JP4000706B2

JP4000706B2 - シート状材料の加熱処理方法及び加熱処理装置

Info

Publication number: JP4000706B2
Application number: JP6721399A
Authority: JP
Inventors: 敏高橋
Original assignee: Sony Chemical and Information Device Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2019-03-12
Also published as: JP2000263561A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレキシブルプリント基板に有用なポリイミド配線基板等のシート状材料の加熱処理方法及び加熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリイミド配線基板を、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸を使用して製造する場合、以下のように製造されている。即ち、ロール状に巻き取られた銅箔を巻き出し、その片面にポリアミック酸溶液を塗布し乾燥してポリアミック酸層（ポリイミド前駆体層）を形成し、更にそのポリアミック酸層をイミド化するための連続加熱オーブンを通過させてポリアミック酸層をポリイミド層とした後に、ロール状に巻き取り、ポリイミド配線基板を得ている。ここで、ポリアミック酸を完全にイミド化するためには、２８０〜３５０℃の温度で数十分間、加熱する必要がある。このため、上述したようにポリイミド配線基板を製造する場合には、非常に長い連続加熱オーブンが必要となり、莫大な設備投資と維持費とがかかるという問題がある。
【０００３】
そこで、金属箔上にポリアミック酸が積層されたシート状材料をロールに巻いたロール原反自体を、比較的小さな加熱オーブンに投入してバッチ式でイミド化することが行われている。この場合、イミド化の際にポリアミック酸層から揮発する揮発性物質の中には、溶剤や水等の他に、互いに面接触しているシート状材料同士のブロッキングの原因となる「やに」物質が存在する。このため、実際にブロッキングが生じないように、シート状材料をロール巻きする際に、片面が平坦で他面が粗面となっている伴巻き用スペーサーを、粗面がポリアミック酸層に接するように一緒に巻き込むことが試みられている（特願平８−２２４７９７号公報）。この伴巻き用スペーサーを使用すると、揮発した「やに」物質が、伴巻き用スペーサーの粗面の連続した凹部からロールの側面を通って排出されるので、ブロッキングを防止できるとされている。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、このような伴巻き用スペーサーを使用した場合であっても、揮発した「やに」物質をロールの側面から完全に排出することはかなり困難であり、完全にブロッキングを防止することはできないという問題があった。また、粗面の形状がポリイミド配線基板に転写されてしまうという問題もあった。更に、「やに」物質が伴巻き用スペーサーの粗面の凹部に付着するために、伴巻き用スペーサーの繰り返し使用が制限され、伴巻き用スペーサーの使用がポリイミド配線基板の製造コストを押し上げるという問題もあった。
【０００５】
以上説明したようなポリイミド配線基板の問題は、ブロッキングを生じるような揮発性物質を含むシート状材料をロール状で加熱処理する場合に生ずる問題である。
【０００６】
本発明は、以上の従来の技術を解決しようとするものであり、ポリイミド配線基板を製造する場合のように、シート状材料を帯状で加熱オーブン中に搬入し、加熱処理して加熱オーブン中でロール状に巻き取る場合に、伴巻き用スペーサーを使用することなく、加熱処理によりシート状材料から揮発した揮発性物質によってシート状材料のブロッキングが生じないようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ブロッキングを生じさせるような揮発性物質が加熱の初期段階で揮発すること、従ってそのような揮発性物質を加熱オーブン中でロール状に巻取られているシート状材料に付着しないように、揮発性物質を加熱オーブン外に排出しながら加熱処理を行うことにより上述の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、金属箔上にポリアミック酸層が形成されたシート状材料を帯状で加熱オーブン中に搬入し、ポリアミック酸層をイミド化するために加熱処理して加熱オーブン中でロール状に巻き取る工程を含むポリイミド配線基板の製造方法において、加熱処理によりシート状材料から揮発した揮発性物質がロール状に巻き取られたシート状材料に付着しないように、揮発した揮発性物質を加熱オーブン外に排出しながら加熱処理することを特徴とするポリイミド配線基板の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明は、また、以上のシート状材料の加熱処理方法を実施するための装置として、以下の加熱処理装置を提供する。
【００１０】
即ち、本発明は、シート状材料を加熱処理するための加熱処理装置であって、シート状材料を加熱するための加熱空間を提供する加熱オーブンと、加熱オーブンのシート状材料搬入口から加熱オーブン内に帯状で搬送されたシート状材料を加熱オーブン内でロール状に巻き取るための巻き取り手段と、加熱用ガスを加熱オーブン中に導入する加熱用ガス導入手段と、加熱オーブン中の加熱用ガスを加熱オーブン外へ排出するための排気手段とを備えた加熱処理装置において：加熱オーブン内には、その加熱空間を分画する円環形状を有する加熱空間分画手段が設けられ、該加熱空間分画手段にはシート状材料導入口とシート状材料導出口とが設けられ、また前記排気手段が接続され、加熱用ガス導入手段から加熱オーブン内に導入された加熱用ガスは、前記シート状材料導入口及びシート状材料導出口の少なくともいずれか一方から加熱空間分画手段内に導入され、排気手段から加熱オーブン外へ排気され、また、加熱オーブン内に搬入されたシート状材料は、シート状材料導入口から加熱空間分画手段内に導入され、加熱空間分画手段内で加熱処理され、ここで、加熱処理によりシート状材料から揮発した揮発性物質が排気手段から加熱オーブン外に排気され、シート状材料がシート状材料導出口から導出され、巻き取り手段でロール状に巻き取られることを特徴とする加熱処理装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のシート状材料の加熱処理方法は、シート状材料を帯状で加熱オーブン中に搬入し、それを加熱処理しながら加熱オーブン中でロール状に巻き取る工程を含む。ここで、加熱処理によりシート状材料から揮発性物質が、加熱処理の初期段階で揮発してくる。揮発物質としては、溶剤、水、モノマー、分解物等の様々な物質が挙げられるが、その中にはシート状材料のブロッキングを生じさせるような揮発性の「やに」物質が存在する場合がある。そのような揮発した「やに」物質が加熱オーブン中でロールに巻き取られたシート状材料に付着するとブロッキングを生じさせるので、本発明においては、そのような揮発性物質がロール状に巻き取られたシート状材料に付着しないように、揮発した揮発性物質を加熱オーブン外に排出しながら加熱処理する。例えば、加熱オーブン中に分画加熱領域を設け、その分画加熱領域において揮発性物質を加熱オーブン外に排出しながらシート状材料を加熱処理し、その後でシート状材料を分画加熱領域から出し、ロール状に巻き取ればよい。
【００１２】
このシート状材料の加熱処理方法は、シート状材料として金属箔上にポリアミック酸層が形成された材料を使用した場合には、ポリイミド配線基板の製造方法となる。即ち、ポリイミド配線基板の製造方法は、金属箔上にポリアミック酸層が形成されたシート状材料を帯状で加熱オーブン中に搬入し、ポリアミック酸層をイミド化するために加熱処理して加熱オーブン中でロール状に巻き取る工程を含むポリイミド配線基板の製造方法であって、加熱処理によりシート状材料から揮発した揮発性物質であって且つシート状材料のブロッキングを生じさせるような揮発性物質がロール状に巻き取られたシート状材料に付着しないように、揮発した揮発性物質を加熱オーブン外に排出しながら加熱処理することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のシート状材料の加熱処理方法を詳しく説明するために、この加熱処理方法を実施するための加熱処理装置の一例を図面を参照しながら説明する。これにより、本発明のシート状材料の加熱処理方法の技術的利点が明確になる。
【００１４】
本発明のシート状材料の加熱処理装置は、シート状材料を加熱処理するため加熱処理装置であり、ロールに巻き取られる前の状態のシート状材料だけでなく、ロールに巻き取られた状態のシート状材料も加熱処理することができる。
【００１５】
この加熱処理装置は、シート状材料１を加熱するための加熱空間２を提供する加熱オーブン３と、加熱オーブン３のシート状材料搬入口４から加熱オーブン３内に帯状で搬送されたシート状材料１を、加熱オーブン３内でロール状に巻き取るための巻き取り手段５と、不活性ガス（例えば、窒素ガス）等の加熱用ガス６（図中点線矢印）を加熱オーブン３中に導入するために加熱オーブン３に設置された加熱用ガス導入手段７と、加熱オーブン３中の加熱用ガス６を加熱オーブン３の外部へ排出するための排気手段８とを備えている。更に、加熱オーブン３のシート状材料搬入口４と巻き取り手段５との間に、加熱オーブン３内の加熱空間２を分画する加熱空間分画手段９を有しており、また、この加熱空間分画手段９には、シート状材料導入口９ａ及びシート状材料導出口９ｂが設けられ、上述の排気手段８が接続されている。
【００１６】
加熱オーブン３内に搬入されたシート状材料１は、シート状材料導入口９ａから加熱空間分画手段９内に導入され、加熱空間分画手段９内で加熱処理された後にシート状材料導出口９ｂから導出され、巻き取り手段５でロール状に巻き取られる。ここで、加熱用ガス導入手段７から加熱オーブン３内に導入された加熱用ガス６は、加熱空間分画手段９のシート状材料導入口９ａ及びシート状材料導出口９ｂの少なくともいずれか一方から加熱空間分画手段９内に導入され、加熱空間分画手段９内でシート状材料１を十分に加熱処理する。このため、シート状材料１に含まれている揮発性物質は、この加熱空間分画手段９内において揮発する。そして、揮発した揮発性物質は、加熱空間分画手段９に設けられた排気手段８から加熱オーブン３の外部へ直接排気される。従って、加熱オーブン３内でロール状に巻き取られたシート状材料１には、ブッロキングを生じさせるような揮発性物質が付着しない。しかも、巻き取られたロール状のシート状材料１は、依然として加熱オーブン３の内部に存在しているので、ロール状のまま十分に加熱処理できる。
【００１７】
この加熱処理装置を金属箔上のポリアミック酸層のイミド化に利用した場合には、ブロッキングを生じさせるような揮発性物質を、加熱処理の初期段階である加熱空間分画手段９内でポリアミック酸層から揮発させ、加熱オーブン３全体に拡散させることなく加熱オーブン３の外部に直接的に排気することができる。しかも、揮発性物質が除去されたシート状材料（金属箔／ポリアミック酸層）は、加熱オーブン３中、ロール状のまま十分な時間、加熱処理することができるので、ブロッキングすることなく、イミド化することができる。
【００１８】
本発明の加熱処理装置においては、加熱空間分画手段９としては、加熱オーブン３の加熱空間を分画し、その分画した空間の中でシート状材料１を加熱処理可能な種々の手段を採用することができる。例えば、直方体状筒体（図１）や円環形状筒体（図２）等を加熱空間分画手段９として利用することができる。中でも、装置の小型化という点から図２に示す円環形状を好ましく採用することができる。
【００１９】
本発明の加熱処理装置には、シート状材料１が加熱オーブン３に搬入される前に、シート状材料１を予備加熱するための予備加熱オーブン１０を更に設置することが好ましい（図３）。予備加熱オーブン１０を設けることにより、シート状材料１を段階的に加熱でき、揮発性物質の急激な揮発により生ずる問題（シート状材料に穴が生ずる等）を回避することができる。
【００２０】
なお、本発明の加熱処理装置の加熱空間分画手段９以外の構成要素（例えば、加熱オーブン３、巻き取り手段５、加熱用ガス６、加熱用ガス導入手段７、排気手段８等）については、公知の装置やガスを適宜選択して使用することができる。
【００２１】
以上説明した加熱処理処置は、それに投入するシート状材料として金属箔上にポリアミック酸層が形成されたものを作製するための塗布装置（図示せず）とを組み合わせると、ポリイミド配線基板のポリイミド配線基板製造装置として有用なものとなる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
【００２３】
実施例１
温度コントロラーとジャケット付きの６０リットルの反応釜に、パラフェニレンジアミン（ＰＤＡ、三井化学社製）１．０５ｋｇ（１１．２モル）と、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル（ＤＰＥ、和歌山精化社製）０．８６ｋｇ（４．８モル）とを、窒素ガス雰囲気下で溶剤Ｎ−メチル−ピロリドン（ＮＭＰ、三菱化学社製）約４５ｋｇに溶解した。その後、５０℃において、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ、三菱瓦斯化学社製）３．５２３ｋｇ（１６．１４モル）を徐々に加えながら、３時間反応させた。これにより、固形分約１２％、粘度２５Ｐａ・Ｓ（２５℃）のポリアミック酸ワニスを調製した。
【００２４】
得られたポリアミック酸ワニスを幅６００ｍｍ、長さ１００ｍの銅箔（１２μｍ厚、ＳＱ−ＶＬＰ、三井金属社製）の上に塗布し、８０〜１７０℃の連続炉で乾燥しロールに巻き取った。残存揮発分は３０．４％であった。
【００２５】
得られたロールを図３の示す加熱処理装置（ラインスピード＝１ｍ／分）にセットし、酸素濃度を０．２％以下に調整した加熱窒素ガスを加熱媒体とする予備加熱オーブンで２３０〜３５０℃まで予備加熱し、更に同様の加熱窒素ガスで３５０℃に加熱し、加熱オーブン中でロールに巻き取った。巻き取り終了後、更に１５分間３５０℃に保持し、ポリアミック酸を完全にイミド化してポリイミド配線基板を作製した。加熱終了後、２００℃まで窒素ガスで冷却した後に、加熱処理装置から取り出した。
【００２６】
得られたロール状に巻き取られたポリイミド配線基板は、ブロッキングしておらず、容易に巻き戻すことができた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、ポリイミド配線基板を製造する場合のように、シート状材料を帯状で加熱オーブン中に搬入し、加熱処理して加熱オーブン中でロール状に巻き取る場合に、伴巻き用スペーサーを使用しなくても、加熱処理によりシート状材料から揮発した揮発性物質によってシート状材料のブロッキングが生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱処理装置の概略図である。
【図２】加熱処理装置の概略図である。
【図３】加熱処理装置の概略図である。
【符号の説明】
１シート状材料、２加熱空間、３加熱オーブン、４シート状材料搬入口、５巻き取り手段、６加熱用ガス、７加熱用ガス導入手段、８排気手段

Claims

金属箔上にポリアミック酸層が形成されたシート状材料を帯状で加熱オーブン中に搬入し、ポリアミック酸層をイミド化するために加熱処理して加熱オーブン中でロール状に巻き取る工程を含むポリイミド配線基板の製造方法において、加熱処理によりシート状材料から揮発した揮発性物質がロール状に巻き取られたシート状材料に付着しないように、揮発した揮発性物質を加熱オーブン外に排出しながら加熱処理することを特徴とするポリイミド配線基板の製造方法。
該揮発性物質がロール状に巻き取られたシート状材料に付着しないようにするために、加熱オーブン中に設けられた分画加熱領域において揮発性物質を加熱オーブン外に排出しながらシート状材料を加熱処理した後に、シート状材料を分画加熱領域から出し、ロール状に巻き取る請求項１記載の製造方法。
シート状材料を加熱処理するための加熱処理装置であって、シート状材料を加熱するための加熱空間を提供する加熱オーブンと、加熱オーブンのシート状材料搬入口から加熱オーブン内に帯状で搬送されたシート状材料を加熱オーブン内でロール状に巻き取るための巻き取り手段と、加熱用ガスを加熱オーブン中に導入する加熱用ガス導入手段と、加熱オーブン中の加熱用ガスを加熱オーブン外へ排出するための排気手段とを備えた加熱処理装置において：
加熱オーブン内には、その加熱空間を分画する円環形状を有する加熱空間分画手段が設けられ、該加熱空間分画手段にはシート状材料導入口とシート状材料導出口とが設けられ、また前記排気手段が接続され、
加熱用ガス導入手段から加熱オーブン内に導入された加熱用ガスは、前記シート状材料導入口及びシート状材料導出口の少なくともいずれか一方から加熱空間分画手段内に導入され、排気手段から加熱オーブン外へ排気され、また、
加熱オーブン内に搬入されたシート状材料は、シート状材料導入口から加熱空間分画手段内に導入され、加熱空間分画手段内で加熱処理され、ここで、加熱処理によりシート状材料から揮発した揮発性物質が排気手段から加熱オーブン外に排気され、シート状材料がシート状材料導出口から導出され、巻き取り手段でロール状に巻き取られることを特徴とする加熱処理装置。
加熱オーブンに搬入される前のシート状材料を予備加熱するための予備加熱オーブンが更に設置されている請求項３記載の加熱処理装置。
帯状の金属箔上にポリアミック酸溶液を塗布し乾燥することにより金属箔上にポリアミック酸層が形成されたシート状材料を作成するための塗布装置と、
そのシート状材料のポリアミック酸層をイミド化してポリイミド層とするための加熱処理を行うための加熱処理装置とを備えたポリイミド配線基板製造装置であって、
該加熱処理装置はシート状材料を加熱するための加熱空間を提供する加熱オーブンと、加熱オーブンのシート状材料搬入口から加熱オーブン内に帯状で搬送されたシート状材料を加熱オーブン内でロール状に巻き取るための巻き取り手段と、加熱用ガスを加熱オーブン中に導入する加熱用ガス導入手段と、加熱オーブン中の加熱用ガスを加熱オーブン外へ排出するための排気手段とを備え、
加熱オーブン内には、その加熱空間を分画する加熱空間分画手段が設けられ、該加熱空間分画手段にはシート状材料導入口とシート状材料導出口とが設けられ、また前記排気手段が接続され、
加熱用ガス導入手段から加熱オーブン内に導入された加熱用ガスは、前記シート状材料導入口及びシート状材料導出口の少なくともいずれか一方から加熱空間分画手段内に導入され、排気手段から加熱オーブン外へ排気され、また、
加熱オーブン内に搬入されたシート状材料は、シート状材料導入口から加熱空間分画手段内に導入され、加熱空間分画手段内で加熱処理され、ここで、加熱処理によりシート状材料から揮発した揮発性物質が排気手段から加熱オーブン外に排気され、シート状材料がシート状材料導出口から導出され、巻き取り手段でロール状に巻き取られることを特徴とする加熱処理装置を備えたポリイミド配線基板製造装置。