JP2010228763A - ポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリイミドフィルムをロール状に巻き取る際、長期間保存してもフィルム表面に皺等の変形が生じにくいポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法を提供する。
【解決手段】巻取りコア１にポリイミドフィルムを巻取り、外周の表面凹凸が０．６ｍｍ以下のポリイミドフィルムロールを得て、該ポリイミドフィルムロールを、１５〜３０℃、４０％ＲＨ以下の環境下にて２４時間以上保管した後、２４時間あたりの透湿度が１ｇ／ｍ^２以下の梱包材で包装する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルム表面に皺等が生じにくいポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法に関する。

ポリイミドフィルムは、高耐熱性、高電気絶縁性を有し、薄手のフィルムであっても取扱上必要な剛性や耐熱性や電気絶縁性が満たされる。このため、電気絶縁フィルム、断熱性フィルム、フレキシブル回路基板のベースフィルム等、産業分野において幅広く使用されている。なかでも、フレキシブル回路基板は、携帯電話や液晶テレビ等の需要拡大に伴って需要が増大しており、また、配線高密度化が進展している。これに伴いポリイミドフィルムにおいても、電気絶縁支持体としての性能及び加工性の向上の要求が高まっている。

ところで、ポリイミドフィルムは、弾力性がないため、ポリイミドフィルムを巻き取ってロール状にすると、巻取り時の応力や、吸湿による変形によって、保管時にフィルムロールが変形して、フィルム表面に皺が生じることが多い。皺が生成することにより、最終製品の性能不良などの原因となったり、皺の部分を避けてポリイミドフィルムを使用する必要性が生じるので、歩留まりの低下につながる。
ポリイミドフィルムロール保管時における皺の発生を防止する方法として、ポリイミドフィルムロールを防湿包装する方法が知られている。

例えば、特許文献１には、ポリイミドフィルムロールの外側に、金属材料からなる包装用シート材が配置されてなるポリイミドフィルムロールが開示されている。
また、下記特許文献２には、２４時間あたりの透湿度が４．０ｇ／ｍ^２以下のシートが、ロール外層に巻きつけられてなるポリイミドフィルムロールが開示されている。

特開２００２−３７０７８８号公報 特開２００４−２０３５４５号公報

しかしながら、ポリイミドフィルムは、製膜時において、幅方向に厚みムラが生じ易い。このため、ポリイミドフィルムをロール状に巻き取ると、わずかな厚みムラであっても、フィルムが巻き重ねられて積層されてゆくことによって、ロールの外周表面には凹凸が生じる。ロール外周表面に凹凸が生じると、この凹凸部分が平坦になろうとして凸の部分から凹の部分に向かって応力が生じる。その結果、凹凸を起点とし、ロール内部で応力が発生し、ポリイミドフィルムの表面に経時的に皺が発生する問題があった。特にポリイミドフィルムの薄膜化に伴い、皺が発生し易くなる傾向にあった。
このため、上記特許文献１，２に開示されているように、ポリイミドフィルムロールを防湿包装しても、皺の発生を十分抑制できなかった。

したがって、本発明の目的は、長期間保存してもポリイミドフィルムの表面に皺等の変形が生じにくいポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するにあたり、本発明のポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法は、巻取りコアにポリイミドフィルムを巻取り、外周の表面凹凸が０．６ｍｍ以下のポリイミドフィルムロールを得て、該ポリイミドフィルムロールを、１５〜３０℃、４０％ＲＨ以下の環境下にて２４時間以上保管した後、２４時間あたりの透湿度が１ｇ／ｍ^２以下の梱包材で包装することを特徴とする。

本発明によれば、巻取りコアにポリイミドフィルムを巻き取って、外周の表面凹凸を０．６ｍｍ以下のポリイミドフィルムロールを得ることで、該ロール表面の凹凸部分を起点とした、ロール内部に生じる応力を低減できる。そして、このポリイミドフィルムロールを、１５〜３０℃、４０％ＲＨ以下の環境下にて２４時間以上保管することで、ポリイミドフィルムの吸水率が安定し、更にはポリイミドフィルム中に残存する有機溶剤などが放出される。こうして保管された、ポリイミドフィルムロールを、２４時間あたりの透湿度が１ｇ／ｍ^２以下の梱包材で包装することで、内部応力によるポリイミドフィルムロールの変形や、吸湿によるポリイミドフィルムの膨張を抑えることができ、長期にわたってポリイミドフィルムの表面に皺等の発生を抑制できる。

本発明のポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法において、前記ポリイミドフィルムは、平均厚みが５〜７５μｍで、その最大厚みと最少厚みの差が１μｍ以下であることが好ましい。この態様によれば、厚みのバラつきの小さいポリイミドフィルムを用いることで、ポリイミドフィルムロールの外周の表面凹凸をより小さくできる。その結果、凹凸を起点とした、ポリイミドフィルムロール内部で発生する応力をより低減でき、フポリイミドフィルム表面における皺の発生をより効果的に抑制できる。

本発明のポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法において、前記ポリイミドフィルムは、静摩擦係数が０．９以下であることが好ましい。この態様によれば、ポリイミドフィルムの滑りが良好で、より低い張力でポリイミドフィルムを巻取ることができる。また、巻取り時におけるフィルム表裏間の摩擦をより低減できるので、ポリイミドフィルムロール内の残留応力をより低減でき、ポリイミドフィルムロールの変形を抑制できる。

本発明のポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法において、前記巻取りコアは、弾性率が２００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることが好ましい。この態様によれば、ポリイミドフィルムロールの内側における巻き乱れの発生を抑制できる。

本発明のポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法において、前記ポリイミドフィルムロールは、前記巻取りコアに、前記ポリイミドフィルムを５００〜３０００ｍ巻取って得ることが好ましい。

本発明によれば、長期にわたってポリイミドフィルム表面に皺等が発生し難いポリイミドフィルムロール梱包体を製造できる。

巻取りコアの斜視図である。

本発明のポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法は、まず、巻取りコアにポリイミドフィルムを巻取って、ポリイミドフィルムロールを得る。

本発明において、ポリイミドフィルムとしては、特に限定はなく、公知の方法で製造したものを用いることができる。例えば、（１）ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸溶液を支持体に流延又は塗布し、イミド化して得られたポリイミドフィルム、（２）ポリイミド溶液を支持体に流延、塗布し、必要に応じて加熱して得られたポリイミドフィルム、などが挙げられる。

ポリイミドフィルムの平均膜厚は、５〜７５μｍが好ましく、５〜２５μｍがより好ましい。また、最大厚みと最少厚みの差（以下、「膜厚差」とする）は、１μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以下がより好ましい。膜厚差が１μｍ以下であれば、得られるポリイミドフィルムロールの外周の表面凹凸をより小さくできる。

ポリイミドフィルムの表裏間の静摩擦係数は、０．９以下が好ましく、０．４以下がより好ましい。静摩擦係数が０．９以下であれば、ポリイミドフィルムの滑りが良好で、より低い張力でポリイミドフィルムを巻取りコアに巻取ることができ、ロール周方向の応力を低減できる。また、巻取り時におけるフィルム表裏間の摩擦をより低減できるので、残留応力をより低減できる。なお、本発明において、静摩擦係数の値は、ＡＳＴＭ Ｄ １８９４に基づいて測定した値を意味する。

本発明において、巻取りコアとしては、特に限定はなく、樹脂、金属などの材料を、円筒状ないし円柱状に成形したものが用いられる。樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。金属としては、鉄、アルミニウム、銅、チタン、鉛、亜鉛、金、ニッケル、クロム、スズ、銀、パラジウム、白金などが挙げられる。

巻取りコアの弾性率は、２００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上が好ましく、５００〜７０００ｋｇｆ／ｍｍ^２がより好ましく、１５００〜７０００ｋｇｆ／ｍｍ^２が特に好ましい。巻取りコアの弾性率が２００ｋｇｆ／ｍｍ^２未満であると、ポリイミドフィルムを巻取った際に、巻取りコアが変形し易く、周方向残留応力が多くなって、フィルム表面に経時的に皺が発生し易くなる傾向にある。なお、本発明において、弾性率の値は、ＪＩＳ Ｋ７１７１の三点曲げ法に基づいて測定した値を意味する。

本発明では、巻取りコアとしては、図１に示す形態をなすものが特に好ましく用いられる。この巻取りコア１は、全体として略円柱状をなし、その両端部が縮径した形状となっている。この巻取りコア１のほぼ中央部に位置する大径部が、巻取り部２であり、当該部分でポリイミドフィルムを巻取る。また、この巻取り部２の両端の縮径部は、チャッキング部３であり、当該部分が治具などで固定されて装置に装着される。

この巻取りコア１は、巻取り部２の直径（Ｄ１）が、チャッキング部３の直径（Ｄ２）よりも大きくされている。巻取り部２の直径（Ｄ１）は、チャッキング部３の直径（Ｄ２）の２〜３倍であることが好ましい。具体的には、巻取り部２の直径（Ｄ１）が６〜１０インチで、チャッキング部３の直径（Ｄ２）が３〜６インチであることが好ましい。

巻取り部２の直径（Ｄ１）をチャッキング部３の直径（Ｄ２）よりも大きくすることで、巻取りコアに必要な長さのポリイミドフィルムを巻き取る際に、ポリイミドフィルムの巻き数を低減できる。その結果、巻取られるポリイミドフィルムに厚みムラがあっても、巻取り後のポリイミドフィルムロールの外周の表面凹凸をより小さくできる。巻取り部２と、チャッキング部３の直径（Ｄ２）との比率が変化すると、ポリイミドフィルムの巻取り時における周速が変化して、巻き姿に影響が生じることがあるが、巻取り部２の直径（Ｄ１）と、チャッキング部３の直径（Ｄ２）とを、上記範囲となるように調整することで、ハンドリング性が良好で、巻き姿が良好なポリイミドフィルムロールが得られ易くなる。

ポリイミドフィルムの巻取り方法としては、特に限定はなく、巻取り張力４〜２０ｋｇ／ｍ、タッチロール圧力０〜２０ｋｇ／ｍ、巻取り速度２０〜１００ｍ／分の条件で巻取ることが好ましい。また、揺動を加えながらポリイミドフィルムを巻取ることが好ましい。揺動を加えながら巻取ることで、ポリイミドフィルムの厚みムラがほぼ均一になるように巻取ることができ、得られるポリイミドフィルムロール外周の表面凹凸をより小さくできる。

ポリイミドフィルムの巻取り長さは、５００〜３０００ｍが好ましく、１０００〜３０００ｍがより好ましい。また、ポリイミドフィルムの巻き数は７０００回以下が好ましく、３０００回以下がより好ましい。

このようにして巻取りコアにポリイミドフィルムを巻取って、ポリイミドフィルムロールを得る。ポリイミドフィルムロール外周の表面凹凸は、０．６ｍｍ以下であることが必要であり、０．３ｍｍ以下が好ましい。上記表面凹凸を０．６ｍｍ以下にすることで、凹凸部分を起点とした、ポリイミドフィルムロール内部で発生する応力をより低減できるため、ポリイミドフィルム表面に皺が生じにくくなる。なお、ポリイミドフィルムロールの外周の表面凹凸は、２次元レーザー変位計（キーエンス社製）でロールの巻き取りと垂直方向（ＴＤ方向）にスキャンする方法で測定できる。

また、ポリイミドフィルムロールの巻き硬度は、２００〜５００Ｇが好ましく、３００〜５００Ｇがより好ましい。巻き硬度が２００Ｇ未満であると、保形性が悪く、経時的に型崩れが生じる傾向にあり、巻き硬度が５００Ｇを超えると、巻取りコアが変形して周方向に応力が残留し、ポリイミドフィルム表面に皺が生じる傾向にある。Gは重力加速度を意味する。なお、本発明において、巻き硬度の値は、硬度計（ＴＡＰＩＯ社製）を用いて測定した値を意味する。

次に、得られたポリイミドフィルムロールを、１５〜３０℃、好ましくは２０〜２５℃で、４０％ＲＨ以下、好ましくは２０〜４０％ＲＨの環境下にて２４時間以上保管する。１５〜３０℃、４０％ＲＨ以下の環境下にて２４時間以上保管することにより、ポリイミドフィルムの吸水率が安定し、更にはポリイミドフィルム中に残存する有機溶剤などが放出される。また、保管時間の上限は、特に設定しないが、生産性の観点から７２時間以下が好ましい。

例えば、１０００〜１５００ｍのポリイミドフィルムを、巻取り数１５００〜２０００回で、巻取ったポリイミドフィルムロールを、１５〜３０℃、４０％ＲＨ以下の環境下にて２４〜７２時間保管することで、ポリイミドフィルムの吸水率が安定し、更にはポリイミドフィルム中に残存する有機溶剤などが放出される。

そして、ポリイミドフィルムロールを上記条件で保管した後、２４時間あたりの透湿度が１ｇ／ｍ^２以下の梱包材で包装する。該透湿度の梱包材で包装することにより、保管時にポリイミドフィルムの吸湿による変形を抑えることができる。

２４時間あたりの透湿度が１ｇ／ｍ^２以下の梱包材としては、特に限定はなく、アルミニウム、等の金属または、アルミナ、シリカ等の酸化物を、樹脂、紙などに蒸着、ラミネートしたものなどが挙げられる。なお、本発明において、透湿度の値は、ＪＩＳ Ｋ ７１２９：１１９２ Ｂ法に基づいて測定した値を意味する。

このようにして得られるポリイミドフィルムロール梱包体は、内部応力によるポリイミドフィルムロールの変形や、吸湿によるポリイミドフィルムの膨張を抑えることができるので、長期にわたってポリイミドフィルム表面に皺等の発生を抑制できる。よって、このポリイミドフィルムロールから引き出されるポリイミドフィルムは、皺による変形が極めて少なく、表面が極めて平滑なものであるので、フレキシブル回路基板のベースフィルムとして使用する際において、加工性を向上でき、更には歩留りを改善できる。

（実施例１）
厚さ１２．５μｍ、表裏間の静摩擦係数が０．４のポリイミドフィルムを製膜した。このポリイミドフィルムの膜厚差（膜厚の最大値と最小値との差）は、０．２μｍであった。
得られたポリイミドフィルムを、２３℃に保たれたクリーンルームで５００ｍｍ幅にスリットし、弾性率２２０ｋｇｆ／ｍｍ^２の巻取りコア（ＡＢＳ製、直径：３インチ）に１０００ｍ巻取り、ポリイミドフィルムロールを得た。得られたポリイミドフィルムロール外周の表面凹凸は０．６ｍｍであった。
このポリイミドフィルムロールを、２３℃、３０％ＲＨ以下の環境下にて２４時間保管した後、その全体を、アルミニウム蒸着シート（２４時間あたりの透湿度が１ｇ／ｍ^２）で包装した後、ダンボールに入れ、２３℃に保たれた倉庫に保管した。
１ヶ月保管した後のポリイミドフィルムロールの表面を観察したところ、皺は発生していなかった。

（実施例２）
厚さ２５μｍ、表裏間の静摩擦係数が０．９のポリイミドフィルムを製膜した。このポリイミドフィルムの膜厚差（膜厚の最大値と最小値との差）は、０．４μｍであった。
得られたポリイミドフィルムを、２３℃に保たれたクリーンルームで５００ｍｍ幅にスリットし、弾性率２２０ｋｇｆ／ｍｍ^２の巻取りコア（ＡＢＳ製、直径：３インチ）に５００ｍ巻取り、ポリイミドフィルムロールを得た。得られたポリイミドフィルムロール外周の表面凹凸は０．６ｍｍであった。
このポリイミドフィルムロールを、２３℃、３０％ＲＨ以下の環境下にて２４時間保管した後、その全体を、アルミニウム蒸着シート（２４時間あたりの透湿度が１ｇ／ｍ^２）で包装した後、ダンボールに入れ、２３℃に保たれた倉庫に保管した。
１ヶ月保管した後のポリイミドフィルムロールの表面を観察したところ、皺は発生していなかった。

（比較例１）
厚さ１２．５μｍ、表裏間の静摩擦係数が０．４のポリイミドフィルムを製膜した。このポリイミドフィルムの膜厚差（膜厚の最大値と最小値との差）は、０．３μｍであった。
得られたポリイミドフィルムを、２３℃に保たれたクリーンルームで５００ｍｍ幅にスリットし、弾性率２２０ｋｇｆ／ｍｍ^２の巻取りコア（ＡＢＳ製、直径：３インチ）に１０００ｍ巻取り、ポリイミドフィルムロールを得た。得られたポリイミドフィルムロール外周の表面凹凸は０．９ｍｍであった。
このポリイミドフィルムロールを、２３℃、３０％ＲＨ以下の環境下にて２４時間保管した後、その全体を、アルミニウム蒸着シート（２４時間あたりの透湿度が１ｇ／ｍ^２）で包装した後、ダンボールに入れ、２３℃に保たれた倉庫に保管した。
１ヶ月保管した後のポリイミドフィルムロールの表面を観察したところ、皺が発生していた。このように、ポリイミドフィルムロール外周の表面凹凸が０．６ｍｍ以上であると、ポリイミドフィルムの表面に皺が生じた。

（比較例２）
厚さ１２．５μｍ、表裏間の静摩擦係数が０．４のポリイミドフィルムを製膜した。このポリイミドフィルムの膜厚差（膜厚の最大値と最小値との差）は、０．２μｍであった。
得られたポリイミドフィルムを、２３℃に保たれたクリーンルームで５００ｍｍ幅にスリットし、弾性率２２０ｋｇｆ／ｍｍ^２の巻取りコア（ＡＢＳ製、直径：３インチ）に１０００ｍ巻取り、ポリイミドフィルムロールを得た。得られたポリイミドフィルムロール外周の表面凹凸は、０．６ｍｍであった。
その後直ちに、その全体を、アルミニウム蒸着シート（２４時間あたりの透湿度が１ｇ／ｍ^２）で包装した後、ダンボールに入れ、２３℃に保たれた倉庫に保管した。
１ヶ月保管した後のポリイミドフィルムロールの表面を観察したところ、皺が発生していた。このように、ポリイミドフィルムロールを、１５〜３０℃、４０％ＲＨの環境下で保管することなく、梱包材で包装すると、ポリイミドフィルムの表面に皺が生じた。

（比較例３）
厚さ１２．５μｍ、表裏間の静摩擦係数が０．４のポリイミドフィルムを製膜した。このポリイミドフィルムの膜厚差（膜厚の最大値と最小値との差）は、０．２μｍであった。
得られたポリイミドフィルムを、２３℃に保たれたクリーンルームで５００ｍｍ幅にスリットし、弾性率２２０ｋｇｆ／ｍｍ^２の巻取りコア（ＡＢＳ製、直径：３インチ）に１０００ｍ巻取り、ポリイミドフィルムロールを得た。得られたポリイミドフィルムロール外周の表面凹凸は、０．６１ｍｍであった。
このポリイミドフィルムロールを、２３℃、３０％ＲＨ以下の環境下にて２４時間保管した後、その全体を、ポリエチレンシート（２４時間あたりの透湿度が１０ｇ／ｍ^２）で包装した後、ダンボールに入れ、２３℃に保たれた倉庫に保管した。
１ヶ月保管した後のポリイミドフィルムロールの表面を観察したところ、皺が発生していた。このように、ポリイミドフィルムロールを透湿度の高い梱包材で包装すると、ポリイミドフィルムの表面に皺が生じた。

１：巻取りコア
２：巻取り部
３：チャッキング部

Claims (5)

1. 巻取りコアにポリイミドフィルムを巻取り、外周の表面凹凸が０．６ｍｍ以下のポリイミドフィルムロールを得て、該ポリイミドフィルムロールを、１５〜３０℃、４０％ＲＨ以下の環境下にて２４時間以上保管した後、２４時間あたりの透湿度が１ｇ／ｍ^２以下の梱包材で包装することを特徴とするポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法。
2. 前記ポリイミドフィルムは、平均厚みが５〜７５μｍで、その最大厚みと最少厚みの差が１μｍ以下である、請求項１に記載のポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法。
3. 前記ポリイミドフィルムは、静摩擦係数が０．９以下である、請求項１又は２に記載のポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法。
4. 前記巻取りコアは、弾性率が２００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法。
5. 前記ポリイミドフィルムロールは、前記巻取りコアに、前記ポリイミドフィルムを５００〜３０００ｍ巻取って得る、請求項１〜４のいずれか１項に記載のポリイミドフィルムロール梱包体の製造方法。