JP2007109952A - 接着剤付補強板及びフレキシブルプリント基板 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリエチレンナフタレート製フレキシブルプリント基板との接着性及び耐熱性に優れた接着剤付補強板と、この接着剤付補強板を用いたフレキシブルプリント基板を提供する。
【解決手段】ポリエチレンナフタレート製フレキシブルプリント基板の部品搭載部又はコネクター接続部を補強するための補強板であって、一方の板面に熱硬化性接着剤層が形成されている接着剤付補強板。この熱硬化性接着剤は接着樹脂成分としてのナフタレン骨格を有するポリエステル化合物と熱硬化剤とを含む。ナフタレン骨格を有するポリエステル化合物としてはポリエステル不飽和化合物が好ましい。この接着剤付補強板により部品搭載部又はコネクター接続部が補強されているフレキシブルプリント基板。

Description

本発明は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）の部品搭載部又はコネクター接続部を補強するための接着剤付補強板と、この接着剤付補強板で部品搭載部又はコネクター接続部が補強されたＦＰＣに関する。

カメラやプリンタ等の電子機器の電気回路には、ベース材料に銅箔等の回路パターンが形成されＦＰＣが使用されている。このＦＰＣは、その一端が電子機器の本体側に設けられたコネクターに挿入され、コネクターに保持されて取り付けられる。この際、ＦＰＣは、コネクター接続部で折れ曲がったり、撓んだりしないように、ＦＰＣのコネクター接続部の裏面側には、樹脂フィルム等よりなる補強板が設けられている。また、ＦＰＣ上にリードのついたＩＣや抵抗といったチップ部品を搭載する際にも、ＦＰＣの撓みを防ぎ、信頼性の高い部品実装とするため、補強板が設けられている。

従来、この補強板は粘着剤によりＦＰＣのベース材料に取り付けられている。

補強板を粘着剤で取り付けた従来のＦＰＣでは、粘着剤の耐熱性が十分でないため、補強板取り付け部の熱劣化による補強板の剥離の問題もあった。

特に、ＦＰＣのベース材料がポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）よりなる場合、従来においては、ＰＥＮ製フィルムに対する接着力に優れた接着剤についての十分な検討がなされておらず、ＰＥＮ製ＦＰＣへの接着性に優れた補強板の開発が望まれている。

従って、本発明は、ＰＥＮ製ＦＰＣとの接着性及び耐熱性に優れた接着剤付補強板と、この接着剤付補強板を用いたＦＰＣを提供することを目的とする。

本発明（請求項１）の接着剤付補強板は、ベース材料がポリエチレンナフタレートよりなるフレキシブルプリント基板の部品搭載部又はコネクター接続部を補強するための補強板であって、一方の板面に、ナフタレン骨格を有するポリエステル化合物を接着樹脂成分とする熱硬化性接着剤層が形成されていることを特徴とする。

請求項２の接着剤付補強板は、請求項１において、前記熱硬化性接着剤が接着樹脂成分と熱硬化剤とを含むことを特徴とする。

請求項３の接着剤付補強板は、請求項２において、前記ナフタレン骨格を有するポリエステル化合物がポリエステル不飽和化合物であることを特徴とする。

請求項４の接着剤付補強板は、請求項２又は３において、前記熱硬化剤が有機過酸化物であることを特徴とする。

請求項５の接着剤付補強板は、請求項３又は４において、前記ポリエステル不飽和化合物が、飽和共重合ポリエステルにアクリロキシ基及び／又はメタクリロキシ基を導入した化合物であることを特徴とする。

請求項６の接着剤付補強板は、請求項２ないし５のいずれか１項において、前記熱硬化性接着剤は接着樹脂成分１００重量部に対して前記熱硬化剤を０．１〜１０重量部含有することを特徴とする。

請求項７の接着剤付補強板は、請求項２ないし６のいずれか１項において、前記熱硬化性接着剤は、接着樹脂成分１００重量部に対して、アクリロキシ基含有化合物、メタクリロキシ基含有化合物及びエポキシ基含有化合物よりなる群から選ばれる少なくとも１種の反応性化合物を０．５〜８０重量部含有することを特徴とする。

本発明（請求項８）のフレキシブルプリント基板は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の接着剤付補強板により部品搭載部又はコネクター接続部が補強されていることを特徴とする。

請求項９のフレキシブルプリント基板は、請求項８において、ベース材料がポリエチレンナフタレートよりなることを特徴とする。

本発明では、補強板は熱硬化性接着剤によりＦＰＣに接着されるため、ＦＰＣのベース材料に対して十分に高い接着強度を得ることができ、また、耐熱性にも優れる。特に、熱硬化性接着剤が接着樹脂成分としてナフタレン骨格を有するポリエステル化合物を含むことにより、ＰＥＮ製ＦＰＣへの高い接着強度が得られる。従って、補強板の剥離や接着部の熱劣化の問題は解消される。

以下に本発明の接着剤付補強板及びＦＰＣの実施の形態を詳細に説明する。

なお、以下において「（メタ）アクリル」とは「アクリル」と「メタクリル」の両方を指す。

［熱硬化性接着剤］
まず、本発明の接着剤付補強板に好適に用いられる熱硬化性接着剤について説明する。
この熱硬化性接着剤は、接着樹脂成分としてのナフタレン骨格を有するポリエステル化合物と熱硬化剤とを含むものである。

本発明においては、特に、接着樹脂成分としてのナフタレン骨格を有するポリエステル化合物には、ナフタレン骨格を有するポリエステル不飽和化合物を用いることが低温硬化の点で好ましく、このポリエステル不飽和化合物としては、多塩基酸と多価アルコールとを反応させることによって得られる不飽和ポリエステルと、溶剤に可溶な飽和共重合ポリエステルに（メタ）アクリロキシ基を導入した化合物などのラジカル反応硬化性のポリエステル不飽和化合物が好ましい。即ち、本発明に係るポリエステル不飽和化合物とは、好ましくは
(1) 不飽和ポリエステル化合物
(2) 飽和ポリエステルにアクリロキシ基及び／又はメタクリロキシ基を導入した化合物
の２種類である。このようなポリエステル不飽和化合物は、通常、例えば、アセトン、ＭＥＫ、酢酸エチル、酢酸セロソルブ、ジオキサン、ＴＨＦ、ベンゼン、シクロヘキサノン、ソルベッソ１００等の有機溶剤に可溶である。

ここで、ナフタレン骨格を有する溶剤に可溶な飽和共重合ポリエステルとしては、２，６−ナフタレンジカルボン酸とエチレングリコール及び／又は１，４−ブタンジオールを主たる構成成分とし、全酸成分の０〜５０モル％のフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン酸等の酸成分及び／又は全アルコール成分の０〜５０モル％の量で１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオール、２−エチル−２−ブチル−１，３−プロパンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，９−ノナンジオール等のアルコール成分を１種又は２種以上で共重合したものである。また、ガラス転移温度や接着性改質の目的でアルコール成分としてビスフェノールＡを共重合させてもよい。

上記ナフタレン骨格を有するポリエステル不飽和化合物には、接着性、溶解性などの改質の目的で、テレフタル酸骨格を有するポリエステル不飽和化合物を必要に応じてナフタレン骨格を有するポリエステル不飽和化合物１００重量部に対して０〜３００重量部混合して用いることができる。ここで、テレフタル酸骨格を有するポリエステル不飽和化合物は、主たる構成成分として２，６−ナフタレンジカルボン酸の代わりにテレフタル酸を用いる点以外はナフタレン骨格を有する不飽和化合物と同様のものである。

このような飽和共重合ポリエステルへの（メタ）アクリロキシ基の導入方法としては、
（１） イソシアネートアルキル（メタ）アクリレートを前記飽和共重合ポリエステルの水酸基と反応させる方法、
（２） アルキル（メタ）アクリレートと前記飽和共重合ポリエステルの水酸基とのエステル交換反応による方法、
（３） ジイソシアネート化合物とヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートとの反応によるイソシアナートアルキル（メタ）アクリレートを前記飽和共重合ポリエステルの水酸基と反応させる方法
を採用することができる。

本発明において用いるポリエステル不飽和化合物は、数平均分子量２，０００〜３０，０００であることが好ましい。数平均分子量が３０，０００を超えると十分な流動性を得ることができず、２，０００未満では強度が不十分なため、ともに接着性に劣るものとなる。また、上記範囲外の数平均分子量のものでは、塗工可能な溶液粘度を得ることが困難である。ポリエステル不飽和化合物の好ましい数平均分子量は特に３，０００〜５，０００である。

従って、ポリエステル不飽和化合物が飽和共重合ポリエステルに（メタ）アクリロキシ基を導入したものである場合、数平均分子量２，０００〜６，０００程度の飽和共重合ポリエステルに（メタ）アクリロキシ基を導入することが好ましい。

また、上記範囲の数平均分子量を持つポリエステル不飽和化合物を、上記範囲外の数平均分子量を持つポリエステル不飽和化合物とブレンドすることにより、良好な流動性を確保することも可能である。

一方、接着剤の熱硬化のための熱硬化剤としては、有機過酸化物が好ましく用いられるが、この有機過酸化物としては、７０℃以上の温度で分解してラジカルを発生するものであればいずれも使用可能であるが、半減期１０時間の分解温度が５０℃以上のものが好ましく、調製条件、硬化温度（接着温度）、被着体の耐熱性、貯蔵安定性、分解物による熱硬化時の発泡を考慮して選択される。

使用可能な有機過酸化物としては、例えば２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン３、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、α，α'−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ｎ−ブチル−４，４'−ビス （ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、メチルエチルケトンパーオキサイド、２，５−ジメチルヘキシル−２，５−ビスパーオキシベンゾエート、ブチルハイドロパーオキサイド、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイド、ヒドロキシヘプチルパーオキサイド、クロロヘキサノンパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、クミルパーオキシオクトエート、サクシニックアシッドパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ（２−エチルヘキサノエート）、ｍ−トルオイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド等が挙げられる。これらの有機過酸化物は１種を単独で用いても２種以上を併用しても良い。

このような有機過酸化物は接着樹脂成分１００重量部に対して好ましくは０．１〜１０重量部配合される。

このような有機過酸化物は、一般にその配合量を制御することにより、熱硬化性接着剤の反応開始温度（硬化開始温度）を制御することができる。

本発明においては、熱硬化性接着剤の物性（機械的強度、接着性、光学的特性、耐熱性、耐湿性、耐候性、架橋速度等）の改良や調節のために、熱硬化性接着剤にアクリロキシ基、メタクリロキシ基又はエポキシ基を有する反応性化合物（モノマー）を配合することが好ましい。

この反応性化合物としては、アクリル酸又はメタクリル酸誘導体、例えばそのエステル及びアミドが最も一般的であり、エステル残基としてはメチル、エチル、ドデシル、ステアリル、ラウリルのようなアルキル基のほかに、シクロヘキシル基、テトラヒドロフルフリル基、アミノエチル基、２−ヒドロキシエチル基、３−ヒドロキシプロピル基、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル基、フェニル基、リン酸基等が挙げられる。また、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多官能アルコールとのエステルも同様に用いられる。アミドとしては、ダイアセトンアクリルアミドが代表的である。多官能架橋助剤としては、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセリン等のアクリル酸又はメタクリル酸エステル等が挙げられる。また、エポキシ基含有化合物としては、トリグリシジルトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、フェノール（ＥＯ）_５グリシジルエーテル、ｐ−ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル、グリシジルメタクリレート、ブチルグリシジルエーテル等が挙げられる。また、エポキシ基を含有するポリマーをアロイ化することによって同様の効果を得ることができる。

これらの反応性化合物は１種又は２種以上の混合物として、接着樹脂成分１００重量部に対し、通常０．５〜８０重量部、好ましくは０．５〜７０重量部添加して用いられる。この配合量が８０重量部を超えると熱硬化性接着剤の調製時の作業性を低下させることがある。

また、本発明に係る熱硬化性接着剤には、接着促進剤としてシランカップリング剤を添加することが好ましい。シランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等の１種又は２種以上の混合物が用いられる。

これらのシランカップリング剤の添加量は、接着樹脂成分１００重量部に対し通常０．０１〜５重量部で充分である。

また、この熱硬化性接着剤には、加工性や貼り合わせ性等の向上の目的で炭化水素樹脂を添加することができる。この場合、添加される炭化水素樹脂は天然樹脂系、合成樹脂系のいずれでもよい。天然樹脂系では、ロジン、ロジン誘導体、テルペン系樹脂が好適に用いられる。ロジンではガム系樹脂、トール油系樹脂、ウッド系樹脂を用いることができる。ロジン誘導体としてはロジンをそれぞれ水素化、不均一化、重合、エステル化、金属塩化したものを用いることができる。テルペン系樹脂ではα−ピネン、β−ピネン等のテルペン系樹脂の他、テルペンフェノール樹脂を用いることができる。また、その他の天然樹脂としてダンマル、コバル、シェラックを用いてもよい。一方、合成樹脂系では石油系樹脂、フェノール系樹脂、キシレン系樹脂、メラミン系樹脂が好適に用いられる。石油系樹脂では脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、脂環族系石油樹脂、共重合系石油樹脂、水素化石油樹脂、純モノマー系石油樹脂、クマロンインデン樹脂を用いることができる。フェノール系樹脂ではアルキルフェノール樹脂、変性フェノール樹脂を用いることができる。キシレン系樹脂ではキシレン樹脂、変性キシレン樹脂を用いることができる。メラミン系樹脂では、メラミン樹脂、変性メラミン樹脂を用いることができる。

このような炭化水素樹脂の添加量は適宜選択されるが、接着樹脂成分１００重量部に対して１〜２００重量部が好ましく、更に好ましくは５〜１５０重量部である。

この熱硬化性接着剤は、その他、老化防止剤、紫外線吸収剤、染料、加工助剤等を本発明の目的に支障をきたさない範囲で含んでいても良い。

この熱硬化性接着剤の加熱硬化条件としては、用いる有機過酸化物の種類に依存するが、通常７０〜２３０℃、好ましくは７０〜１５０℃で、通常１０秒〜１２０分、好ましくは２０秒〜６０分である。

上記条件により硬化後、基材との接着性を高めるために加熱処理を行ってもよい。

［接着剤付補強板］
本発明の接着剤付補強板は、上述のような熱硬化性接着剤の層を補強板の一方の板面に形成したものである。

ここで、補強板としては、従来一般的に用いられているもので良く、特に制限はないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、エポキシ樹脂、ガラスフィラーを配合したエポキシ樹脂、フェノール樹脂、紙フェノール樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の樹脂フィルム及び樹脂基板や、金属板及びセラミック等の無機材料、特にＰＥＴフィルムやＰＥＮフィルム、とりわけＰＥＮフィルムが好ましく用いられるが、何らこれらに限定されるものではない。

このような補強板の厚さは要求される強度や薄肉性を考慮して決定されるが、通常２５〜２４００μｍ程度である。

この補強板に形成する熱硬化性接着剤層の厚さは、１０〜８０μｍ程度であることが好ましい。この熱硬化性接着剤層の厚さが薄過ぎると十分な接着強度を得ることができず、厚過ぎるとこれを取り付けたＦＰＣが厚肉化して好ましくない。

本発明の接着剤付補強板は、一般的には補強板の一方の面にこのような熱硬化性接着剤層を形成し、この熱硬化性接着剤層上を剥離紙や剥離フィルム等の剥離シートで覆われた状態で提供され、この剥離シートを剥がし、表出した熱硬化性接着剤層をＦＰＣの部品搭載面又はコネクター接続部の裏面に当接して前述の加熱条件で加熱することにより、ＦＰＣに接着される。なお、この際、接着方向に０．１〜３ＭＰａ程度で加圧することが好ましい。

［ＦＰＣ］
本発明のＦＰＣは、上述のような本発明の接着剤付補強板が部品搭載部又はコネクター接続部に接着されたものであり、好ましくはそのベース材料がＰＥＮよりなる。

ＦＰＣのベース材料としては、例えばポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ガラスフィラーを配合したエポキシ樹脂等、好ましくはＰＥＮの樹脂フィルム、及び薄い基板が用いられ、その厚さは通常１２．５〜２５０μｍ程度であるが、何らこのようなものに限定されるものではない。

なお、本発明のＦＰＣのベースフィルム又は基板に形成される回路パターンについては特に制限はなく、従来から用いられている一般的なものが使用される。

本発明の接着剤付補強板及びＦＰＣは、特に補強板の接着性及び接着部の耐熱性に優れることから、車載用の電子機器等の高温環境下で使用される電子機器の電気回路に有用である。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

実施例１
下記配合の熱硬化性接着剤よりなる熱硬化性接着剤層を補強板（帝人デュポン社製ＰＥＮフィルム「テオネックスＱ５１」、厚さ１８８μｍ）の一方の板面に３０μｍの厚さに形成した。

［熱硬化性接着剤配合（重量部）］
ナフタレン骨格を有するポリエステル不飽和化合物（ダイアボンド工業株式会社製２，６−ナフタレンジカルボン酸共重合ポリエステルのメタクリロキシ基導入化合物）：５０
テレフタル酸骨格を有するポリエステル不飽和化合物（ユニチカ株式会社製飽和共重合化合物「エリーテルＵＥ３６００」の解重合物のメタクリロキシ基導入化合物）：５０
アクリロキシ基含有化合物（ネオペンチルグリコール）：５
アクリロキシ基含有化合物（２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート）：４
メタクリロキシ基含有化合物（２−メタクリロイロキシエチル−アシッドホスフェート）：０．５
シランカップリング剤（γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン）：１
メラミン樹脂（大日本インキ化学工業社製「スーパーベッカミンＬ１４５−６０」）：５
ラジカル開始剤（ｔ−アミルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート）：２
この接着剤付補強板を接着剤面で２枚張り合わせ、熱硬化性接着剤を１５０℃、１．５ＭＰａ、１０分の条件で加熱硬化させて接着した。

この張り合わせ試験片について、下記の方法で接着性及び接着部の耐熱性の評価を行い、結果を表１に示した。
＜接着性＞
Ｔ型剥離試験
剥離幅：２ｃｍ
剥離速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ
＜耐熱性＞
８５℃で２４時間保持後、上記Ｔ型剥離試験実施

比較例１
実施例において、ナフタレン骨格を有するポリエステル不飽和化合物の代わりにテレフタル酸骨格を有するポリエステル不飽和化合物を用いたこと（即ち、テレフタル酸骨格を有するポリエステル不飽和化合物を１００重量部）以外は同様にして張り合わせ試験片を得、同様に評価を行って、結果を表１に示した。

表１より明らかなように、本発明によれば、初期剥離強度、耐熱試験後剥離強度とも、良好な結果が得られた。

Claims (9)

1. ベース材料がポリエチレンナフタレートよりなるフレキシブルプリント基板の部品搭載部又はコネクター接続部を補強するための補強板であって、一方の板面に、ナフタレン骨格を有するポリエステル化合物を接着樹脂成分とする熱硬化性接着剤層が形成されていることを特徴とする接着剤付補強板。
2. 請求項１において、前記熱硬化性接着剤が接着樹脂成分と熱硬化剤とを含むことを特徴とする接着剤付補強板。
3. 請求項２において、前記ナフタレン骨格を有するポリエステル化合物がポリエステル不飽和化合物であることを特徴とする接着剤付補強板。
4. 請求項２又は３において、前記熱硬化剤が有機過酸化物であることを特徴とする接着剤付補強板。
5. 請求項３又は４において、前記ポリエステル不飽和化合物が、飽和共重合ポリエステルにアクリロキシ基及び／又はメタクリロキシ基を導入した化合物であることを特徴とする接着剤付補強板。
6. 請求項２ないし５のいずれか１項において、前記熱硬化性接着剤は接着樹脂成分１００重量部に対して前記熱硬化剤を０．１〜１０重量部含有することを特徴とする接着剤付補強板。
7. 請求項２ないし６のいずれか１項において、前記熱硬化性接着剤は、接着樹脂成分１００重量部に対して、アクリロキシ基含有化合物、メタクリロキシ基含有化合物及びエポキシ基含有化合物よりなる群から選ばれる少なくとも１種の反応性化合物を０．５〜８０重量部含有することを特徴とする接着剤付補強板。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の接着剤付補強板により部品搭載部又はコネクター接続部が補強されていることを特徴とするフレキシブルプリント基板。
9. 請求項８において、ベース材料がポリエチレンナフタレートよりなることを特徴とするフレキシブルプリント基板。