JP4128341B2

JP4128341B2 - フレキシブル配線板用基板

Info

Publication number: JP4128341B2
Application number: JP2001215174A
Authority: JP
Inventors: 幹育中西
Original assignee: Taica Corp
Current assignee: Taica Corp
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2021-07-16
Also published as: JP2003031913A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線板用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板に対して銅箔などの金属箔を積層させた配線板用基板が広く用いられている。この配線板用基板は、金属箔の部分に配線パターンを描き、それに沿ってエッチング等を行うフォトリソグラフィー技術によってプリント配線板とされ、種々の電気・電子機器に使用されている。
【０００３】
上記プリント配線板は、一般に、使用に伴って回路から発熱することがある。その場合、熱が回路近傍に蓄積され温度が上昇すると、熱暴走などの不測の障害が発生する恐れがあるため、発生した熱は速やかに放散させることが必要となる。しかしながら、従来のプリント配線板の基板（すなわち配線板用基板の基板）は、フェノール樹脂などの合成樹脂製のものが多く、このような合成樹脂は熱伝導性が劣るので、発生した熱を十分に放散できないという問題があった。
【０００４】
ところで、近年の電子機器の小型化・薄型化に伴い、より狭い空間に実装可能なプリント配線板の開発が望まれている。これに対し、例えば、ポリイミドフィルムに金属回路を形成し全体的に可撓性をもたせたフレキシブルプリント配線板が知られている。しかしながら、このフレキシブルプリント配線板も、上述の例と同様に、基板が樹脂フィルムであるため熱伝導性が低く、放熱性が不十分であるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記従来の状況に鑑み、全体に可撓性を有し任意に折り曲げ可能であって、かつ優れた熱伝導性を有し、発生した熱を速やかに放散することができる、新規なフレキシブル配線板用基板を提供することを目的とする。
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のフレキシブル配線板用基板は、厚さが１００〜３００μｍである可撓性を有するシート状黒鉛の少なくとも片面に、前記シート状黒鉛の可撓性を損わないように、接着剤が含浸されて絶縁性を有する織布又は不織布を介して、導電金属層が積層されて構成され、
前記織布又は不織布は、厚さが５０〜２００μｍであり、かつ引張強度（日本化学繊維協会の合繊長繊維不織布試験方法による）が２０〜４００Ｎ／５ｃｍであり、かつ目付が１０ｇ／ｍ ² 以上である
ことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、シート状黒鉛と、導電金属層とが、絶縁性の織布又は不織布を介して一体化される。そして、使用の際に発生した熱は、熱伝導性に優れるシート状黒鉛によって速やかに放熱される。また、製造した配線板用基板を例えば折り曲げる等しても、その大きな変形に対して配線板用基板が柔軟に追従し、特にシート状黒鉛が、織布又は不織布によって補強されるため、劈開、剥離等の欠陥を生じない。さらに、シート状黒鉛と、金属箔又は金属めっき層とが、織布又は不織布の厚さの分だけ確実に離間するため、ショート等の事故が防止される。
【０００９】
上記構成によれば、フレキシブル配線板用基板全体の高い熱伝導性を維持しつつ、織布又は不織布による補強効果を十分に発揮させる観点から、織布又は不織布の厚さが最適化される。
【００１１】
上記構成によれば、配線板用基板を任意に折り曲げ、大きな変形を加えても、配線板用基板に欠陥を生じないように、織布又は不織布の引張強度が最適化される。また、織布又は不織布の引張強度が十分に高ければ、フレキシブル配線板用基板を、巻き取りテンション装置等により連続的に製造することが可能となる。
【００１３】
上記構成によれば、フレキシブル配線板用基板の放熱性、および可撓性のバランスを考慮して、シート状黒鉛の厚さが最適化される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明のフレキシブル配線板用基板の実施の形態（１）における断面を模式的に示したものである。図１のフレキシブル配線板用基板１は、シート状黒鉛２の片面に、絶縁性の織布又は不織布３を介して、導電金属層４が積層され概略構成されている。積層に当たっては、例えば、接着剤５などを用いて貼着することができる。なお、図１では便宜的に、シート状黒鉛２と導電金属層４との間に、織布又は不織布３が接着剤５で挟まれた３層構造が存在するように描いているが、実際には、接着剤５は、織布又は不織布３に含浸した状態で硬化することが好ましく、その場合には、上記３層構造は重なり合って１層となる。
【００１５】
シート状黒鉛２としては、可撓性を有することを条件として、従来から知られた各種の黒鉛シートを適宜選択して用いることができる。例えば、天然黒鉛から誘導されたものや、高分子化合物を黒鉛化して誘導されたもの等を挙げることができ、その製造由来は問わない。なお、ここで「可撓性を有する」とは、シート状黒鉛２をＲ＝１０ｍｍで９０°折り曲げたときに外観上ひび割れを生じない程度を意味するものである。
【００１６】
シート状黒鉛２の厚さは、厚すぎると可撓性が低下し、逆に薄すぎると織布又は不織布３の厚さの影響が大きくなって放熱性が十分に得られないので、これらのバランスを考慮して適宜設定される。具体的には、１００〜３００μｍ程度とすることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００１７】
また、シート状黒鉛２の表面には、織布又は不織布３との接着性を向上させるため、必要に応じて、予めプライマーを塗布しておくこともできる。このプライマーの例として、プライマーＣ（商品名：信越シリコーン社製）、プライマーＸ（商品名：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）、プライマーＹ（商品名：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）、ＭＥ１５１（商品名：東芝シリコーン社製）等を挙げることができる。
【００１８】
次に、織布又は不織布３としては、電気絶縁性を有することを条件として、種々の合成繊維、天然繊維、ガラス繊維等の織布又は不織布の中から適宜選択し用いることができる。このような織布又は不織布の好適な例として、メタ・アラミドペーパー（商品名：デュポン帝人アドバンスドペーパー社製）等のアラミド系繊維からなる不織布を挙げることができる。織布又は不織布３を積層させることにより、フレキシブル配線板用基板１全体を撓ませたときの安全性が高まり、大きな変形に対してシート状黒鉛２がひび割れたりすることがなくなる。また、織布又は不織布３を介在させることによって、シート状黒鉛２と導電金属層４とを確実に離間させ、ショート等の事故を防止することができる。
【００１９】
織布又は不織布３の厚さは、厚すぎると熱伝導性シート１全体の熱伝導率が低下するので好ましくなく、逆に薄すぎるとシート状黒鉛２に対する補強効果が十分に得られず、また、ショートする可能性があるので、これらのバランスを考慮して適宜設定される。具体的には５０〜２００μｍ程度が適当であり、好ましくは５０〜１００μｍである。
【００２０】
また、織布又は不織布３は、メッシュなどの目の粗いものを用いることもできるが、目が粗すぎると、その目の通孔の部分で、シート状黒鉛２と導電金属層４とがショートする可能性があるので注意を要する。具体的な目の粗さは、織布又は不織布３の厚さとの関係もあり一概にはいえないが、少なくとも目付が１０ｇ／ｍ²以上であることが好ましい。
【００２１】
また、本発明のフレキシブル配線板用基板１を、例えば巻取りテンション装置により連続シートとして製造するような場合を考慮し、本発明における織布又は不織布３としては、外力に対して強靱なものを用いることが望ましい。具体的には、織布又は不織布３の引張強度が２０〜４００Ｎ／５ｃｍ程度のものを用いることが好ましい。なお、上記引張強度は、日本化学繊維協会の合繊長繊維不織布試験方法によって得られる値である。
【００２２】
そして、導電金属層４は、配線板用基板に従来使用される各種の金属から構成され、配線板用基板の変形に対し追従できる程度に柔軟性を有している。図１の例は、導電金属層４として、金属箔４１を用いた場合である。金属層４１としては、一般に、銅やニッケルの箔が好ましく用いられる。また、金属箔４１の厚さは、特に限定されるものではないが、本発明は可撓性を有する配線板用基板であることを特徴の一つとするので、全体の可撓性を妨げないように比較的薄い方が好ましい。なお、ここでいう金属箔４１には、フォトリソグラフィー等の手段により回路パターンを形成する前のいわゆる金属箔のみならず、予め回路パターンを打ち抜く等して作製したリードフレームをも含む。
【００２３】
次に、フレキシブル配線板用基板１の製造方法について説明する。フレキシブル配線板用基板１を製造するに当たっては、例えば導線金属層４として金属箔４１を用いる場合、シート状黒鉛２に対し、接着剤５を用いて、織布又は不織布３及び金属箔４１を貼着させることにより製造することができる。具体的には、シート状黒鉛２に接着剤５を塗布した後に、織布又は不織布３を積層させ、その上に接着剤５を塗布し、さらに金属箔４１を積層させて硬化させる方法や、あるいは予め織布又は不織布３に対し接着剤５を塗布もしくは含浸させたものを、シート状黒鉛２と金属箔４１で挟み込んで硬化させる方法などを適宜採用することができる。
【００２４】
製造の際に用いる接着剤５としては、回路から発熱する温度で溶融や劣化を起こさないことを条件として、従来知られた各種の接着剤の中から適宜選択して用いることができる。具体例としては、ゴム系、アクリル樹脂系、ポリアミド系、ポリイミド系、エポキシ系、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シリコーン樹脂系等の接着剤を挙げることができる。
【００２５】
接着剤５を、シート状黒鉛２、金属箔４１、あるいは織布又は不織布４に対して塗布もしくは含浸させる方法としては、スプレー法、カレンダリング法、ワイヤーバーコート法、ディッピング法等の公知の手段を適宜用いることができる。
【００２６】
シート状黒鉛２、織布又は不織布３、及び金属箔４１を積層させ、硬化させる際には、全体を加圧しつつ行うことができる。加圧する方法としては、ロールや平板プレス等の各種プレス機を用い、必要に応じて加熱しながら適宜行われる。加圧する際の圧力は、硬化温度や、シート状黒鉛２の厚さ等によって適宜調整する。加圧することにより、シート状黒鉛２、織布又は不織布３、及び金属箔４１が互いに強く密着したまま硬化が進むので、後に剥離や空隙を生じる層間の欠陥が除かれ、高い熱伝導性が維持される。
【００２７】
次に、図２は、本発明のフレキシブル配線板用基板の実施の形態（２）である。この実施の形態は、導電金属層４として、上記金属箔４１の代わりに金属めっき層４２を設けた例である。この場合、上記金属箔４１の場合とは製造方法が異なり、通常は、まずシート状黒鉛２と織布又は不織布３とを接着剤５で貼着・硬化させ、その後に金属めっき層４２を形成して製造する。
【００２８】
金属めっき層４２は、従来から知られた無電解めっき方法を適宜選択、採用して形成することができる。なお、本発明でいう金属めっき層４２には、蒸着により形成した金属層をも含む。また、めっきする金属の例としては、銅、ニッケル等が挙げられる。
【００２９】
その他の構成、すなわちシート状黒鉛２、織布又は不織布３等についての具体的な構成は、上記実施の形態（１）の場合に準ずる。
【００３０】
上記実施の形態（１）（２）では、織布又は不織布３及び金属箔４１等を、シート状黒鉛２の片面に設ける場合について説明したが、この他に、織布又は不織布３及び金属箔４１等を、シート状黒鉛２の両面に設けることもできる。また、別の例として、シート状黒鉛２の一方の面には織布又は不織布３及び金属箔４１等を順次積層させ、他方の面には織布又は不織布３のみを積層させた構成にすることもできる。この場合には、上記実施の形態（１）（２）に比べると、織布又は不織布３が一枚多い分だけ熱伝導性は若干低下するが、シート状黒鉛２を補強する効果が高まり、可撓性が向上する。
【００３１】
以上のフレキシブル配線板用基板は、従来知られたフォトリソグラフィー技術に従って回路を形成し、プリント配線板とされる。このプリント配線板は、全体に可撓性を有しつつ放熱性に優れるという特徴を生かして、特に小型・薄型の電子機器等に好適に使用することができる。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、これに限定されるものではない。
（実施例１）
まず、厚さ１６０μｍのポリエステル不織布（ユニチカ社製；ラブシート（商品名））を、市販の一般的なシリコーンワニス中に浸漬し、ポリエステル不織布にシリコーンワニスを含浸させた。なお、含浸の割合は、ポリエステル不織布に対し、シリコーンワニスが固形分として１２０ｗｔ％となるように含浸させた。これを、厚さ２００μｍのシート状黒鉛（日本カーボン社製；ニカフィルムＦＬ−４０１（商品名））の両面に積層させ、平板プレス機を用いて加圧加熱して、接着剤であるシリコーンワニスが硬化したことを確認し、ベースのシートを得た。そして、上記ベースのシートの片面上に、シリコーン系接着剤（信越シリコーン社製；ＫＥ１８００Ｔ（商品名））を塗布した厚さ５０μｍの銅箔を、接着剤塗布面が上記ベースのシートの片面に接触するように積層させた。なお、積層に当たっては、ベースのシートの片面及び接着剤を塗布する前の銅箔に対して、予めプライマーＡ（商品名；東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）を刷毛塗りすることによりプライマー処理を施しておいた。続いて、１２０℃で３分間ヒートプレスにて２９４Ｎ／ｃｍ²の押圧状態としてエアーや余剰の接着剤を排除し、その後押圧状態から開放して１２０℃で６０分間加熱処理することにより接着剤を硬化させ、目的のフレキシブル配線板用基板を得た。
【００３３】
得られたフレキシブル配線板用基板を、２０ｍｍ直径の丸棒に沿って直角に折り曲げたところ、その形状を保持し、かつ層間の剥離やシート状黒鉛のひび割れ等は観察されなかった。さらに、指での折り曲げを繰り返したところ、シート状黒鉛の部分にひび割れや劈開等が起こらず、破片の欠落もなかった。そして、爪で完全に折れ筋が付くくらい折り曲げることにより、初めてひび割れが観察されたが、その場合でも破片の欠落はなく、厳しい条件での使用に十分耐えるものであることが確認された。
また、フレキシブル配線板用基板から銅箔を除いたベースのシートについて、熱伝導率計（京都電子工業社製；ＱＴＭ５００）を用いて熱伝導率を測定した。その結果、熱伝導率は５Ｗ／ｍＫであり、十分に高い数値を示した。また、その体積抵抗率は６×１０¹³Ω・ｃｍ、絶縁破壊強度は１．０ｋＶであり、フレキシブル配線板用基板として適用可能なものであった。
【００３４】
さらに、作製したフレキシブル配線板用基板に適当な回路パターンでエッチングを施したところ、十分に回路パターンを再現、形成し得るものであった。このフレキシブルなプリント配線板は、従来のものに比べて同等以上のフレキシビリティを有しながら放熱性に優れており、特に、種々の電気、電子機器の屈曲部等において発熱を伴う回路を配する場合や、熱が蓄積し易いような狭い場所に複数の配線板を高密度で配する場合等に好適に採用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上、本発明のフレキシブル配線板用基板は、織布又は不織布を介して、導電金属層と、可撓性を有するシート状黒鉛とを一体に積層させたので、全体として可撓性を有し、任意に折り曲げることが可能となり、加えてシート状黒鉛が熱伝導性に優れるために、回路から発生する熱を速やかに放散することができ、熱の蓄積による回路の誤動作等を防止することができる。すなわち、全体のフレキシビリティを確保しつつ放熱性を高めたため、例えば、小型の電子機器内に、折り曲げた状態で高密度に実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフレキシブル配線板用基板の実施の形態（１）における断面図である。
【図２】本発明のフレキシブル配線板用基板の実施の形態（２）における断面図である。
【符号の説明】
１フレキシブル配線板用基板
２シート状黒鉛
３織布又は不織布
４導電金属層
４１金属箔
４２金属めっき層
５接着剤

Claims

厚さが１００〜３００μｍである可撓性を有するシート状黒鉛の少なくとも片面に、前記シート状黒鉛の可撓性を損わないように、接着剤が含浸されて絶縁性を有する織布又は不織布を介して、導電金属層が積層されて構成され、
前記織布又は不織布は、厚さが５０〜２００μｍであり、かつ引張強度（日本化学繊維協会の合繊長繊維不織布試験方法による）が２０〜４００Ｎ／５ｃｍであり、かつ目付が１０ｇ／ｍ ² 以上であるフレキシブル配線板用基板。