JP4405985B2 - ポリイミド両面金属箔積層板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱間ロール圧合方法に関し、特にポリイミド両面金属箔積層板を製造するための熱間ロール圧合方法に関する。

ポリイミド銅箔積層板は、フレキシブルプリント配線板の素材である。大まかに接着式の３層板と、非接着式の２層板とに分けられる。接着式の３層板の製造方法では、主として接着剤層を使用してポリイミドフィルムと銅箔とを接合する。非接着式の２層板の製造方法では、先ず、ポリイミドの前駆体溶液を銅箔表面に塗布し、さらに、高温化学反応によって、ポリイミド的前駆体溶液をポリイミドに転移させることにより、銅箔の表面に１層のポリイミドフィルム形成を形成させる。接着式の３層板と比較すると、非接着式の２層板は比較的薄くかつ耐用性を有するので、広範にわたって使用されている。また、多くの電子製品は、既に逐次精巧でコンパクトヘの発展が要求されている。そこで、それに応じて非接着式のポリイミド両面銅箔積層板の製造方法が注目されている。

伝統的なポリイミド両面銅箔積層板の製造方法では、主として、先ず、分二つの銅箔と、熱可塑性ポリイミドフィルムをそれぞれ分けて送り出しロールに巻き付け、次に、二つの銅箔を熱可塑性ポリイミドフィルムの上、下両面にそれぞれ張り合わせる。それから伝動プーリーなどの調整によって、走行方向を正しく合わせた後、ホットロールセットに導入して、熱圧合法でポリイミド両面銅箔積層板を形成するようになっている。図１を参照して、図１は、ポリイミド両面銅箔積層板の断面構造を示す概略図である。図１において、ポリイミド両面銅箔積層板１００は、第１銅箔１０２ａと、熱可塑性ポリイミドフィルム１０４及び第２銅箔１０２ｂとからなる。その中で、熱可塑性ポリイミドフィルム１０４が第１銅箔１０２ａと、第２銅箔１０２ｂの間に位置づけられている。上記ホットロールセットの温度は、約２８０℃より高くされている。

しかしながら、伝統的なポリイミド両面銅箔積層板における銅箔と熱可塑性ポリイミドフィルムの厚みが、みな非常に薄く、加うるに通常熱間ロール圧合は、相當高い回転速度で運転されているために、銅箔と熱可塑性ポリイミドフィルムは、往往にして高速運転下では張力に変化が生ずる。若し伝動プーリーなどの両端に微かな張力差でも生ずると、銅箔と熱可塑性ポリイミドフィルムの水平位置にずれが生ずる結果となる。例えば、図２に示す単層ずれ、または図３に示す両層ずれの配置関係となる。しかしながら、若し、銅箔と熱可塑性ポリイミドフィルムとの位置が一致しないと、銅箔と熱可塑性ポリイミドフィルムがホットロールセットに導入されると、銅箔によってカバーされていない部分の熱可塑性ポリイミドフィルムが、直接高温のホットロールセットと接触しかつその熱でホットロールセットの表面に粘つく結果、ホットロールセットの表面平坦性が失われて継続使用に耐えられなくなる。

前述の課題に鑑み、ポリイミド両面金属箔積層板の生産専用の新規な熱間ロール圧合機が開発された。それは、二つの銅箔の上下両側にそれぞれ耐熱でかつ非熱可塑性材質の隔離膜が増設されたものである。図４を参照して、図４は、熱間ロール圧合機の構造を示す概略図である。図４において、熱間ロール圧合機２００は、送り出しロール２０２ａ、２０４ａ、２０６ａ、２０８ａ、２１０ａと、ホットロールセット２１２と、巻取りロール２１４、２１６、２１８ａと、第１銅箔２０２と、第２銅箔２０４と、熱可塑性ポリイミドフィルム２０６と、ポリイミド両面金属箔積層板２１８とを含む。また、第１、第２銅箔２０２、２０４の送り出しロール２０２ａ、２０４の上、下側にそれぞれ１セットの隔離膜２０８、２１０の送り出しロール２０８ａ、２１０ａを設けられてある。すべての材料がホットロールセット２１２を経過すると、第１、第２銅箔２０２、２０４と、熱可塑性ポリイミドフィルム２０６とが圧合されて、ポリイミド両面金属箔積層板２１８が形成される。そして、積層板巻取りロール２１８ａに巻取られる。上、下二つの隔離膜２０８、２１０は、それぞれ隔離膜巻取りロール２１４、２１６に巻取られる。隔離膜２０８、２１０の幅が、第１と、第２銅箔２０２、２０４及び熱可塑性ポリイミドフィルム２０６の幅よリ広いので、金属箔と、熱可塑性ポリイミドフィルムとがずれることによる熱可塑性ポリイミドフィルムがホットロールセットの表面に粘つくという問題点が回避される。

しかしながら、上記隔離膜を増設した熱間ロール圧合機は、元より熱可塑性ポリイミドがホットロールセットの表面に粘つく問題点を解決できるものの、この方法では、熱間ロール圧合機の構造が複雑化して設備費が割高になる外に、大量の隔離膜を消費せねばならないので，結果的には生産コストの増加となる。

そのために、改良した熱間ロール圧合方法で上記問題点を解決する必要性があるのが現状である。

そこで、本発明は、熱可塑性ポリイミドフィルムがホットロールの表面に粘つくことを回避できるのみならず、さらに製造コストを低減できるポリイミド両面金属箔積層板を製造するための熱間ロール圧合方法を提供する。また、本発明の方法によれば、熱間ロール圧合機の運転速度を向上させることができる。

すなわち、本発明では、上記目的に基づき、ポリイミド両面金属箔積層板を製造するための熱間ロール圧合方法を提案する。この方法は、第１金属箔を、幅が該金属箔より狭い熱可塑性ポリイミドフィルムの第１表面に張り合わせる工程と、第２金属箔を、幅が該金属箔より狭い前記熱可塑性ポリイミドフィルムの第２表面に張り合わせる工程と、前記第１金属箔と、前記熱可塑性ポリイミドフィルム、及び前記第２金属箔とを熱間ロール圧合してポリイミド両面金属箔積層板を形成する工程、とを含む。

本発明の好ましい実施形態では、熱間ロール圧合の温度が好ましくは２８０℃より高くする。

本発明の好ましい実施形態では、さらに、熱間ロール圧合工程の前に熱風予熱装置を設置して、第１金属箔、第２金属箔及び熱可塑性ポリイミドフィルムなどのフィルム材に対して熱間ロール圧合工程前の予熱処理を施すことによって、これらのフィルム材と、ホットロールセットとの間の温度差を縮減することができる。

本発明の別の好ましい実施形態では、さらに、直接金属箔を単層金属箔積層板上に張り付け、熱圧合でポリイミド両面金属箔積層板にすることができる。それには、先ずポリイミド金属箔積層板を用意する。次に、ポリイミド金属箔積層板のポリイミドフィルムの表面に金属箔を張り合わせる。そして、ホットロールセットでポリイミド金属箔積層板、及び金属箔に熱間ロール圧合を施することにより、ポリイミド両面金属箔積層板を形成する。このとき、ポリイミド金属箔積層板の幅が、稍金属箔の幅より狭く設定されている。

上記本発明の好ましい実施形態から分かるように、本発明を応用すれば、さらに隔離膜を増設する必要性がなくなって大量の隔離膜消費が免れるばかりでなく、さらに、製造コストを削減することができる。また、本発明の方法は熱可塑性ポリイミドフィルムが、熱間ロール圧合によって、ホットロール表面に粘つく問題点を回避することができる。これ以外に本発明の方法を応用すれば、熱間ロール圧合機の運転速度を向上させ、かつ積層板の製品歩留りを向上させることができる。

本発明を応用すれば、さらに隔離膜を増設する必要がないばかりでなく、隔離膜の大量消耗をも解消して、さらに、製造コストを削減できることが分る。また、本発明の方法は、熱可塑性ポリイミドフィルムが、熱間ロール圧合でホットロールの表面に粘つく問題点を回避することができる。この外に、本発明の方法を応用すれば、熱間ロール圧合機の運転速度を高めかつ積層板の製品歩留りを向上させることができる。

本発明は、ポリイミド両面金属箔積層板の熱間ロール圧合方法を提供することにより、熱可塑性ポリイミドフィルムがホットロールの表面に粘つくのを回避する。以下、本発明の二つの好ましい実施形態について詳細に説明するが、本発明の範囲を限定するものではない。

〔実施形態１〕
先ず、熱可塑性ポリイミドフィルムの第１表面と、第２表面にそれぞれ第１金属箔及び第２金属箔を張り付ける。次に、ホットロールセットで第１金属箔と、熱可塑性ポリイミドフィルム及び第２金属箔とを熱間ロール圧合することにより、ポリイミド両面金属箔積層板を形成する。このときの熱可塑性ポリイミドフィルムの幅が、稍第１金属箔と第２金属箔の幅より狭く設定されてある。最後に、さらにポリイミド両面金属箔積層板の横幅を必要に応じて切断する。

図５を参照して、図５は、本発明による好ましい実施形態のポリイミド両面金属箔積層板の断面構造を示す概略図である。図５において、ポリイミド両面金属箔積層板３００は、第１金属箔３０２と、熱可塑性ポリイミドフィルム３０４及び第２金属箔３０６とを含む。図５に示すように、熱可塑性ポリイミドフィルム３０４の幅が、稍第１金属箔３０２及び第２金属箔３０６の幅より狭まい。すなわち、第１金属箔３０２の右側３０２ａ及び左側３０２ｂと、第２金属箔３０６の右側３０６ａ及び左側３０６ｂとが熱可塑性ポリイミドフィルム３０４の外に突出している。本発明の好ましい実施形態では、第１金属箔３０２、第２金属箔３０６と、熱可塑性ポリイミドフィルム３０４との横幅の差は、１０ｃｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５ｃｍ以下である。しかし、これらには限定されない。

熱可塑性ポリイミドフィルム３０４の幅が、稍第１金属箔３０２及び第２金属箔３０６の幅よりも、狭く設定されているので、たとえ熱可塑性ポリイミドフィルムが水平位置において、振れを生じても、第１、第２金属箔と熱可塑性ポリイミドフィルムとがずれてしまうことには至らない。すなわち、ひいては熱可塑性ポリイミドフィルムが、金属箔の外に露出してホットロールセットの表面と接触する問題をなくすことになる。

上記熱可塑性ポリイミドフィルムの材料は、金属箔に対して良好な接着性を有する必要がある。これによって熱間ロール圧合を行うとき、第１金属箔と、第２金属箔との間に挟まれた熱可塑性ポリイミドフィルムが、完全に密着して積層板となる。このとき、上記熱間ロール圧合を行うときの温度と圧力は、適用された熱可塑性ポリイミドフィルムの材料特性によって決まる。一般に、比較的低温で熱間ロール圧合を行えば、フィルム材の熱応力を下げることができるが、低すぎる温度では、却って熱可塑性ポリイミドフィルムの熱圧合時の特性に影響を及ぼすことになる。このため、本発明の好ましい実施形態では、好ましい熱圧合時の温度は２８０℃以上である。

また、第１金属箔、第２金属箔及び熱可塑性ポリイミドフィルムなどのフィルム材は、それぞれが各送り出しロールからホットロールセットに導入されるのであるが、ホットロールセットの表面温度が少なくとも２８０℃以上もあるため、比較的冷たいフィルム材が直接高温のホットロールセットと接触すれば、熱膨張によって応力が生じる。このとき、快速で運転中に微かな応力差であっても、積層板の表面に皺が寄ることになる。そこで、本発明の別の好ましい実施形態では、さらに、熱間ロール圧合を行う工程の前に熱風予熱装置を設置することにより、第１金属箔と、第２金属箔及び熱可塑性ポリイミドフィルムなどのフィルム材に対して予熱処理を施すことができる。そうすることによってこれらのフィルム材と、ホットロールセットの間の温度差を縮減させることができる。

本発明の好ましい実施形態では、好ましい第１金属箔及び第２金属箔は、銅箔、ニッケル合金箔またはその他の金属箔である。その中で、上記第１金属箔及び第２金属箔ともに同一材質の金属箔を選ぶことで、熱膨張係数が異なるために生じる応力歪みを避けることができる。

〔実施形態２〕
本発明の別の好ましい実施形態では、さらに、直接ポリイミド金属箔積層板上に金属箔を張り付けて、熱圧合によって、ポリイミド両面金属箔積層板を形成することができる。先ず、ポリイミド金属箔積層板を用意する。次に、ポリイミド金属箔積層板のポリイミドフィルムの表面に金属箔を張り付ける。そして、ホットロールセットを利用してポリイミド金属箔積層板及び金属箔とを熱間ロール圧合することにより、ポリイミド両面金属箔積層板を形成する。その中で、ポリイミド金属箔積層板の幅が稍金属箔の幅より狭く設定されている。最後に、必要に応じてポリイミド両面金属箔積層板の横縁を切断する。

図６を参照して、図６は、本発明による別の好ましい実施形態のポリイミド両面金属箔積層板の断面構造を示す概略図である。図６において、ポリイミド両面金属箔積層板４００は、金属箔４０４と、ポリイミド金属箔積層板４０２とを含む。その中で、ポリイミド金属箔積層板４０２は、予め用意した単層金属の積層板である。それは熱可塑性ポリイミドフィルム４０２ａと、別の金属箔４０２ｂとからなっている。図６に示すように、ポリイミド金属箔積層板４０２の幅が、稍金属箔４０４の幅より狭く、すなわち、金属箔４０４の右側４０４ａ及び左側４０４ｂがポリイミド金属箔積層板４０２の外に突出している。本発明の好ましい実施形態では、金属箔４０４と、ポリイミド金属箔積層板４０２の横幅の差は、好ましくは１０ｃｍ以下であり、さらに好ましくは５ｃｍ以下であるが、これらには限定されない。上記金属箔の材質、及び熱間ロール圧合の温度は、前記実施形態で述べたのと同様であるので、ここでは贅言しない。

上記本発明の好ましい実施形態から、本発明を応用すれば、さらに隔離膜を増設する必要がないばかりでなく、隔離膜の大量消耗をも解消して、さらに、製造コストを削減できることが分る。また、本発明の方法は、熱可塑性ポリイミドフィルムが、熱間ロール圧合でホットロールの表面に粘つく問題点を回避することができる。この外に、本発明の方法を応用すれば、熱間ロール圧合機の運転速度を高めかつ積層板の製品歩留りを向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者が本発明の思想と範囲を逸脱せずに、様々の変更と改善をなし得ることはもちろんである。それゆえ、本発明の保護範囲は添付クレームによって定義されたものと見なすべきである。

従来のポリイミド両面銅箔積層板の断面構造を示す概略図。 従来のポリイミド両面銅箔積層板の断面構造を示す概略図。 従来のポリイミド両面銅箔積層板の断面構造を示す概略図。 熱間ロール圧合機の構造を示す概略図。 本発明による好ましい実施形態のポリイミド両面金属箔積層板の断面構造を示す概略図。 本発明による別の好ましい実施形態のポリイミド両面金属箔積層板の断面構造を示す概略図。

１００…ポリイミド両面銅箔積層、１０２ａ、２０２…第１銅箔、１０２ｂ、２０４…第２銅箔、１０４、２０６、３０４、４０２ａ…熱可塑性ポリイミドフィルム、２００…熱間ロール圧合機、２０２ａ、２０４ａ、２０６ａ、２０８ａ、２１０ａ…送り出しロール、２０８、２１０…隔離膜、２１２…ホットロールセット、２１４、２１６、２１８ａ…巻取りロール、２１８、３００、４００…ポリイミド両面金属箔積層板、３０２…第１金属箔、３０２ａ…第１金属箔右側、３０２ｂ…第１金属箔左側、３０６…第２金属箔、３０６ａ…第２金属箔右側、３０６ｂ…第２金属箔左側、４０２…ポリイミド金属箔積層板、４０４、４０２ｂ…金属箔、４０４ａ…金属箔右側、４０４ｂ…金属箔左側。

Claims (2)

1. ポリイミド両面金属箔積層板の製造方法であって、
   第１金属箔、第２金属箔及び幅が前記第１金属箔、第２金属箔より狭い熱可塑性ポリイミドフィルムに対して予熱処理を施してから、前記第１金属箔を、前記熱可塑性ポリイミドフィルムの第１表面に張り合わせる工程と、
   前記第２金属箔を、前記熱可塑性ポリイミドフィルムの第２表面に張り合わせる工程と、
   前記第１金属箔、前記熱可塑性ポリイミドフィルム、及び前記第２金属箔を熱間ロール圧合してポリイミド両面金属箔積層板を形成する工程と、
   を含むポリイミド両面金属箔積層板の製造方法。
2. 熱間ロール圧合方法であって、
   金属箔及び幅が前記金属箔より狭いポリイミド片面金属箔積層板に対して予熱処理を施してから、前記金属箔を前記ポリイミド片面金属箔積層板のポリイミドフィルムに張り合わせる工程と、
   前記金属箔及び前記ポリイミド片面金属箔積層板を熱間ロール圧合することにより、ポリイミド両面金属箔積層板を形成する工程と
   を含む熱間ロール圧合方法。
   
   
   

Images