JP2000151046A - ポリイミドフィルム及びフレキシブル基板 - Google Patents
ポリイミドフィルム及びフレキシブル基板Info
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Abstract
ムと、その上にドライプロセスにより形成される金属薄
膜との間の密着性を向上させ、同時に熱履歴の内容によ
らずカールの発生を抑制する。 【解決手段】 導体層上に絶縁層が配設されてなるフレ
キシブル基板の当該絶縁層を構成するためのポリイミド
フィルムを、第1ポリイミド層1、第2ポリイミド層2
及び第3ポリイミド層3の3層構造とし、第2ポリイミ
ド層2として導体と略同一の熱線膨張係数を有するもの
を使用し、導体層に接する側に配設する第1ポリイミド
層1をスルホン基含有ポリイミドから構成する。
Description
の絶縁ベースとして有用なポリイミドフィルム及びそれ
を用いたフレキシブル基板に関する。
しては、絶縁層であるポリイミドフィルム上に、ウェッ
トプロセスにより金属メッキ層を導体層として形成する
方法が挙げられる。ここで、ポリイミドフィルムは、酸
二無水物とジアミン(ピロメリット酸二無水物/ジアミ
ノジフェニルエーテル、ジフェニルテトラカルボン酸二
無水物/パラフェニレンジアミン等)とから誘導された
単層構造の市販品が広く使用されている。
ィルムは、そのままでは金属メッキ層との密着性が十分
でないので、金属メッキ層の形成に先だって水酸化カリ
ウム水溶液やヒドラジン水溶液等の強アルカリ性水溶液
で表面処理が施されている。しかしながら、一定の表面
状態になるように表面処理を制御することは非常に難し
く、しかも有害ガスの発生や大量の排水を処理する必要
があり、ハイコストな環境汚染対策が必要となってい
る。
ルムの表面処理を、比較的制御の容易なドライプロセス
(例えば、グロー放電処理、プラズマ放電処理、イオン
ビーム照射処理、プラズマ励起反応性イオン照射等)に
より行い、引き続きスパッタ法等のドライプロセスによ
り金属薄膜をポリイミドフィルム上に形成し、更にその
上にウェットプロセス(電解メッキ法)により電解メッ
キ金属層を形成することが試みられている。
ミドフィルムの表面処理をドライプロセスにより行った
場合において、単層構造の市販のポリイミドフィルムの
ドライプロセス処理表面と金属薄膜との密着性が十分で
ないという問題があった。
してしまい、部品実装に支障をきたす場合があった。
決しようとするものであり、フレキシブル基板に適した
ポリイミドフィルムと、その上にドライプロセスにより
形成される金属薄膜との間の密着性を向上させ、且つカ
ールの発生を抑制することを目的とする。
フィルムを3層構造とし、それらの中央のポリイミド層
として、ポリイミドフィルム上に形成する導体層の熱線
膨張係数とほぼ同等の熱線膨張係数を有するものを使用
することにより、通常のフレキシブル基板製造工程にお
ける熱履歴の内容によらずフレキシブル基板のカール発
生を抑制することができ、しかも金属薄膜に接する側の
ポリイミド層をスルホン基含有ポリイミドから構成する
ことにより、ポリイミドフィルムと金属薄膜との間の密
着性を向上させることができることを見出し、本発明を
完成させるに至った。
されてなるフレキシブル基板の当該絶縁層を構成するた
めのポリイミドフィルムであって、第1ポリイミド層、
第2ポリイミド層及び第3ポリイミド層の3層構造を有
し、それらの中央に位置する第2ポリイミド層は導体層
と略同一の熱線膨張係数を有し、導体層に接する側に配
設される第1ポリイミド層がスルホン基含有ポリイミド
から構成されているポリイミドフィルムを提供する。
に絶縁層が配設されてなるフレキシブル基板の当該絶縁
層を構成するためのポリイミドフィルムであって、図1
に示すように、第1ポリイミド層1、第2ポリイミド層
2及び第3ポリイミド層3の3層構造を有する。
第3ポリイミド層3とに挟持されている中央の第2ポリ
イミド層2として、導体層と略同一の熱線膨張係数を有
するものを使用する。これにより、通常の熱履歴(常温
保存、はんだディップ処理等)の内容によらずフレキシ
ブル基板のカール発生を抑制することができる。
レキシブル基板に一般的に用いられている導体の熱線膨
張係数が表1に示される数値である点に鑑みて、好まし
くは(10〜25)×10-6/K、より好ましくは(1
8〜23)×10-6/Kに調整することが好ましい。
ミド層3の熱線膨張係数は、カールを抑制する効果の点
から、両者の差の絶対値が3×10-6/K以内であるこ
とが好ましい。勿論同一であってもよいし、また、第2
ポリイミド層2とほぼ同一であってもいっこうに差し支
えない。
ては、導体層に接する側の第1ポリイミド層1は、スル
ホン基含有ポリイミドから構成する。スルホン基の存在
により、それと金属薄膜との間の密着力を向上させるこ
とができる。しかも通常の熱履歴によっても安定した密
着性を確保することができる。
有ポリイミドから構成した場合には、その熱線膨張係数
を第1ポリイミド層1の熱線膨張係数と容易に略同一に
することができ、しかも第3ポリイミド層3上にも良好
な密着性で金属薄膜を形成することができるので、両面
フレキシブル基板を製造する上で好ましい。
は、酸二無水物とジアミンとから誘導されたものを好ま
しく使用することができ、そのスルホン基は酸二無水物
及びジアミンの少なくともいずれか一方に予め存在する
スルホン基に由来する。特に、酸二無水物及びジアミン
の双方にスルホン基が存在する場合に得られるスルホン
基含有ポリイミドを好ましく使用することができる。
二無水物(PMDA)、3,4,3′,4′−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、3,4,
3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物
(BTDA)、3,3′,4,4′−ジフェニルスルホ
ンテトラカルボン酸二無水物(DSDA)が好ましく挙
げられる。
ノジフェニルエーテル(DPE)、パラフェニレンジア
ミン(PDA)、4,4′−ジアミノベンズアニリド
(DABA)、4,4′−ビス(p−アミノフェノキ
シ)ジフェニルスルホン(BAPS)が好ましく挙げら
れる。
及び第3ポリイミド層3の層厚に関し、第2ポリイミド
層2の厚みは、第1ポリイミド層1及び第3ポリイミド
層3よりも厚いことが好ましい。具体的には、第2ポリ
イミド層の厚みは、薄すぎると熱線膨張係数を(10〜
25)×10-6/Kの範囲に収めることが困難となり、
厚すぎるとポリイミドフィルム自体が硬くなり、所定の
大きさのロール巻きができなくなるので、好ましくは1
0〜200μmとする。また、第1ポリイミド層1と第
3ポリイミド層3の厚みは、薄すぎると成膜しにくくな
り、厚すぎると第2ポリイミド層2の熱線膨張係数に依
存させているポリイミドフィルム全体の熱線膨張係数と
導体の熱線膨張係数と差が大きくなる可能性があるの
で、好ましくは1〜10μmとする。
ルムは、その片面に、又は第3ポリイミド層3もスルホ
ン基含有ポリイミドから構成した場合にはその両面に、
ドライプロセスにより形成された金属薄膜とその金属薄
膜上に形成された電解メッキ金属層とからなる導体層を
設けることにより、それぞれ片面又は両面フレキシブル
基板となる。
ポリイミド層(第1ポリイミド層のみ、又は第1ポリイ
ミド層と第3ポリイミド層との両層)が表面に存在し、
内部に導体層と略同一の熱線膨張係数のポリイミド層
(第2ポリイミド層)を有する本発明のポリイミドフィ
ルムを使用しているので、ドライプロセスにより形成さ
れる金属薄膜の密着性は通常の熱履歴に対しても良好な
ものとなる。しかも、ポリイミドフィルム全体の熱線膨
張係数を実質的に規定する第2ポリイミド層の熱線膨張
係数が導体層のそれとほぼ同一であるので、常温及び部
品実装温度におけるカールの発生を大きく抑制すること
ができる。
るが、ドライプロセスとしては一般的な物理蒸着法(例
えば、真空蒸着プロセス、イオンプレーティングプロセ
ス、スパッタプロセス等)を利用することができる。
r、Pd、Cuあるいはこれらの合金の薄膜が好まし
い。特に、耐金メッキ性や耐スズメッキ性等を考慮する
と、スパッタプロセスにより形成されるNi−Cu薄膜
(50〜500Å厚)/銅薄膜(100〜2000Å
厚)の2層構造薄膜が好ましい。
厚の電解銅メッキ層が好ましい。電解銅メッキ層の形成
は、適宜選択することができ、例えば電流密度0.2〜
10A/dm2の硫酸銅浴メッキにより形成することが
できる。
ミドフィルムの表面に対し、グロー放電処理やプラズマ
放電処理(酸化窒素ガス、酸素、アルゴン等のガス又は
混合ガス雰囲気)、紫外線照射処理等の表面改質処理を
施すことが、密着性を向上させる点から好ましい。
造例を説明する。
ク酸ワニスを、剥離ベース(例えば、ステンレススチー
ルドラムもしくはベルト、耐熱性樹脂剥離シート、金属
箔等)上にTダイ等により塗工し、揮発分(溶剤や縮合
により生ずる水等)含有量が7〜50重量%の範囲内に
収まるように約80〜140℃で乾燥して、第1ポリイ
ミド層形成用ポリアミック酸フィルムを作製する。
ると、過度にイミド化が進行していることを意味し、第
2ポリイミド層との密着性が不十分になるおそれがあ
り、50重量%を超えると、最終的なイミド化時に発泡
し、所望の性能のポリイミドフィルムが得られないおそ
れがある。
ク酸フィルム上に、第2ポリイミド層形成用ポリアミッ
ク酸ワニスを同様に塗工し、揮発分含有量が7〜50重
量%の範囲内に収まるように約80〜140℃で乾燥し
て、第2ポリイミド層形成用ポリアミック酸フィルムを
作製する。
ク酸フィルム上に、第3ポリイミド層形成用ポリアミッ
ク酸ワニスを同様に塗工し、揮発分含有量が7〜50重
量%の範囲内に収まるように約80〜140℃で乾燥し
て、第3ポリイミド層形成用ポリアミック酸フィルムを
作製する。これにより、3層構造のポリアミック酸フィ
ルムが得られる。
フィルムを、剥離ベースから剥離し、窒素ガス等の不活
性ガス雰囲気下、230〜350℃で完全イミド化する
ことにより本発明のポリイミドフィルムが得られる。
合には、金属箔から3層構造のポリアミック酸フィルム
を剥離する前に完全イミド化し、金属箔をエッチング除
去することによりポリイミドフィルムが得られる。
フレキシブル基板の製造例を以下に説明する。
イプロセス(真空蒸着法、イオンプレーティング法、ス
パッタ法等)により金属薄膜を形成する。
リイミドフィルム表面に表面改質処理(グロー放電、プ
ラズマ放電処理等)を予め施すことが好ましい。
金属層を形成する。これにより、片面フレキシブル基板
が得られる。以上の同様の操作を、ポリイミドフィルム
裏面に繰り返すことにより、両面フレキシブル基板が得
られる。
ク酸ワニスの調製) ジャケット付きの60リットルの反
応釜に、パラフェニレンジアミン(PDA、三井化学社
製)0.433kg(4.00モル)と、4,4′−ジ
アミノジフェニルエーテル(DPE、和歌山精化社製)
0.801kg(4.00モル)とを、窒素ガス雰囲気
下で溶剤N−メチル−ピロリドン(NMP、三菱化学社
製)約35.3kgに溶解した。その後、25℃におい
て、3,3′,4,4′−ジフェニルスルホンテトラカ
ルボン酸二無水物(DSDA、新日本理化社製)2.6
90kg(8.08モル)を徐々に加えながら、3時間
反応させた。これにより、固形分約10%、粘度20P
a・S(25℃)のポリアミック酸ワニスを調製した。
に塗布し、80〜160℃の連続炉で溶剤を飛散させた
後、雰囲気温度を230〜350℃まで昇温し、350
℃で30分間処理してイミド化した。そして銅箔を塩化
第2鉄溶液でエッチング除去することにより25μm厚
の単層ポリイミドフィルムを得た。得られたポリイミド
フィルムの熱線膨張係数(使用測定装置:サーマルメカ
ニカルアナライザー(TMA/SCC150CU、SI
I社製(引張法:使用荷重2.5g〜5g))は36×
10-6/Kであった。
酸ワニスの調製) 参考例A1と同様に、4,4′−ビス
(p−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン(BAP
S、和歌山精化社製)3.460kg(8.00モル)
を、窒素ガス雰囲気下で溶剤N−メチル−ピロリドン
(NMP、三菱化学社製)約54.5kgに溶解した。
その後、25℃において、3,3′,4,4′−ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA、ダイセ
ル化学社製)2.603kg(8.08モル)を徐々に
加えながら、3時間反応させた。これにより、固形分約
10%、粘度15Pa・S(25℃)のポリアミック酸
ワニスを調製した。
1と同様に処理することにより、単層ポリイミドフィル
ムを得た(熱線膨張係数:43×10-6/K)。
アミンとを使用したポリアミック酸ワニスの調製) 参考
例A1と同様に、4,4′−ビス(p−アミノフェノキ
シ)ジフェニルスルホン(BAPS、和歌山精化社製)
3.460kg(8.00モル)を、窒素ガス雰囲気下
で溶剤N−メチル−ピロリドン(NMP、三菱化学社
製)約55.3kgに溶解した。その後、25℃におい
て、3,3′−4,4′−ジフェニルスルホンテトラカ
ルボン酸二無水物(DSDA、新日本理化社製)2.6
90kg(8.08モル)を徐々に加えながら、3時間
反応させた。これにより、固形分約10%、粘度12P
a・S(25℃)のポリアミック酸ワニスを調製した。
1と同様に処理することにより、単層ポリイミドフィル
ムを得た(熱線膨張係数:53×10-6/K)。
ためのポリアミック酸ワニスの調製) ジャケット付きの
60リットルの反応釜に、表2に示す一種又は二種のジ
アミン(合計10.0モル)を、窒素ガス雰囲気下で溶
剤N−メチル−ピロリドン(NMP、三菱化学社製)約
46kgに溶解した。その後、50℃において、表2の
酸二無水物(10.1モル)を徐々に加えながら、3時
間反応させた。これにより、固形分約10%で表2の粘
度のポリアミック酸ワニスを調製した。
に塗布し、80〜160℃の連続炉で溶剤を飛散させた
後、雰囲気温度を230〜350℃まで昇温し、350
℃で30分間処理してイミド化した。そして銅箔を塩化
第2鉄溶液でエッチング除去することにより、表2の熱
線膨張係数を示す25μm厚の単層ポリイミドフィルム
を得た。
及びジアミンの略称は以下の通りである。
ルボン酸二無水物 BTDA: 3,4,3′,4′−ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物 DSDA: 3,3′,4,4′−ジフェニルスルホン
テトラカルボン酸二無水物ジアミン DPE: 4,4′−ジアミノジフェニルエーテル PDA: パラフェニレンジアミン DABA: 4,4′−ジアミノベンズアニリド
ステンレススチール製ベルト(幅300mm)上に、表
3又は表4に示すポリアミック酸ワニスを使用して第1
ポリイミド層となるポリアミック酸膜(残存揮発分含有
量約25%〜35%)を形成した。
リイミド層となるポリアミック酸膜残存揮発分含有量約
25%〜35%)を形成し、更に、第3ポリイミド層と
なるポリアミック酸膜(残存揮発分含有量約25%〜3
5%)を形成した。得られた3層構造のポリアミック酸
フィルムをベルトから剥離したところ、3層合わせての
残存揮発分含有量は約25%〜約35%であった(詳細
は表3及び表4参照)。また、発泡等の欠陥も観察され
なかった。
を、170℃から350℃の窒素雰囲気の連続炉中で加
熱し、更に350℃で30分間イミド化し、3層構造の
ポリイミドフィルムを得た。
ルムとして市販の単層のポリイミドフィルム(カプトン
100H、デュポン社製)を使用した。
ポリイミドフィルムの表面に対し、プラズマドライクリ
ーナー装置(PX−1000、March社製)を使用
し、真空度80mmTorr、高周波出力120Wとい
う条件で発生させたアルゴンプラズマを照射することに
より表面処理を行った。次いで、その処理表面に、DC
マグネトロンスパッタ法を適用して、Ni−Cu合金
(50%/50%)ターゲットから150Å厚のNi/
Cu合金薄膜を形成した。更に、Cuターゲットから厚
さ約1000ÅのCu薄膜を形成させた。必要に応じ
て、同様な手法によりポリイミドフィルム裏面に同様の
金属薄膜を形成した。
解銅メッキ法により厚さ18μmのCuメッキ層を厚づ
けして導体層を形成した。これにより片面もしくは両面
フレキシブル基板を得た。
ルムについて、「熱線膨張係数」及び「カール」を以下
に説明するように測定した。また、実験例11〜20の
フレキシブル基板について、「熱線膨張係数」及び「カ
ール」に加えて、ポリイミドフィルムと導体層との間の
「接着強度」を以下に説明するように測定した。得られ
た結果を表5及び表6に示す。
メカニカルアナライザー(TMA/SCC150CU、
SII社製))を用いて、引張法(使用荷重2.5g〜
5g)により測定した。
方の大きさに切り出し、下に凸の状態で水平板上に載せ
たときの四隅の高さの平均から曲率半径を算出した。実
用的には曲率半径が200mm以上であることが望まれ
る。
社製)を塗布し、乾燥/露光/現像し、塩化第2鉄水溶
液でエッチングして導体パターンを作成し、JIS C
6471 に従って90度剥離を行ったときの接着強度
を測定した。
第2ポリイミド層及び第3ポリイミド層の3層構造を有
するポリイミドフィルムにおいて、それらの中央の第2
ポリイミド層として導体層と略同一の熱線膨張係数を有
するものを使用し、且つ導体層に接する側に配設する第
1ポリイミド層をスルホン基含有ポリイミドから構成す
ると、その上にドライプロセスにより金属薄膜を良好な
接着強度で、カールの発生を大きく抑制しつつ形成する
ことができる。
ポリイミドから構成すると、第1ポリイミド層上にだけ
でなく、第3ポリイミド層上にもドライプロセスにより
金属薄膜を良好な接着強度で、カールの発生を大きく抑
制しつつ形成することができ、よって良好な特性の両面
フレキシブル基板を製造することができる。
1ポリイミド層と第3ポリイミド層との間の熱線膨張係
数の差が比較的大きくなると、カール発生し易くなるこ
とがわかる。
したポリイミドフィルムとその上にドライプロセスによ
り形成される金属薄膜との間の密着性を向上させ、同時
に熱履歴の内容によらずカールの発生を抑制することが
できる。
Claims (10)
- 【請求項1】 導体層上に絶縁層が配設されてなるフレ
キシブル基板の当該絶縁層を構成するためのポリイミド
フィルムであって、第1ポリイミド層、第2ポリイミド
層及び第3ポリイミド層の3層構造を有し、それらの中
央に位置する第2ポリイミド層は導体層と略同一の熱線
膨張係数を有し、導体層に接する側に配設される第1ポ
リイミド層がスルホン基含有ポリイミドから構成されて
いるポリイミドフィルム。 - 【請求項2】 第3ポリイミド層がスルホン基含有ポリ
イミドから構成されている請求項1記載のポリイミドフ
ィルム。 - 【請求項3】 第2ポリイミド層の熱線膨張係数が、1
0×10-6/K〜25×10-6/Kである請求項1又は
2記載のポリイミドフィルム。 - 【請求項4】 第1ポリイミド層と第3ポリイミド層と
の熱線膨張係数の差の絶対値が、3×10-6/K以内で
ある請求項1又は2記載のポリイミドフィルム。 - 【請求項5】 スルホン基含有ポリイミドが、酸二無水
物とジアミンとから誘導されたものであり、酸二無水物
及びジアミンの少なくともいずれか一方にスルホン基が
存在する請求項1又は2記載のポリイミドフィルム。 - 【請求項6】 酸二無水物及びジアミンの双方にスルホ
ン基が存在する請求項5記載のポリイミドフィルム。 - 【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載のポリイ
ミドフィルムの第1ポリイミド層側表面に、ドライプロ
セスにより形成された金属薄膜と、その金属薄膜上に形
成された電解メッキ金属層とからなる導体層が設けられ
ていることを特徴とするフレキシブル基板。 - 【請求項8】 請求項2〜6のいずれかに記載のポリイ
ミドフィルムの第1ポリイミド層側表面及び第3ポリイ
ミド層側表面に、導電層が設けられているフレキシブル
基板。 - 【請求項9】 金属薄膜がスパッタプロセスにより形成
されたNi−Cu薄膜/銅薄膜の2層構造を有する請求
項7又は8記載のフレキシブル基板。 - 【請求項10】 電解メッキ金属層が、電解銅メッキ層
である請求項9記載のフレキシブル基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31418698A JP3641952B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | ポリイミドフィルム及びフレキシブル基板 |
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---|---|---|---|
JP31418698A JP3641952B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | ポリイミドフィルム及びフレキシブル基板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000151046A true JP2000151046A (ja) | 2000-05-30 |
JP3641952B2 JP3641952B2 (ja) | 2005-04-27 |
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ID=18050304
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31418698A Expired - Lifetime JP3641952B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | ポリイミドフィルム及びフレキシブル基板 |
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