JP4557515B2 - 接着補助剤組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、フェノール性水酸基含有ポリアミド酸と溶媒を含有する接着補助剤組成物に関する。
通常、ポリイミドフィルムは、金属箔(主に銅箔)と張り合わせたり、金属を蒸着、メッキ、またはスパッタしたり、あるいは金属箔にポリイミド前駆体をコーティングし、加熱等によりイミド化したりして、片面銅張積層板等を作製し、更に接着剤によるポリイミドフィルム同士の張り合わせにより得られる両面銅張積層板等を、加工してフレキシブル印刷配線用基板や多層印刷配線用基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は、その表面の接着性を改善することを目的に、フィルム表面にコロナ放電処理や、プラズマ処理を施して親水性を付与し使用されている(特許文献1)。また、ポリイミドフィルムの表面を粗面化するため、前駆体に不活性粒子を添加したり、フィルム表面の薬液処理したりする方法が知られている(特許文献2)。しかしながら、フィルム表面をコロナ放電処理や、プラズマ処理を施すことにより、表面に親水性を付与すると同時に表面は脆く、剥離しやすくなるため、本質的に接着力を向上させることはできない。また、フィルム表面の粗面化は、ポリイミドの場合通常その効果は小さく、フィルム作製または加工時の工程が煩雑になるばかりか、フィルムの持つ強度や電気特性等を低下させる要因となる。
特開平05−279497号公報 特開平10−095847号公報 特開平08−124918号公報
本発明は、ポリイミドフィルム等に対し、機械特性を低下させることなく、接着強度に優れた、電気材料分野で有用な接着補助剤組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するため、誠意研究の結果、フィルム同士の接着性や、他の接着剤、接着層への接着性に優れ、かつフィルムが本来持つ優れた機械特性を低下させることがない接着補助剤組成物と、それを用いた接着性に優れるフィルムを製造し得る方法を見出し、本発明を完成した。すなわち本発明は、
(1)銅箔又はポリイミドとエポキシ化合物含有接着剤との接着を補助するために、銅箔又は該ポリイミドの前駆体に塗布して用いる接着補助剤組成物であって下記式(A)
Figure 0004557515
(式(A)中R1は芳香族基を表し、nは平均置換基数であって1〜4の正数を表す。R2は4価の芳香族基を表す。xは平均重合度であって10〜1,000の正数を表す。)で表される構造を有するフェノール性水酸基含有ポリアミド酸と溶媒を含有する接着補助剤組成物、
)フェノール性水酸基を有さないポリアミド酸を含有する上記(1)記載の接着補助剤組成物、
)上記(1)または(2)記載の接着補助剤組成物を加熱して得られるフィルム、
)上記(1)または(2)記載の接着補助剤組成物を、ポリイミドの前駆体上に塗布し、乾燥した後、熱処理してポリイミドの前駆体及び接着補助剤組成物中のフェノール性水酸基含有ポリアミド酸をイミド化することを特徴とする表面接着性フィルムの製造方法、
)上記()に記載の製造方法により得られるフィルム、
)上記(3)または(5)記載のフィルムを有する片面銅張積層板、
)上記(3)または(5)記載のフィルムを有する両面銅張積層板、
)上記(3)または(5)記載のフィルムを有するフレキシブル印刷配線用基板、
)上記(3)または(5)記載のフィルムを有する多層印刷配線用基板
に関する。
本発明の接着補助剤組成物は、本来接着性の乏しいポリイミドフィルム等への接着性を飛躍的に向上させ、エポキシ樹脂等との接着も容易であるため、加工性に優れる。また、被着体フィルムの持つ優れた機械特性を低下させることがないため、多層配線板の製造に広く用いることが可能であり、接着剤、基板等、電気材料分野で極めて有用である。
本発明の接着補助剤組成物は、フェノール性水酸基含有ポリアミド酸と溶媒とを必須成分としており、フェノール性水酸基含有ポリアミド酸は、ポリアミド酸の分子構造中にフェノール性水酸基を持っていれば特に制限はないが、下記式(1)
Figure 0004557515
(式(1)中Rは芳香族基を表し、nは平均置換基数であって1〜4の正数を表す。Rは4価の芳香族基を表す。)で表されるセグメントを持つ、フェノール性水酸基含有ポリアミド酸が好ましい。式(1)のセグメントにおけるR基はフェノール性水酸基を持つ芳香族基であれば特に制限はないが、下記式(2)
Figure 0004557515
(式(2)中Rは直接結合又はO、S、P、F、Siを含んでもよい炭素数0〜6で構成される結合を表し、a、b、cは平均置換基数であってそれぞれ1〜4の正数を表す。)で表される有機基のうち一種以上を含有するのが好ましい。式(1)のセグメントにおけるR基は芳香族基であれば特に制限はないが、下記式(3)
Figure 0004557515
(式(3)中Rは直接結合又はO、S、P、F、Siを含んでもよい炭素数0〜6で構成される結合を表す。)で表される芳香族基のうち一種以上を含有するのが好ましい。
このようなセグメントを有するフェノール性水酸基含有ポリアミド酸のうち本発明においては全てのセグメントが式(1)である化合物、即ち下記式(A)
Figure 0004557515
(式(A)中R1、R2及びnは式(1)におけるのと同じ意味を表す。xは平均重合度であって10〜1,000、好ましくは50〜500の正数を表す。)
で表される化合物が好ましい。また、本発明において前記フェノール性水酸基含有ポリアミド酸の重量平均分子量は、10,000〜1,000,000が好ましい。
本発明の接着補助剤組成物における前記フェノール性水酸基含有ポリアミド酸は、通常窒素気流下に溶媒中でフェノール性水酸基含有ジアミン成分、場合により他のジアミン成分と、テトラカルボン酸成分とをほぼ等モル、好適には全ジアミン成分1モルに対してテトラカルボン酸成分が0.90〜1.1モルとなる範囲で反応させて得られる。
使用されるフェノール性水酸基含有ジアミン成分としては、ジアミノフェノール、ジアミノレゾルシン、ジアミノジヒドロキシビフェニル、ビス(アミノヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(アミノヒドロキシフェニル)メタン、ビス(アミノヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(アミノヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(アミノヒドロキシフェニル)スルホキシド、ジアミノヒドロキシナフタレンや、ジアミノジヒドロキシナフタレンなどが挙げられる。
この際用いることのできる他のジアミン成分の具体例としては、フェニレンジアミン、ジアミノトルエン、ジアミノキシレン、ジアミノメシチレン、ジアミノデュレン、ジアミノアゾベンゼン、ジアミノナフタレン、ジアミノビフェニル、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジメチルジフェニルエーテル、メチレンジアニリン、メチレンビス(メチルアニリン)、メチレンビス(ジメチルアニリン)、メチレンビス(メトキシアニリン)、メチレンビス(ジメトキシアニリン)、メチレンビス(エチルアニリン)、メチレンビス(ジエチルアニリン)、メチレンビス(エトキシアニリン)、メチレンビス(ジエトキシアニリン)、イソプロピリデンジアニリン、ヘキサフルオロイソプロピリデンジアニリン、ジアミノベンゾフェノン、ジアミノジメチルベンゾフェノン、ジアミノアントラキノン、ジアミノジフェニルチオエーテル、ジアミノジメチルジフェニルチオエーテル、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルスルホキシドや、ジアミノフルオレンなどが挙げられる。
また、反応に使用されるテトラカルボン酸成分の具体例としては、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、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、メチレンジフタル酸無水物、イソプロピリデンジフタル酸無水物、ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物、ジメチルジフェニルシランテトラカルボン酸二無水物や、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。
フェノール性水酸基含有ポリアミド酸の生成反応に使用される溶媒および本発明の接着補助剤組成物に含有される溶媒は、同じでも異なっていてもよいが、反応後フェノール性水酸基含有ポリアミド酸を取り出すことなく、接着補助剤組成物とできることから同じであるのが好ましい。溶媒としては、前記フェノール性水酸基含有ポリアミド酸を溶解させうるものであれば特に制限はないが、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルカプロラクタム、N,N−ジメチルイミダゾリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジンのような非プロトン性極性溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール溶媒、トルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン等の無極性溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、カプロラクトン、ブチロラクトン、バレロラクトン、カプロラクタム、ブチロラクタム、バレロラクタム、テトラヒドロフラン、ジグライム、ジオキサンや、トリオキサンなど、またはこれらの混合溶媒が挙げられ、中でもN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドが好ましい。
溶媒は、フェノール性水酸基含有ポリアミド酸が5〜50重量%、好ましくは10〜30重量%溶解した溶液となる量使用すると取り扱いやすくなり好ましい。
本発明の接着補助剤組成物には、更にフェノール性水酸基を有さないポリアミド酸を含有させてもよい。使用できるフェノール性水酸基を有さないポリアミド酸は、その構造に特に制限はなく、テトラカルボン酸成分とジアミン成分をほぼ等モル反応させ、前記フェノール性水酸基含有ポリアミド酸と同様にして得られる。ここで使用できる、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分の具体例は、前記他のジアミン成分と前記テトラカルボン酸成分等が挙げられ、その重量平均分子量は、10,000〜1,000,000が好ましい。フェノール性水酸基を有さないポリアミド酸は、接着補助剤組成物中に0〜50重量%、好ましくは0〜30重量%溶解した溶液が取り扱いやすい。
また、本発明の接着補助剤組成物には、接着性を損ねない範囲内で、種々の添加剤を加えることができ、例えば、有機又は無機顔料、染料、レベリング剤、カブリ防止剤、退色防止剤、ハレーション防止剤、蛍光増白剤、界面活性剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、充填剤、静電防止剤、消泡剤、流動調整剤、イミド化触媒、促進剤、脱水剤、遅延剤、光安定剤、光触媒、防かび剤、抗菌剤、低誘電体、導電体、磁性体、層状鉱物や、熱分解性化合物等が挙げられ、特に触媒や脱水剤を入れておけば、後のイミド化が促進され、比較的温和な条件でポリイミドフィルムが得られる。
本発明の接着補助剤組成物は前記各成分を所定の割合で均一に混合して得られる。またその使用方法は、所望のイミドフィルム厚になるよう基板に塗布して、50〜150℃で5〜180分間乾燥してフェノール性水酸基含有ポリアミド酸フィルムを作製し、その後、窒素気流下200〜500℃で20〜300分間熱処理して、全面接着性のフィルムとする。あるいはポリイミド前駆体液を所望のイミドフィルム厚になるよう基板に塗布し、50〜150℃で5〜180分間乾燥してポリイミド前駆体フィルムを作製し、その上に接着補助剤組成物を塗布し、さらに50〜150℃で5〜180分間乾燥した後、窒素気流下200〜500℃で20〜300分間熱処理して、表面接着性のフィルムを作製することもできる。また、触媒や脱水剤をポリイミド前駆体に添加した系では、比較的低温または短時間での熱処理も可能である。
基板は、ガラス基板、銅箔、アルミ箔、ステンレススチール基板、ドラムや、エンドレスベルト等、上記熱処理に耐えうるものであれば特に制限はないが、銅箔を用いることで片面銅張積層板が得られる。また、接着補助剤組成物の塗布厚は、得られるフィルム厚として5〜50μm厚、好ましくは10〜25μm厚となるよう塗布するのが好ましい。
本発明の接着性フィルムは、そのフィルム表面にフェノール性水酸基を含有しており、極性があり、反応性もある。そのため、特に種々のエポキシ化合物を含有する接着剤組成物、接着フィルム等と極めて良く反応、結合し、接着強度に優れる。例えば、前述した片面銅張積層板のフィルム表面同士を、エポキシ化合物含有接着剤組成物を介して接着させることで、接着強度に優れた両面銅張積層板が得られる。ここで使用できるエポキシ化合物含有接着剤組成物としては、エポキシ基を2個以上含有するエポキシ化合物とその硬化剤並びに必要により硬化促進剤、イオン補足剤、無機充填剤及び溶剤等を含有する組成物で、銅張積層板等の電気・電子分野で使用される材料の接着剤として使用されているものであれば特に制限はない。例えば、エポキシ化合物として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂またはフェノール−ビフェビルノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;フェノールアラルキル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂とビスフェノールA等のビスフェノール樹脂;フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂またはフェノール−ビフェビルノボラック樹脂等のノボラック樹脂;フェノールアラルキル等の硬化剤を主原料とした接着剤組成物が挙げられる。
また、前述銅張積層板を更に加工した場合にも同様に、接着強度に優れたフレキシブル印刷配線用基板が得られ、これを多層化することで多層印刷配線用基板が得られる。
以下に実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例におけるフィルムの特性測定方法は以下の通りである。
(引張弾性率の測定)
フィルムをテンシロン試験機(東洋ボールドウィン製)を用いて、ASTM D882に準拠して測定した。
(両面銅張積層板の剥離強度の測定)
両面銅張積層板をテンシロン試験機(東洋ボールドウィン製)を用いて、JIS C6481に準拠して測定した。
実施例1
温度計、環流冷却器、粉体導入口、窒素導入装置、攪拌装置のついた500mlの反応器に、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル46.45g(0.200モル)と、N−メチル−2−ピロリドン360.30gを仕込み、乾燥窒素を流しながら室温で撹拌し、固形分を溶解させた。その後、反応器内を45℃以下に保ちながらピロメリット酸二無水物43.63g(0.200モル)を粉体導入口より約30分で添加し、添加後反応器内を35℃以下で、さらに18時間反応させた。反応終了後、孔径3μmのテフロン(登録商標)フィルターを用い加圧濾過し、下記式(4)
Figure 0004557515
(式(4)中mは平均重合度であり、重量平均分子量は82,000である。)で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド酸がN−メチル−2−ピロリドンに20重量%溶解した、本発明の接着補助剤組成物を得た。
実施例2
温度計、環流冷却器、粉体導入口、窒素導入装置、攪拌装置のついた500mlの反応器に、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル41.81g(0.180モル)と、N−メチル−2−ピロリドン379.00gを仕込み、乾燥窒素を流しながら室温で撹拌し、固形分を溶解させた。その後、反応器内を45℃以下に保ちながら3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物52.96g(0.180モル)を粉体導入口より約30分で添加し、添加後反応器内を35℃以下で、さらに18時間反応させた。反応終了後、孔径3μmのテフロン(登録商標)フィルターを用い加圧濾過し、下記式(5)
Figure 0004557515
(式(5)中mは平均重合度であり、重量平均分子量は120,000である。)で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド酸がN−メチル−2−ピロリドンに20重量%溶解した、本発明の接着補助剤組成物を得た。
実施例3
実施例1で得られた接着補助剤組成物を、オートマチックアプリケーター(安田精機製作所製)を用い18μm厚の電解銅箔(株式会社ジャパンエナジー製)上に塗布後の厚みが125μmになるように塗布した後、130℃×10分乾燥した。その後、窒素気流下、130℃から350℃まで2時間かけて昇温し、更に350℃×2時間の加熱処理でイミド化し、本発明の接着性片面銅張積層板を得た。銅箔をエッチングしたフィルムは22μm厚、引張弾性率3.6GPaであった。
実施例4
実施例3において、実施例1で得られた接着補助剤組成物の代わりに実施例2で得られた接着補助剤組成物を用いた以外は同様にし、本発明の接着性片面銅張積層板を得た。銅箔をエッチングしたフィルムは22μm厚、引張弾性率4.0GPaであった。
実施例5
下記式(6)
Figure 0004557515
(式(6)中e、f、gはそれぞれ平均重合度であり、e:f=75:25、重量平均分子量は180,000である。)で表されるフェノール性水酸基を有さないポリアミド酸をN−メチル−2−ピロリドンに15重量%溶解した溶液を調製し、オートマチックアプリケーター(安田精機製作所製)を用い18μm厚の電解銅箔(株式会社ジャパンエナジー製)上に塗布厚150μmとなるように塗布した後、130℃×10分乾燥した。そのフェノール性水酸基を有さないポリアミド酸上に、実施例1で得られた接着補助剤組成物を20μm厚で塗布した後、130℃×10分乾燥した。その後、窒素気流下、130℃から350℃まで2時間かけて昇温し、更に350℃×2時間の加熱処理でイミド化し、本発明の表面接着性片面銅張積層板を得た。銅箔をエッチングしたフィルムは25μm厚、引張弾性率4.5GPaであった。
実施例6
実施例5において、実施例1で得られた接着補助剤組成物の代わりに、実施例2で得られた接着補助剤組成物を用いた以外は同様にし、本発明の表面接着性片面銅張積層板を得た。銅箔をエッチングしたフィルムは24μm厚、引張弾性率4.4GPaであった。
実施例7
実施例5で用いた、フェノール性水酸基を有さないポリアミド酸がN−メチル−2−ピロリドンに15重量%溶解した溶液と、実施例1で得られた接着補助剤組成物とを同量混合したものを用い、実施例3と同様にし、本発明の接着性片面銅張積層板を得た。銅箔をエッチングしたフィルムは20μm厚、引張弾性率4.3GPaであった。
実施例8
実施例7において、実施例1で得られた接着補助剤組成物の代わりに、実施例2で得られた接着補助剤組成物を用いた以外は同様にし、本発明の接着性片面銅張積層板を得た。銅箔をエッチングしたフィルムは21μm厚、引張弾性率4.2GPaであった。
実施例9
実施例3で得られた片面銅張積層板の樹脂面同士を、EPPN−501H(トリフェニルメタン骨格含有ノボラック型エポキシ樹脂、日本化薬株式会社製、エポキシ当量167g/eq)50重量部、RE−310S(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、日本化薬株式会社製、エポキシ当量182g/eq)50重量部、カヤハードTPM(トリフェニルメタン骨格を有するノボラック樹脂、日本化薬株式会社製、水酸基当量97g/eq)54.5重量部、カヤフレックス(フェノール性水酸基含有芳香族ポリアミド−ポリ(ブタジエン−アクリロニトリル)ブロック共重合体、日本化薬株式会社製)70重量部、DHT−4A(協和化学工業株式会社製、ハイドロタルサイト系イオン捕捉剤、Mg4.3Al(OH)12.6CO・3.5HO)5重量部、IXE−100(東亞合成株式会社製、リン酸ジルコニウム系イオン捕捉剤)2重量部と、CS−3N−A(宇部マテリアルズ株式会社製、高純度炭酸カルシウム、純度99.9%以上)50重量部とからなるエポキシ系接着剤で張り合わせた後、170℃、5MPaで60分間加熱圧着し、本発明の両面銅張積層板を得た。
実施例10
実施例9において、実施例3で得られた片面銅張積層板の代わりに、実施例4で得られた片面銅張積層板を用いた以外は同様にし、本発明の両面銅張積層板を得た。
実施例11
実施例9において、実施例3で得られた片面銅張積層板の代わりに、実施例5で得られた片面銅張積層板を用いた以外は同様にし、本発明の両面銅張積層板を得た。
実施例12
実施例9において、実施例3で得られた片面銅張積層板の代わりに、実施例6で得られた片面銅張積層板を用いた以外は同様にし、本発明の両面銅張積層板を得た。
実施例13
実施例9において、実施例3で得られた片面銅張積層板の代わりに、実施例7で得られた片面銅張積層板を用いた以外は同様にし、本発明の両面銅張積層板を得た。
実施例14
実施例9において、実施例3で得られた片面銅張積層板の代わりに、実施例8で得られた片面銅張積層板を用いた以外は同様にし、本発明の両面銅張積層板を得た。
比較例1
実施例5において、本発明の接着補助剤組成物を用いなかった以外は同様にし、片面銅張積層板(フィルム厚22μm、引張弾性率4.6GPa)を得、実施例9と同様にしてエポキシ系接着剤により両面銅張積層板を得た。
実施例9、10、11、12、13、14、比較例1の両面銅張積層板の剥離強度について結果を表に示した。
表1
剥離強度 剥離界面
実施例9 10.9N/cm 銅箔/フィルム
実施例10 12.6N/cm 銅箔/フィルム
実施例11 11.8N/cm 銅箔/フィルム
実施例12 11.6N/cm 銅箔/フィルム
実施例13 13.3N/cm 銅箔/フィルム
実施例14 12.5N/cm 銅箔/フィルム
比較例1 6.3N/cm エポキシ系接着層/フィルム

Claims (9)

  1. 銅箔又はポリイミドとエポキシ化合物含有接着剤との接着を補助するために、銅箔又は該ポリイミドの前駆体に塗布して用いる接着補助剤組成物であって、下記式(A)
    Figure 0004557515
    (式(A)中R 1 は芳香族基を表し、nは平均置換基数であって1〜4の正数を表す。R 2 は4価の芳香族基を表す。xは平均重合度であって10〜1,000の正数を表す。)で表される構造を有するフェノール性水酸基含有ポリアミド酸と溶媒を含有する接着補助剤組成物。
  2. フェノール性水酸基を有さないポリアミド酸を含有する請求項記載の接着補助剤組成物。
  3. 請求項1または2記載の接着補助剤組成物を加熱して得られるフィルム。
  4. 請求項1または2記載の接着補助剤組成物を、ポリイミドの前駆体上に塗布し、乾燥した後、熱処理してポリイミドの前駆体及び接着補助剤組成物中のフェノール性水酸基含有ポリアミド酸をイミド化することを特徴とする表面接着性フィルムの製造方法。
  5. 請求項に記載の製造方法により得られるフィルム。
  6. 請求項または請求項記載のフィルムを有する片面銅張積層板。
  7. 請求項または請求項記載のフィルムを有する両面銅張積層板。
  8. 請求項または請求項記載のフィルムを有するフレキシブル印刷配線用基板。
  9. 請求項または請求項記載のフィルムを有する多層印刷配線用基板。
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