JP2008106137A - Highly adhesive polyimide film and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高接着性ポリイミドフィルムおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは銅箔との接着性が向上し、易滑性、寸法安定性、水濡れ性にも優れたポリイミドフィルムおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a highly adhesive polyimide film and a method for producing the same, and more particularly relates to a polyimide film having improved adhesion to copper foil and excellent slipperiness, dimensional stability, and water wettability, and a method for producing the same. .
ポリイミドフィルムのような耐熱性フィルムは、電子部品などのフレキシブルプリント配線基板(FPC)に用いる基材として、TAB(Tape Automated Bonding)、COF(Chip On Flex)の基材絶縁フィルムとして、あるいは半導体装置における支持部材であるLOC用テープなどとして用いられている。このような用途では、基材となるフィルムの接着性が大きいことが望まれる。特に近年の高密度配線や微細加工といったファインピッチ化に伴い、その要求レベルは益々厳しくなってきている。また、耐熱性フィルムは、磁気記録媒体のベース材料としても用いられており、このような場合においても、フィルムの耐熱性と共に高い接着性が求められる。 Heat resistant films such as polyimide films are used as base materials for flexible printed wiring boards (FPC) such as electronic components, as TAB (Tape Automated Bonding), COF (Chip On Flex) base insulating films, or as semiconductor devices. It is used as a tape for LOC which is a support member. In such an application, it is desired that the adhesiveness of the film serving as the substrate is large. In particular, with the fine pitch such as high-density wiring and fine processing in recent years, the required level has become increasingly severe. The heat resistant film is also used as a base material for a magnetic recording medium. Even in such a case, high adhesiveness is required in addition to the heat resistance of the film.
これまでに、耐熱性フィルムの接着性を向上させる表面改質方法としては、コロナ放電処理法(例えば、特許文献1参照)、アルカリ処理法(例えば、特許文献2参照)、サンドブラスト処理法(例えば、特許文献3参照)、プラズマ放電処理法(例えば、特許文献4参照)(特許文献4)等の種々の技術が提案実施されている。また、耐熱性フィルムの接着性を改善するために添加する無機粒子としては、二酸化チタン粒子(例えば、特許文献5参照)が知られており、無機粒子とプラズマ処理の組み合わせ(例えば、特許文献6参照)や、粒子が1〜5μmを主体とした無機粉体を対フィルム樹脂重量当たり0.1〜0.5重量%含む芳香族熱可塑性ポリイミドフィルム(例えば、特許文献参照)についても知られている。そして、特許文献7においては、内在させる無機粒子の粒子径が1μm以上であることが必須としており、1μm以上でないと十分な易滑性(滑り性)を発現しにくいと記載されている。 So far, surface modification methods for improving the adhesiveness of heat-resistant films include corona discharge treatment methods (for example, see Patent Document 1), alkali treatment methods (for example, see Patent Document 2), sandblast treatment methods (for example, Various techniques such as a plasma discharge treatment method (see, for example, Patent Document 4) (Patent Document 4) have been proposed and implemented. In addition, titanium dioxide particles (see, for example, Patent Document 5) are known as inorganic particles to be added to improve the adhesiveness of the heat-resistant film, and a combination of inorganic particles and plasma treatment (for example, Patent Document 6). And an aromatic thermoplastic polyimide film (for example, see Patent Document) containing 0.1 to 0.5% by weight of inorganic powder mainly composed of 1 to 5 μm per film resin weight. Yes. And in patent document 7, it is essential that the particle diameter of the inorganic particle to exist is 1 micrometer or more, and if it is not 1 micrometer or more, it will be described that sufficient slipperiness (sliding property) is hard to express.
上記従来技術のうち、プラズマ放電処理方法は、例えばポリイミドフィルムに対してコロナ放電処理と比較して良好な改質効果を発現させ得る。プラズマ処理とはいわゆるグロー放電処理であり、コロナ放電処理と比較して強い電力パワーを与えることが可能であるからである。より具体的には、コロナ放電処理に際しては、通常20〜500W・min/m2程度の電力密度で処理されるのが通常であるのに対し、グロー放電処理では数千W・min/m2での放電が可能であることにより、効果が大きく向上するためと推定されるが、長期保管するとその効果は低下することが知られている。その原因は、ESCAなどのフィルム表面のO/C比を追跡するとO/C比の低下と接触角の増加を確認できる。 Among the above-described conventional techniques, the plasma discharge treatment method can exhibit a good reforming effect on, for example, a polyimide film as compared with the corona discharge treatment. This is because the plasma treatment is a so-called glow discharge treatment and can give a stronger electric power than the corona discharge treatment. More specifically, the corona discharge treatment is usually performed at a power density of about 20 to 500 W · min / m 2 , whereas the glow discharge treatment is several thousand W · min / m 2. It is presumed that the effect is greatly improved by the fact that the discharge is possible, but it is known that the effect decreases when stored for a long period of time. The cause of this can be confirmed by decreasing the O / C ratio and increasing the contact angle when the O / C ratio of the film surface such as ESCA is traced.
また、サンドブラスト処理は、表面を粗面化させる意味では非常にその効果は大きく、その理由は接着剤が粗面化されて内部に食い込み、アンカー効果が発現したためと考えられる。 The sandblasting treatment is very effective in terms of roughening the surface, and the reason is considered to be that the adhesive is roughened and bites into the inside, and the anchor effect is developed.
一方、ポリイミドフィルムの寸法安定性を向上させるために、低熱収縮処理が行われるが、この低熱収縮処理は、製膜工程での引っ張り応力が残留されるために、のちの工程で接着剤を塗布しキュアー処理する際に著しく熱収縮を起こし、シワなどの発生を起こすなどの問題がある。そこで応力緩和処置として製膜されたフィルムに再度高熱処理を施すことにより熱安定性が向上することが知られている。 On the other hand, in order to improve the dimensional stability of the polyimide film, a low heat shrinkage treatment is performed, but this low heat shrinkage treatment is applied with an adhesive in a later process because the tensile stress in the film forming process remains. However, there is a problem in that when the curing process is performed, heat shrinkage occurs and wrinkles are generated. Thus, it is known that thermal stability is improved by subjecting a film formed as stress relaxation treatment to high heat treatment again.
しかしながら、従来のこれらの処理法は、通常単独での処理が主で実施されているか、せいぜい2種類の方法を組み合わせたものであり、これらの方法では未だに十分な接着性改善効果が得られてはいなかった。
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものである。 The present invention has been achieved as a result of studying the solution of the problems in the prior art described above as an issue.
したがって、本発明の目的は、銅箔との接着性が向上し、易滑性、寸法安定性、水濡れ性にも優れたポリイミドフィルムおよびその製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a polyimide film having improved adhesion to a copper foil, excellent slipperiness, dimensional stability, and water wettability, and a method for producing the same.
上記目的を解決するため本発明によれば、パラフェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ピロメリット酸二無水物および3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から形成され、かつ無機粒子を含有するポリイミドフィルムであって、200℃加熱収縮率がフィルムの機械搬送方向(MD)と幅方向(TD)で共に0.05%以下、フィルム表面の、触針式表面粗さ計で測定した表面粗さRaが0.065μm以上、Rmaxが1.0μm以上、静摩擦係数が1.0以下、接触角法に基づき測定した表面自由エネルギ−が80mN/m以上であることを特徴とする高接着性ポリイミドフィルムが提供される。 In order to solve the above object, according to the present invention, formed from paraphenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, pyromellitic dianhydride and 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride. A polyimide film containing inorganic particles and having a heat shrinkage at 200 ° C. of 0.05% or less in both the machine transport direction (MD) and the width direction (TD) of the film, The surface roughness Ra measured by a roughness meter is 0.065 μm or more, Rmax is 1.0 μm or more, the static friction coefficient is 1.0 or less, and the surface free energy measured based on the contact angle method is 80 mN / m or more. A highly adhesive polyimide film is provided.
なお、本発明の高接着性ポリイミドフィルムにおいては、
ポリイミドフィルムの組成比が、12〜30モル%のパラフェニレンジアミン、70〜88モル%の4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、50〜99.5モル%のピロメリット酸二無水物および0.5〜50モル%の3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から形成されること、
前記無機粒子の粒子径が0.01〜1.5μmの範囲内、かつ平均粒子径が0.05〜0.7μmであり、この無機粒子がフィルム樹脂重量当たり0.1〜0.9重量%の割合でフィルム中に分散され、かつフィルム表面にはこの無機粒子の存在に起因する微細な突起が形成されていること、
前記無機粒子の粒子径が0.01〜0.6μmの範囲内、かつ平均粒子径が0.1〜0.6μmであり、この無機粒子がフィルム樹脂重量当たり0.3〜0.9重量%の割合でフィルム中に分散されていること、および
前記無機粒子が、粒子径0.15〜0.6μmの粒子が全粒子中80体積%以上の割合を占める粒度分布を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の高接着性ポリイミドフィルム
が、いずれも好ましい条件である。
In the highly adhesive polyimide film of the present invention,
The composition ratio of the polyimide film is 12-30 mol% paraphenylenediamine, 70-88 mol% 4,4'-diaminodiphenyl ether, 50-99.5 mol% pyromellitic dianhydride, and 0.5- Formed from 50 mol% of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride,
The inorganic particles have a particle diameter in the range of 0.01 to 1.5 μm and an average particle diameter of 0.05 to 0.7 μm, and the inorganic particles are 0.1 to 0.9% by weight per film resin weight. In the film, and the surface of the film is formed with fine protrusions due to the presence of the inorganic particles,
The inorganic particles have a particle diameter in the range of 0.01 to 0.6 μm and an average particle diameter of 0.1 to 0.6 μm, and the inorganic particles are 0.3 to 0.9% by weight based on the weight of the film resin. And the inorganic particles have a particle size distribution in which particles having a particle size of 0.15 to 0.6 μm occupy a ratio of 80% by volume or more in all particles. The highly adhesive polyimide film according to any one of claims 1 to 4 is a preferable condition.
また、上記本発明の高接着性ポリイミドフィルムの製造方法は、パラフェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ピロメリット酸二無水物および3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から形成され、かつ無機粒子を含有するポリイミドフィルムに、リラックス処理を施した後、サンドブラスト処理を施し、次いでプラズマ処理を施すことを特徴とする。 The method for producing the highly adhesive polyimide film of the present invention includes paraphenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, pyromellitic dianhydride, and 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid dihydrate. A polyimide film formed from an anhydride and containing inorganic particles is subjected to a relaxation treatment, a sand blast treatment, and then a plasma treatment.
本発明によれば、以下に説明するとおり、銅箔等の金属箔との密着性が高く、また易滑性、寸法安定性に優れ、さらには水濡れ性にも優れたポリイミドフィルムを提供することができる。 According to the present invention, as described below, a polyimide film having high adhesion to a metal foil such as a copper foil, excellent slipperiness and dimensional stability, and excellent water wettability is provided. be able to.
以下、本発明のポリイミドフィルムおよびその製造方法についてさらに詳しく説明する。 Hereinafter, the polyimide film of the present invention and the production method thereof will be described in more detail.
まず、本発明のポリイミドを得るに際してその前駆体であるポリイミド酸について説明する。本発明に用いられるポリアミド酸は、ジアミン成分としてのパラフェニレンジアミンおよび4,4’−ジアミノジフェニルエーテルと、酸成分としてのピロメリット酸二無水物および3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を重合させ無機粒子を添加することで得られる。 First, the polyimide acid that is a precursor for obtaining the polyimide of the present invention will be described. The polyamic acid used in the present invention includes paraphenylenediamine and 4,4′-diaminodiphenyl ether as diamine components, pyromellitic dianhydride and 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic as acid components. It is obtained by polymerizing acid dianhydride and adding inorganic particles.
本発明に用いられるパラフェニレンジアミンおよび4,4’−ジアミノジフェニルエーテルは有機溶媒に溶解させて用いられるのが好ましい。ピロメリット酸二無水物および3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物並びにパラフェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを重合してポリアミド酸を得る方法は、各種公知の方法で行ってもよく、例えば予め所定量のパラフェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルと3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を有機溶媒に溶解させておき、それにピロメリット酸二無水物を添加することにより、所定の粘度を有するポリアミド酸を得る方法が挙げられる。 The paraphenylenediamine and 4,4'-diaminodiphenyl ether used in the present invention are preferably used after being dissolved in an organic solvent. There are various known methods for obtaining polyamic acid by polymerizing pyromellitic dianhydride and 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, paraphenylenediamine, and 4,4′-diaminodiphenyl ether. For example, a predetermined amount of paraphenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether and 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride are dissolved in an organic solvent in advance, A method of obtaining a polyamic acid having a predetermined viscosity by adding pyromellitic dianhydride thereto can be mentioned.
次に、得られたポリアミド酸溶液からポリイミドフィルムを得る方法を説明する。 Next, a method for obtaining a polyimide film from the obtained polyamic acid solution will be described.
まず、開環触媒および脱水剤を用いて脱水する化学閉環法または加熱処理によって脱水する熱閉環法によりポリアミド酸を環化させることにより、ポリイミドのゲルフィルムを得ることが好ましく行われる。そして、得られたゲルフィルムの端部を固定し、縦方向に1.05〜1.5の倍率、横方向に1.05〜2.0の倍率で2軸延伸してポリイミドフィルムを得ることができる。かかる2軸延伸を行うことにより、得られるポリイミドフィルムの機械的特性を向上させることができる。化学閉環法または熱閉環法のいずれの方法で行っても良いが、得られるポリイミドフィルムの弾性率を向上させることができること、熱膨張係数を低下させることができるなどの利点を有する化学閉環法が好ましく採用される。 First, it is preferable to obtain a polyimide gel film by cyclizing the polyamic acid by a chemical ring closure method using a ring-opening catalyst and a dehydrating agent or by a thermal ring closure method using a heat treatment. And the edge part of the obtained gel film is fixed, and a polyimide film is obtained by biaxial stretching at a magnification of 1.05 to 1.5 in the vertical direction and a magnification of 1.05 to 2.0 in the horizontal direction. Can do. By performing such biaxial stretching, the mechanical properties of the resulting polyimide film can be improved. The chemical ring closure method or the thermal ring closure method may be performed by any method, but the chemical ring closure method has advantages such as an improvement in the modulus of elasticity of the resulting polyimide film and a reduction in the coefficient of thermal expansion. Preferably employed.
化学閉環法で使用される脱水剤としては、無水酢酸などの脂肪族酸無水物,N−ジアルキルカルボジイミド類、低級脂肪酸ハロゲン化物、アリルホスホン酸次ハロゲン化物、安息香酸無水物、フタル酸無水物などの芳香族酸無水物およびケテンなどが好ましい。 Dehydrating agents used in the chemical ring closure method include aliphatic acid anhydrides such as acetic anhydride, N-dialkylcarbodiimides, lower fatty acid halides, allylphosphonic acid subhalides, benzoic acid anhydrides, phthalic acid anhydrides, etc. Aromatic acid anhydrides and ketene are preferred.
また、使用される環化触媒としては、3,4’−Nルチジン、3,5−ルチジン、4−メチルピリジン、4−イソプロピルピリジン、4−ベンジルピリジンなどのピリジン類、N−ジメチルベンジルアミン、4−ジメチルベンジルアミン、4−ジメチルドデシルアミン、β−ピコリンなどのピコリン類、トリエチルアミン、N−ジメチルアニリン、キノリンおよびイソキノリンなどが好ましく、これらを単独または混合して使用するのが好ましい。 Examples of the cyclization catalyst used include pyridines such as 3,4′-N lutidine, 3,5-lutidine, 4-methylpyridine, 4-isopropylpyridine, 4-benzylpyridine, N-dimethylbenzylamine, Preferred are picolines such as 4-dimethylbenzylamine, 4-dimethyldodecylamine and β-picoline, triethylamine, N-dimethylaniline, quinoline and isoquinoline, and these are preferably used alone or in combination.
化学閉環法を行うに際しては、ポリアミド酸溶液中に環化触媒、脱水剤を混合させイミド化した後に、この溶液をコ−ティングしてポリイミドフィルムを得る方法、およびポリアミド酸溶液をコ−ティングして薄膜化させた後、これを環化触媒、脱水剤の混合中に浸積してイミド化させることによってポリイミドフィルムを得る方法などが採用され得る。 In carrying out the chemical ring closure method, after mixing the cyclization catalyst and the dehydrating agent in the polyamic acid solution and imidizing, this solution is coated to obtain a polyimide film, and the polyamic acid solution is coated. For example, a method of obtaining a polyimide film by immersing this in a mixture of a cyclization catalyst and a dehydrating agent and imidizing it can be employed.
なお、得られるポリイミドフィルムの機械的性質などを改善させるために、種々の添加剤と触媒をポリアミド酸に添加することができるが、本発明においては、ポリイミドフィルムの表面を粗化させてフィルムに滑り性を付与し工程安定性を向上させる観点から、無機粒子をポリアミド酸に混合することが必要である。 In order to improve the mechanical properties of the resulting polyimide film, various additives and catalysts can be added to the polyamic acid. In the present invention, the surface of the polyimide film is roughened into the film. From the viewpoint of imparting slipperiness and improving process stability, it is necessary to mix inorganic particles with polyamic acid.
本発明で使用する無機粒子としては、ゾル・ゲル法、結晶シリカ、溶融シリカ等の二酸化珪素が好ましく、その形状については特に限定するものではない。無機粒子は、粒子径が0.01〜1.5μmの範囲内にあり、かつ平均粒子径が0.05〜0.7μmである無機粒子を主体とする粉体が、フィルム樹脂重量当たり0.1〜0.9重量%の割合で、フィルム中に分散され、かつ表面にはこの無機粒子の存在に起因する微細な突起が形成されていること、また無機粒子がフィルム樹脂重量当たり0.3〜0.8重量%の割合で含まれていることが好ましい。かつ無機粒子の平均径が0.1〜0.6μmであることがさらに好ましく、この無機粒子が、粒子径0.15〜0.6μmの粒子が全粒子中80体積%以上の割合を占める粒度分布を有することがより好ましい。 The inorganic particles used in the present invention are preferably silicon dioxide such as sol-gel method, crystalline silica, fused silica, etc., and the shape is not particularly limited. The inorganic particles have a particle size in the range of 0.01 to 1.5 μm, and a powder mainly composed of inorganic particles having an average particle size of 0.05 to 0.7 μm is 0.000 per film resin weight. It is dispersed in the film at a ratio of 1 to 0.9% by weight, and fine protrusions are formed on the surface due to the presence of the inorganic particles, and the inorganic particles are 0.3 per film resin weight. It is preferably contained at a ratio of ˜0.8% by weight. The average particle size of the inorganic particles is more preferably 0.1 to 0.6 μm, and the inorganic particles have a particle size in which particles having a particle size of 0.15 to 0.6 μm account for 80% by volume or more of all particles. More preferably, it has a distribution.
無機粒子の添加方法としては、重合時の溶媒に予め分散させたスラリ−を添加する方法が好ましい。 As a method for adding the inorganic particles, a method of adding a slurry previously dispersed in a solvent at the time of polymerization is preferable.
本発明のポリイミドフィルムを構成するポリイミドは、ブロックポリマ−、ランダムポリマ−および混合ポリマ−のいずれであってもよい。 The polyimide constituting the polyimide film of the present invention may be any of a block polymer, a random polymer, and a mixed polymer.
ポリアミド酸溶液は粘性が高いことから、通常、キャスティングドラムあるいはエンドレスベルトの上にポリアミド酸溶液をフィルム状に押し出し、あるいは流延塗布し、前記キャスティングドラムまたはエンドレスベルトの上にポリアミド酸を少なくとも自己支持を備える程度に硬化させた後、必要に応じて熱処理などを施し、安定なポリイミドフィルムとすることも好ましく行われる。 Since the polyamic acid solution is highly viscous, the polyamic acid solution is usually extruded onto a casting drum or an endless belt in a film form or cast, and at least the polyamic acid is self-supported on the casting drum or the endless belt. It is also preferably performed to make a stable polyimide film by performing heat treatment or the like as necessary after curing to the extent that it is provided.
本発明の高接着性ポリイミドフィルムは、12〜30モル%のパラフェニレンジアミン(PPD)、70〜88モル%の4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)、50〜99.5モル%のピロメリット酸二無水物(PMDA)および0.5〜50モル%の3,3’、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)に無機粒子を添加してから形成されたものであることが望ましい。 The highly adhesive polyimide film of the present invention comprises 12-30 mol% paraphenylenediamine (PPD), 70-88 mol% 4,4'-diaminodiphenyl ether (ODA), 50-99.5 mol% pyromerit. It was formed after adding inorganic particles to acid dianhydride (PMDA) and 0.5-50 mol% 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA). It is desirable.
さらに好ましい組成としては、ジアミン成分としてPPD12モル%とODA88モル%、酸性分としてPMDA80モル%とBPDA20モル%から形成され、無機粒子を含有するポリイミドフィルムを、以下の処理に供して得られるポリイミドフィルムであることが望ましい。 As a more preferable composition, a polyimide film obtained by subjecting a polyimide film containing inorganic particles to PDM 12 mol% and ODA 88 mol% as a diamine component, and PMDA 80 mol% and BPDA 20 mol% as an acidic component, is subjected to the following treatment. It is desirable that
本発明のポリイミドフィルムとは、厚み数μm〜数mmの平板な形状を示し、通常の厚みは3〜300μmであり、好ましくは5〜125μm、より好ましくは7.5〜75μm、さらに好ましくは7.5〜50μmである。 The polyimide film of the present invention has a flat plate shape with a thickness of several μm to several mm, and the normal thickness is 3 to 300 μm, preferably 5 to 125 μm, more preferably 7.5 to 75 μm, and even more preferably 7 .5 to 50 μm.
そして、本発明のポリイミドフィルムは、200℃加熱収縮率がフィルムの機械搬送方向(MD)と幅方向(TD)で共に0.05%以下、フィルム表面の触針式表面粗さ計で測定した表面粗さRaが0.065μm以上、Rmaxが1.0μm以上、静摩擦係数が1.0以下、接触角法に基づき測定した表面自由エネルギ−が80mN/m以上であることを特徴とする。 And the polyimide film of this invention measured 200 degreeC heat shrinkage ratio with the stylus type surface roughness meter of the film surface for both 0.05% or less in the machine conveyance direction (MD) and the width direction (TD) of a film. The surface roughness Ra is 0.065 μm or more, Rmax is 1.0 μm or more, the static friction coefficient is 1.0 or less, and the surface free energy measured based on the contact angle method is 80 mN / m or more.
200℃加熱収縮率が上記の範囲を超えると、寸法安定性の点で好ましくない。 When the heat shrinkage at 200 ° C. exceeds the above range, it is not preferable in terms of dimensional stability.
表面粗さRaおよびRmaxが上記の範囲を下回ると、接着剤のアンカー効果が落ち密着性が下がるという好ましくない結果が招かれる。 When the surface roughness Ra and Rmax are less than the above ranges, the anchor effect of the adhesive is lowered and the adhesion is lowered.
また、静摩擦係数が上記の範囲を超えると、フィルム走行性が悪くなりフィルムの巻き取り不具合による巻きズレ・シワが発生するため好ましくない。 On the other hand, if the static friction coefficient exceeds the above range, the film runnability is deteriorated and winding misalignment / wrinkle due to film winding failure occurs, which is not preferable.
さらに、表面自由エネルギ−が上記の範囲未満では、接着性改良効果が不十分となるため好ましくない。 Furthermore, if the surface free energy is less than the above range, the effect of improving adhesiveness becomes insufficient, which is not preferable.
上記の特性を有するポリイミドフィルムは、パラフェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ピロメリット酸二無水物および3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から形成され、かつ無機粒子を含有するポリイミドフィルムに、リラックス処理を施した後、サンドブラスト処理を施し、次いでプラズマ処理を施すことにより製造することができる。 A polyimide film having the above properties is formed from paraphenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, pyromellitic dianhydride and 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and The polyimide film containing inorganic particles can be manufactured by subjecting it to a relaxation treatment, followed by a sand blast treatment and then a plasma treatment.
リラックス処理は、200℃加熱収縮率がフィルムの機械搬送方向(MD)と幅方向(TD)で共に0.05%以下となるように行う。具体的には、200〜500℃の中を低張力下にてフィルムを走行させ、アニール処理を行う。炉の中でフィルムが滞留する時間が処理時間となるが、走行速度を変えることでコントールすることになり、30秒〜5分の処理時間が好ましい。これより短いとフィルムに充分熱が伝わらず、また長いと過熱気味になり平面性を損なうため好ましくない。また、フィルムの走行時の張力は10〜50N/mが好ましく、さらには20〜30N/mが好ましい。この範囲よりも張力が低いとフィルムの走行性が悪くなり、また張力が高いと得られたフィルムの走行方向の熱収縮率が高くなるため好ましくない。 The relaxation treatment is performed so that the heat shrinkage at 200 ° C. is 0.05% or less in both the machine transport direction (MD) and the width direction (TD) of the film. Specifically, the film is run under a low tension in a temperature range of 200 to 500 ° C., and annealing treatment is performed. The time during which the film stays in the furnace is the processing time, but it is controlled by changing the running speed, and the processing time is preferably 30 seconds to 5 minutes. If the length is shorter than this, heat is not sufficiently transmitted to the film, and if the length is longer, the film becomes superheated and the flatness is impaired. Further, the tension during running of the film is preferably 10 to 50 N / m, and more preferably 20 to 30 N / m. When the tension is lower than this range, the running property of the film is deteriorated, and when the tension is high, the heat shrinkage rate in the running direction of the obtained film is increased, which is not preferable.
リラックス処理の後で行うサンドブラスト処理は、好ましくは、サンド粒子径分布のサンド径80〜200μmをフィルム表面に打ち付けることにより、フィルム表面の平均表面粗さRa0.065μm以上、Rmaxが1.0μm以上となるように行う。平均表面粗さRmaxが1.6μmより大きい場合は、機械物性が低下する傾向が見られる。また1.0μmより小さい場合は、十分なアンカ−効果が期待できないために接着力が低いなどの問題を生じる。 The sand blast treatment performed after the relaxation treatment is preferably performed by striking a sand diameter of 80 to 200 μm in the sand particle size distribution on the film surface, so that the average surface roughness Ra of the film surface is 0.065 μm or more and Rmax is 1.0 μm or more. Do so. When the average surface roughness Rmax is larger than 1.6 μm, the mechanical properties tend to be lowered. On the other hand, when the thickness is smaller than 1.0 μm, a sufficient anchor effect cannot be expected, which causes problems such as low adhesive strength.
最後のプラズマ処理は、フィルムの接触角法に基づき測定した表面自由エネルギ−が80mN/m以上となるように行う。具体的には、希ガスが20モル%以上含有される雰囲気下、100〜1000torrの条件下で、かつ表面が誘電体によって被覆され、かつ10℃〜100℃に冷却された電極と、これに対向して設けられた表面が誘電体によって被覆された電極を用い、処理電力密度200W・min/m2以上で行うことが好ましい。 The final plasma treatment is performed so that the surface free energy measured based on the contact angle method of the film is 80 mN / m or more. Specifically, an electrode having a surface covered with a dielectric and cooled to 10 ° C. to 100 ° C. under an atmosphere containing 20 mol% or more of a rare gas under a condition of 100 to 1000 torr, and It is preferable to perform the treatment at a processing power density of 200 W · min / m 2 or more by using an electrode whose surface provided facing is covered with a dielectric.
かくして得られる本発明の高接着性ポリイミドフィルムは、銅箔との接着性が高く、また寸法安定性に優れ、さらに水濡れ性にも優れた特性を有しているため、これらの特性を活かして、電子部品などのフレキシブルプリント配線基板(FPC)に用いる基材であるTAB(Tape Automated Bonding)、COF(Chip On Flex)の基材絶縁フィルムとして、あるいは半導体装置における支持部材であるLOC用テープなどとして有用に利用することができる。 The highly adhesive polyimide film of the present invention thus obtained has high adhesion to copper foil, excellent dimensional stability, and excellent water wettability. As a base insulating film for TAB (Tape Automated Bonding) and COF (Chip On Flex), which are base materials used for flexible printed circuit boards (FPC) such as electronic components, or for LOC tapes as support members in semiconductor devices It can be usefully used as such.
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。実施例中PPDはパラフェニレンジアミン、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、BPDAは3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、DMACは、N,N−ジメチルアセトアミドを表す。 Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. In the examples, PPD is paraphenylenediamine, ODA is 4,4'-diaminodiphenyl ether, PMDA is pyromellitic dianhydride, BPDA is 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, DMAC is , N, N-dimethylacetamide.
また、実施例中のポリイミドフィルムの各特性は、次の方法で評価した。 Moreover, each characteristic of the polyimide film in an Example was evaluated with the following method.
(1)表面自由エネルギ−(mN/m)
表面処理を実施したフィルム表面を、水、エチレングリコール、ヨウ化メチレンで各n=5回測定した接触角の平均値を用いてKyowa Interface ScienceのFACE CA-W150を用い、表面自由エネルギ−を求めた。この値が大きいということは水濡れ性が良く接着力が一般に高いことを意味する。
(1) Surface free energy (mN / m)
Using the average value of the contact angles measured for each n = 5 times with water, ethylene glycol, and methylene iodide, the surface free energy was obtained using the FACE CA-W150 of Kyowa Interface Science. It was. A large value means that the wettability is good and the adhesive strength is generally high.
(2)熱収縮率
25℃、60%RHに調湿された部屋に2日間放置した後のフィルム寸法(L1)を測定し、続いて200℃60分加熱した後再び25℃、60%RHに調湿された部屋に2日間放置した後のフィルム寸法(L2)を測定し、下記計算式より評価した。
加熱収縮率=−(L2−L1)/L1×100
(2) Heat shrinkage rate The film size (L1) after being left in a room conditioned at 25 ° C. and 60% RH for 2 days was measured, and subsequently heated at 200 ° C. for 60 minutes, and then again at 25 ° C. and 60% RH. The film size (L2) after being left in a humidity-controlled room for 2 days was measured and evaluated from the following calculation formula.
Heat shrinkage rate = − (L2−L1) / L1 × 100
(3)表面粗さ
小坂研究所の表面粗さ計(SE3500)にて測定長で2.5mm間を測定してRa、Rmaxを求めた。
(3) Surface roughness Ra and Rmax were determined by measuring 2.5 mm of measurement length with a surface roughness meter (SE3500) of Kosaka Laboratory.
(4)各フィルムの接着力評価
三井化学株式会社製 エポキシ樹脂接着剤(商品名エポックス AH−357A/AH−357B/AH−357C=100/5/12重量比)で混合した接着剤をコータで各フィルムに塗布し、130℃×4分で予備乾燥を行い18μm圧延銅箔(BHY−22B−T、ジャパンエナジ−社製)を重ねて2MPa加圧下170℃80分のプレスキュアで銅張り積層板を得た。得られた積層板に0.8 mmの回路を切り、TAB(Tape Automated Bonding)、COF(Chip On Flex)の基材絶縁フィルムとして、あるいは半導体装置における支持部材であるLOC用テープなどとして有用に利用することができる。
(4) Adhesive strength evaluation of each film An adhesive mixed with an epoxy resin adhesive (trade name Epox AH-357A / AH-357B / AH-357C = 100/5/12 weight ratio) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. with a coater It is applied to each film, pre-dried at 130 ° C for 4 minutes, 18μm rolled copper foil (BHY-22B-T, manufactured by Japan Energy Co., Ltd.) is layered, and copper-clad lamination is performed by press cure at 170 ° C for 80 minutes under 2MPa pressure. I got a plate. A 0.8 mm circuit is cut into the obtained laminate and is useful as a base insulating film for TAB (Tape Automated Bonding) and COF (Chip On Flex) or as a LOC tape as a support member in a semiconductor device. Can be used.
(5)静摩擦係数
JIS K7125に準拠してフィルムの表・裏面を重ね測定を行った。
(5) Coefficient of static friction According to JIS K7125, the front and back surfaces of the film were overlapped and measured.
[実施例1]
DMACにPPD12モル%とPMDAの一部14.5モル%を投入し、常温常圧中窒素雰囲気下で1時間反応させた。次に、ここにODA88モル%を投入し均一になるまで撹拌した後、BPDA20モル%を添加し、1時間撹拌反応させた。さらに平均粒子径0.5μmのゾル・ゲル法シリカを固形分基準で0.3重量%と成るように添加した。 続いてここに残りのPMDA65.5モル%を添加し、さらに1時間反応させることにより、3500ポイズのポリアミド酸溶液を得た。固形分濃度は、最終的に20.3重量%になった。
[Example 1]
DMAC was charged with 12 mol% of PPD and 14.5 mol% of PMDA, and reacted for 1 hour in a nitrogen atmosphere at room temperature and pressure. Next, 88 mol% of ODA was added thereto and stirred until uniform, and then 20 mol% of BPDA was added and allowed to react with stirring for 1 hour. Further, a sol-gel silica having an average particle diameter of 0.5 μm was added so as to be 0.3% by weight based on the solid content. Subsequently, the remaining PMDA (65.5 mol%) was added thereto, and the mixture was further reacted for 1 hour to obtain a 3500 poise polyamic acid solution. The solid concentration finally became 20.3% by weight.
得られたポリアミド酸に無水酢酸、β−ピコリンを添加混合した後、エンドレスベルト上にキャストし100℃で5分乾燥して得られる自己支持性のフィルムを引き離し、端部を固定した後、テンタ−炉にて段階的に昇温して高温500℃にて1分間焼成して、厚み25μmのポリイミドフィルム長尺品を得た。 After acetic anhydride and β-picoline were added to and mixed with the resulting polyamic acid, the film was cast on an endless belt and dried at 100 ° C. for 5 minutes. -The temperature was raised stepwise in a furnace and baked at a high temperature of 500 ° C for 1 minute to obtain a polyimide film long product having a thickness of 25 µm.
得られたフィルムを最初に熱リラックス処理を行った。すなわち、450℃の中を低張力下にてフィルムを走行させるアニール処理を行った。炉の中でフィルムが滞留する時間が処理時間となるが、走行速度を変えることでコントールできる。この実験では2分間処理を行った。 The obtained film was first subjected to heat relaxation treatment. That is, annealing treatment was performed in which the film was run in 450 ° C. under low tension. The time during which the film stays in the furnace is the processing time, but it can be controlled by changing the running speed. In this experiment, the treatment was performed for 2 minutes.
次に、サンドブラスト処理を行った。すなわち、サンド粒子径分布の80〜200μmのサンドを10〜100m/Sで投射処理を行った。 Next, sandblasting was performed. That is, projection processing was performed at a sand particle size distribution of 80 to 200 μm sand at 10 to 100 m / S.
次いで、希ガスが20モル%以上含有される760torr(常圧)の雰囲気下で、かつ表面が誘電体によって被覆され50℃に冷却された電極と、これに対向して設けられた表面が誘電体によって被覆された電極を用いて、処理電力密度500W・min/m2でプラズマ処理を行った。 Next, an electrode whose surface is covered with a dielectric material and cooled to 50 ° C. in an atmosphere of 760 torr (normal pressure) containing 20 mol% or more of a rare gas, and a surface provided opposite thereto are dielectric Plasma treatment was performed at a treatment power density of 500 W · min / m 2 using the electrode covered with the body.
得られたフィルムの特性を表1に示す。 The properties of the obtained film are shown in Table 1.
[実施例2]
実施例1と同様の操作において、フィルム厚を7.5μmに変更した以外は、同様にしてポリイミドフィルムを作製した。
[Example 2]
A polyimide film was produced in the same manner as in Example 1 except that the film thickness was changed to 7.5 μm.
得られたフィルムの特性を表1に示す。 The properties of the obtained film are shown in Table 1.
[比較例1〜5]
実施例1において、リラックス処理も行わない未処理品を比較例1、リラックス処理のみを施したものを比較例2、リラックス処理とサンドマット処理を行ったものを比較例3、未処理品にサンドマット処理のみ行ったものを比較例4、リラックス処理後プラズマ処理を行ったものを比較例5として、それぞれ5種類のポリイミドフィルムを作製した。
[Comparative Examples 1-5]
In Example 1, an untreated product that is not subjected to relaxation treatment is Comparative Example 1, a sample that is subjected only to relaxation treatment is Comparative Example 2, a sample that is subjected to relaxation treatment and sand mat treatment is Comparative Example 3, and an untreated product is sanded Five types of polyimide films were produced, with Comparative Example 4 being the matte treatment only and Comparative Example 5 being the plasma treatment after the relaxation treatment.
得られた各フィルムの特性を表1に示す。 Table 1 shows the characteristics of the obtained films.
表1の結果からは、リラックス処理/サンドブラスト処理/プラズマ処理を施した本発明のポリイミドフィルムは、寸法安定性とアンカー効果により接着力の優れたフィルムであることが明らかである。 From the results of Table 1, it is clear that the polyimide film of the present invention subjected to the relaxation treatment / sandblast treatment / plasma treatment is a film having excellent adhesive force due to dimensional stability and anchor effect.
本発明の高接着性ポリイミドフィルムは、銅箔との接着性が高く、また寸法安定性に優れ、さらに水濡れ性にも優れた特性を有しているため、これらの特性を活かして、電子部品などのフレキシブルプリント配線基板(FPC)に用いる基材であるTAB(Tape Automated Bonding)、COF(Chip On Flex)の基材絶縁フィルムとして、あるいは半導体装置における支持部材であるLOC用テープなどとして有用に利用することができる。 The highly adhesive polyimide film of the present invention has high adhesion to copper foil, excellent dimensional stability, and excellent water wettability. Useful as a base insulating film for TAB (Tape Automated Bonding), COF (Chip On Flex), which is a base material used for flexible printed circuit boards (FPC) of parts, etc., or as a LOC tape as a support member in semiconductor devices Can be used.
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