JP7764377B2 - Multi-layer polyimide film - Google Patents
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Description
本発明は、複層ポリイミドフィルムに関する。 The present invention relates to a multilayer polyimide film.
近年、スマートフォン、タブレットパソコン、ノートパソコン等を中心としたエレクトロニクス製品の需要拡大に伴い、フレキシブルプリント配線板(以下、「FPC」と記載することがある)の需要が伸びている。中でも、接着層として熱可塑性ポリイミド層を含む複層ポリイミドフィルムを材料として使用したフレキシブルプリント配線板は、耐熱性、屈曲性に優れることから需要が更に伸びることが期待される。更に、近年では、電子機器の軽量化、小型化、薄膜化が進んでおり、FPC配線の微細化の要求が依然として強い。 In recent years, demand for flexible printed circuit boards (hereinafter sometimes referred to as "FPCs") has grown in line with the expansion of demand for electronic products, particularly smartphones, tablet PCs, and laptops. In particular, demand for flexible printed circuit boards made from multilayer polyimide films containing a thermoplastic polyimide layer as an adhesive layer is expected to grow further due to their excellent heat resistance and flexibility. Furthermore, with the trend toward lighter, smaller, and thinner electronic devices in recent years, there remains a strong demand for finer FPC wiring.
微細両面FPCや多層FPCを作製する際には、ポリイミドフィルムの両面に銅箔等の金属箔を貼り合わせた金属張積層板を材料として使用するのが一般的である。FPC製造では最初に層間の導通を行うための穴(以下、「ビア」と記載することがある)を開ける工程がある。ビアの内壁にめっきを施すことで配線板の両面を導通させることができる。ビア形成工程には、ドリルやレーザーで両面の金属箔及び絶縁層(ポリイミド層)に貫通孔を開けるスルーホール法と、一方の面の金属箔及び絶縁層をレーザー等で切削して、もう一方の面の金属箔を残すブラインドビア法があるが、とくに微細FPCでは面積を有効に使用するために、ブラインドビア法が高頻度に用いられる。When fabricating double-sided and multilayer FPCs, metal-clad laminates, consisting of copper or other metal foils laminated to both sides of a polyimide film, are typically used. The first step in FPC manufacturing is drilling holes (hereafter sometimes referred to as "vias") to allow electrical connection between layers. Plating the inner walls of the vias provides electrical continuity between both sides of the wiring board. Via formation processes include the through-hole method, in which a drill or laser is used to drill through the metal foil and insulating layer (polyimide layer) on both sides, and the blind via method, in which the metal foil and insulating layer on one side are cut away with a laser or other tool, leaving the metal foil on the other side. The blind via method is frequently used, particularly for micro-FPCs, to efficiently utilize the surface area.
従来、このようなビア形成工程では、穴あけ後に穴の内部や金属箔表面を清浄化したり樹脂の残渣を除去したりするために、加熱下においてアルカリ性過マンガン酸カリウム水溶液等で積層板を処理する湿式デスミア処理が行われる。ポリイミドは、ただでさえアルカリ条件下で加水分解しやすいのに、レーザー加工した場合には局所的な加熱を受けることにより残留応力が発生しているため、ビア形成工程後のデスミア処理ではビア内壁にクラック等の欠陥が生じやすい。特許文献1には、レーザー加工とデスミア処理の間に熱処理工程を追加して、レーザー加工で生じた残留応力を除去し、欠陥の発生を抑制する方法が記載されている。特許文献2には、現像工程、エッチング処理工程及びレジスト剥離工程で使用するアルカリ溶液に対する耐性を有するポリイミドが開示されている。Conventionally, in this type of via formation process, wet desmearing is performed by treating the laminate with an alkaline potassium permanganate aqueous solution under heating to clean the interior of the hole and the surface of the metal foil after drilling and to remove any resin residue. Polyimide is already susceptible to hydrolysis under alkaline conditions, and laser processing generates residual stress due to localized heating, making the desmearing process after the via formation process prone to defects such as cracks on the inner walls of the vias. Patent Document 1 describes a method of adding a heat treatment process between laser processing and desmearing to remove the residual stress caused by laser processing and suppress the occurrence of defects. Patent Document 2 discloses polyimide that is resistant to alkaline solutions used in the development, etching, and resist stripping processes.
レーザー加工後のデスミア処理によりビア内壁に発生するクラックは、めっき処理後の工程において、めっき部分を変形させ、接続信頼性を低下させる原因となったり、クラック内に薬液が侵入することで絶縁信頼性を低下させる原因になったりするため、品質に悪影響を与えるものであった。クラックは、スルーホール形成時よりもブラインドビア形成時に発生しやすい。なお、レーザー加工後に、デスミア処理せずにエッチング等で金属箔を除去した場合や、レーザー加工せずに金属箔を除去した状態でデスミア処理した場合は、クラックが生じないことが、本発明者らの検討により判明した。また、レーザー加工後のデスミア処理において、膨潤時間及び粗化時間を長くするとクラックが発生しやすくなることが、本発明者らの検討により判明した。 Cracks that occur on the inner walls of vias due to desmearing after laser processing can deform the plated area and reduce connection reliability in subsequent plating processes, or allow chemicals to penetrate into the cracks, reducing insulation reliability, thereby adversely affecting quality. Cracks are more likely to occur when blind vias are formed than when through-holes are formed. Furthermore, the inventors' studies have found that cracks do not occur when the metal foil is removed by etching or other methods without desmearing after laser processing, or when desmearing is performed after the metal foil has been removed without laser processing. Furthermore, the inventors' studies have found that cracks are more likely to occur when the swelling and roughening times are extended during desmearing after laser processing.
クラックの発生を抑制するための方法として、特許文献1に開示されたような、レーザー加工とデスミア処理の間に熱処理工程を追加する方法を採用すると、別途熱処理工程が増えるため、配線板の生産性の低下をもたらす。また、特許文献1に記載の方法は、ビア内壁のクラックの発生を抑制することについて改善の余地が残されている。 As a method for suppressing cracking, adding a heat treatment process between laser processing and desmearing, as disclosed in Patent Document 1, reduces wiring board productivity due to the additional heat treatment process. Furthermore, the method described in Patent Document 1 leaves room for improvement in suppressing cracking on the via inner walls.
また、特許文献2に記載の方法は、アルカリ環境下でのフィルムの裂けを抑制することは可能であるが、ビア内壁のクラックの発生を抑制することについて改善の余地が残されている。 Furthermore, while the method described in Patent Document 2 can prevent film tearing in an alkaline environment, there is still room for improvement in preventing cracks from occurring on the inner walls of vias.
本発明はこれらの課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、レーザー加工後のデスミア処理時において、ビア内壁のクラックの発生を抑制できる複層ポリイミドフィルムを提供することにある。 The present invention was made in consideration of these problems, and its purpose is to provide a multilayer polyimide film that can suppress the occurrence of cracks on the inner walls of vias during desmearing after laser processing.
レーザー加工後のデスミア処理時において、ビア内壁のクラックの発生を抑制するためには、レーザー加工時にポリイミドフィルムに生じた応力を緩和させることが重要である。一方で、柔軟骨格を多く含むポリイミドを用いれば応力を緩和させることが容易になるが、そのようなポリイミドは、貼り合わせる金属よりも線膨張係数が非常に大きくなるため、金属箔との張り合わせ時に反ったり、しわが発生したりする。本発明者らは、鋭意検討した結果、複層ポリイミドフィルムのコア材として使用する非熱可塑性ポリイミドとして特定構造をもつポリイミドを採用することで、金属と同程度の線膨張係数を確保しつつ、レーザー加工時にポリイミドフィルムに生じた応力を緩和できることを見出した。 To prevent cracks from forming on the via inner walls during desmearing after laser processing, it is important to relieve the stress generated in the polyimide film during laser processing. While using polyimides with a high degree of flexible backbone facilitates stress relief, such polyimides have a much higher linear expansion coefficient than the metal to which they are attached, leading to warping and wrinkling when attached to metal foil. After extensive research, the inventors discovered that by using a polyimide with a specific structure as the non-thermoplastic polyimide core material for the multilayer polyimide film, it is possible to relieve the stress generated in the polyimide film during laser processing while maintaining a linear expansion coefficient similar to that of the metal.
本発明に係る複層ポリイミドフィルムは、非熱可塑性ポリイミド層と、前記非熱可塑性ポリイミド層の少なくとも片面に配置された熱可塑性ポリイミド層とを有する。前記非熱可塑性ポリイミド層に含まれる非熱可塑性ポリイミドが、テトラカルボン酸二無水物残基及びジアミン残基を有する。前記ジアミン残基は、ビフェニル骨格を有するジアミン残基と、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル残基と、p-フェニレンジアミン残基とを含む。前記ビフェニル骨格を有するジアミン残基の含有率が、前記非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対して、20モル%以上35モル%以下である。 The multilayer polyimide film according to the present invention comprises a non-thermoplastic polyimide layer and a thermoplastic polyimide layer disposed on at least one side of the non-thermoplastic polyimide layer. The non-thermoplastic polyimide contained in the non-thermoplastic polyimide layer comprises tetracarboxylic dianhydride residues and diamine residues. The diamine residues include diamine residues having a biphenyl skeleton, 4,4'-diaminodiphenyl ether residues, and p-phenylenediamine residues. The content of the diamine residues having a biphenyl skeleton is 20 mol% or more and 35 mol% or less of all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimide.
本発明の一実施形態に係る複層ポリイミドフィルムでは、前記ビフェニル骨格を有するジアミン残基が4,4’-ジアミノ-2,2’-ジメチルビフェニル残基である。 In one embodiment of the multilayer polyimide film, the diamine residue having a biphenyl skeleton is a 4,4'-diamino-2,2'-dimethylbiphenyl residue.
本発明の一実施形態に係る複層ポリイミドフィルムでは、前記4,4’-ジアミノジフェニルエーテル残基の含有率が、前記非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対して、40モル%以上70モル%以下である。 In one embodiment of the multilayer polyimide film, the content of the 4,4'-diaminodiphenyl ether residue is 40 mol% or more and 70 mol% or less of all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimide.
本発明の一実施形態に係る複層ポリイミドフィルムでは、前記p-フェニレンジアミン残基の含有率が、前記非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対して、5モル%以上50モル%以下である。 In one embodiment of the multilayer polyimide film, the content of the p-phenylenediamine residues is 5 mol% or more and 50 mol% or less of all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimide.
本発明の一実施形態に係る複層ポリイミドフィルムでは、前記テトラカルボン酸二無水物残基が、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物残基及びピロメリット酸二無水物残基からなる群より選ばれる一種以上を含む。 In one embodiment of the multilayer polyimide film, the tetracarboxylic dianhydride residues include one or more selected from the group consisting of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride residues and pyromellitic dianhydride residues.
本発明の一実施形態に係る複層ポリイミドフィルムでは、前記テトラカルボン酸二無水物残基が4,4’-オキシジフタル酸無水物残基を更に含む。 In one embodiment of the multilayer polyimide film, the tetracarboxylic dianhydride residues further contain 4,4'-oxydiphthalic anhydride residues.
本発明の一実施形態に係る複層ポリイミドフィルムでは、前記4,4’-オキシジフタル酸無水物残基の含有率が、前記非熱可塑性ポリイミドを構成する全テトラカルボン酸二無水物残基に対して、5モル%以上15モル%以下である。 In one embodiment of the multilayer polyimide film, the content of the 4,4'-oxydiphthalic anhydride residues is 5 mol% or more and 15 mol% or less of the total tetracarboxylic dianhydride residues constituting the non-thermoplastic polyimide.
本発明の一実施形態に係る複層ポリイミドフィルムでは、前記熱可塑性ポリイミド層に含まれる熱可塑性ポリイミドが、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物残基及びピロメリット酸二無水物残基からなる群より選ばれる一種以上と、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン残基とを有する。 In one embodiment of the multilayer polyimide film, the thermoplastic polyimide contained in the thermoplastic polyimide layer has one or more selected from the group consisting of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride residues and pyromellitic dianhydride residues, and 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane residues.
本発明の一実施形態に係る複層ポリイミドフィルムでは、前記非熱可塑性ポリイミド層の温度380℃における貯蔵弾性率が0.350GPa未満である。 In one embodiment of the multilayer polyimide film, the storage modulus of the non-thermoplastic polyimide layer at a temperature of 380°C is less than 0.350 GPa.
本発明の一実施形態に係る複層ポリイミドフィルムでは、前記非熱可塑性ポリイミド層の温度100℃から200℃における昇温時線膨張係数が、5.0ppm/K以上19.0ppm/K以下である。 In one embodiment of the multilayer polyimide film, the non-thermoplastic polyimide layer has a coefficient of linear expansion at elevated temperatures of 100°C to 200°C of 5.0 ppm/K or more and 19.0 ppm/K or less.
本発明に係る複層ポリイミドフィルムによれば、配線板の製造工程において工数を増やすことなく、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生を抑制できる。 The multilayer polyimide film of the present invention can suppress the occurrence of cracks on the inner walls of vias during desmearing after laser processing without increasing the number of steps in the wiring board manufacturing process.
以下、本発明の好適な実施形態について詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本明細書中に記載された学術文献及び特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。 Preferred embodiments of the present invention are described in detail below, but the present invention is not limited to these. Furthermore, all academic and patent literature cited in this specification is incorporated herein by reference.
まず、本明細書中で使用される用語について説明する。「ポリイミド」は、下記一般式(1)で表される構造単位を繰り返し単位とする重合体である。First, let us explain the terminology used in this specification. "Polyimide" is a polymer whose repeating units are structural units represented by the following general formula (1):
一般式(1)中、Xは、テトラカルボン酸二無水物残基(テトラカルボン酸二無水物由来の4価の有機基)を表し、Yは、ジアミン残基(ジアミン由来の2価の有機基)を表す。In general formula (1), X represents a tetracarboxylic dianhydride residue (a tetravalent organic group derived from a tetracarboxylic dianhydride), and Y represents a diamine residue (a divalent organic group derived from a diamine).
「ビフェニル骨格」とは、2つのベンゼン環が1つの単結合で結合した2環構造の骨格をさす。よって、ビフェニル骨格を有するジアミン残基には、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン残基のような縮合環を有するジアミン残基は含まれない。 "Biphenyl skeleton" refers to a skeleton with a two-ring structure in which two benzene rings are linked by a single bond. Therefore, diamine residues with a biphenyl skeleton do not include diamine residues with fused rings, such as 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene residues.
「線膨張係数」は、何ら規定していなければ、温度100℃から200℃における昇温時線膨張係数である。 Unless otherwise specified, "linear expansion coefficient" refers to the linear expansion coefficient at elevated temperatures from 100°C to 200°C.
「非熱可塑性ポリイミド」とは、フィルムの状態で金属製の固定枠に固定して加熱温度450℃の条件で2分間加熱した際に、シワが入ったり伸びたりせず、フィルム形状(平坦な膜形状)を保持しているポリイミドをいう。「熱可塑性ポリイミド」とは、フィルムの状態で金属製の固定枠に固定して加熱温度450℃の条件で2分間加熱した際に、フィルム形状を保持していないポリイミドをいう。 "Non-thermoplastic polyimide" refers to polyimide that, when fixed in film form to a metal frame and heated at 450°C for 2 minutes, does not wrinkle or stretch and retains its film shape (flat membrane shape). "Thermoplastic polyimide" refers to polyimide that, when fixed in film form to a metal frame and heated at 450°C for 2 minutes, does not retain its film shape.
層状物(より具体的には、非熱可塑性ポリイミド層、熱可塑性ポリイミド層等)の「主面」とは、層状物の厚さ方向に直交する面をさす。 The "main surface" of a layered material (more specifically, a non-thermoplastic polyimide layer, a thermoplastic polyimide layer, etc.) refers to the surface perpendicular to the thickness direction of the layered material.
以下、化合物名の後に「系」を付けて、化合物及びその誘導体を包括的に総称する場合がある。 In the following, the compound name may be followed by "system" to refer to the compound and its derivatives collectively.
<複層ポリイミドフィルム>
本実施形態に係る複層ポリイミドフィルムは、非熱可塑性ポリイミド層と、非熱可塑性ポリイミド層の少なくとも片面(一方の主面)に配置された熱可塑性ポリイミド層とを有する。非熱可塑性ポリイミド層に含まれる非熱可塑性ポリイミドは、テトラカルボン酸二無水物残基及びジアミン残基を有する。ジアミン残基は、ビフェニル骨格を有するジアミン残基(ビフェニル骨格を有するジアミン由来の残基)と、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル残基と、p-フェニレンジアミン残基とを含む。ビフェニル骨格を有するジアミン残基の含有率は、非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対して、20モル%以上35モル%以下であることが好ましい。
<Multi-layer polyimide film>
The multilayer polyimide film according to this embodiment comprises a non-thermoplastic polyimide layer and a thermoplastic polyimide layer disposed on at least one surface (one of the main surfaces) of the non-thermoplastic polyimide layer. The non-thermoplastic polyimide contained in the non-thermoplastic polyimide layer comprises a tetracarboxylic dianhydride residue and a diamine residue. The diamine residue comprises a diamine residue having a biphenyl skeleton (a residue derived from a diamine having a biphenyl skeleton), a 4,4'-diaminodiphenyl ether residue, and a p-phenylenediamine residue. The content of the diamine residue having a biphenyl skeleton is preferably 20 mol% or more and 35 mol% or less of all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimide.
以下、テトラカルボン酸二無水物を「酸二無水物」と記載することがある。ビフェニル骨格を有するジアミンを「BPDI」と記載することがある。4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを「ODA」と記載することがある。p-フェニレンジアミンを「PDA」と記載することがある。また、非熱可塑性ポリイミド層に含まれる非熱可塑性ポリイミドを、単に「非熱可塑性ポリイミド」と記載することがある。熱可塑性ポリイミド層に含まれる熱可塑性ポリイミドを、単に「熱可塑性ポリイミド」と記載することがある。 Hereinafter, tetracarboxylic dianhydride may be referred to as "acid dianhydride." Diamines having a biphenyl skeleton may be referred to as "BPDI." 4,4'-diaminodiphenyl ether may be referred to as "ODA." p-phenylenediamine may be referred to as "PDA." Furthermore, non-thermoplastic polyimides contained in non-thermoplastic polyimide layers may be referred to simply as "non-thermoplastic polyimides." Thermoplastic polyimides contained in thermoplastic polyimide layers may be referred to simply as "thermoplastic polyimides."
本発明者らは、金属張積層板に使用する際の耐熱性(線膨張係数等)を維持しながらレーザー加工時にフィルムに生じた応力を緩和できるポリイミドの分子設計を鋭意検討した。その結果、本発明者らは、複層ポリイミドフィルムに含まれる非熱可塑性ポリイミドの構造を最適化することにより、配線板の製造工程に大きな変更を加えることなく、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生を抑制できることを見出した。The inventors conducted extensive research into the molecular design of polyimides that can alleviate stress generated in films during laser processing while maintaining the heat resistance (linear expansion coefficient, etc.) required for use in metal-clad laminates. As a result, the inventors discovered that by optimizing the structure of the non-thermoplastic polyimide contained in the multilayer polyimide film, it is possible to suppress the occurrence of cracks on the inner walls of vias during desmearing after laser processing, without making major changes to the wiring board manufacturing process.
[複層ポリイミドフィルムの構成]
以下、本実施形態に係る複層ポリイミドフィルムの構成について、図面を参照しながら説明する。なお、参照する図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の大きさ、個数、形状等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合がある。また、本明細書では、説明の都合上、後に説明する図面において、先に説明した図面と同一構成部分については、同一符号を付して、その説明を省略する場合がある。
[Configuration of multilayer polyimide film]
The structure of the multilayer polyimide film according to the present embodiment will be described below with reference to the drawings. The drawings are primarily schematic illustrations of the individual components for ease of understanding, and the size, number, shape, etc. of the individual components shown may differ from the actual size, number, shape, etc. of the individual components due to the convenience of drawing. Furthermore, in the present specification, for the convenience of explanation, the same components as those in the previously described drawings may be designated by the same reference numerals and their description may be omitted.
図1は、本実施形態に係る複層ポリイミドフィルムの一例を示す断面図である。図1に示すように、複層ポリイミドフィルム10は、非熱可塑性ポリイミド層11と、非熱可塑性ポリイミド層11の少なくとも片面に配置された熱可塑性ポリイミド層12とを有する。非熱可塑性ポリイミド層11に含まれる非熱可塑性ポリイミドは、テトラカルボン酸二無水物残基及びジアミン残基を有する。ジアミン残基は、BPDI残基と、ODA残基と、PDA残基とを含む。BPDI残基の含有率は、非熱可塑性ポリイミド層11に含まれる非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対して、20モル%以上35モル%以下であることが好ましい。 Figure 1 is a cross-sectional view showing an example of a multilayer polyimide film according to this embodiment. As shown in Figure 1, the multilayer polyimide film 10 has a non-thermoplastic polyimide layer 11 and a thermoplastic polyimide layer 12 disposed on at least one side of the non-thermoplastic polyimide layer 11. The non-thermoplastic polyimide contained in the non-thermoplastic polyimide layer 11 has tetracarboxylic dianhydride residues and diamine residues. The diamine residues include BPDI residues, ODA residues, and PDA residues. The content of BPDI residues is preferably 20 mol% or more and 35 mol% or less of all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimide contained in the non-thermoplastic polyimide layer 11.
複層ポリイミドフィルム10によれば、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生を抑制できる。その理由は、以下のように推測される。複層ポリイミドフィルム10では、非熱可塑性ポリイミド層11に含まれる非熱可塑性ポリイミドが、分子鎖の自由回転度の高い骨格を含有するBPDI残基を特定範囲内の含有率で有している。更に、非熱可塑性ポリイミド層11に含まれる非熱可塑性ポリイミドが、複層ポリイミドフィルム10の柔軟性に寄与する屈曲構造のODA残基と、複層ポリイミドフィルム10の耐熱性に寄与する剛直構造のPDA残基とを有している。これらのことから、複層ポリイミドフィルム10は、金属張積層板に使用する際の耐熱性(線膨張係数等)を維持しながらレーザー加工時にフィルムに生じた応力を緩和できる。よって、複層ポリイミドフィルム10によれば、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生を抑制できる。ビア内壁のクラックの発生をより効果的に抑制するためには、BPDI残基中のベンゼン環が、置換基を有していることが好ましく、アルキル基を有していることがより好ましく、メチル基を有していることが更に好ましい。BPDI残基中のベンゼン環が置換基を有していると、ポリイミドの一次構造の対称性が低下するため、高分子鎖のパッキングが阻害され、レーザー加工時にフィルムに生じた応力がより緩和される。The multilayer polyimide film 10 can suppress the occurrence of cracks on the inner walls of vias during desmearing after laser processing. The reason for this is presumed to be as follows: In the multilayer polyimide film 10, the non-thermoplastic polyimide contained in the non-thermoplastic polyimide layer 11 has a specific range of BPDI residue content, which contains a backbone with a high degree of molecular chain free rotation. Furthermore, the non-thermoplastic polyimide contained in the non-thermoplastic polyimide layer 11 has ODA residues with a bent structure that contributes to the flexibility of the multilayer polyimide film 10, and PDA residues with a rigid structure that contributes to the heat resistance of the multilayer polyimide film 10. As a result, the multilayer polyimide film 10 can relieve stress generated in the film during laser processing while maintaining the heat resistance (linear expansion coefficient, etc.) required for use in metal-clad laminates. Therefore, the multilayer polyimide film 10 can suppress the occurrence of cracks on the inner walls of vias during desmearing after laser processing. To more effectively suppress cracking in the via inner wall, the benzene ring in the BPDI residue preferably has a substituent, more preferably an alkyl group, and even more preferably a methyl group. If the benzene ring in the BPDI residue has a substituent, the symmetry of the primary structure of the polyimide is reduced, which inhibits the packing of polymer chains and further relieves the stress generated in the film during laser processing.
なお、図1に示す複層ポリイミドフィルム10では、非熱可塑性ポリイミド層11の片面のみに熱可塑性ポリイミド層12が設けられているが、非熱可塑性ポリイミド層11の両面(両主面)に熱可塑性ポリイミド層12が設けられていてもよい。非熱可塑性ポリイミド層11の両面に熱可塑性ポリイミド層12が設けられている場合、2層の熱可塑性ポリイミド層12は、同種の熱可塑性ポリイミドを含んでいてもよく、互いに異なる種類の熱可塑性ポリイミドを含んでいてもよい。また、2層の熱可塑性ポリイミド層12の厚みは、同一であっても異なっていてもよい。また、本発明では、非熱可塑性ポリイミド層11及び熱可塑性ポリイミド層12の双方が、2層以上設けられていてもよい。以下の説明において、「複層ポリイミドフィルム10」には、非熱可塑性ポリイミド層11の片面のみに熱可塑性ポリイミド層12が設けられているフィルムと、非熱可塑性ポリイミド層11の両面に熱可塑性ポリイミド層12が設けられているフィルムと、非熱可塑性ポリイミド層11及び熱可塑性ポリイミド層12の双方が2層以上設けられたフィルムとが含まれる。While the multilayer polyimide film 10 shown in FIG. 1 has a thermoplastic polyimide layer 12 on only one side of the non-thermoplastic polyimide layer 11, a thermoplastic polyimide layer 12 may be provided on both sides (both main surfaces) of the non-thermoplastic polyimide layer 11. When a thermoplastic polyimide layer 12 is provided on both sides of the non-thermoplastic polyimide layer 11, the two thermoplastic polyimide layers 12 may contain the same type of thermoplastic polyimide or different types of thermoplastic polyimide. The thicknesses of the two thermoplastic polyimide layers 12 may be the same or different. In the present invention, two or more layers of both the non-thermoplastic polyimide layer 11 and the thermoplastic polyimide layer 12 may be provided. In the following description, "multilayer polyimide film 10" includes a film having a thermoplastic polyimide layer 12 on only one side of the non-thermoplastic polyimide layer 11, a film having a thermoplastic polyimide layer 12 on both sides of the non-thermoplastic polyimide layer 11, and a film having two or more layers of both the non-thermoplastic polyimide layer 11 and the thermoplastic polyimide layer 12.
複層ポリイミドフィルム10の厚み(各層の合計厚み)は、例えば6μm以上60μm以下である。複層ポリイミドフィルム10の厚みが薄いほど、得られるFPCの軽量化が容易となり、また得られるFPCの折り曲げ性が向上する。機械的強度を確保しつつFPCの軽量化をより容易とし、かつFPCの折り曲げ性をより向上させるためには、複層ポリイミドフィルム10の厚みは、7μm以上30μm以下であることが好ましく、10μm以上25μm以下であることがより好ましい。複層ポリイミドフィルム10の厚みは、レーザホロゲージを用いて測定することができる。 The thickness of the multilayer polyimide film 10 (total thickness of each layer) is, for example, 6 μm or more and 60 μm or less. The thinner the multilayer polyimide film 10, the easier it is to reduce the weight of the resulting FPC and improve the foldability of the resulting FPC. To make it easier to reduce the weight of the FPC while maintaining mechanical strength and to further improve the foldability of the FPC, the thickness of the multilayer polyimide film 10 is preferably 7 μm or more and 30 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 25 μm or less. The thickness of the multilayer polyimide film 10 can be measured using a laser hologram.
金属箔との密着性を確保しつつFPCの薄型化を容易に実現するためには、熱可塑性ポリイミド層12の厚み(熱可塑性ポリイミド層12が2層以上設けられている場合は、それぞれの熱可塑性ポリイミド層12の厚み)は、1μm以上15μm以下であることが好ましい。また、複層ポリイミドフィルム10の線膨張係数の調整を容易に行うためには、非熱可塑性ポリイミド層11と熱可塑性ポリイミド層12の厚み比率(非熱可塑性ポリイミド層11の厚み/熱可塑性ポリイミド層12の厚み)は、55/45以上95/5以下であることが好ましい。非熱可塑性ポリイミド層11と熱可塑性ポリイミド層12がそれぞれ複数層設けられている場合、上記厚み比率は、それぞれの総厚みの比率である。熱可塑性ポリイミド層12の層数が多くなっても、熱可塑性ポリイミド層12の総厚みが非熱可塑性ポリイミド層11の総厚みを超えないことが好ましい。To easily achieve a thinner FPC while ensuring adhesion to the metal foil, the thickness of the thermoplastic polyimide layer 12 (or the thickness of each thermoplastic polyimide layer 12 if two or more thermoplastic polyimide layers 12 are provided) is preferably 1 μm or more and 15 μm or less. Furthermore, to easily adjust the linear expansion coefficient of the multilayer polyimide film 10, the thickness ratio of the non-thermoplastic polyimide layer 11 to the thermoplastic polyimide layer 12 (thickness of non-thermoplastic polyimide layer 11 / thickness of thermoplastic polyimide layer 12) is preferably 55/45 or more and 95/5 or less. When multiple non-thermoplastic polyimide layers 11 and multiple thermoplastic polyimide layers 12 are provided, the above thickness ratio refers to the ratio of their total thicknesses. Even if the number of thermoplastic polyimide layers 12 is increased, it is preferable that the total thickness of the thermoplastic polyimide layers 12 does not exceed the total thickness of the non-thermoplastic polyimide layers 11.
複層ポリイミドフィルム10の反りを抑制するためには、非熱可塑性ポリイミド層11の両面に熱可塑性ポリイミド層12が設けられていることが好ましく、非熱可塑性ポリイミド層11の両面に、同種の熱可塑性ポリイミドを含む熱可塑性ポリイミド層12が設けられていることがより好ましい。非熱可塑性ポリイミド層11の両面に熱可塑性ポリイミド層12が設けられている場合、複層ポリイミドフィルム10の反りを抑制するためには、2層の熱可塑性ポリイミド層12の厚みは、同一であることが好ましい。なお、2層の熱可塑性ポリイミド層12の厚みが互いに異なっていても、より厚い熱可塑性ポリイミド層12の厚みを基準とした際、もう一方の熱可塑性ポリイミド層12の厚みが40%以上100%未満の範囲であれば、複層ポリイミドフィルム10の反りを抑制できる。To suppress warping of the multilayer polyimide film 10, it is preferable that a thermoplastic polyimide layer 12 be provided on both sides of the non-thermoplastic polyimide layer 11. It is more preferable that a thermoplastic polyimide layer 12 containing the same type of thermoplastic polyimide be provided on both sides of the non-thermoplastic polyimide layer 11. When a thermoplastic polyimide layer 12 is provided on both sides of the non-thermoplastic polyimide layer 11, it is preferable that the thicknesses of the two thermoplastic polyimide layers 12 be the same in order to suppress warping of the multilayer polyimide film 10. Even if the thicknesses of the two thermoplastic polyimide layers 12 are different from each other, warping of the multilayer polyimide film 10 can be suppressed as long as the thickness of the other thermoplastic polyimide layer 12 is in the range of 40% to less than 100% of the thickness of the thicker thermoplastic polyimide layer 12.
レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生をより抑制するためには、非熱可塑性ポリイミド層11の温度380℃における貯蔵弾性率が、0.350GPa未満であることが好ましく、0.200GPa未満であることがより好ましい。また、高温下における複層ポリイミドフィルム10の機械的強度向上の観点から、上記貯蔵弾性率が、0.010GPa以上であることが好ましく、0.050GPa以上であることがより好ましい。上記貯蔵弾性率は、例えばBPDI残基の含有率を変更することにより調整できる。上記貯蔵弾性率の測定方法は、後述する実施例と同じ方法又はそれに準ずる方法である。 To further suppress the occurrence of cracks on the via inner walls during desmearing after laser processing, the storage modulus of the non-thermoplastic polyimide layer 11 at a temperature of 380°C is preferably less than 0.350 GPa, and more preferably less than 0.200 GPa. Furthermore, from the perspective of improving the mechanical strength of the multilayer polyimide film 10 at high temperatures, the storage modulus is preferably 0.010 GPa or greater, and more preferably 0.050 GPa or greater. The storage modulus can be adjusted, for example, by changing the content of BPDI residues. The storage modulus is measured by the same method as in the examples described below or a method equivalent thereto.
非熱可塑性ポリイミド層11について動的粘弾性測定を行った際、貯蔵弾性率の変曲点が示す温度は、レーザー加工時の応力緩和の観点、及びラミネート法で金属箔を貼り合わせる際の熱応力緩和の観点から、270℃以上340℃以下の範囲内が好ましく、280℃以上330℃以下の範囲内がより好ましい。貯蔵弾性率の変曲点が示す温度がこの範囲内であれば、フレキシブル金属張積層板の加熱後の寸法変化を評価する温度(例えば、250℃)における寸法変化を抑制できる。他方、貯蔵弾性率の変曲点が示す温度が低いと、レーザー加工後の冷却時に複層ポリイミドフィルム10内に生じる応力が小さくなる。When dynamic viscoelasticity measurements are performed on the non-thermoplastic polyimide layer 11, the temperature at which the inflection point of the storage modulus is measured is preferably in the range of 270°C to 340°C, and more preferably in the range of 280°C to 330°C, from the viewpoints of stress relaxation during laser processing and thermal stress relaxation when laminating metal foil. If the temperature at which the inflection point of the storage modulus is measured is within this range, dimensional change at the temperature (e.g., 250°C) at which dimensional change after heating of the flexible metal-clad laminate is evaluated can be suppressed. On the other hand, if the temperature at which the inflection point of the storage modulus is measured is low, the stress generated within the multilayer polyimide film 10 during cooling after laser processing will be reduced.
非熱可塑性ポリイミド層11の線膨張係数は、5.0ppm/K以上19.0ppm/K以下であることが好ましく、より好ましくは8.0ppm/K以上15.0ppm/K以下であり、更に好ましくは9.0ppm/K以上12.0ppm/K以下である。非熱可塑性ポリイミド層11の線膨張係数が5.0ppm/K以上19.0ppm/K以下であれば、複層ポリイミドフィルム10の線膨張係数を、例えば、銅箔に近い14.0ppm/K以上22.0ppm/K以下に、望ましくは、より銅箔に近い16.0ppm/K以上20.0ppm/K以下に調整可能である。これにより、レーザー加工後の冷却時に複層ポリイミドフィルム10内に生じる応力が小さくなり、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生をより抑制できる。上記線膨張係数は、例えば、剛直構造を有するモノマー由来の残基(より具体的にはPDA残基等)の含有率、及び屈曲構造を有するモノマー由来の残基(より具体的にはODA残基等)の含有率を変更することにより調整できる。上記線膨張係数の測定方法は、後述する実施例と同じ方法又はそれに準ずる方法である。The linear expansion coefficient of the non-thermoplastic polyimide layer 11 is preferably 5.0 ppm/K to 19.0 ppm/K, more preferably 8.0 ppm/K to 15.0 ppm/K, and even more preferably 9.0 ppm/K to 12.0 ppm/K. If the linear expansion coefficient of the non-thermoplastic polyimide layer 11 is 5.0 ppm/K to 19.0 ppm/K, the linear expansion coefficient of the multilayer polyimide film 10 can be adjusted to, for example, 14.0 ppm/K to 22.0 ppm/K, which is closer to that of copper foil, and preferably 16.0 ppm/K to 20.0 ppm/K, which is even closer to that of copper foil. This reduces the stress generated within the multilayer polyimide film 10 during cooling after laser processing, thereby further suppressing the occurrence of cracks on the via inner walls during desmearing after laser processing. The linear expansion coefficient can be adjusted, for example, by changing the content of residues derived from monomers having a rigid structure (more specifically, PDA residues, etc.) and the content of residues derived from monomers having a bent structure (more specifically, ODA residues, etc.) The linear expansion coefficient can be measured by the same method as in the Examples described below or a method equivalent thereto.
非熱可塑性ポリイミド層11は、応力―歪み曲線における塑性変形領域の傾きが2.0以上であることが好ましい。非熱可塑性ポリイミド層11が、塑性変形しにくく、かつ高い降伏強度を有する場合、アルカリ環境下における裂けに対する高い耐久性を示す。塑性変形領域とは、ポリイミドフィルムの引張試験における応力―歪み曲線において、降伏点以降の歪みの領域をいう。「塑性変形しにくい」特性は、塑性変形領域において、応力が大きく増加すること、又は塑性変形時に必要な応力が大きいことを意味する。「塑性変形しにくい」特性は、例えば塑性変形領域の傾きが指標となる。塑性変形領域の傾きは、例えば、ASTM D882に従って引張特性を測定した結果について、縦軸を「応力(単位:MPa)」とし、横軸を「歪み(単位:mm)」としたグラフの塑性変形領域におけるs-s曲線の傾きである。塑性変形領域におけるs-s曲線の傾きは、下記計算式で算出できる。なお、以下の式において、stress1は10%歪み時応力であり、stress2は破断応力であり、strain1は10%歪みであり、strain2は破断歪みである。The non-thermoplastic polyimide layer 11 preferably has a slope of 2.0 or greater in the plastic deformation region of its stress-strain curve. When the non-thermoplastic polyimide layer 11 is resistant to plastic deformation and has high yield strength, it exhibits high resistance to tearing in alkaline environments. The plastic deformation region refers to the strain region after the yield point in the stress-strain curve of a polyimide film tensile test. The "resistance to plastic deformation" characteristic refers to a significant increase in stress in the plastic deformation region, or the large stress required for plastic deformation. The "resistance to plastic deformation" characteristic can be measured, for example, by the slope of the plastic deformation region. The slope of the plastic deformation region is the slope of the s-s curve in the plastic deformation region of a graph of the results of measuring tensile properties according to ASTM D882, with the vertical axis representing "stress (unit: MPa)" and the horizontal axis representing "strain (unit: mm)." The slope of the s-s curve in the plastic deformation region can be calculated using the following formula: In the following formula, stress1 is the stress at 10% strain, stress2 is the breaking stress, strain1 is the 10% strain, and strain2 is the breaking strain.
塑性変形領域におけるs-s曲線の傾き=(stress2-stress1)/(strain2-strain1) Slope of the s-s curve in the plastic deformation region = (stress2 - stress1) / (strain2 - strain1)
非熱可塑性ポリイミド層11の塑性変形領域の傾きは、2.0以上であることが好ましく、2.2以上であることがより好ましく、2.5以上であることが更に好ましい。塑性変形領域の傾きが2.0以上である場合は、高分子鎖のパッキングの程度が高い凝集構造が形成され、連続的なFPCの加工工程においても裂けの発生を抑制できる。上記塑性変形領域の傾きは高い方がよいが、スプリングバック等の発生を抑制するためには、上記塑性変形領域の傾きは、4.5以下であることが好ましく、4.0以下であることがより好ましい。The slope of the plastic deformation region of the non-thermoplastic polyimide layer 11 is preferably 2.0 or greater, more preferably 2.2 or greater, and even more preferably 2.5 or greater. When the slope of the plastic deformation region is 2.0 or greater, a cohesive structure with a high degree of packing of polymer chains is formed, which can suppress the occurrence of cracks even during the continuous FPC processing process. While a higher slope of the plastic deformation region is preferable, in order to suppress the occurrence of springback, etc., the slope of the plastic deformation region is preferably 4.5 or less, and more preferably 4.0 or less.
複層ポリイミドフィルム10を用いて金属張積層板を製造する際は、複層ポリイミドフィルム10の少なくとも片面(例えば図1の場合、熱可塑性ポリイミド層12の表面12a)に金属箔13を貼り合わせる。これにより、図2に示す金属張積層板20が得られる。熱可塑性ポリイミド層12の表面12aに金属箔13を貼り合わせる方法としては、特に制限されず、種々の公知の方法を採用できる。例えば、一対以上の金属ロールを有する熱ロールラミネート装置又はダブルベルトプレス(DBP)による連続処理方法を採用することができる。熱ロールラミネートを実施する手段の具体的な構成は特に限定されるものではないが、得られる複層ポリイミドフィルム10の外観を良好なものとするために、加圧面と金属箔13との間に保護材料を配置することが好ましい。When manufacturing a metal-clad laminate using the multilayer polyimide film 10, a metal foil 13 is laminated to at least one surface of the multilayer polyimide film 10 (for example, the surface 12a of the thermoplastic polyimide layer 12 in the case of Figure 1). This results in the metal-clad laminate 20 shown in Figure 2. The method for laminating the metal foil 13 to the surface 12a of the thermoplastic polyimide layer 12 is not particularly limited, and various known methods can be used. For example, a continuous processing method using a hot roll laminating device having one or more pairs of metal rolls or a double belt press (DBP) can be used. The specific configuration of the means for performing hot roll lamination is not particularly limited, but it is preferable to place a protective material between the pressure surface and the metal foil 13 to improve the appearance of the resulting multilayer polyimide film 10.
非熱可塑性ポリイミド層11の両面に熱可塑性ポリイミド層12が設けられている場合は、複層ポリイミドフィルム10の両面に金属箔13を貼り合わせることにより、両面金属張積層板(図示せず)が得られる。 When a thermoplastic polyimide layer 12 is provided on both sides of a non-thermoplastic polyimide layer 11, a double-sided metal-clad laminate (not shown) can be obtained by laminating metal foil 13 to both sides of the multilayer polyimide film 10.
[複層ポリイミドフィルムの要素]
次に、本実施形態に係る複層ポリイミドフィルムの要素(構成要素)について詳述する。
[Elements of multilayer polyimide film]
Next, the elements (constituent elements) of the multilayer polyimide film according to this embodiment will be described in detail.
(非熱可塑性ポリイミド層)
非熱可塑性ポリイミド層に含まれる非熱可塑性ポリイミドは、ジアミン残基として、BPDI残基と、ODA残基と、PDA残基とを有する。レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生をより抑制するためには、非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対する、BPDI残基とODA残基とPDA残基との合計含有率は、50モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることが更に好ましく、90モル%以上であることが更により好ましく、100モル%でも構わない。
(Non-thermoplastic polyimide layer)
The non-thermoplastic polyimide contained in the non-thermoplastic polyimide layer has BPDI residues, ODA residues, and PDA residues as diamine residues. In order to further suppress the occurrence of cracks on the inner wall of the via during desmearing after laser processing, the total content of the BPDI residues, ODA residues, and PDA residues relative to all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimide is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, even more preferably 80 mol% or more, even more preferably 90 mol% or more, and may even be 100 mol%.
BPDI残基を形成するためのジアミン(モノマー)としては、例えば、4,4’-ジアミノ-2,2’-ジメチルビフェニル(以下、「m-TB」と記載することがある)、4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルビフェニル、4,4’-ジアミノ-2,2’-ジメトキシビフェニル、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメトキシビフェニル、3,3’,5,5’-テトラメチルベンジジン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル等が挙げられる。本実施形態では、BPDI残基を形成するためのジアミンとして、一種又は二種以上のジアミンを使用できる。レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生をより抑制するためには、BPDI残基を形成するためのジアミン(モノマー)としては、m-TBが好ましい。つまり、BPDI残基としては、m-TB残基が好ましい。 Examples of diamines (monomers) for forming BPDI residues include 4,4'-diamino-2,2'-dimethylbiphenyl (hereinafter sometimes referred to as "m-TB"), 4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diamino-3,3'-dimethylbiphenyl, 4,4'-diamino-2,2'-dimethoxybiphenyl, 4,4'-diamino-3,3'-dimethoxybiphenyl, 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine, and 4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl. In this embodiment, one or more diamines can be used as the diamine for forming the BPDI residue. To further suppress the occurrence of cracks on the via inner wall during desmearing after laser processing, m-TB is preferred as the diamine (monomer) for forming the BPDI residue. In other words, m-TB residues are preferred as the BPDI residue.
線膨張係数を維持しつつ、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生をより抑制するためには、非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対するODA残基の含有率は、40モル%以上70モル%以下であることが好ましく、45モル%以上65モル%以下であることがより好ましく、50モル%以上65モル%以下であることが更に好ましい。線膨張係数を維持しつつ、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生をより抑制するためには、非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対するPDA残基の含有率は、5モル%以上50モル%以下であることが好ましく、10モル%以上40モル%以下であることがより好ましく、15モル%以上30モル%以下であることが更に好ましい。 To further suppress the occurrence of cracks on the inner wall of a via during desmearing after laser processing while maintaining the linear expansion coefficient, the content of ODA residues relative to all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimide is preferably 40 mol% to 70 mol%, more preferably 45 mol% to 65 mol%, and even more preferably 50 mol% to 65 mol%. To further suppress the occurrence of cracks on the inner wall of a via during desmearing after laser processing while maintaining the linear expansion coefficient, the content of PDA residues relative to all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimide is preferably 5 mol% to 50 mol%, more preferably 10 mol% to 40 mol%, and even more preferably 15 mol% to 30 mol%.
非熱可塑性ポリイミドは、ジアミン残基として、BPDI残基、ODA残基及びPDA残基以外のジアミン残基(他のジアミン残基)を有してもよい。他のジアミン残基を形成するためのジアミン(モノマー)としては、耐熱性の高い芳香族ジアミンが好ましい。他のジアミン残基を形成するためのジアミンの具体例としては、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、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フィド、3,3’-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ホン、3,3’-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、1,5-ジアミノナフタレン、4,4’-ジアミノジフェニルジエチルシラン、4,4’-ジアミノジフェニルシラン、4,4’-ジアミノジフェニルエチルホスフィンオキシド、4,4’-ジアミノジフェニルN-メチルアミン、4,4’-ジアミノジフェニルN-フェニルアミン、1,3-ジアミノベンゼン、1,2-ジアミノベンゼン等が挙げられる。 The non-thermoplastic polyimide may contain diamine residues (other diamine residues) other than BPDI residues, ODA residues, and PDA residues. The diamine (monomer) used to form the other diamine residues is preferably an aromatic diamine with high heat resistance. Specific examples of diamines for forming other diamine residues include 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 4,4'-diaminodiphenylpropane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 1,5-diaminonaphthalene, 4,4'-diaminodiphenyldiethylsilane, 4,4'-diaminodiphenylsilane, 4,4'-diaminodiphenylethylphosphine oxide, 4,4'-diaminodiphenyl N-methylamine, 4,4'-diaminodiphenyl N-phenylamine, 1,3-diaminobenzene, and 1,2-diaminobenzene.
非熱可塑性ポリイミドは、ジアミン残基に加え、酸二無水物残基を有する。酸二無水物残基を形成するための酸二無水物(モノマー)としては、耐熱性向上の観点から芳香族酸二無水物が好ましい。また、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生をより抑制するためには、酸二無水物残基を形成するための酸二無水物(モノマー)としては、ビフェニル骨格を有する酸二無水物が好ましい。酸二無水物残基を形成するための酸二無水物(モノマー)の具体例としては、ピロメリット酸二無水物(以下、「PMDA」と記載することがある)、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下、「BPDA」と記載することがある)、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6-ナフタレン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(以下、「BTDA」と記載することがある)、2,2’,3,3’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’-オキシジフタル酸無水物(以下、「ODPA」と記載することがある)、3,4’-オキシジフタル酸無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、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)エタン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、p-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、エチレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、ビスフェノールAビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、及びこれらの誘導体等が挙げられる。 Non-thermoplastic polyimides contain diamine residues as well as acid dianhydride residues. From the perspective of improving heat resistance, aromatic acid dianhydrides are preferred as the acid dianhydride (monomer) used to form the acid dianhydride residues. Furthermore, to further suppress the occurrence of cracks on the via inner walls during desmearing after laser processing, acid dianhydrides (monomers) used to form the acid dianhydride residues are preferred to be those with a biphenyl skeleton. Specific examples of acid dianhydrides (monomers) for forming the acid dianhydride residue include pyromellitic dianhydride (hereinafter sometimes referred to as "PMDA"), 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (hereinafter sometimes referred to as "BPDA"), 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,2',3,3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride (hereinafter sometimes referred to as "BTDA"), 2,2',3,3'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic anhydride (hereinafter sometimes referred to as "ODPA"), 3,4'-oxydiphthalic anhydride, 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propane dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)propane dianhydride, 1,1-bis(2,3-dicarboxyphenyl)ethane dianhydride, 1,1-bis(3,4-dicarboxyphenyl)ethane dianhydride, bis(2,3-dicarboxyphenyl)methane dianhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)ethane dianhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfone dianhydride, p-phenylene bis(trimellitic acid monoester acid anhydride), ethylene bis(trimellitic acid monoester acid anhydride), bisphenol A bis(trimellitic acid monoester acid anhydride), and derivatives thereof.
線膨張係数維持の観点から、酸二無水物残基としては、BPDA残基及びPMDA残基からなる群より選ばれる一種以上が好ましい。また、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生をより抑制するためには、酸二無水物残基としては、ビフェニル骨格を有するBPDA残基が好ましい。非熱可塑性ポリイミドがBPDA残基を含む場合、線膨張係数を維持しつつ、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生をより抑制するためには、非熱可塑性ポリイミドを構成する全酸二無水物残基に対するBPDA残基の含有率は、10モル%以上60モル%以下であることが好ましく、20モル%以上60モル%以下であることがより好ましく、30モル%以上60モル%以下であることが更に好ましい。非熱可塑性ポリイミドがPMDA残基を含む場合、線膨張係数維持の観点から、非熱可塑性ポリイミドを構成する全酸二無水物残基に対するPMDA残基の含有率は、40モル%以上80モル%以下であることが好ましく、40モル%以上75モル%以下であることがより好ましく、40モル%以上70モル%以下であることが更に好ましい。非熱可塑性ポリイミドがBPDA残基及びPMDA残基を含む場合、線膨張係数を維持しつつ、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生をより抑制するためには、BPDA残基及びPMDA残基の合計含有率は、非熱可塑性ポリイミドを構成する全酸二無水物残基に対して、60モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることが更に好ましく、100モル%でも構わない。From the viewpoint of maintaining the linear expansion coefficient, the acid dianhydride residue is preferably one or more selected from the group consisting of BPDA residues and PMDA residues. Furthermore, in order to further suppress the occurrence of cracks on the inner wall of a via during desmearing after laser processing, the acid dianhydride residue is preferably a BPDA residue having a biphenyl skeleton. When the non-thermoplastic polyimide contains BPDA residues, in order to further suppress the occurrence of cracks on the inner wall of a via during desmearing after laser processing while maintaining the linear expansion coefficient, the content of BPDA residues relative to all acid dianhydride residues constituting the non-thermoplastic polyimide is preferably 10 mol% to 60 mol%, more preferably 20 mol% to 60 mol%, and even more preferably 30 mol% to 60 mol%. When the non-thermoplastic polyimide contains PMDA residues, from the viewpoint of maintaining the linear expansion coefficient, the content of PMDA residues relative to all acid dianhydride residues constituting the non-thermoplastic polyimide is preferably 40 mol% or more and 80 mol% or less, more preferably 40 mol% or more and 75 mol% or less, and even more preferably 40 mol% or more and 70 mol% or less. When the non-thermoplastic polyimide contains BPDA residues and PMDA residues, in order to further suppress the occurrence of cracks on the inner wall of a via during desmearing after laser processing while maintaining the linear expansion coefficient, the total content of BPDA residues and PMDA residues relative to all acid dianhydride residues constituting the non-thermoplastic polyimide is preferably 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, even more preferably 80 mol% or more, and may be 100 mol%.
レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生を更に抑制するためには、非熱可塑性ポリイミドが、酸二無水物残基としてBPDA残基及びPMDA残基からなる群より選ばれる一種以上と、ODPA残基とを有することが好ましい。非熱可塑性ポリイミドがODPA残基を含む場合、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生を更に抑制するためには、非熱可塑性ポリイミドを構成する全酸二無水物残基に対するODPA残基の含有率は、5モル%以上15モル%以下であることが好ましい。非熱可塑性ポリイミドが、BPDA残基及びPMDA残基からなる群より選ばれる一種以上と、ODPA残基とを含む場合、線膨張係数を維持しつつ、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生をより抑制するためには、BPDA残基とPMDA残基とODPA残基との合計含有率は、非熱可塑性ポリイミドを構成する全酸二無水物残基に対して、80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることがより好ましく、100モル%でも構わない。 In order to further suppress the occurrence of cracks on the inner wall of a via during desmear treatment after laser processing, it is preferable that the non-thermoplastic polyimide contain, as acid dianhydride residues, one or more selected from the group consisting of BPDA residues and PMDA residues, and an ODPA residue. When the non-thermoplastic polyimide contains ODPA residues, in order to further suppress the occurrence of cracks on the inner wall of a via during desmear treatment after laser processing, it is preferable that the content of ODPA residues relative to all acid dianhydride residues constituting the non-thermoplastic polyimide be 5 mol% or more and 15 mol% or less. When the non-thermoplastic polyimide contains one or more residues selected from the group consisting of BPDA residues and PMDA residues, and an ODPA residue, in order to further suppress the occurrence of cracks on the inner wall of a via during desmearing after laser processing while maintaining the linear expansion coefficient, the total content of the BPDA residues, PMDA residues, and ODPA residues is preferably 80 mol % or more, more preferably 90 mol % or more, and may be 100 mol %, based on the total acid dianhydride residues constituting the non-thermoplastic polyimide.
金属張積層板の表面の外観を良好に維持しつつ、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生を更に抑制するためには、非熱可塑性ポリイミドが、下記化学式(2)で表される構造単位を繰り返し単位とするセグメントを有することが好ましい。なお、本明細書において、「セグメント」とは、ブロック共重合体を構成する、同じ繰り返し単位から形成されるポリマー鎖のことをいう。また、本明細書において、「ブロック共重合体」には、ピュアブロック共重合体、ランダムブロック共重合体、及びテーパーブロック構造を有する共重合体のいずれの態様も含まれる。 To further suppress the occurrence of cracks on the via inner walls during desmearing after laser processing while maintaining a good surface appearance of the metal-clad laminate, it is preferable that the non-thermoplastic polyimide have a segment whose repeating unit is the structural unit represented by the following chemical formula (2). Note that, in this specification, "segment" refers to a polymer chain formed from the same repeating unit that constitutes a block copolymer. Also, in this specification, "block copolymer" includes all aspects of a pure block copolymer, a random block copolymer, and a copolymer having a tapered block structure.
化学式(2)で表される構造単位を繰り返し単位とするセグメント(以下、「特定セグメント」と記載する場合がある)は、例えば、後述するシーケンス重合により形成することができる。 A segment having the structural unit represented by chemical formula (2) as a repeating unit (hereinafter referred to as a "specific segment") can be formed, for example, by sequence polymerization, as described below.
非熱可塑性ポリイミド層には、非熱可塑性ポリイミド以外の成分(添加剤)が含まれていてもよい。添加剤としては、例えば、染料、界面活性剤、レベリング剤、可塑剤、シリコーン、フィラー、増感剤等を用いることができる。非熱可塑性ポリイミド層中の非熱可塑性ポリイミドの含有率は、非熱可塑性ポリイミド層全量に対して、例えば70重量%以上であり、80重量%以上であることが好ましく、90重量%以上であることがより好ましく、100重量%であってもよい。The non-thermoplastic polyimide layer may contain components (additives) other than the non-thermoplastic polyimide. Examples of additives that can be used include dyes, surfactants, leveling agents, plasticizers, silicones, fillers, and sensitizers. The content of non-thermoplastic polyimide in the non-thermoplastic polyimide layer is, for example, 70% by weight or more, preferably 80% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, and may be 100% by weight, based on the total weight of the non-thermoplastic polyimide layer.
(熱可塑性ポリイミド層)
熱可塑性ポリイミド層に含まれる熱可塑性ポリイミドは、酸二無水物残基とジアミン残基とを有する。熱可塑性ポリイミド中の酸二無水物残基を形成するための酸二無水物(モノマー)としては、上述した非熱可塑性ポリイミド中の酸二無水物残基を形成するための酸二無水物(モノマー)と同じ化合物が挙げられる。熱可塑性ポリイミドが有する酸二無水物残基と、非熱可塑性ポリイミドが有する酸二無水物残基とは、同種であっても互いに異なる種類であってもよい。
(Thermoplastic polyimide layer)
The thermoplastic polyimide contained in the thermoplastic polyimide layer has an acid dianhydride residue and a diamine residue. The acid dianhydride (monomer) for forming the acid dianhydride residue in the thermoplastic polyimide can be the same compound as the acid dianhydride (monomer) for forming the acid dianhydride residue in the non-thermoplastic polyimide. The acid dianhydride residue in the thermoplastic polyimide and the acid dianhydride residue in the non-thermoplastic polyimide can be the same or different.
熱可塑性を確保するためには、熱可塑性ポリイミドが有するジアミン残基としては、屈曲構造を有するジアミン残基が好ましい。熱可塑性をより容易に確保するためには、屈曲構造を有するジアミン残基の含有率は、熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対して、50モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることが更に好ましく、100モル%でも構わない。屈曲構造を有するジアミン残基を形成するためのジアミン(モノマー)としては、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、1,3-ビス(3-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、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(以下、「BAPP」と記載することがある)等が挙げられる。熱可塑性をより容易に確保するためには、熱可塑性ポリイミドが有するジアミン残基としては、BAPP残基が好ましい。To ensure thermoplasticity, the diamine residues contained in the thermoplastic polyimide preferably have a bent structure. To more easily ensure thermoplasticity, the content of the bent structure diamine residues is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and even more preferably 80 mol% or more, and may even be 100 mol%, based on the total diamine residues constituting the thermoplastic polyimide. Examples of diamines (monomers) for forming the bent structure diamine residues include 4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, 4,4'-bis(3-aminophenoxy)biphenyl, 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, and 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane (hereinafter sometimes referred to as "BAPP"). To more easily ensure thermoplasticity, the diamine residues contained in the thermoplastic polyimide preferably have a BAPP residue.
金属箔との密着性に優れる熱可塑性ポリイミド層を得るためには、熱可塑性ポリイミドが、BPDA残基及びPMDA残基からなる群より選ばれる一種以上と、BAPP残基とを有することが好ましい。 In order to obtain a thermoplastic polyimide layer that has excellent adhesion to metal foil, it is preferable that the thermoplastic polyimide contains one or more residues selected from the group consisting of BPDA residues and PMDA residues, and BAPP residues.
熱可塑性ポリイミド層には、熱可塑性ポリイミド以外の成分(添加剤)が含まれていてもよい。添加剤としては、例えば、染料、界面活性剤、レベリング剤、可塑剤、シリコーン、フィラー、増感剤等を用いることができる。熱可塑性ポリイミド層中の熱可塑性ポリイミドの含有率は、熱可塑性ポリイミド層全量に対して、例えば70重量%以上であり、80重量%以上であることが好ましく、90重量%以上であることがより好ましく、100重量%であってもよい。The thermoplastic polyimide layer may contain components (additives) other than the thermoplastic polyimide. Examples of additives that can be used include dyes, surfactants, leveling agents, plasticizers, silicones, fillers, and sensitizers. The content of the thermoplastic polyimide in the thermoplastic polyimide layer is, for example, 70% by weight or more, preferably 80% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, and may be 100% by weight, based on the total weight of the thermoplastic polyimide layer.
レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生を特に抑制するためには、本実施形態に係る複層ポリイミドフィルムは、下記条件1を満たすことが好ましく、下記条件2を満たすことがより好ましく、下記条件3を満たすことが更に好ましく、下記条件4を満たすことが更により好ましく、下記条件5を満たすことが特に好ましい。
条件1:非熱可塑性ポリイミドが、m-TB残基、ODA残基、PDA残基、BPDA残基及びPMDA残基を有する。
条件2:上記条件1を満たし、かつ非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対するODA残基の含有率が40モル%以上70モル%以下である。
条件3:上記条件2を満たし、かつ非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対するPDA残基の含有率が5モル%以上50モル%以下である。
条件4:上記条件3を満たし、かつ非熱可塑性ポリイミドが、特定セグメントを有するブロック共重合体である。
条件5:上記条件4を満たし、かつ非熱可塑性ポリイミドが、ODPA残基を更に有する。
In order to particularly suppress the occurrence of cracks on the inner wall of the via during desmearing after laser processing, the multilayer polyimide film according to this embodiment preferably satisfies the following condition 1, more preferably satisfies the following condition 2, even more preferably satisfies the following condition 3, still more preferably satisfies the following condition 4, and particularly preferably satisfies the following condition 5.
Condition 1: The non-thermoplastic polyimide has m-TB residues, ODA residues, PDA residues, BPDA residues, and PMDA residues.
Condition 2: The above condition 1 is satisfied, and the content of ODA residues relative to all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimide is 40 mol % or more and 70 mol % or less.
Condition 3: The above condition 2 is satisfied, and the content of PDA residues relative to all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimide is 5 mol % or more and 50 mol % or less.
Condition 4: The above condition 3 is satisfied, and the non-thermoplastic polyimide is a block copolymer having a specific segment.
Condition 5: The above condition 4 is satisfied, and the non-thermoplastic polyimide further has an ODPA residue.
<複層ポリイミドフィルムの製造方法及び金属張積層板の製造方法>
次に、本実施形態に係る複層ポリイミドフィルムの製造方法の一例、及び本実施形態に係る複層ポリイミドフィルムを用いて金属張積層板を製造する方法の一例について説明する。
<Method of manufacturing a multilayer polyimide film and method of manufacturing a metal-clad laminate>
Next, an example of a method for producing the multilayer polyimide film according to this embodiment and an example of a method for producing a metal-clad laminate using the multilayer polyimide film according to this embodiment will be described.
[複層ポリイミドフィルムの製造方法]
(ポリアミド酸の製造方法)
ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の製造方法(合成方法)としては、あらゆる公知の方法及びそれらを組み合わせた方法を用いることができる。ポリアミド酸の製造における重合方法の特徴は、そのモノマーの添加順序にあり、このモノマーの添加順序を制御することにより得られるポリイミドの諸物性を制御することができる。ジアミンとテトラカルボン酸二無水物とを用いてポリアミド酸を合成する場合、各ジアミンの物質量と、テトラカルボン酸二無水物の物質量(テトラカルボン酸二無水物を複数種使用する場合は、各テトラカルボン酸二無水物の物質量)とを調整することで、所望のポリアミド酸(ジアミンとテトラカルボン酸二無水物との重合体)を得ることができる。ポリアミド酸から形成されるポリイミド中の各残基の物質量比(モル比)は、例えば、ポリアミド酸の合成に使用する各モノマー(ジアミン及びテトラカルボン酸二無水物)の物質量比と一致する。ジアミンとテトラカルボン酸二無水物との反応、即ち、ポリアミド酸の合成反応の温度条件は、特に限定されないが、例えば20℃以上150℃以下の範囲である。ポリアミド酸の合成反応の反応時間は、例えば10分以上30時間以下の範囲である。本実施形態においてポリアミド酸の製造には、いかなるモノマーの添加方法を用いてもよい。代表的なポリアミド酸の製造方法として以下のような方法が挙げられる。
[Method of manufacturing multilayer polyimide film]
(Method for producing polyamic acid)
Any known method or a combination thereof can be used to produce (synthesize) polyamic acid, a precursor of polyimide. A key feature of the polymerization method for producing polyamic acid is the order of monomer addition; controlling this order of monomer addition allows for control of the properties of the resulting polyimide. When synthesizing polyamic acid using diamines and tetracarboxylic dianhydrides, the desired polyamic acid (a polymer of diamines and tetracarboxylic dianhydrides) can be obtained by adjusting the molar ratio of each diamine and the molar ratio of tetracarboxylic dianhydrides (or, if multiple tetracarboxylic dianhydrides are used, the molar ratio of each tetracarboxylic dianhydride). The molar ratio of each residue in the polyimide formed from polyamic acid corresponds, for example, to the molar ratio of each monomer (diamine and tetracarboxylic dianhydride) used in the synthesis of the polyamic acid. The temperature conditions for the reaction between diamines and tetracarboxylic dianhydrides, i.e., the synthesis reaction of polyamic acid, are not particularly limited, but are, for example, in the range of 20°C to 150°C. The reaction time for the synthesis reaction of polyamic acid is, for example, in the range of 10 minutes to 30 hours. In this embodiment, any method for adding a monomer may be used to produce polyamic acid. Typical methods for producing polyamic acid include the following.
ポリアミド酸の製造方法として、例えば、下記の工程(A-a)と工程(A-b)とにより重合する方法(以下、「A重合方法」と記載することがある)が挙げられる。
(A-a):芳香族ジアミンと、芳香族酸二無水物とを、芳香族ジアミンが過剰の状態で有機溶媒中において反応させ、両末端にアミノ基を有するプレポリマーを得る工程
(A-b):工程(A-a)で用いたものとは構造の異なる芳香族ジアミンを追加添加し、更に工程(A-a)で用いたものとは構造の異なる芳香族酸二無水物を、全工程における芳香族ジアミンと芳香族酸二無水物とが実質的に等モルとなるように添加して重合する工程
Examples of methods for producing polyamic acid include a method of polymerization through the following steps (Aa) and (Ab) (hereinafter sometimes referred to as "polymerization method A").
(A-a): A process for reacting an aromatic diamine with an aromatic acid dianhydride in an organic solvent with an excess of aromatic diamine to obtain a prepolymer having amino groups at both ends. (A-b): A process for polymerizing by adding an aromatic diamine having a different structure from that used in step (A-a) and further adding an aromatic acid dianhydride having a different structure from that used in step (A-a) so that the aromatic diamine and aromatic acid dianhydride are substantially equimolar in all steps.
また、ポリアミド酸の製造方法として、下記の工程(B-a)と工程(B-b)とにより重合する方法(以下、「B重合方法」と記載することがある)も挙げられる。
(B-a):芳香族ジアミンと、芳香族酸二無水物とを、芳香族酸二無水物が過剰の状態で有機溶媒中において反応させ、両末端に酸無水物基を有するプレポリマーを得る工程
(B-b):工程(B-a)で用いたものとは構造の異なる芳香族酸二無水物を追加添加し、更に工程(B-a)で用いたものとは構造の異なる芳香族ジアミンを、全工程における芳香族ジアミンと芳香族酸二無水物とが実質的に等モルとなるように添加して重合する工程
Another example of a method for producing polyamic acid is a polymerization method (hereinafter sometimes referred to as "polymerization method B") that involves the following steps (Ba) and (Bb).
(B-a): A process for reacting an aromatic diamine with an aromatic acid dianhydride in an organic solvent with an excess of the aromatic acid dianhydride to obtain a prepolymer having acid anhydride groups at both ends. (B-b): A process for polymerizing by adding an aromatic acid dianhydride having a structure different from that used in the process (B-a) and further adding an aromatic diamine having a structure different from that used in the process (B-a) so that the aromatic diamine and aromatic acid dianhydride are substantially equimolar in all processes.
任意若しくは特定のジアミン、又は任意若しくは特定の酸二無水物に、特定のジアミン又は特定の酸二無水物が選択的に反応するように添加順序を設定する合成方法(例えば、上述したA重合方法、B重合方法等)を、本明細書ではシーケンス重合と記載する。シーケンス重合により得られた重合体のうち、2種類のセグメントを有する重合体をジブロック共重合体、3種類のセグメントを有する重合体をトリブロック共重合体という。これに対し、ジアミン及び酸二無水物の添加順序を設定しない重合方法(モノマー同士が任意に反応する重合方法)を、本明細書ではランダム重合と記載する。ランダム重合により得られた重合体をランダム共重合体という。 A synthesis method in which the addition order is set so that a specific diamine or specific acid dianhydride selectively reacts with any or specific diamine or any or specific acid dianhydride (for example, the above-mentioned polymerization method A and polymerization method B) is referred to herein as sequence polymerization. Among polymers obtained by sequence polymerization, polymers with two types of segments are called diblock copolymers, and polymers with three types of segments are called triblock copolymers. In contrast, a polymerization method in which the addition order of diamines and acid dianhydrides is not set (a polymerization method in which monomers react with each other randomly) is referred to herein as random polymerization. A polymer obtained by random polymerization is called a random copolymer.
本実施形態において、フレキシブル金属張積層板の特性を維持しつつ、フィルムの裂けの抑制に有効なポリイミドを得るための重合方法としては、シーケンス重合が好ましい。 In this embodiment, sequence polymerization is preferred as a polymerization method for obtaining polyimide that is effective in suppressing film tearing while maintaining the properties of flexible metal-clad laminates.
上述した重合方法により得られるポリアミド酸の重量平均分子量は、10,000以上1,000,000以下の範囲であることが好ましく、20,000以上500,000以下の範囲であることがより好ましく、30,000以上200,000以下の範囲であることが更に好ましい。重量平均分子量が10,000以上であれば、ポリアミド酸を塗布膜とすることが容易となる。一方、重量平均分子量が1,000,000以下であると、溶媒に対して十分な溶解性を示すため、後述するポリアミド酸溶液を用いて表面が平滑で厚みが均一な塗布膜が得られる。ここで用いている重量平均分子量とは、ゲルパーミレーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定したポリエチレンオキシド換算値のことをいう。The weight-average molecular weight of the polyamic acid obtained by the above-described polymerization method is preferably in the range of 10,000 to 1,000,000, more preferably 20,000 to 500,000, and even more preferably 30,000 to 200,000. A weight-average molecular weight of 10,000 or greater facilitates the formation of a coating film from the polyamic acid. On the other hand, a weight-average molecular weight of 1,000,000 or less exhibits sufficient solubility in solvents, allowing the formation of a coating film with a smooth surface and uniform thickness using the polyamic acid solution described below. The weight-average molecular weight used here refers to the polyethylene oxide equivalent value measured using gel permeation chromatography (GPC).
ポリイミドを得る際、ポリアミド酸と有機溶媒とを含むポリアミド酸溶液からポリイミドを得る方法を採用してもよい。ポリアミド酸溶液に使用可能な有機溶媒としては、例えば、テトラメチル尿素、N,N-ジメチルエチルウレアのようなウレア系溶媒;ジメチルスルホキシドのようなスルホキシド系溶媒;ジフェニルスルホン、テトラメチルスルホンのようなスルホン系溶媒;N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド(以下、「DMF」と記載することがある)、N,N-ジエチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、ヘキサメチルリン酸トリアミド等のアミド系溶媒;γ―ブチロラクトン等のエステル系溶媒;クロロホルム、塩化メチレン等のハロゲン化アルキル系溶媒;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒;フェノール、クレゾール等のフェノール系溶媒;シクロペンタノン等のケトン系溶媒;テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、1,4-ジオキサン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、p-クレゾールメチルエーテル等のエーテル系溶媒が挙げられる。通常これらの溶媒を単独で用いるが、必要に応じて2種以上を適宜組合わせて用いてもよい。上述した重合方法でポリアミド酸を得た場合、反応溶液(反応後の溶液)自体を、ポリイミドを得るためのポリアミド酸溶液としてもよい。この場合、ポリアミド酸溶液中の有機溶媒は、上記重合方法において反応に使用した有機溶媒である。また、反応溶液から溶媒を除去して得られた固体のポリアミド酸を、有機溶媒に溶解してポリアミド酸溶液を調製してもよい。 When obtaining polyimide, a method of obtaining polyimide from a polyamic acid solution containing polyamic acid and an organic solvent may be used. Examples of organic solvents that can be used in polyamic acid solutions include urea-based solvents such as tetramethylurea and N,N-dimethylethylurea; sulfoxide-based solvents such as dimethyl sulfoxide; sulfone-based solvents such as diphenyl sulfone and tetramethyl sulfone; amide-based solvents such as N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide (hereinafter sometimes referred to as "DMF"), N,N-diethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, and hexamethylphosphoric triamide; ester-based solvents such as γ-butyrolactone; alkyl halide solvents such as chloroform and methylene chloride; aromatic hydrocarbon solvents such as benzene and toluene; phenol-based solvents such as phenol and cresol; ketone-based solvents such as cyclopentanone; and ether-based solvents such as tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, dimethyl ether, diethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and p-cresol methyl ether. These solvents are usually used alone, but two or more of them may be used in combination as needed. When polyamic acid is obtained by the above-mentioned polymerization method, the reaction solution (the solution after the reaction) itself may be used as a polyamic acid solution for obtaining a polyimide. In this case, the organic solvent in the polyamic acid solution is the organic solvent used in the reaction in the above-mentioned polymerization method. Alternatively, the solid polyamic acid obtained by removing the solvent from the reaction solution may be dissolved in an organic solvent to prepare a polyamic acid solution.
ポリアミド酸溶液には、染料、界面活性剤、レベリング剤、可塑剤、シリコーン、増感剤等の添加剤が添加されていてもよい。また、摺動性、熱伝導性、導電性、耐コロナ性、ループスティフネス等のフィルムの諸特性を改善する目的で、ポリアミド酸溶液にフィラーを添加することもできる。フィラーとしては、いかなるものを用いてもよいが、好ましい例としては、シリカ、酸化チタン、アルミナ、窒化珪素、窒化ホウ素、リン酸水素カルシウム、リン酸カルシウム、雲母等からなるフィラーが挙げられる。The polyamic acid solution may contain additives such as dyes, surfactants, leveling agents, plasticizers, silicones, and sensitizers. Fillers may also be added to the polyamic acid solution to improve film properties such as friction, thermal conductivity, electrical conductivity, corona resistance, and loop stiffness. While any filler may be used, preferred examples include fillers made of silica, titanium oxide, alumina, silicon nitride, boron nitride, calcium hydrogen phosphate, calcium phosphate, and mica.
ポリアミド酸溶液中のポリアミド酸の濃度は、特に限定されず、ポリアミド酸溶液全量に対して、例えば5重量%以上35重量%以下であり、好ましくは8重量%以上30重量%以下である。ポリアミド酸の濃度が5重量%以上35重量%以下である場合、適当な分子量と溶液粘度が得られる。The concentration of polyamic acid in the polyamic acid solution is not particularly limited and is, for example, 5% by weight to 35% by weight, and preferably 8% by weight to 30% by weight, based on the total amount of the polyamic acid solution. A polyamic acid concentration of 5% by weight to 35% by weight provides an appropriate molecular weight and solution viscosity.
(非熱可塑性ポリイミド層の形成方法)
非熱可塑性ポリイミド層の形成方法としては、特に制限されず、種々の公知の方法を適用でき、例えば、以下の工程i)~iv)を経て非熱可塑性ポリイミド層(ポリイミドフィルム)を形成する方法が挙げられる。
工程i):有機溶媒中で芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物とを反応させて、非熱可塑性ポリイミドの前駆体を含むポリアミド酸溶液(以下、「非熱可塑性ポリアミド酸溶液」と記載することがある)を得る工程
工程ii):上記非熱可塑性ポリアミド酸溶液を含むドープ液を支持体上に塗布して、塗布膜を形成する工程
工程iii):上記塗布膜を支持体上で加熱して自己支持性を持つポリアミド酸フィルム(以下、「ゲルフィルム」と記載することがある)とした後、支持体からゲルフィルムを引き剥がす工程
工程iv)上記ゲルフィルムを加熱して、ゲルフィルム中のポリアミド酸をイミド化し、かつ乾燥させて、非熱可塑性ポリイミドを含むポリイミドフィルム(複層ポリイミドフィルム中の非熱可塑性ポリイミド層となるポリイミドフィルム)を得る工程
(Method for forming a non-thermoplastic polyimide layer)
The method for forming the non-thermoplastic polyimide layer is not particularly limited, and various known methods can be applied. For example, a method for forming a non-thermoplastic polyimide layer (polyimide film) through the following steps i) to iv) can be mentioned.
Step i): A step of reacting an aromatic diamine with an aromatic tetracarboxylic dianhydride in an organic solvent to obtain a polyamic acid solution containing a precursor of a non-thermoplastic polyimide (hereinafter, this may be referred to as a "non-thermoplastic polyamic acid solution"); Step ii): A step of applying a dope liquid containing the non-thermoplastic polyamic acid solution onto a support to form a coating film; Step iii): A step of heating the coating film on the support to form a self-supporting polyamic acid film (hereinafter, this may be referred to as a "gel film"), and then peeling the gel film from the support; Step iv): A step of heating the gel film to imidize the polyamic acid in the gel film and drying it to obtain a polyimide film containing a non-thermoplastic polyimide (a polyimide film that will become a non-thermoplastic polyimide layer in a multilayer polyimide film).
工程ii)において、支持体上にドープ液を塗布する方法については、特に限定されず、ダイコーター、コンマコーター(登録商標)、リバースコーター、ナイフコーター等の従来公知の塗布装置を用いる方法を採用できる。 In step ii), the method for applying the dope solution to the support is not particularly limited, and methods using conventionally known application devices such as a die coater, comma coater (registered trademark), reverse coater, or knife coater can be used.
工程ii)以降の工程においては、熱イミド化法と化学イミド化法に大別される。熱イミド化法は、脱水閉環剤等を使用せず、ポリアミド酸溶液をドープ液として支持体上に塗布し、加熱してイミド化を進める方法である。一方の化学イミド化法は、ポリアミド酸溶液に、イミド化促進剤として脱水閉環剤及び触媒の少なくとも一方を添加したものをドープ液として使用し、イミド化を促進する方法である。どちらの方法を用いても構わないが、化学イミド化法の方が生産性に優れる。 The processes from step ii) onwards can be broadly divided into thermal imidization and chemical imidization. Thermal imidization is a method in which a polyamic acid solution is applied as a dope to a support without using a dehydrating ring-closing agent or the like, and the imidization is promoted by heating. Chemical imidization, on the other hand, is a method in which a polyamic acid solution to which at least one of a dehydrating ring-closing agent and a catalyst has been added as an imidization accelerator is used as a dope to promote imidization. Either method can be used, but chemical imidization offers superior productivity.
脱水閉環剤としては、無水酢酸に代表される酸無水物が好適に用いられる。触媒としては、脂肪族第三級アミン、芳香族第三級アミン、複素環式第三級アミン等の三級アミンが好適に用いられる。 As a dehydration ring-closing agent, an acid anhydride such as acetic anhydride is preferably used. As a catalyst, a tertiary amine such as an aliphatic tertiary amine, an aromatic tertiary amine, or a heterocyclic tertiary amine is preferably used.
工程ii)においてドープ液を塗布する支持体としては、ガラス板、アルミ箔、エンドレスステンレスベルト、ステンレスドラム等が好適に用いられる。工程iii)では、最終的に得られるフィルムの厚み、生産速度に応じて加熱条件を設定し、部分的にイミド化又は乾燥の少なくとも一方を行った後、支持体から剥離してポリアミド酸フィルム(ゲルフィルム)を得る。In step ii), suitable supports for applying the dope solution include glass plates, aluminum foil, endless stainless steel belts, and stainless steel drums. In step iii), heating conditions are set according to the final film thickness and production speed, and the film is partially imidized or dried, after which it is peeled off from the support to obtain a polyamic acid film (gel film).
次いで、工程iv)において、上記ゲルフィルムの端部を固定して硬化時の収縮を回避しつつ加熱処理することにより、ゲルフィルムから、水、残留溶媒、イミド化促進剤等を除去し、残ったポリアミド酸を完全にイミド化して、非熱可塑性ポリイミドを含むポリイミドフィルムが得られる。加熱条件については、最終的に得られるフィルムの厚み、生産速度に応じて適宜設定すればよい。Next, in step iv), the gel film is heated while the edges are fixed to prevent shrinkage during curing. This removes water, residual solvent, imidization accelerator, etc. from the gel film, completely imidizing the remaining polyamic acid, yielding a polyimide film containing a non-thermoplastic polyimide. Heating conditions can be set appropriately depending on the final film thickness and production speed.
(熱可塑性ポリイミド層の形成方法)
熱可塑性ポリイミド層は、例えば、上述した非熱可塑性ポリアミド酸溶液を用いて得られたポリイミドフィルム(非熱可塑性ポリイミド層)の少なくとも片面に、熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を含むポリアミド酸溶液(以下、「熱可塑性ポリアミド酸溶液」と記載することがある)を塗布した後、上述した非熱可塑性ポリイミド層(ポリイミドフィルム)の形成方法と同じ手順で得られる。この方法により、非熱可塑性ポリイミド層と、非熱可塑性ポリイミド層の少なくとも片面に配置された熱可塑性ポリイミド層とを有する複層ポリイミドフィルムが得られる。また、熱可塑性ポリアミド酸溶液の代わりに、熱可塑性ポリイミドを含む溶液(熱可塑性ポリイミド溶液)を用いて、非熱可塑性ポリイミド層の少なくとも片面に熱可塑性ポリイミド溶液からなる塗布膜を形成し、この塗布膜を乾燥して、熱可塑性ポリイミド層を形成してもよい。
(Method for forming a thermoplastic polyimide layer)
The thermoplastic polyimide layer can be obtained, for example, by applying a polyamic acid solution containing a polyamic acid, a precursor of thermoplastic polyimide, (hereinafter, sometimes referred to as "thermoplastic polyamic acid solution") to at least one side of a polyimide film (non-thermoplastic polyimide layer) obtained using the non-thermoplastic polyamic acid solution described above, followed by the same procedure as in the method for forming the non-thermoplastic polyimide layer (polyimide film) described above. This method results in a multilayer polyimide film having a non-thermoplastic polyimide layer and a thermoplastic polyimide layer disposed on at least one side of the non-thermoplastic polyimide layer. Alternatively, a solution containing a thermoplastic polyimide (thermoplastic polyimide solution) may be used instead of the thermoplastic polyamic acid solution to form a coating film of the thermoplastic polyimide solution on at least one side of the non-thermoplastic polyimide layer, and the coating film may be dried to form a thermoplastic polyimide layer.
また、例えば、共押出しダイを使用して、非熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を含む層と、熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を含む層とを備える積層体を形成した後、得られた積層体を加熱して、非熱可塑性ポリイミド層と熱可塑性ポリイミド層とを同時に形成してもよい。この方法では、支持体として金属箔を使用することにより、イミド化が完了すると同時に金属張積層板(複層ポリイミドフィルムと金属箔との積層体)が得られる。3層以上のポリイミド層を含む複層ポリイミドフィルムを製造する場合、上述した塗布工程及び加熱工程を複数回繰り返すか、共押出しや連続塗布(連続キャスト)により複数の塗布膜を形成して一度に加熱する方法が好適に用いられる。複層ポリイミドフィルムの最表面に、コロナ処理やプラズマ処理のような種々の表面処理を行うことも可能である。Alternatively, for example, a co-extrusion die may be used to form a laminate comprising a layer containing polyamic acid, a precursor of non-thermoplastic polyimide, and a layer containing polyamic acid, a precursor of thermoplastic polyimide. The resulting laminate may then be heated to simultaneously form a non-thermoplastic polyimide layer and a thermoplastic polyimide layer. In this method, by using metal foil as a support, a metal-clad laminate (a laminate of a multilayer polyimide film and metal foil) is obtained upon completion of imidization. To produce a multilayer polyimide film containing three or more polyimide layers, the above-described coating and heating steps may be repeated multiple times, or multiple coating layers may be formed by co-extrusion or continuous coating (continuous casting) and then heated simultaneously. Various surface treatments, such as corona treatment and plasma treatment, may also be applied to the outermost surface of the multilayer polyimide film.
[金属張積層板の製造方法]
上述の方法で得られた複層ポリイミドフィルムを用いて金属張積層板を製造する際は、上述したように、複層ポリイミドフィルムの少なくとも片面に金属箔を貼り合わせる。金属箔は、特に限定されるものではなく、あらゆる金属箔を用いることができる。例えば、銅、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、及びこれら金属の合金等を材料とする金属箔が好適に用いられる。また、一般的な金属張積層板では、圧延銅箔、電解銅箔等の銅箔が多用されるが、本実施形態においても、銅箔が好ましく用いられる。
[Metal-clad laminate manufacturing method]
When a metal-clad laminate is manufactured using the multilayer polyimide film obtained by the above-described method, a metal foil is laminated to at least one side of the multilayer polyimide film, as described above. The metal foil is not particularly limited, and any metal foil can be used. For example, metal foils made of copper, stainless steel, nickel, aluminum, and alloys of these metals are preferably used. In addition, while copper foils such as rolled copper foil and electrolytic copper foil are often used in general metal-clad laminates, copper foil is also preferably used in this embodiment.
また、金属箔は、目的に応じて表面処理等を施して、表面粗さ等を調整したものを使用できる。更に、金属箔の表面には、防錆層、耐熱層、接着層等が形成されていてもよい。金属箔の厚みについては特に限定されるものではなく、その用途に応じて、十分な機能が発揮できる厚みであればよい。 The metal foil can be surface-treated to adjust the surface roughness, etc., depending on the purpose. Furthermore, an anti-rust layer, heat-resistant layer, adhesive layer, etc. may be formed on the surface of the metal foil. There are no particular restrictions on the thickness of the metal foil, as long as it is thick enough to perform its function adequately depending on the application.
<金属張積層板の加工>
金属張積層板を材料としてレーザー加工によりビアを形成する場合、加工したい部位にレーザーを照射することで、金属張積層板を切削し、穴を開けることができる。金属張積層板を貫通させてスルーホールを形成したり、上面の金属箔の一部を除去した後で露出したポリイミド層のみを除去することにより、ブラインドビアを形成したりすることができる。ブラインドビアの形成の際には、上面の金属箔をレーザーで除去し、続けてレーザーの出力を落としてポリイミド層を除去することで安定してブラインドビアを形成することができる。
<Processing of metal-clad laminates>
When forming vias using laser processing on metal-clad laminates, the laser is irradiated on the desired area to cut and drill holes in the metal-clad laminate. Through-holes can be formed by penetrating the metal-clad laminate, or blind vias can be formed by removing part of the metal foil on the top surface and then removing only the exposed polyimide layer. When forming blind vias, the top metal foil is removed with a laser, and then the laser output is reduced to remove the polyimide layer, allowing for stable blind via formation.
レーザーとしては公知の種類を採用することができる。UV-YAGレーザーやエキシマレーザー等の短波長レーザーは、樹脂に対しても金属に対しても非常に高い吸収率を示すため好ましい。なお、スルーホールの形成に関しては、直接ドリルを用いて貫通孔を開ける方法も広く用いられている。レーザー加工後のデスミア処理方法としては、公知の方法を採用することができ、例えば、アルカリ水溶液や有機溶媒を含む溶液を用いた膨潤工程、過マンガン酸ナトリウムや過マンガン酸カリウム等を含むアルカリ水溶液を用いた粗化工程、及び中和工程を備える湿式デスミア処理方法が挙げられる。 Known types of lasers can be used. Short-wavelength lasers such as UV-YAG lasers and excimer lasers are preferred because they exhibit extremely high absorption rates for both resins and metals. A widely used method for forming through-holes is to directly drill through-holes. Known methods can be used for desmearing after laser processing, including a swelling process using an alkaline aqueous solution or a solution containing an organic solvent, a roughening process using an alkaline aqueous solution containing sodium permanganate, potassium permanganate, or the like, and a wet desmearing process that includes a neutralization process.
両面金属張積層板の場合、デスミア処理後の穴の内壁をめっきして、金属張積層板の両面を導通させる。めっき方法の一例としては、穴の内壁にパラジウムを付着させた後、そのパラジウムを核として無電解銅めっき層を内壁面に形成する方法が挙げられる。この場合、無電解銅めっきのみで所望の厚みのめっき層を形成してもよいし、無電解銅めっき層を薄付けした後、電解銅めっきにより所望の厚みのめっき層を形成してもよい。In the case of double-sided metal-clad laminates, the inner walls of the holes are plated after desmearing to provide electrical continuity between both surfaces of the metal-clad laminate. One example of a plating method is to deposit palladium on the inner walls of the holes, and then use the palladium as a nucleus to form an electroless copper plating layer on the inner wall surface. In this case, a plating layer of the desired thickness can be formed using electroless copper plating alone, or a thin electroless copper plating layer can be applied first, followed by electrolytic copper plating to form a plating layer of the desired thickness.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 The present invention will be explained in detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples.
<物性の測定方法及び評価方法>
まず、ポリイミドフィルムの貯蔵弾性率及び線膨張係数、並びに実施例及び比較例の評価方法(ホールクラックテスト)について説明する。
<Methods for measuring and evaluating physical properties>
First, the storage modulus and linear expansion coefficient of the polyimide film, as well as the evaluation method (hole crack test) for the examples and comparative examples will be described.
[温度380℃における貯蔵弾性率]
動的粘弾性測定装置(日立ハイテクサイエンス社製「DM6100」)を用いて、空気雰囲気下においてポリイミドフィルムの動的粘弾性を測定し、貯蔵弾性率と測定温度との相関をプロットして、測定温度380℃における貯蔵弾性率を読み取った。測定条件を以下に示す。
サンプル(ポリイミドフィルム)の幅:9mm
サンプル保持具(つかみ具)の間隔:20mm
測定温度範囲:0℃~440℃
昇温速度:3℃/分
歪み振幅:10μm
測定周波数:1Hz,5Hz,10Hz
最小張力/圧縮力:100mN
張力/圧縮ゲイン:1.5
力振幅初期値:100mN
[Storage modulus at a temperature of 380°C]
The dynamic viscoelasticity of the polyimide film was measured in an air atmosphere using a dynamic viscoelasticity measuring device ("DM6100" manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation), and the correlation between the storage modulus and the measurement temperature was plotted to read the storage modulus at a measurement temperature of 380° C. The measurement conditions are shown below.
Width of sample (polyimide film): 9 mm
Sample holder (grab) spacing: 20 mm
Measurement temperature range: 0℃ to 440℃
Temperature rise rate: 3°C/min Strain amplitude: 10 μm
Measurement frequency: 1Hz, 5Hz, 10Hz
Minimum tension/compression force: 100 mN
Tension/Compression Gain: 1.5
Initial force amplitude: 100 mN
[線膨張係数]
熱分析装置(日立ハイテクサイエンス社製「TMA/SS6100」)を用いて、窒素雰囲気下においてポリイミドフィルムを、-10℃から400℃まで昇温させた後、-10℃まで冷却し、更に再度400℃まで昇温させて、2回目の昇温時の100℃から200℃における歪み量から線膨張係数を求めた。測定条件を以下に示す。
サンプル(ポリイミドフィルム)のサイズ:幅3mm、長さ10mm
荷重:3g(29.4mN)
昇温速度:10℃/分
[Linear expansion coefficient]
Using a thermal analyzer ("TMA/SS6100" manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation), the polyimide film was heated from -10°C to 400°C in a nitrogen atmosphere, then cooled to -10°C, and heated again to 400°C, and the linear expansion coefficient was determined from the amount of strain during the second heating from 100°C to 200°C. The measurement conditions are shown below.
Sample (polyimide film) size: width 3 mm, length 10 mm
Load: 3g (29.4mN)
Temperature increase rate: 10°C/min
[ホールクラックテスト]
後述する実施例及び比較例で得られた複層ポリイミドフィルムの両面に厚み12μmの電解銅箔(三井金属鉱業社製「3EC-M3S-HTE」)を配し、更にそれぞれの電解銅箔の外表面に保護フィルム(カネカ社製「アピカル(登録商標)125NPI」、厚み:125μm)を配した状態で、ラミネート温度360℃、ラミネート圧力265N/cm(27kgf/cm)、ラミネート速度1.0m/分の条件でラミネートを行い、フレキシブル銅張積層板を得た。次いで、得られたフレキシブル銅張積層板を、5.0cm×20.0cmの長方形状に切り取り、加工用サンプルを得た。次いで、UV-YAGレーザーを用いて、表1に記載のレーザー加工条件で、加工用サンプルに直径75μmの大きさのブラインドビア(縦10×横10=100個、間隔:1mm)を形成した。
[Hole crack test]
A 12 μm thick electrolytic copper foil ("3EC-M3S-HTE" manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.) was placed on both sides of the multilayer polyimide film obtained in the examples and comparative examples described below. A protective film ("Apical (registered trademark) 125NPI" manufactured by Kaneka Corporation, thickness: 125 μm) was placed on the outer surface of each electrolytic copper foil. Lamination was performed under the conditions of a lamination temperature of 360 ° C., a lamination pressure of 265 N / cm (27 kgf / cm), and a lamination speed of 1.0 m / min to obtain a flexible copper-clad laminate. The resulting flexible copper-clad laminate was then cut into a rectangular shape measuring 5.0 cm x 20.0 cm to obtain a processing sample. Next, using a UV-YAG laser, blind vias (10 vertical x 10 horizontal = 100 pieces, spaced 1 mm) with a diameter of 75 μm were formed in the processing sample under the laser processing conditions described in Table 1.
次いで、レーザー加工後のサンプルを表2に示す条件でデスミア処理した後、銅箔をエッチングで除去し、評価用サンプルを得た。なお、デスミア処理に用いた薬液の製造元は、いずれもローム・アンド・ハース電子材料社であった。また、膨潤工程と粗化工程の間、粗化工程と中和工程の間、及び中和工程後には、水洗工程を実施した。 The laser-processed samples were then desmeared under the conditions shown in Table 2, and the copper foil was then removed by etching to obtain evaluation samples. The chemical solutions used in the desmearing process were all manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials. Water washing processes were also carried out between the swelling and roughening processes, between the roughening and neutralization processes, and after the neutralization process.
そして、得られた評価用サンプルについて、クロスニコル下にて倍率200倍で偏光顕微鏡観察し、クラックの有無を判別した。具体的には、穴部の周囲に光漏れが発生している状態を「クラックが発生している」と判断し、100個の穴部について観察した後、クラックが発生した穴部の比率(クラック発生率)を百分率で求めた。図3~図5に、実際の判別に用いた偏光顕微鏡画像の一例を示す。図3は、穴部の周囲に光漏れが発生していないため、クラックが発生していない穴部の例である。図4及び図5は、穴部の周囲に光漏れが発生しているため、クラックが発生している穴部の例である。なお、光漏れの程度が弱くクラックの有無を判別できない穴部については、穴部断面を電子顕微鏡により観察し、クラックの有無を判別した。The resulting evaluation samples were then observed under a polarizing microscope at 200x magnification under crossed Nicols to determine whether or not cracks were present. Specifically, light leakage around the hole was considered to be a "cracked" condition, and 100 holes were observed. The percentage of cracked holes (crack occurrence rate) was calculated. Figures 3 to 5 show examples of polarizing microscope images used for actual determination. Figure 3 shows an example of a hole without cracks, as there is no light leakage around the hole. Figures 4 and 5 show examples of a hole with cracks, as there is light leakage around the hole. Note that for holes where the degree of light leakage was too weak to determine whether or not a crack was present, the cross section of the hole was observed under an electron microscope to determine whether or not a crack was present.
<ポリアミド酸溶液の調製>
以下、非熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P1~P12、及び熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P13の調製方法について説明する。なお、溶液P1~P13の調製は、いずれも温度20℃の窒素雰囲気下で行った。
<Preparation of Polyamic Acid Solution>
The methods for preparing solutions P1 to P12, which are non-thermoplastic polyamic acid solutions, and solution P13, which is a thermoplastic polyamic acid solution, are described below. Solutions P1 to P13 were all prepared in a nitrogen atmosphere at a temperature of 20°C.
[溶液P1の調製]
容量2Lのガラス製フラスコに328.53gのDMFと17.70gのODAとを入れた後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに18.01gのBPDAを徐々に添加した。BPDAが溶解したことを目視で確認後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに4.00gのPMDAを徐々に添加した。PMDAが溶解したことを目視で確認後、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに5.77gのm-TBを加えた後、2.21gのPDAを加え、続けて11.42gのPMDAを加えて、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながら、予め調製しておいたPMDA溶液(溶媒:DMF、PMDAの溶解量:0.89g、PMDAの濃度:7.2重量%)をフラスコに添加した。PMDA溶液をフラスコに添加する際は、フラスコ内容物の粘度が急激に上昇しないように徐々に添加した。そして、フラスコ内容物の温度23℃での粘度が2500ポイズに達した時点でPMDA溶液の添加及びフラスコ内容物の攪拌を止めて、非熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P1を得た。
[Preparation of solution P1]
A 2-L glass flask was charged with 328.53 g of DMF and 17.70 g of ODA, and then 18.01 g of BPDA was slowly added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the BPDA had dissolved, 4.00 g of PMDA was slowly added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the PMDA had dissolved, the contents of the flask were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents of the flask, 5.77 g of m-TB was added to the flask, followed by 2.21 g of PDA, followed by 11.42 g of PMDA, and the contents of the flask were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents of the flask, a previously prepared PMDA solution (solvent: DMF, dissolved amount of PMDA: 0.89 g, PMDA concentration: 7.2 wt %) was added to the flask. The PMDA solution was added slowly to the flask to prevent a sudden increase in the viscosity of the flask content. When the viscosity of the flask content at 23° C. reached 2,500 poise, the addition of the PMDA solution and stirring of the flask content were stopped, yielding Solution P1, a non-thermoplastic polyamic acid solution.
得られた溶液P1中のポリアミド酸から得られるポリイミドについて、以下に示す方法で非熱可塑性であることを確認した。まず、65gの溶液P1に、無水酢酸/イソキノリン/DMF(重量比:11.48/3.40/18.18)からなるイミド化促進剤を32.5g添加してドープ液を調製した。次いで、温度0℃以下の雰囲気下、ドープ液を攪拌しながら脱泡した後、コンマコーターを用いてドープ液をアルミ箔上に塗布し、塗布膜を形成した。次いで、塗布膜を、加熱温度115℃の条件で100秒間加熱することにより、自己支持性のゲルフィルムを得た。得られたゲルフィルムを、アルミ箔から引き剥がして、金属製の固定枠に固定し、加熱温度250℃の条件で15秒間加熱し、引き続き加熱温度350℃の条件で79秒間加熱して、乾燥及びイミド化させ、厚み12.5μmのポリイミドフィルムを得た。得られたポリイミドフィルムを金属製の固定枠に固定し、加熱温度450℃の条件で2分間加熱したところ、ポリイミドフィルムの形状(フィルム形状)が保持されていた。よって、溶液P1中のポリアミド酸から得られるポリイミドは、非熱可塑性ポリイミドであった。なお、以下に調製方法を示す溶液P2~P12についても、上記溶液P1を用いたフィルム形成方法と同じ方法で得られたポリイミドフィルムを金属製の固定枠に固定し、加熱温度450℃の条件で2分間加熱したところ、ポリイミドフィルムの形状(フィルム形状)が保持されていた。よって、溶液P2~P12中のポリアミド酸から得られるポリイミドは、いずれも非熱可塑性ポリイミドであった。The polyimide obtained from the polyamic acid in the resulting solution P1 was confirmed to be non-thermoplastic using the following method. First, 32.5 g of an imidization accelerator consisting of acetic anhydride/isoquinoline/DMF (weight ratio: 11.48/3.40/18.18) was added to 65 g of solution P1 to prepare a dope solution. The dope solution was then degassed while stirring in an atmosphere below 0°C, and then coated onto aluminum foil using a comma coater to form a coating film. The coating film was then heated at 115°C for 100 seconds to obtain a self-supporting gel film. The resulting gel film was peeled from the aluminum foil, fixed to a metal frame, and heated at 250°C for 15 seconds, followed by 79 seconds at 350°C for drying and imidization, yielding a polyimide film with a thickness of 12.5 μm. The obtained polyimide film was fixed to a metal frame and heated at 450°C for 2 minutes, whereupon the shape of the polyimide film (film shape) was maintained. Therefore, the polyimide obtained from the polyamic acid in Solution P1 was a non-thermoplastic polyimide. Regarding Solutions P2 to P12, whose preparation methods are shown below, polyimide films obtained by the same method as the film formation method using Solution P1 were fixed to a metal frame and heated at 450°C for 2 minutes, whereupon the shape of the polyimide film (film shape) was maintained. Therefore, the polyimides obtained from the polyamic acid in Solutions P2 to P12 were all non-thermoplastic polyimides.
[溶液P2の調製]
容量2Lのガラス製フラスコに328.55gのDMFと16.32gのODAとを入れた後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに17.98gのBPDAを徐々に添加した。BPDAが溶解したことを目視で確認後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに2.67gのPMDAを徐々に添加した。PMDAが溶解したことを目視で確認後、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに7.21gのm-TBを加えた後、2.20gのPDAを加え、続けて12.74gのPMDAを加えて、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながら、予め調製しておいたPMDA溶液(溶媒:DMF、PMDAの溶解量:0.89g、PMDAの濃度:7.2重量%)をフラスコに添加した。PMDA溶液をフラスコに添加する際は、フラスコ内容物の粘度が急激に上昇しないように徐々に添加した。そして、フラスコ内容物の温度23℃での粘度が2500ポイズに達した時点でPMDA溶液の添加及びフラスコ内容物の攪拌を止めて、非熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P2を得た。
[Preparation of solution P2]
A 2-L glass flask was charged with 328.55 g of DMF and 16.32 g of ODA, and then 17.98 g of BPDA was slowly added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the BPDA had dissolved, 2.67 g of PMDA was slowly added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the PMDA had dissolved, the contents were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents, 7.21 g of m-TB was added to the flask, followed by 2.20 g of PDA, followed by 12.74 g of PMDA, and the contents were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents, a previously prepared PMDA solution (solvent: DMF, dissolved amount of PMDA: 0.89 g, PMDA concentration: 7.2 wt %) was added to the flask. The PMDA solution was added slowly to the flask to prevent a sudden increase in the viscosity of the flask content. When the viscosity of the flask content at 23° C. reached 2,500 poise, the addition of the PMDA solution and stirring of the flask content were stopped, yielding Solution P2, a non-thermoplastic polyamic acid solution.
[溶液P3の調製]
容量2Lのガラス製フラスコに328.78gのDMFと17.31gのODAとを入れた後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに22.70gのBPDAを徐々に添加した。BPDAが溶解したことを目視で確認後、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに5.65gのm-TBを加えた後、2.16gのPDAを加え、続けて11.31gのPMDAを加えて、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながら、予め調製しておいたPMDA溶液(溶媒:DMF、PMDAの溶解量:0.87g、PMDAの濃度:7.2重量%)をフラスコに添加した。PMDA溶液をフラスコに添加する際は、フラスコ内容物の粘度が急激に上昇しないように徐々に添加した。そして、フラスコ内容物の温度23℃での粘度が2500ポイズに達した時点でPMDA溶液の添加及びフラスコ内容物の攪拌を止めて、非熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P3を得た。
[Preparation of solution P3]
A 2-L glass flask was charged with 328.78 g of DMF and 17.31 g of ODA, and then 22.70 g of BPDA was slowly added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the BPDA had dissolved, the contents were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents, 5.65 g of m-TB was added to the flask, followed by 2.16 g of PDA, followed by 11.31 g of PMDA, and the contents were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents, a previously prepared PMDA solution (solvent: DMF, dissolved amount of PMDA: 0.87 g, PMDA concentration: 7.2 wt %) was added to the flask. The PMDA solution was added slowly to prevent a sudden increase in the viscosity of the flask contents. When the viscosity of the content of the flask reached 2,500 poise at 23° C., the addition of the PMDA solution and stirring of the content of the flask were stopped to obtain a non-thermoplastic polyamic acid solution P3.
[溶液P4の調製]
容量2Lのガラス製フラスコに328.41gのDMFと16.51gのODAとを入れた後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに18.20gのBPDAを徐々に添加した。BPDAが溶解したことを目視で確認後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに2.70gのPMDAを徐々に添加した。PMDAが溶解したことを目視で確認後、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに5.83gのm-TBを加えた後、2.97gのPDAを加え、続けて12.89gのPMDAを加えて、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながら、予め調製しておいたPMDA溶液(溶媒:DMF、PMDAの溶解量:0.90g、PMDAの濃度:7.2重量%)をフラスコに添加した。PMDA溶液をフラスコに添加する際は、フラスコ内容物の粘度が急激に上昇しないように徐々に添加した。そして、フラスコ内容物の温度23℃での粘度が2500ポイズに達した時点でPMDA溶液の添加及びフラスコ内容物の攪拌を止めて、非熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P4を得た。
[Preparation of solution P4]
A 2-L glass flask was charged with 328.41 g of DMF and 16.51 g of ODA, and then 18.20 g of BPDA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the BPDA had dissolved, 2.70 g of PMDA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the PMDA had dissolved, the contents of the flask were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents of the flask, 5.83 g of m-TB was added to the flask, followed by 2.97 g of PDA, followed by 12.89 g of PMDA, and the contents of the flask were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents of the flask, a previously prepared PMDA solution (solvent: DMF, dissolved amount of PMDA: 0.90 g, PMDA concentration: 7.2 wt %) was added to the flask. The PMDA solution was added slowly to the flask to prevent a sudden increase in the viscosity of the flask content. When the viscosity of the flask content at 23° C. reached 2,500 poise, the addition of the PMDA solution and stirring of the flask content were stopped, yielding Solution P4, a non-thermoplastic polyamic acid solution.
[溶液P5の調製]
容量2Lのガラス製フラスコに、328.29gのDMFと、5.90gのm-TBと、3.75gのPDAと、15.30gのODAとを入れた後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに18.39gのBPDAを徐々に添加した。BPDAが溶解したことを目視で確認後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに15.75gのPMDAを徐々に添加した。PMDAが溶解したことを目視で確認後、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながら、予め調製しておいたPMDA溶液(溶媒:DMF、PMDAの溶解量:0.91g、PMDAの濃度:7.2重量%)をフラスコに添加した。PMDA溶液をフラスコに添加する際は、フラスコ内容物の粘度が急激に上昇しないように徐々に添加した。そして、フラスコ内容物の温度23℃での粘度が2500ポイズに達した時点でPMDA溶液の添加及びフラスコ内容物の攪拌を止めて、非熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P5を得た。
[Preparation of Solution P5]
A 2-L glass flask was charged with 328.29 g of DMF, 5.90 g of m-TB, 3.75 g of PDA, and 15.30 g of ODA. Then, 18.39 g of BPDA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the BPDA had dissolved, 15.75 g of PMDA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the PMDA had dissolved, the contents were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents, a previously prepared PMDA solution (solvent: DMF, dissolved amount of PMDA: 0.91 g, PMDA concentration: 7.2 wt %) was added to the flask. The PMDA solution was added gradually to prevent a sudden increase in the viscosity of the flask contents. When the viscosity of the content of the flask reached 2,500 poise at 23° C., the addition of the PMDA solution and the stirring of the content of the flask were stopped, to obtain a non-thermoplastic polyamic acid solution P5.
[溶液P6の調製]
容量2Lのガラス製フラスコに328.57gのDMFと17.64gのODAとを入れた後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに13.95gのBPDAを徐々に添加した。BPDAが溶解したことを目視で確認後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに4.20gのODPAを徐々に添加した。ODPAが溶解したことを目視で確認後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに3.99gのPMDAを徐々に添加した。PMDAが溶解したことを目視で確認後、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに5.75gのm-TBを加えた後、2.20gのPDAを加え、続けて11.38gのPMDAを加えて、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながら、予め調製しておいたPMDA溶液(溶媒:DMF、PMDAの溶解量:0.89g、PMDAの濃度:7.2重量%)をフラスコに添加した。PMDA溶液をフラスコに添加する際は、フラスコ内容物の粘度が急激に上昇しないように徐々に添加した。そして、フラスコ内容物の温度23℃での粘度が2500ポイズに達した時点でPMDA溶液の添加及びフラスコ内容物の攪拌を止めて、非熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P6を得た。
[Preparation of Solution P6]
A 2-L glass flask was charged with 328.57 g of DMF and 17.64 g of ODA, and then 13.95 g of BPDA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the BPDA had dissolved, 4.20 g of ODPA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the ODPA had dissolved, 3.99 g of PMDA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the PMDA had dissolved, the contents of the flask were stirred for an additional 30 minutes. Next, 5.75 g of m-TB was added to the flask while stirring the contents, followed by 2.20 g of PDA, followed by 11.38 g of PMDA, and the contents of the flask were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents of the flask, a previously prepared PMDA solution (solvent: DMF, dissolved amount of PMDA: 0.89 g, PMDA concentration: 7.2 wt %) was added to the flask. The PMDA solution was added gradually to prevent a sudden increase in the viscosity of the flask contents. When the viscosity of the flask contents at 23°C reached 2,500 poise, the addition of the PMDA solution and stirring of the flask contents were stopped, yielding Solution P6, a non-thermoplastic polyamic acid solution.
[溶液P7の調製]
容量2Lのガラス製フラスコに328.81gのDMFと15.94gのODAとを入れた後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに17.57gのBPDAを徐々に添加した。BPDAが溶解したことを目視で確認後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに2.60gのPMDAを徐々に添加した。PMDAが溶解したことを目視で確認後、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに9.86gのm-TBを加えた後、0.72gのPDAを加え、続けて12.44gのPMDAを加えて、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながら、予め調製しておいたPMDA溶液(溶媒:DMF、PMDAの溶解量:0.87g、PMDAの濃度:7.2重量%)をフラスコに添加した。PMDA溶液をフラスコに添加する際は、フラスコ内容物の粘度が急激に上昇しないように徐々に添加した。そして、フラスコ内容物の温度23℃での粘度が2500ポイズに達した時点でPMDA溶液の添加及びフラスコ内容物の攪拌を止めて、非熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P7を得た。
[Preparation of Solution P7]
A 2-L glass flask was charged with 328.81 g of DMF and 15.94 g of ODA, and then 17.57 g of BPDA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the BPDA had dissolved, 2.60 g of PMDA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the PMDA had dissolved, the contents of the flask were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents of the flask, 9.86 g of m-TB was added to the flask, followed by 0.72 g of PDA, followed by 12.44 g of PMDA, and the contents of the flask were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents of the flask, a previously prepared PMDA solution (solvent: DMF, dissolved amount of PMDA: 0.87 g, PMDA concentration: 7.2 wt %) was added to the flask. The PMDA solution was added slowly to the flask to prevent a sudden increase in the viscosity of the flask content. When the viscosity of the flask content at 23° C. reached 2,500 poise, the addition of the PMDA solution and stirring of the flask content were stopped, yielding Solution P7, a non-thermoplastic polyamic acid solution.
[溶液P8の調製]
容量2Lのガラス製フラスコに、327.90gのDMFと、4.57gのm-TBと、5.43gのPDAと、14.36gのODAとを入れた後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに16.88gのBPDAを徐々に添加した。BPDAが溶解したことを目視で確認後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに17.83gのPMDAを徐々に添加した。PMDAが溶解したことを目視で確認後、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながら、予め調製しておいたPMDA溶液(溶媒:DMF、PMDAの溶解量:0.94g、PMDAの濃度:7.2重量%)をフラスコに添加した。PMDA溶液をフラスコに添加する際は、フラスコ内容物の粘度が急激に上昇しないように徐々に添加した。そして、フラスコ内容物の温度23℃での粘度が2500ポイズに達した時点でPMDA溶液の添加及びフラスコ内容物の攪拌を止めて、非熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P8を得た。
[Preparation of Solution P8]
A 2-L glass flask was charged with 327.90 g of DMF, 4.57 g of m-TB, 5.43 g of PDA, and 14.36 g of ODA. Then, while stirring the contents of the flask, 16.88 g of BPDA was gradually added. After visually confirming that the BPDA had dissolved, 17.83 g of PMDA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the PMDA had dissolved, the contents of the flask were further stirred for 30 minutes. Next, while stirring the contents of the flask, a previously prepared PMDA solution (solvent: DMF, dissolved amount of PMDA: 0.94 g, PMDA concentration: 7.2 wt %) was added to the flask. The PMDA solution was added gradually to prevent a sudden increase in the viscosity of the flask contents. When the viscosity of the content of the flask reached 2,500 poise at 23° C., the addition of the PMDA solution and the stirring of the content of the flask were stopped, to obtain a non-thermoplastic polyamic acid solution P8.
[溶液P9の調製]
容量2Lのガラス製フラスコに328.27gのDMFと16.71gのODAとを入れた後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに18.41gのBPDAを徐々に添加した。BPDAが溶解したことを目視で確認後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに2.73gのPMDAを徐々に添加した。PMDAが溶解したことを目視で確認後、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに4.43gのm-TBを加えた後、3.76gのPDAを加え、続けて13.05gのPMDAを加えて、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながら、予め調製しておいたPMDA溶液(溶媒:DMF、PMDAの溶解量:0.91g、PMDAの濃度:7.2重量%)をフラスコに添加した。PMDA溶液をフラスコに添加する際は、フラスコ内容物の粘度が急激に上昇しないように徐々に添加した。そして、フラスコ内容物の温度23℃での粘度が2500ポイズに達した時点でPMDA溶液の添加及びフラスコ内容物の攪拌を止めて、非熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P9を得た。
[Preparation of Solution P9]
A 2-L glass flask was charged with 328.27 g of DMF and 16.71 g of ODA, and then 18.41 g of BPDA was slowly added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the BPDA had dissolved, 2.73 g of PMDA was slowly added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the PMDA had dissolved, the contents were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents, 4.43 g of m-TB was added to the flask, followed by 3.76 g of PDA, followed by 13.05 g of PMDA, and the contents were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents, a previously prepared PMDA solution (solvent: DMF, dissolved amount of PMDA: 0.91 g, PMDA concentration: 7.2 wt %) was added to the flask. The PMDA solution was added slowly to the flask to prevent a sudden increase in the viscosity of the flask content. When the viscosity of the flask content at 23° C. reached 2,500 poise, the addition of the PMDA solution and stirring of the flask content were stopped, yielding Solution P9, a non-thermoplastic polyamic acid solution.
[溶液P10の調製]
容量2Lのガラス製フラスコに328.91gのDMFと5.27gのODAと16.20gのBAPPとを入れた後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに8.48gのBTDAを徐々に添加した。BTDAが溶解したことを目視で確認後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに7.17gのPMDAを徐々に添加した。PMDAが溶解したことを目視で確認後、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに7.11gのPDAを加え、続けて14.92gのPMDAを加えて、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながら、予め調製しておいたPMDA溶液(溶媒:DMF、PMDAの溶解量:0.86g、PMDAの濃度:7.2重量%)をフラスコに添加した。PMDA溶液をフラスコに添加する際は、フラスコ内容物の粘度が急激に上昇しないように徐々に添加した。そして、フラスコ内容物の温度23℃での粘度が2500ポイズに達した時点でPMDA溶液の添加及びフラスコ内容物の攪拌を止めて、非熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P10を得た。
[Preparation of Solution P10]
A 2-L glass flask was charged with 328.91 g of DMF, 5.27 g of ODA, and 16.20 g of BAPP. Then, 8.48 g of BTDA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the BTDA had dissolved, 7.17 g of PMDA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the PMDA had dissolved, the contents were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents, 7.11 g of PDA was added to the flask, followed by 14.92 g of PMDA, and the contents were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents, a previously prepared PMDA solution (solvent: DMF, dissolved amount of PMDA: 0.86 g, PMDA concentration: 7.2 wt %) was added to the flask. The PMDA solution was added slowly to the flask to prevent a sudden increase in the viscosity of the flask content. When the viscosity of the flask content at 23° C. reached 2,500 poise, the addition of the PMDA solution and stirring of the flask content were stopped, yielding Solution P10, a non-thermoplastic polyamic acid solution.
[溶液P11の調製]
容量2Lのガラス製フラスコに328.49gのDMFと12.29gのODAとを入れた後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに16.06gのBPDAを徐々に添加した。BPDAが溶解したことを目視で確認後、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに11.58gのm-TBを加えた後、2.21gのPDAを加え、続けて16.96gのPMDAを加えて、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながら、予め調製しておいたPMDA溶液(溶媒:DMF、PMDAの溶解量:0.89g、PMDAの濃度:7.2重量%)をフラスコに添加した。PMDA溶液をフラスコに添加する際は、フラスコ内容物の粘度が急激に上昇しないように徐々に添加した。そして、フラスコ内容物の温度23℃での粘度が2500ポイズに達した時点でPMDA溶液の添加及びフラスコ内容物の攪拌を止めて、非熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P11を得た。
[Preparation of Solution P11]
A 2-L glass flask was charged with 328.49 g of DMF and 12.29 g of ODA, and then 16.06 g of BPDA was slowly added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the BPDA had dissolved, the contents were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents, 11.58 g of m-TB was added to the flask, followed by 2.21 g of PDA, followed by 16.96 g of PMDA, and the contents were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents, a previously prepared PMDA solution (solvent: DMF, dissolved amount of PMDA: 0.89 g, PMDA concentration: 7.2 wt %) was added to the flask. The PMDA solution was added slowly to prevent a sudden increase in the viscosity of the flask contents. When the viscosity of the content of the flask reached 2,500 poise at 23° C., the addition of the PMDA solution and the stirring of the content of the flask were stopped, to obtain a non-thermoplastic polyamic acid solution P11.
[溶液P12の調製]
容量2Lのガラス製フラスコに、329.58gのDMFと、7.86gのm-TBと、12.36gのODAと、8.61gの9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン(以下、「BAFL」と記載することがある)とを入れた後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに16.35gのBPDAを徐々に添加した。BPDAが溶解したことを目視で確認後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに14.01gのPMDAを徐々に添加した。PMDAが溶解したことを目視で確認後、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながら、予め調製しておいたPMDA溶液(溶媒:DMF、PMDAの溶解量:0.81g、PMDAの濃度:7.2重量%)をフラスコに添加した。PMDA溶液をフラスコに添加する際は、フラスコ内容物の粘度が急激に上昇しないように徐々に添加した。そして、フラスコ内容物の温度23℃での粘度が2500ポイズに達した時点でPMDA溶液の添加及びフラスコ内容物の攪拌を止めて、非熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P12を得た。
[Preparation of Solution P12]
A 2-L glass flask was charged with 329.58 g of DMF, 7.86 g of m-TB, 12.36 g of ODA, and 8.61 g of 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene (hereinafter sometimes referred to as "BAFL"), and then 16.35 g of BPDA was gradually added to the flask while stirring the contents of the flask. After visually confirming that the BPDA had dissolved, 14.01 g of PMDA was gradually added to the flask while stirring the contents of the flask. After visually confirming that the PMDA had dissolved, the contents of the flask were further stirred for 30 minutes. Next, while stirring the contents of the flask, a previously prepared PMDA solution (solvent: DMF, dissolved amount of PMDA: 0.81 g, PMDA concentration: 7.2 wt %) was added to the flask. The PMDA solution was added gradually to prevent a sudden increase in the viscosity of the flask contents. When the viscosity of the content of the flask reached 2,500 poise at 23° C., the addition of the PMDA solution and the stirring of the content of the flask were stopped, to obtain a non-thermoplastic polyamic acid solution, Solution P12.
[溶液P13の調製]
容量2Lのガラス製フラスコに673.24gのDMFと71.83gのBAPPとを入れた後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに7.72gのBPDAを徐々に添加した。BPDAが溶解したことを目視で確認後、フラスコ内容物を攪拌しながらフラスコに31.30gのPMDAを徐々に添加した。PMDAが溶解したことを目視で確認後、更にフラスコ内容物を30分間攪拌した。次いで、フラスコ内容物を攪拌しながら、予め調製しておいたPMDA溶液(溶媒:DMF、PMDAの溶解量:1.15g、PMDAの濃度:7.2重量%)をフラスコに添加した。PMDA溶液をフラスコに添加する際は、フラスコ内容物の粘度が急激に上昇しないように徐々に添加した。そして、フラスコ内容物の温度23℃での粘度が300ポイズに達した時点でPMDA溶液の添加及びフラスコ内容物の攪拌を止めて、熱可塑性ポリアミド酸溶液である溶液P13を得た。
[Preparation of solution P13]
A 2-L glass flask was charged with 673.24 g of DMF and 71.83 g of BAPP, and then 7.72 g of BPDA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the BPDA had dissolved, 31.30 g of PMDA was gradually added to the flask while stirring the contents. After visually confirming that the PMDA had dissolved, the contents were stirred for an additional 30 minutes. Next, while stirring the contents, a previously prepared PMDA solution (solvent: DMF, dissolved amount of PMDA: 1.15 g, PMDA concentration: 7.2 wt%) was added to the flask. The PMDA solution was added gradually to prevent a sudden increase in the viscosity of the flask contents. When the viscosity of the flask contents reached 300 poise at 23°C, the addition of the PMDA solution and stirring of the flask contents were stopped, yielding a thermoplastic polyamic acid solution, Solution P13.
溶液P13中のポリアミド酸から得られるポリイミドについて、以下に示す方法で熱可塑性であることを確認した。まず、60gの溶液P13に、無水酢酸/イソキノリン/DMF(重量比:6.89/2.14/20.97)からなるイミド化促進剤を30.0g添加してドープ液を調製した。次いで、温度0℃以下の雰囲気下、ドープ液を攪拌しながら脱泡した後、コンマコーターを用いてドープ液をアルミ箔上に塗布し、塗布膜を形成した。次いで、塗布膜を、加熱温度120℃の条件で3分間加熱することにより、自己支持性のゲルフィルムを得た。得られたゲルフィルムを、アルミ箔から引き剥がして、金属製の固定枠に固定し、加熱温度250℃の条件で1分間加熱し、引き続き加熱温度300℃の条件で200秒間加熱して、乾燥及びイミド化させ、厚み20.0μmのポリイミドフィルムを得た。得られたポリイミドフィルムを金属製の固定枠に固定し、加熱温度450℃の条件で2分間加熱したところ、ポリイミドフィルムの形状(フィルム形状)が保持されていなかった。よって、溶液P13中のポリアミド酸から得られるポリイミドは、熱可塑性ポリイミドであった。The polyimide obtained from the polyamic acid in Solution P13 was confirmed to be thermoplastic using the following method. First, 30.0 g of an imidization accelerator consisting of acetic anhydride/isoquinoline/DMF (weight ratio: 6.89/2.14/20.97) was added to 60 g of Solution P13 to prepare a dope solution. The dope solution was then degassed while stirring in an atmosphere below 0°C, and then coated onto aluminum foil using a comma coater to form a coating film. The coating was then heated at 120°C for 3 minutes to obtain a self-supporting gel film. The resulting gel film was peeled from the aluminum foil, fixed to a metal frame, and heated at 250°C for 1 minute, followed by 200 seconds at 300°C for drying and imidization, yielding a 20.0 μm-thick polyimide film. The obtained polyimide film was fixed to a metal frame and heated at 450°C for 2 minutes, but the shape of the polyimide film (film shape) was not maintained. Therefore, the polyimide obtained from the polyamic acid in Solution P13 was a thermoplastic polyimide.
<複層ポリイミドフィルムの作製>
以下、実施例1~7及び比較例1~5の複層ポリイミドフィルムの作製方法について説明する。
<Preparation of multilayer polyimide film>
The methods for producing the multilayer polyimide films of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 will be described below.
[実施例1]
65gの溶液P1に、無水酢酸/イソキノリン/DMF(重量比:11.48/3.40/18.18)からなるイミド化促進剤を32.5g添加してドープ液を調製した。次いで、温度0℃以下の雰囲気下、ドープ液を攪拌しながら脱泡した後、コンマコーターを用いてドープ液をアルミ箔上に塗布し、塗布膜を形成した。次いで、塗布膜を、加熱温度115℃の条件で100秒間加熱することにより、自己支持性のゲルフィルムを得た。得られたゲルフィルムを、アルミ箔から引き剥がして、金属製の固定枠に固定し、加熱温度250℃の条件で15秒間加熱し、引き続き加熱温度350℃の条件で79秒間加熱して、乾燥及びイミド化させ、厚み12.5μmのポリイミドフィルムを得た。得られたポリイミドフィルム(非熱可塑性ポリイミド層)の物性を表4に示す。なお、表4における「非熱可塑性ポリイミド層の物性」は、厚み12.5μmのポリイミドフィルムを用いて測定された物性である。
[Example 1]
A dope solution was prepared by adding 32.5 g of an imidization accelerator consisting of acetic anhydride/isoquinoline/DMF (weight ratio: 11.48/3.40/18.18) to 65 g of solution P1. The dope solution was then degassed while stirring in an atmosphere below 0°C, and then coated onto aluminum foil using a comma coater to form a coating film. The coating film was then heated at 115°C for 100 seconds to obtain a self-supporting gel film. The resulting gel film was peeled from the aluminum foil, fixed to a metal frame, and heated at 250°C for 15 seconds, followed by 79 seconds at 350°C for drying and imidization, yielding a polyimide film with a thickness of 12.5 μm. The physical properties of the resulting polyimide film (non-thermoplastic polyimide layer) are shown in Table 4. The "physical properties of the non-thermoplastic polyimide layer" in Table 4 are physical properties measured using a polyimide film having a thickness of 12.5 μm.
次いで、溶液P13を、固形分濃度が8重量%になるまでDMFで希釈してドープ液を調製した後、上記ポリイミドフィルム(溶液P1を用いて得られたポリイミドフィルム)の両面に塗布し、塗布膜を形成した。この際の塗布量は、形成される各熱可塑性ポリイミド層(接着層)の厚みが3μmになるように調整した。次いで、塗布膜を、加熱温度120℃の条件で2分間加熱し、引き続き加熱温度350℃の条件で15秒間加熱して、乾燥及びイミド化させ、実施例1の複層ポリイミドフィルムを得た。得られた複層ポリイミドフィルムのホールクラックテストの結果(クラック発生率)を表4に示す。なお、ホールクラックテスト時に作製した銅張積層板は、表面にシワ等がなく良好な外観であった。Next, solution P13 was diluted with DMF to a solids concentration of 8% by weight to prepare a dope solution. This was then applied to both sides of the polyimide film (polyimide film obtained using solution P1) to form a coating film. The amount of coating was adjusted so that each thermoplastic polyimide layer (adhesive layer) formed would be 3 μm thick. The coating film was then heated at 120°C for 2 minutes, followed by 15 seconds at 350°C for drying and imidization, resulting in the multilayer polyimide film of Example 1. The results of the hole crack test (crack occurrence rate) of the resulting multilayer polyimide film are shown in Table 4. The copper-clad laminate produced during the hole crack test had a good appearance with no wrinkles on the surface.
[実施例2~7及び比較例1~5]
溶液P1の代わりに表4に示す非熱可塑性ポリアミド酸溶液を使用したこと以外は、実施例1と同じ方法で、実施例2~7及び比較例1~5の複層ポリイミドフィルムをそれぞれ得た。なお、実施例2~7及び比較例1~5のいずれについても、非熱可塑性ポリアミド酸溶液の使用量は、65gであった。得られた複層ポリイミドフィルムのホールクラックテストの結果(クラック発生率)を表4に示す。なお、実施例2~4、実施例6、実施例7及び比較例2~4については、ホールクラックテスト時に作製した銅張積層板の表面にシワ等がなく、良好な外観の銅張積層板が得られた。一方、実施例5、比較例1及び比較例5については、ホールクラックテスト時に作製した銅張積層板の表面の一部にシワがあった。
[Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 5]
Multilayer polyimide films of Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 were obtained in the same manner as Example 1, except that the non-thermoplastic polyamic acid solution shown in Table 4 was used instead of Solution P1. The amount of non-thermoplastic polyamic acid solution used in each of Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 was 65 g. The results of the hole crack test (crack incidence rate) of the obtained multilayer polyimide films are shown in Table 4. For Examples 2 to 4, Example 6, Example 7, and Comparative Examples 2 to 4, the copper-clad laminates produced during the hole crack test were free of wrinkles or the like, and copper-clad laminates with good appearance were obtained. On the other hand, for Example 5, Comparative Example 1, and Comparative Example 5, wrinkles were present on part of the surface of the copper-clad laminate produced during the hole crack test.
<評価結果>
表3に、溶液P1~P13のそれぞれについて使用した材料及びその割合を示した。溶液P1~P13のそれぞれを用いて得られたポリイミド中の各残基の物質量比(モル比)は、使用した各モノマー(ジアミン及びテトラカルボン酸二無水物)の物質量比と一致していた。また、表4に、実施例1~7及び比較例1~5のそれぞれについて、使用した非熱可塑性ポリアミド酸溶液の種類、非熱可塑性ポリイミド層の物性、及びホールクラックテストの結果(クラック発生率)を示した。なお、表3において、「-」は、当該成分を使用しなかったことを意味する。また、表3において、「酸二無水物」の欄の数値は、使用した酸二無水物の全量に対する各酸二無水物の含有率(単位:モル%)である。「ジアミン」の欄の数値は、使用したジアミンの全量に対する各ジアミンの含有率(単位:モル%)である。
<Evaluation results>
Table 3 shows the materials used in each of Solutions P1 to P13 and their proportions. The molar ratios of each residue in the polyimides obtained using Solutions P1 to P13 were consistent with the molar ratios of each monomer (diamine and tetracarboxylic dianhydride) used. Table 4 shows the type of non-thermoplastic polyamic acid solution used, the physical properties of the non-thermoplastic polyimide layer, and the results of the hole crack test (crack incidence) for each of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5. In Table 3, a "-" indicates that the corresponding component was not used. In Table 3, the values in the "Dianhydride" column represent the content (unit: mol%) of each dianhydride relative to the total amount of dianhydrides used. The values in the "Diamine" column represent the content (unit: mol%) of each diamine relative to the total amount of diamines used.
実施例1~7では、非熱可塑性ポリイミドが、BPDI残基の一種であるm-TB残基と、ODA残基と、PDA残基とを有していた。実施例1~7では、m-TB残基の含有率が、非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対して、20モル%以上35モル%以下であった。実施例1~7では、クラック発生率が50%以下であった。なお、実施例1~4、6及び7の非熱可塑性ポリイミドは、特定セグメントを有するブロック共重合体であったが、実施例5の非熱可塑性ポリイミドは、ランダム共重合体であった。In Examples 1 to 7, the non-thermoplastic polyimides contained m-TB residues, which are a type of BPDI residue, as well as ODA residues and PDA residues. In Examples 1 to 7, the content of m-TB residues was 20 mol% or more and 35 mol% or less of all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimides. In Examples 1 to 7, the crack occurrence rate was 50% or less. Note that the non-thermoplastic polyimides in Examples 1 to 4, 6, and 7 were block copolymers having specific segments, while the non-thermoplastic polyimide in Example 5 was a random copolymer.
比較例1及び2では、BPDI残基(m-TB残基)の含有率が、非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対して、20モル%未満であった。比較例3では、非熱可塑性ポリイミドが、BPDI残基を有していなかった。比較例4では、BPDI残基(m-TB残基)の含有率が、非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対して、35モル%を超えていた。比較例5では、非熱可塑性ポリイミドが、PDA残基を有していなかった。比較例1~5では、クラック発生率が50%を超えていた。 In Comparative Examples 1 and 2, the content of BPDI residues (m-TB residues) was less than 20 mol% relative to all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimide. In Comparative Example 3, the non-thermoplastic polyimide had no BPDI residues. In Comparative Example 4, the content of BPDI residues (m-TB residues) was greater than 35 mol% relative to all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimide. In Comparative Example 5, the non-thermoplastic polyimide had no PDA residues. In Comparative Examples 1 to 5, the crack occurrence rate exceeded 50%.
以上の結果から、本発明に係る複層ポリイミドフィルムが、レーザー加工後のデスミア処理時においてビア内壁のクラックの発生を抑制できることが示された。 The above results demonstrate that the multilayer polyimide film of the present invention can suppress the occurrence of cracks on the inner walls of vias during desmearing after laser processing.
10 :複層ポリイミドフィルム
11 :非熱可塑性ポリイミド層
12 :熱可塑性ポリイミド層
10: Multilayer polyimide film 11: Non-thermoplastic polyimide layer 12: Thermoplastic polyimide layer
Claims (10)
前記非熱可塑性ポリイミド層に含まれる非熱可塑性ポリイミドが、テトラカルボン酸二無水物残基及びジアミン残基を有し、
前記ジアミン残基は、ビフェニル骨格を有するジアミン残基と、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル残基と、p-フェニレンジアミン残基とを含み、
前記ビフェニル骨格を有するジアミン残基の含有率が、前記非熱可塑性ポリイミドを構成する全ジアミン残基に対して、20モル%以上35モル%以下である、複層ポリイミドフィルム。 A multilayer polyimide film having a non-thermoplastic polyimide layer and a thermoplastic polyimide layer disposed on at least one surface of the non-thermoplastic polyimide layer,
the non-thermoplastic polyimide contained in the non-thermoplastic polyimide layer has a tetracarboxylic dianhydride residue and a diamine residue,
the diamine residue includes a diamine residue having a biphenyl skeleton, a 4,4'-diaminodiphenyl ether residue, and a p-phenylenediamine residue;
a content of the diamine residues having a biphenyl skeleton in the non-thermoplastic polyimide film relative to all diamine residues constituting the non-thermoplastic polyimide;
The multilayer polyimide film according to any one of claims 1 to 9, wherein the non-thermoplastic polyimide layer has a coefficient of linear expansion during heating at a temperature of 100 ° C. to 200 ° C. of 5.0 ppm / K or more and 19.0 ppm / K or less.
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