JP2010238720A - フレキシブルプリント配線基板 - Google Patents

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諭 北澤
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Abstract

【課題】ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主成分として含む基材フィルム層を用いた場合であっても、透明性、透光性に優れたフレキシブルプリント配線基板を提供すること。
【解決手段】ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主成分とする基材フィルム層、導体層、接着剤層、およびカバーフィルム層を含むフレキシブルプリント配線基板において、透明性の高い基材フィルムと透明性の高い接着剤を用いて、導体層の開口率を特定の範囲とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、フレキシブルプリント配線基板(以下、「FPC」ともいう。)に関する。さらに詳しくは、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主成分として含む基材フィルム層を用いた、透明性、透光性に優れたフレキシブルプリント配線基板に関する。
従来、ポリマーフィルムの上に金属箔が積層された柔軟性の金属張積層体を加工したフレキシブルプリント配線基板(FPC)が知られている(特許文献1)。
従来のフレキシブルプリント配線基板は、ポリマーフィルムとしてポリイミドフィルム(以下「PIフィルム」と略記することがある)が用いられ、PIフィルムと金属箔とを、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の熱硬化型の接着剤によって貼りあわせた金属張積層体から形成されていた(特許文献1参照)。
近年、ノート型パーソナルコンピューター、携帯電話等の携帯可能な電気、電子機器の普及が急速に進み、また、これら携帯機器の小型化も盛んに行われるようになった。しかしながら、小型化された場合であっても、従来の機種が備えていた機能と同等あるいはそれ以上の機能を持たせる要求があり、したがって、配線回路のさらなる小型化、高密度化が要求されている。
また、このような高度な技術が要求される一方で、最近の携帯機器の普及による低価格化競争は激しさを増している。そして、フレキシブル回路基板用フィルムとして従来使用されてきたポリイミドフィルム(PIフィルム)は、価格が高いことから、携帯機器の低価格化には限界があった。
また、PIフィルムには、高価である以外に、吸湿性が高く、吸湿時の寸法変化が大きいという問題もあり、加工時にフィルムの調湿を怠ると、金属との接着力の低下を招来していた。このため、PIフィルムを用いる場合には、フィルムの調湿が不可欠となり、生産効率向上の障害となっていた。
このような状況のもと、ポリイミドフィルム(PIフィルム)の換わりとして、ポリエチレンテレフタレート(以下「PET」と略記することがある)フィルムの検討が開始されている。PETフィルムは、廉価であり、耐薬品性、絶縁性等が良好であるとの理由から、一部のフレキシブル回路基板用フィルムとして、既に使用が開始されている。
しかしながら、PETフィルムは、耐熱性に問題があり、その使途が限られていた。例えば、メンブレンスイッチの加工工程に含まれる加熱処理においては、フィルムの寸法変化が問題となり、とりわけ、回路部品実装時のハンダ付けは高温下で行われることから、フィルムの表面平坦性が悪化する場合があり、最近の高密度化した回路基板フィルムとしては使用に耐えないものとなっていた。
そこで、比較的安価であり、吸湿性も低く、さらに、耐熱性も満足するプラスチックフィルムの探索が行われるようになり、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(以下「PEN」と略記することがある)フィルムが注目されるようになった(特許文献2〜4参照)。
しかしながら、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートフィルムを回路基板用の基材フィルムとして用いた場合には、透明性が不足し、また、着色している問題があることから、透光性を必要とする用途としては使用できない状況であった。
特開平2−131933号公報 特開昭62−93991号公報 特開平11−168267号公報 特開2001−191405号公報
本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたものであり、すなわち、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主成分として含む基材フィルム層を用いた場合であっても、透明性、透光性に優れたフレキシブルプリント配線基板を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主成分とする基材フィルム層、導体層、接着剤層、およびカバーフィルム層を含むフレキシブルプリント配線基板において、透明性の高い基材フィルムと透明性の高い接着剤を用いて、導体層の開口率を特定の範囲とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、基材フィルム層、導体層、接着剤層、およびカバーフィルム層を含むフレキシブルプリント配線基板であって、前記基材フィルム層は、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主成分として含む層であり、前記導体層は、エッチングによりパターンが形成され、該導体層の開口率が60〜95%であり、ヘーズが0.5〜20%、全光線透過率が70%以上であるフレキシブルプリント配線基板である。
本発明のフレキシブルプリント配線基板は、透明性、透光性に優れたフレキシブルプリント配線基板となる。このため、透明性、透光性が必要なタッチパネル等の用途においても、好適に用いることができる。
実施例6で用いたマスクフィルムを示す図である。
以下、本発明のフレキシブルプリント配線基板(FPC)の実施形態を説明する。
<フレキシブルプリント配線基板の構成>
本発明のFPCは、基材フィルム層、金属箔層、接着剤層、およびカバーフィルム層を含む構成であれば、FPCとして採用され得る任意の積層構成とすることができる。例えば、基材フィルム層、金属箔層、接着剤層、およびカバーフィルム層の4層のみから構成されるFPCであってもよい。また例えば、基材フィルム層、接着剤層、金属箔層、接着剤層、およびカバーフィルム層の5層から構成されるFPCであってもよい。
さらに、必要に応じて、上記のFPCを2つもしくは3つ以上積層した構成とすることもできる。このような場合には、例えば、上記4層タイプのFPCまたは5層タイプのFPCを複数積層し、必要に応じて、FPCとFPCとの間を接着剤で接着することが可能である。
より具体的には、例えば、第1のFPCの基材フィルム層、第1のFPCの金属箔層、第1のFPCの接着剤層、第1のFPCのカバーフィルム層、第1のFPCと第2のFPCとを接着する接着剤層、第2のFPCの基材フィルム層、第2のFPCの金属箔層、第2のFPCの接着剤層、および第2のFPCのカバーフィルム層の合計9層が順に積層された構成とすることができる。
また例えば、上記4層タイプのFPCまたは5層タイプのFPCを2つの基材フィルム層の底部どうしを接着剤層により接着して、背中合わせに張り合わせた形態とすることもできる。
この場合には、例えば、上記4層タイプのFPCを用いれば、第1のFPCのカバーフィルム層、第1のFPCの接着剤層、第1のFPCの金属箔層、第1のFPCの基材フィルム層、第1のFPCと第2のFPCとの基材フィルムどうしを接着する接着剤層、第2のFPCの基材フィルム層、第2のFPCの金属箔層、第2のFPCの接着剤層、および第2のFPCのカバーフィルム層、の合計9層が順に積層される構成とすることができる。
また、例えば、上記5層タイプのFPCを用いれば、第1のFPCのカバーフィルム層、第1のFPCのカバーフィルム側の接着剤層、第1のFPCの金属箔層、第1のFPCの基材フィルム側の接着剤層、第1のFPCの基材フィルム層、第1のFPCと第2のFPCとの基材フィルムどうしを接着する接着剤層、第2のFPCの基材フィルム層、第2のFPCの基材フィルム側の接着剤層、第2のFPCの金属箔層、第2のFPCのカバーフィルム側の接着剤層、および第2のFPCのカバーフィルム層、の合計11層が順に積層される構成とすることができる。
また、第1のFPCの基材フィルム側の接着剤層または第2のFPCの基材フィルム側の接着剤層が省略された合計10層の積層構成、すなわち、上記4層タイプのFPCと5層タイプのFPCとが背中合わせに接着された形態としてもよい。
<基材フィルム>
(基材フィルムの材料)
本発明のFPCに用いられる基材フィルムは、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主成分として含むフィルムである。ここで、「主成分」とは、基材フィルムを構成する材料全体における繰返し構造単位の全モル数を基準として、10モル%以下を意味する。
かかるポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートは、主たるジカルボン酸成分として2,6−ナフタレンジカルボン酸が用いられ、主たるグリコール成分としてエチレングリコールが用いられるものである。ここで「主たる」とは、本発明の基材フィルムの材料となるポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートにおいて、全繰返し単位の少なくとも90mol%、好ましくは少なくとも95mol%を意味する。
本発明の基材フィルム層を構成する材料としては、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート単独であっても、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートと他のポリエステルとの共重合体であっても、あるいは、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートと他のポリエステルとの混合体のいずれであってもよい。共重合体または混合体における他の成分は、繰返し構造単位の全モル数を基準として10モル%以下であり、好ましくは5モル%以下である。
本発明の基材フィルムの主成分となるポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートは、従来公知の方法によって製造することができる。例えば、ジカルボン酸とグリコールとの反応で直接低重合度ポリエステルを得る方法、ジカルボン酸の低級アルキルエステルとグリコールとを従来公知のエステル交換触媒の一種または二種以上を用いて反応させた後、重合触媒の存在下で重合反応を行う方法等を挙げることができる。
本発明の基材フィルム層の主成分となるポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの固有粘度は、o−クロロフェノール中、35℃において、0.40dl/g以上であることが好ましく、0.40〜0.90dl/gであることがさらに好ましい。固有粘度が0.40dl/g未満の場合には、工程切断が多発することがある。また、固有粘度が0.9dl/gより高い場合には、溶融粘度が高いため溶融押出しが困難であるうえ、重合時間が長くなり不経済である。
なお、本発明の基材フィルム層の主成分となるポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートには、本発明の目的を損なわない範囲内において、着色剤、帯電防止剤、酸化防止剤、触媒等が含まれていてもよい。
(基材フィルムの製造方法)
本発明で用いられる基材フィルムの製造方法は、特に限定されるものではなく、テンター法、インフレーション法等の従来知られている製膜方法を用いて製造することができる。
(基材フィルムの物性等)
本発明で用いられる基材フィルム層は、200℃における熱収縮率が−3〜3%であることが好ましい。より好ましくは−2〜2%以下、さらに好ましくは−1〜1%以下である。−3%未満あるいは3%を超える場合には、回路基板を形成する工程において、フィルムの熱収縮が大きいため良好な回路を形成することが困難となる。
こうした特性を満足するには、例えば、フィルムを延伸処理した後の熱固定処理を、(Tm−100℃)以上の温度で施すことにより達成することができる。また、さらに熱収縮を抑える方法として、得られたフィルムに対して、例えばオフライン工程にて150〜220℃で1〜60秒間熱処理し、その後、50〜80℃で除冷するアニール処理を施す方法が挙げられる。
また、本発明で用いられる基材フィルムは、吸水率が1.0%以下であることが好ましい。より好ましくは0.8%以下、さらに好ましくは0.6%以下である。吸水率が1.0%を超える場合には、FPC製造工程においてフィルムが水分を吸収してしまうため、フィルムの電気特性が悪化したり、回路そのものに悪影響を及ぼしたりする。このため、吸水しないように余計な工程が必要となったり、フィルムそのものや回路としての取り扱いが煩雑になる等、好ましくない。
また、本発明で用いられる基材フィルムは、ヘーズが15%以下であることが好ましい。より好ましくは10%以下、特に好ましくは5%以下である。ヘーズが上限を超える場合には、透明性が悪くなり、例えば発光ダイオード等でFPCの基板下部より照明し、基板上部に該照明を視認させるといった使用態様が困難となる場合がある。ヘーズの下限は小さければ小さいほど好ましいが、もっとも好ましくは0%である。基材フィルムのヘーズは、添加される滑剤(不活性粒子)の大きさや添加量を調整することにより制御でき、滑剤を含有させないことが最も好ましい。
また、本発明で用いられる基材フィルムには、その片面または両面に、他の機能を付与することを目的として、他の層をさらに積層した積層体としてもよい。ここでいう他の層とは、透明なポリエステルフィルム、金属薄膜、ハードコート層等があげられる。
<導体層>
本発明に用いられる導体層としては、回路基板に使用可能な任意の導電性材料が使用可能であり、例えば、金属箔が使用可能である。また、金属箔としては、従来公知の任意のものが使用可能である。材質としては、例えば、銅箔、アルミニウム箔、スチール箔、およびニッケル箔等を挙げることができ、これらを複合した複合金属箔や亜鉛やクロム化合物等の他の金属で処理した金属箔についても用いることができる。本発明においては、エッチング特性に優れることから高精度の回路が形成でき、また、配線間の不具合を生じないことから絶縁信頼性が高く、さらには、製造工程等の環境下において断線などを生じない高い接続信頼性があることから、銅箔を用いることが好ましい。
導体層となる金属箔の厚みについては特に限定はないが、好ましくは1μm以上であり、より好ましくは3μm以上であり、さらに好ましくは10μm以上である。また、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは30μm以下であり、さらに好ましくは20μm以下である。厚さが薄すぎる場合には、回路の充分な電気的性能が得られにくい場合があり、一方で、厚さが厚すぎる場合には、回路作製時の加工能率等が低下する場合がある。
金属箔は、通常、リボン状の形態で提供されているが、本発明のFPCを製造する際に使用される金属箔の形態は特に限定されるものではない。リボン状の形態の金属箔を用いる場合には、その長さは特に限定されるものではない。また、リボン状の金属箔の幅も特に限定されないが、一般には25〜300cm程度が好ましく、特に50〜150cm程度であることが好ましい。
<接着剤層>
本発明のFPCにおいては、接着剤層が必須の層となる。接着剤層の配置としては、例えば、基材フィルム側、すなわち、基材フィルムと導体層との間、あるいは、カバーフィルム側、すなわち、カバーフィルムの一部等が挙げられる。接着剤層を構成する接着剤としては、FPC用の接着剤として従来公知の接着剤が使用可能であるが、本発明においては、透明性の高い接着剤を用いることが望ましい。このような接着剤としては、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリエステル系接着剤、アクリル系接着剤、ポリエステルポリウレタン系接着剤等を挙げることができる。これらのなかでは、エポキシ樹脂とアクリル樹脂とを含む接着剤を用いることが好ましい。エポキシ樹脂とアクリル樹脂とを併用することにより、熱サイクルによって歪みが発生する可能性のあるエポキシ樹脂の内部歪をアクリル樹脂が吸収し、得られる接着剤硬化物にたわみ性を付与できるとともに、透明性を良好なものとすることができる。
なお、基材フィルム側の接着剤とカバーフィルム側の接着剤は、それぞれが違っていてもよいが、同一の接着剤を使用することが好ましい。
接着剤層の厚さは、FPCの性能を発揮するのに支障がない限り特に限定されない。絶乾後の厚さとして、好ましくは5μm以上であり、より好ましくは10μm以上であり、さらに好ましくは15μm以上である。また、好ましくは100μm以下であり、より好ましくは50μm以下であり、さらに好ましくは30μm以下である。厚さが薄すぎる場合には、充分な接着性が得られにくい場合があり、一方で、厚さが厚すぎる場合には、加工性(乾燥性、塗工性)等が低下する場合がある。
以下、本発明に好ましく用いられるエポキシ樹脂とアクリル樹脂とを含む接着剤について説明する。
(エポキシ樹脂)
本発明の接着剤層の材料となるエポキシ樹脂としては、ノボラック型エポキシ樹脂、あるいはビスフェノールA型エポキシ樹脂が挙げられる。ノボラック型エポキシ樹脂およびビスフェノールA型エポキシ樹脂は、単独で使用しても、また、併用してもよい。
ノボラック型エポキシ樹脂の例としては、フェノールノボラックグリシジルエーテル、クレゾールノボラックグリシジルエーテル、臭素化フェノールノボラックグリシジルエーテル、および臭素化クレゾールノボラックグリシジルエーテル等が挙げられる。臭素化ノボラック型エポキシ樹脂が、難燃性の観点から好ましく使用される。
ノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは100以上であり、より好ましくは150以上である。また、好ましくは1000以下であり、より好ましくは700以下である。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ブロム化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、およびビスフェノールA型エポキシ樹脂とメトキシシラン部分縮合物を脱アルコール反応させてえられるメトキシ基含有シラン変性エポキシ樹脂等が挙げられ、耐熱性、導体との接着の観点から、メトキシ基含有シラン変性エポキシ樹脂を用いることが好ましい。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは200以上であり、より好ましくは400以上である。また、好ましくは1000以下であり、より好ましくは800以下である。
(硬化剤)
エポキシ樹脂には、その硬化反応を触媒する硬化剤を用いることができ、硬化剤としては公知のエポキシ樹脂用硬化剤を用いることができる。例えば、フェノール樹脂系硬化剤、ポリアミン系硬化剤、ポリカルボン酸系硬化剤等を挙げることができる。
具体的には、フェノール樹脂系硬化剤としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂、ポリp−ビニルフェノール等が挙げられ、ポリアミン系硬化剤としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジシアンジアミド、ポリアミドアミン(ポリアミド樹脂)、ケチミン化合物、イソホロンジアミン、m−キシレンジアミン、m−フェニレンジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、N-アミノエチルピペラジン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチルジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン等が挙げられ、ポリカルボン酸系硬化剤としては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、3,6−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサクロルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチル−3,6−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。これらの中では、接着剤組成物のポットライフ、および低温硬化の両立の観点から、芳香族アミンおよびフェノール系ノボラック樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。
(アクリル樹脂)
本発明の接着剤層の材料となるアクリル樹脂としては、公知の物を制限なく使用することができる。本発明において好ましくは、ガラス転移温度が20℃以下であり、接着剤硬化物に柔軟性を付与し、かつ、耐熱性を損なわないものである。ガラス転移温度が20℃を超える場合には、接着剤硬化物の柔軟性が悪化するため好ましくない。さらに、ガラス転移温度が−50〜20℃の範囲のアクリル樹脂を用いれば、エポキシ樹脂等の他の成分との混合が容易となり、また、溶剤を低減し、粘度の調整が容易となる。特に、ガラス転移温度が−50〜0℃のアクリル樹脂を用いれば、季節要因等の気温の影響を受け難い効果を発揮することができる。
好ましいアクリル樹脂としては、例えば、カルボキシル基およびヒドロキシル基からなる群から選ばれる少なくとも一つの官能基を有するものであって、アクリル酸エステルまたはα−置換アクリル酸エステルを主成分とし、これに、架橋点として上記官能基の少なくとも1個が含まれる重合体、または、上記官能基を有するモノマーの少なくとも1個が上記主成分であるモノマーからなる重合体にグラフト重合されたポリマーがあげられる。
具体的には、アクリル酸エステルまたはα−置換アクリル酸エステルの1種を主成分とした構成成分に、エポキシ基含有モノマー、カルボキシル基含有モノマー、およびヒドロキシル基含有モノマーからなる群から選ばれた少なくとも一つの官能基を有するモノマーを共重合させたものである。
例えば、アクリル酸エステル成分としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、オクチルアクリレート等が挙げられる。エポキシ基含有モノマーとしては、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル類、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等が挙げられる。カルボキシル基含有モノマー成分としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸等が挙げられる。ヒドロキシル基含有モノマー成分としては、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート等の多価アルコールのジメタクリレート類、メトキシメチルアクリレート等のアルコキシアクリレート等が挙げられる。
これらは単独で用いられても、または2種以上が混合され用いられもよい。特に好ましいアクリル酸エステル成分は、エポキシ樹脂との相溶性が良く、透明性に優れる点で、エチルアクリレートとブチルアクリレートとの併用である。さらに、必要に応じて他のビニルモノマー、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、スチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニル等を共重合させてもよい。
なお、アクリル樹脂成分は、エポキシ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基のいずれの官能基を有していてもよいが、これらのなかでは、導体層や基材フィルムとの密着性に寄与できることから、カルボキシル基、あるいは、ヒドロキシル基を有するものが好ましい。
本発明の接着剤層を構成する好ましい接着剤(エポキシ樹脂とアクリル樹脂とを含む接着剤)におけるアクリル樹脂成分の配合割合は、特に限定されるものではされないが、接着剤硬化物(接着剤層)と基材フィルムとの層間密着性の観点から、エポキシ樹脂成分に対して20〜200質量%であることが好ましい。当該配合割合が20質量%未満でる場合には、基材フィルムに対する硬化層(接着剤層)の密着性が不十分となり、一方で、200質量%を超える場合には、耐熱性が低下する傾向がある。
<フレキシブルプリント配線基板の物性>
[開口率]
エッチングによるパターン形成後の導体層の開口率は、60%以上95%以下であることが好ましく、より好ましくは65%以上90%以下、さらにより好ましくは70%以上85%以下である。開口率が上記範囲内であれば、得られるフレキシブルプリント配線基板の透明性、透光性を所望のレベルに到達させることができる。なお、本発明における「開口率」とは、以下の式(1)で表される率を意味する。
開口率=(開口幅÷(開口幅+導体層幅))×100 (1)
開口部の形状は、特に限定されるものではないが、正三角形、正四角形、正六角形、円形、長方形、菱形等に形がそろっており、かつ、面内に均一に並んでいることが好ましい。
光透過部分となる開口部の代表的な大きさは、一辺もしくは直径が18〜200μmの範囲であることが好ましい。さらに好ましくは20〜150μmである。この値が大きすぎると導体層の配線の電気的性能が低下し、また、小さすぎると透明性に好ましくない影響を与える。
また、開口部を形成しない部分の導体層の幅は、5〜50μmの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは10〜30μmである。
[ヘーズ]
本発明のFPCは、ヘーズが0.5〜20%であり、好ましくは0.5〜15%、より好ましくは0.5〜5%である。本発明においては、透明性の高い基材フィルムと透明性の高い接着剤を用いて、導体層の開口率を特定の範囲とすることにより、FPCのヘーズを上記範囲内に調整することができる。ヘーズの値が大きいと透明性が悪くなり、例えば発光ダイオード等でFPCの基板下部より照明し、基板上部に該照明を視認させるといった使用が困難となる。また、小さい場合には、実質的に導体層の配線が細くなり、電気的性能が不足する。
[全光線透過率]
また、本発明のFPCは、全光線透過率が70%以上であり、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上である。本発明においては、透明性の高い基材フィルムと透明性の高い接着剤を用いて、導体層の開口率を特定の範囲とすることにより、FPCの全光線透過率を上記範囲内に調整することができる。全光線透過率の値が小さいと透明性が悪くなり、例えば発光ダイオード等でFPCの基板下部より照明し、基板上部に該照明を視認させるといった使用が困難となる。
<FPCの製造方法>
本発明のFPCは、上述した各層の材料を用いる以外は、従来公知の任意のプロセスを用いて製造することができる。好ましい実施態様としては、先ず、基材フィルム層に接着剤層を積層し、その上に金属箔層を積層して所望の回路パターンを形成した半製品(以下、「基材フィルム側3層半製品」という)を製造する。次に、カバーフィルム層に接着剤層を積層した半製品(以下、「カバーフィルム側半製品」という)を製造する。そして、得られた基材フィルム側半製品とカバーフィルム側半製品とを貼り合わせることにより、5層のFPCを得る方法を挙げることができる。以下に、好ましい実施態様を詳細に説明する。
(基材フィルム側半製品の製造方法)
基材フィルム側半製品は、例えば、
(A)ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主成分とする基材フィルムに、接着剤層となるエポキシ樹脂とアクリル樹脂との混合溶液を塗布し、乾燥し、さらに、接着剤層上に導体層となる金属箔を貼り合わせる工程、
(B)(A)で得られた基材フィルム層、接着剤層、導体層からなる積層物を熱処理する工程(以下、「熱処理工程」という)を含む製造法により得ることができる。
熱処理工程時の温度や時間等の条件は、用いる接着剤樹脂の組成によって、適宜設定することができる。
(回路の形成)
得られた基材フィルム側半製品の導体層(金属箔層)への回路の形成は、従来公知の方法を用いることができる。アクティブ法を用いてもよく、サブトラクティブ法を用いてもよい。本発明において好ましくは、サブトラクティブ法である。
回路配線のパターンとしては、任意のパターンが可能である。具体的には、本発明のFPCにおいては、細かい配線パターン部分の回路の配線の太さを100μm以下とすることが可能であり、さらには50μm以下とすることが可能であり、特には30μm以下とすることもできる。配線の太さは、配線の電気的性能等の観点からは、好ましくは5μm以上であり、より好ましくは10μm以上であり、さらに好ましくは20μm以上である。
細かい配線パターン部分にける配線の間隔は、300μm以下とすることが可能であり、200μm以下とすることも可能であり、さらには150μm以下とすることも可能である。配線の間隔は、配線の電気的性能等の観点からは、好ましくは18μm以上であり、より好ましくは20μm以上であり、さらに好ましくは25μm以上である。
得られた回路が形成された基材フィルム側半製品は、そのままカバーフィルム側半製品との貼り合わせに使用されてもよく、また、離型フィルム等を貼り合わせて保管した後に、カバーフィルム側半製品との貼り合わせに使用してもよい。
(カバーフィルム側半製品の製造法)
カバーフィルム側半製品は、例えば、カバーフィルムに接着剤を塗布して製造することができる。また、必要に応じて、塗布された接着剤の架橋反応を行うことができる。好ましい実施態様においては、接着剤層を半硬化させておく。
得られたカバーフィルム側半製品は、そのまま基材側半製品との貼り合わせに使用されてもよく、また、離型フィルム等を貼り合わせて保管した後に、基材フィルム側半製品との貼り合わせに使用してもよい。
(基材フィルム側半製品とカバーフィルム側半製品との貼り合わせ)
基材フィルム側半製品とカバーフィルム側半製品は、通常、例えばロール等の形態でそれぞれ保管された後、貼り合わされて、FPCが製造される。貼り合わせる方法としては特に限定されず、任意の方法を採用することができる。例えば、プレスまたはロール等を用いて貼り合わせることができ、加熱プレス、または加熱ロ−ル装置等を使用する方法により、加熱を行いながら両者を貼り合わせることもできる。
例えば、半製品における接着剤層が未硬化状態もしくは半硬化状態のものである場合には、貼り合わせの際に加熱を行うことにより、接着剤層の架橋反応を進めて硬化させることが可能であり、加熱を行うことにより、接着剤層が完全硬化した最終製品を容易に得ることができる。
<用途>
本発明のFPCは、従来FPCが使用されてきた各種製品に使用可能である。本発明のFPCは、特に、透明性が高いことから、発光ダイオード等で照明し、基板上部に該照明を視認させるといった製品に好適に使用可能である。本発明のFPCが使用される具体的な最終製品としては、例えば、タッチセンサーの透明導電膜等が挙げられる。
本発明のFPCをタッチセンサーとして用いる場合には、例えば、銅箔を網目状等にエッチングした上記基材フィルム側半製品とカバーフィルム側半製品とを貼り合わせたFPCを、射出成形用金型内に挿入し、成形樹脂をキャビティ内に射出することにより(インサート成形)、電極付き成形板と一体成形する方法が挙げられる。
なお、インサート成形により上記貼り合わせサンプルの導電部(銅箔)を形成した面を三次元曲面とする場合(図1参照)には、従来のITOからなる電極であれば、成形時の変形によりにクラック等を生ずるおそれがあった。しかしながら、本願発明の場合には、電極材料の選択幅が広いため、変形に強い材料を選択して用いることが可能となる。
以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、実施例等における「%」は、特に断らない限り、「質量%」を意味するものとする。
<測定・評価方法>
実施例および比較例においては、以下の項目について、以下の方法によって測定・評価を実施した。
(1)全光線透過率、ヘーズ
日本電色工業(株)製の濁度測定器(商品名:NDH2000)を用いて、JIS K 7105「プラスチックの光学的特性試験方法」の測定法Aに準じて、全光線透過率Tt(%)および拡散光透過率Td(%)を求めた。得られた全光線透過率Tt(%)および拡散光透過率Td(%)を用いて、ヘーズ((Td/Tt)×100)(%)を算出した。
(2)吸水率
JIS K7209 A法に準じた方法により、試料フィルムを100mm角に切り出し、100℃で24時間乾燥させた後、秤量した。引き続き、23℃の水中に24時間浸漬し、再び秤量した。給水率は、以下の式で求めた。
吸水率(%)={(浸漬により増加した質量)/(浸漬前の試料質量)}*100
(3)熱収縮率
フィルムサンプルに30cm間隔で標点をつけ、荷重をかけずに200℃のオーブン中で10分の熱処理を実施し、熱処理後の標点間隔を測定した。フィルム連続製膜方向(MD方向)と、製膜方向に垂直な方向(TD方向)のそれぞれについて、下記式にて熱収縮率R(%)を算出した。
R(%)={(L1−L2)/L1}×100
ここで、L1は熱処理前の標点間距離、L2は熱処理後の標点間距離である。
(4)はんだ耐熱性
JIS C6471に記載された方法により測定し、以下の基準により評価を実施した。
○:フィルムに収縮が無く、フィルムと銅箔の剥れ、および膨れが無い
×:フィルムの収縮が大きく、フィルムと銅箔の剥れ、および膨れがある
<実施例1>
[基材フィルム(A−1)の作製]
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル100質量部とエチレングリコール60質量部との混合物に、酢酸マンガン・4水和物塩0.03質量部を添加し、150℃から240℃に徐々に昇温しながらエステル交換反応を行った。
途中、反応温度が170℃に達した時点で三酸化アンチモン0.024質量部を添加し、さらに、平均粒径0.4μm、粒径比1.1の球状シリカ粒子を、得られるポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート組成物100質量%中0.1質量%となるよう添加した。エステル交換反応終了後、燐酸トリメチル(エチレングリコール中で135℃、5時間、0.11〜0.16MPaの加圧下で加熱処理した溶液:燐酸トリメチル換算量で0.023質量部)を添加した。
得られた反応生成物を重合反応器に移し、290℃まで昇温し、0.2mmHg以下の高真空下にて重縮合反応を行い、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートポリマーを得た。得られたポリマーの固有粘度(25℃のo−クロロフェノール溶液で測定)は、0.61dl/gであった。
このポリマーを170℃で6時間乾燥させた後、押出機に供給した。押出機中で溶融温度305℃で溶融し、開度1mmのスリット状ダイを通して、表面温度60℃の回転冷却ドラム上に押出すことにより、未延伸フィルムを得た。
得られた未延伸フィルムを、140℃で縦方向に3.4倍延伸し、次いで140℃で横方向に3.8倍延伸した。さらに235℃で5秒間の熱固定処理、および200℃で3%の弛緩処理を実施し、均一に除冷して室温まで冷やすことにより、厚み25μmの二軸延伸PENフィルムを得た。さらに、得られた二軸延伸PENフィルムに対し、懸垂式の弛緩熱処理法によって205℃にて後熱処理することにより、最終的に基材フィルム(A−1)を得た。基材フィルム(A−1)は、フィルム連続製膜方向(MD方向)の熱収縮率が0.2%、フィルム製膜方向に垂直な方向(TD方向)の熱収縮率が0.0%、吸水率が0.3%、ヘーズが6%であった。
[接着剤組成物(B−1)の調製]
混合機および冷却器を備え付けた反応器に、エチルアクリレート75質量部、ブチルアクリレート25質量部を入れ、80〜85℃に加熱した。引き続き、重合触媒としてt−ブチルパーオキシベンゾエート0.05質量部、さらに、メチルエチルケトン2質量部を添加し、4〜8時間保温し、重合率20〜30%まで反応させた重合体を得た。冷却後、メタノールを加えてポリマーを沈澱させ、上澄み液を取り除いた。続いて、ポリマー中に残ったメタノールを乾燥させ、その後、メチルエチルケトンを添加し、固形分15%のアクリル樹脂分散液を得た。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂とメトキシシラン部分縮合物とを脱アルコール反応させて得られるメトキシ基含有シラン変性エポキシ樹脂(荒川化学工業社製、商品名:コンポセランE−103)を20.0g、上記で得られたアクリル樹脂分散液を66.7g(固形分15%)、エポキシ樹脂用硬化剤として、芳香族アミン(三井武田ケミカル社製、商品名:MDA−220)を0.64g、溶剤としてトルエンを34g加え、均一に溶解することにより、接着剤組成物(B−1)を調製した。
[銅張積層板の製造]
上記で得られた基材フィルム(A−1)に、硬化後の厚みが15μmになるように、上記で得られた接着剤組成物(B−1)をリップコーターにて塗布し、60℃で3分間乾燥させた。続いて、12μm厚みの電解銅箔(古河サーキットフォイル社製、商品名:F2−WS(12μm))上に、接着剤組成物(B−1)の面を、80℃、圧力0.5MPaで重ね合わせ、引き続き、140℃、1時間加熱することにより、銅張積層板(C−1)を作製した。
[カバーフィルムの製造]
上記で得られた基材フィルム(A−1)に、硬化後の厚みが20μmになるように、上記で得られた接着剤組成物(B−1)をリップコーターにて塗布し、60℃で3分間乾燥させた。続いて、25μm厚みの離型フィルム(帝人デュポンフィルム社製、商品名:ピューレックスA31(25μm))の離形処理面に、接着剤組成物(B−1)の面を重ね合わせることにより、カバーフィルム(D−1)を作成した。
[回路の形成]
上記で得られた銅張積層板(C−1)の銅箔表面に、感光レジスト(AZエレクトリックマテリアル製、商品名:AZTPM−606)を積層し、マスクフィルム(配線幅:25μm、開口幅:400μm×400μmの網目パターン)を用いて、露光機(ウシオユーテック製、型式:EC30)により800mJで露光した後、0.8%水酸化カリウム(KOH)水溶液で現像することにより、パターンを転写した。次いで、40℃の42%塩化第二鉄液を用いて銅箔をエッチング除去し、続いて、回路形成に用いたレジストパターンを有機アルカリであるTMAH(Tetra−methyl−ammonium−hydroxyde)の2.38wt%水溶液を用いて除去することにより、電解銅箔による回路を形成した回路積層板(E−1)を作製した。
[フレキシブルプリント配線基板の製造]
次いで、上記で得られたカバーフィルム(D−1)に対し、金型にて打ち抜き・穴あけ加工を実施し、電気的接続の為に必要な部分を形成した。続いて、上記で得られた回路積層板(E−1)の回路面に、カバーフィルム(D−1)の接着剤層面が接触するように重ねあわせ、プレスラミネート(80℃×30分、圧力:4MPa)し、さらにアフターキュアー(140℃×60分)させることにより、最終的にフレキシブルプリント配線基板を得た。
得られたフレキシブルプリント配線基板の特性を、表1に示す。本実施例のフレキシブルプリント配線基板は、透明性、耐熱性に優れていた。
Figure 2010238720
<実施例2〜5、比較例1〜2>
基材フィルム、接着剤組成物、マスクパターンを、表1に示すように変更する以外は、実施例1と同様にしてフレキシブルプリント配線基板を作成した。得られたフレキシブルプリント配線基板の特性を、表1に示す。
[基材フィルム]
(A−2)
ナフタレン−2,6−ジカルボン酸ジメチル100質量部とエチレングリコール60質量部との混合物に、エステル交換触媒として酢酸マンガン四水和物塩0.03質量部を添加し、150℃から240℃に徐々に昇温しながらエステル交換反応を行なった。
続いて、反応温度が170℃に達した時点で、三酸化アンチモン0.024質量部を添加した。エステル交換反応の終了後、燐酸トリメチル(エチレングリコール中で135℃、5時間、0.11〜0.16MPaの加圧下で加熱処理した溶液:燐酸トリメチル換算量で0.023質量部)を添加し、反応生成物を得た。
得られた反応生成物を重合反応器に移し、290℃まで昇温し、27Pa以下の高真空下にて重縮合反応を行い、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを得た。得られたポリマーの固有粘度(25℃のo−クロロフェノール溶液で測定)は、0.61dl/gであり、また、実質的に粒子を含有しないポリマーであった。
このポリマーを170℃で6時間乾燥させた後、押出機に供給した。押出機中にて溶融温度305℃で溶融し、平均目開きが17μmのステンレス鋼細線フィルターで濾過し、開度2mmのスリット状ダイを通して、表面温度60℃の回転冷却ドラム上に押出し、急冷して未延伸フィルムを得た。
得られた未延伸フィルムを、120℃にて予熱し、さらに低速、高速のロール間で15mm上方より900℃のIRヒーターにて加熱し、縦方向に3.1倍に延伸した。続いて、縦方向に延伸したフィルムをテンターに供給し、145℃にて横方向に3.2倍に延伸した。さらに、得られた二軸配向フィルムに対して、240℃で40秒間の熱固定処理、および200℃で3%の弛緩処理を実施し、均一に除冷して室温まで冷やすことにより、厚み100μmの二軸延伸したPENフィルムを得た。さらに、得られた二軸延伸PENフィルムに対し、懸垂式の弛緩熱処理法によって205℃にて後熱処理することにより、最終的に基材フィルム(A−2)を得た。基材フィルム(A−2)の特性は、フィルム連続製膜方向(MD方向)の熱収縮率が0.1%、フィルム製膜方向に垂直な方向(TD方向)の熱収縮率が0.0%、吸水率が0.3%、ヘーズが0.4%であった。
(A−3)
東レ・デュポン製、商品名:カプトン;タイプHの厚み25μmのフィルムを、基材フィルム(A−3)として用いた。
(A−4)
ポリエチレンテレフタレート(固有粘度:0.66dl/g)を、160℃で3時間乾燥させた後、押出機に供給した。押出機中で溶融温度295℃で溶融し、開度1mmのスリット状ダイを通して、表面温度20℃の回転冷却ドラム上に押出すことにより、未延伸フィルムを得た。
得られた未延伸フィルムを、105℃で縦方向に3.6倍延伸し、次いで115℃で横方向に3.8倍延伸した。さらに230℃で5秒間の熱固定処理、および200℃で3%の弛緩処理を実施し、均一に除冷して室温まで冷やすことにより、厚み25μmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(基材フィルム(A−3))を得た。このフィルムの特性は、フィルム連続製膜方向(MD方向)の熱収縮率が4.1%、フィルム製膜方向に垂直な方向(TD方向)の熱収縮率が1.5%、吸水率が0.4%、ヘーズが5%であった。
[接着剤組成物]
(B−2)
混合機および冷却器を備え付けた反応器に、エチルアクリレート75質量部、ブチルアクリレート25質量部を入れ、80〜85℃に加熱した。引き続き、重合触媒としてt−ブチルパーオキシベンゾエート0.05質量部、さらに、メチルエチルケトン2質量部を添加し、4〜8時間保温し、重合率20〜30%まで反応させた重合体を得た。冷却後、メタノールを加えてポリマーを沈澱させ、上澄み液を取り除いた。続いて、ポリマー中に残ったメタノールを乾燥させ、その後、メチルエチルケトンを添加し、固形分15%のアクリル樹脂分散液を得た。
エポキシ樹脂として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(大日本インキ化学(株)製、商品名:EPICLON 850)を7.5g、フェノールノボラ型エポキシ樹脂(大日本インキ化学(株)製、商品名:EPICLON N−770−70M)を3.6g、上記で得られたアクリル樹脂分散液を66.7g(固形分15%)、エポキシ樹脂用硬化剤として、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール(四国化成(株)製、商品名:キュアゾールC11Z−CN」)を0.04g、溶剤としてトルエンを45g加え、均一に溶解することにより、接着剤組成物(B−2)を調整した。
<実施例6>
[回路の形成]
実施例1で作成した銅張積層板(C−1)の銅箔表面に、感光レジスト(AZエレクトリックマテリアル製、商品名:AZTPM−606)を積層し、図1に示されるマスクフィルム(スリット幅40μmの入った網目パターン:金属層幅25μm、開口幅400μm×400μm)を用いて、露光機(ウシオユーテック製、型式:EC30)により800mJで露光した後、0.8%水酸化カリウム(KOH)水溶液で現像することにより、パターンを転写した。次いで、40℃の42%塩化第二鉄液を用いて銅箔をエッチング除去し、続いて、回路形成に用いたレジストパターンを有機アルカリであるTMAH(Tetra−methyl−ammonium−hydroxyde)の2.38wt%水溶液を用いて除去することにより、電解銅箔による回路を形成した回路積層板(E−2)を作成した。
[フレキシブルプリント配線基板の製造]
次いで、実施例1で得られたカバーフィルム(D−1)に対し、金型にて打ち抜き・穴あけ加工を実施し、電気的接続の為に必要な部分を形成した。続いて、上記で得られた回路積層板(E−2)の回路面に、カバーフィルム(D−1)の接着剤層面が接触するように重ねあわせ、プレスラミネート(80℃×30分、圧力:4MPa)し、さらにアフターキュアー(140℃×60分)させることにより、フレキシブルプリント配線基板を得た。
[タッチパネルの作製]
次いで、得られたフレキシブルプリント配線基板を射出成形用金型内に挿入し、ポリカーボネート樹脂をキャビティ内に射出することにより、電極付き成形板の電極端子が露出するように、フレキシブルプリント配線基板と電極付き成形板とを一体化した。
続いて、カバーフィルム(D−1)の基材フィルム(A−1)面に、剥離シート付きの透明アクリル系両面粘着フィルムを貼り付けた。
さらに、電極端子部上に、カーボンペーストを印刷、乾燥することによりカーボン膜を形成し、静電容量型タッチパネルを得た。
[タッチパネルの評価]
剥離シートを剥がし、得られた静電容量型タッチパネルを、DVDプレイヤーの有機EL面発光パネルに貼り付けた。
貼り付けられた静電容量型タッチパネルは、入力者側から見ても、電極の存在はほとんど認識されず、ディスプレイ画面の視認を阻害することはなかった。また、電極に形成されたスリットは視認されず、スリットによりデザイン性を損うこともなかった。
次に、この静電容量型タッチパネルと外部のタッチ位置検知回路(ドライバー)とを接続し、画面に表示された指示に従って指で触れたところ、誤作動なく入力することができた。
1 網目パターン
2 スリット
3 電極端子部

Claims (7)

  1. 基材フィルム層、導体層、接着剤層、およびカバーフィルム層を含むフレキシブルプリント配線基板であって、
    前記基材フィルム層は、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主成分として含む層であり、
    前記導体層は、エッチングによりパターンが形成され、該導体層の開口率が60〜95%であり、
    ヘーズが0.5〜20%、全光線透過率が70%以上であるフレキシブルプリント配線基板。
  2. 前記基材フィルム層が、二軸延伸フィルムであり、
    該二軸延伸フィルムは、200℃における熱収縮率が−3〜3%、吸水率が1%以下、ヘーズが15%以下である請求項1記載のフレキシブルプリント配線基板。
  3. 前記接着剤層が、エポキシ樹脂とアクリル樹脂とを含む層である請求項1または2記載のフレキシブルプリント配線基板。
  4. 前記カバーフィルム層が、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主成分として含む層である請求項1から3いずれか記載のフレキシブルプリント配線基板。
  5. 前記導体層が、ライン幅30μm以下のパターンが形成されたものである請求項1から4いずれか記載のフレキシブルプリント配線基板。
  6. 前記フレキシブルプリント配線基板が、三次元加工されている請求項1から5いずれか記載のフレキシブルプリント配線基板。
  7. 前記フレキシブルプリント基板が、タッチセンサー部品である請求項1から6いずれか記載のフレキシブルプリント配線基板。
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