JP2012011388A - フレキシブル金属張積層体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 銅箔上に直接又は接着剤層を介して特定のポリアミドイミド樹脂フィルム(A層)が積層され、さらにその上に特定のポリアミドイミド樹脂フィルム(B層)が積層されたフレキシブル金属張積層体の製造方法であって、方法が、(イ)A層を構成する樹脂を溶媒に溶解させて調製された樹脂溶液を、銅箔上に直接又は接着剤層を介して塗工して塗膜を形成させる工程;(ロ)(イ)で形成された塗膜を乾燥する工程;(ハ)B層を構成する樹脂を溶媒に溶解させて調製された樹脂溶液を、(イ)で形成された塗膜の上に塗工して塗膜を形成させる工程;及び(ニ)(ハ)で形成された塗膜を乾燥する工程を含む。
【選択図】図1
Description
(1)銅箔上に直接又は接着剤層を介してポリアミドイミド樹脂フィルム(A層)が積層され、さらにその上にポリアミドイミド樹脂フィルム(B層)が積層されたフレキシブル金属張積層体であって、下記(i)〜(iv)の要件を満たすことを特徴とするフレキシブル金属張積層体:
(i)A層が、ナフタレン骨格を有するアミン成分を含むポリアミドイミド樹脂(I)、及びO−トリジン骨格を有するアミン成分を含むポリアミドイミド樹脂(II)を含み、ポリアミドイミド樹脂(I)/ポリアミドイミド樹脂(II)の重量比が95〜70/5〜30であること;
(ii)ポリアミドイミド樹脂(I)の数平均分子量が25000〜100000であり、かつ/又はポリアミドイミド樹脂(II)の数平均分子量が25000〜100000であること;
(iii)B層が、O−トリジン骨格を有するアミン成分を含むポリアミドイミド樹脂を含むこと;及び
(iv)銅箔のA層に面する側の表面粗度が3μm以下であり、光沢度が300以上であり、400nm〜800nmの波長の光における反射率が20%以上であること。
(2)ポリアミドイミド樹脂(I)が、下記一般式[1]、一般式[2]、及び一般式[3]の繰り返し単位を含むことを特徴とする(1)に記載のフレキシブル金属張積層体。
(式[2]中、YはC=Oであり、nは0または1である。)
(3)ポリアミドイミド樹脂(I)中の一般式[1]/一般式[2]/一般式[3]のモル比が10〜50/20〜80/5〜20であることを特徴とする(2)に記載のフレキシブル金属張積層体。
(4)ポリアミドイミド樹脂(II)が、無水トリメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、及びビフェニルテトラカルボン酸二無水物からなる酸成分と、O−トリジン骨格を有するアミン成分とを含むことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のフレキシブル金属張積層体。
(5)ポリアミドイミド樹脂フィルム(A層)において、円換算直径で1μm以上の最大サイズを有するポリアミドイミド樹脂(II)が分散または相分離していることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のフレキシブル金属張積層体。
(6)A層とB層の樹脂フィルムの厚みの比(A層/B層)が0.01〜100であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のフレキシブル金属張積層体。
(7)A層の樹脂フィルム層の厚みが1〜100μmであることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載のフレキシブル金属張積層体。
(8)B層の樹脂フィルム層の厚みが1〜100μmであることを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載のフレキシブル金属張積層体。
(9)両面に金属箔が形成されるように(1)〜(8)のいずれかに記載のフレキシブル金属張積層体を貼り合わせることにより得られることを特徴とする両面フレキシブル金属張積層体。
(10)(1)〜(9)のいずれかに記載のフレキシブル金属張積層体を使用することを特徴とするフレキシブルプリント基板。
(式[2]中、YはC=Oであり、nは0または1である。)
(式[4]中、R5およびR6は同じであっても異なっていてもよく、それぞれ独立して水素もしくは炭素数1〜4のアルキル基、又は、アルコキシ基を示す。)
(式[5]中、R3およびR4は同じであっても異なっていてもよく、それぞれ独立して水素もしくは炭素数1〜4のアルキル基、又は、アルコキシ基を示す。)
(式[6]中、R1およびR2は同じであっても異なっていてもよく、それぞれ独立して水素もしくは炭素数1〜4のアルキル基、又は、アルコキシ基を示す。また、Yは直結(ビフェニル結合)、又は、エーテル結合(−O−)を示す。)
なお、実施例における特性値の評価方法は以下の通りである。また、評価に用いた粉末状のポリマーサンプルは、各実施例、比較例で得られた重合ドープを大量のアセトンで再沈殿、精製して作成した。
IPC−FC241(IPC−TM−650,2.4.9(A))に従い、サブトラクティブ法により回路パターンを作成し、引張試験機(商品名「テンシロン引張試験機」、東洋ボールドウィン社製)を用いて回路パターンと樹脂層との接着強度を測定した。
視認性は、光線透過率及びヘイズ値を指標として、光線透過率60%以上かつヘイズ25以下である場合に○とし、そうでない場合を×として評価した。
ポットライフは、5℃で3ケ月保存した後の溶液粘度の増加率で評価し、増加率が初期値の1.2倍以内である場合を○とし、それを超える場合を×とした。溶液粘度は、TOKIMEC(株)製のB型粘度計により回転数10rpmで測定した。
感光性レジストをフレキシブル金属張積層体の銅箔表面に積層し、マスクフィルムにて、露光、焼け付け、現像し、20μmピッチの配線を転写した。次いで、40℃、35%の塩化第二銅溶液を用いて、銅箔をエッチング除去し、回路形成に用いたレジストをアルカリにより除いた。パターニング性は、得られた回路板について、パターンの直線性や銅の根残り等の外観等により判定した。
実装性は、フレキシブル金属張積層体から銅箔を取り除いた樹脂層のガラス転移温度(Tg)を評価し、Tgが350℃以上の場合を○とし、350℃未満の場合を×とした。Tgは、TMA(熱機械分析/セイコーエプソン株式会社製)引張荷重法により以下の条件で測定した。
荷重:5g
サンプルサイズ:4(幅)×20(長さ)mm
昇温速度:10℃/分
雰囲気:窒素
GPC(ゲルパーミッションクロマトグラフ)により以下の条件で数平均分子量を測定した。
カラム:TSKgel GMHXL×2+TSKgel G2000HXL(TOSOH製)
流速:0.7ml/min
測定温度:40℃
溶媒:0.1%臭化リチウム/DMAc溶液
検量線:分子量は標準PEG換算で計算した。PEG分子量は以下を用いた。
粉末状のポリマーサンプルを用意し、これをポリマー濃度が0.5g/dlとなるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解し、その溶液の溶液粘度及び溶媒粘度を30℃でウベローデ型の粘度管により測定して、下記の式で計算した。
対数粘度(dl/g)=[ln(V1/V2)]/V3
式中、V1は測定した溶液粘度を示し、V2は測定した溶媒粘度を示すが、V1及びV2はポリマー溶液及び溶媒(N−メチル−2−ピロリドン)が粘度管のキャピラリーを通過する時間から求めた。また、V3はポリマー濃度(g/dl)である。
JIS−Z8741−1997に記載されている鏡面光沢度の測定方法に準拠して、入射角60°で光源を照射し、反射角60°で反射した光の強度を測定した。ここでいう入射角は、光の照射面に対する直角方向を0°としている。
測定機器は日本電色(株)のVG200グロスメータを用いた。
JIS−B−0601に準拠して測定した。
島津製作所(株)製鏡面反射測定装置(入射角5°用)を用い、角度5°での正反射率を島津製作所(株)製UV−3150で、測定波長300〜1200nm、スキャンスピード1600nm/分で測定した。また、反射率の値は550nmを代表値とした。
ポリアミドイミド樹脂(II)成分の粒状の相の最大サイズは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて25℃の温度下でフィルム切断面を観察することにより測定した。
反応容器に無水トリメリット酸(TMA)153g(三菱瓦斯化学(株)製)、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)40g(ダイセル化学(株)製)、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)22g(三菱化学(株)製)、O−トリジンジイソシアネート(TODI)264g(日本曹達(株)製)、トリエチレンジアミン6g(ナカライテスク(株)製)、及び、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)720g(三菱化学(株)製)(ポリマー濃度15%)を加え、120℃まで2時間で昇温し、そのまま5時間反応させた。次いで、NMP211g(ポリマー濃度12重量%)を加え、室温まで冷却した。得られた樹脂ワニスは、黄褐色透明でポリマーがNMPに溶解していた。合成例1の樹脂ワニスの樹脂組成、対数粘度、数平均分子量を表1に示す。
樹脂組成を表1に示す内容に変更した以外は、合成例1と同じ様にして樹脂ワニスを作成した。合成例2の樹脂ワニスの樹脂組成、対数粘度、数平均分子量を表1に示す。
表2に示すような銅箔M面特性を持つ厚み12〜15μmの各銅箔のM面にナイフコーターを用いて、脱溶剤後の厚み(A層)が10μmになるように、合成例2で得られた樹脂ワニスをコーティングし、100℃で5分乾燥した。次いで、同様の方法で、脱溶剤後の厚み(B層)が25μmになるように、更に、合成例1の樹脂ワニスをコーティングし、100℃で10分乾燥し、初期乾燥されたフレキシブル金属張積層体を得た。
減圧乾燥条件:200℃×24hr
(減圧度は、溶剤の揮発により10〜100Paの間で変動した)
窒素下での加熱(流量;20L/分):260℃×10hr
最終的に得られたフレキシブル金属張積層体は、塗膜中の溶剤が完全に除去されており、視認性、ピール強度は表2の通りであった。表2から、鏡面な銅箔を用いることで視認性に優れたフレキシブル金属張積層体を得ることはできるが、ピール強度との両立は困難であることがわかる。
反応容器に無水トリメリット酸(TMA)17.29g(90モル%、三菱瓦斯化学(株)製)、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)2.94g(10モル%、三菱化学(株)製)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)21.0g(100モル%、住友バイエルウレタン(株)製)、ジアザビジクロウンデセン1g(サンアプロ(株)製)、及び、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)233.6g(三菱化学(株)製、ポリマー濃度15%)を加え、100℃まで2時間で昇温し、そのまま5時間反応させた。次いで、NMP68.6g(ポリマー濃度12重量%)を加え、室温まで冷却した。得られた樹脂ワニスは、黄褐色透明でポリマーがNMPに溶解していた。
比較例4で用いた銅箔のM面にナイフコーターを用いて、脱溶剤後の厚み(A層)が40μmになるように、合成例3で得られた樹脂ワニスをコーティングし、100℃で10分乾燥し、初期乾燥されたフレキシブル金属張積層体を得た。
減圧乾燥条件:200℃×24hr
(減圧度は、溶剤の揮発により10〜100Paの間で変動した)
窒素下での加熱(流量;20L/分):260℃×3hr
最終的に得られたフレキシブル金属張積層体は、塗膜中の溶剤が完全に除去されており、パターニング性が良好であった。しかし、視認性、樹脂ワニスのポットライフ、実装性が悪く、ピール強度も4N/cmと低い値を示した。このことから、A層が一成分のみ(ポリアミドイミド樹脂(I)のみ)またはB層無しの構成の積層体では、本発明の目的を達成できないことがわかる。
反応容器に無水トリメリット酸(TMA)192g(90モル%、三菱瓦斯化学(株)製)、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)29g(10モル%、三菱化学(株)製)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)210g(100モル%、住友バイエルウレタン(株)製)、ジアザビジクロウンデセン1g(サンアプロ(株)製)、及び、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)1944g(三菱化学(株)製、ポリマー濃度15%)を加え、100℃まで2時間で昇温し、そのまま5時間反応させた。次いで、NMP571g(ポリマー濃度12重量%)を加え、室温まで冷却した。得られた樹脂ワニスは、黄褐色透明でポリマーがNMPに溶解していた。合成例4の樹脂ワニスの樹脂組成と対数粘度を表3に示す。
反応容器に無水トリメリット酸(TMA)144g(三菱瓦斯化学(株)製)、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)64g(ダイセル化学(株)製)、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)15g(三菱化学(株)製)、O−トリジンジイソシアネート(TODI)264g(日本曹達(株)製)、トリエチレンジアミン3g(ナカライテスク(株)製)、及び、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)2300g(三菱化学(株)製、ポリマー濃度15%)を加え、100℃まで2時間で昇温し、そのまま5時間反応させた。次いで、NMP726g(ポリマー濃度12重量%)を加え、室温まで冷却した。得られた樹脂ワニスは、黄褐色透明でポリマーがNMPに溶解していた。合成例5の樹脂ワニスの樹脂組成と対数粘度を表3に示す。合成例5の樹脂ワニスの数平均分子量は24000であった。
反応容器に無水トリメリット酸(TMA)58g(30モル%、三菱瓦斯化学(株)製)、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)129g(40モル%、ダイセル化学工業(株)製)、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)59g(20モル%、三菱化学(株)製)、ピロメリット酸無水物(PMA)22g(10モル%、ダイセル化学(株))1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)210g(100モル%、住友バイエルウレタン(株)製)、ジアザビシクロウンデセン1g(サンアプロ(株)製)、及び、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)(三菱化学(株)製、ポリマー濃度15%)2210g(三菱化学(株)製)(ポリマー濃度15%)を加え、100℃まで2時間で昇温し、そのまま5時間反応させた。次いで、NMP650g(ポリマー濃度12重量%)を加え、室温まで冷却した。得られた樹脂ワニスは、黄褐色透明でポリマーがNMPに溶解していた。合成例6の樹脂ワニスの樹脂組成と対数粘度を表3に示す。
樹脂組成を表3に示す内容に変更した以外は、合成例6と同じ様にして樹脂ワニスを作成した。合成例7〜9の樹脂ワニスの樹脂組成と対数粘度を表3に示す。
反応容器に無水トリメリット酸(TMA)19g(10モル%、三菱瓦斯化学(株)製)、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)129g(40モル%、ダイセル化学工業(株)製)、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)59g(20モル%、三菱化学(株)製)、ピロメリット酸無水物(PMA)22g(10モル%、ダイセル化学(株))、テレフタル酸(TPA)17g(20モル%、三菱瓦斯化学(株)製)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)210g(100モル%、住友バイエルウレタン(株)製)、ジアザビシクロウンデセン1g(サンアプロ(株)製)、及び、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)2085g(三菱化学(株)製、ポリマー濃度15%)を加え、100℃まで2時間で昇温し、そのまま5時間反応させた。次いで、NMP613g(ポリマー濃度12重量%)を加え、室温まで冷却した。得られた樹脂ワニスは、黄褐色透明でポリマーがNMPに溶解していた。次いで、合成例5で得られた樹脂ワニスをポリアミドイミド樹脂の固形分100重量部に対し20重量%の比率でブレンドした。合成例10の樹脂ワニスの樹脂組成を表3に示す。
比較例4で用いた銅箔のM面にナイフコーターを用いて、脱溶剤後の厚み(A層)が25μmになるように、合成例4で得られた樹脂ワニスをコーティングし、100℃で5分乾燥し、初期乾燥されたフレキシブル金属張積層体を得た。
減圧乾燥条件:200℃×24hr
(減圧度は、溶剤の揮発により10〜100Paの間で変動した)
窒素下での加熱(流量;20L/分):260℃×3hr
減圧乾燥条件:200℃×24hr
(減圧度は、溶剤の揮発により10〜100Paの間で変動した)
窒素下での加熱(流量;20L/分):260℃×3hr
A層、B層の樹脂ワニス、厚みを表4に示す内容に変更し、また、窒素下での加熱時間を10時間に変更した以外は、比較例6と同じ様にして最終的なフレキシブル金属張積層体を得た。
反応容器に無水トリメリット酸(TMA)58g(30モル%、三菱瓦斯化学(株)製)、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)129g(40モル%、ダイセル化学工業(株)製)、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)59g(20モル%、三菱化学(株)製)、ピロメリット酸無水物(PMA)22g(10モル%、ダイセル化学(株))1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)208g(99モル%、住友バイエルウレタン(株)製)、ジアザビシクロウンデセン1g(サンアプロ(株)製)、及び、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)(三菱化学(株)製、ポリマー濃度15%)2210g(三菱化学(株)製)(ポリマー濃度15%)を加え、100℃まで2時間で昇温し、そのまま5時間反応させた。次いで、NMP650g(ポリマー濃度12重量%)を加え、室温まで冷却した。得られた樹脂ワニスは、黄褐色透明でポリマーがNMPに溶解していた。合成例11の樹脂ワニスの樹脂組成、対数粘度、及び数平均分子量を表5に示す。
樹脂組成を表5に示す内容に変更した以外は、合成例11と同じ様にして樹脂ワニスを作成した。分子量は、酸成分、イソシアネート成分のモル比、反応時間等により、適宜変更して調整した。合成例12〜15の樹脂ワニスの樹脂組成、対数粘度、及び数平均分子量を表5に示す。
合成例11で得られた樹脂ワニスに合成例14で得られた樹脂ワニスをポリアミドイミド樹脂の固形分100重量部に対し20重量%の比率でブレンドした(ポリアミドイミド樹脂(I)/ポリアミドイミド樹脂(II)(重量%)=80/20)。比較例4で用いた銅箔のM面にナイフコーターを用いて、脱溶剤後の厚さ(A層)が10μmになるように、上記のブレンドした樹脂ワニスをコーティングし、100℃で5分乾燥し、初期乾燥されたフレキシブル金属張積層体を得た。
減圧乾燥条件:200℃×24hr
(減圧度は、溶剤の揮発により10〜100Paの間で変動した)
窒素下での加熱(流量;20L/分):260℃×10hr
A層の樹脂ワニスを表6に示す内容に変更した以外は、比較例10と同じ様にしてフレキシブル金属張積層体を得た。ポリアミドイミド樹脂(I)とポリアミドイミド樹脂(II)のブレンド比率(重量%)は、比較例10と同様に80/20とした。
樹脂組成を表7に示す内容に変更した以外は、合成例11と同じ様にして樹脂ワニスを作成した。分子量は、酸成分、イソシアネート成分のモル比、反応時間等により、適宜変更して調整した。合成例16〜20の樹脂ワニスの樹脂組成、対数粘度、及び数平均分子量を表7に示す。
A層の樹脂ワニスを表8に示す内容に変更した以外は、比較例10と同じ様にしてフレキシブル金属張積層体を得た。
樹脂組成を表9に示す内容に変更した以外は、合成例11と同じ様にして樹脂ワニスを作成した。分子量は、酸成分、イソシアネート成分のモル比、反応時間等により、適宜変更して調整した。合成例21、22の樹脂ワニスの樹脂組成、対数粘度、及び数平均分子量を表9に示す。
A層、B層の樹脂ワニスを表10に示す内容に変更した以外は、比較例10と同じ様にしてフレキシブル金属張積層体を得た。なお、A層樹脂は、合成例21と合成例22の樹脂ワニスを表10に示す固形分重量比でブレンドして作成した。
Claims (11)
- 銅箔上に直接又は接着剤層を介してポリアミドイミド樹脂フィルム(A層)が積層され、さらにその上にポリアミドイミド樹脂フィルム(B層)が積層されたフレキシブル金属張積層体の製造方法であって、下記(i)〜(v)の要件を満たすことを特徴とする方法:
(i)A層が、ナフタレン骨格を有するアミン成分を含むポリアミドイミド樹脂(I)、及びO−トリジン骨格を有するアミン成分を含むポリアミドイミド樹脂(II)を含み、ポリアミドイミド樹脂(I)/ポリアミドイミド樹脂(II)の重量比が95〜70/5〜30であること;
(ii)ポリアミドイミド樹脂(I)の数平均分子量が25000〜100000であり、かつ/又はポリアミドイミド樹脂(II)の数平均分子量が25000〜100000であること;
(iii)B層が、O−トリジン骨格を有するアミン成分を含むポリアミドイミド樹脂を含むこと;
(iv)銅箔のA層に面する側の表面粗度が3μm以下であり、光沢度が300以上であり、400nm〜800nmの波長の光における反射率が20%以上であること;及び
(v)方法が、下記工程(イ)〜(ニ)を含むこと:
(イ)A層を構成する樹脂を溶媒に溶解させて調製された樹脂溶液を、銅箔上に直接又は接着剤層を介して塗工して塗膜を形成させる工程;
(ロ)(イ)で形成された塗膜を乾燥する工程;
(ハ)B層を構成する樹脂を溶媒に溶解させて調製された樹脂溶液を、(イ)で形成された塗膜の上に塗工して塗膜を形成させる工程;及び
(ニ)(ハ)で形成された塗膜を乾燥する工程。 - (イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)の工程の順序で行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- (ホ)乾燥後の塗膜を熱処理して脱溶剤させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- (イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)の工程の順序で行われることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- (イ)、(ロ)、(ホ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)の工程の順序で行われることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- (ロ)と(ニ)の工程を同時に行い、(イ)、(ハ)、(ロ)及び(ニ)、(ホ)の工程の順序で行われることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- (イ)と(ハ)の工程を同時に行い、(ロ)と(ニ)の工程を同時に行い、(イ)及び(ハ)、(ロ)及び(ニ)、(ホ)の工程の順序で行われることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 樹脂溶液の塗工が、ロールコーター、ナイフコーター、ドクターブレードコーター、グラビアコーター、ダイコーター、又はリバースコーターにより行われることを特徴とする1〜7のいずれかに記載の方法。
- 接着剤が、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリエステルウレタン系、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、ポリイミド樹脂系、ポリアミドイミド樹脂系、又はポリエステルイミド樹脂系の接着剤であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
- 工程(ロ)及び(ニ)の乾燥温度が60〜150℃であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- 工程(ホ)の熱処理が120〜400℃で行われることを特徴とする請求項3〜10のいずれかに記載の方法。
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