(57)【要約】高分子板と導電板とを接着剤を用いずに、接合した高分子板導電板接合体および高分子板導電板接合体を用いた部品の提供を目的とする。高分子板と導電板の互いに対向する面を極低圧下で、活性化処理を施した後、接合して高分子板導電板接合体とする。また、この高分子板導電板接合体を用いて部品とする。
2002074531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子板の片面または両面に導電板を積層してなる接合体であって、該接合を、真空槽内で該高分子板と該導電板のそれぞれの接合される面を予め活性化処理した後、該高分子板と該導電板の活性化処理面同士が対向するように当接して重ね合わせて冷間圧接して行うことを特徴とする高分子板と導電板を積層してなる高分子板導電板接合体。
【請求項２】
前記活性化処理が、不活性ガス雰囲気中でグロー放電を行って、前記高分子板と前記導電板のそれぞれの面をスパッタエッチング処理することを特徴とする請求項１に記載の高分子板導電板接合体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の高分子板導電板接合体を用いたことを特徴とする部品。
【請求項４】
前記部品が、プリント配線板であることを特徴とする請求項３に記載の部品。
【請求項５】
前記部品が、ＩＣパッケージであることを特徴とする請求項３に記載の部品。
【請求項６】
前記部品が、放熱板であることを特徴とする請求項３に記載の部品。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、高分子板と導電板を接着剤を用いない方法で接合した高分子板導電板接合体および高分子板導電板接合体を用いた部品に関する。
背景技術
従来より、フィルムなどの高分子の板に金属薄膜などの導電性の板を積層した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や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などに使用されている。
フィルムへの金属箔の積層方法として、金属箔とフィルムを接着剤を用いて接合する方法以外に、フィルム上に直接金属薄膜を形成する方法がいくつか提案されている。例えば、特開平１１−２０７８６６号公報では、フィルム上にイオンプレーティング、スパッタリングなどの薄膜形成方法により１μｍ以内の金属薄膜を形成し、さらに１μｍ以上の厚みを必要とする場合には、電気メッキなどの手法を用いて厚膜化していた。
しかしながら、上記のような従来の積層法では、金属などの導電体部分に比較的厚いものが要求された場合、複数の異なった製造プロセスを併用しなければならないなどの煩雑さがあったり、製造に要する時間や製造コストの点で問題があった。
本発明は、上記のような技術的背景に鑑み、高分子板に所要の厚みを有する導電板を接着剤を用いずに接合した高分子板と導電板の接合体および高分子板と導電板の接合体を用いた部品、プリント配線板、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）パッケージ、放熱板を提供することを課題とする。
発明の開示
請求項１記載の高分子導電板接合体は、高分子板の片面または両面に導電板を積層してなる接合体であって、該接合を、真空槽内で該高分子板と該導電板のそれぞれの接合される面を予め活性化処理した後、該高分子板と該導電板の活性化処理面同士が対向するように当接して重ね合わせて冷間圧接して行う構成とした。この活性化処理が、不活性ガス雰囲気中でグロー放電を行わせて、前記高分子板と前記導電板のそれぞれの面をスパッタエッチング処理することが好ましい。請求項３記載の部品は、高分子板導電板接合体を用いたものであり、例えば、プリント配線板、ＩＣパッケージ、放熱板に適用するのが好ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の高分子板導電板接合体の一実施形態を示す概略断面図であり、高分子板２８の片面に導電板２６を積層した例を示している。図２は他の一実施形態を示す概略断面図であり、高分子板２８の両面に導電板２４および２６を積層した例を示している。図３は、本発明の高分子板と導電板の接合体の製造に用いる製造装置の概略断面図である。
図１に示される高分子板導電板接合体２０において、導電板２６と高分子板２８とが積層されている。また図２に示される高分子板導電板接合体２２において、導電板２６と高分子板２８と導電板２４が積層されている。
高分子板２８の材質としては、高分子板導電板接合体を製造可能な素材であれば特にその種類は限定されず、高分子板導電板接合体の用途により適宜選択して用いることができる。例えば、プラスチックなどの有機高分子物質やプラスチックに繊維などを混ぜた混合体が適用される。高分子板導電板接合体をフレキシブルプリント基板などに適用する場合には、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロンなどの芳香族ポリアミドなどが用いられる。
高分子板として用いるプラスチックとしては、例えば、アクリル樹脂、アミノ樹脂（メラミン樹脂、ユリア樹脂、ベンゾグアナミン樹脂など）、アリル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、液晶ポリマー、ＥＥＡ樹脂（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｅｔｈｙｌａｃｒｙｌａｔｅ樹脂、エチレンとエチルアクリレートのランダム共重合体樹脂）、ＡＡＳ樹脂（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  Ａｃｒｙｌａｔｅ  Ｓｔｙｒｅｎｅ樹脂）、ＡＢＳ樹脂（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  Ｓｔｙｒｅｎｅ樹脂、アクリロニトリル、ブタジエン及びスチレンを組合せた樹脂）、ＡＣＳ樹脂（Ａｃｒｙｌｎｉｔｒｉｌｅ  Ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｓｔｙｒｅｎｅ樹脂）、ＡＳ樹脂（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  Ｓｔｙｒｅｎｅ樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体樹脂）、アイオノマー樹脂、エチレンポリテトラフルオロエチレン共重合体、エポキシ樹脂、珪素樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、弗化エチレンプロピレン、弗素樹脂、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリアミド（６ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、６６ナイロン、６１０ナイロン、６１２ナイロンなど）、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキンジメルテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンナフタレートなど）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリカーボネート、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリサルホン、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリブタジエン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどが適用できる。
また高分子板２８の厚みも高分子板導電板接合体の用途により適宜選定される。例えば、１〜１０００μｍである。１μｍ未満の場合には高分子板としての製造が難しくなり、１０００μｍを超えると接合体としての製造が難しくなる。高分子板導電板接合体の用途がフレキシブルプリント基板であれば、例えば３〜３００μｍの範囲のものが適用される。３μｍ未満の場合には機械的強度が乏しく、３００μｍを超えると可撓性が乏しくなる。好ましくは、１０〜１５０μｍである。より好ましくは、２０〜７５μｍである。
導電板２６の材質としては、高分子板導電板接合体を製造可能な素材であれば特にその種類は限定されず、高分子板導電板接合体の用途により適宜選択して用いることができる。例えば、常温で固体である金属（例えば、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕなど）やこれらの金属のうち少なくとも１種類を含む合金（例えば、ＪＩＳに規定の合金など）あるいはこれらの金属や合金を少なくとも１層有する積層体（例えば、クラッド材、メッキ材、蒸着膜材など）などが適用される。高分子板導電板接合体の用途がフレキシブルプリント基板であれば、導電性に優れた金属であるＣｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｇなどやこれらの金属のうち少なくとも１種類を含む合金あるいはこれらの金属や合金を少なくとも１層有する積層体などが適用される。
ＪＩＳに規定の合金としては、例えば、Ｃｕ系合金では、ＪＩＳ  Ｈ  ３１００、ＪＩＳ  Ｈ  ３１１０あるいは、ＪＩＳ  Ｈ  ３１３０等に示されている無酸素銅、タフピッチ銅、りん脱酸銅、丹銅、黄銅、快削黄銅、すず入り黄銅、アドミラルティ黄銅、ネーバル黄銅、アルミニウム青銅、白銅など、Ａｌ系合金では、ＪＩＳ  Ｈ  ４０００あるいは、ＪＩＳ  Ｈ  ４１６０等に示されている合金番号として、１０００系、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系などの板あるいは箔が適用できる。Ｎｉ系合金では、常炭素ニッケル、低炭素ニッケル、ニッケル−銅合金、ニッケル−銅−アルミニウム−チタン合金、ニッケル−モリブデン合金、ニッケル−モリブデン−クロム合金、ニッケル−クロム−鉄−モリブデン−銅合金、ニッケル−クロム−モリブデン−鉄合金などが適用できる。
また導電板２６の厚みも高分子板導電板接合体の用途により適宜選定される。例えば、１〜１０００μｍである。１μｍ未満の場合には導電板としての製造が難しくなり、１０００μｍを超えると接合体としての製造が難しくなる。高分子板導電板接合体の用途がフレキシブルプリント基板であれば、比較的薄いものが適用される。例えば、１〜１５０μｍである。１μｍ未満の場合には導電性が乏しくなり、１５０μｍを超えると可撓性が乏しくなる。好ましくは、３〜１００μｍである。より好ましくは、１０〜３５μｍである。高分子板導電板接合体の用途が放熱板やシャーシであれば、より厚みのあるものが適用される。例えば、３０〜１０００μｍである。３０μｍ未満の場合には機械的強度が乏しくなり、１０００μｍを超えると重くなりすぎる。好ましくは、５０〜５００μｍである。
導電板２４の材質は、導電板２６に適用できる材質であれば特に限定されず、導電板２６と同一材でも異なる材質でもよい。また導電板２４の厚みも導電板２６と同じでも異なっていてもよい。
図１に示す高分子板導電板接合体の製造方法について説明する。図３に示すように、真空槽５２内において、巻き戻しリール６２に設置された高分子板２８が、活性化処理装置７０で活性化処理される。同様にして、巻き戻しリール６４に設置された導電板２６が活性化処理装置８０で活性化処理される。
活性化処理は、以下のようにして実施する。すなわち、真空槽５２内に装填された高分子板２８、導電板２６をそれぞれアース接地された一方の電極Ａと接触させ、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に１０〜１×１０−３Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気好ましくはアルゴンガス中で、１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、かつグロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触した高分子板２８、導電板２６のそれぞれの面積が、電極Ｂの面積の１／３以下で、スパッタエッチング処理する。なお不活性ガス圧力が１×１０−３Ｐａ未満では安定したグロー放電が行いにくく高速エッチングが困難であり、１０Ｐａを超えると活性化処理効率が低下する。印加する交流は、１ＭＨｚ未満では安定したグロー放電を維持するのが難しく連続エッチングが困難であり、５０ＭＨｚを超えると発振し易く電力の供給系が複雑となり好ましくない。また、効率よくエッチングするためには電極Ａの面積を電極Ｂの面積より小さくする必要があり、１／３以下とすることにより充分な効率でエッチング可能となる。
その後、これら活性化処理された高分子板２８と導電板２６を、活性化処理された面が対向するようにして両者を当接して重ね合わせて圧接ユニット６０で冷間圧接して接合する。この際の接合は、低温度・低圧延率下で可能であり、接合による高分子板並びに導電板の組織変化や破断などといった悪影響を軽減または排除することが可能である。本発明の方法を用いた場合、Ｔを高分子板、導電板の温度（℃）、Ｒを圧延率（％）とするとき、０＜Ｔ≦３００、０．１≦Ｒ≦３０で良好な圧接状態が得られる。０℃以下では特別な冷凍装置が必要となり、３００℃を超えると組織変化などの悪影響が生じてくる。また０．１％未満の圧延率では充分な接合強度が得られず、３０％を超えると破断などの悪影響が生じてくる。より好ましくは、０．５≦Ｒ≦１０である。
上記のように接合することにより、高分子板導電板接合体２０が形成されて、巻き取りロール６６で巻き取られる。この様にして図１に示す高分子板導電板接合体２０が製造される。
次に図２に示す高分子板導電板接合体は、上記説明において、高分子板２８の代わりに片面に導電板を有する高分子板導電板接合体２０を、導電板２６の代わりに導電板２４を用いることで、同様にして製造される。
このようにして製造された高分子板導電板接合体に、必要により、導電板の残留応力の除去または低減のために熱処理を施してもよい。例えば、導電板が銅からなる場合２５０〜３００℃×１ｈ程度で充分な残留応力の低減が可能である。この熱処理の際には、接合強度の低下の原因となりうる有害ガス（例えば、酸素など）が高分子板を透過する可能性があるため、真空中または減圧状態もしくは還元性雰囲気中で行うことが好ましい。
なお高分子板や導電体の厚みや硬さなどがロールを使用した製造に適さない場合には、バッチ処理を用いることができる。真空槽内に、あらかじめ所定の大きさに切り出された高分子板や導電板を複数装填して活性化処理部に搬送して垂直または水平など適切な位置に処理すべき面を対向または並置した状態などで設置または把持して固定して活性化処理を行い、さらに高分子板や導電板を保持する装置部が圧接装置を兼ねる場合には活性化処理後に設置または把持したまま圧接し、高分子板や導電板を保持する装置部が圧接装置を兼ねない場合にはプレス装置などの圧接装置に搬送して圧接を行うことにより達成される。
さらに高分子板導電板接合体を必要により適当な大きさに切り出し、この高分子板導電板接合体の導電板にエッチング加工などを施して回路パターンを形成して回路基板を得ることができる。このためプリント配線板（リジッドプリント配線板やフレキシブルプリント配線板など）などに適用でき、ＩＣカード、ＣＳＰ（チップサイズパッケージまたはチップスケールパッケージ）やＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）などのＩＣパッケージなどにも応用できる。特に両面に導電板を有する高分子板導電板接合体では、スルーホールなどの加工を施し、メッキ加工などの適当な方法を用いて両面の導通確保を図ることにより、より複雑な回路を形成することができる。
なお両面に導電板を有する高分子板導電板接合体では、片面に回路配線を施し、他面をシールド板として静電気シールドなどに用いることやシャーシとして用いたり放熱板やグランドとして利用することができる。さらに片面に導電板を有する高分子板導電板接合体自体をシールド板として静電気シールドなどに用いることやシャーシとして用いたり放熱板やグランドとして利用することもできる。また必要により高分子板導電板接合体に曲げ加工などの機械加工を施してもよい。
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）
高分子板２８として厚み５０μｍのポリイミドフィルムを用い、導電板２６として厚み３５μｍの銅箔を用いた。ポリイミドフィルムと銅箔を高分子板導電板接合体製造装置にセットし、巻き戻しリール６２から巻き戻されたポリイミドフィルムならびに巻き戻しリール６４から巻き戻された銅箔を、真空装５２内の水冷電極ロール７２，８２にそれぞれ巻き付け、活性化処理ユニット７０，８０内でスパッタエッチング法によりそれぞれ活性化処理した。次にこれら活性化処理したポリイミドフィルムと銅箔を、圧接ユニット６０で活性化処理面同士を当接して重ね合わせて０．５％の圧延率で冷間圧接し、巻き取りロール６６で巻き取り高分子導電板接合体２０を製造した。
（実施例２）
高分子板２８として厚み５０μｍの液晶ポリマーフィルムを用い、導電板２６として厚み３５μｍの銅箔（ＪＩＳ  Ｈ  ３１００の合金番号：Ｃ１０２０、無酸素銅）を用いた。液晶ポリマーフィルムと銅箔を高分子板導電板接合体製造装置にセットし、巻き戻しリール６２から巻き戻された液晶ポリマーフィルムならびに巻き戻しリール６４から巻き戻された銅箔を、真空装５２内の水冷電極ロール７２，８２にそれぞれ巻き付け、活性化処理ユニット７０，８０内でスパッタエッチング法によりそれぞれ活性化処理した。次にこれら活性化処理した液晶ポリマーフィルムと銅箔を、圧接ユニット６０で活性化処理面同士を当接して重ね合わせて３％の圧延率で冷間圧接し、巻き取りロール６６で巻き取り高分子導電板接合体２０を製造した。
（実施例３）
高分子板２８として厚み２０μｍのポリエステルフィルムフィルムを用い、導電板２６として厚み３５μｍの銅箔（ＪＩＳ  Ｈ  ３１００の合金番号：Ｃ１０２０、無酸素銅）を用いた。ポリエステルフィルムと銅箔を高分子板導電板接合体製造装置にセットし、巻き戻しリール６２から巻き戻されたポリエステルフィルムならびに巻き戻しリール６４から巻き戻された銅箔を、真空装５２内の水冷電極ロール７２，８２にそれぞれ巻き付け、活性化処理ユニット７０，８０内でスパッタエッチング法によりそれぞれ活性化処理した。次にこれら活性化処理したポリエステルフィルムと銅箔を、圧接ユニット６０で活性化処理面同士を当接して重ね合わせて１％の圧延率で冷間圧接し、巻き取りロール６６で巻き取り高分子導電板接合体２０を製造した。
（実施例４）
高分子板２８として厚み５０μｍの液晶ポリマーフィルムを用い、導電板２６として厚み３０μｍのアルミニウム箔（ＪＩＳ  Ｈ  ４１６０の合金番号：１０８５）を用いた。液晶ポリマーフィルムと銅箔を高分子板導電板接合体製造装置にセットし、巻き戻しリール６２から巻き戻された液晶ポリマーフィルムならびに巻き戻しリール６４から巻き戻された銅箔を、真空装５２内の水冷電極ロール７２，８２にそれぞれ巻き付け、活性化処理ユニット７０，８０内でスパッタエッチング法によりそれぞれ活性化処理した。次にこれら活性化処理した液晶ポリマーフィルムと銅箔を、圧接ユニット６０で活性化処理面同士を当接して重ね合わせて２％の圧延率で冷間圧接し、巻き取りロール６６で巻き取り高分子導電板接合体２０を製造した。
産業上の利用可能性
以上説明したように本発明の高分子板導電板接合体は、高分子板と導電板の互いに対向させる表面を活性化処理した後、活性化処理面同士を対向するように当接し重ね合わせて低圧延率で冷間圧接して形成したものである。このため、接着剤を用いておらず、より一層の軽量化や薄形化が図れ、ＩＣパッケージや放熱板などへの適用も好適である。また必要な厚みの導電板を用いることができるため工程が簡潔になり、製造コストを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の高分子板導電板接合体の一実施形態を示す概略断面図である。図２は、本発明の高分子板導電板接合体の他の一実施形態を示す概略断面図である。図３は、本発明に用いる高分子板導電板接合体の製造装置の概略図である。
【図１】
2002074531.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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