JP2003127276A

JP2003127276A - ポリイミド金属箔積層板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003127276A
Application number: JP2001325721A
Authority: JP
Inventors: Koji Hirota; 幸治廣田; Minehiro Mori; 峰寛森; Eiji Otsubo; 英二大坪; Masanao Kobayashi; 正尚小林; Masayuki Tashiro; 雅之田代
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】【目的】ポリイミド金属箔積層板において,ポリイミ
ドと接する金属箔の表面形状を光沢面とすることによ
り,エッチング特性を向上させたポリイミド金属箔積層
板を提供する。【解決手段】非熱可塑性ポリイミド層の少なくとも片面
に熱可塑性ポリイミド層が形成され,該熱可塑性ポリイ
ミド層の表面に金属箔が積層されたポリイミド金属箔積
層板であって,熱可塑性ポリイミドと接合する金属箔の
表面形状が光沢面であることを特徴とする,ポリイミド
金属箔積層板。【効果】ポリイミド金属箔積層板における回路のエッチ
ング特性を向上し,自動外観検査のできる配線板を提供
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフレキシブル配線基
板等に広く使用されている,ポリイミド金属積層板及が
その製造方法に関するものである。詳しくは,金属箔の
エッチング特性が良好であり,かつ,回路形成後の自動外
観検査工程での回路認識性の優れる,高密度回路基板材
料に適する金属積層板及びその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より,ポリイミド金属積層板は主に
回路基板材料として使用されてきた。特に近年の電子機
器の小型,携帯化に伴い,部品,素子の高密度実装が可能
な,ポリイミド金属積層板の利用が増大している。更に,
高密度化に対応するため,配線幅が10μm〜50μmとなる
微細パターンの加工に適するポリイミド金属積層板が望
まれている。

【０００３】従来,ポリイミド金属積層板の製造方法と
して,金属箔上にポリイミド前駆体であるポリイミドワ
ニス,及び／又はポリアミック酸ワニスを直接塗布・乾燥
する方法が知られている。しかしながら,直接塗布・乾燥
した場合,溶媒乾燥時の熱収縮により,ポリイミド金属箔
積層板にしわ,波うち,反り等が発生し,回路基板材料と
して満足できるものではなかった。そこで,しわ,波打
ち,反り等のないポリイミド金属積層板の製造方法が提
案されている。

【０００４】例えば,特開平7-193349号公報には,非熱可
塑性ポリイミド基材上熱可塑性ポリイミドワニス及び／
または熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミック
酸ワニスを直接塗布・乾燥を行ない熱可塑性ポリイミド
層を形成し,ついで熱可塑性ポリイミドの表面に金属箔
を加熱圧着するポリイミド金属積層体の製造方法が開示
されている。該方法により得られるポリイミド金属積層
体は,しわ,波打ち,カール等の欠陥が無く,回路基板材料
として優れた金属積層体である。しかしながら,金属箔
に粗化処理を施したものであり,かつ,最大表面粗度が1.
5μm以上のものを用いると,エッチングの際に,粗化粒子
がエッチングされずにポリイミド上に残ってしまい,微
細な回路パターンを形成する高密度基板材料としては必
ずしも満足できるものではなかった。また,加熱圧着の
際に,ポリイミド金属箔粗化粒子の形状が転写されるた
め,回路形成後に回路の断線,ショート等を検査する自動
外観検査工程において,ポリイミドの認識性が悪くなる
ため,自動外観検査ができないという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は,
上記の問題に鑑み,金属箔のエッチング特性が良好で,微
細配線パターンを形成でき,かつ,回路の自動外観検査が
できる高密度回路基板材料に適するポリイミド金属積層
板及びその製造方法を提供することにある。

【０００６】

【問題を解決するための手段】本発明者らは,検討の
結果,非熱可塑性ポリイミド層,熱可塑性ポリイミド層お
よび金属箔を順次積層したポリイミド金属積層体におい
て,金属箔の粗化処理に着目し,粗化処理を施さない光沢
面と,その表面と熱可塑性ポリイミド層とを積層するこ
とにより,上記課題が解決できることを見出し,本発明に
至った。すなわち,本発明は,非熱可塑性ポリイミド層の
少なくとも片面に熱可塑性ポリイミド層が形成され,該
熱可塑性ポリイミド層の表面に金属箔が積層されたポリ
イミド金属箔積層板であって,熱可塑性ポリイミドと接
する金属箔の表面が粗化処理を施していない光沢面であ
ることを特徴とするポリイミド金属箔積層板である。

【０００７】本発明に係わる上記ポリイミド金属箔積層
板は,非熱可塑性ポリイミド層の少なくとも片面に熱可
塑性ポリイミドまたは,該熱可塑性ポリイミドの前駆体
であるポリアミック酸を含むワニスを塗布し,60℃〜600
℃において乾燥・キュアして熱可塑性ポリイミド層を形
成し,さらに熱可塑性ポリイミド層の表面に,粗化処理を
施していない,光沢を有する金属箔を150℃〜600℃にお
いて熱圧着することにより製造される。

【０００８】本発明によれば,金属箔のエッチング特性
が良好なポリイミド金属箔積層板が得られる。また,回
路形成後の自動外観検査ができるポリイミド金属箔積層
板が得られる。そのため,本発明のポリイミド金属箔積
層板は,特に高密度配線板材料として好適に使用され
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳しく説明する。
本発明のポリイミド金属箔積層板は,非熱可塑性ポリイ
ミド層の片面または両面に熱可塑性ポリイミドまたは該
熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を含
むワニスを塗布し,乾燥・キュアして熱可塑性ポリイミド
層を形成し,さらに熱可塑性ポリイミド層の表面に特定
の表面形状及び特定の表面粗度を有する金属箔の該面を
熱圧着することにより製造される。本発明で使用する金
属箔としては,銅及び銅合金,ステンレス鋼及びその合
金,ニッケル及びニッケル合金(42合金も含む),アルミニ
ウム及びアルミニウム合金等が挙げられる。好ましくは
銅及び銅合金である。

【００１０】熱可塑性ポリイミド層と接合する面の金属
箔の表面形状は,金属箔のエッチング特性に大きな影響
を及ぼす。金属箔の表面に粗化処理を施していない,光
沢を有するもので,表面最大粗度が1.5μm以下のものを
用いるのが好ましい。エッチング特性が大幅に向上する
傾向にある。また,熱可塑性ポリイミド層と接合する面
の金属箔の表面形状は,ポリイミド金属箔積層板の回路
形成後の断線,ショート等の検査にも大きな影響を及ぼ
す。表面に粗化処理をほどこしてあると,熱可塑性ポリ
イミド層に金属箔の粗化処理の形状が転写され,回路の
認識性が悪くなる。すなわち,金属箔の粗化処理の形状
が転写されると,ポリイミドの可視光透過率が低くなり,
可視光を使って検査をする自動外観検査において,回路
を認識することができない。本発明では,かかる観点か
ら,熱可塑性ポリイミド層と接合する側の金属箔の表面
が,粗化処理をしていないもので,表面最大粗度が1.5μm
以下のものを選定して使用するのが好ましい。

【００１１】ここでいう粗化処理とは、銅箔表面に直径
1〜10μｍの銅粒子を電解メッキにより形成する処理の
ことをいい、銅箔が光沢をもつことは、可視光反射率が
６０％以上であることをいう。

【００１２】また,金属箔の厚みは,テープ状に利用でき
る厚みであれば制限はないが,5μm〜150μmが好ましく
利用できる。市販の金属箔としては,例えば,古河サーキ
ットフォイル株式会社製,商品名;FO-WS(電解銅箔)等が
挙げられる。熱可塑性ポリイミド層を形成する熱可塑性
ポリイミドとしては,特定のジアミンと特定のテトラカ
ルボン酸二無水物から合成される化合物が好ましく利用
できる。特定のジアミンとして,1,3-ビス(3-アミノフェ
ノキシ)ベンゼン(以下,APB と略す),4,4'-ビス(3-アミ
ノフェノキシ)ビフェニル(以下,m-BPと略す)及び,3,3'-
ジアミノベンゾフェノン(以下,DABP と略す)から選ばれ
た少なくとも1種のジアミンが好ましい。

【００１３】特定のテトラカルボン酸二無水物として,
3,3',4,4'-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水
物(以下,ODPA と略す), 3,3'，4 ,4'-べンゾフェノンテ
トラカルボン酸二無水物(以下,BTDA と略す),ピロメリ
ット酸無水物(以下,PMDA と略す)から選ばれる少なくと
も１種のテトラカルボン酸二無水物が好ましい。いいか
えれば,本発明の熱可塑性ポリイミドは,APB,m-BP,DABP
からなるジアミン群から選ばれる少なくとも一種のジア
ミン成分と,ODPA,BTDA,PMDA及び BPDA からなる群から
選ばれる少なくとも一種のテトラカルボン酸二無水物成
分を用いて得られる重縮合ポリマーが好ましい。ジアミ
ン成分とテトラカルボン酸二無水物の反応モル比は,通
常,0.75〜1.25の範囲である。

【００１４】非熱可塑ポリイミド層を形成する非熱可塑
ポリイミドは、特定のジアミンと特定のテトラカルボン
酸二無水物から合成される化合物が好ましく利用でき
る。特定のジアミンとして,ビフェニレンジアミン,m-フ
ェニレンジアミン,4,4'-ジアミノフェニルエーテル,3,4
-ジアミノジフェニルエーテル,3,4'-ジアミノジフェニ
ルエーテル,3,3'-ジアミノジフェニルエーテルが挙げら
れる。特定のテトラカルボン酸二無水物としては前記の
物が挙げられる。塗布したワニスを乾燥・キュアする方
法は,通常の加熱乾燥炉が利用できる。乾燥炉の雰囲気
としては,空気,イナートガス(窒素,アルゴン)等が利用
できる。

【００１５】乾燥の温度としては,溶媒の沸点により適
宜選択するが,60℃〜600℃の温度範囲が好適に利用され
る。乾燥の時間は,厚み,濃度,溶媒の種類により適宜選
択するが0.05分〜500分程度で行なうのが望ましい。

【００１６】ついで,接着テープの熱可塑性ポリイミド
層の表面に金属箔を熱圧着する方法について述べる。熱
圧着する方法について制限はないが,例えば,代表的方法
として,加熱プレス法及び／又は熱ラミネート法が挙げ
られる。加熱プレス法としては,例えば,接着テープをプ
レス機の所定のサイズに切りだし,重ね合わせを行ない
加熱プレスにより熱圧着することにより製造できる。加
熱温度としては,150℃〜600℃の温度範囲が望ましい。
加圧力としては,制限は無いが,好ましくは 0.1kg/cm²〜
500kg/cm²で製造できる。加圧時間としては,特に制限は
ない。

【００１７】ラミネート方法としては,特に制限は無い
が,ロールとロール間に挟み込み,張り合わせを行なう方
法が好ましい。ロールは金属ロール,ゴムロール等が利
用できる。材質に制限はないが,金属ロールとしては,鋼
材やステンレス材料が使用される。表面にクロムメッキ
等が処理されたロールを使用することが好ましい。ゴム
ロールとしては,金属ロールの表面に耐熱性のあるシリ
コンゴム,フッ素系のゴムを使用することが好ましい。
ラミネート温度としては,100℃〜300℃の温度範囲が好
ましい。加熱方式は,伝導加熱方式の他,遠赤外等の幅射
加熱方式,誘導加熱方式等も利用できる。

【００１８】熱ラミネート後,加熱アニールすることも
好ましい。加熱装置として,通常の加熱炉,オートクレー
ブ等が利用できる。加熱雰囲気として,空気,イナートガ
ス(窒素,アルゴン)等が利用できる。加熱方法としては,
フィルムを連続的に加熱する方法またはフィルムをコア
に巻いた状態で加熱炉に放置する方法のどちらの方法も
好ましい。加熱方式としては,伝導加熱方式,輻射加熱方
式,及び,これらの併用方式等が好ましい。加熱温度は,2
00℃〜600℃の温度範囲が好ましい。加熱時間は, 0.06
分〜5000分の時間範囲が好ましい。

【００１９】本発明により提供されるポリイミド金属箔
積層板は,金属箔のエッチング特性に優れ,また,金属箔
と熱可塑性ポリイミド層のピール強度が強いことから,
エッチング,穴あけ,メッキ等の加工を行ない10μm〜50
μmの微細加工を形成しても,剥がれ等の問題の無い電子
部品として高密度実装加工が可能となる。また,回路形
成後のポリイミド層の可視光透過率が高いので自動外観
検査ができ,煩雑な検査を自動化することができる。な
お、自動外観検査を行うためには、ポリイミド層の可視
光透過率が６０％以上が好ましい。

【００２０】

【実施例】以下,本発明を実施例により更に詳細に説明
する。エッチング特性は,回路の加工形状を示すエッチ
ングファクターを指標とした。また,自動外観検査の際
の回路認識性は,ポリイミドの可視光透過率を指標とし
た。尚,実施例に示した金属箔のエッチングファクター,
金属箔の表面の最大粗度,金属箔と熱可塑性ポリイミド
層とのピール強度,ポリイミドの可視光透過率は,下記の
方法により測定した。

【００２１】(1)エッチングファクター金属回路の
ポリイミド側の幅を,回路のボトム幅(WB)とし,ポリイミ
ド側でない金属回路の幅を回路のトップ幅(WT)とし,金
属箔の厚みをTとしたとき,式1により算出する（図１参
照）。それぞれの値は,金属回路の断面を100倍の光学顕
微鏡で観察し,測定する。

【００２２】

【式１】

【００２３】(2)最大粗度(Rmax) 表面粗度計(小坂
研究所製,形式:サーフコーダ一SE-30D)を用いて,JIS B-
0601に規定される方法に従い,カットオフ値0.25mm,測定
長さ2mmとして測定する。

【００２４】(3)ピール強度(kg/cm) 長さ100mm,幅
2mmの試料について,JIS C-6471に規定される方法に従
い,短辺の端から金属箔と熱可塑性ポリイミド層を剥離
し,その応力を測定する。剥離角度を90゜,剥離速度を50
mm/minとした。

【００２５】(4)可視光透過率 Jasco社製紫外・可
視分光計 DS-570で測定を行なった。透過法を用い,25μ
m厚のポリイミドフイルムを測定した。

【００２６】合成例1 <熱可塑性ポリイミド前駆体の合成> ジアミン成分と
してAPBを20モルとテトラカルボン酸成分としてBTDAを1
9.4モル秤量し,N,N-ジメチルアセトアミド溶媒中で混合
した。混合温度及び時間は,23℃,8時間であった。また,
混合時の固形分濃度は17重量 %で実施した。得られたポ
リアミック酸ワニスの粘度は25℃において400cpsであり
塗工に適したものであった。

【００２７】実施例1 <接着テープの製造> 非熱可塑性ポリイミド層とし
て,市販のポリイミドフィルム(東レデュポン株式会社
製,商品名:カプトンEN,厚み;50μm)を用い,その片面に
コータードライヤー装置を用いて,合成例1のポリアミッ
ク酸ワニスを塗布し,乾燥を行なって,非熱可塑性ポリイ
ミド層に熱可塑性ポリイミド層を形成した。塗布には,
リバースロールコーターを使用し,塗布厚みは乾燥後の
厚みで7μmであった。乾燥の最高温度は295℃で行なっ
た。

【００２８】<ラミネートの実施> 金属箔として,市
販の銅箔(古河サーキットフォイル社製,商品名:FO-WS,
厚み:18μm,熱可塑性ポリイミド層側の表面形状;光沢
面,光沢面の最大粗度(Rmax):1.3μm)を使用した。銅箔,
接着テープを重ね合わせ熱ラミネートを実施し,銅箔/熱
可塑性ポリイミド/非熱可塑性ポリイミドの 3層からな
るポリイミド金属箔積層板を製造した。熱ラミネート
は,シリコンゴムラミネートを使用し,ロール内部加熱方
式のラミネート機を使用した。ラミネートロールの表面
温度を240℃に加熱した。ラミネートの圧力は５kgf/cm²
であった。3層からなるポリイミド金属箔積層板をバッ
チ式オートクレーブ中でアニールを実施した。条件は,
温度280℃において,4時間,窒素ガス雰囲気中で行った。
圧力は１０kgf/cm²であった。

【００２９】<ポリイミド金属箔積層板の評価> 得ら
れたポリイミド金属箔積層板の評価を上記方法により実
施した。その結果, エッチングファクターは,回路のボ
トム幅が 80μm のとき,5.0 であった。ピール強度は
1.0kgf/cmで良好であった。ポリイミドの可視光透過率
は,90%であった。以上の結果から,回路基板材料として
適した材料であった。結果を〔表1〕に示す。

【００３０】実施例2 <接着テープの製造> 非熱可塑性ポリイミド層とし
て,市販のポリイミドフィルム(鐘淵化学株式会社製,商
品名:アピカルNP1,厚み:26μm)を用い,その両面に合成
例1のポリアミック酸ワニスを塗布した以外,実施例1と
同様にして接着テープを製造した。

【００３１】<加熱圧着の実施> 金属箔として,市販
の銅合金箔〔オーリン社製,商品名:C7025(特注銘柄),
厚み:18μm,熱可塑性ポリイミド層側の表面形状:光沢
面,光沢面の表面最大粗度(Rmax):1.2μm〕を使用した。
接着テープの両面に,1辺が300mmの正方形の銅合金を重
ね合わせたものを20セット重ね合わせ,それをクッショ
ン材(金陽社製,商品名:キンヨーボードF200)で挟み,さ
らにその外側を鏡面板ではさみ加熱プレス機で 230℃,7
0kg/cm² の条件下で,1時間加熱圧着して銅合金箔/熱可
塑性ポリイミド/非熱可塑性ポリイミド/熱可塑性ポリイ
ミド/銅合金箔の5層からなるポリイミド金属箔積層板を
製造した。

【００３２】<ポリイミド金属箔積層板の評価> 実施
例1と同様にして評価した。その結果,エッチングファク
ターは回路のボトム幅が 80μmのとき,4.5 であった。
ピール強度は両面とも1.1kgf/cmであった。また,ポリイ
ミドの可視光透過率は 85%であった。以上の結果,高密
度基板材料として適した材料であった。結果を〔表1〕
に示す。

【００３３】比較例1 <接着テープの製造> 実施例1と同様の方法で接着テ
ープを製造した。 <ラミネート,アニールの実施> 市販の銅箔〔古河サ
ーキットフォイル株式会社製,商品名:F3-WS,厚み18μm,
熱可塑性ポリイミド層側の表面形状:粗化面,粗化面の表
面最大粗度(Rmax):3.1μm〕を使用した以外,実施例1と
同様の方法でラミネート,アニールを実施し,銅箔/熱可
塑性ポリイミド/非熱可塑性ポリイミドの3層からなるポ
リイミド金属箔積層板を製造した。

【００３４】<ポリイミド金属箔積層板の評価> 実施
例1と同様にして評価した。その結果,エッチングファク
ターは,回路のボトム幅80μmのとき,4.0であった。ピー
ル強度は 1.3kgf/cmであった。また,ポリイミドの可視
光透過率は 30%であった。以上の評価結果から,自動外
観検査ができず,微細回路を必要とする高密度回路基板
材料としては不適当な材料であった。結果を表1に示
す。

【００３５】比較例2 <ポリイミド金属箔積層板の製造> 金属箔として,市
販の銅箔(日本電解株式会社製,商品名:SLP-18,厚み:18
μm,熱可塑性ポリイミド層側の表面形状:粗化面,粗化面
の表面最大粗度(Rmax): 4.5μm)を使用した以外,実施
例2と同様にして,銅箔/熱可塑性ポリイミド/非熱可塑性
ポリイミド/熱可塑性ポリイミド/銅箔の6層構造のポリ
イミド金属箔積層板を製造した。

【００３６】<ポリイミド金属箔積層板の評価> 実施
例1と同様にして評価した。その結果,エッチングファク
ターは,回路のボトム幅が80μmのとき,3.5であった。ピ
ール強度は両面ともに0.6kgf/mであった。ポリイミドの
可視光透過率は,25%であった。以上の結果,ピール強度
が弱く,自動外観検査のできない,高密度回路基板材料と
して不適当な材料であった。結果を〔表1〕に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】本発明のポリイミド金属箔積層板
は,金属箔のエッチング特性が優れ,自動外観検査のでき
る積層板である。そのため,高密度配線を必要とする,フ
レギシブルプリント配線板,ICパッケージ,LCD配線板等
の配線基材として有効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エッチングファクターを求めるための測定方
法

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林正尚千葉県袖ヶ浦市長浦560番地32 三井化学株式会社内 (72)発明者田代雅之千葉県袖ヶ浦市長浦560番地32 三井化学株式会社内Ｆターム(参考） 4E351 AA04 AA16 AA17 BB01 BB30 DD04 DD10 DD19 DD21 GG02 GG11 GG13 4F100 AB01C AB04C AB10C AB16C AB17C AB31C AB33C AK49A AK49B AK49K BA03 BA07 BA10A BA10C CC01B DD07C GB43 JB12A JB16B JK17 JN21C YY00A YY00C

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】非熱可塑性ポリイミド層の少なくとも片
面に熱可塑性ポリイミド層が形成され,該熱可塑性樹脂
層の表面に金属箔が積層された金属積層板であって,熱
可塑性ポリイミドと接合する金属箔の表面が粗化処理を
施されていない光沢を持つ面であることを特徴とする金
属積層板。
【請求項2】熱可塑性ポリイミドと接合する金属箔の
表面の最大粗度(Rmax)が1.5μm以下である請求項1記載
の金属積層板。
【請求項3】非熱可塑性ポリイミド層の厚みが5μm〜2
50μmである請求項1または２に記載の金属積層板。
【請求項4】熱可塑性ポリイミドが1,3-ビス(3-アミノ
フェノキシ)ベンゼン,4,4'-ビス(3-アミノフェノキシ)
ビフェニル及び,3,3'-ジアミノベンゾフェノンから選ば
れた少なくとも一種のジアミンと,3,3',4,4'-ジフェニ
ルエーテルテトラカルボン酸二無水物,3,3'4,4'-ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸二無水物,ピロメリット酸二
無水物から選ばれた少なくとも一種のテトラカルボン酸
二無水物から合成されたポリイミドであって,その厚み
が0.5μm〜10μmである請求項1〜３いずれかに記載の金
属積層板。
【請求項5】金属箔が,銅,ニッケル，アルミニウム及
びステンレス鋼,並びにそれらの合金からなる群から選
ばれた少なくとも1種の金属であり,その厚みが3μm〜15
0μmである請求項1〜４いずれかに記載のポリイミド金
属箔積層板。
【請求項6】非熱可塑性ポリイミド層の少なくとも片
面に熱可塑性ポリイミドまたは該熱可塑性ポリイミドの
前駆体であるワニスを塗布し,60℃〜600℃において乾燥
・キュアして熱可塑性樹脂層を形成し,さらに熱可塑性樹
脂層の表面に,粗化処理を施していない,光沢を有する金
属箔を150℃〜600℃において熱圧着することを特徴とす
る請求項１〜５いずれかに記載の金属箔積層板の製造方
法。