JP4661264B2 - カバーレイフィルムおよびフレキシブル配線板 - Google Patents
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したがって、内層の回路部を保護するために用いられるカバーレイフィルムは、フレキシブル基板部との良好な接着性のみならず、絶縁層との良好な接着性も要求される。
しかし、ポリイミドフィルム等をベースフィルムとするカバーレイフィルムは、前述した絶縁層と密着性が不十分であったり、熱膨張係数の差から生じる応力により部品実装を想定した耐熱テスト(半田リフロー試験等)で界面剥離が生じたりする場合があった。
また、本発明の目的は、信頼性の高いフレキシブル配線板を提供することにある。
(1)フレキシブル配線板の内層の回路部を保護し、かつ他の基板の絶縁層と接合するために用いられるカバーレイフィルムであって、
フィルム状の基材と、
前記基材の一方の面側に設けられ、熱硬化性樹脂を含む第1組成物で構成された第1接着剤層と、
前記基材の他方の面側に設けられ、前記第1組成物とは異なる、熱可塑性樹脂を含む第2組成物で構成された第2接着剤層とを有し、
前記第1接着剤層を前記回路部に、前記第2接着剤層を前記絶縁層に、それぞれ接合して用いられ、
前記第2接着剤層が軟化し始める温度である該第2接着剤層の接着温度[T2]が、前記第1接着剤層が軟化し始める温度である該第1接着剤層の接着温度[T1]よりも高くなるよう構成されていることを特徴とするカバーレイフィルム。
(2)前記第1接着剤層の厚さは、前記第2接着剤層の厚さより厚いものである上記(1)に記載のカバーレイフィルム。
(3)前記第1接着剤層の厚さ[A]と、前記第2接着剤層の厚さ[B]との比(A/B)は、2〜30である上記(1)または(2)に記載のカバーレイフィルム。
(4)前記第2接着剤層の接着温度[T2]は、150℃を超えるものである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載のカバーレイフィルム。
(5)前記第2接着剤層の接着温度[T2]と、前記第1接着剤層の接着温度[T1]との差は、50℃以上である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のカバーレイフィルム。
(6)前記熱可塑性樹脂は、ポリイミド系樹脂を含むものである上記(1)ないし(5)のいずれかに記載のカバーレイフィルム。
(7)前記ポリイミド系樹脂は、シリコン変性ポリイミド樹脂を含むものである上記(1)ないし(6)のいずれかに記載のカバーレイフィルム。
(8)前記基材は、ポリイミドフィルム、アラミド樹脂フィルムおよび液晶ポリマーフィルムの中から選ばれるいずれかである上記(1)ないし(7)のいずれかに記載のカバーレイフィルム。
(9)上記(1)ないし(8)のいずれかに記載のカバーレイフィルムを有するフレキシブル配線板。
また、本発明によれば、信頼性の高いフレキシブル配線板を得ることができる。
また、前記第1接着剤層の厚さ[A]と、前記第2接着剤層の厚さ[B]との比を特定の範囲とした場合、回路の埋め込み性にも優れている。
また、前記第2接着剤層の接着温度[T2]と、前記第1接着剤層の接着温度[T1]との差を、50℃以上にした場合、作業性に優れている。
図1は、本発明のカバーレイフィルムの一例を示す断面図である。図2は、本発明のフレキシブル配線板の一例を示す断面図である。
基材2としては、例えばポリイミド樹脂フィルム、ポリアミドイミド樹脂フィルム等のポリイミド系樹脂フィルム、アラミド樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム等のポリアミド系樹脂フィルム、全芳香族ポリエステルをフィルム化した液晶ポリマー系フィルムが挙げられる。これらの中でもポリイミド系樹脂フィルムが好ましい。これにより、耐熱性を向上することができる。
第1接着剤層3は、第1組成物で構成されている。第1組成物は、通常カバーレイフィルムに用いられているものを用いることができ、例えばアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、マレイミド系樹脂、フェノキシ系樹脂等の熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂を含むことが好ましい。これらの中でもエポキシ系樹脂に代表される熱硬化性樹脂を含むことが好ましい。これにより、接着後に熱硬化させることで耐熱性を向上することができ、それによって信頼性を向上することができる。
また、第1組成物が層状である場合、プレスラミネートまたはロールラミネートにより基材2に設けることができる。このときのラミネートについては、真空下でも大気圧下でもどちらでもよい。
第2接着剤層4は、前記第1組成物とは異なる第2組成物で構成されている。第2組成物は、例えば(熱可塑性)ポリイミド、(熱可塑性)ポリアミドイミド等の(熱可塑性)ポリイミド系樹脂および(熱可塑性)ポリイミド系樹脂のシリコン変性物、ポリエーテルサルフォンおよびポリエーテルサルフォンの末端変性物(例えば水酸基変性、カルボキシル基変性およびアミノ基変性等)等の耐熱性の熱可塑性樹脂等が挙げられる。これらの中でも熱可塑性ポリイミド系樹脂が好ましく、特にシリコン変性(熱可塑性)ポリイミド系樹脂が最も好ましい。これにより、層間に用いられる絶縁層との密着性が向上し、信頼性の高い(多層)フレキシブルプリント配線板を提供することができる。さらに、第1接着剤層3により回路を保護する接着を行なう際に、第2接着剤層4が流れ出すのを防止することができる。さらに、プレス部材等との接着や付着を防ぐこともできる。
前記重量平均分子量は、例えばゲルパーミエーションクロマトグラフィー(G.P.C.)で測定することができる。
また、第2組成物が層状である場合、プレスラミネートまたはロールラミネートにより基材2に設けることができる。このときのラミネートについては、真空下でも大気圧下でもどちらでもよい。
<接着温度>
第1接着剤層3の接着温度[T1]は、特に限定されないが、第2接着剤層4の接着温度[T2]と異なることが好ましい。より具体的には、第2接着剤層4の接着温度[T2]が、第1接着剤層3の接着温度[T1]よりも高いことが好ましい。これにより、多層積層する際の作業性を向上することができる。
具体的に、例を挙げて説明すると、例えば回路面をカバーレイフィルム1で保護するために、第1接着剤層3と回路面とを接合する場合、その接合温度では、第1接着剤層3は接合するために軟化している。一方、第2接着剤層4の接着温度[T2]は高いため、接合温度では第2接着剤層4は接着しない。そのため、第1接着剤層3と回路面とを接合する温度であっても、第2接着剤層4がプレス工程での当板等に付着や転写することを防止することができる。
なお、ここで接着温度とは、第1接着剤層3および第2接着剤層4を用いた際の接着可能な温度(例えば接着可能な最低温度)を意味する。
前記接着温度は、例えば第1接着剤層3または第2接着剤層4が軟化し始める温度で評価することもでき、その場合、動的粘弾性(DMA)で測定したtanδのピーク温度で評価することができる。
第1接着剤層3の厚さ[A]は、特に限定されないが、第2接着剤層4の厚さ[B]よりも厚いことが好ましい。これにより、回路間埋め込み性を向上することができる。
また、第1接着剤層3の厚さ[A]と、第2接着剤層4の厚さ[B]との比(A/B)は、特に限定されないが、1〜30であることが好ましく、特に2〜5であることが好ましい。厚さの比が前記下限値未満であると回路間埋め込み性が低下する場合があり、前記上限値を超えると絶縁層との密着力が低下する場合がある。
基材2に第1接着剤層3および第2接着剤層4を形成する方法としては、予め一方の面に片方の接着剤層を形成した後に他方の面に他の接着剤層を形成する方法、基材2の両面に第1接着剤層3および第2接着剤層4を共に形成する方法等が挙げられる。
これらの中でも基材2の両面に第1接着剤層3および第2接着剤層4を共に形成する方法が好ましい。これにより、カバーレイフィルム1を効率良く生産することができる。
次に、基材2の両面に塗布されたワニスを、例えば縦型の熱風乾燥機で乾燥する。前記乾燥機を出て直ぐのトップロールには、水冷チャンバーが設けられたテフロンコーティングロール(「テフロン」は登録商標)を用いることが好ましい。これにより、乾燥処理直後の塗布面が接触しても接着剤層が転写することを防止することができる。さらに、接着温度の高い接着剤層が塗布された面側を前記水冷チャンバーが設けられたテフロンコーティングロール(「テフロン」は登録商標)に接触するように塗工することが好ましい。
また、基材2を巻き取る前には離型紙を共にラミネートすることが好ましい。これにより、ごみ等の異物の付着および転写を防止することができる。
フレキシブル配線板10は、図2に示すように、片面フレキシブル基板5と、両面フレキシブル基板6の図2中上側とがカバーレイフィルム1を介して接着されている。また、片面フレキシブル基板7と、両面フレキシブル基板6の図2中下側とがカバーレイフィルム1を介して接着されている。
なお、両面フレキシブル基板6は、片面フレキシブル基板5および7より突出した突出部64を有している。
片面フレキシブル基板5は、基材51と、基材51の一方面側に設けられたプリプレグ(絶縁層)52と、基材51の他方面側に設けられた導体回路53とを有している。
導体回路53はメッキ処理されており、導体回路53上にメッキ54が形成されている。
メッキ54が形成された導体回路53および導体回路53が形成されていない基材51を覆うようにソルダーレジスト55が形成されている。
ソルダーレジスト55の所定部分には、開口部56が形成されている。
カバーレイフィルム1は、上述した通りフィルム状の基材2と、基材2の一方面側(図1中上側)に設けられた第1接着剤層3と、基材2の他方面側(図1中下側)に設けられた第2接着剤層4とで構成されている。
第1接着剤層3は、両面フレキシブル基板6の導体回路62と接着しており、第2接着剤層4は、片面フレキシブル基板5のプリプレグ52と接着している。
導体回路73はメッキ処理されており、導体回路73上にメッキ74が形成されている。
メッキ74が形成された導体回路73および導体回路73が形成されていない基材71を覆うようにソルダーレジスト75が形成されている。
ソルダーレジスト75の所定部分には、開口部76が形成されている。
カバーレイフィルム1の第1接着剤層3は、両面フレキシブル基板6の導体回路63と接着しており、第2接着剤層4は、片面フレキシブル基板7のプリプレグ72と接着している。
通常の方法にて得られたフレキシブル両面配線板の表裏に所定の打抜き加工を行なった本発明のカバーレイを表面の接着剤が接するように配し、通常のカバーレイと同様に真空プレスにて積層を行なう。次に層間絶縁性接着シートとして所定の打抜き加工を行なったプリプレグを挟むようにして通常の方法で得られたフレキシブル片面配線板を真空プレス積層することで4層のフレキシブルプリント配線板が得られる。6層のフレキシブルプリント配線板が必要な場合は前述の片面板の代わりに本発明のカバーレイを積層した両面板を使用すればよい。
1.カバーレイフィルムの製造
第1接着剤としてエポキシ系樹脂組成物で構成されているワニス(住友ベークライト社製、W−370、接着温度70℃)と、第2接着剤としてシリコン変性ポリイミドワニス(住友ベークライト社製、接着温度210℃、シリコン変性率約20%、重量平均分子量約8万)と、フィルム状の基材としてポリイミドフィルム(厚さ12.5μm)と、を用いた。
そして、ポリイミドフィルムに対して、乾燥後の接着剤の厚さが、それぞれ第1接着剤が20μmに、第2接着剤が3μmになるように、ダブルダイコーターにて塗布し、フィルム状基材の両面に接着温度がそれぞれ異なる接着剤を配したカバーレイを得た。(第1接着剤の接着温度と、第2接着剤の接着温度との差が、140℃)
2.1両面フレキシブル基板の製造
支持基材(ポリイミドフィルム、厚さ12.5μm)の両面に、銅箔(厚さ12μm)が配置されている両面基板(有沢製作所社製 PKW)を、ドリルで穴開けした後、無電解メッキし、次に電解銅メッキによりスルーホールを形成して、表裏の電気的導通を形成した。その後、エッチングにより、配線パターンを形成した。そして、両面フレキシブル基板のフレキシブル部の配線パターンに、上述のカバーレイフィルムの第1接着剤が配線パターンに接するように配し、120℃、2MPa、90分の真空プレスにて表面被覆を形成した。最後に、外形サイズに裁断し、カバーレイフィルムを有する両面フレキシブル基板を得た。
支持基材(ポリイミドフィルム、厚さ12.5μm)の片面に、銅箔(厚さ12μm)が配置されている片面基板(有沢製作所社製 PKW)に、エッチングで配線パターンを形成して、片面フレキシブル基板を得た。
上述のカバーレイフィルムを有する両面フレキシブル基板の両面に、それぞれプリプレグ(有沢製作所社製 SAU、厚さ0.1mm)を介して片面フレキシブル基板を位置合わせ用のピンガイド付き治具を用いてレイアップした。その後、250℃のスポットヒーターにて部分的に位置決めのため仮接着し、180℃、2MPa、60分の真空プレスにて積層した。次にメカニカルドリルにてスルーホールをあけ、デスミア、ダイレクトめっき、パネルめっきと順次、通常の工程を経て、最終的に多層フレキシブル配線板を得た。
第1接着剤および第2接着剤の乾燥後の厚さを以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
第1接着剤および第2接着剤の乾燥後の厚さを、共に15μmとした。
第1接着剤として以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
第1接着剤として、アクリル系樹脂組成物で構成されているワニス(住友ベークライト社製 W−360、接着温度40℃)を用いた。(第1接着剤の接着温度と、第2接着剤の接着温度との差が、170℃)
第1接着剤として以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
第1接着剤として、エポキシ系樹脂組成物で構成されているワニス(住友ベークライト社製 W−380、接着温度110℃)を用いた。(第1接着剤の接着温度と、第2接着剤の接着温度との差が、100℃)
第2接着剤として以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
第2接着剤として、シリコン変性ポリイミドワニス(住友ベークライト社製、接着温度150℃、シリコン変性率約35%、重量平均分子量約25万)を用いた。(第1接着剤の接着温度と、第2接着剤の接着温度との差が、80℃)
第1接着剤および第2接着剤として以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
第1接着剤としてエポキシ系樹脂組成物で構成されているワニス(住友ベークライト社製 W−380、接着温度110℃)を用い、第2接着剤としてシリコン変性ポリイミドワニス(住友ベークライト社製、接着温度160℃、シリコン変性率約30%、重量平均分子量約20万)を用いた。(第1接着剤の接着温度と、第2接着剤の接着温度との差が、50℃)
フィルム状基材として以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
ポリイミドフィルムに代えて、アラミドフィルム(帝人アドバンストフィルム社製、アラミカ、厚さ12.5μm)を用いた。
フィルム状基材として以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
ポリイミドフィルムに代えて、液晶ポリマーフィルム(ゴア社製、BIAC、厚さ25μm)を用いた。
第2接着剤として以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
ポリアミドイミド樹脂ワニス(東洋紡社製、バイロマックスHR16NN、接着温度320℃、重量平均分子量約3万)を用いた。
カバーレイフィルムとして以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
カバーレイフィルムとして、ポリイミドフィルム(厚さ12.5μm)の片面にエポキシ系樹脂組成物(住友ベークライト社製、W−370、接着温度70℃)が厚さ25μmで塗布されているカバーレイフィルム(住友ベークライト社製、TFF−361)を用いた。
カバーレイフィルムとして以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
カバーレイフィルムとして、比較例1で用いたカバーレイフィルム(住友ベークライト社製、TFF−361、厚さ25μm)の他方面側にもエポキシ樹脂組成物(住友ベークライト社製、W−370、接着温度70℃)を厚さ20μmで塗布したものを用いた。
1.密着性
密着性は、プリプレグとカバーレイフィルムとの間のピール強度で評価した。ピール強度は、JIS規格C5016−8.1に準じて測定した。各符号は、以下の通りである。
◎:1N/mm以上
○:0.5N/mm以上〜1N/mm未満
△:0.4N/mm以上〜0.5N/mm未満
×:0.4N/mm未満
吸湿半田耐熱性は、得られた多層フレキシブル配線板を、下記の条件で温度処理した後に最高温度260℃の半田リフロー処理を2サイクル行い、プリプレグとカバーレイフィルムとの間に剥離または膨れが無いものを合格とした。各符号は、以下の通りである。
温度処理:−65℃/30分と、125℃/30分との温度条件を、1000サイクル処理し、その後40℃/90%/96時間の吸湿処理した。
○:剥離や膨れが全くない
×:剥離または膨れが僅かでも生じた
作業性を、第1接着剤層と回路面とを接合するプレス工程において第2接着剤層が当板等に付着や転写することがないことで評価した。なお、比較例2では、プレス工程において付着等が有り、最終的に多層フレキシブル配線板を製造することができなかった。各符号は、以下の通りである。
◎:付着、転写等無し。
○:付着が一部有るが、容易に剥離可能であり作業可能なレベル。
△:付着、転写等が一部有り、作業不可能なレベル。
×:付着、転写等が有る。
耐熱性は、125℃、1000時間処理後の導通抵抗値変化率で評価した。各符号は、以下の通りである。
◎:変化率が5%未満
○:変化率が5%以上10%未満
△:変化率が10%以上20%未満
×:変化率が20%以上
スルーホール間の絶縁信頼性は、85℃/85%/DC50V/1000時間処理後の絶縁抵抗値で評価した。各符号は、以下の通りである。
○:絶縁抵抗値が1*108Ω以上
×:絶縁抵抗値が1*108Ω未満
また、実施例1〜9は、吸湿半田耐熱性にも優れていた。
また、実施例1〜9は、スルーホール間の絶縁信頼性にも優れており、信頼性が高いことが確認された。
また、実施例1〜3および7〜9は、作業性にも特に優れていた。
また、実施例1、2、4および7〜9は、耐熱性にも特に優れていた。
2 基材
3 第1接着剤層
4 第2接着剤層
5 片面フレキシブル基板
51 基材
52 プリプレグ
53 導体回路
54 メッキ
55 ソルダーレジスト
56 開口部
6 両面フレキシブル基板
61 基材
62 導体回路
63 導体回路
64 突出部
7 片面フレキシブル基板
71 基材
72 プリプレグ
73 導体回路
74 メッキ
75 ソルダーレジスト
76 開口部
8 スルーホール
10 フレキシブル配線板
Claims (9)
- フレキシブル配線板の内層の回路部を保護し、かつ他の基板の絶縁層と接合するために用いられるカバーレイフィルムであって、
フィルム状の基材と、
前記基材の一方の面側に設けられ、熱硬化性樹脂を含む第1組成物で構成された第1接着剤層と、
前記基材の他方の面側に設けられ、前記第1組成物とは異なる、熱可塑性樹脂を含む第2組成物で構成された第2接着剤層とを有し、
前記第1接着剤層を前記回路部に、前記第2接着剤層を前記絶縁層に、それぞれ接合して用いられ、
前記第2接着剤層が軟化し始める温度である該第2接着剤層の接着温度[T2]が、前記第1接着剤層が軟化し始める温度である該第1接着剤層の接着温度[T1]よりも高くなるよう構成されていることを特徴とするカバーレイフィルム。 - 前記第1接着剤層の厚さは、前記第2接着剤層の厚さより厚いものである請求項1に記載のカバーレイフィルム。
- 前記第1接着剤層の厚さ[A]と、前記第2接着剤層の厚さ[B]との比(A/B)は、2〜30である請求項1または2に記載のカバーレイフィルム。
- 前記第2接着剤層の接着温度[T2]は、150℃を超えるものである請求項1ないし3のいずれかに記載のカバーレイフィルム。
- 前記第2接着剤層の接着温度[T2]と、前記第1接着剤層の接着温度[T1]との差は、50℃以上である請求項1ないし4のいずれかに記載のカバーレイフィルム。
- 前記熱可塑性樹脂は、ポリイミド系樹脂を含むものである請求項1ないし5のいずれかに記載のカバーレイフィルム。
- 前記ポリイミド系樹脂は、シリコン変性ポリイミド樹脂を含むものである請求項1ないし6のいずれかに記載のカバーレイフィルム。
- 前記基材は、ポリイミドフィルム、アラミド樹脂フィルムおよび液晶ポリマーフィルムの中から選ばれるいずれかである請求項1ないし7のいずれかに記載のカバーレイフィルム。
- 請求項1ないし8のいずれかに記載のカバーレイフィルムを有することを特徴とするフレキシブル配線板。
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