WO2012020677A1 - 繰返し屈曲用途向けフレキシブル回路基板、これを用いた電子機器及び携帯電話 - Google Patents

繰返し屈曲用途向けフレキシブル回路基板、これを用いた電子機器及び携帯電話 Download PDF

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thickness
circuit board
polyimide
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flexible circuit
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真 大野
平戸　靖浩
伸悦 藤元
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新日鐵化学株式会社
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    • H04M1/026—Details of the structure or mounting of specific components
    • H04M1/0274—Details of the structure or mounting of specific components for an electrical connector module

Definitions

  • the present invention relates to a flexible circuit board that is suitably used for repeated bending application sites in electronic devices such as mobile phones.
  • Patent Document 1 a thickness of one or both sides of a polyimide film having a thickness of 10 ⁇ m or less made of a polyimide polymer having an initial tensile elastic modulus of 400 kg / mm 2 or more (3.92 GPa or more) has proposed a flexible copper-clad laminate in which a copper layer of 10 ⁇ m or less is directly formed.
  • the flexible circuit board prepared using the flexible copper-clad laminate shown in Patent Document 1 has a certain degree of high bending resistance, but in the recent narrow gap sliding bending test, the rigidity of the polyimide film Is too low to reach the optimal configuration.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-273766
  • the tensile elastic modulus is 5 GPa or less and the tensile elastic modulus is 40 GPa or less and the thickness is 7 on one or both sides of a polyimide film having a thickness of 10 to 15 ⁇ m.
  • a laminate for a wiring board provided with a metal foil layer of ⁇ 15 ⁇ m has been proposed.
  • the bending performance is satisfactory in the sliding bending test with a gap of 2 mm or more, but sufficient bending performance is obtained in the further narrow gap sliding test. Cannot be expressed.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, has high bending resistance when used for repeated bending applications, and has a small bending radius, such as a slide portion of a mobile phone.
  • An object of the present invention is to provide a flexible circuit board that can exhibit excellent bending resistance even when used in a sliding portion of a gap. It is another object of the present invention to provide an electronic device having excellent durability against repeated bending by mounting the flexible circuit board on a sliding portion.
  • the present inventors have determined a specific thickness and elastic modulus for the polyimide insulating layer, the wiring circuit, and the circuit protective layer provided on the wiring circuit that constitute the flexible circuit board.
  • the present invention has been found that a material having a range of 1 can be expressed as a constituent material, and by combining these materials, a particularly excellent bending resistance can be expressed even in bending resistance for a narrow gap sliding application of less than 2 mm. It came to complete.
  • the present invention is a flexible circuit board for repeated bending applications having a wiring circuit formed in an arbitrary pattern on a polyimide insulating layer, and further provided with a circuit protection layer on the wiring circuit,
  • the polyimide insulating layer has a tensile elastic modulus at 25 ° C. of 4 to 6 GPa, a thickness of 14 to 17 ⁇ m, and a thickness of the wiring circuit of 7 to 13 ⁇ m.
  • the ratio (tc / tp) of the thickness (tc) of the polyimide and the polyimide insulating layer (tp) is in the range of 0.4 to 0.95, and the thickness of the circuit protective layer is 15 to 30 ⁇ m. It is a flexible circuit board for repeated bending applications, characterized by being in a range.
  • the present invention is an electronic device characterized in that the flexible circuit board is mounted on a sliding portion. Furthermore, the present invention is a mobile phone characterized in that the flexible circuit board is mounted on a slide portion.
  • the flexible circuit board of the present invention has a high continuous sliding bending characteristic with a narrow gap required for the circuit board
  • the flexible circuit board is particularly suitable for a bending part of a flexible circuit board used in an electronic device such as a folding type mobile phone or a sliding type mobile phone. It can be used appropriately. Furthermore, it can be suitably used for bending applications such as small liquid crystals.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a repeated sliding test in Examples.
  • 2 is an X-X ′ cross-sectional view of a test circuit board sample in the repeated sliding test shown in FIG. 1.
  • polyimide is used as an insulating layer, a wiring circuit is formed thereon, and a circuit protection layer is provided on the wiring circuit.
  • the polyimide insulating layer may be composed of a single layer or a plurality of layers, but the polyimide insulating layer has a tensile elastic modulus at 25 ° C. in the range of 4 to 6 GPa. And a thickness in the range of 14 to 17 ⁇ m.
  • the elastic modulus of the polyimide insulating layer is less than 4 GPa, the rigidity of the polyimide insulating layer is too low and the flex resistance of the flexible circuit board is lowered, and handling of the flexible laminate is difficult.
  • the flex resistance of the flexible circuit board decreases because the rigidity of the polyimide insulating layer is too high.
  • the thickness of the polyimide insulating layer is less than 14 ⁇ m, the rigidity of the polyimide insulating layer is too low, so that the flex resistance of the flexible circuit board is lowered and handling becomes difficult during processing. Since the rigidity of the insulating layer is too high, the bending resistance of the flexible circuit board is lowered.
  • the thickness of the polyimide insulating layer is preferably 16 ⁇ 1.5 ⁇ m, more preferably in the range of 16 ⁇ 1 ⁇ m, and further preferably in the range of more than 15 ⁇ m and 17 ⁇ m or less. good.
  • the tensile elastic modulus of the polyimide insulating layer is more preferably in the range of 4.5 to 5 GPa.
  • a material suitable for the polyimide resin constituting the polyimide insulating layer is selected, for example, a polyimide precursor (“polyamide acid”).
  • polyamide acid a polyimide precursor
  • the optimum polyimide insulating layer can be formed by adjusting the heat treatment conditions when imidizing the solution.
  • the tensile elasticity modulus of a polyimide resin changes also with the structural unit which comprises a polyimide, and these structural units are determined by the kind of diamine used as a polyimide raw material, or tetracarboxylic dianhydride.
  • a raw material component constituting the polyimide is appropriately selected, and a method using a single layer of polyimide having a flexible chemical structure, or a plurality of polyimide layers having different elastic moduli. Therefore, a known method such as a method of adjusting the above range as a whole can be applied.
  • a polyimide means the polymer which has an imide group in molecular structures, such as a polyimide, a polyamideimide, a polyetherimide, a polysiloxaneimide.
  • the polyimide insulating layer is formed by, for example, applying a polyimide precursor solution on a metal foil or the like that forms a wiring circuit, and performing drying and curing heat treatment to convert the polyimide precursor into polyimide. I can do it.
  • the solution of the polyimide precursor used here can be produced by a known method. Typically, a tetracarboxylic dianhydride and a diamine are dissolved in an organic solvent in an equivalent amount of 0 to It can be obtained by stirring and reacting at 100 ° C. for 30 minutes to 24 hours.
  • Examples of the organic solvent used for the polymerization include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-N-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfate, phenol, halogenated phenol, cyclohexanone, dioxane, tetrahydrofuran, Examples include diglyme and triglyme, and two or more of these can be used in combination.
  • the viscosity of the polyimide precursor solution is preferably in the range of 500 to 100,000 cP. If it is out of this range, defects such as uneven thickness and streaks are likely to occur in the film during coating by a coater or the like.
  • the 1 type (s) or 2 or more types can each be selected suitably according to the characteristic of the polyimide insulating layer in this invention. That is, in the present invention, the tensile modulus of the polyimide insulating layer needs to be in the range of 4 to 6 GPa, and a raw material for making the polyimide insulating layer suitable for satisfying such characteristics is selected.
  • the insulating layer of the flexible circuit board must be excellent in dimensional stability represented by heat resistance and thermal expansion coefficient in addition to bending resistance, and for that purpose, at least one of the polyimide insulating layers has a thermal expansion coefficient.
  • low thermal expansion polyimide layer having a temperature of less than 30 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C., preferably in the range of 16 ⁇ 10 ⁇ 6 to 28 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. Is good.
  • the thermal expansion coefficient of the polyimide layer is out of this range, the difference from the thermal expansion coefficient of the copper foil becomes large, so that the dimensional change of the flexible laminated board becomes large, and further curling occurs in the laminated board.
  • Ar 1 in the general formula (1) represents a divalent aromatic diamine residue
  • Ar 2 represents a tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residue
  • the aromatic diamine residue Ar 1 is composed of diamine (H 2 N—Ar 1 —NH 2 ), and examples of Ar 1 include the following aromatic diamine residues.
  • aromatic tetracarboxylic acid residue Ar 2 is an acid anhydride compound represented by the (O (OC) 2 Ar 2 (CO) 2 O) .
  • Ar 2 an aromatic represented An acid dianhydride residue can be illustrated.
  • R 3 is a substituent of any one of —CH 3 , —C 2 H 5 , —OCH 3 , and —OC 2 H 5 .
  • R 3 is —CH 3 .
  • x is smaller than 0.4 in the ratio of x and y, the thermal expansion coefficient of polyimide increases, and the dimensional stability required for the insulating layer when a flexible circuit board is formed decreases or the circuit board is formed. This tends to cause curling of the laminated board.
  • x is larger than 0.6, the tensile elastic modulus of polyimide increases and the flex resistance of the flexible circuit board tends to decrease.
  • the layer in contact with the metal foil or the like forming the wiring circuit has a high thermal expansion coefficient polyimide insulating layer (hereinafter referred to as “high thermal expansion property”) having a thermal expansion coefficient of 30 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. or more. It is preferably referred to as a “polyimide layer”.
  • the high thermal expansion polyimide layer is preferably composed of polyimide having a structural unit represented by the general formula (3).
  • R 1 is at least one group selected from the groups represented by the following structural formulas (4) and (5)
  • R 2 is a group represented by the following (6) and (7). At least one group selected.
  • X is any one of —SO 2 —, —CO—, and a direct bond.
  • the preferred layer structure is preferably a structure in which a high thermal expansion polyimide layer / low thermal expansion polyimide layer are sequentially laminated, and more preferably, a high thermal expansion coefficient polyimide layer / low thermal expansion. It is good that it is a conductive polyimide layer / a high thermal expansion polyimide layer.
  • the preferred ratio of the low thermal expansion polyimide layer and the high thermal expansion polyimide layer is based on the total thickness of each of the low thermal expansion polyimide layer / high thermal expansion polyimide layer. It is preferably 1 to 40, more preferably 2 to 30.
  • the wiring circuit of the flexible circuit board of the present invention is formed in an arbitrary pattern on the polyimide insulating layer.
  • the wiring circuit pattern is not particularly limited, but usually, wiring having a line width of about 40 to 150 ⁇ m is formed with a constant interval.
  • the wiring circuit is formed from a metal having copper, aluminum, stainless steel, iron, silver, palladium, nickel, cobalt, chromium, molybdenum, tungsten, or an alloy thereof as a constituent element.
  • the wiring circuit is often formed from a metal foil such as a copper foil. In this case, the wiring circuit can be formed by etching these metal foils into an arbitrary pattern.
  • a copper foil or an alloy copper foil is preferably used, and either a rolled copper foil or an electrolytic copper foil can be used.
  • the thickness of the wiring circuit must be in the range of 7 to 13 ⁇ m. If the thickness of the wiring circuit is less than 7 ⁇ m, it becomes difficult to supply a cheap and stable copper foil, and the rigidity of the flexible circuit board is too low, so that handling becomes difficult during processing. On the other hand, if it is thicker than 13 ⁇ m, the bending resistance is significantly lowered.
  • tc thickness of the polyimide insulating layer
  • tp tc / tp which is the relationship between the thickness of the wiring circuit and the polyimide insulating layer is 0.4 to The range of 0.95 is necessary.
  • this tc / tp is less than 0.4, it will be difficult to develop electric capacity that is transmitted / received by the wiring circuit, or it will be difficult to develop high bending, and if it exceeds 0.95, it will be difficult to develop high bending. .
  • the wiring circuit has a thickness of 7 to 10 ⁇ m and the tensile elastic modulus of the wiring circuit is in the range of 15 to 40 GPa.
  • the value of tc / tp is preferably in the range of 0.4 to 0.7.
  • the thickness of the wiring circuit is 8 to 13 ⁇ m and the tensile elastic modulus of the wiring circuit is in the range of 8 to 30 GPa. Furthermore, it is preferable that the value of tc / tp is in the range of 0.5 to 0.9.
  • the copper foil exhibiting the thickness range and tensile elastic modulus as described above can be appropriately selected from commercially available ones.
  • the tensile elasticity modulus of a wiring circuit here can be calculated
  • a known cover lay film or cover coat material that is commercially available can be used, but the thickness must be in the range of 15 to 30 ⁇ m.
  • a coverlay film is used as the circuit protective layer, one having an adhesive layer made of a thermosetting resin such as an epoxy resin is usually used on one surface of the polyimide layer (contact surface side with the wiring circuit).
  • a preferred coverlay film includes a film having two layers of an adhesive layer of a thermosetting resin having a thickness of 8 to 17 ⁇ m and a polyimide layer having a thickness of 7 to 13 ⁇ m. After the wiring circuit having the above pattern is formed, the adhesive layer is used in direct contact with the wiring circuit.
  • the flexible circuit board of the present invention includes i) a polyimide insulating layer having a thickness of 14 to 17 ⁇ m and a tensile elastic modulus of 4 to 6 GPa at 25 ° C., ii) a wiring circuit having a thickness of 7 to 13 ⁇ m, and iii) a circuit protection having a thickness of 15 to 30 ⁇ m.
  • the layered structure includes layers, and the relationship tc / tp between the thickness (tc) of the wiring circuit and the thickness (tp) of the polyimide insulating layer is in the range of 0.4 to 0.95.
  • a flexible circuit board that satisfies all of these conditions is not only excellent in heat resistance and dimensional stability because it uses polyimide as an insulating layer, but also exhibits excellent results in bending resistance.
  • a flexible circuit board that exhibits high bending resistance can be obtained. In other words, it frequently opens and closes like a hinge part of a folding mobile phone or an electronic dictionary, or continuously slides like a slide part of a slide type mobile phone or an optical pickup part of a DVD or the like.
  • a flexible circuit board suitable for repeated bending applications can be obtained.
  • the flexible circuit board of the present invention is excellent in continuous sliding bending characteristics with a bending life of 100,000 times or more in a sliding bending test with a narrow gap of less than 2 mm.
  • tensile modulus Measured under the following conditions using a strograph R-1 manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. (based on IPC-TM-650, 2.4.19). Sample size: 12.7mm x 165.1mm Distance between chucks: 101.7 mm Crosshead speed: 50mm / min Elastic modulus: Calculated in an elastic region with a strain of less than 1.5% Measurement environment: Room temperature (23 ° C), humidity (50%)
  • the total amount of monomers charged was 15 wt%, and the molar ratio of each acid anhydride (PMDA: BPDA) was 80:20. Thereafter, stirring was continued for 3 hours to obtain a resin solution of polyamic acid c.
  • the solution viscosity of this polyamic acid c resin solution was 20,000 cps. In addition, it was 17 * 10 ⁇ -6 > / K when the thermal expansion coefficient of the polyimide film created with the polyamic acid b was measured.
  • Example 1 The polyamic acid solution a prepared above is applied to a long copper foil A having a length of 1000 m and a width of 1080 mm and dried (after curing, a thermoplastic high thermal expansion polyimide having a thickness of 2 ⁇ m is formed) Then, the polyamic acid b is applied and dried (forms a low thermal expansion coefficient polyimide film having a thickness of 12 ⁇ m after curing), and the polyamic acid a is further coated thereon and dried (with a film thickness of 2 ⁇ m after curing).
  • a predetermined mask was put on one side of the double-sided copper-clad laminate obtained above, and etching was performed using an iron chloride / copper chloride solution to form a wiring pattern with a line width of 130 ⁇ m and a space width of 180 ⁇ m ( The reverse side copper foil was completely etched off). Then, a coverlay film C composed of a polyimide layer (tensile elastic modulus: 4.1 GPa) having a thickness of 12.5 ⁇ m and an epoxy resin adhesive layer having a thickness of 15 ⁇ m is formed on the wiring pattern formed on one side by a thermocompression press. Coating was performed to obtain a circuit board sample 1 for sliding test.
  • a polyimide layer tensile elastic modulus: 4.1 GPa
  • the repeated sliding test of the circuit board sample 1 for sliding test is a test simulating slide bending, which is one of bending forms used for mobile phones and the like, and includes bending radius, sliding cycle speed, sliding stroke.
  • the test was performed using a tester that can be individually set and the end of the test can be judged by the increase in the resistance value of the circuit.
  • the circuit board sample is provided with a bent portion with a gap length 6 determined by two plates 7, one side is fixed with a fixing portion 4, and the other side is also fixed with a fixing portion 5.
  • FIGS. 1 (a-1) and (a-2) the reciprocating motion of the plate on the fixed portion 4 side as shown by the thick arrow in the figure can be made to the stroke amount of the reciprocating portion.
  • the circuit board sample undergoes repeated sliding bends.
  • the circuit protective layer (coverlay film) 1 is inside, the cap length is 1.5 mm (that is, the bending radius is 0.75 mm), and the sliding cycle speed.
  • the sliding stroke was 38.0 mm, and the number of slidings when the initial resistance value of the wiring circuit in the circuit board sample increased by 10% was defined as the flex life.
  • the flexing life was 308,300 times. Table 1 summarizes the layer configuration of the circuit board sample 1 and the test results.
  • Example 2 A double-sided copper-clad laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the copper foil B was used.
  • the double-sided copper clad laminated board which concerns on this Example 2 when the tensile elasticity modulus (25 degreeC) of the copper foil used as a polyimide insulating layer and a wiring circuit was measured like Example 1, they were 5.0 GPa and 12 respectively. 0.0 GPa.
  • the circuit board sample 2 obtained through the same circuit board manufacturing process as in Example 1 was evaluated under the same sliding test conditions as in Example 1, the flexing life was 193,200 times. The results are shown in Table 1.
  • Example 3 A circuit board for sliding test in the same manner as in Example 1 except that a coverlay film E composed of a polyimide layer (tensile elastic modulus: 4.1 GPa) having a thickness of 10 ⁇ m and an epoxy resin adhesive layer having a thickness of 15 ⁇ m was used. Sample 3 was obtained. And when evaluated on the same sliding test conditions as Example 1, the bending life was 382,500 times. The results are shown in Table 1.
  • Example 1 For the copper foil A, the polyamic acid a (forms a thermoplastic high thermal expansion polyimide with a film thickness of 2.5 ⁇ m after curing) and the polyamic acid b (with a film thickness of 20 ⁇ m after curing) in the same manner as in Example 1. 3 obtained by applying in the order of low thermal thermal expansion polyimide) and polyamic acid a (formation of high thermal expansion polyimide with a thickness of 2.5 ⁇ m after curing), drying and imidization A single-sided copper-clad laminate having a polyimide insulating layer (thickness 25 ⁇ m) having a layer structure was produced.
  • the double-sided copper clad laminated board which concerns on the comparative example 1 was obtained by carrying out the continuous thermocompression bonding of the copper foil A similarly to Example 1 with respect to the polyimide insulating layer of this single-sided copper clad laminated board.
  • the polyamic acid a (a thermoplastic high thermal expansion polyimide having a film thickness of 2 ⁇ m is formed after curing) and the polyamic acid c (low heat of a film thickness of 16 ⁇ m after curing) in the same manner as in Example 1. It consists of a three-layer structure obtained by applying in order of polyamic acid a (forms a high thermal expansion polyimide with a film thickness of 2 ⁇ m after curing), dried and imidized. A single-sided copper-clad laminate having a polyimide insulating layer (thickness 20 ⁇ m) was produced.
  • the double-sided copper clad laminated board which concerns on the comparative example 2 was obtained by carrying out the continuous thermocompression bonding of the copper foil A similarly to Example 1 with respect to the polyimide insulating layer of this single-sided copper clad laminated board.
  • Example 3 For the copper foil B, the polyamic acid a (forms a thermoplastic high thermal expansion polyimide with a film thickness of 2.5 ⁇ m after curing) and the polyamic acid b (with a film thickness of 20 ⁇ m after curing) in the same manner as in Example 1. 3 obtained by applying in the order of low thermal thermal expansion polyimide) and polyamic acid a (formation of high thermal expansion polyimide with a thickness of 2.5 ⁇ m after curing), drying and imidization A single-sided copper-clad laminate having a polyimide insulating layer (thickness 25 ⁇ m) having a layer structure was produced.
  • the double-sided copper clad laminated board which concerns on the comparative example 3 was obtained by carrying out the continuous thermocompression bonding of the copper foil B similarly to Example 1 with respect to the polyimide insulating layer of this single-sided copper clad laminated board.
  • the tensile elastic modulus (25 ° C.) of the copper foil used as the polyimide insulating layer and the wiring circuit layer was measured in the same manner as in Example 1. 12.0 GPa.
  • the circuit board sample 6 obtained through the same circuit board manufacturing process as in Example 1 was evaluated under the same sliding test conditions as in Example 1, the flexing life was 29,200 times. The results are shown in Table 1.
  • the polyamic acid a formed with a thermoplastic high thermal expansion polyimide having a film thickness of 2 ⁇ m after curing
  • the polyamic acid c low heat with a film thickness of 16 ⁇ m after curing
  • It is composed of a three-layer structure obtained by applying polyamic acid a (forms a highly heat-expandable polyimide with a film thickness of 2 ⁇ m after curing), dried and imidized in this order.
  • a single-sided copper-clad laminate having a polyimide insulating layer (thickness 20 ⁇ m) was produced.
  • the double-sided copper clad laminated board which concerns on the comparative example 4 was obtained by carrying out the continuous thermocompression bonding of the copper foil B similarly to Example 1 with respect to the polyimide insulating layer of this single-sided copper clad laminated board.
  • Example 5 The same procedure as in Example 1 was performed except that the coverlay film D was used instead of the coverlay film C. That is, after a wiring pattern was formed on one side of the double-sided copper-clad laminate obtained in Example 1 in the same manner, a polyimide insulating layer having a thickness of 25 ⁇ m (tensile elastic modulus: 4.1 GPa) and an epoxy having a thickness of 30 ⁇ m. A coverlay film D formed from the resin adhesive layer was covered with a thermocompression press, and a circuit board sample 8 for sliding test was obtained. When this circuit board sample 8 was evaluated under the same sliding test conditions as in Example 1, the flex life was 1,100 times. The results are shown in Table 1.
  • Example 2 was repeated except that the coverlay film D was used instead of the coverlay film C. That is, after a wiring pattern was formed on one side of the double-sided copper-clad laminate obtained in Example 2 by the same method, a polyimide insulating layer having a thickness of 25 ⁇ m (tensile elastic modulus: 4.1 GPa) and an epoxy having a thickness of 30 ⁇ m. A coverlay film D formed from the resin adhesive layer was covered with a thermocompression press, and a circuit board sample 9 for sliding test was obtained. When this circuit board sample 9 was evaluated under the same sliding test conditions as in Example 1, the flex life was 2,600 times. The results are shown in Table 1.
  • the tensile modulus of the polyimide insulating layer is in the range of 4 to 6 GPa and the thickness is in the range of 14 to 17 ⁇ m.
  • a flexible circuit board provided with a coverlay film with a thickness in the range of 15-30 ⁇ m has a good flex life in a sliding test compared to a copper-clad laminate with a copper wiring circuit in the range of 7-13 ⁇ m. . Therefore, it can be suitably used as a flexible circuit board for repeated bending applications in various electronic devices including mobile phones.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

　繰返し屈曲用途に用いた場合に高い耐屈曲性を備え、携帯電話のスライド部分等のように曲げ半径の小さい狭ギャップの摺動部に使用しても、優れた耐屈曲性を発現するフレキシブル回路基板を提供する。また、これを摺動部分に搭載した電子機器を提供する。　ポリイミド絶縁層の上に任意のパターンに形成された配線回路を有し、更に配線回路の上に回路保護層が設けられた繰返し屈曲用途向けフレキシブル回路基板であり、ポリイミド絶縁層は、２５℃における引張弾性率が４～６ＧＰａであると共に、厚みが１４～１７μｍの範囲であり、配線回路の厚みが７～１３μｍの範囲であって、配線回路の厚さ（tc）と前記ポリイミド絶縁層の厚さ（tp）との比（tc/tp）が０．４～０．９５の範囲にあり、回路保護層の厚みが１５～３０μｍの範囲である繰返し屈曲用途向けフレキシブル回路基板であり、また、これを摺動部分に搭載した電子機器である。

Description

繰返し屈曲用途向けフレキシブル回路基板、これを用いた電子機器及び携帯電話
　本発明は、携帯電話等の電子機器における繰返し屈曲用途部位に好適に用いられるフレキシブル回路基板に関するものである。
　近年、携帯電話、ノート型パソコン、デジタルカメラ、ゲーム機などに代表される電子機器は、小型化、薄型化、軽量化が急速に進み、これらに使用される材料には、小スペースにおいても部品を収納できる高密度で高性能な材料が望まれるようになっている。この要求に応える材料として、薄く、狭いスペースに折り込むことが可能で、高耐屈曲性を有するフレキシブル回路基板が広汎に使用されるようになってきた。しかしながら、高密度化の要求の高い折畳み型携帯電話や摺動型携帯電話等の可動部に用いられるフレキシブル回路基板に対しては、より柔軟で折り曲げが容易となる材料が求められている。従来のフレキシブル回路基板では、より多層化や小屈曲半径化すると長期間の使用後に断線を起こすといった問題が生じ、十分な耐屈曲性を有するものは必ずしも得られていなかった。そこで、さらなる高耐屈曲性を実現するためにフレキシブル回路基板の薄化が検討されており、その一手法として、材料であるポリイミド絶縁層と金属箔層を薄化する研究が行われている。
　例えば、特許第３３５６５６８号公報（特許文献１）においては、初期引張弾性率が４００ｋｇ／ｍｍ２以上（3.92GPa以上）のポリイミド重合体からなる厚さ１０μｍ以下のポリイミドフィルムの片面又は両面に、厚みが１０μｍ以下の銅層を直接形成してなるフレキシブル銅張積層板が提案されている。しかし、特許文献１に示されたフレキシブル銅張積層板を用いて作成したフレキシブル回路基板は、ある程度の高耐屈曲性は有するものの、近年の狭ギャップの摺動屈曲試験においては、ポリイミドフィルムの剛性が低すぎるために最適構成には至っていない。また、フレキシブル銅張積層板の製造過程で、一度ポリイミドフィルムを製造し、それに対して銅層を形成することを前提としているため、製造時のハンドリング性の問題からポリイミドフィルムに一定以上の初期引張弾性率を有することが必要であり、加えてポリイミド層の薄肉化にも限界を有していた。
　また、特開２００７－２７３７６６号公報（特許文献２）においては、引張弾性率が５ＧＰａ以下で、厚さ１０～１５μｍのポリイミドフィルムの片面又は両面に、引張弾性率が４０ＧＰａ以下で、厚みが７～１５μｍの金属箔層を設けた配線基板用積層体が提案されている。しかし、特許文献２に示された配線基板用積層体においては、ギャップ２ｍｍ以上の摺動屈曲試験においては、その屈曲性能は満足するものの、更なる狭ギャップの摺動試験においては十分な屈曲性能を発現できない。
特許第３３５６５６８号公報 特開２００７－２７３７６６号公報
　上記の特許文献１、２のように、従来の高耐屈曲性のフレキシブル回路基板の考え方は、銅箔にかかる引張応力を抑制するために、積層板中のポリイミドフィルムを薄く柔らかくすることで、耐屈曲性を向上させることを目指していた。しかしながら、近年の狭ギャップの摺動屈曲では、むしろ、このような従来の考えだけでは良好な屈曲性能が発現できず、材料構成の最適化を行わなければ耐屈曲性能を向上できない結果となっている。
　本発明は、上記従来技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、繰返し屈曲用途に用いた場合に高い耐屈曲性を備え、例えば携帯電話のスライド部分等のように、曲げ半径の小さい狭ギャップの摺動部に使用しても、優れた耐屈曲性を発現できるフレキシブル回路基板を提供することを目的とする。また、上記フレキシブル回路基板を摺動部分に搭載したことで、繰返し屈曲に対して優れた耐久性を備えた電子機器を提供することを目的とする。
　本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、フレキシブル回路基板を構成するポリイミド絶縁層、配線回路、及び配線回路上に設けられる回路保護層について、特定の厚みや弾性率の範囲の材料を構成材料とし、これらを組合せ適用することで、２ｍｍ未満の狭ギャップ摺動用途の耐屈曲性においても、特異的に優れた耐屈曲性能を発現し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
　即ち、本発明は、ポリイミド絶縁層の上に任意のパターンに形成された配線回路を有し、更に配線回路の上に回路保護層が設けられた繰返し屈曲用途向けのフレキシブル回路基板であって、前記ポリイミド絶縁層は、２５℃における引張弾性率が４～６ＧＰａであると共に、厚みが１４～１７μｍの範囲であり、また、前記配線回路の厚みが７～１３μｍの範囲であって、前記配線回路の厚さ（ｔｃ）と前記ポリイミド絶縁層の厚さ（ｔｐ）との比（ｔｃ／ｔｐ）が０．４～０．９５の範囲にあり、更に、回路保護層の厚みが１５～３０μｍの範囲であることを特徴とする繰返し屈曲用途向けフレキシブル回路基板である。
　また、本発明は、上記フレキシブル回路基板を摺動部分に搭載したことを特徴とする電子機器である。更に、本発明は、上記フレキシブル回路基板をスライド部分に搭載したことを特徴とする携帯電話である。
　本発明のフレキシブル回路基板は、回路基板に要求される狭ギャップの連続摺動屈曲特性が高いことから、特に、折畳み型またはスライド型携帯電話等の電子機器に用いられるフレキシブル回路基板の屈曲部位に適して用いることができる。更に、小型液晶などの折り曲げ用途にも好適に用いることができる。
図１は、実施例における繰り返し摺動試験の説明図である。 図２は、図１に示した繰り返し摺動試験における試験用回路基板サンプルのＸ-Ｘ’断面図である。
　以下、本発明を詳細に説明する。
　本発明のフレキシブル回路基板は、ポリイミドを絶縁層とし、その上に配線回路が形成され、更に配線回路の上には、回路保護層が設けられている。本発明において、ポリイミド絶縁層は、単一の層のみからなるものであっても複数層からなるものであってもよいが、ポリイミド絶縁層として、２５℃における引張弾性率が４～６ＧＰａの範囲で、かつ厚みが１４～１７μｍの範囲にあることが必要である。ポリイミド絶縁層の弾性率が４ＧＰａに満たないと、ポリイミド絶縁層の剛性が低すぎるためにフレキシブル回路基板の耐屈曲性が低下することに加え、フレキシブル積層板の加工時において取り扱いが困難となる。また、６ＧＰａを超えると、ポリイミド絶縁層の剛性が高すぎるためにフレキシブル回路基板の耐屈曲性が低下する。同様に、ポリイミド絶縁層の厚みが、１４μｍに満たないと、ポリイミド絶縁層の剛性が低すぎるためにフレキシブル回路基板の耐屈曲性の低下および加工時において取り扱いが困難となり、１７μｍを超えると、ポリイミド絶縁層の剛性が高すぎるためにフレキシブル回路基板の耐屈曲性が低下する。特に、本発明のフレキシブル回路基板が、スライド式携帯電話のスライド部分等のように、小型電子機器の摺動屈曲部位に用いられる場合には、特に優れた耐屈曲性が要求され、そのような観点からポリイミド絶縁層の厚みは、好ましくは１６±１．５μｍであるのが良く、より好ましくは１６±１μｍの範囲であるのが良く、更に好ましくは１５μｍを超え１７μｍ以下の範囲であるのが良い。そして、上記のように摺動屈曲部位に用いられる場合には、ポリイミド絶縁層の引張弾性率を４．５～５ＧＰａの範囲とすることがより好ましい。
　ポリイミド絶縁層の引張弾性率を上記範囲に制御するには、下記で詳しく説明するように、ポリイミド絶縁層を構成するポリイミド樹脂に適したものを選択したり、例えばポリイミド前駆体（「ポリアミド酸」とも言う。）溶液をイミド化する際の加熱処理条件等を調整することで、最適なポリイミド絶縁層を形成することが可能である。なお、ポリイミド樹脂の引張弾性率は、ポリイミドを構成する構成単位によっても変化し、これら構成単位は、ポリイミド原料となるジアミンやテトラカルボン酸二無水物の種類によって決定される。
　引張弾性率が上記範囲のポリイミド絶縁層を得るには、ポリイミドを構成する原料成分を適宜選択し、単層で柔軟な化学構造を有するポリイミドを用いる手法や、弾性率の異なる複数層のポリイミド層によって全体として上記範囲に調整する手法など公知の手法を適用することができる。なお、本発明においてポリイミドとは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリシロキサンイミド等の分子構造中にイミド基を有するポリマーをいう。
　ポリイミド絶縁層は、例えば、配線回路を形成する金属箔等の上にポリイミド前駆体の溶液を塗布し、乾燥、硬化の加熱処理を行うことで、前記ポリイミド前駆体をポリイミドに変換し形成することが出来る。ここで使用されるポリイミド前駆体の溶液は、公知の方法で製造することができ、代表的には、テトラカルボン酸二無水物とジアミンをほぼ等モル、有機溶媒中に溶解させて、０～１００℃で３０分～２４時間攪拌し反応させることにより得ることが出来る。重合に用いる有機溶媒としては、N,N－ジメチルホルムアミド、N,N－ジメチルアセトアミド、N－メチル－N－ピロリドン、ジメチルスルフォキシド、硫酸ジメチル、フェノール、ハロゲン化フェノール、シクロヘキサノン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジグライム、トリグライム等が挙げられ、これらを２種類以上併用することもできる。ポリイミド前駆体溶液の粘度は、５００～１０００００ｃＰの範囲であることが好ましい。この範囲を外れると、コーター等による塗工作業の際にフィルムに厚みムラ、スジ等の不良が発生し易くなる。
　ポリイミドの原料であるテトラカルボン酸二無水物とジアミンについては、本発明におけるポリイミド絶縁層の特性に応じて、それぞれその１種又は２種以上を適宜選択して使用することができる。即ち、本発明においては、ポリイミド絶縁層の引張り弾性率を４～６ＧＰａの範囲にすることが必要であり、このような特性を満たすに適したポリイミド絶縁層とするための原料が選択される。フレキシブル回路基板の絶縁層は耐屈曲特性の他、耐熱性、熱膨張係数に代表される寸法安定性にも優れることが必要であり、そのためには、ポリイミド絶縁層の少なくとも１層に熱膨張係数が３０×１０－６／℃未満、好ましくは１６×１０－６～２８×１０－６／℃の範囲である低熱膨張係数のポリイミド層（以下、「低熱膨張性ポリイミド層」という。）を設けるのが良い。ポリイミド層の熱膨張係数がこの範囲を外れると、銅箔の熱膨張係数との差が大きくなるため、フレキシブル積層板の寸法変化が大きくなり、更に積層板にカールが生じてしまう。
　ポリイミド絶縁層を形成するポリイミドとしては、下記一般式（１）に示される構成単位を有するものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 
　ここで、一般式（１）中のAr1は、二価の芳香族ジアミン残基を表し、Ar2は、四価の芳香族テトラカルボン酸残基を表す。芳香族ジアミン残基Ar1は、ジアミン（Ｈ２Ｎ－Ar１－ＮＨ２）より構成され、Ar１としては、次の芳香族ジアミン残基を例示することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
 
　また、芳香族テトラカルボン酸残基Ar２は、酸無水物（Ｏ(ＯＣ)２Ar２(ＣＯ)２Ｏ）によって表される化合物が挙げられ、Ar２としては、次に表わされる芳香族酸二無水物残基を例示することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
 
　上記低熱膨張性ポリイミド層としては、一般式（２）で表される構造単位を有するものが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
 
　式中、Ｒ３は、－CH3、－C2H5、－OCH3、又は－OC2H5のいずれかの置換基である。好ましくは、Ｒ３は－CH3であるのが良い。また、式中、ｘ、ｙは、それぞれの構成単位の構成比率を表し、ｘは０．４～０．６の範囲、ｙは０．６～０．４の範囲とすることが好ましく、ｘ＋ｙ＝１である。ｘとｙの割合において、ｘが０．４より小さくなると、ポリイミドの熱膨張係数が大きくなり、フレキシブル回路基板とした際の絶縁層に要求される寸法安定性が低下したり、回路基板を形成する積層板のカールが生じやすくなる傾向にある。一方、ｘが０．６より大きくなると、ポリイミドの引張弾性率が大きくなり、フレキシブル回路基板の耐屈曲性が低下する傾向にある。
　ポリイミド絶縁層を複数層とする場合、配線回路を形成する金属箔等と接する層は、熱膨張係数が３０×１０－６／℃以上の高熱膨張係数のポリイミド絶縁層（以下、「高熱膨張性ポリイミド層」という。）とすることが好ましい。高熱膨張性ポリイミド層としては、一般式（３）で表される構造単位を有するポリイミドで構成されることが好ましい。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
 
　式中、Ｒ1は下記構造式（４）及び（５）で表される基から選択される少なくとも１種の基であり、Ｒ2は下記（６）及び（７）で表される基から選択される少なくとも１種の基である。また、下記構造式（６）中、Ｘは－ＳＯ2－、－ＣＯ－及び直結合のいずれかである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
   　  　  　  　 
   　    
　ポリイミド絶縁層を複数層から形成する場合の好ましい層構成は、高熱膨張性ポリイミド層／低熱膨張性ポリイミド層を順次積層する構成であるのが良く、より好ましくは、高熱膨張係数ポリイミド層／低熱膨張性ポリイミド層／高熱膨張性ポリイミド層であるのが良い。また、ポリイミド絶縁層を複数層から形成する場合の、低熱膨張性ポリイミド層と高熱膨張性ポリイミド層の好ましい比率は、それぞれの合計厚みを基準として、低熱膨張性ポリイミド層／高熱膨張性ポリイミド層は１～４０であるのが良く、更に好ましくは２～３０であるのが良い。
　本発明のフレキシブル回路基板の配線回路は、ポリイミド絶縁層上に任意のパターンに形成されたものである。配線回路パターンは特に制限されるものではないが、通常、線幅４０～１５０μｍ程度の配線が、一定の間隔をもって形成されている。配線回路は、銅、アルミニウム、ステンレス、鉄、銀、パラジウム、ニッケル、コバルト、クロム、モリブデン、タングステンまたはそれらの合金を構成元素とする金属から形成される。通常、配線回路は銅箔等の金属箔から形成されることが多く、その場合、配線回路の形成はこれら金属箔を任意のパターンにエッチング加工して形成することが出来る。金属箔としては、銅箔または合金銅箔が好ましく用いられ、また、圧延銅箔、電解銅箔のいずれも用いることができる。
　配線回路の厚みは、７～１３μｍの範囲であることが必要である。配線回路の厚さが７μｍに満たないと、安価かつ安定的な銅箔供給が困難となることに加え、フレキシブル回路基板の剛性が低すぎるために加工時において取り扱いが困難となる。また、１３μｍより厚いと耐屈曲性が著しく低下する。また本発明では、上記配線回路の厚さをｔｃ、上記ポリイミド絶縁層の厚さをｔｐとした場合における、配線回路とポリイミド絶縁層の厚さの関係であるｔｃ／ｔｐは、０．４～０．９５の範囲とすることが必要である。このｔｃ／ｔｐの値が０．４に満たないと、配線回路で送受信される電気容量の不足、あるいは高屈曲の発現が困難となり、０．９５を超えると高屈曲性の発現が困難となる。配線回路として電解銅箔を原料に用いる場合には、配線回路の厚さが７～１０μｍであり、かつ、配線回路の引張弾性率が１５～４０ＧＰａの範囲となるようにするのが好ましく、更には、上記ｔｃ／ｔｐの値を０．４～０．７の範囲とすることが好ましい。また、配線回路として圧延銅箔を原料に用いる場合には、配線回路の厚さが８～１３μｍであり、かつ、配線回路の引張弾性率が８～３０ＧＰａの範囲となるようにするのが好ましく、更には、上記ｔｃ／ｔｐの値を０．５～０．９の範囲とすることが好ましい。電解銅箔又は圧延銅箔から配線回路を形成する場合、上記のような厚み範囲や引張弾性率を示す銅箔については、市販されているものから適宜選択して使用することができる。なお、ここでいう配線回路の引張弾性率は、実施例でも説明するように、エッチング等により所定のパターンの配線回路を形成する前の金属張積層板の金属層から求めることができる。
　本発明のフレキシブル回路基板における回路保護層は、市販されている公知のカバーレイフィルムやカバーコート材等を用いることができるが、その厚みは１５～３０μｍの範囲とすることが必要である。回路保護層としてカバーレイフィルムを用いる場合、通常、ポリイミド層の一方の面（配線回路との接触面側）にエポキシ樹脂等のような熱硬化性樹脂からなる接着層を有するものが用いられる。好ましいカバーレイフィルムの態様としては、厚み８～１７μｍの熱硬化性樹脂の接着層と厚み７～１３μｍのポリイミド層との２層を有するものが挙げられ、例えば、銅箔等をエッチングして所定のパターンを形成した配線回路とした後、この配線回路上に接着層が直接接するようにして用いられる。
　本発明のフレキシブル回路基板は、ｉ）厚み１４～１７μｍ、２５℃における引張弾性率が４～６ＧＰａのポリイミド絶縁層、ii）厚み７～１３μｍの配線回路、及びiii）厚み１５～３０μｍの回路保護層を備えた積層体からなり、配線回路の厚さ（ｔｃ）とポリイミド絶縁層の厚さ（ｔｐ）との関係ｔｃ／ｔｐは０．４～０．９５の範囲にあるものである。このような条件を全て充足するフレキシブル回路基板は、ポリイミドを絶縁層とすることから耐熱性や寸法安定性に優れるばかりでなく、耐屈曲特性において著しく良好な結果を示すものであることから、優れた耐屈曲性を発現するフレキシブル回路基板とすることができる。即ち、折畳み型携帯電話や電子辞書等のヒンジ部分などのように開閉動作を頻繁に行ったり、スライド型携帯電話のスライド部分、ＤＶＤ等の光ピックアップ部分などのように摺動動作を連続して行うような繰返し屈曲用途に適したフレキシブル回路基板とすることができる。特に、本発明のフレキシブル回路基板は、２ｍｍ未満の狭ギャップでの摺動屈曲試験において、屈曲寿命が１００,０００回以上の結果を示して連続摺動屈曲特性に優れることから、スライド型携帯電話のスライド部分などのような、小型電子機器の摺動屈曲部分に好適である。また、２ｍｍを大きく上回るギャップで数千万回以上の屈曲寿命を求められるＤＶＤ等の光ピックアップ部分における高速摺動屈曲試験においても、同様に好適である。
　以下、本発明を実施例により詳細に説明する。尚、実施例等で用いられる略号は、次の通りである。
ＤＭＡｃ：Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド
ｍ－ＴＢ：２，２’－ジメチル－４，４’－ジアミノビフェニル
ＯＤＡ：４，４’－ジアミノジフェニルエーテル
ＴＰＥ－Ｒ：１，３－ビス（４－アミノフェノキシ）ベンゼン
ＢＡＰＰ：２，２’－ビス（４－アミノフェノキシフェニル）プロパン
ＰＭＤＡ：無水ピロメリット酸
ＢＰＤＡ：３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
銅箔Ａ：三井金属鉱業株式会社製　高屈曲電解銅箔（厚さ９μｍ）
銅箔Ｂ：JX日鉱日石金属株式会社製　高屈曲圧延銅箔（厚さ１２μｍ）
　また、実施例等におけるポリイミド絶縁層の引張弾性率の評価は、以下の方法による。
引張り弾性率：東洋精機（株）製ストログラフR-1を用いて、以下の条件で測定した（IPC-TM-650, 2.4.19に準拠）。
　　サンプルサイズ：１２．７ｍｍ×１６５．１ｍｍ
　　チャック間距離：１０１．７ｍｍ
　　クロスヘッドスピード：５０ｍｍ／ｍｉｎ
　　弾性率：歪１．５％未満の弾性領域にて算出
　　測定環境：室温（２３℃）、湿度（５０％）
［合成例１］
　熱電対及び攪拌機を備えると共に窒素導入が可能な反応容器に、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）を入れた。この反応容器に２，２’－ビス[４－アミノフェノキシフェニル]プロパン(ＢＡＰＰ)を容器中で撹拌しながら溶解させた。次にピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）および３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）を加えた。モノマーの投入総量が１２ｗｔ％で各酸無水物のモル比率（ＰＭＤＡ：ＢＰＤＡ）が９５：５となるように投入した。その後、３時間撹拌を続け、ポリアミド酸ａの樹脂溶液を得た。このポリアミド酸ａの樹脂溶液の溶液粘度は２，０００ｃｐｓであった。なお、ポリアミド酸ａにより作成したポリイミドフィルムの熱膨張係数を測定したところ５４×１０-6／Ｋであった。
［合成例２］
　熱電対及び攪拌機を備えると共に窒素導入が可能な反応容器に、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）を入れた。この反応容器に２，２’－ジメチル－４，４’－ジアミノビフェニル(ｍ－ＴＢ)および４，４’－ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）を容器中で撹拌しながら溶解させた。これらのモル比率（ｍ－ＴＢ：ＯＤＡ）は５５：４５とした。次にピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）を加えた。モノマーの投入総量は１５ｗｔ％とした。その後、３時間撹拌を続け、ポリアミド酸ｂの樹脂溶液を得た。このポリアミド酸ｂの樹脂溶液の溶液粘度は２５,０００ｃｐｓであった。なお、ポリアミド酸ｂにより作成したポリイミドフィルムの熱膨張係数を測定したところ１９×１０-6／Ｋであった。
［合成例３］
　熱電対及び攪拌機を備えると共に窒素導入が可能な反応容器に、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミドを入れた。この反応容器に２，２’－ジメチル－４，４’－ジアミノビフェニル(ｍ－ＴＢ)および１，３－ビス[４－アミノフェノキシ]ベンゼン（ＴＰＥ－Ｒ）を容器中で撹拌しながら溶解させた。これらのモル比率（ｍ－ＴＢ：ＴＰＥ－Ｒ）は９０：１０とした。次にピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）および３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）を加えた。モノマーの投入総量が１５ｗｔ％で各酸無水物のモル比率（ＰＭＤＡ：ＢＰＤＡ）が８０：２０となるように投入した。その後、３時間撹拌を続け、ポリアミド酸ｃの樹脂溶液を得た。このポリアミド酸ｃの樹脂溶液の溶液粘度は２０,０００ｃｐｓであった。なお、ポリアミド酸ｂにより作成したポリイミドフィルムの熱膨張係数を測定したところ１７×１０-6／Ｋであった。
［実施例１］
　長さ１０００ｍ×幅１０８０ｍｍの長尺状の銅箔Ａに対して、上記で準備したポリアミド酸溶液ａを塗布し、乾燥させ（硬化後は膜厚２μｍの熱可塑性の高熱膨張性ポリイミドを形成）、その上にポリアミド酸ｂを塗布し、乾燥させ（硬化後は膜厚１２μｍの低熱熱膨張性ポリイミドを形成）、更にその上にポリアミド酸ａを塗布し乾燥させ（硬化後は膜厚２μｍの熱可塑性の高熱膨張性ポリイミドを形成）、１５分以上かけて３４０℃まで昇温させることによりイミド化反応を行って、３層構造からなるポリイミド絶縁層（厚さ１６μｍ）を備えた片面銅張積層板を得た。
　次いで、この片面銅張積層板のポリイミド絶縁層に対して、上記と同じサイズの別の銅箔Ａをロール表面の設定温度３８５℃、プレスロール間の線圧１５０ｋＮ／ｃｍ、及び通過時間３秒間で連続的に熱圧着して、両面銅張積層板を作製した。
　なお、ポリイミド絶縁層の引張弾性率（25℃）は、上記と同様の条件で作製した両面銅張積層板の両側の銅箔をエッチング除去してポリイミド絶縁層を得て、このポリイミド絶縁層を用いて引張弾性率を測定した。その結果、５．０ＧＰａであった。一方、配線回路層となる銅箔の引張弾性率は、２３．０ＧＰａであった。
　次に、上記で得られた両面銅張積層板の片側に所定のマスクを被せ、塩化鉄／塩化銅系溶液を用いてエッチングを行い、線幅１３０μｍかつスペース幅１８０μｍで配線パターンを形成した（逆側銅箔は全面エッチングオフした）。そして、片側に形成された配線パターン上に、厚さ１２．５μｍのポリイミド層（引張り弾性率：４．１ＧＰａ）と厚さ１５μｍのエポキシ樹脂接着層とからなるカバーレイフィルムＣを熱圧着プレスで被覆し、摺動試験用回路基板サンプル１を得た。
　上記の摺動試験用回路基板サンプル１の繰り返し摺動試験は、携帯電話等に使用される屈曲形態のひとつであるスライド屈曲を模擬した試験であり、屈曲半径、摺動サイクル速度、摺動ストロークが個別に設定可能で試験終了を回路の抵抗値上昇にて判断できる試験機を用いて実施した。図１に示すように、回路基板サンプルに対して、２枚の板７により決められたギャップ長６で屈曲部を設け、片側を固定部４で固定し、反対側も固定部５で固定した後、図１（a-1）と（a-2）に示すように、固定部４側の板を図中の太矢印のように繰り返し往復運動させることで、往復運動する部分のストローク量に応じた領域において、回路基板サンプルは繰り返しの摺動屈曲を受ける。試験条件については、図１及び図２に示したように、回路保護層（カバーレイフィルム）１を内側にして、キャップ長を１．５ｍｍ（すなわち屈曲半径を０．７５ｍｍ）、摺動サイクル速度を１５ｒ.ｐ.ｍ.、及び摺動ストロークを３８．０ｍｍとして、回路基板サンプルにおける配線回路の初期抵抗値が１０％上昇した時点での摺動回数を屈曲寿命とした。この方法で回路基板サンプル１の試験を実施したところ、屈曲寿命は３０８,３００回であった。表１に、回路基板サンプル１の層構成と試験結果をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
  
［実施例２］
　銅箔Ｂを用いた以外は、実施例１と同様にして両面銅張積層板を得た。この実施例２に係る両面銅張積層板について、実施例１と同様にしてポリイミド絶縁層、及び配線回路となる銅箔の引張弾性率（25℃）を測定したところ、それぞれ５．０ＧＰａ及び１２．０ＧＰａであった。次いで、実施例１と同様の回路基板作製工程を経て得られた回路基板サンプル２を、実施例１と同じ摺動試験条件にて評価したところ、屈曲寿命は１９３,２００回であった。結果を表１に示す。
［実施例３］
　厚さ１０μｍのポリイミド層（引張り弾性率：４．１ＧＰａ）と厚さ１５μｍのエポキシ樹脂接着層とからなるカバーレイフィルムＥを用いた以外は、実施例１と同様にして摺動試験用回路基板サンプル３を得た。そして、実施例１と同じ摺動試験条件にて評価したところ、屈曲寿命は３８２，５００回であった。結果を表１に示す。
［比較例１］
　銅箔Ａに対して、実施例１と同様の方法でポリアミド酸ａ（硬化後は膜厚２．５μｍの熱可塑性の高熱膨張性ポリイミドを形成）、ポリアミド酸ｂ（硬化後は膜厚２０μｍの低熱熱膨張性ポリイミドを形成）、及びポリアミド酸ａ（硬化後は膜厚２．５μｍの熱可塑性の高熱膨張性ポリイミドを形成）の順で塗布し、乾燥させ、イミド化させて得られた３層構造からなるポリイミド絶縁層（厚さ２５μｍ）を有した片面銅張積層板を作製した。次いで、この片面銅張積層板のポリイミド絶縁層に対して、実施例１と同様に銅箔Ａを連続熱圧着することで、比較例１に係る両面銅張積層板を得た。
　この比較例１に係る両面銅張積層板について、実施例１と同様にしてポリイミド絶縁層、及び配線回路層となる銅箔の引張弾性率（25℃）を測定したところ、それぞれ５．０ＧＰａ及び２３．０ＧＰａであった。次いで、実施例１と同様の回路基板作製工程を経て得られた回路基板サンプル４を、実施例１と同じ摺動試験条件にて評価したところ、屈曲寿命は１０,０００回であった。結果を表１に示す。
［比較例２］
　銅箔Ａに対して、実施例１と同様の方法でポリアミド酸ａ（硬化後は膜厚２μｍの熱可塑性の高熱膨張性ポリイミドを形成）、ポリアミド酸ｃ（硬化後は膜厚１６μｍの低熱熱膨張性ポリイミドを形成）、及びポリアミド酸ａ（硬化後は膜厚２μｍの熱可塑性の高熱膨張性ポリイミドを形成）の順で塗布し、乾燥させ、イミド化させて得られた３層構造からなるポリイミド絶縁層（厚さ２０μｍ）を有した片面銅張積層板を作製した。次いで、この片面銅張積層板のポリイミド絶縁層に対して、実施例１と同様に銅箔Ａを連続熱圧着することで、比較例２に係る両面銅張積層板を得た。
　この比較例２に係る両面銅張積層板について、実施例１と同様にしてポリイミド絶縁層、及び配線回路層となる銅箔の引張弾性率（25℃）を測定したところ、それぞれ７．５ＧＰａ及び２３．０ＧＰａであった。次いで、実施例１と同様の回路基板作製工程を経て得られた回路基板サンプル５を、実施例１と同じ摺動試験条件にて評価したところ、屈曲寿命は１６,７００回であった。結果を表１に示す。
［比較例３］
　銅箔Ｂに対して、実施例１と同様の方法でポリアミド酸ａ（硬化後は膜厚２．５μｍの熱可塑性の高熱膨張性ポリイミドを形成）、ポリアミド酸ｂ（硬化後は膜厚２０μｍの低熱熱膨張性ポリイミドを形成）、及びポリアミド酸ａ（硬化後は膜厚２．５μｍの熱可塑性の高熱膨張性ポリイミドを形成）の順で塗布し、乾燥させ、イミド化させて得られた３層構造からなるポリイミド絶縁層（厚さ２５μｍ）を有した片面銅張積層板を作製した。次いで、この片面銅張積層板のポリイミド絶縁層に対して、実施例１と同様に銅箔Ｂを連続熱圧着することで、比較例３に係る両面銅張積層板を得た。
　この比較例３に係る両面銅張積層板について、実施例１と同様にしてポリイミド絶縁層、及び配線回路層となる銅箔の引張弾性率（25℃）を測定したところ、それぞれ５．０ＧＰａ及び１２．０ＧＰａであった。次いで、実施例１と同様の回路基板作製工程を経て得られた回路基板サンプル６を、実施例１と同じ摺動試験条件にて評価したところ、屈曲寿命は２９,２００回であった。結果を表１に示す。
［比較例４］
　銅箔Ｂに対して、実施例１と同様の方法でポリアミド酸ａ（硬化後は膜厚２μｍの熱可塑性の高熱膨張性ポリイミドを形成）、ポリアミド酸ｃ（硬化後は膜厚１６μｍの低熱熱膨張性ポリイミドを形成）、及びポリアミド酸a（硬化後は膜厚２μｍの熱可塑性の高熱膨張性ポリイミドを形成）の順で塗布し、乾燥させ、イミド化させて得られた３層構造からなるポリイミド絶縁層（厚さ２０μｍ）を有した片面銅張積層板を作製した。次いで、この片面銅張積層板のポリイミド絶縁層に対して、実施例１と同様に銅箔Ｂを連続熱圧着することで、比較例４に係る両面銅張積層板を得た。
　この比較例４に係る両面銅張積層板について、実施例１と同様にしてポリイミド絶縁層、及び配線回路層となる銅箔の引張弾性率（25℃）を測定したところ、それぞれ７．５ＧＰａ及び１２．０ＧＰａであった。次いで、実施例１と同様の回路基板作製工程を経て得られた回路基板サンプル７を、実施例１と同じ摺動試験条件にて評価したところ、屈曲寿命は１６,７００回であった。結果を表１に示す。
［比較例５］
　カバーレイフィルムＣのかわりにカバーレイフィルムＤを用いた以外は実施例１と同様にした。すなわち、実施例１で得られた両面銅張積層板を同様の方法で片側に配線パターンを形成した後、厚さ２５μｍのポリイミド絶縁層（引張り弾性率：４．１ＧＰａ）と厚さ３０μｍのエポキシ樹脂接着層とから形成されるカバーレイフィルムＤを熱圧着プレスで被覆し、摺動試験用回路基板サンプル８を得た。この回路基板サンプル８を、実施例１と同じ摺動試験条件にて評価したところ、屈曲寿命は１,１００回であった。結果を表１に示す。
［比較例６］
　カバーレイフィルムＣのかわりにカバーレイフィルムＤを用いた以外は実施例２と同様にした。すなわち、実施例２で得られた両面銅張積層板を同様の方法で片側に配線パターンを形成した後、厚さ２５μｍのポリイミド絶縁層（引張り弾性率：４．１ＧＰａ）と厚さ３０μｍのエポキシ樹脂接着層とから形成されるカバーレイフィルムＤを熱圧着プレスで被覆し、摺動試験用回路基板サンプル９を得た。この回路基板サンプル９を、実施例１と同じ摺動試験条件にて評価したところ、屈曲寿命は２,６００回であった。結果を表１に示す。
　上記の実施例及び比較例で得られた繰り返し摺動試験の結果（表１）から明らかなように、ポリイミド絶縁層の引張弾性率が４～６ＧＰａかつ、厚みが１４～１７μｍの範囲にあり、銅配線回路の厚みが７～１３μｍの範囲にある銅張積層板に対し、厚みが１５～３０μｍの範囲にあるカバーレイフィルムを設けたフレキシブル回路基板は、摺動試験において良好な屈曲寿命を示す。そのため、携帯電話を含む各種電子機器における繰返し屈曲用途向けのフレキシブル回路基板として、好適に用いることが出来る。
１・・・回路保護層
１a・・・回路保護層のポリイミド層
１b・・・回路保護層の接着層
２・・・配線回路
３・・・ポリイミド絶縁層
４・・・固定部
５・・・固定部
６・・・ギャップ長
７・・・板

Claims (6)

  1. 　ポリイミド絶縁層の上に任意のパターンに形成された配線回路を有し、更に配線回路の上に回路保護層が設けられた繰返し屈曲用途向けのフレキシブル回路基板であって、前記ポリイミド絶縁層は、２５℃における引張弾性率が４～６ＧＰａであると共に、厚みが１４～１７μｍの範囲であり、また、前記配線回路の厚みが７～１３μｍの範囲であって、前記配線回路の厚さ（ｔｃ）と前記ポリイミド絶縁層の厚さ（ｔｐ）との比（ｔｃ／ｔｐ）が０．４～０．９５の範囲にあり、更に、回路保護層の厚みが１５～３０μｍの範囲であることを特徴とする繰返し屈曲用途向けフレキシブル回路基板。
  2. 　配線回路が厚さ７～１０μｍの電解銅箔から形成されたものであって、該電解銅箔の引張弾性率が１５～４０ＧＰａの範囲であり、前記比（ｔｃ／ｔｐ）が０．４～０．７の範囲である請求項１記載の繰返し屈曲用途向けフレキシブル回路基板。
  3. 　配線回路が厚さ８～１３μｍの圧延銅箔から形成されたものであって、該圧延銅箔の引張弾性率が８～３０ＧＰａの範囲であり、前記比（ｔｃ／ｔｐ）が０．５～０．９の範囲である請求項１記載の繰返し屈曲用途向けフレキシブル回路基板。
  4. 　回路保護層がカバーレイフィルムによって形成されたものであり、該カバーレイフィルムが、厚さ８～１７μｍの熱硬化性樹脂からなる接着層と、厚さ７～１３μｍのポリイミド層との２層を有して、配線回路に接着層が直接接している請求項１～３いずれか記載の繰返し屈曲用途向けフレキシブル回路基板。
  5. 　請求項１～４いずれか記載の繰返し屈曲用途向けフレキシブル回路基板を摺動部分に搭載したことを特徴とする電子機器。
  6. 　請求項１～４いずれか記載の繰返し屈曲用途向けフレキシブル回路基板をスライド部分に搭載したことを特徴とする携帯電話。
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