(57)【要約】【課題】  縦じわ等の外観不良のない品質の安定した両面導体ポリイミド系積層体の連続法に使用される加熱プレスロールを提供すること。【解決手段】  上下に配置された少なくとも片方のプレスロールが油圧式またはギヤ式のギャップ調整機構で他方のプレスロールへ突き出されて両者のギャップを狭め圧着される構成とされ、これら一対の加熱プレスロールにはプレスロールの表面付近に埋め込まれたヒートパイプによる表面温度均一化手段とプレスロールの中央帯域部及びその両側帯域部に異なる熱膨張を生じさせるロール内部からの加熱制御手段を備えていることを特徴とする加熱プレスロール。【選択図】  図３
2005201393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を水平にして上下に配置された少なくとも片方のプレスロールが油圧式またはギヤ式のギャップ調整機構で他方のプレスロールへ突き出されて両者のギャップを狭め圧着される構成とされ、これら一対の加熱プレスロールにはプレスロールの表面付近に埋め込まれたヒートパイプによる表面温度均一化手段とプレスロールの中央帯域部及びその両側帯域部に異なる熱膨張を生じさせるロール内部からの加熱制御手段を備えていることを特徴とする加熱プレスロール。
【請求項２】
上記の加熱プレスロールは、回転しない中心軸心の回りを両端のベアリング支持部材を介してロール外周部が回転駆動される中空タイプであり、ロール内部からの加熱制御手段は中心軸心の外周に中央部と両側部の三箇所に分けて誘電加熱による加熱コイルが設置され、これら加熱コイルの中央部へ流す電流の割合を大きくしてプレスロールの内壁面の中央部を高温度に保持することで中央帯域部の熱膨張を両側帯域部より大きく制御する請求項１に記載の加熱プレスロール。
【請求項３】
ポリイミド系樹脂層の両面に接着剤を介することなく導電性金属層を積層するのに使用される請求項１又は２に記載の加熱プレスロール。
【請求項４】
上記一対の加熱プレスロールの平均表面粗さ（Ｒ）が０．０１〜５μｍに粗面化処理されている請求項１〜３のいずれかに記載の加熱プレスロール。
【請求項５】
ロール表面にセラミック皮膜が溶射されて表面粗さ（Ｒ）が形成されている請求項４に加熱プレスロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱プレスロールに関し、特に加熱プレスロールを通過時にシワの発生のない、しかも品質バラツキもないロール巻き製品として安定生産が可能な金属箔等の両面導体ポリイミド積層体等の連続製造用に好適に使用される加熱プレスロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高機能化する携帯電話やデシタルカメラ、ナビゲーター、その他の各種電子機器類の小型化、軽量化の進展に伴って、これらに使用される電子配線材料としてのフレキシブルプリント基板（印刷回路基板）の小型高密度化の要請が高まっている。このフレキシブルプリント基板について銅箔等の導電性金属箔（Ｍ1）の片面に少なくとも三層のポリイミド樹脂層を有する片面導体積層体を製造し、その樹脂層に導電性金属箔（Ｍ2）を加熱加圧下に積層する両面導体ポリイミド積層体の製造方法（例えば特許文献１参照）が提案されている。かかる両面導体積層体は特に基板の両面に回路を形成することが可能であり、高密度実装のために既に実用化されて近年では種々の分野で多く採用されている。
【特許文献１】特開平１０−３２３９３５号公報
【０００３】
上記の特許文献１における両面導体ポリイミド積層体の製造方法では、熱プレス装置等を利用したバッチ方式の具体例を開示している。このバッチ方式の熱プレス装置等では熱板と呼ばれる台座の上に、片面導体積層体と導電性金属箔とを複数層同時に載せ加熱圧着するものである。通常の加熱は、熱板内に配置した電気ヒーターによって行われ、圧力は油圧により台座が押し上げられシートを通じて上部台座に圧力を伝達させて所定圧力を維持する。しかし、かかる熱板ではヒーターの温度ばらつきが大きいことから、種々の補正を行っても加熱不足や加熱過剰により部分的に不良箇所が発生する場合がある。
【０００４】
また複数層を同時に処理する場合、長時間の加熱により積層樹脂層の劣化が促進され、品番毎の最適条件が狭い非常に不安定なプロセスであった。さらに積層基材は常温から過熱加圧して一定温度に達した後冷却するバッチ方式のサイクルを繰返して生産されるために生産効率が低いだけでなく、積層基材の裁断作業が必要であり、この時点で異物を巻き込みやすく、異物が付着した場合、積層したもの全てに異物の形状が転写する外観不良を起こすことが多かった。そこで連続方式による品質の安定した両面導体ポリイミド積層体の製造方法が強く要請されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者等は、特許文献１における両面導体ポリイミド積層体の製造方法における熱プレス装置等を利用したバッチ方式に代えて、一対の加熱プレスロールによる加熱圧着により両面導体ポリイミド積層体を連続製造する方法について検討を進めた結果、通常の均一加熱方式のプレスロールを使用した場合には、上下に配置された一対のプレスロールを移動させて両者のギャップを狭め圧着する際に、どちらかのロールが数ミクロン傾くだけで基材との接触面の一部に隙間が生じて圧力が不均一となってロール間を通過時の積層体の表面に多数の縦すじのシワ発生などによる外観不良に繋がること、またロール面の状態によっては基材とロール面との密着度の違いによって走行中に巻き付きによる複雑なシワ（以下、トラレと称する）やピット（製品表面に数十ミクロンの打痕）等が多数発生しやすいこと等の種々の解決すべき課題のあることがわかった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、ポリイミド系樹脂層の両面に接着剤を介することなく導電性金属層を積層する際の縦じわ等の外観不良のない品質の安定した両面導体ポリイミド系積層体を連続的に製造するのに好適に加熱プレスロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、プレスロール表面温度の均一化手段とプレスロールの中央帯域部及びその両側帯域部に異なる熱膨張を生じさせるロール内部からの加熱制御手段を設けた構成とすることにより、上記の目的が達成されることを見出し本発明を完成した。
【０００８】
すなわち本発明は、
（１）中心軸を水平にして上下に配置された少なくとも片方のプレスロールが油圧式またはギヤ式のギャップ調整機構で他方のプレスロールへ突き出されて両者のギャップを狭め圧着される構成とされ、これら一対の加熱プレスロールにはプレスロールの表面付近に埋め込まれたヒートパイプによる表面温度均一化手段とプレスロールの中央帯域部及びその両側帯域部に異なる熱膨張を生じさせるロール内部からの加熱制御手段を備えていることを特徴とする加熱プレスロールである。
【０００９】
（２）上記本発明の加熱プレスロールは、回転しない中心軸心の回りを両端のベアリング支持部材を介してロール外周部が回転駆動される中空タイプであり、ロール内部からの加熱制御手段は中心軸心の外周に中央部と両側部の三箇所に分けて誘電加熱による加熱コイルが設置され、これら加熱コイルの中央部へ流す電流の割合を大きくしてプレスロールの内壁面の中央部を高温度に保持することで中央帯域部の熱膨張を両側帯域部より大きく制御するものが望ましい。
【００１０】
（３）上記本発明の加熱プレスロールはポリイミド系樹脂層の両面に接着剤を介することなく導電性金属層を積層するのに好ましく使用されるものであり、また一対の加熱プレスロールの平均表面粗さ（Ｒ）が０．０１〜５μｍに粗面化処理されていること、ロール表面の粗面化処理はセラミック皮膜の溶射されて表面粗さ（Ｒ）が形成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
かかる本発明の加熱プレスロールによれば、表面付近にヒートパイプによる熱媒体素子を配置していることにより表面温度精度が高く、軸方向の温度差やばらつきが殆ど生じない。またプレスロールの中央帯域部を高温度に保持することで中央部がクラウン状態に熱膨張させることで、プレスロールが少し傾くことによる圧力不均一を自動的に修正しつつ基材との接触面での隙間のない理想的な接触状態が保持されることから、加熱圧着時の積層体の表面への縦すじ等の外観不良が防止される。また加熱プレスロールの表面粗さを特定条件に保持することで基材とロール面との密着度が減少することで走行中に巻き付きによる複雑なシワ（以下、トラレと称する）やピット（製品表面に数十ミクロンの打痕）等の発生も防止される。
【００１２】
以下に本発明を詳細に説明する。先ず本発明の加熱プレスロールは、プラスチックのフイルムやシートどうし、または布、紙、金属箔などの表面に熱可塑成樹脂、熱硬化性プラスチックフイルム類を連続的に加熱圧着下で貼り合わせるのに使用されるものである。特に好ましくは予め導電性金属箔の表面に絶縁体層として使用されるポリイミド系樹脂層が接着剤なしに加熱硬化して接着させた片面導体積層体と導電性金属箔を連続的に加熱圧着下で貼り合わせて、両面導体積層体を得るのに最適である。以下、かかる両面導体積層体を主体に説明する。
【００１３】
両面導体積層体において使用される導電性金属箔としては、厚みが５〜１５０μｍである銅、アルミニウム、鉄、銀、パラジウム、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、亜鉛及びそれらの合金等を挙げることができ、好ましくは銅である。特に、剛性が低く圧力制御の困難として使用が敬遠されていた圧延銅箔品も好適に使用できる。また接着力の向上を目的として、その表面にサイディング、ニッケルメッキ、銅−亜鉛合金メッキ、あるいはアルミニウムアルコラート、アルミニウムキレート、シランカップリング剤等による化学的又は機械的な表面処理を施してもよい。かかる導電性金属箔（Ｍ1）の片面に絶縁体層としてポリイミド系樹脂が接着剤なしに加熱硬化して接着させた片面導体積層体としては、前記特許文献１で開示された製造方法で得られたものを利用することができる。
【００１４】
ここで絶縁体層として使用されるポリイミド系樹脂とは、イミド環構造を有する樹脂の総称であり、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミドなどが挙げられる。そして、ポリイミド系樹脂層としては、低熱膨張性のものや、加熱すると溶融若しくは軟化する熱可塑性ポリイミド等が利用でき特に限定されない。好ましい絶縁体層は、特許文献１に記載されたポリイミド前駆体樹脂溶液の加熱硬化で得られた熱可塑性ポリイミド系樹脂からなるベース層と低熱膨張性ポリイミド系樹脂からなるメイン層及び熱可塑性ポリイミド系樹脂からなるトップ層の少なくとも三層のポリイミド系樹脂層からなるものが望ましい。
【００１５】
また、上記一対の加熱プレスロールは窒素雰囲気下において、上下に配置された一対のプレスロールの少なくとも片方のプレスロールを所定の位置まで移動させて両者の上下に配置された一対のプレスロール間の面圧は、少なくとも片方のプレスロールを所定の位置まで移動させて両者のギャップを狭め、導入された基材を通じてプレスロール間に圧力を伝達し、プレスロール間の線圧は５０〜５００Ｋｇ／ｃｍ（４９０Ｎ／ｃｍ〜４９００Ｎ／ｃｍ）、好ましくは１００〜３００Ｋｇ／ｃｍ（９８０Ｎ／ｃｍ〜２９４０Ｎ／ｃｍ）、通過時間２〜５秒間の条件で加熱圧着することが望ましい。
【００１６】
さらに一対の加熱プレスロールは、プレスロールの表面粗さ（Ｒ）を０．０１〜５μｍ、好ましくは０．１〜 ３μｍの粗面化状態に処理されたものが望ましい。プレスロールの表面粗さ（Ｒ）が０．０１μｍ以下では加熱ロール間から出てくる両面導体ポリイミド積層体のロール密着によるトラレが発生して走行中にシワが発生する。５μｍ以上ではロール表面の凹凸が積層体表面に転写されるので好ましくない。ロール表面を粗面化状態とするには窒化珪素等のセラミック皮膜を溶射することで調整することができる。なお、表面粗さ（Ｒａ）はダイヤ針による触針式表面粗さ計により求める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、発明を実施するための最良の形態を添付した図面に従って詳細に説明する。図１は、本発明の片面導体積層体と導電性金属箔を一対のプレスロール間に導入し、加熱圧着により積層一体化させる両面導体ポリイミド積層体の製造方法を示す概略フローである。図２の（ａ）はプレスロールに基材が理想的に接触した状態、（ｂ）はプレスロールが傾斜して接触不良で圧力の不均一が生じた状態を示す説明図である。図３は本発明の加熱プレスロールの一例を示す概略の縦断面図である。図４（ａ）〜（ｄ）はプレスロールの中央帯域部にクラウン形状を生じさせてプレスロール間の加圧を変化させた場合の基材との接触状態を示す説明図である。
【００１８】
図１において、導電性金属箔（Ｍ1）の片面にポリイミド系樹脂からなる絶縁体層を加熱硬化して接着させたロール巻き状態からの片面導体積層体１とロール巻き状態からの導電性金属箔（Ｍ2）２とは、共にロール巻き状態から連続的に引き出されて複数のガイドロール３、３’、４、４’を経て、本発明に係る一対の加熱プレスロール５、６間に導入され、上記絶縁体層のトップ層に導電性金属箔（Ｍ2）を加熱圧着により積層一体化させた両面導体ポリイミド積層体７とし、以下複数のガイドロール８、８’を経て冷却されつつロール巻き製品９とされる。ここで、複数のガイドロール３、３’、４、４’、８、８’等や一対の加熱プレスロール５、６は導電性金属箔の酸化を防ぐため大気圧以上の窒素ガス雰囲気の処理室１０内に配置され、且つ基材導入口及び積層体の排出口には窒素シール機構（ラビリンスシール）１１を設けることが望ましい。
【００１９】
ここで加熱プレスロール５、６は、図示されていないが中心軸を水平にして上下に配置された少なくとも片方のプレスロールを中心軸の両側で保持して所定の位置まで油圧又はギヤによる加圧手段で他方へ移動させて両者のギャップ調整を行わせることで、導入される基材１、２に対して相互にプレスロールから最適な加圧力が伝達される。ここで通常の加熱方式のプレスロールを使用した場合には、両者のギャップを狭める際にギャップ調整が理想的に行われた場合の一方のプレスロールと基材は図２（ａ）の理想的な接触状態（但し他方のプレスロールは省略してある）となる。しかし現実には移動させるロールは両端保持によるたわみ発生と機械精度の限界からギャップ調整作業時の両端高さ位置が不均衡状態で保持されること等、ロール中心軸が数ミクロン程度左右不均衡に傾くことが避けられない。
【００２０】
この結果、基材との接触面の一部に図２（ｂ）のように隙間ｓ（但し他方のプレスロールは省略してある）が生じ易い。この隙間部分が存在すると加圧力が不均一となり、特に厚みが極めて薄い金属箔がロール間を通過時に積層体の表面で多数の縦すじ、横シワや集束じわ等が発生することで外観不良に繋がる。数ミクロン程度の傾きは加圧手段や周辺接触部品同士の機械精度の限界を超えており、これを作業者が一定のギャップ状態に保つのは不可能である。これを解決するために、本発明ではロール中央帯域部に熱膨張によるクラウン状態を生じさせる構成とすることでロールの中心軸が微小の数ミクロン単位で傾くことによる隙間を吸収させるものである。
【００２１】
ここでプレスロールの中央帯域部に熱膨張によるクラウン状態を生じさせるのに好適な本発明の加熱プレスロールの一例を示す図３で説明する。プレスロール５（６）は内部が空洞の外周部と両端から突出した固定された中心軸１２とがロール外周部の両端内部に配置されたベアリング等の回転支持部材１３を介して一体化されたものである。なお、プレスロール５（６）は図示されていない回転駆動源から適宜のギヤ等の伝達手段を介して中心軸１２の回りをプレスロール外周部だけが回転支持部材１３を利用して強制回転される。また中心軸１２には中央帯域部とその両端帯域部との三箇所に別れた誘電加熱による加熱コイル、赤外線ヒータ等の熱放射・輻射等の加熱手段１４、１５、１６が固定されており、これら加熱手段へ流す電流の割合（全体では一定の電流値）を変えることでプレスロールの内壁面への熱放射又は照射する熱エネルギーを制御する。
【００２２】
この場合、中央帯域部の内壁面を両側帯域部の内壁面より５〜２０℃、好ましくは７〜１５℃高温度に加熱することによって中央帯域部が熱膨張し、プレスロールのギャップ調整時の微妙な傾きによる加圧力の不均一化を自動的に修正させることができる。この温度差が５℃以下では、熱膨張があまりにも僅かであり２０℃以上ではロール表面温度の均一化が困難になり好ましくない。また、ロール外表面付近には、排気して熱伝導性の良好な有機熱媒体又は揮発性の液体（作動液）を少量封入したジャケット又はヒートパイプ１７と呼ばれる表面温度を均一化する熱伝導素子が埋め込まれている。かかるヒートパイプは上記の中心軸１２の加熱手段１４、１５、１６からの熱伝達でロール外表面全体に瞬時に伝達されるので表面温度精度が高く、軸方向の温度差が殆ど生じない。なおロール表面温度は、熱可塑性ポリイミド系樹脂のガラス転移点以上であることが望ましく、より好ましくは３５０〜３９０℃に加熱温度を制御する。かかる加熱温度の制御はロール表面に埋め込まれた温度センサーにて監視し加熱手段へ供給する電流値を制御することが望ましい。
【００２３】
また、上記一対の加熱プレスロールは窒素雰囲気下において、上下に配置された一対のプレスロールの少なくとも片方のプレスロールを所定の位置まで移動させて両者の上下に配置された一対のプレスロール間の面圧は、少なくとも片方のプレスロールを所定の位置まで移動させて両者のギャップを狭め、導入された基材を通じてプレスロール間に加圧力が伝達される。この場合のプレスロール間の線圧は５０〜５００Ｋｇ／ｃｍ（４９０Ｎ／ｃｍ〜４９００Ｎ／ｃｍ）、好ましくは１００〜３００Ｋｇ／ｃｍ（９８０Ｎ／ｃｍ〜２９４０Ｎ／ｃｍ）、通過時間２〜５秒間の条件下で加熱圧着することが望ましい。
【００２４】
さらに使用される一対の加熱プレスロールは、プレスロールの表面粗さ（Ｒ）を０．０１〜５μｍ、好ましくは０．１〜３μｍの粗面化状態にて使用することが望ましい。プレスロールの表面粗さ（Ｒ）が０．０１μｍ以下では加熱ロール間から出てくる両面導体ポリイミド積層体のロール密着によるトラレが発生して走行中にシワが発生する。５μｍ以上ではロール表面の凹凸が積層体表面に転写されるので好ましくない。ロール表面を上記範囲内の粗面とするにはセラミック皮膜を溶射することで調整することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、上記した図３に示す断面構造の上下一対の加熱プレスロール（ロール径３００ｍｍφ、長さ８００ｍｍ）を使用した場合の実施例を説明する。中心軸を水平にして上下に配置された加熱プレスロールの表面付近にはナフタリンを封入したヒートパイプが埋め込まれて表面の設定温度３６０℃に制御され、且つ内部からの加熱手段として中心軸の加熱コイルが３分割されていて、トータルの出力（熱量）は一定で流す電流の割合を変える（中央部の加熱コイル１００％に対して両端コイル３０％）ことで実質中央帯域部とその両側帯域部に１０℃の温度差を生じさせた。この状態では無加圧状態では中央部にクラウン状態の熱膨張を生じていることが確認できた。下方部プレスロールを中心軸の両側で保持して、上部プレスロールに向けて最高２５ｔまで加圧可能な油圧方式による加圧手段で圧着させて両者のギャップ調整を行わせる構成とした。
【００２６】
基材としては厚み２０μｍの圧延銅箔品（Ｍ1）の片面上にポリイミド系樹脂からなる絶縁体層を加熱硬化して接着させたロール巻き状態からの厚み４５ｍｍ、横幅５００ｍｍの片面導体積層体とロール巻き状態からの厚み２０μｍ、横幅５００ｍｍの圧延銅箔品（Ｍ2）とからなる２層の基材を加熱プレスロール間を通過させて積層一体化した場合の縦軸にプレスロール間のギャップ調整時の加圧力を取り、基材の上部プレスロール面への接触状態を図４に示す。図４（ａ）は加圧力が低い状態で、熱膨張によるクラウン状態のために基材の両端に隙間が生じている接触初期段階を示す。図４（ｂ）と（ｃ）は上下プレスロール間の加圧力が適切でクラウン状態で相互に押し付けあって平坦化された最適な接触状態を保持した段階を示し、図４（ｄ）は上下プレスロール間の加圧力が過剰となった場合であって、プレスロールの中心部に基材との間に空隙が生じる状態を示す。
【００２７】
最適な接触状態を保持した段階（ｂ）と（ｃ）の油圧は各５〜１０ｔであり、この条件下で得られた積層一体化品の表面にはシワの発生のない、しかも品質バラツキもないロール巻き製品として安定生産が可能であることが確認できた。段階（ａ）は油圧は各１ｔ以下の場合であり、積層一体化品の表面には多数のシワの発生が認められた。段階（ｄ）は油圧は各２０ｔ以上の場合であり、表面に多数の縦じわの発生が認められた。
【００２８】
また、上下一対の加熱プレスロールの表面粗さＲａが０．０１以下の状態では、特にロール走行中に巻き付きによる複雑なシワ（以下、トラレと称する）や、ロール表面に突起物が堆積し、それが製品へ転写することで起こるピット（製品表面に数十ミクロンの打痕）等が多数発生したが、表面粗さＲａを０．０５〜５μｍに変更後ではトラレやピットの発生がないことも確認できた。従ってプレスロール間で最適な接触状態を保持するためには、中央部にクラウン状態の熱膨張を生じさせることが有効であり、また、加熱プレスロールの表面粗さＲａと基材に掛かる加圧力には好ましい範囲が存在することがわかる。
【００２９】
以上説明した本発明の加熱プレスロールは、プラスチックのフイルムやシートどうし、または布、紙、金属箔などの表面に熱可塑成樹脂、熱硬化性プラスチックフイルム類を連続的に加熱圧着下で貼り合わせるのにも好適に使用される。特に好ましくは両面導体型ポリイミド積層体の連続製造方法に使用されが、得られた積層体は絶縁体としてのポリイミド系樹脂層の両面に導体としての導電性金属層を有し、外観が良好でシワの発生がないしかも品質バラツキもないロール巻き製品であり、エッチング処理して高機能化する携帯電話やデシタルカメラ、ナビゲーター、その他の各種電子機器類の小型化、軽量化の進展に伴って、使用される電子配線材料として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の両面導体ポリイミド積層体の製造方法を示す概略フローである。
【図２】（ａ）は加熱プレスロールと基材の理想的な接触状態、（ｂ）は加熱プレスロールが傾斜して基材との接触不良状態を示す説明図である。
【図３】加熱プレスロールの一例を示す概略の縦断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は加熱プレスロールの中央帯域部のクラウン形状とロール間の加圧力を変化させた場合の基材との接触状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  片面導体積層体
２  導電性金属箔
３  ガイドロール
４  ガイドロール
５  加熱プレスロール
６  加熱プレスロール
７  両面導体ポリイミド積層体
８  ガイドロール
９  ロール巻き製品
１０  窒素ガス雰囲気の処理室
１１  窒素シール機構
１２  中心軸
１３  回転支持部材（ベアリング）
１４  片側加熱手段
１５  中央部加熱手段
１６  片側加熱手段
１７  ヒートパイプ
【図１】
2005201393.tif 000003
【図２】
2005201393.tif 000004
【図３】
2005201393.tif 000005
【図４】
2005201393.tif 000006