TW201506060A - 聚醯亞胺膜 - Google Patents

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Kouichi Sawasaki
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Toray Du Pont Kk
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Abstract

本發明提供一種尺寸穩定性優異,適合微間距電路用基板、尤其是窄間距地配線於膜寬度方向之COF(Chip on Film)用之聚醯亞胺膜及以其為基材之覆銅積層體。 本發明之聚醯亞胺膜之特徵在於:其係使用含有對苯二胺之芳香族二胺成分與酸酐成分而獲得者,且使用島津製作所製造之TMA-50,於測定溫度範圍:50~200℃、升溫速度:10℃/分鐘之條件下測得之膜之機械搬送方向(MD)之熱膨脹係數αMD處於2.0ppm/℃以上且未達10.0ppm/℃之範圍內,寬度方向(TD)之熱膨脹係數αTD處於-2.0ppm/℃以上且3.5ppm/℃以下之範圍內,且滿足| αMD |≧| αTD |×2.0之關係。

Description

聚醯亞胺膜
本發明係關於一種尺寸穩定性優異,適合微間距電路用基板、尤其是窄間距地配線於膜寬度方向之COF(Chip on Film,薄膜覆晶)之聚醯亞胺膜及以其為基材之覆銅積層體。
伴隨著軟性印刷基板或半導體封裝之高纖細化,對用於該等之聚醯亞胺膜之要求事項亦增多,例如可列舉使由與金屬之貼合引起之尺寸變化或捲曲變小、及操作性較高等,從而要求作為聚醯亞胺膜之物性之具有如金屬般之熱膨脹係數及高彈性模數、進而由吸水引起之尺寸變化較小的膜,而開發有對應其之聚醯亞胺膜。
例如,已知有為了提高彈性模數,而使用對苯二胺之聚醯亞胺膜之例(專利文獻1、2、3)。又,已知有為了一面保持高彈性一面減少由吸水引起之尺寸變化而除使用對苯二胺外亦使用聯苯四羧酸二酐之聚醯亞胺膜的例(專利文獻4、5)。
進而,已知有為了抑制於與金屬之貼合步驟中之尺寸變化,而將膜之機械搬送方向(以下稱為MD)之熱膨脹係數設定為小於膜之寬度方向(以下稱為TD)之熱膨脹係數而具有各向異性之聚醯亞胺膜的例。其目的在於與如下現象相抵,該現象係通常於FPC步驟中採用以卷對卷式(roll to roll)對與金屬之貼合進行加熱而實施之層壓方式,該步驟中之膜之MD受到張力而產生延伸,另一方面於TD產生收縮(專利文獻6)。
此處,近年來,於應對配線之微細化上,覆銅積層體係採用不使用接著劑之雙層型(於聚醯亞胺膜上直接形成銅層)。關於該覆銅積層體之製造方法,有於膜上藉由鍍敷法而形成銅層之方法、及於銅箔上澆鑄聚醯胺酸後進行醯亞胺化之方法,但均並非為如層壓方式之熱壓接步驟,因此無需使膜之MD之熱膨脹係數小於TD之熱膨脹係數,進而於雙層型中,於占主流之COF用途中,通常為以窄間距配線於膜之TD的圖案,反之若TD之熱膨脹係數較大,則於晶片安裝接合時等配線間之尺寸變化變大,而難以應對微間距化要求。就應對微間距化要求而言,理想的是使膜之熱膨脹係數減小至近似於矽之程度,但由於產生與銅之熱膨脹差異,故而有如下問題,即因以晶片安裝接合時為首之加熱之步驟而產生應變。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開昭60-210629號公報
[專利文獻2]日本專利特開昭64-16832號公報
[專利文獻3]日本專利特開平1-131241號公報
[專利文獻4]日本專利特開昭59-164328號公報
[專利文獻5]日本專利特開昭61-111359號公報
[專利文獻6]日本專利特開平4-25434號公報
本發明係以解決上述先前技術中之問題為課題而進行研究,結果達成目標者,其目的在於提供一種可降低膜TD之尺寸變化之適合COF用等微間距電路用基板之聚醯亞胺膜及以其為基材之覆銅積層體。
本發明係關於以下之發明。
[1]一種聚醯亞胺膜,其特徵在於:其係使用含有對苯二胺之芳香族二胺成分與酸酐成分而獲得者,且使用島津製作所製造之TMA-50,於測定溫度範圍:50~200℃、升溫速度:10℃/分鐘之條件下測得之膜之機械搬送方向(MD)之熱膨脹係數αMD處於2.0ppm/℃以上且未達10.0ppm/℃之範圍內,寬度方向(TD)之熱膨脹係數αTD處於-2.0ppm/℃以上且3.5ppm/℃以下之範圍內,且滿足| αMD |≧| αTD |×2.0之關係。
[2]如上述[1]之聚醯亞胺膜,其特徵在於:αMD處於3.0ppm/℃以上且9.5ppm/℃以下之範圍內。
[3]如上述[1]或[2]之聚醯亞胺膜,其特徵在於:αTD處於-1.5ppm/℃以上且3.0ppm/℃以下之範圍內。
[4]如上述[1]至[3]中任一項之聚醯亞胺膜,其特徵在於:膜之MD與TD之200℃加熱收縮率均為0.05%以下。
[5]如上述[1]至[4]中任一項之聚醯亞胺膜,其特徵在於:膜之MD與TD之200℃加熱收縮率均為0.03%以下。
[6]如上述[1]至[5]中任一項之聚醯亞胺膜,其特徵在於:膜之拉伸彈性模數為6.0GPa以上。
[7]如上述[1]至[6]中任一項之聚醯亞胺膜,其特徵在於:膜之吸水率為3.0%以下。
[8]如上述[1]至[7]中任一項之聚醯亞胺膜,其特徵在於:對苯二胺於全部芳香族二胺成分中至少為31莫耳%以上。
[9]如上述[1]至[8]中任一項之聚醯亞胺膜,其特徵在於進而含有選自由4,4'-二胺基二苯醚及3,4'-二胺基二苯醚所組成之群中之1種以上作為芳香族二胺成分。
[10]如上述[1]至[9]中任一項之聚醯亞胺膜,其特徵在於:酸酐 成分為選自由均苯四甲酸二酐及3,3'-4,4'-聯苯四羧酸二酐所組成之群中之1種以上。
[11]一種覆銅積層體,其特徵在於:使用如上述[1]至[10]中任一項之聚醯亞胺膜。
[12]一種聚醯亞胺膜之製造方法,其係如上述[1]至[10]中任一項之聚醯亞胺膜之製造方法,該製造方法之特徵在於包括如下步驟:使用含有對苯二胺之芳香族二胺成分與酸酐成分製作凝膠膜,將所獲得之凝膠膜以1.05~1.6倍之延伸倍率(MDX)沿機械搬送方向進行延伸,並以機械搬送方向之延伸倍率之1.1~1.5倍之延伸倍率(TDX)沿寬度方向進行延伸處理。
[13]一種COF用基板,其特徵在於:使用如上述[1]至[10]中任一項之聚醯亞胺膜。
本發明之聚醯亞胺膜可有效地抑制於COF製造步驟中產生尺寸變化。又,本發明之聚醯亞胺膜可藉由沿膜之TD配向而將該方向之熱膨脹係數抑制為較低,進而可使加熱收縮率亦較低而成為高彈性、高強度。
本發明之聚醯亞胺膜之特徵在於:其係使用含有對苯二胺之芳香族二胺成分與酸酐成分而獲得者,且使用島津製作所製造之TMA-50,於測定溫度範圍:50~200℃、升溫速度:10℃/分鐘之條件下測得之膜之機械搬送方向(MD)之熱膨脹係數αMD處於2.0ppm/℃以上且未達10.0ppm/℃之範圍內,寬度方向(TD)之熱膨脹係數αTD處於-2.0ppm/℃以上且3.5ppm/℃以下之範圍內,且滿足| αMD |≧| αTD | ×2.0之關係。
本發明之聚醯亞胺膜之機械搬送方向(MD)之熱膨脹係數αMD通常為2.0ppm/℃以上且未達10.0ppm/℃之範圍,更佳為3.0ppm/℃以上且9.5ppm/℃以下之範圍,進而較佳為3.5ppm/℃以上且9.0ppm/℃以下之範圍,尤佳為4.0ppm/℃以上且8.5ppm/℃以下之範圍。
本發明之聚醯亞胺膜之寬度方向(TD)之熱膨脹係數αTD通常處於-2.0ppm/℃以上且3.5ppm/℃以下之範圍內,就尤其適宜作為COF用之方面而言,更佳為-1.5ppm/℃以上且3.0ppm/℃以下之範圍,進而較佳為-1.0ppm/℃以上且2.5ppm/℃以下之範圍,尤佳為-0.5ppm/℃以上且2.0ppm/℃以下之範圍。若低於上述範圍,則強度(例如拉伸度等)較差,而所獲得之膜變得容易破損,故而欠佳。藉由將αTD設為上述範圍內,並與本發明之各構成要素進行組合,從而作為COF用,不論聚醯亞胺膜所接著之對象(例如膜所接著之對象可為金屬(例如銅),亦可為玻璃)如何而均具有優異之尺寸穩定性,因此可將膜側之尺寸變化之影響抑制為較小,可設計高纖細之COF電路基板。
本發明中之熱膨脹係數αMD及αTD係於如下測定條件下,即使用島津製作所製造之TMA-50,於測定溫度範圍:50~200℃、升溫速度:10℃/min之條件下測得之值。
關於本發明之聚醯亞胺膜之上述αMD與上述αTD,通常滿足| αMD |≧| αTD |×2.0之關係,較佳為滿足| αMD |≧| αTD |×2.5之關係,更佳為滿足| αMD |≧| αTD |×2.8之關係,進而較佳為滿足| αMD |≧| αTD |×3.0以上之關係。又,雖無特別限定,但較佳為滿足| αMD |≦| αTD |×50.0之關係,更佳為滿足| αMD |≦| αTD |×30.0之關係,進而較佳為滿足| αMD |≦| αTD |×20.0之關係。先前一直認為若聚醯亞胺膜與所貼合之金屬(例如銅)之熱膨脹係數不同,則由熱膨脹係數之差引起之熱應力之問題較大,於與金屬之貼合上尺 寸變化成為問題,但藉由使αMD與αTD處於上述範圍內,且滿足上述式之關係,從而於將聚醯亞胺膜與金屬(例如銅)貼合時,即便與該金屬(例如,銅之線膨脹係數為17ppm/℃)之線膨脹係數不同,尺寸穩定性亦不會成為問題。
本發明之聚醯亞胺膜之200℃加熱收縮率較佳為MD與TD均為0.05%以下,更佳為均為0.03%以下。
本發明之聚醯亞胺膜之拉伸彈性模數較佳為6.0GPa以上,更佳為6.5GPa以上,進而較佳為6.8GPa以上。又,較佳為拉伸彈性模數於MD與TD均為6.0GPa以上,更佳為拉伸彈性模數於MD與TD均為6.5GPa以上,進而較佳為拉伸彈性模數於MD與TD均為6.8GPa以上。
本發明之聚醯亞胺膜之吸水率較佳為3.0%以下,更佳為2.8%以下。
本發明之聚醯亞胺膜之抗撕裂擴大阻力並無特別限定,就有TD配向之膜之移行性良好之方面而言,較佳為抗撕裂擴大阻力於MD與TD均為3.0N/mm以上,更佳為抗撕裂擴大阻力於MD與TD均為5.0N/mm以上。抗撕裂擴大阻力係使用如艾門朵夫(Elmendorf)撕裂法之輕荷重撕裂試驗機而測得之值。該測定值係表示膜裂開時之阻力,因此表示考慮到整個厚度方向之撕裂難度,值越大,意味著膜越難以裂開,而移行性優異。
本發明之聚醯亞胺膜之尺寸變化率較佳為未達0.01%,更佳為0.008%以下。
於製造本發明之聚醯亞胺膜時,首先使芳香族二胺成分與酸酐成分於有機溶劑中聚合,藉此獲得聚醯胺酸溶液。
本發明之聚醯亞胺膜含有對苯二胺作為上述芳香族二胺成分。亦可含有對苯二胺以外者作為芳香族二胺成分,作為對苯二胺以外之 上述芳香族二胺成分之具體例,可列舉:間苯二胺、聯苯胺、對苯二甲胺、4,4'-二胺基二苯醚、3,4'-二胺基二苯醚、4,4'-二胺基二苯甲烷、4,4'-二胺基二苯基碸、3,3'-二甲基-4,4'-二胺基二苯甲烷、1,5-二胺基萘、3,3'-二甲氧基聯苯胺、1,4-雙(3-甲基-5-胺基苯基)苯及該等之醯胺形成性衍生物。該等可單獨使用1種,亦可混合2種以上使用。作為芳香族二胺成分,較佳為對苯二胺與4,4'-二胺基二苯醚及/或3,4'-二胺基二苯醚之組合。其中,調整具有使膜之拉伸彈性模數變高之效果之對苯二胺、及3,4'-二胺基二苯醚之二胺成分之量,而使所獲得之聚醯亞胺膜之拉伸彈性模數為6.0GPa以上時,因搬送性亦變得良好,故而較佳。
作為上述酸酐成分之具體例,可列舉:均苯四甲酸、3,3',4,4'-聯苯四羧酸、2,3',3,4'-聯苯四羧酸、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸、2,3,6,7-萘四羧酸、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)醚、吡啶-2,3,5,6-四羧酸及該等之醯胺形成性衍生物等芳香族四羧酸酐成分,較佳為均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐。該等可單獨使用1種,亦可混合2種以上使用。
其中,作為尤佳之芳香族二胺成分及酸酐成分之組合,可列舉:選自由對苯二胺、4,4'-二胺基二苯醚及3,4'-二胺基二苯醚所組成之群中之1種以上之芳香族二胺成分、與選自由均苯四甲酸二酐及3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐所組成之群中之1種以上之酸酐成分的組合。
關於上述芳香族二胺成分中之對苯二胺之調配比率(莫耳比),就獲得上述範圍之熱膨脹係數並且對膜賦予適當之強度而防止移行性不良之方面而言,於全部芳香族二胺成分中,通常至少為31莫耳%以上,較佳為33莫耳%以上,更佳為35莫耳%以上。
作為上述酸酐成分中之調配比率(莫耳比),只要不妨礙本發明之 效果,則並無特別限定,例如於含有3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐之情形時,3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐之含量較佳為15莫耳%以上,更佳為20莫耳%以上,進而較佳為25莫耳%以上。
於基材之聚醯亞胺膜由包含該等芳香族二胺成分與酸酐成分之聚醯胺酸製造之情形時,可容易將聚醯亞胺膜之熱膨脹係數於膜之機械搬送方向(MD)與寬度方向(TD)均調整為上述範圍,故而較佳。
又,於本發明中,作為形成聚醯胺酸溶液所使用之有機溶劑之具體例,例如可列舉:二甲基亞碸、二乙基亞碸等亞碸系溶劑;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺等甲醯胺系溶劑;N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二乙基乙醯胺等乙醯胺系溶劑;N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙烯基-2-吡咯啶酮等吡咯啶酮系溶劑;苯酚、鄰甲酚、間甲酚或對甲酚、二甲苯酚、鹵化苯酚、鄰苯二酚等酚系溶劑;或六甲基磷醯胺、γ-丁內酯等非質子性極性溶劑,較理想為將該等單獨使用、或者以使用有2種以上之混合物之形態使用,進而亦可使用二甲苯、甲苯等芳香族烴。
聚合方法亦可利用公知之任一種方法進行,例如:
(1)首先將芳香族二胺成分全部量添加於溶劑中,其後將酸酐成分以成為與芳香族二胺成分全部量相等的量(等莫耳)之方式添加,進行聚合之方法。
(2)首先將酸酐成分全部量添加於溶劑中,其後將芳香族二胺成分以成為與酸酐成分等量之方式添加,進行聚合方法。
(3)將一部分芳香族二胺成分(a1)添加於溶劑中後,以相對於反應成分使一部分酸酐成分(b1)成為95~105莫耳%之比率混合反應所需之時間,其後添加另一部分之芳香族二胺成分(a2),繼而將另一部分之酸酐成分(b2)以成為與全部芳香族二胺成分及全部酸酐成分大致相等的量之方式添加,進行聚合之方法。
(4)將一部分酸酐成分(b1)添加於溶劑中後,以相對於反應成分使一部分芳香族二胺成分(a1)成為95~105莫耳%之比率混合反應所需之時間,其後添加另一部分之酸酐成分(b2),繼而將另一部分之芳香族二胺成分(a2)以成為與全部芳香族二胺成分及全部酸酐成分大致相等的量之方式添加,進行聚合之方法。
(5)使一部分芳香族二胺成分與酸酐成分以任一種成分變得過量之方式於溶劑中進行反應而製備聚醯胺酸溶液(A),使另一部分之芳香族二胺成分與酸酐成分以任一種成分變得過量之方式於另一溶劑中進行反應而製備聚醯胺酸溶液(B)。將以上述方式獲得之各聚醯胺酸溶液(A)與(B)進行混合,完成聚合之方法。此時,於製備聚醯胺酸溶液(A)時芳香族二胺成分過量之情形時,於聚醯胺酸溶液(B)中使酸酐成分變得過量,又,於聚醯胺酸溶液(A)中酸酐成分過量之情形時,於聚醯胺酸溶液(B)中使芳香族二胺成分變得過量,將聚醯胺酸溶液(A)與(B)混合,以該等反應所使用之全部芳香族二胺成分與全部酸酐成分成為大致等量之方式進行製備。再者,聚合方法並不限定於該等,亦可使用其他公知之方法。
以上述方式獲得之聚醯胺酸溶液通常含有5~40重量%之固形物成分,較佳為含有10~30重量%之固形物成分。又,其黏度係利用布氏黏度計之測定值,通常為10~2000Pa‧s,為了實施穩定之送液,黏度較佳為100~1000Pa‧s。又,有機溶劑溶液中之聚醯胺酸亦可一部分經醯亞胺化。
繼而,對聚醯亞胺膜之製造方法進行說明。作為使聚醯亞胺膜成膜之方法,可列舉:將聚醯胺酸溶液澆鑄成膜狀,進行熱脫環化脫溶劑而獲得聚醯亞胺膜之方法;及於聚醯胺酸溶液中混合環化觸媒及脫水劑,進行化學脫環化而製作凝膠膜,對其進行加熱脫溶劑,藉此獲得聚醯亞胺膜之方法,後者因可將所獲得之聚醯亞胺膜之熱膨脹係 數抑制為較低,故而較佳。
於化學脫環化之方法中,首先製備上述聚醯胺酸溶液。再者,該聚醯胺酸溶液可視需要含有氧化鈦、二氧化矽、碳酸鈣、磷酸鈣、磷酸氫鈣及聚醯亞胺填料等化學惰性之有機填料或無機填料。填料之含量只要不妨礙本發明之效果,則並無特別限定。
此處所使用之聚醯胺酸溶液可為預先聚合而成之聚醯胺酸溶液,又,亦可為於含有填料粒子時依序聚合而成者。
上述聚醯胺酸溶液可含有環化觸媒(醯亞胺化觸媒)、脫水劑及凝膠化延遲劑等。
作為本發明中所使用之環化觸媒之具體例,可列舉:三甲基胺、三伸乙基二胺等脂肪族三級胺,二甲基苯胺等芳香族三級胺,及異喹啉、吡啶、β-甲基吡啶等雜環三級胺等,較佳為雜環式三級胺。該等可單獨使用1種,亦可混合2種以上使用。
作為本發明中所使用之脫水劑之具體例,可列舉:乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐等脂肪族羧酸酐、及苯甲酸酐等芳香族羧酸酐等,較佳為乙酸酐及/或苯甲酸酐。作為凝膠化延遲劑,並無特別限定,可使用乙醯丙酮等。
作為由聚醯胺酸溶液製造聚醯亞胺膜之方法,可列舉如下方法:將含有上述環化觸媒及上述脫水劑之聚醯胺酸溶液自附狹縫之噴嘴流延於支持體上而成型為膜狀,於支持體上使一部分進行醯亞胺化而製成具有自我支持性之凝膠膜後,自支持體剝離,進行加熱乾燥/醯亞胺化,並進行熱處理。
上述所謂支持體,係金屬製之旋轉筒或環帶,其溫度係藉由液體或氣體之熱媒及/或電加熱器等之輻射熱而進行控制。
關於上述凝膠膜,藉由來自支持體之受熱及/或來自熱風或電加熱器等熱源之受熱,而被加熱至通常30~200℃、較佳為40~150℃, 進行閉環反應,將游離之有機溶劑等揮發分進行乾燥,藉此變得具有自我支持性,而自支持體剝離。
自上述支持體剝離之凝膠膜並無特別限定,通常較佳為一面限制移行速度一面藉由旋轉輥沿搬送方向延伸。沿搬送方向之延伸係於140℃以下之溫度下實施。其延伸倍率(MDX)通常為1.05~1.9倍,較佳為1.1~1.6倍,進而較佳為1.1~1.5倍。將沿搬送方向延伸之凝膠膜導入至拉幅機裝置,由拉幅夾抓持住該凝膠膜之寬度方向兩端部,一面使之與拉幅夾一起移行一面沿寬度方向延伸。沿寬度方向之延伸係於200℃以上之溫度下實施。其延伸倍率(TDX)通常為MDX之1.1~1.5倍,較佳為MDX之1.2~1.45倍。針對根據上述調配所獲得之凝膠膜,實施該延伸倍率之組合,藉此沿膜TD配向,而可獲得具有本發明之效果之膜。
於上述乾燥區域已加以乾燥之膜係利用熱風、紅外加熱器等加熱15秒~10分鐘。繼而,藉由熱風及/或電加熱器等,於250~500℃之溫度下進行15秒至20分鐘熱處理。
又,調整移行速度而調整聚醯亞胺膜之厚度,作為聚醯亞胺膜之厚度,為了防止製膜性變差,較佳為3~250μm,更佳為5~150μm。
較佳為對以上述方式獲得之聚醯亞胺膜進而進行退火處理。藉此產生膜之熱鬆弛,而可將加熱收縮率抑制為較小。作為退火處理之溫度,並無特別限定,較佳為200℃以上且500℃以下,更佳為200℃以上且370℃以下,尤佳為210℃以上且350℃以下。於本發明之聚醯亞胺膜之製法中,因沿膜TD之配向較強,因而於該方向之加熱收縮率容易變高,但藉由根據退火處理產生之熱鬆弛,而可將200℃下之加熱收縮率抑制為上述範圍內,因此尺寸精度進一步變高而較佳。具體而言,較佳為於低張力下使膜於被加熱至上述溫度範圍之爐中移 行,進行退火處理。膜於爐中滯留之時間成為處理時間,藉由改變移行速度而進行控制,較佳為30秒~5分鐘之處理時間。若處理時間較上述時間短,則熱未充分傳遞至膜,又,若處理時間較上述時間長,則變得稍過熱,而有損平面性,故而欠佳。又,移行時之膜張力較佳為10~50N/m,進而較佳為20~30N/m。若張力低於該範圍,則膜之移行性變差,又,若張力高於該範圍,則所獲得之膜之移行方向之熱收縮率變高,故而欠佳。
又,為了使所獲得之聚醯亞胺膜具有接著性,亦可對膜表面進行如電暈處理或電漿處理之電處理或若如噴砂處理之物理處理而並無特別限定。於進行電漿處理之情形時之氣體環境壓力並無特別限定,通常為13.3~1330kPa之範圍,較佳為13.3~133kPa(100~1000Torr)之範圍,更佳為80.0~120kPa(600~900Torr)之範圍。
進行電漿處理之氣體環境係含有至少20莫耳%之惰性氣體者,較佳為含有50莫耳%以上之惰性氣體者,更佳為含有80莫耳%以上者,最佳為含有90莫耳%以上者。上述惰性氣體包含氦氣、氬氣、氪氣、氙氣、氖氣、氡氣、氮氣及該等2種以上之混合物。尤佳之惰性氣體為氬氣。進而,亦可對上述惰性氣體混合氧氣、空氣、一氧化碳、二氧化碳、四氯化碳、氯仿、氫氣、氨氣、四氟甲烷(四氟碳)、三氯氟乙烷、三氟甲烷等。關於可用作本發明之電漿處理之氣體之較佳混合氣體之組合,可列舉:氬氣/氧氣、氬氣/氨氣、氬氣/氦氣/氧氣、氬氣/二氧化碳、氬氣/氮氣/二氧化碳、氬氣/氦氣/氮氣、氬氣/氦氣/氮氣/二氧化碳、氬氣/氦氣、氦氣/空氣、氬氣/氦氣/甲矽烷、氬氣/氦氣/二矽烷等。
實施電漿處理時之處理電力密度並無特別限定,較佳為200W‧min/m2以上,更佳為500W‧min/m2以上,最佳為1000W‧min/m2以上。進行電漿處理之電漿照射時間較佳為1秒~10分鐘。藉由將電漿 照射時間設定在該範圍內,可不伴有膜之劣化而充分地發揮電漿處理之效果。電漿處理之氣體種類、氣體壓力、處理密度並不限定於上述條件,亦存在於大氣中進行之情況。
以上述方式獲得之聚醯亞胺膜可藉由沿膜之TD進行配向,而將該方向之熱膨脹係數抑制為較低,進而加熱收縮率亦較低,又,保持較高之拉伸彈性模數,因此適合微間距電路用基板、尤其是窄間距地配線於膜之TD之COF(Chip on Film)用。
又,本發明之覆銅積層體係藉由將以上述任一項為特徵之聚醯亞胺膜設為基材,並於其上形成厚度為1~10μm之銅而獲得。
關於本發明,只要發揮本發明之效果,則於本發明之技術範圍內包含將上述構成進行各種組合而成之態樣。
[實施例]
繼而,列舉實施例而對本發明更具體地進行說明,但本發明並不受該等實施例任何限定,於本發明之技術思想內可由該領域中具有通常知識者進行多種變化。
再者,實施例中,PPD表示對苯二胺,4,4'-ODA表示4,4'-二胺基二苯醚,PMDA表示均苯四甲酸二酐,BPDA表示3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐,DMAc表示N,N-二甲基乙醯胺。
又,實施例中之各特性係藉由下述方法進行評價。
(1)熱膨脹係數
使用機器:TMA-50(商品名,島津製作所製造),於測定溫度範圍:50~200℃、升溫速度:10℃/分鐘之條件下進行測定。
(2)加熱收縮率
對在調整為25℃、60%RH之房間中放置2天後之膜尺寸(L1)進行測定,繼而於200℃下加熱60分鐘後,再次在調整為25℃、60%RH之房間中放置2天,對2天後之膜尺寸(L2)進行測定,藉由下述式計算而 進行評價。
加熱收縮率(%)=-{(L2-L1)/L1}×100
(3)拉伸彈性模數
使用機器:RTM-250(商品名,A&D製造),於拉伸速度:100mm/分鐘之條件下進行測定。
(4)尺寸變化率
藉由硫酸銅鍍敷液,並利用電解鍍敷,於膜上形成10μm厚之銅層,以30μm間距(線間隔15μm)進行圖案蝕刻而使銅沿TD配線,其後利用Shipley Far East製造之無電解鍍錫液LT34實施鍍錫,對此時之尺寸進行測定(L3)。將其載置於250℃之接合台上,藉由400℃之接合工具而與晶片進行接合後,測定此時之尺寸(L4)。尺寸變化率係根據下述式求出。
尺寸變化率(%)={(L4-L3)/L3}×100
(5)抗撕裂擴大阻力
由聚醯亞胺膜準備63.5mm×50mm之試片,於試片上切出長度12.7mm之切口,使用東洋精機製造之輕荷重撕裂試驗機,依據JIS P 8116進行測定。
(6)吸水率
將膜於蒸餾水中浸漬48小時後取出,迅速將表面之水擦去,並將樣品切成約5mm×15mm之尺寸。將該膜置於除電機後,利用島津製作所製造之熱重量分析裝置TG-50進行測定。以升溫速度10℃/分鐘升溫至200℃,根據其重量變化,使用下述式而計算吸水率。
吸水率(%)={(加熱前之重量)-(加熱後之重量)}/(加熱後之重量)×100
[實施例1]
於500ml之可分離式燒瓶中添加DMAc 239.1g,向其中添加PPD 5.68g(0.053莫耳)、4,4'-ODA 19.56g(0.097莫耳)、BPDA 11.56g(0.0375莫耳)、及PMDA 22.95g(0.1132莫耳),於常溫常壓中反應1小時,進行攪拌直至變得均勻,而獲得聚醯胺酸溶液。
自該聚醯胺酸溶液中取15g,於-5℃下進行冷卻,其後混合乙酸酐1.5g與β-甲基吡啶1.6g,藉此獲得混合液。
將以上述方式獲得之混合液於90℃之旋轉筒上流延30秒後,將所獲得之凝膠膜一面於100℃下加熱5分鐘一面沿移行方向延伸1.12倍。繼而,抓持住該凝膠膜之寬度方向兩端部,一面於270℃下加熱2分鐘一面沿寬度方向延伸1.4倍,其後於380℃下加熱5分鐘,而獲得38μm厚之聚醯亞胺膜。於設定為220℃之爐中對該聚醯亞胺膜施加20N/m之張力,進行1分鐘退火處理後,對各特性進行評價。
膜MD之熱膨脹係數αMD:9.0ppm/℃
膜TD之熱膨脹係數αTD:3.0ppm/℃
200℃加熱收縮率(MD):0.02%
200℃加熱收縮率(TD):0.01%
拉伸彈性模數(MD):6.5GPa
拉伸彈性模數(TD):8.0GPa
抗撕裂擴大阻力(MD):6.7N/mm
抗撕裂擴大阻力(TD):5.6N/mm
尺寸變化率:0.006%
吸水率:2.3%
[實施例2~6]
針對芳香族二胺成分及芳香族四羧酸成分,以與實施例1相同之程序並以表1所示之比率而分別獲得聚醯胺酸溶液後,將橫方向、縱方向之延伸倍率如表1般進行,對藉由與實施例1相同之操作而獲得之聚醯亞胺膜的各特性進行評價,將該等結果示於表1。
(表中,莫耳比分別表示全部芳香族二胺成分中之莫耳%及全部酸酐成分中之莫耳%)。
於500ml之可分離式燒瓶中添加DMAc 239.1g,向其中添加PPD 4.65g(0.043莫耳)、4,4'-ODA 21.08g(0.105莫耳)、BPDA 10.91g(0.031莫耳)、PMDA 24.26g(0.111莫耳),於常溫常壓中反應1小時, 進行攪拌直至變得均勻,而獲得聚醯胺酸溶液。
自該聚醯胺酸溶液中取15g,於-5℃下進行冷卻,其後混合乙酸酐1.5g與β-甲基吡啶1.6g,藉此獲得混合液。
將以上述方式獲得之混合液於90℃之旋轉筒上流延30秒後,將所獲得之凝膠膜一面於100℃下加熱5分鐘一面沿移行方向延伸1.1倍。繼而,抓持住該凝膠膜之寬度方向兩端部,一面於270℃下加熱2分鐘一面沿寬度方向延伸1.4倍,其後於380℃下加熱5分鐘,而獲得38μm厚之聚醯亞胺膜。於設定為220℃之爐中對該聚醯亞胺膜施加20N/m之張力,進行1分鐘退火處理後,對各特性進行評價。
[比較例1及2]
針對芳香族二胺成分及芳香族四羧酸成分,以與實施例1相同之程序並以表2所示之比率而分別獲得聚醯胺酸溶液後,將橫方向、縱方向之延伸倍率如表2般進行,對藉由與實施例1相同之操作而獲得之聚醯亞胺膜的各特性進行評價,將該等結果示於表2。
(表中,莫耳比分別表示全部芳香族二胺成分中之莫耳%及全部酸酐成分中之莫耳%)。
[產業上之可利用性]
本發明之聚醯亞胺膜可較佳地用於微間距電路用基板、尤其是窄間距地配線於膜之TD之COF(Chip on Film)。

Claims (13)

  1. 一種聚醯亞胺膜,其特徵在於:其係使用含有對苯二胺之芳香族二胺成分與酸酐成分而獲得者,且使用島津製作所製造之TMA-50,於測定溫度範圍:50~200℃、升溫速度:10℃/分鐘之條件下測得之膜之機械搬送方向(MD)之熱膨脹係數αMD處於2.0ppm/℃以上且未達10.0ppm/℃之範圍內,寬度方向(TD)之熱膨脹係數αTD處於-2.0ppm/℃以上且3.5ppm/℃以下之範圍內,且滿足| αMD |≧| αTD |×2.0之關係。
  2. 如請求項1之聚醯亞胺膜,其中αMD處於3.0ppm/℃以上且9.5ppm/℃以下之範圍內。
  3. 如請求項1或2之聚醯亞胺膜,其中αTD處於-1.5ppm/℃以上且3.0ppm/℃以下之範圍內。
  4. 如請求項1之聚醯亞胺膜,其中膜之MD與TD之200℃加熱收縮率均為0.05%以下。
  5. 如請求項4之聚醯亞胺膜,其中膜之MD與TD之200℃加熱收縮率均為0.03%以下。
  6. 如請求項1之聚醯亞胺膜,其中膜之拉伸彈性模數為6.0GPa以上。
  7. 如請求項1之聚醯亞胺膜,其中膜之吸水率為3.0%以下。
  8. 如請求項1之聚醯亞胺膜,其中對苯二胺於全部芳香族二胺成分中至少為31莫耳%以上。
  9. 如請求項1之聚醯亞胺膜,其進而含有選自由4,4'-二胺基二苯醚及3,4'-二胺基二苯醚所組成之群中之1種以上作為芳香族二胺成分。
  10. 如請求項1之聚醯亞胺膜,其中酸酐成分為選自由均苯四甲酸二 酐及3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐所組成之群中之1種以上。
  11. 一種覆銅積層體,其特徵在於:使用如請求項1至10中任一項之聚醯亞胺膜。
  12. 一種如請求項1至10中任一項之聚醯亞胺膜之製造方法,其特徵在於包括如下步驟:使用含有對苯二胺之芳香族二胺成分與酸酐成分製作凝膠膜,將所獲得之凝膠膜以1.05~1.6倍之延伸倍率(MDX)沿機械搬送方向進行延伸,並以機械搬送方向之延伸倍率之1.1~1.5倍之延伸倍率(TDX)沿寬度方向進行延伸處理。
  13. 一種COF用基板,其特徵在於:使用如請求項1至10中任一項之聚醯亞胺膜。
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