ＦＰＣ製造用クッションシート
【課題】クイックプレス圧着貼り合わせ工程で使用される熱伝導率を高めたシリコーンゴム層を少なくとも金属板の片面に設けたＦＰＣ製造用クッションシートを提供する。
【解決手段】ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）製造工程中のクイックプレス圧着貼り合わせ工程で使用するクッションシートであって、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性シリコーンゴム層を少なくとも金属板の片面に設けてなるＦＰＣ製造用クッションシート。
【解決手段】ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）製造工程中のクイックプレス圧着貼り合わせ工程で使用するクッションシートであって、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性シリコーンゴム層を少なくとも金属板の片面に設けてなるＦＰＣ製造用クッションシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）製造工程中のクイックプレス圧着貼り合わせ工程で使用するクッションシートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）：フレキシブルプリント基板の製造工程中には、カバーレイフィルムや補強板の圧着貼り合わせ工程がある。この工程は、熱硬化型のエポキシ接着剤などにより当該部材の貼り付けを行うものであり、均一加圧下での加熱が必要となる。現在、この加熱プレスでの圧着貼り合わせ工程には、代表的な二つの方式がある。一つは、クイックプレス方式であり、プレス板の上下にクッションシートを取り付けたプレス成形機を、常時所定の温度に加熱しておき、ＦＰＣを１面でプレス成形機にセットして圧着貼り合わせを行う方法である。もう一つは、室温付近のプレス成形機に、複数のＦＰＣをクッションシートを介して重ねてセットし、加圧・昇温後、冷却して圧着貼り合わせを行う多段プレス方式である。現在、生産性が良好であることや、微調整が可能であることなどの理由から、クイックプレス方式が主流になってきている。
【０００３】
いずれの方法においても、クッションシートは、ＦＰＣを貼り合わせる際に用いられ、接着剤を均一の厚さに保持する効果や、加圧時にＦＰＣパターンの凹凸と接着剤の流れに起因する製品の変形や断線を防止する効果を持つ極めて重要な部品である。
【０００４】
最近の傾向として、小型で高集積を目的として基板を複数積層したいわゆる多層ＦＰＣの需要が増加している。この多層ＦＰＣでは、圧着貼り合わせ工程で熱が伝わり難くなるため、従来のゴム材料からなるクッションシートでは熱伝導性が十分ではなく、成形サイクルを長くするか、設定温度や圧力を高くして対応している。成形サイクルを長くすると、当然のことながら生産性が悪くなる。高温高圧に設定すると、ＦＰＣの変形等が発生しやすくなり歩留まりが低下するという問題と、クッションシート自体の熱劣化が促進され、その寿命が短くなるという問題が発生する。
【０００５】
この貼り合わせ工程において、接着剤の硬化温度は１００℃以上と高いため、各部材の熱抵抗を考えると、クッションシートの温度は２００℃近くまで上昇する場合がある。従って、クッションシートには耐熱性が要求されるため、現在では主に、シリコーンゴムとフッ素ゴムが使用されている。
【０００６】
一般的に、フッ素ゴムは耐熱性に優れるものの、ゴム硬度の柔らかいものを作ることが困難であり、比較的硬いものしか準備できない。従って、十分なクッション性が得られない場合があった。また、フッ素ゴムは、各種フィラーへの濡れ性が非常に悪いため、限られたカーボンブラック以外の充填が難しく、熱伝導性を付与し難いという欠点があった。更にフッ素ゴムの場合、ＦＰＣ貼り合わせ工程で、クッションシートとＦＰＣの間に挟んで使用する保護フィルムとの離型が悪いことも問題とされている。
【０００７】
その他、弾性体を使用しない圧着貼り合わせ方法も検討されているが、品質の安定化が難しく、実用化されていないのが現状である。
【０００８】
なお、本発明に関連する公知文献としては、下記のものがあるが、いずれも熱伝導性は十分ではなかった。
【特許文献１】特開平２−３１０９９０号公報
【特許文献２】特開平４−２０１４４１号公報
【特許文献３】特開平４−２０１４４２号公報
【特許文献４】特開平４−２０１４４３号公報
【特許文献５】特開平４−３５０９９２号公報
【特許文献６】特開平４−３５１５４６号公報
【特許文献７】特開２００３−１７０３００号公報
【特許文献８】特開２００３−１７０４５８号公報
【特許文献９】特開２００２−３６８３８７号公報
【特許文献１０】特開２００２−３３５０６４号公報
【特許文献１１】特開２００２−１４４４８４号公報
【特許文献１２】特開２００７−０９８８１６号公報
【特許文献１３】特開２００５−００２１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、クイックプレス圧着貼り合わせ工程で使用される熱伝導率を高めたシリコーンゴム層を少なくとも金属板の片面に設けたＦＰＣ製造用クッションシートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、クイックプレス方式において、成形サイクルを短くし、生産性を向上する方法を鋭意検討した結果、従来、クッション材として使用していたシリコーンゴム層の材質を、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性のシリコーンゴム層とすることで、良好な結果が得られることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１１】
従って、本発明は、ＦＰＣ製造工程中のクイックプレス圧着貼り合わせ工程で使用するクッションシートであって、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性シリコーンゴム層を少なくとも金属板の片面に設けてなるＦＰＣ製造用クッションシートを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＦＰＣ製造用クッションシートは、熱伝導性に優れ、クッション性も良好であるため、プレス成形機からＦＰＣへの熱伝達が良好になる。従って、成形サイクルを短くし、生産性を向上することができる。また、設定温度を低くできるため、電力削減、クッションシート自体の熱劣化低減による長寿命化により、コスト削減にも繋がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のＦＰＣ製造用クッションシートは、ＦＰＣ製造工程中のクイックプレス圧着貼り合わせ工程で使用するクッションシートであって、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性シリコーンゴム層を少なくとも金属板の片面に設けてなるものである。
【００１４】
本発明のＦＰＣ製造用クッションシートに使用される熱伝導性シリコーンゴムは、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上、好ましくは０．６〜５．０Ｗ／ｍＫであれば特に限定されるものではない。なお、本発明において、熱伝導率は、ＡＳＴＭ Ｅ １５３０ 保護熱流計法により測定される。
【００１５】
このような熱伝導性シリコーンゴムとしては、（Ａ）平均重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン１００質量部、（Ｂ）カーボンブラック０〜１００質量部、（Ｃ）ＢＥＴ比表面積が５０ｍ2／ｇ以上である微粉末シリカ０〜１００質量部、（Ｄ）金属、前記（Ｃ）成分以外の金属酸化物、金属窒化物及び金属炭化物から選択される少なくとも一種の熱伝導性粉末０〜１，６００質量部、及び（Ｅ）硬化剤を含有してなるシリコーンゴム組成物の硬化物であることが好ましい。また、熱伝導率０．４Ｗ／ｍＫ以上を確保するためには、（Ｂ）成分と（Ｃ）成分と（Ｄ）成分の合計が５０〜１，６００質量部であることが必要である。
【００１６】
（Ａ）成分である平均重合度１００以上のオルガノポリシロキサンは、下記平均組成式で表されるものが好ましい。
Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2
（式中、Ｒ1は置換又は非置換の一価炭化水素基であり、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
【００１７】
ここで、上記式中のＲ1は置換又は非置換の一価炭化水素基を表す。その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基、ベンジル基、２−フェニルエチル基などのアラルキル基、あるいはこれらの基の炭素原子に結合している水素原子の一部又は全部を、ハロゲン原子、シアノ基などで置換したクロロメチル基、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基などから選択される同一又は異種の、炭素数１〜１０、好ましくは炭素数１〜８の非置換又は置換一価炭化水素基等が挙げられる。本発明においては、（Ａ）成分がオイル状の場合には、一分子中に少なくとも２個以上のアルケニル基を含んだものであることが好ましい。生ゴム状の場合には、Ｒ1の０．００１〜５モル％、特に０．０１〜１モル％がアルケニル基であることが好ましい。
【００１８】
上記オルガノポリシロキサンの平均重合度は１００以上であり、好ましくは１５０〜２０，０００、更に好ましくは３，０００〜２０，０００である。重合度が１００より小さいと硬化後の機械的強度が劣り、脆くなる場合がある。重合度が２０，０００より大きいと加工性が悪くなる場合がある。なお、平均重合度は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）測定データにより、ポリスチレン標準試料で作成した検量線を用いて換算することで求められる値である。
【００１９】
（Ｂ）成分のカーボンブラックは、シリコーンゴム層の耐熱性及び熱伝導性を向上させるだけでなく、機械的強度を向上させるとともに、シリコーンゴムシートを導電化して帯電防止性を付与するものである。
【００２０】
一般に、シリコーンゴムの耐熱性は、組成物中のｐＨ、水分あるいは不純物の影響を受けるために、添加剤の選定には十分注意する必要がある。カーボンブラックは、シリコーンゴムの耐熱性を向上させることができるが、その不純物及び揮発分を考慮する必要がある。カーボンブラックの揮発分は、表面に化学的に吸着している酸素化合物（カルボキシル、キノン、ラクトン、ヒドロキシル等の酸性成分）の質量に該当するが、加熱することによりこの酸素化合物が表面から気化するため、シリコーンゴムの耐熱性に悪影響を与える。従って、揮発分が少ないものを使用することが好ましく、具体的には、水以外の揮発分が１．０質量％以下、更には揮発分が０．５質量％以下のカーボンブラックを使用することが好ましい。
【００２１】
ここで、本発明における揮発分の測定方法は、ＪＩＳ Ｋ ６２２１の“ゴム用カーボンブラック試験方法”に記載されている方法を用いる。具体的には、るつぼの中にカーボンブラックを規定量入れ、９５０℃で７分間加熱した後の揮発減量を測定するものである。
【００２２】
カーボンブラックは、その製造方法により、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等に分類される。本発明においては、これらのどのカーボンブラックを使用してもよいが、揮発分が１．０質量％以下のカーボンブラックとしては、アセチレンブラックや導電性カーボンブラック等が好適である（例えば特開平１−２７２６６７号公報の第３頁、第３６〜４０行目）。
【００２３】
比表面積が大きいカーボンブラックほど耐熱性を向上させ、高温時の機械的強度の低下を抑制する効果が大きいため、本発明においては、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ2／ｇ以上のカーボンブラックが好ましく、特に５０ｍ2／ｇ以上のものが好ましく、更には１００ｍ2／ｇ以上のものを使用することが好ましい。なお、ＢＥＴ比表面積の上限は１，０００ｍ2／ｇ以下、特に５００ｍ2／ｇ以下であることが好ましい。
【００２４】
（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０〜１００質量部であることが好ましく、０〜７０質量部であることがより好ましく、０〜５０質量部であることが更に好ましい。１００質量部より多いとシリコーンゴム組成物の可塑度が高くなりすぎて成形性が悪くなったり、硬化後のゴムが硬くなりすぎる場合がある。なお、配合する場合は、（Ａ）成分１００質量部に対して１質量部以上配合することが好ましい。
【００２５】
（Ｃ）成分のＢＥＴ比表面積が５０ｍ2／ｇ以上である微粉末シリカは、シリコーンゴムの補強成分として使われるものである。この微粉末シリカは、親水性のものでも疎水性のものでもよいが、補強性の面からはＢＥＴ比表面積が５０〜８００ｍ2／ｇであることが好ましく、特に１００〜５００ｍ2／ｇのものがよい。比表面積が５０ｍ2／ｇ未満では、補強効果が十分得られない。
【００２６】
（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０〜１００質量部であることが好ましく、０〜７０質量部であることがより好ましく、０〜５０質量部であることが更に好ましい。１００質量部より多いとシリコーンゴム組成物の可塑度が高くなりすぎて成形性が悪くなったり、硬化後のゴムが硬くなりすぎる場合がある。なお、配合する場合は、（Ａ）成分１００質量部に対して１質量部以上配合することが好ましい。
【００２７】
（Ｄ）成分は、金属、（Ｃ）成分以外の金属酸化物、金属窒化物及び金属炭化物から選択される少なくとも１種の熱伝導性粉末であり、本発明のシリコーンゴムシートに熱伝導性を付与するものである。これらの具体例としては、金属では銀、銅、鉄、金属珪素、ニッケル、アルミニウムなど、金属酸化物では酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、二酸化珪素、酸化鉄など、金属窒化物では窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素など、金属炭化物では炭化珪素、炭化ホウ素などが例示される。
【００２８】
この熱伝導性粉末の平均粒径は、特に制限されるものではないが、０．１〜１００μｍであることが好ましく、更には０．５〜５０μｍであることが好ましい。平均粒径が０．１μｍ未満では、相対的に粉末の比表面積が大きくなるため、高充填が困難となり、熱伝導率が十分ではなくなるとともに、硬化後のゴムが硬くなりすぎる場合がある。平均粒径が１００μｍより大きいと、硬化後のゴムが脆くなるとともに、表面に凹凸ができ易くなるため好ましくない。なお、本発明において、平均粒径はレーザー回折法による体積基準の累積平均径である。具体的には、例えば日機装株式会社製の粒度分析計であるマイクロトラックなどにより測定することができる。
熱伝導性粉末の粒子形状は、球状、楕円状、扁平状、角張った不定形、丸みを帯びた不定形、針状などあるが、本発明においては、特に限定されるものではない。
【００２９】
（Ｄ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０〜１，６００質量部であることが好ましく、特に０〜１，０００質量部の範囲で使用することが好ましい。１，６００質量部より多いと配合が困難になる上、成形加工性が悪くなる。なお、配合する場合は、（Ａ）成分１００質量部に対して１０質量部以上配合することが好ましい。
【００３０】
また、本発明における（Ｂ）成分と（Ｃ）成分と（Ｄ）成分の合計配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して５０〜１，６００質量部であることが好ましく、１００〜１，２００質量部であることがより好ましく、１２０〜８００質量部であることが更に好ましい。（Ｂ）成分と（Ｃ）成分と（Ｄ）成分の合計配合量が少なすぎると熱伝導性が十分ではない場合があり、多すぎると配合が困難になる上、加工性が悪くなる場合がある。
【００３１】
（Ｅ）成分の硬化剤は、通常シリコーンゴムの硬化に使用されている公知の硬化剤の中から適宜選択することができる。これらの硬化剤の例としては、ラジカル反応に使用されるジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）へキサン、ジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンがアルケニル基を２個以上有する場合に対しては、付加反応硬化剤として、ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に２個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと白金系触媒とからなるもの、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンがシラノール基を２個以上含有する場合に対しては、縮合反応硬化剤として、アルコキシ基、アセトキシ基、ケトオキシム基、プロペノキシ基などの加水分解性の基を２個以上有する有機ケイ素化合物等が挙げられる。本発明においては、ラジカル反応及び／又は付加反応で硬化させることが好ましい。
【００３２】
これらの硬化剤の添加量は通常のシリコーンゴムの場合と同様にすればよいが、例えば、ラジカル反応の場合には有機過酸化物を（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜１０質量部、付加反応の場合にはオルガノハイドロジェンポリシロキサンのＳｉＨ基が（Ａ）成分のアルケニル基に対して０．５〜５モルとなる量及び白金系触媒が１〜１，０００ｐｐｍとなる量使用することが好ましい。また、有機過酸化物とオルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金系触媒を同時に添加して、ラジカル反応と付加反応の二つの反応により硬化させることもできるが、このときのそれぞれの硬化剤の添加量は上記に準じて添加することが好ましい。
【００３３】
本発明においては、任意であるが、上記シリコーンゴム組成物に、酸化セリウム粉末（（Ｆ）成分）を必要に応じて添加することにより、耐熱性を向上させることができる。該酸化セリウムの添加量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜５質量部、好ましくは０．２〜２質量部の範囲である。添加量が５質量部を超えると反対に耐熱性が低下してくる場合がある。また、この酸化セリウム粉末としては、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ2／ｇ以上という比較的大きな比表面積を有するものを用いることが好ましい。
【００３４】
上記シリコーンゴム組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じてクレイ、炭酸カルシウム、けいそう土、二酸化チタン等の充填剤、低分子シロキサンエステル、シラノール等の分散剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等の接着付与剤、難燃性を付与させる白金族金属系触媒、ゴムコンパウンドのグリーン強度を上げるテトラフルオロポリエチレン粒子などを、その他の成分として添加してもよい。
【００３５】
なお、上記シリコーンゴム組成物の調製は、上記各成分をプラネタリーミキサー、ニーダー、二本ロール、三本ロール、バンバリーミキサー等の混合機を用いて混練りすればよいが、硬化剤は使用する直前に添加することが好ましい。
ここで、上記シリコーンゴム組成物を硬化する際の硬化条件は適宜選定されるものであるが、加熱硬化条件としては、６０〜２００℃、特に８０〜１８０℃で１〜６０分間、特に５〜３０分間とすることが好ましい。
【００３６】
本発明のＦＰＣ製造用クッションシートの金属板は、熱伝導率、コスト、入手のし易さの面から鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、又はそれらの合金であることが好ましい。
【００３７】
ＦＰＣ製造用クッションシートの金属板の厚さは０．０２〜１０ｍｍであることが好ましい。０．０２ｍｍよりも薄いとＦＰＣ製造用クッションシート製造時の扱いが困難になるとともに、出来上がったＦＰＣ製造用クッションシートでの補強効果が十分ではなくなるおそれがある。１０ｍｍよりも厚いと質量が重過ぎて取り扱いが悪くなる場合がある。
また、熱伝導性シリコーンゴムの厚さは、０．０５〜１０ｍｍ、特に０．１〜１０ｍｍであることが好ましい。０．０５ｍｍよりも薄いとクッション効果が不十分となり、均一な圧着ができなくなるおそれがある。１０ｍｍよりも厚いと熱の伝達が十分でなくなるおそれがある。
【００３８】
本発明のＦＰＣ製造用クッションシートの製造方法としては、下記のような方法が考えられるが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
上記で得られたシリコーンゴム組成物を金属板と積層成形する方法としては、硬化剤までを配合したシリコーンゴム組成物をカレンダー成形機あるいは押出し機等で所定の厚さに分出してから金属板に重ねてプレス硬化させる方法や、液状のシリコーンゴム組成物あるいはトルエン等の溶剤に溶解して液状化したシリコーンゴム組成物を金属板上にコーティングしてから硬化させる方法等が挙げられる。熱伝導性シリコーンゴム層と金属板との接着をより強固にするため、必要に応じて金属板表面にプライマー処理をしてもよい。
【００４０】
本発明のＦＰＣ製造用クッションシートは、熱伝導性シリコーンゴム層を金属板の少なくとも片面に設けたものであって、金属板の片面のみに熱伝導性シリコーンゴム層を設けてもよいし、金属板の両面に熱伝導性シリコーンゴム層を設けてもよい。金属板の両面に熱伝導性シリコーンゴム層を設ける場合、それらの材質は同じであっても、異なっていてもよい。また、そのそれぞれの熱伝導性シリコーンゴム層の厚さは、同じであっても、異なっていてもよい。ただし、金属板の両面にシリコーンゴム層を設ける場合、プレス機に接触する面のシリコーンゴム層は、主にプレス機のプレス板とＦＰＣ製造用クッションシートの接触熱抵抗を低減する役割を目的とするため、薄いほうが望ましい。具体的には、０．０５〜０．５ｍｍの厚さであることが望ましい。一方、ＦＰＣに面するシリコーンゴム層には、熱伝導とともにクッション性が要求されるため、ある程度の厚さが必要となる。具体的には、０．１〜１０ｍｍの厚さであることが望ましい。
【００４１】
このようにして得られた本発明のＦＰＣ製造用クッションシートを使用することにより、プレス成形機からＦＰＣへの熱伝達が良好になるため、成形サイクルを短くし、生産性を向上することができる。また、設定温度を低くできるため、電力削減、クッションシート自体の長寿命化により、コスト削減にも繋がる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記の例において、（Ｂ）成分のカーボンブラックの平均粒径は、電子顕微鏡により写真を撮影し、その写真により一次粒子径を測定する方法、いわゆる電子顕微鏡法により求めた粒子径の算術平均値を言う。なお、カーボンブラックは、通常は一次粒子が凝集した凝集粒を形成して存在するが、ここで言う平均粒子径は凝集粒の平均粒径ではなく、一次粒子の平均粒子径を言う。また、（Ｄ）成分の熱伝導性粉末の平均粒径は、レーザー回折法による体積基準の累積平均径である。
【００４３】
［実施例１〜５、比較例１，２］
（評価用クッションシートの製造）
【００４４】
《熱伝導性シリコーンゴム組成物の作製》
以下の原材料を準備した。
・オルガノポリシロキサン：
（ａ−１）ジメチルシロキサン単位９９．８５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．１５モル％からなる平均重合度８，０００の、分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたメチルビニルポリシロキサン
（ａ−２）ジメチルシロキサン単位９９．５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．５モル％からなる平均重合度８，０００の、分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたメチルビニルポリシロキサン
（ａ−３）平均重合度７５０の、分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン
（ａ−４）ジメチルシロキサン単位９５モル％、メチルビニルシロキサン単位５モル％からなる平均重合度２００の、分子鎖両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖されたメチルビニルポリシロキサン
【００４５】
・カーボンブラック：
（ｂ−１）平均粒径が３５ｎｍ、水以外の揮発分０．１０質量％、ＢＥＴ比表面積６９ｍ2／ｇのアセチレンブラック
・微粉末シリカ：
（ｃ−１）ＢＥＴ比表面積１１０ｍ2／ｇの疎水性シリカ（商品名：ＡｅｒｏｓｉｌＲ−９７２、Ｄｅｇｕｓｓａ株式会社製）
・熱伝導性粉末：
（ｄ−１）平均粒径が４μｍの結晶性二酸化ケイ素粉末
（ｄ−２）平均粒径が１１μｍの金属珪素粉末
（ｄ−３）平均粒径２．５μｍのアルミニウム粉末
【００４６】
・硬化剤：
（ｅ−１）２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）へキサン：５０質量％、ジメチルシロキサン単位９９．８５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．１５モル％からなる平均重合度８，０００の、分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたメチルビニルポリシロキサン：５０質量％のペースト
（ｅ−２）塩化白金酸のビニルシロキサン錯体（白金含有量１質量％）
（ｅ−３）下記式（１）：
【化１】
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン
（ｅ−４）下記式（２）：
【化２】
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン
【００４７】
・その他の成分：
（ｆ−１）ＢＥＴ比表面積が１４０ｍ2／ｇの酸化セリウム粉末
（ｆ−２）エチニルシクロヘキサノールの５０質量％トルエン溶液
【００４８】
以下の方法で、熱伝導性シリコーンゴム層のベースコンパウンドを作製した。
ベースコンパウンド１：
表１に示す原料を、加圧ニーダーを用いて加熱せずに均一に混練りしてベースコンパウンド１を得た。
ベースコンパウンド２〜４：
表１に示す原料を、加圧ニーダーを用いて均一に混練りし、更に１５０℃で２時間熱処理混合後、冷却してベースコンパウンド２〜４を得た。
ベースコンパウンド５：
表１に示す原料を、プラネタリーミキサーを用いて室温で均一に混合してベースコンパウンド５を得た。
【００４９】
【表１】
【００５０】
上記ベースコンパウンドを使用して、下記の方法によりゴム組成物１〜５を作製した。
ゴム組成物１〜４：
上記で得られたベースコンパウンド１００質量部に、下記表２に示したｅ−１〜３の硬化剤、ｆ−１：酸化セリウム粉末とｆ−２：制御剤を二本ロールにて均一に混練し、硬化性の熱伝導性シリコーンゴム組成物であるゴム組成物１〜４を得た。
ゴム組成物５：
上記で得られたベースコンパウンド１００質量部に、下記表２に示したｅ−２，４の硬化剤、ｆ−１：酸化セリウム粉末とｆ−２：制御剤をプラネタリーミキサーにて均一に混練し、硬化性の熱伝導性シリコーンゴム組成物であるゴム組成物５を得た。
【００５１】
《熱伝導性シリコーンゴムの各種物性測定》
得られたゴム組成物を用いて物性及び熱伝導率を下記方法により測定した。ゴム組成物の配合とその物性測定結果を表２に示した。
【００５２】
［硬さ（デュロメータタイプＡ）、切断時伸び、引張り強さ］
上記ゴム組成物を１５０℃、１０分間、加熱プレス成形して、２ｍｍ厚のシートを作製した。更に、そのシートを２００℃、４時間熱処理し、ＪＩＳ Ｋ ６２４９に準拠して測定した。
【００５３】
［熱伝導率］
上記ゴム組成物を１５０℃、１０分間、加熱プレス成形して、φ５０ｍｍ、厚さ９ｍｍの円板を作製した。更に、その円板を２００℃、４時間熱処理し、ＡＳＴＭ Ｅ １５３０に準拠して測定した。
【００５４】
【表２】
【００５５】
《ＦＰＣクッションシートの作製》
以下の工程にて、本発明の実施例１〜４と比較例１，２のＦＰＣクッションシートを作製した。各構成を表３，４に示した。
（１）５００×５００ｍｍの金属板準備
（２）アセトンにて表面脱脂
（３）プライマー塗布
（４）上記ゴム組成物１〜３をＰＥＴフィルム上に所定の厚さにカレンダー成形
（両面シリコーン層の場合には、両面ともに成形）
（５）金属板に貼り合わせ
（両面シリコーン層の場合には、両面とも貼り合わせ）
（６）加熱プレス成形：１５０℃、３０分間
（７）ＰＥＴフィルムを剥がして加熱処理：２００℃、４時間
【００５６】
以下の工程にて、本発明の実施例５のＦＰＣクッションシートを作製した。各構成を表４に示した。
（１）５００×５００ｍｍの金属板準備
（２）アセトンにて表面脱脂
（３）プライマー塗布
（４）上記ゴム組成物５を金属板上にバーコーターにてシリコーン層１を所定の厚さに塗布
（５）そのままＨＡＶ加硫：１５０℃、３０分間
（６）金属板のもう一方の面にプライマー塗布
（７）上記ゴム組成物５を金属板上にバーコーターにてシリコーン層２を所定の厚さに塗布
（８）そのままＨＡＶ加硫：１５０℃、３０分間
（９）加熱処理：２００℃、４時間
【００５７】
【表３】
【００５８】
【表４】
【００５９】
《ＦＰＣクッションシートの評価》
５００×５００ｍｍのプレス板面を持つプレス成形機の上側板面に、実施例１又は比較例１のＦＰＣクッションシートをシリコーン層１がプレス成形機の板面と反対側の面に向くようにセットし、プレス成形機の下側板面に実施例２〜５又は比較例２のＦＰＣクッションシートをセットして下記に示す方法により熱伝導性の評価を行った。
【００６０】
［熱伝導性の評価］
下側プレス板上にセットしたＦＰＣクッションシートのシリコーン層１の表面中央部にφ５０μｍの熱電対をセットし、プレス成形機の設定温度を２００℃として、１ＭＰａの圧力で２４０秒間プレスしたときの温度上昇を測定した。結果を図１のグラフに示した。
【００６１】
本発明の実施例である熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上のシリコーンゴム層を配置したＦＰＣクッションシートを使用することにより、比較例に示した従来から使用されてきた熱伝導率の低いシリコーンゴム層を配置したＦＰＣクッションシートよりも格段に昇温速度が速く、最高到達温度が高いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例におけるＦＰＣクッションシートの熱伝導評価結果を示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）製造工程中のクイックプレス圧着貼り合わせ工程で使用するクッションシートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）：フレキシブルプリント基板の製造工程中には、カバーレイフィルムや補強板の圧着貼り合わせ工程がある。この工程は、熱硬化型のエポキシ接着剤などにより当該部材の貼り付けを行うものであり、均一加圧下での加熱が必要となる。現在、この加熱プレスでの圧着貼り合わせ工程には、代表的な二つの方式がある。一つは、クイックプレス方式であり、プレス板の上下にクッションシートを取り付けたプレス成形機を、常時所定の温度に加熱しておき、ＦＰＣを１面でプレス成形機にセットして圧着貼り合わせを行う方法である。もう一つは、室温付近のプレス成形機に、複数のＦＰＣをクッションシートを介して重ねてセットし、加圧・昇温後、冷却して圧着貼り合わせを行う多段プレス方式である。現在、生産性が良好であることや、微調整が可能であることなどの理由から、クイックプレス方式が主流になってきている。
【０００３】
いずれの方法においても、クッションシートは、ＦＰＣを貼り合わせる際に用いられ、接着剤を均一の厚さに保持する効果や、加圧時にＦＰＣパターンの凹凸と接着剤の流れに起因する製品の変形や断線を防止する効果を持つ極めて重要な部品である。
【０００４】
最近の傾向として、小型で高集積を目的として基板を複数積層したいわゆる多層ＦＰＣの需要が増加している。この多層ＦＰＣでは、圧着貼り合わせ工程で熱が伝わり難くなるため、従来のゴム材料からなるクッションシートでは熱伝導性が十分ではなく、成形サイクルを長くするか、設定温度や圧力を高くして対応している。成形サイクルを長くすると、当然のことながら生産性が悪くなる。高温高圧に設定すると、ＦＰＣの変形等が発生しやすくなり歩留まりが低下するという問題と、クッションシート自体の熱劣化が促進され、その寿命が短くなるという問題が発生する。
【０００５】
この貼り合わせ工程において、接着剤の硬化温度は１００℃以上と高いため、各部材の熱抵抗を考えると、クッションシートの温度は２００℃近くまで上昇する場合がある。従って、クッションシートには耐熱性が要求されるため、現在では主に、シリコーンゴムとフッ素ゴムが使用されている。
【０００６】
一般的に、フッ素ゴムは耐熱性に優れるものの、ゴム硬度の柔らかいものを作ることが困難であり、比較的硬いものしか準備できない。従って、十分なクッション性が得られない場合があった。また、フッ素ゴムは、各種フィラーへの濡れ性が非常に悪いため、限られたカーボンブラック以外の充填が難しく、熱伝導性を付与し難いという欠点があった。更にフッ素ゴムの場合、ＦＰＣ貼り合わせ工程で、クッションシートとＦＰＣの間に挟んで使用する保護フィルムとの離型が悪いことも問題とされている。
【０００７】
その他、弾性体を使用しない圧着貼り合わせ方法も検討されているが、品質の安定化が難しく、実用化されていないのが現状である。
【０００８】
なお、本発明に関連する公知文献としては、下記のものがあるが、いずれも熱伝導性は十分ではなかった。
【特許文献１】特開平２−３１０９９０号公報
【特許文献２】特開平４−２０１４４１号公報
【特許文献３】特開平４−２０１４４２号公報
【特許文献４】特開平４−２０１４４３号公報
【特許文献５】特開平４−３５０９９２号公報
【特許文献６】特開平４−３５１５４６号公報
【特許文献７】特開２００３−１７０３００号公報
【特許文献８】特開２００３−１７０４５８号公報
【特許文献９】特開２００２−３６８３８７号公報
【特許文献１０】特開２００２−３３５０６４号公報
【特許文献１１】特開２００２−１４４４８４号公報
【特許文献１２】特開２００７−０９８８１６号公報
【特許文献１３】特開２００５−００２１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、クイックプレス圧着貼り合わせ工程で使用される熱伝導率を高めたシリコーンゴム層を少なくとも金属板の片面に設けたＦＰＣ製造用クッションシートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、クイックプレス方式において、成形サイクルを短くし、生産性を向上する方法を鋭意検討した結果、従来、クッション材として使用していたシリコーンゴム層の材質を、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性のシリコーンゴム層とすることで、良好な結果が得られることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１１】
従って、本発明は、ＦＰＣ製造工程中のクイックプレス圧着貼り合わせ工程で使用するクッションシートであって、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性シリコーンゴム層を少なくとも金属板の片面に設けてなるＦＰＣ製造用クッションシートを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＦＰＣ製造用クッションシートは、熱伝導性に優れ、クッション性も良好であるため、プレス成形機からＦＰＣへの熱伝達が良好になる。従って、成形サイクルを短くし、生産性を向上することができる。また、設定温度を低くできるため、電力削減、クッションシート自体の熱劣化低減による長寿命化により、コスト削減にも繋がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のＦＰＣ製造用クッションシートは、ＦＰＣ製造工程中のクイックプレス圧着貼り合わせ工程で使用するクッションシートであって、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性シリコーンゴム層を少なくとも金属板の片面に設けてなるものである。
【００１４】
本発明のＦＰＣ製造用クッションシートに使用される熱伝導性シリコーンゴムは、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上、好ましくは０．６〜５．０Ｗ／ｍＫであれば特に限定されるものではない。なお、本発明において、熱伝導率は、ＡＳＴＭ Ｅ １５３０ 保護熱流計法により測定される。
【００１５】
このような熱伝導性シリコーンゴムとしては、（Ａ）平均重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン１００質量部、（Ｂ）カーボンブラック０〜１００質量部、（Ｃ）ＢＥＴ比表面積が５０ｍ2／ｇ以上である微粉末シリカ０〜１００質量部、（Ｄ）金属、前記（Ｃ）成分以外の金属酸化物、金属窒化物及び金属炭化物から選択される少なくとも一種の熱伝導性粉末０〜１，６００質量部、及び（Ｅ）硬化剤を含有してなるシリコーンゴム組成物の硬化物であることが好ましい。また、熱伝導率０．４Ｗ／ｍＫ以上を確保するためには、（Ｂ）成分と（Ｃ）成分と（Ｄ）成分の合計が５０〜１，６００質量部であることが必要である。
【００１６】
（Ａ）成分である平均重合度１００以上のオルガノポリシロキサンは、下記平均組成式で表されるものが好ましい。
Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2
（式中、Ｒ1は置換又は非置換の一価炭化水素基であり、ａは１．９５〜２．０５の正数である。）
【００１７】
ここで、上記式中のＲ1は置換又は非置換の一価炭化水素基を表す。その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基、ベンジル基、２−フェニルエチル基などのアラルキル基、あるいはこれらの基の炭素原子に結合している水素原子の一部又は全部を、ハロゲン原子、シアノ基などで置換したクロロメチル基、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基などから選択される同一又は異種の、炭素数１〜１０、好ましくは炭素数１〜８の非置換又は置換一価炭化水素基等が挙げられる。本発明においては、（Ａ）成分がオイル状の場合には、一分子中に少なくとも２個以上のアルケニル基を含んだものであることが好ましい。生ゴム状の場合には、Ｒ1の０．００１〜５モル％、特に０．０１〜１モル％がアルケニル基であることが好ましい。
【００１８】
上記オルガノポリシロキサンの平均重合度は１００以上であり、好ましくは１５０〜２０，０００、更に好ましくは３，０００〜２０，０００である。重合度が１００より小さいと硬化後の機械的強度が劣り、脆くなる場合がある。重合度が２０，０００より大きいと加工性が悪くなる場合がある。なお、平均重合度は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）測定データにより、ポリスチレン標準試料で作成した検量線を用いて換算することで求められる値である。
【００１９】
（Ｂ）成分のカーボンブラックは、シリコーンゴム層の耐熱性及び熱伝導性を向上させるだけでなく、機械的強度を向上させるとともに、シリコーンゴムシートを導電化して帯電防止性を付与するものである。
【００２０】
一般に、シリコーンゴムの耐熱性は、組成物中のｐＨ、水分あるいは不純物の影響を受けるために、添加剤の選定には十分注意する必要がある。カーボンブラックは、シリコーンゴムの耐熱性を向上させることができるが、その不純物及び揮発分を考慮する必要がある。カーボンブラックの揮発分は、表面に化学的に吸着している酸素化合物（カルボキシル、キノン、ラクトン、ヒドロキシル等の酸性成分）の質量に該当するが、加熱することによりこの酸素化合物が表面から気化するため、シリコーンゴムの耐熱性に悪影響を与える。従って、揮発分が少ないものを使用することが好ましく、具体的には、水以外の揮発分が１．０質量％以下、更には揮発分が０．５質量％以下のカーボンブラックを使用することが好ましい。
【００２１】
ここで、本発明における揮発分の測定方法は、ＪＩＳ Ｋ ６２２１の“ゴム用カーボンブラック試験方法”に記載されている方法を用いる。具体的には、るつぼの中にカーボンブラックを規定量入れ、９５０℃で７分間加熱した後の揮発減量を測定するものである。
【００２２】
カーボンブラックは、その製造方法により、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等に分類される。本発明においては、これらのどのカーボンブラックを使用してもよいが、揮発分が１．０質量％以下のカーボンブラックとしては、アセチレンブラックや導電性カーボンブラック等が好適である（例えば特開平１−２７２６６７号公報の第３頁、第３６〜４０行目）。
【００２３】
比表面積が大きいカーボンブラックほど耐熱性を向上させ、高温時の機械的強度の低下を抑制する効果が大きいため、本発明においては、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ2／ｇ以上のカーボンブラックが好ましく、特に５０ｍ2／ｇ以上のものが好ましく、更には１００ｍ2／ｇ以上のものを使用することが好ましい。なお、ＢＥＴ比表面積の上限は１，０００ｍ2／ｇ以下、特に５００ｍ2／ｇ以下であることが好ましい。
【００２４】
（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０〜１００質量部であることが好ましく、０〜７０質量部であることがより好ましく、０〜５０質量部であることが更に好ましい。１００質量部より多いとシリコーンゴム組成物の可塑度が高くなりすぎて成形性が悪くなったり、硬化後のゴムが硬くなりすぎる場合がある。なお、配合する場合は、（Ａ）成分１００質量部に対して１質量部以上配合することが好ましい。
【００２５】
（Ｃ）成分のＢＥＴ比表面積が５０ｍ2／ｇ以上である微粉末シリカは、シリコーンゴムの補強成分として使われるものである。この微粉末シリカは、親水性のものでも疎水性のものでもよいが、補強性の面からはＢＥＴ比表面積が５０〜８００ｍ2／ｇであることが好ましく、特に１００〜５００ｍ2／ｇのものがよい。比表面積が５０ｍ2／ｇ未満では、補強効果が十分得られない。
【００２６】
（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０〜１００質量部であることが好ましく、０〜７０質量部であることがより好ましく、０〜５０質量部であることが更に好ましい。１００質量部より多いとシリコーンゴム組成物の可塑度が高くなりすぎて成形性が悪くなったり、硬化後のゴムが硬くなりすぎる場合がある。なお、配合する場合は、（Ａ）成分１００質量部に対して１質量部以上配合することが好ましい。
【００２７】
（Ｄ）成分は、金属、（Ｃ）成分以外の金属酸化物、金属窒化物及び金属炭化物から選択される少なくとも１種の熱伝導性粉末であり、本発明のシリコーンゴムシートに熱伝導性を付与するものである。これらの具体例としては、金属では銀、銅、鉄、金属珪素、ニッケル、アルミニウムなど、金属酸化物では酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、二酸化珪素、酸化鉄など、金属窒化物では窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素など、金属炭化物では炭化珪素、炭化ホウ素などが例示される。
【００２８】
この熱伝導性粉末の平均粒径は、特に制限されるものではないが、０．１〜１００μｍであることが好ましく、更には０．５〜５０μｍであることが好ましい。平均粒径が０．１μｍ未満では、相対的に粉末の比表面積が大きくなるため、高充填が困難となり、熱伝導率が十分ではなくなるとともに、硬化後のゴムが硬くなりすぎる場合がある。平均粒径が１００μｍより大きいと、硬化後のゴムが脆くなるとともに、表面に凹凸ができ易くなるため好ましくない。なお、本発明において、平均粒径はレーザー回折法による体積基準の累積平均径である。具体的には、例えば日機装株式会社製の粒度分析計であるマイクロトラックなどにより測定することができる。
熱伝導性粉末の粒子形状は、球状、楕円状、扁平状、角張った不定形、丸みを帯びた不定形、針状などあるが、本発明においては、特に限定されるものではない。
【００２９】
（Ｄ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０〜１，６００質量部であることが好ましく、特に０〜１，０００質量部の範囲で使用することが好ましい。１，６００質量部より多いと配合が困難になる上、成形加工性が悪くなる。なお、配合する場合は、（Ａ）成分１００質量部に対して１０質量部以上配合することが好ましい。
【００３０】
また、本発明における（Ｂ）成分と（Ｃ）成分と（Ｄ）成分の合計配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して５０〜１，６００質量部であることが好ましく、１００〜１，２００質量部であることがより好ましく、１２０〜８００質量部であることが更に好ましい。（Ｂ）成分と（Ｃ）成分と（Ｄ）成分の合計配合量が少なすぎると熱伝導性が十分ではない場合があり、多すぎると配合が困難になる上、加工性が悪くなる場合がある。
【００３１】
（Ｅ）成分の硬化剤は、通常シリコーンゴムの硬化に使用されている公知の硬化剤の中から適宜選択することができる。これらの硬化剤の例としては、ラジカル反応に使用されるジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）へキサン、ジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンがアルケニル基を２個以上有する場合に対しては、付加反応硬化剤として、ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に２個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと白金系触媒とからなるもの、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンがシラノール基を２個以上含有する場合に対しては、縮合反応硬化剤として、アルコキシ基、アセトキシ基、ケトオキシム基、プロペノキシ基などの加水分解性の基を２個以上有する有機ケイ素化合物等が挙げられる。本発明においては、ラジカル反応及び／又は付加反応で硬化させることが好ましい。
【００３２】
これらの硬化剤の添加量は通常のシリコーンゴムの場合と同様にすればよいが、例えば、ラジカル反応の場合には有機過酸化物を（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜１０質量部、付加反応の場合にはオルガノハイドロジェンポリシロキサンのＳｉＨ基が（Ａ）成分のアルケニル基に対して０．５〜５モルとなる量及び白金系触媒が１〜１，０００ｐｐｍとなる量使用することが好ましい。また、有機過酸化物とオルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金系触媒を同時に添加して、ラジカル反応と付加反応の二つの反応により硬化させることもできるが、このときのそれぞれの硬化剤の添加量は上記に準じて添加することが好ましい。
【００３３】
本発明においては、任意であるが、上記シリコーンゴム組成物に、酸化セリウム粉末（（Ｆ）成分）を必要に応じて添加することにより、耐熱性を向上させることができる。該酸化セリウムの添加量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜５質量部、好ましくは０．２〜２質量部の範囲である。添加量が５質量部を超えると反対に耐熱性が低下してくる場合がある。また、この酸化セリウム粉末としては、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ2／ｇ以上という比較的大きな比表面積を有するものを用いることが好ましい。
【００３４】
上記シリコーンゴム組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じてクレイ、炭酸カルシウム、けいそう土、二酸化チタン等の充填剤、低分子シロキサンエステル、シラノール等の分散剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等の接着付与剤、難燃性を付与させる白金族金属系触媒、ゴムコンパウンドのグリーン強度を上げるテトラフルオロポリエチレン粒子などを、その他の成分として添加してもよい。
【００３５】
なお、上記シリコーンゴム組成物の調製は、上記各成分をプラネタリーミキサー、ニーダー、二本ロール、三本ロール、バンバリーミキサー等の混合機を用いて混練りすればよいが、硬化剤は使用する直前に添加することが好ましい。
ここで、上記シリコーンゴム組成物を硬化する際の硬化条件は適宜選定されるものであるが、加熱硬化条件としては、６０〜２００℃、特に８０〜１８０℃で１〜６０分間、特に５〜３０分間とすることが好ましい。
【００３６】
本発明のＦＰＣ製造用クッションシートの金属板は、熱伝導率、コスト、入手のし易さの面から鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、又はそれらの合金であることが好ましい。
【００３７】
ＦＰＣ製造用クッションシートの金属板の厚さは０．０２〜１０ｍｍであることが好ましい。０．０２ｍｍよりも薄いとＦＰＣ製造用クッションシート製造時の扱いが困難になるとともに、出来上がったＦＰＣ製造用クッションシートでの補強効果が十分ではなくなるおそれがある。１０ｍｍよりも厚いと質量が重過ぎて取り扱いが悪くなる場合がある。
また、熱伝導性シリコーンゴムの厚さは、０．０５〜１０ｍｍ、特に０．１〜１０ｍｍであることが好ましい。０．０５ｍｍよりも薄いとクッション効果が不十分となり、均一な圧着ができなくなるおそれがある。１０ｍｍよりも厚いと熱の伝達が十分でなくなるおそれがある。
【００３８】
本発明のＦＰＣ製造用クッションシートの製造方法としては、下記のような方法が考えられるが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
上記で得られたシリコーンゴム組成物を金属板と積層成形する方法としては、硬化剤までを配合したシリコーンゴム組成物をカレンダー成形機あるいは押出し機等で所定の厚さに分出してから金属板に重ねてプレス硬化させる方法や、液状のシリコーンゴム組成物あるいはトルエン等の溶剤に溶解して液状化したシリコーンゴム組成物を金属板上にコーティングしてから硬化させる方法等が挙げられる。熱伝導性シリコーンゴム層と金属板との接着をより強固にするため、必要に応じて金属板表面にプライマー処理をしてもよい。
【００４０】
本発明のＦＰＣ製造用クッションシートは、熱伝導性シリコーンゴム層を金属板の少なくとも片面に設けたものであって、金属板の片面のみに熱伝導性シリコーンゴム層を設けてもよいし、金属板の両面に熱伝導性シリコーンゴム層を設けてもよい。金属板の両面に熱伝導性シリコーンゴム層を設ける場合、それらの材質は同じであっても、異なっていてもよい。また、そのそれぞれの熱伝導性シリコーンゴム層の厚さは、同じであっても、異なっていてもよい。ただし、金属板の両面にシリコーンゴム層を設ける場合、プレス機に接触する面のシリコーンゴム層は、主にプレス機のプレス板とＦＰＣ製造用クッションシートの接触熱抵抗を低減する役割を目的とするため、薄いほうが望ましい。具体的には、０．０５〜０．５ｍｍの厚さであることが望ましい。一方、ＦＰＣに面するシリコーンゴム層には、熱伝導とともにクッション性が要求されるため、ある程度の厚さが必要となる。具体的には、０．１〜１０ｍｍの厚さであることが望ましい。
【００４１】
このようにして得られた本発明のＦＰＣ製造用クッションシートを使用することにより、プレス成形機からＦＰＣへの熱伝達が良好になるため、成形サイクルを短くし、生産性を向上することができる。また、設定温度を低くできるため、電力削減、クッションシート自体の長寿命化により、コスト削減にも繋がる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記の例において、（Ｂ）成分のカーボンブラックの平均粒径は、電子顕微鏡により写真を撮影し、その写真により一次粒子径を測定する方法、いわゆる電子顕微鏡法により求めた粒子径の算術平均値を言う。なお、カーボンブラックは、通常は一次粒子が凝集した凝集粒を形成して存在するが、ここで言う平均粒子径は凝集粒の平均粒径ではなく、一次粒子の平均粒子径を言う。また、（Ｄ）成分の熱伝導性粉末の平均粒径は、レーザー回折法による体積基準の累積平均径である。
【００４３】
［実施例１〜５、比較例１，２］
（評価用クッションシートの製造）
【００４４】
《熱伝導性シリコーンゴム組成物の作製》
以下の原材料を準備した。
・オルガノポリシロキサン：
（ａ−１）ジメチルシロキサン単位９９．８５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．１５モル％からなる平均重合度８，０００の、分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたメチルビニルポリシロキサン
（ａ−２）ジメチルシロキサン単位９９．５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．５モル％からなる平均重合度８，０００の、分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたメチルビニルポリシロキサン
（ａ−３）平均重合度７５０の、分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン
（ａ−４）ジメチルシロキサン単位９５モル％、メチルビニルシロキサン単位５モル％からなる平均重合度２００の、分子鎖両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖されたメチルビニルポリシロキサン
【００４５】
・カーボンブラック：
（ｂ−１）平均粒径が３５ｎｍ、水以外の揮発分０．１０質量％、ＢＥＴ比表面積６９ｍ2／ｇのアセチレンブラック
・微粉末シリカ：
（ｃ−１）ＢＥＴ比表面積１１０ｍ2／ｇの疎水性シリカ（商品名：ＡｅｒｏｓｉｌＲ−９７２、Ｄｅｇｕｓｓａ株式会社製）
・熱伝導性粉末：
（ｄ−１）平均粒径が４μｍの結晶性二酸化ケイ素粉末
（ｄ−２）平均粒径が１１μｍの金属珪素粉末
（ｄ−３）平均粒径２．５μｍのアルミニウム粉末
【００４６】
・硬化剤：
（ｅ−１）２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）へキサン：５０質量％、ジメチルシロキサン単位９９．８５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．１５モル％からなる平均重合度８，０００の、分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたメチルビニルポリシロキサン：５０質量％のペースト
（ｅ−２）塩化白金酸のビニルシロキサン錯体（白金含有量１質量％）
（ｅ−３）下記式（１）：
【化１】
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン
（ｅ−４）下記式（２）：
【化２】
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン
【００４７】
・その他の成分：
（ｆ−１）ＢＥＴ比表面積が１４０ｍ2／ｇの酸化セリウム粉末
（ｆ−２）エチニルシクロヘキサノールの５０質量％トルエン溶液
【００４８】
以下の方法で、熱伝導性シリコーンゴム層のベースコンパウンドを作製した。
ベースコンパウンド１：
表１に示す原料を、加圧ニーダーを用いて加熱せずに均一に混練りしてベースコンパウンド１を得た。
ベースコンパウンド２〜４：
表１に示す原料を、加圧ニーダーを用いて均一に混練りし、更に１５０℃で２時間熱処理混合後、冷却してベースコンパウンド２〜４を得た。
ベースコンパウンド５：
表１に示す原料を、プラネタリーミキサーを用いて室温で均一に混合してベースコンパウンド５を得た。
【００４９】
【表１】
【００５０】
上記ベースコンパウンドを使用して、下記の方法によりゴム組成物１〜５を作製した。
ゴム組成物１〜４：
上記で得られたベースコンパウンド１００質量部に、下記表２に示したｅ−１〜３の硬化剤、ｆ−１：酸化セリウム粉末とｆ−２：制御剤を二本ロールにて均一に混練し、硬化性の熱伝導性シリコーンゴム組成物であるゴム組成物１〜４を得た。
ゴム組成物５：
上記で得られたベースコンパウンド１００質量部に、下記表２に示したｅ−２，４の硬化剤、ｆ−１：酸化セリウム粉末とｆ−２：制御剤をプラネタリーミキサーにて均一に混練し、硬化性の熱伝導性シリコーンゴム組成物であるゴム組成物５を得た。
【００５１】
《熱伝導性シリコーンゴムの各種物性測定》
得られたゴム組成物を用いて物性及び熱伝導率を下記方法により測定した。ゴム組成物の配合とその物性測定結果を表２に示した。
【００５２】
［硬さ（デュロメータタイプＡ）、切断時伸び、引張り強さ］
上記ゴム組成物を１５０℃、１０分間、加熱プレス成形して、２ｍｍ厚のシートを作製した。更に、そのシートを２００℃、４時間熱処理し、ＪＩＳ Ｋ ６２４９に準拠して測定した。
【００５３】
［熱伝導率］
上記ゴム組成物を１５０℃、１０分間、加熱プレス成形して、φ５０ｍｍ、厚さ９ｍｍの円板を作製した。更に、その円板を２００℃、４時間熱処理し、ＡＳＴＭ Ｅ １５３０に準拠して測定した。
【００５４】
【表２】
【００５５】
《ＦＰＣクッションシートの作製》
以下の工程にて、本発明の実施例１〜４と比較例１，２のＦＰＣクッションシートを作製した。各構成を表３，４に示した。
（１）５００×５００ｍｍの金属板準備
（２）アセトンにて表面脱脂
（３）プライマー塗布
（４）上記ゴム組成物１〜３をＰＥＴフィルム上に所定の厚さにカレンダー成形
（両面シリコーン層の場合には、両面ともに成形）
（５）金属板に貼り合わせ
（両面シリコーン層の場合には、両面とも貼り合わせ）
（６）加熱プレス成形：１５０℃、３０分間
（７）ＰＥＴフィルムを剥がして加熱処理：２００℃、４時間
【００５６】
以下の工程にて、本発明の実施例５のＦＰＣクッションシートを作製した。各構成を表４に示した。
（１）５００×５００ｍｍの金属板準備
（２）アセトンにて表面脱脂
（３）プライマー塗布
（４）上記ゴム組成物５を金属板上にバーコーターにてシリコーン層１を所定の厚さに塗布
（５）そのままＨＡＶ加硫：１５０℃、３０分間
（６）金属板のもう一方の面にプライマー塗布
（７）上記ゴム組成物５を金属板上にバーコーターにてシリコーン層２を所定の厚さに塗布
（８）そのままＨＡＶ加硫：１５０℃、３０分間
（９）加熱処理：２００℃、４時間
【００５７】
【表３】
【００５８】
【表４】
【００５９】
《ＦＰＣクッションシートの評価》
５００×５００ｍｍのプレス板面を持つプレス成形機の上側板面に、実施例１又は比較例１のＦＰＣクッションシートをシリコーン層１がプレス成形機の板面と反対側の面に向くようにセットし、プレス成形機の下側板面に実施例２〜５又は比較例２のＦＰＣクッションシートをセットして下記に示す方法により熱伝導性の評価を行った。
【００６０】
［熱伝導性の評価］
下側プレス板上にセットしたＦＰＣクッションシートのシリコーン層１の表面中央部にφ５０μｍの熱電対をセットし、プレス成形機の設定温度を２００℃として、１ＭＰａの圧力で２４０秒間プレスしたときの温度上昇を測定した。結果を図１のグラフに示した。
【００６１】
本発明の実施例である熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上のシリコーンゴム層を配置したＦＰＣクッションシートを使用することにより、比較例に示した従来から使用されてきた熱伝導率の低いシリコーンゴム層を配置したＦＰＣクッションシートよりも格段に昇温速度が速く、最高到達温度が高いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例におけるＦＰＣクッションシートの熱伝導評価結果を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）製造工程中のクイックプレス圧着貼り合わせ工程で使用するクッションシートであって、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性シリコーンゴム層を少なくとも金属板の片面に設けてなるＦＰＣ製造用クッションシート。
【請求項２】
熱伝導性シリコーンゴムが、（Ａ）平均重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン１００質量部、（Ｂ）カーボンブラック０〜１００質量部、（Ｃ）ＢＥＴ比表面積が５０ｍ2／ｇ以上である微粉末シリカ０〜１００質量部、（Ｄ）金属、前記（Ｃ）成分以外の金属酸化物、金属窒化物及び金属炭化物から選択される少なくとも一種の熱伝導性粉末０〜１，６００質量部（ただし、（Ｂ）成分と（Ｃ）成分と（Ｄ）成分の合計が５０〜１，６００質量部）、及び（Ｅ）硬化剤を含有してなる熱伝導性シリコーンゴム組成物の硬化物である請求項１記載のＦＰＣ製造用クッションシート。
【請求項３】
（Ｄ）成分が、銀、銅、鉄、金属珪素、ニッケル、アルミニウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、二酸化珪素、酸化鉄、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、炭化ホウ素から選ばれる少なくとも一種である請求項２記載のＦＰＣ製造用クッションシート。
【請求項４】
前記熱伝導性シリコーンゴム組成物が、更に、（Ｆ）酸化セリウム粉末を（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜５質量部含有する請求項２又は３記載のＦＰＣ製造用クッションシート。
【請求項５】
金属板が、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、又はそれらの合金からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載のＦＰＣ製造用クッションシート。
【請求項６】
金属板の厚さが０．０２〜１０ｍｍ、熱伝導性シリコーンゴム層の厚さが０．０５〜１０ｍｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載のＦＰＣ製造用クッションシート。
【請求項１】
ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）製造工程中のクイックプレス圧着貼り合わせ工程で使用するクッションシートであって、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性シリコーンゴム層を少なくとも金属板の片面に設けてなるＦＰＣ製造用クッションシート。
【請求項２】
熱伝導性シリコーンゴムが、（Ａ）平均重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン１００質量部、（Ｂ）カーボンブラック０〜１００質量部、（Ｃ）ＢＥＴ比表面積が５０ｍ2／ｇ以上である微粉末シリカ０〜１００質量部、（Ｄ）金属、前記（Ｃ）成分以外の金属酸化物、金属窒化物及び金属炭化物から選択される少なくとも一種の熱伝導性粉末０〜１，６００質量部（ただし、（Ｂ）成分と（Ｃ）成分と（Ｄ）成分の合計が５０〜１，６００質量部）、及び（Ｅ）硬化剤を含有してなる熱伝導性シリコーンゴム組成物の硬化物である請求項１記載のＦＰＣ製造用クッションシート。
【請求項３】
（Ｄ）成分が、銀、銅、鉄、金属珪素、ニッケル、アルミニウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、二酸化珪素、酸化鉄、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、炭化ホウ素から選ばれる少なくとも一種である請求項２記載のＦＰＣ製造用クッションシート。
【請求項４】
前記熱伝導性シリコーンゴム組成物が、更に、（Ｆ）酸化セリウム粉末を（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜５質量部含有する請求項２又は３記載のＦＰＣ製造用クッションシート。
【請求項５】
金属板が、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、又はそれらの合金からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載のＦＰＣ製造用クッションシート。
【請求項６】
金属板の厚さが０．０２〜１０ｍｍ、熱伝導性シリコーンゴム層の厚さが０．０５〜１０ｍｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載のＦＰＣ製造用クッションシート。
【図１】
【公開番号】特開２００８−３０５８１７（Ｐ２００８−３０５８１７Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４８７７７（Ｐ２００７−１４８７７７）
【出願日】平成１９年６月５日（２００７．６．５）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月５日（２００７．６．５）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
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