JP3299333B2 - ポリアミック酸フィルムおよびそれを用いたフレキシブルプリント回路基板の製造方法 - Google Patents

ポリアミック酸フィルムおよびそれを用いたフレキシブルプリント回路基板の製造方法

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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、接着剤層を持たない2
層フレキシブルプリント回路板において、熱放散性の充
填剤を含み、必要により孔加工されたポリアミック酸フ
ィルム及びこれを用いて熱放散性の優れたフレキシブル
プリント回路用基板を製造する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来のフレキシブルプリント回路用基板
は、電子機器の小型・軽量化が進むにつれ、ますます用
途が拡大し、最近は従来の様な配線基板としてだけでな
く、TAB用キャリアテープの様な支持フィルムに穴の
あいた熱放散性の良い基板の利用も増大してきている。
【0003】このような、支持フィルム層に孔加工がさ
れ、かつ導体配線を有する熱放散性の良いフレキシブル
プリント回路用基板の製造方法としては、予め熱伝導性
充填剤を含む支持フィルム層にパンチング等で孔加工を
行い、接着剤を用いて導体層を貼合わせた後、配線回路
を形成する方法や、導体層に熱伝導性充填剤を含有する
ポリアミック酸溶液を直接塗布し、乾燥・イミド化を行
うか、熱伝導性充填剤を含む支持フィルム層に蒸着法や
スパッタリング法によって導体層を形成した後、レーザ
ーあるいは強アルカリ性溶液によって支持フィルム層に
孔加工を行い、その後配線回路を形成する方法が用いら
れている。
【0004】しかし、従来用いられているこれらの方法
においては、それぞれに耐熱性、密着力、加工性、耐薬
品性に欠点を有している。先ず、接着剤層を持つ3層フ
レキシブルプリント回路用基板では、接着剤層の耐熱性
が低いため、支持フィルムにポリイミドを用いても、フ
レキシブルプリント回路用基板としての耐熱性は接着剤
層の耐熱性によって決定されるという欠点を有してい
る。導体層を蒸着やスパッタリング法で形成した場合、
支持フィルム層と導体層の密着力が低いという欠点、あ
るいは樹脂層を厚くしていった場合、例えば直接ポリア
ミック酸を塗布・乾燥させ、厚膜を形成させるとイミド
化に伴う収縮による応力が導体層の支持力を上回り、乾
燥中に大きなカールを生じる。一方、導体層にポリアミ
ック酸溶液を直接何度か繰り返し塗布・乾燥し、さらに
イミド化すると工程中のカールは軽減されるが、導体層
に近い部分と導体層の反対側の部分では熱履歴が異なる
ためフィルム中のイミド化率及び溶剤残留量に差が生
じ、銅箔エッチング後のフィルムのカール・寸法変化率
等が大きくなる。またレーザーを用いる場合、特にエキ
シマレーザーは微細加工性に優れ銅箔へのダメ−ジも少
ないが、強固なイミド結合を切断しなければならず、加
工に時間を要し生産性が低いため、ランニングコストが
高い、あるいは充填剤とポリイミドフィルムとの加工速
度の違いからフィルムを均一に孔加工することが難しい
といった問題点を有している。イミド化後にアルカリエ
ッチング可能な分子構造をもつポリイミドは、耐溶剤性
が若干落ち、かつエッチング液として強アルカリ性溶液
を用いるために危険性が高く、また安易に廃液処理がで
きないという欠点を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、接着剤層の
ない2層フレキシブルプリント回路板の本来持っている
耐アルカリ性、耐溶剤性、耐熱性、電気特性を低下させ
ることなく、所定の厚みを有し、また必要により孔加工
されたフィルム層を有する熱放散性の優れたフレキシブ
ルプリント回路用基板を得るためのポリアミック酸フィ
ルム、及びこれを用いて該基板を製造する方法を提供す
るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリアミック
酸100重量部と熱伝導性充填剤20〜80重量部からなるこ
とを特徴とするポリアミック酸フィルム、及びこれと導
体箔とを圧着し、離型フィルムを剥離した後イミド化を
完結させることを特徴とするフレキシブルプリント回路
用基板の製造方法である。
【0007】本発明におけるポリアミック酸は、通常ジ
アミンと酸無水物とを反応させることにより得られる。
ジアミンとしては、フェニレンジアミン、ジアミノジフ
ェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノ
ジフェニルエーテルなどを、酸無水物としては、トリメ
リット酸無水物、ピロメリット酸二無水物、ビフェニル
テトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物などを使用することができ、それぞれ1
種又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができ
る。
【0008】本発明で使用される熱伝導性充填剤として
は、耐熱性があり、熱伝導性、絶縁性に優れる充填剤で
あれば特に限定されないが、一般に石英(結晶性シリ
カ)、石英ガラス、クリストバル石等のシリカ類、カー
ボンランダム、炭化ほう素、窒化ほう素、窒化アルミニ
ウム、窒化チタン等の非酸化物タイプのセラミック微粉
末、アルミナ、酸化チタン、酸化ベリリウム、酸化マグ
ネシウム等の金属酸化物が望ましい。
【0009】本発明における熱伝導性充填剤の含有量
は、ポリアミック酸樹脂固形分100重量部に対して20〜8
0重量部、好ましくは30〜60重量部である。20重量部未
満では熱放散性が十分でなく、また80重量部を超えると
フィルム形成能に影響を及ぼし、引張強度、柔軟性等の
フィルム特性が低下する。
【0010】離型フィルムとして用いることのできる材
料としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエー
テルサルフォン、ポリイミド、ポリエチレン等のプラス
チックフィルムが挙げられる。またアルミニウム箔等の
金属箔を用いることもできる。
【0011】導体箔として用いることのできる材料とし
ては、銅、アルミニウム、コンスタンタン、ニッケル等
の金属箔が挙げられる。
【0012】本発明において、離型フィルム上に熱伝導
性充填剤を含む半硬化状態のポリアミック酸フィルムを
形成する方法は、離型フィルム上にロータリーコータ
ー、ナイフコーター、ドクターブレード、フローコータ
ー等の公知の塗布手段で離型フィルム上端から0〜100μ
mの均一な厚さに流延塗布した後、加熱乾燥することに
より得ることが出来る。また、離型フィルム上に形成さ
せた半硬化状態の熱伝導性充填剤を含むポリアミック酸
フィルムと、さらに他の離型フィルム上に形成された同
一組成または異なる組成の熱伝導性充填剤を含むポリア
ミック酸フィルムとを、アミック酸フィルム面を合わせ
て、必要によりこの間に必要により熱伝導性充填剤を含
むアミック酸フィルムを所定の枚数挿入して加熱・圧着
し、厚みの厚い熱伝導性充填剤を含むポリアミック酸フ
ィルムを得ることも出来る。
【0013】離型フィルム上に熱伝導性充填剤を含むポ
リアミック酸溶液を塗布し、タックフリー状態になるま
で乾燥し、必要に応じてポリアミック酸の面同士を重ね
られるように、離型フィルムを剥離したポリアミック酸
フィルムを所定の枚数間に挿入してより厚いポリアミッ
ク酸フィルムを得、また圧着後片側の離型フィルムを剥
し、同様のことを繰り返して更に厚いものを得ることも
出来る。
【0014】次に、その離型フィルムのついた熱伝導性
充填剤を含むポリアミック酸フィルムを通常の方法、例
えば、打ち抜き、切断、アルカリエッチング、レーザー
等によって離型フィルムと共に或はポリアミック酸フィ
ルムのみを開孔させて孔加工を行う。孔加工が終了した
後、導体箔もしくはフレキシブルプリント回路基板にポ
リアミック酸フィルムを加熱・圧着後、離型フィルムを
剥離し、充分にイミド化を行う。
【0015】本発明において、ポリアミック酸フィルム
の状態におけるイミド化率は10〜50%、望むべくは20〜
40%が望ましい。熱伝導性充填剤を含むポリアミック酸
溶液を乾燥させ、半硬化状態のポリアミック酸フィルム
を形成させる条件としては、80〜200℃、5〜30分が適当
である。これより温度が低く時間が短い場合、導体箔と
加熱圧着する際、流動性が大きく、開孔部でのにじみ、
しみ出しが大きく、フィルム厚のバラツキも大きくな
り、イミド化後の寸法変化が大きくなる。またこれより
温度が高く時間が長い場合導体箔と加熱・圧着する際、
流動性が小さすぎ、導体箔とのピール強度が低下し、ボ
イドの発生が多くなる。アミック酸1枚の塗布厚みとし
ては、イミド化後の厚み50μm以下が適当である。これ
より厚い場合は、イミド化に伴う収縮による応力が離型
フィルムの支持力を上回り、乾燥中に大きなカールを生
じさせる。またフィルム層が厚いため溶剤の蒸発速度が
遅く、生産性が著しく低下する。ポリアミック酸フィル
ム同士を導体箔に加熱・圧着する条件としては、プレス
形式の場合は70〜200℃、5〜100kg/cm2、5〜30分、ロ
ール式ラミネータの場合は70〜200℃、1〜50kg/cm、0.
1〜10m/分の条件が適当であり、特に温度としてはポ
リアミック酸フィルムの乾燥温度より10〜30℃低い温度
で実施することが揮発物の発生もなく望ましい。
【0016】
【作用】本発明において、離型フィルム上に形成された
必要により開孔部を有する熱伝導性充填剤を含有するポ
リアミック酸の半硬化状態のフィルムを用い、導体箔と
加熱・圧着し、イミド化を完結させることにより、容易
にかつ安価に、生産性・収率よく必要により支持フィル
ム層に孔を有する熱放散性の優れた2層フレキシブルプ
リント回路用基板を得ることが出来る。
【0017】
【実施例】 (実施例1)温度計、撹拌装置、還流コンデンサー及び
乾燥窒素ガス吹込み口を備えた4つ口セパラブルフラス
コに、精製した無水のパラフェニレンジアミン108gと
4,4'-ジアミノジフェニルエーテル200gをとり、これに
無水のN-メチル-2-ピロリドン90重量%とトルエン10重
量%の混合溶剤を、全仕込原料中の固形分割合が20重量
%になるだけの量を加えて溶解した。乾燥窒素ガスは反
応の準備段階より生成物取り出しまでの全工程にわたり
流しておいた。次いで、精製した無水の3,3',4,4'-ビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物294gとピロメリット
酸二無水物218gを撹拌しながら少量ずつ添加するが、
発熱反応であるため、外部水槽に約15℃の冷水を循環さ
せてこれを冷却した。添加後、内部温度を20℃に設定
し、5時間撹拌し、更に熱伝導性充填剤として平均粒径
3μmの結晶性シリカをポリアミック酸固形分に対して
40重量%を加え、1時間撹拌し反応を終了して熱伝導性
充填剤を含有したポリアミック酸溶液を得た。
【0018】市販のポリエステルフィルム上に、この熱
伝導性充填剤を含有したポリアミック酸溶液をスピンナ
ーでイミド化後の厚みが25μmになるように塗布し、11
0℃、15分乾燥を行い、離型フィルムのついた熱伝導性
充填剤を含むポリアミック酸フィルムを得た。次に、こ
のポリアミック酸フィルム面同士が向かい合うように重
ね合わせ、プレスを用いて、100℃、20kg/cm2で、10分
間、加熱・圧着を行った後、金型を用いて孔加工を行
い、片面側の離型フィルムを剥し、市販の銅箔粗化面上
にポリアミック酸フィルム面を重ね合わせ、90℃、40kg
/cm2、15分加熱・圧着を行った。その後、離型フィル
ムを剥し、380℃で1時間加熱を行い、イミド化を完結
した。得られた2層フレキシブルプリント回路用基板の
特性は、通常の方法で銅箔上に直接塗布、乾燥、イミド
化を行い作製したものと同等以上の特性を有していた。
【0019】(実施例2)実施例1と同様のポリアミッ
ク酸溶液を用い、同様の結晶性シリカをポリアミック酸
樹脂の固形分に対して70重量%を加え、1時間撹拌し反
応を終了して熱伝導性充填剤を含有したポリアミック酸
溶液を得た。その後は実施例1と同様の方法で2層フレ
キシブルプリント回路用基板を得た。
【0020】(比較例1)実施例1と同様のポリアミッ
ク酸溶液を用い、同様の結晶性シリカをポリアミック酸
樹脂に熱伝導性充填剤を入れずに反応を終了してポリア
ミック酸溶液を得た。その後は実施例1と同様の方法で
2層フレキシブルプリント回路用基板を得た。
【0021】(比較例2)実施例1と同様のポリアミッ
ク酸溶液を用い、同様の結晶性シリカをポリアミック酸
固形分に対して100重量%を加え、1時間撹拌し反応を
終了して熱伝導性充填剤を含有したポリアミック酸溶液
を得た。その後は実施例1と同様の方法で2層フレキシ
ブルプリント回路用基板を得た。
【0022】実施例および比較例で得られた2層フレキ
シブルプリント回路用基板から銅箔をエッチングしたフ
ィルムの物性を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】表1から、本発明のフィルムはフィルム物
性を保ちながら熱伝導性も両立しているのに対し、熱伝
導充填剤がないと熱伝導が十分でないのはもちろんのこ
と、充填剤を入れすぎてもフィルム特性が劣化し、フレ
キシブルプリント回路用基板としては適当でないことが
分かる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、必要により支持フィル
ムに孔を有する、熱伝導性充填剤を含有した2層フレキ
シブルプリント回路用基板を得ることができ、さらにイ
ミド化完結後も他の特性を損なうことなく熱放散性に優
れる基板を得ることができた。本発明は、連続シートを
用いたフレキシブルプリント回路基板の連続工程にも容
易に適用できるなど、工業的な孔加工された熱放散性の
良いフレキシブルプリント回路用基板の製造方法として
好適なものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 5/18

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリアミック酸100重量部と熱伝導性充
    填剤20〜80重量部からなることを特徴とするポリアミッ
    ク酸フィルム。
  2. 【請求項2】 所定の開孔部を有する請求項1記載のポ
    リアミック酸フィルム。
  3. 【請求項3】 ポリアミック酸フィルムが必要により所
    定の開孔部を有し、離型フィルム上に設けられている請
    求項1又は請求項2記載のポリアミック酸フィルム。
  4. 【請求項4】 請求項3で得られたポリアミック酸フィ
    ルムと導体箔とを圧着し、離型フィルムを剥離した後イ
    ミド化を完結させることを特徴とするフレキシブルプリ
    ント回路用基板の製造方法。
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