JP2018060883A - カバーレイフィルム - Google Patents
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Abstract
Description
また、従来のカバーレイフィルムでは、厚みを薄くすることが困難なことに起因して柔軟性に欠けるため、FPCの段差への追従性が十分でなく、隙間ができてしまい、加熱工程での膨れ等の不具合の発生原因となっていた。そのため、カバーレイフィルムを貼り合わせたFPC全体の十分な薄型化は困難であった。
また、過酷な屈曲動作に耐え、FPCへの追従性を良好にするため、本発明では、絶縁層と接着剤層からなる積層体の引張伸度を高くする。
前記第1の絶縁層の厚みが、前記第2の絶縁層の厚みより薄いことが好ましい。
前記ポリウレタン樹脂が、リン含有ポリウレタン樹脂であることが好ましい。
また、本発明は、上記のカバーレイフィルムが、FPC保護の部材として使用されてなる電子機器を提供する。
また、絶縁層又は接着剤層が光吸収材を含有することにより、カバーレイフィルムの片面側に特定の着色が可能となる。
本実施形態のカバーレイフィルム10は、被着体であるFPC等に貼り合わせたときに、外表面が誘電体であって、FPCの配線や回路部品等を電気絶縁的に保護することができる。また、本実施形態のカバーレイフィルムは、屈曲動作に対する屈曲特性を向上させるため、全体の厚みを薄くすることができる。
本実施形態のカバーレイフィルム10に使用する支持体フィルム11の基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィンフィルムが挙げられる。
支持体フィルム11の基材が、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどの、基材自体にある程度の剥離性を有している場合には、支持体フィルム11の上に、剥離処理を施さなくて、直接に、積層体15を積層してもよいし、積層体15を支持体フィルム11から剥離し易くするための剥離処理を、支持体フィルム11の表面に施してもよい。
カバーレイフィルム10の絶縁層12,13は、誘電体の薄膜樹脂層等からなる絶縁層である。溶剤可溶性ポリイミドを用いて形成されたポリイミドフィルムの薄膜樹脂フィルムは、ポリイミド樹脂の特徴である高い機械的強度、耐熱性、絶縁性、耐溶剤性を有し、260℃程度までは化学的に安定であるとされているので、絶縁層12,13として好適である。
一般的なポリイミドフィルムの製造方法は、極性溶媒中でジアミンとカルボン酸二無水物を反応させることによりイミド前駆体であるポリアミック酸を合成し、ポリアミック酸を脱水環化によりポリイミドに変換するものである。しかし、このイミド化する工程における加熱処理の温度は、200℃〜300℃の温度範囲が好ましいとされ、この温度より加熱温度が低い場合は、イミド化が進まない可能性があるため好ましくなく、上記温度より加熱温度が高い場合は、化合物の熱分解が生じるおそれがあるため好ましくない。
溶剤可溶性ポリイミドは、そのポリイミドのイミド化が完結していて、且つ溶剤に可溶であるため、溶剤に溶解させた塗布液を塗布した後、200℃未満の低温で溶剤を揮発させることにより、成膜することができる。このため、絶縁層12,13は、支持体フィルム11の片面の上に、非脱水縮合型である溶剤可溶性ポリイミドの塗布液を塗布した後、温度を200℃未満の加熱温度で乾燥させて、ポリイミド樹脂の薄膜フィルムを形成することが好ましい。こうすることによって、汎用の耐熱性樹脂フィルムからなる支持体フィルム11の片面の上に、厚みが1〜9μmの極めて薄いポリイミドフィルムを積層することができる。熱硬化性接着剤層14と同様に、塗布(コーティング)によって絶縁層12,13を形成することにより、支持体フィルム11をその長手方向に沿って搬送しながら、その上に絶縁層12,13、熱硬化性接着剤層14等を連続的に形成することができるので、ロールtoロールでの生産も可能であり、加工性、生産性に優れる。
引張伸度の高い絶縁層12,13をポリイミドフィルムから構成する場合、例えば炭素数が3個以上の脂肪族ユニットを、芳香族ユニット間に有するポリイミド材料を用いることが好ましい。さらに脂肪族ユニットは、炭素数が1〜10程度のアルキレン基を有するポリアルキレンオキシ基を含むことが好ましい。
積層体15の難燃性を確保するため、絶縁層12,13は難燃剤を含有することができる。難燃剤としては、金属水酸化物系、アンチモン系、赤燐系等の無機系難燃剤、ハロゲン系(塩素系、臭素系など)、リン系、グアニジン系等の有機系難燃剤が挙げられる。ポリイミド等の絶縁性樹脂との分散性に優れる点では、リン系、臭素系等の有機系難燃剤が好ましい。リン系難燃剤としては、脂肪族リン酸エステル、芳香族リン酸エステル、芳香族縮合リン酸エステル、ビスフェノールリン酸エステル、含ハロゲンリン酸エステル、含ハロゲン縮合リン酸エステル、ホスファゼン化合物等が挙げられる。
第1の絶縁層12と第2の絶縁層13との間は、樹脂や添加剤の組成等の相違により界面を示す場合もあり、組成等の連続的な変化により、明瞭な界面を示さない場合もある。
第1の絶縁層12は、電気絶縁性の難燃剤が、塗布、凝集、析出等により、第2の絶縁層13と分離した難燃剤層であってもよい。この場合、第1の絶縁層12は、樹脂を含まない構成でもよく、難燃剤のバインダーとして樹脂等を含む構成でもよい。
カバーレイフィルム10の積層体15をFPCに貼り合わせるために用いられる接着剤層として、熱硬化性接着剤層14が好ましい。熱硬化性接着剤層14に使用される熱硬化性接着剤は、電気絶縁性の接着剤層であればよく、具体例として、アクリル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、ゴム系接着剤、シリコーン系接着剤等の、一般的に使用されている熱硬化型接着剤が挙げられる。さらに、リン系、臭素系等の難燃剤などを混ぜて難燃性を持たせた熱硬化型接着剤が好適に使用されるが、特に限定されない。ポリウレタンの原料となるポリオール化合物又はポリイソシアネート化合物としてリン含有の化合物を用いて、樹脂の分子構造中にリンを含有するポリウレタン樹脂を、熱硬化性接着剤として用いることもできる。熱硬化性接着剤層14が、ポリウレタン樹脂とエポキシ樹脂とを含有することが好ましく、ポリウレタン樹脂が、リン含有ポリウレタン樹脂であることがより好ましい。
熱硬化性接着剤層14の接着力は、特に制限を受けないが、その測定方法はJIS−C−6471「フレキシブルプリント配線板用銅張積層板試験方法」の8.1.1の方法A(90°方向引きはがし)で、5〜30N/インチの範囲が好適である。接着力が5N/インチ未満では、例えば、FPCに貼り合わせた積層体15が熱や屈曲で剥がれたり浮いたりする場合がある。
積層体15をFPCに対して加熱加圧する際、あらかじめ支持体フィルム11が積層体15から剥離除去されていてもよい。また、支持体フィルム11が積層体15に積層されたまま、FPCに対して加熱加圧することも可能である。この場合は、FPCに対する加熱加圧接着の処理後に、支持体フィルム11を積層体15から剥離除去してもよい。
積層体15の基材となる絶縁層12,13と、熱硬化性接着剤層14との間の密着力を向上するため、第2の絶縁層13と熱硬化性接着剤層14との間に、アンカー層(図示せず)を設けてもよい。アンカー層は、熱硬化性接着剤層14の加熱加圧による接着温度が150〜250℃であっても耐えられるために、耐熱性に優れた接着剤を用いることが好ましい。また、絶縁層12,13及び熱硬化性接着剤層14に対する接着力に優れているアンカー層が好ましい。なお、密着力が十分な場合は、アンカー層を省略して、第2の絶縁層13と熱硬化性接着剤層14とが直接接していてもよい。
アンカー層の接着性樹脂組成物として特に好ましいのは、エポキシ基を有するポリエステル系樹脂組成物を架橋させる接着性樹脂組成物や、ポリウレタン系樹脂に硬化剤としてエポキシ樹脂を混ぜた接着性樹脂組成物である。このため、アンカー層は、ポリイミドフィルム等の薄膜からなる絶縁層12,13よりも、硬い物性を有している。エポキシ基を有するポリエステル系樹脂組成物は、特に限定されるものではないが、例えば1分子に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(その未硬化樹脂)と、1分子に2個以上のカルボキシル基を有する多価カルボン酸との反応等により得ることができる。エポキシ基を有するポリエステル系樹脂組成物の架橋は、エポキシ基と反応するエポキシ樹脂用の架橋剤を用いることができる。
FPCに貼り合わせた状態で積層体15に遮光性を付与し、または意匠性を向上させるため、積層体15を構成するいずれかの層に、光吸収材を含んでいてもよい。この目的で光吸収材を含むことができる層は、絶縁層12,13の一方又は両方、熱硬化性接着剤層14、または絶縁層12,13と熱硬化性接着剤層14との間に設けることのできる任意の層であり、例えば、絶縁層12,13、例えば、熱硬化性接着剤層14、アンカー層等の少なくともいずれかの、1層又は2層以上が挙げられる。熱硬化性接着剤層14が光吸収剤を含有してもよく、溶剤可溶性ポリイミドから構成される絶縁層12,13が光吸収剤を含有してもよい。光吸収剤を含む層(光吸収層)が、絶縁層12,13または熱硬化性接着剤層14の少なくともいずれか一層以上を兼ねる場合、別に光吸収層を積層した場合に比べて、積層体15の厚み増加を抑制できるので好ましい。
黒色顔料又は着色顔料からなる光吸収材は、いずれかの層中に0.1〜30重量%で含有させるのが好ましい。黒色顔料又は着色顔料は、SEM観察による一次粒子の平均粒径が0.02〜0.1μm程度であることが好ましい。光吸収層の厚みは、光吸収材の微粒子が表出しないよう、光吸収剤の粒径より厚いことが好ましい。
支持体フィルム11を除いた、積層体15の光透過率は、5%以下が好ましい。光透過率としては、可視光線透過率、全光線透過率等が挙げられる。
カバーレイフィルム10は、熱硬化性接着剤層14を保護するため、熱硬化性接着剤層14の上に剥離フィルム19を貼り合わせることができる。剥離フィルム19の基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィンフィルムが挙げられる。これらの基材フィルムに、アミノアルキッド樹脂やシリコーン樹脂等の剥離剤を塗布した後、加熱乾燥することにより、剥離処理が施される。本実施形態のカバーレイフィルム10は、剥離フィルム19を除去した状態で、FPCに貼り合わされるので、この剥離剤には、シリコーン樹脂を使用しないことが望ましい。なぜならシリコーン樹脂を剥離剤として用いると、剥離フィルム19の表面に接触した熱硬化性接着剤層14の表面に、シリコーン樹脂の一部が移行し、熱硬化性接着剤層14の接着力を弱める恐れがあるためである。
剥離フィルム19の厚みは、FPCに被覆して使用する際の積層体15の全体の厚みからは除外されるので、特に限定されないが、通常12〜150μm程度である。
本実施形態のカバーレイフィルム10は、繰り返しての屈曲動作を受けるFPCに貼り合わせて使用することが可能な、屈曲特性に優れたカバーレイフィルムとして好適に用いることができる。また、本実施形態のカバーレイフィルムを貼り合わせたFPCは、携帯電話、ノート型パソコン、携帯端末、などの各種の電子機器に使用することができる。
本実施形態のカバーレイフィルム10の製造方法としては、支持体フィルム11の上に、絶縁層12,13と熱硬化性接着剤層14を、支持体フィルム11に近い側から順次材料の塗布により積層する方法が挙げられる。更に、上述したように、熱硬化性接着剤層14の上に、剥離フィルム19を貼り合わせてもよい。
本実施形態のカバーレイフィルム10は、FPCが屈曲動作をする際には、積層体15の状態でFPCに貼り合わせて使用されることが好ましい。ここで、積層体15とは、カバーレイフィルム10が剥離フィルム19を有する場合には、カバーレイフィルム10から支持体フィルム11及び剥離フィルム19を除いた積層体であり、カバーレイフィルム10が剥離フィルム19を有しない場合には、支持体フィルム11を除いた積層体である。積層体15は、上述したアンカー層、光吸収層などを含んでもよい。
積層体15の全体の厚みは、15μm以下が好ましく、例えば5〜15μm、12μm以下が挙げられる。積層体15の引張伸度は、100%以上が好ましく、150%以上又は150%以下であってもよい。
片面に剥離処理を施した、厚みが50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを、支持体フィルム11として用いた。
支持体フィルム11の片面に、樹脂100重量部に対して50重量部のリン系難燃剤を含む溶剤可溶性ポリイミド樹脂の塗布液を、乾燥後の厚みが1μmになるように流延塗布、乾燥させて、第1の絶縁層12を形成した。
第1の絶縁層12の上に、難燃剤を含まず、乾燥後の引張伸度が170%の溶剤可溶性ポリイミド樹脂の塗布液を、乾燥後の厚みが3μmになるように流延塗布、乾燥させて、第2の絶縁層13を形成した。
第2の絶縁層13の上に、リン含有ポリウレタン樹脂溶液(東洋紡製:UR3575)100重量部に多官能エポキシ樹脂(東洋紡製:HY−30)2.4重量部、フュームドシリカ(日本アエロジル製:R972)4.7重量部を順次加えて撹拌してできた熱硬化性接着剤を、乾燥後の厚みが8μmとなるように塗布、乾燥させて、熱硬化性接着剤層14を形成し、実施例1のカバーレイフィルムを得た。
第1の絶縁層12に含まれるリン系難燃剤の割合を、実施例2では100重量部、実施例3では150重量部にする以外は、実施例1と同様にして、実施例2,3のカバーレイフィルムを得た。
(実施例4〜6)
第2の絶縁層13を形成するための塗布液を、樹脂100重量部に対して20重量部のリン系難燃剤を含む溶剤可溶性ポリイミド樹脂の塗布液とする以外は、実施例1〜3と同様にして、実施例4〜6のカバーレイフィルムを得た。
(実施例7)
第1の絶縁層12の厚みを2μm、第2の絶縁層13の厚みを7μmにする以外は、実施例2と同様にして、実施例7のカバーレイフィルムを得た。
第1の絶縁層12を形成するための塗布液を、難燃剤を含まない溶剤可溶性ポリイミド樹脂の塗布液とし、第2の絶縁層13を形成するための塗布液を、樹脂100重量部に対して100重量部のリン系難燃剤を含む溶剤可溶性ポリイミド樹脂の塗布液とする以外は、実施例1と同様にして、比較例1のカバーレイフィルムを得た。
(比較例2)
絶縁層12,13を形成するために用いる溶剤可溶性ポリイミド樹脂として、塗布乾燥後の引張伸度がより低い溶剤可溶性ポリイミド樹脂を用いる以外は、実施例2と同様にして、比較例2のカバーレイフィルムを得た。
IPC−TM−650 2.4.19に基づき、サンプルサイズを15mm幅、チャック間距離を100mm、測定速度を50mm/minで測定した(サンプル数N=5で測定を行い、その平均値を取った)。
積層体の引張伸度は、支持体フィルムを除いた積層体をサンプルとして測定した。
第2の絶縁層の引張伸度は、支持体フィルムと同様な剥離フィルムの片面に、第2の絶縁層を形成するための塗布液を塗布し、乾燥後に剥離フィルムを剥離除去して得られた第2の絶縁層の単体をサンプルとして測定した。
厚みが12.5μmのポリイミドフィルム上に、厚み75μm、L/S=75μm/75μmの銅配線パタンを形成したテストパタンに、カバーレイフィルムの熱硬化接着剤面を重ね、温度140℃、速度1m/minで熱ラミネートによりラミネートした。支持体フィルム11を剥離した後、160℃、4.5MPa、65分の条件で熱プレスして、追従性の評価サンプルを得た。
得られたサンプルの断面を観察し、配線パタンに非常に良く追従し、且つ外観が良好な場合は「◎」、配線パタンに良く追従しているが配線エッジが薄くなっている場合は「○」、追従せずに配線パタンから浮いてしまっている場合や配線エッジ部分の塗膜が切れてしまっている場合を「×」とした。
得られたカバーレイフィルムを、厚みが12.5μmのポリイミドフィルムに前述の方法(追従性の評価方法を参照)で熱プレスし、難燃性の評価用サンプルを得た。UL−94の薄手材料垂直燃焼試験(ASTM D4804)の方法に従って難燃性を評価し、炎が上がらないような難燃をする場合は「◎」、標線までの燃焼がない難燃をする場合は「○」、標線程度までの燃焼を示す場合は「△」、標線以上まで燃焼してしまい難燃性を有しない場合は「×」とした。
実施例1〜7、及び比較例1〜2について、上記の評価方法にて、カバーレイフィルムの評価を行い、得られた評価結果を表1に示した。
第1の絶縁層及び第2の絶縁層の欄で、「重量部」は、樹脂100重量部に対する難燃剤の重量部を意味する。「PI1」は、実施例1で用いた溶剤可溶性ポリイミド樹脂を意味し、「PI2」は、比較例2で用いた溶剤可溶性ポリイミド樹脂を意味する。
熱接着性接着剤層の材料の欄で、「PU1」は、実施例1で用いた難燃性ポリウレタンを含む熱接着性接着剤を意味する。
積層体の厚みは、支持体フィルムを除いたカバーレイフィルム全体の厚みを意味し、「合計の厚み」は、支持体フィルムを含むカバーレイフィルム全体の厚みを意味する。
なお、リン系難燃剤としては、芳香族縮合リン酸エステルである〔(CH3)2C6H3O〕2P(O)OC6H4OP(O)〔OC6H3(CH3)2〕2を用いた。
また、第1の絶縁層に難燃剤を添加せず、第2の絶縁層に難燃剤を添加した比較例1では、第1及び第2の絶縁層に含まれる難燃剤の合計の量が実施例1〜7より多いものの、支持体フィルムを剥離したサンプルにおいて最外層となる第1の絶縁層の難燃性が低いため、積層体全体としても難燃性が悪化した。
Claims (8)
- 支持体フィルムの片面に、第1の絶縁層、第2の絶縁層、熱硬化性接着剤層、が順に積層されてなり、前記第1の絶縁層が難燃剤を含有し、
前記支持体フィルムを除いた、前記第1の絶縁層、前記第2の絶縁層、前記熱硬化性接着剤層からなる積層体の引張伸度が100%以上であることを特徴とするカバーレイフィルム。 - 前記第2の絶縁層が、前記第1の絶縁層より低濃度の難燃剤を含むか、又は難燃剤を含まないことを特徴とする請求項1に記載のカバーレイフィルム。
- 前記第1の絶縁層の厚みが、前記第2の絶縁層の厚みより薄いことを特徴とする請求項1又は2に記載のカバーレイフィルム。
- 前記熱硬化性接着剤層が、ポリウレタン樹脂とエポキシ樹脂とを含有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のカバーレイフィルム。
- 前記ポリウレタン樹脂が、リン含有ポリウレタン樹脂であることを特徴とする請求項4に記載のカバーレイフィルム。
- 前記第1の絶縁層、前記第2の絶縁層、前記熱硬化性接着剤層の少なくともいずれか一層が、光吸収剤を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のカバーレイフィルム。
- 請求項1から6のいずれかに記載のカバーレイフィルムが、FPC保護の部材として使用されてなる携帯電話。
- 請求項1から6のいずれかに記載のカバーレイフィルムが、FPC保護の部材として使用されてなる電子機器。
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