JP2003519901A - フレキシブル回路用のフレキシブルラミネート - Google Patents

フレキシブル回路用のフレキシブルラミネート

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センタニ、マイケル、エイ.
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Abstract

(57)【要約】 フレキシブル回路を製造するときに使用するためのフレキシブル回路ラミネート(70)を形成する方法であり、ポリイミドの略連続的なストリップ(22)の、金属層(23)を有する第1の側面に銅の連続層(24)を電気蒸着するステップと、ポリイミドストリップの第2の側面を修正してその側面の表面エネルギを増加させるステップと、ポリイミドの略連続的なストリップの第2の側面に施された接着フィルム(44)を加えるステップであって、接着剤ストリップが実質的に未硬化の重合体材料から形成されるステップと、接着フィルムを硬化するステップであって、接着フィルムの少なくとも最も外側の領域が部分的にのみ硬化されるステップと、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 発明の分野 本発明はフレキシブル回路、より詳しくはフレキシブル回路を形成するときに
使用するためのフレキシブルラミネートに関する。
【0002】 発明の背景 フレキシブル回路は、電気コネクタ/導体が振動または運動を受ける場合に有
利な用途がある。フレキシブル回路は一般的に重合体基板から成り、その基板上
に銅回路が形成される。電気回路は、重合体基板の1つの側面に電気蒸着された
銅の連続層から一般的に形成される。ある場合には、支持面の上にフレキシブル
回路を接着できるか、あるいは2つの回路の間の中間絶縁層と共に2つのフレキ
シブル回路を取り付けできることが望ましいかもしれない。
【0003】 本発明は、フレキシブル回路を形成するときに使用するためのフレキシブル回
路コンポーネントと、他の表面に取り付けることが可能なフレキシブル回路とを
提供する。
【0004】 発明の概要 本発明によれば、フレキシブル回路を製造するときに使用するためのフレキシ
ブル回路ラミネートを形成する方法が提供され、この方法は、a)ポリイミドフ
ィルムの略連続的なストリップの、少なくとも1つの金属層を有する前記第1の
側面に、銅の連続層を蒸着するステップと;b)ポリイミドストリップの第2の
側面を修正して、その側面の表面エネルギを増加させるステップと;c)ポリイ
ミドの略連続的なストリップの第2の側面の上に接着剤を塗布するステップであ
って、前記接着剤が実質的に未硬化の重合体材料から形成され、前記重合体材料
が未硬化の状態で、前記重合体材料の平坦面に沿って及ぼされる圧力下では流動
しない特性を有する、ステップと;d)前記接着剤を硬化するステップであって
、前記接着剤の少なくとも最も外側の層が部分的にのみ硬化される、ステップと
を含む。
【0005】 本発明の他の態様によれば、フレキシブル回路を製造するときに使用するため
のフレキシブル回路ラミネートを形成する方法が提供され、この方法は、a)ポ
リイミドフィルムの略連続的なストリップの、金属層を有する第1の側面に、銅
の連続層を蒸着するステップと;b)前記ポリイミドストリップの第2の側面を
十分なレベルで化学プラズマに暴露し、前記ポリイミドフィルムの表面エネルギ
を修正するステップと;c)少なくとも1つの金属層を前記ポリイミドフィルム
の前記第2の側面に加えるステップと;d)前記ポリイミドフィルムの前記第2
の側面の前記少なくとも1つの金属層の上に接着剤を塗布するステップであって
、前記接着剤が実質的に未硬化の重合体材料から形成され、前記重合体材料が未
硬化の状態で、前記重合体材料の平坦面に沿って及ぼされる圧力下では流動しな
い特性を有する、ステップと;e)前記ポリイミドフィルムを誘導加熱して、前
記接着剤を硬化するステップであって、前記接着剤の少なくとも最も外側の領域
が部分的にのみ硬化される、ステップと;を含む。
【0006】 本発明の他の態様によれば、フレキシブル回路を製造するときに使用するため
のフレキシブル回路ラミネートを形成する方法が提供され、この方法は、略連続
的なポリイミドストリップの第1の側面と第2の側面とを修正して、それら側面
の表面エネルギを増加させるステップと;ポリイミドフィルムの略連続的なスト
リップの前記第1の側面に銅の連続層を蒸着するステップであって、前記第1の
側面が少なくとも1つの金属層を有する、ステップと;ポリイミドの略連続的な
ストリップの第2の側面の上に接着剤を塗布するステップであって、前記接着剤
が実質的に未硬化の重合体材料から形成され、前記重合体材料が未硬化の状態で
、前記重合体材料の平坦面に沿って及ぼされる圧力下では流動しない特性を有す
る、ステップと;前記接着剤を硬化するステップであって、前記接着剤の少なく
とも最も外側の領域が部分的にのみ硬化される、ステップと;を含む。
【0007】 本発明の目的は、フレキシブル回路を形成するときに使用するためのフレキシ
ブルラミネートを提供することである。 本発明の他の目的は、フレキシブルラミネートの一方の側面が少なくとも部分
的に未硬化の接着フィルムを含む、上述のようなフレキシブルラミネートを提供
することである。
【0008】 本発明の他の目的は、前記ラミネートが、重合体基板の一方の側面に接着され
た銅層を有する重合体層と、重合体基板の第2の側面に塗布された重合体の接着
剤層とから成る、上述のようなフレキシブルラミネートを提供することである。
【0009】 なおさらなる本発明の目的は、重合体の接着剤が、未硬化の重合体の接着剤の
寸法的に安定したフィルムである、上述のようなフレキシブルラミネートを提供
することである。
【0010】 なおさらなる本発明の目的は、重合体の接着フィルムを重合体基板に接着する
方法を提供することである。 なおさらなる本発明の目的は、重合体基板を表面処理して、基板の表面エネル
ギを増加させるステップを含む、上述のような方法を提供することである。
【0011】 これらのおよび他の目的と利点は、添付図を参考にした本発明の好適な実施形
態の次の説明から明らかになるであろう。 好適な実施形態の詳細な説明 次に、本発明の好適な実施形態を例示するためであって、本発明を限定するた
めのものではない図面を参照すると、図1は、本発明によるフレキシブル回路ラ
ミネートを形成するためのプロセスライン10の概略図を示している。図示した
実施形態では、重合体基板の略連続的なストリップまたはウェブ20はその上に
形成された銅層を有し、所定の通路に沿って搬送される。図2はウェブ20の一
部の拡大斜視図を示している。図2では、重合体基板は22に示され、銅の連続
層は24に示されている。基板22は22aに示した第1の表面と、22bで示
した第2の表面とを有する。銅被覆の重合体ストリップは、金属層23を重合体
基板22の表面22aの上に加えることによって形成することが好ましい。層2
3は、金属スパッタリング技術によって、あるいは化学的気相成長プロセスによ
って加えることが可能である。次に、銅層24は金属層23の上に電気蒸着され
る。
【0012】 本発明によれば、銅被覆の重合体材料の略連続的なウェブ20は通路に沿って
搬送され、その際一般的に未硬化の樹脂材料の接着剤44がウェブに塗布される
。ウェブ20は好ましくはポリイミド材料から形成され、より詳しくはDuPo
ntのkapton(KAPTONはDuPontの商標名である)のような二
軸配向のポリイミドである。
【0013】 本発明によれば、接着剤44は、材料の表面に沿って力の作用を受けて一般的
に寸法的に安定している未硬化、あるいは実質的に未硬化の樹脂材料である。本
出願で用いられているように、未硬化の樹脂材料に適用される「寸法的に安定し
た」という用語は、樹脂が、積層圧力の結果としてその平坦面に沿って及ぼされ
る圧力下でその形状または流動を大幅に変えない特性を有することを意味する。
基本的に、本発明に使用した樹脂フィルムを説明するために使用される「寸法的
に安定した」という用語は、このようなフィルムを、平坦な圧力の作用を受ける
ときに流動する未硬化の樹脂から区別すべきことが意図される。
【0014】 名称「高性能エポキシ接着結合フィルム」の下でMinnesota Min
ing and Manufacturing(3M)によって製造され、また
販売されている製品は、本発明によるフレキシブルラミネート20を製造すると
きに接着剤44として有利な使用を見出している。この製品はエポキシ樹脂から
成り、また3Mの名称「9901」と「9902」の下で約1または2ミルの厚
さで利用可能である。材料は、材料の両方の表面の除去可能な保護重合体フィル
ム付きで製造業者によって提供される。材料は、製造業者によって開示されてい
るような次の物理的性質を有する。
【0015】
【表1】 本発明によれば、重合体ストリップ22の露光面は図1のボックス30で概略
的に示した表面処理を受け、重合体ストリップの表面エネルギを修正して、適切
な接着を保証する。この点に関して、接着の必須要件は湿潤である。湿潤が欠如
すると、2つの材料の間に優れた接着が生じない。特に、表面の表面エネルギが
、表面に塗布された接着剤の表面エネルギよりも高いならば、塗布される接着剤
は発散し、表面を湿潤にし、これによって表面の合計エネルギを下げる。したが
って、優れた湿潤は優れた接着のために必要である。
【0016】 本発明によれば、重合体基板22の露光面22bは基板の表面エネルギを増加
させるために処理される。表面22bの処理は、加熱によってあるいはイオン衝
撃、プラズマ処理、電子エッチング、熱または他の型式の粒子衝撃あるいは電磁
波放射エッチングによって達成することが可能である。また重合体基板22の表
面22bを基板22に接着すると共にその表面エネルギを高める化学物質のプラ
ズマに暴露することも可能であり、例えば酸素プラズマ、低分子量のシランプラ
ズマ、塩素プラズマのようなハロゲンガスのプラズマ、ボマインプラズマ等に基
板22を暴露する。
【0017】 本発明の好適な実施形態によれば、基板22の表面22bは2段階の表面処理
工程を受けて、その表面接着特性を高める。表面22bの接着特性は、表面22
bを物理的に変更して、その表面エネルギを増加させることによって、表面22
bを化学的に変更して、その表面エネルギを増加させることによって、あるいは
両方の組合せによって増加させることが可能である。好適な実施形態では、表面
22bは表面処理の第1のステップを受けて、表面22bを物理的または化学的
に修正し、次に第2のステップが続き、修正された表面22bに金属層が蒸着さ
れる。
【0018】 第1のステップは、好ましくは基板22の表面22bを物理的に粗くするか、
あるいは化学的に修正する。表面22bを物理的に粗くするために、レーザエッ
チングまたは電磁放射を利用することが可能である。表面22bを化学的に変更
するために、イオンビーム衝撃またはプラズマを利用することが可能である。好
適な実施形態では、ステップ2で金属層を加える前に酸素(O2)プラズマが表
面22bに加えられる。
【0019】 次にステップ2を参照すると、金属32の少なくとも1つの薄層は好ましくは
以前に処理した表面22bに加えられる。表面22bに加えられる金属層32は
クロム、チタン、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄バナジウム、シリコンまたは
それらの合金から成る群から選択することが可能である。金属層32は好ましく
は従来の金属スパッタリング技術によって加えられる。好適な実施形態では、ク
ロム(Cr)は、ステップ1に述べられているように酸素(O2)プラズマによ
る表面22bの表面調製に続き、表面22bの上にスパッタされる。
【0020】 クロム層32は、好ましくは約50オングストローム(Å)から約300オン
グストローム(Å)の厚さを有する。クロム層32は、ポリイミド基板22の表
面エネルギよりも高い表面エネルギを有する金属面を提供し、これによって基板
22とそれに加えられる接着剤44との間の接着を改善する。この点に関して、
クロム層32は粗くされた表面22bの接着特性をさらに強化する。当然、ある
用途では、金属32のさらなる接着強化が必要とされず、また表面22と接着剤
44との間の満足な接着を提供するために、ステップ1の表面処理によって提供
される接着強化のみで十分であるかもしれないことが理解されるであろう。
【0021】 表面処理工程30に続き、略連続的なウェブ20は接着剤フィードアセンブリ
40を通過して移動する。接着剤フィードアセンブリ40は、ロールの上に卷回
されるフィルム形態の接着剤44を有するロール42から構成される。接着フィ
ルム44は上述のように3Mによって製造された型式の接着フィルムである。取
外し可能な保護層46は接着フィルム44の両方の表面に典型的に設けられる。
示した工程では、基板22に面している接着フィルム44の表面の保護層46は
、フィルム巻き取りローラ52によって除去される。特に、保護層46はニップ
ローラ54を経由して巻き取りローラ52の上に導かれる。内部保護層46の除
去によって、接着フィルム44は基板22の表面22bのクロム層32に露出さ
れる。加熱されたニップローラ56は、露出された接着フィルムが表面22bの
処理層32に係合するにつれ、表面22bの接着フィルム44と層32とを互い
に係合するように強制する。好ましくは、ニップローラ56は十分に加熱され、
接着フィルム44を暖めて、基板22の層32との確実な接触を保証する。
【0022】 本発明の1つの態様によれば、接着フィルム44を有するウェブ20は、図の
60に示した加熱要素を通過して連続的に搬送されることが好ましい。加熱要素
60は、接着フィルム44を形成する未硬化の樹脂を加熱するために操作可能で
ある。接着フィルム44の加熱は、従来のガス燃焼、電気燃焼の加熱手段または
誘導加熱によって実施することが可能である。
【0023】 クロム層32が表面22bの上に蒸着される、これまで説明してきた好適な実
施形態に関して、接着フィルム44に隣接して金属層32で発生した熱が放射し
、また接着フィルム44の中に導かれるにつれ、ウェブ20は誘導加熱によって
好ましくは加熱され、この場合金属層32の誘導加熱は放射と伝導を介して接着
フィルム44を加熱する。従来、本技術で「B段階」と呼ばれるものに接着フィ
ルム44が硬化されるように、加熱要素60を制御することが好ましい。この点
に関して、「A段階」の樹脂は、実質的に未硬化の樹脂を指すと従来理解されて
いる。「B段階」の樹脂は、完全に硬化されていないが、部分的に硬化された樹
脂を指す。「C段階」の樹脂は実質的に完全に硬化された樹脂を指す。
【0024】 かくして、本発明によれば、ウェブ20の接着フィルム44は部分的にのみB
段階に硬化される。次に、接着フィルム44を有するウェブ20は、好ましくは
2つのニップローラ62の間を通過する。かくして、70に示された連続的なラ
ミネートは前述の工程に従って形成される。次にラミネート70は、図1に概略
的に例示したようにシート72に切断することが可能である。
【0025】 図3は、図1に示した工程に従って形成されたフレキシブルラミネート70の
断面図を示し、この場合除去可能な保護層46を有する部分的に硬化された接着
層44は、基板の表面22aに銅層24を有する重合体基板22に取り付けられ
る。
【0026】 以上の説明は本発明の特定の実施形態である。本実施形態が説明のみのために
記載され、また多数の変更と修正が本発明の精神と範囲から逸脱することなしに
当業者によって実施可能であることが理解されるべきである。本発明の他の観点
によれば、層と接触した接着フィルム44の領域の温度が、温度に到達するよう
にウェブ20の誘導加熱を制御することが可能であり、これにより接着剤のこの
領域はC段階に完全に硬化されるが、接着フィルム44の外部領域は、特に接着
フィルムの外面で、このような領域を完全に硬化するために十分な時間の長さの
間温度を達成せず、したがって、接着フィルムの外面は少なくとも部分的に未硬
化のままであり、すなわちA段階、B段階あるいは両方が混合した段階に留まる
。このようなすべての修正と変更は、本発明の範囲内にある限り、請求されたも
のまたはその等価物として含まれると意図される。
【図面の簡単な説明】
本発明は、ある部分および部分の構成において物理的形態をとることが可能で
あり、その実施形態を本明細書に詳述し、また添付図に例示する。
【図1】 本発明の好適な実施形態を例示したフレキシブル回路ラミネート
を形成するためのプロセスラインの概略立面図である。
【図2】 図1に示したプロセスを経る前の銅被覆重合体ストリップの拡大
斜視図である。
【図3】 本発明により形成されたフレキシブル回路ラミネートを示す図1
のライン3−3に沿って見た断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 34929 Curtis Boulevar d, Eastlake, Ohio 44095−4001, United Stat es of America (72)発明者 センタニ、マイケル、エイ. アメリカ合衆国、 オハイオ 44130、 パーマ、7335 ベレスフォード アベニュ ー (72)発明者 クスナー、マーク アメリカ合衆国、 オハイオ 44040、 ゲイツ ミルズ、 687 エコー ドライ ブ Fターム(参考) 4F100 AB01B AB01D AB13D AB17C AK49A AK53G AS00E BA05 BA07 BA10C BA10E CB00 EA02 EH66 EJ52 EK09 GB43 4K029 AA11 AA25 BA01 BA03 BA07 BA08 BA09 BA12 BA17 BA35 BD00 EA01 GA01 GA02 GA03

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フレキシブル回路の製造に使用するためのフレキシブル回路
    ラミネートを形成する方法であって、 a)ポリイミドフィルムの略連続的なストリップの、金属層を有する第1の側
    面に、銅の連続層を蒸着するステップと、 b)前記ポリイミドフィルムの第2の側面を十分なレベルで化学プラズマに暴
    露し、前記ポリイミドフィルムの表面エネルギを修正するステップと、 c)少なくとも1つの金属層を前記ポリイミドフィルムの前記第2の側面に加
    えるステップと、 d)前記ポリイミドフィルムの前記第2の側面の前記少なくとも1つの金属層
    の上に接着剤を塗布するステップであって、前記接着剤が実質的に未硬化の重合
    体材料から形成され、前記重合体材料が未硬化の状態で、前記重合体材料の平坦
    面に沿って及ぼされる圧力下では流動しない特性を有するステップと、 e)前記ポリイミドフィルムを誘導加熱して、前記接着剤を硬化するステップ
    であって、前記接着剤の少なくとも最も外側の領域が部分的にのみ硬化されるス
    テップと、 を含む方法。
  2. 【請求項2】 ステップb)の前記化学プラズマが酸素である、請求項1に
    記載の方法。
  3. 【請求項3】 ステップc)で加えられる前記少なくとも1つの金属層が、
    クロム、チタン、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄、バナジウム、シリコンまた
    はそれらの合金から成る群から選択される金属から形成される、請求項1に記載
    の方法。
  4. 【請求項4】 ステップc)で加えられる前記少なくとも1つの金属層が、
    約50から約300オングストロームの厚さを有する、請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 ステップc)で加えられる前記少なくとも1つの金属層がク
    ロムである、請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 誘導加熱する前記ステップが、前記少なくとも1つの金属層
    と接触した前記接着剤の領域が完全に硬化され、また前記接着剤の最も外側の領
    域が部分的に未硬化であるように制御される、請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記接着剤の第1の表面が完全に硬化される、請求項1に記
    載の方法。
  8. 【請求項8】 前記接着剤の第1の表面がC段階に硬化され、また前記接着
    剤の第2の表面がB段階に硬化される、請求項3に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記接着剤が、樹脂から形成された寸法的に安定したフィル
    ムである、請求項9に記載のフレキシブル回路ラミネート。
  10. 【請求項10】 フレキシブル回路の製造に使用するためのフレキシブル回
    路ラミネートを形成する方法であって、 ポリイミドフィルムの略連続的なストリップの、少なくとも1つの金属層を有
    する第1の側面に、銅の連続層を蒸着するステップと、 前記ポリイミドストリップの第2の側面を修正して、その側面の表面エネルギ
    を増加させるステップと、 前記ポリイミドの略連続的なストリップの前記第2の側面の上に接着剤を塗布
    するステップであって、前記接着剤が実質的に未硬化の重合体材料から形成され
    、前記重合体材料が未硬化の状態で、前記重合体材料の平坦面に沿って及ぼされ
    る圧力下では流動しない特性を有するステップと、 前記接着剤を硬化するステップであって、前記接着剤ストリップの少なくとも
    最も外側の領域が部分的にのみ硬化されるステップと、 を含む方法。
  11. 【請求項11】 前記接着剤が寸法的に安定したフィルムである、請求項1
    0に記載の方法。
  12. 【請求項12】 フレキシブル回路の製造に使用するためのフレキシブル回
    路ラミネートを形成する方法であって、 略連続的なポリイミドストリップの第1の側面と第2の側面とを修正して、そ
    れら側面の表面エネルギを増加させるステップと、 少なくとも1つの金属層を前記ポリイミドフィルムの略連続的なストリップの
    前記第1の側面に蒸着するステップと、 銅の連続層をポリイミドフィルムの前記略連続的なストリップの前記第1の側
    面の前記少なくとも1つの金属層に蒸着するステップと; 前記ポリイミドの略連続的なストリップの前記第2の側面の上に接着剤を塗布
    するステップであって、前記接着剤が実質的に未硬化の重合体材料から形成され
    、前記重合体材料が未硬化の状態で、前記重合体材料の平坦面に沿って及ぼされ
    る圧力下では流動しない特性を有するステップと、 前記接着剤を硬化するステップであって、前記接着剤ストリップの少なくとも
    最も外側の領域が部分的にのみ硬化されるステップと、 を含む方法。
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