JPH04107896A - フレキシブルプリント基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフレキシブルプリント基板（以下ＦＰＣという
、）の製造方法に関し、特に詳しくは、種々のフィルム
の物性に適合したフレキシブルプリント基板を製造する
方法に関する。

〔従来の技術］ エレクトロニクスの技術分野においては益ｈ、高密度実
装の要求が高くなり、それに伴いＦＰＣの分野において
も高密度実装の要求が高くなってきている。ＦＰＣの製
造工程において、寸法変化が大きい工程はエソチング工
程の前後であり、この工程の前後においてＦＰＣの寸法
変化が小さいことが高密度実装をするために不可欠の条
件として要求されている。

ＦＰＣの製造はロールトウロールで行われていて、第１
図に示すように、ロールに巻き取られているＦＰＣ用ベ
ースフィルム１と銅箔２がそれぞれ引き出されて、ラミ
ネートロール３と受はロール４の間で押圧・加熱されて
ラミネートされている。このため、ベースフィルム１と
銅ｆＩ３２にはそれがロールによって送られる送り方向
、すなわち機械的送り方向（以下、ＭＤ力方向いう、）
にテンションがかけられており、その状態でＦＰＣ５が
製造されている。

ベースフィルムｌについて考察すると、ＭＤ力方向関し
ては、ベースフィルム１にはテンションによるフィルム
の伸びと、ラミネート時に加えられる熱による熱膨張の
伸びと、ラミネートロール３の圧力による伸びが与えら
れ、接着剤により銅箔２に固定される。次に、このテン
ションによりフィルム１がＭＤ力方向伸ばされた分、フ
ィルム１の機械的送り方向と直交する方向（以下、ＴＤ
力方向いう。）にフィルム１が縮むという現象が起こり
、この縮みと、ラミネート時に加えられる熱による熱膨
張の伸びが与えられ、その状態で接着剤により銅箔２に
固定されることになる。

一方、銅箔２について考察すると、銅箔２は弾性率が非
常に大きいため、通常のＦＰＣ５の製造工程で加えられ
るテンションでは銅箔２はほとんど変形しない、銅箔２
が変形させられるのは、ラミネート時に加えられる熱に
よる熱膨張だけであり、銅箔２にはＭＤ力方向ＴＤ力方
向熱膨張による伸びが与えられ、その状態でベースフィ
ルムｌと接着させられる。

したがって、ＭＤ力方向関しては、テンションによるフ
ィルム１の伸びとフィルム１の熱膨張による伸びとラミ
ネートロール３の圧力による伸びの和が、ｖ！４箔２の
熱膨張による伸びと等しければ歪が相殺されることにな
る。また、ＴＤ力方向関しては、テンションによりＭＤ
力方向延伸されることによるフィルム１の縮みと熱膨張
による伸びの和が銅箔２の熱膨張による伸びと等しけれ
ば歪が相殺されることになる。

しかしながら、ベースフィルム１及び銅箔２は等方的に
製造されており、ベースフィルム１と銅箔２がラミネー
トされたＦＰＣ５は所定のパターンを形成するためにエ
ツチングにより銅箔を除去すると、固定されていた歪が
開放されることになる。したがって、ＭＤ力方向関して
は、テンションによるフィルム１の伸びとフィルム１の
熱膨張による伸びとラミネートロール３の圧力による伸
びの和と、銅箔２の熱膨張による伸びとの差が寸法変化
となってあられれる。また、ＴＤ力方向関しては、テン
ションによりＭＤ力方向延伸されることによるフィルム
１の縮みと熱膨張による伸びの和と、ＸＦ５２の熱膨張
による伸びとの差が寸法変化となってあられれることに
なる。

このため、実際のＦＰＣ５の製造工程において製造条件
を決定する方法は、フィルム１を貼る張　。

力、ラミ７−トロール３の圧力、ラミネート温度など、
種々の製造条件を変えてＦＰＣ５を製造し、その上で製
造条件を決定していた。この方法では使用しているフィ
ルムｌの特性に適合した製造条件を見出すのに多大の時
間を必要とした。

そこで、本発明者らは使用しているフィルムの特性に適
した製造条件（張力、ニンプ圧、ラミネート温度）を簡
便に決定し、最適の条件で即座にＦＰＣを製造する方法
を得るために鋭意研究をした結果、本発明に至ったので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るフレキシブルプリント基板の製造方法の要
旨とするところは、フレキシブルプリント基板の製造時
に生ずる寸法変化率を求める式（ＭＤ力方向寸法変化率
） ＋（フィルムの線膨張係数−金属箔の線膨張係数）×（
ラミネート温度−室温）ＩＸｌｏｏ（ＴＤ力方向寸法変
化率） ＋（フィルムの線膨張係数−金属箔の線膨張係数）×（
ラミネート温度−室温）ＩＸ１００（但し、式中、フィ
ルムの弾性率、はＢステージの温度でのフィルムの弾性
率であり、フィルムの弾性率２はラミネート温度でのフ
ィルムの弾性率である。）の絶対値がいずれも０．１５
以下になるように張力、ニップ圧、ラミネート温度を決
定して製造することにある。

〔実施例） 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。なお、説明に
あたり、上述したところは省略する。

同第１図に示すように、フィルム１と金属箔２とが接着
されてＦＰＣ５が製造されている。フィルム１としては
たとえば、ポリイミドやポリアミドなど、特に耐熱性に
優れた樹脂フィルムが選ばれる。また、金属箔２として
はたとえば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム
合金など、特に電気的良導体で、且つ薄膜化し得る材料
が選ばれる。

前述したように、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
５の製造工程において大きな寸法変化が生ずる工程はエ
ソチング工程であり、そのエツチング工程前後において
、ＦＰＣ５の寸法変化を非常に小さくするには以下の条
件を満たすことが必要である。すなわち、ＭＤ力方向関
しては、テンションによるフィルム１の伸びとフィルム
１の熱膨張による伸びとラミネートロール３の圧力によ
る伸びの和が金属箔２の熱膨張による伸びと等しいこと
であり、また、ＴＤ力方向関しては、テンションにより
ＭＤ力方向延伸されることによるフィルム１の縮みと熱
膨張による伸びの和が金属箔２の熱膨椎による伸びと等
しいことが必要である。

つまり、次式を満たすことが必要である。

ＭＤ力方向　（テンションによるフィルムの伸び）＋（
フィルムの熱膨張による伸び） ＋（ラミネートロールの圧力による伸び）−（金属箔の
熱膨張による伸び） ＴＤ力方向　（テンションによりＭＤ力方向延伸される
ことによるフィルムの縮み） ＋（熱膨張による伸び） ＝（金属箔の熱膨張による伸び） かかる関係式をフックの法則、線膨張係数の定義、ポア
ソン比の定義を用いて表現すると、工・２チング工程前
後における寸法変化は （ＭＤ力方向寸法変化） ±（フィルムの線膨張係数−金属箔の線膨張係数）×（
ラミネート温度−室温）） （ＴＤ力方向寸法変化） ±（フィルムの線膨張係数−金属箔の線膨張係数）×（
ラミネート温度−室温）） で表される。

ここで、フィルム１の線膨張係数は使用する接着剤をフ
ィルムｌに塗布し乾燥（Ｂ−ステージ）させたものにお
ける室温からラミフート温度の範囲での線膨張係数をい
い、金属ｆｆ！ｉ　２の線膨張係数は室温からラミネー
ト温度における線膨張係数をいう。また、張力はフィル
ム１を引っ張る力であり、ニップ圧はラミ７−トロール
３が受はロール４を押す圧力をいい、単位は１ｃ１１１
あたりの押す力（ｋｇ／ｃｍ）であり、線圧で表される
。比例定数は使用する機械によって定められる定数であ
り、後述する方法により定められる。幅と厚みはそれぞ
れ用いられるフィルムｌの幅と厚みをいい、フィルムｌ
の弾性率、はＦＰＣ５の製造工程において接着剤を乾燥
させる温度（Ｂ−ステージの温度）における、接着剤が
塗布された状態で測定されたフィルムｌの弾性率をいい
、またフィルム１の弾性率、はラミネート温度でのフィ
ルムの弾性率をいう、ポアソン比はフィルム１を一方向
に引っ張った時における （引張方向に伸びた長さ） をいう。

かかる上式によって得られる値は１ｏ−４のオーダーで
あり小さすぎるので、％のオーダーにするため１００倍
した、次の式を採用した。

（ＭＤ力方向寸法変化率） ＋（フィルムの線膨張係数−金属箔の線膨張係数）×（
ラミネート温度−室温））Ｘ１００（ＴＤ力方向寸法変
化率） ＋（フィルムの線膨張係数−金属箔の線膨張係数）×（
ラミネート温度−室温））Ｘ１００次に、ＭＤ力方向ニ
ップ圧×比例定数における比例定数の求め方を説明する
。

張力、接着剤の乾燥温度（Ｂ−ステージ温度）及びライ
ンスピードなど、ニップ圧以外の条件を一定にし、ニッ
プ圧のみをＯ〜２０ｋｇ／ｃｍの範囲で変化させて、Ｆ
ＰＣ５を作成し、接着された金属（２）を全面エツチン
グした時のエツチング前後の寸法変化率をＩＰＣ−ＴＭ
６５０，２．２゜４　Ｍｅｔｈｏｄ　　Ｂに則って測定
される。−例として、輻２５４ｓ＋ｍ、厚さ２５μｍの
ポリイミドフィルムを用いて実験を行い、ニップ圧とエ
ツチング前後の寸法変化率の関係を調べた。その結果を
第２図に示す。なお、使用したラミネートロール３はス
テンレス製であり、また受はロール４はシリコンゴムを
被覆したロールであった。

同図より、ＭＤ力方向寸法変化率（％）とニップ圧の関
係は比例関係が認められ、 ｙ＝−０，０１６ｘ−０，０９２ （ここで、Ｘはニップ圧、ｙはＭＤ力方向寸法変化率を
表す。） ある任意のニップ圧の時におけるラミネートロール３の
圧力による伸び率は、ニップ圧が００時の寸法変化率と
、ある任意のニップ圧の時の寸法変化率との差で求めら
れる。すなわち、ラミネートロール３の圧力による伸び
率（％）＝　−０，０９２−（−０，０１６ｘ　−０，
０９２）＝　０．０１６ｘ このラミネートロール３の圧力による伸びの分だけフィ
ルムＩに寸法変化を生しさせるのに必要な力は、 ０．０１６ｘ □×（フィルムの幅×フィルムの厚み ］００ Ｘフィルムのラミネート温度における弾性率２）＝０．
３０ｘ ただし、使用したフィルムｌの弾性率（ｋｇ／ｍｍ２）
は室温で４３０．１２０°Ｃで２８０．１８０　”Ｃで
２４５である。

したがって、フレキシブルプリント基板の製造時に生ず
る寸法変化率を求める式は、 （ＭＤ力方向寸法変化率） （ニップ圧Ｘ０，３） ＋ （幅×厚みＸフィルムの弾性率り ＋（フィルムの線膨張係数−金属箔の線膨張係数）×（
ラミネート温度−室温））ｘｌｏｏ（ＴＤ力方向寸法変
化率） ＋（フィルムの線膨張係数−金属箔の線膨張係数）×（
ラミネート温度−室温））×１ｏ。

となる。

次に、かかる弐において、フィルム１と金属箔２とを接
着させる接着剤の種類を決定すると、その接着剤の乾燥
温度（Ｂ−ステージ温度）が決定し、その時のフィルム
Ｉの弾性率が決定する。−方、フィルム１や金属７１３
２の線膨張係数及びポアソン比は一定であることから、
フレキシブルプリント基板５の製造条件で容易に変更で
きるのは、張力、ニップ圧及びラミ第一ト温度である。

ただし、張力においては、フィルム１を金属箔２に一様
に貼ることができ、且つ接着剤を均一に塗布することが
できるのが条件であるため、張力は事実、　　上、約０
．２ｋｇ／ａ＋以上であることが好ましい。また、ラミ
ネート温度は室温以上で、シリコンゴムなどによって被
覆されている受はロール４の耐熱温度以下の範囲で設定
されることになる。更に、ニップ圧は通常のラミネータ
ーでは０〜２０ｋｇ／ｃｍである。

したがって、フレキシブルプリント基板５の製造時に生
ずる寸法変化を無視し得る値、すなわちできる限り最小
限にするため、ＭＤ力方向びＴＤ力方向おける寸法変化
率を求める式の絶対値がいずれも０．１５以下、好まし
くは０．１０以下、更に好ましくは０．０５以下になる
ように、上記計算式によって張力、ニップ圧及びラミネ
ート温度がそれぞれ設定され、その設定値に基づいて製
造条件が設定されてフレキシブルプリント基板が製造さ
れるのである。

実態■−土 フィルムとしてポリイミドフィルムを用い、そのフィル
ムと銅箔とを変性フェノール系の接着剤によって接着し
てフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を製造した。接
着剤の乾燥条件（Ｂ−ステージ温度）は１２０℃、１分
であり、ラミネーターのラインスピードは２　ｍ／ｓｉ
ｎである。

また、使用したフィルムの熱膨張係数（”Ｃ−’）は室
温から１２０°ＣではＭＤ力方向１．００、ＴＤ力方向
０．５３であり、また室温から１８０°ＣではＭＤ力方
向１．２０、ＴＤ力方向０．６０であった。また、銅箔
の熱膨張係数（”Ｃ−’）は室温から１２０”ＣではＭ
Ｄ力方向１．４２、ＴＤ力方向１．２９であり、また室
温から１８０℃ではＭＤ力方向１．５６、ＴＤ力方向１
．４７であった。

ＦＰＣの寸法変化率が計算値における絶対値で０．１５
％以下であるＭＤ力方向−０，１２％、ＴＤ力方向＋０
．１１％になるように、張力を２ｋｇ／ｃｌＩ、ニップ
圧を３ｋｇ／ｃｍ、ラミネート温度を１２０℃の条件に
設定し、この条件の下でＦＰＣを製作した。

得られたＦＰＣの寸法を基準寸法Ｌ０とし、接着された
銅箔をエツチングした後、乾燥させ、得られたフィルム
の寸法をＬｌとして、ＭＤ力方向ＴＤ力方向寸法変化率
を調べた。ＭＤ力方向ＴＤ力方向寸法変化率（％）は ｔ、。

によって求めた。その結果を第１表に示す。

（以下余白） スＪＬ［Ｌｊ− 実施例１と同し材料、装置を用いてＦＰＣを製造した後
、銅箔をエツチングで取り除いて寸法変化率を調べた。

但し、ＦＰＣの製造条件として、ＦＰＣの寸法変化率が
計算値における絶対値で０゜１５％以下であるＭＤ力方
向−０，０６％、ＴＤ力方向＋０．０５％になるように
、張力を１ｋｇ／ｃｍ、ニップ圧を３　ｋｇ　／　ｃｍ
、ラミネート温度を１２０°Ｃの条件に設定し、この条
件の下でＦＰＣを製造した。

結果を第１表に示す。

１隻貫−１ 実施例１と同し材料、装置を用いてＦＰＣを製造した後
、銅箔をエツチングで取り除いて寸法変化率を調べた。

但し、ＦＰＣの製造条件として、ＦＰＣの寸法変化率が
計算値における絶対値で０゜１５％以下であるＭＤ力方
向−０，０３％、ＴＤ力方向＋０．０５％になるように
、張力を１ｋｇ／ｃ■、ニップ圧を１　ｋｇ　／　ｃｍ
、ラミネート温度を１２０″Ｃの条件に設定し、この条
件の下でＦＰＣを製造した。

結果を第１表に示す。

ス１１１−を 実施例１と同じ材料、装置を用いてＦＰＣを製造した後
、銅箔をエツチングで取り除いて寸法変化率を調べた。

但し、ＦＰＣの製造条件として、ＦＰＣの寸法変化率が
計算値における絶対値で０゜１５％以下であるＭＤ力方
向−０，０３％、ＴＤ力方向＋０．１０％になるように
、張力を０．５　ｋｇ／ｃｍ、ニップ圧を０．５　ｋｇ
／ｃ転ラミネート温度を１８０℃の条件に設定し、この
条件の下でＦＰＣを製造した。

結果を第１表に示す。

１崖１ 実施例１と同じ材料、装置を用いてＦＰＣを製造した後
、銅箔をエツチングで取り除いて寸法変化率を調べた。

但し、ＦＰＣの製造条件として、ＦＰＣの寸法変化率が
計算値における絶対値で０゜１５％以下であるＭＤ力方
向−０，０３％、ＴＤ力方向＋０．０１％になるように
、張力をＱ、５　ｋｇ／ｃｍ、二・７プ圧を０．５　ｋ
ｇ／Ｃｍ、ラミネート温度を室温の条件に設定し、この
条件の下でＦＰＣを製造した。

結果を第１表に示す。

、Ｌ較班 実施例１と同じ材料、装置を用いてＦＰＣを製造した後
、銅箔をエツチングで取り除いて寸法変化率を調べた。

但し、ＦＰＣの製造条件として、ＦＰＣの寸法変化率が
計算値における絶対値で０゜１５％を越えるように、張
力を５ｋｇ／ｃｍ、ニップ圧を５ｋｇ／ｃｍ、ラミネー
ト温度を１８０°Ｃの条件に設定した。そのときの計算
値における寸法変化率はＭＤ力方向−０，３４％、ＴＤ
力方向＋０．１１％であった。この条件の下でＦＰＣを
製造して、寸法変化を調べた。

結果を第１表に示す。

以上、本発明の実施例及び比較例を説明したが、フィル
ムや金属箔の種類はなんら限定されるものではなく、そ
のフィルムあるいは金属箔、特にフィルムの特性に適応
した製造条件を設定することができるものであり、本発
明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基
づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施し得
るものである。

〔発明の効果〕

本発明は予め、フィルムと金ｒｇＦ６とを接着すること
によって生ずる寸法変化率を求める計算式を求めておき
、フィルム及び金属箔の特性、特に変化の大きいフィル
ムの特性に適応した製造条件を机上で設定し、その設定
された製造条件で直ちにフレキシブルプリント基板（Ｆ
ＰＣ）を製造することができるため、ＦＰＣの生産性が
飛躍的に向上することとなった。また、試験的にＦＰＣ
を製造して、その寸法変化率を調べる手順を必要としな
いため、時間的ロスだけでなく試験に伴う各種のロスを
必要とせず、製造コストを低減することが可能となる等
、本発明は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるフレキシブルプリント基板
の製造方法の概略を示す説明図である。 第２図はニップ圧と寸法変化率との関係を示す図である
。 ｌ；フィルム ２；金属箔 ３；ラミネートロール ４；受はロール ５；フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）特許出願人　
鐘淵化学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フレキシブルプリント基板の製造時に生ずる寸法
   変化率を求める式 （ＭＤ方向の寸法変化率） ＝−｛（張力）／（幅×厚み×フイルムの弾性率＿１）
   ＋（（ニップ圧×比例定数）／（幅×厚み×フィルムの
   弾性率＿２））＋（フィルムの線膨張係数−金属箔の線
   膨張係数）×（ラミネート温度−室温）｝×１００（Ｔ
   Ｄ方向の寸法変化率） ＝−｛−（（張力）×（ポアソン比）／（幅×厚み×フ
   イルムの弾性率＿１））＋（フィルムの線膨張係数−金
   属箔の線膨張係数）×（ラミネート温度−室温）｝×１
   ００（但し、式中、フィルムの弾性率＿１はＢステージ
   の温度でのフィルムの弾性率であり、フィルムの弾性率
   ＿２はラミネート温度でのフィルムの弾性率である。）
   の絶対値がいずれも０．１５以下になるように張力、ニ
   ップ圧、ラミネート温度を決定して製造することを特徴
   とするフレキシブルプリント基板の製造方法。