JP2003298198A

JP2003298198A - フレキシブルプリント基板、銅張積層板、および保護シート

Info

Publication number: JP2003298198A
Application number: JP2002101637A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Arai; 正彦新井; Kenichi Okada; 顕一岡田; Kazuharu Kobayashi; 一治小林; Nobuo Tanabe; 信夫田辺
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】耐湿熱性と耐屈曲性とがともに高く、−３０
℃程度の低温環境下および８０℃程度の高温環境下にお
いても剥離しにくいフレキシブルプリント基板（ＦＰ
Ｃ）を提供する。【解決手段】ＦＰＣ１０またはＦＰＣ１０を構成する
銅張積層板１１もしくは保護シート１２において、ベー
スフィルム１またはカバーレイフィルム５を接着するた
めのベースフィルム側接着剤層２および／またはカバー
レイフィルム側接着剤層４として、シラン変性エポキシ
樹脂を含有するシラン変性エポキシ樹脂接着剤を用い
る。前記シラン変性エポキシ樹脂としては、例えば、ビ
スフェノール型エポキシ樹脂と、アルコキシシラン類と
を反応させることによって得られる生成物を用いること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブ（ＨＤＤ）の配線などに用いられるフレキシブル
プリント基板に関し、特に、耐湿熱性と耐屈曲性の向上
を図ったフレキシブルプリント基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フレキシブルプリント基板（ＦＰ
Ｃ）は、厚さが薄く、柔軟性に富み優れた屈曲特性を有
することから、近年、プリンターのヘッド部や、ハード
ディスクドライブ（ＨＤＤ）のサスペンション等、電気
機械や電子機器の可動部分用の配線板として広範に用い
られている。

【０００３】この種のＦＰＣを製造するためには、例え
ば、以下の手順を用いることができる。まず、ポリイミ
ド樹脂やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等
からなる柔軟性を有するベースフィルム上に接着剤を介
して銅箔を接着し、銅張積層板とする。そして、得られ
た銅張積層板の銅箔をエッチングし、配線となるべきと
ころを残して他の部分を除去することによってパターン
回路を形成する。このパターン回路の上に、カバーレイ
フィルム上に接着剤層を形成した保護シートを、前記接
着剤層４が内面になるように積層させたのち、接着剤を
硬化させることにより、フレキシブルプリント基板を得
る。従来、ベースフィルムやカバーレイフィルムを接着
させるための接着剤としては、一般的に、エポキシ樹脂
接着剤が用いられている。このエポキシ系接着剤は、一
般にエポキシ樹脂（プレポリマー）と硬化剤と組み合わ
せたエポキシ樹脂組成物として用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、電子機器の集積
化、高密度化が進んでおり、該電子機器内部の平均温度
が上昇する傾向にある。しかしながら、汎用のエポキシ
系接着剤は、一般に硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）が
低く、温度上昇により弾性率が低下しやすい性質を有し
ているので、例えば８０℃程度の高温環境下では、屈曲
による負荷を分担できずに耐屈曲性が低下するという問
題がある。

【０００５】また、シクロヘキサン環などの剛直な構造
を分子内に有する高Ｔｇ型エポキシ系接着剤も知られて
いる。この高Ｔｇ型エポキシ系接着剤の硬化により得ら
れる硬化物は、高温環境下でも軟らかくなりにくいが、
硬くてもろいので、ピール強度が低いという欠点を有す
る。特に、特に常温以下（２３〜−３０℃）や高温環境
（４０度以上）においてピール強度の低下が著しく、屈
曲時に突然剥離してしまうこともある。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であって、耐湿熱性と耐屈曲性とがともに高く、−３０
℃程度の低温環境下および８０℃程度の高温環境下にお
いても剥離しにくいフレキシブルプリント基板（ＦＰ
Ｃ）を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題は、フレキシブ
ルプリント基板またはフレキシブルプリント基板を構成
する銅張積層板もしくは保護シートにおいて、ベースフ
ィルムまたはカバーレイフィルムを接着するための接着
剤として、シラン変性エポキシ樹脂接着剤を用いること
により解決される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づいて、本
発明を詳しく説明する。図１は、フレキシブルプリント
基板（ＦＰＣ）の断面図を示す。図１において、符号１
は、ベースフィルムであり、このベースフィルム１上に
は、ベースフィルム側接着剤層２が形成されており、さ
らにこのベースフィルム側接着剤層２の上にパターン回
路３が形成されている。パターン回路３の上には、カバ
ーレイフィルム側接着剤層４を介してカバーレイフィル
ム５が接着されている。前記ベースフィルム１およびカ
バーレイフィルム５としては、従来ＦＰＣ用に用いられ
ている種類のプラスチックフィルムを特に制限なく用い
ることができるが、例えば、ポリイミド樹脂フィルム、
ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系フィ
ルム等は、引っ張り強度と弾性率がともに大きく、柔軟
性、屈曲性ともに優れたものとなるので、特に好まし
い。

【０００９】本実施の形態のＦＰＣ１０においては、前
記ベースフィルム側接着剤層２およびカバーレイフィル
ム側接着剤層４として、シラン変性エポキシ樹脂を含有
するシラン変性エポキシ樹脂接着剤が用いられる。本発
明において、前記シラン変性エポキシ樹脂としては、例
えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂と、アルコキシシ
ラン類との反応によって得られる生成物を用いることが
できる。

【００１０】前記シラン変性エポキシ樹脂は、例えば、
特開２００１−５９０１１号公報に記載されているよう
に、前記ビスフェノール型エポキシ樹脂として、分子内
に水酸基を有するものを用い、該ビスフェノール型エポ
キシ樹脂の水酸基と、アルコキシシラン類とを反応させ
ることにより、合成することができる。また、市販品の
例としては、例えば、荒川化学工業株式会社製のコンポ
セランＥ１０２、同じくＥ２００などが挙げられる。

【００１１】前記水酸基を有するビスフェノール型エポ
キシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡやビスフ
ェノールＦ等のビスフェノール類と、エピクロロヒドリ
ンやβ−メチルエピクロロヒドリン等のハロエポキシド
との反応により得られ、下記一般式（１）

【００１２】

【化１】

【００１３】により表されるものを用いることができ
る。この一般式（１）において、Ｘは、イソプロピリデ
ン基（ビスフェノールＡの場合）、メチレン基（ビスフ
ェノールＦの場合）、エチリデン基、ジフェニルメチレ
ン基、シクロヘキシリデン基、酸素原子、スルホニル基
などの２価基であり、Ｙは、水素原子またはメチル基な
どの炭素数１〜３個のアルキル基である。このようなビ
スフェノール類のうち、ビスフェノールＡを用いたビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂は、最も汎用的に使用さ
れ、低価格であるので、特に好ましい。

【００１４】また、式（１）中、繰り返し単位の個数ｎ
は、ビスフェノール型エポキシ樹脂の一部の分子におい
て１以上であれば、ｎが０の分子を相当量含んでいても
よく、平均で約０．１〜３５とすることが好ましい。前
記繰り返し単位の個数ｎが０．１未満では、ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂中の水酸基が少なくなり、ビスフェ
ノール型エポキシ樹脂と、アルコキシシラン類との反応
が起こりにくくなり、好ましくない。一方、前記繰り返
し単位の個数ｎが３５を超えると、エポキシ当量があま
りに大きくなり、エポキシ基による硬化が困難になると
ともに、ビスフェノール型エポキシ樹脂中の水酸基があ
まりに多く、アルコキシシラン類との反応により生成す
る結合の数が多くなり、生成物がゲル化し、接着剤とし
ての使用が困難になるおそれがあり、好ましくない。

【００１５】また、前記アルコキシシラン類としては、
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のテト
ラアルコキシシラン類、メチルトリメトキシシラン、メ
チルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、
エチルトリエトキシシラン等のアルキルトリアルコキシ
シラン類、または、これらの縮合物（縮合物１分子中の
ケイ素原子の平均個数は通常２〜３００程度である）等
が挙げられる。特に、テトラメトキシシランやメチルト
リメトキシシランのようにメトキシ基を有するものは、
反応性が高く、ビスフェノール型エポキシ樹脂との反応
や、硬化時の縮合が容易に進行するようになるので、好
ましい。

【００１６】前記アルコキシシラン類としては、特に、
下記一般式（２）

【００１７】

【化２】

【００１８】（式中、Ｍｅはメチル基を示し、ｍは０以
上の整数であり、ｍの平均繰り返し単位数は１〜７であ
る）で代表される化合物を含むテトラメトキシシラン縮
合物が好ましい。前記ｍの平均繰り返し単位数は１〜７
であり、当該テトラメトキシシランの縮合物の数平均分
子量は２６０〜１１１６程度のものがより好ましい。平
均繰り返し単位数ｍが上記範囲内のものは、ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂や有機溶剤への溶解性がよく、ビス
フェノール型エポキシ樹脂との反応性が良好である。

【００１９】前記シラン変性エポキシ樹脂は、例えば、
特開２００１−５９０１１号公報に記載されているよう
に、前記ビスフェノール型エポキシ樹脂と、アルコキシ
シラン類とを脱アルコール反応によりエステル化するこ
とにより製造することができる。ビスフェノール型エポ
キシ樹脂とアルコキシシラン類の使用割合は、特に制限
されないが、アルコキシシラン類のシリカ換算重量／ビ
スフェノール型エポキシ樹脂の重量比を、０．０１〜
１．２の範囲とするのが好ましい。

【００２０】ただし、アルコキシシラン類のアルコキシ
基とビスフェノール型エポキシ樹脂の水酸基との当量比
が１付近（化学量論的に等量付近）であると、脱アルコ
ール反応の進行によって溶液の高粘度化やゲル化を招き
やすいため、ビスフェノール型エポキシ樹脂の水酸基の
当量またはアルコキシシラン類のアルコキシ基の当量の
いずれか一方が多くなるように前記当量比を１未満また
は１を超えるように調整するのが好ましい。特に、前記
当量比は、０．８未満または１．２以上に調整するのが
好ましい。

【００２１】そしてシラン変性エポキシ樹脂の製造は、
例えば、前記各成分を仕込み、加熱して生成するアルコ
ールを留去しながらエステル交換反応を行うことにより
行うことができる。反応温度は５０〜１３０℃程度、好
ましくは７０〜１１０℃であり、全反応時間は１〜１５
時間程度とされる。なお、アルコキシシラン類として２
種以上のものを用いる場合には、それぞれを同時にビス
フェノール型エポキシ樹脂と反応させることもでき、ま
たは順次に反応させることもできる。

【００２２】上記のエステル交換反応に際しては、反応
促進のために従来公知のエステルと水酸基のエステル交
換触媒のうち、エポキシ環を開環しないものを使用する
ことができる。特に、有機錫、有機酸錫が好ましく、具
体的には、ジブチル錫ジラウレート、オクチル酸錫等が
有効である。

【００２３】また、上記反応は溶剤中で行うこともでき
る。ここで用いられる溶剤としては、前記ビスフェノー
ル型エポキシ樹脂およびアルコキシシラン類を溶解する
有機溶剤であれば、特に制限はないが、例えば、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロ
フラン、メチルエチルケトンなどの非プロトン性極性溶
媒が挙げられる。

【００２４】上述のシラン変性エポキシ樹脂接着剤から
得られる硬化物は、従来のエポキシ樹脂から得られる硬
化物に比して優れた耐熱性を示す。この理由は、以下に
示すとおりである。まず、シラン変性エポキシ樹脂の合
成過程において、アルコキシシラン類と、ビスフェノー
ル型エポキシ樹脂とが反応することにより、アルコキシ
シラン部位とビスフェノール型エポキシ樹脂部位との間
に、結合が形成される。

【００２５】さらに、シラン変性エポキシ樹脂接着剤の
硬化過程においては、以下に示す２つの過程が並行して
進行する。（１）ビスフェノール型エポキシ樹脂に由来するエポキ
シ基が前記硬化剤と開環反応して重合する過程。（２）アルコキシシラン部位が、周囲の水分を吸収しな
がら脱アルコール反応することにより、シロキサン結合
（≡Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ≡）を形成しながら縮合する過程。

【００２６】これにより、一のアルコキシシラン部位と
他のアルコキシシラン部位、一のビスフェノール型エポ
キシ樹脂部位と他のビスフェノール型エポキシ樹脂部位
との間にも結合が形成されるようになり、高次の架橋構
造を有する硬化物となる。このため、該硬化物は、高温
環境下においても低温環境下においても高い弾性率を示
すとともに、耐熱性が向上するものと考えられる。従っ
て、ＦＰＣ１０の製造に用いる接着剤として、前記シラ
ン変性エポキシ樹脂接着剤を用いることにより、高温環
境下においても低温環境下においても耐屈曲性に優れた
ＦＰＣ１０を製造することが可能となる。

【００２７】前記シラン変性エポキシ樹脂接着剤は、上
記シラン変性エポキシ樹脂を含有する組成物である。シ
ラン変性エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されない
が、通常、前記組成物の固形分中５０質量％以上である
ことが好ましい。前記組成物は、溶剤により適宜に濃度
を調整できる。溶剤としては、ジメチルホルムアミド、
ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、メチルエ
チルケトンなどの非プロトン性極性溶媒を使用できる。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じ
て、充填剤、離型剤、表面処理剤、難燃剤、粘度調節
剤、可塑剤、抗菌剤、防黴剤、レベリング剤、消泡剤、
着色剤、安定剤、カップリング剤等を適宜に配合するこ
とができる。

【００２８】前記シラン変性エポキシ樹脂接着剤は、一
般的なエポキシ接着剤用硬化剤と混合したのち被着物に
塗布して、１００〜２００℃程度の温度で熱処理するこ
とによって硬化し、前記被着物を接着することができ
る。前記エポキシ接着剤用硬化剤としては、従来エポキ
シ系接着剤に使用されている硬化剤を特に制限なく使用
できる。具体的には、ジエチレントリアミン、テトラエ
チレンペンタミン、ジシアンジアミド、ｍ−フェニレン
ジアミンなどのポリアミン系硬化剤、無水フタル酸、テ
トラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタ
ル酸、４−メチル−３，６−エンドメチレンテトラヒド
ロ無水フタル酸などの酸無水物系硬化剤などが挙げられ
る。

【００２９】次に、本発明を具体例に基づいて詳しく説
明する。

【００３０】「実施例１」まず、図２に示すように、ベ
ースフィルム１として厚さ２５μｍのポリイミド樹脂フ
ィルムを用い、このベースフィルム１の上にシラン変性
エポキシ樹脂接着剤を１０μｍの厚さにて塗布してベー
スフィルム側接着剤層２とし、このベースフィルム側接
着剤層２の上に厚さ３５μｍの銅箔６を積層して、銅張
積層板１１を作製した。次いで、図３に示すように、得
られた銅張積層板１１の銅箔６を塩化第二鉄水溶液によ
りエッチングしてパターン回路３を形成した。また、図
４に示すように、カバーレイフィルム５として厚さ２５
μｍのポリイミド樹脂フィルムを用い、この上にシラン
変性エポキシ樹脂接着剤を３０μｍの厚さに塗布し、乾
燥させることにより、カバーレイフィルム側接着剤層４
を形成して、保護シート１２を作製した。そして、銅張
積層板１１のパターン回路３の上に、前記保護シート１
２を、カバーレイフィルム側接着剤層４が内面となるよ
うに積層し、熱ラミネートにより貼り合わせ、２００℃
／２０分の条件で熱硬化処理を行うことにより、ＦＰＣ
１０を作製した。図５に、得られたＦＰＣ１０の平面図
を示す。このＦＰＣ１０は、長さＬが１００ｍｍ、幅Ｗ
が１０ｍｍであり、パターン回路３の配線の両端に端子
７を有するものである。

【００３１】「比較例１」ベースフィルム側接着剤層２
およびカバーレイフィルム側接着剤層４に用いる接着剤
として、シラン変性エポキシ樹脂接着剤に代えて、とも
に、市販の高Ｔｇ型エポキシ系接着剤を用い、銅張積層
板１１と保護シート１２とを積層させた後の処理方法と
して、１６０℃／１時間プレスする方法を用いたことを
除き、実施例１と同様の手順により、ＦＰＣ１０を作製
した。

【００３２】「比較例２」ベースフィルム側接着剤層２
およびカバーレイフィルム側接着剤層４に用いる接着剤
として、シラン変性エポキシ樹脂接着剤に代えて、とも
に、汎用エポキシ系接着剤を用い、銅張積層板１１と保
護シート１２とを積層させた後の処理方法として、１６
０℃／１時間プレスする方法を用いたことを除き、実施
例１と同様の手順により、ＦＰＣ１０を作製した。

【００３３】以上、３種類のＦＰＣ１０に対して、以下
の試験を行った。

【００３４】「ガラス転移温度および引っ張り弾性率」
それぞれの接着剤について、常温（２３℃）および９０
℃における引っ張り弾性率と、ガラス転移温度（Ｔｇ）
とを、動的粘弾性法によりそれぞれ測定した。

【００３５】「疲労試験」図６に示すように、互いに平
行に配置された上部可動治具２１および下部固定治具２
２に、ＦＰＣ１０を屈曲半径ｒが２ｍｍになるように取
り付けて固定し、ＦＰＣ１０に一対の電線２３、２４を
取り付け、抵抗測定装置（図示せず）により、前記端子
７間の抵抗を測定できるようにした。そして、下部固定
治具２２を固定し、上部可動治具２１を２０ｍｍのスト
ローク、１５００回／分の速度にて往復運動させる。こ
の間、ＦＰＣ１０のパターン回路３の抵抗値の変化を測
定し、抵抗値が初期抵抗値から１０％増加するまでに要
した時間を疲労寿命とした。そして、疲労寿命に達する
までに上部可動治具２１が往復した回数を屈曲寿命とし
た。ＦＰＣ１０の評価基準としては、屈曲寿命が１００
０万回以上のときを良好（「○」）、１００万回以上１
０００万回未満を良（「△」）、１００万回未満を不可
（「×」）とした。

【００３６】「ピール強度」ＪＩＳＣ６４７１Ａ
法に準拠して、補強板に試料を両面粘着テープにて張り
合わせ、１８０°方向に引き剥がして、各接着剤のピー
ル強度を測定し、０．４ｋｇ／ｃｍ以上を良好とし、
０．４ｋｇ／ｃｍ未満を不良とした。測定温度を−３０
℃、２３℃、８０℃に変えてそれぞれ測定した。

【００３７】上記試験の結果を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１に示す結果から明らかなように、ベー
スフィルム側接着剤層２およびカバーレイフィルム側接
着剤層４に用いる接着剤として、シラン変性エポキシ樹
脂接着剤を用いることにより、高温多湿条件下において
も屈曲性能が低下せず、耐湿熱性が向上する。また、高
温においても低温においても、ピール強度が優れたもの
となる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＦＰＣまたはＦＰＣを構成する銅張積層板もしくは保護
シートにおいて、ベースフィルムまたはカバーレイフィ
ルムを接着するための接着剤として、シラン変性エポキ
シ樹脂接着剤を用いたので、高温多湿条件下においても
屈曲性能が低下せず、耐湿熱性が向上する。また、高温
においても低温においても、ピール強度が優れたものと
なる。従って、ＦＰＣの信頼性が従来に比して一層向上
し、高機能の電気機械、電子機器を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフレキシブルプリント基板の一例を
示す概略断面図である。

【図２】銅張積層板の一例を示す概略断面図である。

【図３】銅張積層板の上にパターン回路を形成した状
態の一例を示す概略断面図である。

【図４】保護シートの一例を示す概略断面図である。

【図５】フレキシブルプリント基板の一例を示す平面
図である。

【図６】フレキシブルプリント基板の屈曲寿命の測定
方法の一例を説明する図である。

【符号の説明】

１…ベースフィルム、２…ベースフィルム側接着剤層、
３…パターン回路、４…カバーレイフィルム側接着剤
層、５…カバーレイフィルム、６…銅箔、１０…フレキ
シブルプリント基板、１１…銅張積層板、１２…保護シ
ート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林一治東京都江東区木場１丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者田辺信夫東京都江東区木場１丁目５番１号株式会社フジクラ内Ｆターム(参考） 4F100 AB17B AB33B AK01A AK01C AK52G AK53G AL06G BA03 BA06 BA10A BA10C CB00 GB43 JB07 JJ03 JK06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースフィルム、ベースフィルム側接着
剤層、パターン回路をなす銅箔層、カバーレイフィルム
側接着剤層およびカバーレイフィルムの順に積層された
フレキシブルプリント基板において、前記ベースフィルム側接着剤層と前記カバーレイフィル
ム側接着剤層との一方または両方に用いられる接着剤
が、シラン変性エポキシ樹脂接着剤であることを特徴と
するフレキシブルプリント基板。
【請求項２】ベースフィルム上に接着剤層を介して銅
箔を積層した銅張積層板において、前記接着剤層に用いられる接着剤が、シラン変性エポキ
シ樹脂接着剤であることを特徴とする銅張積層板。
【請求項３】カバーレイフィルム上に接着剤層を形成
した保護シートにおいて、前記接着剤層に用いられる接着剤が、シラン変性エポキ
シ樹脂接着剤であることを特徴とする保護シート。