JP5285557B2 - Aromatic polyimide film and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、ポリイミドフィルムおよびその製造方法に関する。さらに詳しくは、摩擦係数が低くハンドリング性に優れ、かつ凸個数が少ないポリイミドフィルムおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a polyimide film and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a polyimide film having a low friction coefficient, excellent handling properties, and a small number of protrusions, and a method for producing the same.
ポリイミドフィルムは、耐熱性、耐寒性、耐薬品性、電気絶縁性および機械強度等において優れた特性を有することが知られており、電線の電気絶縁材料、断熱材、フレキシブルプリント配線基板(FPC)のベースフィルム、ICのテープオートメイティッドボンディング(TAB)用のキャリアテープフィルム、およびICのリードフレーム固定用テープ等に広く利用されている。これらのうち、特にFPC、TAB用キャリアテープおよびリード固定用テープ等の用途においては、通常、種々の接着剤を介してポリイミドフィルムと銅箔とが接着されて用いられている。 Polyimide films are known to have excellent properties in heat resistance, cold resistance, chemical resistance, electrical insulation, mechanical strength, etc., and electrical insulation materials for wires, heat insulating materials, flexible printed circuit boards (FPC) It is widely used as a base film of IC, a carrier tape film for IC tape automated bonding (TAB), a tape for fixing IC lead frames, and the like. Among these, in particular, in applications such as FPC, TAB carrier tape, and lead fixing tape, a polyimide film and a copper foil are usually bonded and used via various adhesives.
ポリイミドフィルムがこれらの用途に用いられる際に重要な実用特性は、フィルムの滑り性(易滑性)である。様々なフィルム加工工程において、フィルム支持体(例えばロール)とフィルムとの易滑性、またフィルム同志の易滑性が確保されることにより、各工程における操作性、取り扱い性を向上させ、更にはフィルム上にシワ等の不良個所の発生が回避できるからである。 An important practical characteristic when a polyimide film is used in these applications is the slipperiness (slidability) of the film. In various film processing steps, the slidability between the film support (for example, roll) and the film and the slidability between the films are ensured, thereby improving the operability and handling in each step. This is because the occurrence of defects such as wrinkles on the film can be avoided.
また、ポリイミドフィルムの主用途であるフレキシブルプリント配線板用途においては、通常、種々の接着剤を介して銅箔とフィルムが接着されているが、ポリイミドフィルムは、その化学構造及び耐薬品(溶剤)安定性により銅箔との接着性が不十分な場合が多いため、現状ではポリイミドフィルムにアルカリ処理、コロナ処理、プラズマ処理、サンドブラスト処理等の表面処理を施してから、銅箔と接着されている。 Moreover, in the flexible printed wiring board use which is the main use of the polyimide film, the copper foil and the film are usually bonded through various adhesives. The polyimide film has a chemical structure and chemical resistance (solvent). Since adhesion to copper foil is often insufficient due to stability, the polyimide film is subjected to surface treatment such as alkali treatment, corona treatment, plasma treatment, sandblast treatment, etc., and then bonded to the copper foil. .
一方、COF用途ではフィルムの上に接着剤を介さず直接導電層を形成する2層銅張り積層板が使用されている。2層銅張り積層板は接着剤がないためファインピッチ化に向いており、近年その需要は高まっている。従来、フィルムの上に接着剤層があったためフィルムの凹凸は直接導電層に反映されることは少なかった。 On the other hand, in COF applications, a two-layer copper-clad laminate that directly forms a conductive layer on a film without using an adhesive is used. Two-layer copper-clad laminates are suitable for fine pitch because there is no adhesive, and the demand for them is increasing in recent years. Conventionally, since there was an adhesive layer on the film, the unevenness of the film was rarely reflected directly on the conductive layer.
しかしながら、接着剤層がなくなることでフィルムの凹凸が直接導電層の凹凸に影響を及ぼすことになった。そのため、フィルムの異物、表面に対する要求は高まっている。そのなかで、異物検査法として自動光学検査システム(AOI)が導入された。 However, since the adhesive layer disappears, the unevenness of the film directly affects the unevenness of the conductive layer. For this reason, there is an increasing demand for foreign matter and the surface of the film. Among them, an automatic optical inspection system (AOI) was introduced as a foreign matter inspection method.
また、最近の電子部品のファインピッチ化、特にCOFの検査においては、従来は目視による線幅、異物等の検査が主流であったが、AOIが導入されるようになってからは、無機粉体を混入する従来処方で製造された耐熱性フィルムでは、走行性に関して十分満足したものが得られていたものの、AOIにおいては、無機粉体が大き過ぎるために、最近のCOF等の狭ピッチ化に伴い、無機粒子が異物と判断されることがあり、これが自動検査システムの大きな障害になっている。 Also, in recent finer pitches of electronic components, especially COF inspection, inspection of line width, foreign matter, etc. by visual inspection has conventionally been the mainstream, but since AOI has been introduced, inorganic powder The heat-resistant film manufactured with the conventional formulation that mixes with the body has been sufficiently satisfactory in terms of running performance, but in AOI, since inorganic powder is too large, the recent narrow pitch of COF, etc. As a result, inorganic particles may be judged as foreign substances, which is a major obstacle to automatic inspection systems.
従来のポリイミドフィルムの易滑化技術としては、不活性無機化合物(例えばアルカリ土類金属のオルトリン酸塩、第2リン酸カルシウム無水物、ピロリン酸カルシウム、シリカ、タルク)をポリアミド酸に添加する方法(例えば、特許文献1参照)、更には微細粒子によってフィルム表面に微細な突起を形成後、プラズマ処理を施す方法(例えば、特許文献2参照)が知られている。しかしながら、これらに示される無機粒子は粒子径が大きいために、自動光学検査システムには適応しないという問題があった。 As a conventional smoothing technology for polyimide films, an inert inorganic compound (for example, alkaline earth metal orthophosphate, dibasic calcium phosphate anhydride, calcium pyrophosphate, silica, talc) is added to polyamic acid (for example, Further, a method of performing plasma treatment after forming fine protrusions on the film surface with fine particles (see, for example, Patent Document 2) is known. However, these inorganic particles have a problem that they are not suitable for automatic optical inspection systems due to their large particle size.
また、ポリイミド表層に平均粒子径が0.01〜100μmである無機質粒子が各粒子の一部をそれぞれ埋設させて保持されていて、一部露出した前記無機質粒子からなる多数の突起をフィルムの表面層に1×10〜5×108個/mm2存在させる方法(例えば、特許文献3参照)が知られている。この方法は、積極的に表面に無機粒子を露出させ、フィルム表面の摩擦係数を低減させることにより、易滑性効果を効果的に得ることを特徴としているが、無機質粒子が一部露出しているため、接面する他のフィルム表面にすり傷が発生し外観不良をきたすといった問題を抱えていた。 In addition, inorganic particles having an average particle diameter of 0.01 to 100 μm are held on the polyimide surface layer by embedding a part of each particle, and a plurality of protrusions made of the exposed inorganic particles are formed on the surface of the film. A method (for example, see Patent Document 3) in which 1 × 10 to 5 × 10 8 pieces / mm 2 exists in a layer is known. This method is characterized in that the slippery effect is effectively obtained by actively exposing the inorganic particles on the surface and reducing the friction coefficient of the film surface, but the inorganic particles are partially exposed. For this reason, there is a problem that scratches occur on the other film surface that comes into contact with the film, resulting in poor appearance.
本発明の目的は、摩擦係数が低くハンドリング性に優れ、かつ凸個数が少ないポリイミドフィルムおよびその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a polyimide film having a low coefficient of friction, excellent handling properties and a small number of protrusions, and a method for producing the same.
かかる事情に鑑み、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、フィルムの表面に所定の無機粒子を用いた微細な突起を設けることによって、摩擦係数が低くハンドリング性に優れ、かつ凸個数が少ないポリイミドフィルムが得られることを見出し、さらに検討を重ねて本発明を完成した。 In view of such circumstances, as a result of intensive research, the present inventor has provided a fine protrusion using predetermined inorganic particles on the surface of the film, thereby providing a low friction coefficient, excellent handling properties, and a small number of protrusions. The inventors have found that a film can be obtained, and have further studied to complete the present invention.
すなわち、本発明は、
[1]フィルム表面の突起が、平均粒子径が0.01〜1μmで、かつ個数粒度分布の範囲が平均粒子径×0.7〜平均粒子径×1.3である無機粒子から形成され、その突起数が1×102〜1×106個/mm2であることを特徴とするポリイミドフィルム、
[2]フィルムの表面を形成する粒子の凝集率が30%以下であることを特徴とする前記[1]に記載のポリイミドフィルム、
[3]無機粒子を主体とする粉体がフィルム樹脂重量当たり0.05〜0.9重量%の割合で含有されることを特徴とする前記[1]または[2]に記載のポリイミドフィルム、
[4]ポリイミドフィルムが、パラフェニレンジアミンおよび4,4’−ジアミノジフェニルエーテルからなる群から選ばれる1以上の芳香族ジアミン成分と、ピロメリット酸二無水物および3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物からなる群から選ばれる1以上の酸無水物成分とから製造されることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれかに記載のポリイミドフィルム、
[5]ポリイミドフィルムが、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルとパラフェニレンジアミンとのモル比が69/31〜90/10である芳香族ジアミン成分と、ピロメリット酸二無水物と3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とのモル比が80/20〜60/40である酸無水物成分とからなるポリアミド酸から製造されることを特徴とする前記[4]記載のポリイミドフィルム、および
[6](1)パラフェニレンジアミンおよび4,4’−ジアミノジフェニルエーテルからなる群から選ばれる1以上の芳香族ジアミン成分と、ピロメリット酸二無水物および3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物からなる群から選ばれる1以上の酸無水物成分とを有機溶媒中で重合させ、ポリアミド酸溶液を得る工程、(2)平均粒子径が0.01〜1μmで、かつ個数粒度分布の範囲が平均粒子径×0.7〜平均粒子径×1.3である無機粒子を前記有機溶媒と同一の有機溶媒に分散させたスラリーを調製し、該スラリーを前記工程(1)のいずれかの段階で添加する工程、(3)前記工程(2)で得られたポリアミド酸溶液を環化反応させてゲルフィルムを得る工程を含むポリイミドフィルムの製造方法、
に関する。
That is, the present invention
[1] Projections on the film surface are formed from inorganic particles having an average particle size of 0.01 to 1 μm and a number particle size distribution range of average particle size × 0.7 to average particle size × 1.3, A polyimide film characterized in that the number of protrusions is 1 × 10 2 to 1 × 10 6 pieces / mm 2 ,
[2] The polyimide film as described in [1] above, wherein the aggregation rate of particles forming the surface of the film is 30% or less,
[3] The polyimide film as described in [1] or [2], wherein the powder mainly composed of inorganic particles is contained in a proportion of 0.05 to 0.9% by weight based on the weight of the film resin.
[4] One or more aromatic diamine components selected from the group consisting of paraphenylenediamine and 4,4′-diaminodiphenyl ether, a pyromellitic dianhydride, and 3,3 ′, 4,4′- The polyimide film according to any one of [1] to [3], wherein the polyimide film is produced from one or more acid anhydride components selected from the group consisting of biphenyltetracarboxylic dianhydride,
[5] The polyimide film comprises an aromatic diamine component having a molar ratio of 4,4′-diaminodiphenyl ether and paraphenylenediamine of 69/31 to 90/10, pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, [4] In the above [4], it is produced from a polyamic acid comprising an acid anhydride component having a molar ratio with 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride of 80/20 to 60/40. A polyimide film, and [6] (1) one or more aromatic diamine components selected from the group consisting of paraphenylenediamine and 4,4′-diaminodiphenyl ether, pyromellitic dianhydride and 3,3 ′, 4, One or more acid anhydride components selected from the group consisting of 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride are polymerized in an organic solvent to obtain a polyamic acid solution. Step (2) Inorganic particles having an average particle diameter of 0.01 to 1 μm and a number particle size distribution in the range of average particle diameter × 0.7 to average particle diameter × 1.3 are the same organic as the organic solvent. A slurry dispersed in a solvent is prepared, and the slurry is added in any of the steps (1). (3) The polyamic acid solution obtained in the step (2) is subjected to a cyclization reaction to form a gel. A method for producing a polyimide film including a step of obtaining a film;
About.
本発明のポリイミドフィルムは、摩擦係数が低くハンドリング性に優れ、かつ凸個数が少ないため、ファインピッチ回路用基板、特にフィルムのTDに狭ピッチに配線されるCOF(Chip on Film)用において、特に有用である。 The polyimide film of the present invention has a low coefficient of friction, excellent handling properties, and a small number of protrusions. Therefore, particularly for a fine pitch circuit substrate, particularly for COF (Chip on Film) wiring with a narrow pitch on the TD of the film. Useful.
以下、本発明について具体的に説明する。本発明のポリイミドフィルムは、フィルム表面突起が、平均粒子径が0.01〜1μmで、かつ個数粒度分布の範囲が平均粒子径×0.7〜平均粒子径×1.3である無機粒子から形成され、その突起数が1×102〜1×106個/mm2であることを特徴とする。本発明において、無機粒子を用いることにより、有機粒子を用いた場合に比べて、分散性および耐熱性に優れる。また、有機粒子では耐熱性に難があり、高い製造温度のポリイミドでは分解されるおそれがある。本発明における無機粒子はポリイミドフィルム中に含有されていればよく、フィルム表面付近の無機粒子を核としてポリイミドフィルムの表面に微細な突起を形成する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described. In the polyimide film of the present invention, the film surface protrusion is an inorganic particle having an average particle diameter of 0.01 to 1 μm and a number particle size distribution range of average particle diameter × 0.7 to average particle diameter × 1.3. The number of protrusions is 1 × 10 2 to 1 × 10 6 pieces / mm 2 . In the present invention, the use of inorganic particles is superior in dispersibility and heat resistance compared to the case where organic particles are used. In addition, heat resistance is difficult with organic particles, and polyimide with a high production temperature may be decomposed. The inorganic particles in the present invention may be contained in the polyimide film, and fine protrusions are formed on the surface of the polyimide film with the inorganic particles in the vicinity of the film surface as a nucleus.
本発明に用いる無機粒子の平均粒子径は、0.01μm以上1μm以下の範囲内であれば、特に限定されないが、0.05μm以上0.7μm以下が好ましく、0.1μm以上0.6μm以下がより好ましい。平均粒子径が0.1μm以上0.6μm以下であれば、易滑性とフィルム表面の凹凸のバランスが特によいためである。平均粒子径が0.01μm未満になると、フィルムの易滑性効果が低下するので好ましくなく、1.0μmを超えると局所的に大きな粒子となって存在するので好ましくない。本発明における平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、1万〜10万倍の倍率で観察したSEM画像からランダムに粒子を選択し、その直径(粒子径)を求め、30個の長さ平均を算出し、平均粒子径(長さ平均径)とした。なお、1視野のSEM画像で突起数が30個に満たない場合、複数視野で30個以上とした。本発明の平均粒子径の測定に用いる前記走査型電子顕微鏡としては、特に限定されないが、S5000(商品名;日立製作所製)等が挙げられる。 The average particle size of the inorganic particles used in the present invention is not particularly limited as long as it is in the range of 0.01 μm to 1 μm, but is preferably 0.05 μm to 0.7 μm, and preferably 0.1 μm to 0.6 μm. More preferred. This is because if the average particle size is 0.1 μm or more and 0.6 μm or less, the balance between the slipperiness and the unevenness of the film surface is particularly good. If the average particle size is less than 0.01 μm, the film's slidability effect decreases, which is not preferable, and if it exceeds 1.0 μm, it is not preferable because the particles are locally large. The average particle diameter in the present invention is determined by randomly selecting particles from an SEM image observed at a magnification of 10,000 to 100,000 using a scanning electron microscope (SEM), and obtaining the diameter (particle diameter). The length average of the individual was calculated and taken as the average particle diameter (length average diameter). In addition, when the number of protrusions was less than 30 in one field of view SEM image, the number was set to 30 or more in multiple fields of view. Although it does not specifically limit as said scanning electron microscope used for the measurement of the average particle diameter of this invention, S5000 (brand name; Hitachi, Ltd. make) etc. are mentioned.
本発明に用いる無機粒子は、個数粒度分布が平均粒子径×0.7〜平均粒子径×1.3の範囲にあれば、特に限定されないが、フィルム表面突起の大きさ、高さのバラツキを抑えることができるという点で、個数粒度分布が平均粒子径×0.75〜平均粒子径×1.25の範囲がより好ましい。本発明における無機粒子は、大きさが揃っているため、変動係数(Coefficient of Variation:CV値)が15%以下の単分散であり、粒子径毎の存在比率の分布を示す個数粒度分布は、シャープなものになる。前記CV値は下記式から算出した。
本発明の無機粒子の個数粒度分布は、平均粒子径×0.7〜平均粒子径×1.3の範囲にある。例えば、平均粒子径が0.2μmの場合、個数粒度分布は0.14μm〜0.26μmの範囲である。粒子径が平均粒子径×0.7未満または平均粒子径×1.3を超える範囲に粒子が存在する場合、意図した大きさの突起群を形成することができないため好ましくない。本発明の個数粒度分布は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、前記した方法で粒子径を測定し、粒子径毎の粒子の個数を数えたものである。 The number particle size distribution of the inorganic particles of the present invention is in the range of average particle size × 0.7 to average particle size × 1.3. For example, when the average particle size is 0.2 μm, the number particle size distribution is in the range of 0.14 μm to 0.26 μm. If the particle diameter is in the range of less than average particle diameter × 0.7 or exceeding average particle diameter × 1.3, it is not preferable because the projection group having the intended size cannot be formed. The number particle size distribution of the present invention is obtained by measuring the particle diameter by the method described above using a scanning electron microscope (SEM) and counting the number of particles for each particle diameter.
本発明に用いる無機粒子の材質としては、特に限定されないが、シリカ(SiO2)またはその水和物、アルミナ、酸化チタン、リン酸カルシウム、酸化ジルコニウム等が好適に用いられる。 The material of the inorganic particles used in the present invention is not particularly limited, but silica (SiO 2 ) or a hydrate thereof, alumina, titanium oxide, calcium phosphate, zirconium oxide, and the like are preferably used.
本発明のポリイミドフィルムが有するフィルム表面の突起数は、1×102〜1×106個/mm2であれば、特に限定されないが、5×102〜1×105個/mm2が好ましい。突起数が、5×102〜1×105個/mm2であれば、フィルム搬送性と表面平滑性とのバランスに優れるためである。突起数が、1×102個/mm2未満の場合、フィルム搬送性の点で好ましくなく、1×106個/mm2を超えると表面平滑性に劣る点で好ましくない。本発明のフィルム表面の突起数は、フィルム表面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、SEMの画像1視野ではっきり突起を確認できるものをすべて数え、1mm2当たりに換算して表面突起数とした。なお、突起数が30個に満たない場合、複数視野で30個以上とした。突起数が30個未満であれば、凝集率の誤差が大きくなり、評価が不正確になるためである。表面突起数の測定に用いる前記走査型電子顕微鏡としては、特に限定されないが、S5000(商品名;日立製作所製)等が挙げられる。フィルム表面の突起の高さは、特に限定されないが、通常5nm以上2μm未満であり、5nm以上1μm以下が好ましい。2μm以上であると、配線を形成したとき断線が起こる等の問題が生じ、5nm未満であると、表面平滑性に劣る点で好ましくないためである。突起の高さは、走査型レーザー顕微鏡(商品名:1LM15W、レーザーテック社製)にて、100倍レンズ(CF Plan 100×/0.95 ∞/0 EPI、ニコン製)を用いて、「SURFACE1」モードにてフィルム表面を撮影、解析することにより測定した。 The number of protrusions on the film surface of the polyimide film of the present invention is not particularly limited as long as it is 1 × 10 2 to 1 × 10 6 pieces / mm 2 , but is 5 × 10 2 to 1 × 10 5 pieces / mm 2. preferable. If the number of protrusions is 5 × 10 2 to 1 × 10 5 pieces / mm 2 , the balance between film transportability and surface smoothness is excellent. When the number of protrusions is less than 1 × 10 2 pieces / mm 2 , it is not preferable in terms of film transportability, and when it exceeds 1 × 10 6 pieces / mm 2 , it is not preferable in terms of poor surface smoothness. The number of protrusions on the film surface of the present invention is the number of surface protrusions obtained by observing the film surface with an SEM (scanning electron microscope) and counting all the protrusions that can be clearly seen in one field of view of the SEM, converted to 1 mm 2. It was. In addition, when the number of protrusions was less than 30, it was set to 30 or more in a plurality of visual fields. This is because if the number of protrusions is less than 30, the error in the aggregation rate becomes large and the evaluation becomes inaccurate. Although it does not specifically limit as said scanning electron microscope used for the measurement of the number of surface protrusions, S5000 (brand name; Hitachi, Ltd. make) etc. are mentioned. The height of the protrusion on the film surface is not particularly limited, but is usually 5 nm or more and less than 2 μm, and preferably 5 nm or more and 1 μm or less. If it is 2 μm or more, problems such as disconnection occur when wiring is formed, and if it is less than 5 nm, it is not preferable in that the surface smoothness is inferior. The height of the protrusion is “SURFACE 1” using a scanning laser microscope (trade name: 1LM15W, manufactured by Lasertec Corporation) using a 100 × lens (CF Plan 100 × / 0.95∞ / 0 EPI, manufactured by Nikon). It was measured by photographing and analyzing the film surface in the mode.
また、本発明において、突起とは、1つの粒子または複数個の粒子から形成されるものを言い、複数個の粒子からなっているものを凝集と見なし、この凝集形成に関わっている粒子数の割合を下記式で表し、これを凝集率とした。
本発明のフィルムの動摩擦係数は、JIS K−7125(1999)に基づき、測定した。具体的には、スベリ係数測定装置Slip Tester(テクノニーズ社製)を使用し、2枚のフィルムの同じ面同士を重ね合わせて、その上に200gのおもりを載せ、フィルムの一端を固定、もう一方を100mm/分で引っ張り、摩擦係数を測定した。本発明のポリイミドフィルムは、前記した無機粒子によりフィルム表面が改質され、例えば、摩擦係数(動摩擦係数)が、0.2〜0.5程度となり、滑り性が良好で、ハンドリング性に優れる。 The dynamic friction coefficient of the film of the present invention was measured based on JIS K-7125 (1999). Specifically, using a slip coefficient measuring device Slip Tester (Technology), the same surfaces of two films are overlapped with each other, a 200 g weight is placed thereon, and one end of the film is fixed. One was pulled at 100 mm / min and the coefficient of friction was measured. In the polyimide film of the present invention, the film surface is modified by the above-described inorganic particles, and for example, the friction coefficient (dynamic friction coefficient) is about 0.2 to 0.5, the sliding property is good, and the handling property is excellent.
本発明の無機粒子は、公知の方法によって製造することができ、特に限定されないが、例えば、特公平4−65,006号公報、特開平9−142827号公報、特開2007−277025号公報、特開2007−153732号公報記載の方法によって製造することができる。このような方法として、具体的には、アンモニア触媒又は有機アミン触媒等の加水分解触媒の存在下に、オルガノシリケートを加水分解し、脱水重縮合反応を進行させながら無機成分を析出させる、いわゆるゾルゲル法等が挙げられる。また、市販品を用いてもよく、例えば、スノーテックス UP、スノーテックス OUP、スノーテックス PS−S、スノーテックス PS−S(以上、日産化学工業社製)、PL−1、PL−3、PL−7、PL−20、SP−03F、SP−1B(以上、扶桑化学工業社製)、オスカル(日揮触媒化成製)等のコロイダルシリカが挙げられる。 The inorganic particles of the present invention can be produced by a known method, and are not particularly limited. For example, JP-B-4-65,006, JP-A-9-142828, JP-A-2007-277025, It can be produced by the method described in JP 2007-153732 A. As such a method, specifically, a so-called sol-gel, in which an organosilicate is hydrolyzed in the presence of a hydrolysis catalyst such as an ammonia catalyst or an organic amine catalyst, and an inorganic component is precipitated while a dehydration polycondensation reaction proceeds. Law. Moreover, you may use a commercial item, for example, Snowtex UP, Snowtex OUP, Snowtex PS-S, Snowtex PS-S (above, the product made by Nissan Chemical Industries), PL-1, PL-3, PL Colloidal silica such as -7, PL-20, SP-03F, SP-1B (manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd.), Oscar (manufactured by JGC Catalysts & Chemicals), and the like.
本発明に用いる無機粒子の配合割合は、特に限定されないが、フィルム樹脂重量に対して0.05重量%以上0.9重量%以下の割合で、フィルム中に均一に分散されていることが好ましく、易滑性効果の点から0.1重量%以上0.8重量%以下の割合がより好ましい。0.9重量%を超えると機械的強度の低下または粒子同士の凝集による表面粗化が起こることがあり、0.05重量%以下では十分な易滑性効果が見られず好ましくない。 The blending ratio of the inorganic particles used in the present invention is not particularly limited, but it is preferably uniformly dispersed in the film at a ratio of 0.05% by weight to 0.9% by weight with respect to the film resin weight. From the viewpoint of the slipperiness effect, a ratio of 0.1% by weight to 0.8% by weight is more preferable. If it exceeds 0.9% by weight, mechanical strength may decrease or surface roughening may occur due to aggregation of particles, and if it is 0.05% by weight or less, sufficient slipperiness effect is not observed, which is not preferable.
無機粒子に起因したフィルム表面突起においては、高さ2μm以上の突起数(凸個数ともいう)が5個以下/20×100mmであることが好ましく、3個以下/20×100mmであることがより好ましく、1個以下/20×100mmであることが特に好ましい。これよりも多いと自動検査システムで無機粒子が異物と判断され障害を来すので好ましくない。 In the film surface protrusions caused by the inorganic particles, the number of protrusions having a height of 2 μm or more (also referred to as the number of protrusions) is preferably 5 or less / 20 × 100 mm, and more preferably 3 or less / 20 × 100 mm. It is preferably 1 or less / 20 × 100 mm. If it is more than this, it is not preferable since the inorganic particles are judged as foreign substances by the automatic inspection system and cause trouble.
次に、本発明のポリイミドフィルムの製造方法について、以下に詳しく説明する。製造工程は、例えば、(1)芳香族ジアミン成分と酸無水物成分とを有機溶媒中で重合させ、ポリアミド酸溶液を得る工程、(2)平均粒子径が0.01〜1μmで、かつ個数粒度分布の範囲が平均粒子径×0.7〜平均粒子径×1.3である無機粒子を前記有機溶媒と同一の有機溶媒に分散させたスラリーを調製し、該スラリーを前記工程(1)のいずれかの段階で添加する工程、(3)前記工程(2)で得られたポリアミド酸溶液を環化反応させてゲルフィルムを得る工程を含むことができる。 Next, the manufacturing method of the polyimide film of this invention is demonstrated in detail below. The production process includes, for example, (1) a process of polymerizing an aromatic diamine component and an acid anhydride component in an organic solvent to obtain a polyamic acid solution, and (2) an average particle diameter of 0.01 to 1 μm and a number A slurry in which inorganic particles having a particle size distribution range of average particle size x 0.7 to average particle size x 1.3 are dispersed in the same organic solvent as the organic solvent is prepared, and the slurry is prepared in the step (1). (3) A step of cyclizing the polyamic acid solution obtained in the step (2) to obtain a gel film can be included.
工程(1)は、芳香族ジアミン成分と酸無水物成分とを有機溶媒中で重合させ、ポリアミド酸溶液を得る工程である。 Step (1) is a step of obtaining a polyamic acid solution by polymerizing an aromatic diamine component and an acid anhydride component in an organic solvent.
上記芳香族ジアミンの具体例としては、本発明の効果を妨げない限り特に限定されないが、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ベンジジン、パラキシリレンジアミン、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、4,4’−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、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、1,5−ジアミノナフタレン、3,3’−ジメトキシベンチジン、1,4−ビス(3メチル−5アミノフェニル)ベンゼンまたはこれらのアミド形成性誘導体が挙げられる。この中でフィルムの引張弾性率を高くする効果のあるパラフェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル等のジアミンの量を調整し、最終的に得られるポリイミドフィルムの引張弾性率が4.0GPa以上にすることが好ましい。これらの芳香族ジアミンは単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。これらの芳香族ジアミンのうち、パラフェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルが好ましい。パラフェニレンジアミンと4,4’−ジアミノジフェニルエーテルとを併用する場合、(i)4,4’−ジアミノジフェニルエーテルと、(ii)パラフェニレンジアミンとを69/31〜90/10(モル比)で用いることがより好ましく、70/30〜85/15(モル比)で用いることが特に好ましい。 Specific examples of the aromatic diamine are not particularly limited as long as the effects of the present invention are not hindered, but paraphenylenediamine, metaphenylenediamine, benzidine, paraxylylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4 ′. -Diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 1,5-diaminonaphthalene, 3,3'-dimethoxy bench Zin, 1,4-bis (3methyl-5aminophenyl) benzene or amide-forming derivatives thereof. Among them, the amount of diamine such as paraphenylenediamine or 4,4′-diaminodiphenyl ether, which has an effect of increasing the tensile modulus of the film, is adjusted, and the finally obtained polyimide film has a tensile modulus of 4.0 GPa or more. It is preferable to make it. These aromatic diamines can be used alone or in admixture of two or more. Of these aromatic diamines, paraphenylenediamine and 4,4'-diaminodiphenyl ether are preferred. When paraphenylenediamine and 4,4′-diaminodiphenyl ether are used in combination, (i) 4,4′-diaminodiphenyl ether and (ii) paraphenylenediamine are used at 69/31 to 90/10 (molar ratio). It is more preferable to use at 70/30 to 85/15 (molar ratio).
上記酸無水物成分の具体例としては、本発明の効果を妨げない限り特に限定されないが、ピロメリット酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3’,3,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,3,6,7−ナフタレンジカルボン酸、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、ピリジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸、またはこれらのアミド形成性誘導体等の酸無水物が挙げられ、芳香族テトラカルボン酸の酸二無水物が好ましく、ピロメリット酸酸二無水物および/または3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸酸二無水物が特に好ましい。これらの酸無水物成分は単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。また、これらのうち、ピロメリット酸二無水物と3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とを80/20〜60/40(モル比)で用いることがより好ましく、75/25〜65/35(モル比)で用いることがとりわけ好ましい。 Specific examples of the acid anhydride component are not particularly limited as long as the effects of the present invention are not hindered, but pyromellitic acid, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid, 2,3 ′, 3, 4'-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, 2,3,6,7-naphthalenedicarboxylic acid, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether , Pyridine-2,3,5,6-tetracarboxylic acid, or acid anhydrides such as amide-forming derivatives thereof, preferred are acid tetraanhydrides of aromatic tetracarboxylic acids, pyromellitic acid dianhydride And / or 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride is particularly preferred. These acid anhydride components can be used alone or in admixture of two or more. Of these, it is more preferable to use pyromellitic dianhydride and 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride at 80/20 to 60/40 (molar ratio), It is particularly preferable to use at 75/25 to 65/35 (molar ratio).
本発明において、ポリアミド酸溶液の形成に使用される有機溶媒としては、特に限定されないが、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド等のホルムアミド系溶媒;N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N−ジエチルアセトアミド等のアセトアミド系溶媒;N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン等のピロリドン系溶媒;フェノール、o−,m−,またはp−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、カテコール等のフェノール系溶媒;あるいはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトン等の非プロトン性極性溶媒を挙げることができ、これらを単独または混合物として用いるのが望ましいが、さらにはキシレン、トルエン等の芳香族炭化水素の使用も可能である。 In the present invention, the organic solvent used for forming the polyamic acid solution is not particularly limited. For example, sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide and diethyl sulfoxide; N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide and the like Formamide solvents; N, N-dimethylacetamide (DMAc), acetamide solvents such as N, N-diethylacetamide; pyrrolidone solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone and N-vinyl-2-pyrrolidone; Examples include phenolic solvents such as o-, m-, or p-cresol, xylenol, halogenated phenol, and catechol; or aprotic polar solvents such as hexamethylphosphoramide and γ-butyrolactone. Or as a mixture Better bur, further xylene, the use of aromatic hydrocarbons is also possible such as toluene.
重合方法は公知のいずれの方法で行ってもよく、特に限定されないが、例えば、(i)先に芳香族ジアミン成分全量を有機溶媒中に入れ、その後酸無水物成分を芳香族ジアミン成分全量と当量になるように加えて重合する方法、(ii)先に酸無水物成分全量を溶媒中に入れ、その後芳香族ジアミン成分を酸無水物成分と等量になるように加えて重合する方法、(iii)一方の芳香族ジアミン成分を溶媒中に入れた後、反応成分に対して酸無水物成分が95〜105モル%となる比率で反応に必要な時間混合した後、もう一方の芳香族ジアミン成分を添加し、続いて酸無水物成分を全芳香族ジアミン成分と酸無水物成分とがほぼ等量になるよう添加して重合する方法、(iv)酸無水物成分を溶媒中に入れた後、反応成分に対して一方の芳香族ジアミン成分が95〜105モル%となる比率で反応に必要な時間混合した後、酸無水物成分を添加し、続いてもう一方の芳香族ジアミン成分を全芳香族ジアミン成分と酸無水物成分とがほぼ等量になるように添加して重合する方法、(v)溶媒中で一方の芳香族ジアミン成分と酸無水物成分をどちらかが過剰になるように反応させてポリアミド酸溶液(A)を調製し、別の溶媒中でもう一方の芳香族ジアミン成分と酸無水物成分をどちらかが過剰になるよう反応させポリアミド酸溶液(B)を調製する。次いで、得られた各ポリアミド酸溶液(A)と(B)を混合し、重合を完結する方法、(vi)(v)において、ポリアミド酸溶液(A)を調製するに際し芳香族ジアミン成分が過剰の場合、ポリアミド酸溶液(B)では酸無水物成分を過剰に、またポリアミド酸溶液(A)で酸無水物成分が過剰の場合、ポリアミド酸溶液(B)では芳香族ジアミン成分を過剰にし、ポリアミド酸溶液(A)と(B)を混ぜ合わせこれら反応に使用される全芳香族ジアミン成分と酸無水物成分とがほぼ等量になるよう調製する方法等が挙げられる。重合反応の条件は、公知の条件を用いることができ、特に限定されず、常温常圧で行ってもよく、重合反応の時間は、例えば、30分〜30時間であってもよい。 The polymerization method may be carried out by any known method, and is not particularly limited. For example, (i) the aromatic diamine component is first put in an organic solvent, and then the acid anhydride component is converted into the aromatic diamine component. (Ii) a method in which the total amount of the acid anhydride component is first put in a solvent, and then the aromatic diamine component is added in an amount equivalent to the acid anhydride component for polymerization. (Iii) After one aromatic diamine component is put in a solvent, after mixing for a time required for the reaction at a ratio of 95 to 105 mol% of the acid anhydride component with respect to the reaction component, the other aromatic diamine component is mixed. A method in which a diamine component is added, and then an acid anhydride component is added so that the wholly aromatic diamine component and the acid anhydride component are approximately equal in amount, and polymerization is performed, and (iv) the acid anhydride component is placed in a solvent. After that, one side of the reaction components After mixing for a time required for the reaction at a ratio of 95 to 105 mol% of the aromatic diamine component, an acid anhydride component is added, and then the other aromatic diamine component is replaced with a wholly aromatic diamine component and an acid anhydride component. (V) A method in which a polymer is added so as to be approximately equal to each other and polymerized, and (v) a polyamic acid solution (A And the other aromatic diamine component and the acid anhydride component are reacted in an excess in another solvent to prepare a polyamic acid solution (B). Next, a method of mixing the obtained polyamic acid solutions (A) and (B) to complete the polymerization. In (vi) and (v), the aromatic diamine component is excessive in preparing the polyamic acid solution (A). In the case of the polyamic acid solution (B), the acid anhydride component is excessive, and when the polyamic acid solution (A) is excessive, the aromatic acid diamine component is excessive in the polyamic acid solution (B). Examples thereof include a method in which the polyamic acid solutions (A) and (B) are mixed and prepared so that the total aromatic diamine component and acid anhydride component used in these reactions are approximately equal. The conditions for the polymerization reaction may be known conditions, and are not particularly limited. The polymerization reaction may be performed at normal temperature and normal pressure, and the polymerization reaction time may be, for example, 30 minutes to 30 hours.
こうして得られるポリアミド酸溶液は、固形分を5〜40重量%含有しているものが好ましく、10〜30重量%含有しているものがより好ましい。また、ポリアミド酸溶液の粘度は、JIS K6726_1994に従い、ブルックフィールド粘度計を用いた回転粘度計法による測定値であり、特に限定されないが、10〜2000Pa・s(100〜20000poise)のものが好ましく、安定した送液の供給という点から、100〜1000Pa・s(1000〜10000poise)のものがより好ましい。また、有機溶媒溶液中のポリアミド酸は部分的にイミド化されていてもよい。 The polyamic acid solution thus obtained preferably contains 5 to 40% by weight of solid content, more preferably 10 to 30% by weight. The viscosity of the polyamic acid solution is a value measured by a rotational viscometer method using a Brookfield viscometer in accordance with JIS K6726_1994, and is not particularly limited, but is preferably 10 to 2000 Pa · s (100 to 20000 poise), The thing of 100-1000 Pa.s (1000-10000 poise) is more preferable from the point of supply of the stable liquid feeding. Moreover, the polyamic acid in the organic solvent solution may be partially imidized.
工程(2)は、平均粒子径が0.01〜1μmで、かつ個数粒度分布の範囲が平均粒子径×0.7〜平均粒子径×1.3である無機粒子を前記有機溶媒と同一の有機溶媒に分散させたスラリーを調製し、該スラリーを前記工程(1)のいずれかの段階で添加する工程である。スラリーの調製は、特に限定されないが、前記無機粒子を前記した有機溶媒(例えば、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)等の極性溶媒)に分散させ、スラリーとする方法等が挙げられる。調製したスラリーをフィルムの易滑性を得るため、前記工程(1)のいずれかの段階で有機溶媒あるいは溶液に、前記した無機粒子の配合割合で分散させる。無機粒子の添加の時期は、環化反応前であれば特に限定されず、工程(2)は必ずしも工程(1)の後に行われる必要はなく、例えば、(i)ポリアミド酸重合前の有機溶媒に、ポリイミドの製造に使用される有機溶媒と同じ有機溶媒(例えば、極性溶媒等)に分散させた無機粒子スラリーを添加してもよく、(ii)重合反応により得られたポリアミド酸溶液に、ポリイミドの製造に使用される有機溶媒と同じ有機溶媒(例えば、極性溶媒等)に分散させた無機粒子スラリーを添加してもよいが、ポリアミド酸溶液に添加するのが好ましい。 In step (2), inorganic particles having an average particle size of 0.01 to 1 μm and a number particle size distribution in the range of average particle size × 0.7 to average particle size × 1.3 are the same as the organic solvent. In this step, a slurry dispersed in an organic solvent is prepared, and the slurry is added at any stage of the step (1). The preparation of the slurry is not particularly limited, and examples thereof include a method of dispersing the inorganic particles in the organic solvent described above (for example, a polar solvent such as N, N-dimethylacetamide (DMAc)) to form a slurry. In order to obtain the slipperiness of the film, the prepared slurry is dispersed in the organic solvent or solution at any stage of the step (1) at the blending ratio of the inorganic particles. The timing of adding the inorganic particles is not particularly limited as long as it is before the cyclization reaction, and step (2) is not necessarily performed after step (1). For example, (i) an organic solvent before polyamic acid polymerization In addition, an inorganic particle slurry dispersed in the same organic solvent (for example, a polar solvent) as the organic solvent used in the production of polyimide may be added. (Ii) To the polyamic acid solution obtained by the polymerization reaction, An inorganic particle slurry dispersed in the same organic solvent (for example, polar solvent) as the organic solvent used for the production of polyimide may be added, but it is preferable to add it to the polyamic acid solution.
工程(3)は、前記工程(2)で得られたポリアミド酸溶液を環化反応させてゲルフィルムを得る工程である。前記ポリアミド酸溶液を環化反応させる方法は、特に限定されないが、具体的には、(i)前記ポリアミド酸溶液をフィルム状にキャストし、熱的に脱水環化させてゲルフィルムを得る方法(熱閉環法)、または(ii)前記ポリアミド酸溶液に環化触媒および転化剤を混合し化学的に脱環化させてゲルフィルムを作成し、加熱により、ゲルフィルムを得る方法(化学閉環法)等が挙げられ、得られるポリイミドフィルムの線熱膨張係数を低く抑えることができる点で後者の方法が好ましい。 Step (3) is a step of obtaining a gel film by cyclizing the polyamic acid solution obtained in the step (2). The method of cyclizing the polyamic acid solution is not particularly limited. Specifically, (i) a method of obtaining a gel film by casting the polyamic acid solution into a film and thermally dehydrating and cyclizing ( Thermal cyclization method), or (ii) a method in which a gel film is prepared by mixing the polyamic acid solution with a cyclization catalyst and a conversion agent to chemically decyclize, and obtaining a gel film by heating (chemical cyclization method). The latter method is preferable in that the linear thermal expansion coefficient of the resulting polyimide film can be kept low.
前記環化触媒としては、特に限定されないが、例えば、トリメチルアミン、トリエチレンジアミン等の脂肪族第3級アミン;ジメチルアニリン等の芳香族第3級アミン;イソキノリン、ピリジン、β−ピコリン等の複素環第3級アミン等が挙げられ、イソキノリン、ピリジンおよびβ−ピコリンからなる群から選ばれる1以上の複素環式第3級アミンが好ましい。前記転化剤としては、特に限定されないが、例えば、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸等の脂肪族カルボン酸無水物;無水安息香酸等の芳香族カルボン酸無水物等が挙げられ、無水酢酸および/または無水安息香酸が好ましい。これらの転化剤の含有量は、特に限定されないが、ポリアミド酸溶液100重量%に対して、10〜40重量%程度が好ましく、15〜30重量%程度がより好ましい。 The cyclization catalyst is not particularly limited, and examples thereof include aliphatic tertiary amines such as trimethylamine and triethylenediamine; aromatic tertiary amines such as dimethylaniline; and heterocycles such as isoquinoline, pyridine and β-picoline. A tertiary amine etc. are mentioned, The 1 or more heterocyclic tertiary amine chosen from the group which consists of isoquinoline, a pyridine, and (beta) -picoline is preferable. Examples of the conversion agent include, but are not limited to, aliphatic carboxylic anhydrides such as acetic anhydride, propionic anhydride, and butyric anhydride; aromatic carboxylic anhydrides such as benzoic anhydride, and the like. Preference is given to benzoic anhydride. The content of these conversion agents is not particularly limited, but is preferably about 10 to 40% by weight and more preferably about 15 to 30% by weight with respect to 100% by weight of the polyamic acid solution.
フィルムの製膜方法は、特に限定されないが、例えば、前記ポリアミド酸溶液を用いて、連続製膜装置により製膜することができる。具体的には、前記ポリアミド酸溶液は、スリット状口金を通ってフィルム状に成型され、加熱された支持体上に流延され、支持体上で熱閉環反応をし、自己支持性を有するゲルフィルムとなって支持体から剥離される。 Although the film forming method of a film is not specifically limited, For example, it can form into a film with a continuous film forming apparatus using the said polyamic acid solution. Specifically, the polyamic acid solution is formed into a film shape through a slit-shaped base, cast on a heated support, undergoes a thermal ring-closing reaction on the support, and has a self-supporting gel. It becomes a film and is peeled from the support.
前記支持体としては、特に限定されないが、金属(例えばステンレス)製の回転ドラム、エンドレスベルト等が例として挙げられ、支持体の温度は(i)液体または気体の熱媒体、(ii)電気ヒーター等の輻射熱等により制御され、特に限定されない。 The support is not particularly limited, and examples thereof include a metal (for example, stainless steel) rotating drum, an endless belt, and the like. The temperature of the support is (i) a liquid or gas heat medium, and (ii) an electric heater. And is not particularly limited.
前記ゲルフィルムは、支持体からの受熱、熱風や電気ヒーター等の熱源からの受熱により好ましくは30〜200℃、より好ましくは40〜150℃に加熱されて閉環反応し、遊離した有機溶媒等の揮発分を乾燥させることにより自己支持性を有するようになり、支持体から剥離されることにより得られる。 The gel film is preferably heated to 30 to 200 ° C., more preferably 40 to 150 ° C. by heat received from a support, heat received from a heat source such as hot air or an electric heater, and a ring-closing reaction is performed. It becomes self-supporting by drying volatile matter, and is obtained by peeling from the support.
剥離されたゲルフィルムから、イミドフィルムを得ることができ、その方法は特に限定されないが、好適な例を以下に説明する。剥離されたゲルフィルムは、通常回転ロールにより走行速度を規制しながら走行方向に延伸される。走行方向への延伸は1.05〜1.9倍、好ましくは1.1〜1.6倍、さらに好ましくは1.1〜1.5倍の倍率で実施される。走行方向に延伸されたゲルフィルムはテンター装置に導入され、テンタークリップに幅方向両端部を把持されて、テンタークリップと共に走行しながら、幅方向へ延伸される。幅方向の延伸は1.05〜2.3倍、好ましくは1.1〜2.0倍、さらに好ましくは1.1〜1.7倍の倍率で実施される。フィルムは、熱風、赤外ヒーター等で15秒〜10分加熱される。次いで、熱風および/または電気ヒーター等により、250〜500の温度で15秒から20分熱処理を行い、ポリイミドフィルムを得る。 An imide film can be obtained from the peeled gel film, and the method is not particularly limited, but a suitable example will be described below. The peeled gel film is usually stretched in the running direction while regulating the running speed with a rotating roll. Stretching in the running direction is performed at a magnification of 1.05 to 1.9 times, preferably 1.1 to 1.6 times, and more preferably 1.1 to 1.5 times. The gel film stretched in the running direction is introduced into a tenter device, and both ends in the width direction are held by the tenter clip, and stretched in the width direction while running with the tenter clip. Stretching in the width direction is performed at a magnification of 1.05 to 2.3 times, preferably 1.1 to 2.0 times, and more preferably 1.1 to 1.7 times. The film is heated with hot air, an infrared heater or the like for 15 seconds to 10 minutes. Next, heat treatment is performed with hot air and / or an electric heater at a temperature of 250 to 500 for 15 seconds to 20 minutes to obtain a polyimide film.
本発明でポリイミドフィルムの厚さは、特に限定されないが、3μm以上250μm以下の範囲とすることが好ましく、10μm以上80μm以下範囲とすることがより好ましい。これより薄くても厚くてもフィルムの製膜性が著しく悪化するので好ましくない。本発明のポリイミドフィルムの幅は、特に限定されない。 In the present invention, the thickness of the polyimide film is not particularly limited, but is preferably in the range of 3 μm to 250 μm, and more preferably in the range of 10 μm to 80 μm. If it is thinner or thicker than this, the film-forming property of the film is remarkably deteriorated. The width of the polyimide film of the present invention is not particularly limited.
このようにして得られたポリイミドフィルムについて、必要に応じてアニール処理を行ってもよい。アニール処理によってフィルムの熱リラックスが起こり加熱収縮率を小さく抑えることができる。アニール処理の温度としては、特に限定されないが、200〜500℃が好ましい。本発明ポリイミドフィルムの製法ではフィルムのTDへの配向が強いため、TDでの加熱収縮率が高くなる傾向があるが、アニール処理からの熱リラックスにより200℃での加熱収縮率をフィルムのMD、TD共に0.05%以下に抑えることができるのでより一層高寸法精度が高くなり好ましい。具体的には200〜500℃の炉の中を、低張力下にてフィルムを走行させ、アニール処理を行うことが好ましい。炉の中でフィルムが滞留する時間が処理時間となるが、走行速度を変えることでコントロールすることになり、30秒〜5分の処理時間であることが好ましい。これより処理時間が短いとフィルムに充分熱が伝わらず、長いと過熱気味になり平面性を損なうので好ましくない。また、走行時のフィルム張力は10〜50N/mが好ましく、20〜30N/mがより好ましい。この範囲よりも張力が低いとフィルムの走行性が悪くなり、張力が高いと得られたフィルムの走行方向の熱収縮率が高くなるので好ましくない。 The polyimide film thus obtained may be annealed as necessary. Annealing treatment causes thermal relaxation of the film and can reduce the heat shrinkage rate. The annealing temperature is not particularly limited, but is preferably 200 to 500 ° C. In the manufacturing method of the polyimide film of the present invention, since the orientation of the film to TD is strong, the heat shrinkage rate at TD tends to be high, but the heat shrinkage rate at 200 ° C. is reduced by the thermal relaxation from the annealing treatment, Since both TD can be suppressed to 0.05% or less, the dimensional accuracy is further improved, which is preferable. Specifically, it is preferable to carry out the annealing treatment by running the film in a furnace at 200 to 500 ° C. under low tension. The time during which the film stays in the furnace is the processing time, but it is controlled by changing the running speed, and the processing time is preferably 30 seconds to 5 minutes. If the treatment time is shorter than this, heat is not sufficiently transferred to the film, and if the treatment time is longer, the film becomes superheated and the flatness is impaired. Moreover, 10-50 N / m is preferable and the film tension at the time of driving | running | working has more preferable 20-30 N / m. When the tension is lower than this range, the running property of the film is deteriorated, and when the tension is high, the heat shrinkage rate in the running direction of the obtained film is increased, which is not preferable.
本発明のポリイミドフィルムの加熱収縮率としては、特に限定されないが、−0.02%〜+0.02%が好ましい。加熱収縮率は、20cm×20cmのフィルムを用意し、25℃、60%RHに調整された部屋に2日間放置した後のフィルム寸法(L1)を測定し、続いて200℃60分間加熱した後再び25℃、60%RHに調整された部屋に2日間放置した後フィルム寸法(L2)を測定し、下記式により算出した値である。
得られたポリイミドフィルムに接着性を持たせるため、フィルム表面にコロナ処理やプラズマ処理のような電気処理あるいはブラスト処理のような物理的処理を行ってもよい。プラズマ処理を行う雰囲気の圧力は、特に限定されないが、通常13.3〜1330kPaの範囲、13.3〜133kPa(100〜1000Torr)の範囲が好ましく、80.0〜120kPa(600〜900Torr)の範囲がより好ましい。 In order to give adhesion to the obtained polyimide film, the film surface may be subjected to electrical treatment such as corona treatment or plasma treatment or physical treatment such as blast treatment. The pressure of the atmosphere in which the plasma treatment is performed is not particularly limited, but is usually in the range of 13.3 to 1330 kPa, preferably 13.3 to 133 kPa (100 to 1000 Torr), and preferably 80.0 to 120 kPa (600 to 900 Torr). Is more preferable.
プラズマ処理を行う雰囲気は、不活性ガスを少なくとも20モル%含むものであり、不活性ガスを50モル%以上含有するものが好ましく、80モル%以上含有するものがより好ましく、90モル%以上含有するものが最も好ましい。前記不活性ガスは、He、Ar、Kr、Xe、Ne、Rn、N2およびこれらの2種以上の混合物を含む。特に好ましい不活性ガスはArである。さらに、前記不活性ガスに対して、酸素、空気、一酸化炭素、二酸化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、水素、アンモニア、テトラフルオロメタン(カーボンテトラフルオリド)、トリクロロフルオロエタン、トリフルオロメタン等を混合してもよい。本発明のプラズマ処理の雰囲気として用いられる好ましい混合ガスの組み合わせは、アルゴン/酸素、アルゴン/アンモニア、アルゴン/ヘリウム/酸素、アルゴン/二酸化炭素、アルゴン/窒素/二酸化炭素、アルゴン/ヘリウム/窒素、アルゴン/ヘリウム/窒素/二酸化炭素、アルゴン/ヘリウム、ヘリウム/空気、アルゴン/ヘリウム/モノシラン、アルゴン/ヘリウム/ジシラン等が挙げられる。 The atmosphere in which the plasma treatment is performed contains at least 20 mol% of an inert gas, preferably contains 50 mol% or more of inert gas, more preferably contains 80 mol% or more, and contains 90 mol% or more. Most preferred is. The inert gas includes He, Ar, Kr, Xe, Ne, Rn, N 2 and a mixture of two or more thereof. A particularly preferred inert gas is Ar. Furthermore, oxygen, air, carbon monoxide, carbon dioxide, carbon tetrachloride, chloroform, hydrogen, ammonia, tetrafluoromethane (carbon tetrafluoride), trichlorofluoroethane, trifluoromethane, etc. are mixed with the inert gas. May be. Preferred mixed gas combinations used as the plasma treatment atmosphere of the present invention are argon / oxygen, argon / ammonia, argon / helium / oxygen, argon / carbon dioxide, argon / nitrogen / carbon dioxide, argon / helium / nitrogen, argon / Helium / nitrogen / carbon dioxide, argon / helium, helium / air, argon / helium / monosilane, argon / helium / disilane and the like.
プラズマ処理を施す際の処理電力密度は、特に限定されないが、200W・分/m2以上が好ましく、500W・分/m2以上がより好ましく、1000W・分/m2以上が最も好ましい。プラズマ処理を行うプラズマ照射時間は1秒〜10分が好ましい。プラズマ照射時間をこの範囲内に設定することによって、フィルムの劣化を伴うことなしに、プラズマ処理の効果を十分に発揮することができる。プラズマ処理のガス種類、ガス圧、処理密度は上記の条件に限定されず大気中で行われることもある。 Processing power density when a plasma treatment is not particularly limited, 200 W · min / m 2 or more preferably, 500 W · min / m 2 or more is more preferable, 1000W · min / m 2 or more is most preferred. The plasma irradiation time for performing the plasma treatment is preferably 1 second to 10 minutes. By setting the plasma irradiation time within this range, the effect of the plasma treatment can be sufficiently exhibited without accompanying film deterioration. The gas type, gas pressure, and treatment density of the plasma treatment are not limited to the above conditions, and may be performed in the atmosphere.
以下に実施例によって本発明の効果を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The effects of the present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[合成例1]
ピロメリット酸二無水物(分子量218.12)/ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(分子量294.22)/4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(分子量200.24)/パラフェニレンジアミン(分子量108.14)をモル比で70/30/70/30の割合で用意し、DMAc中18.5重量%溶液にして重合し、3000poiseのポリアミド酸溶液を得た。
[Synthesis Example 1]
Pyromellitic dianhydride (molecular weight 218.12) / biphenyltetracarboxylic dianhydride (molecular weight 294.22) / 4,4′-diaminodiphenyl ether (molecular weight 200.24) / paraphenylenediamine (molecular weight 108.14) Was prepared at a molar ratio of 70/30/70/30 and polymerized to a 18.5 wt% solution in DMAc to obtain a 3000 poise polyamic acid solution.
[合成例2]
ピロメリット酸二無水物(分子量218.12)/4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(分子量200.24をモル比で100/100の割合で用意し、DMAc(N,N−ジメチルアセトアミド)中18.5重量%溶液にして重合し、3000poiseのポリアミド酸溶液を得た。
[Synthesis Example 2]
Pyromellitic dianhydride (molecular weight 218.12) / 4,4'-diaminodiphenyl ether (molecular weight 200.24 was prepared at a molar ratio of 100/100, and in DMAc (N, N-dimethylacetamide) 18. Polymerization was performed with a 5% by weight solution to obtain a 3000 poise polyamic acid solution.
[合成例3]
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(分子量294.22)/パラフェニレンジアミン(分子量108.14)をモル比で100/100の割合で用意し、DMAc中18.5重量%溶液にして重合し、3000poiseのポリアミド酸溶液を得た。
[Synthesis Example 3]
Biphenyltetracarboxylic dianhydride (molecular weight 294.22) / paraphenylenediamine (molecular weight 108.14) was prepared at a molar ratio of 100/100, polymerized as a 18.5% by weight solution in DMAc, and 3000 poise. A polyamic acid solution was obtained.
[実施例1]
合成例1で用意したポリアミド酸溶液に平均粒子径が0.2μmで個数粒度分布の範囲が平均粒子径×0.82〜平均粒子径×1.18のシリカ粒子をDMAcに分散させたスラリーを樹脂重量当たり0.2重量%添加し、充分攪拌、分散させた後、ワニス状ポリアミド酸溶液を連続製膜装置を用い、ポリイミドに転化すると同時に乾燥固化し、ポリイミドフィルムとし、38μm厚みのフィルムを得た。得られた特性を表1に示した。
[Example 1]
A slurry in which silica particles having an average particle size of 0.2 μm and a number particle size distribution range of average particle size × 0.82 to average particle size × 1.18 are dispersed in DMAc in the polyamic acid solution prepared in Synthesis Example 1. After adding 0.2% by weight per resin weight and stirring and dispersing sufficiently, the varnish-like polyamic acid solution was converted into polyimide using a continuous film-forming apparatus, and at the same time dried and solidified to form a polyimide film. Obtained. The obtained characteristics are shown in Table 1.
[実施例2〜6]
表1に示す平均粒子径及び個数粒度分布の範囲を有するシリカのDMAcスラリーを合成例で用意したポリアミド酸溶液に添加した以外は実施例1と同様に添加、製膜し、38μm厚みのポリイミドフィルムを得た。得られた特性を表1に示した。
[Examples 2 to 6]
A polyimide film having a thickness of 38 μm was added and formed in the same manner as in Example 1 except that a silica DMAc slurry having an average particle size and number particle size distribution range shown in Table 1 was added to the polyamic acid solution prepared in the synthesis example. Got. The obtained characteristics are shown in Table 1.
[比較例1〜4]
表2に示す平均粒子径及び個数粒度分布の範囲を有するシリカのDMAcスラリーを合成例で用意したポリアミド酸溶液に添加した以外は実施例1と同様に添加、製膜し、38μm厚みのポリイミドフィルムを得た。得られた特性を表2に示した。
[Comparative Examples 1-4]
A polyimide film having a thickness of 38 μm was added and formed in the same manner as in Example 1 except that a silica DMAc slurry having the average particle size and number particle size distribution ranges shown in Table 2 was added to the polyamic acid solution prepared in the synthesis example. Got. The obtained characteristics are shown in Table 2.
[フィルムの表面観察]
フィルムにAgをシャドウイング角度5°でシャドウイング後、Ptをスパッタコートしたのち、走査型電子顕微鏡(SEM)S5000(商品名;日立製作所製)を用い、表面を観察した。上記した方法で、平均粒子径、平均粒子径からのずれ、突起数および凝集率を測定した。結果を表1及び2示す。
[Film surface observation]
The film was shadowed with Ag at a shadowing angle of 5 °, Pt was sputter coated, and then the surface was observed using a scanning electron microscope (SEM) S5000 (trade name; manufactured by Hitachi, Ltd.). The average particle size, deviation from the average particle size, the number of protrusions, and the aggregation rate were measured by the method described above. The results are shown in Tables 1 and 2.
[摩擦係数(動摩擦係数)]
JIS K−7125(1999)に基づき、スベリ係数測定装置Slip Tester(テクノニーズ社製)を使用し、フィルム同じ面同士を重ね合わせて、その上に200gのおもりを載せ、フィルムの一端を固定、もう一方を100mm/分で引っ張り、摩擦係数を測定した。結果を表1及び2示す。
[Friction coefficient (dynamic friction coefficient)]
Based on JIS K-7125 (1999), using a slip coefficient measuring device Slip Tester (manufactured by Technonez), the same surface of the film was overlapped, a 200 g weight was placed thereon, and one end of the film was fixed. The other was pulled at 100 mm / min, and the coefficient of friction was measured. The results are shown in Tables 1 and 2.
[凸個数]
フィルムの20×100mmの範囲において高さ2μm以上の突起を数えた。なお、凸個数は基本的に均一に分散しているため、フィルムの前記した範囲内において、突起を数えても特に問題は生じない。突起の高さは、走査型レーザー顕微鏡(商品名:1LM15W、レーザーテック社製)にて、100倍レンズ(CF Plan 100×/0.95 ∞/0 EPI、ニコン製)を用いて、「SURFACE1」モードにてフィルム表面を撮影、解析することにより測定した。結果を表1及び2示す。
[Convex number]
Projections with a height of 2 μm or more were counted in a 20 × 100 mm range of the film. Since the number of protrusions is basically uniformly dispersed, no particular problem occurs even if the protrusions are counted within the above-described range of the film. The height of the protrusion is “SURFACE 1” using a scanning laser microscope (trade name: 1LM15W, manufactured by Lasertec Corporation) using a 100 × lens (CF Plan 100 × / 0.95∞ / 0 EPI, manufactured by Nikon). It was measured by photographing and analyzing the film surface in the mode. The results are shown in Tables 1 and 2.
上記のように、実施例1〜6のフィルムは摩擦係数が低くハンドリング性に優れ、かつ凸個数も少なくCOF(Chip on Film)用途に適しているのに対し、比較例1〜4のフィルムは摩擦係数が高くハンドリングが困難であり、凸個数が多く、COF用途には不適であることが確認された。 As described above, the films of Examples 1 to 6 have a low coefficient of friction, excellent handling properties, and a small number of protrusions, which are suitable for COF (Chip on Film) applications. It was confirmed that the friction coefficient was high and handling was difficult, the number of protrusions was large, and it was not suitable for COF applications.
本発明のポリイミドフィルムは、摩擦係数が低くハンドリング性に優れ、かつ凸個数が少ないため、ファインピッチ回路用基板、特にフィルムのTDに狭ピッチに配線されるCOF(Chip on Film)用において特に有用である。 The polyimide film of the present invention has a low coefficient of friction, excellent handling properties, and a small number of protrusions. Therefore, it is particularly useful for fine pitch circuit substrates, particularly for COF (Chip on Film) wiring with a narrow pitch on the TD of the film. It is.
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