(57)【要約】【課題】  フレキシブル積層板の金属箔面の凹凸やしわを矯正することを可能とし、それを加工する後工程での取り扱いを容易にする。【解決手段】金属箔上に樹脂溶液からの樹脂層を形成した積層板1を、200〜450℃の雰囲気下で、表面が金属製で半径100〜1500mmの複数の平坦化用ロール2、3のロール面と金属箔面とを接触させる前又は後に圧縮ガス噴射装置6、7を配置した平坦化工程に通し、圧縮ガス噴射装置から噴射される圧縮ガスによりたわみを除去するとともに、平坦化用ロールの金属面と金属箔面がロール円周長の2/5〜4/5の範囲で接するようにし、かつ積層板の流れ方向に張力をかけた状態で、ロール回転とともに積層板を1〜10ｍ/minの速度範囲で接触搬送し、得られた長尺状のフレキシブル積層板を連続的に巻き取ることを特徴とするフレキシブル積層板の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔と樹脂層を有する長尺状のフレキシブル積層板の製造方法において、金属箔上に樹脂溶液からの樹脂層を形成した積層板とした後、150〜450℃の雰囲気下で、表面が金属製で半径100〜1500ｍｍの平坦化用ロールのロール面に金属箔面がロール円周長の2/5〜4/5の範囲で接するようにし、かつ積層板の流れ方向に張力をかけた状態で、ロール回転とともに積層板を1〜10ｍ/minの速度範囲で接触搬送する工程を経た後、長尺状のフレキシブル積層板を巻き取ることを連続的に行うことを特徴とするフレキシブル積層板の製造方法。
【請求項２】
平坦化用ロールを2〜5個配置し、それぞれのロールにおいて積層板を接触搬送する請求項１記載のフレキシブル積層板の製造方法。
【請求項３】
ロール面と金属箔面とを接触させる前又は後に圧縮ガス噴射装置を配置し、これから噴射される圧縮ガスによりたわみを除去する工程を設けた請求項１又は２記載のフレキシブル積層板の製造方法。
【請求項４】
積層板にかける張力が100〜300Ｎ/ｍの範囲である請求項１、２又は３記載のフレキシブル積層板の製造方法。
【請求項５】
金属箔が銅箔であり、樹脂層がポリイミド樹脂層である請求項１〜４のいずれかに記載のフレキシブル積層板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属箔と樹脂層からなる長尺状のフレキシブル積層板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブル積層板は、金属箔と樹脂層を積層したもので、可とう性を有することから、柔軟性や屈曲性が要求される部分に用いられ、電子機器の小型化、軽量化に貢献している。フレキシブル積層板の中でも、樹脂層にポリイミドを用いたものは、耐熱性や寸法安定性にも優れることから携帯電話や情報端末機に用いられる配線基板用途に広く用いられている。フレキシブル積層板を製造する方法としては、金属箔にフィルム状のポリイミドをエポキシ樹脂等の接着剤を用いて貼り合わせる方法や金属箔上にポリイミド樹脂溶液を直接塗工して製造する方法が挙げられるが、後者により得られるものは、接着剤による特性低下が少なくポリイミド樹脂の特性を生かしたフレキシブル銅張積層板を製造することができる。このようにしてフレキシブル積層板を製造する方法を示したものとして特許３０３４８３８号公報が参照される。
【０００３】
上記に例示した金属箔にポリイミド樹脂溶液を直接塗工してフレキシブル積層板を製造した場合の不良現象として、カール発生、波しわの発生、樹脂層の発泡、銅箔の酸化劣化等がある。これらの中で、フレキシブル積層板製造工程での波しわの発生は、製品の不良を招き歩留りを低下させることなどから、波しわのないフレキシブル積層板の製造方法の提供が求められていた。
【０００４】
不良現象の改良等を図る方法の１つに、特定のバーの曲面上に、金属箔を内側にして緊張状態で長手方向に滑らせる工程を含むフレキシブル金属箔積層板の金属箔と重合体薄膜層との層間の寸法差を補正する方法が特開昭６４−８０５３０号公報に開示されている。
【特許文献１】特許３０３４８３８号公報
【特許文献２】特開昭６４−８０５３０号公報
【０００５】
特許文献２に示された方法によると、層間寸法差の補正によりカールが補正され後工程での取り扱いが容易になることが示されている。しかしながら、この特許文献に示された手段は、金属箔と重合体薄膜層との層間の寸法差を矯正することを目的とするもので、フレキシブル積層板製造時に発生する波しわを矯正することは事実上困難なものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、フレキシブル積層板製造工程に生じる波しわを矯正することのできるフレキシブル積層板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記課題を解決するためにその製造工程や方法を検討した結果、金属箔上に樹脂溶液からの樹脂層を形成した後、これを搬送する工程において、加熱雰囲気下でロールを用い、ロール面と前記金属箔と樹脂層とからなる積層板の金属箔面とを張力をかけた状態で密着させる工程を通過させることにより、波しわの矯正が可能なことを見出し本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、金属箔と樹脂層を有する長尺状のフレキシブル積層板の製造方法において、金属箔上に樹脂溶液からの樹脂層を形成した積層板とした後、150〜450℃の雰囲気下で、表面が金属製で半径100〜1500ｍｍの平坦化用ロールのロール面に金属箔面がロール円周長の2/5〜4/5の範囲で接するようにし、かつ積層板の流れ方向に張力をかけた状態で、ロール回転とともに積層板を1〜10ｍ/minの速度範囲で接触搬送する工程を経た後、長尺状のフレキシブル積層板を巻き取ることを連続的に行うことを特徴とするフレキシブル積層板の製造方法である。ここで、1)平坦化用ロールを2〜5個配置し、それぞれのロールにおいて上記条件で積層板を接触搬送すること、2)ロール面と金属箔面とを接触させる前又は後に圧縮ガス噴射装置を配置し、これから噴射される圧縮ガスによりたわみを除去する工程を設けること、3)積層板にかける張力が100〜300Ｎ/ｍの範囲であること、又は、4)金属箔が銅箔であり、樹脂層がポリイミド樹脂層であることは本発明の好ましい態様である。
【０００９】
以下、本発明について詳述する。
本発明はフレキシブル積層板の製造方法にかかるものであるが、ここで製造されるフレキシブル積層板は長尺状のものである。その単位としては、通常、巾200〜1500ｍｍのもので、50〜3000ｍのものとなる。フレキシブル積層板の製造工程の概略は、a)金属箔及び樹脂溶液を用意する工程、b)金属箔に樹脂溶液を塗布する工程、c)金属箔に塗布された樹脂溶液を乾燥又は硬化して積層体とする工程、d)積層体を巻き取ってロール状とする工程とがあるが、必要によりその他の工程が付加される。
【００１０】
本発明で用いる金属箔は、特にその種類について制限されるものではないが、好ましくは、銅箔又はステンレス箔から選択される。本発明で銅箔という場合には、銅箔合金を含むものとして定義される。銅箔合金とは、銅を必須として含有し、クロム、ジルコニウム、ニッケル、シリコン、亜鉛、ベリリウム等の銅以外の少なくとも１種以上の異種の元素を含有する合金箔を指し、銅含有率90重量％以上のものを言う。金属箔の厚みは、5〜100μｍの範囲が好ましく、特には12〜50μｍの範囲が好ましい。この厚みが5μｍに満たないと製造工程において積層板にカールが生じ搬送が困難となり、また、100μｍを超えると積層板とした際に十分な屈曲性が得られないため好ましくない。
【００１１】
樹脂としては、耐熱性樹脂であることが好ましく、具体的には、ポリイミド樹脂、液晶樹脂等が例示される。ポリイミド樹脂としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等その構造中にイミド結合を有するものであればよい。この樹脂は均一厚みに塗布するために、樹脂溶液の形で使用される。ここで、樹脂溶液という場合、その前駆体樹脂溶液の状態をも含む。樹脂溶液とするために使用される溶剤としては、樹脂を溶解し、沸点が低いものが好ましいが、樹脂合成の際に使用される反応溶剤を除去することなくそのまま使用することもできる。
【００１２】
金属箔上に樹脂溶液を塗工する方法としては、公知の手段を用いることができる。具体的には、ブレードコータ方式、ナイフコータ方式、リバースコータ方式等が挙げられる。
【００１３】
上記塗工工程で、金属箔上に樹脂溶液が塗工された後、通常は樹脂溶液中の溶媒を除去するため、又は重合反応を促進させるため、乾燥や加熱を行い金属箔上に樹脂層が形成された積層板とされる。樹脂前駆体溶液を塗布した場合は、ここで硬化される。乾燥後の樹脂層の好ましい厚み範囲は、6〜80μｍの範囲であり、特に好ましくは、12〜50μｍの範囲である。樹脂層の厚みが6μｍに満たないと、積層板として実際に使用するには強度が不十分であり、一方、80μｍを超えると柔軟性及び屈曲性が不十分となる。
【００１４】
上記樹脂層は、単層のみからなるものでもよいが、好ましくは複数層からなるものがよい。樹脂層を複数層のポリイミド樹脂層とする場合、金属箔と接する樹脂層に良好な接着性を示すものを使用することが好ましい。良接着性を示すポリイミド樹脂としては、そのガラス転移温度が350℃以下のものが挙げられる。また、金属箔と接しない中間層には、寸法安定性の点から温度変化に対する寸法変化率、すなわち線膨張係数が30×10-6/℃以下、特には20×10-6/℃以下の低熱膨張性樹脂を使用することが好ましい。ポリイミド樹脂層を2層以上の複数層で形成する場合、低熱膨張性樹脂層の厚み（L）とそれより線膨張係数が高い高熱膨張性樹脂層の厚み（H）比は、H/L＝0.1〜0.5の範囲とすることが有利である。ここで、厚みLとHは各樹脂層が複数の樹脂層からなる場合はその合計厚みをいう。また、ポリイミド層が多層である場合にも、全ポリイミド層としての線膨張係数は、30×10-6/℃以下とすることが好ましい。
【００１５】
乾燥又は硬化して積層体とする工程が終了後、積層体を巻き取ってロール状とする工程を行う。本発明では、このロール状とする工程中に平坦化工程を設けてもよく、一旦積層体をロール状に巻き取り（仮巻き取りという）したのち、再度これを巻き出して平坦化工程に送り、そこで平坦化したのち積層体を巻き取ってロール状としてもよい。後者の方法は設備が小型化できるという利点があるが、前者の方法は連続的に生産できるため生産性が優れるという利点があるので、前者の方法が有利である。なお、平坦化工程を有しない巻き取りは公知の方法が採用できるが、積層体に波しわが生じやすく、不良品率が高くなる。したがって、本発明では積層体を巻き取ってロール状とする工程又は仮巻取り後にロール状とする工程のいずれかに平坦化工程を設ける。
【００１６】
加熱又は乾燥して得られた積層体を平坦化する工程は、積層体を巻き取りロールに搬送するライン内に設けられる。以下、これを図面により説明する。図１はこの平坦化工程を説明するための説明図であり、積層体１はガイドロール4を経由して平坦化用ロール2及び3の金属表面と接触して、平坦化処理されてガイドロール5を経由して図示されない巻取りロールに送られてロール状に巻取られる。この平坦化用ロールは、図面では2個の例を示しているが、少なくとも１個以上であればよく、好ましくは複数個を用いることがよく、2〜5個が適している。1個の平坦化用ロールでもしわを矯正することは可能であるが、複数個を用いると、積層板と平坦化用ロールの接着する時間を長くすることができるため、しわの矯正がより容易となる。
【００１７】
平坦化用ロールの大きさは、その半径が100〜1500ｍｍの範囲にあることが必要であるが、好ましくは150〜1000ｍｍの範囲である。半径が100ｍｍ未満では、ロールの曲率が大きいために、樹脂層と金属箔が塑性変形を起こし積層板にカールが生じ易い。また、半径1500ｍｍを超えると積層板をロールに密着させ、しわを矯正するために必要な張力をかけることが困難となる。ロールの材質は、金属、セラミックス等の剛性及び耐熱性の高い材料が好ましいが、積層板表面の金属箔の品質保持のためには、そのロール表面は金属製であることが必要となる。その場合、表面に防錆処理を施すことが好ましい。
【００１８】
この平坦化工程は、加熱雰囲気下で行われる。一般に、フレキシブル積層板の樹脂層に使用される樹脂のガラス転移温度や熱変形温度は150℃以上であるため、それ以下の温度域では弾性変形のみを起こすので樹脂層のしわを矯正することは困難である。また、450℃を超える温度では、樹脂層の化学構造自体が変化してしまうため好ましくない。したがって、搬送工程における雰囲気温度は150〜450℃の範囲であることが必要であり、好ましくは200〜450℃の範囲である。特に、樹脂層をポリイミド樹脂とする場合、上記の理由から300〜400℃雰囲気下で接触させ搬送することが好ましい。
【００１９】
搬送工程においては、平坦化用ロールの曲面上に積層体の金属箔面を内側にして密着させるが、この際には、積層板には、積層板流れ方向に張力をかけた状態で行われる。積層板にかける張力は、平坦化用ロールの前後に必要に応じて配置される圧縮ガス噴射装置、例えばエアターン6及び7から噴出する空気の圧力、ロールの回転速度、積層板の搬送速度等で制御することができる。積層板にかかる張力の範囲は100〜300Ｎ/ｍの範囲にあることが好ましい。この範囲が、100Ｎ/ｍ未満では、積層板の金属箔面をロール上に平坦に密着させることが困難である場合があり、また、300Ｎ/ｍを超える圧力では、搬送工程中に積層板が流れ方向に引き伸ばされ、寸法変化率に異方性が生じる恐れがある。
【００２０】
この圧縮ガス噴射装置、具体的にはエアターンは、図面では平坦化用ロール2の前及び3の後にそれぞれ配置した例を示しているが、平坦化用ロールやガイドロールの配置位置等を調整することにより、0であってもよい。但し、平坦化用ロールを2個以上使用する場合には、少なくとも平坦化用ロール1個あたり1個のエアターンを設けることが好ましい。特に、平坦化用ロールを2個以上使用する場合には、各ロール間にエアターンを配置することが好ましい。このエアターンは張力を調整するだけでなく、たわみを除去し、平坦化を確実にさせる。
したがって、積層板の金属箔面とロール面とを密着させる前又は後で、圧縮ガス噴射装置で空気又は窒素等を噴射してたわみ除去を行うことが好ましい。このたわみ除去工程を設けることで、金属箔面とロール面が全ての部分において均一に密着し易くなり、更に、積層板がロールから離れた後のしわの再発を防止することができる。
【００２１】
積層板の金属箔面とロール面を密着させる範囲は、ロールの円周長の2/5〜4/5とすることが必要である。すなわち、この平坦化用ロールが半径rの円柱状とすれば、この円周は２πｒとなるので、4/5πｒ〜8/5πｒの範囲で接触させる。この密着範囲が、ロール円周長の2/5に満たないと、十分にしわを抑制することができない。また、密着範囲が、ロール円周長の4/5を超えると、積層板の金属箔面とロール面との接触面を全ての範囲で均一に密着させることが困難となり、その結果、本発明の効果が有効に発現できなくなる。
【００２２】
搬送工程における、搬送速度は1〜10ｍ/minとする。1ｍ/minに満たない速度では、積層板が加熱雰囲気下におかれる時間が長くなり、積層板にカールが生じ易くなり、10ｍ/minを超える速度では、金属箔とロールの密着する時間が短くなり、十分にしわを矯正することが困難となる。
【００２３】
金属箔及びフレキシブル積層板は、上記の塗工工程、乾燥工程、平坦化工程を含む巻取り工程を連続的に搬送され、巻きずれ、しわ、たるみ等が生じないように、引き続き張力をかけながら、プラスチックあるいは紙製のコア材に巻き取られる。このように全工程を連続的に行うことにより、フレキシブル積層板を生産性よく製造することができる。しかしながら、乾燥工程を経た積層板を仮巻き取りしたのち、あらためて平坦化工程を含む巻取り工程に付すこともできる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のフレキシブル積層板の製造方法によれば、積層板の金属箔面の凹凸やしわを矯正することが可能である。その結果、平滑な積層板が得られ、後工程での取り扱いを容易にすることができ、また、積層板の金属箔をエッチング加工した時に発生する樹脂層の寸法変化のばらつきを最小限に減少することができ、産業上の利用価値が高い。
【実施例】
【００２５】
以下に本発明の実施例を示し、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２６】
実施例１
樹脂溶液として、N,N-ジメチルアセトアミドに溶解したポリアミック酸樹脂溶液A（2500 cp/24℃）とポリアミック酸樹脂溶液B（28000 cp/24℃）を用意した。金属箔として幅540ｍｍ、長さ540ｍ、厚さ12μmの長尺状の電解銅箔を用意した。この銅箔を連続的に搬送しながら銅箔上に樹脂溶液をA、B、Aの順になるように3層状に均一に塗布した。この塗布済みの銅箔を、フローティング方式の加熱炉にて90〜130℃で6分間乾燥した後、130〜360℃で20分間加熱硬化して、銅箔上にポリイミド薄膜層を有する銅張積層板を得た。ここでポリイミド薄膜層の厚みを測定したところ、40μｍであった。
【００２７】
こうして得られた積層板には、流れ方向に10〜20ｍｍピッチで高さ1〜2ｍｍ程度の波状の凹凸（波しわ）が生じていた。引き続き、この積層板を270℃雰囲気下で、半径300ｍｍの1個の金属製平坦化用ロール曲面上に銅箔面を内側にし、且つ積層板の流れ方向に200Ｎ/ｍの張力をかけた状態で前記ロール面と銅箔面とをロールの円周長の7/10の範囲で密着させ、平坦化用ロールの回転と共に積層板を5m/minの速度で搬送したところ、しわが矯正され外観上平坦なフレキシブル銅張積層板が得られた。その後、フレキシブル銅張積層板は搬送だけのために用いられるロール上を通過させ巻き取られた。得られたフレキシブル銅張積層板は波しわがない良外観のものであった。
【００２８】
実施例２
実施例1と同様にして作成した積層板を、220℃雰囲気下で、半径300ｍｍの1個の平坦化用金属製ロール曲面上に銅箔面を内側にし、且つ積層板の流れ方向に220Ｎ/ｍの張力をかけた状態で前記ロール面と銅箔面とをロールの円周長の1/2の範囲で密着させ、ロールの回転と共に積層板を5ｍ/minの速度で搬送したところ、しわが矯正され外観上平坦なフレキシブル銅張積層板が得られた。その後、フレキシブル銅張積層板は搬送だけのために用いられるロール上を通過させ巻き取られた。得られたフレキシブル銅張積層板は波しわがない良外観のものであった。
【００２９】
実施例３
実施例1と同様にして作成した積層板を、200℃雰囲気下で、半径200ｍｍの1個の平坦化用金属製ロール曲面上に銅箔面を内側にし、且つ積層板の流れ方向に100Ｎ/ｍの張力をかけた状態で前記ロール面と銅箔面とをロールの円周長の1/2の範囲で密着させ、ロールの回転と共に積層板を5ｍ/minの速度で搬送したところ、しわが矯正され外観上平坦なフレキシブル銅張積層板が得られた。その後、フレキシブル銅張積層板は搬送だけのために用いられるロール上を通過させ巻き取られた。得られたフレキシブル銅張積層板は波しわがない良外観のものであった。
【００３０】
実施例4
実施例1と同様にして作成した積層板を、360℃雰囲気下で、半径300ｍｍの3個の連続した平坦化用の金属製ロール曲面上に銅箔面を内側にし、且つ積層板の流れ方向に130Ｎ/ｍの張力をかけた状態で前記ロール面と銅箔面とをロールの円周長の1/2の範囲で密着させ、ロールの回転と共に積層板を1m/minの速度で搬送したところ、しわが矯正され外観上平坦なフレキシブル銅張積層板が得られた。その後、フレキシブル銅張積層板は搬送だけのために用いられるロール上を通過させ巻き取られた。得られたフレキシブル銅張積層板は波しわがない良外観のものであった。
【００３１】
比較例1〜２
実施例1において、ロール面と銅箔面との密着範囲を、ロール円周長の1/5の範囲とした以外は同様の操作を行った。この場合、搬送工程にて積層板とロールは均一に密着せず、ロール上を搬送し終わった後にも積層板にはしわが残った状態のままであった。
また、実施例1において、常温雰囲気下で、その他は同様の条件で操作を行った。この場合、搬送工程において積層板とロールは均一に密着したが、ロール上を搬送した後にしわが再生した。搬送後のしわの状態は、搬送前とほとんど変わらなかった。
【００３２】
比較例３〜４
実施例２及び実施例4において、常温雰囲気下で行った以外は同様の操作を行った。この場合、搬送工程において積層板とロールは均一に密着しなかった。また、ロール上を搬送し終わった後のしわの状態は、搬送前とほとんど同じであった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の平坦化工程を示す説明図
【符号の説明】
【００３４】
１：積層板
２、３：平坦化用ロール
４、５：ガイドロール
６、７：エアターン
【図１】
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