JP2018024839A - ポリイミドドライフィルム及びそれらの適用 - Google Patents

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Abstract

【課題】ポリイミドドライフィルム及びそれらの適用
【解決手段】担体及びポリイミド層を含むポリイミドドライフィルム並びにそれを用いる方法を提供する。ポリイミド層は(a)ポリイミド前駆体又は可溶性ポリイミド及び(b)溶媒を含む。前記溶媒は親水性溶媒と疎水性溶媒を含み、疎水性溶媒に対する親水性溶媒の質量割合は約0.05乃至約2の範囲である。
本発明のポリイミドドライフィルムは吸水性を有し、水の存在下であっても比較的安定であり、非付着性表面を有する。得られるポリイミドは優れた物理特性を有し、水又は水性溶媒を含むプロセスで使用可能であり、優れた特性を有するカバーレイを形成する。
【選択図】なし

Description

本発明はポリイミドドライフィルムに関し、特に、湿式法(ウェットプロセス)で適用可能なポリイミドフィルム、及びその使用法に関する。
近年、電子製品は、より軽く、より薄く、より短く且つより小さくあるべきことが重要視されてきたことから、種々の電子部品及び構成品のサイズをより一層減少させる必要がある。このような開発傾向の下、軽量、薄型、高温耐性及び他の特性を有し、且つ大量に生産できるフレキシブルプリント配線(FPC)板を開発するためのより多くの余地が存在する。フレキシブルプリント配線板は、携帯電話、液晶ディスプレイ及び有機発光ダイオードなどの、最近普及している種々の電子製品中に見出され得る。フレキシブルプリント配線板は、フレキシブル基板上に配線(回路)及び他の電子部品を配置する工程によって生産され、この基板は、従来のシリコン基板又はガラス基板を使用したプリント配線板に比べて、より良好な柔軟性を有することから、ソフトボードとして呼ばれ得る。
通常、ソフトボードの表面上の銅回路を保護し、回路の曲げ耐性を改良するための絶縁保護層として、カバーレイがソフトボードの表面に適用される。カバーレイに適する材料には、より良好な耐熱性、寸法安定性、絶縁性及び耐薬品性を有することが要求される。
一般に、ソフトボードに対してカバーレイを積層する方法は、以下の工程を含む:第一に、ソフトボード上の回路を露出させる開口部をオーバーレイが有するように、カバーレイを特定の形状に加工する工程;該カバーレイの表面に接着剤層を適用する工程;カバーレイをソフトボードの対応する位置に配置し、ラミネーションを実施する工程。しかし上記の方法は、極めて薄いカバーレイの加工及び開口部形成といったの手順の実行を必要とし、ソフトボードに対するラミネーションは、実質的に手作業に頼るものである。それゆえ、この方法は、低いプロセスの歩留り及び高コスト等の問題をもたらし、したがって高精度アセンブリの要求条件を満たさない。さらに、接着剤のオーバーフロー(接着剤のブリーディング)の問題が存在する。
上記の問題を克服するために、フォトイメージャブルカバーレイ(PIC)が、改善のために使用し得ることが知られている。フォトイメージャブルカバーレイは、開口部の予備形成を必要とせず、以前の面倒で複雑な手順は大いに簡略化される。
しかしながら、パターン形成された配線板にドライラミネーションプロセスにてフォトイメージャブルカバーレイがラミネートされると、パターン形成された配線板とフォトイメージャブルカバーレイとの間に望ましくないガスが残留し得、最終製品の信頼性と品質に影響を与え得る。配線板とフォトイメージャブルカバーレイ間のガスを除去するために、一部の業種では高圧脱気装置が使用され、ラミネーションの間に発生した気泡を排除する。しかし、気泡を完全に除去することは難しく、容易に再発生し得る。代わりに、真空ラミネーション装置(例えば真空ラミネーター又は真空ホットプレス機)が使用され得、これは最初に空気が排出され、ラミネーションのために加圧される。しかし、多くの場合、真空ラミネーション装置を使用する方法は、単層の態様においてのみラミネーションを達成することができ、すなわち、各ラミネーション後に、積層された試験ピースを取り除き、それを別のテストピースに置き換えるために、中断時間が必要となる。この真空ラミネーション装置を用いる方法は、時間を浪費し、迅速な製造という目的が達成されないだけでなく、高額な装置のためにコスト効率が悪い。
ウェットラミネーションプロセスにおいて、最初に液体(それは一般に水又は水溶液)がラミネートされる表面に、表面上の凹部を完全に満たすように適用され、それにより、カバーレイ材料とラミネートされる表面の間に存在し得る空気が排除される。しかしながら、現存のフォトイメージャブルカバーレイは、主としてフォトイメージャブルドライフィルムソルダーマスク(DFSM)であり、これは、大抵、エポキシ樹脂又はアクリレート樹脂から構成される。しかしながら、エポキシ樹脂又はアクリレート樹脂から作成したカバーレイは、耐熱性、絶縁性、耐薬品性、又は機械強度が不十分であるために、ハイレベルな製品には適用できない。さらに、フォトイメージャブルDFSMは、1質量%以下の有機溶媒含量を有し、ウェットラミネーションプロセスの使用には適さない。
別のフォトイメージャブルカバーレイに、溶媒を含むドライフィルム、たとえば、ポリイミドドライフィルムがある。ポリイミドドライフィルムは望ましい耐熱性、寸法安定性、絶縁性及び耐薬品性を有するものの、使用される溶媒が水又は水溶液との相溶性が低い場合、ウェットラミネーションプロセスの使用には向かない。さらに、ポリイミド及びその前駆体(例えば、ポリアミック酸又はポリアミックエステル)は加水分解の傾向があり、これは、鎖切断又は早すぎるイミド化を引き起こし、望ましくない低分子量ポリイミドの沈殿を生じさせ、それにより、得られるカバーレイの品質に影響を与える。そのため、当業者間では、ポリイミドドライフィルムは、一般に、低温又は無水環境で保管又は処理される必要があり、ウェットラミネーションプロセスの使用には向かないと、考えられてきた。
それ故、残留ガスを過度に生成することなくパターン形成された表面上に容易にラミネートでき、そして優れた耐熱性、絶縁性、耐薬品性及び機械特性を有するカバーレイを製造できる、新規なドライフィルムが当業界において必要とされる。さらに、パターン形成された表面上にカバーレイを適用できる、より経済的で便利なラミネーション方法が当業界において必要とされる。
一態様において、本発明は、担体及びポリイミド層を含むポリイミドドライフィルムを提供する。前記ポリイミド層は、(a)ポリイミド前駆体又は可溶性ポリイミド;及び(b)溶媒を含み、前記溶媒は親水性溶媒及び疎水性溶媒を含み、そして前記疎水性溶媒に対する前記親水性溶媒の質量比は約0.05乃至約2の範囲である。
別の態様において、本発明は、基板上にドライフィルムを適用する方法を提供する。
本発明のポリイミドドライフィルムは、当技術分野で教示されているような、高圧脱気装置、又は真空ラミネーション装置を使用せずに基板上に適用可能であり、ウェットラミネーション法での使用に適し、そして、ポリイミドドライフィルムの優れた耐熱性、寸法安定性、絶縁性、及び耐薬品性を保持する。適用法はシンプルであり、装置は容易に入手可能であり、そのため、本発明は既存の技術と比べてより費用効果が高い。
本発明は添付の図により説明される。
図1は、ロールツーロール法(roll−to−roll process)の概略図である。 図2は、ウェットラミネーションによる本発明のドライフィルムの適用に関する概略図である。 図3は、カバーレイ用に用いる本発明のドライフィルムのプロセス工程を示す図である。
本明細書における開示の理解を容易にするために、以下に用語を定義する。
用語“約”は、当業者により測定された所与の値の許容可能な偏差を指し、その値の測定方法又は決定方法によってある程度左右される。
本発明において、用語“アルキル”は、飽和の、直鎖又は分岐鎖の炭化水素基を言及し、好ましくは1乃至30の炭素原子を含み、より好ましくは1−20の炭素原子を含む。例えば(但し限定されないが)、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、アミル、ヘキシル、及び類似の基が挙げられる。
本発明において、用語“アルケニル”は、不飽和の、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を含む直鎖又は分岐鎖の炭化水素基を言及し、好ましくは2−30の炭素原子を含み、そしてより好ましくは10−20の炭素原子を含む。例えば(但し限定されないが)、エテニル、プロペニル、メチルプロペニル、イソプロペニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、1−プロペニル、2−ブテニル、2−メチル−2−ブテニル、及び類似の基が挙げられる。
本発明において、用語“アルキニル”は、不飽和の、少なくとも1つの炭素−炭素三重結合を含む直鎖又は分岐鎖の炭化水素基を言及し、好ましくは2−30の炭素原子を含み、そしてより好ましくは10−20の炭素原子を含む。例えば(但し限定されないが)、エチニル、プロパルギル、3−メチル−1−ペンチニル、2−ヘプチニル、及び類似の基が挙げられる。
本発明において、用語“アリール”又は“芳香族化合物”は、6乃至14の炭素原子を含む単環式、二環式又は三環式の芳香族炭化水素系を言及する。例えば(但し限定されないが)、フェニル、トリル、ナフチル、フルオレニル、アントリル、フェナントレニル、及び類似の基が挙げられる。
本発明において、用語“ハロゲン化アルキル”は、ハロゲンで置換されたアルキルを言及し、ここで“ハロゲン”はフッ素、塩素、臭素又はヨウ素を意味し、好ましくはフッ素又は塩素を意味する。
本発明において、用語“アルコキシ”は、酸素原子に結合したアルキルを言及する。例えば(但し限定されないが)、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、ペントキシ、ヘキシルオキシ、ベンジルオキシ、フルオレニルメトキシ、及び類似の基が挙げられる。
本発明において、用語“ヘテロ環系”は、炭素原子及びN、O又はSから選択されるヘテロ原子を少なくとも1つ含む、飽和、部分的に不飽和(例えば、これらはジヒドロ、トリヒドロ、テトラヒドロ、ヘキサヒドロなどの接頭語を有して命名される)、又は不飽和の3乃至14員環系、好ましくは4乃至10員環系、そしてより好ましくは5又は6員環系を言及する。ヘテロ環系は、好ましくは1乃至4のヘテロ原子を有し、より好ましくは1乃至3のヘテロ原子を有する。ヘテロ環系は、単環系、二環系、又は三環系であってよく、縮合環(例えば、他のヘテロ環又は他の芳香族炭素環と一緒に形成される縮合環)を含んでいてもよい。特記しない限り、本発明において、“ヘテロ環系”は、置換又は非置換であり得る。置換基の例としては(但し限定されないが)、ハロ、ヒドロキシ、オキソ、アルキル、ヒドロキシアルキル、−NOなどである。
本発明において、用語“窒素含有ヘテロ環系”は、少なくとも1つの環炭素原子がNで置換されている3乃至14員ヘテロ環系を言及し、好ましくは4乃至10員窒素含有ヘテロ環系、そしてより好ましくは5又は6員窒素原子含有ヘテロ環系である。例えば(但し限定されないが)、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピリミジニル、チアゾリル、ピリジル、インドリル、イソインドリル、ベンズイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、キノリル、イソキノリルなどが挙げられる。特記しない限り、本発明において、“窒素含有ヘテロ環系”は、置換又は非置換であり得る。置換基は上記“ヘテロ環系”で定義されるものである。
本発明において、用語“ポリイミド層”は、ポリイミド樹脂、ポリイミド前駆体、又はポリエーテルイミド(PEI)樹脂を含む樹脂層を言及する。“ポリイミド”はポリイミドホモポリマー又はコポリマーであってよい。
本発明において、用語“ドライフィルム”は、フィルムが溶媒を一切含まないことを意味するものではなく、液状材料と比べて、フィルム形態にて担体上に存在する材料を言及する。コーティングにより基板上に適用される液状材料とは異なり、ドライフィルムは、ラミネーションにより基板に転写され、続いて担体が除去される。
本発明は、担体及びポリイミド層を含むポリイミドドライフィルムを提供する。前記ポリイミド層はポリイミド前駆体又は可溶性ポリイミド及び溶媒を含む。前記溶媒は、親水性溶媒及び疎水性溶媒を含み、ポリイミド層の全質量に基いて約30質量%乃至約70質量%の範囲で存在し、そして、前記疎水性溶媒に対する前記親水性溶媒の質量比が約0.05乃至約2の範囲である。
本発明のポリイミドドライフィルム
1.担体
本発明で使用される担体は、ガラス又はプラスチック等の当業者に既知の任意の担体を使用し得る。プラスチック担体は特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリエチレンナフタレート(PEN)などのポリエステル樹脂;ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのポリメタクリレート樹脂;ポリイミド樹脂;ポリスチレン樹脂;ポリシクロオレフィン樹脂;ポリオレフィン樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリウレタン樹脂、トリアセテートセルロース(TAC);又はそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。好ましい担体はポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリシクロオレフィン樹脂、又はトリアセテートセルロース、又はそれらの混合物である。より好ましくは、担体はポリエチレンテレフタレートである。担体の厚さは、通常、所望の電子製品の目的に応じて、好ましくは約16μm乃至約250μmの範囲である。
2.ポリイミド層
本発明のポリイミドドライフィルムは、種々のデバイスに適用可能であり、そしてポリイミド層は感光性又は非感光性のポリイミド層であってよい。
本発明のドライフィルムにおけるポリイミド層は、ポリイミド前駆体又は可溶性ポリイミドを含み得る。
本発明のドライフィルムにおけるポリイミド層の厚さは特に限定されず、一般に約10乃至約60μmの範囲であり、好ましくは約20μm乃至約40μmの範囲である。
(a)ポリイミド前駆体
本発明で使用するポリイミド前駆体に関して特別な限定はなく、例えばポリアミック酸、ポリアミックエステル、反応によりポリイミドを生成可能な任意の材料、又はそれらの混合物といった、当業者に既知のものであり得る。種々のポリイミド前駆体が当技術分野において開発されている。例えば、ROC(台湾)特許出願第095138481号、第095141664号、第096128743号、第097151913号、又は第100149594号に開示され、それらの内容は参照によりそれらの全体が本書に組み込まれる。
ポリイミド前駆体は、主として式(A)で表される繰り返し単位を有する:
式中、
Gは4価の有機基を表し;
Pは2価の有機基を表し;及び
nは0を超える整数であって、好ましくは1乃至1000の整数を表す。
任意に、ポリイミド前駆体は種々の置換基/置換基群により変性され得る。例えば、感光性基を用いて、感光性ポリイミド前駆体を調製することができる;ポリイミド前駆体の反応性、又はそれらより調製したポリイミドの特性は、式(A)の繰り返し単位に結合する末端基を調節することによって改善され得る。
例えば、ROC(台湾)特許出願第100149594号は式(1)乃至(4)で表される繰り返し単位の一つを有するポリイミド前駆体を開示する
式中、Gは、それぞれ独立して、4価の有機基を表し;
各Rは、それぞれ独立して、H、又はエチレン性不飽和基を表し;
各Rは、それぞれ独立して、C−C14アルキル、C−C14アリール、C−C14アラルキル、フェノール基、又はエチレン性不飽和基を表し;
各Dは、それぞれ独立して、窒素含有ヘテロ環基又は−OR基(式中、RはC−C20アルキルを表す);
各mは0乃至100の整数を表し、好ましくは5乃至50の整数を表し、より好ましくは10乃至25の整数を表し;そして
G及びPは上記に定義したものである。
上記エチレン性不飽和基は特に限定されず、例えば、エテニル、プロペニル、メチルプロペニル、n−ブテニル、イソブテニル、エテニルフェニル、プロペニルフェニル、プロペニルオキシメチル、プロペニルオキシエチル、プロペニルオキシプロピル、プロペニルオキシブチル、プロペニルオキシペンチル、プロペニルオキシヘキシル、メチルプロペニ
ルオキシメチル、メチルプロペニルオキシエチル、メチルプロペニルオキシプロピル、メチルプロペニルオキシブチル、メチルプロペニルオキシペンチル、メチルプロペニルオキシヘキシル、下記式(5)で表される基、及び下記式(6)で表される基:が挙げられるがこれらに限定されない。
式中、R12はフェニレン、C−Cアルキレン、C−Cアルケニレン、C−Cシクロアルキレン、又はC−Cヒドロキシアルキレンを表し;及びR13は水素原子、又はC−Cアルキルを表す。
(b)可溶性ポリイミド
一般にポリイミドは優れた耐熱性と耐薬品性という利点を有するが、加工性に乏しいとい不利点に悩まされる。さらに、ポリイミドを溶解可能な溶媒はわずかしかない。そのため、使用において、通常、ポリイミド前駆体を加工し、プロセスの最終工程でイミド化してポリイミドとする。ポリイミドと比べて、可溶性ポリイミドは、溶媒へのポリイミドの溶解性が向上し、加工性が改善されるように、改善された構造を有する。溶媒の種類は例えば以下に記載されるものであってよい。
本発明の可溶性ポリイミドは特に限定されず、例えばROC(台湾)特許出願第097101740号、第099105794号、第097138725号、又は第097138792号に開示されるようなものなど、当業者に既知である従来の任意の可溶性ポリイミドでよく、それらの内容は参照によりそれらの全体が本書に組み込まれる。
本発明の可溶性ポリイミドは、主として式(B)で表される繰り返し単位を有する。
式中、
C’は4価の有機基を表し;
E’は2価の有機基を表し;及び
t’は0を超える整数であって、好ましくは1乃至1000の整数を表す。
4価の有機基C’は、G基に関する上述の定義と同じ意味を有する。
2価の有機基E’は、P基に関する上述の定義と同じ意味を有する。
任意に、可溶性ポリイミドは種々の置換基/置換基群により変性され得る。例えば、感光性基用いて、感光性ポリイミドを調製することができる。可溶性ポリイミドの特性は、式(B)の繰り返し単位に結合する末端基を調節することによって改善され得る。
式(B)の繰り返し単位に結合する末端基の調節により得られる変性された可溶性ポリイミドは:
式中、R20’は飽和又は不飽和のC−C20の2価の有機基を表し、好ましくは、
を表し;
21’は、ヘテロ原子で置換され得る、不飽和のC−C20の1価の有機基を表すか、−OH基を表し;そして
C’、E’、及びt’は上記に定義されたとおりである。
が挙げられ、ただしこれらに限定されない。
好ましくは、感光性基で変性された可溶性ポリイミドは、ROC(台湾)特許出願第099105794号、第097138725号、又は第097138792号に開示されるものであり、但しこれらに限定されない。
3.溶媒
通常、ポリイミド前駆体及び可溶性ポリイミドは、極性非プロトン性有機溶媒中で調製され、また処方される。
従来技術において、ドライフィルムの使用中に、ドライフィルムから高濃度で揮発性有機化合物が発生することを防ぐために、並びに、ドライフィルムの保管中に、コートした接着剤(すなわち樹脂層)が流れることにより引き起こされる過度の接着剤(ブリーディング)現象を減少させるために、樹脂層でコートされているドライフィルムの半製品は、樹脂層を乾燥し完全に樹脂層を担体に接着させるために、オーブンに送られる。有機溶媒はこの工程でほぼ完全に揮発する。よって、従来のドライフィルム製品における有機溶媒
の含量は、通常1wt%未満である。また、ドライフィルム製品は、加水分解を減少させるべく、低温環境中で保管される必要がある。
従来技術とは異なり、本発明のドライフィルムは有機溶媒を含有し得、本発明者らは広範囲の研究と再三にわたる試験の後、有機溶媒の種類と比率を調節することにより、得られるポリイミドドライフィルムは吸収性を有し、水の存在下でさえも比較的安定であり、そして、ベタつきのない表面と優れた転写性を有し、それらを硬化して得られるポリイミドが優れた物理特性を有することを見出した。それ故、ドライフィルムの保存安定性は向上し、該ドライフィルムは水又は水溶液を含む工程において適用可能である。
本発明の溶媒としては親水性溶媒及び疎水性溶媒が挙げられ、疎水性溶媒に対する親水性溶媒の質量比は約0.05乃至約2の範囲であり、好ましくは約0.1乃至約1の範囲であり、より好ましくは約0.25乃至約0.8の範囲である。得られるドライフィルムは吸水性、優れた転写性、ベタつきのない表面、安定性、及び優れた物理特性を有する。疎水性溶媒に対する親水性溶媒の質量比が低すぎる(例えば0.05未満である)と、ポリイミドドライフィルムの吸水性が不十分となり、基板に対するポリイミド層の接着性に欠けるものとなる。疎水性溶媒に対する親水性溶媒の質量比が高すぎる、特に2を超えると、ドライフィルムの表面がベタつき易くなり、操作性が不十分となり、位置合わせが難しくなり、再加工に好ましくない。
本発明で添加する親水性溶媒は、液体(水又はアルコール)と混合可能である。本発明において有用な親水性溶媒としては、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジエチルスルホキシド、N,N−ジメチル−ホルムアミド(DMF)、N,N−ジエチル−ホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N−エチル−2−ピロリドン(NEP)、N−プロピル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン、フェノール、o−クレゾール、p−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、ピロカテコール、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、ジオキソラン、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(TGDE)、2−ブトキシエタノール、γ−ブチロラクトン(GBL)、キシレン、トルエン、ヘキサメチルホスホルアミド、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、又はそれらの混合物が挙げられる。
本発明の実施態様に従い、使用される親水性溶媒は、好ましくはジエチルスルホキシド、N,N−ジメチル−ホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−プロピル−2−ピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、又はそれの混合物が挙げられる;そしてより好ましくは、N,N−ジメチルーホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、又はそれらの混合物が挙げられる。
本発明において疎水性溶媒の添加は、水に対するドライフィルムの安定性を増加でき、該ドライフィルムにベタつきのない表面と優れた操作性を与えることを可能にする。
本発明において有用な疎水性溶媒として、
又はそれらの組み合わせが挙げられる。
式中:
”、R”及びR10”は、それぞれ独立して、C−C20アルキル、C−C20アルケニル、又はC−C20アルキニルを表し;
”はH、又はC−Cアルキルを表し、
”はC−C10アルキルを表し;
”はC−C20アルキル、又は−C−C10アルキル−O−C−C10アルキルを表し;
”及びR”は、それぞれ独立して、C−C10アルキルを表すか、又は、
”及びR”はそれらに結合する酸素原子と一緒に、5乃至6員複素環を形成し;
”はC−C15アルキル、C−Cシクロアルキル、又は
を表し;
”はC−C10アルキレンを表し;
11”及びR12”は、それぞれ独立して、C−C10アルキルを表し;
13”及びR14”は、それぞれ独立して、C−C10アルキルを表すか、又は、
13”及びR14”はそれらに結合する窒素原子と一緒に、5乃至6員複素環を形成し;
15”はC−C15アルキル、又はC−Cシクロアルキルを表し;
16”はC−Cアルキルを表し;及び
17”はC−C10アルキルを表す。
本発明の実施態様に従い、使用される疎水性溶媒としては好ましくは:
N,N−ジメチルカプルアミド(DMC)、又はそれらの組み合わせが挙げられる。
本発明において、溶媒の総含量は特に限定されず、ドライフィルムの製造手順並びにその後の処理工程における要求に応じて調整され得る。本発明の実施態様において、溶媒の総含量は、ポリイミド層の総質量に基いて、約30質量%乃至約70質量%の範囲であり、好ましくは約35質量%乃至約65質量%の範囲であり、そしてより好ましくは約40質量%乃至約60質量%の範囲である。
4.添加剤
本発明のポリイミド層は、所望により、例えば、但し限定されないが、安定剤、閉環促進剤、レベリング剤、消泡剤、カップリング剤、触媒、アクリレートモノマー、光開始剤などの、当業者に従来既知である任意の適切な添加剤を含有し得る。添加剤の含量は、日常的な実験の後、当業者によって調節可能である。
本発明の実施態様において、本発明のポリイミド層は、所望により、
又はそれらの組み合わせから選択される安定剤を含有し得る:
式中、
17”、R18”、R19”及びR20”は、それぞれ独立して、H、C−Cアル
キル、又はC−C14アリールを表すか、又は
19”及びR20”はそれらに結合する酸素原子と一緒に、5乃至6員複素環を形成し、又は、
19”及びR17”又はR20”及びR18”はそれらに結合する酸素原子及び窒素原子と一緒に、5乃至6員複素環を形成し、又は、
17”及びR18”はそれらに結合する窒素原子と一緒に、5乃至6員複素環を形成し、
21”及びR22”は、それぞれ独立して、C−Cアルキルを表すか、又は、
21”及びR22”はそれに結合する炭素原子と一緒に、5乃至6員炭素環を形成し;そして、
23”及びR24”は、それぞれ独立して、C−Cアルキルを表す。
本発明の好ましい実施態様に従い、安定剤としては、好ましくは
又はそれらの組み合わせが挙げられる。
安定剤の添加は、ドライフィルムの安定性と操作性を増加するのに効果的であり、続いて形成されるポリイミドの物理特性をさらに改善する。本発明の実施態様において、安定剤の総含量は、ポリイミド層の総質量に基いて、約0.01質量%乃至約5質量%の範囲であり、好ましくは約0.05質量%乃至約3質量%の範囲である。含量が5質量%を超えると、形成されたポリイミドの物理特性(例えば柔軟性)が低下する。
本発明の実施態様において、ポリイミド層は感光性ポリイミドであり、さらなる添加剤として光開始剤及びアクリレートモノマーを含む。
光開始剤は、単独で又は一種以上の光開始剤の混合物にて使用される。本発明で有用な光開始剤は、光照射の下でフリーラジカルを発生させ、フリーラジカルの移動を通じて重合を開始させる。本発明で有用な光開始剤は特に限定されない。使用される光開始剤は、好ましくは、約350nm乃至約500nmの波長の光の吸収によりフリーラジカルを発生することができる化合物を含む。
光開始剤の量は、ポリイミド前駆体又は可溶性ポリイミドの固形含量の100質量部に基いて、約0.01質量部乃至約20質量部であり、好ましくは約0.05質量部乃至約5質量部である。本発明に適する光開始剤としては、例えばベンゾフェノン、ベンゾイン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、オキシムエステル、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス−4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン、カンファーキノン、3,5−ビス(ジエチルアミノベンジリデン)−N−メチル−4−ピペリドン、3,5−ビス(ジメチルアミノベンジリデン)−N−メチル−4−ピペリドン、3,5−ビス(ジエチルアミノベンジリデン)−N−エチ
ル−4−ピペリドン、3,3’−カルボニル−ビス(7−ジエチルアミノ)クミン、3,3’−カルボニル−ビス(7−ジメチルアミノ)クミン、リボフランテトラブチレート、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、3,5−ジメチルチオキサントン、3,5−ジイソプロピルチオキサントン、1−フェニル−2−(エトキシカルボニル)オキシイミノプロパン−1−オン、ベンゾインエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾアントロン、5−ニトロアセナフテン、2−ニトロフルオレン、アントロン、1,2−ベンズアントラキノン、1−フェニル−5−メルカプト−1H−テトラゾール、チオキサンテン−9−オン、10−チオキサンテノン、3−アセチルインドール、2,6−ジ(p−ジメチルアミノベンザル)−4−カルボキシシクロヘキサノン、2,6−ジ(p−ジメチルアミノベンザル)−4−ヒドロキシシクロヘキサノン、2,6−ジ(p−ジエチルアミノベンザル)−4−カルボキシシクロヘキサノン、2,6−ジ(p−ジエチルアミノベンザル)−4−ヒドロキシシクロヘキサノン、4,6−ジメチル−7−エチルアミノクマリン、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン、7−ジエチルアミノ−3−(1−メチルベンゾイミダゾリル)クマリン、3−(2−ベンゾイミダゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン、3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン、2−(p−ジメチルアミノスチリル)ベンゾオキサゾール、2−(p−ジメチルアミノスチリル)キノリン、4−(p−ジメチルアミノスチリル)キノリン、2−(p−ジメチルアミノスチリル)ベンゾオキサゾール、2−(p−ジメチルアミノスチリル)−3,3−ジメチル−3H−インドール、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。好ましい光開始剤は、ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ベンゾイン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン,2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、オキシムエステル、又はそれらの組み合わせである。
上述のアクリレートモノマーは、少なくとも1つの−C=C−結合を含むアクリレートモノマーであり、好ましくは、2つ以上の−C=C−結合を含む多官能アクリレートモノマーである。こうしたモノマーの添加は、分子間に架橋を形成し、組成物の実用性を向上させる。以下の群から選択されるアクリレートモノマーを本発明で好ましく使用することができる:エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ビスフェノールA、エチレングリコール−変性ジアクリレート、ビスフェノールAエチレングリコール−変性ジメタクリレート、ビスフェノールFエチレングリコール−変性ジアクリレート、ビスフェノールFエチレングリコール−変性ジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメチルアクリレート、及びそれらの組み合わせ。アクリレートモノマーが存在する場合、ポリイミド前駆体又は可溶性ポリイミドの固体含量の100質量部に基いて、アクリレートモノマーの添加量は約5質量部乃至約80質量部、そして好ましくは約10質量部乃至約40質量部である。
本発明で有用なカップリング剤は、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APrTMOS)、3−トリアミノプロピルトリエトキシシラン(APrTEOS)、3−アミノフェニルトリメトキシシラン(APTMOS)、3−アミノフェニルトリエトキシシラン(APTEOS)、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され得る(但しこれらに限定されない)。
本発明の実施態様に従い、所望により閉環促進剤が本発明のポリイミド前駆体の製造工程の間に添加される。好ましくは、閉環促進剤は、イミド化の進展を促進するアルカリ環境をもたらすこととなる、加熱時にアルカリ化合物を生成可能なものから選択される。
本発明で有用な閉環促進剤としては以下が挙げられる:
式中、Yθはアニオン性基を表す。
ドライフィルムの形成方法
本発明のポリイミドドライフィルムは、例えば下記工程により製造され得る:
(1)ポリイミド前駆体又は可溶性ポリミドと親水性溶媒を含むポリイミド処方を調製する工程;
(2)適切な量の疎水性溶媒及び所望量の添加剤を前記処方に添加する工程;
(3)工程(2)で得た前記処方を担体上に適用して、ドライフィルム半製品を形成する工程;
(4)前記ドライフィルム半製品をオーブンに入れ、溶媒の一部が除去されるように加熱及び乾燥し、それによりポリイミド層内の溶媒含量を調整し、ポリイミドドライフィルムを形成する工程:及び
(5)所望により、ポリイミドドライフィルム上に保護フィルムを適用する工程。
工程(4)において、加熱温度及び時間は特に限定されない。この工程の目的は、樹脂層内の溶媒含量を減少させることである。例えば、加熱及び乾燥は、60乃至150℃の適切な温度で、30秒間乃至10分間、実施され得る。ドライフィルムを製造する従来プロセスにおいて、ドライフィルムの使用中に、ドライフィルムから揮発性有機化合物が高濃度で発生することを防ぐために、上記工程(4)に対応する溶媒除去工程において、加熱によってほぼ完全に(1質量%未満の量に)溶媒を揮発させる。しかしながら、従来工程とは対照的に、本発明におけるこの工程においては、溶媒を完全には除去せず、適切な割合の親水性溶媒と疎水性溶媒がドライフィルム中に保持される。
工程(4)において、溶媒は親水性溶媒と疎水性溶媒を含む。一般に、異なる溶媒において沸点が異なるために、意図するドライフィルムにおける溶媒の総含量と割合は、加熱温度及び時間を適切に調節することによって制御可能である。例えば、疎水性溶媒に対す
る親水性溶媒の質量比は、約0.05乃至約2に調節され得る。
工程(5)の保護フィルムとしては、例えば、ポリエステル樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、又はポリエチレンナフタレート(PEN);ポリメタクリレート樹脂、例えばポリメチルメタクリレート(PMMA);ポリイミド樹脂;ポリスチレン樹脂;ポリシクロオレフィン樹脂;ポリオレフィン樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリウレタン樹脂;トリアセテートセルロース(TAC);又はこれらの組み合わせが挙げられ、これらに限定されない。好ましくは、保護フィルムはポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリシクロオレフィン樹脂、トリアセテートセルロース又はこれらの組み合わせである。より好ましくは、保護フィルムはポリエチレンテレフタレートである。
基板上にドライフィルムを適用する方法
本発明は、さらに、基板上にポリイミドドライフィルムを適用する方法を提供するものであり、該方法は:所望の保護フィルムを除去した後、ポリイミドドライフィルム(ポリイミド層はドライフィルム表面に位置する)を、ポリイミド層が前記基板に接面するように、前記基板上にラミネート(積層)する工程を含む。前記基板としては、プリント配線板、ウェーハ、ガラス、ディスプレイ、タッチパネルなどが挙げられる。本発明の実施態様に従い、前記基板はプリント配線板であり、特に好ましくはフレキシブルプリント配線板(FPC)である;そしてドライフィルムのポリイミド層は、パターン形成表面にラミネート(積層)される。
ドライフィルムは任意の方法で、好ましくは、ロールツーロール法で、基板上に適用され得る。当業者に既知のロールツーロール操作は、ロールに巻きつけた材料からサンプルを引き出す工程、サンプルを処理する工程、及び処理したサンプルをローラーに巻き取る工程を指す。例えば、図1に示すように、ロール状の基板Aから基板Aを引き出し、これを、ローラー2及び3を用いて、ドライフィルムロール1からのドライフィルムでラミネートし、そして、製品Bを形成するために巻き取る。本発明のドライフィルムは連続方法により基板にラミネートされ得、これは方法の単純化とスピードアップのために好都合である。上記ラミネーション方法としては、例えば、但し限定されないが、ローラーラミネーション、ホットプレス、真空ラミネーション、真空プレス、又はウェットラミネーションが挙げられる。
上述したように、溶媒の種類と割合を適切に制御することにより、本発明のポリイミドドライフィルムは吸水性とベタつきのない表面を有し、それらから形成されたカバーレイは優れた物理特性を有する。加えて、水が存在していても、ドライフィルムは安定であり、得られたポリイミドの特性は影響を受けず、それゆえ、ドライフィルムはウェットラミネーションを適用可能であり、パターン形成基板に対するドライフィルムの馴染み性がウェットラミネーションにより増加される。
図2は、ウェットラミネーションによる本発明のドライフィルムの適用に関する概略図である。図2に示すように、本発明はウェットラミネーションにより基板上にドライフィルムを適用する方法を提供する。この方法は:
(1)液体30を、基板10のラミネートされる表面11上に適用する工程;及び
(2)本発明のポリイミドドライフィルム20(担体21とポリイミド層22を含む)を、ポリイミド層が前記表面11に接面するように、基板10の表面11上にラミネートする工程;
を含む。
工程(1)で使用される前記液体としては、水、アルコール溶媒、又はそれらの組み合
わせが挙げられ、本プロセスをより環境に配慮し経済的となものとする。好ましい液体はメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、水、又はそれらの混合物である。該液体は、ラミネートされる表面11の凹部を満たし、液状フィルム層を形成し、該凹部に先に存在する空気を排出させ得る。
工程(2)において、ドライフィルム20はローラーにより基板10の表面11にラミネートされる。工程(1)で使用された液体は、本発明のポリイミド層内に吸収され得る。ラミネートされる表面に対するポリイミド層の馴染み性と接着性を高めるために、工程(2)は好ましくは加熱により、例えば温度60℃乃至100℃にて実施される。
例えば、液体が残っている場合に、静置工程(3)が任意に適用される。残存する液体は、ラミネーション後、一定期間(例えば5乃至240分間)静置されることにより、ドライフィルム中に完全に吸収され得る。
本発明はさらにウェットラミネーションシステムを提供し、該システムは:
(1)本発明のドライフィルム;
(2)基板;及び
(3)液体
を含む。前記基板及び液体は上述したとおりである。本発明のドライフィルムは特にウェットプロセスで使用された場合に優れた馴染み性を有し、従来のドライフィルムと比べ、厚銅回路を効果的に埋めることができる。
本発明のドライフィルムの適用
本発明のポリイミドドライフィルムは、高圧脱気装置又は真空ラミネーション装置を使用せずに、一般的なラミネーション技術(特にウェットラミネーション)を用いて、プリント配線板、ウェーハ、ガラス、ディスプレイ又はタッチパネルなどの基板に対してラミネートされ得る。従って、従来技術と比較して、本発明のドライフィルムのラミネーションは、より容易に入手可能な装置を用いて、単純な工程により実施可能である。従って、本発明は、真空ラミネーション装置や他の処理装置を使用する従来技術と比べてより費用効果が高い。
本発明のドライフィルムは、プリント配線板に適用可能であり、該プリント配線板上のコーティングを保護するためのカバーレイとしての役目を果たす。本発明のドライフィルムは電気的に絶縁であるため、回路を保護でき、回路の酸化やハンダのショートを防止するといった優れた効果を獲得する。さらに、本発明のドライフィルムは、高い解像度、早い現像速度、電気めっき耐性、無電解めっき耐性、高い温度耐性、及び高い湿度耐性などをも有する。従って、本発明のドライフィルムは、ウェーハプロセスにおけるフォトレジストとしても使用可能である。
さらに、本発明のポリイミドドライフィルムは、水の存在下でも比較的安定であり、優れた転写性を有するベタつきのない表面を有する。さらに、ドライフィルム中の水分や溶媒は、得られるポリイミドの物理特性に影響を与えることなく、その後のプロセスにおいて除去可能である。従って、該ポリイミドドライフィルムは、カバーレイとして使用される場合に、特に有利である。この観点から、本発明の好ましい実施態様において、本発明のポリイミドドライフィルムは、ウェットプロセスを用いて、カバーレイとして、基板に対して適用される。
図3は、本発明の感光性ポリイミドドライフィルムを、プリント配線板のカーバレイとして使用する例として、その後の処理工程を説明する。この工程は:
(1)本発明のポリイミドドライフィルム20を基板10上にウェットラミネーションに
よりラミネートする工程;
(2)マスク40の存在下で露光を実施し、本発明のポリイミド前駆体又は可溶性ポリイミドの感光性基(例えば、エチレン性不飽和基)を架橋する工程;
(3)ポリイミドドライフィルム20上の支持担体21を除去し、露光後焼成を実施する工程;
(4)現像を実施し、非露光領域のポリイミド層を除去する工程;及び
(5)所望により、ポリイミド中のポリイミド前駆体をイミド化(硬化)させる工程、
を含み、但しこれらに限定されない。
工程(2)の露光は、当業者に既知の任意の方法で実施され得、例えばUV光、可視光、電子線又はレーザー照射を用いて、好ましくはUV光を用いて実施され得る。照射エネルギー及び時間は特に限定されず、必要に応じて当業者により調節され得る。本発明の実施態様に従い、照射エネルギーは約50乃至1200mJ/cmである。
工程(3)の露光後焼成は、現像するにあたり、加熱によって露光領域及び非露光領域の溶解性の差を増加させる。上述の目的を達成するために十分である限りは、加熱温度及び時間は特に限定されず、任意に調節され得る。加熱は、一段階で又は多段階で実施され得る。本発明の特定の実施態様において、加熱は5乃至90分間、60乃至150℃の温度範囲で続けられる。ポリイミド層に含有される溶媒(例えば、上述の親水性及び疎水性溶媒)並びにウェットラミネーションの間に吸収された液体は、この加熱工程である程度除去される。
工程(4)において、現像工程により、(ネガ型感光性ポリイミドドライフィルムが使用される場合)非露光領域の樹脂は溶解し除去され、あるいは(ポジ型感光性ポリイミドドライフィルムが使用される場合)露光領域の樹脂は溶解し除去され、その後水でリンスされ、所望のパターンを得る。使用される現像液は当業者に既知のものであってよい。現像液の例としては、例えば、KCO水溶液、NaCO水溶液、KOH水溶液、NaOH水溶液、及びテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液が挙げられるが、これらに限定されない。
さらに、ポリイミド層がポリイミド前駆体を含む場合、例えば加熱により工程(5)が実施され、ポリイミド前駆体を環化及び重合してポリイミドにするとともに、ポリイミド層に残存する溶媒又は液体を除去する。
以下の例は、本発明の範囲を限定するというよりはむしろ本発明を更に説明するために提供される。当業者によって容易に為される任意の変更及び変形が、本明細書の開示内並びに本発明の請求の保護範囲内で意図される。
以下の例に言及される略語は以下の通り定義される:
製造例1:感光性ポリイミド前駆体樹脂PAA−1の合成
21.81g(0.1モル)のピロメリット酸二無水物(以降、PMDAと称する)を200gのN−メチル−2−ピロリドン(以降、NMPと称する)に溶解した。得られた
混合物を50℃に加熱し、反応のために2時間撹拌した。1.161g(0.01モル)の2−ヒドロキシエチルアクリレート(以降、HEAと称する)を滴下しながらゆっくりと加え、その後、50℃に温度を固定して、反応のために混合物を2時間撹拌した。その後、20.024g(0.1モル)の4,4’−オキシジアニリン(以下、ODAと称する)を溶液に添加し、完全に溶解した後、50℃に温度を固定して、反応のために混合物をさらに6時間撹拌し、感光性ポリイミド前駆体樹脂PAA−1を、固体含量約17質量%にて得た(すべての溶媒を除去するために樹脂を250℃又は300℃で1時間焼成し、焼成前後の樹脂の質量の差を測定し、不揮発性物質の質量を得、PAA−1中の不揮発性物質の質量百分率を算出することにより、固体含量を得た)。
製造例2:感光性ポリイミド前駆体樹脂PAA−2の合成
21.81g(0.1モル)のPMDAを200gのN−エチル−2−ピロリドン(以降、NEPと称する)に溶解した。得られた混合物を50℃に加熱し、反応のために2時間撹拌した。1.161g(0.01モル)のHEAを滴下しながらゆっくりと加え、その後、50℃に温度を固定して、反応のために2時間撹拌した。その後、20.024g(0.1モル)のODAを溶液に添加し、完全に溶解した後、50℃に温度を固定して、反応のために混合物をさらに6時間撹拌し、感光性ポリイミド前駆体樹脂PAA−2を、固体含量約17質量%にて得た(樹脂を250℃又は300℃で1時間焼成し、焼成前後の樹脂の質量の差を測定し、不揮発性物質の質量を得、PAA−2中の不揮発性物質の質量百分率を算出することにより、固体含量を得た)。
製造例3:感光性ポリイミド前駆体樹脂PAA−3の合成
21.81g(0.1モル)のPMDAを200gのNMPに溶解した。得られた混合物を50℃に加熱し、反応のために2時間撹拌した。13.01g(0.01モル)の2−ヒドロキシエチルメタクリレート(以降、HEMAと称する)を滴下しながらゆっくりと加え、その後、50℃に温度を固定して、反応のために2時間撹拌した。その後、20.024g(0.1モル)のODAを溶液に添加し、完全に溶解した後、50℃に温度を固定して、反応のために混合物をさらに6時間撹拌し、感光性ポリイミド前駆体樹脂PAA−3を、固体含量約21質量%にて得た。
製造例4:感光性ポリイミド前駆体樹脂PAA−4の合成
29.42g(0.1モル)の4,4’−ビフタル酸二無水物(以降、BPDAと称する)を200gのNMPに溶解した。得られた混合物を50℃に加熱し、反応のために2時間撹拌した。13.01g(0.01モル)のHEMAを滴下しながらゆっくりと加え、その後、50℃に温度を固定して、反応のために2時間撹拌した。その後、32.024g(0.1モル)の2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(以降、TFMBと称する)を溶液に添加し、完全に溶解した後、50℃に温度を固定して、反応のために混合物をさらに6時間撹拌し、感光性ポリイミド前駆体樹脂PAA−4を、固体含量約20質量%にて得た。
製造例5:ポリイミド前駆体樹脂PAA−5の合成
21.81g(0.1モル)のPMDAを200gのNMPに溶解した。得られた混合物を50℃に加熱し、反応のために2時間撹拌した。0.601g(0.01モル)のイソプロパノールを滴下しながらゆっくりと加え、その後、50℃に温度を固定して、反応のために2時間撹拌した。その後、32.02g(0.1モル)のTFMBを溶液に添加し、完全に溶解した後、50℃に温度を固定して、反応のために混合物をさらに6時間撹拌し、ポリイミド前駆体樹脂PAA−5を、固体含量約21質量%にて得た。
製造例6:ポリイミド前駆体樹脂PAA−6の合成
29.42g(0.1モル)のBPDAを200gのNMPに溶解した。得られた混合
物を50℃に加熱し、反応のために2時間撹拌した。0.601g(0.01モル)のイソプロパノールを滴下しながらゆっくりと加え、その後、50℃に温度を固定して、反応のために2時間撹拌した。その後、20.024g(0.1モル)のODAを溶液に添加し、完全に溶解した後、50℃に温度を固定して、反応のために混合物をさらに6時間撹拌し、ポリイミド前駆体樹脂PAA−6を、固体含量約19質量%にて得た。
製造例7: カルボキシ基(−COOH)含有ポリイミドSPI−1の合成
43.62gh(0.2モル)のPMDAと30.43g(0.2モル)の3,5−ジアミノ安息香酸(以降、DABAと称する)を秤量し、300mLのNMPを加えた。得られた混合物を室温で1時間撹拌した。その後、混合物を50℃に加熱し、4時間撹拌した。4時間後、50mLのトルエンを加えた。ディーンスターク装置を用いて、150℃にて水を除去した。水の除去が完了した後、トルエンを除去し、カルボキシ基含有ポリイミド溶液SPI−1を、固体含量約19質量%にて得た。
製造例8:イソシアネート変性可溶性ポリイミドSPI−2の合成
64.85g(0.2モル)のDA1と42.46g(0.2モル)の2,2’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジアミン(以降、DMDBと称する)を秤量し、300mLのNMPを加えた。得られた混合物を室温で1時間撹拌した。その後、混合物を50℃に加熱し、4時間撹拌した。4時間後、50mLのトルエンを加えた。ディーンスターク装置を用いて、130℃にて水を除去した。水の除去及びトルエンの除去が完了した後、溶液を室温に冷却し、7g(0.05モル)の2−イソシアナトエチルアクリレート(以降、2−IEAと称する)、0.05gの1−MI及び0.06gのPTZを加えた。溶液を80℃に加熱し、8時間撹拌して、イソシアネート変性可溶性ポリイミドSPI−2を、固体含量約27質量%にて得た。
製造例9:カルボキシ基(−COOH)含有可溶性ポリイミドSPI−3の合成
100.074g(0.2モル)のDA3と42.46g(0.2モル)のDMDBを秤量し、450mLのNMPを加えた。得られた混合物を室温で1時間撹拌した。その後、混合物を50℃に加熱し、4時間撹拌した。その後、50mLのトルエンを加えた。ディーンスターク装置を用いて、130℃にて水を除去した。水の除去及びトルエンの除去が完了した後、−COOH含有可溶性ポリイミドSPI−3を、固体含量約24質量%にて得た。
製造例10:エポキシ変性可溶性感光性ポリイミドSPI−4の合成
製造例9で得られた142.5gのポリイミドSPI−3を秤量し、6.11g(0.05モル)のグリシジルメタクリレート(以降、GMAと称する)、0.015gのテトラブチルアンモニウムブロミド(以降、TBABと称する)、及び0.06gのヒドロキノンモノメチルエーテル(以降、MEHQと称する)を加えた。溶液を90℃に加熱し、12時間撹拌し、エポキシ変性可溶性感光性ポリイミドSPI−4を、固体含量約25質量%にて得た。
製造例11:アクリル系感光性基含有ポリイミド溶液SPI−5の合成
32.023g(0.1モル)のTFMB、及び48.8664g(0.11モル)の4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(以降、6FDAと称する)を秤量し、300mLのNMPに加えた。混合物を室温で1時間撹拌し、その後50℃に加熱し、4時間撹拌した。4時間後、50mLのトルエンを加えた。ディーンスターク装置を用いて、150℃にて水を除去した。水の除去及びトルエンの除去が完了した後、2.322g(0.02モル)のHEAを50℃で加え、混合物を4時間撹拌し、アクリル系感光性基含有ポリイミド溶液SPI−5を、固体含量約21質量%にて得た。
製造例12:ポリイミド前駆体樹脂PAA−7の合成
21.81g(0.1モル)のPMDAを、200gのN,N−ジメチルアセトアミド(以降、DMAcと称する)に溶解した。得られた混合物を50℃に加熱し、反応のために2時間撹拌した。0.601g(0.01モル)のイソプロパノールを滴下しながらゆっくりと加え、その後、50℃に温度を固定して、反応のために2時間撹拌した。その後、32.02g(0.1モル)のTFMBを溶液に添加し、完全に溶解した後、50℃に温度を固定して、反応のために混合物をさらに6時間撹拌し、ポリイミド前駆体樹脂PAA−7を、固体含量約20質量%にて得た。
製造例13:ポリイミド前駆体樹脂PAA−8の合成
21.81g(0.1モル)のPMDAを、200gのγ−ブチロラクトンに溶解した。得られた混合物を50℃に加熱し、反応のために2時間撹拌した。0.601g(0.01モル)のイソプロパノールを滴下しながらゆっくりと加え、その後、50℃に温度を固定して、反応のために2時間撹拌した。その後、32.02g(0.1モル)のTFMBを溶液に添加し、完全に溶解した後、50℃に温度を固定して、反応のために混合物をさらに6時間撹拌し、ポリイミド前駆体樹脂PAA−8を、固体含量約21質量%にて得た。
製造例14:カルボキシ基(−COOH)含有可溶性ポリイミドSPI−6の合成
43.62g(0.2モル)のPMDAと30.43g(0.2モル)のDABAを秤量し、300mLのDMAcを加えた。得られた混合物を室温で1時間撹拌し、その後、50℃に加熱し、4時間撹拌した。4時間後、50mLのトルエンを加えた。ディーンスターク装置を用いて、150℃にて水を除去した。水の除去及びトルエンの除去が完了した後、カルボキシ基含有ポリイミドSPI−6を、固体含量約20質量%にて得た。
ドライフィルムの製造
製造例1乃至14で調製した、ポリイミド前駆体溶液又は可溶性ポリイミド溶液100質量部に対して、表1乃至5に示す割合(質量部)に従い、疎水性溶媒及び所望により安定剤を添加し、2質量部の熱塩基発生剤
を添加した。さらに、感光性ポリイミド前駆体溶液又は感光性可溶性ポリイミド溶液(例えばPAA−1乃至PAA−4、SPI−2、SPI−4、及びSPI−5)の場合、1質量部の光開始剤(2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド:ベンゾインを1:1比率にて)をさらに加え、コーティング組成物を調製した。
各コーティング組成物を、ブレードコーターを用いて、ポリエチレンテレフタレート(モデル#:R310、三菱化学より入手可能)担体に均一に適用し、オーブンで焼成した。焼成温度及び時間をそれぞれ各表に示す。そして、リリースフィルム(モデル#:L150L、Nan Ya Plastics Corporationより入手可能)を用いてコーティング組成物でコートされた表面をカバーした。ポリイミド前駆体のコーティング又は可溶性ポリイミドのコーティングを有するドライフィルムを得た。コーティングの厚さは約40μmであった。
コーティングの前の、添加した親水性溶媒の量と疎水性溶媒の量(質量部)は、ポリイミド前駆体溶液又は可溶性ポリイミド溶液100質量部に基づくものであった。一方、乾燥後においては、親水性溶媒の量と疎水性溶媒の量(質量%)は、樹脂層の総質量に基づ
くものであった。
ドライフィルム試験
ドライフィルムの溶媒含量と、厚さ、転写性、吸水性、柔軟性及び感光性といった物理特性を試験した。以下に試験の詳細を記載する。
1.溶媒含量試験
0.01gのポリイミド前駆体コーティング又は可溶性ポリイミドコーティング(PET担体及びリリースフィルムは含まず)を採取し、ジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解した。カラムモデル:DB1701(0.53mm、30mm、1.5mm)を備える7890GCガスクロマトグラフ(アジレントテクノロジーズ社製)を使用して、定量的ガスクロマトグラフィを実施した。
2.ドライフィルムの厚さ試験
各例及び比較例で得られたドライフィルムからリリースフィルムを剥離し、リリースフィルム上にポリイミド層からの樹脂が残存したかどうか観察した。0は残留物がないことを示し、1は残留物が<10%であることを示し、2は残留物が10%−20%であることを示し、そしてNGは残留物が>20%であることを示す。
3.転写性試験
20*20cmのドライフィルムを採取し、リリースフィルムを剥離した。ドライフィルムをドライラミネーション又はウェットラミネーションにより、回路が形成された銅張積層板上に、ドライフィルムのポリイミド層が銅張積層板に対して接面するように、ラミネートした(L/S=30/30μm;L/Sはライン幅/ラインスペースである)。
(a)ウェットラミネーション
脱イオン水を銅張積層板の表面の表面(その上に形成された回路を有する)上に適用し、その後、ホットローラーを用いて、温度60℃で5kgf/cmの圧力にてラミネーションを実施した。
(b)ドライラミネーション
ラミネーションを、銅張積層板の表面の表面(その上に形成された回路を有する)上に、ホットローラーを用いて、温度60℃で5kgf/cmの圧力にて実施した。
10分間の静置後、ドライフィルムからPETフィルムを剥がし、PETフィルム上にポリイミド層からの樹脂が残存したかどうか観察した。0はPETフィルム上に残留物がないことを示し、1は残留物が<10%であることを示し、2は残留物が10%−20%であることを示し、そしてNGはPETフィルム上に残留物が>20%であることを示す。
4.吸水性の試験
20*20cmのドライフィルムを、上述のウェットラミネーションにより、ドライフィルムのポリイミド層が銅張積層板の表面に対して接面するように、銅張積層板の表面(その上に形成された回路を有する)上にラミネートした。ラミネート製品を静置し、顕微鏡下で観察し、銅張積層板上の水が完全に吸収する時間を調べた。観察は最初の1時間は5分毎、最初の1時間の経過後は30分毎に実施した。
5.気泡の試験
20*20cmのドライフィルムを、上述のウェットラミネーション又はドライラミネーションにより、ドライフィルムのポリイミド層が銅張積層板の表面に対して接面するように、銅張積層板の表面(その上に形成された回路を有する)上にラミネートした。ラミネート製品を10分間静置し、気泡の残存を観察した。気泡が存在しないものを“PAS
S”;気泡が存在したものを“NG”と記録した。
6.物理特性の試験(曲げ性試験1)
20*20cmのドライフィルムを、上述のウェットラミネーション又はドライラミネーションにより、ドライフィルムのポリイミド層が銅張積層板の表面に対して接面するように、銅張積層板の表面(その上に形成された回路を有する)上にラミネートした。ラミネート製品を120分間静置し、250℃で120分間焼成し、その後、室温に冷却し、メジャーインフェクトイターン(Measure Infect Turn)(MIT)試験機器(K.D.H.インコーポレーション)を用いて、荷重500g下で、曲げ角度135度、曲げ半径R=0.38mmにて、曲げ性を試験した。回路基板が壊れるまでに回路基板に課された曲げ回数を記録した。より多くの曲げ回数であるほど、形成されたポリイミド層の物理特性が優れていることを意味する。
7.物理特性の試験(感光性材料に関する曲げ性試験2)
20*20cmのドライフィルムを、上述のウェットラミネーション又はドライラミネーションにより、ドライフィルムのポリイミド層が銅張積層板の表面に対して接面するように、銅張積層板の表面(その上に形成された回路を有する)上にラミネートした。ラミネート製品を120分間静置し、UV露光機を用いて(露光エネルギー400mJ/cmにて)露光した。その後、PETフィルムを剥離した。ドライフィルムを90℃で10分間焼成し、1質量%のKCO水溶液で現像し、250℃で120分間焼成し、その後、室温に冷却し、メジャーインフェクトイターン(Measure Infect Turn)(MIT)試験機器(K.D.H.インコーポレーション)を用いて、荷重500g下で、曲げ角度135度、曲げ半径R=0.38mmにて、曲げ性を試験した。回路基板が壊れるまでに回路基板に課された曲げ回数を記録した。より多くの曲げ回数であるほど、形成されたポリイミド層の物理特性が優れていることを意味する。
8.物理特性の試験(曲げ性試験3):
20*20cmのドライフィルム(各サンプルから4ピース)を室温で静置し、そしてそれぞれ1、3、5及び7日目に、上述のウェットラミネーションにより、ドライフィルムのポリイミド層が銅張積層板の表面に対して接面するように、銅張積層板の表面(その上に形成された回路を有する)上にラミネートした。ラミネート製品を120分間静置し、250℃で120分間焼成し、その後、室温に冷却し、メジャーインフェクトイターン(Measure Infect Turn)(MIT)試験機器(K.D.H.インコーポレーション)を用いて、荷重500g下で、曲げ角度135度、曲げ半径R=0.38mmにて、曲げ性を試験した。200未満の曲げ回数を有する製品に関して、静置日数を記録した。より長い静置日数は、ドライフィルムの保存安定性に優れることを意味する。
9.物理特性の試験(曲げ性試験4):
20*20cmのドライフィルムを、上述のウェットラミネーションにより、ドライフィルムのポリイミド層が銅張積層板の表面に対して接面するように、銅張積層板の表面(その上に形成された回路を有する)上にラミネートした。ラミネート製品を室温で静置した。6時間毎にラミネート製品から2*10cmサンプルを採取し、250℃で120分間焼成し、その後、室温に冷却し、メジャーインフェクトイターン(Measure Infect Turn)(MIT)試験機器(K.D.H.インコーポレーション)を用いて、荷重500g下で、曲げ角度135度、曲げ半径R=0.38mmにて、曲げ性を試験した。200未満の曲げ回数を有する製品に関して、静置時間を記録した。より長い静置時間は、ドライフィルムのプロセス安定性に優れることを意味する。
10.感光性試験
20*20cmのドライフィルムを、上述のウェットラミネーション又はドライラミネーションにより、ドライフィルムのポリイミド層が銅張積層板の表面に対して接面するように、銅張積層板の表面(その上に形成された回路を有する)上にラミネートした。ラミネート製品を室温で120分間静置し、ポリイミド層をUV光(エネルギー50mJ/cm、100mJ/cm、150mJ/cm、200mJ/cm、250mJ/cmにて)にて、60/60μmのL/S、ビアサイズ60μmを有するガラスマスクを用いて、露光した。
露光後、PETフィルムを剥離し、ドライフィルムを90℃のオーブン内で10分間乾燥し、1質量%のKCO水溶液で現像した。その後、現像後のポリイミド層上のL/S(μm)及びビア(μm)分解能をSEMで測定し、満足できる分解能の結果となった露光エネルギーを記録した。より低い露光エネルギーは、より優れる感光性材料であることを意味する。
各例及び比較例の試験結果を表1乃至表7に示す。
表1は、疎水性溶媒の添加なし又は疎水性溶媒の添加ありの効果を示す。表1から、従
来のポリイミド前駆体又は可溶性ポリイミドの調製において慣用の溶媒(例えばNMP)のみを使用した場合、その後の処理プロセスなどで使用することが困難であるように、得られるポリイミド樹脂は剥離フィルムに対して大量に付着した。疎水性溶媒の添加は、ベタつきを軽減し、優れた転写性と吸水性をもたらした。よって、得られたドライフィルムは、ウェットラミネーションプロセスに適用できる。
表2は、疎水性溶媒とともに使用する特定の親水性溶媒を選択すること、並びに、本発明で規定される範囲でそれらの割合を制御することにより、得られるドライフィルムはベタつきがなく、優れた転写性及び吸水性を有し、よってウェットラミネーションプロセスに適用できることを示す。
表3は、疎水性溶媒に対する親水性溶媒の質量割合が高すぎる(例えば2を超える)場合、ドライフィルムはベタつきすぎて、使用できず、ドライフィルムの保存安定性に劣ることを示す(曲げ性試験3参照)。疎水性溶媒に対する親水性溶媒の質量割合が低すぎる(例えば0.05未満)場合、保存安定性は向上するが、ドライフィルムの転写性及び吸水性に乏しい。表3の結果は、疎水性溶媒に対する親水性溶媒を適正な質量割合(例えば0.05−2、そして好ましくは0.1−1)で使用することで、得られるドライフィルムは非付着性特性、並びに優れた転写性及び吸水性を有し、ドライフィルムの保存安定性に優れ(曲げ性試験3参照)、そして、その後に形成されたポリイミド層もまた優れた物理特性を有する(曲げ性試験1参照)ことを示す。
表4は、適切な量の安定剤の添加により、その後に得られるポリイミド層の物理特性に影響を与えることなく(曲げ性試験1参照)、ドライフィルムのプロセス安定性(曲げ性試験4参照)及び吸水性が増加することを示す。
表5は、ドライフィルム中の溶媒の総含量が30乃至70質量%の範囲である場合、水の存在下であっても、ドライフィルムのベタつき、転写性、及び吸水性が良好になり、最終のポリイミド層もまた優れた物理特性を有することを示す(曲げ性試験1参照)。溶媒の総含量が30質量%を下回ると、ドライフィルムは転写性試験をパスできず、吸水性は悪化し、最終のポリイミド層の物理特性に劣る(曲げ性試験1参照)。溶媒の総含量が70質量%を超えると、ドライフィルムは非常にベタつき、その後の処理プロセスに使用できない。
表6及び表7は、本発明のドライフィルムはウェットラミネーションプロセスに適用でき、パターン形成表面とポリイミド樹脂層の間に気泡が存在せず、得られるポリイミド層は優れた特性を有することを示す。加えて、ドライラミネーションプロセスと比べて、ウェットラミネーションプロセスと組み合わせた本発明のドライフィルムを用いることにより、低露光エネルギーで同等の分解能を得ることができる。
上述の本発明の実施態様は、本発明を制限することなく、説明することを意図したものである。上述の実施態様に対して変更が可能であり、また、一部又はすべての技術的特徴が同等に置き換えられ得ることは、当業者によって理解されるべきである。このような変更又は置き換えは、本発明の範囲から逸脱するものでない。
1 ドライフィルムロール
2 ローラー
3 ローラー
A ロール状の基板
B 製品
10 基板
11 表面
20 ポリイミドドライフィルム
21 担体
22 ポリイミド層
30 液体
40 マスク
ROC(台湾)特許出願第095138481号 ROC(台湾)特許出願第095141664号 ROC(台湾)特許出願第096128743号 ROC(台湾)特許出願第097151913号 ROC(台湾)特許出願第100149594号 ROC(台湾)特許出願第097101740号 ROC(台湾)特許出願第099105794号 ROC(台湾)特許出願第097138725号 ROC(台湾)特許出願第097138792号

Claims (17)

  1. 担体及びポリイミド層を含むポリイミドドライフィルムであって、
    前記ポリイミド層が:
    (a)ポリイミド前駆体又は可溶性ポリイミド;及び
    (b)溶媒
    を含み、
    前記溶媒は、親水性溶媒及び疎水性溶媒を含み、
    前記疎水性溶媒に対する前記親水性溶媒の質量比が約0.05乃至約2の範囲である、
    ドライフィルム。
  2. 前記疎水性溶媒に対する前記親水性溶媒の質量比が約0.1乃至約1の範囲である、請求項1に記載のドライフィルム。
  3. 前記疎水性溶媒に対する前記親水性溶媒の質量比が約0.25乃至約0.8の範囲である、請求項1に記載のドライフィルム。
  4. 前記溶媒の含量が、ポリイミド層の全質量に基いて、約30質量%乃至約70質量%の範囲である、請求項1に記載のドライフィルム。
  5. 前記親水性溶媒が、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、N,N−ジメチル−ホルムアミド、N,N−ジエチル−ホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−プロピル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、ピロカテコール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、2−ブトキシエタノール、γ−ブチロラクトン、キシレン、トルエン、ヘキサメチルホスホルアミド、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、又はそれらの混合物を含む、請求項1に記載のドライフィルム。
  6. 前記疎水性溶媒が:
    又はそれらの組み合わせを含み、
    式中:
    ”、R”及びR10”は、それぞれ独立して、C−C20アルキル、C−C20アルケニル、又はC−C20アルキニルを表し;
    ”はH、又はC−Cアルキルを表し、
    ”はC−C10アルキルを表し;
    ”はC−C20アルキル、又は−C−C10アルキル−O−C−C10アルキ
    ルを表し;
    ”及びR”は、それぞれ独立して、C−C10アルキルを表すか、又は、
    ”及びR”はそれらに結合する酸素原子と一緒に、5乃至6員複素環を形成し;
    ”はC−C15アルキル、C−Cシクロアルキル、又は
    を表し;
    ”はC−C10アルキレンを表し;
    11”及びR12”は、それぞれ独立して、C−C10アルキルを表し;
    13”及びR14”は、それぞれ独立して、C−C10アルキルを表すか、又は、
    13”及びR14”はそれらに結合する窒素原子と一緒に、5乃至6員複素環を形成し;
    15”はC−C15アルキル、又はC−Cシクロアルキルを表し;
    16”はC−Cアルキルを表し;及び
    17”はC−C10アルキルを表す。
  7. 前記疎水性溶媒が、
    N,N−ジメチルカプルアミド、又はそれらの組み合わせを含む、請求項6に記載のドライフィルム。
  8. さらに
    (c)添加剤を含み、
    前記添加剤が、安定剤、閉環促進剤、顔料、レベリング剤、消泡剤、カップリング剤、触媒、アクリレートモノマー、光開始剤、又はそれらの組み合わせを含む、請求項1に記載のドライフィルム。
  9. 前記安定剤が、
    又はそれらの組み合わせを含み、
    式中、
    17”、R18”、R19”及びR20”は、それぞれ独立して、H、C−Cアルキル、又はC−C14アリールを表すか、又は
    19”及びR20”はそれらに結合する酸素原子と一緒に、5乃至6員複素環を形成し、又は、
    19”及びR17”又はR20”及びR18”はそれらに結合する酸素原子及び窒素原子と一緒に、5乃至6員複素環を形成し、又は、
    17”及びR18”はそれらに結合する窒素原子と一緒に、5乃至6員複素環を形成し、
    21”及びR22”は、それぞれ独立して、C−Cアルキルを表すか、又は、
    21”及びR22”はそれに結合する炭素原子と一緒に、5乃至6員炭素環を形成し;そして、
    23”及びR24”は、それぞれ独立して、C−Cアルキルを表す、
    請求項8に記載のドライフィルム。
  10. 基板上にドライフィルムを適用する方法であって、
    請求項1乃至請求項9のうち何れか一項に記載のドライフィルムを、前記ポリイミド層が前記基板に接面するように、前記基板上にラミネートする工程を含む、
    適用方法。
  11. 前記基板が、プリント配線板、ウェーハ、ディスプレイ又はタッチパネルを含む、請求項10に記載の方法。
  12. 前記ラミネートする工程が、ウェットラミネーションである、請求項10に記載の方法。
  13. (a)基板のラミネートされる面に液体を適用する工程、及び
    (b)請求項1乃至請求項9のうち何れか一項に記載のドライフィルムを、前記ポリイミド層が前記基板に接面するように、前記基板上にラミネートする工程
    を含む、
    請求項12に記載の方法。
  14. 工程(b)の後、さらに、(c)5乃至240分間静置する工程、を含む、
    請求項13に記載の方法。
  15. 前記液体が、水、アルコール溶媒、又はそれらの組み合わせである、請求項13に記載の方法。
  16. ウェットラミネーションのためのシステムであって、
    (a)請求項1乃至請求項9のうちいずれか一項に記載のドライフィルム;
    (b)基板;及び
    (c)液体
    を含む、システム。
  17. 前記液体が、水、アルコール溶媒、又はそれらの組み合わせである、請求項16に記載のシステム。
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