JP2007281173A

JP2007281173A - 配線基板

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Publication number: JP2007281173A
Application number: JP2006105261A
Authority: JP
Inventors: Heishiro Fudo; 平四郎不藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2007-10-25
Also published as: CN100569047C; CN101052270A; US20070238361A1

Abstract

【課題】特に、被覆部材の材質を適正化して、耐マイグレーション性を向上させることが出来るとともに、密着性や曲げ性等が良好な配線基板を提供することを目的としている。
【解決手段】絶縁基板２上にＡｇ塗膜による配線部材３が形成され、前記配線部材３上及び絶縁基板２上は、アクリル樹脂と、硬化剤としてヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）及びジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を有する被覆部材４で覆われている。よってＡｇ塗膜による配線部材３を用いても耐マイグレーション性の向上を図ることが可能である。また、フレキシブルプリント基板１の曲げ性、絶縁基板２と被覆部材４間及び被覆部材４と配線部材３間の密着性、被覆部材４表面の非粘着性を夫々向上させることが出来る。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に、耐マイグレーション性を向上させることが出来るとともに、密着性や曲げ性等が良好な配線基板に関する。

プリント配線基板の配線部材には、価格、電気伝導性、曲げ性等の観点からＡｇ塗膜が好ましく使用される。下記特許文献１でも配線部材をＡｇ塗膜で形成することが開示されている。

また前記配線部材上、及び前記配線部材間の絶縁基板上は絶縁性の被覆部材で覆われている。従来では、前記被覆部材には、例えばポリエステル樹脂が使用されていた。
特開平１―１５１２９１号公報

前記配線部材にＡｇ塗膜を使用した際に問題となるのは、イオンマイグレーションであった。このイオンマイグレーションにより、配線部材間の短絡や断線が生じた。

例えば、携帯電話等では、フレキシブルプリント基板の前記配線部材間の更なる狭ピッチ化や劣悪な環境下での使用によっても、上記したイオンマイグレーションの発生を適切に抑制しなければならなかった。

また耐マイグレーション性の向上のみならず、フレキシブルプリント基板の曲げ性や、前記フレキシブルプリント基板を構成する絶縁基板と被覆部材間や被覆部材と配線部材間の密着性等、様々な諸特性の向上が必要とされた。

例えばイオンマイグレーションの発生を抑制するには、配線部材に使用される導電塗膜の材質を変更することが考えられたが、Ａｇ塗膜は、上記したように価格や、電気伝導性、曲げ性、加工性等に優れるため、Ａｇ塗膜の使用はそのままにして、上記課題を解決したかった。

そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に、被覆部材の材質を適正化して、耐マイグレーション性を向上させることが出来るとともに、密着性や曲げ性等が良好な配線基板を提供することを目的としている。

本発明における配線基板は、
絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された複数本の配線部材と、前記配線部材上及び前記配線部材間の絶縁基板上を覆う被覆部材と、を有し、
前記配線部材は少なくともＡｇを含み、
前記被覆部材は、アクリル樹脂と、硬化剤として少なくともヘキサメチレンジイソシアネートを有して形成されることを特徴とするものである。

本発明では、上記のように前記被覆部材に、アクリル樹脂と、硬化剤として少なくとも、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）を含有している。前記アクリル樹脂は耐水性に優れており、前記アクリル樹脂を用いることでＡｇを含む配線部材を用いても耐マイグレーション性の向上を図ることが可能である。また、硬化剤に少なくともＨＤＩを含むことで、前記フレキシブルプリント基板の曲げ性、絶縁基板と被覆部材間及び被覆部材と配線部材間の密着性を夫々向上させることが出来る。

また本発明では、前記硬化剤として、さらにジフェニルメタンジイソシアネートを含むことが好ましい。前記硬化剤がＨＤＩだけであると、被覆部材表面での非粘着性（非タック性）が低下する（すなわちべたつきが増す）ことが後述する実験によってわかっている。よって硬化剤としてＨＤＩ及びＭＤＩの混合剤を用いることで、非粘着性（非タック性）を適切に向上させることが出来る。

本発明では、前記ヘキサメチレンジイソシアネート及び前記ジフェニルメタンジイソシアネートの含有量を１００質量％としたとき、前記ヘキサメチレンジイソシアネートの含有量は、３３質量％以上で９０質量％以下であることが好ましい。より好ましくは、前記ヘキサメチレンジイソシアネートの含有量は、５０質量％以上で９０質量％以下である。

後述する実験によれば、含有量を上記のように規制することで、より効果的に曲げ性、密着性、及び非粘着性を向上させることが可能である。

また本発明では、前記ヘキサメチレンジイソシアネート及び前記ジフェニルメタンジイソシアネートのＮＣＯインデックス（―ＮＣＯ／―ＯＨ）は、１以上２以下であることが好ましい。

本発明では、被覆部材に、アクリル樹脂と、硬化剤として少なくとも、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）を含有している。前記アクリル樹脂を用いることでＡｇを含む配線部材を用いても耐マイグレーション性の向上を図ることが可能である。また、硬化剤に少なくともＨＤＩを含むことで、フレキシブルプリント基板の曲げ性、絶縁基板と被覆部材間及び被覆部材と配線部材間の密着性を夫々向上させることが出来る。

図１は、電子部品が搭載されたフレキシブルプリント基板の斜視図、図２は図１に示すＡ―Ａ線から厚み方向に切断し矢印方向から見た前記フレキシブルプリント基板の部分断面図、である。

図１，図２に示すフレキシブルプリント基板１は、絶縁基板２と、前記絶縁基板２上に例えばスクリーン印刷等によってパターン形成された多数本の配線部材３と、前記配線部材３上及び前記配線部材３間の絶縁基板２上を覆うスクリーン印刷等によって形成された絶縁性の被覆部材４とを有して構成される。

前記絶縁基板２は可撓性を有する樹脂フィルムであることが好ましい。これにより前記フレキシブルプリント基板１の曲げ性を向上させることが出来る。例えば前記絶縁基板２はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムであることが安価であり、曲げ性にも優れて好ましい。また前記絶縁基板２に、より高い透明性が求められる場合はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを用いたり、前記絶縁基板１にＰＥＴよりも高い難燃性が必要な場合はポリイミドフィルムを用いることも可能である。また、前記絶縁基板２は一層構造でなくてもよい。例えば、前記絶縁基板２は、可撓性を有する樹脂フィルムと、接着剤あるいは粘着剤等の接合剤を介して前記樹脂フィルムの裏面に設けられる補強板（例えば合成樹脂板）との積層構造で形成されてもよい。

前記配線部材３は上記のようにスクリーン印刷等によって所定のパターンに形成されている。前記配線部材３はＡｇ塗膜で形成される。「Ａｇ塗膜」とは、導電性粒子のＡｇ粒子と、バインダー樹脂とを含む膜である。前記バインダー樹脂は熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂の別を問わない。例えば前記バインダー樹脂は、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル等である。また前記Ａｇ塗膜には、硬化剤やその他の添加剤が含有されていてもよい。

前記配線部材３をＡｇ塗膜で形成することで安価に形成できる。また前記配線部材３の電気抵抗を低くできる。さらに前記配線部材３の曲げ性を良好にでき、前記配線部材３を所定形状に適切にパターン形成できる。

本実施形態では、前記被覆部材４には、アクリル樹脂が使用される。前記アクリル樹脂は、アクリル酸エステル樹脂あるいはメタクリル酸エステル樹脂のどちらか、あるいは双方含むものであってもよい。前記アクリル樹脂の分子量は１万〜１２万程度であり、１０万程度が好適である。

さらに本実施形態では、前記被覆部材４中に硬化剤として、ヘキサメチレンジイソシアネート（以下、ＨＤＩと言う）及び、ジフェニルメタンジイソシアネート（以下、ＭＤＩと言う）の双方を含む。

前記被覆部材４中での硬化剤の含有量は、ＮＣＯインデックス（―ＮＣＯ／―ＯＨ）で１以上２以下であることが好適である。

また本実施形態では、ＨＤＩ及びＭＤＩの含有量を１００質量％としたとき、前記ＨＤＩの含有量は３３質量％以上で９０質量％以下であることが好ましい。前記ＨＤＩの含有量が３３質量％より小さくなると、前記ＭＤＩは６７質量％よりも大きくなっていく。これにより、前記ＭＤＩは前記ＨＤＩよりも硬質であるため、前記フレキシブルプリント基板１の曲げ性は劣化する。また、前記絶縁基板２と前記被覆部材４間及び前記配線部材３と前記被覆部材４間の密着性が劣化する。一方、前記ＨＤＩの含有量が９０質量％よりも大きくなると、前記ＭＤ１の含有量は１０質量％よりも小さくなる。これにより、被覆部材４表面の非粘着性（非タック性）が低下する。すなわち被覆部材４の表面のべたつきが増す。

前記ＨＤＩの含有量は５０質量％以上で９０質量％以下であることがより好ましい。これにより、より効果的に前記フレキシブルプリント基板１の曲げ性を向上できる。

本実施形態では、前記被覆部材４を耐水性に優れたアクリル樹脂にて形成するため、Ａｇ塗膜で形成された前記配線部材３のイオンマイグレーションを適切に抑制することが出来る。後述する実験では、前記被覆部材４をポリエステル樹脂で形成した従来に比べて、前記被覆部材４をアクリル樹脂で形成することで、より適切に耐マイグレーション性を向上できることが証明されている。

さらに本実施形態では、前記被覆部材４に硬化剤としてＨＤＩ及びＭＤＩの混合剤を用いている。

前記硬化剤がＭＤＩだけであると、前記絶縁基板２と前記被覆部材４間及び前記配線部材３と前記被覆部材４間の密着性は低下し、さらにフレキシブルプリント基板１の曲げ性も劣化することが後述する実験により証明されている。一方、前記硬化剤がＨＤＩだけであると、前記フレキシブルプリント基板１の非粘着性（非タック性）が低下することが後述する実験により証明されている。

したがって本実施形態では、前記硬化剤にはＨＤＩとＭＤＩの混合剤を使用する。これによって前記密着性、前記曲げ性、及び前記非粘着性（非タック性）を向上させることが可能である。前記ＨＤＩ及び前記ＭＤＩの含有量を上記範囲内に規制することで、より効果的に、前記密着性、前記曲げ性、及び前記非粘着性（非タック性）を向上させることが可能である。
なお非粘着性が特に問われない使用用途であれば硬化剤はＨＤＩだけも足りる。

また本実施形態における被覆部材４の透過率は高く、具体的には８０％以上の透過率を有する。前記透過率はＪＩＳＫ７１０５の試験方法による全光線透過率である。

例えば前記フレキシブルプリント基板１下にバックライト（照明装置）が装備され、光を前記フレキシブルプリント基板１内で透過させる使用形態では、前記被覆部材４の透過率は高い必要があるが、本実施形態では上記のように８０％以上の透過率を確保できる。

さらに、本実施形態では、前記絶縁基板２をＰＥＴフィルムで、前記配線部材３をＡｇ塗膜で形成することで、前記フレキシブルプリント基板１を安価に製造できる。

図１に示すように前記フレキシブルプリント基板１上に設置される電子部品５下には前記配線部材３に接続された電極６が形成されている。前記被覆部材４は少なくとも前記電極６上（好ましくは、前記電子部品５の設置エリア全体）には設けられない。前記電極６上に前記被覆部材４を設けないことで前記電極６と前記電子部品５の端子間の導通接続を適切に行うことが可能である。前記電極６は前記配線部材３と同じＡｇ塗膜であってもよいが、異なっていてもかわない。例えば前記電極６と前記電子部品５間を半田付けする場合には、前記電極６には半田濡れ性に優れた材質が選択される。

図１に示すフレキシブルプリント基板１の用途は特に限定されない。また本実施形態の構成は、挿抜可能なコネクタの配線基板等としても使用できる。

また、本実施形態によれば、例えば携帯電話等の小型電子機器への使用のために配線部材３間を更に狭ピッチ化しても、また高温多湿等、劣悪な環境下であっても、前記フレキシブルプリント基板１の良好な耐マイグレーション性を維持できる。また前記フレキシブルプリント基板１は曲げ性や非粘着性（非タック性）に優れるので、電子機器への取付性に優れ、さらに、上記耐マイグレーション性に加えて、絶縁基板２と被覆部材４間及び前記配線部材３と前記被覆部材４間の密着性に優れるので、電子機器の高寿命を確保できる。

ＨＤＩ含有量に対するフレキシブルプリント基板の曲げ性、透過率、非粘着性（非タック性）及び被覆部材と絶縁基板間及び被覆部材と配線部材間の密着性の実験を行った。

実験で使用した試料は、７５μｍ厚のＰＥＴフィルム上に、線幅が０．１２５ｍｍ、ピッチが０．２５ｍｍとしたＡｇ塗膜による配線部材を形成し、さらに前記配線部材上及び前記配線部材間のＰＥＴフィルム上にアクリル樹脂とイソシアネート硬化剤から成る被覆部材を形成した構造である。ＮＣＯインデックス（―ＮＣＯ／―ＯＨ）を１〜２の範囲内に設定した。

実験では、ＨＤＩとＭＤＩとの混合比（ＨＤＩとＭＤＩの含有量を１００質量％として示す）が異なる複数の試料を用意し、各試料の前記曲げ性、前記透過率、前記非粘着性（非タック性）及び前記密着性を求めた。

前記曲げ性は、前記フレキシブルプリント基板に所定の荷重をかけて折り曲げる工程を配線部材が断線に至るまで行い、断線したときの折り曲げ回数で評価した。折り曲げ回数が多いほど曲げ性に優れる。

また前記透過率は、伊原電子工業（株）製の型式Ｉｈａｃ７５を使用して、ＪＩＳＫ７１０５に基づく全光線透過率で評価した。

また前記非粘着性（非タック性）は、フレキシブルプリント基板の上下に所定の荷重を与え、離すときに必要な力を測定して評価した。

また、密着性は、ＪＩＳＫ５６００に基づくクロスカット試験により評価した。評価方法としては、クロスカット試験後において、１００枡中、残った試料の数（升目）を求めた。残った試料の数が多いほど密着性が優れる。
その実験結果を以下の表１に示す。

図３は表１に基づくＨＤＩ含有量に対する曲げ回数及び透過率のグラフである。
表１、図３に示すように、ＨＤＩ含有量が大きくなると、曲げ回数が多くなり曲げ性が良好になることがわかった。ＨＤＩ含有量を３３質量％以上にすると曲げ回数を１００回以上に出来ることがわかった。

また、ＨＤＩ含有量を５０質量％以上にすると、前記曲げ回数を１５０回以上にでき、さらに８０％以上の透過率が得られることもわかった。

表１の密着性を示す分数の分子は、１００枡中における残った試料の数（升目）である。この実験から明らかなようにＭＤＩを１００質量％にすると密着性が悪化することがわかった。表１からＨＤＩ含有量を５０質量％以上にすると優れた密着性を確保できることがわかった。

一方、ＨＤＩを１００質量％にすると、表１に示すように、１０ｇ／ｃｍ^２程度の粘着性（タック性）があるために、前記タック性を０にするには、表１に示すように、前記ＨＤＩを９０質量％以下にすることが好ましいことがわかった。

以上の実験結果から、ＨＤＩ含有量を３３質量％以上で９０質量％以下、好ましくは５０質量％以上で９０質量％以下に設定した。

次に、アクリル樹脂とＨＤＩ（６０質量％）及びＭＤＩ（４０質量％）とを含みＮＣＯイオンデックスが１〜２の範囲内で調整された被覆部材を有する実施例、及びポリエステル樹脂で形成された被覆部材を有する比較例を夫々、形成し、以下の条件下での絶縁抵抗を測定した。なお絶縁基板及び配線部材は実施例及び従来例の双方において表１の実験で使用したものを用いた。

試験条件は1２０℃、湿度１００％とし、配線部材間に５Ｖを印加して、前記配線部材間の絶縁抵抗を測定した。図４に示すように、実施例では、時間の経過によっても高い絶縁抵抗を保つが、比較例では、時間の経過とともに絶縁抵抗が小さくなり、配線部材間の十分な絶縁性を保てないことがわかった。この結果は、８５℃で湿度８５％の環境下や、１２０℃で湿度８５％の環境下など、どの試験でも同じ結果が得られた。

図５（ａ）は、実施例の配線基板の表面の写真であり、図５（ｂ）は、比較例の配線基板の表面の写真である。図５（ａ）の実施例には特に変化が見られなかったが、図５（ｂ）の従来例では、黒く変色した部分が見られた。これはイオンマイグレーションによって酸化銀が生じたためである。一方、実施例ではイオンマイグレーションの発生は確認されなかった。

電子部品が搭載されたフレキシブルプリント基板の斜視図、図１に示すＡ―Ａ線から厚み方向に切断し矢印方向から見た前記フレキシブルプリント基板の部分断面図、表１に基づくＨＤＩ含有量に対する曲げ回数及び透過率のグラフ、実施例及び比較例での時間と絶縁抵抗との関係を示すグラフ、（ａ）は被覆部材としてアクリル樹脂を用いた実施例の試料においてイオンマイグレーションが生じていないことを示す写真、（ｂ）は被覆部材としてポリエステル樹脂を用いた比較例の試料においてイオンマイグレーションが生じたことを示す写真、

符号の説明

１フレキシブルプリント基板
２絶縁基板
３配線部材
４被覆部材
５電子部品
６電極

Claims

絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された複数本の配線部材と、前記配線部材上及び前記配線部材間の絶縁基板上を覆う被覆部材と、を有し、
前記配線部材は少なくともＡｇを含み、
前記被覆部材は、アクリル樹脂と、硬化剤として少なくともヘキサメチレンジイソシアネートを有して形成されることを特徴とする配線基板。
前記硬化剤として、さらにジフェニルメタンジイソシアネートを含む請求項１記載の配線基板。
前記ヘキサメチレンジイソシアネート及び前記ジフェニルメタンジイソシアネートの含有量を１００質量％としたとき、前記ヘキサメチレンジイソシアネートの含有量は、３３質量％以上で９０質量％以下である請求項２記載の配線基板。
前記ヘキサメチレンジイソシアネートの含有量は、５０質量％以上で９０質量％以下である請求項３記載の配線基板。
前記ヘキサメチレンジイソシアネート及び前記ジフェニルメタンジイソシアネートのＮＣＯインデックス（―ＮＣＯ／―ＯＨ）は、１以上２以下である請求項１ないし４のいずれかに記載の配線基板。