JP4279161B2 - 極薄フレキシブル配線板 - Google Patents

Description

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。

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。

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。

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。）。

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。）。
特開２００１−１０２６９３号公報 特開平６−１９０９６７号公報

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。

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。

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の厚さが３μｍ以上６μｍ以下、そのフィルム物性である引っ張り強度が３００ＭＰａ以上であり、かつ、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。

前記ベースフィルムは、ポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルムであることが好ましい。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。

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い。

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。

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、該ベースフィルムの厚さを３μｍ以上６μｍ以下、そのフィルム物性である引っ張り強度を３００ＭＰａ以上とすることによって、該ベースフィルム、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、屈曲信頼性を十分なものとすることができる。

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。

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。

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６μｍ以下であり、そのフィルム物性である引っ張り強度が３００ＭＰａ以上であるものである。

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６μｍ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

Claims (5)

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の厚さが３μｍ以上６μｍ以下、そのフィルム物性である引っ張り強度が３００ＭＰａ以上であり、かつ、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。
2. 前記ベースフィルムは、ポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルム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。
3. 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または２記載の極薄フレキシブル配線板。
4. 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乃至３のいずれか１項記載の極薄フレキシブル配線板。
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。