JPH07316776A - ポリイミドフイルム−金属薄膜の複合フイルムの製造方法 - Google Patents
ポリイミドフイルム−金属薄膜の複合フイルムの製造方法Info
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Abstract
のプラズマ重合膜を生成する工程、およびプラズマ重合
膜上に金属薄膜を形成する工程からなる、ポリイミドフ
ィルム−金属薄膜の複合フィルムの製造方法。 【効果】 ポリイミドフィルムと金属薄膜を接着剤で接
合した複合フィルムは、高温下で接着剤の接着力が低下
してポリイミドフィルムと金属薄膜が剥離するが、この
方法で得られたポリイミドフィルム−金属薄膜の複合フ
ィルムは、高温で使用してもポリイミドフィルムと金属
薄膜が剥離することがない。
Description
属薄膜の複合フィルムの製造方法に関するものである。
ポリイミドに代表される芳香族ポリマーは、スーパーエ
ンジニアリングプラスチックとして最良のものとされて
いる。芳香族ポリマーは、耐熱性、難燃性、機械的強
度、寸法安定性、耐薬品性、電気絶縁性など熱的、物理
的、化学的、電気的特性に優れているという特徴を有し
ているために信頼性が高く、そのため宇宙、航空機、自
動車、エレクトロニクス、ガス分離膜など種々の先端産
業において需要が多い。しかしながら、芳香族ポリマー
は結晶性が高く、そのため表面が不活性であるという性
質を有しており、したがって金属箔等の他の素材との複
合化の際に接着力が弱く、芳香族ポリマーとしての前記
した長所を必ずしも生かした複合材料にはなっていな
い。さらにまた、複合化によって得られた複合フィルム
の耐熱性に関しても接着剤の耐熱性が弱いため耐熱温度
範囲も狭められているのが現状である。
ム−金属薄膜の複合フィルムの例としてフレキシブルプ
リント配線基板(FPC)についてみると、現在使用さ
れているFPCは、そのほとんどのものがポリイミドフ
ィルム/接着剤/銅箔の3層構造になっている。この3
層FPCには接着性、耐熱性、コンタミネーション、信
頼性の点で例えば次のような問題点がある。 1)用いている接着剤の耐熱性がポリイミドフィルムに
比べて低いために、生産能率が向上しない。すなわち、
生産能率を上げるために製造ラインをスピードアップす
る場合、半田付け工程の設定温度を高くすればよいが、
接着剤の耐熱温度が低い、すなわち接着力の温度依存性
が高いので半田付け工程温度を低めにしか設定できず、
そのために生産能率が向上しない。 2)電子機器の高密度化、高速化、軽薄短小化が進めら
れていることに伴い、FPCなどを用いた実装技術も高
密度実装化へと進んでいる。その結果、従来では起こり
えなかった接着剤中への銅箔のマイグレーションの問題
が生じる。 3)接着剤中に塩素イオン等の導電性不純物が存在する
ので、プリント線間の電気的短絡を生じやすい。
小さく、より薄くして、コンパクト化するためには、F
PCについては、導体の幅は狭くし、厚さを薄くする必
要がある。ところで、銅にも電気抵抗があり、それに電
流を流すことによって当然熱が発生する。この発生熱量
は放熱と発熱がうまくバランスして一定温度になる。例
えば、厚さ35μm,幅0.15mmの銅箔に400m
Aの電流を通すと、温度は約75℃上昇する。電子機器
においては、銅は細密な回路として存在するから、かな
り高温まで温度が上がると予想され、FPCの耐熱特性
がますます要求されるようになっている。然るに従来技
術によるポリイミドフィルム−金属薄膜の複合フィルム
は前記FPCのごとくフィルムと金属薄膜の間に接着剤
を介在してあるので、複合フィルムとしての耐熱性は十
分ではなかった。本発明は、従来の技術における上記の
ような実情に鑑みてなされたものであって、その目的
は、ポリイミドフィルムと金属薄膜の接着力を改善し
て、接着剤を使用しないで2層構造のポリイミドフィル
ム−金属薄膜の複合フィルムを製造することを可能にす
る方法を提供することにある。本発明の他の目的は、F
PCだけでなくTAB(テープ オートメイテッド ボ
ンディング)、さらには導電性複合フィルム、発熱体用
フィルムなど、種々の産業への応用に供することが可能
なポリイミドフィルム−金属薄膜の複合フィルムの製造
方法を提供することにある。
ィルムの表面にシアノ基を有する重合性モノマーのプラ
ズマ重合膜を生成する工程、および上記重合処理したポ
リイミドフィルム表面にスパッタリングあるいは蒸着に
よって金属薄膜を固定し形成する工程からなる、ポリイ
ミドフィルム−金属薄膜の複合フィルムの製造方法であ
る。
図1のようなバッチ式の平行平板電極型プラズマ装置を
用いて行うことができる。すなわち、図1の平行平板電
極型プラズマ装置において、ベルジャー1内には互いに
平行に配置された2つの電極板2、2が配設され、その
下部電極板上に上述のポリイミドフィルム3が置かれ
る。ベルジャー1内は密閉された系であり、プラズマ重
合時に減圧されて一定圧力に保たれる。二つの電極間
に、高周波電源4によって電極間に電圧を印加し、プラ
ズマ雰囲気を作り出し、該プラズマ雰囲気下にガス供給
路5より液状の重合性モノマーを気化して得た重合性モ
ノマーガスを供給して、該フィルムに重合膜を生成する
ものである。なお、6は上部電極板を支えるための電極
支柱であり、7は系内を減圧して圧力およびモノマーガ
ス濃度を定常に保つための排気口である。
しては、シアノ基を有するモノマー例えばアクリロニト
リル、フマロニトリル、テトラシアノエチレン等であ
る。これはポリイミドフィルム表面上にプラズマ重合に
よりシアノ基又はシアノ基が電気衝撃により変性したイ
ミノ基を持つ重合膜がポリイミドフィルムと金属薄膜と
の界面に金属錯体を形成することにより接着力が向上す
るものと考えられる。また、本発明においては、例えば
周波数20kHzの低周波電源を用い、放電電流値は3
0〜150mAの範囲より大きくても小さくても後述の
接着力が極端に弱くなる。本発明においては、プラズマ
処理圧力が1.33Pa〜133Paの範囲内、好まし
くは6.7Pa〜26.6Paの範囲に設定される。
1.33Pa未満でプラズマ重合するとプラズマ処理効
果が薄く、一方、133Paより大きいとプラズマ重合
膜の生成速度が遅い。本発明において、プラズマ処理時
間が15秒〜600秒の範囲内、好ましくは30秒〜9
0秒の範囲内に設定される。15秒未満であると重合膜
の厚さが薄くなるため接着力向上に効果が少なく、一
方、600秒より長いとポリイミドフィルムが劣化した
り重合膜の分解も進行するので好ましくない。
ッチ装置に限らず、フィルムの巻出し、巻取りが真空槽
内部に設置してあるプラズマ連続重合装置を適用して行
うことが可能であってプラズマ装置の種類は特に限定し
ないものである。本発明によるプラズマ重合膜の厚さ
は、10〜100nmの範囲が好ましい。重合膜の厚さ
が10nm以下であると成膜不完全の問題を生じ、一
方、100nm以上であるとプラズマの長時間照射によ
る膜の劣化で内部破壊を生ずるので好ましくない。本発
明によるプラズマ重合膜を生成したポリイミドフィルム
は、次いで金属のスパッタリングまたは蒸着によって金
属薄膜を固定する。スパッタリングまたは蒸着は、公知
のスパッタリング装置または蒸着装置を用いた方法で行
うことができる。金属薄膜を形成することのできる金属
としては、銅、クロム、ニッケル、パラジウムなどが挙
げられる。上記のようにして、ポリイミドフィルム表面
にポリアクリロニトリルの金属錯体が形成され、ポリイ
ミドフィルムと金属薄膜との密着性が優れたものにな
る。また、同時に耐熱性、耐湿性の向上が促進される。
この後、金属薄膜の厚みを更に必要とする場合には、電
解メッキを用い、所望のポリイミドフィルム−金属薄膜
の複合フィルムとする。
ノマーとしてアクリロニトリルを供給し、ポリイミドフ
ィルム(商品名:カプトン200H、デュポン社製 厚
さ50μm)の表面でプラズマ重合し、厚さ50nmの
重合膜を得た。プラズマ重合条件は20kHzで電流8
0mA、圧力13.3Pa、照射時間300秒で行っ
た。次にプラズマ重合したポリイミドフィルムの表面に
蒸着によって膜厚10nmの銅の薄膜層を形成した。蒸
着は蒸着装置(真空理工製、VPC−250FA型)を
用いて行った。その後蒸着銅の上に電解メッキ法(硫酸
銅メッキ法)により銅を40μmの厚さとなるよう形成
し、本発明による複合フィルムを得た。 実施例2 実施例1におけるプラズマ重合条件の照射時間300秒
を60秒に代えたほかは、全て実施例1と同一条件にて
本発明による複合フィルムを得た。なお、この際のプラ
ズマ重合膜は10nmであった。
ドフィルムを用いてプラズマ処理による表面改質を行っ
た。プラズマ処理条件は高周波出力25W、圧力13.
3Pa、照射時間20秒であった。プラズマ重合は行わ
ない以外は、実施例1と同様にして、比較用の複合フィ
ルムを得た。 比較例2 プラズマ処理およびプラズマ重合を行わないで、実施例
1のポリイミドフィルムをそのまま使用し、その上に実
施例1と同様にして銅の薄膜層を形成し、比較用の複合
フィルムを得た。
いて、図2に示すように150mm×10mmの複合フ
ィルムにおけるポリイミドフィルムの180°剥離強度
をJISK6854に基づき測定して、実施例1、2お
よび比較例1、2を比較した。剥離試験の結果を表1に
示す。なお、図2中、11はポリイミドフィルムであ
り、そのプラズマ重合膜12の上に蒸着銅の薄膜13お
よび電解メッキ銅質14が形成されている。表1から明
らかなように、プラズマ重合した実施例1および2の場
合は、比較例1および2よりも剥離強度が大きく、した
がって接着力がより優れていることが分かる。なおポリ
イミドフィルム側と銅の薄膜側のそれぞれの剥離面を電
子顕微鏡により観察したところ、比較例1、2の場合は
ポリイミドフイルム側に銅の薄膜の残痕は残らず、また
実施例1、2のサンプルにおいては、ポリイミドフィル
ム側および銅の薄膜側の両面にプラズマ重合膜が残って
おり、その残痕が均一に生じていることが分かった。こ
の結果は、本発明がポリイミドフィルムと金属薄膜間の
接着力の向上に優れた効果を発揮することを示してい
る。
ポリイミドフィルムをプラズマ重合技術によってあらか
じめポリマーのプラズマ重合膜を形成することで表面改
質し、その上に金属薄膜を形成することから、金属薄膜
(特に銅)を用いているプリント基板の場合は、1)剥
離力の温度依存性の大きい接着剤を使用しないので、高
温での使用が可能、2)塩素イオン等の導電性不純物の
多い接着剤を使用しないので電気的短絡のトラブルが少
ない、3)接着剤層がないので、スルーホールメッキの
形成が容易になる、4)接着剤層が存在しないため通電
したときに銅の線間へのマイグレーションが起こらず、
従って3層のFPCより線間を狭くできるので回路が小
型化できる、等の利点がある。また、本発明によれば、
回路小型化に伴った製品のコストダウン、接着剤が不要
になるなどの経済的効果はきわめて大きい。本発明の複
合フィルムは、宇宙・航空機産業のみならず、民生用機
器の分野にも広く適用でき、そして、導電性複合フィル
ムとして、特に透明電極フィルム、発熱体フィルム等の
エレクトロニクス、情報産業分野、熱線遮断フィルム、
断熱フィルムなどの建設産業分野においても使用するこ
とができる。
である。
説明する図である。
ム 2 電極板 12 プラズマ重合膜 3 ポリイミドフィルム 13 蒸着銅の薄膜 4 高周波電源 14 電解メッキ銅質 5 ガス供給路 6 電極支柱 7 排気口
Claims (2)
- 【請求項1】 ポリイミドフィルムの表面にシアノ基を
有する重合性モノマーのプラズマ重合膜を生成する工
程、および上記重合処理したポリイミドフィルム表面に
スパッタリングあるいは蒸着によって金属薄膜を固定し
形成する工程からなる、ポリイミドフィルム−金属薄膜
の複合フィルムの製造方法。 - 【請求項2】 前記重合膜の厚さが、10〜100nm
の範囲にあることを特徴とする請求項1記載の製造方
法。
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---|---|---|---|
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-
1994
- 1994-05-25 JP JP13385894A patent/JP3286467B2/ja not_active Expired - Fee Related
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WO2007061282A1 (en) * | 2005-11-22 | 2007-05-31 | Lem Hon Pong | Method to produce adhesiveless metallized polyimide film |
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