JP2018140628A - カラー薄型カバーレイフィルムおよびその製造方法 - Google Patents

カラー薄型カバーレイフィルムおよびその製造方法 Download PDF

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Wei-Chih Lee
韋 志 李
立 志 楊
Li-Chih Yang
立 志 楊
建 輝 李
Chien-Hui Lee
建 輝 李
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Abstract

【課題】製造が簡単であり、極めて低い誘電率と誘電損失、極めて低いイオン移動性、良好な接着力、高い熱放散性、高い柔軟性および低い反発力を有し、低温で加工することができ、特に、現在のラインアンドスペースが35/35μmより低いという高密度実装の高周波数・高速・超微細配線化された回路に適用することができるカラー薄型カバーレイフィルムの提供。
【解決手段】上部離型層100、カラーインク層200、低誘電接着剤層300および下部離型層400とを含み、カラーインク層200は上部離型層100と低誘電接着剤層300との間に位置し、低誘電接着剤層300はカラーインク層200と下部離型層400との間に位置し、カラーインク層200の厚さは1〜10μmであり、低誘電接着剤層300の厚さは3〜25μmであり、カラーインク層200と低誘電接着剤層300との合計厚さは4〜35μmであるカラー薄型カバーレイフィルム。
【選択図】図1

Description

本発明は、プリント回路基板に用いられるカバーレイフィルムに関し、特に、フレキシブルプリント回路基板(Flexible printed circuit、以下、FPCとも称す)に用いられるカラー薄型カバーレイフィルムおよびその製造方法に関する。
現在、電子システムは、軽く薄く短く小さい、高耐熱性、多機能性、高密度化、高信頼性および低コストの方向へ発展しつつあり、その機能には、強力で高速な信号伝送が要求されている。高周波数分野において、効率的にエネルギー利用率を高めるために、無線基礎設備は十分に低い挿入損失、より低い誘電率および誘電損失を提供する必要がある。5G時代およびUSB3.1などの応用要求に応じて、無線周波(Radio frequency)製品はより広い帯域幅を提供し、3G、4Gに対する後方互換性をも維持する必要がある。現在、よく見られている市販のカバーレイフィルムの材料としては、黒色ポリイミドフィルムがあり、その薄型化のデザインにおけるボトルネックは、厚さが5μm以下の黒色ポリイミドフィルムの作製が極めて困難であり、加工操作性も悪いことである。また、エポキシ樹脂系の接着剤を使用すると、イオン純度が悪く、電気性が不良、コストが高いなどの問題が生じる。これらの問題により、現在の超微細配線化された回路と高周波数・高速な伝送への発展に対して、カバーレイフィルムが対応することが難しくなる。また、もう一つのインク型カラー高周波数カバーレイフィルムは、5〜7.5μmの黄色の超薄型ポリイミドフィルムにカラーインクを塗布したものであるが、その製造方法もコストが高く厚さが大きいという問題点がある。
上記の事情に鑑みて、現在の微細配線化された回路のデザインを満足し、またその高耐熱性、多機能性、高密度化、高信頼性、かつ低コストへの発展方向を満足し、さらに機能に必要とされる強力で高速な信号伝送の要求を満足することができるカバーレイフィルムについて、業界での研究開発および改良が必要である。
本発明は、カラー薄型カバーレイフィルムを提供する。そのカラー薄型カバーレイフィルムの製造方法は簡単である。前記カラー薄型カバーレイフィルムは、極めて低い誘電率と誘電損失、極めて低いイオン移動性、良好な接着力、高い熱放散性、高い柔軟性および低い反発力を有し、低温で加工することができ、特に、現在のラインアンドスペースが35/35μmより低いという高密度実装の高周波数・高速・超微細配線化された回路に適用することができる。
本発明は、上部離型層、カラーインク層、低誘電接着剤層および下部離型層を含む薄型カラー薄型カバーレイフィルムであって、前記カラーインク層は、前記上部離型層に形成され、前記カラーインク層の厚さが1〜10μmであり、前記低誘電接着剤層は、前記カラーインク層に形成され、前記カラーインク層を前記上部離型層と前記低誘電接着剤層との間に位置させ、また、前記低誘電接着剤層の厚さが3〜25μmであり、前記カラーインク層と前記低誘電接着剤層との合計厚さが4〜35μmであり、前記下部離型層は、前記低誘電接着剤層に形成され、前記低誘電接着剤層を前記カラーインク層と前記下部離型層との間に位置させる、カラー薄型カバーレイフィルムを提供する。
一つの具体的な実施態様において、前記低誘電接着剤層はDk値が2.4〜2.8(10GHz)であり、Df値が0.002〜0.006(10GHz)であり、吸水率が0.05〜0.2%であり、線間絶縁抵抗が1011Ωより大きく、表面抵抗が1012Ωより大きく、体積抵抗が1013Ω・cmより大きい。
一つの具体的な実施態様において、前記低誘電接着剤層を形成する材料は、フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコンゴム系樹脂、ポリパラキシリレン系樹脂、ビスマレインイミド系樹脂およびポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂を含む。
一つの具体的な実施態様において、前記低誘電接着剤層は、焼結シリカ、テフロン(登録商標)、フッ素系樹脂、リン系難燃剤およびポリイミド樹脂を含み、前記焼結シリカ、前記テフロン、前記フッ素系樹脂および前記リン系難燃剤の合計含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の8〜50重量%であり、前記ポリイミド樹脂の含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の40〜90重量%である。
一つの具体的な実施態様において、前記カラーインク層を形成する材料は、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコンゴム系樹脂、ポリパラキシリレン系樹脂、ビスマレインイミド系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミドおよびポリアミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂を含む。
一つの具体的な実施態様において、前記上部離型層と前記下部離型層を形成する材料は、それぞれ独立して、ポリプロピレン、二軸延伸ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される少なくとも1種の重合体である。
一つの具体的な実施態様において、前記焼結シリカの含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の2〜15重量%であり、前記テフロンの含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の2〜10重量%であり、前記フッ素系樹脂の含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の2〜10重量%であり、前記リン系難燃剤の含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の2〜15重量%である。
一つの具体的な実施態様において、前記カラーインク層は、無機顔料または有機顔料を含み、その中、前記無機顏料は、カドミウムレッド、カドミウムレモンイエロー、カドミウムイエローオレンジ、二酸化チタン、カーボンブラック、黒色酸化鉄または黒色錯体無機顏料であり、前記有機顏料は、アニリンブラック、ペリレンブラック、アントラキノンブラック、 ベンジジン系黄色顏料、フタロシアニンブルーまたはフタロシアニングリーンである。
一つの具体的な実施態様において、前記カラーインク層の厚さは3〜5μmであり、前記低誘電接着剤層の厚さは3〜10μmである。
本発明は、上部離型層の下表面にカラーインク原料を塗布して、50〜180℃で前記カラーインク原料を硬化させ、カラーインク層を形成する工程と、塗布法または転写法により、低誘電接着剤層を前記カラーインク層の下表面に形成する工程と、下部離型層を前記低誘電接着剤層の下表面に貼り覆う工程とを含む、カラー薄型カバーレイフィルムの製造方法を提供する。
本発明のカラー薄型カバーレイフィルムおよびその製造方法によれば、少なくとも下記のメリットが得られる。
その一、本発明は、低誘電接着剤層を採用しており、当該低誘電接着剤層はDk値が2.4〜2.8であり、Df値が0.002〜0.006であり、Dk/Df値が低いので、伝送過程における信号損失を減らし、信号伝送品質をより高めることができ、FPCの高周波数・高速化、熱放散・熱伝導の快速化、および生産コストの最小化への要求を完全に満足することができる。
その二、本発明の低誘電接着剤層の配合処方は、焼結シリカ、テフロン、フッ素系樹脂、リン系難燃剤およびポリイミド樹脂を含有するので、より低い吸水率(0.05〜0.2%)を有し、吸水後の性能が安定して、良好な電気性能を有し、信号伝送の挿入損失を減らすことができる。
その三、本発明の低誘電接着剤層は、極めて低い、かつ高温高湿環境下で安定したDk/Df値を有するので、本発明は、低温(190℃より低い)での硬化に適し、プロセス加工性が強く、また、製造設備に対する要求が低いため、生産コストを下げることができる。
その四、本発明のカラー薄型カバーレイフィルムは、より低い反発力を有し、下流の高密度実装プロセスに適する。
その五、本発明のカラーインク層と低誘電接着剤層との合計厚さは、最も低い場合は4〜7μmに達することができ、現在のFPCの微細配線化された回路のデザインの要求を満足する。
本発明の単層のカラーインク層を有するカラー薄型カバーレイフィルムの構造の模式図である。 本発明の二層のカラーインク層を有するカラー薄型カバーレイフィルムの構造の模式図である。
以下、特定の具体的な実施態様により本発明の実施形態を説明するが、当業者は本明細書の開示内容から本発明の他の利点及び効果を容易に理解することができる。
本明細書に添付されている図面で表される構造、割合、サイズなどは、いずれも、明細書に開示されている内容に合わせて、当業者に理解と読解をさせるためのものであり、本発明の実施条件を限定するためのものではなく、いずれの構造の修飾、割合関係の変化、またはサイズの調整も、本発明により生じる効果および達成する目的に影響を及ぼさない限り、本発明に開示されている技術内容の範囲内に含まれる。また、本明細書に用いられる「第1」、「第2」、「上」および「その」などの用語は、単に陳述を明瞭にさせるための用語であり、本発明の実施可能な範囲を限定するためのものではなく、その相対関係の変化または調整は、技術的内容を実際変更していない限り、本発明の実施可能な範囲に含まれる。
図1に示すように、本発明で提供するカラー薄型カバーレイフィルムは、上部離型層100、カラーインク層200、低誘電接着剤層300および下部離型層400を含むカラー薄型カバーレイフィルムであり、前記カラーインク層200は、前記上部離型層100と前記低誘電接着剤層300との間に位置し、前記低誘電接着剤層300は、前記カラーインク層200と前記下部離型層400との間に位置する。
前記カラーインク層200と前記低誘電接着剤層300との合計厚さは4〜35μmであり、その中、前記カラーインク層200の厚さは1〜10μmであり、前記低誘電接着剤層300の厚さは3〜25μmである。
また、前記低誘電接着剤層300は、Dk値が2.4〜2.8(10GHz) であり、Df値が0.002〜0.006(10GHz)であり、吸水率が0.05〜0.2%であり、線間絶縁抵抗が1011Ωより大きく、表面抵抗が1012Ωより大きく、体積抵抗が1013Ω・cmより大きいものであり得る。
前記低誘電接着剤層300を形成する材料は、フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーンゴム系樹脂、ポリパラキシリレン系樹脂、ビスマレインイミド系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミドおよびポリアミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂を含み得る。
前記低誘電接着剤層300は、焼結シリカ、テフロン、フッ素系樹脂、リン系難燃剤およびポリイミド樹脂を含み、前記焼結シリカ、前記テフロン、前記フッ素系樹脂および前記リン系難燃剤の合計含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の8〜50重量%であり、前記ポリイミド樹脂の含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の40〜90重量%であり得る。
前記カラーインク層200を形成する材料は、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーンゴム系樹脂、ポリパラキシリレン系樹脂、ビスマレインイミド系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミドおよびポリアミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂を含み得る。
前記上部離型層100および前記下部離型400層は、それぞれ離型フィルムまたは離型紙であり、また、この両者の材料は、それぞれ独立して、ポリプロピレン、二軸延伸ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される少なくとも1種の重合体であり得る。
前記焼結シリカの含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の2〜15重量%であり、前記テフロンの含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の2〜10重量%であり、前記フッ素系樹脂の含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の2〜10重量%であり、前記リン系難燃剤の含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の2〜15重量%であり得る。
前記カラーインク層200は、無機顔料または有機顔料を含み、その中、前記無機顏料としては、カドミウムレッド、カドミウムレモンイエロー、カドミウムイエローオレンジ、二酸化チタン、カーボンブラック、黒色酸化鉄または黒色錯体無機顏料であり、前記有機顏料としては、アニリンブラック、ペリレンブラック、アントラキノンブラック、 ベンジジン系黄色顏料、フタロシアニンブルーまたはフタロシアニングリーンであり得る。
カラーインク層としては、紅色インク層、黄色インク層、黒色インク層、白色インク層、青色インク層または緑色インク層であり得る。
カラーインク層の表面をマット面とするには、硫酸カルシウム、シリカ、二酸化チタン、硫化亜鉛、ジルコニア、炭酸カルシウムおよび粘土などを任意の組み合わせで配合して、インク層に添加することにより、艶消しの目的を達成して、カラーインク層の表面をマット面の状態とすることができる。
前記カラーインク層200の厚さは3〜5μmであり、前記低誘電接着剤層300の厚さは3〜10μmであり得る。本発明において、上部離型層および下部離型層の厚さについては、特に限定していない。
本発明のカラー薄型カバーレイフィルムの製造方法は、上部離型層100の下表面にカラーインク原料を塗布して、50〜180℃で前記カラーインク原料を硬化させ、カラーインク層200を形成する工程1と、塗布法または転写法により、低誘電接着剤層300を前記カラーインク層200の下表面に形成する工程2と、下部離型層400を前記低誘電接着剤層300の下表面に貼り覆う工程3とを含む。
図2は、本発明のカラー薄型カバーレイフィルムのもう一つの実施態樣を示し、当該カラー薄型カバーレイフィルムは、順次に、上部離型層100、第1カラーインク層201、第2カラーインク層202、低誘電接着剤層300および下部離型層400を含んでもよい。すなわち、前記カラーインク層は、二層またはそれ以上の層を有する。一つの具体的な実施態様において、前記第1カラーインク層201および前記第2カラーインク層202の厚さは、いずれも2〜3μmである。第1カラーインク層201と第2カラーインク層202との二層重ね構造は、塗布プロセスに存在する微細孔の問題を解決するには有利である。
下記の表1には、本発明の実施例1〜実施例4の低誘電接着剤層における焼結シリカ、テフロン、フッ素系樹脂、リン系難燃剤およびポリイミド系樹脂の具体的な重量百分率が記載されている。
Figure 2018140628
下記の表2には、実施例1〜実施例4の低誘電接着剤層、カラーインク層の具体的な重ね構造が記載され、また、基本性能について、既存のFPC板と比較した結果を表2に記載する。
Figure 2018140628
表2の記載から、本発明のカラー薄型カバーレイフィルムは、高い熱伝導係数、低い熱伝導効率、低い耐絶縁破壊電圧および低いDk/Df値を有することがわかる。
上記の実施例は、本発明の原理およびその効果を説明するためのものであるが、本発明を限定するためのものではない。当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱していない限り、上記の実施例を修正することができる。本発明の権利範囲は、添付の特許請求の範囲に記載されるとおりである。
100 上部離型層
200 カラーインク層
201 第1カラーインク層
202 第2カラーインク層
300 低誘電接着剤層
400 下部離型層

Claims (10)

  1. 上部離型層、カラーインク層、低誘電接着剤層および下部離型層を含むカラー薄型カバーレイフィルムであって、
    前記カラーインク層は、前記上部離型層に形成され、前記カラーインク層の厚さが1〜10μmであり、
    前記低誘電接着剤層は、前記カラーインク層に形成され、前記カラーインク層を前記上部離型層と低誘電接着剤層の間に位置させ、前記低誘電接着剤層の厚さが3〜25μmであり、前記カラーインク層と前記低誘電接着剤層との合計厚さが4〜35μmであり、
    前記下部離型層は、前記低誘電接着剤層に形成され、前記低誘電接着剤層を前記カラーインク層と離型層との間に位置させる、
    カラー薄型カバーレイフィルム。
  2. 前記低誘電接着剤層は、Dk値が2.4〜2.8(10GHz)であり、Df値が0.002〜0.006(10GHz)であり、吸水率が0.05〜0.2%であり、線間絶縁抵抗が1011Ωより大きく、表面抵抗が1012Ωより大きく、体積抵抗が1013Ω・cmより大きい、請求項1に記載のカラー薄型カバーレイフィルム。
  3. 前記低誘電接着剤層を形成する材料は、フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーンゴム系樹脂、ポリパラキシリレン系樹脂、ビスマレインイミド系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミドおよびポリアミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂を含む、請求項1に記載のカラー薄型カバーレイフィルム。
  4. 前記低誘電接着剤層は、焼結シリカ、テフロン、フッ素系樹脂、リン系難燃剤およびポリイミド樹脂を含み、
    前記焼結シリカ、前記テフロン、前記フッ素系樹脂および前記リン系難燃剤の合計含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の8〜50重量%であり、
    前記ポリイミド樹脂の含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の40〜90重量%である、請求項1に記載のカラー薄型カバーレイフィルム。
  5. 前記カラーインク層を形成する材料は、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーンゴム系樹脂、ポリパラキシリレン系樹脂、ビスマレインイミド系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミドおよびポリアミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂を含む、請求項1に記載のカラー薄型カバーレイフィルム。
  6. 前記上部離型層と前記下部離型層を形成する材料は、それぞれ独立して、ポリプロピレン、二軸延伸ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される少なくとも1種の重合体である、請求項1に記載のカラー薄型カバーレイフィルム。
  7. 前記焼結シリカの含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の2〜15重量%であり、
    前記テフロンの含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の2〜10重量%であり、
    前記フッ素系樹脂の含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の2〜10重量%であり、
    前記リン系難燃剤の含有量は、前記低誘電接着剤層の総固形分含有量の2〜15重量%である、
    請求項4に記載のカラー薄型カバーレイフィルム。
  8. 前記カラーインク層は、無機顔料または有機顔料を含み、
    前記無機顏料は、カドミウムレッド、カドミウムレモンイエロー、カドミウムイエローオレンジ、二酸化チタン、カーボンブラック、黒色酸化鉄または黒色錯体無機顏料であり、
    前記有機顏料は、アニリンブラック、ペリレンブラック、アントラキノンブラック、ベンジジン系黄色顏料、フタロシアニンブルーまたはフタロシアニングリーンである、
    請求項1に記載のカラー薄型カバーレイフィルム。
  9. 前記カラーインク層の厚さは3〜5μmであり、前記低誘電接着剤層の厚さは3〜10μmである、請求項1に記載のカラー薄型カバーレイフィルム。
  10. 上部離型層の下表面にカラーインク原料を塗布して、50〜180℃で前記カラーインク原料を硬化させ、カラーインク層を形成する工程、
    塗布法または転写法により、低誘電接着剤層を前記カラーインク層の下表面に形成する工程、および
    下部離型層を前記低誘電接着剤層の下表面に貼り覆う工程
    を含む、請求項1に記載のカラー薄型カバーレイフィルムの製造方法。
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