(57)【要約】      （修正有）【課題】用いる材料を比較的限定することなく、高屈曲性を有するフレキシブル回路基板を提供する。【解決手段】第１のベースフィルム１４上の銅箔を回路１３形成し、接着剤層１２と第２のベースフィルム１１を含むカバーレイフィルムを張り合わせて前記回路を保護した構造のフレキシブル回路基板１０において、前記第１のベースフィルム１４および／または前記第２のベースフィルム１１は、ＭＩＴキズ係数が３０以上のフィルムを用いることでＦＰＣの屈曲性が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のベースフィルム上の銅箔を回路形成し、接着剤層と第２のベースフィルムを含むカバーレイフィルムを張り合わせて前記回路を保護した構造のフレキシブル回路基板において、前記第１のベースフィルムおよび／または前記第２のベースフィルムは、ＭＩＴキズ係数が３０以上のフィルムであることを特徴とするフレキシブル回路基板。
【請求項２】
前記第１のベースフィルムおよび／または前記第２のベースフィルムがポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高屈曲性フレキシブル回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブル回路基板（フレキシブルプリント配線板またはフレキシブル印刷配線板とも言う）（以下、ＦＰＣと略称する）は、ポリイミドフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルム間にパターニングされた導体をエポキシ系やアクリル系の接着剤でサンドイッチした構造になっており、折り曲げが可能であるため折り曲げを必要とするケーブル代替や回路基板として使用されている。
【０００３】
近年エレクトロニクス分野の発展が目覚ましく、とくに通信用、民生用などの電子機器の小型化、軽量化、高密度化が進み、これらの性能に対する要求が益々高度なものとなってきている。このような要求に対してフレキシブル回路基板（ＦＰＣ）は、可撓性を有し繰り返し屈曲に耐えるため、狭い空間に立体的高密度の実装が可能であり、電子機器への配線、ケーブル、或いはコネクター機能を付与した複合部品としてその用途が拡大しつつある。このＦＰＣも最近では、プリンター、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ハードディスクドライブ等の機械本体と可動部品との接続に使用される機会が多くなり、これに伴って屈曲性に対する要求が特に強くなってきている。そこでＦＰＣの屈曲性を向上させる方法として、特許文献１には、銅箔の組成限定をすること、特許文献２には、ＦＰＣに用いられる接着剤の複素せん断弾性率を規定すること、特許文献３には、ベースフィルムとカバーフィルムの弾性率を規定すること等が提案されている。
【０００４】
しかしながら、これら提案では、用いる材料が限定される場合が多い。
【特許文献１】特開平２０００−２１２６６１号公報
【特許文献２】特開２０００−１５１０３０号公報
【特許文献３】特開平６−１６４０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものであり、用いる材料を比較的限定することなく、高屈曲性を有するフレキシブル回路基板の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１のベースフィルム上の銅箔を回路形成し、接着剤層と第２のベースフィルムを含むカバーレイフィルムを張り合わせて前記回路を保護した構造のフレキシブル回路基板において、前記第１のベースフィルムおよび／または前記第２のベースフィルムは、ＭＩＴキズ係数が３０以上のフィルムであることを特徴とするフレキシブル回路基板である。また、前記第１のベースフィルムおよび／または前記第２のベースフィルムがポリイミドフィルムであってもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、充分な屈曲寿命を有するフレキシブル回路基板を提供しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下において、本発明のフレキシブル回路基板について説明する。
【０００９】
本発明のフレキシブル回路基板は以下のように作製される、まず第１のベースフィルム上に銅箔を形成してフレキシブル金属張積層体とし、回路形成をする。その上に接着剤層と第２のベースフィルムを含むカバーレイフィルムを張り合わせて前記回路を保護し、フレキシブル回路基板となる。以下でそれぞれの工程を詳細に説明する。
【００１０】
＜フレキシブル金属張積層体＞
まず、本発明に用いられるフレキシブル金属張積層体について説明する。
【００１１】
本発明のフレキシブル金属張積層体に用いられる第１のベースフィルムは、特に限定はされないが、フレキシブル回路基板の使用環境を鑑みポリイミドフィルムであることが好ましい。
【００１２】
また、第１のベースフィルムと後述するカバーレイフィルムに使用される第２のベースフィルムとは、同一であっても良いし、異なっていても良い。従って、以下で述べるポリイミドフィルムは、第１のベースフィルムにも使用でき、さらには第２のベースフィルムとしても使用可能である。
【００１３】
以下には、第１のベースフィルムとして、代表的なポリイミドフィルムを得る方法について説明する。
【００１４】
まず、ポリイミドフィルムを得るに際しての前駆体であるポリアミド酸有機溶媒溶液について説明する。
【００１５】
ポリアミド酸の製造方法としては公知の方法を用いることができ、通常、芳香族酸二無水物の少なくとも１種とジアミンの少なくとも１種を、実質的等モル量を有機溶媒中に溶解させて、得られた有機溶媒溶液を、制御された温度条件下で、上記酸二無水物とジアミンの重合が完了するまで攪拌することによって製造される。
【００１６】
重合方法としてはあらゆる公知の方法を用いることができる。
【００１７】
ここで、本発明にかかるポリアミド酸有機溶媒溶液に用いられる材料について説明する。材料は特には限定されない。得られたポリイミドフィルム積層体をＦＰＣ、ＴＡＢ、ＣＯＦ用途に用いるのに必要なフィルム特性、線膨張係数、弾性率、耐薬品性、吸水率、吸湿膨張係数等をコントロールできるという点から、本発明において用い得る適当な酸二無水物は、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、４，４’−オキシフタル酸二無水物、ｐ−フェニレンビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）等が例示される。これら例示した酸二無水物から選択される少なくとも一種を用いることが好ましい。
【００１８】
本発明にかかるポリアミド酸において使用し得る適当なジアミンとしては、剛直構造を有するジアミンと柔構造を有するジアミンを併用することもできる。得られるフィルムの持つ線膨張係数の値をコントロールするには、剛構造のジアミンの使用比率が大きくなると線膨張係数を小さくでき、柔構造を有するジアミンの使用比率が大きくなると、線膨張係数を大きくすることができる。
【００１９】
柔構造を有するジアミンとしては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）フェニル｝プロパン等が例示される。
【００２０】
剛構造を有するジアミンとしてはパラフェニレンジアミン等が例示される。
【００２１】
ポリアミド酸を合成するための好ましい溶媒は、ポリアミド酸を溶解する溶媒であればいかなるものも用いることができるが、アミド系溶媒すなわちＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどが挙げられ、これらを単独あるいは混合して使用するのが好ましい。
【００２２】
次に、ポリアミド酸有機溶媒溶液からポリイミドフィルムを得る方法について説明する。ポリアミド酸有機溶媒溶液を環化触媒および脱水剤を用いて化学環化するか熱的環化によりポリイミドのゲルフィルムを得る。
【００２３】
得られたポリアミド酸を環化させてポリイミドフィルムにする際には、脱水剤とイミド化触媒を用いて脱水する化学閉環法、熱的に脱水する熱閉環法のいずれで行ってもよいが、化学閉環法で行った方が生産性が良い傾向にある。尚、化学閉環法並びに熱閉環法によるフィルム化方法は公知公用の方法を適宜参考に実施すれば良い。
【００２４】
化学閉環法に用いられる脱水剤とイミド化触媒について説明する。脱水剤としては、例えば無水酢酸などの脂肪族酸無水物、無水安息香酸などの芳香族酸無水物などが挙げられる。イミド化触媒としては、例えばトリエチルアミンなどの脂肪族第３級アミン類、ジメチルアニリンなどの芳香族第３級アミン類、ピリジン、ピコリン、イソキノリン、ジメチルピリジンなどの複素環式第３級アミン類などが挙げられる。
【００２５】
このポリアミド酸有機溶媒溶液と脱水剤とイミド化触媒の混合溶液を平滑な表面を有する金属製の支持体表面に連続的に流延して前記溶液の薄膜を形成する。次にその薄膜を乾燥するが、その際の加熱条件は、６０〜１６０℃、２〜２０分間程度、加熱乾燥するのが好ましい。その後、金属支持体より自己支持性フィルム（ゲルフィルム）を引き剥がし、ゲルフィルムを、レ-ルに沿って駆動するチェ-ンに取り付けられたフィルム把持装置に、両端部を把持させた後、連続加熱炉へ挿入し、加熱することにより、ポリイミドフィルムが得られる。
【００２６】
次にフレキシブル金属張積層板を得る方法について記載する。一般に、フレキシブル金属張積層板を得る方法は大別すると５種類あり、第一の方法は、ポリイミドフィルム上に少なくとも片面にエポキシ系、アクリル系、フェノール系などに代表される接着剤を積層し、その後導体層となる銅箔を貼り合せることによって得られる。第二の方法は、ポリイミドフィルムの少なくとも片面にポリイミド系接着剤、特に好ましくは熱可塑性ポリイミド樹脂を積層し、その後導体層となる銅箔を貼り合せることによって得られる。第三の方法は、導体層となる銅箔上にポリイミド樹脂を積層しフレキシブル金属張積層板を得る。第四の方法は、導体層となる銅箔上にポリアミド酸樹脂を積層後、加熱・乾燥しポリアミド酸樹脂をポリイミド樹脂としフレキシブル金属張積層板を得る。ここで第三、第四の方法においては、溶剤蒸発等による作成されたフレキシブル金属張積層板の反りを低減する目的でポリイミド樹脂層を２層以上の多層構造を用いたり、ポリイミド樹脂層へ無機フィラーを添加するなどの手段を講じても良い。第五の方法は、ポリイミドフィルム上に乾式鍍金および／または湿式鍍金法により導体層を積層することによって得られる。この際用いる導体層は銅、クロム、ニッケルなどの金属を用いることが好ましい。
【００２７】
上記で説明した方法のうち、一例として、接着剤を用いる方法について以下に述べる。
【００２８】
本発明に係るフレキシブル金属張積層板は、上記ポリイミドフィルムに接着剤を介して金属箔を貼り合わせることにより得られる。使用する金属箔としては特に限定されるものではないが、電子機器・電気機器用途に本発明のフレキシブル金属張積層板を用いる場合には、例えば、銅若しくは銅合金、ステンレス鋼若しくはその合金、ニッケル若しくはニッケル合金（４２合金も含む）、アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる箔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性を向上させる為にカップリング剤処理等を実施しても良い。本発明において、上記金属箔の厚みについては特に限定されるものではなく、その用途に応じて、十分な機能が発揮できる厚みであればよい。
【００２９】
＜フレキシブル回路基板＞
次に、フレキシブル回路基板について説明する。
【００３０】
接着剤を用いて導体層を張り合わせて得られるフレキシブル回路基板の一般的な基本構造は、図１（断面図）に示すものである。フレキシブル回路基板は、導体層（銅層）が第１のベースフィルムの片面にのみ配置されているもの（片面ＦＰＣ）と第１のベースフィルムの両面に配置されているもの（両面ＦＰＣ）があるが、片面ＦＰＣを例に取り説明する。
【００３１】
フレキシブル回路基板１０は、まず、第１のベースフィルムであるポリイミドフィルム１４の片面に、銅箔を張り合わせた材料（フレキシブル金属張積層体）の銅箔を所定のパターンにエッチングして回路１３を形成する。
【００３２】
フレキシブル金属張積層体はポリイミドフィルムに銅箔を直接形成させたものや接着剤を介して張合わせたものいずれでも良い。
【００３３】
本例では接着剤層１５を介して第１のベースフィルムと銅箔を貼り合せる。
【００３４】
用いられる接着剤は、アクリル系、エポキシ系、ポリイミド系など種々の樹脂が用途やＦＰＣ層厚みなどを鑑み適宜選択される。
【００３５】
次に、回路形成した積層体の回路側にカバーレイフィルムを貼り合せフレキシブル回路基板が得られる。
【００３６】
本例では、カバーレイフィルムは第２のベースフィルムであるポリイミドフィルム１１と接着剤層１２の積層体として、図示している。該カバーレイフィルムの作成方法や回路形成した積層体への張り合わせ方法は公知公用の方法が適用される。
【００３７】
ここで、第１のベースフィルム及び／またはカバーレイフィルムに用いられる第２のベースフィルムの特性として下記条件を満たすフィルムを用いることでフレキシブル回路基板の屈曲性を向上しうる。
【００３８】
上記条件は下記の通りである。
【００３９】
ベースフィルムを１５ｍｍ×１３０ｍｍにカットし、東洋精機社製ＭＩＴ試験機にて荷重５００ｇ、屈折角１３５°、屈折サイクル１７５ｃｐｍ、屈折部局率半径０．３８ｍｍにて１０００回屈折させたところで試験機を停止し、ベースフィルムサンプルを取外し、ベースフィルム表面を顕微鏡観察しフィルム表面に生じたキズを観察した。観察箇所は、試験機の屈曲箇所を巾０．５ｍｍ×長さ０．５ｍｍの範囲で観察し、フィルム長手方向に３０〜１００ｕｍの長さで生じているキズ個数をカウントする。このキズ個数を本願では、ＭＩＴキズ係数と定義する。ＭＩＴキズ係数が３０以上好ましくは４０以上のベースフィルムを第１のベースフィルム及び／または第２のベースフィルムに用いることによりフレキシブル回路基板（ＦＰＣ）の屈曲回数が大幅に向上することを見出した。より好ましくは、ＭＩＴキズ係数が４０以上のベースフィルムを用いることが好ましい。ベースフィルムとしては、耐屈曲性の観点からポリイミドフィルムが好ましい。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００４１】
（実施例１）
（ベースフィルムの製造方法）
ＤＭＡｃ溶液中にて、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（１当量）を溶解させ、溶解後、ピロメリット酸二無水物（０．９６当量）を投入・溶解させた。その後、ピロメリット酸二無水物をＤＭＡｃに溶解させた溶液（固形分濃度６％）を徐々に添加し粘度が２３℃にて３０００ポイズに達したところで添加・攪拌を終了した。
この重合溶液を約０℃に冷却し、無水酢酸、イソキノリン、ＤＭＡｃの混合溶液を添加し充分に攪拌した後、約０℃に保ったダイより押し出して、エンドレスベルト上に流延塗布し、エンドレスベルト上にて自己支持性を有するまで乾燥させ、その後エンドレスベルトより引き剥がし、フィルム両端を連続的にシートに搬送するピンシートに固定し、第一加熱炉、第二加熱炉、第三加熱炉、第四加熱炉、徐冷炉に搬送し徐冷炉から搬出されたところでフィルムをピンシートより引き剥がし、巻き取って約１．１ｍ巾の１２．５ｕｍのポリイミドフィルムを得た。
【００４２】
（ＦＰＣの作製）
上記にて得られたポリイミドフィルムの片面にエポキシ系接着剤を硬化後の厚さで１３ｕｍになるように塗布し、加熱して半硬化させ、圧延銅箔（厚さ１２ｕｍ）を加熱圧着し、アフターキュアさせフレキシブル金属張積層体を得た。得られたフレキシブル金属張積層体を図２に示す回路を形成し、これに上記にて得られたポリイミドフィルムに半硬化状態のエポキシ系接着剤を有する（硬化後接着剤厚み１３ｕｍ）カバーレイフィルムを加熱圧着させ、回路を保護し、アフターキュアを実施し、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ）を得た。
【００４３】
（ＭＩＴ屈曲試験）
東洋精機社製ＭＩＴ屈曲試験機にて、荷重５００ｇ、屈折角１３５°、屈折サイクル１７５ｃｐｍ、屈折部局率半径０．３８ｍｍの条件下通電試験により回路破断による通電状態切れまでの回数を測定した。ＭＩＴ屈曲回数は１１１３７回であった。結果を表１に示す。
【００４４】
（ポリイミドフィルムのＭＩＴキズ係数の測定）
ポリイミドフィルムを１５ｍｍ×１３０ｍｍにカットし、東洋精機社製ＭＩＴ試験機にて荷重５００ｇ、屈折角１３５°、屈折サイクル１７５ｃｐｍ、屈折部局率半径０．３８ｍｍにて１０００回屈折させたところで試験機を停止し、ポリイミドフィルムサンプルを取外し、ポリイミドフィルム表面を顕微鏡観察しフィルム表面に生じたキズを観察した。観察箇所は、試験機の屈曲箇所を巾０．５ｍｍ×長さ０．５ｍｍの範囲で観察し、フィルム長手方向に３０〜１００ｕｍの長さで生じているキズ個数をカウントした。ＭＩＴキズ係数は５４であった。結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
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（実施例２）
ポリイミドフィルムの製造方法を下記のように変更した以外は実施例１と同様に実施した。得られたポリイミドフィルムを用いて実施例１と同様にしてＦＰＣを作製しＭＩＴ屈曲試験を実施した。ＭＩＴキズ係数は４５であり、ＭＩＴ屈曲回数は８２１１回であった。結果を表１に示す。
【００４６】
（ポリイミドフィルムの製造方法）
ＤＭＦ溶液中にて、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（０．７５当量）を溶解させ、溶解後、ピロメリット酸二無水物（１当量）を投入・溶解させた。その後、パラフェニレンジアミンをＤＭＦに溶解させた溶液（固形分濃度２０％）を徐々に添加し粘度が２３度にて３０００ポイズに達したところで添加・攪拌を終了した。
【００４７】
この重合溶液を約０℃に冷却し、無水酢酸、イソキノリン、ＤＭＡｃの混合溶液を添加し充分に攪拌した後、約０℃に保ったダイより押し出して、エンドレスベルト上に流延塗布し、エンドレスベルト上にて自己支持性を有するまで乾燥させ、その後エンドレスベルトより引き剥がし、フィルム両端を連続的にシートに搬送するピンシートに固定し、第一加熱炉、第二加熱炉、第三加熱炉、第四加熱炉、徐冷炉に搬送し徐冷炉から搬出されたところでフィルムをピンシートより引き剥がし、巻き取って約１．１ｍ巾の１２．５ｕｍのポリイミドフィルムを得た。
【００４８】
（実施例３）
ポリイミドフィルムの製造方法を下記のように変更した以外は実施例１と同様に実施した。得られたポリイミドフィルムを用いて実施例１と同様にしてＦＰＣを作製しＭＩＴ屈曲試験を実施した。ＭＩＴキズ係数は３１であり、ＭＩＴ屈曲回数は５３２５回であった。結果を表１に示す。
【００４９】
（ポリイミドフィルムの製造方法）
ＤＭＡｃ溶液中にて、２，２−（ビス−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン（０．６当量）を溶解させ、溶解後、ピロメリット酸二無水物（１当量）を投入・溶解させた。その後、パラフェニレンジアミンをＤＭＦに溶解させた溶液（固形分濃度２０％）を徐々に添加し粘度が２３度にて３０００ポイズに達したところで添加・攪拌を終了した。
この重合溶液を約０℃に冷却し、無水酢酸、イソキノリン、ＤＭＡｃの混合溶液を添加し充分に攪拌した後、約０℃に保ったダイより押し出して、エンドレスベルト上に流延塗布し、エンドレスベルト上にて自己支持性を有するまで乾燥させ、その後エンドレスベルトより引き剥がし、フィルム両端を連続的にシートに搬送するピンシートに固定し、第一加熱炉、第二加熱炉、第三加熱炉、第四加熱炉、徐冷炉に搬送し徐冷炉から搬出されたところでフィルムをピンシートより引き剥がし、巻き取って約１．１ｍ巾の１２．５ｕｍのポリイミドフィルムを得た。
【００５０】
（比較例１）
ポリイミドフィルムの製造方法を下記のように変更した以外は実施例１と同様に実施した。得られたポリイミドフィルムを用いて実施例１と同様にしてＦＰＣを作製しＭＩＴ屈曲試験を実施した。ＭＩＴキズ係数は９であり、ＭＩＴ屈曲回数は１４８０回であった。結果を表１に示す。
【００５１】
（ポリイミドフィルムの製造方法）
ＤＭＡｃ溶液中にて、２，２−（ビス−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン（０．３当量）を溶解させ、溶解後、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル（０．２当量）溶解させた。その後、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（０．３当量）を溶解させ、溶解後、ピロメリット酸二無水物（０．１５当量）を投入・溶解させた。その後、パラフェニレンジアミン（０．５当量）溶解させた。その後、ピロメリット酸二無水物（０．５３当量）を投入・溶解させた。その後、ピロメリット酸二無水物をＤＭＡｃに溶解させた溶液（固形分濃度６％）を徐々に添加し粘度が２３度にて３０００ポイズに達したところで添加・攪拌を終了した。
【００５２】
この重合溶液を約０℃に冷却し、無水酢酸、イソキノリン、ＤＭＡｃの混合溶液を添加し充分に攪拌した後、約０℃に保ったダイより押し出して、エンドレスベルト上に流延塗布し、エンドレスベルト上にて自己支持性を有するまで乾燥させ、その後エンドレスベルトより引き剥がし、フィルム両端を連続的にシートに搬送するピンシートに固定し、第一加熱炉、第二加熱炉、第三加熱炉、第四加熱炉、徐冷炉に搬送し徐冷炉から搬出されたところでフィルムをピンシートより引き剥がし、巻き取って約１．１ｍ巾の１２．５ｕｍのポリイミドフィルムを得た。
【００５３】
上記で得られた表１のデータを図３に示した。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ＦＰＣ断面図
【図２】ＦＰＣ回路パターン
【図３】ＭＩＴキズ係数とＭＩＴ屈曲回数の関係
【符号の説明】
【００５５】
１１  第２のベースフィルム
１２  接着剤層
１３  回路
１４  第１のベースフィルム
１５  接着剤層
【図１】
2007305704.tif 000004
【図２】
2007305704.tif 000005
【図３】
2007305704.tif 000006