金属和树脂的复合材料制造技术

一种金属物品，其特征在于，包含：金属基体、树脂基体以及将金属基体与树脂基体接合的化合物层，化合物层是包含具有含氮的官能团和硅烷醇基的第一化合物以及作为烷烃型胺系硅烷偶联剂的第二化合物的第一化合物层，第一化合物不含有硫原子。

Composite of metal and resin

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属和树脂的复合材料
本公开涉及一种包含金属构件的金属物品，以及适于制造金属物品的树脂构件以及它们的制造方法，所述金属构件的表面的至少一部分接合有树脂构件。
技术介绍
对于用于电子设备中使用的印刷布线板、柔性印刷布线板的层叠体而言，对高性能化的要求提高。在电路的微细化发展中，需要实现形成布线板的导体的薄膜化及其表面的平滑化。另外，在高频信号电路中，存在被称为集肤效应的在电路表面附近流过电流的现象，导体表面的粗糙度导致传输损耗的增大，这也是要求导体与绝缘材料界面的平滑化的理由。另外，在电子设备零件、构件中，也要求成为导体的金属箔、金属板的薄膜化、薄壁化，另一方面，要求能够耐受折弯、压制等严格的加工条件的层叠体，提高金属箔、金属板与树脂构件的接合强度成为问题。在柔性印刷布线板中，广泛使用耐热性高的聚酰亚胺树脂膜上通过镀铜形成导体层的基材，粘接铜箔的基材。在柔性印刷布线板基材的制造中，在聚酰亚胺膜上通过电解铜形成足够厚度的导体层时，在以Ni为主要成分的阻挡层的形成，铜溅射、无电解镀铜层或催化剂赋予中，为了提高密合性，一般涂布硅烷偶联剂。在专利文献1(日本特开2010－42564号公报)中，公开了如下方法：在真空干燥后的聚酰亚胺膜涂布硅烷偶联剂，通过溅射形成以Ni为主要成分的阻挡层后，通过溅射、镀敷形成铜的导体层。在专利文献2(日本特开2007－290003号公报)中，记载了：在聚酰亚胺树脂的自支承体(固化工序的前阶段的半固化状态)涂布硅烷偶联剂后，进行加热而完成酰亚胺化的同时，偶联剂形成无机氧化物层而使膜表面改性，由此催化剂的赋予、镀层的密合性提高。但是，这些镀敷导体层的密合性在能够承受带剥离的水平上还不够。在专利文献3(日本特开2008－31448号公报)中，公开了：对具有特定的化学结构的聚酰亚胺膜进行等离子体处理，在金属箔涂布具有氨基或巯基等官能团的硅烷偶联剂并进行热压，由此得到高粘接强度，但能够适用的聚酰亚胺膜有限。在印刷布线板的层叠体中也应用硅烷偶联剂。在专利文献4(日本特开2004－25835号公报)中，记载了：用与绝缘树脂组合物中的官能团发生化学反应的硅烷偶联剂处理金属箔，能够得到优异的密合性。作为对金属箔进行处理的硅烷偶联剂，举例示出具有与绝缘树脂组合物中的环氧基发生化学反应的氨基的硅烷偶联剂。但是，适用的金属箔的表面粗糙度定义为Rz为2.0μm以下，因此认为本申请的技术还有助于锚固效应。另一方面，对最适合化学吸附在金属箔上的硅烷偶联剂的官能团没有进行研究。在食品、化妆品、医药品等日用品，锂离子电池等的包装材料中，为了提高阻隔性，使用层叠了金属箔和树脂膜的材料。在专利文献5(日本特开2010－149389号公报)中，公开了：在为了即使强渗透性内容物发生作用也能够确保最初的优异的层压性，各层间的层压强度不降低而设置的耐渗透性粘接层的形成中，在具有异氰酸酯基的化合物中添加金属醇盐。在此，作为金属醇盐之一，举例示出硅烷偶联剂。记载了：在蒸镀了无机氧化物层的树脂膜的蒸镀薄膜层上层叠的耐渗透性粘接层中，具有异氰酸酯基的化合物和金属醇盐三维地进行交联反应，直至反应性官能团消失，形成网络，因此牢固地粘接在树脂膜上的无机氧化物层和包含烯烃系树脂的密封层。在专利文献6(日本特开2008－77930号公报)中，记载了：在锂电池用包装材料中，在铝箔上设置涂层，防止由于电解质的溶剂的高渗透力而产生的铝箔与热熔性膜层间的剥离，由于构成电解液的锂盐的水解而产生的氢氟酸导致的铝的劣化。作为构成该涂层的稀土元素系氧化物溶胶的添加剂或阳离子性聚合物的交联剂，举例示出使用硅烷偶联剂。稀土元素系氧化物溶胶作用于铝箔，密合性提高，阳离子性聚合物的胺配体的氮原子与稀土元素系氧化物溶胶络合形成，由此密合性提高。铜合金的导电性、导热性优异，因此，作为轧制材料、延展材料(wroughtmaterial)、箔材料以及镀敷材料而广泛用于电气/电子零件。铜合金是作为布线材料而不可或缺的材料，将铜布线与主要由树脂形成的绝缘层复合化而成的电子电路基板(印刷布线基板)被用于电子设备。在印刷布线基板中存在：将在玻璃纤维中浸含环氧树脂等树脂材料并使其固化而成那样的不具有柔性的材料用于绝缘层的刚性印刷布线基板、以及将聚酰亚胺膜及聚酯膜等薄且具有柔性的树脂材料用作绝缘层的柔性印刷布线基板(以下，称为FPC)。无论对于哪种印刷基板，均需要提高树脂材料与铜布线的接合力，从而提出了各种技术。例如，作为用于FPC的基材，已知一种在树脂膜的单面或双面粘接/接合有铜箔的FCCL(FlexibleCopperCladLaminate：柔性覆铜层压板)，为了提高树脂膜与铜箔的粘接/接合强度，应用了一种将铜箔的表面粗糙化，并使粘接剂或加热后的树脂面与该粗糙面的凹凸紧密接合的方法(Anchoreffect：锚固效应)。但是，对于高频信号而言，因被称为集肤效应的效应，信号流经布线的表面层，因此，若铜箔表面存在凹凸，则传输距离变长，传输损耗变大。因此，对于作为FPC的重要特性的传输损耗而言，为了实现低传输损耗，要求铜箔表面的平滑性高。因此，要求一种能以高强度将具有平滑表面的铜箔与树脂材料接合的方法。在专利文献7(日本特开2011－91066号公报)中，公开了一种电路基板(多层布线板)：在将树脂固化物设为绝缘层的电路基板中，特别是为了得到具有平滑表面的铜布线层与绝缘层的高粘接性，将存在于铜布线层表面的氧化铜层用锡、锌、铬、钴以及铝等其他金属的氧化物和/或氢氧化物取代或覆盖，设置具有与该氧化物以及氢氧化物层共价键合的硅烷醇基的胺系硅烷偶联剂或其混合物的层，进而在其之上形成具有碳－碳不饱和双键的乙烯基系硅烷偶联剂层，与绝缘层的树脂固化物所含有的乙烯基之间形成共价键。作为电路基板的制造方法，公开了一种制造方法，其包括：通过镀敷、溅射或蒸镀等，将铜表面的氧化铜层用锡、锌、铬、钴以及铝等的金属氧化物和/或氢氧化物层取代或覆盖；该金属氧化物以及氢氧化物层提高硅烷偶联剂与金属层间的粘接力；胺系硅烷偶联剂层中的残存硅烷醇基与乙烯基系硅烷偶联剂层的硅烷醇基产生共价键；进而乙烯基系硅烷偶联剂的碳－碳不饱和双键与绝缘层中的乙烯基化合物产生共价键；使绝缘层的树脂固化物在加压、加热下固化。该电路基板的构成复杂，而且制造工序繁琐。在专利文献8(日本特开2010－131952号公报)中，公开了一种使硅烷偶联剂夹在作为聚酯系树脂的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的基膜与铜等导电层之间的柔性层叠板。记载了硅烷偶联剂的水解官能团与水反应而变成硅烷醇基并与铜等金属键合，有机官能团通过反应与PEN键合。另外，公开了一种利用溅射法将铜合金层叠在涂布有硅烷偶联剂的基膜，进而镀铜而形成导电层的层叠工序。在专利文献9(日本特开2014－27042号公报)、专利文献10(日本特开2014－27053号公报)、专利文献11(日本特开2014－25095号公报)以及专利文献12(日本特开2014－25099号公报)中，公开了一种对表面未被粗糙化的铜或铝的金属材料、或在该金属材料镀有银本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属物品，其特征在于，/n包含：金属基体、树脂基体以及将金属基体与树脂基体接合的化合物层，/n化合物层是包含具有含氮的官能团和硅烷醇基的第一化合物以及作为烷烃型胺系硅烷偶联剂的第二化合物的第一化合物层，/n第一化合物不含有硫原子。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170802 JP 2017-1502881.一种金属物品，其特征在于，
包含：金属基体、树脂基体以及将金属基体与树脂基体接合的化合物层，
化合物层是包含具有含氮的官能团和硅烷醇基的第一化合物以及作为烷烃型胺系硅烷偶联剂的第二化合物的第一化合物层，
第一化合物不含有硫原子。


2.根据权利要求1所述的金属物品，其中，
还具有第二化合物层，该第二化合物层包含第三化合物，该第三化合物是具有2个以上烷氧基硅烷基或硅烷醇基的硅烷化合物。


3.根据权利要求1或2所述的金属物品，其中，
金属基体的金属是选自铜、铝、铁、不锈钢、镍、锌以及它们的合金中的至少一种。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的金属物品，其中，
树脂基体的树脂是热塑性树脂或热固性树脂，
热塑性树脂是选自聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、ABS树脂、聚碳酸酯树脂、聚烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、氯乙烯树脂、丙烯酸树脂以及与包含这些树脂的其他聚合物的掺合物或复合物中的至少一种，
热固性树脂是选自环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、马来酰亚胺树脂、异氰酸酯树脂、苯并环丁烯树脂以及与包含这些树脂的其他聚合物的掺合物或复合物中的至少一种。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的金属物品，其中，
第一化合物是下式所示的化合物，
RN(X1)m(X2)n
式中，RN是作为五元环或六元环的氮杂环，
X1相同或不同，是具有硅烷醇基或烷氧基硅烷基的一价有机基团，
X2相同或不同，是氢原子或不具有硅原子的一价有机基团，
m是数字1～3，n是数字1～3，m和n的总和是氮杂环的碳原子数。


6.根据权利要求5所述的金属物品，其中，
在第一化合物中，
X1相同或不同，是结构(A)所示的基团，X2相同或不同，是氢原子或烃基，



式中，Y是可以将选自氧原子、氮原子中的杂原子或羰基碳夹在其间，可以具有取代基的二价烃基，
R3是氢原子或未取代或取代的碳原子数1～4的烷基，
R4是未取代或取代的碳原子数1～4的烷基，
p是整数1～3。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的金属物品，其中，
第二化合物是下式所示的化合物，
R11－X11
式中，R11是具有氨基的一价有机基团，
X11是具有硅烷醇基或烷氧基硅烷基的一价有机基团。


8.根据权利要求7所述的金属物品，其中，
在第二化合物中，
R11是具有氨基的烃基，
X11是结构(B)所示的基团，



式中，R3是氢原子或未取代或取代的碳原子数1～4的烷基，
R4是未取代或取代的碳原子数1～4的烷基，
p是整数1～3。


9.根据权利要求7或8所述的金属物品，其中，
第二化合物是选自N－2－(氨基乙基)－3－氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N－2－(氨基乙基)－3－氨基丙基三甲氧基硅烷、3－氨基丙基三甲氧基硅烷以及3－氨基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。


10.根据权利要求1～9中任一项所述的金属物品，其中，
第三化合物是选自聚合物型多官能团硅烷偶联剂、三聚氰胺官能性有机硅化合物以及异氰脲酸酯官能性硅化合物中的至少一种。


11.根据权利要求10所述的金属物品，其中，
在第三化合物中，
聚合物型多官能团硅烷偶联剂是具有下式所示的重复单元的化合物，



式中，m为10≤m≤260，n为1≤n≤100，
R1是氢原子、碳数1～4的烷基或乙酰基，
a和b是整数1～3，
X是可以具有取代基的碳数1～10的亚烷基链，取代基是碳数1～6的烷基，
Y表示直接结合、氧原子或CHR5基，
R2、R3、R4以及R5表示氢原子或碳数1～6的烷基，R3或R4与R5可以结合而形成饱和碳环，
三聚氰胺官能性有机硅化合物是下式所示的化合物，



式中，R0独立地是氢原子，或是可以将选自氧原子、硫原子、氮原子中的杂原子或羰基碳夹在其间，可以具有取代基的一价烃基，
R0中的至少一个是具有硅烷醇基或烷氧基硅烷基的一价有机基团，
异氰脲酸酯官能性硅化合物是下式所示的化合物，



式中，Z是可以将选自氧原子、硫原子、氮原子中的杂原子或羰基碳夹在其间，可以具有取代基的二价烃基，
R3是氢原子或未取代或取代的碳原子数1～4的烷基，
R4是未取代或取代的碳原子数1～4的烷基，
p是整数1～3。


12.根据权利要求1～11中任一项所述的金属物品，其中，
第二化合物和第三化合物分别是不含有硫原子的化合物。

【专利技术属性】
技术研发人员：平井勤二，秋山勇，高桥司，菅谷卓生，武藤有香，
申请(专利权)人：株式会社新技术研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP