JPH02194947A - フレキシブル金属張積層板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフレキシブル金属張積層板の製造方法に関する
。

〔従来の技術〕

フレキシブル金属張積層板は高分子絶縁フィルムの表面
に金属箔を形成した可撓性のある積層板であって、この
積層板の金属箔を回路加工したものがフレキシブルプリ
ント基板である。これは近年電子機器の小型化、高密度
を達成する手段として多用されている。なかでも絶縁フ
ィルムとして芳香族ポリイミドを用いたものが主流を占
めつつある。

従来のフレキシブル金属張積層板はポリイミドフィルム
と銅箔を接着剤により接着する方法により製造されてい
る為に、この耐熱性、耐薬品性、難燃性、電気特性、あ
るいは密着性といった特性は使用する接着剤に支配され
てしまいポリイミドの優れた緒特性を充分にいかすこと
ができないものであった。

この問題を解決する方法として金属箔上に金属箔と同程
度の熱膨張係数を有するポリイミドとなるポリアミド酸
（ポリイミドの前駆体）の溶液を直接流延塗布し、溶媒
除去後、イミド化を行うことによりフレキシブル金属張
積層板を製造する方法（以下ダイレクトコート法と称す
）が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記のダイレクトコート法によれば、前述の接着剤によ
る特性低下が解決されるだけでなく、製造工程の大ｌ】
な簡素化が可能となる。

しかしながらこの方法により得られたフレキシブル金属
張積層板は、イミド化後不要導体を除去し回路形成を行
う際にポリイミドフィルムが導体箔側にカールしてしま
い以後の作業に支障をきたしていた。

本発明者らは、先にこのカールの原因が、溶媒除去、イ
ミド化（硬化）の際にポリイミドフィルムの体積収縮に
伴う応力によることを見出した。

この応力の大部分についてはフレキシブル金属張積層板
の縦、横方向を固定して行う硬化と得られたポリイミド
にガラス転移点以上の熱履歴を与えることにより緩和さ
れる。しかしながら、特に金属箔と同程度の熱膨張係数
をもつ低熱膨張性ポリイミドを用いた場合には、金属箔
とポリイミドフィルムとの接着界面についてはポリイミ
ドの分子鎖が流れにくいために応力緩和しにくく、結果
としてポリイミドフィルム層の金属箔界面側に残留応力
層が生成して回路形成の際に不要導体が除去されると、
その部分にポリイミドフィルムの応力解放が起きて金属
箔側にカールが発生する。

本発明は、金属箔除去後においてもポリイミドフィルム
のカールが少ないフレキシブル金属積層板を作業性に優
れたダイレクトコート法による製造する方法を提供する
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、前述した金属箔除去後のポリイミドフィ
ルムのカールを防止する方法について鋭意検討を行った
結果、金属箔と低熱膨張性ポリイミドとの間に、ガラス
転移点が３２０″Ｃ以下の応力緩和し易いポリイミド層
を設けることによりカールが防げることを見出し、本発
明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、金属箔にポリアミド酸の溶液を直
接塗布し、次いで溶媒除去後、イミド化反応を完結させ
ることにより得られるダイレクトコートフレキシブル金
属張積層板の製造方法において、金属箔上第一層目にイ
ミド化反応完結後のポリイミドのガラス転移点が３２０
℃以下となるポリアミド酸の溶液を塗布し溶媒を除去し
てポリアミド酸層を設け、次いで二層目にイミド化反応
完結後のポリイミドの金属箔との熱膨張張係数の差力１
．５　Ｘ　１０〜５に一１以下となるポリアミド酸の溶
液を塗布し溶媒を除去してポリアミド酸層を設け、その
後、第一層と第二層のポリアミド酸のイミド化反応を完
結させることを特徴とする。

以下本発明の詳細な説明するや 金属箔上に最終的に形成されるポリイミドは下記の一般
式で表される反復単位を有する重合体（ここでしは芳香
族ジアミン、芳香族ジイソシアナートのアミノ基、シア
ナート基を除いた残基であり、ｈは芳香族テトラカルボ
ン酸誘導体のカルボン酸誘導体部を除いた残基である。

）Ｒ，を有するジアミン、ジイソシアナートとしてはｐ
、ｍ、ｏ−フェニレンジアミン、２．５−ジアミノトル
エン、ジアミノジュレン、ベンジジン、４．４′−ジア
ミノターフェニル、４．４′−ジアミノジフェニルメタ
ン、４．４′−ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノ
ジフェニルスルホン、２．２−ビス（ｐ−アミノフェニ
ル）プロパン、３．３′−ジメチルベンジジン、３，３
′−ジメトキシベンジジン、３．３′−ジメチル−４，
４−ジアミノジフェニルエーテル、３．３’−ジメチル
−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、１．４−ビス
（ｐ−アミノフェノキシ）ベンゼン、４．４′−ビス（
ｐ−アミノフェノキシ）ビフェニル、２．２−ビス（４
−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、ビス
（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）スルホン、
又は（Ｒｓは一価の有機基、Ｒ４は二価の有機基、ｐは
１以上の整数）で示されるジアミノシロキサンなどのジ
アミン類並びにこれらのジアミンとホスゲンなどの反応
によって得られるジイソシアナート例えばトリレンジイ
ソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、ナ
フタレンジイソシアナート、ジフェニルエーテルジイソ
シアナート、フェニレン−１，３−ジイソシアナートな
どの芳香族ジイソシアナート類がある。

また、Ｒ２を有するテトラカルボン酸並びにその誘導体
としては次のようなものが挙げられる。ここではテトラ
カルボン酸として例示するが、これのエステル化物、酸
無水物、酸塩化物ももちろん使用できる。例えば、ピロ
メリット酸、２，３゜３’、４’−テトラカルボキシジ
フェニル、３゜３’、４．４’−テトラカルボキシジフ
ェニル、３．３’、４．４’−テトラカルボキシベンゾ
フェノン、２，３．３’、４’　−テトラカルボキシベ
ンゾフェノンなどがある。

ここで金属箔上−層目に応力緩和層として設けるポリイ
ミドに必要なことは、イミド化反応完結後のガラス転移
点が３２０℃以下の系を分子設計することが重要である
。ガラス転移点が約３２０℃を境にこれ以上のガラス転
移点をもつポリイミドの応力緩和は起こりにくくなり応
力緩和層としての目的を達成できず、その結果カールを
防げなくなるためである。

一方二層目のポリイミドに重要なことは、ポリマーの熱
膨張係数を概略金属箔と合わせることである。例えば金
属箔にｗ４箔を用いる場合、基板のカールを防ぐために
ポリイミドの５０℃〜２５０℃の平均熱膨張係数を２　
Ｘ　１０−５Ｋ−’前後に分子設計し、金属箔との熱膨
張係数の差を１．５　Ｘ　１０−ｓＫ−１以下とする。

ポリアミド酸の合成反応は、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン（ＮＭＰ）　、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭ
Ｆ）、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジ
メチルスルホキサイド（ＤＭＳＯ）、硫酸ジメチル、ス
ルホラン、Ｔ−ブチロラクトン、クレゾール、フェノー
ル、ハロゲン化フェノール、ジクロヘキサノン、ジオキ
サンなどの溶液中で０〜２００℃の範囲で行われる。

本発明における金属箔として用いられるものには、銅、
アルミニウム、鉄、金、銀、ニッケル、パラジウム、ク
ロム、モリブテンなど又はそれらの合金が挙げられる。

これら金属の熱膨張係数はおおむね１．６〜２．５　Ｘ
　１０−５Ｋ−’である。またポリイミドとの接着力を
高めるためにコロナ放電、サンディング、メツキ、アル
ミニウムアルコラード、アルミニウムキレート、シラン
カップリング剤などによって機械的、化学的処理をして
もよい。

本発明において金属箔上にポリイミドフィルム層を形成
させる方法は、まず第一層目に応力緩和を目的とする層
を形成する。この際重要なことは、二層目に形成される
ポリマーと相溶せず且つ層間剥離しない様にすることで
ある。例えば溶媒を５０％以上含む様な層であると二層
目のポリマーと相溶してしまい目的を達成できな（なっ
てしまう。

また、ポリアミド酸溶液を使用して溶媒除去及びイミド
化反応を進めすぎると二層目のポリマーと眉間剥離を生
じてしまう。溶液を用いた方が好ましい。

具体的には、金属箔表面にポリアミド酸を３〜４０重量
％含む溶液を、スリ・ントから吐出させて均一に塗布す
る。この時スリット巾は溶媒除去、イミド化反応完結後
のポリイミドの厚みが３〜１５μｍ１好ましくは５〜１
０μｍになる様に調整する。この塗工方法としてはコン
マコータ、ナイフコータ、ファウンテンコーター等が挙
げられるが、何らこれらに限定されるものではない。次
いでポリマーの溶媒を６０〜２００℃で乾燥し、揮発分
を１０〜４０重景％、好ましくは２０〜３０重量％調整
する。これよりも低かったり高かったりすると二層目の
ポリマーとの眉間剥離や相溶の原因となる。

次に一層目と同様にして第二層目を塗布する。

その方法はコータと金属導体箔とのギャップを溶媒除去
、イミド化反応完結後のポリイミドの厚みを２０〜７５
μｍにする様調整する以外は一層目と同様である。

最後にこのクラツド材を３００〜４５０℃に加熱してイ
ミド化反応を完結させる。

この時最終温度は重要である。即ち二層目に金属箔とほ
ぼ同じ熱膨張係数をもつポリイミドを形成しても加熱途
中の溶媒蒸発やイミド化反応に伴う応力が発生し、この
応力により積層板のそりやねじれが生じるからである。

これらの応力は最終加熱温度をポリマーのガラス転移温
度以上にすれば大部分を緩和することができる。このよ
うにして金属箔上に２３〜９０μｍのポリイミドフィル
ム層が形成される。

また、この工程は、導体回路の酸化腐食及びポリイミド
の劣化を防ぐために、不活性気体雰囲気中で行った方が
好ましい。不活性気体としては、ヘリウム、ネオン、ア
ルゴン、窒素、金属光輝焼鈍気体やこれらの混合気体が
挙げられる。また、水素などの還元性気体を添加するこ
とも可能である。

このようにして応力緩和層を設けることにより、従来ポ
リイミドと金属導体箔との間に発生していた残留応力の
発生を防ぎカールを除去することができる。

〔実施例〕

次に本発明を実施例に基づき更に説明する。

本発明はこれらに限定されるものではない。

合成例１ 熱電対、攪拌機、窒素吹込口を取り付けた３０！ステン
レス製反応釜に毎分的３００１ｄの乾燥窒素を流しなが
らｐ−フェニレンジアミン（以下Ｐ−ＰＤＡ略記する）
６１４．１ｇと、４．４′−ジアミノジフェニルエーテ
ル（以下ＤＤＥと略記する）２８０．４ｇ及びＮ−メチ
ル−２−ピロリドン（以下ＮＭＰと略記する）を１７ｋ
ｇ入れ攪拌しＰ−ＰＤＡとＤＤＥを溶解した。この溶液
をウォータージャケットで２０℃以下に冷却しながら、
３゜３’、４．４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物（以下ＢＰＤＡと略記する）２１０５．４ｇを徐々
に加え重合反応させ粘ちょうなポリアミド酸ワニスを得
た。以後の塗膜作業性を良くするためにこのワニスの回
転粘度が約５００ポアズになるまで８５℃でクツキング
を行った。このポリアミド酸を通常の方法でポリイミド
フィルム化した。

そのガラス転移点は約４２０℃１５０℃〜２５０℃の平
均熱膨張係数は２．　Ｉ　Ｘ　１０−５Ｋ−’だった。

合成例２ ジアミン成分としてＤＤＥ１４３７．０ｇとテトラカル
ボン酸二無水物としてピロメリット酸二無水物（以下Ｐ
ＭＤＡと略記する）１５６３．０ｇを用いた他は合成例
１と同様にしてポリアミド酸ワニスを得た。このポリア
ミド酸を加熱して得られるポリイミドフィルムのガラス
転移点は３９０　’Ｃだった。

合成例３ ジアミン成分として２．２−ビス（４−（４−アミノフ
ェノキシ）フェニル）プロパン（以下ＤＡＰＰと略記す
る）１９５９．０ｇとテトラカルボン酸二無水物として
ＰＭＤＡ１０４１．Ｏｇを用いた他は合成例１と同様に
してポリアミド酸ワニスを得た。このポリアミド酸を加
熱して得られるポリイミドフィルムのガラス転移点は３
５５℃だった。

合成例４ ＤＤＥ１２１４．９ｇとＢＰＤＡ１７８５．１ｇを用い
た他は合成例１と同様にしてポリアミド酸ワニスを得た
。このポリアミド酸を力ｑ熱して得られるポリイミドフ
ィルムのガラス転移点は２８５℃だった。

合成例５ ジアミン成分としてＤＡＰＰ１６８０．７ｇとテトラカ
ルボン酸としてベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水
物（以下ＢＴＤＡと略記する）１３１９、３　ｇを用い
た他は実施例１と同様にしてポリアミド酸ワニスを得た
。このポリアミド酸を加熱して得られるポリイミドフィ
ルムのガラス転移点は２４５℃だった。

実施例１ ３５μｍの電解ｗ４箔（熱膨張係数１．６８Ｘ１０−５
　Ｋ　−１）に合成例４で得られたポリアミド酸ワニス
を塗工機を用いて最終厚みが１０μｍになる様に均一に
塗工し、１６０℃で乾燥した。揮発分は２２．４％だっ
た。次いでこの上に合成例１で得られたポリアミド酸ワ
ニスを最終厚みが１５μｍになる様に塗布し、乾燥した
。次いでこのクラツド材を窒素雰囲気の連続硬化炉で最
終温度４００℃で加熱し、ポリアミド酸をポリイミドに
転化し、フレキシブル金属張積Ｎ板（以下ＭＣＦと略記
する）を得た。このＭＣＦの銅箔を全面エツチングした
ところ、ポリイミドフィルムにカールは観察されなかっ
た。

比較例１ 一層目に塗布したポリアミド酸の乾燥温度を１００℃で
行った。このポリアミド酸の揮発分は４６．５％だった
。この他は実施例１と同様にしてＭＣＦを得た。得られ
たＭＣＦは一層目と二層目のポリアミド酸が相溶してし
まい、得られたポリイミド層は茶褐色に変色してしまっ
た。またこのポリイミドフィルムは銅箔とクラッドして
いた側に激しくカールしてしまった。その曲率はｓｘｉ
。

−”Ｃ’ｌｌ＋−’だった。

比較例２ 実施例１と同様の樹脂を用い、−層目に塗布したポリア
ミド酸の最終乾燥温度を３００℃とした他は実施例１と
同様にしてＭＣＦを得た。二層目のポリアミド酸を塗布
する前の一層目の揮発分は５．４％でイミド化反応の約
７０％は完結していた。

得られたＭＣＦは一層目と二層目の間で眉間剥離が発生
しＭＣＦとして使用することはできなかった。

比較例３ 一層目に合成例２で合成したポリアミド酸を用いた他は
実施例１と同様にしてＭＣＦを得た。銅全面エッチアウ
ト後のポリイミドフィルムは激しくカールしてしまいそ
の曲率は１１　Ｘ　１０−”ｃｌｌｌ−’だった。

は激しくカールしてしまった。その曲率は９×】Ｑ　−
ｔ　ｃｍ　−＋だった・ 実施例２ 一層目のポリアミド酸として合成例５で合成したワニス
を用いた他は実施例１と同様にしてＭＣＦを得た。この
ＭＣＦの銅箔を全面エッチアウトした後のポリイミドフ
ィルムにカールは観察されなかった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、回路加工後もポリイミドフィルムにカ
ールの発生しないフレキシブル金属張積層板を容易に製
造することができ、その工業的価値は極めて大である。

比較例４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金属箔にポリアミド酸の溶液を直接塗布し、次いで
   溶媒除去後、イミド化反応を完結させることにより得ら
   れるダイレクトコートフレキシブル金属張積層板の製造
   方法において、金属箔上第一層目にイミド化反応完結後
   のポリイミドのガラス転移点が３２０℃以下となるポリ
   アミド酸の溶液を塗布し溶媒を除去してポリアミド酸層
   を設け、次いで二層目にイミド化反応完結後のポリイミ
   ドの金属箔との熱膨張張係数の差が１．５×１０＾−＾
   ５Ｋ＾−＾１以下となるポリアミド酸の溶液を塗布し溶
   媒を除去してポリアミド酸層を設け、その後、第一層と
   第二層のポリアミド酸のイミド化反応を完結させること
   を特徴とするフレキシブル金属張積層板の製造方法。