JP2024076181A - ポリイミド系樹脂 - Google Patents
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Abstract
【課題】高周波帯域での伝送損失の低いCCLを形成し得る、Dfの低いポリイミド系フィルムを形成可能なポリイミド系樹脂を提供する。【解決手段】本発明のポリイミド系樹脂は、テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)とジアミン由来の構成単位(B)とを含有し、テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)は、テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A1)、及びテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A2)を含み、ジアミン由来の構成単位(B)は、ビフェニル骨格含有ジアミン由来の構成単位(B1)を含む。【選択図】なし
Description
高周波帯域用のプリント回路基板やアンテナ基板に対応可能な基板材料などに利用できるポリイミド系フィルムを形成可能なポリイミド系樹脂、該ポリイミド系フィルム及びその製造方法、並びに、該ポリイミド系フィルムを含む積層フィルム及びフレキシブルプリント回路基板に関する。
フレキシブルプリント回路基板(以下、FPCと記載することがある)は、薄く軽量で可撓性を有するため、立体的、高密度な実装が可能であり、携帯電話、ハードディスク等の多くの電子機器に使用され、その小型化、軽量化に寄与している。従来、FPCには、耐熱性、機械的物性、電気絶縁性に優れるポリイミド樹脂が広く用いられており、例えば、FPCに使用される銅張積層板(以下、CCLと略すことがある)等の金属張積層板として、単層又は複数層のポリイミドフィルムの片面又は両面に銅箔層を有する積層体が知られている。
近年、5Gと称される第5世代移動通信システムが本格的に普及しつつある(例えば特許文献1)。
近年、5Gと称される第5世代移動通信システムが本格的に普及しつつある(例えば特許文献1)。
しかし、従来用いられてきたポリイミド材料を適用した金属張積層板では、5Gの通信に用いられる高周波信号を伝送する際に、伝送損失が大きく、電気信号のロスや信号の遅延時間が長くなる等の不都合が生じる。そのため、伝送損失の低減を目的として、誘電正接(以下、Dfと記載することがある)及び比誘電率(以下、Dkと記載することがある)の低いポリイミドフィルムが検討されているが、比誘電率や誘電正接が十分に低いポリイミドフィルムは見出されていない。
したがって、本発明の目的は、高周波帯域での伝送損失の低いCCL等の金属張積層板を形成し得る、Dfの低いポリイミド系フィルムを形成可能なポリイミド系樹脂、該ポリイミド系フィルム及びその製造方法、並びに、該ポリイミド系フィルムを含む積層フィルム及びフレキシブルプリント回路基板を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち本発明は、以下の好適な態様を提供するものである。
[1]テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)とジアミン由来の構成単位(B)とを含有するポリイミド系樹脂であって、
テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)は、式(A1):
[式(A1)中、Zは、式(z1):
(式(z1)中、Rz11~Rz14は、互いに独立に、水素原子、又はハロゲン原子を有してもよい1価の炭化水素基を表し、nは2~4の整数を表し、*は結合手を表す)
で表される2価の有機基であり、Ra1は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、sは互いに独立に、0~3の整数を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A1)、及び式(A2):
[式(A2)中、Ra2は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、kは、互いに独立に、0~2の整数を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A2)を含み、
ジアミン由来の構成単位(B)は、ビフェニル骨格含有ジアミン由来の構成単位(B1)を含む、ポリイミド系樹脂。
[2]前記構成単位(A1)の含有量は、前記構成単位(A)の総量に対して15モル%以上である、[1]に記載のポリイミド系樹脂。
[3]前記構成単位(A1)の含有量は、前記構成単位(A)の総量に対して75モル%以下である、[1]又は[2]に記載のポリイミド系樹脂。
[4]前記構成単位(A2)の含有量は、前記構成単位(A)の総量に対して25モル%以上である、[1]又は[2]に記載のポリイミド系樹脂。
[5]前記構成単位(B1)は、式(b1):
[式(b1)中、Rb1は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、
pは0~4の整数を表す]
で表されるジアミン由来の構成単位(b1)である、[1]又は[2]に記載のポリイミド系樹脂。
[6]前記構成単位(B1)の含有量は、前記構成単位(B)の総量に対して30モル%を超える、[5]に記載のポリイミド系樹脂。
[7]前記構成単位(B)は、さらに、式(b2):
[式(b2)中、Rb2は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、Rb2に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、
Wは、互いに独立に、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-COO-、-OOC-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(Rc)-を表し、Rcは水素原子、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の一価の炭化水素基を表し、mは3又は4を表し、qは互いに独立に、0~4の整数を表す]
で表されるジアミン由来の構成単位(b2)を20モル%未満含む、[1]又は[2]に記載のポリイミド系樹脂。
[8][1]又は[2]に記載のポリイミド系樹脂を含むポリイミド系フィルム。
[9]10GHzにおける誘電正接は0.004以下である、[8]に記載のポリイミド系フィルム。
[10]厚さは5~100μmである、[8]に記載のポリイミド系フィルム。
[11][8]に記載のポリイミド系フィルムの片面又は両面に金属箔層を含む積層フィルム。
[12]前記金属箔層は、銅箔層である、[11]記載の積層フィルム。
[13][8]に記載のポリイミド系フィルムを含むフレキシブルプリント回路基板。
[14]テトラカルボン酸無水物由来の構成単位とジアミン由来の構成単位とを含むポリイミド系樹脂前駆体溶液を基材上に塗工する工程、及び
200℃以上500℃以下の熱処理によって、ポリイミド系樹脂前駆体をイミド化する工程を含む、[8]に記載のポリイミド系フィルムの製造方法。
テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)は、式(A1):
で表される2価の有機基であり、Ra1は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、sは互いに独立に、0~3の整数を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A1)、及び式(A2):
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A2)を含み、
ジアミン由来の構成単位(B)は、ビフェニル骨格含有ジアミン由来の構成単位(B1)を含む、ポリイミド系樹脂。
[2]前記構成単位(A1)の含有量は、前記構成単位(A)の総量に対して15モル%以上である、[1]に記載のポリイミド系樹脂。
[3]前記構成単位(A1)の含有量は、前記構成単位(A)の総量に対して75モル%以下である、[1]又は[2]に記載のポリイミド系樹脂。
[4]前記構成単位(A2)の含有量は、前記構成単位(A)の総量に対して25モル%以上である、[1]又は[2]に記載のポリイミド系樹脂。
[5]前記構成単位(B1)は、式(b1):
pは0~4の整数を表す]
で表されるジアミン由来の構成単位(b1)である、[1]又は[2]に記載のポリイミド系樹脂。
[6]前記構成単位(B1)の含有量は、前記構成単位(B)の総量に対して30モル%を超える、[5]に記載のポリイミド系樹脂。
[7]前記構成単位(B)は、さらに、式(b2):
Wは、互いに独立に、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-COO-、-OOC-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(Rc)-を表し、Rcは水素原子、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の一価の炭化水素基を表し、mは3又は4を表し、qは互いに独立に、0~4の整数を表す]
で表されるジアミン由来の構成単位(b2)を20モル%未満含む、[1]又は[2]に記載のポリイミド系樹脂。
[8][1]又は[2]に記載のポリイミド系樹脂を含むポリイミド系フィルム。
[9]10GHzにおける誘電正接は0.004以下である、[8]に記載のポリイミド系フィルム。
[10]厚さは5~100μmである、[8]に記載のポリイミド系フィルム。
[11][8]に記載のポリイミド系フィルムの片面又は両面に金属箔層を含む積層フィルム。
[12]前記金属箔層は、銅箔層である、[11]記載の積層フィルム。
[13][8]に記載のポリイミド系フィルムを含むフレキシブルプリント回路基板。
[14]テトラカルボン酸無水物由来の構成単位とジアミン由来の構成単位とを含むポリイミド系樹脂前駆体溶液を基材上に塗工する工程、及び
200℃以上500℃以下の熱処理によって、ポリイミド系樹脂前駆体をイミド化する工程を含む、[8]に記載のポリイミド系フィルムの製造方法。
本発明のポリイミド系樹脂は、高周波帯域での伝送損失の低いCCL等の金属張積層体を形成し得る、Dfの低いポリイミド系フィルムを形成できる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明の範囲はここで説明する実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更をすることができる。
〔ポリイミド系樹脂〕
本発明のポリイミド系樹脂は、テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)(単に、構成単位(A)と略すことがある)とジアミン由来の構成単位(B)(単に、構成単位(B)と略すことがある)とを含有し、構成単位(A)が、式(A1):
[式(A1)中、Zは、式(z1):
(式(z1)中、Rz11~Rz14は、互いに独立に、水素原子、又はハロゲン原子を有してもよい1価の炭化水素基を表し、nは2~4の整数を表し、*は結合手を表す)
で表される2価の有機基であり、Ra1は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、sは互いに独立に、0~3の整数を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A1)(単に、構成単位(A1)と略すか、又はエステル結合含有テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A1)ということがある)、及び式(A2):
[式(A2)中、Ra2は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、kは、互いに独立に、0~2の整数を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A2)(単に、構成単位(A2)と略すか、又はベンゼン骨格含有テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A2)ということがある)を含み、ジアミン由来の構成単位(B)が、ビフェニル骨格含有ジアミン由来の構成単位(B1)を含む。
本明細書中、ポリイミドをPIと略すことがある。本発明において「由来の構成単位」とは、「由来する構成単位」を意味し、例えば「テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)」は「テトラカルボン酸無水物に由来する構成単位(A)」を意味する。
本発明のポリイミド系樹脂は、テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)(単に、構成単位(A)と略すことがある)とジアミン由来の構成単位(B)(単に、構成単位(B)と略すことがある)とを含有し、構成単位(A)が、式(A1):
で表される2価の有機基であり、Ra1は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、sは互いに独立に、0~3の整数を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A1)(単に、構成単位(A1)と略すか、又はエステル結合含有テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A1)ということがある)、及び式(A2):
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A2)(単に、構成単位(A2)と略すか、又はベンゼン骨格含有テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A2)ということがある)を含み、ジアミン由来の構成単位(B)が、ビフェニル骨格含有ジアミン由来の構成単位(B1)を含む。
本明細書中、ポリイミドをPIと略すことがある。本発明において「由来の構成単位」とは、「由来する構成単位」を意味し、例えば「テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)」は「テトラカルボン酸無水物に由来する構成単位(A)」を意味する。
本発明者は、PI系樹脂において、前記構成単位(A)として、特定のエステル結合含有テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A1)と、特定のベンゼン骨格含有テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A2)とを含み、さらに前記構成単位(B)として、特定のビフェニル骨格含有ジアミン由来の構成単位(B1)を含むと、Dfが低減されたPI系フィルムが得られることを見出した。前記構成単位(A1)と前記構成単位(A2)と前記構成単位(B1)とが組み合わされると、PI系樹脂の分子回転が抑制された高次構造を形成しやすいためだと推定される。
また、本発明のPI系樹脂は、得られるPI系フィルムの熱物性を向上でき、例えば線熱膨張係数(以下、CTEと記載することがある)を低減できる。本明細書において、熱物性とは、CTE、ガラス転移温度(Tgと記載することがある)、熱による変性や劣化の程度等を含む物性を意味し、熱物性が向上するとは、例えば、CTEが低くなること、Tgが高くなること、及び/又は、熱による変性や劣化が少ないこと等を示す。
さらに本発明者は、意外なことに、PI系樹脂において、上記の構成単位(A1)と構成単位(A2)と構成単位(B1)とを組み合わせると、得られるPI系フィルムの形状維持性(又は形状維持特性)を向上しうることを見出した。本明細書において、形状維持性(又は形状維持特性)とは、外的な力によりフィルムの形状が変化した際に、その変化した形状を維持し得る特性を意味する。
本明細書において、機械物性とは、屈曲耐性、耐折れ性、及び、弾性率を含む機械的物性を意味し、機械物性が向上するとは、例えば、屈曲耐性及び/又は弾性率が高くなることを示す。誘電特性とは、Df、Dk等の誘電に関する特性を意味し、誘電特性が高まる又は向上するとは、Df及び/又はDkが低減することを示す。また、本明細書において、数値範囲における上限と下限は任意に組み合わせることができる。
〔ポリイミド系樹脂〕
本発明のPI系樹脂は、テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)とジアミン由来の構成単位(B)とを含有する。
本発明のPI系樹脂は、テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)とジアミン由来の構成単位(B)とを含有する。
<テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)>
本発明のPI系樹脂は、テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)として、構成単位(A1)と構成単位(A2)とを含む。
(構成単位(A1))
本発明のPI系樹脂において、テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)は、
式(A1):
[式(A1)中、Zは、式(z1):
(式(z1)中、Rz11~Rz14は、互いに独立に、水素原子、又はハロゲン原子を有してもよい1価の炭化水素基を表し、nは2~4の整数を表し、*は結合手を表す)
で表される2価の有機基であり、Ra1は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、sは互いに独立に、0~3の整数を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A1)を含む。
本発明のPI系樹脂は、テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)として、構成単位(A1)と構成単位(A2)とを含む。
(構成単位(A1))
本発明のPI系樹脂において、テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)は、
式(A1):
で表される2価の有機基であり、Ra1は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、sは互いに独立に、0~3の整数を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A1)を含む。
構成単位(A)が、前記構成単位(A1)を含むと、分子配向性を有するエステル結合がPI系樹脂に組み込まれることでPI系樹脂が配向しやすくなるので、得られるPI系フィルムのDfを低減することができると考えられる。また、CTEを低減し、PI系フィルムの寸法安定性を高くすることもできる。さらに、イミド化温度が例えば350℃以下の低温であっても、得られるPI系フィルムのDfを低くすることができる。ゆえに、本発明のPI系樹脂を用いることにより、低温でのイミド化が可能となり、銅箔との積層構成でPI系樹脂前駆体塗膜を熱イミド化することにより該CCLを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制しやすく、優れた高周波特性を有するCCLを得ることができる。さらには、形状維持性が高いPI系フィルムを得ることができる。
式(A1)におけるRa1は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基、若しくはアリールオキシ基を表し、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を高める観点から、好ましくは互いに独立に、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を表す。
炭素数1~6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、2-メチル-ブチル基、3-メチルブチル基、2-エチル-プロピル基、n-ヘキシル基等が挙げられる。
炭素数1~6のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基及びシクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。
炭素数6~12のアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基及びビフェニル基等が挙げられる。
Ra1に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
これらの中でも、PI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を高める観点から、Ra1としては、互いに独立に、好ましくは炭素数1~6のアルキル基が挙げられ、より好ましくは炭素数1~3のアルキル基が挙げられる。
また、式(A1)におけるsは、互いに独立に、0~3の整数を表し、好ましくは0又は1、より好ましくは0を表す。
炭素数1~6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、2-メチル-ブチル基、3-メチルブチル基、2-エチル-プロピル基、n-ヘキシル基等が挙げられる。
炭素数1~6のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基及びシクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。
炭素数6~12のアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基及びビフェニル基等が挙げられる。
Ra1に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
これらの中でも、PI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を高める観点から、Ra1としては、互いに独立に、好ましくは炭素数1~6のアルキル基が挙げられ、より好ましくは炭素数1~3のアルキル基が挙げられる。
また、式(A1)におけるsは、互いに独立に、0~3の整数を表し、好ましくは0又は1、より好ましくは0を表す。
式(A1)におけるZは式(z1):
(式(z1)中、Rz11~Rz14は、互いに独立に、水素原子、又はハロゲン原子を有してもよい1価の炭化水素基を表し、nは2~4の整数を表し、*は結合手を表す)
で表される2価の有機基である。
で表される2価の有機基である。
本発明の一実施形態において、式(z1)におけるRz11~Rz14は、互いに独立に、水素原子、又はハロゲン原子を有してもよい1価の炭化水素基を表す。1価の炭化水素基としては、芳香族炭化水素基、脂環族炭化水素基、脂肪族炭化水素基が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基などのアリール基が挙げられる。
脂環族炭化水素基としては、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基が挙げられる。
脂肪族炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、2-メチル-ブチル基、3-メチルブチル基、2-エチル-プロピル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、tert-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等のアルキル基が挙げられる。
Rz11~Rz14は、PI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を高める観点から、互いに独立に、好ましくは水素原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、より好ましくは水素原子、又はハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、さらに好ましくは水素原子、又はハロゲン原子を有してもよい炭素数1~3のアルキル基、特に好ましくは水素原子を表す。
芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基などのアリール基が挙げられる。
脂環族炭化水素基としては、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基が挙げられる。
脂肪族炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、2-メチル-ブチル基、3-メチルブチル基、2-エチル-プロピル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、tert-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等のアルキル基が挙げられる。
Rz11~Rz14は、PI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を高める観点から、互いに独立に、好ましくは水素原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、より好ましくは水素原子、又はハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、さらに好ましくは水素原子、又はハロゲン原子を有してもよい炭素数1~3のアルキル基、特に好ましくは水素原子を表す。
本発明の一実施形態において、PI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を高める観点から、式(z1)におけるRz11~Rz14を有するベンゼン環において、Rz11~Rz14の少なくとも1つがハロゲン原子を有してもよい1価の炭化水素基であってもよいが、Rz11~Rz14が全て水素原子であることが好ましい。
式(z1)において、nは2~4の整数を表し、PI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を高める観点から、好ましくは2又は3、より好ましくは2を表す。
本発明の好適な一実施形態において、式(A1)は、式(A1’):
で表されることが好ましい。PI系樹脂が、構成単位(A1)として、式(A1’)で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位を含むと、得られるPI系フィルムのDfを低減することができ、またCTEを低減しやすく、さらに形状維持性を高めることもできる。また、イミド化温度が例えば350℃以下の低温であっても、得られるPI系フィルムのDfを低くすることができるため、銅箔との積層構成でPI系樹脂前駆体塗膜を熱イミド化することにより該CCLを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制しやすく、優れた高周波特性を有するCCLを得ることができる。
本発明の一実施形態において、構成単位(A1)の含有量は、構成単位(A)の総量に対して、好ましくは15モル%以上、より好ましくは20モル%以上、さらに好ましくは30モル%以上であり、例えば35モル%以上、又は40モル%以上であってもよい。構成単位(A1)の含有量が上記の下限以上であると、得られるPI系フィルムのDf及びCTEを低減しやすく、形状維持性を高めやすい。また、構成単位(A1)の含有量は、構成単位(A)の総量に対して、好ましくは75モル%以下、より好ましくは70モル%以下、さらに好ましくは65モル%以下、さらにより好ましくは60モル%以下、特に好ましくは55モル%以下である。構成単位(A1)の含有量が上記の上限以下であると、得られるPI系フィルムのDfを低減しやすく、さらにCTEを低減しやすく、形状維持性を高めやすい。なお、本明細書では、各構成単位の割合は、例えば1H-NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
(構成単位(A2))
本発明のPI系樹脂において、テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)は、式(A2):
[式(A2)中、Ra2は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、kは、互いに独立に、0~2の整数を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A2)を含む。構成単位(A)が構成単位(A2)を含むと、得られるPI系フィルムのDfを低減することができる。また、CTEを低減しやすく、PI系フィルムの寸法安定性を高めやすい。さらに、イミド化温度が例えば350℃以下の低温であっても、得られるPI系フィルムのDfを低くすることができるため、銅箔との積層構成でPI系樹脂前駆体塗膜を熱イミド化することにより該CCLを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制しやすく、優れた高周波特性を有するCCLを得ることができる。さらには、形状維持性の高いPI系フィルムを得ることができる。
本発明のPI系樹脂において、テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)は、式(A2):
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A2)を含む。構成単位(A)が構成単位(A2)を含むと、得られるPI系フィルムのDfを低減することができる。また、CTEを低減しやすく、PI系フィルムの寸法安定性を高めやすい。さらに、イミド化温度が例えば350℃以下の低温であっても、得られるPI系フィルムのDfを低くすることができるため、銅箔との積層構成でPI系樹脂前駆体塗膜を熱イミド化することにより該CCLを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制しやすく、優れた高周波特性を有するCCLを得ることができる。さらには、形状維持性の高いPI系フィルムを得ることができる。
式(A2)におけるRa2は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性及び屈曲耐性を高める観点から、好ましくは互いに独立に、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を表す。炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基及び炭素数6~12のアリール基としては、上記に例示のものが挙げられる。Ra2に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、ハロゲン原子としては上記に例示のものが挙げられる。これらの中でも、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性及び屈曲耐性を高める観点から、Ra2は、互いに独立に、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基がより好ましい。
式(A2)におけるベンゼン環に結合する2つのカルボン酸無水物の結合位置は特に制限されないが、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性及び屈曲耐性を高める観点から、1,2-位と4,5-位、又は、1,2-位と3,4位であることが好ましく、1,2-位と4,5-位であることがより好ましい。kは、互いに独立に、0~2の整数を表し、得られるPI系フィルムのDfをより低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を高める観点から、好ましくは0又は1、より好ましくは0を表す。
本発明の好適な一実施形態において、式(A2)は、式(A2’):
で表されることが好ましい。PI系樹脂が、構成単位(A2)として、式(A2’)で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位を含むと、PI系フィルムのDfをより低減することができ、さらにCTEがより低く、形状維持性がより高いPI系フィルムを得ることもできる。
本発明の一実施形態において、構成単位(A2)の含有量は、構成単位(A)の総量に対して、好ましくは5モル%以上、好ましくは15モル%以上、さらに好ましくは25モル%以上、さらにより好ましくは30モル%以上、特に好ましくは35モル%以上、特により好ましくは40モル%以上、特にさらに好ましくは45モル%以上である。構成単位(A2)の含有量が上記の下限以上であると、PI系フィルムのDfを低減しやすく、さらにCTEを低減しやすく、形状維持性を高めやすい。また、構成単位(A2)の含有量は、構成単位(A)の総量に対して、好ましくは85モル%以下、より好ましくは80モル%以下、さらに好ましくは70モル%以下であり、例えば65モル%以下、又は60モル%以下であってもよい。構成単位(A2)の含有量が上記の上限以下であると、PI系フィルムのDfを低減しやすく、さらにCTEを低減しやすく、形状維持性を高めやすい。
(構成単位(A3))
構成単位(A)は、式(A3):
[式(A3)中、Ra3は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、
tは、互いに独立に、0~3の整数を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A3)(単に、構成単位(A3)と略すことがある)をさらに含んでいてもよい。構成単位(A)が前記構成単位(A3)を含むと、PI系フィルムのDfをより低減することができ、さらに耐屈曲性を向上することができる。さらに、イミド化温度が例えば350℃以下の低温であっても得られるPI系フィルムのDfを低くすることができるため、銅箔との積層構成でPI系樹脂前駆体塗膜を熱イミド化することにより該CCLを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制しやすく、優れた高周波特性を有するCCLを得ることができる。
構成単位(A)は、式(A3):
tは、互いに独立に、0~3の整数を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A3)(単に、構成単位(A3)と略すことがある)をさらに含んでいてもよい。構成単位(A)が前記構成単位(A3)を含むと、PI系フィルムのDfをより低減することができ、さらに耐屈曲性を向上することができる。さらに、イミド化温度が例えば350℃以下の低温であっても得られるPI系フィルムのDfを低くすることができるため、銅箔との積層構成でPI系樹脂前駆体塗膜を熱イミド化することにより該CCLを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制しやすく、優れた高周波特性を有するCCLを得ることができる。
式(A3)中のRa3におけるハロゲン原子、並びにハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基及びアリールオキシ基としては、式(A2)中のRa2におけるハロゲン原子、並びにハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基及びアリールオキシ基と同一のものが挙げられる。
式(A3)におけるビフェニル骨格を構成するベンゼン環に結合する2つのカルボン酸無水物の結合位置は特に制限されず、2つのベンゼン環を結合する単結合を基準に、互いに独立に、3,4-、又は、2,3-であってもよく、得られるPI系フィルムのDfを低減し、屈曲耐性を向上する観点から、3,4-であることが好ましい。tは、互いに独立に、0~3の整数を表し、得られるPI系フィルムのDfを低減し、屈曲耐性を向上する観点から、好ましくは0~2の整数、より好ましくは0又は1を表す。
本発明の好適な一実施形態において、式(A3)は、式(A3’):
で表されることが好ましい。PI系樹脂が、構成単位(A3)として、式(A3’)で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位を含むと、得られるPI系フィルムのDfをより低減でき、屈曲耐性をより向上できる。
本発明の一実施形態において、構成単位(A)が構成単位(A3)を含む場合、構成単位(A3)の含有量は、構成単位(A)の総量に対して、好ましくは1モル%以上、より好ましくは5モル%以上、さらに好ましくは10モル%以上、さらにより好ましくは20モル%以上、特に好ましくは30モル%以上、特により好ましくは40モル%以上であり、好ましくは70モル%以下、より好ましくは60モル%以下である。構成単位(A3)の含有量が上記の範囲であると、得られるPI系フィルムのDfを低減でき、屈曲耐性を向上できる。
(構成単位(A4))
本発明の一実施形態において、構成単位(A)は、構成単位(A1)~(A3)以外のテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A4)を含んでいてもよい。
本発明の一実施形態において、構成単位(A)は、構成単位(A1)~(A3)以外のテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A4)を含んでいてもよい。
構成単位(A4)としては、例えば、式(1):
[式(1)中、Yは、式(31)~式(38):
〔式(31)~式(38)中、R19~R26及びR23’~R26’は、互いに独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を表し、R19~R26及びR23’~R26’に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、
V1及びV2は、互いに独立に、単結合(ただし、e+d=1のときを除く)、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-、-S-、-CO-、-N(Rj)-、又は式(a)
(式(a)中、R27~R30は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、
Dは互いに独立に、単結合、-C(CH3)2-又は-C(CF3)2を表し、
iは1~3の整数を表し、
*は結合手を表す)を表し、
Rjは、水素原子、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の一価の炭化水素基を表し、
e及びdは、互いに独立に、0~2の整数を表し(ただし、e+dは0ではない)、
f1は1~3の整数を表し、f2は0~3の整数を表し、
g及びhは、互いに独立に、0~4の整数を表し、
*は結合手を表す〕
で表される4価の有機基を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位が挙げられる。
V1及びV2は、互いに独立に、単結合(ただし、e+d=1のときを除く)、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-、-S-、-CO-、-N(Rj)-、又は式(a)
Dは互いに独立に、単結合、-C(CH3)2-又は-C(CF3)2を表し、
iは1~3の整数を表し、
*は結合手を表す)を表し、
Rjは、水素原子、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の一価の炭化水素基を表し、
e及びdは、互いに独立に、0~2の整数を表し(ただし、e+dは0ではない)、
f1は1~3の整数を表し、f2は0~3の整数を表し、
g及びhは、互いに独立に、0~4の整数を表し、
*は結合手を表す〕
で表される4価の有機基を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位が挙げられる。
式(31)~式(33)において、R19~R26及びR23’~R26’は、互いに独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を表す。
炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基及び炭素数6~12のアリール基としては、上記に例示したものが挙げられる。R19~R26及びR23’~R26’に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該ハロゲン原子としては、上記に例示したものが挙げられる。これらの中でも、PI系フィルムの機械物性や熱物性を向上する観点から、R19~R26及びR23’~R26’は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基が好ましく、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基がより好ましく、水素原子がさらに好ましい。
炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基及び炭素数6~12のアリール基としては、上記に例示したものが挙げられる。R19~R26及びR23’~R26’に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該ハロゲン原子としては、上記に例示したものが挙げられる。これらの中でも、PI系フィルムの機械物性や熱物性を向上する観点から、R19~R26及びR23’~R26’は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基が好ましく、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基がより好ましく、水素原子がさらに好ましい。
式(31)において、V1及びV2は、互いに独立に、単結合(ただし、e+d=1のときを除く)、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-、-S-、-CO-、-N(Rj)-又は式(a)を表し、PI系フィルムの機械物性や熱物性を向上する観点から、好ましくは単結合(ただし、e+d=1のときを除く)、-O-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-又は-CO-を表し、より好ましくは単結合(ただし、e+d=1のときを除く)、-O-、-C(CH3)2-又は-C(CF3)2-を表す。Rjは水素原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の一価の炭化水素基を表す。炭素数1~12の一価の炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、2-メチル-ブチル基、3-メチルブチル基、2-エチル-プロピル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、tert-オクチル基、n-ノニル基及びn-デシル基等が挙げられ、これらはハロゲン原子で置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、上記と同様のものが挙げられる。
式(31)において、e及びdは、互いに独立に、0~2の整数を表し(ただし、e+dは0ではない)、PI系フィルムのDfを低減する観点から、好ましくは0又は1を表す。また、e+dは好ましくは1を表す。なお、式(31)において、eが0のときは、2つのベンゼン環はV1で結合していないことを示し、dが0のときは、2つのベンゼン環はV2で結合していないことを示す。
式(32)及び式(33)において、f1は1~3の整数を表し、PI系フィルムのDfを低減する観点から、好ましくは1又は2、より好ましくは1を表す。f2は0~3の整数を表し、PI系フィルムのDfを低減する観点から、好ましくは0又は1、より好ましくは0を表す。
式(33)において、g及びhは、互いに独立に、0~4の整数を表し、PI系フィルムの機械物性や熱物性を向上する観点から、好ましくは0~2の整数、より好ましくは0又は1を表す。また、g+hは好ましくは0~2の整数を表す。なお、f2が1以上の場合、複数のg及びhは、互いに独立に、同一であってもよく、異なっていてもよい。
式(a)において、R27~R30は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。炭素数1~6のアルキル基としては上記に例示のものが挙げられる。これらの中でも、PI系フィルムの機械物性や熱物性を向上する観点から、R27~R30は、互いに独立に、好ましくは水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を表し、より好ましくは水素原子を表す。
式(a)において、Dは、単結合、-C(CH3)2-又は-C(CF3)2を表す。Dがこのような構造であると、PI系フィルムの機械物性や熱物性を向上できる。iは1~3の整数を表し、PI系フィルムの機械物性や熱物性を向上できる観点から、好ましくは1又は2である。iが2以上の場合、複数のD及びR27~R30は、互いに独立に、同一であってもよく、異なっていてもよい。
これらの中でも、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点から、好ましくは式(1)中のYが式(42)、式(44)~式(49)又は式(53):
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位、より好ましくは式(1)中のYが式(42)、式(46)、式(49)又は式(53)で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位である。なお、式中の*は結合手を表す。
本発明の一実施形態では、上記の式(A1)中のnを「2~4の整数」から「1」に変更した以外は、構成単位(A1)と同様のテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(X)(単に、構成単位(X)と略すことがある)を構成単位(A4)として含んでいてもよい。構成単位(X)は、式(X’):
で表されることが好ましい。
本発明の一実施形態において、構成単位(A4)の含有量は、構成単位(A)の総量に対して、好ましくは30モル%以下、より好ましくは20モル%以下、さらに好ましくは10モル%以下、さらにより好ましくは5モル%以下であり、好ましくは0モル%以上である。
本発明の一実施形態において、構成単位(A)が構成単位(A1)及び(A2)を含む場合、形状維持性を向上する観点からは、(構成単位(A1)及び構成単位(A2)の総量)/(構成単位(A)の総量)の値が、好ましくは0.5超、より好ましくは0.6以上、さらに好ましくは0.8以上、さらにより好ましくは1.0である。
<ジアミン由来の構成単位(B)>
本発明のPI系樹脂は、ジアミン由来の構成単位(B)を含む。
本発明のPI系樹脂は、ジアミン由来の構成単位(B)を含む。
(ビフェニル骨格含有ジアミン由来の構成単位(B1))
構成単位(B)は、ビフェニル骨格含有ジアミン由来の構成単位(B1)を含む。構成単位(B)が前記構成単位(B1)を含むと、得られるPI系フィルムのDfを低減することができる。また、得られるPI系フィルムのCTEを低減しやすく、寸法安定性を向上しやすい。さらに構成単位(A1)及び(A2)に加えて、構成単位(B)として構成単位(B1)を含むと、得られるPI系フィルムの形状維持性を向上できる。
構成単位(B)は、ビフェニル骨格含有ジアミン由来の構成単位(B1)を含む。構成単位(B)が前記構成単位(B1)を含むと、得られるPI系フィルムのDfを低減することができる。また、得られるPI系フィルムのCTEを低減しやすく、寸法安定性を向上しやすい。さらに構成単位(A1)及び(A2)に加えて、構成単位(B)として構成単位(B1)を含むと、得られるPI系フィルムの形状維持性を向上できる。
本発明の一実施形態において、構成単位(B1)は、ビフェニル骨格を含有していれば特に制限されず、構成単位(B1)に含有されるビフェニル骨格は1つであっても2つ以上であってもよい。本発明の一実施形態において、構成単位(B1)は、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を向上する観点からは、式(b1):
[式(b1)中、Rb1は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、
pは0~4の整数を表す]
で表されるジアミン由来の構成単位(b1)であることが好ましい。
pは0~4の整数を表す]
で表されるジアミン由来の構成単位(b1)であることが好ましい。
式(b1)において、Rb1は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、好ましくはハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基若しくはアリール基、より好ましくはハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数6~12のアリール基を表す。炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、及び炭素数6~12のアリール基としては、上記に例示したものが挙げられる。Rb1に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を高める観点から、Rb1は、互いに独立に、炭素数1~6のアルキル基又は炭素数1~6のフッ化アルキル基であることが好ましく、金属箔等の基材との接着性を高める観点から、フッ素を含有しない炭素数1~6のアルキル基であることがより好ましく、フッ素を含有しない炭素数1~3のアルキル基であることがさらに好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
式(b1)において、pは、互いに独立に、0~4の整数を表し、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を高める観点から、好ましくは0~2の整数、より好ましくは0又は1である。
式(b1)において、各ベンゼン環に結合する-NH2基は、各ベンゼン環を結ぶ単結合を基準に、それぞれ、オルト位、メタ位、若しくはパラ位、又は、α位、β位、若しくはγ位のいずれに結合していてもよく、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を高める観点から、好ましくはメタ位若しくはパラ位、又はβ位若しくはγ位、より好ましくはパラ位、又はγ位に結合することができる。
本発明の好適な一実施形態において、式(b1)は、式(b1’):
で表されることが好ましい。PI系樹脂が、構成単位(B1)として、式(b1)、特に式(b1’)で表されるジアミン由来の構成単位を含むと、得られるPI系フィルムのDfを低減しやすく、さらにCTEを低減しやすく、形状維持性を向上しやすい。さらに、イミド化温度が例えば350℃以下の低温であっても、得られるPI系フィルムのDfが低くすることができるため、銅箔との積層構成でPI系樹脂前駆体塗膜を熱イミド化することにより該CCLを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制しやすく、優れた高周波特性を有するCCLを得ることができる。
本発明の一実施形態において、構成単位(B1)、好ましくは構成単位(b1)の含有量は、構成単位(B)の総量に対して、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上、さらに好ましくは30モル%を超え、さらにより好ましくは35モル%以上、特に好ましくは40モル%以上、特により好ましくは45モル%以上であり、例えば50モル%以上、55モル%以上、60モル%以上、又は65モル%以上であってもよい。また、構成単位(B1)、好ましくは構成単位(b1)の含有量は、構成単位(B)の総量に対して100モル%以下、好ましくは95モル%以下であり、例えば90モル%以下、85モル%以下、又は80モル%以下であってもよい。構成単位(B1)、好ましくは構成単位(b1)の含有量が上記範囲であると、得られるPI系フィルムのDfを低減しやすく、さらにCTEを低減しやすく、形状維持性を向上しやすい。
(構成単位(B2))
本発明の一実施形態において、構成単位(B)は、2つ以上の芳香環を有し、各芳香環が2価の有機基を介して結合しているジアミン由来の構成単位(B2)(以下、単に、構成単位(B2)と略すことがある)を含むことが好ましい。構成単位(B2)における2価の有機基としては、例えば、ハロゲン原子を有してもよいアルキレン基、-O-、-COO-、-OOC-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(Rc)-等が挙げられ、Rcは水素原子、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の一価の炭化水素基を表す。これらの中でも、構成単位(B2)における2価の有機基としては、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-COO-、-OOC-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(Rc)-が好ましい。
本発明の一実施形態において、構成単位(B)は、2つ以上の芳香環を有し、各芳香環が2価の有機基を介して結合しているジアミン由来の構成単位(B2)(以下、単に、構成単位(B2)と略すことがある)を含むことが好ましい。構成単位(B2)における2価の有機基としては、例えば、ハロゲン原子を有してもよいアルキレン基、-O-、-COO-、-OOC-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(Rc)-等が挙げられ、Rcは水素原子、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の一価の炭化水素基を表す。これらの中でも、構成単位(B2)における2価の有機基としては、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-COO-、-OOC-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(Rc)-が好ましい。
構成単位(B2)としては、式(b2)で表されるジアミン由来の構成単位(単に、構成単位(b2)と略すことがある)、式(b2’)で表されるジアミン由来の構成単位(単に、構成単位(b2’)と略すことがある)、式(2)で表されるジアミン由来の構成単位(単に、構成単位(2)と略すことがある)等が挙げられる。
式(b2)は以下のように表される。
[式(b2)中、Rb2は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、Rb2に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、
Wは、互いに独立に、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-COO-、-OOC-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(Rc)-を表し、Rcは水素原子、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の一価の炭化水素基を表し、
mは3又は4を表し、
qは互いに独立に、0~4の整数を表す]
Wは、互いに独立に、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-COO-、-OOC-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(Rc)-を表し、Rcは水素原子、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の一価の炭化水素基を表し、
mは3又は4を表し、
qは互いに独立に、0~4の整数を表す]
式(b2’)は以下のように表される。
[式(b2’)中、Rb2’は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、Rb2’に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、
W’は、互いに独立に、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-COO-、-OOC-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(Rc’)-を表し、Rc’は水素原子、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の一価の炭化水素基を表し、
m’は1又は2を表し、
q’は互いに独立に、0~4の整数を表す]
W’は、互いに独立に、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-COO-、-OOC-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(Rc’)-を表し、Rc’は水素原子、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の一価の炭化水素基を表し、
m’は1又は2を表し、
q’は互いに独立に、0~4の整数を表す]
これらの中でも、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点から、構成単位(B2)は構成単位(b2)であることが好ましい。また、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を向上する観点から、構成単位(B2)は構成単位(b2’)であることが好ましい。
式(b2)及び式(b2’)において、Rb2及びRb2’は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基、若しくはアリールオキシ基を表し、好ましくはハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数6~12のアリール基を表す。炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、及び炭素数6~12のアリール基としては、上記に例示したものが挙げられる。Rb2及びRb2’に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該ハロゲン原子としては、上記と同様のものが挙げられる。得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を向上する観点から、Rb2及びRb2’は、互いに独立に、炭素数1~6のアルキル基又は炭素数1~6のフッ化アルキル基であることが好ましく、金属箔等の基材との接着性を高めやすい観点から、フッ素を含有しない炭素数1~6のアルキル基であることがより好ましく、フッ素を含有しない炭素数1~3のアルキル基であることがさらに好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
式(b2)及び式(b2’)において、q及びq’は、互いに独立に、0~4の整数を表し、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を向上する観点から、好ましくは0~2の整数、より好ましくは0又は1である。
式(b2)及び式(b2’)において、W及びW’は、互いに独立に、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-COO-、-OOC-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(Rc)-を表し、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を向上する観点から、好ましくは-O-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-COO-、-OOC-又は-CO-を表し、さらに金属箔等の基材との接着性を高めやすい観点から、より好ましくは-O-、-CH2-又は-C(CH3)2-、さらに好ましくは-O-又は-C(CH3)2-を表す。Rc及びRc’は、互いに独立に、水素原子、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の一価の炭化水素基を表す。炭素数1~12の1価の炭化水素基としては、上記に例示のものが挙げられ、これらはハロゲン原子で置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、上記と同様のものが挙げられる。
式(b2)において、-W-は、互いに独立に、各ベンゼン環の-NH2を基準に、それぞれ、オルト位、メタ位、若しくはパラ位、又は、α位、β位、若しくはγ位のいずれに結合していてもよく、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を向上する観点から、好ましくはメタ位若しくはパラ位、又は、β位若しくはγ位、より好ましくはパラ位、又はγ位に結合することができる。mが2以上である場合、2つのWが結合するベンゼン環において、2つのWの結合位置は、互いにオルト位、メタ位、若しくはパラ位の関係、又は、α位、β位、若しくはγ位の関係であってもよく、得られるPI系フィルムのDfを低減できる観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を向上する観点から、好ましくはメタ位若しくはパラ位の関係、又は、β位若しくはγ位の関係であってもよい。式(b2’)の-W’-の位置も、上記の式(b2)の-W-の位置と同様である。
式(b2)において、mは3又は4であり、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点から、mは3であることが好ましい。
式(b2’)において、m’は1又は2であり、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を向上する観点から、m’は2であることが好ましい。
式(b2’)において、m’は1又は2であり、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を向上する観点から、m’は2であることが好ましい。
式(b2)において、複数のW、Rb2、及びqは互いに同一であってもよく、異なっていてもよく、-NH2が結合する各ベンゼン環の-NH2を基準とした-W-の位置、又は、2つのWが結合する各ベンゼン環における2つのWの結合位置も同一であってもよく、異なっていてもよい。式(b2’)において、m’が2以上の場合、複数のW’、Rb2’、及びq’は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。式(b2’)の-W’-の位置は、上記の式(b2)の-W-の位置と同様である。
本発明の一実施形態において、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点から、式(b2)において、mは3であり、Wは互いに独立に、-O-又は-C(CH3)2-を表すことが好ましく、式(b2)は、式(b2-1):
で表されることがより好ましい。
本発明の一実施形態において、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性を向上する観点から、式(b2)において、mは2であり、Wは互いに独立に、-O-を表すことが好ましく、式(b2)は、式(b2-2)又は式(b2-3):
で表されることがより好ましい。PI系樹脂が、構成単位(b2’)、特に式(b2-2)及び/又は(b2-3)で表されるジアミン由来の構成単位を含むと、得られるPI系フィルムの低いCTEと、低いDfとを両立でき、かつ金属箔との優れた接着性も発現できる。また、イミド化温度が例えば350℃以下の低温であっても、得られるPI系フィルムのDfを低くすることができるため、銅箔との積層構成でPI系樹脂前駆体塗膜を熱イミド化することにより該CCLを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制しやすく、優れた高周波特性を有するCCLを得ることができる。さらに、PI系フィルムの形状維持性も向上することができる。
で表されることがより好ましい。PI系樹脂が、構成単位(b2’)、特に式(b2-2)及び/又は(b2-3)で表されるジアミン由来の構成単位を含むと、得られるPI系フィルムの低いCTEと、低いDfとを両立でき、かつ金属箔との優れた接着性も発現できる。また、イミド化温度が例えば350℃以下の低温であっても、得られるPI系フィルムのDfを低くすることができるため、銅箔との積層構成でPI系樹脂前駆体塗膜を熱イミド化することにより該CCLを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制しやすく、優れた高周波特性を有するCCLを得ることができる。さらに、PI系フィルムの形状維持性も向上することができる。
本発明の一実施形態において、構成単位(b2)の含有量は、構成単位(B)の総量に対して、好ましくは0モル%又は0モル%超であってもよく、例えば1モル%以上、5モル%以上又は8モル%以上であってもよい。構成単位(b2)の含有量は、構成単位(B)の総量に対して、好ましくは40モル%以下、より好ましくは30モル%以下、さらに好ましくは20モル%以下、さらにより好ましくは20モル%未満である。構成単位(b2)の含有量が上記の下限以上であると、PI系フィルムのDfを低減することができる。構成単位(b2)の含有量が上記の上限以下であると、PI系フィルムのCTEを低減することができる。
本発明の一実施形態において、構成単位(b2)の含有量は、構成単位(B)の総量に対して、好ましくは20モル%未満である。構成単位(b2)の含有量が上記の範囲であると、得られるPI系フィルムのCTEをより低減でき、形状維持性を向上できる。構成単位(b2)の含有量の上限は、好ましくは15モル%以下、より好ましくは10モル%以下、さらに好ましくは5モル%以下、さらにより好ましくは1モル%以下である。構成単位(b2)の含有量が上記の上限以下であると、得られるPI系フィルムのCTEが小さくなりすぎることを防ぎ、金属層と積層した場合に、剥離を防止することができる。また、形状維持性を向上できる。
本発明の一実施形態において、構成単位(b2’)の含有量は、構成単位(B)の総量に対して、0モル%又は0モル%超であってもよく、好ましくは5モル%以上、さらに好ましくは10モル%以上、さらにより好ましくは15モル%以上、特に好ましくは20モル%以上、特により好ましくは25モル%以上であり、好ましくは70モル%以下、より好ましくは65モル%以下、さらに好ましくは60モル%以下、さらにより好ましくは55モル%以下であり、例えば50モル%以下、45モル%以下、又は40モル%以下であってもよい。構成単位(b2’)の含有量が上記の範囲であると、得られるPI系フィルムのDfを低減しやすく、さらにCTEをCCLに適した範囲に調整しやすく、形状維持性を向上しやすい。
(構成単位(B3))
PI系樹脂は、構成単位(B1)及び構成単位(B2)以外のジアミン由来の構成単位(B3)(以下、単に構成単位(B3)と略すことがある)を含んでもよい。構成単位(B3)としては、例えば、式(b2)中のmが0であるジアミン由来の構成単位、式(2)中のXが式(61)~式(64):
[式(61)中、Rb2、W、m及びqは、互いに独立に、式(b2)中のRb2、W、m及びqと同様であり、
式(62)中、環Aは炭素数3~8のシクロアルカン環を表し、
Rdは炭素数1~20のアルキル基を表し、
rは0以上であって、(環Aの炭素数-2)以下の整数を表し、
S1及びS2は、互いに独立に、0~20の整数を表し、
式(61)~式(64)中、*は結合手を表す。]
で表されるジアミン由来の構成単位等が挙げられる。
PI系樹脂は、構成単位(B1)及び構成単位(B2)以外のジアミン由来の構成単位(B3)(以下、単に構成単位(B3)と略すことがある)を含んでもよい。構成単位(B3)としては、例えば、式(b2)中のmが0であるジアミン由来の構成単位、式(2)中のXが式(61)~式(64):
式(62)中、環Aは炭素数3~8のシクロアルカン環を表し、
Rdは炭素数1~20のアルキル基を表し、
rは0以上であって、(環Aの炭素数-2)以下の整数を表し、
S1及びS2は、互いに独立に、0~20の整数を表し、
式(61)~式(64)中、*は結合手を表す。]
で表されるジアミン由来の構成単位等が挙げられる。
式(62)中のRdは炭素数1~20のアルキル基を表し、好ましくは炭素数1~10のアルキル基を表し、その例としては上記に例示のアルキル基が挙げられる。式(62)中のrは0以上であって、「環Aの炭素数-2」以下の整数を表す。rは好ましくは0以上であり、好ましくは4以下である。式(62)中のS1及びS2は、互いに独立に、0~20の整数を表す。S1及びS2は、互いに独立に、好ましくは0以上、より好ましくは2以上であり、好ましくは15以下である。
構成単位(B3)の具体例としては、式(2)中のXが式(71)、式(74)、式(77)、式(78)、式(89)又は式(90)で表されるジアミン由来の構成単位が挙げられる。なお、これらの式中、*は結合手を表す。
これらの中でも、式(2)中のXが式(74)で表されるジアミン由来の構成単位、すなわち、p-フェニレンジアミン由来の構成単位であることが好ましい。
本発明の一実施形態において、構成単位(B)が構成単位(B3)を含む場合、構成単位(B3)の含有量は、構成単位(B)の総量に対して、好ましくは25モル%以下、より好ましくは20モル%以下、さらに好ましくは10モル%以下であり、好ましくは0.01モル%以上である。
本発明の一実施形態において、構成単位(B)が構成単位(B1)及び(b2’)を含む場合、形状維持性を向上する観点からは、(構成単位(B1)及び構成単位(b2’)の総量)/(構成単位(B)の総量)の値が、好ましくは0.8超、より好ましくは0.85以上、さらに好ましくは0.90以上、さらにより好ましくは1.0である。
本発明の一実施形態において、PI系樹脂は、例えば上記の含ハロゲン原子置換基等によって導入することができる、ハロゲン原子、好ましくはフッ素原子を含有していてもよい。PI系樹脂がフッ素原子を含有する場合、得られるPI系フィルムの比誘電率を低減しやすい。PI系樹脂にフッ素原子を含有させるために好ましい含フッ素置換基としては、例えばフルオロ基及びトリフルオロメチル基が挙げられる。
また、本発明の別の一実施形態において、PI系樹脂は、得られるPI系フィルムの金属箔等の基材との接着性を高める観点からは、フッ素原子を含有していないことが好ましい。また、PI系樹脂がフッ素を含有すると分子鎖間の相互作用を弱める傾向があるため、フッ素原子を含有していないと、PI系樹脂が分子回転の抑制された高次構造をとりやすい傾向があるため、結果として本発明のPI系フィルムのDfを低減しやすく、屈曲耐性を向上しやすい傾向がある。
また、本発明の別の一実施形態において、PI系樹脂は、得られるPI系フィルムの金属箔等の基材との接着性を高める観点からは、フッ素原子を含有していないことが好ましい。また、PI系樹脂がフッ素を含有すると分子鎖間の相互作用を弱める傾向があるため、フッ素原子を含有していないと、PI系樹脂が分子回転の抑制された高次構造をとりやすい傾向があるため、結果として本発明のPI系フィルムのDfを低減しやすく、屈曲耐性を向上しやすい傾向がある。
本発明の一実施形態において、PI系樹脂中のハロゲン原子の含有量は、PI系樹脂の質量を基準として、好ましくは35質量%以下、より好ましくは25質量%以下、さらに好ましくは15質量%以下、さらにより好ましくは5質量%以下、特に好ましくは1質量%以下であり、通常0質量%以上である。ハロゲン原子の含有量が上記の上限以下であると、コスト面で有利であり、PI系フィルムのCTEを低減しやすく、またPI系フィルムの金属箔等の基材との接着性を高めやすい。
本発明の一実施形態において、PI系樹脂のイミド化率は、好ましくは90%以上、より好ましくは93%以上、さらに好ましくは95%以上であり、通常100%以下である。機械物性、熱物性や誘電特性を向上する観点から、イミド化率が上記の下限以上であることが好ましい。イミド化率は、PI系樹脂中のテトラカルボン酸化合物に由来する構成単位のモル量の2倍の値に対する、PI系樹脂中のイミド結合のモル量の割合を示す。なお、PI系樹脂がトリカルボン酸化合物を含む場合には、PI系樹脂中のテトラカルボン酸化合物に由来する構成単位のモル量の2倍の値と、トリカルボン酸化合物に由来する構成単位のモル量との合計に対する、PI系樹脂中のイミド結合のモル量の割合を示す。また、イミド化率は、IR法、NMR法などにより求めることができる。
本発明の一実施形態において、PI系樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量(以下、重量平均分子量をMwと記載することがある)は、好ましくは100,000以上、より好ましくは110,000以上、さらに好ましくは120,000以上、特に好ましくは130,000以上であり、好ましくは1,000,000以下、より好ましくは700,000以下、さらに好ましくは500,000以下、特に好ましくは300,000以下である。Mwが上記の下限以上であると、屈曲耐性などの機械物性を向上しやすい。Mwが上記の上限以下であると、製膜時の加工性の観点で有利である。なお、Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCと記載することがある)測定を行い、標準ポリスチレン換算により求めることができる。
本発明の一実施形態において、PI系樹脂のTgは、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、屈曲耐性を向上する観点から、好ましくは350℃以下、より好ましくは330℃以下、さらに好ましくは310℃以下、さらにより好ましくは295℃以下、特に好ましくは290℃以下、特により好ましくは290℃未満、特にさらに好ましくは288℃以下である。また、PI系樹脂のTgは、PI系フィルムの耐熱性を高めやすい観点から、好ましくは200℃以上、より好ましくは205℃以上、さらに好ましくは210℃以上である。PI系樹脂のTgは、動的粘弾性測定により測定でき、例えば実施例に記載の方法で測定できる。
本発明の一実施形態において、PI系樹脂のTgが、上記範囲内、好ましくは200~290℃であると、PI系樹脂が回転運動の抑制された好ましい高次構造を形成しやすい傾向があるため、PI系樹脂中の極性基の回転が抑制され、電気エネルギーが熱運動として失われることが低減されると推定される。ゆえに、Tgが上記範囲内にあるPI系樹脂により、Dfが低いPI系フィルムが得られると考えられる。このようなPI系樹脂を用いることにより、イミド化温度が例えば350℃以下の低温であっても、得られるPI系フィルムのDfを低くできる。ゆえに、銅箔との積層構成でPI系樹脂前駆体塗膜を熱イミド化することにより該CCLを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制でき、優れた高周波特性を有するCCLを得ることができる。
PI系樹脂のTgは、PI系樹脂を構成する構成単位の種類及びそれらの構成、並びに、PI系樹脂の分子量及び製造方法、特にイミド化条件等を、適宜調整することによって調整し得、例えば上述の説明において好ましい態様として記載されている範囲内に調整することによって、上記範囲内に調整し得る。
〔ポリイミド系樹脂の製造方法〕
本発明のPI系樹脂は、特に限定されないが、テトラカルボン酸無水物とジアミンとを反応させてPI系樹脂前駆体を得る工程、及び、得られたPI系樹脂前駆体をイミド化する工程を含む方法により製造することが好ましい。なお、テトラカルボン酸化合物の他に、ジカルボン酸化合物、トリカルボン酸化合物を反応させてもよい。
本発明のPI系樹脂は、特に限定されないが、テトラカルボン酸無水物とジアミンとを反応させてPI系樹脂前駆体を得る工程、及び、得られたPI系樹脂前駆体をイミド化する工程を含む方法により製造することが好ましい。なお、テトラカルボン酸化合物の他に、ジカルボン酸化合物、トリカルボン酸化合物を反応させてもよい。
PI系樹脂前駆体の合成に用いられるテトラカルボン酸無水物としては、例えば、芳香族テトラカルボン酸二無水物等の芳香族テトラカルボン酸化合物;及び脂肪族テトラカルボン酸二無水物等の脂肪族テトラカルボン酸化合物等が挙げられる。テトラカルボン酸化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上を組合せて用いてもよい。テトラカルボン酸化合物は、二無水物の他、酸クロリド化合物等のテトラカルボン酸化合物類縁体であってもよい。
テトラカルボン酸化合物としては、例えば、式(A1)で表されるテトラカルボン酸無水物、式(A2)で表されるテトラカルボン酸無水物、式(A3)で表されるテトラカルボン酸無水物が挙げられる。
テトラカルボン酸化合物の具体例としては、無水ピロメリット酸(以下、PMDAと記載することがある)、4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物(以下、BPADAと記載することがある)、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下、BPDAと記載することがある)、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(以下、6FDAと記載することがある)、4,4’-オキシジフタル酸二無水物(以下、ODPAと記載することがある)、2,2’,3,3’-、2,3,3’,4’-又は3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3’,3,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、p-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸二無水物)(以下、TAHQと記載することがある)、無水トリメリット酸と2,2’,3,3’,5,5’-ヘキサメチル-4,4’-ビフェノールとのエステル化物(以下、TMPBPと記載することがある)、4,4’-ビス(1,3-ジオキソ-1,3-ジヒドロイソベンゾフラン-5-イルカルボニルオキシ)ビフェニル(以下、BP-TMEと記載することがある)、2,3’,3,4’-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、3,3”,4,4”-p-テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3”,4”-p-テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2”,3,3”-p-テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)-プロパン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)-プロパン二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,2,7,8-、1,2,6,7-フェナンスレン-テトラカルボン酸二無水物、1,2,9,10-フェナンスレン-テトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)テトラフルオロプロパン二無水物、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物(以下、HPMDAと記載することがある)、2,3,5,6-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物、4,4’-ビス(2,3-ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルメタン二無水物、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(以下、CBDAと記載することがある)、ノルボルナン-2-スピロ-α’-スピロ-2”-ノルボルナン-5,5’,6,6’-テトラカルボン酸無水物、p-フェニレンビス(トリメリテート無水物)、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-アントラセンテトラカルボン酸二無水物、4,8-ジメチル-1,2,3,5,6,7-ヘキサヒドロナフタレン-1,2,5,6-テトラカルボン酸二無水物、2,6-ジクロロナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸二無水物、2,7-ジクロロナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-テトラクロロナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-テトラクロロナフタレン-2,3,6,7-テトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-テトラクロロナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-テトラクロロナフタレン-2,3,6,7-テトラカルボン酸二無水物、2,3,8,9-ペリレン-テトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ペリレン-テトラカルボン酸二無水物、4,5,10,11-ペリレン-テトラカルボン酸二無水物、5,6,11,12-ペリレン-テトラカルボン酸二無水物、ピラジン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、ピロリジン-2,3,4,5-テトラカルボン酸二無水物、チオフェン-2,3,4,5-テトラカルボン酸二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物などが挙げられる。これらの中でも、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、形状維持性及び屈曲耐性を向上する観点から、BPDA、PMDA、TAHQ、BP-TMEが好ましく、PMDA、BP-TMEがより好ましい。これらのテトラカルボン酸化合物は単独又は二種以上組合せて使用できる。
PI系樹脂前駆体の合成に用いられるジアミン化合物としては、例えば、脂肪族ジアミン、芳香族ジアミン及びこれらの混合物が挙げられる。なお、本実施形態において「芳香族ジアミン」とは、芳香環を有するジアミンを表し、その構造の一部に脂肪族基又はその他の置換基を含んでいてもよい。この芳香環は単環でも縮合環でもよく、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環及びフルオレン環等が例示されるが、これらに限定されるわけではない。これらの中でも、好ましくはベンゼン環である。また「脂肪族ジアミン」とは、脂肪族基を有するジアミンを表し、その構造の一部にその他の置換基を含んでいてもよいが、芳香環は有しない。
ジアミン化合物としては、例えば、式(b1)で表されるジアミン、式(b2)で表されるジアミン、式(b2’)で表されるジアミン、式(2)で表されるジアミンが挙げられる。
ジアミン化合物の具体例としては、1,4-ジアミノシクロヘキサン、4,4’-ジアミノ-2,2’-ジメチルビフェニル(以下、m-TBと記載することがある)、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノジフェニル(以下、TFMBと記載することがある)、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン(以下、TPE-Qと記載することがある)、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン(以下、TPE-Rと記載することがある)、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(以下、BAPPと記載することがある)、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジヒドロキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2-ビス-[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)]ビフェニル、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[1-(4-アミノフェノキシ)]ビフェニル、ビス[1-(3-アミノフェノキシ)]ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)]ベンゾフェノン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)]ベンゾフェノン、2,2-ビス-[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス-[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、4,4’-メチレンジ-o-トルイジン、4,4’-メチレンジ-2,6-キシリジン、4,4’-メチレン-2,6-ジエチルアニリン、4,4’-メチレンジアニリン、3,3’-メチレンジアニリン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、3,3’-ジアミノジフェニルプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルエタン、3,3’-ジアミノジフェニルエタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、3,3-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、ベンジジン、3,3’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメトキシベンジジン、4,4”-ジアミノ-p-テルフェニル、3,3”-ジアミノ-p-テルフェニル、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン(以下、p-PDAと記載することがある)、レゾルシノール-ビス(3-アミノフェニル)エーテル、4,4’-[1,4-フェニレンビス(1-メチルエチリデン)]ビスアニリン、4,4’-[1,3-フェニレンビス(1-メチルエチリデン)]ビスアニリン、ビス(p-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(p-β-アミノ-tert-ブチルフェニル)エーテル、ビス(p-β-メチル-δ-アミノペンチル)ベンゼン、p-ビス(2-メチル-4-アミノペンチル)ベンゼン、p-ビス(1,1-ジメチル-5-アミノペンチル)ベンゼン、1,5-ジアミノナフタレン、2,6-ジアミノナフタレン、2,4-ビス(β-アミノ-tert-ブチル)トルエン、2,4-ジアミノトルエン、m-キシレン-2,5-ジアミン、p-キシレン-2,5-ジアミン、m-キシリレンジアミン、p-キシリレンジアミン、ピペラジン、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビシクロヘキサン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4”-ジアミノ-p-ターフェニル、ビス(4-アミノフェニル)テレフタレート、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)-2,5-ジ-tert-ブチルベンゼン、4,4’-(1,3-フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、1,4-ビス[2-(4-アミノフェニル)-2-プロピル]ベンゼン、2,4-ジアミノ-3,5-ジエチルトルエン、2,6-ジアミノ-3,5-ジエチルトルエン、4,4’-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’-(ヘキサフルオロプロピリデン)ジアニリン、1,2-ジアミノエタン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,5-ジアミノペンタン、1,6-ジアミノヘキンサン、1,2-ジアミノプロパン、1,2-ジアミノブタン、1,3-ジアミノブタン、2-メチル-1,2-ジアミノプロパン、2-メチル-1,3-ジアミノプロパン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ノルボルナンジアミン、2’-メトキシ-4,4’-ジアミノベンズアニリド、4,4’-ジアミノベンズアニリド、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、9,9-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]フルオレン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、2,5-ジアミノ-1,3,4-オキサジアゾール、ビス[4,4’-(4-アミノフェノキシ)]ベンズアニリド、ビス[4,4’-(3-アミノフェノキシ)]ベンズアニリド、2,6-ジアミノピリジン、2,5-ジアミノピリジンなどが挙げられる。これらの中でも、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、形状維持性及び屈曲耐性を向上する観点から、m-TB、BAPP、TPE-Q、TPE-Rが好ましく、m-TB、TPE-Q、TPE-Rがより好ましい。ジアミン化合物は単独又は二種以上組合せて使用できる。
なお、前記PI系樹脂前駆体は、得られるPI系フィルムの各種物性を損なわない範囲で、上記のPI系樹脂前駆体合成に用いられるテトラカルボン酸化合物に加えて、他のテトラカルボン酸、ジカルボン酸及びトリカルボン酸並びにそれらの無水物及び誘導体をさらに反応させたものであってもよい。
他のテトラカルボン酸としては、上記テトラカルボン酸化合物の無水物の水付加体が挙げられる。
ジカルボン酸化合物としては、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸及びそれらの類縁の酸クロリド化合物、酸無水物等が挙げられ、2種以上を組合せて用いてもよい。具体例としては、テレフタル酸;イソフタル酸;ナフタレンジカルボン酸;4,4’-ビフェニルジカルボン酸;3,3’-ビフェニルジカルボン酸;炭素数8以下である鎖式炭化水素、のジカルボン酸化合物及び2つの安息香酸が単結合、-O-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-又はフェニレン基で連結された化合物並びに、それらの酸クロリド化合物が挙げられる。
トリカルボン酸化合物としては、芳香族トリカルボン酸、脂肪族トリカルボン酸及びそれらの類縁の酸クロリド化合物、酸無水物等が挙げられ、2種以上を組合せて用いてもよい。具体例としては、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸の無水物;2,3,6-ナフタレントリカルボン酸-2,3-無水物;フタル酸無水物と安息香酸とが単結合、-O-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-又はフェニレン基で連結された化合物が挙げられる。
PI系樹脂前駆体の製造において、ジアミン化合物、テトラカルボン酸化合物、ジカルボン酸化合物及びトリカルボン酸化合物の使用量は、所望とするPI系樹脂前駆体の各構成単位の比率に応じて適宜選択できる。
本発明において、テトラカルボン酸化合物の総量1モルに対するジアミン化合物の総使用モル数をアミン比として定義する。本発明の好適な一実施形態においては、アミン比は、テトラカルボン酸化合物の総量1モルに対して、好ましくは0.90モル以上であり、好ましくは0.999モル以下である。また、別の一実施形態においては、アミン比は、テトラカルボン酸化合物の総量1モルに対して、好ましくは1.001モル以上であり、好ましくは1.10モル以下である。
本発明の一実施形態において、アミン比が1以下である場合、アミン比は好ましくは0.90モル以上0.999モル以下、より好ましくは0.95モル以上0.997モル以下、さらに好ましくは0.97モル以上0.995モル以下である。
本発明の一実施形態において、アミン比が1以上である場合、アミン比は好ましくは1.001モル以上1.10モル以下、より好ましくは1.002モル以上1.05モル以下、さらに好ましくは1.003モル以上1.03モル以下である
アミン比が1.0モルに近いと、合成時に急激に分子量が増大する傾向があり、1.0モルから大きく離れると得られるPI系樹脂の分子量が低下しやすい傾向がある。分子量が急激に増大すると、合成マスの中で不均一に成長して、PI系樹脂前駆体から得られるPI系樹脂の物性が安定しにくい傾向がある。一方、分子量が低すぎると機械物性が低下する傾向がある。
本発明において、テトラカルボン酸化合物の総量1モルに対するジアミン化合物の総使用モル数をアミン比として定義する。本発明の好適な一実施形態においては、アミン比は、テトラカルボン酸化合物の総量1モルに対して、好ましくは0.90モル以上であり、好ましくは0.999モル以下である。また、別の一実施形態においては、アミン比は、テトラカルボン酸化合物の総量1モルに対して、好ましくは1.001モル以上であり、好ましくは1.10モル以下である。
本発明の一実施形態において、アミン比が1以下である場合、アミン比は好ましくは0.90モル以上0.999モル以下、より好ましくは0.95モル以上0.997モル以下、さらに好ましくは0.97モル以上0.995モル以下である。
本発明の一実施形態において、アミン比が1以上である場合、アミン比は好ましくは1.001モル以上1.10モル以下、より好ましくは1.002モル以上1.05モル以下、さらに好ましくは1.003モル以上1.03モル以下である
アミン比が1.0モルに近いと、合成時に急激に分子量が増大する傾向があり、1.0モルから大きく離れると得られるPI系樹脂の分子量が低下しやすい傾向がある。分子量が急激に増大すると、合成マスの中で不均一に成長して、PI系樹脂前駆体から得られるPI系樹脂の物性が安定しにくい傾向がある。一方、分子量が低すぎると機械物性が低下する傾向がある。
ジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物との反応温度は、好ましくは50℃以下、より好ましくは40℃以下、さらに好ましくは30℃以下である。反応温度が上記の上限以下であると、得られるPI系フィルムのDfを低減することができ、またCTEを低減しやすく、形状維持性及び屈曲耐性を向上しやすい。また、ジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物との反応温度は、好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上、さらに好ましくは15℃以上である。反応温度が上記の下限以上であると、反応速度を高めやすく、重合時間を短くできる傾向がある。
反応時間は特に限定されず、例えば0.5~72時間程度、好ましくは3~32時間であってもよい。反応時間が上記の範囲内であると、得られるPI系フィルムのDfを低減することができ、またCTEを低減でき、形状維持性及び屈曲耐性を向上できる。
反応時間は特に限定されず、例えば0.5~72時間程度、好ましくは3~32時間であってもよい。反応時間が上記の範囲内であると、得られるPI系フィルムのDfを低減することができ、またCTEを低減でき、形状維持性及び屈曲耐性を向上できる。
ジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物との反応は、溶媒中で行うことが好ましい。溶媒としては、反応に影響を与えない限り特に限定されないが、例えば、水、メタノール、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、1-メトキシ-2-プロパノール、2-ブトキシエタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶媒;フェノール、クレゾール等のフェノール系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル等のエステル系溶媒;γ-ブチロラクトン(以下、GBLと記載することがある)、γ-バレロラクトン等のラクトン系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2-ヘプタノン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素溶媒;エチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒;アセトニトリル等のニトリル系溶媒;テトラヒドロフラン及びジメトキシエタン等のエーテル系溶媒;クロロホルム及びクロロベンゼン等の塩素含有溶媒;N,N-ジメチルアセトアミド(以下、DMAcと記載することがある)、N,N-ジメチルホルムアミド(以下、DMFと記載することがある)等のアミド系溶媒;ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒;N-メチルピロリドン(以下、NMPと記載することがある)等のピロリドン系溶媒;及びそれらの組合せなどが挙げられる。これらの中でも、溶解性の観点から、好ましくはフェノール系溶媒、ラクトン系溶媒、アミド系溶媒、ピロリドン系溶媒、より好ましくはアミド系溶媒を好適に使用できる。
本発明の一実施形態において、ジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物との反応に用いる溶媒の沸点は、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性及び屈曲耐性を向上する観点から、好ましくは230℃以下、より好ましくは200℃以下、さらに好ましくは180℃以下である。また、前記溶媒の沸点は、得られるPI系フィルムのDfを低減する観点や、CTEを低減し、さらに形状維持性及び屈曲耐性を向上する観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上である。
ジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物との反応は、必要に応じて、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性雰囲気下又は減圧の条件下において行ってもよく、不活性雰囲気、例えば、窒素雰囲気又はアルゴン雰囲気等の下、厳密に制御された脱水溶媒中で撹拌しながら行うことが好ましい。
得られるPI系樹脂前駆体は、慣用の方法により一旦単離してもよいが、単離することなく、PI系樹脂前駆体の合成により得られたPI系樹脂前駆体を含む反応液を、PI系樹脂の製造に用いてもよい。
PI系樹脂は、200℃以上500℃以下の熱処理によって、前記PI系樹脂前駆体をイミド化して製造することが好ましい。
本発明におけるイミド化温度は、好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下、さらに好ましくは350℃未満、さらにより好ましくは340℃以下、特に好ましくは330℃以下、特により好ましくは320℃以下である。また、イミド化温度は、十分にイミド化率を向上する観点やDfを向上する観点から、好ましくは200℃以上、より好ましくは210℃以上、さらに好ましくは220℃以上である。また、加熱は段階的に行ってもよく、例えば、50~150℃の比較的低温下で加熱して溶媒を除去した後、200℃以上500℃以下、好ましくは200℃以上400℃未満、より好ましくは200℃以上350℃未満の範囲の温度まで段階的に加熱してイミド化を行ってもよい。
本発明の一実施形態において、イミド化における反応時間は、好ましくは0.5~24時間、より好ましくは1~12時間である。また、本発明の一実施形態において、200℃以上の温度を維持する時間は、好ましくは10~90分、より好ましくは15~80分、さらに好ましくは20~70分である。イミド化における200℃以上の反応時間が上記範囲内であると、十分にイミド化率を向上することができ、樹脂の酸化劣化を防ぐことができるので、得られるPI系フィルムの誘電特性や屈曲耐性を向上することができる。
PI系樹脂は、慣用の方法、例えば、濾過、濃縮、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィーなどの分離手段や、これらを組合せた分離手段により分離精製して単離できる。
〔ポリイミド系フィルム〕
本発明は、本発明のPI系樹脂を含むPI系フィルムを包含する。本発明のPI系フィルムは、前記PI系樹脂を含むため、低いDfを有することができる。また、低いCTEを有することもできる。さらに、本発明のPI系フィルムは、形状維持性に優れ、外的な力によりフィルムの形状が変化した際に、その変化した形状を有効に維持することができる。そのため、本発明のPI系フィルムをFPC基板材料等に用いた場合に、FPC中での基板の揺れ等を抑制又は防止でき、また戻る応力による配線の抜けや他の部品との接触を抑制又は防止できる。
本発明は、本発明のPI系樹脂を含むPI系フィルムを包含する。本発明のPI系フィルムは、前記PI系樹脂を含むため、低いDfを有することができる。また、低いCTEを有することもできる。さらに、本発明のPI系フィルムは、形状維持性に優れ、外的な力によりフィルムの形状が変化した際に、その変化した形状を有効に維持することができる。そのため、本発明のPI系フィルムをFPC基板材料等に用いた場合に、FPC中での基板の揺れ等を抑制又は防止でき、また戻る応力による配線の抜けや他の部品との接触を抑制又は防止できる。
また、本発明のPI系樹脂は、イミド化温度が低温であっても、Dfの低いPI系フィルムを形成できる。本発明の好適な実施形態では、本発明のPI系フィルムは、PI系樹脂前駆体を200℃以上500℃以下、好ましくは200℃以上400℃未満、より好ましくは200℃以上350℃未満の熱処理によりイミド化して得られるPI系樹脂を含む。
本発明の一実施形態において、PI系フィルム中のPI系樹脂の含有量は、本発明のPI系フィルムの質量に対して、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上である。また、PI系樹脂の含有量の上限は特に制限されず、PI系フィルムの質量に対して、例えば100質量%以下、99質量%以下、又は95質量%以下であってもよい。PI系樹脂の含有量が上記範囲であると、機械物性、熱物性や誘電特性を向上できる。
本発明のPI系フィルムは、必要に応じて、フィラーを含むことができる。フィラーとしては、シリカ、アルミナ等の金属酸化物粒子、炭酸カルシウム等の無機塩、フッ素樹脂、シクロオレフィンポリマー等のポリマー粒子等が挙げられる。フィラーは単独又は2種以上を組合せて使用することができる。フィラーを含む場合、その含有量は、PI系フィルムの質量に対して、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下であり、好ましくは0.01質量%以上である。
また、本発明の一実施形態において、本発明のPI系フィルムは、必要に応じて、添加剤を含むことができる。添加剤としては、例えば酸化防止剤、難燃剤、架橋剤、界面活性剤、相溶化剤、イミド化触媒、耐候剤、滑剤、抗ブロッキング剤、帯電防止剤、防曇剤、無滴剤、顔料などが挙げられる。添加剤は単独又は二種以上組合せて使用できる。各種添加剤の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲で適宜選択でき、各種添加剤を含む場合、その合計含有量は、PI系フィルムの質量に対して、好ましくは7質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは4質量%以下であり、好ましくは0.001質量%以上である。なお、本発明のPI系樹脂が、前記フィラー及び前記添加剤を含んでいてもよい。
本発明の一実施形態において、PI系フィルムのCTEは、好ましくは50ppm/K以下、より好ましくは40ppm/K以下、さらに好ましくは30ppm/K以下、さらにより好ましくは25ppm/K以下であり、特に好ましくは20ppm/K以下であり、例えば18ppm/K以下、15ppm/K以下、又は13ppm/K以下であってもよい。PI系フィルムのCTEが上記の上限以下であると、優れた寸法安定性を有することができる。また、PI系フィルムのCTEは、好ましくは0ppm/K以上、より好ましくは5ppm/K以上、さらに好ましくは8ppm/K以上、さらにより好ましくは10ppm/K以上、特に好ましくは11ppm/K以上、特により好ましくは11.8ppm/K以上である。PI系フィルムのCTEが、上記の範囲(下限以上かつ上限以下)とすることによって、銅箔とPI層のCTEが近くなるため、積層フィルムの剥がれを抑制できる。なお、CTEは、例えば熱機械分析装置(以下、「TMA」と記載することがある)により測定でき、実施例に記載の方法により求められる。
プリント回路には、伝送損失が小さくなることが求められる。伝送損失は、誘電体で生じる電界によって発生する損失である誘電損失と、導体を流れる電流に起因して発生する損失である導体損失との和で表される。そして、誘電損失は、近似的に式(i)で表される指標Eに比例することが知られている。
E=Df×(Dk)1/2 (i)
[式(i)中、Dfは誘電正接を表し、Dkは比誘電率を表す]
5G用FPCで用いられる高周波数域では、誘電損失が大きくなる傾向にあるため、前記指標Eの値が小さく、誘電損失を抑制できる材料が特に求められている。
一方、高周波信号は導体のごく表面に電流が集中する。したがって、導体損失は接する誘電体の誘電特性に関連し、近似的に(Dk)1/2に比例することが知られている。
E=Df×(Dk)1/2 (i)
[式(i)中、Dfは誘電正接を表し、Dkは比誘電率を表す]
5G用FPCで用いられる高周波数域では、誘電損失が大きくなる傾向にあるため、前記指標Eの値が小さく、誘電損失を抑制できる材料が特に求められている。
一方、高周波信号は導体のごく表面に電流が集中する。したがって、導体損失は接する誘電体の誘電特性に関連し、近似的に(Dk)1/2に比例することが知られている。
本発明のPI系樹脂を含む本発明のPI系フィルムは、上記の通り、PI系樹脂が構成単位(A1)、構成単位(A2)及び構成単位(B1)を含むため、Df、さらにはDkが小さくなるので、誘電損失の指標E及び導体損失も小さくなり、該PI系フィルムを含む回路では伝送損失が低減できる。
本発明の一実施形態において、PI系フィルムの10GHzにおける誘電損失の指標Eは、好ましくは0.008未満、より好ましくは0.0075以下、さらに好ましくは0.007以下、さらにより好ましくは0.0065以下、特に好ましくは0.006以下である。前記指標Eが小さければ小さいほどPI系フィルムを含んでなる電子回路の伝送損失は低くなるため、前記指標Eの下限は特に制限されず、例えば0以上であってよい。
本発明の一実施形態において、PI系フィルムの10GHzにおけるDfは、PI系フィルムを含んでなる電子回路の伝送損失を低減する観点から、好ましくは0.004以下、より好ましくは0.0038以下、さらに好ましくは0.0035以下、さらにより好ましくは0.0033以下、特に好ましくは0.003以下であり、例えば0.0029以下、0.0027以下、0.0025以下、又は0.0023以下であってもよい。前記Dfが小さければ小さいほどPI系フィルムを含んでなる電子回路の伝送損失は低くなるため、前記Dfの下限は特に制限されず、例えば0以上であってよい。
本発明の一実施形態において、PI系フィルムの10GHzにおけるDkは、好ましくは3.50以下、より好ましくは3.45以下、さらに好ましくは3.41以下であり、例えば3.38以下、又は3.36以下であってもよい。
PI系フィルムのDf及びDkは、ベクトルネットワークアナライザ及び共振器を用いて測定でき、例えば実施例に記載の方法で測定できる。
本発明の一実施形態において、本発明のPI系フィルムは、優れた屈曲耐性、特に折曲耐性を有する。本発明のPI系フィルムのASTM規格D2176-16に準拠したMIT耐折疲労試験における破断までの折曲回数は、好ましくは15,000回以上、より好ましくは20,000回以上、さらに好ましくは30,000回以上である。前記折曲回数が上記の下限以上であると、繰返し折曲げてもクラック、割れ、折り皺等の発生を有効に抑制できる。また、前記折曲回数の上限は特に制限されず、例えば10,000,000回以下であってもよい。なお、MIT耐折疲労試験は、MIT耐折疲労試験機を用いて測定できる。
本発明のPI系フィルムの厚さは、用途に応じて適宜選択でき、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは20μm以上であり、好ましくは500μm以下、より好ましくは300μm以下、さらに好ましくは100μm以下、特に好ましくは80μm以下、特により好ましくは50μm以下である。フィルムの厚さは、膜厚計等を用いて測定できる。なお、本発明のフィルムが多層フィルムである場合、上記厚さは単層部分の厚さを表す。
本発明のPI系フィルムは、通常工業的に採用されている方法によって、コロナ放電処理、プラズマ処理、オゾン処理等の表面処理が施されていてもよい。
本発明のPI系フィルムは、Dfが低いため、高周波帯域用のプリント回路基板やアンテナ基板に対応可能な基板材料などに好適に利用できる。FPCに用いられるCCLは、単層又は複数層のPI系樹脂の片面又は両面に銅箔層を有する積層体が広く用いられている。本発明のPI系フィルムを樹脂層として使用する場合、本発明のPI系フィルムはイミド化温度が例えば350℃以下のような低温であってもDfを低くすることができるため、銅箔上でPI系樹脂前駆体塗膜を熱イミド化することにより該CCLを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制し得るため、優れた高周波特性を有するCCLを得ることができる。
〔ポリイミド系フィルムの製造方法〕
本発明のPI系フィルムは、例えば、以下の工程:
本発明のPI系樹脂前駆体を含むPI系樹脂前駆体溶液を基材上に塗工する工程、及び
200℃以上500℃以下の熱処理によって、PI系樹脂前駆体をイミド化する工程
を含む方法によって製造することができる。
本発明のPI系フィルムは、例えば、以下の工程:
本発明のPI系樹脂前駆体を含むPI系樹脂前駆体溶液を基材上に塗工する工程、及び
200℃以上500℃以下の熱処理によって、PI系樹脂前駆体をイミド化する工程
を含む方法によって製造することができる。
<ポリイミド系樹脂前駆体溶液の塗工工程>
(PI系樹脂前駆体溶液の調製)
PI系樹脂前駆体溶液は、前記PI系樹脂前駆体と溶媒とを含み、該PI系樹脂前駆体と溶媒とを混合することによって調製できる。また、本発明の一実施形態において、PI系樹脂前駆体の合成により得られたPI系樹脂前駆体を含む反応液を、必要に応じて溶媒で適宜希釈し、PI系樹脂前駆体溶液として使用してもよい。
(PI系樹脂前駆体溶液の調製)
PI系樹脂前駆体溶液は、前記PI系樹脂前駆体と溶媒とを含み、該PI系樹脂前駆体と溶媒とを混合することによって調製できる。また、本発明の一実施形態において、PI系樹脂前駆体の合成により得られたPI系樹脂前駆体を含む反応液を、必要に応じて溶媒で適宜希釈し、PI系樹脂前駆体溶液として使用してもよい。
PI系樹脂前駆体溶液に含まれる溶媒は、PI系樹脂前駆体の製造におけるジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物との反応に用いる溶媒として例示のものが挙げられ、好ましくはラクトン系溶媒、アミド系溶媒、ピロリドン系溶媒、より好ましくはアミド系溶媒である。また、本発明の一実施形態において、PI系樹脂前駆体溶液に含まれる溶媒の沸点は、イミド化温度が低温であっても、PI系フィルムのDfを低減できる観点や、CTEを低減し、形状維持性を向上できる観点から、好ましくは230℃以下、より好ましくは200℃以下、さらに好ましくは180℃以下、特に好ましくは170℃以下であり、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上である。
PI系樹脂前駆体溶液に含まれるPI系樹脂前駆体の含有量は、PI系樹脂前駆体溶液の総量に対して、好ましくは8質量%以上、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは12質量%以上、特に好ましくは13質量%以上であり、また、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、さらに好ましくは23質量%以下、特に好ましくは20質量%以下である。PI系樹脂前駆体の含有量が上記の範囲内であると、製膜時の加工性に優れる。
(ポリイミド系樹脂前駆体溶液の塗工)
PI系樹脂前駆体溶液の塗工工程は、PI系樹脂前駆体溶液を基材上に塗工し、塗膜を形成する工程である。
PI系樹脂前駆体溶液の塗工工程は、PI系樹脂前駆体溶液を基材上に塗工し、塗膜を形成する工程である。
塗工工程において、公知の塗工方法又は塗布方法により、基材上に組成物を塗工して塗膜を形成する。公知の塗工方法としては、例えばワイヤーバーコーティング法、リバースコーティング、グラビアコーティング等のロールコーティング法、ダイコート法、カンマコート法、リップコート法、スピンコーティング法、スクリーン印刷コーティング法、ファウンテンコーティング法、ディッピング法、スプレー法、カーテンコート法、スロットコート法、流涎成形法等が挙げられる。PI系樹脂前駆体の溶液を基材上に塗工又は塗布するときは、基材上に単層のPI系樹脂前駆体を塗工しても、複数層のPI系樹脂前駆体を基材上に塗工してもよい。基材上に複数層のPI系樹脂前駆体を塗工する場合、複数回に分けて塗工し乾燥してもよく、複数層を同時に塗工してもよい。
基材の例としては、金属箔等の金属板、SUSベルト等のSUS板、ガラス基板、PETフィルム、PENフィルム、本発明のPI系フィルム以外の他のPI系樹脂フィルム、ポリアミド系樹脂フィルム等が挙げられる。中でも、耐熱性に優れる観点から、好ましくは金属板、SUS板、ガラス基板、PETフィルム、PENフィルム等が挙げられ、フィルムとの密着性及びコストの観点から、より好ましくは金属板、SUS板、ガラス基板又はPETフィルム等が挙げられる。本発明の一実施形態において、金属箔を構成する金属としては、例えば、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロム、チタン、タンタル、ステンレス及びこれらの合金等が挙げられる。これらの中でも、金属箔は、銅箔、銅合金箔、SUS箔、アルミニウム箔等が好ましく、導電性及び金属加工性の観点からは、銅箔又は銅合金箔がより好ましく、銅箔が特に好ましい。
<イミド化工程>
イミド化工程は、200℃以上500℃以下の熱処理によって、基材上に塗工されたPI系樹脂前駆体をイミド化する工程である。
本発明の一実施形態において、イミド化工程は、PI系樹脂前駆体のイミド化の前に、基材上に塗工されたPI系樹脂前駆体溶液を例えば300℃未満の比較的低温下で加熱して乾燥し、得られたPI系樹脂前駆体の乾燥膜を、200℃以上500℃以下の熱処理によって、イミド化する工程であることが好ましい。このような段階的な乾燥により、得られるPI系フィルムのDfを低減しやすい。
また、本発明の一実施形態において、基材上のPI系樹脂前駆体の乾燥膜をイミド化してPI系フィルムを得てもよく、PI系樹脂前駆体の乾燥膜を基材から剥離し、基材から剥離された該乾燥膜をイミド化してPI系フィルムを得てもよい。
イミド化工程は、200℃以上500℃以下の熱処理によって、基材上に塗工されたPI系樹脂前駆体をイミド化する工程である。
本発明の一実施形態において、イミド化工程は、PI系樹脂前駆体のイミド化の前に、基材上に塗工されたPI系樹脂前駆体溶液を例えば300℃未満の比較的低温下で加熱して乾燥し、得られたPI系樹脂前駆体の乾燥膜を、200℃以上500℃以下の熱処理によって、イミド化する工程であることが好ましい。このような段階的な乾燥により、得られるPI系フィルムのDfを低減しやすい。
また、本発明の一実施形態において、基材上のPI系樹脂前駆体の乾燥膜をイミド化してPI系フィルムを得てもよく、PI系樹脂前駆体の乾燥膜を基材から剥離し、基材から剥離された該乾燥膜をイミド化してPI系フィルムを得てもよい。
本発明の一実施形態において、基材上に塗工されたPI系樹脂前駆体の乾燥温度は、溶媒が乾燥して固形化する温度範囲であれば特に制限されないが、急激な乾燥で面荒れを生じることを避ける観点及び加工時に発生するしわやよれ等を抑制する観点からは、好ましくは300℃未満、より好ましくは260℃以下、さらに好ましくは200℃以下、さらにより好ましくは180℃以下であり、また、生産性の観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは80℃以上、さらに好ましくは100℃以上である。前記乾燥温度が上記範囲であると、得られるPI系フィルムのDfを低減しやすい。
本発明におけるPI系樹脂前駆体は、低温でイミド化しても、得られるPI系フィルムのDfを低減することができ、さらに形状維持性を向上することもできる。イミド化工程における熱処理温度、すなわち、イミド化温度は、好ましくは500℃以下、より好ましくは400℃以下、さらに好ましくは350℃未満、さらにより好ましくは340℃以下、特に好ましくは330℃以下、特により好ましくは320℃以下である。イミド化温度が上記の上限以下であると、基材として銅箔を使用した場合においても、銅箔の熱劣化を抑制し得るため、高周波特性に優れたCCLを得やすい。また、イミド化温度は、十分にイミド化率を向上しやすい観点及びDfを低減しやすい観点から、好ましくは200℃以上、より好ましくは210℃以上、さらに好ましくは220℃以上である。また、平滑なフィルムを得る観点や、Dfを低減する観点からは、段階的に加熱を行うことが好ましい。例えば、50~150℃の比較的低温下で加熱して溶媒を除去した後、200℃以上500℃以下、好ましくは200℃以上400℃以下、より好ましくは200℃以上350℃未満の範囲の温度まで段階的に加熱してイミド化を行ってもよい。
本発明の一実施形態において、イミド化における反応時間は、好ましくは30分~24時間、より好ましくは1~12時間である。また、本発明の一実施形態において、200℃以上の温度を維持する時間は、好ましくは5分~90分、より好ましくは10分~70分、さらに好ましくは15分~50分である。
イミド化後、基材上に形成された塗膜を基材から剥離することによって、PI系フィルムを得ることができる。本発明の一実施形態において、基材が銅箔の場合には、塗膜を銅箔から剥離することなくPI系フィルムを形成し、得られた銅箔上にPI系フィルムが積層された積層フィルムをCCLに用いることもできる。
本発明のフィルムが多層フィルムである場合には、例えば、共押出加工法、押出ラミネート法、熱ラミネート法、ドライラミネート法等の多層フィルム形成法により製造することができる。
〔積層フィルム〕
本発明のPI系フィルムは、Dfが低いため、FPCに用いられる金属張積層板の形成に好適に使用し得る。したがって、本発明は、本発明のPI系フィルムをPI層として用いて、PI層と金属箔層とを含む積層フィルムを包含する。本発明の一実施形態において、本発明の積層フィルムは、金属箔層をPI層の片面のみに含んでいてもよく、両面に含んでいてもよい。
本発明のPI系フィルムは、Dfが低いため、FPCに用いられる金属張積層板の形成に好適に使用し得る。したがって、本発明は、本発明のPI系フィルムをPI層として用いて、PI層と金属箔層とを含む積層フィルムを包含する。本発明の一実施形態において、本発明の積層フィルムは、金属箔層をPI層の片面のみに含んでいてもよく、両面に含んでいてもよい。
本発明の一実施形態において、金属箔層を構成する金属としては、上記に記載の金属が挙げられ、これらの中でも、金属箔層は、銅箔層、銅合金箔層、SUS箔層、アルミニウム箔層等が好ましく、導電性及び金属加工性の観点からは、銅箔層又は銅合金箔層がより好ましく、銅箔層が特に好ましい。
本発明のPI系フィルムは、熱イミド化温度が低温であっても、Dfが低く、高周波特性、並びに好ましくは形状維持性に優れた金属張積層板(好ましくはCCL)の形成に好適に使用し得るため、本発明の好適な一実施形態において、本発明の積層フィルムは、本発明のPI系フィルムの片面又は両面に金属箔層を含む積層フィルムであることが好ましい。
本発明の一実施形態において、金属箔層、特に銅箔層の厚さは、好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上であり、また、回路の微細化をしやすく、屈曲耐性を向上しやすい観点から、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下、さらに好ましくは30μm以下、特に好ましくは20μm以下である。金属箔層、特に銅箔層の厚さは、膜厚計等を用いて測定できる。なお、PI系フィルムの両面に金属箔層、特に銅箔層を含む場合、各金属箔層、特に各銅箔層の厚さは互いに同じであっても異なっていてもよい。
本発明の一実施形態において、積層フィルムの厚さは、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは15μm以上であり、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、さらに好ましくは60μm以下である。積層フィルムの厚さは、膜厚計等を用いて測定できる。
本発明の積層フィルムは、PI系フィルム及び金属箔層、特に銅箔層に加えて、機能層等の他の層を含んでいてもよい。機能層としては、例えば、熱可塑性PI系樹脂を含む熱可塑性PI系樹脂層や接着層などが挙げられる。機能層は単独又は二種以上組合せて使用できる。
本発明の一実施形態において、本発明の積層フィルムは、金属箔層及びPI層から構成される2層金属張積層板であっても、金属箔層、PI層及び接着層から構成される3層金属張積層板であってもよいが、耐熱性、寸法安定性及び軽量化の観点からは、接着層を含まない2層金属張積層板であることが好ましい。
また、本発明のPI系フィルムは、イミド化温度が低温であってもDfが低いため、銅箔上でPI系樹脂前駆体塗膜の熱イミド化を行うことにより金属箔が銅箔である積層フィルムを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制できる。したがって、本発明の積層フィルムは、接着層を含んでいなくとも、優れた高周波特性を有する。
また、本発明のPI系フィルムは、イミド化温度が低温であってもDfが低いため、銅箔上でPI系樹脂前駆体塗膜の熱イミド化を行うことにより金属箔が銅箔である積層フィルムを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制できる。したがって、本発明の積層フィルムは、接着層を含んでいなくとも、優れた高周波特性を有する。
また、本発明の一実施形態において、本発明のPI系フィルムと金属箔層、特に銅箔層とは直接接していてもよく、PI系フィルムと金属箔層、特に銅箔層との間に機能層が挿入され、これらが機能層を介して接していてもよいが、機械物性や熱物性を向上する観点からは、PI系フィルムと金属箔層、特に銅箔層とが直接接していることが好ましい。
本発明のPI系フィルムと金属箔層との間に挿入されていてもよい機能層は、熱可塑性PI層であってもよい。機械物性や熱物性を向上する観点からは、金属箔層、特に銅箔層と直接接している層は、本発明のPI系フィルム又は機能層としての熱可塑性PI層であることが好ましい。
本発明のPI系フィルムと金属箔層との間に挿入されていてもよい機能層は、熱可塑性PI層であってもよい。機械物性や熱物性を向上する観点からは、金属箔層、特に銅箔層と直接接している層は、本発明のPI系フィルム又は機能層としての熱可塑性PI層であることが好ましい。
〔積層フィルムの製造方法〕
本発明の積層フィルムは、例えば、以下の工程:
テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)とジアミン由来の構成単位(B)とを含むPI系樹脂前駆体溶液を基材上に塗工する工程、及び
200℃以上500℃以下の熱処理によって、PI系樹脂前駆体をイミド化して、本発明のPI系フィルムを基材上に形成する工程
を含む方法により製造できる。
本発明の積層フィルムは、例えば、以下の工程:
テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)とジアミン由来の構成単位(B)とを含むPI系樹脂前駆体溶液を基材上に塗工する工程、及び
200℃以上500℃以下の熱処理によって、PI系樹脂前駆体をイミド化して、本発明のPI系フィルムを基材上に形成する工程
を含む方法により製造できる。
本発明の積層フィルムの製造方法における「PI系樹脂前駆体を含むPI系樹脂前駆体溶液を基材上に塗工する工程」及び「200℃以上500℃以下の熱処理によって、PI系樹脂前駆体をイミド化して、本発明のPI系フィルムを基材上に形成する工程」については、〔ポリイミド系フィルムの製造方法〕の項に記載の各工程に関する説明が同様にあてはまる。
本発明の一実施形態において、基材は金属箔であることが好ましく、銅箔であることが特に好ましい。金属箔、特に銅箔に関する記載は、〔積層フィルム〕の項に記載の金属箔に関する記載が同様にあてはまる。
本発明の積層フィルムは、上記方法以外の方法、例えば、積層フィルムに含まれる金属箔以外の別の基材上にテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)とジアミン由来の構成単位(B)とを含むPI系樹脂前駆体溶液を塗工及び乾燥することにより得られるPI系樹脂前駆体の乾燥膜を、前記基材から剥離し、剥離された前記PI系樹脂前駆体の乾燥膜を金属箔に貼合せる方法により製造してもよい。PI系樹脂前駆体の乾燥膜と金属箔とを貼合せる方法としては、プレスによる方法、熱ロールを使用したラミネート方法等を採用してよく、貼合せる工程において、PI系樹脂前駆体のイミド化を同時に行ってもよい。しかし、本発明のPI系フィルムは、イミド化温度が低温であってもDfが低いため、例えば銅箔上でPI系樹脂前駆体塗膜の熱イミド化を行うことにより金属箔が銅箔である積層フィルムを製造しても、銅箔表面の劣化を抑制できる。したがって、本発明の積層フィルムは、上記のような貼合工程を経ることなく製造しても、優れた高周波特性を有する。
〔フレキシブルプリント回路基板〕
本発明のPI系フィルムは、Dfが低いため、PI系フィルムからなる電気回路の伝送損失を低減することができる。さらに、本発明のPI系フィルムは、CTEも低く、優れた形状維持性も有しているため、FPC基板材料として好適に利用できる。したがって、本発明は本発明のPI系フィルムを含むFPC基板も包含する。
本発明のPI系フィルムは、Dfが低いため、PI系フィルムからなる電気回路の伝送損失を低減することができる。さらに、本発明のPI系フィルムは、CTEも低く、優れた形状維持性も有しているため、FPC基板材料として好適に利用できる。したがって、本発明は本発明のPI系フィルムを含むFPC基板も包含する。
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例で使用した略号は、以下の化合物を示す。
BPDA:3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
PMDA:無水ピロメリット酸
BP-TME:4,4’―ビス(1,3-ジオキソ-1,3-ジヒドロイソベンゾフラン-5-イルカルボニルオキシ)ビフェニル
p-PDA:p-フェニレンジアミン
m-TB:4,4’-ジアミノ-2,2’-ジメチルビフェニル
BAPP:2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン
TRE-R:1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン
TPE-Q:1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン
BPDA:3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
PMDA:無水ピロメリット酸
BP-TME:4,4’―ビス(1,3-ジオキソ-1,3-ジヒドロイソベンゾフラン-5-イルカルボニルオキシ)ビフェニル
p-PDA:p-フェニレンジアミン
m-TB:4,4’-ジアミノ-2,2’-ジメチルビフェニル
BAPP:2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン
TRE-R:1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン
TPE-Q:1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン
[ポリイミド系樹脂前駆体の合成]
(実施例1)
m-TB 22.658g(106.7mmol)、及びBAPP 4.868g(11.9mmol)をDMAc 405.0gに溶解させた後、BP-TME 31.214g(58.4mmol)を加えて窒素雰囲気下20℃で1時間撹拌した。その後、PMDA 12.740g(58.4mmol)を加えて窒素雰囲気下20℃で24時間撹拌し、PI系樹脂前駆体組成物を得た。用いた酸二無水物モノマーに対するジアミンモノマーのモル比(アミン比)は1.02であった。
(実施例1)
m-TB 22.658g(106.7mmol)、及びBAPP 4.868g(11.9mmol)をDMAc 405.0gに溶解させた後、BP-TME 31.214g(58.4mmol)を加えて窒素雰囲気下20℃で1時間撹拌した。その後、PMDA 12.740g(58.4mmol)を加えて窒素雰囲気下20℃で24時間撹拌し、PI系樹脂前駆体組成物を得た。用いた酸二無水物モノマーに対するジアミンモノマーのモル比(アミン比)は1.02であった。
(実施例2~7、比較例1、2)
用いるモノマーの種類及びモノマー組成をそれぞれ表1に示す通り変更した以外は、実施例1と同様にPI系樹脂前駆体組成物を得た。
用いるモノマーの種類及びモノマー組成をそれぞれ表1に示す通り変更した以外は、実施例1と同様にPI系樹脂前駆体組成物を得た。
[ポリイミド系フィルムの製造]
PI系樹脂前駆体の合成で使用した溶媒を用い、実施例1~7及び比較例1、2で得られたPI系樹脂前駆体組成物を、PI系樹脂前駆体の含有量が10質量%以上になる範囲で適宜希釈して粘度を40,000cps以下に調整してPI系樹脂前駆体溶液を調製した。PI系樹脂前駆体溶液を、それぞれ表1に示す通り、下記製膜条件1~3のいずれかの条件で製膜し、PI系樹脂からなるPI系フィルムを得た。
PI系樹脂前駆体の合成で使用した溶媒を用い、実施例1~7及び比較例1、2で得られたPI系樹脂前駆体組成物を、PI系樹脂前駆体の含有量が10質量%以上になる範囲で適宜希釈して粘度を40,000cps以下に調整してPI系樹脂前駆体溶液を調製した。PI系樹脂前駆体溶液を、それぞれ表1に示す通り、下記製膜条件1~3のいずれかの条件で製膜し、PI系樹脂からなるPI系フィルムを得た。
<製膜条件1>
PI系樹脂前駆体溶液を、ガラス基板上に流涎成形し、アプリケーターを用いて、線速0.4m/分でPI系樹脂前駆体溶液の塗膜を成形した。前記塗膜を120℃で30分間加熱し、得られたフィルムをガラス基板から剥離した後、金枠にフィルムを固定した。金枠に固定したフィルムを酸素濃度1%雰囲気下で、10分間かけて30℃から320℃まで昇温した後、320℃で5分間維持し、PI系フィルムを得た。
PI系樹脂前駆体溶液を、ガラス基板上に流涎成形し、アプリケーターを用いて、線速0.4m/分でPI系樹脂前駆体溶液の塗膜を成形した。前記塗膜を120℃で30分間加熱し、得られたフィルムをガラス基板から剥離した後、金枠にフィルムを固定した。金枠に固定したフィルムを酸素濃度1%雰囲気下で、10分間かけて30℃から320℃まで昇温した後、320℃で5分間維持し、PI系フィルムを得た。
<製膜条件2>
PI系樹脂前駆体溶液を、電解銅箔(JX金属(株)製、JXEFL-BHM、厚さ12μm)の租化面側(表面粗さ;Rz=1.3μm)に流涎成形し、アプリケーターを用いて、線速0.4m/分でPI系樹脂前駆体溶液の塗膜を成形した。前記塗膜を120℃で30分間加熱して乾燥させた。その後、金枠に銅箔と前駆体の積層フィルムを固定し、酸素濃度1%雰囲気下で、10分間かけて30℃から320℃まで昇温した後、320℃で5分間加熱した。得られたPI系フィルムと銅箔との積層フィルムを大容量の濃度40質量%の塩化第二鉄水溶液に室温で10分間浸漬して、目視で銅の残存がないことを確認した後、80℃で1時間乾燥して単独のPI系フィルムを得た。
PI系樹脂前駆体溶液を、電解銅箔(JX金属(株)製、JXEFL-BHM、厚さ12μm)の租化面側(表面粗さ;Rz=1.3μm)に流涎成形し、アプリケーターを用いて、線速0.4m/分でPI系樹脂前駆体溶液の塗膜を成形した。前記塗膜を120℃で30分間加熱して乾燥させた。その後、金枠に銅箔と前駆体の積層フィルムを固定し、酸素濃度1%雰囲気下で、10分間かけて30℃から320℃まで昇温した後、320℃で5分間加熱した。得られたPI系フィルムと銅箔との積層フィルムを大容量の濃度40質量%の塩化第二鉄水溶液に室温で10分間浸漬して、目視で銅の残存がないことを確認した後、80℃で1時間乾燥して単独のPI系フィルムを得た。
<製膜条件3>
PI系樹脂前駆体溶液を、電解銅箔(JX金属(株)製、JXEFL-BHM、厚さ12μm)の租化面側(表面粗さ;Rz=1.3μm)に流涎成形し、アプリケーターを用いて、線速0.4m/分でPI系樹脂前駆体溶液の塗膜を成形した。前記塗膜を90℃で10分間加熱して乾燥させた。その後、金枠に銅箔と前駆体の積層フィルムを固定し、酸素濃度1%雰囲気下で、10分間かけて30℃から320℃まで昇温した後、320℃で5分間加熱した。得られたPI系フィルムと銅箔との積層フィルムを大容量の濃度40質量%の塩化第二鉄水溶液に室温で10分間浸漬して、目視で銅の残存がないことを確認した後、80℃で1時間乾燥して単独のPI系フィルムを得た。
PI系樹脂前駆体溶液を、電解銅箔(JX金属(株)製、JXEFL-BHM、厚さ12μm)の租化面側(表面粗さ;Rz=1.3μm)に流涎成形し、アプリケーターを用いて、線速0.4m/分でPI系樹脂前駆体溶液の塗膜を成形した。前記塗膜を90℃で10分間加熱して乾燥させた。その後、金枠に銅箔と前駆体の積層フィルムを固定し、酸素濃度1%雰囲気下で、10分間かけて30℃から320℃まで昇温した後、320℃で5分間加熱した。得られたPI系フィルムと銅箔との積層フィルムを大容量の濃度40質量%の塩化第二鉄水溶液に室温で10分間浸漬して、目視で銅の残存がないことを確認した後、80℃で1時間乾燥して単独のPI系フィルムを得た。
実施例及び比較例で得られたPI系フィルムについて、各測定及び評価を行った。以下に測定及び評価方法を説明する。
<ガラス転移温度Tgの測定>
実施例及び比較例で得られたPI系樹脂のTgは、以下のようにPI系フィルムを測定することにより求めた。
動的粘弾性測定装置(アイティー計測制御(株)製、DVA-220)を用い、次のような試料及び条件下で測定して、貯蔵弾性率(Storage modulus、E’)と損失弾性率(Loss modulus、E”)の値の比であるtanδ曲線を得た。tanδ曲線のピークの最頂点をTgとした。
試験片:長さ40mm、幅5mm、厚さ30μm(なお、厚さは用いるフィルムにより変動する)の直方体
実験モード:単一周波数、定速昇温
実験様式:引張
サンプルつかみ間長:15mm
測定開始温度:室温~342℃
昇温速度:5℃/分
周波数:10Hz
静/動応力比:1.8
主な収集データ:
(1)貯蔵弾性率(Storage modulus、E’)
(2)損失弾性率(Loss modulus、E”)
(3)tanδ(E”/E’)
実施例及び比較例で得られたPI系樹脂のTgは、以下のようにPI系フィルムを測定することにより求めた。
動的粘弾性測定装置(アイティー計測制御(株)製、DVA-220)を用い、次のような試料及び条件下で測定して、貯蔵弾性率(Storage modulus、E’)と損失弾性率(Loss modulus、E”)の値の比であるtanδ曲線を得た。tanδ曲線のピークの最頂点をTgとした。
試験片:長さ40mm、幅5mm、厚さ30μm(なお、厚さは用いるフィルムにより変動する)の直方体
実験モード:単一周波数、定速昇温
実験様式:引張
サンプルつかみ間長:15mm
測定開始温度:室温~342℃
昇温速度:5℃/分
周波数:10Hz
静/動応力比:1.8
主な収集データ:
(1)貯蔵弾性率(Storage modulus、E’)
(2)損失弾性率(Loss modulus、E”)
(3)tanδ(E”/E’)
<線熱膨張係数(CTE)の測定>
実施例及び比較例で得られたPI系フィルムのCTEは、TMAを用いて、下記条件で測定を行い、50℃から100℃におけるCTEを算出した。
装置:(株)日立ハイテクサイエンス製 TMA/SS7100
荷重:50.0mN
温度プログラム:20℃から130℃まで5℃/分の速度で昇温
試験片:長さ40mm、幅5mm、厚さ30μm(なお、厚さは用いるフィルムにより変動あり)の直方体
実施例及び比較例で得られたPI系フィルムのCTEは、TMAを用いて、下記条件で測定を行い、50℃から100℃におけるCTEを算出した。
装置:(株)日立ハイテクサイエンス製 TMA/SS7100
荷重:50.0mN
温度プログラム:20℃から130℃まで5℃/分の速度で昇温
試験片:長さ40mm、幅5mm、厚さ30μm(なお、厚さは用いるフィルムにより変動あり)の直方体
<誘電損失の指標Eの評価>
実施例及び比較例で得られたPI系フィルムの誘電損失の指標Eを下記式で算出した。
E=Df×(Dk)1/2 (i)
Df:誘電正接
Dk:比誘電率
実施例及び比較例で得られたPI系フィルムの誘電損失の指標Eを下記式で算出した。
E=Df×(Dk)1/2 (i)
Df:誘電正接
Dk:比誘電率
(Df及びDkの測定)
実施例及び比較例で得られたPI系フィルムのDf及びDkを以下の条件で測定した。25℃/55%RHで24時間サンプルを調湿した後に、測定を行った。
装置:アンリツ(株)製 コンパクトUSBベクトルネットワークアナライザ(製品名:MS46122B)
(株)エーイーティー製空洞共振器(TEモード 10GHzタイプ)
測定周波数:10GHz
測定雰囲気:23℃/50%RH
実施例及び比較例で得られたPI系フィルムのDf及びDkを以下の条件で測定した。25℃/55%RHで24時間サンプルを調湿した後に、測定を行った。
装置:アンリツ(株)製 コンパクトUSBベクトルネットワークアナライザ(製品名:MS46122B)
(株)エーイーティー製空洞共振器(TEモード 10GHzタイプ)
測定周波数:10GHz
測定雰囲気:23℃/50%RH
<形状維持性の評価>
実施例及び比較例で得られたPI系フィルムから、5mm(幅)×40mm(長さ)のフィルムを切り出した。切り出したサンプルの両端において、各末端から5mmの位置にテープを貼り、サンプルを幅方向に360°ねじった状態で、対向するテープの貼り付け位置の間隔が25mm(つまり、固定化されてないフィルムの長さが25mm)となる位置にて固定し、1時間室温で放置した。1時間後に、一方のテープを外して固定を解除した後、反り上がった高さ(フィルム端の最も高い部分の高さ)が10mm以上維持される時間を測定し、以下の基準で評価した。
AA:5分以上維持
A:2分以上5分未満維持
B:1分以上2分未満維持
C:1分未満維持
D:ねじっただけで亀裂が生じた
実施例及び比較例で得られたPI系フィルムから、5mm(幅)×40mm(長さ)のフィルムを切り出した。切り出したサンプルの両端において、各末端から5mmの位置にテープを貼り、サンプルを幅方向に360°ねじった状態で、対向するテープの貼り付け位置の間隔が25mm(つまり、固定化されてないフィルムの長さが25mm)となる位置にて固定し、1時間室温で放置した。1時間後に、一方のテープを外して固定を解除した後、反り上がった高さ(フィルム端の最も高い部分の高さ)が10mm以上維持される時間を測定し、以下の基準で評価した。
AA:5分以上維持
A:2分以上5分未満維持
B:1分以上2分未満維持
C:1分未満維持
D:ねじっただけで亀裂が生じた
実施例及び比較例で得られたPI系フィルムについて、PI系樹脂の構成単位の種類及び比率、製膜条件及び膜厚、並びに各測定及び評価結果を表1に示す。なお、酸無水物成分の欄に記載の数字は、酸無水物成分の総量に対する各モノマー成分の割合(%)であり、ジアミン成分の欄に記載の数字は、ジアミン成分の総量に対する各モノマー成分の割合(%)である。
表1に示されるように、実施例1~7で得られたPI系フィルムは、比較例1及び2と比べ、Dfが低く、誘電損失の指標Eが低いことが確認された。よって、本発明のPI系樹脂を含むPI系フィルムは、高周波帯域に対応可能な伝送損失の小さいCCL等の金属張積層板に好適に使用できる。また、実施例1~7で得られたPI系フィルムは、比較例1及び2と比べ、CTEが低いことが確認された。
さらに実施例2~4で得られたPI系フィルムは、比較例1及び2と比べ、形状維持性に優れていることが確認された。
さらに実施例2~4で得られたPI系フィルムは、比較例1及び2と比べ、形状維持性に優れていることが確認された。
Claims (14)
- テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)とジアミン由来の構成単位(B)とを含有するポリイミド系樹脂であって、
テトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A)は、式(A1):
で表される2価の有機基であり、Ra1は、互いに独立に、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有してもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはアリールオキシ基を表し、sは互いに独立に、0~3の整数を表す]
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A1)、及び式(A2):
で表されるテトラカルボン酸無水物由来の構成単位(A2)を含み、
ジアミン由来の構成単位(B)は、ビフェニル骨格含有ジアミン由来の構成単位(B1)を含む、ポリイミド系樹脂。 - 前記構成単位(A1)の含有量は、前記構成単位(A)の総量に対して15モル%以上である、請求項1に記載のポリイミド系樹脂。
- 前記構成単位(A1)の含有量は、前記構成単位(A)の総量に対して75モル%以下である、請求項1又は2に記載のポリイミド系樹脂。
- 前記構成単位(A2)の含有量は、前記構成単位(A)の総量に対して25モル%以上である、請求項1又は2に記載のポリイミド系樹脂。
- 前記構成単位(B1)の含有量は、前記構成単位(B)の総量に対して30モル%を超える、請求項5に記載のポリイミド系樹脂。
- 前記構成単位(B)は、さらに、式(b2):
Wは、互いに独立に、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-COO-、-OOC-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(Rc)-を表し、Rcは水素原子、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の一価の炭化水素基を表し、mは3又は4を表し、qは互いに独立に、0~4の整数を表す]
で表されるジアミン由来の構成単位(b2)を20モル%未満含む、請求項1又は2に記載のポリイミド系樹脂。 - 請求項1又は2に記載のポリイミド系樹脂を含むポリイミド系フィルム。
- 10GHzにおける誘電正接は0.004以下である、請求項8に記載のポリイミド系フィルム。
- 厚さは5~100μmである、請求項8に記載のポリイミド系フィルム。
- 請求項8に記載のポリイミド系フィルムの片面又は両面に金属箔層を含む積層フィルム。
- 前記金属箔層は、銅箔層である、請求項11記載の積層フィルム。
- 請求項8に記載のポリイミド系フィルムを含むフレキシブルプリント回路基板。
- テトラカルボン酸無水物由来の構成単位とジアミン由来の構成単位とを含むポリイミド系樹脂前駆体溶液を基材上に塗工する工程、及び
200℃以上500℃以下の熱処理によって、ポリイミド系樹脂前駆体をイミド化する工程を含む、請求項8に記載のポリイミド系フィルムの製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022187615A JP2024076181A (ja) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | ポリイミド系樹脂 |
CN202311494063.2A CN118063769A (zh) | 2022-11-24 | 2023-11-10 | 聚酰亚胺系树脂 |
KR1020230158606A KR20240077428A (ko) | 2022-11-24 | 2023-11-15 | 폴리이미드계 수지 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022187615A JP2024076181A (ja) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | ポリイミド系樹脂 |
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---|---|
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---|---|---|---|
JP2022187615A Pending JP2024076181A (ja) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | ポリイミド系樹脂 |
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JP2021161285A (ja) | 2020-03-31 | 2021-10-11 | 株式会社大阪ソーダ | ポリイミド系接着剤 |
-
2022
- 2022-11-24 JP JP2022187615A patent/JP2024076181A/ja active Pending
-
2023
- 2023-11-10 CN CN202311494063.2A patent/CN118063769A/zh active Pending
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