JP2012110972A - 金属箔パターンおよび金属箔の型抜き方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属箔不要領域を粘着フィルムから容易に除去できるようにした金属箔の型抜き方法を提供する。
【解決手段】金属箔の型抜き方法は、粘着フィルム１１上に金属箔１２を積層する積層工程と、金属箔に刃部の先端を押し当てて、金属箔の厚さ方向Ｚに平行に見たときに、押し当てた刃部の先端により規定される分離線により金属箔を切断するとともに金属箔を分離線を中心として所定の範囲で粘着フィルムから剥離させ、金属箔の金属箔必要領域と金属箔不要領域とを分離する分離工程と、金属箔不要領域に刃部の先端を押し当てて、押し当てた刃部の先端により規定される細断線により金属箔不要領域を切断するとともに金属箔不要領域を細断線を中心として所定の範囲で粘着フィルムから剥離させる細断工程と、を備え、それぞれの細断線から隣り合う細断線または分離線までの距離は微細な長さ以下になるように設定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、金型の刃部で切断されることで任意の形状にパターニングされた金属箔パターン、およびこの金属箔パターンを製造するための金属箔の型抜き方法に関する。

従来、大面積の金属箔を任意の形状にパターニングして金属箔パターンを形成する手法として、エッチングによる腐食加工が用いられてきた。この手法では、金属箔上に耐エッチング性のあるレジスト材料等をパターニングし、その後でエッチング液等に浸漬することで、レジスト材料の無い部分の金属箔を除去することができる。一方で、この手法ではレジスト材料をパターニングする必要があり、金属箔の大面積化にともないレジスト材料のパターニングが困難となる課題があった。また、金属箔を腐食させるエッチング液を大量に使用するため、対応する設備の設置および環境対策等のために多大なコストが必要となる。

この問題を解決するための他の金属箔のパターニング手法として、たとえば、特許文献１に記載されたような、金型の刃部による打ち抜き加工手法が開発されている。金型の種類により、耐久性や形状精度、加工面積に差異があるが、近年金型の高精度化および大面積化により、数百μｍ程度の微細なパターン加工も可能となっている。

上述した金型により金属箔を型抜きする場合、金型の耐久性が問題となる。特に先端が鋭角に形成された刃部により金属箔を型抜きする場合、刃部の劣化が進みやすくなる。そこで金型の耐久性を向上させるため、ハーフカット工法が一般的に行われている。これは、金属箔と緩衝材を同時に型抜きし、刃部の先端を金属箔側から押し当てて緩衝材の厚さ方向の中間部で止める工法である。これにより、刃部の先端がつぶれるのを防ぐことが可能となる。さらに、緩衝材に粘着フィルムを使用することで、金属箔の位置ズレを防ぎ高精度なパターンを形成することができる。

特許第３１１６２０９号公報

ところで、上述した粘着フィルム上で金属箔を型抜きする場合、型抜き後に、金属箔における不要な部分である金属箔不要領域を粘着フィルム上から除去する必要がある。金属箔不要領域が粘着フィルム上に一体となって存在する場合、巻取りによりこの不要な部分を連続的に剥離することが可能となる。
しかし、金属箔不要領域が不連続に存在する場合、すなわち、複数の金属箔不要領域が互いに離間して存在する場合、ひとつひとつの金属箔不要領域を粘着フィルム上から容易に除去することができない問題がある。特に金属箔不要領域が、金属箔の縁部から離間した場所に浮きパターンとして存在する場合、金属箔パターンを大量生産したときの金属箔不要領域の除去が困難となる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、金属箔不要領域を粘着フィルムから容易に除去できるようにした金属箔パターンおよび金属箔の型抜き方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の金属箔の型抜き方法は、粘着フィルム上に積層された金属箔に刃部の先端を押し当てて前記金属箔を切断する金属箔の型抜き方法であって、前記粘着フィルム上に前記金属箔を積層する積層工程と、前記刃部の先端により前記金属箔が分離された部分である第一の分離部を形成して前記金属箔を切断するとともに前記金属箔を前記第一の分離部を中心として所定の範囲で前記粘着フィルムから剥離させ、前記金属箔の金属箔必要領域と金属箔不要領域とを分離する分離工程と、前記刃部の先端により前記金属箔不要領域が分離された部分である第二の分離部を１または複数形成して前記金属箔不要領域を切断するとともに前記金属箔不要領域を前記第二の分離部を中心として所定の範囲で前記粘着フィルムから剥離させる細断工程と、を備え、前記積層工程および前記細断工程の後において、それぞれの前記第二の分離部から隣り合う前記第二の分離部または前記第一の分離部までの距離は、前記第二の分離部のいずれの部分においても微細な長さ以下になるように設定されていることを特徴としている。

また、上記の金属箔の型抜き方法において、前記分離工程および前記細断工程の前に、前記粘着フィルム上に積層された前記金属箔に前記刃部の先端を押し当てて、前記金属箔の厚さ方向に平行に見たときに、押し当てた前記刃部の先端により規定される基準線を中心として前記金属箔が前記粘着フィルムから剥離する剥離長さを求める予備工程を備え、前記微細な長さとして、前記剥離長さを２倍した値を用いることがより好ましい。
また、上記の金属箔の型抜き方法において、前記金属箔必要領域の少なくとも一部は、隣り合う前記分離線からの距離の最小値が前記剥離長さより大きく設定されていることがより好ましい。

また、上記の金属箔の型抜き方法において、前記刃部の先端が鋭角に形成されていることがより好ましい。
また、上記の金属箔の型抜き方法において、前記分離工程と前記細断工程とを同時に行うことがより好ましい。

また、本発明の金属箔パターンは、上記のいずれか一項に記載の金属箔の型抜き方法で製造されたことを特徴としている。

本発明の金属箔パターンおよび金属箔の型抜き方法によれば、金属箔不要領域を粘着フィルムから容易に除去することができる。

本発明の第１実施形態の金属箔パターンの平面図である。 図１中の切断線Ａ−Ａの断面図である。 本実施形態の金属箔の型抜き方法を示すフローチャートである。 同金属箔の型抜き方法における予備工程を説明する正面断面図である。 同予備工程を説明する平面図である。 同金属箔の型抜き方法における積層工程を説明する正面断面図である。 同金属箔の型抜き方法における分離工程および細断工程を説明する正面断面図である。 同分離工程および細断工程を説明する平面図である。 同金属箔の型抜き方法において金属箔から金型を取り外した状態を示す正面断面図である。 同金属箔の型抜き方法において粘着フィルムから金属箔不要領域を除去した状態を示す正面断面図である。

以下、本発明に係る金属箔パターンおよび金属箔の型抜き方法の一実施形態を、図１から図１０を参照しながら説明する。本金属箔パターンは、金属箔が所定のパターンに打ち抜かれたものであり、たとえば、基板の配線パターン等として用いることができる。
図１および図２に示すように、本実施形態の金属箔パターン１は、金属によりシート状に形成されるとともにリング状の貫通孔２が形成された金属箔必要領域３により構成されている。なお、金属箔パターン１は、後述するように、金属箔から貫通孔２の形状に対応する金属箔不要領域４を除去することで形成されている。

次に、このように構成された金属箔パターン１を製造する本実施形態の金属箔の型抜き方法について説明する。
本金属箔の型抜き方法は、図３に示すように、金属箔の剥離長さを求める予備工程Ｓ１と、金属箔を積層する積層工程Ｓ２と、金属箔の金属箔必要領域と金属箔不要領域とを分離する分離工程Ｓ３と、分離した金属箔不要領域を細断して除去する細断工程Ｓ４とを備えている。
なお、本実施形態では、分離工程Ｓ３と細断工程Ｓ４とを同時に行っている。

まず、予備工程Ｓ１において、図４および図５に示すように、粘着フィルム１１上に積層された金属箔１２に、金型２１の刃部２２の先端２２ａを金属箔１２側から粘着フィルム１１の厚さ方向Ｚの中間部に達するまで押し当てて止めるハーフカット工法を行い、金属箔１２を切断する。なお、図５においては、説明の便宜のため、金型２１は示していない。

粘着フィルム１１は、たとえば、フィルム基材上に粘着材を塗布した構造をとることができる。前述のように、金属箔１２をハーフカット工法により切断するため、フィルム基材は５０μｍ以上の膜厚であることが望ましい。フィルム基材が５０μｍより薄いと、フィルム基材の厚さ方向Ｚの中間部で刃部２２の先端２２ａを止めることが困難になる。
粘着フィルム１１と金属箔１２とは、金属箔パターン１を形成した後に剥離する必要があるため、粘着フィルム１１は、粘着性だけではなく剥離性も考慮して粘着力を設定する必要がある。

金属箔１２は、銅、アルミ、ニッケル、真鍮、金、銀、鉛ほか、これらの合金等を使用することができるが、これに限られることはない。金属箔１２を表面処理することにより、粘着フィルム１１と金属箔１２との密着性を変化させることができる。
また、金型２１による型抜き性を考慮すると、金属箔１２の膜厚は５μｍ以上、１ｍｍ以下であることが望ましい。５μｍ未満では金属箔１２のハンドリングが困難となり、１ｍｍを越えると型抜き自体が困難となる。さらに、金型２１の耐久性を考えると、金属箔１２の膜厚は２００μｍ以下であることが望ましい。金属箔１２の積層には、たとえば、ロール・トゥ・ロールのラミネートプロセスを用いることができる。

金型２１は腐食金型、切削金型等を使用することができるが、これに限られることは無い。金型２１を形成する材料には、プリハ−ドン鋼、焼入焼戻鋼、析出硬化鋼、タングステン・カーバイドとコバルトとの合金、その他の超硬度合金等を使用することができるが、これらに限られることは無い。金属箔１２を高精度に型抜きする場合、刃部２２の先端２２ａの角度αを鋭角に形成することが望ましい。角度αを小さくするほど、切断時に金属箔１２に形成されるバリ１２ａ等が小さくなるが、金型２１の耐久性が低下する。一般的には、角度αは４０°から６０°程度とすることが望ましい。
本実施形態では、刃部２２は、金型２１のベース板２３の底面２３ａに平行に延びるとともに、長手方向に直交する平面による断面が、底面２３ａに直交する平面Ｔ１に対して対称となる三角形状に形成されている。

ハーフカット工法において、刃部２２の先端２２ａが粘着フィルム１１の厚さ方向Ｚの中間部に達すると、厚さ方向Ｚに平行に見た状態において、押し当てた刃部２２の先端２２ａにより規定される基準線Ｃ１を中心として金属箔１２が所定の範囲Ｒ１で粘着フィルム１１から剥離する。金型２１の底面２３ａを金属箔１２に当接させることで、粘着フィルム１１の厚さ方向Ｚにおける刃部２２による切断深さの精度を高めることができる。
この金属箔１２が剥離する範囲Ｒ１は、粘着フィルム１１におけるフィルム基材の材質（硬度）や粘着材の粘着力等の仕様、金属箔１２の材質や厚さ等の仕様、刃部２２の材質や形状等の仕様、および、厚さ方向Ｚにおいて刃部２２の先端２２ａが達する深さが決まると一義的に定まるものである。このため、予備工程Ｓ１において、後に分離工程Ｓ３および細断工程Ｓ４で行う仕様と同一の仕様で金属箔１２を切断する試験を行い、厚さ方向Ｚに平行に見たときの基準線Ｃ１を中心とした金属箔１２の剥離長さＬを求めることで、分離工程Ｓ３および細断工程Ｓ４における金属箔１２の剥離長さＬを推測することができる。

たとえば、粘着フィルム１１の粘着力が大きくなると金属箔１２が剥離しにくくなるため、剥離長さＬは小さくなる。粘着フィルム１１が硬くなると、バリ１２ａが小さくなるため剥離長さＬは小さくなる。金属箔１２が厚いと、バリ１２ａが大きくなり、剥離長さＬは大きくなる。金属箔１２の表面粗さを大きくすると、粘着フィルム１１と金属箔１２との粘着力が大きくなるため剥離長さＬは小さくなる。そして、刃部２２の角度αが小さくなると、切断時における金属箔１２の変形が小さくなるため剥離長さＬは小さくなる。
粘着フィルム１１、金属箔１２および刃部２２の仕様が何種類かある場合には、予備工程Ｓ１において仕様を変えた試験を繰り返して行い、予め、様々な仕様に対する剥離長さＬを求めておくことが好ましい。

次に、積層工程Ｓ２において、図６に示すように、粘着フィルム１１上に金属箔１２を積層する。

続いて、分離工程Ｓ３および細断工程Ｓ４において、図７に示すように、金属箔１２に刃部２４、２５、２６を押し当ててハーフカット工法により金属箔１２を切断する。このとき、金属箔１２に刃部２４の先端２４ａおよび刃部２５の先端２５ａを押し当てて金属箔１２の金属箔必要領域３と金属箔不要領域４とを分離するとともに、金属箔不要領域４に刃部２６の先端２６ａを押し当てて金属箔不要領域４を細かく切断する。
刃部２４、刃部２５および刃部２６は、環状に形成されてベース板２７の底面２７ａに同軸に取り付けられている。刃部２４、刃部２５および刃部２６の環状の軸線に直交する平面による断面は、予備工程Ｓ１で用いられた刃部２２と同一の断面形状にそれぞれ形成されている。そして、ベース板２７の底面２７ａを金属箔１２に当接させることで、刃部２４、２５、２６による厚さ方向Ｚにおける粘着フィルム１１の切断深さが、予備工程Ｓ１で用いられた刃部２２と同様の切断深さに調節される。
刃部２４、２５、２６は、厚さ方向Ｚに平行に見たときに、刃部２６の先端２６ａから刃部２４の先端２４ａおよび刃部２５の先端２５ａまでの距離は、先端２６ａのいずれの部分においても剥離長さＬの２倍以下の値である距離Ｌ１になるように設定されている。

さらに、図８に示すように、厚さ方向Ｚに平行に見たときに、金属箔必要領域３は、隣り合う分離線Ｃ３からの距離の最小値が剥離長さＬより大きく設定され、分離工程Ｓ３においても粘着フィルム１１から剥離しない非剥離領域３ａを有している。なお、図８においては、説明の便宜のため、ベース板２７および刃部２４、２５、２６は示していない。
同様に、金属箔必要領域３は、隣り合う分離線Ｃ２からの距離の最小値が剥離長さＬより大きく設定された非剥離領域３ｂを有している。

図７および図８に示すように、刃部２４は、厚さ方向Ｚに平行に見たときに、押し当てた刃部２４の先端２４ａにより規定される分離線Ｃ２により金属箔１２を切断するとともに金属箔１２を分離線Ｃ２を中心として粘着フィルム１１から剥離させる。同様に、刃部２５は、先端２５ａにより規定される分離線Ｃ３により金属箔１２を切断するとともに金属箔１２を分離線Ｃ３を中心として粘着フィルム１１から剥離させる。
さらに、刃部２６は、厚さ方向Ｚに平行に見たときに、押し当てた刃部２６の先端２６ａにより規定される細断線Ｃ４により金属箔不要領域４を切断するとともに金属箔不要領域４を細断線Ｃ４を中心として粘着フィルム１１から剥離させる。
これらにより、金属箔１２は、厚さ方向Ｚに平行に見たときに、分離線Ｃ２、Ｃ３、および細断線Ｃ４のそれぞれを中心として剥離長さＬの範囲で剥離する。

刃部２４、２５、２６は前述のように形成されているため、刃部２４、２５、２６により金属箔１２を切断した後において、厚さ方向Ｚに平行に見たときに、細断線Ｃ４から隣り合う分離線Ｃ２、Ｃ３までの距離は、細断線Ｃ４のいずれの部分においても距離Ｌ１となる。
このため、それぞれの刃部２４、２５、２６により剥離された部分がつながり、金属箔不要領域４全体が粘着フィルム１１から剥離された状態となる。
たとえば、剥離長さＬが２５０μｍの場合、細断線Ｃ４から隣り合う分離線Ｃ２、Ｃ３までの距離、言い換えれば、細断される金属箔不要領域４のそれぞれの幅を５００μｍ以下とすることで、金属箔不要領域４全体が粘着フィルム１１から剥離される。
この後で、図９に示すように金属箔１２から金型を取り外し、粘着フィルム１１を反転させること等により、図１０に示すように粘着フィルム１１上から金属箔不要領域４を除去する。

次に、公知の方法により、金属箔必要領域３から粘着フィルム１１を除去することで、図１および図２に示す金属箔必要領域３により構成された金属箔パターン１が製造される。

以上説明したように、本実施形態の金属箔パターン１および金属箔１２の型抜き方法によれば、予備工程Ｓ１を行って金属箔１２の剥離長さＬを求めるとともに、細断工程Ｓ４において、厚さ方向Ｚに平行に見たときに、細断線Ｃ４から隣り合う分離線Ｃ２、Ｃ３までの距離が剥離長さＬを２倍した値以下である距離Ｌ１になるように金属箔不要領域４を切断する。このため、各刃部２４、２５、２６により剥離された部分がつながって金属箔不要領域４全体が粘着フィルム１１から剥離された状態となり、粘着フィルム１１上から金属箔不要領域４を容易に除去することができる。
したがって、金属箔パターン１を製造する分留りが向上し、金属箔パターン１の製造コストを低減することができる。

分離工程Ｓ３において金属箔必要領域３と金属箔不要領域４とを分離したときに、金属箔必要領域３の非剥離領域３ａ、３ｂは粘着フィルム１１から剥離されない。このため、金属箔必要領域３が金属箔不要領域４とともに除去されるのを防止することができる。
刃部２４、２５、２６のそれぞれの先端は鋭角に形成されている。このため、金属箔１２を切断するときに金属箔１２が変形するのを低減させるとともに、剥離長さＬを小さくすることができる。
また、分離工程Ｓ３と細断工程Ｓ４とを同時に行うため、金属箔パターン１を製造するのに要する時間を低減させることができる。

金型の刃部を金属箔１２に押し当てると、金属箔１２が切断される。この時、金属箔１２は金属箔１２の表面に対して垂直に切断されることは無く、金属箔１２は刃部により徐々に変形し、破断する形で切断される。刃部の先端の形状と刃部と金属箔１２との角度により形状は変化するが、金属箔１２に対する粘着フィルム１１側に数μｍから数十μｍ程度のバリ１２ａが形成される。一般的に、こうしたバリが形成された金属箔パターンは不良として扱われるため、バリが形成されない型抜き条件が開発されている。
一方で、金属箔１２を切断した部分のバリ１２ａにより、金属箔１２が粘着フィルム１１から剥離する不良も確認されている。バリ１２ａの形成を最小限に抑えても、粘着フィルム１１の粘着力が弱いと、金属箔１２を切断した部分近辺で金属箔１２が粘着フィルム１１から数百μｍ程度剥離してしまう。本発明では、こうした金属箔１２と粘着フィルム１１との剥離を利用し、金属箔不要領域４を金型で細かく断裁することで、金属箔不要領域４全体を粘着フィルム１１から剥離することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更等も含まれる。
たとえば、前記金属箔１２の型抜き方法においては、金属箔１２のバリ１２ａは、エッチング等の後工程を追加することで除去することもできる。これにより、金属箔パターン１を凹凸の少ない滑らかな形状に形成することができる。
金属箔不要領域４の幅（分離線Ｃ２と分離線Ｃ３との間隔）が広い場合には、刃部２４と刃部２５との間に２以上の刃部を配置してもよい。
製造された金属箔パターン１を不図示の基材上に再転写することができる。再転写するためには、基材上に接着剤を塗布して接着転写する方法等を採用することができるが、これに限定されることは無い。さらに、金属箔パターン１を絶縁樹脂の内部に埋め込み転写することで、樹脂埋め込み金属配線を形成することもできる。
一般的に金型の価格は、刃部の形状や長さによって変わるため、金属箔不要領域を細かく切断する場合には、刃部の長さがなるべく短くなるように設計することが望ましい。

また、上記実施形態では、金属箔必要領域３の非剥離領域３ａと分離線Ｃ３との距離が剥離長さＬより大きいとしたが、この距離を剥離長さＬを２倍した値とすることで、金属箔必要領域３が金属箔不要領域４とともに除去されるのをより確実に防止することができる。
前記実施形態では、分離工程Ｓ３と細断工程Ｓ４とを同時に行っていた。しかし、これらの工程の順序に制限はなく、分離工程Ｓ３の後に細断工程Ｓ４を行ってもよいし、細断工程Ｓ４の後に分離工程Ｓ３を行ってもよい。さらに、細断工程Ｓ４において、複数回に分けて金属箔不要領域を切断してもよい。

１ 金属箔パターン
３ 金属箔必要領域
４ 金属箔不要領域
１１ 粘着フィルム
１２ 金属箔
２２、２４、２５、２６ 刃部
２２ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ 先端
Ｃ１ 基準線
Ｃ２、Ｃ３ 分離線
Ｃ４ 細断線
Ｌ 剥離長さ
Ｚ 厚さ方向

Claims (6)

1. 粘着フィルム上に積層された金属箔に刃部の先端を押し当てて前記金属箔を切断する金属箔の型抜き方法であって、
   前記粘着フィルム上に前記金属箔を積層する積層工程と、
   前記金属箔に前記刃部の先端を押し当てて、前記金属箔の厚さ方向に平行に見たときに、押し当てた前記刃部の先端により規定される分離線により前記金属箔を切断するとともに前記金属箔を前記分離線を中心として所定の範囲で前記粘着フィルムから剥離させ、前記金属箔の金属箔必要領域と金属箔不要領域とを分離する分離工程と、
   前記金属箔不要領域に前記刃部の先端を押し当てて、前記厚さ方向に平行に見たときに、押し当てた前記刃部の先端により規定される１または複数の細断線により前記金属箔不要領域を切断するとともに前記金属箔不要領域を前記細断線を中心として所定の範囲で前記粘着フィルムから剥離させる細断工程と、
   を備え、
   前記積層工程および前記細断工程の後において、前記厚さ方向に平行に見たときに、それぞれの前記細断線から隣り合う前記細断線または前記分離線までの距離は、前記細断線のいずれの部分においても微細な長さ以下になるように設定されていることを特徴とする金属箔の型抜き方法。
2. 前記分離工程および前記細断工程の前に、
   前記粘着フィルム上に積層された前記金属箔に前記刃部の先端を押し当てて、前記金属箔の厚さ方向に平行に見たときに、押し当てた前記刃部の先端により規定される基準線を中心として前記金属箔が前記粘着フィルムから剥離する剥離長さを求める予備工程を備え、前記微細な長さとして、前記剥離長さを２倍した値を用いることを特徴とする請求項１に記載の金属箔の型抜き方法。
3. 前記金属箔必要領域の少なくとも一部は、隣り合う前記分離線からの距離の最小値が前記剥離長さより大きく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の金属箔の型抜き方法。
4. 前記刃部の先端が鋭角に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の金属箔の型抜き方法。
5. 前記分離工程と前記細断工程とを同時に行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の金属箔の型抜き方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の金属箔の型抜き方法で製造されたことを特徴とする金属箔パターン。

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