JP2024121475A - 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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Abstract
【課題】 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。【解決手段】 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を含むフッ素樹脂層と、前記フッ素樹脂層に積層する紫外線吸収層と、を備えるフッ素樹脂フィルムであって、前記フッ素樹脂層における前記無機フィラーの含有量が35体積%~70体積%であり、前記紫外線吸収層の紫外線吸収率は、35%以上であり、前記紫外線吸収層の厚みは0.1μm~20μmである、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。【選択図】図1
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。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。
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を含むフッ素樹脂層と、前記フッ素樹脂層に積層する紫外線吸収層と、を備えるフッ素樹脂フィルムであって、前記フッ素樹脂層における前記無機フィラーの含有量が35体積%~70体積%であり、前記紫外線吸収層の紫外線吸収率は、35%以上であり、前記紫外線吸収層の厚みは0.1μm~20μmである、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、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。
本発明のフッ素樹脂フィルムは、前記フッ素樹脂層の熱膨張係数が80ppm/K以下であってもよい。
前記フッ素樹脂層は、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。
前記紫外線吸収層が、ポリイミド樹脂層、エポキシ樹脂層、アクリル樹脂層、銅箔層、フェノール樹脂層、ポリオレフィン樹脂層、変性ポリフェニレンエーテル樹脂層、多官能シアン酸エステル樹脂層、多官能マレイミド-シアン酸エステル樹脂層、多官能性マレイミド樹脂層、ビニルエステル樹脂層、尿素樹脂層、ジアリルフタレート樹脂層、メラミン樹脂層、グアナミン樹脂層、メラミン-尿素共縮合樹脂層、ポリカーボネート樹脂層、ポリアリレート樹脂層、ポリスルホン層、およびポリアリルスルホン層のいずれかであってもよい。
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混合物であってもよい。
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混合物であってもよい。
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層を形成するスカイブ加工工程と、前記フッ素樹脂層の表面に紫外線吸収層を形成する紫外線吸収層形成工程と、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、前記紫外線吸収層形成工程前に、前記フッ素樹脂層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層と、紫外線吸収層と、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層と、紫外線吸収層と、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。穴の直径は、例えば数μm~数mm程度である。
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、フッ素樹脂フィルムにおける前記フッ素樹脂層の熱膨張係数が80ppm/K以下であることが好ましい。
〈フッ素樹脂層〉
フッ素樹脂フィルムを構成するフッ素樹脂層としては、フッ素樹脂と、フッ素樹脂中に分散した無機フィラーを含む。
フッ素樹脂フィルムを構成するフッ素樹脂層としては、フッ素樹脂と、フッ素樹脂中に分散した無機フィラーを含む。
(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。
フッ素樹脂層におけるフッ素樹脂の含有量は、例えば、フッ素樹脂層中の無機フィラー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層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、フッ素樹脂層におけるフッ素樹脂の含有量は、30体積%~65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30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65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充填材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穴あけ加工を可能とするために重要な構成要素であり、フッ素樹脂層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穴あけ加工を可能とするために重要な構成要素であり、フッ素樹脂層においてフッ素樹脂中に分散した状態で存在する。
UV-YAGレーザーの355nmの波長をフッ素樹脂フィルムの紫外線吸収層に照射すると、紫外線吸収層が発熱する。ただし、フッ素樹脂は355nmに吸収帯がなく熱伝導率が低いことで、紫外線吸収層で発した熱がフッ素樹脂層の内部まで伝わらない。その結果として、無機フィラーを含まない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の表面にある紫外線吸収層のみに穴があく。
一方で、無機フィラーは、フッ素樹脂よりも熱伝導率が高く、紫外線吸収層で発した熱を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、紫外線吸収層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、表面にUV吸収層が存在することで、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混合物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。
フッ素樹脂層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。
フッ素樹脂層における充填材の含有量が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、フッ素樹脂層における充填材の含有量が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。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。
(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)
フッ素樹脂層は、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、反応性官能基が後述する紫外線吸収層とフッ素樹脂層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。
フッ素樹脂層は、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、反応性官能基が後述する紫外線吸収層とフッ素樹脂層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。
なお、表面改質層がある場合には、後述する紫外線吸収層は表面改質層の表面に設けられる。
〈紫外線吸収層〉
紫外線吸収層は、フッ素樹脂層に積層する層であり、UV-YAGレーザーの355nmの波長を照射することで発熱し、発熱した部分に穴が開いてフッ素樹脂層にレーザーが直接照射される。また、照射により発した熱がフッ素樹脂層へ伝わることで、フッ素樹脂層の溶融を促してフッ素樹脂層も穴が開くため、フッ素樹脂層と紫外線吸収層とを組み合わせることにより、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を構成することができる。
紫外線吸収層は、フッ素樹脂層に積層する層であり、UV-YAGレーザーの355nmの波長を照射することで発熱し、発熱した部分に穴が開いてフッ素樹脂層にレーザーが直接照射される。また、照射により発した熱がフッ素樹脂層へ伝わることで、フッ素樹脂層の溶融を促してフッ素樹脂層も穴が開くため、フッ素樹脂層と紫外線吸収層とを組み合わせることにより、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を構成することができる。
(紫外線吸収率)
紫外線吸収層の紫外線吸収率は、35%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紫外線吸収層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。紫外線吸収層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。
紫外線吸収層の紫外線吸収率は、35%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紫外線吸収層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。紫外線吸収層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。
紫外線吸収層の紫外線吸収率は、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、紫外線吸収層の紫外線吸収率は以下の式(3)により算出できる。
UV吸収率(%)=100-UV反射率(%)-UV透過率(%) (3)
(厚み)
また、紫外線吸収層の厚みは0.1μm~20μm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紫外線吸収層が発熱して開口する。紫外線吸収層の厚みは1μm以上、3μm以上、5μm以上であってもよく、15μm以下、10μm以下、5μm以下であってもよい。
また、紫外線吸収層の厚みは0.1μm~20μm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紫外線吸収層が発熱して開口する。紫外線吸収層の厚みは1μm以上、3μm以上、5μm以上であってもよく、15μm以下、10μm以下、5μm以下であってもよい。
なお、紫外線吸収層の厚みは、フッ素樹脂フィルムの厚みの測定値から、紫外線吸収層を形成する前のフッ素樹脂層の厚みの測定値を除くことで求めることができる。例えば、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測定値の平均値から、フッ素樹脂層の任意の10点の位置で測定した厚み測定値の平均値を除いて得られる値を紫外線吸収層の厚みとすることができる。
紫外線吸収層は、特に限定されないが、例えば、ポリイミド樹脂層、エポキシ樹脂層、アクリル樹脂層、銅箔層、フェノール樹脂層、ポリオレフィン樹脂層、変性ポリフェニレンエーテル樹脂層、多官能シアン酸エステル樹脂層、多官能マレイミド-シアン酸エステル樹脂層、多官能性マレイミド樹脂層、ビニルエステル樹脂層、尿素樹脂層、ジアリルフタレート樹脂層、メラミン樹脂層、グアナミン樹脂層、メラミン-尿素共縮合樹脂層、ポリカーボネート樹脂層、ポリアリレート樹脂層、ポリスルホン層、およびポリアリルスルホン層のいずれかであってもよい。
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、フッ素樹脂層10と紫外線吸収層20を備えており、フッ素樹脂層10の表面11と裏面12に、それぞれ紫外線吸収層21、22が積層している。なお、図1は表面改質層を備えていない場合のフィルムであるが、表面改質層を備える場合には、フッ素樹脂層10と紫外線吸収層21との間、および/またはフッ素樹脂層10と紫外線吸収層22との間に表面改質層が配される。
また、図1では説明の都合上、フッ素樹脂層の表面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。そして、紫外線吸収層21と22も区別はなくてもよく、素材や厚み等が全く同一の層であってもよい。
さらに、図1では、フッ素樹脂層10の表面11と裏面12の両方に紫外線吸収層20が備えられているが、表面11と裏面12のいずれかのみに紫外線吸収層20が備えられていてもよい。
本発明のフッ素樹脂フィルムは、上記のフッ素樹脂層および紫外線吸収層のみからなるフィルムであってもよく、表面改質層を備えないフッ素樹脂層および紫外線吸収層のみからなるフィルムであってもよく、表面改質層を備えるフッ素樹脂層および紫外線吸収層のみからなるフィルムであってもよい。また、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、フッ素樹脂層はフッ素樹脂と無機フィラー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、紫外線吸収層形成工程を含む。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、紫外線吸収層形成工程を含む。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混合物を、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混合物を、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層の所定厚さに対して50%以下とすることができ、所望のフッ素樹脂層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層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混合物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。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。
フッ素樹脂粉末と無機フィラー粉末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の含有量が、それぞれ、本発明のフッ素樹脂フィルムのフッ素樹脂層を形成できるよう、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層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層を得る。
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層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層を得る。
〈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、紫外線吸収層形成工程前に、フッ素樹脂層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、フッ素樹脂層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、紫外線吸収層形成工程前に、フッ素樹脂層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、フッ素樹脂層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、フッ素樹脂層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。
〈紫外線吸収層形成工程〉
紫外線吸収層形成工程は、フッ素樹脂層の表面に紫外線吸収層を形成する工程である。例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、多官能シアン酸エステル樹脂、多官能マレイミド-シアン酸エステル樹脂、多官能性マレイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、メラミン-尿素共縮合樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン、およびポリアリルスルホンのいずれかを有機溶剤等の溶媒に溶解させた樹脂溶解物をディップコーティング、スプレーコーティング、スピンコーティング、バーコーティング、コンマコーティング、キスリバースグラビア等の方法によりフッ素樹脂層の表面に塗布する。次いで、塗布した接着剤を、例えば熱風循環オーブン等で乾燥して溶媒を除去することにより、フッ素樹脂層の表面に紫外線吸収層を形成することができる。
紫外線吸収層形成工程は、フッ素樹脂層の表面に紫外線吸収層を形成する工程である。例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、多官能シアン酸エステル樹脂、多官能マレイミド-シアン酸エステル樹脂、多官能性マレイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、メラミン-尿素共縮合樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン、およびポリアリルスルホンのいずれかを有機溶剤等の溶媒に溶解させた樹脂溶解物をディップコーティング、スプレーコーティング、スピンコーティング、バーコーティング、コンマコーティング、キスリバースグラビア等の方法によりフッ素樹脂層の表面に塗布する。次いで、塗布した接着剤を、例えば熱風循環オーブン等で乾燥して溶媒を除去することにより、フッ素樹脂層の表面に紫外線吸収層を形成することができる。
また、紫外線吸収層として銅箔層を用いる場合には、フッ素樹脂層の表面に銅箔が接した状態で加圧することで紫外線吸収層を形成することができる。加圧は、例えば、フッ素樹脂層に銅箔を積層した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。
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)、および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)とを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ=5:5の割合で混合し、回転羽根つき撹拌機を用いて回転速度3000~4000rpmで1~5分間混合して、PTFE粉末(平均粒子径:400μm)と球状シリカ(平均粒子径:3μm)と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)、および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)とを、体積比でPTFE粉末:球状シリカ=5:5の割合で混合し、回転羽根つき撹拌機を用いて回転速度3000~4000rpmで1~5分間混合して、PTFE粉末(平均粒子径:400μm)と球状シリカ(平均粒子径:3μm)と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、フッ素樹脂層となる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、フッ素樹脂層となる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。
(紫外線吸収層形成工程)
フッ素樹脂シートの両面に形成した表面改質層の表面に対し、紫外線吸収層用の材料として熱可塑性ポリイミドワニス(荒川化学工業株式会社製、「PIAD(登録商標)152H」)をディップコート法によりフッ素樹脂シートの両面に塗布し、その後、熱風循環オーブンにて乾燥してワニスの溶媒を除去して、フッ素樹脂シートの両面にそれぞれの厚みが5μmの紫外線吸収層を形成した。
フッ素樹脂シートの両面に形成した表面改質層の表面に対し、紫外線吸収層用の材料として熱可塑性ポリイミドワニス(荒川化学工業株式会社製、「PIAD(登録商標)152H」)をディップコート法によりフッ素樹脂シートの両面に塗布し、その後、熱風循環オーブンにて乾燥してワニスの溶媒を除去して、フッ素樹脂シートの両面にそれぞれの厚みが5μmの紫外線吸収層を形成した。
[実施例2]
フッ素樹脂を、PTFE粉末(平均粒子径400μm)からPFA粉末(平均粒子径7μm)に変更した以外は、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。
フッ素樹脂を、PTFE粉末(平均粒子径400μm)からPFA粉末(平均粒子径7μm)に変更した以外は、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。
[比較例1~3]
変性PTFE粉末と球状シリカの混合割合を変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例1~3のフッ素樹脂フィルムを製造した。比較例1は球状シリカを使用せず、比較例2は体積比でPTFE粉末:球状シリカ=9:1の割合とし、比較例3は体積比でPTFE粉末:球状シリカ=7:3の割合とした。
変性PTFE粉末と球状シリカの混合割合を変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例1~3のフッ素樹脂フィルムを製造した。比較例1は球状シリカを使用せず、比較例2は体積比でPTFE粉末:球状シリカ=9:1の割合とし、比較例3は体積比でPTFE粉末:球状シリカ=7:3の割合とした。
[実施例3]
紫外線吸収層形成工程において、紫外線吸収層用の材料として熱可塑性ポリイミドワニスに代えて、エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製、商品名「jER(登録商標)」)を用いたこと以外は、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。
紫外線吸収層形成工程において、紫外線吸収層用の材料として熱可塑性ポリイミドワニスに代えて、エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製、商品名「jER(登録商標)」)を用いたこと以外は、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]
紫外線吸収層形成工程において、紫外線吸収層用の材料として熱可塑性ポリイミドワニスに代えて、銅箔を用いた。具体的には、100mm×100mmに切出した厚さ12μmの低粗度電解銅箔(三井金属鉱業株式会社製、「TQ-M 4-VSP」、最大高さRz;0.6μm)をフッ素樹脂シートに積層し、得られた積層構造体を、SUS304ステンレス製板(120mm×120mm、厚さ5mm)で挟み込み、温度360℃、圧力4.0MPaの条件で60分間加熱加圧して熱プレスすることにより、積層体(銅箔/フッ素樹脂シート/銅箔)である実施例3のフッ素樹脂フィルムを製造した。
紫外線吸収層形成工程において、紫外線吸収層用の材料として熱可塑性ポリイミドワニスに代えて、銅箔を用いた。具体的には、100mm×100mmに切出した厚さ12μmの低粗度電解銅箔(三井金属鉱業株式会社製、「TQ-M 4-VSP」、最大高さRz;0.6μm)をフッ素樹脂シートに積層し、得られた積層構造体を、SUS304ステンレス製板(120mm×120mm、厚さ5mm)で挟み込み、温度360℃、圧力4.0MPaの条件で60分間加熱加圧して熱プレスすることにより、積層体(銅箔/フッ素樹脂シート/銅箔)である実施例3のフッ素樹脂フィルムを製造した。
[比較例4]
紫外線吸収層形成工程において、紫外線吸収層用の材料として熱可塑性ポリイミドワニスに代えて、ウレタン樹脂(東ソー株式会社製、商品名「ニッポラン3114」)を用いたこと以外は、実施例1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。
紫外線吸収層形成工程において、紫外線吸収層用の材料として熱可塑性ポリイミドワニスに代えて、ウレタン樹脂(東ソー株式会社製、商品名「ニッポラン3114」)を用いたこと以外は、実施例1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]
紫外線吸収層形成工程を行わず、紫外線吸収層を形成しなかった他は、実施例1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。
紫外線吸収層形成工程を行わず、紫外線吸収層を形成しなかった他は、実施例1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。
[実施例5]
紫外線吸収層形成工程において、フッ素樹脂シートの両面にそれぞれの厚みが1μmの紫外線吸収層を形成した以外は、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。
紫外線吸収層形成工程において、フッ素樹脂シートの両面にそれぞれの厚みが1μmの紫外線吸収層を形成した以外は、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。
[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。
〈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。
(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(3)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(3)により算出した。
UV吸収率(%)=100-UV反射率(%)-UV透過率(%) (3)
〈UV-YAGレーザーによる穴あけ加工〉
フッ素樹脂フィルムの紫外線吸収層に対し、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。比較例5のフッ素樹脂フィルムは紫外線吸収層が無いため、フッ素樹脂層に波長355nmのUV-YAGレーザーを照射した。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の紫外線吸収層に対し、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。比較例5のフッ素樹脂フィルムは紫外線吸収層が無いため、フッ素樹脂層に波長355nmのUV-YAGレーザーを照射した。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)紫外線吸収層の紫外線吸収率が35%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)熱膨張係数が80/℃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。なお、表1において、変更点の項目は、実施例1の構成から変更した点を記載した。また、実施例1は変更点の項目が変わる度に表1へ登場させた。
(1)紫外線吸収層の紫外線吸収率が35%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)熱膨張係数が80/℃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。なお、表1において、変更点の項目は、実施例1の構成から変更した点を記載した。また、実施例1は変更点の項目が変わる度に表1へ登場させた。
実施例1、2の結果より、フッ素樹脂としてはPTFEとPFAを使用できることを確認した。比較例1~3の結果より、球状シリカを含まない、または30体積%以下の場合は、UV-YAGレーザーによる穴あけ加工において×判定であり、熱膨張係数が大きくなった。実施例1、3、4、比較例4の結果より、紫外線吸収層はポリイミド樹脂のみならず、エポキシ樹脂や銅箔も用いることができ、紫外線吸収量が50%以上であればUV-YAGレーザーによる穴あけ加工において〇判定となることを確認した。実施例1、5、比較例5の結果より、紫外線吸収層が存在しないとUV-YAGレーザーによる穴あけ加工ができないものの、紫外線吸収層が1μm以上あればUV-YAGレーザーによる穴あけ加工において〇判定となることを確認した。
[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。
10 フッ素樹脂層
11 表面
12 裏面
20 紫外線吸収層
21 紫外線吸収層
22 紫外線吸収層
100 フッ素樹脂フィルム
11 表面
12 裏面
20 紫外線吸収層
21 紫外線吸収層
22 紫外線吸収層
100 フッ素樹脂フィルム
Claims (14)
- 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を含むフッ素樹脂層と、
前記フッ素樹脂層に積層する紫外線吸収層と、を備えるフッ素樹脂フィルムであって、
前記フッ素樹脂層における前記無機フィラーの含有量が35体積%~70体積%であり、
前記紫外線吸収層の紫外線吸収率は、35%以上であり、
前記紫外線吸収層の厚みは0.1μm~20μmである、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。
- 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。
- 前記フッ素樹脂層の熱膨張係数が80ppm/K以下である、請求項1に記載のフッ素樹脂フィルム。
- 前記フッ素樹脂層は、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。
- 前記紫外線吸収層が、ポリイミド樹脂層、エポキシ樹脂層、アクリル樹脂層、銅箔層、フェノール樹脂層、ポリオレフィン樹脂層、変性ポリフェニレンエーテル樹脂層、多官能シアン酸エステル樹脂層、多官能マレイミド-シアン酸エステル樹脂層、多官能性マレイミド樹脂層、ビニルエステル樹脂層、尿素樹脂層、ジアリルフタレート樹脂層、メラミン樹脂層、グアナミン樹脂層、メラミン-尿素共縮合樹脂層、ポリカーボネート樹脂層、ポリアリレート樹脂層、ポリスルホン層、およびポリアリルスルホン層のいずれかである、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混合物である、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混合物である、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層を形成するスカイブ加工工程と、
前記フッ素樹脂層の表面に紫外線吸収層を形成する紫外線吸収層形成工程と、
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、前記紫外線吸収層形成工程前に、前記フッ素樹脂層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10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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023028608A JP2024121475A (ja) | 2023-02-27 | 2023-02-27 | 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 |
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Publications (1)
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JP2024121475A true JP2024121475A (ja) | 2024-09-06 |
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ID=92594428
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JP2023028608A Pending JP2024121475A (ja) | 2023-02-27 | 2023-02-27 | 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 |
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Country | Link |
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2023
- 2023-02-27 JP JP2023028608A patent/JP2024121475A/ja active Pending
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