JP6342179B2 - 温度センシングデバイス及び回路基板 - Google Patents
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Description
本発明は、プリント配線板と、このプリント配線板に実装される1又は複数の温度センサとを備える温度センシングデバイスであって、上記プリント配線板が、ベースフィルムと、このベースフィルムに直接又は他の層を介して積層される導電パターンと、上記ベースフィルム及び導電パターンを有する積層体に接着層を介して積層されるカバーフィルムとを備え、上記接着層が、シロキサン変性ポリイミド、エポキシ樹脂及び無機フィラーを含有し、上記シロキサン変性ポリイミドの重量平均分子量(Mw)が25,000以上150,000以下である。
式(1)中、R1は、2価のジアミンシロキサン残基である。
式(2)中、R2は、2価の芳香族ジアミン残基である。
上記式(1)中、mは、上記シロキサン変性ポリイミドの全構造単位における上記第1構造単位のモル比率を表し、0.35以上0.65以下である。
上記式(2)中、nは、上記シロキサン変性ポリイミドの全構造単位における上記第2構造単位のモル比率を表し、0.35以上0.65以下である。
但し、mとnとの合計が1を超える場合はない。)
カラム:GMH−HR−H
移動相:N−メチル−2−ピロリドン
カラム温度:40℃
流速:0.5mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:10μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
以下、本発明の温度センシングデバイス及び回路基板について図面を参照しつつ説明する。
図1の温度センシングデバイス1は、プリント配線板2と、このプリント配線板に実装される複数の温度センサ3とを備える。
温度センサ3としては、例えば白金測温抵抗体、サーミスタ、熱電対等が挙げられ、面実装型のものが好ましい。また、温度センサ3は、ベアチップであっても、ベアチップを樹脂等でパッケージングしたものであってもよい。
プリント配線板2は、図2Aに示すように平坦な平面形状を有するが、図2Bに示すような湾曲変形が可能な可撓性を有するフレキシブルプリント配線板として構成されている。このようにプリント配線板2が可撓性を有することで、温度センシングデバイス1は、平坦な状態だけでなく、屈曲させた状態で配置することもできる。そのため、温度センシングデバイス1は、配置箇所の制約が少なく利便性が高い。
ベースフィルム4は絶縁性を有し、さらに可撓性を有することが好ましい。このベースフィルム4の主成分としては、例えばポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、フッ素樹脂、液晶ポリマー等が挙げられ、可撓性及び強度の観点からポリイミド樹脂が好ましい。ベースフィルム4は、ポリイミド樹脂等の例示した樹脂以外の他の樹脂、帯電防止剤等が含有されていてもよい。
導電パターン5は、ベースフィルム4の表面側に直接又は他の層(接着層)を介して積層されるものである。導電パターン5は、ベース導体50、表面処理層51及びランド部52を有している。
ベース導体50は、例えば銅、アルミニウム等の金属箔をエッチングすることによって所望のパターンに形成されている。このベース導体50の平均厚みの下限としては、特に限定はないが、2μmが好ましく、5μmがより好ましい。ベース導体50の平均厚みの上限としては、特に限定はないが、100μmが好ましく、75μmがより好ましい。この平均厚みが上記下限未満であると、導通性が不十分となるおそれがある。一方、上記平均厚みが上記上限を超えると可撓性が低下するおそれがあると共に薄型化の要請に反するおそれがある。図2Bに示すようにプリント配線板2を3次元的に変形させる場合には、ベース導体50の厚さは小さいことが好ましい。
表面処理層51は、ベース導体50からの導電成分の漏出、又はベース導体50への導電成分に対する反応性成分(酸素、硫黄等)の拡散を防止するものである。この表面処理層51は、ベース導体50の表面を被覆しており、ベース導体50の側面を一連に被覆していてもよい。表面処理層51の材質としては、ベース導体50からの導電成分の漏出又はベース導体50への反応性成分の拡散を防止できるものであれば特に限定されず、例えば金属、樹脂、セラミック、それらの混合物等が挙げられる。中でも、表面処理層51の材質としては、Au、Ni、Sn、Alが好ましい。表面処理層51は、単層として形成しても、複数層として形成してもよい。
ランド部52は、カバーレイ6に覆われずに露出する部分である。ランド部52は、温度センサ3が実装される部分である。ランド部52は、表面処理層51上に金メッキ層等のメッキ層として形成される。このようなメッキ層は、例えば電解メッキにより形成することができる。
カバーレイ6は、導電パターン5等を保護するものである。このカバーレイ6には、ランド部52に対応する部分に複数の開口60Aが形成されている。すなわち、複数の開口60Aは、ランド部52を規定するものである。このようなカバーレイ6は、カバーフィルム60及び接着層61を備えている。
カバーフィルム60は、可撓性を有するものであり、さらに絶縁性を有することが好ましい。カバーフィルム60の主成分としては、例えばポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル、熱可塑性ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂、液晶ポリマー等が挙げられる。特に、耐熱性の観点からポリイミドが好ましい。なお、このカバーフィルム60は、主成分以外の他の樹脂、耐候剤、帯電防止剤等が含有されていてもよい。
接着層61は、カバーフィルム60をベースフィルム4及び導電パターン5に接着するものである。この接着層61の平均厚みは、特に制限がないが、下限としては5μmが好ましく、10μmがより好ましい。接着層61の平均厚みの上限としては、100μmが好ましく、75μmがより好ましい。接着層61の平均厚みが上記上限未満である、又は上記上限を超えると、この接着層61の形成が困難となるおそれがある。また、接着層61の平均厚みが大きいほど接着層61を形成するときの接着剤組成物の塗工、乾燥時の反りが大きくなり易く、また接着層61中の残留溶剤量が多くなるためリフロー時にそれらが気化しボイドとなり剥離強度の低下や外観不良を引き起こす可能性が高くなる。接着層61には導電パターンを埋め込むことのできる厚みを有することが要求されるため導電パターンが厚い場合には接着層61も厚くする必要がある。
ポリイミドフィルム:東レ・デュポン社の「カプトン100H」(厚み25μm)
接着層の厚み:35μm
標準サンプルの作製方法:ポリイミドフィルム、接着剤及びポリイミドフィルムを積層し加熱加圧して接着する。なお、今回の評価では、加圧力を3MPa、加熱温度を180℃、加圧時間を45分として熱圧着することで標準サンプルを作製した。
シロキサン変性ポリイミドは、接着層61における主たる接着成分である。このシロキサン変性ポリイミドは、シロキサン骨格を有する構造単位を含むポリイミドである。シロキサン変性ポリイミドは、側鎖が不飽和二重結合を含まないもの、すなわちシロキサン変性ポリイミドの構造単位の側鎖が不飽和二重結合を含まないことが好ましい。シロキサン変性ポリイミドとしては、例えば下記式(1)で表される第1構造単位及び下記式(2)で表される第2構造単位を含むものが好ましい。
式(1)中、R1は、2価のジアミンシロキサン残基である。
式(2)中、R2は、2価の芳香族ジアミン残基である。
シロキサン変性ポリイミドは、酸二無水物成分とジアミノシロキサンを含むジアミン成分との縮合物として合成することができる。具体的には、シロキサン変性ポリイミドは、酸二無水物成分及びジアミン成分を有機溶媒に添加した反応溶液を用いてポリアミック酸溶液を生成させた後、加熱閉環(イミド化)させることにより重合体溶液として調製できる。
エポキシ樹脂は、接着層61の耐熱性、機械的強度等を向上させるものである。これは、エポキシ樹脂がシロキサン変性ポリイミドマトリクス中で単独で硬化するか、若しくはエポキシ樹脂が硬化する際にシロキサン変性ポリイミド末端のカルボン酸やアミンと反応することによってシロキサン変性ポリイミドを緩く架橋するためであると推定される。このエポキシ樹脂でシロキサン変性ポリイミドを架橋することにより、接着層61を形成する接着剤組成物の凝集力が大きくなり、接着層61の耐熱性、機械的強度等が向上するものと推察される。また同様に、高温高湿下における剥離強度の保持力も向上するが、これには凝集力の向上による透湿の抑制や、ポリイミドに比較して低い吸水率が影響しているものと推察される。
無機フィラーは、接着層61のベースフィルム4や導電パターン5に対する剥離強度、機械的強度等を向上させるものである。
フェノール樹脂は、エポキシ樹脂を架橋するものである。このフェノール樹脂には、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂の他、キシレン樹脂、レゾルシン樹脂、レゾルシン変性フェノール樹脂、クレゾール変性フェノール樹脂、アルキルフェノール変性樹脂等が含まれる。このフェノール樹脂は、例えばフェノール成分とアルデヒド成分とから合成することができる。
「スミカノール610」(田岡化学工業社);
「タマノル1010R」、「タマノル100S」、「タマノル510」、「タマノル7509」、「タマノル7705」(以上、荒川化学工業社);
「ショウノールCKM−1634」、「ショウノールCKM−1636」、「ショウノールCKM−1737」、「ショウノールCKM−1282」、「ショウノールCKM−904」、「ショウノールCKM−907」、「ショウノールCKM−908」、「ショウノールCKM−983」、「ショウノールCKM−2400」、「ショウノールCKM−941」、「ショウノールCKM−2103」、「ショウノールCKM−2432」、「ショウノールCKM−5254」、「BKM−2620」、「BRP−5904」、「RM−0909」、「BLS−2030」、「BLS−3574」、「BLS−3122」、「BLS−362」、「BLS−356」、「BLS−3135」、「CLS−3940」、「CLS−3950」、「BRS−324」、「BRS−621」、「BLL−3085」、「BRL−113」、「BRL−114」、「BRL−117」、「BRL−134」、「BRL−274」、「BRL−2584」、「BRL−112A」、「BRL−120Z」、「CKS−3898」(以上、昭和電工社);
「SP−460B」、「SP103H」、「HRJ−1367」(以上、スケネクタディーケミカル社);
「レジトップPL2211」(群栄化学工業社);
「PR−HF−3」、「PR−52194」、「PR−52195」(住友ベークライト社);
「ニカノールPR1440」、「ニカノールL」、「ニカノールP100」(フドー社);
「プライオーフェン5010」、「プライオーフェン503」、「TD−447」(DIC社)等が挙げられる。
任意成分としては、可塑剤、難燃剤、難燃助剤、顔料、酸化防止剤、隠蔽剤、滑剤、加工安定剤、発泡剤、カップリング剤等が挙げられる。
トリメチルホスヘート、トリエチルホスヘート、トリブチルホスヘート、トリ−2−エチルヘキシルホスヘート、トリブトキシエチルホスヘート、トリオレイルホスヘート、トリフェニルホスヘート、トリクレジルホスヘート、トリキシレニルホスヘート、クレジルジフェニルホスヘート、キシレニルジフェニルホスヘート、2−エチルヘキシルジフェニルホスヘート等のリン酸エステル系可塑剤;
アジピン酸1,3ブチレングリコール類等のポリエステル系可塑剤;
ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート、ジ−n −オクチルフタレート、ジイソデシルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジイソノニルフタレート、エチルフタリルエチルグリコレート等のフタル酸エステル系可塑剤;
ジメチルアジペート、ジイソブチルアジペート、ジブチルアジペート、ジ−2−エチルヘキシルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジブチルジグリコールアジペート、ジ−2−エチルヘキシルアゼレート、ジメチルセバケート、ジブチルセバケート、ジ−2−エチルヘキシルセバケート、メチル−アセチルリシノレート等の脂肪酸エステル系可塑剤などが挙げられる。これらの可塑剤は、単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
塩素化パラフィン、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリフェニル、パークロルペンタシクロデカン等の塩素系難燃剤;
エチレンビスペンタブロモベンゼン、エチレンビスペンタブロモジフェニル、テトラブロモエタン、テトラブロモビスフェノールA、ヘキサブロモベンゼン、デカブロモビフェニルエーテル、テトラブロモ無水フタル酸、ポリジブロモフェニレンオキサイド、ヘキサブロモシクロデカン、臭化アンモニウム等の臭素系難燃剤;
トリアリルホスフェート、アルキルアリルホスフェート、アルキルホスフェート、ジメチルホスフォネート、ホスフォリネート、ハロゲン化ホスフォリネートエステル、トリメチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルフェニルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリス(クロロエチル)ホスフェート、トリス(2−クロロプロピル)ホスフェート、トリス(2,3−ジクロロプロピル)ホスフェート、トリス(2,3−ジブロモプロピル)ホスフェート、トリス(ブロモクロロプロピル)ホスフェート、ビス(2,3ジブロモプロピル)2,3ジクロロプロピルホスフェート、ビス(クロロプロピル)モノオクチルホスフェート、ポリホスホネート、ポリホスフェート、芳香族ポリホスフェート、ジブロモネオペンチルグリコール、トリス(ジエチルホスフィン酸)アルミ等のリン酸エステル又はリン化合物;
ホスホネート型ポリオール、ホスフェート型ポリオール、ハロゲン元素等のポリオール類;
水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、三酸化アンチモン、三塩化アンチモン、ホウ酸亜鉛、ホウ酸アンチモン、ホウ酸、モリブテン酸アンチモン、酸化モリブテン、リン・窒素化合物、カルシウム・アルミニウムシリケート、ジルコニウム化合物、錫化合物、ドーソナイト、アルミン酸カルシウム水和物、酸化銅、金属銅粉、炭酸カルシウム、メタホウ酸バリウム等の金属粉又は無機化合物;
メラミンシアヌレート、トリアジン、イソシアヌレート、尿素、グアニジン等の窒素化合物;
シリコーン系ポリマー、フェロセン、フマール酸、マレイン酸等のその他の化合物などが挙げられる。これらの中でも、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤等のハロゲン系難燃剤が好ましい。臭素系難燃剤及び塩素系難燃剤は単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
次に、プリント配線板2を製造する方法について、図4A〜図4Dを参照しつつ説明する。プリント配線板2の製造方法は、絶縁性及び可撓性を有するベースフィルム4を用い、このベースフィルム4の表面側に積層される銅製の導電パターン5を形成する工程、ベースフィルム4の表面側にカバーレイ6を積層する工程、及び温度センサ3を実装する工程を備える。本実施形態では、表面処理層51がNiメッキの場合を説明する。
導電パターン形成工程は、図4A〜図4Cに示すようにベースフィルム4に銅箔(銅膜)3Aを積層した銅張積層板7を用い、銅箔5Aをパターニングすることで所定の平面形状のベース導体50を形成した後、このベース導体50に表面処理層51を形成することで行われる。
図4Aに示す銅張積層板7は、ベースフィルム4に銅箔5Aを積層したものである。ベースフィルム4に銅箔5Aを積層する方法としては、例えばベースフィルム4に接着剤を用いて銅箔5Aを貼り合わせる接着法、銅箔5A上にベースフィルム4の材料である樹脂組成物を塗布するキャスト法、ベースフィルム4上にスパッタリングや蒸着法等で厚み数nmの薄い導電層(シード層)を形成した後、このシード層上に電解メッキで金属層を形成するスパッタ/メッキ法、金属箔を熱プレスで貼り付けるラミネート法等が挙げられる。
図4Bに示すように、銅箔5Aのパターニングは、公知の方法、例えばフォトエッチングにより行うことができる。フォトエッチングは、銅箔5Aの表面に所定のパターンを有するレジスト膜を形成した後に、レジスト膜から露出する導体層をエッチング液で溶解させ、レジスト膜を除去することにより行われる。
図4Cに示すように、表面処理層51は、例えばメッキ処理、熱CVD、プラズマCVD等の化学蒸着法、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理蒸着法、ガス式溶射、電気的溶射等の溶射法などによって形成される。この表面処理層51は、ベース導体50にNi又はSnのメッキ処理を施すことにより、Alを蒸着することにより形成することが好ましい。
図4Dに示すように、カバーレイ積層工程においては、まずカバーフィルム60の片面に接着層61を積層したカバーレイ6を、接着層61側を表面処理層51及びベースフィルム4に対向させた状態で載置する。なお、カバーレイ6には、導電パターン5におけるランド部52に対応する箇所は、予め開口部を設けておくことが好ましい。続いて、ベースフィルム4及び導電パターン5と共にカバーレイ6を加熱し接着層61を硬化させる。この加熱温度としては、120℃以上200℃以下が好ましく、加熱時間としては1分以上60分以下が好ましい。加熱温度及び加熱時間を上記範囲とすることで、接着層61の接着性を効果的に発揮できると共にベースフィルム4等の変質を抑制することができる。加熱方法としては、特に限定されず、例えば熱プレス、オーブン、ホットプレート等の加熱手段を用いて加熱する方法等が挙げられ、熱プレスによる加圧加熱が好ましい。
温度センサ実装工程においては、温度センサ3をプリント配線板2に実装する。この温度センサ実装工程は、例えば半田リフロー、異方性導電フィルムや異方性導電ペーストを用いる熱圧着等により行うことができる。
当該温度センシングデバイス1は、接着層61がエポキシ樹脂を含有することで、接着層61の耐熱性が向上するものと考えられる。エポキシ樹脂を含有することで接着層61の耐熱性が向上する理由は明確ではないが、エポキシ樹脂がシロキサン変性ポリイミドマトリクス中で単独で硬化するか、若しくはエポキシ樹脂が硬化の際にシロキサン変性ポリイミドの末端のカルボン酸やアミンと反応することによって緩く架橋されるためであると考えられる。また、かかるエポキシ樹脂による架橋により、接着層61の耐湿性、機械的強度が向上するものと考えられる。
次に、本発明の回路基板の一実施形態について、図5を参照しつつ説明する。なお、図5においては、図1〜図3の温度センシングデバイス1と同様な要素等について同一の符号を付してあり、以下における重複説明を省略する。
温度センシングデバイス80は、図1〜図4の温度センシングデバイス1と基本的に同様なものであるが、電子部品81を実装するための開口部(図示略)が形成されている点で異なっている。
複数の電子部品81は、平面的に配置されている。電子部品81は、温度センサ3以外のものである。電子部品81としては、例えば発光ダイオードの他、ICチップ、チップ抵抗器等に代表される通常の回路基板を構成する各種の電子部品が含まれる。
複数の温度センサ3は、電子部品81を囲むように平面的に配置されている。図示した例では、1つの電子部品81を4つの温度センサ3で囲んでいる。また、1つの電子部品81を囲む4つの温度センサ3は電子部品81と等距離に配置されている。このように温度センサ3を配置することで、電子部品81の温度分布を好適に計測することができる。
回路基板8は、図1〜図3の温度センシングデバイス1と同様な方法により温度センシングデバイス80を形成した後、電子部品81を実装することで製造できる。電子部品81の実装は、温度センサ3と同様に、例えば半田リフロー、熱圧着により行うことができる。このような電子部品81の実装は、温度センサ3と同一工程において行うことができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
酸無水物成分及びジアミン成分の種類及び配合比を表1に示す通りとし、以下に示す方法によりシロキサン変性ポリイミド(A1)〜(A8)を合成した。
有機溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドンとキシレンの1:1混合溶媒(質量比)に酸無水物としての3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、芳香族ジアミンとしての2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン(BAPP)及びシロキサンジアミンとしての上記式(9)で表わされるアミン当量が420g/eqの化合物(PSA)を1.0:0.4:0.6のモル比で添加して反応溶液を得た。なお、反応溶液における有機溶媒の配合量は、シロキサン変性ポリイミド前駆体溶液中のポリアミド樹脂の含有量が30質量%となる量に設定した。
反応溶液の温度として180℃で14時間反応させることでポリアミック酸を生成させてシロキサン変性ポリイミド前駆体溶液を得た以外は合成例1と同様にし、シロキサン変性ポリイミド(A2)を含む重合体溶液を得た。なお、シロキサン変性ポリイミド(A2)の重量平均分子量(Mw)は、75,000であった。
有機溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドンとキシレンの1:1混合溶媒(質量比)に、酸無水物としての3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、芳香族ジアミンとしての2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン(BAPP)及びシロキサンジアミンとしての上記式(9)で表わされるアミン当量が420g/eqの化合物(PSA)を1.0:0.6:0.4のモル比で添加して反応溶液を得た。なお、反応溶液における有機溶媒の配合量は、シロキサン変性ポリアミド樹脂の含有量が30質量%となる量に設定した。
有機溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドンとキシレンの1:1混合溶媒(質量比)に、酸無水物としての3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、芳香族ジアミンとしての2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン(BAPP)及びシロキサンジアミンとしての上記式(9)で表わされるアミン当量が420g/eqの化合物(PSA)を1.0:0.5:0.5のモル比で添加して反応溶液を得た。なお、反応溶液における有機溶媒の配合量は、シロキサン変性ポリイミド前駆体溶液中のポリアミド樹脂の含有量が30質量%となる量に設定した。
有機溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドンとキシレンの1:1混合溶媒(質量比)に、酸無水物としての4,4’−オキシジフタル酸無水物(ODPA)、芳香族ジアミンとしての2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン(BAPP)及びシロキサンジアミンとしての上記式(9)で表わされるアミン当量が420g/eqの化合物(PSA)を1.0:0.5:0.5のモル比で添加して反応溶液を得た。なお、反応溶液における有機溶媒の配合量は、シロキサン変性ポリアミド樹脂の含有量が30質量%となる量に設定した。
有機溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドンとキシレンの1:1混合溶媒(質量比)に、酸無水物としての3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、芳香族ジアミンとしての2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン(BAPP)及びシロキサンジアミンとしての上記式(9)で表わされるアミン当量が420g/eqの化合物(PSA)を1.0:0.4:0.6のモル比で添加して反応溶液を得た。なお、反応溶液における有機溶媒の配合量は、シロキサン変性ポリアミド樹脂含有量が30質量%となる量に設定した。
有機溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドンとキシレンの1:1混合溶媒(質量比)に、酸無水物としての3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、芳香族ジアミンとしての2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン(BAPP)及びシロキサンジアミンとしての上記式(9)で表わされるアミン当量が420g/eqの化合物(PSA)を1.0:0.3:0.7のモル比で添加して反応溶液を得た。なお、反応溶液における有機溶媒の配合量は、シロキサン変性ポリイミド前駆体溶液中のポリアミック酸の含有量が30質量%となる量に設定した。
有機溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドンとキシレンの1:1混合溶媒(質量比)に、酸無水物としての3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、芳香族ジアミンとしての2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン(BAPP)及びシロキサンジアミンとしての上記式(9)で表わされるアミン当量が420g/eqの化合物(PSA)を1.0:0.4:0.6のモル比で添加して反応溶液を得た。なお、反応溶液における有機溶媒の配合量は、シロキサン変性ポリイミドの含有量が30重量%となる量に設定した。
(実施例1)
溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドンとキシレンの1:1混合溶媒(質量比)に溶解したシロキサン変性ポリイミド(A1)100質量部(固形分相当量)、無機フィラーとしてのタルク(日本タルク社の「MICRO ACE K1」:平均粒径8μm)45質量部、エポキシ樹脂(DIC社の「EPICLON N695」(軟化点90℃〜100℃、エポキシ等量209g/eq〜219g/eq))4質量部、及び硬化剤としてのフェノール樹脂(日本化薬社の「GPH−65」)3質量部を混合することで接着剤組成物を得た。
下記表2に示す種類及び含有量の成分を用いた以外は、実施例1と同様に操作し、接着剤組成物を調製した。なお、表2中の「−」は、該当する成分を配合しなかったことを示す。
評価試料としては、下記方法に従い、図8に示す両面銅張積層板(評価試料1)、図9に示すカバーレイ付銅張積層板(評価試料2)、この評価試料2の銅箔にニッケルメッキ処理を施したカバーレイ付銅張積層板(評価試料3)、及び図10に示す孔付き片面銅張積層板(評価試料4)を作製した。
図8の評価試料1は、厚みが45μm〜55mとなるように接着剤組成物を塗工した2枚の銅箔(厚み35μm)により、ポリイミドフィルム(東レ・デュポン社の「カプトン100H」;厚み25μm)を、加圧力を3MPa、加熱温度を180℃、加圧時間を45分として熱圧着することで作製した。また、銅箔としては、カッパーブライトで防錆処理したものを用いた。この防錆処理は、水溶性高分子であるポリオキシエチレンアルキルエーテルをイソプロピルアルコール及びヒドロキシ酪酸に溶解させた防錆溶液を用いて行った。なお、接着剤組成物は両面で同じものを使用した。
図9の評価試料2は、ポリイミドフィルム東レ・デュポン社の「カプトン100H」に厚みが45μm〜55μmとなるように接着剤組成物を塗工したカバーレイを、表面にカッパーブライト処理を施した厚み35μmの銅箔から成る銅張積層板に貼着することで作製した。カバーレイの貼着は、加圧力を3MPa、加熱温度を180℃、加圧時間を45分として熱圧着することで行った。なお、銅張積層板としては、厚み35μmの銅箔と厚み25μmのポリイミドフィルム(カプトン100H)をエポキシ樹脂系の接着剤で貼り合わせたものを使用した。なお、銅箔表面は評価試料1と同様にカッパーブライトで防錆処理している。
評価試料3は、図9の評価試料2の作製において、銅張積層板に無電解ニッケルメッキ処理を施すことで銅箔表面に厚みが0.1μmの表面処理層を形成した以外は、評価試料2と同様にして作製した。
図10の評価試料4の作製に当たっては、まず、ポリイミドフィルム東レ・デュポン社の「カプトン100H」に厚み45μm〜55μmとなるように接着剤組成物を塗工したカバーレイを形成した。次いで、このカバーレイに直径1.5mmの円形孔を開けた後、表面にカッパーブライト処理を施した厚み35μmの銅箔から成る銅張積層板にカバーレイを載置して加圧加熱して接着層を硬化させることで評価試料4を作製した。上記加圧加熱は加圧力を3MPa、加熱温度を180℃、加圧時間を45分として熱圧着することで行った。なお、銅箔としては、評価試料1と同様な手法によりカッパーブライトで防錆処理したものを用いた。
実施例1〜4及び比較例1〜9の接着剤組成物を使用した評価試料1〜4について、下記の手法に従い、流れ出し、剥離強度及びリフロー耐熱性の評価を実施した。評価結果を表3に示す。なお、表3における評価項目の「−」は、未評価(評価できなかった)であることを意味する。また、表中の(*)はATFオイルの染み込みが確認されたことを意味する。
剥離強度は、以下の5つの条件で、JIS−K−6854−2:1999「接着剤−はく離接着強さ試験方法−第2部:180度はく離」に準じてピール強度として測定した。この剥離強度は、島津製作所社の引張試験機「オートグラフAG−IS」を用いて測定した。なお、剥離強度の測定においては、評価試料2又は評価試料3の銅張積層板の端部の全体を挟むと共に、ポリイミドフィルムを固定して引きはがし力を作用させることで測定した。
剥離強度2:評価試料2を150℃で1,000時間放置した後の常温での剥離強度
剥離強度3:ニッケルメッキ処理を施した評価試料3を、150℃で1,000時間放置した後の常温での剥離強度
剥離強度4:評価試料2をトヨタ自動車社のATFオイル「トヨタ純正オートフルード(WS)」に浸漬した状態とし、150℃で1,000時間放置した後の常温での剥離強度
剥離強度5:評価試料2を作製した初期の150℃での剥離強度
剥離強度6:評価資料1を85℃、85%で1,000時間放置した後の常温での剥離強度
リフロー耐熱性は、評価試料1又は評価試料2を260℃の恒温槽に1分放置した後に変形の有無を確認することで評価した。評価基準は、以下の通りである。なお、表3におけるリフロー耐熱性1は評価試料1を用いた結果であり、リフロー耐熱性2は評価試料2を用いた結果である。
B:変形が認められる
流れ出しは、円形孔を形成した評価試料4について、平面視における円形孔の内面からの接着剤の流出距離d(図11参照)を測定することで評価した。なお、接着剤組成物には、流出距離が200μm未満であることが求められる。
参考例1〜4の接着剤組成物は、無機フィラーとして表4に示す平均粒径及びアスペクト比のものを用いた以外は比較例3と同様にして調製した。また、なお、表4に示す無機フィラーB1〜B5は下記の通りである。
B2:日本タルク社の「MICRO ACE P8」
B3:日本タルク社の「GAT−40」
B4:日本タルク社の「MICRO ACE P2」
B5:日本ミストロン社の「ミストロンベーパータルク」
2,2A プリント配線板
3 温度センサ
4 ベースフィルム
5 導電パターン
5A 銅箔
10 保護層
50 ベース導体
51 表面処理層
52 ランド部
6 カバーレイ
60 カバーフィルム
60A 開口
61 接着層
7 銅張積層板
8 回路基板
81 電子部品
Claims (11)
- プリント配線板と、このプリント配線板に実装される1又は複数の温度センサとを備える温度センシングデバイスであって、
上記プリント配線板が、ベースフィルムと、このベースフィルムに直接又は他の層を介して積層される導電パターンと、上記ベースフィルム及び導電パターンを有する積層体に接着層を介して積層されるカバーフィルムとを備え、
上記接着層が、シロキサン変性ポリイミド、エポキシ樹脂及び無機フィラーを含有し、
上記シロキサン変性ポリイミドの重量平均分子量(Mw)が25,000以上150,000以下であり、
上記エポキシ樹脂が、ノボラック型エポキシ樹脂であり、
上記シロキサン変性ポリイミドが下記式(1)で表される第1構造単位及び下記式(2)で表される第2構造単位を含み、
上記エポキシ樹脂の含有量が、上記シロキサン変性ポリイミド100質量部に対して50質量部以下である温度センシングデバイス。
式(1)中、R1は、2価のジアミンシロキサン残基である。
式(2)中、R2は、2価の芳香族ジアミン残基である。
上記式(1)中、mは、上記シロキサン変性ポリイミドの全構造単位における上記第1構造単位のモル比率を表し、0.35以上0.65以下である。
上記式(2)中、nは、上記シロキサン変性ポリイミドの全構造単位における上記第2構造単位のモル比率を表し、0.35以上0.65以下である。
但し、mとnとの合計が1を超える場合はない。) - 上記無機フィラーの含有量が上記シロキサン変性ポリイミド100質量部に対して10質量部以上100質量部以下である請求項1に記載の温度センシングデバイス。
- 上記無機フィラーの平均粒径が2μm以上20μm以下である請求項1又は請求項2に記載の温度センシングデバイス。
- 上記無機フィラーが板状であり、
上記無機フィラーのアスペクト比が5以上100以下である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の温度センシングデバイス。 - 上記接着層がフェノール樹脂をさらに含有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の温度センシングデバイス。
- 上記シロキサン変性ポリイミドの側鎖が不飽和二重結合を含まない請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の温度センシングデバイス。
- 上記導電パターンが、ベース導体と、このベース導体における外表面の少なくとも一部に形成される1以上の表面処理層とを有し、
上記1以上の表面処理層の主成分が金(Au)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)又はアルミニウム(Al)である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の温度センシングデバイス。 - 85℃、85%RHの空気中に1,000時間放置した後の上記カバーフィルムと導電パターンとの剥離強度が3.4N/cm以上である請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の温度センシングデバイス。
- 上記複数の温度センサが平面的に配置されている請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の温度センシングデバイス。
- 上記プリント配線板が可撓性又は屈曲性を有する請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の温度センシングデバイス。
- 請求項10に記載の温度センシングデバイスと、
この温度センシングデバイスに実装される1又は複数の電子部品を備える回路基板。
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