JP2013173888A - Polyimide film, and metal-laminated polyimide film - Google Patents

Polyimide film, and metal-laminated polyimide film Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyimide film of excellent close contact adhesion, and capable of maintaining the close contact adhesion even when exposed to a high-temperature environment for a long period, and a metal-laminated polyimide film using the same.SOLUTION: A polyimide film is obtained by forming a polyamic acid into a film-like gel film, and then by stretching and imidizing the same. The polyimide film has a surface elastic modulus more than 1.04 times or more, preferably within a range of 1.06-1.30 times, with respect to a polyimide imidized without stretching the gel film.

Description

本発明は、高温環境に長期間さらされても密着性を維持できるポリイミドフィルム、及びそのポリイミドフィルムを用いた金属積層ポリイミドフィルムに関する。   The present invention relates to a polyimide film that can maintain adhesion even when exposed to a high temperature environment for a long period of time, and a metal laminated polyimide film using the polyimide film.

現代社会を支える各種機器用いられる材料には異物質同士が接着、接合及び結合した部品が重要となっている。例えば、電子機器の小型化で多用されているCOF(Chip on film)に用いられるフレキシブル配線基板は、基材の樹脂フィルムの表面に銅の膜を形成した銅張積層基板(FCCL:Flexible Copper Clad Laminates)材料が用いられている。   For materials used in various devices that support modern society, parts in which different substances are bonded, joined and joined are important. For example, a flexible wiring board used for COF (Chip on film), which is widely used in downsizing of electronic equipment, is a copper clad laminated board (FCCL: Flexible Copper Cladd) in which a copper film is formed on the surface of a base resin film. Laminates) material is used.

そして、近年では、フレキシブル配線基板や半導体パッケージの高繊細化に伴い、これらに用いられるポリイミドフィルムへの要求事項も多くなっている。要求事項としては、ポリイミドフィルムの物性として金属並の熱膨張係数を有すること、及び弾性率であること等が挙げられるが、中でも基材と金属との密着性に優れ、信頼性の高いパターン形成が可能な基板が必要とされている。   In recent years, with the increasing fineness of flexible wiring boards and semiconductor packages, the requirements for polyimide films used for these have increased. Requirements include having a thermal expansion coefficient comparable to that of a metal as a physical property of a polyimide film, and having an elastic modulus, etc. Among them, excellent pattern formation with excellent adhesion between a base material and a metal. There is a need for a substrate that can.

そこで、密着力を向上するために、例えば、CIE(国際照明委員会)で規定したL値を75〜85としたポリイミドフィルムが提案されている(特許文献1参照)。   Then, in order to improve adhesive force, the polyimide film which made L value 75-85 prescribed | regulated by CIE (International Lighting Commission), for example is proposed (refer patent document 1).

特開2011−777号公報JP 2011-777 A

しかし、特許文献1に記載のポリイミドフィルムには、常温での密着強度や、高温環境に長期間さらされた場合の密着強度で不十分な範囲も含まれ、ポリイミドフィルムに要求される密着性を充分に満たしていない。   However, the polyimide film described in Patent Document 1 includes an insufficient range of adhesion strength at normal temperature and adhesion strength when exposed to a high temperature environment for a long period of time. Not enough.

上記課題を解決するための本発明は、常温での密着性が良好であり、且つ、高温環境に長期間さらされても密着性を維持できる、ポリイミドフィルム、及びそれを用いた金属積層ポリイミドフィルム提供することにある。   The present invention for solving the above problems is a polyimide film that has good adhesion at room temperature and can maintain adhesion even when exposed to a high temperature environment for a long period of time, and a metal laminated polyimide film using the polyimide film It is to provide.

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究した結果、ポリアミック酸をフィルム状のゲルフィルムに成形した後、延伸し、イミド化して得られたポリイミドフィルムであって、ゲルフィルムを延伸せずイミド化したポリイミドフィルムに対し、表面弾性率が1.04倍以上であることを特徴とするポリイミドフィルムにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention are polyimide films obtained by forming polyamic acid into a film-like gel film, and then stretching and imidizing the gel film. The present inventors have found that the above problems can be solved by a polyimide film characterized by having a surface elastic modulus of 1.04 times or more with respect to a polyimide film that has been imidized, and have completed the present invention.

具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。   Specifically, the present invention provides the following.

(1) ポリアミック酸をフィルム状のゲルフィルムに成形した後、延伸し、イミド化して得られたポリイミドフィルムであって、
前記ゲルフィルムを延伸せずイミド化したポリイミドフィルムに対し、表面弾性率が1.04倍以上であることを特徴とするポリイミドフィルム。
(1) After forming a polyamic acid into a film-like gel film, it is a polyimide film obtained by stretching and imidization,
A polyimide film having a surface elastic modulus of 1.04 times or more with respect to a polyimide film imidized without stretching the gel film.

(2) 前記ゲルフィルムを延伸せずイミド化したポリイミドフィルムに対し、表面弾性率が1.06倍〜1.30倍の範囲にあることを特徴とする、(1)に記載のポリイミドフィルム。   (2) The polyimide film according to (1), wherein a surface elastic modulus is in a range of 1.06 times to 1.30 times with respect to a polyimide film imidized without stretching the gel film.

(3) 前記ポリアミック酸が、芳香族ジアミン成分と、酸無水物成分とを含む原料から合成されていることを特徴とする(1)又は(2)に記載のポリイミドフィルム。   (3) The polyimide film according to (1) or (2), wherein the polyamic acid is synthesized from a raw material containing an aromatic diamine component and an acid anhydride component.

(4) 芳香族ジアミン成分が4,4’−ジアミノフェニルエーテルであり、前記酸無水物成分がピロメリット酸二無水物であることを特徴とする(3)に記載のポリイミドフィルム。   (4) The polyimide film as described in (3), wherein the aromatic diamine component is 4,4'-diaminophenyl ether, and the acid anhydride component is pyromellitic dianhydride.

(5) (1)から(4)に記載のポリイミドフィルムに、接着剤を介することなく金属層が積層された金属積層ポリイミドフィルムであって、
ニッケル合金、又はクロムの下地金属層と、前記下地金属層の表面に、銅からなる銅層を形成したことを特徴とする金属積層ポリイミドフィルム。
(5) A metal laminated polyimide film in which a metal layer is laminated on the polyimide film according to (1) to (4) without using an adhesive,
A metal-laminated polyimide film comprising a nickel alloy or chromium base metal layer and a copper layer made of copper on the surface of the base metal layer.

本発明によれば、常温での密着性が良好であり、且つ、高温環境に長期間さらされても密着性を維持できる、ポリイミドフィルム、及びそれを用いた金属積層ポリイミドフィルム提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the adhesiveness in normal temperature and the polyimide film which can maintain adhesiveness even if it exposes to a high temperature environment for a long period of time, and a metal lamination polyimide film using the same can be provided.

本発明の第1実施形態に係るポリイミドフィルムのAFMのフォースディスタンスカーブを示す図である。It is a figure which shows the force distance curve of AFM of the polyimide film which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係るポリイミドフィルムの評価試料の変位量と荷重の相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation of the displacement amount and load of the evaluation sample of the polyimide film which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る金属積層ポリイミドフィルムの断面図である。It is sectional drawing of the metal laminated polyimide film which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 測定試料の極表面の弾性率の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the elastic modulus of the polar surface of a measurement sample.

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and may be implemented with appropriate modifications within the scope of the object of the present invention. it can.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に係るポリイミドフィルムは、ポリアミック酸をフィルム状のゲルフィルムに成形した後、延伸し、イミド化して得られたポリイミドフィルムであって、ゲルフィルムを延伸せずイミド化したポリイミドフィルムに対し、表面弾性率が1.04倍以上であることを特徴とするポリイミドフィルムである。
[First Embodiment]
The polyimide film according to the first embodiment of the present invention is a polyimide film obtained by forming and imidizing a polyamic acid into a film-like gel film, and then imidizing without stretching the gel film. It is a polyimide film characterized by having a surface elastic modulus of 1.04 times or more with respect to the polyimide film.

第1実施形態に係るポリイミドフィルムを得る方法は、特に限定されないが、特性の安定したフィルムを比較的容易に製造できるため、工業的には芳香族ジアミン成分と酸無水物成分とを有機溶媒中で合成させることにより得られたポリアミック酸をゲルフィルム化し、ゲルフィルムをイミド化してポリイミドフィルムを得る方法が好ましい。以下、第1実施形態に係るポリイミドフィルムについて、ポリアミック酸を合成するために用いられる芳香族ジアミン成分、及び酸無水物成分、ポリアミック酸の合成方法、並びにポリイミドフィルムの製造方法について順に説明する。   The method for obtaining the polyimide film according to the first embodiment is not particularly limited, but since a film having stable characteristics can be produced relatively easily, industrially, an aromatic diamine component and an acid anhydride component are combined in an organic solvent. A method of obtaining a polyimide film by forming a gel film of the polyamic acid obtained by synthesizing the gel film and imidizing the gel film is preferable. Hereinafter, about the polyimide film which concerns on 1st Embodiment, the aromatic diamine component used in order to synthesize | combine a polyamic acid, an acid anhydride component, the synthesis method of a polyamic acid, and the manufacturing method of a polyimide film are demonstrated in order.

上述の方法により、ポリイミドフィルムを製造するに際して、まず、芳香族ジアミン成分と酸無水物成分とを有機溶媒中で重合させることにより、ポリアミック酸溶液を得る。   When producing a polyimide film by the above-described method, first, an aromatic diamine component and an acid anhydride component are polymerized in an organic solvent to obtain a polyamic acid solution.

〔芳香族ジアミン成分〕
ポリアミック酸を合成するために用いられる芳香族ジアミン成分の具体例としては、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ベンジジン、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、3,4’−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。これらの芳香族ジアミン成分の中でも、重合反応が進みやすく、得られるポリイミドフィルムの柔軟性やその他の物性も優れている点から、特にパラフェニレンジアミン、或いは4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを用いるのが好ましい。また、これらの芳香族ジアミン成分は2種以上を組み合わせて使用できる。
[Aromatic diamine component]
Specific examples of the aromatic diamine component used for synthesizing the polyamic acid include paraphenylenediamine, metaphenylenediamine, benzidine, paraxylylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 1,5-diaminonaphthalene, 3,3′-dimethoxybenzidine, 1, 4-bis (3methyl-5aminophenyl) benzene and amide-forming derivatives thereof are mentioned. Among these aromatic diamine components, it is particularly preferable to use paraphenylenediamine or 4,4′-diaminodiphenyl ether because the polymerization reaction easily proceeds and the resulting polyimide film has excellent flexibility and other physical properties. preferable. Moreover, these aromatic diamine components can be used in combination of two or more.

〔酸無水物成分〕
また、酸無水物成分の具体例としては、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−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等の酸無水物が挙げられる。これらの酸無水物成分の中でも、重合反応が進みやすく、得られるポリイミドフィルムの柔軟性やその他の物性も優れている点から、特にピロメリット酸二無水物、或いは3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が好ましい。また、これらの酸無水物成分は2種以上を組み合わせて使用できる。
[Acid anhydride component]
Specific examples of the acid anhydride component include pyromellitic acid, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid, 2,3 ′, 3,4′-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3 ′. , 4,4′-benzophenonetetracarboxylic acid, 2,3,6,7-naphthalenedicarboxylic acid, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether, pyridine-2,3,5,6-tetra Examples include acid anhydrides such as carboxylic acids and amide-forming derivatives thereof. Among these acid anhydride components, pyromellitic dianhydride, or 3,3 ′, 4,4 is particularly preferred because the polymerization reaction easily proceeds and the resulting polyimide film is excellent in flexibility and other physical properties. '-Biphenyltetracarboxylic dianhydride is preferred. These acid anhydride components can be used in combination of two or more.

〔ポリアミック酸の合成方法〕
ポリアミック酸の合成方法は、特に限定されないが、例えば、芳香族アミン成分、又は酸無水物成分の一方を有機溶媒に加え、その後、その有機溶媒に他方を加えて、芳香族アミンと酸無水物が等量となるように混合して重合させて合成する方法が好ましい。また、溶媒に芳香族アミン成分、又は酸無水物成分の一方を過剰に加えて、必要な時間混合した後、他方を等量となるよう調整し添加して重合することもできる。
[Method of synthesizing polyamic acid]
The method for synthesizing the polyamic acid is not particularly limited. For example, one of an aromatic amine component or an acid anhydride component is added to an organic solvent, and then the other is added to the organic solvent to obtain an aromatic amine and an acid anhydride. A method of synthesizing them by mixing and polymerizing them so as to be equal is preferred. Moreover, after adding excessively one of an aromatic amine component or an acid anhydride component to a solvent and mixing for a required time, the other can be adjusted and added so that it may become equivalent, and it can also superpose | polymerize.

ポリアミック酸の合成に使用される有機溶媒の具体例としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド等のホルムアミド系溶媒、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド等のアセトアミド系溶媒、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン等のピロリドン系溶媒、フェノール、o−,m−,又はp−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、カテコール等のフェノール系溶媒、或いはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトン等の非プロトン性極性溶媒を挙げることができる。これらの有機溶媒は、単独又は混合物として用いることができる。また有機溶媒に加え、キシレン、トルエンのような芳香族炭化水素をさらに用いてもよい。   Specific examples of the organic solvent used for the synthesis of polyamic acid include, for example, sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide and diethyl sulfoxide, formamide solvents such as N, N-dimethylformamide and N, N-diethylformamide, N, Acetamide solvents such as N-dimethylacetamide and N, N-diethylacetamide, pyrrolidone solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone and N-vinyl-2-pyrrolidone, phenol, o-, m-, or p-cresol , Phenolic solvents such as xylenol, halogenated phenol and catechol, or aprotic polar solvents such as hexamethylphosphoramide and γ-butyrolactone. These organic solvents can be used alone or as a mixture. In addition to the organic solvent, aromatic hydrocarbons such as xylene and toluene may be further used.

上述の合成方法により得られるポリアミック酸は、後述するポリイミドフィルムの製造の際、溶媒に溶解した溶液状のポリアミック酸溶液として用いる。ポリアミック酸溶液には、固形分が5〜40重量%含有しているのが好ましい。また、ポリアミック酸溶液は部分的にイミド化されていてもよい。   The polyamic acid obtained by the above-described synthesis method is used as a solution-like polyamic acid solution dissolved in a solvent during the production of the polyimide film described later. The polyamic acid solution preferably contains 5 to 40% by weight of solid content. Moreover, the polyamic acid solution may be partially imidized.

〔ポリイミドフィルムの製造方法〕
次に、本発明の第1実施形態に係るポリイミドフィルムの製造方法について説明する。ポリイミドフィルムを製造する方法は、特に限定されないが、例えば、(I)ポリアミック酸溶液をフィルム状にキャストし、熱的に脱環化脱溶媒させてポリイミドフィルムを得る方法、及び、(II)ポリアミック酸溶液に環化触媒及び脱水剤を混合してゲルフィルムを作成し、これを加熱脱溶媒した後、完全にイミド化することによりポリイミドフィルムを得る方法が挙げられる。中でも、触媒を用いてポリイミドフィルムを製造する方法((II)の方法)が好ましい。以下、触媒を用いてポリイミドフィルムを製造する方法について説明する。
[Production method of polyimide film]
Next, the manufacturing method of the polyimide film which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated. The method for producing the polyimide film is not particularly limited. For example, (I) a method of obtaining a polyimide film by casting a polyamic acid solution into a film and thermally decyclizing and removing the solvent, and (II) polyamic A method of obtaining a polyimide film by preparing a gel film by mixing a cyclization catalyst and a dehydrating agent into an acid solution, heating and desolvating the gel film, and then imidizing completely is mentioned. Among these, a method for producing a polyimide film using a catalyst (method (II)) is preferable. Hereinafter, a method for producing a polyimide film using a catalyst will be described.

触媒を用いてポリイミドフィルムを製造する場合、ポリアミック酸溶液には、フィルムの易滑性を得るため、必要に応じて、酸化チタン、微細シリカ、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸水素カルシウム及びポリイミドフィラー等の化学的に不活性な有機フィラーや無機フィラーを、含有させることができる。中でも特にメジアン粒径1.0μm以下のシリカをフィルム樹脂重量当たり0.03〜0.30重量%の割合でフィルムに均一に分散されることによって微細な突起を形成させるのが好ましい。メジアン粒径1.0μmを超えると、フィルムの表面粗さが害される。前記向きフィラーの添加量は、0.30重量%を越えると機械的強度の低下が見られ、また0.03重量%以下では、十分な易滑性効果が得られず好ましくない。   When producing a polyimide film using a catalyst, the polyamic acid solution has titanium oxide, fine silica, calcium carbonate, calcium phosphate, calcium hydrogen phosphate, polyimide filler, etc. These chemically inert organic fillers and inorganic fillers can be contained. In particular, it is preferable to form fine protrusions by uniformly dispersing silica having a median particle diameter of 1.0 μm or less in the film at a ratio of 0.03 to 0.30% by weight per film resin weight. When the median particle size exceeds 1.0 μm, the surface roughness of the film is impaired. When the addition amount of the orientation filler exceeds 0.30% by weight, a decrease in mechanical strength is observed, and when it is 0.03% by weight or less, a sufficient slidability effect cannot be obtained.

ポリイミドフィルムを製造する際に用いられる環化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、ジメチルアニリン等の芳香族第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素環第3級アミン等が挙げられるが、複素環式第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。   Specific examples of the cyclization catalyst used in producing the polyimide film include aliphatic tertiary amines such as trimethylamine and triethylenediamine, aromatic tertiary amines such as dimethylaniline, and isoquinoline, pyridine, betapicoline, etc. And at least one amine selected from heterocyclic tertiary amines is preferably used.

ポリイミドフィルムを製造する際に用いら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、及び無水安息香酸等の芳香族カルボン酸無水物等が挙げられるが、無水酢酸及び/又は無水安息香酸が好ましい。   Specific examples of the dehydrating agent used in producing the polyimide film include aliphatic carboxylic acid anhydrides such as acetic anhydride, propionic anhydride and butyric anhydride, and aromatic carboxylic acid anhydrides such as benzoic anhydride. However, acetic anhydride and / or benzoic anhydride are preferred.

また、ポリアミック酸溶液には、環化触媒(イミド化触媒)、及び脱水剤の他に、必要に応じてゲル化遅延剤等を含有させることができる。以下、ポリイミドフィルムの製造方法について、詳細に説明する。   In addition to the cyclization catalyst (imidization catalyst) and the dehydrating agent, the polyamic acid solution may contain a gelation retarder as necessary. Hereinafter, the manufacturing method of a polyimide film is demonstrated in detail.

環化触媒等を加えたポリアミック酸溶液からポリイミドフィルムを工業的に製造する方法は、特に限定されないが、例えば、環化触媒、脱水剤、及び任意の成分を添加したポリアミック酸溶液を公知のTダイ等の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、支持体より剥離する方法が好ましい。ここで、ゲルフィルムを延伸してイミド化したポリイミドフィルム(以下、単に延伸ポリイミドフィルムともいう)を得る場合は、ゲルフィルムを延伸しながら加熱して溶媒を除去し、その後、高温で熱処理してイミド化を完了させる。一方、ゲルフィルムを延伸させずにイミド化したポリイミドフィルム(以下、単に未延伸ポリイミドフィルムともいう)を得る場合は、ゲルフィルムを加熱して溶媒を除去し、その後、高温で熱処理してイミド化を完了させる。   A method for industrially producing a polyimide film from a polyamic acid solution to which a cyclization catalyst or the like has been added is not particularly limited. For example, a polyamic acid solution to which a cyclization catalyst, a dehydrating agent, and optional components are added is known T A method in which a gel film having a self-supporting property is formed by casting it on a support from a die with a slit, such as a die, and forming it into a film shape. Is preferred. Here, when a polyimide film obtained by stretching a gel film to obtain an imidized polyimide film (hereinafter also simply referred to as a stretched polyimide film) is heated while stretching the gel film to remove the solvent, and then heat treated at a high temperature. Complete imidization. On the other hand, when obtaining a polyimide film imidized without stretching the gel film (hereinafter, also simply referred to as an unstretched polyimide film), the gel film is heated to remove the solvent, and then heat treated at a high temperature to imidize. To complete.

より詳細には、まず、ポリアミック酸溶液は、スリット状口金を通ってフィルム状に成型され、加熱された支持体上に流延され、支持体上で熱閉環反応をし、自己支持性を有するゲルフィルムとなって支持体から剥離される。なお、支持体とは、公知の金属製の回転ドラムや金属ベルト等を用いることができる。支持体の温度は液体又は気体の温媒や電気ヒーター等の輻射熱等により制御される。   More specifically, first, the polyamic acid solution is formed into a film shape through a slit-shaped die, cast on a heated support, and undergoes a thermal ring closure reaction on the support, thereby having self-supporting properties. It becomes a gel film and is peeled from the support. In addition, a well-known metal rotation drum, a metal belt, etc. can be used with a support body. The temperature of the support is controlled by radiant heat such as a liquid or gas heating medium or an electric heater.

次いで、得られたゲルフィルムは、支持体からの受熱及び/又は電気ヒーター等の熱源からの受熱により30〜200℃に加熱されて閉環反応し、遊離した有機溶媒等の揮発分を乾燥させることにより自己支持性を有するようになり、支持体から剥離される。   Subsequently, the obtained gel film is heated to 30 to 200 ° C. by receiving heat from the support and / or receiving heat from a heat source such as an electric heater, and causes a ring-closing reaction to dry volatile components such as the liberated organic solvent. Due to this, it has self-supporting properties and is peeled off from the support.

上記支持体から剥離されたゲルフィルムは、ロールで搬送され延伸される。ロールにより搬送速度を規制しながら搬送方向、すなわち機械方向(MD方向という)に延伸される。MD方向への延伸では、ゲルフィルムは、金属ロールと、表面がゴムで覆われたニップロールとに挟まれ、搬送速度を規制される。その後、ゲルフィルムは、公知のテンダー装置、例えば、テンダーロール等で幅方向(TD方向)へ延伸される。一般的には、MD方向及びTD方向への好適な延伸倍率は、1.01〜2.00倍であり、延伸の際のゲルフィルムの温度は、10℃〜140℃が好ましく、50℃〜100℃がより好ましい。また、TD方向の熱膨張係数をMD方向より高くしたい場合は、TD方向の延伸倍率をMD方向より高くすることで選択できる。MD方向、TD方向への一方の延伸の際には、他方の方向は縮むことがあるのでロールの搬送速度とニップロールで搬送速度の規制や、テンダー装置の活用等を留意する必要がある。   The gel film peeled off from the support is conveyed by a roll and stretched. The film is stretched in the transport direction, that is, in the machine direction (referred to as MD direction) while the transport speed is regulated by a roll. In stretching in the MD direction, the gel film is sandwiched between a metal roll and a nip roll whose surface is covered with rubber, and the conveyance speed is regulated. Thereafter, the gel film is stretched in the width direction (TD direction) with a known tender device such as a tender roll. Generally, the suitable draw ratio to MD direction and TD direction is 1.01-2.00 times, and the temperature of the gel film in the case of extending | stretching has preferable 10 to 140 degreeC, 50 to 100 ° C. is more preferable. Moreover, when making it want to make the thermal expansion coefficient of TD direction higher than MD direction, it can select by making the draw ratio of TD direction higher than MD direction. At the time of one stretching in the MD direction and the TD direction, the other direction may shrink, so it is necessary to pay attention to the regulation of the conveyance speed with the roll conveyance speed and the nip roll, the utilization of a tender device, and the like.

ゲルフィルムの望ましい全延伸率は、1.01〜2.00倍が好ましく、1.01〜1.5倍がより好ましい。全延伸率が1.01〜2.00倍の範囲にあれば、後述の表面弾性率が、未延伸ポリイミドフィルムに対し、1.04倍以上となる延伸ポリイミドフィルムを得ることができる。そして、延伸ポリイミドフィルムの表面弾性率が、未延伸ポリイミドフィルムに対し、1.04倍以上であれば、後述する金属積層ポリイミドフィルムを形成する際、ポリイミドフィルムと下地金属層との密着性を向上することができる。ここで、任意の方向に10%延伸させた場合には、延伸量、すなわち延伸のスカラーは、延伸させた10%の長さであり、延伸率は延伸前後の長さの倍率であり1.10倍となる。MD方向とTD方向の両方で延伸するならば、両方向の延伸のベクトルを合成ベクトルのスカラー量が全延伸量である。   The desirable total stretching ratio of the gel film is preferably 1.01 to 2.00 times, and more preferably 1.01 to 1.5 times. If the total stretching ratio is in the range of 1.01 to 2.00 times, a stretched polyimide film having a surface elastic modulus described later of 1.04 times or more with respect to the unstretched polyimide film can be obtained. And if the surface elasticity modulus of a stretched polyimide film is 1.04 times or more with respect to an unstretched polyimide film, when forming the metal laminated polyimide film mentioned later, the adhesiveness of a polyimide film and a base metal layer will be improved. can do. Here, when 10% is stretched in an arbitrary direction, the stretch amount, that is, the stretch scalar, is the stretched 10% length, and the stretch ratio is the ratio of the length before and after stretching. 10 times. If stretching is performed in both the MD direction and the TD direction, the total stretching amount is the scalar amount of the combined vector of the stretching vectors in both directions.

また、搬送速度と延伸率を調整することで、ポリイミドフィルムの厚みを調整できるが、金属積層ポリイミドフィルム用のポリイミドフィルムの厚みとしては10μm〜100μmが好ましい。これより薄いと金属積層ポリイミドフィルムの製造が困難であり、これよりも厚いと金属積層ポリイミドフィルムのフレキシブル性が損なわれる。   Moreover, although the thickness of a polyimide film can be adjusted by adjusting a conveyance speed and an extending | stretching rate, as a thickness of the polyimide film for metal lamination polyimide films, 10 micrometers-100 micrometers are preferable. If it is thinner than this, it is difficult to produce a metal laminated polyimide film, and if it is thicker than this, the flexibility of the metal laminated polyimide film is impaired.

延伸されたゲルフィルムは、加熱乾燥が続けられその後、熱風及び/又は電気ヒーター等により、250℃〜500℃の温度で15秒から20分熱処理が行われ、イミド化が完了してポリイミドフィルムとなる。   The stretched gel film is continuously heated and dried, and then heat-treated with hot air and / or an electric heater at a temperature of 250 ° C. to 500 ° C. for 15 seconds to 20 minutes. Become.

なお、ゲルフィルムのイミド化は、延伸される際の加温によっても進行するが、延伸の際の温度及び延伸速度、延伸後の熱処理条件を適宜選択し、ポリイミドフィルムの表面弾性率が未延伸のポリイミドフィルムに対して1.04倍以上となるようにすればよく、より好ましくは、1.04倍〜1.3倍にすればよい。なお、ポリイミドフィルムの表面弾性率が未延伸のポリイミドフィルムに対して1.3倍を越えると柔軟性を失いやすい。   The imidization of the gel film also proceeds by heating during stretching, but the temperature and stretching speed during stretching and the heat treatment conditions after stretching are appropriately selected, and the surface elasticity of the polyimide film is unstretched. What is necessary is just to make it 1.04 times or more with respect to the polyimide film of this, More preferably, it should just be 1.04 times-1.3 times. In addition, when the surface elastic modulus of a polyimide film exceeds 1.3 times with respect to an unstretched polyimide film, it will be easy to lose a softness | flexibility.

また、本発明に係るポリイミドフィルムを工業的に製造する方法に対して、実験として少量製造するには以下の方法が好ましい。   In addition, the following method is preferable for producing a small amount as an experiment with respect to the method for industrially producing the polyimide film according to the present invention.

本発明に係るポリイミドフィルムを少量製造する場合、まず、ポリアミック酸溶液を板ガラスや金属板等の支持体上に流延し加熱してゲルフィルムを得る。得られたゲルフィルムは支持体上から剥がし、略長方形に整える。略長方形に整えたゲルフィルムの四方の一辺の端部を固定し、固定した端部に対向する端部を伸ばし拡げることで延伸しながら、所定温度下において乾燥をし、溶媒を除去する。その後、250℃〜500℃の温度でイミド化してポリイミドフィルを得る。このように、ポリイミドフィルムを少量製造する場合、乾燥や熱処理において、時間、温度、昇温速度、及び延伸の際の延伸速度等を工業的に製造する条件に合わせて適宜調整すれば、製造量の影響を抑えることができる。また、このように製造することで、実験として少量製造する場合でも、工業的製造条件を概ね推定することができる。   When producing a small amount of the polyimide film according to the present invention, first, a polyamic acid solution is cast on a support such as a plate glass or a metal plate and heated to obtain a gel film. The obtained gel film is peeled off from the support and adjusted to a substantially rectangular shape. The end of one side of each of the four sides of the gel film arranged in a substantially rectangular shape is fixed, and the solvent is removed by drying at a predetermined temperature while stretching by stretching the end facing the fixed end. Then, it imidizes at the temperature of 250 to 500 degreeC, and obtains a polyimide fill. As described above, when a small amount of polyimide film is produced, the amount of production can be achieved by appropriately adjusting the time, temperature, temperature rising rate, stretching rate at the time of stretching, etc. according to industrial production conditions in drying and heat treatment. The influence of can be suppressed. Moreover, by manufacturing in this way, even when manufacturing a small amount as an experiment, industrial manufacturing conditions can be estimated roughly.

<表面弾性率>
本発明の第1実施形態に係るポリイミドフィルムは、延伸ポリイミドフィルムの表面弾性率が、未延伸ポリイミドフィルムに対し、1.04倍以上であることを特徴とする。以下、ポリイミドフィルムの表面弾性率について説明する。
<Surface elastic modulus>
The polyimide film according to the first embodiment of the present invention is characterized in that the stretched polyimide film has a surface elastic modulus of 1.04 times or more that of the unstretched polyimide film. Hereinafter, the surface elastic modulus of the polyimide film will be described.

ポリイミドフィルムの表面弾性率は、後述するように、原子間力顕微鏡でポリイミドフィルムの極表層を測定する。延伸ポリイミドフィルムの表面弾性率が、未延伸のポリイミドフィルムに対し、1.04倍未満の場合、ポリイミドフィルムの極表層において、イミド化が不十分なことにより未反応のポリアミック酸が残留している可能性が高い。このようなポリイミドフィルムは、ポリイミドの配向が適切でないため、所望の表面弾性率が得られず、後述する金属積層ポリイミドフィルムの密着性向上に十分な表面状態ではないことを示している。   As will be described later, the surface elastic modulus of the polyimide film is measured by measuring the extreme surface layer of the polyimide film with an atomic force microscope. When the surface elastic modulus of the stretched polyimide film is less than 1.04 times that of the unstretched polyimide film, unreacted polyamic acid remains due to insufficient imidization in the extreme surface layer of the polyimide film. Probability is high. Since such a polyimide film is not properly oriented in polyimide, a desired surface elastic modulus cannot be obtained, indicating that the surface state is not sufficient for improving the adhesion of a metal-laminated polyimide film described later.

通常、延伸ポリイミドフィルムは、未延伸ポリイミドフィルムよりも表面弾性率が高く、未延伸ポリイミドフィルムの表面弾性率は低い。このため、延伸ポリイミドフィルムの表面弾性率は、未延伸のポリイミドフィルムに対して、1.04倍未満にはならない。   Usually, the stretched polyimide film has a higher surface elastic modulus than the unstretched polyimide film, and the surface elastic modulus of the unstretched polyimide film is low. For this reason, the surface elastic modulus of the stretched polyimide film is not less than 1.04 times that of the unstretched polyimide film.

例えば、芳香族ジアミン成分に4,4’−ジアミノフェニルエーテルを、酸無水物にピロメリット酸二無水物を含む原料から合成されたポリアミック酸から上記の製造方法で得られるポリイミドフィルムでは、全延伸率1.1倍〜1.5倍に表面弾性率の極大値が出現し、延伸率をこれよりも高くしても、表面弾性率の極大値を超えることは無く、延伸ポリイミドフィルムの表面弾性率は、未延伸のポリイミドフィルムに対して、1.10倍超にはならない。また、例えば、酸無水物として3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を用いて得たポリアミック酸から上記の製造方法で得られるポリイミドフィルムでは、延伸ポリイミドフィルムの表面弾性率が、未延伸のポリイミドフィルムに対して、1.1倍を越えるものの、ポリイミドフィルムの良好な柔軟性が得にくくなることから、1.30倍超にはならない。全延伸率が2.00倍を超えると、ポリイミドフィルムにシワが生じたり、裂けやすく弱いフィルムになったりすることがある。   For example, a polyimide film obtained by the above production method from a polyamic acid synthesized from a raw material containing 4,4′-diaminophenyl ether as an aromatic diamine component and pyromellitic dianhydride as an acid anhydride is fully stretched. The maximum value of the surface elastic modulus appears at a rate of 1.1 to 1.5 times, and even if the stretching rate is higher than this, the maximum value of the surface elastic modulus does not exceed the surface elasticity of the stretched polyimide film The rate does not exceed 1.10 times the unstretched polyimide film. Further, for example, in the polyimide film obtained by the above production method from polyamic acid obtained using 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride as the acid anhydride, the surface elasticity of the stretched polyimide film is Although the ratio exceeds 1.1 times that of the unstretched polyimide film, it is difficult to obtain good flexibility of the polyimide film, and therefore does not exceed 1.30 times. When the total stretching ratio exceeds 2.00 times, the polyimide film may be wrinkled or may be easily broken and become a weak film.

さらに、延伸ポリイミドフィルムの表面弾性率は、未延伸ポリイミドフィルムに対して、1.06倍〜1.30倍の範囲が好ましく、このとき、ゲルフィルムの全延伸率は1.01〜1.5倍の範囲とするのが好ましく、1.01〜1.4倍の範囲とするのがより好ましい。   Furthermore, the surface elastic modulus of the stretched polyimide film is preferably in the range of 1.06 to 1.30 times that of the unstretched polyimide film. At this time, the total stretch ratio of the gel film is 1.01 to 1.5. The range is preferably doubled, and more preferably 1.01 to 1.4 times.

芳香族ジアミン成分に4,4’−ジアミノフェニルエーテルを、酸無水物にピロメリット酸二無水物を含む原料から合成されたポリアミック酸から得られるポリイミドフィルムでの全延伸率は、表面弾性率と密着性から、1.1倍〜1.5倍が特に望ましく、さらに望ましくは1.1倍〜1.3倍であり表面弾性率が高く下地金属層との密着性がさらに向上し、熱履歴を負荷した加熱後強度と室温(初期)強度の両立に効果が現れる。   The total stretch ratio in a polyimide film obtained from a polyamic acid synthesized from a raw material containing 4,4′-diaminophenyl ether as an aromatic diamine component and pyromellitic dianhydride as an acid anhydride is expressed as the surface elastic modulus. From the adhesion, 1.1 times to 1.5 times is particularly desirable, and further desirably 1.1 times to 1.3 times, and the surface elasticity is high and the adhesion to the base metal layer is further improved. An effect appears in both the strength after heating with loading and the room temperature (initial) strength.

以下、本発明に係るポリイミドフィルムの表面弾性率の測定方法を説明する。ポリイミドフィルムの表面弾性率は原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope 以下AFMということがある)で測定できる。   Hereinafter, a method for measuring the surface elastic modulus of the polyimide film according to the present invention will be described. The surface modulus of elasticity of the polyimide film can be measured with an atomic force microscope (hereinafter sometimes referred to as AFM).

<表面弾性率の測定方法>
AFMは試料表面と探針の間に作用する力により探針を保持するカンチレバーに誘起される変位を用いて、表面形状を評価する顕微鏡である。具体的には、AFMは、先端に鋭い探針を有するカンチレバーと試料との間に働く相互作用力を検出している。カンチレバーは、探針が試料に接触することで反る。カンチレバーの反り量は、フックの法則から、測定試料へ掛かる荷重となる。AFMはカンチレバーの反り量を検出する光学的手段と、探針が押し込まれる方向での測定試料とカンチレバーの相対的距離関係を検出するピエゾ素子を備えており、ピエゾ素子が検出する信号を測定試料の変位量に換算する。反り量を検出する光学手段は、カンチレバーにレーザー光を照射し、カンチレバーの反りにより変化するレーザーの反射角を反射したレーザー光の検出位置の変化で検出する。測定試料の変位量は、使用する装置毎に異なるが、固定された探針に対し測定試料をピエゾ素子で動かす方式でも試料の変位量を知ることができるし、測定試料を固定し、カンチレバーの動きをピエゾ素子で制御する方式でも知ることができる。
<Measurement method of surface elastic modulus>
The AFM is a microscope that evaluates the surface shape using a displacement induced in a cantilever that holds a probe by a force acting between a sample surface and the probe. Specifically, the AFM detects an interaction force acting between a cantilever having a sharp probe at the tip and a sample. The cantilever warps when the probe contacts the sample. The amount of warpage of the cantilever is a load applied to the measurement sample from Hooke's law. The AFM includes optical means for detecting the amount of warpage of the cantilever, and a piezo element for detecting the relative distance relationship between the measurement sample and the cantilever in the direction in which the probe is pushed, and the signal detected by the piezo element is measured. Convert to the amount of displacement. The optical means for detecting the amount of warp irradiates the cantilever with a laser beam, and detects the reflection angle of the laser that changes due to the warp of the cantilever by the change in the detection position of the reflected laser beam. The amount of displacement of the measurement sample varies depending on the device used, but the displacement of the sample can also be determined by moving the measurement sample with a piezo element with respect to a fixed probe. This can also be known by controlling the movement with a piezo element.

AFMは一般的に物質表面の凹凸像を観察するために使われるが、特殊な使用方法として、測定試料が塑性変形せずに弾性変形する試料の変位量(弾性変位量)の範囲で探針を押し込み、試料の変形量から弾性率を求めることで、表面形状ではなく極表面の弾性率という物性を得るという手法もある。さらに、測定試料に押し込まれた探針を、荷重を弱めながら測定試料から離脱させる際の測定試料の変位量(離脱変位量)を知り、探針を測定試料へ押し込むことで、測定試料が弾性変形したか塑性変形したかを知ることもできる。   AFM is generally used for observing uneven images on the surface of a substance. As a special method of use, a probe is used in the range of sample displacement (elastic displacement) in which the sample is elastically deformed without plastic deformation. There is also a method of obtaining the physical property of the elastic modulus of the extreme surface, not the surface shape, by pressing and determining the elastic modulus from the amount of deformation of the sample. Furthermore, the displacement of the measurement sample (detachment displacement) when the probe pushed into the measurement sample is released from the measurement sample while reducing the load, and the measurement sample is elastic by pushing the probe into the measurement sample. It is also possible to know whether it has been deformed or plastically deformed.

すなわち、本発明の第1実施形態に係るポリイミドフィルムにおいて、表面弾性率を測定する方法は、探針を測定試料へ弾性変形する範囲で押し込み、カンチレバーの反り量から算出される荷重(押込荷重)と、ピエゾ素子が検出する測定試料の変位量(押込変位量)と探針の先端の曲率半径から弾性率を測定することができる。   That is, in the polyimide film according to the first embodiment of the present invention, the surface elastic modulus is measured by pressing the probe into the measurement sample within a range of elastic deformation and calculating the load calculated from the amount of warpage of the cantilever (indentation load). Then, the elastic modulus can be measured from the displacement amount (indentation displacement amount) of the measurement sample detected by the piezo element and the curvature radius of the tip of the probe.

<フォースディスタンスカーブの測定>
AFMは高さ方向の凹凸情報を検出して表面形状を評価するだけでなく、x軸にピエゾ素子変位量、y軸にカンチレバーの反り量をプロットしたフォースディスタンスカーブという情報も測定することができる。このフォースディスタンスカーブからカンチレバーにかかる力を求めることができる。
<Measurement of force distance curve>
The AFM can measure not only the height unevenness information and evaluate the surface shape but also the information of a force distance curve in which the displacement of the piezo element is plotted on the x axis and the amount of warpage of the cantilever is plotted on the y axis. . The force applied to the cantilever can be obtained from this force distance curve.

フォースディスタンスカーブを求めるには以下の手順で行う。まず、カンチレバーよりも弾性変形しにくい標準試料をAFMにセットしてカンチレバーのキャリブレーションを行う。前記標準試料にカンチレバーを押し付けてカンチレバーを反らせ、カンチレバーの反り量と、ピエゾ素子の変位量の関係を測定する。   The following procedure is used to obtain the force distance curve. First, a standard sample that is less elastically deformed than the cantilever is set in the AFM, and the cantilever is calibrated. The cantilever is pressed against the standard sample to bend the cantilever, and the relationship between the amount of warpage of the cantilever and the amount of displacement of the piezo element is measured.

次に、測定試料をAFMにセットし、標準試料のキャリブレーションと同様に押し付け、測定試料のフォースディスタンスカーブを測定する。このAFMによる弾性率測定は通常のContact−modeが測定できる装置であれば評価可能であるが、弾性率のような力学的物性は測定のばらつきが大きいため、1点ではなく多点で評価することが望ましい。特に、測定試料の表面の凹凸情報と多点でのフォースディスタンスカーブを同時に測定できることが望ましい。そのような装置としては、例えばVeeco Instruments社製の走査型プローブ顕微鏡NanoscopeやDimension等があり、同測定装置のForce Volumeモードを用いれば、測定試料の表面の凹凸情報と多点でのフォースディスタンスカーブを同時に測定できる。得られた多点での弾性率は、統計的解析を行うことで、試料の弾性率を知ることができる。なお、Veeco Instruments社製の走査型プローブ顕微鏡Nanoscope以外のAFMでも、フォースディスタンスカーブを測定可能なので、測定点の極表面の弾性率を知ることができる。   Next, the measurement sample is set in the AFM and pressed in the same manner as the calibration of the standard sample, and the force distance curve of the measurement sample is measured. Elasticity measurement by this AFM can be evaluated as long as it is a device capable of measuring a normal contact-mode. However, since mechanical properties such as elastic modulus have a large variation in measurement, evaluation is not performed at one point but at multiple points. It is desirable. In particular, it is desirable that the unevenness information on the surface of the measurement sample and force distance curves at multiple points can be measured simultaneously. Examples of such a device include scanning probe microscopes Nanoscope and Dimension manufactured by Veeco Instruments, and if the force volume mode of the measuring device is used, the surface unevenness information of the measurement sample and a multi-point force distance curve are included. Can be measured simultaneously. The obtained elastic modulus at multiple points can be obtained by performing a statistical analysis. Note that the AFM other than the scanning probe microscope Nanoscope manufactured by Veeco Instruments can also measure the force distance curve, so that the elastic modulus of the extreme surface at the measurement point can be known.

カンチレバーと探針の選定には、測定試料に弾性変形を与える範囲で探針を押し込んでも、押し込む際の測定試料との間に生じる力でカンチレバーや探針が壊れないものを用いることに留意する。カンチレバーと探針の選択には、探針が測定試料に接触する点での圧力と測定試料の予測される極表面の弾性率から検討すればよい。カンチレバーの探針が測定試料に押し込まれることで、カンチレバーが塑性変形してしまう場合には、試料が変形する代わりにカンチレバーが変形して壊れてしまい、測定試料ではなくカンチレバーの弾性率を測定することになってしまうためである。   When selecting the cantilever and the probe, be aware that even if the probe is pushed in within the range that gives elastic deformation to the measurement sample, the cantilever and the probe are not broken by the force generated between the measurement sample and the sample. . The selection of the cantilever and the probe may be made based on the pressure at the point where the probe contacts the measurement sample and the predicted elastic modulus of the pole surface of the measurement sample. When the cantilever probe is pushed into the measurement sample and the cantilever is plastically deformed, the cantilever is deformed and broken instead of the sample being deformed, and the elastic modulus of the cantilever instead of the measurement sample is measured. Because it will be.

測定試料がポリアミドやポリイミドといったエンジニアリングプラスチックの場合、一般的に知られている高分子材料よりも非常に硬いため、高分子試料で用いられているシリコン製探針を用いると探針自体が壊れてしまう。また、硬いとされるDLC(Diamond like Carbon)探針を用いても探針の破壊は避けられない。探針やカンチレバーの選択には、靭性や脆性にも留意して選択すればよい。測定試料がエンジニアリングプラスチックあれば、ダイヤモンド探針を選択することが望まく、カンチレバーは、ステンレス等の材料を用いることが望ましい。測定試料によりカンチレバーと探針を適宜選択すればよい。   If the measurement sample is an engineering plastic such as polyamide or polyimide, it is much harder than commonly known polymer materials, so the silicon probe used in the polymer sample will break the probe itself. End up. Further, even if a hard DLC (Diamond like Carbon) probe is used, destruction of the probe is inevitable. When selecting a probe or a cantilever, selection should be made with attention to toughness and brittleness. If the measurement sample is engineering plastic, it is desirable to select a diamond probe, and the cantilever is preferably made of a material such as stainless steel. A cantilever and a probe may be appropriately selected depending on the measurement sample.

以上の測定はHertzの弾性接触理論を用いて解析するため、凝着力がある試料には適用できない。したがって、Hertzの弾性接触理論を用いて凝着力の強い試料を評価したいときは、凝着力の影響を無視できるぐらい高いばね定数をもつカンチレバーを選ばなければならない。一般に市販されているカンチレバーのばね定数は0.01〜300N/m程度であり、この中から測定したい試料に適したバネ定数のカンチレバーを選択する必要がある。   Since the above measurement is analyzed using Hertz's elastic contact theory, it cannot be applied to a sample having an adhesion force. Therefore, when it is desired to evaluate a sample having a strong adhesion force using Hertz's elastic contact theory, a cantilever having a spring constant high enough to ignore the influence of the adhesion force must be selected. Generally, a commercially available cantilever has a spring constant of about 0.01 to 300 N / m, and it is necessary to select a cantilever having a spring constant suitable for a sample to be measured.

一般に塑性変形する物質を評価する際、探針を押し込み過ぎると塑性変形が生じる。しかし、本発明の第1実施形態に係るポリイミドフィルムのようなエンジニアリングプラスチックにおいて、表面弾性率を測定する場合では、塑性変形をさせず弾性変形のみになるように押し込み量を調整する必要がある。   Generally, when evaluating a material that undergoes plastic deformation, if the probe is pushed too far, plastic deformation occurs. However, in the engineering plastic such as the polyimide film according to the first embodiment of the present invention, when the surface elastic modulus is measured, it is necessary to adjust the pushing amount so that only the elastic deformation is caused without plastic deformation.

エンジニアリングプラスチックを測定試料とした極表面の弾性率の測定方法では、エンジニアリングプラスチックの弾性率が高いため、一般的なシリコン探針では正確な測定ができず、ダイヤモンド探針を用いて測定する必要がある。この組合せでは、塑性変形させずに弾性変形させるカンチレバーの反り量として0.1〜3nm、で調整することが望ましい。カンチレバーの反り量が3nmを越えると、測定試料が塑性変形する恐れがあり、測定試料の極表面の弾性率測定ができなくなる可能性がある。   In the method of measuring the elastic modulus of the extreme surface using engineering plastic as the measurement sample, the elastic modulus of engineering plastic is high, so it is not possible to measure accurately with a general silicon probe, and it is necessary to measure with a diamond probe. is there. In this combination, it is desirable to adjust the amount of warpage of the cantilever that is elastically deformed without plastic deformation by 0.1 to 3 nm. If the amount of warpage of the cantilever exceeds 3 nm, the measurement sample may be plastically deformed, which may make it impossible to measure the elastic modulus of the extreme surface of the measurement sample.

また、一方、発明の第1実施形態に係るポリイミドフィルムのような樹脂フィルムを測定試料とした場合、探針の押し込みによる試料の変位量を10nm以内に抑えることが望ましい。   On the other hand, when a resin film such as a polyimide film according to the first embodiment of the invention is used as a measurement sample, it is desirable to suppress the amount of displacement of the sample by pushing the probe within 10 nm.

カンチレバーの反り量は、カンチレバーの材質はもちろん、探針の先端部の形状によっても影響を受ける。市販の探針の先端の半径は10〜100nmである。また、測定で探針は磨耗する。新品の探針と使用して磨耗した探針の形状は、一定の範囲に管理する必要がある。探針の先端部が鋭いと、試料表面は小さな力で変形するが、先端部が鈍いと試料表面はより大きな力を掛けなければ変形しない。カンチレバーに大きな力を掛ければ、それだけ測定試料に大きな力がかかり、塑性変形をしかねない。そこで、カンチレバーの反り量を0.1nm〜3nmの範囲にとり、且つカンチレバーが測定試料に与える変位量(押し込み深さ)を10nm以内に抑えるために、探針は、先端部を評価する必要がある。なお、探針の先端の形状は、カンチレバーの反りとカンチレバーが測定試料に与える変位量を実現できる範囲に管理できるように適宜選択すればよい。そしてさらに、探針の曲率を知ることは、弾性率を算出するのに必要となる。このように、AFMによる弾性率評価では探針先端の曲率半径が重要である。   The amount of warpage of the cantilever is affected not only by the material of the cantilever but also by the shape of the tip of the probe. The radius of the tip of a commercially available probe is 10 to 100 nm. Also, the probe wears during measurement. The shape of a probe worn with a new probe must be controlled within a certain range. If the tip of the probe is sharp, the sample surface deforms with a small force. If the tip is blunt, the sample surface does not deform unless a greater force is applied. If a large force is applied to the cantilever, a large force is applied to the measurement sample, which may cause plastic deformation. Therefore, in order to keep the amount of warpage of the cantilever in the range of 0.1 nm to 3 nm and to suppress the displacement amount (pushing depth) applied to the measurement sample by the cantilever to within 10 nm, the probe needs to evaluate the tip. . The shape of the tip of the probe may be selected as appropriate so that the warp of the cantilever and the amount of displacement given to the measurement sample by the cantilever can be managed. Further, knowing the curvature of the probe is necessary to calculate the elastic modulus. Thus, the radius of curvature of the tip of the probe is important in the elastic modulus evaluation by AFM.

AFM探針の先端部の形状すなわち曲率(半径)の評価方法を検討した結果、凹凸像測定における走査速度及び分解能が曲率半径の算出値に与える影響を確認した。探針先端の半径は弾性率の算出において重要なファクターになっていて無視できないため、正確に評価する必要がある。探針先端の形状は、SEMで直接観察する方法やAurora Nano Device社製の探針形状評価用試料の凹凸像から逆算する方法等がある。   As a result of examining the evaluation method of the shape of the tip of the AFM probe, that is, the curvature (radius), the influence of the scanning speed and resolution in the measurement of the concavo-convex image on the calculated value of the curvature radius was confirmed. The radius of the tip of the probe is an important factor in calculating the elastic modulus and cannot be ignored, so it must be accurately evaluated. The shape of the tip of the probe includes a method of directly observing with a SEM, a method of calculating backward from a concavo-convex image of a sample for probe shape evaluation manufactured by Aurora Nano Device.

すなわち、探針の曲率の測定の方法は、曲率半径を知りたい探針を用いて下記のような形状をもつサンプルの凹凸像を2nm/pixel以下の高分解能で測定し、その凹凸像から曲率半径を算出するものである。   In other words, the method of measuring the curvature of the probe is to measure a concavo-convex image of a sample having the following shape with a high resolution of 2 nm / pixel or less using a probe whose radius of curvature is to be known. The radius is calculated.

具体的には、凸と凸の間の凹が1〜100nmまで等間隔もしくはランダムに5個以上存在し、ひとつの凸は10〜1000nmの高さの形状をもつ試料であり、なおかつ、その凹凸がシリコンの弾性率以上の硬さをもつ試料を用いて、AFMによる凹凸像を測定する。   Specifically, there are 5 or more recesses between the projections at regular intervals from 1 to 100 nm or at random, and one projection is a sample having a shape with a height of 10 to 1000 nm. Using a sample having a hardness equal to or higher than the elastic modulus of silicon, an uneven image by AFM is measured.

このとき、測定の分解能は2nm/pixel以下の高分解能測定が必要であり、この値を小さくするほど得られる曲率半径の精度は高くなる。また、測定におけるノイズは11nm以下であることが必要である。さらに、得られる凹凸像は縦横それぞれ5個以上の凹凸を含める必要がある。さらに、凹凸先端の曲率半径が数十nm以下の鋭い凹凸をもつ試料の場合、走査速度が速くなると、正しい凹凸像を測定することができないため、1Hz以下の走査速度で測定する必要がある。   At this time, the measurement resolution needs to be high resolution measurement of 2 nm / pixel or less, and the accuracy of the curvature radius obtained becomes higher as this value is reduced. Moreover, the noise in the measurement needs to be 11 nm or less. Furthermore, the obtained concavo-convex image needs to include 5 or more concavo-convex portions in the vertical and horizontal directions. Furthermore, in the case of a sample having a sharp concavo-convex with the curvature radius of the concavo-convex tip being several tens of nanometers or less, if the scanning speed is increased, a correct concavo-convex image cannot be measured.

このようにして得られた凹凸像から非特許文献1のVillarrubiaの算出方法によって探針先端の曲率半径を算出する。この方法で曲率半径を算出するのは手計算では困難なため、コンピュータプログラミングによる解析が有効である。そのようなプログラムが組み込まれた解析ソフトの例としてImage Metrology社製のSPIPがある。   The curvature radius of the tip of the probe is calculated from the concavo-convex image obtained in this way by the method of Villarrubia in Non-Patent Document 1. Since it is difficult to calculate the radius of curvature by this method by hand, analysis by computer programming is effective. An example of analysis software in which such a program is incorporated is SPIP made by Image Metrology.

<フォースディスタンスカーブの解析>
AFMによる極表面の弾性率を算出するには、フォースディスタンスカーブ測定で得られたピエゾ素子変位量−カンチレバーの反り量曲線を用い、カンチレバーの反り量にばね定数を乗じて、測定試料の変形量−荷重曲線を得る。AFMで測定試料を測定すると、カンチレバー(探針)の荷重で測定試料の表面は変形する。試料に加わる荷重はカンチレバーのばね定数と反り量で決まるが、ピエゾ素子が検出する変位量は、カンチレバーの反り量と測定試料の変形量が合計された変位量となる。評価資料を測定した際のピエゾ素子変位量から、キャリブレーションの際のピエゾ素子変位量を引くと、測定試料の変位量が算出できる。
<Analysis of force distance curve>
To calculate the elastic modulus of the pole surface by AFM, use the piezo element displacement-cantilever warpage curve obtained by force distance curve measurement, multiply the cantilever warpage by the spring constant, and deform the measured sample. -Obtain a load curve. When the measurement sample is measured by the AFM, the surface of the measurement sample is deformed by the load of the cantilever (probe). The load applied to the sample is determined by the spring constant of the cantilever and the amount of warpage, but the displacement detected by the piezo element is the sum of the amount of warpage of the cantilever and the amount of deformation of the measurement sample. By subtracting the piezo element displacement at the time of calibration from the piezo element displacement at the time of measuring the evaluation material, the displacement of the measurement sample can be calculated.

測定試料の変位量−荷重曲線は、下記数式1のHertzの弾性接触理論の球モデルで考えることができる。   The displacement amount-load curve of the measurement sample can be considered by a spherical model of Hertz's elastic contact theory of the following formula 1.

Figure 2013173888
Figure 2013173888

ここでFは荷重、δは試料変形量、Kはフィティングパラメータである。荷重Fは下記数式2のフックの法則が成立する。 Here, F is a load, δ is a sample deformation amount, and K 0 is a fitting parameter. For the load F, the hook law of the following formula 2 is established.

Figure 2013173888
Figure 2013173888

ここで、k、xはそれぞれカンチレバーのバネ定数と反り量である。上記のKはHertzの理論によると下記数式3で表せる。 Here, k and x are a spring constant and a warp amount of the cantilever, respectively. The above K 0 can be expressed by the following Equation 3 according to the Hertz theory.

Figure 2013173888
Figure 2013173888

上記数式3から弾性率Eが求まる。ここでνは試料のポアソン比、Rは探針先端の半径であり、市販されている探針の先端の半径は10〜100nm程度である。ポアソン比は高分子材料であれば0.3〜0.5程度であり、さらに二乗しているのでほとんど無視できるほど小さい。一方、探針先端の半径は弾性率の算出において重要なファクターになっていて無視できないため、正確に評価する必要がある。   From the above Equation 3, the elastic modulus E is obtained. Here, ν is the Poisson's ratio of the sample, R is the radius of the tip of the probe, and the radius of the tip of the commercially available probe is about 10 to 100 nm. The Poisson's ratio is about 0.3 to 0.5 for a polymer material, and is so small that it is almost negligible because it is squared. On the other hand, the radius of the tip of the probe is an important factor in calculating the elastic modulus and cannot be ignored, so it must be evaluated accurately.

図1,2を参照して、フォースディスタンスカーブと測定試料の変位量加重曲線の関係について説明する。AFMのフォースディスタンスカーブを図1に、測定試料の変位量−荷重曲線を図2に示す。図2の測定試料の変位量−荷重曲線の横軸(測定試料の変位量:deformation)のゼロ点(図1でZEROと標記)は、図1の縦軸方向(探針の反り量:deformation)で急激に値が上昇を始めたピエゾ変位量に相当する。図1のフォースディスタンスカーブで、ピエゾ素子変位量が増すと、カンチレバー反り量が増し、図2の測定試料の変位量−荷重曲線は、図1のフォースディスタンスカーブに応じて、測定試料の変位量が増すと荷重が増す。   The relationship between the force distance curve and the displacement weighting curve of the measurement sample will be described with reference to FIGS. A force distance curve of the AFM is shown in FIG. 1, and a displacement-load curve of the measurement sample is shown in FIG. The zero point (denoted as ZERO in FIG. 1) of the horizontal axis (displacement amount of the measurement sample: deformation) of the measurement sample displacement amount-load curve in FIG. 2 is the vertical axis direction (probe warpage amount: deformation) in FIG. ) Corresponds to the amount of piezo displacement whose value started to increase rapidly. When the displacement amount of the piezo element increases in the force distance curve of FIG. 1, the amount of warpage of the cantilever increases, and the displacement amount-load curve of the measurement sample of FIG. 2 corresponds to the force distance curve of FIG. As the value increases, the load increases.

図2を参照して、測定試料の変位量−荷重曲線の解析を行う。図2の測定試料の変位量−荷重曲線では、荷重(押込荷重)を増して探針を測定試料へ押し込む時(押込工程)、押し込んだ探針の荷重を減じながら(離脱荷重)測定試料から離脱させる場合(離脱工程)の両曲線は、略同じ曲線であり、測定試料の変位量と荷重の関係に略差がない。これは、測定試料が弾性変形していることを意味している。探針を測定試料へ押し込んでも、塑性変形していないので略同じ曲線となるのである。   With reference to FIG. 2, the displacement amount-load curve of the measurement sample is analyzed. In the displacement-load curve of the measurement sample shown in FIG. 2, when the probe is pushed into the measurement sample by increasing the load (indentation load) (indentation process), the load from the pushed probe is reduced (detachment load) from the measurement sample. Both curves in the case of detachment (detachment process) are substantially the same curve, and there is almost no difference in the relationship between the displacement of the measurement sample and the load. This means that the measurement sample is elastically deformed. Even if the probe is pushed into the measurement sample, it is not plastically deformed, so the curves are substantially the same.

なお、探針を塑性変形する領域まで押し込んだ場合、押込工程と離脱工程は略同じ曲線にはならない。このような場合は、表面弾性率(極表層の弾性率)を測定しておらず、バルクとしての試料の弾性率を測定しており、例えば、金属積層ポリイミドフィルムの下地金属層とポリイミドフィルムの密着性を正確に予測することはできない。   When the probe is pushed down to the plastic deformation region, the pushing process and the releasing process do not have substantially the same curve. In such a case, the surface elastic modulus (the elastic modulus of the extreme surface layer) is not measured, but the elastic modulus of the sample as a bulk is measured. For example, the base metal layer of the metal laminated polyimide film and the polyimide film Adhesion cannot be predicted accurately.

測定試料をAFMの試料台に固定する方法は、各種接着剤等を用いることができる。例えば、カーボンペーストを用いて固定してもよい。ただし、試料を汚染しないように留意する必要がある。   Various adhesives and the like can be used as a method of fixing the measurement sample to the AFM sample stage. For example, you may fix using a carbon paste. However, care must be taken not to contaminate the sample.

以上説明した、第1実施形態に係るポリイミドフィルムは、密着性が良好であり、且つ、高温環境に長期間さらされても密着性を維持できる。また、上述の表面弾性率の測定方法では、本発明の第1実施形態に係るポリイミドフィルムに金属膜を成膜した金属積層ポリイミドフィルムについて、ポリイミドフィルムと金属層との接着性を評価することができる。   The polyimide film which concerns on 1st Embodiment demonstrated above has favorable adhesiveness, and can maintain adhesiveness even if exposed to a high temperature environment for a long period of time. Moreover, in the measurement method of the above-mentioned surface elasticity modulus, about the metal lamination polyimide film which formed the metal film in the polyimide film which concerns on 1st Embodiment of this invention, the adhesiveness of a polyimide film and a metal layer can be evaluated. it can.

[第2実施形態]
本発明の第2実施形態に係る金属積層ポリイミドフィルムは、第1実施形態のポリイミドフィルムに、接着剤を介することなく金属層が積層された金属積層ポリイミドフィルムであって、ニッケル合金、又はクロムの下地金属層と、下地金属層の表面に、銅からなる銅層を形成したことを特徴とする金属積層ポリイミドフィルムに関する。以下、本発明の第2実施形態に係る金属積層ポリイミドフィルムについて説明する。
[Second Embodiment]
The metal laminated polyimide film according to the second embodiment of the present invention is a metal laminated polyimide film in which a metal layer is laminated on the polyimide film of the first embodiment without using an adhesive. The present invention relates to a metal-laminated polyimide film characterized by forming a base metal layer and a copper layer made of copper on the surface of the base metal layer. Hereinafter, the metal laminated polyimide film according to the second embodiment of the present invention will be described.

(金属積層ポリイミドフィルム)
金属積層ポリイミドフィルムは図3にその断面図を示すように、ポリイミドフィルム2の表面にニッケル−クロム系合金等の下地金属層3と銅薄膜層4と銅電解めっき層5が積層されて構成されており、銅薄膜層4と銅電解めっき層の積層体を銅層6と称している。銅層は、銅薄膜層4のみで形成してもよい。また、銅電解めっき層5は、無電解めっき法と併用して形成してもよい。
(Metal laminated polyimide film)
As shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the metal laminated polyimide film is formed by laminating a base metal layer 3 such as a nickel-chromium alloy, a copper thin film layer 4 and a copper electrolytic plating layer 5 on the surface of the polyimide film 2. The laminated body of the copper thin film layer 4 and the copper electrolytic plating layer is referred to as a copper layer 6. The copper layer may be formed of only the copper thin film layer 4. Moreover, you may form the copper electrolytic plating layer 5 together with an electroless-plating method.

(金属積層ポリイミドフィルムの製造方法)
金属積層ポリイミドフィルムの製造方法としては、まずスパッタリング法によってポリイミドフィルム2の表面にニッケル、ニッケル系合金又はクロム等の下地金属層3を形成する。この下地金属層3の厚みは、特に限定されるものではないが、5〜50nmが一般的である。下地金属層に用いることができるニッケル系合金は、ニッケル−クロム合金、ニッケル−クロム−モリブデン合金、ニッケル−バナジウム−モリブデン合金等の公知のニッケル合金を用いることができる。但し、下地金属層に用いる金属は、フレキシブル配線基板の絶縁性等やサブトラクティブ法でのエッチング性に留意する必要がある。続いて、下地金属層3の表面に良好な導電性を付与するために引き続き、乾式めっき法のスパッタリング法によって銅薄膜層4を形成する。この工程によって形成される銅薄膜層4の厚みは50〜1000nmであり、生産性から50〜500nmが一般的である。
(Production method of metal laminated polyimide film)
As a method for producing a metal laminated polyimide film, first, a base metal layer 3 such as nickel, a nickel-based alloy or chromium is formed on the surface of the polyimide film 2 by a sputtering method. The thickness of the base metal layer 3 is not particularly limited, but is generally 5 to 50 nm. Known nickel alloys such as nickel-chromium alloy, nickel-chromium-molybdenum alloy, nickel-vanadium-molybdenum alloy can be used as the nickel-based alloy that can be used for the base metal layer. However, the metal used for the base metal layer needs to pay attention to the insulating property of the flexible wiring board and the etching property by the subtractive method. Subsequently, in order to give good conductivity to the surface of the base metal layer 3, the copper thin film layer 4 is subsequently formed by a sputtering method of a dry plating method. The thickness of the copper thin film layer 4 formed by this process is 50 to 1000 nm, and is generally 50 to 500 nm in terms of productivity.

さらに、下地金属層3と銅薄膜層4の積層体からなる金属薄膜層の表面、すなわち銅薄膜層4表面に銅電解めっき層5からなる銅層をさらに設ける。この銅電解めっき層5は、湿式めっき法の一種である電解めっき法、又は、湿式めっき法の一種の無電解めっき法と電解めっき法の併用により、所望の膜厚とする。この金属薄膜層の表面に形成される銅電解めっき層5の膜厚は、例えば公知のサブトラクティブ法によって回路パターンを形成する場合は5〜18μmが一般的である。   Furthermore, a copper layer made of a copper electrolytic plating layer 5 is further provided on the surface of the metal thin film layer made of a laminate of the base metal layer 3 and the copper thin film layer 4, that is, on the surface of the copper thin film layer 4. The copper electroplating layer 5 has a desired film thickness by an electrolytic plating method which is a kind of wet plating method, or a combination of an electroless plating method and an electrolytic plating method which are a kind of wet plating method. The film thickness of the copper electroplating layer 5 formed on the surface of the metal thin film layer is generally 5 to 18 μm, for example, when a circuit pattern is formed by a known subtractive method.

なお、無電解めっき法と電解めっき法を併用して銅層5を形成する場合には、金属薄膜層6の表面に銅を無電解めっきで成膜し、次に無電解めっきによる成膜の表面に電解めっきを行うのが好ましい。   When the copper layer 5 is formed by using both the electroless plating method and the electrolytic plating method, copper is formed on the surface of the metal thin film layer 6 by electroless plating, and then formed by electroless plating. It is preferable to perform electrolytic plating on the surface.

以上説明した第2実施形態に係る金属積層ポリイミドフィルムでは、第1実施形態に係るポリイミドフィルムを用いるため、金属とポリイミドフィルムとを良好に密着でき、且つ、高温環境に長期間さらされても、金属とポリイミドフィルムとの密着性を維持できる。   In the metal laminated polyimide film according to the second embodiment described above, since the polyimide film according to the first embodiment is used, the metal and the polyimide film can be satisfactorily adhered, and even when exposed to a high temperature environment for a long time, The adhesion between the metal and the polyimide film can be maintained.

以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に何ら制限を受けるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention does not receive a restriction | limiting at all in these description.

[実施例1]
1000mLのセパラブルフラスコに、ジメチルアセトアミド250gを入れ、ここに4,4’−ジアミノジフェニルエーテル13.29g(0.066モル)、ピロメリット酸二無水物14.48g(0.066モル)を投入し、常温常圧中で1時間反応させ、撹拌してポリアミック酸溶液を得た。
[Example 1]
In a 1000 mL separable flask, 250 g of dimethylacetamide was added, and 13.29 g (0.066 mol) of 4,4′-diaminodiphenyl ether and 14.48 g (0.066 mol) of pyromellitic dianhydride were added thereto. The mixture was reacted for 1 hour at room temperature and normal pressure and stirred to obtain a polyamic acid solution.

このポリアミック酸溶液をマイナス5℃まで冷却した後、ポリアミック酸溶液100重量部に対して、脱水剤として無水酢酸15重量部と、環化触媒としてピリジン15重量部とを混合して混合液を得た。   After cooling this polyamic acid solution to minus 5 ° C., 15 parts by weight of acetic anhydride as a dehydrating agent and 15 parts by weight of pyridine as a cyclization catalyst are mixed with 100 parts by weight of the polyamic acid solution to obtain a mixed solution. It was.

得られた混合液を支持体の板ガラスにキャストし、90℃で、30分加熱してゲルフィルムを得た。このゲルフィルムを板ガラスから剥がして略長方形に整え延伸冶具に固定し、1.2倍延伸したまま200℃で、1時間乾燥して溶媒を除去した。なお、この延伸冶具は、略長方形のフレームの短辺の一辺に、略長方形に整えたゲルフィルムの一辺を固定する固定金具と、前記固定金具を備えた短辺に対し、略平行を保ち対向し、且つ、長辺方向にスライドすることができる延伸固定金具を備えている。前記延伸固定金具は、ゲルフィルムの一辺を固定することと、前記フレームの長辺方向のスライド位置で固定することができる。   The obtained mixed solution was cast on a plate glass of a support and heated at 90 ° C. for 30 minutes to obtain a gel film. The gel film was peeled off from the plate glass, adjusted to a substantially rectangular shape, fixed to a stretching jig, and dried at 200 ° C. for 1 hour while being stretched 1.2 times to remove the solvent. The stretching jig is fixed to one side of the short side of a substantially rectangular frame, and a fixing bracket for fixing one side of the gel film arranged in a substantially rectangular shape, and is opposed to the short side provided with the fixing bracket while being substantially parallel to each other. And the extending | stretching fixing metal fitting which can be slid to a long side direction is provided. The stretch fixture may be fixed at one side of the gel film and at a slide position in the long side direction of the frame.

乾燥して溶媒を除去したゲルフィルムは、400℃で1時間加熱して熱イミド化を終了させ、約40μm厚のポリイミドフィルムを得た。   The gel film that had been dried to remove the solvent was heated at 400 ° C. for 1 hour to terminate thermal imidization, and a polyimide film having a thickness of about 40 μm was obtained.

得られたポリイミドフィルムの表面に膜厚10nmの20重量%クロム含有のニッケル−クロム合金からなる膜厚10nm下地金属層と、下地金属層の表面に膜厚100nmの銅薄膜をスパッタリング法で成膜した。スパッタリング成膜後、銅薄膜の表面にpH1以下の硫酸銅溶液中で銅電解めっきを行い膜厚8μmの銅膜を成膜して金属積層ポリイミドフィルムを得た。   A 10 nm-thick base metal layer made of a nickel-chromium alloy containing 20 wt% chromium having a thickness of 10 nm is formed on the surface of the obtained polyimide film, and a copper thin film having a thickness of 100 nm is formed on the surface of the base metal layer by sputtering. did. After the sputtering film formation, copper electroplating was performed on the surface of the copper thin film in a copper sulfate solution having a pH of 1 or less to form a copper film having a thickness of 8 μm to obtain a metal laminated polyimide film.

得られた金属積層ポリイミドフィルムに、IPC−TM−650、NUMBER2.4.9に準拠した測定方法で試験片を作製し、室温及び加熱後のピール強度を測定した。加熱後のピール強度の測定条件は、試料を150℃168時間加熱した後、室温まで冷却した。なお、ピール強度の測定条件は、ピールの角度を90°とし、試験片のリード幅は1mmとなるようにサブトラクティブ法で加工した。結果を表1に示す。ピール強度は、室温においては、550N/m以上を合格とし、550N/m未満を不合格とした。また、加熱後においては、350N/m以上を合格とし、350N/m未満を不合格とした。なお、加熱後のピール強度においては、400N/m以上あればより好ましく、500N/m以上あれば、さらに好ましい。   A test piece was prepared on the obtained metal laminated polyimide film by a measuring method based on IPC-TM-650 and NUMBER 2.4.9, and the peel strength after heating at room temperature was measured. The conditions for measuring the peel strength after heating were that the sample was heated to 150 ° C. for 168 hours and then cooled to room temperature. The peel strength was measured by the subtractive method so that the peel angle was 90 ° and the lead width of the test piece was 1 mm. The results are shown in Table 1. At room temperature, the peel strength was 550 N / m or more as acceptable and less than 550 N / m as unacceptable. In addition, after heating, 350 N / m or more was accepted and less than 350 N / m was rejected. The peel strength after heating is more preferably 400 N / m or more, and even more preferably 500 N / m or more.

また、成膜を施していないポリイミドフィルムの表面弾性率をAFMで測定した。AFMにプローブ走査顕微鏡のVeeco Instruments社製NanoScopeVを使用し、Force Volumeモードで測定した。探針はVeeco社製のダイヤモンド探針(ばね定数236N/m)を用いた。また、測定画面は5×5μm、測定点数は1辺当たり64点で、全画面の合計点数を4096点とした。また、算出時のポアソン比は0.3と仮定した。カンチレバーの反り量を1nmで測定し、押し込み深さは深くても5nmとした。   Moreover, the surface elastic modulus of the polyimide film which was not formed into a film was measured by AFM. Measurement was performed in the Force Volume mode using NanoScope V manufactured by Veeco Instruments, a probe scanning microscope, for the AFM. A diamond probe (spring constant: 236 N / m) manufactured by Veeco was used as the probe. The measurement screen was 5 × 5 μm, the number of measurement points was 64 points per side, and the total number of points on all screens was 4096 points. The Poisson's ratio at the time of calculation was assumed to be 0.3. The amount of warpage of the cantilever was measured at 1 nm, and the indentation depth was 5 nm at most.

実施例1のフォースディスタンスカーブの結果を図1に、実施例1と後述する比較例1(延伸していないポリイミドフィルム)の変位量と荷重の相関を図2に示す。変位量と荷重から数式3より表面弾性率を算出し、比較例1(延伸していないポリイミドフィルム)の弾性率を1とした場合の表面弾性率の比を表1に、実施例と比較例の弾性率の分布を図4に示す。   FIG. 1 shows the result of the force distance curve of Example 1, and FIG. 2 shows the correlation between the displacement and the load of Example 1 and Comparative Example 1 (unstretched polyimide film) described later. The surface elastic modulus is calculated from the displacement amount and the load from Formula 3, and the ratio of the surface elastic modulus when the elastic modulus of Comparative Example 1 (unstretched polyimide film) is set to 1 is shown in Table 1, and Examples and Comparative Examples The distribution of elastic modulus is shown in FIG.

[実施例2]
延伸率を1.5倍にした以外は実施例1と同様にしてポリイミドフィルムと金属積層ポリイミドフィルムを作製した。密着力と表面弾性率を測定し、結果を表1に示す。
[Example 2]
A polyimide film and a metal laminated polyimide film were produced in the same manner as in Example 1 except that the stretching ratio was 1.5 times. The adhesion force and surface elastic modulus were measured, and the results are shown in Table 1.

[実施例3]
延伸率を1.8倍にした以外は実施例1と同様にしてポリイミドフィルムと金属積層ポリイミドフィルムを作製した。密着力と表面弾性率を測定し、結果を表1に示す。
[Example 3]
A polyimide film and a metal laminated polyimide film were produced in the same manner as in Example 1 except that the stretching ratio was 1.8 times. The adhesion force and surface elastic modulus were measured, and the results are shown in Table 1.

[比較例1]
延伸を行わなかった以外は実施例1と同様にしてポリイミドフィルムと金属積層ポリイミドフィルムを作製した。密着力と表面弾性率を測定し、結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A polyimide film and a metal-laminated polyimide film were produced in the same manner as in Example 1 except that stretching was not performed. The adhesion force and surface elastic modulus were measured, and the results are shown in Table 1.

Figure 2013173888
Figure 2013173888

表1によれば、ゲルフィルムを延伸してイミド化した実施例1〜3のポリイミドフィルムは、ゲルフィルムを延伸せずイミド化した比較例1のポリイミドフィルムに対し、表面弾性率が1.04倍以上であるため、室温における金属フィルムとの密着性だけではなく、加熱後の金属フィルムとの密着性も良好であることが分かった。   According to Table 1, the polyimide films of Examples 1 to 3 that were imidized by stretching a gel film had a surface elastic modulus of 1.04 relative to the polyimide film of Comparative Example 1 that was imidized without stretching the gel film. Since it was more than twice, it turned out that not only the adhesiveness with the metal film in room temperature but the adhesiveness with the metal film after a heating is also favorable.

さらに、ゲルフィルムを延伸せずイミド化したポリイミドフィルムに対し、表面弾性率が1.06倍〜1.30倍の範囲にある実施例1、及び実施例2のポリイミドフィルムでは、室温における金属フィルムとの密着性と、加熱後の金属フィルムとの密着性とがより良好であることが分かった。   Furthermore, in the polyimide film of Example 1 and Example 2 whose surface elastic modulus is in the range of 1.06 times to 1.30 times with respect to the polyimide film imidized without stretching the gel film, the metal film at room temperature It was found that the adhesion with the metal film and the adhesion with the metal film after heating were better.

これに対し、ゲルフィルムを延伸せずイミド化した比較例1のポリイミドフィルムは、室温、及び加熱後において金属フィルムとの密着性が不良であることが分かった。   On the other hand, it was found that the polyimide film of Comparative Example 1 obtained by imidizing without stretching the gel film had poor adhesion with the metal film at room temperature and after heating.

2 ポリイミドフィルム
3 下地金属層
4 銅薄膜層
5 銅電解めっき層
2 Polyimide film 3 Underlying metal layer 4 Copper thin film layer 5 Copper electrolytic plating layer

Claims (5)

ポリアミック酸をフィルム状のゲルフィルムに成形した後、延伸し、イミド化して得られたポリイミドフィルムであって、
前記ゲルフィルムを延伸せずイミド化したポリイミドフィルムに対し、表面弾性率が1.04倍以上であることを特徴とするポリイミドフィルム。
After forming polyamic acid into a film-like gel film, it is a polyimide film obtained by stretching and imidization,
A polyimide film having a surface elastic modulus of 1.04 times or more with respect to a polyimide film imidized without stretching the gel film.
前記ゲルフィルムを延伸せずイミド化したポリイミドフィルムに対し、表面弾性率が1.06倍〜1.30倍の範囲にあることを特徴とする、請求項1に記載のポリイミドフィルム。   The polyimide film according to claim 1, wherein a surface elastic modulus is in a range of 1.06 times to 1.30 times with respect to a polyimide film imidized without stretching the gel film. 前記ポリアミック酸が、芳香族ジアミン成分と、酸無水物成分とを含む原料から合成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリイミドフィルム。   The polyimide film according to claim 1 or 2, wherein the polyamic acid is synthesized from a raw material containing an aromatic diamine component and an acid anhydride component. 芳香族ジアミン成分が4,4’−ジアミノフェニルエーテルであり、前記酸無水物成分がピロメリット酸二無水物であることを特徴とする請求項3に記載のポリイミドフィルム。   The polyimide film according to claim 3, wherein the aromatic diamine component is 4,4′-diaminophenyl ether, and the acid anhydride component is pyromellitic dianhydride. 請求項1から4に記載のポリイミドフィルムに、接着剤を介することなく金属層が積層された金属積層ポリイミドフィルムであって、
ニッケル合金、又はクロムの下地金属層と、前記下地金属層の表面に、銅からなる銅層を形成したことを特徴とする金属積層ポリイミドフィルム。
A metal laminated polyimide film in which a metal layer is laminated without an adhesive on the polyimide film according to claim 1,
A metal-laminated polyimide film comprising a nickel alloy or chromium base metal layer and a copper layer made of copper on the surface of the base metal layer.
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