JP2019065243A - フレキシブルプリント配線板補強用硬化性接着シート、補強部付フレキシブルプリント配線板、その製造方法及び電子機器 - Google Patents
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Description
前記フレキシブルプリント配線板としては、一般に、ポリイミドフィルム等の表面に銅等によって形成されたグラウンド回路と、前記回路の一部にコネクター等の部品が実装された構成を有するものが知られている。
前記フレキシブルプリント配線板には、通常、前記部品を実装する際の接続不良を防止し、かつ、経時的な部品の脱落を防止することを目的として、前記実装面に対する裏面に、ステンレス板等の比較的厚膜の補強板が、接着シート等によって貼付されていることが多い(例えば特許文献1参照。)。
また、前記フレキシブルプリント配線板と前記補強板とを、接着シートを用いて貼り合せる場合、前記補強板及び接着テープをあらかじめ貼り合せる工程と、それをフレキシブルプリント配線板に貼付する工程の2工程が必要となる。そのため、産業界では、補強板付きフレキシブルプリント配線板及び電子機器等の生産効率を向上させ、コスト低減を図るうえ、前記工程の短縮化が大きな課題となっていた。
しかし、前記硬化性接着シートでは、基材及び硬化性接着剤層をあらかじめ貼り合せる工程と、それをフレキシブルプリント配線板に貼付する工程の2工程が必要となる。それゆえ、生産効率の向上に必要な工程の短縮化が達成されていない。
前記補強部としては、その25℃における引っ張り弾性率(x3)が4,000〜20,000MPaであるものを使用することが、フレキシブルプリント配線板をより一層強固に補強するうえで好ましい。
前記補強部は、例えば前記硬化性接着シートを熱硬化させることによって得ることができ、好ましくは120℃以上、より好ましくは120〜200℃の温度条件で、5分〜120分間加熱し硬化させることによって得ることができる。
また、前記硬化性接着シートとしては、前記範囲の引っ張り弾性率(x1)を有するとともに、その硬化物の25℃における引っ張り弾性率(x2)が2500MPa以上であるものを使用することが、従来のように補強板を使用しない場合であってもフレキシブルプリント配線板をより効果的に支持及び補強可能なレベルの剛性を実現することができるため好ましい。
本発明の硬化性接着シートとしては、硬化性樹脂と、必要に応じてフィラー等とを含有する組成物、または、それが任意の形状に成形されたものを使用することができる。
なお、前記体積抵抗値は、抵抗率計Loresta−GP MCP−T600(三菱化学株式会社製)によって測定した値を指す。
また、前記硬化性接着シートとしては、前記硬化性樹脂と反応しうる硬化剤を含有するものを使用することが好ましい。
前記硬化剤としては、例えば前記硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場合であれば、そのエポキシ基と反応しうる官能基を有するものを使用することが好ましい。
また、前記硬化剤としては、良好な硬化反応を得るため、加熱により硬化反応が進行するものを用いることが好ましい。これにより、高い剛性を有した補強部を形成することができる。
また、前記硬化性接着シートとしては、その硬化物によって構成される前記補強部が、温度変化の大きい環境下で使用された場合であっても、補強部の欠損等を引き起こしにくい靭性を確保するうえで、熱可塑性樹脂を含有するものを使用することができる。
前記熱可塑性樹脂は、上記理由から、前記硬化性樹脂100質量部に対して5質量部〜100質量部の範囲で使用することが好ましい。
前記導電性フィラーとしては、前記したなかでもニッケルや銅の粒子状物を使用することが好ましく、特にカーボニル法で製造したニッケル粉、電解法で製造した銅粉を使用することが、より一層優れた導電性を備えた補強部を形成するうえで好ましい。
具体的には、前記導電性フィラーとしては、カーボニル法で製造されたニッケル粉NI255、NI287(インコリミテッド社製)、電解法で製造した銅粉FCC−115(福田金属箔粉工業(株)製)等を好適に使用することができる。
また、前記硬化性接着シートとしては、前記導電フィラー以外にも、その他の成分を含有するものを使用することができる。前記その他の成分としては、例えば水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、マイカ、タルク、窒化ホウ素、ガラスフレーク等の電気絶縁性フィラー等を使用することができる。
前記した成分を混合し硬化性接着シートを製造する際には、必要に応じてディゾルバー、バタフライミキサー、BDM2軸ミキサー、プラネタリーミキサー等を使用することができ、ディゾルバー、バタフライミキサーを使用することが好ましく、前記導電性フィラーを使用する場合には、それらの分散性を向上させるうえでプラネタリーミキサーを使用することが好ましい。
なお、前記硬化剤及び硬化促進剤は、硬化性接着シートを硬化させる前、または、シート状等に成形する前に、使用することが好ましい。
前記乾燥は、好ましくは40℃〜120℃、より好ましくは50℃〜90℃程度の温度で行うことが、硬化性接着シートの硬化反応を進行させることを抑制するうえで好適である。
本発明で用いる剥離ライナーは、基材の少なくとも一方の面に離型層を有したものを使用でき、また基材自身が離型層として機能するものを使用することができる。
また、前記剥離ライナーとしては、融点が260℃以上であるが、280℃以上であることがより好ましく、300℃以上であることがさらに好ましく、350℃以上であることが、加熱された際の寸法安定性に優れた基材とすることができ、前記硬化性接着シートが硬化し補強部を形成する際の硬化収縮に起因した反りを好適に抑制できるため最も好ましい。
前記離型層を基材の面上に形成する方法としては、例えばコンマコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ロッドコーター、エアドクターコーター等を用いて、基材の面上に塗布する方法がある。
(工程[1])前記硬化性接着シートの一方の面に剥離ライナーを積層した状態で、フレキシブルプリント配線板の実装面に対する裏面に前記硬化性接着シートを仮貼付する工程、
(工程[2])前記剥離ライナーを前記硬化性接着シートの一方の面に積層した状態で、前記硬化性接着シートを硬化させることによって、その硬化物からなる補強部を形成する工程、
(工程[3])前記剥離ライナーを前記硬化物の一方の面に積層した状態で、フレキシブルプリント配線板の実装面に部品実装し、実装が完了した後に前記剥離ライナーを剥離する工程、
を有する。
(工程[1])前記硬化性接着シートの一方の面に剥離ライナーを積層した状態で、フレキシブルプリント配線板の実装面に対する裏面に前記硬化性接着シートを仮貼付する工程を有する。この工程では、フレキシブルプリント配線板の実装面に対する裏面に前記硬化性接着シートを貼付し、補強部を形成するにあたり、前記硬化性接着シートの貼り付け位置精度を向上するために用いる工程である。
(工程[2])前記剥離ライナーを前記硬化性接着シートの一方の面に積層した状態で、前記硬化性接着シートを硬化させることによって、その硬化物からなる補強部を形成する工程を有する。この工程では、前記工程[1]のフレキシブルプリント配線板の実装面に対する裏面に貼付した前記硬化性接着シートを硬化し、前記部品を実装する際の接続不良を防止し、かつ、経時的な部品の脱落を防止することが可能な補強部を形成するために用いる工程である。
(工程[3])前記剥離ライナーを前記硬化物の一方の面に積層した状態で、フレキシブルプリント配線板の実装面に部品実装し、実装が完了した後に前記剥離ライナーを剥離する工程を有する。この工程では、例えば、260℃の熱で溶かしたはんだを介してコネクター等の部品を前記フレキシブルプリント配線板の実装面に実装するために用いる工程を含む。
前記クッション材との積層は、接着成分等で接着された状態であってもよく、単に接している状態であってもよい。
前記クッション材としては、0.1mm〜5.0程度の厚さを有するものを使用することが好ましい。
前記クッション材の積層された構成を備えた電子機器は、ノイズを原因とする誤作動を効果的に抑制する。
(実施例1)
(1)剥離ライナー(A−1)の作製
厚さ50μmのポリイミドフィルム(東レ株式会社製 カプトン200H)の片面に、テスファイン303(日立化成ポリマー株式会社製、ステアリル変性アルキド樹脂とメチル化メラミンとの混合物)100質量部及びp−トルエンスルホン酸3質量部を混合したトルエン溶液(固形分2質量%)を棒状の金属アプリケータを用いて、乾燥後の厚さが0.2μmになるように塗工した。
次に、前記塗工物を150℃の乾燥機に3分間投入し乾燥することによって、離型層を形成し、剥離ライナー(A−1)を得た。剥離ライナー(A−1)の融点は、350℃より高かった。
830−S(DIC株式会社製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量170g/eq.)20質量部、1055(DIC株式会社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量475g/eq.)30質量部、JER−1256(三菱化学株式会社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量8000g/eq.)のメチルエチルケトン溶液(固形分30質量%)167質量部、2MA−OK−PW(四国化成工業株式会社製、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物)1質量部を混合した。なお、前記混合物の総エポキシ当量は530g/eqであった。
前記剥離ライナー(A−1)の離型層側に、前記硬化性樹脂組成物(b−1)を、棒状の金属アプリケータを用いて、乾燥後の厚さが140μmになるように塗工した。
次に、前記塗工物を85℃の乾燥機に5分間投入し乾燥することによって、剥離ライナー(A−1)が積層された厚さ140μmの硬化性接着シート(B−1)を得た。
フレキシブルプリント配線板としては、片面が無電解金メッキ処理された圧延銅箔(厚さ36μm)の銅からなる面に、接着テープ(厚さ25μmのポリイミドフィルムの片面に厚さ15μmの接着テープを貼付したもの)を貼付することによって得られる積層体を使用した。尚、実際のフレキシブルプリント配線板は回路が組まれているが、本願では上記構成の積層体にて代用した。
(工程[1])
前記フレキシブルプリント配線板の銅面(実装面に相当)に対する裏面に、前記硬化性接着シート(B−1)の接着層が露出されている面を重ね、予め120℃に加熱したアイロン(クローバー株式会社製 パッチワークアイロン57−904)を当てて仮貼付し、補強部付フレキシブルプリント配線板(X−1)を得た。
この時、前記剥離ライナー(A−1)は前記硬化性接着シート(B−1)に積層された状態を保持した。
前記工程[1]を経て得た補強部付フレキシブルプリント配線板(X−1)を、2枚の厚さ0.1mmのPTFEフィルム(日東電工株式会社製NITFLON、登録商標)の間に挟んだ後、熱プレス装置を用い2MPaで加圧した状態で、165℃で60分間加熱することによって、補強部付フレキシブルプリント配線板(Y−1)を得た。
この時、前記剥離ライナー(A−1)は前記硬化性接着シート(B−1)に積層された状態を保持した。
部品実装の際に行われるはんだリフロー工程を想定し、その代用として、前記補強部付フレキシブルプリント配線板(1)を260℃で150秒加熱した。その後、前記剥離ライナー(A−1)を前記硬化性接着シート(B−1)から剥離して、補強部付フレキシブルプリント配線板(Z−1)得た。
剥離ライナーの基材として厚さ50μmのポリイミドフィルム(東レ株式会社製 カプトン200H)の代わりに厚さ50μmのポリフェニレンサルファイドフィルム(東レ株式会社製 トレリナ3030)を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で、剥離ライナー(A−2)、硬化性接着シート(B−2)及び補強部付フレキシブルプリント配線板(Z−2)を得た。剥離ライナー(A−2)の融点は、280℃であった。
剥離ライナーの基材として厚さ50μmのポリイミドフィルム(東レ株式会社製 カプトン200H)の代わりに厚さ25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製 カプトン100H)を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で、剥離ライナー(A−3)、硬化性接着シート(B−3)及び補強部付フレキシブルプリント配線板(Z−3)を得た。剥離ライナー(A−3)の融点は、350℃より高かった。
830−S(DIC株式会社製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量170g/eq.)20質量部の代わりに850−S(DIC株式会社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量188g/eq.)を10質量部、1055(DIC株式会社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量475g/eq.)30質量部の代わりにHP−7200HHH(DIC株式会社製、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、エポキシ当量285g/eq.)のメチルエチルケトン溶液(固形分70質量%)42.9質量部、JER−1256(三菱化学株式会社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量8000g/eq.)のメチルエチルケトン溶液(固形分30質量%)の使用量を167質量部から200質量部、2MA−OK−PW(四国化成工業株式会社製、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物)の使用量を1質量部から2質量部に変更すること以外は実施例1と同様の方法で硬化性樹脂塗料(b−2)を作製した。なお、前記混合物の総エポキシ当量は605g/eqであった。
830−S(DIC株式会社製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量170g/eq.)の使用量を20質量部から0質量部に変更し1055(DIC株式会社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量475g/eq.)30質量部の代わりに水素添加4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートとポリオキシテトラメチレングリコールとの反応物であるポリウレタン(水素添加MDI/PTMGプレポリマー、イソシアネート基当量310)を71.6質量部使用し、JER−1256(三菱化学株式会社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂)のメチルエチルケトン溶液(固形分30質量%)167質量部の代わりにジクロロジアミノジフェニルメタン(MBOCA)を28.4質量部使用し、かつ2MA−OK−PWの使用量を1質量から0質量部に変更すること以外は実施例1と同様の方法で硬化性樹脂塗料(b−3)を作製した。
剥離ライナーとして厚さ50μmのポリイミドフィルム(東レ株式会社製 カプトン200H)の代わりに厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製 ルミラー#50)を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で、剥離ライナー(A’−1)、硬化性接着シート(B’−1)及び補強部付フレキシブルプリント配線板(Z’−1)を得た。剥離ライナー(A’−1)の融点は、255℃であった。
剥離ライナーとして厚さ50μmのポリイミドフィルム(東レ株式会社製 カプトン200H)の代わりに厚さ50μmのポリプロピレンフィルム(東レ株式会社製 トレファン2500H)を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で、剥離ライナー(A’−2)、硬化性接着シート(B’−2)及び補強部付フレキシブルプリント配線板(Z’−2)を得た。剥離ライナー(A’−2)の融点は、158℃であった。
剥離ライナーを除去して得た前記硬化性接着シートを、幅10mm×長さ100mmの大きさに裁断したものを試験片1とした。
前記試験片1(硬化前)の25℃における引っ張り弾性率を、テンシロン引張り試験機を用いて引張り速度20mm/分の条件の下測定した。
次に、前記試験片1を厚さ0.1mmの2枚のNITFLON(日東電工株式会社製、PTFEフィルム)の間に挟み、熱プレス装置を用い2MPaで加圧した状態で、165℃で60分加熱硬化させることによって試験片2(硬化後)を得た。
前記試験片2(硬化後)の25℃における引っ張り弾性率を、テンシロン引張り試験機を用いて引張り速度20mm/分の条件の下測定した。
前記補強部付フレキシブルプリント配線板(Z−1)〜(Z−3)及び(Z’−1)〜(Z’−2)を製造するに際し、補強部材としてアルミニウム箔などの補強板を使用したために、前記強部付フレキシブルプリント配線板の製造方法(工程[1])が2工程(硬化性材料とアルミニウム箔等とを貼付する工程、及び、それをフレキシブルプリント配線板に貼付する工程)を要したものを、生産効率「×」と評価した。また、それを1工程(前記アルミニウム箔等を使用しない硬化性材料をフレキシブルプリント配線板に貼付する工程)のみで製造できたものを、生産効率「○」と評価した。
前記実施例及び比較例で得られた補強部付フレキシブルプリント配線板(Z−1)〜(Z−3)及び(Z’−1)〜(Z’−2)を、水平面に載置した。前記水平面から、前記硬化物の4隅までの高さをそれぞれ測定し、その平均値を反り量を測量し、下記評価基準にしたがって寸法安定性を評価した。
○:補強部付フレキシブルプリント配線板の反り量が、1mm以上3mm未満であった。
△:補強部付フレキシブルプリント配線板の反り量が、3mm以上6mm未満であった。
×:補強部付フレキシブルプリント配線板の反り量が、6mm以上であった。
剥離ライナーを除去して得た前記硬化性接着シートを2枚の厚さ0.1mmのPTFEフィルム(日東電工株式会社製NITFLON、登録商標)の間に挟んだ後、熱プレス装置で2MPaの圧力を維持しながら、165℃で60分加硬化させた。得られた硬化物を10mm×70mmに裁断したものを試験サンプルとした。前記試験サンプルを70mm隙間の開いた2本の支柱上に置き、次いで試験サンプルの中央に0.4gの重りをのせる前後での試験サンプルの中央部の下方向へのたわみ量を測量し、下記評価基準にしたがって補強性能を評価した。
○:試験サンプルのたわみ量が、5mm以上7mm未満であった。
△:試験サンプルのたわみ量が、7mm以上10mm未満であった。
×:試験サンプルのたわみサンプルの変化量が、10mm以上であった。
Claims (8)
- フレキシブルプリント配線板の補強に使用する硬化性接着シートであり、該硬化性接着シートは少なくとも一方の面に剥離ライナーを有し、該剥離ライナーの融点が260℃以上である硬化性接着シート。
- 前記硬化性接着シートの25℃における引っ張り弾性率(x1)が50〜2,500MPaの範囲であり、かつ、その硬化物の25℃における引っ張り弾性率(x2)が2,500MPa以上である請求項1に記載の硬化性接着シート。
- 前記硬化性接着シートの硬化物が、前記硬化性接着シートを120℃以上に加熱した熱硬化物である請求項1または2に記載の硬化性接着シート。
- 前記硬化性接着シートが、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物を含有し、23℃で液状のエポキシ当量100〜350g/eq.であるエポキシ樹脂(a1)、及び、23℃で固体のエポキシ当量200〜2,000g/eq.であるエポキシ樹脂(a2)を含有するものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬化性接着シート。
- 前記離型ライナーの厚みが10〜130μmである請求項1〜4のいずれか1項に記載の硬化性接着シート。
- 前記硬化性接着シートの熱硬化物の厚さが50〜350μmの範囲を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の硬化性接着シート。
- フレキシブルプリント配線板と請求項1〜6のいずれか1項に記載の硬化性接着シートの熱硬化物からなる補強部を有する補強部付フレキシブルプリント配線板。
- 請求項7に記載の補強部付フレキシブルプリント配線板の前記補強部の表面に、直接または他の層を介して、クッション材が積層された構成を有する電子機器。
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