JP2009066911A - Manufacturing method of flexible metal laminate - Google Patents
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本発明は、フレキシブル金属積層板の製造方法に関する。より詳しくは、電子電気機器等に好適に用いられるフレキシブル金属積層板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a flexible metal laminate. More specifically, the present invention relates to a method for producing a flexible metal laminate that is suitably used for electronic and electrical equipment.
電子電気機器印刷回路基板に用いられる積層板の代表例として、フレキシブルプリント配線板(Flexible Printed Circuits、以下FPCと略す)が挙げられる。 As a typical example of a laminated board used for an electronic / electrical equipment printed circuit board, there is a flexible printed circuit (hereinafter abbreviated as FPC).
FPCに使用されるフレキシブル金属積層板である銅張りポリイミドフィルム(以下CCLと略す)には、銅箔、ポリイミドベースフィルム、エポキシ系熱硬化型接着剤の3つの材料で構成される安価な3層タイプと、接着剤層を有しない2層タイプ、さらにはポリイミドベースフィルムと同質のポリイミド系接着剤を有する3層タイプ(以下擬似2層という)がある。 A copper-clad polyimide film (hereinafter abbreviated as CCL), which is a flexible metal laminate used for FPC, has three inexpensive layers composed of three materials: copper foil, polyimide base film, and epoxy thermosetting adhesive. There are two types: a type, a two-layer type that does not have an adhesive layer, and a three-layer type (hereinafter referred to as a pseudo two-layer) that has a polyimide adhesive of the same quality as the polyimide base film.
2層タイプおよび擬似2層タイプCCLの製造方法としては、接着剤を使用しないでポリイミドフィルムにほぼ直接銅をメッキする方法(メッキ2層CCL)、銅箔にポリアミック酸を塗布乾燥し、イミド化することでポリイミドフィルムを用いることなくポリイミド層を形成する方法(キャスト2層CCL)、熱圧着性のポリイミド層を表面に形成したポリイミドフィルムを銅箔とラミネートする方法(ラミネート2層CCL(擬似2層タイプ))が知られている。 The two-layer type and pseudo-two-layer type CCL are manufactured by directly plating copper on the polyimide film without using an adhesive (plating two-layer CCL), and applying polyamic acid to the copper foil, drying and imidization. A method of forming a polyimide layer without using a polyimide film (cast two-layer CCL), a method of laminating a polyimide film having a thermocompression-bondable polyimide layer on the surface with a copper foil (laminate two-layer CCL (pseudo-2) Layer type)) is known.
ラミネート2層CCLの製造方法として、これまでにいくつかの方法が提案されている。例えば、真空プレス機等を用いてポリイミドフィルムと金属箔との間にポリイミド接着剤をサンドイッチ状に接合する方法、熱ロールラミネート装置を用いて連続的にラミネートする方法が提案されている。後者の方法は、長尺品を得ることができる点で有利である。 Several methods have been proposed so far for producing a laminate two-layer CCL. For example, a method of bonding a polyimide adhesive in a sandwich between a polyimide film and a metal foil using a vacuum press or the like, and a method of continuously laminating using a hot roll laminator have been proposed. The latter method is advantageous in that a long product can be obtained.
ラミネート時のシワを防止する方法として、加圧加熱成形装置の加圧面と被積層材料との間に保護材料を配して加圧加熱成形を行い、冷却後に保護材料を積層体から剥離する方法が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。しかし、この方法においては、保護材料剥離時に外観不良が発生する課題があった。
本発明は、上記課題に鑑み、シワ等の外観不良がないフレキシブル金属積層板を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a flexible metal laminate having no appearance defects such as wrinkles.
すなわち本発明は、非熱可塑性ポリイミド層の少なくとも片面に熱可塑性ポリイミド層を有する熱融着性フィルムと金属箔とを、加熱加圧装置により連続的に貼り合せるフレキシブル金属積層板の製造方法であって、前記加熱加圧装置の加圧面と被積層材料との間に保護材料を配置し加熱加圧を行い、前記熱可塑性ポリイミド層のガラス転移温度より高い温度で前記保護材料を剥離することを特徴とするフレキシブル金属積層板の製造方法である。 That is, the present invention is a method for producing a flexible metal laminate in which a heat-fusible film having a thermoplastic polyimide layer on at least one surface of a non-thermoplastic polyimide layer and a metal foil are continuously bonded by a heating and pressing apparatus. A protective material is disposed between the pressure surface of the heating and pressurizing device and the material to be laminated, and heating and pressing are performed, and the protective material is peeled off at a temperature higher than the glass transition temperature of the thermoplastic polyimide layer. It is the manufacturing method of the flexible metal laminated board characterized.
本発明のフレキシブル金属積層板の製造方法によって、シワ等の外観不良になりやすい高温でのラミネートの場合においても、外観良好な耐熱性フレキシブル金属積層板を得ることができる。従って本発明は、特に電子電気機器用のフレキシブル金属積層板として好適な材料を提供するものである。 By the method for producing a flexible metal laminate of the present invention, a heat-resistant flexible metal laminate having a good appearance can be obtained even in the case of lamination at a high temperature that tends to cause appearance defects such as wrinkles. Therefore, the present invention provides a material suitable as a flexible metal laminate for electronic and electrical equipment.
以下、本発明の詳細について説明する。 Details of the present invention will be described below.
本発明におけるフレキシブル金属積層板は、非熱可塑性ポリイミド層の少なくとも片面に熱可塑性ポリイミド層を有する熱融着性フィルムと金属箔とを貼り合わせたものである。非熱可塑性ポリイミド層の片面に熱可塑性ポリイミド層および金属箔を有する片面フレキシブル金属積層板、非熱可塑性ポリイミド層の両面に各々熱可塑性ポリイミド層および金属箔を有する両面フレキシブル金属積層板が含まれる。 The flexible metal laminate in the present invention is obtained by bonding a heat-fusible film having a thermoplastic polyimide layer on at least one surface of a non-thermoplastic polyimide layer and a metal foil. A single-sided flexible metal laminate having a thermoplastic polyimide layer and a metal foil on one side of the non-thermoplastic polyimide layer, and a double-sided flexible metal laminate having a thermoplastic polyimide layer and a metal foil on both sides of the non-thermoplastic polyimide layer are included.
本発明に用いられる金属箔としては、電子電気機器用のフレキシブル金属積層板に用いることができれば特に限定はされないが、一般的には、厚み3〜50μmの圧延銅箔、電解銅箔などが挙げられる。また、金属箔のラミネート面およびその反対面は必要に応じて、防錆処理、コブ付け処理、易接着処理等が施されていても構わない。また、レジスト面の表面粗さRzは、好ましくは1.0〜2.0μm、さらに好ましくは1.0〜1.5μmである。 Although it will not specifically limit as metal foil used for this invention if it can be used for the flexible metal laminated board for electronic electrical equipment, Generally, 3-50 micrometers thick rolled copper foil, electrolytic copper foil, etc. are mentioned. It is done. Further, the laminated surface of the metal foil and the opposite surface thereof may be subjected to rust prevention treatment, bumping treatment, easy adhesion treatment, or the like, if necessary. Further, the surface roughness Rz of the resist surface is preferably 1.0 to 2.0 μm, more preferably 1.0 to 1.5 μm.
本発明に用いられる熱融着性フィルムは、非熱可塑性ポリイミド層の少なくとも片面に熱可塑性ポリイミド層を有し、両面に有してもよい。ここで、非熱可塑性とは、樹脂の分解温度以下にガラス転移温度を有しないものをいい、熱可塑性とは、樹脂の分解温度以下にガラス転移温度を有するものをいう。 The heat-fusible film used in the present invention has a thermoplastic polyimide layer on at least one side of the non-thermoplastic polyimide layer, and may be provided on both sides. Here, non-thermoplastic refers to those having no glass transition temperature below the decomposition temperature of the resin, and thermoplastic refers to those having a glass transition temperature below the decomposition temperature of the resin.
上記熱可塑性ポリイミド層は、ガラス転移温度(Tg)が200℃以上であることが好ましく、より好ましくは230℃以上である。熱可塑性ポリイミド層のTgが200℃以上であれば、電子部品実装時の加熱により熱可塑性ポリイミド層の軟化が抑制され、寸法変化率が向上する。熱可塑性ポリイミド層としては、溶剤可溶型ポリイミド系組成物、シリコーンジアミン含有ポリイミド系組成物等のポリイミド系接着剤組成物や、それらにエポキシ系組成物を混合させたハイブリッド系組成物などからなる層が例示できる。さらに、各種特性の向上のために熱可塑性ポリイミド層には種々の添加剤が配合されていても構わない。熱可塑性ポリイミド層の厚みは、金属箔との接着性、寸法変化率が良好となるため、1〜6μmが好ましい。また、上記非熱可塑性ポリイミド層の厚みは5〜200μmが好ましい。さらに、非熱可塑性ポリイミド層の表面には、加水分解、コロナ放電、低温プラズマ、物理的粗面化、易接着コーティング処理等の表面処理を施すことができる。 The thermoplastic polyimide layer preferably has a glass transition temperature (Tg) of 200 ° C. or higher, more preferably 230 ° C. or higher. If the Tg of the thermoplastic polyimide layer is 200 ° C. or higher, softening of the thermoplastic polyimide layer is suppressed by heating at the time of electronic component mounting, and the dimensional change rate is improved. The thermoplastic polyimide layer is composed of a polyimide-based adhesive composition such as a solvent-soluble polyimide composition or a silicone diamine-containing polyimide composition, or a hybrid composition in which an epoxy composition is mixed therewith. A layer can be exemplified. Furthermore, various additives may be blended in the thermoplastic polyimide layer in order to improve various properties. The thickness of the thermoplastic polyimide layer is preferably 1 to 6 μm because the adhesion to the metal foil and the dimensional change rate are good. The thickness of the non-thermoplastic polyimide layer is preferably 5 to 200 μm. Furthermore, the surface of the non-thermoplastic polyimide layer can be subjected to surface treatment such as hydrolysis, corona discharge, low temperature plasma, physical roughening, and easy adhesion coating treatment.
熱融着性フィルムの製造方法は特に限定されないが、数種類の層を一括に製膜する多層押出し製膜法や、非熱可塑性ポリイミドフィルム上に他の層を順次形成するコーティング法が挙げられる。また、コーティング方式としては、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塗布材料の物性に合わせた様々な方法を用いることができる。 The method for producing the heat-fusible film is not particularly limited, and examples thereof include a multilayer extrusion film-forming method in which several types of layers are formed at once, and a coating method in which other layers are sequentially formed on a non-thermoplastic polyimide film. As a coating method, various methods such as a gravure coater, a comma coater, a reverse coater, a bar coater, and a slit die coater can be used according to the physical properties of the coating material.
本発明のフレキシブル金属積層板の製造方法においては、被積層材料、すなわち熱融着性フィルムおよび金属箔を加熱加圧装置により連続的に貼り合わせるに際し、加熱加圧装置の加圧面と被積層材料との間に保護材料を配置する。保護材料を用いないと、銅箔焼けが生じ、外観良好なフレキシブル金属積層板を得ることができない。 In the method for producing a flexible metal laminate of the present invention, when a laminated material, that is, a heat-fusible film and a metal foil are continuously bonded together by a heating and pressing device, the pressure surface of the heating and pressing device and the laminated material Place protective material between them. If a protective material is not used, copper foil is burned and a flexible metal laminate with good appearance cannot be obtained.
以下、図2を例に説明する。図2は、本発明のフレキシブル金属積層板の製造方法の一例を示す概略図である。熱融着性フィルム2の両面に金属箔1を、保護材料3を介して、一対のラミネートロール5により連続的に加熱加圧する。加熱加圧直後、保護材料3を剥離し、製品4を巻き取る。保護材料は、銅箔の酸化防止、金属ロールの凹み防止の理由から少なくとも金属箔側に用いることが好ましい。片面フレキシブル金属積層板の場合、保護材料を両側の加圧面と被積層材料の間に配してもかまわない。
Hereinafter, FIG. 2 will be described as an example. FIG. 2 is a schematic view showing an example of a method for producing a flexible metal laminate of the present invention. The
本発明においては、熱可塑性ポリイミド層のTgより高い温度で保護材料を剥離することが重要である。すなわち、熱可塑性ポリイミド層がTgより高温で流動性を有する状態で保護材料を剥離することにより、剥離によるシワを防止することができる。熱可塑性ポリイミド層がTg以下に冷却されてから保護材料を剥離すると、熱可塑性ポリイミド層の流動性がなく、保護材料剥離時の冷却ムラに起因するシワが発生する。好ましくはTg+50℃以上、より好ましくはTg+100℃以上である。 In the present invention, it is important to peel off the protective material at a temperature higher than the Tg of the thermoplastic polyimide layer. That is, wrinkles due to peeling can be prevented by peeling the protective material in a state where the thermoplastic polyimide layer has fluidity at a temperature higher than Tg. When the protective material is peeled after the thermoplastic polyimide layer is cooled to Tg or less, the thermoplastic polyimide layer does not have fluidity, and wrinkles due to cooling unevenness when the protective material is peeled off are generated. Preferably it is Tg + 50 degreeC or more, More preferably, it is Tg + 100 degreeC or more.
また、保護材料は被積層材料の加熱加圧直後に剥離することが好ましい。直後とは、保護材料の温度が加熱加圧温度より100℃以上低下しない範囲を言う。加熱加圧直後であれば、冷却による温度ムラの影響を受けず、保護材料剥離によるシワやムラをより抑制することができる。また、保護材料を、被積層材料を貼り合わせる加熱加圧部材に接触させて剥離することがより好ましい。これにより、保護材料の剥離を、加熱加圧直後に簡易な方法で行うことができる。図2を例にとると、保護材料3を、加熱加圧部材であるラミネートロール5により剥離することが好ましい。さらに、保護材料の剥離をより安定に行うために、保護材料の剥離角度は45°以上が好ましく、より好ましくは90°以上である。ここで、保護材料の剥離角度とは、保護材料が剥離部材に接する周に対応する角度を指し、図1にθで示す角度をいう。なお、片面フレキシブル金属積層板を製造する場合、両側の加圧面と被積層材料の間に保護材料を配してもよく、保護材料と金属箔、保護材料とポリイミド面の密着力が異なるため、剥離する角度を調整し、異角度で剥離することもできる。
The protective material is preferably peeled off immediately after the material to be laminated is heated and pressed. Immediately refers to a range in which the temperature of the protective material does not decrease by 100 ° C. or more from the heating and pressing temperature. If it is immediately after heating and pressurization, it is not affected by temperature unevenness due to cooling, and wrinkles and unevenness due to peeling of the protective material can be further suppressed. Moreover, it is more preferable that the protective material is peeled off by bringing it into contact with a heating and pressing member that bonds the material to be laminated. Thereby, peeling of a protective material can be performed by a simple method immediately after heating and pressurization. Taking FIG. 2 as an example, the
本発明に用いられる保護材料は、加工時の温度に耐えることが必要であり、例えば250℃以上で加熱加圧する場合は、それ以上の耐熱性を有するポリイミドフィルム、アラミドフィルム、金属箔、紙等が有効である。また、保護材料を繰り返し用いることにより、より安価にフレキシブル金属積層板を製造することができる。そのため、保護材料の厚みは、繰り返し使用に耐えるよう25μm以上が好ましく、さらに好ましくは50μm以上である。 The protective material used in the present invention is required to withstand the processing temperature. For example, when heat-pressing at 250 ° C. or higher, a polyimide film, aramid film, metal foil, paper, etc. having higher heat resistance. Is effective. Moreover, a flexible metal laminated board can be manufactured more cheaply by repeatedly using a protective material. Therefore, the thickness of the protective material is preferably 25 μm or more, more preferably 50 μm or more so as to withstand repeated use.
本発明において、加熱加圧装置としては少なくとも一対の金属ロールを有するラミネート装置を用いることが好ましい。さらに、各積層材料および保護材料の巻き出し軸、製品、保護材料の巻き取り軸を備えることが好ましい。例えば、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、これらのうち少なくとも一対以上の金属ロールを有する熱ロールラミネート機が好ましく用いられる。金属ロールの加熱方法は、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、連続的なラミネートを可能とする装置として、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を必要に応じて用いることができる。 In the present invention, it is preferable to use a laminating apparatus having at least a pair of metal rolls as the heating and pressing apparatus. Furthermore, it is preferable to provide a winding shaft for each laminated material and protective material, a product, and a winding shaft for protective material. For example, a hot roll laminating machine, a double belt press machine, etc. are mentioned, Among these, a hot roll laminating machine having at least a pair of metal rolls is preferably used. The method for heating the metal roll is not particularly limited as long as it can be heated at a predetermined temperature, and examples thereof include a heat medium circulation method, a hot air heating method, and a dielectric heating method. The pressurization method is not particularly limited as long as a predetermined pressure can be applied, and includes a hydraulic method, a pneumatic method, a gap pressure method, and the like, and the pressure is not particularly limited. In addition, as devices that enable continuous lamination, tension control devices, line adjustment devices (EPC), etc., as well as cleaning equipment to maintain the quality as electronic circuit materials, adhesive rolls, static eliminators, A clean booth can be used as necessary.
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CCLの作製方法および特性評価方法について述べる。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Before describing the examples, a method for producing CCL and a method for evaluating characteristics will be described.
CCLの作製方法および特性評価方法
A.CCLの作製方法
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、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をn−メチルピロリドン 2377gと共に仕込み、溶解させた後、4,4’−オキシ−bis−ベンゼンジアミン 1.0mol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。なお、得られたポリイミドのTgは240℃であった。
CCL fabrication method and characteristic evaluation method
得られたポリイミド溶液を市販の“カプトン”(登録商標)EN(東レデュポン(株)製)に塗工後、200℃で30分間乾燥し、熱融着性フィルムを製造した。 The obtained polyimide solution was coated on a commercially available “Kapton” (registered trademark) EN (manufactured by Toray DuPont Co., Ltd.) and then dried at 200 ° C. for 30 minutes to produce a heat-fusible film.
得られた熱融着性フィルムを用い、各実施例および比較例に示す原材料を配置し、熱ロールラミネート装置を用いCCLを作製した。ここで、ラミネート条件は各実施例および比較例に示すとおりである。 Using the obtained heat-fusible film, the raw materials shown in the examples and comparative examples were placed, and a CCL was produced using a hot roll laminator. Here, the lamination conditions are as shown in each example and comparative example.
B.剥離温度測定方法
非接触温度計ST60XB(Raytek製)を用いて、剥離部の保護材料の温度を測定した。なお、剥離部における保護材料の温度は、剥離部における熱可塑性ポリイミド層の温度に等しいと推定される。各実施例および比較例における温度測定位置を図2〜7に示す。
B. Peeling temperature measuring method The temperature of the protective material of a peeling part was measured using non-contact thermometer ST60XB (made by Raytek). In addition, it is estimated that the temperature of the protective material in a peeling part is equal to the temperature of the thermoplastic polyimide layer in a peeling part. The temperature measurement position in each Example and Comparative Example is shown in FIGS.
C.外観評価方法
CCLの表面を目視観察し、気泡噛み込み、ラミネートシワ、横段、保護材料剥離シワ、銅箔の酸化による変色などの欠陥の有無を評価した。ここで、保護材料の剥離シワとは、保護材料剥離時に発生する折れシワのことを意味し、剥離の状態が不安定であるときに発生するものである。
C. Appearance Evaluation Method The surface of the CCL was visually observed to evaluate the presence or absence of defects such as bubble entrapment, laminating wrinkles, horizontal rows, protective material peeling wrinkles, and discoloration due to oxidation of copper foil. Here, the peeling wrinkle of the protective material means a folding wrinkle that occurs when the protective material is peeled off, and is generated when the peeling state is unstable.
表1〜2には、これらの欠陥がないものを◎、実用上問題はないが、エッジ部のみ一部剥離シワの発生したものを○、横段のみ発生したものを△、実用上問題のある剥離シワが発生したものを×と表記した。 In Tables 1 and 2, those without these defects are ◎, there is no practical problem, but only the edge part is partly peeled wrinkles ○, only the horizontal stage is △, practical problems The thing which a certain peeling wrinkle generate | occur | produced was described as x.
実施例1〜8
表1に示す銅箔、保護材料、ラミネート条件を用いて前記A.に記載の方法でCCLを作製し、外観評価を行った。評価結果を表1に示す。なお、各実施例に使用した銅箔、保護材料は以下のとおりである。
電解 USLP−SE:電解銅箔(日本電解株式会社製)
圧延 BHY−22B−T:圧延銅箔(株式会社日鉱マテリアルズ製)
“カプトン”(登録商標)500H:ポリイミドフィルム(東レ・デュポン株式会社製)
“カプトン”(登録商標)300H:ポリイミドフィルム(東レ・デュポン株式会社製)
比較例1〜5
表2に示す銅箔、保護材料、ラミネート条件を用いて前記A.に記載の方法でCCLを作製し、外観評価を行った。その結果、保護材料の剥離シワ、横段等の外観欠点が見られた。評価結果を表2に示す。
Examples 1-8
Using the copper foil, the protective material, and the lamination conditions shown in Table 1, the A.I. CCL was produced by the method described in 1. and the appearance was evaluated. The evaluation results are shown in Table 1. In addition, the copper foil and protective material which were used for each Example are as follows.
Electrolysis USLP-SE: Electrolytic copper foil (manufactured by Nippon Electrolytic Co., Ltd.)
Rolled BHY-22B-T: Rolled copper foil (Nikko Materials Co., Ltd.)
"Kapton" (registered trademark) 500H: Polyimide film (manufactured by Toray DuPont)
"Kapton" (registered trademark) 300H: Polyimide film (manufactured by Toray DuPont)
Comparative Examples 1-5
Using the copper foil, protective material, and laminate conditions shown in Table 2, CCL was produced by the method described in 1. and the appearance was evaluated. As a result, appearance defects such as peeling wrinkles and horizontal rows of the protective material were observed. The evaluation results are shown in Table 2.
1 金属箔
2 熱融着性フィルム
3 保護材料
4 製品
5 ラミネートロール
6 徐冷ロール
7 徐冷ヒータ
θ 剥離角度
A 剥離温度測定位置
1
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