WO2015025834A1 - フレキシブル配線基材と配線基板及び太陽電池モジュールとｉｃカード - Google Patents
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- the present invention relates to the hardness and configuration of an adhesive layer portion of a flexible wiring substrate and a base substrate suitable for a half-cut method.
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Abstract
本発明のフレキシブル配線基材は、ベース基材と、１つ以上の層から形成され、前記ベース基材上に積層された接着層と、前記接着層を介して前記ベース基材と貼り合わせられた金属箔と、を含み、前記接着層を形成する層のビッカース硬度がベース基材のビッカース硬度よりも低く、且つ、前記接着層を形成する層のうち少なくとも１層のビッカース硬度が１以上である。
Description
本発明は、ハーフカット工法に好適なフレキシブル配線基材の接着層部分とベース基材の硬度と構成に関する。
本願は、２０１３年８月１９日に日本に出願された特願２０１３－１６９４７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１３年８月１９日に日本に出願された特願２０１３－１６９４７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
プラスチックフィルム等絶縁性のベース基材と金属箔とをラミネートしたフレキシブル配線基材は、軽量・柔軟であることから様々な用途に広く利用されている。金属箔を所望のパターンにパターニングする手法としてエッチングによる腐食加工がある。エッチング法は、レジストのフォトリソグラフィーによるパターニング、金属箔のエッチング、レジスト剥離と、工数が多く、生産速度も比較的遅いためコスト高になる傾向がある。また、金属箔を腐食させるエッチング液を大量に使用するため、対応設備の導入および環境対策のための設備を設置する必要があり、コスト負担が高くつき維持にも多大なコストが必要となる。
そこで、近年、エッチング法に代わるパターニング方法としてレーザー照射やルーター加工によるメカニカルパターニングが注目されている。特に、シール、ラベル等の製造方法として一般的に用いられているハーフカット法はパターニングによって除去した金属箔を再生して利用できることや、他のメカニカルパターニング方法と比較して加工速度が早いことから有望なパターニング方法と考えられる。金型の種類により、耐久性や形状精度、加工面積に差異があるが、金型の高精度化および大面積化により、数百μｍ程度の微細なパターン加工も可能となっている。
ハーフカット法は、カット対象となる金属箔を接着剤や粘着剤を用いてベース基材と貼り合わせ、金属箔と接着剤とを同時に型抜きし、且つベース基材が破断しないようにする手法である。刃先は、理想的には接着剤部分を緩衝材として、緩衝材の厚みの範囲内で止まればベース基材の破断を防ぐことができる。しかし、緩衝材には柔軟性があり刃の圧力を吸収するため、確実にカット対象の金属箔をカットするには、通常、ベース基材に対して厚み方向に１０～４０％程度刃を押し込むのが一般的である。また、緩衝材に粘着性があれば金属箔の移動が防げるので位置ズレが低減し高精度なパターンを形成することができる。
ハーフカット法で金属箔に裁断用の細線を入れた後、不要な部分は巻取り工程で端から連続的に引き剥がすことができるが、パターンエッジがベース基材端部に露呈していない浮きパターンについては取り除くのが困難である。この浮きパターンの除去方法については、ハーフカット時にカット部分の金属箔と緩衝材との間に隙間ができることを巧みに利用して除去する技術が特許文献１に開示されている。
このような利点を有するハーフカット法が適用できる配線基板には、フレキシブルプリント配線板、ＩＣカードやＩＣタグ用のアンテナ配線板、太陽電池モジュール用バックコンタクトシート等がある。バックコンタクトシートは、太陽電池セル同士を直列に接続する配線としての役割と、太陽電池モジュール内部を保護する保護シートとしての役割を持っている（特許文献２）。ハーフカット工程として見た場合、バックシート自体がベース基材としての役割を担うが、金属箔をハーフカットして配線用パターンを形成する際に、バックシートに大きな切り込みが入るとモジュール内部を保護する保護性能が著しく低下するという問題がある。
そこで本発明は、ハーフカット法によって金属配線パターンを絶縁性のベース基材上に敷設する場合に、ベース基材に大きなダメージを与えずに金属箔部分に位置精度の高いカット用細線を形成できるフレキシブル配線基材の層構成の提供を目的とする。
上記課題を達成するための本発明の第一態様に係るフレキシブル配線基材は、ベース基材と、１つ以上の層から形成され、前記ベース基材上に積層された接着層と、前記接着層を介して前記ベース基材と貼り合わせられた金属箔と、を含み、前記接着層を形成する層のビッカース硬度がベース基材のビッカース硬度よりも低く、且つ、前記接着層を形成する層のうち少なくとも１層のビッカース硬度が１以上である。
また、本発明の第一態様において、前記接着層は、金属箔に積層される第１の接着層と、ベース基材に積層される第２の接着層とを有し、前記第２の接着層のビッカース硬度が1以上であっても良い。
また、本発明の第一態様において、前記ベース基材は、厚みが２５～３００μｍの範囲のＰＥＴフィルムであっても良い。
また、本発明の第一態様において、前記金属箔は、厚みが１２～５０μｍの範囲の銅箔であっても良い。
また、本発明の第一態様において、前記金属箔は、厚みが２５～１００μｍの範囲のアルミ箔であっても良い。
また、本発明の第一態様において、前記金属箔の引っ張り破断伸度は８～２０％の範囲であっても良い。
また、本発明の第一態様において、前記接着層は、厚みが１０～２００μｍの範囲であっても良い。
また、本発明の第一態様において、前記金属箔と前記ベース基材とを、前記接着層を介してドライラミネートにより貼り合わせることにより得られても良い。
また、本発明の第一態様において、前記金属箔と前記ベース基材とを、前記接着層を介してエクストルーダーラミネートにより貼り合わせることにより得られても良い。
また、本発明の第二態様に係るフレキシブル配線基板は、本発明の第一態様に係るフレキシブル配線基材をハーフカットし前記金属箔の不要な部分を剥離して得られる。
また、本発明の第三態様に係る太陽電池モジュールは、本発明の第二態様に係るフレキシブル配線基板をバックシートとして備える。
また、本発明の第四態様に係るＩＣカードは、本発明の第二態様に係るフレキシブル配線基板をアンテナシートとして備える。
上記各態様によれば、フレキシブル配線基材は、ベース基材上に、ベース基材よりも十分に低い硬度の接着層を介して、金属箔が強く接着されている。そのため、ハーフカット工法を適用しても、金属箔の位置ずれが少なく、且つベース基材に損傷が少ないという効果がある。
したがって得られるフレキシブル配線基板の配線パターンは高精度で基板自体も高い信頼性を有する。このフレキシブル配線基板を用いる応用製品、特に太陽電池モジュールとＩＣタグ用アンテナ基板については長寿命が期待できる。
したがって得られるフレキシブル配線基板の配線パターンは高精度で基板自体も高い信頼性を有する。このフレキシブル配線基板を用いる応用製品、特に太陽電池モジュールとＩＣタグ用アンテナ基板については長寿命が期待できる。
また、接着層がハーフカット時の刃の侵入に対するマージンになるのでベース基材の厚みを薄くすることができる。その結果、軽くて薄いフレキシブル配線基板が得られる。
一般的に、刃の入りやすさはパターンの方向や密度の影響を強く受ける。本発明の上記各態様によれば、接着層の硬度を最適化することによって刃が深く入りやすい配線パターンと入りにくい配線パターンとのカット状態の差を小さくして確実に配線パターンをカットすることが可能である。そのため、カットするパターンに対応して刃高や刃形状の異なる金型を準備する必要や、刃の押し込み量を逐次制御する等高度な手段が不要となる。また、打ち抜き用の刃自体も長寿命になる。その結果、総じて安価なプロセスコストで安価で高品質なフレキシブル配線基板が提供できる。
本発明の一実施形態に係るフレキシブル配線基材は、所定の厚みのベース基材上に接着層を介して金属箔が接着された未加工の基材である。このフレキシブル配線基材の金属箔が、ハーフカット工法でパターン状に打ち抜かれて不要な金属箔部分が取り除かれた加工済みの配線基材がフレキシブル配線基板である。本発明は、配線基板の用途に関係するが、金属箔パターンは、ベース基材と一体に形成された配線基板としても、ベース基材から取り外した単なるパターン状金属箔としても用いることができる。
フレキシブル配線基材１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、少なくともベース基材４／接着層３／金属箔２の３層が含まれる構成である。ベース基材４は厚みが２０～４００μｍ程度のフレキシブルなフィルム基材である。材料としては、ポリイミド系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ＰＥＮ、ＰＥＴ、ＥＶＡなど使用目的に応じて選択できる。特に、厚みが２５～３００μｍの範囲のＰＥＴフィルムが、価格、硬度の点から好ましい。２５μｍよりも薄いと十分な剛性がなくハーフカット時に断裁用の刃に追従して変形してしまうおそれがある。３００μｍ以上ではコストがかかり重くなるので好ましくない。ベース基材の接着層が積層される表面で測定されるビッカース硬度が、接着層３のビッカース硬度よりも高いことによって、ハーフカット時の金型刃の押し込みによってベース基材が変形しない。そのため、精度の高い金属配線パターンが形成可能なフレキシブル配線基材が提供できる。特に、ベース基材４のビッカース硬度はＨＶ１５以上が好ましい。
金属箔２の金型による打ち抜きでは、金属箔２の膜厚は、金属の硬度によって異なるが概ね１０μｍ以上１ｍｍ以下であることが望ましい。１０μｍ未満では金属箔のハンドリングが困難となり、１ｍｍ以上では打ち抜き自体が困難となる。また、金属箔の引っ張り破断伸度は、８～２０％が好ましい。
金属箔２としては、銅、アルミニウム、ニッケル及びこれらの合金等の導電性のある金属を使用することができる。特に、電気伝導度及び機械特性の点からは銅箔が好ましい。またコストの点からはアルミ箔が好ましい。銅箔を用いる場合は厚みが１２～５０μｍ範囲の銅箔が特に好ましい。アルミ箔を用いる場合は、厚みが２５～１００μｍの範囲のアルミ箔が特に好ましい。厚みの範囲が異なるのは銅箔とアルミ箔との導電率の差とそれぞれの金属の硬度の違いによる。すなわち、銅箔の場合は厚みが１２μｍ以上、アルミ箔の場合は厚みが２５μｍ以上であれば、配線として用いるために十分な導電率を得られる。また銅箔の場合は厚みが５０μｍ以下、アルミ箔の場合は厚みが１００μｍ以下であれば、ハーフカットする際の金型の磨耗を抑制できるために好ましい。また、これら金属箔は、金属箔の表面をソフトエッチング等の表面処理を施して、接着フィルムとの密着性を向上させることができる。
ベース基材４と金属箔２とは、接着層３を介して積層される。例えば、接着層３を介したラミネート法により積層接着することができる。金属箔２にパターンを形成した後、不要な金属箔部分を剥離する必要があるので、接着層３として、接着性、粘着性だけではなく剥離性も考慮して適切な接着力と（後述の）硬さを有する材料を選択する。金属接着に適した接着層としては酸変性ポリオレフィンなどの接着性ポリオレフィンやスチレンゴム系の材料があげられる。
接着層３は単層であってもよいし、２層以上の多層構成でも良い。接着層３が単層の場合のフレキシブル配線基材１の構成を図１Ａに示す。また、接着層３が第一の接着層３ａと第二の接着層３ｂとから形成される２層の構成を図１Ｂに示す。いずれの場合も、接着層３部分の厚みは１０～２００μｍの範囲が好ましい。加工上のばらつきを考慮すると３５～８５μｍの範囲がより好ましい。
接着層を多層化する場合には、硬度が高い順にベース基材から積層するのが好ましい。なぜならば、ベース基材に積層される接着層は硬度が高いことによってベース基材を保護することが可能であり、一方、金属箔と接着するには接着層にある程度の柔軟性を要するためである。ベース基材に積層される接着層３ｂを構成する接着剤としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂等の接着性樹脂を用いることができる。接着性の樹脂と硬化性樹脂とを混合し、接着性と硬度とを調整しても良い。
接着層を多層化する場合には、硬度が高い順にベース基材から積層するのが好ましい。なぜならば、ベース基材に積層される接着層は硬度が高いことによってベース基材を保護することが可能であり、一方、金属箔と接着するには接着層にある程度の柔軟性を要するためである。ベース基材に積層される接着層３ｂを構成する接着剤としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂等の接着性樹脂を用いることができる。接着性の樹脂と硬化性樹脂とを混合し、接着性と硬度とを調整しても良い。
ベース基材に金属箔を積層するには、たとえば、ロール・トゥ・ロール方式のラミネートプロセスを用いることができる。ラミネート法としては、ドライラミネート、押し出しラミネート（エクストルーダ）法のいずれでも使用できる。ドライラミネートは、接着剤を有機溶剤で適当な粘度に希釈してベース基材４に塗布し、乾燥後に金属箔を圧着して貼り合わせる方式である。エクストルーダーラミネートは、溶融した接着剤を押し出しながら金属箔とベース基材とを接着する方式である。
次に、上記のフレキシブル基材１表層の金属箔２に、図２に示すような金属箔パターン２ｂを形成してフレキシブル配線基板１０を製造するハーフカット工法について説明する。ハーフカット工法とは、図３Ａに示すようにベース基材４が破断しない程度に金型の刃５を押し込むことにより金属箔２を型抜きする工法である。このとき、接着層に切れ込みが入っても良いし、入らなくても良い。太陽電池用のバックシートのベース基材の場合、ベース基材に切れ込みが入るのは好ましくなく、従来よりも高精度の加工が必要である。金属箔２に所望の切れ込みが入れば、不要部分の金属箔２を接着層３から引き剥がす（デラミネーション）ことで、フレキシブル配線基板１０を得ることができる。
接着層の硬度が低すぎるなどカット条件が適切でないと、図３Ｂに模式的に示すように、刃５が金属箔２に当たっても単に下側に凸変形するだけで、金属箔をカットできない。
そこで、接着層を構成する層のうち少なくとも１層のビッカース硬度が１以上とすることにより、カット時の刃５の押し込みによる接着層３の変形を抑制することができる。そのため、金属箔の変形による位置ずれやカット不良を減らすことができる。さらに、ベース基材４よりも接着層３のビッカース硬度を低くすることで、ベース基材より先に接着層が変形するため、ベース基材の変形や損傷が抑えられる。なお、接着層３中のビッカース硬度が1以上の層は、３５μｍ～６０μｍの膜厚が好ましい。一般的なハーフカット加工機の高さ方向の加工ばらつきを加味すると３５μｍ以上の膜厚が必要となり、また、６０μｍより大きい膜厚を有する接着層はエクストルーダー法でも形成することが困難なためである。
さらに、接着層３が、金属箔側の接着層３ａとベース基材側の接着層３ｂとの少なくとも２層を有し、接着層３ａより接着層３ｂの硬度が高く、接着層３ｂのビッカース硬度を１以上とすることで、図４に模式的に示すように、ハーフカットの刃５の位置制御が容易となり、断裁部６の先端が接着層３ｂ内となるように制御できるから、生産安定性の高いフレキシブル配線基板が作成できる。
突出する刃５以外の金型部分（図示せず）は、フレキシブル基材１全体で受け止められるが、通常はストッパー機構を用いてある深さ以上に刃５が進入しないようにしている。しかしながら、ベース基材４（ＰＥＴ）は、接着層３の厚みを考慮しても２５μｍ以上の膜厚であることが望ましい。ベース基材４が２５μｍより薄いと、型抜き時の金型平坦部の圧力でベース基材４が若干変形して刃５が接着層を貫通するおそれやベース基材４がやわすぎて基材４から刃５が離れず追従して変形してしまうおそれがある。
金型の刃部を金属箔に押し当てると、金属箔２が変形した後に切断される。この時、金属箔は金属箔の表面に対して垂直に切断されず、金属箔は刃部５により徐々に変形し、断裂する形で切断される。刃部の先端の形状及び刃部と金属箔との角度により断裂形状は変化するが、接着層側に数μｍから数十μｍ程度の金属のバリが形成されることがある。一般的に、こうしたバリが形成された金属箔パターンは不良として扱われるため、バリが形成されない型抜き条件が必要である。
バリ等が生じない条件として、下側に押されて伸張変形してから断裂するので金属箔２の引っ張り破断伸度は、８～２０％の範囲が好ましく、１２～２０％の範囲であればより好ましい。金属箔２の引っ張り破断伸度が２０％以上であると金属箔２の不要部分を剥離する剥離工程で、伸びすぎて剥離が難しくなり、金属パターン間でショートが生じるおそれもある。金属箔２の引っ張り破断伸度が８％以下の場合、剥離工程で金属箔２ｂの狭い幅の部分が切れる可能性がある。
金型は腐食金型、切削金型等を使用することができる。金型材料には、プリハ－ドン鋼、焼入焼戻鋼、析出硬化鋼、タングステン・カーバイドとコバルトとの合金、その他の超硬度合金等を使用することができる。金属箔を高精度に型抜きする場合、刃部の先端の角度αを鋭角に形成することが望ましい。角度αを小さくするほど、切断時に金属箔に形成されるバリ等が小さくなるが、刃部５の耐久性が低下する。一般的には、角度αは４０°から６０°程度とすることが望ましい。
また、ハーフカット工法において、接着層の粘着力を適切に設定し、金属箔２と接着層３間の剥離強度を調整することにより刃部５の先端が接着層３の中間部に達すると、押し当てた刃部５の先端により規定される基準線を中心として金属箔２が所定の範囲で接着層３から剥離して隙間７が生じる（図３Ｃ）。このような隙間は、断面視において、接着層３上に複数形成され、互いに隣接する隙間が連結する。連結された隙間の上方に位置する金属箔は不要部分であり、この不要部分が剥離される。これをつかって、孤立した不要部分も剥離できる。
以上のように、本発明の一実施形態に係るフレキシブル配線基材は、ベース基材上に、ベース基材よりも十分に低い硬度の接着層を介して金属箔が強く接着されている。そのため、ハーフカット工法を適用しても、金属箔の位置ずれが少なく、且つベース基材に損傷が少ないという効果がある。したがって得られるフレキシブル配線基板の配線パターンは高精度で基板自体も高い信頼性を有する。
次に、上記のような本発明の一実施形態に係るフレキシブル配線基板を用いた応用例として、太電池モジュールの概略構成について説明する。
図６に示す太陽電池モジュール５０は、内蔵された太陽電池セル１７の電極の接続端子（図示略）が受光面とは反対側の面に設けられた、いわゆるバックコンタクト方式の太陽電池モジュールである。バックコンタクト方式としては、例えば、貫通電極を用いた方式や、受光面電極を設けない方式等があるが、どの方式であってもよい。太陽電池モジュール５０は、バックシート２０、回路基板２、太陽電池セル１７、およびフロントシート１９を備える。以下では、図６に示すように、バックシート２０が下側、フロントシート１９が上側に配置され、上方からフロントシート１９を入射した外光が太陽電池セル７に入射して電力に変換される太陽電池モジュールについて説明する。
図６に示す太陽電池モジュール５０は、内蔵された太陽電池セル１７の電極の接続端子（図示略）が受光面とは反対側の面に設けられた、いわゆるバックコンタクト方式の太陽電池モジュールである。バックコンタクト方式としては、例えば、貫通電極を用いた方式や、受光面電極を設けない方式等があるが、どの方式であってもよい。太陽電池モジュール５０は、バックシート２０、回路基板２、太陽電池セル１７、およびフロントシート１９を備える。以下では、図６に示すように、バックシート２０が下側、フロントシート１９が上側に配置され、上方からフロントシート１９を入射した外光が太陽電池セル７に入射して電力に変換される太陽電池モジュールについて説明する。
バックシート２０は、フレキシブル配線基板１０と、接着層３が設けられた基材４の面と反対側の表面に設けられた耐候性基材（支持部材）１１と、から形成される。本実施形態では、バックシート２０は、太陽電池モジュール５０の下部の最外面を構成している。耐候性基材１１は、例えば、フレキシブル配線基板１０は、金属電極１５（金属箔２）が耐候性基材１１とは反対側（上側）を向くように、耐候性基材１１上に固定されている。複数の太陽電池セル１７はそれぞれ、フレキシブル配線基板１０における複数の金属電極１５のうちのいくつかの金属電極の上方に配置されている。下方を向いた太陽電池セル１７の電極の接続端子（図示略）は、半田接合部１６を介してフレキシブル配線基板１０の複数の金属電極１５の一部と電気的に接続されている。
フレキシブル配線基板１０の金属電極１５は、太陽電池モジュール５０内の複数の太陽電池セル１７を互いに電気的に接続して、各太陽電池セル１７で得られた電力を太陽電池モジュール５０に設けられた図示略の正負の出力端子から取り出せるようにパターン形成されている。各太陽電池セル１７の接続パターンは、必要に応じて直列接続および並列接続を適宜に組合せた接続パターンを採用することができる。フロントシート１９は、太陽電池セル１７の上方に配置され、太陽電池セル１７に向かう外光を透過させる。フロントシート１９は、太陽電池モジュール５０の上部の最外面を構成している。フロントシート１９には、ガラス基材や、フレキシブルな耐候性樹脂シートが用いられる。
フレキシブル配線基板１０と、フロントシート１９との間には、各太陽電池セル１７を固定するとともに導体間同士を絶縁するために、光透過性の封止材１８が充填されている。これにより、太陽電池モジュール５０は、バックシート２０とフロントシート１９とで挟まれた板状に形成されている。封止材１８を構成する材料としては、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ樹脂）を採用することができる。なお、図６には、太陽電池モジュール５０の断面の一部が描かれている。太陽電池モジュール５０全体では、図６の水平方向および紙面に垂直な方向に、図６に示されたようなパターンで太陽電池セル１７が繰り返し配列されている。また、太陽電池モジュール５０は、特に図示しないが、一般的には平面視で矩形状の外形を有する。
フレキシブル配線基板１０の金属電極１５は、太陽電池モジュール５０内の複数の太陽電池セル１７を互いに電気的に接続して、各太陽電池セル１７で得られた電力を太陽電池モジュール５０に設けられた図示略の正負の出力端子から取り出せるようにパターン形成されている。各太陽電池セル１７の接続パターンは、必要に応じて直列接続および並列接続を適宜に組合せた接続パターンを採用することができる。フロントシート１９は、太陽電池セル１７の上方に配置され、太陽電池セル１７に向かう外光を透過させる。フロントシート１９は、太陽電池モジュール５０の上部の最外面を構成している。フロントシート１９には、ガラス基材や、フレキシブルな耐候性樹脂シートが用いられる。
フレキシブル配線基板１０と、フロントシート１９との間には、各太陽電池セル１７を固定するとともに導体間同士を絶縁するために、光透過性の封止材１８が充填されている。これにより、太陽電池モジュール５０は、バックシート２０とフロントシート１９とで挟まれた板状に形成されている。封止材１８を構成する材料としては、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ樹脂）を採用することができる。なお、図６には、太陽電池モジュール５０の断面の一部が描かれている。太陽電池モジュール５０全体では、図６の水平方向および紙面に垂直な方向に、図６に示されたようなパターンで太陽電池セル１７が繰り返し配列されている。また、太陽電池モジュール５０は、特に図示しないが、一般的には平面視で矩形状の外形を有する。
一般に、刃が押し込まれることで金属箔が伸びて最終的に断裁されて（打ち抜き性）、同時に隙間ができるかどうかは、ベース基材４及び接着層３の材質（硬度）や接着層３の粘着力等の仕様、金属箔２の材質や厚さ等の仕様、刃部の材質や形状等の仕様、および、刃部の先端が達する深さなどで一義的に定まると推察される。
そこで、以下では、ベース基材及び接着層の硬度に焦点をあて、硬度とハーフカット時の打ち抜き性との相関を調べた結果について述べる。
そこで、以下では、ベース基材及び接着層の硬度に焦点をあて、硬度とハーフカット時の打ち抜き性との相関を調べた結果について述べる。
そのために、材料の潰れやすさの指標としてビッカース硬度（単位ＨＶ）を採用し、硬度がある程度容易に制御できる材料系を選択した。そこで金属箔およびＰＥＴフィルムに接着性を示し、ビッカース硬度が１よりも小さいスチレンゴム系樹脂Ａ（ＨＶ＜１．０）と、成膜したときのビッカース硬度が樹脂Ａよりも高く、１より大きいＬＬ(リニアローデンシティ)系樹脂Ｂ（ＨＶ＞１．０）と、を選択しブレンドした。エクストルーダーラミネートにより電解銅箔（三井金属（株）製「ＴＰ（ＩＩＩ）Ｍ」３５μｍ厚）とＰＥＴフィルム（２５０μｍ厚、東レ(株)製「Ｓ１０」）とを上記で得られたブレンド材料を介して貼りあわせてフレキシブル配線基材を得た。
次に、得られたラミネートサンプルから銅箔を剥離し、ＰＥＴフィルム上に残った接着層(樹脂Ａ，Ｂのブレンド物）のビッカース硬度を測定した。Ｆｉｓｈｅｒ製のＦｉｓｈｅｒＳｃｏｐｅ ＨＭ２０００を用い、測定条件は測定荷重５ｍＮ，荷重アプリケーション時間１０秒，クリープ時間１秒で測定した。結果を図５に示す。想定されたとおり、接着層中の樹脂Ａの配合比が低いほどビッカース硬度が高くなった。配合比は重量比である。
また、接着層の中央で刃の先端が停止するように刃高さを調整した金型を用いてラミネートサンプルをハーフカットし、断面形状を観察した。その結果、ビッカース硬度と断面形状とには相関があり、接着層のビッカース硬度が１．０以上である場合は、図３Ａに示すように銅箔２が切れるが、接着層のビッカース硬度が１．０未満である場合は、図３Ｂに示すように接着層３の変形により銅箔２が切れない現象が確認された。
この評価で接着性樹脂Ａを高硬度樹脂Ｂとブレンドすることにより銅箔と接着層との密着力が低下する傾向が見られたため、ＰＥＴフィルム／高硬度樹脂Ｂ／接着性樹脂Ａ／銅箔の順に積層された層構造でラミネートしたサンプルの評価を実施した。その結果、ハーフカットにより銅箔が切れ、かつ、銅箔と接着層とに高い密着性が確認された。以上により、高硬度樹脂と接着性樹脂の２層構造を採用することによって、銅箔の打ち抜き性及び銅箔と接着層との密着性の両立が可能となった。この構成の場合、１層の接着層で打ち抜き性と密着性とを両立させるよりも材料設計の自由度が高いといえる。ハーフカットの打ち抜き性については後述する。
次に、ベース基材として厚みが２５０μｍのＰＥＴフィルム（東レ(株)製「Ｓ１０」）を用い、裏面にデュポン社製のポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）樹脂（製品名「ＰＶ２４００」）を２５μｍの厚みでグラビア印刷にてコーティングすることでＰＶＦ付ＰＥＴフィルムを得た。これは太陽電池用のバックシートとして使える。貼り合わせる銅箔として三井金属（株）製の厚みが３５μｍの電解銅箔「ＴＰ（ＩＩＩ）Ｍ」を準備した。
次に、タンデム仕様のエクストルーダーラミネート機によりＰＶＦ付ＰＥＴフィルムと電解銅箔とを貼り合わせた。まず、第一給紙からＰＶＦ付ＰＥＴフィルムを繰り出し、第一押し出し部よりバックシートの表面側のＰＥＴフィルム上に第一の接着層として低密度ポリエチレン（東ソー(株)製「ＤＬＺ１９Ａ」）を押し出した。次に、第二押し出し部より第二の接着層として無水マレイン酸変性ポリエチレン（三井化学(株)製「アドマーＮＥ８２７」）を押し出し、第二押し出し部の第二給紙より電解銅箔を繰り出して貼り合わせ加工を行いフレキシブル配線基材を得た。
このとき、第一の接着層の厚みは６０μｍ、第二の接着層の厚みは２５μｍであった。
また、以下に示す層構成でのビッカース硬度を前述の条件で測定したところ下記の結果となった。
ＰＶＦ／ＰＥＴ(測定面)：ビッカース硬度５０
ＰＶＦ／ＰＥＴ／ＤＬＺ１９Ａ(測定面)：ビッカース硬度３．５
ＰＶＦ／ＰＥＴ／ＤＬＺ１９Ａ／ＮＥ８２７(測定面)：ビッカース硬度０．７
次にハーフカット法により銅箔のパターニングを行った。ハーフカットに用いる刃の高さは接着層の中央に刃の先端が到達する高さに設定した。
また、以下に示す層構成でのビッカース硬度を前述の条件で測定したところ下記の結果となった。
ＰＶＦ／ＰＥＴ(測定面)：ビッカース硬度５０
ＰＶＦ／ＰＥＴ／ＤＬＺ１９Ａ(測定面)：ビッカース硬度３．５
ＰＶＦ／ＰＥＴ／ＤＬＺ１９Ａ／ＮＥ８２７(測定面)：ビッカース硬度０．７
次にハーフカット法により銅箔のパターニングを行った。ハーフカットに用いる刃の高さは接着層の中央に刃の先端が到達する高さに設定した。
ハーフカット後に不要部分を剥離したところ、パターン全面についてカット不良無く不要部分のみを剥離することができフレキシブル配線基板を得ることができた。また、基材断面を観察した結果、バークシートのＰＥＴにハーフカットの刃による切り込みがなかった。しかしながら、断面観察からは接着剤の厚み中央部より下側に切れ込みが見られることがあった。刃高の加工精度と加工時の振動を考慮すると接着層は少なくとも３５μｍ以上の厚さがあることが好ましい。結果は表１に実施例１として記載してある。
次に、接着層の硬度制御の可能性を探るために用いた接着性樹脂Ａと高硬度樹脂Ｂとの組成比を変えたブレンド物について、前記記載のバックシートと銅箔とを用いてフレキシブル配線基材を作成し、打ち抜き性の評価を行った。結果を実施例２～４、及び比較例１～３として表１に示した。表１中の実施例４と比較例３については接着層として感光性樹脂を用いた。
打ち抜き性は、以下の基準にて２段階で評価した。Ｇを得られたフレキシブル配線基材は実用上問題ないと判断される。
Ｇ（ＧＯＯＤ）：打ち抜き性が良好である
Ｐ（ＰＯＯＲ）：打ち抜き性が良好ではない
接着層のビッカース硬度がベース基材のビッカース硬度よりも低く、且つ、接着層を構成する層のうち少なくとも１層のビッカース硬度が1以上である場合に限って打ち抜き性が良好であった。ベース基材の硬度に比べて、接着層のビッカース硬度が１以下であると柔らかすぎて打ち抜き性が低下することを示している。接着層を厚くすれば改善されるが接着層の変形が大きくなることから好ましくない。
Ｇ（ＧＯＯＤ）：打ち抜き性が良好である
Ｐ（ＰＯＯＲ）：打ち抜き性が良好ではない
接着層のビッカース硬度がベース基材のビッカース硬度よりも低く、且つ、接着層を構成する層のうち少なくとも１層のビッカース硬度が1以上である場合に限って打ち抜き性が良好であった。ベース基材の硬度に比べて、接着層のビッカース硬度が１以下であると柔らかすぎて打ち抜き性が低下することを示している。接着層を厚くすれば改善されるが接着層の変形が大きくなることから好ましくない。
実施例では、太陽電池モジュール用のバックシートを例に記載したが、他のフレキシブル配線基板を用いた製品にも適用できることは明らかである。例えばＩＣカードもしくはＩＣタグには通信用のアンテナが必要で、通常アンテナは金属箔を所望のパターンに打ち抜いて支持基材に貼り付けるか、支持基材上でエッチングするか、導電性インキを印刷して形成される。したがって、本発明のフレキシブル配線基板をアンテナシートとし、ＩＣカードやＩＣタグに用いることができる。このほか、大面積の配線パターンが必要とされる場合に本発明のフレキシブル配線基板は好適に用いることができる。
１、フレキシブル配線基材
２、金属箔
２ａ、不要部分
２ｂ、金属箔パターン
３、接着層
３ａ、第一の接着層
３ｂ、第二の接着層
４、ベース基材
５、型抜き用の刃
６、断裁部
７、隙間
１０、フレキシブル配線基板
２、金属箔
２ａ、不要部分
２ｂ、金属箔パターン
３、接着層
３ａ、第一の接着層
３ｂ、第二の接着層
４、ベース基材
５、型抜き用の刃
６、断裁部
７、隙間
１０、フレキシブル配線基板
Claims (12)
- ベース基材と、
１つ以上の層から形成され、前記ベース基材上に積層された接着層と、
前記接着層を介して前記ベース基材と貼り合わせられた金属箔と、を含み、
前記接着層を形成する層のビッカース硬度がベース基材のビッカース硬度よりも低く、且つ、前記接着層を形成する層のうち少なくとも１層のビッカース硬度が１以上であるフレキシブル配線基材。 - 前記接着層は、金属箔に積層される第１の接着層と、ベース基材に積層される第２の接着層とを有し、前記第２の接着層のビッカース硬度が1以上である請求項１に記載のフレキシブル配線基材。
- 前記ベース基材は、厚みが２５～３００μｍの範囲のＰＥＴフィルムである請求項１又は請求項２に記載のフレキシブル配線基材。
- 前記金属箔は、厚みが１２～５０μｍの範囲の銅箔である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基材。
- 前記金属箔は、厚みが２５～１００μｍの範囲のアルミ箔である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基材。
- 前記金属箔の引っ張り破断伸度は８～２０％の範囲である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基材。
- 前記接着層は、厚みが１０～２００μｍの範囲である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基材。
- 前記金属箔と前記ベース基材とを、前記接着層を介してドライラミネートにより貼り合わせることにより得られる請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基材。
- 前記金属箔と前記ベース基材とを、前記接着層を介してエクストルーダーラミネートにより貼り合わせることにより得られる請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基材。
- 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基材をハーフカットし前記金属箔の不要な部分を剥離して得られるフレキシブル配線基板。
- 請求項１０に記載のフレキシブル配線基板をバックシートとして備える太陽電池モジュール。
- 請求項１０に記載のフレキシブル配線基板をアンテナシートとして備えるＩＣカード。
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