JPS63290729A - 金属表面を有する芳香族ポリイミドフィルムおよびその製造法 - Google Patents

金属表面を有する芳香族ポリイミドフィルムおよびその製造法

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JPS63290729A
JPS63290729A JP62125354A JP12535487A JPS63290729A JP S63290729 A JPS63290729 A JP S63290729A JP 62125354 A JP62125354 A JP 62125354A JP 12535487 A JP12535487 A JP 12535487A JP S63290729 A JPS63290729 A JP S63290729A
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aromatic polyimide
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Hiroshi Inoue
浩 井上
Tetsuharu Hirano
徹治 平野
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Ube Industries Ltd
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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、導電性の金属表面を有する芳香族ポリイミド
フィルムおよびその製造法に関するものである。本発明
は特に、印刷回路基板用フィルムとしての使用に適した
導電性の金属表面を有する芳香族ポリイミドフィルムお
よびその製造法に関するものである。
[発明の背景] 耐熱性の高い芳香族ポリイミドを基体とする印刷回路基
板用フィルムとして、従来より芳香族ポリイミドフィル
ム/接着剤層/金属銅層の三層構造を持つフィルムが使
われている。しかし、この構成では、接着剤層の耐熱性
が低いため、回路がより微小化されたときに、その発熱
のために各界面の密着性が不充分となりやすい。
これに対して、接着剤を用いることなく樹脂フィルムの
表面に金属層を形成する方法も知られている。たとえば
、特開昭58−122929号公報、同60−3666
6号公報、および同60−36667号公報には、非導
電性金属酸化物粒子を含むフィルム基体を調製したのち
、その表面を還元して、導電性表面に変え、次いでその
表面に金属層を電解法により形成させる方法が開示され
ている。
上記の方法を採用することによって、樹脂フィルムの表
面に、接着剤層を用いることなく金属層を付設すること
が可能となる。しかしながら、このような方法により得
られる表面金属化フィルムには、必然的に多量の金属酸
化物粒子が充填されるため、フィルムの強度、可撓性が
低下する傾向がある。一方、金属酸化物粒子の充填量を
減らせば、表面に均一な金属層を形成することが困難に
なるとの問題がある。
[発明の目的] 本発明の目的は、導電性の金属表面を有する芳香族ポリ
イミドフィルムであって、芳香族ポリイミド基体と金属
層とが非常によい密着性を持ち、かつ耐熱性、強度、可
撓性などの物性の優れた金属表面を有するポリイミドフ
ィルムを提供することにある。
また本発明は、特に印刷回路基板用フィルムとしての使
用に適した導電性の金属表面を有する芳香族ポリイミド
フィルムを提供することをも、その目的とする。
[発明の構成] 本発明は、無機質粒子を実質的に含むことのない芳香族
ポリイミドからなる基体フィルム、非導電性金属酸化物
粒子を分散状態で含みその表面の金属酸化物粒子が金属
に還元されて導電性になっている芳香族ポリイミド樹脂
層、および金属層が、この順に積層されてなることを特
徴とする金属表面を有する芳香族ポリイミドフィルムに
ある。
上記の金属表面を有する芳香族ポリイミドフィルムは、 <1)有機溶媒を10重量%以上含有する芳香族ポリイ
ミドまたその前駆体である芳香族ポリアミック酸のフィ
ルムの少なくとも片面に、乾燥物基準で20〜80重量
%の金属酸化物粒子を含有する芳香族ポリアミック酸溶
液を塗布する工程:(2)この塗布物を加熱することに
より、芳香族ポリイミドフィルムの少なくとも片面に、
金属酸化物粒子を含有する芳香族ポリイミド層が形成さ
れた積層体を得る工程: (3)この積層体を還元剤で処理することによって、そ
の表面の金属酸化物粒子を還元して、積層体の表面に導
電性を付与する工程;そして、(4)この導電性が付与
された積層体表面に、電解法もしくは電気化学的方法に
よって金属層を形成させる工程、 を含む方法によって有利に製造することができる。
以下に本発明について詳しく説明する 本発明において、基体となるべき、工程(1)で使用さ
れる有機溶媒を10重量%以上(好ましくは15重量%
以上、70!i量%以下)含有する芳香族ポリイミドま
たはその前駆体である芳香族ポリアミック酸のフィルム
は、芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分
とから有機溶媒中で合成された芳香族ポリアミック酸か
ら得られたものであることが好ましい。この溶媒を含有
する芳香族ポリイミドまたは芳香族ポリアミック酸のフ
ィルムは公知の種々の方法で製造することができる。
この合成に用いられる芳香族テトラカルボン酸成分とし
ては、芳香族テトラカルボン酸、およびその酸無水物、
塩、エステルを挙げることができるが、特に酸無水物を
用いることが好ましい。芳香族テトラカルボン酸の例と
しては、3,3°。
4.4°−ビフェニルテトラカルボン酸、2゜2’ 、
3,3°−ビフェニルテトラカルボン酸、2.3.3’
 、4’ −ビフェニルテトラカルボン酸、3.3’ 
、4.4’ −ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビス
(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン、2,2−ビ
ス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、ビス(
3,4−ジカルボキシフェニル)チオエーテル、ビス(
3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン、2,3,6
.7−ナフタレンテトラカルボン酸、ピロメリット酸な
どを挙げることができる。
また、芳香族ジアミン成分としては、4,4゛−ジアミ
ノジフェニルエーテル、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プロパン、ベン
チジン、3.3゛−ジメチルベンチジン、4.4“−ジ
アミノジフェニルスルフィド、4.4′−ジアミノジフ
ェニルスルホン、メタフェニレンジアミン、バラフェニ
レンジアミン、3.3′−ジアミノジフェニルメタン、
3.3°−ジアミノジフェニルプロパン、3.3゛−ジ
アミノジフェニルスルフィド、3゜3°−ジアミノジフ
ェニルスルホンなどを挙げることができる。
これらの芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン
成分は、それぞれ一種類ずつ用いても良いが、それに限
定される必要はなく、どちらかを二種類以上、または、
両成分とも二種類以上用いても良い。
前記有機溶媒としては、前記ポリアミック酸を、40重
量%以上程度まで均一に溶解するものであれば良く、例
えば、N、N−ジメチルアセトアミド、N、N−ジエチ
ルアセトアミド、N、 N−ジメチールホルムアミド、
N、N−ジエチルホルムアミド、などのN、N−ジ低級
アルキルカルボキシルアミド類、N−メチル−2−ピロ
リドン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド
、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ヘキサメチル
スルホルアミドなどを挙げることができる。
前記芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分
とから有機溶媒中で芳香族ポリアミック酸を合成する方
法は、それ自体公知の方法を採用することができる。
また、前記ポリアミック酸からフィルムを製造する方法
としては、特にその製造法は限定されるものではなく、
例えば、前記のポリアミック酸が前記の有機溶媒に均一
に溶解しているポリアミック酸溶液を、または、アミッ
ク酸をイミド基に閉環するイミド化剤を添加したポリア
ミック酸溶液を、ベルトあるいはロール上に流延し、2
00℃以下の温度で自己支持性を持つようになるまで溶
媒を蒸発させることによって、または溶媒を蒸発させる
とともにイミド化反応を進めることによって、溶媒をフ
ィルム重量に対して10重量%以上含有するフィルムを
製造することができる。
上記フィルムの少なくとも片面に、20〜80重量%(
乾燥物中の重量)の金属酸化物粒子を含有する芳香族ポ
リアミック酸溶液を塗布する。
このような金属酸化物含有芳香族ポリアミック酸溶液は
、前記のポリアミック酸溶液に非導電性金属酸化物粒子
を添加することによフて調製することができる。あるい
は、他の種類のポリアミック酸であってもよい。
非導電性金属酸化物は、非常に小さい粒子状であること
が好ましく、その粒径は、一般に0.1〜5μmである
ことが好ましい。該金属酸化物は、該金属酸化物含有芳
香族ポリアミック酸溶液物の乾燥物基準で20〜80重
量%、好ましくは、30〜60重量%の量で用いられる
このような金属酸化物としては、例えば、酸化銅(1)
、酸化ニッケル(II)、酸化コバルト(II) 、酸
化鉛(II) 、酸化カドミウム(II)、酸化クロム
(III)、酸化スズ(IV)、酸化アンチモン(II
I)その他の金属酸化物を用いることができ、特に、酸
化銅(I)が好ましい。
この金属酸化物は、溶液中に均一に分散されているのが
好ましい。分散方法は、特に限定されないが、たとえば
、超音波分散装置、ライナー1型タービンへの連続通し
などの方法を採用することができる。
このようにして調製した金属酸化物粒子含有ポリアミッ
ク酸溶液を、基体となるべき前記フィルム上に、乾燥後
の塗布層の厚みが、0.5μm以上、好ましくは、1μ
m〜30μmの厚みになるように塗布する。塗布層の形
成は、上記フィルムの片面のみであってもよく、または
両面であってもよい。
なお、前述のように、各層のポリマー組成は同一であっ
ても、異なっていても良く、塗布溶液と溶媒含有フィル
ムは、異った成分葛よび有機溶媒から調製または製膜さ
れていても良い。
本発明において、金属酸化物粒子含有ポリアミック酸溶
液の塗布方法は、特に限定されず、公知の種々の方法で
行なうことができ、例えば、グラビアコート法、シルク
スクリーン法、浸漬法などによって塗布することができ
る。
上記のようにして調製した塗布物<S履体)を、加熱処
理する。この加熱処理は、まず50〜200℃の温度で
一次加熱処理し、次いで150℃以上の温度、好ましく
は180〜SOO℃の温度で二次加熱処理し、溶媒を蒸
発除去するか、あるいは、溶媒を除去すると共にアミッ
ク酸をイミド化することによって行なうことが望ましい
本発明において、上記加熱処理は、熱風炉、赤外線加熱
炉などの公知の種々の装置を使用して行なうことができ
る。二次加熱処理は、温度を変化させず一段で行っても
良く、また、200℃付近で加熱し、ついで400℃付
近で加熱を行なうといったように、温度を変化させて二
段以上の多段で行なっても良い。
上記のようにして得られた二層または三層構造の芳香族
ポリイミドフィルム積層体の表面を、次に還元剤で処理
することによフて、該金属酸化物粒子を金属に還元して
、その表面を導電性表面に変える。このときにフィルム
表面が、0.01〜10’Ω/口の表面抵抗率を示すよ
うにするのが好ましい。上記還元において、必ずしも金
属酸化物粒子の全体が金属に還元される必要はなく、金
属酸化物粒子の表面が金属に還元されていさえすわば良
い。
上記の工程では、還元反応を起しやすくするために、還
元を行なう前にフィルムを延伸するか、あるいはフィル
ム表面を研磨することによって、金属酸化物の粒子を充
分に露出させることが好ましい。ただし、延伸または研
磨を行なわなくても還元反応が進行する場合もある。
延伸および研磨方法は、特に、限定されないが、研磨を
行なう場合、金属酸化物含有層を均一に研磨することが
必要である。
このとき用いられる還元剤としては、金属酸化物を還元
し金属に変え得るものならば特に限定されずどのような
物質も使用できるが、特に、はう水素化物が好ましい。
このはう水素化物には非置換はう水素化物だけでなく、
置換はう水素化物も含まれる。はう水素化物イオンの三
個以上の水素原子が、例えば、アルキル基、アリール基
、およびアルコキシ基のような不活性置換基で置換され
た置換はう水素化物が使用できる。アルカリ部分がナト
リウムまたはカリウムであるほう水素化アルカリを使用
するのが好ましく、例えば、はう水素化ナトリウム、は
う水素化カリウム、ジエチルはう水素化ナトリウム、ト
リメトキシはう水素化ナトリウム、トリフェニルはう水
素化ナトリウムなどを挙げることができる。
還元処理は、フィルムをほう水素化物の水溶液に接触さ
せることによって簡単に実施することができる。この溶
液の濃度は、溶液の重量に対してほう水素化物の活性水
素が0.05〜1重量%であるのが好ましい。還元反応
は、所定の還元速度を得るために、緩衝媒体中で操作す
る方が有利となることがある。また媒体中に、例えばほ
う酸、しゅう酸、クエン酸、またはコバルト(II)、
ニッケル(II)、マンガン(II)  鉄(II)、
銅(11)、のような金属の塩化物のような種々の促進
剤を添加することによって還元速度に影響を与えること
ができる。
上記還元処理後、フィルムを洗浄する。
最後に、還元処理されたフィルムの表面には、銅、ニッ
ケルその他の金属の層が形成される。この金属層の形成
は、電気化学的方法によって行なうこともできるが、直
接電解によって行なう方が処理時間を短くできる点から
好ましい。
電解は、公知の種々の方法で行なわれ、特に限定されな
い。例えば、電解銅メッキの場合、シアン電解液、また
は硫酸塩、ピロ燐酸塩、もしくはフルオロはう酸塩を主
体とする電解液に、還元されたフィルムと析出すべき金
属(銅)を浸漬し、通電することによって行われる。ま
た、電解液には、光沢剤、pHの変動を防止するための
緩衝剤、均染剤のような公知の種々の添加剤を添加する
ことができる。このようにして得られたフィルムは、こ
の後、さらに電解によって厚い金属層を付着させること
もできる。また、ホトレジストを被覆、現像し、電解に
よってさらに補強を行い、ホトレジストを除去し、次い
でエツチングを行なう工程を利用して印刷回路板を製造
することもできる。
以下に、本発明の実施例と比較例とを示す。
各実施例および比較例において、物性試験は、長さ30
mm、幅5mmの試料片について行なフた。
[実施例1] 3.3’ 、4.4°−ビフェニルテトラカルボン酸二
無水物とp−フ二二レンジアミンとをN。
N−ジメチルアセトアミド溶媒中で、25℃で1時間重
合して得られた芳香族ポリアミック酸の溶液[ポリマー
濃度:10重量%、25℃の溶液粘度(回転粘度計によ
って測定した溶液粘度):50ポイズ]を、ガラス板上
に均一な厚さに流延し、その結果形成された薄膜を10
0℃で10分間加熱処理して、溶媒含有率がフィルム重
量に対して35重量%であり、厚みが50μmの自己支
持性フィルムを得た。
一方、上記と同様にして調製したポリアミック酸溶液5
00gに、50gの酸化第一銅を攪拌しながら加え、さ
らに1時間攪拌することによって酸化第一銅を充分分散
させて、金属酸化物含有芳香族ポリアミック酸溶液を得
た。
次いで、上記自己支持性フィルムの片面に前記金属酸化
物含有芳香族ポリアミック酸溶液をドクターブレードに
よって塗布した後、120℃にて5分間−次加熱し、次
いで200℃で10分間、さらに420℃で5分間二次
加熱することによって二層構造の芳香族ポリイミドフィ
ルムを得た。
このフィルムの金属酸化物含有層の厚みは5μmであっ
た。
得られた二層構造フィルムの金属酸化物含有層側をアル
ミナの水懸濁液によって摩擦することによってわずかに
研磨し、流水中で研磨剤を除去した。次いで、研磨した
表面にほう水素化カリウムを主体とした還元用組成物を
5分間付着させて還元処理を行なった後、流水中で還元
用組成物を除去することによって、光沢を持った表面を
得た。
なお、上記還元用組成物は次のような配合によって調製
した。
蒸留水             100mJ2か性ソ
ーダ             0.5gカルボキシメ
チルセルロースナトリウム 5gはう水素化カリウム 
         5gこの表面は、5cm離れた2点
間で約100Ωの抵抗を示した。
最後にこの導電性表面に、下記の電解浴を用いて、0.
2A/dm”で15分間電解することによって銅を析出
させ、光沢のある金属表面を有するポリイミドフィルム
を得た。
1五蚤皿減 蒸留水       100m1! 硫酸銅       20g 濃硫酸       0.5mf チオ尿素      10mg デキストリン    10mg このとき、カソードはフィルム自身であり、アノードは
銅とした。析出した銅の厚みは5μmであった。
このようにして得られた金属表面を有するポリイミドフ
ィルムは、下記のような優れた物性(ASTM  D−
882)を有していた。
引張強度: 22.4kg/mm’ 破断伸び=16% 弾性率 :580kg/mm2 [実施例2] 金属酸化物含有ポリアミック酸溶液のアミン成分を、4
.4°−ジアミノジフェニルエーテルに変えて塗布溶液
の調製を行なった以外は、実施例1と同様にして、塗布
層の組成が異る金属表面を有するポリイミドフィルムを
得た。
このフィルムの表面は光沢を示し、また、下記のような
優れた物性(ASTM  D−882)を有していた。
引張強度:18.7kg/mm” 破断伸び:17% 弾性率 : 536 k g / m m 2[実施例
3] 3.3”4,4°−ビフェニルテトラカルボン酸二無水
物とp−フ二二レンジアミンとをN。
No−ジメチルアセトアミド溶媒中で、25℃で1時間
重合して芳香族ポリアミック酸溶液[ポリマー濃度=1
0重量%、25℃の溶液粘度(回転粘度計によって測定
した溶液粘度):500ボイズ]を調製し、この溶液に
、アミック酸単位に対して、2.0当量の無水酢酸をア
ミック酸をイミド基に閉環するイミド化剤として、0.
5当量のイソキノリンを触媒として添加し、得られだ溶
液を、ガラス板上に均一に流延し100℃で5分間加熱
することによって、フィルム重量に対して45重量%の
溶媒を含有する自己支持性フィルムを製膜した。
自己支持性フィルムを上記のようにして製膜したフィル
ムに変えた以外は、実施例1と同様にして金属表面を有
するポリイミドフィルムを製造した。
このフィルムの表面は光沢を示し、また下記のような慢
れた物性(ASTM  D−882)を有していた。
引張強度: 20.3kg/mm2 破断伸び213% 弾性率 : 5 B 9 k g / m m ’[比
較例1] 3.3°、4.4’ −ビフェニルテトラカルボン酸二
無水物とp−フ二二レンジアミンとをN。
No−ジメチルアセトアミド溶媒中で、25℃で1時間
重合して芳香族ポリアミック酸の溶液[ポリマー濃度:
10重量%、25℃の溶液粘度(回転粘度計によって測
定した溶液粘度):500ボイズ]を得た。そして、こ
の溶液500gに、50gの酸化第一銅粒子を攪拌しな
がら加え、さらに1時間攪拌することによって分散を行
い、金属酸化物含有芳香族ポリアミック酸溶液を得た。
次いで、この溶液をガラス板上に均一に流延し、100
℃で10分間加熱処理を行なって、フィルム重量に対し
て前記溶媒を35重量%含有する自己支持性フィルムを
得たのち、さらに、このフィルムを、200℃で10分
間、420℃で5分間二次加熱することによって、金属
酸化物含有芳香族ポリイミドフィルムを得た。
次に、この金属酸化物含有フィルムの片面をアルミナの
水懸濁液によって摩掠することによってわずかに研磨し
、流水中で研磨剤を除去した後、実施例1と同様に還元
、電解作業を行なって、光沢のある金属表面を有するポ
リイミドフィルムを得た。
このフィルムは、下記のような物性(ASTMD−88
2)を示し、印刷回路基板としては強度的に不充分であ
った。
引張強度: 0.5kg/mm2 破断伸び二0.1% [発明の効果] 本発明の金属表面を有する芳香族ポリイミドフィルムに
おける金属層とポリイミド層との間は非常に優れた接着
強度を示し、さらに、必要により後で電解的方法によっ
て厚い金属層を付着させるのにも充分な導電性表面を有
している。
本発明の金属表面を有する芳香族ポリイミドフィルムは
、さらに、耐熱性と共に引張強度その他の機械的強度の
優れた実用に耐える物性を有するものであり、印刷回路
基板用フィルムその他の材料として有用なフィルムであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、無機質粒子を実質的に含むことのない芳香族ポリイ
    ミドからなる基体フィルム、非導電性金属酸化物粒子を
    分散状態で含みその表面の金属酸化物粒子が金属に還元
    されて導電性になっている芳香族ポリイミド樹脂層、お
    よび金属層が、この順に積層されてなることを特徴とす
    る金属表面を有する芳香族ポリイミドフィルム。 2、基体フィルムの芳香族ポリイミドが、芳香族テトラ
    カルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とから形成された
    ポリマーであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の金属表面を有する芳香族ポリイミドフィルム。 3、芳香族ポリイミド樹脂層が、非導電性金属酸化物粒
    子を20〜80重量%含むことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の金属表面を有する芳香族ポリイミドフ
    ィルム。 4、芳香族ポリイミド樹脂層の非導電性金属酸化物粒子
    が、銅、ニッケル、酸化コバルト、鉛、カドミウム、ク
    ロム、スズ、および/またはアンチモンの酸化物粒子で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の金属
    表面を有する芳香族ポリイミドフィルム。 5、金属層が金属鋼からなる層で、あることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の金属表面を有する芳香族
    ポリイミドフィルム。 6、(1)有機溶媒を10重量%以上含有する芳香族ポ
    リイミドまたその前駆体である芳香族ポリアミック酸の
    フィルムの少なくとも片面に、乾燥物基準で20〜80
    重量%の金属酸化物粒子を含有する芳香族ポリアミック
    酸溶液を塗布する工程; (2)この塗布物を加熱することにより、芳香族ポリイ
    ミドフィルムの少なくとも片面に、金属酸化物粒子を含
    有する芳香族ポリイミド層が形成された積層体を得る工
    程; (3)この積層体を還元剤で処理することによって、そ
    の表面の金属酸化物粒子を還元して、積層体の表面に導
    電性を付与する工程;そして、 (4)この導電性が付与された積層体表面に、電解法も
    しくは電気化学的方法によって金属層を形成させる工程
    、 を含むことを特徴とする金属表面を有する芳香族ポリイ
    ミドフィルムの製造法。 7、(1)の工程で用いる芳香族ポリイミドまたはその
    前駆体である芳香族ポリアミック酸のフィルムが、有機
    溶媒を15〜70重量%の範囲内の量にて含有すること
    を特徴とする特許請求の範囲第6項記載の金属表面を有
    する芳香族ポリイミドフィルムの製造法。 8、(1)の工程で使用するフィルムが芳香族ポリイミ
    ドまたは芳香族ポリアミック酸よりなるものであって、
    そのポリイミドまたはポリアミック酸と、芳香族ポリア
    ミック酸溶液の芳香族ポリアミック酸とが互いに実質的
    に同一の芳香族ポリアミック酸を主成分とするものであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の金属表
    面を有する芳香族ポリイミドフィルムの製造法。 9、(1)の工程で使用するフィルムが芳香族ポリイミ
    ドまたは芳香族ポリアミック酸よりなるものであって、
    そのポリイミドまたはポリアミック酸と、芳香族ポリア
    ミック酸溶液の芳香族ポリアミック酸とが互いに実質的
    に同一の芳香族ポリアミック酸を主成分とするものであ
    り、該芳香族ポリアミック酸が、芳香族テトラカルボン
    酸成分と芳香族ジアミン成分とから形成されたポリマー
    であることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の金
    属表面を有する芳香族ポリイミドフィルムの製造法。 10、(2)の工程と(3)の工程との間に、金属酸化
    物粒子を含有する芳香族ポリイミド層の表面を研磨する
    か、あるいは積層体を延伸することにより金属酸化物粒
    子の露出総面積を増加させる工程を加えることを特徴と
    する特許請求の範囲第6項記載の金属表面を有する芳香
    族ポリイミドフィルムの製造法。
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