JP5021806B2 - 高温発泡シートを用いた軟性回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は高温で発泡される発泡シート（foam sheet ）を用いた軟性回路基板（Flexible Printed Circuit Board, FPCB）の製造方法に関するものである。より詳しくは相互反応性共重合体（interactive copolymer）樹脂を粘着層で採用して粘着強度に優れると共に、高温の加熱処理によって被着体から簡単に剥離できる軟性回路基板用発泡シート及びこれを用いて軟性回路基板を製造する方法に関するものである。

最近、携帯電話（mobile phone）、デジタルカメラ、ＭＰ３、ＤＭＢ、またはこれらの機能を統合させた複合機器などの電子機器製品の小型化、軽量化に応じて軟性回路基板の需要が急増している。

従来の軟性回路基板の製造工程は軟性回路基板の撓ったり皺んだりする軟性の特徴によってキャリアやバックアップボードと呼ばれる基板上に粘着テープを用いて固定させた後に工程を進めており、最近は工程を進めた後に粘着テープと軟性回路基板の円滑な剥離のために発泡シートを使用して軟性回路基板を製造する方法が研究されている。

一般に発泡シートは主に多層チップコンデンサー（MLCC）やインダクターチップを製造する時に接着や切断の場合に支持体として使用している。この際、粘着力を喪失する条件は１２０乃至１３０℃の温度範囲と常圧においてなされ、この場合に重要な物性は粘着力と発泡力である。しかし、軟性回路基板の製造の場合、発泡シートはカバー層付着工程（hot press lamination）条件の１５０乃至１６０℃、４０ｋｇ／ｃｍ^２で４０分以上の条件において発泡セル（cell）が裂けなく、前記加工工程が完了された後にそれ以上の温度、略１８０℃程度で発泡されて剥離が生じなければならなく、なお軟性回路基板の製造工程を経る間、粘着樹脂の転写によって軟性回路基板の汚染が生じればならないという条件が必要である。

しかしながら、従来の発泡シートは発泡温度が高いものであっても１５０℃程度で発泡が始まるため、高温用として使用するのは限界がある。

一方、前記のように高温で発泡される発泡シートを用いて軟性回路基板を製造する方法のみならず、軟性回路基板の製造社の収益性を考えて、両面発泡シートを用いて両面軟性回路基板を製造する方法が提案されている。これは軟性回路基板の製造工程中で加工する時に固定用として両面発泡シートを用いるものであって、これを用いれば既存の工程を変更しないながら一回の工程を経て２つの製品が同時に生産されて、軟性回路基板の製造工程中で単位時間内の生産性を２倍に向上させることができる。多層化軟性回路基板や硬質（Rigid）−軟性回路基板を生産する工程において柔軟性を付与するために、やむを得ず片面軟性回路基板で製作するしかない。製造社によって製造設備は両面を同時に作業（処理）できるところもあるが、片面のみを処理するしかなくて生産性の向上に限界がある。しかし、現在、軟性回路基板を生産する工程の中で両面粘着型発泡シートを用いて発泡シートの両面に片面軟性回路基板を付着させて両面が同時に加工できるため、生産性が２倍に向上させることができ、さらに発泡シートがキャリアフィルムや成形加工時にクッションフィルム（cushion film）の役割を代わりに果たすことができて軟性回路基板の製造工程で使用する副材料の使用を減らすことができるという利点もある。

片面軟性回路基板を両面化工程で進めるために採用される発泡シートは温度１６０℃、圧力４０ｋｇ／ｃｍ^２で４０分以上の条件において発泡したり熱変形が生じなければならず、軟性回路基板の製造工程の中で接するようになる薬品に対する耐薬品性が要求され、軟性回路基板の製造工程の完了の後に１７０乃至１９０℃で発泡が容易に生じ、軟性回路基板の製造工程を経る間、粘着樹脂の転写によって軟性回路基板の汚染が生じればならない。

従来、発泡シートの加工品に使用される粘着剤は大部分架橋官能性基を含むアクリル粘着剤と架橋剤が使用されており、このような粘着剤が微小球に凝集力あるように作用して微小球の膨張を抑制して発泡温度を高めるためには架橋官能基の割合が大きくなければならなく、なお多量の架橋剤が使用されなければならない。従って、時間が過ぎると架橋が進められて粘度が大きく変化したりゲル化が進んで４時間以上のコーティング作業が進行される場合、コーティング品の始め部と終結部との物性が異なるようになる。

韓国公開特許公報第２００２−００６０６５９号、韓国公開特許公報第２００２−００６０６５６号、韓国公開特許公報第２００２−００６０６５７号、韓国登録特許公報１０−０５１４６１１号には両面露出型軟性回路基板、片面軟性回路基板、薄膜軟性回路基板の工程を減らすために発泡シートを使用することができるということが提案された。しかし、軟性回路基板の製造工程は精錬−D／F密着−露光−D／F現像−Cu腐食−乾燥−Winding−ロール裁断−仮付け−カバーレイ成形工程（Hot press）−精錬−表面処理−無電解鍍金−打ち抜き工程の段階で進められ、特にカバーレイ成形工程の場合、１５０乃至１６０℃、４０ｋｇ／ｃｍ^２で４０分以上の条件において進めるため、この条件下では既存の発泡シートは前記カバーレイ成形工程中に発泡されるため、既存の発泡シートはカバーレイ成形工程の以前段階までのみに採用可能であり、結局従来技術としては実用性がないという短所がある。

また、日本の日東電工によって出願された日本公開特許第２００３−３３８６７８号に片面軟性回路基板の両面化工程にキャリアフィルムで両面発泡シートを使用したことが公知であるが、この場合も現在市販される発泡シートを用いて製造工程中の初期に部分的に適用できるだけである。

前記のような問題点を解決するために、本発明は相互反応性共重合体樹脂を粘着剤として用いて粘着強度に優れると共に、１８０℃以上で加熱処理によって被着体から簡単に剥離することができる高温用発泡シートを製造し、これを用いてFPCBを製造する方法を提供することである。

また、本発明のもう一つの目的はFPCB（Flexible printed circuit board、軟性回路基板）の製造工程中、ホットプレス（Hot press）工程中１６０℃、４０ｋｇ／ｃｍ^２、４０分以上の高温高圧の条件下でも粘着力を保持し、エッチング工程でエッチング液の浸透が生じない耐薬品性まで兼備した両面発泡シートを用いることによって、従来の片面FPCBの生産工程に比べて、１回の工程で片面FPCBの２枚を同時に生産可能にすることによってFPCBの製造工程の生産性を改善することができるFPCBの製造方法を提供することである。

本発明は相互反応性共重合体樹脂を粘着層として採用して粘着強度に優れると共に、１８０℃以上で加熱処理によって被着体から簡単に剥離することができる高温工程でも使用可能な軟性回路基板用発泡シートに関するものであり、また前記軟性回路基板用発泡シートを用いて軟性回路基板を製造する方法を特徴とする。

以下、本発明に使用される高温工程で使用可能な軟性回路基板用発泡シートを製造する方法とこれを用いて軟性回路基板を製造する方法に対して上述する。また、軟性回路基板の製造方法は片面軟性回路基板を製造する方法と両面軟性回路基板を製造する方法に対して順次に説明する。

本発明に使用される高温用発泡シートは熱膨張性微小球を含有する相互反応性共重合体を混合した粘着樹脂を用いて粘着層を形成し、粘着層が加熱によって発泡または膨張して高温で剥離することができる粘着シートである。

図１は片面PCB製造に使用される片面発泡シートを示した断面図であり、図２は両面PCB製造に使用される両面発泡シートを示した断面図である。

図１に示されたように、本発明による片面発泡シートは基材１、表面処理層２、粘着層３、及び離型フィルム４の順で積層され、前記粘着層３は熱膨張性微小球及び相互反応性共重合体とを含むことを特徴とする。

基材１はPETなどの商品化された適切な薄いフィルムが使用でき、厚さは２５０μｍ以下、最適は２５乃至１００μｍが望ましいが、これに限られるものではない。基材と粘着層の間に強い化学結合をなすようにする表面処理層２は基材１にクロム酸処理や、オゾン処理、コロナ処理、火炎処理、イオン放射線処理などによって表面を酸化させた化学的処理を行ったり、ポリエステル、加水分解されたエチレン−ビニルアセテート、そしてポリビニルブチラルなどの極性の高い高分子が処理された層である。前記表面処理層２は加熱処理後の剥離時に被着体を汚染させないものでなければならなく、特に軟性回路基板の製造工程中に使用される薬品や成形加工条件において変化されてはならない。表面処理層は厚さが５μｍ以下、望ましくは１μｍ以下である。表面処理層の厚さが大きい場合、発泡シートの加熱処理後に粘着層の変形度が小さく粘着力が低下されるのが少なくなる。加熱剥離型粘着シートを被着体に粘着する時、表面形象が良好に保持され、大きな粘着表面を提供する同時に被着体から剥離するために粘着層を加熱して発泡または膨張させる時に発泡シートの面方向において発泡または膨張の拘束を少なくし、粘着層が発泡する時に波形構造で変形されることを向上させる作用をする。基材に発泡粘着層をコーティングして形成する時、発泡時の粘着層と基材との間の結合力がなければ発泡膨張の際に発泡層と基材間に剥離が生じるようになって所定の目的を達成することができない。

粘着層３は被着体に粘着した粘着シートを加熱処理により、被着体から簡単に剥離できるようにするために、熱膨張性微小球を含有する。粘着層を加熱し、熱膨張性微小球を発泡及び膨張処理したものにより、発泡体が粘着層を抜き出て被着体と接する接着面積を減少させて粘着シートが剥離されることが可能となる。

前記の熱膨張性微小球は、例えばイソブタン、プロパン、ペンタンのように容易にガス化して熱膨張性を示す物質であり、その皮は例えば塩化ビニリデン、アクリロニトリル共重合体などのように熱溶解性物質や熱膨張で破壊される適切な物質からなっている。

前記の微小球は平均粒径が１０乃至２５μｍであるものは加熱処理による粘着樹脂に分散が容易であり、粘着層の変形が大きく粘着力の低下が明らかである。また、粘着層は熱膨張性微小球の平均粒径より厚い層、最終熱膨張性微小球の最大粒径より厚く形成したものが望ましく、なお粘着層の表面を平滑化し加熱処理前において安定された接着力を達成するものが望ましい。加熱処理による粘着層の接着力低下のために微小球は加熱時に１０倍以上の体積膨張率で発泡膨張し、その際膜が破裂されない強度を有するのが良い。

また、軟性回路基板の製造工程は１６０℃の高温条件が必須であるため、できる限り発泡スタート温度が高いものを使用するのが望ましい。熱膨張性微小球の配合量は粘着層の膨張率や接着力の低下性などの要求程度に応じて適切に選ばれるが、一般に粘着層を形成する粘着剤１００重量部当り５０重量部以下であり、望ましくは５乃至２０重量部である。

粘着層は軟性回路基板の製造工程に耐える温度範囲の１７０乃至１９０℃で加熱するように、１４０℃の周りで発泡が始まる熱膨張性微小球を適用することができるようにするため、微小球の膨張を拘束して発泡温度を高めるのが必要である。

前記粘着層を構成する相互反応性共重合体をビニル単量体、ビニル共単量体、及びカルボキシ基を含むビニル単量体を共重合させた第１共重合体と、ビニル単量体、ビニル共単量体、及びオキサゾリン基を含むビニル単量体を共重合させた第２共重合体とを混合した粘着樹脂である。

前記第１共重合体及び第２共重合体とをなすビニル単量体及びビニル共単量体は必要に応じて粘着剤の粘着性、凝集力、耐熱性、柔軟性、保持力、弾性などの付与を目的として使用されるものであって、互いに独立にメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレートとから選ばれるいずれか一つ以上のアルキル基含有のビニル単量体；ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、ヒドロキシヘキシルアクリレート、ヒドロキシヘキシルメタクリレートとから選ばれるいずれか一つ以上のヒドロキシル基含有のビニル単量体；N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミドとから選ばれるいずれか１つ以上のN−置換アミド系ビニル単量体；メトキシエチルアクリレート、メトキシエチルメタクリレート、エトキシエチルアクリレート、エトキシエチルメタクリレートとから選ばれるいずれか一つ以上のアルコキシアルキルアクリレートビニル単量体；ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、N−ビニルピロリドン、メチルビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルピペリドン、ビニルピリミジン、ビニルピペラジン、ビニルピラジン、ビニルピロール、ビニルイミダゾル、ビニルオキサゾル、ビニルモルホリン、N−ビニルカルボキシアミド、スチレン、α−メチルスチレン、N−ビニルカプロラクタムとから選ばれるいずれか一つ以上のビニル単量体；アクリロニトリル、メタクリロニトリルとから選ばれるいずれか一つ以上のシアノアクリレートビニル単量体；グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートとから選ばれるいずれか一つ以上のエポキシ基含有のアクリル単量体；ポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリプロピレングリコールアクリレート、ポリプロピレングリコールメタクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリプロピレングリコールアクリレート、メトキシポリプロピレングリコールメタクリレートとから選ばれるいずれか１つ以上のグリコール系アクリルエステル単量体；テトラヒドロペルプリルアクリレート、テトラヒドロペルプリルメタクリレート、２−メトキシエチルアクリレートとから選ばれるいずれか一つ以上のアクリル酸エステル単量体；イソプレン、ブタジエン、イソブチレン、ビニルエーテルとから選ばれるいずれか１つ以上の単量体；またはこれらのうち２種以上の混合物からなる群から選ばれるものがそれであり得る。

前記第１共重合体のカルボキシ基を含むビニル単量体はラジカル重合によって架橋性を付与する目的として採用するものであって、アクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸とから選ばれるいずれか１つ以上のカルボキシル基含有単量体；無水マレイン酸、無水イタコン酸から選ばれるいずれか１つ以上の酸無水物単量体のような官能性単量体から選ばれる２種または３種以上の共重合体などが例示できる。

第１共重合体はビニル単量体、ビニル共単量体、及びカルボキシ基を含むビニル単量体を、重量比で１：０．５〜１．５：０．０５〜０．３として製造されるものが望ましい。

前記第２共重合体のオキサゾリン基を含むビニル単量体はラジカル重合によって架橋性を付与する目的として使用され、オキサゾリン基を含むビニル単量体としては２−ビニル−２−オキサゾリン、２−ビニル−４−ビニル−２−オキサゾリン、２−ビニル−５−ビニル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−５−エチル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−５−メチル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−５−メチル−２−オキサゾリン、２−（ビニルベンジルオキシ−１−メチルエチル）−２−オキサゾリン、２−（２−ヒドロキシ−１−メチルエチル）アクリレート、２−（２−ヒドロキシ−１−メチルエチル）メタクリレート、またはこれらのうち２種以上の混合物からなる群から選ばれるものが使用できる。

第２共重合体はビニル単量体、ビニル共単量体、及びオキサゾリン基を含むビニル単量体を、重量比で１：０．５〜１．５：０．０５〜０．３として製造されたものが望ましい。

本発明による軟性回路基板用発泡シートの粘着層に使用される発泡シート粘着層用コーティング液はカルボキシ基を含有する第１共重合体とオキサゾリン基を含有する第２共重合体とをそれぞれ製造した後、前記第１共重合体と第２共重合体とを混合した粘着剤に微小球を分散させて製造する。製造された粘着層用コーティング液は常温において長期保管しても日内変化のない安定であり、発泡温度を従来の発泡シートの発泡温度より１０乃至３０℃までさらに高めることができる。

前記粘着層用コーティング液で形成された粘着層は温度１６０℃、圧力４０ｋｇ／ｃｍ^２において４０分以内に発泡したり熱変形が生じず、軟性回路基板の製造工程中に接するようになる薬品に対する耐薬品性がなければならず、軟性回路基板の製造工程を経る間、粘着樹脂の転写によって軟性回路基板の汚染が生じてはならない。また、軟性回路基板の製造工程完了後に被着体から容易に剥離できるようにするための加熱処理条件の１７０乃至１９０℃の温度、ホットプレートで１０秒乃至３分または熱風乾燥機で５分乃至１０分以内に発泡が容易に生じなければならない。

一方、図２に示されたように、本発明による軟性回路基板用両面発泡シートは前記発泡シートは離型フィルム４′、粘着層３′、表面処理層２′、基材１、表面処理層２、粘着層３、及び離型フィルム４の順で積層され、前記粘着層２、２′は熱膨張性微小球及び相互反応性共重合体を含むことを特徴とし、各構成要素の詳細は前記軟性回路基板用片面発泡シートで上述したことと同じである。

以下、本発明による軟性回路基板用発泡シートを用いて軟性回路基板を製造する方法について説明する。

片面発泡シートを用いて片面軟性回路基板を製造する方法はFCCLと発泡シートのラミネート紙（ラミネーション）−正面処理−ドライフィルムライネート−露光−現像工程−エッチング工程−ドライフィルム剥離−仮付け工程−ホットプレス工程−表面処理−打ち抜け工程−発泡シートの剥離段階を経て製造される。

一方、両面発泡シートを用いて両面軟性回路基板を製造する方法は前記のようにFCCLと発泡シートのラミネート紙（ラミネーション）−正面処理−ドライフィルムライネート−露光−現像工程−エッチング工程−ドライフィルム剥離−仮付け工程−ホットプレス工程−表面処理−打ち抜け工程−発泡シートの剥離段階を経て製造されるが、FCCLと発泡シートのラミネート紙（ラミネーション）の段階で両面発泡シートを使用してFCCLを両面にラミネーションして片面FCCLを両面で作業することができるように接着して前記各工程を進み、結局発泡シートの剥離段階を経て１回の工程で片面軟性回路基板２枚を同時に生産することができる。

本発明は軟性回路基板の製造工程において、ホットプレス工程のうち、高温高圧の条件下でも粘着力を保持し、エッチング工程でエッチング液の浸透が生じない耐薬品性があり、常高温の加熱処理によって被着体から簡単に剥離できる発泡シートを用いてFPCBを製造する方法を提供する。

本発明に使用される片面発泡シートの断面図である。 本発明に使用される両面発泡シートの断面図である。 本発明において採用されるホットプレスの作業条件を示すグラフである。 本発明による発泡シートを用いた作業時の寸法変化率を示すグラフである。 従来の発泡シートを用いた片面作業時の寸法変化率を示すグラフである。

本発明は相互反応性共重合体樹脂を粘着剤として用いて接着強度に優れると共に、１８０℃以上で加熱処理によって被着体から簡単に剥離できる高温用発泡シートを製造し、これを用いて軟性回路基板を製造する方法について実施例を通じてより詳細に説明する。但し、これらの実施例は本発明の内容を理解するために提示するものだけであって、本発明の権利範囲がこれらの実施例に限られるものと解釈してはならない。

＜製造例１＞

（第１共重合体の製造）

攪拌機、コンデンサー、滴下漏斗、温度計、ジャケット（JACKET）が備えられた２Lのガラス反応機に単量体としてエチルアクリレート４５ｇ、共単量体のｎ−ブチルアクリレート４５ｇ、そしてアクリル酸１０ｇを混合し、ここに開始剤α,α′−アゾビスイソブチロニトリル０．０１ｇをエチルアセテート１００ｇとトルエン２０ｇを入れて７０℃でラジカル重合反応を行った。約３０分後にエチルアクリレート１３５ｇ、共単量体のｎ−ブチルアクリレート１３５ｇ、そしてアクリル酸３０ｇを混合し、ここに開始剤α,α′−アゾビスイソブチロニトリル０．５ｇをエチルアセテート１００ｇとトルエン４０ｇに溶解して滴下漏斗を用いて約９０分間滴下を進めた。滴下時に温度を一定に調節し、反応が終わった後に未反応単量体が残らないようにラジカル開始剤１ｇをエチルアセテート５０ｇとエタノール５０ｇに溶解して６０分間滴下し、追加で３時間さらに反応させた後、第１共重合体を製造した。

（第２共重合体の製造）

攪拌機、コンデンサー、滴下漏斗、温度計、ジャケット（JACKET）が備えられた２Lのガラス反応機に単量体としてエチルアクリレート４５ｇ、共単量体のｎ−ブチルアクリレート４５ｇ、そして２−イソプロピル−２−オキサゾリン１０ｇを混合した。ここに開始剤α,α′−アゾビスイソブチロニトリル０．０１ｇをエチルアセテート１００ｇとトルエン２０ｇを溶解して加えた後、７０℃でカルボキシ基を含む共重合体重合と同じ方法で進めた。ラジカル重合反応を行った。約３０分後にエチルアクリレート１３５ｇ、共単量体のｎ−ブチルアクリレート１３５ｇ、そしてアクリル酸３０ｇを混合し、ここに開始剤α,α′−アゾビスイソブチロニトリル０．５ｇをエチルアセテート１００ｇとトルエン４０ｇに溶解して滴下漏斗を用いて約９０分間滴下を進めた。滴下時に温度を一定に調節し、反応が終わった後に未反応単量体が残らないようにラジカル開始剤１ｇをエチルアセテート５０ｇとエタノール５０ｇに溶解して６０分間追加で３時間さらに反応させた後、第２共重合体を製造した。

（粘着樹脂の製造）

前記製造された第１共重合体と第２共重合体とを重量比で１：１で混合した。この混合された樹脂１００ｇに微小球F-80VSD（商品名、松本社製造、150乃至160℃発泡始め）１０ｇを投入し分散させて粘着樹脂を製造した。

＜製造例２＞

製造例１の第１共重合体と第２共重合体の製造から使用された単量体の重量比をエチルアクリレート／ｎ−ブチルアクリレート／アクリル酸＝４．５／４．５／１．５、そしてエチルアクリレート／ｎ−ブチルアクリレート／２−イソプロピル−２−オキサゾリン＝４．５／４．５／１．５でそれぞれ使用したことを除いては製造例１と同じ方法で粘着樹脂を製造した。

＜製造例３＞

製造例１の第１共重合体と第２共重合体の製造から使用された単量体の重量比をエチルアクリレート／ｎ−ブチルアクリレート／アクリル酸＝４．５／４．５／０．６、そしてエチルアクリレート／ｎ−ブチルアクリレート／２−イソプロピル−２−オキサゾリン＝４．５／４．５／０．６でそれぞれ使用したことを除いては製造例１と同じ方法で粘着樹脂を製造した。

＜製造例４＞

製造例１の第２共重合体の製造から使用された単量体の種類を２−エチルヘキシルアクリレート／メチルメタクリレート／ｎ−ブチルアクリレート／２−イソプロピル−２−オキサゾリン＝２．０／２．５／４．５／１．０でそれぞれ使用したことを除いては製造例１と同じ方法で粘着樹脂を製造した。

＜製造例５＞

製造例４の第２共重合体の製造から使用された単量体の重量比を２−エチルヘキシルアクリレート／メチルメタクリレート／ｎ−ブチルアクリレート／２−イソプロピル−２−オキサゾリン＝２．０／２．５／４．５／１．５でそれぞれ使用したことを除いては製造例４と同じ方法で粘着樹脂を製造した。

＜実施例１乃至実施例５＞

製造例１乃至製造例５によって製造された粘着樹脂をPETフィルム５０μｍに塗布した後、３７μｍの発泡粘着層を形成させ、３６μｍの離型紙を付着して製造した後、製造された発泡シートを７日間熟成させた。片面軟性回路基板の両面化の全体工程は次のような順序で行った。FCCLと発泡シートのラミネート紙（ラミネーション）−正面処理−ドライフィルムライネート−露光−現像工程−エッチング工程−ドライフィルム剥離−仮付け工程−ホットプレス工程−表面処理−打ち抜け工程−発泡シートの剥離段階を進めて各過程で性能を評価した。

イ．FCCL（Flexible Copper Clad Laminate）の選定

一般的に片面軟性回路基板用FCCLは銅箔、接着剤、そしてポリイミドフィルムの厚さにそして銅箔の種類に応じて区分される。本実施例では表１のような仕様の銅箔を使用した。製品製造に使用されたカバーレイフィルムの厚さは粘着剤層２５μｍ、そしてポリイミド層の厚さは２５μｍである。

ロ．ラミネーション（FCCLと発泡シートのラミネート紙）

発泡シートとFCCLをラミネーションしてFCCLを接着する段階である。一般ラミネータを用いて片面FCCLの銅箔が外側に向かうようにしてポリイミドの面が発泡シートと接着されるようにしてラミネーションを行った。ラミネーション過程で粘着された製品に気泡及びポリイミドの裂けなどが生じないように行い、以後工程で外郭部位の接着力低下で各種化学薬品が浸透されないように外郭部位の接着状態を確認した。

ハ．正面処理

正面処理はFCCLの銅箔表面の腐食を防止するために防錆剤処理になっているが、この防錆剤の成分を除去し銅箔表面に凹凸を与えて表面積を増加させてドライフィルム（感光性樹脂）の密着力を向上させる工程である。この工程は化学的な方法で銅表面を弱く腐食させる方法として行われ、使用される薬品としては硫酸（H₂SO₄）と過酸化水素（H₂O₂）の混合溶液を使用した。

ニ．ドライフィルムラミネート

ドライフィルムラミネーションは銅箔上に回路を形成するために感光性樹脂を接着する過程であって、片面軟性回路基板を製造する時に銅箔面はドライフィルムでラミネーションし、反対のポリイミド面はFCCLが薄いため以後の工程で裂けや破れを防止するためにキャリアフィルムに取り付けた。

ホ．露光

露光工程は感光性樹脂がFCCLの接着されている状態で回路の形成のためにマスクフィルムを当てて紫外線を照射すれば、マスクフィルム上に黒い部分は紫外線が通過できなく透明な部分のみに紫外線が通過してドライフィルムが紫外線を受ける部分のみで架橋がなされるように施した。

ヘ．現像工程

ドライフィルムは３％の炭酸ナトリウム（Sodium Carbonate）溶液で露光され、光を受けて架橋がなされる部分は溶解にならなく光を受けなくて架橋がなされない部分は溶解になって銅が露出するように施した。

ト．エッチング工程

現像工程によって回路形成になる部位はドライフィルムがレジストの役割で銅箔上を覆っており、回路以外の部分は銅箔が露出された状態で銅を腐食させるエッチング液（CuCl₂、HCl、H₂O₂）を通過して銅表面を腐食させた。

前記の個別工程において進行試用される薬品と工程条件は表２に記載された通りである。

チ．仮付け工程

エッチング工程を経てFCCLが回路を形成すれば、回路部位でコネクターと連結される部位と部品の装着のために半田付けになる部位以外の回路部位は回路の保護のためにカバーレイフィルムを接着させるようになる。このカバーレイフィルムは熱硬化性粘着剤が塗布されているフィルムであるため常温では粘着力が弱くてカバーレイフィルムと回路が形成されたFCCLをホットプレス（Hot Press）による粘着剤硬化を進める前にカバーレイフィルムのズレなどが生じないように部分的に焼き鏝を用いて臨時固定を行った。

リ．ホットプレス工程

ホットプレス工程は回路保護フィルムを熱硬化によってカバーレイフィルムを接着させるための工程であって、表３に示された条件下で作業を進めた。この工程はホットプレスを用いて加温加圧の状態において一定時間カバーレイフィルムの接着剤が熱硬化になるように施す工程である。発泡シートを用いるためには必須的にこの工程の作業条件で発泡シートが発泡されてはならなく、発泡シート及び軟性回路基板の外形変形や寸法の変化が無いべきである。

ヌ．表面処理

表面処理は一般に無電解金鍍金方式を用いるが、無電解金鍍金はバッチタイプで表４の条件で処理した。金鍍金は細部工程であって、下記表のような薬品を使用する前処理工程を経た。

ル．外形加工（打ち抜き）工程

発泡シートを取り付けて作業を進めた軟性回路基板は最終的に製品として完成するために外形加工のための打ち抜き工程を行うが、軟性回路基板上にあるガイドホールを金型位置と正確に整列して外形加工を行った。

ヲ．発泡シートの剥離

両面に取り付けられている軟性回路基板をこの段階で剥離する。発泡シートの特性は既に設計された温度において発泡セルの膨張による粘着力の弱化で分離するようになる。この発泡温度の設計は少なくとも１７０℃以上で発泡がなされるようになっている。表面処理作業が完了された製品を熱風循環方式のオーブンなどの加熱装置を用いて剥離した。

＜比較製造例１＞

攪拌機、コンデンサー、滴下漏斗、温度計、ジャケット（JACKET）が備えられた２Lのガラス反応機にｎ−ブチルアクリレート４８．５ｇ、エチルアクリレート４８．５ｇ、アクリル酸２ｇ、ヒドロキシプロピルアクリレート１ｇ、そしてα,α′−アゾビスイソブチロニトリル０．０１ｇをエチルアセテート１６０ｇとトルエン２７０ｇに溶解して滴下漏斗（dropping funnel）に入れ、窒素で置換した後、流れが続けられる状態で８０℃で滴下し、８時間ラジカル重合を進め、反応末期に過量のラジカル開始剤を投入して未反応単量体が残らないように行った後、微小球F-80VSD（商標名、松本社製造、150乃至160℃発泡開始）１０ｇを投入して分散させ、イソシアネート架橋剤AK-75（商標名、愛慶化学）を粘着樹脂の水酸基官能基の２倍の量を添加し、攪拌して粘着樹脂を製造した。

＜比較製造例２＞

比較製造例１から架橋官能基を有するヒドロキシプロピルアクリレート２ｇの量を増加して使用したことを除いては比較例１と同じ方法で粘着樹脂を製造した。

＜比較製造例３＞

比較製造例１からイソシアネート架橋剤AK-75（商標名、愛慶化学）を粘着樹脂の水酸基官能基の４倍の量を添加して使用したことを除いては比較例１と同じ方法で粘着樹脂を製造した。

＜比較製造例４＞

比較製造例２からイソシアネート架橋剤AK-75（商標名、愛慶化学）を粘着樹脂の水酸基官能基の４倍の量を添加して使用したことを除いては比較例２と同じ方法で粘着樹脂を製造した。

＜比較例１乃至比較例４＞

前記比較製造例１乃至比較製造例４によって製造された粘着樹脂をそれぞれPETフィルム５０μｍに塗布した後、３７μｍの発泡粘着層を形成させ、３６μｍの離型紙を付着して発泡シートを製造した。このように製造された発泡シートは７日間熟成させて最終テストに使用した。片面軟性回路基板の両面化の全体工程は次のような順序で行った。FCCLと発泡シートのラミネート紙（ラミネーション）−正面処理−ドライフィルムライネート−露光−現像工程−エッチング工程−ドライフィルム剥離−仮付け工程−ホットプレス工程−表面処理−打ち抜け工程−発泡シートの剥離過程を進めて各過程で性能を評価した。

前記製造例、比較製造例と実施例及び比較例に従って製造される粘着樹脂及び発泡シートを片面軟性回路基板の両面化テストのために次のような材料と工程条件を採択して高温発泡シートとして軟性回路基板の全工程で信頼性を調査した。

１．原緞の選定

発泡シート用原緞は軟性回路基板の工程用として使用するために、発泡剤が少なくとも１８０℃以上で最適の体積で発泡されるもので設計したところ、発泡時の熱伝達を極大化する必要があり、作業性やロールトゥロール（roll to roll）方法を考慮して柔軟性を有するべきであるため、２５乃至１００μｍの間のPETフィルムを使用した。さらに高い温度で加熱と室温で冷却することを繰り返すため、熱による寸法変形も生じてはならない。このような条件を満たすために基材を５０μｍ、離型フィルムで３６μｍ厚さで使用した。

２．発泡条件と方法

一般に発泡シートの剥離は熱風オーブン（convection oven）とホットプレート（hot plate）などを使用した。軟性回路基板の工程には最小幅２５０mm以上の発泡シートが使用され、ホットプレス工程を耐えなければならないという前提条件が必要であって発泡剤の物性自体の発泡温度が高くなければならない。従って、必要な発泡力による熱伝導効率と軟性回路基板の寸法変形を考慮して発泡剥離装置を選定した。

３．信頼性の評価

片面軟性回路基板の工法に発泡シートを適用して、両面化による製造工程の効率の倍加及び軟性回路基板の製品特性が薄いから生じられる製造工程における裂け、破れなどの不良減少などがなされるかどうかを確認し、特に発泡シートを用いて作業時に付加的に発泡シート自体が軟性回路基板製品の品質に影響を及ぼすかと軟性回路基板の製造過程に付加的なネガティブ要因が生じて生産性の低下及び製品自体の不良発生などがなされてはいないかを実験した。

７０℃を保持してFCCLを発泡シートの両面にラミネーション作業を進めた。ラミネーション過程で粘着された製品に気泡及びポリイミドフィルムの裂けなどが生じられなかった。特に、工程において外郭部位の接着力低下で各種化学薬品が浸透されないように外郭部位の接着状態を確認したが、堅い接着力を現わした。ロールに巻き取って撓る状態でも発泡シートと銅箔の脱離現象は発見されなかった。正面処理工程において使用される薬品は硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）と過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）との混合溶液であり、この過程で発泡シートと接着された面への液浸透のないことを確認することができた。この過程で発泡シートとFCCLが両側に付けられて厚さが厚く保持される関係で副資材のキャリアフィルムの使用が不要となり、両面を同時にドライフィルムをラミネーションするようになれば空手が５０％減ることが確認できた。露光工程において両面を同時に露光ができるように露光機は上下で紫外線が照射されるが、露光工程で発泡シートを使用して生産する場合、両面同時露光が可能であって生産性が２倍と向上されることが確認でき、別途FCCLの両面化作業が製品の品質には影響を及ぼす要因は発見されなく、生産時に製品が厚くなって作業の容易性が増大されたことを確認することができた。現像工程で発泡シートとFCCLとの接着面において現像液（Na₂CO₃）の浸透による分離現象は発見されなかった。エッチング工程では強い酸性を帯びる溶液で現像工程と同様に液の浸透によるFCCLと発泡シートの接触面からの分離可能性が問題となり得るが、実際テストでは分離現象を発見することができなかった。仮付け工程は焼き鏝を使用するが、発泡シートを用いて作業時も同一に作業され、焼き鏝による発泡シートの発泡が生じてはならないという要求条件があるところ、仮付け工程後、部分的発泡が生じなかったことを確認することができた。

ホットプレス工程において寸法安定性を確認するために発泡シートを用いて作業した製品と発泡シートを用いない製品の寸法を３次元測定器を使用して測定した。寸法安定性の目標値は０．０３％以内とした。

表面処理工程の無電解金鍍金工程において重要な事項は化学薬品の浸透による発泡シートの分離如何であり、本発明の無電解金鍍金工程は薬品処理方式が沈積方式で発泡シートとFCCLの接着面における薬品浸透如何を肉眼で確認した結果、液が浸透されなかったことを確認した。

両面に取り付けられている軟性回路基板をこの段階で剥離しなければならない。発泡シートの特性は既に設計された温度で発泡セルの膨張による粘着力弱化で分離するようになる。この発泡温度の設計は少なくとも１７０℃以上で発泡がなされるようになっている。表面処理作業が完了された製品を熱風循環方式のオーブンなど加熱装置を用いて剥離した。剥離が完了された軟性回路基板の要求される品質要素としては、先ず、発泡シートの粘着剤が軟性回路基板の後面に転写してはならなく、第２、発泡剥離の段階において製品の裂けが生じてはならない。第３は発泡シートが化学薬品を使用する全工程において液の浸透による染みなどがあってはいけない。実際発泡シートの発泡セルの粒度不均一などによって発泡後に製品の裂けなどが生じたが、発泡シートの粒度及び粒度分布の均一化を通じて最終製品から既存の片面作業時と同一な品質の製品を生産することができ、表５は実施例と比較例から得られた試料を軟性回路基板の工程で適用した結果である。

ホットプレス後の寸法安定性を確認するために発泡シートを用いて生産した製品と既存の片面作業で進めた製品の寸法を３次元測定器を用いて寸法安定性を測定した。測定結果は図４及び図５に図示されたように発泡シートを用いて作業時、寸法変化率において寸法安定性の目標である０．０３％以内の変化をみせ、これは発泡シートを用いて作業する時に寸法の問題で製品の生産には影響を及ぼさないことである。

発泡シートを用いて両面化作業で軟性回路基板の製造工程を行う場合、製造工程には多くの種類の化学薬品を触れるようになるが、この過程において発泡シートの粘着剤が使用する薬品に溶解浸透されるかどうかを確認した。溶解浸透時は粘着剤の粘着力低下による発泡シートとFCCLの分離による工程で作業の進行が不可であり、液の浸透によるFCCLの汚染などが生じられるものであって、本発明による発泡シートはエッチング液を始めた多くの薬品に使用する化学薬品の浸透による品質問題はなく、発泡シートを用いて片面作業を両面化作業とすることによって工程において実際に確認された工程の処理による生産性増大効果は表６のように確認することができる。

前記のように、本発明は軟性回路基板の製造工程おいて、ホットプレス工程の中で高温高圧の条件下でも粘着力を保持し、エッチング工程でエッチング液の浸透が生じない耐薬品性があり、常高温の加熱処理によって被着体から簡単に剥離できる発泡シートを用いてFPCBを製造する方法を提供することができる。

なお、両面発泡シートを採用することによって、従来の片面軟性回路基板の生産工程に比べて、１回の工程で片面軟性回路基板２枚を同時に生産できるようにすることで軟性回路基板製造工程の生産性を改善することができる長所がある。

１：基材
２：表面処理層
３：相互反応性共重合体混合物を使用した発泡粘着シート
４：離型フィルム

Claims (11)

1. 軟性回路基板の製造方法において、
   熱膨張性微小球及び相互反応性共重合体を含む発泡シートを軟性回路基板の片面または両面に粘着させる段階と、
   前記発泡シートを発泡させて、前記発泡シートを前記軟性回路基板から分離させる段階と、
   を含み、
   前記相互反応性共重合体は、ビニル単量体、ビニル共単量体、及びカルボキシ基を含むビニル単量体を共重合させた第１共重合体と、ビニル単量体、ビニル共単量体、及びオキサゾリン基を含むビニル単量体を共重合させた第２共重合体とを混合したものであることを特徴とする軟性回路基板の製造方法。
2. 前記発泡シートは基材、表面処理層、粘着層、及び離型フィルムの順で積層され、
   前記粘着層が熱膨張性微小球及び相互反応性共重合体を含むことを特徴とする請求項１に記載の軟性回路基板の製造方法。
3. 前記発泡シートは離型フィルム、粘着層、表面処理層、基材、表面処理層、粘着層、及び離型フィルムの順で積層され、
   前記粘着層が熱膨張性微小球及び相互反応性共重合体を含むことを特徴とする請求項１に記載の軟性回路基板の製造方法。
4. 前記第１共重合体及び第２共重合体のビニル単量体は、互いに独立に、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、ヒドロキシヘキシルアクリレート、ヒドロキシヘキシルメタクリレート、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、メトキシエチルアクリレート、メトキシエチルメタクリレート、エトキシエチルアクリレート、エトキシエチルメタクリレート、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、N−ビニルピロリドン、メチルビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルピペリドン、ビニルピリミジン、ビニルピペラジン、ビニルピラジン、ビニルピロール、ビニルイミダゾル、ビニルオキサゾル、ビニルモルホリン、N−ビニルカルボキシアミド、スチレン、α−メチルスチレン、N−ビニルカプロラクタム、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリプロピレングリコールアクリレート、ポリプロピレングリコールメタクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリプロピレングリコールアクリレート、メトキシポリプロピレングリコールメタクリレート、テトラヒドロペルプリルアクリレート、テトラヒドロペルプリルメタクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、イソプレン、ブタジエン、イソブチレン、及びビニルエーテルとから選ばれるいずれか１つ、またはこれらのうち２以上の混合物から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の軟性回路基板の製造方法。
5. 前記第１共重合体のカルボキシ基を含むビニル単量体は、アクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸から選ばれるいずれか１つ以上のカルボキシル基含有単量体と；無水マレイン酸、無水イタコン酸から選ばれるいずれか１つ以上の酸無水物単量体から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の軟性回路基板の製造方法。
6. 第１共重合体は、ビニル単量体、ビニル共単量体、及びカルボキシ基を含むビニル単量体を、重量比で１：０．５〜１．５：０．０５〜０．３として製造されたものであることを特徴とする請求項１に記載の軟性回路基板の製造方法。
7. 前記第２共重合体のオキサゾリン基を含むビニル単量体は、 ２−ビニル−２−オキサゾリン、２−ビニル−４−ビニル−２−オキサゾリン、２−ビニル−５−ビニル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−５−エチル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−５−メチル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−５−メチル−２−オキサゾリン、２−（ビニルベンジルオキシ−１−メチルエチル）−２−オキサゾリン、２−（２−ヒドロキシ−１−メチルエチル）アクリレート、及び２−（２−ヒドロキシ−１−メチルエチル）メタクリレートから選ばれるいずれか１つ、またはこれらのうち２種以上の混合物から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の軟性回路基板の製造方法。
8. 第２共重合体は、ビニル単量体、ビニル共単量体、及びオキサゾリン基を含むビニル単量体を、重量比で１：０．５〜１．５：０．０５〜０．３として製造されたものであることを特徴とする請求項１に記載の軟性回路基板の製造方法。
9. 前記粘着層は、温度１６０℃、圧力４０ｋｇ／ｃｍ^２においては４０分以内に発泡する又は熱変形を生じることがなく、１７０℃乃至１９０℃の温度範囲において、ホットプレートで１０秒乃至３分以内に発泡するまたは熱風乾燥機で５分乃至１０分以内に発泡することを特徴とする請求項２に記載の軟性回路基板の製造方法。
10. 前記粘着層の相互反応性共重合体は、ビニル単量体、ビニル共単量体、及びカルボキシ基を含むビニル単量体を共重合させた第１共重合体と、ビニル単量体、ビニル共単量体、及びオキサゾリン基を含むビニル単量体を共重合させた第２共重合体とを混合したものであることを特徴とする請求項２または３に記載の軟性回路基板の製造方法。
11. 前記粘着層は、前記第１共重合体と第２共重合体とを混合した後に微小球を分散させてなるものであることを特徴とする請求項１０に記載の軟性回路基板の製造方法。