JP4827214B2 - フレキシブルプリント配線板積層用接着剤組成物および接着フィルム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐熱衝撃性、プレス作業性に優れるフレキシブルプリント配線板（以下ＦＰＣ）用積層用接着剤組成物及び接着フィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のＦＰＣは高性能化、高密度化が求められることから、４層以上の多層ＦＰＣの需要が高まっている。多層ＦＰＣとは、接着フィルムを用いて片面もしくは両面ＦＰＣを２枚以上積層することで４層以上の構造を得るものである。この際用いられる接着フィルムには接着性、はんだ耐熱性、電気絶縁性の他にＦＰＣ製造時のプレス作業性や、熱衝撃に絶えうる耐熱衝撃性が要求される。
【０００３】
従来、ＦＰＣ用接着剤としてはアクリロニトリルブタジエンゴム系、ポリイミド系、エポキシ樹脂系及びアクリルゴム系等が使用されている。しかしながら、アクリロニトリルブタジエンゴム系接着剤では熱劣化により、電気抵抗、接着強度等の特性の低下が起こりやすいという欠点を有している。
【０００４】
ポリイミド系では、接着剤に使用される有機溶媒が、Ｎ−メチルピロリドンのような高沸点溶剤であることから、残留溶剤として高沸点溶剤が大量に残りやすく、はんだ耐熱性が低下しやすいという欠点を有している。エポキシ樹脂系接着剤は可とう性に劣り、また、接着強さも低い。
【０００５】
低沸点の汎用溶剤に溶解可能なアクリルゴム系接着剤が、耐熱劣化性、乾燥性、可とう性、接着性に優れているが、イソシアネートや、メラミン等の架橋剤で硬化させただけでは、エポキシ系、ポリイミド系に比べ架橋密度が低く、電気抵抗が十分に得られず、マイグレーション性に劣るという欠点を有している。この為、アクリルゴムにエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂をブレンドして、これら特性を向上する手法が取られているが、はんだ耐熱性が不十分であったり、プレス作業時に接着剤の流れ出し量が多いなどの問題がある。また、これらの接着フィルムは高度に多層化されたＦＰＣに用いると、応力を吸収しきれずに、層間にクラックが発生するなどの問題も表面化している。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
近年、ＦＰＣ製造工程は、より細密化され、高精度のプレス性が求められている。即ち、打ち抜き加工した接着フィルムをＦＰＣと重ねプレスした際に、接着剤の打ち抜き部分への流れ出し量が多いという問題が以前に増して重要視されている。また、従来４層ＦＰＣであったものが、６層や８層になるなど、多層化も急ピッチで進んでいる。
【０００７】
接着フィルムのプレス作業性には、Ｂステージ状態（半硬化状態）での流動性が大きく関係する。流動性が大きすぎると、ＦＰＣの打ち抜き部分へ溶融した接着剤が流れ出し、製品の信頼性を損ね、流動性が小さすぎると被着体への密着性が劣り、接着性、はんだ耐熱性が低下する。
【０００８】
接着フィルムは、離型紙上に有機溶剤で溶解された接着剤組成物を各種ロールコーター等で塗工し、熱風乾燥機で乾燥することで得られるが、この時の接着フィルムは、乾燥機の熱で反応が進行したＢステージ状態となる。通常、作業性が要求されるのはこのＢステージ状態の接着フィルムであり、ＦＰＣのプレス作業時の流れ出し性向上が強く望まれていた。
【０００９】
また、接着フィルムが、６層以上の多層ＦＰＣに用いられた場合には、熱衝撃試験で層間の応力に耐えられずに、層間にはく離を生じ、スルーホールめっきにクラックが生じ、断線するなどの問題があった。
【００１０】
これらのクラックは、充填剤を減量するなどして、接着剤の弾性率を下げることで応力を分散し、低減することができるが、同時にＢステージの流動性も変化するため、プレス時の流れ出しを悪化させる。このほか、Ｂステージでの流れ出し性への影響を少なくするため、Ｂステージでは殆ど反応しない硬化剤や硬化触媒を、最終架橋密度を下げる目的で減量することも試みられているが、その結果、キュア不足により、はんだ耐熱性が低下するなど新たな問題が発生し、熱衝撃性とプレス時の流れ出しのバランスを取ることが困難で、これらの解決が強く望まれていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
これら問題を、解決する為に鋭意研究を重ねた結果、エポキシを常温で硬化させることができるポリアミドアミンを併用することで、接着フィルムのプレス作業時の流れ出し性をコントロールし、かつポリアミドアミンの柔軟な分子骨格を組み込むことで、最終硬化後の弾性率が低下することを見い出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明はカルボキシル基含有アクリルゴム（ａ）、エポキシ樹脂（ｂ）、ポリアミドアミン（ｃ）、フェノール樹脂（ｄ）、硬化剤もしくは硬化触媒（ｅ）からなるフレキシブルプリント配線板積層用接着剤組成物であって、成分（ｂ）１００重量部に対し、成分（ｃ）の添加量が０．１〜１０重量部であることを特徴とするＦＰＣ積層用接着剤組成物、及びこの接着剤組成物を用いたＦＰＣ積層用接着フィルムに関する。
【００１２】
本発明に使用されるカルボキシル基含有のアクリルゴムとはアクリル酸アルキルエステル（メタアクリル酸エステルも含む、以下同様）を主成分とし、カルボキシル基を有するビニル単量体と必要に応じてアクリロニトリル、スチレン等を含む共重合体である。アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、アクリル酸エチル（メタクリル酸エチルも含む、以下同様）、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ウンデシル、アクリル酸ラウリル、等の単量体及び、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２ヒドロキシルプロピル、アリルアルコール等の水酸基を有する単量体が挙げられる。これらのなかから、１種類または２種類以上を選択して使用できる。カルボキシル基を有するビニル単量体としては例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸があげられるが、これらに限定されるものではない。
【００１３】
アクリルゴムの重合方法としては、特に限定はされないが、一般的な懸濁重合法などを用いることができ、例えば、ＰＶＡ等の分散剤、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、ラウリルパーオキサイド（ＬＰＯ）等の重合開始剤を水媒体中分散させた液体に、上記アクリルモノマーの２種類以上の混合物を滴下し、重合させる。重合物は、精製水で水洗して、不純物の除去を行い、水洗後加熱乾燥し、残留モノマー、水分の除去を行う。重合物の数平均分子量としては５万〜５０万程度が好ましい。
【００１４】
本発明で用いるエポキシ樹脂には、分子内に２個以上のエポキシ基を有する化合物、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ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、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、二官能フェノール類のジグリシジルエーテル化物、二官能アルコール類のジグリシジルエーテル化物、およびそれらのハロゲン化物、水素添加物等が使用できる。これらの化合物は、単独もしくは２種類以上併用して使用することができる。エポキシ樹脂の配合量は、アクリルゴム１００重量部に対して、１０〜１００重量部の範囲が好ましい。１０重量部未満では、十分な耐熱性が得られず、１００重量部より多いと接着フィルムの溶融粘度が低下し好ましくない。
【００１５】
本発明のポリアミドアミンとは、骨格中にポリアミド構造を持ち、かつ一分子中に少なくとも２個以上の１級アミノ基をもつものであれば良く、特に限定するものではない。添加量はエポキシ樹脂１００重量部に対して、０．１から１０重量部が好ましく、０．１重量部より少ないと、流れ出し量が大きく製品の外観を損ね、また１０部より大きい場合には、Ｂステージでの反応が進みすぎるため被着体との密着性が低下し、プレスまたはキュア時にふくれが起こるなどの問題を生ずる。ポリアミドアミンは、予め他の配合物と混合しておくこともできるが、接着剤溶液の安定性を向上させるため、塗工直前に混合しても構わない。
【００１６】
本発明のフェノール樹脂とは熱硬化型のものであればよく、特に限定するものではない。
【００１７】
本発明の硬化剤、硬化触媒とはエポキシ樹脂とフェノール樹脂の硬化剤、硬化触媒である。例えば、芳香族ポリアミン、三フッ化ホウ素トリエチルアミン錯体等の三フッ化ホウ素のアミン錯体、２−アルキル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−アルキルイミダゾール等のイミダゾール誘導体、無水フタル酸、無水トリメリット酸等の有機酸、ジシアンジアミド、トリフェニルフォスフィン、ジアザビシクロウンデセン、ヒドラジン等公知のものが使用できる。なお、これら硬化剤、硬化促進剤は単独で用いてもよいし、必要に応じて２種類以上を併用してもよい。添加量はエポキシ樹脂１００に対し０．０１〜１０重量部が好ましい。０．０１重量部未満では、エポキシ樹脂の完全な硬化が得られず、はんだ耐熱性等が低下し、１０重量部より多いと接着性が低下し、貯蔵安定性が低下する等の問題を生じる。また、Ｂステージでの貯蔵安定性を向上させるため、常温域では殆ど反応が進行しないものが好ましい。
【００１８】
この他、接着剤には、必要に応じて充填剤を添加してもよい。充填剤には、樹脂よりも弾性率が高く、電気絶縁性のものであれば使用することができ、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、タルク、アルミナ、マグネシア、シリカ、二酸化チタン、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、クレイ、窒化けい素、炭化けい素、硼酸アルミニウム、合成雲母等の粉末状の充填剤や、ガラス、アスベスト、ロックウール、アラミド等の短繊維状の充填剤や、炭化けい素、アルミナ、硼酸アルミニウム等のウィスカ等が使用できる。
【００１９】
これらの成分はメチルエチルケトン、トルエン、メタノール、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の有機溶剤に溶解または分散して使用される。
【００２０】
充填剤を添加した場合は、ボールミル等を用いて、粒径を１０μｍ以下に調整する。１０μｍ以上では、接着フィルムとした時フィルム表面に凹凸が発生し、接着性、はんだ耐熱性の低下及び外観性を損ねる。
【００２１】
本発明に用いられる離型紙としては、特に限定されるものではないが、例えば、上質紙、クラフト紙、ロール紙、グラシン紙などの紙の両面に、クレー、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの目止剤の塗布層を設け、さらにその各塗布層の上にシリコーン系、フッ素系、アルキド系の離型剤が塗布されたもの、及び、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−α−オレフィン共重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体等の各種オレフィンフィルム単独、及びポリエチレンテレフタレート等のフィルム上に上記離型剤を塗布したものが挙げられるが、塗布された接着剤層との離型力、シリコーンが電気特性に悪影響を与える等の理由から、上質紙の両面にポリプロピレン目止処理しその上にアルキド系離型剤を用いたもの、ポリエチレンテレフタレート上にアルキド系離型剤を用いたものが好ましい。
【００２２】
接着フィルムは接着剤溶液を離型紙上に直接コーティングし、有機溶剤を乾燥することで得られる。コーティング方法としては、特に限定されないが、コンマコーター、リバースロールコーター等が挙げられる。乾燥後の接着フィルム厚みは、必要に応じて適宜変更されるが、好ましくは３〜２００μｍの範囲である。接着フィルム厚が３μｍ未満では、層間絶縁の信頼性が低下し、２００μｍ以上では乾燥が不十分で残留溶剤が多くなり、ＦＰＣ製造のプレス時にフクレを生じるという問題点が挙げられる。乾燥条件は特に限定されないが、乾燥後の残留溶剤率は１％以下が好ましい。１％以上では、ＦＰＣプレス時に残留溶剤が発泡して、ふくれを生じるという問題点が生じる。
【００２３】
【実施例】
次に本発明の実施例及び比較例を説明する。
【００２４】
（実施例１）
（１）接着剤溶液の調整
カルボキル基含有のアクリルゴムＷＳ０２３ＤＲ（帝国化学産業製）を１００重量部に対し、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のＹＤＣＮ７０３（東都化成製）を５０重量部、レゾール型フェノール樹脂のヒタノールＨ２１８１（日立化成工業製）１０重量部、硬化剤としてジシアンジアミドを３重量部、ポリアミドアミンのＳＵＮＭＩＤＥ＃３３０（三和化学工業製）を２重量部，充填剤として水酸化アルミニウムのハイジライトＨＭ４２（昭和電工製）３重量部、酸化珪素のアエロジル２００（日本アエロジル社製）３重量部をメチルエチルケトンに溶解、分散し、不揮発分２５％溶液とした。この溶液をボールミルを用いて、無機充填剤を十分に分散して接着剤溶液とした。
【００２６】
（２）接着フィルムの作成
１３０μｍ厚の上質紙の両面にポリプロピレン目止処理しその上にアルキド系離型剤を用いたものに乾燥後の接着剤厚みが２５μｍになるように接着剤溶液を塗付し、熱風乾燥機中で９０℃３分乾燥して接着フィルムとした。
【００２７】
（特性の評価）
（３）耐熱衝撃試験
３５μｍの圧延銅箔６枚と２５μｍの接着フィルム５枚を交互に挟み込み、最外面がいずれも銅箔となるように合計１１枚を積層し、真空プレスを用いて、プレス温度１７０℃、圧力１ＭＰａ、時間３分間加熱圧着した後、１５０℃２時間後硬化した試験片を直径３ｍｍの円を打ち抜き、−６５℃×３０分、室温×３０秒、１２５℃×３０分、室温×３０秒が１サイクルの耐熱衝撃試験を行い、５０サイクル毎に観察し、打ち抜いた端部にクラックが発生するまでのサイクル数を測定した。
（４）流れ出し性
３５μｍ圧延銅箔２枚の間に接着フィルムを挟み込んだ試験片に直径３０ｍｍの円を打ち抜き、これをプレス温度１７０℃、圧力１０ＭＰａ、時間３分間圧着して、端部からの流れ出し量を観察した。
（５）リフローはんだ耐熱
３０μｍ圧延銅箔２枚の間に接着フィルムを挟み込み、真空プレスを用いて、プレス温度１７０℃、圧力１ＭＰａ、時間３分間加熱圧着した後、１５０℃２時間後硬化した試験片をＪＩＳ Ｃ ６４８１に準拠し、加湿（温度４０℃、温度８０％）で１２時間放置し、リフローはんだ付け装置（日本パルス研究所製 ＲＦ４３０）を用いて、サンプル表面最高温度２６０℃となるように、試験片を加熱し、接着剤層のフクレの有無を観測した。
【００２８】
（実施例２）
実施例１において、ポリアミドアミンのＳＵＮＭＩＤＥ＃３３０ ２重量部をアデカハードナーＥＨ−２８５Ｐ（旭電化工業社）０．１重量部とした以外は、実施例１と同様に行った。
【００２９】
（実施例３）
実施例２において、アデカハードナーＥＨ−２８５Ｐを４．０重量部とした以外は、実施例２と同様に行った。
【００３０】
（比較例１）
実施例１において、ポリアミドアミンのＳＵＮＭＩＤＥ＃３３０ ２重量部を用いない以外は、実施例１と同様に行った。
【００３１】
（比較例２）
比較例１において、ジシアンジアミドを３重量部を１重量部とした以外は、比較例１と同様に行った。
【００３２】
（比較例３）
比較例１において、アエロジル２００を３重量部を１重量部とした以外は、比較例１と同様に行った。
【００３３】
【表１】

【００３４】
【発明の効果】
本発明の接着剤組成物および接着フィルムは耐熱衝撃性、プレス作業性に優れ、ＦＰＣ積層用接着剤として有用である。

Claims (2)

1. カルボン酸を官能基として含有するアクリルゴム（ａ）、エポキシ樹脂（ｂ）、ポリアミドアミン（ｃ）、フェノール樹脂（ｄ）、硬化剤または硬化触媒（ｅ）からなるフレキシブルプリント配線板積層用接着剤組成物であって、成分（ｂ）１００重量部に対し、成分（ｃ）の添加量が０．１〜１０重量部であることを特徴とするフレキシブルプリント配線板積層用接着剤組成物。
2. 請求項１記載の接着剤組成物を用いた接着フィルム層及び、離型紙を積層してなるフレキシブルプリント配線板積層用接着フィルム。