CN100400271C - 耐热性软质层压板的制造方法 - Google Patents

耐热性软质层压板的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种层压板的制造方法，它是将金属箔连续地粘贴在具有热粘性的耐热膜上形成层压板的方法，其特征在于：在粘贴后的冷却过程中，将层压板端部温度冷却到与中央部位相同的温度或更高的温度。通过该方法，能够防止在层压的层压板中产生端部波动、在电路图案形成工艺中不能固定层压板的问题，能够制造外观良好的层压板。

Description

耐热性软质层压板的制造方法
技术领域
本发明涉及将金属箔连续地粘贴在具有热粘性的耐热膜上形成的层压板的制造方法。特别涉及用于电子电器等的耐热性软质层压板的制造方法。
背景技术
例如，在用于电子电器用印刷电路板等的层压板中，有通过热固性树脂等热固性粘合剂粘着金属箔的层压板(下面表示为“热固型层压板”)和用热塑性树脂等热粘型粘合剂粘着金属箔的层压板(下面表示为“热粘型层压板”)。
热固型层压板的制造方法一直都有人进行各种研究，现在实施的方法有用多段压机或真空压机挤压树脂渗透纸、树脂渗透玻璃布等和金属箔，然后在高温下进行几个小时的热固化，得到刚性层压板的方法，或者将滚筒状材料夹在一对热辊层压装置(热层压装置)中进行层压，然后在高温下进行几个小时的热固化，得到软质层压板的方法，用双皮带压机代替热层压装置进行热层压的方法等。
制造上述热固型层压板时大都是加压加热成型温度低于200℃的情况。这种程度的加热温度，施加给被层压材料的热应力小，对层压板外观的影响小。
但是，在制造热粘型层压板的情况下，必须在高于或等于构成粘合层的热塑性树脂的玻璃化转变温度(表示为Tg)的温度下加压加热才能热粘。另一方面，电子电器用层压板由于在部件实际安装过程中承受高温加热，所以要求构成粘合层的热塑性树脂的Tg至少是180℃或更高。进一步来说，为了使其热粘，热层压温度必须是200℃或更高。例如，公开在特开平4-33848号公报、特开平11-300887号公报、特许第2652325号公报、特开平9-116254号公报等中。
在上述那样的高温下层压，因为施加给层压板的温度极高，所以容易受到各种力的影响，会发生层压后的层压板端部呈波动状态的所谓的“端部波动”现象。这种端部波动，即，层压板端部如果失去平整性，则在层压板上涂布光致抗蚀剂、曝光、显影、蚀刻铜箔而形成电路图案时，不能通过从层压板背面抽真空顺利地固定层压板，会产生图案偏差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种外观良好的耐热性软质层压板，解决了由于耐热性软质层压板端部波动而引起电路形成工序中图案易于出现偏差的问题。
对于端部波动发生的机理，虽然未必清楚，但是可以认为其机理例如如下：在通过高温加压粘贴被层压材料后的冷却过程中，因为与中央部相比，端部温度先下降，所以中央部和端部就产生温度差。如果温度不同，则层压板的收缩量也不一样，所以与中央部相比，端部收缩更大。例如在连续制造的情况下，产生卷绕层压板的力，即，层压板中的卷绕张力。在冷却过程中，因为端部处于比中央部收缩更大的状态，因此如果有卷绕张力，则端部伸长，发生塑性变形。然后，如果将其冷却至常温，则只有端部塑性变形的部分留了下来，端部处于波动状态，即，产生了“端部波动”现象。
本发明的发明人对改善层压板端部波动的方法进行了深入研究，结果完成了本发明。
即，本发明是一种层压板的制造方法，它是将金属箔连续地粘贴在具有热粘性的耐热膜上制造层压板的方法，其特征在于：在粘贴后的冷却过程中，以层压板端部温度等于或高于中央部的温度冷却。
优选的实施方案涉及上述层压板的制造方法，其特征在于：所述端部温度比中央部温度高40℃以上。
更优选的实施方案涉及前面任一段记载的层压板的制造方法，其特征在于：用热辊层压装置进行粘贴。
更优选的实施方案涉及前面任一段记载的层压板的制造方法，其特征在于：在所述热辊层压装置的加压面和被层压材料之间配置保护材料，在200℃或更高的温度下进行热层压，使保护材料和被层压材料轻微贴紧，冷却后，从层压板上剥离该保护材料。
更优选的实施方案涉及前面任一段记载的层压板的制造方法，其特征在于：所述具有热粘性的耐热膜是在非热塑性聚酰亚胺膜表面上配置具有热粘性成分的树脂而形成的膜。
更优选的实施方案涉及前面任一段记载的层压板的制造方法，其特征在于：以热粘性成分为100重量％计，所述耐热膜的热粘性成分含有50重量％或更多的热塑性聚酰亚胺。
更优选的实施方案涉及前面任一段记载的层压板的制造方法，其特征在于：所述金属箔是厚度为50μm或更小的铜箔。
更优选的实施方案涉及前面任一段记载的层压板的制造方法，其特征在于：所述保护材料是非热塑性聚酰亚胺膜。
附图说明
图1是热层压装置的示意图。
图2是控制端部波动用加热器的示意图。
图3是示出波动状态的图。
符号说明
1  铜箔
2  具有热粘性的耐热膜
3  保护材料
4  热辊层压装置
5  保护材料卷取装置
6  制品卷取装置
7  控制端部波动的加热器
8  远红外线加热器
9  样品
发明的最佳实施方式
下面对本发明进行详细说明。
用本发明的制造方法得到的层压板的用途没有特别限定，主要适用作电子电器用软质层压板。
在本发明中，作为具有热粘性的耐热膜，可以例举出用具有热粘性的树脂制成的单层膜，在没有热粘性的芯层两侧或单侧上形成具有热粘性的树脂层而制成的多层膜，在纸、玻璃布等基材中浸渍了具有热粘性的树脂的膜等。但是，如果使用玻璃布等具有刚性的基材，则弯曲性变差，所以作为耐热性软质层压板用的上述膜，特别优选使用具有热粘性的树脂制成的单层膜、在没有热粘性的芯层两侧或单侧上形成具有热粘性的树脂层而制成的多层膜。
另外，本发明中所谓的热粘性，表示通过施加玻璃化转变温度(Tg)或更高温度的热量使膜的弹性模量下降而可以与被层压材料粘贴的性质。另外，所谓的耐热性表示能够耐受在大于或等于200℃的温度下连续使用的性质。
作为上述具有热粘性的树脂，可以例举出聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯、聚(甲基)丙烯酸酯、热塑性聚酰亚胺等，其中从耐热性这一点看，适合使用含有热塑性聚酰亚胺成分的树脂，具体来说是含有热塑性聚酰胺酰亚胺、热塑性聚醚酰亚胺、热塑性聚酯酰亚胺等的树脂。以热粘性成分为100重量％计，上述热塑性聚酰亚胺的含量优选是50重量％或更多，更优选70重量％或更多。为了提高粘合性，上述热粘性成分中可以配混环氧树脂、酚醛树脂、具有反应性基团的丙烯酸树脂那样的热固性树脂等。为了改善各种性能，热粘性成分中也可以配混各种添加剂。
在本发明中，对具有热粘性的耐热膜的构成没有特别限制，只要是耐热性的、在外侧有具有热粘性的树脂层的膜即可。例如，仅由热粘性树脂形成的单层也是可以的，从尺寸性能等观点出发，优选在没有热粘性的芯层两侧上配置有具有热粘性的树脂层的三层结构膜。另外，还可以使用在没有热粘性的芯层单侧上配置有具有热粘性的树脂层的两层结构膜。但是，在两层结构的情况下，为了防止层压金属箔后的翘曲，优选在没有配置热粘层的面上设置衬里层。
对上述没有热粘性的芯层没有特别限制，只要耐热即可，例如可以例举出非热塑性聚酰亚胺膜、芳族聚酰胺膜、聚醚醚酮膜、聚醚砜膜、聚烯丙酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜等，从电性能的观点出发，特别优选非热塑性聚酰亚胺膜。
在本发明中，作为上述耐热膜的合适构成，可以例举出在非热塑性聚酰亚胺膜的两面或单面上配置了热塑性聚酰亚胺的膜。
在本发明中，对具有热粘性的耐热膜的制作方法没有特别限制，例如在含具有热粘性树脂的单层的情况下，能够用皮带浇铸法、挤出法等制膜得到。另外，例如在具有热粘性的耐热膜的构成是由称为热粘层/没有热粘性的芯层/热粘层的三层形成的情况下，可以例举出在没有热粘性的芯层(例如，耐热膜)的两面上分别或两面同时涂布具有热粘性的树脂制作三层膜的方法，或者将具有热粘性的树脂层的膜粘贴在耐热膜的两面上制造三层膜的方法。在涂布具有热粘性的树脂制作三层膜的方法中，特别是在用热塑性聚酰亚胺作为热粘性成分的情况下，例如举出，在作为前体的聚酰胺酸的状态下涂布耐热膜，然后一边干燥一边进行酰亚胺化的方法，和直接涂布可溶聚酰亚胺树脂然后干燥的方法，形成热粘层的方法特别没有限制。除此之外，还可以例举出共挤出热粘层/没有热粘性的芯层/热粘层的各自的树脂，一次性将具有热粘性的耐热膜进行制膜的方法。
在本发明中，对金属箔没有特别限制，可以例举出铜箔、铝箔、SUS箔等。其中，在用于电子电器的层压板的情况下，从导电性和成本方面考虑，优选使用铜箔。另外，对于上述铜箔的厚度，因为铜箔厚度越薄，越能将电路图案的线宽细线化，所以铜箔厚度优选小于或等于50μm。由于厚度小于或等于18μm的铜箔与厚度大于18μm的铜箔相比弹性小，在热层压时易于产生褶皱，所以特别是在使用厚度小于或等于18μm的铜箔的情况下，本发明发挥出显著的效果。另外，对铜箔的种类没有特别限制，可以例举出轧制铜箔、电解铜箔等，将具有热粘性的树脂等的粘合剂涂布在这些表面上即可。
在本发明中，对于将金属箔连续地粘贴在具有热粘性的耐热膜上的装置没有特别限制，只要能够加压加热即可，可以例举出单动压机、真空压机、高压釜装置、热辊层压装置、双皮带压机等。其中，从适合连续生产的观点出发，优选热辊层压装置、双皮带压机。连续生产与间歇生产相比，由于生产率高，损耗也少，所以是优选的。
对热辊层压装置没有特别限制，只要是能够加热被层压材料、能够施加压力的层压装置即可。对于加热方法没有特别限制，只要能够用规定温度加热即可，可以例举出热介质循环方式、热风加热方式、介电加热方式等。加热温度一般优选是200℃或更高，例如，在用于为了实际安装电子部件而使层压板通过环境温度为240℃的焊锡软熔炉的用途的情况下，为了使用含具有与此相适应的Tg的热粘性成分的耐热膜，加热温度优选是240℃或更高温度。压辊的材质是橡胶、金属等，对此没有特别限制，例如，在层压温度是280℃或更高温度的高温的情况下，因为橡胶辊的橡胶劣化而不能使用，这种情况下优选使用金属辊。对加压方式也没有特别限制，只要能够施加规定压力即可。可以例举出油压方式、气压方式、隙间压力方式等。对上述压力没有特别限制。
在本发明中，对保护材料没有特别限制，只要能够实现防止层压后的制品发生褶皱等不良外观的目的即可。可以例举出纸、金属箔、塑料膜等。其中，塑料膜由于使用方便、成本低而优选，因为必须能够耐受加工时的温度，所以优选非热塑性聚酰亚胺膜、聚芳族酰胺膜、聚醚醚酮膜、聚醚砜膜、聚烯丙酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜等耐热膜。另外，在250℃温度下加工时，因为必须使用耐热性更高的耐热膜，所以适合使用非热塑性聚酰亚胺膜。
对保护材料的厚度没有特别限制，为了实现抑制层压后的层压板中形成褶皱的目的，其厚度优选大于或等于50μm。因为如果保护材料的厚度大于或等于75μm，则基本上能够完全抑制褶皱的形成，所以其厚度更优选大于或等于75μm。另外，如果保护材料和被层压材料轻微贴紧，则不需要对表面进行特别处理等，即使必要时为了抑制粘合性而进行表面处理等也没有关系。另外，如果保护材料和被层压材料轻微贴紧，即使为了防止铜箔表面氧化的目的而进行了防锈处理等，为了其他目的而进行了表面处理也没有关系。另外，这里所谓的轻微贴紧状态，是在不对保护膜和被层压材料施加任何力的条件下二者不剥离的状态，用手剥时能够容易地剥下来的状态。
本发明的特征是，在将金属箔粘贴在耐热膜上以后的冷却过程中，以层压板端部温度等于或高于中央部的温度冷却。通过具有能够调整中央部和端部温度的机构的装置能够没有特别限制地对上述中央部和端部进行温度调整。作为例子，可以举出能够在宽度方向上进行温度控制的加热器方式或加热辊方式、加热炉方式等。对上述加热器没有特别限制，只要能够调整到规定温度即可，可以使用远红外线加热器，也可以使用近红外线加热器。
至于加热器的设定温度，可以通过距层压板的距离、设置间隔等进行适当调整，使层压板的表面温度在130℃～层压温度，优选150℃～(层压温度-50)℃，更优选180℃～(层压温度-100)℃的范围内。在层压板的表面温度低于上述范围的情况下，不能通过层压后的自然冷却缓和收缩，存在不能体现控制波动的效果的可能性。相反，在层压板的表面温度高于上述范围的情况下，由于粘合层***，所以易于受到卷取张力的影响，存在发生塑性变形、外观恶化的可能性。对于层压板的表面温度，可以用热电偶或接触式温度计等测定。
从控制端部波动效果的观点出发，上述中央部和端部的温度差优选是端部温度高40℃或更高，更优选是60℃或更大的温度差。在温度差低于上述值的情况下，不能充分缓和端部的收缩，可能得不到控制波动的效果。
另一方面，温度差的上限优选是150℃，更优选是120℃。如果温度差的上限大于上述值，要进行超过补偿端部温度下降所需程度的加热，中央部的温度降低，所以在层压板的中央部存在发生波动的可能性。
下面用记载的实施例更详细地说明本发明，但是，不能用这些实施例限定本发明。
实施例
实施例中的玻璃化转变温度(Tg)是用岛津制作所制造的DSCCELL SCC-41(差示扫描量热计)，在氮气气流下和升温速度为10℃/min的条件下在从室温至400℃的温度范围内测定的。热层压装置使用具有图1所示构成的装置。在粘贴后的冷却过程中，为了能够在宽度方向上进行温度控制，使用商购的红外线加热器，为使样品的中央部和端部的温度能够控制而配置(参考图2)。
如图3所示，端部波动的程度用波动的宽度W(mm)和波动高度d(mm)表示。另外，作为端部波动的程度，将波动的宽度(W)为0的状态评价为◎，W大于0但小于或等于30mm时为○，大于30mm但小于或等于60mm时为△，大于60mm时为×。
实施例1-3
使用在非热塑性聚酰亚胺膜的两面上具有Tg为240℃的热塑性聚酰亚胺树脂成分的三层结构的，25μm厚、260mm宽的膜(钟渊化学工业株式会社制造的PIXEO BP HC-142)，在其两侧上配置18μm的电解铜箔(三井金属工业制造的3EC-VLP)，然后在其两侧上配置作为保护膜的厚度为125μm的聚酰亚胺膜(钟渊化学工业株式会社制造的アピカル125NPI)，用热辊层压装置沿图1那样的轧制线在温度为380℃、线速度为2.0m/min、层压压力为200N/cm的条件下层压。然后将保护膜和层压后的软质层压板在轻微贴紧状态下冷却至常温，然后从软质层压板上剥离保护膜，制造软质层压板。表1示出层压板端部和中央部的温度差条件。结果能够得到层压板端部波动减少、外观良好的软质层压板。
比较例1和2
除了表1中所示的温度差条件变化外，与实施例1-3一样制造软质层压板。结果是，层压板端部的波动大，外观变差。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 比较例1 比较例2
端部温度-中央部温度   ℃ 60 40 20 -20 -40
端部波动程度 ◎ 0 △ × ×
波动的宽度(W)   mm 0 20 40 100 120
波动高度(d)   mm 0 1 1 4-6 5-7
工业实用性
用本发明的层压板制造方法得到的层压板外观良好，端部的波动等得到抑制。从而能够提供特别适用于电子电器用的耐热性软质层压板。

Claims (8)

1.一种制造层压板的方法，其是将金属箔连续地粘贴在具有热粘性的耐热膜上形成层压板的制造方法，其特征在于：在粘贴后的冷却过程中，以层压板端部温度等于或高于中央部的温度冷却。
2.根据权利要求1的制造层压板的方法，其特征在于：所述端部温度比中央部温度高40℃以上。
3.根据权利要求1或2的制造层压板的方法，其特征在于：用热辊层压装置进行粘贴。
4.根据权利要求3的制造层压板的方法，其特征在于：在所述热辊层压装置的加压面和被层压材料之间配置保护材料，在200℃或更高的温度下进行热层压，使保护材料和被层压材料轻微贴紧，冷却后，从层压板上剥离该保护材料。
5.根据权利要求1的制造层压板的方法，其特征在于：所述具有热粘性的耐热膜是在非热塑性的聚酰亚胺膜表面上配置具有热粘性成分的树脂而形成的膜。
6.根据权利要求1的制造层压板的方法，其特征在于：以热粘性成分为100重量％计，所述耐热膜的热粘性成分含有50重量％或更多的热塑性聚酰亚胺。
7.根据权利要求1的制造层压板的方法，其特征在于：所述金属箔是厚度为50μm或更小的铜箔。
8.根据权利要求4的制造层压板的方法，其特征在于：所述保护材料是非热塑性的聚酰亚胺膜。
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