JP2002113811A - 多層金属積層フィルム及びその製造方法 - Google Patents
多層金属積層フィルム及びその製造方法Info
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Abstract
法により、表面に金属薄膜を形成した高分子フィルム
と、所定の厚みをもった金属箔とを、接着剤を用いずに
接合し、所定の厚みを有する接着剤レスの多層金属積層
フィルムを提供すること。高分子フィルム上への薄膜形
成と金属箔とを接合する多層金属積層フィルムの製造を
連続化した方法を提供すること。 【解決手段】本発明の多層金属積層フィルムは、高分子
フィルム表面に金属薄膜を形成した金属薄膜積層フィル
ムの金属薄膜面が金属箔と接するように積層されてい
る。本発明の多層金属積層フィルムの製造方法は、高分
子フィルム表面に金属薄膜を形成した金属薄膜積層フィ
ルムをフィルム巻き戻しリールに設置する工程と、金属
箔を金属箔巻き戻しリールに設置する工程と、前記金属
薄膜積層フィルムをフィルム巻き戻しリールから巻き戻
し、金属薄膜積層フィルムの金属薄膜面を活性化する工
程と、前記金属箔を金属箔巻き戻しリールから巻き戻し
金属箔表面を活性化する工程と、前記活性化した金属薄
膜面と金属箔表面とを圧接する工程を有する。
Description
金属箔とを接着剤を用いない方法で積層した多層金属積
層フィルム、及びその製造方法に関する。
した金属張積層体が、数多く提案されている。例えば、
ポリエチレンテレフタレートやポリイミドに代表される
耐熱性フィルム上に金属薄膜を形成したものは、機械
的、電気的、熱的特性に優れており、フレキシブル回路
基板等に使用されている。高分子フィルムへの金属箔の
積層方法としては、金属箔とフィルムを接着剤を用いて
接合する方法がある(特開平11−20786号公
報)。しかし、有機接着剤はフィルム・金属に比較し、
熱的特性に劣ることから、耐熱性に問題が生じていた。
それを改善する方法として、フィルム上に直接金属薄膜
を形成する方法が提案されている(特許2859330
号公報、特開平8−231717号公報、特開平11−
207866号公報など)。これは、フィルム上に真空
蒸着、スパッタリング等の薄膜形成方法により金属薄膜
(10〜1000nm)を形成した後に、さらに金属箔
の厚みを必要とする場合には、電気めっき等の手法を用
いて厚膜化して1〜100μm程度の厚みの金属積層体
を得ていた(特開平8−231717号公報参照)。し
かし、従来のフィルム上への金属箔の積層法では、金属
箔として比較的厚いものが要求された場合、時間・コス
トがかかる問題があった。また、真空プロセスと湿式プ
ロセスを併用しなければならないなどの煩雑さが問題で
あった。
は、予め真空蒸着、スパッタリング等の薄膜形成方法に
より、表面に金属薄膜を形成した高分子フィルムと、所
定の厚みをもった金属箔とを、接着剤を用いずに接合
し、所定の厚みを有する接着剤レスの多層金属積層フィ
ルムを提供することである。また、本発明の第二の課題
は、高分子フィルム上への薄膜形成と金属箔とを接合す
る多層金属積層フィルムの製造を連続化した方法を提供
することを課題とする。
ィルムは、高分子フィルム表面に金属薄膜を形成した金
属薄膜積層フィルムの金属薄膜面が金属箔と接するよう
に積層されていることを特徴とする。本発明の多層金属
積層フィルムの製造方法は、高分子フィルム表面に金属
薄膜を形成した金属薄膜積層フィルムをフィルム巻き戻
しリールに設置する工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリ
ールに設置する工程と、前記金属薄膜積層フィルムをフ
ィルム巻き戻しリールから巻き戻し、金属薄膜積層フィ
ルムの金属薄膜面を活性化する工程と、前記金属箔を金
属箔巻き戻しリールから巻き戻し金属箔表面を活性化す
る工程と、前記活性化した金属薄膜面と金属箔表面とを
圧接する工程を有することを特徴とする。本発明の多層
金属積層フィルムの製造方法は、高分子フィルムをフィ
ルム巻き戻しリールに設置する工程と、金属箔を金属箔
巻き戻しリールに設置する工程と、前記高分子フィルム
をフィルム巻き戻しリールから巻き戻しフィルム面を活
性化してフィルム面に金属薄膜を形成する工程と、前記
金属箔を金属箔巻き戻しリールから巻き戻し金属箔表面
を活性化する工程と、前記活性化した金属薄膜面と金属
箔表面とを圧接する工程を有することを特徴とする。
ィルムの断面構造を示す概略図である。図1において、
高分子フィルム22は、金属薄膜24を介して、金属箔
26に積層されている。高分子フィルム22の材質とし
ては、フィルム上に薄膜形成が可能な素材であれば特に
その種類は限定されない。本発明の多層金属積層フィル
ムの用途により適宜選択して用いる。例えば、本発明の
多層金属積層フィルムが、フレキシブルプリント基板用
途であれば、高分子フィルムの素材としては、ポリイミ
ド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド
等が好ましく適用される。また、本発明の多層金属積層
フィルムが高温用途に適用されるものであれば、ポリイ
ミドフィルムなどのフィルムも好適に適用できる。
なるが、フレキシブルプリント基板用途であれば10〜
150μmが好ましく適用される。さらに25〜75μ
mの範囲のものが好ましく適用される。金属薄膜24の
材質としては、下地となる高分子フィルムとの密着性が
よい材質のものであれば特にその種類は限定されない。
例えば、高分子フィルム22がポリエチレンテレフタレ
ートやポリイミドフィルムの場合であれば、金属薄膜2
4としては、Ni、Cr、Pd、Zr、Co、Au、A
g、Sn、Cu、Al等が好ましく適用される。また、
これらの金属を複層にした金属薄膜でもよい。又、これ
らの金属の合金も薄膜として適用される。厚みは、用途
により異なるが、フレキシブルプリント基板用途であれ
ば、0.01〜1μmが好ましく適用される。さらに
0.1〜0.5μmの範囲のものが好ましく適用され
る。
箔、ニッケル箔、アルミ箔、鉄箔などの単層箔、及びこ
れらの積層箔(クラッド材)、合金箔、圧延薄板などが
適用できる。また、これらの表面にめっきを施しためっ
き箔などの適用も可能である。厚みは、用途により異な
るが、例えばフレキシブルプリント基板用途であれば、
3〜100μmが好ましく適用される。さらに10〜3
5μmの範囲が好ましく適用される。また、本発明の多
層金属積層フィルムを放熱板用途に適用する場合は、伝
熱性を向上させるため少し厚めの50〜1000μmの
範囲のものが好ましく適用される。
造方法を説明する。まず、第一の製造方法としては、図
3に示すように、高分子フィルムに予め金属薄膜を形成
した金属薄膜積層フィルムを巻き戻しリール62に設置
し、その金属薄膜積層フィルム28と金属箔26とを真
空容器52内で、圧接ユニット60により圧接する方法
である。すなわち、高分子フィルム22の表面に、予め
金属薄膜が10〜1000nm程度積層すされた金属薄
膜積層フィルム28を、多層金属積層フィルム製造装置
50の中に設置した活性化処理装置70を用いて活性化
する。ここでいう活性化とは、高分子フィルム上の金属
薄膜表面に付着している、金属酸化物やゴミ吸着物、油
などの異物を除去し、後工程での金属箔との密着性を向
上させるための表面処理をいう。同じく金属箔26も活
性化処理装置80を用いて活性化される。
きる機構のものであれば好適に採用できるが、本発明の
実施例では、圧接しようとする材料のそれぞれの接合面
をスパッタエッチング処理する装置を適用する。すなわ
ち、スパッタエッチング処理して活性化処理する方法
は、本出願人が先に特開平1−224184号公報で開
示したように、(1)1×101 〜1×10−2 P
aの極低圧不活性ガス雰囲気中で、(2)金属薄膜積層
フィルム28と金属箔26とを、それぞれアース接地し
た一方の電極Aとし、絶縁支持された他の電極Bとの間
に1〜50MHzの交流を印加してグロー放電を行わせ、
(3)かつ、前記グロー放電によって生じたプラズマ中
に露出される電極ロール72,82の面積Aが、電極7
4,84の面積Bの、それぞれ1/3以下で、(4)ス
パッタエッチング処理することによって行うことが、高
速で表面活性化できるので好ましい。また、同様に高速
で表面活性化が得られるイオンガン等を用いて行うこと
もできる。
属箔26とを圧接する方法を説明する。多層金属積層フ
ィルム製造装置50内で、高分子フィルム上に形成した
金属薄膜24の面と、金属箔26の接合面を、それぞれ
活性化処理した後、活性化された清浄な接合面同士を重
ね合わせて、同じく多層金属積層フィルム製造装置50
内に設けた圧接ユニット60によって圧接積層する。こ
の圧接作業によって金属箔が破れたり変形することは好
ましくないので、圧接ユニット60内での圧接時の圧下
率は、0.1〜3%程度とすることが望ましい。
二の製造方法を説明する。まず、第二の製造方法として
は、高分子フィルム22に金属薄膜24を形成する薄膜
形成ユニット90を、真空容器52の中、活性化処理装
置70の後工程に設置する。すなわち、図4に示すよう
に、活性化処理装置70を用いて、高分子フィルム22
の接合表面を予め活性化処理し、引き続き同一多層金属
積層フィルム製造装置50内で直ちに金属薄膜24を高
分子フィルム22表面上に形成し、金属薄膜積層フィル
ム28とする。
性化処理装置80(図3)を用いて活性化処理を行い、
前記の金属薄膜積層フィルム28の金属薄膜24形成面
と金属箔26の活性化処理面を重ね合わせて、圧接ユニ
ット60によって圧接することにより接合させ、多層金
属積層フィルム20を一工程で製造する。
化処理装置80の後工程に設置して、金属箔26の表面
に金属薄膜を形成してもよい。この場合は、高分子フィ
ルム、金属薄膜、金属薄膜、金属箔の構成になる。ま
た、薄膜形成ユニットを複数並べることで、金属薄膜を
多層化することもできる。金属薄膜の形成方法として
は、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空
蒸着法等の公知の方法(特開平8−231717号公報
参照)を用いることができる。また、高分子フィルム2
2表面を粗面化しておくと金属薄膜との密着強度が向上
し好ましい。
例として用いるスパッタユニットを図4を用いて説明す
る。スパッタユニット90は、電気的にフローティング
されたターゲット電極94と、アース接地された水冷の
電極ロール72との組み合わせで構成される。ターゲッ
ト電極94には金属薄膜24を形成するターゲット92
が設置され、また、マグネット98を設置して磁場によ
りスパッタリングの効率を向上させている。さらに、タ
ーゲット92の異常加熱を防止するため、ターゲット電
極94を水冷できるようにしてある。スパッタ処理を行
う場合は、1×10−2 Pa 以下に保持した後、真空
容器52内にアルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン
等の不活性ガスの他、酸素などのガスを導入し、1×1
01 〜1×10−2 Pa程度のガス雰囲気とする。そ
の後、ターゲット電極94に高周波電源96を負荷する
ことで、ターゲット電極94と電極ロール72間にプラ
ズマを発生させ、ターゲット92にイオン衝撃を与え
る。それにより放出されたターゲット原子を、高分子フ
ィルム22上に金属薄膜24を形成する。
イミドフィルムを用いた。また、金属箔として35μm
厚みの銅箔を用いた。 高分子フイルム上への薄膜形成 高分子フィルム22の片面に、スパッタリング法により
厚さ300nmの、金属薄膜24としてのニッケル薄膜
を形成した。この面を金属箔との接合面とした。 金属箔の積層 ポリイミドフィルム22の表面にニッケル薄膜を形成し
た金属薄膜積層フィルム28と、銅箔26とを、それぞ
れの巻き戻しリール62,64に設置した。フィルム巻
き戻しリール62から巻き戻された金属薄膜積層フィル
ム28と、銅箔26は、その一部が、真空容器52内に
設置された水冷の電極ロール72、82に、それぞれ巻
き付けられ、第1及び第2エッチングユニット70,8
0内で、スパッタエッチング処理し、活性化処理した。
その後、金属薄膜積層フィルム28と銅箔26は、圧接
ユニット60に送られ、接合面同士を重ねて、低圧接率
で冷間圧接され、多層金属積層フィルム20が巻き取り
ロール66に巻き取られた。
m厚みのポリイミドフィルムを用いた。また、金属箔と
して50μm厚みの銅箔を用いた。 活性化処理 ポリイミドフィルム22と銅箔26とを多層金属積層フ
ィルム製造装置50にセットした。フィルム巻き戻しリ
ール62から巻き戻されたポリイミドフィルム22、お
よび、金属箔巻き戻しリール64から巻き戻された銅箔
26は、真空容器52内の水冷の電極ロール72,82
にそれぞれ巻き付けられ、活性化処理ユニット70内
で、スパッタエッチング法により活性化処理した。 金属薄膜形成 ポリイミドフィルム22を活性化処理した後に、水冷の
電極ロール72に巻き付けたままスパッタユニット90
に送り、金属薄膜24として200nm厚みのニッケル
薄膜を形成した。 圧接 表面に金属薄膜24が形成された高分子フィルム22
と、銅箔26の接合面同士を重ねて、0.5%程度の低
圧下率で冷間圧接し、多層金属積層フィルム20を製造
した。
剤を用いないで真空容器内で圧接したものであるので、
金属箔と高分子フィルムを均一の厚みで製造できる。ま
た、一工程で、表面活性化処理、金属薄膜形成、圧接を
行うので、多層金属積層フィルムを容易に得ることがで
きる。さらに、表面活性化処理と金属薄膜形成を、同一
の電極ロールに対して行うので、装置をコンパクトにで
きる。
ト) 72,82・・・電極ロール 74,84・・・電極 90・・・薄膜形成ユニット(スパッタユニット) 92・・・ターゲット 94・・・ターゲット電極 98・・・マグネット 96・・・高周波電源
Claims (3)
- 【請求項1】 高分子フィルム表面に金属薄膜を形成し
た金属薄膜積層フィルムの金属薄膜面が金属箔と接する
ように積層されている多層金属積層フィルム。 - 【請求項2】 高分子フィルム表面に金属薄膜を形成し
た金属薄膜積層フィルムをフィルム巻き戻しリールに設
置する工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリールに設置す
る工程と、前記金属薄膜積層フィルムをフィルム巻き戻
しリールから巻き戻し、金属薄膜積層フィルムの金属薄
膜面を活性化する工程と、前記金属箔を金属箔巻き戻し
リールから巻き戻し金属箔表面を活性化する工程と、前
記活性化した金属薄膜面と金属箔表面とを圧接する工程
を有する多層金属積層フィルムの製造方法。 - 【請求項3】 高分子フィルムをフィルム巻き戻しリー
ルに設置する工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリールに
設置する工程と、前記高分子フィルムをフィルム巻き戻
しリールから巻き戻しフィルム面を活性化してフィルム
面に金属薄膜を形成する工程と、前記金属箔を金属箔巻
き戻しリールから巻き戻し金属箔表面を活性化する工程
と、前記活性化した金属薄膜面と金属箔表面とを圧接す
る工程を有する多層金属積層フィルムの製造方法。
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