JP2012096491A - 多層フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 熱可塑性ポリイミド樹脂層及び非熱可塑性ポリイミド樹脂層を含む多層フィルムの製造方法であって、あらかじめ、多層フィルムを製造し、それらの屈折率及び銅箔との接着強度を測定することによって、屈折率管理範囲を決定し、実際の多層フィルムを製造する際に、多層フィルムの屈折率を測定し、その屈折率の値が、前記屈折率管理範囲となるように、多層フィルムの焼成条件を調整することを特徴とする多層フィルムの製造方法により、上記課題を解決できる。
【選択図】 なし
Description
前記非熱可塑性ポリイミド樹脂とは、フィルムの状態で450℃、1分間加熱を行い、シワが入ったり伸びたりせず、形状を保持しているポリイミド、若しくは実質的にガラス転移温度を有しないポリイミドをいう。なお、ガラス転移温度は動的粘弾性測定装置(DMA)により測定した貯蔵弾性率の変曲点の値により求めることができる。また、「実質的にガラス転移温度を有しない」とは、ガラス転移状態になる前に熱分解が開始するものをいう。
1)芳香族ジアミンを有機極性溶媒中に溶解し、これと実質的に等モルの芳香族テトラカルボン酸二無水物を反応させて重合する方法、
2)芳香族テトラカルボン酸二無水物とこれに対し過小モル量の芳香族ジアミン化合物とを有機極性溶媒中で反応させ、両末端に酸無水物基を有するプレポリマーを得る。続いて、全工程において芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン化合物が実質的に等モルとなるように芳香族ジアミン化合物を用いて重合させる方法、
3)芳香族テトラカルボン酸二無水物とこれに対し過剰モル量の芳香族ジアミン化合物とを有機極性溶媒中で反応させ、両末端にアミノ基を有するプレポリマーを得る。続いて、全工程において芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン化合物が実質的に等モルとなるように芳香族テトラカルボン酸二無水物を用いて重合する方法、
4)芳香族テトラカルボン酸二無水物を有機極性溶媒中に溶解及び/または分散させた後、実質的に等モルとなるように芳香族ジアミン化合物を用いて重合させる方法、
5)実質的に等モルの芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンの混合物を有機極性溶媒中で反応させて重合する方法、
などのような方法である。これら方法を単独で用いても良いし、部分的に組み合わせて用いることもできる。
1.重合前または途中に重合反応液に添加する方法、
2.重合完了後、3本ロールなどを用いてフィラーを混錬する方法、
3.フィラーを含む分散液を用意し、これをポリアミド酸有機溶媒溶液に混合する方法、
などいかなる方法を用いてもよいが、フィラーを含む分散液をポリアミド酸溶液に混合する方法、特に製膜直前に混合する方法が製造ラインのフィラーによる汚染が最も少なくてすむため、好ましい。フィラーを含む分散液を用意する場合、ポリアミド酸の重合溶媒と同じ溶媒を用いるのが好ましい。また、フィラーを良好に分散させ、また分散状態を安定化させるために分散剤、増粘剤等をフィルム物性に影響を及ぼさない範囲内で用いることもできる。
本発明における多層フィルムを製膜する方法については特に限定されるものではなく、公知の方法を適用できるが、例えば、三層構造の多層フィルムを製造する場合、コア層となる非熱可塑性ポリイミド樹脂を含有する層に、熱可塑性ポリイミド樹脂を含有する層を片面毎に、若しくは両面同時に形成する方法、さらには予め熱可塑性ポリイミド樹脂を含有する層をシート状に成形し、これを上記コア層となる非熱可塑性ポリイミド樹脂を含有する層の表面に貼り合わせる方法等が挙げられる。あるいは、コア層となる非熱可塑性ポリイミド樹脂を含有する層と熱可塑性ポリイミド樹脂を含有する層を共押出することにより、実質的に一工程で多層フィルムを製膜する方法であってもよい。
本発明における多層フィルムの屈折率の算出については特に限定されるものではなく、公知の方法を適用できる。本実験では、製膜設備とは別工程で屈折率の算出を行った。製膜設備中(オンライン)ではなく、オフラインにて光学多層膜厚計(横河電機製光学反射式多層膜厚計)と接触厚み計(ハイデンハイン社製接触式厚み計)を使用して屈折率を算出した。多層フィルム一水準につき5ポイント測定し、その平均値を多層フィルムの代表値とした。多層膜厚計で検出された全層の光学膜厚みを接触厚み計で測定した全層の実厚みで除算することで全層の屈折率とした。また、製膜前の前実験として様々な焼成条件、具体的には焼成後の多層フィルムに溶剤揮発成分が残っている程度から多層フィルムが熱劣化する程度までの焼成条件における銅箔密着強度と屈折率の相関関係を調査し、所望の密着強度を発現する多層フィルムの屈折率管理範囲を決定しておいた。
実際の多層フィルムを製造する際、製造中の多層フィルムの屈折率が、予め設定した屈折率管理範囲に入るように焼成条件を適宜変更した。
本発明により得られる多層フィルムは、例えば、金属箔を熱圧着により貼り合わせることにより、金属張積層板を形成することができる。多層フィルムと金属箔の貼り合わせ方法としては、例えば、単板プレスによるバッチ処理、熱ロールラミネート装置或いはダブルベルトプレス(DBP)装置による連続処理が挙げられるが、生産性、維持費も含めた設備コストの点から、一対以上の金属ロールを有する熱ロールラミネート装置を使用した方法が好ましい。ここでいう「一対以上の金属ロールを有する熱ロールラミネート装置」とは、材料を加熱加圧するための金属ロールを有している装置であればよく、その具体的な装置構成は特に限定されるものではない。
10℃に冷却したN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)151kgに、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン(BAPP)を16.7kgを融解した後、3,3’4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)を22.5kg徐々に添加し、窒素雰囲気かで2時間撹拌させて溶解させた。1.0kgのBPDAを10kgのDMFに溶解させた溶液を別途調製し、これを上記反応溶液に、粘度に注意しながら徐々に添加、撹拌を行った。粘度が1300poiseに達したところで添加、撹拌をやめ、熱可塑性ポリイミドの前駆体のポリアミド酸溶液を得た。
10℃に冷却したN,N−ジメチルフォルムアミド(DMF)239kgに4,4'−オキシジアニリン(ODA)6.9kg、p−フェニレンジアミン(PDA)6.2kg、2,2−ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン(BAPP)9.4kgを溶解した後、ピロメリット酸二無水物(PMDA)10.4kgを添加し、窒素雰囲気下で1時間撹拝して溶解させた。ここに、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)20.3kgを添加し、窒素雰囲気下で1時間撹拝させて溶解させた。別途調製しておいたPMDAのDMF溶液(PMDA:DMF=0.9kg:7.0kg)を上記反応液に徐々に添加し、粘度が3000ポイズ程度に達したところで添加を止めた。1時間撹拝を行って固形分濃度18重量%、23℃での回転粘度が3200ポイズの、非熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸溶液を得た。
合成例2で得られた非熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸溶液に、以下の化学脱水剤及び触媒を含有せしめた。
1.化学脱水剤:無水酢酸を非熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸のアミド酸ユニット1モルに対して2.0モル
2.触媒:イソキノリンを非熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸のアミド酸ユニット1モルに対して0.3モル
次いで、リップ幅650mmのマルチマニホールド式の3層共押出多層ダイから、外層が合成例1で得られた熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸溶液、内層が非熱可塑性ポリイミド溶液の前駆体であるポリアミド酸溶液となる順番で形成された多層膜を連続的に押出して、当該Tダイスの下20mmを走行しているステンレス製のエンドレスベルト上に流延した。次いで、この多層膜を130℃×100秒で加熱することで、自己支持性のゲル膜に転化せしめた。当該ゲル膜には、層間剥離は観察されず、外観良好な形状のゲル膜であった。さらに、エンドレスベルトから自己支持性のゲル膜を引き剥がして40cm四方の金属枠に固定し、ラボオーブンにて200℃×180秒で乾燥・イミド化させ、接着フィルムとなる多層フィルムを得た。このポリイミド多層フィルムの屈折率を算出したところ、1.850であった。
前実験1において、多層フィルムを250℃で180秒間乾燥・イミド化を行うことを除き、他は前実験1と同様にして多層フィルムとフレキシブル金属張積層板を作製した。その結果、屈折率は1.855であり、銅箔密着強度は10N/cmであり密着強度十分であった。
実験1において、多層フィルムを300℃で180秒間乾燥・イミド化を行うことを除き、他は前実験1と同様にして多層フィルムとフレキシブル金属張積層板を作製した。その結果、屈折率は1.860であり、銅箔密着強度は11N/cmであり密着強度不足であった。
実験1において、多層フィルムを400℃で180秒間乾燥・イミド化を行うことを除き、他は前実験1と同様にして多層フィルムとフレキシブル金属張積層板を作製した。その結果、屈折率は1.870であり、銅箔密着強度は11N/cmであり密着強度不足であった。
実験1において、多層フィルムを450℃で180秒間乾燥・イミド化を行うことを除き、他は前実験1と同様にして多層フィルムとフレキシブル金属張積層板を作製した。その結果、屈折率は1.88であり、銅箔密着強度は6N/cmであり密着強度不足であった。
実験1において、多層フィルムを500℃で180秒間乾燥・イミド化を行うことを除き、他は前実験1と同様にして多層フィルムとフレキシブル金属張積層板を作製した。その結果、屈折率は1.89であり、銅箔密着強度は3N/cmであり密着強度不足であった。
前実験1〜前実験6の結果を鑑み、外観良好且つ銅箔密着強度な銅張積層板に加工できる多層フィルムの屈折率として、1.855〜1.870を管理範囲とした。
前実験1において、エンドレスベルトから自己支持性のゲル膜を引き剥がし、そのゲル膜を連続焼成可能なテンターのテンタ-クリップに固定し、最高雰囲気温度が250℃となるように温調した炉内を通過させて乾燥・イミド化を行うことを除き、他は前実験1と同様にして多層フィルムを作製した。多層フィルムの一部を切出し、オフライン工程にて屈折率を求めた。その結果、屈折率は1.850であった。屈折率1.855〜1.870という管理範囲から外れているため、最高雰囲気温度が300℃となるように温調し、ゲルフィルムを炉内を通過させた。その結果、屈折率は1.855であった。屈折率が管理範囲に入ったため、焼成度合良好と判断し、製膜を続けた。
製膜終了後、確認のために前実験1と同様の手法で銅箔密着強度を測定したところ、11N/cmであり、十分な密着強度を有した。
実施例1において、最高雰囲気温度が350℃となるように温調した炉内を通過させて乾燥・イミド化を行うことを除き、他は実施例1と同様にして多層フィルムを作製した。その結果、屈折率は1.86であった。屈折率が管理範囲に入ったため、焼成度合良好と判断し、製膜を続けた。
製膜終了後、確認のために前実験1と同様の手法で銅箔密着強度を測定したところ、11N/cmであり、十分な密着強度を有した。
実施例1において、最高雰囲気温度が400℃となるように温調した炉内を通過させて乾燥・イミド化を行うことを除き、他は実施例1と同様にして多層フィルムを作製した。その結果、屈折率は1.865であった。屈折率が管理範囲に入ったため、焼成度合良好と判断し、製膜を続けた。
製膜終了後、確認のために前実験1と同様の手法で銅箔密着強度を測定したところ、12N/cmであり、十分な密着強度を有した。
実施例1において、最高雰囲気温度が450℃となるように温調した炉内を通過させて乾燥・イミド化を行うことを除き、他は実施例1と同様にして多層フィルムを作製した。その結果、屈折率は1.870であった。屈折率が管理範囲に入ったため、焼成度合良好と判断し、製膜を続けた。
製膜終了後、確認のために前実験1と同様の手法で銅箔密着強度を測定したところ、10N/cmであり、十分な密着強度を有した。
実施例1において、屈折率の結果をフィードバックせずに(最高雰囲気温度が300℃となるように温度調整せずに)、最高雰囲気温度250℃のまま炉内を通過させて乾燥・イミド化を行うことを除き、他は実施例1と同様にして多層フィルムを作製した。その結果、屈折率は1.850であった。屈折率は管理範囲に入らなかった。
製膜終了後、確認のために前実験1と同様の手法で銅箔をラミネートしたところ、得られたフレキシブル金属配線板には残溶媒による膨れが発生しており、外見不良であった。
実施例1において、最高雰囲気温度が500℃となるように温調した炉内を通過させて乾燥・イミド化を行うことを除き、他は実施例1と同様にして多層フィルムを作製した。その結果、屈折率は1.880であった。屈折率は管理範囲に入らなかったが、結果をフィードバックせずに(低温側へ温度調整せずに)製膜を続けた。
製膜終了後、確認のために前実験1と同様の手法で銅箔密着強度を測定したところ、5N/cmであり、密着強度が不十分であった。
Claims (5)
- 熱可塑性ポリイミド樹脂層及び非熱可塑性ポリイミド樹脂層を含む多層フィルムの製造方法であって、
あらかじめ、多層フィルムを製造し、それらの屈折率及び銅箔との接着強度を測定することによって、屈折率管理範囲を決定し、
実際の多層フィルムを製造する際に、多層フィルムの屈折率を測定し、その屈折率の値が、前記屈折率管理範囲となるように、多層フィルムの焼成条件を調整することを特徴とする多層フィルムの製造方法。 - 前記屈折率は、光学多層膜厚計と接触厚み計とを利用して算出されることを特徴とする請求項1に記載の接着フィルムの製造方法。
- 多層フィルムが、非熱可塑性ポリイミド樹脂層の両面に熱可塑性ポリイミド樹脂層を配した構造であることを特徴とする請求項1または2に記載の多層フィルムの製造方法。
- 前記多層フィルムを製膜する方法が、塗工法であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の多層フィルムの製造方法。
- 前記多層フィルムを製膜する方法が、共押出法であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の多層フィルムの製造方法。
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