JP4257587B2 - フレキシブル金属箔積層体 - Google Patents
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
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Description
また、上記の特許文献5〜6の方法で得られたポリイミド−金属積層体は、ポリイミドと金属との界面の接着性の耐久性が劣るという課題を有しており、上記課題を含めた課題解決が強く嘱望されていた。
(1)高耐熱性の芳香族ポリイミド層の少なくとも片面に熱圧着性の芳香族ポリイミド層
が積層一体化された熱圧着性多層ポリイミドフィルムと金属箔とが熱圧着されて積層され
てなるフレキシブル金属箔積層体において、高耐熱性の芳香族ポリイミドが、5−アミノ−2−(p―アミノフェニル)ベンズオキサゾール、6−アミノ−2−(p―アミノフェニル)ベンズオキサゾール、5−アミノ−2−(m―アミノフェニル)ベンズオキサゾール、6−アミノ−2−(m―アミノフェニル)ベンズオキサゾールから選ばれる少なくとも一種のジアミン類と、ピロメリット酸ニ無水物、3,3’4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ニ無水物、4,4’―オキシジフタル酸ニ無水物、3,3’4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ニ無水物、3,3’4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸ニ無水物、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン酸ニ無水物から選ばれる少なくとも一種のテトラカルボン酸ニ無水物とを反応させて得られるポリイミドであり、熱圧着性の芳香族ポリイミドが、1,3−ビス(3−アミノフェノキシベンゼン)、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、および1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)−2,2−ジメチルプロパンから選ばれる少なくとも一種のジアミン類と、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、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’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、および4,4’−オキシジフタル酸二無水物から選ばれる少なくとも一種のテトラカルボン酸二無水物から得られるポリイミドであり、かつ高耐熱性の芳香族ポリイミド層の面方向の線膨張係数が1〜15ppm/℃であり、かつ金属箔の面方向の線膨張係数より小さいことを特徴とするフレキシブル金属箔積層体。
(2)金属箔の面方向の線膨張係数と高耐熱性の芳香族ポリイミド層の面方向の線膨張係
数が、下記式を満たすことを特徴とする(1) に記載のフレキシブル金属箔積
層体。
1.0 <(金属箔の線膨張係数)/(高耐熱ポリイミドの線膨張係数)< 2.0
(3)金属箔が、電解銅箔、圧延銅箔、アルミニウム箔あるいはステンレス箔である(1
)〜(2)に記載のフレキシブル金属箔積層体。
本発明の高耐熱性ポリイミドはベンゾオキサゾール構造を有するジアミン類と芳香族テトラカルボン酸無水物類の縮合により得られる物である。
一般にポリイミドは、溶媒中でジアミン類とテトラカルボン酸無水物を反応して得られるポリアミド酸溶液を、支持体に塗布・乾燥してフィルム状と成し、さらに支持体上で、あるいは支持体から剥がした状態でフィルム状成形体を高温熱処理することにより脱水閉環反応を行うことによって得られる物である。
APB :1,3−ビス(3−アミノフェノキシベンゼン)、
m−BP :4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、
DABP :3,3’−ジアミノベンゾフェノン、
DANPG:1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)−2,2−ジメチルプロパン、
から選ばれる少なくとも一種のジアミン類と、テトラカルボン酸無水物として、
PMDA :ピロメリット酸二無水物、
ODPS :3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、
BTDA :3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、
BPDA :3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
α−BPDA:2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、
ODPA :4,4’−オキシジフタル酸二無水物、
から選ばれる少なくとも一種のテトラカルボン酸二無水物から得られるポリイミドを用いることができる。これらは、単独または2種以上を組み合わせて使用できる。さらにジアミン類或いはテトラカルボン酸無水物類の各々50モル%を超えない範囲で、先に例示した、その他のジアミン類あるいはテトラカルボン酸無水物類を併用することができる。
この他、条件を満たす範囲でポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂などを単独で、あるいは適宜組み合わせて使用することができる。
また、前述のようにして製造したポリアミド酸の溶液を150〜250℃に加熱するか、またはイミド化剤を添加して150℃以下、特に15〜50℃の温度で反応させて、イミド環化した後溶媒を蒸発させる、もしくは貧溶媒中に析出させて粉末とした後、該粉末を有機溶液に溶解して熱圧着性ポリイミド系樹脂の有機溶媒溶液を得ることができる。
1.0 <(金属箔の線膨張係数)/(高耐熱ポリイミドの線膨張係数)< 2.0
本発明では、さらに好ましくは下記式を満足することがより好ましく、
1.0 <(金属箔の線膨張係数)/(高耐熱ポリイミドの線膨張係数)< 1.5
特に、下記式を満足することがより好ましい。
1.1 <(金属箔の線膨張係数)/(高耐熱ポリイミドの線膨張係数)< 1.5
上記した範囲に設定することでポリイミド層と金属箔との界面の接着性の耐久性が向上する。
1.ポリアミド酸の還元粘度(ηsp/C)
ポリマー濃度が0.2g/dlとなるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解した溶液をウベローデ型の粘度管により30℃で測定した。
銅箔面にフォトレジスト(FR−200、シプレー社製)を塗布・乾燥後にガラスフォトマスクで密着露光し、さらに1.2質量%KOH水溶液にて現像した。次に、HClと過酸化水素を含む塩化第二銅のエッチングラインで、40℃、2kgf/cm2のスプレー圧でエッチングし、幅2.00mm長さ180mmの長矩形テストパターンを作製し、長矩形が中央になるように余白を配した幅20mm、長さ200mmに試験片を切り抜き、JIS C5016方法Aに準拠して、90度剥離試験を行った。
150℃のドライオーブン中に100時間放置した後、初期と同じ方法にて、90度剥離試験を行った。
4.加圧加湿試験後の導体接着性
平山製作所製PCT試験機にて121℃、2気圧(飽和水蒸気圧雰囲気)条件下にて100時間処理した後、初期と同じ方法にて90度剥離試験を行った。
5.体積抵抗率
得られた金属化耐熱フィルムの金属(銅)をエッチングにより除去し、得られたポリイミドフィルムについて JIS C6481準拠の方法にて行った。
得られた金属化耐熱フィルムの金属(銅)をエッチングにより除去し、得られたポリイミドフィルムについてJIS C6481準拠の方法にて行った。
7.耐マイグレーション性
40μmピッチの櫛形電極に、電圧(DC60V)を印可し、85℃×85%RHの恒温恒湿槽(エタック(R)FX412Pタイプ、楠本化成(株)製)の中に入れ電圧負荷状態のまま5分毎に絶縁抵抗値を測定記録し、線間の抵抗値が100Mオーム以下に達する時間を測定しマイグレーション評価とした。なお、評価パターンは初期の導体接着性評価と同じ手法で形成した。
得られた金属化耐熱フィルムの金属(銅)をエッチングにより除去し、マイクロメーター(ファインリューフ社製、ミリトロン1245D)を用いて測定した。
9.ポリイミドフィルムの引張弾性率、引張破断強度および破断伸度
得られた金属化耐熱フィルムの金属(銅)をエッチングにより除去し、長手方向(MD方向)および幅方向(TD方向)にそれぞれ長さ100mm、幅10mmの短冊状に切り出して試験片とし、引張試験機(島津製作所製オートグラフ(R)、機種名AG−5000A)を用い、引張速度50mm/分、チャック間距離40mmで測定し、引張弾性率、引張強度及び破断伸度を求めた。
下記条件で伸縮率を測定し、30〜300℃までを15℃間隔で分割し、各分割範囲の伸縮率/温度の平均値より求めた。
装置名 ; MACサイエンス社製TMA4000S
試料長さ ; 20mm
試料幅 ; 2mm
昇温開始温度 ; 25℃
昇温終了温度 ; 400℃
昇温速度 ; 5℃/分
雰囲気 ; アルゴン
11.ポリイミドフィルムの融点、ガラス転位温度
試料を下記条件でDSC測定し、融点(融解ピーク温度Tpm)とガラス転移点(Tmg)をJIS K 7121に準拠して下記測定条件で求めた。
装置名 ; MACサイエンス社製DSC3100S
パン ; アルミパン(非気密型)
試料重量 ; 4mg
昇温開始温度 ; 30℃
昇温速度 ; 20℃/分
雰囲気 ; アルゴン
熱分解温度は、充分に乾燥した試料を下記条件でTGA測定(熱天秤測定)して、5%重量減をもって規定した。
装置名 ; MACサイエンス社製TG−DTA2000S
パン ; アルミパン(非気密型)
試料重量 ; 10mg
昇温開始温度 ; 30℃
昇温速度 ; 20℃/分
雰囲気 ; アルゴン
(高耐熱性ポリイミド前駆体[HA1]溶液の調製)
窒素導入管,温度計,攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後,5−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンズオキサゾール 500質量部を仕込んだ。次いで、N−メチル−2−ピロリドン5000質量部を加えて完全に溶解させた後、ピロメリット酸二無水物485質量部を加え、25℃の反応温度で15時間攪拌すると、褐色で粘調なポリアミド酸溶液(HA1)が得られた。得られたポリアミド酸のηsp/Cは2.0であった。
(高耐熱性ポリイミドフィルムの作製)
続いて,このポリアミド酸溶液をステンレスベルトにウエット膜厚180μmとなるようにコーティングし、100℃にて60分間乾燥した。乾燥後に自己支持性となったポリアミド酸フィルムをステンレスベルトから剥離した。
得られたポリアミド酸フィルムを、連続式の熱処理炉に通し、200℃から400℃まで、ほぼ直線的に20分間にて昇温し10分間で冷却、厚み25μmの褐色の高耐熱性ポリイミドフィルム[HI1]を得た。得られた高耐熱性ポリイミドフィルムの引張破断強度、引張弾性率、伸度、線膨張係数(CTE)、融点、ガラス転位温度、熱分解温度を評価した結果を表1に示す
攪拌機、窒素導入管を備えた反応容器に、N−メチル−2−ピロリドンを加え、さらに、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンと2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とを1000:1000のモル比でモノマー濃度が22質量%になるように、またトリフェニルホスフェートをモノマー重量に対して0.1質量%加えた。添加終了後25℃を保ったまま1時間反応を続け、ポリアミド酸[SA1]溶液を得た。得られたポリアミド酸のηsp/Cは1.6であった。
(高耐熱性ポリイミドフィルムの両面への熱融着性ポリイミドの積層)
ダブルコーターを用い、高耐熱性ポリイミドフィルム[HI1]の両面に、熱融着性多層ポリイミド前駆体溶液[SA1]を、乾燥厚み7μmとなるように塗布し、90℃にて30分間乾燥し、乾燥後のフィルムを連続式の熱処理炉に通し、200℃から380℃まで、ほぼ直線的に20分間にて昇温し10分間で冷却、厚み25μmの褐色のポリイミドフィルム[HI1]の両面に、厚さ4μmの熱融着性多層ポリイミド[SI1]が配された熱融着性多層ポリイミドフィルムを得た。
ロール内部加熱及び外部加熱併用方式のシリコーンゴムロール・ラミネート機を用い、加熱により、ロール表面温度を240℃に加熱した。ロール間に得られた熱融着性多層ポリイミドフィルムを通し、その両側から、厚み18μmの電解銅箔(福田金属箔粉工業株式会社製、CF−T9)を供給し、銅箔/熱融着性多層ポリイミドフィルム/銅箔からなる両面銅張り積層フィルムを得た。
(評価)
得られた銅張り積層フィルムについて前記方法で評価を行った結果を表1に示す。
実施例1で得られた高耐熱性ポリイミド前駆体[HA1]溶液をステンレスベルトにウエット膜厚180μmとなるようにコーティングし、100℃にて5分間乾燥した。次いでその上に同じく実施例1にて得られた熱融着性多層ポリイミド前駆体[SA1]溶液をコーティングし、100℃にて60分間乾燥させ、積層成型体を得た。得られた積層成型体を、連続式の熱処理炉に通し、200℃にて5分保持、ついで200℃から400℃まで、ほぼ直線的に5分間にて昇温し10分間保持した後、10分間で冷却、総厚み30μmの褐色の二層からなる片面熱融着性多層ポリイミドフィルムを得た。得られた片面熱融着性多層ポリイミドフィルムの引張破断強度、引張弾性率、伸度、線膨張係数(CTE)を評価した結果を表1に示す
以下、実施例1と同様に銅箔をロールラミネートし、片面銅張り積層フィルムを得、以下同様に評価した。結果を表1に示す。
(高耐熱性ポリイミド前駆体[HA2]溶液の重合)
テトラカルボン酸二無水物として3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物653質量部を用いる以外は,実施例1と同様にしてポリアミド酸溶液[HA2]を得た。このもののηsp/Cは1.5であり,実施例1と同様にして、厚み15μmの褐色のポリイミドフィルム[HI2]を得た。
(高耐熱性ポリイミドフィルムの両面への熱融着性ポリイミドの積層)
ダブルコーターを用い、高耐熱性ポリイミドフィルム[HI2]の両面に、実施例1にて得られた熱融着性多層ポリイミド前駆体[SA1]を、90℃にて30分乾燥後に、乾燥厚み7μmとなるように塗布乾燥し、乾燥後のフィルムを連続式の熱処理炉に通し、200℃から380℃まで、ほぼ直線的に20分間にて昇温し10分間で冷却、厚み15μmの褐色のポリイミドフィルム[HI2]の両面に、厚さ4μmの熱融着性多層ポリイミド[SI1]が配された熱融着性多層ポリイミドフィルムを得た。
(銅張り積層フィルムの製造および評価)
以下、実施例1と同様に銅箔をロールラミネートし、両面銅張り積層フィルムを得、以下同様に評価した。結果を表1に示す。
実施例3にて得られた高耐熱性ポリイミド前駆体[HA2]溶液を用いた以外は実施例3と同様に操作し、片面銅張り積層フィルムを得、以下同様に評価した。結果を表1に示す。
<実施例5>
攪拌機、窒素導入管を備えた反応容器に、N,N−ジメチルアセトアミドを加え、さらに、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンと3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物とを1000:990のモル比でモノマー濃度が22質量%になるように加え、23℃において4時間反応し、熱融着性多層ポリイミド前駆体[SA2]溶液を得た。得られたポリアミド酸のηsp/Cは1.5であった。以下、実施例1にて得られた高耐熱性ポリイミド前駆体[HA1]溶液を用いた以外は実施例1と同様に操作し、両面銅張り積層フィルムを得、以下同様に評価した。結果を表1に示す。
実施例6
実施例1にて得られた高耐熱性ポリイミド前駆体[HA1]溶液、実施例5にて得られた熱融着性多層ポリイミド前駆体[SA2]溶液、を用い、実施例2と同様に操作し、片面銅張り積層フィルムを得、以下同様に評価した。結果を表1に示す。
(高耐熱性ポリイミド前駆体[HA3]溶液の重合)
ピロメリット酸無水物と4,4’ジアミノジフェニルエーテルの等モルをジメチルアセトアミドに溶解し、温度を20℃以下に保ちながら同様に反応させて高耐熱性ポリイミド前駆体[HA3]溶液を得た。得られた溶液のηsp/Cは2.0であった。以下、実施例1と同様に操作し、両面銅張り積層フィルムを得、評価した結果を表1に示す。
(高耐熱性ポリイミド前駆体[HA4]溶液の重合)
攪拌機、窒素導入管を備えた反応容器に、N−メチル−2−ピロリドンを加え、さらに、パラフェニレンジアミン(PPD)と3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s−BPDA)を等モルでモノマー濃度が18質量%になるように加えた。添加終了後50℃を保ったまま3時間反応を続けた。得られた溶液のηsp/Cは1.8であった。以下、実施例1と同様に操作し、両面銅張り積層フィルムを得、評価した結果を表1に示す。
Claims (3)
- 高耐熱性の芳香族ポリイミド層の少なくとも片面に熱圧着性の芳香族ポリイミド層が積層一体化された熱圧着性多層ポリイミドフィルムと金属箔とが熱圧着されて積層されてなるフレキシブル金属箔積層体において、高耐熱性の芳香族ポリイミドが、5−アミノ−2−(p―アミノフェニル)ベンズオキサゾール、6−アミノ−2−(p―アミノフェニル)ベンズオキサゾール、5−アミノ−2−(m―アミノフェニル)ベンズオキサゾール、6−アミノ−2−(m―アミノフェニル)ベンズオキサゾールから選ばれる少なくとも一種のジアミン類と、ピロメリット酸ニ無水物、3,3’4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ニ無水物、4,4’―オキシジフタル酸ニ無水物、3,3’4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ニ無水物、3,3’4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸ニ無水物、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン酸ニ無水物から選ばれる少なくとも一種のテトラカルボン酸ニ無水物とを反応させて得られるポリイミドであり、熱圧着性の芳香族ポリイミドが、1,3−ビス(3−アミノフェノキシベンゼン)、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、および1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)−2,2−ジメチルプロパンから選ばれる少なくとも一種のジアミン類と、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、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’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、および4,4’−オキシジフタル酸二無水物から選ばれる少なくとも一種のテトラカルボン酸二無水物から得られるポリイミドであり、かつ高耐熱性の芳香族ポリイミド層の面方向の線膨張係数が1〜15ppm/℃であり、かつ金属箔の面方向の線膨張係数より小さいことを特徴とするフレキシブル金属箔積層体。
- 金属箔の面方向の線膨張係数と高耐熱性の芳香族ポリイミド層の面方向の線膨張係数が、下記式を満たすことを特徴とする請求項1 に記載のフレキシブル金属箔積層体。
1.0 <(金属箔の線膨張係数)/(高耐熱ポリイミドの線膨張係数)< 2.0 - 金属箔が、電解銅箔、圧延銅箔、アルミニウム箔あるいはステンレス箔である請求項1
〜2に記載のフレキシブル金属箔積層体。
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