JP2020205442A - 導電性補強部材、フレキシブルプリント配線板、及び、フレキシブルプリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
先ず、図1を用いて、本実施形態のフレキシブルプリント配線板1について説明する。尚、このフレキシブルプリント配線板1は、リジット基板と組み合わせ、リジットフレキシブル配線板として用いてもよい。
上述のように、ベース部材110は、ベース層112、接着剤層113、絶縁フィルム111を有している。ベース層112の上面には、信号用配線パターン115aやグランド用配線パターン115bが形成されている。また、ベース層112の下面には、複数の信号用配線パターン415a・415aが形成されている。1つの信号用配線パターン415aは、ベース層112のスルーホール112aを介して上面側の信号用配線パターン115aに電気的に接続されている。また、別の信号用配線パターン415aは、半田401を介して電子部品150に電気的に接続される。これらの配線パターン115は、導電性材料をエッチング処理することにより形成される。グランド用配線パターン115bは、グランド電位を保つためのパターンのことを指す。
導電性補強部材135は、配線パターン115が形成されたベース部材110の補強部位に、導電性粒子が分散された熱硬化性樹脂等の樹脂を主成分とするペースト状の補強材料を塗布し、これを加熱加圧等することにより固化されて形成されたものである。即ち、ペースト状の補強材料は、樹脂成分に導電性粒子が添加されて形成される。
補強材料における樹脂成分は、フェノール系、エポキシ系、ウレタン系、メラミン系、アルキド系などの熱硬化性樹脂で構成されることが好ましい。具体的に、樹脂成分は、アクリレート樹脂(アクリレートモノマー)、及び/又は、エポキシ樹脂を含んでいることが好ましく、アクリレートモノマー及びエポキシ樹脂のみからなるものであってもよい。また、アルキド樹脂、メラミン樹脂又はキシレン樹脂のうちの1種以上をアクリレート樹脂(アクリレートモノマー)、及び/又は、エポキシ樹脂にブレンドしたものであってもよい。
樹脂成分に、アクリレート樹脂(アクリレートモノマー)、及び、エポキシ樹脂のいずれも含む場合、これらの総量を100重量%としたときアクリレート樹脂の下限は、5重量%が好ましく、20重量%がより好ましい。即ち、エポキシ樹脂の上限は、95重量%が好ましく、80重量%がより好ましい。また、アクリレート樹脂の上限は、95重量%が好ましく、80重量%がより好ましい。即ち、エポキシ樹脂の下限は、5重量%が好ましく、20重量%がより好ましい。
樹脂成分にエポキシ樹脂を含む場合、エポキシ当量の下限は、200であることが好ましく、300であることがより好ましい。また、エポキシ当量の上限は、600であることが好ましく、500であることがより好ましい。また、エポキシ樹脂の加水分解性塩素濃度が200ppm以下であることが好ましく、50ppm以下であることがより好ましい。また、樹脂成分全体の加水分解性塩素濃度の上限は、1000ppm以下であることが好ましく、800ppm以下であることがより好ましい。
また、樹脂成分に、アクリレート樹脂を含む場合であって、アクリレート樹脂に、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂のうちの1種以上をブレンドする場合の配合比は、樹脂成分総量中のアクリレート樹脂以外の割合を80重量%未満とすることが好ましく、70重量%未満とすることがより好ましい。
導電性粒子の形状は特に限定されないが、樹枝状、球状、リン片状、繊維状等の従来から用いられているものが使用できる。また、粒径も制限されないが、通常は平均粒径で1〜50μm程度である。
硬化剤としては、フェノール系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、カチオン系硬化剤、ラジカル系硬化剤(重合開始剤)が挙げられるがこれに限定されない。また、これら硬化剤から選択された1種又は2種以上であってもよい。硬化剤の使用量の下限は、樹脂100重量部に対して0.5重量部が好ましく、3重量部がより好ましい。硬化剤の使用量の上限は、樹脂100重量部に対して40重量部が好ましく、20重量部がさらに好ましい。
上記のように、硬化剤として、フェノール系硬化剤を用いてもよく、さらに上記に挙げた他の硬化剤を1種以上添加してもよい。フェノール系硬化剤の使用量の下限は、樹脂成分100重量部に対して、0.3重量部が好ましい。フェノール系硬化剤の使用量の上限は、樹脂成分100重量部に対して、35重量部が好ましい。また、フェノール系硬化剤以外の硬化剤の使用量の下限は、樹脂成分100重量部に対して0.2重量部が好ましい。フェノール系硬化剤以外の硬化剤の使用量の上限は、樹脂成分100重量部に対して35重量部が好ましい。
導電性補強部材を有したフレキシブルプリント配線板は、配線パターン115が形成されたベース部材110の補強部位に、導電性粒子が分散された樹脂を主成分とするペースト状の補強材料が塗布され、これが固化されることにより製造される。以下、製造方法について具体的に説明するがこれに限定されない。
図2に示すように、先ず、補強部位に対応した穴部141を有した所定厚みの型枠部材140がベース部材110に載置される。
塗布された補強材料は、補強材料の硬化形態に応じて、加熱、プレス、紫外線照射、電子線照射等が行われて固化されることにより、導電性補強部材135が形成される。
例えば、導電性補強部材が異方導電層と等方導電層との積層構造であってもよい。具体的に、図5に示すように、フレキシブルプリント配線板201は、導電性補強部材235が異方導電層235aと等方導電層235bとの積層構造で形成されている。より具体的には、ベース部材210と等方導電層235bとの間に異方導電層235aを配置した2層構造である。また、補強材料が塗布されるベース部材210は、配線パターン215(信号用配線パターン215a、グランド用配線パターン215b)が形成されたベース層212と、ベース層212上に設けられた接着剤層213と、接着剤層213に接着された絶縁フィルム211と、を有している。そして、ベース部材210における導電性補強部材235の対向位置に電子部品250が実装される。換言すれば、電子部品250が実装されるベース部材210の対向位置が補強部位となる。
フェノキシ樹脂(三菱化学社製、商品名「JER1256」、ビスフェノールA型フェノキシ樹脂、重量平均分子量:50000)6.7重量部と、ヘキサメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネート化合物(イソシアヌレートタイプ、NCO%:23.1重量%)4.4重量部と、ブチルカルビトールとを混合してワニスを調製した。上記ワニス(固形分:11.1重量部)に、フレーク状銀コート銅粉(平均粒子径:8μm〜10μm、銀コート量:15重量%、アスペクト比:45)100重量部と、トリエタノールアミン2重量部と、リン含有有機チタネート(ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート)2重量部と消泡剤とを加えて、等方導電性のペースト状の補強部材となる等方導電性ペーストを得た。
図7に示すように、フレキシブルプリント配線板用の表面保護フィルムである37.5μm厚のCVL(cover lay)に、開口径が0.2,0.3,0.5,1.0mmの有底孔111a・113aを形成した。そして、これらの各CVLと、銅箔及び基材を備えたCCL(copper clad laminate)とを貼り合せることによって、開口径が0.2,0.3,0.5,1.0mmの有底孔111a・113aを有したベース部材110をそれぞれ作成した。また、図8に示すように、ベース部材110の作成方法と同様にして、開口径が0.2,0.5,1.0mmの有底孔211a・213aを有したベース部材210をそれぞれ作成した。
図7に示すように、ベース部材110のベース層112上には、テスト用配線パターン116を設けた。テスト用配線パターン116は、一部領域(一方のテスト用配線パターン116)が有底孔111a・113aにおいて露出されると共に、他の一部領域が絶縁フィルム111と接着剤層113とが積層されずに露出される(他方のテスト用配線パターン116)。即ち、図7に示される2つのテスト用配線パターン116・116は、ベース層112上において電気的に接続されている。そして、開口径が0.2mmの有底孔111a・113aを有したベース部材110上に、40μmの厚みで等方導電性ペーストを塗布し、有底孔111a・113aに等方導電性ペーストを埋め込んだフレキシブルプリント配線板1を作成した。そして、等方導電性ペーストを160℃で30分間加熱して固化することによって、一方のテスト用配線パターン116に接続される導電性補強部材135を備えた実施例1のフレキシブルプリント配線板1とした。この後、一方のテスト用配線パターン116が接続される導電性補強部材135と他方のテスト用配線パターン116との電気抵抗値を測定した。測定は、リフロー前のタイミングで実施すると共に、260℃で10秒間のリフローを1回、3回、5回行った後のタイミングでそれぞれ実施した。測定結果を表1に示す。尚、表1中の「オリジナル」は、リフロー前を意味する。
実施例1と同様にして、開口径が0.3mmの有底孔111a・113aを有したフレキシブルプリント配線板1(実施例2)と、開口径が0.5mmの有底孔111a・113aを有したフレキシブルプリント配線板1(実施例3)と、開口径が1.0mmの有底孔111a・113aを有したフレキシブルプリント配線板1(実施例4)とについて、導電性補強部材135とテスト用配線パターン116との電気抵抗値をそれぞれ測定した。
図8に示すように、ベース部材210のベース層212上には、テスト用配線パターン216を設けた。テスト用配線パターン216は、一部領域(一方のテスト用配線パターン216)が有底孔211a・213aにおいて露出されると共に、他の一部領域が絶縁フィルム211と接着剤層213とが積層されずに露出される(他方のテスト用配線パターン116)。即ち、図8に示される2つのテスト用配線パターン216・216は、ベース層212上において電気的に接続されている。そして、開口径が0.2mmの有底孔211a・213aを有したベース部材210上に、10μmの厚みで異方導電性ペーストを塗布して、有底孔211a・213aに異方導電性ペーストを埋め込んだ後、30μmの厚みで等方導電性ペーストを塗布したフレキシブルプリント配線板201を作成した。そして、異方導電性ペースト及び等方導電性ペーストを160℃で30分間加熱して固化することによって、異方導電性の導電性補強部材235aと、一方のテスト用配線パターン216が接続される等方導電性の等方導電層235bとを積層構造で備えた実施例5のフレキシブルプリント配線板201とした。
図9に示すように、ベース部材110のベース層112上には、テスト用配線パターン116を設けた。テスト用配線パターン116は、一部領域(一方のテスト用配線パターン116)が有底孔111a・113aにおいて露出されると共に、他の一部領域が絶縁フィルム111と接着剤層113とが積層されずに露出される(他方のテスト用配線パターン116)。即ち、図9に示される2つのテスト用配線パターン116・116は、ベース層112上において電気的に接続されている。そして、開口径が0.2mmの有底孔111a・113aを有したベース部材110上に、等方導電性接着部材(タツタ電線社製、CBF−300−W6)を介して0.1mm厚のステンレス製のSUS部材を載置し、加熱及び加圧することによって、40μm厚の等方導電性接着剤層により一方のテスト用配線パターン116が接続されるSUS部材が取り付けられたフレキシブルプリント配線板101を比較例1として作成した。また、比較例1と同様にして、開口径が0.3、0.5、1.0mmの有底孔111a・113aを有したフレキシブルプリント配線板301を比較例2・3・4として作成した。そして、各比較例1〜4について、実施例1と同様にして、一方のテスト用配線パターン116が接続されるSUS部材と他方のテスト用配線パターン116との電気抵抗値をそれぞれ測定した。
実施例1の電気抵抗値は、オリジナル、1回のリフロー後、3回のリフロー後、5回のリフロー後の電気抵抗値は、比較例1のオリジナル、1回のリフロー後、3回のリフロー後、5回のリフロー後の電気抵抗値よりもそれぞれ高い。同様に、実施例2・3・4の電気抵抗値は、比較例2・3・4の電気抵抗値よりもそれぞれ高い。これにより、実施例1〜4のように有底孔111a・113aに等方導電性ペーストを埋め込んだフレキシブルプリント配線板の方が、比較例1〜4のSUS部材と等方導電性部材とを用いたフレキシブルプリント配線板よりも、グランド効果がよいといえる。
実施例5〜7は、等方導電性ペースト(厚み:30μm)と異方導電性ペースト(厚み:10μm)とを積層したフレキシブルプリント配線板であり、実施例1〜4における等方導電性ペースト(厚み:40μm)のフレキシブルプリント配線板と同一の厚みである。従って、実施例5〜7のフレキシブルプリント配線板は、実施例1〜4における等方導電性ペースト(厚み:40μm)の一部の層(厚み:10μm)を異方導電性ペーストに置き換えた構成であると言える。
110・210・310 ベース部材
111・211・411 絶縁フィルム
111a・211a・411a 有底孔
112・212 ベース層
112a スルーホール
113・213・413 接着剤層
113a・213a・413a 有底孔
115・215 配線パターン
115a・215a・415a 信号用配線パターン
115b・215b グランド用配線パターン
116・216 テスト用配線パターン
120 補強材料
135・235・335・3351・3352・3353 導電性補強部材
3353a・3352a・3353a 貫通穴
140 型枠部材
141 穴部
142 スキージ
143 吐出機構
150・250 電子部品
401 半田
Claims (8)
- 配線パターンが形成されたベース部材の補強部位に、導電性粒子が分散された樹脂を主成分とするペースト状の補強材料を塗布及び固化されたことを特徴とする導電性補強部材。
- 前記導電性補強部材は、等方導電層であることを特徴とする請求項1に記載の導電性補強部材。
- 前記導電性補強部材は、異方導電層と等方導電層との積層構造であることを特徴とする請求項1に記載の導電性補強部材。
- 前記積層構造は、前記ベース部材と前記等方導電層との間に前記異方導電層を配置した2層構造であることを特徴とする請求項3に記載の導電性補強部材。
- 格子状又は網目状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の導電性補強部材。
- 請求項1乃至5の何れか1項に記載の導電性補強部材を備えたことを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
- 配線パターンが形成されたベース部材の補強部位に、導電性粒子が分散された樹脂を主成分とするペースト状の補強材料を塗布及び固化することにより導電性補強部材を設けることを特徴とするフレキシブルプリント配線板の製造方法。
- 前記ペースト状の補強材料を吐出する吐出機構を、前記ベース部材に対して相対移動させることによって、当該ベース部材の前記補強部位に塗布する工程を有することを特徴とする請求項7に記載のフレキシブルプリント配線板の製造方法。
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