JP5654239B2 - 積層体、積層体の製造方法、ならびにフレキシブルプリント配線板、フレキシブルプリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明に係る積層体は、少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性を有する熱可塑性樹脂を含有するめっき形成層/めっき層、からなる積層体である。また、本発明に係る積層体は、少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性の熱可塑性樹脂を含有するめっき形成層からなる樹脂材料にめっきを施し、少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性の熱可塑性樹脂を含有するめっき形成層/めっき層からなる積層体を製造するめっき工程と、B)前記積層体に加熱を施す加熱工程、を含むことを特徴とする、少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性の熱可塑性樹脂を含有するめっき形成層/めっき層からなる積層体の製造方法により得られることが好ましい。
プロファイル温度: 20℃〜400℃(昇温速度:3℃/分)
周波数: 5Hz
Lamp.(交流歪振幅目標値): 20μm
Fbase(測定中のテンションの最小値):0g
F0gain(測定中にテンションを交流力振幅に応じて変化させる場合の係数):3.0。
本発明に係る積層体において用いられる前記「高分子フィルム」は、低熱膨張性、耐熱性並びに機械的特性に優れた材料が好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどのポリオレフィン;エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、エチレン−2,6−ナフタレートなどのポリエステル;さらに、ナイロン−6、ナイロン−11、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリケトン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、熱可塑ポリイミド樹脂、非熱可塑ポリイミド樹脂などのフィルムがあげられる。ここで、低熱膨張性、耐熱性、機械的特性、並びに電気絶縁性、等の観点から、非熱可塑性ポリイミドであることが好ましい。非熱可塑性ポリイミドは、一般にポリアミド酸を前駆体として用いて製造されるものであるが、前記非熱可塑性ポリイミドは、完全にイミド化していてもよいし、イミド化されていない前駆体すなわちポリアミド酸を一部に含んでいてもよい。ここで、非熱可塑性ポリイミドとは、一般に加熱しても軟化、接着性を示さないポリイミドをいう。本発明では、フィルムの状態で450℃、2分間加熱を行い、シワが入ったり伸びたりせず、形状を保持しているポリイミド、若しくは実質的にガラス転移温度を有しないポリイミドをいう。なお、ガラス転移温度は動的粘弾性測定装置(DMA)により測定した貯蔵弾性率の変曲点の値により求めることができる。また、「実質的にガラス転移温度を有しない」とは、ガラス転移状態になる前に熱分解が開始するものをいう。
本発明に係る積層体におけるめっき形成層は、少なくとも一部もしくは全部が結晶性を有する熱可塑性樹脂であることに特徴を有する。
プロファイル温度: 20℃〜400℃(昇温速度:3℃/分)
周波数: 5Hz
Lamp.(交流歪振幅目標値): 20μm
Fbase(測定中のテンションの最小値):0g
F0gain(測定中にテンションを交流力振幅に応じて変化させる場合の係数):3.0。
結晶性の熱可塑性ポリイミドであることが好ましい。以下、結晶性の熱可塑性ポリイミドについて説明する。
本発明に係るめっき層としては、特に限定は無く、乾式めっき、湿式めっきのいずれを用いてもかまわないが、めっき皮膜のピンホールの発生を抑えられる点、生産性が高い点、を考慮すると、湿式めっきが好ましい。
本発明は、少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性の熱可塑性樹脂を含有するめっき形成層/めっき層からなる積層体の製造方法であって、A)少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性の熱可塑性樹脂を含有するめっき形成層からなる樹脂材料にめっきを施し、少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性の熱可塑性樹脂を含有するめっき形成層/めっき層からなる積層体を製造するめっき工程と、B)前記積層体に加熱を施す加熱工程、を含むことを特徴とする。以下、本発明に係る積層体の製造方法を詳述するが、本発明は、以下に限定されるわけではない。
次に上記樹脂材料を用いて、めっき層を形成することにより、本発明に係る積層体を得ることができる。
本発明においては、前記A)めっき工程の前に、C)少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性の熱可塑性樹脂を含有するめっき形成層からなる樹脂材料にスルーホールを形成する、スルーホール形成工程を含むことが好ましい。以下、本工程を説明する。
本発明においては、前記A)めっき工程の前に、D)少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性の熱可塑性樹脂を含有するめっき形成層からなる樹脂材料にデスミア処理を行う、デスミア工程を含むことが好ましい。この工程は、以下のようにC)スルーホール形成工程の後に行っても良いし、C)スルーホール形成工程を行わずに、本工程のみを行っても良い。以下、本工程の一態様を説明する。
アルカリ処理は、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、を一例として挙げることができる。
上記処理後、パラジウムを形成した後、そのパラジウムを核として無電解銅めっきを樹脂上に析出させることにより、無電解銅めっき層を形成する。無電解銅めっきのみで所望の厚みのめっき層を形成しても良いし、無電解銅めっき層を薄付けした後、電解銅めっきにより所望の厚みのめっき層を形成しても良い。
本発明においては、このめっき形成工程の後に、前記積層体に加熱を施す加熱処理を施すことを特徴とする。本発明において、少なくとも結晶性の熱可塑性樹脂を含有するめっき形成層とその層上に形成しためっき層とは、驚くべきことに、適切な温度で加熱処理することでより強固に接着すること、めっき形成層と高分子フィルムとの接着性も向上すること、さらには、吸湿半田耐熱性が向上することを見出した。これは、特に湿式めっきにてめっき層を形成する際においては、各種薬液に浸漬される過程の中で、本発明の樹脂材料は多量の水分を吸収するが、めっき層を形成後に適切な温度で加熱処理を施すことにより、驚くべきことに、金属層であるめっき層を通過して水分が除去されることを明らかにしており、これが一因であると考えられる。このように、結晶性の熱可塑性樹脂を含有するめっき形成層は適切な温度で加熱処理することで、結晶性の熱可塑性樹脂が持つ接着性と半田耐熱性を十分に引き出すことができる。ここで、水分を十分に除去するためには、加熱処理する直前のめっき層の厚みは1〜5000nmであることが好ましい。5000nmよりも厚みが厚くなると十分な水分除去ができなくなり、接着性と吸湿半田耐熱性の向上効果が得られない可能性があり、1nmよりも薄くなると十分な導電性が得られない可能性がある。
プロファイル温度: 20℃〜400℃(昇温速度:3℃/分)
周波数: 5Hz
Lamp.(交流歪振幅目標値): 20μm
Fbase(測定中のテンションの最小値):0g
F0gain(測定中にテンションを交流力振幅に応じて変化させる場合の係数):3.0。
本発明においては、既に加熱処理によりめっき形成層とめっき層との接着強度が十分向上している状態にある。従ってY/Xは2.0未満となることが好ましく、Y/Xは1.5未満であることがより好ましく、Y/Xは1.3未満であることが特に好ましい。
本発明の積層体を用いたフレキシブルプリント配線板について説明する。本発明の積層体を用いたフレキシブルプリント配線板は、吸湿半田耐熱性に優れるのみならず、めっきにより導体層を形成することから、導体層厚みを自由に制御可能なため、微細配線形成性も優れており、電子情報機器用途に好適に用いることができるという利点を有する。
合成例で得られた熱可塑性ポリイミド前駆体溶液を、18μm圧延銅箔(BHY−22B−T、日鉱金属製)のシャイン面に、最終厚みが20μmとなるように流延し、130℃で3分間、200℃で2分間、250℃で2分間、300℃で2分間、350℃で1分間乾燥を行った。乾燥後、エッチングにより銅箔を除去し、50℃で30分間乾燥させて熱可塑性ポリイミドの単層シートを得た。
融点測定と同様にして測定を行い、昇温工程での吸熱チャートの変曲点をガラス転移温度とした。
JIS C6471の「6.5 引きはがし強さ」に従って、サンプルを作製し、5mm幅のめっき銅層部分を、180度の剥離角度、50mm/分の条件で剥離し、その荷重を測定した。
実施例ならびに比較例で得られた積層体について、上下面のめっき層が1cm×1.5cmのサイズで重なるように、エッチング処理で余分なめっき層を除去してサンプルを二つ作製した。得られたサンプルを40℃、90%R.H.の加湿条件下で、96時間放置し、吸湿処理を行った。吸湿処理後、サンプルを260℃、または300℃の半田浴に10秒間浸漬させた。半田浸漬後のサンプルについて、それぞれ片側のめっき層をエッチングにより除去し、めっき層が重なっていた部分の外観に変化が無い場合は合格、めっき層が重なっていた部分の外観に白化、膨れ、めっき層の剥離のいずれかが確認された場合は不合格とした。
容量2000mlのガラス製フラスコにN,N−ジメチルホルムアミド(以下、DMFともいう)を637.0g、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下、BPDAともいう。)を68.2g加え、窒素雰囲気下で撹拌しながら、1,4-ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン(以下、TPE−Qともいう)を20.3g、1,3-ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン(以下、TPE−Rともいう)を45.4g添加し、25℃で1時間撹拌した。2.0gのTPE−Rを27.0gのDMFに溶解させた溶液を別途調製し、これを上記反応溶液に、粘度に注意しながら徐々に添加、撹拌を行った。粘度が1200poiseに達したところで添加、撹拌をやめ、ポリアミド酸溶液を得た。
容量2000mlのガラス製フラスコにDMFを637.2g、BPDAを67.8g加え、窒素雰囲気下で撹拌しながら、4,4’-ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル(以下、BAPPともいう)を4.2g、TPE−Rを62.0g添加し、25℃で1時間撹拌した。2.0gのTPE−Rを27.0gのDMFに溶解させた溶液を別途調製し、これを上記反応溶液に、粘度に注意しながら徐々に添加、撹拌を行った。粘度が1200poiseに達したところで添加、撹拌をやめ、ポリアミド酸溶液を得た。
容量2000mlのガラス製フラスコにDMFを637.0g、BPDAを68.2g加え、窒素雰囲気下で撹拌しながら、TPE−Rを65.8g添加し、25℃で1時間撹拌した。2.0gのTPE−Rを27.0gのDMFに溶解させた溶液を別途調製し、これを上記反応溶液に、粘度に注意しながら徐々に添加、撹拌を行った。粘度が1200poiseに達したところで添加、撹拌をやめ、ポリアミド酸溶液を得た。
容量2000mlのガラス製フラスコにDMFを632.4g、BPDAを56.8g加え、窒素雰囲気下で撹拌しながら、BAPPを76.8g添加し、25℃で1時間撹拌した。2.4gのBAPPを31.6gのDMFに溶解させた溶液を別途調製し、これを上記反応溶液に、粘度に注意しながら徐々に添加、撹拌を行った。粘度が1200poiseに達したところで添加、撹拌をやめ、ポリアミド酸溶液を得た。
容量2000mlのガラス製フラスコに、DMFを645.8g、信越化学工業株式会社製KF−8010(シロキサン構造含有ジアミン)を69.8g、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを7.2g加え、窒素雰囲気下で撹拌しながら、4,4’−(4,4’−イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(無水フタル酸)62.5gを添加し、25℃で1時間撹拌し、ポリアミド酸溶液を得た。
合成例1で得られたポリアミド酸溶液を固形分濃度8.5重量%になるまでDMFで希釈した後、17μm厚の非熱可塑性ポリイミドフィルム(アピカル17FP,カネカ製)の片面に、熱可塑性ポリイミド層(めっき形成層となる)の最終片面厚みが4μmとなるようにポリアミド酸溶液を塗布した後、140℃で1分間加熱を行った。この面と反対面にも同様に、熱可塑性ポリイミド層(めっき形成層となる)の最終片面厚みが4μmとなるようにポリアミド酸溶液を塗布した後、140℃で1分間加熱を行った。続いて390℃で20秒間加熱してイミド化を行い、めっき形成層/非熱可塑性ポリイミドフィルム/めっき形成層からなる樹脂材料を得た。
合成例1で得られたポリアミド酸溶液の代わりに、合成例2で得られたポリアミド酸溶液を使用する以外は、実施例1と同様の操作を行い、積層体を得た。積層体のめっき形成層に使用した熱可塑性ポリイミドの融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)、積層体の特性を評価した結果を表3に示す。
合成例1で得られたポリアミド酸溶液の代わりに、合成例3で得られたポリアミド酸溶液を使用する以外は、実施例1と同様の操作を行い、積層体を得た。積層体のめっき形成層に使用した熱可塑性ポリイミドの融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)、積層体の特性を評価した結果を表3に示す。
17μm厚の非熱可塑性ポリイミドフィルム(アピカル17FP,カネカ製)の代わりに、25μm厚の非熱可塑性ポリイミドフィルム(アピカル25NPI,カネカ製)を用いた以外は、実施例3と同様の操作を行い、積層体を得た。積層体のめっき形成層に使用した熱可塑性ポリイミドの融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)、積層体の特性を評価した結果を表3に示す。
実施例3と同様にして、めっき形成層/非熱可塑性ポリイミドフィルム/めっき形成層からなる樹脂材料を得た後、実施例3と同様にして炭酸ガスレーザーにて150μm径のスルーホールを形成した後、デスミア、無電解銅めっきを施した。この積層体にめっきレジスト形成した後、電解パターン銅めっきを行い、さらにめっきレジスト剥離、フラッシュエッチングを実施し、両面に配線幅/配線間が10μm/10μmの配線を有する積層体を得た。さらに、市販のカバーレイフィルムを積層し、ソルダーマスクを形成した。続いて半田めっき行った後、260℃のリフロー炉に通すことでリード部品を実装した。このようにして得られた、リード部品付きのフレキシブルプリント配線板は、リフロー後も膨れは生じなかった。
無電解銅めっき後に230℃/30分の条件で熱風オーブンにて加熱処理を実施した以外は、実施例1と同様の操作を行い、積層体を得た。積層体のめっき形成層に使用した熱可塑性ポリイミドの融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)、積層体の特性を評価した結果を表3に示す。
無電解銅めっき後に230℃/30分の条件で熱風オーブンにて加熱処理を実施した以外は、実施例2と同様の操作を行い、積層体を得た。積層体のめっき形成層に使用した熱可塑性ポリイミドの融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)、積層体の特性を評価した結果を表3に示す。
無電解銅めっき後に230℃/30分の条件で熱風オーブンにて加熱処理を実施した以外は、実施例3と同様の操作を行い、積層体を得た。積層体のめっき形成層に使用した熱可塑性ポリイミドの融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)、積層体の特性を評価した結果を表3に示す。
無電解銅めっき後に230℃/30分の条件で熱風オーブンにて加熱処理を実施した以外は、実施例4と同様の操作を行い、積層体を得た。積層体のめっき形成層に使用した熱可塑性ポリイミドの融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)、積層体の特性を評価した結果を表3に示す。
無電解銅めっき後ではなく、電解銅めっき後に230℃/30分の条件で熱風オーブンにて加熱処理を実施した以外は、実施例8と同様の操作を行い、積層体を得た。積層体のめっき形成層に使用した熱可塑性ポリイミドの融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)、積層体の特性を評価した結果を表3に示す。
無電解銅めっき後に230℃/30分の条件で熱風オーブンにて加熱処理を実施した以外は、実施例5と同様の操作を行い、リード部品付きのフレキシブルプリント配線板を得た。このリード部品付きのフレキシブルプリント配線板は、260℃のリフロー後も膨れは生じなかった。
合成例1で得られたポリアミド酸溶液の代わりに、合成例4で得られたポリアミド酸溶液を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行い、積層体を得た。積層体のめっき形成層に使用した熱可塑性ポリイミドの融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)、積層体の特性を評価した結果を表4に示す。
無電解銅めっき後に230℃/30分の条件で熱風オーブンにて加熱処理を実施した以外は、比較例1と同様の操作を行い、積層体を得た。積層体のめっき形成層に使用した熱可塑性ポリイミドの融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)、積層体の特性を評価した結果を表4に示す。
合成例4で得られたポリアミド酸溶液の代わりに、合成例5で得られたポリアミド酸溶液を使用し、無電解銅めっき後に150℃/30分の条件で熱風オーブンにて加熱処理を実施した以外は、比較例1と同様の操作を行い、積層体を得た。積層体のめっき形成層に使用した熱可塑性ポリイミドの融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)、積層体の特性を評価した結果を表4に示す。
Claims (9)
- 少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性を有する熱可塑性ポリイミド樹脂を含有するめっき形成層/無電解めっき層、からなる積層体。
- A)少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性の熱可塑性ポリイミド樹脂を含有するめっき形成層からなる樹脂材料に無電解めっきを施し、少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性の熱可塑性ポリイミド樹脂を含有するめっき形成層/無電解めっき層からなる積層体を製造するめっき工程と、B)前記積層体に加熱を施す加熱工程、を含むことを特徴とする、少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性の熱可塑性ポリイミド樹脂を含有するめっき形成層/無電解めっき層からなる積層体の製造方法。
- 前記B)工程が、無電解めっき直後に施す工程であることを特徴とする請求項2に記載の積層体の製造方法。
- 前記A)めっき工程の前に、C)少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性の熱可塑性ポリイミド樹脂を含有するめっき形成層からなる樹脂材料にスルーホールを形成する、スルーホール形成工程を含むことを特徴とする請求項2または3に記載の積層体の製造方法。
- 前記A)めっき工程の前に、D)少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性の熱可塑性ポリイミド樹脂を含有するめっき形成層からなる樹脂材料にデスミア処理を行う、デスミア工程を含むことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記B)加熱工程において、加熱温度が、前記結晶性の熱可塑性ポリイミド樹脂のガラス転移温度−100℃以上、ガラス転移温度+200℃以下であることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 少なくとも、高分子フィルム/少なくとも結晶性を有する熱可塑性ポリイミド樹脂を含有するめっき形成層/無電解めっき層、からなる積層体であって、かつ、該積層体の無電解めっき層の引き剥がし強度Xと、該積層体を、230℃、30分で加熱処理した後に測定した無電解めっき層の引き剥がし強度Yとの強度比Y/Xが2.0未満である積層体。
- 請求項2〜6のいずれか1項に記載の製造方法により得た積層体を用いてフレキシブルプリント配線板を製造することを特徴とするフレキシブルプリント配線板の製造方法。
- 請求項1または7に記載の積層体を用いて製造されることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
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