JP2015042718A - Porous polyimide film manufacturing method, porous polyimide film, composite film, wiring board, and multilayer wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多孔質ポリイミド膜の製造方法、多孔質ポリイミド膜、複合膜、配線基板及び多層配線基板に関する。 The present invention relates to a method for producing a porous polyimide film, a porous polyimide film, a composite film, a wiring board, and a multilayer wiring board.
携帯電話等の携帯情報端末は、薄く、軽く、持ち運びやすいこと等が要求されるため、端末内における電子部品を収容可能な容積は限られている。そのため、折り曲げて使用可能なフレキシブルプリント配線板(FPC)が配線や電子部品の実装のために使用されることがある。FPCは、可撓性を有する基材の表面に導体配線を形成したものである。基材材料としては、耐熱性、耐溶剤性及び絶縁信頼性に優れるポリイミド樹脂が広く用いられている。 Since a portable information terminal such as a mobile phone is required to be thin, light, and easy to carry, the volume that can accommodate electronic components in the terminal is limited. Therefore, a flexible printed wiring board (FPC) that can be used by being folded may be used for mounting wiring and electronic components. In FPC, conductor wiring is formed on the surface of a flexible substrate. As a base material, a polyimide resin excellent in heat resistance, solvent resistance and insulation reliability is widely used.
一方、現在の携帯情報端末は、高速大容量通信が可能とされており、このような高速大容量通信では高周波信号が基板上の電子回路に流れることになる。高周波信号が電子回路に流れる場合、周波数に比例して信号が減衰するため伝送損失が問題となる。そのため、FPCの基材には、誘電率や誘電損失が低いことが望まれている。 On the other hand, current portable information terminals are capable of high-speed and large-capacity communication. In such high-speed and large-capacity communication, a high-frequency signal flows through an electronic circuit on a substrate. When a high-frequency signal flows through an electronic circuit, transmission loss becomes a problem because the signal attenuates in proportion to the frequency. Therefore, it is desired that the FPC base material has a low dielectric constant and dielectric loss.
基材材料として使用されるポリイミド樹脂膜の誘電率を低くする手法として、多孔質膜化することが提案されている(例えば特開2012−007161号公報参照)。この公報に記載の多孔質ポリイミド膜は、以下の工程(1)〜工程(6)を含む方法により作成される。 As a technique for lowering the dielectric constant of a polyimide resin film used as a base material, it has been proposed to form a porous film (see, for example, JP 2012-007161 A). The porous polyimide film described in this publication is prepared by a method including the following steps (1) to (6).
(1)極性溶媒、ポリイミド前駆体、及び三級アミノ基を有するアクリルモノマー等の光硬化性樹脂前駆体を含む樹脂溶液を基板上に塗布することにより塗膜を形成する工程
(2)極性溶媒の一部を塗膜から蒸発させる予備乾燥を行う工程
(3)高圧下で塗膜に二酸化炭素を溶解させることにより、塗膜内に極性溶媒の液滴を生成させる工程
(4)紫外線を照射することにより光硬化性樹脂前駆体を硬化させて光硬化性樹脂により液滴の形状を固定する工程
(5)液滴を蒸発させることにより、塗膜内に空孔を形成する工程
(6)塗膜を加熱することによりポリイミド前駆体をイミド化すると共に光硬化性樹脂を気化させる工程
(1) Step of forming a coating film by applying a resin solution containing a polar solvent, a polyimide precursor, and a photocurable resin precursor such as an acrylic monomer having a tertiary amino group on a substrate (2) Polar solvent A step of pre-drying to evaporate a part of the film from the coating film (3) A step of generating droplets of polar solvent in the coating film by dissolving carbon dioxide in the coating film under high pressure (4) Irradiation with ultraviolet rays A step of curing the photocurable resin precursor and fixing the shape of the droplets with the photocurable resin (5) a step of forming voids in the coating film by evaporating the droplets (6) The process of imidizing the polyimide precursor by heating the coating and vaporizing the photocurable resin
しかし、ポリイミド樹脂前駆体は、他の樹脂やその前駆体、例えば光硬化性樹脂前駆体との相溶性が比較的に低い。そのため、ポリイミド前駆体と光硬化性樹脂前駆体とが相分離し、光硬化性樹脂前駆体が凝集し易くなる。その結果、光硬化性樹脂前駆体と二酸化炭素との複合体も凝集し易くなるため、極性溶媒の液滴が凝集して空孔が大きくなる傾向がある。空孔が大きくなると、機械的特性が低下する懸念がある他、連続した空孔が形成されやすいことやポリイミド樹脂膜に貫通孔を空けた際の壁面の凹凸が大きくなることが用途によっては問題となる。また、ポリイミド樹脂膜の特性の位置バラツキが大きくなる傾向もある。 However, the polyimide resin precursor has a relatively low compatibility with other resins and precursors thereof, such as a photocurable resin precursor. Therefore, the polyimide precursor and the photocurable resin precursor are phase-separated, and the photocurable resin precursor is easily aggregated. As a result, the composite of the photocurable resin precursor and carbon dioxide also easily aggregates, so that the polar solvent droplets tend to aggregate to increase the pores. Depending on the application, there are concerns that the mechanical properties may decrease when the pores become large, and that the continuous pores are likely to be formed and that the unevenness of the wall surface when the through-holes are drilled in the polyimide resin film becomes large. It becomes. Moreover, there is a tendency that the position variation of the characteristics of the polyimide resin film becomes large.
ポリイミド樹脂前駆体は、極性溶媒に対する溶解性に限界があり、分子量を下げることで溶解性を高めることも可能であるが、機械特性等が低下するとの問題がある。材料溶液の極性溶媒の含有量が多いと、上記工程(3)において二酸化炭素を供給したときに、この二酸化炭素と三級アミノ基とが複合体を形成し難くなる。このような不都合を回避するためには、二酸化炭素の供給量を多くする必要が生じ、極性溶媒の使用量を多くすることと相俟って、製造コストの上昇を招来する。 The polyimide resin precursor has a limit in solubility in a polar solvent, and it is possible to increase solubility by lowering the molecular weight, but there is a problem that mechanical properties and the like are lowered. When the content of the polar solvent in the material solution is large, when carbon dioxide is supplied in the step (3), it becomes difficult for the carbon dioxide and the tertiary amino group to form a complex. In order to avoid such an inconvenience, it is necessary to increase the supply amount of carbon dioxide, and this leads to an increase in production cost in combination with an increase in the use amount of the polar solvent.
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、製造コストの上昇を抑制しつつ低誘電率化を可能とし、比較的小さい空孔の形成により機械的特性を維持し、FPCの基材や多層配線基板の層間絶縁膜等として好適に適用することができる多孔質ポリイミド膜を提供することを目的としている。 The present invention has been made on the basis of the above-mentioned circumstances, enables a reduction in dielectric constant while suppressing an increase in manufacturing cost, maintains mechanical characteristics by forming relatively small holes, and achieves FPC. An object of the present invention is to provide a porous polyimide film that can be suitably applied as an interlayer insulating film of a multilayer substrate or a multilayer wiring board.
本発明は、
極性溶媒、フッ素原子を有するポリイミド前駆体、及び二酸化炭素の複合体化により両性イオンを形成する化合物を含有する塗液の塗布により塗膜を形成する塗膜形成工程と、
二酸化炭素の加圧供給により上記塗膜中で上記極性溶媒を相分離させる相分離工程と、
上記極性溶媒の蒸発により上記塗膜中に複数の空孔を形成する空孔形成工程と、
上記塗膜の加熱により上記ポリイミド前駆体をイミド化する加熱工程と
を含む多孔質ポリイミド膜の製造方法である。
The present invention
A coating film forming step of forming a coating film by applying a coating solution containing a polar solvent, a polyimide precursor having a fluorine atom, and a compound that forms amphoteric ions by complexing carbon dioxide;
A phase separation step of phase-separating the polar solvent in the coating film by supplying carbon dioxide under pressure;
A hole forming step of forming a plurality of holes in the coating film by evaporation of the polar solvent;
And a heating step of imidizing the polyimide precursor by heating the coating film.
別の本発明は、
当該多孔質ポリイミド膜の製造方法により製造された多孔質ポリイミド膜である。
Another invention is
It is the porous polyimide film manufactured by the manufacturing method of the said porous polyimide film.
別の本発明は、
基材の表面に導体膜を形成した複合膜であって、
上記基材が当該多孔質ポリイミド膜から形成されたことを特徴とする。
Another invention is
A composite film in which a conductor film is formed on the surface of a substrate,
The base material is formed of the porous polyimide film.
別の本発明は、
基材の表面に導体パターンを形成した配線基板であって、
上記基材が当該多孔質ポリイミド膜から形成されたことを特徴とする。
Another invention is
A wiring board having a conductor pattern formed on the surface of a substrate,
The base material is formed of the porous polyimide film.
別の本発明は、
層間絶縁膜を備えた多層配線基板であって、
上記層間絶縁膜が当該多孔質ポリイミド膜から形成されたことを特徴とする。
Another invention is
A multilayer wiring board provided with an interlayer insulating film,
The interlayer insulating film is formed of the porous polyimide film.
本発明の多孔質ポリイミド膜の製造方法によれば、コスト上昇を抑制しつつ、空孔を小径化することで機械的特性を維持し、低誘電率の多孔質ポリイミド膜を容易かつ確実に製造できる。従って、本発明の多孔質ポリイミド膜は、FPCの基材や多層配線基板の層間絶縁膜等に好適に用いられる。 According to the method for producing a porous polyimide film of the present invention, the mechanical characteristics are maintained by reducing the diameter of the pores while suppressing an increase in cost, and a porous polyimide film having a low dielectric constant is easily and reliably produced. it can. Therefore, the porous polyimide film of the present invention is suitably used for an FPC base material, an interlayer insulating film of a multilayer wiring board, and the like.
[本発明の実施形態の説明]
上記課題を解決するためになされた本発明は、
極性溶媒、フッ素原子を有するポリイミド前駆体、及び二酸化炭素の複合体化により両性イオンを形成する化合物(以下、単に「化合物」ともいう)を含有する塗液の塗布により塗膜を形成する塗膜形成工程と、
二酸化炭素の加圧供給により上記塗膜中で上記極性溶媒を相分離させる相分離工程と、
上記極性溶媒の蒸発により上記塗膜中に複数の空孔を形成する空孔形成工程と、
上記塗膜の加熱により上記ポリイミド前駆体をイミド化する加熱工程と
を含む多孔質ポリイミド膜の製造方法である。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
The present invention made to solve the above problems
A coating film that forms a coating film by applying a coating solution containing a polar solvent, a polyimide precursor having a fluorine atom, and a compound that forms amphoteric ions by complexing carbon dioxide (hereinafter also simply referred to as “compound”). Forming process;
A phase separation step of phase-separating the polar solvent in the coating film by supplying carbon dioxide under pressure;
A hole forming step of forming a plurality of holes in the coating film by evaporation of the polar solvent;
And a heating step of imidizing the polyimide precursor by heating the coating film.
当該製造方法によれば、塗膜形成工程において使用される塗液中に、ポリイミド前駆体としてフッ素原子を有するものが含まれる。フッ素原子を有するポリイミド前駆体は、フッ素原子を有しないポリイミド前駆体に比べて他の樹脂やその前駆体との相溶性が高い。そのため、ポリイミド前駆体と他の樹脂やその前駆体とが相分離することを抑制でき、二酸化炭素が複合体化して形成される両性イオンの凝集を適切に抑制することができる。その結果、塗膜中において相分離された極性溶媒の径が大きくなることを抑制できるため、多孔質ポリイミド膜中の空孔を小径化することが可能となる。これにより、機械的特性を維持しつつ、多孔質ポリイミド膜の低誘電率化が可能となる。また、フッ素原子を有するポリイミドは、モル分極率が小さく、自由体積(高分子鎖の間にできる空隙)が大きいことから、この点においても、フッ素原子を有しないポリイミドに比べて、さらに低誘電率化が可能である。このように、当該製造方法では、多孔質ポリイミド膜の低誘電率化が可能であり、FPC等の基材、多層配線板の層間絶縁膜などとして好適に使用できる多孔質ポリイミド膜を提供することが可能となる。 According to the said manufacturing method, what has a fluorine atom as a polyimide precursor is contained in the coating liquid used in a coating-film formation process. A polyimide precursor having a fluorine atom is more compatible with other resins and its precursor than a polyimide precursor having no fluorine atom. Therefore, it can suppress that a polyimide precursor, other resin, and its precursor phase-separate, and can suppress appropriately the aggregation of the zwitterion formed by a carbon dioxide complex. As a result, it is possible to suppress an increase in the diameter of the polar solvent phase-separated in the coating film, and thus it is possible to reduce the diameter of the pores in the porous polyimide film. As a result, the dielectric constant of the porous polyimide film can be reduced while maintaining the mechanical characteristics. In addition, polyimides having fluorine atoms have a low molar polarizability and a large free volume (void formed between polymer chains). Therefore, in this respect as well, the dielectric constant is lower than that of polyimides having no fluorine atoms. Rate can be achieved. As described above, in this manufacturing method, it is possible to reduce the dielectric constant of the porous polyimide film, and to provide a porous polyimide film that can be suitably used as a substrate such as FPC, an interlayer insulating film of a multilayer wiring board, and the like. Is possible.
さらに、フッ素原子を有するポリイミド前駆体は、フッ素原子を有しないポリイミド前駆体に比べて、極性溶媒に対する溶解性が高い。そのため、目的とする量のポリイミド前駆体を極性溶媒に溶解させるときの極性溶媒の使用量を低減できる。また、極性溶媒の使用量を低減できることで、二酸化炭素を効果的に複合化させ、両性イオンを適切に生成させることができる。そのため、相分離工程における二酸化炭素の供給量を、フッ素原子を有しないポリイミド前駆体を使用する場合に比べて少なくすることができる場合がある。このように、当該製造方法では、極性溶媒及び二酸化炭素の使用量を低減することで、製造コストの上昇を抑制することができる。 Furthermore, a polyimide precursor having a fluorine atom has higher solubility in a polar solvent than a polyimide precursor having no fluorine atom. Therefore, the usage-amount of a polar solvent when dissolving the target quantity of a polyimide precursor in a polar solvent can be reduced. Moreover, since the usage-amount of a polar solvent can be reduced, a carbon dioxide can be effectively compounded and an amphoteric ion can be produced | generated appropriately. Therefore, the supply amount of carbon dioxide in the phase separation process may be reduced as compared with the case where a polyimide precursor having no fluorine atom is used. Thus, in the said manufacturing method, the raise of manufacturing cost can be suppressed by reducing the usage-amount of a polar solvent and a carbon dioxide.
上記化合物がアミノ基を有する光硬化性樹脂前駆体であり、
上記相分離工程と上記空孔形成工程との間に、上記塗膜に対する光照射により上記光硬化性樹脂前駆体を硬化させる工程を含むとよい。
The compound is a photocurable resin precursor having an amino group,
It is good to include the process of hardening the said photocurable resin precursor by the light irradiation with respect to the said coating film between the said phase-separation process and the said void | hole formation process.
このような工程を含むことで、光硬化性樹脂前駆体の硬化によって、相分離工程において相分離された極性溶媒の形状が固定される。そのため、空孔形成工程において極性溶媒を蒸発させたときに複数の空孔を適切に形成することができ、空孔の変形を抑制することができる。その結果、高い空隙率が実現可能となるため、低誘電率化が適切に図られた多孔質ポリイミド膜を提供することが可能となる。また、分離した極性溶剤の合一による空孔の大径化を抑制できる可能性がある。 By including such a step, the shape of the polar solvent phase-separated in the phase separation step is fixed by the curing of the photocurable resin precursor. Therefore, a plurality of holes can be appropriately formed when the polar solvent is evaporated in the hole forming step, and deformation of the holes can be suppressed. As a result, since a high porosity can be realized, it is possible to provide a porous polyimide film in which a low dielectric constant is appropriately achieved. Moreover, there is a possibility that the increase in pore diameter due to coalescence of the separated polar solvents can be suppressed.
上記塗膜形成工程と上記相分離工程との間に、上記光硬化性樹脂前駆体に光を照射し、上記光硬化性樹脂前駆体の一部を硬化させる予備硬化工程を含むとよい。 Between the said coating-film formation process and the said phase-separation process, it is good to include the preliminary-curing process which irradiates light to the said photocurable resin precursor, and hardens a part of said photocurable resin precursor.
このような予備硬化工程を含むことで、光硬化性樹脂前駆体の一部が硬化されるため、極性溶媒との相分離構造が形成されやすく、またこの相分離状態を適切に維持できる。 By including such a pre-curing step, a part of the photo-curable resin precursor is cured, so that a phase separation structure with a polar solvent is easily formed, and this phase separation state can be appropriately maintained.
上記光硬化性樹脂前駆体としては、N−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド、メタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル、又はN−(3−ジメチルアミノプロピル)アクリルアミドが好ましい。これらの光硬化性樹脂前駆体を使用することで、相分離工程において二酸化炭素を加圧供給したときに、この二酸化炭素と適切に両性イオンを形成することができる。そのため、極性溶媒の相分離を適切に行える結果、空孔の形成による低誘電率化を適切に図ることができる。 As the photocurable resin precursor, N- (3-dimethylaminopropyl) methacrylamide, 2- (diethylamino) ethyl methacrylate, or N- (3-dimethylaminopropyl) acrylamide is preferable. By using these photocurable resin precursors, when carbon dioxide is supplied under pressure in the phase separation step, amphoteric ions can be appropriately formed with this carbon dioxide. Therefore, as a result of appropriate phase separation of the polar solvent, it is possible to appropriately reduce the dielectric constant by forming pores.
上記塗膜形成工程と上記相分離工程との間に行われ、上記極性溶媒の一部を蒸発させる予備乾燥工程を含むとよい。 It is good to include the preliminary drying process performed between the said coating-film formation process and the said phase-separation process, and evaporating a part of said polar solvent.
このような予備乾燥工程を含むことで、塗膜中に含まれる極性溶媒の量を制御することができるため、ポリイミド膜中に形成される空孔の量及び大きさをある程度制御できる。また、フッ素原子を有するポリイミド前駆体は、極性溶媒に対する溶解性が高いことからポリイミド前駆体を溶解させるのに必要な極性溶媒の量を少なくできる。そのため、塗膜中に含まれる極性溶媒の量を目的量とする必要がある場合、その予備乾燥時間を、フッ素原子を有しないポリイミド前駆体を使用する場合に比べて短くすることができる。その結果、予備乾燥時間が長くなることに起因する厚み方向の溶剤分布の不均一化や空孔の合一による空孔径の大径化を抑制できる場合がある。 By including such a preliminary drying step, the amount of the polar solvent contained in the coating film can be controlled, so that the amount and size of the pores formed in the polyimide film can be controlled to some extent. Moreover, since the polyimide precursor which has a fluorine atom has high solubility with respect to a polar solvent, it can reduce the quantity of a polar solvent required in order to dissolve a polyimide precursor. Therefore, when it is necessary to make the amount of the polar solvent contained in the coating film a target amount, the preliminary drying time can be shortened compared with the case where a polyimide precursor having no fluorine atom is used. As a result, it may be possible to suppress the non-uniform distribution of the solvent in the thickness direction and the increase in the pore diameter due to coalescence of the pores due to the long predrying time.
上記課題を解決するためになされたさらに別の本発明は、
当該多孔質ポリイミド膜の製造方法により製造された多孔質ポリイミド膜である。
Yet another aspect of the present invention made to solve the above problems is as follows.
It is the porous polyimide film manufactured by the manufacturing method of the said porous polyimide film.
当該多孔質ポリイミド膜は、当該多孔質ポリイミド膜の製造方法により製造されたものであるため、製造コストの上昇及び機械的特性の低下を抑制しつつ、適切に低誘電率化が図られている。そのため、当該多孔質ポリイミド膜は、FPC等の基材、多層配線板の層間絶縁膜、混合物の分離膜や断熱膜などとして好適に使用できる。 Since the porous polyimide film is manufactured by the method for manufacturing the porous polyimide film, the dielectric constant is appropriately reduced while suppressing an increase in manufacturing cost and a decrease in mechanical characteristics. . Therefore, the porous polyimide film can be suitably used as a base material such as FPC, an interlayer insulating film of a multilayer wiring board, a separation film or a heat insulating film of a mixture.
上記空孔の平均直径としては0.01μm以上20μm以下が好ましい。このように空孔の平均直径が上記範囲であることで、低誘電率化を図りつつ、機械的特性の低下、連続した空孔の生成、及び膜特性の位置バラツキの発生を抑制できる。また、連続した空孔の形成を抑制することで、当該多孔質ポリイミド膜に貫通孔を形成した場合、この貫通孔の内面の凹凸が大きくなることが抑制される。そのため、貫通孔の内面の凹凸が大きくなることが問題となる用途にも適切に対応することができる。 The average diameter of the holes is preferably 0.01 μm or more and 20 μm or less. As described above, when the average diameter of the holes is in the above range, it is possible to suppress the deterioration of the mechanical characteristics, the generation of continuous holes, and the occurrence of the position variation of the film characteristics while reducing the dielectric constant. Moreover, when the through-hole is formed in the said porous polyimide film by suppressing formation of the continuous void | hole, it is suppressed that the unevenness | corrugation of the inner surface of this through-hole becomes large. For this reason, it is possible to appropriately cope with a use in which the unevenness of the inner surface of the through hole becomes a problem.
当該多孔質ポリイミド膜の空隙率としては1%以上60%以下が好ましい。このように空隙率を上記範囲とすることで、低誘電率化と機械的特性の両立が適切に図られる。そのため、当該多孔質ポリイミド膜は、FPC等の基材、多層配線板の層間絶縁膜などとして好適に使用できる。 The porosity of the porous polyimide film is preferably 1% or more and 60% or less. Thus, by setting the porosity to the above range, both reduction in dielectric constant and mechanical characteristics can be appropriately achieved. Therefore, the said porous polyimide film can be used conveniently as base materials, such as FPC, the interlayer insulation film of a multilayer wiring board, etc.
上記課題を解決するためになされたさらに別の本発明は、
基材の表面に導体膜を形成した複合膜であって、
上記基材が当該多孔質ポリイミド膜から形成されたことを特徴とする複合膜である。
Yet another aspect of the present invention made to solve the above problems is as follows.
A composite film in which a conductor film is formed on the surface of a substrate,
The composite film is characterized in that the base material is formed from the porous polyimide film.
当該複合膜では、基材が当該多孔質ポリイミド膜から形成されていることから、基材の低誘電率化が適切に図られている。そのため、当該複合膜は、高周波信号用等のFPCを作製するための複合膜として好適に使用できる。 In the composite film, since the base material is formed from the porous polyimide film, a low dielectric constant of the base material is appropriately achieved. Therefore, the composite film can be suitably used as a composite film for producing an FPC for high-frequency signals.
上記課題を解決するためになされたさらに別の本発明は、
基材の表面に導体パターンを形成した配線基板であって、
上記基材が当該多孔質ポリイミド膜から形成されたことを特徴とする配線基板である。
Yet another aspect of the present invention made to solve the above problems is as follows.
A wiring board having a conductor pattern formed on the surface of a substrate,
The wiring board is characterized in that the base material is formed from the porous polyimide film.
当該配線基板では、基材が当該多孔質ポリイミド膜から形成されていることから、基材の低誘電率化が適切に図られている。そのため、当該配線基板は、高周波信号用等の配線基板として好適に使用できる。 In the wiring board, since the base material is formed of the porous polyimide film, the base material is appropriately reduced in dielectric constant. Therefore, the wiring board can be suitably used as a wiring board for high-frequency signals.
上記課題を解決するためになされたさらに別の本発明は、
層間絶縁膜を備えた多層配線基板であって、
上記層間絶縁膜が当該多孔質ポリイミド膜から形成されたことを特徴とする多層配線基板である。
Yet another aspect of the present invention made to solve the above problems is as follows.
A multilayer wiring board provided with an interlayer insulating film,
A multilayer wiring board, wherein the interlayer insulating film is formed of the porous polyimide film.
当該多層配線基板では、層間絶縁膜が当該多孔質ポリイミド膜から形成されていることから、層間絶縁膜の低誘電率化が適切に図られている。そのため、当該多層配線基板は、高周波信号用等の多層配線基板として好適に使用できる。 In the multilayer wiring board, since the interlayer insulating film is formed of the porous polyimide film, the dielectric constant of the interlayer insulating film is appropriately reduced. Therefore, the multilayer wiring board can be suitably used as a multilayer wiring board for high-frequency signals.
[本発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態に係る多孔質ポリイミド膜の製造方法、多孔質ポリイミド膜、複合膜、配線基板及び多層配線基板を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等な意味及び範囲内で全ての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the present invention]
A method for producing a porous polyimide film, a porous polyimide film, a composite film, a wiring board and a multilayer wiring board according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes are included within the meaning and range equivalent to the claim.
[多孔質ポリイミド膜の製造方法]
図1に示すように、当該多孔質ポリイミド膜の製造方法は、塗膜形成工程、予備乾燥工程、予備硬化工程、相分離工程、紫外線照射工程、空孔形成工程及び加熱工程を含む。これらの工程は1つ又は複数の装置を用いて行うことができる。予備乾燥工程及び予備硬化工程は、省略することもできる。また、予備硬化工程及び紫外線照射工程は、塗液に含有させた二酸化炭素と複合化する化合物として後述する光硬化性樹脂前駆体等の硬化性樹脂前駆体を含有させる場合にのみ必要な工程である。
[Method for producing porous polyimide film]
As shown in FIG. 1, the method for producing the porous polyimide film includes a coating film forming process, a preliminary drying process, a preliminary curing process, a phase separation process, an ultraviolet irradiation process, a pore forming process, and a heating process. These steps can be performed using one or more devices. The preliminary drying step and the preliminary curing step can be omitted. Further, the preliminary curing step and the ultraviolet irradiation step are necessary only when a curable resin precursor such as a photocurable resin precursor described later is contained as a compound that is combined with carbon dioxide contained in the coating liquid. is there.
ここで、当該製造方法において使用される処理装置の一例を図2に示した。図2の処理装置1は、CO2ボンベ2、UV光発生装置3及びチャンバー4を備えている。
Here, an example of the processing apparatus used in the manufacturing method is shown in FIG. The processing apparatus 1 in FIG. 2 includes a CO 2 cylinder 2, a
CO2ボンベ2は、チャンバー4内に供給するCO2を保持したものである。このCO2ボンベ2は、配管44を介してチャンバー4に接続されている。
The CO 2 cylinder 2 holds CO 2 supplied into the chamber 4. The CO 2 cylinder 2 is connected to the chamber 4 via a
UV光発生装置3は、紫外線照射工程で照射するUV光を発生するものである。
The UV
チャンバー4は、各種の処理を行う空間を規定するものである。図3に示すように、チャンバー4には上壁40に投光窓41が設けられ、側壁42,43に配管44,45が接続され、内部にホットプレート6が収容されている。
The chamber 4 defines a space for performing various processes. As shown in FIG. 3, the chamber 4 is provided with a
投光窓41は、UV光発生装置3において発生させたUV光をチャンバー4内に投光する部分である。この投光窓41は、UV光を透過可能であり、適度な強度を有するものであれば特に限定されず、例えば石英ガラス板が使用される。
The
配管44は、CO2ボンベ2からのCO2をチャンバー4内に導入するためのものである。配管45はチャンバー4内のCO2を排出するためのものである。配管44,45には、バルブ46,47が設けられている。バルブ46は、チャンバー4内にCO2を供給する状態と供給しない状態とを選択するためのものであると共に、チャンバー4に対するCO2の供給圧(チャンバー4の内部圧力)を調整するものである。バルブ47は、チャンバー4からCO2を排出する状態と排出しない状態とを選択するためのものであると共に、チャンバー4の内部圧力を調整するものである。
ホットプレート6は、ステージ60及びヒータ61を備えている。ステージ60は、塗膜50を形成した被塗工基板51を配置する部分である。ステージ60は、熱伝導性の高い材料、例えばアルミニウム、鉄等により形成されている。ヒータ61は、ステージ60を加熱するためのものであり、公知の種々のものを使用することができ、抵抗加熱ヒータが好ましく使用される。
The
〔塗膜形成工程〕
塗膜形成工程は、図4に示すように被塗工基板51上に塗液を塗布して塗膜50を形成することにより行われる。この塗膜形成工程は、処理装置1内において行ってよいし、処理装置1とは別の装置において行ってもよい。
[Coating film forming process]
As shown in FIG. 4, the coating film forming step is performed by applying a coating liquid on the
<被塗工基板>
被塗工基板51は、紫外線照射による劣化が生じず、加熱工程における加熱温度で変形等を生じないものであれば、特段の限定はなく、例えば金属製、ガラス製、樹脂製、セラミックス製のものを使用することができる。
<Coating substrate>
The
金属製の被塗工基板51を使用する場合、例えば銅、アルミニウム等を板状又は箔状に形成したものが使用される。特に、被塗工基板51として銅箔等の金属箔を使用する場合には、被塗工基板51に多孔質ポリイミド膜を形成すると、多孔質ポリイミド膜に金属箔が形成されたものとなる。そのため、金属箔を剥離せずにそのまま複合膜として使用することができる。この複合膜は、多孔質ポリイミド膜の絶縁基材に銅箔等の導体が形成されたものであることから、導体をエッチングする等して導体パターンを形成することで配線基板とすることができる。
When the metal coated
また、被塗工基板51に多孔質ポリイミド膜を形成した後に、この多孔質ポリイミド膜を剥離する場合には、被塗工基板51上に、公知の離型剤を塗布しておいてから塗膜50を形成するようにしてもよい。
In addition, when the porous polyimide film is peeled off after the porous polyimide film is formed on the
<塗布方法>
被塗工基板51への塗液の塗布方法としては、特に限定はないが、例えば、バーコート法、スピンコート法、ディップコート法、ブレードコート法、スプレー法、凸版印刷法、凹版印刷法、平板印刷法、ディスペンス法、インクジェット法等を挙げることができる。これらの中でも、バーコート法及びスピンコート法が好ましい。
<Application method>
The method for applying the coating liquid to the
<塗液>
塗液としては、フッ素原子を有するポリイミド前駆体(以下「フッ素含有ポリイミド前駆体」ともいう)、二酸化炭素と複合化する化合物、及び極性溶媒を含有し、本発明の効果、特に空孔の形成を阻害しない範囲において、その他の任意成分を含んでいてもよい。図5の概念図に示すように、上記塗液により形成された塗膜は、フッ素含有ポリイミド前駆体のマトリックス中に二酸化炭素と複合化する化合物及び極性溶媒が分散した状態となっているものと考えられる。図5においては、二酸化炭素と複合化する化合物として、後述する三級アミノ基を有する光硬化性樹脂前駆体を使用した例を示している。
<Coating liquid>
The coating liquid contains a polyimide precursor having a fluorine atom (hereinafter also referred to as “fluorine-containing polyimide precursor”), a compound that is complexed with carbon dioxide, and a polar solvent. In the range which does not inhibit, other arbitrary components may be included. As shown in the conceptual diagram of FIG. 5, the coating film formed by the coating liquid is in a state in which a compound that combines with carbon dioxide and a polar solvent are dispersed in a matrix of a fluorine-containing polyimide precursor. Conceivable. In FIG. 5, the example using the photocurable resin precursor which has the tertiary amino group mentioned later as a compound complexed with a carbon dioxide is shown.
(フッ素含有ポリイミド前駆体)
フッ素含有ポリイミド前駆体としては、フッ素原子を有するポリアミド酸(以下「フッ素含有ポリアミド酸」ともいう)が使用される。このようなフッ素含有ポリアミド酸としては、例えば繰り返し単位中の炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1つが、フッ素原子又はフッ素原子を有する有機基(以下「フッ素含有基」ともいう)で置換されたものが挙げられる。フッ素原子含有基は、直鎖状又は分岐状の有機基中の水素原子の少なくとも1つがフッ素原子で置換されたものであり、例えばフルオロアルキル基、フルオロアルコキシ基、フルオロポリエーテル基等が挙げられる。
(Fluorine-containing polyimide precursor)
As the fluorine-containing polyimide precursor, polyamic acid having fluorine atoms (hereinafter also referred to as “fluorine-containing polyamic acid”) is used. As such a fluorine-containing polyamic acid, for example, at least one hydrogen atom bonded to the carbon atom in the repeating unit is substituted with a fluorine atom or an organic group having a fluorine atom (hereinafter also referred to as “fluorine-containing group”). Things. The fluorine atom-containing group is a group in which at least one hydrogen atom in a linear or branched organic group is substituted with a fluorine atom, and examples thereof include a fluoroalkyl group, a fluoroalkoxy group, and a fluoropolyether group. .
「フルオロアルキル基」とは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を意味し、「パーフルオロアルキル基」を包含する。具体的には、「フルオロアルキル基」は、アルキル基の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基、アルキル基の末端の1個の水素原子以外の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基等を包含する。 The “fluoroalkyl group” means an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and includes a “perfluoroalkyl group”. Specifically, a “fluoroalkyl group” is a group in which all hydrogen atoms of an alkyl group are substituted with fluorine atoms, and all hydrogen atoms other than one hydrogen atom at the end of the alkyl group are substituted with fluorine atoms. Group and the like.
「フルオロアルコキシ基」とは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルコキシ基を意味し、「パーフルオロアルコキシ基」を包含する。具体的には、「フルオロアルコキシ基」は、アルコキシ基の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基、アルコキシ基の末端の1個の水素原子以外の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基等を包含する。 The “fluoroalkoxy group” means an alkoxy group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and includes a “perfluoroalkoxy group”. Specifically, a “fluoroalkoxy group” is a group in which all hydrogen atoms of an alkoxy group are substituted with fluorine atoms, and all hydrogen atoms other than one hydrogen atom at the end of the alkoxy group are substituted with fluorine atoms. Group and the like.
「フルオロポリエーテル基」とは、繰り返し単位として複数のアルキレンオキシド鎖を有し、末端にアルキル基又は水素原子を有する1価の基であって、当該アルキレンオキシド鎖及び/又は末端のアルキル基若しくは水素原子中の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された基を有する1価の基を意味する。「フルオロポリエーテル基」は、繰り返し単位として複数のパーフルオロアルキレンオキシド鎖を有する「パーフルオロポリエーテル基」を包含する。 The “fluoropolyether group” is a monovalent group having a plurality of alkylene oxide chains as a repeating unit and having an alkyl group or a hydrogen atom at the terminal, and the alkylene oxide chain and / or the terminal alkyl group or A monovalent group having a group in which at least one hydrogen atom in a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. “Fluoropolyether group” includes “perfluoropolyether group” having a plurality of perfluoroalkylene oxide chains as repeating units.
ポリアミド酸は、例えばテトラカルボン酸二無水物とジアミンとから得られるが、フッ素含有ポリアミド酸は、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの少なくとも一方としてフッ素原子を有するものが使用される。 The polyamic acid is obtained from, for example, a tetracarboxylic dianhydride and a diamine, and a fluorine-containing polyamic acid having a fluorine atom as at least one of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine is used.
テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、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、2,2’,3,3’−ビフェニ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、4,4’−オキシジフタル酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−テトラフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、シクロブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらのテトラカルボン酸二無水物は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the tetracarboxylic dianhydride include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic acid. Dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 4,4′-oxydiphthalic dianhydride 2,2 ′, 3,3′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxy) Phenyl) propane dianhydride, 1,1-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, bis (3,4 -Dicarboxypheny ) Methane dianhydride, bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) propane, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5,6-pyridinetetracarboxylic dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-tetraphenylsilanetetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride, cyclobutane-1,2 3,4-tetracarboxylic dianhydride, and the like. These tetracarboxylic dianhydrides may be used alone or in combination of two or more.
フッ素原子を有するテトラカルボン酸二無水物としては、下記式で表されるものが好ましい。 As tetracarboxylic dianhydride which has a fluorine atom, what is represented by a following formula is preferable.
ジアミンとしては、例えば、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、2,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2’−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、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、2,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2’−ジアミノジフェニルメタン、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、2,4’−ジアミノジフェニルスルホン、2,2’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’−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フィド、2,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、2,2’−ジアミノジフェニルスルフィド、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、p−キシリレンジアミン、m−キシリレンジアミン、o−トリジン,o−トリジンスルホン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ビストリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−メチレン−ビス−(2,6−ジエチルアニリン)、4,4’−メチレン−ビス−(2,6−ジイソプロピルアニリン)、2,4−ジアミノメシチレン、1,5−ジアミノナフタレン、4,4’−ベンゾフェノンジアミン、ビス−{4−(4’−アミノフェノキシ)フェニル}スルホン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−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、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、ビス{4−(3’−アミノフェノキシ)フェニル}スルホン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、1,4−ジアミノシクロヘキサン等が挙げられる。これらのジアミンは、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the diamine include 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 2,4′-diaminodiphenyl ether, 2,2′-diaminodiphenyl ether, 4,4 ′. -Diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 2,4'-diaminodiphenylmethane, 2,2'-diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3, 4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 2,4'-diaminodiphenyl sulfone, 2,2'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,4'-dia Nodiphenyl sulfide, 3,3′-diaminodiphenyl sulfide, 2,4′-diaminodiphenyl sulfide, 2,2′-diaminodiphenyl sulfide, paraphenylenediamine, metaphenylenediamine, p-xylylenediamine, m-xylylenediamine O-tolidine, o-tolidine sulfone, 2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-bistrifluoromethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 4,4′-methylene-bis -(2,6-diethylaniline), 4,4'-methylene-bis- (2,6-diisopropylaniline), 2,4-diaminomesitylene, 1,5-diaminonaphthalene, 4,4'-benzophenonediamine, Bis- {4- (4′-aminophenoxy) phenyl} sulfone, 1,1, , 3,3,3-hexafluoro-2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2,2-bis {4- (4′-aminophenoxy) phenyl} propane, 3,3′-dimethyl-4 , 4′-diaminodiphenylmethane, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, bis {4- (3′-aminophenoxy) phenyl} sulfone, 2,2-bis (4 -Aminophenyl) propane, 1,4-diaminocyclohexane and the like. These diamines may be used alone or in combination of two or more.
フッ素原子を有するジアミンとしては、下記式で表されるものが好ましい。 As the diamine having a fluorine atom, those represented by the following formula are preferred.
フッ素含有ポリイミド前駆体の含有量は、例えば上記塗液における全固形成分中の50質量%以上90質量%以下、好ましくは60質量%以上85質量%以下である。フッ素含有ポリイミド前駆体の含有量を上記範囲とすることで、適切に空孔を形成することができる。 Content of a fluorine-containing polyimide precursor is 50 mass% or more and 90 mass% or less in the total solid component in the said coating liquid, for example, Preferably they are 60 mass% or more and 85 mass% or less. By setting the content of the fluorine-containing polyimide precursor in the above range, pores can be appropriately formed.
(二酸化炭素と複合化する化合物)
この化合物は、相分離工程において供給される二酸化炭素と両性イオンを形成するものである。このような化合物としては、二酸化炭素と複合化でき、両性イオンを生成できるものであれば特に限定されず、例えばアミノ基等を有する化合物を挙げることができ、特に三級アミノ基を有する化合物が好ましい。さらに、相分離工程において形成される極性溶媒相の形状を固定するために、光硬化性樹脂前駆体であることが好ましい。
(Compound compounded with carbon dioxide)
This compound forms zwitterions with carbon dioxide supplied in the phase separation step. Such a compound is not particularly limited as long as it can be complexed with carbon dioxide and can generate an amphoteric ion. For example, a compound having an amino group or the like can be exemplified, and a compound having a tertiary amino group is particularly preferable. preferable. Furthermore, in order to fix the shape of the polar solvent phase formed in the phase separation step, a photocurable resin precursor is preferable.
三級アミノ基を有する光硬化性樹脂前駆体としては、例えば、N−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド又はメタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル、N−(3−ジメチルアミノプロピル)アクリルアミド、アクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル、メタクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル、アクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル等が挙げられる。これらの中でも、N−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド、メタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル、及びN−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]アクリルアミドが好ましい。 Examples of the photocurable resin precursor having a tertiary amino group include N- (3-dimethylaminopropyl) methacrylamide, 2- (diethylamino) ethyl methacrylate, N- (3-dimethylaminopropyl) acrylamide, and acrylic. Examples include 2- (diethylamino) ethyl acid, 2- (dimethylamino) ethyl methacrylate, 2- (dimethylamino) ethyl acrylate, and the like. Among these, N- (3-dimethylaminopropyl) methacrylamide, 2- (diethylamino) ethyl methacrylate, and N- [3- (dimethylamino) propyl] acrylamide are preferable.
二酸化炭素と複合化する化合物の含有量は、例えば全固形成分中の10質量%以上50質量%以下、好ましくは15質量%以上40質量%以下とされる。二酸化炭素と複合化する化合物の含有量を上記範囲することで、極性溶媒を適切に相分離させ、適切に空孔を形成することができる。 The content of the compound complexed with carbon dioxide is, for example, 10% by mass or more and 50% by mass or less, and preferably 15% by mass or more and 40% by mass or less in the total solid components. By setting the content of the compound to be complexed with carbon dioxide within the above range, the polar solvent can be appropriately phase-separated and pores can be appropriately formed.
二酸化炭素と複合化する化合物として三級アミノ基を有する光硬化性樹脂前駆体を使用する場合、光硬化性樹脂前駆体を硬化させるための助剤(開始剤)を上記塗液中に含有させることが好ましい。開始剤は、光硬化性樹脂前駆体の種類に応じて選択すればよいが、先に例示した光硬化性樹脂前駆体を使用する場合には、例えば1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド(慣用名:Lucirin TPO)を用いることができる。1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンとしては、BASFジャパン社の「Irgacure184」を好適に使用することができる。 When using a photocurable resin precursor having a tertiary amino group as a compound to be combined with carbon dioxide, an auxiliary agent (initiator) for curing the photocurable resin precursor is included in the coating liquid. It is preferable. The initiator may be selected according to the type of the photocurable resin precursor, but when using the photocurable resin precursor exemplified above, for example, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, diphenyl (2, 4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide (common name: Lucirin TPO) can be used. As 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, “Irgacure 184” manufactured by BASF Japan Ltd. can be suitably used.
開始剤の含有量は、例えば光硬化性樹脂前駆体100質量部に対し5質量部以上35質量部以下、好ましくは10質量部以上30質量部以下とされる。開始剤の含有量を上記範囲とすることで、極性溶媒を相分離させた後に光硬化性樹脂前駆体を適切に硬化させることができるため、安定した形状の空孔を形成することができる。 The content of the initiator is, for example, 5 parts by mass or more and 35 parts by mass or less, preferably 10 parts by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the photocurable resin precursor. By setting the content of the initiator in the above range, the photocurable resin precursor can be appropriately cured after the phase separation of the polar solvent, and thus it is possible to form pores with a stable shape.
(極性溶媒)
極性溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロドリン、N,N−ジメチルホルムアミド等の低分子溶媒が挙げられる。
(Polar solvent)
Examples of the polar solvent include low molecular weight solvents such as N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrodoline, N, N-dimethylformamide and the like.
なお、二酸化炭素と複合化することにより形成される両性イオンは、水が存在すると形成され難くなる。そのため、極性溶媒としては、水分含有量が少ない脱水溶媒を使用することが好ましい。極性溶媒における水分含有量は、例えば100ppm以下、好ましくは50ppm以下、より好ましくは30ppm以下である。 In addition, the amphoteric ions formed by complexing with carbon dioxide are difficult to form when water is present. Therefore, it is preferable to use a dehydrated solvent having a low water content as the polar solvent. The water content in the polar solvent is, for example, 100 ppm or less, preferably 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less.
極性溶媒の含有量は、例えば目的とする塗液の粘度、極性溶媒に対する固形成分の溶解性、予備乾燥工程を行うか否か等によって適宜決定される。極性溶媒の含有量としては、通常上記塗液中の固形成分100質量部に対し50質量部以上400質量部以下、好ましくは70質量部以上150質量部以下とされる。 The content of the polar solvent is appropriately determined depending on, for example, the viscosity of the target coating liquid, the solubility of the solid component in the polar solvent, whether or not to perform a preliminary drying step, and the like. The content of the polar solvent is usually 50 parts by mass or more and 400 parts by mass or less, and preferably 70 parts by mass or more and 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the solid component in the coating liquid.
(任意成分)
塗液には、空孔の形成を阻害しない等、本発明の効果を損なわない範囲で、公知の種々の任意成分を含有させてもよい。任意成分としては、例えば硬化促進剤、粘度調整剤、難燃剤、有機及び無機フィラー等が挙げられる。
(Optional component)
The coating liquid may contain various known arbitrary components as long as the effects of the present invention are not impaired, such as not inhibiting the formation of pores. As an arbitrary component, a hardening accelerator, a viscosity modifier, a flame retardant, an organic and inorganic filler etc. are mentioned, for example.
〔予備乾燥工程〕
予備乾燥工程は、極性溶媒の一部を蒸発させる工程である。図6に示すように、チャンバー4内に収容されたステージ60上に塗膜を形成した被塗工基板51を載置し、ホットプレート6で加熱することにより行われる。予備乾燥工程は、上記塗膜中のフッ素含有ポリイミド前駆体及び二酸化炭素と複合化する化合物の体積含有率が大きくなるよう、言い換えると極性溶媒の体積含有率が小さくなるようにするために行われる。そのため、予備乾燥工程は、塗液中の極性溶媒の含有量が少ない場合には省略することができる。
[Pre-drying process]
The preliminary drying step is a step of evaporating a part of the polar solvent. As shown in FIG. 6, the
予備乾燥工程の乾燥条件、例えば予備乾燥温度、予備乾燥時間は、極性溶媒の種類、上記塗液中の極性溶媒の含有量、蒸発させるべき極性溶媒の量等により決定すればよい。 The drying conditions in the preliminary drying step, for example, the preliminary drying temperature and the preliminary drying time may be determined by the type of the polar solvent, the content of the polar solvent in the coating liquid, the amount of the polar solvent to be evaporated, and the like.
予備乾燥温度は、例えば30℃以上100℃以下とされる。予備乾燥時間は、フッ素含有ポリイミド膜における空隙率、空孔の大きさ等に影響を与え、予備乾燥時間は長くなるほど空隙率及び空孔の径が小さくなる傾向がある。このような観点からは、予備乾燥時間は目的に応じて最適な時間を選定できる。予備乾燥時間は、例えば30秒以上8,000秒以下とされる。 The preliminary drying temperature is, for example, 30 ° C. or more and 100 ° C. or less. The preliminary drying time affects the porosity, pore size, etc. in the fluorine-containing polyimide film, and the longer the preliminary drying time, the smaller the porosity and pore diameter tend to be. From this point of view, an optimal time can be selected as the preliminary drying time according to the purpose. The preliminary drying time is, for example, 30 seconds or more and 8,000 seconds or less.
〔予備硬化工程〕
予備硬化工程は、上述のように塗液に含有させる二酸化炭素と複合化する化合物として光硬化性樹脂前駆体等の硬化性樹脂前駆体を含有させる場合のみ必要な工程であり、省略可能な工程である。また、予備硬化工程は、予備乾燥工程と同時に行うこともでき、予備乾燥工程よりも先に行ってもよい。
[Precuring process]
The pre-curing step is a step necessary only when a curable resin precursor such as a photo-curable resin precursor is contained as a compound to be combined with carbon dioxide to be contained in the coating liquid as described above, and can be omitted. It is. Further, the preliminary curing step can be performed simultaneously with the preliminary drying step, or may be performed prior to the preliminary drying step.
この予備硬化工程は、例えば光硬化性樹脂前駆体にUV光等の光を照射し、光硬化性樹脂前駆体の一部を硬化(重合)させる工程である。図7に示すように、予備硬化工程は、ホットプレート6に載置された被塗工基板51上の塗膜50に投光窓41を介してUV光発生装置3(図2参照)において発生させたUV光を照射することにより行われる。予備硬化工程の光照射条件は、例えば硬化性樹脂前駆体や開始剤の種類、これらの含有量、極性溶媒の種類、極性溶媒の含有量、達成すべき硬化の程度(重合度)や塗液の粘度等に応じて適宜決定される。
This pre-curing step is a step of irradiating a photocurable resin precursor with light such as UV light to cure (polymerize) a part of the photocurable resin precursor. As shown in FIG. 7, the preliminary curing step is generated in the UV light generation device 3 (see FIG. 2) via the
光硬化性樹脂前駆体として紫外線硬化樹脂前駆体を上記塗液に含有させ、この紫外線硬化樹脂前駆体にUV光を照射して予備硬化工程を行う場合、UV光の照射波長、照射強度及び照射時間は、それぞれ、例えば200nm以上400nm以下、100mW/cm2以上500mW/cm2以下、10秒以上300秒以下である。また、UV光の波長は、使用する光硬化性樹脂前駆体の種類に応じて適宜選択される。 In the case where an ultraviolet curable resin precursor is contained in the coating liquid as a photocurable resin precursor and the UV curing resin precursor is irradiated with UV light to perform a preliminary curing step, the irradiation wavelength, irradiation intensity, and irradiation of the UV light are performed. The time is, for example, 200 nm to 400 nm, 100 mW / cm 2 to 500 mW / cm 2 , 10 seconds to 300 seconds, respectively. Moreover, the wavelength of UV light is suitably selected according to the kind of photocurable resin precursor to be used.
〔相分離工程〕
相分離工程は、二酸化炭素を加圧供給することにより行われる。この相分離工程は、ポリイミド樹脂前駆体中において空孔となる極性溶媒を分離させるために行われる。図2及び図8に示すように、相分離工程は、CO2ボンベ2から配管44を通じてチャンバー4内に二酸化炭素を供給することにより行われる。二酸化炭素の加圧供給により、二酸化炭素が塗工した溶液中に溶ける。二酸化炭素は、光硬化性樹脂前駆体等の化合物と複合体を形成し、両性イオンとなる。この両性イオンは、極性溶媒を相分離させる。すなわち、図9に示すように、相分離された極性溶媒の周りに両性イオンが多く存在する。
[Phase separation process]
The phase separation step is performed by supplying carbon dioxide under pressure. This phase separation step is performed in order to separate the polar solvent that becomes pores in the polyimide resin precursor. As shown in FIGS. 2 and 8, the phase separation step is performed by supplying carbon dioxide from the CO 2 cylinder 2 through the
相分離工程における二酸化炭素の供給圧力は、例えば2MPa以上10MPa以下、好ましくは4MPa以上6.5MPa以下である。二酸化炭素の供給時間は、例えば30秒以上500秒、好ましくは75秒以上200秒以下である。二酸化炭素の供給圧力及び供給時間(供給量)が上記下限未満であると、極性溶媒を適切に相分離することができないおそれがある。一方、二酸化炭素の供給圧力及び供給時間(供給量)が上記上限を超えても、圧力及び供給量の増加に見合うだけの多孔化を達成することができず、製造コスト的に不利となるおそれがある。 The supply pressure of carbon dioxide in the phase separation step is, for example, 2 MPa or more and 10 MPa or less, preferably 4 MPa or more and 6.5 MPa or less. The supply time of carbon dioxide is, for example, 30 seconds to 500 seconds, preferably 75 seconds to 200 seconds. If the supply pressure and supply time (supply amount) of carbon dioxide are less than the lower limit, the polar solvent may not be properly phase separated. On the other hand, even if the supply pressure of carbon dioxide and the supply time (supply amount) exceed the above upper limits, it is not possible to achieve porosity sufficient for the increase in pressure and supply amount, which may be disadvantageous in manufacturing cost. There is.
〔紫外線照射工程〕
紫外線照射工程は、上記塗液に二酸化炭素と複合化する化合物として光硬化性樹脂前駆体を含有させる場合に行われる工程である。図10に示すように、紫外線照射工程は、紫外線の照射条件は異なるが、紫外線硬化工程と同様にして行われる。この紫外線照射工程により、図11に示すように光硬化性樹脂前駆体を硬化させることで極性溶媒を囲む込むことができる。さらに概念的に示せば、図12に示すように、ポリイミド樹脂前駆体中に極性溶媒が相分離され、その極性溶媒を光硬化性樹脂が取り囲む。
[Ultraviolet irradiation process]
An ultraviolet irradiation process is a process performed when the said coating liquid contains a photocurable resin precursor as a compound complexed with a carbon dioxide. As shown in FIG. 10, the ultraviolet irradiation process is performed in the same manner as the ultraviolet curing process, although the ultraviolet irradiation conditions are different. By this ultraviolet irradiation process, the polar solvent can be enclosed by curing the photocurable resin precursor as shown in FIG. More conceptually, as shown in FIG. 12, the polar solvent is phase-separated in the polyimide resin precursor, and the photocurable resin surrounds the polar solvent.
紫外線照射工程における紫外線照射条件は、使用する光硬化性樹脂や開始剤の種類、これらの含有量等に応じて決定すればよい。紫外線照射強度は、例えば100mW/cm2以上500mW/cm2以下、好ましくは150mW/cm2以上300mW/cm2以下である。紫外線照射時間は、例えば10秒以上300秒以下、好ましくは30秒以上100秒以下である。 What is necessary is just to determine the ultraviolet irradiation conditions in an ultraviolet irradiation process according to the kind of photocurable resin and initiator to be used, content of these, etc. Ultraviolet irradiation intensity is, for example 100 mW / cm 2 or more 500 mW / cm 2 or less, preferably 150 mW / cm 2 or more 300 mW / cm 2 or less. The ultraviolet irradiation time is, for example, 10 seconds to 300 seconds, preferably 30 seconds to 100 seconds.
〔空孔形成工程〕
空孔形成工程は、極性溶媒を蒸発させることにより複数の空孔を形成する工程である。図13に示すように、空孔形成工程は、ホットプレート6によって塗膜50を加熱して極性溶媒を蒸発させることで、図14に示すように相分離されて極性溶媒が存在していた部分に空孔が形成される。このとき、バルブ46を閉鎖する一方でバルブ47(図2参照)を開放した状態とすることで、二酸化炭素の供給を停止する一方で、チャンバー4内の圧力を常圧としておくことが好ましい。なお、空孔形成工程は、後述する加熱工程と同時に行うことで省略することもできる。
[Hole formation process]
The hole forming step is a step of forming a plurality of holes by evaporating the polar solvent. As shown in FIG. 13, the pore forming step is a part where the polar solvent is present by phase separation as shown in FIG. 14 by heating the
空孔形成工程の加熱は、二酸化炭素と複合化する化合物として光硬化性樹脂前駆体を使用する場合、極性溶媒の沸点よりも低い温度で行うのが好ましい。この空孔形成工程における加熱温度及び加熱時間は、使用する極性溶媒の種類、極性溶媒の含有量、二酸化炭素と複合化する化合物の種類等に応じて決定されるが、例えば40℃以上120℃以下、60秒以上3600秒以下とされる。 When the photocurable resin precursor is used as the compound to be complexed with carbon dioxide, the heating in the pore formation step is preferably performed at a temperature lower than the boiling point of the polar solvent. The heating temperature and heating time in this pore formation step are determined according to the type of polar solvent used, the content of the polar solvent, the type of compound complexed with carbon dioxide, etc. Hereinafter, it is set to 60 seconds or more and 3600 seconds or less.
〔加熱工程〕
加熱工程は、フッ素含有ポリイミド樹脂前駆体をイミド化することで硬化させる工程である。この加熱工程は、図15に示すように予備加熱工程及び空孔形成工程と同様に、ホットプレート6によって塗膜50を加熱することにより行われる。加熱工程を行うことにより、図16に示すように複数の空孔を有するフッ素含有ポリイミド膜が形成されるが、この工程において光硬化性樹脂前駆体等の二酸化炭素と複合化する化合物を同時に蒸発させるのが好ましい。ポリイミド前駆体が硬化する結果、ポリイミド樹脂中に多数の空孔形成された多孔質ポリイミド膜が得られる。
[Heating process]
The heating step is a step of curing by imidizing the fluorine-containing polyimide resin precursor. As shown in FIG. 15, this heating step is performed by heating the
加熱工程における加熱条件はポリイミド樹脂前駆体及び電子対供与化合物の種類に応じて決定すればよい。加熱温度は、少なくともポリイミド樹脂前駆体のイミド化温度以上、例えば130℃以上350℃以下、好ましくは150℃以上250℃以下である。加熱時間は、例えば600秒以上7,200秒以下、好ましくは1,800秒以上3,600秒以下である。 What is necessary is just to determine the heating conditions in a heating process according to the kind of polyimide resin precursor and an electron pair donating compound. The heating temperature is at least the imidization temperature of the polyimide resin precursor, for example, 130 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. The heating time is, for example, 600 seconds or more and 7,200 seconds or less, preferably 1,800 seconds or more and 3,600 seconds or less.
また、加熱工程で空孔形成工程(極性溶媒の蒸発)を同時に行う場合、ポリイミド樹脂前駆体の硬化温度と極性溶媒の沸点との間に大きな隔たりがあるときには、加熱工程における加熱温度を段階的に上昇させ、また連続的かつ徐々に温度を上昇させるようにしてもよい。このような加熱を行うことにより、極性溶媒の蒸発とポリイミド樹脂前駆体の硬化を適切に実行できる。 In addition, when the pore formation process (evaporation of polar solvent) is performed simultaneously in the heating process, if there is a large gap between the curing temperature of the polyimide resin precursor and the boiling point of the polar solvent, the heating temperature in the heating process is stepwise. Alternatively, the temperature may be increased continuously and gradually. By performing such heating, the evaporation of the polar solvent and the curing of the polyimide resin precursor can be appropriately performed.
<利点>
当該製造方法によれば、塗膜形成工程において使用される塗液中に、ポリイミド前駆体としてフッ素原子を有するものが含まれる。フッ素原子を有するポリイミド前駆体は、フッ素原子を有しないポリイミド前駆体に比べて他の樹脂やその前駆体との相溶性が高い。そのため、ポリイミド前駆体と他の樹脂やその前駆体とが相分離することを抑制でき、二酸化炭素が複合体化して形成される両性イオンの凝集を適切に抑制することができる。その結果、塗膜中において相分離された極性溶媒の径が大きくなることを抑制できるため、多孔質ポリイミド膜中の空孔を小径化することが可能となる。これにより、機械的特性を維持しつつ、多孔質ポリイミド膜の低誘電率化が可能となる。また、フッ素原子を有するポリイミドは、モル分極率が小さく、自由体積(高分子鎖の間にできる空隙)が大きいことから、この点においても、フッ素原子を有しないポリイミドに比べて、さらに低誘電率化が可能である。このように、当該製造方法では、多孔質ポリイミド膜の低誘電率化が可能であり、FPC等の基材、多層配線板の層間絶縁膜などとして好適に使用できる多孔質ポリイミド膜を提供することが可能となる。
<Advantages>
According to the said manufacturing method, what has a fluorine atom as a polyimide precursor is contained in the coating liquid used in a coating-film formation process. A polyimide precursor having a fluorine atom is more compatible with other resins and its precursor than a polyimide precursor having no fluorine atom. Therefore, it can suppress that a polyimide precursor, other resin, and its precursor phase-separate, and can suppress appropriately the aggregation of the zwitterion formed by a carbon dioxide complex. As a result, it is possible to suppress an increase in the diameter of the polar solvent phase-separated in the coating film, and thus it is possible to reduce the diameter of the pores in the porous polyimide film. As a result, the dielectric constant of the porous polyimide film can be reduced while maintaining the mechanical characteristics. In addition, polyimides having fluorine atoms have a low molar polarizability and a large free volume (void formed between polymer chains). Therefore, in this respect as well, the dielectric constant is lower than that of polyimides having no fluorine atoms. Rate can be achieved. As described above, in this manufacturing method, it is possible to reduce the dielectric constant of the porous polyimide film, and to provide a porous polyimide film that can be suitably used as a substrate such as FPC, an interlayer insulating film of a multilayer wiring board, and the like. Is possible.
さらに、フッ素原子を有するポリイミド前駆体は、フッ素原子を有しないポリイミド前駆体に比べて、極性溶媒に対する溶解性が高い。そのため、目的とする量のポリイミド前駆体を極性溶媒に溶解させるときの極性溶媒の使用量を低減できる。また、極性溶媒の使用量を低減できることで、二酸化炭素を効果的に複合化させ、両性イオンを適切に生成させることができる。そのため、相分離工程における二酸化炭素の供給量を、フッ素原子を有しないポリイミド前駆体を使用する場合に比べて少なくすることができる場合がある。このように、当該製造方法では、極性溶媒及び二酸化炭素の使用量を低減することで、製造コストの上昇を抑制することができる。 Furthermore, a polyimide precursor having a fluorine atom has higher solubility in a polar solvent than a polyimide precursor having no fluorine atom. Therefore, the usage-amount of a polar solvent when dissolving the target quantity of a polyimide precursor in a polar solvent can be reduced. Moreover, since the usage-amount of a polar solvent can be reduced, a carbon dioxide can be effectively compounded and an amphoteric ion can be produced | generated appropriately. Therefore, the supply amount of carbon dioxide in the phase separation process may be reduced as compared with the case where a polyimide precursor having no fluorine atom is used. Thus, in the said manufacturing method, the raise of manufacturing cost can be suppressed by reducing the usage-amount of a polar solvent and a carbon dioxide.
[多孔質ポリイミド膜]
本発明の多孔質ポリイミド膜は、上述した当該製造方法により得られる。当該多孔質ポリイミド膜の空孔の平均直径は、0.01μm以上20μm以下が好ましく、より好ましくは0.05μm以上10μm以下である。空孔の平均直径が20μmを超えると、機械的特性が低下する懸念がある他、連続した空孔が形成されやすいことや多孔質ポリイミド膜に貫通孔を空けた際の壁面の凹凸が大きくなることが用途によっては問題となる場合がある。また、多孔質ポリイミド膜の特性の位置バラツキが大きくなる傾向もある。一方、空孔の平均直径が0.01μm未満であると、気孔率を大きくすることが困難であり、多孔質ポリイミド膜の低誘電率化を適切に図ることが難しい。
[Porous polyimide film]
The porous polyimide film of the present invention is obtained by the production method described above. The average diameter of the pores of the porous polyimide film is preferably 0.01 μm or more and 20 μm or less, more preferably 0.05 μm or more and 10 μm or less. When the average diameter of the pores exceeds 20 μm, there is a concern that the mechanical characteristics are deteriorated, continuous pores are easily formed, and unevenness of the wall surface when the through holes are drilled in the porous polyimide film is increased. This may be a problem depending on the application. Also, there is a tendency that the position variation of the characteristics of the porous polyimide film becomes large. On the other hand, when the average diameter of the pores is less than 0.01 μm, it is difficult to increase the porosity, and it is difficult to appropriately reduce the dielectric constant of the porous polyimide film.
当該多孔質ポリイミド膜の空隙率としては、1%以上60%以下が好ましく、20%以上50%以下がより好ましい。空隙率が60%を超えると、空孔径によっては機械的特性が低下するおそれがある。一方、空隙率が1%未満であると、多孔質ポリイミド膜の低誘電率化効果が小さくなるおそれがある。 The porosity of the porous polyimide film is preferably 1% or more and 60% or less, and more preferably 20% or more and 50% or less. If the porosity exceeds 60%, the mechanical properties may be lowered depending on the pore diameter. On the other hand, if the porosity is less than 1%, the effect of reducing the dielectric constant of the porous polyimide film may be reduced.
このように、当該多孔質ポリイミド膜において、空孔の平均直径、空隙率を適正化することで、低誘電率化と機械特性の両立を図ることができる。また、同様に高断熱化と機械的特性、分離特性や透過特性と機械的特性の両立等も図ることが可能である。 Thus, in the said porous polyimide film, coexistence of low dielectric constant and a mechanical characteristic can be aimed at by optimizing the average diameter and porosity of a void | hole. Similarly, it is possible to achieve both high heat insulation and mechanical characteristics, separation characteristics, permeation characteristics, and mechanical characteristics.
当該ポリイミド膜におけるフッ素原子の割合は、例えば20wt%以上60wt%以下、好ましくは30wt%以上50wt%以下とされる。フッ素原子の割合を上記範囲とすることで好適な特性を得ることができる。特に、低誘電率と低誘電損失が必要とされる基板材料の場合、これらの特性と機械的特性及び熱特性とのバランスをとることができる。 The proportion of fluorine atoms in the polyimide film is, for example, 20 wt% or more and 60 wt% or less, preferably 30 wt% or more and 50 wt% or less. By setting the proportion of fluorine atoms within the above range, suitable characteristics can be obtained. In particular, in the case of a substrate material that requires a low dielectric constant and a low dielectric loss, it is possible to balance these characteristics with mechanical characteristics and thermal characteristics.
[複合膜]
本発明の複合膜は、フッ素原子を有する当該多孔質ポリイミド膜から形成された基材の表面に、導体膜を形成したものである。当該複合膜は、プリント配線板や多層配線基板を形成するために使用されるものである。導体膜の形成方法は特に限定されないが、導体箔との貼り合わせ、導体金属のメッキ等の液相形成、スパッタ等の気相形成、導体金属インキの塗工などの既存の方法により実施できる。
[Composite membrane]
The composite film of the present invention is obtained by forming a conductor film on the surface of a base material formed from the porous polyimide film having fluorine atoms. The composite film is used for forming a printed wiring board or a multilayer wiring board. The method for forming the conductor film is not particularly limited, and can be carried out by existing methods such as bonding with a conductor foil, formation of a liquid phase such as plating of a conductor metal, formation of a gas phase such as sputtering, and application of a conductor metal ink.
当該複合膜では、基材が当該多孔質ポリイミド膜から形成されていることから、基材の低誘電率化が適切に図られている。そのため、当該複合膜は、高周波信号用等のFPCを作製するための複合膜として好適に使用することができる。 In the composite film, since the base material is formed from the porous polyimide film, a low dielectric constant of the base material is appropriately achieved. Therefore, the composite film can be suitably used as a composite film for producing an FPC for high-frequency signals.
[配線基板]
本発明の配線基板は、フッ素原子を有する当該多孔質ポリイミド膜から形成された基材の表面に導体パターンを形成したものである。導体パターンは、当該複合膜の導体をエッチングすることにより形成することが一般的であるが、多孔質ポリイミド膜に導体金属を部分メッキし、あるいは導体金属インキを部分塗工することによっても形成可能である。
[Wiring board]
The wiring board of the present invention is obtained by forming a conductor pattern on the surface of a base material formed from the porous polyimide film having fluorine atoms. The conductor pattern is generally formed by etching the conductor of the composite film, but it can also be formed by partially plating a conductor metal on the porous polyimide film or by partially applying a conductor metal ink. It is.
当該配線基板では、基材が当該多孔質ポリイミド膜から形成されていることから基材の低誘電率化が適切に図られている。そのため、当該配線基板は、高周波信号用等の配線基板として好適に使用することができる。 In the wiring board, since the base material is formed of the porous polyimide film, the base material is appropriately reduced in dielectric constant. Therefore, the wiring board can be suitably used as a wiring board for high-frequency signals.
[多層配線基板]
本発明の多層配線基板は、層間絶縁膜を備える。この層間絶縁膜は、多層配線基板の層間に介在する絶縁膜である。層間絶縁膜は、フッ素原子を有する当該多孔質ポリイミド膜から形成されている。
[Multilayer wiring board]
The multilayer wiring board of the present invention includes an interlayer insulating film. This interlayer insulating film is an insulating film interposed between the layers of the multilayer wiring board. The interlayer insulating film is formed from the porous polyimide film having fluorine atoms.
当該多層配線基板では、層間絶縁膜が当該多孔質ポリイミド膜から形成されていることから、層間絶縁膜の低誘電率化が適切に図られている。そのため、当該多層配線基板は、高周波信号用等の多層配線基板として好適に使用することができる。 In the multilayer wiring board, since the interlayer insulating film is formed of the porous polyimide film, the dielectric constant of the interlayer insulating film is appropriately reduced. Therefore, the multilayer wiring board can be suitably used as a multilayer wiring board for high frequency signals.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
[実施例1]
<ポリイミド膜の形成>
(フッ素含有ポリイミド前駆体ワニスの合成)
温度計、冷却管、塩化カルシウム充填管、攪拌器及び窒素吹込み管が取り付けられた容量1Lのフラスコ内に、溶媒としてN,N−ジメチルアセトアミド(以下「DMA」と称する)685.17gを入れ撹拌した。ここに、窒素吹込み管から毎分150mLの窒素ガスを流入させながら、2, 2′−ビス(トリフルオロメチル)−4, 4′−ジアミノビフェニル131.88gを添加し完全に溶解させた。その後、4, 4′−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物182.95gを1時間かけて撹拌しながら添加し、その後撹拌しながら80℃で2時間加熱した。この溶液を放冷し、ポリイミド前駆体ワニスを得た。
[Example 1]
<Formation of polyimide film>
(Synthesis of fluorine-containing polyimide precursor varnish)
68.5.17 g of N, N-dimethylacetamide (hereinafter referred to as “DMA”) is placed as a solvent in a 1 L flask equipped with a thermometer, a condenser tube, a calcium chloride packed tube, a stirrer, and a nitrogen blowing tube. Stir. To this, 131.88 g of 2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl was added and completely dissolved while flowing 150 mL of nitrogen gas per minute from a nitrogen blowing tube. Thereafter, 182.95 g of 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride was added over 1 hour with stirring, and then heated at 80 ° C. with stirring for 2 hours. The solution was allowed to cool to obtain a polyimide precursor varnish.
(塗液の塗布工程)
先に合成したポリイミド前駆体(極性溶媒:フッ素含有ポリイミド前駆体=70質量%:30質量%)(以下「FPI」と称する)71.1質量%、アミノ基を有する光硬化性樹脂前駆体として2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート(以下「DMA−EMA」と称する)24.7質量%、及び開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASFジャパン社の「Irgacure184」)(以下「Irg−184」と称する)4.2質量%を混合して攪拌することで塗液を得た。
(Coating liquid application process)
71.1% by mass of a previously synthesized polyimide precursor (polar solvent: fluorine-containing polyimide precursor = 70% by mass: 30% by mass) (hereinafter referred to as “FPI”), a photocurable resin precursor having an amino group 24.7% by mass of 2- (dimethylamino) ethyl methacrylate (hereinafter referred to as “DMA-EMA”) and 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (“Irgacure 184” manufactured by BASF Japan Ltd.) (hereinafter “Irg-184”) as an initiator The coating liquid was obtained by mixing 4.2% by mass and stirring.
この塗液をバーコート法により銅箔上に塗布し塗膜を形成した。銅箔としては、厚みが35μmの電解銅箔の光沢面を使用した。 This coating solution was applied onto a copper foil by a bar coating method to form a coating film. As the copper foil, a glossy surface of electrolytic copper foil having a thickness of 35 μm was used.
(予備乾燥工程)
予備乾燥は、塗膜を形成した銅箔を90℃に加熱したホットプレート6に載置した状態で150秒間行った。
(Preliminary drying process)
The preliminary drying was performed for 150 seconds in a state where the copper foil on which the coating film was formed was placed on the
(相分離工程)
相分離工程は、ホットプレート6を40℃に加熱した状態で、6.5MPaの圧力で二酸化炭素を150秒間導入することにより行った。
(Phase separation process)
The phase separation step was performed by introducing carbon dioxide for 150 seconds at a pressure of 6.5 MPa while the
(紫外線照射工程)
紫外線照射工程は、二酸化炭素ガスによる圧力を加えたまま、投光窓41を介して照射強度187mW/cm2の紫外線を60秒間照射することで行った。
(UV irradiation process)
The ultraviolet irradiation process was performed by irradiating ultraviolet rays with an irradiation intensity of 187 mW / cm 2 through the
(空孔形成工程)
空孔形成工程は、チャンバー内の圧力を徐々に下げて常圧とし、チャンバー4から塗膜を取り出して大気中に放置することにより、極性溶媒11を蒸発させることで行った。
(Hole formation process)
The pore formation step was performed by evaporating the polar solvent 11 by gradually lowering the pressure in the chamber to normal pressure, removing the coating film from the chamber 4 and leaving it in the atmosphere.
(加熱工程)
加熱工程は、窒素雰囲気下において110℃で60分間熱処理した後に、さらに210℃で60分間熱処理することにより、ポリアミド酸をイミド化すると共に、光硬化性樹脂及び開始剤を気化させることで行った。これにより、フッ素含有多孔質ポリイミド膜を得た。
(Heating process)
The heating process was performed by heat-treating at 110 ° C. for 60 minutes in a nitrogen atmosphere, and further heat-treating at 210 ° C. for 60 minutes to imidize the polyamic acid and vaporize the photocurable resin and the initiator. . As a result, a fluorine-containing porous polyimide film was obtained.
[実施例2〜5]
樹脂ワニス、光硬化性樹脂前駆体及び開始剤の含有量、並びに乾燥工程、加熱処理工程の条件を、表1に示す通りとした以外は実施例1と同様にしてフッ素含有多孔質ポリイミド膜を形成した。
[Examples 2 to 5]
A fluorine-containing porous polyimide membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the contents of the resin varnish, photocurable resin precursor and initiator, and the conditions of the drying step and the heat treatment step were as shown in Table 1. Formed.
[比較例1]
実施例2において、相分離工程、紫外線照射工程、空孔形成工程を経ずに加熱処理を行い、フッ素含有ポリイミド膜を形成した(表1)。
[Comparative Example 1]
In Example 2, the fluorine-containing polyimide film was formed by performing heat treatment without passing through the phase separation step, the ultraviolet irradiation step, and the pore formation step (Table 1).
[比較例2]
(フッ素を含有しないポリイミド前駆体ワニスの合成)
温度計、冷却管、塩化カルシウム充填管、攪拌器及び窒素吹込み管が取り付けられた容量1Lのフラスコ内に、溶媒としてDMA861.63gを入れ撹拌した。ここに、窒素吹込み管から毎分150mLの窒素ガスを流入させながら、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル78.55gを添加し完全に溶解させた。その後、ピロメリット酸二無水物85.57gを1時間かけて撹拌しながら添加し、その後撹拌しながら80℃で1時間加熱した。この溶液を放冷し、ポリイミド前駆体ワニスを得た。
[Comparative Example 2]
(Synthesis of polyimide precursor varnish not containing fluorine)
In a 1 L flask equipped with a thermometer, a condenser tube, a calcium chloride packed tube, a stirrer, and a nitrogen blowing tube, 861.63 g of DMA was added as a solvent and stirred. To this, 78.55 g of 4,4′-diaminodiphenyl ether was added and completely dissolved while flowing 150 mL of nitrogen gas from the nitrogen blowing tube per minute. Thereafter, 85.57 g of pyromellitic dianhydride was added with stirring over 1 hour, and then heated at 80 ° C. for 1 hour with stirring. The solution was allowed to cool to obtain a polyimide precursor varnish.
得られた樹脂ワニスを用いて表1に示す組成、及びプロセス条件より、フッ素を含有しない多孔質ポリイミド膜を得た。 A porous polyimide film containing no fluorine was obtained from the composition and process conditions shown in Table 1 using the obtained resin varnish.
表1における略号は以下の通りである。
FPI:フッ素を有するポリイミド前駆体
PI:ポリイミド前駆体
DMA:N,N−ジメチルアセトアミド
DMA−EMA:2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート
DEA−EMA:2−(ジエチルアミノ)エチルメタクリレート
Irg−184:1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(「Irgacure184」;BASFジャパン製)
Lucirin TPO:ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド
Abbreviations in Table 1 are as follows.
FPI: polyimide precursor having fluorine PI: polyimide precursor DMA: N, N-dimethylacetamide DMA-EMA: 2- (dimethylamino) ethyl methacrylate DEA-EMA: 2- (diethylamino) ethyl methacrylate Irg-184: 1- Hydroxycyclohexyl phenyl ketone ("Irgacure 184"; manufactured by BASF Japan)
Lucirin TPO: Diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide
<評価>
実施例1〜5及び比較例1,2の多孔質ポリイミド樹脂について、空孔形成状態、空隙率、空孔径、及び誘電率の評価を行った。評価結果を表2に示す。
<Evaluation>
The porous polyimide resins of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated for the pore formation state, porosity, pore diameter, and dielectric constant. The evaluation results are shown in Table 2.
(空孔形成状態)
空孔形成状態は、走査型電子顕微鏡(日本電子社の「JSM−6700F」)により撮像した断面写真から空孔の形成の有無及びその程度を確認することで行った。この空孔形成状態は、以下の基準で評価した。
(Hole formation state)
The vacancy formation state was confirmed by confirming the presence and extent of vacancy formation from a cross-sectional photograph taken with a scanning electron microscope (“JSM-6700F” manufactured by JEOL Ltd.). This hole formation state was evaluated according to the following criteria.
○:均質な気孔が観察される
△:気孔が観察されるが不均質(気孔のない部分もある)
×:気孔が観察されない
○: Homogeneous pores are observed Δ: Pore is observed but non-homogeneous (some parts do not have pores)
×: No pores are observed
(空隙率)
空隙率は、寸法法により測定した密度から下記式を用いて算出した。
(Porosity)
The porosity was calculated from the density measured by the dimensional method using the following formula.
空隙率=[1−(多孔質ポリイミド膜の密度/無孔ポリイミド膜の密度)]×100 Porosity = [1− (density of porous polyimide film / density of non-porous polyimide film)] × 100
(空孔の平均直径)
空孔の平均直径(空孔径)は、走査型電子顕微鏡(日本電子社の「JSM−6700F」)により撮像した断面写真から、画像解析ソフト(National Institute of Health社の「Image J」)を用いて算出した空孔の断面積から、下記式を用いて算出した。
(Average diameter of holes)
The average diameter of the holes (hole diameter) was determined using image analysis software ("Image J" from National Institute of Health) from a cross-sectional photograph taken with a scanning electron microscope ("JSM-6700F" from JEOL Ltd.). It calculated using the following formula from the cross-sectional area of the holes calculated in the above.
空孔直径=(空孔の断面積/3.141)^(1/2)×2 Hole diameter = (hole cross-sectional area / 3.141) ^ (1/2) × 2
(誘電率)
多孔質ポリイミド膜の誘電率は、空洞共振器法誘電率測定装置(関東電子応用開発社の「KF604A」)により測定した。
(Dielectric constant)
The dielectric constant of the porous polyimide film was measured with a cavity resonator method dielectric constant measuring device (“KF604A” manufactured by Kanto Electronics Application Development Co., Ltd.).
多孔化したフッ素含有ポリイミド膜の誘電率は2.23〜2.72(実施例1〜5)となり、多孔化していないフッ素含有ポリイミド膜の誘電率の2.80(比較例1)よりも低下している。また、樹脂ワニスとしてフッ素を含有しない樹脂ワニスを用いて多孔化したポリイミド膜の誘電率は2.75(比較例2)であり、実施例1〜5のようにフッ素を含有させることで低誘電率化も図られている。 The dielectric constant of the porous fluorine-containing polyimide film is 2.23 to 2.72 (Examples 1 to 5), which is lower than the dielectric constant of 2.80 (Comparative Example 1) of the non-porous fluorine-containing polyimide film. doing. Moreover, the dielectric constant of the polyimide film made porous by using a resin varnish that does not contain fluorine as the resin varnish is 2.75 (Comparative Example 2), and low dielectric constant is obtained by containing fluorine as in Examples 1-5. It is also being streamlined.
本発明の多孔質ポリイミド膜の製造方法によれば、コスト上昇を抑制しつつ、空孔を小径化することで機械的特性を維持し、低誘電率の多孔質ポリイミド膜を容易かつ確実に製造できる。従って、本発明の多孔質ポリイミド膜は、FPCの基材や多層配線基板の層間絶縁膜等に好適に用いられる。 According to the method for producing a porous polyimide film of the present invention, the mechanical characteristics are maintained by reducing the diameter of the pores while suppressing an increase in cost, and a porous polyimide film having a low dielectric constant is easily and reliably produced. it can. Therefore, the porous polyimide film of the present invention is suitably used for an FPC base material, an interlayer insulating film of a multilayer wiring board, and the like.
1 処理装置
2 CO2ボンベ
3 UV発生装置
4 チャンバー
40 上壁
41 投光窓
42,43 側壁
44,45 配管
46,47バルブ
50 塗膜
51 塗膜形成材
6 ホットプレート
60 ステージ
61 ヒータ
1
Claims (11)
二酸化炭素の加圧供給により上記塗膜中で上記極性溶媒を相分離させる相分離工程と、
上記極性溶媒の蒸発により上記塗膜中に複数の空孔を形成する空孔形成工程と、
上記塗膜の加熱により上記ポリイミド前駆体をイミド化する加熱工程と
を含む多孔質ポリイミド膜の製造方法。 A coating film forming step of forming a coating film by applying a coating solution containing a polar solvent, a polyimide precursor having a fluorine atom, and a compound that forms amphoteric ions by complexing carbon dioxide;
A phase separation step of phase-separating the polar solvent in the coating film by supplying carbon dioxide under pressure;
A hole forming step of forming a plurality of holes in the coating film by evaporation of the polar solvent;
A heating step of imidizing the polyimide precursor by heating the coating film.
上記相分離工程と上記空孔形成工程との間に、上記塗膜に対する光照射により、上記光硬化性樹脂前駆体を硬化させる工程を含む請求項1に記載の多孔質ポリイミド膜の製造方法。 The compound is a photocurable resin precursor having an amino group,
The manufacturing method of the porous polyimide film of Claim 1 including the process of hardening the said photocurable resin precursor by light irradiation with respect to the said coating film between the said phase-separation process and the said void | hole formation process.
上記基材が請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の多孔質ポリイミド膜から形成されたことを特徴とする複合膜。 A composite film in which a conductor film is formed on the surface of a substrate,
A composite film, wherein the substrate is formed from the porous polyimide film according to any one of claims 6 to 8.
上記基材が請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の多孔質ポリイミド膜から形成されたことを特徴とする配線基板。 A wiring board having a conductor pattern formed on the surface of a substrate,
A wiring board, wherein the substrate is formed of the porous polyimide film according to any one of claims 6 to 8.
上記層間絶縁膜が請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の多孔質ポリイミド膜から形成されたことを特徴とする多層配線基板。 A multilayer wiring board provided with an interlayer insulating film,
A multilayer wiring board, wherein the interlayer insulating film is formed from the porous polyimide film according to any one of claims 6 to 8.
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|---|---|---|---|---|
| CN105059608A (en) * | 2015-07-28 | 2015-11-18 | 广东华恒智能科技有限公司 | A kind of encapsulation process of FPC |
| CN111876085A (en) * | 2020-07-10 | 2020-11-03 | 东莞东阳光科研发有限公司 | Composite adhesive sheet, flexible metal laminate and preparation method thereof |
| WO2023249022A1 (en) * | 2022-06-24 | 2023-12-28 | 三菱瓦斯化学株式会社 | Method for producing polyimide varnish |
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2013
- 2013-08-26 JP JP2013174972A patent/JP2015042718A/en active Pending
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