JP2626049B2 - 銅蒸着芳香族ポリアミドフィルム - Google Patents

銅蒸着芳香族ポリアミドフィルム

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は銅蒸着芳香族ポリアミドフィルムに関し、さ
らに詳しくは、主としてフレキシブルプリント配線板
(FPC)やコネクター等に加工して用いられる銅蒸着芳
香族ポリアミドフィルムに関するものである。
[従来の技術] 芳香族ポリアミドフィルムに銅箔を接着剤によって積
層し、FPCを製造することは例えば特開昭52-112766等に
よって知られている。
一方、芳香族ポリアミドフィルム上に銅薄膜層を真空
蒸着法によって形成し、これからFPCを製造すること
は、製造されたFPCが接着剤の影響を受けないなどの利
点を有しているにもかかわらず実用化に至っていない。
[発明が解決しようとする課題] 前記の従来の銅蒸着芳香族ポリアミドフィルムでは、
銅蒸着層と芳香族ポリアミドフィルム間の密着力を十分
に確保できないこと、蒸着後の銅蒸着芳香族ポリアミド
フィルムのカールが大きく回路パターン加工やFPCとし
ての使用において問題が大きいこと等の欠点を有してい
た。
本発明はかかる問題を改善し、銅蒸着層の密着力が大
きく、カールのない銅蒸着芳香族ポリアミドフィルムを
提供することを目的とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、熱膨張係数が1.0×10-5(1/℃)以上4.0×
10-5(1/℃)以下の芳香族ポリアミドフィルムの少なく
とも片面が、表面粗さ(Rp)が0.01(μm)以上0.5
(μm)以下、水の接触角が70度以下であり、該面の少
なくとも一方に銅薄膜層を積層してなることを特徴とす
る銅蒸着芳香族ポリアミドフィルムに関するものであ
る。
本発明における芳香族ポリアミドフィルムとは、 一般式 -NH-Ar1-NHCO-Ar2-CO- または -NH-Ar3-CO- で示される繰返し構成単位を単独または共重合の形で含
む芳香族ポリアミド重合体あるいはそれらの混合物から
成るフィルムである。
ここでAr1、Ar2、Ar3は少なくとも1個の芳香環を含
み同一でも異なっていてもよく、これらの代表例として
は次のものがあげられる。
ここでXは、 −O−、−CH2−、−SO2−、 −S−、−CO−、 の中から選ばれる。
また、これらの芳香環の環上の水素原子の一部または
全部が、ハロゲン基、ニトロ基、C1〜C3のアルキル基、
C1〜C3アルコキシ基から選ばれる置換基で置換されてい
るものも含む。更に、上記一般式中でアミド結合を構成
する窒素原子に結合する水素原子が置換基で置換されて
いるものも含む。
これらの重合体の内、パラ位で結合されている芳香環
が芳香環全体の50%以上を占める重合体が、フィルム強
度が大きくなる点で好ましく、また、芳香環上の水素原
子の一部がハロゲン基で置換されている芳香環が芳香環
全体の30%以上を占める重合体が、フィルムの吸湿率が
小さくなる点から好ましい。
本発明で使用する芳香族ポリアミドフィルムは、銅蒸
着層の密着力という点から、その表面粗さ(Rp)は0.01
(μm)以上0.5(μm)以下、水の接触角は70度以下
であることが必要である。表面粗さ(Rpについて、0.01
(μm)より小さいと銅蒸着層とフィルムの界面の面積
が小さくなり、また微小な凹凸内に銅が食い込むという
アンカー効果も小さくなるために十分な密着力が得られ
ないため好ましくない。一方0.5(μm)より大きくな
ると銅蒸着層の厚さと比較してフィルム表面の凹凸が大
きすぎるために、エッチングによって形成された回路パ
ターンに断線が生じ易いなど、信頼性が低下するため好
ましくない。表面粗さ(Rp)とは、表面の凹凸を平均し
た中心線から表面突起の頂点までの最大距離であるが、
銅蒸着層の密着力という観点から他の表面粗さの指標と
比較した結果、Rpが最も相関が強いことが判明した。こ
れは実際に銅蒸着層の密着強度に関与する銅蒸着層とフ
ィルム界面は、粗さ平均中心線より外側(フィルムから
みて)の凹凸であることを示している。
またフィルム表面の物理化学的特性上、密着力を左右
する指標として、水の接触角が70度以下であることが必
要であり、70度より大きいと十分な密着力が得られな
い。これは主としてフィルム表面の極性の作用によるも
ので、芳香族ポリアミドの適当な重合体組成の選択、あ
るいはフィルムへの種々の表面処理によって好ましい水
の接触角を持つ表面を得ることが可能である。
本発明の芳香族ポリアミドフィルムの熱膨張係数は1.
0×10-5(1/℃)以上4.0×10-5(1/℃)以下、好ましく
は3.0×10-5(1/℃)以下であり、銅蒸着層とフィルム
とが直接積層されていることによるバイメタル効果によ
って、上記の範囲より大きいと銅蒸着フィルムは銅蒸着
層を内側にしたカール、小さい場合にはフィルムを内側
にしたカールが大きくなって不適である。更にカールが
大きい場合には密着力が低下する問題があり、単にカー
ルだけでなく、この点でも熱膨張係数が上記の範囲にあ
る芳香族ポリアミドフィルムが必要である。これは銅蒸
着フィルムがカールするような場合には銅蒸着層に大き
な内部応力が生じ、密着力も低下することによると考え
られる。
次に本発明の銅蒸着芳香族ポリアミドフィルムの製造
方法について説明する。
芳香族ポリアミドの重合はアミド系溶媒中での低温溶
液重合法や水系媒体を用いた界面重合法など公知の重合
法により行なうことができ特に限定されない。次に重合
で得られたポリマー溶液、あるいはポリマーを単離した
後、溶媒に再溶解したポリマー溶液からフィルムを製膜
する。ここで使用する溶媒にはアミド系溶媒あるいは硫
酸などがあるが、装置の腐蝕といった面から、硫酸より
アミド系溶媒の方が好ましい。
製膜は公知の溶液製膜法によって行なうことができ、
乾式、湿式、乾湿式などの区別が溶液製膜法にはある
が、いずれでもよく特に限定されない。
本発明の芳香族ポリアミドフィルムに必要な表面粗さ
を得るには、製膜の直前までの段階で、ポリマー溶液に
無機粒子あるいは有機粒子を添加することが最も容易で
あるが特にこれに限定されない。無機粒子としては、酸
化ケイ素、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化チ
タンなど公知の粒子を用い、粒子径は0.01〜5.0(μ
m)程度のものが好ましく、添加量はポリマーに対して
0.01〜5(重量%)程度である。この粒子径と添加量に
よってフィルム表面粗さを所定の大きさに調整すること
ができる。
フィルムの熱膨張係数は、主としてポリマー組成およ
び製膜中の製造条件、特に熱処理条件と延伸倍率によっ
て所定の範囲のものを得ることが可能である。ポリマー
組成では、繰返し単位中に芳香環が直線的に結合された
構造を多く含むものが熱膨張係数は小さくなる傾向にあ
る。一方、製膜中の熱処理は250℃〜350℃で0.1〜10分
間程度行ない、熱処理の程度が小さい方が熱膨張係数は
一般に小さくなる傾向にある。また延伸はフィルム長手
方向、幅方向1.0〜5.0倍程度行ない、延伸倍率が大きい
ほど熱膨張係数は小さくなる傾向にある。
フィルム表面の水の接触角は主としてポリマー組成に
よって支配されるが、更に公知の表面処理を施すことに
よって容易に低下させることができる。好ましい表面処
理方法としてはコロナ放電処理、グロー放電処理などが
ある。
得られた芳香族ポリアミドフィルムに銅薄膜層を積層
するには、通常の真空蒸着法を用いればよく特に限定さ
れない。銅薄膜層の厚さは200〜1500(nm)が好まし
く、薄すぎる場合は耐湿熱特性が悪く、厚すぎる場合は
蒸着むらを生じ易くなるため好ましくない。
以上のようにして製造された銅蒸着芳香族ポリアミド
フィルムの銅薄層の密着力はかなり大きなものである
が、更に密着力を向上させる必要がある場合には、蒸着
後のフィルムを60℃以上で5分間以上の熱処理を施すこ
とが好ましく、熱処理後の銅薄膜層には処理前と比較し
て顕著な密着力の増加が認められる。熱処理の方法とし
ては特に限定はないが、通常の熱風オーブンなどを使用
することができ、シート状あるいはロール状で処理を行
なう。また、銅薄膜層の酸化を防止するために窒素等の
不活性ガス雰囲気下で熱処理することが好ましい。
[用途] かくして得られた本発明の銅蒸着芳香族ポリアミドフ
ィルムは、一般のFPC、コネクターなどの回路部品、電
磁シールド材料などに好ましく使用される。
[特性の測定方法並びに効果の評価方法] 本発明の特性値の測定方法並びに効果の評価方法は次
のとおりである。
(1)表面粗さ(Rp) 小坂研究所製の薄膜段差測定器(ET-10)を用い、触
針先端半径0.5μm、触針荷重5mg、カットオフ値0.008m
m、測定長0.5mmの条件で10回測定し、その平均値でRa、
Rpを表わした。なおRpの定義は、たとえば奈良治郎著
「表面粗さの測定、評価法」(総合技術センター1983)
に示されているものである。
(2)熱膨脹係数 熱機械分析計(TMA)を用い、熱収縮や吸脱湿の影響
を除くためにフィルムを一旦150℃まで加熱後徐々に冷
却して行なった時の80〜150℃の領域における寸法変化
から計算した。
(3)水の接触角 水平に置いたフィルム上に蒸留水の小滴を接触、滴下
して直径1〜3mmの液滴をのせ、フィルム上の液滴の接
触角をゴニオメーターにより測定した。測定温度は25℃
である。
(4)銅薄膜層の密着力 幅20mmの粘着テープを50mmの長さに銅蒸着面に貼付
け、これを瞬時に引き剥した際にテープに付着して剥離
した銅薄膜層の面積が全体の面積に対して0〜10%の時
を○、10〜20%を△、20%以上を×として表に表示し
た。
(5)カールの程度 銅蒸着フィルムから半径50mmの円を切り出し、これを
平板上に置き(内側にカールする面が上になるよう
に)、平板から円状サンプルの縁までの最大高さを求
め、0〜3mmの場合を○、3〜10mmを△、10mm以上を×
と表に表示した。
[実施例] 本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例1〜3、比較例1〜2 N−メチルピロリドン(NMP)に0.9モル比に相当する
2−クロル−p−フェニレンジアミンと0.1モル比に相
当する4,4′−ジアミノジフェニルエーテルを溶解さ
せ、これに0.2モル比に相当するテレフタル酸クロリド
と0.8モル比に相当する2−クロルテレフタル酸クロリ
ドを添加し、2時間撹拌して重合を完了した。これを水
酸化カルシウムで中和し、ポリマー濃度10重量%、粘度
3100ポイズの芳香族ポリアミド溶液を得、さらに第1表
に示す粒子径と添加量で球状シリカ粒子を添加し、製膜
用ポリマー溶液を調整した。
次に各ポリマー溶液をステンレス製のエンドレスベル
ト上に流延し、150℃の熱風で4分間加熱して溶媒乾燥
を行ない自己保持性を得たフィルムを連続的にベルトか
ら剥離した。次に水槽へフィルムを導入して残存溶媒と
中和で生じた無機塩の抽出を行ない、ステンターで水分
の乾燥と熱処理を行なって厚さ16μmの芳香族ポリアミ
ドフィルムを得た。この間の延伸倍率、熱処理条件を第
1表に示す。
得られたフィルムは各々、真空蒸着機で片面に銅蒸着
を行ない、銅薄膜層の密着力とカールの程度を調べた。
銅薄膜層の厚さは約300(nm)であった。
比較例3 メタフェニレンイソフタルアミドから成る芳香族ポリ
アミドから成るフィルムを実施例1と同様にして製膜し
た。厚さは16μmである。得られたフィルムに銅蒸着を
行なって評価したところ、銅蒸着層を外側にしたカール
が非常に大きく、小片を切り出すと筒状に丸まる程であ
った。
比較例4、実施例4 2−クロル−p−フェニレンジアミンとテレフタル酸
クロリドをNMP中で重合、中和を行ないポリマ濃度5重
量%、粘度3300ポイズのポリマー溶液を得た。これに実
施例1と同様に粒子添加した後製膜を行ない厚さ16μm
のフィルムを得た。このフィルムは水の接触角が小さく
銅薄膜層の密着力が不十分であった。
次に実施例4としてこのフィルムにコロナ放電処理を
施したところ、水の接触角は49度となり、銅蒸着を行な
いテープ剥離テストを行なったところ密着力は十分な大
きさとなった。
[発明の効果] 本発明では特定の表面粗さ(Rp)と熱膨脹係数と水の
接触角を有する芳香族ポリアミドフィルムを使用するた
め、得られた銅蒸着芳香族ポリアミドフィルムは銅薄膜
層の密着力に優れ、カールのないものとなるという効果
がある。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱膨張係数が1.0×10-5(1/℃)以上4.0×
    10-5(1/℃)以下の芳香族ポリアミドフィルムの少なく
    とも片面が、表面粗さ(Rp)が0.01(μm)以上0.5
    (μm)以下、水の接触角が70度以下であり、該面の少
    なくとも一方に銅薄膜層を積層してなることを特徴とす
    る銅蒸着芳香族ポリアミドフィルム。
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