WO2004041517A1 - 耐熱性フレキシブル積層板の製造方法 - Google Patents

Abstract

　　熱融着性を有する耐熱性フィルムに金属箔を連続的に貼り合わせてなる積層板の製造方法であって、貼り合わせ後の冷却過程において、積層板の端部の温度が中央部に比べて、同じ若しくはそれ以上の温度で冷却されることを特徴とする積層板の製造方法である。この方法により、ラミネートされた積層板に端部波うちが生じ、回路パターン形成工程で積層板を固定できないという問題を回避し、外観の良好な積層板を製造できる。

Description

明細書

耐熱性フレキシブル積層板の製造方法

技術分野

本発明は、熱融着性を有する耐熱性フィルムに金属箔を連続的に貼り合わせ てなる積層板の製造方法に関する。特には、電子電気機器等に用いられる耐熱

'積層板の製造方法に関するものである。 背景技術

例えば、電子電気機器用印刷回路基板等に用いられる積層板には、金属箔が 熱硬化性樹脂等の熱硬化型接着剤によって貼付された積層板（以下、熱硬化型 の積層板と表す） と、熱可塑性樹脂等の熱融着型接着剤によって貼付された積 層板 （以下、 熱融着型の積層板と表す） がある。

熱硬化型の積層板の製造方法は、従来より種々研究されており、樹脂含浸紙、 樹脂含浸ガラス布等と金属箔を多段プレスや真空プレスを用いてプレスし、そ の後、高温で数時間熱硬化させてリジッド積層板を得る方法や、 ロール状の材 料を 1対の熱ロールラミネート装置 （熱ラミ装置） に挟んでラミネートし、 そ の後、高温で数時間熱硬化させてフレキシブル積層板を得る方法、熱ラミ装置 の代わりにダブルベルトプレス装置を用いて熱ラミネ一トする方法等が実施 されている。

上記した熱硬化型の積層板を製造する場合、加圧加熱成形温度は 2 0 0 °Cよ り低い場合が殆どである。 この程度の加熱温度では、被積層材料にかかる熱応 力が小さく、 積層板の外観への影響は少ない。

ところが、熱融着型の積層板を製造する場合、接着層を構成する熱可塑性榭 脂のガラス転移温度（T gと表す）以上の温度で加圧加熱を行わなければ熱融 着ができない。 一方、 電子電気機器用積層板は、 部品実装の過程で高温加熱を 受けるので、接着層を構成する熱可塑性樹脂には少なくとも 1 8 0 °C以上の T gが求められる。更にその熱融着のためには 2 0 0 °C以上の熱ラミネート温度 が必要となる。 例えば、 特開平 4一 3 3 8 4 8号公報、 特開平 1 1— 3 0 0 8 8 7号公報、 特許第 2 6 5 2 3 2 5号公報、 特開平 9一 1 1 6 2 5 4号公報 等に開示されている。

上記の様な高温でのラミネートでは、積層板にかかる温度が極めて高温なた め、様々な力の影響を受けやすく、 ラミされた積層板の端部がひらひらと波打 つ 「端部波うち」 現象が発生する。 この端部波うち、 つまり、 積層板端部のフ ラット性がない状態になると、積層板にフォトレジストを塗布 ·露光■現像、 銅箔エッチングして回路パターンを形成する時に、積層板裏面からの真空引き で積層板がうまく固定できず、 パターンずれが生じる問題があった。 発明の開示

本発明は、耐熱性フレキシブル積層板の端部が波うつことにより回路形成ェ 程でパターンがずれやすいという課題を解決し、外観良好な耐熱性フレキシブ ル積層板を提供することを目的とする。

端部波うちの発生メカニズムについては必ずしも定かではないが、例え ば以下のことが考えられる。高温加圧によつて被積層材料が貼り合わされた後 の冷却過程において、中央部に比べて端部の方が先に温度が下がることから、 中央部と端部で温度差が生じる。温度が異なれば積層板の収縮量も異なるため、 中央部に比べて端部の方がより収縮する形となる。例えば連続で製造する場合、 積層板を卷き取る力、 つまり、積層板には卷取り張力がかかっている。 冷却過 程において中央部より端部の方が収縮した状態で、巻取り張力がかかると、端 部が引き伸ばされ塑性変形する。 その後、 常温まで冷却されると、端部が塑性 変形した分だけ余った状態になり、端部がヒラヒラした状態、 つまり 「端部波 うち」 現象が発生すると思われる。

本発明者らは積層板の端部波うちを改善する方法について鋭意検討した結 果、 本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、熱融着性を有する耐熱性フィルムに金属箔を連続的に貼り 合わせてなる積層板の製造方法であって、貼り合わせ後の冷却過程において、 積層板の端部の温度が中央部に比べて、同じ若しくはそれ以上の温度で冷却さ れることを特徴とする積層板の製造方法である。

好ましい実施態様は、前記端部の温度が中央部に比べて 4 0 °C以上高いこと を特徴とする前記の積層板の製造方法に関する。

更に好ましい実施態様は、熱ロールラミネート装置を用いて貼り合わせるこ とを特徴とする前記いずれかに記載の積層板の製造方法に関する。

更に好ましい実施態様は、前記熱ロールラミネート装置の加圧面と被積層材 料との間に保護材料を配置し、 2 0 0 °C以上で熱ラミネートを行って保護材料 と被積層材料とを軽く密着させておき、冷却後に該保護材料を積層板から剥離 することを特徴とする前記いずれかに記載の積層板の製造方法に関する。 更に好ましい実施態様は、前記熱融着性を有する耐熱性フィルムが、非熱可 塑性ポリイミ ドフィルムの表面に熱融着成分を有する樹脂を配したものであ ることを特徴とする前記いずれかに記載の積層板の製造方法に関する。

更に好ましい実施態様は、前記耐熱性フィルムの熱融着成分が、熱融着成分 1 0 0重量％に対して、熱可塑性ポリイミ ドを 5 0重量％以上含有することを 特徴とする前記いずれかに記載の積層板の製造方法に関する。

更に好ましい実施態様は、前記金属箔が、厚み 5 0 m以下の銅箔であるこ とを特徴とする前記いずれかに記載の積層板の製造方法に関する。

更に好ましい実施態様は、前記保護材料が、非熱可塑性ポリイミ ドフィルム であることを特徴とする前記いずれかに記載の積層板の製造方法に関する。 図面の簡単な説明

図 1は、 熱ラミネート装置の概念図である。

図 2は、 端部波うち改善用ヒーターの概念図である。

図 3は、 波うちの状態を示した図である。

符号の説明

1 銅箔

2 熱融着性を有する耐熱性フィルム

3 保護材料

4 熱ロールラミネート装置

5 保護材料卷取装置

6 製品卷取装置

7 端部波うち改善ヒーター

8 遠赤外線ヒーター

9 サンプル

発明を実施するための最良の実施形態

以下、 本発明について詳細に説明する。

本発明の製造方法により得られる積層板の用途は特に限定されるものでは ないが、主として電子電気機器用のフレキシブル積層板として好適に用いるこ とができる。

本発明における熱融着性を有する耐熱性フィルムとしては、例えば、熱融着 性を有する樹脂から成る単層フィルム、熱融着性を有さないコア層の両側若し くは片側に熱融着性を有する樹脂層を形成して成る複数層フィルム、紙、ガラ スクロス等の基材に熱融着性を有する樹脂を含浸したフィルム等が挙げられ る。 ただし、ガラスクロス等の剛性のある基材を使用すると屈曲性が劣ること から、耐熱性フレキシブル積層板用の上記フィルムとしては、熱融着性を有す る樹脂から成る単層フィルム、熱融着性を有さないコア層の両側若しくは片側 に熱融着性を有する樹脂層を形成して成る複数層フィルムが特に好ましい。 なお、 本発明における熱融着性とは、 ガラス転移温度 （T g ) 以上の熱を加 えることによってフィルムの弾性率が低下し、被積層材料と貼り合わせること が可能になる性質を意味する。 また耐熱性とは、連続して 2 0 0 °C以上での使 用に耐えうる性質を意味する。

前記熱融着性を有する樹脂としては、 ポリエチレン、 ポリスチレン、 ポリプ 口ピレン、 ポリエステル、 ポリ （メタ） ァク リ レート、 熱可塑性ポリイ ミ ド等 が例示されるが、 中でも耐熱性の点から、熱可塑性ポリイミ ド成分を含有する もの、 具体的には、 熱可塑性ポリアミ ドィミ ド、 熱可塑性ポリエーテルィミ ド、 熱可塑性ポリエステルイミ ド等を含有するものが好適に用いられ得る。上記の 熱可塑性ポリイミ ドは、熱融着性成分 1 0 0重量％に対して 5 0重量％以上含 有することが好ましく、更には 7 0重量％以上含有することがより好ましい。 接着性向上のために、前記熱融着性成分にエポキシ樹脂、 フエノール樹脂、反 応性基を有するァクリル樹脂のような熱硬化性樹脂等を配合しても良い。各種 特性の向上のために熱融着成分には種々の添加剤が配合されていても構わな い。

本発明における熱融着性を有する耐熱性フィルムの構成は、耐熱性であって、 熱融着性を有する樹脂層を外側に有するものであれば、特に制限はない。例え ば、熱融着性の樹脂のみから成る単層でも構わないが、寸法特性等の観点から、 熱融着性を有さないコア層の両側に熱融着性を有する樹脂層を配する 3層構 造のフィルムであることが好ましい。また熱融着性を有さないコア層の片面に 熱融着性を有する樹脂層を配する 2層構造のフィルムも使用できる。ただし、 2層構造の場合には、金属箔を積層した後の反りを防ぐため、熱融着層を配さ ない面に裏打ち層を設けることが好ましい。

前記の熱融着性を有さないコア層は、耐熱性があれば特に限定されず、例え ば、 非熱可塑性ポリイ ミ ドフィルム、 ァラミ ドフィルム、 ポリエーテルエーテ ノレケトンフィルム、 ポリエーテルスルホンフィルム、 ポリアリ レートフィルム、 ポリエチレンナフタレートフイルム等が挙げられる力 S、電気特性の観点から、 非熱可塑性ポリイミ ドフィルムが特に好ましい。

本発明における前記耐熱性フィルムの好適な構成として、例えば、非熱可塑 性ポリイミ ドフィルムの両面若しくは片面に熱可塑性ポリイミ ドを配したフ イルムが挙げられる。

本発明における熱融着性を有する耐熱性フィルムの作製方法については特 に限定しないが、例えば熱融着性を有する樹脂を含有する単層である場合、ベ ルトキャスト法、 押出法等により製膜して得ることができる。 また、 例えば熱 融着性を有する耐熱性フィルムの構成が、熱融着層 Z熱融着性を有さないコア 層 Z熱融着層という 3層からなる場合、熱融着性を有さないコア層 （例えば、 耐熱性フィルム） の両面に熱融着性を有する樹脂を、 片面ずつ、 もしくは両面 同時に塗布して 3層のフィルムを作製する方法や、耐熱性フィルムの両面に熱 融着性を有する樹脂層のフィルムを貼り合わせて 3層のフィルムを作製する 方法があげられる。熱融着性を有する樹脂を塗布して 3層のフィルムを作製す る方法において、特に熱融着成分として熱可塑性ポリイミ ドを使用する場合、 例えば、前駆体であるポリアミック酸の状態で耐熱性フィルムに塗布し、次い で乾燥させながらイミ ド化を行う方法と、そのまま可溶性ポリイミ ド樹脂を塗 布し、乾燥させる方法があげられ、熱融着層を形成する方法は特に問わない。 その他に、熱融着層/熱融着性を有さないコア層/熱融着層のそれぞれの樹脂 を共押出して、一度に熱融着性を有する耐熱性フィルムを製膜する方法もあげ られる。

本発明における金属箔としては、 特に限定しないが、 例えば、 銅箔、 アルミ 箔、 S U S箔等があげられる。 中でも、 電子電気機器用に用いられる積層板の 場合、 導電性及びコストの点から銅箔を用いるのが好ましい。 また、 前記銅箔 の厚みについては、銅箔の厚みが薄いほど回路パターンの線幅を細線化できる ことから、 5 0 m以下であることが好ましい。厚みが 1 8 μ m以下の銅箔は、 それ以上の厚みを有する銅箔に比べてコシがなく、熱ラミネ一トする際にシヮ を生じやすいため、特に 1 8 μ m以下の銅箔を用いる場合に本発明は顕著な効 果を発揮する。 また、 銅箔の種類としては圧延銅箔、 電解銅箔等が挙げられる が特に制限はなく、これらの表面に熱融着性を有する樹脂等の接着剤が塗布さ れていても構わない。

本発明において、熱融着性を有する耐熱性フィルムに金属箔を連続的に貼り 合わせる装置は、加熱及び加圧できるものであれば特に制限されず、例えば、 単動プレス装置、真空プレス装置、 オートクレーブ装置、 熱ロールラミネート 装置、 ダブルベルトプレス装置等があげられる。 この中で、連続的生産に適す る点から、 熱ロールラミネート装匱、 ダブルベルトプレス装置が好ましい。 ノ ツチで生産するものに比べて連続的に生産することで生産性が向上しロスも 少なくなるので好ましい。

熱ロールラミネート装置については、被積層材料を加熱して圧力を加えてラ ミネ一トする装置であれば特に制限はない。加熱方法については、所定の温度 で加熱することができるものであれば特に制限されず、例えば、熱媒循環方式、 熱風加熱方式、誘電加熱方式等が挙げられる。 加熱温度は、一般に 2 0 0 °C以 上であることが好ましく、例えば、電子部品を実装するために積層板が雰囲気 温度 2 4 0 °Cの半田リフロー炉を通過する用途に供される場合には、それに応 じた T gを有する熱融着成分を含有する耐熱性フィルムを使用するため 2 4 0 °C以上の加熱温度が好ましい。 プレスロールの材質はゴム、金属等、 特に限 定しないが、例えば、 ラミネート温度が 2 8 0 °C以上の高温になる場合は、 ゴ ムロールのゴムが劣化するため使用できず、このような場合は金属ロールが好 ましい。加圧方式についても所定の圧力を加えることができるものであれば特 に制限されず、 例えば、 油圧方式、 空気圧方式、 ギャップ間圧力方式等が挙げ られる。 上記圧力は特に限定されない。

本発明における保護材料は、ラミネートした製品のシヮ発生等の外観不良か ら保護する目的を果たすものであれば特に制限されず、紙、金属箔、 プラスチ ックフィルム等が挙げられる。 中でも、使いやすさ、 コス ト等の理由によりプ ラスチックフィルムが好ましく、加工時の温度に耐え得るものでなければなら ないため、 非熱可塑性ポリイ ミ ドフィルム、 ァラミ ドフィルム、 ポリエーテル エーテルケトンフィルム、 ポリエーテルスルホンフィルム、 ポリアリ レートフ イルム、ポリエチレンナフタレートフイルム等の耐熱性フィルムが好ましい。 さらに 2 5 0 °Cで加工する場合は、それ以上の耐熱性を有する耐熱性フィルム を使用する必要があるため、 非熱可塑性ポリイミ ドフィルムが好適である。 保護材料の厚みは特に限定しないが、ラミネート後の積層板のシヮ形成を抑 制する目的から、 5 0 /i m以上の厚みを有することが好ましい。保護材料の厚 みが 7 5 μ m以上であればシヮ形成をほぼ完全に抑制できるため、さらに好ま しい。 また、保護材料は被積層材料と軽く密着するものであれば、 特に表面処 理等を施す必要がない力 S、必要に応じて密着性を抑制するために表面処理等を 施してもかまわない。 また、保護材料と被積層材料が軽く密着するようなもの であれば、銅箔表面の酸化を防ぐ目的で施された防鲭処理等、他の目的で施し た表面処理であっても構わない。 なお、 ここで軽く密着という状態は、保護フ イルムと被積層材料が何も力を加えない状態で双方が剥離しない状態をいい、 手で剥がすと簡単に剥がれる状態を言う。

本発明は、耐熱性フィルムに金属箔を貼り合わせた後の冷却過程において、 積層板の端部の温度が中央部に比べて、同じ若しくはそれ以上の温度で冷却さ れることを特徴とする。前記中央部と端部における温度調整であるが、 中央部 と端部の温度調整ができる機構を有するものにより、特に制限無く実施できる _c 例をあげると、 幅方向に温度制御できるヒーター方式や、加熱ロール方式、加 熱オーブン方式等があげられる。上記ヒーターは所定の温度に調整できるもの ならば特に制限はなく、違赤ヒーターであつても近赤ヒーターであつても使用 できる。

ヒーターの設定温度については、積層板からの距離、設置間隔等により適宜 調整するが、積層板の表面温度が 1 3 0 °C〜ラミネ一ト温度、好ましくは 1 5 0 °C〜 （ラミネ一ト温度一 5 0 ) °C、 更に好ましくは 1 8 0 °C〜 （ラミネ一ト 温度一 1 0 0 ) °cの範囲内となるようにする。積層板の表面温度が上記範囲よ りも低い場合、 ラミネート後の自然冷却による収縮を緩和できず、波うち改善 の効果を発現しない可能性がある。逆に上記範囲よりも温度が高い場合、接着 層が軟らかくなることによって卷取り張力の影響を受けやすくなり、塑性変形 が起こって外観が悪化する可能性がある。積層板の表面温度については、熱電 対や接触式の温度計などによって測定することができる。

前記中央部と端部の温度差は、端部波うち改善効果の点から、端部の方が 4 0 °C以上高いことが好ましく、さらには 6 0 °C以上の温度差がより好ましい。 温度差が上記値よりも小さい場合、端部の収縮を十分に緩和できず、波うち改 善効果が得られない可能性がある。

一方、 温度差の上限については、 1 5 0 °Cとすることが好ましく、 さらには 1 2 0 °Cとすることがより好ましい。温度差の上限が上記値を超えると、端部 の温度低下を補う以上に加熱されてしまうため、逆に中央部の温度が低くなり、 積層板の中央部に波うちが発生する可能性がある。

以下実施例を記載して本発明をより詳細に説明する力 本発明はこれらの実 施例のみによって限定されるものではない。

【実施例】

実施例中のガラス転移温度（T g ) は、 島津製作所製 D S C C E L L S C C - 4 1 (示差走查熱量計） により、 窒素気流下、 昇温速度 1 0 °C/分にて、 室温から 4 0 0 °Cまでの温度範囲で測定した。熱ラミネ一ト装置は、図 1に示 すような構成のものを用いた。貼り合わせ後の冷却過程において、幅方向に温 度制御できるように、市販の赤外線ヒーターを用いてサンプルの中央部と端部 の温度をコントロールできるように配置した （図 2参照） 。

端部波うちの度合いは、 図 3に示すように、波うちの食い込み度合い W (m m) と波うち高さ d (mm) であらわした。 なお、 端部波うち度合として、 波 うちの食い込み度合い （W) がない状態を◎、 Wが 0より大きく 3 O mm以下 であるものを〇、 3 0 m mより大きく 6 0 mm以下を△、 6 0 mmより大きい のを Xと評価した。

(実施例 1〜 3 )

非熱可塑性ポリイミ ドフィルムの両面に T gが 240°Cの熱可塑性ポリイミ ド樹脂成分を有する 3層構造であって、 25 μ m厚、幅 26 Ommのフィルム (鐘淵化学工業株式会社製 P I XEO B P HC— 142) を使用し、そ の両側に 1 8 μ mの電解銅箔 （三井金属工業製 3 EC— VL P) を配し、 さ らにその両側に保護フィルムとして 1 25； um厚のポリィミ ドフィルム（鐘淵 化学工業株式会社製 アビカル 1 25NP I ) を配して、熱ロールラミネート 装置により、 図 1のようなパスラインで温度 380°C、 線速 2. Om/m i n、 ラミネート圧 20 ONZ cmの条件でラミネートした。 その後、保護フィルム とラミネートされたフレキシブル積層板が軽く密着した状態で常温まで冷却 し、冷却後、 フレキシブル積層板から保護フィルムを剥離してフレキシブル積 層板を製造した。表 1に積層板の端部と中央部の温度差条件を示す。 その結果、 積層板の端部に波うちが少なく、外観が良好なフレキシブル積層板を得ること ができた。

(比較例 1、 2)

表 1に示す温度差条件に変更した以外は、実施例 1〜 3と同様にして、 フレキ シブル積層板を製造した。 その結果、積層板の端部波うちが大きく、外観不良 となった。 実施 実施 実施 比較 比較

例 1 例 2 例 3 例 1 例 2

(端部の温度）一（中央 °C 60 40 20 -20 一 40

の温度）

端部波うち度合い ◎ 〇 Δ X X

波うちの食い込み （W) mm 0 20 40 100 120

波うち高さ （d) mm 0 1 1 4〜6 5〜7 W

11 産業上の利用可能性

本発明の積層板の製造方法により得られた積層板は、外観良好であり、端部 波打ち等が抑制される。従って、特に電子電気機器用に好適な耐熱性フレキシ プル積層板を提供できる。

Claims

請求の範囲

1 .熱融着性を有する耐熱性フィルムに金属箔を連続的に貼り合わせてなる積 層板の製造方法であって、貼り合わせ後の冷却過程において、積層板の端部の 温度が中央部に比べて、同じ若しくはそれ以上の温度で冷却されることを特徴 とする積層板の製造方法。

2 .前記端部の温度が中央部に比べて 4 0 °C以上高いことを特徴とする請求項 1記載の積層板の製造方法。

3 .熱ロールラミネート装置を用いて貼り合わせることを特徴とする請求項 1 又は 2に記載の積層板の製造方法。

4 .前記熱ロールラミネート装置の加圧面と被積層材料との間に保護材料を配 置し、 2 0 0 °C以上で熱ラミネートを行って保護材料と被積層材料とを軽く密 着させておき、冷却後に該保護材料を積層板から剥離することを特徴とする請 求項 1〜 3のいずれか 1項に記載の積層板の製造方法。

5 . 前記熱融着性を有する耐熱性フィルムが、非熱可塑性ポリイミ ドフィルム の表面に熱融着成分を有する樹脂を配したものであることを特徴とする請求 項 1〜 4のいずれか 1項に記載の積層板の製造方法。

6 . 前記耐熱性フィルムの熱融着成分が、熱融着成分 1 0 0重量％に対して、 熱可塑性ポリイミ ドを 5 0重量％以上含有することを特徴とする請求項 1〜

5のいずれか 1項に記載の積層板の製造方法。

7 . 前記金属箔が、厚み 5 0 m以下の銅箔であることを特徴とする請求項 1 ~ 6のいずれか 1項に記載の積層板の製造方法。

8 . 前記保護材料が、非熱可塑性ポリイミ ドフィルムであることを特徴とする 請求項 1 ~ 7のいずれか 1項に記載の積層板の製造方法。