JP6940516B2 - 接着剤組成物及びプリント配線板 - Google Patents
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Description
フレキシブルプリント配線板は、ハードディスクドライブ(HDD)用途や車載用途等、適用範囲がますます広くなっている。これに伴い、従来のリフロー炉を用いたはんだ付けが適用し難いケースが増加している。具体的には、上記HDD用途にあってはフレキシブルプリント配線板を湾曲させた状態ではんだ付けを行うことが必要とされる場合があり、上記車載用途にあっては素子を積層した状態でのサイズが大きくなりリフロー炉を通し難い場合があり、いずれもリフロー炉を用いたはんだ付けが適用し難くなっている。
本発明の接着剤組成物及びこの接着剤組成物を用いたプリント配線板は、手はんだによるはんだ付けに対する十分な耐熱性を有する。
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る接着剤組成物は、ポリビニルアセタール又はポリエーテルサルフォンと、フェノキシ樹脂と、ノボラック型エポキシ樹脂とを含有し、上記フェノキシ樹脂のガラス転移温度が90℃以上140℃以下である。
以下、本発明に係る接着剤組成物及びプリント配線板について詳説する。
当該接着剤組成物は、ポリビニルアセタール又はポリエーテルサルフォンと、フェノキシ樹脂と、ノボラック型エポキシ樹脂とを含有する。当該接着剤組成物は、上記フェノキシ樹脂のガラス転移温度が90℃以上140℃以下である。
プリント配線板の製造方法において、従来のように導電パターンのランド部と素子とのはんだ付けをリフロー炉を用いて行う場合、このはんだ付けは250℃程度のピーク温度で実施される。そのため、従来のカバーレイ用接着剤は、250℃程度のはんだ耐熱性があれば十分な耐熱性を有するとされていた。これに対し、今日ではプリント配線板の用途の多様化に伴い、手はんだによるはんだ付けが行われるケースが増加しており、この場合はんだごてのコテ先温度が300℃以上となるため、従来のカバーレイ用接着剤では耐熱性が不十分となっている。この点、当該接着剤用組成物は、上記構成を有することで300℃以上のはんだ耐熱性を実現することができるので、手はんだによるはんだ付けに対する十分な耐熱性を有する。
ポリビニルアセタールは、ポリビニルアルコールとアルデヒドとの結合により形成される熱可塑性樹脂である。上記ポリビニルアセタールは、水酸基がフェノキシ樹脂又はノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ基と反応することで当該接着剤組成物の接着性を向上する。上記ポリビニルアセタールとしては、ポリビニルブチラール、ポリビニルプロピラール、ポリビニルエチラール、ポリビニルメチラール等が挙げられ、中でも、耐熱性、寸法安定性、靱性等に優れるポリビニルブチラールが好ましい。
ポリエーテルサルフォンは、構成分子中にスルホニル基を有する熱可塑性ポリマーであり、例えばジハロゲノジフェニルスルホンとジヒドロキシジフェニルスルホンとを縮合重合させることにより得られる。
フェノキシ樹脂とは、ビスフェノール化合物とエピハロヒドリンとを反応させて得られるエポキシ樹脂のうち、分子量(重合度)の大きいものをいう。このフェノキシ樹脂の重量平均分子量の下限としては、10,000が好ましく、30,000がより好ましい。
一方、上記フェノキシ樹脂の重量平均分子量の上限としては、100,000が好ましい。上記フェノキシ樹脂としては、ビスフェノールAとエピハロヒドリンとから得られるビスフェノールA変性フェノキシ樹脂、ビスフェノールSとエピハロヒドリンとから得られるビスフェノールS変性フェノキシ樹脂等を挙げることができる。
ノボラック型エポキシ樹脂は、フェノール化合物とアルデヒドとの反応生成物であるノボラックとエピハロヒドリンとを反応させて得られるエポキシ樹脂である。上記ノボラック型エポキシ樹脂は、高耐熱性及び低吸湿性を有する熱硬化性樹脂である。上記ノボラック型エポキシ樹脂としては、フェノールノボラック及びエピハロヒドリンの反応によって得られるフェノールノボラック型エポキシ樹脂や、クレゾールノボラック及びエピハロヒドリンの反応によって得られるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、常温で固体であり、軟化点が120℃以下のノボラック型エポキシ樹脂が耐熱性向上の点から好ましい。
図1のプリント配線板1は、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。当該プリント配線板1は、ベースフィルム2と、ベースフィルム2に積層される導電パターン3と、導電パターン3及びベースフィルム2の導電パターン3間の領域に積層されるカバーレイ4とを備える。カバーレイ4は、絶縁層4aと、絶縁層4aに積層され、上述の当該接着剤組成物から形成される接着剤層4bとを有し、接着剤層4bが導電パターン3の面側に配設されている。
ベースフィルム2は、絶縁性及び可撓性を有する。ベースフィルム2の主成分としては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂、液晶ポリマー等の合成樹脂が挙げられる。中でも、絶縁性、柔軟性、耐熱性等に優れるポリイミドが好ましい。
なお、「主成分」とは、最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が50質量%以上の成分をいう。
導電パターン3は、複数のランド部及びこのランド部に接続する配線部を有している。
上記ランド部は、カバーレイ4が覆われずに露出した部分であり、このランド部に素子を実装可能に構成されている。
カバーレイ4は、当該プリント配線板1において主として導電パターン3を保護するものである。カバーレイ4は、例えば絶縁層4aと接着剤層4bとから形成される。カバーレイ4は、導電パターン3側に当該接着剤用組成物から形成される接着剤層4bを有しており、この接着剤層4bが熱プレスによって導電パターン3に積層されると共に導電パターン3間の領域に充填される。また、カバーレイ4は、上記ランド部と重なる部分に開口を有する。
一方、絶縁層4aの平均厚さの上限としては、60μmが好ましく、40μmがより好ましい。絶縁層4aの平均厚さが上記下限未満であると、絶縁性が不十分となるおそれがある。逆に、絶縁層4aの平均厚さが上記上限を超えると、当該プリント配線板1の可撓性が不十分となるおそれがある。
図2の電子機器11は、図1のプリント配線板1の導電パターン3のランド部にはんだ13を介して素子12が電気的に接続されている。この素子12としては、特に限定されるものではなく受動素子及び能動素子のいずれであってもよい。この素子12としては、例えばコンデンサ、インダクタ、抵抗、発光ダイオード、光センサ、ICチップ等が挙げられる。
今回開示された実施の形態は全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。
[No.1]
ガラス転移温度(Tg)が104℃のポリビニルブチラール(PVB)(積水化学工業株式会社製の「HR−4」)、ガラス転移温度が93℃のフェノキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製の「YP070」)及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC株式会社製の「N−695」)を表1の割合で含有する接着剤組成物を得た。
No.1と同様のポリビニルブチラール及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、ガラス転移温度が107℃のフェノキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製の「YP050」)とを表1の割合で含有する接着剤組成物を得た。
No.1と同様のフェノキシ樹脂及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、ガラス転移温度が106℃のポリビニルブチラール(積水化学工業株式会社製の「KS−1」)とを表1の割合で含有する接着剤組成物を得た。
No.1と同様のフェノキシ樹脂及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、ガラス転移温度が67℃のポリビニルブチラール(積水化学工業株式会社製の「BM−SZ」)とを表1の割合で含有する接着剤組成物を得た。
No.1と同様のフェノキシ樹脂及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、ガラス転移温度が73℃のポリビニルブチラール(積水化学工業株式会社製の「BM−5」)とを表1の割合で含有する接着剤組成物を得た。
No.2と同様のフェノキシ樹脂及びNo.1と同様のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、ガラス転移温度が225℃のポリエーテルサルフォン(PES)(住友化学株式会社製の「スミカエクセル5003P」)とを表1の割合で含有する接着剤組成物を得た。
No.1と同様のポリビニルブチラール及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、No.2と同様のフェノキシ樹脂とを表1の割合で含有する接着剤組成物を得た。
No.6と同様のポリエーテルサルフォンと、No.2と同様のフェノキシ樹脂と、No.1と同様のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とを表1の割合で含有する接着剤組成物を得た。
[No.14]
ガラス転移温度40℃のポリアミド(PA)(大都産業株式会社製の「FTS」)と、No.2と同様のフェノキシ樹脂と、No.1と同様のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とを表1の割合で含有する接着剤組成物を得た。
ガラス転移温度が−10℃のアクリル樹脂(ナガセケムテックス株式会社製の「WS023」)と、No.2と同様のフェノキシ樹脂と、No.1と同様のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とを表1の割合で含有する接着剤組成物を得た。
常温で液状のエポキシ樹脂(DIC株式会社製の「EXA−4850−150」)と、ガラス転移温度が146℃のフェノキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製の「ERF−001M30」)と、No.1と同様のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とを表1の割合で含有する接着剤組成物を得た。
No.2と同様のフェノキシ樹脂と、No.1と同様のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とを表1の割合で含有する接着剤組成物を得た。
No.1と同様のポリビニルブチラール及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、No.16と同様のフェノキシ樹脂とを表1の割合で含有する接着剤組成物を得た。
デュポン株式会社製のアクリル系接着剤パイララックス(登録商標)「LF−0110」を用意した。
No.1〜No.18の接着剤組成物及びNo.19の接着剤の硬化物から幅10mm、長さ50mm、厚さ0.02mmの試験片を作成し、この試験片をチャック間長さを20mmとして動的粘弾性測定装置(DMA)(株式会社日立ハイテクソリューションズ製)にて昇温速度10℃/min、周波数1Hzで測定し、tanδのピーク温度をガラス転移温度(Tg)[℃]として測定した。この測定結果を表2に示す。
No.1〜No.18の接着剤組成物及びNo.19の接着剤の硬化物から幅10mm、長さ50mm、厚さ0.02mmの試験片を作成し、この試験片をチャック間長さを20mmとして動的粘弾性測定装置(DMA)(株式会社日立ハイテクソリューションズ製)にて昇温速度10℃/min、周波数1Hzで測定し、300℃における貯蔵弾性率[MPa]を測定した。この測定結果を表2に示す。
No.1〜No.18の接着剤組成物及びNo.19の接着剤から形成される接着剤層を厚さ12.5μmのポリイミドフィルムに積層したカバーレイ用フィルムを作成した。
また、これらのカバーレイ用フィルムの接着剤層を厚さ18μmの圧延銅箔と接着した。
このカバーレイ用フィルムから圧延銅箔を剥離する際の剥離強度[N/cm]をJIS−K6854−2:1999「接着剤−はく離接着強さ試験方法、第2部:180度はく離」に準拠して、はく離スピード50mm/minで測定した。この測定結果を表2に示す。
ポリイミドを主成分とするベースフィルムに厚さ18μmの銅箔からなる導電パターンが積層された積層体を作成した。また、厚さ12.5μmのポリイミドフィルムにNo.1〜No.18の接着剤組成物及びNo.19の接着剤から形成される接着剤層を積層したカバーレイ用フィルムを作成した。さらに、上記導電パターンの側に接着剤層が対向するように上記積層体にカバーレイ用フィルムを積層し、温度190℃、圧力3MPaで45分間加熱圧着することでプリント配線板を作成した。これらのプリント配線板を一端側の端縁を支点として空中に浮かせた状態で、カバーフィルムの平面視で銅箔と重ならない部分に先端に尖りのない(つまり先端が球状に湾曲した)はんだごて(白光株式会社製の「HAKKO FX−951」)を一定温度で3秒間当接した。これにより、接着剤層に膨れが生じた温度を手はんだ耐熱温度として測定した。この測定結果を表2に示す。
上記手はんだ耐熱性試験で用いたものと同様のプリント配線板をリフロー炉内で250℃で10秒間保持し、接着剤層の膨れの有無を以下の基準で評価した。この評価結果を表2に示す。
A:目視にて接着剤層の膨れが確認されない。
B:目視にて接着剤層の膨れが確認される。
No.1〜No.18の接着剤組成物及びNo.19の接着剤を目視にて観察し、各成分の相溶性を以下の基準で評価した。この評価結果を表2に示す。
A:目視にて観察した際に透明である。
B:目視にて観察した際に濁りがある。
表2に示すように、ポリビニルアセタール又はポリエーテルサルフォンと、フェノキシ樹脂と、ノボラック型エポキシ樹脂とを含有し、上記フェノキシ樹脂のガラス転移温度が90℃以上140℃以下であるNo.1〜No.13の接着剤組成物は、剥離強度が6N/cm以上と高く、かつ手はんだ耐熱性が310℃以上であり、250℃リフロー耐熱性にも優れていることから、十分な接着強度及び手はんだによるはんだ付けに対する十分な耐熱性を有することが分かる。また、表1及び表2に示すように、ポリビニルブチラール及びフェノキシ樹脂のガラス転移温度が高い方が接着剤組成物の硬化後のガラス転移温度も相対的に高くなっており、高温屈曲性に優れている。
2 ベースフィルム
3 導電パターン
4 カバーレイ
4a 絶縁層
4b 接着剤層
11 電子部品
12 素子
13 はんだ
Claims (4)
- ポリビニルアセタール又はポリエーテルサルフォンと、
フェノキシ樹脂と、
ノボラック型エポキシ樹脂と
を含有し、
上記フェノキシ樹脂のガラス転移温度が90℃以上140℃以下であり、
上記フェノキシ樹脂100質量部に対する上記ノボラック型エポキシ樹脂の含有量が3質量部以上30質量部以下であり、
上記フェノキシ樹脂100質量部に対する上記ポリビニルアセタール又はポリエーテルサルフォンの含有量が20質量部以上100質量部以下であり、
全固形分のうち上記フェノキシ樹脂の含有量が最も大きい接着剤組成物。 - 硬化後の300℃弾性率が3MPa以上である請求項1に記載の接着剤組成物。
- 硬化後のガラス転移温度が80℃以上である請求項1又は請求項2に記載の接着剤組成物。
- ベースフィルムと、このベースフィルムに積層される導電パターンと、この導電パターン及び上記ベースフィルムの導電パターン間の領域に積層されるカバーレイとを備えるプリント配線板であって、
上記カバーレイが、上記導電パターンの面側に請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の接着剤組成物から形成される接着剤層を有するプリント配線板。
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