JP4465228B2 - フレキシブルプリント配線板用基板 - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブルプリント配線板を代表とする薄板プリント配線板に、電子部品等を実装する工程に用いるのに好適なフレキシブルプリント配線板用基板に関する。

近年、電子機器の小型化・軽量化に対応するために、フレキシブルプリント配線板を代表とした薄板プリント配線板が多く用いられている。

しかしながら、フレキシブルプリント配線板を代表とする薄板プリント配線板は、剛性が低いためハンドリング性に劣り、反りやねじれが発生しやすく、取り扱いが難しいといった問題点がある。

さらに、電子部品をフレキシブルプリント配線板に実装する工程の一工程であるクリーム半田印刷工程において、クリーム半田印刷位置や電子部品搭載の位置合わせが困難となるばかりでなく作業性も劣るという問題点もあった。

上記問題点を解決するために、特開昭６３−２０４６９５号を始め、特開２００１−１４４４３０号、特開２００２−５７４４５号、特開２００３−２９８２２１号等で開示されているように、エポキシ樹脂ガラスクロス積層板、アルミニウム合金板およびステンレス板の表面に、粘着性を有するシリコンゴム等の層を設け、この支持材にフレキシブルプリント配線板を位置決め配置し、電子部品を実装することにより、クリーム半田印刷位置または電子部品搭載位置の精度および作業性を改善する方法が提案されている。
特開昭６３−２０４６９５号 特開２００１−１４４４３０号 特開２００２−５７４４５号 特開２００３−２９８２２１号

前記従来のフレキシブルプリント配線板用基板が、エポキシ樹脂ガラスクロス積層板等の有機材料からなる場合、切削加工性に優れるため、穴あけや座ぐり加工が効率良く出きる点においては経済的に優れるメリットがあった。

しかしながら、前記有機材料からなるフレキシブルプリント配線板用基板は、電子部品を実装するリフロー工程において、２６０℃程度の高温にさらされ、更に繰り返し（通常数百サイクル）使用されるため、熱劣化により実装用基板の寸法収縮が大きくなり、所定位置に形成されたシリコンゴム等の粘着層の位置ずれや位置合わせ用の基準穴の位置ずれが生じ、連続使用が出来なくなる（耐久性が劣る）という問題点があった。

更に、熱劣化により実装用基板の反りが大きくなり、クリーム半田印刷作業およびリフロー工程において、電子部品の半田付けが均一に出来なくなるという問題点（品質不具合）もあった。

尚、前記有機材料からなるフレキシブルプリント配線板用基板において、反りが発生した場合、反り矯正を施して再使用することも試みられたが、エポキシ樹脂ガラスクロス積層板のような弾性材料は、反り矯正が困難なことに加え、反り矯正を施しても、リフロー工程における熱履歴により再び反りが発生し、事実上反り矯正効果は得られなく、継続使用が困難となり、基板としての性能が維持できなくなる。

また、前記フレキシブルプリント配線板用基板が金属材料からなる場合、前記エポキシ樹脂ガラスクロス積層板等の有機材料からなる場合と比較すると、切削速度が遅く、切削面に生じるバリによりフレキシブルプリント配線板に傷を付け易くなるため、仕上げ加工が必要となり切削加工性に劣るという問題が生じる。

さらに、前記フレキシブルプリント配線板用基板が金属材料からなる場合、特開２００２−５７４４５に開示されているように、リフロー温度を高く設定する必要があり、リフロー温度を高くすることにより、フレキシブルプリント配線板等の薄板プリント配線板や、これらに搭載される電子部品に熱による悪影響を与えるという問題も生じる。

本発明の電子部品等の実装に用いられるフレキシブルプリント配線板用基板は、前記問題点を解決するために、金属板の両面に、繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグを重ね合わせ、加熱加圧成形を行い一体化されてなることを特徴とする。すなわち、本発明のフレキシブルプリント配線板用基板を、金属板をコア層とし、繊維基材含有の熱硬化性樹脂層を表面層とする複合層構成となしたものである。

本発明のフレキシブルプリント配線板用基板は、前記金属板としてアルミニウム板またはアルミニウム合金板が用いられることが好ましい。これによりフレキシブルプリント配線板用基板の軽量化が可能となる。

本発明のフレキシブルプリント配線板用基板は、前記繊維基材として不織布が用いられることが好ましい。これによりフレキシブルプリント配線板用基板の反りの矯正が容易に行なえる。

本発明のフレキシブルプリント配線板用基板は、基板の表面抵抗が１０^２〜１０^９Ωであることが好ましい。これによりフレキシブルプリント配線板用基板の静電気の発生を抑制できる。

本発明の電子部品等の実装に用いられるフレキシブルプリント配線板用基板は、金属板の両面に、繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグを重ね合わせ、加熱加圧成形を行い一体化されてなることにより、加工性・寸法安定性に優れ、反りが小さく、反りが発生したとしても反りを容易に矯正することが可能となる。また、リフロー時の温度を低く設定できるので、フレキシブルプリント配線板用基板に配置されたフレキシブルプリント配線板に実装される電子部品に、熱による悪影響を与えない好適なフレキシブルプリント配線板用基板を提供できる。

また、本発明のフレキシブルプリント配線板用基板は、前記金属板としてアルミニウム板またはアルミニウム合金板が用いられることにより、加工性に優れ、軽量化が図れ、反り矯正を容易にし、熱酸化による錆びの発生も抑制でき、経済性の観点で好適に用いることができる。

さらに、本発明のフレキシブルプリント配線板用基板は、前記繊維基材として不織布を用いることにより、機械的強度を低くすることができるので、反りが手矯正等で容易に矯正可能となる。

そして、本発明のフレキシブルプリント配線板用基板に使用される熱硬化性樹脂に金属粉末等の伝導性フィラーを含有させる方法等により、フレキシブルプリント配線板用基板表面の表面抵抗が１０^２〜１０^９Ωであることにより、フレキシブルプリント配線板用基板に発生する静電気を抑制でき、その結果、電子部品の静電気破壊を抑制する効果がある。

以下に、本発明の電子部品等の実装に用いられるフレキシブルプリント配線板用基板の実施形態について詳細に説明する。

フレキシブルプリント配線板用基板を、金属板をコア層とし、繊維基材含有の熱硬化性樹脂層を表面層とする複合層構成とするために、繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させ、プリプレグを製造し、該プリプレグを金属板の両面に重ね合わせ、加熱加圧成形を行ない、一体化する。

金属板をコア層として用いることにより、本発明のフレキシブルプリント配線板用基板は、電子部品を実装するリフロー工程における繰り返し使用においても、寸法収縮が抑制され、粘着性を有するシリコンゴム等の位置ずれも抑制され、さらに反りや変形が生じた場合においても、金属板の塑性変形し易い性質を利用し、反り矯正が容易に出来る利点がある。

本発明のフレキシブルプリント配線板用基板に用いる金属板としては、アルミニウム板、アルミニウム合金板、ステンレス板、マグネシウム板、銅板、鉄板等があり、特に限定されるものではないが、好ましくは、アルミニウム板またはアルミニウム合金板を用いるのが良い。

前記金属板として、アルミニウム板またはアルミニウム合金板を用いることにより、本発明のフレキシブルプリント配線板用基板は、軽量化、加工性、反り矯正容易性、熱酸化による錆びの発生抑制、経済性の観点で良好な結果を得ることが出来る。

また、アルミニウム板およびアルミニウム合金板の表面にアルマイト処理またはサンドブラスト処理等の接着処理を行なうことにより、前記金属板と前記プリプレグとの密着性の向上が図れ、穴開け加工時およびリフロー工程における機械的応力や熱応力により発生する前記金属板と前記プリプレグとの層間剥離不具合を抑制することができる。

本発明のフレキシブルプリント配線板用基板に用いる繊維基材として、ガラス繊維、アラミド繊維、カーボン繊維、セルロース繊維等を用いた不織布、マット、クロス等があり、特に限定されるものではないが、好ましくは、不織布を用いるのが良い。

前記繊維材として、不織布を用いることにより、フレキシブルプリント配線板用基板は、機械的強度が低くなり、反りが発生しても手矯正等で用意に矯正可能となる。

本発明のフレキシブルプリント配線板用基板に用いる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等があり、特に限定されるものではない。

前記プリプレグの製造方法としては、熱硬化性樹脂ワニスを、長尺状に巻き取られた繊維基材に、含浸・乾燥する方法を用いる。得られた前記プリプレグを所定の寸法に切断し準備する。

前記プリプレグを金属板の両面に重ね合わせ、加熱加圧成形を行ない一体化する方法としては、熱硬化性樹脂積層板（ＪＩＳ Ｋ ６９１２）を製造する方法を応用することができる。具体的には、所定寸法に切断された前記プリプレグを所定枚数金属板の両面に配置し、該プリプレグおよび該金属板を組合わせたものをステンレス鏡面板の間に挟み込み、加熱温度１５０〜１８０℃、圧力２〜８Ｐａにて加熱加圧成形する。これにより、本発明の電子部品等の実装に使用するフレキシブルプリント配線板用基板を得ることが出来る。

フレキシブルプリント配線板用基板の表面抵抗は、フレキシブルプリント配線板用基板に発生する静電気を抑制し、電子部品の静電気破壊を抑制するために、１０^２〜１０^９Ωとすることが好ましい。前記表面抵抗を１０^２〜１０^９Ωとする方法としては、フレキシブルプリント配線板用基板の表面に静電気防止塗料を塗布する方法もあるが、前記熱硬化性樹脂中に金属粉末や導電性カーボンブラック等の導電性フィラーを含有させることにより容易に実施できる。

また、電子部品の実装工程中に、コア層である前記金属板より電気的アースを取っても良く、これにより電子部品の静電気破壊を抑制することも出来る。さらに、前記熱硬化性樹脂にカーボンブラック等の黒色着色剤を含有させることにより、リフロー工程においてフレキシブルプリント配線板用基板は熱吸収性が向上し、リフロー温度を低く設定することが可能となり、電子部品への影響をさらに抑えることが出来る。

以下に、実施例および比較例を用いて、本発明の効果を具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。なお、本実施例および比較例で用いた熱硬化性樹脂およびプリプレグは以下の通りである。

実施例および比較例で用いた熱硬化性樹脂として、ビスフェノールＡエポキシ樹脂（エポキシ当量：５００）：クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量：２２５）＝５０：５０の樹脂固形分比１００重量部に対し、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（水酸化当量：１０５）３５重量部と、硬化促進剤としてイミダゾール０．７５重量部を配合した固形分４０％のエポキシ樹脂ワニスを準備した。

実施例および比較例で用いたプリプレグとして、質量５３ｇ／ｍ^２のガラス不織布に成形後の厚さが０．２ｍｍとなるように前記エポキシ樹脂ワニスを含浸・乾燥させたプリプレグＡ、および質量２１０ｇ／ｍ^２のガラス織布に成形後の厚さが０．２ｍｍとなるように前記エポキシ樹脂ワニスを含浸・乾燥させたプリプレグＢを準備した。

実施例および比較例で得られたフレキシブルプリント配線板用基板を以下の試験により評価を行なった。

（１）座ぐり加工に要した時間
ＮＣルーター加工機を使用し、フレキシブルプリント配線板用基板の表面に深さ０．３ｍｍの所定形状の座ぐり穴を１６箇所形成した。加工速度は加工時の発熱等を勘案して適切な条件で加工し、この加工に要した時間を計測した。

（２）仕上げ加工の必要性の有無
前記座ぐり加工を行なったフレキシブルプリント配線板用基板の加工表面を検査し、フレキシブルプリント配線に傷を付ける恐れのあるバリの有無を確認した。

（３）反り量
前記フレキシブルプリント配線板用基板を実用ラインに流し、３００回使用後の反り量を測定した。

（４）反り矯正容易性
前記反り量を測定した後、発生した反りに手矯正を行ない、さらに実用ラインに流し、次のような評価を行なった。
◎：反り矯正が容易に行なえ、さらに実用ラインに流した後反りが発生しない。
○：反り矯正は多少困難であるが、さらに実用ラインに流した後反りが発生しない。
×：反り矯正が困難であり、さらに実用ラインに流した後反りが発生する。

（５）基準穴位置ずれ不良率
前記フレキシブルプリント配線板用基板１００ボードを実用ラインに流し、３００回使用後の基準穴位置不良の発生率を求めた。

（６）リフロー炉の設定温度の差
比較例２において設定された遠赤外線リフリー炉の設定温度（フレキシブルプリント配線板用基板の表面温度が２５０℃となる条件）を基準温度とし、各実施例および比較例における各設定温度との差を確認した。
（実施例１）

表面にアルマイト処理を施した厚さ０．６ｍｍのアルミニウム板（１１００−Ｈ１８）の両面に前記プリプレグＡを各々２枚配置し、加熱加圧成形（温度：１７０℃、圧力：３ＭＰａ、時間：１８０分間）を行ない、金属板をコア層とし繊維基材含有の熱硬化性樹脂層を表面層とする、厚さ１．４ｍｍの複合板を得た。前記複合板を２００×２００ｍｍの大きさに切断し、所定位置に基準穴および座ぐり穴を設け、次いで印刷法により所定位置にシリコンゴム層を設けフレキシブルプリント配線板用基板を得た。得られたフレキシブルプリント配線板用基板を前記試験により評価を行なった。その結果を表１に示す。
（実施例２）

実施例１と同様の手順で、プリプレグＡの代わりにプリプレグＢを用いた以外は実施例と同じ条件でフレキシブルプリント配線板用基板を得た。得られたフレキシブルプリント配線板用基板を実施例１と同様に前記試験により評価を行なった。その結果を表１に示す。
（比較例１）

比較例１として、金属板からなるフレキシブルプリント配線板用基板を用いる。表面にアルマイト処理を施した厚さ１．４ｍｍのアルミニウム板（１１００−Ｈ１８）を、実施例１と同様に、２００×２００ｍｍの大きさに切断し、所定位置に基準穴および座ぐり穴を設け、次いで印刷法により所定位置にシリコンゴム層を設けフレキシブルプリント配線板用基板を得た。得られたフレキシブルプリント配線板用基板を実施例１と同様に前記試験により評価を行なった。その結果を表１に示す。
（比較例２）

比較例２として、繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグからなるフレキシブルプリント配線板用基板を用いる。前記プリプレグＢを７枚重ね合わせ実施例１と同様に加熱加圧成形（温度：１７０℃、圧力：３ＭＰａ、時間：１８０分間）を行ない、厚さ１．４ｍｍのエポキシ樹脂ガラスクロス積層板を得た。前記エポキシ樹脂ガラスクロス積層板を実施例１と同様に、２００×２００ｍｍの大きさに切断し、所定位置に基準穴および座ぐり穴を設け、次いで印刷法により所定位置にシリコンゴム層を設けフレキシブルプリント配線板用基板を得た。得られたフレキシブルプリント配線板用基板を実施例１と同様に、前記試験により評価を行なった。その結果を表１に示す。

以上の結果より、本発明のフレキシブルプリント配線板用基板は、その構成材料である、金属板からなるフレキシブルプリント配線板用基板および繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグからなるフレキシブルプリント配線板用基板の持つ欠点を補い、両方の利点を兼ね備えていることが解る。

金属板からなるフレキシブルプリント配線板用基板である比較例１は、反り量、反り矯正容易性および基準穴位置ずれ不良率において優れた性能を示しており、本発明のフレキシブルプリント配線板用基板も同様の結果を得ていることから、作業性や製品精度に優れていることが確認できる。

また、繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグからなるフレキシブルプリント配線板用基板である比較例２は、座ぐり加工に要した時間および仕上げ加工の必要性の有無において優れた性能を示しており、本発明のフレキシブルプリント配線板用基板も同様の結果を得ていることから、切削加工性に優れていることが確認できる。

以上から、本発明のフレキシブルプリント配線板用基板は、従来の問題点を改善し、より優れた性質を実現していることが理解できる。

Claims (4)

1. 金属板の両面に、繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグを重ね合わせ、加熱加圧成形を行い一体化されてなることを特徴とする電子部品をフレキシブルプリント配線板に実装する時にフレキシブルプリント配線板の支持材として用いられるフレキシブルプリント配線板用基板。
   
2. 前記金属板として、アルミニウム板またはアルミニウム合金板が用いられることを特徴とする請求項１記載のフレキシブルプリント配線板用基板。
3. 前記繊維基材として、不織布が用いられることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフレキシブルプリント配線板用基板。
4. 基板の表面抵抗が１０^２〜１０^９Ωであることを特徴とする請求項１から請求項３いずれか１項に記載のフレキシブルプリント配線板用基板。