DE112016000328T5

DE112016000328T5 - Flexible Verbundplatte und mehrschichtige Leiterplatte

Info

Publication number: DE112016000328T5
Application number: DE112016000328.5T
Authority: DE
Inventors: Eisuke Tachibana; Taro Suzuki; Makoto Totani; Kouji Kondoh; Eijirou Miyagawa; Junya Kasahara; Takao Arima
Original assignee: Ube Exsymo Co Ltd
Current assignee: Ube Exsymo Co Ltd
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2017-10-19
Also published as: KR20170103835A; TW201637535A; US20210153348A1; CN107107555A; TWI699145B; KR102469672B1; WO2016114262A1; CN107107555B; US11985762B2; US20170318670A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Verbundfolienbahn umfasst einen Schritt des kontinuierlichen Zuführens eines Isolierfilms (11), der aus einem Flüssigkristallpolymer und einer Metallfolie (12) gebildet wird, zwischen Endlosbändern (23, 24) und einen Schritt des Thermokompresssionsbondens des Isolierfilms (11) auf die Metallfolie (12) zwischen den Endlosbändern (23, 24). Der Schritt des Thermokompressionsbondens umfasst Erhitzen der flexiblen Verbundfolienbahn (10), sodass die Höchsttemperatur der flexiblen Verbundfolienbahn (10) in einem Bereich von einer Temperatur, die 45 °C niedriger als der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers ist, bis zu einer Temperatur, die 5 °C niedriger als der Schmelzpunkt ist, liegt. Der Schritt des Thermokompressionsbondens umfasst ebenfalls ein langsames Abkühlen der flexiblen Verbundfolienbahn (10), sodass eine Ausgangstemperatur, die eine Temperatur der flexiblen Verbundfolienbahn (10) ist, wenn diese aus den Endlosbändern (23, 24) transferiert wird, in einem Bereich von einer Temperatur, die 235 °C niedriger als der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers ist, bis zu einer Temperatur, die 100 °C niedriger als der Schmelzpunkt ist, liegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine flexible Verbundfolienbahn und eine mehrschichtige Leiterplatte.
STAND DER TECHNIK
Eine flexible Verbundfolienbahn, bei der eine Isolierschicht und eine Metallschicht aneinander gebondet sind, wird zum Beispiel als Material zur Herstellung einer flexiblen, gedruckten Leiterplatte verwendet. Eine flexible Verbundfolienbahn, die ein flüssiges Kristallpolymer, das ein niedrig-dielektrisches Material ist, in einer Isolierschicht verwendet, erweckt Aufmerksamkeit, da die Notwendigkeit besteht, die Frequenz der flexiblen, gedruckten Leiterplatte zu erhöhen.
Zum Beispiel offenbart Patentdokument 1 eine Technik, bei der eine Doppelbandpressevorrichtung eingesetzt wird, um eine Metallfolie auf jede Oberfläche eines Isolierfilms zu platzieren, der aus einem Flüssigkristallpolymer gebildet ist, gefolgt von Thermokompressionsformen der Metallfolien und des Isolierfilms, um eine flexible Verbundfolienbahn herzustellen, bei welcher der Isolierfilm und die Metallfolien durch Thermokompression aneinander gebondet worden sind. Ferner offenbart Patentdokument 1, dass das Auftreten einer Maßverzerrung oder dergleichen bei der hergestellten, flexiblen Verbundfolienbahn reduziert werden kann, während die Schälfestigkeit zwischen dem Isolierfilm und den Metallfolien aufrechterhalten wird, indem die Erhitzungstemperatur während des Thermokompressionsformens auf einen Bereich von einer Temperatur, die gleich dem Schmelzpunkt des flüssigen Kristallpolymers des Isolierfilms ist, bis zu einer Temperatur, die 20 °C höher als derselbe Schmelzpunkt ist, eingestellt wird.
Patentdokument 2 offenbart ein Verfahren für die Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte, welches das Laminieren von mehreren Musterfilmen umfasst, von denen jeder einen Isolierfilm aufweist, der aus einem thermoplastischen Harz und einem Leitermuster gebildet ist, das in der Oberfläche des Isolierfilms ausgebildet ist und integral die Musterfilme mit einer Heizpresse in eine Mehrfachschicht bondet. In dem Musterfilm, der zur Herstellung der mehrschichtigen Leiterplatte verwendet wird, umfasst eine aus dem Isolierfilm gebildete Isolierschicht eine Gitterlücke, und die Gitterlücke wird mit einem Durchkontaktierungsmaterial gefüllt. Das Durchkontaktierungsmaterial, mit dem die Gitterlücke gefüllt wird, sichert die Leitfähigkeit zwischen den Schichten in der mehrschichtigen Leiterplatte.
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: Japanische offenbarte Patentveröffentlichung Nr. 2010-221694
Patentdokument 2: Japanische offenbarte Patentveröffentlichung Nr. 2003-23250

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE VON DER ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLEN
Der Fortschritt in der Technik hinsichtlich einer Erhöhung der Montagedichte auf einer flexiblen, gedruckten Leiterplatte hat zur Notwendigkeit einer flexiblen Verbundfolienbahn mit einer kleinen Maßänderungsrate geführt. Genauer besteht Bedarf an einer flexiblen Verbundfolienbahn, die eine kleine Maßänderungsrate zwischen vor und nach Ausbilden eines Leiterkreises und zwischen vor und nach einem Erhitzungsprozess aufweist, der zum Montieren verschiedener Elemente die Aufschmelzlötung durchführt.
Beim Herstellen von mehrschichtigen Leiterplatten, bei denen jeweils Musterfilme verwendet werden, von denen jeder einen Isolierfilm aufweist, der aus einem verschiedenen Flüssigkristallpolymer geformt ist, treten Leitungsversagen zwischen den Schichten von jeder mehrschichtigen Leiterplatte öfter auf, wenn ein Isolierfilm verwendet wird, der aus einem Typ II Flüssigkristallpolymer gebildet ist, als wenn ein Isolierfilm verwendet wird, der aus einem Typ I Flüssigkristallpolymer gebildet ist. Dies mag daran liegen, dass die Leitung zwischen den Schichten durch das Durchkontaktierungsmaterial hindurch von dem erweichten Flüssigkristallpolymer unterbrochen wird, das in die Gitterlücke fließt, wenn die Musterfilme mit der Heizpresse integriert werden.
Die vorliegende Erfindung erfolgt angesichts dieser Gegebenheiten, und ihr Ziel besteht darin, eine flexible Verbundfolienbahn zu liefern, die eine kleine Maßänderungsrate hat. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für die Herstellung einer Verbundfolienbahn zu liefern, die einen Isolierfilm verwendet, der aus einem Typ II Flüssigkristallpolymer gebildet ist und beim Ausbilden einer mehrschichtigen Leiterplatte Leistungsausfälle zwischen den Schichten reduziert, und eine mehrschichtige Leiterplatte bereitzustellen, die Leitungsausfälle zwischen den Schichten herabsetzt.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Um die obigen Ziele zu erreichen und in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine flexible Verbundfolienbahn bereitgestellt, die eine Isolierschicht, die aus einem Flüssigkristallpolymer gebildet ist, und eine Metallschicht aufweist, die auf einer Oberfläche oder jeder von beiden Oberflächen der Isolierschicht gebildet ist. Das Flüssigkristallpolymer hat einen Schmelzpunkt von über 250 °C. Die flexible Verbundfolienbahn hat eine Maßänderungsrate im Bereich von ±0,05 %, wenn die Erhitzungstemperatur 250 °C in einem Dimensionsbeständigkeitstest beträgt, der in japanischen Industrienormen JIS C 6471 definiert wird. Die Isolierschicht hat eine Standarddickenabweichung von weniger als oder gleich 1,2 µm in der Breitenrichtung der Isolierschicht.
Um die obigen Ziele zu erreichen und in Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für die Herstellung einer flexiblen Verbundfolienbahn geliefert, die einen Schritt kontinuierlicher Einführung eines Isolierfilms, der aus einem Flüssigkristallpolymer gebildet ist, und einer Metallfolie zwischen einem Paar von zwei Endlosbändern umfasst, und einen Thermokompressionsbondingschritt des Isolierfilms auf die Metallfolie zwischen den Endlosbändern, um eine flexible Verbundfolienbahn zu bilden. Der Thermokompressionsbondingschritt umfasst Erhitzen der flexiblen Verbundfolienbahn, sodass die Höchsttemperatur der flexiblen Verbundfolienbahn in einem Temperaturbereich von einer Temperatur, die 45 °C niedriger ist als der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers des Isolierfilms bis zu einer Temperatur, die 5 °C niedriger ist als derselbe Schmelzpunkt, liegt. Der Thermokompressionsbondingschritt umfasst ebenfalls ein langsames Abkühlen der flexiblen Verbundfolienbahn, sodass eine Ausgangstemperatur, die eine Temperatur der flexiblen Verbundfolienbahn ist, wenn diese aus den Endlosbändern transferiert wird, in einem Temperaturbereich von einer Temperatur, die 235 °C niedriger als der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers des Isolierfilms bis zu einer Temperatur, die 100 °C niedriger als derselbe Schmelzpunkt ist, liegt.
Beim Verfahren für die Herstellung einer flexiblen Verbundfolienbahn wird bevorzugt, dass der Isolierfilm aus einem Flüssigkristallpolymer gebildet ist, das als Bestandteile 6-Hydroxy-2-naphthoesäure und Parahydroxybenzoesäure umfasst und einen Schmelzpunkt von über 250 °C hat.
Beim Verfahren für die Herstellung einer flexiblen Verbundfolienbahn wird bevorzugt, dass die Metallfolie mindestens eine Folie ist, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Kupferfolie, einer Aluminiumfolie, einer rostfreien Stahlfolie und einer aus einer Legierung von Kupfer und Aluminium gebildeten Folie besteht.
Um die obigen Ziele zu erreichen und in Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundfolienbahn geliefert, die durch Laminieren eines Films, der aus einem Polymer von 6-Hydroxy-2-Naphthoesäure und 4-Hydroxybenzoesäure besteht, und einer Metallfolie gebildet wird und angewandt wird, um eine mehrschichtige Leiterplatte herzustellen. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Trocknens des Isolierfilms durch Erhitzen des Isolierfilms bei einer Temperatur von 120 °C bis 250 °C für 20 Sekunden oder länger und einen Thermokompressionsbondingschritt des getrockneten Isolierfilms auf die Metallfolie, um eine Verbundfolienbahn zu bilden, indem man den getrockneten Isolierfilm und die Metallfolie bei einem Druck von 0,5 MPa bis 10 MPa 10 Sekunden bis 600 Sekunden lang gegeneinander drückt, während der getrocknete Isolierfilm und die Metallfolie bei einer Temperatur von 250 °C bis 330 °C erhitzt werden. Der Isolierfilm, der durch Entfernen der Metallfolie von der Verbundfolienbahn nach dem Thermokompressionsbondingschritt erhalten wird, hat eine maximale Verformungsrate von weniger als oder gleich 0,85 % bei 250 °C bis 300 °C, gemessen mit einer dynamischen Viskoelastizitätsmessvorrichtung unter Bedingungen, bei denen die dynamische Belastung 15 g, die Frequenz 1Hz und die Rate des Temperaturanstiegs 5 °C/min ist, während der dynamische Stress und die statische Belastung in einem dynamischen Stresskontrollmodus und einem automatischen statischen Belastungsmodus kontrolliert werden.
Um die obigen Ziele zu erreichen und in Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird eine mehrschichtige Leiterplatte bereitgestellt, die durch Laminieren von mehreren Musterfilmen in eine Mehrfachschicht gebildet wird. Jeder Musterfilm wird durch Schaltkreisbearbeitung der Verbundfolienbahn gebildet, die mit dem Verfahren für die Herstellung einer Verbundfolienbahn erhalten wird. Der in jedem der Musterfilme enthaltene Isolierfilm umfasst eine Gitterlücke, die mit einem Durchkontaktierungsmaterial gefüllt wird.
AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung gelingt es, eine flexible Verbundfolienbahn mit einer kleinen Maßänderungsrate bereitzustellen. Ferner gelingt es der vorliegenden Erfindung, Leitungsausfälle zwischen den Schichten einer mehrschichtigen Leiterplatte zu reduzieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Thermokompressionsbondingschritt nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische Ansicht, die den Thermokompressionsbondingschritt einer modifizierten Ausführungsform zeigt.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFIN DUNG
<Erste Ausführungsform>
Eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für die flexible Verbundfolienbahn der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1 ausführlich beschrieben.
Ein Verfahren für die Herstellung einer flexiblen Verbundfolienbahn 10 der vorliegenden Erfindung umfasst einen Thermokompressionsbondingschritt, bei dem kontinuierlich eine Metallfolie 12 auf jede Oberfläche eines Isolierfilms 11 durch Thermokompression gebondet wird. Die flexible Verbundfolienbahn 10 wird durch den Thermokompressionsbondingschritt hergestellt.
Zuerst werden der Isolierfilm 11 und die Metallfolien 12 beschrieben, die zur Herstellung der flexiblen Verbundfolienbahn 10 verwendet werden. Der Isolierfilm 11 bildet eine Isolierschicht der flexiblen Verbundfolienbahn 10. Der Isolierfilm 11 wird aus einem Flüssigkristallpolymer geformt, das einen Schmelzpunkt von über 250 °C hat. Beispiele eines solchen Flüssigkristallpolymers umfassen ein Flüssigkristallpolymer, das als Bestandteile Ethylenterephthalat und Parahydroxybenzoesäure aufweist, ein Flüssigkristallpolymer, das als Bestandteile Phenol, Phthalsäure und Parahydroxybenzoesäure enthält, und ein Flüssigkristallpolymer, das als Bestandteile 6-Hydroxy-2-Naphthoesäure und Parahydroxybenzoesäure enthält.
Die Dicke des Isolierfilms 11 ist nicht besonders begrenzt. Die Dicke des Isolierfilms 11 liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von 6 µm bis 300 µm, mehr bevorzugt im Bereich von 12 µm bis 150 µm und noch mehr bevorzugt im Bereich von 25 µm bis 100 µm.
Die Metallfolie 12 bildet eine Metallschicht der flexiblen Verbundfolienbahn 10. Eine Metallfolie wie eine Kupferfolie, eine Aluminiumfolie, eine rostfreie Stahlfolie und eine Folie, die aus einer Legierung von Kupfer und Aluminium gebildet ist, kann als Metallfolie 12 verwendet werden. Insbesondere wird bevorzugt, dass mindestens eine Folie als Metallfolie 12 verwendet wird, die unter gerollter Kupferfolie, elektrolytischer Kupferfolie und Aluminiumfolie ausgewählt wird.
Die Oberflächenrauheit der Metallfolie 12 ist nicht besonders begrenzt. Die Zehn-Punkte-Höhe des Rauheitsprofils (Rz) der Metallfolie 12 liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von 0,5 µm bis 10 µm und mehr bevorzugt im Bereich von 0,5 µm bis 7 µm. Die Dicke der Metallfolie 12 ist nicht besonders begrenzt. Die Dicke der Metallfolie 12 liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von 1,5 µm bis 150 µm, mehr bevorzugt im Bereich von 2 µm bis 70 µm und noch mehr bevorzugt im Bereich von 9 µm bis 35 µm.
Als nächstes wird der Thermokompressionsbondingschritt bei dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 1 gezeigt, wird der Thermokompressionsbondingschritt auf einer Produktionsstraße durchgeführt, die eine Doppelbandpressevorrichtung 20, eine Zuführeinheit 30, die den Isolierfilm 11 und die Metallfolien 12 der Doppelbandpressevorrichtung 20 zuführt, und eine Wickeleinheit 40 bereitstellt, die die flexible Verbundfolienbahn 10 aufwickelt, die aus der Doppelbandpressevorrichtung 20 transferiert wird.
Die Doppelbandpressevorrichtung 20 umfasst ein Paar obere Trommeln 21, die mit einer vorgegebenen Entfernung in einer Transferrichtung voneinander beabstandet sind, und ein Paar untere Trommeln 22, die unter den oberen Trommeln 21 angeordnet sind und ebenfalls mit einer vorgegebenen Entfernung in der Transferrichtung voneinander beabstandet sind. Ein Endlosband 23 läuft um das Paar obere Trommeln 21 herum. Das Endlosband 23 ist konfiguriert zu rotieren, wenn das Paar obere Trommeln 21 rotiert. Auf dieselbe Weise läuft ein Endlosband 24 um das Paar untere Trommeln 22 herum. Das Endlosband 24 ist konfiguriert zu rotieren, wenn das Paar untere Trommeln 22 rotiert. Die Endlosbänder 23 und 24 sind zum Beispiel aus einem Metallmaterial gebildet wie rostfreier Stahl, Kupferlegierung oder Aluminiumlegierung.
Eine Thermokompressionsvorrichtung 25 ist im Inneren von jedem der Endlosbänder 23 und 24 vorgesehen. Die Thermokompressionsvorrichtungen 25 sind aufeinander angeordnet und pressen die Endlosbänder 23 und 24 zusammen. Die Thermokompressionsvorrichtungen 25 üben einen vorgegebenen Druck auf Teile der Endlosbänder 23 und 24 aus, die zwischen den Thermokompresssionsvorrichtungen 25 liegen, und erhitzen die Teile. Die Thermokompressionsvorrichtungen 25 sind so konfiguriert, dass sie die Erhitzungstemperatur von jedem der vorgegebenen Bereiche in der Transferrichtung einregeln können. Zum Beispiel wird für die in 1 gezeigten Thermokompressionsvorrichtungen 25 die Erhitzungstemperatur von jedem der vier Teile 25A bis 25D, die in der Transferrichtung angeordnet sind, individuell eingeregelt.
Die Zuführeinheit 30 umfasst eine Isolierfilmrolle 31, auf die der langgestreckte Isolierfilm 11 in eine Rolle gewickelt wird, und einen Satz Metallfolienrollen 32, auf denen die langgstreckten Metallfolien 12 in Rollen gewickelt werden.
Beim Thermokompressionsbondingschritt werden zuerst die Metallfolien 12, die von den Metallfolienrollen 32 zugeführt werden, auf beide Oberflächen des Isolierfilms 11 platziert, der von der Isolierfilmrolle 31 der Zuführeinheit 30 zugeführt und kontinuierlich der Doppelbandpressevorrichtung 20 zugeführt wird. Wenn die Endlosbänder 23 und 24 rotieren, werden der Isolierfilm 11 und die Metallfolien 12, die der Doppelbandpressevorrichtung 20 zugeführt werden, so stromab transferiert, dass sie zwischen den Endlosbändern 23 und 24 gehalten werden.
Beim Durchgang zwischen den Endlosbändern 23 und 24 übt die Thermokompressionsvorrichtung 25 einen vorgegebenen Kontaktdruck auf den Isolierfilm 11 und die Metallfolien 12 durch die Endlosbänder 23 und 24 aus. Gleichzeitig erhitzt die Thermokompressionsvorrichtung 25 den Isolierfilm 11 und die Metallfolien 12 durch die Endlosbänder 23 und 24. Dadurch wird der Isolierfilm 11 erweicht und der Isolierfilm 11 wird durch Thermokompression an die Metallfolie 12 gebondet, um die flexible Verbundfolienbahn 10 zu bilden, bei der eine Metallschicht auf jeder Oberfläche einer Isolierschicht vorgesehen ist. Die flexible Verbundfolienbahn 10, die aus der Doppelbandpressevorrichtung 20 transferiert wird, wird rückgewonnen und von der Wickeleinheit 40 in eine Rolle gewickelt.
Beim Thermokompressionsbondingschritt werden der Isolierfilm 11 und die Metallfolien 12 wie nachstehend beschrieben erhitzt. Genauer werden in einem Stromaufbereich (Erhitzungszone) zwischen den Endlosbändern 23 und 24 der Isolierfilm 11 und die Metallfolien 12 auf eine erste Temperatur T1 erhitzt. In einem Stromabbereich (langsame Abkühlzone) zwischen den Endlosbändern 23 und 24 wird die am Isolierfilm 11 und den Metallfolien 12 angelegte Wärme reduziert, um langsam den Isolierfilm 11 und die Metallfolien 12 abzukühlen, sodass die flexible Verbundfolienbahn 10 aus der Doppelbandpressevorrichtung 20 bei einer zweiten Temperatur T2 transferiert wird, die niedriger ist als die erste Temperatur T1. Mit anderen Worten, die Erhitzung wird so durchgeführt, dass die Höchsttemperatur der flexiblen Verbundfolienbahn 10 (Isolierfilm 11 und Metallfolien 12) beim Durchgang zwischen den Endlosbändern 23 und 24 die erste Temperatur T1 ist, und eine Ausgangstemperatur, welche die Temperatur der flexiblen Verbundfolienbahn 10 beim Transfer aus den Endlosbändern 23 und 24 ist, die zweite Temperatur T2 ist. An einem Grenzabschnitt zwischen der Erhitzungszone und der langsamen Abkühlzone wird der Erhitzungsmodus geändert, während ein Zustand aufrechterhalten wird, in dem der vorgegebene Kontaktdruck bei der flexiblen Verbundfolienbahn 10 (Isolierfilm 11 und Metallfolien 12) angewandt wird.
Wenn der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers des Isolierfilms 11 durch mp ausgedrückt wird, liegt die erste Temperatur T1 im Bereich von „mp – 45°C ≤ T1 ≤ mp – 5°C.” Das bedeutet, die erste Temperatur T1 liegt in einem Temperaturbereich von einer Temperatur, die 45 °C niedriger ist als der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers, bis zu einer Temperatur, die 5°C niedriger ist als derselbe Schmelzpunkt. Wenn zum Beispiel der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers des Isolierfilms 11 335 °C ist, liegt die erste Temperatur T1 im Bereich von „290°C ≤ T1 ≤ 330°C.” Die untere Grenze der ersten Temperatur T1, die mit „mp – 45°C” ausgedrückt wird, ist die Mindesttemperatur, die notwendig ist, um den Isolierfilm 11 an die Metallfolien 12 zu bonden.
Die obere Grenze der ersten Temperatur T1, ausgedrückt mit „mp – 5°C”, ist die Höchsttemperatur, die das Schmelzen des Flüssigkristallpolymers des Isolierfilms 11 begrenzt. Sobald das Flüssigkristallpolymer schmilzt, stört das Fließen des Flüssigkristallpolymers die molekulare Orientierung. Dies verursacht Restspannung in der geformten flexiblen Verbundfolienbahn 10. Wenn in diesem Fall die flexible Verbundfolienbahn 10 wieder erhitzt wird, werden große Maßänderungen eintreten. Wenn die obere Grenze der ersten Temperatur T1 „mp – 5°C” ist, um das Schmelzen und den Fluss des Flüssigkristallpolymers einzugrenzen, wird ein solches Problem selten auftreten. Damit wird die Maßänderungsrate der flexiblen Verbundfolienbahn 10 zwischen vor und nach Durchführen des Erhitzungsprozesses reduziert.
Wenn der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers des Isolierfilms 11 in mp ausgedrückt wird, liegt die zweite Temperatur T2 im Bereich von „mp – 235°C ≤ T2 ≤ mp – 100°C.” Das heißt, die zweite Temperatur T2 liegt in einem Temperaturbereich von einer Temperatur, die 235 °C niedriger als der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers ist, bis zu einer Temperatur, die 100 °C niedriger als derselbe Schmelzpunkt ist. Wenn zum Beispiel der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers des Isolierfilms 11 335 °C ist, liegt die zweite Temperatur T2 im Bereich von „100°C ≤ T2 ≤ 235°C.” Langsame Abkühlung, die mit der zweiten Temperatur T2 in dem obigen Bereich durchgeführt wird, reduziert den Einfluss der Orientierungsänderungen, die durch das Fließen des Flüssigkristallpolymers verursacht werden, das eintritt, wenn die Temperatur die erste Temperatur T1 erreicht. Dies setzt die Maßänderungsrate der flexiblen Verbundfolienbahn 10 zwischen vor und nach Durchführung des Erhitzungsprozesses herab.
Die erste Temperatur T1 kann durch Messen der Temperatur der flexiblen Verbundfolienbahn 10 überprüft werden, wenn sie an einer Position in der Thermokompressionsvorrichtung 25 vorbeigeht, wo die Erhitzungstemperatur auf Abnehmen umschaltet. Wenn zum Beispiel in der in 1 gezeigten Thermokompressionsvorrichtung 25 die Teile 25A und 25B als die Erhitzungszonen dienen, die eine Hochtemperaturerhitzung durchführen, um die flexible Verbundfolienbahn auf die erste Temperatur T1 zu erhitzen, und wenn die Teile 25C und 25D als die langsamen Kühlzonen dienen, die Erhitzen bei niedriger Temperatur durchführen, um die flexible Verbundfolienbahn auf die zweite Temperatur T2 zu erhitzen, dann kann die erste Temperatur T1 durch Messen der Temperatur der flexiblen Verbundfolienbahn 10 überprüft werden, wenn sie an einer Position vorbeigeht, die der Grenze zwischen den Teilen 25B und 25C entspricht. Die zweite Temperatur T2 kann durch Messen der Temperatur der flexiblen Verbundfolienbahn 10 sofort nach ihrem Transfer aus den Endlosbändern 23 und 24 überprüft werden.
Es wird bevorzugt, dass der Unterschied zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2, T1–T2, im Bereich von 55 °C bis 230 °C liegt. Es wird bevorzugt, dass das Verhältnis der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2, T1/T2, im Bereich von 1,2 bis 3,3 liegt.
Der am Isolierfilm 11 und den Metallfolien 12 beim Durchgang zwischen den Endlosbändern 23 und 24 ausgeübte Kontaktdruck liegt zum Beispiel vorzugsweise im Bereich von 0,5 MPa bis 6,0 MPa und mehr bevorzugt im Bereich von 1,5 MPa bis 5,0 MPa.
Die flexible Verbundfolienbahn 10, die mit dem obigen Thermokompressionsbondingschritt hergestellt wird, hat eine kleine Maßänderungsrate. Die Maßänderungsrate liegt zum Beispiel im Bereich von ±0,05 %, wenn die Erhitzungstemperatur in einem Dimensionsbeständigkeitstest, wie er in den japanischen Industrienormen (JIS) C 6471-1995 definiert wird, 250 °C ist. Ferner hat die flexible Verbundfolienbahn 10 eine kleine Dickenvariation. Zum Beispiel ist die Standardabweichung der Dicke der Isolierschicht kleiner als oder gleich 1,2 µm in der Breitenrichtung der Isolierschicht.
Die Verbundfolienbahn 10, die mit dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform erhalten wird, wird für eine flexible Leiterplatte benutzt und kann als Klebeband verwendet werden, das bei einer Montagetechnik wie zum Beispiel der Tape-automated-bonding(TAB)-Technik und der Chip-on-film(COF)-Technik angewandt wird. Beispiele von Produkten mit der flexiblen Verbundfolienbahn 10 umfassen elektrische Vorrichtungen wie eine Kamera, ein persönlicher Computer, eine Flüssigkristallanzeige, ein Drucker und eine Handy-Vorrichtung.
Die Vorteile der vorliegenden Ausführungsform werden nun beschrieben. Das Verfahren für die Herstellung einer flexiblen Verbundfolienbahn umfasst einen Schritt der kontinuierlichen Zuführung eines Isolierfilms 11, der aus einem Flüssigkristallpolymer gebildet ist, und von Metallfolien 12 zwischen ein Paar Endlosbänder 23 und 24 und einen Thermokompressionsbondingschritt, mit dem der Isolierfilm 11 zwischen den Endlosbändern 23 und 24 an die Metallfolien 12 gebondet wird, um eine flexible Verbundfolienbahn 10 zu bilden.
Der Thermokompressionsbondingschritt umfasst Erhitzen der flexiblen Verbundfolienbahn 10, sodass die Höchsttemperatur (erste Temperatur T1) der flexiblen Verbundfolienbahn 10 in einem Temperaturbereich von einer Temperatur, die 45 °C niedriger ist als der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers des Isolierfilms 11, bis zu einer Temperatur, die 5 °C niedriger ist als derselbe Schmelzpunkt, liegt. Der Thermokompressionsbondingschritt umfasst ebenfalls langsames Kühlen der flexiblen Folienbahn 10, sodass eine Ausgangstemperatur (zweite Temperatur T2), die eine Temperatur der flexiblen Verbundfolienbahn 10 ist, wenn diese aus den Endlosbändern 23 und 24 transferiert wird, in einem Temperaturbereich von einer Temperatur, die 235 °C niedriger ist als der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers des Isolierfilms 11, bis zu einer Temperatur, die 100 °C niedriger ist als derselbe Schmelzpunkt, liegt.
Die obige Struktur reduziert die Maßänderungsrate der flexiblen Verbundfolienbahn 10, insbesondere die Maßänderungsrate zwischen vor und nach dem Erhitzungsprozess bei 250 °C. Wenn die flexible Verbundfolienbahn 10 als eine flexible gedruckte Leiterplatte verwendet wird, wird die flexible Verbundfolienbahn 10 einer hohen Temperatur von ungefähr 250 °C ausgesetzt, wenn ein Leiterschaltkreis gebildet oder Aufschmelzlötung durchgeführt wird, um verschiedene Elemente zu montieren. Die Reduktion der Maßänderungen bei der flexiblen Verbundfolienbahn 10 ist vom Standpunkt einer Montage mit hoher Dichte wichtig. Daher ist die flexible Verbundfolienbahn 10, bei der die Maßänderungsrate zwischen vor und nach dem Erhitzungsprozess, der bei 250 °C durchgeführt wird, als Material für eine flexible Leiterplatte effizient, die für eine Montage mit hoher Dichte benutzt wird.
Die obige Ausführungsform kann wie nachstehend beschrieben modifiziert werden.
Bei der obigen Ausführungsform wird die Metallfolie 12 auf jede Oberfläche des Isolierfilms 11 gebondet. Die Metallfolie 12 kann jedoch nur auf eine Oberfläche des Isolierfilms mit Thermokompression gebondet werden, um eine flexible Verbundfolienbahn 10 zu bilden, bei der eine Metallschicht auf einer Seite einer Isolierschicht vorgesehen wird.
In diesem Fall kann zum Beispiel, wie in 2 gezeigt, die Zuführeinheit 30 eine Trennfilmrolle 33 umfassen, auf der ein langgestreckter Trennfilm 13 in eine Rolle gewickelt wird. Die Metallfolie 12, die von der Metallfolienrolle 32 zugeführt wird, kann auf eine Oberfläche des Isolierfilms 11 platziert werden, der von der Isolierfilmrolle 31 der Zuführeinheit 30 zugeführt wird. Der von der Trennfilmrolle 33 zugeführte Trennfilm 13 kann auf die entgegengesetzte Oberfläche des Isolierfilms 11 platziert werden. Der Isolierfilm 11, die Metallfolie 12 und der Trennfilm 13 können kontinuierlich der Doppelbandpressevorrichtung 20 zugeführt werden. Die aus der Doppelbandpressevorrichtung 20 transferierte flexible Verbundfolienbahn 10 wird von der Wickeleinheit 40 zurückgewonnen und in eine Rolle gewickelt mit dem Trennfilm 13 auf der flexiblen Verbundfolienbahn 10. Die Erhitzungs- und Pressbedingungen für das Thermokompressionsbonden des Isolierfilms 11 an die Metallfolie 12 können dieselben sein wie bei der obigen Ausführungsform.
Der Trennfilm 13 schränkt die Übertragung des erweichten Isolierfilms 11 auf die Doppelbandpressevorrichtung 20 während des Thermokompressionsbondens ein. Ein bekannter Trennfilm, der verwendet wird, um eine flexible Verbundfolienbahn herzustellen, kann als Trennfilm 13 verwendet werden. Insbesondere wird ein Trennfilm vorzugsweise verwendet, der aus einem Material mit ausgezeichneter Hitzebeständigkeit, Releasefähigkeit und Flexibilität besteht und zum Beispiel mindestens ein Material ist, das unter hitzebeständigem aromatischem Polyimid, Fluorharz und Silikonharz ausgewählt wird, die nicht durch Thermokompression gebondet werden können.
Der Trennfilm 13 wird entfernt, wenn die flexible Verbundfolienbahn 10 verwendet wird. Eine Recovery-Rolle, die den Trennfilm 13 zurückgewinnt, kann in der Wickeleinheit 40 angeordnet werden, um den Trennfilm 13 von der flexiblen Verbundfolienbahn 10 zu entfernen und getrennt die flexible Verbundfolienbahn 10 und den Trennfilm 13 rückzugewinnen, wenn sie aus der Doppelbandpressevorrichtung 20 transferiert werden.
Als nächstes wird die obige Ausführungsform nachstehend ausführlich unter Anwendung von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben.
Beispiele 101 bis 113 und Vergleichsbeispiele 101 bis 112
Eine Doppelbandpressevorrichtung wurde verwendet, um flexible Verbundfolienbahnen herzustellen, bei denen jeweils eine Metallschicht auf jeder Oberfläche oder auf einer Oberfläche einer Isolierschicht vorgesehen ist. Die Qualität von jeder der erhaltenen flexiblen Verbundfolienbahnen wurde bewertet. Tabelle 1 und 2 zeigen Erhitzungsbedingungen bei den Thermokompressionsbondingschritten mit den Beispielen 101 bis 113 und Vergleichsbeispielen 101 bis 112. Das heißt, bei Beispielen 101 bis 113 liegt die erste Temperatur T1 im Bereich von „mp – 45°C < T1 < mp – 5°C” (290°C < T1 < 330°C), und die zweite Temperatur T2 liegt im Bereich von „mp – 235°C < T2 < mp – 100°C” (100°C < T2 < 235°C). Bei Vergleichsbeispielen 101 bis 112 fällt erste Temperatur T1 oder zweite Temperatur T2 außerhalb der obigen Bereiche.
Die Herstellungsbedingungen außer den Erhitzungsbedingungen sind wie folgt.
Metallfolie: gerollte Kupferfolie (hergestellt von JX Nikko Nisseki Co., Ltd., BHYX-92-HA).
Isolierfilm: LCP-Film (hergestellt von Kuraray Co., Ltd., Vecstar CTZ, Schmelzpunkt 335°C).
Trennfilm: Polyimidfilm (Ube Industries, Ltd., Upilex S, Dicke 25 μm). Der Trennfilm wurde nach dem Thermokompressionsbondingschritt von der flexiblen Verbundfolienbahn getrennt.
Druck: 4,0 MPa.
Die Dicken der Metallfolie und des Isolierfilms, die verwendet wurden, werden in Tabelle 1 und 2 gezeigt.
Bewertung der Maßänderungsrate
Die Maßänderungsrate von jeder der flexiblen Verbundfolienbahnen, die auf Temperaturen von 150 °C und 250 °C erhitzt wurden, wurde nach einem Dimensionsbeständigkeitstest gemessen, der in japanischen Industrienormen (JIS) C 6471 definiert wird. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 und 2 gezeigt. In Tabelle 1 und 2 steht MD für Maschinenrichtung, das heißt, eine Längsrichtung, wenn die flexible Verbundfolienbahn kontinuierlich hergestellt wird, und TD steht für Querrichtung, das heißt, die Richtung senkrecht zur Längsrichtung, wenn die flexible Verbundfolienbahn kontinuierlich hergestellt wird.
Bewertung der Dickenvariation
Eine Probe von 50 mm × 520 mm Breite wurde der flexiblen Verbundfolienbahn von jedem der Beispiele 101 bis 113 und Vergleichsbeispiele 101 bis 112 entnommen, und die Metallschicht wurde von dieser Probe durch einen Ätzprozess entfernt. Die Dicke der verbleibenden Isolierschicht wurde mit einem intermittierenden Dicken-Messgerät mit zweiundfünfzig Punkten bei 10 mm Intervallen in der Breitenrichtung gemessen, und die Standardabweichung wurde errechnet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 und 2 gezeigt.
Bewertung der Schälfestigkeit
Die Schälfestigkeit der Metallschicht der flexiblen Verbundfolienbahn von jedem der Beispiele 101 bis 113 und Vergleichsbeispiele 101 bis 112 wurde nach einem Schälfestigkeitstest der Kupferfolie gemessen, der in japanischen Industrienormen (JIS) C 6471 definiert wird. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 und 2 gezeigt.

Wie in der mit „Verfügbarkeit eines kontinuierlichen Betriebs“ bezeichneten Spalte in Tabelle 2 angegeben, trat bei den Vergleichsbeispielen 101, 103, 105, 107 und 109, bei denen die zweite Temperatur T2 niedriger als „mp – 235 °C” (100 °C) war, ein Defekt bei der Rotation der Doppelbandpressevorrichtung auf, wenn eine flexible Verbundfolienbahn mit einer vorgegebenen Länge hergestellt wurde. Daher konnte die Doppelbandpressevorrichtung nicht kontinuierlich betrieben werden. So wurde angenommen, dass diese flexiblen Verbundfolienbahnen eine extrem niedrige Masseproduktivität hatten. Deshalb wurden Maßänderungsrate, Dickenvariation und Schälfestigkeit nicht bewertet. Ein solches Problem trat nicht bei den anderen Beispielen und Vergleichsbeispielen auf, bei denen die Temperatur T2 höher oder gleich „mp – 235°C” (100°C) war.
Ein Vergleich der Ergebnisse zwischen den Beispielen 102, 104, 106, 108 und 110 und Vergleichsbeispielen 102, 104, 106, 108 und 110 zeigt, dass die Maßänderungsrate bei jedem der Tests von 150 °C und 250 °C mindestens zweimal höher war, wenn die zweite Temperatur T2 „mp – 100°C” (235°C) oder höher war.
Ein Vergleich der Ergebnisse zwischen Beispiel 101 und Vergleichsbeispielen 111 und 112 zeigt, dass die Maßänderungsrate in jedem der Tests von 150 °C und 250 °C mindestens zweimal größer war, wenn die erste Temperatur T1 „mp – 5°C” (330°C) oder höher war.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, war bei jedem der Beispiele 101 bis 113 die Dickenvariation ein kleiner Wert von weniger als oder gleich 1,2 µm, und die Schälfestigkeit war ein hoher Wert von 0,6 N/m oder höher.
Diese Ergebnisse bestätigen, dass, wenn die erste Temperatur T1 und die zweite Temperatur T2 in den obigen Bereichen lagen, die Maßänderungsrate zwischen vor und nach Erhitzen bei 250 °C abnahm, während die Qualität wie Dickenvariation und Schälfestigkeit gesichert waren. Diese Ergebnisse bestätigen ebenfalls, das kein Problem hinsichtlich der Masseproduktivität der flexiblen Verbundfolienbahnen auftrat. Solche vorteilhaften Auswirkungen waren dieselben, wenn die Dicke des Isolierfilms geändert wurde (Beispiele 111 und 112) und wenn die flexible Verbundfolienbahn, bei der nur eine Metallschicht vorgesehen war, verwendet wurde (Beispiel 113). Obgleich die Detaildaten nicht gezeigt werden, wurden ähnliche Ergebnisse erhalten, als eine elektrolytische Kupferfolie als Metallfolie verwendet wurde, die eine Dicke von 12 µm hatte (hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., 3EC-VLP) und andere LCP-Filme als Isolierfilm benutzt wurden (hergestellt von Primatec Inc., BIAC-BC, Schmelzpunkt 315°C, Dicke 50 μm).
<Zweite Ausführungsform>
Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Verbundfolienbahn der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlich beschrieben.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundfolienbahn der vorliegenden Erfindung umfasst einen Trocknungsschritt zum Trocknen eines Isolierfilms und einen Thermokompressionsbondingschritt zum Bonden einer Metallfolie auf den Isolierfilm durch Thermokompression nach dem Trocknungsschritt. Die Verbundfolienbahn wird durch den Trocknungsschritt und den Thermokompressionsbondingschritt hergestellt.
Zuerst werden der Isolierfilm und die Metallfolie beschrieben, die zur Herstellung der Verbundfolienbahn verwendet werden. Der Isolierfilm bildet eine Isolierschicht der Verbundfolienbahn. Ein Isolierfilm, der aus einem Polymer der 6-Hydroxy-2-Naphthoesäure und 4-Hydroxybenzoesäure gebildet wird (nachstehend als Typ II Flüssigkristallpolymer bezeichnet), wird als Isolierfilm verwendet. Der Schmelzpunkt des Typ II Flüssigkristallpolymers liegt vorzugsweise im Bereich von 280 °C bis 360 °C und mehr bevorzugt im Bereich von 300 °C bis 345 °C. Die Dicke des Isolierfilms ist nicht besonders eingeschränkt. Die Dicke des Isolierfilms 11 liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von 5 µm bis 200 µm, mehr bevorzugt im Bereich von 12 µm bis 150 µm und noch mehr bevorzugt im Bereich von 25 µm bis 100 µm.
Die Metallfolie bildet eine Metallschicht der Verbundfolienbahn. Eine Metallfolie wie eine Kupferfolie, eine Aluminiumfolie, eine rostfreie Stahlfolie und eine Folie, die aus einer Legierung von Kupfer und Aluminium gebildet ist, können als die Metallfolie verwendet werden. Insbesondere wird bevorzugt, dass mindestens eine Folie, die unter gerollter Kupferfolie, elektrolytischer Kupferfolie und Aluminiumfolie ausgewählt wird, als die Metallfolie verwendet wird. Die Dicke der Metallfolie ist nicht besonders begrenzt. Die Dicke der Metallfolie liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von 3 µm bis 40 µm, mehr bevorzugt im Bereich von 3 µm bis 35 µm und noch mehr bevorzugt im Bereich von 8 µm bis 35 µm.
Als nächstes wird der Trocknungsschritt des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Trocknungsschritt ist ein Schritt des Trocknens des Isolierfilms, um Feuchtigkeit zu entfernen, die im Isolierfilm enthalten ist. Beim Trocknungsschritt wird der Isolierfilm mit einer Trocknungsvorrichtung einem bestimmten Temperaturumfeld für eine bestimmte Zeit ausgesetzt.
Die Temperatur (Trocknungstemperatur) des Trocknungsschritts liegt im Bereich von 120 °C bis 250 °C und vorzugsweise im Bereich von 150 °C bis 220 °C. Wenn die Trocknungstemperatur niedriger als 120 °C ist, wird die im Isolierfilm enthaltene Flüssigkeit unter Umständen nicht ausreichend entfernt. Wenn die Trocknungstemperatur 250 °C übersteigt, kann das Flüssigkristallpolymer des Isolierfilms aufgeweicht werden.
Die Zeit (Trocknungszeit) des Trocknungsschritts ist länger als oder gleich 20 Sekunden. Wenn die Trocknungszeit kürzer als 20 Sekunden ist, wird die im Isolierfilm enthaltene Feuchtigkeit unter Umständen nicht genügend entfernt. Obwohl die obere Grenze der Trocknungszeit nicht besonders eingeschränkt ist, wird bevorzugt, dass die Trocknungszeit zum Beispiel kürzer als oder gleich 600 Sekunden ist, wenn man die Produktionseffizienz berücksichtigt.
Die im Trocknungsschritt eingesetzte Trocknungsvorrichtung ist nicht besonders begrenzt, solange die obigen Bedingungen erfüllt sind. Beispiele für die Trocknungsvorrichtung umfassen ein Infrarot-Heizgerät, einen Luftbeheizungsofen, einen elektrischen Ofen und eine dielektrische Heizwalze.
Der Trocknungsschritt kann kontinuierlich für den Isolierfilm durchgeführt werden, der kontinuierlich, zum Beispiel von einer Filmrolle, zugeführt wird, oder schubweise in vorgegebenen Einheiten durchgeführt werden. Als nächstes wird der Thermokompressionsschritt des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Der Thermokompressionsbondingschritt ist ein Schritt zur Ausbildung der Verbundfolienbahn durch Thermokompressionsbonden der Metallfolie auf den getrockneten Isolierfilm nach dem Trocknungsschritt. Beim Thermokompressionsbondingschritt wird eine Heiz- und Pressvorrichtung verwendet, um den Isolierfilm und die Metallfolie zu erhitzen und einen vorgegebenen Druck auf den Isolierfilm und die Metallfolie in einer Situation auszuüben, in der die Metallfolie auf eine Oberfläche oder jede Oberfläche des Isolierfilms platziert wird.
Der direkt nach dem Trocknungsschritt unter einer hohen Temperatur stehende Isolierfilm kann für den Thermokompressionsbondingschritt verwendet werden. Alternativ kann der Isolierschritt nach dem Trocknungsschritt für den Thermokompressionsbondingschritt verwendet werden, nachdem die Temperatur des Isolierschritts auf eine vorgegebene Temperatur (zum Beispiel Raumtemperatur) gesenkt worden ist. Wenn der Isolierfilm, dessen Temperatur gesenkt wurde, verwendet wird, wird jedoch bevorzugt, dass der Isolierfilm nach dem Trocknungsschritt abgekühlt und in einer entfeuchteten Umwelt gelagert wird, sodass die Feuchtigkeit nicht absorbiert wird.
Beim Thermokompressionsbondingschritt werden der Isolierfilm und die Metallfolie auf eine Temperatur im Bereich von 250 °C bis 330 °C und vorzugsweise im Bereich von 300 °C bis 320 °C erhitzt. Wenn die Erhitzungstemperatur niedriger als 250 °C ist, werden der Isolierfilm und die Metallfolie unter Umständen nicht genügend gebondet. Wenn die Erhitzungstemperatur 330 °C übersteigt, kann die Kristallstruktur des Flüssigkristallpolymers des Isolierfilms gebrochen werden, wodurch eine Abnahme der Viskoelastizität des Isolierfilms verursacht wird.
Beim Thermokompressionsbondingschritt liegt der auf den Isolierfilm und die Metallfolie ausgeübte Druck im Bereich von 0,5 MPa bis 10 MPa und vorzugsweise im Bereich von 2 MPa bis 6 MPa. Wenn der Druck niedriger als 0,5 MPa ist, werden der Isolierfilm und die Metallfolie unter Umständen nicht genügend gebondet. Ein Druck über 10 MPa ist zum Bonden von Isolierfilm und Metallschicht zu hoch, da durch ihn die Produktivität gemindert wird.
Die Erhitzungs- und Presszeit im Thermokompressionsbondingschritt liegt im Bereich von 10 Sekunden bis 600 Sekunden und bevorzugt im Bereich von 30 Sekunden bis 500 Sekunden. Wenn die Erhitzungs- und Presszeit kürzer als 10 Sekunden ist, werden der Isolierfilm und die Metallfolie unter Umständen nicht genügend gebondet. Eine Erhitzungs- und Presszeit, die 600 Sekunden übersteigt, ist zum Bonden des Isolierfilms und der Metallfolie zu lang, da sie die Produktivität mindert.
Die Heiz- und Pressvorrichtung, die für den Thermokompressionsbondingschritt verwendet wird, ist nicht besonders begrenzt, solange die obigen Bedingungen erfüllt werden. Beispiele einer Heiz- und Pressvorrichtung umfassen eine Heizpresse, eine Vakuumchargenpresse, eine mehrstufige Presse und eine Heizwalzenpresse, von denen jede eine flache Heiz- und Presseinheit aufweist. Beispiele der Heiz- und Pressvorrichtung umfassen ebenfalls eine Doppelbandpressvorrichtung, die Erhitzen und Pressen zwischen Bändern durchführt.
Der Thermokompressionsbondingschritt kann kontinuierlich für den Isolierfilm und die Metallfolie durchgeführt werden, die zum Beispiel von Filmrollen kontinuierlich zugeführt werden, oder er kann chargenweise an jeder vorgegebenen Einheit durchgeführt werden. Die Verbundfolienbahn, die mit dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform hergestellt wird, wird als Material zur Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte verwendet. Das heißt, ein Musterfilm wird durch Ausbilden eines Schaltkreises auf dem Metallschichtteil der Verbundfolienbahn geformt. Eine Gitterlücke wird in dem Isolierschichtteil des Musterfilms ausgebildet und mit einem Durchkontaktierungsmaterial gefüllt. Mehrere Musterfilme, die so aus der Verbundfolienbahn geformt werden, werden laminiert und durch eine Heizpresse in eine Mehrfachschicht gebondet. Als Ergebnis erhält man eine mehrschichtige Leiterplatte.
Ein bekanntes Herstellungsverfahren (zum Beispiel das in Patentdokument 2 offenbarte Verfahren) kann zur Herstellung der mehrschichtigen Leiterplatte verwendet werden. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Erhitzungstemperatur der Heizpresse im Bereich von 250 °C bis 330 °C liegt. Ferner wird bevorzugt, dass der Druck der Heizpresse im Bereich von 1 MPa bis 10 MPa liegt.
Die mit dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform hergestellte Verbundfolienbahn hat bei dem aus dem Isolierfilm gebildeten Isolierschichtteil eine geringe dynamische thermale Verformung. Zum Beispiel ist die maximale Verformungsrate kleiner als oder gleich 0,85 % bei 250 °C bis 300 °C, wenn sie mit einer dynamischen Viskoelastizitätsmessvorrichtung unter Bedingungen gemessen wird, bei denen die dynamische Belastung 15 g, die Frequenz 1 Hz und die Temperaturanstiegsrate 5 °C/min ist, während der dynamische Stress und die statische Belastung in einem dynamischen Stressmodus und einem automatischen statischen Belastungsmodus kontrolliert werden.
Beim Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird der Thermokompressionsbondingschritt mit dem getrockneten Isolierfilm nach dem Trocknungsschritt durchgeführt. Daher ist bei der hergestellten Verbundfolienbahn eine geringe Menge Feuchtigkeit im Typ II Flüssigkristallpolymer der Isolierschicht enthalten. Infolgedessen wird angenommen, dass eine Verbundfolienbahn mit einem geringen Grad dynamischer thermaler Verformung erhalten wird.
Genauer hat das Typ II Flüssigkristallpolymer eine Esterbindung. Deshalb wird das Typ II Flüssigkristallpolymer hydrolysiert, wenn es mit Wasser erhitzt wird. Ein Typ II Flüssigkristallpolymer mit niedrigem Molekulargewicht, das durch die Hydrolyse erzeugt wird, hat die Tendenz zu fließen. Daher erhöht die Erzeugung des Typ II Flüssigkristallpolymers mit niedrigem Molekulargewicht den Grad der dynamischen thermalen Verformung an dem Isolierschichtteil. Bei der mit dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform hergestellten Verbundfolienbahn enthält das Typ II Flüssigkristallpolymer der Isolierschicht eine geringe Menge Feuchtigkeit. Dies schränkt die Hydrolyse des Typ II Flüssigkristallpolymers ein, wenn es erhitzt wird, und begrenzt die durch Hydrolyse verursachten Abnahmen im Molekulargewicht. Infolgedessen wird angenommen, dass eine Verbundfolienbahn erhalten wird, die einen geringen Grad an dynamischer thermaler Verformung am Isolierschichtteil aufweist.
Die mit dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform hergestellte Verbundfolienbahn hat am Isolierschichtteil einen geringen Grad dynamischer thermaler Verformung. Dies schränkt das Auftreten eines starken Fließens, das durch das Aufweichen des Typ II Flüssigkristallpolymers der Isolierschicht in der Heizpresse zur Herstellung der mehrschichtigen Leiterplatte verursacht wird, ein. Das Fließen des Typ II Flüssigkristallpolymers in die Gitterlücke wird auf diese Weist reduziert. Infolgedessen wird der Leitungsausfall zwischen den Schichten der mehrschichtigen Leiterplatte herabgesetzt.
Die Vorteile der vorliegenden Ausführungsform werden nun beschrieben. Die Verbundfolienbahn, die durch Laminieren eines Isolierfilms eines Typ II Flüssigkristallpolymers und einer Metallfolie gebildet wird und verwendet wird, um eine mehrschichtige Leiterplatte herzustellen, wird durch einen Trocknungsschritt, bei dem die Isolierschicht durch Erhitzen des Isolierfilms bei einer Temperatur von 120 °C bis 250 °C für 20 Sekunden oder länger getrocknet wird, und einen Thermokompressionsbondingschritt produziert, bei dem der getrocknete Isolierfilm auf die Metallfolie durch Thermokompression gebondet wird, indem der getrocknete Isolierfilm und die Metallfolie bei einem Druck von 0,5 MPa bis 10 MPa für 10 Sekunden bis 600 Sekunden gegeneinander gedrückt werden, während der getrocknete Isolierfilm und die Metallfolie bei einer Temperatur von 250 °C bis 330 °C erhitzt werden.
Die obige Struktur ermöglicht die Herstellung einer Verbundfolienbahn mit einem geringen Grad dynamischer thermaler Verformung, bei der die maximale Verformungsrate kleiner als oder gleich 0,85 % bei 250 °C bis 300 °C ist, wenn sie mit einer dynamischen Viskoelastizitätsmessvorrichtung unter Bedingungen gemessen wird, bei denen die dynamische Belastung 15 g, die Frequenz 1 Hz und die Raumtemperaturanstiegsrate 5 °C/min ist, während der dynamische Stress und die statische Belastung in einem °dynamischen Stressmodus und einem automatischen statischen Belastungsmodus kontrolliert werden.
Als nächstes wird die obige Ausführungsform nachstehend ausführlich anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben.
Beispiele 201 bis 205 und Vergleichsbeispiele 201 bis 206
Verbundfolienbahnen wurden unter verschiedenen Bedingungen des Trocknungsschritts und des Thermokompressionsbondingschritts durchgeführt. Das heißt, beim Bilden einer jeden Verbundfolienbahn wurde zuerst ein Isolierfilm, der von einer Filmrolle zugeführt wurde, kontinuierlich an eine Trocknungsvorrichtung geliefert, und der Isolierfilm wurde getrocknet, indem er für eine vorgegebene Zeit durch die Trocknungsvorrichtung geführt wurde, die auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt wurde (Trocknungsschritt). Dann wurden Metallfolien, die von einem Paar Metallfolienrollen zugeführt wurden, auf beide Oberflächen des Isolierfilms platziert, der durch die Trocknungsvorrichtung gegangen war, um in einem getrockneten Zustand zu sein, die Metallfolien wurden kontinuierlich einer Doppelbandpressevorrichtung zugeführt, und die Doppelbandpressevorrichtung führte das Thermokompressionsbonding für die Metallfolien und den Isolierfilm durch, um eine Verbundfolienbahn zu erhalten (Thermokompressionsbondingschritt).
Tabellen 3 und 4 zeigen die Bedingungen des Trocknungsschritts (Trocknungstemperatur und Trocknungszeit) und die Bedingungen des Thermokompressionsbondingschritts (Erhitzungstemperatur, Druck und Erhitzungs- und Presszeit) bei Beispielen 201 bis 205 und Vergleichsbeispielen 201 bis 206. Die übrigen Herstellungsbedingungen sind wie folgt.
Isolierfilm: Typ II Flüssigkristallpolymerfilm (hergestellt von Kuraray Co., Ltd., Vecstar CTZ, Schmelzpunkt 335°C).
Metallfolie: Kupferfolie (hergestellt von Furukawa Electric Co., Ltd., F2-WS) oder rostfreie Stahlfolie (hergestellt von Toyo Seihaku Co., Ltd., SUS304H-TA)
Beispiel 206
Ein auf eine vorgegebene Größe geschnittener Isolierfilm wurde in eine Trocknungsvorrichtung gegeben, und der Isolierfilm wurde getrocknet, indem Heißluft mit einer vorgegebenen Temperatur beim Isolierfilm angewandt wurde (Trocknungsschritt). Anschließend wurde eine Metallfolie auf jede Oberfläche des getrockneten Isolierfilms platziert, und der Isolierfilm und die Metallfolien wurden durch Thermokompression in einer Heizpresse gebondet (Thermokompressionsbondingschritt).
Bewertung der dynamischen thermalen Verformung
Die Metallschichten von beiden Oberflächen der bei jedem der Beispiele 201 bis 206 und Vergleichsbeispiele 201 bis 206 erhaltenen Verbundfolienbahn wurden durch einen Ätzprozess mit einer Eisenchloridlösung entfernt. Eine Probe von 10 mm Länge × 5 mm Breite wurde aus dem verbleibenden Isolierfilm (Isolierschicht) ausgeschnitten und für eine dynamische Viskoelastizitätsmessvorrichtung vorbereitet (hergestellt von UBM, Rheogel-E4000). Die dynamische Viskoelastizitätsmessvorrichtung stellte die dynamische Belastung auf 15 g und die Frequenz auf 1 Hz in einem dynamischen Stresskontrollmodus als ein dynamisches Stresskontrollverfahren und in einem automatischen statischen Belastungsmodus als ein statisches Belastungskontrollverfahren ein. Die dynamische Verformung von jeder Probe wurde gemessen, während die Temperatur bei einer Rate von 5 °C/min erhöht wurde. Die in Tabelle 3 und 4 mit „Grad dynamischer thermaler Verformung” bezeichnete Spalte zeigt den Höchstwert des Grades der dynamischen Verformung in der Längsrichtung von jeder Probe bei 250 °C bis 300 °C. Die in Tabelle 3 und 4 als „maximale Verformungsrate“ bezeichnete Spalte zeigt in Prozent ausgedrückt einen Wert, der durch Teilen des Höchstwerts des Grads der dynamischen Verformung durch die ursprüngliche Länge derselben Probe (10 mm) erhalten wird.
Bewertung der Haftfestigkeit
In Übereinstimmung mit einem Schälfestigkeitstest der Kupferfolie, der in japanischen Industrienormen (JIS) C 6471 definiert wird, wurde die Schälfestigkeit der Metallschicht der flexiblen Verbundfolienbahn gemessen, die bei jedem der Beispiele 201 bis 206 und Vergleichsbeispiele 201 bis 206 erhalten wurde, und die Haftfestigkeit der Verbundfolienbahn wurde auf der Basis der Messwerte bewertet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 und 4 gezeigt. Die Bewertung der Haftfestigkeit wurde auf der Basis durchgeführt, dass die Schälfestigkeit, die größer als oder gleich 0,3 N/m ist, „gut” ist und die Schälfestigkeit, die kleiner als 0,3 N/m ist, „nicht annehmbar” ist.
Herstellung der mehrschichtigen Leiterplatte
Musterfilme wurden durch Herstellen von Verbundfolienbahnensätze, die dieselben waren wie die oben beschriebenen Verbundfolienbahnen der Beispiele 201 bis 206 und Vergleichsbeispiele 201 bis 203, durch Bilden eines Schaltkreises auf einer oder zwei Metallschichten von jeder Verbundfolienbahn und Entfernen der anderen Metallschicht durch einen Ätzprozess produziert. Gitterlücken wurden in einigen der Musterfilme, die aus denselben Verbundfolienbahnen gebildet wurden, geformt, und die Gitterlücken wurden mit Durchkontaktierungsmaterialien gefüllt. Eine mehrschichtige Leiterplatte wurde durch Laminieren von acht Musterfilmen mit Gitterlücken und einem Musterfilm ohne Gitterlücke unter den Musterfilmen, die aus denselben Verbundfolienbahnen gebildet waren, und durch Drücken der Musterfilme bei 4 MP mit einer Vakuumheizpresse während des Erhitzens der Musterfilme auf 280 °C erhalten.
Bewertung der Leitfähigkeit
Ein Flüssigphasenwärmeimpakttest (–40 °C bis 125 °C, 300 Zyklen) wurde an der erhaltenen mehrschichtigen Leiterplatte ausgeführt, und die Schaltkreiswiderstandswerte der mehrschichtigen Leiterplatte vor und nach dem Test wurden mit einer Widerstandsmessvorrichtung gemessen. Die Änderungsrate des Schaltkreiswiderstandswerts vor dem Flüssigphasenwärmeimpakttest auf den Schaltkreiswiderstandswert nach dem Flüssigphasenwärmeimpakttest wurde berechnet, und die Leitfähigkeit der mehrschichtigen Leiterplatte wurde auf der Basis der Änderungsrate bewertet. Die Bewertung der Leitfähigkeit wurde auf der Basis durchgeführt, dass die Änderungsrate des Widerstandswerts, die kleiner als 20 % ist, „gut” ist und die Änderungsrate eines Widerstandswerts, der größer oder gleich 20 % is ist, „nicht annehmbar“ ist. Die Bewertung der Leitfähigkeit wird nicht für Vergleichsbeispiele 204 bis 206 gezeigt, bei denen die Bewertung der Haftfestigkeit nicht annehmbar war.

Wie in Tabelle 3 und 4 gezeigt, war die Bewertung der Leitfähigkeit bei Beispielen 201 bis 206 „gut”, bei denen der Grad der dynamischen Wärmeverformung kleiner als oder gleich 85 µm war (maximale Verformungsrate war kleiner oder gleich 0,85 %), und die Bewertung der Leitfähigkeit bei den Vergleichsbeispielen 201 bis 203 war „nicht annehmbar“, bei denen die dynamische Wärmeverformung 85 µm überstieg (maximale Verformungsrate überschreitet 0,85 %). Dieses Ergebnis bestätigt, dass Rückgänge beim Grad der dynamischen thermalen Verformung (maximale Verformungsrate) den Leitungsausfall der mehrschichtigen Leiterplatte einschränkte.
Das Ergebnis von Vergleichsbeispiel 201 bestätigt, dass, wenn die Trocknungstemperatur im Trocknungsschritt niedriger war als der Bereich von 120 °C bis 250 °C, der Grad der dynamischen thermalen Verformung und die maximale Verformungsrate hoch waren. Das Ergebnis von Vergleichsbeispiel 202 bestätigt, dass, wenn die Trocknungszeit im Trocknungsschritt kürzer als 20 Sekunden war, der Grad der dynamischen thermalen Verformung und die maximale Verformungsrate hoch waren. Das Ergebnis von Vergleichsbeispiel 3 bestätigt, dass, wenn die Erhitzungstemperatur im Thermokompressionsbondingschritt höher war als der Bereich von 250 °C bis 330 °C, der Grad der dynamischen thermalen Verformung und die maximale Verformungsrate hoch waren. Diese Ergebnisse bestätigen, dass die Trocknungstemperatur und die Trocknungszeit im Trocknungsschritt und die Erhitzungstemperatur im Thermokompressionsbondingschritt wichtig sind, um den Grad der dynamischen thermalen Verformung und die maximale Verformungsrate einzuregeln.
Ferner bestätigen die Ergebnisse von Vergleichsbeispielen 204 bis 206, dass eine ausreichende Haftfestigkeit nicht erreicht wurde, wenn die Erhitzungstemperatur im Thermokompressionsbondingschritt niedriger war als der Bereich von 250 °C bis 330 °C, wenn der Druck im Thermokompressionsbondingschritt kleiner war als der Bereich von 0,5 MPa bis 10 MPa, und wenn die Erhitzungs- und Presszeit im Thermokompressionsbondingschritt kürzer war als der Bereich von 10 Sekunden bis 600 Sekunden. Diese Ergebnisse bestätigen, dass die Erhitzungstemperatur, der Druck und die Erhitzungs- und Presszeit im Thermokompressionsbondingschritt wichtig sind, um eine ausreichende Haftfestigkeit der Verbundfolienbahn sicherzustellen.
Die Ausführungsformen und die modifizierten Ausführungsformen können kombiniert oder ersetzt werden. Ferner können die veranschaulichten Merkmale kombiniert werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die veranschaulichten Merkmale beschränkt. Zum Beispiel sollten alle Merkmale der offenbarten speziellen Ausführungsformen nicht als für die vorliegende Erfindung wesentlich interpretiert werden, und der Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann aus weniger Merkmalen als allen Merkmalen der offenbarten speziellen Ausführungsformen bestehen.
BESCHREIBUNG VON REFERENZZEICHEN

10...flexible Verbundfolienbahn, 11...Isolierfilm, 12...Metallfolie, 13...Trennfilm, 20...Doppelbandpressevorrichtung, 21...obere Trommel, 22...untere Trommel, 23 und 24...Endlosbänder, 25...Thermokompressionsvorrichtung, 30...Zuführeinheit, 31...Isolierfilmrolle, 32...Metallfolienrolle, 33...Trennfilmrolle, 40...Wickeleinheit.

Claims

Eine flexible Verbundfolienbahn, umfassend: eine Isolierschicht, die aus einem Flüssigkristallpolymer gebildet ist, und eine Metallschicht, die auf einer Oberfläche oder jeder von beiden Oberflächen der Isolierschicht ausgebildet ist, wobei das Flüssigkristallpolymer einen Schmelzpunkt von über 250 °C hat, die flexible Verbundfolienbahn eine Maßänderungsrate im Bereich von ±0,05 % aufweist, wenn eine Erhitzungstemperatur in einem Dimensionsbeständigkeitstest, der in japanischen Industrienormen JIS C 6471 definiert wird, 250 °C beträgt, und die Isolierschicht eine Standardabweichung der Dicke von weniger als oder gleich 1,2 µm in einer Breitenrichtung der Isolierschicht aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Verbundfolienbahn, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: kontinuierliches Zuführen eines Isolierfilms zwischen ein Paar Endlosbänder, der aus einem Flüssigkristallpolymer und einer Metallfolie gebildet wird, und Thermokompressionsbonden des Isolierfilms auf die Metallfolie zwischen den Endlosbändern, um eine flexible Verbundfolienbahn zu bilden, wobei der Thermokompressionsbondingschritt Erhitzen der flexiblen Verbundfolienbahn umfasst, sodass die Höchsttemperatur der flexiblen Verbundfolienbahn in einem Temperaturbereich von einer Temperatur, die 45 °C niedriger als der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers des Isolierfilms ist, bis zu einer Temperatur, die 5 °C niedriger ist als der Schmelzpunkt, liegt, und langsames Abkühlen der flexiblen Verbundfolienbahn, sodass eine Ausgangstemperatur, die eine Temperatur der flexiblen Verbundfolienbahn ist, wenn diese aus den Endlosbändern transferiert wird, in einem Temperaturbereich von einer Temperatur, die 235 °C niedriger ist als der Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers des Isolierfilms, bis zu einer Temperatur, die 100 °C niedriger ist, liegt.
Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Verbundfolienbahn nach Anspruch 2, wobei der Isolierfilm aus einem Flüssigkristallpolymer gebildet ist, das als Bestandteile 6-Hydroxy-2-Naphthoesäure und Parahydroxybenzoesäure umfasst und einen Schmelzpunkt von über 250 °C hat.
Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Verbundfolienbahn nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Metallfolie mindestens eine Folie ist, die aus einer Gruppe, bestehend aus einer Kupferfolie, einer Aluminiumfolie, einer rostfreien Stahlfolie und einer aus einer Legierung von Kupfer und Aluminium gebildeten Folie, ausgewählt wird.
Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Verbundfolienbahn, die durch Laminieren eines Isolierfilms, der aus einem Polymer von 6-Hydroxy-2-Naphthoesäure und 4-Hydroxybenzoesäure gebildet ist, und einer Metallfolie geformt wird und angewandt wird, um eine mehrschichtige Leiterplatte herzustellen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Trocknen des Isolierfilms durch Erhitzen des Isolierfilms bei einer Temperatur von 120 °C bis 250 °C für 20 Sekunden oder länger; und Thermokompressionsbonden des getrockneten Isolierfilms auf die Metallfolie, um eine Verbundfolienbahn durch Gegeneinanderdrücken des getrockneten Isolierfilms und der Metallfolie bei einem Druck von 0,5 MPa bis 10 MPa für 10 Sekunden bis 600 Sekunden, während der getrocknete Isolierfilm und die Metallfolie bei einer Temperatur von 250 °C bis 330 °C erhitzt werden, wobei der Isolierfilm, der durch Entfernen der Metallfolie von der Verbundfolienbahn nach dem Schritt des Thermokompressionsbondens erhalten wird, eine maximale Verformungsrate von weniger als oder gleich 0,85 % bei 250 °C bis 300 °C aufweist, die mit einer dynamischen Viskoelastizitätsmessvorrichtung unter Bedingungen durchgeführt wird, bei denen die dynamische Belastung 15 g, die Frequenz 1 Hz und die Temperaturanstiegsrate 5 °C/min ist, während der dynamische Stress und die statische Belastung in einem dynamischen Stresskontrollmodus und einem automatischen statischen Belastungsmodus kontrolliert werden.
Mehrschichtige Leiterplatte, die durch Laminieren von mehreren Musterfilmen zu einer Mehrfachschicht gebildet wird, wobei jeder Musterfilm durch Schaltkreisbearbeitung der Verbundfolienbahn geformt wird, die mit dem Verfahren zur Herstellung einer Verbundfolienbahn nach Anspruch 5 erhalten wird, und wobei der in jedem der Musterfilme enthaltene Isolierfilm eine Gitterlücke aufweist, die mit einem Durchkontaktierungsmaterial gefüllt ist.