JP2007515496A

JP2007515496A - Ｆｐｃｂの接着法

Info

Publication number: JP2007515496A
Application number: JP2004567323A
Authority: JP
Inventors: フゼマン，マルク; エンゲルデインガー，ハンス・カール
Original assignee: テサ・アクチエンゲゼルシヤフト
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2007-06-14
Also published as: KR20050094049A; EP1590416A1; US20060088715A1; WO2004067665A1; AU2003290101A1

Abstract

本発明は、プラスチック片、特にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣＢ）の接着に関する。本発明によれば、（ｉ）少なくとも１つの熱可塑性ポリマ−または改変されたゴム及び（ｉｉ）好ましくは少なくとも１つのフェノール樹脂及び少なくとも１つのエポキシ樹脂を含んでなる少なくとも１つの樹脂、を含んでなる熱的に活性化される接着剤を接着に使用する。

Description

本発明は、プラスチック部品、特にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣＢ）の接着、即ち接着剤接合に関する。

接着剤テープは、多くの技術分野における広範な加工補助材である。特に電子工業の場合、接着剤テープに課せられる必要条件は非常に厳しいものである。現時点において、電子工業では、常により狭い、より軽い、またより迅速な部品を求める傾向にある。これらの因子を満足させるために、製造工程に課せられる必要条件はますます厳しいものになりつつある。これは、ＩＣチップまたは通常のプリント基板の電気的接触（ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ）に対して非常にしばしば使用されるフレキシブルプリント基板にも関連する。

フレキシブルプリント基板（ＦＰＣＢ）は，例えば電池電話、カ−ラジオ、コンピュ−タなどに対する多くの電子デバイスにおいて使用される。ＦＰＣＢは普通銅及びポリイミドの層からなり、このポリイミドは適当ならば銅のホイルに接合される。ＦＰＣＢの用途において、それは他の基材に接合され或いは相互に接合される。後者の場合、ポリイミドフィルムがポリイミドフィルムに接合される。

ＦＰＣＢを接合するために使用される接着剤は、普通一般に揮発性成分を放出しない且つ高温範囲においても使用できる熱活性化しうる接着剤である。更に温度での活性化に続いて、熱活性化しうる接着剤は普通後続するハンダ浴処理に耐えるために、自己架橋性であるべきである。

純粋な熱可塑性物は高温で再び軟化し、その耐ハンダ浴性を失うから、一般にそのような使用は不可能である。熱可塑性物は、数秒で活性化でき且つ対応して迅速に接合が確立できるから、本質的に好ましいものであろう。

特許文献１に記述されている更なる熱活性化しうる接着剤テープ、例えばブロックコポリマ−は、完全な硬化のために非常に長い硬化時間を必要とし、かくして加工工程が非常に遅いという欠点を持つ。同一のことは、例えば特許文献２に記述されているような他のエポキシに基づく系にも当てはまる。

フェノール樹脂に基づく熱活性化しうる接着剤テープは、硬化の過程において揮発性成分を放出し、かくして気泡の膨れをもたらすから、一般に使用されない。
米国特許第５４７８８８５号ＷＯ第９６／３３２４８号

それゆえに本発明の目的は、上述した欠点を克服したプラスチック部品、特にＦＰＣＢの接着剤接合法を提供することである。特別な目的は、迅速に硬化する、自己架橋性で、耐ハンダ浴性である、またポリイミドに良く付着する、上述の目的のための熱で活性化しうる接着剤系を見つけることである。

この目的は、驚くべきことに主特許請求項でより詳細に特徴付けられる接着剤シートを用いることにより達成される。副特許請求項は本発明の主題の有利な発展性を提供する。

使用される本発明の接着剤シートは、熱で活性化でき、特にＦＰＣＢの接合に適当であり、そして
（ｉ）少なくとも１つの熱可塑性ポリマ−または１つの改変されたゴム、及び
（ｉｉ）少なくとも１つの樹脂、
を含んでなる。

従って熱に露呈した時粘着性になる反応性シートは、室温で架橋し且つ高強度の３次元ポリマ−ネットワークを形成する少なくとも１つの反応性樹脂及び製品の脆さに対応する働きをする永久的に弾性の熱可塑性物（エラストマ−）の混合物である。

本発明のある特に有利な具体例によれば、
（ｉ）少なくとも１つの熱可塑性ポリマ−または１つの改変されたゴム、及び
（ｉｉ）少なくとも１つの増粘性フェノール樹脂及び／または
（ｉｉｉ）少なくとも１つのエポキシ樹脂、
を含んでなる接着剤シートが使用される。

本接着剤シートは、シ−トにおいて２０−９５重量％、好ましくは３０−９０重量％の質量画分の少なくとも１つの熱可塑性ポリマ−、５−５０重量％の質量画分の少なくとも１つの増粘性フェノール樹脂、及び適当ならば硬化剤と、可能ならば促進剤とも混合されていて良い、０−４０重量％、好ましくは５−３０重量％の質量画分の少なくとも１つのエポキシ樹脂からなる。

熱可塑性ポリマ−（エラストマ−）は、好ましくはポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタンまたはポリアミドからなる群に由来して良く、或いは改変されたゴム、例えばニトリルゴムであって良い。特に好適な熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）は、ポリエステルポリオ−ルまたはポリエ−テルポリオ−ルと有機ジイソシアネ−ト、例えばジフェニルメタンジイソシアネ−トの公知の反応生成物である。それらは、主に線状のマクロ分子からなる。この主の生成物は商業的に、多くは弾性体ペレットの形で、例えばバイエル（Ｂａｙｅｒ）社から商品名「デスモコ−ル（Ｄｅｓｍｏｃｏｌｌ）」として入手できる。

熱可塑性ポリマ−、特にＴＰＵを、選択した親和性の樹脂と組み合わせることにより、接着剤シートの軟化点を十分に下げることができる。これと平行して、接着性が向上する。適当であることが判明した樹脂は、例えばある種のロジン、炭化水素樹脂またはクマロン樹脂（クマロン−インデン樹脂とも呼ばれる）を含む。

これとは別に、熱可塑性の、特にＴＰＵを、ビスフェノールＡ及び／またはビスフェノールＢに基づく潜在的な硬化剤が添加されていてもよい選択したエポキシ樹脂と組み合わせることにより、接着剤シートの軟化温度の低下を達成することもできる。この種の系を含んでなる接着剤シートは、例えば本発明の接着剤シートで接合されたＦＰＣＢがハンダ浴を通過する場合、接合の熱的後硬化が可能である。

樹脂の化学的架橋反応により、接着剤フィルムと接合すべき基材、例えばＦＰＣＢのポリイミドフィルムとの間に高強度が達成され、製品の高内部強度が得られる。

これらの反応性樹脂／硬化剤系の添加は、上述したポリマ−の軟化温度の低下ももたらし、これが有利には加工温度及び加工速度を低下させる。

本発明の他の具体例において、硬化剤系は接着剤シートに予め添加されていても良い。ここに、フェノール樹脂と及び／またはエポキシ樹脂と反応する、同業者には公知のすべての硬化剤を使用することができる。すべてのホルムアルデヒド供与体、例えばヘキサメチレンテトラミンは、この範疇に入る。

本製品を加熱する場合、短期間粘度の低下が起こり、その結果製品は接合すべき基材、特にポリイミドの表面を非常に良く濡らすことができる。

接着剤シートの組成は原料の種類および割合を変えることによって広い枠組みの中で変化させることができる。更に着色剤、無機または有機充填剤及び／またはカ−ボン粉末及び／または金属粉末を目的意識を持って添加することにより、製品の性質、例えば色、熱または電気伝導性を得ることもできる。接着剤シートは好ましくは５−１００μｍ、より好ましくは１０−５０μｍの厚さを有する。

ある特に好適な具体例の場合、熱で活性化しうるシ−トは、
（ｉ）質量画分２０−９５重量％の改変されたゴム、特にニトリルゴム、
（ｉｉ）質量画分５−５０重量％の少なくとも１つの増粘性フェノール樹脂、及び
（ｉｉｉ）質量画分０−３０重量％の、硬化剤及びできれば促進剤が添加されている、少なくとも１つのエポキシ樹脂、
を含んでなる。

接着剤シートは、少なくとも１つの熱可塑性ポリマ−及び少なくとも１つの樹脂を含んでなる構成分の溶液または溶融物を調製し、この溶液または溶融物を薄層で注ぎまたはコーティングし、続いてこの層を所望により乾燥することによって製造される。好ましくはシートを形成する組成物を溶液としてまたは溶融物としてフレキシブル基材（剥離フィルム、剥離紙）上にコーティングし、所望により乾燥し、このようにして組成物が基材から容易に再び除去できるようにする。適当な変形に従い、接着剤シートのダイカットまたはロールを、室温または僅かに昇温で、接合すべき基材（例えばポリイミド）に付着させることもできる。混合した反応性樹脂は、好ましくは僅かな昇温において、いずれの化学反応もすべきでない。この方法では、接合を１段工程で行なうことが必ずしも必要ではない。その代わり、単純化のために、商業的に通常の感圧接着剤テープを用いる接合の場合のように、接着剤シートを最初に熱的積層を行なうことにより２つの基材の１つに付着させることができる。第２の基材（第２のＦＰＣＢの第２のポリイミドシ−ト）への熱接合の実際の工程中、樹脂を完全にまたは部分的に硬化させ、公知の感圧接着剤系よりも十分高い接着剤接合の接合強度を達成させる。

従って本接着剤シートは、８０℃以上、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上の温度での熱プレス工程に特に適当である。

本発明の接着剤シートは、ほとんど純粋なエポキシ樹脂からなる他の接着剤シートと違って、高熱可塑性画分、特にゴム画分の結果として高弾性成分を含む。これがもたらす粘弾性挙動のために、ＦＰＣＢのフレキシブルな動きは特に良好な効果に調整でき、高ストレス及び剥離の動きに対しても効果的に耐えることができる。

本接着剤シートの、他の相当品に優れる更なる利点は、フェノール樹脂によってもたらされる迅速な硬化にある。最適な硬化は圧力下に３０分以内に達成できる。最適な硬化を達成するためには、他の対応品は６０分よりかなり長い時間を必要とする。結果として、工業的加工工程において、かなり迅速に接合が形成できる。

ＦＰＣＢの接合中に圧力を掛けることにより、高耐ハンダ浴性も達成できる。加圧の結果として、硬化の過程で生じうる揮発性成分は気体成分として接合箇所から外へ押出される。完全な硬化後、下流のハンダ浴においてでさえ、最早いずれの揮発性成分も生じ得ない。その結果、本接着剤シートの好適な用途の場合、ＦＰＣＢ間の接合箇所が完全に硬化される。

更に高粘弾性成分の結果として、接着剤シートは他の熱活性化しうる組成物よりも利点を持つ。接触の目的で、接着剤シートを通してしばしば穴が開けられる。ここに問題は、存在する熱活性化しうる接着剤が穴に流れ込み、かくして接触を乱すということである。上述した本発明の接着剤シートを用いれば、この問題はあったとしても非常に減じられた程度でしか起こらない。

ポリイミドに基づくＦＰＣＢの接合の他に、ポリエチレンナフタレ−ト（ＰＥＮ）及びポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）に基づくＦＰＣＢへの接合も行なえる。これらの場合にも、本接着剤シートで高接合強度が達成される。

本発明を以下の実施例で、２つの接合されたＦＰＣＢの構造を示す添附図面を参照して、より詳細に記述する。但し、これらは実施例の選択を通して不必要な制限を課すものではない。
熱活性化しうる接着剤シートの製造

ニトリルゴム（ブレオン（Ｂｒｅｏｎ^Ｒ）、ゼオン（Ｚｅｏｎ）製）５０重量％、フェノール樹脂（オキシケム（Ｏｘｙｃｈｅｍ）製）４０％、フェノールレゾ−ル樹脂（イオノマ−（Ｉｏｎｏｍｅｒ^Ｒ）、ダイネアック・エルクナ−（ＤｙｎｅａｃＥｒｋｎｅｒ）製）１０％の混合物を、メチルエチルケトン溶液から、１．５ｇ／ｍ^２でシリコーン処理した剥離紙上にコ−ティングし、このコーティングした紙を９０℃で１０分間乾燥した。接着剤層の厚さは２５μｍであった。

ニトリルゴム（ブレオン、ゼオン製）５５重量％、フェノール樹脂（オキシケム製）３５％、フェノールレゾ−ル樹脂（イオノマ−、ダイネアック・エルクナ−製）１０％の混合物を、メチルエチルケトン溶液から、１．５ｇ／ｍ^２でシリコーン処理した剥離紙上にコ−ティングし、このコーティングした紙を９０℃で１０分間乾燥した。接着剤層の厚さは２５μｍであった。

熱可塑性ＰＵ（デスモコ−ル４００^Ｒ、バイエル社製）５０重量％、フェノール樹脂（オキシケム製）３０％、エポキシ樹脂（ビスフェノ−ルＡ、リュタポクス（Ｒｕｅｔａｐｏｘ）０１６４^Ｒ、ベ−クライト社製）、及びジアイアンアミド（ダイハ−ド（Ｄｙｈａｒｄ）１００Ｓ^Ｒ、デグッサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）製）５％の混合物を、メチルエチルケトン溶液から、１．５ｇ／ｍ^２でシリコーン処理した剥離紙上にコ−ティングし、このコーティングした紙を９０℃で１０分間乾燥した。接着剤層の厚さは２５μｍであった。

対比しうる研究で使用された参照実施例は、厚さ２５μｍの市販の接着剤シート、即ちデュポンからのピラルクス（Ｐｙｒａｌｕｘ^Ｒ）ＬＦ００１であった。
ＦＰＣＢの接着剤シートとの接合
それぞれの場合、実施例１−３に従って製造した接着剤シートを用いて且つ更に参照シート（ピラルクスＬＦ００１、デュポン製）を用いて、２枚のＦＰＣＢを接合した。この目的のために、接着剤シートを、１００℃においてポリイミド／銅ホイル／ポリイミドＦＰＣＢ積層物のポリイミドフィルム上に積層した。続いてこの操作を、更なるＦＰＣＢの第２のポリイミドフィルムに対しても繰り返して、２枚のポリイミド／銅ホイル／ポリイミド積層物間に接合箇所を作り、それぞれの場合にポリミドフィルムを互いに接合した。この合体物を、ビュルクル（Ｂｕｅｒｋｌｅ）製の加熱できるプレスにおいて５０Ｎ／ｃｍ^２の圧力下、１７０℃で３０分間プレスすることにより硬化させた。

このように作った接合は図１に示す構造をしている。ここに（ａ）はそれぞれの場合にポリイミド層を示し、（ｂ）はそれぞれの場合に銅層を示し、そして（ｃ）は接着剤シートを示す。銅層（ｂ）のポリイミド層との１つの合体物（ａ−ｂ−ａ）は１つのＦＰＣＢユニットを構成する。
試験法
上述した実施例に従って製造した接着剤シートの性質は、次の方法で検討した。
Ａ、ＦＰＣＢを用いるＴ剥離試験
ツビック（Ｚｗｉｃｋ）製の引張り試験機を用いて、上述の方法で製造したＦＰＣＢ／接着剤シート／ＦＰＣＢ合体物（図参照）を、互いに１８０°の角度で且つ５０ｍｍ／分の速度で剥離し、その時の力をＮ／ｃｍで測定した。測定は２０℃及び湿度５０％で行なった。各測定値は、３回測定し、平均したものである。
Ｂ、耐ハンダ浴性
上述の方法で製造したＦＰＣＢ合体物（図参照）を２８８℃の熱ハンダ浴に１０秒間完全に浸した。ＦＰＣＢのポリイミドフィルムが膨らんで空気泡ができていない場合、接合を耐ハンダ浴性があると評価した。試験は、僅かな膨らみでも不合格として評価した。
Ｃ、接合強度
接合強度はＤＩＮＥＮ１４６５と同様にして測定した。測定値をＮ／ｍｍ^２で報告する。
結果
上述した実施例の接着剤測定に対して、ＦＰＣＢのＴ剥離試験を先ず行なった。対応する測定値を表１に示す。

表１は、実施例１−３で製造した接着剤シートが丁度３０分の硬化後に非常に高い接合強度を達成することを示す。参照実施例１はいくらか低い接合強度を示す。

ＦＰＣＢを接合するための接着剤シートの適用に関する更なる基準は、試験法Ｂで検討される耐ハンダ浴性である。表２にこの結果を要約する。

結果から、すべての実施例は耐ハンダ浴性であり、かくしてＦＰＣＢ工業の必要条件に適合することが明らかである。

接着剤シートの剪断負荷に耐える能力を検討するために、試験法Ｃにより接合強度も測定した。表３は対応する値を表示する。

表３は、本発明の接着剤シートが参照実施例よりもかなり高い接合強度を有することを明らかにしている。

本発明の接着剤テープで接合した積層物を示す。ａはポリイミド層、ｂは銅層、ｃは接着剤シート。

Claims

（ｉ）少なくとも１つの熱可塑性ポリマ−または１つの改変されたゴム、及び
（ｉｉ）少なくとも１つの樹脂、
を含む熱で活性化しうる接着剤シートを使用するプラスチック部品の接着接合法。
接合すべきプラスチックがポリイミド、ポリエチレン、ナフチレ−ト、及びポリエチレンテレフタレ−トからなる群から選択される、請求項１の方法。
フレキシブルプリント基板を接合するための請求項１または２の方法。
接着剤シートの少なくとも１つの樹脂が、
（ｉｉ）少なくとも１つの増粘性フェノール樹脂及び／または
（ｉｉｉ）少なくとも１つのエポキシ樹脂、
を含んでなる、上記請求項の１つの方法。
少なくとも１つの熱可塑性ポリマ−が接着剤シートにおいて２０−９５重量％、特に３０−９０重量％の質量画分である、上記請求項の１つの方法。
少なくとも１つのフェノール樹脂が接着剤シートにおいて５−５０重量％の質量画分である、請求項４の方法。
少なくとも１つのエポキシ樹脂が接着剤シートにおいて０−４０重量％、特に５−３０重量％の質量画分である、請求項４の方法。
少なくとも１つの樹脂が少なくとも１つの硬化剤を含んでなる、上記請求項の１つの方法。
少なくとも１つの樹脂が少なくとも１つの促進剤を含んでなる、上記請求項の１つの方法。
接着剤シートの少なくとも１つの熱可塑性ポリマ−がポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、及び改変されたゴムからなる群から選択される、上記請求項の１つの方法。
接着剤シートの少なくとも１つの樹脂がロジン、炭化水素樹脂、及びクマロン樹脂からなる群から選択される、上記請求項の１つの方法。
接着剤シートが５−１００μｍ、特に１０−５０μｍの厚さを有する、上記請求項の１つの方法。
少なくとも１つの熱可塑性ポリマ−及び少なくとも１つのフェノール樹脂及び存在する場合、少なくとも１つのエポキシ樹脂が接着剤シート中に実質的に均一な混合物で存在する、上記請求項の１つの方法。
接着剤シ−トが、
（ｉ）質量画分２０−９５重量％の改変されたゴム、特にニトリルゴム、
（ｉｉ）質量画分５−５０重量％の少なくとも１つの増粘性フェノール樹脂、及び
（ｉｉｉ）質量画分０−３０重量％の少なくとも１つのエポキシ樹脂、
を含んでなる、上記請求項の１つの方法。
請求項１−１４の方法で製造した製品。