JP2022067791A - 離型フィルムおよび成型品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
その後、フレキシブルプリント回路基板の一部に露出した回路にメッキ処理が施され、電子部品等と接続されることによって、電子機器を構成する部品として利用される。そのため、かかるメッキ処理が適切に行われることが極めて重要となる。
しかしながら、従来のメッキ処理においては、メッキ不良が生じる場合があり、改善の余地があった。
少なくとも一方の面に離型層を備える離型フィルムであって、
以下の条件を満たす、離型フィルムが提供される。
(条件)
銅箔と前記離型フィルムとを積層し175℃、2MPa、150秒の処理を施したのち、前記銅箔と前記離型フィルムとを剥離する。当該処理前の前記銅箔の前記離型フィルムと積層される側の面の表面自由エネルギーをSC1[mJ/m2]とし、当該処理後の前記銅箔の前記離型フィルムが剥離された側の面の表面自由エネルギーをSC2[mJ/m2]としたとき、以下の式(1)を満たす。
SC1-SC2≦1.7[mJ/m2] (1)
上記の離型フィルムの前記一方の離型面が対象物側になるように、前記対象物上に前記離型フィルムを配置する工程と、
前記離型フィルムが配置された前記対象物に対し、加熱プレスを行う工程と、
を含み、
前記離型フィルムを配置する前記工程において、前記対象物の前記離型フィルムが配置される面が、熱硬化性樹脂を含む材料によって形成されている、成型品の製造方法が提供される。
すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応するものではない。
図1は、本実施形態の離型フィルムの一例を模式的に示す断面図である。本実施形態の離型フィルム10は、少なくとも一方の面に離型層1を備えるものである。離型層1とは、離型フィルム10を使用して加熱加圧したのちに、対象物に対して離型性を発揮するものである。
(条件)
銅箔と前記離型フィルムとを積層し175℃、2MPa、150秒の処理を施したのち、前記銅箔と前記離型フィルムとを剥離する。当該処理前の前記銅箔の前記離型フィルムと積層される側の面の表面自由エネルギーをSC1[mJ/m2]とし、当該処理後の前記銅箔の前記離型フィルムが剥離された側の面の表面自由エネルギーをSC2[mJ/m2]としたとき、以下の式(1)を満たす。
SC1-SC2≦1.7[mJ/m2] (1)
一方、本実施形態において、(SC1-SC2)の下限値は、特に限定されないが、離型フィルムを構成する材料または製造条件の自由度を確保する観点からは、例えば、0.01[mJ/m2]以上であることが好ましい。
0.6[mJ/m2]≦SC2≦3.5[mJ/m2] (2)
(i)離型層1および後述のクッション層の材料の選択
(ii)離型フィルム10(離型層1)の製造過程の温度管理
(iii)離型フィルム0(離型層1)への凹凸加工
上記(i)~(iii)それぞれの詳細は、後述する。
離型フィルム10全体の厚みを上記下限値以上とすることにより、離型フィルム10の取り扱い性を良好にすることができる。
一方、離型フィルム10全体の厚みを上記上限値以下とすることにより、離型性、追従性のバランスを保持でき、回路の表面状態への影響を小さくできる。
離型層1の材料は、ポリエステル樹脂、ポリ4-メチル1-ペンテン樹脂、ポリアミド樹脂、およびポリプロピレン樹脂の中から選ばれる1種または2種以上が挙げられる。これにより、上記条件を満たす離型フィルム10が得られやすくになる。
上記ポリアミド樹脂としては、例えば、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド等が挙げられる。脂肪族ポリアミドの具体例としては、ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド6-6,6共重合体、ポリアミド11、ポリアミド12などが挙げられる。芳香族ポリアミドの具体例としては、ポリアミド61、ポリアミド66/6T、ポリアミド6T/6、ポリアミド12/6Tなどが挙げられる。
中でも、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂が好ましい。
表面粗さRzを上記下限値以上とすることにより、離型性を良好にし、回路の表面状態への影響を小さくしやすくなる。一方、表面粗さRzを上記上限値以下とすることにより、離型性と追従性のバランスを良好にしつつ、離型フィルムの凹凸形状が回路の表面状態に影響を及ぼすことを低減できる。
なお、離型層1の離型面3となる面とは、離型フィルムの使用時において対象物と接する面である。
離型層1の厚みを上記下限値以上とすることにより、離型フィルム10の剛性を高めることができる。
本実施形態における離型フィルム10は、少なくとも一方の面に離型層1を有するものであればよく、上記の離型層1のみから構成されるものでもよく、他の機能を有する層を備える多層構造であってもよい。また、離型層1は、単層であってもよく、二層以上であってもよい。
また、離型層が2層以上である場合、各離型層は互いに同じ材料から形成されたものであってもよく、異なる材料から形成されたものであってもよい。また、複数の離型層1は、互いに異なる厚みであってもよい。
具体的には、例えば、離型フィルムの両面に異なる離型層を有する離型フィルムとしてもよい。この場合の離型フィルムを使用する際に対象物と接する面を有する方を離型層と言い、それ以外の面を副離型層と言うこともある。副離型層を有することにより、プレス機で熱プレスされた際に、熱板からの離型性が向上し、成形体やFPC等の積層体の製造における生産性を向上させることができる。また、例えば、離型フィルムは、離型層に接するクッション層をさらに有していてもよい。また、離型フィルムは、離型層、クッション層、及び副離型層の順で積層した三層構造としてもよい。
また、他の機能を有する層として、接着層、ガスバリア層等が挙げられる。接着層、ガスバリア層としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
以下、上記のクッション層について説明する。
クッション層は、柔軟性を有する樹脂が用いられることにより、離型フィルム全体にクッション性を付与するものである。これにより、離型フィルム使用時において、被着体に対して、プレス熱板からの熱及び圧力が均等に伝わりやすくなり、離型フィルムと被着体との密着性及び追従性をさらに良好にできる。また、表面自由エネルギーを制御し、回路表面への影響を小さくしやすくなる。
また、クッション層の厚みは、例えば、20μm以上130μm以下が好ましく、40μm以上120μm以下がより好ましく、50μm以上110μm以下がさらに好ましい。クッション層の厚さが上記下限値以上である場合には、離型フィルムのクッション性が低下することを抑制できる。クッション層の厚さが上記上限値以下である場合には、離型性の低下を抑制することができる。
本実施形態の離型フィルムの製造方法は、特に限定されず、例えば、離型層とクッション層を、または離型層と、クッション層と副離型層を、別々に製造してから、ラミネーター等により接合して離型フィルムを得てもよく、そのまま接合してもよく、接着層を介して互いに接合してもよい。または、例えば、離型層とクッション層を、または離型層と、クッション層と副離型層を、空冷式または水冷式共押出インフレーション法、共押出Tダイ法で製膜する方法で離型フィルムを得てもよい。なかでも共押出Tダイ法で製膜する方法が各層の厚さ制御に優れる点で好適である。
以下、離型フィルムが離型層のみからなる場合について、当該離型フィルム(離型層)をTダイ押出法により製造する方法について説明する。
図2に示すように、離型層の原材料が加熱溶融された溶融物Mは、ダイス510を通過しフィルム状に成形されたのち、第1ロール530に誘導されると共にタッチロール520によって第1ロール530に固定化され、第1ロール530から脱離するまでの間に第1ロール530により冷却され、離型フィルム200となる。その後、離型フィルム200は、第2ロール540によりフィルム送り方向(図1の矢印参照)下流側に送られ、最終的に巻取ロール(図示せず)に巻き取られる。
このとき、第1ロール530の温度は60~110℃、タッチロール520の温度は20~50℃、第2ロール540の温度は60~90℃とすることが重要となる。各ロールの温度を上記のような範囲とすることで、フィルム状の溶融物Mが徐々に冷却されるようになるため、離型フィルム200の結晶性を高くすることができる。すなわち、離型層の結晶性が高くなる結果、動摩擦係数を小さくしやすくなり、また耐熱性を高め、弾性率を向上しやすくなる。また、回路への表面形状の影響を小さくできる。また、巻取速度は、安定的に徐冷効果を得るために、20~60m/sが好ましい。
さらに、表面にエンボス加工を施したタッチロール520を用いることにより、ダイス510を通過したフィルム表面に凹凸を付与する。一方、タッチロールを用いずに、エアナイフを用いることで、表面粗さを低くすることができる。
その結果、最終的に得られる離型フィルムの離型層の表面状態を制御することで、上記条件aを満たす離型フィルムが得られる。くわえて、離型層の結晶性が高くなる結果、適度な弾性が得られ、上記条件を制御できるようになる。
本実施形態の離型フィルムは、フレキシブルプリント回路基板を作製する際に好適に使用される。この場合、離型フィルムは、フレキシブルフィルム上に形成された回路を保護するため、当該回路に対してカバーレイフィルムを加熱プレスして密着させる際に、カバーレイとプレス機との間に介在させて使用する。
具体的には、離型フィルムは、例えば、フレキシブルプリント配線基板の製造工程の一つであるカバーレイプレスラミネート工程において用いられる。より詳細には、離型フィ
ルムは、回路露出フィルムへのカバーレイフィルム接着時にカバーレイフィルムを回路パターンの凹凸部に密着させるためにカバーレイフィルムを包むように配置され、回路露出フィルム及びカバーレイフィルムと共にプレス機により加熱加圧される。この時、クッション性の向上のために、紙、ゴム、フッ素樹脂シート、ガラスペーパー等、またはこれらを組合せたものを離型フィルムとプレス機の間に挿入した上で加熱加圧することもできる。プレス機は、175℃まで昇温した熱板にサンプルをセットした後加圧を開始し、2分間その温度に維持し、その後、加圧を終了し、サンプル取り出し・解体を行う。このときのプレス圧力は、5~15MPaで適宜調節される。
まず、熱硬化性樹脂を含む材料によって形成されている対象物の表面に対して、上記本実施形態に係る離型フィルムの離型層表面を配置する。そして、離型フィルムを配置した対象物に対し、金型内でプレス処理を行う。ここで、上述した熱硬化性樹脂は、半硬化状態であっても、硬化状態であってもよいが、半硬化状態であると、当該離型フィルムの作用効果が一層顕著なものとなる。特に、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含む樹脂組成物である場合には、当該エポキシ樹脂が、硬化反応の中間の段階にあること、すなわち、Bステージ状態にあることが好ましい。
離型フィルムを製造するための原材料として、それぞれ、以下のものを用意した。
・熱可塑性樹脂材料
ポリブチレンテレフタレート樹脂I(PBT、長春石油化学社製、「1100-630S」)
ポリブチレンテレフタレート樹脂II(PBT、三菱エンジニアリングプラスチックス社製、「ノバデュラン、5505S」)
ポリエステルエラストマー(東洋紡社製、「ペルプレン S-1001」)
グリコール変性ポリエチレンテレフタレート(PETG、SKケミカル製、「S2008」)
ポリプロピレン(PP、住友化学社製、「FH1016」)
エチレン-ビニル酢酸共重合体(EVA、三井・ダウ ポリケミカル社製、「エバフレックス V5961」)
まず、第1熱可塑性樹脂組成物として、ポリブチレンテレフタレート樹脂I(1100-630S)90質量部とポリエステルエラストマー(S-1001)10質量部で構成されるものを用意した。
次いで、第1熱可塑性樹脂組成物を用いて、押出機のTダイで成形後、冷却固化することで、離型フィルムを得た。
また、離型フィルムの作製には、図2に示すような製造装置を用い、タッチロール520の温度を50℃、第1ロール530の温度を90℃とし、第2ロール540の温度を60℃とした。巻取速度は、27m/sとした。
なお、得られた離型フィルムの平均厚さは90μmであった。
まず、第1熱可塑性樹脂組成物および第2熱可塑性樹脂組成物として、それぞれ、ポリブチレンテレフタレート樹脂I(1100-630S)で構成されるものを用意した。また、第3熱可塑性樹脂組成物として、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート50重量部と、ポリプロピレン(FH1016)30重量部と、ポリブチレンテレフタレート樹脂I(1100-630S)20重量部とで構成されるものを用意した。
次いで、第1熱可塑性樹脂組成物、第3熱可塑性樹脂組成物および第2熱可塑性樹脂組成物を用いて、押出機のTダイ内で積層させて1つの溶融樹脂積層体を形成後、冷却固化して、第1熱可塑性樹脂組成物からなる第1離型層と、第3熱可塑性樹脂組成物からなるクッション層と、第2熱可塑性樹脂組成物からなる第2離型層とがこの順で積層された積層体を形成し、離型フィルムを得た。
また、離型フィルムの作製には、図2に示すような製造装置を用い、タッチロール520を用いず、エアナイフで第1ロール530に固定した。また、第1ロール530の温度を90℃とし、第2ロール540の温度を60℃とした。巻取速度は、20m/sとした。
なお、得られた離型フィルムにおいて、第1離型層の平均厚さは20μm、クッション層の平均厚さは70μm、第2離型層の平均厚さは20μmであった。
第1熱可塑性樹脂組成物および第2熱可塑性樹脂組成物として、それぞれ、ポリブチレンテレフタレート樹脂I(1100-630S)50質量部とポリブチレンテレフタレート樹脂II(5505S)50質量部で構成されるものを用意した以外は、実施例2と同様にして、離型フィルムを作製した
第3熱可塑性樹脂組成物として、エチレン-ビニル酢酸共重合体(V5921)50重量部と、ポリプロピレン(FH1016)30重量部と、ポリブチレンテレフタレート樹脂I(1100-630S)20重量部とで構成されるものを用意した以外は、実施例2と同様にして、離型フィルムを作製した。
第3熱可塑性樹脂組成物として、エチレン-ビニル酢酸共重合体(V5921)50重量部と、ポリプロピレン(FH1016)30重量部と、ポリブチレンテレフタレート樹脂I(1100-630S)20重量部とで構成されるものを用意した以外は、実施例3と同様にして、離型フィルムを作製した。
銅箔と離型フィルムとを積層し175℃、2MPa、150秒の処理を施したのち、銅箔と離型フィルムとを剥離した。当該処理前の銅箔の離型フィルムと積層される側の面の表面自由エネルギーをSC1[mJ/m2]とし、当該処理後の銅箔の前記離型フィルムが剥離された側の面の表面自由エネルギーをSC2[mJ/m2]とした。
上記の銅箔としては、銅張積層板:エスパネックスMB18-25-18CEG(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製)を用いた。
また、表面自由エネルギーは、以下の手順で測定した。
まず、用意した銅箔上に、水及びジヨードメタンを2μL滴下した。滴下して1000ms経った時点での、当該銅箔の接触角を測定した。測定回数は3回とし、その平均値を表面自由エネルギーの算出に用いた。
次に、得られた接触角、およびKaelble-Uyの理論式を用いて、表面自由エネルギーを算出し、その配向力(p)をSC1、SC2とした。
離型フィルムのMD方向における離型層側の面について、JIS B0601 1994に準拠して測定した。
離型フィルムの離型面に有沢製作所社製のCL(CMタイプ)のポリイミド面を貼り合わせ、プレス成型機を用いて、195℃、6MPaの圧力で、2分間の熱プレスを行った後、離型フィルムを引張試験機を用いて、180°方向に約50mm/秒の速度で応力を加えて剥離し、CLの表面について、JPCA規格の「7.5.7.2項しわ」に準じて測定した。
◎:シワ発生率 1.0%未満
○:シワ発生率 1.0%以上、2.0%未満
×:シワ発生率 2.0%以上
L/Sが100/100μmの電気配線が形成された絶縁基板(FPC)表面に対し、接着剤がコーティングされている側の面が接触するように開口部を有するカバーレイを仮止めした試験片を作製した。次いで、離型フィルムにおける第1の離型層の第1の離型面が、上記試験片のカバーレイを有する側の面と対向するように、上記離型フィルムと、上記試験片とを重ねあわせた後、真空条件下175℃、2MPa、真空引き20秒、2分間の熱プレス処理を施し、成型品を得た。
引っ張り試験機(エーアンドデイ社製Force gauge AD-4932A-50N)を用いて、180°方向に約1000mm/分の速度で、離型面とサンプルの剥離力を測定した。測定はプレス直後に実施し、以下の基準に基づいて離型性を評価した。評価結果を表1に示す。
◎:0.5N以下
○:0.5N超1.0N未満
×:1.0N以上
L/Sが100/100μmの電気配線が形成された絶縁基板(FPC)表面に対し、接着剤がコーティングされている側の面が接触するように開口部を有するカバーレイを仮止めした試験片を作製した。次いで、離型フィルムにおける第1の離型層の第1の離型面が、上記試験片のカバーレイを有する側の面と対向するように、上記離型フィルムと、上記試験片とを重ねあわせた後、真空条件下175℃、2MPa、真空引き20秒、2分間の熱プレス処理を施し、成型品を得た。160℃1時間の熱処理を行いカバーレイの熱硬化接着材を硬化させた。
カバーレイの開口部の電気配線の銅が露出している部分を、過硫酸ナトリウムで0.5μm銅の表面をエッチングし、硬質電解Niめっき3μm、硬質電解金めっき0.05μmの手順でめっきを行い、30倍の実体顕微鏡にて観察し、以下の基準に基づいて評価した。
◎:Φ0.5mm以上のめっき不のりがあったFPCの個数(割合)が、1000個のFPCのうち、0.5%以下であった。
○:Φ0.5mm以上のめっき不のりがあったFPCの個数(割合)が、1000個のFPCのうち、0.5%超1.0%以下であった。
×:Φ0.5mm以上のめっき不のりがあったFPCの個数(割合)が、1000個のFPCのうち、1%超であった。
3 離型面
10 離型フィルム
200 離型フィルム
510 ダイス
520 タッチロール
530 第1ロール
540 第2ロール
離型層のみからなる離型フィルムであって、
前記離型フィルム全体の厚みが75μm以上、180μm以下であり、
前記離型層の表面粗さRzが、1.0μm~20μmであり、
前記離型層は、ポリエステル樹脂を含み、かつ
以下の条件1および条件2を満たす、離型フィルムが提供される。
(条件1)
銅箔と前記離型フィルムとを積層し175℃、2MPa、150秒の処理を施したのち、前記銅箔と前記離型フィルムとを剥離する。当該処理前の前記銅箔の前記離型フィルムと積層される側の面の表面自由エネルギーをSC1[mJ/m2]とし、当該処理後の前記銅箔の前記離型フィルムが剥離された側の面の表面自由エネルギーをSC2[mJ/m2]
としたとき、以下の式(1)を満たす。
SC1-SC2≦1.7[mJ/m2] (1)
(条件2)
当該離型フィルムの離型面に有沢製作所社製のCL(CMタイプ)のポリイミド面を貼り合わせ、プレス成型機を用いて、195℃、6MPaの圧力で、2分間の熱プレスを行った後、当該離型フィルムを引張試験機を用いて、180°方向に50mm/秒の速度で応力を加えて剥離し、当該CLの表面について、JPCA規格の「7.5.7.2項しわ」に準じて、シワの発生率を測定したとき、当該シワの発生率が1.0%未満である。
また本発明によれば、
少なくとも一方の面に離型層を備える離型フィルムであって、
前記離型層の表面粗さRzが、2μm~4.6μmであり、
前記離型層は、ポリエステル樹脂を含み、かつ
以下の条件1および条件2を満たす、離型フィルムが提供される。
(条件1)
銅箔と前記離型フィルムとを積層し175℃、2MPa、150秒の処理を施したのち、前記銅箔と前記離型フィルムとを剥離する。当該処理前の前記銅箔の前記離型フィルムと積層される側の面の表面自由エネルギーをSC1[mJ/m2]とし、当該処理後の前記銅箔の前記離型フィルムが剥離された側の面の表面自由エネルギーをSC2[mJ/m 2 ]
としたとき、以下の式(1)を満たす。
SC1-SC2≦1.7[mJ/m 2 ] (1)
(条件2)
当該離型フィルムの離型面に有沢製作所社製のCL(CMタイプ)のポリイミド面を貼り合わせ、プレス成型機を用いて、195℃、6MPaの圧力で、2分間の熱プレスを行った後、当該離型フィルムを引張試験機を用いて、180°方向に50mm/秒の速度で応力を加えて剥離し、当該CLの表面について、JPCA規格の「7.5.7.2項しわ」に準じて、シワの発生率を測定したとき、当該シワの発生率が1.0%未満である。
以下、本発明の参考形態の一例を示す。
<1>
少なくとも一方の面に離型層を備える離型フィルムであって、
以下の条件を満たす、離型フィルム。
(条件)
銅箔と前記離型フィルムとを積層し175℃、2MPa、150秒の処理を施したのち、前記銅箔と前記離型フィルムとを剥離する。当該処理前の前記銅箔の前記離型フィルムと積層される側の面の表面自由エネルギーをSC1[mJ/m 2 ]とし、当該処理後の前記銅箔の前記離型フィルムが剥離された側の面の表面自由エネルギーをSC2[mJ/m 2 ]としたとき、以下の式(1)を満たす。
SC1-SC2≦1.7[mJ/m 2 ] (1)
<2>
前記離型層の表面粗さRzが、1.0μm~20μmである、<1>に記載の離型フィルム。
<3>
前記離型層は、ポリエステル樹脂、ポリ4-メチル1-ペンテン樹脂、ポリアミド樹脂、およびポリプロピレン樹脂の中から選ばれる1種または2種以上を含む、<1>または<2>に記載の離型フィルム。
<4>
前記条件において、さらに以下の式(2)を満たす、<1>乃至<3>いずれか一つに記載の離型フィルム。
0.6[mJ/m 2 ]≦SC2≦3.5[mJ/m 2 ] (2)
<5>
前記離型フィルム全体の厚みが75μm以上、180μm以下である、<1>乃至<4>いずれか一つに記載の離型フィルム。
<6>
<1>乃至<5>のいずれか一つに記載の離型フィルムの前記一方の離型面が対象物側になるように、前記対象物上に前記離型フィルムを配置する工程と、
前記離型フィルムが配置された前記対象物に対し、加熱プレスを行う工程と、
を含み、
前記離型フィルムを配置する前記工程において、前記対象物の前記離型フィルムが配置される面が、熱硬化性樹脂を含む材料によって形成されている、成型品の製造方法。
<7>
前記成型品が、フレキシブル回路基板である、<6>に記載の成型品の製造方法。
Claims (7)
- 少なくとも一方の面に離型層を備える離型フィルムであって、
以下の条件を満たす、離型フィルム。
(条件)
銅箔と前記離型フィルムとを積層し175℃、2MPa、150秒の処理を施したのち、前記銅箔と前記離型フィルムとを剥離する。当該処理前の前記銅箔の前記離型フィルムと積層される側の面の表面自由エネルギーをSC1[mJ/m2]とし、当該処理後の前記銅箔の前記離型フィルムが剥離された側の面の表面自由エネルギーをSC2[mJ/m2]としたとき、以下の式(1)を満たす。
SC1-SC2≦1.7[mJ/m2] (1) - 前記離型層の表面粗さRzが、1.0μm~20μmである、請求項1に記載の離型フィルム。
- 前記離型層は、ポリエステル樹脂、ポリ4-メチル1-ペンテン樹脂、ポリアミド樹脂、およびポリプロピレン樹脂の中から選ばれる1種または2種以上を含む、請求項1または2に記載の離型フィルム。
- 前記条件において、さらに以下の式(2)を満たす、請求項1乃至3いずれか一項に記載の離型フィルム。
0.6[mJ/m2]≦SC2≦3.5[mJ/m2] (2) - 前記離型フィルム全体の厚みが75μm以上、180μm以下である、請求項1乃至4いずれか一項に記載の離型フィルム。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の離型フィルムの前記一方の離型面が対象物側になるように、前記対象物上に前記離型フィルムを配置する工程と、
前記離型フィルムが配置された前記対象物に対し、加熱プレスを行う工程と、
を含み、
前記離型フィルムを配置する前記工程において、前記対象物の前記離型フィルムが配置される面が、熱硬化性樹脂を含む材料によって形成されている、成型品の製造方法。 - 前記成型品が、フレキシブル回路基板である、請求項6に記載の成型品の製造方法。
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