JP7478679B2 - Low dielectric constant metal-clad fluororesin substrate and its manufacturing method - Google Patents
Low dielectric constant metal-clad fluororesin substrate and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7478679B2 JP7478679B2 JP2021010623A JP2021010623A JP7478679B2 JP 7478679 B2 JP7478679 B2 JP 7478679B2 JP 2021010623 A JP2021010623 A JP 2021010623A JP 2021010623 A JP2021010623 A JP 2021010623A JP 7478679 B2 JP7478679 B2 JP 7478679B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluororesin substrate
- fluororesin
- clad
- quartz glass
- low dielectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Description
本発明は、ミリ波やマイクロ波といった高周波を使用する高速通信用のプリント配線基板に用いられる低誘電金属張フッ素樹脂基板に関する。 The present invention relates to a low-dielectric metal-clad fluororesin substrate used in printed wiring boards for high-speed communications using high frequencies such as millimeter waves and microwaves.
現在、5Gなどの高速通信化に伴い、ミリ波などの高周波を使用しても伝送損失の少ない高速通信基板やアンテナ基板が強く望まれている。またスマートフォン等の情報端末においては配線基板の高密度実装化や極薄化が著しく進行している。 Currently, with the advent of high-speed communications such as 5G, there is a strong demand for high-speed communication boards and antenna boards that have low transmission loss even when using high frequencies such as millimeter waves. In addition, there has been a remarkable trend toward high-density mounting and extremely thin wiring boards in information terminals such as smartphones.
5Gなどの高速通信向けにはDガラス、NEガラス、Lガラスなどの低誘電ガラスクロスに、フッ素樹脂やポリフェニレンエーテルなどの熱可塑性樹脂、更には低誘電エポキシ樹脂や低誘電マレイミド樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させて得られるプリプレグを積層して加熱加圧硬化させたプリント基板が広く使用されている。しかし、いずれの基板も誘電正接はいずれのガラスにおいても10G以上の高周波領域において0.002~0.005程度と大きく、通信にミリ波などの高周波を使用した場合、伝送損失が大きく正確な情報を送れなくなる。 For high-speed communications such as 5G, printed circuit boards are widely used, which are made by laminating prepregs obtained by impregnating low-dielectric glass cloth such as D glass, NE glass, or L glass with thermoplastic resins such as fluororesin or polyphenylene ether, or even thermosetting resins such as low-dielectric epoxy resin or low-dielectric maleimide resin, and then curing them under heat and pressure. However, the dielectric tangent of each board is large, about 0.002 to 0.005 in the high-frequency range of 10G or more for each type of glass, and when high frequencies such as millimeter waves are used for communication, the transmission loss is large and accurate information cannot be sent.
なお、信号の伝送損失はEdward A. Wolff式:伝送損失∝√ε×tanδ、が示すように、誘電率(ε)及び誘電正接(tanδ)が小さい材料ほど改善されることが知られている。 It is known that signal transmission loss is improved as the dielectric constant (ε) and dielectric tangent (tan δ) of the material decrease, as shown by the Edward A. Wolff formula: transmission loss ∝√ε × tan δ.
一般に、ミリ波帯にまでなると、誘電正接が低く伝送損失の小さいポリテトラフロオロエチレン(PTFE)といったフッ素樹脂基板が用いられる。 Generally, when it comes to the millimeter wave band, fluororesin substrates such as polytetrafluoroethylene (PTFE), which has a low dielectric tangent and small transmission loss, are used.
ここで、プリント基板に用いる銅張積層基板への銅箔の形成は、銅箔、ガラスクロス入りのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)基板、銅箔を順に積層し、熱圧着することによって行われる(特許文献1)。しかし、特許文献1では誘電正接が0.001以上であり、ガラスクロスに石英ガラスクロスを使用していない。 Here, the formation of copper foil on a copper-clad laminate used in a printed circuit board is carried out by laminating copper foil, a polytetrafluoroethylene (PTFE) substrate containing glass cloth, and copper foil in that order, and then thermocompression bonding (Patent Document 1). However, in Patent Document 1, the dielectric tangent is 0.001 or more, and quartz glass cloth is not used for the glass cloth.
石英ガラスクロスと熱硬化性樹脂からなる低誘電樹脂基板(特許文献2)が開発されているが、PTFEなどの熱可塑性フッ素樹脂は使用しておらず、10GHzで測定した誘電正接は0.0009が限界であり、更に誘電正接が低い樹脂基板が求められている。 A low-dielectric resin substrate made of quartz glass cloth and thermosetting resin (Patent Document 2) has been developed, but it does not use thermoplastic fluororesins such as PTFE, and the dielectric tangent measured at 10 GHz is limited to 0.0009, so a resin substrate with an even lower dielectric tangent is required.
今後高速通信において使用する波長が70~100GHz帯になってくると樹脂表面と銅配線の界面が平たんである必要がある。 As the wavelengths used in future high-speed communications move into the 70 to 100 GHz range, the interface between the resin surface and the copper wiring will need to be flat.
しかし、一般に、フッ素樹脂は撥水性があり、銅箔の密着強度が確保できないため、従来、PTFE表面を物理的または化学的に改質して、薄膜の密着性を上げる方法が提案されている(特許文献3~5)。例えば、フッ素樹脂フィルムを水存在雰囲気下でエキシマレーザーを照射して親水化する方法(特許文献3)や、水の代わりに希アンモニア水溶液を用いてエキシマレーザーを照射して親水化する方法(非特許文献1)が報告されているが金属張樹脂基板としての評価はない。また、アミノ基含有ガス雰囲気中でプラズマ化によりフッ素樹脂の表面にアミノ基付加反応を起こさせ、フッ素樹脂を親水化する方法(特許文献4)などが知られている。このほか、PTFE表面に極性基を導入する工程と続いて行われるエッチングにより表面に凹凸を形成する工程を併用して密着性を向上する方法(特許文献5)などがある。 However, since fluororesins are generally water-repellent and the adhesive strength of the copper foil cannot be ensured, methods have been proposed to improve the adhesiveness of thin films by physically or chemically modifying the PTFE surface (Patent Documents 3 to 5). For example, a method of hydrophilizing a fluororesin film by irradiating it with an excimer laser in an atmosphere containing water (Patent Document 3) and a method of hydrophilizing it by irradiating it with an excimer laser using a dilute ammonia aqueous solution instead of water (Non-Patent Document 1) have been reported, but they have not been evaluated as metal-clad resin substrates. In addition, a method of hydrophilizing the fluororesin by causing an amino group addition reaction on the surface of the fluororesin by plasma generation in an amino group-containing gas atmosphere (Patent Document 4) is known. In addition, there is a method of improving adhesiveness by combining a process of introducing polar groups into the PTFE surface with a process of forming irregularities on the surface by subsequent etching (Patent Document 5).
しかし、表面を化学的に改質する事によって親水性は付与できるが、親水性の経時変化による低下や親水化のバラツキから依然密着性は十分ではない。いずれにおいても改質した表面に凹凸を形成し、アンカー効果によって銅箔とフッ素樹脂基板の密着信頼性を確保することが必須の処理となっている。 Although hydrophilicity can be imparted by chemically modifying the surface, adhesion is still not sufficient due to the decrease in hydrophilicity over time and the variation in hydrophilicity. In either case, it is essential to create irregularities on the modified surface and ensure reliable adhesion between the copper foil and the fluororesin substrate through the anchor effect.
一方、伝送信号は表皮効果によりミリ波などの高周波になればなるほど導体表面を伝搬するようになり、導体表面の粗度が大きくなればなるほど伝送損失が増大する。このため、PTFE上の薄膜の密着強度をあげるために、いくつかの表面改質方法が提案されている(特許文献6)が、その効果は十分ではない。 On the other hand, due to the skin effect, the higher the frequency of the transmission signal, such as millimeter waves, the more it propagates along the conductor surface, and the rougher the conductor surface, the greater the transmission loss. For this reason, several surface modification methods have been proposed to increase the adhesive strength of the thin film on PTFE (Patent Document 6), but the effect is not sufficient.
本発明は、上記点に鑑み、誘電特性や引張強さに優れ、銅箔などの金属箔との引きはがし強さが向上した、ミリ波などの高周波用に最適な低誘電金属張フッ素樹脂基板とその製造方法の提供を目的とする。なお、本発明で言う「引きはがし強さ」とは、JIS C 6481:1996に記載の方法で測定した引きはがし強さの値を指すものとする。以下において「引きはがし強さ」を「密着強度」ということもある。 In view of the above, the present invention aims to provide a low dielectric metal-clad fluororesin substrate that is excellent in dielectric properties and tensile strength and has improved peel strength from metal foils such as copper foil, and is optimal for high frequencies such as millimeter waves, and a method for manufacturing the same. Note that the "peel strength" referred to in the present invention refers to the peel strength value measured by the method described in JIS C 6481:1996. In the following, "peel strength" is sometimes referred to as "adhesion strength."
上記課題を解決するために、本発明では、
フッ素樹脂基板の表面に金属箔が積層された低誘電金属張フッ素樹脂基板であって、
前記フッ素樹脂基板の表面がアミノ基と水酸基を有する親水化処理表面であり、前記金属箔と前記フッ素樹脂基板との引きはがし強さが0.5kN/m以上のものであることを特徴とする低誘電金属張フッ素樹脂基板を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides
A low dielectric metal-clad fluororesin substrate in which a metal foil is laminated on the surface of a fluororesin substrate,
The present invention provides a low dielectric metal-clad fluororesin substrate, characterized in that the surface of the fluororesin substrate is a hydrophilically treated surface having amino groups and hydroxyl groups, and the peel strength between the metal foil and the fluororesin substrate is 0.5 kN/m or more.
このような低誘電金属張フッ素樹脂基板であれば、誘電特性に優れ、銅箔などの金属箔との引きはがし強さが向上しているため、ミリ波などの高周波用に最適である。 Such low-dielectric metal-clad fluororesin substrates have excellent dielectric properties and improved peel strength from metal foils such as copper foil, making them ideal for high-frequency applications such as millimeter waves.
本発明では、前記フッ素樹脂基板の表面の純水との接触角が100°以下であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the contact angle of the surface of the fluororesin substrate with pure water is 100° or less.
このようなものであれば、金属箔との密着強度がより向上する。 This will improve the adhesive strength with the metal foil.
本発明では、更に前記フッ素樹脂基板中に石英ガラスクロス単独、又は石英ガラスクロスとシリカ粉体の両方を含むものであることができる。 In the present invention, the fluororesin substrate may further contain quartz glass cloth alone, or both quartz glass cloth and silica powder.
このようなものであれば、強度に優れ、耐久性、信頼性に優れる低誘電金属張フッ素樹脂基板となる。 This will result in a low-dielectric metal-clad fluororesin substrate with excellent strength, durability, and reliability.
この場合、前記石英ガラスクロスの10GHzで測定した誘電正接が0.0010未満であることが好ましい。 In this case, it is preferable that the dielectric tangent of the quartz glass cloth measured at 10 GHz is less than 0.0010.
このような石英ガラスクロスを含有する低誘電金属張フッ素樹脂基板であれば、より誘電特性に優れる。 A low-dielectric metal-clad fluororesin substrate containing this type of quartz glass cloth has superior dielectric properties.
また、前記石英ガラスクロスの引張強さがクロス重量(g/m2)あたり2.1N/25mm以上であることが好ましい。 It is also preferable that the quartz glass cloth has a tensile strength of at least 2.1 N/25 mm per cloth weight (g/m 2 ).
このような石英ガラスクロスを含有する低誘電金属張フッ素樹脂基板であれば、より強度に優れ、基板を製造する際に加えられる外力に対する耐性が向上する。 A low-dielectric metal-clad fluororesin substrate containing this type of quartz glass cloth has superior strength and improved resistance to external forces applied during substrate manufacturing.
また、前記シリカ粉体の10GHzで測定した誘電正接が0.0010未満であることが好ましい。 It is also preferable that the dielectric tangent of the silica powder measured at 10 GHz is less than 0.0010.
フッ素樹脂基板中に石英ガラスクロスとシリカ粉体の両方を含む場合、このようなシリカ粉体を含むことで、低誘電金属張フッ素樹脂基板は誘電特性に優れ、熱膨張率が小さく強度が強くなる。 When a fluororesin substrate contains both quartz glass cloth and silica powder, the inclusion of such silica powder gives the low-dielectric metal-clad fluororesin substrate excellent dielectric properties, a low coefficient of thermal expansion, and high strength.
また、前記石英ガラスクロスがシランカップリング剤で表面処理されたものであることが好ましい。 It is also preferable that the quartz glass cloth is surface-treated with a silane coupling agent.
このように石英ガラスクロスの表面をシランカップリング剤で被覆(表面処理)することで石英ガラスクロスの滑り性や濡れ性を高め、ガラスクロスの引張強さを高める効果がある。 In this way, coating the surface of the quartz glass cloth with a silane coupling agent (surface treatment) increases the slipperiness and wettability of the quartz glass cloth, and has the effect of increasing the tensile strength of the glass cloth.
この場合、前記石英ガラスクロスの誘電正接が10GHzで0.0008以下であり、引張強さがクロス重量(g/m2)あたり2.7N/25mm以上であることが好ましい。 In this case, it is preferable that the quartz glass cloth has a dielectric loss tangent of 0.0008 or less at 10 GHz and a tensile strength of 2.7 N/25 mm or more per cloth weight (g/m 2 ).
このような石英ガラスクロスを含むものであれば、誘電特性と強度が共に優れ、より一層信頼性に優れる金属張フッ素樹脂基板となる。 If the substrate contains this type of quartz glass cloth, it will have excellent dielectric properties and strength, making it a metal-clad fluororesin substrate with even greater reliability.
また、前記シランカップリング剤が、アミノ系シランカップリング剤、不飽和基含有シランカップリング剤、若しくはアミノ系シランカップリング剤と不飽和基含有シランカップリング剤からなるオリゴマーのうちのいずれか、又はこれらの2つ以上の組み合わせであることが好ましい。 The silane coupling agent is preferably an amino-based silane coupling agent, an unsaturated group-containing silane coupling agent, or an oligomer consisting of an amino-based silane coupling agent and an unsaturated group-containing silane coupling agent, or a combination of two or more of these.
石英ガラスクロスをこのようなシランカップリング剤で表面処理することにより、石英ガラスクロスの滑り性や濡れ性をより高め、ガラスクロスの引張強さをより一層高めることができる。 By surface treating the quartz glass cloth with such a silane coupling agent, the slipperiness and wettability of the quartz glass cloth can be further improved, and the tensile strength of the glass cloth can be further increased.
また、本発明では、前記フッ素樹脂基板中のフッ素樹脂の誘電正接が10GHzで0.0008以下であることが好ましい。 In addition, in the present invention, it is preferable that the dielectric tangent of the fluororesin in the fluororesin substrate is 0.0008 or less at 10 GHz.
このようなフッ素樹脂は、誘電正接が低く、ミリ波などの高周波用に特に適している。 Such fluororesins have a low dielectric tangent and are particularly suitable for use at high frequencies such as millimeter waves.
また、本発明は、フッ素樹脂基板の表面に金属箔が積層された低誘電金属張フッ素樹脂基板の製造方法であって、
前記フッ素樹脂基板の表面にアミノ基と水酸基を導入して前記フッ素樹脂基板の表面を親水化処理し、前記親水化処理した表面に、前記金属箔を前記フッ素樹脂基板中のフッ素樹脂の溶融温度以上で熱圧着して、前記金属箔と前記フッ素樹脂基板との引きはがし強さを0.5kN/m以上にすることを特徴とする低誘電金属張フッ素樹脂基板の製造方法を提供する。
The present invention also provides a method for producing a low dielectric metal-clad fluororesin substrate having a metal foil laminated on a surface of a fluororesin substrate, comprising the steps of:
The present invention provides a method for producing a low dielectric metal-clad fluororesin substrate, comprising: introducing an amino group and a hydroxyl group into a surface of the fluororesin substrate to hydrophilize the surface of the fluororesin substrate; and thermocompression bonding the metal foil to the hydrophilically treated surface at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the fluororesin in the fluororesin substrate, thereby setting the peel strength between the metal foil and the fluororesin substrate to 0.5 kN/m or more.
このような低誘電金属張フッ素樹脂基板の製造方法であれば、誘電特性や引張強さに優れ、銅箔などの金属箔との密着強度が向上しているため、ミリ波などの高周波用に最適な低誘電金属張フッ素樹脂基板を得ることができる。 This manufacturing method for low-dielectric metal-clad fluororesin substrates has excellent dielectric properties and tensile strength, and has improved adhesion strength with metal foils such as copper foil, making it possible to obtain low-dielectric metal-clad fluororesin substrates that are ideal for high-frequency applications such as millimeter waves.
本発明では、前記親水化処理において、前記フッ素樹脂基板にアンモニア水共存の雰囲気中でエキシマレーザーを照射することで、前記フッ素樹脂基板の表面にアミノ基と水酸基を導入することが好ましい。 In the present invention, in the hydrophilization treatment, it is preferable to introduce amino groups and hydroxyl groups onto the surface of the fluororesin substrate by irradiating the fluororesin substrate with an excimer laser in an atmosphere in which ammonia water is also present.
このように親水化処理することで、効率よくフッ素樹脂基板の表面をアミノ基と水酸基を有する親水化処理表面とすることができる。 By carrying out the hydrophilic treatment in this manner, the surface of the fluororesin substrate can be efficiently made into a hydrophilic surface having amino groups and hydroxyl groups.
本発明では、前記親水化処理において、前記フッ素樹脂基板の表面の純水との接触角を100°以下にすることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that in the hydrophilization treatment, the contact angle of the surface of the fluororesin substrate with pure water is set to 100° or less.
このようにすることで、金属箔とフッ素樹脂基板の密着強度がより向上できる。 This improves the adhesion strength between the metal foil and the fluororesin substrate.
また、前記フッ素樹脂基板として、石英ガラスクロス単独、又は石英ガラスクロスとシリカ粉体の両方を含むフッ素樹脂基板を用いることができる。 The fluororesin substrate can be made of quartz glass cloth alone, or a fluororesin substrate containing both quartz glass cloth and silica powder.
このような部材を用いることで、強度に優れ、耐久性、信頼性に優れる低誘電金属張フッ素樹脂基板を好適に製造することができる。 By using such materials, it is possible to manufacture low-dielectric metal-clad fluororesin substrates that are strong, durable, and reliable.
また、前記石英ガラスクロスとして、10GHzで測定した誘電正接が0.0010未満である石英ガラスクロスを用いるが好ましい。 In addition, it is preferable to use a quartz glass cloth having a dielectric tangent measured at 10 GHz of less than 0.0010.
このような石英ガラスクロスを用いると、より誘電特性に優れる低誘電金属張フッ素樹脂基板を得ることができる。 By using this type of quartz glass cloth, it is possible to obtain a low-dielectric metal-clad fluororesin substrate with superior dielectric properties.
また、前記石英ガラスクロスとして、引張強さがクロス重量(g/m2)あたり2.1N/25mm以上である石英ガラスクロスを用いることが好ましい。 It is preferable to use, as the quartz glass cloth, a quartz glass cloth having a tensile strength per cloth weight (g/m 2 ) of 2.1 N/25 mm or more.
このような石英ガラスクロスを用いれば、より強度に優れ、基板を製造する際に加えられる外力に対する耐性が向上した低誘電金属張フッ素樹脂基板を得ることができる。 By using such quartz glass cloth, it is possible to obtain a low-dielectric metal-clad fluororesin substrate that is stronger and has improved resistance to the external forces applied during substrate manufacturing.
前記シリカ粉体として、10GHzで測定した誘電正接が0.0010未満であるシリカ粉体を用いることが好ましい。 It is preferable to use silica powder having a dielectric tangent measured at 10 GHz of less than 0.0010.
石英ガラスクロスとシリカ粉体の両方を含むフッ素樹脂基板を用いる場合、このようなシリカ粉体を用いることで、より誘電特性に優れた低誘電金属張フッ素樹脂基板を得ることができる。 When using a fluororesin substrate containing both quartz glass cloth and silica powder, the use of such silica powder makes it possible to obtain a low-dielectric metal-clad fluororesin substrate with superior dielectric properties.
また、前記石英ガラスクロスとして、シランカップリング剤で表面処理された石英ガラスクロスを用いることが好ましい。 It is also preferable to use a quartz glass cloth that has been surface-treated with a silane coupling agent as the quartz glass cloth.
このように石英ガラスクロスの表面をシランカップリング剤で被覆(表面処理)することで石英ガラスクロスの滑り性や濡れ性を高め、ガラスクロスの引張強さを高めることができる。 By coating the surface of the quartz glass cloth with a silane coupling agent (surface treatment) in this way, the slipperiness and wettability of the quartz glass cloth can be improved, and the tensile strength of the glass cloth can be increased.
この場合、前記石英ガラスクロスとして、その誘電正接が10GHzで0.0008以下であり、引張強さがクロス重量(g/m2)あたり2.7N/25mm以上である石英ガラスクロスを用いることが好ましい。 In this case, it is preferable to use a quartz glass cloth having a dielectric loss tangent of 0.0008 or less at 10 GHz and a tensile strength of 2.7 N/25 mm or more per cloth weight (g/m 2 ).
このような石英ガラスクロスを用いると、誘電特性と強度が共に優れ、より一層信頼性に優れる金属張フッ素樹脂基板を好適に製造することができる。 By using this type of quartz glass cloth, it is possible to manufacture metal-clad fluororesin substrates that have excellent dielectric properties and strength, and are even more reliable.
前記シランカップリング剤として、アミノ系シランカップリング剤、不飽和基含有シランカップリング剤、若しくはアミノ系シランカップリング剤と不飽和基含有シランカップリング剤からなるオリゴマーのうちのいずれか、又はこれらの2つ以上の組み合わせを用いることが好ましい。 As the silane coupling agent, it is preferable to use any one of an amino-based silane coupling agent, an unsaturated group-containing silane coupling agent, or an oligomer consisting of an amino-based silane coupling agent and an unsaturated group-containing silane coupling agent, or a combination of two or more of these.
石英ガラスクロスをこのようなシランカップリング剤で表面処理することにより、石英ガラスクロスの滑り性や濡れ性をより高め、ガラスクロスの引張強さをより一層高めることができる。 By surface treating the quartz glass cloth with such a silane coupling agent, the slipperiness and wettability of the quartz glass cloth can be further improved, and the tensile strength of the glass cloth can be further increased.
前記フッ素樹脂基板として、誘電正接が10GHzで0.0008以下であるフッ素樹脂を含むフッ素樹脂基板を用いることが好ましい。 It is preferable to use a fluororesin substrate containing a fluororesin having a dielectric tangent of 0.0008 or less at 10 GHz as the fluororesin substrate.
このようなフッ素樹脂基板を用いることで、誘電正接が低く、ミリ波などの高周波用に特に適したものとすることができる。 By using such a fluororesin substrate, the dielectric tangent is low, making it particularly suitable for high frequency applications such as millimeter waves.
また、本発明は、更に前記親水化処理し、アミノ基と水酸基を持ったフッ素樹脂基板表面をアルコキシシラン含有プライマーで処理することが好ましい。 In addition, in the present invention, it is preferable to further perform the hydrophilization treatment and treat the surface of the fluororesin substrate having amino groups and hydroxyl groups with an alkoxysilane-containing primer.
このようにアルコキシシラン含有プライマーで処理(塗布)することで銅などの金属箔との密着強度が更に増加して耐久性、信頼性により一層優れる金属張フッ素樹脂基板を好適に得ることができる。 By treating (applying) the substrate with an alkoxysilane-containing primer in this way, the adhesive strength with the metal foil, such as copper, is further increased, making it possible to obtain a metal-clad fluororesin substrate that is even more durable and reliable.
以上のように、本発明の低誘電金属張フッ素樹脂基板であれば、誘電特性や引張強さに優れ、銅箔などの金属箔との密着強度が向上しているため、ミリ波などの高周波用途として最適である。また、本発明の低誘電金属張フッ素樹脂基板の製造方法によれば、上記基板を構成するフッ素樹脂表面に、アミノ基及び水酸基を同時に導入することで銅箔などの金属箔との密着強度を効率よく向上させことができ、ミリ波などの高周波用に最適な低誘電金属張フッ素樹脂基板を効率よく製造することができる。特に、寸法精度、誘電特性や引張強さに優れた石英ガラスクロスを含有することで、上記用途において利用価値が高いものとなる。 As described above, the low dielectric metal-clad fluororesin substrate of the present invention has excellent dielectric properties and tensile strength, and has improved adhesion strength with metal foils such as copper foil, making it ideal for high frequency applications such as millimeter waves. Furthermore, according to the manufacturing method of the low dielectric metal-clad fluororesin substrate of the present invention, the adhesion strength with metal foils such as copper foil can be efficiently improved by simultaneously introducing amino groups and hydroxyl groups into the surface of the fluororesin constituting the substrate, and a low dielectric metal-clad fluororesin substrate ideal for high frequency applications such as millimeter waves can be efficiently manufactured. In particular, the inclusion of quartz glass cloth with excellent dimensional accuracy, dielectric properties and tensile strength makes it highly useful for the above applications.
また、本発明の方法で作製した低誘電金属張フッ素樹脂基板は、プリント基板などに用いることができ、特に表面が親水化処理されているために平滑な面を持った銅箔などの金属と強固な密着性が得られることから、表皮効果による伝送損失が少なく、ミリ波などの高周波を使用した高速通信用に最適な低誘電金属張フッ素樹脂基板となる。
その上、本発明で使用可能なフッ素樹脂基板としては、高周波でも低誘電正接の特性を持つ石英ガラスクロスやシリカ粉体を更に含んでもよく、このような部材を用いることで、強度に優れ、耐久性、信頼性に優れる低誘電金属張フッ素樹脂基板となる。
Furthermore, the low dielectric metal-clad fluororesin substrate produced by the method of the present invention can be used for printed circuit boards and the like. In particular, since the surface has been hydrophilized, strong adhesion can be obtained to metals such as copper foil having a smooth surface, and therefore transmission loss due to the skin effect is small, making this a low dielectric metal-clad fluororesin substrate that is optimal for high-speed communications using high frequencies such as millimeter waves.
Furthermore, the fluororesin substrate usable in the present invention may further contain quartz glass cloth or silica powder, which have low dielectric tangent properties even at high frequencies. By using such materials, a low dielectric metal-clad fluororesin substrate with excellent strength, durability, and reliability can be obtained.
上述のように、誘電特性や引張強さに優れ、金属箔との密着強度が向上した、高周波用に最適な低誘電金属張フッ素樹脂基板の開発が求められていた。 As mentioned above, there was a need to develop a low-dielectric metal-clad fluororesin substrate that has excellent dielectric properties and tensile strength, and has improved adhesive strength with metal foil, making it ideal for high-frequency applications.
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意努力を重ねた結果、フッ素樹脂の表面処理として、アンモニア水雰囲気中でエキシマレーザーを照射させフッ素樹脂の表面にアミノ基と水酸基を生成させて親水化処理を行い、金属箔と密着させることを見出して本発明を完成させた。 As a result of the intensive efforts made by the inventors to achieve the above object, they discovered that a surface treatment for fluororesin can be performed by irradiating the surface with an excimer laser in an ammonia water atmosphere to generate amino groups and hydroxyl groups on the surface of the fluororesin, thereby making the surface hydrophilic and allowing it to adhere to a metal foil, thus completing the present invention.
即ち、本発明は、フッ素樹脂基板の表面に金属箔が積層された低誘電金属張フッ素樹脂基板であって、前記フッ素樹脂基板の表面がアミノ基と水酸基を有する親水化処理表面であり、前記金属箔と前記フッ素樹脂基板との引きはがし強さが0.5kN/m以上のものであることを特徴とする低誘電金属張フッ素樹脂基板である。 That is, the present invention is a low-dielectric metal-clad fluororesin substrate in which a metal foil is laminated on the surface of a fluororesin substrate, the surface of the fluororesin substrate is a hydrophilic surface having amino groups and hydroxyl groups, and the peel strength between the metal foil and the fluororesin substrate is 0.5 kN/m or more.
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention is described in detail below, but is not limited to these.
-低誘電金属張フッ素樹脂基板-
本発明の低誘電金属張フッ素樹脂基板は、フッ素樹脂基板の表面に金属箔が積層されたものであって、前記フッ素樹脂基板の金属箔が積層された側の表面がアミノ基と水酸基を有する親水化処理表面となっている。このとき、前記金属箔と前記フッ素樹脂基板との引きはがし強さが0.5kN/m以上であることを特徴とする。
-Low dielectric metal-clad fluororesin substrate-
The low dielectric metal-clad fluororesin substrate of the present invention is a fluororesin substrate having a metal foil laminated on the surface thereof, the surface of the fluororesin substrate on which the metal foil is laminated is a hydrophilic surface having amino groups and hydroxyl groups, and is characterized in that the peel strength between the metal foil and the fluororesin substrate is 0.5 kN/m or more.
-フッ素樹脂基板-
フッ素樹脂基板としては、フッ素樹脂で構成された基板であれば特に限定されず、フッ素樹脂単独からなる基板でもよいが、フッ素樹脂基板中に補強材を含んでもよい。補強材は、フッ素樹脂基板の引張強さなどの機械的強度を向上させるとともに低誘電特性に優れるものであれば、その材質、形状などは特に限定されないが、その誘電特性と強度のバランスを考慮すると、酸化ケイ素系補強材が好ましい。例えば、本発明で使用可能なフッ素樹脂基板は、ミリ波やマイクロ波といった高周波でも低誘電正接の特性を持つ石英ガラスクロスやシリカ粉体を含んでもよい。
- Fluorine resin substrate -
The fluororesin substrate is not particularly limited as long as it is a substrate made of fluororesin, and may be a substrate made of fluororesin alone, but may contain a reinforcing material in the fluororesin substrate. The reinforcing material is not particularly limited in material, shape, etc., as long as it improves the mechanical strength, such as the tensile strength, of the fluororesin substrate and has excellent low dielectric properties, but silicon oxide-based reinforcing materials are preferred in consideration of the balance between the dielectric properties and strength. For example, the fluororesin substrate usable in the present invention may contain quartz glass cloth or silica powder, which has low dielectric tangent properties even at high frequencies such as millimeter waves and microwaves.
上記フッ素樹脂基板の一方又は両方の表面には金属箔が積層されている。フッ素樹脂基板の表面のうち金属箔が積層される側の表面(フッ素樹脂基板と金属箔が接触する面)は親水化処理表面となっており、その表面はアミノ基と水酸基を有する。つまり、フッ素樹脂基板の表面がアミノ基と水酸基を有する親水化処理表面となっている。前記親水化処理表面は、親水化処理されていると共にアミノ基と水酸基を有していればよく、親水化処理の態様は特に限定されない。具体的には、例えば後述する親水化処理によってアミノ基と水酸基が表面に導入されている。 A metal foil is laminated on one or both surfaces of the fluororesin substrate. The surface of the fluororesin substrate on which the metal foil is laminated (the surface where the fluororesin substrate and the metal foil come into contact) is a hydrophilically treated surface, and this surface has amino groups and hydroxyl groups. In other words, the surface of the fluororesin substrate is a hydrophilically treated surface having amino groups and hydroxyl groups. The hydrophilically treated surface is not particularly limited as long as it has been hydrophilically treated and has amino groups and hydroxyl groups. Specifically, amino groups and hydroxyl groups are introduced onto the surface by, for example, the hydrophilic treatment described below.
本発明では、前記金属箔と前記フッ素樹脂基板との引きはがし強さが0.5kN/m以上であり、0.8kN/m以上であることが好ましい。引きはがし強さが0.5kN/m未満では、低誘電金属張フッ素樹脂基板と金属箔との引きはがし強さが不足しており、フッ素樹脂基板と金属箔の密着信頼性を確保できない。 In the present invention, the peel strength between the metal foil and the fluororesin substrate is 0.5 kN/m or more, and preferably 0.8 kN/m or more. If the peel strength is less than 0.5 kN/m, the peel strength between the low dielectric metal-clad fluororesin substrate and the metal foil is insufficient, and the adhesion reliability between the fluororesin substrate and the metal foil cannot be ensured.
-フッ素樹脂-
ここで「フッ素樹脂」とは、高分子鎖の繰り返し単位を構成する炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1つが、フッ素原子又はフッ素原子を有する有機基(以下「フッ素原子含有基」ともいう)で置換されたものをいう。フッ素原子含有基は、直鎖状又は分岐状の有機基中の水素原子の少なくとも1つがフッ素原子で置換されたものであり、例えばフルオロアルキル基、フルオ口アルコキシ基、フルオ口ポリエーテル基等を挙げることができる。
-Fluorine resin-
Here, the term "fluororesin" refers to a polymer chain in which at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting a repeating unit is replaced with a fluorine atom or an organic group having a fluorine atom (hereinafter also referred to as a "fluorine atom-containing group"). The fluorine atom-containing group is a straight-chain or branched organic group in which at least one hydrogen atom is replaced with a fluorine atom, and examples of the fluorine atom-containing group include a fluoroalkyl group, a fluoroalkoxy group, and a fluoropolyether group.
「フルオロアルキル基」とは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を意味し、「パーフルオロアルキル基」を含む。具体的には、「フルオロアルキル基」は、アルキル基の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基、アルキル基の末端の1個の水素原子以外の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基等を含む。 A "fluoroalkyl group" refers to an alkyl group in which at least one hydrogen atom has been replaced with a fluorine atom, including a "perfluoroalkyl group." Specifically, a "fluoroalkyl group" includes groups in which all hydrogen atoms of an alkyl group have been replaced with fluorine atoms, groups in which all hydrogen atoms except for one hydrogen atom at the end of the alkyl group have been replaced with fluorine atoms, etc.
「フルオロアルコキシ基」とは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルコキシ基を意味し、「パーフルオロアルコキシ基」を含む。具体的には、「フルオロアルコキシ基」は、アルコキシ基の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基、アルコキシ基の末端の1個の水素原子以外の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基等を含む。 "Fluoroalkoxy group" means an alkoxy group in which at least one hydrogen atom is replaced with a fluorine atom, and includes "perfluoroalkoxy group". Specifically, "fluoroalkoxy group" includes groups in which all hydrogen atoms of an alkoxy group are replaced with fluorine atoms, groups in which all hydrogen atoms except for one hydrogen atom at the terminal of an alkoxy group are replaced with fluorine atoms, etc.
「フルオロポリエーテル基」とは、繰り返し単位としてオキシアルキレン単位を有し、末端にアルキル基又は水素原子を有する1価の基であって、このアルキレンオキシド鎖又は末端のアルキル基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された1価の基を意味する。「フルオロポリエーテル基」は、繰り返し単位として複数のパーフルオロアルキレンオキシド鎖を有する「パーフルオロポリエーテル基」を含む。 "Fluoropolyether group" means a monovalent group having oxyalkylene units as repeating units and having an alkyl group or a hydrogen atom at the end, in which at least one hydrogen atom of the alkylene oxide chain or the terminal alkyl group is replaced with a fluorine atom. "Fluoropolyether group" includes "perfluoropolyether groups" having multiple perfluoroalkylene oxide chains as repeating units.
フッ素樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・へキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)、並びにテトラフルオロエチレン、へキサフルオロプロピレン、ビニリデンフルオライドの3種類のモノマーからなる熱可塑性フッ素樹脂(THV)及びフルオロエラストマーを挙げることができる。また、これら化合物を含む混合物やコポリマーも、フッ素樹脂として使用できる。 Examples of fluororesins include polytetrafluoroethylene (PTFE), polytetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE), polyvinyl fluoride (PVF), and thermoplastic fluororesins (THV) and fluoroelastomers made of three types of monomers: tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and vinylidene fluoride. Mixtures and copolymers containing these compounds can also be used as fluororesins.
中でも、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やテトラフルオロエチレン・へキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)は誘電正接が低く、本用途に好ましいフッ素樹脂である。 Among these, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), and polytetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA) have low dielectric tangents and are preferred fluororesins for this application.
フッ素樹脂基板中のフッ素樹脂の誘電正接は10GHzで0.0008以下であることが好ましい。
このようなフッ素樹脂は、誘電正接が低く、ミリ波などの高周波用に特に適している。
The dielectric loss tangent of the fluororesin in the fluororesin substrate is preferably 0.0008 or less at 10 GHz.
Such fluororesins have a low dielectric tangent and are particularly suitable for use at high frequencies such as millimeter waves.
-金属箔-
本発明で用いる金属箔としては特に限定されない。銅、ニッケル、スズ、金、銀、これらの合金などの箔が挙げられるが、電気的、経済的に銅箔が好ましく用いられる。
- Metal foil -
The metal foil used in the present invention is not particularly limited, and may be copper, nickel, tin, gold, silver, or an alloy thereof, but copper foil is preferably used from the viewpoints of electrical and economical aspects.
上述したように高速通信において使用する波長が70~100GHz帯ではフッ素樹脂樹脂表面と銅配線の界面が平たんである必要がある。一方、通常は界面を平たんにすると、アンカー効果を得られないため両者の密着信頼性を確保することができない。しかし、本発明では、フッ素樹脂基板の表面がアミノ基と水酸基を有する親水化処理表面であるため、金属箔の粗度(粗さ)が低くとも両者の密着信頼性を確保することができる。 As mentioned above, in the 70 to 100 GHz wavelength band used in high-speed communications, the interface between the fluororesin surface and the copper wiring needs to be flat. On the other hand, if the interface is normally made flat, the anchor effect cannot be obtained and the adhesion reliability between the two cannot be ensured. However, in the present invention, the surface of the fluororesin substrate is a hydrophilic treated surface that has amino groups and hydroxyl groups, so the adhesion reliability between the two can be ensured even if the roughness of the metal foil is low.
伝送信号は表皮効果によりミリ波などの高周波になればなるほど導体表面を伝搬するようになり、導体(金属箔)表面の粗度が大きくなればなるほど伝送損失が増大してしまうが、本発明では、金属箔の粗度を低くすることができるため、金属箔表面の粗さに起因する伝送損失を抑えることが可能である。このため、本発明では、金属箔の粗度(Rx)を0.8μmとすることができる。なお、本発明では、金属箔の粗度(Rx)は、JIS-C-6481:1996に準拠して測定した値である。 Due to the skin effect, the higher the frequency of the transmission signal, such as millimeter waves, the more it propagates along the conductor surface, and the greater the roughness of the conductor (metal foil) surface, the greater the transmission loss. However, in the present invention, the roughness of the metal foil can be reduced, making it possible to suppress the transmission loss caused by the roughness of the metal foil surface. Therefore, in the present invention, the roughness (Rx) of the metal foil can be set to 0.8 μm. Note that in the present invention, the roughness (Rx) of the metal foil is a value measured in accordance with JIS-C-6481:1996.
-石英ガラスクロス-
上述したようにフッ素樹脂基板中に補強材を含んでもよいが、その誘電特性と強度のバランスを総合的に考慮すると、補強材としては石英ガラスクロスが好ましい。
本発明で使用可能な石英ガラスクロスは、例えば、誘電正接が10GHzで0.0010未満、引張強さがクロス重量(g/m2)あたり2.1N/25mm以上である石英ガラスクロスである。好ましくは誘電正接が0.0008以下、更に好ましくは0.0005以下の石英ガラスクロスである。なお、引張強さの測定は、JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の「7.4引張強さ」に準拠して測定する。
-Quartz glass cloth-
As described above, the fluororesin substrate may contain a reinforcing material, but when the balance between the dielectric properties and strength is taken into consideration overall, the reinforcing material is preferably quartz glass cloth.
The quartz glass cloth that can be used in the present invention is, for example, a quartz glass cloth having a dielectric tangent of less than 0.0010 at 10 GHz and a tensile strength of 2.1 N/25 mm or more per cloth weight (g/ m2 ). The quartz glass cloth preferably has a dielectric tangent of 0.0008 or less, more preferably 0.0005 or less. The tensile strength is measured in accordance with "7.4 Tensile strength" of JIS R 3420:2013 "General test method for glass fibers".
この種の高性能石英ガラスクロスを得るには、高温で加熱処理し、石英ガラス中に存在する水酸基(シラノール基)を除去した後、石英ガラス表面に発生した歪層を溶解除去(エッチング処理)し、必要に応じて更にカップリング剤などで石英ガラス表面を処理することができる。 To obtain this type of high-performance quartz glass cloth, the quartz glass is heated at high temperatures to remove the hydroxyl groups (silanol groups) present in the quartz glass, and then the distorted layer that has developed on the quartz glass surface is dissolved and removed (etched), and the quartz glass surface can be further treated with a coupling agent or the like as necessary.
この工程により誘電正接を本来の石英のレベルである0.0010未満、より好ましくは0.0008以下、更には0.0005以下にすることができる。 This process makes it possible to reduce the dielectric tangent to the original level of quartz, which is less than 0.0010, more preferably 0.0008 or less, and even 0.0005 or less.
本発明では、更に、石英ガラスクロスの表面をカップリング剤処理することが好ましい。このように石英ガラスクロスの表面をシランカップリング剤で被覆することでガラスクロスやヤーンの滑り性や濡れ性を高め、石英ガラスクロスの引張強さを高める効果がある。適切に表面処理することで、石英ガラスクロスの引張強さはクロス重量(g/m2)当たり2.7N/25mm以上、最適なシランカップリング剤を選択することで3.5N/25mm以上となる。 In the present invention, it is further preferable to treat the surface of the quartz glass cloth with a coupling agent. By coating the surface of the quartz glass cloth with a silane coupling agent in this way, the slipperiness and wettability of the glass cloth and yarn are improved, and the tensile strength of the quartz glass cloth is increased. By appropriately treating the surface, the tensile strength of the quartz glass cloth is 2.7 N/25 mm or more per cloth weight (g/m 2 ), and by selecting an optimal silane coupling agent, it is 3.5 N/25 mm or more.
特に、その誘電正接が10GHzで0.0008以下であり、引張強さがクロス重量(g/m2)あたり2.7N/25mm以上である石英ガラスクロスを用いることが好ましい。このような石英ガラスクロスを用いると、誘電特性と強度が共に優れ、より一層信頼性に優れる金属張フッ素樹脂基板とすることができる。 In particular, it is preferable to use a quartz glass cloth having a dielectric tangent of 0.0008 or less at 10 GHz and a tensile strength of 2.7 N/25 mm or more per cloth weight (g/ m2 ). By using such a quartz glass cloth, it is possible to obtain a metal-clad fluororesin substrate having excellent dielectric properties and strength and further excellent reliability.
また後述するようにプリプレグ等を製造する際にも、フッ素樹脂と石英ガラスクロス表面との接着を強固にするためシランカップリング剤による表面処理を行うことができる。 As described below, when manufacturing prepregs, etc., surface treatment with a silane coupling agent can be performed to strengthen the adhesion between the fluororesin and the surface of the quartz glass cloth.
シランカップリング剤としては、公知のシランカップリング剤を用いることができるが、アルコキシシランが好ましく、代表的なシランカップリング剤として3-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBM-903)、3-アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBE-903)、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBM-603)、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBE-603)などのアミノ系シランカップリング剤、ビニルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBM-1003)、ビニルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBE-1003)、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBM-503)、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBE-503)、p-スチリルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBM-1403)などの不飽和基含有シランカップリング剤、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBM-7103)、パーフルオロポリエーテル含有トリアルコキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:X-71-195、KY-1901、KY-108)などのフッ素原子含有シランカップリング剤、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBM-403)、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBE-403)、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBM-803)、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBE-9007)、3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物(信越化学工業(株)製;商品名:X-12-967C)、ベンゾトリアゾー基含有トリメトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:X-12-1214A)などの上記以外の官能基、有機基を含有するシランカップリング剤、または上記アミノ系シランカップリング剤と不飽和基含有シランカップリング剤からなるオリゴマーなどの群から選択される1種又は2種以上が好ましく、アミノ系シランカップリング剤、不飽和基含有シランカップリング剤、若しくはアミノ系シランカップリング剤と不飽和基含有シランカップリング剤からなるオリゴマーのうちのいずれか、又はこれらの2つ以上の組み合わせがより好ましく、特にアミノ系シランカップリング剤や不飽和基含有シランカップリング剤がより好ましい。 As the silane coupling agent, a known silane coupling agent can be used, but alkoxysilanes are preferred. Representative silane coupling agents include amino-based silane coupling agents such as 3-aminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: KBM-903), 3-aminopropyltriethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: KBE-903), N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: KBM-603), and N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: KBE-603), vinyltrimethysilane, etc. Examples of silane coupling agents that contain an unsaturated group include silane coupling agents such as vinyltriethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: KBM-1003), vinyltriethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: KBE-1003), 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: KBM-503), 3-methacryloxypropyltriethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: KBE-503), and p-styryltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: KBM-1403); trifluoropropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: KBM-7103); fluorine atom-containing silane coupling agents such as glycidoxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; trade name: KBM-403), glycidoxypropyltriethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; trade name: KBE-403), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; trade name: KBM-803), 3-isocyanatepropyltriethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; trade name: KBE-9007), 3-trimethoxysilylpropylsuccinic anhydride (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; trade name: X-12-967C), benzotrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; trade name: KBE-9007 ... One or more selected from the group consisting of functional groups other than those mentioned above, such as azo-group-containing trimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: X-12-1214A), silane coupling agents containing organic groups, or oligomers consisting of the amino-based silane coupling agents and unsaturated-group-containing silane coupling agents, are preferred, and any one of amino-based silane coupling agents, unsaturated-group-containing silane coupling agents, or oligomers consisting of amino-based silane coupling agents and unsaturated-group-containing silane coupling agents, or a combination of two or more of these, is more preferred, and amino-based silane coupling agents and unsaturated-group-containing silane coupling agents are particularly preferred.
上記シランカップリング剤の濃度は通常0.1質量%~5質量%の間の希薄水溶液で使用されるが、特に0.1質量%~1質量%の間で使用するのが効果的である。本発明による石英ガラスクロスを用いることで、上記シランカップリング剤が均一に付着しガラスクロス表面に対して、より均一な保護作用をもたらし取扱がし易くなるばかりでなく、石英ガラスクロスの引張強さを向上させるとともに、プリプレグを製作する際に用いられる樹脂に対しても均一でムラのない塗布が可能となる。 The silane coupling agent is usually used in a dilute aqueous solution with a concentration between 0.1% and 5% by mass, but it is particularly effective to use it between 0.1% and 1% by mass. By using the quartz glass cloth of the present invention, the silane coupling agent adheres uniformly to the glass cloth surface, providing a more uniform protective effect and making it easier to handle, while also improving the tensile strength of the quartz glass cloth and enabling a uniform and consistent application to the resin used in producing the prepreg.
-シリカ粉体-
本発明では、補強材として更にシリカ粉体を用いることもできる。つまり、更に上記フッ素樹脂基板中に石英ガラスクロス単独、又は石英ガラスクロスとシリカ粉体の両方を含むことができる。このようなものであれば、強度に優れ、耐久性、信頼性に優れる低誘電金属張フッ素樹脂基板となる。
-Silica powder-
In the present invention, silica powder can also be used as a reinforcing material. In other words, the fluororesin substrate can further contain quartz glass cloth alone, or both quartz glass cloth and silica powder. This can provide a low-dielectric metal-clad fluororesin substrate with excellent strength, durability, and reliability.
本発明で使用可能なシリカ粉体は、特に限定されないが、平均粒径が30μm以下であってよく、誘電正接が10GHzで0.0010以下、好ましくは0.0010未満であってよい。更に、望ましくは0.0008以下であることが好ましい。 The silica powder that can be used in the present invention is not particularly limited, but may have an average particle size of 30 μm or less, and a dielectric loss tangent of 0.0010 or less at 10 GHz, preferably less than 0.0010. More preferably, it is 0.0008 or less.
シリカ粉体は内部及び表面の一部又は全面にアルミニウム、マグネシウム及びチタンから選ばれる金属及び/又はその酸化物が金属換算で200ppm以下、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のそれぞれの含有量が10ppm以下含まれることを特徴とする低誘電シリカ粉体である。 The silica powder is a low dielectric silica powder characterized in that it contains metals selected from aluminum, magnesium and titanium and/or their oxides in an amount of 200 ppm or less in terms of metal, and alkali metals and alkaline earth metals in an amount of 10 ppm or less, inside and partially or entirely on the surface.
更に、前記したシリカ粉体中のBが1ppm以下、Pが1ppm以下、UおよびThの含有量がそれぞれ0.1ppb以下であるシリカ粉体も低誘電シリカ粉体として使用可能である。本発明で使用するシリカ粉体も石英ガラスクロスと同様に500℃~1500℃の温度で加熱処理することで低誘電化したもので、更には前記シリカ粉体表面をエッチング処理した低誘電シリカ粉体であることが好ましい。 Furthermore, silica powders in which the B content is 1 ppm or less, the P content is 1 ppm or less, and the U and Th contents are each 0.1 ppb or less can also be used as low dielectric silica powders. Like the quartz glass cloth, the silica powder used in the present invention is also heat-treated at a temperature of 500°C to 1500°C to reduce its dielectric constant, and it is further preferable that the silica powder surface is etched to reduce its dielectric constant.
本発明において好ましいシリカ粉体は、水酸基(Si-OH)含有量が300ppm以下のもので、これよりも含有量が多いと低誘電正接が得られない。上記加熱処理により、シリカ粉体が含有する水酸基量が300ppm以下、好ましくは280ppm以下、更に好ましくは150ppm以下となり、低誘電正接の特性を有するシリカ粉体となる。 In the present invention, the preferred silica powder has a hydroxyl group (Si-OH) content of 300 ppm or less; if the content is greater than this, a low dielectric tangent cannot be obtained. By the above heat treatment, the amount of hydroxyl groups contained in the silica powder becomes 300 ppm or less, preferably 280 ppm or less, and more preferably 150 ppm or less, resulting in a silica powder with low dielectric tangent characteristics.
本発明で使用する低誘電シリカ粉体は、例えば、平均粒径0.1~30μmで、好ましくは最大粒径が100μm以下のシリカ粉体であり、高速通信基板、アンテナ基板の充填剤として使用する場合は平均粒径が0.1~5μmで最大粒径が20μm、より望ましくは0.1~3μmで最大粒径が10μm以下である。 The low dielectric silica powder used in the present invention is, for example, a silica powder with an average particle size of 0.1 to 30 μm, and preferably a maximum particle size of 100 μm or less. When used as a filler for high-speed communication boards and antenna boards, the average particle size is 0.1 to 5 μm and the maximum particle size is 20 μm, and more preferably 0.1 to 3 μm and the maximum particle size is 10 μm or less.
シリカ粉体は500℃以上の温度で熱処理すると粒子表面に歪層ができて強度が低下する場合がある。そのため、本発明で使用するシリカ粉体はこの歪層を除去したものを使用するほうが望ましい。シリカ粉体の歪層の除去は前述した石英ガラスクロスと同様にエッチング液などにシリカ粉体を浸漬することで容易に歪層を除去することができる。 When silica powder is heat-treated at a temperature of 500°C or higher, a distorted layer may form on the particle surface, reducing its strength. For this reason, it is preferable to use silica powder from which this distorted layer has been removed for use in the present invention. The distorted layer of silica powder can be easily removed by immersing the silica powder in an etching solution, as with the quartz glass cloth described above.
シリカ粉体の表面をシランカップリング剤で被覆することでプリプレグを製造する際に、樹脂とガラスクロスやシリカ粉体表面の接着を強固にすることができる。
シランカップリング剤としては、前記した石英ガラスクロスで使用する公知のシランカップリング剤を用いることができる。
By coating the surface of the silica powder with a silane coupling agent, it is possible to strengthen the adhesion between the resin and the glass cloth or the silica powder surface when producing prepregs.
As the silane coupling agent, the known silane coupling agents used in the above-mentioned quartz glass cloth can be used.
シリカ粉体の添加量は、樹脂成分の総和100質量部に対し0~1000質量部、好ましくは10~950質量部、特に50~850質量部がより好ましい。フッ素樹脂の種類及び用途によっては未添加でよいが、添加することによって硬化物の熱膨張率(CTE)が小さくなり、十分な強度を得ることができる。1000質量部以下とすると、プリプレグ製造時に柔軟性が失われたり、外観不良が発生したりすることもない。なお、このシリカ粉体は、樹脂全体の10~90質量%、特に35~85質量%の範囲で含有することが好ましい。 The amount of silica powder added is 0 to 1000 parts by mass, preferably 10 to 950 parts by mass, and more preferably 50 to 850 parts by mass, per 100 parts by mass of the total resin components. Depending on the type and application of the fluororesin, it may not be added, but adding it reduces the coefficient of thermal expansion (CTE) of the cured product and allows sufficient strength to be obtained. If it is 1000 parts by mass or less, there is no loss of flexibility during prepreg production and no poor appearance. The silica powder is preferably contained in the range of 10 to 90% by mass, and more preferably 35 to 85% by mass, of the total resin.
このシリカ粉体は前記した石英ガラスクロスと併用することで高速通信基板、アンテナ基板などの基板向け充填剤として好適である。
本シリカ粉体は流動性や加工性など特性向上のため、異なる平均粒径のシリカ粉体をブレンドしても良い。
This silica powder is suitable as a filler for substrates such as high speed communication substrates and antenna substrates when used in combination with the above-mentioned quartz glass cloth.
The silica powder may be blended with silica powders having different average particle sizes in order to improve properties such as flowability and processability.
-フッ素樹脂基板の製造法-
上記フッ素樹脂基板の製造方法については、特に限定されないが、例えば、上述したフッ素樹脂と、必要に応じて石英ガラスクロスやシリカ粉体などの補強材や、その他の成分を使用して常法により製造することができる。
フッ素樹脂(マトリックス樹脂)が溶剤に溶解も分散も不可能、若しくは、溶解困難である場合には、薄膜のフッ素樹脂フィルムと、必要に応じて、石英ガラスクロス等とを加熱圧着することでフッ素樹脂基板を作製することもできる(製法1)。フッ素樹脂が溶剤に溶解又は分散可能である場合は、フッ素樹脂組成物を調製し、これを用いてプリプレグを得た後、これを加圧加熱硬化させることによりフッ素樹脂基板を得ることができる(製法2)。以下、これらの製法について例を挙げて説明する。
- Fluororesin substrate manufacturing method -
The method for producing the fluororesin substrate is not particularly limited. For example, the substrate can be produced by a conventional method using the above-mentioned fluororesin and, if necessary, a reinforcing material such as quartz glass cloth or silica powder, and other components.
When the fluororesin (matrix resin) cannot be dissolved or dispersed in a solvent, or is difficult to dissolve, a fluororesin substrate can be produced by heating and pressing a thin fluororesin film and, if necessary, a quartz glass cloth or the like (Production Method 1). When the fluororesin can be dissolved or dispersed in a solvent, a fluororesin substrate can be produced by preparing a fluororesin composition, using this to obtain a prepreg, and then pressurizing and heating the prepreg to harden it (Production Method 2). These production methods will be described below with examples.
(製法1)
フッ素樹脂基板の製造は、薄膜のフッ素樹脂フィルム、石英ガラスクロスを加熱圧着することでフッ素樹脂基板を作製することができる。フッ素樹脂フィルムはシリカ粉体などを予め含有していてもよい。例えば、フッ素樹脂フィルム/石英ガラスクロス/フッ素樹脂フィルムを積層し、加熱下で圧着することで作製出来る。加熱下での熱圧着は通常250~400℃の範囲内で、1~20分間、0.1~10MPaの圧力で熱圧着することでフッ素樹脂と石英ガラスクロス、あるいはシリカ粉体を含有するフッ素樹脂基板が出来る。
(Production Method 1)
A fluororesin substrate can be produced by heating and pressing a thin fluororesin film and a quartz glass cloth. The fluororesin film may contain silica powder or the like in advance. For example, a fluororesin film/quartz glass cloth/fluororesin film can be laminated and pressed under heat to produce a fluororesin substrate. Thermocompression under heat is usually performed at a temperature in the range of 250 to 400°C for 1 to 20 minutes at a pressure of 0.1 to 10 MPa to produce a fluororesin substrate containing fluororesin and quartz glass cloth or silica powder.
熱圧着温度に関しては、フッ素樹脂の軟化温度によるが、高温になると樹脂のしみ出しや、厚みの不均一化が起こる懸念があり、一般には340℃未満であることが好ましく、330℃以下であることがより好ましい。熱圧着はプレス機を用いてバッチ式に行うこともでき、また高温ラミネーターを用いて連続的に行うこともできる。プレス機を用いる場合は空気の挟み込みを防ぎ、フッ素樹脂がガラスクロス内へ入り込みやすくするために、真空プレス機を用いることが好ましい。 The thermocompression temperature depends on the softening temperature of the fluororesin, but at high temperatures there is concern that the resin may bleed out or the thickness may become uneven, so in general it is preferable that the temperature is less than 340°C, and more preferably 330°C or less. Thermocompression can be performed in a batch manner using a press, or continuously using a high-temperature laminator. When using a press, it is preferable to use a vacuum press to prevent air from being trapped and to make it easier for the fluororesin to penetrate into the glass cloth.
(製法2)
フッ素樹脂基板の製造は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素樹脂と界面活性剤からなる水溶液又は分散液(以下、「分散液等」ともいう)を用いることも可能である。その場合は、必要に応じてシリカ粉体等をあらかじめ分散液等に所定量混合しスラリー化した後、石英ガラスクロスに含浸処理、乾燥することでフッ素樹脂と必要に応じてシリカ粉体を含んだ石英ガラスクロスのプリプレグが得られる。
(Production Method 2)
The fluororesin substrate can also be manufactured using an aqueous solution or dispersion (hereinafter also referred to as "dispersion, etc.") of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and a surfactant. In this case, a predetermined amount of silica powder or the like is mixed in advance with the dispersion, etc., as necessary, to form a slurry, which is then impregnated into a quartz glass cloth and dried to obtain a prepreg of the quartz glass cloth containing the fluororesin and, as necessary, the silica powder.
フッ素樹脂微粉末を含む分散液には有機系の界面活性剤などが含まれていることから、350℃以上の温度で熱処理をかけることで界面活性剤を除去し、フッ素樹脂基板が保有する低誘電正接特性とすることができる。
以上の製造方法で本発明の出発材料であるフッ素樹脂基板を作製することができる。
Since the dispersion liquid containing the fluororesin fine powder contains organic surfactants, the surfactants can be removed by heat treatment at a temperature of 350°C or higher, resulting in the low dielectric tangent characteristics of the fluororesin substrate.
The above-described manufacturing method makes it possible to prepare the fluororesin substrate, which is the starting material of the present invention.
-フッ素樹脂基板の親水化工程-
フッ素樹脂基板の親水化処理は、特に限定されないが、これによりフッ素樹脂基板の表面がアミノ基と水酸基を有する親水化処理表面となる必要がある。このような親水化処理により、金属箔とフッ素樹脂基板との引きはがし強さを0.5kN/m以上にすることが可能となる。上記親水化処理によって金属箔とフッ素樹脂基板との引きはがし強さ、即ち密着信頼性が向上することは、本発明者らによって初めて見出されたものである。
- Hydrophilization process for fluororesin substrates -
The hydrophilic treatment of the fluororesin substrate is not particularly limited, but it is necessary that the surface of the fluororesin substrate is made into a hydrophilic treated surface having amino groups and hydroxyl groups. By such hydrophilic treatment, it is possible to make the peel strength between the metal foil and the fluororesin substrate 0.5 kN/m or more. The present inventors were the first to discover that the hydrophilic treatment improves the peel strength between the metal foil and the fluororesin substrate, i.e., the adhesion reliability.
アミノ基と水酸基を有する親水化処理表面において金属箔とフッ素樹脂基板との引きはがし強さが上記のように向上する理由としては、アミノ基と水酸基のいずれもが親水性を持つことと、アミノ基と金属箔との間の親和性が水酸基と金属箔との間よりも強いこととの相乗効果によるものと考えられる。 The reason why the peel strength between the metal foil and the fluororesin substrate is improved as described above on a hydrophilic treated surface having amino groups and hydroxyl groups is believed to be due to the synergistic effect of both the amino groups and hydroxyl groups being hydrophilic and the stronger affinity between the amino groups and the metal foil than between the hydroxyl groups and the metal foil.
このような処理の例としては、PTFEなどのフッ素樹脂をアルゴン-アンモニア-水蒸気の混合気体のラジオ波低圧非平衡プラズマで処理することにより親水化処理したり、フッ素樹脂にアンモニア水等のアミノ基と水酸基源の存在下にArFエキシマレーザーやKrFエキシマレーザーなどの波長250nm以下の紫外レーザー光を照射し、フッ素樹脂の表面を親水化させる処理(例えば、非特許文献1参照)などが挙げられる。 Examples of such treatments include hydrophilization of fluororesin such as PTFE by treating it with radio frequency low pressure non-equilibrium plasma of a mixed gas of argon, ammonia and water vapor, and treatment to hydrophilize the surface of fluororesin by irradiating it with ultraviolet laser light of wavelengths of 250 nm or less, such as an ArF excimer laser or KrF excimer laser, in the presence of an amino group and hydroxyl group source such as ammonia water (see, for example, Non-Patent Document 1).
特に、本発明の親水化処理は、フッ素樹脂基板にアンモニア水共存の雰囲気(アンモニア水雰囲気)中でエキシマレーザーを照射することで、容易にフッ素樹脂表面にアミノ基と水酸基を同時に生成させることができる。ここで、アンモニア水共存の雰囲気とは、アンモニア(NH3)と水(H2O)の両方が雰囲気として存在する環境を意味し、これらは、フッ素樹脂基板の表面上の雰囲気に液体として存在しても、気体として存在してもよい。本発明の親水化処理では、アンモニア水(液体)をフッ素樹脂基板に接触させた状態でレーザー光を照射するよりも、アンモニアと水の両方が気体として存在する環境でレーザー光を照射する方が、親水化の程度が大きくなるうえ、処理装置の構造も簡単になるので好ましい。
上記エキシマレーザーとしては、ArFエキシマレーザー(193nm)やKrFエキシマレーザー(248nm)などを用いることができるが、アンモニア水が190nm付近に吸収ピークを持つため、ArFエキシマレーザーを用いた方が親水化は効率よく起こるので好ましい。
In particular, the hydrophilization treatment of the present invention can easily generate amino groups and hydroxyl groups simultaneously on the fluororesin surface by irradiating an excimer laser to a fluororesin substrate in an atmosphere in which ammonia water coexists (ammonia water atmosphere). Here, the atmosphere in which ammonia water coexists means an environment in which both ammonia (NH 3 ) and water (H 2 O) exist as an atmosphere, and these may exist as liquids or gases in the atmosphere above the surface of the fluororesin substrate. In the hydrophilization treatment of the present invention, it is preferable to irradiate the laser light in an environment in which both ammonia and water exist as gases, rather than irradiating the laser light in a state in which ammonia water (liquid) is in contact with the fluororesin substrate, because this increases the degree of hydrophilization and simplifies the structure of the treatment device.
As the excimer laser, an ArF excimer laser (193 nm) or a KrF excimer laser (248 nm) can be used. However, since ammonia water has an absorption peak at about 190 nm, it is preferable to use an ArF excimer laser since hydrophilization occurs more efficiently.
このように、アンモニア水共存の雰囲気中でエキシマレーザーを照射することで容易にフッ素樹脂表面にアミノ基と水酸基を生成させることができ、レーザー光の照射時間によりアミノ基及び水酸基の生成量が変化し、照射時間を長くすることでアミノ基及び水酸基の生成量を増加させることができる。その結果、フッ素樹脂表面がより親水性化する。例えば、親水化したフッ素樹脂基板の純水に対する接触角は、JIS R 3257:1999の静滴法により測定される接触角で100°以下が好ましく、90°以下がより好ましく、80°以下が更に好ましい。また、フッ素樹脂基板表面のアミノ基や水酸基の生成量は誘電正接を測定することで容易に見積もることができる。 In this way, amino groups and hydroxyl groups can be easily generated on the fluororesin surface by irradiating the excimer laser in an atmosphere coexisting with ammonia water, and the amount of amino groups and hydroxyl groups generated varies depending on the irradiation time of the laser light, and the amount of amino groups and hydroxyl groups generated can be increased by extending the irradiation time. As a result, the fluororesin surface becomes more hydrophilic. For example, the contact angle of the hydrophilized fluororesin substrate with pure water is preferably 100° or less, more preferably 90° or less, and even more preferably 80° or less, as measured by the sessile drop method of JIS R 3257:1999. In addition, the amount of amino groups and hydroxyl groups generated on the surface of the fluororesin substrate can be easily estimated by measuring the dielectric tangent.
フッ素樹脂基板の表面がアミノ基と水酸基を有することは、公知の表面分析法により確認することができる。例えば、X線光電子分光法(XPS)、赤外分光法(特に、ATR-IR)、静的二次イオン質量分析法(Static-SIMS)、和周波発生(SPG)分光法などが挙げられる。本発明では、XPSによりアミノ基と水酸基の存在を確認した。 The presence of amino groups and hydroxyl groups on the surface of the fluororesin substrate can be confirmed by known surface analysis methods. Examples include X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), infrared spectroscopy (particularly ATR-IR), static secondary ion mass spectrometry (Static-SIMS), and sum frequency generation (SPG) spectroscopy. In the present invention, the presence of amino groups and hydroxyl groups was confirmed by XPS.
<プライマーによる表面処理>
本発明では、更に前記親水化処理した表面をアルコキシシラン含有プライマーで処理することが好ましい。
このようにアルコキシシラン含有プライマーで処理(塗布)することで金属箔との密着強度が更に増加して耐久性、信頼性により一層優れる金属張フッ素樹脂基板を好適に得ることができる。
<Surface treatment with primer>
In the present invention, it is preferable to further treat the hydrophilically treated surface with an alkoxysilane-containing primer.
By treating (coating) with an alkoxysilane-containing primer in this manner, the adhesive strength with the metal foil is further increased, making it possible to suitably obtain a metal-clad fluororesin substrate that is even more excellent in durability and reliability.
例えば、フッ素樹脂を石英ガラスクロスやシリカ粉体と複合化した親水化処理品は、線膨張率が十分下がり、さらに樹脂の染み出しも低減し、表面粗度Raが0.2μm未満である銅などの金属箔に対しても密着性に優れ、高い接着性を発現する。また、親水化処理したフッ素樹脂基板はフッ素樹脂表面にアミノ基と水酸基を含有することから、アルコキシシラン含有プライマーを塗布することで銅などの金属箔との密着強度が更に増加して耐久性、信頼性に優れる金属張フッ素樹脂基板となる。 For example, hydrophilic treated products in which fluororesin is combined with quartz glass cloth or silica powder have a sufficiently reduced linear expansion coefficient, reduced resin seepage, and excellent adhesion and high adhesion even to metal foils such as copper with a surface roughness Ra of less than 0.2 μm. In addition, since hydrophilic treated fluororesin substrates contain amino groups and hydroxyl groups on the fluororesin surface, applying an alkoxysilane-containing primer further increases the adhesive strength with metal foils such as copper, resulting in a metal-clad fluororesin substrate with excellent durability and reliability.
-低誘電金属張フッ素樹脂基板の製造方法-
本発明のフッ素樹脂基板の表面に金属箔が積層された低誘電金属張フッ素樹脂基板は、前記フッ素樹脂基板の表面にアミノ基と水酸基を導入して前記フッ素樹脂基板の表面を親水化処理し、前記親水化処理した表面に、前記金属箔を前記フッ素樹脂基板中のフッ素樹脂の溶融温度以上で熱圧着して、前記金属箔と前記フッ素樹脂基板との引きはがし強さを0.5kN/m以上にすることにより製造する。
上述したようにフッ素樹脂基板を製造し、親水化処理などを行った後、親水化処理した表面に、前記金属箔を前記フッ素樹脂基板中のフッ素樹脂の溶融温度以上で熱圧着して低誘電金属張フッ素樹脂基板とする。
- Manufacturing method for low dielectric metal-clad fluororesin substrate -
The low dielectric metal-clad fluororesin substrate of the present invention, in which a metal foil is laminated on the surface of a fluororesin substrate, is produced by hydrophilizing the surface of the fluororesin substrate by introducing amino groups and hydroxyl groups into the surface of the fluororesin substrate, and then thermocompressing the metal foil to the hydrophilically treated surface at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the fluororesin in the fluororesin substrate, thereby making the peel strength between the metal foil and the fluororesin substrate 0.5 kN/m or more.
As described above, a fluororesin substrate is produced and subjected to hydrophilization treatment and the like. Then, the metal foil is thermocompression-bonded to the hydrophilized surface at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the fluororesin in the fluororesin substrate to form a low dielectric metal-clad fluororesin substrate.
低誘電金属張フッ素樹脂基板(積層基板)の構成は特に限定されないが、例えば、2枚の銅などの金属箔の間に、フッ素樹脂と石英ガラスクロスを交互に積層したものからなる場合には、積層枚数は8以下が好ましく、6以下が更に好ましい。フッ素樹脂基板中のフッ素樹脂含有量や石英ガラスクロスの種類、シリカ粉体の含有量及び積層枚数を変えることによってフッ素樹脂基板のX-Y方向の線膨張率を変えることが出来るが、線膨張率の値は5~50ppm/℃の範囲内が好ましく、10~40ppm/℃の範囲内が更に好ましい。フッ素樹脂基板の線膨張率が50ppm/℃以下であれば銅箔とフッ素樹脂基板との密着性が十分であり、また銅箔エッチング後に基板の反りや波打ちなどの不具合を生じることもない。 The composition of the low dielectric metal-clad fluororesin substrate (laminate substrate) is not particularly limited, but for example, when it is made of fluororesin and quartz glass cloth alternately laminated between two sheets of metal foil such as copper, the number of laminated sheets is preferably 8 or less, more preferably 6 or less. The linear expansion coefficient of the fluororesin substrate in the X-Y direction can be changed by changing the fluororesin content in the fluororesin substrate, the type of quartz glass cloth, the silica powder content, and the number of laminated sheets, but the value of the linear expansion coefficient is preferably in the range of 5 to 50 ppm/°C, more preferably in the range of 10 to 40 ppm/°C. If the linear expansion coefficient of the fluororesin substrate is 50 ppm/°C or less, the adhesion between the copper foil and the fluororesin substrate is sufficient, and defects such as warping or waving of the substrate do not occur after copper foil etching.
本発明の低誘電金属張フッ素樹脂基板をサブトラクト法や穴あけ加工などの通常用いられる方法により加工することで印刷配線板を得ることができる。積層基板の電極パターンは、公知の方法で作製すればよく、例えば、本発明の低誘電金属張フッ素樹脂基板と、前記積層基板の片面または両面に設けられた銅などの金属箔とを有する金属張積層基板に対してエッチング等を行うことにより作製することができる。 A printed wiring board can be obtained by processing the low dielectric metal-clad fluororesin substrate of the present invention using commonly used methods such as subtractive processing or drilling. The electrode pattern of the laminated substrate can be prepared by a known method, for example, by etching a metal-clad laminated substrate having the low dielectric metal-clad fluororesin substrate of the present invention and a metal foil such as copper provided on one or both sides of the laminated substrate.
本発明の低誘電金属張フッ素樹脂基板はフッ素樹脂と銅などの金属箔との密着性、即ち引きはがし強さに優れ、かつミリ波などの高周波信号の伝送特性に優れた低誘電率、低誘電正接の特性を保有する基板である。 The low-dielectric metal-clad fluororesin substrate of the present invention is a substrate that has excellent adhesion between the fluororesin and metal foil such as copper, i.e., excellent peel strength, and also has low dielectric constant and low dielectric loss tangent properties that provide excellent transmission characteristics for high-frequency signals such as millimeter waves.
そのため、70GHz以上の高周波を用いる自動運転や遠隔治療など安全にかかわる領域において信号を伝達する実装基板やアンテナ基板など高度な信頼性が必要とされる基板用として最適なものである。 Therefore, it is ideal for use in boards that require high reliability, such as mounting boards and antenna boards that transmit signals in areas related to safety, such as autonomous driving and remote medical treatment, which use high frequencies of 70 GHz or more.
以下に実施例、比較例、調製例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
なお、以下における誘電正接(10GHz)、引きはがし強さ、純水接触角、銅箔の粗度の測定、親水化したフッ素樹脂基板表面の分析は以下の方法で行った。
The present invention will be specifically described below with reference to examples, comparative examples, and preparation examples, but the present invention is not limited to the following examples.
The following measurements of the dielectric loss tangent (10 GHz), peel strength, pure water contact angle, and copper foil roughness, and the analysis of the hydrophilized fluororesin substrate surface were carried out by the following methods.
1.誘電正接の測定
特に明示した場合を除いて、ネットワークアナライザ(キーサイトテクノロジー社製 E5063A)とSPDR誘電体共振器(キーサイトテクノロジー社製)を接続し、10GHzの誘電正接を測定した。
2.引きはがし強さの測定
JIS C 6481:1996に準拠して測定した。
3.純水接触角の測定
JIS R 3257:1999に準拠して測定した。
4.銅箔の粗度(Rx)
JIS C 6481:1996に準拠して測定した。
5.親水化したフッ素樹脂基板表面の分析
親水化したフッ素樹脂基板表面がアミノ基と水酸基を有することは、X線光電子分光(XPS)により確認した。
6.引張強さの測定
JIS R 3420:2013「ガラス繊維一般試験方法」の「7.4引張強さ」に準拠して測定した。
1. Measurement of Dielectric Tangent Unless otherwise specified, a network analyzer (E5063A manufactured by Keysight Technologies) was connected to an SPDR dielectric resonator (manufactured by Keysight Technologies) to measure the dielectric tangent at 10 GHz.
2. Measurement of peel strength The measurement was performed in accordance with JIS C 6481:1996.
3. Measurement of contact angle with pure water Measurement was performed in accordance with JIS R 3257:1999.
4. Copper foil roughness (Rx)
Measurement was performed in accordance with JIS C 6481:1996.
5. Analysis of the Hydrophilized Fluororesin Substrate Surface It was confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) that the hydrophilized fluororesin substrate surface had amino groups and hydroxyl groups.
6. Measurement of tensile strength The measurement was performed in accordance with "7.4 Tensile strength" of JIS R 3420:2013 "General test method for glass fibers".
(調製例1)石英ガラスクロスの製造例
石英ガラス糸を高温で延伸しながら石英ガラス繊維用集束剤を塗布し、直径5.0μmの石英ガラスフィラメント200本からなる石英ガラスストランドを作製した。次に、得られた石英ガラスストランドに25mmあたり0.4回の撚りをかけ石英ガラスヤーンを作製した。
得られた石英ガラスヤーンをエアージェット織機にセットし、たて糸密度が54本/25mm、よこ糸密度が54本/25mmの平織の石英ガラスクロスを製織した。石英ガラスクロスは厚さ0.045mm、クロス重量が42.5g/m2であった。
この石英ガラスクロスを400℃で10時間加熱処理することで繊維用集束剤を除去して、幅1.3mで長さ2,000mの石英ガラスクロスを製造した。次に、上記で製造した幅1.3mで長さ2,000mの石英ガラスクロスを700℃に設定された電気炉に入れ5時間加熱を行った。加熱後、8時間かけて室温まで冷却した。
その後、冷却した石英ガラスクロスを40℃に加熱したpH13のアルカリ電解水に入れ48時間浸漬しエッチング処理を行った。エッチング後、イオン交換水で洗浄し、乾燥することで低誘電、高強度の石英ガラスクロスを作製した。
次いで、加熱、エッチング処理の石英ガラスクロスを0.5質量%のKBM-903(商品名;信越化学工業(株)製、3-アミノプロピルトリメトキシシラン)水溶液に10分間浸漬し、次いで110℃/20分加熱乾燥させて表面処理した。本石英ガラスクロスの誘電正接は0.0002で引張強さは120N/25mm、クロス重量(g/m2)当たり2.82N/25mmであった。
(Preparation Example 1) Example of manufacturing quartz glass cloth A quartz glass strand consisting of 200 quartz glass filaments with a diameter of 5.0 μm was produced by applying a sizing agent to a quartz glass thread while drawing it at a high temperature. Next, the obtained quartz glass strand was twisted 0.4 times per 25 mm to produce a quartz glass yarn.
The obtained quartz glass yarn was set in an air jet loom to weave a plain weave quartz glass cloth with a warp density of 54 threads/25 mm and a weft density of 54 threads/25 mm. The quartz glass cloth had a thickness of 0.045 mm and a cloth weight of 42.5 g/ m2 .
The quartz glass cloth was heat-treated at 400° C. for 10 hours to remove the fiber sizing agent, and a quartz glass cloth having a width of 1.3 m and a length of 2,000 m was produced. Next, the quartz glass cloth having a width of 1.3 m and a length of 2,000 m produced above was placed in an electric furnace set at 700° C. and heated for 5 hours. After heating, it was cooled to room temperature over 8 hours.
The cooled quartz glass cloth was then immersed in alkaline electrolytic water of pH 13 heated to 40° C. for 48 hours for etching. After etching, the cloth was washed with ion-exchanged water and dried to produce a low-dielectric, high-strength quartz glass cloth.
The heated and etched quartz glass cloth was then immersed in a 0.5% by mass aqueous solution of KBM-903 (product name: 3-aminopropyltrimethoxysilane, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) for 10 minutes, and then heated and dried for 20 minutes at 110°C for surface treatment. The dielectric tangent of this quartz glass cloth was 0.0002, and the tensile strength was 120 N/25 mm, with a value of 2.82 N/25 mm per cloth weight (g/ m2 ).
(調製例2)低誘電シリカ粉体の調製例
平均粒径1.5μm、誘電正接0.0011(10GHz)のシリカ(アドマテックス社製 SO-E5)を5Kgアルミナ容器に入れ、マッフル炉(アズワン社製)において空気中で900℃、12時間加熱後、室温まで6時間かけて冷却しシリカを得た。加熱処理後のシリカをpH13のアルカリ電解水20リットルの入ったプラスチック容器に入れて60℃に加熱しながら2時間攪拌することでシリカ粉体表面の歪層を除去した。その後、遠心分離装置でシリカを分離した後、メタノールで洗浄して乾燥した。乾燥したシリカをボールミルで解砕したシリカの誘電正接は0.0002(10GHz)であった。ここで得られた低誘電シリカ粉体をシランカップリング剤、KBM-503(信越化学工業(株)製、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)で表面処理を行ない、フッ素樹脂基板の製造に使用した。
(Preparation Example 2) Preparation Example of Low Dielectric Silica Powder 5 kg of silica (SO-E5 manufactured by Admatechs Co., Ltd.) with an average particle size of 1.5 μm and a dielectric loss tangent of 0.0011 (10 GHz) was placed in an alumina container, heated in a muffle furnace (manufactured by AS ONE Co., Ltd.) in air at 900° C. for 12 hours, and then cooled to room temperature over 6 hours to obtain silica. The silica after the heat treatment was placed in a plastic container containing 20 liters of alkaline electrolytic water with a pH of 13 and stirred for 2 hours while heating to 60° C. to remove the strained layer on the silica powder surface. After that, the silica was separated using a centrifugal separator, washed with methanol and dried. The dried silica was crushed in a ball mill, and the resulting silica had a dielectric loss tangent of 0.0002 (10 GHz). The low dielectric silica powder obtained here was surface-treated with a silane coupling agent, KBM-503 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane), and used to manufacture a fluororesin substrate.
(調製例3)フッ素樹脂基板(1)
誘電正接が10GHzで0.0002のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)微粒子が60質量%、非イオン界面活性剤が6質量%、水が34質量%からなるポリテトラエチレン微粒子水系分散液(PTFE水系分散液)を、調製例1で示した石英ガラスクロスに付着量が46質量%になるように調整し含浸して塗布した後、100℃の乾燥炉で10分乾燥させ水分を飛ばした。次いで、作製したプリプレグを真空減圧プレス機で380℃、1.5MPaで5分間成形した。更に380℃の乾燥機で5分間放置してフッ素樹脂基板(1)を作製した。
フッ素樹脂基板(1)は成型不良もなく、良好なフッ素樹脂基板が得られた。10GHzでの誘電正接は0.0002と優れた誘電特性を有するものであった。
(Preparation Example 3) Fluorine resin substrate (1)
Polytetraethylene fine particle aqueous dispersion (PTFE aqueous dispersion) consisting of 60 mass% polytetrafluoroethylene (PTFE) fine particles with a dielectric loss tangent of 0.0002 at 10 GHz, 6 mass% nonionic surfactant, and 34 mass% water was adjusted to an adhesion amount of 46 mass% on the quartz glass cloth shown in Preparation Example 1, impregnated and applied, and then dried for 10 minutes in a drying oven at 100°C to remove moisture. Next, the prepared prepreg was molded for 5 minutes at 380°C and 1.5 MPa in a vacuum decompression press. It was further left for 5 minutes in a dryer at 380°C to prepare a fluororesin substrate (1).
The fluororesin substrate (1) had no molding defects and was a good fluororesin substrate. The dielectric loss tangent at 10 GHz was 0.0002, which was an excellent dielectric property.
(調製例4)フッ素樹脂基板(2)
厚さ50μmのテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)フィルム(ダイキン製 誘電正接:0.0008)を2枚、調製例1で示した石英ガラスクロスを1枚用意し、それぞれPFAフィルム/石英ガラスクロス/PFAフィルムの順に積層し、真空加圧プレス機を用いて325℃、1.5MPaで30分間熱プレスすることによりフッ素樹脂からなるフッ素樹脂基板(2)を作製した。
フッ素樹脂基板(2)は成型不良もなく、良好なフッ素樹脂基板が得られた。10GHzでの誘電正接は0.0005と優れた誘電特性を有するものであった。
(Preparation Example 4) Fluorine resin substrate (2)
Two sheets of 50 μm-thick tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) films (manufactured by Daikin, dielectric dissipation factor: 0.0008) and one sheet of the quartz glass cloth shown in Preparation Example 1 were prepared, and the PFA film/quartz glass cloth/PFA film were laminated in this order, and the laminate was hot-pressed for 30 minutes at 325° C. and 1.5 MPa using a vacuum pressure press to produce a fluororesin substrate (2) made of fluororesin.
The fluororesin substrate (2) had no molding defects and was a good fluororesin substrate. The dielectric loss tangent at 10 GHz was 0.0005, which was an excellent dielectric property.
(調製例5)シリカ含有フッ素樹脂基板(3)
調製例3のPTFE水系分散液100質量部に、調製例2で作製した低誘電シリカ粉体を40質量部添加混合してシリカ含有PTFE分散液を調製した。この分散液を調製例1で示した石英ガラスクロスに付着量が46質量%になるように調整し含浸して塗布した後、100℃の乾燥炉で10分乾燥させ水分を飛ばした。次いで、作製したプリプレグを真空減圧プレス機で380℃、1.5MPaで5分間成形した。更に380℃の乾燥機で5分間放置してフッ素樹脂基板(3)を作製した。
フッ素樹脂基板(3)は成型不良もなく、熱膨張率の小さく強度が強いフッ素樹脂基板が得られた。10GHzでの誘電正接は0.0003と優れた誘電特性を有するものであった。
(Preparation Example 5) Silica-containing fluororesin substrate (3)
40 parts by mass of the low dielectric silica powder prepared in Preparation Example 2 was added to 100 parts by mass of the PTFE aqueous dispersion of Preparation Example 3 to prepare a silica-containing PTFE dispersion. The dispersion was adjusted to an adhesion amount of 46% by mass on the quartz glass cloth shown in Preparation Example 1, impregnated and applied, and then dried for 10 minutes in a drying oven at 100°C to remove moisture. The prepared prepreg was then molded for 5 minutes at 380°C and 1.5 MPa in a vacuum decompression press. It was then left for 5 minutes in a dryer at 380°C to prepare a fluororesin substrate (3).
The fluororesin substrate (3) had no molding defects, a small thermal expansion coefficient, and high strength. The dielectric loss tangent at 10 GHz was 0.0003, which was an excellent dielectric property.
(調製例6)プライマー組成物1の調製例
3-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBM-903)1質量部、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:KBM-803)1質量部、テトラ-n-ブトキシチタン0.5質量部をn-ヘキサン97.5質量部に溶解混合してプライマー組成物1を調製した。
Preparation Example 6 Preparation Example of Primer Composition 1 Primer composition 1 was prepared by dissolving and mixing 1 part by mass of 3-aminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: KBM-903), 1 part by mass of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: KBM-803), and 0.5 parts by mass of tetra-n-butoxytitanium in 97.5 parts by mass of n-hexane.
(調製例7)プライマー組成物2の調製例
ベンゾトリアゾール基含有トリメトキシシラン(信越化学工業(株)製;商品名:X-12-1214A)2質量部をn-ヘキサン98.0質量部に溶解混合してプライマー組成物2を調製した。
Preparation Example 7 Preparation Example of Primer Composition 2 Primer composition 2 was prepared by dissolving and mixing 2 parts by mass of benzotriazole group-containing trimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; product name: X-12-1214A) in 98.0 parts by mass of n-hexane.
<銅張フッ素樹脂基板の作製>
(実施例1~3、比較例1)
エキシマ照射装置(M・D・COM社製;MEIRA-M-1-152-H3)の照射エリア内に28~30%アンモニア水溶液約20mlを入れた容器と、その容器内でアンモニア水に触れない位置に10cm角のフッ素樹脂基板(1)を設置した。照射エリア内を密閉化してエキシマレーザー(波長:172nm、照度:80mW/cm2)を表1に示したように2分、5分、10分と異なる時間で照射し、表面親水化したフッ素樹脂基板F11、F21、F31を作製した。尚、エキシマレーザー未照射の表面親水化していないフッ素樹脂基板をF01とした。照射後、フッ素樹脂基板を取り出し純水で表面を洗浄し、室温で乾燥した後、純水との接触角をJIS-R-3257:1999の静滴法により測定した。親水化処理したフッ素樹脂基板F11、F21、F31の表面がアミノ基と水酸基を有することをXPSにより確認した。
更に、F01、F11、F21、F31の基板を用いて低粗度銅箔(粗度(Rx):1.5μm、厚み:35μm)を片面に積層して真空加圧プレス機を用いて325℃、1.5MPaで30分間熱プレスすることによりフッ素樹脂基板に銅箔を積層し銅張フッ素樹脂基板を作製した。
銅箔を325℃で積層した後の誘電正接をフッ素樹脂基板の銅箔をエッチング除去し、純水で洗浄、乾燥させた面を用い10GHzで測定した。
銅張フッ素樹脂基板の銅箔とフッ素樹脂基板との引きはがし強さを測定するため、幅1cm、長さ5cmとなるように銅箔をエッチングして引きはがし強さ測定用の試験片とした。
測定は90°ピール測定で行った。結果を表1に示した。
<Preparation of copper-clad fluororesin substrate>
(Examples 1 to 3, Comparative Example 1)
A container containing about 20 ml of 28-30% aqueous ammonia solution was placed in the irradiation area of an excimer irradiation device (MEIRA-M-1-152-H3 manufactured by M.D.COM Co., Ltd.) and a 10 cm square fluororesin substrate (1) was placed in a position in the container that did not touch the ammonia water. The irradiation area was sealed and irradiated with an excimer laser (wavelength: 172 nm, illuminance: 80 mW/cm 2 ) for different times of 2 minutes, 5 minutes, and 10 minutes as shown in Table 1 to produce fluororesin substrates F11, F21, and F31 with hydrophilic surfaces. The fluororesin substrate that was not irradiated with the excimer laser and had a non-hydrophilic surface was designated F01. After irradiation, the fluororesin substrate was removed, the surface was washed with pure water, and dried at room temperature, and the contact angle with pure water was measured by the sessile drop method of JIS-R-3257:1999. It was confirmed by XPS that the surfaces of the hydrophilically treated fluororesin substrates F11, F21, and F31 had amino groups and hydroxyl groups.
Furthermore, using the substrates F01, F11, F21, and F31, low-roughness copper foil (roughness (Rx): 1.5 μm, thickness: 35 μm) was laminated on one side, and then hot-pressed for 30 minutes at 325° C. and 1.5 MPa using a vacuum pressure press to laminate the copper foil onto the fluororesin substrate, thereby producing copper-clad fluororesin substrates.
The copper foil was laminated at 325° C., and the dielectric loss tangent was measured at 10 GHz using the surface that had been removed by etching the copper foil from the fluororesin substrate, washed with pure water, and dried.
To measure the peel strength between the copper foil of a copper-clad fluororesin substrate and the fluororesin substrate, the copper foil was etched to a width of 1 cm and a length of 5 cm to prepare a test piece for measuring peel strength.
The measurement was performed by 90° peel measurement, and the results are shown in Table 1.
表1から明らかなように、親水化処理により水接触角が小さくなり、その大きさは親水化処理時間が長いほど小さくなる。つまり、レーザー光の照射時間によりアミノ基及び水酸基の生成量が変化し、照射時間を長くすることでアミノ基及び水酸基の生成量を増加させることができる。その結果、フッ素樹脂表面がより親水性化する。
また、極性基であるアミノ基及び水酸基の導入量が増えるにつれて、誘電正接が大きくなる傾向がある。このため、フッ素樹脂基板表面のアミノ基や水酸基の生成量は誘電正接を測定することで容易に見積もることができる。
また、フッ素樹脂基板の表面がアミノ基と水酸基を有する親水化処理表面である実施例1~3における銅箔との引きはがし強さは、親水化処理のない(即ち、フッ素樹脂基板の表面がアミノ基と水酸基を有さない)比較例1よりも優れている。
As is clear from Table 1, the water contact angle is reduced by the hydrophilic treatment, and the longer the hydrophilic treatment time, the smaller the water contact angle becomes. In other words, the amount of amino groups and hydroxyl groups generated varies depending on the laser light irradiation time, and the amount of amino groups and hydroxyl groups generated can be increased by extending the irradiation time. As a result, the fluororesin surface becomes more hydrophilic.
Furthermore, the dielectric loss tangent tends to increase as the amount of polar groups, such as amino groups and hydroxyl groups, introduced increases. Therefore, the amount of amino groups and hydroxyl groups generated on the surface of the fluororesin substrate can be easily estimated by measuring the dielectric loss tangent.
Furthermore, the peel strength from the copper foil in Examples 1 to 3, in which the surface of the fluororesin substrate was a hydrophilically treated surface having amino groups and hydroxyl groups, was superior to that of Comparative Example 1, in which no hydrophilic treatment was performed (i.e., the surface of the fluororesin substrate did not have amino groups or hydroxyl groups).
(実施例4~5、比較例2~3)
エキシマ照射装置(M・D・COM社製)の照射エリア内に28~30%アンモニア水溶液20mlを入れた容器と、その容器内でアンモニア水に触れない位置に調製例4、5で作製した10cm角のフッ素樹脂基板(2)と(3)を設置した。照射エリア内を密閉化してエキシマレーザー(波長:172nm、照度:80mW/cm2)を5分間照射し、表面親水化したフッ素樹脂基板F22、F32を作製した。なお、表面親水化していないフッ素樹脂基板をF02、F03とした。照射後、フッ素樹脂基板を取り出し純水で表面を洗浄し、室温で乾燥した後、純水との接触角をJIS-R-3257:1999の静滴法により測定した。親水化処理したフッ素樹脂基板F22、F32の表面がアミノ基と水酸基を有することをXPSにより確認した。
(Examples 4 to 5, Comparative Examples 2 to 3)
A container containing 20 ml of 28-30% aqueous ammonia was placed in the irradiation area of an excimer irradiation device (manufactured by M.D.COM Co., Ltd.), and the 10 cm square fluororesin substrates (2) and (3) prepared in Preparation Examples 4 and 5 were placed in a position in the container that did not touch the ammonia water. The irradiation area was sealed and irradiated with an excimer laser (wavelength: 172 nm, illuminance: 80 mW/cm 2 ) for 5 minutes to prepare fluororesin substrates F22 and F32 with hydrophilic surfaces. Note that fluororesin substrates without hydrophilic surfaces were designated F02 and F03. After irradiation, the fluororesin substrates were taken out, the surfaces were washed with pure water, and dried at room temperature, and the contact angle with pure water was measured by the sessile drop method of JIS-R-3257:1999. It was confirmed by XPS that the surfaces of the hydrophilic fluororesin substrates F22 and F32 had amino groups and hydroxyl groups.
更に、F02、F03、F22、F32の基板を用いて低粗度銅箔((粗度(Rx):1.5μm、厚み:35μm)を片面に積層して真空加圧プレス機を用いて325℃、1.5MPaで30分間熱プレスすることによりフッ素樹脂基板に銅箔を積層した銅張フッ素樹脂基板を作製した。
銅箔を325℃で積層した後の誘電正接もフッ素樹脂基板の銅箔をエッチング除去し、純水で洗浄、乾燥させた面を用い10GHzで測定した。
銅張フッ素樹脂基板の銅箔とフッ素樹脂基板との引きはがし強さを測定するため、幅1cm、長さ5cmとなるように銅箔をエッチングして引きはがし強さ測定用の試験片とした。
測定は90°ピール測定で行った。結果を表2に示した。
Furthermore, low-roughness copper foil (roughness (Rx): 1.5 μm, thickness: 35 μm) was laminated on one side of the substrates F02, F03, F22, and F32, and then hot-pressed for 30 minutes at 325° C. and 1.5 MPa using a vacuum pressure press to prepare copper-clad fluororesin substrates in which copper foil was laminated on a fluororesin substrate.
The dielectric loss tangent after laminating the copper foil at 325° C. was also measured at 10 GHz using the surface that had been cleaned with pure water and dried after removing the copper foil from the fluororesin substrate by etching.
To measure the peel strength between the copper foil of a copper-clad fluororesin substrate and the fluororesin substrate, the copper foil was etched to a width of 1 cm and a length of 5 cm to prepare a test piece for measuring peel strength.
The measurement was performed by 90° peel measurement, and the results are shown in Table 2.
表1,2から明らかなように、親水化処理により水接触角が小さくなり、フッ素樹脂基板の表面がアミノ基と水酸基を有する親水化処理表面である実施例1~5における銅箔との引きはがし強さは、親水化処理のない(即ち、フッ素樹脂基板の表面がアミノ基と水酸基を有さない)比較例1~3よりも優れている。このように、親水化処理がないと銅箔との引きはがし強さが弱く、ミリ波用高速通信低誘電基板としての信頼性に欠ける。特に本発明では、低粗度金属箔を用いても、接着シートなどの接着材を介することなく熱圧着するのみで、十分な密着性を有する金属張フッ素樹脂基板を作製でき、基板全体を薄くすることができることから、ミリ波などに用いる高速通信低誘電基板として利用価値が高い。 As is clear from Tables 1 and 2, the water contact angle is reduced by the hydrophilic treatment, and the peel strength from the copper foil in Examples 1 to 5, in which the surface of the fluororesin substrate is a hydrophilic treated surface having amino groups and hydroxyl groups, is superior to that of Comparative Examples 1 to 3, in which no hydrophilic treatment is performed (i.e., the surface of the fluororesin substrate does not have amino groups or hydroxyl groups). Thus, without the hydrophilic treatment, the peel strength from the copper foil is weak, and the substrate lacks reliability as a low-dielectric substrate for high-speed communication for millimeter waves. In particular, in the present invention, even if a low-roughness metal foil is used, a metal-clad fluororesin substrate with sufficient adhesion can be produced by simply thermocompression bonding without the use of an adhesive such as an adhesive sheet, and the entire substrate can be made thin, making it highly useful as a high-speed communication low-dielectric substrate for millimeter waves, etc.
<プライマー処理の効果>
(実施例6)
実施例1で作製した表面親水化したフッ素樹脂基板F11の表面に、調製例6で作製したプライマー組成物1を塗布した。次いで25℃で30分間風乾して溶剤を除去したプライマー処理フッ素樹脂基板を作製した。このプライマー処理フッ素樹脂基板を用い、実施例1と同様にして銅張フッ素樹脂基板を作製した。実施例1と同様にして測定した誘電正接(10GHz)は、0.0003、銅箔との引きはがし強さは1.0kN/mであった。
<Effects of primer treatment>
Example 6
The primer composition 1 prepared in Preparation Example 6 was applied to the surface of the fluororesin substrate F11 with a hydrophilic surface prepared in Example 1. The primer-treated fluororesin substrate was then air-dried at 25° C. for 30 minutes to remove the solvent, producing a primer-treated fluororesin substrate. A copper-clad fluororesin substrate was produced using this primer-treated fluororesin substrate in the same manner as in Example 1. The dielectric loss tangent (10 GHz) measured in the same manner as in Example 1 was 0.0003, and the peel strength from the copper foil was 1.0 kN/m.
(実施例7)
実施例1と同様にして、実施例1で作製した表面親水化したフッ素樹脂基板F11と銅箔の表面に調製例7で作製したプライマー組成物2を塗布した。次いで25℃で30分間風乾して溶剤を除去したプライマー処理銅箔を作製した。このプライマー処理銅箔を用い、実施例1と同様にして銅張フッ素樹脂基板を作製した。実施例1と同様にして測定した誘電正接(10GHz)は、0.0003であり、銅箔との引きはがし強さは1.2kN/mであった。
(Example 7)
In the same manner as in Example 1, the primer composition 2 prepared in Preparation Example 7 was applied to the surface of the fluororesin substrate F11 with hydrophilic surface prepared in Example 1 and the surface of the copper foil. The primer-treated copper foil was then air-dried at 25° C. for 30 minutes to remove the solvent, thereby preparing a primer-treated copper foil. A copper-clad fluororesin substrate was prepared in the same manner as in Example 1 using this primer-treated copper foil. The dielectric loss tangent (10 GHz) measured in the same manner as in Example 1 was 0.0003, and the peel strength from the copper foil was 1.2 kN/m.
実施例1,6,7から明らかなように、表面親水化したフッ素樹脂基板と銅箔の少なくともいずれかの表面を更にプライマー処理することにより、銅箔との引きはがし強さが向上する。 As is clear from Examples 1, 6, and 7, the peel strength from the copper foil is improved by further treating at least one of the surfaces of the hydrophilized fluororesin substrate and the copper foil with a primer.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. The above-described embodiment is merely an example, and anything that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibits similar effects is included within the technical scope of the present invention.
Claims (16)
前記フッ素樹脂基板が、その中に10GHzで測定した誘電正接が0.0010未満である石英ガラスクロス単独、又は前記石英ガラスクロスと10GHzで測定した誘電正接が0.0010未満であるシリカ粉体の両方を含み、
前記フッ素樹脂基板の表面がアミノ基と水酸基を有する親水化処理表面であり、前記金属箔と前記フッ素樹脂基板との引きはがし強さが0.5kN/m以上のものであることを特徴とする低誘電金属張フッ素樹脂基板。 A low dielectric metal-clad fluororesin substrate in which a metal foil is laminated on the surface of a fluororesin substrate,
the fluororesin substrate contains either a quartz glass cloth alone having a dielectric loss tangent measured at 10 GHz of less than 0.0010, or both the quartz glass cloth and silica powder having a dielectric loss tangent measured at 10 GHz of less than 0.0010;
A low dielectric metal-clad fluororesin substrate, characterized in that the surface of the fluororesin substrate is a hydrophilically treated surface having an amino group and a hydroxyl group, and the peel strength between the metal foil and the fluororesin substrate is 0.5 kN/m or more.
前記フッ素樹脂基板として、10GHzで測定した誘電正接が0.0010未満である石英ガラスクロスを単独で含むか、又は前記石英ガラスクロスと10GHzで測定した誘電正接が0.0010未満であるシリカ粉体の両方を含むフッ素樹脂基板を用い、
前記フッ素樹脂基板の表面にアミノ基と水酸基を導入して前記フッ素樹脂基板の表面を親水化処理し、前記親水化処理した表面に、前記金属箔を前記フッ素樹脂基板中のフッ素樹脂の溶融温度以上で熱圧着して、前記金属箔と前記フッ素樹脂基板との引きはがし強さを0.5kN/m以上にすることを特徴とする低誘電金属張フッ素樹脂基板の製造方法。 A method for manufacturing a low dielectric metal-clad fluororesin substrate in which a metal foil is laminated on a surface of a fluororesin substrate, comprising the steps of:
The fluororesin substrate includes a quartz glass cloth having a dielectric loss tangent of less than 0.0010 measured at 10 GHz, or includes both the quartz glass cloth and silica powder having a dielectric loss tangent of less than 0.0010 measured at 10 GHz;
A method for producing a low dielectric metal-clad fluororesin substrate, comprising: introducing an amino group and a hydroxyl group into a surface of the fluororesin substrate to hydrophilize the surface of the fluororesin substrate; and thermocompression bonding the metal foil to the hydrophilically treated surface at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the fluororesin in the fluororesin substrate, thereby setting the peel strength between the metal foil and the fluororesin substrate to 0.5 kN/m or more.
16. The method for producing a low dielectric metal-clad fluororesin substrate according to claim 8 , further comprising treating the hydrophilically treated surface with an alkoxysilane-containing primer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021010623A JP7478679B2 (en) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | Low dielectric constant metal-clad fluororesin substrate and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021010623A JP7478679B2 (en) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | Low dielectric constant metal-clad fluororesin substrate and its manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022114351A JP2022114351A (en) | 2022-08-05 |
JP7478679B2 true JP7478679B2 (en) | 2024-05-07 |
Family
ID=82658646
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021010623A Active JP7478679B2 (en) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | Low dielectric constant metal-clad fluororesin substrate and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7478679B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN120092041A (en) | 2023-02-22 | 2025-06-03 | 富士高分子工业株式会社 | Fluororesin sheet, method for producing same, and metal-coated fluororesin substrate comprising same |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000015747A (en) | 1998-07-06 | 2000-01-18 | Chuko Kasei Kogyo Kk | Fluororesin laminated base |
DE19856227A1 (en) | 1998-12-04 | 2000-06-08 | Fraunhofer Ges Forschung | Activating fluoropolymer surface for promoting bonding involves modifying surface with plasma activated gas followed by plasma polymer coating |
JP2002307611A (en) | 2001-04-12 | 2002-10-23 | Chuko Kasei Kogyo Kk | Fluoroplastic copper-clad laminated sheet |
JP2009263569A (en) | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Hitachi Chem Co Ltd | Prepreg comprising thin layer quartz glass cloth, and wiring plate using the same |
WO2014192718A1 (en) | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 住友電気工業株式会社 | Metal-resin composite body, wiring material, and method for producing metal-resin composite body |
WO2020241902A1 (en) | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 | Spherical crystalline silica particles, spherical silica particle mixture, and composite material |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3206310B2 (en) * | 1994-07-01 | 2001-09-10 | ダイキン工業株式会社 | Surface-modified fluororesin molded product |
-
2021
- 2021-01-26 JP JP2021010623A patent/JP7478679B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000015747A (en) | 1998-07-06 | 2000-01-18 | Chuko Kasei Kogyo Kk | Fluororesin laminated base |
DE19856227A1 (en) | 1998-12-04 | 2000-06-08 | Fraunhofer Ges Forschung | Activating fluoropolymer surface for promoting bonding involves modifying surface with plasma activated gas followed by plasma polymer coating |
JP2002307611A (en) | 2001-04-12 | 2002-10-23 | Chuko Kasei Kogyo Kk | Fluoroplastic copper-clad laminated sheet |
JP2009263569A (en) | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Hitachi Chem Co Ltd | Prepreg comprising thin layer quartz glass cloth, and wiring plate using the same |
WO2014192718A1 (en) | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 住友電気工業株式会社 | Metal-resin composite body, wiring material, and method for producing metal-resin composite body |
WO2020241902A1 (en) | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 | Spherical crystalline silica particles, spherical silica particle mixture, and composite material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022114351A (en) | 2022-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102055107B1 (en) | Dielectric layer with improved thermal conductivity | |
JP7478044B2 (en) | Low dielectric resin substrate | |
JP7502218B2 (en) | Resin substrate with dielectric properties that are less dependent on frequency | |
US6783841B2 (en) | Low signal loss bonding ply for multilayer circuit boards | |
KR20210130710A (en) | Low Loss Dielectric Composite Comprising Hydrophobized Fused Silica | |
KR20230044270A (en) | Fluorine-containing resin composition and resin adhesive solution containing the same, fluorine-containing dielectric sheet, laminate, copper-clad laminate and printed circuit board | |
WO2019230569A1 (en) | Method for producing resin-clad metal foil, resin-clad metal foil, laminate, and printed circuit board | |
JP7478679B2 (en) | Low dielectric constant metal-clad fluororesin substrate and its manufacturing method | |
JP7550068B2 (en) | Low-dielectric substrate for high-speed millimeter-wave communication | |
CN109467858B (en) | Fluororesin composition and prepreg containing same | |
WO2023005311A1 (en) | Flexible laminate material | |
JP7247536B2 (en) | Composite manufacturing method and composite | |
US20230416482A1 (en) | Fluoroplastic substrate for high-speed communications and copper-clad fluoroplastic substrate for high-speed communications | |
JP7583342B2 (en) | Dielectric, copper clad laminate and method of manufacturing same | |
JP7713117B1 (en) | Fluororesin sheet, its manufacturing method and metal-clad fluororesin substrate including same | |
JP7568991B2 (en) | Fluororesin sheets, copper-clad laminates, circuit boards and antennas | |
TW202523769A (en) | Fluororesin sheet, its manufacturing method and metal-coated fluororesin substrate containing the same | |
JP2024166544A (en) | Metal laminate and its manufacturing method | |
WO2025053138A1 (en) | Sheet, method for producing same, metal-clad laminate, circuit board, and antenna | |
WO2025070380A1 (en) | Composition, sheet, and metal-clad laminate | |
WO2025120893A1 (en) | Fluororesin sheet, method for producing same, and metal clad fluororesin substrate containing same | |
CN120051529A (en) | Composition, fluororesin sheet, and method for producing same | |
JP2025039524A (en) | Sheets, metal clad laminates, circuit boards and antennas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221221 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230914 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231107 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231228 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240402 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240422 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7478679 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |