JP2019075461A - 配線基板、ストレッチャブルデバイス、配線基板形成用積層板、及び配線基板を製造する方法 - Google Patents

配線基板、ストレッチャブルデバイス、配線基板形成用積層板、及び配線基板を製造する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高い伸縮性を有する配線基板において、高い生産効率で製造可能であり、且つ伸縮による破断が生じにくい金属配線が形成された配線基板を提供すること。【解決手段】伸縮性樹脂層と、伸縮性樹脂層上に設けられ、配線パターンを形成している電解銅箔と、を備える、配線基板。【選択図】なし

Description

本発明は、配線基板、ストレッチャブルデバイス、配線基板形成用積層板、及び配線基板を製造する方法に関する。
近年、ウェアラブル機器、ヘルスケア関連機器等の分野において、配線基板等の部材に対して、例えば身体の曲面または関節部に沿って使用できると共に、脱着しても接続不良が生じにくいためのフレキシブル性及び伸縮性が求められている。このような機器を構成するためには、高い伸縮性を持つ部材が求められる。
高い伸縮性を持つ部材を実現させる方法として、高い耐折性を有したポリイミド樹脂等をベースとしたフレキシブル基板にチップ又は半導体素子等を実装し、伸縮性を有した樹脂組成物を用いて封止する方法が報告されている(特許文献1参照)。
ところで、フレキシブルプリント回路基板のような配線基板の製造にあっては、樹脂基板に導体箔をラミネートし、接着剤又は加熱圧着により一体化させ、その後エッチング等により配線パターンを形成する方法が採用されている。そして、金属組織及び表面性状が均一であり、屈曲性に優れることから、圧延銅箔が配線パターン形成用の導体箔として一般に使用されている(例えば、特許文献2等)。
国際公開第2016/080346号 特開2000−355720号公報
配線基板に伸縮性を付与する手法として、あらかじめ伸長させた基板に金属薄膜を蒸着し、伸長を緩和することによりシワ状の金属配線を形成するプレストレッチ法が提案されている。しかし、この手法は、金属蒸着により導体を形成する長時間の真空プロセスを必要とするため、生産効率の点で充分でなかった。
伸縮性エラストマ中に導電粒子等が分散している伸縮性導電ペーストを使用した印刷により、伸縮性を有する配線を簡便に形成する手法も提案されている。しかし、導電ペーストによる配線は、金属配線と比較して抵抗値が高いことに加え、伸長時の抵抗値が増加するという問題を有していた。
導体箔を用いることにより、生産効率の改善及び低抵抗化が期待される。しかし、本発明者らの検討によれば、より伸縮性に優れる基材に対して、圧延銅箔を使用して金属配線を形成した場合には、基材の伸縮に伴い金属配線の破断が生じ、配線基板の欠陥を招き得ることが分かった。
そこで、本発明は、高い伸縮性を有する配線基板において、高い生産効率で製造可能であり、且つ伸縮による破断が生じにくい金属配線が形成された配線基板を提供することを目的する。
本発明者らは鋭意検討の結果、伸縮性樹脂層と電解銅箔とを組み合わせることにより、上記課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明の一側面は、伸縮性樹脂層と、伸縮性樹脂層上に設けられ、配線パターンを形成している電解銅箔と、を備える、配線基板を提供する。
本発明によれば、高い伸縮性を有する配線基板において、高い生産効率で製造可能であり、且つ伸縮による破断が生じにくい金属配線が形成された配線基板を提供することができる。
本発明の一側面に係る配線基板は、電解銅箔を用いて配線パターンを形成していることから、配線伸縮時の破断抑制効果に優れる。また、導体箔である電解銅箔と伸縮性樹脂層の密着性に優れ、配線パターンの断線までの配線伸縮量も優れる。また、導体箔である電解銅箔を用いることにより伸縮時の抵抗変化も小さく抑制されている。
回復率の測定例を示す応力−ひずみ曲線である。 配線基板の一実施形態を示す平面図である。
以下、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
一実施形態に係る配線基板は、伸縮性樹脂層と、伸縮性樹脂層の片面上又は両面上に設けられ、配線パターンを形成している電解銅箔とを有する。
電解銅箔は、一般に銅箔の厚さ方向に柱状の組織を有している。かかる組織は、電子顕微鏡により観測することができる。上記柱状の組織は、電気めっきにより金属組織が銅箔の厚み方向に成長したことに起因するものと推測される。なお、圧延銅箔では、このような組織は観測されない。
電解銅箔の引張強さは、配線パターンの伸縮性の観点から、好ましくは50MPa以上であり、より好ましくは200MPa以上であり、更に好ましくは300MPa以上である。電解銅箔の引張強さは、好ましくは320MPa以下である。
伸縮性樹脂層と電解銅箔の密着性の観点から、電解銅箔の伸縮性樹脂層に接する面の表面粗さRaは、好ましくは0.1〜3μmであり、より好ましくは0.2〜2.0μmであり、更に好ましくは0.4〜1.5μmである。電解銅箔の伸縮性樹脂層に接する面の表面粗さは3μm以下であると、微細且つ密着性に優れる配線パターンを形成することがより容易となる。電解銅箔としては粗化処理によって形成された粗化面を有するものを用いてもよい。
本明細書において表面粗さRaは、例えば、表面形状測定装置Wyko NT9100(Veeco社製)を用いて、以下の条件で測定することができる。
測定条件
内部レンズ:1倍
外部レンズ:50倍
測定範囲:0.120×0.095mm
測定深度:10μm
測定方式:垂直走査型干渉方式(VSI方式)
電解銅箔の厚みは、特に制限はないが、好ましくは1〜50μmである。電解銅箔の厚みが1μm以上であればより容易に配線パターンを形成することができる。電解銅箔の厚みが50μm以下であると、エッチング性及び取り扱い性により優れる。また、配線伸縮性の観点から、望ましくは5μm以上であり、更に望ましくは10μm以上である。
電解銅箔としては、一般的に用いられる電解銅箔を使用できる。市販の電解銅箔としては、例えばF0−WS−18(古河電気工業株式会社製、商品名)、NC−WS−20(古河電気工業株式会社製、商品名)、YGP−12(日本電解株式会社製、商品名)、GTS−18(古河電気工業株式会社製、商品名)、及びF2−WS−12(古河電気工業株式会社製、商品名)が挙げられる。伸縮性樹脂層との密着性の観点から、粗化処理を施している銅箔を使用することが好ましい。
伸縮性樹脂層は、例えば歪み50%まで引張変形した後の回復率が80%以上であるような、伸縮性を有することができる。回復率が80%以上であれば繰り返しの使用に耐えることができるため、回復率は、より好ましくは85%以上であり、更に好ましくは90%以上であり、特に好ましくは95%以上である。
本明細書において伸縮性樹脂層の回復率は、伸縮性樹脂層の測定サンプルを用いた引張試験において求められる。1回目の引張試験で加えた歪み(変位量)をX、次に初期位置に戻し再度引張試験を行ったときに荷重が掛かり始めるときの位置とXとの差をYとし、式1:R(%)=Y/X×100で計算されるRが、回復率として定義される。回復率は、Xを50%として測定することができる。図1は、歪みを50%とした際の回復率の測定例を示す応力−ひずみ曲線である。
伸縮性樹脂層の弾性率は、0.1MPa以上1000MPa以下であることが好ましい。弾性率が0.1MPa以上1000MPa以下であると、基材としての取り扱い性及び可撓性が特に優れる傾向がある。この観点から、弾性率は、より好ましくは0.3MPa以上100MPa以下であり、特に好ましくは0.5MPa以上50MPa以下である。
伸縮性樹脂層の破断伸び率は、好ましくは100%以上である。破断伸び率が100%以上であると、充分な伸縮性が得られ易い傾向がある。この観点から、破断伸び率は、より好ましくは200%以上であり、更に好ましくは300%以上である。破断伸び率の上限は、特に制限されないが、通常1000%程度以下である。破断伸び率は、引張試験における伸縮性樹脂層の破断時の歪みである。
伸縮性樹脂層は、(A)ゴム成分を含有することができる。主にこのゴム成分(エラストマ成分)によって、伸縮性樹脂層に容易に伸縮性が付与される。ゴム成分の含有量が、伸縮性樹脂層100質量%に対して、30〜100質量%であってもよく、40〜90質量%であってもよく、また50〜80質量%であってもよい。
ゴム成分は、例えば、アクリルゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、硫化ゴム、エピクロルヒドリンゴム、及び塩素化ブチルゴムの少なくとも1種を含むことができる。吸湿等による配線パターンへのダメージを低減する観点から、ゴム成分のガス透過性が低いことが好ましい。かかる観点から、ゴム成分が、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、及びブチルゴムから選ばれる少なくとも1種であってもよい。
アクリルゴムの市販品としては、例えば日本ゼオン株式会社「Nipol ARシリーズ」、株式会社クラレ「クラリティシリーズ」などが挙げられる。
イソプレンゴムの市販品としては、例えば日本ゼオン株式会社「Nipol IRシリーズ」などが挙げられる。
ブチルゴムの市販品としては、例えばJSR株式会社「BUTYLシリーズ」などが挙げられる。
スチレンブタジエンゴムの市販品としては、例えばJSR株式会社「ダイナロンSEBSシリーズ」、「ダイナロンHSBRシリーズ」、クレイトンポリマージャパン株式会社「クレイトンDポリマーシリーズ」、アロン化成株式会社「ARシリーズ」などが挙げられる。
ブタジエンゴムの市販品としては、例えば日本ゼオン株式会社「Nipol BRシリーズ」などが挙げられる。
アクリロニトリルブタジエンゴムの市販品としては、例えばJSR株式会社「JSR NBRシリーズ」などが挙げられる。
シリコーンゴムの市販品としては、例えば信越化学工業株式会社「KMPシリーズ」などが挙げられる。
エチレンプロピレンゴムの市販品としては、例えばJSR株式会社「JSR EPシリーズ」などが挙げられる。
フッ素ゴムの市販品としては、例えばダイキン工業株式会社「ダイエルシリーズ」などが挙げられる。
エピクロルヒドリンゴムの市販品としては、例えば日本ゼオン株式会社「Hydrinシリーズ」などが挙げられる。
(A)成分は、合成により作製することもできる。例えば、アクリルゴムは、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物等を反応させることにより得られる。
(A)成分は、ゴムの一部又は全部が変性されていることにより、架橋基を有していてもよい。架橋基を有するゴムを(A)成分として用いることにより、伸縮性樹脂層の耐熱性が向上しやすくなる傾向にある。このような架橋基としては、一般に反応性基として知られる官能基が挙げられ、例えば、後述する(B)成分が有する反応性基、無水マレイン酸及び無水酢酸等の無水カルボン酸に由来する反応性基等が挙げられる。
伸縮性樹脂層は、(B)架橋成分の架橋重合体((A)成分に相当するものを除く)を更に含有していてもよい。架橋重合体は架橋成分の重合体であってよい。架橋成分は、例えば、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、ビニル基、スチリル基、アミノ基、イソシアヌレート基、ウレイド基、シアネート基、イソシアネート基、及びメルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも1種の反応性基を有する化合物であってよい。これらの化合物は、単独または2種類以上組み合わせることができる。
(メタ)アクリロイル基を有する化合物としては、例えば、(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。(メタ)アクリレート化合物としては、単官能、2官能または多官能のいずれでもよく、特に制限はないが、充分な硬化性を得るためには2官能または多官能の(メタ)アクリレートが好ましい。
単官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチルヘプチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、モノ(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)スクシネートなどの脂肪族(メタ)アクリレート;シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、モノ(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)テトラヒドロフタレート、モノ(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)ヘキサヒドロフタレートなどの脂環式(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、o−ビフェニル(メタ)アクリレート、1−ナフチル(メタ)アクリレート、2−ナフチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、p−クミルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、1−ナフトキシエチル(メタ)アクリレート、2−ナフトキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(o−フェニルフェノキシ)プロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(1−ナフトキシ)プロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(2−ナフトキシ)プロピル(メタ)アクリレートなどの芳香族(メタ)アクリレート;2−テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、N−(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、2−(メタ)アクリロイロキシエチル−N−カルバゾールなどの複素環式(メタ)アクリレート、これらのカプロラクトン変性体などが挙げられる。これらの中でもゴム成分(特にスチレン系エラストマであるスチレンブタジエンゴム)との相溶性、また透明性及び耐熱性の観点から、上記脂肪族(メタ)アクリレート及び上記芳香族(メタ)アクリレートが好ましい。
2官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、2−ブチル−2−エチル−1、3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化2−メチル−1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレートなどの脂肪族(メタ)アクリレート;シクロヘキサンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化シクロヘキサンジメタノール(メタ)アクリレート、プロポキシ化シクロヘキサンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化シクロヘキサンジメタノール(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレートなどの脂環式(メタ)アクリレート;エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールAFジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールAFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化フルオレン型ジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化フルオレン型ジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化フルオレン型ジ(メタ)アクリレートなどの芳香族(メタ)アクリレート;エトキシ化イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレートなどの複素環式(メタ)アクリレート;これらのカプロラクトン変性体;ネオペンチルグリコール型エポキシ(メタ)アクリレートなどの脂肪族エポキシ(メタ)アクリレート;シクロヘキサンジメタノール型エポキシ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールF型エポキシ(メタ)アクリレートなどの脂環式エポキシ(メタ)アクリレート;レゾルシノール型エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールF型エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAF型エポキシ(メタ)アクリレート、フルオレン型エポキシ(メタ)アクリレートなどの芳香族エポキシ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの中でもゴム成分(特にスチレン系エラストマであるスチレンブタジエンゴム)との相溶性、また透明性及び耐熱性の観点から、上記脂肪族(メタ)アクリレート及び上記芳香族(メタ)アクリレートが好ましい。
3官能以上の多官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの脂肪族(メタ)アクリレート;エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレートなどの複素環式(メタ)アクリレート;これらのカプロラクトン変性体;フェノールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート、クレゾールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレートなどの芳香族エポキシ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの中でもゴム成分(特にスチレン系エラストマであるスチレンブタジエンゴム)との相溶性、また透明性及び耐熱性の観点から、上記脂肪族(メタ)アクリレート及び上記芳香族(メタ)アクリレートが好ましい。
エポキシ基を含有する化合物は、分子内にエポキシ基を有していれば特に制限されず、例えば一般的なエポキシ樹脂であることができる。エポキシ樹脂としては、単官能、2官能または多官能のいずれでもよく、特に制限はないが、充分な硬化性を得るためには2官能または多官能のエポキシ樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などが挙げられる。エポキシ樹脂は、伸縮性樹脂層に柔軟性を付与できることから、好ましくは脂肪族エポキシ樹脂、脂肪鎖(例えばアルキレン鎖等)で変性したエポキシ樹脂(脂肪鎖変性エポキシ樹脂)などであってよい。市販の脂肪鎖変性エポキシ樹脂としては、例えばDIC株式会社製のEXA−4816が挙げられる。
架橋重合体の含有量は、伸縮性樹脂層の質量を基準として、好ましくは10〜50質量%である。架橋重合体の含有量が上記の範囲であれば、伸縮性樹脂層の特性を維持したまま、電解銅箔との密着力がより向上する傾向がある。以上の観点から、架橋重合体の含有量は、伸縮性樹脂層の質量を基準として、より好ましくは15〜40質量%であり、更に好ましくは20〜30質量%である。
伸縮性樹脂層、又はこれを形成するために用いられる樹脂組成物(伸縮性樹脂層形成用組成物)は、(C)成分として添加剤を更に含有することもできる。(C)添加剤としては、重合開始剤、硬化促進剤などが挙げられる。これらは樹脂組成物が含有する他の成分に応じて適宜選択できる。例えば、(メタ)アクリレート化合物等を含有する樹脂組成物であれば、重合開始剤を添加してもよい。重合開始剤としては、加熱又は紫外線などの照射によって重合を開始させるものであれば特に制限はない。重合開始剤は、例えば熱ラジカル重合開始剤、又は光ラジカル重合開始剤であってよい。樹脂組成物の反応が均一に進行するという点で、重合開始剤は、好ましくは熱重合開始剤(熱ラジカル開始剤)である。常温硬化が可能であり、デバイスの熱による劣化を防止するという点、及び、伸縮性樹脂層の反りを抑制できるという点で、重合開始剤は、好ましくは光重合開始剤(光ラジカル開始剤)である。
熱ラジカル重合開始剤としては、例えば、メチルエチルケトンパーオキシド、シクロヘキサノンパーオキシド、メチルシクロヘキサノンパーオキシドなどのケトンパーオキシド;1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンなどのパーオキシケタール;p−メンタンヒドロパーオキシドなどのヒドロパーオキシド;α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシドなどのジアルキルパーオキシド;オクタノイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ステアリルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシドなどのジアシルパーオキシド;ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−3−メトキシブチルパーオキシカーボネートなどのパーオキシカーボネート;t−ブチルパーオキシピバレート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウリレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシアセテートなどのパーオキシエステル;2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2、4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2’−ジメチルバレロニトリル)などのアゾ化合物などが挙げられる。これらの熱ラジカル開始剤の中でも、硬化性、透明性、及び耐熱性の観点から、上記ジアシルパーオキシド、上記パーオキシエステル、及び上記アゾ化合物が好ましい。
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンなどのベンゾインケタール;1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オンなどのα−ヒドロキシケトン;2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、1,2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オンなどのα−アミノケトン;1−[(4−フェニルチオ)]−1,2−オクタジオン−2−(ベンゾイル)オキシムなどのオキシムエステル;ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドなどのホスフィンオキシド;2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体などの2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体;ベンゾフェノン、N,N,N’,N’−テトラメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、N、N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン化合物;2−エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ベンズアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−メチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントラキノン、2−メチル−1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルアントラキノンなどのキノン化合物;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテルなどのベンゾインエーテル;ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾインなどのベンゾイン化合物;ベンジルジメチルケタールなどのベンジル化合物;9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9,9’−アクリジニルヘプタン)などのアクリジン化合物:N−フェニルグリシン、クマリンなどが挙げられる。
2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体において、2つのトリアリールイミダゾール部位のアリール基の置換基は、同一で対称な化合物を与えてもよく、相違して非対称な化合物を与えてもよい。ジエチルチオキサントンとジメチルアミノ安息香酸の組み合わせのように、チオキサントン化合物と3級アミンとを組み合わせてもよい。
これらの光ラジカル重合開始剤の中でも、硬化性、透明性、及び耐熱性の観点から、上記α−ヒドロキシケトン及び上記ホスフィンオキシドが好ましい。これらの熱及び光ラジカル重合開始剤は、単独で又は2種類以上を組み合わせることができる。さらに、適切な増感剤と組み合わせることもできる。
重合開始剤の含有量は、上記樹脂組成物中のゴム成分及び架橋成分の合計量100質量部に対して、好ましくは0.1〜10質量部である。重合開始剤の含有量が0.1質量部以上であると、充分な硬化が得られ易い傾向がある。重合開始剤の含有量が10質量部以下であると充分な光透過性が得られ易い傾向がある。以上の観点から、重合開始剤の含有量は、上記樹脂組成物中のゴム成分及び架橋成分の合計量100質量部に対して、より好ましくは0.3〜7質量部であり、更に好ましくは0.5〜5質量部である。
架橋成分がエポキシ樹脂を含有する場合、上記樹脂組成物は、三級アミン、イミダゾール、酸無水物、およびホスフィン系の硬化促進剤からなる群より選ばれる少なくとも1種の硬化促進剤を含むことができる。樹脂ワニスの保存安定性及び硬化性の観点から、イミダゾールを使用することが好ましい。
伸縮性樹脂層、又はこれを形成するための樹脂組成物は、以上の成分の他、必要に応じて、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、可視光吸収剤、着色剤、可塑剤、安定剤、充填剤などを、本発明の効果を著しく損なわない範囲で更に含んでもよい。
本実施形態に係る伸縮性樹脂層は、例えば、以下の製造方法により得られる。すなわち伸縮性樹脂層は、ゴム成分及び必要により他の成分を含む樹脂組成物が、有機溶剤に溶解又は分散している樹脂ワニスを用意することと、樹脂ワニスを後述の方法によって電解銅箔又はキャリアフィルムに上に成膜することと、を含む、伸縮性樹脂層の製造方法により、製造することができる。上記樹脂組成物が硬化成分を含む場合は、上記伸縮性樹脂層の製造方法が、更に、上記膜を硬化させ伸縮性樹脂層を形成することと、を含んでもよい。
上記有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、クメン、p−シメンなどの芳香族炭化水素;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどの環状エーテル;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどのケトン;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの炭酸エステル;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアミドなどが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。樹脂ワニス中の固形分(有機溶媒以外の成分)濃度は、通常20〜80質量%であることが好ましい。
キャリアフィルムの厚みは、特に制限されないが、好ましくは3〜250μmである。3μm以上であるとフィルム強度が充分であり、250μm以下であると充分な柔軟性が得られる。以上の観点から、キャリアフィルムの厚みは、より好ましくは5〜200μmであり、更に好ましくは7〜150μmである。伸縮性樹脂層との剥離性向上の観点から、シリコーン系化合物、含フッ素化合物などにより基材フィルムに離型処理が施されたキャリアフィルムであってもよい。
本実施形態に係る伸縮性樹脂層の製造方法においては、上記伸縮性樹脂層の電解銅箔又はキャリアフィルムとは反対側の主面上に、保護層を設けること、を更に含んでもよい。保護層は保護フィルムであってよく、例えば伸縮性樹脂層上に保護フィルムを貼り付けることで保護層を設けることができる。こうして、電解銅箔又はキャリアフィルムと、伸縮性樹脂層と、保護層とからなる3層構造の積層フィルムとしてもよい。
保護フィルムとしては、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などのポリエステル;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンなどが挙げられる。これらの中で、柔軟性及び強靭性の観点から、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、またはポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンであることが好ましい。伸縮性樹脂層との剥離性向上の観点から、保護フィルムは、シリコーン系化合物、含フッ素化合物などにより離型処理が施されていてもよい。
保護フィルムの厚みは、目的とする柔軟性により適宜変えてよいが、好ましくは10〜250μmである。厚みが10μm以上であるとフィルム強度が充分である傾向があり、250μm以下であると充分な柔軟性が得られる傾向がある。以上の観点から、保護フィルムの厚みは、より好ましくは15〜200μmであり、更に好ましくは20〜150μmである。
一実施形態に係る配線基板は、例えば、伸縮性樹脂層と、伸縮性樹脂層上に設けられた電解銅箔と、を有する積層板を準備する工程と、電解銅箔上にエッチングレストを形成する工程と、エッチングレジストを露光し、露光後の上記エッチングレジストを現像して、電解銅箔の一部を覆うレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンによって覆われていない部分の電解銅箔の一部を除去する工程と、レジストパターンを除去する工程と、を含む方法により、製造することができる。
伸縮性樹脂層及び電解銅箔を有する積層板(配線基板形成用積層板)を得る手法としては、どのような手法を用いてもよいが、例えば伸縮性樹脂層を形成するための樹脂組成物を有機溶剤に溶解又は分散した樹脂ワニスを電解銅箔に塗工する方法、キャリアフィルム上に形成された伸縮性樹脂層に電解銅箔を真空プレス又はラミネータ等により積層する方法などが挙げられる。伸縮性樹脂層を形成するための樹脂組成物が、架橋成分を含有する場合、加熱又は光照射によって架橋成分の架橋反応(硬化反応)を進行させることで、伸縮性樹脂層が形成される。
キャリアフィルム上の伸縮性樹脂層に電解銅箔を積層する方法には、例えば、ロールラミネータ、真空ラミネータ、真空プレス等が用いられる。生産効率の観点から、ロールラミネータまたは真空ラミネータを用いて積層することが好ましい。
伸縮性樹脂層の乾燥後の厚みは、特に限定されないが、通常は5〜1000μmである。上記の範囲であると、伸縮性樹脂層の強度がより充分なものとなり易く、かつ乾燥が充分に行えるため残留溶媒量を低減できる。
伸縮性樹脂層の電解銅箔とは反対側の面に更に導体箔を積層することにより、伸縮性樹脂層の両面上に導体箔が形成された積層板を作製してもよい。伸縮性樹脂層の両面上に導体層を設ける形成することにより、硬化時の積層板の反りを抑制することができる。
伸縮性樹脂層の電解銅箔とは反対側の面に更に導体箔を積層する場合、導体箔は、電解銅箔であってよく、その他の導体箔(電解銅箔を除く)であってもよい。
その他の導体箔は、金属箔であることができる。金属箔としては、チタン箔、ステンレス箔、ニッケル箔、パーマロイ箔、42アロイ箔、コバール箔、ニクロム箔、ベリリウム銅箔、燐青銅箔、黄銅箔、洋白箔、アルミニウム箔、錫箔、鉛箔、亜鉛箔、半田箔、鉄箔、タンタル箔、ニオブ箔、モリブデン箔、ジルコニウム箔、金箔、銀箔、パラジウム箔、モネル箔、インコネル箔、ハステロイ箔などが挙げられる。適切な弾性率等の観点から、導体箔は、金箔、ニッケル箔、及び鉄箔から選ばれることが好ましい。
積層板の電解銅箔、及びその他の導体箔に配線パターンを形成させる手法としては、一般的にエッチング等を用いた手法が用いられる。例えば電解銅箔を用いた場合、エッチング液としては、例えば濃硫酸と過酸化水素水の混合溶液、塩化第二鉄溶液等を使用できる。
エッチングに用いるエッチングレジストとしては、例えばフォテックH−7025(日立化成株式会社製、商品名)、及びフォテックH−7030(日立化成株式会社製、商品名)、X−87(太陽ホールディングス株式会社製、商品名)が挙げられる。エッチングレジストは、配線パターンの形成の後、通常、除去される。
配線基板に各種の電子素子を搭載することにより、ストレッチャブルデバイスを得ることができる。
本発明について以下の実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
[樹脂ワニスの調製]
ゴム成分としての水添型スチレンブタジエンゴム(JSR株式会社製、商品名「ダイナロン2324P」)20gと、架橋成分としてのノナンジオールジアクリレート(日立化成株式会社製、商品名「ファンクリルFA−129AS」)5gと、重合開始剤としてのビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド(BASFジャパン株式会社製、商品名「イルガキュア819」)0.4gとを、溶剤のトルエン15gと攪拌しながら混合して、樹脂ワニスAを得た。
[伸縮性樹脂層の作製]
キャリアフィルムとして離型処理ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(帝人デュポンフィルム株式会社製、商品名「ピューレックスA31」、厚み25μm)を準備した。このPETフィルムの離型処理面上にナイフコータ(株式会社廉井精機製、「SNC−350」)を用いて上記樹脂ワニスを塗布し、塗膜を形成した。塗膜を乾燥機(株式会社二葉科学製、「MSO−80TPS」)中で、100℃で20分の加熱により乾燥して、厚み100μmの樹脂組成物層を形成させた。形成された樹脂組成物層にキャリアフィルムと同じ離型処理PETフィルムを、離型処理面が樹脂層側になる向きで保護フィルムとして貼付けて、積層フィルムを得た。得られた積層フィルムに対し、紫外線露光機により紫外線(波長365nm)を2000mJ/cm照射することにより樹脂組成物層を硬化させて伸縮性樹脂層を形成した。形成された伸縮性樹脂層を歪み50%まで引張変形した後の回復率は、上述の式1により算出した結果、95%であった。
[銅箔付伸縮性部材(配線基板形成用積層板)の作製]
上記で得られた樹脂組成物層を硬化させる前の積層フィルムの保護フィルムを剥離し、露出した樹脂組成物層に、電解銅箔(古河電気工業株式会社製、商品名「F3−WS−18」、引張強さ310MPa、表面粗さRa0.55μmの粗化面を有する)を、粗化面が樹脂組成物層側になる向きで重ねた。その状態で、真空加圧式ラミネータ(ニッコー・マテリアルズ株式会社製、「V130」)を用いて、圧力0.5MPa、温度90℃及び加圧時間60秒の条件で電解銅箔を樹脂組成物層にラミネートした。その後、紫外線露光機(ミカサ株式会社製、「ML−320FAST」)によって紫外線(波長365nm)を2000mJ/cm照射することで樹脂組成物層を光硬化させて、樹脂組成物層の硬化物である伸縮性樹脂層と、電解銅箔とを有する銅箔付伸縮性部材を得た。
[配線基板の作製]
図2に示すような、伸縮性樹脂層3及び伸縮性樹脂層3上に形成された波型パターンを有する電解銅箔5と、を有する試験用の配線基板1を作製した。まず、上記で得られた銅箔付伸縮性部材(配線基板形成用積層板)の電解銅箔上にエッチングレジスト(日立化成株式会社製、商品名「Photec RY−5325」)をロールラミネータで貼着し、そこに波型パターンを形成したフォトツールを密着させた。エッチングレジストを、オーク製作所社製EXM−1201型露光機を使用して、50mJ/cmのエネルギー量で露光した。次いで、30℃の1質量%炭酸ナトリウム水溶液で、240秒間スプレー現像を行い、エッチングレジストの未露光部を溶解させ、波型のレジストパターンを形成した。次いで、エッチング液により、レジストパターンによって覆われていない部分の電解銅箔を除去した。その後、はく離液によりエッチングレジストを除去し、配線幅が50μmで所定の方向Xに沿って蛇行する波型の配線パターンを形成している電解銅箔5を伸縮性樹脂層3上に有する配線基板1を得た。
(実施例2)
実施例1において使用した電界銅箔に代えて、電解銅箔(古河電気工業株式会社製、商品名「FV−WS−18」、引張強さ310MPa、表面粗さRa0.44μmの粗化面を有する)を樹脂層上にラミネートしたこと以外は実施例1と同様にして、配線基板2を得た。
(実施例3)
実施例1において使用した電解銅箔に代えて、電解銅箔(古河電気工業株式会社製、商品名「FV−WS−18」、引張強さ310MPa、表面粗さRa0.36μmの粗化面を有する)を樹脂層上にラミネートしたこと以外は実施例1と同様にして、配線基板3を得た。
(実施例4)
実施例1において使用した電解銅箔に代えて、電解銅箔(古河電気工業株式会社製、商品名「FV−WS−18」、引張強さ310MPa、表面粗さRa0.29μmの粗化面を有する)を樹脂層上にラミネートしたこと以外は実施例1と同様にして、配線基板4を得た。
(実施例5)
実施例1において使用した電解銅箔に代えて、電解銅箔(古河電気工業株式会社製、商品名「FV−WS−18」、引張強さ310MPa、表面粗さRa0.19μmの粗化面を有する)を樹脂層上にラミネートしたこと以外は実施例1と同様にして、配線基板5を得た。
(比較例1)
実施例1において使用した電解銅箔に代えて、圧延銅箔(JX金属株式会社製、商品名「BHY−HA−V2−18」、引張強さ150MPa、表面粗さRa0.12μmの粗化面を有する)を樹脂層上にラミネートしたこと以外は実施例1と同様にして、配線基板を得た。
[配線基板の評価]
上記実施例1で得られた配線基板1に対して、配線基板1をX方向(図2参照)に引張変形させ、元に戻したときの、伸縮性樹脂層及び波型の配線パターンを観察した。引張変形は、50〜60%の歪みから開始し、配線パターンの破断又は配線パターンの剥がれが生じるまで、95%、100%、120%、130%と段階的に歪みを増加させながら行った。配線パターンの破断又は配線パターンの剥がれが生じた時点の歪みを表1に示す。実施例2〜5及び比較例1で得られた配線基板に対しても同様の評価を行った。
Figure 2019075461
実施例1及び2で得られた配線基板では、歪み130%まで引張変形させても配線パターンの破断も配線パターンの剥がれも発生しなかった。実施例3及び4で得られた配線基板では、歪み120%まで引張変形させた時点で、配線パターンの破断の発生は見られなかったが、配線パターンの剥がれが発生した。実施例5で得られた配線基板では、歪み95%まで引張変形させた時点で、配線パターンの破断の発生は見られなかったが、配線パターンの剥がれが発生した。また、比較例1で得られた配線基板では、歪み50〜60%まで引張変形させた時点で、配線パターンの破断が先に発生し、配線パターンの剥がれについては評価していない。
1…配線基板、3…伸縮性樹脂層、5…電解銅箔。

Claims (9)

  1. 伸縮性樹脂層と、
    前記伸縮性樹脂層上に設けられ、配線パターンを形成している電解銅箔と、を備える、配線基板。
  2. 前記伸縮性樹脂層を歪み50%まで引張変形した後の回復率が80%以上である、請求項1に記載の配線基板。
  3. 前記伸縮性樹脂層が、(A)ゴム成分を含有し、
    前記ゴム成分が、アクリルゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、硫化ゴム、エピクロルヒドリンゴム、及び塩素化ブチルゴムからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1又は2に記載の配線基板。
  4. 前記(A)ゴム成分の含有量が、前記伸縮性樹脂層100質量%に対して、30〜100質量%である、請求項3に記載の配線基板。
  5. 前記伸縮性樹脂層が、(B)架橋成分の架橋重合体を更に含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の配線基板。
  6. 前記(B)架橋成分が、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、アミノ基、イソシアヌレート基、ウレイド基、シアネート基、イソシアネート基、及びメルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも1種の反応性基を有する化合物である、請求項5に記載の配線基板。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の配線基板と、前記配線基板に搭載された電子素子と、を備える、ストレッチャブルデバイス。
  8. 伸縮性樹脂層と、前記伸縮性樹脂層上に設けられた電解銅箔と、を有し、請求項1〜6のいずれか一項に記載の配線基板を形成するために用いられる、配線基板形成用積層板。
  9. 伸縮性樹脂層と前記伸縮性樹脂層上に積層された電解銅箔とを有する積層板を準備する工程と、
    前記電解銅箔上にエッチングレジストを形成する工程と、
    前記エッチングレジストを露光し、露光後の前記エッチングレジストを現像して、前記電解銅箔の一部を覆うレジストパターンを形成する工程と、
    前記レジストパターンによって覆われていない部分の前記電解銅箔を除去する工程と、
    前記レジストパターンを除去する工程と、
    を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の配線基板を製造する方法。
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