JPH10126020A - 接着剤付きフレキシブルプリント回路板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２層フレキシブル回路板に使用されている樹
脂は、２層フレキシブル回路板の状態でカールがなく、
また、回路加工時にしわや寸法変化が発生しないように
線膨張係数や弾性率が最適化されており、表面に接着剤
の様な新たな別の樹脂層を塗工形成した場合は、カール
が発生してしまう。また、２層フレキシブル回路板用の
樹脂は接着剤樹脂との濡れ性が良くないため、接着剤層
が剥離してしまうといった問題がある。 【解決手段】 ポリイミドを絶縁層とする２層フレキシ
ブルプリント回路板の絶縁層上に、ポリイミド樹脂の中
間層を形成し、この中間層上に熱可塑性ポリイミド接着
剤層を形成してなることを特徴とする接着剤付きフレキ
シブルプリント回路板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フレキシブルプリ
ント回路板に関するもので、絶縁層上に接着剤層を持つ
カールのない接着剤付きフレキシブルプリント回路板に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】２層フレキシブルプリント回路板は、絶
縁層と導体層の間に接着剤を使用しないため、耐熱性に
優れており、様々な電子機器内で使用されている。一
方、近年の電子機器の軽薄短小化に伴い、半導体パッケ
ージにもより一層の小型、薄型化が要求されている。こ
のような要求に応えるために、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃ
ａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）というパッケージ方式が提案
されている。その１つに、フレキシブルプリント回路板
を使用する方法がある。これは、フレキシブル回路板の
導体面には回路を作製し、外部回路との接続のためのバ
ンプを形成し、絶縁層にはレーザー等で穴開け後、メッ
キによりチップの電極との接続用バンプを形成して、熱
可塑性の接着剤フィルムを用いてこの絶縁層面を半導体
の回路面と熱圧着することによって得られる。ここで用
いるフレキシブルプリント回路板としては、耐熱性と薄
型化の要求から、上記の２層フレキシブル回路板が用い
られている。また、熱可塑性の接着剤としては、耐熱性
と半導体パッケージとしての信頼性から、ポリイミド樹
脂が使用されている。

【０００３】しかしながら、上記のように、回路形成し
た２層フレキシブル回路板と半導体チップの回路面を接
着剤フィルムを使用して張り合わせる方法には、次のよ
うな問題点があった。２層フレキシブルプリント回路板
に使用されている絶縁層用のポリイミド樹脂は耐熱性や
耐薬品性に極めて優れているが、樹脂表面は接着剤との
濡れ性が良くない為十分な接着強度を得ることが難し
く、接着剤フィルムと２層フレキシブル回路板の樹脂と
の界面で剥離が生じやすい。また、接着剤フィルムを使
用する際、半導体チップの電極部分には、フィルムがか
からないようにする必要が有るため、できあがったＣＳ
Ｐの内部では、チップ電極部分には接着剤が無く、バン
プ等による電気接続が接着を兼ねた構造となっている。
このため、吸湿処理後の半田リフロー時にこの電極接続
部分から剥離が起こり、不良が発生する問題があった。
この問題を解決する方法として電極部分にまで熱可塑性
の接着剤フィルムをかけて、熱圧着し、熱可塑性樹脂が
加熱時に流動することを利用して、電極部分の接着剤を
バンプで押し流して接続する方法も提案されているが、
チップ電極数が増加すると、接続不良率が増大し、実用
に適さない。そこで、２層フレキシブル回路板の絶縁層
上にあらかじめ接着剤樹脂を塗工して接着剤層を形成し
た素材を使用して、導体面に外部接続用の回路形成を行
い、接着剤付き絶縁層側に穴開け加工して半導体チップ
表面の電極との接続用バンプを形成して、半導体チップ
の回路面に熱圧着すると同時に、チップ電極とバンプと
の接続を行う方法が考えられた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、２層フレキ
シブル回路板に使用されている樹脂は、２層フレキシブ
ル回路板の状態でカールがなく、また、回路加工時にし
わや寸法変化が発生しないように線膨張係数や弾性率が
最適化されており、表面に接着剤の様な新たな別の樹脂
層を塗工形成した場合は、カールが発生してしまう。ま
た、上記のように２層フレキシブル回路板用の樹脂は接
着剤樹脂との濡れ性が良くないため、接着剤層が剥離し
てしまうといった問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリイミドを
絶縁層とする２層フレキシブルプリント回路板の絶縁層
上に、ポリイミド樹脂の中間層を形成し、この中間層上
に熱可塑性ポリイミド接着剤層を形成してなることを特
徴とする接着剤付きフレキシブルプリント回路板であ
る。前記の課題を解決するために、本発明の接着剤付き
２層フレキシブル回路板では、絶縁層と接着剤層との間
に、両方の樹脂に対して濡れ性が良いポリイミド樹脂の
中間層を形成し、前記２層間の接着力を保持させた。こ
の中間層を形成せずに、絶縁層上に直接接着剤層を形成
した場合、絶縁層のポリイミドは他の樹脂との接着性が
悪く、接着剤層が容易に剥離してしまう。また、中間層
を形成せずに得られた２層フレキシブルプリント回路板
の絶縁層の表面にコロナ放電やプラズマ処理を施して表
面改質を行った後接着剤を塗工する方法も知られている
が、表面改質のための装置が必要となり、コストがかか
る。

【０００６】これらの各層を形成する方法としては、樹
脂の溶液をナイフコータ、ロールコータ等の塗工装置に
よって流延塗布した後、乾燥する方法が使用される。各
層の樹脂には、耐熱性、耐薬品性、絶縁性、低不純物等
の観点から、ポリイミド樹脂が好ましい。これらのポリ
イミド樹脂は、イミド化を終了したものを溶媒に溶かし
た状態でも、イミド化前のポリアミド酸状態の溶液でも
使用することが出来るが、特に、絶縁層と中間層に使用
するポリイミド樹脂は、銅箔との接着力と層間の接着力
を充分に発揮させるためにポリアミド酸の状態で塗布し
たのち、加熱イミド化することが好ましい。接着剤層に
用いるポリイミド樹脂としては、熱可塑性のポリイミド
樹脂が、接着作業性と接着信頼性が高く好適である。こ
の熱可塑性のポリイミドは、ポリイミド樹脂単独でも良
いが、各種のカップリング剤や他の樹脂を添加混合して
も良い。特に、熱可塑性のポリイミド樹脂と、エポキシ
樹脂とその硬化剤の混合物が、吸湿後の接着力が強く、
最も好ましい。

【０００７】さらに、本発明の接着剤付き２層フレキシ
ブル回路板では、絶縁層、中間層、および接着剤層の厚
みと線膨張係数をコントロールする事により、接着剤層
の付いた状態でカールがなく、回路加工後もしわやカー
ルが発生しないようにした。この目的のためには、絶縁
層のポリイミド樹脂の厚みが１５以上３０μｍ以下で線
膨張係数が−１０以上３０ｐｐｍ以下、熱可塑性ポリイ
ミド接着剤層の厚みが５以上２０μｍ以下で線膨張係数
が３０以上１５０ｐｐｍ以下、中間層のポリイミド樹脂
の厚みが１以上５μｍ以下で線膨張係数が３０以上６０
ｐｐｍ以下の構成を持つことが好ましい。絶縁層の厚み
が１５μｍより薄いと、樹脂面を内にカールし、加工時
のしわも発生する。３０μｍよりも厚いと、樹脂面を外
にカールする。また、絶縁層の線膨張係数が−１０ｐｐ
ｍより小さいと樹脂面を外にした大きなカールが発生
し、３０ｐｐｍより大きいと樹脂面を内にカールしてし
まう。接着剤層の厚みが５μｍより薄いと、得られた接
着剤付き２層フレキを半導体チップや他の基材と接着し
たときに充分な接着強度が得られず、２０μｍよりも厚
いと樹脂面を内にカールが発生する。接着剤層の線膨張
係数が、３０ｐｐｍより小さいと樹脂面を外にカール
し、また接着力も十分でない。１５０ｐｐｍより大きい
と、樹脂面を内に大きくカールする。中間層として用い
るポリイミド樹脂の厚みは出来るだけ薄いほうが好まし
いが、１μｍより薄いと、充分な層間接着力が出ない。
また、塗布むらが出やすく生産性が良くない。５μｍよ
り厚いと、層間の接着力は良好になるが、カールが発生
しやすくなる。中間層の線膨張係数が３０ｐｐｍよりも
小さいと層間接着力が弱く、６０ｐｐｍよりも大きい
と、層間接着力は良好であるが、カールが大きく不適で
ある。上記接着剤付き２層フレキシブルプリント回路板
は、熱可塑性のポリイミド樹脂層を表面に持ち、回路加
工前にも加工後にもカールやしわが無く、接着剤層と絶
縁層間の接着力が強く、さらに半導体チップや、他のフ
ィルムや回路板とも接着強度が高く、しかも耐熱性や耐
薬品性、耐候性、電気特性に優れている。

【０００８】

【実施例】

（実施例１）日本電解株式会社製１８μｍ厚銅箔ＳＬＰ
−１８を用い、絶縁層用に線膨張係数が１４ｐｐｍのポ
リイミド樹脂のアミド酸溶液、中間層用に線膨張係数が
３５ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液を使用し、
絶縁層厚みが２０μｍ、中間層厚みが１μｍとなるよう
に塗布乾燥し、樹脂付き銅箔を得た。この樹脂面上に、
線膨張係数が９５ｐｐｍの熱可塑性のポリイミド接着剤
を厚みが１０μｍになるように塗布乾燥した。こうして
得られた接着剤付きフレキシブルプリント回路板は、カ
ールが無く、回路加工後のしわや寸法変化も無かった。
ポリイミド樹脂コート剤が付いた半導体チップの回路面
と、上記の接着剤付きフレキシブル回路板の接着剤層と
を熱圧着し、ピール強度を測定したところ、１．５ｋｇ
／ｃｍと、充分な強度であった。このとき、剥離はチッ
プのポリイミドコート表面と接着剤面の界面であり、接
着剤層と絶縁層間は強固に接着していた。

【０００９】（実施例２）日本電解株式会社製１８μｍ
厚銅箔ＳＬＰ−１８を用い、絶縁層用に線膨張係数が７
ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液、中間層用に線
膨張係数が４３ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液
を使用し、絶縁層厚みが２５μｍ、中間層厚みが２μｍ
となるように塗布乾燥し、樹脂付き銅箔を得た。この樹
脂面上に、線膨張係数が７５ｐｐｍの熱可塑性のポリイ
ミド接着剤を厚みが１２μｍになるように塗布乾燥し
た。こうして得られた接着剤付きフレキシブルプリント
回路板は、カールが無く、回路加工後のしわや寸法変化
も無かった。ポリイミド樹脂コート剤が付いた半導体チ
ップの回路面と、上記の接着剤付きフレキシブル回路板
の接着剤層とを熱圧着し、ピール強度を測定したとこ
ろ、１．１ｋｇ／ｃｍと、充分な強度であった。このと
き、剥離はチップのポリイミドコート表面と接着剤面の
界面であり、接着剤層と絶縁層間は強固に接着してい
た。

【００１０】（実施例３）日本電解株式会社製１８μｍ
厚銅箔ＳＬＰ−１８を用い、絶縁層用に線膨張係数がー
５ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液、中間層用に
線膨張係数が５５ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶
液を使用し、絶縁層厚みが３０μｍ、中間層厚みが２μ
ｍとなるように塗布乾燥し、樹脂付き銅箔を得た。この
樹脂面上に、線膨張係数が１２０ｐｐｍの熱可塑性のポ
リイミド接着剤を厚みが１５μｍになるように塗布乾燥
した。こうして得られた接着剤付きフレキシブルプリン
ト回路板は、カールが無く、回路加工後のしわや寸法変
化も無かった。ポリイミド樹脂コート剤が付いた半導体
チップの回路面と、上記の接着剤付きフレキシブル回路
板の接着剤層とを熱圧着し、ピール強度を測定したとこ
ろ、１．０ｋｇ／ｃｍと、充分な強度であった。このと
き、剥離は銅箔と絶縁層の界面であり、接着剤層と絶縁
層間は強固に接着していた。

【００１１】（実施例４）日本電解株式会社製１８μｍ
厚銅箔ＳＬＰ−１８を用い、絶縁層用に線膨張係数が１
４ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液、中間層用に
線膨張係数が３５ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶
液を使用し、絶縁層厚みが２０μｍ、中間層厚みが１μ
ｍとなるように塗布乾燥し、樹脂付き銅箔を得た。この
樹脂面上に、熱可塑性ポリイミド接着剤とエポキシ樹脂
および硬化剤の混合物で、線膨張係数が９０ｐｐｍの熱
可塑性のポリイミド接着剤を厚みが１０μｍになるよう
に塗布乾燥した。こうして得られた接着剤付きフレキシ
ブルプリント回路板は、カールが無く、回路加工後のし
わや寸法変化も無かった。ポリイミド樹脂コート剤が付
いた半導体チップの回路面と、上記の接着剤付きフレキ
シブル回路板の接着剤層とを熱圧着し、ピール強度を測
定したところ、１．３ｋｇ／ｃｍと、充分な強度であっ
た。このとき、剥離はチップのポリイミドコート表面と
接着剤面の界面であり、接着剤層と絶縁層間は強固に接
着していた。さらにこうして得られた半導体チップと接
着剤付きフレキシブル回路板との熱圧着体を、８５℃８
５％の加熱加湿条件下で７２時間処理を行った後、ピー
ル強度を測定したところ、１．７ｋｇ／ｃｍの強固な接
着力を示した。このとき、剥離は銅箔と絶縁層の界面で
あり、接着剤層と絶縁層間は強固に接着していた。

【００１２】（比較例１）日本電解株式会社製１８μｍ
厚銅箔ＳＬＰ−１８を用い、絶縁層用に線膨張係数が１
４ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液を使用し、絶
縁層厚みが２０μｍとなるように塗布乾燥し、樹脂付き
銅箔を得た。この樹脂面上に、線膨張係数が９５ｐｐｍ
の熱可塑性のポリイミド接着剤を厚みが１０μｍになる
ように塗布乾燥した。こうして得られた接着剤付きフレ
キシブルプリント回路板は、樹脂面を内にしてカールし
ており、しかも絶縁層と接着剤層の界面で容易に剥離し
てしまい、接着剤付きフレキシブルプリント回路板とし
ては使用できなかった。

【００１３】（比較例２）日本電解株式会社製１８μｍ
厚銅箔ＳＬＰ−１８を用い、絶縁層用に線膨張係数が３
５ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液、中間層用に
線膨張係数が２０ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶
液を使用し、絶縁層厚みが２０μｍ、中間層厚みが１μ
ｍとなるように塗布乾燥し、樹脂付き銅箔を得た。この
樹脂面上に、線膨張係数が９５ｐｐｍの熱可塑性のポリ
イミド接着剤を厚みが１０μｍになるように塗布乾燥し
た。こうして得られた接着剤付きフレキシブルプリント
回路板は、樹脂層を内にして大きくカールが発生し、ま
た接着剤層と絶縁層の層間接着力が弱く、剥離が発生し
た。

【００１４】（比較例３）日本電解株式会社製１８μｍ
厚銅箔ＳＬＰ−１８を用い、絶縁層用に線膨張係数が１
４ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液、中間層用に
線膨張係数が３５ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶
液を使用し、絶縁層厚みが２０μｍ、中間層厚みが１μ
ｍとなるように塗布乾燥し、樹脂付き銅箔を得た。この
樹脂面上に、線膨張係数が１２０ｐｐｍの熱可塑性のポ
リイミド接着剤を厚みが３μｍになるように塗布乾燥し
た。こうして得られた接着剤付きフレキシブルプリント
回路板は、カールが無く、回路加工後のしわや寸法変化
も無かった。ポリイミド樹脂コート剤が付いた半導体チ
ップの回路面と、上記の接着剤付きフレキシブル回路板
の接着剤層とを熱圧着し、ピール強度を測定したとこ
ろ、０．３ｋｇ／ｃｍと、接着強度が弱かった。

【００１５】（比較例４）日本電解株式会社製１８μｍ
厚銅箔ＳＬＰ−１８を用い、絶縁層用に線膨張係数が１
４ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液、中間層用に
線膨張係数が３５ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶
液を使用し、絶縁層厚みが２０μｍ、中間層厚みが１μ
ｍとなるように塗布乾燥し、樹脂付き銅箔を得た。この
樹脂面上に、線膨張係数が９５ｐｐｍの熱可塑性のポリ
イミド接着剤を厚みが２５μｍになるように塗布乾燥し
た。こうして得られた接着剤付きフレキシブルプリント
回路板は、樹脂面を内にして大きくカールが発生し、フ
レキシブルプリント回路板として不適であった。

【００１６】（比較例５）日本電解株式会社製１８μｍ
厚銅箔ＳＬＰ−１８を用い、絶縁層用に線膨張係数がー
５ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液、中間層用に
線膨張係数が５５ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶
液を使用し、絶縁層厚みが４０μｍ、中間層厚みが２μ
ｍとなるように塗布乾燥し、樹脂付き銅箔を得た。この
樹脂面上に、線膨張係数が１２０ｐｐｍの熱可塑性のポ
リイミド接着剤を厚みが２０μｍになるように塗布乾燥
した。こうして得られた接着剤付きフレキシブルプリン
ト回路板は、樹脂面を外にして大きくカールが発生し、
しかも回路加工後に樹脂層にしわが発生した。

【００１７】（比較例６）日本電解株式会社製１８μｍ
厚銅箔ＳＬＰ−１８を用い、絶縁層用に線膨張係数が７
ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液、中間層用に線
膨張係数が４３ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液
を使用し、絶縁層厚みが２５μｍ、中間層厚みが１０μ
ｍとなるように塗布乾燥し、樹脂付き銅箔を得た。この
樹脂面上に、線膨張係数が７５ｐｐｍの熱可塑性のポリ
イミド接着剤を厚みが１２μｍになるように塗布乾燥し
た。こうして得られた接着剤付きフレキシブルプリント
回路板は、樹脂面を内にしてカールが発生し、フレキシ
ブルプリント回路板として不適であった。

【００１８】（比較例７）日本電解株式会社製１８μｍ
厚銅箔ＳＬＰ−１８を用い、絶縁層用に線膨張係数がー
５ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液、中間層用に
線膨張係数が５５ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶
液を使用し、絶縁層厚みが１０μｍ、中間層厚みが２μ
ｍとなるように塗布乾燥し、樹脂付き銅箔を得た。この
樹脂面上に、線膨張係数が１２０ｐｐｍの熱可塑性のポ
リイミド接着剤を厚みが１５μｍになるように塗布乾燥
した。こうして得られた接着剤付きフレキシブルプリン
ト回路板は、樹脂面を内にしてカールが発生し、また、
回路加工後の寸法変化が大きく、フレキシブルプリント
回路板として不適であった。

【００１９】（比較例８）日本電解株式会社製１８μｍ
厚銅箔ＳＬＰ−１８を用い、絶縁層用に線膨張係数が１
４ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶液、中間層用に
線膨張係数が７５ｐｐｍのポリイミド樹脂のアミド酸溶
液を使用し、絶縁層厚みが２０μｍ、中間層厚みが２μ
ｍとなるように塗布乾燥し、樹脂付き銅箔を得た。この
樹脂面上に、線膨張係数が９５ｐｐｍの熱可塑性のポリ
イミド接着剤を厚みが１０μｍになるように塗布乾燥し
た。こうして得られた接着剤付きフレキシブルプリント
回路板は、樹脂面を内にして大きくカールが発生し、フ
レキシブルプリント回路板として不適であった。

【００２０】

【発明の効果】本発明の接着剤付きフレキシブルプリン
ト回路板によれば、カールが無く、回路加工後のしわや
寸法変化もなく、しかも接着力が優れ、接着剤層と絶縁
層間での剥離もない、接着剤付きフレキシブルプリント
回路板を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の接着剤付きフレキシブルプリント回
路板

【図２】 従来のフレキシブルプリント回路板

【符号の説明】

１：銅箔 ２：絶縁層 ３：中間層 ４：接着剤層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリイミドを絶縁層とする２層フレキシ
   ブルプリント回路板の絶縁層上に、ポリイミド樹脂の中
   間層を形成し、この中間層上に熱可塑性ポリイミド接着
   剤層を形成してなることを特徴とする接着剤付きフレキ
   シブルプリント回路板。
2. 【請求項２】 絶縁層のポリイミド樹脂の厚みが１５μ
   ｍ以上３０μｍ以下で線膨張係数が−１０ｐｐｍ以上３
   ０ｐｐｍ以下、熱可塑性ポリイミド接着剤層の厚みが５
   μｍ以上２０μｍ以下で線膨張係数が３０ｐｐｍ以上１
   ５０ｐｐｍ以下、中間層のポリイミド樹脂の厚みが１μ
   ｍ以上５μｍ以下で線膨張係数が３０ｐｐｍ以上６０ｐ
   ｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の接着剤
   付きフレキシブルプリント回路板。
3. 【請求項３】 熱可塑性ポリイミド接着剤層が、ポリイ
   ミド樹脂とエポキシ樹脂と硬化剤の混合物である請求項
   １記載のフレキシブルプリント回路板。