JP2005272520A - 接着性の改良されたポリイミドフィルム、その製造方法および積層体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリイミド前駆体溶液の自己支持性フィルム上に金属酸化物を与えるゾル溶液を塗布したゾルコ−ティング自己支持性フィルムを加熱、イミド化して得られる、最外層である金属酸化物薄層、中間層で金属酸化物/ポリイミドの傾斜層および残部のポリイミド層からなる金属酸化物薄膜積層ポリイミドフィルム、及び芳香族ポリイミド前駆体フィルムにゾルを塗布したゾルコ−ティング自己支持性フィルムを加熱、イミド化する該フィルムの製造方法。
【選択図】 なし
Description
近年、電気・電子デバイス分野、半導体分野等の分野における高機能化の要求に伴い、ポリイミドフィルムの薄肉化が求められている。
このため、近年、ポリイミドフィルムに熱可塑性ポリイミド薄層を積層した後さらに表面処理剤で処理する方法(特許文献19)や、ポリイミドフィルムの表面をプラズマ放電処理した後さらに表面処理剤で処理する方法(特許文献20)が提案された。
従って、この発明の目的は、接着剤によって金属箔と積層した積層体の剥離強度が実用的なレベル以上で大きく、フィルム全体として充分な機械的性質(引張弾性率)および熱的性質(線膨張係数)を有するポリイミドフィルム、その製造方法および積層体を提供することを目的とする。
また、この発明は、前記の製造方法によって得られる接着性の改良されたポリイミドフィルムに関する。
さらに、この発明は、前記の接着性の改良されたポリイミドフィルムに接着剤を介して金属箔が積層されてなるフレキシブル金属箔積層体に関する。
また、この発明によれば、前記の前記ポリイミドフィルムを容易に得ることができる。
さらに、この発明によれば、充分な剥離強度を有する積層体が得られる。
1)ポリイミド(A)が、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とP−フェニレンジアミンあるいはP−フェニレンジアミンと4,4−ジアミノジフェニルエ−テルとから、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物およびピロメリット酸二無水物とP−フェニレンジアミンあるいはP−フェニレンジアミンと4,4−ジアミノジフェニルエ−テルとから、あるいはピロメリット酸二無水物とP−フェニレンジアミンおよび4,4−ジアミノジフェニルエ−テルとから得られるものである前記の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
2)ポリイミド(A)が、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とP−フェニレンジアミンとを主成分(合計100モル%中の50モル%以上)として得られるものである前記の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
4)ポリイミド(B)が、芳香族ジアミンとしてP−フェニレンジアミンあるいは4,4−ジアミノジフェニルエ−テルである芳香族ジアミンから得られるものである前記の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
5)耐熱性表面処理剤が、アミノシラン化合物、エポキシシラン化合物あるいはチタネ−ト化合物である前記の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
7)ポリイミド(B)の薄層が、0.05〜1μmの厚さである前記の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
8)ポリイミドフィルムが、全体として引張弾性率(MD)が6GPa以上、12GPa以下で、線膨張係数(50〜200℃)が10〜30×10−6cm/cm/℃である前記の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
前記の芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分との重合反応は、例えば、それぞれを実質的に等モルにて混合し、反応温度100℃以下、好ましくは80℃以下にて約0.2〜60時間の反応を行わせることにより実施して、ポリアミック酸(ポリイミド前駆体)溶液を得ることができる。
加熱減量(質量%)={(W1−W2)/W1}×100
また、上記の自己支持性フィルムのイミド化率は、特開平9−316199記載のカ−ルフィッシャ−水分計を用いる手法で求めることができる。
なお、前記の自己支持性フィルムには、必要であれば、内部または表面層に微細な無機あるいは有機の添加剤が配合されていても良い。無機の添加剤としては,粒子状あるいは偏平状の無機フィラ−を挙げることができる。その使用量および形状(大きさ,アスペクト比)については、使用目的に応じて選択することが好ましい。
前記の非結晶性とは、結晶化度が5%以下、好適には2%以下、その中でも特に0%であるものをいう。
この発明における前記の非結晶性のポリイミド(B)の薄層を与えるポリイミド前駆体の有機溶媒溶液は、前記の耐熱性表面処理剤をポリイミド前駆体に対して1〜15質量%、特に2〜8質量%となる割合で加えることによって得られる。
前記のポリイミドフィルムは、好適には全体として引張弾性率(MD)が6GPa以上12GPa以下で、特に7GPa以上12GPa以下で、線膨張係数(50〜200℃)が5×10−6〜30×10−6cm/cm/℃である。
前記の金属箔積層体を製造する方法としては、公知の方法、例えば「プリント回路技術便覧」(日刊工業新聞社、1993年)等に記載の方法が好適に適用される。
前記の接着剤は、150℃の弾性率(MD、TD)が10MPa〜1GPa、25〜150℃における線膨張係数が50〜300ppm/℃、ヘイズが10以下であるものが好適である。また、前記のポリアミド−エポキシ−フェノ−ル系樹脂におけるポリアミドは酸価が0以上、特に3以上で、炭素数が36以上のジカルボン酸(ダイマ−酸)を酸成分として含むものが好適である。
この明細書において、剥離強度はポリイミドフィルムと電解銅箔(35μm)とを接着剤を介して積層して得た積層体について、T剥離試験(引張速度:50mm/分)を行って測定した値をいう。
また、引張弾性率はASTM D882に従って測定したものである。
線膨張係数(MD、TDの平均値、50〜200℃)は300℃で30分間加熱して応力緩和したサンプルをTMA装置(引張モ−ド、2g荷重、試料長10mm、20℃/分)で測定したものである。
結晶化度は、結晶化度を測定するためにポリイミドフィルム(厚み25μm)について広角X線回折法によって測定したX線回折スペクトルを得、このX線回折スペクトルについて、ル−ランド法による解析で求めたものである。
参考例1
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と当モル量のP−フェニレンジアミンとをN,N−ジメチルアセトアミド中で重合して、18質量%濃度のポリアミック酸溶液を得た。このポリアミック酸溶液に、ポリアミック酸100質量部に対して0.1質量部のモノステアリルリン酸エステルトリエタノ−ルアミン塩および平均粒子径0.08μmのコロイダルシリカ、次いでアミック酸1モルに対して0.05モルの1,2−ジメチルイミダゾ−ルを添加して均一に混合してポリイミド(A)の前駆体溶液組成物を得た。
2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と当モル量のP−フェニレンジアミンとをN,N−ジメチルアセトアミド中で重合して、3.0質量%濃度のポリアミック酸溶液を得た。このポリアミック酸溶液に、γ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシランを溶液中濃度が3質量%となる割合で添加して均一に混合して、ポリイミド(B)の前駆体溶液組成物を得た。
この薄層用のポリイミド(B)の前駆体溶液組成物を用いて、別途常法により作製したフィルムについて測定した結晶化度は0%であった。
ポリアミック酸の濃度を5.0質量%に変えた他は参考例2−1と同様にして、ポリイミド(B)の前駆体溶液組成物を得た。
芳香族ジアミンとして、P−フェニレンジアミンに代えて4,4−ジアミノジフェニルエ−テルを用いた他は参考例2−1と同様にして、ポリイミド(B)の前駆体溶液組成物を得た。
この薄層用のポリイミド(B)の前駆体溶液組成物を用いて、別途常法により作製したフィルムについて測定した結晶化度は0%であった。
ポリアミック酸の濃度を5.0質量%に変えた他は参考例2−3と同様にして、ポリイミド(B)の前駆体溶液組成物を得た。
γ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシランのみを添加した他は、参考例2−1と同様にして、塗布溶液組成物を得た。
γ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシランを添加しなかった他は、参考例2−1と同様にして、ポリイミド(B)の前駆体溶液組成物を得た。
また、ポリイミドフィルムの薄層面と電解銅箔(35μm、福田金属箔粉工業社製T−8)とを接着剤(アクリル系接着剤、デュポン社製:PYRALUX−LF0100)を介して積層(180℃、20kgf/cm2)した積層体を評価した。
ベ−スフィルム厚み:35μm
薄層厚み:0.10μm
引張弾性率:0・94GPa
線膨張係数(50−200℃):14×10−6cm/cm/
薄層塗工面:支持体面
剥離強度(支持体面):1140N/m
剥離面:Cu/接着剤
評価した結果を以下に示す。
ベ−スフィルム厚み:35μm
薄層厚み:0.18μm
線膨張係数(50−200℃):18×10−6cm/cm/℃
引張弾性率:0.90GPa
薄層塗工面:空気面
剥離強度(空気面):1470N/m
剥離面:Cu/接着剤
評価した結果を以下に示す。
ベ−スフィルム厚み:35μm
薄層厚み:0.10μm
線膨張係数(50−200℃):15×10−6cm/cm/℃
引張弾性率:0.95GPa
薄層塗工面:支持体面および空気面
剥離強度(支持体面):1140N/m
剥離強度(空気面):1370N/m
剥離面:Cu/接着剤(両面とも)
前記の薄層用のポリイミド(B)について別途測定した結晶化度は0%であった。
評価した結果を以下に示す。
ベ−スフィルム厚み:35μm
薄層厚み:0.18μm
線膨張係数(50−200℃):19×10−6cm/cm/℃
引張弾性率:0.90GPa
薄層塗工面:空気面
剥離強度(空気面):1480N/m
剥離面:Cu/接着剤
評価した結果を以下に示す。
ベ−スフィルム厚み:12.5μm
薄層厚み:0.10μm
線膨張係数(50−200℃):11×10−6cm/cm/℃
引張弾性率:0.98GPa
薄層塗工面:空気面
剥離強度(支持体面):980N/m
剥離面:Cu/接着剤
評価した結果を以下に示す。
ベ−スフィルム厚み:12.5μm
薄層厚み:0.18μm
線膨張係数(50−200℃):12×10−6cm/cm/℃
引張弾性率:0.80GPa
薄層塗工面:空気面
剥離強度(空気面):900N/m
剥離面:Cu/接着剤
評価した結果を以下に示す。
ベ−スフィルム厚み:12.5μm
薄層厚み:0.10μm
線膨張係数(50−200℃):10×10−6cm/cm/℃
引張弾性率:0.88GPa
薄層塗工面:支持体面および空気面
剥離強度(支持体面):1180N/m
剥離強度(空気面):1100N/m
剥離面:Cu/接着剤(両面とも)
評価した結果を以下に示す。
ベ−スフィルム厚み:12.5μm
薄層厚み:0.18μm
線膨張係数(50−200℃):13×10−6cm/cm/℃
引張弾性率:0.98GPa
薄層塗工面:空気面
剥離強度(空気面):1070N/m
剥離面:Cu/接着剤(空気面)
自己支持性フィルムの支持体面に、薄層用のポリイミド(B)の前駆体溶液組成物に代えて比較参考例1で得られた塗布溶液組成物を塗布した他は実施例5と同様にして、ポリイミドフィルムおよび積層体を得た。
評価した結果を以下に示す。
ベ−スフィルム厚み:35μm
薄層厚み:0.0μm
線膨張係数(50−200℃):14×10−6cm/cm/℃
引張弾性率:0.96GPa
薄層塗工面:支持体面
剥離強度(支持体面):360N/m
剥離面:フィルム/接着剤
自己支持性フィルムの支持体面に、薄層用のポリイミド(B)の前駆体溶液組成物に代えて比較参考例2で得られた塗布溶液組成物であるポリイミド(B)の前駆体溶液組成物を塗布した他は実施例5と同様にして、ポリイミドフィルムおよび積層体を得た。
評価した結果を以下に示す。
ベ−スフィルム厚み:35μm
薄層厚み:0.10μm
線膨張係数(50−200℃):17×10−6cm/cm/℃
引張弾性率:0.92GPa
薄層塗工面:支持体面
剥離強度(支持体面):600N/m
剥離面:フィルム/接着剤
剥離強度(支持体面):1100N/m
剥離面:Cu/接着剤
剥離強度(支持体面):960N/m
剥離面:Cu/接着剤
自己支持性フィルムに薄層用のポリイミド(B)の前駆体溶液組成物を塗布しないで得られたポリイミドフィルムを使用した他は実施例9と同様にして積層体を得た。
積層体を評価した。
剥離強度(支持体面):80N/m
剥離面:フィルム/接着剤
Claims (12)
- 高剛性および低線膨張係数のポリイミド(A)のコア層の少なくとも片面に耐熱性表面処理剤および高耐熱性で非結晶性のポリイミド(B)を与えるポリイミド前駆体を含む塗布層を加熱して形成された薄層を有する接着性の改良されたポリイミドフィルム。
- ポリイミド(A)が、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とP−フェニレンジアミンあるいはP−フェニレンジアミンと4,4−ジアミノジフェニルエ−テルとから、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物およびピロメリット酸二無水物とP−フェニレンジアミンあるいはP−フェニレンジアミンと4,4−ジアミノジフェニルエ−テルとから、あるいはピロメリット酸二無水物とP−フェニレンジアミンおよび4,4−ジアミノジフェニルエ−テルとから得られるものである請求項1に記載の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
- ポリイミド(A)が、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とP−フェニレンジアミンとを主成分(合計100モル%中の50モル%以上)として得られるものである請求項1に記載の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
- ポリイミド(B)が、2,3,3’,4=ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3、3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物およびビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エ−テル二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エ−テル二無水物、あるいはナフタレンテトラカルボン酸二無水物の少なくとも1つであるである芳香族テトラカルボン酸二無水物および芳香族ジアミンとから得られるものである請求項1に記載の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
- ポリイミド(B)が、芳香族ジアミンとしてP−フェニレンジアミンあるいは4,4−ジアミノジフェニルエ−テルである芳香族ジアミンから得られるものである請求項3に記載の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
- 耐熱性表面処理剤が、アミノシラン化合物、エポキシシラン化合物あるいはチタネ−ト化合物である請求項1に記載の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
- ポリイミド(A)のコア層が、10〜35μmの厚さである請求項1に記載の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
- ポリイミド(B)の薄層が、0.05〜1μmの厚さである請求項1に記載の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
- ポリイミドフィルムが、全体として引張弾性率(MD)が6GPa以上、12GPa以下で、線膨張係数(50〜200℃)が10〜30×10−6cm/cm/℃である請求項1に記載の接着性の改良されたポリイミドフィルム。
- 高剛性および低線膨張係数のポリイミド(A)のコア層を与えるポリイミド前駆体の溶液から得られる自己支持性フィルムの少なくとも片面に耐熱性表面処理剤および高耐熱性で非結晶性のポリイミド(B)の薄層を与えるポリイミド前駆体の有機溶媒溶液を塗布して得られる多層の自己支持性フィルムを加熱、乾燥してイミド化を完了する接着性の改良されたポリイミドフィルムの製造方法。
- 請求項10に記載の製造方法によって得られる接着性の改良されたポリイミドフィルム。
- 請求項1〜9、あるいは11のいずれかに記載の接着性の改良されたポリイミドフィルムに接着剤を介して金属箔が積層されてなるフレキシブル金属箔積層体。
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