JP2008246882A - 離型フィルムと回路基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 回路基板のプレス工程にて使用されるエンボスを有する離型フィルムであって、前記離型フィルムのエンボスの表面粗さ(Rz:十点平均粗さ)が、プレス工程前で5μm以上20μm以下であり、プレス工程後で2μm以上8μm以下であり、前記離型フィルムの離型面を構成する樹脂の結晶化温度が、回路基板のプレス工程のプレス温度より高い樹脂である離型フィルムである。
【選択図】 図1
Description
そんな中、離型性の向上の為に、例えば特許文献1には回路基板との離型性について述べられているが、当て板との離型性が不十分であり、離型フィルムを当て板から剥離するのに人手が必要となるなど工数がかかり、実作業において問題があった。また、近年、回路基板の回路巾が狭くなってきており、例えば、回路巾が100μm以下では、離型フィルムとの離型性が悪いという欠点が指摘されている。
回路基板との離型性については、プレス工程後、離型フィルムは回路基板から必ず手で剥がさなければならず、要求される離型性はそれほど厳しくないが、当て板との離型性は、プレス解放後、離型フィルムが当て板から自然に剥離しなければならないので、要求される離型性は非常に厳しい。
更に、このような離型性を考慮し回路基板の製造工程においてもプレス後、ある程度の時間冷却プレスすることにより接着した離型フィルムと回路基板を冷却することで解決してきた。しかしながら、冷却するのに要する時間により生産性が下がることになる。
更に好ましい形態としては、前記離型フィルムの離型面を構成する樹脂の結晶化温度が、回路基板のプレス工程のプレス温度より高い樹脂であり、前記離型フィルムの離型面を構成する樹脂の結晶化温度が、170℃以上であり、前記離型フィルムの離型面を構成する樹脂が、4−メチル1−ペンテンポリメチルペンテン樹脂であり、前記離型フィルムの離型面を構成する樹脂の表面の軟化点TS(℃)が48以上56以下であり、前記離型フィルムが3層以上の多層フィルムであり、中間層の少なくとも1層がエチレン系樹脂またはアクリル系樹脂で構成される層である離型フィルムである。
また、押出し成形によりフィルム状に押出された溶融樹脂が対をなす第1ロールとタッチロールにより挟持され、その後冷却ロールを経て離型フィルムを製作する工程において、第1ロール及び/またはタッチロールがロール表面にエンボス形状を有し、第1ロールとタッチロールに挟持される直前のフィルムの表面温度T1(℃)が、Tc−60<T1<Tc−20(但し、TCは前記離型フィルムの離型面を構成する樹脂の結晶化温度(℃))であり、前記冷却ロールに引き取られる直前のフィルムの表面温度T2(℃)がTc−150<T2<170であり、タッチロールの表面がゴム製のロールであり、押出し成形により製作された離型フィルムにエンボス形状を有するロールを用いてエンボスを付与する工程において、前記エンボス形状を有するロールの表面温度T0(℃)が、TC−40<T0<TC+10(但し、TCは前記離型フィルムの離型面を構成する樹脂の結晶化温度(℃))の範囲内である離型フィルムである。
また、前記の離型フィルムを用いて製造されたことを特徴とする回路基板の製造方法である。
また、本発明の離型フィルムを用いると、不良等の発生が少ない回路基板の製造方法を提供することができる。
回路基板のプレス工程に使用されるエンボスを有する離型フィルムであって、離型フィルムのエンボスの表面粗さ(Rz:十点平均粗さ)が、プレス工程前で5μm以上20μm以下であり、プレス工程後で2μm以上8μm以下である離型フィルムである。
プレス工程前のエンボス加工された離型フィルムの表面粗さ(Rz)が、5μm未満であればエンボス加工時にフィルムがエンボス面を有するロール(エンボスロール)にとられたり、プレス後の離型性が悪くなる。特に加熱プレス後、比較的短時間に当て板若しくは回路基板と離型フィルムを剥離すると、当て板側は離型性がより悪くなったり、回路基板側は離型フィルムが破れたりする。またシワが発生し易くなり問題となる。また、20μmを越えるとCL端面からの接着剤が回路基板の凹凸の隙間から流出することになり、その結果染み出した接着剤が固まったことにより回路側面にヒゲが生じたり、メッキ付き性などで問題となる。より好ましくは、10μm以上15μm以下である。本願の発明においてはこの剥離時の離型フィルムの温度が、例えば、150℃おいても離型性は問題なかった。
プレス工程後のエンボス加工された離型フィルムの表面粗さ(Rz)が、2μm未満であると、エンボス加工時にフィルムがエンボスロールにとられたり、プレス後の離型性が悪くなる。特に加熱プレス後、比較的短時間に当て板または回路基板と離型フィルムを剥離しようとすると、離型フィルムの温度が高いため、より離型性が悪くなったり、離型フィルムが破れたりする。またシワが発生し易くなり問題となる。8μmを超えるとCL端面からの接着剤が回路基板の凹凸の隙間から流出することになり、その結果ヒゲが生じたり、メッキ付き性など問題となる。本願発明の離型フィルムにおいては、この剥離時の離型フィルムの温度が、例えば、150℃においても離型性は問題なかった。
本発明の離型フィルムの離型面を構成する層(以下、離型層という)の樹脂の結晶化温度が、回路基板のプレス工程のプレス温度より高い樹脂であることが好ましい。離型層の樹脂の結晶化温度が、回路基板のプレス工程のプレス温度より高い樹脂を用いることにより離型性の面でより優れた効果が得られる。
更には、離型層の樹脂の結晶化温度が、170℃以上であり、離型性の面でより優れた効果が得られる。なお、本離型フィルムの離型層の樹脂の結晶化温度は結晶化ピークトップ温度で定義している。
本発明の離型層に用いられる樹脂の結晶化度は50%以上70%以下が好ましく、より好ましくは55%以上60%以下である。この結晶化度の範囲内の樹脂を用いた離型フィルムは、例えば、170℃以上の高温下でのプレス後、直ちにプレス解放する場合においても当て板と十分な離型性が得られ、回路基板との剥離性も良く、CL端面からの接着剤が凹凸の隙間から流出したり、対形追従性が不充分となる問題に対してもより効果が大きい。
本発明の離型フィルムは、3層以上の多層フィルムが好ましい。その場合、両外層は離型層で離型性を有し、中間層には様々な要求に対し機能を有するものが用いられる。例えばクッション性の要求に対して用いる中間層の樹脂は、ビカット軟化点50〜160℃が好ましい。50℃未満だとプレス時に離型フィルムの端面より樹脂がシミ出してきて、当て板等に付着して、次工程への2次汚染の懸念がある。160℃を超えると成形性が悪く、FPCの細部にボイドが発生する可能性がある。クッション層の厚みは特に規定はされない。
離型層とクッション層の間に接着樹脂を介しても差し支えはないが、接着樹脂を介さないほうがフィルム端面シミ出しは少なく好ましい。
離型層の厚みは、15〜50μmである。好ましくは15〜45μmが望ましい。15μm未満だとプレスラミネート後に離型層が破れ、FPCと離型フィルムを分離する際に、FPC側に離型層が残ってしまう可能性がある。50μmを越えると対形状追従性が悪くなりCLに付着している接着剤のフロー量が多くなる可能性がある。
離型層の表面の軟化点TSは、離型フィルムの離型層樹脂表層10μmに針が侵入したときの温度で定義する。エンボス加工された離型フィルムを使用して回路基板を製造するプレス工程前の前記離型樹脂層のTSが48℃以上56℃以下が良い。この範囲内であると、離型性の面でより好ましい。
ここで、離型層の結晶化温度が高くなると離型性が良好になる傾向にあるが、離型性を更に良好にするために結晶化度も高くすることが好ましい。その為にはエンボス加工時などで条件を調整する必要がある。このとき結晶化温度が高いものは高温化でエンボス加工する必要があるが、高温化での処理はエンボスロールへのとられや、エンボス形状の転写率が比較的低くなるため、結晶化度を高くすることを考慮した上での条件の調整が必要となる。本発明は、製造条件を調整することによりこれらの点に関しより好ましいものとなっている。
本発明の離型フィルムの表面層にインラインまたはオフラインでエンボス加工を施す。ここで、インラインでエンボス加工とは、押出し成形によるフィルム製作の工程中においてエンボス加工を施すことを言い、オフラインでエンボス加工とは、押出し成形によりフィルムを製作した後、表面にエンボスを有するエンボスロールを用いてフィルム面にエンボス加工を施すことを言う。
エンボス加工方法については、本発明の目的を満足し、効果を損なわない限りは、特に限定されない。例えば、オフラインでエンボス加工を施す場合、高温、高圧にて、エンボスロールにフィルムを通すことによって行う方法がある。この場合の条件としては、エンボス温度(エンボスロールの表面温度)T0(℃)は、TC−40<T0<TC+10(但し、TCは前記離型層の樹脂の結晶化温度(℃))の範囲内である。エンボス温度が下限値未満だと、プレス工程後の表面粗さが2μm未満となる可能性があり、上限値を超えると、樹脂は溶融状態となり、エンボス加工時に離型フィルムがエンボスロールに取られる可能性がある。エンボス加工する圧力は、特に限定されないが、線圧10〜200kgf/cm(ゲージ圧)、より好ましくは30〜120kgf/cmである。線圧が下限値未満だとエンボスによる凹凸転写が不十分となり、上限値を超えると、フィルムがエンボスロールに取られる可能性がある。エンボスロールの表裏温度差は0℃〜40℃の範囲内にすることが好ましい。温度差が40℃を超えるとエンボス加工後、フィルムにカールが発生し易くなり、使用困難になる可能性がある。
このときのT1は押出し成形により樹脂がフィルム状に押出された該フィルムが第1ロールに接触してから少なくとも1秒間程度維持するのが好ましい。1秒間を下回ると該フィルムが比較的軟化した状態で第2ロールに引き取られるため、タッチロールにフィルムがとられたり、エンボス加工された該フィルム表面の凹凸が潰れる場合がある。T2は該フィルムが第1ロールから第2ロールへ引き取られる際において第1ロールから該フィルムが離れた瞬間から第2ロールに接触する直前の温度である。このように製造条件を調整することでエンボスロールの表面形状に対する転写されたフィルムの表面形状の転写率が80%以上という高い値を達成することが可能となる。
このような離型フィルムを用いた回路基板の製造方法について、図2を用いて好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図2に示すように回路基板4は、樹脂フィルム40の表面上に所定パターンの回路(回路部41)を形成する。例えば樹脂フィルム40に銅層を形成した後、パターニング等する。
そして、回路基板4の上にカバーレイフィルム5と、離型フィルム10とを積層し、それらを当て板6で上下を挟む。この際、カバーレイフィルム5の接着剤層52は、回路基板4の回路部41側に配置される。また、離型フィルム10の離型層1は、カバーレイフィルム5の基材層51側に配置される。
そして、当て板6で回路基板4、カバーレイフィルム5、離型フィルム10等を挟んだ状態で、加熱・加圧してプレス成形により回路基板を得る。
離型層の樹脂のプレス温度における貯蔵弾性率は、7.0×106Pa以上2.0×108Pa以下である。1.0×107Pa以上4.0×107Pa以下がより好ましい。貯蔵弾性率が下限値未満であるとプレス工程後の表面粗さが2.0μm未満となり、当て板との離型性が悪くなり、上限値を超えると埋め込み性が低下する可能性がある。
本発明に用いる離型フィルムの製造方法は限定されないが、共押出法、押出ラミネート法、ドライラミネート法等のいずれの製造方法でも製造することが出来る。
離型層と離型層と反対の層を挟む中間層の間に接着性樹脂層を介しても差し支えはないが、接着樹脂を介さないほうがフィルム端面シミ出しは少なく好ましい。
4−メチル1−ペンテンポリメチルペンテンとαオレフィンとの共重合体(TPX):品番MX004(結晶化温度210℃)(三井化学(株)製)
エチレン−メチルアクリレート共重合体(EMMA):品番アクリフトWD203−1[メルトフローレート(MFR)=2.0g/10分、融点90℃](住友化学工業(株)製)
本発明の離型フィルムは、三層に限定されるわけではないが、以下では三層で実施した例を示す。実施例1〜18、比較例1〜11で用いた離型フィルムは、3台の押出機にそれぞれ離型層としてTPX樹脂、中間層としてEMMA樹脂、離型反対側層にTPX樹脂を供給することにより三層ダイスから共押出し、積層一体化して作成した。実施例1〜9、比較例1〜6はオフラインでエンボス加工を施し、その他の実施例、比較例はインラインでエンボス加工を施した。
実施例1〜8および10〜18、比較例2、3および5〜11については、表1、表2に示すようなエンボス加工を回路基板と接触する側の層および当て板側と接触する層に実施し、実施例9については、エンボス加工を当て板側と接触する層のみに実施し、比較例4については、回路基板と接触する側の層のみに実施し、比較例1については両面とも実施せず、離型性の評価を行った。
貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置(セイコーインスツルメンツ社製、DMS6100)で引張りモード、周波数1Hz、昇温速度5℃/分で常温から250℃まで測定することにより評価した。
回路基板のプレス工程としては、1段型プレス機を用い、実施例1〜12および比較例1〜4および6〜10については離型フィルム、下記評価用FPC(ともに15cm×15cmにカット)をプレス温度(上下熱盤7の温度)185℃、プレス圧力15MPaで、常圧下で10秒間加熱し、その後160秒加圧後(構成は図2参照)、取り出して、離型フィルムの評価を以下の評価項目で実施した。なお、比較例5についてはプレス温度220℃で実施した。評価結果を表1〜4に示した。
・評価用FPCの内容
サイズ:15cm×15cm
基材シート(材質:銅、総厚み:110μm):基材シートの上に銅を用いて下記に記載のパターン形状を作成し、回路間はポリイミド樹脂を埋め込み所定の回線高さに調整する。
回路部(材質:銅)
パターン形状:回線間/回線幅/回線高さが、80/70/30μmの平行 パターンを95本作成(図5のとおり)したものを15個配置
カバーレイフィルム
サイズ:15cm×15cm
基材層(成分:ポリイミド、厚み:15μm)
接着剤層(成分:エポキシ樹脂、厚み:25μm)
当て板(当て板の両面をフッ素樹脂フィルムで被覆したもの)
サイズ:25cm×25cm、厚み:2mm
当て板の材質:ステンレス
フッ素樹脂フィルム(日東電工製、ニトフロン900UL、厚み:180μm)
当て板との離型性の評価は、プレス解放直後の熱盤上にて、フィルムと当て板との離型状態を判定した。フィルムの離型状態で判定を行った。
○:プレス解放後、離型フィルムが当て板から自然に剥離
×:プレス解放後、離型フィルムが当て板に粘着
<離型性(II)(離型層樹脂の破れ)>(回路基板側との離型性)
185℃、15MPa、160秒のプレス後、回路基板面と離型フィルムとの離型性(II)の評価を行った。なお、試験サンプルの表面温度が150℃になった時評価を行った。
離型性は、「JPCA規格(デザインガイドマニュアル・片面及び両面フレキシブルプリント配線板・JPCA―DG02、以下、JPCA規格と略す)の7.5.7.1項の表面の付着物」に準拠し、回路基板と離型フィルムの剥離状態を目視で評価した。
離型層樹脂の破れ
◎:破れ発生率 1.0%未満
○:破れ発生率 1.0%以上2.0%未満
×:破れ発生率 2.0%以上
成形性は、「JPCA規格の7.5.3.3項の気泡」に準じて評価した。各符号は、以下の通りである。
○:ボイド発生率 2.0%未満
×:ボイド発生率 2.0%以上
回路基板にカバーレイフィルムの接着剤層の染み出しがあるか否かを、「JPCA規格の7.5.3.6項カバーレイの接着剤の流れおよびカバーコートのにじみ」に準拠し、評価した。各符号は、以下の通りである。
CL接着剤のフロー量(CL端面からの接着剤染み出し長さ)
◎:フロー量 80μm未満
○:フロー量 80μm以上100μm未満
×:フロー量 100μm以上
評価○以上を合格とした。
離型フィルム端面シミ出し長さ(フィルム4方向端面からの樹脂がシミ出した長さを測定)
フィルム端面の染み出し長さ
○:染み出し長さ 5mm未満
×:染み出し長さ 5mm以上
仕上がり外観シワ
○:シワ発生率 2.0%未満
×:シワ発生率 2.0%以上
メッキ付き性
○:良品が98%以上
×:良品が98%未満
結晶化度は、X線回折装置(リガク製、AFC−5R)を用いて、測定角度 2θ=5〜30°、出力12kW(=40kV×300mA)で離型フィルムの離型層樹脂表面を測定し、得られたデータより、2θ=9.6°に現れるピークを次式、結晶化度=結晶領域面積/(結晶領域面積+非晶領域面積)×100により算出した。
表面の軟化点Tsは、ヒートディストーションテスター試験装置(東洋精機 製、SHI−172)を用いて、本離型フィルムの離型層樹脂表層の中央部に先端を平坦に仕上げた直径1mmの針をのせ、針の上部に1kgの荷重を加えた状態で120±5℃/hrの速度で25℃から温度を上昇させ、表層10μmに針が侵入したときの温度で定義した。
2 中間層
3 離型反対層
4 回路基板
40 樹脂フィルム
41 回路部
5 カバーレイフィルム
51 基材層
52 接着剤層
6 当て板
7 熱盤
8 フッ素樹脂層
9 離型フィルムの表面粗さ
10 離型フィルム
11 ダイス
12 第1ロール
13 タッチロール
14 第2ロール
15 フィルム
16 エンボスロール
17 ゴムロール
18 フリーロール
Claims (10)
- 回路基板のプレス工程にて使用されるエンボスを有する離型フィルムであって、前記離型フィルムのエンボスの表面粗さ(Rz:十点平均粗さ)が、プレス工程前で5μm以上20μm以下であり、プレス工程後で2μm以上8μm以下であることを特徴とする離型フィルム。
- 前記離型フィルムの離型面を構成する樹脂の結晶化温度が、回路基板のプレス工程のプレス温度より高い樹脂である請求項1に記載の離型フィルム。
- 前記離型フィルムの離型面を構成する樹脂の結晶化温度が、170℃以上である請求項1または2に記載の離型フィルム。
- 前記離型フィルムの離型面を構成する樹脂が、4−メチル1−ペンテンポリメチルペンテン樹脂である請求項1、2または3に記載の離型フィルム。
- 前記離型フィルムの離型面を構成する樹脂の表面の軟化点TS(℃)が48以上56以下である請求項1、2、3または4に記載の離型フィルム。
- 前記離型フィルムが3層以上の多層フィルムであり、中間層の少なくとも1層が、エチレン系樹脂またはアクリル系樹脂で構成される層である請求項1、2、3、4または5のいずれかに記載の離型フィルム。
- 押出し成形によりフィルム状に押出された溶融樹脂が対をなす第1ロールとタッチロールにより挟持され、その後冷却ロールを経て離型フィルムを製作する工程において、第1ロール及び/またはタッチロールがロール表面にエンボス形状を有し、第1ロールとタッチロールに挟持される直前のフィルムの表面温度T1(℃)が、Tc−60<T1<Tc−20(但し、TCは前記離型フィルムの離型面を構成する樹脂の結晶化温度(℃))であり、前記冷却ロールに引き取られる直前のフィルムの表面温度T2(℃)がTc−150<T2<170である請求項1、2、3、4、5または6に記載の離型フィルム。
- タッチロールの表面がゴム製のロールである請求項7に記載の離型フィルム。
- 押出し成形により製作されたフィルムにエンボス形状を有するロールを用いてエンボスを付与する工程において、前記エンボス形状を有するロールの表面温度T0(℃)が、TC−40<T0<TC+10(但し、TCは前記離型フィルムの離型面を構成する樹脂の結晶化温度(℃))の範囲内である請求項1、2、3、4、5または6に記載の離型フィルム。
- 請求項1から9のいずれかに記載の離型フィルムを用いて製造されたことを特徴とする回路基板の製造方法。
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