JP2003200496A - 耐熱性フレキシブル積層板の製造方法 - Google Patents
耐熱性フレキシブル積層板の製造方法Info
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Abstract
切でないことにより、保護材料剥離時に積層板にシワが
形成され外観不良になる。 【解決手段】 接着フィルムと金属材料とを熱ロールラ
ミネート装置により連続的に貼り合わせてなる積層板の
製造方法において、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、200℃以上の加圧加熱成形を行
った後、接着フィルム接着層のガラス転移温度(Tg)
以下で且つ保護材料と被積層材料の密着強度が0.1〜
5N/cmの範囲で、該保護材料を積層板から剥離する
ことによって、銅箔の表面粗さに関わらず、外観良好な
積層板を得ることが出来る。
Description
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。
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。
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。その際、以下に示す問題を解決する目
的で、装置の加圧面と被積層材料との間に保護材料を挟
んで加圧加熱成形する場合がある。すなわち、金属箔表
面の傷や打痕の発生(特開昭60−109835)や熱
ラミネート後の硬化炉における積層板の反りの発生(特
開平4−89254)、あるいは樹脂溜まりのある平滑
性に乏しい樹脂含浸紙や樹脂含浸ガラス布等により滑ら
かなラミネート加工が阻害される等の問題が発生する場
合に保護材料を用いるときがある。また、熱融着型で
は、特開平11−298114に、接着フィルムの片面
に銅箔をシリコンゴムロールでラミネートする時、銅箔
を貼らない面に保護フィルム(非熱可塑性のポリイミド
フィルム)を配してラミネートを行う事例が記載されて
いる。しかしながら、該公報の場合、この保護フィルム
は、接着フィルムがラミネートロールに貼りつかないこ
とを目的に使用している。
層板を製造する場合、加圧加熱成形温度は200℃以下
である場合が殆どである。この程度の加熱温度では、被
積層材料にかかる熱応力が小さく、熱ラミネート時のシ
ワ等の外観不良は発生しにくい。
合、接着層を構成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度
(Tg)以上の温度で加圧加熱を行わなければ熱融着が
できない。一方、電子電気機器用積層板は、部品実装の
過程で高温加熱を受けるので、接着層を構成する熱可塑
性樹脂には少なくとも180℃以上のTgが求められ
る。更にその熱融着のためには200℃以上の熱ラミネ
ート温度が必要となる。この様な高温でのラミネートで
は、被積層材料の熱膨張・熱収縮の変化が大きくなり、
ラミネートされた積層体にシワ等の外観不良を生じやす
いという問題がある。
熱ロールラミネート機で銅箔と熱可塑性ポリイミドをラ
ミネートする場合、熱ロールラミネート機の加熱加圧状
態のプレスロール間を通過することで、銅箔と熱可塑性
ポリイミドが貼り合わされる。ラミネート時、各被積層
材料は熱によって膨張した状態にあるが、一般に銅箔の
線膨張係数よりも熱可塑性ポリイミドの線膨張係数は大
きいため、銅箔より面方向に大きく伸びた状態で熱可塑
性ポリイミドは銅箔と熱ラミネートされ、逆に、冷却時
には熱可塑性ポリイミドは銅箔より面方向に大きく縮
む。このため、できた積層板は面方向にシワを生じる。
これは、圧力が開放されるラミネート直後も、材料が熱
を保持しており、その温度が熱可塑性ポリイミドのTg
よりも高いために熱可塑性ポリイミドは流動状態にあ
り、シワの発生を抑止できないことも一因となってい
る。
ート時に加圧面と被積層材料との間にポリイミドフィル
ムのようなラミネート時の高温にも耐えうる保護材料を
配してラミネートし、ラミネート後も保護材料をラミネ
ートされた積層板からすぐに剥がさず、積層板の温度が
接着フィルムのTg以下になってから剥離する方法があ
る。ラミネート後の熱可塑性ポリイミドは収縮しようと
するが、この方法による保護材料を用いることによっ
て、ラミネートされた積層板の面方向の動きを抑制し、
さらには熱可塑性ポリイミドの動きが制限されてシワが
発生しないことを利用している。しかしながら、この方
法では、保護材料と銅箔との密着性が重要であり、例え
ば、保護材料側の銅箔の表面粗さが粗いとラミネート直
後すぐに保護材料と銅箔が剥離してしまい、積層板にシ
ワを生じてしまう問題があった。
み、熱ラミネート時に生じるシワ等の外観不良のないフ
レキシブル基板材料として好適な積層板を提供するもの
である。
銅箔の表面粗さが違うといった銅箔の種類に関係なく、
表面性の良好な積層板を製造することができることを見
出したのである。
ムと金属材料とを熱ロールラミネート装置により連続的
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、2
00℃以上の加圧加熱成形を行った後、接着フィルム接
着層のガラス転移温度(Tg)以下で且つ保護材料と被
積層材料との密着強度が0.1〜5N/cmの範囲で該
保護材料を積層板から剥離することを特徴とする積層板
の製造方法である。ここでいう、保護材料とは積層板の
非構成材料をさす。密着強度が0.1N/cmより小さ
いと非積層材料の収縮に耐え切れず剥離しシワを生じて
しまう。また、5N/cmより高いと剥離時に被積層材
料に応力がかかりカール等の害感情の問題が発生する。
更に、本発明の請求項2は保護材料の片面に熱可塑性樹
脂を用いることを特徴とする請求項1に記載する積層板
の製造方法である。本発明の請求項3は、熱可塑性樹脂
として、ラミネート温度以下のガラス転移温度をもつ熱
可塑性樹脂を用いることを特徴とする請求項1乃至請求
項2のいずれか1項に記載する積層板の製造方法であ
る。本発明の請求項4は、前記接着フィルムとして、接
着成分中に熱可塑性ポリイミドを50重量%以上含有す
る接着フィルムを用いることを特徴とする請求項1乃至
請求項3のいずれか1項に記載する積層板の製造方法で
ある。本発明の請求項5は、前記金属材料として、厚み
が50μm以下の銅箔を用いることを特徴とする請求項
1乃至請求項4のいずれか1項に記載する積層板の製造
方法である。本発明の請求項6は、前記保護材料とし
て、ポリイミドフィルムを用いることを特徴とする請求
項1乃至請求項5のいずれか1項に記載する積層板の製
造方法である。
する。
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。
樹脂から成る単層フィルム、熱融着性を有さないコア層
の両側に熱融着性を有する樹脂層を形成して成る複数層
フィルム、紙、ガラスクロス等の基材に熱融着性を有す
る樹脂を含浸したフィルム等が挙げられるが、ガラスク
ロス等の剛性のある基材を使用すると屈曲性が劣ること
より、フレキシブル積層板用の接着フィルムとしては、
熱融着性を有する樹脂から成る単層フィルム、熱融着性
を有さないコア層の両側に熱融着性を有する樹脂層を形
成して成る複数層フィルムが好ましい。熱融着性を有す
る樹脂から成る単層フィルム、熱融着性を有さないコア
層の両側に熱融着性を有する樹脂層を形成して成る複数
層フィルムとしては耐熱性を有するものが好ましく、接
着成分が熱可塑性ポリイミド系成分から成るもの、例え
ば、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が好適に用いら
れ得る。これらの耐熱性の熱可塑性樹脂を接着成分中の
50%以上含有する接着フィルムも本発明には好ましく
用いられ、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接着フィルムの使用も好ましい。各
種特性の向上のために接着フィルムには種々の添加剤が
配合されていても構わない。
外側に有するものであれば、熱融着性の接着成分のみか
ら成る単層でも構わないが、寸法特性等の観点から、熱
融着性を有さないコア層の両側に熱融着性の接着層を有
する3層構造のフィルムが好ましい。この熱融着性を有
さないコア層は、耐熱性があれば特に限定しないが、非
熱可塑性のポリイミドフィルムの使用が好ましい。
定しないが、接着剤層単層からなる場合、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、接
着フィルムの構成が接着層/熱融着性を有さないコア層
/接着層という3層からなる場合、熱融着性を有さない
コア層(例えば、耐熱性フィルム)の両面に接着剤を、
片面ずつ、もしくは両面同時に塗布して3層の接着フィ
ルムを作製する方法や、耐熱性フィルムの両面に接着成
分のみからなる単層の接着フィルムを配して貼り合わせ
て3層の接着フィルムを作製する方法がある。接着剤を
塗布して3層の接着フィルムを作製する方法において、
特にポリイミド系の接着剤を使用する場合、ポリアミッ
ク酸の状態で耐熱性フィルムに塗布し、次いで乾燥させ
ながらイミド化を行う方法と、そのまま可溶性ポリイミ
ド樹脂を塗布し、乾燥させる方法があり、接着剤層を形
成する方法は特に問わない。その他に、接着層/耐熱融
着性を有さないコア層/接着層のそれぞれの樹脂を共押
出して、一度に耐熱性接着フィルムを製膜する方法もあ
る。
子電気機器用に用いられる積層板の場合、導電性・コス
トの点から銅箔を用いるのが好ましい。また、金属箔の
厚みについては、銅箔の厚みが薄いほど回路パターンの
線幅を細線化できることから、50μm以下の銅箔が好
ましい。特に35μm以下の銅箔はそれ以上の厚みの銅
箔に比べてコシがなく、熱ラミネートする際にシワを生
じやすいため、35μm以下の銅箔について、本発明は
顕著な効果を発揮する。また、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が塗布されていても構わな
い。
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
れば特にこだわらない。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、誘電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を有する熱融着フィルムを使用するため240℃以
上の加熱が好ましい。プレスロールの材質はゴム、金属
等、特に限定しないが、ラミネート温度が280℃以上
の高温になると、ゴムロールは劣化するため使用でき
ず、金属ロールが好ましい。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。
生等の外観不良から保護する目的を満たすものであれば
何でも良い。ただし、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等が有効であ
る。保護材料の厚みは特に限定しないが、ラミネート後
の積層板のシワ形成を抑制する目的から、50μm以上
の厚みが好ましい。保護材料の厚みが75μm以上であ
ればシワ形成をほぼ完全に抑制できるため好ましい。さ
らに好ましくは125μm以上である。
も接着フィルム接着層のTg以下で0.1〜5N/cm
の範囲で剥離可能なものであれば問題なく、保護材料の
片面にラミネート時に粘着性を示す樹脂を配したものも
使用できる。たとえば、ラミネート温度付近にTgを有
する熱可塑性の樹脂が考えられる。通常、耐熱性フレキ
シブル積層板を製造するときのラミネート温度は200
℃以上と高温であり、その温度に耐えうる材料として熱
可塑性ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリアミド樹脂、熱可
塑性ポリアミドイミド樹脂等の耐熱性の熱可塑性樹脂が
有効である。
る方法は、所定の樹脂構成のものが得られれば特にこだ
わらなく、保護材料の片面に熱可塑性樹脂を塗布・乾燥
をおこなう方法やあらかじめ熱可塑性樹脂フィルムを形
成しておき、その後で保護材料と貼り合わせて作製する
方法、保護材料を作製する時、同時に片面に熱可塑性樹
脂層も形成する方法等が使用できる。
厚みは特にこだわらないが、熱可塑性樹脂層が厚すぎる
と、金属材料と剥離する際、熱可塑性樹脂層の凝集破壊
が起こり、金属材料に転写する可能性があるため、10
μm以下の厚みが好ましい。さらに好ましくは5μm以
下である。
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10
0℃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。
説明する。
製作所 DSC CELL SCC−41(示差走査熱
量計)により、窒素気流下、昇温速度10℃/分にて、
室温から400℃までの温度範囲で測定した。
ム両面にのTg190℃の熱可塑性ポリイミド樹脂成分
を有する25μm厚の三層構造の接着フィルム(鐘淵化
学工業株式会社製PIXEO−BP)の両側に表面性の
良好な18μmの電解銅箔(光沢面の表面の中心線平均
粗さRz=0.79μm)を配し、さらにその両側に保
護フィルムとして125μmのポリイミドフィルム(鐘
淵化学工業株式会社製 アピカル125NPI)を配し
て、熱ロールラミネート機により、温度360℃、L/
S2.0m/min、線圧500N/cmの条件でラミネートし
た後、室温まで冷却させ、フレキシブル積層板から保護
フィルムを剥離してフレキシブル積層板を作製した。こ
の時の保護フィルムとフレキシブル積層板との密着強度
は0.5N/cmであった。その結果、外観にシワ等の
不良のないフレキシブル積層板を得た。
接着フィルムの両側に表面性の良好な18μmの電解銅
箔(光沢面の表面の中心線平均粗さRz=0.79μ
m)を配し、さらにその両側に保護フィルムとして片面
に2μmの熱可塑性樹脂(Tg340℃)を塗布した1
25μmのポリイミドフィルム(鐘淵化学工業株式会社
製 アピカル125NPI)を配して、熱ロールラミネ
ート機(温度360℃、L/S2.0m/min、線圧50
0N/cm)でラミネートさせた後、150℃まで冷却さ
せ、フレキシブル積層板から保護フィルムを剥離してフ
レキシブル積層板を作製した。この時の保護フィルムと
フレキシブル積層板との密着強度は1.5N/cmであ
った。その結果、外観にシワ等の不良のないフレキシブ
ル積層板を得た。
接着フィルムの両側に表面性の良好な18μmの電解銅
箔(光沢面の表面の中心線平均粗さRz=0.79μ
m)を配し、さらにその両側に保護フィルムとして片面
に2μmの熱可塑性樹脂(Tg340℃)を塗布した1
25μmのポリイミドフィルム(鐘淵化学工業株式会社
製 アピカル125NPI)を配して、熱ロールラミネ
ート機(温度360℃、L/S2.0m/min、線圧50
0N/cm)でラミネートさせた後、室温まで冷却させ、フ
レキシブル積層板から保護フィルムを剥離してフレキシ
ブル積層板を作製した。この時の保護フィルムとフレキ
シブル積層板との密着強度は2N/cmであった。その
結果、外観にシワ等の不良のないフレキシブル積層板を
得た。
接着フィルムの両側に表面性の良くない18μmの電解
銅箔(光沢面の表面の中心線平均粗さRz=1.84μ
m)を配し、さらにその両側に保護フィルムとして片面
に2μmの熱可塑性樹脂(Tg340℃)を塗布した1
25μmのポリイミドフィルム(鐘淵化学工業株式会社
製 アピカル125NPI)を配して、熱ロールラミネ
ート機(温度360℃、L/S2.0m/min、線圧50
0N/cm)でラミネートさせた後、150℃まで冷却さ
せ、フレキシブル積層板から保護フィルムを剥離してフ
レキシブル積層板を作製した。この時の保護フィルムと
フレキシブル積層板との密着強度は1N/cmであっ
た。その結果、外観にシワ等の不良のないフレキシブル
積層板を得た。
接着フィルムの両側に表面性の良くない18μmの電解
銅箔(光沢面の表面の中心線平均粗さRz=1.84μ
m)を配し、さらにその両側に保護フィルムとして片面
に2μmの熱可塑性樹脂(Tg340℃)を塗布した1
25μmのポリイミドフィルム(鐘淵化学工業株式会社
製 アピカル125NPI)を配して、熱ロールラミネ
ート機(温度360℃、L/S2.0m/min、線圧50
0N/cm)でラミネートさせた後、常温まで冷却させ、フ
レキシブル積層板から保護フィルムを剥離してフレキシ
ブル積層板を作製した。この時の保護フィルムとフレキ
シブル積層板との密着強度は1.5N/cmであった。
その結果、外観にシワ等の不良のないフレキシブル積層
板を得た。
接着フィルムの両側に表面性の良好な18μmの電解銅
箔(光沢面の表面の中心線平均粗さRz=0.79μ
m)を配し、さらにその両側に保護フィルムとして12
5μmのポリイミドフィルム(鐘淵化学工業株式会社製
アピカル125NPI)を配して、熱ロールラミネー
ト機(温度360℃、L/S2.0m/min、線圧500N
/cm)でラミネートさせた後、室温まで冷却させ、フレ
キシブル積層板から保護フィルムを剥離してフレキシブ
ル積層板を作製した。しかしながら、保護フィルムとフ
レキシブル積層板とが剥離してしまい、シワを生じた。
その結果、外観にシワのあるフレキシブル積層板しか
得られなかった。
接着フィルムの両側に表面性の良好な18μmの電解銅
箔(光沢面の表面の中心線平均粗さRz=0.79μ
m)を配し、さらにその両側に保護フィルムとして片面
に2μmの熱可塑性樹脂(Tg200℃)を塗布した1
25μmのポリイミドフィルム(鐘淵化学工業株式会社
製 アピカル125NPI)を配して、熱ロールラミネ
ート機(温度360℃、L/S2.0m/min、線圧50
0N/cm)でラミネートさせた後、室温まで冷却させ、フ
レキシブル積層板から保護フィルムを剥離してフレキシ
ブル積層板を作製した。この時の保護フィルムとフレキ
シブル積層板との密着強度は7N/cmであった。その
結果、カールの大きいフレキシブル積層板しか得られな
かった。
接着フィルムの両側に表面性の良くない18μmの電解
銅箔(光沢面の表面の中心線平均粗さRz=1.84μ
m)を配し、さらにその両側に保護フィルムとして12
5μmのポリイミドフィルム(鐘淵化学工業株式会社製
アピカル125NPI)を配して、熱ロールラミネー
ト機(温度360℃、L/S2.0m/min、線圧500N
/cm)でラミネートさせた後、室温まで冷却させ、フレ
キシブル積層板から保護フィルムを剥離してフレキシブ
ル積層板を作製した。しかしながら、保護フィルムとフ
レキシブル積層板とが剥離してしまい、シワを生じた。
その結果、外観にシワのあるフレキシブル積層板しか得
られなかった。
接着フィルムの両側に表面性の良くない18μmの電解
銅箔(光沢面の表面の中心線平均粗さRz=1.84μ
m)を配し、さらにその両側に保護フィルムとして12
5μmのポリイミドフィルム(鐘淵化学工業株式会社製
アピカル125NPI)を配して、熱ロールラミネー
ト機(温度360℃、L/S2.0m/min、線圧500N
/cm)でラミネートさせた後、150℃まで冷却させ、
フレキシブル積層板から保護フィルムを剥離してフレキ
シブル積層板を作製した。しかしながら、保護フィルム
とフレキシブル積層板とが剥離してしまい、シワを生じ
た。 その結果、外観にシワのあるフレキシブル積層板
しか得られなかった。
接着フィルムの両側に表面性の良好な18μmの電解銅
箔(光沢面の表面の中心線平均粗さRz=0.79μ
m)を配し、さらにその両側に保護フィルムとして12
5μmのポリイミドフィルム(鐘淵化学工業株式会社製
アピカル125NPI)を配して、熱ロールラミネー
ト機(温度360℃、L/S2.0m/min、線圧500N
/cm)でラミネートさせた後、250℃まで冷却させ、
フレキシブル積層板から保護フィルムを剥離してフレキ
シブル積層板を作製した。 その結果、外観にシワのあ
るフレキシブル積層板しか得られなかった。
ミネート装置により連続的に貼り合わせてなる積層板の
製造方法において、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、200℃以上の加圧加熱成形を行
った後、接着フィルム接着層のガラス転移温度(Tg)
以下で且つ保護材料と被積層材料の密着強度が0.1〜
5N/cmの範囲で、該保護材料を積層板から剥離する
ことによって、銅箔の表面粗さに関わらず、外観良好な
積層板を得ることが出来る。従って本発明は、特に電子
電気機器用のフレキシブル積層板として好適な材料を提
供するものである。
Claims (6)
- 【請求項1】 接着フィルムと金属材料とを熱ロールラ
ミネート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、200℃以上の加圧加熱成形を行
った後、接着フィルム接着層のガラス転移温度(Tg)
以下で且つ保護材料と被積層材料の密着強度が0.1〜
5N/cmの範囲で、該保護材料を積層板から剥離する
ことを特徴とする積層板の製造方法。 - 【請求項2】 片面に熱可塑性樹脂を積層した保護材料
を用いることを特徴とする請求項1に記載する積層板の
製造方法。 - 【請求項3】 前記記載の熱可塑性材料が、ラミネート
温度以下のガラス転移温度をもつ熱可塑性樹脂を用いる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項2のいずれか1項
に記載する積層板の製造方法。 - 【請求項4】 前記接着フィルムとして、接着成分中に
熱可塑性ポリイミドを50重量%以上含有する接着フィ
ルムを用いることを特徴とする請求項1乃至請求項3の
いずれか1項に記載する積層板の製造方法。 - 【請求項5】 前記金属材料として、厚みが50μm以
下の銅箔を用いることを特徴とする請求項1乃至請求項
4のいずれか1項に記載する積層板の製造方法。 - 【請求項6】 前記保護材料として、ポリイミドフィル
ムを用いることを特徴とする請求項1乃至請求項5のい
ずれか1項に記載する積層板の製造方法。
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