JPH0757540B2 - フレキシブルプリント基板の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐熱性を有し、かつ耐折性の優れたフレキシ
ブルプリント基板の製造法に関する。

〔従来の技術〕

フレキシブルプリント基板は可撓性を有するプリント回
路を製造するための基板であって、近年電子機器の小型
化、薄膜化、高密度化の要求がますます高まっている。

従来のポリイミド系フレキシブル基板はポリイミドフィ
ルムと銅箔を接着剤を介して貼り合せたものが主流であ
る。しかし、この基板は接着剤を使用しているとめ耐熱
性、電気特性等の点で問題があり、ポリイミドの特性を
充分にいかすことが出来なかった。

これらの問題を解決するためにポリイミドフィルムを銅
箔上に熱融着させる方法として、特開昭57−181,857号
公報及び銅箔上にポリイミド前駆体を直接塗布し加熱乾
燥処理する方法（以下ダイレクトコート法）として、特
開昭61−111,359号公報および特開昭63−69,634号公報
が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これらの改良法は接着剤を使用しないためフレキシブル
プリント基板の耐熱性、電気特性などが良くなるが、前
者の方法ではフィルムの製造熱融着等の工程を経るため
従来品（接着剤系）に比べて同じかあるいはそれ以上の
工程を必要とする。しかしながらダイレクトコート法で
はフィルム製造工程がないため工程の簡略化が可能であ
り、得られるフレキシブルブリント基板の耐熱性、電気
特性も優れているが該基板の高耐折性には寄与し得な
い。そして高耐折性を要求される用途に対しては銅箔と
して電解銅箔よりも圧延銅箔がよく使われる。しかし、
一般に圧延銅箔は電解銅箔よりも高価である上、得られ
るフレキシブルプリント基板のピール強度は低下する。

本発明はこの問題を解決し、耐折性のすぐれた安価なフ
レキシブルプリント基板の製造法を提案するものであ
る。

一般にフレキシブルプリント基板を、100℃から200℃に
て熱処理する事により耐折性は約1.5倍向上（特開昭54
−110,466号公報、特開昭53−17,764号公報）すると提
案されているが、該基板に電解銅箔を使用した場合には
圧延銅箔並とはならず、また不十分である。

また、大気中で200℃から450℃での加熱硬化を行なった
場合は耐折性は低下した。一方、酸素濃度0.5％以下、
好ましくは0.2％以下の不活性ガス中で、0.02Kg/cmから
0.2kg/cmの張力下で上記の加熱硬化を行なうと、おどろ
くべきことに得られたフレキシブルプリント基板の耐折
性は圧延銅箔並に向上することがわかった。この耐折性
の向上は銅箔のＸ線回析から上記雰囲気下での高分子熱
開裂反応を押えると同時に銅箔の結晶形態に起因するこ
とがわかった。

本発明者は上記ダイレクトコート法により得られるプリ
ント基板の耐折性の改善について鋭意検討した結果、加
熱乾燥硬化時の雰囲気及び張力の条件下の最適化により
耐折性の向上は得られ、それは銅箔の結晶サイズと結晶
面の選択配向性に深く関係があることを見い出し、本発
明に至った。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明はポリイミド前駆体を銅箔上に直接塗
布したのち加熱乾燥することによりフレキシブルプリン
ト基板を製造する方法において、200℃から450℃での加
熱乾燥硬化工程において不活性ガス中で0.02kg/cmから
0.2kg/cmの張力下で加熱乾燥硬化する方法である。

この不活性ガス雰囲気とは、乾燥炉を窒素ガス等の不活
性ガスで加圧パージした雰囲気であり、不活性ガスとし
ては窒素ガスであって酸素濃度0.5％以下、更に好まし
くは0.2％以下のものが好ましい。勿論、アルゴン等の
希ガス、炭酸ガスのような不活性ガスも使用できる。

本発明におけるフレキシブルプリント基板は、銅箔上の
銅に同程度の熱膨張係数をもつポリイミド前駆体を直接
塗布し加熱乾燥硬化することにより製造することが出来
る。銅箔上に塗布するポリイミド前駆体としては下記の
一般式で表される繰り返し単位を有する重合体を挙げる
ことができる。

（ここでR₁は四価の芳香族基、R₂は２価の芳香族炭化水
素基を表す。） 上記前駆体の合成に用いられる芳香族テトラカルボン酸
二無水物（R₁）としては、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等を挙げることができる。

また、芳香族ジアミン（R₂）の具体例としてp,m−フェ
ニレンジアミン、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、3,3′−ジア
ミノジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノジフェニル
ケトン、3,4′−ジアミノジフェニルケトン、4,4′−ジ
アミノジフエニルスルホン、4,4′−ジアミノビフェニ
ル、3,4′−ジアミノビフェニル、4,4′−ジアミノジフ
ェニルメタン、2,2′−ビス（４−アミノフェニル）プ
ロパン、1,4−ジ（４−アミノフェニル）フェニルエー
テル、1,3′−ジ（４−アミノフェニル）フェニルエー
テルまたは （R₃は炭素数１〜３の脂肪族炭化水素基又は素数６〜９
の芳香族炭化水素基を表わしR₄は炭素数３〜５の２価の
脂肪族炭化水素基又は炭素数６〜９の２価の芳香族炭化
水素基を表わし、ｌは３〜150の整数を表わす。）で示
されるジアミノシロキサンジアミン等がある。

これらのポリイミド前駆体の合成反応の際使用される有
機溶媒としては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、
ジメチルスルフオキシド、クレゾール等の極性有機溶媒
を挙げる事ができ、これらの単独または２成分以上の混
合でも使用でき反応は０〜80℃の範囲で行われる。

本発明において銅箔上にポリイミドフィルムを形成する
方法としては先ず該銅箔表面に10〜30wt％のポリイミド
前駆体をコンマコーター、ドクターナイフ等で塗布す
る。次に該直接塗布したポリマー溶液中の溶媒を100℃
から200℃で加熱して除去し次いで酸素濃度0.5％以下の
不活性ガス中で0.02から0.2kg/cmの張力下で、200℃か
ら450℃まで加熱硬化を行なう。

本発明の方法においては、200℃から450℃での加熱硬化
を行なう工程の雰囲気及び張力の適性化が重要である。

すなわち、Ｘ線回析によると大気圧で200℃から450℃に
加熱硬化した銅箔の結晶には、結晶格子の異なる酸化銅
が不均一に銅結晶中に混在しており、そのため耐折性が
低下する。また、酸素濃度0.5％以下好ましくは0.2％以
下の不活性ガス中で200℃から450℃で加熱硬化を行なう
と未処理の銅箔と同じ格子定数を示し結晶サイズは均等
に３倍程度大きくなり、第２の要素として0.02kg/cmか
ら0.2kg/cmの張力下で上記の加熱硬化を行なうと銅箔の
（2,2,0）面および（2,0,0）面の反射が相対的に強くな
り、（1,1,1）面の反射が相対的に弱くなる。すなわ
ち、本発明の加熱硬化処理により銅箔はで結晶サイズが
大きくなるのみでなく結晶面の選択配向が行われ、耐折
性の向上に大きく寄与している。0.2kg/cm以上の張力で
は銅箔が延びMD、TDの異方性が現われ問題となる。次
に、本発明の実施例及び比較例を挙げて本発明を詳細に
説明する。

合成例 温度計、撹拌器及び窒素導入管を取り付けた10ガラス
製反応器に窒素気流下でｐ−フェニレンジアミン240.8g
と4,4′−ジアミノジフェニルエーテル111.4gとＮ−メ
チル−２−ピロリドンを７入れ撹拌し、溶解した。溶
解後、撹拌下で3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボ
ン酸二無水物を818.9gを徐々に加え20℃以下で５時間反
応してポリイミド前駆体のポリイミド酸溶液を得た。

得られたポリイミド前駆体のＮ′−メチル−２−ピロリ
トン中の0.5g/dl、30℃における対数粘度は1.8であっ
た。

実施例１ 上記で合成したポリイミド前駆体を塗工機を用いて厚み
18μの片面粗化した電解銅箔の粗化銅に400μｍの厚さ
で塗布した。次でポリイミド前駆体を塗布した銅箔を熱
風乾燥炉で100℃、200℃で各10分間乾燥し、溶媒を除去
した後、酸素濃度が0.3％の窒素ガス中で張力0.1kg/cm
の張力下で250℃、350℃で各10分硬化し、ポリイミド25
μのフレキシブルプリント基板を得た。

このフレキシブルプリント基板の耐折性（MIT）はTD 57
000回、MD 56000回であった。MITの測定はエッチングに
より幅1.5mm、回路間1.0mmで１往復の導体を形成したも
のについて曲率半径0.8mm屈曲速さ180回／分、強度500g
にて導体回路の完全断線を生じるまでの屈曲回数を求め
た。（JIS−Ｃ−P8115） 実施例２ 銅箔を35μの電解銅で行った以外は実施例１と同様にし
てフレキシブルプリント基板を得た。この基板の耐折性
はTD 800回、MD 790回であった。

比較例１ 加熱硬化を大気中で行った以外は実施例１と同様にして
フレキシブルプリント基板を得た。この基板はかなり酸
化され、耐折性はTD 2800回、MD 3300回であった。

比較例２ 銅箔を18μの圧延銅で行った以外は実施例１と同様にし
てフレキシブルプリント基板を得た。この基板は耐折性
はTD 42000回、MD 60000回であった。

比較例３ 加熱硬化を無張力下で行った以外は実施例１と同様にし
てフレキシブルプリント基板を得た。この基板の耐折性
はTD 35000回、MD 32000回であった。

比較例４ 加熱硬化を0.5kg/cmの張力下で行った以外は実施例１と
同様にしてフレキシブルプリント基板を得た。この基板
はTD 51000回、MD 35000回であった。またこの基板には
縦ジワができ、フレキシブルプリント基板としては加工
工程上問題となり使用できなかった。

比較例５ 市販されている従来の接着剤張り合わせフレキシブルプ
リント基板（電解銅品）の耐折性を実施例１と同様にし
て測定するとTD 288回、MD 330回であった。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明した如く、本発明の方法によれば銅箔上
にポリイミド前駆体を直接塗布し、高温下で加熱硬化す
るダイレクトコート法によってフレキシブルプリント基
板を製造する場合に耐折性の顕著に優れたフレキシブル
プリント基板が製造することが可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊田 一恒 千葉県市原市五井8890 (56)参考文献 特開 昭57−6757（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−69634（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−74635（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリイミド前駆体を銅箔上に直接塗布した
   のち加熱乾燥硬化することによりフレキシブルプリント
   基板を製造する方法において、200〜450℃の不活性ガス
   中で0.02〜0.2kg/cmの張力下で、加熱乾燥硬化すること
   を特徴とするフレキシブルプリント基板の製造法。
2. 【請求項２】不活性ガスは酸素濃度0.5％以下の窒素ガ
   スである特許請求の範囲第１項の記載のフレキシブルプ
   リント基板の製造法。
3. 【請求項３】銅箔としては電解銅箔を使用する特許請求
   の範囲第１項の記載のフレキシブルプリント基板の製造
   法。