JP2007136977A - 複合機能フィルムとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 銅張積層板などの機能性積層フィルムを、目的の機能を付与しながら密着性を向上させてまた効率よく製造できる複合機能フィルムとその製造方法の提供。
【解決手段】 ダブルベルトプレスあるいは熱ラミネート装置で積層する複合機能フィルムの製造方法において、接着層は従来に比較して150℃以下と比較的低温度で硬化する接着剤を使用して、強固に密着させかつ前記各層の持つ欠点を補う機能(耐熱性、耐ガス透過性、耐吸水性等)を有し、貼り合わせ予定面に離型処理層を施した離型フィルムの片面に気相成膜による離型金属層を介して所要厚みの金属・無機物成膜層を設けたキャリア付きフィルムを用いて、ダブルベルトプレスあるいは熱ラミネート装置で積層後に離型フィルムを剥離して金属・無機物成膜層を基材フィルムに積層する。
【選択図】 図1

Description

この発明は、銅張積層板などの機能性積層フィルムを、目的の機能を付与しながら密着性を向上させてまた効率よく製造できる複合機能フィルムとその製造方法に関する。

従来の機能性フィルムとして、伝導性フィルムの銅張積層板(CCL:Copper Clad
Laminate)、銀蒸着フィルムなどがあり、透明伝導性フィルムのITO膜、ZnO膜等の金属蒸着フィルムなど、電磁波シールドフィルムのフェライト蒸着フィルムなど、基材フィルムに各種の性能を付加する無機物や金属を積層したフィルムが広く市場において流通している。

このような機能性フィルムの製法として、下記のような方法が一般的に知られている。接着剤ラミネート法は、ドライラミネーターを用いてアクリル系、エポキシ系接着剤を塗布、乾燥させて、ニップロールによる熱圧着、巻き取り後に養生して完成させる。
接着剤ラミネート法は、生産速度が速く、密着力が比較的高い等の長所があるが、ニップロールの加工精度(真円度、真直度)に限界線圧による圧着のため、一瞬しかエネルギーが働かず、密着力を安定化するため、接着層を厚くする必要があり、また、金属フィルムに一定の強度が必要なため、一定以上の厚みフィルムを使用せざるを得ない。

キャスティングダイ方法は、基材フィルム樹脂を溶解し、キャスティングダイへ樹脂投入し、また溶解樹脂上に金属フィルムを投入して、次いで基材フィルムと金属フィルムを合わせて冷却、完成させる。この方法は、樹脂フィルム成形と金属フィルムラミネートが同時にでき、金属フィルムを直接熱圧着することにより高密着強度が得られる。しかし、樹脂フィルムの片面にしか金属フィルムが形成できず、金属フィルムを薄くすることが困難となる。

ダブルベルト装置による製法は、基材フィルム又は金属フィルムに、基材フィルムの使用する樹脂にワニス化したものを塗布し、ワニスの溶剤分の除去し、基材フィルムと金属フィルムが一体化する湿度、圧力にて圧着後、冷却して、養生後に完成させる。この方法は、接着層に基材フィルムと同様の樹脂(多くはポリイミドのような高物性樹脂)を使用するので物性が高い。しかし、ワニスに使用するポリイミドPIが高温・高圧の状態の中でしかフィルム形成できない、あるいはPIと金属フィルムの熱圧着後の相方の冷却状況を同一にしないと、樹脂と金属の熱収縮のバランスがくずれ、高品質(密着性、フィルムのソリ等)のものが製造困難である。

金属蒸着又はスパッタ法によるラミネートフィルムの製法は、例えば、CCL等の場合、金属膜を電解メッキに適する膜厚に成長させ(2000Å〜5000Å)、次いで電解メッキにて必要な金属膜厚を得ることで完成する。この方法は、各種の基材フィルムに各種の金属膜が形成可能であり、電解メッキと組み合わせると自由度の高い厚みの形成が可能となる。しかし、樹脂フィルムへ直接金属スパッタを行うため、高密着のものが得られず、樹脂フィルムと各種スパッタ材料に応じて、均一な成膜、高密着を得ようとすると、樹脂フィルムの性質及びスパッタ装置と金属、無機物の相性等の多くの因子を考えなければならない。
特開平4-33848号公報 特開2000-71268号公報 特開2001-103010号公報 特開平11-92917号公報

以上のような従来の製造方法では、より高機能な複合型機能性フィルムを製造することは困難となる。すなわち、高機能課が要求される複合型機能性フィルムは、軽薄短小の求められる中で、均一な品質の薄膜化(金属膜、支持体層共)を図り、高密着性(金属層と支持体の強固な一体化)を達成する必要が有り、多くの金属、無機物層と支持体で可能にするフレキシブルな製造工程が求められる。

この発明は、需要家が要求する複合型機能性フィルムの用途に応じた機能と製造性が良いことのバランスがとれた製品とするため、例えば、CCLでは高密着、高耐熱性、薄膜性を達成し、タッチパネル用透明電導フィルムでは、透明、高密着(耐繰返し曲げ)を達成し、電磁波シールドフィルムでは、高密着、自由形状性能を達成して高効率生産する必要があり、かかる多機能の付与と高効率生産を達成できる製造方法の提供を目的としている。

発明者は、複合フィルムとする各層に必要な機能として、金属・無機物成膜層は均一な成膜(厚み密着度)と必要な機能(導通、絶縁、透明性等)を有し、他方、製品に必要な耐熱性、耐候性、耐薬品性、絶縁性等の物性を有してかつ最適な厚みを有する支持フィルム層とを、接着層は従来に比較して150℃以下と比較的低温度で硬化する接着剤を使用して、強固に密着させかつ前記各層の持つ欠点を補う機能(耐熱性、耐ガス透過性、耐吸水性等)を有することで、上記目的を達成できると考えた。

また、発明者は、ダブルベルトプレスあるいは熱ラミネート装置で積層する複合機能フィルムの製造方法において、貼り合わせ予定面に離型処理層を施した離型フィルムの片面に気相成膜による離型金属層を介して所要厚みの金属・無機物成膜層を設けたキャリア付きフィルムを用いて、ダブルベルトプレスあるいは熱ラミネート装置で積層後に離型フィルムを剥離して金属・無機物成膜層を基材フィルムに積層することで、上記目的のみならず総積層厚みが薄い複合機能フィルムを得ることが可能であること知見した。

また、発明者は、耐熱樹脂基材フィルムの片面又は両面に、粒径20nm以下のSiO₂を10%以上混入したエポキシ樹脂またはアクリル樹脂系接着剤層を介して金属・無機物成膜層を設けることで、上記目的が達成できることを知見した。

更に発明者は、ダブルベルトプレスあるいは熱ラミネート装置のベルト又はローラーに接する保護フィルムを併走供給して同時に押圧する方法において、護フィルムが、PET、CPP、OPPであると高効率生産を達成できることを知見した。

この発明は、ダブルベルトプレスあるいは熱ラミネート装置で積層する複合機能フィルムの製造方法において、接着層は従来に比較して150℃以下と比較的低温度で硬化する接着剤を使用して、強固に密着させかつ前記各層の持つ欠点を補う機能(耐熱性、耐ガス透過性、耐吸水性等)を有し、貼り合わせ予定面に離型処理層を施した離型フィルムの片面に気相成膜による離型金属層を介して所要厚みの金属・無機物成膜層を設けたキャリア付きフィルムを用いて、ダブルベルトプレスあるいは熱ラミネート装置で積層後に離型フィルムを剥離して金属・無機物成膜層を基材フィルムに積層すると、CCLでは高密着、高耐熱性、薄膜性を達成できる多機能の付与と高速貼り合わせによる高効率生産が可能となった。

CCLを製造するための金属・無機物成膜層の構成は、図1Aに示すごとく、例えば25〜50μm厚みの離型フィルム1をキャリアとした、キャリア付きフィルムとしている。離型フィルム1はその貼り合わせ予定面に離型処理された離型処理層2を有し、また他方面も鏡面板からの離型性向上を目的に離型処理された背面処理層3を有しており、前記離型処理層2に離型金属層4(蒸着または低出力スパッタ)を介して所要厚みの金属層5(高出力スパッタ)が設けられている。

離型フィルム1の離型処理層2は、支持体フィルム表面のシールドを兼ねるもので、UV硬化樹脂コーティング、またはSiO₂スパッタ処理によって支持体フィルムからのガスの発生等を防止する機能を有する。

離型フィルムにキャリアされる金属・無機物成膜層は、薄膜から厚膜まで自由に調整でき、なおかつ離型フィルムに適度な強度を持って密着させることにより離型フィルムにより、保持、保護される。

また、離型フィルムは銅箔を接着剤を介して基材フィルムに貼り付ける場合に与えられる熱に充分耐えられ、銅をスパッタまたは蒸着により成膜する際、フィルム内部より、成膜を阻害するガス等の発生を防止する離型処理層を持っている。

さらに、ダブルベルトプレス(DBP)装置やニップロールにより銅箔と基材フィルムを接着剤により接着する際、DBP及びニップロールの鏡面表面から離型し易いように背面処理層3を有している。なお、かかる密着不良の原因はフィルムより発生するガス、オリゴマーであると考えられる。

CCLを製造するための金属・無機物成膜層の他の構成は、図1Bに示すごとく、図1Aの構成と同様構成の離型フィルム1をキャリアとして、離型処理層2に離型金属層4(蒸着または低出力スパッタ)を介して所要厚みの金属層5、そして金属めっき層6が設けられている。

この構成では、例えばスパッタ金属層5上に電解めっきを施すことにより任意の厚みの金属箔を成膜することが可能となる。これにより、極薄の電解銅箔をDBP、ニップロール方式を介しての接着剤ラミネーション法に使用できる。

CCLを製造するための接着剤層の構成は、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂系の接着剤の中に、粒径20nm以下のSiO₂を10%以上混入することにより、耐熱性の向上、接着層の可撓性、ガスシールド性を向上させることができる。

CCLを製造するため基材フィルム層の構成は、ポリイミドやポリアミドなどの耐熱性フィルムの表面粗化を図ることにより、接着層の密着力を向上させ、接着層の塗布の均一な薄膜化を図ることができる。このことにより、金属箔を接着剤を介して接着する場合に均一に密着力が向上する。

耐熱性フィルムの表面粗化として、粒径20μm程度のSiO₂、Al₂O₃等の粉体をスラリー化し、そのスラリーにより表面粗化を行うことができる。また、極めて薄い氷片と上記粉体を同時に水圧またはエアー圧にて圧送し、フィルムに当てることにより均一な表面粗化を行うことが可能である。

製造工程として、DBP装置を説明する。図2に示すように、まず基材フィルム11の基材巻戻し工程21、基材フィルム11の進行方向に説明すると、ニップロールなどの接着剤塗布工程22、乾燥工程23、金属・無機物成膜層たる金属箔12及び保護フィルム13の巻戻し工程24、前半のホット、後半のコールドの温度域に分かれるダブルベルトプレスによる接着工程25、クーリング工程26、保護フィルム13の剥離工程27、エッジカッテイング工程28、製品14の巻き取り工程29の順に行われる。

ダブルベルトプレス装置で使用する鏡面ベルトの表面粗度は0.02μm以下が望ましい。また、ベルト厚みはt=0.5〜2mm、厚み公差はt1mmで±50μmが好ましい。前半のホット、後半のコールドの温度域に設定するためにはエアー又はオイルを使用するが、かかるベルトを使用することで、フィルムへの熱伝導を良くすることができ、圧力が均一にかかるため、フィルム層の厚みムラがあっても薄い接着剤層厚みが5μm以下でも適正な熱と圧力が加わり、密着力が向上する。

接着剤塗布工程22で使用するニップロール30は特に重要であり、図3に示すごとく、ラバーローラー31にドクターローラー32で接着剤を均一に塗布して、これを基材フィルム11の両面に転写して接着剤を塗布する。この一対のラバーローラー31は、例えば上側ローラーを垂直に下側に、下側ローラーを垂直に上側に適宜押すことにより、基材フィルム11の接着剤層を薄くかつ均一に塗布することが可能となる。

金属・無機物成膜層のキャリアとしての離型フィルム1には、PETフィルム等が採用できる。保護フィルムには、無延伸ポリプロピレンフィルム(CPP)、延伸ポリプロピレンフィルム(OPP)等が採用できる。

実施例1
CCLを製造するために基材フィルムには、ポリイミドフィルム(t25μm、Tg=385℃)を使用し、銅箔には、PETベースフィルム(t25μm、Tg=80℃)をキャリアとして、3000Å〜5000Å厚みの銅スパッタ膜を成膜したものを使用した。

接着剤には、ウレタンと変性エポキシ樹脂の混合物を酢酸エチルで希釈した低粘度のものを使用した。接着剤塗布量はウェット重量にて2g/m²以下、ドライ重量にて0.84g/m²以下となるようにした。

ダブルベルトプレスによる接着工程で、接着圧力はホット部とコールド部共に30bar、温度条件は、材温にて120℃、1秒以上とし、コールド部出口にて材温80℃(チラーロール使用)又は出口にて材温60℃(チラーロール未使用)とし、材温はPETフィルムのTg温度まで下げた。

図1に示す工程で、保護剥離フィルムにCPフィルム(t40μm)使用し、片面貼りと両面貼り共にラミネートスピードを最低10m/min〜最高40m/minでラミネート操業した。

実施例2
CCLを製造するために基材フィルムには、ポリアミドフィルム(t12.5μm〜4.2μm、Tg=355℃)を使用し、銅箔には、PETベースフィルム(t25μm、Tg=80℃)をキャリアとして、3μm〜5μmの銅箔を張り合わせたものを使用した。

接着剤には、ウレタンと変性エポキシ樹脂の混合物を酢酸エチルで希釈した低粘度のものを使用し、粒径20nm以下のSiO₂を10%、20%混入した。接着剤塗布量等の接着工程条件は実施例1と同様にしてラミネート操業した。

実施例1、2で得られたCCLの密着強度、耐熱性の試験を行い、評価を表1に示す。

この発明は、実施例に示すようにCCLの製造に際し、張り合わせ温度が120℃と従来に比較して低温でかつ最低10m/min〜最高40m/minでラミネートすることが可能で、また、製品自体も優れた密着強度を有している。

A,Bはキャリア付きフィルムの構成を示す断面説明図である。 製造工程を示す装置のフロー説明図である。 ニップロールの構成を示す説明である。

符号の説明

1 離型フィルム
2 離型処理層
3 背面処理層
4 離型金属層
5 金属層
6 金属めっき層
11 基材フィルム
12 金属箔
13 保護フィルム
14 製品
21 基材巻戻し工程
22 接着剤塗布工程
23 乾燥工程
24 巻戻し工程
25 接着工程
26 クーリング工程
27 剥離工程
28 エッジカッテイング工程
29 巻き取り工程
30 ニップロール
31 ラバーローラー
32 ドクターローラー

Claims (11)

1. 耐熱樹脂基材フィルムの片面又は両面に、粒径20nm以下のSiO₂を10%以上混入したエポキシ樹脂またはアクリル樹脂系接着剤層を介して金属・無機物成膜層を設けた複合機能フィルム。
2. 耐熱樹脂基材フィルムの片面又は両面に、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂系接着剤層を介して金属・無機物成膜層を積層した複合機能フィルムをダブルベルトプレスあるいは熱ラミネート装置で積層する複合機能フィルムの製造方法において、貼り合わせ予定面に離型処理層を施した離型フィルムの片面に気相成膜による離型金属層を介して所要厚みの金属・無機物成膜層を設けたキャリア付きフィルムを用いて、ダブルベルトプレスあるいは熱ラミネート装置で積層後に離型フィルムを剥離して金属・無機物成膜層を基材フィルムに積層する複合機能フィルムの製造方法。
3. ダブルベルトプレスあるいは熱ラミネート装置のベルト又はローラーに接する保護フィルムを併走供給して同時に押圧する請求項2に記載の複合機能フィルムの製造方法。
4. 離型フィルムの離型処理層は、UV硬化樹脂コーティングまたはSiO₂スパッタ処理層である請求項2に記載の複合機能フィルムの製造方法。
5. 接着剤層は、粒径20nm以下のSiO₂を10%以上混入したエポキシ樹脂またはアクリル樹脂系接着剤層である請求項2に記載の複合機能フィルムの製造方法。
6. 接着剤層は、イソシアネート硬化する請求項2に記載の複合機能フィルムの製造方法。
7. 金属・無機物成膜層は、気相成膜による離型金属層上に気相成膜されたものである請求項2に記載の複合機能フィルムの製造方法。
8. 金属・無機物成膜層は、気相成膜による離型金属層上に気相成膜され更にめっきにて成膜したたものである請求項2に記載の複合機能フィルムの製造方法。
9. 耐熱樹脂基材フィルムは、表面が表面粗化されている請求項2に記載の複合機能フィルムの製造方法。
10. 金属・無機物成膜層が、銅、アルミニウム、ニッケルである請求項2に記載の複合機能フィルムの製造方法。
11. 保護フィルムが、PET、CPP、OPPである請求項3に記載の複合機能フィルムの製造方法。