JP3295952B2 - フレキシブル配線基板の製造方法 - Google Patents

フレキシブル配線基板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフレキシブル配線基板の
製造方法に関するものであり、さらに詳しくはポリイミ
ド層/アンカー層/金属箔からなるフレキシブル配線基
板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、フレキシブル配線基板はポリイミ
ドフィルムと金属箔を接着剤で張り合わせて製造されて
いる。このようなフレキシブル配線基板の諸特性は、耐
熱性、電気特性、耐薬品性、機械特性が優れたポリイミ
ドフィルムを用いているにもかかわらず、ポリイミドよ
り劣る接着剤の性能で決まってしまう。例えば、ポリイ
ミドの耐熱性が350℃以上であるにもかかわらず、フ
レキシブル配線基板の半田耐熱性は通常300℃以下で
ある。
【0003】そこで、ポリイミド前駆体(ポリアミック
酸)を金属箔に直接塗布した後イミド化する、接着剤を
用いない方法が開発された。この方法では、耐熱性など
の諸特性がポリイミドの特性で決まり、非常に優れたも
のとなる可能性をもっている。また、製造上もフィルム
化すると同時に製品ができるためコストダウンに繋がる
可能性もあり、注目を集めている。
【0004】しかしながら、接着性に関しては必ずしも
無接着剤タイプの方が優れているとはいえない。この問
題を解決するため、特公昭47−26106号公報では
アンカー層にポリアミドイミドを用いる方法が提案され
ているが、効果は十分ではない。また、特開昭60−1
57286号公報などではポリアミック酸ワニスにシラ
ンカップリング剤を添加することが示されているが、こ
の方法は効果が小さいだけでなく、ポリイミドの膜特性
を低下させる。さらに、特開平1−174439号公報
ではシランカップリング剤層を銅箔とポリイミドの間に
設けているが、膜厚が大きくなると効果がなく、コント
ロールが非常に難しい。いずれの方法にも欠点があり、
また、接着性はポリアミック酸の組成や銅箔表面の状態
に依存しているところが大きいため万能の方法がなく、
それぞれの材料よって異なる方法を採るのが通常であ
る。したがって、適応範囲の広い接着性改良の方法が望
まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、かかる
従来技術の諸欠点改良対策について鋭意検討した結果、
特定の耐熱性ポリマーとシランカップリング剤からなる
アンカー層を銅箔とポリイミドの間に設けた場合には、
従来技術に見られるような欠点はなく接着性の著しく優
れしかも実用性能の優れたフレキシブル配線基板が得ら
れることを見出だし、本発明に到達したものである。
【0006】かかる本発明の目的は、ガラス転移点(T
g)が170℃以上の耐熱性ポリマーとシランカップリ
ング剤からなる厚さ0.01〜5μmのアンカー層を銅
箔上に形成した後、ポリアミック酸ワニスを塗布し、溶
媒の乾燥除去、イミド化を行わせることを特徴とするフ
レキシブル配線基板の製造方法により達成される。
【0007】すなわち、本発明におけるフレキシブル配
線基板は、ポリイミド層を形成する前に特定の耐熱性を
有するアンカー層を形成することによって接着性改良が
可能となる。
【0008】本発明における耐熱性ポリマーとしてはガ
ラス移転点(Tg)が170℃以上で溶剤に可溶なもの
であればいずれであってもよい。たとえば、ポリキノリ
ン、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンオ
キサイド、ポリパラバン酸、ポリアミドイミド、ポリエ
ーテルイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリエーテル
エーテルケトンなどが挙げられ、特に好ましくはポリエ
ーテルスルホン、ポリスルホンが挙げられる。塗工など
の点で問題が生じなければ、これらのポリマーをブレン
ドして用いることもできる。
【0009】本発明におけるシランカップリング剤とし
ては、メルカプトシラン、イソシアナートシラン、アク
リルシラン、エポキシシラン、アミノシランなどの市販
のものが用いられる。特に好ましいのはアミノシランと
エポキシシランである。例えば、N−(2−アミノエチ
ル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−ア
ミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−
アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノ
エチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラ
ン、2−(3、4エポキシシクロヘキシル)エチルトリ
メトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシ
シランなどである。これらのシランカップリング剤は単
独で使用しても良いが、2種類以上混合して使用するこ
ともできる。シランカップリング剤の添加量は耐熱性ポ
リマー100部に対して0.2〜30部の範囲で使用す
るのがよいが、特に好ましくは1〜10部である。
【0010】本発明におけるアンカー層は上記耐熱性ポ
リマーとシランカップリング剤を組み合わせたものであ
ればいずれであってもよいが、耐熱性ポリマーとしてス
ルホン基を有するポリマー、例えば、ポリエーテルスル
ホン、ポリスルホンと、シランカップリング剤としてア
ミノシランおよび/またはエポキシシランを組み合わせ
た場合に特に高い接着性が得られる。また、アンカー層
の膜厚は0.01〜5μmであればよいが、特に0.1
〜1μmの場合に効果が大きい。
【0011】さらに、アンカー層用ワニスの溶剤として
は耐熱性ポリマーおよびシランカップリング剤を溶解で
きるものであればいずれであってもよい。たとえば、
N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロ
リドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエ
チルホルムアミド、クロロホルム、メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトン、ジメチルスルホキシド、
ブチルラクトン、スルホラン、メチルスルホランなどが
挙げられるが、それぞれの材料の溶解性によって選択さ
れるものである。また、これらの溶剤は単独でも混合し
てでも用いられる。本発明におけるポリアミック酸ワニ
スは、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分と
を重合させることによって得られる。テトラカルボン酸
二無水物成分としては、3,3´,4,4´−ビフェニ
ル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、ピロメリット酸二
無水物、3,3´,4,4´−ベンゾフェノンテトラカ
ルボン酸二無水物が好ましく、3,3´,4,4´−ジ
フェニルエーテル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,
4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、シ
クロペンタンテトラカルボン酸二無水物なども用いられ
る。テトラカルボン酸二無水物成分は単一でも複数でも
良い。ジアミン成分としては、p−フェニレンジアミ
ン、4,4´−ジアミノジフェニルメタン、4,4´−
ジアミノジフェニルエーテル、4,4´−ジアミノジフ
ェニルスルフィド、m−フェニレンジアミン、3,3´
−ジアミノジフェニルスルホン、9,9´−ビス(4−
アミノフェニル)フルオレン、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、4,4´−ビス(4−アミノフェ
ノキシ)ビフェニル、2,2´−[4−(4−アミノフ
ェノキシ)フェニル]プロパン、1,5−ジアミノナフ
タレン、ベンジジン、2,7−ジアミノジフェニルフル
オレン、3,3´−ジメチルベンジジン、3,3´−ジ
メトキシベンジジン、4,4´−ジアミノベンズアニリ
ド、2−メトキシ−4,4´−ジアミノベンズアニリ
ド、2,2´−メトキシ−4,4´−ジアミノベンズア
ニリドなどの芳香族ジアミン、あるいは、ビス(3−ア
ミノプロピル)テトラメチルジシロキサンなどのジアミ
ノシロキサンなどが用いられる。ジアミン成分も単一で
も複数でも用いられる。
【0012】ポリアミック酸の重合溶媒は、テトラカル
ボン酸二無水物成分、ジアミン成分および生成物のポリ
アミック酸がそれぞれ可溶な非プロトン性の溶媒であれ
ばいずれであってもよい。このような溶媒としては、
N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロ
リドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエ
チルホルムアミドが特に好ましく、その他、ジメチルス
ルホキシド、ブチルラクトン、スルホラン、メチルスル
ホランなどが好ましい。これらの溶媒は単独あるいは2
種以上混合して用いられ、ポリアミック酸が析出しない
程度であれば、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロ
ヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、メチル
エチルケトンなども加えてよい。
【0013】ポリアミック酸ワニスの濃度は5〜60重
量%が好ましく、10〜30重量%が特に好ましい。
【0014】反応温度は−10〜100℃が好ましく、
0〜80℃が特に好ましい。重合度を上げるためには低
温の方が好ましいが、反応速度、あるいは、原料の溶解
性ではイミド化が進行しない限り高温の方が良く、上記
の温度が好ましい。
【0015】アンカー層用ワニスおよびポリアミック酸
ワニスを塗布する基板としては、銅、アルミ、鉄などの
金属箔が挙げられる。一般的には防錆処理、粗面化処理
した銅箔が用いられる。塗布方法としては、ダイコータ
ー、リバースコーターなどの通常の塗布装置が用いられ
る。
【0016】ポリイミド層は1回の塗工で形成されて
も、複数回の塗工で形成されてもよい。1回塗工の場
合、溶媒の加熱乾燥、イミド化は50〜400℃で行わ
れる。これらの工程は段階的に行っても連続的に行って
も良い。複数回の塗工の場合、最終層以外の層を形成す
るときには溶媒の加熱乾燥・イミド化は50〜280℃
で行われ、最終層を形成するときには50〜400℃で
行われる。また、空気中でもあるいは窒素などの不活性
ガス中でも良いが、基板の金属箔の酸化を避けるには不
活性ガス中が好ましい。また、イミド化の際、アミンと
無水酢酸などからなる脱水剤を用いても良い。
【0017】さらに、ポリアミック酸ワニスには、必要
に応じて少量の塗工性改良剤、接着性改良剤、充填剤な
どを配合して用いることもできる。
【0018】本発明によれば、接着性、耐熱性、電気特
性、耐薬品性および機械特性などが優れた、ポリイミド
層/アンカー層/金属箔からなるフレキシブル配線基板
を得ることができる。
【0019】
【実施例】以下、実施例に基づいてさらに詳細に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0020】(接着力の測定)JIS C6471の9
0度方向引き剥がし方法に従い測定した。
【0021】実施例1 反応は窒素気流下で行なった。
【0022】(アンカー用ワニスA)ポリエーテルスル
ホン(三井東圧(株)製、4100G)10gをN−メ
チル−2−ピロリドン90g中で加熱溶解させた後、N
−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメト
キシシラン(信越シリコーン(株)製、KBM603)
0.5gを加えてワニスを得た。
【0023】(ポリアミック酸ワニスA)p−フェニレ
ンジアミン11.68g(0.108モル)、4,4´
−ジアミノジフェニルエーテル19.22g(0.09
6モル)、4,4´−ジアミノジフェニルメタン7.1
4(0.036モル)をN−メチル−2−ピロリドン3
65.2gに溶解した後、ピロメリット酸二無水物4
9.73(0.228モル)および3,3´,4,4´
−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物3.53g
(0.012モル)を添加して50℃で3時間反応さ
せ、ワニスを得た。
【0024】(膜形成)アンカー用ワニスAを18ミク
ロンの銅箔(DP−III、三井金属(株)製)上に塗
布し、80℃で30分間乾燥した。重量法で測定したと
ころ平均膜厚0.2μmのアンカー層が形成されてい
た。さらに、ポリアミック酸ワニスAをこの上に塗布
し、80℃で30分間、80℃から150℃に30分間
で昇温、150℃で30分間、150℃から350℃に
30分間で昇温、350℃で30分間の条件で溶媒の乾
燥除去、イミド化を行ない、膜厚30μmの絶縁層を形
成した。得られたフレキシブル配線基板について絶縁層
の接着力を測定したところ、2.0Kg/cmであっ
た。
【0025】実施例2 (アンカー用ワニスB)ポリスルホン(アモコジャパン
リミティド社製、P−3500)10gをN−メチル−
2−ピロリドン90g中で加熱溶解させた後、N−(2
−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン(信越シリコーン(株)製、KBM603)0.5
gを加えてワニスを得た。
【0026】(膜形成)実施例1と同様にしてアンカー
用ワニスBを18ミクロンの銅箔上に同様に塗布し、8
0℃で30分間乾燥した後、ポリアミック酸ワニスAを
塗布し、同様に乾燥、イミド化して膜厚30μmの絶縁
層を有する配線基板を得た。接着力を測定したところ、
1.9Kg/cmであった。
【0027】実施例3 (アンカー用ワニスC)ポリエーテルスルホン(三井東
圧(株)製、4100G)10gをN−メチル−2−ピ
ロリドン90g中で加熱溶解させた後、N−(2−アミ
ノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン
(信越シリコーン社製、KBM603)0.5gおよび
3−グリシドキプロピルトリメトキシシラン(信越シリ
コーン(株)製、KBM403)0.5gを加えてワニ
スを得た。 (膜形成)実施例1と同様にしてアンカー用ワニスCを
18ミクロンの銅箔上に塗布し、80℃で30分間乾燥
した後、ポリアミック酸ワニスAを塗布し、同様に乾
燥、イミド化して絶縁層を有する配線基板を得た。接着
力を測定したところ、2.2Kg/cmであった。
【0028】実施例4 (アンカー用ワニスD)変性ポリフェニレンオキサイド
(ジェネラルエレクトリック社製、ノリスSE1)10
gをN−メチル−2−ピロリドン90g中で加熱溶解さ
せた後、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン(信越シリコーン(株)製、KB
M603)0.5gを加えてワニスを得た。
【0029】(膜形成)実施例1と同様にしてアンカー
用ワニスDを18ミクロンの銅箔上に塗布し、80℃で
30分間乾燥した後、ポリアミック酸ワニスAを塗布
し、同様に乾燥、イミド化して絶縁層を有する配線基板
を得た。接着力を測定したところ、1.3Kg/cmで
あった。
【0030】実施例5 (アンカー用ワニスE)ポリエーテルスルホン(三井東
圧(株)製、4100G)10gをN−メチル−2−ピ
ロリドン90g中で加熱溶解させた後、N−(2−アミ
ノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン
(信越シリコーン社製、KBM603)0.1gを加え
てワニスを得た。
【0031】(膜形成)実施例1と同様にしてアンカー
用ワニスEを18ミクロンの銅箔上に同様に塗布し、8
0℃で30分間乾燥した後、ポリアミック酸ワニスAを
塗布し、同様に乾燥、イミド化して絶縁層を有する配線
基板を得た。接着力を測定したところ、1.4Kg/c
mであった。
【0032】比較例1 アンカー層を形成することなく、実施例1で調製したポ
リアミック酸ワニスAを18ミクロンの銅箔に塗布し、
80℃で30分間、、80℃から150℃に30分間で
昇温、150℃で30分間、150℃から350℃に3
0分間で昇温、350℃で30分間の条件で溶媒の乾燥
除去、イミド化を行なって、膜厚30μmの絶縁層を有
する配線基板を得た。接着力を測定したところ、0.5
Kg/cmであった。
【0033】比較例2 (アンカー用ワニスF)ポリエーテルスルホン(三井東
圧(株)製、4100G)10gをN−メチル−2−ピ
ロリドン90g中で加熱溶解させてワニスを得た。
【0034】(膜形成)実施例1と同様にしてアンカー
用ワニスFを18ミクロンの銅箔上に塗布し、80℃で
30分間乾燥した後、ポリアミック酸ワニスAを同様に
塗布、乾燥、イミド化して絶縁層を有する配線基板を得
た。接着力を測定したところ、0.5Kg/cmであっ
た。
【0035】これらの結果から明らかなごとく、本発明
の構成の場合には接着性を著しく向上させることができ
ることがわかる。
【0036】
【発明の効果】本発明は上述のごとく構成したので、接
着性が著しく優れるとともに実用性能の向上したフレキ
シブル配線基板を確実に得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 康男 滋賀県大津市園山1丁目1番1号 東レ 株式会社滋賀事業場内 審査官 中川 隆司 (56)参考文献 特開 平2−280396(JP,A) 特開 平2−278890(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/38 H05K 1/03

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス転移点(Tg)が170℃以上の耐
    熱性ポリマーとシランカップリング剤からなる厚さ0.
    01〜5μmのアンカー層を銅箔上に形成した後、ポリ
    アミック酸ワニスを塗布し、溶媒の乾燥除去、イミド化
    を行わせることを特徴とするフレキシブル配線基板の製
    造方法。
  2. 【請求項2】耐熱性ポリマーがスルホン基を有する請求
    項1に記載のフレキシブル配線基板の製造方法。
  3. 【請求項3】シランカップリング剤がアミノシランおよ
    び/またはエポキシシランである請求項1に記載のフレ
    キシブル配線基板の製造方法。
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