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【発明の名称】 極薄フレキシブル配線板
【発明者】 【氏名】仲見 裕昭
【住所又は居所】神奈川県川崎市川崎区千鳥町9−2 京セラケミカル株式会社川崎工場内

【要約】 【課題】厚さが極めて薄く、十分な折り曲げ性、屈曲信頼性を有するフレキシブル配線板を提供すること。

【解決手段】少なくともベースフィルムと極薄銅箔とが接着剤組成物の硬化物を介して積層されてなる部分を有する極薄フレキシブル配線板であって、前記ベースフィルム、接着剤組成物の硬化物および極薄銅箔からなる積層部分の厚さが20μm以下であるもの。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくともベースフィルムと極薄銅箔とが接着剤組成物の硬化物を介して積層されてなる部分を有する極薄フレキシブル配線板であって、前記ベースフィルム、接着剤組成物の硬化物および極薄銅箔からなる積層部分の厚さが20μm以下であることを特徴とする極薄フレキシブル配線板。
【請求項2】
前記接着剤組成物はエラストマーを5重量%以上80重量%以下含有し、前記接着剤組成物の硬化物は引っ張り弾性率が200MPa以上2000MPa以下であることを特徴とする請求項1記載の極薄フレキシブル配線板。
【請求項3】
前記極薄銅箔は厚さが3μm以上9μm以下であり、その銅箔物性である引っ張り強度が400MPa以上であることを特徴とする請求項1または2記載の極薄フレキシブル配線板。
【請求項4】
前記ベースフィルムは厚さが3μm以上9μm以下であり、そのフィルム物性である引っ張り強度が300MPa以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の極薄フレキシブル配線板。
【請求項5】
前記接着剤組成物は、(A)ポリエポキシド化合物、(B)エポキシ用硬化剤、(C)エポキシ用硬化促進剤、(D)無機充填材および(E)エラストマーを必須成分として含有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の極薄フレキシブル配線板。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、電気機器、電子機器等の配線のために使用される極薄フレキシブル配線板に係り、特にその厚さが薄く、かつ、使用時の折り曲げ等に対して優れた信頼性を有する極薄フレキシブル配線板に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、フレキシブル配線板は高屈曲性を有するため、電気機器、電子機器等の配線として用いられている。特に、近年では、HDD、CD−ROM等のコンピュータ周辺機器等の可動部材の配線として多用されるようになっている。
【0003】
フレキシブル配線板は、例えばプラスチックフィルム等の上に必要に応じて含成樹脂等からなる接着剤組成物を介して銅箔を積層し、この銅箔にエッチング等の処理を行って所定の回路パターンを形成した後、さらに、この銅箔上に必要に応じて接着剤組成物を介してプラスチックフィルム等を積層して製造されている。
【0004】
このようなフレキシブル配線板には、機器の筐体空間への高密度配置のためこれまで以上に薄さが求められている。そこで、例えば厚さ1〜5μmの極薄銅箔とポリイミドフィルムとを接着剤層を介してラミネートすることにより、フレキシブル配線板の厚さを薄くすることが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
また、10μm以下の極薄金属箔上に、この金属箔と同程度以下のポリイミドまたはポリアミド酸溶液を直接流延・塗布し、この塗布した側にポリイミドフィルムを加熱・圧着し、フレキシブル配線板の厚さを薄くすることが知られている(例えば、特許文献2参照。)。
【特許文献1】特開2001−102693号公報
【特許文献2】特開平6−190967号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
フレキシブル配線板には機器の筐体空間への高密度配置のために、これまで以上の薄さが求められている。上述したように、極薄金属箔を用いることによりフレキシブル配線板の厚さは薄くなりつつあるものの、その厚さは依然として25μmを超えるようなものとなっており、その厚さを薄くすることが求められている。また、フレキシブル配線板には厚さを薄くすることだけでなく、使用時の折り曲げ等に対して優れた信頼性を有するものであることも求められている。
【0007】
本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであって、厚さが極めて薄く、かつ、十分な折り曲げ性、屈曲信頼性を有する極薄フレキシブル配線板を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の極薄フレキシブル配線板は、少なくともベースフィルムと極薄銅箔とが接着剤組成物の硬化物を介して積層されてなる部分を有する極薄フレキシブル配線板であって、前記ベースフィルム、接着剤組成物の硬化物および極薄銅箔からなる積層部分の厚さが20μm以下であることを特徴とする。
【0009】
前記接着剤組成物はエラストマーを5重量%以上80重量%以下含有し、前記接着剤組成物の硬化物は引っ張り弾性率が200MPa以上2000MPa以下であることが好ましい。
【0010】
前記極薄銅箔は厚さが3μm以上9μm以下であり、その銅箔物性である引っ張り強度が400MPa以上であることが好ましく、前記ベースフィルムは厚さが3μm以上9μm以下であり、そのフィルム物性である引っ張り強度が300MPa以上であることが好ましい。
【0011】
前記接着剤組成物は、(A)ポリエポキシド化合物、(B)エポキシ用硬化剤、(C)エポキシ用硬化促進剤、(D)無機充填材および(E)エラストマーを必須成分として含有するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、少なくともベースフィルムと極薄銅箔とを接着剤組成物の硬化物を介して貼り合わせてなる積層部分を有する極薄フレキシブル配線板において、そのベースフィルム、接着剤組成物の硬化物および極薄銅箔からなる積層部分の厚さを20μm以下とすると共に、その折り曲げ性、層曲信頼性を十分なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明の極薄フレキシブル配線板について詳細に説明する。本発明の極薄フレキシブル配線板は、少なくともベースフィルムと極薄銅箔とが接着剤組成物の硬化物を介して積層されてなる部分を有する極薄フレキシブル配線板であって、前記ベースフィルム、接着剤組成物の硬化物および極薄銅箔からなる積層部分の厚さが20μm以下であることを特徴とする。
【0014】
本発明の極薄フレキシブル配線板においては、ベースフィルムの一方の面のみに接着剤組成物の硬化物を介して極薄銅箔が積層された片面構造のものであってもよいし、ベースフィルムの両面にそれぞれ接着剤組成物の硬化物を介して極薄銅箔が積層された両面構造のものであってもよい。このような両面構造のものにおいては、ベースフィルムの少なくとも一方の面側で上記積層部分の厚さが20μm以下であればよいが、それぞれの面側で上記部分の厚さが20μm以下であればより好ましい。
【0015】
このような本発明の極薄フレキシブル配線板に用いられるベースフィルムは、厚さが3μm以上9μm以下であり、そのフィルム物性である引っ張り強度が300MPa以上であることが好ましい。
【0016】
ベースフィルムの厚さが3μm未満であると、ピンホール、強度等に対する信頼性が確保できず、厚さが9μmを超えると、極薄フレキシブル配線板全体の厚さが増加し、狭い筐体空間に折り曲げ実装することが困難となり、折り曲げ信頼性も低下するおそれがあるため好ましくない。また、上記厚さ範囲におけるフィルム物性である引っ張り強度が300MPa未満であると、上記厚さ範囲での折り曲げ信頼性が確保できないため好ましくない。
【0017】
本発明におけるより好ましいベースフィルムの厚さおよび引っ張り強度は、4μm以上6μm以下、350MPa以上である。また、ベースフィルムは上記厚さ範囲におけるフィルム物性である引っ張り弾性率が、10GPa以上20GPa以下であればより好ましい。
【0018】
ベースフィルムの材質は少なくとも上記厚さ範囲で上記引っ張り強度を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えばポリイミドフィルム、ポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルム、ポリエーテルニトリルフィルム、ポリエーテルスルホンフイルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム等のプラスチックフィルムが挙げられる。
【0019】
これらのプラスチックフィルムの中でも、耐熱性、寸法安定性、電気的特性、機械的特性、耐薬品性およびコスト等の観点から、ポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルム等が好適なものとして挙げられる。
【0020】
本発明の極薄フレキシブル配線板に用いられる極薄銅箔は、厚さ3μm以上9μm以下であり、その銅箔物性である引っ張り強度が400MPa以上であることが好ましい。
【0021】
極薄銅箔の厚さが3μm未満であると、ピンホール等に対する信頼性を確保できず、厚さが9μmを超えると、極薄フレキシブル配線板全体の厚さが増加し狭い筐体空間に折り曲げ実装することが困難となり、また折り曲げ信頼性も低下するおそれがあるため好ましくない。また、上記厚さ範囲における引っ張り強度が400MPa未満であると、上記厚さ範囲での折り曲げ信頼性が確保できないため好ましくない。本発明におけるより好ましい極薄銅箔の厚さおよび引っ張り強度は、3μm以上6μm以下、430MPa以上である。
【0022】
本発明の極薄フレキシブル配線板においてベースフィルムと極薄銅箔とを接着する接着剤組成物の硬化物は、その厚さが5μm以上20μm未満であることが好ましい。5μm未満であると、フレキシブル配線板の半田耐熱性等の耐熱性が低下するおそれがあるため好ましく、20μm以上となると耐屈曲特性が著しく低下するため好ましくない。
【0023】
本発明に用いられる接着剤組成物の硬化物は、上記厚さ範囲での引っ張り弾性率が200MPa以上2000MPa以下であればより好ましい。引っ張り弾性率が200MPa未満であると十分な屈曲寿命を得ることができないおそれがあるため好ましくなく、2000MPaを超えると、もろさのためにフレキシブル配線板の柔軟性が低下し、耐折性が著しく低下するおそれがあるため好ましくない。
【0024】
このような硬化物を得るための接着剤組成物は少なくともエラストマーを含むものであることが好ましく、さらに接着剤組成物全体におけるエラストマーの含有量が5重量%以上80重量%以下であるものが好ましい。
【0025】
接着剤組成物全体におけるエラストマーの含有量が5重量%未満であると、上記厚さ範囲での接着剤組成物の硬化物の引っ張り弾性率が2000MPaを超え、もろさのためにフレキシブル配線板の柔軟性が低下し、耐折性が著しく低下するおそれがあるため好ましくなく、80重量%を超えると、上記厚さ範囲での引っ張り弾性率が200MPa未満となり、十分な屈曲寿命を得ることができないおそれがあるため好ましくない。接着剤組成物の硬化物のより好ましい引っ張り弾性率は厚さ5μm以上10μm以下で500MPa以上1500MPa以下である。また、接着剤組成物全体におけるエラストマーのより好ましい含有量は、10重量%以上60重量%以下である。
【0026】
エラストマーとしては、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、カルボキシ含有アクリロニトリルブタジエンゴム等の各種合成ゴム、ゴム変性の高分子化合物、高分子エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、変性ポリイミド、変性ポリアミドイミド等が挙げられ、これらは単独または2種以上混合して使用することができる。好ましくは合成ゴム、ゴム変成高分子化合物、高分子エポキシ樹脂が使用される。
【0027】
本発明に用いられる接着剤組成物はより好ましくは、(A)ポリエポキシド化合物、(B)エポキシ用硬化剤、(C)エポキシ用硬化促進剤、(D)無機充填材および(E)エラストマーを必須成分として含有するものである。
【0028】
(A)ポリエポキシド化合物としては、グリシジルエーテル系エポキシ樹脂が好適に用いられる。このようなものとしては、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等があげられ、これらは単独または2種以上混含して使用することができる。
【0029】
このグリシジルエーテル系エポキシ樹脂にはグリシジルエーテル系の変性エポキシ樹脂も含まれ、変性エポキシ樹脂としては例えばBT樹脂(ビスマレイミドトリアジン樹脂)、ウレタン変性樹脂、リン変性エポキシ樹脂等を使用することができる。
【0030】
(B)エポキシ用硬化剤としては、通常、エポキシ樹脂の硬化に使用されている化合物であれば特に制限なく使用でき、例えばアミン硬化系としてジシアンジアミド、芳香族ジアミン等が挙げられ、フェノール硬化系としてフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールA型ノボラック樹脂、トリアジン変性フェノールノボラック樹脂等が挙げられ、これらは単独または2種以上混合して使用することができる。
【0031】
(B)エポキシ用硬化剤の含有量は、(A)ポリエポキシド化合物に対する当量比で0.5〜1.5とすることが好ましい。(B)エポキシ用硬化剤の含有量が(A)ポリエポキシド化合物に対する当量比で0.5未満あるいは1.5を超えると、接着剤組成物の硬化物の引っ張り弾性率が所定の値とならないおそれがあるため好ましくない。
【0032】
(C)エポキシ用硬化促進剤としては、通常、エポキシ樹脂の硬化促進剤として使用さているものであればよく、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、三フッ化ホウ素アミン錯体、トリフェニルホスフィン等が挙げられる。これらの硬化促進剤は単独または、2種類以上混合して使用することができる。(C)エポキシ用硬化促進剤は、(A)ポリエポキシド化合物100重量部に対して、0.01重量部以上5重量部以下とすることが好ましい。
【0033】
(D)無機充填剤としては特に制限はなく、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、溶融シリカ、合成シリカ等が挙げられ、これらは単独または2種以上混合して使用することができる。
【0034】
(E)エラストマーとしては、前述したような種類および含有量とすることが好ましい。すなわち、(E)エラストマーとしては、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、カルボキシ含有アクリロニトリルブタジエンゴム等の各種合成ゴム、ゴム変性の高分子化合物、高分子エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、変性ポリイミド、変性ポリアミドイミド等が挙げられ、これらは単独または2種以上混合して使用することができる。好ましくは合成ゴム、ゴム変成高分子化合物、高分子エポキシ樹脂が使用される。
【0035】
また、(E)エラストマーの含有量は接着剤組成物全体の5重量%以上80重量%以下であることが好ましい。接着剤組成物における(E)エラストマーの含有量が5重量%未満であると、接着剤組成物の硬化物の引っ張り弾性率が2000MPaを超え、もろさのためにフレキシブル配線板の柔軟性が低下し、耐折性が著しく低下するため好ましくない。また、接着剤組成物におけるエラストマーの含有量が80重量%を超えると、接着剤組成物の硬化物の引っ張り弾性率が200MPa未満となり、十分な屈曲寿命を得ることができないため好ましくない。
【0036】
本発明の極薄フレキシブル配線板に用いられる接着剤組成物は、上記(A)ポリエポキシド化合物、(B)エポキシ用硬化剤、(C)エポキシ用硬化促進剤、(D)無機充填材および(E)エラストマーを必須成分として含有するが、必要に応じて、また本発明の目的に反しない限度において他の微粉末の無機質または有機質の充填材、顔料および劣化防止剤等を添加配合することができる。
【0037】
このような接着剤組成物の調製は、上記(A)ポリエポキシド化合物、(B)エポキシ用硬化剤、(C)エポキシ用硬化促進剤、(D)無機充填材および(E)エラストマー、必要に応じてその他添加剤を、NMP(N−メチルピロリドン)、メチルエチルケトンあるいはトルエン等の溶剤に添加し、均一に混合、溶解させることにより容易に行うことができる。
【0038】
本発明の極薄フレキシブル配線板は、例えば次のような方法によって製造することができる。なお、本発明の極薄フレキシブル配線板の製造方法は以下のようなものに限定されるものではない。
【0039】
まず、所定の厚さ、引っ張り強度を有するベースフィルム上にロールコータ等で、上述したような接着剤組成物を乾燥後の厚さが5μm以上20μm以下となるように塗布、乾燥する。そして、接着剤組成物を塗布、乾燥させた面に、所定の厚さ、引っ張り強度を有する極薄銅箔の処理面を重ね合わせ、60〜200℃のラミネートロールで圧力をかけながら両者を貼り合わせ、80〜180℃の温度で1〜30時間加熱して、接着剤組成物を硬化させる。この後、例えばパターン形成を行った後、カバーレイを貼り合わせまたはソルダーレジストの塗布を行った後、メッキ等の端子表面処理を行ってもよい。
【実施例】
【0040】
以下、本発明を実施例により説明する。なお、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【0041】
(実施例1)
ビスフェノールA型エポキシ樹脂 エピコート1001(ジャパンエポキシレジン社製 商品名、エポキシ当量475)43.5重量部、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(アミン当量62)5.7重量部、2−エチル−4−メチルイミダゾール0.2重量部、水酸化アルミニウム10重量部、カルボキシ含有アクリロニトリルブタジエンゴムのニポール1072(日本ゼオン社製 商品名)40.5重量部、シクロフェノキシホスファゼンオリゴマー(融点100℃)10重量部および老化防止剤のN,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミン1重量部を、メチルエチルケトン/トルエン=6/4の混合溶剤250重量部に溶解希釈し、接着剤組成物とした。
【0042】
この接着剤組成物をベースフィルムであるPPTAアラミドフィルム アラミカTM(帝人アドバンストフィルム製 商品名、厚さ4μm、引っ張り強度400MPa、引っ張り弾性率15GPa)に乾燥後の厚さが8μmになるようにロールコーターで塗布、乾燥し、この塗布面に電解銅箔 マイクロシン(三井金属製 商品名、厚さ5μm、引っ張り強度450MPa)の処理面とを重ねあわせ、170℃のラミネートロールで熱圧着後、オーブンで130℃、3時間、180℃、3時間処理し、接着剤組成物を硬化させて、全体厚さ17μmのフレキシブル銅張積層板を得た。
【0043】
硬化後の接着剤組成物の引っ張り弾性率は1200MPであった。なお、接着剤組成物の硬化物の引っ張り弾性率は、フレキシブル銅張積層板の製造とは別に接着剤組成物を同様な厚さのフィルム状に硬化させて、ASTM D−882に基づいて行ったものである。また、ベースフィルムおよび極薄銅箔の引っ張り強度の測定はIPC−TM−650に基づいて行った。
【0044】
(比較例1)
銅箔として、厚さ18μm、引っ張り強度350MPaの汎用銅箔を用いた以外は実施例1と同様にして、全体厚さ30μmのフレキシブル銅張積層板を得た。
【0045】
(比較例2)
ベースフィルムとして、厚さ12μm、引っ張り強度250MPa、引っ張り弾性率3.5GPaのポリイミドフィルム カプトン(東レデュポン社製 商品名)を用い、接着剤組成物におけるカルボキシ含有アクリロニトリルブタジエンゴムのニポール1072の含有量が90重量%となるようにし、接着剤組成物の硬化物の引っ張り弾性率を150MPaとした以外は、実施例1と同様にして、全体厚さ25μmのフレキシブル銅張積層板を得た。
【0046】
(比較例3)
ベースフィルムとして、厚さ12μm、引っ張り強度250MPa、引っ張り弾性率3.5GPaのポリイミドフィルム カプトン(東レデュポン社製 商品名)を用い、銅箔として、厚さ18μm、引っ張り強度350MPaの汎用銅箔を用い、接着剤組成物におけるカルボキシ含有アクリロニトリルブタジエンゴムのニポール1072の含有量が90重量%となるようにし、接着剤組成物の硬化物の引っ張り弾性率を150MPaとした以外は、実施例1と同様にして、全体厚さ38μmのフレキシブル銅張積層板を得た。
【0047】
(比較例4)
ベースフィルムとして、厚さ12μm、引っ張り強度250MPa、引っ張り弾性率3.5GPaのポリイミドフィルム カプトン(東レデュポン社製 商品名)を用い、接着剤組成物におけるカルボキシ含有アクリロニトリルブタジエンゴムのニポール1072の含有量が1重量%となるようにし、接着剤組成物の硬化物の引っ張り弾性率を2500MPaとした以外は、実施例1と同様にして、全体厚さ25μmのフレキシブル銅張積層板を得た。
【0048】
(比較例5)
ベースフィルムとして、厚さ12μm、引っ張り強度250MPa、引っ張り弾性率3.5GPaのポリイミドフィルム カプトン(東レデュポン社製 商品名)を用い、銅箔として、厚さ18μm、引っ張り強度350MPaの汎用銅箔を用い、接着剤組成物におけるカルボキシ含有アクリロニトリルブタジエンゴムのニポール1072の含有量が1重量%となるようにし、接着剤組成物の硬化物の引っ張り弾性率を2500MPaとした以外は、実施例1と同様にして、全体厚さ38μmのフレキシブル銅張積層板を得た。
【0049】
このようにして得られた実施例および比較例のフレキシブル銅張積層板について、折り曲げ試験、耐折性試験を行った。結果を表1に示す。
【0050】
なお、折り曲げ試験は、試験片を180度折り曲げる操作を5回繰り返し、折り返し部における銅箔のクラックの発生の有無を観察することにより行った。表1中、「○」は銅箔の折り返し部にクラックが発生しなかったもの、「△」は銅箔の折り返し部にクラックがわずかに発生したもの、「×」は銅箔の折り返し部に全体的にクラックが発生したものを示す。
【0051】
また、耐折性試験はJIS P 8115に準じて行った(R=2mm)。表1中、「○」は1000000回以上の耐折性を有したもの、「△」は1000000回未満100000回以上の耐折性を有したもの、「×」は100000回未満10000以上の耐折性を有したものを示す。
【0052】
【表1】


【0053】
表1から明らかなように、実施例のフレキシブル銅張積層板はその厚さが17μmと非常に薄いにもかかわらず、十分な折り曲げ性、耐折性を有することが認められた。
【出願人】 【識別番号】390022415
【氏名又は名称】京セラケミカル株式会社
【住所又は居所】埼玉県川口市領家五丁目14番25号
【出願日】 平成16年1月23日(2004.1.23)
【代理人】 【識別番号】100077849
【弁理士】
【氏名又は名称】須山 佐一

【公開番号】 特開2005−209913(P2005−209913A)
【公開日】 平成17年8月4日(2005.8.4)
【出願番号】 特願2004−15363(P2004−15363)