WO2024004952A1 - 延伸液晶ポリマーフィルム、積層体、回路基板、および液晶ポリマーフィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
液晶ポリマーからなる液晶ポリマーフィルムであって、レーザー顕微鏡により測定される少なくとも片面の表面粗さRaが0.5μm以下である液晶ポリマーフィルムを提供する。
Description
本発明は、延伸液晶ポリマーフィルム、積層体、回路基板、および液晶ポリマーフィルムの製造方法に関する。
移動通信技術の進展により、通信の高速化、大容量化が進み、通信に用いられる周波数の高周波化が進んでおり、第5世代移動通信システムにおいては、Sub6帯の3.7GHz帯と4.5GHz帯、ミリ波帯の28GHz帯が使用され、さらに第6世代移動通信システムにおいては、90GHz~300GHzの範囲の周波数帯が検討されている。回路に流れる信号は、その周波数が高くなるほど伝送損失が大きくなるため、伝送損失の少ない回路および回路用材料が求められている。
スマートフォン等の移動通信に用いられる機器には、小型化、軽量化が求められるために軽量かつ自由に曲げられるフレキシブルプリント基板(FPC)が使用されている。FPCは信号が通る銅線等の導体とそれを保持する絶縁材料で構成されており、絶縁材料として軽量かつ柔軟性のあるポリマーフィルムが用いられている。このポリマーフィルムには、高温環境下でも連続使用できる耐熱性が求められるほか、高周波の信号が流れる際の伝送損失を抑えるため、誘電率および誘電正接が低いことが求められる(例えば非特許文献1)。
FPCに用いられる低誘電率、低誘電正接のポリマーフィルムとしては、ポリイミドフィルム、液晶ポリマーフィルムがあるが、ポリイミドフィルムは耐熱性、屈曲性に優れる一方、吸水率が大きく、吸湿に対する寸法変化率が大きいため、ファインピッチパターンを形成した回路での接続信頼性が低い。そのため、現在、耐熱性に優れ、低吸水性で寸法変化率が小さい液晶ポリマーフィルムを用いたFPCの開発が進められている。
液晶ポリマーは、その流動方向に分子配向しやすい性質がある。フィルムの一般的な製造方法である溶融押出法では、ポリマーを溶融して、Tダイなどから押出してフィルムを成形するため、この方法で製造されたフィルムの液晶ポリマーは、フィルムの長手方向に分子配向している。従って、この方法で製造されたフィルムでは、フィルムの長手方向と、それに垂直な方向とで、フィルム物性(強度、線膨張係数等)が大きく異なり、いわゆる異方性が大きい状態となっている。一方、FPCは、ポリマーフィルム上に銅箔を貼り合わせたり、ポリマーフィルム上に銅めっきを施して金属層を積層後、エッチング等により配線パターンを形成したりすることで製造される。この際、ポリマーフィルムと金属層の膨張率(線膨張係数)が異なると、温度変化により、絶縁フィルムと金属層が剥離したり、FPCに反りが発生したり、FPCに穴あけ加工を施した後、穴がずれる等の不具合が発生する。このように、異方性が大きい液晶ポリマーフィルムをFPCの絶縁材料として使用すると、方向により線膨張係数が大きく異なるため、上記不具合が発生しやすい。
ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムなどのポリマーフィルムの異方性を低減する方法としては、ポリマーフィルムのガラス転移温度以上、融点未満で分子配向に垂直な方向にフィルムを延伸する方法が用いられている。しかしながら、Tダイから押出した液晶ポリマーフィルムは、特に分子配向に垂直な方向の引張強度が著しく低いため、液晶ポリマーの融点未満の温度で、分子配向方向に垂直な方向に引っ張ると容易に破断する。
そこで、Tダイから押出した液晶ポリマーフィルムを、ダブルベルトプレス機のエンドレスベルト対の間で加熱加圧処理する方法(例えば、特許文献1)や、インフレーションダイから液晶ポリマーフィルムを筒状に押出し、フィルムが冷え固まる前に熱風を吹き込んで膨らませる方法(例えば、特許文献2)、Tダイから押出した液晶ポリマーフィルムの両面に多孔質のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルムを加熱しながら貼り合わせ、液晶ポリマーフィルムの融点以上の温度で長手方向に垂直な方向に延伸する方法(例えば、特許文献3)等が提案されている。
また、導体を流れる信号は、表皮効果により高周波になるほど導体表面を流れるようになる。例えば導体内を流れる信号の表皮深さδは、導体の透磁率をμ、導電率をσとし、導体を流れる信号の周波数をfとすると下記(1)式のように表される(例えば非特許文献2)。そして、銅を導体とした場合、μは5.90×107(H/m)、σ=1.26×10-6(S/m)としてfが1GHzから300GHzまでの表皮深さδを求めると図1のようになる。第5世代移動通信システムで使用される、Sub6帯の3.7GHzでは表皮深さδは約1.1μmであるが、ミリ波帯の28GHzでは表皮深さδは約0.4μmである。従って、導体表面の凹凸の深さが大きい程、そしてその凹凸の間隔が短い程、同じ長さの導体であっても、信号の流れる距離が長くなり、伝送損失が増大する。したがって、導体表面には高い平滑性が求められ、今後の移動通信システムで使用されるであろうミリ波帯(約30~300GHz)用のFPCの導体表面には表面粗さRaが0.5μm以下であることが求められる。
そして、導体表面の平滑性には、導体を積層するポリマーフィルム表面の平滑性も影響する。特に蒸着、電解めっき、無電解めっきにより、金属層を高分子フィルム表面に形成してFPCとする場合、ポリマーフィルムには、導体と同程度の平滑性が求められる。ポリマーフィルムの平滑性を向上する方法として、例えば無電解メッキで金属層をポリマーフィルム表面に形成する場合、ポリマーフィルム表面の表面粗さ低減と金属層との密着性向上のため、ポリマーフィルム表面にアルカリ水溶液とアミルアルコールの混合液を接触させるという方法が挙げられる。しかしながら、この方法では、ポリマーフィルム表面の粗さが大きい場合、アルカリ水溶液とアミルアルコールの混合液との接触時間を長くしなければならず、生産効率が低下するのみならず、フィルムの強度が低下する等の不具合が生じる。このため、このような処理を施さなくても表面粗さが小さい液晶ポリマーフィルムが望まれる。
非特許文献1:松下幸生ら、「高速伝送用基板材料」、エレクトロニクス実装学会誌、
4巻7号、551頁、2001年
非特許文献2:中田臣弥ら、福田技報(2021年10月)
4巻7号、551頁、2001年
非特許文献2:中田臣弥ら、福田技報(2021年10月)
特許文献1:特許第6930046号公報
特許文献2:特許第6656231号公報
特許文献3:特許第3958629号公報
特許文献2:特許第6656231号公報
特許文献3:特許第3958629号公報
インフレーションダイから液晶ポリマーフィルムを筒状に押出し、フィルムが冷え固まる前に熱風を吹き込んで膨らませる従来の方法では、液晶ポリマーの異方性は解消できるものの、膨らませる際のフィルムの温度ムラ等により、フィルムの厚さムラやフィルム表面の凹凸が大きくなる。さらに、Tダイから押出した液晶ポリマーフィルムの両面に多孔質のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルムを加熱しながら貼り合わせ、液晶ポリマーフィルムの融点以上の温度で長手方向に垂直な方向に延伸する方法では、液晶ポリマーの融点以上で延伸するため、フィルムの厚さの制御が難しく、また多孔質のPTFEの表面の凹凸が液晶ポリマーフィルムに転写されるため、平滑性に劣る。特許文献3には、表面粗さRaが0.1μm以下である液晶ポリマーフィルムが開示されているが、接触式の表面粗さ測定器で測定されたものである。接触式の表面粗さ計は触針をフィルム表面に接触させ、表面をなぞりながら、触針の上下方向の変化(変位)を検出する。触針の先端径は最小で2μm程度であるため、それより細かい間隔の凹凸の粗さを計測することはできない。このため、接触式の表面粗さ計では、ポリマーフィルム表面の平滑性の評価が不十分であり、特許文献3に記載の液晶ポリマーフィルムをFPCに用いた場合は、高周波の信号の伝送損失が大きくなってしまうおそれがあった。
本発明の目的は、FPCの絶縁材料として用いる際、特に表面に蒸着、電解めっき、無電解めっきにより、金属層を形成してFPCとする場合に、高周波の信号が流れる際の伝送損失が少ないFPCを与えることのできる、平滑性の高い液晶ポリマーフィルムを提供することである。
本発明者等は、高周波の信号が流れる際の伝送損失が少ない、高い平滑性を有する液晶ポリマーフィルムについて鋭意検討した結果、レーザー顕微鏡により測定された表面粗さを適切に制御することにより、フィルム表面の微細な凹凸まで反映された平滑性にすぐれた液晶ポリマーフィルムを得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
[1]すなわち、本発明の第1の態様によれば、液晶ポリマーからなる延伸液晶ポリマーフィルムであって、レーザー顕微鏡により測定される少なくとも片面の表面粗さRaが0.5μm以下である延伸液晶ポリマーフィルムが提供される。
[2]本発明の第2の態様によれば、液晶ポリマーからなる延伸液晶ポリマーフィルムであって、少なくとも片面について、レーザー顕微鏡により測定されるフィルムの長手方向の表面粗さRa(MD)と幅方向の表面粗さRa(TD)のいずれか大きい方が0.7μm未満であり、かつ、前記Ra(MD)と前記Ra(TD)の差の絶対値が0.15μm未満である延伸液晶ポリマーフィルムが提供される。
[3]本発明の第3の態様によれば、X線回折による極点測定において、フィルムを45°(Schulz法におけるα=45°)傾けた状態で、面内方向(β方向)に回転させながら110面の回折強度を測定したとき、フィルムの長手方向をβ=0°としてβ=45~135°、135°~225°、225~315°、315~45°の積分強度を求め、β=45~135°の積分強度とβ=225°~315°の積分強度との和を長手方向の積分強度、β=135~225°の積分強度とβ=315~45°の積分強度との和を幅方向の積分強度としたとき、下記(2)式で表される面配向度が-0.5以上0.5以下である第1または第2の態様の延伸液晶ポリマーフィルムが提供される。
面配向度=(長手方向の積分強度-幅方向の積分強度)/(長手方向の積分強度+幅方向の積分強度) (2)
面配向度=(長手方向の積分強度-幅方向の積分強度)/(長手方向の積分強度+幅方向の積分強度) (2)
[4]本発明の第4の態様によれば、液晶ポリマーからなる未延伸液晶ポリマーフィルムの少なくとも片面に、支持ポリマーからなり、レーザー顕微鏡により測定される表面粗さRaが1.5μm以下である支持フィルムを貼り合わせて、積層フィルムを得る第1工程と、前記積層フィルムを少なくとも幅方向に延伸する第2工程と、延伸された前記支持フィルムを剥離する第3工程と、を備える延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法が提供される。
[5]本発明の第5の態様によれば、溶融した液晶ポリマーおよび支持ポリマーを、前記液晶ポリマーからなる層の少なくとも片面に前記支持ポリマーからなる層が積層されるように、押出機を用いて膜状に押出し、積層フィルムを得る第1工程と、前記積層フィルムを少なくとも幅方向に延伸する第2工程と、延伸された前記支持ポリマーからなる層を剥離する第3工程と、を備える延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法が提供される。
[6]本発明の第6の態様によれば、第4の態様の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、前記第1工程は、前記支持フィルムを前記未延伸液晶ポリマーフィルムに貼り合わせる前に、前記未延伸液晶ポリマーフィルムの貼り合わせ面および前記支持フィルムの貼り合わせ面に表面処理を施すことを含む延伸液晶ポリマー延伸フィルムの製造方法が提供される。
[7]本発明の第7の態様によれば、第6の態様の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、前記表面処理が、プラズマ処理、コロナ処理、および化学的処理からなる群から選ばれる一つである延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法が提供される。
[8]本発明の第8の態様によれば、第4~第7のいずれかの態様の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、前記第2工程は、前記液晶ポリマーの融点未満の温度で延伸を行うことを含む延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法が提供される。
[9]本発明の第9の態様によれば、第4または、第6~第8のいずれかの態様の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、前記第2工程において、延伸時の温度における前記支持フィルムの引張応力に前記支持フィルムの断面積を乗じることで算出される延伸荷重が、延伸時の温度における前記未延伸液晶ポリマーフィルムの引張応力に前記未延伸液晶ポリマーフィルムの断面積を乗じることで算出される延伸荷重以上である延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法が提供される。
[10]本発明の第10の態様によれば、第5の態様の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、前記第2工程において、延伸時の温度における前記支持ポリマーからなる層の引張応力に前記支持ポリマーからなる層の断面積を乗じることで算出される延伸荷重が、延伸時の温度における前記液晶ポリマーからなる層の引張応力に前記液晶ポリマーからなる層の断面積を乗じることで算出される延伸荷重以上である延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法が提供される。
[11]本発明の第11の態様によれば、第4~第10のいずれかの態様の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、前記支持ポリマーが、芳香族ポリエーテルケトン又はポリエステルである延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法が提供される。
[12]本発明の第12の態様によれば、第11の態様の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、前記ポリエステルが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートからなる群から選ばれる少なくとも一つのポリマーである延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法が提供される。
[13]本発明の第13の態様によれば、第1~第3のいずれかの態様の延伸液晶ポリマーフィルムを含むフィルム層と、金属層と、を備えた積層体が提供される。
[14]本発明の第14の態様によれば、第13の態様の積層体を備えた回路基板が提供される。
本発明の延伸液晶ポリマーフィルムは、レーザー顕微鏡により測定される少なくとも片方の面の表面粗さRaが0.5μm以下であることにより、FPCの絶縁材料として用いた場合に、高周波の信号が流れる際の伝送損失が少なくなり、通信の高速化、大容量化が可能となる。
<液晶ポリマーフィルム>
本発明の延伸液晶ポリマーフィルムは、液晶ポリマーからなるフィルムである。液晶ポリマーとしては、特に限定されないが、サーモトロピック型の液晶性質を示し、かつ、融点が250℃以上、好ましくは280℃~380℃の液晶ポリエステルが好ましい。このような液晶ポリエステルとしては、例えば、芳香族ジオール、芳香族カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸等のモノマーから合成される、溶融時に液晶性を示す芳香族ポリエステルを例示することができる。具体的には、エチレンテレフタレートとパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体、フェノール及びフタル酸とパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体、2,6-ヒドロキシナフトエ酸とパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体等を例示することができる。特に、機械的特性、電気特性、耐熱性等に優れる観点から、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸及びその誘導体を基本構造とし、パラヒドロキシ安息香酸、テレフタル酸、イソフタル酸、6-ナフタレンジカルボン酸、4,4’-ビフェノール、ビスフェノールA、ヒドロキノン、4,4-ジヒドロキシビフェノール、エチレンテレフタレート及びこれらの誘導体よりなる群から選択される1種以上をモノマー成分として少なくとも有する芳香族ポリエステル系液晶ポリマーが好ましい。なお、液晶ポリエステルは、それぞれ1種を単独で、又は2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。
本発明の延伸液晶ポリマーフィルムは、液晶ポリマーからなるフィルムである。液晶ポリマーとしては、特に限定されないが、サーモトロピック型の液晶性質を示し、かつ、融点が250℃以上、好ましくは280℃~380℃の液晶ポリエステルが好ましい。このような液晶ポリエステルとしては、例えば、芳香族ジオール、芳香族カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸等のモノマーから合成される、溶融時に液晶性を示す芳香族ポリエステルを例示することができる。具体的には、エチレンテレフタレートとパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体、フェノール及びフタル酸とパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体、2,6-ヒドロキシナフトエ酸とパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体等を例示することができる。特に、機械的特性、電気特性、耐熱性等に優れる観点から、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸及びその誘導体を基本構造とし、パラヒドロキシ安息香酸、テレフタル酸、イソフタル酸、6-ナフタレンジカルボン酸、4,4’-ビフェノール、ビスフェノールA、ヒドロキノン、4,4-ジヒドロキシビフェノール、エチレンテレフタレート及びこれらの誘導体よりなる群から選択される1種以上をモノマー成分として少なくとも有する芳香族ポリエステル系液晶ポリマーが好ましい。なお、液晶ポリエステルは、それぞれ1種を単独で、又は2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。
液晶ポリエステルの合成方法は、公知の方法を適用することができ、特に限定されないが、例えば、溶融重合、溶融アシドリシス法、スラリー重合法等を適用することができる。これらの重合法を適用する際、常法にしたがい、アシル化ないしはアセチル化を行ってもよい。
液晶ポリマーは、本発明の効果を過度に損なわない範囲で、フッ素樹脂、ポリオレフィン、ポリシクロオレフィン等のポリマーや、炭素数10~25の高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸金属塩等の離型改良剤、染料、顔料、カーボンブラック等の着色剤、有機充填剤、無機充填剤、中空粒子、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、防錆剤、発泡剤、消泡剤蛍光剤等の添加剤を含んでいてもよい。これらのポリマーや添加剤は、液晶ポリマーフィルムの製膜時に溶融樹脂組成物に含ませることができる。また、これらのポリマーや添加剤は、それぞれ1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。ポリマーや添加剤の含有量は、特に限定されないが、成型加工性や熱安定等の観点から、液晶ポリマーフィルムの総量に対して、0.01~50質量%が好ましく、より好ましくは0.1~40質量%、さらに好ましくは0.5~30質量%である。これらのポリマー、添加剤等は予め液晶ポリマーに添加してもよいが、後述する延伸液晶ポリマーフィルムを形成する際に、液晶ポリマーに添加してもよい。
本発明の延伸液晶ポリマーフィルムは、レーザー顕微鏡により測定される片面または両面の表面粗さRaが0.5μm以下となっている。本発明でいう表面粗さRaとは、具体的には、ピント(焦点)が合った時に反射光量が最大となるという共焦点原理に基づいて非接触で測定されたフィルム表面の算術平均粗さである。
図2(a)は接触式の表面粗さ計およびレーザー顕微鏡により測定される凹凸の大きさを比較した図であり、図2(b)は接触式の表面粗さ計およびレーザー顕微鏡により測定される微小間隔の凹凸の大きさを比較した図である。
図2(a)に示すように、接触式の表面粗さ測定器の触針(N)が進入することができる程度の間隔(W1)の凹凸(凹部)については、接触式の表面粗さ測定器で測定される凹凸の大きさ(深さ)(D1-N)と、レーザー顕微鏡(L)により測定される凹凸の大きさ(D1-L)は、おおよそ同じ大きさとなる。このため、測定対象の表面(S1)に、主としてこのような間隔の凹凸が存在している場合は、それぞれの方法で測定した表面粗さの値に大きな差は生じないと考えられる。
しかしながら、図2(b)に示すように、測定対象の表面(S2)に、非常に微小な間隔(W2)の凹凸が存在する場合、接触式の表面粗さ測定器では、触針の幅が凹凸の幅より広く、凹凸の内部まで進入することができない。このため、接触式の表面粗さ測定器では、微小な間隔の凹凸の大きさが実際よりも小さく測定されてしまうか(D2-N)、無視されてしまい、表面粗さの値が実際より小さい値となってしまう。一方、レーザー顕微鏡による測定では、レーザーが微小な間隔の凹凸にも進入することができるため、凹凸の正確な大きさを測定することができる(D2-L)。このため、レーザー顕微鏡による表面粗さの測定では、従来の接触式の表面粗さの測定に比べ、より微小な間隔の凹凸形状が反映された正確な表面粗さの評価を行うことができる。特に、高周波の信号は、このような微小な間隔の凹凸にも進入することができるため、液晶ポリマーフィルムをFPCに用いた際に高周波の信号の伝送損失を低減するためには、液晶ポリマーフィルムのレーザー顕微鏡により測定される表面粗さを制御することが極めて重要である。
本発明の延伸液晶ポリマーフィルムは、レーザー顕微鏡により測定される少なくとも片面の表面粗さRaが0.5μm以下であることにより、当該フィルムと導体を貼り合わせて積層体を製造した際に、当該フィルムと導体との界面が平滑となり、高周波の信号が流れる際の伝送損失が抑えられるため、積層体による通信の高速化および大容量化が可能となる。なお、表面粗さRaは、延伸液晶ポリマーフィルムの表面の任意の方向に沿って測定することができる。すなわち、任意の方向に沿って測定した表面粗さRaが0.5μm以下であればよく、任意の方向に沿って複数回測定した表面粗さRaの平均が0.5μm以下であることが好ましい。また、フィルムの長手方向(MD)または幅方向(TD)に沿って測定した表面粗さRaが0.5μm以下であることが好ましく、長手方向に沿って測定した表面粗さRa(MD)および幅方向に沿って測定した表面粗さRa(TD)の両方が0.5μm以下であることがより好ましい。特に、長手方向に沿って複数回測定して得られた表面粗さRa(MD)の平均が0.5μm以下であり、かつ、幅方向に沿って複数回測定して得られた表面粗さRa(TD)の平均が0.5μm以下であることが好ましい。また、延伸液晶ポリマーフィルムの両面に導体を貼り合わせた際に、これら2枚の導体の伝送損失を抑えることができる観点から、レーザー顕微鏡により測定される延伸液晶ポリマーフィルムの両面の表面粗さRaが0.5μm以下であることがより好ましい。延伸液晶ポリマーフィルム表面の表面粗さRaは、いずれの方向およびいずれの面においても、好ましくは0.4μm以下、特に好ましくは0.2μm以下である。Raが0.2μm以下であれば、第6世代移動通信システムで検討されている周波数90GHzの信号が銅の表面を流れる際の表皮深さ0.22μmを下回り、伝送損失が低減する。
また、本発明の延伸液晶ポリマーフィルムは、少なくとも片面について、長手方向の表面粗さRa(MD)および幅方向の表面粗さRa(TD)のいずれか大きい方が0.7μm未満であり、かつ、表面粗さRa(MD)と表面粗さRa(TD)の差の絶対値が0.15μm未満であることによっても、上記のとおり高周波の信号の伝送損失を抑えることができる。また、後述する回路基板の製造方法により、本発明の延伸液晶ポリマーフィルムを用いた回路基板を製造する際に、当該フィルム上に形成された非配線部分の導体を少ないエッチング量で除去することができ、配線部分へのエッチングの影響を小さくすることができるため、精密な回路が形成された回路基板を製造することができる。このような延伸液晶ポリマーフィルムにおいて、表面粗さRa(MD)と表面粗さ(TD)のうちいずれか大きい方は、0.7μm未満であり、好ましくは0.5μm以下であり、より好ましくは0.4μm以下であり、さらに好ましくは0.2μm以下である。また、表面粗さRa(MD)と表面粗さRa(TD)の差の絶対値は、0.15μm未満であり、好ましくは0.1μm以下であり、より好ましくは0.05μm以下である。なお、表面粗さRa(MD)および表面粗さRa(TD)は、延伸液晶ポリマーフィルムの一方の面において少なくとも1回測定して得られた値が上記の関係を満たしていればよいが、複数回測定して得られた表面粗さRa(MD)の平均および表面粗さRa(TD)の平均が上記の関係を満たすことが好ましい。また、延伸液晶ポリマーフィルムの両面について、表面粗さRa(MD)および表面粗さRa(TD)が上記の関係を満たすことが好ましい。
延伸液晶ポリマーフィルムの分子配向の異方性は、以下の通り定められる面配向度が所定の範囲内であることが好ましい。まず、X線回折による極点測定において、延伸液晶ポリマーフィルムを45°(Schulz法におけるα=45°)傾けた状態で面内方向(β方向)に回転させながら110面の回折強度を測定し、X線回折強度プロファイルを作製する。このプロファイルにおいて、フィルムの長手方向をβ=0°として、β=45~135°、135°~225°、225~315°、315~45°の積分強度を求め、β=45~135°における積分強度とβ=225°~315°における積分強度の和を長手方向の積分強度とする。また、β=135~225°における積分強度とβ=315~45°における積分強度の和を幅方向の積分強度とする。このとき、下記(3)式で表される面配向度が-0.5以上0.5以下であることが好ましい。面配向度は、好ましくは-0.3以上0.3以下であり、より好ましくは-0.2以上0.2以下である。
面配向度=(長手方向の積分強度-幅方向の積分強度)/(長手方向の積分強度+幅方向の積分強度) (3)
面配向度=(長手方向の積分強度-幅方向の積分強度)/(長手方向の積分強度+幅方向の積分強度) (3)
110面の回折強度とは、液晶ポリマーの結晶面(110面)の回折強度である。例えば、2,6-ヒドロキシナフトエ酸とパラヒドロキシ安息香酸と73対27のモル比で重縮合させて得られる液晶ポリマーにおける110面の回折強度とは、回折角(2θ)が10°~40°の範囲でX線回折を測定したときに2θ=20°で観測される最も大きな回折強度である。長手方向に配向した液晶ポリマーの(110面)の回折強度は、フィルムの長手方向をβ=0°とすると、β=90°と270°が最大となるため、β=45~135°の積分強度とβ=225°~315°の積分強度の和を長手方向の積分強度、β=135~225°の積分強度とβ=315~45°の積分強度の和を幅方向の積分強度とする。積分強度は、βを横軸、回折強度を縦軸として表した時の面積で求められる。上記(3)式で表される値が正の値であれば分子鎖は長手方向に配向していることを表し、負の値であれば幅方向に配向していることを表す。
上記(3)式で表される面配向度の値が-0.5以上-0.5以下であることにより、本発明の延伸液晶ポリマーフィルムの線膨張係数の異方性を小さくすることができるため、延伸液晶ポリマーフィルムを銅と積層してFPCとする際、線膨張係数差による変形等を抑えることができる。特に、この効果は延伸液晶ポリマーフィルムに熱処理(後述)を行った場合により顕著である。面配向度の値は-0.2~0.2が好ましく、この範囲であれば延伸液晶ポリマーフィルムの線膨張係数を、フィルムの長手方向、幅方向とも約10~30ppmとすることができ、さらに面配向度の値を-0.1~0.1とすることで、さらに線膨張係数が銅の線膨張係数18ppmに近い値となる。
<延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法>
本発明の延伸液晶ポリマーフィルムを製造するための方法を以下に説明する。本発明の延伸液晶ポリマーフィルムは、未延伸液晶ポリマーフィルムの両面に支持ポリマーフィルムを貼り合わせ互いを密着させて積層フィルムとし(第1工程)、この積層フィルムを延伸した後(第2工程)、支持ポリマーフィルムを剥離する(第3工程)ことで得られる。
本発明の延伸液晶ポリマーフィルムを製造するための方法を以下に説明する。本発明の延伸液晶ポリマーフィルムは、未延伸液晶ポリマーフィルムの両面に支持ポリマーフィルムを貼り合わせ互いを密着させて積層フィルムとし(第1工程)、この積層フィルムを延伸した後(第2工程)、支持ポリマーフィルムを剥離する(第3工程)ことで得られる。
第1工程で用いる未延伸液晶ポリマーフィルムは、公知の方法により製造することができる。例えば、Tダイを用いた溶融押出製膜法(Tダイ溶融押出)により、液晶ポリマーをフィルム状に製膜して、未延伸液晶ポリマーフィルムを形成することができる。具体的には、液晶ポリマーを押出機で溶融混練し、Tダイを通して溶融樹脂を押出し、金属ロール上で固化することによって、未延伸液晶ポリマーフィルムを得ることができる。押出機のシリンダーの温度は好ましくは230~360℃であり、より好ましくは280~350℃である。Tダイのスリット間隔は、使用する液晶ポリマーの種類、組成、目的とするフィルムの性能等に応じて適宜設定することができる。Tダイのスリット間隔は、特に限定されないが、好ましくは0.1~1.5mmであり、より好ましくは0.1~1.0mmである。
上記の方法で得られる未延伸液晶ポリマーフィルムの厚みは、特に限定されないが、Tダイ溶融押出成形時の取り扱い性や生産性の観点から、好ましくは10~500μmであり、より好ましくは20~300μmであり、さらに好ましくは30~250μmである。
支持ポリマーフィルムは、未延伸液晶ポリマーフィルムを延伸する際に当該フィルムが破断してしまうことを防ぐために、未延伸液晶ポリマーフィルムに積層して用いられるフィルムである。支持ポリマーフィルムを構成する支持ポリマーとしては、芳香族ポリエーテルケトン又はポリエステルが挙げられる。芳香族ポリエーテルケトンの具体例としては、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK),ポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)等を例示することができる。ポリエステルの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等を例示することができる。これらのポリマーは、1種単独で、または2種以上を併せて使用することができる。その中でもポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)が好ましい。さらに、これらのフィルムは結晶化した、あるいは延伸されたフィルムである方が、耐熱性が高く、高温で延伸できる点で好ましい。
支持ポリマーフィルムのレーザー顕微鏡により測定される表面粗さRaは、好ましくは1.5μm以下、より好ましくは1.0μm以下、さらに好ましくは0.5μm以下、特に好ましくは0.2μm以下である。支持ポリマーフィルムの表面粗さを上記範囲とすることにより、得られる延伸液晶ポリマーフィルムのレーザー顕微鏡により測定される表面粗さRaを0.5μm以下に制御することができる。
未延伸液晶ポリマーと支持ポリマーフィルムを積層する場合、未延伸液晶ポリマーフィルムの片面のみ、あるいは両面に支持ポリマーフィルムを積層することができるが、両面に積層した方が、得られる延伸液晶ポリマーフィルムの両面の表面粗さRaを0.5μm以下に制御することができる点、および後述する第2工程で、未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムが積層された積層フィルムを幅方向(TD)に延伸する際に、未延伸液晶ポリマーフィルムの破断等の不具合を低減できる点で好ましい。
未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムとを貼り合わせる方法としては、特に限定されないが、接着剤等を必要としない観点から、熱ラミネート法が好ましい。熱ラミネート法では、未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムとの積層フィルムを一対の加熱されたロールで加熱しながら、未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムを圧着する。熱ラミネート法における条件は、液晶ポリマーおよび支持ポリマーの物性に合わせて適宜選択することができる。特に限定されないが、液晶ポリマーの融点付近の温度で、かつ支持ポリマーの融点付近の温度で加熱および圧着を行うことが好ましい。
熱ラミネートのみでは未延伸液晶ポリマーフィルムと支持フィルムが密着しにくい場合、未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムとを貼り合わせる前に、未延伸液晶ポリマーフィルムにおいて支持ポリマーフィルムと接触する面(貼り合わせ面)および支持ポリマーフィルムにおいて未延伸液晶ポリマーフィルムと接触する面(貼り合わせ面)に、それぞれ表面処理を施すことが好ましい。表面処理の方法としては、電気エネルギーを与え、プラズマ状態にした気体を表面に照射するプラズマ処理、放電により表面を活性化するコロナ処理、表面に紫外線や電子線を照射して活性化する方法、火炎を表面に当てて活性化する方法、重クロム酸カリ等により表面を酸化させる化学処理、プライマーを塗布するプライマー処理等を例示することができる。未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムを貼り合わせる前にこのような表面処理を行うことにより、未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムの密着性を向上することができる。表面処理の方法は、液晶ポリマーおよび支持ポリマーの物性等により適宜選択することができるが、未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムの密着性を高めることができ、得られる延伸液晶ポリマーフィルムの損傷を少なくすることができる観点から、プラズマ処理、コロナ処理、化学処理が好ましく、特にプラズマ処理が好ましい。
なお、未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムの密着性を向上させる方法としては、ほかにも、支持ポリマーフィルムの表面に、ポリエステル系の樹脂材料で構成された易接着層を設ける方法等が挙げられる。
次に、第2工程として、未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムが積層された積層フィルムを幅方向(TD)に延伸する。積層フィルムを幅方向に延伸することにより、得られる延伸液晶ポリマーフィルムの異方性を低減することができる。積層フィルムを延伸する方法としては、特に限定されないが、積層フィルムの両端をクリップで挟んで加熱延伸するテンター横延伸法が好ましい。延伸倍率および延伸速度については、支持フィルムが延伸可能かつ液晶ポリマーからなるフィルムの延伸後の形状、物性が所望の範囲となるよう適宜選択する。延伸倍率は好ましくは1.5~10倍、より好ましくは2~5倍である。延伸速度は、好ましくは1~5000%/分、より好ましくは50~2500%/分である。また、延伸後の面配向度を調整するため、必要に応じて長手方向(MD)への延伸を追加してもよい。
積層フィルムを延伸するときの温度は、50~350℃の範囲とすることが好ましく、液晶ポリマーの融点未満の温度とすることがより好ましく、液晶ポリマーの融点よりも30~200℃低い温度とすることがさらに好ましく、液晶ポリマーの融点よりも80~200℃低い温度とすることが特に好ましい。積層フィルムを延伸するときの温度を液晶ポリマーの融点未満の温度とすることにより、得られる延伸液晶ポリマーフィルムの平滑性を向上することができるうえ、厚みのムラやスジがなく製膜性に優れたものとすることができる。さらに、積層フィルムを延伸するときの温度を、液晶ポリマーのガラス転移温度以上とすることで、未延伸液晶ポリマーフィルムが伸びやすくなるためより好ましい。
また、積層フィルムを延伸している間、未延伸液晶ポリマーフィルムの両面に積層された2つの支持ポリマーフィルムにかかる延伸荷重の合計が、常に未延伸液晶ポリマーフィルムにかかる延伸荷重以上となるようにすることが好ましい。ここで、延伸荷重とは、フィルムを延伸する際にフィルムにかかる荷重のことであり、フィルムの引張応力にフィルムの断面積を乗じて得られる値である。
積層フィルムを延伸している間、2つの支持ポリマーフィルムにかかる延伸荷重の合計が未延伸液晶ポリマーフィルムにかかる延伸荷重以上となるようにすることにより、液晶ポリマーの融点未満の温度であっても、未延伸液晶ポリマーフィルムを破断させることなく延伸することができる。この理由については明らかではないが、未延伸液晶ポリマーフィルムよりも延伸荷重が高い支持ポリマーフィルムを未延伸液晶ポリマーフィルムに密着させることで、液晶ポリマーフィルムにかかる引張荷重が分散され、破断が起こりやすい部分への応力集中が抑えられるためであると考えられる。
なお、2つの支持ポリマーフィルムにかかる延伸荷重の合計が未延伸液晶ポリマーフィルムにかかる延伸荷重以上となるようにするには、未延伸液晶ポリマーフィルムの厚みと支持ポリマーフィルムの厚みの比、支持ポリマーフィルムの材料および表面粗さ、並びに延伸時の温度および延伸速度を適切に選択することで実現することができる。例えば、液晶ポリマーの種類によって決まる延伸時の温度に応じて、支持ポリマーフィルムの材料を選ぶことができる。
また、未延伸液晶ポリマーフィルムの片面のみに支持ポリマーフィルムを積層した積層フィルムを使用する場合は、1つの支持ポリマーフィルムに係る延伸荷重が未延伸液晶ポリマーフィルムにかかる延伸荷重以上となるように、積層フィルムの延伸を行えばよい。
支持ポリマーフィルムにかかる延伸荷重と未延伸液晶ポリマーフィルムに係る延伸荷重の関係を良好に調整することができるという観点から、支持ポリマーフィルムと未延伸液晶ポリマーフィルムの厚みの比は、「1つの支持ポリマーフィルムの厚み/未延伸液晶ポリマーフィルムの厚み」の比で、0.01~10.0とすることが好ましく、0.1~1.0とすることがより好ましく、0.2~0.8とすることがさらに好ましい。
最後に、第3工程として、延伸された積層フィルムの支持ポリマーフィルムを剥離することで、延伸液晶ポリマーフィルムが得られる。
第3工程において、支持ポリマーフィルムを剥離した後、延伸液晶ポリマーフィルムを、その融点-50℃から融点までの範囲で熱処理してもよい。これにより、液晶ポリマーフィルムの耐熱性を向上できるとともに、線膨張係数を低減することができる。
なお、上記の方法では、第1工程において液晶ポリマーからなるフィルムと支持ポリマーからなるフィルムを積層することで積層フィルムを得たが、積層フィルムを得る方法は特にこれに限定されない。例えば、液晶ポリマーを第1の押出機で溶融すると共に、支持ポリマーを第2の押出機で溶融し、液晶ポリマーからなる層の片面または両面に支持ポリマーからなる層が積層されるようにそれぞれのポリマーを膜状に押し出すこと(共押出)により積層フィルムを形成してもよい。
液晶ポリマーからなる層の片面または両面に支持ポリマーからなる層を積層する方法としては、Tダイからの多層押出フィルムの成形方法を用いることができる。具体的には、2つの押出機から供給される溶融した液晶ポリマーと支持ポリマーをフィードブロックに供給して合流させた後、Tダイから膜状に押出すフィードブロック法、溶融した液晶ポリマーと支持ポリマーをTダイに別々に供給し、膜状に重ねて押出すマルチマニフォールド法等が挙げられる。得られる延伸液晶ポリマーフィルムの平滑性を向上する観点から、液晶ポリマーと支持ポリマーの溶融時の粘度や流動特性が異なる場合を考慮して、マルチマニフォールド法を適用することが好ましい。
第1工程において、液晶ポリマーと支持ポリマーをそれぞれ膜状に押し出すことにより積層フィルムを形成した場合には、第2工程において、支持ポリマーからなる層にかかる延伸荷重が液晶ポリマーからなる層にかかる延伸荷重以上となるように、積層フィルムの延伸を行うことが好ましい。
<積層体>
本発明の積層体は、上記の延伸液晶ポリマーフィルムからなるフィルム層と、金属層とを備えている。金属層を構成する金属材料としては、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、およびアルミニウム、ならびにこれらの合金金属等が挙げられ、銅を用いることが好ましい。
本発明の積層体は、上記の延伸液晶ポリマーフィルムからなるフィルム層と、金属層とを備えている。金属層を構成する金属材料としては、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、およびアルミニウム、ならびにこれらの合金金属等が挙げられ、銅を用いることが好ましい。
積層体は、延伸液晶ポリマーフィルムの平滑性および異方性を維持できる限り、公知の方法により製造することができる。例えば、延伸液晶ポリマーフィルム表面に金属層を蒸着することで積層体を製造してもよく、無電解めっきまたは電解めっきにより延伸液晶ポリマーフィルム表面に金属層を形成してもよい。また、銅箔等の金属箔をロールトゥロール式または連続等方圧プレス式(ダブルベルト式)で延伸液晶ポリマーフィルムと金属箔を重ね合わせ、連続的に熱圧着させることにより積層体を製造してもよい。また、スパッタエッチング等の方法により酸化物や汚れを除去することで延伸液晶ポリマーフィルムおよび金属箔の表面を活性化し、延伸液晶ポリマーフィルムと金属箔を当接させ圧延することで接合する表面活性化接合を用いて積層体を製造してもよい。
<回路基板>
本発明の回路基板は、上記の延伸液晶ポリマーフィルムからなる絶縁体(または誘電体)と、導体層とを備えている。回路基板の形態は特に限定されず、公知の手段により各種高周波回路基板として用いることができる。回路基板は、ICチップ等の半導体素子を搭載していてもよい。
本発明の回路基板は、上記の延伸液晶ポリマーフィルムからなる絶縁体(または誘電体)と、導体層とを備えている。回路基板の形態は特に限定されず、公知の手段により各種高周波回路基板として用いることができる。回路基板は、ICチップ等の半導体素子を搭載していてもよい。
回路基板の導体層には、公知の加工法により回路パターンが形成されている。導体層を構成する金属材料としては、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、およびアルミニウム、ならびにこれらの合金金属等が挙げられる。なお、上記の積層体の金属層に公知の方法により回路パターンを形成してもよい。
回路パターンの形成された回路基板を製造する方法としては、具体的には、モディファイドセミアディティブ法(MSAP法)やセミアディティブ法(SAP法)やサブトラクティブ法等の従来知られた手法を例示することができる。例えば、SAP法の場合、延伸液晶ポリマーフィルムからなる絶縁体に導体層として無電解銅めっきを施し、導体層上の非配線部分をマスクし、マスクされていない部分に電解銅めっきを施して追加の導体層を形成し、マスクを除去し、マスクにより隠れていた導体層をエッチングにより除去することによって回路基板を製造することができる。また、MSAP法の場合は、SAP法における無電解銅めっきの代わりに極薄銅箔を積層することで回路基板を製造することができる。
上述したMSAP法およびSAP法などの回路基板の製造方法は、フィルム上に積層された導体層の非配線部分の導体をエッチング除去することにより回路を形成する工程を有する。非配線部分の導体が除去できずにフィルム上に残ると、回路のショートの原因となるため、非配線部分の導体は完全に除去する必要がある。ここで、表面粗さの大きいフィルムを用いた場合、無電解銅めっき層(導体層)がフィルム表面の凹部の奥深くに入り込んでエッチングによる除去が困難となる。フィルムの奥深くに入り込んだ非配線部分の導体を完全に除去しようとエッチングを強化すると、配線部分の導体までエッチングされてしまうという問題がある。また、長手方向(MD)と幅方向(TD)の表面粗さの差が大きい場合、導体を完全に除去するために、表面粗さの大きい方に合わせてエッチングを行う必要がある。しかしながら、表面粗さの大きい方に合わせてエッチングを強化すると、表面粗さの小さい方向の配線部分の導体が過剰にエッチングされてしまい、配線の太さがMDとTDで不均一になってしまうという問題がある。このように、表面粗さが大きい、または、MDとTDの表面粗さの差が大きなフィルムを用いて回路基板を製造すると、配線部分の導体がエッチングされ、精密な回路を形成することができないという問題がある。これに対し、本発明の延伸液晶ポリマーフィルムは、レーザー顕微鏡により測定される表面粗さRaが制御されていることにより、回路基板の製造において、延伸液晶ポリマーフィルムの表面に導体層を形成し、これを除去する際に、フィルムの表面に導体が残りにくい。従って、本発明の延伸液晶ポリマーフィルムによれば、フィルム上に形成された非配線部分の導体を少ないエッチング量で除去することができ、配線部分へのエッチングの影響を小さくすることができるため、精密な回路が形成された回路基板を製造することができる。
本発明の回路基板は、特に、高周波の信号が流れる際の伝送損失が少ないという性質から、各種伝送線路、例えば、同軸線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレナー線路、平行線路などの伝送線路に用いることができる。また、本発明の回路基板は、アンテナおよびアンテナと伝送線路が一体化したアンテナ装置に用いることができる。
アンテナとしては、導波管スロットアンテナ、ホーンアンテナ、レンズアンテナ、プリントアンテナ、トリプレートアンテナ、マイクロストリップアンテナ、パッチアンテナなどのミリ波やマイクロ波を利用するアンテナが挙げられる。本発明の回路基板をアンテナに用いる場合は、回路基板を多層回路基板とすることが好ましい。
本発明の回路基板は、さらに、半導体素子を有する車載レーダ等のセンサに用いることができる。
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<フィルムの製膜性>
作製した延伸液晶ポリマーフィルムの厚みムラやスジ等を目視で評価した。実施例10~14で得られたフィルムについて評価を行った。
◎:厚みムラやスジがなく、良好。
〇:厚みムラはないが、薄いスジがみられる。
△:厚みムラやスジがみられる。
×:厚みムラや割れが大きい。
作製した延伸液晶ポリマーフィルムの厚みムラやスジ等を目視で評価した。実施例10~14で得られたフィルムについて評価を行った。
◎:厚みムラやスジがなく、良好。
〇:厚みムラはないが、薄いスジがみられる。
△:厚みムラやスジがみられる。
×:厚みムラや割れが大きい。
<フィルムの融点>
示差走査熱量計(パーキンエルマー社製、形式:DSC8500)にて、作製した延伸液晶ポリマーフィルムを、0℃から10℃/分で昇温したときに観測された吸熱ピーク温度を融点とした。
示差走査熱量計(パーキンエルマー社製、形式:DSC8500)にて、作製した延伸液晶ポリマーフィルムを、0℃から10℃/分で昇温したときに観測された吸熱ピーク温度を融点とした。
<フィルムの表面粗さ(レーザー式)>
白色干渉計搭載レーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製、型式:VK―X3000)を使用して、支持ポリマーフィルムおよび延伸液晶ポリマーフィルムの表面粗さRaを求めた。視野範囲1052×1404μmにおいて、測定基準長さが0.25mm、評価長さが1mm、カットオフ値λcが0.25mm、(カットオフ値λsなし)の条件で粗さ曲線を計測し、算術平均粗さを算出することで表面粗さRaを求めた。尚、表面粗さRaはフィルムの表裏それぞれについて、フィルムの長手方向(MD)と幅方向(TD)ごとに求めた。
白色干渉計搭載レーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製、型式:VK―X3000)を使用して、支持ポリマーフィルムおよび延伸液晶ポリマーフィルムの表面粗さRaを求めた。視野範囲1052×1404μmにおいて、測定基準長さが0.25mm、評価長さが1mm、カットオフ値λcが0.25mm、(カットオフ値λsなし)の条件で粗さ曲線を計測し、算術平均粗さを算出することで表面粗さRaを求めた。尚、表面粗さRaはフィルムの表裏それぞれについて、フィルムの長手方向(MD)と幅方向(TD)ごとに求めた。
<フィルムの表面粗さ(接触式)>
接触式表面粗さ測定器((東精エンジニアリング)社製、型式:(SURFCOM 1400D-3DF)を用い、先端半径2μmの触針にてJIS B0601:1994に準じて測定長さ4mm、カットオフλc0.8mmにて延伸液晶ポリマーフィルムの表面粗さRaを求めた。以下、レーザー式で求めた表面粗さRaと区別するために接触式で求めた表面粗さをRa’と記す。表面粗さRa’は、フィルムの表裏それぞれについて、フィルムの長手方向(MD)と幅方向(TD)ごとに求めた。実施例10~14、比較例4、および参考例1で得られたフィルムについて評価を行った。
接触式表面粗さ測定器((東精エンジニアリング)社製、型式:(SURFCOM 1400D-3DF)を用い、先端半径2μmの触針にてJIS B0601:1994に準じて測定長さ4mm、カットオフλc0.8mmにて延伸液晶ポリマーフィルムの表面粗さRaを求めた。以下、レーザー式で求めた表面粗さRaと区別するために接触式で求めた表面粗さをRa’と記す。表面粗さRa’は、フィルムの表裏それぞれについて、フィルムの長手方向(MD)と幅方向(TD)ごとに求めた。実施例10~14、比較例4、および参考例1で得られたフィルムについて評価を行った。
<フィルムの面配向度>
延伸液晶ポリマーフィルムについて、試料水平型多目的X線回折装置(株式会社リガク製、型式:Ultima IV)を用いて、回折角(2θ)を20°に固定して、X線ターゲット:Cu、電圧:40kV、電流:40mA、α角度=45°、β角度=0~360°(フィルムの長手方向を0°、ステップ角度5°)で極点測定を行い、X線回折強度プロファイルを作製した。このプロファイルの、β=45~135°、135°~225°、225~315°、315~45°の積分強度を求め、β=45~135°とβ=225°~315°の積分強度の和を長手方向の積分強度、β=135~225°とβ=315~45°の積分強度の和を幅方向の積分強度としたとき、下記(4)式から面配向度を求めた。実施例1~14、比較例4、および参考例1で得られたフィルムについて評価を行った。
面配向度=(長手方向の積分強度-幅方向の積分強度)/(長手方向の積分強度+幅方向の積分強度) (4)
延伸液晶ポリマーフィルムについて、試料水平型多目的X線回折装置(株式会社リガク製、型式:Ultima IV)を用いて、回折角(2θ)を20°に固定して、X線ターゲット:Cu、電圧:40kV、電流:40mA、α角度=45°、β角度=0~360°(フィルムの長手方向を0°、ステップ角度5°)で極点測定を行い、X線回折強度プロファイルを作製した。このプロファイルの、β=45~135°、135°~225°、225~315°、315~45°の積分強度を求め、β=45~135°とβ=225°~315°の積分強度の和を長手方向の積分強度、β=135~225°とβ=315~45°の積分強度の和を幅方向の積分強度としたとき、下記(4)式から面配向度を求めた。実施例1~14、比較例4、および参考例1で得られたフィルムについて評価を行った。
面配向度=(長手方向の積分強度-幅方向の積分強度)/(長手方向の積分強度+幅方向の積分強度) (4)
<フィルムの延伸荷重比較>
未延伸液晶ポリマーフィルムサンプルを幅方向(TD)が120mm、長手方向(MD)が25mmの大きさのサンプルを切り出し、サンプルを延伸方向がTDになるように、引張試験機(オリエンテック株式会社製テンシロンA-500)に、チャック間距離20mmにてセットし、各実施例、比較例における所定の延伸温度、延伸速度にて引張試験を行った。引張試験の結果から、伸び0mm~60mm(チャック間距離20mm~80mm、1~4倍)における引張応力を縦軸、伸びを横軸としたSSカーブを求めた。未延伸液晶ポリマーフィルムの引張応力に未延伸液晶ポリマーフィルムの断面積の値を乗じて、未延伸液晶ポリマーフィルムのSSカーブの縦軸を延伸荷重に換算した。支持ポリマーフィルムについても同様に引張試験を行い、SSカーブを求め、延伸荷重に換算した。それぞれのSSカーブについて、伸び0mm~60mmの範囲で、同一の伸びにおける未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムの延伸荷重の値を比較し、以下の通り評価した。なお、液晶ポリマーと支持ポリマーの共押出により積層フィルムを製造した実施例14については、支持ポリマーフィルムに代えて、延伸前の積層フィルムから剥離した支持ポリマー層を用いて、同様に引張試験を行い、延伸荷重の評価を行った。
〇:伸び0mm~60mmの全範囲にわたり、
支持ポリマーフィルムまたは支持ポリマー層の延伸荷重≧未延伸液晶ポリマーフィルムの延伸荷重
×:伸び0mm~60mmの範囲において、
支持ポリマーフィルムまたは支持ポリマー層の延伸荷重<未延伸液晶ポリマーフィルムの延伸荷重となる場合がある。
未延伸液晶ポリマーフィルムサンプルを幅方向(TD)が120mm、長手方向(MD)が25mmの大きさのサンプルを切り出し、サンプルを延伸方向がTDになるように、引張試験機(オリエンテック株式会社製テンシロンA-500)に、チャック間距離20mmにてセットし、各実施例、比較例における所定の延伸温度、延伸速度にて引張試験を行った。引張試験の結果から、伸び0mm~60mm(チャック間距離20mm~80mm、1~4倍)における引張応力を縦軸、伸びを横軸としたSSカーブを求めた。未延伸液晶ポリマーフィルムの引張応力に未延伸液晶ポリマーフィルムの断面積の値を乗じて、未延伸液晶ポリマーフィルムのSSカーブの縦軸を延伸荷重に換算した。支持ポリマーフィルムについても同様に引張試験を行い、SSカーブを求め、延伸荷重に換算した。それぞれのSSカーブについて、伸び0mm~60mmの範囲で、同一の伸びにおける未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムの延伸荷重の値を比較し、以下の通り評価した。なお、液晶ポリマーと支持ポリマーの共押出により積層フィルムを製造した実施例14については、支持ポリマーフィルムに代えて、延伸前の積層フィルムから剥離した支持ポリマー層を用いて、同様に引張試験を行い、延伸荷重の評価を行った。
〇:伸び0mm~60mmの全範囲にわたり、
支持ポリマーフィルムまたは支持ポリマー層の延伸荷重≧未延伸液晶ポリマーフィルムの延伸荷重
×:伸び0mm~60mmの範囲において、
支持ポリマーフィルムまたは支持ポリマー層の延伸荷重<未延伸液晶ポリマーフィルムの延伸荷重となる場合がある。
<フィルムの線膨張係数>
熱機械分析装置(理学電機株式会社製、形式:TMA8310)に、延伸液晶ポリマーフィルム(幅5mm)を取付け(チャック間15mm)、10mNの荷重を加えながら、30℃から150℃まで5℃/分で加熱した時に測定される寸法変化から求めた。
熱機械分析装置(理学電機株式会社製、形式:TMA8310)に、延伸液晶ポリマーフィルム(幅5mm)を取付け(チャック間15mm)、10mNの荷重を加えながら、30℃から150℃まで5℃/分で加熱した時に測定される寸法変化から求めた。
<エッチング除去性能>
SAP法により回路基板を製造することを想定して、以下の手順に従い、延伸液晶ポリマーフィルム上に形成した金属層のエッチング除去性能を評価した。まず、実施例1~14、比較例3、4で試作した延伸液晶ポリマーフィルムに対して、公知の無電解めっき法で脱脂処理、Pd系触媒付与処理、および活性化処理を行い、活性化されたフィルム表面に無電解銅めっきによって厚さ1μmの金属層を形成し、積層体を得た。次いで、35%過酸化水素4.5容量%、98%硫酸5容量%、硫酸銅・5水和物30g/Lよりなるエッチング浴を調製し、30℃にて積層体を浸漬して、1μmエッチングを行った。延伸液晶ポリマーフィルムの表面の銅の残存有無を光学顕微鏡(500倍)で確認することにより、エッチング除去性能を評価した。結果を表3に示す。なお、表3では、MDの表面粗さRaとTDの表面粗さRaのいずれか大きい方を最大値と表記した。
◎:両方の表面に銅の残存なし。
〇:一方の表面に銅の残存がなく、他方の表面に銅が残存。
×:両面に銅が残存。
SAP法により回路基板を製造することを想定して、以下の手順に従い、延伸液晶ポリマーフィルム上に形成した金属層のエッチング除去性能を評価した。まず、実施例1~14、比較例3、4で試作した延伸液晶ポリマーフィルムに対して、公知の無電解めっき法で脱脂処理、Pd系触媒付与処理、および活性化処理を行い、活性化されたフィルム表面に無電解銅めっきによって厚さ1μmの金属層を形成し、積層体を得た。次いで、35%過酸化水素4.5容量%、98%硫酸5容量%、硫酸銅・5水和物30g/Lよりなるエッチング浴を調製し、30℃にて積層体を浸漬して、1μmエッチングを行った。延伸液晶ポリマーフィルムの表面の銅の残存有無を光学顕微鏡(500倍)で確認することにより、エッチング除去性能を評価した。結果を表3に示す。なお、表3では、MDの表面粗さRaとTDの表面粗さRaのいずれか大きい方を最大値と表記した。
◎:両方の表面に銅の残存なし。
〇:一方の表面に銅の残存がなく、他方の表面に銅が残存。
×:両面に銅が残存。
<実施例1>
液晶ポリマー(ポリプラスチックス(株)製、LAPEROS A950RX)を、二軸押出機(スクリュー径32mm)に供給し、押出機先端のTダイ(リップ長さ350mm、リップクリアランス約1mm、ダイ温度300℃)よりフィルム状に押し出し、冷却して厚さ75μmの未延伸液晶ポリマーフィルムを得た。
液晶ポリマー(ポリプラスチックス(株)製、LAPEROS A950RX)を、二軸押出機(スクリュー径32mm)に供給し、押出機先端のTダイ(リップ長さ350mm、リップクリアランス約1mm、ダイ温度300℃)よりフィルム状に押し出し、冷却して厚さ75μmの未延伸液晶ポリマーフィルムを得た。
次に、未延伸液晶ポリマーフィルムの両面及び支持ポリマーフィルムとしてのポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム(Victrex製、APTIV Film 1000-025G、厚さ25μm、表面粗さRa=0.14μm(MD)、0.12μm(TD))の片面に、酸素を含むガス雰囲気下、電力1.5kW、搬送速度1.0m/minでダイレクト方式の大気圧プラズマ処理を行った。次いで、それぞれのプラズマ処理面を重ね、305℃に加熱した第1のロールと120℃に加熱した第2のロールを用いて、ニップ圧0.2MPa、搬送速度0.5m/minの条件で、未延伸液晶ポリマーフィルムの両面にPEEKフィルムを熱圧着した。熱圧着後の未延伸液晶ポリマーフィルムとPEEKフィルムは密着していた。
こうして作製した積層フィルムから幅方向(TD)が150mm、長手方向(MD)が150mmの大きさのサンプルを切り出した。このサンプルを延伸方向がTDになるように引張試験機にセットし(チャック間50mm)、恒温槽にて100℃で5分間予熱後、2500%/minの延伸速度で3倍(チャック間距離150mm)に延伸した。その後、PEEKフィルムを剥離して厚さ25μmの延伸液晶ポリマーフィルムを得て、融点、表面粗さRa、面配向度、およびエッチング除去性能の評価を行った。結果を表1および表3に示す。
上記の未延伸液晶ポリマーフィルムおよびPEEKフィルムについて、延伸荷重比較として100℃で5分間予熱(延伸温度100℃)後、2500%/minの延伸速度の条件で延伸し、SSカーブを測定した。上述の方法で未延伸液晶ポリマーフィルムの延伸荷重とPEEKフィルムの延伸荷重を比較したところ、図3に示すように、PEEKフィルムの延伸荷重が液晶ポリマーフィルムの延伸荷重を上回っていた。図3は、実施例1における未延伸液晶ポリマーフィルムの延伸荷重およびPEEKフィルムの延伸荷重を比較したグラフである。
<実施例2~6>
支持ポリマーフィルム、延伸温度、延伸速度を表1に記載のとおり変更したこと以外は、実施例1と同様にして、液晶ポリマー延伸フィルムを得て、同様に評価を行った。結果を表1および表3に示す。
支持ポリマーフィルム、延伸温度、延伸速度を表1に記載のとおり変更したこと以外は、実施例1と同様にして、液晶ポリマー延伸フィルムを得て、同様に評価を行った。結果を表1および表3に示す。
<実施例7>
支持ポリマーフィルムとして二軸延伸PBTフィルム(興人フィルム&ケミカルズ製、ボブレット、厚さ25μm)を用い、熱圧着時の第1ロールの温度を200℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、液晶ポリマー延伸フィルムを得て、同様に評価を行った。結果を表1および表3に示す。
支持ポリマーフィルムとして二軸延伸PBTフィルム(興人フィルム&ケミカルズ製、ボブレット、厚さ25μm)を用い、熱圧着時の第1ロールの温度を200℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、液晶ポリマー延伸フィルムを得て、同様に評価を行った。結果を表1および表3に示す。
<実施例8>
PEEKフィルムに代えて、易接着層付き二軸延伸PETフィルム(東洋紡製、A4300、厚さ38μm)を用い、未延伸液晶ポリマーおよび二軸延伸PETフィルムの表面にプラズマ処理を行わずに第1ロール温度200℃で熱圧着したこと以外は実施例7と同様にして液晶ポリマー延伸フィルムを得て、同様に評価を行った。熱圧着後の未延伸液晶ポリマーフィルムと二軸延伸PETフィルムは密着していた。延伸液晶ポリマーフィルムの評価結果を表1および表3に示す。
PEEKフィルムに代えて、易接着層付き二軸延伸PETフィルム(東洋紡製、A4300、厚さ38μm)を用い、未延伸液晶ポリマーおよび二軸延伸PETフィルムの表面にプラズマ処理を行わずに第1ロール温度200℃で熱圧着したこと以外は実施例7と同様にして液晶ポリマー延伸フィルムを得て、同様に評価を行った。熱圧着後の未延伸液晶ポリマーフィルムと二軸延伸PETフィルムは密着していた。延伸液晶ポリマーフィルムの評価結果を表1および表3に示す。
<実施例9>
未延伸液晶ポリマーフィルムの片面及び支持ポリマーフィルムとしてのポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム(Victrex製、APTIV Film 1000-025G、厚さ50μm、表面粗さRa=0.14μm(MD)、0.12μm(TD))の片面に、酸素を含むガス雰囲気下、電力1.5kW、搬送速度1.0m/minでダイレクト方式の大気圧プラズマ処理を行った。次いで、それぞれのプラズマ処理面を重ね、305℃に加熱した第1のロールと120℃に加熱した第2のロールを用いて、ニップ圧0.2MPa、搬送速度0.5m/minの条件で、未延伸液晶ポリマーフィルムの片面(表面)にPEEKフィルムを熱圧着し、未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムの2層の積層フィルムを作製したこと以外は、実施例3と同様にして延伸液晶ポリマーフィルムを得て、同様に評価を行った。結果を表1および表3に示す。
未延伸液晶ポリマーフィルムの片面及び支持ポリマーフィルムとしてのポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム(Victrex製、APTIV Film 1000-025G、厚さ50μm、表面粗さRa=0.14μm(MD)、0.12μm(TD))の片面に、酸素を含むガス雰囲気下、電力1.5kW、搬送速度1.0m/minでダイレクト方式の大気圧プラズマ処理を行った。次いで、それぞれのプラズマ処理面を重ね、305℃に加熱した第1のロールと120℃に加熱した第2のロールを用いて、ニップ圧0.2MPa、搬送速度0.5m/minの条件で、未延伸液晶ポリマーフィルムの片面(表面)にPEEKフィルムを熱圧着し、未延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムの2層の積層フィルムを作製したこと以外は、実施例3と同様にして延伸液晶ポリマーフィルムを得て、同様に評価を行った。結果を表1および表3に示す。
<実施例10>
実施例1と同様の方法で、未延伸液晶ポリマーフィルムの両面にPEEKフィルムが熱圧着された積層フィルムを作製した。
実施例1と同様の方法で、未延伸液晶ポリマーフィルムの両面にPEEKフィルムが熱圧着された積層フィルムを作製した。
こうして作製した積層フィルムを、テンター方式の横延伸機(炉内温度320℃)にて、搬送速度15m/min(延伸速度2500%/min、到達延伸温度170℃)で、幅方向(TD)に3倍延伸し、PEEKフィルムを剥離して厚さ25μmの延伸液晶ポリマーフィルムを得た。延伸到達温度とは、延伸終了時の積層フィルムの温度を意味する。このフィルムの製膜性、融点、表面粗さRaおよびRa’、面配向度、線膨張係数の評価を行った。さらに、このフィルムを250℃で24時間熱処理を行った後、線膨張係数を評価した。さらに、本実施例で使用した未延伸液晶ポリマーフィルムとPEEKフィルムについて、本実施例における到達延伸温度、延伸速度での延伸荷重をそれぞれ測定し評価した。結果を表1および表3に示す。
<実施例11~12>
搬送速度をそれぞれ5m/min(延伸速度833%/min、到達延伸温度240℃)、1m/min(延伸速度167%/min、到達延伸温度290℃)としたこと以外、実施例10と同様にして、延伸液晶ポリマーフィルムを得た。このフィルムの製膜性、融点、表面粗さRaおよびRa’、面配向度、線膨張係数、延伸荷重、ならびにエッチング除去性能の評価を行った。結果を表1および表3に示す。
搬送速度をそれぞれ5m/min(延伸速度833%/min、到達延伸温度240℃)、1m/min(延伸速度167%/min、到達延伸温度290℃)としたこと以外、実施例10と同様にして、延伸液晶ポリマーフィルムを得た。このフィルムの製膜性、融点、表面粗さRaおよびRa’、面配向度、線膨張係数、延伸荷重、ならびにエッチング除去性能の評価を行った。結果を表1および表3に示す。
<実施例13>
表面粗さRaが0.96μm(MD)、1.04μm(TD)であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム(信越ポリマー製、厚さ25μm)を使用したこと以外は、実施例11と同様にして、厚さ25μmの延伸液晶ポリマーフィルムを得た。このフィルムの製膜性、融点、表面粗さRaおよびRa’、面配向度、線膨張係数、延伸荷重、ならびにエッチング除去性能の評価を行った。結果を表1および表3に示す。
表面粗さRaが0.96μm(MD)、1.04μm(TD)であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム(信越ポリマー製、厚さ25μm)を使用したこと以外は、実施例11と同様にして、厚さ25μmの延伸液晶ポリマーフィルムを得た。このフィルムの製膜性、融点、表面粗さRaおよびRa’、面配向度、線膨張係数、延伸荷重、ならびにエッチング除去性能の評価を行った。結果を表1および表3に示す。
<実施例14>
液晶ポリマー(ポリプラスチックス(株)製、LAPEROS A950RX)を、二軸押し出し機(スクリュー径32mm)に供給して300℃で溶融混練した。また、支持ポリマーとしてポリエーテルエーテルケトン(PEEK)ポリマー(ダイセル・エボニック製、VESTAKEEP 3300G)を単軸押出機(スクリュー径40mm)に供給し、380℃で溶融混練した。これらの溶融ポリマーをマルチマニフォールドTダイに供給し、液晶ポリマーからなる層の両面に支持ポリマーからなる層を重ねて押し出し、冷却することで、液晶ポリマー層75μm、両面の支持ポリマー層が各25μm、合計125μmの積層フィルムを作製した。
液晶ポリマー(ポリプラスチックス(株)製、LAPEROS A950RX)を、二軸押し出し機(スクリュー径32mm)に供給して300℃で溶融混練した。また、支持ポリマーとしてポリエーテルエーテルケトン(PEEK)ポリマー(ダイセル・エボニック製、VESTAKEEP 3300G)を単軸押出機(スクリュー径40mm)に供給し、380℃で溶融混練した。これらの溶融ポリマーをマルチマニフォールドTダイに供給し、液晶ポリマーからなる層の両面に支持ポリマーからなる層を重ねて押し出し、冷却することで、液晶ポリマー層75μm、両面の支持ポリマー層が各25μm、合計125μmの積層フィルムを作製した。
こうして作製した積層フィルムを、テンター方式の横延伸機(炉内温度320℃)にて、搬送速度5m/min(延伸速度833%/min、到達延伸温度240℃))で、幅方向(TD)に3倍延伸し、PEEKフィルムを剥離して厚さ25μmの延伸液晶ポリマーフィルムを得た。このフィルムの製膜性、表面粗さRaおよびRa’、面配向度、線膨張係数、延伸荷重、ならびにエッチング除去性能の評価を行った。結果を表1および表3に示す。
<比較例1>
実施例1と同様にして未延伸液晶ポリマーフィルムを得た。このフィルムから幅方向(TD)が150mm、長手方向(MD)が150mmの大きさのサンプルを切り出した。このサンプルを延伸方向がTDになるように引張試験機にセットし(チャック間50mm)、恒温槽にて150℃で5分間予熱後、2500%/minの延伸速度で3倍に延伸しが、液晶ポリマーフィルムが破断してしまい、フィルムの表面粗さRaおよび面配向度を評価することができなかった。結果を表2に示す。
実施例1と同様にして未延伸液晶ポリマーフィルムを得た。このフィルムから幅方向(TD)が150mm、長手方向(MD)が150mmの大きさのサンプルを切り出した。このサンプルを延伸方向がTDになるように引張試験機にセットし(チャック間50mm)、恒温槽にて150℃で5分間予熱後、2500%/minの延伸速度で3倍に延伸しが、液晶ポリマーフィルムが破断してしまい、フィルムの表面粗さRaおよび面配向度を評価することができなかった。結果を表2に示す。
<比較例2>
実施例1と同様にして未延伸液晶ポリマーフィルムを得た。
この未延伸液晶ポリマーフィルムの両側に、厚さ100μm、比重1.9の多孔質ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルムを積層し、305℃に加熱した第1のロールと120℃に加熱した第2のロールを用いて、ニップ圧0.2MPa、搬送速度0.5m/minで、未延伸液晶ポリマーフィルムの両面に多孔質PTFEフィルムを熱圧着した。こうして作製した積層フィルムから幅方向(TD)が150mm、長手方向(MD)が150mmの大きさのサンプルを切り出した。このサンプルを延伸方向がTDになるように引張試験機にセットし(チャック間50mm)、恒温槽にて150℃で5分間予熱後、2500%/minの延伸速度で3倍に延伸した。その結果、積層フィルムの多孔質PTFEフィルム層は延伸できたが、液晶ポリマーフィルム層が破断してしまい、フィルムの表面粗さおよび面配向度を評価することができなかった。結果を表2に示す。
実施例1と同様にして未延伸液晶ポリマーフィルムを得た。
この未延伸液晶ポリマーフィルムの両側に、厚さ100μm、比重1.9の多孔質ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルムを積層し、305℃に加熱した第1のロールと120℃に加熱した第2のロールを用いて、ニップ圧0.2MPa、搬送速度0.5m/minで、未延伸液晶ポリマーフィルムの両面に多孔質PTFEフィルムを熱圧着した。こうして作製した積層フィルムから幅方向(TD)が150mm、長手方向(MD)が150mmの大きさのサンプルを切り出した。このサンプルを延伸方向がTDになるように引張試験機にセットし(チャック間50mm)、恒温槽にて150℃で5分間予熱後、2500%/minの延伸速度で3倍に延伸した。その結果、積層フィルムの多孔質PTFEフィルム層は延伸できたが、液晶ポリマーフィルム層が破断してしまい、フィルムの表面粗さおよび面配向度を評価することができなかった。結果を表2に示す。
上記の未延伸液晶ポリマーフィルム、多孔質PTFEフィルムについて、延伸荷重比較として150℃で5分間予熱後、2500%/minの延伸速度で延伸し、SSカーブを測定した。次に、上述の方法で未延伸液晶ポリマーフィルムの延伸荷重と多孔質PTFEフィルムの引張荷重を比較したところ、図4に示すように、多孔質PTFEフィルムの引張荷重が液晶ポリマーフィルムの引張荷重を下回っていた。図4は、比較例2における未延伸液晶ポリマーフィルムの延伸荷重および多孔質PTFEフィルムの延伸荷重を比較したグラフである。
<比較例3>
延伸温度、延伸速度を表2に記載のとおり変更したこと以外は、比較例2と同様にして、未延伸液晶ポリマーフィルムの両側に多孔質ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルムを積層したフィルムを延伸した。液晶ポリマーフィルム層が破断することなく、延伸液晶ポリマーフィルムが得られたが、このフィルムは厚みムラが大きく、表面粗さRaは0.5μmを上回っていた。融点、表面粗さRaおよびRa’、延伸荷重の評価結果を表2に示す。また、エッチング除去性能の評価結果を表3に示す。
延伸温度、延伸速度を表2に記載のとおり変更したこと以外は、比較例2と同様にして、未延伸液晶ポリマーフィルムの両側に多孔質ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルムを積層したフィルムを延伸した。液晶ポリマーフィルム層が破断することなく、延伸液晶ポリマーフィルムが得られたが、このフィルムは厚みムラが大きく、表面粗さRaは0.5μmを上回っていた。融点、表面粗さRaおよびRa’、延伸荷重の評価結果を表2に示す。また、エッチング除去性能の評価結果を表3に示す。
<比較例4>
表面粗さRaが1.5μmを超えるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム(信越ポリマー製、厚さ25μm)を使用したこと以外は、実施例11と同様にして、厚さ25μmの延伸液晶ポリマーフィルムを得た。このフィルムの表面粗さRaは0.5μmを上回っていた。融点、表面粗さRaおよびRa’、面配向度、線膨張係数、延伸荷重の評価結果を表2に示す。また、エッチング除去性能の評価結果を表3に示す。
表面粗さRaが1.5μmを超えるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム(信越ポリマー製、厚さ25μm)を使用したこと以外は、実施例11と同様にして、厚さ25μmの延伸液晶ポリマーフィルムを得た。このフィルムの表面粗さRaは0.5μmを上回っていた。融点、表面粗さRaおよびRa’、面配向度、線膨張係数、延伸荷重の評価結果を表2に示す。また、エッチング除去性能の評価結果を表3に示す。
<参考例1>
実施例1で作製した厚さ75μmの未延伸液晶ポリマーフィルムについて、融点、表面粗さ、及び面配向度を測定した。また、このフィルムを250℃で24時間熱処理を行った後、線膨張係数を評価した。結果を表2に示す。また、エッチング除去性能の評価結果を表3に示す。
実施例1で作製した厚さ75μmの未延伸液晶ポリマーフィルムについて、融点、表面粗さ、及び面配向度を測定した。また、このフィルムを250℃で24時間熱処理を行った後、線膨張係数を評価した。結果を表2に示す。また、エッチング除去性能の評価結果を表3に示す。
表1に示すように、液晶ポリマーからなるフィルムに、表面粗さRaが1.5μm以下である支持ポリマーフィルムからなるフィルムを貼り合わせて密着させた積層フィルムとし、これを延伸した後、支持ポリマーフィルムを剥離して得られた実施例1~13の延伸液晶ポリマーフィルム、および、液晶ポリマーと支持ポリマーをTダイより重ねて押出して積層フィルムとし、これを延伸した後、支持ポリマー層を剥離して得られた実施例14の延伸液晶ポリマーフィルムは、いずれも表面粗さRaが0.5μm以下となり、良好な平滑性となった。また、実施例1~14の延伸液晶ポリマーフィルムは、長手方向の表面粗さRa(MD)および幅方向の表面粗さRa(TD)のうち大きい方の値が0.7μm未満で、かつ、表面粗さRa(MD)と表面粗さRa(TD)の差が0.15μm未満であり、良好な平滑性を有していた。また、表3に示すように、実施例1~14では、積層体のエッチング後の延伸液晶ポリマーフィルムの少なくとも一方の表面には銅の残存がなく、エッチング除去性能に優れていた。
詳しくみると、延伸速度を2500%/minにおいて、延伸温度を100℃から250℃に変化させた実施例1~4を比較すると、延伸温度が100℃で得られた延伸液晶フィルムは表面粗さRaが0.11~0.15μmと最も小さいが、面配向度は0.25と高い。延伸温度が高いほど、表面粗さRaは大きくなる一方、面配向度は小さくなり、延伸温度250℃では、表面粗さRaは0.21~0.3μm、面配向度は0.1となった。また、延伸温度を150℃とし、延伸速度を50%/minと低くした実施例5では、延伸温度150℃、延伸速度2500%/minの実施例2に比べ、表面粗さRaは大きく変化しないものの、面配向度が小さくなった。さらに延伸温度を280℃と液晶ポリマーの融点とした実施例6では、表面粗さRaが0.26~0.32μmと高くなったが面配向度は0.01と低下した。延伸温度が低い程、フィルムが硬くなり、延伸後のフィルムの形状は安定し、表面粗さRaは小さくなるが、分子運動が低下するため、延伸前の分子配向(MD)が変化しにくく、面配向度が大きくなると考えられる。
また、PEEK以外のポリマーを支持ポリマーとした場合(実施例7、8)でも延伸液晶フィルムを得ることができ、さらに易接着層を設けた支持ポリマーフィルムを用いることで、プラズマ処理などの表面処理を行わずとも、延伸液晶フィルムを得ることができた。(実施例8)さらに、支持ポリマーフィルムを片面のみとした場合(実施例9)、支持ポリマーが積層されていない面の表面粗さRaは大きいものの、支持ポリマーが積層された面の表面粗さRaが0.5μm以下の延伸積層フィルムが得られた。
テンター方式の横延伸機を用いて延伸した場合(実施例10~12)でも、延伸温度が低く、かつ延伸速度が高いほど、表面粗さRaは小さく、面配向度は高くなった。また、フィルムの製膜性も延伸温度が低く、かつ延伸速度が高いほど良好であった。これらのフィルムの接触式表面粗さ計で測定した表面粗さRa’は0.09~0.15μmの範囲であり、レーザー顕微鏡で測定した表面粗さRaでみられた、延伸温度、延伸速度との相関がみられなかった。接触式表面粗さ計では、正確な表面粗さを計測することは困難と考えられる。
液晶ポリマーと支持ポリマー(PEEK)との共押出しフィルムを用いても延伸ポリマーフィルムが得られ(実施例14)、表面粗さRaも同条件で延伸した延伸液晶ポリマーフィルムと支持ポリマーフィルムの積層フィルム(実施例13)とほぼ同じあった。
一方、表2の比較例1に示すように、未延伸液晶ポリマーのみからなるフィルムを延伸したところ、フィルムが破断し、表面粗さや面配向度を評価することができなかった。
比較例2に示すように、支持フィルムの延伸荷重の合計が、未延伸液晶ポリマーフィルムの延伸荷重を下回る場合、延伸時に液晶ポリマーフィルムが破断してしまった。
比較例3に示すように、多孔質PTFEフィルムを密着させた積層フィルムを液晶ポリマーの融点以上で延伸して得られた延伸液晶ポリマーフィルムは、接触式の表面粗さ計で測定された表面粗さRa’が0.5μm未満となったものの、レーザー顕微鏡により測定された表面粗さRaが0.5μmを超えるものとなった。また、比較例4に示すように、支持ポリマーフィルムとしてポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルムを用いた場合であっても、表面粗さRaが1.5μmを超えるポリエーテルエーテルケトンフィルムを密着させた積層フィルムを延伸したところ、レーザー顕微鏡により測定される表面粗さRaが0.5μmを超えるものとなった。
また、表3に示すように、表面粗さRaが0.5μmを超えた、また、長手方向の表面粗さRa(MD)および幅方向の表面粗さRa(TD)の大きい方の値が0.7μm以上であった比較例3、4では、積層体にエッチングを行った後の延伸液晶ポリマーフィルム両面に銅が残存しており、エッチング除去性能に劣る結果となった。
参考例1に示すように、未延伸液晶ポリマーフィルムの表面粗さRaは0.5μm未満であったが、面配向度が0.71と大きく、線膨張係数は長手方向(MD)が-21.7ppm、幅方向(TD)が80.3ppmとなり、線膨張係数の異方性が大きくなった。
Claims (14)
- 液晶ポリマーからなる延伸液晶ポリマーフィルムであって、レーザー顕微鏡により測定される少なくとも片面の表面粗さRaが0.5μm以下である延伸液晶ポリマーフィルム。
- 液晶ポリマーからなる延伸液晶ポリマーフィルムであって、少なくとも片面について、レーザー顕微鏡により測定されるフィルムの長手方向の表面粗さRa(MD)と幅方向の表面粗さRa(TD)のいずれか大きい方が0.7μm未満であり、かつ、前記Ra(MD)と前記Ra(TD)の差の絶対値が0.15μm未満である延伸液晶ポリマーフィルム。
- 請求項1または2に記載の延伸液晶ポリマーフィルムであって、
X線回折による極点測定において、フィルムを45°(Schulz法におけるα=45°)傾けた状態で、面内方向(β方向)に回転させながら110面の回折強度を測定したとき、フィルムの長手方向をβ=0°としてβ=45~135°、135°~225°、225~315°、315~45°の積分強度を求め、β=45~135°の積分強度とβ=225°~315°の積分強度との和を長手方向の積分強度、β=135~225°の積分強度とβ=315~45°の積分強度との和を幅方向の積分強度としたとき、下記(1)式で表される面配向度が-0.5以上0.5以下である延伸液晶ポリマーフィルム。
面配向度=(長手方向の積分強度-幅方向の積分強度)/(長手方向の積分強度+幅方向の積分強度) (1) - 延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、
液晶ポリマーからなる未延伸液晶ポリマーフィルムの少なくとも片面に、支持ポリマーからなり、レーザー顕微鏡により測定される表面粗さRaが1.5μm以下である支持フィルムを貼り合わせて、積層フィルムを得る第1工程と、
前記積層フィルムを少なくとも幅方向に延伸する第2工程と、
延伸された前記支持フィルムを剥離する第3工程と、を備える延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法。 - 延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、
溶融した液晶ポリマーおよび支持ポリマーを、前記液晶ポリマーからなる層の少なくとも片面に前記支持ポリマーからなる層が積層されるように、押出機を用いて膜状に押出し、積層フィルムを得る第1工程と、
前記積層フィルムを少なくとも幅方向に延伸する第2工程と、
延伸された前記支持ポリマーからなる層を剥離する第3工程と、を備える延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法。 - 請求項4に記載の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、
前記第1工程は、前記支持フィルムを前記未延伸液晶ポリマーフィルムに貼り合わせる前に、前記未延伸液晶ポリマーフィルムの貼り合わせ面および前記支持フィルムの貼り合わせ面に表面処理を施すことを含む延伸液晶ポリマー延伸フィルムの製造方法。 - 請求項6に記載の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、
前記表面処理が、プラズマ処理、コロナ処理、および化学的処理からなる群から選ばれる一つである延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法。 - 請求項4~7のいずれかに記載の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、
前記第2工程は、前記液晶ポリマーの融点未満の温度で延伸を行うことを含む延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法。 - 請求項4または、6~8のいずれかに記載の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、
前記第2工程において、延伸時の温度における前記支持フィルムの引張応力に前記支持フィルムの断面積を乗じることで算出される延伸荷重が、延伸時の温度における前記未延伸液晶ポリマーフィルムの引張応力に前記未延伸液晶ポリマーフィルムの断面積を乗じることで算出される延伸荷重以上である延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法。 - 請求項5に記載の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、
前記第2工程において、延伸時の温度における前記支持ポリマーからなる層の引張応力に前記支持ポリマーからなる層の断面積を乗じることで算出される延伸荷重が、延伸時の温度における前記液晶ポリマーからなる層の引張応力に前記液晶ポリマーからなる層の断面積を乗じることで算出される延伸荷重以上である延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法。 - 請求項4~10のいずれかに記載の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、
前記支持ポリマーが、芳香族ポリエーテルケトン又はポリエステルである延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法。 - 請求項11に記載の延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法であって、
前記ポリエステルが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートからなる群から選ばれる少なくとも一つのポリマーである延伸液晶ポリマーフィルムの製造方法。 - 請求項1~3のいずれかに記載の延伸液晶ポリマーフィルムを含むフィルム層と、
金属層と、を備えた積層体。 - 請求項13に記載の積層体を備えた回路基板。
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