JP2797329B2 - 積層構造体 - Google Patents

積層構造体

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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/38Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
    • H05K3/381Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal by special treatment of the substrate
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は積層構造体に関するものであり、さらに詳し
くは耐熱性絶縁フィルムと金属箔との間の接着強さを大
幅に向上させたプリント基板用の積層構造体に関するも
のである。
[従来の技術] 耐熱性のフレキシブルプリント基板(以下FPCとい
う)は、一般に耐熱性フィルムと銅箔とを接着剤で貼合
せて形成されている。
しかしながら、一般に耐熱性樹脂は被着体との接着性
が十分とは言えず、耐熱性フィルムのFPC用途における
芳香族ポリイミドと銅箔との接着力不足の問題はよく知
られているところである。
従来、これらを改善する方法も種々提案されている。
例えば、コロナ放電処理、プライマ接着剤の塗布、さら
には耐熱性フィルム表面に砂を吹き付けるいわゆる「サ
ンドマット処理」などが挙げられる。
これらの方法により接着性はある程度改善されている
が、耐熱性、耐薬品性などの要求されるFPC用途などで
は未だ満足されるような結果が得られていないのが実状
である。
また、上記方法によるものは次のような問題点も有し
ている。
即ち、コロナ放電処理によるものは、芳香族ポリミイ
ドフィルムをロール状で処理した後、高湿度下で保存し
た場合、フィルム同士が接着するいわゆる「ブロッキン
グ」が生じる重大な問題がある。
また、プライマ接着剤を使用する場合、接着剤毎に異
なるプライマ接着剤が必要であり、各種接着剤、例えば
NBR系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリブチラー
ル系などすべてに有効なプライマ接着剤がなく、またこ
の方式による向上効果も必ずしも十分とは言えないのが
実状である。
このような状況から、現在のところ、「サンドマット
処理」が広く採用されているが、この方式によってもな
お十分な接着力向上効果が得られていないうえ、「サン
ドマット処理」は耐熱性フィルム表面に微細な砂の吹き
つけ表面を削りとる方式を採用しているため、フィルム
の強度低下が大きいという問題があり、その改善が切望
されていた。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、かかる従来技術の諸欠点に鑑み創案された
もので、その目的は接着剤の種類の如何に拘らず耐熱性
フィルムと銅箔との接着力を著しく高めることのできる
積層構造体を提供することにある。
[課題を解決するための手段] かかる本発明の目的は、ポリイミドフィルムと金属箔
とを接着剤を介して接合してなる積層構造体であって、
上記耐熱性フィルムはその接合表面が、水蒸気を含む雰
囲気中で低温プラズマ処理されてなるものであることを
特徴とする積層構造体により達成される。
本発明においてポリイミドフィルムに使用される樹脂
としては、……いずれかの条件を満足する高分子樹脂が
挙げられる。
これらの高分子樹脂としては、ビスフェノール類、芳
香族ジアミン、ニトロフタル酸の反応から得られる熱硬
化性ポリイミド、芳香族ポリイミドが挙げられる。なか
でもピロメリット酸二無水物、あるいはビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物とジアミノジフェニルエーテルな
どの芳香族ジアミンとの縮合物である芳香族ポリイミド
は特に好ましい。
なお当然のことながら、ポリイミドフィルムには無機
フィラーなどの添加剤が加えられていてもよい。
本発明において使用されるポリイミドフィルムは、水
蒸気含有雰囲気下において低温プラズマ処理してなるも
のである。
ここで低温プラズマ処理とは、水蒸気含有雰囲気下に
おいて電極間に直流または交流の高電圧を印加すること
によって開始持続する放電に、被処理基材をさらすこと
によって成される処理である。
本発明において採用される水蒸気含有雰囲気としては
水蒸気濃度が5〜100容量%であるものがよい。特に好
ましいものは水蒸気100容量%のものである。
水蒸気を希釈する場合のガスとしては、得に限定され
るものではないが、非重合性ガス、例えばHe、Ne、Ar、
N2、H2、CO、CO2、空気などが好ましい。中でもAr、CO2
が放電開始効率の点からより好ましい。
水蒸気含有雰囲気の圧力は得に限定されないが、10-3
Torr〜10Torrの圧力の圧力領域でおこりやすいグロー放
電処理、いわゆる低温プラズマ処理が処理の均一性およ
び処理効率の点で好ましい。さらに好ましくは10-1Torr
〜2Torrの範囲である。
処理強度は処理すべき樹脂および目的等に応じて適切
に選択するのがよい。
ポリイミドフイルムを電力密度50W・min/m2以上30000
W・min/m2以下の範囲が好ましく、さらに好ましくは200
W・min/m2以上20000W・min/m2以下である。なおここで
いう低温プラズマ処理の電力密度とは、出力を放電部分
の幅(例えばドラム状電極の場合は軸長方向)とフイル
ム処理速度で割った値である。
なお低温プラズマ処理のための装置、電極などは、得
に限定されるものではなく、公知のものを用いることが
できる。
本発明の積層構造体は、このような所定の低温プラズ
マ処理が片面または両面に施された耐熱性フィルムの該
処理面と金属箔とを接着剤を介して接合してなるもので
ある。
本発明において使用される金属箔としては、プリント
回路基板用等で通常使用されているもので、電解銅箔ま
たは圧延銅箔が代表的なものであるが、アルミ箔なども
使用可能である。また表面は酸化防止あるいは接着力向
上など、目的に応じた表面処理が施されていてもよい。
また本発明において使用される接着剤としては、プリ
ント回路基板用等で通常使用されているものであればよ
く、特に限定されるものではない。例えばNBR系、アク
リル系、ポリブチラール系、ポリアミド系などの各種の
接着剤が挙げられる。
[実施例] 以下実施例により本発明を具体的に説明する。
[接着剤の調合] (1) 接着剤−1 ポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業(株)製
“エスレックス"DX−5)100重量部、ブチラール変性レ
ゾール型フェノール樹脂(大日本インキ化学工業(株)
製“フライオーフェン"TD−629M))50重量部、ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂(シェル化学(株)製“エピ
コート"828)50重量部を、メチルエチルケトン/メチル
イソアチルケトン/n−プロパノール(配合比4/3/3)か
らなる溶液に溶解し、樹脂溶液が17%になるように調整
した。
(2) 接着剤−2 カルボキシル化ニトリルゴム(日本ゼオン(株)製
“ニポール"1072)13.6重量%メチルエチルケトン溶液2
00g、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂(昭和電
工(株)製“ショーダイン"821)の70重量%メチルエチ
ルケトン溶液16.0g、および溶液状臭素化ビスフエノー
ルA型エポキシ樹脂(旭チバ(株)製“CIBA"8011N 8
0)66.25gを加え、均一になるまで撹拌して接着剤主剤
組成物を調整した。
これとは別に3,3′−ジアミノジフェニルスルホン8.5
3gおよび1,8−アザビジクロロ(5,4,0)ウンデセン−7
1.0gを、メチルセロソルブ46.92gに溶解させた硬化剤
溶液を調整した。
次いで、上記接着剤主剤組成物100gに対し硬化剤溶液
を20g加え撹拌混合して接着剤組成物を調整した。
(3) 接着剤−3 アクリルニトリルブタジエンゴム(日本ゼオン(株)
“ニポール"AR51)50重量部、ビスフェノールA型エポ
キシ樹脂(シェル化学(株)製“エピコート"828)50重
量部、ジシアンジアミド4重量部およびベンジルジメチ
ルアミン0.1重量部を、メチルエチルケトン/トルエン
/メチルセロソルブ(配合比1/1/1)からなる混合溶液
に溶解して樹脂濃度が15重量%になるように調整した。
(4) 接着剤−4 ポリエステル樹脂(東洋紡績(株)製“バイロン"20
0)100重量部をメチルエチルケトン100重量部に溶解し
た樹脂溶液と、エポキシ樹脂(シェル化学(株)製“エ
ピコート"152)50重量部をジメチルホルムアミド100重
量部に溶解した樹脂溶液とを、全量混合した後、さらに
硬化剤(無水トリメリット酸)1重量部および酸無水物
(無水トリメリット酸)4重量部を添加混合して均一な
樹脂溶液を調整した。
実施例1〜4 厚さ25μm、幅15cmの、ポリイミドフィルム(東レ
(株)製“カプトン"100H)を、内部を冷却した棒状電
極とドラム状の対極電極を有する内部電極方式のプラズ
マ処理装置に入れ、初期圧力0.03Torrに排気した後、水
蒸気を導入し、0.2Torrの圧力に保ち、110KHzの高周波
電圧を印加し、放電電力密度300W・min/m2で処理した。
このときの水蒸気濃度は85容量%であった。
次いで該処理フイルム上に上記接着剤−1、2、3お
よび4をそれぞれ乾燥後の厚さが約18μmになるように
塗布し、100℃で30秒乾燥した後、さらに160℃で30秒乾
燥した後、銅箔(日鉱グレード・フォイル(株)JTC−1
/2 Oz)にロール方式により加熱圧着した後、150℃で
5時間アフターキュアーして銅箔積層体を得た。
なおロール加熱圧着条件は、140℃、4Kg/cm(線
圧)、速度1m/minの条件で行なった。
得られた4種類の銅箔積層体(実施例1〜4)につい
て、それぞれ銅箔とポリイミドフィルムの接着力を、JI
S−C6481に準じて測定したところ、1.4Kg/cm、1.6Kg/c
m、2.0Kg/cmおよび1.4Kg/cmであった。
比較例1〜4 ポリイミドフィルム(“カプトン”)を低温プラズマ
処理しなかったこと以外、実施例1〜4と同様にして4
種の銅箔積層体を得た。
得られた4種類の銅箔積層体(比較例1〜4)につい
て、それぞれ銅箔とポリイミドフィルムの接着力を、JI
S−C6481に準じて測定したところ、0.6Kg/cm、1.0Kg/c
m、1.3Kg/cmおよび0.7Kg/cmであり、実施例1〜4に比
べ著しく接着力が低いことがわかる。
実施例5 厚さ25μm、幅15cmのポリイミドフィルム(東レ
(株)“カプトン"100Hを実施例1〜4と同じプラズマ
処理装置に入れ、初期圧力0.03Torrに排気した後、Arを
0.15Torrまで導入した後、水蒸気濃度が25容量%になる
ように調整しながら、装置内の圧力が0.20Torrになるま
で水蒸気を導入し処理した。処理ガス以外は実施例1〜
4と同じ条件で処理した。ついで該フィルム上に接着剤
−4を用いて、実施例1〜4と同様にして銅箔積層体を
得た。得られた積層体について、それぞれ銅箔とポリイ
ミドフィルムの接着力を測定した。結果は1.3kg/cmであ
った。
実施例6 厚さ25μm、幅15cmのポリイミドフィルム(東レ
(株)製“カプトン"100Hを実施例1〜4と同じプラズ
マ処理装置に入れ、初期圧力0.03Torrに排気した後、Ar
を0.10Torrまで導入した後、水蒸気濃度が50容量%にな
るように調整しながら、装置内の圧力が0.20Torrになる
まで水蒸気を導入し処理した。処理ガス以外は実施例1
〜4と同じ条件で処理した。ついで該フィルム上に接着
剤−4を用いて、実施例1〜4と同様にして銅箔積層体
を得た。得られた積層体について、それぞれ銅箔とポリ
イミドフィルムの接着力を測定した。結果は1.3kg/cmで
あった。
比較例5 厚さ25μm、幅15cmのポリイミドフィルム(東レ
(株)製“カプトン"100Hを実施例1〜4と同じプラズ
マ処理装置に入れ、空気を導入し、処理した。処理ガス
以外は実施例1〜4と同じ条件で処理した。ついで該フ
ィルム上に接着剤−4を用いて、実施例1〜4と同様に
して銅箔積層体を得た。得られた積層体について、それ
ぞれ銅箔とポリミイドフィルムの接着力を測定した。結
果は1.0kg/cmであり、実施例1〜4、5、6に比べ接着
力が低いことが分かった。
比較例6 厚さ25μm、幅15cmのポリイミドフィルム(東レ
(株)製“カプトン"100Hを実施例1〜4と同じプラズ
マ処理装置に入れ、初期圧力0.03Torrに排気した後、Ar
を導入し、0.2Torrの圧力に保ち、110kHzの高周波を印
加し、放電電力密度600W・min/m2で処理した。ついで該
フィルム上に接着剤−4を用いて、実施例1〜4と同様
にして銅箔積層体を得た。得られた積層体について、そ
れぞれ銅箔とポリイミドフィルムの接着力を測定した。
結果は0.9kg/cmであり、実施例1〜4、5、6に比べ接
着力が低いことが分かった。
比較例7 厚さ25μm、幅15cmのポリイミドフィルム(東レ
(株)製“カプトン"100Hを実施例1〜4と同じプラズ
マ処理装置に入れ、初期圧力0.03Torrに排気した後、28
℃、湿度85%の空気(28g/1000 dry air=3.48容量%
の水蒸気濃度)を導入し処理した。処理ガス以外は実施
例1〜4と同じ条件で処理した。ついで該フィルム上に
接着剤−4を用いて、実施例1〜4と同様にして銅箔積
層体を得た。得られた積層体について、それぞれ銅箔と
ポリイミドフィルムの接着力を測定した。結果は0.9kg/
cmであり、水蒸気濃度の高いプラズマ処理をした実施例
1、2および4に比べ接着力が低いことが分かった。
本発明は上述のごとく構成したので、次のような優れ
た効果を奏するものである。
(1) 耐熱性フィルムと銅箔との接着力が接着剤の種
類の如何に拘らず、著しく向上するものである。
(2) 水蒸気プラズマ処理した耐熱性フィルムを使用
するため長時間重ね合せて放置しても「ブロッキング」
等を起すことがない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B32B 15/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリイミドフィルムと金属箔とを接着剤を
    介して接合してなる積層構造体であって、上記ポリイミ
    ドフィルムはその接合表面が、水蒸気濃度5〜100容量
    %の雰囲気中で低温プラズマ処理されてなるものである
    ことを特徴とする積層構造体。
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