JP4977715B2 - 凹凸パターン形成方法 - Google Patents

Description

この発明は、大きさや深さがμｍ単位の微細な凹凸パターンを樹脂表面に形成するための凹凸パターン形成方法に関するものである。

従来、この種の凹凸パターン形成方法としては、例えば、特許文献１に開示された技術がある。
この技術は、図１５に示すように、絶縁樹脂フィルム１２０を開放成形型１００上に配備させ、枠材１３１に取り付けられたパターン追従加圧媒体１３０を絶縁樹脂フィルム１２０に向けて押圧させて、パターン追従加圧媒体１３０による加圧成形によって、１０〜５００μｍという微細な凹凸パターン１２０ａを絶縁樹脂フィルム１２０に転写させるものである。

特開２００４−５０８１３号公報

しかし、上記した従来の凹凸パターン形成方法では、次のような問題がある。
絶縁樹脂フィルム１２０を開放成形型１００とパターン追従加圧媒体１３０とによって単に加圧して凹凸パターン１２０ａを形成する技術であるので、図１６に示すように、空隙１２０ｂが絶縁樹脂フィルム１２０の下面側に生じる。このため、絶縁樹脂フィルム１２０の裏面側（図１６の下側）を平坦にするには、多数の空隙１２０ｂを特定の材料で埋める作業が必要となる。
したがって、従来の凹凸パターン形成方法では、微細な凹凸パターンを形成することができるものの、平坦な裏面を有する絶縁樹脂フィルム１２０を製造する場合には、空隙１２０ｂの埋め込み作業等の余分な作業が強いられ、その分作業コストが高くなり、安価で短時間の量産が困難である。
かかる問題は、１枚の絶縁樹脂フィルム１２０でなく、絶縁樹脂フィルム１２０の下方又は上方に多数のフィルム等を積層した多層シート等に凹凸パターンを形成する場合にも生じる可能性が高い。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、裏面の平坦性を保持しつつ、表面にのみ凹凸パターンを形成することができるようにして、微細凹凸パターンを有したシートを安価で短時間に量産可能な凹凸パターン形成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、請求項１の発明に係る凹凸パターン形成方法は、最上層に可撓性を有する樹脂を配すると共に、加熱時における流動性が高く且つ硬化時に上下の層を接着する接着用熱可塑性樹脂を最上層と最下層との間に配して、積層シートを形成する第１の工程と、所定パターンの凹溝又は孔を有する成形型を積層シートの最上層の樹脂の表面に当て、積層シートを加圧すると共に加熱する第２の工程と、加熱及び加圧された積層シートを自然冷却又は強制冷却する第３の工程とを具備する構成とした。
かかる構成により、第１の工程を実行することで、可撓性を有する樹脂が最上層に配されると共に、接着用熱可塑性樹脂が最上層と最下層との間に配され、積層シートが形成される。そして、第２の工程を実行することにより、所定パターンの凹溝又は孔を有する成形型が積層シートの最上層の樹脂の表面に当てられ、積層シートが加圧されると共に加熱される。これにより、成形型で加圧されている部分が積層シートの内側に凹むと共に、最上層の樹脂の一部が成形型の凹溝又は孔内に突出する。
このように、樹脂の一部が成形型の凹溝又は孔内に突出するので、この突出部分の内側に空隙が生じるおそれがある。しかし、この発明では、加熱時における流動性が高い接着用熱可塑性樹脂を最上層と最下層との間に配しているので、加熱によって流動化した接着用熱可塑性樹脂の一部が加圧によって、突出部分の内側の空隙部分に押し出され、接着用熱可塑性樹脂が空隙部に充填されることとなる。また、加圧されている部分は内側に凹むが、加圧部分の接着用熱可塑性樹脂が加圧力により層の面方向に逃げるので、加圧力がこの接着用熱可塑性樹脂より内側の層には伝わらない。この結果、接着用熱可塑性樹脂以降の層は加圧方向に変形せず、最下層が平坦性を保持する。
そして、第３の工程を実行することで、加熱及び加圧された積層シートが自然冷却又は強制冷却される。これにより、流動化した接着用熱可塑性樹脂が硬化し、層間を接着する。
この結果、表面部分にのみ凹凸パターンを有し、裏面が平坦な積層シートが形成されることとなる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の凹凸パターン形成方法において、第１の工程は、金属導体板を最下層に配し、導体パターン層及び樹脂層を金属導体板と最上層の樹脂との間に積層すると共に、接着用熱可塑性樹脂を各層間に配して静電チャック用の積層シートを形成する構成とした。
かかる構成により、表面部分にのみ凹凸パターンを有し、裏面が平坦な静電チャック用の積層シートを形成することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の凹凸パターン形成方法において、接着用熱可塑性樹脂は、エポキシ変性ポリイミド，シリコーン変性ポリイミド又はシロキサン変性ポリイミドのいずれかである構成とした。

請求項４の発明に係る凹凸パターン形成方法は、所定パターンの金属層を第１の樹脂層の表面に形成する第１の工程と、加熱時における流動性が高く且つ硬化時に上下の層を接着する接着用熱可塑性樹脂を介して金属層を覆うように第２の樹脂層を第１の樹脂層の表面に積層して、積層シートを形成する第２の工程と、少なくとも第２の樹脂層の表面側に凹凸追従部材を当てて、積層シートを加熱しながら加圧する第３の工程とを具備する構成とした。
かかる構成により、第１の工程を実行することで、所定パターンの金属層が第１の樹脂層の表面に形成され、第２の工程を実行することにより、第２の樹脂層が接着用熱可塑性樹脂を介して金属層を覆うように第１の樹脂層の表面に積層されて、積層シートが形成される。そして、第３の工程を実行することにより、凹凸追従部材が少なくとも第２の樹脂層の表面側に当てられて、積層シートが加圧される。これにより、金属層のパターンに従った凹凸パターンが第２の樹脂層の表面に形成される。このとき、凸部の内側には、金属層が収納されているので、空隙が凸部内部に発生することはない。また、加圧によって変形するのは、第２の樹脂層層のみであり、第１の樹脂層及びこの層以降の層は変形しないので、表面に凹凸パターンを有した積層シートの裏面全体が平坦性を保持する。

請求項５の発明は、請求項４に記載の凹凸パターン形成方法において、金属層の層厚は、第２の樹脂層に形成される凹凸パターンの深さよりも大きい構成とする。
かかる構成により、凹凸パターンを積層シートの表面に確実に形成することができる。

請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載の凹凸パターン形成方法において、第２の樹脂層は、熱可塑性の樹脂層である構成とした。
かかる構成により、第２の樹脂層が加熱によって熱変形するので、高精度な凹凸パターンを積層シート表面に形成することができる。

以上詳しく説明したように、この凹凸パターン形成方法によれば、表面部分にのみ凹凸パターンを有し、裏面が平坦な積層シートを形成することができるので、空隙部分の埋め込み作業を行うことなく、表面に凹凸パターンを有し且つ平坦な裏面を有した積層シートを形成することができる。この結果、微細な凹凸パターンを有した積層シートを安価で短時間に量産することができるという優れた効果がある。特に、薄い積層シートに微細凹凸パターンの形成する場合に効果がある。

この発明の第１実施例に係る凹凸パターン形成方法の工程図である。 第１の工程で形成する積層シートの断面図である。 第２の工程を示す側面図である。 第３の工程を示す側面図である。 成形型を示す斜視図である。 積層シートの裏面に空隙が生じる場合を説明するための部分拡大断面図である。 第１実施例の凹凸パターン形成方法を適用した場合の積層シートの部分拡大断面図である。 パターン形成された積層シートを示す断面図である。 この発明の第２実施例に係る凹凸パターン形成方法で使用する積層シートの部分拡大断面図である。 この発明の第３実施例に係る凹凸パターン形成方法の工程図である。 第１の工程を示す側断面図である。 第２の工程を示す側断面図である。 第３の工程を示す側面図である。 パターン形成された積層シートを示す断面図である。 従来例の凹凸パターン形成方法を示す断面図である。 絶縁樹脂フィルムの凹凸パターンを示す斜視図である。

以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
（実施例１）

図１は、この発明の第１実施例に係る凹凸パターン形成方法の工程図であり、図２は、第１の工程で形成する積層シートの断面図であり、図３は、第２の工程を示す側面図であり、図４は、第３の工程を示す側面図である。
図１に示すように、この実施例の凹凸パターン形成方法は、第１の工程Ｓ１と第２の工程Ｓ２と第３の工程Ｓ３とを具備する。

第１の工程Ｓ１は、積層シート１を形成する工程である。
具体的には、図２に示すように、例えばポリイミド等の熱可塑性の低い樹脂１０を最下位に配し、この樹脂１０の上に接着用熱可塑性樹脂１１を設け、接着用熱可塑性樹脂１１の上の最上層に、可撓性有する樹脂である熱可塑性樹脂１２を配して、１枚の積層シート１を形成する。
接着用熱可塑性樹脂１１は、加熱時における流動性が高く、しかもその硬化時において、上下の層を接着する機能を有する樹脂であり、例えば、エポキシ変性ポリイミド，シリコーン変性ポリイミド又はシロキサン変性ポリイミド等が用いられる。

図１において、第２の工程Ｓ２は、積層シート１に成形型を当てて加熱しながら加圧する工程である。
具体的には、図３に示すように、熱可塑性樹脂１２を下向きにして、積層シート１を加圧器２００，２１０の間に配置し、成形型２を積層シート１の熱可塑性樹脂１２表面に当てる。そして、積層シート１を上下から２枚のクッションシート２０１，２１１で挟み、加熱しながら、加圧器２００，２１０を用いて、これらクッションシート２０１，２１１の上下から加圧する。
図５は、成形型２を示す斜視図である。
成形型２は、銅やステンレス等の金属製の型であり、図５に示すように、エッチング加工等によって形成されたスプライト状のパターンの孔２１を有する。
勿論、成形型２の孔２１のパターンはスプライト状のものに限らない。円や放射状に広がる複数の直線のパターン等各種のパターンの孔２１を採用することができる。また、この実施例では、孔２１を有した成形型２を使用したが、孔２１の代わりに凹溝を有した成形型を適用することもできる。

第３の工程Ｓ３は、積層シート１を冷却する工程である。
すなわち、図４に示すように、積層シート１を加圧した状態で、自然冷却又は強制冷却して、樹脂を硬化させる工程である。

次に、この実施例の凹凸パターン形成方法が示す作用及び効果について説明する。
図６は、積層シート１の裏面に空隙が生じる場合を説明するための部分拡大断面図であり、図７は、この実施例の凹凸パターン形成方法を適用した場合の積層シートの部分拡大断面図であり、図８は、パターン形成された積層シート１を示す断面図である。

まず、図１及び図２に示したように、第１の工程Ｓ１を実行し、形成した積層シート１を用いて第２の工程Ｓ２を実行すると、図３に示したように、積層シート１の熱可塑性樹脂１２表面に成形型２が当てられた状態で、積層シート１と成形型２とが、加熱されながら加圧器２００，２１０によって加圧される。
すると、図６に示すように、成形型２による上方への押圧力Ｆによって熱可塑性樹脂１２の一部１２ａが成形型２の孔２１から突出する。一方、成形型２で加圧されている部分１２ｂは、上方、即ち積層シート１の内側に凹む。
このとき、積層シート１の中間の層が上記接着用熱可塑性樹脂１１でなく、加熱によって流動性生じない樹脂１３である場合には、成形型２による押圧力Ｆが直接樹脂１０に加わるので、図６に示すように、樹脂１０の一部１０ａが上方に突出する。このため、成形型２の孔２１に対応する部分に空隙１０ｂが生じ、積層シート１の裏面が平坦にならない。

しかし、この実施例では、図７に示すように、加熱時における流動性が高い接着用熱可塑性樹脂１１を中間に配しているので、成形型２の押圧力Ｆを受けた熱可塑性樹脂１２の部分１２ｂが上方に凹むと、流動化した接着用熱可塑性樹脂１１のうち、当該部分１２ｂの位置にある接着用熱可塑性樹脂１１ａが矢印で示すように、押圧力Ｆによって両側に押し出される。このため、接着用熱可塑性樹脂１１ａが孔２１から突出した熱可塑性樹脂１２の一部１２ａの空隙１２ｃ内に流れ込むこととなる。
この結果、成形型２による押圧力Ｆが樹脂１０迄伝わらないので、樹脂１０は押圧力Ｆ方向に突出せず、積層シート１の裏面が平坦になる。

そして、第３の工程Ｓ３を実行し、積層シート１を自然冷却又は強制冷却すると、接着用熱可塑性樹脂１１が硬化する。このとき、接着用熱可塑性樹脂１１は、樹脂１０と熱可塑性樹脂１２との間に隙間なく充填されているので、接着用熱可塑性樹脂１１が硬化すると、樹脂１０と熱可塑性樹脂１２とが確実に接着される。
これにより、図８に示すように、例えば５μｍ〜３０μｍという微細な凹凸パターン１ａを有し且つ裏面１ｂが平坦な積層シート１が形成される。
（実施例２）

次に、この発明の第２実施例について説明する。
図９は、この発明の第２実施例に係る凹凸パターン形成方法で使用する積層シートの部分拡大断面図である。
この実施例の凹凸パターン形成方法は、静電チャック用の積層シートに微細な凹凸パターンを形成する点が、上記第１実施例と異なる。なお、上記第１実施例で使用された部材等と同一の部材等については、同一の符号を付して説明する。
具体的には、第１の工程Ｓ１において、図９に示すように、アルミニュウム等の金属導体板３１を最下層に配し、その上に接着用熱可塑性樹脂１１を介して樹脂３２を積層する。そして、樹脂３２の上に、導体パターン層３３を形成し、この導体パターン層３３を接着用熱可塑性樹脂１１を介して最上層の熱可塑性樹脂１２で覆うことにより、静電チャック用の積層シート３を形成する。
以降、第２の工程Ｓ２において、最上層の熱可塑性樹脂１２に成形型２（図３及び図５参照）を当てて、加圧器２００，２１０により加圧しながら加熱し、第３の工程Ｓ３において、加圧した積層シート３を冷却する。

かかる構成により、上記第１実施例と同様に、接着用熱可塑性樹脂１１が熱可塑性樹脂１２や樹脂３２の凹みを吸収して、成形型２の押圧力による導体パターン層３３や金属導体板３１への影響を回避する。
この結果、凹凸パターンを有し、裏面が平坦な静電チャック用の積層シート３を形成することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
（実施例３）

次に、この発明の第３実施例について説明する。
図１０は、この発明の第３実施例に係る凹凸パターン形成方法の工程図であり、図１１は、第１の工程を示す側断面図であり、図１２は、第２の工程を示す側断面図であり、図１３は、第３の工程を示す側面図である。
この実施例は、積層した金属層を用いて所定のパターンを形成する点が、上記第１及び第２実施例と異なる。
具体的には、図１０に示すように、この実施例の凹凸パターン形成方法は、第１の工程Ｓ１１と第２の工程Ｓ１２と第３の工程Ｓ１３とを具備する。

第１の工程Ｓ１１は、金属層を形成する工程である。
すなわち、図１１に示すように、銅やステンレス等のスパッタリング加工等を用いることにより、所定パターンの金属層４２を第１の樹脂層４１の表面に形成する。
なお、この金属層４２の厚さＴは、後述する積層シート４の表面に形成される凹凸パターン４ａの深さｔ（図１４参照）よりも大きく設定することが好ましい。例えば、凹凸パターン４ａの深さｔとして１０μｍ必要な場合には、金属層４２の厚さＴを１８μｍ等に設定する。

第２の工程Ｓ１２は、積層シートを形成する工程である。
具体的には、図１２に示すように、加熱時における流動性が高く且つ硬化時に上下の層を接着する接着用熱可塑性樹脂である接着剤４３を第１の樹脂層４１と金属層４２を覆うように設ける。そして、ポリイミド等の熱可塑性樹脂である第２の樹脂層４４を、接着剤４３の上から第１の樹脂層４１の表面に積層して、積層シート４を形成する。

第３の工程Ｓ１３は、積層シート４を加熱しながら加圧する工程である。
具体的には、図１３に示すように、第２の樹脂層４４を上向きにして、積層シート４を加圧器２００，２１０の間に配置し、積層シート４の表面側である第２の樹脂層４４にクッションシート２１１を当て、クッションシート２０１を積層シート４の裏面側である第１の樹脂層４１の下面に当てる。そして、加熱しながら、加圧器２００，２１０を用いて、これらクッションシート２０１，２１１の上下から積層シート４を加圧する。
クッションシート２０１，２１１は、凹凸追従部材であり、クッションシート２１１は、積層シート４の表面の凹凸に追従して変形する。

次に、この実施例の凹凸パターン形成方法が示す作用及び効果について説明する。
図１４は、パターン形成された積層シート４を示す断面図である。
第１の工程Ｓ１１及び第２の工程Ｓ１２を実行することで形成した積層シート４に対して、第３の工程Ｓ１３を実行すると、図１３に示すように、クッションシート２１１が第２の樹脂層４４の表面の凹凸形状に追従するように変形し、第２の樹脂層４４の表面全面に当接する。これにより、加圧器２１０の圧力が第２の樹脂層４４の表面に均一に加わり、第２の樹脂層４４が接着剤４３を介して第１の樹脂層４１と金属層４２の表面に密着する。この結果、図１４に示すように、深さｔの凹凸パターン４ａを有した積層シート４を完成させることができる。
このように、この実施例の凹凸パターン形成方法によれば、裏面が平坦な積層シート４の表面に、高精度な凹凸パターン４ａを確実に形成することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１及び第２実施例と同様であるので、その記載は省略する。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記第１及び第２実施例では、積層シート１，３の最上層の樹脂として熱可塑性樹脂１２を適用した例を示したが、最上層の樹脂は可撓性を有しているものであれば良く、例えば、ポリイミド、アラミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナ、フタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリメチルペンテン、その他、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ビスマレイミド（ＢＭＩ）等も最上層に適用することができる。
また、上記第３実施例では、第３の工程Ｓ１３において、積層シート４を加熱しながら加圧したが、これは、第２の樹脂層４４として熱可塑性樹脂を用いたためであり、かかる樹脂以外の樹脂を第２の樹脂層４４として用いる場合には、加熱を必要としない場合がある。

１，３，４…積層シート、 １ａ，４ａ…凹凸パターン、 １ｂ…裏面、 ２…成形型、 １０，１３，３２…樹脂、 １０ａ，１２ａ…一部、 １０ｂ，１２ｃ…空隙、 １１…接着用熱可塑性樹脂、 １２…熱可塑性樹脂、 １２ｂ…部分、 ２１…孔、 ３１…金属導体板、 ３３…導体パターン層、 ４１…第１の樹脂層、 ４２…金属層、 ４３…接着剤、 ４４…第２の樹脂層、 ２０１，２１１…クッションシート、 ２１０，２１０…加圧器。

Claims (6)

1. 最上層に可撓性を有する樹脂を配すると共に、加熱時における流動性が高く且つ硬化時に上下の層を接着する接着用熱可塑性樹脂を上記最上層と最下層との間に配して、積層シートを形成する第１の工程と、
   所定パターンの凹溝又は孔を有する成形型を上記積層シートの最上層の樹脂の表面に当て、当該積層シートを加圧すると共に加熱する第２の工程と
   上記加熱及び加圧された積層シートを自然冷却又は強制冷却する第３の工程と
   を具備することを特徴とする凹凸パターン形成方法。
2. 請求項１に記載の凹凸パターン形成方法において、
   上記第１の工程は、金属導体板を上記最下層に配し、導体パターン層及び樹脂層を当該金属導体板と上記最上層の樹脂との間に積層すると共に、上記接着用熱可塑性樹脂を各層間に配して静電チャック用の上記積層シートを形成する、
   ことを特徴とする凹凸パターン形成方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の凹凸パターン形成方法において、
   上記接着用熱可塑性樹脂は、エポキシ変性ポリイミド，シリコーン変性ポリイミド又はシロキサン変性ポリイミドのいずれかである、
   ことを特徴とする凹凸パターン形成方法。
4. 所定パターンの金属層を第１の樹脂層の表面に形成する第１の工程と、
   加熱時における流動性が高く且つ硬化時に上下の層を接着する接着用熱可塑性樹脂を介して上記金属層を覆うように第２の樹脂層を上記第１の樹脂層の表面に積層して、積層シートを形成する第２の工程と、
   少なくとも上記第２の樹脂層の表面側に凹凸追従部材を当てて、上記積層シートを加熱しながら加圧する第３の工程と
   を具備することを特徴とする凹凸パターン形成方法。
5. 請求項４に記載の凹凸パターン形成方法において、
   上記金属層の層厚は、上記第２の樹脂層に形成される凹凸パターンの深さよりも大きい、
   ことを特徴とする凹凸パターン形成方法。
6. 請求項４又は請求項５に記載の凹凸パターン形成方法において、
   上記第２の樹脂層は、熱可塑性の樹脂層である、
   ことを特徴とする凹凸パターン形成方法。

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