JPH04328891A - フレキシブルプリント基板およびその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐熱性に優れ、かつ誘電
率の低いフレキシブル基板に回路パターンを形成した、
フレキシブルプリント基板とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フレキシブルプリント基板はポリ
エステルやポリイミド等の絶縁フィルムに金属箔を張り
合わせたものであった。特に基板の材料としてのポリイ
ミドはハンダ付けに要する２５０℃以上の耐熱性を有す
ることからその有用性が認められつつある。しかし今日
では電子部品や電子機器の高速応答性も重要視されつつ
ありこの要望に答えるために、その構成部品となるフレ
キシブルプリント基板は配線を走る信号の高速化に寄与
できるものであることも求められている。ところがより
多くの素子を搭載する大容量のプリント基板では、基板
の大面積化に伴い配線が長くなるために絶縁体の寄生容
量に比例する配線遅延時間の増大はますます顕著なもの
となる。

【０００３】また、従来プリント基板の材料として使用
されていたポリイミドはその分子構造中に極性の高いイ
ミド環を有するために吸水率が大きく基板中の金属配線
が腐食し易いという欠点を有していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】すなわちフレキシブル
プリント基板に用いる絶縁材料は、寄生容量を低減して
信号の高速化を図るということ、ハンダ付に耐え得る耐
熱性を有すること、および配線の信頼性を保障する低吸
水性をを有することという強い要望を同時に満足しなけ
ればならないという課題を有していた。

【０００５】フレキシブルでハンダ耐熱性を有する絶縁
材料としてはポリイミド樹脂が最も適当であるといえる
。このポリイミドが信号の高速化に寄与するためには誘
電率をできるだけ小さくして絶縁体としての寄生容量を
低減することが必要である。また、ポリイミドの吸水率
を低減するにはポリイミド分子に撥水性を発現させ得る
フッ素基をできるだけ高濃度にそのポリイミド分子に導
入することが効果的と考えられる。

【０００６】本発明はこのような現状を鑑みてなされた
ものであり、その目的はフレキシブルプリント基板とし
て十分な柔軟性、耐熱性、低誘電性および低吸水性を合
わせ持つプリント基板を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１のフレキシブル
基板は耐熱性、低誘電性、低吸水性に優れたフレキシブ
ルプリント基板に関する発明であって、下記一般式［Ｉ
］：

【０００８】

【化６】

【０００９】（ここで式中Ｒ１　、Ｒ２　は各々下記の
構造式で示される基である。：

【化１６】 ここで式中Ｒｆはフッ素、又はパーフルオロアルキル基
、Ｘは下記構造式で示される基である。：

【化１７】 ここで式中Ｒｆはフッ素、又はパーフルオロアルキル基
、Ｒｆ′はパーフルオロアルキレン基を示す。）で表さ
れる繰り返し単位を有する全フッ素化ポリイミドを含む
ことを特徴とする。

【００１０】また、請求項２のフレキシブルプリント基
板の製造方法に関する発明は、下記一般式［ＩＩ］：

【
００１１】

【化７】

【００１２】（式中Ｒ１　は請求項１の一般式［Ｉ］と
同義である。）で表されるテトラカルボン酸二無水物も
しくはそのテトラカルボン酸、またはその誘導体と下記
一般式［ＩＩＩ］：

【００１３】

【化８】

【００１４】（式中Ｒ２　は請求項１の一般式［Ｉ］と
同義である。）で表されるジアミンとを反応させ得られ
た全フッ素化ポリアミド酸を素材としてフィルムを作製
し（キャスト法によって作製する）、これを絶縁体とし
て金属箔を張り合わせて電気回路を形成することを特徴
とする。

【００１５】本発明者らは、種々の既存のポリイミドに
ついて、耐熱性、誘電率および吸水率等について鋭意検
討した。その結果、耐熱性に優れたポリイミドの分子構
造中の水素原子をフッ素原子で置き換えると耐熱性を大
幅に損なうことなく樹脂の誘電率を低減できることが明
らかになった。更にフッ素原子で置き換えるとフッ素原
子の持つはっ水性がポリイミドに付与されて、その結果
ポリイミドフィルムの吸水率が著しく低減できることも
明らかとなった。

【００１６】本発明に用いる全フッ素化ポリイミドはア
ルキル基、フェニル環等の炭素に結合する１価元素をフ
ッ素原子、またはパーフルオロアルキル基とすることに
よって、フッ素含有率を高め、更にイミド結合を主鎖構
造に導入してポリイミドとすることによって、保護膜の
信頼性を保障する上での十分な耐熱性を持たせることが
できる。

【００１７】本発明の全フッ素化ポリイミドを製造する
時に使用するテトラカルボン酸またはその誘導体として
は、分子内のアルキル基、フェニル環等の炭素に結合す
る１価元素をフッ素、またはパーフルオロアルキル基と
したものであればどのようなものでもよい。テトラカル
ボン酸並びにその誘導体としての酸無水物、酸塩化物、
エステル化物等としては次のようなものが挙げられる。 まずテトラカルボン酸としては１，４−ジフルオロピロ
メリット酸、１−トリフルオロメチル−４−フルオロピ
ロメリット酸、１，４−ジ（トリフルオロメチル）ピロ
メリット酸、１，４−ジ（ペンタフルオロエチル）ピロ
メリット酸、ヘキサフルオロ，３，３′，４，４′−ビ
フェニルテトラカルボン酸、ヘキサフルオロ，３，３′
，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、２，２
−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェニル）
ヘキサフルオロプロパン、１，３−ビス（３，４−ジカ
ルボキシトリフルオロフェニル）ヘキサフルオロプロパ
ン、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロ
フェノキシ）テトラフルオロベンゼン、ヘキサフルオロ
−３，３′，４，４′−オキシビスフタル酸等が挙げら
れる。この中でピロメリット酸二無水物のベンゼン環に
フルオロアルキル基を導入した含フッ素酸二無水物であ
る１，４−ジ（トリフルオロメチル）ピロメリット酸二
無水物、１，４−ジ（ペンタフルオロエチル）ピロメリ
ット酸二無水物等の製造方法は特願昭６３−１６５０５
６号に記載されている。

【００１８】また本発明に用いることのできるジアミン
の例としては、分子内のアミン基を除くアルキル基、フ
ェニル環等の炭素に結合する１価元素をフッ素、または
パーフルオロアルキル基としたものであればどのような
ものでもよく、３，４，５，６−テトラフルオロ−１，
２−フェニレンジアミン、２，４，５，６−テトラフル
オロ−１，３−フェニレンジアミン、２，３，５，６−
テトラフルオロ−１，４−フェニレンジアミン、４，４
′−ジアミノオクタフルオロビフェニル、ビス（２，３
，５，６−テトラフルオロ−４−アミノフェニル）エー
テル、ビス（２，３，５，６−テトラフルオロ−４−ア
ミノフェニル）スルフォン、ヘキサフルオロ−２，２′
−（ビストリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビ
フェニル等が挙げられる。

【００１９】なお、ポリイミドが可溶性である場合には
これらのジアミンの代りに対応するジイソシアネートを
用いることも可能である。

【００２０】本発明に使用する全フッ素化ポリイミド前
駆体である全フッ素化ポリアミド酸の製造方法は、通常
のポリアミド酸の製造条件と同じであり、全フッ素化ポ
リアミド酸は一般的には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
ムアミドなどの極性有機溶媒中の反応で得られる。本発
明においてはジアミンまたテトラカルボン酸二無水物と
もに単一化合物として用いるばかりではなく、複数のジ
アミン、テトラカルボン酸二無水物を混合して用いる場
合がある。その場合は、複数または単一のジアミンのモ
ル数の合計と複数または単一のテトラカルボン酸二無水
物のモル数の合計とが等しいかほぼ等しくなるようにす
る。前述のポリアミド酸などの重合溶液において、その
溶液の濃度は５〜４０重量％より好ましくは１０〜２５
重量％である。また前記ポリマー溶液の２５℃における
回転粘度は、２５〜５００ポアズであることが好ましい
。

【００２１】本発明においては上述ポリアミド酸溶液を
２種類以上の混合物として用いてもよい。さらには吸水
率、耐熱性について許容される範囲で上記ポリアミド酸
溶液をこれ以外のポリアミド酸溶液、ポリイミド溶液、
その他ポリイミド以外の樹脂溶液と混合して用いること
も可能である。

【００２２】本発明の構成要素であるポリイミド絶縁フ
ィルムの製造方法としては、通常のポリイミドフィルム
の製造方法が使用できる。例えばポリアミド酸溶液を、
アルミニウム基板上でスピンコートし、窒素雰囲気下で
７０℃から２００℃まで段階的（７０℃で２時間、１６
０℃で１時間、２５０℃で３０分、３５０℃で１時間）
に加熱しイミド化する。その後、このアルミニウム基板
を１０％塩酸に浸し、アルミニウムを溶解してポリイミ
ドフィルムを得ることができる。またこのポリイミドフ
ィルムはキャスト法によっても得ることができる。

【００２３】次にこのポリイミドフィルムの片面あるい
は両面に市販のポリイミド用接着改良剤やエポキシ系接
着剤を塗布した後、配線の金属箔を圧着により張り合わ
せることでフレキシブルプリント基板を作製する。また
、エポキシ樹脂等の使用によりフレキシブルプリント基
板全体の耐熱性が問題となる場合にはポリイミドフィル
ム作製時の熱処理を２００℃以下の低温で止め、この状
態で接着剤を使用することなく金属箔を直接圧着して張
り合わせた後、３５０℃迄熱処理を行うことも可能であ
る。

【００２４】

【実施例】以下、実施例により本発明について詳細に説
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。

【００２５】下記各例中、イミド化の確認は赤外吸収ス
ペクトルにおけるカルボニル基の対称および非対称伸縮
振動による特性吸収から行った。ポリイミドフィルムの
熱分解温度は窒素気流下１０℃／分の速度で昇温したと
きの１０ｗｔ％重量減少時の温度を示した。誘電率は厚
さ２０〜３０μｍ　のポリイミドフィルムから直径１０
ｍｍの資料片を切り出し、この資料の上下にアルミニウ
ム電極を付けて、周波数１ｋＨｚの交流電流を流したと
きの抵抗値より算出した。また、吸水率は厚さ２０〜３
０μｍ　のポリイミドフィルムを作製し、これを２３℃
の水に浸して飽和したときの増加重量より求めた。

【００２６】（実施例１）三角フラスコに以下の構造式
を持つ１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオ
ロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン二無水物

【００
２７】

【化９】

【００２８】１１．６４４ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）と以
下の構造式で示される２，４，５，６−テトラフルオロ
−１，３−フェニレンジアミン

【００２９】

【化１０】

【００３０】３．６０２ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）とＮ，
Ｎ−ジメチルアセトアミド（以下、ＤＭＡｃと略称する
。）８６ｇとを加えた。この溶液を窒素雰囲気中、室温
で３日間撹拌し、ポリアミド酸のＤＭＡｃ溶液を得た。 このものをアルミ板上にスピンコーティングし、窒素雰
囲気下で７０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０℃
で３０分、３５０℃で１時間加熱し、イミド化を行った
。この試料を１０％塩酸水溶液に浸し、アルミ板を溶解
してポリイミドフィルムを得た。このポリイミドフィル
ムの赤外吸収スペクトルを測定したところイミド基に特
有の吸収が、１７９０ｃｍ−１に現れ、この吸収帯から
イミド化が完全に進行したことが確認できた。このポリ
イミドフィルムの熱分解温度、誘電率、及び飽和吸水率
を表１に示した。

【００３１】（実施例２）三角フラスコに１，４−ビス
（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ）テト
ラフルオロベンゼン二無水物１１．６４４ｇ（２０．０
ｍｍｏｌ）と以下の構造式で示されるビス（２，３，５
，６−テトラフルオロ−４−アミノフェニル）エーテル

【００３２】

【化１１】

【００３３】６．８８３ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）とＤＭ
Ａｃ１０５ｇとを加え、以下実施例１と同様の方法でポ
リイミドフィルムを得た。このポリイミドフィルムの熱
分解温度、誘電率、及び飽和吸水率を表１に示した。

【００３４】（実施例３）三角フラスコに以下の構造式
を持つ１，４−ジフルオロピロメリット酸二無水物

【０
０３５】

【化１２】

【００３６】５．０８２ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）と２，
４，５，６−テトラフルオロ−１，３−フェニレンジア
ミン３．６０２ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）とＤＭＡｃ４９
ｇとを加え、以下実施例１と同様の方法でポリイミドフ
ィルムを得た。このポリイミドフィルムの熱分解温度、
誘電率、及び飽和吸水率を表１に示した。

【００３７】（実施例４）三角フラスコに１，４−ジフ
ルオロピロメリット酸二無水物５．０８２ｇ（２０．０
ｍｍｏｌ）とビス（２，３，５，６−テトラフルオロ−
４−アミノフェニル）エーテル６．８８３ｇ（２０．０
ｍｍｏｌ）とＤＭＡｃ６８ｇとを加え、以下実施例１と
同様の方法でポリイミドフィルムを得た。このポリイミ
ドフィルムの熱分解温度、誘電率、及び飽和吸水率を表
１に示した。

【００３８】（実施例５）三角フラスコに１，４ジフル
オロピロメリット酸二無水物５．０８２ｇ（２０．０ｍ
ｍｏｌ）とビス（２，３，５，６−テトラフルオロ−４
−アミノフェニル）スルフィド７．２０５ｇ（２０．０
ｍｍｏｌ）とＤＭＡｃ７０ｇとを加え、以下実施例１と
同様の方法でポリイミドフィルムを得た。このポリイミ
ドフィルムの熱分解温度、誘電率、及び飽和吸水率を表
１に示した。

【００３９】（実施例６）三角フラスコに以下の構造式
で示される１，４−ジ（トリフルオロメチル）ピロメリ
ット酸二無水物

【００４０】

【化１３】

【００４１】７．０８２ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）とビス
（２，３，５，６−テトラフルオロ−４−アミノフェニ
ル）スルフィド７．２０５ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）とＤ
ＭＡｃ５７ｇとを加え、以下実施例１と同様の方法でポ
リイミドフィルムを得た。このポリイミドフィルムの熱
分解温度、誘電率、及び飽和吸水率を表１に示した。

【００４２】（実施例７）実施例１で作製したポリイミ
ドフィルムの片面にエポキシ系接着剤を塗布し、アルミ
ニウムの金属箔を圧着した後、エポキシ系接着剤を硬化
することで基板が全フッ素化ポリイミドからなり、配線
がアルミニウムからなるフレキシブルプリント基板を作
製した。このアルミニウム配線をテスターで試験した結
果、十分な導通が得られた。

【００４３】比較例１ 三角フラスコに、以下の構造式を持つピロメリット酸二
無水物

【００４４】

【化１４】

【００４５】４．３６２ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）と以下
の構造式で示される４，４´−ジアミノジフェニルエ−
テル

【００４６】

【化１５】

【００４７】４．００５ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）とＤＭ
Ａｃ７５ｇとを加え、以下実施例１と同様の方法でポリ
イミドフィルムを得た。このポリイミドフィルムの熱分
解温度、誘導率、及び飽和吸水率を表１に示した。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【発明の効果】これらの結果から、本発明のフレキシブ
ルプリント基板は従来のポリイミドを用いたフレキシブ
ルプリント基板と比較して吸水率が小さく、柔軟性も充
分であり、耐熱製も兼ね備え、かつ絶縁体の誘電率が小
さいために配線を走る信号の高速化に寄与できることが
明かとなった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下記一般式［Ｉ］： 【化１】 （ここで式中Ｒ１　、Ｒ２　は各々下記の構造式で示さ
   れる基である。： 【化２】 ここで式中Ｒｆはフッ素、又はパーフルオロアルキル基
   、Ｘは下記構造式で示される基である。：【化３】 ここで式中Ｒｆはフッ素、又はパーフルオロアルキル基
   、Ｒｆ′はパーフルオロアルキレン基を示す。）で表わ
   される全フッ素化ポリイミドを含むことを特徴とするフ
   レキシブルプリント基板。
2. 【請求項２】　　下記構造式［ＩＩ］：【化４】 （式中Ｒ１　は請求項１の一般式［Ｉ］と同義である。 ）で表わされるテトラカルボン酸二無水物もしくはその
   テトラカルボン酸、またはその誘導体と、下記一般式［
   ＩＩＩ］： 【化５】 （式中Ｒ２　は請求項１の一般式［Ｉ］と同義である。 ）で表わされるジアミンとを反応させて得られる全フッ
   素化ポリイミドフィルムに金属箔を張り合わせることを
   特徴とするフレキシブルプリント基板の製造方法。