JP3072749B2 - フレキシブルプリント基板用ベース材料 - Google Patents
フレキシブルプリント基板用ベース材料Info
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Description
板用ベース材料に関し、更に詳しくは、耐熱性、加工性
及び電気特性をバランス良く備えたフレキシブルプリン
ト基板用ベース材料に関する。
その中に用いられている電子部品あるいは配線材料に関
しても小型化、高密度化が要求されている。リジッドな
プリント基板に対して薄く、柔軟な特徴を持つフレキシ
ブルプリント基板は、このような背景のもとで需要が増
加しつつある。現在使用されているフレキシブルプリン
ト基板は、一般に銅箔等の金属箔と有機ポリマー等の絶
縁フィルムをアクリル系、エポキシ系の接着剤等で接着
して製造されている。このためフレキシブルプリント基
板の耐熱性は接着剤によって左右されることとなり、ポ
リイミドベースフィルムが本来もっている優れた耐熱
性、難燃性等を充分発揮できていない。
75478や特開昭61−98782に示すような接着
剤を改良する方法や、特開昭62−208690に示す
ように対称型芳香族メタ置換第1級アミンと、対称型芳
香族パラ置換第1級アミンを使った共重合体を用いる方
法がある。しかし、耐熱性、加工性及び電気特性の全て
に優れたフレキシブルプリント基板は未だ存在しないの
が実情である。
に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は接着剤層
としてポリイミド中間層を有する、耐熱性、加工性及び
電気特性をバランス良く備えたフレキシブルプリント基
板用ベース材料を提供する。
解決するため鋭意検討を行った結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明は、ポリイミド樹脂からなるベ
ースフィルム層と、下記一般式(I)
r2 は2価の芳香族有機基であり、nはポリマー濃度
0.5重量%のジメチルホルムアミド溶液を25℃で測
定したときの固有粘度が0.1dl/g以上にするに充分
な数である。)に示す繰り返し単位を有するポリイミド
樹脂中間層と、導体層とからなるフレキシブルプリント
基板用ベース材料を内容とするものである。
用するポリイミド樹脂は、そのガラス転移転移温度が中
間層のポリイミド樹脂のガラス転移温度より高ければど
の様な構造をとっていてもよい。具体例としてはポリア
ミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミ
ド、その他共重合やモノマーの変性等によって修飾され
たポリイミドであるが、フレキシブルプリント基板に用
いるためには、柔軟性を持ち、かつ線膨張係数が金属の
それと近い物性を持つ、一般式(III)のポリイミドが好
ましい。
駆体であるポリアミド酸をイミド化することによって得
られる。そして、このポリアミド酸はパラフェニレンジ
アミン及び4,4′−ジアミノジフェニルエーテルをピ
ロメリット酸二無水物と反応させることにより得ること
ができる。
リイミド樹脂は、その前駆体であるポリアミド酸をイミ
ド化することにより得られる。中間層ポリイミド樹脂に
用いられるジアミン化合物は、式(IV)
Ar2 はフェニレン、ナフタレン、ビフェニレン型等の
化合物を包含し、これらの全てが未置換であっても、ハ
ロゲン、ヒドロキシ、C1 〜C6 の低級アルキルもしく
はC1 〜C6 の低級アルコキシ基で環置換されていても
よい。より好適なジアミンは、式(V)
れるポリイミド樹脂は、上記式(IV)のジアミンと下記
式(VI)の他のジアミンの1種以上との混合物を用いて
も得ることができる。 H2 N−Ar4 −NH2 (VI) 但し、(VI)中Ar4 はフェニレン、ナフタレンもしく
はビフェニレン型等の化合物であって、それは未置換も
しくはハロゲン、ヒドロキシ、C1 〜C10のアルキルま
たはC1 〜C10のアルコキシ基で置換されていてもよ
い。
が包含され、これらは単独又は2種以上組み合わせて用
いられる。 m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、
1,3−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2
−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、4,4′−ジ
アミノ−ジフェニルメタン、4,4′−ジアミノベンズ
アニリド、1,2−ビス(4−アミノフェニル)メタ
ン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)エタン、2,
2−ジアミノ−ジエチルスルフィド、ビス(4−アミノ
フェニル)スルフィド、2,4′−ジアミノ−ジフェニ
ルスルフィド、ビス(3−アミノフェニル)スルホン、
ビス(4−アミノフェニル)スルホン、4,4′−ジア
ミノ−ジベンジルスルホキシド、ビス(4−アミノフェ
ニル)エーテル、ビス(3−アミノフェニル)エーテ
ル、ビス(4−アミノフェニル)ジエチルシラン、ビス
(4−アミノフェニル)ジフェニルシラン、ビス(4−
アミノフェニル)エチルホスフィンオキシド、ビス(4
−アミノフェニル)フェニルホスフィンオキシド、ビス
(4−アミノフェニル)−N−フェニルアミン、ビス
(4−アミノフェニル)−N−メチルアミン、1,2−
ジアミノ−ナフタレン、1,4−ジアミノ−ナフタレ
ン、1,5−ジアミノ−ナフタレン、1,6−ジアミノ
−ナフタレン、1,7−ジアミノ−ナフタレン、1,8
−ジアミノ−ナフタレン、2,3−ジアミノ−ナフタレ
ン、2,6−ジアミノ−ナフタレン、1,4−ジアミノ
−2−メチル−ナフタレン、1,5−ジアミノ−2−メ
チル−ナフタレン、1,3−ジアミノ−2−メチル−ナ
フタレン、4,4′−ジアミノ−ビフェニル、3,3′
−ジアミノ−ビフェニル、3,3′−ジクロロ−4,
4′−ジアミノ−ビフェニル、3,3′−ジメチル−
4,4′−ジアミノ−ビフェニル、3,4′−ジメチル
−4,4′−ジアミノ−ビフェニル、3,3′−ジメト
キシ−4,4′−ジアミノ−ビフェニル、4,4′−ビ
ス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,4−ジア
ミノ−トルエン、2,5−ジアミノ−トルエン、2,6
−ジアミノ−トルエン、3,5−ジアミノ−トルエン、
1,3−ジアミノ−2,5−ジクロロ−ベンゼン、1,
4−ジアミノ−2,5−ジクロロ−ベンゼン、1−メト
キシ−2,4−ジアミノ−ベンゼン、1,4−ジアミノ
−2−メトキシ−5−メチルベンゼン、1,4−ジアミ
ノ−2,3,5,6−テトラメチルベンゼン、1,4−
ビス(2−メチル−4−アミノペンチル)−ベンゼン、
1,4−ビス(1,1−ジメチル−5−アミノペンチ
ル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)
−ベンゼン、o−キシリレンジアミン、m−キシリレン
ジアミン、p−キシリレンジアミン、3,3′−ジアミ
ノ−ベンゾフェノン、4,4′−ジアミノ−ベンゾフェ
ノン、2,6−ジアミノ−ピリジン、3,5−ジアミノ
−ピリジン、1,3−ジアミノ−アダマンタン、ビス
〔2−(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロイソプロ
ピル〕ジフェニルエーテル、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、ビス〔4−(4−
アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、3,3′−ジ
アミノ−1,1,1′−ジアダマンタン、N−(3−ア
ミノフェニル)−4−アミノベンズアミド、4−アミノ
フェニル−3−アミノベンゾエート、2,2−ビス(4
−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−
ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、
2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニ
ル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス〔4−(4
−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、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−(2−クロロ−4
−アミノフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパ
ン、1,1−ビス(4−アミノフェノキシ)−1−フェ
ニル−2,2,2−トリフルオロエタン、1,1−ビス
〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕−1−フェ
ニル−2,2,2−トリフルオロエタン、1,4−ビス
(3−アミノフェニル)ブタ−1−エン−3−イン、
1,3−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプ
ロパン、1,5−ビス(3−アミノフェニル)デカフル
オロペンタン、4,4′−ビス〔2−(4−アミノフェ
ノキシフェニル)ヘキサフルオロイソプロピル〕ジフェ
ニルエーテル。また、中間層ポリイミド樹脂に使用され
る酸二無水物としては、一般式(VII)
ン、またはビフェニレン型の化合物を包含し、これらの
全てが未置換であってもハロゲン、ヒドロキシ、C1 〜
C10の低級アルキルもしくはC1 〜C10の低級アルコキ
シで環置換されていてもよい。)で表される。
包含され、これらは単独又は2種以上組み合わせて用い
られる。 1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、
1,2,3,4,−ベンゼンテトラカルボン酸二無水
物、1,4−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)
ベンゼン二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキ
シフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,2,4,5−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、1,4,5,8
−ナフタレ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、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−1,4,5,6−テトラカルボン
酸二無水物、3,3′,4,4′−ジフェニルテトラカ
ルボン酸二無水物、2,2′,3,3′−ジフェニルテ
トラカルボン酸二無水物、4,4′−ビス(3,4−ジ
カルボキシフェノキシ)ジフェニル二無水物、ビス
(2,3−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、
4,4′−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)ジ
フェニルエーテル二無水物、4,4′−ビス3,4−ジ
カルボキシフェノキシ)ジフェニルエーテル二無水物、
ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルフィド二無
水物、4,4′−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキ
シ)ジフェニルスルフィド二無水物、4,4′−ビス
(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフ
ィド二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)
スルホン二無水物、4,4′−ビス(2,3−ジカルボ
キシフェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物、4,
4′−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェ
ニルスルホン二無水物、3,3′,4,4′−ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,3′
−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,
3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水
物、4,4′−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ
ベンゾフェノン二無水物、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−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン
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、2,2−ビス〔4
−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)フェニル〕プロ
パン二無水物、2,2−ビス〔4−(3,4−ジカルボ
キシフェノキシ)フェニル〕プロパン二無水物、4−
(2,3−ジカルボキシフェノキシ)−4′−(3,4
−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニル−2,2−プロ
パン二無水物、2,2−ビス〔4−(3,4−ジカルボ
キシフェノキシ−3,5−ジメチル)フェニル〕プロパ
ン二無水物、2,3,4,5−チオフェンテトラカルボ
ン酸二無水物、2,3,4,5−ピロリジンテトラカル
ボン酸二無水物、2,3,5,6−ピロリジンテトラカ
ルボン酸二無水物、1,8,9,10−フェナンスレン
テトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−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)ヘキサフルオロプロ
パン二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフ
ェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,1−ビ
ス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1−フェニル−
2,2,2−トリフルオロエタン二無水物、2,2−ビ
ス〔4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニ
ル〕ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,1−ビス
〔4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル〕
−1−フェニル−2,2,2−トリフルオロエタン二無
水物、4,4′−ビス〔2−(3,4−ジカルボキシフ
ェニル)ヘキサフルオロイソプロピル〕ジフェニルエー
テル二無水物。
二無水物は、ピロメリット酸二無水物、オキシフタル酸
二無水物、ベンゾフェノ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)ヘキサ
フルオロプロパン二無水物、およびビフェニルテトラカ
ルボン酸二無水物である。
ス材料に用いるポリイミドを合成するには、ジアミンと
酸二無水物を有機溶媒中、例えばN−メチルピロリド
ン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチル
アセトアミド、ジメチルスルホキシド等の溶媒中で行な
われることが好ましい。
ス材料を得るためには、ポリイミド中間層をポリイミド
ベースフィルム上に形成させた後、導体を積層し加熱加
圧する方法などを採用することができる。ポリイミドベ
ースフィルム上にポリイミド中間層を形成させる方法と
して、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸溶液をベー
スフィルム上に塗布し加熱乾燥、後イミド化させる方法
などを用いることができる。
ースフィルム上に塗布する場合、塗布方法には特に限定
はないが、コンマコーター、ナイフコーター、ロールコ
ーター、リバースコーター等公知の塗布装置を使用する
ことができる。加熱乾燥時の加熱温度は、イミド化反応
を完結させるため150〜400℃で行なうことが好ま
しい。この時、化学閉環剤などを添加しておけば、イミ
ド化時間を短縮することができ、作業性を向上させるこ
とができる。昇温方法は、連続式であっても段階式であ
ってもかまわない。
圧の方法は、プレス、ロールによる方法を使用すること
ができる。加熱温度は、ポリイミド中間層のガラス転移
温度より高く、ポリイミドベースフィルムの熱分解温度
より低いことが望ましい。昇温方法は連続式でも段階式
でもよく、圧力は100Kgf/cm2 までとすることが望ま
しい。
に選択可能であるが、通常10〜500μmの範囲であ
り、好ましくは10〜50μmの範囲内である。ポリイ
ミド中間層の厚さも任意に選択可能であり、通常10〜
500μmの範囲であり、好ましくは10〜50μmの
範囲内である。金属箔の厚さも任意に選択可能である
が、通常10〜500μmの範囲であり、好ましくは1
0〜50μmの範囲内である。
は、銅、アルミニウム、鉄、金、銀、ニッケル、クロ
ム、モリブデン等が挙げられる。好ましくは銅であり、
電解銅箔が価格及び接着性の点で更に好ましい。
間層との接着力を大きくするために、金属箔上に金属単
体やその酸化物、合金、例えば金属箔が銅箔の場合には
銅単体や酸化銅、ニッケル−銅合金、亜鉛−銅合金等の
無機物を形成させることも望ましい。また無機物以外に
も、アミノシラン、エポキシシラン、メルカプトシラン
等のカップリング剤を金属箔上に形成したり、ポリイミ
ド中間層前駆体ポリアミド酸溶液中に上記カップリング
剤を混合することにより金属箔とポリイミド中間層との
接着力を向上させることも可能である。またポリイミド
ベースフィルム層とポリイミド中間層との接着力を大き
くするために、ベースフィルム層あるいは中間層表面に
プラズマ処理を行うことも望ましい。
層に本発明の目的を損なわない範囲で、酸化防止剤、熱
安定剤、紫外線吸収剤、難燃助材、帯電防止剤、滑材お
よび着色剤等の通常の添加剤を1種以上添加することも
できる。また、他の熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、
ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエ
ーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、変性ポ
リフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド
等)、熱硬化性樹脂(例えばフェノール樹脂、エポキシ
樹脂等)又は、ガラス繊維、炭素繊維、芳香族ポリアミ
ド繊維、アルミナ繊維、チタン酸カリウム繊維などの補
強剤やシリカ、グラファイト、アルミナ、炭酸カルシウ
ム等の充填剤もその目的に応じて適当量を配合すること
も可能である。
るが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものでは
ない。
しての各種の性能は、次に示す方法で測定した。 ピール強度:JIS C 5016の方法に準じて測定
した。 線間絶縁抵抗:JIS C 5016に準じて測定し
た。 体積抵抗率:JIS C 6481に準じて測定した。 誘電率:JIS C 6481に準じて測定した。 吸水率:JIS C 5016に準じて測定した。
4′−ジアミノジフェニルエーテル)70.28gを溶
解し、ここにPMDA(ピロメリット酸二無水物)10
2.07gを添加して1時間攪拌した後、p−PDA
(パラフェニレンジアミン)約12.65gを加え、粘
度を2500poise に調整した。このポリアミド酸溶液
をキャストした後、80℃、100℃、150℃、20
0℃、250℃、300℃、350℃、400℃及び4
50℃で各5分づつ加熱し、乾燥、イミド化させた。こ
れをベースフィルムとして使用した(膜厚25μm)。 B:4−(4−シアノフェノキシ)−1,3−ジアミノ
ベンゼン(CPDA)の合成 攪拌機、還流冷却機、温度計を備えた1リットルの4つ
口フラスコに無水アセトン400mlを入れた。その後
2,4−ジニトロクロロベンゼン40.52g(0.2
mol )とp−シアノフェノール23.82g(0.2mo
l )を加えた。その後、窒素を導入しながら鉱油中の6
0%サスペンジョンとされた水素化ナトリウム8g
(0.2mol )を加え、反応混合物を還流しながら10
時間攪拌した。その後、1500mlの水に投入し沈澱物
を濾過し、濾過物を水で洗浄、乾燥後、メタノールで2
回再結晶した。収量は48.8g(収率86%)であっ
た。次に、攪拌機、温度計を備えた1リットルの4つ口
フラスコに、ジオキサン400ml、先に得られたニトロ
化合物42gを入れ、塩化第一錫・2水和物224gを
塩酸224gに溶解した液を約2時間かけて滴下した。
氷水冷しながら内温を20〜40℃にコントロールし滴
下後、25〜35℃で3時間攪拌した。その後1500
mlの水に投入し、溶液をアルカリ性にして沈澱物を濾過
し、水で洗浄、乾燥後、メタノールで2回再結晶した。
収量は25.1g(収率76%)であった。このものの
構造は、IR及びNMRスペクトルで確認した。 C:ポリイミドベースフィルム上へのポリイミド中間層
の形成 温度計、攪拌機を備え、窒素パージされた2リットルの
セパラブルフラスコに上記Bで得られたCPDA15.
22gとジメチルホルムアミド(DMF)160gを窒
素雰囲気下で加えた。次に3,3′,4,4′−ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)21.
78gを加え5時間攪拌した。このポリアミド酸溶液を
先のベースフィルムに塗布し、80℃、100℃、15
0℃、200℃、250℃、300℃で各5分間づつ加
熱し、乾燥イミド化させた(中間層15μm)。 D:フレキシブルプリント基板用ベース材料の作製 上記Cで得られたフィルムに電解銅箔(35μm)を重
ね合わせホットプレス機で加熱加圧した。プレス条件は
300℃、50kgf/cm2 で30分である。得られたフレ
キシブルプリント基板用ベース材料の特性を表1に示
す。
酸二無水物(ODPA)を用いてポリイミド中間層を構
成する以外はすべて実施例1と同条件でフレキシブルプ
リント基板用ベース材料を得た。得られたフレキシブル
プリント基板用ベース材料の性質を表1に示す。
銅箔を接着させたフレキシブルプリント基板用ベース材
料を作製した。特性を表1に示す。
のフレキシブルプリント基板用ベース材料は、従来得ら
れなかった、耐熱性、加工性、電気特性全てにバランス
のとれたフレキシブルプリント基板を提供し、産業上の
利用性は頗る大である。
Claims (5)
- 【請求項1】 ポリイミド樹脂からなるベースフィルム
層と、下記一般式(I) 【化1】 (式中、Ar1 は4価の芳香族有機基、Ar2 は2価の
芳香族有機基であり、nはポリマー濃度0.5重量%の
ジメチルホルムアミド溶液を25℃で測定したときの固
有粘度が0.1dl/g以上にするに充分な数である。)
に示す繰り返し単位を有するポリイミド樹脂中間層と、
導体層とからなるフレキシブルプリント基板用ベース材
料。 - 【請求項2】 ポリイミド樹脂中間層が、下記一般式
(II) 【化2】 に示す繰り返し単位を有する請求項1記載のベース材
料。(式中、Ar3 は下記の群から選ばれる少なくとも
1種の基であり、nはポリマー濃度0.5重量%のジメ
チルホルムアミド溶液を25℃で測定したときの固有粘
度が約0.1dl/g以上にするに充分な数である。) 【化3】 - 【請求項3】 ベースフィルム層が、下記一般式(III) 【化4】 に示す単位構造を有するポリイミド樹脂からなる請求項
1又は2記載のベース材料。 - 【請求項4】 一般式(III)中のm/nが1〜5の値で
ある請求項3記載のベース材料。 - 【請求項5】 導体層が銅箔からなる請求項1乃至4記
載のベース材料。
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