JPH11240106A - 接着性の改良された耐熱性フィルムの積層体 - Google Patents

接着性の改良された耐熱性フィルムの積層体

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JPH11240106A
JPH11240106A JP10212345A JP21234598A JPH11240106A JP H11240106 A JPH11240106 A JP H11240106A JP 10212345 A JP10212345 A JP 10212345A JP 21234598 A JP21234598 A JP 21234598A JP H11240106 A JPH11240106 A JP H11240106A
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裕章 山口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電処理のような複雑な操作を必要としない
接着性の改良された耐熱性フィルムの金属または金属酸
化物積層体を提供することである。 【構成】 アルミニウムを含有するとともに高温加熱処
理が完了してなる接着性を改良した耐熱性フィルムと金
属または金属酸化物との積層体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、アルミニウムを
含有するとともに高温加熱処理が完了してなる接着性を
改良したポリイミドフィルムなどの耐熱性フィルムに金
属または金属酸化物を直接積層した積層体に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】ポリイミドフィルムは、熱的性質および
電気的性質に優れているため、電子機器類の用途に広く
使用されている。しかし、ポリイミドフィルムは、通常
電子分野で使用される接着剤では大きな接着強度が得ら
れず、金属蒸着やスパッタリングして金属層を設けても
剥離強度の大きな積層体が得られないという問題があ
る。
【0003】このポリイミドフィルムの有する低い接着
性を改良するために種々の試みがなされている。例え
ば、特開平4−261466号公報、特開平6−299
883号公報、特表平7−503984号公報には、
錫、ビスマスまたはアンチモニ−の化合物を0.02−
1重量%含んでいる接着性を改良したポリイミドフィル
ムが記載されている。しかし、これらのポリイミドフィ
ルムは電気絶縁性などの電気特性が低下する恐れがあ
る。また、特開昭59−86634号公報、特開平2−
134241号公報には、ポリイミドフィルムのプラズ
マ放電処理による接着性の改良技術が記載されている。
しかし、この放電処理では、ポリイミドフィルムの接着
性改良効果が不十分な場合があり、複雑な後処理工程が
必要で生産性が低い。さらに、特開平1−214840
号公報には、ポリイミドフィルムのアルミニウムキレ−
ト化合物膜形成による接着性改良技術が記載されてい
る。しかし、上記公報によれば、接着性を発現した工程
の後で高温加熱処理が必要であり、ポリイミドフィルム
の一般的な電子機器分野には使用できない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、ポ
リイミドフィルムなどの耐熱性フィルムの有する熱的性
質、物理的性質、さらに電気的性質などの優れた特性を
保持したままで電子分野に使用可能であって、接着性の
良好な耐熱性フィルムに金属または金属酸化物を直接積
層した積層体を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
フィルムのアルムニウム含有量が1−1000ppmで
あって、加熱処理を完了してなる接着性の改良された耐
熱性フィルムの片面または両面に直接金属または金属酸
化物を積層した積層体に関する。
【0006】この発明における接着性の改良された耐熱
性フィルムは、好適には、フィルム形成用ポリアミック
酸溶液にアルムニウム化合物を添加して均一に溶解した
ド−プ液をキャスティングした後加熱乾燥するか、ポリ
アミック酸溶液から得られた自己支持性フィルムにアル
ミニウム化合物を含む溶液を塗布した後乾燥して得られ
たアルミニウム成分を含有する乾燥フィルムを、420
℃以上の温度で加熱してイミド化を完了させることによ
って、フィルムのアルミニウム含有量が1−1000p
pmであるポリイミドフィルムとして得られる。
【0007】前記のポリイミドフィルムを構成するポリ
イミドとしては、特に制限はなく、例えば、芳香族テト
ラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとから得られる
任意の芳香族ポリイミドが使用できる。これらの一部を
脂環族テトラカルボン酸二無水物あるいは脂肪族ジアミ
ンで置き換えたものも使用できる。また、これらの一部
を4−アミノフタル酸、4−アミノ−5−メチルフタル
酸、4−(3,3’−ジメチル−4−アニリノ)フタル
酸などのアミノジカルボン酸で置き換えて反応させたも
のであってもよい。
【0008】前記の芳香族テトラカルボン酸二無水物と
しては、例えば3,4,3’,4’−ビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物(以下単にs−BPDAと略記する
こともある。)、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカル
ボキシフェニル)エ−テル二無水物(オキシジフタル酸
二無水物)などが挙げられる。前記の芳香族ジアミンと
しては、例えばパラフェニレンジアミン、4,4’−ジ
アミノジフェニルエ−テルが挙げられる。その一部を
4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−
ジアミノベンゾフェノン、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−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、
4,4’−ビス(4−アミノフェニル)ジフェニルエ−
テル、4,4’−ビス(4−アミノフェニル)ジフェニ
ルスルホン、4,4’−ビス(4−アミノフェニル)ジ
フェニルスルフィド、4,4’−ビス(4−アミノフェ
ニル)ジフェニルメタン、4,4’−ビス(4−アミノ
フェノキシ)ジフェニルエ−テル、4,4’−ビス(4
−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4’−
ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルスルフィド、
4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルメ
タン、2,2−ビス〔4−(アミノフェノキシ)フェニ
ル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノ
キシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパンなどの複数の
ベンゼン環を有する柔軟な芳香族ジアミン、1,4−ジ
アミノブタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,8−ジ
アミノオクタン、1,10−ジアミノデカン、1,12
−ジアミノドデカンなどの脂肪族ジアミン、キシレンジ
アミンなどのジアミンによって置き換えられてもよい。
【0009】特に、ポリイミドとして、3,3’,4,
4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェ
ニレンジアミンとから得られるポリイミド、ピロメリッ
ト酸二無水物と3,3’,4,4’−ビフェニルテット
ラカルボン酸二無水物またはベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物との芳香族テトラカルボン酸成分とパラ
フェニレンジアミンまたはパラフェニレンジアミン(P
PDと略記することもある)と4,4’−ジアミノジフ
ェニルエ−テル(DADEと略記することもある)との
芳香族ジアミン成分とから製造されるポリイミドが低熱
線膨張係数(通常50−250℃の範囲で、1×10-5
−2×10-5cm/cm/℃である)であるため好適に
使用される。共重合体の場合、PPD/DADE(モル
比)は100/0−15/85であることが好ましい。
ポリイミドは、単独重合、ランダム重合、ブロック重
合、あるいはあらかじめ2種類以上のポリアミック酸を
合成しておきポリアミック酸溶液を混合し反応を完了さ
せる、いずれの方法によっても達成される。また、耐熱
性フィルムとして、ポリアミドイミドフィルムのよう
に、アミド結合を有するフィルムも使用することができ
る。
【0010】前記の耐熱性フィルムのアルミニウムの割
合(アルミニウム金属換算)は1−1000ppm、特
に4−1000ppmであることが必要である。フィル
ム中のアルミニウムの割合は、フィルム中での平均値を
意味する。前記の耐熱性フィルムのアルミニウムの量が
1ppm以下では接着性の改良が十分ではなく、100
0ppmより多い量ではむしろ耐熱性フィルムの機械的
特性が低下し、接着性も範囲内の量のものより低下する
ので好ましくない。
【0011】前記の接着性の改良された耐熱性フィルム
は、例えば、前記各成分を使用し、ジアミン成分とテト
ラカルボン酸二無水物の略等モル量を、有機溶媒中で反
応させてポリアミック酸の溶液(均一な溶液状態が保た
れていれば一部がイミド化されていてもよい)とし、該
ポリアミック酸の溶液にアルムニウム化合物を添加して
均一に溶解したド−プ液を支持体にキャスティングした
後加熱乾燥した後支持体から剥離した乾燥フィルム、あ
るいはポリアミック酸溶液から得られた自己支持性フィ
ルムにアルミニウム化合物を含む溶液を塗布した後乾燥
して得られたアルミニウム成分を含有する乾燥フィルム
を、420℃以上、特に430−520℃の温度で、好
適には2−30分間程度加熱してイミド化を完了させて
フィルムのアルミニウム含有量が1−1000ppmで
ある厚み7−125μm、好ましくは10−125μ
m、特に25−125μm程度のポリイミドフィルムを
形成することによって接着性の改良されたポリイミドフ
ィルムとして得ることが好ましい。
【0012】前記のアルミニウム化合物としては、ポリ
アミック酸溶液に可溶性のアルミニウム化合物を好適に
使用することができる。これらのアルミニウム化合物と
しては、例えば水酸化アルミニウムや、アルミニウムモ
ノエチルアセテ−トジイソプロピレ−ト、アルミニウム
ジエチルアセテ−トモノイソプロピレ−ト、アルミニウ
ムトリアセチルアセトネ−ト、アルミニウムトリエチル
アセトアセテ−ト、アルミニウムイソプロピレ−ト、ア
ルミニウムブチレ−ト、アルミニウムオキサイドオクチ
レ−トトリマ−、アルミニウムオキサイドステアレ−ト
トリマ−、アルミニウムオキサイドイソプロポキサイド
トリマ−、アルミニウムオキサイドラウレ−トトリマ−
などの有機アルミニウム化合物が挙げられ、特に有機ア
ルミニウム化合物としてはアルミニウムトリアセチルア
セトナ−トが好ましい。
【0013】前記の方法において、自己支持性フィルム
にアルミニウム化合物を含む溶液を塗布する場合には、
塗布するアルミニウム化合物の濃度は0.01−5重量
%程度、特に0.02−5重量%程度であることが好ま
しい。前記の塗布液に使用する溶媒としては、特に制限
はなく、アルコ−ル、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水
素、脂環族炭化水素、ケトン系溶媒、エ−テリ系溶媒、
アミド系溶媒を使用することができる。
【0014】前記の自己支持性フィルムは、例えば前記
の酸成分およびジアミン成分を有機溶媒中、約100℃
以下、特に20−60℃の温度で反応させてポリアミッ
ク酸の溶液とし、このポリアミック酸の溶液をド−プ液
として使用し、そのド−プ液を支持体に流延し、70−
200℃程度に乾燥して薄膜を形成し、支持体から剥離
して得ることができる。この剥離を容易に行うことがで
きるように、有機リン化合物、例えば亜リン酸トリフェ
ニル、リン酸トリフェニル、アルキルリン酸エステル塩
等をポリアミック酸重合時に固形分(ポリマ−)濃度に
対して0.05〜1%の範囲で添加することができる。
【0015】前記のポリアミック酸製造に使用する有機
溶媒は、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチ
ルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,
N−ジエチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘ
キサメチルホスホルアミド、N−メチルカプロラクタム
などが挙げられる。これらの有機溶媒は単独で用いても
よく、2種以上を併用してもよい。
【0016】また、前記のイミド化促進の目的で、原料
溶液中に塩基性有機化合物を添加することができる。例
えば、イミダゾ−ル、2−メチルイミダゾ−ル、1,2
−ジメチルイミダゾ−ル、2−フェニルイミダゾ−ル、
トリエチルアミン等をポリアミック酸重合時に固形分濃
度に対して0.1−10重量%の割合で使用することが
できる。
【0017】この発明の金属または金属酸化物の積層体
は、前記耐熱性フィルム、好適には前記ポリイミド製の
フィルム(板やその他の種々の形状の成形体であっても
よい)であって、アルミニウムを1−1000ppm含
有し加熱処理を完了した接着性の改良されたポリイミド
フィルム等の耐熱性フィルム・成形体の片面あるいは両
面に、直接金属または金属酸化物を、蒸着法、スパッタ
リング法、メッキ法などの接着剤を使用しない積層法に
よって積層することによって得られる。
【0018】前記の金属または金属酸化物蒸着の積層
は、例えば、真空蒸着法、電子ビ−ム蒸着法、スパッタ
リング法などの物理化学的な蒸着法によって特に好適に
行うことができる。蒸着法としては、真空度が、10-7
−10-2Torr程度であり、蒸着速度が50−500
0Å/秒程度であって、さらに、蒸着基板(フィルム)
の温度が20−600℃程度であることが好ましい。ス
パッタリング法において、特にRFマグネットスパッタ
リング法が好適であり、その際の真空度が1Torr以
下、特に10-3−10-2Torr程度であり、基板温度
が200−450℃であって、その層の形成温度が0.
5−500Å/秒程度であることが好ましい。
【0019】得られる金属または金属酸化物層(膜)の
厚みは通常1μm以下程度であり、この上に好適にはよ
り肉厚の膜を形成する。その厚みは、約1−40μm程
度であることが好ましい。
【0020】金属膜または金属酸化物膜の材質として
は、銅または銅合金、アルミニウム、錫、錫合金、パラ
ジウムなどの金属やこれら金属酸化物が好適である。下
地層としてクロム、チタン、パラジウムなどを使用し、
表面層として銅を使用してもよい。また、このようにし
て得られた金属または金属酸化物に金属メッキ層を形成
してもよく、その金属メッキ層の材質としては、銅、銅
合金、銀などが挙げられ、金属メッキ層の形成方法とし
ては、無電解メッキ法あるいは電解メッキ法のいずれで
もよい。また、前記のスパッタ・蒸着法を含めて金属薄
膜形成を連続ロ−ルで行うことが好ましい。
【0021】この発明によって得られる積層体は簡単な
操作によって、ポリイミドフィルムなどの耐熱性フィル
ム自体の物性を維持し、良好な接着強度を有しているの
で、電子分野の材料として好適に使用することができ
る。
【0022】
【実施例】以下、この発明を実施例および比較例により
さらに詳細に説明する。熱膨張係数は昇温速度10℃/
分にて測定した。ポリイミドフィルム中のアルミニウム
含量は次に示すICP発光分析で測定した。フィルム試
料(約1g)を燃焼炭化・灰化後酸溶解し、ICP発光
分析法(プラズマ励起発光分光分析法)により、(株)
京都光研製の分析装置(UOP−1MARK−2型)を
用いて定量した。
【0023】実施例1−2 ポリイミドフィルム形成用ド−プの合成 攪拌機、窒素導入管および還流管を備えた300mlガ
ラス製反応容器に、N,N−ジメチルアセトアミド18
3gおよび0.1gのリン酸化合物(セパ−ル365−
100 中京油脂株式会社製)を加え、攪拌および窒素
流通下、パラフェニレンジアミン10.81g(0.1
000モル)を添加し、50℃に保温し完全に溶解させ
た。この溶液に3,3’,4,4’−ビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物29.229g(0.09935モ
ル)を発熱に注意しながら除々に添加し、添加終了後5
0℃に保ったまま5時間反応を続けた。この後、3,
3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸2水和物
0.2381g(0.00065モル)を溶解させた。
得られたポリアミック酸溶液は褐色粘調液体であり、2
5℃における溶液粘度は約1500ポイズであった。こ
のド−プから別途製造したポリイミドフィルムの単一の
層(50μm)として50−200℃での熱膨張係数は
1.5×10-5cm/cm/℃であった。
【0024】前記のポリアミック酸溶液をガラス基板上
に流延塗布し、150℃で10分間乾燥し、基板から剥
がししてフレ−ム上に拘束して、表1に示した濃度のア
ルミニウムトリアセチルアセトナ−トのトルエン溶液を
塗布した後、200℃で3分間、300℃で3分間、4
80℃で4分間熱処理して厚み50μmのポリイミドフ
ィルムを得た。
【0025】積層体の製造 ポリイミドフィルム表面(有機アルミニウム化合物塗布
面)を通常の清浄化処理した後、電子ビ−ム蒸着法によ
って銅薄膜を形成した。ホルダ−サイズに切り出したフ
ィルムを蒸着装置内に設置後、基板温度150℃、真空
度2×10-4Pa以下、原料銅純度4N、蒸着速度約1
0−25オングストロ−ム/秒の条件で0.2μmの厚
みの銅膜を堆積した。さらに、その上に電解メッキで1
0μmの銅層を形成した。この積層体について、2規定
の塩酸で5分間浸積後、T−ピ−ル強度(25℃)を測
定した。結果をまとめて表1に示す。
【0026】実施例3 前記のポリアミック酸溶液中に表1に示す量の水酸化ア
ルミニウムを添加して均一に溶解したド−プをガラス基
板上に流延塗布し、150℃で10分間乾燥し、基板か
ら剥がししてフレ−ム上に拘束して、200℃で3分
間、300℃で3分間、480℃で4分間熱処理して厚
み50μmのポリイミドフィルムを得た。このフィルム
を使用し、実施例1と同様にして積層体を得た。結果を
まとめて表1に示す。
【0027】実施例4−5 前記のポリアミック酸溶液をガラス基板上に流延塗布
し、150℃で10分間乾燥し、基板から剥がししてフ
レ−ム上に拘束して、表1に示した濃度のアルミニウム
キレ−ト化合物(川研ファインケミカル株式会社製、A
LCH)のDMAc溶液を塗布した後、200℃で3分
間、300℃で3分間、480℃で4分間熱処理して厚
み50μmのポリイミドフィルムを得た。このフィルム
を使用し、実施例1と同様にして積層体を得た。結果を
まとめて表1に示す。
【0028】実施例6 前記のポリアミック酸溶液中に表1に示す量の水酸化ア
ルミニウムを添加して均一に溶解したド−プをガラス基
板上に流延塗布し、150℃で10分間乾燥し、基板か
ら剥がししてフレ−ム上に拘束して、表1に示した濃度
のアルミニウムトリアセチルアセトナ−トのトルエン溶
液を塗布した後、200℃で3分間、300℃で3分
間、480℃で4分間熱処理して厚み50μmのポリイ
ミドフィルムを得た。このフィルムを使用し、実施例1
と同様にして積層体を得た。結果をまとめて表1に示
す。
【0029】実施例7 前記のポリアミック酸溶液をガラス基板上に流延塗布
し、150℃で10分間乾燥し、基板から剥がししてフ
レ−ム上に拘束して、表1に示した濃度のアルミニウム
キレ−ト化合物(川研ファインケミカル株式会社製、A
LCH)のDMAc溶液を塗布した後、200℃で3分
間、300℃で3分間、480℃で4分間熱処理して厚
み25μmのポリイミドフィルムを得た。このフィルム
を使用し、実施例1と同様にして積層体を得た。結果を
まとめて表1に示す。
【0030】また、各実施例で得られたポリイミドフィ
ルムについて、引張強度、伸び、耐屈曲性、電気絶縁性
を確認したところ従来公知のポリイミドフィルムとほぼ
同等であった。
【0031】比較例1 ポリアミック酸溶液をガラス基板上に流延塗布し、15
0℃で10分間乾燥し、基板から剥がしてフレ−ム上に
拘束して200℃で3分間、300℃で3分間、480
℃で4分間熱処理して厚み50μmのポリイミドフィル
ムを得た。このフィルムを使用し、実施例1と同様にし
て積層体を得た。結果をまとめて表1に示す。
【0032】
【表1】
【0033】実施例8−12 固形分(ポリアミック酸)に対して3重量%の1,2−
ジメチルイミダゾ−ルを添加した(実施例8−11)あ
るいは添加しない(実施例12)ポリアミック酸溶液を
使用し、有機アルミニウム化合物塗布液としてアルミニ
ウムトリアセチルアセトナ−トのトルエン溶液に代え
て、表2に示す塗布液(塗布液、塗布液、塗布液
、あるいは塗布液)とした他は実施例1に記載の方
法と同様にして、アルミニウムを含有する厚み50μm
のポリイミドフィルムを得た。実施例8で得られたフィ
ルムは、ASTM D−882で測定した弾性率が73
0kg/mm2 、引張強度が35kg/mm2 、伸びが
40%であった。また、他の実施例(9−12)で得ら
れたフィルムもほぼ同じ物性を示した。このようにして
得られたフィルムの有機アルミニウム化合物塗布面を、
常法により蒸着またはスパッタ加工し、さらにその上に
電解メッキして10μmの銅層を形成した。これらの積
層体について、実施例1と同様にして評価した。また、
これらの操作を連続ロ−ルで行ない良好な結果が得られ
ることを確認した。各例において、1,2−ジメチルイ
ミダゾ−ル添加/スパッタ−電解メッキの組み合わせ
が、表面の均一性が最も良好であった。結果をまとめて
表2に示す。
【0034】表2に於ける塗布液、塗布液、塗布液
、あるいは塗布液は次の有機アルミニウム化合物溶
液を意味する。 塗布液:アルミニウムオキサイドステアレ−トトリマ
−(川研ファインケミカル株式会社製、アルゴマ−10
0S)の0.5%キシレン溶液 塗布液:アルミニウムオキサイドステアレ−トトリマ
−の0.05%キシレン溶液 塗布液:アルミニウムオキサイドオクチレ−トトリマ
−(川研ファインケミカル株式会社製、アルゴマ−80
0A)の0.5%2−プロパノ−ル溶液 塗布液:アルミニウムエチルアセトアセテ−トジイソ
プロピレ−ト(川研ファインケミカル株式会社製、AL
CH)の3%n−ジメチルアセトアミド(DMAc)溶
【0035】
【表2】
【0036】
【発明の効果】この発明によれば、簡単な操作によっ
て、接着強度の大きい金属または金属酸化物の耐熱性フ
ィルムの金属または金属酸化物積層体を得ることができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08K 3/08 C08K 3/08 C08L 79/08 C08L 79/08 Z // B29K 77:00 505:02 B29L 7:00 (72)発明者 阿武 俊彦 山口県宇部市大字小串1978番地の5 宇部 興産株式会社宇部研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フィルムのアルムニウム含有量が1−1
    000ppmであって、加熱処理を完了してなる接着性
    の改良された耐熱性フィルムの片面または両面に直接金
    属または金属酸化物を積層した積層体。
  2. 【請求項2】 耐熱性フィルムが、芳香族テトラカルボ
    ン酸残基と芳香族ジアミン残基とから形成されたポリイ
    ミドフィルムである請求項1記載の積層体。
  3. 【請求項3】 金属または金属酸化物の積層が蒸着法、
    スパッタリング法などの接着剤を使用しない物理化学的
    積層法によってなされた請求項1記載の積層体。
  4. 【請求項4】 耐熱性フィルムが、フィルム形成用ポリ
    アミック酸溶液にアルムニウム化合物を添加して均一に
    溶解したド−プ液をキャスティングした後加熱乾燥する
    か、ポリアミック酸溶液から得られた自己支持性フィル
    ムにアルミニウム化合物を含む溶液を塗布した後乾燥し
    て得られた、アルミニウム成分を含有する乾燥フィルム
    を加熱してイミド化を完了させて得られる、フィルム表
    面のアルミニウム含有量が1−1000ppmであるポ
    リイミドフィルムである請求項1記載の積層体。
  5. 【請求項5】 金属薄膜をスパッタリング法、又は蒸着
    法を含め連続ロ−ルでフィルムに処理して形成したもの
    であるある請求項1記載の積層体。
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