JP3256379B2 - ポリイミドフィルムの接着性改善方法及び接着性を改善したポリイミドフィルム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリイミドフィルムの
接着性改善方法及び接着性を改善したポリイミドフィル
ムに関し、更に詳しくは接着剤に影響を与えず、安定的
に優れた接着性改善効果が得られるポリイミドフィルム
の接着性改善方法及びかかる接着性改善方法により接着
性を改善したポリイミドフィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、ポリイミドフィルムは、接着剤を
用いて金属箔（主に銅箔）と張り合わせたり、蒸着法、
メッキ法、又はスパッタ法によりフィルム層と金属層か
らなる積層板に加工したりして、ＦＰＣ（フレキシブル
プリント配線板）のベースフィルムとして使用される。
ところが、従来のポリイミドフィルムは表面の接着性に
乏しいことが問題になっており、そのままでは製品の不
良を生じる原因となる。このため、ポリイミドフィルム
の表面の接着性を改善することを目的に、プラズマ処理
を施して使用することが一般的になっている。

【０００３】すなわち、ポリイミドフィルムの表面の接
着性が乏しいのは、フィルム表面の溌水性が高いためで
あると考えられることから、フィルム表面にプラズマ処
理を施すことにより、表面に親水性を付与し接着性を改
善するのである。プラズマ処理によって表面の親水性が
上がる理由は、フィルム表面に水酸基、カルボン酸基、
カルボニル基等の親水性を示す官能基が新たに生じるた
めとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ポリイミド
フィルムは溶液キャスト法で縮合重合により得られる
が、その表面は安定剤、添加剤等を混入した場合には、
これらが優先的にブリードし、表面脆弱層（ＷＢＬ；We
ak Boundary Layer ）を形成することや、この他にもＷ
ＢＬ形成物としてオリゴマー等の低分子重合体の表面へ
の移行が加速される場合があることが学術的に知られて
いる。また、製膜工程中の設備から発生したり、大気中
に存在する油分等の汚染物質がフィルムに付着し、汚染
層を形成する場合も考えられる。

【０００５】これらの層の形成がポリイミドフィルムの
表面特性を決定し、その接着性を阻害する要因となるケ
ースが考えられる。また、このようにポリイミドフィル
ムの表面にＷＢＬや汚染層が形成されていると、かかる
層の上からプラズマ処理を施したところで、プラズマ処
理により親水性の付与された表面は脆く剥離しやすいた
め、本質的に接着力を向上させることはできない。

【０００６】特に、ポリイミドフィルムの表面は製膜時
の条件によって表面特性が著しく変化するものであり、
例えば、同時に製造した同じ特性のフィルムであって
も、製膜時の条件によってＷＢＬや汚染層の形成が著し
くなる場合とそうでない場合がある。そのため、ポリイ
ミドフィルムの表面にプラズマ処理を施しても、充分な
処理効果が得られない場合があり、安定した表面改質を
達成することは難しいという問題がある。

【０００７】そこで、本発明者らは、上記問題点を解決
し、フィルム表面を安定的に親水化し、優れた接着性改
善効果を得ることのできるポリイミドフィルムの接着性
改善方法及び接着性を改善したポリイミドフィルムを提
供することを目的に鋭意研究を重ねた結果、本発明に至
ったのである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るポリイミド
フィルムの接着性改善方法の要旨とするところは、ポリ
イミドフィルムの表面を有機溶剤で濡らした状態で該表
面に物理的機械力を加えて有機溶剤処理した後、プラズ
マ処理を行うことにある。

【０００９】かかるポリイミドフィルムの接着性改善方
法において、ポリイミドフィルムの表面を有機溶剤で濡
らした状態で該表面に物理的機械力を加えた後、該表面
を前記有機溶剤と同じ又は異なる有機溶剤で処理する有
機溶剤処理行程と、該フィルムを乾燥させる乾燥工程
と、該乾燥させられたフィルムにプラズマ処理を行うプ
ラズマ処理工程を順次行うことにある。

【００１０】また、かかるポリイミドフィルムの接着性
改善方法において、前記プラズマ処理を大気圧下で行う
ことにある。

【００１１】次に、本発明に係る接着性を改善したポリ
イミドフィルムの要旨とするところは、上記のいずれか
に記載するポリイミドフィルムの接着性改善方法により
表面処理して得られることにある。

【００１２】

【作用】本発明に係るポリイミドフィルムの接着性改善
方法は、ポリイミドフィルムの表面を有機溶剤で濡らし
た状態で該表面に物理的機械力を加えて処理した後、プ
ラズマ処理を行うことを特徴とし、フィルム表面を有機
溶剤で濡らした状態で、該表面に物理的機械力を加えて
処理することにより、例えば回転ブラシ等により該表面
をブラシングすることにより、ポリイミドフィルムの表
面に形成されているＷＢＬや汚染層を除去することがで
きる。この時有機溶剤はＷＢＬや汚染層の中へ移行し、
回転ブラシのみでは実現できないＷＢＬや汚染層の優れ
た除去効果をもたらす潤滑剤の役割をするものと考えら
れる。なお、物理的機械力を加えて処理する手段として
は、上述の回転ブラシによりブラシングすること以外に
布や紙、又はスポンジ状のものでフィルム表面を擦るよ
うにすることも可能である。その後、プラズマ処理を施
すことにより、清浄化されたフィルム表面に親水性を付
与することができ、フィルム表面を安定的に親水化し、
安定して優れた接着性改善効果を得ることができる。

【００１３】なお、有機溶剤で濡らされたフィルム表面
に物理的機械力を加えることにより、ポリイミドフィル
ムの表面に形成されているＷＢＬや汚染層をフィルムか
ら除去するのであるが、かかる処理のみでは回転ブラシ
で除去したＷＢＬや汚染層を構成していた微小なものが
フィルム表面に残っているおそれがある。そこで、有機
溶剤処理工程において、ポリイミドフィルムの表面に物
理的機械力を加えた後、該表面に有機溶剤を吹き付ける
等の処理をすることによりフィルム表面のＷＢＬや汚染
層を完全に除去することができる。また、ブラシから発
生するゴミを洗い流すこともできる。その後、フィルム
を乾燥させてからプラズマ処理工程を行うことにより、
清浄化されたフィルム表面にプラズマ処理を施すことが
できる。

【００１４】また、かかるポリイミドフィルムの接着性
改善方法において、プラズマ処理を大気圧下で行うこと
により、真空装置などを必要とせず、連続処理を容易に
実施することができる。その結果、本発明に係る接着性
改善方法により表面処理して得られる、安定して優れた
接着性を有するポリイミドフィルムを生産性良く得るこ
とができる。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明に係るポリイミドフィルムの
接着性改善方法を、図面に基づいて詳細に説明する。こ
こでいうポリイミドフィルムは、厚み数μｍの薄膜か
ら、厚み数百μｍのシート状物も含めて広義のフィルム
を意味し、ポリイミドフィルムの分子構造は問わない。

【００１６】かかるポリイミドフィルムの接着性改善方
法は、ポリイミドフィルム表面を有機溶剤で濡らした状
態で該表面に物理的機械力を加えて処理した後に、プラ
ズマ処理を行うことを特徴とし、例えば、図１に示す表
面処理装置１０を用いて実施することができる。かかる
表面処理装置１０は、有機溶剤処理工程のための回転ブ
ラシ１２、溶剤吹き付けノズル１４、リンス用ノズル１
６、有機溶剤タンク１８と、該処理工程によりフィルム
表面に付着した有機溶剤を乾燥させるための乾燥炉２０
と、プラズマ処理装置２２とから構成されている。ま
た、ノズル１４、１６は有機溶剤タンク１８から循環ポ
ンプ２４、フィルター２６を介して設けられていて、吹
き付けた有機溶剤を有機溶剤タンク１８で回収して繰り
返し使用することができるように構成されている。更
に、繰り出し装置２８、巻取り装置３０、フリーロール
３２を備え、装置１０において繰り出し装置２８から巻
取り装置３０へポリイミドフィルム３４を走行させる
と、有機溶剤処理工程、乾燥工程を経てプラズマ処理工
程へ連続的に実施できるように構成されている。

【００１７】かかる装置１０において、回転ブラシ１２
はポリイミドフィルム３４の両側に配置され、フィルム
３４は２個の回転ブラシ１２によりニップされており、
溶剤吹き付けノズル１４からポリイミドフィルム３４に
有機溶剤を吹き付けてフィルム表面を濡らして回転ブラ
シ１２を回転させることにより、有機溶剤で濡らされた
フィルムの両面がブラシングされ、ＷＢＬや汚染層が除
去される。この時、有機溶剤を吹き付けてフィルム表面
を濡らしておくことにより、回転ブラシのみでは実現で
きないＷＢＬや汚染層の除去効果がもたらされ、該有機
溶剤は潤滑剤の役割を果たすものであると考えられる。

【００１８】なお、かかる装置１０においては、ポリイ
ミドフィルムの両面を処理することができるが、回転ブ
ラシ１２及び吹き付けノズル１４をポリイミドフィルム
３４の片側に配置して、片面のみを処理できるように構
成してもよい。また、回転ブラシ１２を用いてブラシン
グするかわりに、布や紙、又はスポンジ状のものでフィ
ルム表面を擦るようにすることも可能であるが、生産性
を考慮すると回転ブラシを用いる方が好ましい。

【００１９】ここで、回転ブラシ１２を回転させる方向
はフィルムの進行方向であってもよいが、特にはフィル
ムの進行方向とは逆向きに回転させる方が処理効果が高
く好ましい。また、回転ブラシの材質はフィルム表面に
実用上有害な傷をつけないものを選択する必要がある。
特に不織布は好ましく用いられ、更には、材質がナイロ
ン、若しくはレーヨンであることが好ましいが、これに
限定されるものではない。なお、回転ブラシの回転数、
フィルムの走行速度（処理スピード）、ニップ圧、フリ
ーロールの材質と硬度などについては特に制限されず、
経験的に適宜設定すればよい。

【００２０】有機溶剤としては、アルカン類、アルケン
類、アルコール類、ケトン類、エーテル類、カルボン酸
類、アルデヒド類等を単独で又は２種類以上の混合物と
して用いることができるが、特にはメタノールを用いる
ことが好ましい。

【００２１】上記処理によりフィルム表面からＷＢＬや
汚染層が除去されるのであるが、かかる処理のみでは回
転ブラシで除去したＷＢＬや汚染層を構成していた微小
なものがフィルム表面に残っているおそれがある。ま
た、ブラシから発生するゴミが付着することも考えられ
る。そのため、有機溶剤処理工程において、上述のよう
にポリイミドフィルム３４の表面をブラシングした後、
次いでリンス用ノズル１６からポリイミドフィルム３４
に有機溶剤を吹き付けることにより、フィルム表面から
ＷＢＬや汚染層を完全に除去し、フィルム表面を効率よ
く清浄化することができる。

【００２２】この時の有機溶剤としては上記同様、アル
カン類、アルケン類、アルコール類、ケトン類、エーテ
ル類、カルボン酸類、アルデヒド類等を単独で又は２種
類以上の混合物として用いることができ、ブラシングす
る前に吹き付けた有機溶剤と同じであっても、異なって
いてもよい。特には、ブラシングする前に吹き付けた有
機溶剤と同じ有機溶剤を用いる方が経済的であり好まし
い。なお、該有機溶剤にシラン系カップリン剤等の表面
処理剤を溶解して用い、フィルム表面に該処理剤の膜を
形成させてもよい。かかる有機溶剤処理工程により、Ｗ
ＢＬや汚染層が除去され、フィルム表面が清浄化された
ポリイミドフィルムが得られる。

【００２３】次いで、上記処理工程により表面が清浄化
されたポリイミドフィルム３４は乾燥炉２０に導かれ、
乾燥炉２０においてフィルム表面に付着した有機溶剤を
乾燥させる工程が行われる。乾燥条件としては特に制限
はなく、経験的に適宜設定して行われる。そして乾燥工
程を経たポリイミドフィルム３４は、プラズマ処理装置
２２に導入され、該プラズマ処理装置２２内でプラズマ
処理が施される。プラズマ処理装置２２はフィルムの導
入口及び導出口がシールされていて、ガス導入部３６か
ら適当な組成のガスが導入され、所定のガス圧力に保持
される。そして電源３８のスイッチを入れると、放電が
開始し、装置２２内にプラズマが発生するように構成さ
れている。このときの電力密度は、ガス組成、ガス圧力
によって適宜設定されるが、３００〜４０００ｗ・min
／ｍ² で放電を開始させることができる。

【００２４】ここで、プラズマ処理を行う雰囲気のガス
圧力は特に限定されないが、１００〜１０００Torrの範
囲の圧力下で行うことが好ましい。１００Torr以下では
真空装置などが必要となるし、１０００Torr以上では放
電がしにくくなるためである。特には、大気圧下で行う
ことによりプラズマ処理の作業性が良くなり、本発明に
係る接着性改善方法により表面処理して得られる、優れ
た接着性を有するポリイミドフィルムを生産性良く得ら
れるので好ましい。また、プラズマ処理のガス組成は特
に限定されないが、１００〜１０００Torr中での放電も
グロー放電（火花放電ではない）するよう、希ガス元素
の単独ガス又は混合ガス雰囲気下で行うのが好ましい。
なお、装置内の空気を該希ガス元素で置換した状態が特
に好ましいが、空気が混入していても構わない。

【００２５】かかる処理工程により、フィルム表面を化
学修飾して親水性官能基（水酸基、カルボン酸基、カル
ボニル基等）を導入することができ、フィルム表面の親
水性が向上される。

【００２６】このようにして、有機溶剤処理を行った
後、連続してプラズマ処理を行うことにより、清浄化さ
れたフィルム表面に親水性官能基を導入することができ
る。その結果、フィルム表面を安定的に親水化し、安定
して優れた接着性改善効果を得ることができるのであ
る。

【００２７】以上、本発明に係るポリイミドフィルムの
接着性改善方法の実施例を説明したが、有機溶剤処理工
程において有機溶剤を吹き付けるのではなく、有機溶剤
中に浸漬させて処理してもよい。例えば、図２に示す表
面処理装置４０を用い、フリーロール３２によりポリイ
ミドフィルム３４を有機溶剤タンク４２内に導いてフィ
ルム３４を有機溶剤中に浸漬させ、有機溶剤中で回転ブ
ラシ１２を回転させてその両面をブラシング処理するの
である。このように有機溶剤中に浸漬させて処理する場
合は、ブラシングされたフィルムが有機溶剤中を走行す
ることによりフィルム表面が洗浄されるので、特にリン
ス用ノズルを設けて有機溶剤を吹き付けなくてもフィル
ム表面からＷＢＬや汚染層を完全に除去することができ
る。なお、装置４０では、フィルムの両面をブラシング
できるように回転ブラシ１２がフィルムの両側に配置さ
れているが、もちろん片面のみをブラシングするように
することも可能である。また、かかる装置４０において
もリンス用ノズルを設け、ブラシングした後に有機溶剤
を吹き付けるように構成してもよい。

【００２８】また、上述のように有機溶剤処理とプラズ
マ処理を連続的に行わずに、別工程で実施するようにし
てもよい。その他、本発明はこれらの実施例のみに限定
されるものではなく、本発明はその趣旨を逸脱しない範
囲内で当業者の知識に基づき、種々なる改良、変更、修
正を加えた態様で実施しうるものである。

【００２９】なお、かかるポリイミドフィルムの接着性
改善方法により表面処理されたポリイミドフィルムは、
表面脆弱層及び汚染層が除去され、安定的に親水化され
たフィルム表面を有するので、従来のプラズマ処理のみ
によって表面処理されたポリイミドフィルムに比べて優
れた接着性を示し、接着剤を用いてフィルムと金属箔
（銅箔等）と強固に張り合わせることができる。また、
蒸着法、メッキ法、又はスパッタ法によってもフィルム
表面に均一に金属層を形成することができる。すなわ
ち、本発明に係る接着性を改善したポリイミドフィルム
は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）のベースフ
ィルムとして好適に使用することができるものである。

【００３０】以下に実施例により本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれら実施例によって限定される
ものではない。

【００３１】実施例 １ 図１に示す装置を用い、４，４’−ジアミノジフェニル
エーテルに代表される芳香族ジアミンとピロメリット酸
二無水物に代表される芳香族テトラカルボン酸二無水物
とから公知の方法で得られた２５μｍ厚のポリイミドフ
ィルムを用いて、有機溶剤処理とプラズマ処理を連続的
に行い、ポリイミドフィルムの表面処理を行った。処理
条件はラインスピードを２ｍ／min とし、有機溶剤処理
部では有機溶剤としてメタノールを使用し、回転ブラシ
はレーヨンの不織布を基材としたもの（線径約１５〜３
０μｍ）を用い、ニップ圧を３kg／ｍ、回転数をフィル
ムの進行方向とは逆向きに１００ｒｐｍとした。その
後、乾燥炉で１００℃×３０秒乾燥させた。プラズマ処
理は、ガス組成がＡr ／Ｈe ＝６／４の雰囲気下で圧力
を７６０Torrとし、電力密度を６００ｗ・min ／ｍ² と
した。

【００３２】このように処理したポリイミドフィルムに
ついて、以下の方法で接着強度の評価を行った。アクリ
ル系接着剤（デュポン（株）製 "パイララックス”）を
用いて上記処理フィルムと銅箔（三井金属鉱業（株）製
電解銅箔 "３ＥＣ”３５μｍ厚）とをラミネートし、１
８５℃×１時間で接着剤の硬化反応を行い、ＦＣＣＬ
（フィルム・銅箔積層板）を作製した。得られたＦＣＣ
Ｌの銅パターン幅が３mmとなるようサンプルを切り出
し、引張試験器（島津製作所（株）製 "Ｓ−１００−
Ｃ”）によりピールテストスピード５０mm／min で９０
°剥離の引張試験を行った。ｎ＝５の平均値による測定
結果を表１に示す。なお、引き剥がし後の破壊面は、す
べてフィルム／接着剤界面で発生した。

【００３３】

【表１】

【００３４】実施例 ２ また、有機溶剤としてメチルエチルケトンを使用し、回
転ブラシの回転数を２５０ｒｐｍとした以外は実施例１
と同じ条件でポリイミドフィルムの表面処理を行った。
処理フィルムについて、実施例１と同様にして接着強度
を評価した。ｎ＝５の平均値による測定結果を表１に示
す。なお、引き剥がし後の破壊面は、すべてフィルム／
接着剤界面で発生した。

【００３５】比較例 １ 比較のために、実施例１で使用した２５μｍ厚のポリイ
ミドフィルムについて、表面処理を施さずに用い、実施
例１と同様にして接着強度を評価した。ｎ＝５の平均値
による測定結果を表１に示す。なお、引き剥がし後の破
壊面は、すべてフィルム／接着剤界面で発生した。

【００３６】比較例 ２ 比較のために、実施例１で使用した２５μｍ厚のポリイ
ミドフィルムについて、プラズマ処理のみを施して用
い、実施例１と同様にして接着強度を評価した。プラズ
マ処理は実施例１と同様の条件（ガス組成；Ａr ／Ｈe
＝６／４、圧力；７６０Torr、電力密度；６００ｗ・mi
n ／ｍ² ）で行った。ｎ＝５の平均値による測定結果を
表１に示す。なお、引き剥がし後の破壊面は、すべてフ
ィルム／接着剤界面で発生した。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係るポリイミドフィルムの接着
性改善方法は、有機溶剤処理をした後、プラズマ処理を
行うことを特徴とし、かかる方法によりＷＢＬや汚染層
を除去した後、清浄化されたフィルム表面に親水性官能
基を導入することができる。その結果、フィルム表面を
安定的に親水化し、優れた接着性改善効果を得ることが
できる。かかるポリイミドフィルムの接着性改善方法に
より接着性を改善したポリイミドフィルムは、フィルム
表面が安定的に親水化されているため、優れた接着性を
示し、ＦＰＣのベースフィルムとして好適に使用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るポリイミドフィルムの接着性改善
方法を実施するための表面処理装置を示した説明図であ
る。

【図２】本発明に係るポリイミドフィルムの接着性改善
方法を実施するための他の表面処理装置を示した説明図
である。

【符号の説明】

１０、４０；表面処理装置 １２；回転ブラシ １４、１６；ノズル（溶剤吹き付けノズル、リンス用ノ
ズル） １８、４２；有機溶剤タンク ２０；乾燥炉 ２２；プラズマ処理装置 ２４；循環ポンプ ２６；フィルター ２８；繰り出し装置 ３０；巻取り装置 ３２；フリーロール ３４；ポリイミドフィルム ３６；ガス導入部 ３８；電源

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08J 7/00 - 7/18

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリイミドフィルムの表面を有機溶剤で
   濡らした状態で該表面に物理的機械力を加えて有機溶剤
   処理した後、プラズマ処理を行うことを特徴とするポリ
   イミドフィルムの接着性改善方法。
2. 【請求項２】 ポリイミドフィルムの表面を有機溶剤で
   濡らした状態で該表面に物理的機械力を加えた後、該表
   面を前記有機溶剤と同じ又は異なる有機溶剤で処理する
   有機溶剤処理工程と、該フィルムを乾燥させる乾燥工程
   と、該乾燥させられたフィルムにプラズマ処理を行うプ
   ラズマ処理工程を順次行うことを特徴とする請求項１に
   記載するポリイミドフィルムの接着性改善方法。
3. 【請求項３】 前記プラズマ処理を大気圧下で行うこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載するポリイミ
   ドフィルムの接着性改善方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   するポリイミドフィルムの接着性改善方法により表面処
   理して得られることを特徴とする接着性を改善したポリ
   イミドフィルム。