JP7740231B2 - Multilayer film, its manufacturing method, metal clad laminate and printed wiring board manufacturing method - Google Patents
Multilayer film, its manufacturing method, metal clad laminate and printed wiring board manufacturing methodInfo
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Description
本発明は、所定のベースフィルム層とベースフィルム層の両面に設けられた所定の緩衝層とを有する、多層フィルム、その製造方法、金属張積層体及びプリント配線基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a multilayer film having a specified base film layer and specified buffer layers provided on both sides of the base film layer, a method for manufacturing the same, a metal clad laminate, and a method for manufacturing a printed wiring board.
ポリイミドをベースフィルム層とし、その両面にテトラフルオロエチレン系ポリマーを含む層を有する多層フィルムが、カバーレイ、フレキシブルフラットケーブル、プリント配線基板等の電子部材の材料として知られている。かかる多層フィルムにおいて、吸水率が低く、ガラス転移点の低いポリイミドと、溶融温度の低いテトラフルオロエチレン系ポリマーとを使用する態様が提案されている(特許文献1)。Multilayer films that use a polyimide base film layer and have layers containing tetrafluoroethylene-based polymers on both sides of the base film layer are known as materials for electronic components such as coverlays, flexible flat cables, and printed wiring boards. One proposed embodiment of such multilayer films uses a polyimide with low water absorption and a low glass transition point and a tetrafluoroethylene-based polymer with a low melting temperature (Patent Document 1).
かかる多層フィルムは、耐湿性と層間密着性とに優れるものの、その高温耐熱性に課題がある。そのため、かかる多層フィルムを高温に晒される加工プロセスに供する際、例えば、多層フィルムと金属箔とを高温圧着させて金属張積層体に加工する際や、さらに金属張積層体の金属箔に伝送回路を形成し、288℃以上のはんだプロセスに供してプリント配線基板に加工する際に、多層フィルムにシワ又は膨れが発生し、その生産効率が低下しやすい。While such multilayer films have excellent moisture resistance and interlayer adhesion, they have issues with their high-temperature heat resistance. Therefore, when such multilayer films are subjected to processes that expose them to high temperatures—for example, when the multilayer film and metal foil are hot-pressed together to form a metal-clad laminate, or when a transmission circuit is formed on the metal foil of the metal-clad laminate and then subjected to a soldering process at 288°C or higher to form a printed wiring board—the multilayer film tends to wrinkle or blister, reducing production efficiency.
本発明者らは、所定温度未満のガラス転移点を有するポリイミドを含む層の両面に所定温度以上の溶融温度を有するテトラフルオロエチレン系ポリマーを含む層を配すれば、さらに高い温度に対する耐熱性を具備し、熱伸縮しにくい多層フィルムが得られる点を知見した。かかる多層フィルムは、プリント配線基板への加工等の高温加工プロセスに最適である。
本発明は、上記物性を備える多層フィルム、その製造方法、それから得られる金属張積層体、及び、それを加工するプリント配線基板の製造方法の提供を目的とする。
The present inventors have discovered that by disposing layers containing a tetrafluoroethylene-based polymer having a melting temperature equal to or higher than a predetermined temperature on both sides of a layer containing a polyimide having a glass transition temperature lower than a predetermined temperature, a multilayer film having heat resistance at even higher temperatures and being less susceptible to thermal expansion and contraction can be obtained. Such a multilayer film is ideal for high-temperature processing, such as processing into printed wiring boards.
An object of the present invention is to provide a multilayer film having the above physical properties, a method for producing the same, a metal clad laminate obtained from the same, and a method for producing a printed wiring board by processing the same.
本発明は、下記の態様を有する。
<1> ガラス転移点が288℃未満のポリイミドを含むベースフィルム層と、前記ベースフィルム層の両面に設けられた緩衝層であって、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位を含み、溶融温度が288℃以上のテトラフルオロエチレン系ポリマーを含む緩衝層とを有する、多層フィルム。
<2> 前記ベースフィルム層と、それぞれの前記緩衝層とが、直接接触している、<1>の多層フィルム。
<3> 前記多層フィルムの厚さが、50μm以上である、<1>又は<2>に記載の多層フィルム。
<4> 前記ベースフィルム層の厚さが50μm以下であり、それぞれの前記緩衝層の厚さが5μm以上である、<1>~<3>のいずれかの多層フィルム。
<5> 前記ベースフィルム層の厚さに対する前記緩衝層の厚さの合計の比が、0.8以上である、<1>~<4>のいずれかの多層フィルム。
The present invention has the following aspects.
<1> A multilayer film having a base film layer containing a polyimide having a glass transition temperature of less than 288°C, and buffer layers provided on both sides of the base film layer, the buffer layers containing a tetrafluoroethylene-based polymer containing units based on perfluoro(alkyl vinyl ether) and having a melting temperature of 288°C or higher.
<2> The multilayer film according to <1>, wherein the base film layer and each of the buffer layers are in direct contact with each other.
<3> The multilayer film according to <1> or <2>, wherein the thickness of the multilayer film is 50 μm or more.
<4> The multilayer film according to any one of <1> to <3>, wherein the thickness of the base film layer is 50 μm or less, and the thickness of each of the buffer layers is 5 μm or more.
<5> The multilayer film according to any one of <1> to <4>, wherein the ratio of the total thickness of the buffer layer to the thickness of the base film layer is 0.8 or more.
<6> 前記ベースフィルム層の320℃における引張弾性率が、0.2GPa以上である、<1>~<5>のいずれかの多層フィルム。
<7> 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位を含み、極性官能基を有するポリマー、又は、全単位に対して前記ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位を2.0~5.0モル%含み、極性官能基を有さないポリマーである、<1>~<6>のいずれかの多層フィルム。
<8> 前記緩衝層が、さらに芳香族性ポリマーを含む、<1>~<7>のいずれかの多層フィルム。
<9> 前記多層フィルムを150℃にて30分間加熱して測定した熱伸縮率が、-2~+1%である、<1>~<8>のいずれかの多層フィルム。
<6> The multilayer film according to any one of <1> to <5>, wherein the base film layer has a tensile modulus at 320°C of 0.2 GPa or more.
<7> The multilayer film of any one of <1> to <6>, wherein the tetrafluoroethylene-based polymer is a polymer containing units based on perfluoro(alkyl vinyl ether) and having a polar functional group, or a polymer containing 2.0 to 5.0 mol % of units based on perfluoro(alkyl vinyl ether) based on the total units and having no polar functional group.
<8> The multilayer film according to any one of <1> to <7>, wherein the buffer layer further contains an aromatic polymer.
<9> The multilayer film of any one of <1> to <8>, wherein the multilayer film has a thermal expansion/contraction rate of −2 to +1% as measured when heated at 150° C. for 30 minutes.
<10> <1>~<9>のいずれかに記載の多層フィルムの製造方法であって、それぞれの前記緩衝層を、前記テトラフルオロエチレン系ポリマーのパウダーを含む液状組成物から形成する、多層フィルムの製造方法。
<11> <1>~<9>のいずれかの多層フィルムの製造方法であって、それぞれの前記緩衝層を、前記テトラフルオロエチレン系ポリマーを含むフィルムから形成する、多層フィルムの製造方法。
<10> The method for producing a multilayer film according to any one of <1> to <9>, wherein each of the buffer layers is formed from a liquid composition containing a powder of the tetrafluoroethylene-based polymer.
<11> The method for producing a multilayer film according to any one of <1> to <9>, wherein each of the buffer layers is formed from a film containing the tetrafluoroethylene-based polymer.
<12> ガラス転移点が288℃未満のポリイミドを含むベースフィルム層と、前記ベースフィルム層の両面に設けられた緩衝層であって、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位を含み、融点が288℃以上のテトラフルオロエチレン系ポリマーを含む緩衝層と、少なくとも一方の前記緩衝層の前記ベースフィルム層と反対側の面に設けられた金属箔層とを有する、金属張積層体。
<13> プリント配線基板材料である、<12>の金属張積層体。
<14> はんだ耐熱温度が288℃以上である、<12>又は<13>に記載の金属張積層体。
<15> <12>~<14>のいずれかの金属張積層体の前記金属箔層を、エッチングにより加工し伝送回路を形成して、プリント配線基板を得る、プリント配線基板の製造方法。
<12> A metal clad laminate comprising: a base film layer containing a polyimide having a glass transition point of less than 288°C; buffer layers provided on both sides of the base film layer, the buffer layers containing a tetrafluoroethylene-based polymer that contains units based on perfluoro(alkyl vinyl ether) and has a melting point of 288°C or higher; and a metal foil layer provided on at least one of the buffer layers on the side opposite to the base film layer.
<13> The metal clad laminate according to <12>, which is a printed wiring board material.
<14> The metal clad laminate according to <12> or <13>, having a soldering heat resistance temperature of 288°C or higher.
<15> A method for producing a printed wiring board, comprising etching the metal foil layer of the metal clad laminate according to any one of <12> to <14> to form a transmission circuit, thereby obtaining a printed wiring board.
本発明によれば、所定のポリイミドを含むベースフィルム層と、ベースフィルム層の両面に設けられ、所定のテトラフルオロエチレン系ポリマーを含む緩衝層とを有する多層フィルム、金属張積層体、及びプリント配線基板が得られる。 According to the present invention, a multilayer film, a metal clad laminate, and a printed wiring board can be obtained, which have a base film layer containing a specified polyimide and buffer layers provided on both sides of the base film layer and containing a specified tetrafluoroethylene-based polymer.
以下の用語は、以下の意味を有する
「平均粒子径(D50)」は、レーザー回折・散乱法によって求められる対象物(パウダー及びフィラー)の体積基準累積50%径である。すなわち、レーザー回折・散乱法によって対象物の粒度分布を測定し、対象物の粒子の集団の全体積を100%として累積カーブを求め、その累積カーブ上で累積体積が50%となる点の粒子径である。
「D90」は、同様にして測定される、対象物の体積基準累積90%径である。
「溶融温度(融点)」は、示差走査熱量測定(DSC)法で測定したポリマーの融解ピークの最大値に対応する温度である。
「ガラス転移点(Tg)」は、動的粘弾性測定(DMA)法でポリマーを分析して測定される値である。
「粘度」は、B型粘度計を用いて、25℃で回転数が30rpmの条件下で液状組成物を測定し求められる値である。測定を3回繰り返し、3回分の測定値の平均値とする。
「チキソ比」とは、液状組成物を回転数が30rpmの条件で測定して求められる粘度を回転数が60rpmの条件で測定して求められる粘度で除して算出される値である。
「引張弾性率」は、広域粘弾性測定装置を用いて、測定周波数10Hzにてフィルムを分析して測定される値である。
ポリマーにおける「単位」は、重合によりモノマー1分子から直接形成された原子団であってもよく、得られたポリマーを所定の方法で処理して、モノマー1分子から形成された原子団の構造の一部が変換された原子団であってもよい。ポリマーに含まれる、モノマーAに基づく単位を、単に「モノマーA単位」とも記す。
「十点平均粗さ」は、JIS B 0601:2013の附属書JAに従いフィルムを測定して規定される値である。
The following terms have the following meanings: "Average particle size (D50)" is the volume-based cumulative 50% diameter of a target object (powder and filler) determined by laser diffraction/scattering. That is, the particle size distribution of the target object is measured by laser diffraction/scattering, and a cumulative curve is calculated with the total volume of the target particle population set to 100%, and the "average particle size (D50)" is the particle size at the point on the cumulative curve where the cumulative volume is 50%.
"D90" is the volume-based cumulative 90% diameter of the object, measured in the same manner.
"Melting temperature (melting point)" is the temperature corresponding to the maximum value of the melting peak of a polymer as measured by differential scanning calorimetry (DSC).
The "glass transition temperature (Tg)" is a value measured by analyzing a polymer using dynamic mechanical analysis (DMA) method.
The "viscosity" is a value determined by measuring the liquid composition using a Brookfield viscometer at 25° C. and 30 rpm. The measurement is repeated three times, and the average value of the three measurements is used.
The "thixotropy ratio" is a value calculated by dividing the viscosity of a liquid composition measured at a rotation speed of 30 rpm by the viscosity of a liquid composition measured at a rotation speed of 60 rpm.
The "tensile modulus" is a value measured by analyzing a film using a wide-range viscoelasticity measuring device at a measurement frequency of 10 Hz.
A "unit" in a polymer may be an atomic group formed directly from one monomer molecule by polymerization, or may be an atomic group formed by treating the obtained polymer with a predetermined method to convert a part of the structure of the atomic group formed from one monomer molecule. A unit based on monomer A contained in a polymer may also be simply referred to as a "monomer A unit."
The "ten-point average roughness" is a value determined by measuring a film in accordance with Annex JA of JIS B 0601:2013.
本発明の多層フィルムは、ベースフィルム層と、ベースフィルム層の両面に設けられた緩衝層とを有する。ベースフィルム層は、ガラス転移点が288℃未満のポリイミド(以下、「PI」とも記す。)を含み、緩衝層は、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)に基づく単位(以下、「PAVE単位」とも記す。)を含み、溶融温度が288℃以上のテトラフルオロエチレン系ポリマー(以下、「Fポリマー」とも記す。)を含む。
本発明の多層フィルムは、優れた層間密着性及び耐湿性に加えて、高温耐熱性と低熱伸縮性とを具備している。この理由は必ずしも明確ではないが、以下の様に考えられる。
The multilayer film of the present invention comprises a base film layer and buffer layers provided on both sides of the base film layer. The base film layer contains a polyimide (hereinafter also referred to as "PI") having a glass transition temperature of less than 288°C, and the buffer layer contains a tetrafluoroethylene-based polymer (hereinafter also referred to as "F polymer") containing units based on perfluoro(alkyl vinyl ether) (hereinafter also referred to as "PAVE units") and having a melting temperature of 288°C or higher.
The multilayer film of the present invention has excellent interlayer adhesion and moisture resistance, as well as high-temperature resistance and low thermal expansion and contraction. The reason for this is not entirely clear, but is thought to be as follows.
ガラス転移点の低いPIは、耐湿性と柔軟性とに優れる反面、高温下にて軟化しやすい状態にある。また、テトラフルオロエチレン系ポリマーは、概して、線膨張係数が大きいため、高温状態から冷却する際に収縮しやすい。そのため、かかるポリマーを含む層を組み合せた多層フィルムは、高温暴露下の昇温に際してPIを含む層が変形し、高温暴露後の降温に際してテトラフルオロエチレン系ポリマーを含む層が収縮し、シワ又は膨れが発生しやすいと考えられた。しかし、PAVE単位を含むテトラフルオロエチレン系ポリマー(Fポリマー)を含む層は、その耐熱性により熱緩衝層として機能してPIを含む層の変形を抑制する点と、その溶融流れ性によりその収縮が緩衝される点とを、本発明者らは知見した。
その結果、本発明の多層フィルムは、優れた層間密着性及び耐湿性に加えて、高温耐熱性と低熱伸縮性とを具備し、プリント配線基板等の加工に高温プロセスを要する用途の材料として好適に使用できたと考えられる。
PI with a low glass transition point has excellent moisture resistance and flexibility, but is prone to softening at high temperatures. In addition, tetrafluoroethylene-based polymers generally have a large linear expansion coefficient, so they tend to shrink when cooled from a high temperature state. Therefore, it was thought that in a multilayer film combining layers containing such polymers, the layer containing PI would deform when heated under high temperature exposure, and the layer containing tetrafluoroethylene-based polymer would shrink when cooled after high temperature exposure, resulting in wrinkles or swelling. However, the present inventors have discovered that a layer containing a tetrafluoroethylene-based polymer (F polymer) containing PAVE units functions as a thermal buffer layer due to its heat resistance, suppressing deformation of the layer containing PI, and its melt flowability buffers the shrinkage.
As a result, the multilayer film of the present invention has excellent interlayer adhesion and moisture resistance, as well as high-temperature resistance and low thermal expansion and contraction, and is therefore considered to be suitable for use as a material for applications requiring high-temperature processes for processing printed wiring boards, etc.
本発明におけるFポリマーは、テトラフルオロエチレン(TFE)に基づく単位(TFE単位)及びPAVE単位を含むポリマーである。
Fポリマーは、さらに他のコモノマーに基づく単位を有していてもよい。
PAVEとしては、CF2=CFOCF3、CF2=CFOCF2CF3及びCF2=CFOCF2CF2CF3(PPVE)が好ましく、PPVEがより好ましい。
Fポリマーの溶融温度は、288℃以上であり、300℃以上が好ましい。Fポリマーの溶融温度は、350℃以下が好ましく、320℃以下がより好ましい。この場合、多層フィルムの耐熱性がより優れやすく、より熱伸縮しにくい。
Fポリマーのガラス転移点は、75~125℃が好ましく、80~100℃がより好ましい。
The F polymer in the present invention is a polymer containing units based on tetrafluoroethylene (TFE) (TFE units) and PAVE units.
The F polymer may further contain units based on other comonomers.
Preferred PAVEs are CF2 = CFOCF3 , CF2 = CFOCF2CF3 and CF2 = CFOCF2CF2CF3 ( PPVE ), with PPVE being more preferred.
The melting temperature of the F polymer is 288° C. or higher, and preferably 300° C. or higher. The melting temperature of the F polymer is preferably 350° C. or lower, and more preferably 320° C. or lower. In this case, the multilayer film tends to have better heat resistance and is less susceptible to thermal expansion and contraction.
The glass transition point of the F polymer is preferably 75 to 125°C, more preferably 80 to 100°C.
Fポリマーは、極性官能基(酸素含有極性基)を有するのが好ましい。極性官能基は、Fポリマー中の単位に含まれていてもよく、Fポリマーの主鎖の末端基に含まれていてもよい。後者の態様としては、重合開始剤、連鎖移動剤等に由来する末端基として極性官能基を有するFポリマー、Fポリマーをプラズマ処理や電離線処理して得られる極性官能基を有するFポリマーが挙げられる。
極性官能基としては、水酸基含有基及びカルボニル基含有基が好ましく、緩衝層との密着性を高める観点から、カルボニル基含有基がより好ましい。
水酸基含有基としては、アルコール性水酸基を含有する基が好ましく、-CF2CH2OH及び-C(CF3)2OHがより好ましい。
カルボニル基含有基はカルボニル基(>C(O))を含む基であり、カルボニル基含有基としては、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アミド基、イソシアネート基、カルバメート基(-OC(O)NH2)、酸無水物残基(-C(O)OC(O)-)、イミド残基(-C(O)NHC(O)-等)及びカーボネート基(-OC(O)O-)が好ましく、酸無水物残基がより好ましい。
The F polymer preferably has a polar functional group (oxygen-containing polar group). The polar functional group may be contained in a unit in the F polymer or in a terminal group of the main chain of the F polymer. Examples of the latter include an F polymer having a polar functional group as a terminal group derived from a polymerization initiator, a chain transfer agent, etc., and an F polymer having a polar functional group obtained by subjecting an F polymer to plasma treatment or ionizing radiation treatment.
As the polar functional group, a hydroxyl group-containing group and a carbonyl group-containing group are preferred, and from the viewpoint of improving adhesion to the buffer layer, a carbonyl group-containing group is more preferred.
As the hydroxyl group-containing group, a group containing an alcoholic hydroxyl group is preferred, and —CF 2 CH 2 OH and —C(CF 3 ) 2 OH are more preferred.
The carbonyl group-containing group is a group containing a carbonyl group (>C(O)), and examples of the carbonyl group-containing group include a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, an amide group, an isocyanate group, a carbamate group (-OC(O)NH 2 ), an acid anhydride residue (-C(O)OC(O)-), an imide residue (-C(O)NHC(O)-, etc.) and a carbonate group (-OC(O)O-), and an acid anhydride residue is more preferred.
Fポリマーがカルボニル基含有基を有する場合、Fポリマーにおけるカルボニル基含有基の数は、主鎖の炭素数1×106個あたり、100~5000個が好ましく、300~3000個がより好ましく、800~1500個がさらに好ましい。なお、Fポリマーにおけるカルボニル基含有基の数は、ポリマーの組成または国際公開第2020/145133号に記載の方法によって定量できる。 When the F polymer has a carbonyl group-containing group, the number of carbonyl group-containing groups in the F polymer is preferably 100 to 5000, more preferably 300 to 3000, and even more preferably 800 to 1500 per 1 × 10 carbon atoms in the main chain. The number of carbonyl group-containing groups in the F polymer can be quantified by the composition of the polymer or the method described in WO 2020/145133.
Fポリマーとしては、さらに、極性官能基を有するモノマーに基づく単位を含み、極性官能基を有するポリマー(1)、及び、全単位に対してPAVE単位を2.0~5.0モル%含み、極性官能基を有さないポリマー(2)が好ましく、ポリマー(1)がより好ましい。
これらのFポリマーは、小さな球晶を形成しやすい。かかるFポリマーを含む緩衝層は表面平滑性に優れやすく、緩衝層とベースポリマー層とが密着して、多層フィルムが剥離強度と耐水性とに優れやすい。
The F polymer is preferably a polymer (1) that further contains a unit based on a monomer having a polar functional group and has a polar functional group, or a polymer (2) that contains 2.0 to 5.0 mol % of PAVE units based on all units and has no polar functional group, with polymer (1) being more preferred.
These F polymers tend to form small spherulites. A buffer layer containing such an F polymer tends to have excellent surface smoothness, and the buffer layer and base polymer layer are closely attached to each other, resulting in a multilayer film that tends to have excellent peel strength and water resistance.
ポリマー(1)は、全単位に対して、TFE単位を90~99モル%、PAVE単位を0.5~9.97モル%及び極性官能基を有するモノマーに基づく単位を0.01~3モル%、それぞれ含有するのが好ましい。
また、極性官能基を有するモノマーとしては、無水イタコン酸、無水シトラコン酸及び5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物(別称:無水ハイミック酸;以下、「NAH」とも記す。)が好ましい。
ポリマー(1)の具体例としては、国際公開第2018/16644号に記載されるポリマーが挙げられる。
The polymer (1) preferably contains, based on all units, 90 to 99 mol % of TFE units, 0.5 to 9.97 mol % of PAVE units, and 0.01 to 3 mol % of units derived from a monomer having a polar functional group.
Furthermore, as the monomer having a polar functional group, itaconic anhydride, citraconic anhydride, and 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride (also known as himic anhydride; hereinafter also referred to as "NAH") are preferred.
Specific examples of the polymer (1) include the polymers described in WO 2018/16644.
ポリマー(2)は、TFE単位及びPAVE単位のみからなり、全単位に対して、TFE単位を95.0~98.0モル%、PAVE単位を2.0~5.0モル%含有するのが好ましい。
ポリマー(2)におけるPAVE単位の含有量は、全単位に対して、2.1~5.0モル%が好ましく、2.2~5.0モル%がより好ましい。
なお、ポリマー(2)が極性官能基を有さないとは、ポリマー主鎖を構成する炭素原子数の1×106個あたりに対して、ポリマーが有する極性官能基の数が、500個未満であることを意味する。上記極性官能基の数は、100個以下が好ましく、50個未満がより好ましい。上記極性官能基の数の下限は、通常、0個である。
ポリマー(2)は、ポリマー鎖の末端基として極性官能基を生じない、重合開始剤や連鎖移動剤等を使用して製造してもよく、極性官能基を有するFポリマー(重合開始剤に由来する極性官能基をポリマーの主鎖の末端基に有するFポリマー等)をフッ素化処理して製造してもよい。フッ素化処理の方法としては、フッ素ガスを使用する方法(特開2019-194314号公報等を参照)が挙げられる。
The polymer (2) is composed of only TFE units and PAVE units, and preferably contains 95.0 to 98.0 mol % of TFE units and 2.0 to 5.0 mol % of PAVE units based on the total units.
The content of PAVE units in the polymer (2) is preferably 2.1 to 5.0 mol %, more preferably 2.2 to 5.0 mol %, based on all units.
The phrase "polymer (2) has no polar functional groups" means that the number of polar functional groups that the polymer has per 1 × 10 carbon atoms constituting the polymer main chain is less than 500. The number of polar functional groups is preferably 100 or less, more preferably less than 50. The lower limit of the number of polar functional groups is usually 0.
Polymer (2) may be produced using a polymerization initiator, a chain transfer agent, or the like that does not generate a polar functional group as a terminal group of the polymer chain, or may be produced by fluorinating an F polymer having a polar functional group (e.g., an F polymer having a polar functional group derived from a polymerization initiator at the terminal group of the main chain of the polymer). Examples of fluorination treatment methods include a method using fluorine gas (see, for example, JP 2019-194314 A).
本発明における緩衝層においてFポリマーの含有量は、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。Fポリマーの含有量の上限は、100質量%である。
緩衝層は、さらに、他の樹脂(ポリマー)を含んでもよい。他の樹脂は、熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよい。
他の樹脂は、芳香族性ポリマーであるのが好ましい。この場合、緩衝層がUV吸収性に優れ、多層フィルムがUV加工性に優れやすい。
他の樹脂としては、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミドイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキシド、液晶ポリエステル、Fポリマー以外のフルオロポリマーが挙げられる。
The content of the F polymer in the buffer layer in the present invention is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and the upper limit of the content of the F polymer is 100% by mass.
The buffer layer may further contain another resin (polymer), which may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin.
The other resin is preferably an aromatic polymer, in which case the buffer layer has excellent UV absorption properties and the multilayer film tends to have excellent UV processability.
Examples of other resins include epoxy resins, maleimide resins, urethane resins, polyimides, polyamic acids, polyamideimides, polyphenylene ethers, polyphenylene oxides, liquid crystal polyesters, and fluoropolymers other than F polymers.
他の樹脂としては、マレイミド樹脂、ポリイミド及びポリアミック酸が好ましい。これら樹脂の少なくともいずれかを含む場合、多層フィルムが柔軟性と剥離強度とに優れやすい。他の樹脂としては、いずれも芳香族性の、マレイミド樹脂、ポリイミド及びポリアミック酸がより好ましい。
ポリイミドは、熱可塑性であるのが好ましい。
この場合の緩衝層におけるマレイミド、ポリイミド及びポリアミック酸の合計含有量は、0.1~30質量%が好ましく、1~10質量%がより好ましい。Fポリマーの含有量に対するマレイミド、ポリイミド及びポリアミック酸の合計含有量の比は、1.0以下が好ましく、0.01~0.5がより好ましい。
As the other resin, maleimide resin, polyimide, and polyamic acid are preferred. When at least one of these resins is contained, the multilayer film tends to have excellent flexibility and peel strength. As the other resin, maleimide resin, polyimide, and polyamic acid, all of which are aromatic, are more preferred.
The polyimide is preferably thermoplastic.
In this case, the total content of maleimide, polyimide, and polyamic acid in the buffer layer is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, and the ratio of the total content of maleimide, polyimide, and polyamic acid to the content of the F polymer is preferably 1.0 or less, more preferably 0.01 to 0.5.
他の樹脂としては、Fポリマー以外のフルオロポリマーも好ましく、非熱溶融性のPTFEがより好ましい。この場合、多層フィルムにおいて、PTFEに基づく物性(低誘電正接性等の電気特性)が顕著に発現しやすい。
この場合の非熱溶融性のPTFEの含有量は、1~30質量%が好ましく、5~20質量%がより好ましい。Fポリマーの含有量に対する非熱溶融性のPTFEの含有量の比(質量比)は、1.0以下が好ましく、0.1~0.4がより好ましい。
緩衝層は、さらに、多層フィルムの低線膨張性及び電気特性を一層向上させる観点から、さらに無機フィラーを含むのが好ましい。
As the other resin, a fluoropolymer other than F polymer is also preferred, and non-thermofusible PTFE is more preferred, since in this case the physical properties (electrical properties such as low dielectric loss tangent) inherent to PTFE tend to be significantly exhibited in the multilayer film.
In this case, the content of non-thermofusible PTFE is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 5 to 20% by mass. The ratio (mass ratio) of the content of non-thermofusible PTFE to the content of F polymer is preferably 1.0 or less, more preferably 0.1 to 0.4.
The buffer layer preferably further contains an inorganic filler from the viewpoint of further improving the low linear expansion and electrical properties of the multilayer film.
無機フィラーとしては、窒化物フィラー及び無機酸化物フィラーが好ましく、窒化ホウ素フィラー、ベリリアフィラー(ベリリウムの酸化物のフィラー)、ケイ酸塩フィラー(シリカフィラー、ウォラストナイトフィラー、タルクフィラー)、及び金属酸化物(酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン等)フィラーがより好ましく、シリカフィラーがさらに好ましい。
無機フィラーにおける、シリカの含有量は、50質量%以上が好ましく、75質量%以上がより好ましい。シリカの含有量の上限は、100質量%である。
As the inorganic filler, nitride fillers and inorganic oxide fillers are preferred, with boron nitride fillers, beryllia fillers (beryllium oxide fillers), silicate fillers (silica fillers, wollastonite fillers, talc fillers), and metal oxide (cerium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, titanium oxide, etc.) fillers being more preferred, and silica fillers being even more preferred.
The silica content in the inorganic filler is preferably 50% by mass or more, more preferably 75% by mass or more, and the upper limit of the silica content is 100% by mass.
無機フィラーは、その表面の少なくとも一部が、表面処理されているのが好ましい。かかる表面処理に用いられる表面処理剤としては、多価アルコール(トリメチロールエタン、ペンタエリストール、プロピレングリコール等)、飽和脂肪酸(ステアリン酸、ラウリン酸等)、そのエステル、アルカノールアミン、アミン(トリメチルアミン、トリエチルアミン等)、パラフィンワックス、シランカップリング剤、シリコーン、ポリシロキサンが挙げられる。
シランカップリング剤としては、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン及び3-イソシアネートプロピルトリエトキシシランが好ましい。
The inorganic filler is preferably at least partially surface-treated. Examples of surface treatment agents used for such surface treatment include polyhydric alcohols (trimethylolethane, pentaerythritol, propylene glycol, etc.), saturated fatty acids (stearic acid, lauric acid, etc.), esters thereof, alkanolamines, amines (trimethylamine, triethylamine, etc.), paraffin wax, silane coupling agents, silicones, and polysiloxanes.
Preferred silane coupling agents are 3-aminopropyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.
無機フィラーの平均粒子径は、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい。平均粒子径は、0.1μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましい。
無機フィラーの形状は、粒状、針状(繊維状)、板状のいずれであってもよい。無機フィラーの具体的な形状としては、球状、鱗片状、層状、葉片状、杏仁状、柱状、鶏冠状、等軸状、葉状、雲母状、ブロック状、平板状、楔状、ロゼット状、網目状、角柱状が挙げられる。
無機フィラーの具体例としては、シリカフィラー(アドマテックス社製の「アドマファイン」シリーズ等)、ジカプリン酸プロピレングリコール等のエステルで表面処理された酸化亜鉛(堺化学工業株式会社製の「FINEX」シリーズ等)、球状溶融シリカ(デンカ社製の「SFP」シリーズ等)、多価アルコール及び無機物で被覆処理された(石原産業社製の「タイペーク」シリーズ等)、アルキルシランで表面処理されたルチル型酸化チタン(テイカ社製の「JMT」シリーズ等)、中空状シリカフィラー(太平洋セメント社製の「E-SPHERES」シリーズ、日鉄鉱業社製の「シリナックス」シリーズ、エマーソン・アンド・カミング社製「エココスフイヤー」シリーズ等)、タルクフィラー(日本タルク社製の「SG」シリーズ等)、ステアタイトフィラー(日本タルク社製の「BST」シリーズ等)、窒化ホウ素フィラー(昭和電工社製の「UHP」シリーズ、デンカ社製の「デンカボロンナイトライド」シリーズ(「GP」、「HGP」グレード)等)が挙げられる。
The average particle size of the inorganic filler is preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less, and is preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more.
The shape of the inorganic filler may be any of granular, needle-like (fibrous), and plate-like. Specific shapes of the inorganic filler include spherical, scale-like, layer-like, leaf-like, apricot-like, columnar, cockscomb-like, equiaxial, leaf-like, micaceous, block-like, flat, wedge-like, rosette-like, net-like, and prismatic shapes.
Specific examples of inorganic fillers include silica fillers (such as the "Adma Fine" series manufactured by Admatechs Co., Ltd.), zinc oxide surface-treated with esters such as propylene glycol dicaprate (such as the "FINEX" series manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.), spherical fused silica (such as the "SFP" series manufactured by Denka Co., Ltd.), coated with polyhydric alcohol and inorganic substances (such as the "Tipaque" series manufactured by Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd.), rutile-type titanium oxide surface-treated with alkylsilane (such as the "JMT" series manufactured by Teika Co., Ltd.), hollow Examples of suitable fillers include silica fillers (such as the "E-SPHERES" series manufactured by Taiheiyo Cement Corporation, the "SILINAX" series manufactured by Nittetsu Mining Co., Ltd., and the "Ecocospher" series manufactured by Emerson & Cumming Co.), talc fillers (such as the "SG" series manufactured by Nippon Talc Co., Ltd.), steatite fillers (such as the "BST" series manufactured by Nippon Talc Co., Ltd.), and boron nitride fillers (such as the "UHP" series manufactured by Showa Denko KK and the "Denka Boron Nitride" series ("GP" and "HGP" grades) manufactured by Denka Company, Ltd.).
緩衝層における無機フィラーの含有量は、1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましい。無機フィラーの含有量は、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下がより好ましい。
緩衝層におけるFポリマーの含有量に対する無機フィラーの含有量の比(質量比)は、0.01以上が好ましく、0.1以上がより好ましい。上記比は、1以下が好ましく、0.8以下がより好ましい。
緩衝層は、上述した成分以外にも、シランカップリング剤、脱水剤、可塑剤、耐候剤、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、帯電防止剤、増白剤、着色剤、導電剤、離型剤、表面処理剤、難燃剤等の添加剤を含んでいてもよい。
The content of the inorganic filler in the buffer layer is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and is preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less.
The ratio (mass ratio) of the inorganic filler content to the F polymer content in the buffer layer is preferably 0.01 or more, more preferably 0.1 or more, and is preferably 1 or less, more preferably 0.8 or less.
In addition to the components described above, the buffer layer may contain additives such as a silane coupling agent, a dehydrating agent, a plasticizer, a weathering agent, an antioxidant, a heat stabilizer, a lubricant, an antistatic agent, a brightening agent, a colorant, a conductive agent, a release agent, a surface treatment agent, and a flame retardant.
本発明におけるPIのガラス転移点は、288℃未満であり、275℃未満がより好ましく、260℃以下がさらに好ましい。PIのガラス転移点は、200℃以上が好ましい。
PIは、芳香族ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを重合させた、ポリアミック酸から得るのが好ましい。
芳香族ジアミン成分としては、パラフェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2’-ビス(4-アミノフェノキシフェニル)プロパンが挙げられる。芳香族ジアミン成分は、2種以上を用いてもよい。
The glass transition point of the PI in the present invention is preferably lower than 288° C., more preferably lower than 275° C., and even more preferably 260° C. or lower. The glass transition point of the PI is preferably 200° C. or higher.
The PI is preferably obtained from a polyamic acid obtained by polymerizing an aromatic diamine component and a tetracarboxylic acid component.
Examples of the aromatic diamine component include paraphenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene, 4,4'-bis(aminophenoxy)biphenyl, 4,4'-bis(3-aminophenoxy)biphenyl, and 2,2'-bis(4-aminophenoxyphenyl)propane. Two or more types of aromatic diamine components may be used.
テトラカルボン酸成分としては、ピロメリット酸、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、オキシジフタル酸、2,3’,3,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸が挙げられ、好ましくは、ピロメリット酸、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、オキシジフタル酸、これらテトラカルボン酸の二無水物が挙げられる。テトラカルボン酸成分は、2種以上を用いてもよい。
本発明におけるベースフィルム層は、上述した芳香族ジアミンと上述したテトラカルボン酸成分とを重合させて得られたポリアミック酸を含む溶液を、フィルム状にキャストし熱的に脱環化脱溶媒させて得る方法、ポリアミック酸溶液に環化触媒及び脱水剤を混合し化学的に脱環化させてゲルフィルムを作製し、これを加熱脱溶媒する方法が挙げられる。ポリアミック酸を含む溶液は、さらに、環化触媒(イミド化触媒)、脱水剤及びゲル化遅延剤等を含んでもよい。
Examples of the tetracarboxylic acid component include pyromellitic acid, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, oxydiphthalic acid, 2,3',3,4'-biphenyltetracarboxylic acid, and 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, and preferably pyromellitic acid, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, oxydiphthalic acid, and dianhydrides of these tetracarboxylic acids. Two or more types of tetracarboxylic acid components may be used.
The base film layer in the present invention can be obtained by casting a solution containing polyamic acid obtained by polymerizing the above-mentioned aromatic diamine and the above-mentioned tetracarboxylic acid component into a film and thermally decyclizing and desolvating it, or by mixing a polyamic acid solution with a cyclization catalyst and a dehydrating agent, chemically decyclizing it to prepare a gel film, and then heating and desolvating it. The solution containing polyamic acid may further contain a cyclization catalyst (imidization catalyst), a dehydrating agent, a gelation retarder, etc.
ベースフィルム層の具体例としては、「カプトン50EN-S」(東レ・デュポン株式会社製)、「カプトン100EN」(東レ・デュポン株式会社製)、「カプトン100H」(東レ・デュポン株式会社製)、「カプトン100KJ」(デュポン社製)、「カプトン100JP」(米国デュポン社製)、「カプトン100LK」(東レ・デュポン株式会社社製)が挙げられる。
ベースフィルム層は、さらに、可塑剤や他の樹脂、着色剤、各種添加剤等を含んでいてもよい。添加剤としては、帯電防止剤、難燃剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、結晶核剤、強化剤(フィラー)が挙げられる。
Specific examples of the base film layer include "Kapton 50EN-S" (manufactured by DuPont-Toray Co., Ltd.), "Kapton 100EN" (manufactured by DuPont-Toray Co., Ltd.), "Kapton 100H" (manufactured by DuPont-Toray Co., Ltd.), "Kapton 100KJ" (manufactured by DuPont), "Kapton 100JP" (manufactured by DuPont-USA), and "Kapton 100LK" (manufactured by DuPont-Toray Co., Ltd.).
The base film layer may further contain plasticizers, other resins, colorants, various additives, etc. Examples of additives include antistatic agents, flame retardants, heat stabilizers, ultraviolet absorbers, lubricants, release agents, nucleating agents, and reinforcing agents (fillers).
ベースフィルム層の320℃における引張弾性率は、0.2GPa以上が好ましく、0.4GPa以上がより好ましい。その引張弾性率は、10GPa以下が好ましく、5GPa以下がより好ましい。
この場合、多層フィルムを加工する際に加熱及び冷却しても変形し難く、ハンドリング性に優れやすい。つまり、ベースフィルム層の引張弾性率が、上記下限値以上であれば、加工時の加熱及び冷却に際して、緩衝層の変形がベースフィルム層の弾性により効果的に緩和され、多層フィルムにシワが生じにくくなり、得られる加工品の物性(表面平滑性等)が向上しやすい。緩衝層中のFポリマーの含有量や緩衝層の厚さが大きく、緩衝層の変形が起こりやすい場合にも、物性に優れた加工品を得やすい。また、ベースフィルム層の引張弾性率が、上記上限値以下であれば、多層フィルムの柔軟性が一層高まりやすい。
The tensile modulus of the base film layer at 320° C. is preferably 0.2 GPa or more, more preferably 0.4 GPa or more, and is preferably 10 GPa or less, more preferably 5 GPa or less.
In this case, the multilayer film is less likely to deform when heated and cooled during processing, and is therefore easier to handle. In other words, if the tensile modulus of the base film layer is equal to or greater than the above-mentioned lower limit, the deformation of the buffer layer during heating and cooling during processing is effectively alleviated by the elasticity of the base film layer, making the multilayer film less likely to wrinkle, and the physical properties (surface smoothness, etc.) of the resulting processed product are likely to be improved. Even if the content of the F polymer in the buffer layer or the thickness of the buffer layer is high and the buffer layer is prone to deformation, a processed product with excellent physical properties is likely to be obtained. Furthermore, if the tensile modulus of the base film layer is equal to or less than the above-mentioned upper limit, the flexibility of the multilayer film is likely to be further improved.
ベースフィルム層に含まれるPIのイミド基密度は、0.20~0.35が好ましい。イミド基密度が上記上限値以下であれば、ベースフィルム層の吸水率がより低くなり、多層フィルムの誘電特性の変化をより抑制しやすい。イミド基密度が上記下限値以上であれば、イミド基が極性基として機能して、ベースフィルム層と緩衝層との密着力がより向上するだけでなく、吸水率が顕著に低下しやすい。
また、上記イミド基密度がかかる範囲にあれば、多層フィルムの加工においてシワが生じにくくなりやすい。
なお、イミド基密度は、ポリイミド前駆体をイミド化したポリイミドにおいて、イミド基部分の単位当たりの分子量(140.1)をポリイミドの単位当たりの分子量で除した値である。例えば、ピロメリット酸二無水物(分子量:218.1)の1モルと3,4’-オキシジアニリン(分子量:200.2)の1モルとの2成分からなるポリイミド前駆体をイミド化したポリイミド(単位当たりの分子量:382.2)のイミド基密度は、140.1を382.2で除した値である0.37となる。
The imide group density of the PI contained in the base film layer is preferably 0.20 to 0.35. If the imide group density is equal to or less than the upper limit, the water absorption rate of the base film layer is lowered, and changes in the dielectric properties of the multilayer film are more easily suppressed. If the imide group density is equal to or greater than the lower limit, the imide groups function as polar groups, which not only improves the adhesion between the base film layer and the buffer layer but also significantly reduces the water absorption rate.
Furthermore, if the imide group density is within this range, wrinkles tend not to occur during processing of the multilayer film.
The imide group density is a value obtained by dividing the molecular weight per unit of the imide group portion (140.1) in a polyimide obtained by imidizing a polyimide precursor by the molecular weight per unit of the polyimide. For example, the imide group density of a polyimide (molecular weight per unit: 382.2) obtained by imidizing a polyimide precursor consisting of two components, 1 mol of pyromellitic dianhydride (molecular weight: 218.1) and 1 mol of 3,4'-oxydianiline (molecular weight: 200.2), is 0.37, which is the value obtained by dividing 140.1 by 382.2.
本発明の多層フィルムは、ベースフィルム層と、それぞれの緩衝層とが、直接接触しているのが好ましい。この場合、多層フィルムは耐熱性と耐水性とに優れやすい。また、多層フィルムの反りの発生が抑制されやすい。
多層フィルムにおける緩衝層の厚さは、5μm以上がより好ましく、10μm以上がさらに好ましい。緩衝層の厚さは、200μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましい。それぞれの緩衝層の厚さは、同じであるのが好ましい。
多層フィルムにおけるベースフィルム層の厚さは、10μm以上が好ましく、25μm以上がより好ましい。緩衝層の厚さは、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましい。この場合、多層フィルムが耐熱性と低線膨張性とに優れやすい。
In the multilayer film of the present invention, it is preferable that the base film layer and each buffer layer are in direct contact with each other. In this case, the multilayer film tends to have excellent heat resistance and water resistance. Furthermore, the occurrence of warping of the multilayer film is easily suppressed.
The thickness of the buffer layer in the multilayer film is preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more. The thickness of the buffer layer is preferably 200 μm or less, and more preferably 100 μm or less. The thickness of each buffer layer is preferably the same.
The thickness of the base film layer in the multilayer film is preferably 10 μm or more, more preferably 25 μm or more, and the thickness of the buffer layer is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, which tends to result in excellent heat resistance and low linear expansion of the multilayer film.
ベースフィルム層の厚さに対する、緩衝層の厚さの合計の比は、0.8以上が好ましく、1.0以上がより好ましい。厚さの合計の比は、10以下が好ましく、5以下がより好ましい。
ベースフィルム層の厚さが50μm以下である場合、それぞれの緩衝層の厚さは、5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましい。かかる場合、多層フィルムが耐熱性に優れやすい。
多層フィルムの厚さは、50μm以上が好ましく、75μm以上がより好ましい。多層フィルムの厚さは、300μm以下が好ましく、150μm以下がより好ましい。
この場合、多層フィルムが耐熱性と低線膨張性とに優れやすい。
The ratio of the total thickness of the buffer layer to the thickness of the base film layer is preferably 0.8 or more, more preferably 1.0 or more, and is preferably 10 or less, more preferably 5 or less.
When the thickness of the base film layer is 50 μm or less, the thickness of each buffer layer is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, in which case the multilayer film tends to have excellent heat resistance.
The thickness of the multilayer film is preferably 50 μm or more, more preferably 75 μm or more, and is preferably 300 μm or less, more preferably 150 μm or less.
In this case, the multilayer film tends to have excellent heat resistance and low linear expansion.
多層フィルムの熱伸縮率は、-2~+1%が好ましく、-1.5~0%がより好ましい。かかる多層フィルムは、プリント配線基板に加工する際に、シワが生じにくく、高い歩留まりを維持できる。また、かかる多層フィルムは熱衝撃耐性に優れるため、プリント配線基板に加工にする際、スルーホール又はビアを形成する際の熱衝撃耐性が高く、結果として断線が生じにくいプリント配線基板が得られやすい。
なお、熱伸縮率は、下記の方法で求められる。
25℃において、12cm角の多層フィルムに約10cmの長さの直線を1本描き、直線の端点間距離を初期長L0とする。次いで、多層フィルムを150℃で30分間熱処理し、25℃まで冷却した後、多層フィルム上に描かれた直線の端点間の直線距離L1を測定し、下式により熱伸縮率(%)を算出する。
熱伸縮率(%)=(L1/L0-1)×100
The thermal expansion/contraction rate of the multilayer film is preferably −2 to +1%, more preferably −1.5 to 0%. Such a multilayer film is less likely to wrinkle when processed into a printed wiring board, allowing a high yield to be maintained. Furthermore, since such a multilayer film has excellent thermal shock resistance, it is highly resistant to thermal shock when forming through-holes or vias when processed into a printed wiring board, and as a result, a printed wiring board that is less likely to break is easily obtained.
The thermal expansion/contraction rate is determined by the following method.
At 25°C, a straight line approximately 10 cm long is drawn on a 12 cm square multilayer film, and the distance between the endpoints of the line is defined as the initial length L. The multilayer film is then heat-treated at 150°C for 30 minutes and cooled to 25°C. After that, the linear distance L between the endpoints of the line drawn on the multilayer film is measured, and the thermal expansion/contraction rate (%) is calculated using the following formula:
Thermal expansion/contraction rate (%) = (L 1 /L 0 -1) x 100
多層フィルムの表面は、シランカップリング剤等により表面処理されていてもよく、コロナ処理、プラズマ処理等により表面改質されていてもよい。また、多層フィルムの表面は、粗面化処理されていてもよく、アニール処理されていてもよい。
特に、多層フィルムの表面がプラズマ処理されていれば、他の材料と積層しやすい。プラズマ処理としては、大気圧プラズマ処理及び真空プラズマ処理が好ましい。
The surface of the multilayer film may be subjected to a surface treatment with a silane coupling agent or the like, or may be surface-modified by a corona treatment, a plasma treatment, etc. Furthermore, the surface of the multilayer film may be subjected to a roughening treatment or an annealing treatment.
In particular, if the surface of the multilayer film is plasma-treated, it is easy to laminate it with other materials. As the plasma treatment, atmospheric pressure plasma treatment and vacuum plasma treatment are preferred.
本発明の多層フィルムの製造方法としては、それぞれの緩衝層をFポリマーのパウダー(すなわち、Fポリマー含有粒子の集合体)を含む液状組成物から形成する方法(以下、「本法1」とも記す。)、それぞれの緩衝層をFポリマーを含むフィルム(以下、「Fフィルム」とも記す。)から形成する方法(以下、「本法2」とも記す。)が挙げられる。
本法1における、PI、ベースフィルム層、Fポリマー、緩衝層及び多層フィルムの定義及び範囲は、好適な態様も含めて、多層フィルムにおけるPI、ベースフィルム層、Fポリマー、緩衝層及び多層フィルムの定義と同様である。
Methods for producing the multilayer film of the present invention include a method in which each buffer layer is formed from a liquid composition containing an F polymer powder (i.e., an aggregate of F polymer-containing particles) (hereinafter also referred to as "Method 1"), and a method in which each buffer layer is formed from a film containing an F polymer (hereinafter also referred to as "F film") (hereinafter also referred to as "Method 2").
The definitions and scope of the PI, base film layer, F polymer, buffer layer, and multilayer film in Method 1, including preferred embodiments, are the same as the definitions of the PI, base film layer, F polymer, buffer layer, and multilayer film in the multilayer film.
本法1におけるFポリマーのパウダー(以下、「Fパウダー」とも記す。)におけるFポリマーの含有量は、80質量%以上が好ましく、100質量%がより好ましい。
Fパウダーの粒子に含まれ得る他の成分としては、Fポリマー以外の樹脂や無機フィラーが挙げられる。
上記樹脂としては、芳香族ポリエステル、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキシドが挙げられる。
無機フィラーとしては、酸化ケイ素(シリカ)、金属酸化物(酸化ベリリウム、酸化セリウム、アルミナ、ソーダアルミナ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン等)、窒化ホウ素、メタ珪酸マグネシウム(ステアタイト)が挙げられる。無機フィラーは、その表面の少なくとも一部が表面処理されていてもよい。
The content of the F polymer in the powder of the F polymer (hereinafter also referred to as "F powder") in Method 1 is preferably 80% by mass or more, more preferably 100% by mass.
Other components that can be contained in the particles of the F powder include resins other than the F polymer and inorganic fillers.
Examples of the resin include aromatic polyester, polyamideimide, thermoplastic polyimide, polyphenylene ether, and polyphenylene oxide.
Examples of inorganic fillers include silicon oxide (silica), metal oxides (beryllium oxide, cerium oxide, alumina, soda alumina, magnesium oxide, zinc oxide, titanium oxide, etc.), boron nitride, and magnesium metasilicate (steatite). At least a portion of the surface of the inorganic filler may be surface-treated.
Fポリマー以外の樹脂や無機フィラーを含むFパウダーの粒子は、Fポリマーをコアとし、Fポリマー以外の樹脂や無機フィラーをシェルに有するコア-シェル構造を有するか、Fポリマーをシェルとし、Fポリマー以外の樹脂や無機フィラーをコアに有するコア-シェル構造を有していてもよい。かかるFパウダーの粒子は、例えば、Fポリマーの粒子と、Fポリマー以外の樹脂や無機フィラーの粒子とを合着(衝突、凝集等)させて得られる。
FパウダーのD50は0.1~6μmが好ましく、FパウダーのD90は10μm以下が好ましい。
本法1における液状組成物においてFパウダーの含有量は、5~40質量%が好ましい。この場合、緻密に含まれるFパウダーにより、緻密な緩衝層が形成されやすく、緩衝層においてFポリマーの物性が顕著に発現しやすい。
The particles of F powder containing a resin other than the F polymer or an inorganic filler may have a core-shell structure in which the F polymer is the core and the resin other than the F polymer or the inorganic filler is the shell, or may have a core-shell structure in which the F polymer is the shell and the resin other than the F polymer or the inorganic filler is the core. Such F powder particles can be obtained, for example, by coalescence (collision, aggregation, etc.) of particles of the F polymer with particles of the resin other than the F polymer or the inorganic filler.
The D50 of the F powder is preferably 0.1 to 6 μm, and the D90 of the F powder is preferably 10 μm or less.
The content of the F powder in the liquid composition in Method 1 is preferably 5 to 40% by mass. In this case, the densely contained F powder easily forms a dense buffer layer, and the physical properties of the F polymer are easily exhibited in the buffer layer.
本法1における液状組成物は、液状分散媒を含むのが好ましい。液状分散媒は、Fパウダーの分散媒として機能する、25℃で不活性な液体化合物である。
液状分散媒の沸点は、125~250℃が好ましい。
液状分散媒としては、水、アミド、ケトン及びエステルからなる群から選ばれる1種以上の液体化合物が好ましく、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン及びシクロペンタノンがより好ましい。
液状組成物における液状分散媒の含有量は、50~80質量%が好ましい。
液状組成物の粘度は50~1000mPa・s以下が好ましく、液状組成物のチキソ比は、1.0~2.0以下が好ましい。
The liquid composition in Method 1 preferably contains a liquid dispersion medium. The liquid dispersion medium is a liquid compound that is inactive at 25°C and functions as a dispersion medium for the F powder.
The boiling point of the liquid dispersion medium is preferably 125 to 250°C.
The liquid dispersion medium is preferably one or more liquid compounds selected from the group consisting of water, amides, ketones and esters, and more preferably N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), γ-butyrolactone, cyclohexanone and cyclopentanone.
The content of the liquid dispersion medium in the liquid composition is preferably 50 to 80% by mass.
The viscosity of the liquid composition is preferably 50 to 1000 mPa·s, and the thixotropy ratio of the liquid composition is preferably 1.0 to 2.0.
液状組成物は、分散安定性とハンドリング性とを向上させる観点から、アセチレン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等を含んでいてもよい。
液状組成物は、緩衝層の低線膨張性及び電気特性を一層向上させる観点から、さらに無機フィラーを含むのが好ましい。無機フィラーの定義及び範囲は、好適な態様も含めて、多層フィルムにおける無機フィラーの定義及び範囲と同様である。
液状組成物は、さらに他の樹脂(ポリマー)を含んでもよい。他の樹脂の定義及び範囲は、好適な態様も含めて、多層フィルムにおける他の樹脂の定義及び範囲と同様である。
上記界面活性剤や無機フィラー等の添加物の配合は、Fパウダー含有液状組成物に添加してもよく、Fパウダーとあらかじめ混合して混合物とし、その混合物を液状分散媒に分散させてもよい。また、上記界面活性剤や無機フィラー等を予め液状分散媒に分散ないし溶解させ、それをFパウダー含有液状組成物やFパウダーと混合してもよい。
The liquid composition may contain an acetylene-based surfactant, a silicone-based surfactant, a fluorine-based surfactant, or the like, from the viewpoint of improving dispersion stability and handling properties.
From the viewpoint of further improving the low linear expansion and electrical properties of the buffer layer, the liquid composition preferably further contains an inorganic filler. The definition and range of the inorganic filler, including preferred embodiments, are the same as those of the inorganic filler in the multilayer film.
The liquid composition may further contain other resins (polymers). The definitions and ranges of the other resins, including preferred embodiments thereof, are the same as those of the other resins in the multilayer film.
The additives such as the surfactant and inorganic filler may be added to the F powder-containing liquid composition, or may be premixed with the F powder to form a mixture, which is then dispersed in a liquid dispersion medium. Alternatively, the surfactant and inorganic filler may be predispersed or dissolved in a liquid dispersion medium, which is then mixed with the F powder-containing liquid composition or the F powder.
本法1の具体的な態様としては、液状組成物をベースフィルム層の一方の面に付与し、加熱して液状分散媒を除去し、液状組成物をベースフィルム層の他方の面に付与し、加熱して液状分散媒を除去し、さらに加熱してFポリマーを焼成させて、それぞれの緩衝層を形成して、多層フィルムを得る態様が挙げられる。
前者の加熱における温度は、120~200℃が好ましい。後者の加熱における温度はFポリマーの溶融温度以上の温度が好ましく、具体的には280~400℃が好ましく、300~380℃がより好ましい。
後者の加熱時間は、30秒~5分間が好ましく、1~2分間がより好ましい。
A specific embodiment of Method 1 is to apply a liquid composition to one side of a base film layer, heat to remove the liquid dispersion medium, apply a liquid composition to the other side of the base film layer, heat to remove the liquid dispersion medium, and further heat to bake the F polymer, thereby forming each buffer layer and obtaining a multilayer film.
The temperature in the former heating is preferably 120 to 200° C. The temperature in the latter heating is preferably a temperature equal to or higher than the melting temperature of the F polymer, specifically preferably 280 to 400° C., more preferably 300 to 380° C.
The heating time for the latter is preferably 30 seconds to 5 minutes, more preferably 1 to 2 minutes.
それぞれの加熱の方法としては、オーブンを用いる方法、通風乾燥炉を用いる方法、赤外線等の熱線を照射する方法が挙げられる。
加熱における雰囲気は、常圧下、減圧下のいずれの状態であってよい。また、上記雰囲気は、酸化性ガス(酸素ガス等)雰囲気、還元性ガス(水素ガス等)雰囲気、不活性ガス(希ガス、窒素ガス)雰囲気のいずれであってもよい。
ベースフィルム層への液状組成物の付与は、スプレー法、ロールコート法、スピンコート法、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、グラビアオフセット法、ナイフコート法、キスコート法、バーコート法、ダイコート法、ファウンテンメイヤーバー法、スロットダイコート法等の塗布法によって行える。
Examples of the heating method include a method using an oven, a method using a ventilation drying furnace, and a method using heat rays such as infrared rays.
The heating atmosphere may be either normal pressure or reduced pressure, and may be any of an oxidizing gas (oxygen gas, etc.), a reducing gas (hydrogen gas, etc.), and an inert gas (rare gas, nitrogen gas).
The liquid composition can be applied to the base film layer by a coating method such as spraying, roll coating, spin coating, gravure coating, microgravure coating, gravure offset, knife coating, kiss coating, bar coating, die coating, fountain-meyer bar coating, or slot die coating.
本法2における、PI、ベースフィルム層、Fポリマー、緩衝層及び多層フィルムの定義及び範囲は、好適な態様も含めて、多層フィルムにおけるPI、ベースフィルム層、Fポリマー、緩衝層及び多層フィルムの定義及び範囲と同様である。
本法2におけるFフィルムの厚さは、5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましい。Fフィルムの厚さは、200μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましい。
FフィルムにおけるFポリマーの含有量は、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。Fポリマーの含有量の上限は、100質量%である。
Fフィルムは、さらに、他の樹脂(ポリマー)、無機フィラー及び添加剤を含んでもよい。他の樹脂、無機フィラー及び添加剤の定義及び範囲は、好適な態様も含めて、多層フィルムにおける他の樹脂、無機フィラー及び添加剤のそれぞれと同様である。
The definitions and scope of the PI, base film layer, F polymer, buffer layer, and multilayer film in Method 2 are the same as those of the PI, base film layer, F polymer, buffer layer, and multilayer film in the multilayer film, including preferred embodiments.
The thickness of the F film in Method 2 is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and is preferably 200 μm or less, more preferably 100 μm or less.
The content of the F polymer in the F film is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and the upper limit of the content of the F polymer is 100% by mass.
The F film may further contain other resins (polymers), inorganic fillers, and additives. The definitions and ranges of the other resins, inorganic fillers, and additives, including preferred embodiments, are the same as those of the other resins, inorganic fillers, and additives in the multilayer film.
本法2の具体的な態様としては、2つのFフィルムで、ベースフィルム層を挟持した状態とし、これらを熱プレスして貼着して、多層フィルムを得る態様が挙げられる。
熱プレスにおけるプレス温度は、310~400℃が好ましい。
熱プレスは、気泡混入を抑制する観点から、20kPa以下の真空度で行うのが好ましい。
また、熱プレス時には上記真空度に到達した後に昇温することが好ましい。上記真空度に到達する前に昇温すると、緩衝層が軟化した状態、すなわち一定程度の流動性、密着性がある状態にて圧着されてしまい、気泡の原因となる場合がある。
熱プレスにおける圧力は、緩衝層層とベースフィルム層とを強固に密着させる観点から、0.2~10MPaが好ましい。
特に、ベースフィルムの引張弾性率が上述した下限値以上であると、熱プレスにおける加熱冷却によるシワの発生を抑制しやすい。
A specific embodiment of Method 2 is to sandwich a base film layer between two F films, which are then heat-pressed and bonded together to obtain a multilayer film.
The pressing temperature in the heat press is preferably 310 to 400°C.
The heat pressing is preferably carried out at a vacuum of 20 kPa or less in order to prevent the inclusion of air bubbles.
Furthermore, it is preferable to heat the heat press after the above-mentioned degree of vacuum is reached. If the temperature is raised before the above-mentioned degree of vacuum is reached, the buffer layer will be pressed in a softened state, i.e., in a state where it has a certain degree of fluidity and adhesiveness, which may cause bubbles.
The pressure in the heat press is preferably 0.2 to 10 MPa from the viewpoint of firmly adhering the buffer layer and the base film layer.
In particular, when the tensile modulus of the base film is equal to or greater than the above-mentioned lower limit, the occurrence of wrinkles due to heating and cooling in the heat press can be easily suppressed.
本発明の金属張積層体は、PIを含むベースフィルム層と、ベースフィルム層の両面に設けられた、Fポリマーを含む緩衝層と、少なくとも一方の緩衝層の表面(ベースフィルム層と反対側の面)に設けられた金属箔層とを有する。
金属箔層を構成する金属としては、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金(42合金も含む)、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金が挙げられる。
金属箔層を形成するための金属箔としては、銅箔が好ましく、表裏の区別のない圧延銅箔及び表裏の区別のある電解銅箔がより好ましく、圧延銅箔がさらに好ましい。圧延銅箔は、表面粗さが小さいため、金属張積層体をプリント配線基板に加工した場合でも、伝送損失を低減できる。また、圧延銅箔は、炭化水素系有機溶剤に浸漬し圧延油を除去してから使用するのが好ましい。
The metal clad laminate of the present invention has a base film layer containing PI, buffer layers containing an F polymer provided on both sides of the base film layer, and a metal foil layer provided on the surface of at least one of the buffer layers (the side opposite to the base film layer).
Examples of metals that can be used to form the metal foil layer include copper, copper alloys, stainless steel, nickel, nickel alloys (including alloy 42), aluminum, aluminum alloys, titanium, and titanium alloys.
As the metal foil for forming the metal foil layer, copper foil is preferred, with rolled copper foil with no front and back distinction and electrolytic copper foil with front and back distinction being more preferred, and rolled copper foil being even more preferred. Rolled copper foil has a small surface roughness, so that transmission loss can be reduced even when the metal clad laminate is processed into a printed wiring board. Furthermore, it is preferable to use rolled copper foil after immersing it in a hydrocarbon organic solvent to remove rolling oil.
金属箔層の表面の十点平均粗さは、0.01~4μmが好ましい。この場合、緩衝層との接着性が良好となり、伝送特性に優れたプリント配線基板が得られやすい。
金属箔層の表面は、粗化処理されていてもよい。粗化処理の方法としては、粗化処理層を形成する方法、ドライエッチング法、ウェットエッチング法が挙げられる。
金属箔層の厚さは、20μm未満が好ましく、2~15μmがより好ましい。
また、金属箔層の表面は、その一部又は全部がシランカップリング剤により処理されていてもよい。
金属張積層体の製造方法としては、多層フィルムと金属箔とを、多層フィルムの緩衝層と金属箔が接するように重ね、これらを熱プレスして貼合させる方法が挙げられる。多層フィルムは高温耐熱性に優れるため、金属箔と貼り合せる際に反り及びシワが生じにくい。
この際、金属張積層体の低線膨張性と剥離強度とを向上する観点から、Fフィルムの表面を表面処理してもよい。
The ten-point average roughness of the surface of the metal foil layer is preferably 0.01 to 4 μm, in which case the adhesion to the buffer layer is good and a printed wiring board with excellent transmission characteristics is easily obtained.
The surface of the metal foil layer may be roughened by a method such as forming a roughened layer, dry etching, or wet etching.
The thickness of the metal foil layer is preferably less than 20 μm, more preferably 2 to 15 μm.
The surface of the metal foil layer may be partially or entirely treated with a silane coupling agent.
A method for producing a metal clad laminate includes stacking a multilayer film and a metal foil so that the buffer layer of the multilayer film contacts the metal foil, and then hot pressing them together. The multilayer film has excellent high-temperature resistance, so warping and wrinkling are unlikely to occur when the multilayer film is laminated to the metal foil.
In this case, the surface of the F film may be subjected to a surface treatment from the viewpoint of improving the low linear expansion property and peel strength of the metal clad laminate.
本発明の金属張積層体は、電気特性、はんだリフロー耐性等の耐熱性、穴あけ加工性、耐薬品性、表面平滑性等の諸物性に優れている。このため、本発明の金属張積層体は、プリント配線基板材料として好適であり、フレキシブルプリント配線基板やリジッドプリント配線基板に容易に効率よく加工できる。
本発明の金属張積層体の金属箔層をエッチングにより加工して伝送回路を形成すれば、プリント配線基板が得られる。すなわち、本発明のプリント配線基板の製造方法は、金属張積層体の金属箔を、エッチングにより加工し伝送回路を形成して、プリント配線基板を得る方法である。なお、エッチングには、ウェットエッチング法及びドライエッチング法のいずれも使用可能である。
本発明の金属張積層体は、本発明の多層フィルムを備えており、エッチングに際しても変形しにくく、反りも生じにくい。
プリント配線基板の製造においては、伝送回路を形成した後に、伝送回路上に層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜上にさらに導体回路を形成してもよい。層間絶縁膜は、上述した液状組成物から形成してもよい。
The metal clad laminate of the present invention is excellent in various physical properties such as electrical properties, heat resistance such as solder reflow resistance, drilling workability, chemical resistance, surface smoothness, etc. Therefore, the metal clad laminate of the present invention is suitable as a printed wiring board material, and can be easily and efficiently processed into flexible printed wiring boards and rigid printed wiring boards.
A printed wiring board can be obtained by etching the metal foil layer of the metal clad laminate of the present invention to form a transmission circuit. That is, the method for producing a printed wiring board of the present invention is a method for obtaining a printed wiring board by etching the metal foil of the metal clad laminate to form a transmission circuit. Note that either wet etching or dry etching can be used for etching.
The metal clad laminate of the present invention includes the multilayer film of the present invention, and is resistant to deformation and warping even during etching.
In the manufacture of a printed wiring board, after forming a transmission circuit, an interlayer insulating film may be formed on the transmission circuit, and a conductor circuit may be further formed on the interlayer insulating film. The interlayer insulating film may be formed from the liquid composition described above.
本発明の金属張積層体のはんだ耐熱温度は、288℃以上が好ましく、300℃以上がより好ましく、320℃以上がさらに好ましい。はんだ耐熱温度は、380℃以下が好ましい。本発明の金属張積層体は、本発明の多層フィルムを備えており、上述した作用機構から高温耐熱性に優れるため、かかる範囲のはんだ耐熱温度を発現しやすい。
本発明の金属張積層体を使用すれば、プリント配線基板製造の実装工程における高温プロセスである、はんだリフロー工程(プリント配線基板材料にはんだペーストを載せて加熱する工程)における、電気絶縁層である多層フィルムの膨れ、反り及び剥がれの発生を抑制し、生産効率よくプリント配線基板を製造できる。
The solder heat resistance temperature of the metal clad laminate of the present invention is preferably 288° C. or higher, more preferably 300° C. or higher, and even more preferably 320° C. or higher. The solder heat resistance temperature is preferably 380° C. or lower. The metal clad laminate of the present invention includes the multilayer film of the present invention and has excellent high-temperature resistance due to the above-mentioned mechanism of action, so that it is likely to exhibit a solder heat resistance temperature in this range.
By using the metal clad laminate of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of swelling, warping, and peeling of the multilayer film, which is an electrical insulating layer, during the solder reflow process (a process in which solder paste is placed on a printed wiring board material and heated), which is a high-temperature process in the mounting process of printed wiring board manufacturing, and to manufacture printed wiring boards with high production efficiency.
なお、はんだ耐熱温度は、以下の方法で測定される。
4cm角の金属張積層体の金属箔層を、2.5cm角の正方形にパターニングし、初期温度250℃のはんだ槽に浮遊させて外観上の異常(膨張、気泡、層分離等の外観上の不良)の有無を観察する。
外観に異常がない場合、はんだ槽の温度を上昇させ、同様にして外観上の異常の有無を観察する。はんだ層の温度の上昇と観察を繰り返し、異常が発生しない最高温度を、はんだ耐熱温度とする。
本発明におけるプリント配線基板は、プリント配線基板製造の実装工程における高温プロセスである、はんだリフロー工程(プリント配線基板材料にはんだペーストを載せて加熱する工程)に供しても、ベースフィルム層と緩衝層との界面に膨れや、プリント配線基板の反りが発生しにくい。
The solder heat resistance temperature is measured by the following method.
The metal foil layer of a 4 cm square metal clad laminate is patterned into a 2.5 cm square, and the pattern is suspended in a solder bath with an initial temperature of 250°C to observe the presence or absence of external abnormalities (external defects such as expansion, bubbles, layer separation, etc.).
If no abnormalities are found in the appearance, the temperature of the solder bath is increased and the appearance is inspected in the same manner. The temperature of the solder layer is repeatedly increased and inspected, and the highest temperature at which no abnormalities occur is taken as the solder heat resistance temperature.
The printed wiring board of the present invention is less likely to develop bulging at the interface between the base film layer and the buffer layer or warpage of the printed wiring board, even when subjected to a solder reflow process (a process in which solder paste is placed on a printed wiring board material and heated), which is a high-temperature process in the mounting process of printed wiring board manufacturing.
1.各成分及び各部材の準備
[Fポリマー]
Fポリマー1:TFE単位、NAH単位及びPPVE単位を、この順に98.0モル%、0.1モル%、1.9モル%含むPFA系ポリマー(溶融温度:300℃)
Fポリマー2:TFE単位及びPPVE単位を、この順に97.5モル%、2.5モル%含むPFA系ポリマー(溶融温度:305℃)
非Fポリマー1:TFE単位、エチレン単位、ヘキサフルオロプロペン単位及び、パーフルオロ(1,1,5-トリハイドロ-1-ペンテン)単位を、この順に、40.8モル%、44.8モル%、13.9モル%、0.5モル%含むFEP系ポリマー(溶融温度:162℃)
なお、Fポリマー1は、カルボニル基含有基を、主鎖炭素数1×106個あたり、1000個有し、Fポリマー2は、40個有する。
1. Preparation of each component and part [F Polymer]
F Polymer 1: PFA-based polymer containing 98.0 mol%, 0.1 mol%, and 1.9 mol% of TFE units, NAH units, and PPVE units, in that order (melting temperature: 300°C)
F Polymer 2: PFA-based polymer containing 97.5 mol% TFE units and 2.5 mol% PPVE units, in that order (melting temperature: 305°C)
Non-F polymer 1: FEP-based polymer containing 40.8 mol%, 44.8 mol%, 13.9 mol%, and 0.5 mol% of TFE units, ethylene units, hexafluoropropene units, and perfluoro(1,1,5-trihydro-1-pentene) units, in this order (melting temperature: 162°C).
F Polymer 1 has 1000 carbonyl-containing groups per 1×10 6 carbon atoms in the main chain, and F Polymer 2 has 40 carbonyl-containing groups.
[パウダー]
パウダー1:Fポリマー1からなる、D50が2.1μmのパウダー
パウダー2:Fポリマー2からなる、D50が1.8μmのパウダー
パウダー3:非Fポリマー1からなる、D50が2.2μmのパウダー
[界面活性剤]
界面活性剤1:CH2=C(CH3)C(O)OCH2CH2(CF2)6FとCH2=C(CH3)C(O)(OCH2CH2)23OHとのコポリマーであり、フッ素含有量が、35質量%であるノニオン性ポリマー
[無機フィラー]
フィラー1:D50が0.4μmのシリカフィラー
[powder]
Powder 1: Powder made of F polymer 1, D50 of 2.1 μm Powder 2: Powder made of F polymer 2, D50 of 1.8 μm Powder 3: Powder made of non-F polymer 1, D50 of 2.2 μm [Surfactant]
Surfactant 1: A nonionic polymer which is a copolymer of CH2 =C( CH3 )C(O) OCH2CH2 ( CF2 ) 6F and CH2 =C( CH3 ) C (O)( OCH2CH2 ) 23OH and has a fluorine content of 35% by mass [inorganic filler]
Filler 1: Silica filler with D50 of 0.4 μm
[ワニス]
ワニス1:熱可塑性の芳香族ポリイミド(PI1)がNMPに溶解したワニス(固形分濃度:18質量%)
[液状分散媒]
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
[ベースフィルム]
ポリイミドフィルム1:厚さが50μm、ガラス転移点が245℃、320℃における引張弾性率が0.3GPaの芳香族性ポリイミドフィルム
ポリイミドフィルム2:厚さが50μm、ガラス転移点が330℃、320℃における引張弾性率が0.2GPaの芳香族性ポリイミドフィルム
[銅箔]
銅箔1:厚さが18μmの電解銅箔
[varnish]
Varnish 1: Varnish in which thermoplastic aromatic polyimide (PI1) was dissolved in NMP (solid content: 18% by mass)
[Liquid dispersion medium]
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone [base film]
Polyimide film 1: Aromatic polyimide film having a thickness of 50 μm, a glass transition point of 245° C., and a tensile modulus of elasticity of 0.3 GPa at 320° C. Polyimide film 2: Aromatic polyimide film having a thickness of 50 μm, a glass transition point of 330° C., and a tensile modulus of elasticity of 0.2 GPa at 320° C. [Copper foil]
Copper foil 1: 18 μm thick electrolytic copper foil
2.分散液(液状組成物)の製造例
まず、ポットに、パウダー1とワニス1と界面活性剤1とNMPとを投入し、ジルコニアボールを投入した。その後、150rpmにて1時間、ポットを転がし、組成物を調製した。
別のポットに、フィラー1と界面活性剤1と水とを投入し、ジルコニアボールを投入した。その後、150rpmにて1時間、ポットを転がし、組成物を調製した。
さらに別のポットに、両者の組成物を投入し、ジルコニアボールを投入した。その後、150rpmにて1時間、ポットを転がし、パウダー1(14質量部)、フィラー1(7質量部)、PI1(1質量部)、界面活性剤1(3質量部)及びNMP(75質量部)を含む分散液1(粘度:400mPa・s)を得た。
2. Example of Preparation of Dispersion (Liquid Composition) First, Powder 1, Varnish 1, Surfactant 1, and NMP were placed in a pot, and zirconia balls were then placed in. The pot was then rolled at 150 rpm for 1 hour to prepare a composition.
Filler 1, surfactant 1, and water were placed in a separate pot, and zirconia balls were then placed in. The pot was then rolled at 150 rpm for 1 hour to prepare a composition.
Furthermore, both compositions were placed in another pot, and zirconia balls were placed in. The pot was then rolled at 150 rpm for 1 hour to obtain Dispersion Liquid 1 (viscosity: 400 mPa s) containing Powder 1 (14 parts by mass), Filler 1 (7 parts by mass), PI 1 (1 part by mass), Surfactant 1 (3 parts by mass), and NMP (75 parts by mass).
パウダー、無機フィラー及び芳香族ポリイミド(PI1)の種類と量とを、下表1に示す通り変更した以外は、分散液1と同様にして、分散液2~5を得た。
3.多層フィルムの製造例
ポリイミドフィルム1の一方の面に、分散液1を小径グラビアリバース法で塗布し、通風乾燥炉(炉温150℃)に3分間で通過させて、NMPを除去して乾燥被膜を形成した。また、ポリイミドフィルム1の他方の面にも、同様に、分散液1を塗布、乾燥し、乾燥被膜を形成した。
次いで、両面に乾燥被膜が形成されたポリイミドフィルム1を、遠赤外線炉(炉内入口、出口付近の炉温度300℃、中心付近の炉温度340℃)に20分間で通過させて、パウダー1を溶融焼成させた。
これにより、ポリイミドフィルム1の両面にFポリマー1を含む緩衝層(厚さ:25μm)を形成し、緩衝層、ポリイミドフィルム層及び緩衝層がこの順に直接形成されたフィルム(多層フィルム1)を得た。
分散液1を、分散液2~5にそれぞれ変更した以外は、多層フィルム1と同様にして、多層フィルム2~5を得た。
緩衝層の厚さを、12μmに変更した以外は、多層フィルム1と同様にして、多層フィルム6を得た。
また、分散液1を、分散液2に変更し、ポリイミドフィルム1を、ポリイミドフィルム2に変更した以外は、多層フィルム1と同様にして、多層フィルム7を得た。
3. Example of manufacturing a multilayer film Dispersion 1 was applied to one side of polyimide film 1 by a small-diameter gravure reverse method, and the film was passed through a ventilation drying oven (oven temperature 150°C) for 3 minutes to remove NMP and form a dry film. Dispersion 1 was also similarly applied to the other side of polyimide film 1 and dried to form a dry film.
Next, the polyimide film 1 with the dry coating formed on both sides was passed through a far-infrared furnace (furnace temperature near the furnace entrance and exit: 300°C, furnace temperature near the center: 340°C) for 20 minutes to melt and bake the powder 1.
This resulted in the formation of buffer layers (thickness: 25 μm) containing F polymer 1 on both sides of polyimide film 1, and a film (multilayer film 1) in which the buffer layer, polyimide film layer, and buffer layer were directly formed in this order was obtained.
Multilayer films 2 to 5 were obtained in the same manner as multilayer film 1, except that dispersion 1 was changed to dispersions 2 to 5, respectively.
Multilayer film 6 was obtained in the same manner as multilayer film 1, except that the thickness of the buffer layer was changed to 12 μm.
Further, multilayer film 7 was obtained in the same manner as multilayer film 1, except that dispersion liquid 1 was changed to dispersion liquid 2 and polyimide film 1 was changed to polyimide film 2.
4.銅張積層体の製造例
多層フィルム1の両面のそれぞれに銅箔1を緩衝層に接触するように配置し、真空熱プレス(プレス温度:320℃、プレス圧力:2MPa、プレス時間:2分間)して、銅張積層体1を得た。
銅張積層体1は、電解銅箔層、緩衝層、ベースフィルム層、緩衝層、電解銅箔層がこの順に積層された積層体である。
なお、真空熱プレス前に、多層フィルム1の緩衝層の表面は、40kHzの高周波電圧(放電電力密度:300W・分/m2)の条件下、アルゴン95体積%、水素5体積%の混合ガス(流量:2000sccm)を使用する、真空プラズマ処理(真空度:20Pa)によって表面処理した。
多層フィルム1を、多層フィルム2~7に変更した以外は、銅張積層体1と同様にして、銅張積層体2~7を得た。
4. Example of Manufacturing a Copper-Clad Laminate Copper foil 1 was placed on each side of multilayer film 1 so as to be in contact with the buffer layer, and the multilayer film was vacuum hot-pressed (pressing temperature: 320°C, pressing pressure: 2 MPa, pressing time: 2 minutes) to obtain copper-clad laminate 1.
The copper clad laminate 1 is a laminate in which an electrolytic copper foil layer, a buffer layer, a base film layer, a buffer layer, and an electrolytic copper foil layer are laminated in this order.
Before vacuum hot pressing, the surface of the buffer layer of multilayer film 1 was treated by vacuum plasma treatment (vacuum degree: 20 Pa) using a mixed gas of 95% by volume of argon and 5% by volume of hydrogen (flow rate: 2000 sccm) under a high-frequency voltage of 40 kHz (discharge power density: 300 W·min/m 2 ).
Copper clad laminates 2 to 7 were obtained in the same manner as copper clad laminate 1, except that multilayer film 1 was changed to multilayer films 2 to 7.
5.プリント配線基板の製造例
銅張積層体1の電解銅箔層をエッチングによって加工し、伝送回路を形成して、プリント配線基板1を得た。なお、プリント配線基板1における伝送回路は、幅100μm、長さ100mmのパターンが、200本形成されるようにした。
銅張積層体1を、銅張積層体2~7に変更した以外は、プリント配線基板1と同様にして、プリント配線基板2~7を得た。
5. Example of Manufacturing a Printed Wiring Board The electrolytic copper foil layer of the copper clad laminate 1 was processed by etching to form a transmission circuit, thereby obtaining a printed wiring board 1. The transmission circuit in the printed wiring board 1 was formed so that 200 patterns each having a width of 100 μm and a length of 100 mm were formed.
Printed wiring boards 2 to 7 were obtained in the same manner as printed wiring board 1, except that copper clad laminate 1 was changed to copper clad laminates 2 to 7.
6.多層フィルムの評価
6-1.密着性の評価
得られた多層フィルムから、長さ100mm、幅10mmの矩形状の試験片を切り出した。その後、試験片の長さ方向の一端から50mmの位置まで、ベースフィルム層と緩衝層とを剥離した。次いで、試験片の長さ方向の一端から50mmの位置を中央にして、引張り試験機(オリエンテック社製)を用いて、引張り速度50mm/分で90度剥離させた際の、最大荷重を剥離強度(N/cm)とし、以下の基準に従って評価した。
〇:剥離強度≧10N/cm
×:剥離強度<10N/cm
6. Evaluation of Multilayer Film 6-1. Evaluation of Adhesion A rectangular test piece measuring 100 mm in length and 10 mm in width was cut out from the resulting multilayer film. The base film layer and the buffer layer were then peeled from one end of the test piece in the longitudinal direction to a position 50 mm from one end. Next, the test piece was peeled at a 90-degree angle at a tensile speed of 50 mm/min using a tensile tester (manufactured by Orientec Co., Ltd.), with the position 50 mm from one end in the longitudinal direction as the center. The maximum load when peeled was taken as the peel strength (N/cm) and evaluated according to the following criteria.
○: Peel strength ≧10 N/cm
×: Peel strength < 10 N/cm
6-2.高温高湿処理後の密着性の評価
得られた多層フィルムから、長さ100mm、幅10mmの矩形状の試験片を切り出し、85℃かつ相対湿度85%の雰囲気下にて72時間保持した後、6-1と同様にして剥離強度を測定し、以下の基準に従って評価した。
〇:剥離強度≧5N/cm
△:3N/cm<剥離強度<5N/cm
×:剥離強度≦3N/cm
6-2. Evaluation of Adhesion After High-Temperature, High-Humidity Treatment A rectangular test piece 100 mm long and 10 mm wide was cut out from the obtained multilayer film and held in an atmosphere of 85°C and 85% relative humidity for 72 hours. After that, the peel strength was measured in the same manner as in 6-1 and evaluated according to the following criteria.
○: Peel strength ≧5 N/cm
△: 3N/cm<peel strength<5N/cm
×: Peel strength ≦ 3 N/cm
6-3.熱伸縮性の評価
得られた多層フィルムから、12cm角に裁断した試料を調製して、下記の方法で熱伸縮率を求めた。
25℃において、試料に約10cmの長さの直線を1本描き、直線の端点間距離を初期長L0とする。次いで、試料を150℃で30分間熱処理し、25℃まで冷却した後、試料上に描かれた直線の端点間の直線距離L1を測定し、下式により熱伸縮率(%)とした。
熱伸縮率(%)=(L1/L0-1)×100
そして、多層フィルムの熱伸縮性を、以下の基準に従って評価した。
〇:熱伸縮率が-1.5%以上0%以下である。
△:熱伸縮率が-2%以上-1.5%未満であるか、0%超1%以下である。
×:熱伸縮率が-2%未満であるか、1%超である。
6-3. Evaluation of Thermal Expansion Properties The resulting multilayer film was cut into a 12 cm square sample, and the thermal expansion rate was determined by the following method.
At 25°C, a straight line approximately 10 cm long was drawn on the sample, and the distance between the endpoints of the line was taken as the initial length L0 . The sample was then heat-treated at 150°C for 30 minutes and cooled to 25°C. The linear distance L1 between the endpoints of the line drawn on the sample was then measured, and the thermal expansion/contraction rate (%) was calculated using the following formula:
Thermal expansion/contraction rate (%) = (L 1 /L 0 -1) x 100
The heat stretchability of the multilayer film was evaluated according to the following criteria.
◯: The thermal expansion/contraction rate is −1.5% or more and 0% or less.
△: The thermal expansion/contraction rate is −2% or more and less than −1.5%, or more than 0% and 1% or less.
×: The thermal expansion/contraction rate is less than −2% or more than 1%.
6-4.電気特性の評価
得られた多層フィルムから、長さ10cm、幅5cmの資料を切り出し、SPDR(スプリットポスト誘電体共振)法にて、多層フィルムの誘電正接(測定周波数:10GHz)を測定し、以下の基準に従って評価した。
〇:その誘電正接が0.0010未満である。
△:その誘電正接が0.0010以上0.0025以下である。
×:その誘電正接が0.0025超である。
6-4. Evaluation of Electrical Properties A specimen measuring 10 cm in length and 5 cm in width was cut out from the obtained multilayer film, and the dielectric loss tangent (measurement frequency: 10 GHz) of the multilayer film was measured by the SPDR (split post dielectric resonance) method and evaluated according to the following criteria.
Good: The dielectric loss tangent is less than 0.0010.
Δ: The dielectric loss tangent is 0.0010 or more and 0.0025 or less.
×: The dielectric loss tangent is more than 0.0025.
7.銅張積層体の評価
7-1.はんだフロート耐性の評価
得られた銅張積層体を5cm角に切断し、288℃のはんだ槽に5秒間、5回浮かべた後の銅張積層体の外観を、以下の基準に従って評価した。
○:膨れ及び剥がれの発生が見られない。
△:膨れの発生は見られないが、一部に剥がれの発生が見られた。
×:膨れ及び剥がれの発生が見られた。
7. Evaluation of Copper Clad Laminate 7-1. Evaluation of Solder Float Resistance The obtained copper clad laminate was cut into 5 cm squares and floated in a solder bath at 288°C for 5 seconds 5 times, and the appearance of the copper clad laminate was then evaluated according to the following criteria.
○: No swelling or peeling was observed.
Δ: No blistering was observed, but some peeling was observed.
×: Blisters and peeling were observed.
7-2.加工性の評価
得られた銅張積層体に対して、レーザー加工機を使用して、直径100μmの円周上を周回するように、波長355nmのUV-YAGレーザーを照射した。これにより、銅張積層体に円形の貫通孔を形成した。
なお、レーザー出力を1.2W、レーザー焦点径を25μm、円周上の周回回数を20回、発振周波数を40kHzとした。
その後、貫通孔を含む銅張積層体の断片を切り出し、熱硬化性エポキシ樹脂で固めた。次いで、貫通孔の断面が露出するまで研磨し、貫通孔が形成された部分の断面を顕微鏡で観察して、貫通孔の周辺を目視で確認し、以下の基準に従って評価した。
〇:貫通孔内部の層界面に、削れ及び剥がれの発生が確認されない。
△:貫通孔内部の層界面に、削れの発生が確認されるが、剥がれの発生は確認されない。
×:貫通孔内部の層界面に、削れ及び剥がれの発生が確認される。
7-2. Evaluation of processability The copper clad laminate was irradiated with a UV-YAG laser having a wavelength of 355 nm in a circular pattern having a diameter of 100 μm using a laser processing machine, thereby forming circular through-holes in the copper clad laminate.
The laser output was 1.2 W, the laser focal diameter was 25 μm, the number of revolutions on the circumference was 20, and the oscillation frequency was 40 kHz.
Thereafter, a piece of the copper clad laminate containing the through-hole was cut out and hardened with a thermosetting epoxy resin, and then polished until the cross section of the through-hole was exposed. The cross section of the part where the through-hole was formed was observed under a microscope, and the periphery of the through-hole was visually inspected and evaluated according to the following criteria.
Good: No scraping or peeling was observed at the layer interface inside the through hole.
Δ: Scraping was observed at the layer interface inside the through-hole, but no peeling was observed.
×: Scraping and peeling were observed at the layer interface inside the through-hole.
8.プリント配線基板の評価
8-1.伝送回路のパターンの断線率の評価
得られたプリント配線基板の伝送回路の各パターンの両端の抵抗値を、それぞれ測定し、以下の基準に従って評価した。
〇:全てのパターンが、抵抗値が10Ω以下である(断線率:0%)。
△:10Ω超の抵抗値を示すパターンが1本ある(断線率:0.5%)。
×:10Ω超の抵抗値を示すパターンが2本以上ある(断線率:1%以上)。
8. Evaluation of Printed Wiring Boards 8-1. Evaluation of Disconnection Rate of Transmission Circuit Patterns The resistance values at both ends of each transmission circuit pattern of the obtained printed wiring board were measured and evaluated according to the following criteria.
Good: All patterns have a resistance value of 10 Ω or less (break rate: 0%).
Δ: There is one pattern showing a resistance value of more than 10 Ω (break rate: 0.5%).
×: There are two or more patterns showing a resistance value of more than 10Ω (break rate: 1% or more).
それぞれの結果を、まとめて表2に示す。
本発明によれば、ポリイミドを含むベースフィルム層と、ベースフィルム層の両面に設けられた、テトラフルオロエチレン系ポリマーを含む緩衝層とを有する多層フィルム、金属張積層体及びプリント配線基板を得られる。
これらは、いずれも高周波信号の伝送に用いられるプリント配線基板として有用であり、アンテナ部品、パワー半導体の絶縁層、航空機用部品、自動車用部品等に加工しても使用できる。
なお、2020年03月31日に出願された日本特許出願2020-062112号の明細書、特許請求の範囲および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
According to the present invention, a multilayer film, a metal clad laminate and a printed wiring board can be obtained which have a base film layer containing a polyimide and buffer layers containing a tetrafluoroethylene-based polymer provided on both sides of the base film layer.
All of these are useful as printed wiring boards used for transmitting high frequency signals, and can also be processed into antenna parts, insulating layers for power semiconductors, aircraft parts, automobile parts, and the like.
The entire contents of the specification, claims and abstract of Japanese Patent Application No. 2020-062112, filed on March 31, 2020, are hereby incorporated by reference as the disclosure of the specification of the present invention.
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