JP4493114B2 - Conductor laminate using solvent-soluble polyimide and its production method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレキシブル回路基板に用いることのできる導電体積層体およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
フレキシブル回路基板(Flexible printed circuit:以下FPCとする)は、その柔軟性、軽量製、薄型性が電子機器の小型化、軽量化にマッチし、近年急速に需要を伸ばしている。FPCに用いられる絶縁性樹脂には、主にポリイミド系材料とポリエステル系材料があり、その他にガラス・エポキシ系材料が少量使用されている。その中で、ポリイミド系材料は、耐熱性、電気特性等において最も優れた特性を有しており、今後の主流の材料になるとみられている。
【0003】
現在、FPCには、3層構造と、2層構造の2種類の構造が知られている。3層構造FPCは、典型的にはポリイミドフィルムと銅箔を接着剤で貼り合わせた構造になっている。一方、2層構造FPCは、典型的にはポリイミドと銅箔のみを貼り合わせた構造となっている。
【0004】
3層FPCは接着剤層が存在するため、短時間の熱処理には耐えられても、長時間の熱処理を行った場合には接着剤の劣化が生じ、信頼性が低下するという問題がある。また、接着剤中への銅マイグレーションの発生や接着剤中へのメッキ液の染み込みが生じるという問題もある。
【0005】
これに対し、2層FPCは接着剤層がないため、多く優れた特性を有している。この利点としては、耐熱性が優れ、難燃性であり、誘電率および誘電正接が小さく、周波数依存性および温度依存性が少ない、表面抵抗および体積抵抗が大きく、各種の処理に対し安定である、イオン性不純物が少なく、信頼性が高い、寸法変化率が小さく、XY方向の変化率がほぼ同じである、引き剥がし強度の熱による劣化が小さいなどが挙げられる。このように2層FPCは非常に優れた特性を有しており、現在、高屈曲性を要求されるハードディスクドライブやフロッピーディスクドライブ、プリンター等に使用されている。また、高耐熱性を要求されている自動車のエンジンルーム内の部品や、耐薬品性を要求されるガソリンタンクレベルセンサー等にも使用されている。
【0006】
このように優れた性能を有する2層FCPの製造方法には、ポリイミドアミック酸ワニスを銅箔上に塗布し、乾燥し、硬化させるキャスティング法と、ポリイミドフィルム上に銅を折出させるスパッタリング法およびメッキ法がある。キャスティング法ではポリアミック酸の安定性が悪いため、冷蔵保存が必要であるという問題がある。また、硬化した際に脱水反応が生じるため、クラック等が生じ、信頼性が劣る、接着性が低い等の問題がある。また、スパッタリング法では、真空中でスパッタリングを行なうためコストが高くなる。また、ポリイミド表面が非常に平滑であるため、銅−ポリイミド間の接着性が悪いという問題がある。メッキ法でも、スパッタリング法と同様に接着性が悪いという問題がある。
【0007】
また、近年、特にハードディスクドライブ等のアプリケーションに用いられるFPCに関して、反りが問題となっている。この反りを解消するために、熱膨張係数が銅なみ(20ppm)以下のポリイミドを用いることがある。しかし、これらに対応可能なポリイミドは限定されており、一般に接着性が悪いという問題が存在している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような課題を解決しようとするものであって、本発明の目的は、導電体層およびポリイミド層からなる導電体積層体であって、電気的信頼性が高く、高屈曲性、高耐熱性および高耐薬品性などの上記特性を満たし、特に好ましくは反りの少ない導電体積層体を提供することおよび前記導電体積層体の容易かつ安価に製造できる方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、カルボキシル基を有する閉環型溶剤可溶型ポリイミドを導電体積層体に用いることで上記課題が解決できることを知見し本発明を完成させた。
【0010】
ここに本発明の導電体積層体は、導電体層と樹脂層とが積層されてなる導電体積層体であって、前記樹脂層が、カルボキシル基を有する閉環型溶剤可溶型ポリイミド層であることを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に本発明について説明する。
【0012】
導電体
本発明の導電体積層体において用いる導電体は特に限定されないが、例えばアルミニウム、銅などの各種金属箔、例えば、電解銅箔、圧延銅などを用いることができる。また膜厚に関しても用途に応じて任意に選ぶことができる。
【0013】
ポリイミド層(樹脂層)
本発明の導電体積層体を構成する樹脂層は、カルボキシル基を有する閉環型溶剤可溶型ポリイミド層あれば特に限定されない。
【0014】
溶剤可溶型のポリイミドとは、本発明において、NMP、DMF、DMAc、γブチロラクトン、DMSO、スルホラン等、好ましくはNMP等の溶剤に可溶性のものを意味する。このような可溶性ポリイミドは、電着塗料を形成することが可能であり、好ましくはこのようなポリイミドを含む電着液を形成して、電着法によりポリイミド層を形成する。
【0015】
また、閉環型ポリイミドとは、本発明においては溶液中で既にイミド環が形成されている溶媒可溶性ポリイミドを意味する。
【0016】
さらに、カルボキシル基を有するポリイミドとは、溶液中で既にイミド環が形成され、アミック酸とは異なるカルボキシル基を導入したポリイミドを意味し、好ましくは、ポリイミドの一原料であるジアミン成分の少なくとも一部にジアミノ安息香酸を含有させることによって得ることができる。この場合、好ましくは酸価が10〜200mmolKOH/100g resinであるポリイミドとする。ポリイミドの酸価を10mmol/KOH以上とすることは、電着塗料を調製した際の分散性を高め、沈殿等の発生を防ぐうえで好ましく、また、酸価を200mmol/KOHを以下とすることは、ポリイミド層形成後の吸水性を低下させ、高温高湿下において信頼性を向上させる点、および電着性を向上させる点で好ましい。
【0017】
さらに、本発明においては、形成後のポリイミド層は、好ましくは常温もしくは加熱により粘着性あるいは接着性を示す絶縁性樹脂層であり、さらにポリイミド層に好ましくは、450〜550℃の温度で1時間以上、より好ましくは、450〜500℃で1〜2時間の熱処理が施される。これにより、導電体積層体の反りの発生を低減することができる。
【0018】
さらに本発明に用いるポリイミドは、その用途に応じて10%熱分解温度が、好ましくは250℃以上、より好ましくは350℃以上、特に好ましくは、450℃以上であることができる。10%熱分解温度が高いものは、多層基板等の電子部材の耐熱性向上の観点から好ましい。また、本発明の好適態様において、450℃以上の熱処理を行う場合は、その熱処理温度に耐えられるポリイミドとする。
【0019】
また本発明に用いるポリイミドのイミド化率は好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上が好ましい。イミド化率が85%以下では、残留アミック酸が金属イオンのマイグレーションを促進させたり、ポリイミド溶液の経時変化が大きくなる問題点がある。
【0020】
本発明に用いるポリイミドの重量平均分子量は10000〜100000が好ましい。特に好ましくは50000〜80000である。分子量が10000以下であると、均一な塗膜を得難く、100000以上ではゲル化が生じやすい。
【0021】
分子量測定は、例えば東ソー(株)製高速GPC装置を用いることにより行うことができる。ここで用いることのできるカラムは東ソー(株)製TSKgelαM、溶媒はDMF+10mmolリン酸緩衝液(PH7.0)流速0.5cm/minが挙げられる。
【0022】
本発明に用いるポリイミドは、好ましくはカルボシキル基を含むものであり、このようなカルボキシル基は、ジアミノ安息香酸などを用いて所要量導入することができる。ジアミン中のジアミノ安息香酸量は10〜200mol%が好ましい。10mol%未満であると分散性が悪化し、200mol%を超えると電着性が悪化する。
【0023】
(酸ジ無水物)
本発明に用いるポリイミドの合成に用いられる酸ジ無水物としては、特に限定されないが、例えば具体的には、
3,4,3’,4’ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物
3,4,3’,4’ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物
2,3,3’,4’ビフェニルエーテルテトラカルボン酸ジ無水物
3,4,3’,4’ビフェニルスルホンテトラカルボン酸ジ無水物
ビス(ジカルボキシルフェニル)プロパン二無水物
4,4’−[2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチリデン]ビス(1,2−ベンゼンジカルボン酸ジ無水物)(6FDA)
ビストリフルオロメチル化ピロメリット酸,
ビス(ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物
ビス(ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物
チオフェンテトラカルボン酸二無水物
ピロメリット酸二無水物
1、2,5,6ナフタレンテトラカルボン酸二無水物
2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物
等の芳香族酸ジ無水物
1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸ジ無水物
シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物
ビシクロオクテンテトラカルボン酸
ビシクロ(2,2,2)−オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸ジ無水物
5(2,5−ジオキソテトラヒドロフリル)3−メチル−3シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物
等の脂肪族酸ジ無水物を挙げることができる。これらは単独、または二種以上の組み合わせで使用されるが、酸ジ無水物、芳香族ジアミンの組み合わせが溶剤可溶のポリイミドとなるものを選ぶ必要がある。
【0024】
(ジアミン)
本発明に用いるポリイミドに使用されるジアミンとしては、典型的には芳香族ジアミンであり、好ましくは3,5ジアミノ安息香酸を含む。その他の、芳香族ジアミンは特に限定されないが、例えば具体的には、
2,4(または、2,5−)ジアミノトルエン
1,4ベンゼンジアミン
1,3ベンゼンジアミン
6−メチル1,3−ベンゼンジアミン
4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチル−1,1’−ビフェニル
4,4’−アミノ−3,3’−ジメトキシ−1,1’−ビフェニル
4,4’−メチレンビス(ベンゼンアミン)
4,4’−オキシビス(ベンゼンアミン)
3,4’−オキシビス(ベンゼンアミン)
3,3’−カルボキニル(ベンゼンアミン)
4,4’−チオビス(ベンゼンアミン)
4,4’−スルホニル(ベンゼンアミン)
3,3’−スルホニル(ベンゼンアミン)
1−メチルエチリジン4,4’−ビス(ベンゼンアミン)
3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノビフェニル
3,3’−ジニトロ−4,4’−ジアミノビフェニル
3,3’−ジアミノベンゾフェノン
1,5−ジアミノナフタレン
1−トリフルオロメチル2,2,2−トリフルオロエチリジン4,4’−ビス(ベンゼンアミン)
1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−ビス−4(4−アミノフェニル)プロパン
4,4’−ジアミノベンズアニリド
2,6−ジアミノピリジン
4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニル
2,2ビス(4(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン
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)スルホン
ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)エチル
1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン
1,3ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン
9,9’−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン
ベンジジン‐3,3‐ジカルボン酸
4,4’−(または、3,4’−、3,3’−、2,4’−)ジアミノ−ビフェニルエーテル
ジアミノシラン化合物
等を挙げることができる。これらは単独でも二種以上混合したポリイミド組成物とすることができるが、酸ジ無水物、芳香族ジアミンの組み合わせが溶剤可溶のポリイミドとなるものを選ぶ必要がある。
【0025】
導電体積層体の製造方法
本発明の導電体積層体の製造方法は、まず導電体層を形成してその後にこの導電体層上に、前記のようなカルボキシル基を有する閉環型溶剤可溶型ポリイミド層を形成することを特徴している。
【0026】
好ましくは銅である導電体層上にポリイミドをコーティングする方法としては、ダイコート法、カーテインコート法、電着法等既存の方法が数種類あり、特に限定されないが、好ましくは、低コストで膜厚制御が容易という点から、電着法が望ましい。
【0027】
電着法は、例えば銅箔および対抗電極を電着塗料に浸漬し、直流電圧を印加して、電着塗膜を銅上に成膜することにより行うことができる。その際、印加する電圧、印加時間によって、膜厚を任意に制御できる。この電着にあたっては、通常は、銅のポリイミドを電着させる面とは反対の面にマスクを施し、そのマスクを施した面にポリイミドが電着しないようにする。ポリイミドの電着後は、マスクをはがし、乾燥させ、熱により硬化させる。その際、ポリイミドの熱膨張係数を低減させ、基板の反りをなくすため、前記のように高温で熱処理することが好ましい。このような製造方法により、低コストで、高信頼性で、反りのない、導電体積層体を得ることができる。
【0028】
【実施例】
以下本発明の詳細を実施例に基き説明する。
【0029】
(ポリイミドの電着液の製造)
通常ポリイミドは、酸ジ無水物と、ジアミンの脱水縮重合反応により合成を行なう。その際、ポリアミック酸を経た形でポリイミドが生成する。しかしながらこの反応は平衡反応であり、ポリアミック酸からポリイミド、ポリイミドからポリアミック酸両方向の反応が同時に生じる。このため、ポリアミック酸を経たポリイミドはランダムな状態となり、ブロック共重合体とはならない。一般にランダム共重合体は、ブロック共重合体、交互共重合体より物理的、化学的性質が劣るといわれている。そのため、本発明では酸触媒を用い、脱水された水を逐次取り除きながら1段階でイミド化を行なう方法により、ブロック共重合体からなるポリイミドを製造する方法を採用した。
【0030】
10リットル容量の三つ口セパラブルフラスコにステンレス製イカリ攪拌器、窒素導入管およびストップコックの付いたトラップの上に玉付き冷却管をつけた還流冷却器を取り付けた。窒素気流を流しながら温度調整機の付いたシリコーン浴中にセパブルフラスコをつけて加熱した。反応温度は浴温で示した。
【0031】
3,4、3′4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物(以後、BDTAと呼ぶ)322.2g(1モル)、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン(m−BAPS)216.3g(0.5モル)、バレロラクトン15g(0.15モル)、ピリジン24g(0.3モル)、NMP(Nメチル2ピロリドンの略)2000g、トルエン300g、を加えて、窒素を通じながらシリコン浴中、室温で30分間200rpmで撹拌し、ついで180℃に昇温して、1時間、200rpmで撹拌しながら反応させた。トルエン−水留出分150mlを除去し、空冷してBDTA61.1g(0.5モル)、3,5ジアミノ安息香酸(以後DABzと呼ぶ)152.16g(1モル)、NMP1190g、トルエン300gを添加し、室温で30分間200rpmで撹拌攪拌したのち、次いで180℃に昇温して、3時間、加熱、撹拌して反応を終了させた。20%ポリイミドワニスを得た。酸当量(1個のCOOH当たりのポリマー量は1554)は70であった。
【0032】
20%濃度ポリイミドワニス1000gに3SN(NMP:テトラヒドロチオフェン−1,1−ジオキシド=1:3(重量)の混合溶液)1500g、ベンジルアルコール750g、メチルモルホリン50g(中和率200%)、水300gを撹拌して水性電着液を調製した。得られた水性電着液は、ポリイミド7.4%、pH7.8、暗赤褐色透明液であった。
【0033】
(ポリイミド層の形成)
裏面マスク済みの銅箔を上記の電着液に浸漬し、印加電圧150Vで電圧の印加時間を3〜15分間に変更して電着を行なった。銅箔裏面のマスキングテープを剥離し、ホットプレート上で150℃3分間乾燥させた。450℃において60分間熱硬化を行ない、導電体積層体を得た。
【0034】
得られたポリイミド−銅箔を窒素雰囲気下において、下記のように熱処理条件を変化させてベークを行なった。
【0035】
得られた銅箔−ポリイミドを60℃の塩化第2鉄40ボーメを用い、エッチングを施し、熱処理条件の異なるポリイミドフィルムを得た。ポリイミドフィルムを幅5mm長さ1.5cmに切り出し、パーキンエルマー社製TMA7を用いて、フィルムの熱膨張係数を求めた。熱膨張係数測定時の引張り荷重は10mNで測定を行った。さらに実際に導電体積層体を形成し反りの発生を観察した。各熱処理条件と線膨脹係数と反りの観察結果を示す。
熱処理条件 線膨脹係数(×10 -5 /K) 反りの発生
300℃ 1時間 58 反り有り
350℃ 1時間 56 反り有り
350℃ 8時間 59 反り有り
400℃ 1時間 58 反り有り
400℃ 2時間 51 反り有り
450℃ 5分 73 反り有り
450℃ 30分 68 反り有り
450℃ 1時間 24 反り無し
500℃ 1時間 23 反り無し
この結果より、450℃1時間および500℃1時間の熱処理条件で、線膨脹係数が低減することが確認された。また450〜500℃の温度で、1時間以上の時間熱処理することにより、反りの無い導電体積層体を得られることが確認された。
【0036】
この導電体積層体を85℃85%RHの恒温恒湿槽内で、直流電圧を印加して、絶縁抵抗を測定したところ、3μm膜厚で1000時間、絶縁性保持が可能であった。
【0037】
【発明の効果】
本発明により、高電気的信頼性、高屈曲性、高耐熱性および高耐薬品性などの特性を満たし、特に好ましくは反りの少ない、導電体積層体を提供できる。さらに本発明の方法によれば、このような導電体積層体を容易かつ低コストで製造できる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a conductor laminate that can be used for a flexible circuit board and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the demand for flexible printed circuit (hereinafter referred to as FPC) has been rapidly increasing because its flexibility, light weight, and thinness match the downsizing and weight reduction of electronic devices. Insulating resins used for FPC mainly include polyimide materials and polyester materials, and small amounts of glass / epoxy materials are used. Among them, the polyimide-based material has the most excellent characteristics in heat resistance, electrical characteristics and the like, and is expected to become a mainstream material in the future.
[0003]
At present, there are two types of FPCs known: a three-layer structure and a two-layer structure. The three-layer structure FPC typically has a structure in which a polyimide film and a copper foil are bonded together with an adhesive. On the other hand, the two-layer structure FPC typically has a structure in which only polyimide and copper foil are bonded together.
[0004]
Since the three-layer FPC has an adhesive layer, there is a problem that even if it can withstand a short heat treatment, the adhesive deteriorates when the heat treatment is performed for a long time, and the reliability is lowered. In addition, there is a problem in that copper migration occurs in the adhesive and plating liquid permeates into the adhesive.
[0005]
On the other hand, since the two-layer FPC does not have an adhesive layer, it has many excellent characteristics. Advantages include excellent heat resistance, flame retardancy, low dielectric constant and dielectric loss tangent, low frequency dependence and temperature dependence, high surface resistance and volume resistance, and stability to various treatments. There are few ionic impurities, high reliability, small dimensional change rate, almost the same change rate in the XY directions, and small degradation of peeling strength due to heat. As described above, the two-layer FPC has very excellent characteristics, and is currently used in a hard disk drive, a floppy disk drive, a printer, and the like that require high flexibility. It is also used for parts in the engine compartment of automobiles that require high heat resistance and gasoline tank level sensors that require chemical resistance.
[0006]
The production method of the two-layer FCP having such excellent performance includes a casting method in which a polyimide amic acid varnish is applied on a copper foil, dried and cured, a sputtering method in which copper is folded on a polyimide film, and There is a plating method. The casting method has a problem that refrigerated storage is necessary because the stability of polyamic acid is poor. Moreover, since a dehydration reaction occurs when cured, there are problems such as cracks, poor reliability, and low adhesion. Further, the sputtering method increases the cost because sputtering is performed in a vacuum. Moreover, since the polyimide surface is very smooth, there exists a problem that the adhesiveness between copper-polyimide is bad. Even in the plating method, there is a problem that the adhesion is poor as in the sputtering method.
[0007]
Further, in recent years, warping has become a problem particularly for FPCs used in applications such as hard disk drives. In order to eliminate this warpage, polyimide having a thermal expansion coefficient less than that of copper (20 ppm) may be used. However, the polyimide which can respond to these is limited, and generally there is a problem of poor adhesion.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is intended to solve such problems, and an object of the present invention is a conductor laminate comprising a conductor layer and a polyimide layer, which has high electrical reliability and high flexibility. An object of the present invention is to provide a conductor laminate satisfying the above characteristics such as high heat resistance and high chemical resistance and particularly preferably with little warpage, and to provide a method for easily and inexpensively producing the conductor laminate. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have found that the above problems can be solved by using a ring-closed solvent-soluble polyimide having a carboxyl group for a conductor laminate, and have completed the present invention.
[0010]
Here, the conductor laminate of the present invention is a conductor laminate formed by laminating a conductor layer and a resin layer, and the resin layer is a ring-closing solvent-soluble polyimide layer having a carboxyl group. It is characterized by this.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below.
[0012]
Conductor The conductor used in the conductor laminate of the present invention is not particularly limited, and various metal foils such as aluminum and copper, for example, electrolytic copper foil and rolled copper can be used. The film thickness can be arbitrarily selected according to the application.
[0013]
Polyimide layer (resin layer)
The resin layer constituting the conductor laminate of the present invention is not particularly limited as long as it is a ring-closing solvent-soluble polyimide layer having a carboxyl group.
[0014]
In the present invention, the solvent-soluble polyimide means NMP, DMF, DMAc, γ-butyrolactone, DMSO, sulfolane and the like, preferably soluble in a solvent such as NMP. Such a soluble polyimide can form an electrodeposition coating, and preferably forms an electrodeposition solution containing such a polyimide and forms a polyimide layer by an electrodeposition method.
[0015]
Further, the ring-closed polyimide means a solvent-soluble polyimide in which an imide ring is already formed in a solution in the present invention.
[0016]
Furthermore, the polyimide having a carboxyl group means a polyimide in which an imide ring has already been formed in a solution and a carboxyl group different from an amic acid is introduced, and preferably, at least a part of a diamine component that is one raw material of the polyimide Can be obtained by containing diaminobenzoic acid. In this case, it is preferably a polyimide having an acid value of 10 to 200 mmol KOH / 100 g resin. Setting the acid value of the polyimide to 10 mmol / KOH or more is preferable for improving the dispersibility when preparing the electrodeposition paint and preventing the occurrence of precipitation, etc., and the acid value to 200 mmol / KOH or less. Is preferable in terms of reducing the water absorption after the polyimide layer is formed, improving the reliability under high temperature and high humidity, and improving the electrodeposition.
[0017]
Furthermore, in the present invention, the polyimide layer after formation is preferably an insulating resin layer that exhibits adhesiveness or adhesiveness at room temperature or by heating, and further preferably at a temperature of 450 to 550 ° C. for 1 hour. As described above, more preferably, heat treatment is performed at 450 to 500 ° C. for 1 to 2 hours. Thereby, generation | occurrence | production of the curvature of a conductor laminated body can be reduced.
[0018]
Furthermore, the polyimide used in the present invention may have a 10% thermal decomposition temperature of preferably 250 ° C. or higher, more preferably 350 ° C. or higher, and particularly preferably 450 ° C. or higher, depending on the application. A material having a high 10% thermal decomposition temperature is preferable from the viewpoint of improving the heat resistance of an electronic member such as a multilayer substrate. In a preferred embodiment of the present invention, when heat treatment at 450 ° C. or higher is performed, polyimide that can withstand the heat treatment temperature is used.
[0019]
The imidation ratio of the polyimide used in the present invention is preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. When the imidization rate is 85% or less, there is a problem that the residual amic acid promotes migration of metal ions or the change with time of the polyimide solution becomes large.
[0020]
The weight average molecular weight of the polyimide used in the present invention is preferably 10,000 to 100,000. Especially preferably, it is 50000-80000. When the molecular weight is 10,000 or less, it is difficult to obtain a uniform coating film, and when it is 100,000 or more, gelation tends to occur.
[0021]
The molecular weight measurement can be performed by using, for example, a high-speed GPC device manufactured by Tosoh Corporation. The column that can be used here is TSKgelαM manufactured by Tosoh Corporation, and the solvent is DMF + 10 mmol phosphate buffer (PH 7.0) flow rate of 0.5 cm / min.
[0022]
The polyimide used in the present invention preferably contains a carboxyl group, and such a carboxyl group can be introduced in a required amount using diaminobenzoic acid or the like. The amount of diaminobenzoic acid in the diamine is preferably 10 to 200 mol%. If it is less than 10 mol%, the dispersibility deteriorates, and if it exceeds 200 mol%, the electrodeposition property deteriorates.
[0023]
(Acid dianhydride)
Although it does not specifically limit as acid dianhydride used for the synthesis | combination of the polyimide used for this invention, For example, specifically,
3,4,3 ′, 4′biphenyltetracarboxylic dianhydride 3,4,3 ′, 4′benzophenonetetracarboxylic dianhydride 2,3,3 ′, 4′biphenyl ether tetracarboxylic dianhydride 3 , 4,3 ′, 4′biphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride bis (dicarboxylphenyl) propane dianhydride 4,4 ′-[2,2,2-trifluoro-1- (trifluoromethyl) ethylidene] Bis (1,2-benzenedicarboxylic acid dianhydride) (6FDA)
Bistrifluoromethylated pyromellitic acid,
Bis (dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride bis (dicarboxyphenyl) ether dianhydride thiophenetetracarboxylic dianhydride pyromellitic dianhydride 1,2,5,6 naphthalene tetracarboxylic dianhydride 2,3 Aromatic acid dianhydrides such as 1,5,6-pyridinetetracarboxylic dianhydride 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride cyclopentanetetracarboxylic dianhydride bicyclooctene tetracarboxylic acid bicyclo ( 2,2,2) -Oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride 5 (2,5-dioxotetrahydrofuryl) 3-methyl-3cyclohexene-1,2-dicarboxylic Examples thereof include aliphatic acid dianhydrides such as acid anhydrides. These are used singly or in combination of two or more kinds, but it is necessary to select one in which a combination of an acid dianhydride and an aromatic diamine becomes a solvent-soluble polyimide.
[0024]
(Diamine)
The diamine used in the polyimide used in the present invention is typically an aromatic diamine, and preferably includes 3,5 diaminobenzoic acid. Other aromatic diamines are not particularly limited. For example, specifically,
2,4 (or 2,5-) diaminotoluene 1,4 benzenediamine 1,3 benzenediamine 6-methyl 1,3-benzenediamine 4,4'-diamino-3,3'-dimethyl-1,1 ' -Biphenyl 4,4'-amino-3,3'-dimethoxy-1,1'-biphenyl 4,4'-methylenebis (benzeneamine)
4,4'-oxybis (benzeneamine)
3,4'-oxybis (benzeneamine)
3,3′-carboquinyl (benzeneamine)
4,4'-thiobis (benzeneamine)
4,4'-sulfonyl (benzeneamine)
3,3′-sulfonyl (benzeneamine)
1-methylethylidine 4,4′-bis (benzeneamine)
3,3′-dichloro-4,4′-diaminobiphenyl 3,3′-dinitro-4,4′-diaminobiphenyl 3,3′-diaminobenzophenone 1,5-diaminonaphthalene 1-trifluoromethyl 2,2, 2-trifluoroethylidine 4,4'-bis (benzeneamine)
1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-bis-4 (4-aminophenyl) propane 4,4′-diaminobenzanilide 2,6-diaminopyridine 4,4′-diamino-3, 3 ′, 5,5′-tetramethylbiphenyl 2,2bis (4 (4-aminophenoxy) phenyl) propanebis (4- (3-aminophenoxy) phenyl) sulfone bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) Sulfonebis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) ethyl 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene 1,3bis (3-aminophenoxy) benzene 9,9′-bis (4-aminophenyl) fluorenebenzidine -3,3-dicarboxylic acid 4,4 '-(or 3,4'-, 3,3'-, 2,4'-) diamino-biphenyl ether diaminosilane compound It can be mentioned. Although these can be used alone or in combination of two or more, it is necessary to select a polyimide composition in which a combination of an acid dianhydride and an aromatic diamine is a solvent-soluble polyimide.
[0025]
Method for manufacturing conductor laminate The method for manufacturing a conductor laminate according to the present invention includes a first step of forming a conductor layer and then a ring-closed type having a carboxyl group as described above on the conductor layer. It is characterized by forming a solvent-soluble polyimide layer.
[0026]
As a method of coating polyimide on the conductor layer, which is preferably copper, there are several existing methods such as die coating method, curtain coating method, and electrodeposition method, and there is no particular limitation. From the viewpoint of easy control, the electrodeposition method is desirable.
[0027]
The electrodeposition method can be performed, for example, by immersing a copper foil and a counter electrode in an electrodeposition paint, applying a DC voltage, and forming an electrodeposition coating film on copper. At that time, the film thickness can be arbitrarily controlled by the voltage to be applied and the application time. In this electrodeposition, a mask is usually provided on the surface opposite to the surface on which the copper polyimide is electrodeposited, and the polyimide is not electrodeposited on the masked surface. After the electrodeposition of polyimide, the mask is peeled off, dried and cured by heat. At that time, in order to reduce the thermal expansion coefficient of the polyimide and eliminate the warpage of the substrate, it is preferable to perform the heat treatment at a high temperature as described above. By such a manufacturing method, a conductor laminate can be obtained at low cost, with high reliability, and without warping.
[0028]
【Example】
Hereinafter, details of the present invention will be described based on examples.
[0029]
(Manufacture of polyimide electrodeposition solution)
Usually, polyimide is synthesized by dehydration condensation polymerization reaction of acid dianhydride and diamine. At that time, polyimide is produced in a form through a polyamic acid. However, this reaction is an equilibrium reaction, and reactions in both directions from polyamic acid to polyimide and from polyimide to polyamic acid occur simultaneously. For this reason, the polyimide which passed the polyamic acid will be in a random state, and will not become a block copolymer. In general, it is said that a random copolymer is inferior in physical and chemical properties to a block copolymer and an alternating copolymer. Therefore, in this invention, the method of manufacturing the polyimide which consists of a block copolymer was employ | adopted by the method of performing an imidation in one step, using an acid catalyst and removing dehydrated water one by one.
[0030]
A 10-liter three-necked separable flask was equipped with a stainless steel squid stirrer, a nitrogen condenser and a reflux condenser with a ball condenser on a trap with a stopcock. While flowing a nitrogen stream, a separable flask was attached to a silicone bath equipped with a temperature controller and heated. The reaction temperature is indicated by bath temperature.
[0031]
3,4,3'4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride (hereinafter referred to as BDTA) 322.2 g (1 mol), bis (4- (3-aminophenoxy) phenyl) sulfone (m-BAPS) 216 .3 g (0.5 mol), valerolactone 15 g (0.15 mol), pyridine 24 g (0.3 mol), NMP (abbreviation of N-methyl-2-pyrrolidone) 2000 g, toluene 300 g, and adding silicon through nitrogen The mixture was stirred at 200 rpm in a bath at room temperature for 30 minutes, then heated to 180 ° C. and reacted for 1 hour with stirring at 200 rpm. Remove 150 ml of toluene-water distillate, air-cool, add BDTA 61.1 g (0.5 mol), 3,5 diaminobenzoic acid (hereinafter referred to as DABz) 152.16 g (1 mol), NMP 1190 g, toluene 300 g After stirring and stirring at 200 rpm for 30 minutes at room temperature, the temperature was then raised to 180 ° C., and the reaction was terminated by heating and stirring for 3 hours. A 20% polyimide varnish was obtained. The acid equivalent (the amount of polymer per COOH was 1554) was 70.
[0032]
1000 g of 20% polyimide varnish, 1500 g of 3SN (mixed solution of NMP: tetrahydrothiophene-1,1-dioxide = 1: 3 (weight)), 750 g of benzyl alcohol, 50 g of methylmorpholine (neutralization rate 200%), 300 g of water An aqueous electrodeposition solution was prepared by stirring. The obtained aqueous electrodeposition solution was a polyimide 7.4%, pH 7.8, dark reddish brown transparent solution.
[0033]
(Formation of polyimide layer)
The copper foil with the mask on the back was immersed in the above electrodeposition solution, and the electrodeposition was performed by changing the voltage application time from 3 to 15 minutes at an applied voltage of 150V. The masking tape on the back of the copper foil was peeled off and dried on a hot plate at 150 ° C. for 3 minutes. Heat curing was performed at 450 ° C. for 60 minutes to obtain a conductor laminate.
[0034]
The obtained polyimide-copper foil was baked under a nitrogen atmosphere while changing the heat treatment conditions as follows.
[0035]
The obtained copper foil-polyimide was etched using a ferric chloride 40 baume at 60 ° C. to obtain polyimide films having different heat treatment conditions. The polyimide film was cut into a width of 5 mm and a length of 1.5 cm, and the thermal expansion coefficient of the film was determined using TMA7 manufactured by PerkinElmer. The tensile load at the time of measuring the thermal expansion coefficient was measured at 10 mN. Further, a conductor laminate was actually formed and the occurrence of warpage was observed. The observation results of each heat treatment condition, linear expansion coefficient and warpage are shown.
Heat treatment conditions Linear expansion coefficient (× 10 -5 / K) Warpage occurrence
300 ° C 1 hour 58 Warp 350 ° C 1 hour 56 Warp 350 ° C 8 hours 59 Warp 400 ° C 1 hour 58 Warp 400 ° C 2 hours 51 Warp 450 ° C 5 minutes 73 Warp 450 ° C 30 minutes 68 Warp 450 ℃ 1 hour 24 No warping
500 ° C 1 hour 23 No warpage
From this result, it was confirmed that the linear expansion coefficient decreased under the heat treatment conditions of 450 ° C. for 1 hour and 500 ° C. for 1 hour. Moreover, it was confirmed that the conductor laminated body without a curvature can be obtained by heat-processing for 1 hour or more at the temperature of 450-500 degreeC.
[0036]
When the insulation resistance was measured for this conductor laminate in a constant temperature and humidity chamber of 85 ° C. and 85% RH by applying a DC voltage, it was possible to retain the insulation for 3 hours at a thickness of 3 μm.
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a conductor laminate that satisfies characteristics such as high electrical reliability, high flexibility, high heat resistance, and high chemical resistance and particularly preferably has little warpage. Furthermore, according to the method of the present invention, such a conductor laminate can be manufactured easily and at low cost.
Claims (6)
前記ポリイミド層が、テトラカルボン酸ジ無水物とジアミンとの反応生成物であるポリイミドであって、このジアミン成分の少なくとも一部にジアミノ安息香酸を含有し、酸価が10〜200mmolKOH/100g resinであるポリイミドを含む電着液を用いた電着法により形成し、450〜500℃の温度で1時間以上の熱処理を施したものであることを特徴とする、導電体積層体。A conductor laminate in which a conductor layer and a resin layer are laminated, wherein the resin layer is a ring-closing solvent-soluble polyimide layer having a carboxyl group,
The polyimide layer is a polyimide that is a reaction product of a tetracarboxylic dianhydride and a diamine, and at least a part of the diamine component contains diaminobenzoic acid, and has an acid value of 10 to 200 mmol KOH / 100 g resin. A conductor laminate formed by an electrodeposition method using an electrodeposition solution containing a certain polyimide and subjected to a heat treatment at a temperature of 450 to 500 ° C. for 1 hour or longer.
前記ポリイミドが、テトラカルボン酸ジ無水物とジアミンとの反応生成物であるポリイミドであって、このジアミン成分の少なくとも一部にジアミノ安息香酸を含有し、酸価が10〜200mmolKOH/100g resinである、ことを特徴とする、導電体積層体の製造方法。A method for producing a conductor laminate in which a conductor layer and a resin layer are laminated, wherein a ring-closing solvent-soluble polyimide layer having a carboxyl group is formed on the conductor layer after the conductor layer is formed. Forming an electrodeposition method using an electrodeposition solution containing, and subjecting the polyimide layer to a heat treatment at a temperature of 450 to 500 ° C. for 1 hour or more ,
The polyimide is a polyimide that is a reaction product of tetracarboxylic dianhydride and a diamine, and at least a part of the diamine component contains diaminobenzoic acid, and has an acid value of 10 to 200 mmol KOH / 100 g resin. , wherein the method for producing a conductive laminate.
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