JP2002052614A - 積層板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱融着性の被積層材料と金属材料の間に１０
〜５０μｍ程度のボイドがなく、半田耐熱特性の良好で
フレキシブル基板材料として好適な積層板を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 熱融着性の被積層材料と金属材料を含む
複数の被積層材料を加熱加圧成形装置により連続的に貼
り合わせてなる積層板の製造方法であって、該装置の加
圧面と被積層材料との間に保護材料を配置して、２００
℃以上の加熱加圧成形を行い、冷却後に該保護材料を積
層板から剥離して積層板を製造する方法において、金属
材料の表面あらさの最大高さ（Ｒｍａｘ）が１５μｍ以
下、十点平均あらさ（Ｒｚ）が１０μｍ以下であり、か
つ中心線平均あらさ（Ｒａ）が２μｍ以下であることを
特徴とする積層板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧加熱成形装置
で製造される積層板の製造方法に関する。特には、電子
電気機器等に用いられるフレキシブル積層板の製造方法
に関するものである。特に、高密度回路基板材料に適す
るフレキシブル積層板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子電気機器用印刷回路基板に用いられ
る積層板には、金属箔が熱硬化性樹脂等の熱硬化型接着
剤によって貼付された積層板（以下、熱硬化型の積層板
と表す）と、熱可塑性樹脂等の熱融着型接着剤によって
貼付された積層板（以下、熱融着型の積層板と表す）が
ある。

【０００３】熱硬化型の積層板の製造方法は、従来より
種々研究されており、樹脂含浸紙、樹脂含浸ガラス布等
と金属箔を多段プレスや真空プレスを用いてプレスし、
その後、高温で数時間熱硬化させてリジッド積層板を得
る方法や、ロール状の材料を１対の加熱ロールに挟んで
ラミネートし、その後、高温で数時間熱硬化させてフレ
キシブル積層板を得る方法、加熱ロールの代わりにダブ
ルベルトプレス装置を用いて熱ラミネートする方法等が
実施されている。

【０００４】この熱硬化型の積層板の接着材料には、一
般にエポキシ系、アクリル系等の接着剤が使用されてい
る。しかしながら、最近では、基板特性として、車載シ
ステム用の基板として高温下といった劣悪な環境で用い
られる耐熱性や、従来の半田に比べて融点が数十度上昇
した鉛フリー半田でのハンダリフロー耐性等が要求され
ており、従来のエポキシ系、アクリル系の接着剤では耐
熱性が不十分となってきた。

【０００５】そこで、耐熱性を兼ね備えたポリイミド系
の接着剤を使用した基板が、種々検討されている。

【０００６】例えば、ポリイミド金属箔積層板の製造方
法として、金属箔上にポリイミド前駆体であるポリイミ
ドワニス、及び／又はポリアミック酸ワニスを直接塗布
・乾燥・キュアする方法が知られている。この方法は、
溶液状のワニスを直接、金属箔上に塗布するもので、溶
液状であるため金属箔表面の凹凸（プロファイル）に難
なく浸透することができ、金属箔とポリイミド層の間に
は小さな間隙（マイクロボイド）ができることなく、線
幅が１０〜５０μｍの回路パターンを切っても問題のな
いものであった。しかしながらこの方法では、直接塗布
・乾燥・キュアした場合、溶媒乾燥時及びキュア時の熱
収縮により、ポリイミド金属箔積層体にしわ、波打ち、
反り等が発生し、回路基板材料として満足できるもので
はなかった。そこで、しわ、波打ち、反り等のないポリ
イミド金属積層体の製造方法が提案されている。

【０００７】例えば、特開平７−１９３３４９号には、
非熱可塑性ポリイミド基材上に熱可塑性ポリイミドワニ
ス及び／又は熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリア
ミック酸ワニスを直接塗布・乾燥・キュアを行い熱可塑
性ポリイミド層を形成し、次いで、熱可塑性ポリイミド
層の表面に金属箔を加熱圧着するポリイミド金属積層体
の製造方法が開示されている。該方法により得られるポ
リイミド金属積層体は、しわ、波打ち、カール等の欠陥
がなく、金属箔とポリイミド層とのピール強度が充分に
強く、回路基板材料として優れたポリイミド金属積層体
である。しかしながら、金属箔と熱可塑性ポリイミド層
との間に直径１０〜５０μｍ程度のマイクロボイドが存
在することがあり、微細な回路パターンを形成する高密
度回路基板材料としては必ずしも満足できるものではな
かった。

【０００８】それを解決するために、特開２０００−５
２４８３号には、「中心線平均粗度が０．３５μｍ以下
であり、且つ、最大粗度が３．０μｍ以下である」のよ
うに金属箔の粗度を規定することによって、マイクロボ
イドを軽減する方法が提示されている。しかしながら、
この方法を選択すると、使用できる金属箔の種類が限定
されてしまい、金属箔の汎用性がなくなり、結果的に最
終製品の積層板の製品コストを下げることができない問
題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
鑑み、一般に市販されている金属箔を用いて、熱ラミネ
ート時に生じるシワ・カール等の外観不良のなく、か
つ、金属箔と樹脂層の間にマイクロボイドのないフレキ
シブル基板材料として好適な積層板を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、金属−金
属ロールから構成される熱ロールラミネート機、もしく
は、エンドレススチールベルトから構成されるダブルベ
ルトプレス機を用いることによって、金属材料の表面あ
らさの最大高さ（Ｒｍａｘ）が１５μｍ以下、十点平均
あらさ（Ｒｚ）が１０μｍ以下であり、かつ中心線平均
あらさ（Ｒａ）が２μｍ以下である金属材料と熱融着性
被積層材料とを積層することのより、上記課題が解決で
きることを見出した。

【００１１】すなわち、 １）熱融着性の被積層材料と金属材料を含む複数の被積
層材料を加熱加圧成形装置により連続的に貼り合わせて
なる積層板の製造方法であって、該装置の加圧面と被積
層材料との間に保護材料を配置して、２００℃以上の加
熱加圧成形を行い、冷却後に該保護材料を積層板から剥
離して積層板を製造する方法であって、金属材料の表面
あらさの最大高さ（Ｒｍａｘ）が１５μｍ以下、十点平
均あらさ（Ｒｚ）が１０μｍ以下であり、かつ中心線平
均あらさ（Ｒａ）が２μｍ以下であることを特徴とする
積層板の製造方法。 ２）前記積層材料を連続的に加熱加圧して貼り合わせて
なることを特徴とする１）に記載の積層板の製造方法。 ３）前記積層材料を連続的に加熱加圧する加熱加圧装置
が、少なくとも１対の金属−金属ロールから構成される
熱ロールラミネート機、もしくは、上下１対のエンドレ
ススチールベルトから構成されるダブルベルトプレス機
であることを特徴とする１）または２）に記載の積層板
の製造方法。 ４）前記金属材料として、銅、ニッケル、アルミニウム
及びステンレススチール並びにそれらの合金からなる群
から選ばれた少なくとも一種の金属箔であり、その厚み
が５０μｍ以下である金属箔を用いることを特徴とする
１）乃至３）のいずれか１項に記載の積層板の製造方
法。 ５）前記熱融着性の被積層材料として、熱可塑性ポリイ
ミドを５０重量％以上含有する接着材料を用いることを
特徴とする１）乃至４）のいずれか１項に記載の積層板
の製造方法。 ６）ロール状に巻かれた長尺シート状物を、被積層材料
または保護材料の少なくとも一方として用いることを特
徴とする２）乃至５）のいずれか１項に記載の積層板の
製造方法。 ７）前記保護材料を繰り返し使用することを特徴とする
１）乃至６）のいずれか１項に記載の積層板の製造方
法。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細について説明
する。

【００１３】本発明の製造方法で得られる積層板の用途
は特に限定されるものではないが、主として電子電気用
のフレキシブル積層板として用いられるものである。な
お、本発明でいう被積層材料とは最終的に積層板として
一体化されるシート状または板状の材料をさし、熱融着
性の被積層材料とは加熱による融着によって被積層材料
どうしを接着する機能を有する被積層材料をさす。ま
た、保護材料とは積層板の非構成材料をさす。多段で加
熱加圧成形を行うなどの方法を採る場合においては、保
護材料は加熱加圧成形装置の加圧面に接触せずに、ある
いは隣接せずに配置され得る。

【００１４】本発明に用いられる熱融着性の被積層材料
としては、熱可塑性樹脂フィルム、熱融着性の接着シー
ト、熱可塑性樹脂含浸紙、熱可塑性樹脂含浸ガラスクロ
ス等が挙げられるが、フレキシブル積層板用としては熱
可塑性樹脂フィルム、熱融着性の接着シートが好まし
い。熱可塑性樹脂フィルムとしては耐熱性を有するもの
が好ましく、例えば、熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ポ
リアミドイミド、熱可塑性ポリエーテルイミド、熱可塑
性ポリエステルイミド等の成形物が挙げられ、熱可塑性
ポリイミド、熱可塑性ポリエステルイミドが特に好適に
用いられ得る。これらの耐熱性の熱可塑性樹脂を５０％
以上含有する熱融着性の接着シートも本発明には好まし
く用いられ、特にエポキシ樹脂やアクリル樹脂のような
熱硬化性樹脂等を配合した熱融着性の接着シートの使用
も好ましい。また各種特性の向上のために熱融着性シー
トには種々の添加剤が配合されていても構わない。

【００１５】耐熱性接着材料の構成については特に規定
しないが、ある程度の剛性と十分な絶縁特性・接着性を
有するものでは、接着剤層１層からなるものでも構わな
い。また、接着材料の剛性を得るために接着剤層の中心
部に剛性のある非熱可塑性のポリイミドフィルムを使用
して３層構造としてもよい。

【００１６】熱融着性の被積層材料の作製方法について
は特に規定しないが、接着剤層１層からなる場合、ベル
トキャスト法、押出法等により製膜することができる。
また、耐熱性接着材料の構成が接着層／コアフィルム／
接着層というような３層からなる場合、コアフィルムの
両面に接着剤層を、片面ずつ、もしくは両面同時に塗布
する方法、特に、ポリイミド系の接着剤を使用する場
合、ポリアミック酸で塗布し、次いでイミド化する方法
と、そのまま可溶性ポリイミド樹脂を塗布・乾燥させる
方法がある。その他に、接着層／コアフィルム／接着層
のそれぞれの樹脂を共押出しして、一度に耐熱性接着材
料を製膜する方法等がある。

【００１７】本発明用いられる金属箔は、特に限定しな
いが、２種以上の被積層材料、より好ましくは、金属
箔、プラスチックフィルム、樹脂含浸紙、樹脂含浸ガラ
スクロス、および樹脂含浸ガラス不織布より選択される
２種以上の被積層材料、特には金属箔とプラスチックフ
ィルムを貼り合わせることが好ましい。

【００１８】金属箔については、銅及び銅合金、ステン
レス鋼及びその合金、ニッケル及びニッケル合金（４２
合金も含む）、アルミニウム及びアルミニウム合金等が
挙げられる。好ましくは銅及び銅合金であり、５０μｍ
以下の銅箔がより好ましい。銅箔の種類としては圧延銅
箔、電解銅箔、ＨＴＥ銅箔等が挙げられ特に制限はな
く、これらの表面に接着剤、防錆層や耐熱層（例えば、
クロム、亜鉛、ニッケルなどのメッキ処理）などを形成
したものでも構わない。

【００１９】熱融着性の被積層材料と接合する面の金属
材料の表面あらさは、積層板の性能に大きな影響を及ぼ
す。本発明では、熱融着性の被積層材料と接合する側の
金属材料の表面あらさの最大高さ（Ｒｍａｘ）が１５μ
ｍ以下、十点平均あらさ（Ｒｚ）が１０μｍ以下であ
り、かつ中心線平均あらさ（Ｒａ）が２μｍ以下である
金属材料を選定して使用する。表面あらさが大きいと、
熱融着性の被積層材料と金属材料との層間にボイドが生
成し易くなる傾向にある。

【００２０】加熱加圧成形装置については、被積層材料
を加熱して圧力を加えてラミネートする装置であれば特
にこだわらず、例えば、単動プレス装置、多段プレス装
置、真空プレス装置、多段真空プレス装置、オートクレ
ーブ装置、熱ロールラミネート機、ダブルベルトプレス
機等が挙げられ、これらのうち熱ロールラミネート機、
ダブルベルトプレス機が好ましく用いられ得る。特に被
積層材料、保護材料としてロール状に巻かれた長尺シー
ト状物をこれらの装置と組み合わせて用いると、積層板
の連続製造が可能となり生産性の向上に繋がる。加熱方
法について、所定の温度で加熱することができるもので
あれば特にこだわらず、熱媒循環方式、熱風加熱方式、
誘導加熱方式等が挙げられる。加熱温度は２００℃以上
が好ましいが、電子部品実装のために積層板が雰囲気温
度２４０℃の半田リフロー炉を通過する用途に供される
場合には、それに応じたＴｇを有する熱融着シートを使
用するため２４０℃以上の加熱が好ましい。加圧方式に
ついても所定の圧力を加えることができるものであれば
特にこだわらず、油圧方式、空気圧方式、ギャップ間圧
力方式等が挙げられ、圧力は特に限定されない。保護材
料は、加工時の温度に耐え得るものでなければならず、
例えば２５０℃で加工する場合は、それ以上の耐熱性を
有するポリイミドフィルムや銅箔、アルミニウム箔、Ｓ
ＵＳ箔といった金属箔等が有効である。保護材料を剥離
する際の積層板の温度は、熱可塑性樹脂を被積層材料と
して使用する場合には、そのＴｇ以下の温度が好まし
い。より好ましくはＴｇよりも５０℃以上低い温度、更
に好ましくはＴｇよりも１００℃以上低い温度である。
最も好ましくは室温まで冷却された時点で保護材料を積
層板から剥離するのが好ましい。

【００２１】本発明においては、前記保護材料を繰り返
し使用することができる。熱ロールラミネート機の前後
に被積層材料の繰出・巻取装置を設置するのはもちろん
のこと、保護材料用の繰出・巻取装置を併設することに
よって、一度ラミで利用された保護材料を巻取装置で巻
取り、繰出側に再度設置することで、保護材料を再利用
することができる。巻き取る際に、端部位置検出装置と
巻取位置修正装置を設置して、精度よく保護材料の端部
を揃えて巻き取っても構わない。

【００２２】以下実施例を記載して本発明をより詳細に
説明する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。尚、実施例に示した銅箔の表面あらさの最大高さ
（Ｒｍａｘ）、十点平均あらさ（Ｒｚ）、中心線平均あ
らさ（Ｒａ）はＪＩＳ Ｂ０６０１の定義に従い、カタ
ログ値から抜粋した。また、マイクロボイド面積比率
は、１００ｍｍ角の試料の積層板の銅箔を塩化第二鉄溶
液で全面エッチングした後、熱可塑性ポリイミド層の表
面を光学顕微鏡（ＮＩＫＯＮ（株）製 オプチフォトＡ
ＳＸ−ＢＸ；１００倍）で観察し、未接着部位と観察さ
れる部分の面積を算出し、面積比率で示した値である。

【００２４】（実施例１〜３）Ｔｇ１９０℃の２５μｍ
の熱可塑性ポリイミドフィルム（鐘淵化学工業株式会社
製 ＰＩＸＥＯ ＴＰ−Ｔ）の両側に銅箔、さらにその
両側に保護材料としてポリイミドフィルム（鐘淵化学工
業株式会社製 アピカル）を配置して、ラミ温度３００
℃、ラミ圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ、ラミ速度２ｍ／ｍｉｎ
の条件で積層し、積層板を作製した。詳細条件は表１に
示す。その結果、１０〜５０μｍ程度のボイドは観測で
きず、マイクロボイド率が０％で、半田耐熱試験による
銅箔表面の膨れは観察されなかった。吸湿条件において
も膨れは観察されなかった。なお、半田耐熱試験は、Ｊ
ＩＳ Ｃ６４７１に従い作製したサンプルを、１５０℃
×３０分で乾燥させた後、２０℃／６０％ＲＨの恒温室
で２４時間調製し、３００℃のはんだ浴に１分間、浸漬
する。そのサンプルの銅箔片面部、両面部に膨れがない
か観察した。また、吸湿条件では、同条件で作製したサ
ンプルを４０℃／９０％ＲＨの環境試験機で９６時間調
製し、２６０℃のはんだ浴に１０秒浸漬したサンプルの
銅箔片面部、両面部に膨れがないか観察した。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】本発明による積層板の製造方法を用いる
ことによって、熱融着性の被積層材料と金属材料の間に
１０〜５０μｍ程度のボイドを形成することなく、半田
耐熱特性に優れるフレキシブル積層板を提供できる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱融着性の被積層材料と金属材料を含む
   複数の被積層材料を加熱加圧成形装置により貼り合わせ
   てなる積層板の製造方法であって、該装置の加圧面と被
   積層材料との間に保護材料を配置して、２００℃以上の
   加熱加圧成形を行い、冷却後に該保護材料を積層板から
   剥離して積層板を製造する方法であって、金属材料の表
   面あらさの最大高さ（Ｒｍａｘ）が１５μｍ以下、十点
   平均あらさ（Ｒｚ）が１０μｍ以下であり、かつ中心線
   平均あらさ（Ｒａ）が２μｍ以下であることを特徴とす
   る積層板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記積層材料を連続的に加熱加圧して貼
   り合わせてなることを特徴とする請求項１に記載の積層
   板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記積層材料を連続的に加熱加圧する加
   熱加圧装置が、少なくとも１対の金属−金属ロールから
   構成される熱ロールラミネート機、もしくは、上下１対
   のエンドレススチールベルトから構成されるダブルベル
   トプレス機であることを特徴とする請求項２記載の積層
   板の製造方法。
4. 【請求項４】 前記金属材料として、銅、ニッケル、ア
   ルミニウム及びステンレススチール並びにそれらの合金
   からなる群から選ばれた少なくとも一種の金属箔を用い
   ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記
   載の積層板の製造方法。
5. 【請求項５】 前記熱融着性の被積層材料として、熱可
   塑性ポリイミドを５０重量％以上含有する接着材料を用
   いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に
   記載の積層板の製造方法。
6. 【請求項６】 ロール状に巻かれた長尺シート状物を、
   被積層材料または保護材料の少なくとも一方として用い
   ることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記
   載の積層板の製造方法。
7. 【請求項７】 前記保護材料を繰り返し使用することを
   特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の積層
   板の製造方法。