JP6830293B1 - 電子基板及び光硬化性組成物 - Google Patents

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Abstract

柔軟性と硬さのバランスに優れたフレキシブル部位を有する電子基板を提供する。リジッド基板12と、前記リジッド基板12の端部から延び導通可能に接続されるフレキシブル基板14と、前記リジッド基板12から前記フレキシブル基板14に至る配線と、を備え、前記フレキシブル基板14に、前記リジッド基板12の端部から突出して前記リジッド基板12の一方面側に向かって折曲げられた折曲げ部16を有する電子基板10において、前記リジッド基板12の端部から前記折曲げ部16に至る前記リジッド基板12と前記フレキシブル基板14の境界部分で、前記フレキシブル基板14の少なくとも一方面に弾性保護部材18が設けられ、前記弾性保護部材18のナノインデンテーション試験で測定されるマルテンス硬さが0.35〜3.0N/mm2であり、引張破断伸びが100%以上であることを特徴とする電子基板10とした。【選択図】図2

Description

本発明は、耐屈曲性に優れたフレキシブル部位を有する電子基板、及び柔軟性および耐屈曲性に優れた光硬化性組成物に関する。
柔軟性を有するフレキシブル部位を有する電子基板は、一般に、そのフレキシブル部位として、フレキシブル基板(フレキシブル配線基板(Flexible Printed Circuits、以下「フレキシブル基板」ともいう)を含む)が用いられる。フレキシブル基板は、通常、ポリイミド樹脂やポリエステル樹脂等のフィルムに銅箔等の金属導体回路が形成され、これにポリイミド樹脂やポリエステル樹脂等のカバーフィルムが保護層として設けられた折曲げ可能な基板として知られている。例えば、特開平7−106728号公報(特許文献1)では、リジッド部位とフレキシブル部位を有する基板において、リジッド部位とフレキシブル部位の接続部分の保護部材として樹脂組成物を用いている。
また、リジッド基板と前記リジッド基板の端部に設けられたフレキシブル基板を有する電子基板は、例えば、液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイ装置、有機ELディスプレイ装置、RGB無機LED実装型のディスプレイ装置等の画像表示装置にも用いられる。この画像表示装置は、リジッド基板として画像表示部位であるパネルが用いられ、パネルに電圧又は信号を印加するために、パネルの端部に電気的に接続されたフレキシブル基板が設けられている。ここで、パネルとフレキシブル基板の接続には異方導電膜が一般的に使用されており、この接続部の絶縁保護や接着補強のための保護部材が塗布されている。そして、前記フレキシブル基板の他端部は、電子回路基板(マザーボード等)に電気的に接続される。一般に、電子回路基板は、パネル裏面に配置されていることから、パネルから延びるフレキシブル基板は、折曲げられて電子回路基板に接続される。また、近年、画像表示装置の小型化及び狭額縁化の要望が高まっており、非画像表示部位の省スペース化のため、ドライバーICを従来のパネル上ではなくフレキシブル基板上に実装したチップオンフィルム構造等も採用されている。
ここで、フレキシブル基板の折曲げ性を制御するために、特開2008−26528号公報(特許文献2)には、電極引き出し部を有するパネルと、前記電極引き出し部に接続されたフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板と前記電極引き出し部との接続部分を覆う保護層とを有する画像表示装置において、前記フレキシブル基板上の樹脂材料に対する濡れ性を変えることが開示されている。上記構成にすることにより、樹脂材料を前記フレキシブル基板に塗布した際に、樹脂材料が安定して保護層が形成される領域と、樹脂材料をはじいて保護層が安定して形成されない領域とが生じ、その結果、保護層が形成された前記フレキシブル基板における保護層の先端を起点として、フレキシブル基板が折り曲がるため、保護層が形成される領域を所定幅に制御することができる。これにより、パネル端部から外側に突出するフレキシブル基板の折曲げ部の突出幅を小さく制御することができる。
特開平7−106728号公報 特開2008−26528号公報
ところで、画像表示装置についてはさらなる小型化及び狭額縁化が望まれ、画像表示装置等を構成するリジッド基板の端部で折曲げたフレキシブル基板について、前記折曲げ部の突出幅を、さらに縮小したいという強い要請がある。しかしながら、無理に突出幅を縮小しようとすると過度に折り曲げられ、配線の接続部の接着力が不足していると剥がれるおそれがある。さらには、フレキシブル基板がリジット基板近傍で急激に折れ曲がり、フレキシブル基板とリジット基板の境界部分に応力が集中し、配線が破断するおそれがある。
また、特開平7−106728号公報(特許文献1)に記載の技術では、用いられている保護部材の樹脂組成物の曲げ弾性率が880kg/mm(=8630MPa)(実施例)と硬いためか、リジット基板とフレキシブル基板の境界部分で配線破断が防止できるが、保護部材の形成されている部分と保護部材が形成されていない部分の境界部分で、急激にフレキシブル基板が折れ曲がり、配線が破断しやすいこともわかった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、耐久性に優れたフレキシブル部位を有する電子基板、ならびにフレキシブル部位に用いる柔軟性および耐屈曲性に優れた光硬化性組成物を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明の電子基板、ならびに光硬化性組成物は、以下のとおりである。
本発明の電子基板は、リジッド基板と、前記リジッド基板の端部から延び導通可能に接続されるフレキシブル基板と、前記リジッド基板から前記フレキシブル基板に至る配線と、を備え、前記フレキシブル基板は、前記リジッド基板の端部から突出して前記リジッド基板の一方面側に向かって折曲げられた折曲げ部を有する電子基板について、前記リジッド基板の端部から前記折曲げ部に至る前記リジッド基板と前記フレキシブル基板の境界部分で、前記フレキシブル基板の少なくとも一方面に弾性保護部材が設けられ、前記弾性保護部材は、ナノインデンテーション試験で測定されるマルテンス硬さが0.35〜3.0N/mmであり、引張破断伸びが100%以上であることを特徴とする電子基板である。
リジッド基板と、前記リジッド基板の端部から延び導通可能に接続されるフレキシブル基板と、前記リジッド基板から前記フレキシブル基板に至る配線と、を備え、前記フレキシブル基板に、前記リジッド基板の端部から突出して前記リジッド基板の一方面側に向かって折曲げられた折曲げ部を有する電子基板は、前記リジッド基板の端部から前記折曲げ部に至る前記リジッド基板と前記フレキシブル基板の境界部分で、前記フレキシブル基板の少なくとも一方面に弾性保護部材が設けられ、前記弾性保護部材は、ナノインデンテーション試験で測定されるマルテンス硬さが0.35〜3.0N/mmであり、引張破断伸びが100%以上であるものとして構成したため、リジッド基板と折り曲げられたフレキシブル基板との境界部分、および弾性保護部材が形成されている部分と形成されていない部分の境界部分、で配線の断線が生じ難く、導通の確実性を高めることができる。
前記弾性保護部材は、ナノインデンテーション試験で測定されるマルテンス硬さが、0.35〜3.0N/mmであるものとしたため、リジッド基板の端部からフレキシブル基板にかけて前記弾性保護部材が可撓性を有しつつも所定の硬さを有することとなり、フレキシブル基板を折曲げた際の屈曲半径を、従来に比べて小さくしながらも小さくなりすぎないようにすることができる。これにより、前記リジッド基板の端部から外側に突出した前記フレキシブル基板の折曲げ部の突出幅(即ち、リジッド基板の端部からのフレキシブル基板のはみ出し量)を、従来に比べ小さくしながらも、リジッド基板とフレキシブル基板の境界部分および弾性保護部材が形成されている部分と形成されていない部分の境界部分が極端に折れ曲がることを回避することができる。
前記弾性保護部材は、引張破断伸びが100%以上であるものとしたため、リジッド基板の端部からフレキシブル基板にかけて前記弾性保護部材が伸張性を有し、フレキシブル基板を折り曲げた際の変形に追従することができるため、フレキシブル基板が極端に折れ曲がることを回避でき、さらに屈曲時の弾性保護部材の剥がれを防止できるため、耐久性に優れる。
また、前記弾性保護部材のヤング率は、40〜250MPaとすることができる。ヤング率を40〜250MPaとすれば適度な柔らかさを有し、これにより、従来に比べ、フレキシブル基板の屈曲半径を小さくしながらも小さすぎないようにすることができる。その結果、前記リジッド基板の端部から外側に突出した前記フレキシブル基板の折曲げ部の突出幅を、従来に比べ、小さくしながらも、リジッド基板とフレキシブル基板の境界部分および保護部材の形成されている部分と保護部材が形成されていない部分の境界部分が極端に折れ曲がることを回避することができる。
そして弾性保護部材は、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との境界部分に設けているので、弾性保護部材がリジッド基板とフレキシブル基板の双方に密着し、リジッド基板とフレキシブル基板の剥離を防ぐとともに、リジッド基板とフレキシブル基板の境界に湿気や異物が侵入することを防ぐことができる。
本発明は、前記弾性保護部材が、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との接触面に交差する前記リジッド基板の端面の少なくとも一部を覆う電子基板とすることができる。前記弾性保護部材は、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との接触面に交差する前記リジッド基板の端面の少なくとも一部を覆うものとしたため、弾性保護部材のリジッド基板との固着性を高め、弾性保護部材をリジッド基板から剥がれ難いものとすることができる。
本発明は、前記折曲げ部を挟んで、前記リジッド基板とは反対側に位置する前記フレキシブル基板が前記リジッド基板に対して略180度折り曲げられている電子基板とすることができる。前記折曲げ部を挟んで、前記リジッド基板とは反対側に位置する前記フレキシブル基板が前記リジッド基板に対して略180度折り曲げられているため、リジッド基板に対する近傍にフレキシブル基板を配置することができ、フレキシブル基板をコンパクトに収容することができる。
前記フレキシブル基板は、15〜200μmの厚みを有する樹脂フィルムであり、前記フレキシブル基板を折曲げた際に、前記フレキシブル基板の折曲げ内面に前記弾性保護部材が設けられているものと構成できる。前記フレキシブル基板の樹脂フィルムの厚みが15〜200μmであっても、前記フレキシブル基板折曲げ部の突出幅を、従来に比べ小さくすることができるとともに小さすぎないようにすることができる。また、フレキシブル基板の折曲げ内面に弾性保護部材を設けたため、屈曲半径を小さくするように折曲げた際に配線の損傷を抑制することができる。
また、本発明は電子基板に塗布した後に光を照射して硬化させることにより、弾性保護部材を形成する光硬化性組成物であって、単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーと、単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーと、熱可塑性エラストマーと、ラジカル重合開始剤とを含み、前記硬化後の硬化体は、ナノインデンテーション試験で測定されるマルテンス硬さが、0.35〜3.0N/mmであり、引張破断伸びが100%以上である光硬化性組成物として構成することができる。
本発明の光硬化性組成物は、電子基板に塗布した後に光を照射して硬化させることにより、弾性保護部材を形成する光硬化性組成物であって、単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーと、単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーと、熱可塑性エラストマーと、ラジカル重合開始剤とを含み、前記硬化後の硬化体がナノインデンテーション試験で測定されるマルテンス硬さが、0.35〜3.0N/mmであり、引張破断伸びが100%以上であるものとしたため、フレキシブル基板に設けた硬化体がフレキシブル基板の折曲げを妨げるおそれがなく、小さい屈曲半径でありながら小さすぎない屈曲半径でフレキシブル基板を折曲げることができる。また、硬化体は伸張性を有し、フレキシブル基板を折り曲げた際の変形に追従することができるため、フレキシブル基板が極端に折れ曲がることを回避でき、さらに屈曲時の剥がれを防止することができる。さらに耐久性に優れる。
本発明は、さらに高極性モノマーを含む光硬化性組成物とすることができる。さらに高極性モノマーを含む光硬化性組成物は、フレキシブル基板への密着性が高く、フレキシブル基板の変形に対する追従性が高まる。
本発明は、未硬化時の粘度が、10〜5000mPa・sの範囲である光硬化性組成物とすることができる。未硬化時の粘度が10〜5000mPa・sの範囲であるため、電子基板への塗布量を精密に制御しやすく、塗布の作業性に優れる。その結果、電子基板へ過剰に塗布されるおそれが低い。
本発明の電子基板は、リジッド基板とフレキシブル基板の境界部分および弾性保護部材が形成されている部分と形成されていない部分の境界部分における配線の破断を防止することができる。また、本発明の光硬化性組成物は、未硬化時の粘度が低いことから、塗布しやすく、作業性に優れ、また、硬化後の硬化体が所望の硬さと耐屈曲性と適度な柔軟性を発現することができる。
本発明の一実施形態における電子基板の斜視図である。 本発明の一実施形態における電子基板の模式断面図である。 試験方法の一つを説明する説明図である。
本発明の電子基板10について実施形態に基づき詳しく説明する。電子基板10は、図1に示すように、リジッド基板12と、リジッド基板12の端部から延び導通可能に接続されるフレキシブル基板14と、を備え、リジッド基板12からフレキシブル基板14にはそれらの基板12,14上に配される配線(図示せず)を有している。フレキシブル基板14は、図2で示すように、リジッド基板12の端部から突出してリジッド基板12の一方面側(図2では下側)に向かって折曲げられた折曲げ部16を有しており、リジッド基板12の端部から折曲げ部16にかけて、その少なくとも一方面には弾性保護部材18が設けられている。この折曲げ部16はリジッド基板12から突出幅40をもって突出している。
リジッド基板12には、図2の拡大部分で示すように、例えばガラス基板に各種機能層を積層した液晶ディスプレイパネルやLED実装パネルとすることができる。更に詳細に説明すると、液晶ディスプレイパネルの場合は、リジッド基板12は、偏光板12aと、第1の透明電極付きガラス基板12bと、第2の透明電極付きガラス基板12dと、前記第1のガラス基板12bと前記第2のガラス基板12dとに挟持されている液晶層12cと、液晶を封止する封止材(図示せず)と、第2のガラス基板12d側の背面に配置された偏光板12eとバックライトユニット12fとが順次積層されて成る。
なお、電子基板10の構造は、上述の構造に限るものではなく、リジッド基板12がフレキシブル基板14に比べて硬質の基板であれば、如何なる構成であってもよい。一例を挙げれば、例えばガラスエポキシ樹脂基板、フェノール樹脂基板、シリコン基板、セラミックス基板などであっても良い。また、TFT液晶ディスプレイの場合には、第1透明電極付きガラス基板12bは、第1透明電極及びカラーフィルタ付きガラス基板となり、第2透明電極付きガラス基板12dは、第2透明電極及びTFT付きガラス基板となる。ガラス基板12dに配された配線とフレキシブル基板14に配された配線とは、異方導電性接着剤15で接続されている。
弾性保護部材18は、リジッド基板12とフレキシブル基板14の境界部分で折曲げ部16の内側または外側の少なくとも一方に、後述する光硬化性組成物を塗布し、紫外線等により硬化して形成される。なお、弾性保護部材18はリジッド基板12とフレキシブル基板14との接触面に交差するリジッド基板12の端面12gの少なくとも一部を覆うことが好ましい。
フレキシブル基板14は、ポリイミドフィルムやポリエステルフィルム等の樹脂フィルムでなる基板であり、通常は樹脂フィルムの表面に少なくとも配線が形成されている。本発明では、ポリイミドフィルムの上に配線が設けられていることが好ましい。また、フレキシブル基板14の厚みは、15〜200μmであることがより好ましい。15μmよりも薄いとフィルム自体が屈曲し易くなり、適度なカーブを描いた折り曲げではなく、鋭角的な折り曲げが生じるおそれがある。一方で200μmよりも厚いと折れ曲がった山側が伸びすぎ谷側が縮まりすぎるため、配線の保護が困難になる。
また、前記フレキシブル基板14は、配線の他にレジスト層(図示せず)を備えるものとすることができる。また、さらに電子素子が実装されていている、いわゆるチップオンフィルムとしてもよい。その場合には、前記電子素子は折曲げ部の最も屈曲する部分を避けて配置することが好ましい。
弾性保護部材18は、リジッド基板12の端部からフレキシブル基板14にかけて設けることで配線を保護するものであり、後述する光硬化性組成物を硬化させてなる。弾性保護部材18は、優れた可撓性に加えて、伸長性および圧縮性をも有することでフレキシブル基板14が急角度で折れ曲がるのを防止している。より具体的には、弾性保護部材18がフレキシブル基板14の内側に配置されている場合には、折曲げた際に弾性保護部材18が圧縮されることで屈曲半径を小さくできるが小さくなりすぎることもない。一方、弾性保護部材18がフレキシブル基板14の外側に配置されている場合には、折曲げた際に弾性保護部材18が比較的弱い応力で伸長されることで屈曲半径を小さくできるが小さくなりすぎることもない。
弾性保護部材18は、ナノインデンテーション試験で測定されるマルテンス硬さを0.35〜3.0N/mmの範囲としており、好ましくは0.4〜2.5N/mmである。弾性保護部材18のマルテンス硬さを、0.35〜3.0N/mmの範囲にし、引張破断伸びも所定の範囲のものとすることによりリジッド基板12とフレキシブル基板14の境界部分および弾性保護部材が形成されている部分と形成されていない部分の境界部分の配線の破断を防止することができる。一方、マルテンス硬さが0.35N/mmよりも小さいと、弾性保護部材18が柔らかすぎ、また3.0N/mmよりも大きいと硬すぎて、何れの場合でも配線の保護が不十分となる。
弾性保護部材18のヤング率は、40〜250MPaとすることができ、好ましくは60〜200MPaである。弾性保護部材18のヤング率を、40〜250MPaの範囲にすると、マルテンス硬さと引張破断伸びについても所定の範囲のものとし易く、リジッド基板14とフレキシブル基板16の境界部分および弾性保護部材が形成されている部分と形成されていない部分の境界部分の配線の破断を防止することができる。
前記ヤング率は前記マルテンス硬さとは一定の相関性があるが、必ずしも比例するわけではない。より具体的には、ヤング率は硬化物全体が引っ張られた際の硬さの性質を表し、マルテンス硬さは硬化物表面が圧縮された際の硬さの影響をより反映した値であるといえる。リジット基板に接続されたフレキシブル基板の耐屈曲性については、硬化物の圧縮された際の硬さの影響がより重要であるため、本発明ではマルテンス硬さを重視している。一方、同一のマルテンス硬さである場合には、ヤング率が小さい硬化物の方が好ましい。その方が、表面硬化性に優れており、柔軟性と表面の耐久性に優れるためである。
弾性保護部材18の引張破断伸びは100%以上である。弾性保護部材18の引張破断伸びを100%以上にし、マルテンス硬さを所定の範囲のものとすることによりリジッド基板14とフレキシブル基板16の境界部分および弾性保護部材が形成されている部分と形成されていない部分の境界部分の配線の破断を防止することができる。一方、引張破断伸びが100%よりも小さいと、フレキシブル基板の変形に追従しにくく配線の保護が不十分となる。
光硬化性組成物は、基板12,14に塗布した後に光を照射して硬化させることにより、弾性保護部材18を形成する光硬化性組成物であって、単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーと、単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーと、熱可塑性エラストマーと、ラジカル重合開始剤とを含むものである。そして、硬化体の性質として、ナノインデンテーション試験で測定されるマルテンス硬さが、0.35〜3.0N/mmであり、引張破断伸びが100%以上である。なお、この光硬化性組成物の硬化体を単に硬化体ともいう。
ここで、「単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマー」は、単官能脂環式アクリル酸エステルモノマーおよび単官能脂環式メタクリル酸エステルモノマーを含む意味である。「単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマー」は、単官能脂肪族アクリル酸エステルモノマーおよび単官能脂肪族メタクリル酸エステルモノマーを含む意味である。同様に、「高極性モノマー」は、極性基を含む(メタ)アクリル酸エステルモノマーまたはアクリルアミド基を有するモノマー、マレイミド基を有するモノマーを含む意味である。
光硬化性組成物は塗布性の観点から、未硬化時の粘度は23℃で、10〜5000mPa・sの範囲であり、好ましくは50〜2000mPa・sの範囲であり、より好ましくは90〜1000mPa・sの範囲である。特に凹凸を有する塗布対象の所定領域に、所定厚みとなるようにジェットディスペンサー等の非接触型の塗布装置を用いて光硬化性組成物を塗布する場合には、塗布量を高精度で制御するために、粘度を90〜1000mPa・sとすることが好ましい。
光硬化性組成物は、上述の各成分を含み、上述の範囲の未硬化時の粘度を有することにより、塗布し易く作業性に優れ、硬化体が上記所定の性質を有することにより、適度な硬度と柔軟性、及び耐屈曲性を有し、電子基板10の弾性保護部材18として用いることができる。
次に、光硬化性組成物の含有成分について説明する。
単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマー: 単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーは、液状組成物であり、熱可塑性エラストマーを溶解する成分である。また、単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーを配合することで、光硬化性組成物の硬化後における硬化体の接着力を高めつつ、被着物に対して硬化体を剥したときに糊残りを少なくすることができる。また、硬化体を強靭にしてヤング率を高める効果がある。加えて、この成分の割合を多くすると防湿性を高めることができる。
単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーとして具体的には、イソボルニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシルアクリレート、4−tert−ブチルシクロヘキシルアクリレート等が挙げられる。
単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマー: 単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーは、液状組成物であり、前述の単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーと共に熱可塑性エラストマーを溶解するための成分である。単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーを配合することで、光硬化性組成物の硬化後に得られる硬化体の柔軟性を高め、ヤング率を下げることができる。
単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーとして具体的には、エトキシジエチレングリコールアクリレート、2−エチルヘキシルジグリコールアクリレート、ブトキシエチルアクリレートなどの脂肪族エーテル系(メタ)アクリル酸エステルモノマーや、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソステアリルアクリレート、デシルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソノニルアクリレート、n−オクチルアクリレート等の脂肪族炭化水素系(メタ)アクリル酸エステルモノマーが挙げられる。脂肪族炭化水素系(メタ)アクリル酸エステルモノマーを使用することで、熱可塑性エラストマーのソフトセグメントとの相溶性を高め、光硬化性組成物の粘度を下げることができる。
単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーと単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーとの混合比(質量%)は、15:85〜20:80とすることが好ましい。単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーの混合比が15質量%よりも少ないと、弾性保護部材18が硬くなりすぎ、ゴム弾性が損なわれるおそれがある。一方、単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーの混合比が20質量%を超えると、弾性保護部材18が柔らかくなりすぎるおそれがある。
本発明の光硬化性組成物は、さらに、多官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマー、又は高極性モノマー等を適宜含んでもよい。
前記多官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーとして具体的には、二官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーが挙げられる。前記二官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーとしては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、等が挙げられる。熱可塑性エラストマーのソフトセグメントとの相溶性が比較的高いことから、両末端に反応性基を有する二官能脂肪族炭化水素系ジ(メタ)アクリル酸エステルモノマーが好ましい。
前記高極性モノマーとしては、多官能高極性モノマーと単官能高極性モノマーが挙げられる。前記多官能高極性モノマーとしては、極性基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーとビスマレイミドが含まれる。極性基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーの具体的には、エトキシ化イソシアヌル酸ジ/トリ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン変性トリス−(2−アクリロキシエチル)イソシアヌレート等が挙げられる。密着性向上の観点から、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート系(メタ)アクリル酸エステルモノマーが好ましい。
また、ビスマレイミドの具体的には、4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミド、4−メチル−1,3−フェニレンビスマレイミド、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、1,6−ビス(マレイミド)ヘキサン、1,6’−ビスマレイミド−(2,2,4−トリメチル)ヘキサンが挙げられる。これらの中でも光硬化性組成物の相溶性や光硬化性を阻害しにくい点から、1,6−ビス(マレイミド)ヘキサン、1,6’−ビスマレイミド−(2,2,4−トリメチル)ヘキサンなどの脂肪族ビスマレイミドが好ましい。
前記単官能高極性モノマーとして具体的には、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー、グリシジル基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー、アクリルアミド基含有モノマー、第三級アミノ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー、イミド基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマーが挙げられる。光硬化性組成物中での保管安定性と密着向上の観点から、アクリルアミド基含有モノマー、第三級アミノ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー、イミド基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー等の窒素含有モノマーが好ましい。例えば、アクリロイルモルフォリン、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミドが挙げられる。また、フレキシブル基板としてポリイミドを用いる場合には、N−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミドに代表されるイミドアクリレートを用いることが特に好ましい。
熱可塑性エラストマー: 前記熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル熱可塑性エラストマー、フッ素樹脂系熱可塑性エラストマー、イオン架橋系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。本発明における熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系熱可塑性エラストマーが好ましい。
スチレン系熱可塑性エラストマーは、光硬化性組成物中では、前記単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよび前記単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよび前記単官能高極性モノマーの何れかに溶解している。そして、スチレン系熱可塑性エラストマーは、前記単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよび前記単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよび前記単官能高極性モノマーが硬化した後の硬化体を引き剥がした際の糊残りを少なくできるとともに透湿度を低くする。また、スチレン系熱可塑性エラストマーは、前記単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよび前記単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよび前記単官能高極性モノマーの何れかに溶解すると共に、硬化体にゴム弾性(柔軟性と伸長性)を付与する成分である。なお、本発明において、溶解している状態は、全体として均一な液状になっている状態であればよく、無色透明である場合の他に、白濁やその他の色で濁っていても良いものとする。
スチレン系熱可塑性エラストマー単独では固体のため、常温では接着性を有さないが、前記単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよび前記単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよび前記単官能高極性モノマーの何れかに溶解することで、光硬化性組成物及びその硬化体中に均一に分散させることで、密着性を有する光硬化性組成物の一成分として含ませることができる。
スチレン系熱可塑性エラストマーの添加量は、光硬化性組成物中5〜35質量%であることが好ましく、10〜20質量%であることがより好ましい。スチレン系エラストマーの配合が10質量%未満である場合には、透湿性が低く、ゴム弾性も損なわれるおそれがある。一方で35質量%を超えると、光硬化性組成物の粘度が高くなり、塗布が困難になるおそれがある。20質量%以下であれば流動性が好適であり塗布し易い。
スチレン系熱可塑性エラストマーの具体例としては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体(SEPS)、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(SIBS)、スチレン−エチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体(SEEPS)、およびこれらの変性体が挙げられる。これらの中でも、ソフトセグメントに不飽和結合を有さないSEBS、SEPS、SIBS、SEEPSを用いると光硬化性組成物の硬化体が耐候性に優れるものとなるため好ましい。
本明細書において、スチレン系熱可塑性エラストマーの重量平均分子量は、GPC法(Gel Permeation Chromatography;ゲル浸透クロマトグラフィー)を用い、かつ、標準ポリスチレンにより測定された校正曲線(検量線)を基に測定した。本発明では、重量平均分子量が20万未満のスチレン系熱可塑性エラストマーを用いることが、塗布に適した粘度に調整しやすいという点で好ましい。
ラジカル重合開始剤: ラジカル重合開始剤として、具体的には、単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよび単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよび単官能高極性モノマーを、例えば、光線によって光反応させて硬化させる、光ラジカル重合開始剤が好ましい。光硬化性組成物が光ラジカル重合開始剤を含むことによって、光硬化性組成物に光線を照射することで、例えば、塗膜形成対象物上に塗布した光硬化性組成物を光硬化させ、塗膜を形成することができる。光ラジカル重合開始剤としては、ベンゾフェノン系、チオキサントン系、アセトフェノン系、アシルフォスフィン系、オキシムエステル系、アルキルフェノン系等の光重合開始剤を挙げることができる。光ラジカル重合開始剤の添加量は、単官能および多官能を含めた全てのモノマーの合計量100質量部に対して、0.1〜15質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましい。
また、LED光源で硬化する場合は、300nm以上の波長に吸収を持つアルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤が好ましい。また、これらの中でも硬化速度の向上および薄膜硬化性の向上ができるため、モルフォリン骨格を有するアルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤を用いることが特に好ましい。
その他の成分: 本発明の光硬化性組成物は、さらに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の添加剤等のその他の成分を適宜配合することができる。例えば、シリカ、酸化アルミニウム等のチキソ性付与剤、オレフィン系オイル、パラフィン系オイル等の可塑剤、シランカップリング剤や重合禁止剤、消泡剤、光安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、充填剤等が挙げられる。
上記実施形態は本発明の例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施形態の変更または公知技術の付加や、組合せ等を行い得るものであり、それらの技術もまた本発明の範囲に含まれるものである。
次に実施例(比較例)に基づいて本発明をさらに詳しく説明する。次の試料1〜試料19の光硬化性組成物およびその硬化体を作製し、以下に示す評価方法により評価した。
<試料の作製>
以下に示すように、試料を作製した。
試料1: 単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーとしてラウリルアクリレートを、単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーとしてイソボルニルアクリレートを、単官能高極性モノマーとしてN−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミドを、多官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーとして1,9−ノナンジオールジアクリレートを、準備した。次に、上述のモノマーに、熱可塑性エラストマーとしてエラストマーA(商品名「シブスター062T」、SIBS(スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体)、株式会社カネカ製)を添加して、24時間攪拌することにより、熱可塑性エラストマーを上述のモノマーに溶解した。このときの配合割合は、表1に示すとおりである。そして、上述のモノマーと熱可塑性エラストマーとからなる「樹脂成分」を100質量部としたときに、光ラジカル重合開始剤である2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノンを4.0質量部添加して試料1の光硬化性組成物を得た。
得られた試料1の光硬化性組成物は後述する各種特性の測定、又は各種試験を行うために、所定の基材に塗布し、後述の条件で紫外線を照射して試料1の硬化体である弾性保護部材を形成した。
試料2〜19: 試料1の熱可塑性エラストマーと各モノマー等を以下に示す表1及び表2に記した種類と配合(質量部)に変更した以外は試料1と同様にして試料2〜19の光硬化性組成物を作製した。試料2〜19の光硬化性組成物ついても、試料1と同様に紫外線を照射して試料2〜19の弾性保護部材を形成した。
Figure 0006830293
Figure 0006830293
[組成]:
表1〜表2で示す原料の詳細を、既に説明したものを除き以下に示す。
多官能高極性モノマーとしては、エトキシ化イソシアヌル酸ジ/トリ(メタ)アクリレートを用いた。
熱可塑性エラストマーについては次のとおりである。
エラストマーB:SEPS(スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体)、商品名「セプトン2002」、株式会社クラレ製
エラストマーC:SEEPS(スチレン−エチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体)、商品名「セプトン4055」、株式会社クラレ製
光ラジカル重合開始剤としては、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン以外に2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタン-1-オンを用いた。
多官能ポリマーは、比較のため熱可塑性エラストマーの代替成分として用いたものであり、次のとおりである。
ポリマーA:末端メタクリル基導入ポリブタジエン(アクリル当量2000)、商品名「TE−2000」、日本曹達株式会社製
ポリマーB:末端メタクリル基導入水素化ポリブタジエン(アクリル当量1400)、商品名「TEAI−1000」、日本曹達株式会社製
なお、試料19は比較のために成分が他の試料とは全く異なるものを用いており、そのため、試料19の配合欄は*1と表記した。具体的には、熱可塑性エラストマーを含まず、ポリウレタンメタクリレート樹脂と(メタ)アクリルモノマーを主体とする光硬化性組成物であるヘンケルジャパン株式会社製の商品名「Loctite3523」を用いた。
[特性]:
上記表1〜表2では、得られた各試料の弾性保護部材又は光硬化性組成物の各種の特性についても記した。各表に示した特性の詳細は次のとおりである。
マルテンス硬さ(N/mm):
ナノインデンター(ELIONIX製、ENT−2100)を用いて、硬化体のナノインデンテーション試験を実施した。試験片は、厚み50μmのポリイミドフィルムに、厚み100μmになるように光硬化性組成物を塗布し、波長365nmのLEDを使用し、照度200mW/cmで15秒間紫外線を照射することで硬化させて作製した硬化体を用いた。そして、前記ナノインデンターで、押し込み最大荷重0.1mN、押し込み速度0.01mN/秒の条件で硬化体のマルテンス硬さを測定した。
引張破断伸び(%)、引張強さ(MPa)、100%伸び引張応力(MPa)およびヤング率(MPa):
硬化体の機械的強度は、JIS K 6251:2010を一部変更して実施した。シリコーン離型処理されたポリエステルフィルム上に厚み1mmで光硬化性組成物を塗布し、波長365nmのLEDを使用し200mW/cmで15秒間紫外線照射することで、光硬化性組成物を硬化させ、得られた硬化体をダンベル状8号型で打ち抜き、ダンベル状試料の棒状部に16mmの間隔を空けて標線を付け、試験片を作製した。速度200mm/分で引張試験を行い、引張破断伸び(切断時伸び)、引張強さ(最大引張応力)、100%伸び引張応力、ヤング率(弾性率)を測定した。このとき、試料6は厚み1mmでは硬化が不十分であったため、厚み100μmに変更して、同様に測定した。それぞれ下記式(1)、式(2)、式(3)に適用して、引張破断伸び、引張強さ、100%伸び引張応力を算出した。ヤング率は引張比例限度内の引張応力をひずみで割ることで求めた。
TS=Fm/S ・・・式(1)
Eb=(L1−L0)/L0×100 ・・・式(2)
TS100=F100/S ・・・式(3)
TS:引張強さ(MPa)
Fm:最大引張力(N)
S:試験片の初期断面積(mm
Eb:引張破断伸び(%)
L0:初期の標線間距離(mm)
L1:破断時の標線間距離(mm)
TS100:100%伸び引張応力(MPa)
F100:100%伸び引張力(N)
剥離力(N/m):
JIS K 6852−2:1999の180度剥離試験方法を一部変更して測定した。厚み50μmのポリイミドフィルム、または厚み1mmのガラス上に厚み1mmで光硬化性組成物を塗布し、波長365nmのLEDを使用し200mW/cmで15秒間紫外線照射することで硬化させた後、幅25mmに切り出し、剥離速度300mm/分、剥離角度180度で引き剥がすことで剥離力(接着強さ)を測定した。このとき、試料6は厚み1mmでは硬化が不十分であったため、厚み100μmに変更して、同様に測定した。
透湿度(g/m・24hr):
JIS Z0208:1976に従い、シリコーン離型処理されたポリエステルフィルム上に厚み100μmで樹脂組成物を塗布し、波長365nmのLEDを使用し、200mW/cmで15秒間紫外線照射することで硬化させた硬化体の透湿度(水蒸気透過率)を、温度40℃、相対湿度90%RHで測定した。透湿度の測定中に試料の重量減少がある場合は減少分を補正した。
粘度(mPa・s):
未硬化時の光硬化性組成物の粘度を測定した。回転式粘度計(Bohlin Instruments社製、Bohlin V88 Viscometer、コーンプレート「CP5°/30」)を使用し、23℃、107rpmにおける粘度を測定した。
保管安定性:
保管安定性は、光硬化性組成物を25℃の環境下で2週間静置したときの性状を示すものである。目視観察により、沈殿や分離が確認できないものを「A」、沈殿や分離が確認できたものを「B」とそれぞれ表示した。
[試験]:
上記表1〜表2では、得られた各試料の弾性保護部材について以下に説明する各種試験を行った。そして、その結果について各表に示した。
耐屈曲試験(配線):
フレキシブル基板とリジッド基板の接続部分に設けた弾性保護部材による配線の保護状態を調べるために次の耐屈曲性試験を行った。図2で示すように、フレキシブル基板とリジッド基板の境界部分に、リジッド基板の先端からはみ出した部分の奥行き方向の長さ400〜800μm、リジッド基板の先端の端面を覆う高さ50〜100μm、の範囲にジェットディスペンサーで光硬化性組成物を塗布し、波長365nmのLEDを使用し200mW/cmで15秒間紫外線照射して光硬化性組成物を硬化した。ジェットディスペンサーで塗布できなかったものはエアー式ディスペンサーを用いて同様に塗布した。こうして耐屈曲試験用試験片を作製した。なお、光硬化性組成物を塗布したフレキシブル基板の前記奥行き方向に形成されている線幅10μmの銅配線10本を評価対象とした。
次に図3で示すように、フレキシブル基板の先端に200gの錘Wをつけ、硬化体が内側になるように、リジッド基板側を把持部材Hで把持して180度折り曲げた後、元に戻す動作を行い、これを1サイクルとしたときに100サイクル後の配線に見られる様子を観察した。
そして、何れかの配線に破断が見られる場合を「B」と評価し、配線に生じた破断が見られない場合を「A」とそれぞれ評価した。
耐屈曲試験(材料):
弾性保護部材の耐屈曲性を調べるために耐屈曲性試験を行った。厚み50μmのポリイミドフィルムに、厚み100μmになるように光硬化性組成物を塗布し、波長365nmのLEDを使用し200mW/cmで15秒間紫外線照射することで硬化させた。ポリイミドフィルムごと硬化体を20mm×100mmに切り出し、硬化体が内側になるようにして、屈曲角180度、屈曲半径1mm以下で折曲げた後、硬化体が外側になるように反対側に屈曲角180度、屈曲半径1mm以下で折曲げた状態を1サイクルとし、10サイクル後の屈曲部分の様子を目視で観察した。
そして、弾性保護部材がポリイミドフィルムから剥離せず弾性保護部材に破断が生じない場合を「A」、ポリイミドフィルムから剥離はしたが破断が見られなかった場合を「B」、剥離が生じ破断が見られた場合を「C」とそれぞれ評価した。
UV−LED硬化試験:
厚み50μmのポリイミドフィルムに、厚み100μになるように光硬化性組成物を塗布し、波長365nmのLEDを使用し200mW/cmで15秒間紫外線照射することで硬化させた。硬化体の大気側の面を指で触わって転移物が確認できなかった場合を「A」、転移物を認めた場合を「B」とそれぞれ評価した。
ジェットディスペンサー塗布試験:
光硬化性組成物のジェットディスペンサーによる塗布適正を調べ評価した。Nordson EFD製ジェットディスペンサーPico Pulseを使用し、ノズル温度40℃で各試料の光硬化性組成物を塗布した際の塗布適正(塗布性)を確認し、評価した。
このジェットディスペンサーで塗布できた場合を「A」、塗布できなかった場合を「B」とそれぞれ評価した。
リワーク試験:
弾性保護部材の基板からの剥がれ易さを評価した。上記「剥離力」の測定時に、ポリイミドフィルムから弾性保護部材が剥離する様子を確認し、評価した。
ポリイミドフィルムから弾性保護部材が千切れずに剥離した場合を「A」、弾性保護部材が千切れた場合を「B」とそれぞれ評価した。
絶縁信頼性試験:
弾性保護部材が安定して配線を保護できるか否かを、弾性保護部材で保護された配線に生じるマイグレーションの有無と配線に生じる変色の有無から評価した。
配線幅0.318mm、配線間隔0.318mmの銅配線を表面に有するガラスエポキシ基板上に、厚み100μmとなるように光硬化性組成物を塗布し、波長365nmのLEDを使用し200mW/cmで15秒間紫外線照射することで硬化させた。85℃、85%RHで50V印加し、300時間後のマイグレーション有無を確認した。
配線にマイグレーションが無く、変色も無かった場合を「A」、マイグレーションは無かったが変色が生じた場合を「B」、マイグレーションが生じた場合を「C」とそれぞれ評価した。
<試験結果の考察>
上記耐屈曲試験(配線)の結果から、試料1〜試料6については配線に破断が生じず、評価が「A」であったのに対し、試料7〜試料19については配線に破断が生じ、評価が「B」であった。そして、配線に破断が生じなかった試料1〜試料6については、その他のすべての試験、即ち、耐屈曲試験(材料)、UV−LED硬化試験、ジェットディスペンサー塗布試験、リワーク試験、絶縁信頼性試験の何れも評価が「A」になった。そうした一方で、配線に破断が生じた試料7〜試料19のいくつかについては、それ以外の試験についても「B」や「C」といった評価になった。
試料1〜試料6については、その何れもが、マルテンス硬さでは0.35〜3.0N/mmの範囲内にあり、引張破断伸びでは100%以上であることがわかった。
10 電子基板
12 リジッド基板
12a 偏光板
12b 第1の透明電極付きガラス基板
12c 液晶層
12d 第2の透明電極付きガラス基板
12e 偏光板
12f バックライトユニット
12g 端面
14 フレキシブル基板
15 異方導電性接着剤
16 折曲げ部
18 弾性保護部材
40 突出幅
W 錘
H 把持部材

Claims (6)

  1. リジッド基板と、
    前記リジッド基板の端部から延び導通可能に接続されるフレキシブル基板と、
    前記リジッド基板から前記フレキシブル基板に至る配線と、を備え、
    前記フレキシブル基板は、前記リジッド基板の端部から突出して前記リジッド基板の一方面側に向かって折曲げられた折曲げ部を有する電子基板において、
    前記リジッド基板の端部から前記折曲げ部に至る前記リジッド基板と前記フレキシブル基板の境界部分で、前記フレキシブル基板の少なくとも一方面に弾性保護部材が設けられ、
    前記弾性保護部材は、ナノインデンテーション試験で測定されるマルテンス硬さが0.35〜3.0N/mmであり、引張破断伸びが100%以上であることを特徴とする電子基板。
  2. 前記弾性保護部材が、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との接触面に交差する前記リジッド基板の端面の少なくとも一部を覆う
    請求項1記載の電子基板。
  3. 前記折曲げ部を挟んで、前記リジッド基板とは反対側に位置する前記フレキシブル基板が前記リジッド基板に対して略180度折り曲げられている
    請求項1又は請求項2記載の電子基板。
  4. 前記フレキシブル基板は、15〜200μmの厚みを有する樹脂フィルムであり、
    前記フレキシブル基板を折曲げた際に、前記フレキシブル基板の折曲げ内面に、前記弾性保護部材が設けられている
    請求項1〜請求項3何れか1項記載の電子基板。
  5. 電子基板に塗布した後に光を照射して硬化させることにより、弾性保護部材を形成する光硬化性組成物であって、
    単官能脂環式(メタ)アクリル酸エステルモノマーと、単官能脂肪族(メタ)アクリル酸エステルモノマーと、熱可塑性エラストマーと、ラジカル重合開始剤とを含み、
    前記硬化後の硬化体は、ナノインデンテーション試験で測定されるマルテンス硬さが、0.35〜3.0N/mmであり、引張破断伸びが100%以上である光硬化性組成物。
  6. 未硬化時の粘度が、10〜5000mPa・sの範囲である請求項5記載の光硬化性組成物。
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