JPWO2008133182A1 - 金属−樹脂積層体 - Google Patents

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Abstract

小さな表面粗さを有する金属箔、及び高い接着性と低い吸湿膨張係数を有する熱可塑性ポリイミドを含有し、特にフレキシブルプリント配線板向けの材料として有用な金属−樹脂積層体を提供する。本発明の積層体は、算術平均粗さRaが0.20μm以下及び/又は十点平均粗さRzが0.70μm以下である表面を持つ金属箔と、前記金属箔の前記表面上に設けられた、特定の化学構造を含む熱可塑性ポリイミド層と、前記熱可塑性ポリイミド層上に設けられた樹脂層と、を具備することを特徴とする。

Description

本発明は、特にフレキシブルプリント配線板用の材料として有用な、金属−樹脂積層体に関するものである。
フレキシブルプリント配線板に使用される金属−樹脂積層体は、ポリイミドフィルムの少なくとも片面に、接着層を介して金属箔を貼り合わせたものが主流である。この様な積層体は、ポリイミドフィルムと金属箔の間に接着層を使用しているため、その積層体の特性は接着層の性質に左右されてしまう。また、このような積層体を用いたフレキシブルプリント配線板についても、接着層の特性が影響する。
接着層としては、アクリル樹脂系接着剤及びエポキシ樹脂系接着剤が主流であり、耐熱性、耐薬品性、耐湿性、寸法安定性、機械特性などの向上が求められている。
このため、接着層として、高い耐熱性、耐薬品性、機械物性、電気特性を有する熱可塑性ポリイミドの使用が検討されている。しかしながら、熱可塑性ポリイミドは金属との接着性に乏しいため、実用的な接着性を得るために、算術表面粗さRaが0.2μmを超えるか、あるいは十点平均粗さRzが0.70μmを超えるような大きな表面粗さをもつ金属箔を用い、主にアンカー効果によって接着性を高めるという手法が採用されている。
一方、電子デバイスの実装の高密度化に伴い、フレキシブルプリント配線板の配線のファインピッチ化が進んでいる。導体層である金属箔の表面粗さが大きいままでは、自ずとファインピッチ化には限界が生ずる。さらに、電子デバイスの取り扱う情報量の増大に伴い伝達信号の周波数が高くなるにつれて、導体を流れる電流の密度が導体の表面近傍に偏る現象(表皮効果)が顕著になり、導体の表面粗さが信号の伝達に悪影響を与えてしまうという問題が生じている。
これらの事情から、フレキシブルプリント配線板に使用される導体層として、より表面粗さが小さい金属箔を使用することが求められている。このようなことから、小さな表面粗さを有する金属箔を用いた、金属−樹脂間に高い接着性を有する積層体が望まれている。
また、積層体の寸法安定性を向上させるため、接着層の吸湿膨張係数が低いことが望まれている。しかし、一般的に熱可塑性ポリイミドの吸湿膨張係数は、ポリイミドフィルムの吸湿膨張係数に比べて高い。
これまでに、表面粗さが一定値以下である銅箔と、特定の化学構造を有するテトラカルボン酸二無水物を原料とした熱可塑性ポリイミド層との積層板が検討されている(特許文献1、2)。しかし、特許文献1に記載の熱可塑性ポリイミドは構造の対称性が高く、ポリマー分子の配向度が高いため、銅箔との接着性が不十分である可能性がある。また特許文献2に記載の熱可塑性ポリイミドは柔軟かつ極性の高い構造を有し、さらに接着性を上げるためにエポキシ樹脂を必須成分としているため、吸湿膨張係数が高い可能性がある。
また、表面粗さが一定値以下の金属箔と、特定のジアミンを原料とする熱可塑性ポリイミド層との積層板も検討されている(例えば、特許文献3)。特許文献3には、SUS(ステンレス鋼)に対して高い接着性を有する熱可塑性ポリイミド層が開示されている。しかし、銅箔−ポリイミド間の接着性はステンレス鋼−ポリイミド間の接着性に比べて著しく劣ることが一般的に知られており(非特許文献1)、銅との接着性の高い積層体が望まれている。また特許文献3に記載の熱可塑性ポリイミドは構造の対称性が低く、ポリマー分子の配向度が低いため、吸湿膨張係数が高い可能性がある。このような状況から、小さな表面粗さを有する金属箔に対して高い接着性を有し、かつ低い吸湿膨張係数を有する熱可塑性ポリイミドが望まれている。
特開2004−82495号公報 国際公開第2003/006553号パンフレット 特開2006−142834号公報 廣田幸治ら著「塗工・製膜における密着・接着性の制御とその評価」 日本国株式会社技術情報協会 2005年5月、p27〜29
本発明は、上記を鑑みてなされたもので、小さな表面粗さを有する金属箔に対する高い接着性及び低い吸湿膨張係数を有する熱可塑性ポリイミドを含有し、特にフレキシブルプリント配線板向けの材料として有用な(金属−樹脂)積層体(以下、積層体)を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の構造を有するテトラカルボン酸二無水物を原料とし、分子の配向度を制御した熱可塑性ポリイミドが、低い吸湿膨張係数、及び小さな表面粗さを有する金属箔への良好な接着性を両立可能であることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明の積層体は、金属箔と熱可塑性ポリイミド層を含む積層体であって、該金属箔の表面が低粗度であり、かつ該熱可塑性ポリイミド層の吸湿膨張係数が16ppm/%RH以下であることを特徴とする。
本発明の積層体においては、前記金属箔の表面の算術平均粗さRaが0.20μm以下、及び/又は十点平均粗さRzが0.70μm以下であることが好ましい。
本発明の積層体においては、該熱可塑性ポリイミド層が(i)一般式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位A、(ii)一般式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位B、(iii)一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位C、から選ばれる少なくとも2種類以上を含有することが好ましい。
Figure 2008133182
(式(1)中、Rは水素、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表し、nは2以上の整数を表す)
Figure 2008133182
(式(2)中、Rは炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す)
Figure 2008133182
本発明の積層体においては、前記繰り返し単位Aが下記一般式(4)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位であることが好ましい。
Figure 2008133182
(式(4)中R、Rは各々独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す)
本発明の積層体においては、前記一般式(4)が、式(5)で表される4,4’−ビフェニレンビス(トリメリット酸モノエステル)二無水物であることが好ましい。
Figure 2008133182
本発明の積層体においては、前記繰り返し単位Bが下記一般式(6)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位であることが好ましい。
Figure 2008133182
(式(6)中、Rは炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す)
本発明の積層体においては、前記一般式(6)が、式(7)で表される2,5−トリレンビス(トリメリット酸モノエステル)二無水物であることが好ましい。
Figure 2008133182
本発明の積層体においては、前記繰り返し単位Aが一般式(4)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位であり、かつ前記繰り返し単位Bが一般式(6)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位であることが好ましい。
本発明の積層体においては、該熱可塑性ポリイミド層が、一般式(8)で表されるジアミンに由来する繰り返し単位を含有することが好ましい。
Figure 2008133182
(式中Xは下記式群(9)から選ばれる2価の基である)
Figure 2008133182
本発明の積層体においては、該熱可塑性ポリイミド層に含まれる、前記一般式(8)で表されるジアミンが、式(10)で表されるジアミンであることが好ましい。
Figure 2008133182
本発明の積層体においては、上記熱可塑性ポリイミド層に、さらに一般式(11)で表されるジアミンに由来する繰り返し単位を含有することが好ましい。
Figure 2008133182
本発明の積層体においては、前記一般式(11)で表されるジアミンが、式(12)で表される1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンであることが好ましい。
Figure 2008133182
本発明の積層体においては、前記熱可塑性ポリイミド層の上にさらに樹脂層が具備されたことが好ましい。
本発明の積層体においては、前記樹脂層の吸湿膨張係数が16ppm/%RH以下であることが好ましい。
本発明の積層体においては、前記樹脂層がポリイミドフィルムであることが好ましい。
本発明の積層体においては、前記ポリイミドフィルムが、構成成分としてピロメリット酸二無水物及び/又は3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位を含むことが好ましい。
本発明の積層体においては、前記金属箔が銅箔であることが好ましい。
本発明のフレキシブルプリント配線板は、上記積層体を配線加工してなることを特徴とする。
本発明の積層体は、金属箔と熱可塑性ポリイミド層を含む積層体であって、該金属箔の表面の算術平均粗さRaが0.20μm以下、及び/又は十点平均粗さRzが0.70μm以下であり、該熱可塑性ポリイミド層が、少なくとも一般式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位Bを含有し、かつ吸湿膨張係数が16ppm/%RH以下であることを特徴とする。
本発明の積層体においては、前記繰り返し単位Bが一般式(6)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位であることが好ましい。
本発明の積層体においては、前記一般式(6)が、式(7)で表される2,5−トリレンビス(トリメリット酸モノエステル)二無水物であることが好ましい。
本発明によれば、小さな表面粗さを有する金属箔を用いつつ良好な接着性を有し、かつ寸法安定性に優れたフレキシブルプリント配線板を製造することが可能である。
実施例4に記載の熱可塑性ポリイミドの赤外吸収スペクトルである。
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明の積層体は、特定の表面粗さを有する金属箔と、前記金属箔上に設けられた、特定の化学構造を含む熱可塑性ポリイミド層を含む。
<金属箔>
本発明の積層体に用いる金属箔は、ファインピッチ配線加工、表皮効果などの観点から、低粗度の銅箔を用いることが好ましく、ここで低粗度とは、上記金属箔の表面(片面)の算術平均粗さ(Ra)が0.20μm以下及び/又は十点平均粗さ(Rz)が0.70μm以下であることを言う。特にRaが0.20μm以下かつRzが0.70μm以下である金属箔が好適である。より好ましいRaの範囲は0.15μm以下であり、また熱可塑性ポリイミドとの接着性という観点から、Raは0.01μm以上が好ましく、0.03μm以上がさらに好ましい。また、より好ましいRzの範囲は0.60μm以下であり、熱可塑性ポリイミドとの接着性という観点から、Rzは0.20μm以上が好ましく、0.30μm以上がさらに好ましく、0.40μm以上が特に好ましい。ここでRa及びRzは、JIS B0601:1994に規定された方法で測定された値である。
本発明の積層体に用いる金属箔の種類は、前記Ra及び/又はRzを有するものであれば特に限定されず、公知の金属箔、合金箔全てが適用可能である。具体的には、銅箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などが適用できる。これらのうち、電解銅箔、圧延銅箔、キャリア付銅箔などの銅箔が、コスト面、入手性、加工性の観点から好ましい。好適に用いられる銅箔の例として、商品名U−WZ(日本国古河サーキットフォイル株式会社製、Ra=0.11μm、Rz=0.60μm)、商品名NA−DFF(日本国三井金属鉱業株式会社製、Ra=0.11μm、Rz=0.60μm)、商品名HLS(日本国日本電解株式会社製、Rz=0.60μm)、商品名HLP(日本国日鉱金属株式会社製、Rz=0.70μm)などが挙げられる。
金属箔の厚さは、製造時の取り扱いの容易さ、製品を使用する際の耐屈曲性や耐折れ曲がり性などの観点から、好ましくは0.5〜50μm、より好ましくは1〜35μm、さらに好ましくは5〜20μmである。
金属箔の表面には、接着性の向上や防錆性能などを目的として、メッキ処理、クロメート処理、アルミニウムアルコラート処理、アルミニウムキレート処理、シランカップリング剤処理などの表面処理が施されていてもよい。
本発明においては表面粗さの低い金属箔を用いるため、本発明の積層体を用いて作製したフレキシブル配線板の透明性を高くすることができ、視認性を向上することができる。そのため、半導体チップを搭載する際の位置決めが容易となり、高密度実装材料用途に好適である。
<熱可塑性ポリイミド層>
本発明に係る積層体は、前記金属箔においてRaが0.20μm以下及び/又はRzが0.70μm以下である面と、熱可塑性ポリイミド層とが接するように積層されていることを特徴とする。
本発明に係る熱可塑性ポリイミドは、テトラカルボン酸二無水物の少なくとも1種とジアミンの少なくとも1種とを原料として得られる。ここで「熱可塑性」とは、100℃〜400℃の範囲にガラス転移温度を有し、ガラス転移温度以上の加熱によって溶融流動し成形加工が可能であることを指す。
本発明に係る第一の実施の形態として、該熱可塑性ポリイミドは、分子中に一般式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位A、一般式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位B、一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位Cから選ばれる少なくとも2種類以上を含有する。
Figure 2008133182
(式(1)中、Rは水素、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表し、nは2以上の整数を表す)
Figure 2008133182
(式(2)中、RはC〜Cのアルキル基、C〜Cのアルコキシ基である)
Figure 2008133182
上記一般式(1)においては、繰り返し単位Aが、原料の酸二無水物モノマーや熱可塑性ポリイミド前駆体の溶解性の観点からn=2〜4で表されるものが好ましく、n=2〜3で表されるものがより好ましく、下記一般式(4)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来するものがさらに好ましい。
Figure 2008133182
(式(4)中、R、Rは各々独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す)
上記一般式(1)におけるR、及び(4)におけるR、Rとして、水素、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基が好ましく、熱可塑性ポリイミドの耐熱性及び吸湿膨張係数という観点から、水素又はメチル基がより好ましい。
上記一般式(1)において特に好ましいのは、繰り返し単位Aが、下記式(5)で表される4,4’−ビフェニレンビス(トリメリット酸モノエステル)二無水物に由来するものである。
Figure 2008133182
上記一般式(2)におけるRとして、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基が好ましく、熱可塑性ポリイミドの耐熱性という観点からメチル基がより好ましい。また一般式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物は、中央の置換フェニレン基に関する異性体としてオルト体、メタ体、パラ体の3種類が存在するが、吸湿膨張係数を低下させるという観点から、パラ体が好ましい。
上記一般式(2)において、繰り返し単位Bが、下記式(6)で表わされるテトラカルボン酸二無水物に由来するものが好ましい。特に好ましいのは、繰り返し単位Bが、下記式(7)で表される2,5−トリレンビス(トリメリット酸モノエステル)二無水物に由来するものである。
Figure 2008133182
(式(6)中、Rは炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す)
Figure 2008133182
上記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物は、中央のフェニレン基に関する異性体としてオルト体、メタ体、パラ体の3種類が存在するが、吸湿膨張係数を低下させるという観点から、パラ体が好ましい。
本実施の形態においては、金属箔への接着性や吸湿膨張係数の観点から、該熱可塑性ポリイミドが繰り返し単位Bと繰り返し単位Cを含有することがより好適である。この場合、繰り返し単位Cの含有量は、繰り返し単位B100mol%を基準として、金属箔への接着性やガラス転移温度などの物性のバランスという観点から、10mol%以上1000mol%以下が好ましく、25mol%以上500mol%以下がより好ましく、50mol%以上200mol%以下が特に好ましい。
また本実施の形態においては、金属箔への接着性や吸湿膨張係数の観点から、該熱可塑性ポリイミドが繰り返し単位Aと繰り返し単位Bを含有することも好適である。この場合、繰り返し単位Bの含有量は特に限定されないが、金属箔への接着性という観点から、繰り返し単位Aの含有量100mol%を基準として、好ましくは25mol%以上400mol%以下、より好ましくは33mol%以上300mol%以下、さらに好ましくは50mol%以上200mol%以下、特に好ましくは65mol%以上150mol%以下となるような範囲である。
本実施の形態において、該熱可塑性ポリイミドは繰り返し単位A、繰り返し単位B、繰り返し単位Cの全てを含有していてもよい。この場合、繰り返し単位B及びCの含有量の和は特に限定されないが、金属箔への接着性という観点から、繰り返し単位Aの含有量100mol%を基準として、好ましくは25mol%以上400mol%以下、より好ましくは33mol%以上300mol%以下、さらに好ましくは50mol%以上200mol%以下、特に好ましくは65mol%以上150mol%以下となるような範囲である。
本実施の形態において、繰り返し単位A、繰り返し単位B、及び繰り返し単位Cの含有量の和に特に規定はないが、金属箔への接着性、ガラス転移温度、吸湿膨張係数という観点から、熱可塑性ポリイミドに含まれるテトラカルボン酸二無水物に由来する全繰り返し単位100mol%を基準として、好ましくは10mol%以上、より好ましくは20mol%以上、さらに好ましくは50mol%以上、特に好ましくは80mol%以上である。
一般に、剛直な(ポリ)フェニレンジエステル基を含有するテトラカルボン酸二無水物を一種類用い、ポリイミド分子の配向性を高めることで吸湿膨張係数を低下させることが知られている。しかし、例えば上記繰り返し単位AあるいはCの構造を単独で有するポリイミドは、その構造の剛直さ及び配向性の高さゆえに、熱可塑性が発現しないか、熱可塑性であっても他の物質との接着性が低くなってしまうという問題がある。このため、通常はポリイミドの接着性を高める目的で、屈曲性を有する構造をもつテトラカルボン酸二無水物を共重合して用いられる。しかし、このような屈曲性の高い構造を導入することにより、ポリイミド分子の配向性が低下し、吸湿膨張係数が上昇してしまう。このように、高い接着性と低い吸湿膨張係数とを両立したポリイミドの提供は困難といわれている。
従来、上記課題を達成するために剛直な(ポリ)フェニレンエステル基を含有するテトラカルボン酸二無水物を二種類以上併用することは想到し得ないことであった。本実施の形態は、剛直な(ポリ)フェニレンジエステル基を含有するテトラカルボン酸二無水物を用いることで吸湿膨張係数を低下させ、かつ該テトラカルボン酸二無水物における(ポリ)フェニレン基の構造が異なる二種類以上のモノマーを併用することにより、熱可塑性ポリイミド分子の配向性を適度に制御することで金属箔への高い接着性を実現し、低い吸湿膨張係数と高い接着性との両立を可能としたものである。
本実施の形態においては、熱可塑性ポリイミドの吸湿膨張係数を16ppm/%RH以下とすることができ、好ましくは14ppm/%RH以下、より好ましくは13ppm/%RH以下、さらに好ましくは12ppm/%RH以下、特に好ましくは10ppm/%RH以下とすることも可能である。吸湿膨張係数は、前記各繰り返し単位の含有量やジアミンの選択によって制御することが可能である。
本発明に係る第二の実施の形態として、該熱可塑性ポリイミドは、分子中に少なくとも一般式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位Bを含有する。
繰り返し単位Bの含有量は特に限定されないが、金属箔への接着性やガラス転移温度などの物性のバランスという観点から、熱可塑性ポリイミドに含まれるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位100mol%を基準として、好ましくは1mol%以上99mol%以下、より好ましくは10mol%以上95mol%以下、さらに好ましくは30mol%以上90mol%以下、特に好ましくは50mol%以上80mol%以下である。
上述のように、剛直な(ポリ)フェニレンジエステル基を含有するテトラカルボン酸二無水物を単独で用いた熱可塑性ポリイミドは、他の物質との接着性が低いという問題があった。本実施の形態は、剛直なフェニレンジエステル基に由来する低い吸湿膨張係数を維持しつつ、該テトラカルボン酸二無水物におけるフェニレン基に置換基を導入し、熱可塑性ポリイミド分子の配向性を適度に制御することで金属箔への高い接着性を実現し、低い吸湿膨張係数と高い接着性との両立を可能としたものである。
本実施の形態においては、熱可塑性ポリイミドの吸湿膨張係数を16ppm/%RH以下とすることができ、好ましくは14ppm/%RH以下、より好ましくは13ppm/%RH以下、さらに好ましくは12ppm/%RH以下、特に好ましくは10ppm/%RH以下とすることも可能である。吸湿膨張係数は、前記繰り返し単位Bの含有量やジアミンの選択によって制御することが可能である。
熱可塑性ポリイミドの吸湿膨張係数は、後述の熱可塑性ポリイミド層の上に具備する樹脂層の吸湿膨張係数より低いことが好ましい。
本発明に係る熱可塑性ポリイミドは、分子中のテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位の全てが前記繰り返し単位A、B、Cから選ばれる繰り返し単位により構成されていてもよく、あるいは上記繰り返し単位A、B、C以外のテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位を含んでいても構わない。
このようなテトラカルボン酸二無水物としては、公知のものを使用することができる。具体的にはピロメリット酸、ベンゼンテトラカルボン酸、シクロブタンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−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、2,3,2’,3’−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、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−オキシジフタル酸、3,3’,4,4’−オキシジフタル酸、1,3−ジヒドロ−1,3−ジオキソ−5−イソベンゾフランカルボン酸−1,4−フェニレンエステル、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,4,5−ナフタレンテトラカルボン酸、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、4,4’−(イソプロピリデン)ジフタル酸、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸、4,4’−(4,4’−イソプロピリデンジフェノキシ)ビスフタル酸、4,4’−(4,4’−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフェノキシ)ビスフタル酸、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルフィド、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ビフェニル、ブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、ペンタン−1,2,4,5−テトラカルボン酸、シクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸、シクロヘキサ−1−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸、3−エチルシクロヘキサ−1−エン−3−(1,2),5,6−テトラカルボン酸、1−メチル−3−エチルシクロヘキサン−3−(1,2),5,6−テトラカルボン酸、1−メチル−3−エチルシクロヘキサ−1−エン−3−(1,2),5,6−テトラカルボン酸、1−エチルシクロヘキサン−1−(1,2),3,4−テトラカルボン酸、1−プロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3,4−テトラカルボン酸、1,3−ジプロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3−(2,3)−テトラカルボン酸、ジシクロヘキシル−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸、エチレンビス(トリメリット酸モノエステル)、ビスフェノールAビス(トリメリット酸モノエステル)、ポリエチレングリコールビス(トリメリット酸モノエステル)などが脱水環化した構造を含有する酸二無水物、及びこれらの化合物における水素原子のすべてあるいは一部がアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、ハロゲン化アルコキシ基などの他の置換基で置換されているものを挙げることができる。中でも、熱膨張係数、ガラス転移温度、耐熱性などの観点から、3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−オキシジフタル酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物が好ましい。これらテトラカルボン酸二無水物は単独で用いても併用してもよい。
上記テトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位の含有量には特に限定されないが、金属箔への接着性、ガラス転移温度、吸湿膨張係数という観点から、熱可塑性ポリイミドに含まれるテトラカルボン酸二無水物に由来する全繰り返し単位100mol%を基準として、好ましくは90mol%以下、より好ましくは80mol%以下、さらに好ましくは50mol%以下、特に好ましくは20mol%以下である。
本発明に係る熱可塑性ポリイミドは、上記テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを原料として得られるが、ジアミンとしては特に限定されず、公知のものを使用できる。例えば1,4−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、キシリレンジアミン、ジアミノナフタレン類、ジアミノアントラセン類、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−オキシジアニリン、3,4’−オキシジアニリン、3,3’−オキシジアニリン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノベンゾイル)ベンゼン、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)−1,3−ジイソプロピルベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゾフェノン、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(3−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)ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(3−(3−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ジフェニルエーテル、1,3−ビス(4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル)ベンゼン、4,4’−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル)ジフェニルエーテル、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、trans及びcis−1,4−ジアミノシクロヘキサン、trans及びcis−1,3−ジアミノシクロヘキサン、trans及びcis−1,2−ジアミノシクロヘキサン、3−メチル−trans及びcis−1,4−ジアミノシクロヘキサン、3−メチル−3−アミノメチル−5,5’−ジメチルシクロヘキシルアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス−(4,4’−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(3,3’−メチル−4,4’−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス−(アミノメチル)ノルボルナン、ビス−(アミノメチル)−トリシクロ〔5,2,1,02,6〕デカン、3,4−ジアミノ安息香酸、3,5−ジアミノ安息香酸、3,4−ジアミノ安息香酸メチル、3,5−ジアミノ安息香酸メチルなどを挙げることができる。また上記ジアミン類に含まれる水素原子の一部がメチル基、エチル基、及びハロゲン基からなる群から選択される基で置換されたものも使用できる。これらジアミンは、それぞれ1種又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、金属箔への接着性、熱可塑性ポリイミドの低吸湿膨張係数の観点から、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)−1,3−ジイソプロピルベンゼン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレンなどの、エーテル結合及び/又は脂肪族4級炭素原子を含むものが好ましく、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパンが特に好ましい。さらに、金属箔への接着性、熱可塑性ポリイミドの熱膨張係数という観点から、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンから選ばれる少なくとも1種類のジアミンと、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパンとを併用することも有効である。
これらのジアミンに由来する繰り返し単位の含有量に特に規定はないが、金属箔への接着性、熱可塑性ポリイミドの低吸湿膨張係数という観点から、熱可塑性ポリイミドに含まれるジアミンに由来する全繰り返し単位100mol%を基準として、好ましくは10mol%以上、より好ましくは20mol%以上、さらに好ましくは50mol%以上、特に好ましくは80mol%以上である。
また、熱可塑性ポリイミドの末端は、ジカルボン酸無水物あるいはモノアミンなどの末端封止剤で封止された構造となっていてもよい。末端封止剤としては特に限定されず、公知のものが用いられる。
末端封止に用いられるジカルボン酸無水物としては、例えば無水フタル酸、無水マレイン酸、ベンゾフェノンジカルボン酸無水物、ジフェニルエーテルジカルボン酸無水物、ビフェニルジカルボン酸無水物、ジフェニルスルホンジカルボン酸無水物、ナフタレンジカルボン酸無水物、アントラセンジカルボン酸無水物、4−フェニルエチニル無水フタル酸、3−フェニルエチニル無水フタル酸、フェニルエチニルナフタレンジカルボン酸無水物、フェニルエチニルビフェニルテトラカルボン酸無水物、フェニルエチニルジフェニルエーテルジカルボン酸無水物、フェニルエチニルベンゾフェノンジカルボン酸無水物、フェニルエチニルジフェニルスルホンジカルボン酸無水物、フェニルエチニルアントラセンジカルボン酸無水物やこれらの芳香族環上に置換基を有するものを挙げることができる。これらジカルボン酸無水物は単独で用いても2種以上を併用しても構わない。
末端封止に用いられるモノアミンとしては、例えばアニリン、アミノフェノール、2−アミノビフェニル、3−アミノビフェニル、4−アミノビフェニル、o−トルイジン、m−トルイジン、p−トルイジン、2,3−キシリジン、2,6−キシリジン、3,4−キシリジン、3,5−キシリジン、2−アミノジフェニルエーテル、3−アミノジフェニルエーテル、4−アミノジフェニルエーテル、2−アミノベンゾフェノン、3−アミノベンゾフェノン、4−アミノベンゾフェノン、2−アミノジフェニルスルホン、3−アミノジフェニルスルホン、4−アミノジフェニルスルホン、α−ナフチルアミン、β−ナフチルアミン、1−アミノアントラセン、2−アミノアントラセンが挙げられる。これらモノアミンは単独で用いても2種以上を併用しても構わない。
本発明に係る熱可塑性ポリイミド層の厚さは、接着性の観点及び製造工程における溶剤の乾燥の観点から、0.1〜30μmが好ましく、0.3〜15μmがより好ましく、0.5〜8μmがさらに好ましく、1〜5μmが特に好ましい。
フレキシブルプリント配線板において配線とデバイスとの接続には、通常、はんだが使用される。そのため、本発明に係る熱可塑性ポリイミドのガラス転移温度は、共晶はんだの融点である183℃以上であることが好ましく、また、さらに高融点の鉛フリーはんだを使用可能にするためには、ガラス転移温度が200℃以上であることがより好ましい。ここで、ガラス転移温度は熱機械分析法(TMA)で測定した値である。
次に、本発明に係る熱可塑性ポリイミド及びその前駆体の合成方法について述べる。
本発明に係る熱可塑性ポリイミドは、前記テトラカルボン酸二無水物とジアミンの少なくとも1種とを、実質的に等モル量、有機溶媒中に溶解させ反応させて得られるポリアミド酸を前駆体とし、さらにイミド化反応を行って得られる。
この反応に用いられる溶媒としては、反応に不活性な溶媒であれば特に限定されず、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−メチル−2−ピロリドン、クレゾール、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトンなどを用いることができる。安全性、取り扱いの容易さなどの観点から、特に好適なのは、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンである。また、これらの溶媒にベンゼン、キシレン、メシチレン、ヘキサン、クロロベンゼン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどの溶媒を任意の割合で混合して用いてもよい。
反応は、通常5〜80%の溶質濃度で、−20℃〜150℃の温度にて、10分〜24時間の範囲で行われる。必要に応じて、前記末端封止剤を反応系に添加してもよい。
得られるポリアミド酸の重合度は、好適には、2〜600である。なお、この重合度は、GPCで測定される重量平均分子量に基づき算出可能である。重合度の調整は、通常の縮重合系ポリマーの場合と同様に、モノマー成分のモル比を調整することにより制御可能である。例えば、酸成分1molに対して、0.8〜1.2molのジアミン成分を使用する。好ましくは酸成分1molに対して、ジアミン0.9〜1.1molを用いる。
一般的に、ポリイミドの機械強度を高めるためには高分子量化が有効であること(「日本ポリイミド研究会編・最新ポリイミド〜基礎と応用〜」(日本国株式会社エヌ・ティー・エス)p.106)、及びポリイミドの接着性が低下する要因は界面近傍に存在する低分子量物であること(「次世代のエレクトロニクス・電子材料に向けた新しいポリイミドの開発と高機能付与技術」(技術情報協会)p.20)が知られている。本発明において、得られるポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、塗布のしやすさ、熱可塑性ポリイミドの吸湿膨張係数という観点から、該熱可塑性ポリイミドが繰り返し単位Aを含まない場合には、好適には1000〜300000、さらに好適には50000〜200000である。また繰り返し単位Aを含む場合には、好適には10000〜200000、さらに好適には50000〜100000である。
得られるポリアミド酸は、その溶液の粘度が0.2〜200,000mPa・sであることが好ましく、0.3〜50000mPa・sであることがより好ましく、0.5〜30000mPa・sであることがさらに好ましい。ポリアミド酸溶液の粘度は、コーン&プレート型回転粘度計(E型粘度計)を用い、23℃で計測した値である。
熱可塑性ポリイミドが溶剤可溶性である場合には、予め溶液中で前記ポリアミド酸のイミド化反応を行っておくことが可能である。これにより、溶液の安定性が向上することや、後述の薄膜塗布の際に熱処理を簡略化できるという利点がある。ここで「溶剤可溶性」とは、使用する溶媒に室温から100℃の温度範囲において1重量%以上溶解することをいう。
溶液中でイミド化反応を行う方法は特に限定されず、公知の方法が用いられる。具体的には、加熱によりイミド化反応を進行させる方法や、あるいは無水酢酸、トリフルオロ酢酸、ポリリン酸、五酸化リン、五塩化リン、塩化チオニルなどに代表される化学的転化剤(脱水剤)や、イソキノリン、β−ピコリン、ピリジン、γ−バレロラクトンなどに代表される触媒を添加することによってポリアミド酸の脱水環化反応を促進しイミド化を進行させる方法を用いることができる。
一方、熱可塑性ポリイミドが溶剤可溶性でない場合は、ポリアミド酸の溶液を塗布、乾燥した後にイミド化反応を行う必要がある。これについては積層体の製造方法で後述する。
なお、ポリイミド前駆体の溶液の安定性を向上させることを目的として、ポリアミド酸をポリアミド酸エステルやポリイソイミドで代替することもできる。この手法は、例えば「日本ポリイミド研究会編・最新ポリイミド〜基礎と応用〜」(日本国株式会社エヌ・ティー・エス)に記載されている。
熱可塑性ポリイミドあるいはその前駆体の溶液には、添加剤として脱水剤、シリカなどのフィラー及びシランカップリング剤などの表面改質剤などをさらに加えてもよい。また、熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液には、後述のイミド化反応を効率的に進行させるためにイミド化促進剤を添加してもよい。
<熱可塑性ポリイミド層上に具備する樹脂層>
本発明においては、積層体の熱膨張係数、耐熱性、弾性率、引き裂き強度、引張破断伸度などの観点から、前記熱可塑性ポリイミド層に加え、該熱可塑性ポリイミド層と接するように設けられた樹脂層を用いることが好ましい。該樹脂層は特に限定されず、公知のものを使用することが可能であるが、ポリイミドフィルムであることが好ましく、非熱可塑性ポリイミドフィルムであることがより好ましい。ここで「非熱可塑性」とは、400℃以下にガラス転移温度を有しないか、ガラス転移温度を有する場合であっても、ガラス転移温度以上の加熱によって弾性率の大きな低下がなく、可塑化しない(溶融流動しない)ことを指す。
ポリイミドフィルムは、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを原料として得られるフィルムであり、その組成は特に限定されることなく、公知のものを使用することが可能である。市販されている好適なポリイミドフィルムの例として、日本国宇部興産株式会社製のユーピレックス(登録商標)S、ユーピレックス(登録商標)SGA、ユーピレックス(登録商標)SN、日本国東レ・デュポン株式会社製のカプトン(登録商標)H、カプトン(登録商標)V、カプトン(登録商標)EN、日本国株式会社カネカ製のアピカル(登録商標)AH、アピカル(登録商標)NPI、アピカル(登録商標)NPP、アピカル(登録商標)HP、アピカル(登録商標)FPなどが挙げられる。これらは全て非熱可塑性である。
前記ポリイミドフィルムは、ピロメリット酸二無水物及び/又は3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位を含むものであることが、熱可塑性ポリイミド層とポリイミドフィルムとの間の接着性という観点からより好ましい。
本発明に係る樹脂層の厚さは、2μm以上、125μm以下であることが好ましい。積層体の剛性、フィルム取り扱いの容易さの観点から5μm以上であることがより好ましい。また、プリント配線板の薄膜化、折り曲げやすさの観点から75μm以下がより好ましく、25μm以下がさらに好ましく、17μm以下が特に好ましい。
積層体の寸法安定性をより高めるという観点から、該樹脂層の吸湿膨張係数も16ppm/%RH以下であることがより好ましい。
本発明に係る樹脂層は、サンドブラストやウェットブラストやバフ研磨などの手法で表面を処理したり、あるいはコロナ放電処理やプラズマ放電処理やUVオゾン処理などといった手法で表面を処理したりしてもよい。これらの処理によってフィルム表面を物理的に粗化したり、化学的にカルボキシル基などの接着に寄与し得る官能基を形成したりすることによって、接着性をさらに向上させることができる。
コロナ放電処理は、公知の方法が採用される。電極としては、ステンレス電極、アルミニウム電極、クォーツ電極、ロール電極、ワイヤー電極などの公知の電極が適用される。また、処理ロールはシリコンライニングロール、EPTライニングロール、ハイパロンゴムライニングロール、セラミックコーティングロール、シリコンスリープロールなどの公知の処理ロールが適用される。コロナ放電処理雰囲気ガス、処理密度は特に限定されない。コロナ放電処理条件に関しては、任意の条件が選択可能であるが、放電出力を生産速度と処理幅で割った値である放電密度が40W・min/m以上で電気処理することが好ましく、放電密度が80W・min/m以上で電気処理することがより好ましい。
プラズマ放電処理の方法は、グロー放電などの公知の方法が採用され、プラズマ放電処理のガス種類、ガス圧、処理密度は特に限定されない。また、プラズマ放電処理の条件は任意に選択することが可能であるが、グロー放電によるプラズマ放電処理の場合、放電出力20〜2000W・min/m、圧力1Torr以下が好ましい。プラズマ放電処理の雰囲気ガスも任意に選択することが可能であるが、好ましくはテトラフルオロメタン、酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、水素、又はこれらの2種以上の混合気体など、非反応性ガスあるいは反応性ガスが採用される。
バフ研磨処理は、公知の装置を使用することができ、バフロール種、バフ圧、バフロール回転数は特に限定されない。
コロナ放電処理やプラズマ放電処理の前に、サンドブラスト処理やウェットブラスト処理やバフ研磨処理を行ってもよい。
これら表面処理は、樹脂層の片面のみに施してもよいし、両面に施してもよい。
<積層体の製造方法>
本発明の積層体の製造方法について述べる。
本発明の積層体の製造方法としては、まず金属箔あるいは樹脂層の上に、前記熱可塑性ポリイミドあるいはその前駆体の溶液を塗布した後、乾燥し、必要に応じてイミド化反応を行うことによって、熱可塑性ポリイミド層を形成する。
以下、樹脂層上に熱可塑性ポリイミドあるいはその前駆体の溶液を塗布する方法について詳述する。
熱可塑性ポリイミドあるいはその前駆体の溶液を樹脂層へ塗布する方法は特に限定されず、公知の種々のコーティング方式、例えばブレードコーター、ダイコーター、ナイフコーター、含浸コーター、コンマコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、リップコーター、キャップコーター、バーコーター、スクイズコーター、スライドコーター、カーテンコーターを使用して行うことができる。
熱可塑性ポリイミドあるいはその前駆体の溶液を塗布後、乾燥させる。乾燥方法や条件に制限はないが、例えば熱風や赤外線を用い、好ましくは溶媒の沸点以上(通常は100℃〜400℃の範囲)で10秒〜10時間加熱する。
熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液を塗布した場合には、溶媒の乾燥と同時あるいは後に、イミド化反応を進行させ、熱可塑性ポリイミド前駆体を熱可塑性ポリイミドに転換する。この反応は通常加熱により促進される。反応条件に特に制限はなく、公知の条件が適用できるが、通常100℃〜400℃にて0.5時間〜24時間の加熱が実用的である。また必要に応じて窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスの雰囲気下で行うことができる。
片面フレキシブルプリント配線板を製造するには、樹脂層の片面に熱可塑性ポリイミド層を形成する。両面フレキシブルプリント配線板を製造するには、樹脂層の両面に熱可塑性ポリイミド層を形成する。この場合、両面に形成される熱可塑性ポリイミド層の組成、厚さは、同じでも異なっていてもよい。
上記の方法により得られた樹脂積層体の熱可塑性ポリイミド層と、金属箔のRaが0.20μm以下及び/又はRzが0.70μm以下である面とを接触させ圧着することにより、積層一体化し、本発明の積層体を得ることができる。
圧着する方法としては、プレス法が好ましい。プレス法としては、平板真空プレス法、平板非真空プレス法、ロールプレス法、ダブルベルトプレス法などが挙げられ、中でもダブルベルトプレス法、ロールプレス法がより好ましい。プレスの条件は特に限定されるものではなく、熱可塑性ポリイミドが十分流動する温度にて、ダブルベルトプレス法や、ロールプレス法により連続的に熱圧着することによって行われることが好ましい。ダブルベルトプレス法では、ベルト面圧間は1〜10MPaが好ましく、2〜6MPaがより好ましい。ロールプレス法では、熱ロール線間圧力は1〜500N/mmが好ましく、10〜300N/mmがより好ましい。金属箔や樹脂の熱劣化を防止するために、熱圧着は窒素やアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中で行うこともできる。
なお、上述とは逆の積層順、すなわち金属箔上に熱可塑性ポリイミド層を形成し、次いで熱可塑性ポリイミド層と樹脂層とを接触させて圧着し積層一体化する、という順序で本発明に係る積層体を製造することも可能である。この場合も、樹脂層の両面を挟むようにして熱可塑性ポリイミド層を積層すれば、両面フレキシブルプリント配線板向けの積層体とすることができる。
本発明に係る積層体は、熱可塑性ポリイミドの吸湿膨張係数が低いため、積層体の寸法安定性が良好である。そのため、配線形成工程や半導体チップなどを実装する工程での精度を高めることができ、高密度実装材料用途に好適である。
本発明に係るフレキシブルプリント配線板を作製するには、上記で得られた積層体の金属箔を配線加工する。配線加工は、少なくとも以下の工程により行うことができる。
積層体の金属箔上に、ドライフィルムレジストやレジストインキなどを用いてエッチングレジスト層を形成する。次いで現像を行い、エッチングレジスト層を所望の形状にパターニングする。現像により露出した銅箔部分を塩化銅や塩化鉄などの薬液で溶解させ、エッチングレジスト層を除去する。
また、両面フレキシブルプリント配線板を作製する場合には、上記工程に加えて両面の金属箔間の導通を行うための穴を開け、さらに穴の側面にめっきを施すことで両面を導通させる工程を行う。
通常、フレキシブルプリント配線板においては、配線形成後に部品を実装した基板を加衝撃環境下で取り扱う際の故障発生を低減させ、また配線形成後の基板を高頻度屈曲環境下で取り扱う際の故障発生を低減させるなどの観点から、導体層−樹脂層界面の接着性(JIS C6471 8.1のAに規定されるピール強度)は高いほど好ましく、0.6N/mm以上、より好ましくは0.8N/mm以上、さらに好ましくは1.0N/mm以上である。本発明によれば、導体層−樹脂層界面の接着性が良好であるフレキシブルプリント配線板を得ることが可能である。
本発明に係る積層体又はフレキシブルプリント配線板から熱可塑性ポリイミド層及び樹脂層を除くことで、金属箔の表面のRa及びRzを測定することができる。積層体から熱可塑性ポリイミド層及び樹脂層を除く方法は、剥離、溶解、エッチング、酸化分解、熱分解及びこれらの組み合わせが用いられる。特にポリイミドはアルカリ溶液を用いたエッチングが可能であるので、樹脂層がポリイミドフィルムである場合、積層体に対してアルカリエッチングを行うことで、金属箔の表面を露出させることができる。樹脂層の種類によってはエッチングが適用できない場合もあるが、後述のピール強度を測定する操作を行えば、多くの場合、(a)熱可塑性ポリイミド層と金属箔との界面で剥離するか、(b)熱可塑性ポリイミド層と樹脂層との界面で剥離するか、(c)熱可塑性ポリイミド層の内部で凝集破壊する。(a)の場合にはそのまま金属箔のRa及びRzを測定することができるし、(b)又は(c)の場合には金属箔上に残留した熱可塑性ポリイミド層をエッチングにより除去することによって、金属箔の表面を露出させることができ、Ra及びRzを測定することが可能である。こうして測定したRa及びRzの値は、通常、原材料である金属箔のRa及びRzとほぼ同じ値をとる。
(実施例)
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例における物性評価は、次のようにして行った。
(1)ピール強度
銅箔−樹脂積層体を、長さ140mm、幅10mmに切り出し、幅1mmのビニールテープを銅箔面上の長手方向に貼付してマスキングした。裏面にも銅箔層が存在する場合は、裏面全体をビニールテープでマスキングした。これを塩化第二鉄水溶液(日本国鶴見曹達株式会社製)に浸漬して銅箔層をエッチング処理し、ビニールテープを除去した後に水洗することで、幅1mmの銅箔パターンを形成した。得られた試料を105℃にて熱風乾燥機にて1時間乾燥させた後、積層体と同一サイズのガラスエポキシ基板に両面テープを用いて貼り付けた。幅1mmの銅箔パターンをポリイミド層から剥離しながら、剥離に要する応力を測定した。測定はJIS C6471 8.1のA(90°剥離法)に規定された方法で、剥離速度を50mm/minとした。同一組成につき2個の試験片について測定し、その平均値をピール強度とした。
(2)耐熱エージング
上記(1)において、銅箔層をエッチング処理して得られた試料を、150℃にて7日間加熱処理を行った後、(1)と同様にして試験片を作製し、ピール強度を測定した。
(3)吸湿膨張係数
90℃に保温された金属製の塗工台に、厚さ12μmの銅箔(商品名USLP−SE、日本国日本電解株式会社製)を、マット面側が表面になるように静置した。濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を、ドクターブレード用いて銅箔マット面に塗布した。その後、塗工台上で10分間静置し、さらに空気循環式の乾燥炉で120℃にて10分間加熱乾燥することで、タック性のない熱可塑性ポリイミド前駆体フィルム(厚さ約45μm)が得られた。続いて熱風乾燥器中にて、窒素雰囲気下、昇温速度5℃/minで、150℃で30分間、200℃で60分間、350℃で60分間加熱してイミド化を行い、銅箔付き熱可塑性ポリイミドフィルムを得た。この銅箔付きフィルムを塩化第二鉄水溶液(日本国鶴見曹達株式会社製)に浸漬して銅箔をエッチング除去することにより、厚さ約25μmの(熱可塑性ポリイミド層を構成する)熱可塑性ポリイミドフィルムを得た。
日本国アルバック理工株式会社製熱機械分析装置(TM−9400)及び湿度雰囲気調整装置(HC−1)を用いて、23℃、荷重5gにて低湿度環境(10〜30%RH)から高湿度環境(70〜80%RH)に変化させた際の、幅3mm、長さ30mm(チャック間長さ15mm)の熱可塑性ポリイミドフィルムの寸法変化を測定し、吸湿膨張係数を算出した。
(4)熱膨張係数、ガラス転移温度
日本国株式会社島津製作所製熱機械分析装置(TMA−50)を用いて、荷重5gにて幅3mm、長さ19mm(チャック間長さ15mm)の前記熱可塑性ポリイミドフィルムの寸法変化を測定し、100℃〜200℃の範囲における熱膨張係数、及びガラス転移温度を算出した。
(5)熱分解温度
日本国株式会社島津製作所製熱重量分析装置(TGA−50)を用いて、窒素気流下、昇温速度10℃/分にて30℃〜700℃に昇温した際の前記熱可塑性ポリイミドフィルムの重量変化を測定した。
(6)引張弾性率及び引張破断伸度
スパッタ法で成膜したアルミニウム膜付きシリコンウェハに、濃度15重量%のワニスをスピンコートした後、100℃にて20分間乾燥し、厚さ17μmの熱可塑性ポリイミド前駆体の層を設けた。次いで150℃で30分間、200℃で60分間、350℃で60分間加熱してイミド化を行った。得られた熱可塑性ポリイミド付きシリコンウェハをダイシングカッターを用いて3mm幅に切り出し、2N塩酸に浸漬してアルミニウムをエッチングし、熱可塑性ポリイミドを剥離した。その後水洗し、80℃にて1時間乾燥して試料とした。
また試料が市販のポリイミドフィルムである場合は、該ポリイミドフィルムを5mm*50mmに切り出して試料とした。
日本国株式会社オリエンテック製RTG−1210型引張試験装置を用い、試験長50mm、試験速度50mm/分にて試料を引き伸ばし、破断した時点での試料の伸びを測定した(以下、例えば50mmの試料が100mmに伸びた時点で破断した場合に「引張破断伸度が100%」と表記する)。引張弾性率は、フィルムの引張伸度0.4〜1.0%間における応力の傾きより算出した。
(7)トラウザー引き裂き強度
ポリイミドフィルムを50mm*150mmに切り出して試料とし、日本国株式会社オリエンテック製RTG−1210型引張試験装置(同社製UR−50N−D型ロードセルを装着)を用い、JIS K7128−1に記載の方法で、試験速度50mm/分にて測定した。
(8)重量平均分子量(Mw)
ゲル浸透クロマトグラフィーを用い、ジメチルホルムアミドを展開液として測定し、ポリスチレン標準での重量平均分子量を算出した。
(9)赤外吸収スペクトル
日本国株式会社パーキンエルマージャパン製のフーリエ変換赤外分光分析装置Spectrum Oneを用いて測定した。
(実施例1)
窒素置換したグローブボックス中で、容量50mlのガラス製スクリュー管に2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン(以下、BAPP)1.22g(3.0mmol)、及びN−メチル−2−ピロリドン(脱水)(日本国和光純薬工業株式会社製)(以下、NMP)14.1gを加え、常温で撹拌し、溶解させた。さらに2,5−トリレンビス(トリメリット酸モノエステル)二無水物(以下、TAMHQ)1.42g(3.0mmol)を加え、窒素導入管を取り付けたキャップで密栓し、マグネチックスターラーを用いて、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させ、濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。
得られた濃度10重量%のワニスを80℃に保温された平滑なプレートに保持されたポリイミドフィルム(商品名アピカル(登録商標)17FP、日本国株式会社カネカ製)上に、米国R.D.Specialties製の#22ワイヤーロッドを用いて塗布した。10分放置後、空気循環式の乾燥炉で120℃10分間乾燥させ、さらに窒素雰囲気下にて150℃30分、続いて200℃60分、続いて350℃60分間加熱処理することでイミド化を行い、熱可塑性ポリイミド層を形成した。
該熱可塑性ポリイミド層と、銅箔(商品名U−WZ、日本国古河サーキットフォイル株式会社製)の表面粗さRaが0.11μmである面とを合わせ、真空プレス機にて真空下325℃にて4.4MPaで30分、次いで5.9MPaで20分間プレスを行うことで、銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度を、上記に記載した方法により測定した。
また、濃度15重量%のワニスを用いて作製した熱可塑性ポリイミドフィルムの10%RH〜80%RHにおける吸湿膨張係数は15.5ppm/%RHであった。また、熱膨張係数は64ppm/℃であった。
(実施例2)
テトラカルボン酸二無水物として、TAMHQ1.42gの代わりにTAMHQ0.85g(1.8mmol)とp−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル)二無水物(以下、TAHQ)0.55g(1.2mmol)との混合物を用いた以外、実施例1と同様の操作を行って、銅箔−樹脂積層体及び熱可塑性ポリイミドフィルムを得た。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度を、上記に記載した方法により測定した。また、濃度15重量%のワニスを用いて作製した熱可塑性ポリイミドフィルムの10%RH〜80%RHにおける吸湿膨張係数は12.5ppm/%RHであり、熱膨張係数は60ppm/℃であった。
(実施例3)
テトラカルボン酸二無水物として、TAMHQ1.42gの代わりにTAMHQ0.71g(1.5mmol)と3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(日本国三菱化学株式会社製)(以下、BPDA)0.44g(1.5mmol)との混合物を用いた以外、実施例1と同様の操作を行って、銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度を、上記に記載した方法により測定した。
(比較例1)
ポリテトラフルオロエチレンで被覆された碇型撹拌器を取り付けた容量1000mlのガラス製のセパラブル3つ口フラスコに窒素導入管を取り付け、内部を窒素で置換した。このフラスコに、BAPP16.2g(40mmol)、及びNMP199.0gを加え、常温で撹拌し溶解させた。さらにTAHQ18.3g(40mmol)を加え、室温にて1時間撹拌した後に、80℃に昇温してさらに3時間撹拌し反応させ、濃度15重量%のワニスを得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。
得られた濃度10重量%のワニスを80℃に保温された平滑なプレートに保持されたポリイミドフィルム(商品名アピカル(登録商標)17FP、日本国株式会社カネカ製)上に、米国R.D.Specialties製の#22ワイヤーロッドを用いて塗布して10分放置後、空気循環式の乾燥炉で120℃10分乾燥させ、さらに窒素雰囲気下にて150℃30分、続いて200℃60分、続いて350℃60分加熱処理することでイミド化を行い、熱可塑性ポリイミド層を形成した。熱可塑性ポリイミド層は白濁していた。
該熱可塑性ポリイミド層と、銅箔(商品名U−WZ、日本国古河サーキットフォイル株式会社製)の表面粗さRaが0.11μmである面とを合わせ、真空プレス機にて真空下325℃にて4.4MPaで30分、次いで5.9MPaで20分間プレスを行うことで、銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度を、上記に記載した方法により測定した。
(比較例2)
テトラカルボン酸二無水物として、TAMHQ1.42gの代わりにBPDA0.88g(3.0mmol)を用いた以外、実施例1と同様の操作を行って、銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度を、上記に記載した方法により測定した。また、濃度15重量%のワニスを用いて作製した熱可塑性ポリイミドフィルムの10%RH〜80%RHにおける吸湿膨張係数は19.9ppm/%RHであった。
(比較例3)
テトラカルボン酸二無水物として、TAMHQ1.42gの代わりに3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(以下、BTDA)0.97g(3.0mmol)を用いた以外、実施例1と同様の操作を行って、銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度を、上記に記載した方法により測定した。
実施例1〜3及び比較例1〜3の結果を表1に示す。実施例1〜3においてはいずれもピール強度が耐熱エージングの前後ともに0.6N/mmを上回った。一方、比較例1においては耐熱エージング後のピール強度が0.56N/mmまで低下した。また比較例2、3においてはピール強度は耐熱エージングの前後ともに0.6N/mmを下回った。
Figure 2008133182
(実施例4)
窒素置換したグローブボックス中で、容量50mlのガラス製スクリュー管にBAPP1.23g(3.00mmol)、及びNMP15.4gを加え、常温で撹拌し、溶解させた。4,4’−ビフェニレンビス(トリメリット酸モノエステル)二無水物(以下、TABP)0.64g(1.2mmol)を徐々に加え、窒素導入管を取り付けたキャップで密栓し、マグネチックスターラーを用いて、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させた。さらにTAMHQ0.85g(1.8mmol)を加え、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させることにより、濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。
ワニスに含まれる熱可塑性ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は8.2*10であった。
得られた濃度10重量%のワニスを80℃に保温された平滑なプレートに保持されたポリイミドフィルム(商品名アピカル(登録商標)17FP、日本国株式会社カネカ製)上に、米国R.D.Specialties製の#22ワイヤーロッドを用いて塗布した。10分放置後、空気循環式の乾燥炉で120℃10分間乾燥させ、さらに窒素雰囲気下にて150℃30分、続いて200℃60分、続いて350℃60分間加熱処理することでイミド化を行い、熱可塑性ポリイミド層を形成した。
該熱可塑性ポリイミド層と、厚さ9μmの銅箔(商品名NA−DFF、日本国三井金属鉱業株式会社製)の表面粗さRzが0.60μmである面とを合わせ、真空プレス機にて真空下325℃にて4.4MPaで30分、次いで5.9MPaで20分間プレスを行うことで、銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度を、上記に記載した方法により測定したところ、1.38N/mmであった。
濃度15重量%のワニスを用いて作製した熱可塑性ポリイミドフィルムの30%RH〜70%RHにおける吸湿膨張係数は8.6ppm/%RHであった。
(実施例5)
窒素置換したグローブボックス中で、容量50mlのガラス製スクリュー管にBAPP1.23g(3.00mmol)、及びNMP15.6gを加え、常温で撹拌し、溶解させた。TABP0.96g(1.8mmol)を徐々に加え、窒素導入管を取り付けたキャップで密栓し、マグネチックスターラーを用いて、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させた。さらにTAMHQ0.57g(1.2mmol)を加え、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させることにより、濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。
得られた濃度10重量%のワニスを80℃に保温された平滑なプレートに保持されたポリイミドフィルム(商品名アピカル(登録商標)17FP、日本国株式会社カネカ製)上に、米国R.D.Specialties製の#22ワイヤーロッドを用いて塗布した。10分放置後、空気循環式の乾燥炉で120℃10分間乾燥させ、さらに窒素雰囲気下にて150℃30分、続いて200℃60分、続いて350℃60分間加熱処理することでイミド化を行い、熱可塑性ポリイミド層を形成した。
該熱可塑性ポリイミド層と、厚さ9μmの銅箔(商品名NA−DFF、日本国三井金属鉱業株式会社製)の表面粗さRzが0.60μmである面とを合わせ、真空プレス機にて真空下325℃にて4.4MPaで30分、次いで5.9MPaで20分間プレスを行うことで、銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度を、上記に記載した方法により測定したところ、1.00N/mmであった。
(比較例4)
窒素置換したグローブボックス中で、容量50mlのガラス製スクリュー管にBAPP1.23g(3.00mmol)、及びNMP16.1gを加え、常温で撹拌し、溶解させた。TABP1.60g(3.00mmol)を徐々に加え、窒素導入管を取り付けたキャップで密栓し、マグネチックスターラーを用いて、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させることにより、濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。
得られた濃度10重量%のワニスを80℃に保温された平滑なプレートに保持されたポリイミドフィルム(商品名アピカル(登録商標)17FP、日本国株式会社カネカ製)上に、米国R.D.Specialties製の#22ワイヤーロッドを用いて塗布した。10分放置後、空気循環式の乾燥炉で120℃10分間乾燥させ、さらに窒素雰囲気下にて150℃30分、続いて200℃60分、続いて350℃60分間加熱処理することでイミド化を行い、熱可塑性ポリイミド層を形成した。
該熱可塑性ポリイミド層と、厚さ9μmの銅箔(商品名NA−DFF、日本国三井金属鉱業株式会社製)の表面粗さRzが0.60μmである面とを合わせ、真空プレス機にて真空下325℃にて4.4MPaで30分、次いで5.9MPaで20分間プレスを行うことで、銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度を、上記に記載した方法により測定したところ、0.27N/mmであった。
Figure 2008133182
(実施例6)
BAPPの使用量を1.29g(3.14mmol)に変更した以外は実施例1と同じ操作を行った。
ワニスに含まれる熱可塑性ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は5.6*10であった。
濃度10重量%のワニスを用いて作製した銅箔−樹脂積層体のピール強度は1.14N/mmであった。
(実施例7)
BAPPの使用量を1.26g(3.07mmol)に変更した以外は実施例1と同じ操作を行った。
ワニスに含まれる熱可塑性ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は6.9*10であった。
濃度10重量%のワニスを用いて作製した銅箔−樹脂積層体のピール強度は1.18N/mmであった。
(実施例8)
BAPPの使用量を1.22g(2.97mmol)に変更した以外は実施例1と同じ操作を行った。
ワニスに含まれる熱可塑性ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は8.1*10であった。
濃度10重量%のワニスを用いて作製した銅箔−樹脂積層体のピール強度は1.29N/mmであった。
Figure 2008133182
(実施例9)
実施例4で得られた濃度10重量%のワニスを用い、ポリイミドフィルムとしてカプトン(登録商標)80EN(日本国東レ・デュポン株式会社製、厚さ20μm、構成成分として3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位を含有、トラウザー引き裂き強度:60N/m、弾性率:5.6GPa(カタログ記載値)、最大伸度:81%、吸湿膨張係数:16.0ppm/%RH)を用い、上記方法に従って銅箔−樹脂積層体を作製した。銅箔−樹脂積層体のピール強度は1.36N/mmであった。
(実施例10)
窒素置換したグローブボックス中で、容量50mlのガラス製スクリュー管にBAPP0.96g(2.3mmol)及びNMP14.8gを加え、常温で撹拌し、溶解させた。TABP0.64g(1.2mmol)を徐々に加え、窒素導入管を取り付けたキャップで密栓し、マグネチックスターラーを用いて、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させた。さらにTAMHQ0.85g(1.8mmol)及び1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(以下、APB)0.17g(0.58mmol)を加え、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させることにより、濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。
ワニスに含まれる熱可塑性ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は8.1*10であった。
得られた濃度10重量%のワニスを80℃に保温された平滑なプレートに保持されたポリイミドフィルム(商品名アピカル(登録商標)9FP、日本国株式会社カネカ製)上に、米国R.D.Specialties製の#22ワイヤーロッドを用いて塗布した。10分放置後、空気循環式の乾燥炉で120℃10分間乾燥させた。同様の手順でポリイミドフィルムの反対側の面にもワニスの塗工及び乾燥を行った。さらに窒素雰囲気下にて150℃30分、続いて200℃60分、続いて350℃60分間加熱処理することでイミド化を行い、ポリイミドフィルムの両面に熱可塑性ポリイミド層を形成した。
該熱可塑性ポリイミド層と、厚さ9μmの銅箔(商品名NA−DFF、日本国三井金属鉱業株式会社製)の表面粗さRaが0.11μmかつRzが0.60μmである面とを合わせるように、2枚の銅箔で前記ポリイミドフィルムを挟み、真空プレス機を用いて真空下200℃にて無加圧にて30分、次いで325℃にて5.9MPaで20分間プレスを行うことで、両面に銅箔を有する銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度を、上記に記載した方法により測定したところ、1.19N/mmであった。
また、濃度15重量%のワニスを用いて作製した熱可塑性ポリイミドフィルムの30%RH〜70%RHにおける吸湿膨張係数は12.0ppm/%RHであった。
(実施例11)
窒素置換したグローブボックス中で、容量50mlのガラス製スクリュー管にBAPP0.72g(1.7mmol)及びNMP14.8gを加え、常温で撹拌し、溶解させた。TABP0.64g(1.2mmol)を徐々に加え、窒素導入管を取り付けたキャップで密栓し、マグネチックスターラーを用いて、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させた。さらにTAMHQ0.85g(1.8mmol)及びAPB0.34g(1.2mmol)を加え、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させることにより、濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。
ワニスに含まれる熱可塑性ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は6.6*10であった。
実施例10と同様の操作を行って銅箔−樹脂積層体を作製した。ピール強度は1.28N/mmであった。
また、濃度15重量%のワニスを用いて作製した熱可塑性ポリイミドフィルムの30%RH〜70%RHにおける吸湿膨張係数は12.0ppm/%RHであった。
(実施例12)
窒素置換したグローブボックス中で、容量50mlのガラス製スクリュー管にBAPP0.81g(2.0mmol)及びNMP14.8gを加え、常温で撹拌し、溶解させた。TABP0.64g(1.2mmol)を徐々に加え、窒素導入管を取り付けたキャップで密栓し、マグネチックスターラーを用いて、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させた。さらにTAMHQ0.85g(1.8mmol)及び4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル(以下、m−BAPB)0.31g(0.85mmol)を加え、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させることにより、濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。
ワニスに含まれる熱可塑性ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は6.2*10であった。
実施例10と同様の操作を行って銅箔−樹脂積層体を作製した。ピール強度は1.12N/mmであった。
(実施例13)
窒素置換したグローブボックス中で、容量50mlのガラス製スクリュー管にBAPP0.81g(2.0mmol)及びNMP14.8gを加え、常温で撹拌し、溶解させた。TABP0.64g(1.2mmol)を徐々に加え、窒素導入管を取り付けたキャップで密栓し、マグネチックスターラーを用いて、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させた。さらにTAMHQ0.85g(1.8mmol)、m−BAPB0.21g(0.56mmol)、APB0.082g(0.28mmol)を加え、窒素気流下、室温にて1時間撹拌し反応させることにより、濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。
ワニスに含まれる熱可塑性ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は6.2*10であった。
実施例10と同様の操作を行って銅箔−樹脂積層体を作製した。ピール強度は1.32N/mmであった。
Figure 2008133182
(実施例14)
ポリテトラフルオロエチレンで被覆された碇型撹拌器を取り付けた容量1000mlのガラス製のセパラブル3つ口フラスコに窒素導入管を取り付け、内部を窒素で置換した。このフラスコに、BAPP20.9g(50.8mmol)及びNMP250mLを加え、窒素気流下、常温にて撹拌し溶解させた。さらにTAHQ14.2g(30.9mmol)及びTAMHQ9.72g(20.6mmol)を加え、窒素気流下、水浴中にて1時間、さらに80℃にて3時間撹拌し反応させ、濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。ワニスに含まれる熱可塑性ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は18.5*10であった。
得られた濃度10重量%のワニスを80℃に保温された平滑なプレートに保持されたポリイミドフィルム(商品名アピカル(登録商標)17FP、日本国株式会社カネカ製)上に、米国R.D.Specialties製の#22ワイヤーロッドを用いて塗布した。10分放置後、空気循環式の乾燥炉で120℃10分間乾燥させ、さらに窒素雰囲気下にて150℃30分、続いて200℃60分、続いて350℃60分間加熱処理することでイミド化を行い、熱可塑性ポリイミド層を形成した。
該熱可塑性ポリイミド層と、厚さ9μmの銅箔(商品名U−WZ、日本国古河サーキットフォイル株式会社製)の表面粗さRaが0.11μmかつRzが0.60μmである面とを合わせ、真空プレス機にて真空下325℃にて4.4MPaで30分、次いで5.9MPaで20分間プレスを行うことで、銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度を、上記に記載した方法により測定したところ、1.48N/mmであった。
また、該熱可塑性ポリイミド層と、厚さ9μmの銅箔(商品名NA−DFF、日本国三井金属鉱業株式会社製)の表面粗さRaが0.11μmかつRzが0.60μmである面とを合わせ、真空プレス機にて真空下325℃にて4.4MPaで30分、次いで5.9MPaで20分間プレスを行うことで、銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度を、上記に記載した方法により測定したところ、1.49N/mmであった。
濃度15重量%のワニスを用いて作製した熱可塑性ポリイミドフィルムの30%RH〜70%RHにおける吸湿膨張係数は9.1ppm/%RHであった。ガラス転移温度は200℃、熱膨張係数は54ppm/℃、1%重量減少温度(Td1%)は421℃、5%重量減少温度(Td5%)は462℃であった。引張弾性率は3.3GPa、引張破断伸度は126%であった。
(実施例15)
ポリテトラフルオロエチレンで被覆された碇型撹拌器を取り付けた容量1000mlのガラス製のセパラブル3つ口フラスコに窒素導入管を取り付け、内部を窒素で置換した。このフラスコに、BAPP20.7g(50.3mmol)及びNMP250mLを加え、窒素気流下、常温にて撹拌し溶解させた。さらにTAMHQ24.1g(51.0mmol)を加え、窒素気流下、水浴中にて1時間、さらに80℃にて3時間撹拌し反応させ、濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。ワニスに含まれる熱可塑性ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は10.1*10であった。
実施例14と同様に銅箔−樹脂積層体を作製し、ピール強度を測定したところ、銅箔としてU−WZを使用した場合は1.01N/mmであり、NA−DFFを使用した場合は0.98N/mmであった。
濃度15重量%のワニスを用いて作製した熱可塑性ポリイミドフィルムのガラス転移温度は204℃、1%重量減少温度(Td1%)は432℃、5%重量減少温度(Td5%)は468℃であった。引張弾性率は2.6GPa、引張破断伸度は131%であった。
(比較例5)
ポリテトラフルオロエチレンで被覆された碇型撹拌器を取り付けた容量1000mlのガラス製のセパラブル3つ口フラスコに窒素導入管を取り付け、内部を窒素で置換した。このフラスコに、BAPP25.9g(63.1mmol)及びNMP250mLを加え、窒素気流下、常温にて撹拌し溶解させた。さらにBPDA17.8g(60.5mmol)を加え、窒素気流下、水浴中にて1時間、さらに80℃にて3時間撹拌し反応させ、濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。ワニスに含まれる熱可塑性ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は8.4*10であった。
実施例14と同様に銅箔−樹脂積層体を作製し、ピール強度を測定したところ、銅箔としてU−WZを使用した場合は0.52N/mm、NA−DFFを使用した場合は0.53N/mmであった。
Figure 2008133182
(実施例16)
ポリテトラフルオロエチレンで被覆された碇型撹拌器を取り付けた容量1000mlのガラス製のセパラブル3つ口フラスコに窒素導入管を取り付け、内部を窒素で置換した。このフラスコに、BAPP12.7g(31.0mmol)、APB6.04g(20.7mmol)及びNMP250mLを加え、窒素気流下、常温にて撹拌し溶解させた。さらにTABP11.2g(20.9mmol)を加え、窒素気流下、室温にて1時間、さらに80℃にて1時間撹拌し反応させた。室温に冷却後、TAMHQ14.8g(31.4mmol)を加え、室温にて1時間、80℃にて2時間撹拌し反応させ、濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。ワニスに含まれる熱可塑性ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は5.3*10であった。
得られた濃度10重量%のワニスを80℃に保温された平滑なプレートに保持されたポリイミドフィルム(商品名アピカル(登録商標)9FP、日本国株式会社カネカ製)上に、米国R.D.Specialties製の#22ワイヤーロッドを用いて塗布した。10分放置後、空気循環式の乾燥炉で120℃10分間乾燥させた。同様の手順でポリイミドフィルムの反対側の面にもワニスの塗工及び乾燥を行った。さらに窒素雰囲気下にて150℃30分、続いて200℃60分、続いて350℃60分間加熱処理することでイミド化を行い、ポリイミドフィルムの両面に熱可塑性ポリイミド層を形成した。
該熱可塑性ポリイミド層と、厚さ9μmの銅箔(商品名NA−DFF、日本国三井金属鉱業株式会社製)の表面粗さRaが0.11μmかつRzが0.60μmである面とを合わせるように、2枚の銅箔で前記ポリイミドフィルムを挟み、真空プレス機を用いて真空下200℃にて無加圧にて30分、次いで325℃にて5.9MPaで20分間プレスを行うことで、両面に銅箔を有する銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度を、上記に記載した方法により測定したところ、1.23N/mmであった。
濃度15重量%のワニスを用いて作製した熱可塑性ポリイミドフィルムの30%RH〜70%RHにおける吸湿膨張係数は11.8ppm/%RHであった。ガラス転移温度は192℃、熱膨張係数は61ppm/℃、1%重量減少温度(Td1%)は413℃、5%重量減少温度(Td5%)は455℃であった。引張弾性率は3.1GPa、引張破断伸度は108%であった。
(実施例17)
濃度15重量%のワニスを150%に希釈して濃度10重量%のワニスを得る際に、溶媒としてNMPの代わりにγ−ブチロラクトン(γ−BL)を使用したことを除いて、実施例16と同様の操作を行った。得られた銅箔−樹脂積層体のピール強度は1.31N/mmであった。
(比較例6)
ポリテトラフルオロエチレンで被覆された碇型撹拌器を取り付けた容量1000mlのガラス製のセパラブル3つ口フラスコに窒素導入管を取り付け、内部を窒素で置換した。このフラスコに、APB20.8g(71.1mmol)及びNMP240mLを加え、窒素気流下、常温にて撹拌し溶解させた。さらにTAHQ33.0g(71.9mmol)を加え、窒素気流下、水浴中にて1時間、さらに80℃にて3時間撹拌し反応させ、濃度15重量%の熱可塑性ポリイミド前駆体の溶液(ワニス)を得た。このワニスをさらにNMPで150%に希釈し、濃度10重量%のワニスを得た。ワニスに含まれる熱可塑性ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は21.7*10であった。
得られた濃度10重量%のワニスを80℃に保温された平滑なプレートに保持されたポリイミドフィルム(商品名アピカル(登録商標)17FP、日本国株式会社カネカ製)上に、米国R.D.Specialties製の#22ワイヤーロッドを用いて塗布した。10分放置後、空気循環式の乾燥炉で120℃10分間乾燥させ、さらに窒素雰囲気下にて150℃30分、続いて200℃60分、続いて350℃60分間加熱処理することでイミド化を行い、熱可塑性ポリイミド層を形成した。
該熱可塑性ポリイミド層と、厚さ9μmの銅箔(商品名U−WZ、日本国古河サーキットフォイル株式会社製)の表面粗さRaが0.11μmかつRzが0.60μmである面とを合わせ、真空プレス機にて真空下325℃にて4.4MPaで30分、次いで5.9MPaで20分間プレスを行うことで、銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体における銅箔/熱可塑性ポリイミド界面の接着性は非常に低く、ピール強度測定用の試料を作製することができなかった。
本発明は、電子デバイスの配線基材、特にフレキシブルプリント配線板に適用することができる。

Claims (21)

  1. 金属箔と熱可塑性ポリイミド層を含む積層体であって、該金属箔の表面が低粗度であり、かつ該熱可塑性ポリイミド層の吸湿膨張係数が16ppm/%RH以下であることを特徴とする積層体。
  2. 前記金属箔の表面の算術平均粗さRaが0.20μm以下、及び/又は十点平均粗さRzが0.70μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の積層体。
  3. 該熱可塑性ポリイミド層が
    (i)一般式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位A、
    (ii)一般式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位B、
    (iii)一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位C、
    から選ばれる少なくとも2種類以上を含有することを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の積層体。
    Figure 2008133182
    (式(1)中、Rは水素、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表し、nは2以上の整数を表す)
    Figure 2008133182
    (式(2)中、Rは炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す)
    Figure 2008133182
  4. 前記繰り返し単位Aが下記一般式(4)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位である、請求項3に記載の積層体。
    Figure 2008133182
    (式(4)中R、Rは各々独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す)
  5. 前記一般式(4)が、式(5)で表される4,4’−ビフェニレンビス(トリメリット酸モノエステル)二無水物であることを特徴とする、請求項4に記載の積層体。
    Figure 2008133182
  6. 前記繰り返し単位Bが下記一般式(6)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位である、請求項3に記載の積層体。
    Figure 2008133182
    (式(6)中、Rは炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す)
  7. 前記一般式(6)が、式(7)で表される2,5−トリレンビス(トリメリット酸モノエステル)二無水物であることを特徴とする、請求項6に記載の積層体。
    Figure 2008133182
  8. 前記繰り返し単位Aが一般式(4)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位であり、かつ前記繰り返し単位Bが一般式(6)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位である請求項3に記載の積層体。
  9. 該熱可塑性ポリイミド層が、一般式(8)で表されるジアミンに由来する繰り返し単位を含有することを特徴とする、請求項3に記載の積層体。
    Figure 2008133182
    (式中Xは下記式群(9)から選ばれる2価の基である)
    Figure 2008133182
  10. 該熱可塑性ポリイミド層に含まれる、前記一般式(8)で表されるジアミンが、式(10)で表されるジアミンであることを特徴とする、請求項9に記載の積層体。
    Figure 2008133182
  11. 請求項10に記載の熱可塑性ポリイミド層に、さらに一般式(11)で表されるジアミンに由来する繰り返し単位を含有することを特徴とする、請求項10に記載の積層体。
    Figure 2008133182
  12. 前記一般式(11)で表されるジアミンが、式(12)で表される1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンであることを特徴とする、請求項11に記載の積層体。
    Figure 2008133182
  13. 前記熱可塑性ポリイミド層の上にさらに樹脂層が具備されたことを特徴とする、請求項3に記載の積層体。
  14. 前記樹脂層の吸湿膨張係数が16ppm/%RH以下であることを特徴とする請求項13に記載の積層体。
  15. 前記樹脂層がポリイミドフィルムであることを特徴とする、請求項14に記載の積層体。
  16. 前記ポリイミドフィルムが、構成成分としてピロメリット酸二無水物及び/又は3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位を含むことを特徴とする、請求項15に記載の積層体。
  17. 前記金属箔が銅箔であることを特徴とする、請求項3に記載の積層体。
  18. 請求項1から請求項17のいずれかに記載の積層体を配線加工してなるフレキシブルプリント配線板。
  19. 金属箔と熱可塑性ポリイミド層を含む積層体であって、該金属箔の表面の算術平均粗さRaが0.20μm以下、及び/又は十点平均粗さRzが0.70μm以下であり、該熱可塑性ポリイミド層が、少なくとも一般式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位Bを含有し、かつ吸湿膨張係数が16ppm/%RH以下であることを特徴とする積層体。
  20. 前記繰り返し単位Bが一般式(6)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位である、請求項19に記載の積層体。
  21. 前記一般式(6)が、式(7)で表される2,5−トリレンビス(トリメリット酸モノエステル)二無水物であることを特徴とする、請求項20に記載の積層体。
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