JP2007098749A - 片面フレキシブル金属積層板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反りの少ない基板材料として好適な片面フレキシブル金属積層板の製造方法を提供することができる。
【解決手段】耐熱性接着フィルムの一面に金属箔を加熱加圧成形装置を用いて積層する工程、該積層された積層板の前記金属箔が積層されていない側の面を、張力下、裏打ち材を介して接触角６０〜１７４°で金属ロールに接触させる工程を含む片面フレキシブル金属積層板の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、片面フレキシブル金属積層板の製造方法に関し、さらに詳しくは、耐熱性接着フィルムに金属材料と裏打ち材とを熱圧着した片面フレキシブル金属積層板の反りを防止する製造方法に関する。

カメラ、パソコン、液晶ディスプレイなどの電子機器類用途において、耐熱性接着フィルムに銅箔を積層した金属積層板が広く使用されている。具体的には、フレキシブルプリント板（ＦＰＣ）やテ−プ・オ−トメイティッド・ボンディング（ＴＡＢ）などの基板材料として使用され、需要が増えている。こういったフレキシブル金属積層板の需要が増える一方、安く、高品質の積層板が所望されるようになっており、効率的な製造方法が求められるようになってきた。

フレキシブル金属積層板には、両面フレキシブル金属積層板と片面フレキシブル金属積層板の２種類がある。フレキシブル金属積層板の製造方法としては、金属箔の上に、熱可塑性ポリイミド樹脂、非熱可塑性ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂を順に積層するキャスト法、非熱可塑性ポリイミド樹脂の両側に熱可塑性ポリイミド樹脂を積層した耐熱性接着フィルムと金属箔を貼り合わせる加熱加圧法などがある。近年、この中でも、安価にフレキシブル金属積層板を製造できる加熱加圧法が主流になっており、本方式をさらに細分すると、ダブルベルト法、ラミネート法などがある。加熱加圧法を用いた片面フレキシブル金属積層板の製造方法としては、熱可塑性ポリイミド層、非熱可塑性ポリイミド層、熱可塑性ポリイミド層からなる積層体を形成し、次いで金属箔を１００〜３００℃において熱融着する方法（例えば、特許文献１参照）が開示されている。また、ポリイミドフィルムの一方の面に熱可塑性ポリイミド層を、他方の面に耐熱性ポリイミド層を積層し、さらに熱可塑性ポリイミド側の面に金属箔を積層する方法（例えば、特許文献２参照）が開示されている。これらの方法は、反りのない片面フレキシブル積層板を提供することを目的とするものであるが、積層板の反りは、パターン加工時の取り扱い性と歩留まりの低下につながることから、より反りの少ない片面フレキシブル金属積層板が所望されていた。

一方、フレキシブル金属積層板のカール修正方法として、積層板を張力下でブレードに接触させながら滑らせる方法（例えば、特許文献３参照）が開示されている。しかしながら、本手法の様にブレードを用いても、滑らかに面状態で反りを修正することは困難であり、また、金属積層板にキズが入ったり、ブレードの押さえつけによる線が入るなど、実用できなかった。
特開平１１−２９８１１４号公報 特開平９−１４８６９５号公報 特開平４−２２９２６０号公報

本発明の目的は、反りの少ない片面フレキシブル金属積層板の製造方法を提供することである。

本発明は、耐熱性接着フィルムの一面に金属箔を加熱加圧成形装置を用いて積層する工程、該積層された積層板の前記金属箔が積層されていない側の面を、張力下、裏打ち材を介して接触角６０〜１７４°で金属ロールに接触させる工程を含む片面フレキシブル金属積層板の製造方法である。

本発明により、基板材料として好適な、反りの少ない片面フレキシブル金属積層板の製
造方法を提供することができる。

本発明における片面フレキシブル金属積層板は、耐熱性接着フィルムの一方の面に金属材料を、他方の面に裏打ち材を加熱加圧成形装置で連続的に熱圧着してなる。本発明において、片面フレキシブル積層板とは、耐熱性接着フィルムと金属材料、裏打ち材とを熱圧着して得られる積層体と、該積層体から裏打ち材を剥離した積層体とを含めるものとする。

本発明における耐熱性接着フィルムとしては、例えば非熱可塑性フィルムの両面に接着剤層を有するものが挙げられる。非熱可塑性フィルムとしては、ポリイミドフィルム、アラミドフィルム、液晶ポリマフィルムなどが挙げられる。中でも、ポリイミドフィルムが好ましく、ＭＤ方向、ＴＤ方向における線膨張係数（５０〜２００℃）がいずれも５×１０^−６〜２５×１０^−６ｃｍ／ｃｍ／℃であることがより好ましい。

接着剤層は、熱圧着性の接着剤からなる層が好ましい。具体的には、熱可塑性ポリイミド系接着剤、熱可塑性ポリエーテル系接着剤、熱可塑性ポリアミドイミド系接着剤、熱可塑性ポリエステルイミド系接着剤などからなる接着剤層が挙げられるが、中でも熱可塑性ポリイミド系接着剤層であることが好ましい。接着剤の金属材料表面への埋まり込みや接着力の点から、金属材料と耐熱性接着フィルムとの熱圧着温度において、弾性率が２００ＭＰａ以下、より好ましくは１００ＭＰａ以下の接着剤層がより好ましい。

非熱可塑性ポリイミドフィルムと熱可塑性ポリイミド系接着剤層を有する、耐熱性接着フィルムの製造方法としては、例えば、非熱可塑性ポリイミドの前駆体（ポリアミック酸ともいう）溶液乾燥膜の片面あるいは両面に熱可塑性のポリイミドの前駆体溶液を積層した後、あるいは、共押出し−流延製膜法によって非熱可塑性ポリイミドの前駆体溶液の片面あるいは両面に熱可塑性のポリイミドの前駆体溶液を積層した後、乾燥、イミド化する方法が挙げられる。その他、非熱可塑性ポリイミドフィルムの片面あるいは両面に、グラビアコータ、コンマコータ、リバースコータ、バーコータ、スリットダイコータなどを用いて、熱可塑性ポリイミド系接着剤を塗工する方法もある。

非熱可塑性フィルムの厚みは５〜５０μｍであることが好ましい。５０μｍ以下であれば、片面フレキシブル金属積層板の柔軟性が保たれ、４０μｍ以下であることがより好ましい。

金属材料は、銅、アルミニウム、ステンレス、鉄、銀、パラジウム、ニッケル、クロム、モリブテン、タングステン、又は、それらの合金など挙げられるが、フレキシブル金属積層板に適した材料としては、銅が挙げられる。

裏打ち材の種類は特に限定されないが、加熱圧着時の温度より高いＴｇを有する材料がよく、非熱可塑性フィルムが望ましい。非熱可塑性フィルムとしては、ポリイミドフィルム、アラミドフィルム、液晶ポリマフィルムなどが挙げられる。厚みは、シワが入りにくく、取り扱い性が良く、適度な剛性を持つ点から、１０〜６０μｍが好ましい。

耐熱性接着フィルムと金属材料、裏打ち材を熱圧着する際、加熱加圧成形装置の加圧面と金属材料との間にのみ保護材料を配置し、加熱加圧成形装置の加圧面と被圧着材料との間に保護材料を配することもできる。しかし、裏打ち材は保護材料としても機能するため、加熱加圧成形装置の加圧面と裏打ち材の間には、保護材料を配しないことが好ましい。これによって、フィルム間での滑りに起因する金属積層板のシワを防ぐことができる。

保護材料の厚みは、剛性があり、取り扱いや熱圧着の際にシワが入りにくいことから１０μｍ以上が好ましい。また、熱伝導性の面からは３００μｍ以下が好ましい。保護材料は、具体的には、２５０℃以上、より好ましくは熱圧着温度以上の耐熱性を有するアラミドフィルム、ポリイミドフィルム、金属箔等が好ましい。

本発明で用いる加圧加熱成形装置は、積層材料を加圧加熱してラミネートする装置であれば特に限定されず、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る。これらのうち、連続して金属積層板を製造することを考慮すると、ダブルベルトプレス機、熱ロールラミネート機が好ましく用いられる。

加熱方法については、所定の温度で加熱することができるものであれば特に限定されず、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限定されず、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。また、連続的な加熱加圧成形を可能とする装置として、巻き出し軸、巻き取り軸、張力制御装置、ライン調整装置（ＥＰＣ）など、さらには電子回路材料としての品質を維持する為のクリーン化設備として、粘着ロール、静電気除去装置、クリーンブースなど必要に応じて用いることができる。

図１は、本発明の片面フレキシブル金属積層体の製造方法の一例を示す概略図である。耐熱性接着フィルム３、金属箔４、裏打ち材６を、ラミネートロール１、２により熱圧着し、次いで金属ロール５に接触させる。金属箔とラミネートロール１の間には、保護材料７を配している。

本発明は、耐熱性接着フィルムの一面に金属箔を加熱加圧成形装置を用いて積層した後、該積層板の金属箔が積層されていない側の面を、張力下、裏打ち材を介して接触角６０〜１７４°で接触させることを特徴とする。ここで、接触角とは図１においてθで示される角度である。接触角が１７４°を上回ると、反りを抑制する効果が得られず、６０°を下回ると、逆向きの反りが生じる。片面フレキシブル金属積層板は、通常、金属材料側を内側にして反る。このため、金属ロールを裏打ち材側から接触させて、裏打ち材を内側にして湾曲させることにより、反りを抑えることができる。

金属ロールは加熱することが好ましい。加熱温度は１００〜２８０℃が好ましい。より好ましくは、１５０〜２８０℃である。１００℃以上に加熱することで、金属箔、耐熱性接着フィルムが柔軟になり、反りの修正が容易になる。また、耐熱接着フィルムの接着剤層の溶解を防止するために２８０℃以下が好ましい。金属ロールの直径は、１〜５０ｃｍが好ましい。

こうして得られた片面フレキシブル金属積層板は、所定の大きさに切断して、電子部品用基板として使用できる。例えば、ＦＰＣ、ＴＡＢ、多層ＦＰＣ、フレックスリジッド基板の基板、ＣＯＦなどに好適に使用することができる。

以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例の説明に入る前に、耐熱性接着フィルムの製造方法、片面フレキシブル金属積層板の製造方法、評価方法について述べる。

１．耐熱性接着フィルムの製造方法
温度計、乾燥窒素導入口、温水・冷却水による加熱・冷却装置、および、攪拌装置を付した反応釜に、下記Ｘ１をｎ−メチルピロリドン ２３７７ｇと共に仕込み、溶解させた後、下記Ｘ２を添加し、７０℃で４時間反応させて、ポリアミック酸溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液にトルエン２００ｇを添加し、２００℃で加熱して、反応の進行に伴ってトルエンと共沸してきた水分を分離しながら３時間イミド化反応を行った。その後、トルエンを留去し、得られたポリイミドワニスを水中に注いで、得られた沈殿物を分離、粉砕、洗浄および乾燥することにより、ポリイミド粉末を得た。ジメチルアセトアミド ２８３４ｇに、得られたポリイミド粉末５００ｇを添加して、４０℃で２時間撹拌してポリイミド溶液を得た。
（組成１）
Ｘ１：ピロメリット酸無水物 ０．５ｍｏｌ
３，３’，４，４’−ビスフェニルテトラカルボン酸無水物 ０．５ｍｏｌ
Ｘ２：４，４’−オキシ−ｂｉｓ−ベンゼンジアミン ０．５ｍｏｌ
２，２’−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）プロパン ０．５ｍｏｌ
（組成２）
Ｘ１：３，３’，４，４’−ビスフェニルテトラカルボン酸無水物 １．０ｍｏｌ
Ｘ２：ｐ−フェニレンジアミン １．０ｍｏｌ
（組成３）
Ｘ１：３，３’，４，４’−ビスフェニルテトラカルボン ０．４ｍｏｌ
３，３’，４，４’−オキシ−ビスフェニルテトラカルボン酸無水物 ０．６ｍｏｌ
Ｘ２：４，４’−オキシ−ｂｉｓ−ベンゼンジアミン １．０ｍｏｌ
得られたポリイミド溶液（組成１〜組成３）を各々、市販のポリイミドフィルム（アピカルＮＰＩ*（株）カネカ製、ユーピレックスＳ*宇部興産（株）製、又は、カプトンＥＮ*東レデュポン（株）製）に両面塗工後、２００℃で３０分の乾燥を行い、耐熱性接着フィルムを製造した。

２．片面フレキシブル金属積層板の製造方法
上記の耐熱性接着フィルムの片面に、銅箔厚みが１２μｍの日本電解製電解銅箔：ＵＳＬＰを配置し、もう一方の片面に裏打ち材として、２５μｍの市販のポリイミドフィルム（ユーピレックスＳ*宇部興産（株）製、又は、アピカルＮＰＩ*（株）カネカ製）を配置した。

次に、銅箔と加熱加圧成形装置の間に、保護フィルムとして、市販の１２５μｍのポリイミドフィルム（カプトンＨ*東レデュポン（株）製）を配置した。

加熱加圧して製造した片面フレキシブル金属積層板の裏打ち材側を金属ロールに接触させる場合と、させない場合に分けて、反りの状態を観察した。この時、曲げ角度、金属ロールの温度を適宜変更した。

３．反りの測定方法
製造した片面フレキシブル金属積層板を１５０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさにカットし、サンプルを作製した。このサンプルを２３℃、５５％の温湿度調整下に９６時間放置し、サンプルの端部を抑え、逆の端部の反り上がる高さを測定した。

実施例１〜６
表１に示す条件で片面フレキシブル金属積層板を作製した。評価結果を表１に示す。いずれも、反り上がりの高さは、１０ｍｍ以下で良好であった。

比較例１〜３
表１に示す条件で片面フレキシブル金属積層板を作製した。評価結果を表１に示す。いずれも、反り上がりの高さは、２０ｍｍを超え、反りが大きかった。

本発明の片面フレキシブル金属積層体の製造方法の一例を示す概略図

符号の説明

１ ラミネートロール
２ ラミネートロール
３ 耐熱性接着フィルム
４ 金属箔
５ 金属ロール
６ 裏打ち材
７ 保護材料
８ ガイドロール
θ 接触角

Claims (3)

1. 耐熱性接着フィルムの一面に金属箔を加熱加圧成形装置を用いて積層する工程、該積層された積層板の前記金属箔が積層されていない側の面を、張力下、裏打ち材を介して接触角６０〜１７４°で金属ロールに接触させる工程を含む片面フレキシブル金属積層板の製造方法。
2. 金属ロールの温度が１００〜２８０℃であることを特徴とする請求項１記載の片面フレキシブル金属積層板の製造方法。
3. 加熱加圧成形装置が一対以上の熱ラミロールを用いた熱ロール方式であることを特徴とする請求項１または２記載の片面フレキシブル金属積層板の製造方法。

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