JP4635603B2

JP4635603B2 - ポリイミドフィルム

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Publication number: JP4635603B2
Application number: JP2004375848A
Authority: JP
Inventors: 孔一沢崎; 育朗大崎; 修米長
Original assignee: Du Pont Toray Co Ltd
Current assignee: Du Pont Toray Co Ltd
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2024-12-27
Also published as: JP2006182842A

Description

本発明は、スジ状の凹凸を有することにより、易滑性に優れ、多層基板を結んでいるヒンジ部の離型性を良好にすることができる易滑性のポリイミドフィルムに関する。

ポリイミドフィルムは、絶縁性、耐熱性、電気特性、機械的特性に優れていることから、例えば銅箔などの金属箔と積層したフレキシブル回路基板用のベースフィルムなどの用途に幅広く利用されている。

そして、ポリイミドフィルムがこれらの用途に用いられる際の重要な要求特性の一つとして、フィルム表面の易滑性が挙げられる。フィルム表面が完全に平滑なポリイミドフィルムは滑り性が悪く、フィルム加工工程において、搬送時の支持体（例えばロールなど）との摩擦係数が大きく、しわが入ったり、ロールに巻き付いたりするため、例えばフレキシブルプリント基板を生産する際に、銅箔とのラミネートができないといったトラブルが生じることがある。

さらには、多層の基板をボンディングシートを用いて加熱プレスにより積層した際に基板同士を接合する役目をになっているヒンジ部にも熱プレスの影響を受けフィルム同士が密着し合ってしまい、それらを剥がす手間が生じるほか、擦れあって「音鳴り」を起こしてしまうといった不具合が生じることがある。

従来、ポリイミドフィルム表面に易滑性を付与する方法として表面の粗面化が挙げられ様々な方法が存在してきた。例えばポリイミドフィルムにリン酸カルシウムなどのフィラーを混合し、フィルム表面に微細な突起を生じさせることにより易滑性を付与する方法（例えば、特許文献１および特許文献２参照）が知られていた。また、ポリイミドがアルカリに溶解性があることを利用し、ポリイミドフィルム表面をアルカリ性溶液で処理して、表面を粗面化させることにより易滑性を付与する方法（例えば、特許文献３参照）が知られていた。これらの方法によってフィルム加工工程の搬送時に生じていた銅箔とのラミネートができないなどのトラブルは解消されたが、ヒンジ部におけるフィルム同士が密着し合うといった不具合、「音鳴り」などの不具合は生じたままであり、さらなるフィルム表面の粗面化が必要であった。
特開昭６２−６８８５２号公報特開２００２−２５６０８５号公報特開平６−３１３０５５号公報

本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものである。

したがって、本発明の目的は、多層の基板を加熱プレスにより積層した際のヒンジ部におけるフィルム同士の密着を低減し、フィルム同士が擦れあっての「音鳴り」トラブルを解消することのできる易滑性に優れたポリイミドフィルムを提供することにある。

上記の目標を達成するために、本発明のポリイミドフィルムは表面にスジ状の凹凸を有し、ＪＩＳＫ−７１２５に準じて測定したフィルム表面同士の静摩擦係数が０．１〜０．７であり、ＪＩＳＢ−０６０１に準じて測定したフィルム表面粗さＲｚが０．８〜３．０μｍであることを特徴とする。

さらに、本発明ポリイミドフィルムは下記（１）〜（３）を併せ持つことが好ましい。
（１）スジ状の凹凸の高低差が０．０５〜４．００μｍの範囲にあること。
（２）スジ状の凹凸の幅が０．１〜１０μｍの範囲であること。
（３）スジ状の凹凸が、０．１〜１０００本／ｍｍの範囲で有すること。

本発明のポリイミドフィルムは、スジ状の凹凸を有することによって、易滑性を高め、その結果フィルム同士の密着が無くなり、折り曲げ時のフィルムの擦れ合いも無くなり、フレキシブルプリント基板のヒンジ部へ好適に用いることができる。

以下本発明について詳細に説明する。

本発明のポリイミドフィルムは、ＪＩＳＫ−７１２５に準じて測定したフィルム表面同士の静摩擦係数が０．１〜０．７であることが好ましく、０．２〜０．６がさらに好ましい。また、これに加えてＪＩＳＢ−０６０１に準じて測定したフィルム表面粗さＲｚが０．８〜３．０μｍであることが好ましく、１．０〜２．５μｍがさらに好ましい。これらの特性は、フィルム表面上に特定のスジ状の凹凸を付与することによって得ることができる。

まず、本発明のポリイミドフィルムへのスジ状の凹凸を付与する方法としては、例えば図１〜図３に示すように、ポリイミドフィルムに研磨テープを接触させて走行させることによって得ることができる。

図１において、ポリイミドフィルムは巻出しロール１から送り出され、走行方向に対して逆方向に回転している研磨ロール３の表面を擦過しながら巻取りロール２に巻き取られる。図２では、巻出しロール１を出たポリイミドフィルムは逆方向に回転している研磨ロール３と押さえロール４との間を擦過しながら通り、巻取りロール２に巻き取られる。この時の面圧は１〜１０ｋｇ／５００ｍｍが好ましい。図３では、巻出しロール１を出たポリイミドフィルムは２個の逆方向に回転している研磨ロール３、３’との間を擦過しながら通り、巻取りロール２に巻き取られる。ここでは面圧を高くするとフィルムの走行が困難となるので０．１〜５ｋｇ／５００ｍｍに面圧を設定しておくことが好ましい。

フィルムの片面のみを処理する場合は図１あるいは図２のような方式で処理することができるが、図２の方が研磨ロールをフィルムに接触させる時の圧力をコントロールでき、効率的に凹凸を付与できるので好ましい。フィルムの両面を処理する場合は図３のように処理することによって得ることができる。これらの処理をする際にフィルムに与える張力としては１０〜５０Ｎ／ｍの範囲で調整することが好ましく、また処理速度は５〜４０ｍ／ｍｉｎの範囲で調整することが好ましい。

研磨ロールは表面が硬く、粗い状態のものであればよいが、テープに研磨剤をコーティングした研磨テープを通常のロールに貼り付けたものも使用可能である。研磨テープとしては、例えばＰＥＴフィルムをベースとし、その上に研磨材がコーティングされている形式のものが挙げられる。そのベースとなるＰＥＴフィルムの厚みは２５〜７５μｍの範囲にあると取り扱いやすいので好ましい。研磨材は炭化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化セリウム、ダイヤモンドなどが挙げられ、研磨材の粒度は粗面化したい程度に応じて０．１〜１００μｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは１〜５０μｍの範囲にあることである。この範囲より粒度が大きいとフィルムを荒らしすぎて強度などの機械特性を損ねる恐れがあり、この範囲より粒度が小さいとフィルムの易滑性を付与する効果が低くなるので好ましくない。

これらの条件を種々変えることによって、フィルム表面に付与させるスジ状の凹凸における、スジの高低差を０．０５〜４．００μｍの範囲に調整させることが好ましく、さらにはスジ状の凹凸の幅が０．１〜１０μｍの範囲に調整させることがより好ましい。また、スジ状の凹凸の密度は０．１〜１０００本／ｍｍ幅、好ましくは１０〜８００本／ｍｍ幅、より好ましくは１００〜５００本／ｍｍ幅の範囲に調整させることがより好ましい。これによってフィルムへの易滑性を付与することができ、フレキシブルプリント基板のヒンジ部を形成した後、熱プレスの影響を受けてもフィルム同士が密着し合わず、音鳴りなどの不具合を防ぐことができる。

スジ状の凹凸の方向は、フィルムの機械送り方向（ＭＤ）に平行に沿って付与させること、フィルムの幅方向（ＴＤ）に平行に沿って付与させること、また機械送り方向とは斜めに沿って付与させること等、どのように付与させても構わないが、図１〜３に示すようにフィルムの機械送り方向（ＭＤ）に平行に沿って付与させる方法が、最も工程的に簡易にできるので好ましい。

その他研磨方法については、研磨テープとして円盤状のディスクタイプのものを使用して、これをフィルム表面に回転させながら接触させることで、スジ状の凹凸をまったくのランダム方向に発生させても良い。

本発明で使用されるポリイミドフィルムの例としては、ピロメリット酸二無水物および４，４’−ジアミノジフェニルエーテルから得られるポリアミド酸から製造されたポリイミドフィルム、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、ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテルの４成分から得られるポリアミド酸から製造されたポリイミドフィルム、ピロメリット酸二無水物、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテルの３成分から得られるポリアミド酸から製造されたポリイミドフィルム、ピロメリット酸二無水物、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、ｐ−フェニレンジアミンの３成分から得られるポリアミド酸から製造されたポリイミドフィルム、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物およびｐ−フェニレンジアミンから得られるポリアミド酸から製造されたポリイミドフィルム、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物および４，４’−オキシジアニリンから得られるポリアミド酸から製造されたポリイミドフィルム、等が挙げられる。ポリアミド酸からポリイミドへの脱環化は化学的閉環法、熱的閉環法のいずれでも構わない。また加工性改善などを目的として１０重量％以下の無機質または有機質の添加物を含有することも可能である。

本発明のポリイミドフィルムの厚みは３〜２００μｍであることが望ましい。すなわち、厚みが３μｍ未満では形状を保持することが困難となり、また２００μｍを越えると屈曲性に欠けるため、フレキシブル回路基板用途には不向きである。またポリイミドフィルムの寸法安定性を向上させるために、アニール処理等により低熱収縮化させることや、接着性を向上させるためにプラズマ処理等を行っても良い。

かくして、易滑性に優れ、多層フレキシブル板を結んでいるヒンジ部の離型性を良好にすることができる易滑性ポリイミドフィルムを提供することができる。

以下に実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の各特性は、以下の方法により測定した値である。

［摩擦係数（静摩擦係数）］
ＪＩＳＫ−７１２５に準じて測定した。すなわち、スベリ係数測定装置ＳｌｉｐＴｅｓｔｅｒ（株式会社テクノニーズ製）を使用し、フィルム処理面同士を重ね合わせて、その上に２００ｇのおもりを載せ、フィルムの一方を固定、もう一方を１００ｍｍ／分で引っ張り、摩擦係数を測定した。

［フィルムの表面粗さＲｚの測定］
ＪＩＳＢ−０６０１「表面粗さ」に基づき、レーザー顕微鏡により測定した。すなわちレーザーテック（株）製走査型レーザー顕微鏡「１ＬＭ１５Ｗ」にて、ニコン製５０倍レンズ（ＣＦＰｌａｎＡｐｏ５０×／０．９５ ∞／０ＥＰＩ）を用いて、「ＳＵＲＦＡＣＥ２」モードにてフィルム表面を撮影後、三谷商事（株）製ＳＡＬＴにて、粗さ曲線を作成する時のカットオフ値を０．０２５ｍｍに設定して、拡張表面粗さ０．０１ｍｍ^２以上の面積を解析し、Ｒｚ（十点平均粗さ）の値を読み取った。

［スジの高低差］
レーザーテック（株）製走査型レーザー顕微鏡「１ＬＭ１５Ｗ」にて、ニコン製５０倍レンズ（ＣＦＰｌａｎＡｐｏ５０×／０．９５ ∞／０ＥＰＩ）を用いて、「ＳＵＲＦＡＣＥ１」モードにてフィルム表面を撮影・解析し得られたチャートから各スジの高低差を読み取った。代表値としては無作為に選んだ５点の平均値とし、最大値としては、「ＳＵＲＦＡＣＥ２」モードで撮影後のＳＡＬＴでの拡張表面粗さ０．０１ｍｍ^２以上の面積での解析による最大高さＲｙで確認した。

［スジ状凹凸の幅］
レーザーテック（株）製走査型レーザー顕微鏡「１ＬＭ１５Ｗ」にて、ニコン製５０倍レンズ（ＣＦＰｌａｎＡｐｏ５０×／０．９５ ∞／０ＥＰＩ）を用いて、「ＳＵＲＦＡＣＥ１」モードにてフィルム表面を撮影・解析し、各スジにＬキー（左）とＲキー（右）を定めてスジ幅を読み取った。この視野で見える中で最大幅のスジを代表値とした。

［スジ状凹凸の数（密度）］
レーザーテック（株）製走査型レーザー顕微鏡「１ＬＭ１５Ｗ」にて、ニコン製５０倍レンズ（ＣＦＰｌａｎＡｐｏ５０×／０．９５ ∞／０ＥＰＩ）を用いて、「ＳＵＲＦＡＣＥ１」モードにてフィルム表面を撮影し、観察されているスジの数をカウントした。

［プレス後の剥離性評価］
研磨処理されたフィルムについて、処理面とは反対側の面に接着剤ＰｙｒａｌｕｘＬＦ１００（デュポン社製）を介して３４μｍ厚の圧延銅箔（日鉱マテリアルズ社製）を積層させ、これを２組作成した。この銅張積層体のフィルム面同士を合わせて、１８０℃×１時間、１０ＭＰａの圧力で加熱プレスし、プレス後に２組の銅張積層体が剥離されるかどうかを評価した。手に持って軽く振っても剥離されず密着しているものをＮＧ、取り出して既に剥離しているもの、軽く振ることで簡単に剥離するものをＯＫとした。

［実施例１］
ピロメリット酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルから得られるポリアミド酸に平均粒径１μｍのリン酸水素カルシウムを約０．１重量％混入させ、製造された厚さ２５μｍのポリイミドフィルムに、粒度２０μｍの炭化ケイ素を研磨材として用いた研磨テープを使用して、図１の要領にて走行速度１０ｍ／ｍｉｎで処理した。得られたフィルムの静摩擦係数は０．４６、表面粗さＲｚは、１．１４μｍであり、フィルム表面上に付与されたスジ状凹凸の高低差は０．５４μｍ、最大高低差Ｒｙは１．２７μｍ、スジ状凹凸の最大幅は１．５μｍ、スジ状凹凸の数は２１９本／ｍｍ幅であった。プレス後の剥離性評価については、２組の銅張積層体は剥離しておりＯＫであった。

［実施例２］
図２の要領にて走行速度１０ｍ／ｍｉｎ、処理面圧３ｋｇ／５００ｍｍで処理した以外は実施例１と同様にした結果、得られたフィルムの静摩擦係数は０．４５、表面粗さＲｚは、１．７５μｍであり、フィルム表面上に付与されたスジ状凹凸の高低差は１．３９μｍ、最大高低差Ｒｙは２．５８μｍ、スジ状凹凸の最大幅は７．６μｍ、スジ状凹凸の数は２０４本／ｍｍ幅であった。プレス後の剥離性評価については、２組の銅張積層体は剥離しておりＯＫであった。

［実施例３］
ピロメリット酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルから得られるポリアミド酸に平均粒径１μｍのリン酸水素カルシウムを約０．１重量％混入させ、製造された厚さ２５μｍのポリイミドフィルムに、粒度９μｍの炭化ケイ素を研磨材として用いた研磨テープを使用して、実施例１と同様図１の要領にて処理した。得られたフィルムの静摩擦係数は０．３９、表面粗さＲｚは、１．３９μｍであり、フィルム表面上に付与されたスジ状凹凸の高低差は０．４４μｍ、最大高低差Ｒｙは１．１２μｍ、スジ状凹凸の最大幅は１．1μｍ、スジ状凹凸の数は３５０本／ｍｍ幅であった。プレス後の剥離性評価については、２組の銅張積層体は剥離しておりＯＫであった。

［実施例４］
厚さ１２．５μｍのポリイミドフィルムを使用した以外は実施例１と同様にした結果、得られたフィルムの静摩擦係数は０．５２、表面粗さＲｚは、１．１８μｍであり、フィルム表面上に付与されたスジ状凹凸の高低差は０．６４μｍ、最大高低差Ｒｙは１．３２μｍ、スジ状凹凸の最大幅は１．７μｍ、スジ状凹凸の数は２１１本／ｍｍ幅であった。プレス後の剥離性評価については、２組の銅張積層体は剥離しておりＯＫであった。

［実施例５］
厚さ１２．５μｍのポリイミドフィルムを使用し、図２の要領にて走行速度１０ｍ／ｍｉｎ、処理面圧３ｋｇ／５００ｍｍで処理した以外は、実施例１と同様にした結果、得られたフィルムの静摩擦係数は０．４５、表面粗さＲｚは、１．９０μｍであり、フィルム表面上に付与されたスジ状凹凸の高低差は１．４１μｍ、最大高低差Ｒｙは２．３６μｍ、スジ状凹凸の最大幅は６．７μｍ、スジ状凹凸の数は２１４本／ｍｍ幅であった。プレス後の剥離性評価については、２組の銅張積層体は剥離しておりＯＫであった。

［実施例６］
ピロメリット酸二無水物１００モル％と４，４’−ジアミノジフェニルエーテル５０モル％、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル５０モル％とから得られるポリアミド酸に平均粒径１μｍのリン酸水素カルシウムを約０．１重量％混入させ、製造された厚さ２５μｍのポリイミドフィルムに、粒度２０μｍの炭化ケイ素を研磨材として用いた研磨テープを使用して、実施例１と同様図１の要領にて処理した。得られたフィルムの静摩擦係数は０．４７、表面粗さＲｚは、１．２０μｍであり、フィルム表面上に付与されたスジ状凹凸の高低差は０．６４μｍ、最大高低差Ｒｙは１．４１μｍ、スジ状凹凸の最大幅は１．７μｍ、スジ状凹凸の数は２０８本／ｍｍ幅であった。プレス後の剥離性評価については、２組の銅張積層体は剥離しておりＯＫであった。

［実施例７］
ピロメリット酸二無水物７０モル％、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物３０モル％と４，４’−ジアミノジフェニルエーテル８０モル％、パラフェニレンジアミン２０モル％とから得られるポリアミド酸に平均粒径１μｍのリン酸水素カルシウムを約０．１重量％混入させ、製造された厚さ２５μｍのポリイミドフィルムに、粒度２０μｍの炭化ケイ素を研磨材として用いた研磨テープを使用して、実施例１と同様図１の要領にて処理した。得られたフィルムの静摩擦係数は０．３３、表面粗さＲｚは、１．２５μｍであり、フィルム表面上に付与されたスジ状凹凸の高低差は０．７２μｍ、最大高低差Ｒｙは１．３８μｍ、スジ状凹凸の最大幅は１．７μｍ、スジ状凹凸の数は２２５本／ｍｍ幅であった。プレス後の剥離性評価については、２組の銅張積層体は剥離しておりＯＫであった。

［実施例８］
ピロメリット酸二無水物１００モル％と４，４’−ジアミノジフェニルエーテル７０モル％、パラフェニレンジアミン３０モル％とから得られるポリアミド酸に平均粒径１μｍのリン酸水素カルシウムを約０．１重量％混入させ、製造された厚さ２５μｍのポリイミドフィルムに、粒度２０μｍの炭化ケイ素を研磨材として用いた研磨テープを使用して、実施例１と同様図１の要領にて処理した。得られたフィルムの静摩擦係数は０．４４、表面粗さＲｚは、１．１６μｍであり、フィルム表面上に付与されたスジ状凹凸の高低差は０．６６μｍ、最大高低差Ｒｙは１．３７μｍ、スジ状凹凸の最大幅は１．４μｍ、スジ状凹凸の数は２１７本／ｍｍ幅であった。プレス後の剥離性評価については、２組の銅張積層体は剥離しておりＯＫであった。

［比較例１］
ピロメリット酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルから得られ、ポリアミド酸から製造された厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを研磨テープで処理することなく各種特性を測定した。スジ状の凹凸は無く、静摩擦係数は２．２０、表面粗さＲｚは、０．１３μｍであった。プレス後の剥離性評価については、２組の銅張積層体は完全に密着してしまい手で振っても剥離せずＮＧであった。

［比較例２］
ピロメリット酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルから得られたポリアミド酸に平均粒径１μｍのリン酸水素カルシウムを約０．１重量％混入させ、製造された厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを研磨テープで処理することなく各種特性を測定した。スジ状の凹凸は無く、静摩擦係数は０．７４、表面粗さＲｚは、０．６８μｍであった。プレス後の剥離性評価については、２組の銅張積層体は完全に密着してしまい手で振っても剥離せずＮＧであった。

本発明のポリイミドフィルムは絶縁性、耐熱性、電気特性、機械的特性に優れかつ，易滑性に優れていることから、例えば銅箔などの金属箔と積層したフレキシブル回路基板用のベースフィルムとして好ましく利用できる。

フィルム表面にスジ状の凹凸を形成させる方法を示す説明図である。フィルム表面にスジ状の凹凸を形成させる他の方法を示す説明図である。フィルム表面にスジ状の凹凸を形成させるさらに他の方法を示す説明図である。

符号の説明

１：巻出しロール、２：巻取りロール、３，３’：研磨ロール、４：押さえロール

Claims

表面にスジ状の凹凸を有し、ＪＩＳＫ−７１２５に準じて測定したフィルム表面同士の静摩擦係数が０．１〜０．７であり、ＪＩＳＢ−０６０１に準じて測定したフィルム表面粗さＲｚが０．８〜３．０μｍであることを特徴とするポリイミドフィルム。
スジ状の凹凸の高低差が０．０５〜４．００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のポリイミドフィルム。
スジ状の凹凸の幅が０．１〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項２に記載のポリイミドフィルム。
スジ状の凹凸が、０．１〜１０００本／ｍｍの範囲で有することを特徴とする請求項３に記載のポリイミドフィルム。