銅貼回路材の接着材

銅貼回路材の製造には、１：サブストラクト法と、２：アディティブ法があります。
２：アディティブ法は、今現在でも少数派 ですので、別途扱います。
１：サブストラクト法は、回路加工の最初に銅貼回路材ありきです。
従って如何に銅貼り回路材を製造するかが最初の課題です。
これは、いくつか取り上げて来ました。
ただ特性上、銅と直接接する部分＝板の部分と銅を貼り合わす部分の材料の特性は重要になる事が多いです。
多くの銅貼回路材では、板に当たる材料と銅箔とを接着剤で貼り合わす事が多いです。
この場合は、接着剤の特性が銅貼回路材の特性に大きな影響を与える事が多いです。
それ故に、色々の問題はあっても接着剤レスまたは、品質の高い接着剤の使用が開発されてきました。
ここでは、接着剤使用の多く使用されている銅貼回路材と、接着材について語ります。
その後に接着剤レスについても述べます。
(2010/07/22)

接着材を使用する一番単純なケースは、「銅箔と板が直接貼り合わせられない場合」です。
主に板・基材・絶縁材は、高分子材料・プラスチックを使用します。
絶縁材が、プラスチックのみでも、他の材料との複合材料でも、直接貼る場合は板と同時加工になります。
プラスチックには、・熱可塑性材料と・熱軟化性材料があります。
後者は、熱がかかると柔らかくなり、冷えると固化します。
銅回路は、発熱しやすいので特殊な用途でしか使用する事が出来ません。
熱可塑性材料は、熱が一定以上加わると高分子の反応が起こり重合して、高分子がますます分子量が高くなります。
分子量が大きいほど、熱による軟化点が高くなるので、高温で一時的に軟化しても、最終はより硬化します。
そして、その程度にもよりますが熱劣化の方向に進みます。
結局は、絶縁材と銅箔の同時加工か、絶縁材と同一または類似材料で貼ることで直接貼ったような銅貼回路材を得る事になります。
(2010/07/22)

「接着材と基材材質が同じ場合」というと、接着材が無いのと同じと思いがちです。
現実に、銅箔を貼り合わせた後の銅貼り基板を販売する時は、接着材レス的な表現も見かけます。
実際は、製造工程を見る必要があります。
なぜならば、製造工程という履歴は材料に何かの影響を与えるからです。
同じ材質の時に、固化している物と接着材をくっつけるには、最低は接着材は液化・軟化の必要があります。
熱可塑性の場合は、液状化が必要です。
これに対して、基材はどのようになるかがポイントです、熱可塑性では熱履歴で液状化が変化します。
基材が再度液状になる事は、通常はありません。
従って、同一材質でも熱履歴の異なる二層材料になります。
材料的な性質は類似していますから、接着材レスと言われても信じそうですが、詳細な性質を調べると接着材層が存在するという事が判ります。
しかし、材料の性質が似ているので製法としては有望視されています。
(2010/09/06)

「接着材と基材材質が異なる場合」というのは一番に一般的です。
接着材は別に開発して、どんな材料も貼り合わすというイメージが理想的に見えます。
ただそれは粘着の場合であり、接着という工程は通常は加熱・加圧工程が必要です。
これらの工程を通ると、材料に特性変化が生じます。
完全に制御は難しいです。
加えて、３種類の材質を貼り合わせた回路材料になりますので、複合材料特有の難しさが表れます。
常温でも多分、ひずみが発生しています。
温度が変わると、よりひずみが大きくなります。
銅貼り状態では、気づかない程度であっても回路パターンを形成すると、金属銅の箔状態が開放されてひずみが現れます。
次に、接着材層は中に挟まれていますが、当然ながら回路パターンを形成すると表面に現れます。
従って、銅のエッチング工程以降はあらゆる工程材・環境に直接触れる事になります。
接着剤と言っても、基材と同様か最低でもかなり近い対薬品性・環境性が要求されます。
回路材料では、接着剤の開発は極めて重要かつ困難ですし、弱点でもあります。
(2010/10/21)

接着材は材料を選び、開発するが、重要な設計要因として厚さがある。
接着材は無いのが理想だと考え、厚みは薄い方がそれに近いという考えもある。
薄い材料は、それを均一に作る事は難しい、厚さが大きいと誤差になるが薄くなると影響する。
実際は銅箔と基材が直接接しない設計では、接着材が薄すぎか無いと特性が悪い。
ガラスエポキシ基材では、全体としては銅箔と線膨張係数を合うように作られている。
ただし複合材だからガラスクロスの目の影響は大きい。
銅箔と基材を接着材はクロスの目が小さい材料系を使用する、それはより均一性を高める。
クロスの目が小さいガラスクロスは糸が細いのでクロスも薄い、そして接着材も薄く出来る。
ガラスエポキシ基材では、クロスの目が小さい（細い）ほどにエポキシ樹脂の体積比率が高くなる。
クロスと銅箔は接着しないから、樹脂の存在は必須だし、樹脂体積比率が高い事はプラスだ。
接着剤はクロスと樹脂比率から、最適の厚さ範囲は決まる傾向がある。
クロスを含まない樹脂単体の接着剤は、膜状の提供は制限があり厚さ自由度は少ない。
樹脂単体は他のフィルムに塗工などで膜を形成する方法で作る、強度と均一性の製造技術が必要だ。
(2017/11/17)