説明

新規な白色カバーレイフィルム

【課題】 本発明の課題は、工程汚染がない、柔軟性に富む、白色度および反射率が高い、難燃性に優れる、加熱プレス時に染み出しが起こらない、光照射後の反射率・色相変化が少ないなどの少なくとも1以上の効果を奏する白色樹脂層付きカバーレイフィルム及プびリント配線板を提供することにある。
【解決手段】 少なくとも、(A)分子内にケイ素を実質的に含有しない熱硬化性樹脂、(B)白色着色剤、及び(C)フィラー型難燃剤を含有する白色熱硬化性樹脂組成物層及びポリイミドフィルムを含む白色カバーレイフィルムを用いることで上記課題を解決しうる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、白色カバーレイフィルム、プリント配線板およびそれらを用いた発光装置等に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、電子機器の高性能化、高機能化、小型化が急速に進んでおり、これに伴って電子機器に用いられる電子部品に対しても小型化、軽量化の要請が高まっている。上記要請を受け、フレキシブルプリント配線板は、可撓性を有し、繰り返しの屈曲に耐えるため、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、あるいはコネクター機能を付与した複合部品としてのその用途が拡大している。
【0003】
このような状況の中、ポリイミド樹脂は、耐熱性、電気絶縁信頼性や耐薬品性、機械特性に優れることから電子機器に用いられる電子部品に広く使用されている。例えば、半導体デバイス上への絶縁フィルム、フレキシブル回路基板や集積回路等の基材材料や表面保護材料に用いられている。
【0004】
特に、フレキシブル回路基板用の表面保護材料として用いる場合には、その使用上の簡便さや、丈夫さからポリイミドフィルム等の成形体に接着剤を塗布して得られるカバーレイフィルムが広く用いられている。
【0005】
一方、回路基板用の表面保護材料としては、ソルダーレジストなどが用いられる場合もある。この表面保護用ソルダーレジストとしては、エポキシ樹脂等を主体とした樹脂組成物が用いられるが、このソルダーレジストは、絶縁材料としては電気絶縁信頼性に優れるが、屈曲性等の機械特性が悪く、硬化収縮が大きいためフレキシブル回路基板などの薄くて柔軟性に富む回路基板に積層した場合、基板の反りが大きくなり、フレキシブル回路基板用に用いるのは難しいという問題がある。また、難燃性にも乏しく、難燃性を付与する目的で難燃剤を添加した場合に、物性低下や硬化膜から難燃剤がしみ出すブリードアウトによる接点障害や工程汚染も問題になっている。
【0006】
ところで、近年、発光ダイオード(LED)は低消費電力、長寿命、小型化・薄膜化・軽量化が可能な点で携帯機器、パソコン、テレビ等の液晶ディスプレイのバックライト、照明装置への応用が実用化されており、LEDチップを実装するプリント配線板は、LEDチップからの光を効率的に活用するために、プリント配線板の絶縁保護膜であるカバーレイフィルムにも白色性、高反射性が求められている。
【0007】
このような白色性、高反射性の回路基板用表面保護材料として、コーティング性、はんだ耐熱性、密着性、電気絶縁性などの特性を有し、経時による反射率の低下および劣化による着色を抑えた高反射率のソルダーレジスト組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0008】
また、半田リフロー時の高温に晒されたり、または光が照射されたりしたときに、白色から変色し難く、かつ反射率が低下し難い、シロキサンポリマー、白色フィラー、酸無水物基又はカルボキシル基と、不飽和二重結合を有する樹脂を含有するレジスト材料が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2009−149879号公報
【特許文献2】国際公開第2009/090867号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上記特許文献では、ソルダーレジストの課題を解決する種々の方法が提案されている。しかし、特許文献1に記載されているソルダーレジスト組成物は、ルチル型酸化チタンを含有するため高反射率であり経時による反射率の低下および劣化による着色が抑えられているものの、難燃性、柔軟性に乏しく硬化時の収縮が大きいため、フレキシブルプリント配線板の絶縁保護膜として利用した場合、難燃性、耐折れ性に乏しく反りが大きい問題があった。特許文献2に記載されているレジスト材料は、シロキサンポリマー、白色フィラー、酸無水物基又はカルボキシル基と、不飽和二重結合とを有する樹脂とを含有するため、半田リフロー時の高温に晒されたり、または光が照射されたりしたときに、白色から変色し難く、かつ反射率が低下し難いものの、フレキシブルプリント配線板の絶縁保護膜として利用した場合、シロキサンポリマーによる接着不良、工程汚染、不純物のブリードアウトによる接点障害が問題となり、また難燃性、耐折れ性に乏しく反りが大きい問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、少なくとも、(A)分子内にケイ素を実質的に含有しない熱硬化性樹脂、(B)白色着色剤、及び(C)フィラー型難燃剤を含有する白色熱硬化性樹脂組成物層及びポリイミドフィルムを含む白色カバーレイフィルムから、工程汚染がない、柔軟性に富む、白色度および反射率が高い、難燃性に優れる、加熱プレス時に染み出しが起こらない、光照射後の反射率・色相変化が少ないなどの少なくとも1以上の効果を奏する白色カバーレイフィルム及プびリント配線板が得られる知見を得、これらの知見に基づいて、本発明に達したものである。本発明は以下の新規な構成の白色熱硬化性樹脂組成物からなる層がポリイミドフィルムの少なくとも片面に設けられていることを特徴とする白色カバーレイフィルムにより上記課題を解決しうる。
【0012】
すなわち本願発明は、少なくとも、(A)分子内にケイ素を実質的に含有しない熱硬化性樹脂、(B)白色着色剤、及び(C)フィラー型難燃剤を含有する白色熱硬化性樹脂組成物層及びポリイミドフィルムを含む白色カバーレイフィルムである。
【0013】
また、本願発明にかかる白色熱硬化性樹脂組成物では、前記(C)フィラー型難燃剤がホスフィン酸塩を含有することが好ましい。
【0014】
また、本願発明にかかる白色熱硬化性樹脂組成物では、前記(A)熱硬化性樹脂が、少なくとも硬化後においてウレタン結合を含有することが好ましい。
【0015】
また、本願発明にかかる白色熱硬化性樹脂組成物では、前記(B)白色着色剤が酸化チタンを含有することが好ましい。
【0016】
また、本願発明にかかるフレキシブルプリント配線板は上記白色カバーレイフィルムのポリイミドフィルム面に接着剤層を設けた接着剤層付き白色カバーレイフィルムを、回路に被覆することによって得られるものである。
【0017】
また、本願発明にかかるLEDを実装した発光装置は上記フレキシブルプリント配線板にLEDを実装することによって得られるものである。
【発明の効果】
【0018】
本願発明の白色カバーレイフィルムは、少なくとも、(A)分子内にケイ素を実質的に含有しない熱硬化性樹脂、(B)白色着色剤、及び(C)フィラー型難燃剤を含有する白色熱硬化性樹脂組成物層及びポリイミドフィルムであるため、工程汚染がない、柔軟性に富む、白色度および反射率が高い、難燃性に優れる、加熱プレス時に染み出しが起こらない、光照射後の反射率・色相変化が少ないなどの少なくとも1以上の効果を奏する。従って、本願発明の多層フィルムは種々の回路基板の保護膜等に使用でき、優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下本願発明について、(I)白色熱硬化性樹脂組成物、(II)ポリイミドフィルム、(III)白色カバーレイフィルム、(IV)白色カバーレイフィルムの利用方法の順に詳細に説明する。
【0020】
(I)白色熱硬化性樹脂組成物
本願発明の白色熱硬化性樹脂組成物とは、少なくとも、(A)分子内にケイ素を実質的に含有しない熱硬化性樹脂、(B)白色着色剤、及び(C)フィラー型難燃剤を含有するものである。ここで、本願発明の熱硬化性樹脂とは加熱によって不可逆的に反応する反応点を持ち、硬化後に絶縁性を示す樹脂であればよい。この不可逆的な反応点は多数の繰り返し単位を持つポリマー鎖の中に組み込まれてもよいし、1種の構成単位からなるモノマーに含まれていてもよい。また、本発明における熱硬化性樹脂は1種類だけであっても複数種を組み合わせたものであっても良い。
【0021】
本願発明の(A)が分子内にケイ素を実質的に含有しないとは、基本的には分子内にケイ素を全く含有しないことを意味するが、熱硬化時に脱離し、樹脂組成物中より消失してしまう保護基等については含有していてもよい。かかる(A)分子内にケイ素を実質的に含有しない熱硬化性樹脂としては、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、ポリグリコール型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、脂肪族ジイソシアネート化合物、脂肪族ポリイソシアネート化合物、脂環式ジイソシアネート化合物、脂環式ポリイソシアネート化合物及びこれらイソシアネート化合物のブロック体、メラミン樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂等が好ましいが、これらに限定されない。特に本発明においてはエポキシ化合物、イソシアネート化合物が好ましく用いられ、更に好ましくはイソシアネート化合物を用いることが柔軟性の付与の観点から好ましい。さらに、イソシアネート化合物を用いる場合にはこれらと反応点を持つカルボキシル基、アミノ基、チオール基、水酸基を含み実質的にケイ素を含有しない樹脂と組み合わせて用いることができる。中でも反応性や取り扱いの容易さの観点から水酸基を含有する樹脂を用いることが好ましく、これらを用いた場合、熱硬化後にウレタン結合を有することで白色熱硬化性樹脂層に柔軟性を持たせることができるためより好ましい。また、あらかじめウレタン結合を有し、上記エポキシ樹脂やイソシアネート樹脂と反応する反応点を持った樹脂を用いることもできる。さらに、触媒として金属類を用いたり、3級アミン類を用いることもできる。このように、本件発明においては、(A)熱硬化性樹脂が、少なくとも硬化後においてウレタン結合を含むことが好ましい。
【0022】
次に(B)白色着色剤について説明する。本願発明の白色着色剤とは樹脂を白色に着色する機能を持つものであり、熱硬化後の白色熱硬化性樹脂組成物層を白色に着色していれば良い。本願発明においては金属酸化物、金属窒化物といった無機顔料および/またはそれらを有機物、ガラス等で表面処理したものを単一、または組み合わせて用いることが好ましい。さらに本発明では(B)が酸化チタンを含有することがより好ましい。酸化チタンを含むことによって紫外線を効率よく吸収し紫外線による樹脂劣化および着色を防ぐことができる。また、本発明における白色着色剤の添加量は、上記熱硬化性樹脂成分に対して1〜200wt%が好ましく、50〜150wt%添加することがより好ましい。
【0023】
次に(C)フィラー型難燃剤について説明する。本願発明のフィラー型難燃剤とは白色熱硬化性樹脂組成物層中において難燃効果を持つ成分が溶解せず、粒子状の難燃成分が白色熱硬化樹脂組成物中において分散された状態で存在していることを意味する。特に本発明においてフィラー型難燃剤は難燃性効果と高耐熱性の観点からホスフィン酸塩を含むことが好ましい。上記のホスフィン酸塩は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。また、上記ホスフィン酸塩は市販品として購入することもでき、例えば、EXOLIT OP 930、EXOLIT OP 935、EXOLIT OP 940(いずれもクラリアント社製、商品名)を用いることもできる。特に耐折曲げ性の観点から、上記市販品のホスフィン酸塩を、ビーズミル等を用いて粉砕したものを用いることが好ましい。また、本発明におけるフィラー型難燃剤の添加量は、上記熱硬化性樹脂成分に対して1〜50wt%が好ましく、5〜30wt%添加することがより好ましい。
【0024】
また、本発明に記載の白色熱硬化性樹脂組成物は必要に応じて各種添加剤を用いても良い。添加剤の例としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等をあげることができる。これらの添加剤は市販されているあらゆるものを単独、または組み合わせて使用することができる。酸化防止剤としては、アデカスタブAO−60(株式会社ADEKA製)やIRGANOX1010(BASF製)といったフェノール系の酸化防止剤や、アデカスタブHP−10といったリン系酸化防止剤、アデカスタブAO−503といったチオール系酸化防止剤などが例示できる。また、紫外線吸収剤としてはアデカスタブLA−31といったベンゾトリアゾール型、アデカスタブ1413といったベンゾフェノン型、アデカスタブLA−46といったトリアジン型のものが例示できる。光安定剤としてはアデカスタブLA−81といったヒンダードアミン系のものが例示できる。これらの添加剤は白色樹脂組成物の特性を損なわない範囲で用いれば良いが、樹脂組成物に対して0.01wt%以上10wt%以下の範囲で用いることが一般的である。
【0025】
(II)ポリイミドフィルム
次に本発明におけるポリイミドフィルムについて説明する。本発明に係るポリイミドフィルムは、通常、ポリアミド酸をその前駆体として用いて製造することができる。ポリアミド酸の製造方法としては公知のあらゆる方法を用いることができる。通常、芳香族酸二無水物と芳香族ジアミンを、実質的に等モル量となるように有機溶媒中に溶解、反応させてポリアミド酸有機溶媒溶液として得ることができる。
【0026】
また、本発明に係るポリイミドフィルムの製造方法としては公知のあらゆる方法を用いることができる。特に、上記ポリアミド酸溶液に無水酢酸等のイミド化促進剤を加え加熱焼成によってイミド化する方法が生産性の観点から好ましい。
【0027】
本発明に係るポリイミドフィルムは市販品として購入することもできアピカルNPI(株式会社カネカ社製、商品名)等のこれまで単独でカバーレイフィルムとして用いられてきたものを用いることができる。
【0028】
本発明で用いられるポリイミドフィルムは白色熱硬化性樹脂層との密着性や、カバーレイフィルムとして用いる場合の接着剤との密着性を上げる目的で表面処理をされていても良い。表面処理の方法は、コロナ処理やプラズマ処理等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0029】
本発明で用いられるポリイミドフィルムの厚みは特に限定されるものではないが柔軟性、折り曲げ性の観点から5〜50μmが好ましく、5〜30μmがより好ましい。
【0030】
(III)白色カバーレイフィルム
本発明に係る白色カバーレイフィルムは上記白色熱硬化性樹脂層がポリイミドフィルムの片方の面に設けられていることを特徴とする。白色熱硬化性樹脂層をポリイミドフィルム上へ設ける方法は特に限定されないが、未硬化の白色熱硬化性樹脂溶液をポリイミド上へ塗布し加熱によって乾燥・硬化させる方法が生産性の観点からは好ましい。塗布する方法は従来公知のあらゆる方法を用いることができるが粉体を多く含むためリバースコーターやダイコーターを用いることが好ましい。
【0031】
(IV)白色カバーレイフィルムの利用方法
本発明に係る白色カバーレイフィルムの利用方法について説明する。上記のようにしてポリイミドフィルムの片面に白色熱硬化性樹脂層を設けたフィルムの、もう一方の面、すなわち白色熱硬化性樹脂層とは反対側のポリイミドフィルム面に接着剤層を設けこの接着剤層を介して回路を形成したフレキシブル配線板を被覆することで白色かつ難燃性をもったフレキシブルプリント配線板を得ることができる。
【実施例】
【0032】
以下本発明を実施例により具体的に説明するが本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【0033】
<白色熱硬化性樹脂組成物の調合>
(A)分子内にケイ素を実質的に含有しない熱硬化性樹脂として、水酸基を有する東亞合成株式会社製アクリルポリオールUH−2041を40.0gとイソシアネート基を有する旭化成ケミカルズ株式会社製デュラネートTPA-B80Eを26.1g量りとり溶媒として60gの2‐ブタノン中へ溶解した。TPA−B80Eはブロック型イソシアネートであり加熱時にブロック型保護基が外れ、水酸基とウレタン結合を形成することができる。次に(B)白色着色剤成分として石原産業製ルチル型酸化チタンCR−60を60g、(C)フィラー型難燃剤としてホスフィン酸塩であるクラリアント社製Exolit OP−935を10g、酸化防止剤としてBASF社製Irganox1010を0.15gをAIMEX社製ビーズミルに入れ、760rpmで混合攪拌した。次いで、粒径1mmのジルコニアビーズを充填率70%になるよう添加し、1000rpmで攪拌して分散した後にジルコニアビーズを濾別し、本願発明の白色熱硬化性樹脂組成物溶液を取得した。混合溶液を脱泡装置で溶液中の泡を完全に脱泡して下記評価を実施した。評価結果は表1に記載した。
【0034】
<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>
上記白色熱硬化性樹脂組成物を、ベーカー式アプリケーターを用いて、25μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製:商品名25NPI)に最終乾燥厚みが16μmになるように300mm×200mmの面積に流延・塗布し、80℃で2分乾燥した後、180℃のオーブン中で30分加熱硬化させてポリイミドフィルム上に白色熱硬化性樹脂組成物の硬化膜を作製した。
【0035】
<硬化膜の評価>
(i)柔軟性の評価
白色熱硬化性樹脂組成物の硬化膜積層フィルムを50mm×10mmの短冊に切り出して、白色熱硬化性樹脂組成物の硬化膜を外側にして25mmのところで180°に折り曲げ、折り曲げ部に5kgの荷重を3秒間乗せた後、荷重を取り除き、折り曲げ部の頂点を顕微鏡で観察した。顕微鏡観察後、折り曲げ部を開いて、再度5kgの荷重を3秒間乗せた後、荷重を取り除き完全に硬化膜積層フィルムを開いた。上記操作を繰り返し、折り曲げ部にクラックが発生する回数を折り曲げ回数とした。
○:折り曲げ回数5回で硬化膜にクラックが無いもの。
△:折り曲げ回数3回で硬化膜にクラックが無いもの。
×:折り曲げ1回目に硬化膜にクラックが発生するもの。
【0036】
(ii)反り
硬化膜積層フィルムを50mm×50mmの面積に切り出して平滑な台の上に塗布膜が上面になるように置き、フィルム端部の反りの最大高さを測定してそり量とした。ポリイミドフィルム表面での反り量が少ない程、プリント配線板表面での応力が小さくなり、プリント配線板の反り量も低下することになる。反り量は5mm以下であることが好ましい。尚、筒状に丸まる場合は×とした。
【0037】
(iii)燃焼性
硬化膜積層フィルムを寸法:50mm幅×200mm長さ×41μm 厚み(ポリイミドフィルムの厚みを含む)に切り出し、125mmの部分に標線を入れ、直径約13mmの筒状に丸め、標線よりも上の重ね合わせ部分(75mmの箇所)、及び、上部に隙間がないようにPIテープを貼り、燃焼性試験用の筒を20本用意した。 そのうち10本は(1)23℃/50%相対湿度/48時間で処理し、残りの10本は(2)70℃で168時間処理後無水塩化カルシウム入りデシケーターで4時間以上冷却した。これらのサンプルの上部をクランプで止めて垂直に固定し、サンプル下部にバーナーの炎を3秒間近づけて着火する。3秒間経過したらバーナーの炎を遠ざけて、サンプルの炎や燃焼が何秒後に消えるか測定する。
○:各条件((1)、(2))につき、サンプルからバーナーの炎を遠ざけてから平均(10本の平均)で10秒以内、最高で10秒以内に炎や燃焼が停止し自己消火し、かつ、評線まで燃焼が達していないもの。
×:1本でも10秒以内に消火しないサンプルがあったり、炎が評線以上のところまで上昇して燃焼するもの。
【0038】
(iv)加熱プレス時の染み出し
硬化膜積層フィルムを50mm×50mmに切り出しポリイミドフィルム2枚に挟み更に厚さ2mmの2枚のSUS板の間に挟んで180℃で30分、3MPaの圧力をかけて処理した試験片を観察し、試験片表面の微小な膨れ、油状物質の染み出しなどを観察した。
○:試験片表面に膨れ、染み出しなどの異常が見られないもの
×:試験片表面に膨れ、染み出しなどの異常が見られるもの
【0039】
(v)初期反射率
硬化膜積層フィルムを用いて、白色熱硬化性樹脂組成物硬化膜層の初期反射率を下記方法で測定し、450nmにおける測定値を初期反射率とした。
使用装置:日本分光株式会社製 紫外可視分光光度計 V−650
測定波長領域:300〜800nm
標準白板:ラブスフェア社製 スペクトラロンTM。
【0040】
(vi)初期色相
硬化膜積層フィルムを用いて、白色熱硬化性樹脂組成物硬化膜層のL、a、b値を下記装置で測定した。尚、Lは明度を、aは赤味を、bは黄味を示す。
使用装置:日本電色工業株式会社製 ハンディー色差計 NR−3000。
【0041】
(vii)光照射後の反射率変化
上記(v)初期反射率の測定に用いた硬化膜積層フィルムを下記条件で100J/cmのUVを照射し、(v)初期反射率測定方法と同様の方法で反射率を測定した。
使用装置:岩崎電気株式会社製 コンベア型UV照射器
出力:120W/cm
ランプ:メタルハライドランプ、6kW、2灯
照射器:コールドミラー集光型
光照射前の初期反射率から光照射後の反射率への変化率を算出した。
○:反射率の変化率が5%未満のもの。
△:反射率の変化率が5%以上、10%未満のもの。
×:反射率の変化率が10%以上のもの。
【0042】
(viii)光照射後の色相変化
上記(vi)初期色相の測定に用いた硬化膜積層フィルムを(vii)光照射後の反射率変化と同様の条件で100J/cmのUVを照射し、(vi)初期色相測定方法と同様の方法でL、a、b値を測定した。
○:L値が80以上、a値が1未満、b値が1未満のもの。
△:L値が80以上、a値が2未満、b値が2未満のもの。
×:L値が80以下、a値が2以上、b値が2以上のもの。
【0043】
【表1】

【0044】
上記評価結果から、本発明における白色カバーレイはケイ素を実質的に含有しないため工程汚染がない、柔軟性に富む、白色度および反射率が高い、難燃性に優れる、加熱プレス時に染み出しが起こらない、光照射後の反射率・色相変化が少ないなどの少なくとも1以上の効果を奏する白色樹脂層付きカバーレイフィルムであることがわかる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも、(A)分子内にケイ素を実質的に含有しない熱硬化性樹脂、(B)白色着色剤、及び(C)フィラー型難燃剤を含有する白色熱硬化性樹脂組成物層及びポリイミドフィルムを含む白色カバーレイフィルム。
【請求項2】
前記(C)フィラー型難燃剤がホスフィン酸塩を含むことを特徴とする請求項1に記載の白色カバーレイフィルム。
【請求項3】
前記(A)熱硬化性樹脂が、少なくとも硬化後においてウレタン結合を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の白色カバーレイフィルム。
【請求項4】
前記(B)白色着色剤が酸化チタンを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の白色カバーレイフィルム。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の白色カバーレイフィルムのポリイミドフィルム面に接着剤層を設けた接着剤層付き白色カバーレイフィルムを、回路に被覆したことを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
【請求項6】
請求項5記載のフレキシブルプリント配線板にLEDを実装した発光装置。

【公開番号】特開2012−175053(P2012−175053A)
【公開日】平成24年9月10日(2012.9.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−38454(P2011−38454)
【出願日】平成23年2月24日(2011.2.24)
【出願人】(000000941)株式会社カネカ (3,932)
【Fターム(参考)】