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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Description
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。
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。
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(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(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。
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。
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。
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)
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。
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。
<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。
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。
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)
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。
<(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。
<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
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。
<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
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/cm2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。
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。
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。
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。
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。
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)
- (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。 - 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。
- 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。
- 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3に記載の導電層一体型フレキシブルプリント基板。
- 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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