JP2014141083A5 - - Google Patents
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本発明は、フレキシブル銅張積層板に関し、詳しくは、電子機器の筐体内に折り畳んで収納され、使用されるフレキシブル回路基板(FPC)に用いられるフレキシブル銅張積層板に関する。
近年、電子機器の小型化や高機能化に伴い、これらを構成する電子部品の1つであるFPCにおいても、電気特性、機械特性、耐熱性等、より高性能なものが求められている。FPCの多くは、金属層である銅箔に絶縁層であるポリイミドを積層したフレキシブル銅張積層板の銅箔に回路を形成することで製造される。このようなポリイミドを絶縁層とした銅張積層板は、ポリイミドと銅箔の間にエポキシ樹脂等の熱硬化性接着剤層を介してポリイミドと銅箔を積層した銅張積層板(「三層CCL」とも呼ばれる)と、熱硬化性接着剤層を介さずにポリイミドと銅箔を直接積層した銅張積層板(「二層CCL」とも呼ばれる)とに大別される。
上記三層CCLは、接着剤層にエポキシ樹脂等を用いているため、耐熱性に問題がある。具体的には、半田やヒートツールを用い、FPCの配線上の電極と、モニターパネル基板、リジッド基板、半導体チップ等とを接合する工程のように、高温加工を要する工程で問題が生じやすい。また、三層CCLは、二層CCLに対して接着剤層の厚みが加算される点、異種材料間の熱膨張係数差による寸法制御が難しい点、さらに、誘電特性の観点から、ハイエンド電子機器への搭載には問題がある。そこで、特に耐熱性や信頼性の要求が高い用途においては、エポキシ樹脂等の熱硬化性接着剤等を使用しない二層CCLが上市されている。
ところで、最近の携帯端末機器のモデルの多様化により、そこに使用されるFPCの使用形態も変化してきている。従来の携帯電話にみられるヒンジ屈曲部やスライド屈曲部のような屈曲半径が一定量確保される使用形態とは異なり、薄い筐体へ収納する為に折り目をつけて折り曲げられるような、より厳しい耐折り曲げ性が要求されるようになってきている。以下、本明細書では、FPCの上面側が略180℃反転して下面側になるように折り曲げることを「はぜ折り」と呼ぶことがある。
このような用途への適用を意図したものとして、特許文献1では、高い屈曲性を示し、寸法安定性にすぐれた高屈曲性フレキシブル回路基板が提案されている。しかし、特許文献1の発明は、ポリイミドベースフィルム上に接着剤層を介して金属配線パターンが形成されたものであり、比較的低い弾性率範囲のポリイミドをベース基材とするものである。また、接着剤層を必要とするものであることから、ポリイミドだけによる二層CCLの耐熱性などの特性を十分に生かすことができないものであった。
また、特許文献2では、電子機器内に折り曲げた状態で使用される回路基板に適したポリイミド金属積層体が提案されている。しかし、ここに開示されたポリイミド金属積層体は、ポリイミド層を構成する非熱可塑性ポリイミドフィルムの弾性率に着目するものの、共に使用される銅箔側の弾性率については着目しておらず、はぜ折り耐性も1回程度しか示していないため、実用的にも不十分なものであった。
また、FPCの設計において、接合先基板とのインピーダンス整合の観点から、フレキシブル銅張積層板の絶縁層であるポリイミド層の厚みが厚ければ配線を太くできる。つまり、配線加工は容易であるが、その反面、薄い或いは狭い筐体へ収納しようとする場合、基板の反発力が影響して折り畳みが難しく、FPCのハンドリング上の問題がある。一方、ポリイミド層の厚みが薄ければ、同じくインピーダンス整合の観点から配線を細くする必要がある。つまり、配線加工性の難易度が上がる反面、低反発であることから、薄い或いは狭い筐体への収納が比較的容易であり、FPCのハンドリング性がよい。
本発明は、薄い或いは狭い電子機器の筐体内に使用した場合でも、配線回路の断線や割れを防止し得る、優れた耐折り曲げ性を有するFPCを与えるフレキシブル銅張積層板を提供することを目的とする。
本発明者等は鋭意検討した結果、銅箔及びポリイミドフィルムの特性を最適化すると共に、フレキシブル銅張積層板を配線回路加工した配線回路基板の特性に着目することで、上記課題を解決し得るフレキシブル銅張積層板を提供し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のフレキシブル銅張積層板は、電子機器の筐体内に折り畳んで収納されるフレキシブル回路基板に用いられるフレキシブル銅張積層板であって、
厚み5〜30μmの範囲内、引張弾性率4〜10GPaの範囲内のポリイミド層(A)と、
前記ポリイミド層(A)の少なくとも一方の面に積層された厚み6〜20μmの範囲内、引張弾性率25〜35GPaの範囲内の銅箔(B)と、を有しており、
前記ポリイミド層(A)と接する側の面の銅箔(B)の十点平均粗さ(Rz)が0.7〜2.2μmの範囲内であり、かつ、前記銅箔(B)を配線回路加工して銅配線を形成した任意のフレキシブル回路基板のギャップ0.3mmでの折り曲げ試験での、下記式(1)によって計算される折れ癖係数[PF]が0.96±0.025の範囲内にあることを特徴とする。
厚み5〜30μmの範囲内、引張弾性率4〜10GPaの範囲内のポリイミド層(A)と、
前記ポリイミド層(A)の少なくとも一方の面に積層された厚み6〜20μmの範囲内、引張弾性率25〜35GPaの範囲内の銅箔(B)と、を有しており、
前記ポリイミド層(A)と接する側の面の銅箔(B)の十点平均粗さ(Rz)が0.7〜2.2μmの範囲内であり、かつ、前記銅箔(B)を配線回路加工して銅配線を形成した任意のフレキシブル回路基板のギャップ0.3mmでの折り曲げ試験での、下記式(1)によって計算される折れ癖係数[PF]が0.96±0.025の範囲内にあることを特徴とする。
本発明のフレキシブル銅張積層板は、ポリイミド層(A)が、熱膨張係数30×10−6/K未満の低熱膨張性のポリイミド層(i)と熱膨張係数30×10−6/K以上の高熱膨張性のポリイミド層(ii)とを含み、高熱膨張性のポリイミド層(ii)が直接銅箔(B)と接していることが好ましい。
また、本発明のフレキシブル銅張積層板は、上記ポリイミド層(A)の厚みが8〜15μmの範囲内であり、引張弾性率が6〜10GPaの範囲内であることが好ましい。
また、本発明のフレキシブル銅張積層板は、ポリイミド層(A)と銅箔(B)との厚み比[ポリイミド層(A)/銅箔(B)]が0.9〜1.1の範囲内にあることが好ましい。
また、本発明のフレキシブル銅張積層板は、前記銅箔(B)が電解銅箔であることが好ましい。
本発明のフレキシブル銅張積層板は、配線基板に要求される高い耐折り曲げ性を発現し得ることから、電子機器内に折り曲げた状態での接続信頼性に優れたフレキシブル回路基板用材料を提供することができる。従って、本発明のフレキシブル銅張積層板は、特に、スマートフォン等の小型液晶周りの折り曲げ部分等の耐折り曲げ性が要求される電子部品に好適に用いられる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態のフレキシブル銅張積層板は、ポリイミド層(A)と銅箔(B)とから構成される。銅箔(B)はポリイミド層(A)の片面又は両面に設けられており、電解銅箔が好ましい。このフレキシブル銅張積層板は、銅箔をエッチングするなどして配線回路加工して銅配線を形成し、電子機器の筐体内に折り畳んで収納されるFPCに使用される。
<ポリイミド層>
本実施の形態のフレキシブル銅張積層板においては、ポリイミド層(A)の厚みは5〜30μmの範囲内であり、8〜15μmの範囲内にあることが好ましく、9〜12μmの範囲内にあることが特に好ましい。ポリイミド層(A)の厚みが30μmを超えると、FPCを折り曲げた際に、銅配線により大きな曲げ応力が加わることとなり、その耐折り曲げ性を著しく低下させてしまう。
本実施の形態のフレキシブル銅張積層板においては、ポリイミド層(A)の厚みは5〜30μmの範囲内であり、8〜15μmの範囲内にあることが好ましく、9〜12μmの範囲内にあることが特に好ましい。ポリイミド層(A)の厚みが30μmを超えると、FPCを折り曲げた際に、銅配線により大きな曲げ応力が加わることとなり、その耐折り曲げ性を著しく低下させてしまう。
また、ポリイミド層(A)の引張弾性率は4〜10GPaの範囲内であり、好ましくは6〜10GPaの範囲内であるのがよい。ポリイミド層(A)の引張弾性率が4GPaに満たないと、ポリイミド自体の強度が低下することによって、フレキシブル銅張積層板を回路基板へ加工する際にフィルムの裂けなどのハンドリング上の問題が生じることがある。反対に、ポリイミド層(A)の引張弾性率が10GPaを超えると、フレキシブル銅張積層板の折り曲げに対する剛性が上昇する結果、FPCを折り曲げた際に銅配線に加わる曲げ応力が上昇し、耐折り曲げ性が低下してしまう。
ポリイミド層(A)は、市販のポリイミドフィルムをそのまま使用することも可能であるが、絶縁層の厚さや物性のコントロールのしやすさから、ポリアミド酸溶液を銅箔上に直接塗布した後、熱処理により乾燥、硬化する所謂キャスト(塗布)法によるものが好ましい。また、ポリイミド層(A)は、単層のみから形成されるものでもよいが、ポリイミド層(A)と銅箔(B)との接着性等を考慮すると複数層からなるものが好ましい。ポリイミド層(A)を複数層とする場合、異なる構成成分からなるポリアミド酸溶液の上に他のポリアミド酸溶液を順次塗布して形成することができる。ポリイミド層(A)が複数層からなる場合、同一の構成のポリイミド前駆体樹脂を2回以上使用してもよい。
ポリイミド層(A)について、より詳しく説明する。上述の通り、ポリイミド層(A)は複数層とすることが好ましいが、その具体例としては、ポリイミド層(A)を、熱膨張係数30×10−6/K未満の低熱膨張性のポリイミド層(i)と、熱膨張係数30×10−6/K以上の高熱膨張性のポリイミド層(ii)と、を含む積層構造とすることが好ましい。より好ましくは、ポリイミド層(A)は、低熱膨張性のポリイミド層(i)の少なくとも一方、好ましくはその両側に、高熱膨張性のポリイミド層(ii)を有する積層構造とし、高熱膨張性のポリイミド層(ii)が直接銅箔(B)と接するようにすることがよい。ここで、「低熱膨張性のポリイミド層(i)」とは、熱膨張係数30×10−6/K未満、好ましくは1×10−6〜25×10−6/Kの範囲内、特に好ましくは3×10−6〜20×10−6/Kの範囲内のポリイミド層をいう。また、「高熱膨張性のポリイミド層(ii)」とは、熱膨張係数30×10−6/K以上のポリイミド層を言い、好ましくは30×10−6〜80×10−6/Kの範囲内、特に好ましくは30×10−6〜70×10−6/Kの範囲内のポリイミド層をいう。このようなポリイミド層は、使用する原料の組合せ、厚み、乾燥・硬化条件を適宜変更することで所望の熱膨張係数を有するポリイミド層とすることができる。
上記ポリイミド層(A)を与えるポリアミド酸溶液は、公知のジアミンと酸無水物とを溶媒の存在下で重合して製造することができる。この際、重合される樹脂粘度は、例えば、500cps以上35,000cps以下の範囲内とすることが好ましい。
ポリイミドの原料として用いられるジアミンとしては、例えば、4,6-ジメチル-m-フェニレンジアミン、2,5-ジメチル-p-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノメシチレン、4,4'-メチレンジ-o-トルイジン、4,4'-メチレンジ-2,6-キシリジン、4,4'-メチレン-2,6-ジエチルアニリン、2,4-トルエンジアミン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、4,4'-ジアミノジフェニルプロパン、3,3'-ジアミノジフェニルプロパン、4,4'-ジアミノジフェニルエタン、3,3'-ジアミノジフェニルエタン、4,4'-ジアミノジフェニルメタン、3,3'-ジアミノジフェニルメタン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4'-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3'-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4'-ジアミノジフェニルスルホン、3,3'-ジアミノジフェニルスルホン、4,4'-ジアミノジフェニルエーテル、3,3-ジアミノジフェニルエーテル、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、ベンジジン、3,3'-ジアミノビフェニル、3,3'-ジメチル-4,4'-ジアミノビフェニル、3,3'-ジメトキシベンジジン、4,4'-ジアミノ-p-テルフェニル、3,3'-ジアミノ-p-テルフェニル、ビス(p-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(p-β-アミノ-t-ブチルフェニル)エーテル、ビス(p-β-メチル-δ-アミノペンチル)ベンゼン、p-ビス(2-メチル-4-アミノペンチル)ベンゼン、p-ビス(1,1-ジメチル-5-アミノペンチル)ベンゼン、1,5-ジアミノナフタレン、2,6-ジアミノナフタレン、2,4-ビス(β-アミノ-t-ブチル)トルエン、2,4-ジアミノトルエン、m-キシレン-2,5-ジアミン、p-キシレン-2,5-ジアミン、m-キシリレンジアミン、p-キシリレンジアミン、2,6-ジアミノピリジン、2,5-ジアミノピリジン、2,5-ジアミノ-1,3,4-オキサジアゾール、ピペラジン、2,2'-ジメチル-4,4'-ジアミノビフェニル、3,7-ジアミノジベンゾフラン、1,5-ジアミノフルオレン、ジベンゾ-p-ジオキシン-2,7-ジアミン、4,4'-ジアミノベンジルなどが挙げられる。
また、ポリイミドの原料として用いられる酸無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3',4'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ナフタレン-1,2,5,6-テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン-1,2,4,5-テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン-1,2,6,7-テトラカルボン酸二無水物、4,8-ジメチル-1,2,3,5,6,7-ヘキサヒドロナフタレン-1,2,5,6-テトラカルボン酸二無水物、4,8-ジメチル-1,2,3,5,6,7-ヘキサヒドロナフタレン-2,3,6,7-テトラカルボン酸二無水物、2,6-ジクロロナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸二無水物、2,7-ジクロロナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-テトラクロロナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-テトラクロロナフタレン-2,3,6,7-テトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3',4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3'',4,4''-p-テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2'',3,3''-p-テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3'',4''-p-テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)-プロパン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)-プロパン二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3.4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ペリレン-2,3,8,9-テトラカルボン酸二無水物、ペリレン-3,4,9,10-テトラカルボン酸二無水物、ペリレン-4,5,10,11-テトラカルボン酸二無水物、ペリレン-5,6,11,12-テトラカルボン酸二無水物、フェナンスレン-1,2,7,8-テトラカルボン酸二無水物、フェナンスレン-1,2,6,7-テトラカルボン酸二無水物、フェナンスレン-1,2,9,10-テトラカルボン酸二無水物、シクロペンタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物、ピラジン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、ピロリジン-2,3,4,5-テトラカルボン酸二無水物、チオフェン-,3,4,5-テトラカルボン酸二無水物、4,4'-オキシジフタル酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。
上記ジアミン及び酸無水物は、それぞれ1種のみを使用してもよく2種以上を併用することもできる。また、重合に使用される溶媒は、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリジノン、2-ブタノン、ジグライム、キシレン等が挙げられ、1種又は2種以上併用して使用することもできる。
本実施の形態において、熱膨張係数30×10−6/K未満の低熱膨張性のポリイミド層(i)とするには、原料の酸無水物成分としてピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を、ジアミン成分としては、2,2'-ジメチル-4,4'-ジアミノビフェニル、2-メトキシ-4,4’-ジアミノベンズアニリドを用いることがよく、特に好ましくは、ピロメリット酸二無水物及び2,2'-ジメチル-4,4'-ジアミノビフェニルを原料各成分の主成分とするものがよい。
また、熱膨張係数30×10−6/K以上の高熱膨張性のポリイミド層(ii)とするには、原料の酸無水物成分としてピロメリット酸二無水物、3,3',4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物を、ジアミン成分としては、2,2’-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4'-ジアミノジフェニルエーテル、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼンを用いることがよく、特に好ましくはピロメリット酸二無水物及び2,2’-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパンを原料各成分の主成分とするものがよい。なお、このようにして得られる高熱膨張性のポリイミド層(ii)の好ましいガラス転移温度は、300〜400℃の範囲内である。
また、ポリイミド層(A)を低熱膨張性のポリイミド層(i)と高熱膨張性のポリイミド層(ii)との積層構造とした場合、好ましくは、低熱膨張性のポリイミド層(i)と高熱膨張性のポリイミド層(ii)との厚み比(低熱膨張性のポリイミド層(i)/高熱膨張性のポリイミド層(ii))が2〜15の範囲内であるのがよい。この比の値が、2に満たないとポリイミド層全体に対する低熱膨張性ポリイミド層が薄くなるため、ポリイミドフィルムの寸法特性の制御が困難となり、銅箔をエッチングした際の寸法変化率が大きくなり、15を超えると高熱膨張性ポリイミド層が薄くなるため、ポリイミドフィルムと銅箔との接着信頼性が低下する。なお、ポリイミド層(A)が複数層からなる場合であっても、上記折れ癖係数[PF]の算出にあたっては、ポリイミド層(A)全体の厚み、弾性率を用いることができる。
<銅箔>
本実施の形態のフレキシブル銅張積層板において、銅箔(B)の厚みは6〜20μmの範囲内であり、8〜15μmの範囲内が好ましい。銅箔(B)の厚みが6μmに満たないと、フレキシブル銅張積層板の製造時、例えば、銅箔上にポリイミド層を形成する工程において銅箔自体の剛性が低下し、その結果、フレキシブル銅張積層板上にシワ等が発生する問題が生じる。また、銅箔(B)の厚みが20μmを超えると、FPCを折り曲げた際の銅配線に加わる曲げ応力が大きくなることにより、耐折り曲げ性が低下することとなる。
本実施の形態のフレキシブル銅張積層板において、銅箔(B)の厚みは6〜20μmの範囲内であり、8〜15μmの範囲内が好ましい。銅箔(B)の厚みが6μmに満たないと、フレキシブル銅張積層板の製造時、例えば、銅箔上にポリイミド層を形成する工程において銅箔自体の剛性が低下し、その結果、フレキシブル銅張積層板上にシワ等が発生する問題が生じる。また、銅箔(B)の厚みが20μmを超えると、FPCを折り曲げた際の銅配線に加わる曲げ応力が大きくなることにより、耐折り曲げ性が低下することとなる。
更に、本実施の形態ではポリイミド層(A)と銅箔(B)の厚み比[ポリイミド層(A)/銅箔(B)]が0.9〜1.1の範囲内にあることが好ましい。この厚み比が0.9未満、あるいは1.1より大きくなると、折り曲げ時に塑性変形した部分が伸ばされる際の最大引張りひずみが大きくなることにより、耐折り曲げ性が低下することとなる。
また、銅箔(B)の引張弾性率については、25〜35GPaの範囲内である。銅箔(B)の引張弾性率が25GPaに満たないと、フレキシブル銅張積層板の製造時、例えば、銅箔上にポリイミド層を形成する工程において銅箔自体の加熱条件等が影響し、剛性が低下してしまう。その結果、フレキシブル銅張積層板上にシワ等が発生するという問題が生じる。一方、引張弾性率が35GPaを超えると、FPCを折り曲げた際に銅配線により大きな曲げ応力が加わることとなり、その耐折り曲げ性が著しく低下する。
銅箔(B)の表面は、粗化処理されていてもよく、ポリイミド層(A)と接する銅箔表面の表面粗さ(十点平均粗さ;Rz)は0.7〜2.2μmの範囲内であり、0.8〜1.6μmの範囲内が好ましい。銅箔(B)の表面粗さ(Rz)の値が0.7μmに満たないとポリイミドフィルムとの接着信頼性の担保が困難となり、2.2μmを超えるとFPCを繰り返し折り曲げた際に、その粗化粒子の凹凸がクラック発生の起点となりやすい。その結果、FPCの耐折り曲げ性を低下させることとなる。なお、表面粗さRzは、JIS B0601の規定に準じて測定される値である。
本実施の形態のフレキシブル銅張積層板に使用する銅箔は、上記特性を充足するものであれば特に限定されるものではなく、電解銅箔でも圧延銅箔でもよいが、薄い銅箔を使用する場合での製造のしやすさや価格の観点から、電解銅箔を用いることが好ましい。電解銅箔としては、市販品を使用可能であり、その具体例としては、古河電気工業株式会社製WS箔、日本電解株式会社製HL箔、三井金属鉱業株式会社製HTE箔などが挙げられる。また、これらの市販品を含めて、それ以外のものを使用した場合であっても、前述した銅箔上へのポリイミド層(A)を形成する際の熱処理条件などにより、銅箔(B)の引張弾性率は変化し得るので、本実施の形態では結果として得られたフレキシブル銅張積層板がこれら所定の範囲になればよい。
本実施の形態のフレキシブル銅張積層板は、例えば、銅箔表面にポリイミド前駆体樹脂溶液(ポリアミド酸溶液ともいう。)を塗工し、次いで、乾燥、硬化させる熱処理工程を経て製造することができる。熱処理工程における熱処理条件は、塗工されたポリアミド酸溶液を160℃未満の温度でポリアミド酸溶液中の溶媒を乾燥除去した後、更に、130℃から400℃の温度範囲内で段階的に昇温し、硬化させることにより行なわれる。このようにして得られた片面フレキシブル銅張積層板を両面銅張積層板とするには、前記片面フレキシブル銅張積層板と、これとは別に準備した銅箔とを300〜400℃の範囲内の温度にて熱圧着する方法が挙げられる。
<FPC>
本実施の形態のフレキシブル銅張積層板は、主にFPC材料として有用である。すなわち、本実施の形態のフレキシブル銅張積層板の銅箔を常法によってパターン状に加工して配線層を形成することによって、本発明の一実施の形態であるFPCを製造できる。
本実施の形態のフレキシブル銅張積層板は、主にFPC材料として有用である。すなわち、本実施の形態のフレキシブル銅張積層板の銅箔を常法によってパターン状に加工して配線層を形成することによって、本発明の一実施の形態であるFPCを製造できる。
本発明のフレキシブル銅張積層板は、上記ポリイミド層(A)と上記銅箔(B)により構成されるが、このフレキシブル銅張積層板の銅箔(B)を配線回路加工して銅配線を形成した任意のフレキシブル回路基板の折り曲げ試験(ギャップ0.3mm)での、下記(1)によって計算される折れ癖係数[PF]が0.96±0.025の範囲にあることが必要であり、0.96±0.02の範囲にあることが好ましく、0.96±0.015の範囲にあることがより好ましい。この折れ癖係数[PF]は、使用される銅箔の一軸引張試験より得られる応力−ひずみ曲線によって決まる値である。この折れ癖係数[PF]が上記範囲から外れると、応力が局部的(1点又は2点)に集中することによって、耐折り曲げ性が低下する。逆に、折れ癖係数[PF]が上記範囲にあれば、応力が適度に分散することによってハゼ折りなどの耐折り曲げ性が向上する。例えば、本発明において電解銅箔を用いた場合、本発明で規定する折れ癖係数[PF]を上記範囲とするには、用いられる電解銅箔の一軸引張試験より得られる応力−ひずみ曲線において、初期の直線部分の傾き即ち弾性率が29GPa以下、且つ曲率が最大になる箇所の応力値が130MPa以下、且つひずみが5%で応力が175MPa以下となる銅箔を用いる態様が例示される。
上記のように、折れ癖係数[PF]は、銅配線の屈曲平均ひずみ値εの絶対値|ε|と銅配線の引張弾性限界ひずみεcとによって表され、屈曲平均ひずみ値εは、下記式(2)によって算出される。以下、折れ癖係数[PF]について、図8に示した1層のポリイミドからなるポリイミド層11の片面側に1層の銅箔を配線回路加工した銅配線12が設けられた回路基板をモデルにし、第一層であるポリイミド層11の下面である基準面SPが下側に凸形状(屈曲部の外面)になるように回路基板を屈曲させる場合について説明する。なお、図8に示した回路基板は、回路基板の長手方向に対して垂直に切った断面(すなわち横断面)のうち、銅配線が存在する部分を示すものである。
ε=−(yc−[NP]Line)/R …(2)
ε=−(yc−[NP]Line)/R …(2)
ここで、式(2)について、屈曲平均ひずみεは、回路基板の長手方向を2つ折りした際の純曲げによって銅配線に生じる長手方向の屈曲平均ひずみであり、式中のycは、ポリイミド層12の下面である基準面SPから銅配線12の中央面までの距離である。また、符号NPは回路基板の中立面を表している。ここで、中立面NPと基準面SPとの距離を中立面位置[NP]とし、この中立面位置[NP]については、銅箔の配線回路加工によって形成された銅配線と銅配線間に形成されるスペース部とで別々に計算する。中立面位置[NP]は、次の式(3)によって算出される。
ここで、Eiは、回路基板における第i層(図8に示した例では、第1層がポリイミド層11であり、第2層が銅配線12である)を構成する材料の引張弾性率である。この弾性率Eiは、本実施の形態における「各層における応力とひずみの関係」に対応する。Biは、第i層の幅であり、図8に示した幅B(第1層の下面に平行で、回路基板の長手方向に垂直な方向の寸法)に相当する。
銅配線の中立面位置[NP]を求める場合には、Biとして銅配線の線幅LWの値を用い、スペース部の中立面位置[NP]を求める場合には、Biとして銅配線の線間幅SWの値を用いる。hiは、第i層の中央面と基準面SPとの距離である。なお、第i層の中央面とは、第i層の厚み方向の中央に位置する仮想の面である。tiは、第i層の厚みである。また、記号“Σi=1 n”は、iが1からnまでの総和を表す。また、銅配線における中立面位置については[NP]Lineと記す。
また、式(2)中のRは有効曲率半径を表し、有効曲率半径Rは、折り曲げ試験において回路基板を折り曲げた際の、屈曲部における屈曲中心から銅配線の中立面NPまでの距離である。すなわち、有効曲率半径Rは、ギャップ間隔Gと銅配線の中立面位置[NP]Lineとから、次の式(4)によって算出される。
R=G/2−[NP]Line …(4)
R=G/2−[NP]Line …(4)
上記のように、中立面位置、有効曲率半径、屈曲平均ひずみを求めることで、回路基板全体の折れ癖の程度を表す折れ癖係数[PF]が算出される。また、この折れ癖係数[PF]は、上記の説明のとおり、回路基板を構成する各層の厚みと、回路基板を構成する各層の弾性率と、折り曲げ試験におけるギャップ間隔Gと、銅配線12における線幅LW等の各情報を用いて算出することができる。
なお、上記(図8)では、便宜上、回路基板が2層であるモデルを示し説明したが、上記説明は、回路基板が2層以上から形成される場合にも当てはまる。すなわち、回路基板1の層の数をnとした場合、nは2以上の整数であり、この回路基板を構成する各層のうち基準面SPから数えてi番目(i=1,2,…,n)の層を第i層と呼ぶ。
また、回路基板は、図1に示したように銅箔が配線回路加工によりパターニングされており、銅配線12が存在する部分と、銅配線12が存在しない部分とがある。ここで、銅配線12が存在する部分を配線部と呼び、銅配線12が存在しない部分をスペース部と呼べば、配線部とスペース部とでは、構成が異なる。例えば、図1に示した回路基板1の場合、ポリイミド層11上の配線部は10列(図1では、4列のみ図示)の銅配線12で構成され、スペース部は配線部以外で、主に銅配線12間の隙間で構成される。以上より、折り癖係数[PF]の算出は、配線部とスペース部とを分けて行うことができる。
以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説明する。なお、下記の実施例における各特性評価は、以下の方法により行った。
[引張弾性率の測定]
株式会社東洋精機製作所製ストログラフR−1を用いて、温度23℃、相対湿度50%の環境下で引張弾性率の値を測定した。
株式会社東洋精機製作所製ストログラフR−1を用いて、温度23℃、相対湿度50%の環境下で引張弾性率の値を測定した。
[熱膨張係数(CTE)の測定]
セイコーインスツルメンツ製のサーモメカニカルアナライザーを使用し、250℃まで昇温し、更にその温度で10分保持した後、5℃/分の速度で冷却し、240℃から100℃までの平均熱膨張係数(線熱膨張係数)を求めた。
セイコーインスツルメンツ製のサーモメカニカルアナライザーを使用し、250℃まで昇温し、更にその温度で10分保持した後、5℃/分の速度で冷却し、240℃から100℃までの平均熱膨張係数(線熱膨張係数)を求めた。
[表面粗さ(Rz)の測定]
接触式表面粗さ測定機(株式会社小坂研究所製SE1700)を用いて、銅箔のポリイミド層との接触面側の表面粗さを測定した。
接触式表面粗さ測定機(株式会社小坂研究所製SE1700)を用いて、銅箔のポリイミド層との接触面側の表面粗さを測定した。
[はぜ折りの測定(折り曲げ試験)]
フレキシブル銅張積層板の銅箔をエッチング加工し、その長手方向に沿ってライン幅100μm、スペース幅100μmにて長さが40mmの10列の銅配線を形成した試験片(試験回路基板片)を作製した(図2)。試験片における銅配線のみを表した図2に示したように、その試験片40における10列の銅配線51は、U字部52を介して全て連続して繋がっており、その両端には抵抗値測定用の電極部分(図示外)を設けている。その試験片40を、二つ折りが可能な試料ステージ20及び21上に固定し、抵抗値測定用の配線を接続して、抵抗値のモニタリングを開始した(図3)。折り曲げ試験は、10列の銅配線51に対して長手方向のちょうど中央部分にて、ウレタン製のローラー22を用いて、折り曲げ箇所40CのギャップGが0.3mmとなるように制御しながら折り曲げた線と並行にローラーを移動させ10列の銅配線51を全て折り曲げた後(図4及び図5)、折り曲げ部分を開いて試験片を平らな状態に戻し(図6)、折り目がついている部分を再度ローラーにて抑えたまま移動させ(図7)、この一連の工程をもってはぜ折り回数1回とカウントするようにした。その常時配線の抵抗値をモニタリングしながら、折り曲げ試験を繰り返し、所定の抵抗値(3000Ω)になった時点を配線の破断と判断し、その時までに繰り返した折り曲げ回数をはぜ折り測定値とした。このはぜ折り測定値が50回以上である場合を「良好」、50回未満である場合を「不良」と評価した。
フレキシブル銅張積層板の銅箔をエッチング加工し、その長手方向に沿ってライン幅100μm、スペース幅100μmにて長さが40mmの10列の銅配線を形成した試験片(試験回路基板片)を作製した(図2)。試験片における銅配線のみを表した図2に示したように、その試験片40における10列の銅配線51は、U字部52を介して全て連続して繋がっており、その両端には抵抗値測定用の電極部分(図示外)を設けている。その試験片40を、二つ折りが可能な試料ステージ20及び21上に固定し、抵抗値測定用の配線を接続して、抵抗値のモニタリングを開始した(図3)。折り曲げ試験は、10列の銅配線51に対して長手方向のちょうど中央部分にて、ウレタン製のローラー22を用いて、折り曲げ箇所40CのギャップGが0.3mmとなるように制御しながら折り曲げた線と並行にローラーを移動させ10列の銅配線51を全て折り曲げた後(図4及び図5)、折り曲げ部分を開いて試験片を平らな状態に戻し(図6)、折り目がついている部分を再度ローラーにて抑えたまま移動させ(図7)、この一連の工程をもってはぜ折り回数1回とカウントするようにした。その常時配線の抵抗値をモニタリングしながら、折り曲げ試験を繰り返し、所定の抵抗値(3000Ω)になった時点を配線の破断と判断し、その時までに繰り返した折り曲げ回数をはぜ折り測定値とした。このはぜ折り測定値が50回以上である場合を「良好」、50回未満である場合を「不良」と評価した。
実施例、比較例に記載のフレキシブル銅張積層板の製造方法について次に示す。
[ポリアミック酸溶液の合成]
(合成例1)
ボトム樹脂の合成:
熱電対及び攪拌機を備えると共に窒素導入が可能な反応容器に、N,N−ジメチルアセトアミドを入れ、さらに、この反応容器に2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)を投入して容器中で撹拌しながら溶解させた。次に、ピロメリット酸二無水物(PMDA)をモノマーの投入総量が12質量%となるように投入した。その後、3時間撹拌を続けて重合反応を行い、ポリアミド酸aの樹脂溶液を得た。ポリアミド酸aから形成された厚み25μmのポリイミドフィルムの熱膨張係数(CTE)は、55×10−6/Kであった。
(合成例1)
ボトム樹脂の合成:
熱電対及び攪拌機を備えると共に窒素導入が可能な反応容器に、N,N−ジメチルアセトアミドを入れ、さらに、この反応容器に2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)を投入して容器中で撹拌しながら溶解させた。次に、ピロメリット酸二無水物(PMDA)をモノマーの投入総量が12質量%となるように投入した。その後、3時間撹拌を続けて重合反応を行い、ポリアミド酸aの樹脂溶液を得た。ポリアミド酸aから形成された厚み25μmのポリイミドフィルムの熱膨張係数(CTE)は、55×10−6/Kであった。
(合成例2)
熱電対及び攪拌機を備えると共に窒素導入が可能な反応容器に、N,N−ジメチルアセトアミドを入れ、さらに、この反応容器に2,2'−ジメチル−4,4'−ジアミノビフェニル(m-TB)および4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DAPE)を各ジアミンのモル比率(m-TB:DAPE)が60:40となるように投入して容器中で攪拌しながら溶解させた。次に、ピロメリット酸二無水物(PMDA)をモノマーの投入総量が16質量%となるように投入した。その後、3時間撹拌を続けて重合反応を行い、ポリアミド酸bの樹脂溶液を得た。ポリアミド酸bから形成された厚み25μmのポリイミドフィルムの熱膨張係数(CTE)は、22×10−6/Kであった。
熱電対及び攪拌機を備えると共に窒素導入が可能な反応容器に、N,N−ジメチルアセトアミドを入れ、さらに、この反応容器に2,2'−ジメチル−4,4'−ジアミノビフェニル(m-TB)および4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DAPE)を各ジアミンのモル比率(m-TB:DAPE)が60:40となるように投入して容器中で攪拌しながら溶解させた。次に、ピロメリット酸二無水物(PMDA)をモノマーの投入総量が16質量%となるように投入した。その後、3時間撹拌を続けて重合反応を行い、ポリアミド酸bの樹脂溶液を得た。ポリアミド酸bから形成された厚み25μmのポリイミドフィルムの熱膨張係数(CTE)は、22×10−6/Kであった。
(合成例3)
熱電対及び攪拌機を備えると共に窒素導入が可能な反応容器に、N,N−ジメチルアセトアミドを入れ、さらに、この反応容器に2,2'−ジメチル−4,4'−ジアミノビフェニル(m-TB)を投入して容器中で攪拌しながら溶解させた。次に、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)およびピロメリット酸二無水物(PMDA)をモノマーの投入総量が15質量%、各酸無水物のモル比率(BPDA:PMDA)が20:80となるように投入した。その後、3時間撹拌を続けて重合反応を行い、ポリアミド酸cの樹脂溶液を得た。ポリアミド酸cから形成された厚み25μmのポリイミドフィルムの熱膨張係数(CTE)は、22×10−6/Kであった。
熱電対及び攪拌機を備えると共に窒素導入が可能な反応容器に、N,N−ジメチルアセトアミドを入れ、さらに、この反応容器に2,2'−ジメチル−4,4'−ジアミノビフェニル(m-TB)を投入して容器中で攪拌しながら溶解させた。次に、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)およびピロメリット酸二無水物(PMDA)をモノマーの投入総量が15質量%、各酸無水物のモル比率(BPDA:PMDA)が20:80となるように投入した。その後、3時間撹拌を続けて重合反応を行い、ポリアミド酸cの樹脂溶液を得た。ポリアミド酸cから形成された厚み25μmのポリイミドフィルムの熱膨張係数(CTE)は、22×10−6/Kであった。
(実施例1)
厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.2μm)に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.5μmとなるように均一に塗布した後、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。次に、この塗布面側に合成例2で調製したポリアミド酸bの樹脂溶液を硬化後の厚みが20.0μmとなるように均一に塗布し、120℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。更に、この塗布面側に第1層目で塗布したものと同じポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.5μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。この長尺状の積層体を130℃から開始して300℃まで段階的に温度が上がるように設定した連続硬化炉にて、合計6分程度の時間をかけて熱処理し、ポリイミド層の厚みが25μmの片面フレキシブル銅張積層板を得た。得られたフレキシブル銅張積層板を構成するポリイミド層及び銅箔の引張弾性率等の物性値、厚み、ポリイミド層と銅箔の厚み比、折れ癖係数、並びに、フレキシブル銅張積層板の耐折り曲げ性(はぜ折り回数)の評価結果を表1に示す(実施例2以下も同様)。なお、ポリイミド層の評価は製造されたフレキシブル銅張積層板から銅箔をエッチング除去したものを用いた。
厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.2μm)に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.5μmとなるように均一に塗布した後、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。次に、この塗布面側に合成例2で調製したポリアミド酸bの樹脂溶液を硬化後の厚みが20.0μmとなるように均一に塗布し、120℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。更に、この塗布面側に第1層目で塗布したものと同じポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.5μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。この長尺状の積層体を130℃から開始して300℃まで段階的に温度が上がるように設定した連続硬化炉にて、合計6分程度の時間をかけて熱処理し、ポリイミド層の厚みが25μmの片面フレキシブル銅張積層板を得た。得られたフレキシブル銅張積層板を構成するポリイミド層及び銅箔の引張弾性率等の物性値、厚み、ポリイミド層と銅箔の厚み比、折れ癖係数、並びに、フレキシブル銅張積層板の耐折り曲げ性(はぜ折り回数)の評価結果を表1に示す(実施例2以下も同様)。なお、ポリイミド層の評価は製造されたフレキシブル銅張積層板から銅箔をエッチング除去したものを用いた。
ここで、実施例で製造したフレキシブル銅張積層板の折れ癖係数[PF]の算出について、実施例1を例に具体的な計算手順を説明する。
銅配線12が存在する配線部について図8に示すような2層構成を考え、第1層および第2層を構成する材料をそれぞれポリイミドおよび銅とする。表1(実施例1)に示した通り、各層の弾性率はE1=4GPa、E2=29GPa、厚みはt1=25μm、t2=12μmである。また、各層における厚さ方向での中央面と基準面SPとの距離はそれぞれh1=12.5μm、h2=31μmである。更に、幅Bについては、銅配線12の幅B2とスペース部の幅B2‘はともに100μmであり、また、銅配線12が存在する直下のポリイミドの幅B1も100μmとした(スペース部の直下のポリイミドの幅B1’も100μmとした)。
銅配線12が存在する配線部について図8に示すような2層構成を考え、第1層および第2層を構成する材料をそれぞれポリイミドおよび銅とする。表1(実施例1)に示した通り、各層の弾性率はE1=4GPa、E2=29GPa、厚みはt1=25μm、t2=12μmである。また、各層における厚さ方向での中央面と基準面SPとの距離はそれぞれh1=12.5μm、h2=31μmである。更に、幅Bについては、銅配線12の幅B2とスペース部の幅B2‘はともに100μmであり、また、銅配線12が存在する直下のポリイミドの幅B1も100μmとした(スペース部の直下のポリイミドの幅B1’も100μmとした)。
これらの値を式(3)に代入すると、先ず、銅配線12が存在する配線部での中立面位置は[NP]Line=26.9μmと計算される。次に、この中立面位置[NP]Lineとギャップ間隔G=0.3mmを式(4)に代入して、有効屈曲半径R=0.123mmと計算される。さらに、基準面SPと銅配線12の中央面までの距離ycはyc=h2=31μmであるから、屈曲平均ひずみεはこのycと先に求めた[NP]Line、Rの値を式(2)に代入してε=−0.0333と計算される。ここでマイナスの符号は圧縮ひずみであることを表している。実施例1での銅配線となっている銅箔の引張試験より得た応力−ひずみ曲線より銅配線の引張弾性限界ひずみεcはεc=0.00058と決定した。これと先に求めた屈曲平均ひずみεの値を式(1)に代入すると折れ癖係数[PF]は[PF]=0.983と計算される。なお、本実施例においては、スペース部はポリイミド層のみから構成されていることから[NP]を求める操作は必要とせず、表1中の他の実施例、比較例の折れ癖係数[PF]も以上の手順で計算された値である。
(実施例2)
厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.2μm)に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.0μmとなるように均一に塗布した後、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。次に、この塗布面側に合成例3で調製したポリアミド酸cの樹脂溶液を硬化後の厚みが16μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。更に、この塗布面側に第1層目で塗布したものと同じポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.0μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。この長尺状の積層体を130℃から開始して300℃まで段階的に温度が上がるように設定した連続硬化炉にて、合計6分程度の時間をかけて熱処理し、ポリイミド層の厚みが20μmの片面フレキシブル銅張積層板を得た。得られた片面フレキシブル銅張積層板についての耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.2μm)に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.0μmとなるように均一に塗布した後、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。次に、この塗布面側に合成例3で調製したポリアミド酸cの樹脂溶液を硬化後の厚みが16μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。更に、この塗布面側に第1層目で塗布したものと同じポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.0μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。この長尺状の積層体を130℃から開始して300℃まで段階的に温度が上がるように設定した連続硬化炉にて、合計6分程度の時間をかけて熱処理し、ポリイミド層の厚みが20μmの片面フレキシブル銅張積層板を得た。得られた片面フレキシブル銅張積層板についての耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
(実施例3)
厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.2μm)に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.2μmとなるように均一に塗布した後、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。次に、この塗布面側に合成例3で調製したポリアミド酸cの樹脂溶液を硬化後の厚みが7.6μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。更に、この塗布面側に第1層目で塗布したものと同じポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.2μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。この長尺状の積層体を130℃から開始して300℃まで段階的に温度が上がるように設定した連続硬化炉にて、合計6分程度の時間をかけて熱処理し、ポリイミド層の厚みが12μmの片面フレキシブル銅張積層板を得た。得られた片面フレキシブル銅張積層板についての耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.2μm)に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.2μmとなるように均一に塗布した後、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。次に、この塗布面側に合成例3で調製したポリアミド酸cの樹脂溶液を硬化後の厚みが7.6μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。更に、この塗布面側に第1層目で塗布したものと同じポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.2μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。この長尺状の積層体を130℃から開始して300℃まで段階的に温度が上がるように設定した連続硬化炉にて、合計6分程度の時間をかけて熱処理し、ポリイミド層の厚みが12μmの片面フレキシブル銅張積層板を得た。得られた片面フレキシブル銅張積層板についての耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
(実施例4)
厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.20μm)に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.0μmとなるように均一に塗布した後、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。次に、この塗布面側に合成例3で調製したポリアミド酸cの樹脂溶液を硬化後の厚みが5.0μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。更に、この塗布面側に第1層目で塗布したものと同じポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.0μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。この長尺状の積層体を130℃から開始して300℃まで段階的に温度が上がるように設定した連続硬化炉にて、合計6分程度の時間をかけて熱処理し、ポリイミド層の厚みが9μmの片面フレキシブル銅張積層板を得た。得られた片面フレキシブル銅張積層板についての耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.20μm)に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.0μmとなるように均一に塗布した後、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。次に、この塗布面側に合成例3で調製したポリアミド酸cの樹脂溶液を硬化後の厚みが5.0μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。更に、この塗布面側に第1層目で塗布したものと同じポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.0μmとなるように均一に塗布し、130℃で加熱乾燥し溶媒を除去した。この長尺状の積層体を130℃から開始して300℃まで段階的に温度が上がるように設定した連続硬化炉にて、合計6分程度の時間をかけて熱処理し、ポリイミド層の厚みが9μmの片面フレキシブル銅張積層板を得た。得られた片面フレキシブル銅張積層板についての耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
(実施例5)
厚さ9μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.2μm)を使用した以外は、実施例4と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。得られたフレキシブル銅張積層板の耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
厚さ9μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.2μm)を使用した以外は、実施例4と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。得られたフレキシブル銅張積層板の耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
(実施例6)
厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.9μm)を使用した以外は、実施例3と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。得られたフレキシブル銅張積層板の耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.9μm)を使用した以外は、実施例3と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。得られたフレキシブル銅張積層板の耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
(実施例7)
厚さ9μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.2μm)を使用した以外は、実施例3と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。得られたフレキシブル銅張積層板の耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
厚さ9μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.2μm)を使用した以外は、実施例3と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。得られたフレキシブル銅張積層板の耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
(実施例8)
厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=2.2μm)を使用した以外は、実施例3と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。得られたフレキシブル銅張積層板の耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=2.2μm)を使用した以外は、実施例3と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。得られたフレキシブル銅張積層板の耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
(比較例1)
表1に示した特性を有し、厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.2μm)を使用し、ポリイミド層の厚み構成を以下のように変更した以外は実施例1と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。ここで、ポリイミド層の厚み構成は、銅箔上に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが4.0μm、その上に合成例2で調製したポリアミド酸bの樹脂溶液を硬化後の厚みが42.0μm、更にその上に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが4.0μmとなるようにした。得られたフレキシブル銅張積層板についての耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
表1に示した特性を有し、厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.2μm)を使用し、ポリイミド層の厚み構成を以下のように変更した以外は実施例1と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。ここで、ポリイミド層の厚み構成は、銅箔上に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが4.0μm、その上に合成例2で調製したポリアミド酸bの樹脂溶液を硬化後の厚みが42.0μm、更にその上に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが4.0μmとなるようにした。得られたフレキシブル銅張積層板についての耐折り曲げ性の評価結果を表1に示す。
(比較例2)
表1に示した特性を有し、厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=2.0μm)を使用し、ポリイミド層の厚み構成を以下のように変更した以外は実施例2と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。ここで、ポリイミド層の厚み構成は、銅箔上に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが3.0μm、その上に合成例3で調製したポリアミド酸cの樹脂溶液を硬化後の厚みが32.0μm、更にその上に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが3.0μmとなるようにした。
表1に示した特性を有し、厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=2.0μm)を使用し、ポリイミド層の厚み構成を以下のように変更した以外は実施例2と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。ここで、ポリイミド層の厚み構成は、銅箔上に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが3.0μm、その上に合成例3で調製したポリアミド酸cの樹脂溶液を硬化後の厚みが32.0μm、更にその上に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが3.0μmとなるようにした。
(比較例3)
表1に示した特性を有し、厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.8μm)を使用し、ポリイミド層の厚み構成を以下のように変更した以外は実施例2と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。ここで、ポリイミド層の厚み構成は、銅箔上に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.5μm、その上に合成例3で調製したポリアミド酸cの樹脂溶液を硬化後の厚みが20.0μm、更にその上に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.5μmとなるようにした。
表1に示した特性を有し、厚さ12μmで長尺状の市販の電解銅箔の片面(表面粗さRz=1.8μm)を使用し、ポリイミド層の厚み構成を以下のように変更した以外は実施例2と同様にしてフレキシブル銅張積層板を得た。ここで、ポリイミド層の厚み構成は、銅箔上に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.5μm、その上に合成例3で調製したポリアミド酸cの樹脂溶液を硬化後の厚みが20.0μm、更にその上に合成例1で調製したポリアミド酸aの樹脂溶液を硬化後の厚みが2.5μmとなるようにした。
表1から、ポリイミド層の厚みが5〜30μm、引張弾性率が4〜10GPaであり、銅箔の厚みが6〜20μmの範囲内、引張弾性率が25〜35GPaの範囲内であり、かつ、ポリイミド層と接する面の銅箔の十点平均粗さ(Rz)が0.7〜2.2μmの範囲内であり、かつ、折れ癖係数[PF]が0.96±0.025の範囲内にある実施例1〜8のフレキシブル銅張積層板は、耐折り曲げ性が満足できる結果であった。一方、ポリイミド層の厚みが30μmを超える比較例1及び2、銅箔の引張弾性率が35GPaを超える比較例3では、いずれも、はぜ折り回数が少なく、耐折り曲げ性が不良であった。
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。
1:回路基板
11:ポリイミド層
12、51:銅配線
20、21:試料ステージ
22:ローラー
40:試験片
40C:試験片の折り曲げ箇所
52:銅配線のU字部
11:ポリイミド層
12、51:銅配線
20、21:試料ステージ
22:ローラー
40:試験片
40C:試験片の折り曲げ箇所
52:銅配線のU字部
Claims (5)
- 電子機器の筐体内に折り畳んで収納されるフレキシブル回路基板に用いられるフレキシブル銅張積層板であって、
厚み5〜30μmの範囲内、引張弾性率4〜10GPaの範囲内のポリイミド層(A)と、
前記ポリイミド層(A)の少なくとも一方の面に積層された厚み6〜20μmの範囲内、引張弾性率25〜35GPaの範囲内の銅箔(B)と、を有しており、
前記ポリイミド層(A)と接する側の面の銅箔(B)の十点平均粗さ(Rz)が0.7〜2.2μmの範囲内であり、かつ、前記銅箔(B)を配線回路加工して銅配線を形成した任意のフレキシブル回路基板のギャップ0.3mmでの折り曲げ試験での、下記式(1)によって計算される折れ癖係数[PF]が0.96±0.025の範囲内にあることを特徴とするフレキシブル銅張積層板。
- ポリイミド層(A)が、熱膨張係数30×10−6/K未満の低熱膨張性のポリイミド層(i)と、熱膨張係数30×10−6/K以上の高熱膨張性のポリイミド層(ii)とを含み、高熱膨張性のポリイミド層(ii)が直接銅箔(B)と接している請求項1に記載のフレキシブル銅張積層板。
- ポリイミド層(A)の厚みが8〜15μmの範囲内であり、引張弾性率が6〜10GPaの範囲内である請求項1又は2に記載のフレキシブル銅張積層板。
- ポリイミド層(A)と銅箔(B)との厚み比[ポリイミド層(A)/銅箔(B)]が0.9〜1.1の範囲内にある請求項1〜3のいずれかに記載のフレキシブル銅張積層板。
- 銅箔(B)が電解銅箔である請求項1〜4のいずれかに記載のフレキシブル銅張積層板。
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