JP2799227B2 - フレキシブル印刷回路用基板の製造方法 - Google Patents

フレキシブル印刷回路用基板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、プリント回路などに使用されるフレキシブ
ル印刷回路用の片面基板および両面基板の製造方法に関
するものである。
(従来の技術) 近年エレクトロニクス製品の軽量化、薄肉化、小型
化、高機能化に伴い、プリント基板の需要が拡大し、中
でもフレキシブル印刷回路用基板はその使用範囲が広が
り、需要が益々伸びている。これに伴いフレキシブル印
刷回路用基板の高機能化、品質の均一安定化およびコス
トダウンなどの要求が高まってきている。
従来、フレキシブル印刷回路用基板の製造方法として
は、耐熱性プラスチックフィルムに接着剤を塗布し、加
熱して溶剤除去後、銅箔などの金属箔をロールラミネー
ターにより連続的に圧着、積層し、ロール状に巻き取
り、次いで、これをキュアー用バッチ式オーブン中で80
〜200℃で1〜数十時間加熱し、接着剤を硬化させるの
が常法である。
(発明が解決しようとする課題) 上記従来技術には次に述べる種々の問題点を有してお
り、先ず、上記接着剤キュアー工程は接着剤塗布から金
属箔圧着積層に至る連続工程とは別に単独に設置され、
50〜数百mに巻き取られた圧着積層済ロールを熱風循環
式キュアー用バッチ式オーブンに移し、数時間〜数十時
間キュアーさせる必要があり、またその際、銅箔の酸
化、劣化を防止するため、オーブン中の空気をN2などの
不活性ガスと置換し、取り出し時には空気に再置換する
などの操作が必要なバッチ工程であるため、連続ライン
生産が出来ず生産性に劣る欠点がある。また、品質につ
いては、気体の熱伝導により硬化させるので、積層基板
ロールの巻きの外側と内側とでは温度差を生じ、なかな
か一定温度に到達しない。そのためロールの外側と内側
で伝達熱量に差を生じ、接着剤の硬化反応が不均一とな
り、半田特性、引き剥し強さおよび銅箔の伝達熱量の差
などにより屈曲性などのバラツキを生じ、特に、ロール
の巻きが長い程バラツキが大きくなる。また、ロールの
巻きが強いと接着剤層とフィルムが収縮し、巻きが外側
から強くなり、ロールの内側にシワが発生するなどの問
題も起こる。
本発明者等は先に特願昭63−288543号に開示したよう
に遠赤外線により連続的に硬化させることにより品質の
安定化が達成されたが、処理時間、キュアー炉長の短縮
化等の問題をかかえていた。
本発明の目的は、これら問題点の解決策を提供するこ
とにある。
(課題を解決するための手段) 本発明者等は、上記課題を解決するために特に接着剤
のキュアー方法およびその条件につき鋭意検討した結
果、本発明に到達し、品質の安定したかつ処理時間の短
縮化が図られて量産性に優れたフレキシブル印刷回路用
基板の製造方法を確立した。
その要旨とするところは、 耐熱性プラスチックフィルムの片面または両面に金属
箔をキュアー性接着剤で圧着積層した後、キュアーさせ
るフレキシブル印刷回路用基板の製造方法において、圧
着積層後のキュアーを、遠赤外線キュアー炉および該キ
ュアー炉の前及びまたは後に設置する加熱ロールを併用
して連続的に行なうことを特徴とするフレキシブル印刷
回路用基板の製造方法にある。
以下、本発明を詳細に説明する。
先ず、本発明で使用する耐熱性プラスチックフィルム
としては、電気絶縁性を有するものであり、これにはポ
リイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラバン
酸、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリエーテ
ルエーテルケトンなどの各フィルムが挙げられる。
次に、硬化型の耐熱性接着剤としては、耐熱性プラス
チックフィルムと金属箔を張り合わせるもので、接着性
が高く、かつ、半田などの使用に耐える耐熱性が必要と
され、これには、エポキシ樹脂、NBR−フェノール系樹
脂、フェノール−ブチラール系樹脂、エポキシ−NBR系
樹脂、エポキシ−フェノール系樹脂、エポキシ−ナイロ
ン系樹脂、エポキシ−ポリエステル系樹脂、エポキシ−
アクリル系樹脂、ポリアミド−エポキシフェノール系樹
脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂およびシリコー
ン系樹脂などが例示され、積層時の接着剤の厚さは5〜
30μmが好ましい。
また、金属箔としては、銅箔、アルミニュウム箔、鉄
箔、ニッケル箔などが挙げられるが、印刷回路用として
は、主として銅箔であり、圧延および電解銅箔が使用さ
れる。厚さは18〜70μmのものが多く使用されている。
上記耐熱性プラスチックフィルムと金属箔の張り合わ
せ方法は、常法に従い、耐熱性プラスチックフィルムに
熱硬化性接着剤をロールコーターなどにより塗布し、イ
ンラインのドライヤーで溶剤を蒸発除去して半硬化の状
態とし、加熱した熱ロールにより金属箔と熱圧着するこ
とにより連続的に片面積層フィルムを製造する。
耐熱性プラスチックフィルムの両面に金属箔を積層し
た両面品については、上記の接着剤塗布、乾燥、金属箔
との圧着工程を再度繰り返して製造する。
本発明の最大の特徴は上記積層工程に引き続いて行な
う接着剤のキュアー工程において、キュアーを遠赤外線
キュアー炉および該キュアー炉の前及びまたは後に設置
する加熱ロールを併用して連続的に行ない、キュアー反
応を進行完結させるもので、これによれば、キュアー反
応時間の短縮化が図られ、量産型の品質の安定したフレ
キシブル印刷回路用基板を製造することができる。
遠赤外線キュアー炉について説明すると、赤外線は電
磁波の一種でその波長が0.73〜1000μmにわたる広範囲
にあるが、遠赤外線は3〜1000μmのものをいう。遠赤
外線の主な特徴は、 1)物体に良く吸収され、物体内部で発熱するため、熱
ロスが少なく、省エネルギーとなる。
2)熱放射源と被射体との間の空気層の温度上昇が少な
い。
3)被射体表面の色に殆んど無関係に加熱できる。
4)被射体表面と内部の熱伝達時間差が少なく、均一な
加熱が出来る。
5)合成樹脂などの高分子化合物については、赤外線を
照射した場合、高分子化合物の分子自体の持つ化学結合
と同じ振動数を持つ赤外線を良く吸収し、活性化され発
熱する。特に、エポキシ樹脂などの合成樹脂系接着剤
は、3μm以上の遠赤外線の吸収が大きく、遠赤外線に
対して活性があり、吸収して発熱し、キュアー反応が効
率良く進行する。このような特徴を有する遠赤外線を本
発明のキュアー工程に適応することにより効率的にしか
も均一に接着剤をキュアーさせることができる。
遠赤外線放射源としては、セラミックスが使用される
が、その組成の選択、また金属などで被覆するか否かな
どは使用目的に応じて選択され、ステンレス鋼管内にニ
クロム発熱線およびマグネシウム粉末その他を封入した
シーズヒーター、あるいは発熱線を石英管に封入した管
型遠赤外線ヒーターとこれから放射される遠赤外線を効
率良く集光反射させるアルミニュウム製の反射管から成
るものなどが挙げられる。
次に照射方法については、ヒーター管表面温度、照射
距離、照射時間、遠赤外線波長などの条件をフィルム材
質、金属箔材質および接着剤材質に対応して最適に設定
する必要がある。本発明で使用するエポキシ系、アクリ
ル系、NBR系、ポリエステル系硬化型接着剤は、3μm
以上または4〜12μm付近に強い吸収帯を持っており、
この領域の遠赤外線を放射する条件が好ましい。この長
波長域での放射強度が大きい遠赤外線管の表面温度は30
0〜500℃である。
この遠赤外線キュアー炉の構造は、トンネル型で炉中
に積層フィルムの搬送用ローラーコンベアーを設置した
もので良く、炉内雰囲気は大気で良く、不活性ガス置換
は任意である。
一方、金属箔との積層フィルムを接触させる加熱ロー
ルについては接触時、効率的に加熱される構造であれば
良く、ロール径50mmφ〜1,000mmφ、好ましくは150mmφ
〜〜500mmφがよい。ロールの加熱はスチーム、オイル
循環、ヒーター加熱、誘導加熱等の方法により行ない、
ロール表面温度は80〜250℃が好ましい。積層フィルム
のロールとの接触は抱え込み角度を大きくとりロールを
包むようにすることにより熱の授受を効率的に行う。
ロールの駆動はフリーでも良いが、ラミネーターの次
のインラインで設置する際にはロール駆動を行ない、ラ
インとの速度を合せ低張力(900g/mm2以下が好ましい)
で運転することが好ましい。張力が掛り過ぎるとシワが
発生したり、製品の寸法収縮率が大きくなる。
ロールの設備は、大別して、 1)遠赤外線キュアー炉の前後に分割設置する。2)遠
赤外線キュアー炉の前または後に単独設置する。の2通
りの方法があり、生産する各種フレキシブル印刷回路用
基板の原料品質、製品特性に対応して好適に設計され、
生産ラインの組み替えも可能なようにすることが望まし
い。
なお、遠赤外線キュアー炉の照射時間、同距離、同強
度、及び同加熱ロール本数、径、表面温度等の処理条件
は処理ラインスピード、プリント基板の物性である引き
剥がし強さ、半田耐熱性、屈曲性等と合せて決定され
る。
本発明の遠赤外線キュアー炉および加熱ロールを組込
んだフレキシブル印刷回路用基板の全製造装置の一例を
第1図に示す。絶縁性フィルム繰り出しロール1から出
たフィルムは接着剤塗布部でフィルム片面に接着剤が塗
布され、ドライヤー3に入り溶剤を揮発させ、半硬化状
態とする。続いて、金属箔繰り出しロール4から繰り出
された金属箔とラミネートロール5で圧着積層される。
次いで前部加熱ロール6を経て遠赤外線キュアー炉7に
入り、キュアーが終了する。後部加熱ロール8でキュア
ーを完結させ、スリッター9で両耳をカットして製品ロ
ール10に巻き取る。これで接着剤の塗工からスリットま
でインラインで連続生産が可能となる。
本発明のように熱容量の大きい加熱ロールと遠赤外線
キュアー炉の併用により各々単独では考えられないほど
効率的に硬化反応を進めることが可能になった。なお本
発明は、積層後一旦巻き取り、その後遠赤外線キュアー
炉でキュアーしても品質面では連続法同様の効果があり
有効である。
以下、本発明の実施態様を実施例と比較例を挙げて具
体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるもの
ではない。
(実施例1〜7) 厚さ25μmのポリイミドフィルム・カプトン100H(東
レ・デュポン社製商品名)にエポキシ/NBR系接着剤を乾
燥後の厚さが18μmになるようにロールコーターにより
塗布し、80℃×2分、120℃×5分加熱乾燥後、35μm
電解銅箔を温度140℃、線圧20kg/cm、速度2m/min.ロー
ルラミネーターにより加熱圧着し、ロール状に巻き取
り、片面銅箔張フレキシブル積層基板中間品を作成し
た。また、両面品については、さらに上記の工程を繰り
返し通し、片面のポリイミド面に接着剤を塗布し乾燥
後、電解銅箔を加熱ロールにより圧着積層して両面中間
品を製造した。製品巻き取りテンションは520mm幅で15K
gあった。上記中間品の連続キュアー装置としては下記
の仕様の加熱ロール装置と遠赤外線キュアー炉を連結
し、その前後に積層フィルムの繰出部および巻き取り部
を有する装置を使用した(第2図に示す。記号は第1図
に同じ)。
1)加熱ロール仕様:径350mmφ×長さ600mm×6本のス
チールロール(表面クロムメッキ仕上げ)、熱源:オイ
ル循環による温度調整範囲50〜250℃。
2)遠赤外線キュアー炉仕様:炉長2m、遠赤外線ヒータ
ーとしてパイプヒーター(八光商事製、容量1kw、パイ
プ長715mm×12mmφ、ステンレス製シースに特殊金属酸
化物をコートしたもの、波長範囲0.5〜80μmの赤外線
がバランス良く得られる。)にアルミニュウムの反射板
を備えたヒーターを150mmピッチで上下12本づつセット
し、かつヒーター照射距離を20〜300mm可変とした。
加熱ロールの設定温度、遠赤外線キュアー炉の遠赤外
線照射条件としてのヒーター管表面温度、照射距離、照
射時間、ライン通過時間および基板表面温度を第1表の
ように設定し、キュアー処理後基板の物性を測定して第
1表に示した。
本発明のフレキシブル印刷回路用基板の物性測定は下
記の方法により実施した。
(基板物性測定方法) 1)半田耐熱性:JIS C−6481に準ずる。試験片は25mm角
に切って半田フロー浴上にのせ、30秒後にフクレなどの
発生を調べる。
2)引き剥し強さ:JIS C−6481に準ずる。
3)耐折性:JIS P−8115に準ずる。折り曲げ面はR−0.
8mm、荷重500g. 4)外観の評価:○:気泡、シワなどの発生なし、銅箔
面のヤケ発生なし。×:気泡、シワなどの発生あり、銅
箔面のヤケ発生あり。△:気泡、シワなどの発生僅かあ
り、銅箔面のヤケ発生若干あり。
5)サンプル数:物性のバラツキをみるため100mmロー
ルを10m単位毎に1ロール10点測定した。
(比較例1〜4) キュアー処理前の中間品を加熱ロール装置単独または
遠赤外線キュアー炉単独に通した場合の他は実施例1と
同条件でキュアーした。キュアー条件と結果を第1表に
示す。この表から各々単独では処理スピードが上がらす
効率的な処理ができず、物性面においても両者併用より
劣り、バラツキの大きいことが解る。
(実施例8〜11、比較例5、6) 実施例1の遠赤外線キュアー炉を同一配置で炉長2mを
4mに延長し、かつ同実施例で使用した加熱ロールを遠赤
外線キュアー炉の前後に1機づつ計2機組み込み、イン
ラインでキュアーした(第1図)。先ず25μmのポリイ
ミドフィルムにエポキシ/NBR系接着剤を乾燥後の厚さ18
μmになるようにロールコーターで塗布し、80、100お
よび120℃の3ゾーン全長9mの乾燥機を通し、溶剤を除
去後、35μmの圧延銅箔を温度120℃、線圧20kg/cm、ラ
インスピードは第2表に示す条件でロールラミネーター
により加熱圧着後、加熱ロール機−炉長4m遠赤外線キュ
アー炉−加熱オール機を通して両耳をスリット後ロール
状に巻き取り製品とした。キュアー装置の処理条件と製
品の物性を第2表に示す。比較例5,6は遠赤外線キュア
ー炉単独または加熱ロール装置単独とした以外は実施例
8〜11と同様のキュアー処理条件としたもので、処理条
件および製品物性を第2表に併記した。比較例でライン
スピードが早い場合に加熱ロール単独遠赤外線キュアー
炉単独では基板表面温度が低く、接着剤キュアー不良と
なり、期待された物性が得られなかった。
(発明の効果) 本発明はフレキシブル印刷配線用基板の製造工程の
内、最終工程である熱硬化性樹脂のキュアー工程を遠赤
外線キュアー炉と加熱ロール装置の併用方式とした結
果、従来の方式が遠赤外線キュアー炉単独または加熱ロ
ール装置単独で、キュアーに長時間要し、生産性に劣
り、しかも製品基板品質が不均一であった不利を一挙に
解決することができ、生産上極めて高い利用価値を有す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図に本発明の片面基板の概略連続製造
工程図を示す。主要な符号は次の通りである。 1:絶縁フィルム繰出ロール 2:絶着剤塗布部 3:ドライヤー、4:銅箔繰出ロール 5:ラミネートロール、6:加熱ロール(前) 7:遠赤外線キュアー炉 8:加熱ロール(後) 9:スリッター 10:フレキシブル印刷回路用基板巻取ロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 幸一 茨城県鹿島郡神栖町大字東和田1番地 信越化学工業株式会社高分子機能性材料 研究所内 (56)参考文献 特開 平2−134239(JP,A) 特開 昭60−182793(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 3/10 - 3/26,3/38

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】耐熱性プラスチックフィルムの片面または
    両面に金属箔を熱硬化性接着剤で圧着積層した後、キュ
    アーさせるフレキシブル印刷回路用基板の製造方法にお
    いて、金属箔の圧着積層後のキュアーを、遠赤外線キュ
    アー炉および該キュアー炉の前及びまたは後に設置する
    加熱ロールを併用して連続的に行なうことを特徴とする
    フレキシブル印刷回路用基板の製造方法。
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