JP2008168439A - 金属白色ポリイミド積層体とその製造方法 - Google Patents

金属白色ポリイミド積層体とその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】反射率および白色度が高く耐熱性に優れた金属白色ポリイミド積層体を提供する。
【解決手段】t−CHDA(トランスジアミノシクロヘキサン)、MBCA(メチレンビス(シクロヘキシルアミン))及びDDS(ジアミノジフェニルスルフォン)から選ばれる少なくとも一種を主成分とするジアミンと芳香族テトラカルボン酸とを反応させて得られるポリイミドに白色顔料が混合含有された白色ポリイミドが金属層と積層された金属白色ポリイミド積層体。
【選択図】なし

Description

本発明はポリイミドと白色顔料を含むポリアミド酸の液を用いた金属白色ポリイミド積層体とその製造方法に関する。この金属白色ポリイミド積層体は耐熱軽量白色材料、LED(発光ダイオード)の反射材や、金属層積層白色フィルムとして使用でき、LED(発光ダイオード)や他の発光素子を実装するフレキシブルなプリント配線基板などに好適に利用される。
従来、フィルムとしては、セロファンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリエステルフィルム、ナイロンフィルムなど透明なフィルムが主に包装用途などに使用されているが、これらフィルムの可撓性を生かして広く工業製品に使用される白色フィルムも知られている。例えば、金属板に貼合せた後容器に成形加工するのに有用な二軸配向白色共重合ポリエステルフィルムとして平均粒径が0.1〜2.5μmの白色顔料を含有し、融点が210〜245℃の範囲にある共重合ポリエステルからなり、フィルムの厚さ方向の結晶配向度が0.2〜0.6の範囲としたポリエステルフィルム(特許文献1、参照)や、耐熱性、折れ皺に優れた高隠蔽性の白色積層フィルムとして、ポリイミドとポリエステル、さらにフィルム中の分散径が0.03〜5μmである樹脂および/または不活性粒子を主たる構成成分とする層の少なくとも片面に熱可塑性樹脂からなる層ロを積層した二軸配向フィルムであって、層イを構成する樹脂のTgイが層ロを構成する熱可塑性樹脂のTgロよりも高い白色積層フィルム(特許文献2、参照)などが多数提案されている。
近年、電子部品におけるこれらのフィルム使用が拡大してきているが、前記のフィルム素材では高温製造、高温使用における課題が多い。
例えば、照明用反射材、LED実装用プリント配線板などにおいては、主にセラミック基板が用いられ、一部、白色顔料を含有する熱硬化性樹脂をシート状ガラス基材に含浸させたプリプレグと金属箔とを加熱プレス成型して得たリジッド金属張積層板が主に用いられていたが、電子機器は、携帯性などを向上させるために、薄型化・軽量化が進んでいる。それに応じて、使用されるこれらもさらに軽量化、薄型化が求められている。用途の一例として図1にLEDチップを白色基板上に実装した例を示す。LEDチップから周囲に発光された光のうち、白色基板側に来たものは、LEDの元の色のまま反射されることで、LEDチップの発光色を損ねることなく、吸収による損失も少なく使用できる。耐熱性に優れる接着剤あるいは接着性フィルムは、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン類との重縮合反応により得られる芳香族ポリイミドあるいは芳香族ポリアミド酸からなる分散液またはフィルムが広く用いられている。しかし、この様な芳香族ポリイミド樹脂は、優れた耐熱性および機械特性を有するものの、可視光の吸収が大きく淡黄色から赤褐色に着色している為に、白色顔料と混合した樹脂組成物は反射率が低く、さらに白色度も低くなる。
これらの課題を解決するため、反射率および白色度が高く耐光性に優れた白色樹脂組成物を用いた、薄型化かつ軽量化が容易なフレキシブル金属張り白色積層体として、脂肪族テトラカルボン酸構造を有する繰り返し単位を有するポリイミドに白色顔料を混合した樹脂組成物からなる白色樹脂層が、少なくとも1の金属層の接着層であるフレキシブル金属張り白色積層体が提案されている(特許文献3、参照)。
いずれの従来技術においても、銅箔とポリイミド層との線膨張係数との乖離についての視点がなく、結果的にポリイミド層と銅箔との積層体において製造時、使用時における熱による剥がれや反り膨れなどの異常が多発する場合が多いという課題を有していた。
特開平05−170942号公報 特開2004−098442号公報 特開2006−110999号公報
本発明の課題は、従来種々用途に使用されてきた金属白色ポリイミド積層体などの課題を解消し、欠点をなくし、反射率および白色度が高く耐熱性に優れた白色ポリイミドフィルムを提供し、これを用いた薄型化かつ軽量化が容易なフレキシブル金属張り積層体などを提供することにある。
上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、特定ジアミンを使用したポリアミド酸と白色顔料を混合した液を用いての金属白色ポリイミド積層体が反射率および白色度が高く耐熱性に優れ、かつ機械的強度においても優れ、薄型化かつ軽量化が容易な電子部品などが得られることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は以下の構成になるものである。
1.トランスジアミノシクロヘキサン(t−CHDAと略記する)、メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(MBCAと略記する)、ジアミノジフェニルスルフォン(DDSと略記する)から選ばれる少なくとも一種を主成分とするジアミンと芳香族テトラカルボン酸とを反応させて得られるポリイミドに白色顔料が混合含有された白色ポリイミドが金属層と積層されたことを特徴とする金属白色ポリイミド積層体。
2.白色顔料が酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、硫化亜鉛、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、塩基性モリブデン酸亜鉛、塩基性モリブデン酸カルシウム亜鉛、モリブデンホワイト、からなる群より選ばれる1種以上である1.の白色ポリイミドフィルム。
3.白色度が50以上である1.又は2.いずれかの白色ポリイミドフィルム。
4.t−CHDA(トランスジアミノシクロヘキサン)、MBCA(メチレンビス(シクロヘキシルアミン))、DDS(ジアミノジフェニルスルフォン)から選ばれる少なくとも一種を主成分とするジアミンと芳香族テトラカルボン酸とを反応させて得られるポリアミド酸に白色顔料を含有せしめた液を、金属層に塗布し、乾燥、イミド化させてなることを特徴とする金属白色ポリイミド積層体の製造方法。
本発明の、t−CHDA(トランス1,4−ジアミノシクロヘキサン)、MBCA(4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン))、DDS(ジアミノジフェニルスルフォン)から選ばれる少なくとも一種を主成分とするジアミンと芳香族テトラカルボン酸とを反応させて得られるポリアミド酸に白色顔料を含有せしめた液を銅箔などの金属層に流延・乾燥して、ポリイミド前駆体積層銅箔を得、該ポリイミド前駆体積層銅箔をイミド化させて得られる金属白色ポリイミド積層体は、特定ジアミンを使用したポリイミドを使用していることで、当該金属白色ポリイミド積層体の金属層とポリイミドとの接着性に優れかつ製造時および当該積層体を使用するときの熱による剥がれや反りが少なく、当該金属白色ポリイミド積層体を使用した製品の生産効率が優れ、その性能において欠点やバラツキのないものとなり、工業的に極めて有用である。
本発明の金属白色ポリイミド積層体は、t−CHDA(トランス1,4−ジアミノシクロヘキサンなどトランスジアミノシクロヘキサンの異性体から選ばれる一種)、MBCA(4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)などメチレンビス(シクロヘキシルアミン)の異性体から選ばれる一種)、DDS(3,3’−ジアミノジフェニルスルフォンなどジアミノジフェニルスルフォンの異性体から選ばれる一種)から選ばれる少なくとも一種を主成分とするジアミンと芳香族テトラカルボン酸とを反応させて得られるポリイミドに白色顔料が混合含有された白色ポリイミドが金属層と積層されたことを特徴とする金属白色ポリイミド積層体であり、本発明におけるポリイミドは、ジアミンとしてはt−CHDA(トランス1,4−ジアミノシクロヘキサンなど)およびまたはMBCA(4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)など)、DDS(3,3’−ジアミノジフェニルスルフォンなど)を主成分とする以外は特に限定されるものではないが、前記ジアミンを70モル%以上さらに好ましくは85モル%以上使用することが好ましい。
ジアミンの30モル%未満であれば下記に例示されるジアミン類を一種又は二種以上、併用してのポリイミドフィルムであってもよい。
Figure 2008168439
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Figure 2008168439
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4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m−アミノベンジルアミン、p−アミノベンジルアミン、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、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホキシド、3,4’−ジアミノジフェニルスルホキシド、4,4’−ジアミノジフェニルスルホキシド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、
3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン。1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノシ)フェニル]ブタン、2,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、
2−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−2−[4−(4−アミノフェノキシ)−3−メチルフェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−3−メチルフェニル]プロパン、2−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−2−[4−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジメチルフェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジメチルフェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン。1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、
3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、4,4’−ビス[(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,1−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド。2,2−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、4,4’−ビス[3−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾフェノン、
4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ジフェニルスルホン、ビス[4−{4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ}フェニル]スルホン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−トリフルオロメチルフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−フルオロフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−メチルフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−シアノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン。3,3’−ジアミノ−4,4’−ジフェノキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5,5’−ジフェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4,5’−ジフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4−フェノキシベンゾフェノン。
4,4’−ジアミノ−5−フェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4−フェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−5’−フェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジビフェノキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5,5’−ジビフェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4,5’−ジビフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4−ビフェノキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5−ビフェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4−ビフェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−5’−ビフェノキシベンゾフェノン、1,3−ビス(3−アミノ−4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−5−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−5−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−4−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−4−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−5−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−5−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、2,6−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾニトリルおよび上記芳香族ジアミンにおける芳香環上の水素原子の一部もしくは全てがハロゲン原子特にフッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はアルコキシル基、シアノ基、又はアルキル基又はアルコキシル基の水素原子の一部もしくは全部がハロゲン原子と国フッ素原子で置換された炭素数1〜3のハロゲン化アルキル基又はアルコキシル基で置換された芳香族ジアミン等が挙げられる。
本発明で用いられるテトラカルボン酸は好ましくは芳香族テトラカルボン酸無水物である。
芳香族テトラカルボン酸無水物としては、具体的には、以下のものが挙げられるが好ましくは化5のピロメリット酸無水物および化6の3,3’,4,4’ビフェニルテトラカルボン酸無水物である。ピロメリット酸無水物或は、3,3’,4,4’ビフェニルテトラカルボン酸無水物は70モル%以上使用することが好ましくさらに好ましいのは85モル%である。このピロメリット酸無水物、3,3’,4,4’ビフェニルテトラカルボン酸無水物以外に下記の芳香族テトラカルボン酸(無水物)や非芳香族テトラカルボン酸を30モル%未満であれば併用してもよい。
Figure 2008168439
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ブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ペンタン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサ−1−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、3−エチルシクロヘキサ−1−エン−3−(1,2),5,6−テトラカルボン酸二無水物、1−メチル−3−エチルシクロヘキサン−3−(1,2),5,6−テトラカルボン酸二無水物、1−メチル−3−エチルシクロヘキサ−1−エン−3−(1,2),5,6−テトラカルボン酸二無水物、1−エチルシクロヘキサン−1−(1,2),3,4−テトラカルボン酸二無水物、1−プロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3,4−テトラカルボン酸二無水物、1,3−ジプロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3−(2,3)−テトラカルボン酸二無水物、ジシクロヘキシル−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、1−プロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3,4−テトラカルボン酸二無水物、1,3−ジプロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3−(2,3)−テトラカルボン酸二無水物、ジシクロヘキシル−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらのテトラカルボン酸(二無水物)は単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
ジアミン(モノマー)と、テトラカルボン酸(モノマー)とを重合してポリアミド酸を得るときに用いる溶媒は、原料となるモノマーおよび生成するポリアミド酸のいずれをも溶解するものであれば特に限定されないが、極性有機溶媒が好ましく、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N−アセチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリックアミド、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、スルホラン、ハロゲン化フェノール類等があげられる。これらの溶媒は、単独あるいは混合して使用することができる。溶媒の使用量は、原料となるモノマーを溶解するのに十分な量であればよく、具体的な使用量としては、モノマーを溶解した溶液に占めるモノマーの質量が、通常5〜40質量%、好ましくは10〜30質量%となるような量が挙げられる。
ポリアミド酸を得るための重合反応(以下、単に「重合反応」ともいう)の条件は従来公知の条件を適用すればよく、具体例として、有機溶媒中、0〜80℃の温度範囲で、10分〜30時間連続して撹拌および/又は混合することが挙げられる。必要により重合反応を分割することや、温度を上下させてもかまわない。この場合に、両モノマーの添加順序には特に制限はないが、芳香族ジアミンの溶液中に芳香族テトラカルボン酸(無水物)を添加するのが好ましい。重合反応によって得られるポリアミド酸溶液に占めるポリアミド酸の質量は、好ましくは5〜40質量%、より好ましくは10〜30質量%であり、前記溶液の粘度はブルックフィールド粘度計による測定(25℃)で、送液の安定性の点から、好ましくは10〜2000Pa・sであり、より好ましくは100〜1000Pa・sである。
本発明におけるポリアミド酸の還元粘度(ηsp/C)は、特に限定するものではないが2.0dl/g以上が好ましく、3.0dl/g以上がより好ましい。
重合反応中に真空脱泡することは、良質なポリアミド酸の有機溶媒溶液を製造するのに有効である。また、重合反応の前に芳香族ジアミンに少量の末端封止剤を添加して重合を制御することを行ってもよい。末端封止剤としては、無水マレイン酸等といった炭素−炭素二重結合を有する化合物が挙げられる。無水マレイン酸を使用する場合の使用量は、芳香族ジアミン類1モル当たり好ましくは0.001〜1.0モルである。
重合反応により得られるポリアミド酸に白色含量を添加した液から、ポリイミドフィルムを形成するためには、この液を支持体上に塗布して乾燥するなどによりグリーンフィルムを得て、次いで、グリーンフィルムを熱処理に供することなどでイミド化反応させる方法が挙げられる。
ポリアミド酸に白色含量を添加した液を金属層に塗布・乾燥・イミド化して金属白色ポリイミド積層体を製造する方法が、本発明の金属白色ポリイミド積層体の製造方法として好ましく、金属層へのポリアミド酸に白色含量を添加した液の塗布は、スリット付き口金からの流延、押出機による押出し、スキージコーティング、リバースコーティング、ダイコーティング、アプリケータコーティング、ワイヤーバーコーティング等を含むが、これらに限られず、従来公知の溶液の塗布手段を適宜用いることができる。
この他にも、金属箔を前記白色顔料含有ポリアミド酸液からあらかじめ製造したフィルムと必要に応じて接着剤層を介して重ね加熱圧着する方法、前記白色顔料含有ポリアミド酸液からあらかじめ製造したフィルムに、金属層をスパッタリング、蒸着、その他の気相法や無電解メッキなどし、適宜、電解メッキして形成する方法などが挙げられる。
金属層に用いられる金属としては、銅、アルミニウム、ステンレス、金、銀、ニッケルなどがあげられるが、好ましくは、銅、アルミニウム、ステンレスである。金属層(箔)の厚さは、特に制限がないが、通常使用される2〜100μmの範囲であればよい。スパッタリング、蒸着および無電解めっきなどによっても製造する場合は、銅、ニッケル、クロム、すず、コバルト、金などが好ましく、より好ましくは、銅、ニッケル、金であり、これらを多層化してもよく、この場合の金属層の厚さは、特に制限がないが、薄膜形成方法の特徴を活かすため2〜10μmがより好ましい。
本発明で用いる白色顔料は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、硫化亜鉛、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、塩基性モリブデン酸亜鉛、塩基性モリブデン酸カルシウム亜鉛、モリブデンホワイトなどからなる群より選ばれる1種以上のものである。これらの中で、、表面に被覆層を形成したルチル型酸化チタンが好ましく、被覆層としては、SiOまたはAl処理であり、さらに、被覆層が、SiOまたはAl処理した後、ポリオール処理、シロキサン処理してなるものであるルチル型酸化チタンが好ましい。
なお、白色顔料は通常、ポリアミド酸溶液に配合した白色顔料分散液として用いる。配合は、ポリアミド酸の合成、溶解操作の前、合成中、あるいは合成終了後、さらには合成終了後希釈溶媒にて希釈した後のいずれかで行っても良いが、通常、合成終了後に行う。
白色顔料の攪拌分散は適切な攪拌能力を有する攪拌機を付設した攪拌槽にて実施してもよく、ボールミルなどの混合を目的とした装置、または、公転・自転型の混合装置を用いても行うことができる。
本発明で用いる白色顔料の粒径は0.05〜5μm、好ましくは0.1〜1μmである。粒径が0.05μmより小さい場合には、光線反射率が低下し、一方、5μmを超える場合には樹脂組成物層表面の凹凸が目立ち外観不良を起こすなど、機械的性質、特に破断伸びの低下が大きくなるので好ましくない。ポリイミドに対する白色顔料の含有率は、固形分基準で5〜60質量%、より好ましくは10〜50質量%である。含有率が60質量%を超える場合は、機械的性質、特に破断強度が低下したり、十分な接着強度が得られなくなり好ましくない。また、含有率が5質量%より小さい場合は、十分な反射率と白色度が得られなくなり好ましくない。
本発明の白色ポリイミドフィルムの反射率は、410〜780nmにおいて50%以上であることが好ましい。50%未満では、光の裏抜けが生じるため好ましくない。また、白色ポリイミドフィルムの白色度は50以上であることが好ましい。白色度50未満では、光の吸収が生じ黄色味を帯びてしまうので好ましくない。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。実施例などでの評価は下記に示す方法で行った。
(1)ポリアミド酸の還元粘度(ηsp/C)
ポリマー濃度が0.2g/dlとなるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解した溶液をウベローデ型の粘度管により30℃で測定した。
(2)フィルムなどの厚さ
フィルムの厚さは、マイクロメーター(ファインリューフ社製、ミリトロン(商品名)1254D)を用いて測定した。
(3)反射率
東京電色製の分光白色度光度計ERP−80WXを用い、450nmと550nmを樹脂組成物層に照射して分光反射率を測定した。
(4)白色度
東京電色製の分光白色度光度計ERP−80WXを用い、標準板(酸化マグネシウム板)に波長457nmの光を照射したときの光の反射率を100%として、樹脂組成物層の反射率を標準板の反射率に対する百分率として表した。
(5)粒径
堀場製作所製レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−910を使用して、水を分散媒とし、透過率が定常になるまで超音波照射して測定を実施した。体積基準で累積50%に相当する粒子系をメジアン径とした。
(6)金属白色ポリイミド積層体の表面観察
金属白色ポリイミド積層体のポリイミド層と金属層との表面を目視して、剥がれ、反り、膨れなどを観察し、殆ど異常の見られないものを◎、それらが僅かに見られるものを△、それらが多く見られるものを×とした。
(7)ポリイミド層の線膨張係数(CTE)
測定対象のポリイミド層について、下記条件にて伸縮率を測定し、30〜45℃、45〜60℃、…と15℃の間隔での伸縮率/温度を測定し、この測定を300℃まで行い、全測定値の平均値をCTEとして算出した。
装置名 ; MACサイエンス社製TMA4000S
試料長さ ; 20mm
試料幅 ; 2mm
昇温開始温度 ; 25℃
昇温終了温度 ; 400℃
昇温速度 ; 5℃/min
雰囲気 ; アルゴン
(実施例1)
(ポリアミド酸の重合)
反応容器中にトランス1,4−ジアミノシクロヘキサン1140質量部を入れ、N,N−ジメチルアセトアミド34000質量部に溶解した後、撹拌しながら3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の粉末2646質量部とピロメリット酸二無水物218質量部を徐々に加えた。形成された塩溶液をオイルバスにて150℃で5分間激しく撹拌しながら加熱したところ、塩の一部が溶解し始めたので、反応容器をオイルバスからはずして室温で数時間撹拌することにより、透明で粘稠なポリアミド酸溶液(A)を得た。この得られたポリアミド酸溶液に平均粒子径0.43μmのルチル型酸化チタンをポリイミドフィルム中に30質量%になるように加え、混合分散して、白色顔料含有ポリアミド酸液を得た。
得られた液を、厚さ18μmの電解銅箔上に、塗布し、90℃で25分、熱風乾燥し200℃にて3分間熱処理した後、350℃まで、約20秒間にて昇温し、350℃にて7分間熱処理し、5分間かけて室温まで冷却して、金属白色ポリイミド積層体を得た。
得られた金属白色ポリイミド積層体の性能などを表1に示す。
(実施例2)
(ポリアミド酸の重合−2)
反応容器に4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)2100質量部を入れ、N−メチル−2−ピロリドン28600質量部に溶解した後、窒素気流下、撹拌しながらピロメリット酸二無水物の粉末2180質量部を徐々に加え、35℃で8時間反応させることにより、透明で粘稠なポリアミド酸溶液(B)を得た。得られたポリアミド酸の対数粘度は1.3dl/gであった。この得られたポリアミド酸溶液に平均粒子径0.43μmのルチル型酸化チタンをポリイミドフィルム中に35質量%になるように加え、混合分散して、白色顔料含有ポリアミド酸液を得た。
得られた液を、厚さ18μmの電解銅箔上に、塗布し、90℃で25分、熱風乾燥し200℃にて3分間熱処理した後、350℃まで、約20秒間にて昇温し、350℃にて7分間熱処理し、5分間かけて室温まで冷却して、金属白色ポリイミド積層体を得た。
得られた金属白色ポリイミド積層体の性能などを表1に示す。
(実施例3)
実施例1で得られた液を使用し、この液を、支持体としての厚さ188μm、幅800mmのポリエステルフィルム(コスモシャインA4100(東洋紡績株式会社製))の滑剤を含まない面に幅740mmとなるようにコーティングし、乾燥工程として3つの熱風式乾燥ゾーンにて雰囲気温度で90℃×7分、90℃×7分、90℃×7分間乾燥した。乾燥後に自己支持性となった前駆体フィルムを支持体から剥離しポリイミド前駆体フィルムを得た。得られたポリイミド前駆体フィルムの一面に、別に作製した4,4’−ジアミノジフェニルエーテル639質量部、N,N−ジメチルアセトアミド12000質量部、4,4’−オキシジフタル酸無水物990質量部からの薄黄色で粘調なポリアミド酸溶液をコーティングし、同様にして乾燥し、自己支持性となった積層前駆体フィルムを得た。この積層前駆体フィルムを、連続式の乾燥炉に通し、200℃にて3分間熱処理した後、350℃まで、約20秒間にて昇温し、350℃にて7分間熱処理し、5分間かけて室温まで冷却して、積層白色ポリイミドフィルムを得た。
この積層白色ポリイミドフィルムのポリアミド酸溶液からのポリイミドを積層した面に厚さ18μmの電解銅箔を重ね、熱プレスで熱圧着し金属白色ポリイミド積層体を得た。
得られた金属白色ポリイミド積層体の性能などを表1に示す。
(実施例4)
(ポリアミド酸の重合)
反応容器にDDS(3,3’−ジアミノジフェニルスルフォン)4966質量部を入れ、NMP32551質量部に溶解した後、容器を水冷して、撹拌しながら3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の粉末5884質量部を徐々に加えた。水冷したまま、8時間攪拌を続けることにより、透明で粘稠なポリアミド酸溶液(C)を得た。この得られたポリアミド酸溶液に平均粒子径0.43μmのルチル型酸化チタンをポリイミドフィルム中に30質量%になるように加え、混合分散して、白色顔料含有ポリアミド酸液を得た。
得られた液を、厚さ18μmの電解銅箔上に、塗布し、80℃で7.5分、熱風乾燥し作製したロールを、窒素雰囲気下のイナートオーブンで200℃にて1時間、250度で1時間、300度で30分熱処理した後、室温まで冷却して、金属白色ポリイミド積層体を得た。
得られた金属白色ポリイミド積層体の性能などを表1に示す。
(比較例1)
窒素導入管、温度計、攪拌棒を備えた容器を窒素置換した後、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)を入れた。次いで、ジメチルアセトアミド(DMAC)を加えて完全に溶解させてから、ピロメリット酸二無水物(PMDA)を加えて、モノマーとしてのODAとPMDAとが1/1のモル比でDMAC中重合し、25℃にて5時間攪拌すると、褐色の粘調なポリアミド酸溶液が得られた。得られたポリアミド酸溶液100質量部に対してAAを15質量部、IQを3質量部の割合で混合し、さらにポリアミド酸溶液に平均粒子径0.43μmのルチル型酸化チタンをポリイミドフィルム中に35質量%になるように加え、混合分散して、白色顔料含有ポリアミド酸液を得た。実施例1と同様にして金属白色ポリイミド積層体を得た。
得られた金属白色ポリイミド積層体の性能などを表1に示す。
Figure 2008168439
本発明の、ジアミンと芳香族テトラカルボン酸とを反応させて得られるポリアミド酸に白色顔料を混合した白色ポリイミドが金属層と積層された金属白色ポリイミド積層体は、ジアミンがt−CHDA(トランス1,4−ジアミノシクロヘキサン)、MBCA(4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン))、DDS(3,3’−ジアミノジフェニルスルフォン)から選ばれる少なくとも一種を主成分とする白色ポリイミドを使用しており、反射率および白色度が高く耐熱性に優れており、耐熱軽量白色材料、LED(発光ダイオード)の反射材や、金属層積層白色フィルムとして使用でき、LED(発光ダイオード)やそれを実装するフレキシブルなプリント配線基板(図1参照)などに好適に利用でき工業的意義は大きい。
チップLEDの構造概要:断面図
符号の説明
1.LED素子
2.電極
3.電極パッド
4.ボンディングワイヤー
5.白色プリント基板

Claims (4)

  1. トランスジアミノシクロヘキサン、メチレンビス(シクロヘキシルアミン)及びジアミノジフェニルスルフォンから選ばれる少なくとも一種を主成分とするジアミンと芳香族テトラカルボン酸とを反応させて得られるポリイミドに白色顔料が混合含有された白色ポリイミドが金属層と積層されたことを特徴とする金属白色ポリイミド積層体。
  2. 白色顔料が酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、硫化亜鉛、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、塩基性モリブデン酸亜鉛、塩基性モリブデン酸カルシウム亜鉛、モリブデンホワイト、からなる群より選ばれる1種以上である請求項1記載の金属白色ポリイミド積層体。
  3. 白色度が50以上である請求項1又は2いずれかに記載の金属白色ポリイミド積層体。
  4. ジアミノシクロヘキサン、メチレンビス(シクロヘキシルアミン)及びジアミノジフェニルスルフォンから選ばれる少なくとも一種を主成分とするジアミンと芳香族テトラカルボン酸とを反応させて得られるポリアミド酸に白色顔料を含有せしめた液を、金属層に塗布し、乾燥、イミド化させてなることを特徴とする金属白色ポリイミド積層体の製造方法。
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