WO2002030665A1 - Film de metal multicouche et son procede de fabrication - Google Patents

Description

多層金属積層フィルム及びその製造方法

技術分野

本発明は、 高分子フィルムと金属箔とを接着剤を用いない方法で積層した多層 金属積層フィルム、 及びその製造方法に関する。

明 背景技術 田

従来、 高分子フィルムに金属薄膜を積層した金属箔積層体が、 数多く提案され ている。

例えば、 ポリエチレンテレフタレートゃポリイミ ドに代表される耐熱性フィルム 上に金属薄膜を形成したものは、 機械的、 電気的、 熱的特性に優れており、 フレ キシブル回路基板等に使用されている。

高分子フィルムへの金属箔の積層方法としては、 金属箔とフィルムを接着剤を 用いて接合する方法がある（特開平 1 1— 2 0 7 8 6号公報)。

しかし、 有機接着剤はフィルム '金属に比較し、 熱的特性に劣ることから、 耐 熱性に問題が生じていた。 それを改善する方法として、 フィルム上に直接金属薄 膜を形成する方法が提案されている（特許 2 8 5 9 3 3 0号公報、 特開平 8— 2 3 1 7 1 7号公報、 特開平 1 1— 2 0 7 8 6 6号公報など）。

これは、 フィルム上に真空蒸着、 スパッタリング等の薄膜形成方法により金属 薄膜 （1 0〜1 0 0 0 n m) を形成した後に、 さらに金属箔の厚みを必要とする 場合には、 電気めつき等の手法を用いて厚膜化して 1〜 1 0 0 /z m程度の厚みの 金属積層体を得ていた (特開平 8— 2 3 1 7 1 7号公報参照)。

し力 し、 従来のフィルム上への金属箔の積層法では、 金属箔として比較的厚い ものが要求された場合、 時間 .コストがかかる問題があった。 また、 真空プロセ スと湿式プ口セスを併用しなければならないなどの煩雑さが問題であった。

本発明の第一の課題は、 予め真空蒸着、 スパッタリング等の薄膜形成方法によ り、 表面に金属薄膜を形成した高分子フィルムと、 所定の厚みをもった金属箔と を、 接着剤を用いずに接合し、 所定の厚みを有する接着剤レスの多層金属積層フ イルムを提供することである。

また、 本発明の第二の課題は、 高分子フィルム上への薄膜形成と金属箔とを接 合する多層金属積層フィルムの製造を連続化した方法を提供することを課題とす る。 発明の開示

本発明の多層金属積層フィルムは、 高分子フィルム表面に金属薄膜を形成した 金属薄膜積層フィルムの金属薄膜面が金属箔と接するように積層されていること を特徴とする。

本発明の多層金属積層フィルムの製造方法は、 高分子フィルム表面に金属薄膜 を形成した金属薄膜積層フィルムをフィルム卷き戻しリールに設置する工程と、 金属箔を金属箔巻き戻しリールに設置する工程と、 前記金属薄膜積層フィルムを フィルム卷き戻しリールから巻き戻し、 金属薄膜積層フィルムの金属薄膜面を活 性化する工程と、 前記金属箔を金属箔卷き戻しリールから卷き戻し金属箔表面を 活性化する工程と、 前記活性化した金属薄膜面と金属箔表面とを圧接する工程を 有することを特徴とする。

本発明の多層金属積層フィルムの製造方法は、 高分子フィルムをフィルム卷き 戻しリールに設置する工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリールに設置する工程と、 前記高分子フィルムをフィルム巻き戻しリールから巻き戻しフィルム面を活性ィ匕 してフィルム面に金属薄膜を形成する工程と、 前記金属箔を金属箔卷き戻しリー ルから巻き戻し金属箔表面を活性化する工程と、 前記活性化した金属薄膜面と金 属箔表面とを圧接する工程を有することを特徴とする。 図面の簡単な説明

図 1は、 多層金属積層フィルムの断面図である。 図 2は、 多層金属積層フィル ムの断面図である。 図 3は、 製造工程を示す概略図である。 図 4は、 製造工程を 示す概略図である。 発明を実施するための最良形態

図 1は、 本発明の多層金属積層フィルムの断面構造を示す概略図である。

図 1において、 高分子フィルム 2 2は、 金属薄膜 2 4を介して、 金属箔 2 6に積 層されている。 高分子フィルム 2 2の材質としては、 フィルム上に薄膜形成が可 能な素材であれば特にその種類は限定されない。 本発明の多層金属積層フィルム の用途により適宜選択して用いる。

例えば、 本発明の多層金属積層フィルムが、 フレキシブルプリント基板用途で あれば、 高分子フィルムの素材としては、 ポリイミ ド、 ポリエチレンテレフタレ ート、 ポリエーテルイミド等が好ましく適用される。

また、 本発明の多層金属積層フィルムが高温用途に適用されるものであれば、 ポリイミ ドフィルムなどのフィルムも好適に適用できる。

高分子フィルム 2 2の厚みは用途により異なるが、 フレキシブルプリント基板 用途であれば 1 0〜1 5 0 i mが好ましく適用される。 さらに 2 5〜 7 5 μ mの 範囲のものが好ましく適用される。

金属薄膜 2 4の材質としては、 下地となる高分子フィルムとの密着性がよい材 質のものであれば特にその種類は限定されない。 '

例えば、 高分子フィルム 2 2がポリエチレンテレフタレートゃポリイミ ドフィ ルムの場合であれば、 金属薄膜 2 4としては、 N i、 C r、 P d、 Z r、 C o、 A u、 A g、 S n、 C u、 A 1等が好ましく適用される。 また、 これらの金属を 複層にした金属薄膜でもよい。又、これらの金属の合金も薄膜として適用される。 厚みは、 用途により異なるが、 フレキシブルプリント基板用途であれば、 0 . 0 1〜1 μ πιが好ましく適用される。 さらに 0 . 1〜0 . 5 inの範囲のものが 好ましく適用される。

金属箔 2 6の材質としては、 例えば、 銅箔、 ニッケル箔、 アルミ箔、 鉄箔など の単層箔、 及びこれらの積層箔 （クラッド材）、 合金箔、 圧延薄板などが適用で きる。 また、 これらの表面にめっきを施しためっき箔などの適用も可能である。 厚みは、 用途により異なるが、 例えばフレキシブルプリント基板用途であれば、 3〜 1 0 0 mが好ましく適用される。 さらに 1 0〜3 5 mの範囲が好ましく 適用される。

また、 本発明の多層金属積層フィルムを放熱板用途に適用する場合は、 伝熱性 を向上させるため少し厚めの 5 0〜1 0 0 0 μ πιの範囲のものが好ましく適用さ れる。

次に、 本発明の多層金属積層フィルムの製造方法を説明する。 まず、 第一の製 造方法としては、 図 3に示すように、 高分子フィルムに予め金属薄膜を形成した 金属薄膜積層フィルムを巻き戻しリール 6 2に設置し、 その金属薄膜積層フィル ム 2 8と金属箔 2 6とを真空容器 5 2内で、 圧接ュニット 6 0により圧接する方 法である。 すなわち、 高分子フィルム 2 2の表面に、 予め金属薄膜が 1 0〜1 0 0 0 n m程度積層された金属薄膜積層フィルム 2 8を、 多層金属積層フィルム製 造装置 5 0の中に設置した活性化処理装置 7 0を用いて活性化する。

ここでいう活性化とは、 高分子フィルム上の金属薄膜表面に付着している、 金 属酸化物ゃゴミ吸着物、 油などの異物を除去し、 後工程での金属箔との密着性を 向上させるための表面処理をいう。 同じく金属箔 2 6も活性化処理装置 8 0を用 いて活性化される。

活性化処理装置 7 0、 8 0は、 表面清浄できる機構のものであれば好適に採用 できるが、 本発明の実施例では、 圧接しょうとする材料のそれぞれの接合面をス パッタエッチング処理する装置を適用する。 すなわち、 スバッタエッチング処理して活性化処理する方法は、 本出願人が先 に特開平 1 一 2 2 4 1 8 4号公報で開示したように、 （1 ) 1 X 1 0 ¹〜： L X 1 0一² P aの極低圧不活性ガス雰囲気中で、 （2 ) 金属薄膜積層フィルム 2 8と 金属箔 2 6とを、 それぞれアース接地した一方の電極 Aとし、 絶縁支持された他 の電極 Bとの間に 1〜5 O MH zの交流を印加してグロ一放電を行わせ、 （3 ) かつ、 前記グロ一放電によって生じたプラズマ中に露出される電極ロール 7 2、 8 2の面積 Aが、 電極 7 4、 8 4の面積 Bの、 それぞれ 1ノ 3以下で、 ( 4 ) ス パッタエッチング処理することによって行うことが、 高速で表面活性化できるの で好ましい。

また、 同様に高速で表面活性化が得られるイオンガン等を用いて行うこともで きる。

次に、 前記金属薄膜積層フィルム 2 8と金属箔 2 6とを圧接する方法を説明す る。 多層金属積層フィルム製造装置 5 0内で、 高分子フィルム上に形成した金属 薄膜 2 4の面と、 金属箔 2 6の接合面を、 それぞれ活性化処理した後、 活性ィ匕さ れた清浄な接合面同士を重ね合わせて、 同じく多層金属積層フィルム製造装置 5 0内に設けた圧接ュニット 6 0によって圧接積層する。 この圧接作業によって金 属箔が破れたり変形することは好ましくないので、 圧接ュ-ット 6 0内での圧接 時の圧下率は、 0 . 1〜3 %程度とすることが望ましい。

次に、 本発明の多層金属積層フィルムの第二の製造方法を説明する。

まず、 第二の製造方法としては、 高分子フィルム 2 2に金属薄膜 2 4を形成する 薄膜形成ュニット 9 0を、 真空容器 5 2の中、 活性化処理装置 7 0の後工程に設 置する。

すなわち、 図 4に示すように、 活性化処理装置 7 0を用いて、 高分子フィルム 2 2の接合表面を予め活性ィヒ処理し、 引き続き同一多層金属積層フィルム製造装 置 5 0内で直ちに金属薄膜 2 4を高分子フィルム 2 2表面上に形成し、 図 2に示 した金属薄膜積層フィルム 2 8とする。 また、 横層する金属箔 2 6についても、 活性化処理装置 8 0 (図 3 ) を用いて 活性化処理を行い、 前記の金属薄膜積層フィルム 2 8の金属薄膜 2 4形成面と金 属箔 2 6の活性化処理面を重ね合わせて、 圧接ュニット 6 0によつて圧接するこ とにより接合させ、 多層金属積層フィルム 2 0を一工程で製造する。

なお、上記の薄膜形成ュニット 9 0を活性化処理装置 8 0の後工程に設置して、 金属箔 2 6の表面に金属薄膜を形成してもよい。 この場合は、 高分子フィルム、 金属薄膜、 金属薄膜、 金属箔の構成になる。 また、 薄膜形成ユニットを複数並べ ることで、 金属薄膜を多層化することもできる。

金属薄膜の形成方法としては、 スパッタリング法、 イオンプレーティング法、 真空蒸着法等の公知の方法 （特開平 8— 2 3 1 7 1 7号公報参照） を用いること ができる。

また、 高分子フィルム 2 2表面を粗面化しておくと金属薄膜との密着強度が向上 し好ましい。

本発明で用いる薄膜形成ュ-ット 9 0の一例として用いるスパッタュニットを. 図 4を用いて説明する。

スパッタュニット 9 0は、 電気的にフローティングされたターゲット電極 9 4 と、 アース接地された水冷の電極ロール 7 2との組み合わせで構成される。 ター ゲット電極 9 4には金属薄膜 2 4を形成するターゲット 9 2が設置され、 また、 マグネット 9 8を設置して磁場によりスパッタリングの効率を向上させている。 さらに、 ターゲット 9 2の異常加熱を防止するため、 ターゲット電極 9 4を水 冷できるようにしてある。

スパッタ処理を行う場合は、 1 X 1 0—² P a 以下に保持した後、 真空容器 5 2内にアルゴン、 ネオン、 キセノン、 クリプトン等の不活性ガスの他、 酸素な どのガスを導入し、 1 X 1 0 i〜 1 X 1 0 -² P a程度のガス雰囲気とする。

その後、 ターゲット電極 9 4に高周波電源 9 6を負荷することで、 ターゲット 電極 9 4と電極ロール 7 2間にプラズマを発生させ、 ターゲット 9 2にイオン衝 撃を与える。 それにより放出されたターゲット原子を、 高分子フィルム 2 2上に 金属薄膜 2 4を形成する。 実施例

以下に、 実施例を図面に基づいて説明する。

(実施例 1)

高分子フィルムとして 5 0 ^u m厚みのポリイミ ドフィルムを用いた。 また、 金 属箔として 3 5 m厚みの銅箔を用いた。

①高分子フィルム上への薄膜形成

高分子フィルム 2 2の片面に、 スパッタリング法により厚さ 3 0 0 η ηιの、 金 属薄膜 2 4としてのニッケル薄膜を形成した。この面を金属箔との接合面とした。

②金属箔の積層

ポリイミドフィルム 2 2の表面にニッケル薄 Ιίを形成した金属薄膜積層フィル ム 2 8と、 銅箔 2 6とを、 それぞれの巻き戻しリール 6 2， 6 4に設置した。 フィルム巻き戻しリール 6 2から巻き戻された金属薄膜積層フィルム 2 8と、 銅 箔 2 6は、 その一部が、 真空容器 5 2内に設置された水冷の電極ロール 7 2、 8 2に、それぞれ卷き付けられ、第 1及び第 2エツチングュニット 7 0 , 8 0内で、 スパッタエッチング処理し、 活性化処理した。

その後、金属薄 B莫積層フィルム 2 8と銅箔 2 6は、圧接ュニット 6 0に送られ、 接合面同士を重ねて、 低圧接率で冷間圧接され、 多層金属積層フィルム 2 0が巻 き取りロール 6 6に卷き取られた。

(実施例 2)

高分子フィルムとして 5 0 μ ιη厚みのポリイミドフィルムを用いた。 また、 金 属箔として 5 0 μ m厚みの銅箔を用いた。

①活性化処理

ポリイミ ドフィルム 2 2と銅箔 2 6とを多層金属積層フィルム製造装置 5 0に セットした。 フィルム巻き戻しリール 6 2から卷き戻されたポリイミドフィルム 2 2、 および、 金属箔巻き戻しリール 6 4から卷き戻された銅箔 2 6は、 真空容 器 5 2内の水冷の電極ロール 7 2， 8 2にそれぞれ巻き付けられ、 活性化処理ュ ニット 7 0内で、 スパッタエッチング法により活性化処理した。 ポリイミ ドフィルム 2 2を活性化処理した後に、 水冷の電極ロール 7 2に卷き付 けたままスパッタュニット 9 0に送り、 金属薄膜 2 4として 2 0 0 n m厚みの二 ッケル薄膜を形成した。 ' ③圧接

表面に金属薄膜 2 4が形成された高分子フィルム 2 2と、 銅箔 2 6の接合面同 士を重ねて、 0 . 5 %程度の低圧下率で冷間圧接し、 多層金属積層フィルム 2 0 を製造した。 産業上の利用可能性

本発明の多層金属積層フィルムは、 接着剤を用いないで真空容器内で圧接した ものであるので、 金属箔と高分子フィルムを均一の厚みで製造できる。

また、 一工程で、 表面活性化処理、 金属薄膜形成、 圧接を行うので、 多層金属 積層フィルムを容易に得ることができる。 さらに、 表面活性化処理と金属薄膜形 成を、 同一の電極ロールに対して行うので、 装置をコンパクトにできる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 高分子フィルム表面に金属薄膜を形成した金属薄膜積層フィルムの金属薄 膜面が金属箔と接するように積層されている多層金属積層 '

2 . 高分子フィルム表面に金属薄膜を形成した金属薄膜積層 '

ム卷き戻しリールに設置する工程と、

金属箔を金属箔巻き戻しリールに設置する工程と、

前記金属薄膜積層フィルムをフィルム巻き戻しリールから卷き戻し、 金属薄膜積 層フィルムの金属薄膜面を活性化する工程と、

前記金属箔を金属箔卷き戻しリールから巻き戻し金属箔表面を活性化する工程 と、

前記活性化した金属薄膜面と金属箔表面とを圧接する工程を有する多層金属積層 フィルムの製造方法。

3 . 高分子フィルムをフィルム卷き戻しリールに設置する工程と、 金属箔を金 属箔卷き戻しリールに設置する工程と、

前記高分子フィルムをフィルム巻き戻しリールから巻き戻しフィルム面を活性化 してフィルム面に金属薄膜を形成する工程と、

前記金属箔を金属箔卷き戻しリールから巻き戻し金属箔表面を活性化する工程 と、

前記活性化した金属薄膜面と金属箔表面とを圧接する工程を有する多層金属積層

)製造方法。