JPH03120787A - フレキシブルプリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、安価でかつ耐熱性及び屈曲性に優れたフレキ
シブルプリント配線板の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、フレキシブルプリント配線板（以下、ＦＰＣと略
す）は、ポリイミドやポリエステル等のフィルムを接着
剤を介して、金属箔に積層されて■　− なるフレキシブルプリント配線板用基板に回路を形成し
た後、接着剤層のカバーレイフィルムをラミネートし、
又はソルダーレジストインクを印刷することにより、回
路を保護し製造している。

しかしながら、このような方法で得られるＦＰＣは一般
に耐熱性の低い接着剤層を有しているため、製品全体と
して耐熱性の低いものしか得ることができないという問
題点がある。さらにはカバーレイフィルムをラミネート
して回路を保護する方法には、工程が繁雑であり加工に
手間がかかるほか、寸法精度が悪く、結果として製品の
歩留が悪く、製造コストが高くなるという問題点がある
。

また、ソルダーレジストインクを印刷する方法には、製
造コストは安価であるが、耐屈曲性等の機械的特性の面
で劣り、その利用範囲が限定されてしまうという問題点
がある。

かかる問題点を解決するため、特開平１−１４６．９６
４等に見られるように、耐熱性樹脂であるポリパラバン
酸を含むフレキシブルプリント配線板のカバーコート用
組成物などが提案されているが、この場合には実施例中
に見られるように、接着剤層を有するフレキシブルプリ
ント配線板用基板を使用しているため、耐熱性の面で問
題が残り、特にカバーコート用組成物を硬化させる際、
基板が大きく熱収縮してしまうため、しわ、縮み等の発
生が多く、実用上支障をきたすという問題がある。

そこでこれらの問題点が解決できる安価で信頼性の高い
フレキシブルプリント配線板を製造する方法が望まれて
きた。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、本発明者は、かかる問題点を解決するため鋭意
研究を重ねた結果、実質的に耐熱性の低い接着剤層を有
さないフレキシブルプリント配線板用基板に回路を形成
した後、ポリイミド系樹脂又はポリイミド系前駆体樹脂
を含む組成物を塗布し、硬化させて、ＦＰＣを製造する
ことによりこれらの問題点を解決できることを見出し、
本発明を完成した。

従って、本発明の目的は、耐熱性や高い屈曲性を有する
安価なＦＰＣの製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、フィルム状の耐熱性樹脂と導体が
直接積層されてなるフレキシブルプリント配線板用基板
に回路を形成した後、ポリイミド系樹脂又はポリイミド
系前駆体樹脂を含む組成物を塗布し硬化して、回路上に
保護被膜を形成することを特徴とするフレキシブルプリ
ント配線板の製造方法である。

ここでいうフィルム状の耐熱性樹脂と導体が直接積層さ
れてなるフレキシブルプリント配線板用基板とは、導体
を除去して得られるフィルムが実質的に耐熱性樹脂のみ
からなるものである。そして、その製造方法としては、
導体上に直接耐熱性樹脂溶液又はその前駆体溶液を塗布
し、さらに硬化させる方法、耐熱性樹脂フィルム上に蒸
着あるいはメツキ等により導体層を形成する方法、耐熱
性樹脂フィルムと導体を耐熱性を有する接着剤で貼り合
わせる方法等が挙げられる。そしてここでいう耐熱性樹
脂とはガラス転移温度が２００°Ｃ以上であるものであ
り、好ましくはポリイミド系樹脂である。そしてポリイ
ミド系樹脂とは、その構造中にイミド基を有するもので
あり、例としてはポリイミド、ポリアミドイミド、ポリ
エーテルイミド、ポリエステルイミド、ポリシロキサン
イミド等を挙げることができる。また導体としては、銅
、鉄、ニッケル、アルミニウム等の金属が使用できる。

本発明におけるフレキシブルプリント配線板用基板への
回路形成は任意の方法が可能であるが、エツチングによ
る回路形成が簡便であり好ましい。

このようにして、得られた回路形成後のフレキシブルプ
リント配線板用基板にポリイミド系樹脂又はポリイミド
系前駆体樹脂を含む組成物を塗布しさらに硬化して保護
被膜を形成し、ＦＰＣを製造するわけであるが、この際
組成物のうちの揮発分を除いた成分１００重量部中４０
重量部以上がポリイミド系樹脂又はポリイミド系前駆体
樹脂であることが好ましい。４０重量部未満では得られ
た保護被膜の耐熱性及び機械的特性が低下する。

また、本発明においては、ポリイミド系樹脂又はポリイ
ミド系前駆体樹脂を含む組成物を硬化して得られる被膜
の線膨張係数が４．０Ｘ１０−５（１／Ｋ）以下である
ことが、カールのない、フラットなＦＰＣを得る上で好
ましい。そして、このような低熱膨張性の被膜を得るた
め、ポリイミド系樹脂又はポリイミド系前駆体樹脂とし
ては、より好ましくは硬化後に下記一般式（１） （式中Ｒ１〜Ｒ８は水素、ハロゲン、低級アルキル基、
低級アルコキシ基から選ばれるいずれかを示しそのうち
Ｒ３−Ｒ６の少なくとも１つは低級アルコキシのいずれ
かを示す）で表される構成単位を含むポリアミドイミド
樹脂を与えるものが挙げられる。

他の好ましい例としては、硬化後に、下記一般式（２） （式中Ｒ８〜Ｒ１２は水素、ハロゲン、低級アルキル基
、低級アルコキシ基、ニトロ基、ニトリル基から選ばれ
るいずれかを示す）で表される構成単位を含むポリイミ
ド樹脂を与えるものを挙げることができる。

これら一般式（１）及び（２）の樹脂の合成は、特開昭
６３−２６４．６３２や特開昭６０−３２．８２７等の
明細書に記載の方法で行うことができる。また、特開昭
６２−２８０．２５７等に見られるように、両末端に反
応性の官能基を有するオリゴマーを中間体として使用す
ることもできる。また本発明で使用するポリイミド系樹
脂又はポリイミド系前駆体樹脂を含む組成物は塗布する
ために流動性を有する必要があり、ポリイミド系樹脂又
はポリイミド系前駆体樹脂を溶剤に溶解したものである
ことが好ましい。さらに可撓性付与や流動性改質を目的
として、他の樹脂やフィラーあるいは消泡剤、レベリン
グ剤のような添加剤を加えることも可能である。

そして本発明におけるポリイミド系樹脂又はポリイミド
系前駆体樹脂を含む組成物の塗布は任意の方法が可能で
あるが、スクリーン印刷法を用いた場合が簡便であり好
ましい。

また本発明においては、ポリイミド系樹脂又はポリイミ
ド系前駆体樹脂を含む組成物の硬化は任意の温度で行う
ことが可能である。特にポリイミド系前駆体樹脂を溶剤
に溶解した組成物の場合には、溶剤の乾燥とポリイミド
系前駆体樹脂のイミド化反応を別の温度で行うことが、
低熱膨張化を促進し、カールを防止する意味では好まし
い。また硬化時の発泡を防ぎ、さらには硬化時間を短縮
することを目的として３段階以上の温度で硬化すること
も可能である。あるいは、低い温度から昇温しながら硬
化を行うこともできる。

以上の方法により、耐熱性及び機械的特性に優れたＦＰ
Ｃの製造が可能である。特に本発明においては保護被膜
のパターン形成をスクリーン印刷法により行うことが可
能であるため、回路との位置合わせが容易であり、同一
ラインで連続生産を行ういわゆる”Ｒｏｌｌ　ｔｏ　Ｒ
ｏｌｌ”による製造が可能である。従ってこのような方
法により、ＦＰＣの生産性を向上させることが可能であ
り、安価なＦＰＣの製造が可能になる。

また、このように同一ラインでポリイミド系樹脂又はポ
リイミド系前駆体樹脂を含む組成物の塗布及び硬化を行
う場合には、スクリーン印刷機のような塗布装置と硬化
炉を必要とするが、それ以外に必要に応じて金属表面の
研磨装置や酸洗装置を備えつけることも可能である。

また、ＦＰＣの生産性を向上させる他の好ましい例とし
ては、回路形成を行ったフレキシブルプリント配線板用
基板に、ポリイミド系樹脂又はポリイミド系前駆体樹脂
を含む組成物を塗布した後、同一ラインで連続的に乾燥
を行い、組成物中の揮発分の５０％以上を蒸発させた後
、同筒に巻き取り、更に円筒に巻きつけたまま、より高
温で組成物を硬化させる方法が挙げられる。この方法に
おいては、円筒に巻きつけた状態での組成物の硬化を１
００Ｔｏｒｒ以下の減圧下で行うことが、硬化時に発生
する揮発分の除去を円滑に行い、さらには保護被膜の劣
化や導体の酸化を防止する上で好ましい。また揮発分の
除去をより円滑に行うために、円筒に巻き取る際にフレ
キシブルプリント配線板用基板とスペーサーを重ねて巻
くことも可能である。スペーサーとしては耐熱性繊維の
織布や不織布、あるいは表面が粗化された金属箔などの
耐熱性を有し、通気性の良いものが好ましい。

〔実施例〕

以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明を具体的に
説明する。

線膨張係数は、サーモメカニカルアナライザー（セイコ
ー電子工業■製ＴＭＡ　１００）を使用し、先ず２００
℃に昇温した後、１０°Ｃ／分の速度で冷却し、このと
きめ１７０℃から７０°Ｃの平均の線膨張率を測定して
算出することにより求めた。

回路の耐折り曲げ試験は、ＪＩＳ　Ｐ　８１１５の方法
に準じて行った。この際の回路の保護被膜は厚さが約２
５趨であり、測定は東洋精機製作新製のＭＩＴ耐揉耐力
疲労試験機用し、荷重５００ｇ及び曲率半径０．８ｍｍ
Ｒの条件で回路が断線するまで屈曲し、そのときの屈曲
回数を測定することにより行った。

ハンダ耐熱試験は、硬化が十分に終了した試料を３００
℃のハンダ浴に１分間浸漬した際のフクレ、ハガレ等の
異常の有無により判断した。

なお、各合成例で使用した略号は下記の通りである。

ＰＭＤＡ　：ピロメリット酸二無水物 ＢＰＤＡ　：　３．３’　、　４．４°−ビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物 ＢＴＤＡ　：　３．３’　、　４．４’−ベンゾフェノ
ンテトラカルポン酸二無水物 ＤＳＤＡ　：　３．３’　、　４．４’−ジフェニルス
ルホンテトラカルボン酸二無水物 ＤＤＥ　　：４，４’−ジアミノジフェニルエーテルＢ
ＡＰＰ　：　２．２−ビス［４−（４−アミノフェノキ
シ）フェニル］プロパン ＭＡＢＡ　：　２’−メトキシ−４，４′−ジアミノベ
ンズアニリド ｐ−ＰＤＡ：ｐ−フェニレンジアミン ＤＭＡＣ：　Ｎ、　Ｎ−ジメチルアセトアミドＮＭＰ：
Ｎ−メチル−２−ピロリドン 合成例１ 内容積５１のオートクレーブに毎分１ρの窒素を流しな
がら、ＭＡＢＡ：　０．　６５ｍｏｌ、　ＤＤＢ：　０
゜３５ｍｏｌ及びＤＭＡＣ：　２．　５７ｋｇを加え、
冷却下に攪拌しながら、ＰＭＤＡ：　０．　９９ｍｏｌ
を加えた。室温で約２時間攪拌を続け、重合反応を行っ
たところ、粘稠なポリアミドイミド前駆体樹脂溶液を得
た。

次に重合反応で得られた樹脂溶液１００重量部に、体質
顔料としてシリカ微粒子（日本アエロジル■製、アエロ
ジル２００）　５重量部、可撓性付与剤として、線状飽
和ポリエステル樹脂（東しく掬製、ケミット　Ｒ−７０
）　５重量部、さらに消泡剤、レベリング剤を加えて、
三本ロールミルで混練し、組成物Ａを得た。

組成物Ａをアプリケータでガラス板上にコーティングし
、１３０℃で３０分間溶媒乾燥を行った後、３００℃で
３０分間イミド化反応を行って厚さ２５趨のフィルムを
得た。得られたフィルムの線膨張係数は２　、　２　ｘ
　１０−５（１／Ｋ）であった。

合成例２ 合成例１と同様に、ｌ１ｌ−ＰＤＡ：　ｏ、　　８ｍｏ
Ｌ　ＤＤＢ：　０．２ｍｏＬ　ＮＭＰ：　２．３８ｋｇ
及びＢＰＤＡ：０゜９９ｍｏｌを用いて重合反応を行い
、粘稠なポリイミド前駆体樹脂溶液を得た。

次に重合反応で得られた樹脂溶液１００重量部に体質顔
料としてフタロシアニンブルー５重量部、可撓性付与剤
として線状飽和ポリエステル樹脂（グツドイヤー社製Ｖ
ＰＥ−５５４５）　５重量部、さらに消泡剤、レベリン
グ剤を加えて組成物Ｂを得た。

組成物Ｂより得られた厚さ２５Ａのフィルムの線膨張係
数は、２　、　７　Ｘ　１０−５（１／Ｋ）であった。

合成例３ 合成例１と同様にＭＡＢＡ：　０．　７ｍｏｌ　、　Ｂ
ＡＰＰ：　０゜２ｍｏｌ　、　ＤＤＥ：　０．　１ｍｏ
ｌ、ＤＭＡＣ：３゜１１ｋｇ。

ＰＭＤＡ：　　０．　６ｍｏｌ　　、ＤＳＤＡ：　　０
．　２ｍｏｌ　　、ＢＴＤＡ：　　０゜２ｍｏｌを用い
て重合反応を行い、粘稠なポリアミドイミド前駆体樹脂
溶液を得た。

次に、重合反応で得られた樹脂溶液１００重量部に、可
撓性付与剤として、ニトリルゴム（日本ゼオン■製Ｎ１
ｐｏｌ　１０４２　）　８重量部、ビスフェノールＡ型
エポキシ（油化シェルエポキシ■製Ｅｐｉｋｏｔｅ　１
００１）２重量部さらに消泡剤、レベリング剤を加えて
組成物Ｃを得た。

組成物Ｃより得られた厚さ２５趨のフィルムの線膨張係
数は、３　、　２　Ｘ　ｌ　Ｏ−’（１／Ｋ）であった
。

実施例１ ポリイミド樹脂のフィルムが直接銅箔に積層されたフレ
キシブルプリント配線板用基板（新日鐵化学■製　エス
パネックス（電解銅箔３５趨、ポリイミドフィルム２！
ｌ））に写真法によりパターン形成をし、さらに塩化第
二鉄水溶液でエツチングして回路形成を行った。

次に、巻き出し部、スクリーン印刷機、硬化炉、巻き取
り部を備えたライン〔硬化炉の炉長８ｍ（１３０℃ゾー
ン４ｍ、１８０°Ｃゾーン２ｍ１２５０℃ゾーン２ｍ）
〕にラインスピード１ｍ／分でこの基板を送りながら合
成例１で得られた組成物Ａをスクリーン印刷法で塗布し
、硬化させてフレキシブルプリント配線板を得た。

得られたフレキシブルプリント配線板はほぼフラットな
ものであり、ＭＩＴ試験では７，０００回の屈曲回数を
示した。またハンダ耐熱試験では何ら異常は認められな
かった。

またこの方法によるフレキシブルプリント配線板の生産
量は３０ｒｒ？／ｈｒ、歩留は９５％以上と高いもので
あった。

実施例２ 実施例１と同様に、圧延銅箔（１８／ＪＩｎ）、ポリイ
ミドフィルム（２５，ｃｚｍ）使用のフレキシブルプリ
ント配線板用基板に回路形成を行った。

次に、実施例１で用いたラインの硬化炉の温度を全室１
３０℃とし、ラインスピード２ｍ／分で、基板を送りな
がら合成例２で得られた組成物Ｂをスクリーン印刷法で
塗布し、次いで硬化炉で溶媒を８０％以上蒸発させて、
アルミニウム製のコアに巻き取った。

次に、巻き取ったフレキシブルプリント配線板用基板を
そのまま真空乾燥機内に入れ、真空ポンプにて５Ｔｏｒ
ｒに減圧し、１３０℃、１８０℃、２５０°Ｃと段階的
に昇温させて組成物Ｂを完全に硬化させ、フレキシブル
プリント配線板を得た。

得られたフレキシブルプリント配線板はほぼフラットな
ものであり、ＭＩＴ試験では３０，０００回の屈曲回数
を示した。また、ハンダ耐熱試験では何ら異常は認めら
れなかった。

また、この方法によるフレキシブルプリント配線板の生
産量は６０ｒｒｒ／ｈｒ、歩留は９５％以上と高いもの
であった。

実施例３ 実施例１と同様に電解銅箔（１Ｂ趨）、ポリイミドフィ
ルム（２５趨）使用のフレキシブルプリント配線板用基
板に回路形成を行った。

次に、実施例１で用いたラインの硬化炉の温度を全室１
３０℃とし、ラインスピード２ｍ／分で基板を送りなが
ら合成例３で得られた組成物Ｃをスクリーン印刷法で塗
布し、次いで硬化炉で溶媒を８０％以上蒸発させて、ア
ルミニウム製のコアに巻き取った。巻き取りはスペーサ
ーとして芳香族ポリアミド繊維の不織布と重ね合わせて
行った。

次に巻き取ったフレキシブルプリント配線板用基板をそ
のまま真空乾燥機内に入れ、真空ポンプにて５　Ｔｏｒ
ｒに減圧し、１３０℃、１８０°Ｃ１２５０℃と段階的
に昇温させて組成物Ｃを硬化させ、フレキシブルプリン
ト配線板を得た。

得られたフレキシブルプリント配線板はほぼフラットな
ものであり、ＭＩＴ試験では４０，０００回の屈曲回数
を示した。また、ハンダ耐熱試験では何ら異常は認めら
れなかった。

また、この方法におけるフレキシブルプリント配線板の
生産量は６０ｒ＋（／ｈｒ、歩留は９５％以上と高いも
のであった。

比較例１ 厚さ２５岸のポリイミドフィルムがエポキシ系の接着剤
を介して厚さ３５μｍの電解銅箔に貼り合＝　１７− 　　ｐ わせてなるフレキシブルプリント配線板用基板を用いた
以外は実施例１と同様に行った。

得られたフレキシブルプリント配線板は、しわや縮みが
多く、また一部において接着剤の炭化が認められ実用に
耐えるものではなかった。

比較例２ 組成物Ａの代わりにポリイミド系樹脂やポリイミド系前
駆体樹脂を含まない市販のソルダーレジストインクを用
い、硬化炉の温度を全室１３０°Ｃにした以外は実施例
１と同様に行った。

この方法によるフレキシブルプリント配線板の生産量は
３０ｎ（／ｈｒ、歩留は９５％以上と大きかったが、得
られたフレキシブルプリント配線板はＭＩＴ試験による
屈曲回数が８００回と低いものであり、ハンダ耐熱試験
において保護被膜に著しい劣化が認められた。

比較例３ 厚さ２５ｐＩｎのポリイミドフィルムがエポキシ系の接
着剤を介して厚さ３５趨の電解銅箔に貼り合わせてなる
フレキシブルプリント配線板用基板を用い、実施例１と
同様の方法で回路形成を行った。

次に、ポリイミド厚み２５／Ｊ１ｎ、接着剤厚み３５趨
で構成されるカバーレイフィルムを金型で打ち抜き加工
した後、回路形成を行ったフレキシブルプリント配線板
用基板と重ね合わせ、ラミネートにより仮圧着し、熱プ
レス装置により、接着剤を硬化させて、フレキシブルプ
リント配線板を得た。

この方法によりＭＩＴ試験による屈曲回数５゜０００回
、ハンダ耐熱試験においても実用上問題のないフレキシ
ブルプリント配線板が得られたがその生産量は５ｎｉ’
／ｈｒと小さく、また基板とカバーレイフィルムの位置
合わせのずれによる不良が多く歩留は８０％と低いもの
であった。

〔発明の効果〕

本発明により、耐熱性や屈曲性に優れたフレキシブルプ
リント配線板が簡単な工程でかつ生産性良く製造するこ
とができ、その結果、信頼性の高いフレキシブルプリン
ト配線板を安価に製造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例及び比較例中で使用したライン
概略を示す説明図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）フイルム状の耐熱性樹脂と導体が直接積層されて
   なるフレキシブルプリント配線板用基板に回路を形成し
   たのち、ポリイミド系樹脂を含む組成物又はポリイミド
   系前駆体樹脂を含む組成物を塗布し、乾燥して回路上に
   保護被膜を形成することを特徴とするフレキシブルプリ
   ント配線板の製造方法。
2. （２）ポリイミド系樹脂を含む組成物又はポリイミド系
   前駆体樹脂を含む組成物を塗布し硬化して得られる被膜
   の線膨張係数が４．０×１０＾−＾５（１／Ｋ）以下で
   ある請求項１記載のフレキシブルプリント配線板の製造
   方法。
3. （３）ポリイミド系樹脂を含む組成物又はポリイミド系
   前駆体樹脂を含む組成物の塗布と硬化を同一ラインで連
   続的に行う請求項１記載のフレキシブルプリント配線板
   の製造方法。
4. （４）回路形成を行ったフレキシブルプリント配線板用
   基板にポリイミド系樹脂を含む組成物又はポリイミド系
   前駆体樹脂を含む組成物を塗布したのち、同一ラインで
   連続的に乾燥を行い組成物中の揮発分の５０％以上を蒸
   発させた後、円筒に巻き取り、更に円筒に巻きつけたま
   ま、より高温で硬化させる請求項１記載のフレキシブル
   プリント配線板の製造方法。
5. （５）円筒に巻きつけた状態での硬化を１００Ｔｏｒｒ
   以下の減圧下で行う請求項４記載のフレキシブルプリン
   ト配線板の製造方法。