JP7082206B2 - 積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献2記載の方法では、金属箔と加圧ロールの間に保護フィルムを貼付しないため、加熱手段を通過した積層体の急激な冷却を抑制することができず、外観不良(波打ち)が発生してしまう場合があった。
(1)ポリイミドフィルムに金属箔が積層された積層体を製造する方法であって、
ポリイミドフィルムの少なくとも一方の面と保護フィルムとの間に金属箔を挟むように前記ポリイミドフィルム、前記金属箔及び前記保護フィルムの各々を搬送しながら、前記ポリイミドフィルム、前記金属箔及び前記保護フィルムを互いに重ね合わせて前記ポリイミドフィルムと前記金属箔とを一対の加圧ロール間で熱圧着する熱圧着工程を有し、
搬送方向における前記加圧ロールの圧接部から上流側の1~200cmの範囲において、前記ポリイミドフィルムの温度を、70℃以上かつ前記ポリイミドフィルムのガラス転移温度(Tg)未満となるようにするとともに、
搬送方向における前記加圧ロールの圧接部から下流側の1~100cmの範囲において、前記加圧ロールから送り出された保護フィルム付き積層体の温度を、200~350℃となるようにする積層体の製造方法。
(2)熱圧着時の前記加圧ロールの温度を、前記ポリイミドフィルムのガラス転移温度(Tg)以上かつ400℃以下とする、前記(1)に記載の積層体の製造方法。
(3)前記熱圧着工程後に、前記加圧ロールから搬出された保護フィルム付き積層体から前記保護フィルムを剥離する保護フィルム回収工程を有する、前記(1)又は(2)に記載の積層体の製造方法。
(4)不活性ガス雰囲気下で行う、前記(1)~(3)のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
(5)前記ポリイミドフィルムの膜厚が12.5~50μmである、前記(1)~(4)のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
(6)前記金属箔の膜厚が9~70μmである、前記(1)~(5)のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
(7)前記ポリイミドフィルムは熱可塑性ポリイミドを含み、前記保護フィルムが非熱可塑性ポリイミドからなる、前記(1)~(6)のいずれか1つに記載の積層体の製造方法。
以下、各工程について説明する。
熱圧着工程では、ポリイミドフィルムを備えた基材と、金属箔と、保護フィルムとを、各々供給ロールから引き出し、一対の加圧ロールに向けて搬送し、加圧ロール間で互いを熱圧着する。
基材は、積層体の強化材となる材料である。本実施形態において、基材はポリイミドフィルムを備える。
熱可塑性ポリイミドとしては、例えば、熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ポリアミドイミド、熱可塑性ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリエステルイミド等が挙げられる。中でも、低吸湿特性の観点から、熱可塑性ポリエステルイミドが好ましい。熱可塑性ポリイミドは、例えば、酸二無水物とジアミンを共重合することによって得られる。
なお、本明細書において、ガラス転移温度(Tg)は、動的粘弾性測定装置(DMA)により測定した貯蔵弾性率の変曲点の値により求めることができ、例えば、TA Instruments社製「RSA-G2」(商品名)を用い、昇温温度10℃/分で測定を行い、得られたtanδのピークをTg(℃)とする。
線膨張係数は、TMA(例えば、株式会社島津製作所製「TMA-60」(商品名))により測定することができ、昇温速度10℃/分で、100℃から150℃の範囲に得られた測定値より求める。
基材に積層する金属箔の金属としては、上記した金属と同様であり、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス、鉄、銀、パラジウム、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、ジルコニウム、金、コバルト、チタン、タンタル、亜鉛、鉛、錫、シリコン、ビスマス、インジウム又はこれらの合金等が挙げられる。中でも、導電性、回路加工性の観点から、銅又は銅合金の金属箔が好ましい。なお、金属箔の表面には亜鉛メッキ、クロムメッキ等による無機表面処理、シランカップリング剤等による有機表面処理を施してもよい。
保護フィルムは、金属箔が加圧ロールと直接接触しないように金属箔と加圧ロールとの間に介在させるためのフィルムである。加圧ロールの圧接面に異物等が付着していたとしても、保護フィルムにより異物等と金属箔との接触が防止され、金属箔の表面に異物等による凹みが形成されるのを防ぐことができる。また、積層体の最表面に保護フィルムを貼付することで、熱圧着後の積層体の急冷を抑制し、波打ち等の外観不良を防止することができる。
熱圧着工程では、基材であるポリイミドフィルムの熱可塑性ポリイミド層に、金属箔を貼り合せる。貼り合せる方法としては、一対の加圧ロールを有する熱ロールラミネート装置を用いてラミネートする方法が挙げられる。図1に示す実施形態では、ポリイミドフィルム(具体的に、熱可塑性ポリイミド層/非熱可塑性ポリイミド層/熱可塑性ポリイミド層)1の両面に、金属箔2a,2bと保護フィルム3a,3bがこの順に積層されるようにして各々を加圧ロール7a,7bに搬送し、加圧ロール7a,7b間で、積層されたポリイミドフィルム1、金属箔2a,2bおよび保護フィルム3a,3bをポリイミドフィルム1と金属箔2a,2bとを熱圧着する。
各供給ロールから送り出されたポリイミドフィルム1、金属箔2a,2b、保護フィルム3a,3bは、搬送ローラー21a~21eを介してポリイミドフィルム1と保護フィルム3a,3bとの間に金属箔2a,2bを挟むように搬送され、互いを重ね合わせて加圧ロール7a,7b間で加熱加圧されることで、ポリイミドフィルム1と金属箔2a,2bとが熱圧着される。
なお、ポリイミドフィルム1の温度は、少なくともポリイミドフィルム1の表面の温度が前記範囲となるようにすればよく、具体的に、ポリイミドフィルム1の表面を構成する熱可塑性ポリイミド層が、70℃以上かつ当該熱可塑性ポリイミド層のガラス転移温度(Tg)未満となるようにする。領域R1におけるポリイミドフィルム1の温度は、120℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましい。
この中でも、ポリイミドフィルム1を搬送する途中における異物との接触によって、フィルムに皺が寄ったり、凹凸ができたりするのを防ぐ観点から、非接触で測定することが好ましい。なお、ポリイミドフィルム近辺の雰囲気温度を測定する場合、領域R1を搬送されるポリイミドフィルム1の上面又は下面から15cm以内の温度を測定し、その温度から約23℃を加算した温度をポリイミドフィルム1の予測温度とすることができる。
本実施形態では、加圧ロール7a,7bで熱圧着され、加圧ロール7a,7bから送り出された保護フィルム付き積層体5を、加圧ロール7a,7bの圧接部71直後の領域R2において200~350℃となるようにする。圧接部71から搬出直後の領域R2は、少なくとも圧接部71から下流側の1~100cmの範囲であり、この範囲の保護フィルム付き積層体5の温度を200~350℃とすることで、保護フィルム付き積層体5が急激に冷却されるのを防ぎ、徐々に温度を下げることができるので、外観不良や寸法変化のバラツキが発生するのを抑制することができる。領域R2は、圧接部71から下流側の1~120cmの範囲であることが好ましく、1~150cmの範囲がより好ましい。
なお、保護フィルム付き積層体5の温度は、その表面の温度が前記範囲となるようにすればよく、具体的に、保護フィルム付き積層体5の表層である保護フィルム3a,3bの温度が200~350℃となるようにすることが好ましい。領域R2における保護フィルム付き積層体5の温度は、250~350℃が好ましく、280~350℃がより好ましい。
その後、保護フィルム付き積層体5から保護フィルム3a,3bを剥離し、搬送ローラー22a~22dを介して保護フィルム3a,3bを保護フィルム巻取ロール14a,14bに巻き取るとともに、ポリイミドフィルム1と金属箔2a,2bが積層された積層体6を積層体巻取ロール16に巻き取る。
(ポリイミドフィルム)
・カネカ社製「ピクシオFRS-522#SW」(商品名、厚さ12.5μm、熱可塑性ポリイミドのTg=280℃)
(銅箔)
・JX金属社製「圧延銅箔BHY」(商品名、厚さ12μm)
(保護フィルム)
・カネカ社製「アピカル125NPI」(商品名、厚さ125μm)
試験運転において、熱ラミネート装置の加圧ロールの圧接部から上流側200cmのポリイミドフィルムに熱電対を貼り付け、PCリンク型高機能レコーダ(株式会社キーエンス製「GR-3500」(商品名))により測定を行った。
熱ラミネート装置の加圧ロールの圧接部から下流側100cmの保護フィルム付き積層体の上面から15cm以内の温度を、非接触温度計(OPTEX社製「THERMO-HUNTER MODEL PT-2LD」(商品名))により測定を行い、その温度から23℃を加算した温度を保護フィルム付き積層体の予測温度とした。
JIS C 6471の9.6項に準拠して測定した。具体的には以下のとおりに測定した。
図2に示すとおり、500mm幅のフレキシブル銅張積層体6から幅方向に、略同じ大きさの2枚のサンプルを切り出した。図2に示すとおり、それぞれのサンプル8A,8Bに、長さ方向に沿う2つの基準点を決め、これらの基準点から幅方向に195mm離れた場所に他の基準点を決め、長さ方向に対向する基準点間の長さMD-L1~MD-L4を測定した(初期長さ)。なお、基準点間の初期長さMD-L1~MD-L4は255mmとした。積層体表面の銅箔をエッチングで除去し、標準状態で12時間以上放置した後、再び基準点間の長さMD-L1~MD-L4を測定した(エッチング後長さ)。各基準点間の長さMD-L1、MD-L2、MD-L3及びMD-L4の寸法変化率を下記式に従って算出した。
寸法変化率(%)=(エッチング後長さ-初期長さ)/初期長さ×100
次いで、MD-L1、MD-L2、MD-L3及びMD-L4の寸法変化率の最大値と最小値の差を求め、その差が0.05%以内である場合を「A」と評価し、0.05%を超える場合を「B」と評価した。なお、「A」評価が「可」であり、「B」評価が「不可」である。
フレキシブル銅張積層体の表面を目視により観察し、波打ちがなかった場合を「A」と評価し、波打ちがあった場合を「B」と評価した。なお、「A」評価が「可」であり、「B」評価が「不可」である。
寸法変化率、外観(波打ち)ともに「A」評価の場合は「A」とし、寸法変化率、外観(波打ち)の少なくとも一方が「B」評価の場合は「B」とした。なお、「A」評価が「可」であり、「B」評価が「不可」である。
図1に示したような一対の加圧ロール7a,7bを有する熱ラミネート装置を用いて、ポリイミドフィルムの両面に銅箔と保護フィルムがこの順に積層されてなるフレキシブル銅張積層体を作製した。装置は、窒素ガス下で稼働させた。
ポリイミドフィルム1と保護フィルム3a,3bとの間に銅箔2a,2bを挟むようにして各々を4.0m/分の速度で搬送しながら互いを重ね合わせて加圧ロール7a,7b間で熱圧着した。加圧ロールの温度は365℃、圧力は21kNとした。また、加圧ロール7a,7bの圧接部71から上流側の200cmの位置にヒーターを設置し、この位置のポリイミドフィルムの温度が70℃となるように加熱した。そして、加圧ロール7a,7bの圧接部71から下流側の100cmの位置にヒーターを設置し、この位置の保護フィルム付き積層体5の温度が200℃となるように加熱した。
熱圧着後、加圧ロール7a、7bよりも下流側300cmの位置で、保護フィルム付き積層体5から保護フィルム3a,3bを剥離し、フレキシブル銅張積層体6を積層体巻取ロール16に巻き取った。
得られたフレキシブル銅張積層体を用いて、寸法変化率、および外観(波打ち)の評価を行った。結果を表1に示す。
加圧ロールの圧接部から上流側200cmの位置のポリイミドフィルムの温度が200℃になる様に加熱した以外は、実施例1と同様の方法によりフレキシブル銅張積層体を得て、寸法変化率、および外観(波打ち)の評価を行った。結果を表1に示す。
加圧ロールの圧接部から下流側100cmの位置の保護フィルム付き積層体の温度が250℃になる様に加熱した以外は、実施例1と同様の方法によりフレキシブル銅張積層体を得て、寸法変化率、および外観(波打ち)の評価を行った。結果を表1に示す。
加圧ロールの圧接部から上流側200cmの位置のポリイミドフィルムの温度が30℃となる様にした以外は、実施例1と同様の方法によりフレキシブル銅張積層体を得て、寸法変化率、および外観(波打ち)の評価を行った。結果を表1に示す。
加圧ロールの圧接部から下流側100cmの位置の保護フィルム付き積層体の温度が、100℃となる様にした以外は、実施例1と同様の方法によりフレキシブル銅張積層体を得て、寸法変化率、および外観(波打ち)の評価を行った。なお、フレキシブル銅張積層体を作製した際の熱ラミネート装置の加工速度は4m/分とした。結果を表1に示す。
2a,2b 金属箔(銅箔)
3a,3b 保護フィルム
5 保護フィルム付き積層体
6 積層体(フレキシブル銅張積層体)
7a,7b 加圧ロール
8A,8B サンプル
11 ポリイミドフィルム供給ロール
12a,12b 金属箔供給ロール
13a,13b 保護フィルム供給ロール
14a,14b 保護フィルム巻取ロール
16 積層体巻取ロール
21a~21e、22a~22d 搬送ローラー
71 圧接部
R1 圧接部への搬入直前の領域
R2 圧接部から搬出直後の領域
MD-L1~MD-L4 基準点間の長さ
Claims (8)
- ポリイミドフィルムに金属箔が積層された積層体を製造する方法であって、
ポリイミドフィルムの少なくとも一方の面と保護フィルムとの間に金属箔を挟むように前記ポリイミドフィルム、前記金属箔及び前記保護フィルムの各々を搬送しながら、前記ポリイミドフィルム、前記金属箔及び前記保護フィルムを互いに重ね合わせて前記ポリイミドフィルムと前記金属箔とを一対の加圧ロール間で熱圧着する熱圧着工程を有し、
搬送方向における前記加圧ロールの圧接部から上流側の1~200cmの範囲において、前記ポリイミドフィルムの温度を、70℃以上かつ200℃以下となるようにするとともに、
搬送方向における前記加圧ロールの圧接部から下流側の1~100cmの範囲において、前記加圧ロールから送り出された保護フィルム付き積層体の温度を、200~350℃となるようにする積層体の製造方法。 - 熱圧着時の前記加圧ロールの温度を、前記ポリイミドフィルムのガラス転移温度(Tg)以上かつ400℃以下とする、請求項1に記載の積層体の製造方法。
- 前記熱圧着工程後に、前記加圧ロールから搬出された保護フィルム付き積層体から前記保護フィルムを剥離する保護フィルム回収工程を有する、請求項1又は2に記載の積層体の製造方法。
- 不活性ガス雰囲気下で行う、請求項1~3のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記ポリイミドフィルムの膜厚が12.5~50μmである、請求項1~4のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記金属箔の膜厚が9~70μmである、請求項1~5のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記ポリイミドフィルムは熱可塑性ポリイミドを含み、
前記保護フィルムが非熱可塑性ポリイミドからなる、請求項1~6のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。 - 熱圧着時のラミネート速度が2.0~6.0m/分である、請求項1~7のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
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