリル基、および4-イミダゾリル基のいずれ1種と、トリメトキシ基、およびトリエトキシ基などのトリアルコキシシリル基とを共に有するものが挙げられる。
 アルカン型アミン系シランカップリング剤としては、直鎖型のアルカン型アミン系シランカップリング剤が好ましい。具体的な化合物の例としては、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
<1-2.銅合金基体10の洗浄>
 銅合金基体10の表面を酸水溶液で洗浄する。これにより、銅合金基体10の表面に存在する酸化物層および防錆剤を除去することができる。
 酸水溶液としては、例えば、硫酸、塩酸、硫酸とクロム酸の混合液、硫酸と塩酸の混合液、硫酸と硝酸の混合液等の酸溶液の水溶液が利用できる。特に、硫酸水溶液または塩酸水溶液が好ましい。
 洗浄は、酸水溶液に銅合金基体10を所定時間浸漬して行うことができる。浸漬する時間は、表面の酸化物層および防錆剤を除去でき、かつ銅合金基体10を大幅に浸食しない範囲であればよい。例えば、1%塩酸を使用する場合には、30秒~10分(例えば1分)浸漬することができる。また、15%硫酸を使用する場合には、1~20分(例えば5分)浸漬してもよい。
<1-3.銅合金基体10とポリエステル系樹脂部材47の接合>
 図5(b)に示すように、ポリエステル系樹脂部材47の化合物層20と、洗浄した銅合金基体10とを接触させて加圧することにより、ポリエステル系樹脂部材47と銅合金基体10とを接合して、図1に示すような銅合金物品3を得ることができる。これは、ポリエステル系樹脂部材47のポリエステル樹脂基体40と銅合金基体10とを、化合物層20を介して接合する、とみなすこともできる。
 加圧する前または加圧中に、銅合金基体10とポリエステル系樹脂部材47を加熱すると、接合しやすくなるので好ましい。なお、加熱温度は、ポリエステル系樹脂部材47のポリエステル系樹脂基体10が溶融しない温度にする。加圧は、面圧1MPa~8MPa、例えば4MPaにすることができる。
 製造方法の変形例としては、化合物層20を、銅合金基体10の表面に形成してもよい。図6(a)、(b)を参照しながら、変形例について説明する。
<2-1.化学物層20の形成>
 洗浄した銅合金基体10の表面に、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する化合物を含有する溶液を接触させる。その後に、熱処理することにより、銅合金基体10の表面に化合物層20を形成することができる(図6(a))。これにより、銅合金基体10および化合物層20を含む銅合金部材15が得られる。
 化合物層20の詳細は、工程1-1.と同様である。
<2-2.銅合金基体10の洗浄>
 実施の形態1の工程1-2.と同様の工程により、銅合金基体10の表面を酸水溶液で洗浄して、銅合金基体10の表面に存在する酸化物層および防錆剤を除去する。
<2-3.銅合金部材15とポリエステル系樹脂基体40の接合>
 図6(b)に示すように、ポリエステル系樹脂基体40と、銅合金部材15の化合物層20とを接触させて加圧することにより、ポリエステル系樹脂基体40と銅合金部材15とを接合して、図1に示すような銅合金物品3を得ることができる。
 加圧接合の詳細については、実施の形態1と同様である。
 なお、化合物層20を含むポリエステル系樹脂部材47(図5(a))と、化合物層20を含む銅合金部材15(図6(a)とを準備し、それらの化合物層20を接触させて加圧することにより、図1に示すような銅合金物品3を得ることもできる。
 ポリエステル系樹脂部材47の化合物層を、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物を含む第1の溶液から形成し、銅合金部材15の化合物層を、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物を含む第2の溶液から形成してもよい。接合の際にポリエステル系樹脂部材47の化合物層と銅合金部材15の化合物層とを接触させたときに、一方の化合物層に含まれる第1の化合物と、他方の化合物層に含まれる第2の化合物とが共に化学吸着される場合に、第1の化合物と第2の化合物を含む化合物層20を形成することができる。
 ただし、一方の化合物層に含まれる第1の化合物と、他方の化合物層に含まれる第2の化合物とが十分に化学吸着されない場合には、接合強度の向上効果が十分に発揮されないおそれがあるため、使用する化合物によって、化合物層の形成方法を適宜選択するのが好ましい。
 実施例によって、本発明の実施形態を説明する。
[作成例]
・各化合物の特性
 厚さ50μmのLCPフィルムCT-Z(クラレ製)を、一辺150mmの正方形に切断した試験片(LCPフィルム片)を4枚準備した。LCPフィルムの試験片の両面に、JSP製ディップコーターを使用して、4種類の化合物水溶液(ET水溶液、AAS水溶液、ImS水溶液、およびAST水溶液)のいずれかを塗布した。各水溶液の濃度は0.1%とした。
 銅箔B(UACJ製、厚さ18μm)を、1%塩酸で1分間洗浄後、イオン交換水で十分水洗し、乾燥した。その後、銅箔Bを一辺150mmの正方形に切断した試験片(銅箔片)も8枚準備した。そして、銅箔の試験片の両面に、JSP製ディップコーターを使用して、上述の4種類の化合物水溶液のいずれかを塗布した。なお、1種類の化合物水溶液を、2枚の銅箔片に塗布した。
 その後、水溶液を塗布したLCPフィルム片と銅箔片を、100℃で5分間熱処理した。これにより、LCPフィルム片の両面と、銅箔片の両面に、化合物層を形成した。
 化合物層を形成したLCPフィルム片の両面に銅箔片を置き、北川精機製真空プレス機で、面厚4MPaで加圧しながら、270℃に昇温して20分保持後、更に290℃で10分保持して、両面銅張り積層板を作製した。この両面銅張り積層板では、LCPフィルムと銅箔の間に化合物層が置かれている。
 なお、この試験では、LCPフィルムと銅箔の両方に化合物水溶液を塗布したが、いずれか一方に塗布しても、LCPフィルムと銅箔の間に化合物層を形成できる。すなわち、化合物溶液の濡れ性、化合物層の形成し易さや必要な化合物量などによって、適宜、塗布する面を決めることができる。
 比較対照として、LCPフィルムと銅箔のいずれにも化合物水溶液を塗布しない試験片を用いて、同様にして両面銅張り積層板を作製した。
 両面銅張り積層板から短冊状に試験片を切り出し、JIS C 6471の8.1項「銅箔の引きはがし強さ」に従い、背面の銅箔の全面をエッチングによって除去し、供試面に幅10mmのパターンをエッチングによって残し、引き剥がし試験片を作製した。補強板に引き剥がし試験片の背面のLCPフィルム側を両面テープで固定し、島津製作所製オートグラフAGS-5kNXを使用し、引き剥がし速度50mm/minで銅箔を180°方向に引き剥がして、引き剥がし強度を各条件で3本ずつ測定した。引き剥がし試験チャートから、最小値と最大値を読み取った。その結果を、表6に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 化合物層を設けないと、LCPフィルムと銅箔は接合せず、銅箔とLCPフィルムの界面で剥離した。引き剥がし強度の最小値と最大値はそれぞれ0.16kN/m、0.20kN/mであった。
 化合物ETを含む化合物層によりLCPフィルムと銅箔とを接合した場合、剥離試験を行うと、銅箔とLCPフィルムの界面で剥離した。引き剥がし強度の最小値と最大値はそれぞれ0.08kN/m、0.11kN/mであった。すなわち、化合物ETを含む化合物層では、銅箔とLCPフィルムと接合できないといえる。上述のXPS分析で示された通り、化合物ETは、銅箔とLCPフィルムのいずれにも化学吸着しないため、それらを接合できなかったと考えられる。この結果から、トリアジン6員環構造を有していても、窒素原子(N)の置換基がすべてエポキシ基である場合、つまりアルコキシシラン基を有しない場合には、LCPフィルムと銅箔とを十分な強度で接合することができない。
 化合物AASを含む化合物層によりLCPフィルムと銅箔とを接合した場合、剥離試験後の銅箔の剥離界面を観察すると、白いLCPフィルムが薄く残っていた(薄く凝集剥離)。引き剥がし強度の最小値と最大値はそれぞれ0.32kN/m、0.37kN/mであった。上述のXPS分析で示された通り、化合物AASは、銅箔とLCPフィルムのいずれにも化学吸着性が低いことから、比較的低い引き剥がし強度になっていると考えられる。
 化合物ImSを含む化合物層によりLCPフィルムと銅箔とを接合した場合、剥離試験後の銅箔の剥離界面を観察すると、LCPフィルムが白く残っていた(凝集剥離)。引き剥がし強度の最小値と最大値はそれぞれ0.39kN/m、0.44kN/mであった。
 化合物ASTを含む化合物層によりLCPフィルムと銅箔とを接合した場合、剥離試験後の銅箔の剥離界面を観察すると、LCPフィルムが白く残っていた(凝集剥離)。引き剥がし強度の最小値と最大値はそれぞれ0.59kN/m、0.68kN/mであった。
 この結果から、アルカン型アミン系シランカップリング剤の直鎖の飽和炭素上のアミノ基(化合物AAS)よりも、窒素原子を含む環状分子構造(化合物ImS、AST)が、銅金属基体の接合に有効なことが分かった。
[実施例1、比較例1および比較例2]
 窒素原子を含む環状分子構造を持つ化合物(第1の化合物)と、アルカン型アミン系シランカップリング剤(第2の化合物)とを複合添加したときの効果について調べた。
 厚さ50μmのLCPフィルムCT-Z(クラレ製)を一辺150mmの正方形に切断して、試験片(LCPフィルム片)を作成した。LCPフィルム片は4枚準備した。LCPフィルム片の両面に、JSP製ディップコーターを使用して、表7の化合物を含む化合物水溶液のいずれかを塗布した。具体的には、実施例1では、ImSを0.1重量%、AASを1重量%含有する混合水溶液を使用して、化合物層を形成した。比較例1では、ImSを0.1重量%含有する水溶液を使用し、比較例2では、AASを0.1重量%含有する水溶液を使用した。
 表1に示した「銅箔B」(UACJ製、厚さ18μm)を、1%塩酸で1分間洗浄後、イオン交換水で十分水洗し、乾燥した。その後、銅箔Bを一辺150mmの正方形に切断して、試験片(銅箔片)を作成した。銅箔片は8枚準備した。そして、銅箔片の両面に、JSP製ディップコーターを使用して、上述の4種類の化合物水溶液のいずれかを塗布した。なお、1種類の化合物水溶液を、2枚の銅箔片に塗布した。
 その後、水溶液を塗布したLCPフィルム片と銅箔片を、100℃で5分間熱処理した。これにより、LCPフィルム片の両面と、銅箔片の両面に、化合物層を形成した。
 化合物層を形成したLCPフィルム片の両面に銅箔片を置き、北川精機製真空プレス機で、面厚4MPaで加圧しながら、270℃に昇温して20分保持後、更に290℃で10分保持して、両面銅張り積層板を作製した。この両面銅張り積層板では、LCPフィルムと銅箔の間に化合物層が置かれている。
 引き剥がし試験の結果を表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 比較例1のように、化合物ImS(第1の化合物)のみを含む化合物層によりLCPフィルムと銅箔とを接合した場合、引き剥がし強度の最小値と最大値はそれぞれ0.39kN/m、0.44kN/mであった。
 比較例2のように、化合物AAS(第2の化合物)のみを含む化合物層によりLCPフィルムと銅箔とを接合した場合、引き剥がし強度の最小値と最大値はそれぞれ0.32kN/m、0.37kN/mであった。
 これに対して、実施例1のように、化合物ImS(第1の化合物)と化合物AAS(第2の化合物)とを共に含む化合物層によりLCPフィルムと銅箔とを接合した場合には、引き剥がし強度の最小値と最大値はそれぞれ0.44kN/m、0.68kN/mであった。
 引き剥がし強度の最大値で比較すると、実施例1は、比較例1の約1.55倍(0.68/0.44)、比較例2の約1.84倍(0.68/0.37)の引き剥がし強度となった。つまり、実施例1のように化合物ImSと化合物AASとを混合するだけで、それぞれを単独使用する場合に比べて、1.5倍以上の引き剥がし強度の向上を実現し得ることがわかった。なお、最大値を比較することにより、実施例1のような化合物層により実現し得る接合強度の最大値がどの程度向上できるかを知ることができる。
[実施例2および比較例3]
 実施例2では、表8の化合物を含む化合物水溶液を使用して、実施例1と同様にして試験片(LCPフィルム片と銅箔片を積層した「両面銅張り積層板」)を作製し、引き剥がし試験を行った。具体的には、実施例2では、ASTを0.1重量%、AASを1重量%含有する混合水溶液を使用して、化合物層を形成した。比較例3では、ASTを0.1重量%含有する水溶液を使用した。
 引き剥がし試験の結果を表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 上述した通り、比較例2では、化合物AAS(第2の化合物)のみを含む化合物層によりLCPフィルムと銅箔とを接合した場合、引き剥がし強度の最小値と最大値はそれぞれ0.32kN/m、0.37kN/mであった。
 比較例3のように、化合物AST(第1の化合物)のみを含む化合物層によりLCPフィルムと銅箔とを接合した場合、引き剥がし強度の最小値と最大値はそれぞれ0.59kN/m、0.68kN/mであった。
 これに対して、実施例2のように、化合物AST(第1の化合物)と化合物AAS(第2の化合物)とを共に含む化合物層によりLCPフィルムと銅箔とを接合した場合には、引き剥がし強度の最小値と最大値はそれぞれ0.68kN/m、0.77kN/mであった。
 引き剥がし強度の最大値で比較すると、実施例2は、比較例2の約2.08倍(0.77/0.37)、比較例3の約1.13倍(0.77/0.68)の引き剥がし強度となった。つまり、実施例2のように化合物ASTと化合物AASとを混合するだけで、それぞれを単独使用する場合に比べて、1.13倍以上の引き剥がし強度の向上を実現し得ることがわかった。ASTの単独使用による接合強度は、従来のシランカップリング剤の中では十分に高いが、本発明の実施形態によれば、それをさらに向上することが可能である。
 実施例1および2の実験結果を踏まえてミクロな化学吸着のメカニズムを推定する。窒素原子を含む環状分子構造を持った第1の化合物(例えば化合物ImSおよびAST)は、分子構造が大きいために、化学吸着した時に分子間に間隙を生じることになる。分子量が小さく、構造が鎖状の第2の化合物(例えば化合物AAS)は、第1の化合物ImSおよびASTの分子間の間隙に入ってその間隙をふさぐ効果を有し得る。これにより、第1の化合物と第2の化合物を合計したときの化学吸着密度を高めることができ、結果として、LCPフィルムと銅箔との間の接合強度を向上できると考えられる。
[実施例3~7および比較例4~5]
 実施例3~7では、(A)引き剥がし試験、(B) XPS分析および(C)FT-IR試験を行った。
(A)引き剥がし試験
 実施例2で使用した化合物AST、AASの混合比と結合強度との関係を調べた。
 第1の化合物(化合物AST)と、第2の化合物(AAS)とを含む混合水溶液において、ASTとAASのモル濃度の合計を48mmol/Lに固定し、ASTとAASの濃度をモル比で1:0から1:15まで(重量%比で2:0からおよそ0.1:1.0まで)の間で変更した。ここで、モル濃度を一定にしたのは、溶液中の分子の数で比較することにより、化合物の特性を正しく比較できるためである。つまり、モル濃度で規定することにより、各分子の化学吸着性と接合強度との関係を正しく対比することができる。
 引き剥がし試験に使用する試験片(両面銅張り積層板)は、実施例1と同様に形成した。
 複合添加の詳細と引き剥がし強度の測定結果を、表9に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 比較例4のように化合物ASTのみを含む水溶液を使用して試験片を作成すると、引き剥がし強度の最小値と最大値はそれぞれ0.60kN/m、0.65kN/mとなった。化合物ASTの一部をAASに置き換えることにより、化合物ASTと化合物AASの混合水溶液を使用して試験片を作成すると、引き剥がし強度が向上する傾向がある。例えば、実施例3~6では、引き剥がし強度の最小値は0.63~0.70kN/mとなり、最大値は0.67~0.73kN/mとなる。最も引き剥がし強度が高い実施例6では、比較例4に比べて、引き剥がし強度の最大値が約1.12倍(0.73/0.65)であった。
 実施例7の引き剥がし強度の最小値と最大値はそれぞれ0.55kN/m、0.61kN/mであり、比較例4よりは低い値となったが、比較例5(AASのみを含む水溶液を使用)の引き剥がし強度(最小値が0.42kN/m、最大値が0.47kN/m)よりは高い値となった。
 化合物水溶液に第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)とを共に添加することにより(実施例3~7)、第2の化合物(AAS)のみの場合(比較例5)に比べて、引き剥がし強度を向上できることがわかった。特に、第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)とを所定の比率(AST:AAS=1:0.5~1:10)で添加することにより(実施例3~6)、第1の化合物(AST)のみを含有する場合(比較例4)に比べて、引き剥がし強度を向上できることがわかった。
 特に、第1の化合物(AST):第2の化合物(AAS)のモル比が1:1~1:10(実施例4~6)であるのが好ましく、引っ張り強度の最大値が、従来の化合物では達成し得なかった0.70kN/m以上となり、極めて強い結合強度を達成できる。
(B)XPS分析
 第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)の混合比と、銅箔表面における化合物の化学吸着の状態との関係を調べた。
 銅箔片の表面に、第1の化合物(化合物AST)と、第2の化合物(AAS)とを含む混合水溶液を塗布した。使用する混合水溶液は、実施例3~6および比較例4~5で使用したものと同じである(表9参照)。
 銅箔片の表面(両面)に、JSP製ディップコーターを使用して、いずれかの水溶液を塗布する。その後に銅箔片を100℃で5分間熱処理して、銅箔片の表面に化合物層を形成し、化合物層で被覆された銅箔片の表面をXPS分析した。各銅箔片のXPSスペクトルを図7~12に示す。
 銅箔表面における化合物の化学吸着を検討するために、XPSスペクトルのCu 2p軌道ピークを中心に、XPSスペクトルの解析を行った。Cu 2p軌道ピークは、主にCu-N結合ピーク、Cu-O結合ピークおよびCu(0価)ピークが観察される。図7~12では、Cu-N結合ピークを"Cu-N"、Cu-O結合ピークを"Cu-O"、Cu(0価)ピークを"Cu(0)"とラベリングしている。
 各ピークは以下のように解釈される。
(i) Cu-N結合ピークは、化合物層中のトリアジン環およびアミノ基(いずれもAST由来)が、銅箔表面に化学吸着していることを示す。
(ii)Cu-O結合ピークは、化合物層中のシラノール基(AST由来)が、銅箔表面に化学吸着していることを示す。
(iii)Cu(0価)ピークは、化合物を化学吸着していない銅箔表面が存在していることを示す。
 図7は、比較例4で使用したAST水溶液(表9参照)により化合物層を形成した銅箔片のXPSスペクトルである。Cu 2p軌道のピークを詳細に解析すると、主要なCu-N結合ピーク(表5)の他に、やや小さなCu-O結合ピークが観察された。Cu(0価)ピークは、ノイズに隠れて観察されなかった。
 Cu-O結合ピークで示されるシラノール基は、LCP、PET等に含まれるエステル構造との化学吸着に寄与する官能基である。よって、銅箔と、エステル構造を持つ樹脂フィルムとの引き剥がし強度を向上するには、銅箔表面に化学吸着するシラノール基(つまり、消費されるシラノール基)の割合が小さいことが好ましい、と考えられる。すなわち、XPSスペクトルにおいて、Cu-O結合ピークが観察されない(又はピークができるだけ小さい)ことが好ましい。
 図8は、比較例5で使用したAAS水溶液(表9参照)により化合物層を形成した銅箔片のXPSスペクトルである。図8のXPSスペクトルのCu 2p軌道のピークを詳細に解析すると、図7のXPSスペクトル(AST塗布)と同様に、Cu-N結合ピークと、やや小さなCu-O結合ピークの他に、Cu(0価)ピークも観察された。
 図9~11は、実施例3~5で使用したASTとAASの混合水溶液(表9参照)により化合物層を形成した銅箔片のXPSスペクトルである。
 図9では、使用した混合水溶液中のASTとAASのモル比が1:0.5であり、図10では、モル比が1:1であり、図11では、モル比が1:2である。図9~11のXPSスペクトルには、主要なCu-N結合ピーク、Cu-O結合ピークおよびCu(0価)のピークが観察された。それらのXPSスペクトルは、図7および8と比べると、Cu-O結合ピークおよびCu(0価)ピークのピーク強度が大きく、Cu-N結合ピークのピーク強度に近くなっている。つまり、ASTにAASを混合することにより、図7(AST単独)では観察されなかったCu(0価)ピークが観察されるようになり、さらにCu-O結合ピークのピーク強度がCu-N結合ピークと同等まで大きくなった。
 このことから、混合水溶液中のASTとAASのモル比が1:0.5~1:2の場合には、以下のような傾向が確認できた。
・Cu(0価)ピークのピーク強度が大きくなっていることから、銅箔表面上における化合物の化学吸着の密度が低下している。
・Cu-O結合ピークのピーク強度が大きくなっていることから、シラノール基が銅箔表面に多く化学吸着して、ここで多く消費されていると考えられる。上述した通り、シラノール基は樹脂フィルムのエステル構造に化学吸着するため、銅箔表面で消費されるのは好ましくない。
 これらの結果は、銅箔表面上における化合物の化学吸着という観点からみると、ASTにAASを添加する効果が十分発揮されていない状態と見ることができる。
 さらに詳細にCu 2pスペクトルを解析すると、図9(ASTとAASのモル比が1:0.5)では、Cu-O結合ピークとCu(0価)ピークのピーク強度がほぼ同じである。図10(モル比が1:1)では、Cu(0価)ピークのピーク強度がCu-O結合ピークより大きくなっている。図11(モル比が1:2)においては、Cu(0価)ピークのピーク高さが、Cu-O結合ピークに比べてやや低くなった。この様に、混合水溶液中のASTとAASのモル比を変えることにより、Cu(0価)ピークとCu-O結合ピークのピーク強度が変化しており、銅箔表面における化合物の化学吸着の状態が変化することが分かった。
 図12は、実施例6で使用したASTとAASの混合水溶液(表9参照)により化合物層を形成した銅箔片のXPSスペクトルである。使用した混合水溶液中のASTとAASのモル比は1:10である。
 図12では、Cu-OとCu(0価)のピーク強度が、Cu-N結合ピークよりも著しく低くなり、Cu(0価)のピークがほぼ消滅した。Cu(0価)のピークがほぼ消滅したことから、銅箔表面の化合物層が銅表面をほぼ覆い尽くしていると判断される。また、Cu-O結合ピークが著しく低くなったことから、銅箔表面に化学吸着しないシラノール基の割合が高いことがわかる。つまり、樹脂フィルムのエステル構造に化学吸着できるシラノール基が多く残されている。
 なお、さらにAASの割合を高くすると、ASTとAASを混合する効果が得られなくなる。例えば表9に示すように、実施例7では、混合水溶液中のAASの割合が高すぎるため(ASTとAASのモル比が1:15)、引き剥がし強度が著しく低下した。この実施例では、AASの効果が主となっていると考えられる。
 これらの(A)引き剥がし試験と(B)XPS分析の結果(表9および図9~12)から、混合水溶液中のASTとAASのモル比が1:0.5~1:15の範囲において、引き剥がし強度の向上効果が得られ、特にモル比が1:10の時にその効果が最大になることがわかった。
 このように、嵩高い環状構造の第1の化合物と直鎖構造の第2の化合物を混合することにより、接合強度の高い化合物層を形成できることが確認された。さらに、それらの化合物の混合比率を適切に調整することにより、嵩高い環状構造の化合物と直鎖の化合物の立体構造の違いを特に有効に利用することが可能となり、銅箔と、エステル構造を持つ樹脂フィルムとに対する化合物の化学吸着の密度および構造を最適化できることが確認された。
 言い換えれば、本開示の効果を最大限に発揮するためには、広く利用されている直鎖型のシランカップリング剤を複数混合すること、および/または嵩高い化合物を複数混合するだけではなく、化合物の選択と、その混合比率を適切に調節することが重要である。
(C)FT-IR分析
 化合物層とLCPフィルム表面との結合状態を調べた。
 上記の「(A)引き剥がし試験」と同様に、比較例4~5と実施例6の試験片(両面銅張り積層板)を作成した。得られた銅張り積層板を温度60℃の30~35%塩化第二鉄水溶液に5~6分浸漬し、銅箔を溶解除去(ウェットエッチング)した。これにより、銅箔とLPCフィルム片の間に形成された化合物層を、露出させた。その後、イオン交換水で洗浄し、80℃のオーブン中で30分間乾燥してFT-IR分析用のLPC試験片(化合物層で被覆されたLPCフィルム片)とした。
 測定用のLPC試験片について、化合物層で被覆された表面をFT-IR分析した。FT-IR分析は、日本分光製多重全反射測定装置ATR500/Mを付けた日本分光製フーリエ変換赤外線分光光度計FT/IR680 Plusを使用し、減衰全反射(Attenuated Total Reflection, ATR)法で測定を行った。多重全反射測定装置は、Geプリズムを使用し、入射角45°、反射回数5回で測定した。各LPC試験片のFT-IRチャートを図13~15に示す。
 図13は、比較例4の銅張り積層板から作成したLPC試験片のFT-IRチャートである。3383cm-1にASTのトリアジン環のC-N基のピーク(弱くブロードな)、2962cm-1と2926cm-1にCH2基のピーク(弱い)、1735cm-1にLCPフィルムのエステル基のC=O基のピーク、および914cm-1にASTのSi-OH基のピークが検出された。
 図14は、比較例5の銅張り積層板から作成したLPC試験片のFT-IRチャートである。
2926cm-1にAASのCH基のピーク(弱い)、1735cm-1にLCPフィルムのエステル基のC=O基にピーク、および914cm-1にAASのSi-OH基のピークが検出された。
 図15は、実施例6の銅張り積層板から作成したLPC試験片のFT-IRチャートである。図15のFT-IRチャートは、図13および14とは大きく異なっている。3295cm-1のASTのトリアジン環のC-N基のピーク、および2966cm-1と2926cm-1のCH2基のピークは、図13および14よりも強い。一方、1735cm-1のLCPフィルムのエステル基のC=O基は、図13および14よりも弱くなっている。また、新たに、1715cm-1にASTのトリアジン環のC=N基のピークが現れた。また、図13および14と同様に、920cm-1にSi-OH基のピークが検出された。
 図13~15のFT-IRの結果について考察する。
 発明者らは、FT-IRの結果を以下のように解釈することにより、銅張り積層板の引き剥がし試験の結果(表9参照)と整合することを見いだした。つまり、下記のように解釈すれば、比較例に比べて、実施例の引き剥がし強度が高いことを論理的に説明することができる。なお、下記の解釈が実際の現象と一致していない場合であっても、本発明の効果が否定されるものではないことに留意されたい。
 比較例4および5では、銅箔とLCPフィルムの引き剥がし強度が弱い(表9参照)。これは、化合物(ASTまたはAAS)と基材との間の結合形成、特に化合物とLCPフィルムのエステル構造との間の結合形成が不十分なためである。そのため、FT-IR分析用のLPC試験片を作成するために銅箔をウェットエッチングした時に、銅箔とLCPフィルムの間に配置されていた化合物層の一部が除去された。つまり、LPC試験片において、LCPフィルムの表面が化合物層から部分的に露出した。その結果、図13および14のFT-IRチャートに、1735cm-1のLCPフィルムのエステル基のC=O基のピークが大きく出現することになった。
 これに対して、実施例6では、ASTとAASの混合水溶液を用いたことにより、化合物とLCPフィルムのエステル構造との間に十分な結合(高密度の結合)が形成された。そのため、銅箔をウェットエッチングした時に化合物が除去されなかった。つまり、LPC試験片は化合物層に覆われていた。その結果、図15のFT-IRチャートでは、1735cm-1のLCPフィルムのエステル基のC=O基のピークが小さくなった。また、1715cm-1のASTのトリアジン環のC=N基のピークが明瞭に出現した(このピークは、ASTを用いた比較例4(図13)には現れていない)。さらに、図13および14のFT-IRチャートに比べて、図15のFT-IRチャートでは、化合物に由来する3295cm-1のASTのトリアジン環のC-N基のピークと、2966cm-1と2926cm-1のCH2基のピークが強くなった。
 この(C)FT-IR分析の結果(図13~15)から、銅箔片とLCPフィルム片とを化合物層で接合して作成した銅張り積層板において、銅張り積層板の剥離強度を推測できることが分かった。さらに、FT-IRチャートのピークの位置および強度を詳細に検討することにより、化合物層を形成している化合物の種類(1種類または複数種類)を特定または推定し得ることが分かった。
 以上のように、窒素原子を含む環状分子構造を持った化合物に、アルカン型アミン系シランカップリング剤を複合添加することにより、銅金属基体とポリエステル系樹脂部材を強固に接合することができた。
 これまで述べたように、金属基体と樹脂基体の間に第1の化合物と第2の化合物からなる第1の化合物層が介する接合部材の分析結果から、金属基体には、第1の化合物と第2の化合物の窒素を含む構造が多く化学吸着し、樹脂基体には窒素を含まないSi-OHの構造が多く化学吸着したと判断される。すなわち、金属基体に第1の化合物層を形成した部材では、窒素を含む構造が金属基体に多く化学吸着し、該部材の第1の化合物層の表面には、Si-OH構造が多く存在すると理解される。
 これまで述べたように、第1の化合物層の有効性が明らかとなったが、更に接合強度を向上するには、樹脂基体に対する優れた化学吸着性を有するSi-OH官能基を含むと共に、樹脂基体表面にある他のSi-OH官能基が、金属部材表面の第1の化合物層に多く存在するSi-OH基と化学結合を形成する構造を有する化合物を適用し、金属基体と樹脂基体の間に第1の化合物と第2の化合物からなる第1の化合物層に加えて、アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物である第3の化合物からなる第2の化合物層を介することにより、一層接合強度を向上できると考え、本発明に至った。
<実施の形態2>
 本発明の実施形態2におけるフレキシブルプリント配線板用基材に適用するポリイミドフィルムは、従来公知の方法で製造されたものを用いることが出来る。すなわち、テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの反応から得られるポリアミック酸をフィルムとし、このフィルムを熱的または化学的にイミド化して得られたものを使用できる。フィルムの厚さ、表面粗さは、特に規定されないが、10~100μmの厚さ、Rzが200nmより小さい範囲にあるのが好ましい。フィルムの厚さが10μmより薄いと微細回路を作製するときの絶縁性などの信頼性が懸念され、100μmを超えるとフィルムの吸湿率、寸法安定性が低下する懸念があるためである。フィルムの表面粗さがRzで200nmを超えると、金属の接合において十分な密着性が得られない恐れがある。フィルムの吸湿率、寸法安定性などは、用途によって適宜選定することが出来るが、吸湿率は1.0wt%(23℃/50%RH)以下、30ppm(23℃、0~70%RH)以下の寸法安定率であることが好ましい。いずれも、回路形成工程における安定性を保持するためである。ポリイミドフィルムの密着性を良くするために、前処理として、少なくとも一方の面にコロナ放電処理、低圧プラズマ処理、大気圧プラズマ処理、フレーム処理、イオンボンバード処理などの表面処理を施しておくことが好ましい。中でも、コロナ放電処理がコスト的に有利である。これらの表面処理は、ポリイミドフィルム表面の汚染の除去や表面に活性な官能基を均一に形成する。表面処理後のポリイミドフィルムの濡れ性は、73dyne/cm以上であることが好ましい。
 プリント配線板用基材に適用するプリプレグは、ガラス類の無機繊維、ポリイミド、ポリエステル、テトラフルオロエチレンなどの有機繊維、及びそれらの混合物のシートまたはマット状のものに絶縁樹脂組成物のワニスを含浸または塗工したもので、半硬化状態(Bステージ状態)のものである。プリプレグ層の厚さは、用途によって異なるが、0.1~5mmの厚さが好ましい。絶縁樹脂組成物に用いられる樹脂は、プリント配線板の絶縁材料として用いられる公知の絶縁樹脂を用いることが出来る。一般には、耐熱性、耐薬品性などの特性から、熱硬化性樹脂が基剤として用いられており、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、マレイミド樹脂、イソシアネート樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ビニル樹脂などを例示できるが、これらに限定されるものではない。熱硬化性樹脂は、1種類でも良いし、2種類以上を混合したものでも良い。
 熱硬化性樹脂には、誘電性、耐衝撃性、加工性などの必要から、熱可塑性樹脂がブレンドされたものを含む。熱可塑性樹脂としては、フッ素樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリブタジエン樹脂などが例示されるが、これらに限定されるものではない。熱可塑性樹脂は、1種類でも良いし、2種類以上を混合したものでも良い。
 絶縁樹脂組成物には、無機フィラーが混合されていても良い。無機フィラーとしては、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、クレー、タルク、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酸化亜鉛、溶融シリカ、ガラス粉、石英粉、シラスバルーンなどを例示できる。これらの無機フィラーは、1種類でも良いし、2種類以上を混合したものでも良い。
 絶縁樹脂組成物には、難燃剤、硬化剤、硬化促進剤、熱可塑性樹脂粒子、着色剤、紫外線不透過剤、酸化防止剤、還元剤などの添加剤、充填剤を含んでも良い。
 本発明の実施形態に適用出来るその他の樹脂は、ポリアミド系、ポリエステル系樹脂で、フィルム材、板材、棒材、管材、成形材など、形態・形状は問わない。ポリアミド系(ナイロン)樹脂としては、ナイロン4、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロンMXD6(メタキシリレンジアミンとアジピン酸の重縮合体)など及びこれらの共重合体や無機フィラー、ガラス繊維や炭素繊維を加えたり、他のポリマーとのブレンドでも良い。ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレートおよび液晶ポリマーなど及びこれらの共重合体や無機フィラー、ガラス繊維や炭素繊維を加えたり、他のポリマーとのブレンドでも良い。
 本発明の実施形態に使用できる金属は、銅、アルミ材である。銅材料としては、純銅、黄銅、青銅、白銅、洋白、キュプロニッケル、ベリリウム銅などを使用出来る。銅箔は、圧延銅箔であっても電解銅箔であっても良い。アルミニウム材料としては、1000系、2000系、3000系、4000系、5000系、6000系、7000系、8000系のいずれも使用出来る。アルミニウム箔としては、1N39、1085、1N90、1N99、3003、3004、8079、8021などを使用出来る。
 本発明の実施形態に使用する金属は、酸化処理、還元処理、エッチングなどによる粗面化処理を施したものでも良いが、特には、これらの粗面化処理を施さないことが好ましい。金属の表面粗さは、Rzが1.5μm以下であることが好ましく、更に好ましくは、1.0μm以下である。
 金属の厚さは、特に限定されないが、金属箔の場合は、実用上300μm以下であることが好ましい。
 金属の少なくとも樹脂層に接する側には、例えば、防錆処理、クロメート処理のいずれか、または両者の組み合わせの表面処理がされたものでも良い。どのような表面処理を施すかは、樹脂にあわせて適宜選択できる。
 以下に、金属基体と樹脂基体の化合物層の形成と接合を、図で説明する。
 <金属基体の化合物層20aまたは化合物層20aと20bの形成>
 金属基体10の表面に、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物とを含有する溶液を接触させる。その後に、熱処理することにより、第1の化合物層20aを形成することができる。また、必要に応じて、アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物である第3の化合物を含有する溶液を接触させ、その後に、熱処理することにより、第2の化合物層20bを形成してもよい。溶液は、例えば塗布、スプレー等の公知の方法により、金属基体10の表面に接触させることができる。これにより、金属基体10の表面に化合物層20a単独または化合物層20aと20bの両者を含む金属部材15が得られる。(図16(a))。
<樹脂基体の第1の化合物層または第2の化合物層20bの形成>
 樹脂基体40の表面に、第1の化合物層を形成する窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物とを含有する溶液、または第2の化合物層を形成するアルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物である第3の化合物を含有する溶液を接触させる。溶液は、例えば塗布、スプレー等の公知の方法により、樹脂基体40の表面に接触させることができる。その後に、熱処理することにより、樹脂基体40の表面に第1の化合物層または第2の化合物層のいずれかの化合物層20bを形成することができる(図17(a))。これにより、樹脂基体40および化合物層20bを含む樹脂部材47が得られる。
<金属部材15と樹脂基体40の接合>
 図16(b)に示すように、樹脂基材40と、金属部材15の金属基材10に形成した化合物層20aおよび/または化合物層20bとを接触させて加圧することにより、樹脂基材40と金属部材15とを接合して、図1に示すような金属物品3を得ることができる。
 一方、図17(b)に示すように、樹脂部材47の樹脂基材40の表面に第1の化合物層または第2の化合物層のいずれかの化合物層20bと、金属部材15の金属基材10に形成した化合物層20aの化合物層とを接触させて加圧することにより、樹脂部材47と金属部材15とを接合して、図1に示すような金属物品3を得ることができる。
[実施例8~10]
 厚さ50μmのLCPフィルムCT-Z(クラレ製)を、一辺150mmの正方形に切断した試験片(LCPフィルム片)を準備した。JSP製ディップコーターを使用して、LCPフィルムの試験片の両面に、第2の化合物層を形成するポリマー型多官能基シランカップリング剤(製品名X-12-972F、信越化学工業製)0.05%水溶液、メラミン官能性有機ケイ素化合物(N,N,N-トリス-(トリエトキシシリルプロピル)メラミン、0.03%エタノール溶液)、イソシアヌレート官能性ケイ素化合物(トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、製品名KBM-9659、0.02%イソプロパノールIPA溶液)のいずれかを塗布しした。
 銅箔B(UACJ製、厚さ18μm)を、1%塩酸で1分間洗浄後、イオン交換水で十分水洗し、乾燥した後、銅箔Bを一辺150mmの正方形に切断した試験片(銅箔片)も準備した。そして、JSP製ディップコーターを使用して、銅箔の試験片の両面に、上述の実施例6に示した第1の化合物層を形成する第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)とをモル濃度比率(AST:AAS=1:10、0.18%ASTと0.97%AASの混合溶液)で添加した化合物水溶液を塗布しした。
 その後、それぞれの化合物溶液を塗布したLCPフィルム片と銅箔片を、100℃で5分間熱処理した。これにより、LCPフィルム片の両面と、銅箔片の両面に、化合物層を形成した。
 化合物層を形成したLCPフィルム片の両面に銅箔片を置き、北川精機製真空プレス機で、面厚4MPaで加圧しながら、270℃に昇温して20分保持後、更に290℃で10分保持して、両面銅張り積層板を作製した。この両面銅張り積層板では、LCPフィルムと銅箔の間に第1と第2の2種類の化合物層が置かれている。
 両面銅張り積層板から短冊状に試験片を切り出し、JIS C 6471の8.1項「銅箔の引きはがし強さ」に従い、背面の銅箔の全面をエッチングによって除去し、供試面に幅10mmのパターンをエッチングによって残し、引き剥がし試験片を作製した。補強板に引き剥がし試験片の背面のLCPフィルム側を両面テープで固定し、島津製作所製オートグラフAGS-5kNXを使用し、引き剥がし速度50mm/minで銅箔を90°方向に引き剥がして、引き剥がし強度を各条件で3本ずつ測定した。引き剥がし試験チャートから、最小値と最大値を読み取った。その結果を、表10に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
 実施例に使用した化合物分子当たりのアルコキシシリル基またはシラノール基の数は、ポリマー型多官能基シランカップリング剤X-12-972Fでは多数、メラミン官能性有機ケイ素化合物N,N,N-トリス-(トリエトキシシリルプロピル)メラミンでは3個、イソシアヌレート官能性ケイ素化合物KBM-9659では3個である。
 表10から、実施例6のASTとAASを混合溶液の第1の化合物層のみの場合の引き剥がし試験強度の最小値0.70/最大値0.73kN/mと比較すると、第2の化合物層がポリマー型多官能基シランカップリング剤では最小値0.68/最大値0.72kN/mでほぼ同等、メラミン官能性有機ケイ素化合物の最小値0.75/最大値0.82kN/mとイソシアヌレート官能性ケイ素化合物の最小値0.78/最大値1.24kN/mは、いずれもASTとAAS混合溶液に比べて高い引き剥がし強度を示した。
アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物層をポリエステル樹脂上に形成することにより、接合強度を向上できることが示された。
[実施例11~16および比較例6~7]
 本実施例においては、金属に第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)の第1の化合物層を形成するのに加えて、樹脂表面に形成する第2の化合物層となるアルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物として、ポリマー型多官能基シランカップリング剤を選択した。ポリエステル系樹脂の試験において、シラノール基を2個以上有するシラン化合物について、表10に示したように、3種類の異なる構造の化合物の引き剥がし強度向上効果を比較したが、その中で第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)からなる第1の化合物層の引き剥がし強度向上効果に近い結果を得た化合物がポリマー型多官能基シランカップリング剤で、他の種類の化合物に比較してやや効果が小さかったが、この化合物で効果を発揮できれば、他の構造の化合物でも効果があると判断されることから、本実施例ではポリマー型多官能基シランカップリング剤を選択した。
 厚さ50μmのポリイミドフィルム(製品名 カプトン200EN、東レデュポン製)およびナイロンフィルム〔製品名 エンブレムON、ユニチカ製〕、エポキシプリプレグ(製品名 エポキシ樹脂含浸テープ、寺岡製作所製)を使用し、試験毎に一辺150mmの正方形に切断した試験片を準備した。
 ポリイミドフィルムとナイロンフィルムについては、前処理としてコロナ放電処理した後、JSP製ディップコーターを使用して、フィルムの試験片の両面に、ポリマー型多官能基シランカップリング剤(製品名X-12-972F、信越化学工業製)0.1%ノルマルプロパノール溶液を塗布した。プリプレグの表面には、化合物溶液の塗布は行わなかった。
 銅箔B(UACJ製、厚さ18μm)は、一辺150mmの正方形に切断し、アルコール洗浄・乾燥して試験片を準備した。そして、JSP製ディップコーターを使用して、銅箔の試験片の両面に、上述の実施例6に示した第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)とをモル濃度比率(AST:AAS=1:10、0.18%ASTと0.97%AASの混合溶液)で添加・混合した化合物水溶液を塗布した。
 アルミニウム箔(東洋アルミニウム製、厚さ50μm)は、一辺150mmの正方形に切断し、脱脂液(製品名GC26M、ミリオン化学製)3%水溶液(60℃)に1分間浸漬後、水洗洗浄・乾燥して試験片を準備した。そして、JSP製ディップコーターを使用して、試験片の両面に、銅箔と同様に第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)を混合した化合物水溶液を塗布した。
 その後、それぞれの化合物溶液を塗布したフィルム片と銅箔片を、100℃で5分間熱処理した。これにより、プリプレグを除くフィルム片の両面と、銅箔片の両面に、化合物層を形成した。
 実施例14の銅箔は、上記のように第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)の混合水溶液を塗布して熱処理した後、さらにポリマー型多官能基シランカップリング剤(製品名X-12-972F、信越化学工業製)0.2%ノルマルプロパノール溶液を塗布し、100℃で5分間熱処理した。
 比較例として、金属箔とフィルム面の双方に薬剤を塗布しない試験片を用意した。
 化合物層を形成したフィルム片の両面に銅箔片を置き、北川精機製真空プレス機で、ポリイミドフィルムの場合には、面圧10MPaで加圧しながら、250℃で10分保持して、両面銅張り積層板を作製した。プリプレグの場合には、面圧4MPa、200℃、90分、ナイロンフィルムのときには、面圧4MPa、200℃、10分で積層を行った。これらの両面銅張り積層板では、フィルムと銅箔の間にそれぞれの化合物層が置かれている。
 比較例では、フィルムと銅箔の間には、化合物層は存在しない。
 両面銅張り積層板から短冊状に試験片を切り出し、JIS C 6471の8.1項「銅箔の引きはがし強さ」に従い、背面の銅箔の全面をエッチングによって除去し、供試面に幅10mmのパターンをエッチングによって残し、引き剥がし試験片を作製した。補強板に引き剥がし試験片の背面の樹脂側を両面テープで固定し、島津製作所製オートグラフAGS-5kNXを使用し、引き剥がし速度50mm/minで銅箔を90°方向に引き剥がして、引き剥がし強度を各条件で3本ずつ測定した。引き剥がし試験チャートから、最小値と最大値を読み取った。実施例の結果を表11に、比較例の結果を表12に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
 銅箔とポリイミドフィルムの接合については、いずれの部材にも化合物を塗布しない比較例6では、全く接合しなかったのに対し、実施例11の銅箔にのみ第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)の第1の化合物層を形成した時には、引き剥がし強度が最小値0.32kN/m/最大値0.50kN/mを示したことから、第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)の第1の化合物層の効果が確認された。実施例12の銅箔に加えてポリイミドフィルムにポリマー型多官能基シランカップリング剤による第2の化合物層を形成したものでは、実施例11の第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)の混合化合物のみの場合よりも更に引き剥がし強度が向上し、最小値0.60kN/m/最大値0.70kN/mを示した。
 プリプレグの場合には、比較例7のいずれの部材にも化合物を塗布しないときには、引き剥がし強度が最小値0.10kN/m/最大値0.13kN/mと、非常に低い数値を示した。プリプレグに銅箔を積層したプリント配線板は、一般に、表面を粗化した銅箔が使用されているように、銅箔の表面を粗化すれば十分な引き剥がし強度を得ることが出来るが、本試験においては、表面が平滑な圧延銅箔を使用したことから、このような低い引き剥がし強度しか得られなかったと考えられる。銅箔表面に第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)の混合化合物を塗布した場合を、実施例13に示した。ポリイミドフィルムのときと同様に、引き剥がし強度の向上効果が見られ、最小値0.40kN/m/最大値0.43kN/mを示した。実施例14に、銅箔表面に銅箔表面に第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)の混合化合物を塗布して第1の化合物層を形成し、更にポリマー型多官能基シランカップリング剤を塗布して第2の化合物層を形成した場合を示した。プリプレグに化合物を塗布すると、化合物塗布後に必要な熱処理によってプリプレグの硬化が積層前に進んでしまうので、適用出来ない。このため、銅箔上に2種類の化合物を塗り重ねて化合物層を形成した。このときの引き剥がし強度は、最小値0.51kN/m/最大値0.55kN/mとなり、実施例13の銅箔表面に銅箔表面に第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)の混合化合物のみを塗布した場合よりも、差は小さいものの強度が向上した。この実施例14の引き剥がし試験後の試験片を観察すると、銅箔表面にエポキシ樹脂の付着が見られたことから、測定された引き剥がし強度が、このプリプレグの限界値に近いと判断される。従って、先に示した金属とポリイミドフィルムのように、2種類の化合物層をそれぞれ金属と樹脂の表面に形成することも出来るが、このように、2種類の化合物を塗り重ねて化合物層とすることも有効であることが示された。
 金属としてアルミニウム、樹脂としてナイロン樹脂の場合について調べた。比較例8に、金属と樹脂のいずれにも化合物層を形成しない場合の引き剥がし強度測定結果を示したが、全く接合しなかった。実施例15のように、アルミニウム箔だけに第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)の混合化合物層を形成すると、引き剥がし強度の最大値、最小値が、それぞれ0.75kN/m、1.45kN/mを示し、この場合にも第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)の第1の化合物層の有効性が確認された。更にナイロンフィルム表面にポリマー型多官能基シランカップリングからなる第2の化合物層を形成した場合の引き剥がし強度を、実施例16に示した。この場合には、引き剥がし試験でナイロンフィルムが破断したので、引き剥がし強度を明確に知ることが出来なかったが、アルミニウム箔表面に第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)の第1の化合物層を形成したときよりも引き剥がし強度が高いことは明らかである。
 以上のように、金属と樹脂の接合において、両者の接合界面に第1の化合物(AST)と第2の化合物(AAS)からなる第1の化合物層を形成することの引き剥がし強度向上に対する有効性と、更にアルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物からなる第2の化合物層を金属と樹脂の接合界面に加えることにより、いっそう金属と樹脂の密着性を高め、引き剥がし強度をますます向上させることが確認された。
 本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
(態様1)
 金属基体と、
 樹脂基体と、
 金属基体と樹脂基体とを接合する化合物層と
を含み、
 化合物層が、
窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、
アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物とを含有する化合物層(第1の化合物層)であることを特徴とする金属物品。
(態様2)
 アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物である第3の化合物を含有する第2の化合物層をさらに有する態様1に記載の金属物品。
(態様3)
 金属基体の金属が、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス、ニッケル、亜鉛およびこれらの合金から選択された少なくとも1種である態様1または2に記載の金属物品。
(態様4)
 樹脂基体の樹脂が、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であり、
熱可塑性樹脂が、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、およびこれらの樹脂を含む他のポリマーとのブレンドまたはコンパウンドから選択された少なくとも1種であり、
熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、マレイミド樹脂、イソシアネート樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂およびこれらの樹脂を含む他のポリマーとのブレンドまたはコンパウンドから選択された少なくとも1種である態様1~3のいずれか1つに記載の金属物品。
(態様5)
 第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物のそれぞれは、硫黄原子を含まない化合物である態様1~4のいずれか1つに記載の金属物品。
(態様6)
 第1の化合物が、式:
N(X(X
[式中、RNは、5員環または6員環である窒素複素環、
は、同一または異なって、シラノール基またはアルコキシシリル基を有する一価の有機基、
は、同一または異なって、ケイ素原子を有しない一価の有機基、
mは1~3の数であり、nは1~3の数であり、mおよびnの合計は、窒素複素環の炭素原子の数である。]
で示される化合物である態様1~5のいずれか1つに記載の金属物品。
(態様7)
 第2の化合物が、第2の化合物は、式:
11-X11
[式中、R11は、置換基を有してもよい一価の有機基であり、
11は、シラノール基またはアルコキシシリル基を有する一価の有機基である。]
で示される化合物である態様1~6のいずれか1つに記載の金属物品。
(態様8)
 第3の化合物が、ポリマー型多官能基シランカップリング剤、メラミン官能性有機ケイ素化合物、およびイソシアヌレート官能性ケイ素化合物から選択された少なくとも1種である態様1~7のいずれか1つに記載の金属物品。
(態様9)
 第1の化合物と第2の化合物の量がモル比で、1:0.2~1:50であるか、あるいは重量比で1:0.2~0.1:8である態様1~8のいずれか1つに記載の金属物品。
(態様10)
 第1の化合物と第2の化合物の量が重量%比で1:16~0.1:45であり、第3の化合物の量は、第1の化合物および第2の化合物の合計100重量部に対して、1~1000重量部である態様1~9のいずれか1つに記載の金属物品。
(態様11)
 金属基体の表面粗さRaが0.1μm以下であることを特徴とする態様1~10のいずれか1つに記載の金属物品。
(態様12)
 金属基体の表面に、酸化物層および防錆剤層が存在しないことを特徴とする態様1~11のいずれか1つに記載の金属物品。
(態様13)
 金属基体と、樹脂基体と、金属基体と樹脂基体とを接合する化合物層とを含む金属物品の製造方法であって、
 窒素を含む官能基とシラノール基を有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物を含む化合物層を金属基体と樹脂基体との間に形成する、態様1に記載の金属物品の製造方法。
(態様14)
金属基体と、樹脂基体と、金属基体と樹脂基体とを接合する化合物層とを含む金属物品の製造方法であって、
 窒素を含む官能基とシラノール基を有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物を含む第1の化合物層とアルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物である第3の化合物を含有する第2の化合物層を金属基体と樹脂基体との間に形成する、態様2に記載の金属物品の製造方法。
(態様15)
 樹脂基体の表面に、窒素を含む官能基とシラノール基を有する化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤とを含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって、化合物層を有する樹脂部材を得る工程と、
 前記金属基体と前記樹脂基体とを接合する工程とを含む態様13または14に記載の製造方法。
(態様16)
 樹脂基体の表面に、アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物を含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって、化合物層を有する樹脂部材を得る工程と、
 前記金属基体と前記樹脂基体とを接合する工程とを含む態様2に記載の金属物品の製造方法。
(態様17)
 金属基体を酸水溶液で洗浄する工程と、
 金属基体の表面に、窒素を含む官能基とシラノール基を有する化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤とを含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって、化合物層を有する金属部材を得る工程と、
 金属基体と樹脂基体とを接合する工程と、を含む態様13~16のいずれか1つに記載の金属物品の製造方法。
(態様18)
 金属基体の表面に、窒素を含む官能基とシラノール基を有する化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤とを含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって形成した第1の化合物層と、第1の化合物層にアルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物を含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって形成した第2の化合物層を重ねて有する金属部材を得る工程と、
 金属基体と樹脂基体とを接合する工程と、を含む態様2に記載の金属物品の製造方法。
(態様19)
 金属基体と、金属基体の表面に設けられた化合物層とを含む金属部材であって、
 前記化合物層が、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物とを含むことを特徴とする金属部材。
(態様20)
 金属基体と、金属基体の表面に設けられた化合物層とを含む金属部材であって、
 前記化合物層が、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物とを含む第1の化合物層とアルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物を含第3の化合物を含む第2の化合物層とを含むことを特徴とする金属部材。
(態様21)
 金属基体と、金属基体の表面に設けられた化合物層とを含む金属部材を製造する方法であって、
 金属基体を酸水溶液で洗浄する工程と、 金属基体の表面に、窒素を含む官能基とシラノール基を有する化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤とを含有する溶液を接触させた後に、加熱することを特徴とする製造方法。
(態様22)
 金属基体と、当該基体の表面に設けられた化合物層とを含む金属部材を製造する方法であって、
 前期基体を酸水溶液で洗浄する工程と、 金属基体の表面に、窒素を含む官能基とシラノール基を有する化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤とを含有する溶液を接触させた後に、加熱して第1の化合物層を形成し、アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物を含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって第2の化合物層を重ねて形成することを特徴とする製造方法。
(態様23)
 樹脂基体と、樹脂基体の表面に設けられた化合物層とを含む樹脂部材であって、
 前記化合物層が、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物と、を含有することを特徴とする樹脂部材。
(態様24)
 樹脂基体と、当該樹脂基体の表面に設けられた化合物層とを含む樹脂部材であって、
 前記化合物層が、アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物を含有することを特徴とする樹脂部材。
(態様25)
 樹脂基体と、当該樹脂基体の表面に設けられた化合物層とを含む樹脂部材を製造する方法であって、
 樹脂基体の表面に、窒素を含む官能基とシラノール基を有する化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤とを含有する溶液を接触させた後に、熱処理することを特徴とする製造方法。
 本発明は、金属と樹脂が接合されている金属物品において使用できる。金属物品は、電子機器部品、例えば、プリント配線板;食品、化粧品、医薬品などの日用品;リチウムイオン電池などの包装材として使用できる。
 本出願は、出願日が2017年8月2日である日本国特許出願、特願第2017-150288号を基礎出願とする優先権主張を伴う。特願第2017-150288号は参照することにより本明細書に取り込まれる。
  3 銅合金物品
  10 銅合金基体
  15 銅合金部材
  20 化合物層
  40 ポリエステル系樹脂基体
  47 ポリエステル系樹脂部材
  50 過酸化水素水

Claims (30)

  1.  金属基体と、
     樹脂基体と、
     金属基体と樹脂基体とを接合する化合物層と
    を含み、
     化合物層が、
      窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、
      アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物と
    を含む第1の化合物層であり、
     第1の化合物が硫黄原子を含まないことを特徴とする金属物品。
  2.  アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物である第3の化合物を含む第2の化合物層をさらに有する請求項1に記載の金属物品。
  3.  金属基体の金属が、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス、ニッケル、亜鉛およびこれらの合金から選択された少なくとも1種である請求項1または2に記載の金属物品。
  4.  樹脂基体の樹脂が、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であり、
     熱可塑性樹脂が、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、およびこれらの樹脂を含む他のポリマーとのブレンドまたはコンパウンドから選択された少なくとも1種であり、
     熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、マレイミド樹脂、イソシアネート樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂およびこれらの樹脂を含む他のポリマーとのブレンドまたはコンパウンドから選択された少なくとも1種である請求項1~3のいずれか1項に記載の金属物品。
  5.  第1の化合物が、式:
     RN(X(X
    [式中、RNは、5員環または6員環である窒素複素環、
     Xは、同一または異なって、シラノール基またはアルコキシシリル基を有する一価の有機基、
     Xは、同一または異なって、水素原子、またはケイ素原子を有しない一価の有機基、
     mは1~3の数であり、nは1~3の数であり、mおよびnの合計は、窒素複素環の炭素原子の数である。]
    で示される化合物である請求項1~4のいずれか1項に記載の金属物品。
  6.  第1の化合物において、
    は、同一または異なって、構造(A): 

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
       (A)
    [式中、Yは、酸素原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子またはカルボニル炭素を間に挟んでも良く、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、
     R3は、水素原子または非置換もしくは置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
     R4は、非置換または置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
     pは1~3の整数である。]
    で示される基であり、
     Xは、同一または異なって、水素原子、または炭化水素基である請求項5に記載の金属物品。
  7.  第2の化合物が、式:
     R11-X11
    [式中、R11は、アミノ基を有する一価の有機基であり、
     X11は、シラノール基またはアルコキシシリル基を有する一価の有機基である。]
    で示される化合物である請求項1~6のいずれか1項に記載の金属物品。
  8.  第2の化合物において、
     R11は、アミノ基を有する炭化水素基であり、
     X11は、構造(B):

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
       (B)
    [式中、R3は、水素原子または非置換もしくは置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
     R4は、非置換または置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
     pは1~3の整数である。]
    で示される基である請求項7に記載の金属物品。
  9.  第2の化合物がN-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシランおよび3-アミノプロピルトリエトキシシランから選択された少なくとも1種である請求項7または8に記載の金属物品。
  10.  第3の化合物が、ポリマー型多官能基シランカップリング剤、メラミン官能性有機ケイ素化合物、およびイソシアヌレート官能性ケイ素化合物から選択された少なくとも1種である請求項1~9のいずれか1項に記載の金属物品。
  11.  第3の化合物において、
     ポリマー型多官能基シランカップリング剤が、
    式:

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003


    [式中、mは10≦m≦260、nは1≦n≦100であり、
     R1は水素原子、炭素数1~4のアルキル基、またはアセチル基であり、
     aおよびbは1~3の整数であり、
     Xは置換基を有しても良い炭素数1~10のアルキレン鎖であり、置換基は炭素数1~6のアルキル基であり、
     Yは直接結合、酸素原子またはCHR5基を表し、
     R2、R3、R4およびR5は水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表すが、R3またはR4とR5が結合して飽和炭素環を形成しても良い。」
    で表される繰り返し単位を有する化合物であり、
     メラミン官能性有機ケイ素化合物が、式:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004

    [式中、R0は独立に水素原子、または酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子またはカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、
     R0の少なくとも1つがシラノール基またはアルコキシシリル基を有する一価の有機基である。]
    で示される化合物であり、
     イソシアヌレート官能性ケイ素化合物が、式:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
    [式中、Zは、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子またはカルボニル炭素を間に挟んでも良く、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、
     R3は、水素原子または非置換もしくは置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
     R4は、非置換または置換の炭素原子数1~4のアルキル基であり、
     pは1~3の整数である。]
    で示される化合物である請求項10に記載の金属物品。
  12.  第2の化合物および第3の化合物のそれぞれは、硫黄原子を含まない化合物である請求項1~11のいずれか1項に記載の金属物品。
  13.  第1の化合物と第2の化合物の量がモル比で、1:0.2~1:50であるか、あるいは重量比で1:0.2~0.1:8である請求項1~12のいずれか1項に記載の金属物品。
  14.  第1の化合物と第2の化合物の量が重量%比で1:16~0.1:45であり、第3の化合物の量は、第1の化合物および第2の化合物の合計100重量部に対して、1~1000重量部である請求項1~13のいずれか1項に記載の金属物品。
  15.  金属基体の表面粗さRaが0.1μm以下であることを特徴とする請求項1~14のいずれか1項に記載の金属物品。
  16.  金属基体の表面に、酸化物層および防錆剤層が存在しないことを特徴とする請求項1~15のいずれか1項に記載の金属物品。
  17.  請求項1に記載の金属物品の製造方法であって、
     第1の化合物と第2の化合物を含む第1の化合物層を金属基体と樹脂基体との間に形成する、金属物品の製造方法。
  18.  請求項2に記載の金属物品の製造方法であって、
     第1の化合物と第2の化合物を含む第1の化合物層と、第3の化合物を含む第2の化合物層とを、金属基体と樹脂基体との間に形成する、金属物品の製造方法。
  19.  樹脂基体の表面に、第1の化合物と第2の化合物とを含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって、第1の化合物層を有する樹脂部材を得る工程と、
     前記金属基体と前記樹脂部材とを接合する工程とを含む請求項17に記載の金属物品の製造方法。
  20.  金属基体の表面に、第1の化合物と第2の化合物とを含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって、第1の化合物層を有する金属部材を得る工程と、
     樹脂基体の表面に、第3の化合物を含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって、第2の化合物層を有する樹脂部材を得る工程と、
     前記金属部材と前記樹脂部材とを接合する工程とを含む請求項18に記載の金属物品の製造方法。
  21.  金属基体の表面に、第1の化合物と第2の化合物とを含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって形成した第1の化合物層と、第1の化合物層に第3の化合物を含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって形成した第2の化合物層を重ねて有する金属部材を得る工程と、
     金属部材と樹脂基体とを接合する工程と、を含む請求項18に記載の金属物品の製造方法。
  22.  金属基体を酸水溶液で洗浄する工程をも含む、
    請求項17~21のいずれか1項に記載の金属物品の製造方法。
  23.  金属基体と、金属基体の表面に設けられた第1の化合物層とを含む金属部材であって、
     前記化合物層が、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物とを含み、第1の化合物が硫黄原子を含まないことを特徴とする金属部材。
  24.  金属基体と、金属基体の表面に設けられた化合物層とを含む金属部材であって、
     前記化合物層が、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物とを含む第1の化合物層とアルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物である第3の化合物を含む第2の化合物層とを含み、第1の化合物が硫黄原子を含まないことを特徴とする金属部材。
  25.  請求項23に記載の金属部材の製造方法であって、
     金属基体を酸水溶液で洗浄する工程と、
     金属基体の表面に、第1の化合物と第2の化合物とを含有する溶液を接触させた後に、加熱する工程とを含む、金属部材の製造方法。
  26.  請求項24に記載の金属部材の製造方法であって、
     前記基体を酸水溶液で洗浄する工程と、
     金属基体の表面に、第1の化合物と第2の化合物とを含有する溶液を接触させた後に、加熱して第1の化合物層を形成し、アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物である第3の化合物を含有する溶液を接触させた後に、加熱することによって第2の化合物層を重ねて形成する工程とを含む、製造方法。
  27.  樹脂基体と、当該樹脂基体の表面に設けられた第1の化合物層とを含む樹脂部材であって、
     前記化合物層が、窒素を含む官能基とシラノール基とを有する第1の化合物と、アルカン型アミン系シランカップリング剤である第2の化合物とを含み、第1の化合物が硫黄原子を含まないことを特徴とする樹脂部材。
  28.  樹脂基体と、当該樹脂基体の表面に設けられた第2の化合物層とを含む樹脂部材であって、
     前記化合物層が、アルコキシシリル基またはシラノール基を2個以上有するシラン化合物である第3の化合物を含むことを特徴とする樹脂部材。
  29.  請求項27に記載の樹脂部材を製造する方法であって、
     樹脂基体の表面に、第1の化合物と第2の化合物とを含有する溶液を接触させた後に、加熱する工程を含む、樹脂部材の製造方法。
  30.  請求項28に記載の樹脂部材を製造する方法であって、
     樹脂基体の表面に、第3の化合物を含有する溶液を接触させた後に、加熱する工程を含む、樹脂部材の製造方法。
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