JP2001162631A - ポリイミドフィルム及びその製造方法 - Google Patents

ポリイミドフィルム及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】フィルム表面に発生する突起状スジが少なく、
耐熱接着剤をフィルム表面に塗布する際の塗布ムラや、
銅箔とラミネートする際のラミネートムラが発生しにく
いポリイミドフィルムを提供する。 【解決手段】フィルム表面の長手方向に発生するスジの
幅が35μm〜200μmかつ高さが0.1〜1.0μ
mであって、そのスジの本数が幅1000mm当たり4
0本以下であることを特徴とするポリイミドフィルムで
あり、また、ポリアミド酸溶液を、口金から回転する支
持体へフィルム状にキャストする工程に於いて、口金内
のポリマー滞留時間を150秒以下とし、さらに口金で
の圧力損失を1000kPa以下に設定したうえで、口
金冷媒温度を−25〜−10℃、ポリマーの温度を−2
0〜−10℃の範囲に制御するポリイミドフィルムの製
造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、銅箔を代表とす
る金属箔または金属薄膜が積層された電気配線板の支持
体として、またフレキシブル印刷回路保護用カバーレイ
フィルムとして使用されるポリイミドフィルム及びその
製造方法に関する。より具体的には、長手方向に発生す
る突起状スジが改善されたポリイミドフィルムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】ポリイミドフィルムは高耐熱性、高電気
絶縁性を有することから耐熱性を必要とする電気絶縁素
材として広範な産業分野で使用されており、特に銅箔が
積層された電気配線板の支持体としての用途においては
例えばIC等の電気部品と銅箔との接続にはんだを使用
することができ、電気配線の小型軽量化が可能となっ
た。これに伴い、フレキシブル印刷回路基板は、その使
用に範囲が広がり、ポリイミドフィルムの需要も伸びて
いる。しかしながら電気配線板の用途の多様化と共に配
線数の高密度化の進展に伴って電気絶縁支持体としての
性能の向上及び加工性改善の要求が高まってきた。
【0003】ポリイミドフィルムは従来より、アミド酸
溶液をキャスティングドラム、ベルトの支持体上に押出
しにより口金からキャストして、加熱し、化学的また
は、熱的に閉環または、乾燥して自己支持性を備える程
度に固化させた後、キャスティングドラム又はエンドレ
スベルトからフィルム状の樹脂を剥離させてテンターで
加熱、延伸、熱処理され製造されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、口金か
らフィルム状に押し出されるアミド酸溶液は、ミキサー
にて事前に触媒を添加されてから口金へと送液されてく
るため触媒添加直後から徐々にイミド化反応が進行す
る。このため、ミキサーから口金までの配管を十分冷却
しイミド化反応の進行を極力抑えても口金内でのポリマ
ー滞留時間が長いと局部的なイミド化反応の進行によ
り、製品フィルムの表面上に細かな突起状スジを生じる
という問題があった。この問題を解決する手段としては
口金及びポリマーを極力冷却することが考えられたが、
過度の冷却はアミド酸溶液中の溶媒凝固を招き製膜が困
難になるという問題があり十分な効果が得られていな
い。
【0005】このような突起状スジを生じたポリイミド
フィルムは、耐熱フレキシブル印刷回路(FPC)等の
電子部品などに使用される場合に、耐熱接着剤をポリイ
ミドフィルム表面に塗布する際の塗布ムラや、接着剤の
はじきを招くことになるため、完成した回路の電機特性
に影響を与えることとなる。
【0006】一方、突起状スジが改善されたポリエステ
ルフィルムをフレキシブルプリント回路に使用すること
も試みられているが、この場合にははんだ耐熱性が悪い
ため電気配線の小型軽量化が達成できないといった問題
があった。
【0007】本発明の目的は、フィルム表面に発生する
突起状スジが改善されたポリイミドフィルムを提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、フ
ィルム表面の長手方向に発生するスジの幅が35μm〜
200μmかつ高さが0.1〜1.0μmであって、そ
のスジの本数が幅1000mm当たり40本以下である
ことを特徴とするポリイミドフィルムであり、また、ポ
リアミド酸溶液を、口金から回転する支持体へフィルム
状にキャストする工程に於いて、口金内のポリマー滞留
時間を150秒以下に規定し、さらに口金での圧力損失
を1000kPa以下としたうえで、口金冷媒温度を−
25〜−10℃、ポリマーの温度を−20〜−10℃の
範囲に制御することを特徴とするポリイミドフィルムの
製造方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態を説明するが、本発明は以下の説明に限定されるもの
ではない。
【0010】本発明におけるポリイミドの先駆体である
ポリアミド酸は芳香族テトラカルボン酸類と芳香族ジア
ミン類とからなり次の式1に示される繰り返し単位で構
成されものである。
【0011】
【化1】 上記式においてR1は少なくとも1個の芳香族環を有す
る4価の有機基で、その炭素数は25以下であり、R1
に結合する2つのカルボキシル基の夫々はR1における
芳香族環のアミド基が結合する炭素原子とは相隣接する
炭素原子に結合しており、またR2は少なくとも1個の
芳香族環を有する2価の有機基で、その炭素数は25以
下であり、アミノ基はR2における芳香族環の炭素原子
に結合している。
【0012】上記の芳香族テトラカルボン酸類の具体例
としては、ピロメリット酸、3,3’,4,4’−ビフ
ェニルテトラカルボン酸、2,3’,3,4’−ビフェ
ニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸、2,3,6,7−ナフタレン
ジカルボン酸、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフ
ェニル)エーテル、ピリジンー2,3,5,6−テトラ
カルボン酸及びこれらのアミド形成性誘導体が挙げられ
る。ポリアミド酸の製造にあたってはこれらの酸無水物
が好ましく使用される。
【0013】上記の芳香族ジアミン類の具体例として
は、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミ
ン、ベンチジン、パラキシリレンジアミン、4,4’−
ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフ
ェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホ
ン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニ
ルメタン、1,5−ジアミノナフタレン、3,3’−ジ
メトキシベンチジン、1,4−ビス(3メチル−5アミ
ノフェニル)ベンゼン及びこれらのアミド形成性誘導体
が挙げられる。
【0014】本発明で使用される有機溶媒の具体例とし
ては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチ
ルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなども有
機極性アミド系溶媒が挙げられ、これらの有機溶媒は単
独で、又は2つ又はそれ以上を組み合わせて使用して
も、又はベンゼン、トルエン、キシレンのような非溶媒
と組み合わせて使用してもよい。本発明で用いるポリア
ミド酸の有機溶媒溶液は固形分を5〜40重量%、好ま
しくは10〜30重量%を含有しており、またその粘度
はブルックフィールド粘度計による測定値で10〜20
00Pa・s、好ましくは、100〜1000Pa・s
のものが安定した送液のために好ましい。また有機溶媒
溶液中のポリアミド酸は部分的にイミド化されてもよ
く、少量の無機化合物を含有してもよい。
【0015】本発明において芳香族テトラカルボン酸類
と芳香族ジアミン類とはそれぞれのモル数が大略等しく
なる割合で重合されるかその一方が10モル%、好まし
くは5モル%の範囲内で他方に対して過剰に配合されて
もよい。重合反応は有機溶媒中で攪拌そして/または混
合しながら0〜80度の温度の範囲で10分〜30時間
連続して進められるが、必要により重合反応を分割した
り、温度を上下させてもかまわない。両反応体の添加順
序には特に制限はないが、芳香族ジアミン類の溶液中に
芳香族テトラカルボン酸類を添加するのが好ましい。重
合反応中に真空脱法することは良質なポリアミド酸の有
機溶媒溶液を製造するのに有効な方法である。また重合
反応の前に芳香族ジアミン類に少量の末端封止剤を添加
して重合反応を制御することを行ってもよい。
【0016】本発明で使用される閉環触媒の具体例とし
てはトリメチルアミン、トリエチレンジアミン等の脂肪
族第3級アミン、及びイソキノリン、ピリジン、ベータ
ピコリン等の複組環第3級アミンがあげられるが、複組
環式第3級アミンから選ばれる少なくとも一種類のアミ
ンを使用するのが好ましい。
【0017】本発明で使用される脱水剤の具体例として
は無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸等の脂肪族カ
ルボン酸無水物、および無水安息香酸等の芳香族カルボ
ン酸無水物があげられるが無水酢酸および/または無水
安息香酸が好ましい。
【0018】ポリアミド酸に対する閉環触媒及び脱水剤
の含有量は次の数式を満たすことが好ましい。
【0019】
【数1】 またアセチルアセトン等のゲル化遅延剤を併用してもよ
い。
【0020】ポリアミド酸の有機溶媒からポリイミドフ
ィルムを製造する方法としては、閉環触媒及び脱水剤を
含有しなポリアミド酸の有機溶媒溶液をスリット付き口
金から支持体上に流延してフィルムに成形し、支持体上
で加熱乾燥することにより自己支持性を有するゲルフィ
ルムとなしたる後、支持体より剥離し、更に高温下で乾
燥熱処理することによりイミド化する熱閉環法、及び閉
環触媒及び脱水剤を含有せしめたポリアミド酸の有機溶
媒をスリット付き口金から支持体上に流延してフィルム
状に成形し、支持体上でイミド化を一部進行させて自己
支持性を有するゲルフィルムとした後、支持体より剥離
し、加熱乾燥/イミド化し、熱処理を行う化学閉環法が
代表的な方法である。
【0021】本発明では、どちらの閉環方法を採用して
もよいが、化学閉環法はポリアミド酸の有機溶媒溶液に
閉環触媒および脱水剤を含有設備を必要とするものの、
自己支持性を有するゲルフィルムが短時間で得られるの
点でより好ましい方法といえる。
【0022】ただし、本発明のポリイミドフィルム製造
方法においては、口金からポリアミド酸溶液を回転する
支持体にフィルム状に連続して押出または塗布してキャ
ストする工程に於いて、口金内のポリマー滞留時間を1
50秒以下とし、さらに口金での圧力損失を1000k
Pa以下に設定したうえで、口金冷媒温度を−25〜−
10℃、ポリマーの温度を−20〜−10℃の範囲に制
御することが必須の条件であり、これによりフィルム表
面に発生する微細な突起状スジが改善されたフィルムの
取得が可能になる。
【0023】本発明では口金内のポリマー滞留時間を、
150秒以下にすることが必要であるが、口金内部でイ
ミド化反応が徐々に進行することによって突起状スジが
発生していると考えられるため、出来るだけ反応を進行
させずに口金から吐出させるのがよいことから、好まし
くは100秒以下、さらに好ましくは80秒以下になる
ように口金を設計するとよい。また、圧力損失に伴う発
熱が起きると口金内部で部分的にイミド化反応が進行し
イソイミドのようなゲル状ポリマーが発生し欠点として
フィルムに発現してしまうため、製膜時の口金圧力損失
は1000kPa以下であることが必要であり、好まし
くは800kPa以下、さらに好ましくは500kPa
以下として口金を設計するのがよい。
【0024】本発明では口金冷媒温度を、−25〜−1
0℃に設定する必要があるが口金内でのイミド化反応進
行を極力抑えるために好ましくは−25℃〜−15℃に
設定するのがよい。冷却温度を−25℃より低く設定す
ると溶媒が凝固するおそれがあるので好ましくない。ま
た、−10℃よりも高く設定すると口金内でのイミド化
反応が進行するだけでなく、ゲル状ポリマーが発生して
欠点となるので好ましくない。
【0025】また、口金に入るポリマー温度は−20〜
−10℃の範囲で管理する必要がある。これについても
前述のとおり好ましくは−20〜−15℃の範囲で管理
するのがよい。
【0026】
【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。
実施例中ODAは4,4’−ジアミノジフェニルエーテ
ル、PMDAはピロメリット酸二無水物、DMAcは
N,N−ジメチルアセトアミドを表す。
【0027】なお、本発明に於いて、ポリイミドフィル
ムの表面形状測定にはDigital Instruments社製の原子
間力顕微鏡NanoScope IIを用いた。 実施例1 ODAに対し、PMDA99.3〜100mol%をDM
Ac溶液中にて反応させポリアミド酸溶液を得た。この
ポリアミド酸溶液にβ−ピコリン、無水酢酸を添加した
のち−19℃まで冷却した。このポリマーを吐出時の口
金滞留時間最大値を110秒、圧力損失を650kPa
に設計した口金からドラム上へ流延して自己支持性のあ
るポリイミドゲルフィルムを得た。この際、口金冷媒温
度は−20℃に設定し管理した。このゲルフィルムをド
ラム上からはがし、端部をピン止めした状態で長手方向
(MD方向)と幅方向(TD方向)にそれぞれ延伸しな
がらテンター内で乾燥させ、フィルム幅2300mm、平
均厚さ50μmのポリイミドフィルムを得た。得られた
フィルムについて、長手方向に発生するスジで幅が35
μm〜200μmかつ高さが0.1〜1.0μmの本数
を測定したところ、18本/1000mmであった。ま
た、このフィルムに、ポリエステル/エポキシ系の接着
剤をロールコータで塗布して、160℃でドライヤーで
乾燥した。このフィルムの該接着面を塗布した面に電解
銅箔を130℃で加圧ラミネートし、24時間キュアー
してフレキシブル銅張りポリイミドシ−トを得た。接着
剤のはじきは少なく、良好な歩留まりを得た。 実施例2 ODAに対し、PMDA99.3〜100mol%をDM
Ac溶液中にて反応させポリアミド酸溶液を得た。この
ポリアミド酸溶液にβ−ピコリン、無水酢酸を添加した
のち−14℃まで冷却した。このポリマーを吐出時の口
金滞留時間最大値を85秒、圧力損失を750kPaに
設計した口金からドラム上へ流延して自己支持性のある
ポリイミドゲルフィルムを得た。この際、口金冷媒温度
は−12℃に設定し管理した。このゲルフィルムをドラ
ム上からはがし、端部をピン止めした状態で長手方向
(MD方向)と幅方向(TD方向)にそれぞれ延伸しな
がらテンター内で乾燥させ、フィルム幅2300mm、平
均厚さ125μmのポリイミドフィルムを得た。得られ
たフィルムについて、長手方向に発生するスジで幅が3
5μm〜200μmかつ高さが0.1〜1.0μmの本
数を測定したところ、36本/1000mmであった。
また、このフィルムに、ポリエステル/エポキシ系の接
着剤をロールコータで塗布して、160℃でドライヤー
で乾燥した。このフィルムの該接着面を塗布した面に電
解銅箔を130℃で加圧ラミネートし、24時間キュア
ーしてフレキシブル銅張りポリイミドシ−トを得た。接
着剤のはじきは少なく、良好な歩留まりを得た。 比較例1 ODAに対し、PMDA99.3〜100mol%をDM
Ac溶液中にて反応させポリアミド酸溶液を得た。この
ポリアミド酸溶液にβ−ピコリン、無水酢酸を添加した
のち−14℃まで冷却した。このポリマーを吐出時の口
金滞留時間最大値を200秒、圧力損失を680kPa
に設計した口金からドラム上へ流延して自己支持性のあ
るポリイミドゲルフィルムを得た。この際、口金冷媒温
度は−20℃に設定し管理した。このゲルフィルムをド
ラム上からはがし、端部をピン止めした状態で長手方向
(MD方向)と幅方向(TD方向)にそれぞれ延伸しな
がらテンター内で乾燥させ、フィルム幅1000mm、平
均厚さ50μmのポリイミドフィルムを得た。得られた
フィルムについて、長手方向に発生するスジで幅が35
μm〜200μmかつ高さが0.1〜1.0μmの本数
を測定したところ、46本/1000mmであった。ま
た、このフィルムに、ポリエステル/エポキシ系の接着
剤をロールコータで塗布して、160℃でドライヤーで
乾燥した。このフィルムの該接着面を塗布した面に電解
銅箔を130℃で加圧ラミネートし、24時間キュアー
してフレキシブル銅張りポリイミドシ−トを得た。接着
剤のはじきは、多発して、歩留まりは悪かった。 比較例2 ODAに対し、PMDA99.3〜100mol%をDM
Ac溶液中にて反応させポリアミド酸溶液を得た。この
ポリアミド酸溶液にβ−ピコリン、無水酢酸を添加した
のち−10℃まで冷却した。このポリマーを吐出時の口
金滞留時間最大値を87秒、圧力損失を1250kPa
に設計した口金からドラム上へ流延して自己支持性のあ
るポリイミドゲルフィルムを得た。この際、口金冷媒温
度は−20℃に設定し管理した。このゲルフィルムをド
ラム上からはがし、端部をピン止めした状態で長手方向
(MD方向)と幅方向(TD方向)にそれぞれ延伸しな
がらテンター内で乾燥させ、フィルム幅1000mm、平
均厚さ50μmのポリイミドフィルムを得た。得られた
フィルムについて、長手方向に発生するスジで幅が35
μm〜200μmかつ高さが0.1〜1.0μmの本数
を測定したところ、40本/1000mm未満ではあっ
たがフィルムに無数のゲル欠点が発現してしまった。 比較例3 ODAに対し、PMDA99.3〜100mol%をDM
Ac溶液中にて反応させポリアミド酸溶液を得た。この
ポリアミド酸溶液にβ−ピコリン、無水酢酸を添加した
のち−5℃まで冷却した。このポリマーを吐出時の口金
滞留時間最大値を110秒、圧力損失を650kPaに
設計した口金からドラム上へ流延して自己支持性のある
ポリイミドゲルフィルムを得た。この際、口金冷媒温度
は−5℃に設定し管理した。このゲルフィルムをドラム
上からはがし、端部をピン止めした状態で長手方向(M
D方向)と幅方向(TD方向)にそれぞれ延伸しながら
テンター内で乾燥させ、フィルム幅1000mm、平均厚
さ50μmのポリイミドフィルムを得た。得られたフィ
ルムについて、長手方向に発生するスジで幅が35μm
〜200μmかつ高さが0.1〜1.0μmの本数を測
定したところ、40本/1000mm未満ではあったが
フィルムに無数のゲル欠点が発現してしまった。
【0028】
【発明の効果】本発明で得られるポリイミドフィルムは
フィルム表面に発生する突起状スジが少なく、耐熱接着
剤をフィルム表面に塗布する際の塗布ムラや、銅箔とラ
ミネートする際のラミネートムラを招く確立がきわめて
低く、完成した回路は電機特性に優れる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08L 79:08 C08L 79:08 Fターム(参考) 4F071 AA60 AH04 AH12 BB02 BB06 BC01 BC08 BC15 4F205 AA40 AC05 AG01 AG28 AH36 AR02 AR06 AR11 AR12 GA07 GB02 GC02 GE01 GE09 GF01 GF23 GF24 GN01 GN18 GN24

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フィルム表面の長手方向に発生するスジの
    幅が35μm〜200μmかつ高さが0.1〜1.0μ
    mであって、そのスジの本数が幅1000mm当たり4
    0本以下であることを特徴とするポリイミドフィルム。
  2. 【請求項2】ポリアミド酸溶液を回転する支持体に口金
    からフィルム状に連続的に押し出すまたは塗布してキャ
    ストする工程に於いて、口金内ポリマーの滞留時間を1
    50秒以下、同圧力損失を1000kPa以下とし、さ
    らに口金冷媒温度を−25〜−10℃、ポリマーの温度
    を−20〜−10℃の範囲に制御することを特徴とする
    ポリイミドフィルムの製造方法。
  3. 【請求項3】ポリアミド酸溶液を回転する支持体に口金
    からフィルム状に連続的に押し出すまたは塗布してキャ
    ストする工程に於いて、口金内ポリマーの滞留時間を1
    50秒以下、同圧力損失を1000kPa以下とし、さ
    らに口金冷媒温度を−25〜−10℃、ポリマーの温度
    を−20〜−10℃の範囲に制御することを特徴とする
    フィルム表面の長手方向に発生するスジの幅が35μm
    〜200μmかつ高さが0.1〜1.0μmであって、
    そのスジの本数が幅1000mm当たり40本以下であ
    るポリイミドフィルムの製造方法。
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