WO2024257594A1 - フッ素樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルムの製造方法、フレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルム、フレキシブル銅張積層板および回路基板 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a fluororesin film, a method for producing a fluororesin film, a sheet-like attachment film for flexible copper-clad laminates, a flexible copper-clad laminate, and a circuit board.
- FPCs flexible printed circuits
- FCCL flexible copper clad laminates
- FCCL flexible copper clad laminates
- FCCL used in FPCs is required to have low dielectric properties (low dielectric constant, low dielectric tangent) and good electrical properties with reduced transmission loss in high-frequency transmission.
- the present invention aims to provide a fluororesin film that has low transmission loss during high-frequency communication and that can be drilled with a UV-YAG laser, a manufacturing method for the fluororesin film, a sheet-like attachment film for flexible copper-clad laminates, a flexible copper-clad laminate, and a circuit board.
- the fluororesin film of the present invention is a fluororesin film that contains a fluororesin, an inorganic filler dispersed in the fluororesin, and an ultraviolet absorber dispersed in the fluororesin, in which the inorganic filler content is 35% to 70% by volume, the ultraviolet absorber has a dielectric loss tangent Df of 0.004 or less at a frequency of 20 GHz, the ultraviolet absorptivity of the fluororesin film is 20% or more, and the fluororesin film can be drilled by irradiation with a UV-YAG laser with a wavelength of 355 nm.
- the thickness of the fluororesin film may be 25 ⁇ m to 200 ⁇ m.
- the fluororesin film of the present invention may have a relative dielectric constant Dk of 3.0 or less at a frequency of 20 GHz, and a dielectric loss tangent Df of 0.0010 or less at a frequency of 20 GHz.
- the thermal expansion coefficient of the fluororesin film may be 80 ppm/K or less.
- the fluororesin film may have a surface modification layer having reactive functional groups on its surface.
- the ultraviolet absorber may be any one of liquid crystal polymer, polyether ether ketone, and polyphenylene sulfide, or a combination of two or more of these.
- the content of the ultraviolet absorber may be 0.3% to 25% by volume.
- the inorganic filler may be any one of alumina, titanium oxide, silica, barium sulfate, silicon carbide, boron nitride, silicon nitride, glass fiber, glass beads, and mica, or a combination of two or more of these.
- the number average particle size of the inorganic filler may be 0.1 to 10 ⁇ m.
- the fluororesin may be any one of PTFE, PFA and FEP, or a combination of two or more of these.
- the manufacturing method of the present invention is a manufacturing method of the fluororesin film of the present invention, and includes a mixing step of uniformly mixing a fluororesin powder, an inorganic filler powder, and an ultraviolet absorber to obtain a mixture, a molding step of compressing and molding the mixture, a heating step of heating the mixture after the molding step to melt the fluororesin powder, a cooling step of cooling the mixture after the heating step to crystallize the fluororesin, and a skiving step of skiving the mixture after the cooling step to form a fluororesin film.
- the method for producing a fluororesin film of the present invention may include a plasma treatment step in which, after the skiving step, the surface of the fluororesin film is plasma-treated to replace fluorine atoms with reactive functional groups to form a surface-modified layer.
- the sheet-like attachment film for flexible copper-clad laminates of the present invention comprises the fluororesin film of the present invention.
- the flexible copper-clad laminate of the present invention comprises the fluororesin film of the present invention and a copper foil layer.
- the circuit board of the present invention is equipped with the fluororesin film of the present invention.
- the present invention can provide a fluororesin film that has low transmission loss during high-frequency communication and can be drilled with a UV-YAG laser, a manufacturing method for the fluororesin film, a sheet-like attachment film for flexible copper-clad laminates, flexible copper-clad laminates, and circuit boards.
- 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a fluororesin film of the present invention.
- 1 is an enlarged electronic image of a cross section of a fluororesin film of Example 6.
- 1 is an enlarged electronic image of a cross section of a fluororesin film of Example 6.
- FIG. 3 is an enlarged electronic image of a cross section of the fluororesin film of Example 6 at a higher magnification than FIGS. 2A and 2B .
- FIG. 3 is an enlarged electronic image of a cross section of the fluororesin film of Example 6 at a higher magnification than FIGS. 2A and 2B .
- the following describes one embodiment of the fluororesin film, the method for producing the fluororesin film, the sheet-like attachment film for flexible copper-clad laminates, the flexible copper-clad laminates, and the circuit board of the present invention.
- the fluororesin film of the present invention comprises a fluororesin, which will be described later, an inorganic filler, and an ultraviolet absorbing agent.
- the thickness of the fluororesin film is preferably 25 ⁇ m to 200 ⁇ m.
- the thickness of the film is 25 ⁇ m or more, the strength of the film can be sufficiently maintained and good handling properties can be obtained. Furthermore, when the thickness of the film is 200 ⁇ m or less, sufficient flexibility can be obtained.
- the thickness of the fluororesin film can be appropriately selected depending on the application and requirements, but may be, for example, 30 ⁇ m or more, 50 ⁇ m or more, 70 ⁇ m or more, or 100 ⁇ m or more, or 150 ⁇ m or less, or 100 ⁇ m or less.
- the thickness of the fluororesin film can be determined by averaging the thickness measurements taken at any ten points on the fluororesin film using a film thickness measuring device such as a micrometer.
- the fluororesin film of the present invention is a film that can be drilled by irradiation with a UV-YAG laser at a wavelength of 355 nm.
- insulating films for FPCs are required to be materials that can be drilled with a UV-YAG laser, and the fluororesin film of the present invention is a suitable film for use as an insulating film for FPCs.
- a YAG laser is a solid-state laser obtained by adding a small amount of neodymium to a garnet-structured crystal composed of a composite oxide of yttrium and aluminum. Compared to liquid lasers such as CO2 lasers, it has advantages such as high light-focusing ability, stable oscillation without deterioration over time, low running costs, and ease of introduction into processing equipment.
- YAG laser wavelengths include the fundamental wavelength (1,064 nm), second harmonic (532 nm), third harmonic (355 nm), and fourth harmonic (266 nm).
- a UV-YAG laser using the third harmonic (355 nm) as the laser light source is irradiated onto a fluororesin film to perform hole drilling.
- the diameter of the hole when performing this drilling is, for example, about 5 ⁇ m to 150 ⁇ m, and it is common to use a UV-YAG laser to drill holes with a diameter of 50 ⁇ m to 100 ⁇ m.
- the UV-YAG laser device is not particularly limited, but for example, the "MODEL 5330xi” and “MODEL 5335" manufactured by ESI can be used.
- An object of the present invention is to reduce transmission loss during high frequency communication.
- specific low dielectric properties of the fluororesin film are preferably such that the relative dielectric constant Dk at a frequency of 20 GHz is 3.0 or less, and the dielectric loss tangent Df at a frequency of 20 GHz is 0.0010 or less.
- the dielectric constant Dk and dielectric loss tangent Df can be measured using an SPDR dielectric resonator, etc.
- the thermal expansion coefficient of the fluororesin film of the present invention is 80 ppm/K or less.
- the fluororesin film of the present invention has an ultraviolet absorption rate of 20% or more, so that the fluororesin film irradiated with a UV-YAG laser having a wavelength of 355 nm generates heat and opens. With an ultraviolet absorption rate of 50% or more, heat is generated more efficiently, so that the process time for the hole-making process can be shortened.
- the upper limit of the ultraviolet absorption rate of the fluororesin film is theoretically 100%, but the upper limit of the measured value is approximately 95%.
- the UV absorptance of a fluororesin film can be obtained by measuring the transmittance and reflectance at 355 nm using a UV-visible spectrophotometer.
- the UV absorptance of a fluororesin film can be calculated using the following formula (1).
- UV Absorption Rate (%) 100 - UV Reflectance Rate (%) - UV Transmittance Rate (%) (1)
- Fluororesins are synthetic resins with excellent heat resistance, electrical insulation, non-adhesiveness, and weather resistance, and fluororesin films molded into films are widely used in industrial fields such as chemical materials, electrical and electronic parts, semiconductors, automobiles, etc. Fluororesins are also useful as resins for fluororesin films that have low transmission loss during high-frequency communication as in the present invention and can be drilled with a UV-YAG laser.
- fluororesin there are no particular limitations on the fluororesin that can be used, so long as it is a resin that can solve the problems of the present invention.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- PFA perfluoroalkoxyalkane
- FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
- the content of fluororesin in the fluororesin film may be, for example, the remainder of the total content of the inorganic filler and the ultraviolet absorber in the fluororesin film.
- the content of inorganic filler in the fluororesin film is 35% to 70% by volume as described below, when the content of the ultraviolet absorber is 0.3% to 25% by volume, the content of fluororesin in the fluororesin film may be 29.7% to 64.7% by volume, or may be 40% by volume or more, 50% by volume or more, or 60% by volume or more, or 60% by volume or less, 50% by volume or less, or 40% by volume or less. If the content of fluororesin is 29.7% by volume or more, the fluororesin film has good strength.
- the fluororesin film has sufficient flexibility for use in FCCL, and the inorganic filler contained in the fluororesin film keeps the thermal expansion coefficient low, resulting in excellent thermal stability.
- the inorganic filler is an important component, along with the ultraviolet absorber, for enabling the fluororesin film to be drilled by irradiation with a UV-YAG laser with a wavelength of 355 nm, and is present in the fluororesin film in a dispersed state.
- Fluororesin has no absorption band at 355 nm and has low thermal conductivity, so if a fluororesin film is made only of fluororesin, no holes will be created in the film even if it is irradiated with a UV-YAG laser with a wavelength of 355 nm.
- inorganic fillers have a higher thermal conductivity than fluororesin, so they can adequately transmit the heat generated by the UV absorber when it absorbs UV rays. Therefore, when the UV absorber generates heat in a fluororesin film with inorganic fillers adequately dispersed, the heat is transmitted through the inorganic filler to the inside of the fluororesin film. Because the transmitted heat is sufficient to melt the fluororesin, the fluororesin film with inorganic fillers dispersed in it can be drilled by irradiating it with a UV-YAG laser with a wavelength of 355 nm.
- inorganic fillers that can be used include alumina, titanium oxide, silica, barium sulfate, silicon carbide, boron nitride, silicon nitride, glass fiber, glass beads, and mica, or a combination of two or more of these.
- silica, boron nitride, and alumina can be used alone or in combination.
- the inorganic filler content in the fluororesin film is 35% by volume to 70% by volume, and may be 40% by volume or more, 50% by volume or more, 60% by volume or more, or 60% by volume or less, 50% by volume or less, 40% by volume or less.
- the thermal expansion coefficient of the fluororesin film is suppressed to a small value, for example, 100 ppm/K or less, and the thermal stability is excellent. Furthermore, if the inorganic filler content in the fluororesin film is 70% by volume or less, the strength of the fluororesin film can be sufficiently maintained, and good handling properties can be obtained.
- the average particle size of the inorganic filler may be appropriately selected according to the desired thickness of the fluororesin film, but is preferably 0.1 to 10 ⁇ m, and may be 0.2 ⁇ m or more, 0.3 ⁇ m or more, 0.5 ⁇ m or more, or 1 ⁇ m or more, and may be 9 ⁇ m or less, 8 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or less, or 3 ⁇ m or less.
- the average particle size of the inorganic filler in the range of 0.1 to 10 ⁇ m, aggregation of inorganic filler particles can be suppressed, and the inorganic filler can be uniformly dispersed in the fluororesin, and the proportion of coarse particles can be reduced, thereby improving the processing accuracy of the hole drilling process by irradiation with a UV-YAG laser.
- the inorganic filler regardless of which area of the fluororesin film is to be drilled, it is necessary for the inorganic filler to be present in the area to be drilled.
- the average particle diameter of the inorganic filler is smaller than the typical hole diameter of 50 ⁇ m to 100 ⁇ m when drilling holes with a UV-YAG laser, so the average particle diameter of the inorganic filler is preferably 0.1 to 10 ⁇ m.
- the average particle diameter of the inorganic filler in the range of 0.1 to 10 ⁇ m, the occurrence of through holes (pinholes) in the fluororesin film can be suppressed, and excellent elongation properties can be obtained.
- the average particle size of the inorganic filler can be determined using a scanning electron microscope (such as "SU8220" manufactured by Hitachi High-Tech Corporation).
- a scanning electron microscope image obtained by observing the surface of a fluororesin film over an area of 100 ⁇ m horizontal x 100 ⁇ m vertical at an acceleration voltage of 5 kV and a magnification of 1000 times, the particle size (diameter or longest diameter) of each of 100 arbitrarily selected inorganic filler particles is measured, and the arithmetic average value is taken as the number average particle size of the inorganic filler contained in the fluororesin film.
- the ultraviolet absorber is an important component along with the inorganic filler in order to enable the perforation processing of the fluororesin film by irradiation with a UV-YAG laser having a wavelength of 355 nm, and is present in the fluororesin film in a dispersed state.
- Fluororesin has no absorption band at 355 nm and has low thermal conductivity, so if a fluororesin film is made only of fluororesin, no holes will be created in the film even if it is irradiated with a UV-YAG laser with a wavelength of 355 nm. Also, although inorganic fillers have a higher thermal conductivity than fluororesin, the inorganic fillers themselves do not generate sufficient heat when exposed to ultraviolet light, so even if a fluororesin film is made by dispersing only inorganic fillers in fluororesin, no holes will be created in the film when it is irradiated with a UV-YAG laser with a wavelength of 355 nm.
- the UV absorber generates heat by absorbing UV rays, and this heat melts the fluororesin, making it possible to drill holes in the fluororesin film. Therefore, when the UV absorber generates heat in a fluororesin film in which the UV absorber and inorganic filler are sufficiently dispersed, the heat is transmitted through the inorganic filler to the inside of the fluororesin film. Because the transmitted heat is sufficient to melt the fluororesin, the fluororesin film in which the UV absorber and inorganic filler are dispersed can be irradiated with a UV-YAG laser with a wavelength of 355 nm to drill holes.
- the present invention aims to reduce transmission loss during high-frequency communication, and assuming that the fluororesin film of the present invention is used as an insulating film material for 6G FPCs in particular, the dielectric tangent Df of the UV absorber at a frequency of 20 GHz is set to 0.004 or less. If the dielectric tangent Df exceeds 0.004, the value of the dielectric tangent Df of the fluororesin film will be large, which may result in high transmission loss during high-frequency communication.
- UV absorbents examples include liquid crystal polymer (LCP), polyether ether ketone (PEEK), and polyphenylene sulfide (PPS), or a combination of two or more of these.
- LCP liquid crystal polymer
- PEEK polyether ether ketone
- PPS polyphenylene sulfide
- Liquid crystal polymers are, for example, thermoplastic polymers that exhibit liquid crystallinity when melted.
- liquid crystal polymers that can be used as UV absorbers include aromatic polyesters that have an absorption band in the UV region, and have a molecular structure that is rigid and difficult to bend. As there is little molecular entanglement, which is characteristic of polymeric substances, they have low viscosity in the molten state and can exhibit high fluidity when molded. In other words, liquid crystal polymers can achieve both heat resistance and fluidity.
- liquid crystal polymers include wholly aromatic polyesters obtained by condensing monomers such as parahydroxybenzoic acid, biphenol, and terephthalic acid.
- Other examples include polycondensates of ethylene terephthalate and parahydroxybenzoic acid, polycondensates of phenol and phthalic acid and parahydroxybenzoic acid, and polycondensates of 2,6-hydroxynaphthoic acid and parahydroxybenzoic acid.
- the content of the ultraviolet absorber in the fluororesin film is 0.3 volume % to 25 volume %, and may be 0.5 volume % or more, 1 volume % or more, 3 volume % or more, or 20 volume % or less, 15 volume % or less, 10 volume % or less.
- the content of ultraviolet absorber in the fluororesin film is 0.3% by volume or more, it will be possible to drill holes in the fluororesin film by irradiating it with a 355 nm wavelength UV-YAG laser when used in combination with an inorganic filler. Also, if the content of ultraviolet absorber in the fluororesin film is 25% by volume or less, the strength of the fluororesin film can be sufficiently maintained, and good handling properties can be obtained.
- the fluororesin film of the present invention may further contain optional components.
- the optional components are not particularly limited, but may include, for example, flame retardants, flame retardant assistants, pigments, antioxidants, reflectivity imparting agents, masking agents, lubricants, processing stabilizers, plasticizers, foaming agents, etc.
- the total content of the optional components in the fluororesin film may be 20% by mass or less, 10% by mass or less, or 5% by mass or less.
- the fluororesin film may have a surface modification layer having a reactive functional group on the surface.
- the reactive functional group can enhance the adhesion between the fluororesin film and the copper foil layer.
- the surface modification layer can be formed by providing the reactive functional group through a surface treatment of the fluororesin surface by a plasma treatment process described later.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the fluororesin film of the present invention.
- the fluororesin film 100 shown in FIG. 1 is a single-layer film that does not have a surface modification layer, but when a surface modification layer is provided, the surface modification layer is disposed on both or either of the front surface 11 and back surface 12 of the fluororesin film 100.
- the fluororesin film of the present invention may or may not further comprise an easily removable protective film layer 200 to prevent the surface of the fluororesin film from being scratched until immediately before use, and may or may not optionally comprise additional layers.
- the fluororesin film does not have to contain an elastomer.
- the fluororesin film of the present invention may be composed of only a fluororesin, an inorganic filler, and an ultraviolet absorber, or may further contain optional additives such as the optional components described above.
- the sheet-like adhesive film for flexible copper-clad laminates of the present invention comprises the fluororesin film of the present invention.
- the film is a film for flexible copper-clad laminates, and is a film to be attached to copper foil as an insulating layer to form a flexible copper-clad laminate.
- Examples of the sheet-like form include a tape wound around a core, a tape wound without a core, and a sheet cut to any size such as A4 size or A3 size. Note that the fluororesin film has already been explained, so its explanation will be omitted here.
- the sheet-like adhesive film for flexible copper-clad laminates may or may not have components other than the fluororesin film.
- it may further include an easily removable protective film layer 200 to prevent the surface 11 of the fluororesin film 100 from being scratched until immediately before it is attached to the copper foil.
- the flexible copper-clad laminate of the present invention comprises the above-mentioned fluororesin film of the present invention and a copper foil layer.
- the fluororesin film has already been described, so its description will be omitted here.
- the flexible copper-clad laminate of the present invention is obtained by attaching the sheet-like attachment film for flexible copper-clad laminate of the present invention to a copper foil layer.
- the flexible copper-clad laminate may be obtained by attaching a copper foil layer to both the front and back surfaces of the fluororesin film, or may be obtained by attaching a copper foil layer to only one surface of the fluororesin film.
- Copper foil layer As the copper foil layer, an existing copper foil layer used in flexible copper-clad laminates can be used, and is a layer mainly containing copper or a copper alloy, but may also contain metal components other than copper or a copper alloy.
- the thickness of the copper foil layer is not particularly limited, but may be, for example, 1 ⁇ m to 50 ⁇ m, 2 ⁇ m to 40 ⁇ m, or 3 ⁇ m to 30 ⁇ m.
- a copper foil layer thickness of 1 ⁇ m or more provides excellent production stability as a flexible copper-clad laminate and good handling properties.
- a copper foil layer thickness of 50 ⁇ m or less makes it easier to ensure the flexibility required for an FPC in a flexible copper-clad laminate.
- the surface roughness (maximum height) Rz of the surface that adheres to the fluororesin film of the present invention is, for example, 1.3 ⁇ m or less, preferably 1.0 ⁇ m or less, and more preferably 0.8 ⁇ m or less.
- the lower limit of the surface roughness (maximum height) Rz is not particularly limited, but is, for example, 0.01 ⁇ m or more or 0.1 ⁇ m or more.
- the surface roughness (maximum height) Rz can be the value obtained by measuring the maximum depth when observing the cross section of the flexible copper-clad laminate.
- the overall thickness of the flexible copper clad laminate is not particularly limited, but may be 10 ⁇ m to 500 ⁇ m, or 60 ⁇ m to 450 ⁇ m.
- the overall thickness of the flexible copper clad laminate is 500 ⁇ m or less, it is possible to obtain good flexibility suitable for FCCL, and it is easy to handle during the manufacture and use of circuit boards such as FPCs.
- the overall thickness of the flexible copper clad laminate is 10 ⁇ m or more, it is possible to obtain sufficient strength as an FCCL, and it is easy to handle during the manufacture and use of circuit boards such as FPCs.
- the manufacturing method of the flexible copper-clad laminate is not particularly limited, and existing methods can be used. For example, by sandwiching both sides of a fluororesin film with copper foil and applying pressure, a three-layer flexible copper-clad laminate can be obtained in which a copper foil layer, a fluororesin film, and a copper foil layer are laminated in that order. Pressurization can be performed, for example, by sandwiching both sides of the fluororesin film with copper foil and then further sandwiching it with a stainless steel plate. There are no particular limitations on the pressurization conditions, but examples include a pressurization pressure of 1 MPa to 10 MPa, a pressurization temperature of 40°C to 400°C, and heat pressing for 1 minute to 240 minutes.
- the circuit board of the present invention includes the above-mentioned fluororesin film of the present invention. Since the fluororesin film has already been described, the description will be omitted here.
- a circuit board such as an FPC can be obtained by patterning the copper foil layer of the flexible copper-clad laminate of the present invention using a commonly used method such as etching to form a circuit. Circuit boards other than FPCs are also included in the present invention.
- This method is a method for producing the fluororesin film of the present invention, and includes a mixing step, a molding step, a heating step, a cooling step, and a skiving step, which will be described below. It may also include a plasma treatment step.
- the fluororesin powder, the inorganic filler powder, and the UV absorber are mixed uniformly to obtain a mixture.
- the fluororesin used as the powder is not particularly limited as long as it is a resin that can solve the problems of the present invention.
- the fluororesin powder used as a raw material has a particulate shape, and its average particle size can be 50% or less of the specified thickness of the fluororesin film, and may be appropriately selected according to the desired thickness of the fluororesin film.
- the average particle size of the fluororesin powder is preferably 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m. By using a fluororesin powder with an average particle size in this range, a raw material composition in which inorganic filler powder particles, ultraviolet absorber particles, and fluororesin powder particles are uniformly dispersed can be obtained.
- the average particle size of the fluororesin powder may be 0.2 ⁇ m or more, 1 ⁇ m or more, or 5 ⁇ m or more.
- the average particle size of the fluororesin particles may be 8 ⁇ m or less, or 5 ⁇ m or less.
- Methods for making the average particle size of the fluororesin powder 50% or less of the specified thickness of the fluororesin film, preferably within the range of 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m include, for example, a method using a commercially available fluororesin particle dispersion (generally with an average particle size in the range of 0.1 ⁇ m to 0.5 ⁇ m) in which the fluororesin powder is dispersed in a solvent, and a method in which commercially available powder-shaped fluororesin particles (generally with an average particle size in the range of 200 ⁇ m to 600 ⁇ m) are pulverized to the above average particle size. Details of the process using the fluororesin particles obtained by the above two methods will be described later.
- the average particle size of the fluororesin powder can be measured using a particle size distribution measuring device (Spectris Corporation, MS-3000) at a measurement air pressure of 1 Bar.
- inorganic filler powders include alumina, titanium oxide, silica, barium sulfate, silicon carbide, boron nitride, silicon nitride, glass fiber, glass beads, and mica, or a combination of two or more of these.
- silica, boron nitride, and alumina can be used alone or in combination.
- the inorganic filler powder has a particle shape, and the average particle size of the inorganic filler powder may be appropriately selected according to the desired thickness of the fluororesin film as described above, but is preferably 0.1 to 10 ⁇ m, and may be 0.2 ⁇ m or more, 0.3 ⁇ m or more, 0.5 ⁇ m or more, or 1 ⁇ m or more, or 9 ⁇ m or less, 8 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or less, or 3 ⁇ m or less.
- the average particle size of the inorganic filler powder can be measured using a particle size distribution measuring device (Spectris Inc., MS-3000) at a measurement air pressure of 1 Bar.
- the ultraviolet absorbent examples include liquid crystal polymers, polyether ether ketones, and polyphenylene sulfide, or a combination of two or more of these.
- liquid crystal polymers having excellent ultraviolet absorption and low dielectric tangent Df can be used.
- the ultraviolet absorbent has a particulate shape, and the average particle size of the ultraviolet absorbent may be appropriately selected based on the desired thickness of the fluororesin film, but is preferably 0.1 to 10 ⁇ m, and may be 0.2 ⁇ m or more, 0.3 ⁇ m or more, 0.5 ⁇ m or more, or 1 ⁇ m or more, or 9 ⁇ m or less, 8 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or less, or 3 ⁇ m or less.
- the average particle size of the UV absorber in the range of 0.1 to 10 ⁇ m, it is possible to suppress aggregation of the UV absorber particles, to allow the UV absorber to be uniformly dispersed in the fluororesin, and to reduce the proportion of coarse particles, thereby improving the processing accuracy of the hole drilling process using UV-YAG laser irradiation.
- the UV absorber regardless of which area of the fluororesin film is to be drilled, the UV absorber must be present in the area to be drilled.
- the average particle size of the UV absorber is smaller than the typical hole diameter of 50 ⁇ m to 100 ⁇ m when drilling holes with a UV-YAG laser, so it is preferable that the average particle size of the UV absorber filler is 0.1 to 10 ⁇ m.
- the average particle size of the UV absorber in the range of 0.1 to 10 ⁇ m, the occurrence of through holes (pinholes) in the fluororesin film can be suppressed, resulting in excellent elongation properties.
- the average particle size of the UV absorber can be measured using a particle size distribution measuring device (Spectris, Inc., MS-3000) at a measurement air pressure of 1 Bar.
- a method for uniformly mixing a fluororesin powder, an inorganic filler powder, and an ultraviolet absorber for example, a method of dry mixing the fluororesin powder, the inorganic filler powder, and the ultraviolet absorber may be used.
- One method for uniformly mixing the fluororesin powder, inorganic filler powder, and UV absorber is to crush secondary particles formed by agglomerations of primary particles of the fluororesin to obtain fluororesin powder with an average particle size of 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m, and then mix and stir the fluororesin powder, inorganic filler powder, and UV absorber with a bladed stirrer or the like.
- the particle size of the secondary particles of the fluororesin powder is not particularly limited, but may be, for example, 100 ⁇ m to 800 ⁇ m, 130 ⁇ m to 700 ⁇ m, or 150 ⁇ m to 600 ⁇ m.
- the method for crushing the secondary particles is not particularly limited, but examples include methods using a crusher such as a mixer crusher, air flow crusher, or freeze crusher.
- the fluororesin powder, inorganic filler powder, and UV absorber are mixed in the raw material composition in the desired ratios so that the content of the fluororesin powder, inorganic filler powder, and UV absorber can be used to form the fluororesin film of the present invention.
- the stirring speed of the fluororesin powder and inorganic filler powder in the dry mixing is not particularly limited, but may be, for example, 1000 rpm to 6000 rpm, or 2000 rpm to 5000 rpm.
- the stirring time of the fluororesin powder, inorganic filler powder, and ultraviolet absorber in the dry mixing is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 15 minutes, or 2 to 10 minutes.
- the fluororesin powder, inorganic filler powder, and UV absorber can be wet mixed.
- the inorganic filler powder and UV absorber can be mixed and dispersed in the above-mentioned fluororesin particle dispersion.
- the molding step is a step of compressing and molding the mixture obtained in the mixing step.
- the mixture is molded into a cylindrical shape to form a molded body.
- a method of forming a molded body includes a method of filling a mold with the mixture and compression molding it to form a cylindrical compression molded body.
- the surface pressure during compression molding may be 10 MPa to 100 MPa, 20 MPa to 60 MPa, or 30 MPa to 50 MPa.
- the heating step is a step of heating the mixture after the molding step to melt the fluororesin powder.
- the compression molded body obtained in the molding step is fired to obtain a billet.
- the firing temperature may be 100°C to 400°C, 350°C to 370°C, or 360°C to 370°C.
- the resulting billet is obtained as a molded body formed by accumulating the fired mixture. By firing the molded body, the individual fluororesin particles in the molded body are melted and integrated into a matrix in which the inorganic filler particles and the ultraviolet absorber are uniformly dispersed.
- the compression molded body of the raw material composition in which the fluororesin powder, the inorganic filler powder, and the ultraviolet absorber are mixed By firing the compression molded body of the raw material composition in which the fluororesin powder, the inorganic filler powder, and the ultraviolet absorber are mixed, the generation of aggregates of the inorganic filler powder and the ultraviolet absorber can be suppressed, and a good billet with few coarse particles can be obtained.
- the cooling step is a step of cooling the mixture after the heating step to crystallize the fluororesin.
- the billet can be cooled from the sintering temperature to room temperature by the cooling step, and the fluororesin can be crystallized.
- the billet can be cooled from 370° C. to room temperature by being left stationary in a sintering furnace.
- the billet (formed body) is preferably cylindrical in shape.
- the diameter of the cylinder may be, for example, 100 mm to 500 mm, or 150 mm to 500 mm.
- the skiving process is a process in which the mixture after the cooling process is skived to form a fluororesin film. Specifically, the surface of a billet, which is a sintered molded body, is cut and processed into a sheet. For example, When the billet (molded body) is cylindrical, a cutting blade is applied to the outer peripheral surface of the fired cylinder in the longitudinal direction, as if peeling a radish, to obtain a sheet-like fluororesin film. .
- the plasma treatment step is a step of performing plasma treatment on the surface of the fluororesin film after the skiving step to replace fluorine atoms with reactive functional groups to form a surface modified layer.
- the plasma treatment may be performed on only one side of the fluororesin film, or on both the front and back sides.
- Gas species used in plasma treatment include, for example, nitrogen gas and hydrogen gas.
- Other gas species that may be used include, for example, oxygen gas, argon gas, carbon dioxide gas, water vapor, helium gas, and ammonia gas. These gases may be used alone or in a mixture of two or more.
- the suitable range of gas pressure for plasma processing varies depending on the type of gas used, but for example, when using a mixture of nitrogen gas and hydrogen gas, the gas pressure is preferably 1 Pa to 1000 Pa.
- Plasma treatment can be carried out by, for example, drawing a vacuum inside a vacuum device in which a fluororesin film is placed until a specified pressure is reached, then introducing a gas for plasma treatment into the vacuum device and generating a direct current discharge plasma at an appropriate gas pressure.
- the method for producing a fluororesin film of the present invention may consist of only the above steps, or may include specified steps in addition to the above steps.
- a fluororesin film was created using the following procedure, and the dielectric constant Dk, dielectric loss tangent Df, and UV absorption rate of the resulting fluororesin film were measured.
- the processability for drilling holes using a UV-YAG laser was also evaluated.
- the thermal expansion coefficient CTE of the raw material composition obtained in the mixing process was also measured.
- Example 1 ⁇ Production of fluororesin film> The fluororesin film of Example 1 was produced by the following steps.
- LF-31P ultraviolet absorber
- the obtained billet (outer diameter 67 mm ⁇ inner diameter 33 mm) was skived using a skive processing device at a cutting speed of 8 m/min and a target thickness of 50 ⁇ m to produce a 50 ⁇ m-thick fluororesin sheet that would become the fluororesin film.
- the fluororesin sheet was cut into a size of 100 mm x 100 mm and subjected to plasma treatment according to the following procedure: First, the fluororesin sheet was placed in a vacuum plasma device, and the inside of the vacuum device was evacuated, after which a mixed gas of nitrogen gas and hydrogen gas was introduced, and plasma treatment was performed for 10 seconds using 2.45 GHz microwaves in a mixed gas atmosphere with a gas pressure of 5 Pa in the device, thereby forming a surface modified layer by performing plasma treatment on both the front and back surfaces of the fluororesin sheet.
- LCP liquid crystal polymer
- LCP liquid crystal polymer
- PEEK polyether ether ketone
- LCP liquid crystal polymer
- PI polyimide
- LCP liquid crystal polymer
- LCP liquid crystal polymer
- CTE coefficient of thermal expansion
- the raw material composition obtained in the mixing step was filled into a mold of 5 mm length x 5 mm width, and compression molded for 1 minute at a molding surface pressure (press pressure) of 30 MPa to obtain a cubic molded body with one side of 5 mm.
- This molded body was fired at 360 degrees for 6 hours, and the thermal expansion coefficient of the fired body (test body for measuring thermal expansion coefficient) was measured using a thermomechanical measuring device (TMA) (manufactured by TA Instruments Japan Co., Ltd., "Q 400").
- TMA thermomechanical measuring device
- the thermal expansion coefficient was measured with a follow-up load of 0.05 N, a measurement temperature from room temperature to 200 ° C, and a temperature rise rate of 5 ° C / min.
- the thermal expansion coefficient was calculated from the amount of thermal expansion in the range of 50 to 150 ° C in the measurement performed from room temperature to 200 ° C.
- UV Absorption Rate (%) 100 - UV Reflectance Rate (%) - UV Transmittance Rate (%) (1)
- a fluororesin film was irradiated with a UV-YAG laser having a wavelength of 355 nm so as to circle around a circumference with a diameter of 50 ⁇ m using a laser processing machine (esi5335), and a process was performed to form circular through-holes in the fluororesin film.
- the irradiation conditions of the UV-YAG laser were a laser output of 2.0 W, a laser focus diameter of 15 ⁇ m, and an oscillation frequency of 40 kHz.
- the number of holes was 200.
- the laser irradiated surface was observed with an optical microscope to confirm whether through-holes were formed in the fluororesin film and whether there were through-holes. The case where through-holes were formed in all 200 places irradiated with the laser was judged as ⁇ , and the case where no through-hole was formed in even one place was judged as ⁇ .
- FIG. 2A is a view in which LCP400 is not enclosed
- Figure 2B is a view in which LCP400 is enclosed to clarify where LCP400 is located
- Figure 3A is a view magnified more than Figure 2A in which LCP400 is not enclosed
- Figure 3B is a view magnified more than Figure 2B in which LCP400 is enclosed to clarify where LCP400 is located.
- spherical silica 300 is dispersed in the fluororesin film, and that LCP 400 is not melted into the fluororesin and is dispersed as particles with a particle diameter of 1 to 6 ⁇ m.
- the present invention can provide a fluororesin film that has little transmission loss during high-frequency communication and that can be drilled with a UV-YAG laser, a method for producing a fluororesin film, a sheet-like attachment film for flexible copper-clad laminates, a flexible copper-clad laminate, and a circuit board, and is therefore industrially useful.
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Abstract
高周波での通信時に伝送損失が少なく、かつUV-YAGレーザーでの穴あけ加工が可能なフッ素樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルムの製造方法、フレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルム、フレキシブル銅張積層板および回路基板を提供する。 フッ素樹脂と、前記フッ素樹脂中に分散した無機フィラーと、前記フッ素樹脂中に分散した紫外線吸収剤と、を含むフッ素樹脂フィルムであって、前記無機フィラーの含有量が35体積%~70体積%であり、前記紫外線吸収剤の周波数20GHzにおける誘電正接Dfが0.004以下であり、前記フッ素樹脂フィルムの紫外線吸収率は、20%以上であり、UV-YAGレーザーによる355nmの波長の照射により穴あけ加工が可能なフッ素樹脂フィルム。
Description
本発明は、フッ素樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルムの製造方法、フレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルム、フレキシブル銅張積層板および回路基板に関する。
近年、電子機器の小型化、軽量化、省スペース化の進展に伴い、薄く軽量で、可撓性を有し、屈曲を繰り返しても優れた耐久性を持つフレキシブルプリント回路基板(Flexible Printed Circuits 以下、「FPC」とする場合がある。)の需要が増大している。FPCの製造には、基材としての絶縁フィルムと薄い銅箔とを積層したフレキシブル銅張積層板(Flexible Cupper Clad Laminate 以下、「FCCL」とする場合がある。)等の、可撓性を有する材料が用いられており、携帯電話及びスマートフォン等のモバイル型通信機器の可動部分の配線や、これらの基地局装置、サーバー・ルーター等のネットワーク関連電子機器、大型コンピュータ等の部品にその用途が拡大しつつある(例えば特許文献1~3)。
これらの通信機器やネットワーク関連電子機器においては、大容量の情報を低損失かつ高速で伝送、処理する必要があり、FPCで扱う電気信号も高周波化が進んでいる。高周波の電気信号を伝送する際に伝送損失が大きいと、電気信号のロスや信号の遅延時間の増大等の問題が生じる。このため、FPCに用いるFCCLには、低誘電特性(低比誘電率、低誘電正接)を示し、高周波伝送における伝送損失が低減された、良好な電気特性を有することが求められる。
特に、第6世代移動通信システム(以下、「6G」とする場合がある)向けのFPC用の絶縁フィルムの材料として、高周波での通信時に伝送損失が少ない材料が求められている。
また、FPCの基板を多層化するために、FCCLにUV-YAGレーザー等で穴あけ加工を行い、その後に開いた穴の内壁を銅めっきすることで多層化する基板と基板の層間の導通をとる処理がされる。そのため、FPC用の絶縁フィルムとしてはUV-YAGレーザーで穴あけ加工ができる材料が求められている。
また、FPCの基板を多層化するために、上述の穴あけ加工における加工性に加え、積層するための熱プレス時にフィルムの寸法変化がしないことが必要である。そのため、多層FPC用の絶縁フィルムとしては、熱膨張係数(CTE)が低い材料が求められている。
しかしながら、従来はこのような材料の需要があるものの、高周波での通信時に伝送損失が少なく、かつUV-YAGレーザーで穴あけ加工ができる6G向けの材料はなかった。
そこで、本発明は、高周波での通信時に伝送損失が少なく、かつUV-YAGレーザーでの穴あけ加工が可能なフッ素樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルムの製造方法、フレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルム、フレキシブル銅張積層板および回路基板を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明のフッ素樹脂フィルムは、フッ素樹脂と、前記フッ素樹脂中に分散した無機フィラーと、前記フッ素樹脂中に分散した紫外線吸収剤と、を含むフッ素樹脂フィルムであって、前記無機フィラーの含有量が35体積%~70体積%であり、前記紫外線吸収剤の周波数20GHzにおける誘電正接Dfが0.004以下であり、前記フッ素樹脂フィルムの紫外線吸収率は、20%以上であり、UV-YAGレーザーによる355nmの波長の照射により穴あけ加工が可能なフッ素樹脂フィルムである。
前記フッ素樹脂フィルムの厚みは25μm~200μmであってもよい。
本発明のフッ素樹脂フィルムは、前記フッ素樹脂フィルムの周波数20GHzにおける比誘電率Dkが3.0以下であり、周波数20GHzにおける誘電正接Dfが0.0010以下であってもよい。
前記フッ素樹脂フィルムの熱膨張係数が80ppm/K以下であってもよい。
前記フッ素樹脂フィルムは、表面に反応性官能基を有する表面改質層を備えてもよい。
前記紫外線吸収剤が、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドのいずれかまたはこれらの2種以上の組み合わせであってもよい。
前記紫外線吸収剤の含有量が、0.3体積%~25体積%であってもよい。
前記無機フィラーが、アルミナ、酸化チタン、シリカ、硫酸バリウム、炭化珪素、窒化ホウ素、窒化珪素、ガラスファイバー、ガラスビーズ、およびマイカのいずれかまたはこれらの2種以上の組み合わせであってもよい。
前記無機フィラーの数平均粒子径が、0.1~10μmであってもよい。
前記フッ素樹脂が、PTFE、PFAおよびFEPのいずれかまたはこれらの2種以上の組み合わせであってもよい。
また、上記の課題を解決するため、本発明の製造方法は上記本発明のフッ素樹脂フィルムの製造方法であって、フッ素樹脂粉末と、無機フィラー粉末と、紫外線吸収剤を均一に混合して混合物を得る混合工程と、前記混合物を押し固めて成形する成形工程と、前記成形工程後の混合物を加熱して、前記フッ素樹脂粉末を溶融させる加熱工程と、前記加熱工程後の混合物を冷却してフッ素樹脂を結晶化させる冷却工程と、前記冷却工程後の混合物をスカイブ加工してフッ素樹脂フィルムを形成するスカイブ加工工程と、を含む。
本発明のフッ素樹脂フィルムの製造方法は、前記スカイブ加工工程後、前記フッ素樹脂フィルムの表面をプラズマ処理して、フッ素原子を反応性官能基に置換して表面改質層を形成するプラズマ処理工程を含んでもよい。
また、上記の課題を解決するため、本発明のフレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルムは、本発明のフッ素樹脂フィルムを備える。
また、上記の課題を解決するため、本発明のフレキシブル銅張積層板は、本発明のフッ素樹脂フィルムと、銅箔層とを備える。
また、上記の課題を解決するため、本発明の回路基板は、本発明のフッ素樹脂フィルムを備える。
本発明であれば、高周波での通信時に伝送損失が少なく、かつUV-YAGレーザーでの穴あけ加工が可能なフッ素樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルムの製造方法、フレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルム、フレキシブル銅張積層板および回路基板を提供することができる。
以下、本発明のフッ素樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルムの製造方法、フレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルム、フレキシブル銅張積層板および回路基板の一実施形態について説明する。
[フッ素樹脂フィルム]
本発明のフッ素樹脂フィルムは、後述するフッ素樹脂と、無機フィラーと、紫外線吸収剤と、を備える。
本発明のフッ素樹脂フィルムは、後述するフッ素樹脂と、無機フィラーと、紫外線吸収剤と、を備える。
(フッ素樹脂フィルムの厚み)
フッ素樹脂フィルムの厚みは25μm~200μmであることが好ましい。フィルムの厚みが25μm以上であることで、フィルムとしての強度を十分に保つことができ、良好なハンドリング性が得られる。また、フィルムの厚みが200μm以下であることで、十分な可撓性が得られる。
フッ素樹脂フィルムの厚みは25μm~200μmであることが好ましい。フィルムの厚みが25μm以上であることで、フィルムとしての強度を十分に保つことができ、良好なハンドリング性が得られる。また、フィルムの厚みが200μm以下であることで、十分な可撓性が得られる。
フッ素樹脂フィルムの厚みはその用途や要求に応じて適宜選択することができるが、例えば、30μm以上、50μm以上、70μm以上、または100μm以上であってもよく、150μm以下、または100μm以下であってもよい。
なお、フッ素樹脂フィルムの厚みは、マイクロメーター等の膜厚測定器を使用し、フッ素樹脂フィルムの任意の10点の位置で測定した厚みの測定値の平均値とすることができる。
(穴あけ加工性)
本発明のフッ素樹脂フィルムは、UV-YAGレーザーによる355nmの波長の照射により穴あけ加工が可能なフィルムである。上記のように、FPC用の絶縁フィルムとしてはUV-YAGレーザーで穴あけ加工ができる材料が求められており、本発明のフッ素樹脂フィルムはFPC用の絶縁フィルムとして好適なフィルムである。
本発明のフッ素樹脂フィルムは、UV-YAGレーザーによる355nmの波長の照射により穴あけ加工が可能なフィルムである。上記のように、FPC用の絶縁フィルムとしてはUV-YAGレーザーで穴あけ加工ができる材料が求められており、本発明のフッ素樹脂フィルムはFPC用の絶縁フィルムとして好適なフィルムである。
YAGレーザーは、イットリウムとアルミニウムの複合酸化物から構成されるガーネット構造の結晶に、微量のネオジムを添加して得られる固体レーザーであり、CO2レーザー等の液体レーザーと比較して、集光性が高く、経年劣化がなく安定した発振ができ、ランニングコストが安価で加工装置の導入がしやすい、等の利点がある。
YAGレーザーの波長としては、基本波長(1,064nm)、第二高調波(532nm)、第三高調波(355nm)、第四高調波(266nm)があり、本発明ではレーザー光源として第三高調波(355nm)を使用するUV-YAGレーザーをフッ素樹脂フィルムに照射することで、穴あけ加工をすることができる。この穴あけ加工をする場合の穴の直径は、例えば5μm~150μm程度であり、特にUV-YAGレーザーにより直径50μm~100μmの穴を穴あけ加工することが一般的に行われる。
UV-YAGレーザー装置としては、特に限定されないが、例えばESI社製「MODEL5330xi」、「MODEL5335」を用いることができる。
(比誘電率Dk、誘電正接Df)
本発明は、高周波での通信時に伝送損失が少ないことを課題としており、特に6G向けのFPC用の絶縁フィルムの材料として本発明のフッ素樹脂フィルムを用いることを想定すると、具体的な低誘電特性として、フッ素樹脂フィルムの周波数20GHzにおける比誘電率Dkが3.0以下であることが好ましく、周波数20GHzにおける誘電正接Dfが0.0010以下であることが好ましい。
本発明は、高周波での通信時に伝送損失が少ないことを課題としており、特に6G向けのFPC用の絶縁フィルムの材料として本発明のフッ素樹脂フィルムを用いることを想定すると、具体的な低誘電特性として、フッ素樹脂フィルムの周波数20GHzにおける比誘電率Dkが3.0以下であることが好ましく、周波数20GHzにおける誘電正接Dfが0.0010以下であることが好ましい。
なお、比誘電率Dk、誘電正接DfはSPDR誘電体共振器等を用いて測定することができる。
(熱膨張係数CTE)
上記のように、FPCの基板を多層化するために、FCCLにUV-YAGレーザー等のUV-YAGレーザーで穴あけ加工を行い、その後に開いた穴の内壁を銅めっきすることで多層化する基板と基板の層間の導通をとる処理がされる。このように多層化基板を加工するためには、基板の反り・回路の位置ずれを防止する必要があるという観点から、フッ素樹脂フィルムの温度上昇による体積の膨張の割合が重要となる。
上記のように、FPCの基板を多層化するために、FCCLにUV-YAGレーザー等のUV-YAGレーザーで穴あけ加工を行い、その後に開いた穴の内壁を銅めっきすることで多層化する基板と基板の層間の導通をとる処理がされる。このように多層化基板を加工するためには、基板の反り・回路の位置ずれを防止する必要があるという観点から、フッ素樹脂フィルムの温度上昇による体積の膨張の割合が重要となる。
具体的には、FPC等の多層化基板を加工することを考慮すると、本発明のフッ素樹脂フィルムの熱膨張係数が80ppm/K以下であることが好ましい。
〈紫外線吸収率〉
本発明のフッ素樹脂フィルムの紫外線吸収率は、20%以上であることにより、UV-YAGレーザーによる355nmの波長のレーザーが照射されたフッ素樹脂フィルムが発熱して開口する。紫外線吸収率が50%以上であることにより、より効率的に発熱することで穴あけ処理の工程時間を短縮することができる。フッ素樹脂フィルムの紫外線吸収率の上限は、理論上は100%であるが、測定値の上限としては95%が目安である。
本発明のフッ素樹脂フィルムの紫外線吸収率は、20%以上であることにより、UV-YAGレーザーによる355nmの波長のレーザーが照射されたフッ素樹脂フィルムが発熱して開口する。紫外線吸収率が50%以上であることにより、より効率的に発熱することで穴あけ処理の工程時間を短縮することができる。フッ素樹脂フィルムの紫外線吸収率の上限は、理論上は100%であるが、測定値の上限としては95%が目安である。
フッ素樹脂フィルムの紫外線吸収率は、紫外可視分光光度計により355nmの透過率および反射率を測定した結果より得ることができ、例えば、フッ素樹脂フィルムの紫外線吸収率は以下の式(1)により算出できる。
UV吸収率(%)=100-UV反射率(%)-UV透過率(%)(1)
〈フッ素樹脂〉
フッ素樹脂は優れた耐熱性、電気絶縁性、非粘着性、耐候性を備えた合成樹脂であり、フィルム状に成形したフッ素樹脂フィルムが、化学材料、電気電子部品、半導体、自動車等の産業分野において広く利用されている。そして、フッ素樹脂は、本発明のような高周波での通信時に伝送損失が少なく、かつUV-YAGレーザーでの穴あけ加工が可能なフッ素樹脂フィルム用の樹脂としても、有用である。
フッ素樹脂は優れた耐熱性、電気絶縁性、非粘着性、耐候性を備えた合成樹脂であり、フィルム状に成形したフッ素樹脂フィルムが、化学材料、電気電子部品、半導体、自動車等の産業分野において広く利用されている。そして、フッ素樹脂は、本発明のような高周波での通信時に伝送損失が少なく、かつUV-YAGレーザーでの穴あけ加工が可能なフッ素樹脂フィルム用の樹脂としても、有用である。
使用できるフッ素樹脂としては、本発明の課題を解決することのできる樹脂であれば特に限定されない。例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)およびFEP(テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体)のいずれかまたはこれらの混合物を、フッ素樹脂として用いることができる。
フッ素樹脂フィルムにおけるフッ素樹脂の含有量は、例えば、フッ素樹脂フィルム中の無機フィラーおよび紫外線吸収剤の合計の含有量の残部であってもよい。例えば、後述のようにフッ素樹脂フィルムにおける無機フィラーの含有量が35体積%~70体積%であることから、紫外線吸収剤の含有量が、0.3体積%~25体積%である場合、フッ素樹脂フィルムにおけるフッ素樹脂の含有量は、29.7体積%~64.7体積%であってもよく、40体積%以上、50体積%以上、または60体積%以上であってもよく、60体積%以下、50体積%以下、または40体積%以下であってもよい。フッ素樹脂の含有量が29.7体積%以上であれば、フッ素樹脂フィルムとして良好な強度が得られる。また、フッ素樹脂の含有量が64.7体積%以下であれば、FCCL用のフッ素樹脂フィルムとして十分な柔軟性を有するとともに、フッ素樹脂フィルム中に含まれる無機フィラーにより熱膨張率が低く抑えられ、優れた熱的安定性が得られる。
〈無機フィラー〉
無機フィラーは、UV-YAGレーザーの355nmの波長の照射によるフッ素樹脂フィルムの穴あけ加工を可能とするために、紫外線吸収剤とともに重要な構成要素であり、フッ素樹脂フィルムにおいてフッ素樹脂中に分散した状態で存在する。
無機フィラーは、UV-YAGレーザーの355nmの波長の照射によるフッ素樹脂フィルムの穴あけ加工を可能とするために、紫外線吸収剤とともに重要な構成要素であり、フッ素樹脂フィルムにおいてフッ素樹脂中に分散した状態で存在する。
フッ素樹脂は355nmに吸収帯がなく熱伝導率が低いため、フッ素樹脂のみでフッ素樹脂フィルムを構成すると、このフッ素樹脂フィルムにUV-YAGレーザーの355nmの波長を照射しても、フッ素樹脂フィルムに穴は開かない。
一方で、無機フィラーは、フッ素樹脂よりも熱伝導率が高いため、紫外線吸収剤が紫外線を吸収したことにより発した熱を十分に伝えることができる。よって、無機フィラーが十分に分散したフッ素樹脂フィルムは、紫外線吸収剤が発熱すると無機フィラーを伝って、その熱がフッ素樹脂フィルムの内部まで伝達される。伝達された熱がフッ素樹脂を十分に溶融させることのできる程度の熱であることにより、無機フィラーが分散したフッ素樹脂フィルムは、UV-YAGレーザーの355nmの波長の照射がされることにより穴あけ加工が可能となる。
無機フィラーとしては、具体的にはアルミナ、酸化チタン、シリカ、硫酸バリウム、炭化珪素、窒化ホウ素、窒化珪素、ガラスファイバー、ガラスビーズ、およびマイカのいずれかまたはこれらの2種以上の組み合わせを使用することができる。特に、フッ素樹脂フィルムに高い熱的安定性(低熱膨張性)を付与する観点から、シリカ、窒化ホウ素、アルミナを単独または混合して用いることができる。
フッ素樹脂フィルムにおける無機フィラーの含有量は、35体積%~70体積%であり、40体積%以上、50体積%以上、60体積%以上であってもよく、60体積%以下、50体積%以下、40体積%以下であってもよい。
フッ素樹脂フィルムにおける無機フィラーの含有量が35体積%以上であれば、フッ素樹脂フィルムの熱膨張率が例えば100ppm/K以下と小さい値に抑えられ、熱的安定性に優れる。また、フッ素樹脂フィルムにおける無機フィラーの含有量が70体積%以下であれば、フッ素樹脂フィルムとしての強度を十分に保つことができ、良好なハンドリング性が得られる。
無機フィラーの平均粒子径は、フッ素樹脂フィルムの所望の厚さに対して適宜選択すればよいが、例えば、0.1~10μmであることが好ましく、0.2μm以上、0.3μm以上、0.5μm以上、または1μm以上であってもよく、9μm以下、8μm以下、5μm以下、または3μm以下であってもよい。無機フィラーの平均粒子径が0.1~10μmの範囲であることにより、無機フィラーの粒子同士の凝集を抑制でき、フッ素樹脂中に均一に分散させることができ、また、粗大粒子の割合を低減できるため、UV-YAGレーザーの照射による穴あけ加工の加工精度を高めることができる。すなわち、フッ素樹脂フィルムのどの領域を穴あけ加工するかにかかわらず、穴あけ加工の対象となる領域には無機フィラーが存在することが必要である。そのためには、UV-YAGレーザーにより穴あけ加工する際の一般的な穴の直径である50μm~100μmよりも、無機フィラーの平均粒子径の方が小さいことが重要となるため、無機フィラーの平均粒子径は0.1~10μmであることが好ましい。また、無機フィラーの平均粒子径が0.1~10μmの範囲であることにより、フッ素樹脂フィルムにおける貫通孔(ピンホール)の発生を抑制でき、優れた伸び特性が得られる。
無機フィラーの平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(株式会社日立ハイテク製、「SU8220」等)を用いて求めることができ、加速電圧5kV、1000倍の倍率で、横100μm×縦100μmの範囲でフッ素樹脂フィルムの表面を観察した走査型電子顕微鏡画像において、任意に選択した100個の無機フィラー粒子の各々の粒子径(直径又は最長径)を測定し、その算術平均値を、フッ素樹脂フィルムに含まれる無機フィラーの数平均粒子径とすることができる。
〈紫外線吸収剤〉
紫外線吸収剤は、UV-YAGレーザーの355nmの波長の照射によるフッ素樹脂フィルムの穴あけ加工を可能とするために、無機フィラーとともに重要な構成要素であり、フッ素樹脂フィルムにおいてフッ素樹脂中に分散した状態で存在する。
紫外線吸収剤は、UV-YAGレーザーの355nmの波長の照射によるフッ素樹脂フィルムの穴あけ加工を可能とするために、無機フィラーとともに重要な構成要素であり、フッ素樹脂フィルムにおいてフッ素樹脂中に分散した状態で存在する。
フッ素樹脂は355nmに吸収帯がなく熱伝導率が低いため、フッ素樹脂のみでフッ素樹脂フィルムを構成すると、このフッ素樹脂フィルムにUV-YAGレーザーの355nmの波長を照射しても、フッ素樹脂フィルムに穴は開かない。また、無機フィラーはフッ素樹脂よりも熱伝導性が高いものの、無機フィラーそのものは紫外線照射により十分に発熱しないことから、フッ素樹脂に無機フィラーのみを分散させてフッ素樹脂フィルムを構成しても、UV-YAGレーザーの355nmの波長の照射によって、このフッ素樹脂フィルムに穴は開かない。
一方で、紫外線吸収剤は紫外線を吸収することで発熱し、この発熱によりフッ素樹脂を溶解させてフッ素樹脂フィルムの穴あけ加工が可能となる。よって、紫外線吸収剤と無機フィラーが十分に分散したフッ素樹脂フィルムは、紫外線吸収剤が発熱すると無機フィラーを伝って、その熱がフッ素樹脂フィルムの内部まで伝達される。伝達された熱がフッ素樹脂を十分に溶融させることのできる程度の熱であることにより、紫外線吸収剤と無機フィラーが分散したフッ素樹脂フィルムは、UV-YAGレーザーの355nmの波長の照射がされることにより穴あけ加工が可能となる。
本発明は、高周波での通信時に伝送損失が少ないことを課題としており、特に6G向けのFPC用の絶縁フィルムの材料として本発明のフッ素樹脂フィルムを用いることを想定すると、紫外線吸収剤の周波数20GHzにおける誘電正接Dfは0.004以下とする。この誘電正接Dfは0.004を超えると、フッ素樹脂フィルムとしての誘電正接Dfの値が大きくなってしまい、結果として高周波での通信時の伝送損失が多くなるおそれがある。
紫外線吸収剤としては、具体的には液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)のいずれかまたはこれらの2種以上の組み合わせを使用することができる。これらの紫外線吸収剤は、フッ素樹脂フィルムの穴あけ加工を効率的に行うことができるため、有用である。また、耐熱性があるため、フッ素樹脂と溶融や凝固の挙動を合わせやすく、後述するフッ素樹脂フィルムの製造方法の加熱工程や冷却工程において不具合が発生しないものである。
液晶ポリマーとしては、例えば溶融時に液晶性を示す熱可塑性のポリマーである。紫外線吸収剤として使用できる液晶ポリマーとしては、例えば紫外線領域において吸収帯を持つ芳香族ポリエステルが挙げられ、剛直で折れ曲がりにくい分子構造を持ち、高分子物質に特有な分子の絡み合いが少ないため溶融状態では粘度が低く、成型時の高い流動性を示すことができる。すなわち、液晶ポリマーであれば耐熱性と流動性を両立することができる。
液晶ポリマーとしてより具体的には、パラヒドロキシ安息香酸、ビフェノール、テレフタル酸等のモノマーを縮合して得られる全芳香族ポリエステルが挙げられる。また、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、フェノールおよ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が挙げられる。
フッ素樹脂フィルムにおける紫外線吸収剤の含有量は、0.3体積%~25体積%であり、0.5体積%以上、1体積%以上、3体積%以上であってもよく、20体積%以下、15体積%以下、10体積%以下であってもよい。
フッ素樹脂フィルムにおける紫外線吸収剤の含有量が0.3体積%以上であれば、無機フィラーと併用することでUV-YAGレーザーによる355nmの波長の照射によりフッ素樹脂フィルムの穴あけ加工が可能となる。また、フッ素樹脂フィルムにおける紫外線吸収剤の含有量が25体積%以下であれば、フッ素樹脂フィルムとしての強度を十分に保つことができ、良好なハンドリング性が得られる。
(任意成分)
本発明のフッ素樹脂フィルムは、さらに任意成分を含んでもよい。任意成分としては、特に限定されないが、例えば難燃剤、難燃助剤、顔料、酸化防止剤、反射付与剤、隠蔽剤、滑剤、加工安定剤、可塑剤、発泡剤等が挙げられる。任意成分を含む場合、フッ素樹脂フィルム中の任意成分の含有量の合計は、20質量%以下、10質量%以下、または5質量%以下であってもよい。
本発明のフッ素樹脂フィルムは、さらに任意成分を含んでもよい。任意成分としては、特に限定されないが、例えば難燃剤、難燃助剤、顔料、酸化防止剤、反射付与剤、隠蔽剤、滑剤、加工安定剤、可塑剤、発泡剤等が挙げられる。任意成分を含む場合、フッ素樹脂フィルム中の任意成分の含有量の合計は、20質量%以下、10質量%以下、または5質量%以下であってもよい。
(表面改質層)
フッ素樹脂フィルムは、表面に反応性官能基を有する表面改質層を備えてもよい。表面改質層を備えることにより、反応性官能基がフッ素樹脂フィルムと銅箔層との密着性を高めることができる。表面改質層は、後述するプラズマ処理工程によるフッ素樹脂表面に対する表面処理により、反応性官能基を設けることで形成することができる。
フッ素樹脂フィルムは、表面に反応性官能基を有する表面改質層を備えてもよい。表面改質層を備えることにより、反応性官能基がフッ素樹脂フィルムと銅箔層との密着性を高めることができる。表面改質層は、後述するプラズマ処理工程によるフッ素樹脂表面に対する表面処理により、反応性官能基を設けることで形成することができる。
図1は、本発明のフッ素樹脂フィルムの一例を示す概略断面図である。図1に示すフッ素樹脂フィルム100は、表面改質層を備えていない場合の単一層のフィルムであるが、表面改質層を備える場合には、フッ素樹脂フィルム100の表面11と裏面12の両方の面またはいずれかの面に、表面改質層が配される。
また、図1では説明の都合上、フッ素樹脂フィルム100の表面11と裏面12に異なる符号を付したが、表面と裏面に区別はなくてもよい。
本発明のフッ素樹脂フィルムは、使用する直前までフッ素樹脂フィルムの表面に傷が付かないよう、容易に着脱可能な保護フィルム層200を更に備えても備えなくてもよく、更なる層を任意に備えても備えなくてもよい。また、フッ素樹脂フィルムはエラストマーを含まなくてもよい。
また、本発明のフッ素樹脂フィルムはフッ素樹脂と無機フィラーと紫外線吸収剤のみを含んで構成されてもよく、上述の任意成分等の任意の添加剤を更に含んでも良い。
[フレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルム]
本発明のフレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルムは、上記の本発明のフッ素樹脂フィルムを備える。当該フィルムは、フレキシブル銅張積層板用のフィルムであり、絶縁層として銅箔に張り付けてフレキシブル銅張積層板を形成するためのフィルムである。シート状の態様としては、例えば、芯に巻き取られたテープ状、芯は無いものの巻き取られたテープ状、A4サイズやA3サイズ等の任意の寸法にカットされたシート等が挙げられる。なお、フッ素樹脂フィルムについては説明済みであるため、ここでは説明を省略する。
本発明のフレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルムは、上記の本発明のフッ素樹脂フィルムを備える。当該フィルムは、フレキシブル銅張積層板用のフィルムであり、絶縁層として銅箔に張り付けてフレキシブル銅張積層板を形成するためのフィルムである。シート状の態様としては、例えば、芯に巻き取られたテープ状、芯は無いものの巻き取られたテープ状、A4サイズやA3サイズ等の任意の寸法にカットされたシート等が挙げられる。なお、フッ素樹脂フィルムについては説明済みであるため、ここでは説明を省略する。
また、フレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルムは、フッ素樹脂フィルム以外の構成を備えてもよく、備えなくてもよい。例えば、銅箔に張り付ける直前までフッ素樹脂フィルム100の表面11に傷が付かないよう、容易に着脱可能な保護フィルム層200を更に備えてもよい。
[フレキシブル銅張積層板]
本発明のフレキシブル銅張積層板は、上記の本発明のフッ素樹脂フィルムと、銅箔層とを備える。なお、フッ素樹脂フィルムについては説明済みであるため、ここでは説明を省略する。例えば、本発明のフレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルムを銅箔層に張り付けることで、本発明のフレキシブル銅張積層板となる。フッ素樹脂フィルムの表面と裏面の両方に銅箔層を張り付けてフレキシブル銅張積層板としてもよく、フッ素樹脂フィルムの片面のみに銅箔層を張り付けてフレキシブル銅張積層板としてもよい。
本発明のフレキシブル銅張積層板は、上記の本発明のフッ素樹脂フィルムと、銅箔層とを備える。なお、フッ素樹脂フィルムについては説明済みであるため、ここでは説明を省略する。例えば、本発明のフレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルムを銅箔層に張り付けることで、本発明のフレキシブル銅張積層板となる。フッ素樹脂フィルムの表面と裏面の両方に銅箔層を張り付けてフレキシブル銅張積層板としてもよく、フッ素樹脂フィルムの片面のみに銅箔層を張り付けてフレキシブル銅張積層板としてもよい。
〈銅箔層〉
銅箔層としては、フレキシブル銅張積層板に用いられる既存の銅箔層を採用することができ、銅または銅合金を主として含む層であるが、銅または銅合金以外の金属成分を含んでいてもよい。
銅箔層としては、フレキシブル銅張積層板に用いられる既存の銅箔層を採用することができ、銅または銅合金を主として含む層であるが、銅または銅合金以外の金属成分を含んでいてもよい。
銅箔層の厚さは、特に限定されないが、例えば1μm~50μmであってもよく、2μm~40μmであってもよく、3μm~30μmであってもよい。銅箔層の厚さが1μm以上であることで、フレキシブル銅張積層板としての生産安定性に優れ、また良好なハンドリング性を得られる。また、銅箔層の厚さが50μm以下であることで、フレキシブル銅張積層板において、FPCとして求められる柔軟性を担保し易い。
銅箔層において、本発明のフッ素樹脂フィルムと接着する面の表面粗さ(最大高さ)Rzは、例えば1.3μm以下であり、好ましくは1.0μm以下、より好ましくは0.8μm以下である。当該表面粗さ(最大高さ)Rzの下限値は特に限定されないが、例えば0.01μm以上または0.1μm以上である。なお、当該表面粗さ(最大高さ)Rzは、フレキシブル銅張積層板の断面を観察したときの最大深さを計測して得られる値とすることができる。
フレキシブル銅張積層板の全体の厚さは、特に限定されないが、10μm~500μmであってもよく、60μm~450μmであってもよい。フレキシブル銅張積層板の全体の厚さが500μm以下であることで、FCCLに適した、良好な可撓性を得ることができ、FPC等の回路基板の製造時や使用時の取り扱い性に優れる。また、フレキシブル銅張積層板の全体の厚さが10μm以上であることで、FCCLとして十分な強度を得ることができ、FPC等の回路基板の製造時や使用時の取り扱い性に優れる。
フレキシブル銅張積層板の製造方法は、特に限定されず既存の方法を用いることができる。例えば、フッ素樹脂フィルムの両面を銅箔で挟み、加圧することで銅箔層、フッ素樹脂フィルム、銅箔層の順に積層した3層構造のフレキシブル銅張積層板を得ることができる。加圧は、例えば、フッ素樹脂フィルムの両面を銅箔で挟んだものをステンレス製板でさらに挟み込むことで行うことができる。加圧条件は、特に限定されないが、例えば加圧圧力を1MPa~10MPa、加圧時の温度を40℃~400℃とし、通常1分~240分間熱プレスする条件が挙げられる。
[回路基板]
本発明の回路基板は、上記の本発明のフッ素樹脂フィルムを備える。なお、フッ素樹脂フィルムについては説明済みであるため、ここでは説明を省略する。例えば、本発明のフレキシブル銅張積層板の銅箔層を、エッチング等の一般に用いられる方法でパターン加工して回路形成することで、FPC等の回路基板を得られる。なお、FPC以外の回路基板も本発明に含まれる。
本発明の回路基板は、上記の本発明のフッ素樹脂フィルムを備える。なお、フッ素樹脂フィルムについては説明済みであるため、ここでは説明を省略する。例えば、本発明のフレキシブル銅張積層板の銅箔層を、エッチング等の一般に用いられる方法でパターン加工して回路形成することで、FPC等の回路基板を得られる。なお、FPC以外の回路基板も本発明に含まれる。
[フッ素樹脂フィルムの製造方法]
次に、本発明のフッ素樹脂フィルムの製造方法について説明する。本製造方法は、上記本発明のフッ素樹脂フィルムを製造する方法であり、以下に説明する混合工程と、成形工程と、加熱工程と、冷却工程と、スカイブ加工工程と、を含む。また、プラズマ処理工程を含んでも良い。
次に、本発明のフッ素樹脂フィルムの製造方法について説明する。本製造方法は、上記本発明のフッ素樹脂フィルムを製造する方法であり、以下に説明する混合工程と、成形工程と、加熱工程と、冷却工程と、スカイブ加工工程と、を含む。また、プラズマ処理工程を含んでも良い。
〈混合工程〉
混合工程では、フッ素樹脂粉末と、無機フィラー粉末と、紫外線吸収剤を均一に混合して混合物を得る。粉末として用いるフッ素樹脂としては、本発明の課題を解決することのできる樹脂であれば特に限定されない。例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)およびFEP(テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体)のいずれかまたはこれらの2種以上を組み合わせて、用いることができる。
混合工程では、フッ素樹脂粉末と、無機フィラー粉末と、紫外線吸収剤を均一に混合して混合物を得る。粉末として用いるフッ素樹脂としては、本発明の課題を解決することのできる樹脂であれば特に限定されない。例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)およびFEP(テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体)のいずれかまたはこれらの2種以上を組み合わせて、用いることができる。
原料として用いるフッ素樹脂粉末は粒子形状を有し、その平均粒子径はフッ素樹脂フィルムの所定厚さに対して50%以下とすることができ、所望のフッ素樹脂フィルムの厚さに応じて適宜選択すればよい。フッ素樹脂粉末の平均粒子径は、好ましくは0.1μm~10μmである。平均粒子径がこの範囲にあるフッ素樹脂粉末を用いることで、無機フィラー粉末の粒子と紫外線吸収剤の粒子とフッ素樹脂粉末の粒子とが均一に分散した原料組成物が得られる。フッ素樹脂粉末の平均粒子径は、0.2μm以上、1μm以上、又は5μm以上であってもよい。また、フッ素樹脂粒子の平均粒子径は、8μm以下であってもよく、5μm以下であってもよい。
フッ素樹脂粉末の平均粒子径をフッ素樹脂フィルムの所定厚さに対して50%以下、好ましくは0.1μm~10μmの範囲内とする方法としては、例えば、フッ素樹脂粉末が溶媒に分散された、市販のフッ素樹脂粒子ディスパージョン(一般に、平均粒子径が0.1μm~0.5μmの範囲)を用いる方法、市販の粉体形状のフッ素樹脂粒子(一般に、平均粒子径が200μm~600μmの範囲)を粉砕して上記平均粒子径とする方法等が挙げられる。上記2つの方法によって得られたフッ素樹脂粒子を用いる工程の詳細は後述する。
なお、フッ素樹脂粉末の平均粒子径は、粒度分布測定装置(スペクトリス株式会社製、「MS―3000」)を用いて、測定風圧1Barの条件で測定することができる。
無機フィラー粉末としては、具体的にはアルミナ、酸化チタン、シリカ、硫酸バリウム、炭化珪素、窒化ホウ素、窒化珪素、ガラスファイバー、ガラスビーズ、およびマイカのいずれかまたはこれらの2種以上を組み合わせて使用することができる。特に、フッ素樹脂フィルムに高い熱的安定性(低熱膨張性)を付与する観点から、シリカ、窒化ホウ素、アルミナを単独または混合して用いることができる。無機フィラー粉末は粒子形状を有し、無機フィラー粉末の平均粒子径は、上記のようにフッ素樹脂フィルムの所望の厚さに対して適宜選択すればよいが、例えば、0.1~10μmであることが好ましく、0.2μm以上、0.3μm以上、0.5μm以上、または1μm以上であってもよく、9μm以下、8μm以下、5μm以下、または3μm以下であってもよい。
なお、無機フィラー粉末の平均粒子径は、粒度分布測定装置(スペクトリス株式会社製、「MS―3000」)を用いて、測定風圧1Barの条件で測定することができる。
紫外線吸収剤としては、具体的には液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドのいずれかまたはこれらの2種以上を組み合わせて使用することができる。特に、優れた紫外線吸収性と低い誘電正接Dfを有する液晶ポリマーを用いることができる。紫外線吸収剤は粒子形状を有し、紫外線吸収剤の平均粒子径は、フッ素樹脂フィルムの所望の厚さに対して適宜選択すればよいが、例えば、0.1~10μmであることが好ましく、0.2μm以上、0.3μm以上、0.5μm以上、または1μm以上であってもよく、9μm以下、8μm以下、5μm以下、または3μm以下であってもよい。
紫外線吸収剤の平均粒子径が0.1~10μmの範囲であることにより、紫外線吸収剤の粒子同士の凝集を抑制でき、フッ素樹脂中に均一に分散させることができ、また、粗大粒子の割合を低減できるため、UV-YAGレーザーの照射による穴あけ加工の加工精度を高めることができる。すなわち、フッ素樹脂フィルムのどの領域を穴あけ加工するかにかかわらず、穴あけ加工の対象となる領域には紫外線吸収剤が存在することが必要である。そのためには、UV-YAGレーザーにより穴あけ加工する際の一般的な穴の直径である50μm~100μmよりも、紫外線吸収剤の平均粒子径の方が小さいことが重要となるため、紫外線吸収剤フィラーの平均粒子径は0.1~10μmであることが好ましい。
また、紫外線吸収剤の平均粒子径が0.1~10μmの範囲であることにより、フッ素樹脂フィルムにおける貫通孔(ピンホール)の発生を抑制でき、優れた伸び特性が得られる。
なお、紫外線吸収剤の平均粒子径は、粒度分布測定装置(スペクトリス株式会社製、「MS―3000」)を用いて、測定風圧1Barの条件で測定することができる。
フッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末と紫外線吸収剤とを均一に混合して混合物を得る方法の一実施形態としては、例えば、フッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末と紫外線吸収剤とを乾式混合する方法等を用いてもよい。
フッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末と紫外線吸収剤とを均一に混合する方法としては、例えば、フッ素樹脂の一次粒子が凝集してなる二次粒子を解砕して、平均粒子径が0.1μm~10μmであるフッ素樹脂粉末を得た後、フッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末と紫外線吸収剤とを羽根つき撹拌機等により攪拌混合する方法が挙げられる。
フッ素樹脂粉末の二次粒子の粒子径は特に限定されないが、例えば100μm~800μmであってもよく、130μm~700μmであってもよく、150μm~600μmであってもよい。二次粒子を解砕する方法としては、特に限定されないが、例えば混合粉砕機、気流粉砕機、凍結粉砕機等の粉砕機を用いる方法が挙げられる。
フッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末と紫外線吸収剤は、原料組成物中に含まれるフッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末と紫外線吸収剤の含有量が、それぞれ、本発明のフッ素樹脂フィルムを形成できるよう、所望の割合となるように配合する。
乾式混合におけるフッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末との攪拌速度は、特に限定されないが、例えば1000rpm~6000rpmであってもよく、2000rpm~5000rpmであってもよい。乾式混合におけるフッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末と紫外線吸収剤との攪拌時間は、特に限定されないが、例えば1~15分間であってもよく、2~10分間であってもよい。
また、フッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末と紫外線吸収剤は湿式混合することもできる。例えば、上記のフッ素樹脂粒子ディスパージョンに無機フィラー粉末と紫外線吸収剤を混合して分散させることができる。
〈成形工程〉
成形工程は、混合工程で得られた混合物を押し固めて成形する工程である。例えば、混合物を円筒形に成形して成形体を形成する。成形体を形成する方法としては、例えば、混合物を金型に充填し、圧縮成形して円筒形の圧縮成形体を形成する方法が挙げられる。圧縮成形の際の面圧は、10MPa~100MPaであってもよく、20MPa~60MPaであってもよく、30MPa~50MPaであってもよい。混合物を圧縮成形することでフッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末と紫外線吸収剤とが均一に分散した圧縮成形体が得られる。
成形工程は、混合工程で得られた混合物を押し固めて成形する工程である。例えば、混合物を円筒形に成形して成形体を形成する。成形体を形成する方法としては、例えば、混合物を金型に充填し、圧縮成形して円筒形の圧縮成形体を形成する方法が挙げられる。圧縮成形の際の面圧は、10MPa~100MPaであってもよく、20MPa~60MPaであってもよく、30MPa~50MPaであってもよい。混合物を圧縮成形することでフッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末と紫外線吸収剤とが均一に分散した圧縮成形体が得られる。
〈加熱工程〉
加熱工程は、成形工程後の混合物を加熱して、フッ素樹脂粉末を溶融させる工程である。具体的には、成形工程で得られた圧縮成形体を焼成し、ビレットを得る。焼成温度は100℃~400℃であってもよく、350℃~370℃であってもよく、360℃~370℃であってもよい。得られるビレットは、混合物の焼成物が集積してなる成形体として得られる。成形体を焼成することにより、成形体中の個々のフッ素樹脂粒子は溶融して一体となったマトリックス中に無機フィラー粒子と紫外線吸収剤が均一に分散した状態になる。フッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末と紫外線吸収剤とを混合した原料組成物の圧縮成形体を焼成することで、無機フィラー粉末と紫外線吸収剤の凝集体が生成するのを抑制でき、粗大粒子の少ない、良好なビレットが得られる。
加熱工程は、成形工程後の混合物を加熱して、フッ素樹脂粉末を溶融させる工程である。具体的には、成形工程で得られた圧縮成形体を焼成し、ビレットを得る。焼成温度は100℃~400℃であってもよく、350℃~370℃であってもよく、360℃~370℃であってもよい。得られるビレットは、混合物の焼成物が集積してなる成形体として得られる。成形体を焼成することにより、成形体中の個々のフッ素樹脂粒子は溶融して一体となったマトリックス中に無機フィラー粒子と紫外線吸収剤が均一に分散した状態になる。フッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末と紫外線吸収剤とを混合した原料組成物の圧縮成形体を焼成することで、無機フィラー粉末と紫外線吸収剤の凝集体が生成するのを抑制でき、粗大粒子の少ない、良好なビレットが得られる。
〈冷却工程〉
冷却工程は、加熱工程後の混合物を冷却してフッ素樹脂を結晶化させる工程である。冷却工程によりビレットを焼成温度から室温まで冷却させることができ、また、フッ素樹脂を結晶化させることができる。例えば、ビレットを焼成炉内に静置しておくことで370℃から室温まで冷却することができる。
冷却工程は、加熱工程後の混合物を冷却してフッ素樹脂を結晶化させる工程である。冷却工程によりビレットを焼成温度から室温まで冷却させることができ、また、フッ素樹脂を結晶化させることができる。例えば、ビレットを焼成炉内に静置しておくことで370℃から室温まで冷却することができる。
後述するスカイブ加工工程の実施し易さの点から、ビレット(成形体)の形状は、好ましくは円筒状である。ビレット(成形体)が円筒体である場合、当該円筒体の直径は、例えば100mm~500mmであってもよく、150mm~500mmであってもよい。
〈スカイブ加工工程〉
スカイブ加工工程は、冷却工程後の混合物をスカイブ加工してフッ素樹脂フィルムを形成する工程である。具体的には、焼成した成形体であるビレットの表面を切削してシート状に加工する。例えば、ビレット(成形体)が円筒体である場合、大根をかつら剥きするかのように、焼成した円筒体の長手方向外周表面に切削刃を当てて切削して、シート状のフッ素樹脂フィルムを得る。
スカイブ加工工程は、冷却工程後の混合物をスカイブ加工してフッ素樹脂フィルムを形成する工程である。具体的には、焼成した成形体であるビレットの表面を切削してシート状に加工する。例えば、ビレット(成形体)が円筒体である場合、大根をかつら剥きするかのように、焼成した円筒体の長手方向外周表面に切削刃を当てて切削して、シート状のフッ素樹脂フィルムを得る。
〈プラズマ処理工程〉
プラズマ処理工程は、スカイブ加工工程後、フッ素樹脂フィルムの表面をプラズマ処理して、フッ素原子を反応性官能基に置換して表面改質層を形成する工程である。プラズマ処理は、フッ素樹脂フィルムの片面のみに行ってもよく、表面と裏面の両面に行ってもよい。
プラズマ処理工程は、スカイブ加工工程後、フッ素樹脂フィルムの表面をプラズマ処理して、フッ素原子を反応性官能基に置換して表面改質層を形成する工程である。プラズマ処理は、フッ素樹脂フィルムの片面のみに行ってもよく、表面と裏面の両面に行ってもよい。
プラズマ処理に用いるガス種としては、例えば窒素ガス、水素ガスが挙げられる。また、これら以外のガス種として、例えば酸素ガス、アルゴンガス、二酸化炭素ガス、水蒸気、ヘリウムガス、アンモニアガス等を用いてもよい。これらのガスは、単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
プラズマ処理におけるガス圧の好適な範囲は、使用するガス種によって異なるが、例えば、窒素ガスと水素ガスの混合ガスを用いる場合、ガス圧は1Pa~1000Paであることが好ましい。
プラズマ処理は、フッ素樹脂フィルムを設置した真空装置内を所定の圧力になるまで真空引きした後、例えば、プラズマ処理用のガスを真空装置内に導入し、適切なガス圧で直流放電プラズマを発生させることにより行うことができる。
本発明のフッ素樹脂フィルムの製造方法は、上記の各工程のみからなる方法であってもよく、上記の各工程に加えて更に所定の工程を含んでも良い。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されない。
以下の手順によりフッ素樹脂フィルムを作成し、作製したフッ素樹脂フィルムの比誘電率Dk、誘電正接DfおよびUV吸収率を測定し、また、UV-YAGレーザーによる穴あけ加工性を評価した。また、混合工程で得た原料組成物の熱膨張係数CTEを測定した。
[実施例1]
〈フッ素樹脂フィルムの製造〉
以下の工程により、実施例1のフッ素樹脂フィルムを製造した。
〈フッ素樹脂フィルムの製造〉
以下の工程により、実施例1のフッ素樹脂フィルムを製造した。
(混合工程)
PTFE粉末(粒度分布測定装置で測定した平均粒子径:400μm)、無機フィラーとしての球状シリカ(SEM観察による数平均粒子径3μm)、および紫外線吸収剤であるUV添加剤としての液晶ポリマー(LCP)(ENEOS液晶社製LF-31P 数平均粒子径7μm)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=59.5:40:0.5の割合で混合し、回転羽根つき撹拌機を用いて回転速度3000rpmで5分間混合して、PTFE粉末、球状シリカおよび液晶ポリマー(LCP)を含有する混合物である原料組成物を得た。
PTFE粉末(粒度分布測定装置で測定した平均粒子径:400μm)、無機フィラーとしての球状シリカ(SEM観察による数平均粒子径3μm)、および紫外線吸収剤であるUV添加剤としての液晶ポリマー(LCP)(ENEOS液晶社製LF-31P 数平均粒子径7μm)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=59.5:40:0.5の割合で混合し、回転羽根つき撹拌機を用いて回転速度3000rpmで5分間混合して、PTFE粉末、球状シリカおよび液晶ポリマー(LCP)を含有する混合物である原料組成物を得た。
(成形工程、加熱工程、冷却工程)
600gの原料組成物を円筒形状金型に充填して、上部からプレス圧力30MPaで3分間圧縮成形し、円筒状の予備成形体(外径67mm×内径33mm)を得た。得られた予備成形体を焼成炉に投入して365℃で6時間焼成し、その後、ビレットを焼成炉内に静置しておくことで370℃から室温まで冷却してビレットを得た。
600gの原料組成物を円筒形状金型に充填して、上部からプレス圧力30MPaで3分間圧縮成形し、円筒状の予備成形体(外径67mm×内径33mm)を得た。得られた予備成形体を焼成炉に投入して365℃で6時間焼成し、その後、ビレットを焼成炉内に静置しておくことで370℃から室温まで冷却してビレットを得た。
(スカイブ加工工程)
得られたビレット(外径67mm×内径33mm)を、スカイブ加工装置を用いて切削速度8m/min、狙い厚さ50μmでスカイブ加工し、フッ素樹脂フィルムとなる50μm厚のフッ素樹脂シートを製造した。
得られたビレット(外径67mm×内径33mm)を、スカイブ加工装置を用いて切削速度8m/min、狙い厚さ50μmでスカイブ加工し、フッ素樹脂フィルムとなる50μm厚のフッ素樹脂シートを製造した。
(プラズマ処理工程)
フッ素樹脂シートを100mm×100mmのサイズに切り出し、下記の手順でプラズマ処理を行った。まず、真空プラズマ装置にフッ素樹脂シートを設置し、真空装置内を真空引きした後、窒素ガスおよび水素ガスの混合ガスを導入し、装置内におけるガス圧力を5Paとした混合ガス雰囲気下で、2.45GHzのマイクロ波を用いて10秒間プラズマ処理を行い、フッ素樹脂シートの表面と裏面との両面にプラズマ処理を行って表面改質層を形成した。
フッ素樹脂シートを100mm×100mmのサイズに切り出し、下記の手順でプラズマ処理を行った。まず、真空プラズマ装置にフッ素樹脂シートを設置し、真空装置内を真空引きした後、窒素ガスおよび水素ガスの混合ガスを導入し、装置内におけるガス圧力を5Paとした混合ガス雰囲気下で、2.45GHzのマイクロ波を用いて10秒間プラズマ処理を行い、フッ素樹脂シートの表面と裏面との両面にプラズマ処理を行って表面改質層を形成した。
[実施例2]
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=59:40:1の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例2のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=59:40:1の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例2のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[実施例3]
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=57:40:3の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例3のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=57:40:3の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例3のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[実施例4]
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=55:40:5の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例4のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=55:40:5の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例4のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[比較例1]
液晶ポリマー(LCP)は使用せず、PTFE粉末、および球状シリカを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ=60:40の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、比較例1のフッ素樹脂フィルムを製造した。
液晶ポリマー(LCP)は使用せず、PTFE粉末、および球状シリカを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ=60:40の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、比較例1のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[実施例5]
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=49.5:50:0.5の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例5のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=49.5:50:0.5の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例5のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[実施例6]
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=49:50:1の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例6のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=49:50:1の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例6のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[実施例7]
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=45:50:5の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例7のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=45:50:5の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例7のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[実施例8]
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=40:50:10の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例8のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=40:50:10の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例8のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[比較例2]
液晶ポリマー(LCP)は使用せず、PTFE粉末、および球状シリカを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ=50:50の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、比較例2のフッ素樹脂フィルムを製造した。
液晶ポリマー(LCP)は使用せず、PTFE粉末、および球状シリカを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ=50:50の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、比較例2のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[比較例3]
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=49.9:50:0.1の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、比較例3のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=49.9:50:0.1の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、比較例3のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[実施例9]
UV添加剤としての液晶ポリマー(LCP)に変えてポリエーテルエーテルケトン(PEEK)(ポリプラ・エボニック, VESTAKEEP(登録商標) 2000 UFP10)を使用し、PTFE粉末、球状シリカ、およびPEEKを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:PEEK=49:50:1の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例9のフッ素樹脂フィルムを製造した。
UV添加剤としての液晶ポリマー(LCP)に変えてポリエーテルエーテルケトン(PEEK)(ポリプラ・エボニック, VESTAKEEP(登録商標) 2000 UFP10)を使用し、PTFE粉末、球状シリカ、およびPEEKを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:PEEK=49:50:1の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例9のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[比較例4]
PTFE粉末、球状シリカ、およびPEEKを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:PEEK=49.5:50:0.5の割合で混合する点を変更した他は、実施例9と同様にして、比較例4のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、およびPEEKを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:PEEK=49.5:50:0.5の割合で混合する点を変更した他は、実施例9と同様にして、比較例4のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[比較例5]
PTFE粉末、球状シリカ、およびPEEKを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:PEEK=45:50:5の割合で混合する点を変更した他は、実施例9と同様にして、比較例5のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、およびPEEKを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:PEEK=45:50:5の割合で混合する点を変更した他は、実施例9と同様にして、比較例5のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[比較例6]
PTFE粉末、球状シリカ、およびPEEKを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:PEEK=40:50:10の割合で混合する点を変更した他は、実施例9と同様にして、比較例6のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、およびPEEKを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:PEEK=40:50:10の割合で混合する点を変更した他は、実施例9と同様にして、比較例6のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[実施例10]
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=39.5:60:0.5の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例10のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=39.5:60:0.5の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例10のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[実施例11]
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=39:60:1の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例11のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=39:60:1の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例11のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[実施例12]
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=37:60:3の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例12のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=37:60:3の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例12のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[実施例13]
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=35:60:5の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例13のフッ素樹脂フィルムを製造した。
PTFE粉末、球状シリカ、および液晶ポリマー(LCP)を、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:LCP=35:60:5の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、実施例13のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[比較例7]
UV添加剤としての液晶ポリマー(LCP)に変えてポリイミド(PI)(ダイセル・エボニック社製P84NT)を使用し、PTFE粉末、球状シリカ、およびPIを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:PI=49:50:1の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、比較例7のフッ素樹脂フィルムを製造した。
UV添加剤としての液晶ポリマー(LCP)に変えてポリイミド(PI)(ダイセル・エボニック社製P84NT)を使用し、PTFE粉末、球状シリカ、およびPIを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ:PI=49:50:1の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、比較例7のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[比較例8]
液晶ポリマー(LCP)は使用せず、PTFE粉末、および球状シリカを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ=40:60の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、比較例8のフッ素樹脂フィルムを製造した。
液晶ポリマー(LCP)は使用せず、PTFE粉末、および球状シリカを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ=40:60の割合で混合する点を変更した他は、実施例1と同様にして、比較例8のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[フッ素樹脂フィルムの評価]
〈比誘電率Dk、誘電正接Dfの測定〉
フッ素樹脂フィルムより長さ30mm、幅20mmの矩形状の試験片を切り出し、以下の条件の試験機を使用して、SPDR(スプリットポスト誘電体共振)法にて、測定周波数が20GHzにおける比誘電率Dkおよび誘電正接Dfを測定した。また、UV添加剤のDfも測定した。
〈比誘電率Dk、誘電正接Dfの測定〉
フッ素樹脂フィルムより長さ30mm、幅20mmの矩形状の試験片を切り出し、以下の条件の試験機を使用して、SPDR(スプリットポスト誘電体共振)法にて、測定周波数が20GHzにおける比誘電率Dkおよび誘電正接Dfを測定した。また、UV添加剤のDfも測定した。
(試験機)
・ベクトルネットワークアナライザE8363C(アジレント・テクノロジー株式会社)
・誘電率測定ソフトウェア85071E(アジレント・テクノロジー株式会社)
・スプリットポスト共振器(QWED)
・ベクトルネットワークアナライザE8363C(アジレント・テクノロジー株式会社)
・誘電率測定ソフトウェア85071E(アジレント・テクノロジー株式会社)
・スプリットポスト共振器(QWED)
〈熱膨張係数(CTE)の測定〉
混合工程で得た原料組成物を縦5mm×横5mmの金型に充填し、成形面圧(プレス 圧力)30MPaで1分間圧縮成形し、一辺5mmの立方体形状の成形体を得た。この成形体を360度で6時間焼成し、得られた焼成体(熱膨張率測定用試験体)について、熱機械測定装置(TMA)(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製、「Q 400」)を用いて熱膨張率を測定した。熱膨張率の測定は、追従荷重を0.05N、測定温度を室温から200℃までとし、昇温速度5℃/minで昇温して行った。熱膨張率は、室温から200℃まで行った測定における、50~150℃の範囲の熱膨張量から算出した。
混合工程で得た原料組成物を縦5mm×横5mmの金型に充填し、成形面圧(プレス 圧力)30MPaで1分間圧縮成形し、一辺5mmの立方体形状の成形体を得た。この成形体を360度で6時間焼成し、得られた焼成体(熱膨張率測定用試験体)について、熱機械測定装置(TMA)(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製、「Q 400」)を用いて熱膨張率を測定した。熱膨張率の測定は、追従荷重を0.05N、測定温度を室温から200℃までとし、昇温速度5℃/minで昇温して行った。熱膨張率は、室温から200℃まで行った測定における、50~150℃の範囲の熱膨張量から算出した。
〈紫外線吸収率の測定〉
フッ素樹脂フィルムより長さ50mm、幅20mm、厚さ50μmの矩形状の試験片を切り出し、紫外可視分光光度計(日立ハイテクサイエンス UH-4150)により波長が355nmにおける紫外線の透過率および反射率を測定した。フッ素樹脂フィルムの紫外線吸収率は、以下の式(1)により算出した。
フッ素樹脂フィルムより長さ50mm、幅20mm、厚さ50μmの矩形状の試験片を切り出し、紫外可視分光光度計(日立ハイテクサイエンス UH-4150)により波長が355nmにおける紫外線の透過率および反射率を測定した。フッ素樹脂フィルムの紫外線吸収率は、以下の式(1)により算出した。
UV吸収率(%)=100-UV反射率(%)-UV透過率(%)(1)
〈UV-YAGレーザーによる穴あけ加工〉
フッ素樹脂フィルムに対し、レーザー加工機(esi5335)を使用して、直径50μmの円周上を周回するように、波長355nmのUV-YAGレーザーを照射し、フッ素樹脂フィルムに円形の貫通孔を形成する処理をした。UV-YAGレーザーの照射条件は、レーザー出力を2.0W、レーザー焦点径を15μm、発振周波数は40kHzとした。穴あけ数は200個とした。その後、光学顕微鏡でレーザー照射面を観察し、フッ素樹脂フィルムに貫通孔が形成されたか、貫通孔の有無を確認した。レーザーを照射した200箇所の全てに貫通孔が形成された場合を〇、1箇所でも貫通孔が形成されなかった場合を×、と判定した。
フッ素樹脂フィルムに対し、レーザー加工機(esi5335)を使用して、直径50μmの円周上を周回するように、波長355nmのUV-YAGレーザーを照射し、フッ素樹脂フィルムに円形の貫通孔を形成する処理をした。UV-YAGレーザーの照射条件は、レーザー出力を2.0W、レーザー焦点径を15μm、発振周波数は40kHzとした。穴あけ数は200個とした。その後、光学顕微鏡でレーザー照射面を観察し、フッ素樹脂フィルムに貫通孔が形成されたか、貫通孔の有無を確認した。レーザーを照射した200箇所の全てに貫通孔が形成された場合を〇、1箇所でも貫通孔が形成されなかった場合を×、と判定した。
[合否判定]
(1)フッ素樹脂フィルムの紫外線吸収率が20%以上、(2)周波数20GHzにおける比誘電率Dkが3.0以下、(3)周波数20GHzにおける誘電正接Dfが0.0010以下、(4)熱膨張係数(CTE)が80ppm/K以下、および(5)UV-YAGレーザーによる穴あけ加工において〇判定であった場合を〇、(1)~(5)のいずれか1つでも条件を満たさない場合を×と判定した。結果を表1に示す。
(1)フッ素樹脂フィルムの紫外線吸収率が20%以上、(2)周波数20GHzにおける比誘電率Dkが3.0以下、(3)周波数20GHzにおける誘電正接Dfが0.0010以下、(4)熱膨張係数(CTE)が80ppm/K以下、および(5)UV-YAGレーザーによる穴あけ加工において〇判定であった場合を〇、(1)~(5)のいずれか1つでも条件を満たさない場合を×と判定した。結果を表1に示す。
表1より、UV加工性を満たすためにはUV添加剤を一定量含める必要のある結果となった。また、UV添加剤としてPIや5体積%以上のPEEKを使用するとDfの値が大きくなり0.0010を超える結果となった。
なお、実施例6のフッ素樹脂フィルムについては、断面を機械研磨し走査電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ、SU3500)により、拡大電子画像を撮影した。図2A、2B、3A、3Bに拡大電子画像を示す。図2AはLCP400を囲っていない図であり、図2BはLCP400を囲ってLCP400がどこに存在するかを明確にした図である。また、図3Aは図2Aよりも拡大倍率を上げたLCP400を囲っていない図であり、図3Bは図2Bよりも拡大倍率を上げたLCP400を囲ってLCP400がどこに存在するかを明確にした図である。
図2A、2B、3A、3Bより、フッ素樹脂フィルム中において、球状シリカ300が分散しており、また、LCP400はフッ素樹脂に溶融せずに粒子径が1~6μmの大きさの粒子として分散している状態であることが確認できる。
[まとめ]
以上より、本発明であれば、高周波での通信時に伝送損失が少なく、かつUV-YAGレーザーでの穴あけ加工が可能なフッ素樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルムの製造方法、フレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルム、フレキシブル銅張積層板および回路基板を提供できることは明らかであり、産業上有用である。
以上より、本発明であれば、高周波での通信時に伝送損失が少なく、かつUV-YAGレーザーでの穴あけ加工が可能なフッ素樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルムの製造方法、フレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルム、フレキシブル銅張積層板および回路基板を提供できることは明らかであり、産業上有用である。
11 表面
12 裏面
100 フッ素樹脂フィルム
200 保護フィルム層
300 球状シリカ
400 LCP
12 裏面
100 フッ素樹脂フィルム
200 保護フィルム層
300 球状シリカ
400 LCP
Claims (15)
- フッ素樹脂と、
前記フッ素樹脂中に分散した無機フィラーと、
前記フッ素樹脂中に分散した紫外線吸収剤と、
を含むフッ素樹脂フィルムであって、
前記無機フィラーの含有量が35体積%~70体積%であり、
前記紫外線吸収剤の周波数20GHzにおける誘電正接Dfが0.004以下であり、
前記フッ素樹脂フィルムの紫外線吸収率は、20%以上であり、
UV-YAGレーザーによる355nmの波長の照射により穴あけ加工が可能なフッ素樹脂フィルム。 - 前記フッ素樹脂フィルムの厚みは25μm~200μmである、請求項1に記載のフッ素樹脂フィルム。
- 前記フッ素樹脂フィルムの周波数20GHzにおける比誘電率Dkが3.0以下であり、周波数20GHzにおける誘電正接Dfが0.0010以下である、請求項1に記載のフッ素樹脂フィルム。
- 前記フッ素樹脂フィルムの熱膨張係数が80ppm/K以下である、請求項1に記載のフッ素樹脂フィルム。
- 前記フッ素樹脂フィルムは、表面に反応性官能基を有する表面改質層を備える、請求項1に記載のフッ素樹脂フィルム。
- 前記紫外線吸収剤が、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドのいずれかまたはこれらの2種以上の組み合わせである、請求項1に記載のフッ素樹脂フィルム。
- 前記紫外線吸収剤の含有量が、0.3体積%~25体積%である、請求項1に記載のフッ素樹脂フィルム。
- 前記無機フィラーが、アルミナ、酸化チタン、シリカ、硫酸バリウム、炭化珪素、窒化ホウ素、窒化珪素、ガラスファイバー、ガラスビーズ、およびマイカのいずれかまたはこれらの2種以上の組み合わせである、請求項1に記載のフッ素樹脂フィルム。
- 前記無機フィラーの数平均粒子径が、0.1~10μmである、請求項1に記載のフッ素樹脂フィルム。
- 前記フッ素樹脂が、PTFE、PFAおよびFEPのいずれかまたはこれらの2種以上の組み合わせである、請求項1に記載のフッ素樹脂フィルム。
- 請求項1に記載のフッ素樹脂フィルムの製造方法であって、
フッ素樹脂粉末と、無機フィラー粉末と、紫外線吸収剤を均一に混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物を押し固めて成形する成形工程と、
前記成形工程後の混合物を加熱して、前記フッ素樹脂粉末を溶融させる加熱工程と、
前記加熱工程後の混合物を冷却してフッ素樹脂を結晶化させる冷却工程と、
前記冷却工程後の混合物をスカイブ加工してフッ素樹脂フィルムを形成するスカイブ加工工程と、
を含む、フッ素樹脂フィルムの製造方法。 - 前記スカイブ加工工程後、前記フッ素樹脂フィルムの表面をプラズマ処理して、フッ素原子を反応性官能基に置換して表面改質層を形成するプラズマ処理工程を含む、請求項11に記載のフッ素樹脂フィルムの製造方法。
- 請求項1に記載のフッ素樹脂フィルムを備える、フレキシブル銅張積層板用シート状貼付けフィルム。
- 請求項1に記載のフッ素樹脂フィルムと、銅箔層とを備えるフレキシブル銅張積層板。
- 請求項1に記載のフッ素樹脂フィルムを備える回路基板。
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