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| JP2011036836 | PATTERN FORMING APPARATUS |
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康井 義成 (〒26 神奈川県海老名市門沢橋１４９－１ 株式会社康井精機厚木工場内 Kanagawa, 24304, JP)
株式会社康井精機 (〒43 東京都目黒区東山２丁目８番６号 Tokyo, 15300, JP)
YASUI, Yoshinari (Atsugi Factory, 149-1, Kadosawabashi, Ebina-sh, Kanagawa 26, 24304, JP)
| 連続した基材上に有機溶剤と溶媒とからなる有機溶液を塗布した後、この基材上の有機溶液を所定の雰囲気温度下で乾燥して硬化することによって、前記基材上に前記有機溶剤を硬化してなる樹脂の薄膜層を備えた複合材料シートを製造する複合材料シートの製造装置において、 長手方向に搬送されている有機溶液を塗布された基材に対して前記有機溶剤中の溶媒を10~15%残留するまで加熱乾燥させる予備加熱手段を設け、 予備加熱手段によって予備加熱された有機溶液を塗布された基材をその長手方向に搬入・搬出自在としたキュア炉を設け、 前記予備加熱手段において前記キュア炉に搬入される直前の有機溶液を塗布された基材を不活性ガス雰囲気内に保持して基材の酸化を防止させる不活性ガス供給手段を設け、 前記キュア炉内に前記基材の乾燥すべき有機溶液が塗布されていない面を巻回させて搬送するとともに前記基材および有機溶液を加熱するロールと、このロールと基材との間に不活性ガス膜を形成させるとともに前記キュア炉内を前記基材の酸化を防止させる低酸素濃度に維持する不活性ガス供給手段と、前記ロールに巻回されている基材に塗布されている有機溶液を前記樹脂のガラス転移点以上の温度に加熱して前記有機溶剤中の溶媒の残留量を1%以下(好ましくは0.5%以下)にする加熱手段とを設けた ことを特徴とする複合材料シートの製造装置。 |
| 前記基材は銅の薄膜であり、樹脂はポリイミド樹脂であり、不活性ガスは窒素ガスであり、前記予備加熱手段の不活性ガス供給手段部分における酸素濃度は500~1000PPMであり、前記キュア炉内の酸素濃度は100~500PPMであることを特徴とする請求項1に記載の複合材料シートの製造装置。 |
本発明は、複合材料シートの製造装置に り、特に、基材上に有機溶剤を硬化してな 樹脂の薄膜層を備えた複合材料シートの製 装置に関する。
従来から、基材上に樹脂の薄膜層を備え 複合材料シートが種々の分野において利用 れている。
例えば、基材として金属の薄膜の1種であ る銅箔とした複合材料シートはフレキシブル プリント基板として、基材をステンレス箔(SU S箔)としたものはHDD(ハードディスク)のバネ として、また、基材を洋白としたものは絶 シールドとして、さらにまた、基材をPET(ポ エステルフィルム)、PEN、PES、プチラール、 ナイロン等としたものは、耐熱性フィルムあ るいは電子用カバーレイフィルムとして使用 されている。
このような多岐の利用分野にわたる複合 料シートの製造に際しては、長尺の基板を ローラ等の搬送手段によって塗工位置まで 送するとともに、塗工位置において、ダイ ートやグラビアコート等の塗工方法を用い 前記基材上に有機溶剤を塗布し、その後、 記有機溶剤を乾燥して有機溶剤中の溶媒を 去することによって前記有機溶剤の硬化を っていた。この結果、前記基材上に前記有 溶剤を硬化してなる樹脂の薄膜層が形成さ た複合材料シートが得られるようになって た。
しかしながら、従来は、複合材料シート 成形に際して、基材上に塗布した有機溶剤 乾燥して硬化することによって基材上に樹 の薄膜層を形成する段階において、複合材 シートの幅方向の両端縁が樹脂の薄膜層側 めくれ上がってフィルム全体が丸みを帯び カールと称される現象が生じてしまうこと 問題となっていた。
特に、近年の携帯電話機、液晶テレビそ 他の電子機器においては小型化、複雑化が み、これらの機器に用いられている基材を 箔とした複合材料シートから成るフレキシ ルプリント基板に対して、更なる薄膜化を るとともに、優れた耐熱性、耐候性、耐屈 性、形状維持性、剥離強度等が要求されて るが、これを満たすものがなかった。
更に説明すると、銅箔に塗布される樹脂 ポリイミド樹脂であるが、このポリイミド 脂は、樹脂の前駆体であるアミック酸溶液 塗布原料とし、乾燥時に前記溶液内のNMP溶 を除去するようにしてキュア(硬化)しなが 反応させてポリイミド樹脂とするため、反 による収縮が他の樹脂に比べて著しく大き 、カールがより発生し易いものとなってい 。
また、ポリイミド樹脂においては、NMP溶 を有機溶剤中から揮散させにくい樹脂であ ことも、ポリイミド樹脂がカールを発生さ 易いことの一因と考えられている。
また、このNMP溶媒がほぼ100%除去されない と、配線時の半田結線において、250℃以上に 熱せられる場合、ポリイミド樹脂内のNMP溶媒 が蒸発し、銅箔とポリイミドが剥離しピール 強度が著しく低下し、最悪の場合は銅箔とポ リイミド剥離するという不都合があった。
そのため、従来においては、アミック酸 液を銅箔にコーティングした後に、ステン スメッシュシートにコーティング後の材料 巻き付けて巻き取った物を窒素雰囲気内の に入れて加熱するようにしていたが、500℃~ 700℃で48時間入れないと、NMP溶媒が除去され 、製品にならないという不都合があった。 た、ステンレスメッシュの跡が銅箔に凹凸 して残るので、製品として問題が生じる場 があった。特に、多層時には跡に空気が入 可能性が有り、多層のフレキシブル基板に 不向きであった。
そこで、従来においては、良質な複合材 シートを搬送させながら連続的に製造する とが要望されていた。
本発明は、これらの点に鑑みなされたも であり、複合材料シートの薄膜化を図るこ ができ、カールの発生を有効に防止するこ ができ、連続的に製造することができ、ひ ては耐熱性、耐候性、耐屈曲性、形状維持 、剥離強度等に優れている高品質の複合材 シートを得ることができる複合材料シート 製造装置を提供することを目的とする。
前述した目的を達成するため、本発明の 1の形態に係る複合材料シートの製造装置は 、連続した基材上に有機溶剤と溶媒とからな る有機溶液を塗布した後、この基材上の有機 溶液を所定の雰囲気温度下で乾燥して硬化す ることによって、前記基材上に前記有機溶剤 を硬化してなる樹脂の薄膜層を備えた複合材 料シートを製造する複合材料シートの製造装 置において、長手方向に搬送されている有機 溶液を塗布された基材に対して前記有機溶剤 中の溶媒を10~15%残留するまで加熱乾燥させる 予備加熱手段を設け、予備加熱手段によって 予備加熱された有機溶液を塗布された基材を その長手方向に搬入・搬出自在としたキュア 炉を設け、前記予備加熱手段において前記キ ュア炉に搬入される直前の有機溶液を塗布さ れた基材を不活性ガス雰囲気内に保持して基 材の酸化を防止させる不活性ガス供給手段を 設け、前記キュア炉内に前記基材の乾燥すべ き有機溶液が塗布されていない面を巻回させ て搬送するとともに前記基材および有機溶液 を加熱するロールと、このロールと基材との 間に不活性ガス膜を形成させるとともに前記 キュア炉内を前記基材の酸化を防止させる低 酸素濃度に維持する不活性ガス供給手段と、 前記ロールに巻回されている基材に塗布され ている有機溶液を前記樹脂のガラス転移点以 上の温度に加熱して前記有機溶剤中の溶媒の 残留量を1%以下(好ましくは0.5%以下)にする加 手段とを設けたことを特徴とする。
そして、このような装置によれば、有機 液を塗布された基材は、予備加熱手段によ て前記有機溶剤中の溶媒を10~15%残留するま 加熱乾燥させられるとともに、キュア炉に 入される直前部分において不活性ガス供給 段によって形成される不活性ガス雰囲気内 保持されて基材の酸化が防止される。この うな状態で予備加熱手段からキュア炉内に 入された有機溶液を塗布された基材は、乾 すべき有機溶液が塗布されていない面を加 状態にあるロールの外周面との間に不活性 ス薄膜を介在させて搬送され、搬送されて る間はキュア炉内の基材の酸化を防止させ 低酸素濃度の雰囲気内を通過するので、酸 を防止される。同時に、前記有機溶剤は、 ールおよび加熱手段より付与される熱量に り樹脂のガラス転移点以上に加熱されて残 量が1%以下(好ましくは0.5%以下)となるよう 溶媒を十分に除去されて硬化される。これ よりカールの全くないない薄膜状の複合材 シートであって、耐熱性、耐候性、耐屈曲 、形状維持性、剥離強度等に優れている高 質の複合材料シートが連続的に製造される
また、本発明の第2の態様の複合材料シー トの製造装置は、第1の態様において、前記 材は銅の薄膜であり、樹脂はポリイミド樹 であり、不活性ガスは窒素ガスであり、前 予備加熱手段の不活性ガス供給手段部分に ける酸素濃度は500~1000PPMであり、前記キュア 炉内の酸素濃度は100~500PPMであることを特徴 する。
そして、このような装置によれば、銅箔 の銅の薄膜からなる基材を用いる場合にお て、窒素ガスにより基材である銅の酸化を 効に防止することが可能となり、しかもポ イミド樹脂を含有されていた溶媒をほぼ完 に除去して硬化させることができ、高品位 複合材料シートを得ることができる。
本発明の複合材料シートの製造装置によ ば、複合材料シートの薄膜化を図ることが き、カールの発生を有効に防止することが き、連続的に製造することができ、ひいて 耐熱性、耐候性、耐屈曲性、形状維持性、 離強度等に優れている高品質の複合材料シ トを得ることができる等の優れた効果を奏 る。
次ぎに、図1から図3について、本発明の 合材料シートの製造装置を説明する。
図1から図2は本発明の複合材料シートの 造装置の1実施形態を示している。
本実施形態の製造装置1においては、図3 示すような銅箔等の銅の薄膜からなる基材2 ポリイミド樹脂3を積層した複合材料シート 4を製造する場合を例として説明する。
図1から図2に示す製造装置1は、基材2の原 反ロール5から巻き取り装置6に至る基材2の搬 送経路を有しており、この一連の搬送経路中 には、基材2の搬送を保持する複数のガイド ーラ7が配設されている。原反ロール5の下流 には、この原反ロール5に巻回された長尺な 材2を繰り出す繰り出し装置8を有している。 この繰り出し装置8の下流には、前記繰り出 装置8から繰り出された基材2の表面にポリイ ミド樹脂の前駆体としてのアミック酸溶液( 機溶剤と溶媒との混合物)を塗布する塗工装 9が配設されている。この塗工装置9として 、ダイコータ、リバースコータ、ナイフコ タ若しくはグラビアロールの直径が50mm以下 マイクログラビアコータを配設するとよい 本実施形態においては、ポリイミド樹脂が 水性が強く空気を巻き込むと粘度の変化を こしたり、白濁化を起こすために、コーテ ング後のポリイミド特性が失われる可能性 高いので、空気がふれないダイコータを用 ている。この塗工装置9の下流側には、基材 2上の有機溶剤中の溶媒を10~15%残留するまで 熱乾燥させる予備加熱手段としての複数の 燥炉10、11、12が連設されている。これら乾 炉10、11、12の下流側には、有機溶剤を最終 に硬化させてポリイミド樹脂3とさせるキュ 炉13が配設されている。このキュア炉13の下 流側には、高熱状態の複合材料シート4を徐 する徐冷装置14が配設されている。この徐冷 装置14と巻き取り装置6の間には、冷却された 複合材料シート4を巻き取り駆動する巻き取 駆動装置15が配設されている。
前記予備加熱手段としての複数の乾燥炉1 0、11、12のうち、上流側の2つの乾燥炉10、11 おいては複数の赤外線若しくは遠赤外線に るヒータ16を有機溶液に対面するように配設 してあり、有機溶液を塗布された基材2を約15 0℃程度まで徐徐に加熱するように形成され いる。乾燥炉10、11の下流側に配設されてい 乾燥炉12においては、複数の赤外線若しく 遠赤外線によるヒータ17を有機溶液に対面す る側と必要に応じて基材2に対面する側とに 設してあり、最終的に有機溶液を塗布され 基材2を約300~350℃程度まで徐徐に加熱して有 機溶剤中の溶媒を10~15%残留するまで加熱乾燥 させるように形成されている。更に、キュア 炉13に搬入される直前の有機溶液を塗布され 基材2に対しては、有機溶液に対面する側お よび基材2に対面する側の双方にヒータ17を配 設し、かつ、両ヒータ17の間に不活性ガスと ての窒素ガスを供給して酸素濃度が500~1000PP Mの不活性ガス雰囲気を形成する不活性ガス 給手段としての窒素ガスノズル18を配設して いる。これによりキュア炉13に搬入される直 の乾燥炉12内において基材2は不活性ガス雰 気内に保持されて酸化を防止される。
乾燥炉12の下流側に配置されているキュ 炉13の上面には、複合材料シート4をその長 方向に搬入・搬出自在とする入口19と出口20 が開設されている。キュア炉13内の中央部 は複合材料シート4の基材2の乾燥すべき有機 溶媒が塗布されていない面を巻回させて搬送 する直径が200~1000mmのロール21が回転自在に横 架されている。このロール21は自由回転と駆 回転とを切換え自在に形成されている。基 2に不必要な張力を付与させない場合にはロ ール21を自由回転させるとよい。また、ロー 21内には、基材2をポリイミド樹脂3のガラス 転移点(約350℃)より低い温度に保持させるた の低温ヒータ(図示せず)が内蔵されている また、有機溶剤をポリイミド化させるため 有機溶剤をガラス転移点以上(例えば、380~420 ℃)に加熱するための加熱手段として、有機 剤と対面する円弧状の位置に赤外線若しく 遠赤外線による加熱ヒータ22を配設している 。この加熱ヒータ22およびロール21内のヒー による加熱を受けて、基材2に塗布されてい 有機溶剤中の溶媒の残留量は1%以下(好まし は0.5%以下)とされて良質なポリイミド樹脂 される。更に、ロール21と複合材料シート4 基材2との間に不活性ガス膜を形成させるた に不活性ガスの1種の窒素ガスをロール21の 部外周面に向けて噴出させる膜形成用窒素 スノズル23が配設されている。この不活性 ス膜を確実に形成させるために、ロール21の 外周面を荒れさせて細かな凹凸からなるマッ ト処理を施すとよい。また、キュア炉13内を 酸素濃度(例えば、100~500PPM)にするための不 性ガスの1種の窒素ガスを必要量供給する少 なくとも1個の窒素ガスノズル24が配設されて いる。これらの膜形成用窒素ガスノズル23と 素ガスノズル24とによりロール21と基材2と 間に不活性ガス膜を形成させるとともにキ ア炉13内を低酸素濃度に維持して基材2とし の銅の薄膜の著しい酸化を防止する不活性 ス供給手段が形成される。キュア炉13内を低 酸素濃度に維持するためには、入口19と出口2 0とにそれぞれ窒素ガスカーテンを形成する ーテン用窒素ガスノズル25を配設するとよい 。
キュア炉13の下流側に配置されている徐 装置14においては、高熱状態の複合材料シー ト4を常温まで徐冷するために複数の赤外線 しくは遠赤外線によるヒータ26をポリイミド 樹脂3に対面する側と必要に応じて基材2に対 する側とに配設してあり、基材2の銅の結晶 化の安定性が図られ、ポリイミド樹脂3およ 基材2は平坦性を維持することとなる。
次ぎに、本実施形態の作用を説明する。
まず、原反ロール5から繰り出し装置8を して塗工装置9部分に基材2を搬送した後、こ の基材2上に有機溶剤ポリイミド樹脂の前駆 としてのアミック酸溶液を塗布する。この 合、仕上がり状態における複合材料シート4 基材2の厚さを約9μm、ポリイミド樹脂3の厚 を約10μmとする。
そして、基材2上に有機溶媒を塗布した後 、この基材2を予備加熱手段としての複数の 燥炉10、11、12内に搬送し、各乾燥炉10、11、1 2内において、基材2上の有機溶媒を所定の雰 気温度下で乾燥することによって、有機溶 の硬化を促進させる。このとき、ブロワ等 送風機を用いて有機溶剤の表面に熱風を吹 付けることによって、乾燥を効率的に行う よい。本実施形態においては、予備加熱手 の上流側の2つの乾燥炉10、11において、有 溶液を塗布された基材2は約150℃程度まで徐 に加熱される。続いて、これらの乾燥炉10 11の下流側に配設されている乾燥炉12におい は、複数のヒータ17により最終的に有機溶 を塗布された基材2を約300~350℃程度まで徐徐 に加熱して有機溶剤中の溶媒を10~15%残留する まで加熱乾燥させる。更に、キュア炉13に搬 される直前の有機溶液を塗布された基材2に 対しては、有機溶液に対面する側および基材 2に対面する側の双方に配設された両ヒータ17 の間に窒素ガスノズル18から不活性ガスとし の窒素ガスが供給されて、酸素濃度を500~100 0PPMとした不活性ガス雰囲気が形成されてい ために、両ヒータ17によって高温に加熱され る基材2の銅は有効に酸化を防止される。
キュア炉13の上流側において約300~350℃程 に徐加熱されている基材2の銅の薄膜と有機 溶剤がカーテン用窒素ガスノズル25によって 成されている約300℃程度の窒素ガスカーテ および入口19を順に経てキュア炉13内に搬入 される。基材2の銅の薄膜は、ポリイミド樹 3との結合性を高くするために、若干表面が らされているとよい。
このキュア炉13内は窒素ガスノズル24によ って供給される約300℃程度の窒素ガスにより 100~500PPMの低酸素濃度に維持されている。基 2は硬化前の乾燥すべきポリイミド樹脂22が 布されている面と反対側の面を自由回転状 のロール21に巻回させる際に、膜形成用窒素 ガスノズル23から噴出された約300℃程度の窒 ガスをロール21の外周面に沿って、具体的 は当該外周面に形成されているマット部分 よって窒素ガスを巻き込むように保持する で、ロール21の外周面との間に窒素ガスの薄 膜が形成される。そして、この状態において 、基材2はポリイミド樹脂3のガラス転移点よ 低い温度に保持されているロール21に巻き くことにより、当該ガラス転移点以下の温 に保持される。これらにより基材2である銅 薄膜は酸化作用を受けることがなくなり、 た、異常に加熱されることがなくなる。
同時に、基材2の外側に塗布されているポ リイミド樹脂3は加熱ヒータ22によりポリイミ ド樹脂3のガラス転移点(350℃)以上の温度、即 ち380~420℃の温度に加熱され、含有されてい 溶媒であるNMPをほぼ100%(NMPの残留量が1%以下( 好ましくは0.5%以下))除去される。これにより ポリイミド化が確実に行われる。更に、キュ ア炉13内の若干の酸素が硬化されているポリ ミド樹脂3を厚さ方向に浸透して基材2の銅 薄膜まで到達して銅が若干酸化されてポリ ミド樹脂3との結合性をより一層強固なもの する。
このようにしてポリイミド樹脂3が硬化さ れて最終製品とされた複合材料シート4は、 ュア炉13から出口20およびカーテン用窒素ガ ノズル25によって形成されている約300℃程 の窒素ガスカーテンを順に経て外部の乾燥 12内に搬出される。
その後、複合材料シート4は、乾燥炉12を てから徐例装置14に到達し、当該徐冷装置14 によって常温まで徐冷されて、基材2の銅の 晶化の安定性が図られ、ポリイミド樹脂3お び基材2は平坦性を維持することとなる。こ れによりカールの全くないない薄膜状の複合 材料シート4を得ることができる。例えば、 材2である銅の薄膜の厚さを9~25μmとし、ポリ イミド樹脂3の厚さを10~25μmとすることができ る。しかも、この複合材料シート4は、耐熱 、耐候性、耐屈曲性、形状維持性、剥離強 等に優れている高品質のものとなる。
その後、複合材料シート4は巻き取り装置 6に巻き取られる。
なお、本発明は、前述した実施の形態に 定されるものではなく、必要に応じて種々 変更が可能である。
例えば、複合材料シートとして基材の両 にポリイミド樹脂を形成することができる