JP7095880B2 - Polyimide film - Google Patents
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Description
本発明は、誘電特性(誘電率および誘電正接)、耐熱性、寸法安定性、電気的特性等に優れた高周波基板等に用いられるポリイミド(PI)フィルムに関するものである。高周波基板は、高周波帯域用のプリント回路やアンテナ基板等に用いられる。 The present invention relates to a polyimide (PI) film used for a high frequency substrate or the like having excellent dielectric properties (dielectric constant and dielectric loss tangent), heat resistance, dimensional stability, electrical properties, and the like. The high frequency board is used for a printed circuit for a high frequency band, an antenna board, and the like.
高周波帯域用のプリント回路やアンテナ基板等に用いられる高周波基板用のフレキシブル銅張積層板(FCCL)においては、銅箔上に形成される絶縁層の誘電特性(誘電率および誘電正接)を向上させることが有効である。このような高周波基板用FCCLとして、特許文献1には、ジアミン成分として、ダイマジアミン(以下、「DDA」と略記することがある)を1~15モル%用いた共重合PIフィルムが銅箔上に形成されたFCCLが提案されている。しかしながら、ここに開示された共重合PIフィルムは、高周波基板用FCCLの絶縁層として用いた際に、良好な誘電特性の確保が難しいという問題があった。
一方、特許文献2~7には、ジアミン成分としてDDAを比較的多量に用いた共重合PIフィルムが提案されている。しかしながら、ここに開示された共重合PIフィルムは、誘電特性には優れるが、溶媒に可溶性のPIであるため、高周波基板用FCCLの絶縁層として用いた際に、耐溶剤性が不足するという問題があった。また、DDAを比較的多量に用いた共重合PIフィルムでは線膨張係数(CTE)が増加することがあり、高周波基板用FCCLの絶縁層として用いた際に、良好な寸法安定性の確保が難しいという問題があった。
In a flexible copper-clad laminate (FCCL) for a high-frequency substrate used for a printed circuit for a high-frequency band, an antenna substrate, etc., the dielectric properties (dielectric constant and dielectric loss tangent) of the insulating layer formed on the copper foil are improved. Is effective. As such an FCCL for a high-frequency substrate, Patent Document 1 describes a copolymerized PI film using 1 to 15 mol% of diaminediamine (hereinafter, may be abbreviated as "DDA") as a diamine component on a copper foil. The FCCL formed in is proposed. However, the copolymerized PI film disclosed here has a problem that it is difficult to secure good dielectric properties when used as an insulating layer of FCCL for a high frequency substrate.
On the other hand, Patent Documents 2 to 7 propose a copolymerized PI film using a relatively large amount of DDA as a diamine component. However, although the copolymerized PI film disclosed here is excellent in dielectric properties, it is a PI that is soluble in a solvent, so that there is a problem that solvent resistance is insufficient when it is used as an insulating layer of FCCL for a high frequency substrate. was there. Further, in a copolymerized PI film using a relatively large amount of DDA, the coefficient of linear expansion (CTE) may increase, and it is difficult to secure good dimensional stability when used as an insulating layer of FCCL for a high frequency substrate. There was a problem.
本発明は上記課題を解決するものであり、誘電特性が良好であり、しかも耐溶剤性、寸法安定性に優れた高周波基板用FCCLに用いることができるPIフィルムの提供を目的とする。 The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a PI film that can be used for an FCCL for a high-frequency substrate, which has good dielectric properties, solvent resistance, and dimensional stability.
上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、ジアミン成分としてDDAを用いた特定のPIフィルムとすることで上記課題が解決できることを見出し、本発明に至った。 As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, it was found that the above-mentioned problems can be solved by using a specific PI film using DDA as a diamine component, and the present invention has been reached.
本発明は、以下を主旨とする。
<1> ダイマジアミンを全ジアミン成分に対し15モル%超、50モル%未満用いた、溶媒不溶性PIフィルム。
<2> 前記溶媒不溶性PIフィルムと非熱可塑性PIフィルムとからなる積層フィルム。
<3> 前記積層PIフィルムと銅箔とからなるFCCL。
The main object of the present invention is as follows.
<1> A solvent-insoluble PI film using more than 15 mol% and less than 50 mol% of diaminediamine with respect to the total diamine component.
<2> A laminated film composed of the solvent-insoluble PI film and a non-thermoplastic PI film.
<3> FCCL composed of the laminated PI film and copper foil.
本発明のPIフィルムは、誘電特性、耐溶剤性に優れる。従い、プリント回路やアンテナ基板等に用いられる高周波基板用FCCLの絶縁層を構成するPIフィルムとして好適に用いることができる。 The PI film of the present invention is excellent in dielectric properties and solvent resistance. Therefore, it can be suitably used as a PI film constituting an insulating layer of FCCL for a high frequency substrate used for a printed circuit, an antenna substrate, or the like.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のPIフィルム(以下、「PI-1層」と略記することがある)は、DDAを全ジアミン成分に対し15モル%超、50モル%未満用いたPIからなることが必要であり、16モル%以上、40モル%以下とすることが好ましい。
そして、このPI-1層は、溶媒不溶性であることが必要である。ここで、溶媒不溶性とは、20℃におけるN-メチル-2-ピロリドン(NMP)への溶解度が5質量%未満であることをいう。このPIは、熱可塑性であっても非熱可塑性であってもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The PI film of the present invention (hereinafter, may be abbreviated as "PI-1 layer") needs to consist of PI using DDA in an amount of more than 15 mol% and less than 50 mol% with respect to the total diamine component. It is preferably 16 mol% or more and 40 mol% or less.
And this PI-1 layer needs to be solvent insoluble. Here, solvent insoluble means that the solubility in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) at 20 ° C. is less than 5% by mass. This PI may be thermoplastic or non-thermoplastic.
PI-1層は、DDAを全ジアミン成分に対し15モル%超、50モル%未満用いたポリアミック酸(PAA-1)溶液を、基材上に塗布、乾燥、熱硬化(イミド化)することにより得ることができる。ここで、DDAは、炭素数24~48のダイマ酸から誘導される脂肪族ジアミンであり、「プリアミン1074、同1075」(クローダジャパン社製の商品名)、「バーサミン551、同552」(コグニスジャパン社製の商品名)等の市販品を用いることができる。 For the PI-1 layer, a polyamic acid (PAA-1) solution containing more than 15 mol% and less than 50 mol% of DDA with respect to the total diamine component is applied onto a substrate, dried, and thermoset (imided). Can be obtained by Here, DDA is an aliphatic diamine derived from dimaic acid having 24-48 carbon atoms, and is "Priamine 1074, 1075" (trade name manufactured by Croda Japan), "Versamine 551, 552" (Cognis). Commercially available products such as (trade name) manufactured by Japan Co., Ltd. can be used.
PAA-1溶液は、例えば、含窒素極性溶媒中、略等モルのテトラカルボン酸二無水物と、ジアミン(15モル%超、50モル%未満のDDAと、85モル%未満、50モル%超の「他のジアミン」とからなる混合物)とが略等モルになるように配合し、10~70℃で重合反応させ、光学的に均一な溶液として得ることができる。
含窒素極性溶媒としては、アミド系溶媒、尿素系溶媒が好ましい。アミド系溶媒としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)を挙げることができる。尿素系溶媒としては、例えば、テトラメチル尿素、ジメチルエチレン尿素を挙げることができる。含窒素極性溶媒は、これらを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中で、DMAcおよびNMPが好ましい。
The PAA-1 solution is prepared, for example, in a nitrogen-containing polar solvent with approximately equimolar tetracarboxylic acid dianhydride, diamine (more than 15 mol%, less than 50 mol% DDA, less than 85 mol%, more than 50 mol%). It can be obtained as an optically uniform solution by blending with (a mixture of "other diamines") in substantially equimolar amounts and subjecting them to a polymerization reaction at 10 to 70 ° C.
As the nitrogen-containing polar solvent, an amide-based solvent and a urea-based solvent are preferable. Examples of the amide-based solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide, and N, N-dimethylacetamide (DMAc). Examples of the urea-based solvent include tetramethylurea and dimethylethyleneurea. The nitrogen-containing polar solvents may be used alone or in combination of two or more. Of these, DMAc and NMP are preferred.
テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、3,3′,4,4′-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、2,3,3′,4′-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(BTDA)、4,4′-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)、3,3′,4,4′-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、4,4′-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA)、2,2-ビス〔4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル〕プロパン二無水物(BPADA)等のテトラカルボン酸二無水物を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。溶媒不溶性のPIとするには、これらの中で、BPDA、PMDA、6FDAが好ましい。 Specific examples of the tetracarboxylic acid dianhydride include pyromellitic acid dianhydride (PMDA), 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride (BPDA), 2,3,3', 4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 3,3', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride (BTDA), 4,4'-oxydiphthalic acid dianhydride (ODPA), 3,3' , 4,4'-Diphenylsulfone tetracarboxylic acid dianhydride, 4,4'-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic acid dianhydride (6FDA), 2,2-bis [4- (3,4-dicarboxy) Phenoxy) phenyl] Tetracarboxylic acid dianhydrides such as propane dianhydride (BPADA) can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, BPDA, PMDA, and 6FDA are preferable to obtain a solvent-insoluble PI.
前記「他のジアミン」の具体例としては、p-フェニレンジアミン(PDA)、4,4′-ジアミノジフェニルエーテル(ODA)、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)、m-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノトルエン、4,4′-ジアミノビフェニル、4,4′-ジアミノ-2,2′-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル(PFMB)、2,2′‐ジメチル‐4,4′‐ジアミノビフェニル(DMDB)、3,3′-ジアミノジフェニルスルフォン、4,4′-ジアミノジフェニルスルフォン、4,4′-ジアミノジフェニルスルフィド、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エーテル、3,3′-ジアミノジフェニルエーテル、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4′-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルフォン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルフォン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン等のジアミンを挙げることができる。 これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。溶媒不溶性のPIとするには、これらの中で、PDA、DMDB、ODAが好ましい。 Specific examples of the "other diamine" include p-phenylenediamine (PDA), 4,4'-diaminodiphenyl ether (ODA), 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (BAPP). ), M-Phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diamino-2,2'-bis (trifluoromethyl) biphenyl (PFMB), 2,2'- Dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl (DMDB), 3,3'-diaminodiphenylsulphon, 4,4'-diaminodiphenylsulphon, 4,4'-diaminodiphenylsulfide, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3, 4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) ) Benzene, 4,4'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulphon, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulphon, 2,2-bis [4- (4-Aminophenoxy) phenyl] Diamines such as hexafluoropropane can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, PDA, DMDB, and ODA are preferable to obtain a solvent-insoluble PI.
PI-1層の寸法安定性をさらに向上させるために、PAA-1溶液にフィラを配合してもよい。
フィラとしては、例えば、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラス、酸化チタン、アルミナ、ベーマイト、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等を挙げることができる。これらのフィラは、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中で、誘電特性に優れたシリカが好ましい。
Fila may be added to the PAA-1 solution to further improve the dimensional stability of the PI-1 layer.
Examples of the filler include carbonates such as talc, fired clay, unburned clay, mica, glass, titanium oxide, alumina, boric acid, silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, hydrotalcite; aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, etc. Calcium hydroxide, barium sulfate, calcium sulfate, calcium sulfite, zinc borate, barium metaborate, aluminum borate, calcium borate, sodium borate, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, carbon nitride, strontium titanate, titanium Examples thereof include barium acid acid. These fillers may be used alone or in combination of two or more. Among these, silica having excellent dielectric properties is preferable.
フィラの平均粒子径は、0.05μm以上、5.0μm以下が好ましく、0.1μm以上、2.0μm以下がより好ましい。フィラの平均粒子径は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置により、粒子の粒度分布を体積基準で測定し、そのメディアン径(D50)を平均粒子径とすることができる。 The average particle size of the filler is preferably 0.05 μm or more and 5.0 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 2.0 μm or less. For the average particle size of the filler, for example, the particle size distribution of the particles can be measured on a volume basis by a laser diffraction type particle size distribution measuring device, and the median diameter (D50) thereof can be used as the average particle size.
PI-1層中に含まれるフィラの含有量は、フィラが配合されたPI-1質量に対し、30質量%以上、85質量%以下が好ましく、40質量%以上、70.0質量%以下がより好ましい。 The content of the filler contained in the PI-1 layer is preferably 30% by mass or more and 85% by mass or less, and 40% by mass or more and 70.0% by mass or less with respect to the PI-1 mass containing the filler. More preferred.
PI-1層は、例えば、以下のような方法で得ることができる。
すなわち、先ず基材上にPAA-1溶液を塗布、100~200℃で乾燥後、形成されたPAA-1被膜を、200℃以上の温度で熱硬化(熱イミド化)することにより得ることができる。PI-1層の厚みに制限はないが、1μm以上、150μm以下とすることが好ましい。
The PI-1 layer can be obtained, for example, by the following method.
That is, it can be obtained by first applying a PAA-1 solution on a substrate, drying at 100 to 200 ° C., and then thermosetting (thermal imidizing) the formed PAA-1 film at a temperature of 200 ° C. or higher. can. The thickness of the PI-1 layer is not limited, but is preferably 1 μm or more and 150 μm or less.
PI-1層の誘電特性としては、10GHzでの誘電率(Dk)を3.2以下とすることが好ましく、3.1以下とすることがより好ましい。そして、10GHzでの誘電正接(Df)を0.004以下とすることが好ましく、0.003以下とすることがより好ましい。このようにすることにより積層フィルムとした際の良好な誘電特性を確保することができる。 As the dielectric property of the PI-1 layer, the dielectric constant (Dk) at 10 GHz is preferably 3.2 or less, and more preferably 3.1 or less. The dielectric loss tangent (Df) at 10 GHz is preferably 0.004 or less, and more preferably 0.003 or less. By doing so, it is possible to secure good dielectric properties when the laminated film is formed.
PI-1層を含む積層PIフィルムは、例えば、非熱可塑性であり、寸法安定性に優れたPIフィルム(以下、「PI-2層」と略記することがある)と、PI-1層とを積層一体化することにより得ることができる。
積層フィルムの剛性を確保する観点から、PI-2層の引張弾性率は、3GPa以上とすることが好ましく、5GPa以上とすることがより好ましい。ここで、引張弾性率は、JIS K7161に基づき引張モードで弾性率を測定した値を用いる。また、積層フィルムの寸法安定性を確保する観点から、PI-2層のCTEは、20ppm/K以下とすることが好ましく、10ppm/K以下とすることがより好ましい。
The laminated PI film including the PI-1 layer includes, for example, a PI film (hereinafter, may be abbreviated as "PI-2 layer") which is non-thermoplastic and has excellent dimensional stability, and a PI-1 layer. Can be obtained by laminating and integrating.
From the viewpoint of ensuring the rigidity of the laminated film, the tensile elastic modulus of the PI-2 layer is preferably 3 GPa or more, and more preferably 5 GPa or more. Here, as the tensile elastic modulus, a value obtained by measuring the elastic modulus in the tensile mode based on JIS K7161 is used. Further, from the viewpoint of ensuring the dimensional stability of the laminated film, the CTE of the PI-2 layer is preferably 20 ppm / K or less, and more preferably 10 ppm / K or less.
PI-2層を形成するためのポリアミック酸(PAA-2)溶液は、例えば、含窒素極性溶媒中、テトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとが略等モルになるように配合し、10~70℃で重合反応させ、光学的に均一な溶液として得ることができる。
ここで、含窒素極性溶媒としては、前記した含窒素極性溶媒を用いることができ、DMAcおよびNMPが好ましい。
テトラカルボン酸二無水物としては、前記したテトラカルボン酸二無水物を用いることができ、BPDA、PMDA、6FDAが好ましい。
ジアミンとしては、前記した「他のジアミン」を用いることができ、PDA、DMDB、BAPP、ODA、PFMBが好ましい。ここで用いられるジアミンは、DDAを含まないジアミンであるが、全ジアミン成分に対し5モル%以下程度であれば、これを組み合わせて用いることができる。このようにすることが、PI-2層の高剛性、低CTEを確保する観点から好ましい。
なお、PI-2層のPIを非熱可塑性とするには、前記したテトラカルボン酸二無水物とジアミンとの組み合わせを適宜選択すればよい。ここで、非熱可塑性PIとは、350℃以下の温度では、加熱しても溶融または軟化しないPIをいう。また、非熱可塑性PIは、通常、溶媒不溶性であり、良好な耐溶剤性を示す。
The polyamic acid (PAA-2) solution for forming the PI-2 layer is mixed, for example, in a nitrogen-containing polar solvent so that the tetracarboxylic acid dianhydride and the diamine are substantially equimolar. It can be obtained as an optically uniform solution by polymerizing at 70 ° C.
Here, as the nitrogen-containing polar solvent, the above-mentioned nitrogen-containing polar solvent can be used, and DMAc and NMP are preferable.
As the tetracarboxylic acid dianhydride, the above-mentioned tetracarboxylic acid dianhydride can be used, and BPDA, PMDA, and 6FDA are preferable.
As the diamine, the above-mentioned "other diamine" can be used, and PDA, DMDB, BAPP, ODA, and PFMB are preferable. The diamine used here is a diamine that does not contain DDA, but if it is about 5 mol% or less with respect to the total diamine component, it can be used in combination. This is preferable from the viewpoint of ensuring high rigidity and low CTE of the PI-2 layer.
In order to make the PI of the PI-2 layer non-thermoplastic, the combination of the above-mentioned tetracarboxylic acid dianhydride and diamine may be appropriately selected. Here, the non-thermoplastic PI means a PI that does not melt or soften even when heated at a temperature of 350 ° C. or lower. In addition, the non-thermoplastic PI is usually solvent-insoluble and exhibits good solvent resistance.
積層PIフィルムは、例えば、以下のような方法で得ることができる。
すなわち、先ず基材上にPAA-2溶液を塗布、100~200℃で乾燥後、形成されたPAA-2被膜上に、PAA-1溶液を塗布、100~200℃で乾燥して、PAA-1被膜を形成し、しかる後、両被膜を一括して、200℃以上の温度で熱硬化(熱イミド化)する。
このようにすることにより、基材上に形成されたPI-2層の表面に、PI-1層が形成され、PI-2層とPI-1層との密着性が優れた積層フィルムとすることができる。PI-1層上には、さらにPI-2層を形成させてもよい。また、塗布順を逆にして、PI-1層の表面に、PI-2層を形成させてもよいし、PI-2層上にさらにPI-1層を形成させてもよい。
The laminated PI film can be obtained, for example, by the following method.
That is, first, the PAA-2 solution is applied on the substrate, dried at 100 to 200 ° C., then the PAA-1 solution is applied on the formed PAA-2 film, dried at 100 to 200 ° C., and then PAA- One film is formed, and then both films are heat-cured (thermal imidized) at a temperature of 200 ° C. or higher.
By doing so, the PI-1 layer is formed on the surface of the PI-2 layer formed on the base material, and a laminated film having excellent adhesion between the PI-2 layer and the PI-1 layer is obtained. be able to. A PI-2 layer may be further formed on the PI-1 layer. Further, the coating order may be reversed to form the PI-2 layer on the surface of the PI-1 layer, or the PI-1 layer may be further formed on the PI-2 layer.
ここで用いる基材に制限はなく、ガラス板、銅箔等公知の基材を用いることができる。基材として銅箔を用いた場合は、PI-1層とPI-2層とからなる積層PIフィルム層(絶縁層)が形成されたFCCLの片面板とすることができる。また、絶縁層の両方の表面に銅箔が配置された両面板のFCCLとすることもできる。 この場合は、片面板同士を、PI等の接着剤を用いて熱圧着すればよい。この接着剤としては、低誘電率の熱可塑性PIを用いることが好ましい。銅箔の厚みに制限はないが、5μm以上、20μm以下のものが好ましい。銅箔は、化学的あるいは物理的な表面処理が施されていてもよい。化学的な表面処理としては、ニッケルメッキ、銅-亜鉛合金メッキ等のメッキ処理、アルミニウムアルコラート、アルミニウムキレート、シランカップリング剤等の表面処理剤による処理等が挙げられ、中でも、シランカップリング剤による表面処理が好ましい。シランカップリング剤としては、アミノ基を有するシランカップリング剤が好適に用いられる。一方、物理的な表面処理としては、粗面化処理等を挙げることができる。 The base material used here is not limited, and known base materials such as glass plates and copper foils can be used. When a copper foil is used as the base material, it can be a single-sided plate of FCCL on which a laminated PI film layer (insulating layer) composed of a PI-1 layer and a PI-2 layer is formed. Further, FCCL of a double-sided plate in which copper foil is arranged on both surfaces of the insulating layer can be used. In this case, the single-sided plates may be thermocompression bonded to each other using an adhesive such as PI. As this adhesive, it is preferable to use a thermoplastic PI having a low dielectric constant. The thickness of the copper foil is not limited, but it is preferably 5 μm or more and 20 μm or less. The copper foil may be chemically or physically surface treated. Examples of the chemical surface treatment include plating treatments such as nickel plating and copper-zinc alloy plating, and treatments with surface treatment agents such as aluminum alcoholate, aluminum chelate, and silane coupling agents. Among them, silane coupling agents are used. Surface treatment is preferred. As the silane coupling agent, a silane coupling agent having an amino group is preferably used. On the other hand, examples of the physical surface treatment include roughening treatment and the like.
PI-2層としては、「カプトン」(東レ・デュポン社製の商品名)、「ユーピレックス」(宇部興産社製の商品名)等として市販されているPIフィルムを用いることもできる。
これらのPIフィルムは、非熱可塑性PIからなるものである。
これらのPIフィルムをPI-2層として用いる場合は、PIフィルム上に、PAA-1溶液を塗布、乾燥後、熱硬化して、PI-2層上にPI-1層を形成させればよい。
これらのPIフィルムは、PI-1層との接着性を向上させるため、化学的あるいは物理的な表面処理が施されていてもよい。化学的な表面処理としては、シランカップリング剤、アルミニウムアルコラート等による表面処理を挙げることができる。一方、物理的な表面処理としては、粗面化処理、プラズマ処理等を挙げることができる。
As the PI-2 layer, PI films commercially available such as "Kapton" (trade name manufactured by Toray DuPont) and "UPIREX" (trade name manufactured by Ube Kosan Co., Ltd.) can also be used.
These PI films are made of non-thermoplastic PI.
When these PI films are used as the PI-2 layer, the PAA-1 solution may be applied onto the PI film, dried, and then thermoset to form the PI-1 layer on the PI-2 layer. ..
These PI films may be chemically or physically surface-treated to improve their adhesion to the PI-1 layer. Examples of the chemical surface treatment include surface treatment with a silane coupling agent, aluminum alcoholate and the like. On the other hand, examples of the physical surface treatment include roughening treatment, plasma treatment, and the like.
PI-1層とPI-2層とからなる積層フィルムの合計厚みに制限はないが、5μm以上、200μm以下とすることが好ましい。
また、PI-1層とPI-2層との厚み比率に制限はないが、PI-1層の厚みを、積層フィルム全体の10~80%とすることが好ましく、30~70%とすることがより好ましい。
The total thickness of the laminated film composed of the PI-1 layer and the PI-2 layer is not limited, but is preferably 5 μm or more and 200 μm or less.
The thickness ratio between the PI-1 layer and the PI-2 layer is not limited, but the thickness of the PI-1 layer is preferably 10 to 80%, preferably 30 to 70% of the entire laminated film. Is more preferable.
本発明の積層フィルムの誘電特性としては、10GHzでの誘電率(Dk)を3.3以下とすることが好ましく、3.2以下とすることがより好ましい。そして、10GHzでの誘電正接(Df)を0.005以下とすることが好ましく、0.004以下とすることがより好ましい。このようにすることにより積層フィルムを高周波基板用FCCLの絶縁層した際の良好な誘電特性を確保することができる。
また、本発明の積層フィルムのCTEは40ppm/K以下とすることが好ましく、30ppm/K以下とすることがより好ましい。
このようにすることにより、積層フィルムを高周波基板用FCCLの絶縁層とした際の良好な寸法安定性を確保することができる。
As the dielectric property of the laminated film of the present invention, the dielectric constant (Dk) at 10 GHz is preferably 3.3 or less, and more preferably 3.2 or less. The dielectric loss tangent (Df) at 10 GHz is preferably 0.005 or less, and more preferably 0.004 or less. By doing so, it is possible to secure good dielectric properties when the laminated film is used as an insulating layer of FCCL for a high frequency substrate.
Further, the CTE of the laminated film of the present invention is preferably 40 ppm / K or less, more preferably 30 ppm / K or less.
By doing so, good dimensional stability can be ensured when the laminated film is used as an insulating layer of FCCL for a high frequency substrate.
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、特性値の測定方法は、次のとおりである。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples and comparative examples, the method for measuring the characteristic value is as follows.
<誘電特性>
充分に乾燥させたフィルムを試料とし、片面に円盤共振器を作成し、ネットワークアナライザ(アジレントテクノロジー社製)を用い、10GHzで、誘電率(Dk)、誘電正接(Df)を測定した。測定は同じ試料に対して3回行い、その平均値をもって測定値とした。
<Dielectric property>
Using a sufficiently dried film as a sample, a disk resonator was prepared on one side, and a dielectric constant (Dk) and a dielectric loss tangent (Df) were measured at 10 GHz using a network analyzer (manufactured by Agilent Technologies). The measurement was performed three times for the same sample, and the average value was used as the measured value.
<CTE>
充分に乾燥させたフィルムを試料とし、熱機械特性分析装置(TMA、TAインスツルメント社製TMA2940)を用い、5℃/minの定速昇温、30mNの引張りモードにて窒素中20℃から昇温させ、100℃~250℃の間での寸法変化量を測定することにより算出した。
<CTE>
Using a sufficiently dried film as a sample, using a thermomechanical property analyzer (TMA, TMA2940 manufactured by TA Instruments), a constant rate temperature rise of 5 ° C / min and a tension mode of 30 mN from 20 ° C in nitrogen. It was calculated by raising the temperature and measuring the amount of dimensional change between 100 ° C and 250 ° C.
<実施例1>
ガラス製反応容器に、窒素ガス雰囲気下、ジアミン成分として、PDA:0.42モル、DDA(クローダジャパン株式会社製「プリアミン1075」、分子量:549):0.18モル、テトラカルボン酸二無水物成分としてBPDA:0.6モル、溶媒としてNMPを仕込み、攪拌下、60℃で3時間反応させることにより、固形分濃度が18質量%の均一なPAA-1溶液を得た。
ガラス板上に、硬化後のPI-1層の厚みが20μmになるようにPAA-1溶液を塗布し、しかる後、窒素ガス雰囲気下、130℃で20分乾燥することにより、銅箔上にPAA-1の被膜を形成した。
この様にして得られた被膜を、窒素ガス雰囲気下、徐々に昇温後、350℃で60分処理して、熱硬化することにより、PAA-1被膜をPIフィルムに転換した。しかる後、PIフィルムをガラス板から剥離することにより、PIフィルム(A-1)を得た。
得られたPIフィルムの諸特性を前記した方法に従って測定し、その結果を表1に示した。なお、得られたPIフィルムが溶媒不溶性の場合は「〇」、可溶性の場合は「×」と表記した。
<Example 1>
In a glass reaction vessel, under a nitrogen gas atmosphere, as a diamine component, PDA: 0.42 mol, DDA ("Priamine 1075" manufactured by Croder Japan Co., Ltd., molecular weight: 549): 0.18 mol, tetracarboxylic acid dianhydride BPDA: 0.6 mol as a component and NMP as a solvent were charged and reacted at 60 ° C. for 3 hours with stirring to obtain a uniform PAA-1 solution having a solid content concentration of 18% by mass.
A PAA-1 solution is applied onto a glass plate so that the thickness of the cured PI-1 layer is 20 μm, and then dried in a nitrogen gas atmosphere at 130 ° C. for 20 minutes on a copper foil. A coating of PAA-1 was formed.
The film thus obtained was gradually heated in a nitrogen gas atmosphere, treated at 350 ° C. for 60 minutes, and heat-cured to convert the PAA-1 film into a PI film. After that, the PI film (A-1) was obtained by peeling the PI film from the glass plate.
Various characteristics of the obtained PI film were measured according to the above-mentioned method, and the results are shown in Table 1. When the obtained PI film was solvent-insoluble, it was indicated by "◯", and when it was soluble, it was indicated by "x".
<実施例2>
PAA-1溶液におけるジアミン組成を、PDA:0.45モル、DDA:0.15モルとしたこと以外は、実施例1と同様にして、PIフィルム(A-2)を得た。得られたPIフィルムの諸特性を表1に示した。
<Example 2>
A PI film (A-2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the diamine composition in the PAA-1 solution was PDA: 0.45 mol and DDA: 0.15 mol. Table 1 shows various characteristics of the obtained PI film.
<実施例3>
PAA-1溶液におけるジアミン組成を、PDA:0.36モル、DDA:0.24モルとしたこと以外は、実施例1と同様にして、PIフィルム(A-3)を得た。得られたPIフィルムの諸特性を表1に示した。
<Example 3>
A PI film (A-3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the diamine composition in the PAA-1 solution was PDA: 0.36 mol and DDA: 0.24 mol. Table 1 shows various characteristics of the obtained PI film.
<実施例4>
PAA-1溶液におけるジアミン組成を、PDA:0.50モル、DDA:0.10モルとしたこと以外は、実施例1と同様にして、PIフィルム(A-4)を得た。得られたPIフィルムの諸特性を表1に示した。
<Example 4>
A PI film (A-4) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the diamine composition in the PAA-1 solution was PDA: 0.50 mol and DDA: 0.10 mol. Table 1 shows various characteristics of the obtained PI film.
<実施例5>
PAA-1溶液におけるテトラカルボン酸二無水物組成を、BPDA:0.48モル、PMDA:0.12モルとしたこと以外は、実施例1と同様にして、PIフィルム(A-5)を得た。得られたPIフィルムの諸特性を表1に示した。
<Example 5>
A PI film (A-5) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the composition of the tetracarboxylic acid dianhydride in the PAA-1 solution was BPDA: 0.48 mol and PMDA: 0.12 mol. rice field. Table 1 shows various characteristics of the obtained PI film.
<実施例6>
PAA-1溶液におけるジアミン組成を、PDA:0.45モル、DDA:0.15モルとし、テトラカルボン酸二無水物組成を、BPDA:0.48モル、6FDA:0.12モルとしたこと以外は、実施例1と同様にして、PIフィルム(A-6)を得た。得られたPIフィルムの諸特性を表1に示した。
<Example 6>
Except that the diamine composition in the PAA-1 solution was PDA: 0.45 mol and DDA: 0.15 mol, and the tetracarboxylic acid dianhydride composition was BPDA: 0.48 mol and 6FDA: 0.12 mol. Obtained a PI film (A-6) in the same manner as in Example 1. Table 1 shows various characteristics of the obtained PI film.
<実施例7>
PAA-1溶液におけるジアミン組成を、PDA:0.48モル、DDA:0.12モルとし、テトラカルボン酸二無水物組成を、BPDA:0.48モル、PMDA:0.12モルとしたこと以外は、実施例1と同様にして、PIフィルム(A-7)を得た。得られたPIフィルムの諸特性を表1に示した。
<Example 7>
Except that the diamine composition in the PAA-1 solution was PDA: 0.48 mol and DDA: 0.12 mol, and the tetracarboxylic acid dianhydride composition was BPDA: 0.48 mol and PMDA: 0.12 mol. Obtained a PI film (A-7) in the same manner as in Example 1. Table 1 shows various characteristics of the obtained PI film.
<実施例8>
PAA-1溶液におけるジアミン組成を、DMDB:0.42モル、DDA:0.18モルとしたこと以外は、実施例1と同様にして、PIフィルム(A-8)を得た。得られたPIフィルムの諸特性を表1に示した。
<Example 8>
A PI film (A-8) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the diamine composition in the PAA-1 solution was DMDB: 0.42 mol and DDA: 0.18 mol. Table 1 shows various characteristics of the obtained PI film.
<比較例1>
PAA-1溶液におけるジアミンを、PDA:0.60モルとしたこと以外は、実施例1と同様にして、PIフィルム(B-1)を得た。得られたPIフィルムの諸特性を表1に示した。
<Comparative Example 1>
A PI film (B-1) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the diamine in the PAA-1 solution was PDA: 0.60 mol. Table 1 shows various characteristics of the obtained PI film.
<比較例2>
PAA-1溶液におけるジアミン組成を、PDA:0.54モル、DDA:0.06モルとしたこと以外は、実施例1と同様にして、PIフィルム(B-2)を得た。得られたPIフィルムの諸特性を表1に示した。
<Comparative Example 2>
A PI film (B-2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the diamine composition in the PAA-1 solution was PDA: 0.54 mol and DDA: 0.06 mol. Table 1 shows various characteristics of the obtained PI film.
<比較例3>
PAA-1溶液におけるジアミン組成を、DMDB:0.54モル、DDA:0.06モルとしたこと以外は、実施例1と同様にして、PIフィルム(B-3)を得た。得られたPIフィルムの諸特性を表1に示した。
<Comparative Example 3>
A PI film (B-3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the diamine composition in the PAA-1 solution was DMDB: 0.54 mol and DDA: 0.06 mol. Table 1 shows various characteristics of the obtained PI film.
<比較例4>
PAA-1溶液におけるジアミン組成を、ODA:0.3モル、DDA:0.3モルとし、テトラカルボン酸二無水物をBPADAとしたこと以外は、実施例1と同様にして、PIフィルム(B-4)を得た。得られたPIフィルムの諸特性を表1に示した。
<Comparative Example 4>
The PI film (B) was the same as in Example 1 except that the diamine composition in the PAA-1 solution was ODA: 0.3 mol and DDA: 0.3 mol, and the tetracarboxylic acid dianhydride was BPADA. -4) was obtained. Table 1 shows various characteristics of the obtained PI film.
<比較例5>
PAA-1溶液におけるジアミン組成を、ODA:0.3モル、DDA:0.3モルとし、テトラカルボン酸二無水物をODPAとしたこと以外は、実施例1と同様にして、PIフィルム(B-5)を得た。得られたPIフィルムの諸特性を表1に示した。
<Comparative Example 5>
The PI film (B) was the same as in Example 1 except that the diamine composition in the PAA-1 solution was ODA: 0.3 mol and DDA: 0.3 mol, and the tetracarboxylic acid dianhydride was ODPA. -5) was obtained. Table 1 shows various characteristics of the obtained PI film.
表1に示すように、実施例で得られた本発明によるPIフィルムA-1~A-8は、良好な誘電特性が確保され、かつ溶媒不溶性であることが判る。これに対し、比較例1~3で得られたPIフィルムは、溶媒不溶性ではあるが、誘電特性が不良であることが判る。また、比較例4、5で得られたPIフィルムは、誘電特性は良好であるが、溶媒可溶性であり、耐溶剤性が不足していることが判る。 As shown in Table 1, it can be seen that the PI films A-1 to A-8 according to the present invention obtained in Examples have good dielectric properties and are solvent-insoluble. On the other hand, it can be seen that the PI films obtained in Comparative Examples 1 to 3 are solvent-insoluble but have poor dielectric properties. Further, it can be seen that the PI films obtained in Comparative Examples 4 and 5 have good dielectric properties, but are solvent-soluble and lack solvent resistance.
<実施例9>
ガラス製反応容器に、窒素ガス雰囲気下、ジアミン成分として、PDA:0.48モル、ODA:0.12モル、テトラカルボン酸二無水物成分としてBPDA:0.6モル、溶媒としてNMPを仕込み、攪拌下、60℃で3時間反応させることにより、固形分濃度が18質量%の均一なPAA-2溶液を得た。
厚み18μmの銅箔上に、硬化後のPI-2層の厚みが5μmになるようにPAA-2溶液を塗布し、しかる後、窒素ガス雰囲気下、130℃で20分乾燥することにより、銅箔上にPAA-2の被膜を形成した。次に、このPAA-2被膜上に、硬化後のPI-1層の厚みが15μmになるように、実施例1で得られたPAA-1溶液を塗布し、しかる後、窒素ガス雰囲気下、130℃で20分乾燥することにより、PAA-2被膜上に、PAA-1被膜を形成した。さらに、このPAA-1被膜上に、硬化後のPI-2層の厚みが5μmになるようにPAA-2溶液を塗布し、しかる後、窒素ガス雰囲気下、130℃で20分乾燥することにより、PAA-1被膜上に、PAA-2被膜を形成した。
この様にして得られた3層の積層被膜を、窒素ガス雰囲気下、徐々に昇温後、350℃で60分処理して熱硬化することにより、PAA-1およびPAA-2をPIに転換し、銅箔上にPI-2層、PI-1層、PI-2層がこの順に形成された積層体を得た。この積層体から銅箔をエッチング除去することにより、3層のPIからなる積層フィルム(L-1)を得た。得られた積層PIフィルムの諸特性を表1に示した。
一方、PAA-2溶液を、硬化後のPI-2層の厚みが10μmとなるようにガラス板に塗布し、前記した条件と同条件で乾燥、熱硬化することにより得られたPI-2被膜をガラス板から剥離して、PI-2フィルムを得た。このフィルムは、非熱可塑性であり、そのCTEは16.5ppm/Kであった。
<Example 9>
In a glass reaction vessel, under a nitrogen gas atmosphere, PDA: 0.48 mol, ODA: 0.12 mol, BPDA: 0.6 mol as a tetracarboxylic acid dianhydride component, and NMP as a solvent were charged. By reacting at 60 ° C. for 3 hours with stirring, a uniform PAA-2 solution having a solid content concentration of 18% by mass was obtained.
A PAA-2 solution is applied onto a copper foil having a thickness of 18 μm so that the thickness of the cured PI-2 layer is 5 μm, and then the copper is dried at 130 ° C. for 20 minutes in a nitrogen gas atmosphere. A PAA-2 film was formed on the foil. Next, the PAA-1 solution obtained in Example 1 was applied onto the PAA-2 coating so that the thickness of the cured PI-1 layer was 15 μm, and then under a nitrogen gas atmosphere. A PAA-1 film was formed on the PAA-2 film by drying at 130 ° C. for 20 minutes. Further, a PAA-2 solution is applied onto the PAA-1 film so that the thickness of the PI-2 layer after curing is 5 μm, and then dried in a nitrogen gas atmosphere at 130 ° C. for 20 minutes. , A PAA-2 film was formed on the PAA-1 film.
The three-layered laminated film thus obtained was gradually heated in a nitrogen gas atmosphere and then heat-cured at 350 ° C. for 60 minutes to convert PAA-1 and PAA-2 into PI. Then, a laminate in which the PI-2 layer, the PI-1 layer, and the PI-2 layer were formed in this order on the copper foil was obtained. By etching and removing the copper foil from this laminated body, a laminated film (L-1) composed of three layers of PI was obtained. Table 1 shows various characteristics of the obtained laminated PI film.
On the other hand, the PI-2 film obtained by applying the PAA-2 solution to a glass plate so that the thickness of the PI-2 layer after curing is 10 μm, drying and heat-curing under the same conditions as described above. Was peeled off from the glass plate to obtain a PI-2 film. This film was non-thermoplastic and its CTE was 16.5 ppm / K.
<実施例10>
ガラス製反応容器に、窒素ガス雰囲気下、ジアミン成分として、DMDB:0.6モル、テトラカルボン酸二無水物成分としてBPDA:0.6モル、溶媒としてNMPを仕込み、攪拌下、60℃で3時間反応させることにより、固形分濃度が18質量%の均一なPAA-2溶液を得た。
厚み18μmの銅箔上に、硬化後のPI-2層の厚みが4μmになるようにPAA-2溶液を塗布し、しかる後、窒素ガス雰囲気下、130℃で20分乾燥することにより、銅箔上にPAA-2の被膜を形成した。次に、このPAA-2被膜上に、硬化後のPI-1層の厚みが18μmになるように、実施例1で得られたPAA-1溶液を塗布し、しかる後、窒素ガス雰囲気下、130℃で20分乾燥することにより、PAA-2被膜上に、PAA-1被膜を形成した。さらに、このPAA-1被膜上に、硬化後のPI-2層の厚みが4μmになるようにPAA-2溶液を塗布し、しかる後、窒素ガス雰囲気下、130℃で20分乾燥することにより、PAA-1被膜上に、PAA-2被膜を形成した。
この様にして得られた3層の積層被膜を、窒素ガス雰囲気下、徐々に昇温後、350℃で60分処理して、熱硬化することによりPAA-1およびPAA-2をPIに転換し、銅箔上にPI-2層、PI-1層、PI-2層がこの順に形成された積層体を得た。この積層体から銅箔をエッチング除去して、3層のPIからなる積層フィルム(L-2)を得た。得られた積層PIフィルムの諸特性を表1に示した。
一方、PAA-2溶液を、硬化後のPI-2層の厚みが10μmとなるようにガラス板に塗布し、前記した条件と同条件で乾燥、熱硬化することにより得られたPI-2被膜をガラス板から剥離して、PI-2フィルムを得た。このフィルムは、非熱可塑性であり、そのCTEは8.3ppm/Kであった。
<Example 10>
In a glass reaction vessel, DMDB: 0.6 mol as a diamine component, BPDA: 0.6 mol as a tetracarboxylic dianhydride component, and NMP as a solvent were charged under a nitrogen gas atmosphere at 60 ° C. under stirring. By reacting for a time, a uniform PAA-2 solution having a solid content concentration of 18% by mass was obtained.
A PAA-2 solution is applied onto a copper foil having a thickness of 18 μm so that the thickness of the cured PI-2 layer is 4 μm, and then the copper is dried at 130 ° C. for 20 minutes in a nitrogen gas atmosphere. A PAA-2 film was formed on the foil. Next, the PAA-1 solution obtained in Example 1 was applied onto the PAA-2 coating so that the thickness of the cured PI-1 layer was 18 μm, and then under a nitrogen gas atmosphere. A PAA-1 film was formed on the PAA-2 film by drying at 130 ° C. for 20 minutes. Further, a PAA-2 solution is applied onto the PAA-1 film so that the thickness of the PI-2 layer after curing is 4 μm, and then dried in a nitrogen gas atmosphere at 130 ° C. for 20 minutes. , A PAA-2 film was formed on the PAA-1 film.
The three-layered laminated film thus obtained was gradually heated in a nitrogen gas atmosphere, treated at 350 ° C. for 60 minutes, and heat-cured to convert PAA-1 and PAA-2 into PI. Then, a laminate in which the PI-2 layer, the PI-1 layer, and the PI-2 layer were formed in this order on the copper foil was obtained. The copper foil was removed by etching from this laminated body to obtain a laminated film (L-2) composed of three layers of PI. Table 1 shows various characteristics of the obtained laminated PI film.
On the other hand, the PI-2 film obtained by applying the PAA-2 solution to a glass plate so that the thickness of the PI-2 layer after curing is 10 μm, drying and heat-curing under the same conditions as described above. Was peeled off from the glass plate to obtain a PI-2 film. This film was non-thermoplastic and its CTE was 8.3 ppm / K.
表2に示すように、本発明による積層PIフィルムは、良好な誘電特性を示すことが判る。
また、CTEが30ppm以下と低いので、寸法安定性が良好であることが判る。
As shown in Table 2, it can be seen that the laminated PI film according to the present invention exhibits good dielectric properties.
Further, since the CTE is as low as 30 ppm or less, it can be seen that the dimensional stability is good.
本発明のPIフィルムは、誘電特性、耐溶剤性、寸法安定性に優れる。従い、プリント回路やアンテナ基板等に用いられる高周波基板用FCCLの絶縁層を構成するPIフィルムとして好適に用いることができる。 The PI film of the present invention is excellent in dielectric properties, solvent resistance, and dimensional stability. Therefore, it can be suitably used as a PI film constituting an insulating layer of FCCL for a high frequency substrate used for a printed circuit, an antenna substrate, or the like.
Claims (3)
1)前記ポリイミドが、3,3′,4,4′-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、または4,4′-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA)から選ばれるテトラカルボン酸二無水物成分を含み、全テトラカルボン酸二無水物成分に対してBPDAが少なくとも80モル%である。
2)前記ポリイミドが、ジアミン成分としてダイマジアミンおよびp-フェニレンジアミン(PDA)を含み、ダイマジアミンが全ジアミン成分に対し15モル%超、50モル%未満である。 A solvent-insoluble polyimide film that satisfies the following 1) and 2).
1) The polyimide is 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride (BPDA), pyromellitic acid dianhydride (PMDA), or 4,4'-(hexafluoroisopropylidene) diphthal. It contains a tetracarboxylic acid dianhydride component selected from acid dianhydride (6FDA) and has at least 80 mol% BPDA relative to the total tetracarboxylic acid dianhydride component.
2) The polyimide contains diaminediamine and p-phenylenediamine (PDA) as diamine components, and the diaminediamine is more than 15 mol% and less than 50 mol% with respect to the total diamine component .
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