JP2023030677A - 銅張積層板の製造方法、銅張積層板の反り抑制方法、および電子回路基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造工程における反りを抑制できる銅張積層板の製造方法の提供。【解決手段】本発明によるポリイミドフィルムと銅箔とを備える銅張積層板の製造方法は、銅箔の一方の面に、液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有する組成物を塗布する工程と、塗布後の銅箔を1.5℃/分以下の昇温速度で180~220℃まで加熱し、続いて、5.0℃/分以上の昇温速度で、少なくとも300℃まで加熱して、前記組成物を硬化させてフィルム化する工程とを含むことを特徴とする。【選択図】なし
Description
本発明は、銅張積層板の製造方法に関する。また、本発明は、銅張積層板の反り抑制方法に関する。さらに、本発明は、当該銅張積層板を用いた電子回路基板の製造方法に関する。
電子回路基板は、携帯電話やスマートフォン等のモバイル型通信機器やその基地局装置、サーバー・ルーター等のネットワーク関連電子機器、大型コンピュータ等の製品で汎用されている。それらの製品においては、大容量の情報を高速で伝送・処理するため、高周波の電気信号が使用されているが、高周波信号は非常に減衰しやすいため、電子回路基板にも伝送損失をなるべく抑える工夫が求められる。
近年、電子回路基板には、銅層と、樹脂層とを備えるフレキシブルな銅張積層板が用いられている。フレキシブルな銅張積層板を製造する過程では熱硬化等による熱が銅張積層板に付加されるが、銅張積層板は銅層と樹脂層の積層体であり、銅層も樹脂層も熱による膨張・収縮が起こり、これらの膨張・収縮による寸法変動が問題となっている。このような問題に対して、加工後の寸法安定性の向上を目的として、特定のポリイミドフィルムの少なくとも一方の表面に接着剤を介することなく下地金属層と特定の厚みの銅層が積層された2層銅張積層板において、長手(MD)方向に特定の寸法変化を有する2層銅張積層板が提案されている(特許文献1参照)。しかし、依然として、製造工程における銅張積層板の反りを抑制する方法が求められている。
したがって、本発明の目的は、製造工程における銅張積層板の反りを抑制できる銅張積層板の製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、製造工程における銅張積層板の反り抑制方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、当該銅張積層板を用いた電子回路基板の製造方法を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有する組成物を銅箔上に塗布して、特定の昇温速度で1段階目の加熱を行った後、特定の昇温速度で2段階目の加熱を行い、組成物を硬化させてフィルム化することで、銅張積層板の反りを抑制できることを知見した。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本発明の一態様によれば、
ポリイミドフィルムと銅箔とを備える銅張積層板の製造方法であって、
銅箔の一方の面に、液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有する組成物を塗布する工程と、
塗布後の銅箔を1.5℃/分以下の昇温速度で180~220℃まで加熱し、続いて、5.0℃/分以上の昇温速度で少なくとも300℃まで加熱して、前記組成物を硬化させてフィルム化する工程と、
を含む、銅張積層板の製造方法が提供される。
ポリイミドフィルムと銅箔とを備える銅張積層板の製造方法であって、
銅箔の一方の面に、液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有する組成物を塗布する工程と、
塗布後の銅箔を1.5℃/分以下の昇温速度で180~220℃まで加熱し、続いて、5.0℃/分以上の昇温速度で少なくとも300℃まで加熱して、前記組成物を硬化させてフィルム化する工程と、
を含む、銅張積層板の製造方法が提供される。
本発明の態様においては、前記液晶ポリマー粒子が、ヒドロキシカルボン酸に由来する構成単位(I)と、ジオール化合物に由来する構成単位(II)と、ジカルボン酸に由来する構成単位(III)とを含むことが好ましい。
本発明の態様においては、前記ヒドロキシカルボン酸に由来する構成単位(I)が、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸に由来する構成単位であることが好ましい。
本発明の態様においては、前記構成単位(I)の組成比が、前記液晶ポリマー粒子全体の構成単位に対して、40モル%以上80モル%以下であることが好ましい。
本発明の態様においては、前記液晶ポリマー粒子の含有量が、前記ポリアミック酸100質量部に対して、10質量部以上90質量部以下であることが好ましい。
本発明の態様においては、前記ポリイミドフィルムの厚さが5μm以上100μm以下であることが好ましい。
本発明の他の態様によれば、
上記の製造方法により得られた銅張積層板に回路パターンを形成することを含む、電子回路基板の製造方法が提供される。
上記の製造方法により得られた銅張積層板に回路パターンを形成することを含む、電子回路基板の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
ポリイミドフィルムと、銅箔とを備える銅張積層板の反りを抑制する方法であって、
液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有する組成物を塗布後の銅箔を1.5℃/分以下の昇温速度で180~220℃まで加熱し、続いて、5.0℃/分以上の昇温速度で少なくとも300℃まで加熱して、前記組成物を硬化させてフィルム化することを含む、銅張積層板の反り抑制方法が提供される。
ポリイミドフィルムと、銅箔とを備える銅張積層板の反りを抑制する方法であって、
液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有する組成物を塗布後の銅箔を1.5℃/分以下の昇温速度で180~220℃まで加熱し、続いて、5.0℃/分以上の昇温速度で少なくとも300℃まで加熱して、前記組成物を硬化させてフィルム化することを含む、銅張積層板の反り抑制方法が提供される。
本発明によるポリイミドフィルムと銅箔とを備える銅張積層板の製造方法によれば、製造工程における銅張積層板の反りを抑制することができる。また、本発明によれば、当該銅張積層板を用いた電子回路基板の製造方法を提供することができる。
(銅張積層板の製造方法)
本発明によるポリイミドフィルムと銅箔とを備える銅張積層板の製造方法は、塗布工程と、フィルム化工程とを有するものである。以下、各工程について、詳細に説明する。
本発明によるポリイミドフィルムと銅箔とを備える銅張積層板の製造方法は、塗布工程と、フィルム化工程とを有するものである。以下、各工程について、詳細に説明する。
(塗布工程)
塗布工程は、銅箔の一方の面に、液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有する組成物を塗布する工程である。銅箔上への組成物の塗布方法は、特に限定されず、従来公知の方法により行うことができる。塗布方法としては、例えば、ダイやナイフコーター等による塗布が挙げられる。
塗布工程は、銅箔の一方の面に、液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有する組成物を塗布する工程である。銅箔上への組成物の塗布方法は、特に限定されず、従来公知の方法により行うことができる。塗布方法としては、例えば、ダイやナイフコーター等による塗布が挙げられる。
(銅箔)
銅箔としては、特に限定されず、従来公知の銅箔を用いることができる。銅箔としては、例えば、圧延銅箔や電解銅箔が挙げられる。また、銅箔としては、各種の表面処理(粗化、防錆化等)が施されたものも使用できる。防錆化処理は、Ni、Zn、Sn等を含むメッキ液を用いたメッキ処理、クロメート処理等の鏡面化処理が挙げられる。銅箔の厚みは、特に限定されず、例えば、好ましくは1~100μmであり、より好ましくは5~50μmである。
銅箔としては、特に限定されず、従来公知の銅箔を用いることができる。銅箔としては、例えば、圧延銅箔や電解銅箔が挙げられる。また、銅箔としては、各種の表面処理(粗化、防錆化等)が施されたものも使用できる。防錆化処理は、Ni、Zn、Sn等を含むメッキ液を用いたメッキ処理、クロメート処理等の鏡面化処理が挙げられる。銅箔の厚みは、特に限定されず、例えば、好ましくは1~100μmであり、より好ましくは5~50μmである。
(組成物)
銅箔上に塗布する組成物は、少なくとも、液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有するものである。当該組成物を加熱により硬化させることで、ポリイミドフィルムを形成することができる。
銅箔上に塗布する組成物は、少なくとも、液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有するものである。当該組成物を加熱により硬化させることで、ポリイミドフィルムを形成することができる。
(液晶ポリマー粒子)
本発明においては、ポリイミドフィルム中に液晶ポリマー粒子を含有させて、特定の昇温速度で加熱することで、銅張積層板の反りを抑制することができる。液晶ポリマー粒子の含有量は、ポリアミック酸100質量部に対して、好ましくは10質量部以上90質量部以下であり、より好ましくは20質量部以上80質量部以下であり、さらに好ましくは30質量部以上70質量部以下である。液晶ポリマー粒子の含有量が上記数値範囲内であれば、ポリイミドフィルム中に液晶ポリマー粒子を含有させて、特定の昇温速度で加熱した際に銅張積層板の反り抑制効果をより高めることができる。
本発明においては、ポリイミドフィルム中に液晶ポリマー粒子を含有させて、特定の昇温速度で加熱することで、銅張積層板の反りを抑制することができる。液晶ポリマー粒子の含有量は、ポリアミック酸100質量部に対して、好ましくは10質量部以上90質量部以下であり、より好ましくは20質量部以上80質量部以下であり、さらに好ましくは30質量部以上70質量部以下である。液晶ポリマー粒子の含有量が上記数値範囲内であれば、ポリイミドフィルム中に液晶ポリマー粒子を含有させて、特定の昇温速度で加熱した際に銅張積層板の反り抑制効果をより高めることができる。
液晶ポリマー粒子の形状は特に限定されず、球状、偏平状、板状、および針状等のいずれであってもよい。
液晶ポリマー粒子の粒径分布は、レーザー回折・散乱法粒径分布測定装置を用いて測定することができる。粒径分布における累積分布50%径D50と(以下、「D50」という)は、小粒径側からの累積分布が50%となる粒径の値を表し、累積分布90%径D90(以下、「D90」という)とは、小粒径側からの累積分布が90%となる粒径の値を表す。
液晶ポリマー粒子は、粒径分布におけるD50が20μm以下であり、かつ、D90がD50の2.5倍以下であることが好ましい。
D50は、好ましくは0.1μm以上であり、より好ましくは1μm以上であり、さらに好ましくは3μm以上であり、より好ましくは4μm以上であり、また、好ましくは15μm以下であり、より好ましくは12μm以下であり、さらに好ましくは10μm以下、さらにより好ましくは6μm以下である。
D90はD50の好ましくは2.2倍以下であり、より好ましくは2.0倍以下であり、さらに好ましくは1.8倍以下である。
液晶ポリマー粒子の粒径分布におけるパラメータであるD50およびD90の値を上記範囲内に調節することによって、ポリイミドフィルムが薄膜であっても液晶ポリマー粒子を添加することができ、その結果、薄膜の銅張積層板の反りを抑制することができる。なお、D50およびD90の値は、液晶ポリマー粒子の粉砕方法や粉砕後の篩の条件等によって、調節することができる。
液晶ポリマー粒子は、粒径分布におけるD50が20μm以下であり、かつ、D90がD50の2.5倍以下であることが好ましい。
D50は、好ましくは0.1μm以上であり、より好ましくは1μm以上であり、さらに好ましくは3μm以上であり、より好ましくは4μm以上であり、また、好ましくは15μm以下であり、より好ましくは12μm以下であり、さらに好ましくは10μm以下、さらにより好ましくは6μm以下である。
D90はD50の好ましくは2.2倍以下であり、より好ましくは2.0倍以下であり、さらに好ましくは1.8倍以下である。
液晶ポリマー粒子の粒径分布におけるパラメータであるD50およびD90の値を上記範囲内に調節することによって、ポリイミドフィルムが薄膜であっても液晶ポリマー粒子を添加することができ、その結果、薄膜の銅張積層板の反りを抑制することができる。なお、D50およびD90の値は、液晶ポリマー粒子の粉砕方法や粉砕後の篩の条件等によって、調節することができる。
液晶ポリマー粒子の液晶性は、メトラー製の顕微鏡用ホットステージ(商品名:FP82HT)を備えたオリンパス(株)製の偏光顕微鏡(商品名:BH-2)等を用い、液晶ポリマー粒子を顕微鏡加熱ステージ上にて加熱溶融させた後、光学異方性の有無を観察することにより確認することができる。
液晶ポリマー粒子の融点は、好ましくは270℃以上であり、下限値として、好ましくは280℃以上であり、より好ましくは290℃以上であり、さらに好ましくは300℃以上であり、上限値として、好ましくは370℃以下であり、好ましくは360℃以下であり、さらに好ましくは350℃以下である。液晶ポリマーの融点を上記数値範囲とすることにより、液晶ポリマー粒子を添加して得られたポリイミドフィルムの耐熱性を向上させることができる。なお、本明細書において、液晶ポリマー粒子の融点は、ISO11357、ASTM D3418の試験方法に準拠するものであり、日立ハイテクサイエンス(株)製の示差走査熱量計(DSC)等を用いて、測定することができる。
(液晶ポリマー)
液晶ポリマー粒子の原料である液晶ポリマーは、その組成は特に限定されるものではないが、芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構成単位(I)、芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)、および芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(III)を含むことが好ましい。さらに、液晶ポリマーは、構成単位(I)~(III)以外の構成単位として、構成単位(IV)をさらに含んでもよい。以下、液晶ポリマーに含まれる各構成単位について説明する。
液晶ポリマー粒子の原料である液晶ポリマーは、その組成は特に限定されるものではないが、芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構成単位(I)、芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)、および芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(III)を含むことが好ましい。さらに、液晶ポリマーは、構成単位(I)~(III)以外の構成単位として、構成単位(IV)をさらに含んでもよい。以下、液晶ポリマーに含まれる各構成単位について説明する。
(ヒドロキシカルボン酸に由来する構成単位(I))
液晶ポリマーを構成する単位(I)は、ヒドロキシカルボン酸に由来する構成単位であり、下記式(I)で表される芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構成単位であることが好ましい。なお、構成単位(I)は、1種のみが含まれてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
液晶ポリマーを構成する単位(I)は、ヒドロキシカルボン酸に由来する構成単位であり、下記式(I)で表される芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構成単位であることが好ましい。なお、構成単位(I)は、1種のみが含まれてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
液晶ポリマー全体の構成単位に対する構成単位(I)の組成比(モル%)は、下限値としては好ましくは40モル%以上であり、より好ましくは45モル%以上であり、さらに好ましくは50モル%以上であり、さらにより好ましくは55モル%以上であり、上限値としては、好ましくは80モル%以下であり、より好ましくは75モル%以下であり、さらに好ましくは70モル%以下であり、さらにより好ましくは65モル%以下である。構成単位(I)が2種以上含まれる場合、それらの合計モル比が上記組成比の範囲内であればよい。
(ジオール化合物に由来する構成単位(II))
液晶ポリマーを構成する単位(II)は、ジオール化合物に由来する構成単位であり、下記式(II)で表される芳香族ジオール化合物に由来する構成単位であることが好ましい。なお、構成単位(II)は、1種のみが含まれてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
液晶ポリマーを構成する単位(II)は、ジオール化合物に由来する構成単位であり、下記式(II)で表される芳香族ジオール化合物に由来する構成単位であることが好ましい。なお、構成単位(II)は、1種のみが含まれてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
構成単位(II)を与えるモノマーとしては、例えば、4,4-ジヒドロキシビフェニル(BP、下記式(2))、ハイドロキノン(HQ、下記式(3))、メチルハイドロキノン(MeHQ、下記式(4))、4,4’-イソプロピリデンジフェノール(BisPA、下記式(5))、およびこれらのアシル化物、エステル誘導体、酸ハロゲン化物等が挙げられる。これらの中でも4,4-ジヒドロキシビフェニル(BP)およびこれらのアシル化物、エステル誘導体、酸ハロゲン化物を用いることが好ましい。
液晶ポリマー全体の構成単位に対する構成単位(II)の組成比(モル%)は、下限値としては好ましくは10モル%以上であり、より好ましくは12.5モル%以上であり、さらに好ましくは15モル%以上であり、さらにより好ましくは17.5モル%以上であり、上限値としては、好ましくは30モル%以下であり、より好ましくは27.5モル%以下であり、さらに好ましくは25モル%以下であり、さらにより好ましくは22.5モル%以下である。構成単位(II)が2種以上含まれる場合、それらの合計モル比が上記組成比の範囲内であればよい。
(芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(III))
液晶ポリマーを構成する単位(III)は、ジカルボン酸に由来する構成単位であり、下記式(III)で表される芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位であることが好ましい。なお、構成単位(III)は、1種のみが含まれてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
液晶ポリマーを構成する単位(III)は、ジカルボン酸に由来する構成単位であり、下記式(III)で表される芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位であることが好ましい。なお、構成単位(III)は、1種のみが含まれてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
構成単位(III)を与えるモノマーとしては、テレフタル酸(TPA、下記式(6))、イソフタル酸(IPA、下記式(7))、2,6-ナフタレンジカルボン酸(NADA、下記式(8))、およびそれらのアシル化物、エステル誘導体、酸ハロゲン化物等が挙げられる。
液晶ポリマー全体の構成単位に対する構成単位(III)の組成比(モル%)は、下限値としては好ましくは10モル%以上であり、より好ましくは12.5モル%以上であり、さらに好ましくは15モル%以上であり、さらにより好ましくは17.5モル%以上であり、上限値としては、好ましくは30モル%以下であり、より好ましくは27.5モル%以下であり、さらに好ましくは25モル%以下であり、さらにより好ましくは22.5モル%以下である。構成単位(II)が2種以上含まれる場合、それらの合計モル比が上記組成比の範囲内であればよい。なお、構成単位(II)の組成比と構成単位(III)の組成比は実質的に当量((構成単位(II)≒構成単位(III))となる。
(他のモノマーに由来する構成単位(IV))
液晶ポリマーは、上記構成単位(I)~(III)以外の他の構成単位をさらに含んでもよい。構成単位(IV)は、上記構成単位(I)~(III)を与えるモノマー以外の他のモノマーに由来するものであって、上記構成単位(I)~(III)を与えるモノマーと重合可能な重合性を有するモノマーに由来するものであれば特に限定されない。重合性基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミン基、ならびにアミド基が挙げられる。構成単位(IV)を与えるモノマーはこれらの重合性基を1つ以上、好ましくは2つ以上有するものである。重合性基が2つ以上含まれる場合、それらの重合性基は同一であってもよいし、異なっていてもよい。構成単位(IV)は、1種のみが含まれてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
液晶ポリマーは、上記構成単位(I)~(III)以外の他の構成単位をさらに含んでもよい。構成単位(IV)は、上記構成単位(I)~(III)を与えるモノマー以外の他のモノマーに由来するものであって、上記構成単位(I)~(III)を与えるモノマーと重合可能な重合性を有するモノマーに由来するものであれば特に限定されない。重合性基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミン基、ならびにアミド基が挙げられる。構成単位(IV)を与えるモノマーはこれらの重合性基を1つ以上、好ましくは2つ以上有するものである。重合性基が2つ以上含まれる場合、それらの重合性基は同一であってもよいし、異なっていてもよい。構成単位(IV)は、1種のみが含まれてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
構成単位(IV-1)を与えるモノマーとしては、アセトアミノフェノン(AAP、下記式(9))、p-アミノフェノール、4’-アセトキシアセトアニリド、およびこれらのアシル化物、エステル誘導体、酸ハロゲン化物等が挙げられる。
液晶ポリマー全体の構成単位に対する構成単位(IV)の組成比(モル%)は、構成単位(I)~(III)の組成比に応じて、適宜設定することができる。具体的には、モノマー仕込みにおけるカルボキシル基と、ヒドロキシ基および/またはアミン基とのモノマー比(モル比)がおおよそ1:1の範囲になるように、各構成単位の組成比を適宜設定すればよい。
液晶ポリマーの好ましい配合としては、以下が挙げられる。
45モル%≦6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸に由来する構成単位(I)≦75モル%
12モル%≦芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)≦27.5モル%
3モル%≦テレフタル酸に由来する構成単位構成単位(IIIA)≦25モル%
2モル%≦2,6-ナフタレンジカルボン酸に由来する構成単位(IIIB)≦9モル%
である。
さらに、液晶ポリマーのより好ましい配合としては、以下が挙げられる。
50モル%≦6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸に由来する構成単位(I)≦70モル%
15モル%≦芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)≦25モル%
9モル%≦テレフタル酸に由来する構成単位構成単位(IIIA)≦22モル%
3モル%≦2,6-ナフタレンジカルボン酸に由来する構成単位(IIIB)≦6モル%
である。
さらに、液晶ポリマーのさらにより好ましい配合としては、以下が挙げられる。
54モル%≦6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸に由来する構成単位(I)≦66モル%
17モル%≦芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)≦23モル%
11モル%≦テレフタル酸に由来する構成単位構成単位(IIIA)≦20モル%
3モル%≦2,6-ナフタレンジカルボン酸に由来する構成単位(IIIB)≦6モル%
である。
液晶ポリマー全体の構成単位に対して、各構成単位が上記範囲内であれば、誘電正接の低い液晶ポリマー粒子を得ることができる。
45モル%≦6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸に由来する構成単位(I)≦75モル%
12モル%≦芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)≦27.5モル%
3モル%≦テレフタル酸に由来する構成単位構成単位(IIIA)≦25モル%
2モル%≦2,6-ナフタレンジカルボン酸に由来する構成単位(IIIB)≦9モル%
である。
さらに、液晶ポリマーのより好ましい配合としては、以下が挙げられる。
50モル%≦6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸に由来する構成単位(I)≦70モル%
15モル%≦芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)≦25モル%
9モル%≦テレフタル酸に由来する構成単位構成単位(IIIA)≦22モル%
3モル%≦2,6-ナフタレンジカルボン酸に由来する構成単位(IIIB)≦6モル%
である。
さらに、液晶ポリマーのさらにより好ましい配合としては、以下が挙げられる。
54モル%≦6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸に由来する構成単位(I)≦66モル%
17モル%≦芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)≦23モル%
11モル%≦テレフタル酸に由来する構成単位構成単位(IIIA)≦20モル%
3モル%≦2,6-ナフタレンジカルボン酸に由来する構成単位(IIIB)≦6モル%
である。
液晶ポリマー全体の構成単位に対して、各構成単位が上記範囲内であれば、誘電正接の低い液晶ポリマー粒子を得ることができる。
(液晶ポリマーの製造方法)
液晶ポリマーは、所望により構成単位(I)~(III)を与えるモノマーおよび所望により構成単位(IV)を与えるモノマーを、従来公知の方法で重合することにより製造することができる。一実施態様において、本発明に係る液晶ポリマーは、溶融重合によりプレポリマーを作製し、これをさらに固相重合する2段階重合によっても製造することができる。
液晶ポリマーは、所望により構成単位(I)~(III)を与えるモノマーおよび所望により構成単位(IV)を与えるモノマーを、従来公知の方法で重合することにより製造することができる。一実施態様において、本発明に係る液晶ポリマーは、溶融重合によりプレポリマーを作製し、これをさらに固相重合する2段階重合によっても製造することができる。
溶融重合は、液晶ポリマーが効率よく得られる観点から、所望により上記構成単位(I)~(III)を与えるモノマーおよび所望により構成単位(IV)を与えるモノマーを、所定の配合で合わせて100モル%として、モノマーが有する全水酸基に対し、1.05~1.15モル当量の無水酢酸を存在させて酢酸還流下において行うことが好ましい。
溶融重合とこれに続く固相重合の二段階により重合反応を行う場合は、溶融重合により得られたプレポリマーを冷却固化後に粉砕してパウダー状もしくはフレーク状にした後、公知の固相重合方法、例えば、窒素等の不活性雰囲気下、または真空下において200~350℃の温度範囲で1~30時間プレポリマー樹脂を熱処理する等の方法が好ましくは選択される。固相重合は、撹拌しながら行ってもよく、また撹拌することなく静置した状態で行ってもよい。
重合反応において触媒は使用してもよいし、また使用しなくてもよい。使用する触媒としては、液晶ポリマーの重合用触媒として従来公知のものを使用することができ、酢酸マグネシウム、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸鉛、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、三酸化アンチモン等の金属塩触媒、N-メチルイミダゾール等の窒素含有複素環化合物等、有機化合物触媒等が挙げられる。触媒の使用量は、特に限定されるものではないが、モノマーの総量100重量部に対して、0.0001~0.1重量部であることが好ましい。
溶融重合における重合反応装置は特に限定されるものではないが、一般の高粘度流体の反応に用いられる反応装置が好ましく使用される。これらの反応装置の例としては、例えば、錨型、多段型、螺旋帯型、螺旋軸型等、あるいはこれらを変形した各種形状の撹拌翼をもつ撹拌装置を有する撹拌槽型重合反応装置、又は、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー等の、一般に樹脂の混練に使用される混合装置等が挙げられる。
(フィルム化工程)
フィルム化工程は、上記組成物を塗布後の銅箔を2段階の加熱によって上記組成物を硬化させて、ポリイミドフィルムを形成する工程である。1段階目の加熱では、常温から180~220℃まで、1.5℃/分以下、好ましくは0.1℃/分以上1.4℃/分以下、より好ましくは0.5℃/分以上1.2℃/分以下の昇温速度で加熱する。続いて、2段階目の加熱では、180~220℃から、少なくとも300℃まで、5.0℃/分以上、好ましくは6.0℃/分以上15℃/分以下、より好ましくは7.0℃/分以上12℃/分以下の昇温速度で加熱する。最終的な到達温度は、300℃以上であればよく、好ましくは320~400℃であり、より好ましくは330~370℃である。さらに、当該到達温度まで昇温した後は、好ましくは1分以上、より好ましくは5分以上5時間以下、より好ましくは30分以上3時間以下の間で保持してもよい。これらの条件での加熱操作によって、硬化を進行させながら、銅張積層板の反りを抑制することができる。
フィルム化工程は、上記組成物を塗布後の銅箔を2段階の加熱によって上記組成物を硬化させて、ポリイミドフィルムを形成する工程である。1段階目の加熱では、常温から180~220℃まで、1.5℃/分以下、好ましくは0.1℃/分以上1.4℃/分以下、より好ましくは0.5℃/分以上1.2℃/分以下の昇温速度で加熱する。続いて、2段階目の加熱では、180~220℃から、少なくとも300℃まで、5.0℃/分以上、好ましくは6.0℃/分以上15℃/分以下、より好ましくは7.0℃/分以上12℃/分以下の昇温速度で加熱する。最終的な到達温度は、300℃以上であればよく、好ましくは320~400℃であり、より好ましくは330~370℃である。さらに、当該到達温度まで昇温した後は、好ましくは1分以上、より好ましくは5分以上5時間以下、より好ましくは30分以上3時間以下の間で保持してもよい。これらの条件での加熱操作によって、硬化を進行させながら、銅張積層板の反りを抑制することができる。
(ポリイミドフィルム)
ポリイミドフィルムの厚さは、特に限定されないが、好ましくは5μm以上100μm以下であり、より好ましくは10μm以上70μm以下であり、さらに好ましくは15μm以上50μm以下である。ポリイミドフィルムの厚さが上記数値範囲内であれば、銅張積層板は、フレキシブルプリント配線板として好適である。
ポリイミドフィルムの厚さは、特に限定されないが、好ましくは5μm以上100μm以下であり、より好ましくは10μm以上70μm以下であり、さらに好ましくは15μm以上50μm以下である。ポリイミドフィルムの厚さが上記数値範囲内であれば、銅張積層板は、フレキシブルプリント配線板として好適である。
(銅張積層板の反り抑制方法)
本発明による銅張積層板の反り抑制方法は、液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有する組成物を塗布後の銅箔を1.5℃/分以下の昇温速度で180~220℃まで加熱し、続いて、5.0℃/分以上の昇温速度で、少なくとも300℃まで加熱して、前記組成物を硬化させてフィルム化することを含むものである。1段階目の加熱では、常温から180~220℃まで、1.5℃/分以下、好ましくは0.1℃/分以上1.4℃/分以下、より好ましくは0.5℃/分以上1.2℃/分以下の昇温速度で加熱する。続いて、2段階目の加熱では、180~220℃から、少なくとも300℃まで、5.0℃/分以上、好ましくは6.0℃/分以上15℃/分以下、より好ましくは7.0℃/分以上12℃/分以下の昇温速度で加熱する。最終的な到達温度は、300℃以上であればよく、好ましくは320~400℃であり、より好ましくは330~370℃である。組成物に液晶ポリマー粒子を含有させた上で特定の2段階の加熱条件によってポリイミドフィルムのフィルム化を行うことで、銅張積層板の反りを抑制することができる。なお、組成物および銅箔については、上述の通りである。
本発明による銅張積層板の反り抑制方法は、液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有する組成物を塗布後の銅箔を1.5℃/分以下の昇温速度で180~220℃まで加熱し、続いて、5.0℃/分以上の昇温速度で、少なくとも300℃まで加熱して、前記組成物を硬化させてフィルム化することを含むものである。1段階目の加熱では、常温から180~220℃まで、1.5℃/分以下、好ましくは0.1℃/分以上1.4℃/分以下、より好ましくは0.5℃/分以上1.2℃/分以下の昇温速度で加熱する。続いて、2段階目の加熱では、180~220℃から、少なくとも300℃まで、5.0℃/分以上、好ましくは6.0℃/分以上15℃/分以下、より好ましくは7.0℃/分以上12℃/分以下の昇温速度で加熱する。最終的な到達温度は、300℃以上であればよく、好ましくは320~400℃であり、より好ましくは330~370℃である。組成物に液晶ポリマー粒子を含有させた上で特定の2段階の加熱条件によってポリイミドフィルムのフィルム化を行うことで、銅張積層板の反りを抑制することができる。なお、組成物および銅箔については、上述の通りである。
(電子回路基板)
電子回路基板は、本発明による銅張積層板の銅箔面に回路パターンを有するものである。銅張積層板の銅箔面に回路パターンを形成するパターニングの方法としては、例えば、セミアディティブ法、サブトラクティブ法が挙げられる。セミアディティブ法としては、銅張積層板の銅箔面に、レジストフィルムでパターニングした後、電解銅メッキを行い、レジストを除去し、アルカリ液でエッチングする方法が挙げられる。また、当該プリント配線板における回路パターン層の厚みは特に限定されない。
電子回路基板は、本発明による銅張積層板の銅箔面に回路パターンを有するものである。銅張積層板の銅箔面に回路パターンを形成するパターニングの方法としては、例えば、セミアディティブ法、サブトラクティブ法が挙げられる。セミアディティブ法としては、銅張積層板の銅箔面に、レジストフィルムでパターニングした後、電解銅メッキを行い、レジストを除去し、アルカリ液でエッチングする方法が挙げられる。また、当該プリント配線板における回路パターン層の厚みは特に限定されない。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
<液晶ポリマーの合成>
撹拌翼を有する重合容器に、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸(HNA)60モル%、4,4-ジヒドロキシビフェニル(BP)20モル%、テレフタル酸(TPA)15.5モル%、2,6-ナフタレンジカルボン酸(NADA)4.5モル%を加え、触媒として酢酸カリウムおよび酢酸マグネシウムを仕込み、重合容器の減圧-窒素注入を3回行って窒素置換を行った後、無水酢酸(水酸基に対して1.08モル当量)を更に添加し、150℃まで昇温し、還流状態で2時間アセチル化反応を行った。
撹拌翼を有する重合容器に、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸(HNA)60モル%、4,4-ジヒドロキシビフェニル(BP)20モル%、テレフタル酸(TPA)15.5モル%、2,6-ナフタレンジカルボン酸(NADA)4.5モル%を加え、触媒として酢酸カリウムおよび酢酸マグネシウムを仕込み、重合容器の減圧-窒素注入を3回行って窒素置換を行った後、無水酢酸(水酸基に対して1.08モル当量)を更に添加し、150℃まで昇温し、還流状態で2時間アセチル化反応を行った。
アセチル化終了後、酢酸留出状態にした重合容器を0.5℃/分で昇温して、槽内の溶融体温度が310℃になったところで重合物を抜き出し、冷却固化した。得られた重合物を粉砕し目開き2.0mmの篩を通過する大きさに粉砕してプレポリマーを得た。
次に、上記で得られたプレポリマーを、ヤマト科学(株)製のオーブンでヒーターにより、温度を室温から14時間かけて310℃まで昇温した後、310℃で1時間保持して固相重合を行った。その後室温で自然放熱し、液晶ポリマーを得た。メトラー製の顕微鏡用ホットステージ(商品名:FP82HT)を備えたオリンパス(株)製の偏光顕微鏡(商品名:BH-2)を用い、液晶ポリマーを顕微鏡加熱ステージ上にて加熱溶融させ、光学異方性の有無から液晶性を示すことを確認した。
<液晶ポリマー粒子の製造>
(製造例A)
上記で合成した液晶ポリマーの粉末を、日本ニューマチック工業社製SPK-12型ジェットミルに同社製DSF-10型分級機を組み合わせた装置を用いて、粉砕圧0.65MPa、樹脂供給量5kg/hの条件で60分間、連続的に粉砕を行い、液晶ポリマー粒子Aを得た。液晶ポリマー粒子Aを光学顕微鏡((株)キーエンス製、型番:VHX6000)を用いて観察倍率1000倍で観察したところ、偏平状の粒子であることが認められた。具体的には、粒子少なくとも100個以上について画像処理によって二方向(短軸方向・垂直方向)のフェレー径を測定し、その比(短径/厚み)の平均値を粒子の偏平度とした。液晶ポリマー粒子Aの偏平度は1.8であった。
(製造例A)
上記で合成した液晶ポリマーの粉末を、日本ニューマチック工業社製SPK-12型ジェットミルに同社製DSF-10型分級機を組み合わせた装置を用いて、粉砕圧0.65MPa、樹脂供給量5kg/hの条件で60分間、連続的に粉砕を行い、液晶ポリマー粒子Aを得た。液晶ポリマー粒子Aを光学顕微鏡((株)キーエンス製、型番:VHX6000)を用いて観察倍率1000倍で観察したところ、偏平状の粒子であることが認められた。具体的には、粒子少なくとも100個以上について画像処理によって二方向(短軸方向・垂直方向)のフェレー径を測定し、その比(短径/厚み)の平均値を粒子の偏平度とした。液晶ポリマー粒子Aの偏平度は1.8であった。
(製造例B)
上記で合成した液晶ポリマーの粉末100質量部に対して、熱可塑性樹脂としてポリスチレン(PSジャパン株式会社製、「SGP10」)を900質量部となるように、二軸押出機(株式会社日本製鋼所製、「TEX-α」)を用い、シリンダー温度340℃、スクリュー回転数125rpmで溶融混練して組成物を得た。組成物を円形ノズルから、樹脂押出速度10kg/hrで押出ストランドを得て、カットしてペレット化した。
続いて、得られた組成物ペレット100gを、2Lフラスコ中で40℃に加熱したトルエン900g中に投入し、30分間攪拌し、ポリスチレンをトルエン中に溶解させた。吸引ろ過により不溶成分を回収し、不溶成分を40℃のトルエン90gを用いて3回追加洗浄を行った。追加洗浄後の不溶成分を1μmのフィルターでろ過して回収し乾燥して、液晶ポリマー粒子Bを得た。液晶ポリマー粒子Bを光学顕微鏡((株)キーエンス製、型番:VHX6000)を用いて観察倍率1000倍で観察したところ、真球状の粒子であることが認められた。
上記で合成した液晶ポリマーの粉末100質量部に対して、熱可塑性樹脂としてポリスチレン(PSジャパン株式会社製、「SGP10」)を900質量部となるように、二軸押出機(株式会社日本製鋼所製、「TEX-α」)を用い、シリンダー温度340℃、スクリュー回転数125rpmで溶融混練して組成物を得た。組成物を円形ノズルから、樹脂押出速度10kg/hrで押出ストランドを得て、カットしてペレット化した。
続いて、得られた組成物ペレット100gを、2Lフラスコ中で40℃に加熱したトルエン900g中に投入し、30分間攪拌し、ポリスチレンをトルエン中に溶解させた。吸引ろ過により不溶成分を回収し、不溶成分を40℃のトルエン90gを用いて3回追加洗浄を行った。追加洗浄後の不溶成分を1μmのフィルターでろ過して回収し乾燥して、液晶ポリマー粒子Bを得た。液晶ポリマー粒子Bを光学顕微鏡((株)キーエンス製、型番:VHX6000)を用いて観察倍率1000倍で観察したところ、真球状の粒子であることが認められた。
<液晶ポリマー粒子の評価>
(融点の測定)
上記で合成した各液晶ポリマー粒子の融点を、ISO11357、ASTM D3418の試験方法に準拠して、日立ハイテクサイエンス(株)製の示差走査熱量計(DSC)により測定した。このとき、昇温速度10℃/分で室温から360~380℃まで昇温してポリマーを完全に融解させた後、速度10℃/分で30℃まで降温し、更に10℃/分の速度で380℃まで昇温するときに得られる吸熱ピークの頂点を融点(Tm2)とした。測定結果を表1に示した。
(融点の測定)
上記で合成した各液晶ポリマー粒子の融点を、ISO11357、ASTM D3418の試験方法に準拠して、日立ハイテクサイエンス(株)製の示差走査熱量計(DSC)により測定した。このとき、昇温速度10℃/分で室温から360~380℃まで昇温してポリマーを完全に融解させた後、速度10℃/分で30℃まで降温し、更に10℃/分の速度で380℃まで昇温するときに得られる吸熱ピークの頂点を融点(Tm2)とした。測定結果を表1に示した。
(粒径分布の測定)
上記で合成した各液晶ポリマー粒子の粒径分布をレーザー回折・散乱法粒径分布測定装置(ベックマン・コールター社製、LS 13 320乾式システム、トルネードドライパウダーモジュール装着)で測定した。粒径分布を示すパラメータであるD50およびD90は、測定データから演算結果として得た。結果を表1に示した。
上記で合成した各液晶ポリマー粒子の粒径分布をレーザー回折・散乱法粒径分布測定装置(ベックマン・コールター社製、LS 13 320乾式システム、トルネードドライパウダーモジュール装着)で測定した。粒径分布を示すパラメータであるD50およびD90は、測定データから演算結果として得た。結果を表1に示した。
<銅張積層板の製造例1>
(実施例1)
撹拌装置を備えたガラス製容器中にm-トルイジン(tol)60%、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(DDE)40%および所定の濃度になるようにN,N-ジメチルアセトアミドを入れ、窒素雰囲気下25℃で撹拌し、溶液を得た。この溶液にピロメリット酸二無水物(PMDA)100%を数回に分けて投入し、窒素雰囲気下25℃で撹拌し、ポリアミック酸ワニスを得た。得られたポリアミック酸ワニスに、ワニス中のポリアミック酸100質量部に対して50質量部の液晶ポリマー粒子Aを添加し、組成物を得た。
(実施例1)
撹拌装置を備えたガラス製容器中にm-トルイジン(tol)60%、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(DDE)40%および所定の濃度になるようにN,N-ジメチルアセトアミドを入れ、窒素雰囲気下25℃で撹拌し、溶液を得た。この溶液にピロメリット酸二無水物(PMDA)100%を数回に分けて投入し、窒素雰囲気下25℃で撹拌し、ポリアミック酸ワニスを得た。得られたポリアミック酸ワニスに、ワニス中のポリアミック酸100質量部に対して50質量部の液晶ポリマー粒子Aを添加し、組成物を得た。
得られた組成物を銅箔(厚さ:18μm)上に塗布した後、1.0℃/分の昇温速度で30℃から200℃まで加熱し、続いて、8.0℃/分の昇温速度で350℃まで加熱し、350℃で1時間保持した。加熱によって組成物を硬化させ、銅箔上にポリイミドフィルム(厚さ:40μm)を形成して、銅張積層板A1を製造した。
(比較例1)
得られた組成物を銅箔上に塗布した後、2.0℃/分の昇温速度で30℃から200℃まで加熱し、続いて、8.0℃/分の昇温速度で350℃まで加熱し、350℃で1時間保持した以外は、実施例1と同様にして、銅張積層板A2を製造した。
得られた組成物を銅箔上に塗布した後、2.0℃/分の昇温速度で30℃から200℃まで加熱し、続いて、8.0℃/分の昇温速度で350℃まで加熱し、350℃で1時間保持した以外は、実施例1と同様にして、銅張積層板A2を製造した。
(比較例2)
得られた組成物を銅箔上に塗布した後、8.0℃/分の昇温速度で30℃から350℃まで加熱し、350℃で1時間保持した以外は、実施例1と同様にして、銅張積層板A3を製造した。
得られた組成物を銅箔上に塗布した後、8.0℃/分の昇温速度で30℃から350℃まで加熱し、350℃で1時間保持した以外は、実施例1と同様にして、銅張積層板A3を製造した。
<銅張積層板の評価>
(反り値の測定)
上記で製造した各銅張積層板を100mm×100mmのサイズに切り出して、サンプルを得た。サンプルの銅箔が下側、ポリイミドフィルムが上側を向くように、台(水平面)に静置した後、4隅の上がり幅を測定し、その平均値を反り値とした。測定結果を表2に示した。なお、反り値がプラスの値とは、銅箔側が下に凸になる状態で反ったことを示す。
(反り値の測定)
上記で製造した各銅張積層板を100mm×100mmのサイズに切り出して、サンプルを得た。サンプルの銅箔が下側、ポリイミドフィルムが上側を向くように、台(水平面)に静置した後、4隅の上がり幅を測定し、その平均値を反り値とした。測定結果を表2に示した。なお、反り値がプラスの値とは、銅箔側が下に凸になる状態で反ったことを示す。
<銅張積層板の製造例2>
(実施例2)
液晶ポリマー粒子Aの代わりに液晶ポリマー粒子Bを用いた以外は、実施例1と同様にして、銅張積層板B1を製造した。
(実施例2)
液晶ポリマー粒子Aの代わりに液晶ポリマー粒子Bを用いた以外は、実施例1と同様にして、銅張積層板B1を製造した。
(比較例3)
液晶ポリマー粒子Aの代わりに液晶ポリマー粒子Bを用いた以外は、比較例1と同様にして、銅張積層板B2を製造した。
液晶ポリマー粒子Aの代わりに液晶ポリマー粒子Bを用いた以外は、比較例1と同様にして、銅張積層板B2を製造した。
<銅張積層板の評価>
(反り値の測定)
銅張積層板の製造例1と同様にして各銅張積層板の反り値を測定し、測定結果を表3に示した。
(反り値の測定)
銅張積層板の製造例1と同様にして各銅張積層板の反り値を測定し、測定結果を表3に示した。
<銅張積層板の製造例3>
(参考例1)
液晶ポリマー粒子Aの代わりにシリカ粒子(デンカ社製シリカ微粒子SFP-130MC)を用いた以外は、実施例1と同様にして、銅張積層板C1を製造した。
液晶ポリマー粒子Aの代わりにシリカ粒子(デンカ社製シリカ微粒子SFP-130MC)を用いた以外は、実施例1と同様にして、銅張積層板C1を製造した。
(参考例2)
液晶ポリマー粒子Aの代わりにシリカ粒子(デンカ社製シリカ微粒子SFP-130MC)を用いた以外は、比較例1と同様にして、銅張積層板C1を製造した。
液晶ポリマー粒子Aの代わりにシリカ粒子(デンカ社製シリカ微粒子SFP-130MC)を用いた以外は、比較例1と同様にして、銅張積層板C1を製造した。
<銅張積層板の評価>
(反り値の測定)
銅張積層板の製造例1と同様にして各銅張積層板の反り値を測定し、測定結果を表4に示した。なお、反り値がマイナスの値とは、ポリイミドフィルム側が上に凸になる状態で反ったことを示す。
(反り値の測定)
銅張積層板の製造例1と同様にして各銅張積層板の反り値を測定し、測定結果を表4に示した。なお、反り値がマイナスの値とは、ポリイミドフィルム側が上に凸になる状態で反ったことを示す。
参考例1および2の結果によれば、ポリイミドフィルムに液晶ポリマー粒子の代わりにシリカ粒子を添加した場合、銅張積層板の製造工程における2段階加熱の条件を変更しても、銅張積層板の反り抑制の効果は得られなかった。
Claims (8)
- ポリイミドフィルムと銅箔とを備える銅張積層板の製造方法であって、
銅箔の一方の面に、液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有する組成物を塗布する工程と、
塗布後の銅箔を1.5℃/分以下の昇温速度で180~220℃まで加熱し、続いて、5.0℃/分以上の昇温速度で、少なくとも300℃まで加熱して、前記組成物を硬化させてフィルム化する工程と、
を含む、銅張積層板の製造方法。 - 前記液晶ポリマー粒子が、ヒドロキシカルボン酸に由来する構成単位(I)と、ジオール化合物に由来する構成単位(II)と、ジカルボン酸に由来する構成単位(III)とを含む、請求項1に記載の銅張積層板の製造方法。
- 前記ヒドロキシカルボン酸に由来する構成単位(I)が、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸に由来する構成単位である、請求項1または2に記載の銅張積層板の製造方法。
- 前記構成単位(I)の組成比が、前記液晶ポリマー粒子全体の構成単位に対して、40モル%以上80モル%以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の銅張積層板の製造方法。
- 前記液晶ポリマー粒子の含有量が、前記ポリアミック酸100質量部に対して、10質量部以上90質量部以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の銅張積層板の製造方法。
- 前記ポリイミドフィルムの厚さが5μm以上100μm以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載の銅張積層板の製造方法。
- ポリイミドフィルムと、銅箔とを備える銅張積層板の反りを抑制する方法であって、
液晶ポリマー粒子とポリアミック酸とを含有する組成物を塗布後の銅箔を1.5℃/分以下の昇温速度で180~220℃まで加熱し、続いて、5.0℃/分以上の昇温速度で、少なくとも300℃まで加熱して、前記組成物を硬化させてフィルム化することを含む、銅張積層板の反り抑制方法。 - 請求項1~6のいずれか一項に記載の製造方法により得られた銅張積層板に回路パターンを形成することを含む、電子回路基板の製造方法。
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