JP7445831B2 - 繊維シート、並びに、それを用いた積層体、回路基板および電子基板 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る繊維シートは、図1に示すように、熱硬化性樹脂を含む樹脂層2と、繊維層1とを備え、1%以上の伸長が可能であり、初期引張弾性率が1MPa以上10GPa以下であることを特徴とする。
本実施形態における繊維シートの樹脂層は、熱硬化性樹脂を含み、繊維シートの初期引張弾性率が上述の範囲となるような樹脂層であれば特に限定はない。電子基材の伸縮性絶縁層として一般に使用される熱硬化性樹脂を使用して、本実施形態の樹脂層とすることができる。本実施形態における樹脂層に熱硬化性樹脂を含むことで、高い耐熱性を示し、例えば電子部品を実装する時の高温の雰囲気化においても、溶融や熱分解を抑制された樹脂層とすることができる。
本実施形態における繊維層は、特に限定されないが、例えば、織物、編物、組物、不織布またはこれらの組み合わせで構成される繊維層などを使用できる。前記繊維層は、一方向配列の織物であってもよい。それにより、所望の方向のみ伸縮性を有する繊維シートを得ることができるといった利点がある。
さらに、本実施形態の繊維シートは、その片面、両面、または内部に導体層を備えていてもよい。導体層としては、例えば、金属箔や導電性組成物で形成される配線、極薄く塗工された導電層、導電糸、金属成形物等が挙げられる。
金属箔としては、特に限定はなく、銅箔(メッキ)及びアルミニウム箔、ステンレス箔等が挙げられ、また、これらの金属箔はシランカップリング剤等で表面処理された金属箔であってもよい。
また、本実施形態の導体層は、導電性組成物によって形成されていてもよい。
前記導電性組成物中の各成分の割合は、本発明の効果を発揮し得る限り特に制限はなく、前記(F)樹脂:前記(G)硬化剤の配合割合は、樹脂と硬化剤の種類によって、当量比などを考慮して適宜決めることが可能である。
本実施形態の導電性組成物を、上述したような繊維シートの樹脂層上に塗布または印刷することによって、導電性組成物の塗膜を形成し、所望の配線(導電パターン)等の導体層を形成することができる。
また、導電性フィラーや導電性高分子、イオン液体、カーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノチューブや帯電防止剤に用いられる無機化合物等を溶媒に分散させたものや液体金属を繊維シートの両面又は片面一部もしくは全面に塗工、印刷等で導電層や配線を形成してもよい。また、導電糸で縫製することにより複数の導電層を接続してもよい。また、リベット、スナップボタンなどの金属成形物で複数の導電層を接続してもよい。
本実施形態の積層板は、上記繊維シート(導体層を含むもの、含まないもの)が2枚以上積層されている。
(ポリロタキサン)
・アドバンストソフトマテリアルズ株式会社製「SH3400P」(PEGを軸分子、α-シクロデキストリンを環状分子とし、反応基としてOH基を有する)、水酸基価72mgKOH/g、水酸基当量779
(エポキシ樹脂)
・三菱ケミカル株式会社製「JER1003」、分子量1300、エポキシ当量650
・ナガセケムテックス株式会社製「PMS-14-29EK30」、分子量200000、エポキシ当量4762
(硬化剤)
・三菱ケミカル株式会社製「YH-307」、酸無水物当量231
・三井化学ファイン株式会社製「D2000」、アミン当量1000
(硬化促進剤)
・四国化成工業株式会社製「2E4MZ」、2-エチル-4-メチルイミダゾール
(アクリル樹脂)
・株式会社クラレ社製「LA2250」(熱可塑性樹脂)
(繊維層)
・ポリエステル生地(Ponte Double Knit PDRR-002)
・ナイロン生地(Rayon Spandex Jersey Knit 0451725)
・コットン生地(Telio Organic Cotton Jersey Knit 0462839)
・ウール生地(Wool Novelty Suiting 0649007)
・アセテート生地(A8700)
・キュプラ生地(LOISIR AK650)
・紙(OKクリーンRN)
・牛革
・人工皮革(ロエルII)
・炭素繊維生地(クレカクロスP-200)
各成分を表1に記載の配合割合として樹脂ワニス1~5を調整した。静置脱泡後、PETフィルム(三井化学東セロ株式会社製、SP-PET O1)にバーコーターを用いて前記樹脂ワニスを塗布した。次いでオーブンにて80℃24時間加熱し、さらに160℃で5分加熱することで、半硬化樹脂フィルムを得た。
次いで、前記樹脂ワニス1~5から得られた前記半硬化樹脂フィルムをさらに160℃で1時間加熱することで、表2に示す硬化樹脂フィルム1~5を得た。
銅箔(福田金属箔粉工業株式会社製、CF-T9DA-SV-18)にバーコーターを用いて前記樹脂ワニスを塗布した。次いでオーブンにて80℃24時間加熱し、さらに160℃で5分加熱することで、半硬化樹脂付き銅箔を得た。
前記半硬化樹脂付き銅箔をさらに160℃で1時間加熱することで硬化樹脂付き銅箔を得た。
図6に示すように、まず、300mm角にカットした繊維層1(ポリエステル生地(Ponte Double Knit PDRR-002))の中央に、支持体としてPETフィルム7をつけたまま、樹脂層2として100mm角にカットした半硬化樹脂フィルムまたは硬化樹脂フィルムを置き、ステンレス板8で挟んだ。それを、真空加熱プレス機(株式会社神藤金属工業社製、ASFV-25)にセットし、1MPa加圧下で160℃1時間加熱した。その後、PETフィルム7を剥がし、繊維層1および樹脂層2を備えた繊維シートを得た。
前記繊維シートの樹脂層面にスクリーン版を用いて銀ペーストを印刷し、前記繊維シートの樹脂層の上に銀ペーストからなる配線を形成し、回路基板1を得た。
図7に示すように、ポリイミドフィルム9(宇部興産株式会社製、ユーピレックスS、25μm)を300mm角にカットし、さらにその中央部分から100mm角の正方形のフィルムを切り出した。次に、300mm角にカットした繊維層1に前記ポリイミドフィルム9を置き、さらに前記ポリイミドフィルム9の100mm角の正方形フィルムを切り出した部分を覆うように150mm角にカットした、樹脂層2と導体層(銅箔)3とを備える半硬化樹脂付き銅箔または硬化樹脂付き銅箔を、樹脂層2がポリイミドフィルム側となる向きに置いて得られた積層物を、2枚のステンレス板8で挟んだ。真空加熱プレス機(株式会社神藤金属工業社製、ASFV-25)に前記積層物をセットし、1MPa加圧下で160℃1時間加熱することで銅箔付き繊維シートを得た。
図8に示すように、前記銅箔付き繊維シートの銅箔面にドライフィルムレジストをラミネートし、フォトリソグラフィーにて現像、銅箔エッチングし、前記銅箔付き繊維シートの樹脂層の上に導体層(銅箔)3からなる配線10を形成した。その後、前記ポリイミドフィルム9を取り除き、回路基板2を得た。
上記表2に示す硬化樹脂フィルム1~5を用いて、それぞれの初期引張弾性率を測定した。具体的には、各硬化樹脂フィルムをダンベル6号型(JIS K 6251)にカットし、万能試験機(株式会社島津製作所社製AGS-X)に取り付けた。引張速度:25mm/minで試験を行い、0~0.01の歪(r)に対応するすべての応力(σ)データから最小二乗法を用いてr-σの傾きを求めて初期引張弾性率を算出した。結果を上記表2に示す。
歪(r)=x/x0(xはつかみ具の移動距離、x0は初期つかみ具間距離)
応力(σ)=F/(d・l)(Fは試験力、dはフィルム膜厚、lは試験片の幅)
前記硬化樹脂フィルムを10mm*30mmにカットし、動的粘弾性測定装置(セイコーインスツルメンツ株式会社製DMS6100)に取り付けた。歪振幅10μm、周波数10Hz(正弦波)、昇温レート5℃/minで試験を行い、算出されるtanδのピーク温度をガラス転移温度として採用した。その結果も上記表に2にまとめた。
繊維シートとして、表1における樹脂ワニス1~5それぞれを用いて作製し、半硬化又は硬化した樹脂フィルム1~5と、表3に示す各種繊維層とを組み合わせて繊維シート1~16を作成した。
歪(r)=x/x0(xはつかみ具の移動距離、x0は初期つかみ具間距離)
応力(σ)=F/(d・l)(Fは試験力、dはフィルム膜厚、lは試験片の幅)
表3より、本発明に係る実施例1~14の繊維シートは、いずれも初期引張弾性率が1MPa以上10GPa以下であることが確認された。それに対し、比較例1は、表3の通り初期引張弾性率が10GPaを超えていた。また、比較例1で使用した半硬化樹脂フィルムは、硬化フィルムとした際のガラス転移温度が60℃よりも大きくなっていた(表2参照)。比較例2の繊維シートは、熱硬化性樹脂を用いていないため、リフロープロセスによる部品実装を行ったところ実装不良が発生した。
Claims (11)
- 熱硬化性樹脂を含む樹脂層と、繊維層とを備え、
1%以上の伸長が可能であり、
初期引張弾性率が1MPa以上10GPa以下であり、
前記熱硬化性樹脂及び前記樹脂層のガラス転移温度が60℃以下であり、
前記樹脂層が、前記繊維層の少なくとも片面の少なくとも一部に含浸されている、繊維シート。 - 前記熱硬化性樹脂が少なくともエポキシ樹脂を含む、請求項1に記載の繊維シート。
- 前記繊維層が、織物、編物、組物、不織布またはこれらの組み合わせで構成されている、請求項1または2に記載の繊維シート。
- 前記繊維層が、一方向配列の織物である、請求項3に記載の繊維シート。
- 前記繊維層が、植物繊維、動物繊維、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、無機繊維またはこれらの組み合わせで構成される、請求項1~4のいずれかに記載の繊維シート。
- 片面または両面にさらに導体層を備える、請求項1~5のいずれかに記載の繊維シート。
- 内部にさらに導体層を備える、請求項1~6のいずれかに記載の繊維シート。
- 請求項1~7のいずれかに記載の繊維シートが2枚以上積層されている、積層体。
- 複数の導体層を備え、前記導体層同士が、メッキもしくは導電性組成物で導通されている、請求項8に記載の積層体。
- 請求項6または7に記載の繊維シート、もしくは請求項8または9に記載の積層体を用いる、回路基板。
- 請求項1~7のいずれかに記載の繊維シート、もしくは請求項8または9に記載の積層体と、電子部品とを備える、電子基板。
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