JP5099635B2 - Method and apparatus for predicting migration resistance of printed wiring board - Google Patents
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Description
本発明は、プリント配線板の耐マイグレーション性予測法および予測装置に関するものである。 The present invention relates to a migration resistance prediction method and a prediction apparatus for a printed wiring board.
携帯電話、パーソナルコンピューター等のデジタル電子機器では、高機能化・多機能化の流れが、近年ますます加速している。高機能化・多機能化のためには半導体の高密度実装が必須であるため、半導体を搭載するプリント配線板のライン／スペースも精細化の一途をたどっている。そのため、プリント配線板においては耐マイグレーション性に優れ、高い絶縁信頼性を確保するための研究開発が活発に実施されている。ところが、耐マイグレーション性を評価するには、長期間に及ぶ絶縁信頼性試験を行う必要があり研究開発効率の点で障害となっている。 In digital electronic devices such as mobile phones and personal computers, the trend toward higher functionality and multi-function has been accelerating in recent years. Since high-density mounting of semiconductors is indispensable for high functionality and multi-functionality, the lines / spaces of printed wiring boards on which semiconductors are mounted are becoming increasingly refined. For this reason, research and development for ensuring excellent insulation resistance and high insulation reliability are being actively conducted on printed wiring boards. However, in order to evaluate migration resistance, it is necessary to conduct a long-term insulation reliability test, which is an obstacle in terms of research and development efficiency.
耐マイグレーション性予測を目的とした研究はあまり先例がないが、類似な研究としてプリント配線板のマイグレーションの機構解明を目的に、交流インピーダンスを指標にマイグレーション発生を追跡した研究が、吉原らによって行なわれている（非特許文献１〜３）。 Although there is not much precedent in research on the prediction of migration resistance, Yoshihara et al. Conducted a similar study to track the occurrence of migration using AC impedance as an index for the purpose of elucidating the mechanism of printed circuit board migration. (Non-Patent Documents 1 to 3).
非特許文献１〜３には、交流インピーダンスのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットに基づいて、電荷移動抵抗（Ｒｃｔ）、界面容量（Ｃ）および溶液抵抗（Ｒｓｏｌ）から構成される等価回路を作成した場合、マイグレーション発生に伴って、Ｒｃｔが徐々に減少していくことが記載されている。また非特許文献１〜３には、マイグレーションの発生が、交流インピーダンスのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットにおいては、半円の縮小によって表されることが記載されている。 In Non-Patent Documents 1 to 3, when an equivalent circuit composed of a charge transfer resistance (Rct), an interface capacitance (C), and a solution resistance (Rsol) is created based on a Cole-Cole plot of AC impedance, migration is performed. It is described that Rct gradually decreases with the occurrence. Non-Patent Documents 1 to 3 describe that the occurrence of migration is represented by reduction of a semicircle in the Cole-Cole plot of AC impedance.
しかしながら、等価回路におけるＲｃｔの低下、またはＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットにおける半円の縮小は、実質的なマイグレーションが発生するまでは観察されないと考えられる。また、これらのＲｃｔの低下または半円の縮小は、プリント配線板のインピーダンスを複数回にわたって得なければ観察することができない。従って耐マイグレーション性の予測という観点からは、非特許文献１〜３に記載の方法は十分とはいえない。よって、マイグレーションが実質的に発生する前に、かつ／または一回のインピーダンス測定によって、マイグレーションの発生を予想する方法及び装置が望まれている。 However, it is considered that the decrease in Rct in the equivalent circuit or the reduction of the semicircle in the Cole-Cole plot is not observed until substantial migration occurs. Further, the reduction of Rct or the reduction of the semicircle cannot be observed unless the impedance of the printed wiring board is obtained a plurality of times. Therefore, from the viewpoint of prediction of migration resistance, the methods described in Non-Patent Documents 1 to 3 are not sufficient. Therefore, a method and apparatus that anticipates the occurrence of migration before migration occurs substantially and / or by a single impedance measurement is desired.
上記の課題を解決する本発明は、下記のようなものである： The present invention that solves the above problems is as follows:
（１）加速劣化試験環境において劣化させたプリント配線板に交流電圧を印加して、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを得ること、および
得られたＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上のワールブルグインピーダンスの存在に基づいて、プリント配線板の耐マイグレーション性を予測すること、
を含む、プリント配線板の耐マイグレーション性予測法。
(1) An AC voltage is applied to a printed wiring board deteriorated in an accelerated deterioration test environment to obtain a Cole-Cole plot, and printed wiring based on the presence of the Warburg impedance on the obtained Cole-Cole plot. Predicting migration resistance of plates,
Method for predicting migration resistance of printed wiring boards, including
（２）交流電圧の振幅が、１．０Ｖ〜１０Ｖの範囲から選択される、上記（１）に記載の耐マイグレーション性予測法。 (2) The migration resistance prediction method according to (1), wherein the amplitude of the AC voltage is selected from a range of 1.0 V to 10 V.
（３）加速劣化試験環境が、８０℃〜１００℃の範囲から選択される温度および８０％〜１００％の範囲から選択される湿度を含む、上記（１）又は（２）に記載の耐マイグレーション性予測法。 (3) The migration resistance test according to (1) or (2) above, wherein the accelerated degradation test environment includes a temperature selected from a range of 80 ° C. to 100 ° C. and a humidity selected from a range of 80% to 100%. Sex prediction method.
（４）加速劣化試験環境が、プリント配線板に印加される直流電圧を含む、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の耐マイグレーション性予測法。 (4) The migration resistance prediction method according to any one of (1) to (3), wherein the accelerated deterioration test environment includes a DC voltage applied to the printed wiring board.
（５）交流電圧の周波数を、少なくとも０．１Ｈｚ〜１００ｋＨｚを含む範囲で変化させて、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを得る、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の耐マイグレーション性予測法。 (5) The migration resistance prediction method according to any one of (1) to (4) above, wherein the Cole-Cole plot is obtained by changing the frequency of the AC voltage in a range including at least 0.1 Hz to 100 kHz.
（６）加速劣化試験環境においてプリント配線板を劣化させ、且つプリント配線板に交流電圧を印加してＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを得る、加速劣化試験部、および
得られたＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上のワールブルグインピーダンスの存在に基づいて、プリント配線板の耐マイグレーション性を予測する、計算手段、
を具備している、プリント配線板の耐マイグレーション性予測装置。
(6) Accelerated degradation test section for obtaining a Cole-Cole plot by deteriorating a printed wiring board in an accelerated degradation test environment and applying an AC voltage to the printed wiring board, and the Warburg impedance on the obtained Cole-Cole plot Calculation means for predicting the migration resistance of a printed wiring board based on the presence of
An apparatus for predicting migration resistance of a printed wiring board, comprising:
本発明によるプリント配線板の耐マイグレーション性予測法および予測装置によれば、長期間に及ぶ絶縁信頼性試験を行わずに、かつ／または一回のインピーダンス測定で、プリント配線板の絶縁信頼性を予測評価することができる。 According to the method and apparatus for predicting the migration resistance of a printed wiring board according to the present invention, the insulation reliability of the printed wiring board can be improved without performing a long-term insulation reliability test and / or by performing a single impedance measurement. Predictive evaluation can be performed.
（耐マイグレーション性予測法）
プリント配線板の耐マイグレーション性を予測する本発明の方法は、下記の工程を含む：
加速劣化試験環境において劣化させたプリント配線板に交流電圧を印加して、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを得ること、および
得られたＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上のワールブルグインピーダンスの存在に基づいて、プリント配線板の耐マイグレーション性を予測すること。
(Migration resistance prediction method)
The method of the present invention for predicting the migration resistance of a printed wiring board includes the following steps:
An AC voltage is applied to a printed wiring board that has been deteriorated in an accelerated deterioration test environment to obtain a Cole-Cole plot, and based on the presence of the Warburg impedance on the obtained Cole-Cole plot, Predict migration.
ここで、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットは、プリント配線板に交流電圧を印加し、応答するインピーダンスを測定し、このインピーダンスの実数成分（｛Ｚ｝／Ω）および虚数成分（｛Ｚ｝／Ω）をそれぞれ、横軸および縦軸にプロットして得られるものである。 Here, the Cole-Cole plot applies an AC voltage to the printed wiring board, measures the impedance that responds, and the real component ({Z} / Ω) and imaginary component ({Z} / Ω) of this impedance, respectively. And obtained by plotting on the horizontal axis and the vertical axis.
ワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）は、電気化学的酸化還元反応系の拡散によって発現するインピーダンスであり、電気抵抗成分と電気容量成分を含む。すなわち、プリント配線板の絶縁信頼性試験におけるワールブルグインピーダンスは、陽極から溶け出した銅イオンが電子を受け取って析出するという酸化還元反応拡散の指標として考えることができる。そのため、ワールブルグインピーダンスの出現は耐マイグレーション性を予測するパラメーターになり得るものと考えられる。尚、ワールブルグインピーダンスは、半円状となるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上に、正の傾きを持った角状直線となって現される。 The Warburg impedance (Fw) is an impedance developed by diffusion of an electrochemical redox reaction system, and includes an electric resistance component and an electric capacitance component. In other words, the Warburg impedance in the insulation reliability test of the printed wiring board can be considered as an index of oxidation-reduction reaction diffusion in which copper ions dissolved from the anode receive and deposit electrons. Therefore, the appearance of Warburg impedance can be a parameter for predicting migration resistance. The Warburg impedance appears as a square straight line having a positive slope on a Cole-Cole plot that is semicircular.
ワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）に基づく耐マイグレーション性の具体的な予想に関して、同じ加速劣化試験環境では、ワールブルグインピーダンスが早期に発生するプリント配線板は、耐マイグレーション性が比較的低いと予想され、またワールブルグインピーダンスの発生が遅いプリント配線板は、耐マイグレーション性が比較的大きいと予測される。また当然に、ワールブルグインピーダンスの発生は一般に、加速劣化試験環境に依存する。すなわち、同じプリント配線板では、過酷な加速劣化試験環境においてワールブルグインピーダンスが比較的早期に発生し、また穏やかな加速劣化試験環境においてワールブルグインピーダンスが比較的長期間にわたって発生しない。 Regarding the specific prediction of migration resistance based on the Warburg impedance (Fw), printed wiring boards in which Warburg impedance occurs early in the same accelerated deterioration test environment are expected to have relatively low migration resistance, and the Warburg impedance A printed wiring board with a slow occurrence is expected to have relatively high migration resistance. Of course, the generation of the Warburg impedance generally depends on the accelerated degradation test environment. That is, in the same printed wiring board, the Warburg impedance is generated relatively early in a severe accelerated deterioration test environment, and the Warburg impedance is not generated over a relatively long period in a mild accelerated deterioration test environment.
（耐マイグレーション性予測法−加速劣化試験環境）
プリント配線板の耐マイグレーション性を予測する本発明の方法では、加速劣化試験環境において任意の温度、湿度および直流電圧を用いることができる。加速劣化試験環境において用いる温度、湿度および直流電圧は、試験対象となるプリント配線板に求められる耐マイグレーション性の程度、インピーダンス測定の前にプリント配線板を加速劣化試験環境に保持する期間等に基づいて決定することができる。
(Migration resistance prediction method-accelerated degradation test environment)
In the method of the present invention for predicting the migration resistance of a printed wiring board, any temperature, humidity and DC voltage can be used in an accelerated deterioration test environment. The temperature, humidity, and DC voltage used in the accelerated deterioration test environment are based on the degree of migration resistance required for the printed wiring board to be tested, the period of holding the printed wiring board in the accelerated deterioration test environment before impedance measurement, etc. Can be determined.
例えば加速劣化試験環境は、８０℃〜１００℃の範囲から選択される温度を含むことができる。ここで、８０℃以上の温度は、マイグレーションを比較的短時間で発生させ、従って本発明の予測法を迅速に行うために好ましい。また、１００℃以下の温度は、試験を行う試験槽を耐圧構造にする必要等の、設備上の制約を少なくするために好ましい。 For example, the accelerated degradation test environment can include a temperature selected from the range of 80 ° C to 100 ° C. Here, a temperature of 80 ° C. or higher is preferable in order to cause migration to occur in a relatively short time, and thus to quickly perform the prediction method of the present invention. Moreover, the temperature of 100 degrees C or less is preferable in order to reduce restrictions on facilities, such as the necessity to make the test tank to test into a pressure | voltage resistant structure.
また例えば加速劣化試験環境は、８０％〜１００％の範囲から選択される湿度を含むことができる。 Also, for example, the accelerated degradation test environment can include humidity selected from a range of 80% to 100%.
加速劣化試験環境は、プリント配線板に印加される直流電圧を含むことができる。この直流電圧は例えば、３０Ｖ〜１３０Ｖの範囲から選択することができる。ここで、３０Ｖ以上の直流電圧は、マイグレーションを比較的短時間で発生させ、従って本発明の予測法を迅速に行うために好ましい。また、１３０Ｖ以下の直流電圧は、過剰に激しい加速劣化試験環境を防ぐために好ましい。 The accelerated degradation test environment can include a DC voltage applied to the printed wiring board. This DC voltage can be selected from the range of 30V to 130V, for example. Here, a DC voltage of 30 V or more is preferable in order to cause migration in a relatively short time, and thus to perform the prediction method of the present invention quickly. A DC voltage of 130 V or less is preferable in order to prevent an excessively severe accelerated deterioration test environment.
加速劣化試験環境においてプリント配線板を劣化させる期間は、試験対象となるプリント配線板に求められる耐マイグレーション性の程度、使用する加速劣化試験環境等に基づいて決定することができる。この期間は、例えば１０分〜１００時間の範囲から選択される時間、特に１０分〜５０時間の範囲から選択される時間、より特に３０分〜５時間の範囲から選択される時間にすることができる。 The period during which the printed wiring board is deteriorated in the accelerated deterioration test environment can be determined based on the degree of migration resistance required for the printed wiring board to be tested, the accelerated deterioration test environment to be used, and the like. This period may be a time selected from the range of, for example, 10 minutes to 100 hours, particularly a time selected from the range of 10 minutes to 50 hours, more particularly a time selected from the range of 30 minutes to 5 hours. it can.
（耐マイグレーション性予測法−インピーダンス測定）
プリント配線板のインピーダンス測定のために用いる交流電圧、特に正弦波交流電圧は、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットにおいてワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）出現を検出できるように選択することができる。ここでこの交流電圧は、加速劣化のための直流電圧に重畳させて印加すること、または加速劣化のための直流電圧の印加を止めて、単独の交流電圧として印加することができる。但し、試験を容易にするためには、交流電圧は、加速劣化のための直流電圧に重畳させて印加することできる。
(Migration resistance prediction method-impedance measurement)
The AC voltage used for impedance measurement of the printed wiring board, particularly the sine wave AC voltage, can be selected so that the appearance of the Warburg impedance (Fw) can be detected in the Cole-Cole plot. Here, the AC voltage can be applied by being superimposed on a DC voltage for acceleration deterioration, or can be applied as a single AC voltage by stopping application of the DC voltage for acceleration deterioration. However, in order to facilitate the test, the AC voltage can be applied while being superimposed on the DC voltage for accelerated deterioration.
例えば正弦波交流電圧の振幅は、０．１Ｖ〜１０Ｖ、特に１．０Ｖ〜１０Ｖ又は０．１Ｖ〜０．５Ｖの範囲から選択することができる。また例えば交流電圧の周波数は、少なくとも０．１Ｈｚ〜１００ｋＨｚを含む範囲、好ましくは少なくとも０．０５Ｈｚ〜２００ｋＨｚを含む範囲、より好ましくは少なくとも０．０１Ｈｚ〜１，０００ｋＨを含む範囲で変化させて、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを得ることができる。１．０Ｖ〜１０Ｖの範囲から選択される振幅、および／または少なくとも０．１Ｈｚ〜１００ｋＨｚを含む範囲の周波数は、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット時のワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）出現を感度良く検出するために好ましい。 For example, the amplitude of the sinusoidal AC voltage can be selected from the range of 0.1V to 10V, particularly 1.0V to 10V or 0.1V to 0.5V. Further, for example, the frequency of the AC voltage is changed in a range including at least 0.1 Hz to 100 kHz, preferably in a range including at least 0.05 Hz to 200 kHz, more preferably in a range including at least 0.01 Hz to 1,000 kHz. -A Cole plot can be obtained. An amplitude selected from the range of 1.0 V to 10 V and / or a frequency in the range including at least 0.1 Hz to 100 kHz is preferable for detecting the appearance of the Warburg impedance (Fw) at the time of the Cole-Cole plot with high sensitivity.
（耐マイグレーション性予測装置）
プリント配線板の耐マイグレーション性を予測する本発明の装置は、下記の構成要素を有する：
加速劣化試験環境においてプリント配線板を劣化させ、且つ前記プリント配線板に交流電圧を印加してＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを得る、加速劣化試験部、および
得られたＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上のワールブルグインピーダンスの存在に基づいて、プリント配線板の耐マイグレーション性を予測する、計算手段。
(Migration resistance prediction device)
The apparatus of the present invention for predicting the migration resistance of a printed wiring board has the following components:
Presence of an accelerated deterioration test section for obtaining a Cole-Cole plot by deteriorating a printed wiring board in an accelerated deterioration test environment and applying an AC voltage to the printed wiring board, and a Warburg impedance on the obtained Cole-Cole plot A calculation means for predicting the migration resistance of a printed wiring board based on the above.
プリント配線板の耐マイグレーション性を予測する本発明の装置では、本発明の方法に関して説明した加速劣化試験環境、交流電圧の振幅および周波数等を用いることができる。加速劣化試験環境を作るための加速劣化試験部は、任意の構成を有することができ、例えば加速劣化試験で用いる温度および湿度を維持できる恒温恒湿槽とすることができる。また、本発明の予測装置において用いられる計算手段としては、専用または汎用のコンピューターチップ、専用または汎用のパーソナルコンピューターを用いることができる。本発明の予測装置は、計算手段によって得られる予測の結果を表示する表示装置を更に有することができる。 In the apparatus of the present invention for predicting the migration resistance of the printed wiring board, the accelerated deterioration test environment, the amplitude and frequency of the AC voltage, etc. described in relation to the method of the present invention can be used. The accelerated deterioration test section for creating the accelerated deterioration test environment can have an arbitrary configuration, and can be, for example, a constant temperature and humidity chamber capable of maintaining the temperature and humidity used in the accelerated deterioration test. Moreover, as a calculation means used in the prediction apparatus of the present invention, a dedicated or general-purpose computer chip or a dedicated or general-purpose personal computer can be used. The prediction device of the present invention can further include a display device that displays a prediction result obtained by the calculation means.
例えば、本発明の予測装置において用いられる計算手段は、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットに実質的なワールブルグインピーダンスが観察されなかったときに、プリント配線板の耐マイグレーション性が良好であることを表示装置に表示させ、また実質的なワールブルグインピーダンスが観察されたときに、プリント配線板の耐マイグレーション性が不良であることを表示装置に表示させることができる。 For example, the calculation means used in the prediction apparatus of the present invention displays on the display device that the migration resistance of the printed wiring board is good when no substantial Warburg impedance is observed in the Cole-Cole plot. In addition, when substantial Warburg impedance is observed, it is possible to display on the display device that the printed wiring board has poor migration resistance.
（プリント配線板）
本発明の予測法および予測装置よって耐マイグレーション性を予測されるプリント配線板としては、ポリイミド基板上に銅箔を積層したフレキシブル銅張り積層板（ＦＣＣＬ）上に、エッチング等で回路形成後、ポリイミドフィルムの片面に接着剤層を設けたカバーレイを加熱圧着して回路保護を行なったフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）、およびガラス繊維織布にエポキシ樹脂を含浸した基板（ガラエポ基板）上に銅箔を積層したリジッド銅張り積層板（ＲＣＣＬ）上にエッチング等で回路形成後、ソルダーレジストを塗工して回路保護を行なったリジッドプリント配線板（ＲＰＣ）を挙げることができる。
(Printed wiring board)
As a printed wiring board whose migration resistance is predicted by the prediction method and prediction apparatus of the present invention, a polyimide is formed after a circuit is formed by etching or the like on a flexible copper-clad laminate (FCCL) in which a copper foil is laminated on a polyimide substrate. Copper foil on a flexible printed wiring board (FPC) with circuit protection by thermocompression-bonding a coverlay with an adhesive layer on one side of the film, and a substrate (glass epoxy substrate) impregnated with glass fiber woven cloth with epoxy resin A rigid printed wiring board (RPC) in which a circuit is formed by etching or the like on a rigid copper-clad laminate (RCCL) in which is laminated, and then a solder resist is applied to protect the circuit.
回路保護のために用いられるカバーレイの接着剤層は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤および可とう性付与剤で構成されている。ここで一般的には、エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等が用いられ、硬化剤としては、フェノール樹脂やアミン等の活性水素を有する化合物が用いられ、硬化促進剤としては、イミダゾール系化合物等が用いられ、また可とう性付与剤としては、ニトリルブタジエン系エラストマー等が用いられる。尚、可とう性付与剤として用いられるニトリルブタジエン系エラストマーは、耐マイグレーション性に悪影響を及ぼすことが知られている。すなわち、ニトリルブタジエン系エラストマーは配合量が増えるにつれ、硬化系のＴｇ低下や不純物イオン濃度の増加をもたらし、試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の耐マイグレーション性を低下させることが、一般的に知られている。 The adhesive layer of the coverlay used for circuit protection is composed of an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, and a flexibility imparting agent. Here, in general, a bisphenol A type epoxy resin or the like is used as the epoxy resin, a compound having active hydrogen such as a phenol resin or an amine is used as the curing agent, and an imidazole series is used as the curing accelerator. A compound or the like is used, and a nitrile butadiene elastomer or the like is used as the flexibility imparting agent. It is known that nitrile butadiene elastomer used as a flexibility imparting agent has an adverse effect on migration resistance. That is, it is generally known that nitrile butadiene-based elastomers cause a decrease in Tg of the curing system and an increase in impurity ion concentration as the compounding amount increases, and decrease the migration resistance of the sample flexible printed wiring board (FPC). ing.
次に、実施例により本発明を具体的に説明する。 Next, the present invention will be described specifically by way of examples.
（実施例１）
膜厚２５μｍのポリイミド層と箔厚１８μｍの銅箔から成る２層フレキシブル銅張り積層板（ＦＣＣＬ）（新日鐵化学（株）製エスパネックス）の銅箔面上に、エッチングによってライン幅／スペース幅が、１００μｍ／２００μｍの櫛形銅回路を形成した。次にこの回路面上に、カバーレイを１７０℃で１時間熱圧着後、１９０℃で２時間後硬化して試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を調製した。ここでこのカバーレイは、エポキシ樹脂としてのビスフェノールＡジグリシジルエーテル（東都化成（株）製ＹＤ−１２８）６０．４重量％、硬化剤としてのｐ−クレゾールノボラックトリマー（昭和高分子（株）製ＰＣＰ−１００９Ｐ）３９．０重量％および硬化促進剤としての２−エチル−４−メチルイミダゾール（四国化成工業（株）２Ｅ４ＭＺ）０．６重量％の成分組成を有する膜厚２５μｍの接着剤層と、膜厚２５μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン（株）製カプトンＨ）とからなっていた。
Example 1
Line width / space by etching on the copper foil surface of a two-layer flexible copper-clad laminate (FCCL) (Espanex made by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) consisting of a polyimide layer with a thickness of 25 μm and a copper foil with a thickness of 18 μm. A comb-shaped copper circuit having a width of 100 μm / 200 μm was formed. Next, a coverlay was thermocompression bonded at 170 ° C. for 1 hour on this circuit surface, and then post-cured at 190 ° C. for 2 hours to prepare a sample flexible printed wiring board (FPC). Here, the cover lay was 60.4% by weight of bisphenol A diglycidyl ether (YD-128 manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.) as an epoxy resin, p-cresol novolak trimmer (manufactured by Showa Polymer Co., Ltd.) as a curing agent. (PCP-1009P) 39.0% by weight and 2-ethyl-4-methylimidazole (Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd. 2E4MZ) 0.6% by weight as a curing accelerator, an adhesive layer having a film thickness of 25 μm, And a polyimide film having a film thickness of 25 μm (Kapton H manufactured by Toray DuPont Co., Ltd.).
次に、この試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を、温度８５℃および湿度８５％の恒温恒湿槽内に挿入し、ポテンショスタット（北斗電工（株）製品）により直流電圧５０Ｖを印加した。この直流印加開始時点をもって試験開始とした。試験開始後５時間までは１０分毎、２０時間までは３０分毎、その後は１時間毎に試験開始後１００時間まで、ＮＦ回路（株）製ＦＲＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ）により、振幅７Ｖ、周波数領域１００ｋＨｚ〜０．１Ｈｚの正弦波交流電流を重畳して、応答する交流インピーダンスを測定し、得られたインピーダンスデータからＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを得た。ワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）が出現するか否かを、試験開始後１０時間まで観測した。 Next, this sample flexible printed wiring board (FPC) was inserted into a constant temperature and humidity chamber having a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85%, and a DC voltage of 50 V was applied by a potentiostat (product of Hokuto Denko Co., Ltd.). The test was started when the DC application started. Every 10 minutes up to 5 hours after the start of the test, every 30 minutes up to 20 hours, and then every hour after that, until 100 hours after the start of the test, by FRA (Frequency Response Analyzer) manufactured by NF Circuit Co., Ltd. A response AC impedance was measured by superimposing a sine wave AC current in a region of 100 kHz to 0.1 Hz, and a Cole-Cole plot was obtained from the obtained impedance data. Whether or not Warburg impedance (Fw) appears was observed up to 10 hours after the start of the test.
試験開始後１０時間までの観測では、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上にワールブルグインピーダンスの出現は観察されなかった。このことにより、この試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の耐マイグレーション性は良好であると予測された。試験開始後５００時間で加速劣化試験を終了し、試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を恒温恒湿槽から取り出し、表面をキーエンス（株）製デジタルマイクロスコープでデンドライト発生の有無を観察した。この観察によれば、デンドライトの発生は認められず、耐マイグレーション性は良好であるとした予測の妥当性が証明された。この実施例１についてのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを、図１に示す。 In the observation up to 10 hours after the start of the test, the appearance of Warburg impedance on the Cole-Cole plot was not observed. Thus, it was predicted that the migration resistance of this sample flexible printed wiring board (FPC) was good. The accelerated deterioration test was completed after 500 hours from the start of the test, the sample flexible printed wiring board (FPC) was taken out of the constant temperature and humidity chamber, and the surface was observed for the occurrence of dendrite with a digital microscope manufactured by Keyence Corporation. According to this observation, generation of dendrite was not observed, and the validity of the prediction that migration resistance was good was proved. A Cole-Cole plot for Example 1 is shown in FIG.
（実施例２）
試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）作製に用いるカバーレイの接着剤組成を、上記エポキシ樹脂５６．８重量％、上記硬化剤３６．１重量％、上記硬化促進剤０．６重量％、可とう性付与剤としてのカルボキシル基含有ニトリルブタジエンゴム（（株）ＪＳＲ製ＰＮＲ−１Ｈ）６．６重量％に変更した以外は、実施例１と同様の手順および条件で、耐マイグレーション性の予測と検証を行なった。その結果、試験開始後１０時間までのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上にワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）の出現は観測されず、耐マイグレーション性は良好であると予測された。試験開始後５００時間で取り出した試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の回路表面にはデンドライト発生は認められず、予測の妥当性が証明された。
(Example 2)
The adhesive composition of the coverlay used for preparing the sample flexible printed wiring board (FPC) is 56.8% by weight of the epoxy resin, 36.1% by weight of the curing agent, 0.6% by weight of the curing accelerator, and flexibility. The migration resistance was predicted and verified in the same procedure and conditions as in Example 1, except that the carboxyl group-containing nitrile butadiene rubber (PSR-1H manufactured by JSR Co., Ltd.) was changed to 6.6% by weight as the imparting agent. I did it. As a result, the appearance of Warburg impedance (Fw) was not observed on the Cole-Cole plot until 10 hours after the start of the test, and the migration resistance was predicted to be good. Dendrites were not generated on the circuit surface of the sample flexible printed circuit board (FPC) taken out after 500 hours from the start of the test, and the validity of the prediction was proved.
（実施例３）
試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）作製に用いるカバーレイの接着剤組成を、上記エポキシ樹脂５６．８重量％、上記硬化剤３６．１重量％、上記硬化促進剤０．６重量％、可とう性付与剤としてのカルボキシル基含有ニトリルブタジエンゴム（（株）ＪＳＲ製ＰＮＲ−１Ｈ）１３．７重量％に変更した以外は、実施例１と同様の手順および条件で、耐マイグレーション性の予測と検証を行なった。その結果、試験開始後１０時間までのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上にワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）の出現は観測されず、耐マイグレーション性は良好であると予測された。試験開始後５００時間で取り出した試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の回路表面にはデンドライト発生は認められず、予測の妥当性が証明された。
(Example 3)
The adhesive composition of the coverlay used for preparing the sample flexible printed wiring board (FPC) is 56.8% by weight of the epoxy resin, 36.1% by weight of the curing agent, 0.6% by weight of the curing accelerator, and flexibility. The migration resistance was predicted and verified in the same procedure and conditions as in Example 1, except that the carboxyl group-containing nitrile butadiene rubber (PSR-1H manufactured by JSR Co., Ltd.) was changed to 13.7% by weight as the imparting agent. I did it. As a result, the appearance of Warburg impedance (Fw) was not observed on the Cole-Cole plot until 10 hours after the start of the test, and the migration resistance was predicted to be good. Dendrites were not generated on the circuit surface of the sample flexible printed circuit board (FPC) taken out after 500 hours from the start of the test, and the validity of the prediction was proved.
（実施例４）
試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）作製に用いるカバーレイの接着剤組成を、上記エポキシ樹脂４８．６重量％、上記硬化剤２９．５重量％、上記硬化促進剤０．５重量％、可とう性付与剤としてのカルボキシル基含有ニトリルブタジエンゴム（（株）ＪＳＲ製ＰＮＲ−１Ｈ）２１．４重量％に変更した以外は、実施例１と同様の手順および条件で、耐マイグレーション性の予測と検証を行なった。その結果、試験開始後１０時間までのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上にワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）の出現は観測されず、耐マイグレーション性は良好であると予測された。試験開始後５００時間で取り出した試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の回路表面にはデンドライト発生は認められず、予測の妥当性が証明された。
Example 4
The adhesive composition of the coverlay used for preparing the sample flexible printed wiring board (FPC) is 48.6% by weight of the epoxy resin, 29.5% by weight of the curing agent, 0.5% by weight of the curing accelerator, and flexibility. The migration resistance was predicted and verified in the same procedure and conditions as in Example 1, except that the carboxyl group-containing nitrile butadiene rubber (PNR-1H manufactured by JSR Co., Ltd.) was changed to 21.4% by weight as the imparting agent. I did it. As a result, the appearance of Warburg impedance (Fw) was not observed on the Cole-Cole plot until 10 hours after the start of the test, and the migration resistance was predicted to be good. Dendrites were not generated on the circuit surface of the sample flexible printed circuit board (FPC) taken out after 500 hours from the start of the test, and the validity of the prediction was proved.
（実施例５）
恒温恒湿槽の温湿度条件を、温度９５℃、湿度９５％、印加する直流電流１００Ｖに変化した以外は、実施例１と同様の手順および条件で、耐マイグレーション性の予測と検証を行なった。その結果、試験開始後１０時間までのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上にワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）の出現は観測されず、耐マイグレーション性は良好であると予測された。試験開始後５００時間で取り出した試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の回路表面にはデンドライト発生は認められず、予測の妥当性が証明された。
(Example 5)
The migration resistance was predicted and verified in the same procedure and conditions as in Example 1 except that the temperature and humidity conditions of the temperature and humidity chamber were changed to a temperature of 95 ° C., a humidity of 95%, and an applied DC current of 100 V. . As a result, the appearance of Warburg impedance (Fw) was not observed on the Cole-Cole plot until 10 hours after the start of the test, and the migration resistance was predicted to be good. Dendrites were not generated on the circuit surface of the sample flexible printed circuit board (FPC) taken out after 500 hours from the start of the test, and the validity of the prediction was proved.
（実施例６）
恒温恒湿槽の温湿度条件を温度９５℃および湿度９５％、ならびに印加する直流電流を１００Ｖにした以外は、実施例２と同様の手順および条件で、耐マイグレーション性の予測と検証を行なった。その結果、試験開始後１０時間までのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上にワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）の出現は観測されず、耐マイグレーション性は良好であると予測された。試験開始後５００時間で取り出した試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の回路表面にはデンドライト発生は認められず、予測の妥当性が証明された。
(Example 6)
The migration resistance was predicted and verified in the same procedure and conditions as in Example 2 except that the temperature and humidity conditions of the temperature and humidity chamber were 95 ° C. and 95% humidity, and the applied direct current was 100 V. . As a result, the appearance of Warburg impedance (Fw) was not observed on the Cole-Cole plot until 10 hours after the start of the test, and the migration resistance was predicted to be good. Dendrites were not generated on the circuit surface of the sample flexible printed circuit board (FPC) taken out after 500 hours from the start of the test, and the validity of the prediction was proved.
（実施例７）
恒温恒湿槽の温湿度条件を温度９５℃および湿度９５％、ならびに印加する直流電流を１００Ｖにした以外は、実施例３と同様の手順および条件で、耐マイグレーション性の予測と検証を行なった。その結果、試験開始後１０時間までのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上にワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）の出現は観測されず、耐マイグレーション性は良好であると予測された。試験開始後５００時間で取り出した試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の回路表面にはデンドライト発生は認められず、予測の妥当性が証明された。
(Example 7)
The migration resistance was predicted and verified in the same procedure and conditions as in Example 3 except that the temperature and humidity conditions of the temperature and humidity chamber were 95 ° C. and 95% humidity, and the applied direct current was 100 V. . As a result, the appearance of Warburg impedance (Fw) was not observed on the Cole-Cole plot until 10 hours after the start of the test, and the migration resistance was predicted to be good. Dendrites were not generated on the circuit surface of the sample flexible printed circuit board (FPC) taken out after 500 hours from the start of the test, and the validity of the prediction was proved.
（実施例８）
試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）作製に用いるカバーレイの接着剤組成を、上記エポキシ樹脂４４．０重量％、上記硬化剤２５．８重量％、上記硬化促進剤０．４重量％、可とう性付与剤としてのカルボキシル基含有ニトリルブタジエンゴム（（株）ＪＳＲ製ＰＮＲ−１Ｈ）２９．７重量％に変更した以外は、実施例１と同様の手順および条件で、耐マイグレーション性の予測と検証を行なった。その結果、試験開始後１０時間までのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上にワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）の出現が観測され、耐マイグレーション性は不良であると予測された。試験開始後５００時間で取り出した試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の回路表面にはデンドライト発生が認められ、予測の妥当性が証明された。この実施例８についてのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを、図２に示す。
(Example 8)
The adhesive composition of the coverlay used for preparing the sample flexible printed wiring board (FPC) is 44.0% by weight of the epoxy resin, 25.8% by weight of the curing agent, 0.4% by weight of the curing accelerator, and flexibility. The migration resistance was predicted and verified in the same procedure and conditions as in Example 1, except that the carboxyl group-containing nitrile butadiene rubber (PSR-1H manufactured by JSR Co., Ltd.) was changed to 29.7% by weight as the imparting agent. I did it. As a result, the appearance of Warburg impedance (Fw) was observed on the Cole-Cole plot up to 10 hours after the start of the test, and the migration resistance was predicted to be poor. Dendrites were observed on the circuit surface of the sample flexible printed wiring board (FPC) taken out after 500 hours from the start of the test, and the validity of the prediction was proved. The Cole-Cole plot for Example 8 is shown in FIG.
（実施例９）
試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）作製に用いるカバーレイの接着剤組成を、上記エポキシ樹脂３９．０重量％、上記硬化剤２１．８重量％、上記硬化促進剤０．４重量％、可とう性付与剤としてのカルボキシル基含有ニトリルブタジエンゴム（（株）ＪＳＲ製ＰＮＲ−１Ｈ）３８．８重量％に変更した以外は、実施例１と同様の手順および条件で、耐マイグレーション性の予測と検証を行なった。その結果、試験開始後１０時間までのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上にワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）の出現が観測され、耐マイグレーション性は不良であると予測された。試験開始後５００時間で取り出した試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の回路表面にはデンドライト発生が認められ、予測の妥当性が証明された。
Example 9
The adhesive composition of the coverlay used for preparing the sample flexible printed wiring board (FPC) is 39.0% by weight of the epoxy resin, 21.8% by weight of the curing agent, 0.4% by weight of the curing accelerator, and flexibility. The migration resistance was predicted and verified in the same procedure and conditions as in Example 1 except that the carboxyl group-containing nitrile butadiene rubber (PNR-1H manufactured by JSR Co., Ltd.) was changed to 38.8% by weight as the imparting agent. I did it. As a result, the appearance of Warburg impedance (Fw) was observed on the Cole-Cole plot up to 10 hours after the start of the test, and the migration resistance was predicted to be poor. Dendrites were observed on the circuit surface of the sample flexible printed wiring board (FPC) taken out after 500 hours from the start of the test, and the validity of the prediction was proved.
（実施例１０）
試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）作製に用いるカバーレイの接着剤組成を、上記エポキシ樹脂３３．５重量％、上記硬化剤１７．４重量％、上記硬化促進剤０．３重量％、可とう性付与剤としてのカルボキシル基含有ニトリルブタジエンゴム（（株）ＪＳＲ製ＰＮＲ−１Ｈ）４８．８重量％に変更した以外は、実施例１と同様の手順および条件で、耐マイグレーション性の予測と検証を行なった。その結果、試験開始後１０時間までのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上にワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）の出現が観測され、耐マイグレーション性は不良であると予測された。試験開始後５００時間で取り出した試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の回路表面にはデンドライト発生が認められ、予測の妥当性が証明された。
(Example 10)
The adhesive composition of the coverlay used for preparing the sample flexible printed wiring board (FPC) is 33.5% by weight of the epoxy resin, 17.4% by weight of the curing agent, 0.3% by weight of the curing accelerator, and flexibility. The migration resistance was predicted and verified in the same procedure and conditions as in Example 1 except that the content was changed to 48.8% by weight of carboxyl group-containing nitrile butadiene rubber (PSR-1H manufactured by JSR Corporation) as an imparting agent. I did it. As a result, the appearance of Warburg impedance (Fw) was observed on the Cole-Cole plot up to 10 hours after the start of the test, and the migration resistance was predicted to be poor. Dendrites were observed on the circuit surface of the sample flexible printed wiring board (FPC) taken out after 500 hours from the start of the test, and the validity of the prediction was proved.
（実施例１１）
恒温恒湿槽の温湿度条件を温度９５℃および湿度９５％、ならびに印加する直流電流を１００Ｖにした以外は、実施例８と同様の手順および条件で、耐マイグレーション性の予測と検証を行なった。その結果、試験開始後１０時間までのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上にワールブルグインピーダンス（Ｆｗ）の出現が観測され、耐マイグレーション性は不良であると予測された。試験開始後５００時間で取り出した試料フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の回路表面にはデンドライト発生は認められ、予測の妥当性が証明できた。
(Example 11)
The migration resistance was predicted and verified in the same procedure and conditions as in Example 8 except that the temperature and humidity conditions of the temperature and humidity chamber were 95 ° C. and 95% humidity, and the DC current applied was 100 V. . As a result, the appearance of Warburg impedance (Fw) was observed on the Cole-Cole plot up to 10 hours after the start of the test, and the migration resistance was predicted to be poor. Dendritic generation was observed on the circuit surface of the sample flexible printed wiring board (FPC) taken out after 500 hours from the start of the test, and the validity of the prediction was proved.
Ｆｗ ワールブルグインピーダンスを示す部分 Fw Portion showing Warburg impedance
Claims (6)
得られたＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上のワールブルグインピーダンスの存在に基づいて、前記プリント配線板の耐マイグレーション性を予測すること、
を含む、プリント配線板の耐マイグレーション性予測法。 An AC voltage is applied to a printed wiring board deteriorated in an accelerated deterioration test environment to obtain a Cole-Cole plot, and based on the presence of the Warburg impedance on the obtained Cole-Cole plot, the printed wiring board Predict migration resistance,
Method for predicting migration resistance of printed wiring boards, including
得られたＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット上のワールブルグインピーダンスの存在に基づいて、前記プリント配線板の耐マイグレーション性を予測する、計算手段、および
計算手段によって得られる予測の結果を表示する表示装置、
を具備しており、かつ前記計算手段が、前記プリント配線板の耐マイグレーション性の予測結果を表示装置に表示させる、プリント配線板の耐マイグレーション性予測装置。 An accelerated deterioration test unit that obtains a Cole-Cole plot by deteriorating a printed wiring board in an accelerated deterioration test environment and applying an AC voltage to the printed wiring board;
Calculating means for predicting migration resistance of the printed wiring board based on the presence of Warburg impedance on the obtained Cole-Cole plot; and
A display device for displaying a prediction result obtained by the calculation means;
A printed wiring board migration resistance prediction apparatus , wherein the calculation means displays a prediction result of the migration resistance of the printed wiring board on a display device.
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