JP2002064258A - 耐熱性フレキシブル基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱ラミネート時に生じるシワ等の外観不良の
ないフレキシブル基板材料として好適な積層板を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 熱融着性の被積層材料を含む複数の被積
層材料を加熱加圧成形装置により貼り合わせてなる積層
板の製造方法であって、該装置の加圧面と被積層材料と
の間に保護材料を配置して、２００℃以上の加熱加圧成
形を行い、冷却後に該保護材料を積層板から剥離して積
層板を製造する方法であって、前記保護材料が、被積層
材料が加熱加圧成形装置で加熱加圧される前に、あらか
じめ前記加圧加熱成形温度以上に加熱されていることを
特徴とする積層板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧加熱成形装置
で製造され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フレキシブル積層板の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子電気機器用印刷回路基板に用いられ
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。

【０００３】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対の加熱ロールに挟んで
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、加熱ロールの代わりにダブ
ルベルトプレス装置を用いて熱ラミネートする方法等が
実施されている。これら熱硬化型の積層板を製造する場
合、加熱加圧成形温度は２００℃以下である場合が殆ど
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、熱ラミネート時のシワ等の外観不良は
発生しにくい。これら熱硬化型の積層板を製造する方法
において、装置の加圧面と被積層材料との間に保護材料
を挟んで加圧加熱成形する方法がある。（特開昭６０−
１０９８３５、特開平４−８９２５４）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
性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）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１８０℃
以上のＴｇが求められる。従って、その熱融着のために
は２００℃以上の熱ラミネート温度が必要となる。この
様な高温でのラミネートでは、被積層材料の熱膨張・熱
収縮の変化が大きくなり、ラミネートされた積層体にシ
ワ等の外観不良を生じやすいという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
鑑み、熱ラミネート時に生じるシワ等の外観不良のない
フレキシブル基板材料として好適な積層板を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、加圧面と
被積層材料との間に特定の保護材料を特定の予備加熱方
法で配してラミネートすると、ラミネート後の熱可塑性
ポリイミドは収縮しようとするが銅箔の外側に保護材料
があるために面方向の動きが抑制され、熱可塑性ポリイ
ミドの動きが制限されてシワが発生しないことを見出し
たのである。すなわち、 １）熱融着性の被積層材料を含む複数の被積層材料を加
熱加圧成形装置により貼り合わせてなる積層板の製造方
法であって、該装置の加圧面と被積層材料との間に保護
材料を配置して、２００℃以上の加熱加圧成形を行い、
冷却後に該保護材料を積層板から剥離して積層板を製造
する方法であって、前記保護材料が、被積層材料が加熱
加圧成形装置で加熱加圧される前に、あらかじめ前記加
圧加熱成形温度以上に加熱されていることを特徴とする
積層板の製造方法。 ２）前記積層材料を連続的に加熱加圧して貼り合わせて
なることを特徴とする１）記載の積層板の製造方法。 ３）前記保護材料の厚みが５０μｍ以上であることを特
徴とする１）または２）に記載の積層板の製造方法。 ４）２種以上の被積層材料を貼り合わせることを特徴と
する１）乃至３）のいずれか１項に記載の積層板の製造
方法。 ５）前記被積層材料として、厚みが５０μｍ以下の金属
箔を用いることを特徴とする１）乃至４）のいずれか１
項に記載の積層板の製造方法。 ６）前記熱融着性の被積層材料として、熱可塑性ポリイ
ミドを５０重量％以上含有する接着材料を用いることを
特徴とする１）乃至５）のいずれか１項に記載の積層板
の製造方法。 ７）加圧加熱成形装置が、熱ロールラミネート機または
ダブルベルトプレス機であることを特徴とする１）乃至
６）のいずれか１項に記載の積層板の製造方法。 ８）前記保護材料が加熱加圧装置の加熱ロールの一部を
覆う形で配して、予備加熱されることを特徴とする７）
に記載の積層板の製造方法。 ９）ロール状に巻かれた長尺シート状物を、被積層材料
または保護材料の少なくとも一方として用いることを特
徴とする２）乃至８）のいずれか１項に記載の積層板の
製造方法。 １０）前記保護材料を繰り返し使用することを特徴とす
る１）乃至９）のいずれか一項に記載の積層板の製造方
法。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細について説明
する。

【０００７】本発明の製造方法で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、主として電子電気用
のフレキシブル積層板として用いられるものである。な
お、本発明でいう被積層材料とは最終的に積層板として
一体化されるシート状または板状の材料をさし、熱融着
性の被積層材料とは加熱による融着によって被積層材料
どうしを接着する機能を有する被積層材料をさす。ま
た、保護材料とは積層板の非構成材料をさす。多段で加
熱加圧成形を行うなどの方法を採る場合においては、保
護材料は加熱加圧成形装置の加圧面に接触せずに、ある
いは隣接せずに配置され得る。

【０００８】本発明に用いられる熱融着性の被積層材料
としては、熱可塑性樹脂フィルム、熱融着性の接着シー
ト、熱可塑性樹脂含浸紙、熱可塑性樹脂含浸ガラスクロ
ス等が挙げられるが、フレキシブル積層板用としては熱
可塑性樹脂フィルム、熱融着性の接着シートが好まし
い。熱可塑性樹脂フィルムとしては耐熱性を有するもの
が好ましく、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の成形物が挙げられ、熱可塑性
ポリイミド、熱可塑性ポリエステルイミドが特に好適に
用いられ得る。これらの耐熱性の熱可塑性樹脂を５０％
以上含有する熱融着性の接着シートも本発明には好まし
く用いられ、特にエポキシ樹脂やアクリル樹脂のような
熱硬化性樹脂等を配合した熱融着性の接着シートの使用
も好ましい。また各種特性の向上のために熱融着性シー
トには種々の添加剤が配合されていても構わない。

【０００９】耐熱性接着材料の構成については特に規定
しないが、ある程度の剛性と十分な絶縁特性・接着性を
有するものでは、接着剤層１層からなるものでも構わな
い。また、接着材料の剛性を得るために接着剤層の中心
部に剛性のある非熱可塑性のポリイミドフィルムを使用
して３層構造としてもよい。

【００１０】熱融着性の被積層材料の作製方法について
は特に規定しないが、接着剤層１層からなる場合、ベル
トキャスト法、押出法等により製膜することができる。
また、耐熱性接着材料の構成が接着層／コアフィルム／
接着層というような３層からなる場合、コアフィルムの
両面に接着剤層を、片面ずつ、もしくは両面同時に塗布
する方法、特に、ポリイミド系の接着剤を使用する場
合、ポリアミック酸で塗布し、次いでイミド化する方法
と、そのまま可溶性ポリイミド樹脂を塗布・乾燥させる
方法がある。

【００１１】その他に、接着層／コアフィルム／接着層
のそれぞれの樹脂を共押出しして、一度に耐熱性接着材
料を製膜する方法等がある。

【００１２】本発明用いられる前記熱融着性の被積層材
料以外の被積層材料について特に限定しないが、２種以
上の被積層材料、より好ましくは、金属箔、プラスチッ
クフィルム、樹脂含浸紙、樹脂含浸ガラスクロス、およ
び樹脂含浸ガラス不織布より選択される２種以上の被積
層材料、特には金属箔とプラスチックフィルムを貼り合
わせることが好ましい。

【００１３】金属箔については、銅箔が好ましく、５０
μｍ以下の銅箔がより好ましい。特に３５μｍ以下の銅
箔はそれ以上の厚みの銅箔に比べてコシがなく、熱ラミ
ネートする際にシワを生じやすいため、３５μｍ以下の
銅箔について、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、ＨＴＥ銅箔等
が挙げられ特に制限はなく、これらの表面に接着剤が塗
布されていても構わない。

【００１４】プラスチックフィルムとしては、熱硬化性
樹脂フィルム、熱硬化性樹脂をＢステージ化した接着シ
ート、非熱可塑性樹脂フィルム等が挙げられる。非熱可
塑性樹脂フィルムの代表例としてはポリイミドフィルム
が挙げられる。プラスチックフィルムには必要に応じ
て、片面または両面に接着剤が塗布されていても構わな
いし、既に積層成形されたフィルムを更に本発明にかか
る積層成形に供しても構わない。

【００１５】加熱加圧成形装置については、被積層材料
を加熱して圧力を加えてラミネートする装置であれば特
にこだわらず、例えば、単動プレス装置、多段プレス装
置、真空プレス装置、多段真空プレス装置、オートクレ
ーブ装置、熱ロールラミネート機、ダブルベルトプレス
機等が挙げられ、これらのうち熱ロールラミネート機、
ダブルベルトプレス機が好ましく用いられ得る。特に被
積層材料、保護材料としてロール状に巻かれた長尺シー
ト状物をこれらの装置と組み合わせて用いると、積層板
の連続製造が可能となり生産性の向上に繋がる。加熱方
法について、所定の温度で加熱することができるもので
あれば特にこだわらず、熱媒循環方式、熱風加熱方式、
誘導加熱方式等が挙げられる。加熱温度は２００℃以上
が好ましいが、電子部品実装のために積層板が雰囲気温
度２４０℃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Ｔｇを有する熱融着シートを使
用するため２４０℃以上の加熱が好ましい。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
特にこだわらず、油圧方式、空気圧方式、ギャップ間圧
力方式等が挙げられ、圧力は特に限定されない。

【００１６】本発明においてはシワなどの外観不良から
保護するための材料である保護材料が必須である。な
お、特開昭６０−１０９８３５や特開平４−８９２５４
には、装置の加圧面と被積層材料との間に保護材料を挟
んで加熱加圧成形する方法が記載されている。いずれ
も、熱硬化性型の積層板を製造するものであり、それゆ
え加圧加熱成形温度は２００℃以下と低い場合がほとん
どで、もともとシワなどの外観不良も発生しにくいもの
であり、その目的も、本発明の効果であるシワの発生を
防ぐというものではなく、金属箔表面の傷や打痕の発生
を防いだり、熱ラミネート後の硬化炉における積層板の
反りの発生を防ぐものであった。あるいは樹脂溜まりの
ある平滑性に乏しい樹脂含浸紙や樹脂含浸ガラス布等に
より滑らかなラミネート加工が阻害される等の問題が発
生する場合に保護材料を用いるときがあるが、本願発明
の目的とは大きく異なる。

【００１７】シワの発生原因を詳しく説明すると、例え
ば、熱ロールラミネート機で銅箔と熱可塑性ポリイミド
をラミネートする場合、熱ロールラミネート機のプレス
ロール間を通過することで、銅箔と熱可塑性ポリイミド
が貼り合わされる。ラミネート時、各被積層材料は熱に
よって膨張した状態にあるが、一般に銅箔の線膨張係数
よりも熱可塑性ポリイミドの線膨張係数は大きいため、
銅箔より面方向に大きく伸びた状態で熱可塑性ポリイミ
ドは銅箔と熱ラミネートされ、逆に、冷却時には熱可塑
性ポリイミドは銅箔より面方向に大きく縮む。このた
め、できた積層板は面方向にシワを生じる。これは、圧
力が開放されるラミネート直後も、材料が熱を保持して
おり、その温度が熱可塑性ポリイミドのＴｇよりも高い
ために熱可塑性ポリイミドは流動状態にあり、シワの発
生を抑止できないことも一因となっていると考えられ
る。

【００１８】従って、保護材料は加熱時に、ある程度の
硬さを保持しないと、保護材料としての役割を担うこと
ができないことから、貼り合わせ温度での引張弾性率が
５０ｋｇｆ／ｍｍ2以上を保持することが必要である。
弾性率が５０ｋｇｆ／ｍｍ2未満であると、ラミネート
する圧力によっては、ワレが発生する場合がある。ま
た、保護材料の線膨張係数は１００ｐｐｍ／℃以下であ
ることが好ましい。線膨張係数が１００ｐｐｍ／℃より
大きいと、ラミ時の加熱−冷却サイクルによって被積層
材料に比べて保護材料の寸法が大きく変化するため、ラ
ミ後に被積層材料の表面にシワを生じさせるという悪影
響を及ぼす。前記保護材料は、加工時の温度に耐え得る
ものでなければならず、例えば２５０℃で加工する場合
は、それ以上の耐熱性を有するポリイミドフィルムや銅
箔、アルミニウム箔、ＳＵＳ箔といった金属箔等が有効
である。また、一般に市販されているポリイミドフィル
ムを使用する場合、ラミネート後の積層板のシワ形成を
抑制するという点から、保護材料の厚みは７５μｍ以上
が好ましい。被積層材料を加熱加圧する際に、前記保護
材料を配した状態で所定の温度になっていなければなら
ないため、被積層材料をラミネートする前に保護材料に
予備加熱を施す。保護材料に起因する加熱による膨張し
わを軽減することができるという点から、この保護材料
の温度は加熱加圧成形時の温度以上とすることがこのま
しい。また、保護材料の加熱は、例えば、加熱ロールや
ベルトを構成要素の１つとする加熱加圧装置、具体的に
は熱ロールラミネート機や、ダブルベルトプレス機を用
いる場合は、前記加熱ロールやベルトの一部を覆う形で
接触させることによって、予め加熱することが可能であ
る。このとき、前記熱ロールやベルトに保護材料が接触
する時間は、１秒以上、さらには１０秒以上、特には１
５秒以上が好ましい。この接触時間に合わせて、適宜ロ
ール径を選択し、例えば、保護材料を加熱ロールの一
部、１／４周以上、１／２周以上の距離を加熱ロールに
抱かせることで、保護材料の加熱ができる。これによ
り、保護材料が、ラミネート直前で所定の温度になり、
保護材料の膨張しわもなくなった状態で、被積層材料を
ラミネートでき、しわのない積層板を作製することがで
きる。

【００１９】保護材料を剥離する際の積層板の温度は、
熱可塑性樹脂を被積層材料として使用する場合には、そ
のＴｇ以下の温度が好ましい。より好ましくはＴｇより
も５０℃以上低い温度、更に好ましくはＴｇよりも１０
０℃以上低い温度である。最も好ましくは室温まで冷却
された時点で保護材料を積層板から剥離するのが好まし
い。

【００２０】本発明においては、前記保護材料を繰り返
し使用することができる。熱ロールラミネート機の前後
に被積層材料の繰出・巻取装置を設置するのはもちろん
のこと、保護材料用の繰出・巻取装置を併設することに
よって、一度ラミで利用された保護材料を巻取装置で巻
取り、繰出側に再度設置することで、保護材料を再利用
することができる。巻き取る際に、端部位置検出装置と
巻取位置修正装置を設置して、精度よく保護材料の端部
を揃えて巻き取っても構わない。

【００２１】以下実施例を記載して本発明をより詳細に
説明する。

【００２２】

【実施例】（実施例１、２）Ｔｇ１９０℃の２５μｍの
熱可塑性ポリイミドフィルム（鐘淵化学工業株式会社製
ＰＩＸＥＯ ＴＰ−Ｔ）の両側に１８μｍの圧延銅
箔、さらにその両側に保護材料としてポリイミドフィル
ム（鐘淵化学工業株式会社製 アピカル１２５ＡＨ）を
図１のように配して、熱ロールラミネート機を用いて、
ラミ温度３００℃、ラミ圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ、ラミ速
度２ｍ／ｍｉｎの条件で耐熱性フレキシブル積層板を作
製した。このときの保護材料と熱ロールとの接触時間は
１５秒とした。その結果、外観にシワ等の不良のないフ
レキシブル積層板を得た。なお、線膨張係数は、JIS K7
197に準拠して、理学電機（株）製：熱分析装置TMA8140
を用いて昇温速度１０℃/minで測定した。

【００２３】

【発明の効果】本発明による積層板の製造方法を用いる
ことによって、外観良好な積層板を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）実施例１を示す図である。 （ｂ）実施例２を示す図である。

【符号の説明】

１ 銅箔繰り出し ２ 接着フィルム繰り出し ３ 保護フィルム繰り出し ４ 加熱加圧ロール ５ 保護フィルム巻き取り ６ 製品巻き取り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F204 AA40 AD03 AG03 AH36 FA06 FA11 FA16 FB02 FB13 FF06 4F211 AA29 AD03 AD08 AD29 AG02 AG03 AH36 AK07 AM32 TA01 TC02 TD11 TH02 TH06 TJ13 TN09 TQ03 TQ04

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱融着性の被積層材料を含む複数の被積
   層材料を加熱加圧成形装置により貼り合わせてなる積層
   板の製造方法であって、該装置の加圧面と被積層材料と
   の間に保護材料を配置して、２００℃以上の加熱加圧成
   形を行い、冷却後に該保護材料を積層板から剥離して積
   層板を製造する方法であって、前記保護材料が、被積層
   材料が加熱加圧成形装置で加熱加圧される前に、あらか
   じめ前記加圧加熱成形温度以上に加熱されていることを
   特徴とする積層板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記積層材料を連続的に加熱加圧して貼
   り合わせてなることを特徴とする請求項１記載の積層板
   の製造方法。
3. 【請求項３】 前記保護材料の厚みが５０μｍ以上であ
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の積層板の
   製造方法。
4. 【請求項４】 ２種以上の被積層材料を貼り合わせるこ
   とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   積層板の製造方法。
5. 【請求項５】 前記被積層材料として、厚みが５０μｍ
   以下の金属箔を用いることを特徴とする請求項１乃至請
   求項４のいずれか１項に記載の積層板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記熱融着性の被積層材料として、熱可
   塑性ポリイミドを５０重量％以上含有する接着材料を用
   いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に
   記載の積層板の製造方法。
7. 【請求項７】 加圧加熱成形装置が、熱ロールラミネー
   ト機またはダブルベルトプレス機であることを特徴とす
   る請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の積層板
   の製造方法。
8. 【請求項８】 前記保護材料が加熱加圧装置の加熱ロー
   ルまたはベルトの一部を覆う形で配して、予備加熱され
   ることを特徴とする請求項７に記載の積層板の製造方
   法。
9. 【請求項９】 ロール状に巻かれた長尺シート状物を、
   被積層材料または保護材料の少なくとも一方として用い
   ることを特徴とする請求項２乃至請求項８のいずれか１
   項に記載の積層板の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記保護材料を繰り返し使用すること
    を特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の積
    層板の製造方法。