KR20160038827A

KR20160038827A - 플렉시블 회로 기판 및 전자 기기

Info

Publication number: KR20160038827A
Application number: KR1020150136944A
Authority: KR
Inventors: 히로키 마츠이; 마코토 오노; 사쿠라코 시게마츠
Original assignee: 신닛테츠 수미킨 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2016-04-07
Also published as: CN105472880B; KR102404294B1; CN105472880A; TWI660649B; TW201613427A

Abstract

[과제] 좁은 케이싱 내에서도 배선 회로의 단선이나 균열을 방지할 수 있는, 우수한 내절곡성을 갖는 플렉시블 회로 기판 및 전자 기기를 제공한다.
[해결 수단] 플렉시블 회로 기판은, 폴리이미드 절연층 (A) 와, 폴리이미드 절연층 (A) 의 적어도 일방의 면에 형성된 회로 배선층 (B) 와, 회로 배선층 (B) 에 적층된 커버레이 (C) 를 구비하고 있고, a) 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내 또는 23 ∼ 27 ㎛ 의 범위 내이고, b) 회로 배선층 (B) 를 구성하는 구리 배선의 두께가 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내이고, 또한 구리 배선의 큐브 비율이 85 ％ 이상이고, c) 커버레이 (C) 를 내측으로 하여 절곡할 때의 등가 굽힘 강성이, 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내일 때에는 0.03 ∼ 0.04 N·㎡ 의 범위 내이고, 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 23 ∼ 27 ㎛ 의 범위 내일 때에는 0.07 ∼ 0.10 N·㎡ 의 범위 내이다.

Description

플렉시블 회로 기판 및 전자 기기{FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD AND ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은, 플렉시블 회로 기판 (FPC) 에 관한 것으로, 상세하게는, 전자 기기의 케이싱 내에 접어 수납되어, 사용되는 플렉시블 회로 기판 및 전자 기기에 관한 것이다.

최근, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라, 게임기 등으로 대표되는 전자 기기는, 소형화, 박형화, 경량화가 급속히 진행되고, 이들에 사용되는 재료에 대해, 작은 스페이스에 있어서도 부품을 수납할 수 있는 고밀도이며 고성능인 재료가 요망되게 되었다. 플렉시블 회로 기판에 있어서도, 스마트폰 등의 고성능 소형 전자 기기의 보급에 수반하여, 부품 수납의 고밀도화가 진전되었기 때문에, 지금까지 이상으로, 보다 좁은 케이싱 내에 플렉시블 회로 기판을 수납할 필요가 발생하고 있다. 그 때문에 플렉시블 회로 기판의 재료인 플렉시블 구리 피복 적층판에 있어서도 재료면으로부터의 내절곡성의 향상이 요구되고 있다. 이하, 본 명세서에서는, FPC 의 상면측이 대략 180 ℃ 반전되어 하면측이 되도록 절곡하는 것을 「심접힘」으로 부르는 경우가 있다.

이와 같은 용도로의 적용을 의도한 것으로서, 특허문헌 1 에서는, 플렉시블 구리 피복 적층판에 사용하는 폴리이미드 베이스 필름이나 커버 필름의 탄성률을 제어함으로써, 플렉시블 회로 기판 토털의 스티프니스성을 저감시킴으로써, 내절곡성을 향상시킨다는 기술이 제안되어 있다. 그러나, 폴리이미드나 커버 필름의 특성의 제어만으로는, 전자 기기 내에 접어 수납한다는 엄격한 굴곡 모드에 대해서는 불충분하여, 충분한 내절곡성이 우수한 플렉시블 회로 기판이 제공되고 있지 않다.

또, 특허문헌 2 에서는, 전자 기기 내에 대한 고밀도화의 관점에서, 동박측에서의 어프로치로서, 동박의 결정 입경 사이즈에 주목하여, 내스프링 백성을 억제한 열처리용 동박이 제안되어 있다. 본 기술은, 동박 중에 여러 가지의 적절한 첨가제를 넣은 압연 동박을 사용하여, 결정립의 비대화에 충분한 열량을 가함으로써 결정 입경을 크게 성장시키고, 그 결과, 동박의 내스프링성을 개량하고자 하는 기술이다.

그러나, 스마트폰으로 대표되는 소형 전자 기기에 대해서는, 좁은 케이싱 내에, FPC 를 더욱 고밀도로 수납하는 것이 요청되고 있다. 그 때문에, 상기 종래 기술만으로는 추가적인 고밀도화의 요청에 부응하는 것이 어렵다.

일본 공개특허공보 2007-208087호 일본 공개특허공보 2010-280191호

본 발명은, 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 좁은 케이싱 내에서도 배선 회로의 단선이나 균열을 방지할 수 있는, 우수한 내절곡성을 갖는 플렉시블 회로 기판 및 전자 기기를 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 실시한 결과, 플렉시블 회로 기판을 구성하는 폴리이미드 절연층의 두께와, 회로 배선층을 구성하는 구리 배선의 두께 및 큐브 비율과, 플렉시블 회로 기판의 전체의 등가 굽힘 강성의 관계에 주목함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 플렉시블 회로 기판을 제공할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 플렉시블 회로 기판은, 폴리이미드 절연층 (A) 와, 상기 폴리이미드 절연층 (A) 의 적어도 일방의 면에 형성된 회로 배선층 (B) 와, 상기 회로 배선층 (B) 에 적층된 커버레이 (C) 를 구비하고 있다. 그리고, 본 발명의 플렉시블 회로 기판은, 이하의 a ∼ c 의 구성 :

a) 상기 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가, 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내이거나, 또는, 23 ∼ 27 ㎛ 의 범위 내인 것 ;

b) 상기 회로 배선층 (B) 를 구성하는 구리 배선의 두께가 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내이고, 또한 상기 구리 배선의 큐브 비율이 85 ％ 이상인 것 ;

및,

c) 상기 커버레이 (C) 를 내측으로 하여 절곡할 때의 등가 굽힘 강성이,

상기 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내일 때에는, 0.03 ∼ 0.04 N·㎡ 의 범위 내이고,

상기 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 23 ∼ 27 ㎛ 의 범위 내일 때에는, 0.07 ∼ 0.10 N·㎡ 의 범위 내인 것 ;

을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 플렉시블 회로 기판은, 상기 커버레이 (C) 를 내측으로 하여 접은 상태에서, 전자 기기의 케이싱 내에 수납하여 사용되는 것이어도 된다.

본 발명의 전자 기기는, 상기의 플렉시블 회로 기판을, 상기 커버레이 (C) 를 내측으로 하여 접은 상태에서 케이싱 내에 수납한 것이다.

본 발명의 플렉시블 회로 기판은, 배선 기판에 요구되는 높은 내절곡성을 발현할 수 있기 때문에, 전자 기기 내에 절곡한 상태에서의 접속 신뢰성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 플렉시블 회로 기판은, 특히, 스마트폰 등의 소형 액정 둘레의 절곡 부분 등의 내절곡성이 요구되는 전자 부품에 바람직하게 사용할 수 있다.

도 1 은 실시예에서 사용한 시험 회로 기판편의 구리 배선의 모습을 나타내는 평면 설명도이다.
도 2 는 절곡 시험에서의 시료 스테이지와 시험 회로 기판편의 모습을 나타내는 측면 설명도이다 (시료 스테이지 상에 시험 회로 기판편을 고정시킨 상태도).
도 3 은 절곡 시험에서의 시료 스테이지와 시험 회로 기판편의 모습을 나타내는 측면 설명도이다 (시험 회로 기판편의 절곡 지점을 롤러로 누르기 바로 전의 상태도).
도 4 는 절곡 시험에서의 시료 스테이지와 시험 회로 기판편의 모습을 나타내는 측면 설명도이다 (시험 회로 기판편의 절곡 지점을 롤러로 누른 상태도).
도 5 는 절곡 시험에서의 시료 스테이지와 시험 회로 기판편의 모습을 나타내는 측면 설명도이다 (절곡 지점을 열어 시험편을 평평한 상태로 되돌린 상태도).
도 6 은 절곡 시험에서의 시료 스테이지와 시험 회로 기판편의 모습을 나타내는 측면 설명도이다 (절곡 지점의 접힌 자국 부분을 롤러로 눌러 고르게 하는 상태도).
도 7 은 플렉시블 회로 기판의 단면 설명도 (일부) 이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

＜플렉시블 회로 기판＞

본 실시형태의 플렉시블 회로 기판은, 폴리이미드 절연층 (A) 와, 폴리이미드 절연층 (A) 의 편면 또는 양면에 형성된 회로 배선층 (B) 와, 회로 배선층 (B) 에 적층된 커버레이 (C) 를 구비하고 있다. 이 플렉시블 회로 기판은, 예를 들어, 폴리이미드 절연층 (A) 와 동박층을 구비한 플렉시블 구리 피복 적층판의 동박층을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성하고, 커버레이 (C) 를 접착시킴으로써 제작된다. 또한, 플렉시블 회로 기판에 있어서, 폴리이미드 절연층 (A) 의 양면에 회로 배선층 (B) 가 형성되어 있는 경우에는, 절곡했을 때에 내측이 되는 회로 배선층이 후술하는 구성 b 를 구비하고 있으면 된다. 이 경우, 절곡했을 때에 내측이 되는 회로 배선층을 덮는 커버레이가, 후술하는 구성 c 의 커버레이 (C) 에 해당한다.

＜폴리이미드 절연층 (A)＞

폴리이미드 절연층 (A) 는, 그 두께가 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내이거나, 또는, 23 ∼ 27 ㎛ 의 범위 내이다 (구성 a). 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 10 ㎛ 미만에서는, 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성이 저하되어, 그 내 (耐) 심접힘성이 저하되게 되고, 27 ㎛ 를 초과하면, 플렉시블 회로 기판을 절곡했을 때에 구리 배선에 보다 응력이 가해지게 되어, 그 내심접힘성을 저하시키는 경향이 된다.

폴리이미드 절연층 (A) 는, 시판되는 폴리이미드 필름을 그대로 사용할 수도 있지만, 절연층의 두께나 물성의 컨트롤의 용이성에서, 폴리아미드산 용액을 동박 상에 직접 도포한 후, 열처리에 의해 건조, 경화시키는 소위 캐스트 (도포) 법에 의한 것이 바람직하다. 또, 폴리이미드 절연층 (A) 는, 단층만으로 형성되는 것이어도 되지만, 폴리이미드 절연층 (A) 와 회로 배선층 (B) 의 접착성 등을 고려하면 복수 층으로 이루어지는 것이 바람직하다. 폴리이미드 절연층 (A) 를 복수 층으로 하는 경우, 상이한 구성 성분으로 이루어지는 폴리아미드산 용액 상에 다른 폴리아미드산 용액을 순차 도포하여 형성할 수 있다. 폴리이미드 절연층 (A) 가 복수 층으로 이루어지는 경우, 동일한 구성의 폴리이미드 전구체 수지를 2 회 이상 사용해도 된다.

폴리이미드 절연층 (A) 에 대해, 보다 상세하게 설명한다. 상기 서술한 바와 같이, 폴리이미드 절연층 (A) 는 복수 층으로 하는 것이 바람직하지만, 그 구체예로는, 폴리이미드 절연층 (A) 를, 열팽창 계수 30 × 10^-6/K 미만의 저열팽창성의 폴리이미드층 (ⅰ) 과, 열팽창 계수 30 × 10^-6/K 이상의 고열팽창성의 폴리이미드층 (ⅱ) 를 포함하는 적층 구조로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 폴리이미드 절연층 (A) 는, 저열팽창성의 폴리이미드층 (ⅰ) 의 적어도 일방, 바람직하게는 그 양측에, 고열팽창성의 폴리이미드층 (ⅱ) 를 갖는 적층 구조로 하고, 고열팽창성의 폴리이미드층 (ⅱ) 가 직접 회로 배선층 (B) 와 접하도록 하는 것이 좋다. 여기서, 「저열팽창성 폴리이미드층 (ⅰ)」이란, 열팽창 계수 30 × 10^-6/K 미만, 바람직하게는 1 × 10^-6 ∼ 25 × 10^-6/K 의 범위 내, 특히 바람직하게는 3 × 10^-6 ∼ 20 × 10^-6/K 의 범위 내의 폴리이미드층을 말한다. 또, 「고열팽창성의 폴리이미드층 (ⅱ)」란, 열팽창 계수 30 × 10^-6/K 이상의 폴리이미드층을 말하고, 바람직하게는 30 × 10^-6 ∼ 80 × 10^-6/K 의 범위 내, 특히 바람직하게는 30 × 10^-6 ∼ 70 × 10^-6/K 의 범위 내의 폴리이미드층을 말한다. 이와 같은 폴리이미드층은, 사용하는 원료의 조합, 두께, 건조·경화 조건을 적절히 변경함으로써 원하는 열팽창 계수를 갖는 폴리이미드층으로 할 수 있다.

상기 폴리이미드 절연층 (A) 를 부여하는 폴리아미드산 용액은, 공지된 디아민과 산무수물을 용매의 존재하에서 중합하여 제조할 수 있다. 이 때, 중합되는 수지 점도는, 예를 들어, 500 cps 이상 35,000 cps 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

폴리이미드의 원료로서 사용되는 디아민으로는, 예를 들어, 4,6-디메틸-m-페닐렌디아민, 2,5-디메틸-p-페닐렌디아민, 2,4-디아미노메시틸렌, 4,4'-메틸렌디-o-톨루이딘, 4,4'-메틸렌디-2,6-자일리딘, 4,4'-메틸렌-2,6-디에틸아닐린, 2,4-톨루엔디아민, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐프로판, 3,3'-디아미노디페닐프로판, 4,4'-디아미노디페닐에탄, 3,3'-디아미노디페닐에탄, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,3'-디아미노디페닐메탄, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 4,4'-디아미노디페닐술파이드, 3,3'-디아미노디페닐술파이드, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,3'-디아미노디페닐술폰, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3-디아미노디페닐에테르, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 벤지딘, 3,3'-디아미노비페닐, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디메톡시벤지딘, 4,4'-디아미노-p-터페닐, 3,3'-디아미노-p-터페닐, 비스(p-아미노시클로헥실)메탄, 비스(p-β-아미노-t-부틸페닐)에테르, 비스(p-β-메틸-δ-아미노펜틸)벤젠, p-비스(2-메틸-4-아미노펜틸)벤젠, p-비스(1,1-디메틸-5-아미노펜틸)벤젠, 1,5-디아미노나프탈렌, 2,6-디아미노나프탈렌, 2,4-비스(β-아미노-t-부틸)톨루엔, 2,4-디아미노톨루엔, m-자일렌-2,5-디아민, p-자일렌-2,5-디아민, m-자일릴렌디아민, p-자일릴렌디아민, 2,6-디아미노피리딘, 2,5-디아미노피리딘, 2,5-디아미노-1,3,4-옥사디아졸, 피페라진, 2,2'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 3,7-디아미노디벤조푸란, 1,5-디아미노플루오렌, 디벤조-p-디옥신-2,7-디아민, 4,4'-디아미노벤질 등을 들 수 있다.

또, 폴리이미드의 원료로서 사용되는 산무수물로는, 예를 들어, 피로멜리트산 2무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 2무수물, 2,2',3,3'-벤조페논테트라카르복실산 2무수물, 2,3,3',4'-벤조페논테트라카르복실산 2무수물, 나프탈렌-1,2,5,6-테트라카르복실산 2무수물, 나프탈렌-1,2,4,5-테트라카르복실산 2무수물, 나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 2무수물, 나프탈렌-1,2,6,7-테트라카르복실산 2무수물, 4,8-디메틸-1,2,3,5,6,7-헥사하이드로나프탈렌-1,2,5,6-테트라카르복실산 2무수물, 4,8-디메틸-1,2,3,5,6,7-헥사하이드로나프탈렌-2,3,6,7-테트라카르복실산 2무수물, 2,6-디클로로나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 2무수물, 2,7-디클로로나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 2무수물, 2,3,6,7-테트라클로로나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 2무수물, 1,4,5,8-테트라클로로나프탈렌-2,3,6,7-테트라카르복실산 2무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 2무수물, 2,2',3,3'-비페닐테트라카르복실산 2무수물, 2,3,3',4'-비페닐테트라카르복실산 2무수물, 3,3",4,4"-p-터페닐테트라카르복실산 2무수물, 2,2",3,3"-p-터페닐테트라카르복실산 2무수물, 2,3,3",4"-p-터페닐테트라카르복실산 2무수물, 2,2-비스(2,3-디카르복시페닐)-프로판 2무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)-프로판 2무수물, 비스(2,3-디카르복시페닐)에테르 2무수물, 비스(2,3-디카르복시페닐)메탄 2무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)메탄 2무수물, 비스(2,3-디카르복시페닐)술폰 2무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)술폰 2무수물, 1,1-비스(2,3-디카르복시페닐)에탄 2무수물, 1,1-비스(3,4-디카르복시페닐)에탄 2무수물, 페릴렌-2,3,8,9-테트라카르복실산 2무수물, 페릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실산 2무수물, 페릴렌-4,5,10,11-테트라카르복실산 2무수물, 페릴렌-5,6,11,12-테트라카르복실산 2무수물, 페난트렌-1,2,7,8-테트라카르복실산 2무수물, 페난트렌-1,2,6,7-테트라카르복실산 2무수물, 페난트렌-1,2,9,10-테트라카르복실산 2무수물, 시클로펜탄-1,2,3,4-테트라카르복실산 2무수물, 피라진-2,3,5,6-테트라카르복실산 2무수물, 피롤리딘-2,3,4,5-테트라카르복실산 2무수물, 티오펜-2,3,4,5-테트라카르복실산 2무수물, 4,4'-옥시디프탈산 2무수물, 2,3,6,7-나프탈렌테트라카르복실산 2무수물 등을 들 수 있다.

상기 디아민 및 산무수물은, 각각 1 종만을 사용해도 되고 2 종 이상을 병용할 수도 있다. 또, 중합에 사용되는 용매는, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리디논, 2-부타논, 디글라임, 자일렌 등을 들 수 있고, 1 종 또는 2 종 이상 병용하여 사용할 수도 있다.

본 실시형태에 있어서, 열팽창 계수 30 × 10^-6/K 미만의 저열팽창성의 폴리이미드층 (ⅰ) 로 하려면, 예를 들어, 원료의 산무수물 성분으로서 피로멜리트산 2무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 2무수물을, 디아민 성분으로는, 2,2'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 2-메톡시-4,4'-디아미노벤즈아닐리드를 사용하는 것이 좋고, 특히 바람직하게는, 피로멜리트산 2무수물 및 2,2'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐을 원료 각 성분의 주성분으로 하는 것이 좋다.

또, 열팽창 계수 30 × 10^-6/K 이상의 고열팽창성의 폴리이미드층 (ⅱ) 로 하려면, 예를 들어, 원료의 산무수물 성분으로서 피로멜리트산 2무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 2무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 2무수물, 3,3',4,4'-디페닐술폰테트라카르복실산 2무수물을, 디아민 성분으로는, 2,2'-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠을 사용하는 것이 좋고, 특히 바람직하게는 피로멜리트산 2무수물 및 2,2'-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판을 원료 각 성분의 주성분으로 하는 것이 좋다. 또한, 이와 같이 하여 얻어지는 고열팽창성의 폴리이미드층 (ⅱ) 의 바람직한 유리 전이 온도는 300 ∼ 400 ℃ 의 범위 내이다.

또, 폴리이미드 절연층 (A) 를 저열팽창성의 폴리이미드층 (ⅰ) 과 고열팽창성의 폴리이미드층 (ⅱ) 의 적층 구조로 한 경우, 바람직하게는, 저열팽창성의 폴리이미드층 (ⅰ) 과 고열팽창성의 폴리이미드층 (ⅱ) 의 두께비 (저열팽창성의 폴리이미드층 (ⅰ)/고열팽창성의 폴리이미드층 (ⅱ)) 가 2 ∼ 15 의 범위 내인 것이 좋다. 이 비의 값이, 2 에 미치지 않으면 폴리이미드 절연층 (A) 전체에 대한 저열팽창성의 폴리이미드층 (ⅰ) 이 얇아지기 때문에, 폴리이미드 필름의 치수 특성의 제어가 곤란해져, 동박을 에칭하여 회로 배선층 (B) 를 형성했을 때의 치수 변화율이 커지고, 15 를 초과하면 고열팽창성의 폴리이미드층 (ⅱ) 가 얇아지기 때문에, 폴리이미드 절연층 (A) 와 회로 배선층 (B) 의 접착 신뢰성이 저하된다.

＜회로 배선층 (B)＞

본 실시형태의 플렉시블 회로 기판에 있어서, 회로 배선층 (B) 는, 예를 들어 동박을 원료로 하는 구리 배선에 의해 구성된다. 회로 배선층 (B) 를 구성하는 구리 배선의 두께는 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내이고, 또한 구리 배선의 큐브 비율은 85 ％ 이상이다 (구성 b). 회로 배선층 (B) 를 구성하는 구리 배선의 두께가 10 ㎛ 미만에서는, 구리 피복 적층판의 강성이 저하되어, 플렉시블 회로 기판을 제조할 때의 핸들링이 악화되는 경향이 되고, 14 ㎛ 를 초과하면 플렉시블 회로 기판을 절곡했을 때에 구리 배선에 가해지는 응력이 커짐으로써 내심접힘성이 저하되는 경향이 된다. 또, 회로 배선층 (B) 를 구성하는 구리 배선의 큐브 비율이 85 ％ 미만에서는, 구리 배선의 결정립마다의 이방성이 높아져, 절곡시에 미시적인 응력 집중이 발생함으로써 내심접힘성이 저하되는 경향이 된다.

여기서, 큐브 비율이란, 구리 배선을 구성하는 구리의 소정의 면이 결정 방위 ＜200＞ 에 배향하고 있는 면적률을 나타내는 지표이다. 큐브 비율은, 후기 실시예에 나타내는 바와 같이, EBSD (Electron Back Scattering Diffraction) 법에 의해 확인할 수 있다. 회로 배선층 (B) 의 원료인 동박은, 플렉시블 회로 기판의 제조시에 충분한 열이력을 거침으로써 어닐이 진행되는 결과, 회로 배선층 (B) 로 가공된 단계에서, 큐브 비율이 상기 범위 내가 되는 것인 것이 필요하다.

본 실시형태의 플렉시블 회로 기판에 있어서, 회로 배선층 (B) 에 사용하는 동박은, 상기 특성을 충족하는 것이면 특별히 한정되는 것이 아니며, 시판되고 있는 동박을 사용할 수 있다. 그 구체예로는, JX 닛코 닛세키 금속 주식회사 제조의 HA 박 등을 들 수 있다.

＜커버레이 (C)＞

본 실시형태의 플렉시블 회로 기판에 있어서, 커버레이 (C) 는 두께가 27.5 ㎛ 이고, 인장 탄성률이 2.0 ∼ 3.5 ㎬ 의 범위 내인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 커버레이 (C) 로는, 시판품을 사용할 수 있다. 그 구체예로는, 아리사와 제작소사 제조, CEA0515 (상품명) 등을 들 수 있다.

＜전체 두께＞

본 실시형태의 플렉시블 회로 기판은, 커버레이 (C) 를 첩부 (貼付) 한 상태 (배선 충전 후) 에서의 전체의 두께 [요컨대, 폴리이미드 절연층 (A) 와 회로 배선층 (B) 와 커버레이 (C) 의 합계의 두께] 가, 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내일 때에는 41 ∼ 50 ㎛ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 23 ∼ 27 ㎛ 의 범위 내일 때에는 53 ∼ 63 ㎛ 의 범위 내인 것이 바람직하다.

폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내일 때, 플렉시블 회로 기판의 전체의 두께가 41 ㎛ 미만에서는, 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성이 저하되어, 그 내심접힘성이 저하되는 경향이 되고, 50 ㎛ 를 초과하면, 플렉시블 회로 기판을 절곡했을 때에 구리 배선에 보다 응력이 가해지게 되어, 그 내심접힘성이 저하되는 경우가 있다.

또, 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 23 ∼ 27 ㎛ 의 범위 내일 때, 플렉시블 회로 기판의 전체의 두께가 53 ㎛ 미만에서는, 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성이 저하되어, 그 내심접힘성이 저하되는 경향이 되고, 63 ㎛ 를 초과하면, 플렉시블 회로 기판을 절곡했을 때에 구리 배선에 보다 응력이 가해지게 되어, 그 내심접힘성이 저하되는 경우가 있다.

＜플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성＞

본 실시형태의 플렉시블 회로 기판은, 커버레이 (C) 를 내측으로 하여 절곡할 때의 등가 굽힘 강성은, 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내일 때에는 0.03 ∼ 0.04 N·㎡ 의 범위 내이고, 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 23 ∼ 27 ㎛ 의 범위 내일 때에는 0.07 ∼ 0.10 N·㎡ 의 범위 내이다 (구성 c). 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성이, 상기 범위로부터 벗어나면 내심접힘성이 저하된다.

이하, 본 실시형태의 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성에 대해 설명한다. 먼저, 플렉시블 회로 기판의 중립면 위치의 계산 방법에 대해, 도 7 을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 7 은, 중립면 위치의 계산 방법의 설명에 사용하는 적층체의 모델의 단면도이다. 도 7 에는, 편의상, 적층체가 2 층인 모델을 나타내고 있지만, 이하의 설명은, 적층체가 2 층 이상인 경우의 전반에 적용된다. 여기서, 적층체의 층의 수를 n (n 은 2 이상의 정수 (整數)) 으로 한다. 또, 이 적층체를 구성하는 각 층 중 밑에서부터 세어 i 번째 (i ＝ 1, 2, …, n) 의 층을 제 i 번째로 부른다. 도 7 에 있어서, 부호 (B) 는, 적층체의 폭을 나타내고 있다. 또한, 여기서 말하는 폭이란, 제 1 층의 하면에 평행하고, 적층체의 길이 방향에 수직인 방향의 치수이다.

본 실시형태에 있어서의 플렉시블 회로 기판은, 상기의 폴리이미드 절연층 (A) 와 회로 배선층 (B) 와 커버레이 (C) 에 의해 구성되는데, 커버레이 (C) 를 제거한 상태를 회로 배선층 (B) 측에서 보았을 때에, 구리 배선 (51) (도 1 참조) 이 존재하는 부분과, 구리 배선 (51) 이 존재하지 않는 부분이 있다. 여기서, 구리 배선 (51) 이 존재하는 부분을 배선부 (Line) 로 불르고, 구리 배선 (51) 이 존재하지 않는 부분을 스페이스부 (Space) 로 부른다. 배선부와 스페이스부는 구성이 상이하다. 그 때문에, 필요에 따라, 배선부와 스페이스부를 나누어 생각한다.

[중립면 위치의 계산]

여기서, 제 1 층의 하면을 기준면 (SP) 으로 한다. 이하, 기준면 (SP) 이 도 7 에 있어서의 하측으로 볼록 형상이 되도록 적층체를 굴곡시키는 경우에 대해 생각한다. 도 7 에 있어서, 부호 (NP) 는 적층체의 중립면을 나타내고 있다. 여기서, 중립면 (NP) 과 기준면 (SP) 의 거리를 중립면 위치 [NP] 로 하고, 이 중립면 위치 [NP] 를, 배선부와 스페이스부로 따로 따로 계산한다. 중립면 위치 [NP] 는, 다음의 식 (1) 에 의해 산출된다.

[NP] ＝ Σ_i＝1 ⁿE_iB_ih_it_i/Σ_i＝1 ⁿE_iB_it_i … (1)

여기서, E_i 는 제 1 층을 구성하는 재료의 탄성률이다. 이 탄성률 E_i 는, 본 실시형태에 있어서의 「각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계」에 대응한다. B_i 는, 제 i 층의 폭으로, 도 7 에 나타낸 폭 (B) 에 상당한다. 배선부의 중립면 위치 [NP] 를 구하는 경우에는, B_i 로서 선폭 (LW) 의 값을 사용하여, 스페이스부의 중립면 위치 [NP] 를 구하는 경우에는, B_i 로서 선간폭 (SW) 의 값을 사용한다 (도 1 참조). h_i 는, 제 1 층의 중앙면과 기준면 (SP) 의 거리이다. 또한, 제 1 층의 중앙면이란, 제 i 층의 두께 방향의 중앙에 위치하는 가상의 면이다. t_i 는, 제 i 층의 두께이다. 또, 기호 "Σ_i＝1 ⁿ" 은, i 가 1 에서 n 까지의 총합을 나타낸다. 이하, 배선부의 중립면 위치를 [NP]_Line 으로 기재한다.

[등가 굽힘 강성의 계산]

플렉시블 회로 기판 전체의 굽힘 강성인 등가 굽힘 강성 [BR] 은, 다음의 식 (2) 에 의해 산출된다.

[BR] ＝ B_Line{Σ_i＝1 ⁿE_i(a_i ³ － b_i ³)/3}_Line ＋ B_Space{Σ_i＝1 ⁿE_i(a_i ³ － b_i ³)/3}_Space … (2)

여기서, 식 (2) 에 있어서, B_Line 은 선폭 (LW) 의 총합이고, B_Space 는 선간폭 (SW) 의 총합이다. 또, 도 7 에 나타낸 바와 같이, a_i 는 제 1 층의 상면과 중립면 (NP) 의 거리, b_i 는 제 i 층의 하면과 중립면 (NP) 의 거리이다. {Σ_i＝1 ⁿE_i(a_i ³ － b_i ³)/3}_Line 은, 배선부에 있어서의 E_i(a_i ³ － b_i ³)/3 의 값의, i 가 1 에서 n 까지의 총합이다. {Σ_i＝1 ⁿE_i(a_i ³ － b_i ³)/3}_Space 는, 스페이스부에 있어서의 E_i(a_i ³ － b_i ³)/3 의 값의, i 가 1 에서 n 까지의 총합이다. 또한, 식 (2) 에 관련되는데, 제 i 층에 관하여, B_i(a_i ³ － b_i ³)/3 은, 일반적으로 단면 2 차 모멘트로 불리는 단면의 기하학적인 특성을 나타내는 파라미터이다. 이 제 i 층의 단면 2 차 모멘트에 제 1 층의 탄성률 E_i 를 곱한 값이 제 i 층의 굽힘 강성이다.

＜플렉시블 구리 피복 적층판의 제조＞

본 실시형태의 플렉시블 회로 기판을 제조하기 위하여 사용하는 플렉시블 구리 피복 적층판은, 예를 들어, 회로 배선층 (B) 의 원료가 되는 동박의 표면에 폴리이미드 전구체 수지 용액 (폴리아미드산 용액이라고도 한다) 을 도공하고, 이어서, 건조, 경화시키는 열처리 공정을 거쳐 제조할 수 있다. 열처리 공정에 있어서의 열처리는, 도공된 폴리아미드산 용액을 160 ℃ 미만의 온도에서 폴리아미드산 중의 용매를 건조 제거한 후, 추가로, 150 ℃ 내지 400 ℃ 의 온도 범위에서 단계적으로 승온하여, 경화시킴으로써 실시된다. 상기 방법에 의해 편면 플렉시블 구리 피복 적층판을 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진 편면 플렉시블 구리 피복 적층판을 양면 구리 피복 적층판으로 하려면, 상기 편면 플렉시블 구리 피복 적층판과, 이것과는 따로 준비한 동박을 300 ∼ 400 ℃ 에서 열압착시키는 방법을 들 수 있다.

＜FPC＞

본 실시형태의 플렉시블 회로 기판은, 플렉시블 구리 피복 적층판의 금속 박을 통상적인 방법에 의해 패턴상으로 가공하여 배선층을 형성 후, 커버레이를 첩부함으로써 제조할 수 있다.

＜FPC 의 사용 방법＞

본 실시형태의 플렉시블 회로 기판은, 예를 들어 0.1 ∼ 0.5 ㎜ 의 좁은 갭에서의 굴곡 성능의 요구가 엄격한 절곡의 용도에 있어서 특히 효과를 발휘한다. 즉, FPC 에 1 ㎏ 의 가중을 가함으로써 180°절곡하고, 전자 기기의 케이싱 내에 접어 수납되어 사용하는 것이 바람직하다.

＜전자 기기＞

본 발명의 일 실시형태에 관련된 전자 기기는, 전자 기기의 케이싱 내에 접어 수납되는 FPC 를 갖고 있다. 전자 기기는, 예를 들어 스마트폰, 태블릿 단말 등으로 대표되는 휴대용 정보 통신 단말이다. 전자 기기는, 예를 들어 금속, 합성 수지 등의 재질의 케이싱과 본 실시형태의 FPC 를 구비하고 있다. FPC 는, 전자 기기의 케이싱 내에 접어 수납되어 있다. 전자 기기는, 내절곡성이 우수하고, 접속 신뢰성이 높은 본 실시형태의 FPC 를 사용하고 있기 때문에, FPC 를 케이싱 내에 접어 고밀도로 수납해도, 배선 회로의 단선이나 균열이 잘 발생하지 않아, 제품의 신뢰성이 우수하다.

실시예

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 또한, 하기의 실시예에 있어서의 각 특성 평가는, 이하의 방법에 의해 실시하였다.

[인장 탄성률의 측정]

인장 탄성률의 측정할 때 동박에 관해서는, 진공 오븐을 사용하여 플렉시블 구리 피복 적층판의 처리 공정과 동등한 열처리를 부여한 동박을 사용하였다. 또, 폴리이미드층에 관해서는, 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하여 동박을 완전하게 제거한 폴리이미드 필름을 사용하였다. 이와 같이 하여 얻어진 재료를, 주식회사 토요 정기 제작소 제조 스트로그래프 R-1 을 사용하여, 온도 23 ℃, 상대 습도 50 ％ 의 환경하에서 인장 탄성률의 값을 측정하였다.

[열팽창 계수 (CTE) 의 측정]

세이코 인스트루먼트 제조의 서모 메커니컬 애널라이저를 사용하여, 250 ℃까지 승온하고, 추가로 그 온도에서 10 분 유지한 후, 5 ℃/분의 속도로 냉각시키고, 240 ℃ 에서 100 ℃ 까지의 평균 열팽창 계수 (선열팽창 계수) 를 구하였다.

[표면 조도 (Rz) 의 측정]

접촉식 표면 조도 측정기 ((주) 고사카 연구소 제조 SUREF CORDER ET3000) 를 사용하여, 동박의 폴리이미드 절연층과의 접촉면측의 표면 조도를 측정하였다.

[동박의 큐브 비율의 측정]

큐브 비율은, 동박의 소정의 면이 결정 방위 ＜200＞ 에 배향하고 있는 면적률을 나타내는 지표이다. 각 실시예의, 동박의 소정의 면이 어떠한 결정 방위를 갖는지에 대해서는, EBSD (Electron Back Scattering Diffraction) 법에 의해 확인하였다. EBSD 법은, 측정 대상인 시료 표면에 수속 전자빔을 조사했을 때에 발생하는 개개의 결정면으로부터 회절되는 의사 키쿠치선으로 불리는 회절 이미지로부터 결정을 해석하고, 방위 데이터와 측정점의 위치 정보로부터 측정 대상의 결정 방위 분포를 측정하는 방법으로서, X 선 회절법보다 마이크로한 영역의 집합 조직의 결정 방위를 해석할 수 있다. 예를 들어, 개개의 미소 영역에서 그 결정 방위를 특정하고, 그것들을 서로 연결하여 매핑할 수 있고, 각 매핑점간의 면방위의 경사각 (방위차) 이 일정치 이하인 것을 동일한 색으로 나누어 칠하고, 거의 동일한 면방위를 갖는 영역 (결정립) 의 분포를 부상시킴으로써 방위 매핑 이미지를 얻을 수 있다. 또, 특정의 면방위에 대해 소정의 각도 이내의 방위를 갖는 방위면을 포함하여 그 방위인 것으로 규정하고, 각 면방위의 존재 비율을 면적률, 요컨대 큐브 비율을 산출할 수 있다.

[심접힘 측정 (절곡 시험)]

구리 피복 적층판의 동박을 에칭 가공하고, 그 길이 방향을 따라 라인폭 100 ㎛, 스페이스폭 100 ㎛ 로 길이가 40 ㎜ 인 10 열의 구리 배선 (51) 을 형성한 시험편 (시험 회로 기판편) (40) 을 제작하였다 (도 1). 시험편 (40) 에 있어서의 구리 배선 (51) 만을 나타낸 도 1 에 나타낸 바와 같이, 그 시험편 (40) 에 있어서의 10 열의 구리 배선 (51) 은, U 자부 (52) 를 통하여 전부 연속하여 연결되어 있고, 그 양단에는 저항치 측정용 전극 부분 (도시외) 을 형성하고 있다.

시험편 (40) 을, 둘로 접을 수 있는 시료 스테이지 (20 및 21) 상에 고정시키고, 저항치 측정용 배선을 접속하여 저항치의 모니터링을 개시하였다 (도 2). 절곡 시험은, 10 열의 구리 배선 (51) 에 대해, 길이 방향의 정확히 중앙 부분에서, 구리 배선 (51) 이 내측이 되어 마주보도록 절곡하여 실시하였다. 이 때, 우레탄제의 롤러 (22) 를 사용하여, 절곡 지점 (40C) 에 1 ㎏ 의 가중이 되도록 제어하면서, 절곡한 선과 병행하게 롤러 (22) 를 이동시키고, 10 열의 구리 배선 (51) 을 전부 절곡한 후 (도 3 및 도 4), 절곡 부분을 벌려 시험편 (40) 을 평평한 상태로 되돌리고 (도 5), 접힌 자국이 나 있는 부분을 재차 롤러 (22) 로 누른 채로 이동시키고 (도 6), 이 일련의 공정으로 심접힘 횟수 1 회로 카운트하도록 하였다. 이와 같은 순서로 절곡 시험을 반복하여 실시하는 동안, 항상, 구리 배선 (51) 의 저항치를 모니터링하고, 소정의 저항 (3000 Ω) 이 된 시점을 구리 배선 (51) 의 파단으로 판단하고, 그 때까지 반복한 절곡 횟수를 심접힘 측정치로 하였다.

폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내로서, 커버레이 (C) 를 내측으로 하여 절곡할 때의 등가 굽힘 강성이 0.03 ∼ 0.04 N·㎡ 의 범위 내일 때에는, 심접힘 측정치가 30 회 이상을 「양호」, 30 회 미만을 「불가」로 평가하였다. 또, 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 23 ∼ 27 ㎛ 의 범위 내로서, 커버레이 (C) 를 내측으로 하여 절곡할 때의 등가 굽힘 강성이 0.07 ∼ 0.10 N·㎡ 의 범위 내일 때에는, 심접힘 측정치가 70 회 이상을 「양호」, 70 회 미만을 「불가」로 평가하였다.

또한, 절곡 시험에 있어서, 처음부터 절곡된 상태의 시험편 (40) 을 사용하는 경우에는, 일단 전개하여 절곡을 해소시킨 상태를 절곡 횟수 제로로 하고, 상기 순서로 절곡 횟수를 카운트한다.

커버레이 A 는, 아리사와 제작소사 제조의 커버레이 (상품명 ; CEA0515, 두께 ; 27.5 ㎛, 인장 탄성률 ; 3.5 ㎬) 를 의미한다.

커버레이 B 는, 아리사와 제작소사 제조의 커버레이 (상품명 ; CMA0515, 두께 : 27.5 ㎛, 인장 탄성률 ; 2.6 ㎬) 를 의미한다.

커버레이 C 는, 아리사와 제작소사 제조의 커버레이 (상품명 ; CEA0525, 두께 ; 37.5 ㎛, 인장 탄성률 ; 3.3 ㎬) 를 의미한다.

커버레이 D 는, 아리사와 제작소사 제조의 커버레이 (상품명 ; CMA0525, 두께 ; 37.5 ㎛, 인장 탄성률 ; 2.3 ㎬) 를 의미한다.

커버레이 E 는, 닉칸 공업사 제조의 커버레이 (상품명 ; CISV1225, 두께 ; 37.5 ㎛, 인장 탄성률 ; 2.0 ㎬) 를 의미한다.

커버레이 F 는, 닉칸 공업사 제조 커버레이 (상품명 ; CISV1215, 두께 ; 27.5 ㎛, 인장 탄성률 ; 2.0 ㎬) 를 의미한다.

실시예, 비교예에 기재된 플렉시블 구리 피복 적층판의 제조 방법에 대해 다음에 나타낸다.

[폴리아미드산 용액의 합성]

(합성예 1)

열전쌍 및 교반기를 구비함과 함께 질소 도입이 가능한 반응 용기에, N,N-디메틸아세트아미드를 넣고, 또한, 이 반응 용기에 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판 (BAPP) 을 투입하여 용기 중에서 교반하면서 용해시켰다. 다음으로, 피로멜리트산 2무수물 (PMDA) 을 모노머의 투입 총량이 12 wt％ 가 되도록 투입하였다. 그 후, 3 시간 교반을 계속하여 중합 반응을 실시하고, 폴리아미드산 a 의 수지 용액을 얻었다. 폴리아미드산 a 로부터 형성된 두께 25 ㎛ 의 폴리이미드 필름의 열팽창 계수 (CTE) 는 55 × 10^-6/K 였다.

(합성예 2)

열전쌍 및 교반기를 구비함과 함께 질소 도입이 가능한 반응 용기에, N,N-디메틸아세트아미드를 넣고, 또한, 이 반응 용기에 2,2'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐 (m-TB) 을 투입하여 용기 중에서 교반하면서 용해시켰다. 다음으로, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 2무수물 (BPDA) 및 피로멜리트산 2무수물 (PMDA) 을 모노머의 투입 총량이 15 wt％, 각 산무수물의 몰 비율 (BPDA : PMDA) 이 20 : 80 이 되도록 투입하였다. 그 후, 3 시간 교반을 계속하여 중합 반응을 실시하여, 폴리아미드산 b 의 수지 용액을 얻었다. 폴리아미드산 b 로부터 형성된 두께 25 ㎛ 의 폴리이미드 필름의 열팽창 계수 (CTE) 는 22 × 10^-6/K 였다.

(실시예 1-1)

표 1 에 나타낸 특성을 갖고, 두께 12 ㎛ 이며 장척상의 시판되는 동박 (도포면의 표면 조도 Rz ＝ 0.4 ㎛) 상에, 합성예 1 에서 조제한 폴리아미드산 a 의 수지 용액을 경화 후의 두께가 2.2 ㎛ 가 되도록 균일하게 도포한 후, 130 ℃ 에서 가열 건조시켜 용매를 제거하였다. 다음으로, 이 도포면측에 합성예 2 에서 조제한 폴리아미드산 b 의 수지 용액을 경화 후의 두께가 7.6 ㎛ 가 되도록 균일하게 도포하고, 120 ℃ 에서 가열 건조시켜 용매를 제거하였다. 또한, 이 도포면측에 제 1 층째에서 도포한 것과 동일한 폴리아미드산 a 의 수지 용액을 경화 후의 두께가 2.2 ㎛ 가 되도록 균일하게 도포하고, 130 ℃ 에서 가열 건조시켜 용매를 제거하였다. 이 장척상의 적층체를 130 ℃ 에서 개시하여 300 ℃ 까지 단계적으로 온도가 오르도록 설정한 연속 경화로에서, 합계 6 분 정도의 시간을 들여 열처리함으로서, 큐브 비율이 85 ％ 이상인 동박층을 갖는 폴리이미드 수지층 두께 12 ㎛ 의 편면 플렉시블 구리 피복 적층판을 얻었다. 이 편면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 27.5 ㎛ 의 커버레이 A 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 1, 표 2 에 나타낸다.

얻어진 플렉시블 구리 피복 적층판을 구성하는 동박의 인장 탄성률, 폴리이미드층의 인장 탄성률 등의 물성치, 커버레이의 인장 탄성률, 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 또한, 폴리이미드층의 평가는 제조된 플렉시블 구리 피복 적층판으로부터 동박을 에칭 제거한 것을 사용하였다.

여기서, 실시예 1-1 ∼ 1-2, 비교예 1-1 ∼ 1-6 에서 사용한 플렉시블 구리 피복 적층판의 등가 굽힘 강성 [BR] 의 산출 방법에 대해, 실시예 1-1 을 예로 구체적인 계산 순서를 설명한다.

구리 배선이 존재하는 배선부에 대해 도 7 에 나타내는 바와 같은 2 층 구성을 생각하고, 제 1 층 및 제 2 층을 구성하는 재료를 각각 폴리이미드 및 구리로 한다. 표 1 (실시예 1-1) 에 나타내는 바와 같이, 각 층의 탄성률은 E₁ ＝ 6.8 ㎬, E₂ ＝ 18 ㎬, E₃ ＝ 3.5 ㎬, 두께는 t₁ ＝ 12 ㎛, t₂ ＝ 12 ㎛, t₃ ＝ 21.5 ㎛ 이다. 또, 각 층에 있어서의 두께 방향에서의 중앙면과 기준면 (SP) 의 거리는 각각 h₁ ＝ 6 ㎛, h₂ ＝ 18 ㎛, h₃ ＝ 34.8 ㎛ 이다. 이들의 값을 식 (1) 에 대입하면, 먼저, 구리 배선이 존재하는 배선부에서의 중립면 위치 (기준면 (SP) 과 중립면 (NP) 의 거리) 는 [NP] ＝ 18.8 ㎛ 로 계산된다. 다음으로, 각 층의 상면과 중립면 (NP) 의 거리가 a₁ ＝ 6.8 ㎛, a₂ ＝ 5.2 ㎛, a₃ ＝ 26.7 ㎛, 각 층의 하면과 중립면 (NP) 의 거리가 b₁ ＝ 18.8 ㎛, b₂ ＝ 6.8 ㎛, b₃ ＝ 5.2 ㎛ 로 각각 계산된다. 또, 폭 (B) 에 대해서는 구리 배선의 단위폭에 주목하여 생각하고, B_Line ＝ 1, B_Space ＝ 0 으로 하고, 이들의 값과 탄성률 E₁, E₂, E₃ 을 식 (2) 에 대입하면 등가 굽힘 강성은 [BR] ＝ 0.039 N·㎡ 로 산출된다.

(실시예 1-2)

실시예 1-1 과 마찬가지로 하여, 편면 플렉시블 구리 피복 적층판을 얻었다. 이 편면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 27.5 ㎛ 의 커버레이 B 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.

(비교예 1-1)

표 1 에 나타낸 특성을 갖고, 두께 12 ㎛ 의 동박을 사용하여, 폴리이미드층의 두께가 12 ㎛ 인 시판되는 동박과 시판되는 폴리이미드 필름을 라미네이트 롤로 접착시킴으로써 제조된 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 27.5 ㎛ 의 커버레이 A 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.

(비교예 1-2)

비교예 1-1 과 마찬가지로 하여, 시판되는 동박과 시판되는 폴리이미드 필름을 라미네이트 롤로 접착시킴으로써 제조된 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 27.5 ㎛ 의 커버레이 B 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.

(비교예 1-3)

비교예 1-1 과 마찬가지로 하여, 시판되는 동박과 시판되는 폴리이미드 필름을 라미네이트 롤로 접착시킴으로써 제조된 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 37.5 ㎛ 의 커버레이 C 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.

(비교예 1-4)

비교예 1-1 과 마찬가지로 하여, 시판되는 동박과 시판되는 폴리이미드 필름을 라미네이트 롤로 접착시킴으로써 제조된 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 37.5 ㎛ 의 커버레이 D 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.

(비교예 1-5)

(비교예 1-6)

표 1 및 표 2 로부터, 실시예 1-1 ∼ 1-2 의 플렉시블 회로 기판은, 모두 상기 구성 a ∼ c 를 구비함으로써, 심접힘 측정치가 30 회 이상으로 양호한 값을 나타내고, 내절곡성을 만족할 수 있는 결과였다. 한편, 큐브 비율이 75.9 ％ 인 비교예 1-1 ∼ 1-4 는 내심접힘성이 떨어졌다. 또, 구성 c 를 만족하지 않는 비교예 1-5 ∼ 1-6 의 내심접힘성도 떨어졌다.

(실시예 2-1)

표 3 에 나타낸 특성을 갖고, 두께 12 ㎛ 이며 장척상의 시판되는 동박 (도포면의 표면 조도 Rz ＝ 0.4 ㎛) 상에, 합성예 1 에서 조제한 폴리아미드산 a 의 수지 용액을 경화 후의 두께가 2.5 ㎛ 가 되도록 균일하게 도포한 후, 130 ℃ 에서 가열 건조시켜 용매를 제거하였다. 다음으로, 이 도포면측에 합성예 2 에서 조제한 폴리아미드산 b 의 수지 용액을 경화 후의 두께가 20.0 ㎛ 가 되도록 균일하게 도포하고, 120 ℃ 에서 가열 건조시켜 용매를 제거하였다. 또한, 이 도포면측에 제 1 층째에서 도포한 것과 동일한 폴리아미드산 a 의 수지 용액을 경화 후의 두께가 2.5 ㎛ 가 되도록 균일하게 도포하고, 130 ℃ 에서 가열 건조시켜 용매를 제거하였다.

이 장척상의 적층체를 130 ℃ 에서 개시하여 300 ℃ 까지 단계적으로 온도가 오르도록 설정한 연속 경화로에서, 합계 6 분 정도의 시간을 들여 열처리하여, 폴리이미드 수지층 두께 25 ㎛ 의 편면 플렉시블 구리 피복 적층판을 얻었다. 상기 편면 플렉시블 구리 피복 적층판과 이것과는 따로 준비한 두께 12 ㎛ 이며 장척상의 시판되는 동박을 300 ∼ 400 ℃ 에서 열압착시킴으로써, 큐브 비율이 85 ％ 이상의 동박층을 갖는 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 얻었다. 이 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 27.5 ㎛ 의 커버레이 A 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 3, 표 4 에 나타낸다.

얻어진 플렉시블 구리 피복 적층판을 구성하는 동박의 인장 탄성률, 폴리이미드층의 인장 탄성률 등의 물성치, 커버레이의 인장 탄성률, 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다. 또한, 폴리이미드층의 평가는 제조된 플렉시블 구리 피복 적층판으로부터 동박을 에칭 제거한 것을 사용하였다.

여기서, 실시예 2-1 ∼ 2-2, 비교예 2-1 ∼ 2-6 에서 사용한 플렉시블 구리 피복 적층판의 등가 굽힘 강성 [BR] 의 산출 방법에 대해, 실시예 2-1 을 예로 구체적인 계산 순서를 설명한다.

구리 배선이 존재하는 배선부에 대해 도 7 에 나타내는 바와 같은 2 층 구성을 생각하고, 제 1 층 및 제 2 층을 구성하는 재료를 각각 폴리이미드 및 구리로 한다. 표 3 (실시예 2-1) 에 나타내는 바와 같이, 각 층의 탄성률은 E₁ ＝ 7.5 ㎬, E₂ ＝ 18 ㎬, E₃ ＝ 3.5 ㎬, 두께는 t₁ ＝ 25 ㎛, t₂ ＝ 12 ㎛, t₃ ＝ 21.5 ㎛ 이다. 또, 각 층에 있어서의 두께 방향에서의 중앙면과 기준면 (SP) 의 거리는 각각 h₁ ＝ 12.5 ㎛, h₂ ＝ 31 ㎛, h₃ ＝ 47.8 ㎛ 이다. 이들의 값을 식 (1) 에 대입하면, 먼저, 구리 배선이 존재하는 배선부에서의 중립면 위치 (기준면 (SP) 과 중립면 (NP) 의 거리) 는 [NP] ＝ 26.4 ㎛ 로 계산된다. 다음으로, 각 층의 상면과 중립면 (NP) 의 거리가 a₁ ＝ 1.387 ㎛, a₂ ＝ 10.613 ㎛, a₃ ＝ 32.113 ㎛, 각 층의 하면과 중립면 (NP) 의 거리가 b₁ ＝ 26.387 ㎛, b₂ ＝ 1.387 ㎛, b₃ ＝ 10.613 ㎛ 로 각각 계산된다. 또, 폭 (B) 에 대해서는 구리 배선의 단위폭에 주목하여 생각하고, B_Line ＝ 1, B_Space ＝ 0 으로 하고, 이들의 값과 탄성률 E₁, E₂, E₃ 을 식 (2) 에 대입하면 등가 굽힘 강성은 [BR] ＝ 0.089 N·㎡ 로 산출된다.

(실시예 2-2)

실시예 2-1 과 마찬가지로 하여, 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 얻었다. 이 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 27. 5 ㎛ 의 커버레이 F 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다.

(비교예 2-1)

표 3 에 나타낸 특성을 갖고, 두께 12 ㎛ 의 동박을 사용하여, 폴리이미드층의 두께가 25 ㎛ 인 시판되는 동박과 시판되는 폴리이미드 필름을 라미네이트 롤로 접착시킴으로써 제조된 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 27.5 ㎛ 의 커버레이 A 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다.

(비교예 2-2)

비교예 2-1 과 마찬가지로 하여, 시판되는 동박과 시판되는 폴리이미드 필름을 라미네이트 롤로 접착시킴으로써 제조된 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 27.5 ㎛ 의 커버레이 F 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다.

(비교예 2-3)

비교예 2-1 과 마찬가지로 하여, 시판되는 동박과 시판되는 폴리이미드 필름을 라미네이트 롤로 접착시킴으로써 제조된 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 27.5 ㎛ 의 커버레이 B 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다.

(비교예 2-4)

비교예 2-1 과 마찬가지로 하여, 시판되는 동박과 시판되는 폴리이미드 필름을 라미네이트 롤로 접착시킴으로써 제조된 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 37, 5 ㎛ 의 커버레이 C 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다.

(비교예 2-5)

비교예 2-1 과 마찬가지로 하여, 시판되는 동박과 시판되는 폴리이미드 필름을 라미네이트 롤로 접착시킴으로써 제조된 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 37.5 ㎛ 의 커버레이 E 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다.

(비교예 2-6)

비교예 2-1 과 마찬가지로 하여, 시판되는 동박과 시판되는 폴리이미드 필름을 라미네이트 롤로 접착시킴으로써 제조된 양면 플렉시블 구리 피복 적층판을 에칭하는 등 하여 배선 회로 가공하여 구리 배선을 형성 후, 두께 37.5 ㎛ 의 커버레이 D 를 첩부하여 플렉시블 회로 기판을 얻었다. 얻어진 플렉시블 회로 기판의 등가 굽힘 강성, 내심접힘성의 평가 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다.

표 3 및 표 4 로부터, 실시예 2-1 ∼ 2-2 의 플렉시블 회로 기판은, 모두 상기 구성 a ∼ c 를 구비함으로써, 심접힘 측정치가 70 회 이상으로 양호한 값을 나타내고, 내절곡성을 만족할 수 있는 결과였다. 한편, 큐브 비율이 75.9 ％ 인 비교예 2-1 ∼ 2-6 은 내심접힘성이 떨어졌다.

이상, 본 발명의 실시형태를 예시의 목적으로 상세하게 설명했는데, 본 발명은 상기 실시형태에 제약되지는 않는다.

20, 21 : 시료 스테이지
22 : 롤러
40 : 시험편
40C : 시험편의 절곡 지점
51 : 구리 배선
52 : 구리 배선의 U 자부

Claims

폴리이미드 절연층 (A) 와,
상기 폴리이미드 절연층 (A) 의 적어도 일방의 면에 형성된 회로 배선층 (B) 와,
상기 회로 배선층 (B) 에 적층된 커버레이 (C) 를 구비한 플렉시블 회로 기판으로서,
이하의 a ∼ c 의 구성 :
a) 상기 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가, 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내이거나, 또는, 23 ∼ 27 ㎛ 의 범위 내인 것 ;
b) 상기 회로 배선층 (B) 를 구성하는 구리 배선의 두께가 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내이고, 또한 상기 구리 배선의 큐브 비율이 85 ％ 이상인 것 ;
및,
c) 상기 커버레이 (C) 를 내측으로 하여 절곡할 때의 등가 굽힘 강성이,
상기 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 10 ∼ 14 ㎛ 의 범위 내일 때에는, 0.03 ∼ 0.04 N·㎡ 의 범위 내이고,
상기 폴리이미드 절연층 (A) 의 두께가 23 ∼ 27 ㎛ 의 범위 내일 때에는, 0.07 ∼ 0.10 N·㎡ 의 범위 내인 것 ;
을 갖는 것을 특징으로 하는 플렉시블 회로 기판.
제 1 항에 있어서,
상기 커버레이 (C) 를 내측으로 하여 접은 상태에서, 전자 기기의 케이싱 내에 수납하여 사용되는 것인 플렉시블 회로 기판.
제 1 항에 기재된 플렉시블 회로 기판을, 상기 커버레이 (C) 를 내측으로 하여 접은 상태에서 케이싱 내에 수납한 전자 기기.