TWI732143B - 配線基板用補強板 - Google Patents

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Abstract

本發明課題在於能實現一種可抑制回焊後連接電阻之上升的配線基板用補強板。解決手段係一種配線基板用補強板，具備補強板本體及第1導電性接著劑層，該第1導電性接著劑層設置於補強板本體之第1面。補強板本體於第1面之表面性狀長寬比為0.5以上。

Description

配線基板用補強板
發明領域
本揭示發明是有關於一種配線基板用補強板。
背景技術
電子儀器小型化的發展下，可撓性之撓性印刷配線基板(FPC)之利用隨著擴展開來。FPC既薄且彎曲性高，因此，為了確保安裝所必須之強度，會將具有不鏽鋼等薄板的配線基板用補強板予以接著。
另一方面，電子儀器容易受到電磁波的影響，電磁波屏蔽遂為重要之課題。故，嘗試在配線基板用補強板之接著中使用導電性接著劑，使配線基板用補強板去與FPC之接地電路或框體等接地電位等導通，藉以將配線基板用補強板用作電磁波屏蔽等。此種配線基板用補強板會使用不鏽鋼等金屬板。然而，於不鏽鋼等金屬板之表面會產生鈍態被膜，有時會損害FPC與補強板之連接穩定性。為了解決此種問題，已知的有表面施行過Ni鍍敷或Au鍍敷的配線基板用補強板(例如參照專利文獻1)。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：國際公開第2014/132951號
發明概要
然而，若於配線基板用補強板表面施行鍍敷，則會成為讓成本上升的原因。另一方面，若為了抑制成本，而試著將不施行鍍敷處理而於表面具有鈍態薄膜的配線基板用補強板與FPC之接地電路連接時，則回焊後連接電阻值會上升，產生電磁波屏蔽效果或是與接地電位間之連接穩定性降低的問題。
此種問題並不限於不鏽鋼，把會產生鈍態皮膜的金屬板使用於配線基板用補強板時也會產生。
本揭示發明之課題在於能實現一種配線基板用補強板，其即便不施行鍍敷處理等仍可抑制回焊後連接電阻上升。
本揭示發明之配線基板用補強板之一態樣具備：補強板本體及第1導電性接著劑層，該第1導電性接著劑層設置於補強板本體之第1面，且補強板本體於第1面之表面性狀長寬比為0.5以上。
於配線基板用補強板之一態樣中，補強板本體於第1面之算術平均高度可設為0.10μm以上。
可使補強板本體為沃斯田鐵系不鏽鋼。
於配線基板用補強板之一態樣中，第1導電性接著劑層亦可直接接在補強板本體之第1面。
配線基板用補強板之一態樣更可具備鍍敷層，該鍍敷層設置於導電性接著劑層與補強板本體之間。
在此情形下，鍍敷層可為鎳-磷鍍敷層。
配線基板用補強板之一態樣更可具備第2導電性接著劑層，該第2導電性接著劑層設置於補強板本體之第2面，且補強板本體於第2面之表面性狀長寬比設為0.5以上。
本揭示發明之補強配線基板之一態樣具備：配線基板及本揭示發明之配線基板用補強板，該配線基板具有接地電路；該本揭示發明之配線基板用補強板係以接地電路與金屬板導通之方式接著於配線基板。
依據本揭示發明之配線基板用補強板，即便不施行鍍敷處理等仍可抑制回焊後連接電阻上升。
100:配線基板用補強板
101:補強板本體、金屬板
101A:第1面
101a:金屬板
102:導電性接著劑層
105:鍍敷層
200:配線基板
201:基底構件
202:接著劑層
203:絕緣膜、覆蓋層
205:接地電路、銅箔圖案
300:補強配線基板
圖1是顯示補強配線基板的截面圖，該補強配線基板使用了一實施形態之配線基板用補強板。
圖2是顯示配線基板用補強板之變形例的截面圖。
圖3是顯示配線基板用補強板之變形例的截面圖。
圖4是顯示配線基板用補強板之變形例的截面圖。
用以實施發明之形態
如圖1所示，本實施形態之配線基板用補強板100可固定於配線基板200而形成補強配線基板300。於本實施形態 中，配線基板用補強板100具有：補強板本體101，其由不鏽鋼等所構成；及導電性接著劑層102，其設置於補強板本體101之第1面101A。於本實施形態中，配線基板200為撓性印刷配線基板(FPC)，並具有基底構件201、及藉由接著劑層202接著於基底構件201上的絕緣膜203。於絕緣膜203則設置有露出接地電路205的開口部。
導電性接著劑層102是填充於絕緣膜203之開口部並與接地電路205連接，因此，接地電路205與補強板本體101會透過導電性接著劑層102而導通。
補強板本體101於與導電性接著劑層102相接之第1面101A之表面性狀長寬比(Str)為0.5以上。藉由將第1面101A之Str設為0.5以上，即便使用未施行鍍敷處理等且表面存在有鈍態皮膜的金屬板作為補強板本體101，亦可維持低連接電阻。
Str是表示表面性狀之方向依存性的參數，取0~1之值。值越接近1，表面性狀之方向依存性會隨之減小。在如髮絲紋加工般於一方向設置線狀凹凸之情形時，即便是算術平均高度(Sa)大的表面，Str仍大致為0。當Str值小時，即使回焊前的連接電阻低，回焊後連接電阻仍會大幅上升。另一方面，本案發明人發現，當Str值為0.5以上、理想的是0.6以上、較為理想的是0.7以上時，可降低回焊前的連接電阻，且即使在回焊後亦可維持低連接電阻。Str值越大越好，越接近1.0就越能使連接電阻更加穩定，Str值可設為1.0以下，若由配線基板用補強板之 生產性之觀點來看，則最大值是小於1.0、理想的是0.99以下。另，Str可如實施例中所說明，根據ISO25178進行測定。
回焊後的連接電阻會因應用以與接地電路連接的開口部大小等而改變，當開口部直徑為1.0mm時，理想的是0.5Ω/1孔以下、較為理想的是0.3Ω/1孔以下、更為理想的是0.2Ω/1孔以下。另，連接電阻可藉由實施例中所說明的方法進行測定。
若Str大於預定值則不過問Sa值，不過，藉由將Sa值設為理想的是0.10μm以上、較為理想的是0.15μm以上，可使連接電阻更加穩定。另，Sa可如實施例中所說明，根據ISO25178進行測定。
補強板本體101亦可如圖2所示般，作成於金屬板101a表面設置有鍍敷層105之物。藉由設置鍍敷層105，可使連接電阻更加穩定。此時，使已設置鍍敷層105後的補強板本體101表面Str值達預定範圍即可。又，鍍敷層105可將金屬板101a浸漬於鍍敷浴中來形成。此時，如圖3所示，亦可於金屬板101a兩面設置鍍敷層105。不過，亦可僅於金屬板101a單面使用抗蝕膜等來設置鍍敷層105a。
又，亦可使用已於金屬板表面進行表面電阻減低處理之物作為導電性補強板101。藉由進行表面電阻減低處理，可進一步減低連接電阻。表面電阻減低處理例如可運用使鈍態皮膜中含有鋰離子等構成載體之離子的 處理等。此種處理包括日本金屬股份有限公司之L．Core處理等。以連接電阻之觀點來看，宜進行鍍敷層之形成或是進行表面電阻減低處理，然而若由成本之觀點來看，則宜不進行該等處理。另，當進行表面電阻減低處理時，使已進行表面電阻減低處理等後的補強板本體101表面Str值達預定範圍即可。又，表面電阻減低處理可於金屬板101a兩面進行，亦可僅於單面進行。
用於補強板本體101的金屬板，可使用表面會形成鈍態皮膜的材料。藉由使Str值大於預定值，即便是使用表面會形成鈍態皮膜的材料的情況下，仍可維持低連接電阻。表面會形成鈍態薄膜的材料例如可使用包含以下的導電性材料：不鏽鋼、鎳、銅、銀、錫、金、鉑、鋁、鉻、鈦及鋅等。
用於補強板本體101的金屬板101a，可使用非磁性沃斯田鐵系不鏽鋼等。使用了非磁性沃斯田鐵系不鏽鋼等的補強板本體101，可減小因配線基板用補強板100所致對電動機之影響。攝影機之鏡頭控制、智慧型手機等的振動機能、磁碟驅動器之讀寫控制等，電子儀器會使用各種電動機。由於電子儀器之小型化，電動機與控制電路會靠近配置，因此，產生因帶有磁性之補強板使電動機誤動作的問題。
藉由令金屬板101a為非磁性沃斯田鐵系不鏽鋼，可使金屬板101a本身不易帶有磁性。然而，若為了減小連接電阻而於金屬板101a表面設置由鎳等磁性體 所構成的鍍敷層105時，則配線基板用補強板100又會因鍍敷層105而帶有磁性。
藉由使用表面Str值大的沃斯田鐵系不鏽鋼板作為金屬板101a，即使不設置鍍敷層105也仍然可維持低連接電阻，因而能實現一種配線基板用補強板100，其可應用在磁性會構成問題之部分。
不過，就磁性會構成問題的用途而言，可形成由非磁性體所構成的鍍敷層105。由非磁性體所構成的鍍敷層105例如可使用鎳-磷(Ni-P)系鍍敷層及貴金屬系鍍敷層。另，亦可進行表面電阻減低處理。
沃斯田鐵系不鏽鋼可使用磁導率為1.02以下的SUS304及SUS316、SUS316L等。若由磁性之觀點來看，則宜為加工時磁導率不易上升的SUS316，且更宜為含碳量低的SUS316L。
金屬板101a之厚度雖無特殊限制，但由補強之觀點來看，宜為0.05mm以上、較為理想的是0.1mm以上，且宜為1.0mm以下、較為理想的是0.6mm以下。
金屬板101a之Str是可以藉由進行至少2方向之表面粗面化處理來調整。以一般進行的卷對卷髮絲紋加工的情形而言，雖可在一方向粗面化並加大Sa，卻仍難以加大Str。另一方面，藉由使用例如設置有朝第1方向延伸之凹凸的輥、及設置有朝與第1方向交叉之第2方向延伸之凹凸的輥兩者進行加工，即可加大Str。
導電性接著劑層102只要含有黏結劑樹脂及 導電性填料即可。黏結劑樹脂並無特殊限制，可使用被運用在導電性接著劑的各種樹脂。此種樹脂例如可使用聚苯乙烯系、醋酸乙烯酯系、聚酯系、聚乙烯系、聚丙烯系、聚醯胺系、橡膠系、丙烯酸系等熱塑性樹脂，或是酚系、環氧系、胺甲酸乙酯系、三聚氰胺系、醇酸系等熱硬化性樹脂。
黏結劑樹脂亦可含有消泡劑、抗氧化劑、黏度調整劑、稀釋劑、防沉劑、調平劑、耦合劑、著色劑及阻燃劑等作為任意成分。
本實施形態之導電性接著劑，可塗佈於剝離膜等基層上而作成導電性接著劑層。又，亦可調製含有溶劑之導電性接著劑，並將其塗佈後進行加熱乾燥來除去溶劑。可令溶劑為例如甲苯、丙酮、甲基乙基酮、甲醇、乙醇、丙醇及二甲基甲醯胺等。導電性接著劑中溶劑之比率可依照導電性接著劑層之厚度等適當地設定。
導電性填料並無特殊限制，例如可使用金屬填料、金屬被覆樹脂填料、碳填料及該等之混合物。金屬填料可列舉如：銅粉、銀粉、鎳粉、銀包銅粉、金包銅粉、銀包鎳粉及金包鎳粉等。該等金屬粉可藉由電解法、霧化法或還原法等來製作。其中，以銀粉、銀包銅粉及銅粉中之任一者為佳。
由填料彼此接觸之觀點來看，導電性填料之平均粒徑宜為1μm以上、較為理想的是3μm以上，且宜為50μm以下、較為理想的是40μm以下。導電性填料之形 狀並無特殊限制，可設為球狀、小片狀、樹枝(樹枝狀晶體)狀或纖維狀等。若由減低與補強板本體101間之連接電阻之觀點來看，則宜為樹枝狀晶體狀。
導電性填料之含量可依照用途適當地選擇，於總固體成分中宜為5質量%以上、較為理想的是10質量%以上，且宜為95質量%以下、較為理想的是90質量%以下。若由包埋性之觀點來看，則宜為70質量%以下、較為理想的是60質量%以下。又，欲實現各向異性導電性時，宜為40質量%以下、較為理想的是35質量%以下。
配線基板用補強板100例如可依下述方式來製造。首先，於剝離基材(分離膜)上塗佈導電性接著劑而形成導電性接著劑層102。其次，將導電性接著劑層102與金屬板101a進行加壓而使其密著。剝離基材於使用前剝離即可。
剝離基材可使用下述之物：於聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等基底膜上將矽系或非矽系脫模劑塗佈於會形成導電性接著劑層102側表面者。另，剝離基材之厚度並無特殊限制，可適當地考慮使用容易度而決定。
導電性接著劑層102之厚度宜設為15μm~100μm。藉由設為15μm以上，可實現充分之包埋性，並獲得與接地電路間之充分連接。又，藉由設為100μm以下，可因應薄膜化之要求，在成本上亦屬有利。
配線基板200之基底構件201例如可為樹脂膜等，具體而言，可為由聚丙烯、交聯聚乙烯、聚酯、聚苯并咪唑、聚醯亞胺、聚醯亞胺醯胺、聚醚醯亞胺或聚伸苯硫等樹脂所構成的膜。
絕緣膜203並無特殊限制，例如可藉由聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、交聯聚乙烯、聚酯、聚苯并咪唑、聚醯亞胺、聚醯亞胺醯胺、聚醚醯亞胺、聚伸苯硫等樹脂來形成。絕緣膜203之厚度並無特殊限制，可設為10μm~30μm左右。
包含接地電路205的印刷電路，可例如作成形成於基底構件201上的銅配線圖案等。於接地電路205之表面，視需要可設置表面層。可使表面層為例如由金、銅、鎳、銀及錫等所構成的鍍敷層。於磁性會構成問題的用途中，可令表面層為非磁性材料。
配線基板用補強板100朝配線基板200上之貼合，例如可依下述來進行。首先，將配線基板用補強板100以導電性接著劑層102位於開口部上之方式配置於配線基板200上。然後，利用由2片已加熱至預定溫度(例如120℃)的加熱板，自上下方向夾持配線基板用補強板100與配線基板200，並以預定壓力(例如0.5MPa)、短時間(例如5秒鐘)進行按壓。藉此，配線基板用補強板100可暫時固定於配線基板200。
接著，將2片加熱板之溫度設為比上述暫時固定時更高溫的預定溫度(例如170℃)，並以預定壓力(例 如3MPa)加壓預定時間(例如30分)。藉此，於已使導電性接著劑層102填充於開口部內的狀態下，配線基板用補強板100固定於配線基板200，而形成補強配線基板300。
然後，進行用以安裝零件的焊料回焊步驟。於回焊步驟中，固定有配線基板用補強板100的配線基板200，會暴露在260℃左右的高溫。回焊步驟雖然亦依照零件之安裝形態而不同，但通常進行2~3次。本實施形態之配線基板用補強板100於回焊步驟前後的連接電阻變化小，可穩定維持低連接電阻。所安裝零件並無特殊限制，除了連接器或積體電路外，還可舉例如電阻器、冷凝器等晶片零件等。
於本實施形態中，顯示了於補強板本體101一面設置導電性接著劑層102的例子，然而，亦可如圖4所示，於補強板本體101兩面設置導電性接著劑層102。此時，於補強板本體101兩面，可將Str設為0.5以上、理想的是0.6以上、較為理想的是0.7以上。藉由於兩面設置導電性接著劑層102，舉例言之，可將其中一導電性接著劑層102與配線基板200接著，並將另一導電性接著劑層102與框體接著。
實施例
以下，利用實施例，進一步詳細地說明本揭示發明之配線基板用補強板。以下實施例為例示，並非意圖限制本發明。
<配線基板用補強板之形成>
使用行星式攪拌/脫泡裝置進行混合攪拌，而製作出糊狀導電性接著劑組成物。然後，使用板狀刮勺(刮刀片)，將所製作出的導電性接著劑組成物手工塗佈於經脫模處理的聚對苯二甲酸乙二酯膜(分離膜)上，並進行100℃×3分之乾燥，藉此製作出導電性接著劑層。
黏結劑樹脂使用：酸值2mgKOH/g之聚胺甲酸乙酯聚脲樹脂35質量份與酸值26mgKOH/g之聚胺甲酸乙酯聚脲樹脂45質量份、苯氧型環氧樹脂(三菱化學(股)製造，商品名：jER4275)20質量份、酚醛清漆型環氧樹脂(三菱化學(股)製造，商品名：jER152)20質量份、橡膠改質環氧樹脂(旭電化(股)製造，商品名：ERP-4030)5質量份。又，封閉異氰酸酯硬化劑使用DURANATE17B-60PX(旭化成化學(股)製造)；咪唑系硬化促進劑則使用2MA-OK(四國化成(股)製造)。導電性填料使用樹枝狀銀包銅粉(平均粒徑15μm)，而導電性填料之含量相對於黏結劑樹脂100質量份設為150質量份。
其次，將所製得的導電性接著劑層配置於預定金屬板之表面，並使用壓機，於溫度：120℃、時間：5秒、壓力：0.5MPa之條件下加熱加壓，而製作出配線基板用補強板。
<補強配線基板之形成>
在將導電性接著膜上的分離膜剝離後，於溫度：120℃、時間：5秒、壓力：0.5MPa之條件下，將配線基板用補強板熱壓接於配線基板。然後，再利用壓機，於溫度： 170℃、時間：3分鐘、壓力：2~3MPa之條件下進行接著，而製作出補強配線基板。
配線基板是使用下述撓性印刷配線基板：如圖1所示，在由聚醯亞胺膜所構成的基底構件201上，形成有擬似接地電路的銅箔圖案205，並於其上形成有絕緣性接著劑層202，以及由聚醯亞胺膜所構成的覆蓋層(絕緣膜)203。於銅箔圖案205表面設置有鍍金層作為表面層。另，於覆蓋層203上形成直徑0.5mm之模擬接地連接部的開口部。
<表面性狀之測定>
金屬板表面之Str及Sa是使用共焦顯微鏡(Lasertec公司製造，OPTELICS HYBRID)進行測定後，利用數據分析軟體(LMeye7)進行表面之梯度校正，並根據ISO 25178-6：2010求出Str及Sa。另，測定值是針對電磁波屏蔽膜的絕緣層表面之任意3處來進行，並求出其平均。
<連接電阻之測定>
針對所作成補強配線基板，利用電阻計測定銅箔圖案205與金屬板101a間之電阻值，並設為初始連接電阻(回焊前的連接電阻)。
其次，使所製作出之補強配線基板通過熱風回焊裝置3次後，藉由上述方法，測定了回焊後的連接電阻。回焊條件設想為無鉛焊料，並設定如同補強配線基板中的覆蓋層暴露在265℃下5秒鐘的溫度曲線。
(實施例1)
使用厚度為0.2mm且經表面粗面化處理的SUS304板作為金屬板。Str為0.79，Sa為1.83μm。
回焊前的初始連接電阻為0.08Ω/1孔，3次回焊後的連接電阻為0.21Ω/1孔。
(實施例2)
使用厚度為0.3mm且經表面粗面化處理的SUS304板作為金屬板。Str為0.83，Sa為0.88μm。
回焊前的初始連接電阻為0.07Ω/1孔，3次回焊後的連接電阻為0.18Ω/1孔。
(實施例3)
使用厚度為0.3mm且經表面粗面化處理的SUS304板作為金屬板。Str為0.78，Sa為0.41μm。
回焊前的初始連接電阻為0.05Ω/1孔，3次回焊後的連接電阻為0.08Ω/1孔。
(實施例4)
使用厚度為0.2mm且經表面粗面化處理的SUS304板作為金屬板。Str為0.70，Sa為0.96μm。
回焊前的初始連接電阻為0.04Ω/1孔，3次回焊後的連接電阻為0.07Ω/1孔。
(實施例5)
使用厚度為0.5mm且經表面粗面化處理的SUS304板作為金屬板。Str為0.82，Sa為0.12μm。
回焊前的初始連接電阻為0.11Ω/1孔，3次回焊後的連接電阻為0.20Ω/1孔。
(實施例6)
使用厚度為0.4mm且經表面粗面化處理的SUS304板作為金屬板。Str為0.86，Sa為0.14μm。
回焊前的初始連接電阻為0.10Ω/1孔，3次回焊後的連接電阻為0.14Ω/1孔。
(實施例7)
使用下述之物作為金屬板：已於厚度為0.2mm且經表面粗面化處理的SUS304板利用鋰離子進行表面電阻減低處理者。Str為0.82，Sa為2.02μm。
回焊前的初始連接電阻為0.06Ω/1孔，3次回焊後的連接電阻為0.06Ω/1孔。
(實施例8)
使用下述之物作為金屬板：在厚度為0.1mm且經表面粗面化處理的SUS304板進行大氣退火及酸洗處理後，利用鋰離子進行表面電阻減低處理者。Str為0.72，Sa為1.33μm。
回焊前的初始連接電阻為0.05Ω/1孔，3次回焊後的連接電阻為0.08Ω/1孔。
(實施例9)
使用下述之物作為金屬板：已於厚度為0.1mm且經表面粗面化處理的SUS304板利用鋰離子進行表面電阻減低處理者。Str為0.89，Sa為0.65μm。
回焊前的初始連接電阻為0.06Ω/1孔，3次回焊後的連接電阻為0.13Ω/1孔。
(比較例1)
使用厚度為0.3mm且經表面粗面化處理的SUS304板作為金屬板。Str為0.42，Sa為0.03μm。
回焊前的初始連接電阻為0.23Ω/1孔，3次回焊後的連接電阻為0.77Ω/1孔。
(比較例2)
使用厚度為0.3mm且經表面粗面化處理的SUS304板作為金屬板。Str為0.48，Sa為0.14μm。
回焊前的初始連接電阻為0.32Ω/1孔，3次回焊後的連接電阻為1.0Ω/1孔。
針對各實施例及比較例，將特性及測定值統整列示於表1。
Figure 107137344-A0305-02-0018-1
產業上之可利用性
本揭示發明之配線基板用補強板可抑制回焊後連接電阻之上升，作為撓性印刷配線基板等的補強及屏蔽是有 用的。
100‧‧‧配線基板用補強板
101‧‧‧補強板本體、金屬板
101A‧‧‧第1面
102‧‧‧導電性接著劑層
200‧‧‧配線基板
201‧‧‧基底構件
202‧‧‧接著劑層
203‧‧‧絕緣膜
205‧‧‧接地電路
300‧‧‧補強配線基板

Claims (9)

  1. 一種配線基板用補強板，具備：補強板本體；及第1導電性接著劑層，其設置於前述補強板本體之第1面；且前述補強板本體於前述第1面之表面性狀長寬比為0.5以上。
  2. 如請求項1之配線基板用補強板，其中前述補強板本體於前述第1面之算術平均高度為0.10μm以上。
  3. 如請求項1之配線基板用補強板，其中前述補強板本體由沃斯田鐵系不鏽鋼所構成。
  4. 如請求項2之配線基板用補強板，其中前述補強板本體由沃斯田鐵系不鏽鋼所構成。
  5. 如請求項1至4中任一項之配線基板用補強板，其中前述第1導電性接著劑層是直接接在前述補強板本體之前述第1面。
  6. 如請求項1至4中任一項之配線基板用補強板，其更具備鍍敷層，該鍍敷層設置於前述第1導電性接著劑層與前述補強板本體之間。
  7. 如請求項6之配線基板用補強板，其中前述鍍敷層為鎳-磷鍍敷層。
  8. 如請求項1至4中任一項之配線基板用補強板，其更具備第2導電性接著劑層，該第2導電性接著 劑層設置於前述補強板本體之第2面；且前述補強板本體於前述第2面之表面性狀長寬比為0.5以上。
  9. 一種補強配線基板，具備：配線基板，其具有接地電路；及如請求項1至8中任一項之配線基板用補強板，其以前述接地電路與前述補強板本體導通之方式接著於前述配線基板。
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