JP5940260B2 - 新規な導電層一体型フレキシブルプリント基板 - Google Patents

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本願発明の課題は、微細開口形成が可能であり、電磁波シールド機能を有する導電層と絶縁膜との密着性、電気絶縁信頼性に優れた導電層一体型フレキシブルプリント基板に関するものである。
近年では、小型化・軽量化が急速に進む携帯電話、ビデオカメラ、ノートパソコンなどの電子機器において、柔軟で可撓性のあるフレキシブルプリント基板(以下、FPCと記載)は必要不可欠となっている。一方、電子回路の狭ピッチ化・高周波化に伴い、そこから発生する電磁波ノイズに対する対策がますます重要になってきている。そこで、FPCに、電子回路から発生する電磁波ノイズを遮蔽もしくは吸収する電磁波シールド材を構成させる取り組みが従来より行われている。電磁波シールド機能を有するFPCとしては、例えば、FPCの絶縁層上に導電性接着剤層や金属薄膜層等を有するシールド層を貼り合せると共に、FPCのグランドラインに金属薄膜層を電気的に接続したものが提案されている(例えば、特許文献1〜2参照。)。
特開2006−319216号公報 特開2005−236153号公報
特許文献1では、電磁波シールド材に着目し、繰り返し屈曲・摺動が行われた場合でも、金属層に破壊が生じることなく、耐摩耗性、耐ブロッキング性に優れ、割れたりしないことを課題としている。しかし、電磁波シールド材は、電磁波シールド材一体型FPCを構成する要素ではあるが、電磁波シールド材の特性だけを向上させたとしても所望の特性を満足することは出来ない。例えば、電磁波シールド材とFPCの絶縁膜との密着性を向上させなければ、電磁波シールド材一体型FPCとして良好な特性を示さない。また、特許文献2では、FPCの構成に着目し、電磁波遮断性に優れた多層回路基板(4層フレキシブル配線板)を提供することを課題としている。しかし、上記構成ではFPCの最外層の表面被覆層としてポリイミド樹脂基材絶縁被覆フィルムを用いており、開口部の形成は予めパンチングによる穴あけ加工を行い、張り合わせ時の位置合わせは手作業で行われる場合が多いため、位置精度が悪く、微細開口を形成することは困難である問題があった。
そこで、本発明者らは、FPCの絶縁膜に着目し、微細開口形成が可能であり、電磁波シールド機能を有する導電層と絶縁膜との密着性、電気絶縁信頼性に優れた導電層一体型フレキシブルプリント基板に関して鋭意研究を行ってきた。
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、(A)電磁波シールド機能を有する導電層、(B)絶縁膜、(C)配線パターン付きフィルムの順で構成された導電層一体型フレキシブルプリント基板であって、該(B)絶縁膜が、少なくとも(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜、及び(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜から成り、該(A)電磁波シールド機能を有する導電層が(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜の上に積層されていることを特徴とする導電層一体型フレキシブルプリント基板の構成をとることにより、微細開口形成が可能であり、電磁波シールド機能を有する導電層と絶縁膜との密着性、電気絶縁信頼性に優れた導電層一体型フレキシブルプリント基板が達成可能であることを見出した。
すなわち、本願発明にかかる導電層一体型フレキシブルプリント基板は、(A)電磁波シールド機能を有する導電層、(B)絶縁膜、(C)配線パターン付きフィルムの順で構成された導電層一体型フレキシブルプリント基板であって、該(B)絶縁膜が、少なくとも(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜、及び(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜から成り、該(A)電磁波シールド機能を有する導電層が(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜の上に積層されていることを特徴としている。
また、本願発明にかかる導電層一体型フレキシブルプリント基板は、上記(A)電磁波シールド機能を有する導電層が、銀、銅、アルミニウム及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有していることが好ましい。
また、本願発明にかかる導電層一体型フレキシブルプリント基板は、上記(a)熱硬化型ソルダーレジストが、エポキシ樹脂を含有していることが好ましい。
また、本願発明にかかる導電層一体型フレキシブルプリント基板は、上記エポキシ樹脂が多官能エポキシ樹脂であることが好ましい。
また、本願発明にかかる導電層一体型フレキシブルプリント基板は、上記エポキシ樹脂の配合量が上記(a)熱硬化型ソルダーレジストの固形分に対して3重量%以上であることが好ましい。
本願発明は以上のように、(A)電磁波シールド機能を有する導電層、(B)絶縁膜、(C)配線パターン付きフィルムの順で構成された導電層一体型フレキシブルプリント基板であって、該(B)絶縁膜が、少なくとも(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜、及び(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜から成り、該(A)電磁波シールド機能を有する導電層が(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜の上に積層されている構成をとるために、微細開口形成が可能であり、電磁波シールド機能を有する導電層と絶縁膜との密着性、電気絶縁信頼性に優れた導電層一体型フレキシブルプリント基板としての効果を奏するものである。
導電層一体型フレキシブルプリント基板(導電層一体型FPC)の構成図である。 KEC法による電磁波シールド性評価図である。
以下で本願発明について詳細に説明する。
本願発明の導電層一体型フレキシブルプリント基板は、(A)電磁波シールド機能を有する導電層、(B)絶縁膜、(C)配線パターン付きフィルムの順で構成された導電層一体型フレキシブルプリント基板であって、該(B)絶縁膜が、少なくとも(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜、及び(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜から成り、該(A)電磁波シールド機能を有する導電層が(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜の上に積層されていることを特徴とする導電層一体型フレキシブルプリント基板である。従来の電磁波シールドフレキシブルプリント基板は、電磁波シールド材に着目し、耐摩耗性・耐ブロッキング性更には、耐屈曲性に着目し改善を行ってきた。しかし、電子機器の小型化・軽量化に伴い、FPCの微細配線化・微細開口形成・高密度化が必要とされており、それら機能を有しかつ電磁波シールド機能を有したフレキシブルプリント基板が求められている。高密度化のためには多層化する手法は有効であるが、小型部品を表面に実装する為には最外層に微細開口を形成することも必要であり多層化だけでは要求を満たすことが不充分である。そこで、絶縁膜として感光性を有するアルカリ現像型のソルダーレジストを用いて最外層に微細開口を形成しようとした場合、新たな問題点が生じることを本発明者らは見出した。それは、絶縁膜として感光性を有するアルカリ現像型のソルダーレジストを硬化させることにより得られる硬化膜を用い、電磁波シールド機能を有する導電層をこの硬化膜の上に形成した場合、電気絶縁信頼性が低下するという新たな課題である。これは、感光性アルカリ現像型ソルダーレジストに感光性機能を付与する為に添加する光重合開始剤の分解物やアルカリ現像性機能を付与する為に添加するカルボキシル基含有化合物が硬化膜中に残存する為に、硬化膜の吸湿性が高くなり、高温・高湿環境下における電気絶縁信頼性試験において抵抗値の低下やマイグレーションの発生を引き起こす原因になるからである。本願発明ではこの新たな課題を解決する為に、導電層一体型FPCにおいて、絶縁膜として、(A)電磁波シールド機能を有する導電層を積層する部分には(a)熱硬化型ソルダーレジストの硬化膜を形成し、微細開口を形成する部分には(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの硬化膜を形成して機能分離することにより解決している。更には、(a)熱硬化型ソルダーレジストがエポキシ樹脂を含有し、それが多官能エポキシ樹脂であり、エポキシ樹脂の配合量が上記(a)熱硬化型ソルダーレジストの固形分に対して3重量%以上とすることにより、電磁波シールド機能を有する導電層との密着性及び電気絶縁信頼性が更に良好となることを見出した。これら知見により、本願発明の導電層一体型フレキシブルプリント基板が、微細開口形成が可能であり、電磁波シールド機能を有する導電層と絶縁膜との密着性、電気絶縁信頼性に優れていると推察している。
以下、本願発明の導電層一体型フレキシブルプリント基板、(A)電磁波シールド機能を有する導電層、(B)絶縁膜、(C)配線パターン付きフィルム、導電層一体型フレキシブルプリント基板の作製方法について説明する。
<導電層一体型フレキシブルプリント基板>
本願発明の導電層一体型フレキシブルプリント基板の構成図を図1に示すが、これに限定されるものではない。1)配線パターン(1)およびベースフィルム(2)からなる(C)配線パターン付きフィルム(3)を形成し、2)配線パターン付きフィルム(3)上に(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜(4)及び(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜(5)を形成し、3)(A)電磁波シールド機能を有する導電層(6)を(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜(4)上に形成する事で本願発明の導電層一体型フレキシブルプリント基板(7)を得ることができる。
<(A)電磁波シールド機能を有する導電層>
本願発明における(A)電磁波シールド機能を有する導電層とは、10dB以上の電磁波遮断効果を示し、導電性を示す層である。一般的に、導電層の導電率が高いほど、電磁波シールド効果が高い。従って、導電率の高い金属、例えば、銀、銅、アルミニウム及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有していることがより好ましい。
ここで、本願発明における(A)電磁波シールド機能を有する導電層の電磁波シールド効果の評価方法としては、特に限定されないが、例えば、KEC法が挙げられる。図2にKEC法による電磁波シールド性評価図を示す。KEC法とは、受信用アンテナ(9)と送信用アンテナ(10)の治具に分かれており、その間に測定試料(8)を入れ、受信側アンテナでどれだけ信号が減衰したかを評価する方法である。ここで、電磁波シールド効果は下記式1で求めることができる。
SE(シールド効果)=20log10Eo/Ex[dB](式1)
シールド材が無い場合の空間の電界強度:Eo
シールド材が有る場合の空間の電界強度:Ex
本願発明における(A)電磁波シールド機能を有する導電層は、特に限定されないが、例えば、(A−1)フィルムタイプ、(A−2)ペーストタイプ、又は(A−3)金属薄膜タイプなどが挙げられ、特に、フィルムタイプは導電層一体型フレキシブルプリント基板の柔軟性を損なうことなく、シールド特性を付与できるため好ましい。
(A−1)フィルムタイプ
本願発明におけるフィルムタイプの電磁波シールド機能を有する導電層は、特に限定されないが、例えば、導電性粒子を樹脂に分散させたフィルムとしては、トーヨーケム株式会社社製の商品名TSS100−18、TSS100−22等が挙げられる。また、導電性接着剤/金属薄膜/絶縁層のように多層化した多層フィルムとしては、タツタ電線株式会社の商品名SF−PC5000、SF−PC5100、SF−PC5500、SF−PC5600、SF−PC5900、SF−PC6000等が挙げられる。
本願発明におけるフィルムタイプの電磁波シールド機能を有する導電層を(B)絶縁膜上に形成する方法は、特に限定されないが、例えば、熱プレスを用いた加圧・加熱形成法が挙げられる。熱プレスでの加圧・加熱成形条件は、特に限定されないが、例えば、熱プレス温度100〜180℃、熱プレス圧力0.5〜5.0kgf/cm、熱プレス時間10〜90分で加熱・加圧成形することにより電磁波シールド機能を有する導電層を絶縁膜上に形成することができる。上記範囲内に加圧・加熱成形条件を制御することが、絶縁膜との密着性を発現できるため好ましい。
(A−2)ペーストタイプ
本願発明におけるペーストタイプの電磁波シールド機能を有する導電層は、特に限定されないが、例えば、銀粒子を樹脂に分散させたペーストとしては、トーヨーケム株式会社製の商品名RA FS039、藤倉化成株式会社製の商品名XA−9015が挙げられる。また、ニッケル粒子を樹脂に分散させたペーストとしては、藤倉化成株式会社製の商品名FN−101、ペルノックス株式会社製の商品名K−3435G等が挙げられる。
本願発明におけるペーストタイプの電磁波シールド機能を有する導電層を(B)絶縁膜上に形成する方法は、特に限定されないが、例えば、フレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、ロータリースクリーン印刷等、従来公知の印刷方法を用いて印刷することができる。上記印刷方法によって、導電層を絶縁膜上に形成後、熱風循環式オーブンを用いて加熱温度25℃〜150℃、加熱時間10分〜180分加熱することにより電磁波シールド機能を有する導電層を絶縁膜上に形成することができる。上記範囲内に印刷・加熱条件を制御することが、導電性を発現できまた、絶縁膜との密着性を発現できるため好ましい。
(A−3)金属薄膜タイプ
本願発明における金属薄膜タイプの電磁波シールド機能を有する導電層とは、絶縁膜上に直接、又は、シート、フィルム、不織布などの基材に金属薄膜を形成する事により得られる導電層である。
本願発明における金属薄膜タイプの電磁波シールド機能を有する導電層を(B)絶縁膜上に形成する方法は、特に限定されないが、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的気相成長法(PVD)、化学的気相成長法(CVD)又は、無電解めっき等の液相成長法により絶縁膜に直接形成する、又は、シート、フィルム、不織布などの基材に前記方法により金属箔膜を形成し、導電性接合剤を用いて絶縁膜に貼り合せることが挙げられる。特に、量産性を考慮すれば真空蒸着が望ましく、安価で安定した金属薄膜を得ることができるため好ましい。本願発明における真空蒸着法とは、真空条件下で金属を加熱し、気化あるいは昇華させ、目的となる基材表面に金属薄膜を形成する方法である。蒸着金属としては、特に限定されないが、例えば、銀、銅、アルミニウム、金等が挙げられる。
<(B)絶縁膜>
本願発明における(B)絶縁膜とは、絶縁性を有する厚さ5〜100μmの膜であり、特に(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜の場合、電気絶縁信頼性に優れる点で好ましく、(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜の場合、紫外線照射、アルカリ現像工程により微細開口形成が可能となる点で好ましい。
本願発明の絶縁膜の厚さは、任意の方法により測定することができるが、例えば、JIS K 5400 3.5に準拠した方法で測定することができる。 上記範囲内に厚さを制御することにより、絶縁膜の柔軟性、電気絶縁信頼性が優れるため好ましい。厚さが5μm以下の場合は絶縁膜の電気絶縁信頼性が低下する場合があり、厚さが100μm以上の場合は絶縁膜の柔軟性が低下する場合がある。
(a)熱硬化型ソルダーレジスト
本願発明の(a)熱硬化型ソルダーレジストとは、プリント基板の回路配線を被覆して保護するために用いられる、加熱されることにより硬化する性状を示す液状、フィルム状、又はシート状の樹脂組成物であり、特にエポキシ樹脂を含有する場合、エポキシ樹脂を含有する熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜の電気絶縁信頼性、耐熱性に優れるため好ましい。
上記エポキシ樹脂とは、分子内に少なくとも1個のエポキシ基を含む化合物であり、特に、分子内に2個以上のエポキシ基を含む多官能エポキシ樹脂の場合、多官能エポキシ樹脂を含有する熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜と(A)電磁波シールド機能を有する導電層との密着性に優れるため好ましい。
上記エポキシ樹脂は特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jER828、jER1001、jER1002、株式会社ADEKA製の商品名アデカレジンEP−4100E、アデカレジンEP−4300E、日本化薬株式会社製の商品名RE−310S、RE−410S、大日本インキ株式会社製の商品名エピクロン840S、エピクロン850S、エピクロン1050、エピクロン7050、東都化成株式会社製の商品名エポトートYD−115、エポトートYD−127、エポトートYD−128、ビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jER806、jER807、株式会社ADEKA製の商品名アデカレジンEP−4901E、アデカレジンEP−4930、アデカレジンEP−4950、日本化薬株式会社製の商品名RE−303S、RE−304S、RE−403S,RE−404S、DIC株式会社製の商品名エピクロン830、エピクロン835、東都化成株式会社製の商品名エポトートYDF−170、エポトートYDF−175S、エポトートYDF−2001、ビスフェノールS型エポキシ樹脂としては、DIC株式会社製の商品名エピクロンEXA−1514、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jERYX8000、jERYX8034,jERYL7170、株式会社ADEKA製の商品名アデカレジンEP−4080E、DIC株式会社製の商品名エピクロンEXA−7015、東都化成株式会社製の商品名エポトートYD−3000、エポトートYD−4000D、ビフェニル型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jERYX4000、jERYL6121H、jERYL6640、jERYL6677、日本化薬株式会社製の商品名NC−3000、NC−3000H、フェノキシ型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jER1256、jER4250、jER4275、ナフタレン型エポキシ樹脂としては、DIC株式会社製の商品名エピクロンHP−4032、エピクロンHP−4700、エピクロンHP−4200、日本化薬株式会社製の商品名NC−7000L、フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jER152、jER154、日本化薬株式会社製の商品名EPPN−201−L、DIC株式会社製の商品名エピクロンN−740、エピクロンN−770、東都化成株式会社製の商品名エポトートYDPN−638、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、日本化薬株式会社製の商品名EOCN−1020、EOCN−102S、EOCN−103S、EOCN−104S、DIC株式会社製の商品名エピクロンN−660、エピクロンN−670、エピクロンN−680、エピクロンN−695、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂としては、日本化薬株式会社製の商品名EPPN−501H、EPPN−501HY、EPPN−502H、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂としては、日本化薬株式会社製の商品名XD−1000、DIC株式会社製の商品名エピクロンHP−7200、アミン型エポキシ樹脂としては、東都化成株式会社の商品名エポトートYH−434、エポトートYH−434L、可とう性エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jER871、jER872、jERYL7175、jERYL7217、DIC株式会社製の商品名エピクロンEXA−4850、ウレタン変性エポキシ樹脂としては、株式会社ADEKA製の商品名アデカレジンEPU−6、アデカレジンEPU−73、アデカレジンEPU−78−11、ゴム変性エポキシ樹脂としては、株式会社ADEKA製の商品名アデカレジンEPR−4023、アデカレジンEPR−4026、アデカレジンEPR−1309、キレート変性エポキシ樹脂としては、株式会社ADEKA製の商品名アデカレジンEP−49−10、アデカレジンEP−49−20等が挙げられる。
本願発明の(a)熱硬化型ソルダーレジストは硬化剤を含有してもよく、硬化剤としては特に限定されないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、アミノ樹脂、ユリア樹脂、メラミン、ジシアンジアミド等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
また、硬化剤に硬化促進剤を組み合わせてもよく、硬化促進剤としては特に限定されないが、例えば、トリフェニルホスフィン等のホスフィン系化合物;3級アミン系、トリメタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラエタノールアミン等のアミン系化合物;1,8−ジアザ−ビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムテトラフェニルボレート等のボレート系化合物等、イミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類;2−メチルイミダゾリン、2−エチルイミダゾリン、2−イソプロピルイミダゾリン、2−フェニルイミダゾリン、2−ウンデシルイミダゾリン、2,4−ジメチルイミダゾリン、2−フェニル−4−メチルイミダゾリン等のイミダゾリン類;2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン等のアジン系イミダゾール類等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
本願発明のエポキシ樹脂の配合量は、上記(a)熱硬化型ソルダーレジストの固形分に対して3重量%以上とすることにより、エポキシ樹脂を含有する熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜と電磁波シールド機能を有する導電層との密着性及び電気絶縁信頼性が更に良好となるため好ましい。
エポキシ樹脂が3重量%よりも少ない場合には、エポキシ樹脂を含有する熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜の耐熱性、電気絶縁信頼性、電磁波シールド機能を有する導電層との密着性に劣る場合がある。
本願発明の(a)熱硬化型ソルダーレジストは、更に必要に応じて、バインダーポリマー、着色剤、密着性付与剤、柔軟性付与剤、可塑剤、フィラー、難燃剤、消泡剤、レベリング剤、溶媒等の添加剤を用いることができる。
上記バインダーポリマーは、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記着色剤としては、特に限定されないが、例えば、フタロシアニン系化合物、アゾ系化合物、カーボンブラック、酸化チタン等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記密着性付与剤としては、特に限定されないが、例えば、シランカップリング剤、トリアゾール系化合物、テトラゾール系化合物、トリアジン系化合物等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記柔軟性付与剤としては、特に限定されないが、例えば、エラストマー成分、長鎖脂肪族基含有成分等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記可塑剤としては、特に限定されないが、例えば、フタル酸、アジピン酸、クエン酸、トリメリット酸、セバシン酸、マレイン酸、安息香酸などの有機酸エステル系化合物、エポキシ化植物油等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記フィラーとしては、特に限定されないが、例えば、シリカ、マイカ、タルク、硫酸バリウム、ワラストナイト、炭酸カルシウム等の無機フィラー、アクリル系、シリコーン系、ウレタン系等の有機フィラーが挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記難燃剤としては、特に限定されないが、例えば、赤リン、縮合リン酸エステル系化合物、環状有機リン系化合物、ホスファゼン系化合物、リン含有(メタ)アクリレート系化合物、リン含有エポキシ系化合物、リン含有ポリオール系化合物、リン含有アミン系化合物、ポリリン酸アンモニウム、メラミンリン酸塩、ホスフィン酸塩等のリン系化合物、メラミンシアヌレート等のメラミン系化合物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記消泡剤としては、特に限定されないが、例えば、アクリル系化合物、ビニル系化合物、ブタジエン系化合物等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記レベリング剤としては、特に限定されないが、例えば、アクリル系化合物、ビニル系化合物等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記溶剤としては、例えば、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒、メチルモノグライム(1,2-ジメトキシエタン)、メチルジグライム(ビス(2-メトキシエテル)エーテル)、メチルトリグライム(1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタン)、メチルテトラグライム(ビス[2-(2-メトキシエトキシエチル)]エーテル)、エチルモノグライム(1,2-ジエトキシエタン)、エチルジグライム(ビス(2-エトキシエチル)エーテル)、ブチルジグライム(ビス(2-ブトキシエチル)エーテル)等の対称グリコールジエーテル類、γ―ブチロラクトン、メチルアセテート、エチルアセテート、イソプロピルアセテート、n―プロピルアセテート、ブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(別名、カルビトールアセテート、酢酸2-(2-ブトキシエトキシ)エチル))、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、1,3―ブチレングリコールジアセテート等のアセテート類や、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールn−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、プロピレングリコールn−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、トリピレングリコールn−プロピルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、1,3―ジオキソラン、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類等が挙げられ、これらは単独であるいは2種類以上を組み合わせて使用できる。
(a)熱硬化型ソルダーレジストを用いた硬化膜形成方法
本願発明の(a)熱硬化型ソルダーレジストの塗膜を配線パターン付きフィルム上に積層する方法は、熱硬化型ソルダーレジスト溶液を配線パターン付きフィルムに塗布し、乾燥して溶媒を除去して塗膜を積層する。配線パターン付きフィルムへの塗布はスクリ−ン印刷、ローラーコーティング、カ−テンコーティング、スプレーコーティング、スピンナーを利用した回転塗布等により行うことができるが、(A)電磁波シールド機能を有する導電層と配線パターンの端子部分を接続する為の開口を設ける為にはスクリーン印刷が好ましい。塗膜(好ましくは厚み:5〜100μm)の乾燥は120℃以下、好ましくは40〜100℃で行う。乾燥後、加熱硬化処理を行うことにより熱硬化型ソルダーレジスト硬化膜を形成することができる。(a)熱硬化型ソルダーレジストの厚みは配線厚み等を考慮して決定されるが、厚みが2〜50μm程度であることが好ましい。このときの最終硬化温度は配線等の酸化を防ぎ、配線と配線パターン付きフィルムとの密着性を低下させないことを目的として低温で加熱して硬化させることが望まれており、この時の加熱硬化温度は100℃以上250℃以下であることが好ましく、更に好ましくは120℃以上200℃以下であることが望ましく、特に好ましくは130℃以上190℃以下である。最終加熱温度が高くなると配線の酸化劣化が進む場合がある。
(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジスト
本願発明の(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストとは、プリント基板の回路配線を被覆して保護するために用いられる、紫外線などの活性エネルギー線を照射された部分は硬化してアルカリ現像液に不溶化し、紫外線などの活性エネルギー線を照射されていない部分はアルカリ現像液に溶解して微細開口が形成される性状を示す液状、フィルム状、又はシート状の樹脂組成物である。
本願発明の(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストは、カルボキシル基含有樹脂、光重合開始剤、ラジカル重合性樹脂を含有していれば特に限定されない。
上記カルボキシル基含有樹脂は、(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを構成する要素の一つであり、分子内に少なくとも1つのカルボキシル基を有していれば特に限定されない。更には、重量平均分子量が、ポリエチレングリコール換算で、3,000以上300,000以下の樹脂であることが好ましい。ここで、重平均分子量の測定方法としては、例えば、以下の方法で測定することができる。
使用装置:東ソーHLC−8220GPC相当品
カラム :東ソー TSK gel Super AWM−H (6.0mmI.D×15cm)×2本
ガードカラム:東ソー TSK guard column Super AW―H
溶離液:30mM LiBr+20mM H3PO4 in DMF
流速:0.6mL/min
カラム温度:40℃
検出条件:RI:ポラリティ(+)、レスポンス(0.5sec)
試料濃度:約5mg/mL
標準品:PEG(ポリエチレングリコール)
上記範囲内に重量平均分子量を制御することにより、(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの現像性、(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜の柔軟性、耐薬品性が優れるため好ましい。重量平均分子量が3,000以下の場合は、柔軟性や耐薬品性が低下する場合があり、重量平均分子量が300,000以上の場合は現像性が低下し、(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの粘度が高くなる場合がある。
また、カルボキシル基含有樹脂におけるカルボキシル基の含有量を示す指標である酸価は、例えば、JIS K5601−2−1で規定された方法で測定することができ、50〜200mgKOH/gとすることが好ましく、50〜150mgKOH/gとすることがより好ましい。酸価が50mgKOH/gより小さい場合では(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの現像性が低下する場合があり、200mgKOH/gより大きい場合では(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜の吸湿性が高くなり電気絶縁信頼性が低下する場合がある。
本願発明のカルボキシル基含有樹脂は、上記構成であれば特に限定されないが、例えば、カルボキシル基含有(メタ)アクリル系共重合体、カルボキシル基含有ビニル系共重合体、酸変性ポリウレタン、酸変性ポリエステル、酸変性ポリカーボネート、酸変性ポリアミド、酸変性ポリイミド等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記光重合開始剤とは、(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを構成する要素の一つであり、紫外線などの活性エネルギー線によって活性化し、ラジカル重合性樹脂の反応を開始・促進させる化合物であれば特に限定されないが、例えば、ミヒラ−ズケトン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’,4’’−トリス(ジメチルアミノ)トリフェニルメタン、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ジイミダゾール、アセトフェノン、ベンゾイン、2−メチルベンゾイン、ベンゾインメチルエ−テル、ベンゾインエチルエ−テル、ベンゾインイソプロピルエ−テル、ベンゾインイソブチルエ−テル、2−t−ブチルアントラキノン、1,2−ベンゾ−9,10−アントラキノン、メチルアントラキノン、チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジアセチルベンジル、ベンジルジメチルケタ−ル、ベンジルジエチルケタ−ル、2(2’−フリルエチリデン)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジン、2[2’(5’’−メチルフリル)エチリデン]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジン、2(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジン、2,6−ジ(p−アジドベンザル)−4−メチルシクロヘキサノン、4,4’−ジアジドカルコン、ジ(テトラアルキルアンモニウム)−4,4’−ジアジドスチルベン−2,2’−ジスルフォネ−ト、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−ケトン、ビス(n5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム、1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]、ヨード二ウム,(4−メチルフェニル)[4−(2−メチルプロピル)フェニル]−ヘキサフルオロフォスフェート(1−)、エチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、2−エチルヘキシル−4−ジメチルアミノベンゾエート、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシオム)等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記ラジカル重合性樹脂とは、アクリロイル基(CH=CH−基)、メタアクリロイル基(CH=C(CH)−基)もしくはビニル基(−CH=CH−基)等のラジカル重合性基を分子内に少なくとも1つ含有する樹脂であれば特に限定されないが、例えば、ビスフェノールF EO変性(n=2〜50)ジアクリレート、ビスフェノールA EO変性(n=2〜50)ジアクリレート、ビスフェノールS EO変性(n=2〜50)ジアクリレート、ビスフェノールF EO変性(n=2〜50)ジメタクリレート、ビスフェノールA EO変性(n=2〜50)ジメタクリレート、ビスフェノールS EO変性(n=2〜50)ジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、テトラメチロールプロパンテトラアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、テトラメチロールプロパンテトラメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、β−メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンフタレート、β−メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、β−アクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート、ラウリルアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチ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、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジメタクリロキシプロパン、2,2−ビス[4−(メタクリロキシエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル]プロパン、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2−ビス[4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル]プロパン、2−ヒドロキシ−1−アクリロキシ−3−メタクリロキシプロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、メトキシジプロピレングリコールメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールアクリレート、1−アクリロイルオキシプロピル−2−フタレート、イソステアリルアクリレート、ポリオキシエチレンアルキルエーテルアクリレート、ノニルフェノキシエチ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ジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジメタクリレート、1,6−メキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールメタクリレート、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールジメタクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、2,2−水添ビス[4−(アクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシ・ポリプロポキシ)フェニル]プロパン、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールジアクリレート、エトキシ化トチメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トチメチロールプロパントリアクリレート、イソシアヌル酸トリ(エタンアクリレート)、ペンタスリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタスリトールテトラアクリレート、プロポキシ化ペンタスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールポリアクリレート、イソシアヌル酸トリアリル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアリルエーテル、1,3,5−トリアクリロイルヘキサヒドロ−s−トリアジン、トリアリル1,3,5−ベンゼンカルボキシレート、トリアリルアミン、トリアリルシトレート、トリアリルフォスフェート、アロバービタル、ジアリルアミン、ジアリルジメチルシラン、ジアリルジスルフィド、ジアリルエーテル、ザリルシアルレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレート、1,3−ジアリロキシ−2−プロパノール、ジアリルスルフィドジアリルマレエート、4,4’−イソプロピリデンジフェノールジメタクリレート、4,4’−イソプロピリデンジフェノールジアクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸EO変性トリメタクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、プロポキシ化ペンタエリストールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、2,2,2−トリスアクリロイロキシメチルエチルコハク酸、2,2,2−トリスアクリロイロキシメチルエチルフタル酸、プロポキシ化ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、プロポキシ化ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、ε−カプロラクトン変性トリス−(2−アクリロキシエチル)イソシアヌレート、カプロラクトン変性ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート等のアクリロイル基又はメタクリロイル基含有モノマー類、エポキシ変性のアクリル(メタクリル)樹脂、ウレタン変性のアクリル(メタクリル)樹脂、ポリエステル変性のアクリル(メタクリル)樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタン変性エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
本願発明の(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストは、更に必要に応じて上記(a)熱硬化型ソルダーレジストと同様に、バインダーポリマー、着色剤、密着性付与剤、柔軟性付与剤、可塑剤、フィラー、難燃剤、消泡剤、レベリング剤、溶媒等の添加剤を用いることができる。
(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを用いた微細開口形成方法及び硬化膜形成方法
本願発明の(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの塗膜を配線パターン付きフィルム上に積層する方法は、1)感光性アルカリ現像型ソルダーレジスト溶液を配線パターン付きフィルムに塗布し、乾燥して溶媒を除去して塗膜を積層する方法と、2)ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等の支持体上に感光性アルカリ現像型ソルダーレジスト溶液を塗布し、乾燥して溶媒を除去して支持体上に塗膜を積層し、それを配線パターン付きフィルムに貼り合せる方法が挙げられる。
1)の方法としては、先ず感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを配線パターン付きフィルム上に塗布し、乾燥して溶媒を除去する。配線パターン付きフィルムへの塗布はスクリ−ン印刷、ローラーコーティング、カ−テンコーティング、スプレーコーティング、スピンナーを利用した回転塗布等により行うことができる。塗膜(好ましくは厚み:5〜100μm)の乾燥は120℃以下、好ましくは40〜100℃で行う。乾燥後、乾燥塗膜にネガ型のフォトマスクを置き、紫外線、可視光線、電子線などの活性エネルギー線を照射する。次いで、未露光部分をシャワー、パドル、浸漬または超音波等の各種方式を用い、アルカリ現像液で洗い出すことにより微細開口を形成することができる。なお、現像装置の噴霧圧力や流速、現像液の温度によりパターンが露出するまでの時間が異なる為、適宜最適な装置条件を見出すことが好ましい。上記アルカリ現像液は、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアンモニウムイオンの水酸化物または炭酸塩や炭酸水素塩、アミン化合物水溶液などが挙げられ、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトライソプロピルアンモニウムヒドロキシド、N−メチルジエタノ−ルアミン、N−エチルジエタノ−ルアミン、N,N−ジメチルエタノ−ルアミン、トリエタノ−ルアミン、トリイソプロパノ−ルアミン、トリイソプロピルアミン等の水溶液が挙げられ、水溶液が塩基性を呈するものであればこれ以外の化合物も使用することができる。
本願発明の(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの現像工程に好適に用いることのできる、アルカリ性化合物の濃度は、好ましくは0.01〜10重量%、特に好ましくは、0.05〜3重量%とすることが好ましい。また、現像液の温度は感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの組成や、現像液の組成に依存しており、一般的には0℃以上80℃以下、より一般的には、20℃以上50℃以下で使用することが好ましい。
上記現像工程によって形成したパタ−ンは、リンスして不用な現像液残分を除去する。リンス液としては、水、酸性水溶液などが挙げられる。
次に、必要であれば加熱硬化処理を行うことにより感光性アルカリ現像型ソルダーレジスト硬化膜を形成することができる。(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの厚みは配線厚み等を考慮して決定されるが、厚みが2〜50μm程度であることが好ましい。このときの最終硬化温度は配線等の酸化を防ぎ、配線と配線パターン付きフィルムとの密着性を低下させないことを目的として低温で加熱して硬化させることが望まれており、この時の加熱硬化温度は100℃以上250℃以下であることが好ましく、更に好ましくは120℃以上200℃以下であることが望ましく、特に好ましくは130℃以上190℃以下である。最終加熱温度が高くなると配線の酸化劣化が進む場合がある。
2)の方法としては、まず支持体上に感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを均一に塗布した後、加熱及び/又は熱風吹き付けを行う。これにより、溶媒を一部除去し、未硬化状態の感光性樹脂組成物のフィルムを得ることができる。
上記加熱及び/又は熱風吹き付けを行うことによる溶媒を除去する時の温度は、感光性アルカリ現像型ソルダーレジストに含有される成分が加熱により架橋反応しない程度であればよい。ここで、使用する支持体は、特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリイミドフィルムなど通常市販されている各種のフィルムが使用可能である。支持体のうち、ある程度の耐熱性を有し、比較的安価に手に入る点から、PETフィルムが多く用いられる。なお、支持体と感光性アルカリ現像型ソルダーレジストとの接合面については、密着性と剥離性を向上させるために表面処理されているものを用いてもよい。また、加熱及び/又は熱風吹き付けを行った後に感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの上に保護フィルムを積層してもよい。保護フィルムを積層することにより、空気中のゴミやチリが付着することを防ぎ、感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの乾燥による品質劣化を防ぐことができる。保護フィルムは、感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの表面に10℃〜50℃の温度でラミネートして積層することが好ましい。なお、ラミネート処理時の温度が50℃よりも高くなると、保護フィルムの熱膨張を招き、ラミネート処理後の保護フィルムのしわやカールが生じる場合がある。なお、保護フィルムは使用時には剥離するため、保護フィルムと感光性アルカリ現像型ソルダーレジストとの接合面は、保管時には適切な密着性を有し、且つ剥離性に優れていることが望ましい。
保護フィルムの材料としては、特に限定されるのもではないが、例えば、ポリエチレンフィルム(PEフィルム)、ポリエチレンビニルアルコールフィルム(EVAフィルム)、「ポリエチレンとエチレンビニルアルコールの共重合体フィルム」(以下(PE+EVA)共重合体フィルムと略す)、「PEフィルムと(PE+EVA)共重合体フィルムの張り合わせ体」、もしくは「(PE+EVA)共重合体とポリエチレンとの同時押し出し製法によるフィルム」(片面がPEフィルム面であり、もう片面が(PE+EVA)共重合体フィルム面であるフィルム)等を挙げることができる。
次いで、保護フィルム、感光性アルカリ現像型ソルダーレジスト、支持体を有してなる多層フィルムから保護フィルムを剥離する。そして、感光性アルカリ現像型ソルダーレジストと配線パターン付きフィルムとが対向するように、配線パターン付きフィルムを感光性アルカリ現像型ソルダーレジストにて覆い、熱圧着によって貼り合わせる。この熱圧着による貼り合わせは、熱プレス処理、ラミネート処理(熱ラミネート処理)、熱ロールラミネート処理等によって行えばよく、特に限定されるものではない。貼り合わせを、熱ラミネート処理、熱ロールラミネート処理(以下、ラミネート処理と記載)によって行う場合、処理温度は、ラミネート処理が可能である下限の温度(以下、圧着可能温度)以上であればよい。具体的には、圧着可能温度は、50〜150℃の範囲であることが好ましく、60〜120℃の範囲であることがより好ましく、特に80℃〜120℃の範囲であることが好ましい。処理温度が150℃を超えると、ラミネート処理時に感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの加熱による架橋反応が生じ、硬化が進行する場合がある。一方、処理温度が50℃未満であると、感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの流動性が低く、パターン回路を埋め込むことが困難となる。
ここで、感光性アルカリ現像型ソルダーレジストは、未硬化状態で保ったものである。それゆえ、熱ラミネート処理等の熱圧着処理を行う場合は適度な流動性を持ち、配線パターン付きフィルムのパターン回路の埋め込みを好適に行うことができる。
上記の熱圧着処理によって、配線パターン付きフィルム上に感光性アルカリ現像型ソルダーレジストが積層され、さらに支持体が積層されたサンプルが得られる。次いで、この貼り合わせサンプルについてパターン露光及び現像を行う。パターン露光及び現像に際しては、上記貼り合わせサンプルの支持体上にフォトマスクパターンを配置し、フォトマスクを介して露光処理を行う。その後、ベースフィルムを剥離して現像処理を行うことにより、フォトマスクパターンに応じた微細開口が形成される。その他の露光処理及び現像処理の内容及びその後の加熱処理工程は、1)の方法と同様である。
<(C)配線パターン付きフィルム>
本願発明の(C)配線パターン付きフィルムとは、厚さ5〜100μmのベースフィルムの片面又は両面に配線パターンを有するフィルムである。本願発明における配線パターン付きフィルムの作製方法は、特に限定されないが、例えば、ベースフィルムに導体層を形成することにより、フレキシブル金属張積層板を作製し、導体層をパターンエッチングする事によって作製することができる。
本願発明におけるベースフィルムは、柔軟性があり、かつ絶縁性を有するフィルムであれば特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン、架橋ポリエチレン、ポリエステル、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトンなどが挙げられ、耐熱性を要求されない場合は、安価なポリエステルフィルムが好ましく、耐熱性が要求される場合にはポリイミドフィルムが好ましい。
本願発明における導体層は、特に限定されないが、例えば、銅又は銅合金、銀又は銀合金、ステンレス鋼又はその合金、ニッケル又はニッケル合金(42合金も含む)、アルミニウム又はアルミニウム合金を挙げることができる。一般的なフレキシブル金属張積層板では、圧延銅箔、電解銅箔といった銅箔が多用されるが、本発明においても好ましく用いることができる。なお、これらの金属箔の表面には、防錆層や耐熱層あるいは接着層が塗布されていてもよい。
本願発明におけるベースフィルムに導体層を形成する方法、即ち、フレキシブル金属張積層板の作製方法は、特に限定されないが、例えば、キャスト法、ラミネート法、メタライジング法が挙げられる。キャスト法とは、液状のベースフィルム溶液を導体層上に塗布し、乾燥、熱硬化させる方法であり、ラミネート法とは、ベースフィルムと導体層を熱圧着により形成させる方法である。上記ラミネート法には、ベースフィルムと導体層との間に接着剤を介して作製する場合、所謂3層金属張積層板と接着剤を介しない場合、所謂2層金属張積層板がある。接着剤としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等が挙げられる。また、メタライジング法とは、ベースフィルムに金属薄膜を真空蒸着法、又はスパッタリング法により形成し、湿式めっきにより導体層を形成する方法である。または、金属薄膜を形成せずに、湿式めっきにより導体層を形成する場合も有る。上記いずれの方法においても、ベースフィルムの片面もしくは両面に導体層を形成することができる。
本願発明における導体層のパターンエッチング方法としては、特に限定されないが、例えば、フォトレジスト法が挙げられる。フォトレジスト法とは、フォトレジスト層を金属張積層板上に形成し、露光、現像、導体層のエッチング、ドライフィルムの剥離によって配線パターンを形成する方法である。フォトレジスト層は、ネガ型やポジ型を用いることができ、液体状、フィルム状などを用いることができる。フォトレジストは、特に限定されないが、例えば、ネガ型のドライフィルムタイプのレジストを熱ラミネートにより、あるいはポジ型の液状タイプのレジストを塗工乾燥して金属張積層板上に形成する方法が挙げられる。ネガ型の場合は露光部以外が現像で除去され、一方ポジ型の場合は露光部が現像で除去される。ドライフィルムタイプのレジストは容易に厚膜化が可能である。ネガ型ドライフィルムタイプのフォトレジストとして例えば旭化成株式会社製の商品名SPG−152、日立化成工業株式会社製の商品名RY−3215などがあげられる。フォトレジスト層を現像除去する方法としては、公知のフォトレジスト層の現像除去する薬剤を適宜選択して用いることができ、例えば炭酸ナトリウム水溶液(0.2〜1.5%等)等をスプレーしてフォトレジスト層を現像除去することができる。また、導体層のエッチングでは、公知の導体層エッチングを適宜選択して用いることができ、例えば、フェリシアン化カリウム水溶液、塩化鉄水溶液、塩化銅水溶液、過硫酸アンモニウム水溶液、過硫酸ナトリウム水溶液、過酸化水素水、フッ酸水溶液、及びこれらの組合せなどを用いることができる。
<導電層一体型フレキシブルプリント基板の作製方法>
本願発明の導電層一体型フレキシブルプリント基板の作製方法は、特に限定されないが、例えば以下の方法が挙げられる。
配線パターン付きフィルム全面に(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを、上記(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを用いた微細開口形成方法及び硬化膜形成方法の項目と同様の方法により塗膜を積層し、部品実装を行う微細開口部分及び電磁波シールド機能を有する導電層を積層する部分を遮蔽できるようなネガ型フォトマスクを塗膜上に置いて露光し、遮蔽されて未露光部分をアルカリ現像液により現像して、配線パターン付きフィルムに微細開口部分及び電磁波シールド機能を有する導電層を積層する部分を形成する。次いで、電磁波シールド機能を有する導電層を積層する部分に(a)熱硬化型ソルダーレジストを、上記(a)熱硬化型ソルダーレジストを用いた硬化膜形成方法の項目と同様の方法により、(A)電磁波シールド機能を有する導電層と配線パターンの端子部分を接続する為の開口を形成するように塗膜を配線パターン付きフィルム積層する。更に前記配線パターン付きフィルムを加熱することにより、(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジスト及び(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜が積層された配線パターン付きフィルムを得る。続いて(A)電磁波シールド機能を有する導電層と配線パターンの端子部分を接続する為の開口が形成された(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜上に(A)電磁波シールド機能を有する導電層を上記(A)電磁波シールド機能を有する導電層の項目と同様の方法により積層し、導電層一体型フレキシブルプリント基板を得る。ここで、(A)電磁波シールド機能を有する導電層が(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜の上に積層されていれば上記工程の順序はどの工程が先になってもよいし、(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜が(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜の上に積層されていてもよい。
本願発明の導電層一体型フレキシブルプリント基板は、微細開口形成が可能であり、電磁波シールド機能を有する導電層と絶縁膜との密着性、電気絶縁信頼性に優れるため、小型携帯端末の液晶ディスプレイ、センサー、カメラモジュール用FPCとして特に適しているのである。また更には、ヒンジ屈曲、スライド屈曲、ケーブル、コネクター、ハードディスクの光ピックアップ用FPC等にも用いられる。
以下本願発明を実施例により具体的に説明するが本願発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
(合成例1)
<バインダーポリマー>
攪拌機、温度計、及び窒素導入管を備えた反応容器に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(=1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタン)30.00gを仕込み、これに、ノルボルネンジイソシアネート10.31g(0.050モル)を仕込み、窒素気流下で攪拌しながら80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリカーボネートジオール50.00g(0.025モル)(旭化成株式会社製、製品名PCDL T5652、重量平均分子量2000)及び2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸3.70g(0.025モル)をメチルトリグライム30.00gに溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液を5時間80℃で加熱攪拌を行い反応させた。上記反応を行うことで分子内にウレタン結合及びカルボキシル基を含有するバインダーポリマー溶液を得た。得られたバインダーポリマー溶液の固形分濃度は52%、重量平均分子量は5,600、固形分の酸価は22mgKOH/gであった。尚、固形分濃度、重量平均分子量、酸価は下記の方法で測定した。
<固形分濃度>
JIS K 5601−1−2に従って測定を行った。尚、乾燥条件は150℃×1時間の条件を選択した。
<重量平均分子量>
合成したバインダーポリマーの重量平均分子量を下記条件にて測定した。
使用装置:東ソーHLC−8220GPC相当品
カラム :東ソー TSK gel Super AWM-H(6.0mmI.D.×15cm)×2本
ガードカラム:東ソー TSK guard column Super AW-H
溶離液:30mM LiBr+20mM H3PO4 in DMF
流速:0.6mL/min
カラム温度:40℃
検出条件:RI:ポラリティ(+)、レスポンス(0.5sec)
試料濃度:約5mg/mL
標準品:PEG(ポリエチレングリコール)
<酸価>
JIS K 5601−2−1に従って、合成したバインダーポリマーの酸価の測定を行った。
(実施例1〜4)
<(a)熱硬化型ソルダーレジストの調製>
合成例1で得られたバインダーポリマー、エポキシ樹脂、及びその他の成分を添加して熱硬化型ソルダーレジストを作製した。それぞれの構成原料の樹脂固形分での配合量及び原料の種類を表1に記載する。なお、表中の溶媒である1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタンは上記合成例1で合成した樹脂溶液等に含まれる溶剤等も含めた全溶剤量である。熱硬化型ソルダーレジストは始めに一般的な攪拌翼のついた攪拌装置で混合し、その後3本ロールミルで2回パスし均一な溶液とした。グラインドメーターにて粒子径を測定したところ、いずれも10μm以下であった。混合溶液を脱泡装置で溶液中の泡を完全に脱泡して評価に用いた。
Figure 0005940260
<1>日本化薬株式会社製 クレゾールノボラック型多官能エポキシ樹脂の製品名
<2>三菱化学株式会社製 グリシジルアミン型多官能エポキシ樹脂の製品名
<3>日本アエロジル株式会社製 シリカ微粒子の製品名
<(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストの調製>
合成例1で得られたバインダーポリマー(カルボキシル基含有樹脂)、光重合開始剤、ラジカル重合性樹脂、エポキシ樹脂、及びその他の成分を添加して感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを作製した。それぞれの構成原料の樹脂固形分での配合量及び原料の種類を表2に記載する。なお、表中の溶媒である1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタンは上記合成例1で合成した樹脂溶液等に含まれる溶剤等も含めた全溶剤量である。感光性アルカリ現像型ソルダーレジストは始めに一般的な攪拌翼のついた攪拌装置で混合し、その後3本ロールミルで2回パスし均一な溶液とした。グラインドメーターにて粒子径を測定したところ、いずれも10μm以下であった。混合溶液を脱泡装置で溶液中の泡を完全に脱泡して評価に用いた。
Figure 0005940260
<3>日本アエロジル株式会社製 シリカ微粒子の製品名
<4>BASFジャパン株式会社製 光重合開始剤の製品名
<5>日本化薬株式会社製 酸変性エポキシアクリレート樹脂の製品名
<6>日立化成工業株式会社製 EO変性ビスフェノールAジメタクリレートの製品名
<7>日産化学株式会社製 多官能エポキシ樹脂(トリグリシジルイソシアヌレート)の製品名
<導電層一体型フレキシブルプリント基板の作製>
40mm×60mmのフレキシブル両面銅貼り積層板(銅箔の厚み12μm、ポリイミドフィルムは株式会社カネカ製アピカル25NPI、ポリイミド系接着剤で銅箔を接着している)の片面の銅箔をエッチアウトし、銅箔がエッチアウトされていない側の中央に2mm×2mmの端子が両端に付いたライン幅/スペース幅=80μm/80μmの櫛形パターンを形成し、その他の部分の銅箔をエッチアウトして配線パターン付きフィルムを作製した。次いで、10容量%の硫酸水溶液中に1分間浸漬した後、純水で洗浄し銅箔の表面処理を行った。その後、上記調整した感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを、100メッシュのスクリーンメッシュを用いて配線パターン付きフィルム上の全面に乾燥後の厚みが20μmになるように印刷し、80℃で20分乾燥した。次いで、端子付き櫛形パターン部分上の感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを現像するために端子付き櫛形パターン部分周辺の10mm×30mm、及びポリイミドフィルム上に微細開口を形成するための100μm×100μmを遮蔽したネガ型フォトマスクを乾燥後の塗膜上に置いて300mJ/cmの積算露光量の紫外線を照射して露光した。次いで、1.0重量%の炭酸ナトリウム水溶液を30℃に加熱した溶液を用いて、0.1MPaの吐出圧で90秒スプレー現像を行い、現像後、純水で十分洗浄し、配線パターン付きフィルムのポリイミドフィルム上に100μm×100μm四角開口部分及び端子付き櫛形パターン部分全てとそれを含む周辺10mm×30mmに開口を形成し、その他の部分は感光性アルカリ現像型ソルダーレジスト塗膜で積層した。次いで、端子付き櫛形パターンの櫛形パターン部分に上記調整した実施例1〜4及び比較例1の熱硬化型ソルダーレジストを100メッシュのスクリーンメッシュを用いて櫛形パターン部分上に乾燥後の厚みが20μmになるように印刷し、80℃で20分乾燥した。次いで、150℃のオーブン中で60分加熱硬化させて感光性アルカリ現像型ソルダーレジスト及び熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜が積層された配線パターン付きフィルムを作製した。次いで、熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜で積層された櫛形パターン部分及び端子部分の一部に、電磁波シールド機能を有する導電層としてフィルムタイプの導電層であるタツタ電線株式会社の商品名SF−PC5500を150℃、2.5MPa、60分の熱プレスによって貼り合せて、櫛形パターンの両端の端子が露出し、端子の一部と導電層が接続された導電層一体型フレキシブルプリント基板を作製した。
得られた導電層一体型フレキシブルプリント基板について、以下の項目につき評価を行った。評価結果を表3に記載する。
(i)微細開口形成性評価
微細開口形成性の評価は、上記<導電層一体型フレキシブルプリント基板の作製>の項目で得られた配線パターン付きフィルムのポリイミドフィルム上に形成された100μm×100μm四角開口部分の観察を顕微鏡で行い判定した。
〇:ポリイミドフィルム上に形成された100μm×100μm四角開口部分の開口部寸法を実測し、一辺の実測長さが95μm以上105μm以下であり、開口端部の浮きやアンダーカットが見られないもの。
△:ポリイミドフィルム上に形成された100μm×100μm四角開口部分の開口部寸法を実測し、一辺の実測長さが95μm以上105μm以下であるが、開口端部の浮きやアンダーカットが見られるもの。
×:ポリイミドフィルム上に形成された100μm×100μm四角開口部分の開口部寸法を実測し、一辺の実測長さが95μmより小さい、又は105μmより大きいもの。
(ii)電磁波シールド機能を有する導電層と絶縁膜との密着性
上記<導電層一体型フレキシブルプリント基板の作製>の項目で得られた電磁波シールド機能を有する導電層が積層された部分をJIS K5400に従って碁盤目テープ法で評価した。
○:碁盤目テープ法で剥がれの無いもの。
×:碁盤目テープ法で剥がれが発生するもの。
(iii)リフロー処理後の電磁波シールド機能を有する導電層と絶縁膜との密着性
上記<導電層一体型フレキシブルプリント基板の作製>の項目で得られた導電層一体型フレキシブルプリント基板を23℃×50%RH条件下で24時間放置た後、株式会社アンベエスエムティ社製のCIFコンベア式リフロー炉FC220(赤外線ランプ:500W)を用いてピークトップ260℃×10secのリフロー条件でリフロー処理した後の電磁波シールド機能を有する導電層が積層された部分の外観を観察した。
○:試験前後で電磁波シールド機能を有する導電層が積層された部分の外観に変化の無いもの。
×:試験後、電磁波シールド機能を有する導電層が積層された部分の何れかの積層界面で膨れが発生するもの。
(iv)電気絶縁信頼性
上記<導電層一体型フレキシブルプリント基板の作製>の項目で得られた導電層一体型フレキシブルプリント基板の櫛形パターン両端の端子に50Vの直流電圧を印加し、85℃、85%RHの環境試験機中で絶縁抵抗値の変化やマイグレーションの発生などを観察した。
○:試験開始から1000時間経過後に抵抗値の低下なく、10の8乗以上の抵抗値を示し、電磁波シールド機能を有する導電層が積層された部分の外観に変化の無いもの。
△:試験開始から1000時間経過後に抵抗値の低下なく、10の8乗以上の抵抗値を示すが、電磁波シールド機能を有する導電層が積層された部分の外観に変化があるもの。
×:試験開始から1000時間経過以内に抵抗値の低下があり、10の8乗以下の抵抗値を示すもの。
Figure 0005940260
1 配線パターン
2 ベースフィルム
3 配線パターン付きフィルム
4 熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜
5 感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜
6 電磁波シールド機能を有する導電層
7 導電層一体型フレキシブルプリント基板
8 測定試料
9 受信用アンテナ
10 送信用アンテナ

Claims (5)

  1. (A)電磁波シールド機能を有する導電層、(B)絶縁膜、(C)配線パターン付きフィルムの順で構成された導電層一体型フレキシブルプリント基板であって、該(B)絶縁膜が、少なくとも(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜、及び(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜から成り、該(A)電磁波シールド機能を有する導電層が(a)熱硬化型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜の上に積層されており、
    上記導電層一体型フレキシブルプリント基板は、微細開口が形成される部分を有し、
    上記微細開口が形成される部分に、上記(b)感光性アルカリ現像型ソルダーレジストを硬化させることにより得られる絶縁膜のみが形成されていることを特徴とする導電層一体型フレキシブルプリント基板。
  2. 上記(A)電磁波シールド機能を有する導電層が、銀、銅、アルミニウム及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有していることを特徴とする請求項1に記載の導電層一体型フレキシブルプリント基板。
  3. 上記(a)熱硬化型ソルダーレジストが、エポキシ樹脂を含有していることを特徴とする請求項1または2に記載の導電層一体型フレキシブルプリント基板。
  4. 上記エポキシ樹脂が多官能エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項に記載の導電層一体型フレキシブルプリント基板。
  5. 上記エポキシ樹脂の配合量が上記(a)熱硬化型ソルダーレジストの固形分に対して3重量%以上であることを特徴とする請求項3または4に記載の導電層一体型フレキシブルプリント基板。
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