JP7107344B2 - 金属板用接合剤、プリント配線板用補強部材及びその製造方法、並びに、配線板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
例えば特許文献1では、導体回路と補強版とを接合剤層を介して接続することが開示されており、前記接合剤層として、導電粒子と接着剤を含む導電性接着材を用いることが記載されている。
前記デンドライト状金属粉(A1)のD50粒子径が5~20μmであり、
前記フレーク状金属粉(A2)のD50粒子径が5~50μmである。
(1)剥離性基材上に、導電性成分とバインダー成分とを含有する接合剤組成物を塗工し、得られた塗膜を研磨する。
(2)展開面積比Sdrが0.01~2.0の剥離性基材上に、導電性成分とバインダー成分とを含有する接合剤組成物を塗工して凹凸を転写する。
(3)剥離性基材上に、デンドライト状金属粉(A1)と、フレーク状金属粉(A2)と、バインダー(B)とを含有し、前記デンドライト状金属粉(A1)のD50粒子径が5~20μmであり、前記フレーク状金属粉(A2)のD50粒子径が5~50μmである接合剤組成物を塗工し、乾燥する。
なお、数値範囲を示す「~」は特に断りのない限りその下限値及び上限値を含むものとする。
また、説明を明確にするため、図面は、適宜、簡略化されている。また、説明のため図面中の各構成は縮尺が大きく異なることがある。特に接合剤表面の凹凸形状は誇張されている。
図1を参照して本発明の金属板用接合剤(以下、本金属板用接合剤ともいう)の構成を説明する。図1(a)に示す本金属板用接合剤10は、シート状の金属板用接合剤であって、少なくとも一方の表面1が凹凸を有し、当該表面(界面)の展開面積比Sdrが0.01~2.0であることを特徴とする。以下、界面の展開面積比Sdrが0.01~2.0の表面を単に「表面1」ということがある。本金属板用接合剤10は、例えば、図1(b)に示すように剥離性フィルム11上に設けられていてもよい。
接着力、リフロー耐性、及び再利用性の点から、展開面積比Sdrは0.1~1.5が好ましく、0.3~1.0がより好ましく、0.5~0.75が更に好ましい。
本発明において、展開面積比SdrはISO 25178-2:2012に準拠して測定された値を用いるものとする。具体的にはレーザーマイクロスコープ(キーエンス社製、VK-X100)を用いて測定データを取得し、取得した測定データを解析ソフトウェア(ISO 25178-2:2012表面性状計測モジュール「VK-H1XR」を備えた、解析アプリケーション「VK-H1XA」、ともにキーエンス社製)に取り込み、ISO 25178-2:2012表面性状計測を実行することで算出することができる。
Sdrを研磨又は転写により調整する場合、導電性成分は、従来公知のものの中から適宜選択して用いることができる。導電性成分の具体例としては、導電性微粒子、導電性繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられ、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
金属粉(A1)のD50粒子径は、5~20μmが好ましく、5.5~15μmがより好ましく、6~10μmがさらに好ましい。金属粉(A1)のD50粒子径が5μm以上であることにより表面の凹凸が大きくなりやすく、展開面積比Sdrを大きくする方向に調整しやすくなる。
図2を参照して本発明のプリント配線板用補強部材(以下、本プリント配線板用補強部材ともいう)の構成を説明する。本プリント配線板用補強部材40は、前記金属板用接合剤10の表面1上に金属板20が積層している。本プリント配線板用補強部材40は図2の例に示すように剥離性フィルム11を有していてもよく、当該剥離性フィルム11は使用時に取り除かれる。
図3を参照して本発明の配線板(以下、本配線板ともいう)の構成を説明する。本配線板50は、前記プリント配線板用補強部材40の金属板用接合剤10側の面にプリント配線板30が積層し、前記金属板20と前記プリント配線板30が金属板用接合剤10を介して接合する。前記プリント配線板30は、図3の例に示されるように、カバーレイ31、導体層32、基材層33を備える構成などが挙げられる。プリント配線板30は、プリント配線板用補強部材40との電気的接続のためにカバーレイ31がビア34を具備していてもよい。ビア34に金属板用接合剤10が充填されて、導体層32とプリント配線板用補強部材40との間の電気的接続が確保される。
本配線板の製造方法は、一例として、プリント配線板用の基板と、金属板用接合剤10と、金属板20とを積層し、これを圧着して接合し、次いで基板上に電子部品を実装する方法が挙げられる。図4を参照して配線板の製造方法の一例を説明する。
各金属板用接合剤の作製に用いる接合剤組成物の各成分を以下に示す。
ポリウレタンウレア樹脂:酸価=11mgKOH/g(トーヨーケム製)
ポリアミドイミド樹脂:酸価=15mgKOH/g(トーヨーケム製)
ポリウレタン樹脂:酸価=12mgKOH/g(トーヨーケム製)
ポリエステル樹脂:酸価=13mgKOH/g(トーヨーケム製)
フェノール樹脂:酸価=10mgKOH/g(トーヨーケム製)
エポキシ化合物:4官能グリシジルアミン化合物:エポキシ当量120g/eq(jER604、三菱化学製)
アジリジン化合物:ケミタイトPZ-33(エポキシ当量=144g/eq、日本触媒製)
[A1]デンドライト状金属粉
A1-1:銀コート銅粒子、D50平均粒子径=7.4μm、核体:樹枝状(三井金属鉱業製)
A1-2:銀コート銅粒子、D50平均粒子径=3.1μm(三井金属鉱業製)
A1-3:銀コート銅粒子、D50平均粒子径=5.3μm(福田金属箔粉製)
A1-4:銀コート銅粒子、D50平均粒子径=18μm(福田金属箔粉製)
A1-5:銀コート銅粒子、D50平均粒子径=21μm(DOWA製)
[A2]フレーク状金属粉
A2-1:銀コート銅粒子、D50平均粒子径=11.2μm(三井金属鉱業製)
A2-2:銀コート銅粒子、D50平均粒子径=4.3μm(三井金属鉱業製)
A2-3:銀コート銅粒子、D50平均粒子径=6.3μm(福田金属箔粉製)
A2-4:銀コート銅粒子、D50平均粒子径=18μm(福田金属箔粉製)
A2-5:銀コート銅粒子、D50平均粒子径=21μm(DOWA製)
バインダー樹脂としてポリウレタンウレア樹脂を100質量部、導電性物質として[A]デンドライト状金属粉(A1-1)214質量部、フレーク状金属粉(A2-1)71質量部を容器に仕込み、硬化剤としてエポキシ化合物45質量部、アジリジン化合物0.4質量部を加え、不揮発分濃度が45質量%となるようにMEKを加えて混合した。攪拌機により10分間攪拌して接合剤組成物を調製した。
配合する各成分の種類および配合量を表1~2に記載した通りとした以外は実施例1と同様に操作し、実施例2~17の金属板用接合剤を得た。
[実施例18]
バインダー樹脂としてポリウレタンウレア樹脂を100質量部、導電性物質として[A]デンドライト状金属粉(A1-1)214質量部、フレーク状金属粉(A2-1)71質量部を容器に仕込み、硬化剤としてエポキシ化合物45質量部、アジリジン化合物0.4質量部を加え、不揮発分濃度が45質量%となるようにMEKを加えて混合した。攪拌機により10分間攪拌して接合剤組成物を調製した。
配合する各成分の種類および配合量を表1に記載した通りとし、凹凸転写用剥離性フィルムをSdrが1.15のものに変更した以外は実施例18と同様に操作し、実施例19の金属板用接合剤を得た。
バインダー樹脂としてポリウレタンウレア樹脂を100質量部、導電性物質として[A]デンドライト状金属粉(A1-1)214質量部、フレーク状金属粉(A2-1)71質量部を容器に仕込み、硬化剤としてエポキシ化合物45質量部、アジリジン化合物0.4質量部を加え、不揮発分濃度が45質量%となるようにMEKを加えて混合した。攪拌機により10分間攪拌して接合剤組成物を調製した。
配合する各成分の種類および配合量を表1に記載した通りとした以外は実施例20と同様に操作し、バフ研磨によって表面1のSdrを調整することにより、実施例21~26、比較例1~2の金属板用接合剤を得た。
金属板用接合剤の表面1の展開面積比Sdrは、以下の方法により測定した。
金属板用接合剤の表面1をレーザーマイクロスコープ(キーエンス社製、VK-X100)を使用し、測定データ取得を行った後、取得した測定データを解析ソフトウェア(ISO 25178-2:2012表面性状計測モジュール「VK-H1XR」を備えた、解析アプリケーション「VK-H1XA」、ともにキーエンス社製)に取り込み、ISO 25178-2:2012表面性状計測を実行した。(条件は、S‐フィルター;1μm、L‐フィルター;0.2mm)
得られた各接合剤(金属板用接合剤)について、接続抵抗値、半田リフロー耐性(外観/抵抗値)、再利用性、接着力を下記方法に従って評価した。その評価結果を表1~2に示す。
各実施例および比較例にて作製した金属板用接合剤(幅25mm、長さ150mm)を用い、その接合剤が露出した面が幅25mm、長さ160mmのSUS板(厚さ0.1mmの市販のSUS304板の表面に厚さ2μmのニッケル層を形成したもの)に接触するように、上記金属板用接合剤を上記SUS板に重ねた。次いで、ロールラミネーターを用い、90℃、3kgf/cm2、1m/minの条件下で、上記金属板用接合剤と上記SUS板とをロールラミネートして金属板用接合剤付SUS板を得た。
なお、上述のプリント配線板は、厚み50μmのポリイミドフィルムの両面それぞれに厚み18μmの銅箔回路が形成され、銅箔回路上には、幅0.4mm、長さ1.2mmの長方形であって開口面積が0.48mm2の開口部を10点有する厚み37.5μmの接着剤付き絶縁性カバーフィルムが積層されている。また、プリント配線板が反らないように、ポリイミドフィルムに対して銅箔回路およびカバーフィルムを対称に配置してある。
◎:接続抵抗値が50mΩ/□未満である。(極めて良好である)
○:接続抵抗値が50mΩ/□以上100mΩ/□未満。(良好である)
△:接続抵抗値が100mΩ/□以上300mΩ/□未満。(実用可能である)
×:接続抵抗値が300mΩ/□以上(実用不可能である)
接続抵抗値を評価した評価用試料(接合剤付SUS板付きプリント配線板)を用いてハンダリフロー耐性(外観/抵抗値)を評価した。評価用試料をマジックレジン(高耐熱特殊ガラスエポキシ材)に貼りつけ、200℃~360℃に加熱したリフロー装置 UNI-5016(ANTOM社製)に0.3M/minの速度で3回通した(半田リフロー)。半田リフロー後の評価用試料の接続抵抗値を半田リフロー前と同様に測定した。結果を+から+++またはNGで半田リフロー耐性(抵抗値)を段階付けた。
+++:接続抵抗値が100mΩ/□未満
++:接続抵抗値が100mΩ/□以上300mΩ/□未満
+:接続抵抗値が300mΩ/□以上1000mΩ/□未満
NG:接続抵抗値が1000mΩ/□以上
+:発泡なし
NG:発泡あり
◎:接続抵抗値が+++で、外観が+である。(極めて良好である)
○:接続抵抗値が++で、外観が+である。(良好である)
△:接続抵抗値が+で、外観が+である。(実用可能である)
×:接続抵抗値および外観の少なくとも一方がNGである。(実用不可能である)
再利用性は、金属板に積層した接合剤の糊残り面積によって評価した。
各実施例および比較例にて作製した金属板用接合剤を用い、これを幅25mm、長さ150mmの大きさに切断し、その接合剤が露出した面が幅25mm、長さ200mmのSUS板(厚さ0.2mmの市販のSUS304板の表面に厚さ2μmのニッケル層を形成したもの)に接触するように、上記金属板用接合剤を上記SUS板に重ねた。次いで、ロールラミネーターを用い、90℃、3kgf/cm2、0.5m/minの条件下で、上記金属板用接合剤と上記SUS板とをロールラミネートした後、上記接合剤から剥離性フィルムを剥がし、接合剤付SUS板を得た。
次いで、露出した接合剤をクロスカットガイドを用いて面積が均等の100区画に分割し、接合剤を覆うように粘着テープ(ニチバン社製「CT1835」)を、粘着テープの端部を残して貼り合せ、粘着テープの端部から300mm/min.の速度で剥離を行い、金属板に残った区画(糊残り区画)数を測定し、以下の基準によって評価を行った。
◎:糊残り区画数が0~5個。(極めて良好である)
○:糊残り区画数が6~10個。(良好である)
△:糊残り区画数が11~25個。(実用可能である)
×:糊残り区画数が26個以上。(実用不可能である)
各実施例および比較例にて作製した金属板用接合剤を用い、これを幅25mm、長さ100mmの大きさに切断し、その接合剤が露出した面が幅30mm、長さ150mmのSUS板(厚さ0.2mmの市販のSUS304板の表面に厚さ2μmのニッケル層を形成したもの)に接触するように、上記金属板用接合剤を上記SUS板に重ねた。次いで、ロールラミネーターを用い、90℃、3kgf/cm2、0.5m/minの条件下で、上記金属板用接合剤と上記SUS板とをロールラミネートした後、上記接合剤から剥離性フィルムを剥がし、接合剤付SUS板を得た。
(1)幅30mm、長さ200mmにカットしたCCL(銅張積層板、片面銅箔、もう一方はポリイミド基材)S’PERFLEX S524-38E21(住友金属鉱産株式会社製)のポリイミド基材面
(2)幅30mm、長さ200mmにカットした無電解金メッキシート(太洋工業株式会社製)の金メッキ面
を各々貼りあわせ、上記と同様の条件でロールラミネートした。次いで、これらを170℃、2MPa、3分の条件下でそれぞれ熱圧着した後、これを電気オーブンを用いて160℃、60分間加熱することで評価用試料を得た。
なお、SUS板は、長さ方向中心部に貼り付け基板及びメッキシートの長さ方向両端部から25mmにはSUS板が配置されていない。
・対SUS面(ポリイミド基材を用いた評価用試料を用いた)
+++:接着強度が10N/cm以上
++:接着強度が7N/cm以上10N/cm未満
+:接着強度が3N/cm以上7N/cm未満
NG:接着強度が3N/cm未満
・対無電解金メッキ面
+++:接着強度が6N/cm以上
++:接着強度が3N/cm以上6N/cm未満
+:接着強度が1N/cm以上3N/cm未満
NG:接着強度が1N/cm未満
◎:対SUS面、対無電解金メッキ面共に接着力強度+++(非常に優れている)
〇:対SUS面、対無電解金メッキ面の接着力強度のどちらか一方が+++且つもう一方が++、もしくは両方が++(優れている)
△:対SUS面、対無電解金メッキ面の接着力強度のどちらかが+でNGがない(実用可能である)
×:対SUS面、対無電解金メッキ面のどちらかまたは両方の接着力強度がNG(実用不可能である)
10 金属板用接合剤
11 剥離性フィルム
20 金属板
30 プリント配線板
31 カバーレイ
32 導体層
33 基材層
34 ビア
40 プリント配線板用補強部材
50 配線板
Claims (12)
- シート状の金属板用接合剤であって、
前記金属板用接合剤が、導電性成分と、バインダー(B)とを含有し、
前記バインダー(B)が樹脂を含み、
前記バインダー(B)の含有割合が、前記金属板用接合剤の質量中の10~60質量%であり、
前記金属板用接合剤の一方の表面の展開面積比Sdrが0.01~2.0である、金属板用接合剤。 - 前記導電性成分が、デンドライト状金属粉(A1)と、フレーク状金属粉(A2)とを含み、
前記デンドライト状金属粉(A1)のD50粒子径が5~20μmであり、
前記フレーク状金属粉(A2)のD50粒子径が5~50μmである、請求項1に記載の金属板用接合剤。 - 前記デンドライト状金属粉(A1)と、前記フレーク状金属粉(A2)との合計質量が、前記金属板用接合剤の質量中の40~90質量%である、請求項2に記載の金属板用接合剤。
- 前記デンドライト状金属粉(A1)と、前記フレーク状金属粉(A2)との質量比が80:20~20:80である、請求項2または3に記載の金属板用接合剤。
- 前記バインダー(B)が、イミド結合、アミド結合、ウレタン結合、及びウレア結合よりなる群から選択される1種以上を有する樹脂を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の金属板用接合剤。
- 前記バインダー(B)が、イミド結合、アミド結合、ウレタン結合、及びウレア結合よりなる群から選択される2種以上を有する樹脂を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の金属板用接合剤。
- 前記バインダー(B)が、更に、硬化剤(C)を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の金属板用接合剤。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の金属板用接合剤の展開面積比Sdrが0.01~2.0の表面に金属板が積層する、プリント配線板用補強部材。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の金属板用接合剤を準備し、展開面積比Sdrが0.01~2.0の表面に金属板を積層する、プリント配線板用補強部材の製造方法。
- 前記金属板用接合剤の準備方法が、下記(1)~(3)のいずれかである、請求項9に記載のプリント配線板用補強部材の製造方法。
(1)剥離性基材上に、前記導電性成分と前記バインダー(B)を含有する接合剤組成物を塗工し、得られた塗膜を研磨する。
(2)展開面積比Sdrが0.01~2.0の剥離性基材上に、前記導電性成分と前記バインダー(B)を含有する接合剤組成物を塗工して凹凸を転写する。
(3)剥離性基材上に、前記導電性成分と前記バインダー(B)を含有し、前記導電性成分が、デンドライト状金属粉(A1)と、フレーク状金属粉(A2)とを含み、前記デンドライト状金属粉(A1)のD50粒子径が5~20μmであり、前記フレーク状金属粉(A2)のD50粒子径が5~50μmである接合剤組成物を塗工し、乾燥する。 - 請求項8のプリント配線板用補強部材の前記金属板用接合剤側の面にプリント配線板が積層し、前記金属板と前記プリント配線板が接合する、配線板。
- 請求項8のプリント配線板用補強部材の前記金属板用接合剤側の面にプリント配線板を積層し、前記金属板と前記プリント配線板とを圧着して接合する、配線板の製造方法。
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