JP5470678B2 - ポリイミド樹脂、ポリイミドフィルム及びポリイミド積層体 - Google Patents

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Description

本発明は良好な耐熱性、溶剤可溶性および熱可塑性と低吸水性を示すポリイミド樹脂、該ポリイミド樹脂フィルム及び該ポリイミド樹脂からなる接着剤を用いた金属張積層体に関する。該金属張積層体は、プリント配線板、面発熱体、電磁波シールド材料、フラットケーブルなどに加工される。
金属張積層体には、絶縁基材と金属層とを接着剤あるいは接着性フィルムを介して接着することによって製造されるものがある。例えば、芳香族系ポリイミド樹脂フィルムからなる絶縁基材と金属層とを接着性フィルムを介して接着した3層構造の金属張積層体が提案されている(特許文献1参照)。
従来、接着剤あるいは接着性フィルムとしては主にエポキシ系やアクリル系樹脂からなる接着剤および接着性フィルムが用いられてきた。しかしながら、これらの樹脂は耐熱性が劣るために接着後の製品の耐熱性が不充分となり、その後の加工条件、使用条件に制約が生じていた。
このため、耐熱性に優れる接着剤、接着性フィルムが求められている。例えば、ポリイミド樹脂あるいはポリアミド酸の溶液を絶縁基材に塗布し、その後溶剤除去と、場合によってはイミド化処理を行ない、熱圧着性の接着層を形成する方法、ポリイミド樹脂あるいはポリアミド酸の溶液をガラス板等に塗布し、その後溶剤除去と、場合によってはイミド化処理を行い、熱圧着性フィルムを形成する方法、及び、このようにして形成された接着層、接着性フィルムに、金属層などの被接着物を熱圧着する方法が開示されている(特許文献2、3参照)。上記した接着層形成方法は、大別してポリイミド樹脂の溶液を使用する方法と、ポリアミド酸溶液を使用する方法とに分けられる。
ポリアミド酸溶液を使用する方法では、ポリアミド酸溶液を絶縁基材又はガラス板に塗布した後、接着層又は接着性フィルムとするために300℃を越える高温でのイミド化工程を経なくてはならない。イミド化工程を省略して形成した金属張積層体の耐熱性は著しく低い。ポリイミド樹脂の溶液を使用する方法では、塗布した後は溶剤を揮発させるのみで良く、200℃程度までの低温で接着層又は接着性フィルムを形成することができる。従って、ポリイミド樹脂の溶液を使用する方法が高耐熱性金属張積層体製造上有利である。従来の全芳香族ポリイミド樹脂からなる接着層の多くは、ポリアミド酸溶液を用いて形成されていた。ポリイミド樹脂の溶液を得るには溶剤可溶型ポリイミド樹脂である必要がある。
金属張積層体において、絶縁基材と金属層の間に配された接着層の残留揮発成分が多いと、250℃以上の高温度に達するはんだ工程の際に接着層の白化、膨れ、発泡等を生じ、絶縁基材と金属層の密着性を著しく損なうという問題を有していた(特許文献4参照)。この接着層の残留揮発成分とは、接着層又は接着性フィルムを形成する際のイミド化、溶剤除去工程において除去されなかった水分と溶剤、製造環境から吸収された水分、エッチング工程の水溶液浸漬時に吸収される水分等が挙げられる。この中で特に問題視されるのは水分である。上記問題を解決するためには、ポリイミドの水分含有率の指標となる吸水率を低くすることが望まれている。
また、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物及びその反応性誘導体から得られた、熱溶融可能な分子主鎖中に1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸骨格を含むポリイミド樹脂が開示されている(特許文献6参照)。その実施例1には1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物及びその反応性誘導体をジアミノジフェニルメタンと反応させてアミド酸とし、これを塗布した後に加熱してイミド化し、さらにこれを加熱加圧成形してなるガラス転移温度304℃の透明で黄色のポリイミド樹脂フィルムが開示されている。また、特許文献5は、ジアミノジフェニルエーテルを用いて得たポリイミド樹脂溶液から、ガラス転移温度300℃以上で透明で着色の少ないポリイミド樹脂フィルムが得られることを開示している。
上記の1,2,4,5−シクロへキサンテトラカルボン酸骨格を有するポリイミド樹脂は高分子量化が比較的容易で、フレキシブルなフィルムが得られ易い上に、溶剤に対する溶解度も充分に大きいので、フィルムの成形加工の面で有利である。また、塗布することによりフレキシブルで充分な厚み、耐久性を有する接着層を容易に形成できるので極めて有用である。
しかしながら、特許文献6記載のポリイミド樹脂フィルムは従来と同様に高温のイミド化工程を経て形成されるので、フィルムが着色し、また特許文献5および6記載のポリイミド樹脂フィルムは、吸水率が高く、吸湿寸法安定性に劣るといった欠点を有していた。
特開昭55−91895号公報 特開平5−32950号公報 特開平5−59344号公報 特開2001−329246号公報 特開2003−168800号公報 米国特許第3,639,343号明細書
本発明の目的は、従来、接着層に用いられてきた全芳香族ポリイミド樹脂の問題点を解決し、熱可塑性、溶剤可溶性および耐熱性が良好で、低吸水率、更には接着性に優れるポリイミド樹脂、その製造方法、該ポリイミド樹脂を含むフィルム及び該ポリイミド樹脂からなる接着層を含む金属張積層体を提供することにある。
本発明者らは上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、特定の繰り返し単位で構成されるポリイミド樹脂が、熱可塑性、接着性、溶剤可溶性および耐熱性が良好で、低吸水率であることを見出した。さらに、特定の構造又は特定の官能基を有する化合物をジアミン成分として併用すること、又は、ポリイミド樹脂の粘度を特定範囲に制限することより、金属層及び絶縁基材に対する接着性が改善されることを見出した。これらの知見に基づき本発明に至った。
すなわち本発明は、下記式(1):
Figure 0005470678
で表される繰り返し単位、又は、前記式(1)で表される繰り返し単位と下記式(2):
Figure 0005470678
(式中、Xは炭素数が2〜39の2価の脂肪族基、炭素数が3〜39の2価の脂環族基、炭素数が6〜39の2価の芳香族基又はこれらの組み合わせからなる2価の基であり、Xの主鎖には、−O−、−SO2−、−CH2−、−C(CH32−、−OSi(CH32−、−C24O−及び−S−からなる群から選ばれた少なくとも1種の結合基が介在していてもよく、Xはカルボキシル基、水酸基又はカルボニル基からなる群から選ばれた少なくとも1種の官能基を有していてもよく、該官能基を有する場合、官能基濃度Fはゼロを超え1meq/gポリイミド樹脂以下である)
で表される少なくとも1種の繰り返し単位からなるポリイミド樹脂であって、前記式(1)の繰り返し単位の割合が全繰り返し単位の50モル%以上であり、0.5g/dLのN−メチル−2−ピロリドン溶液を用いて30℃で測定した前記ポリイミド樹脂の対数粘度ηが0.3〜2dL/gであるポリイミド樹脂を提供する。
さらに本発明は、前記ポリイミド樹脂の製造方法を提供する。
また、本発明は、上記ポリイミド樹脂の溶液を、支持体上にキャストし、有機溶剤を蒸発除去する工程を含むポリイミド樹脂フィルムの製造方法を提供する。
さらに、本発明は、絶縁基材、金属層および前記絶縁基材と金属層との間に配置された接着層を含む金属張積層体であり、前記接着層が上記ポリイミド樹脂により形成されている金属張積層体を提供する。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリイミド樹脂(以下、適宜、ポリイミドAと記す)は、下記式(1):
Figure 0005470678
で表される繰り返し単位、又は上記式(1)で表される繰り返し単位と下記式(2):
Figure 0005470678
で表される繰り返し単位からなり、式(1)で表される繰り返し単位の割合が全繰り返し単位の50モル%以上、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上(それぞれ100モル%を含む)である。ポリイミドAは、ブロックコポリマーあるいはランダムコポリマーのどちらでも良い。
上記式(2)中のXは下記式(3):
Figure 0005470678
とは異なり、炭素数2〜39の2価の脂肪族基、炭素数3〜39の2価の脂環族基、炭素数6〜39の2価の芳香族基又はこれらの組み合わせからなる2価の基である。Xの主鎖には、−O−、−SO2−、−CH2−、−C(CH32−、−OSi(CH32−、−C24O−、および−S−からなる群から選ばれた少なくとも1の結合基が介在していてもよい。また、Xはカルボキシル基、水酸基およびカルボニル基(Xの主鎖に含まれる)からなる群から選ばれた少なくとも一つの官能基を有していてもよい。Xの具体例としては、ポリアルキレン、ポリオキシアルキレン、キシリレン及びそれらのアルキル置換体、ハロゲン置換体、カルボキシ置換体およびヒドロキシ置換体などの2価の脂肪族基;シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン、ジメチルシクロヘキサン、イソフォロン、ノルボルナン及びそれらのアルキル置換体、ハロゲン置換体、カルボキシ置換体およびヒドロキシ置換体等から誘導される2価の脂環族基;及び、ベンゼン、ナフタレン、ビフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、ジフェニルスルフォン、ベンゾフェノン及びそれらのアルキル置換体、ハロゲン置換体、カルボキシ置換体およびヒドロキシ置換体等から誘導される2価の芳香族基が挙げられる。接着層の諸特性のバランスを保ちながら接着強度を向上させるためには、Xがm−フェニレン基またはm−キシリレン基であるのが好ましい。
Xが上記官能基を有する場合、ポリイミド樹脂1g当たりのミリ当量で表される官能基濃度Fは、ゼロを超え1meq/gポリイミド樹脂以下、好ましくはゼロを超え0.6meq/gポリイミド樹脂以下である。官能基濃度Fは合成時の原料仕込み量から容易に求める事ができる。官能基濃度Fが大きくなると接着性は向上するが、吸水性が大きくなるので、1を超えると好ましくなく、所望の接着性が得られる限り上記範囲内でできるだけ小さいことが好ましい。
ポリイミドAは溶液として使用されるので、その分子量は粘度、特に対数粘度で表すことが好ましい。ポリイミドAの対数粘度η(0.5g/dLのN−メチル−2−ピロリドン溶液を用いて30℃で測定)は、0.3〜2dL/gである。0.3dL/g未満であると、ポリイミド樹脂自体の強度が弱く、充分な剥離強度を有する金属張積層体が得られない。2.0dL/gを超えるとその溶液(ワニス)が高粘度になり塗布し難く、大幅な希釈が必要となり、取り扱いが難しくなる。接着層の諸特性のバランスを保ちながら接着強度を向上させるためには、対数粘度ηは0.3〜1dL/gであることが好ましい。
通常、ポリイミドAの分子末端は、アミノ基、カルボキシル基、又はカルボン酸無水物基である。これらの分子末端にカルボン酸無水物基やアミノ基を有する化合物を反応させることにより、分子末端の官能基を可能な限り減らすこと、又は、意図的に分子末端にアミノ基、カルボキシル基などの官能基やこれ以外の置換基を導入することができる。吸水率を低下させるために、分子末端に極性の小さい置換基(官能性のない置換基)を導入してもよい。後述する方法で測定したポリイミドAの吸水率は、2.5%以下が好ましい。工業的に達成できる吸水率の最小値は通常約1%である。
ポリイミドAは、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物(HPMDA)および1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸エステル類などの反応性誘導体から選ばれる少なくとも1種のテトラカルボン酸成分(Y)と、ジアミン及びその反応性誘導体から選ばれる少なくとも1種のジアミン成分(Z)とを反応させる事により得られる。テトラカルボン酸成分(Y)としては、HPMDAが好ましい。なお、テトラカルボン酸成分(Y)およびジアミン成分(Z)は異性体を含む。
ジアミン成分(Z)としては、ジアミン、ジイソシアネート、ジアミノジシランなどが挙げられるが、ジアミンが好ましい。上記式(1)の繰り返し単位を形成するためのジアミン成分(ジアミン成分(Z1))は、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン(BAPP)およびその反応性誘導体であり、上記式(2)の繰り返し単位を形成するためのジアミン成分(ジアミン成分(Z2))はNH2−X−NH2(Xは前記と同様)およびその反応性誘導体である。
ジアミン成分(Z2)は、芳香族ジアミン、脂肪族ジアミン、脂環族ジアミン、前記ジアミンの反応性誘導体、およびこれらの混合物のいずれでも良い。なお、本発明において“芳香族ジアミン”とは、アミノ基が芳香族環に直接結合しているジアミンを表し、その構造の一部に脂肪族基、脂環族基、芳香族基、その他の置換基を含んでいても良い。“脂肪族ジアミン”とは、アミノ基が脂肪族基に直接結合しているジアミンを表し、その構造の一部に脂肪族基、脂環族基、芳香族基、その他の置換基を含んでいても良い。“脂環族ジアミン”とは、アミノ基が脂環族基に直接結合しているジアミンを表し、その構造の一部に脂肪族基、脂環族基、芳香族基、その他の置換基を含んでいても良い。例えば、1,3−フェニレンジアミン(m−フェニレンジアミン、MPD)は、アミノ基が芳香族環(ベンゼン環)に直接結合しているので芳香族ジアミンであり、m−キシリレンジアミン(MXDA)はアミノ基が脂肪族基(メチレン基)に直接結合しているので脂肪族ジアミンである。
一般に、テトラカルボン酸二無水物と脂肪族ジアミン又は脂環族ジアミンを反応させると、中間生成物であるポリアミド酸と脂肪族ジアミン又は脂環族ジアミン由来のアミノ基が強固な塩を形成するために、高分子量ポリイミドが得られにくい。そのため、塩の溶解性が比較的高い溶剤、例えばクレゾールを用いるなどの工夫が必要になる。しかし、テトラカルボン酸二無水物として1,2,4,5−シクロへキサンテトラカルボン酸二無水物を用いると、ポリアミド酸と脂肪族ジアミン又は脂環族ジアミン由来のアミノ基が比較的弱い結合の塩を形成するに留まるので、イミド化反応が比較的容易に進行し、容易に高分子量化できる。
脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ポリエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、ポリプロピレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、p−キシリレンジアミン、m−キシリレンジアミン、シロキサンジアミン類等が挙げられる。
脂環族ジアミンとしては、例えば、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、イソフォロンジアミン、ノルボルナンジアミンなどが挙げられる。
芳香族ジアミンとしては、例えば、1,4−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、2,4−トルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、α,α’−ビス(3−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、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〕スルホン、2,6−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン等が挙げられる。
上記官能基を有するジアミンとしては、例えば、3,3’−ジカルボキシ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,5−ジアミノ安息香酸、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、2,4−ジアミノフェノール、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノンが挙げられ、特に、3,3’−ジカルボキシ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MBAA)、3,5−ジアミノ安息香酸(DBA)、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル(HAB)、4,4’−ジアミノベンゾフェノン(4,4’−DBP)が好ましい。
ジアミン成分(Z2)として、官能基を有するジアミン、MPD、またはMXDAを使用することにより、あるいは、0.5g/dLのN−メチル−2−ピロリドン溶液を用いて30℃で測定したポリイミド樹脂の対数粘度ηを0.3〜2dL/gの範囲にすることにより、ポリイミド樹脂の接着力を向上させることができる。
ポリイミドAは、前記ジアミン成分(Z)(ジアミン成分(Z1)、または、ジアミン成分(Z1)+ジアミン成分(Z2))1モルに対して前記テトラカルボン酸成分(Y)を、好ましくは0.66〜1.5モル、より好ましくは0.9〜1.1モル、さらに好ましくは0.97〜1.03モル反応させることにより製造される。ジアミン成分(Z2)として前記官能基を有するジアミンを用いる場合は、その使用量を前記官能基濃度Fが1meq/gポリイミド樹脂以下になるように調整する。
例えば、原料の使用割合、反応温度と時間、末端停止剤の使用の有無と使用量、触媒量などの少なくとも一つの条件を調整することにより、前記範囲内の対数粘度ηを有するポリイミドAを製造することができる。前記条件の調整は、予備反応などを行うことにより、当業者であれば容易に行うことができる。例えば、対数粘度ηを前記テトラカルボン酸成分(Y)と前記ジアミン成分(Z)とのモル比および反応時間によって調整する場合、前記モル比が1に近い程、また、反応時間が長い程、対数粘度ηが前記範囲内で大きくなる。前記モル比が0.66〜1.5の範囲内で1から遠く離れる程、また、反応時間が短い程、対数粘度ηは前記範囲内で小さくなる。溶液重合法では、反応溶液の粘度、反応時間その他の反応条件などと、これに対応した対数粘度との関係を予め求めておき、この関係に基づいて反応の終了時点を決定することにより、所定対数粘度ηのポリイミドAを製造することができる。反応時間は2〜12時間、反応温度は180〜205℃であるのが好ましい。
ポリイミドAは、通常、有機溶剤溶液として製造される。
有機溶剤としては特に限定されないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、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−メチルカプロラクタム、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチレンスルホン、ジメチルスルホキシド、m−クレゾ−ル、フェノ−ル、p−クロルフェノール、2−クロル−4−ヒドロキシトルエン、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、ジオキサン、γ−ブチロラクトン、ジオキソラン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなどが使用可能であり、2種以上を併用しても良い。しかし、ポリイミドAと溶剤からなるポリイミドワニスの性能を考慮すると、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAC)、γ−ブチロラクトン(GBL)を単独又は併用するのが好ましい。有機溶剤は、得られる有機溶剤溶液中のポリイミドA濃度が、好ましくは1〜50重量%、より好ましくは5〜40重量%になるような量用いる。また、溶液重合による製造の場合、上記溶剤と併せてヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼン、o−ジクロロベンゼン等の貧溶媒を、重合体が析出しない程度に使用することができる。
ポリイミドAは、(1)溶液重合法、(2)ポリアミック酸溶液を調製し、これを製膜し、イミド化する方法、(3)HPMDAのハーフエステル塩などの塩又はイミドオリゴマーを得、固相重合を行なう方法、(4)テトラカルボン酸二無水物とジイソシアネートを反応させる方法、その他従来公知の方法で製造することができる。それぞれの方法を併用しても良い。テトラカルボン酸成分(Y)とジアミン成分(Z)との反応は、酸、三級アミン類、無水物などの従来公知の触媒の存在下で行ってもよい。
これらの方法の中で、ポリイミドAの有機溶剤溶液が直接得られるので、下記(1)〜(3)の溶液重合法が好ましい。
(1)ジアミン成分(Z)、有機溶剤、および必要に応じて触媒を含む混合物を10〜600rpmで攪拌して均一溶液とし、これを温度30〜90℃に保ち、テトラカルボン酸成分(Y)および必要に応じて触媒を添加する。
(2)テトラカルボン酸成分(Y)、有機溶剤、および必要に応じて触媒を含む混合物を10〜600rpmで攪拌して均一溶液とし、これを温度30〜90℃に保ち、ジアミン成分(Z)および必要に応じて触媒を添加する。
(3)(1)又は(2)の方法の後に、0.1〜6時間かけて160〜230℃、好ましくは180〜205℃まで昇温する。この温度は使用する有機溶剤の沸点によって左右される。反応系外に除去される成分を捕集しつつ、温度を0.5〜24時間、好ましくは2〜12時間ほぼ一定に保つ。その後必要ならば有機溶剤を更に添加し、適温まで冷却する。
ポリイミドAを製造するための溶液重合は、トリメチルアミン、トリエチルアミン(TEA)、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、トリエチレンジアミン、N−メチルピロリジン、N−エチルピロリジン、N−メチルピペリジン、N−エチルピペリジン、イミダゾール、ピリジン、キノリン、イソキノリンなどの3級アミン化合物から選ばれる少なくとも1種の触媒の存在下で行ってもよい。使用する場合、触媒の使用量は、テトラカルボン酸成分(Y)の0.1〜100モル%が好ましく、1〜10モル%がより好ましい。
ポリイミドAの有機溶剤溶液には、フッ素系、ポリシロキサン系などの界面活性剤を添加しても良い。これによって、表面平滑性の良好な接着層、ポリイミド樹脂フィルムを得やすくなる。
ポリイミド樹脂フィルムは、上記ポリイミドAの有機溶剤溶液を、離型性を付与したガラス板、金属板などの平滑な支持体上に塗布(キャスト)し、50〜350℃に加熱して有機溶剤を蒸発除去することにより製造できる。120℃以下の温度で溶剤を蒸発させて自己支持性のフィルムとした後、該フィルムを支持体より剥離し、該フィルムの端部を固定し、用いた有機溶剤の沸点〜350℃で乾燥してポリイミド樹脂フィルムを製造することが好ましい。乾燥雰囲気の圧力は、減圧、常圧、加圧のいずれでもよい。ポリイミド樹脂フィルムの厚さは1〜100μmが好ましく、2〜50μmがより好ましい。ポリイミドAの有機溶剤溶液の代わりにポリアミド酸溶液を平滑な支持体上に塗布し、50℃〜350℃に加熱して脱水イミド化反応を行うことによってポリイミド樹脂フィルムを製造することもできる。
本発明の金属張積層体は、絶縁基材、金属層およびこれらの間に配置されたポリイミドAからなる接着層を含む。
金属張積層体は、ポリイミドAの有機溶剤溶液を絶縁基材および金属層の一方又は双方に塗布し、有機溶剤を50〜350℃で蒸発除去して接着層を形成した後、絶縁基材と金属層を接着層を介して重ね合わせ、次いで熱圧着する方法、または、上記ポリイミド樹脂フィルムを絶縁基材と金属層との間に配置し、熱圧着する方法により製造することができる。また、ポリイミド樹脂フィルムの片面にスパッタリング、蒸着、無電解めっき等の方法で金属薄膜を直接形成し、他方の面に絶縁基材を戴置し熱圧着する方法、および、絶縁基材表面に接着層を形成し、該接着層の表面に、スパッタリング、蒸着、無電解めっき等の方法で金属薄膜を形成する方法によっても絶縁基材と金属層が強固に接着した金属張積層体を製造することができる。
接着層の厚さは、好ましくは1〜100μm、より好ましくは2〜50μmである。ポリイミドAのガラス転移温度は、選択するジアミンにより異なるが、通常、200〜350℃、好ましくは、230〜300℃である。ポリイミドAはガラス転移温度以上の温度で接着性を示すので、ガラス転移温度が高すぎると熱圧着温度が高くなりすぎ、ガラス転移温度が低すぎるとフィルム自体の耐熱性が不足する。
金属層は、電解、圧延等の方法により得られた金属箔により形成してもよいし、上記したようにポリイミド樹脂フィルムの表面又は絶縁基材上に形成された接着層の表面に直接形成してもよい。金属層の厚さは、特に制限がないが、1〜100μmの範囲が好ましい。金属層の材料は銅が好ましい。また、金属箔の片面(接着面)または両面を表面粗さRzが0.1〜12μmになるように表面処理を施してもよい。一般的にロープロファイルと呼ばれる銅箔の場合、Rzは、好ましくは0.1〜2μm、より好ましくは0.4〜2μm、さらに好ましくは1.0〜2μmである。なお、接着用の表面処理を施していない金属箔は、通常、表面が防錆剤などで処理されていることが多いので、アセトンその他の有機溶剤をしみ込ませた布などで表面を拭くなどした後に用いることが好ましい。
本発明の絶縁基材は、金属層を電気的に絶縁することができるものであれば特に限定はない。また、絶縁基材にはフレキシブルタイプのものとリジッドタイプのものがあり、いずれも使用できる。絶縁基材の厚さは前記タイプにより異なるが、3〜2000μmが好ましい。フレキシブルタイプの絶縁基材としては、ポリイミド樹脂(ポリイミドAを除く)、ポリベンズイミダゾール、ポリベンズオキサゾール、ポリアミド(アラミドを含む)、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル(液晶性ポリエステルを含む)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンなどのフィルムが挙げられるが、好ましくはポリイミド樹脂フィルムであり、具体的には、商品名“カプトンEN”、“カプトンV”、“カプトンH”(東レ・デュポン(株)製)、商品名“アピカルNPI”、“アピカルAH”((株)カネカ製)などが挙げられる。厚さは特に制限されないが、3〜150μmが好ましく、7.5〜75μmがより好ましい。
リジッドタイプの絶縁基材としては、ガラス板、セラミック板、プラスチック板等の絶縁材板や金属板に絶縁皮膜を形成したもの、液晶ポリマー、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱可塑性や熱硬化性の各種樹脂を、ガラス繊維布、プラスチック繊維布やガラス短繊維等の補強剤に含浸、混練させた成形体が挙げられる。厚さは特に制限されないが、30〜2000μmが好ましい。
熱圧着の方法としては、通常、多段(真空)プレス機による方法、加圧ロールなどを使用した連続プレス法など適宜採用できる。
熱圧着の温度は、好ましくは200〜400℃、より好ましくは250〜350℃であり、上記したように用いたポリイミドAのガラス転移温度を考慮して選択する。熱圧着の圧力は、好ましくは0.01〜20MPa、より好ましくは0.1〜10MPaである。また、溶剤及び気泡を除くために減圧雰囲気で熱圧着することも好ましい。
後述の方法で測定した本発明の金属張積層体の金属層の剥離強度は、0.5N/mm以上であれば実用に供しうるが、0.8N/mm以上であることが好ましい。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。但し、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。
物性の測定方法を以下に示す。
(1)IRスペクトル
日本電子(株)製 JIR−WINSPEC50を用いて測定した。
(2)対数粘度η
0.5g/dLのポリイミドのN−メチル−2−ピロリドン溶液を調製した。30℃恒温水槽中、キャノンフェンスケ粘度計によってこの溶液の標線間の液面落下時間を計測し、下式により求めた。
η=ln(溶液落下時間/N−メチル−2−ピロリドン落下時間)/0.5
対数粘度はその値が固有粘度に近似しており、簡便に求められる。
(3)ガラス転移温度
DSC法により求めた。(株)島津製作所製 DSC−50を用い、40〜350℃、昇温速度10℃/minで測定して得られた中間点ガラス転移温度Tmgをガラス転移温度とした。
(4)ポリイミドの吸水率
IPC−TM−650 2.6.2.1の方法に従って求めた。
50.8×50.8mmのポリイミドフィルムを120℃で1時間乾燥した後、重量(W0)を測定した。このフィルムを23℃の蒸留水に24時間浸漬し、表面の水分を拭き取った後速やかに重量(W1)を測定した。
吸水率(%)=(W1−W0)÷W0×100
(5)金属層の剥離強度
JIS C6471の90°剥離による銅はくの剥離強度測定法(剥離強度測定用回転ドラム型支持金具を用いた方法A)に従って求めた。
(6)はんだ耐熱性
JIS C6471を参考に、以下の試験を行なった。
金属張積層体から10×50mmの試験片を切り取り、湿度50%、23℃の恒温室中に24時間放置した。次いで、はんだ浴(260℃と280℃)に20秒間浮かべた。膨れ、剥がれ等の外観異常が発生しない場合をA、外観異常が発生した場合をCとした。
実施例1
ステンレス製半月型攪拌翼、窒素導入管、冷却管を取り付けたディーンスターク、温度計、ガラス製エンドキャップを備えた300mLの5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン(BAPP、和歌山精化工業(株)製)26.00g(0.06334モル)、m−フェニレンジアミン(MPD、関東化学(株)製)0.76g(0.00704モル)、溶剤としてγ−ブチロラクトン(GBL、三菱化学(株)製)51.04g、および触媒としてトリエチルアミン(TEA、関東化学(株)製)0.356gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これに1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物(HPMDA、三菱ガス化学(株)製)15.77g(0.07037モル)とジメチルアセトアミド(DMAC、三菱ガス化学(株)製)12.76gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に5時間維持した。
DMAC96.20gを添加後、130℃付近で約30分攪拌して均一な溶液とし、10分程度で100℃まで空冷し固形分濃度20重量%のポリイミドA溶液を得た。
得られたポリイミドA溶液を離型剤が極少量散布された平滑なガラス板上にコーターで塗布した後、100℃のホットプレート上で1時間加温して自己支持性フィルムを形成した。ガラス板から剥離したフィルムをステンレス製型枠にクリップで数箇所固定した後、200℃の真空乾燥機中で5時間放置して溶剤をほぼ完全に(1重量%未満)除去し、ポリイミドAフィルムを得た。このポリイミドAフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1776、1704(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドAの対数粘度は1.05dL/g、ガラス転移温度は268℃、吸水率は2.1%であった。
厚さ25μmのポリイミド樹脂フィルム(商品名;カプトン100EN、東レ・デュポン社製)上に上記で得たポリイミドA溶液を塗布し、ホットプレート上で100℃、0.5時間加熱後、真空乾燥機中で200℃、5時間乾燥し、絶縁基材上に厚さ4μmの接着層を形成した。厚さ18μmの電解銅箔(品名;3EC−III、三井金属鉱業(株)製
)の片面を接着層面上に粗化処理してRzが5.0μmの粗化面を形成した。接着層上に粗化面を介して電解銅箔を重ねた。これをステンレス鏡面板で挟み、温度330℃の熱プレス機の熱盤間に入れて接触圧(0MPa)にて3分間保持した後、330℃、5MPa、5分間の条件で加熱圧着した。次いで、常温のプレス機の熱盤間に入れて、5MPa、2分の条件で冷却し金属張積層体を得た。
得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は1.09N/mm、はんだ耐熱性はAであった。
実施例2
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、BAPP27.280g(0.06645モル)、m−キシリレンジアミン(MXDA、三菱ガス化学(株)製)0.0914g(0.00067モル)、NMP50.00g、TEA0.34gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA15.048g(0.06713モル)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP、三菱化学(株)製)13.63gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて反応系内温度を195℃まで上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を195℃に12時間維持した。
DMAC96.37gを添加後、130℃付近で約30分攪拌して均一な溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミドA溶液を得た。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミドAフィルムを得た。このポリイミドAフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1772、1706(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドAの対数粘度は1.01dL/g、ガラス転移温度は262℃、吸水率は1.9%であった。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.87N/mm、はんだ耐熱性はAであった。
実施例3
実施例2で得たポリイミドA溶液、絶縁層として厚さ25μmのポリイミド樹脂フィルム(商品名;アピカルNPI、(株)カネカ製)、及び金属層としてRzが6.0μmの粗化面を有する厚さ18μmの電解銅箔(品名;JTC、(株)日鉱マテリアルズ製)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体を製造した。
得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.91N/mm、はんだ耐熱性はAであった。
実施例4
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、HPMDA14.573g(0.06501モル)、NMP40.00g、およびTEA0.33gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにMXDA4.427g(0.03250モル)を加えてしばらく攪拌して溶解し、次いで、BAPP13.343g(0.03250モル)、NMP8.51gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて反応系内温度を195℃まで上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を195℃に6時間維持した。
DMAC71.49gを添加後、130℃付近で約30分攪拌して均一な溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミドA溶液を得た。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミドAフィルムを得た。このポリイミドAフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1774、1697(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドAの対数粘度は0.63dL/g、ガラス転移温度は232℃、吸水率は2.2%であった。得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.95N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
実施例5
実施例4で得たポリイミドA溶液、絶縁層としてアピカルNPI、金属層として厚さ90μmの圧延アルミニウム箔(品名;1085箔、日本製箔(株)製)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体を製造した。
得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は1.08N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
実施例6
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、BAPP19.266g(0.04693モル)、MXDA0.923g(0.00678モル)、NMP40.00g、およびTEA0.26gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA11.690g(0.05215モル)、NMP7.82gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて反応系内温度を200℃まで上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を200℃に5時間維持した。
DMAC72.181gを添加後、130℃付近で約30分攪拌して均一な溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミドA溶液を得た。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミドAフィルムを得た。このポリイミドAフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1772、1704(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドAの対数粘度は0.52dL/g、ガラス転移温度は253℃、吸水率は2.2%であった。
カプトン100EN上に上記で得たポリイミドA溶液を塗布し、ホットプレート上で100℃、0.5時間乾燥した後、真空乾燥機中、200℃、5時間の条件で乾燥し、カプトン100EN上に厚さ4μmの接着層を形成した。
同様にして、厚さ9μmの電解銅箔(品名;F0−WS、古河サーキットフォイル(株)製)のRzが1.0μmの非粗化面に厚さ4μmの接着層を形成した。
上記で得たカプトンEN及び銅箔を接着層同士が対向するように重ねた後、実施例1と同様にして金属張積層体を得た。
得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は1.04N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
実施例7
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、BAPP27.430g(0.06682モル)、GBL50.89g、およびTEA0.34gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA14.979g(0.06682モル)、DMAC12.72gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に6時間維持した。
DMAC96.39gを添加後、130℃付近で約30分攪拌して均一な溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミド樹脂溶液を得た。
得られたポリイミド樹脂溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミド樹脂フィルムを得た。このポリイミド樹脂フィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1774、1706(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミド樹脂の対数粘度は1.00dL/g、ガラス転移温度は263℃、吸水率は1.6%であった。
得られたポリイミド樹脂溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.62N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
比較例1
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA、和歌山精化工業(株)製)20.624g(0.10299モル)、GBL52.45g、およびTEA0.52gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA23.088g(0.10299モル)、DMAC13.11gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に5時間維持した。
DMAC94.43gを添加後、温度130℃付近で約30分攪拌して均一溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミド樹脂溶液を得た。
得られたポリイミド樹脂溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミド樹脂フィルムを得た。このポリイミド樹脂フィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1772、1700(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドの対数粘度ηは1.06dL/gだった。ガラス転移温度は316℃、吸水率は5.5%であった。
得られたポリイミド樹脂溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層は手で簡単に剥がすことができ、剥離強度が極めて低かった。
比較例2
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、α,α’−ビス(3−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン(ビスアニリンM、三井化学(株)製)19.404g(0.05633モル)、GBL38.44g、およびTEA0.28gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA12.627g(0.05633モル)、DMAC9.61gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に12時間維持した。
DMAC 71.96gを添加後、温度130℃付近で約30分攪拌して均一溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミド樹脂溶液を得た。
得られたポリイミド樹脂溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミド樹脂フィルムを得た。このポリイミド樹脂フィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1774、1704(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドの対数粘度ηは0.52dL/g、ガラス転移温度は220℃、吸水率は1.5%であった。
得られたポリイミド樹脂溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.45N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
Figure 0005470678
実施例8
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、BAPP27.244g(0.06637モル)、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル(HAB、和歌山精化工業(株)製)0.145g(0.00067モル)、GBL50.90g、およびTEA0.339gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA15.027g(0.06704モル)、DMAC12.72gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に5時間維持した。
DMAC96.38gを添加後、130℃付近で約30分攪拌して均一な溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミドA溶液を得た。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミドAフィルムを得た。このポリイミドAフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1776、1706(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドAの官能基濃度Fは0.034meq/g、対数粘度ηは1.10dL/g、ガラス転移温度は264℃、吸水率は1.9%であった。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は1.05N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
実施例9
実施例8で得たポリイミドA溶液、絶縁層として厚さ25μmのアピカルNPI、金属層としてRzが6.0μmの粗化面を有する厚さ18μmの電解銅箔(品名;JTC、(株)日鉱マテリアルズ製)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体を製造した。
得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は1.10N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
実施例10
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、BAPP26.956g(0.06566モル)、3,5−ジアミノ安息香酸(DBA、ACROS社製)0.309g(0.00203モル)、GBL50.93g、およびTEA0.34gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA15.175g(0.06769モル)、DMAC12.73gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に4時間維持した。
DMAC96.34gを添加後、130℃付近で約30分攪拌して均一な溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミドA溶液を得た。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミドAフィルムを得た。このポリイミドAフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1776、1706(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドAの官能基濃度Fは0.051meq/g、対数粘度ηは0.78dL/g、ガラス転移温度は261℃、吸水率は2.0(%)であった。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.89(N/mm)、はんだ耐熱性はAだった。
実施例11
実施例10で得たポリイミドA溶液、絶縁層として厚さ25μmのアピカルNPI、金属層として厚さ90μmの圧延アルミニウム箔(品名;1085箔、日本製箔(株)製)を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。なお、圧延アルミニウム箔は、接着面をアセトンをしみ込ませた布で拭いた後に使用した。
得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.97N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
実施例12
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、BAPP26.773g(0.06522モル)、3,3’−ジカルボキシ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MBAA、和歌山精化工業(株)製)0.577g(0.00202モル)、GBL50.91g、およびTEA0.34gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA15.072g(0.06724モル)、DMAC12.73gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に6時間維持した。
DMAC96.37gを添加後、130℃付近で約30分攪拌して均一な溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミドA溶液を得た。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミドAフィルムを得た。このポリイミドAフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1776、1706(cm−1)にイミド環の特性吸収が認められた。
このポリイミドAの官能基濃度Fは0.101meq/g、対数粘度ηは1.05dL/g、ガラス転移温度は263℃、吸水率は1.9%であった。得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.81(N/mm)、はんだ耐熱性はAだった。
実施例13
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、BAPP26.874g(0.06546モル)、4,4’−ジアミノベンゾフェノン(4,4’−DBP、ALDRICH社製)0.430g(0.00202モル)、GBL50.92g、およびTEA0.34gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA15.129g(0.06749モル)、DMAC12.73gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて180℃まで反応系内温度を上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に6時間維持した。
DMAC96.35gを添加後、130℃付近で約30分攪拌して均一な溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミドA溶液を得た。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミドAフィルムを得た。このポリイミドAフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1776、1704(cm−1)にイミド環の特性吸収が認められた。
このポリイミドAの官能基濃度Fは0.051meq/g、対数粘度ηは0.74dL/g、ガラス転移温度は262℃、吸水率は1.7%であった。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.86N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
比較例3
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、BAPP15.436g(0.03760モル)、HAB4.005g(0.01852モル)、GBL38.43g、およびTEA0.28gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA12.581g(0.05612モル)、DMAC9.61gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分をかけて180℃まで反応系内温度を上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に6時間維持した。
DMAC71.97gを添加後、130℃付近で約30分攪拌して均一な溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミド溶液を得た。
得られたポリイミド溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。このポリイミドフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1772、1704(cm−1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドの官能基濃度Fは1.235meq/g、対数粘度ηは0.89dL/g、ガラス転移温度は300℃、吸水率は5.0%であった。
得られたポリイミド溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は1.00N/mm、はんだ耐熱性はCだった。
Figure 0005470678
実施例14
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、BAPP27.533g(0.06707モル)、GBL50.901g、およびTEA0.336gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA14.885g(0.06640モル)とDMAC12.725gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて反応系内温度を180℃まで上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に3時間維持した。
DMAC96.374gを添加後、温度130℃付近で約30分攪拌して均一溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミドA溶液を得た。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミドAフィルムを得た。このポリイミドAフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1774、1706(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドAの対数粘度ηは0.71dL/g、ガラス転移温度は262℃、吸水率は1.7%であった。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.86N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
実施例15
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、BAPP14.214g(0.03463モル)、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル(BAPB、和歌山精化工業(株)製)12.757g(0.03463モル)、GBL50.995g、およびTEA0.350gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA15.524g(0.06925モル)とDMAC12.749gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて180℃まで反応系内温度を上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に4時間維持した。
DMAC96.256gを添加後、温度130℃付近で約30分攪拌して均一溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミドA溶液を得た。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミドAフィルムを得た。このポリイミドAフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1779、1704(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドAの対数粘度ηは0.95dL/g、ガラス転移温度は278℃、吸水率は1.9%であった。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.81N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
実施例16
実施例15で得られたポリイミドA溶液、絶縁層として厚さ25μmのアピカルNPI、金属層としてRzが6.0μmの粗化面を有する厚さ18μmの電解銅箔(品名;JTC、(株)日鉱マテリアルズ製)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体を製造した。
得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.85N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
実施例17
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、BAPP24.158g(0.05885モル)、p−キシリレンジアミン(PXDA、三菱ガス化学(株)製)2.004g(0.01471モル)、NMP50.000g、およびTEA0.372gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA16.490g(0.07356モル)、NMP13.997gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて反応系内温度を195℃まで上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を195℃に3時間維持した。
DMAC96.023gを添加後、温度130℃付近で約30分攪拌して均一溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミドA溶液を得た。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミドAフィルムを得た。このポリイミドAフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1772、1699(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドAの対数粘度ηは0.71dL/g、ガラス転移温度は261℃、吸水率は2.2%であった。
得られたポリイミドA溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.85N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
実施例18
実施例17で得られたポリイミドA溶液、絶縁層として厚さ25μmのアピカルNPI、金属層として厚さ90μmの圧延アルミニウム箔(品名;1085箔、日本製箔(株)製)を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。なお、圧延アルミニウム箔は、接着面をアセトンをしみ込ませた布で拭いた後に使用した。
得られた金属張積層体の金属層の剥離強度は0.95N/mm、はんだ耐熱性はAだった。
比較例4
実施例1で使用したものと同様の5ツ口ガラス製丸底フラスコ中で、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA、和歌山精化工業(株)製)20.624g(0.10299モル)、GBL52.45g、およびTEA0.52gを、窒素雰囲気下、100rpmで攪拌して溶液を得た。
これにHPMDA23.088g(0.10299モル)、DMAC13.11gをそれぞれ一括で加えた後、マントルヒーターで加熱し、約20分かけて180℃まで反応系内温度を上げた。留去される成分を捕集しながら、反応系内温度を180℃に3時間維持した。
DMAC94.43gを添加後、温度130℃付近で約30分攪拌して均一溶液とし、100℃まで10分程度で空冷し固形分濃度20重量%のポリイミド樹脂溶液を得た。
得られたポリイミド樹脂溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミド樹脂フィルムを得た。このポリイミド樹脂フィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1772、1700(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドの対数粘度ηは0.90dL/gだった、ガラス転移温度は315℃、吸水率は5.7%であった。
得られたポリイミド樹脂溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属張積層体を得た。得られた金属張積層体の金属層は手で簡単に剥がせることができ、剥離強度は極めて低かった。
Figure 0005470678
本発明のポリイミド樹脂は、熱可塑性、溶剤可溶性および耐熱性が良好で、低吸水率、更には接着性に優れるので、プリント配線板、面発熱体、電磁波シールド材料、フラットケーブルなどに加工される金属張積層体の接着層の材料として有用である。

Claims (17)

  1. 下記式(1):
    Figure 0005470678

    で表される繰り返し単位と下記式(2):
    Figure 0005470678

    (式中、Xはm−フェニレン基又はm−キシリレン基である)
    で表される繰り返し単位からなるポリイミド樹脂であって、前記式(1)の繰り返し単位の割合が全繰り返し単位の50モル%以上であり、0.5g/dLのN−メチル−2−ピロリドン溶液を用いて30℃で測定した前記ポリイミド樹脂の対数粘度ηが0.3〜2dL/gであるポリイミド樹脂。
  2. 前記対数粘度ηが0.3〜1dL/gである請求項1に記載のポリイミド樹脂。
  3. 吸水率が2.5%以下である請求項1又は2に記載のポリイミド樹脂
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載のポリイミド樹脂と有機溶剤を含むポリイミド樹脂溶液。
  5. 1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物および1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸の反応性誘導体からなる群から選ばれた少なくとも1種のテトラカルボン酸成分(Y)と、ジアミン成分(Z1)とジアミン成分(Z2)からなる混合物であるジアミン成分(Z)とを反応させる工程を含む、下記式(1):
    Figure 0005470678

    で表される繰り返し単位と下記式(2):
    Figure 0005470678

    (式中、Xはm−フェニレン基又はm−キシリレン基である)
    で表される繰り返し単位からなり、前記式(1)の繰り返し単位の割合が全繰り返し単位の50モル%を超えるポリイミド樹脂の製造方法であって、
    (a)該ジアミン成分(Z1)は、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン及びその反応性誘導体からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物であり;
    (b)該ジアミン成分(Z2)がm−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン、およびそれらの反応性誘導体からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物であり;
    (c)該ジアミン成分(Z1)の使用量は該ジアミン成分(Z1)と該ジアミン成分(Z2)の合計量の50モル%以上であることを特徴とするポリイミド樹脂の製造方法。
  6. 該対数粘度ηが0.3〜1dL/gである請求項5に記載のポリイミド樹脂の製造方法。
  7. 該反応を有機溶剤溶液中、触媒の存在下または不存在下で加熱下に行ってポリイミド樹脂溶液を得る請求項5又は6に記載のポリイミド樹脂の製造方法。
  8. 該触媒が、第3級アミンである請求項7記載のポリイミド樹脂の製造方法。
  9. 該加熱を温度180〜205℃で2〜12時間行う請求項7又は8記載のポリイミド樹脂の製造方法。
  10. 請求項4記載のポリイミド樹脂溶液、又は請求項7記載の製造方法により得られるポリイミド樹脂溶液を、支持体上にキャストし、有機溶剤を蒸発除去する工程を含むポリイミド樹脂フィルムの製造方法。
  11. 該有機溶剤を120℃以下の温度で蒸発除去して自己支持性のフィルムにし、支持体より剥離した該フィルムの端部を固定し、該有機溶剤の沸点〜350℃で乾燥する請求項10記載のポリイミド樹脂フィルムの製造方法。
  12. 絶縁基材、金属層、及び請求項1又は2に記載のポリイミド樹脂、若しくは請求項5又は6に記載の製造方法により得られたポリイミド樹脂から形成され、該絶縁基材と金属層との間に配置された接着層を含む金属張積層体。
  13. 該接着層を、請求項記載のポリイミド樹脂溶液又は請求項7記載の製造法により得られたポリイミド樹脂溶液を絶縁基材および金属層の一方又は双方に塗布し、次いで、有機溶剤を蒸発除去して形成する請求項12記載の金属張積層体。
  14. 該接着層を、請求項10記載の製造方法により得られたポリイミド樹脂フィルムにより形成する請求項12記載の金属張積層体。
  15. 該ポリイミド樹脂のガラス転移温度が300℃以下である請求項12〜14のいずれかに記載の金属張積層体。
  16. 該金属層の、接着層に対向する面の表面粗さRzが0.1〜2μmである請求項12〜15のいずれかに記載の金属張積層体。
  17. JISC6471の90°剥離による銅はくの剥離強度測定法により測定した金属層の剥離強度が0.5N/mm以上である請求項12〜16のいずれかに記載の金属張積層体。
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