JP6896579B2 - 構造体、配線基板、配線基板用基材及び銅張積層板 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、構造体、配線基板、配線基板用基材、銅張積層板及び構造体の製造方法に関する。

プリント配線基板は、電子部品を固定して配線するための部品である。プリント配線基板は、基材と、基材上に設けられ、電子部品を接続するための導体パターンと、導体パターンの一部を被覆する絶縁層とを含んでいる。

プリント配線基板の一種として、フレキシブル配線基板が知られている。フレキシブル配線基板は、基材として可撓性を有する樹脂などを用いたものである。フレキシブル配線基板を筐体等に固定する場合、接着剤や粘着シート、あるいは、ネジや爪などの部品が使用されている。しかしながら、接着剤や粘着シートを用いた場合、吸湿などにより、接着剤や粘着シートが劣化し、フレキシブル配線基板が筐体等から剥がれることがあった。また、ネジや爪などを用いた場合、部品数が増加し、筐体の金型が複雑になるなどの問題があった。

ここで、シラン系カップリング剤を用いることにより表面が改質されたフッ素樹脂を基材として用いたフレキシブル配線基板が報告されている。また、シリコーン樹脂成形品の表面についてプラズマ処理を行うことにより、シリコーン樹脂成形品の親水性を向上させる方法が報告されている。

特開２０１５−１２２４４８号公報 特開２０１５−９７２５７号公報 特公昭６１−３６７８３号公報

実施形態の目的は、水酸基による接着性を長時間にわたって維持可能な構造体と、この構造体を含む配線基板、配線基板用基材、銅張積層板及び構造体の製造方法とを提供することである。

実施形態によると、構造体が提供される。構造体は、シリコーン成形品と、水と、保護材とを備えている。シリコーン成形品は、表面の少なくとも一部に水酸基を含んでいる。水は、水酸基を含む表面の少なくとも一部と接している。保護材は、水を保持している。

他の実施形態によると、配線基板が提供される。配線基板は、実施形態に係る構造体を含んでいる。

他の実施形態によると、配線基板用基材が提供される。配線基板用基材は、実施形態に係る構造体を含んでいる。

他の実施形態によると、銅張積層板が提供される。銅張積層板は、実施形態に係る構造体と、銅箔とを含んでいる。

他の実施形態によると、構造体の製造方法が提供される。構造体の製造方法は、シリコーン成形品に大気圧下でプラズマ処理を行い、表面の少なくとも一部に水酸基を生成させる工程と、水酸基の少なくとも一部に水を接触させる工程を含んでいる。

プラズマ処理前のシリコーンゴムの立体構造の一例を示す模式図。 プラズマ処理後のシリコーンゴムの立体構造の一例を示す模式図。 プラズマ処理後のシリコーンゴム及び水分子の立体構造の一例を示す模式図。 第１実施形態に係る構造体を含むプリント配線基板の一例を概略的に示す断面図。 第１実施形態に係る構造体を含むプリント配線基板の他の例を概略的に示す断面図。 被着体に貼り付けられた図４又は図５に示すプリント配線基板の一例を概略的に示す断面図。 図４に示すプリント配線基板の製造方法の一例を概略的に示す断面図。 図４に示すプリント配線基板の製造方法の一例を概略的に示す断面図。 図４に示すプリント配線基板の製造方法の一例を概略的に示す断面図。 図４に示すプリント配線基板の製造方法の一例を概略的に示す断面図。 図４に示すプリント配線基板の製造方法の一例を概略的に示す断面図。 図４に示すプリント配線基板の製造方法の一例を概略的に示す断面図。 図４に示すプリント配線基板の製造方法の一例を概略的に示す断面図。 水中放置時間と接合強度との関係の一例を示すグラフ。

［第１実施形態］
シリコーン成形品の表面に存在する水酸基は、シリコーン成形品に接着性を付与する。したがって、表面に水酸基を有するシリコーン成形品は、接着剤や粘着シート、あるいは、ネジや爪などの部品を用いることなく、筐体などの被着物に固定され得る。しかしながら、シリコーン成形品の表面に存在する水酸基は、互いに反応して脱水縮合し得る。そのため、表面に水酸基が付与されたシリコーン成形品を、大気中で長時間保存した後に被着物と接触させると、十分な接着強度を得ることができなかった。

第１実施形態に係る構造体は、シリコーン成形品と、水と、保護材とを備えている。シリコーン成形品は、表面の少なくとも一部に水酸基を含んでいる。水は、水酸基を含む表面の少なくとも一部と接している。保護材は、水を保持している。

第１実施形態に係る構造体において、シリコーン成形品の表面に存在する水酸基は、水により保護されている。これにより、水酸基は、長期間にわたってシリコーン成形品の表面に存在することができる。それゆえ、第１実施形態に係る構造体は、水酸基による接着性を長時間にわたって維持することができる。

以下、第１実施形態に係る構造体について、詳細を説明する。
第１実施形態に係る構造体は、シリコーン成形品と、水と、保護材とを備えている。

シリコーン成形品は、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を主骨格に持つ合成高分子化合物を含んでいる。シリコーン成形品としては、側鎖にメチル基（−ＣＨ₃）を有する高分子化合物を含むことが好ましく、ジメチルシロキサン構造（−Ｓｉ(ＣＨ₃)₂−Ｏ−）を有する高分子化合物を含むことがより好ましい。

シリコーン成形品としては、例えば、シリコーンゴム及びシリコーン樹脂を用いることができる。シリコーンゴム又はシリコーン樹脂としては、例えば、下記化学式（１）、（２）又は（３）で表される部分を含むものを用いることができる。なお、ｎは、例えば、５０００以上１００００以下である。

シリコーンゴムとしては、公知の方法で加硫されたものを用いることができる。シリコーンゴムは、シリコーンゴムコンパウンドを、有機過酸化物を用いて加硫したものであってもよく、白金化合物等の触媒を用いて付加加硫したものであってもよい。

シリコーンゴムコンパウンドとしては、例えば、信越化学工業株式会社製のＫＥ−９４１−Ｕ、又はＫＥ−５４１−Ｕを用いることができる。シリコーンゴムコンパウンド用の加硫剤としては、例えば、信越化学工業株式会社製のＣ−８、又はＣ−２５Ａ／Ｂを用いることができる。

また、シリコーン成形品としては、株式会社朝日ラバー製のシリコーンレジストＳＷＲ−ＰＫ−０１、ＳＷＲ−ＰＫ−０２、又は、スリーボンドファインケミカル株式会社製のシリコーン銀ペーストＴｈｒｅｅＢｏｎｄ ３３０３Ｇ（ＮＥＯ）を用いることができる。

シリコーン成形品の形状は、特に限定されない。シリコーン成形品の形状は、例えば、板状、角柱状、又は円柱状である。

シリコーン成形品の表面の少なくとも一部には、水酸基（−ＯＨ）が存在している。水酸基は、シリコーン成形品の表面の一部に存在していてもよく、全面に存在していてもよい。水酸基は、ケイ素（Ｓｉ）と共有結合していることが好ましい。

水酸基は、シリコーン成形品に接着性を付与する。すなわち、シリコーン成形品において、水酸基を有する表面と、被着物とが接触すると、水酸基を有する表面と被着物との界面において、脱水縮合反応が生じ得る。これにより、シリコーン成形品と被着物とが接合されると考えられる。また、被着物がその表面の少なくとも一部に水酸基を有している場合、シリコーン成形品の水酸基と被着物の水酸基とが脱水縮合し得るため、より強固に接合されると考えられる。

シリコーン成形品の表面に水酸基を導入する方法としては、プラズマ処理を用いることが好ましい。図１は、プラズマ処理前のシリコーンゴムの立体構造の一例を示す模式図である。図２は、プラズマ処理後のシリコーンゴムの立体構造の一例を示す模式図である。図１及び図２に示すように、プラズマ処理によると、シリコーン成形品のメチル基の一部が、水酸基へと置換され、シラノール基（Ｓｉ−Ｏ−Ｈ）が形成されると考えられる。

なお、シリコーン成形品に水酸基を導入する方法は、プラズマ処理に限定されない。例えば、シリコーン成形品の表面を改質するエネルギーを付与する手法としては、コロナ放電、紫外線照射、又は電子線照射による処理が挙げられる。また、シラン系カップリング剤でシリコーン成形品の表面を処理することにより、水酸基を導入してもよい。

シリコーン成形品の表面に水酸基が存在することは、Ｘ線光電子分光分析（X-ray photoelectron spectroscopy；ＸＰＳ）により確認することができる。具体的には、先ず、第１実施形態に係る構造体から、保護材と水とを除去し、シリコーン成形品の表面を露出させる。次いで、この露出面について、ＸＰＳ分析を行い、ＸＰＳスペクトルを得る。測定に際しては、例えば、励起Ｘ線をＡｌ−Ｋα線とし、Ｘ線照射径を６００μｍとする。

次に、得られたＸＰＳスペクトルについナロースキャン分析を行い、Ｏ１ｓに係るナロースキャンスペクトルを得る。次いで、Ｏ１ｓに係るナロースキャンスペクトルについて、ピーク分離を行う。このピーク分離後のスペクトルにおいて、５３２．４ｅＶ以上５３４．０ｅＶ以下の範囲内にピークが現れることを確認する。このピークは、シラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）に帰属するピークであると考えられる。このピークは、５３１．４ｅＶ以上５３２．８ｅＶ以下の範囲内に現れるシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）に帰属するピークよりも高エネルギー側に現れる。シラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）に帰属するピークが存在すれば、シリコーン成形品の表面に水酸基が存在するということができる。

シリコーン成形品の表面に存在する水酸基の少なくとも一部は、水と接している。水は、シリコーン成形品の接着性が低下することを防ぐ。この理由は、以下のとおりであると考えられる。先ず、シリコーン成形品の表面に存在する水酸基は、近傍に位置する水酸基と脱水縮合し得る。これにより、シリコーン成形品の表面に存在する水酸基の数が減少すると、シリコーン成形品の接着性が低下する傾向にある。特に、シリコーン成形品は、主鎖の運動性が高いため、水酸基同士の脱水縮合が生じ易いと考えられ、長時間にわたって接着性を維持することが困難であった。

図３は、プラズマ処理後のシリコーンゴム及び水分子の立体構造の一例を示す模式図である。図３に示すように、水分子の一部は、シリコーン成形品の水酸基の一部と水素結合を形成し得る。これにより、シリコーン成形品の表面に存在する水酸基同士の脱水縮合が生じにくくなる。したがって、シリコーン成形品の表面に存在する水酸基の少なくとも一部が、水に接していると、シリコーン成形品の接着性が低下することを防ぐことができる。それゆえ、第１実施形態に係る構造体は、例えば、１００時間以上という長時間にわたって、接着性を維持することができる。

水としては、純水、超純水、イオン交換水、精製水、水道水又はこれらの混合物を用いることができる。水は、水以外の有機溶媒を含んでいてもよい。水以外の有機溶媒としては、例えば、イソプロパノールなどのアルコール系溶媒を挙げることができる。ただし、水に混入する有機溶媒の割合が高いと、シリコーン成形品の接着性低下を防ぐ効果が、低下する傾向にある。

また、水の形状は、液体であってもよく、固体であってもよい。また、水は、高濃度の水蒸気の形態にあってもよい。

保護材は、水が、シリコーン成形品の表面の水酸基の少なくとも一部と接することができるように、水を保持する。

保護材の形状は、特に限定されない。保護材は、例えば、シリコーン成形品に剥離可能に装着される。保護材は、例えば、シリコーン成形品に接合されることで、シリコーン成形品と保護材とで囲まれた中空構造を形成するシート、又は、容器であってもよい。この中空構造内に水を満たすことにより、シリコーン成形品の表面と水とを接触させることができる。あるいは、保護材は、水を含有してゲル状となる高分子材料であってもよい。ゲル状の高分子材料を、シリコーン成形品の表面の少なくとも一部に接触させる、又は、近傍に位置させることにより、シリコーン成形品の表面の水酸基に、水分子を供給することができる。

以上説明した第１実施形態に係る構造体は、シリコーン成形品と、水と、保護材とを備えている。シリコーン成形品は、表面の少なくとも一部に水酸基を含んでいる。水は、水酸基を含む表面の少なくとも一部と接している。保護材は、水を保持している。それゆえ、第１実施形態に係る構造体は、水酸基による接着性を長時間にわたって維持することができる。

また、第１実施形態に係る構造体は、水酸基により被着物と接合され得る。したがって、第１実施形態に係る構造体は、接着剤や粘着シート、あるいは、ネジや爪などの部品を用いることなく、シリコーン成形品を、被着物に固定することができる。

第１実施形態に係る構造体の用途は、特に限定されない。第１実施形態に係る構造体は、例えば、プリント配線基板などの電気・電子関連、医療器具及び人工臓器などの医療関連、ガスケットなどの建築関連、日用品、介護用品、スポーツ用品、又は調理器具など様々な用途に用いることができる。

（プリント配線基板）
次に、第１実施形態に係る構造体を基材として用いたプリント配線基板について、図面を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係る構造体を含むプリント配線基板の一例を概略的に示す断面図である。図４は、第１実施形態に係る構造体を面内方向と直交する方向に沿って切断することにより得られる断面図である。

図４に示すプリント配線基板１００は、第１実施形態に係る構造体１０と、導体パターン２０とを含んでいる。第１実施形態に係る構造体１０は、基材１と、保護材２と、粘着剤ＡＤと、水ＷＡとを含んでいる。基材１は、水酸基含有面１１を含んでいる。

基材１は、板状、若しくは直方体形状のシリコーン成形品からなる。シリコーン成形品は、例えば、固体状のシリコーンシートの貼り合わせによる積層、又は、液状シリコーンの硬化による積層によって形成される。シリコーン成形品は、可撓性を有している。したがって、プリント配線基板１００は、フレキシブル配線基板として用いることができる。基材１の厚みは、例えば、５０μm以上５００μm以下である。

また、基材１は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、又はフェノール樹脂等の基材からなる従来のプリント配線基板の裏面に形成されてもよい。すなわち、基材１として、エポキシ樹脂などからなる従来の基材の一方の主面上に、シリコーン成形品を積層させた積層体を用いてもよい。この積層体において、エポキシ樹脂などからなる従来の基材の寸法と、シリコーン成形品の寸法とは、等しくてもよく、異なっていてもよい。エポキシ樹脂などからなる従来の基材の厚みは、例えば、１０μm以上１００μm以下である。図６に示すような非平面の被着体へ接合する場合、エポキシ樹脂などからなる従来の基材の厚さは、薄いことが好ましい。

基材１の一方の主面は、表面に水酸基を含む水酸基含有面１１である。図４に示すプリント配線基板１００では、基材１の一方の主面の全面が、水酸基を含んでいる。水酸基は、基材１の一方の主面の一部のみに存在していてもよく、基材１の両方の主面に存在していてもよい。なお、基材１がエポキシ樹脂などからなる従来の基材とシリコーン成形品との積層体である場合、水酸基は、シリコーン成形品において、従来の基材と接する主面とは反対側の主面の少なくとも一部に存在している。

保護材２は、開口部とこの開口部に連通する内部空間とが設けられた容器である。この容器の内部空間は、面内方向と直交する方向に平行な３枚の隔壁により、４つの室へと分けられている。保護材２は、容器本体の側面の上端部分と３枚の隔壁の上端部分とに設けられた粘着剤ＡＤを介して、基材１の一方の主面に接合されている。保護材２は、基材１に接合されることにより、水を保持可能な中空構造を形成する。図４に示す構造体１０では、４つの室に対応する４つの中空構造が形成されている。なお、基材１と保護材２とが形成する中空構造の数は、単数であってもよく、複数であってもよい。

保護材２の材料としては、耐水性を有し水分子を透過しない材料であることが好ましい。保護材２の材料としては、例えば、樹脂及びゴム等の有機材料、ガラス及びセラミックス等の無機材料又は金属などを用いることができる。

粘着剤ＡＤは、保護材２の容器本体の側面の上端部分と、３枚の隔壁の上端部分とに設けられている。粘着剤ＡＤは、水酸基含有面１１の一部を被覆している。粘着剤ＡＤは、基材１と保護材２とを剥離可能に接着させる。基材１の一方の主面の一部に水酸基含有面１１で被覆されていない部分がある場合、粘着剤ＡＤは、基材１上に直接設けられていてもよい。また、基材１と保護材２とが水酸基含有面１１を介して接着可能である場合、粘着剤ＡＤは省略してもよい。

粘着剤ＡＤとしては、公知の粘着剤を用いることができる。粘着剤ＡＤとしては、耐水性を有するものが好ましい。粘着剤ＡＤとしては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、及びシリコーン樹脂などを用いることができる。

基材１と保護材２とが形成する中空構造内は、水ＷＡで満たされている。水ＷＡは、水酸基含有面１１の少なくとも一部が外気と触れないように保護している。

導体パターン２０は、基材１の他方の主面に設けられている。導体パターン２０は、基材１の両方の主面上に設けられていてもよい。導体パターン２０は、水酸基含有面１１上に設けられていてもよく、導体パターン２０上に水酸基含有面１１が設けられていてもよい。なお、基材１が、エポキシ樹脂などからなる従来の基材とシリコーン成形品との積層体である場合、導体パターン２０は、エポキシ樹脂などからなる従来の基材上に設けられていてもよく、シリコーン成形品上に設けられていてもよく、双方に設けられていてもよい。

導体パターン２０は、電子部品同士を接続する配線の役割を果たす。導体パターン２０は、導電性を有する材料を含んでいる。導体パターン２０は、例えば、銅又は銅を含む合金からなる。導体パターン２０は、サブトラクティブ法、及びアディティブ法などの公知の方法で形成できる。また、導体パターン２０は、導電性インク又は導電性ペーストを用いて、印刷法により形成してもよい。導電性インク又は導電性ペーストは、例えば、銅又は銅を含む合金、銀又は銀を含む合金、又はカーボンナノチューブ等の導電性フィラー、樹脂、及び溶剤などを含んでいる。

導体パターン２０の少なくとも一部は、図示していない絶縁層により被覆されていてもよい。絶縁層の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、及びフッ素樹脂などの樹脂を用いることができる。

図５は、第１実施形態に係る構造体を含むプリント配線基板の他の例を概略的に示す断面図である。図５は、第１実施形態に係る構造体を面内方向と直交する方向に沿って切断することにより得られる断面図である。図５に示すプリント配線基板は、基材１と保護材２とが形成する中空構造が１つであること、及び、スペーサー３を含んでいること以外は、図４に示すプリント配線基板と同じ構成を有している。図５に示す保護材２は、開口部とこの開口部に連通する内部空間とが設けられた容器である。

図５に示すプリント配線基板１００は、複数のスペーサー３を含んでいる。スペーサー３は、基材１と保護材２とが密着しないように保護材２を支える柱の役割を果たす。スペーサー３を基材１の主面と保護材２の底部内面との間に配することにより、基材１の主面と保護材２の底部内面とにより形成される中空構造の高さを調節することができる。これにより、中空構造内に含まれる水ＷＡの量を調節することができる。

スペーサー３は、球状を有している。スペーサー３の形状は、球状でなくてもよい。スペーサー３は、円柱状であってもよく、角柱であってもよく、あるいは、不定形状であってもよい。

スペーサー３の材料としては、保護材２と同じものを用いることができる。

また、図４に示すプリント配線基板１００が、スペーサー３を更に含んでいてもよい。

次に、図４及び５に示すプリント配線基板１００の使用方法の一例について説明する。図６は、被着体に貼り付けられた図４又は図５に示すプリント配線基板の一例を概略的に示す断面図である。

先ず、図６に示す被着体３０を準備する。被着体３０の材料としては、例えば、樹脂及びゴム等の有機材料、ガラス及びセラミックス等の無機材料又は金属など、用途に合わせて様々な材料を用いることができる。被着体３０の材料としては、シリコーンゴム、アルミニウム、又はステンレスなどを好適に用いることができる。

被着体３０において、水酸基含有面１１と接合される部分は、清浄であることが好ましい。被着体３０の表面に有機物などの付着物があると、水酸基含有面１１との接着性が低下する傾向にある。

被着体３０の接合部分は、水酸基を有していることが好ましい。被着体３０の接合部分が水酸基を有していると、プリント配線基板１００と被着体３０との接着がより強固になる。

したがって、被着体３０の接合部分は、プラズマ処理されることが好ましい。すなわち、被着体３０の接合部分をプラズマ処理に供すると、表面の異物を除去することができる。また、被着体３０がシリコーン成形品である場合、被着体３０の表面に水酸基を導入することができる。被着体３０のプラズマ処理の条件は、例えば、構造体１０のプラズマ処理条件と同じものにすることができる。

次いで、基材１から、保護材２を剥離する。次いで、水酸基含有面１１に付着している水ＷＡを、エアブローなどにより除去する。この水ＷＡを除去する工程は、省略してもよい。次いで、水酸基含有面１１が、被着体の接触させたい部分と接するように、プリント配線基板１００を被着体３０に張り合わせる。この工程は、素早く行うことが好ましい。保護材２がない状態でプリント配線基板１００を放置すると、水酸基含有面１１において、水酸基同士が脱水縮合し易く、接着性が低下する恐れがあるためである。このようにして、プリント配線基板１００を、被着体３０に強固に接合させることができる。

なお、プリント配線基板１００と被着体３０とをより素早く強固に接合させるために、加熱処理を施してもよい。すなわち、プリント配線基板１００及び被着体３０の界面を加熱することにより、水酸基の脱水縮合反応が促進され、接着性を素早く高めることができる。具体的には、プリント配線基板１００が貼り付けられた被着体３０を、８０℃乃至１３０℃の温度に設定した恒温槽内に設置することにより、プリント配線基板１００を被着体３０により早く接合させることができる。

また、プリント配線基板１００と被着体３０とを接合後、一定時間にわたって荷重をかけてもよい。接合体に荷重をかけることにより、プリント配線基板１００と被着体３０とをより素早く強固に接合させることができる。

このようにして得られたプリント配線基板１００と被着体３０との接合体では、シリコーン成形品を基材１とするプリント配線基板１００が、被着体３０に強固に接合している。したがって、被着体３０の形状が、曲面を有する形状であったとしても、接着剤や粘着シート、あるいは、ネジや爪などの部品を用いることなく、プリント配線基板１００を被着体３０に貼り付けることができる。また、被着体３０の形状が、外力により変形したとしても、プリント配線基板１００が被着体３０に強固に結合しているため、被着体３０の形状に追従することができる。それゆえ、このプリント配線基板１００は、被着体３０から剥がれにくい。

以上のことから、このプリント配線基板１００は、例えば、被着体３０の材料としてシリコーンゴムなどを用いた、センサー基板及び端末、ヘルスケア端末、並びにウェアラブル端末用の配線基板として、好適に用いることができる。

プリント配線基板１００の基材１及び被着体３０としてシリコーンゴムを用いた場合、その接合強度は、一例によると、１５００ｋＰａ以上である。この接合強度に上限値は特にないが、一例によると、８０００ｋＰａ以下である。

この接合強度は、例えば、以下の方法により測定することができる。先ず、基材１と被着体３０との接合体から、接合界面を含む部分を切り出して、試験片を得る。次いで、この試験片を引張試験機にセットし、１分当り１０ｍｍの引張速度で、接合界面に対して垂直方向に引張り、接合強度を測定する。この測定を６回行い、その平均値を平均接合強度とする。引張試験機としては、例えば、株式会社島津製作所製ＡＧＸ−３００ｋＮＸを用いることができる。この試験により得られた数値を、基材１と被着体３０との接合強度とすることができる。

以上説明したプリント配線基板１００は、第１実施形態に係る構造体１０を含んでいる。したがって、プリント配線基板１００は、水酸基による接着性を長時間にわたって維持することができる。それゆえ、ユーザは、このプリント配線基板を、シリコーン成形品の表面に水酸基付与後すぐに被着体に貼り付けるのではなく、任意のタイミングで被着体に貼り付けることができる。

なお、ここでは、第１実施形態に係る構造体１０の用途として、プリント配線基板１００を例に挙げて説明したが、第１実施形態に係る構造体１０は、導体パターン２０を有さないプリント配線基板用の基材としても流通し得る。また、第１実施形態に係る構造体１０は、基材１の他方の主面上に、導体パターン２０の代わりに銅箔が張られた銅張積層板としても用いることができる。
［第２実施形態］
次に、第１実施形態に係る構造体の製造方法について説明する。

第２実施形態に係る製造方法は、表面の少なくとも一部に水酸基を含むシリコーン成形品の水酸基の少なくとも一部に水を接触させる工程を含んでいる。第２実施形態に係る製造方法は、水酸基の少なくとも一部と水とが接触している状態を維持する工程を含んでいてもよい。第２実施形態に係る製造方法によると、第１実施形態に係る構造体を得ることができる。

以下、第２実施形態に係る製造方法について、詳細を説明する。

先ず、シリコーン成形品を準備する。シリコーン成形品については、市販品を用いてもよく、シリコーンゴムコンパウンドに加硫剤を添加することにより硬化させたものを用いてもよい。

次に、シリコーン成形品の表面の少なくとも一部に水酸基を付与する。水酸基を付与する方法としては、プラズマ処理が好ましい。プラズマ処理方法としては、例えば、大気圧プラズマ処理、低気圧プラズマ処理、高気圧プラズマ処理、又は液中プラズマ処理などが挙げられる。

プラズマ処理としては、不活性ガスをプラズマガスとして用いる大気圧プラズマ処理が好ましい。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、又はアルゴンガスなどを挙げることができる。不活性ガスとしては、窒素ガスと空気との混合ガスを用いてもよい。

プラズマ処理において、プラズマ照射口の直径は、例えば、１ｍｍとし、噴出口からサンプル表面までの距離、すなわち、プラズマ照射距離は、３ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることが好ましく、プラズマ照射時間は、１秒以上１０秒以下とすることが好ましい。プラズマ処理装置としては、例えば、プラズマファクトリー株式会社製大気圧プラズマ装置ＤＦＭＪ０１を用いることができる。

次に、水酸基が付与されたシリコーン成形品の表面の少なくとも一部を被覆するように、保護材を取り付け、シリコーン成形品と保護材との間に内部空間を形成する。保護材は、水を供給可能な注入口を有している。次いで、保護材に設けられた注入口から、内部空間へと水を注入する。

次に、保護材に設けられた注入口を塞ぎ、内部空間に水を密閉する。このようにして、水と、シリコーン成形品の表面に付与された水酸基とを接触させ、水酸基を保護することができる。また、保護材として水を密閉可能な容器を用いることにより、水を長時間保持し、水酸基を長時間にわたって保護することができる。

水の注入工程の一例について、図７乃至図１３を参照しながら詳細に説明する。図７乃至図１３は、図４に示すプリント配線基板の製造方法の一例を概略的に示す断面図である。図７乃至図１３は、第１実施形態に係る構造体を面内方向と直交する方向に沿って切断することにより得られる断面図である。なお、図７乃至図１３では、図４に示す保護材２の隔壁は省略している。

先ず、基材１と、基材１の一方の主面上に設けられた導体パターン２０と、基材１の他方の主面上に設けられた水酸基含有面１１とを含む構造体を準備する。次いで、この構造体の水酸基含有面１１の一部に、粘着剤ＡＤを塗布する。次いで、図７に示すように、粘着剤ＡＤを介して、保護材２を基材１に接合させる。保護材２は、加熱溶着可能な金属製材料若しくはラミネートフィルムからなる容器である。粘着剤ＡＤは、保護材の容器本体の側面の上端部に塗布されていてもよい。このようにして、保護材２と基材１との間に中空構造を設ける。保護材２には、中空構造へと通じる第１開口部ＯＰ１及び第２開口部ＯＰ２が設けられている。

次いで、図８に示すように、第１開口部ＯＰ１及び第２開口部ＯＰ２のそれぞれに、第１ノズルＮＺ１及び第２ノズルＮＺ２を取り付ける。第１及び第２ノズルは、図示しないヒータを含んでいる。第１ノズルＮＺ１は、図示しない水供給源に接続されている。第２ノズルＮＺ２は、図示しない圧力調整装置に接続されている。圧力調整装置は、例えば、吸引装置である。次いで、圧力調整装置を動作させ、中空構造内部の圧力を、外部の圧力に対して相対的に低めて、第１開口部ＯＰ１から第２開口部ＯＰ２へ向けた水の流れを生じさせる。図８に示す矢印は、流体の流れる方向を示している。このようにして、図９に示すように、中空構造内部に水を充填する。

次いで、図１０に示すように、第１ノズルＮＺ１の位置を面内方向にずらすことにより、第１ノズルＮＺ１の一部ＮＰ１で第１開口部ＯＰ１を塞ぐ。次いで、第１ノズルＮＺ１のヒータを動作させ、第１ノズルＮＺ１の一部ＮＰ１を加熱する。これにより、保護材２の一部が溶着され、図１１に示すように、第１開口部ＯＰ１が塞がれる。

次いで、図１２に示すように、第２開口部ＯＰ２も第１開口部ＯＰ１と同様にして塞ぐ。具体的には、先ず、第２ノズルＮＺ２の位置を面内方向にずらし、第２ノズルＮＺ２の一部ＮＰ２で第２開口部ＯＰ２を塞ぐ。次いで、第２ノズルＮＺ２のヒータを動作させ、第２ノズルＮＺ２の一部ＮＰ２を加熱し、保護材２の一部を溶着させる。このようにして、第２開口部ＯＰ２を塞ぎ、図１３に示すように、中空構造内部が水ＷＡで満たされた構造体１０を得ることができる。

なお、水酸基が付与されたシリコーン成形品の表面の少なくとも一部に、水を供給する方法は、上述した方法に限られない。例えば、水酸基が付与されたシリコーン成形品の表面の少なくとも一部に、水又は水を含むゲルをスプレーなどを用いて塗布してもよい。その後、シリコーン成形品の表面を保護材で被覆することにより、水を閉じ込め、シリコーン成形品上の水酸基を水で保護することができる。

以上説明した第２実施形態に係る製造方法は、表面の少なくとも一部に水酸基を含むシリコーン成形品の水酸基の少なくとも一部に水を接触させる工程を含んでいる。第２実施形態に係る製造方法によると、第１実施形態に係る構造体を得ることができる。

以下、本実施形態の実施例について説明する。

＜例１＞
導体パターンを省略したこと以外は、図４に示す構造体と同じものを作成した。具体的には、先ず、シリコーン成形品からなる基材１を準備した。シリコーン成形品としては、ゴムコンパウンドを加硫剤で硬化させたものを用いた。ゴムコンパウンドとしては、信越化学工業株式会社製のゴムコンパウンドＫＥ−５４１−Ｕを用いた。加硫剤としては、信越化学工業株式会社製のＣ−２５Ａ／Ｂを用いた。基材１の形状は、一辺が１５ｍｍで高さが１５ｍｍの立方体状とした。

次に、この基材１の表面について、プラズマ処理を施し、水酸基含有面１１を設けた。プラズマ処理に際しては、プラズマガス種を窒素とし、プラズマ照射口の直径を１ｍｍとし、ガス流量を１０Ｌ／ｍｍとし、照射距離を５ｍｍとし、照射時間を１０秒とした。プラズマ装置としては、プラズマファクトリー株式会社製大気圧プラズマ装置ＤＦＭＪ０１を用いた。

次に、保護材２として底面部に注入口を有する容器を準備した。容器の底面は、一辺が１５ｍｍの正方形状であり、容器の高さは１ｍｍであった。容器の材質は、基材１と同じく、信越化学工業株式会社製のゴムコンパウンドＫＥ−５４１−Ｕとした。

次に、保護材２の容器本体の側面の上端部分に粘着剤ＡＤを塗布した。粘着剤ＡＤとしては、信越化学工業株式会社製シリコーン系粘着剤を用いた。

次に、保護材２を粘着剤ＡＤを介して基材１に接合させた。次に、保護材２の底面部の注入口から内部へと純水を注入した後、注入口を封止して純水を密閉した。内部へと注入した純水の量は０．１ｍｌであった。このようにして、構造体Ａを得た。

＜例２＞
純水の注入を省略したこと以外は例１に記載したのと同様の方法で、構造体Ｂを得た。

＜例３＞
純水の代わりにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を注入したこと以外は、例１に記載したのと同様の方法で、構造体Ｃを得た。

（接着性維持評価試験）
例１で得られた構造体Ａについて、常温の大気中で試験時間放置した。次いで、試験時間経過後に、保護材２を剥離し純水を除去して試験片を得た。この試験片は、２つ準備した。次いで、２つの試験片のプラズマ処理面同士が接するように、２つの試験片を上下に重ねた。次いで、上下に重ねた試験片に対して、鉛直方向に４０Ｎ（０．１８ＭＰａ）の荷重をかけた後、無荷重の状態で１２０℃の恒温槽に１時間設置した。次いで、加熱後の試験片について、上述した方法で引張試験を行い、平均接合強度を測定した。

また、接合強度測定後の試験片を目視で観察することにより、破壊モード点数を算出した。破壊モード点数と試験片の外観との関係は、下記のとおりとした。破壊モード点数は、上記引張試験を６回行ったときの平均値とした。

９点：接合面での破断が見られず、試験片の内部での破断が見られた。
３点：接合面の一部で破断が見られたが、ほぼ試験片の内部で破断していた。
１点：ほぼ接合面で破断が見られたが、試験片の内部での破断も一部見られた。
０点：接合面でのみ破断が見られた。

上記試験において、試験時間は、２時間、６時間、１２時間、２４時間及び１６８時間として、それぞれ試験を行った。各試験時間に対応する構造体を、それぞれ、試験片Ａ１乃至Ａ５とした。

また、例２で得られた構造体Ｂについて、プラズマ処理直後に上記の試験を行ったものを試験片Ｂ１とし、常温の大気中で２時間放置後に上記の試験を行ったものを試験片Ｂ２として、上記と同様の方法で接着性を評価した。

また、例３で得られた構造体Ｃについて、ＩＰＡ注入から２４時間経過後に上記の試験を行ったものを試験片Ｃ１として、上記と同様の方法で接着性を評価した。

この結果を、表１及び図１４にまとめる。

上記表１において、「シリコーン成形品」という見出しの下方の列のうち、「種類」と表記した列には、シリコーンコンパウンドの種類を記載している。また、「架橋剤」と表記した列には、架橋剤の種類を記載している。

また、「被着体」という見出しの下方の列には、各試験片を接合させた被着体の材料を記載している。

また、「張り合わせ前条件」という見出しの下方の列のうち、「環境」と表記した列には、試験片の水酸基含有面が、被着体と張り合わせるまでに放置された環境を記載している。また、「時間」と表記した列には、試験片を、被着体と張り合わせるまでに、各環境下で放置した試験時間を記載している。

また、「試験結果」という見出しの下方の列のうち、「平均接合強度（ｋＰａ）」と表記した列には、上述した方法で得られた平均接合強度を記載している。また、「平均破壊モード点数」と表記した列には、上述した方法で得られた平均破壊モード点数を記載している。

図１４は、水中放置時間と接合強度との関係の一例を示すグラフである。図１４のグラフにおいて、横軸は張り合わせまでの純水中放置時間を示し、グラフの左端の縦軸は平均接合強度を示し、グラフの右端の縦軸は平均破壊モード点数を示している。図１４は、試験片Ａ１乃至Ａ５及び試験片Ｂ１に係るデータに基づいて作成している。

表１及び図１４から明らかなように、プラズマ処理後に水中で水酸基含有面を保存した試験片Ａ１乃至Ａ５に係る平均接合強度及び平均破壊モード点数は、プラズマ処理直後に接合させた試験片Ｂ１の平均接合強度及び平均破壊モード点数とほぼ同じであった。すなわち、プラズマ処理後の試験片を、被着体と張り合わせる前に２４時間以上の長時間にわたって水中に保存した場合、その接着力は低下しなかった。これに対して、水酸基含有面を大気中で保存した試験片Ｂ２及びＩＰＡ中で保存した試験片Ｃ１の平均接合強度及び平均破壊モード点数は、試験片Ａ１乃至Ａ５の平均接合強度及び平均破壊モード点数よりも著しく低かった。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によると、構造体が提供される。構造体は、シリコーン成形品と、水と、保護材とを備えている。シリコーン成形品は、表面の少なくとも一部に水酸基を含んでいる。水は、水酸基を含む表面の少なくとも一部と接している。保護材は、水を保持している。それゆえ、実施形態に係る構造体は、水酸基による接着性を長時間にわたって維持することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載した発明を付記する。
［１］ 表面の少なくとも一部に水酸基を含むシリコーン成形品と、
前記水酸基を含む表面の少なくとも一部と接する水と、
前記水を保持する保護材と
を備える構造体。
［２］ 前記シリコーン成形品は、シリコーンゴムである［１］に記載の構造体。
［３］ ［１］又は［２］に記載の構造体を含む配線基板。
［４］ 導体パターンを更に含む［３］に記載の配線基板。
［５］ ［１］又は［２］に記載の構造体を含む配線基板用基材。
［６］ ［１］又は［２］に記載の構造体と、銅箔とを含む銅張積層板。
［７］ 表面の少なくとも一部に水酸基を含むシリコーン成形品の前記水酸基の少なくとも一部に水を接触させる工程を含む構造体の製造方法。
［８］ 前記水酸基は、プラズマ処理により前記シリコーン成形品に付与される［７］に記載の構造体の製造方法。

１…基材、２…保護材、３…スペーサー、１０…構造体、１１…水酸基含有面、２０…導体パターン、３０…被着体、１００…プリント配線基板、ＡＤ…粘着剤、ＮＰ１…第１ノズルの一部、ＮＰ２…第２ノズルの一部、ＮＺ１…第１ノズル、ＮＺ２…第２ノズル、ＯＰ１…第１開口部、ＯＰ２…第２開口部、ＷＡ…水。

Claims (6)

1. 表面の少なくとも一部に水酸基を含むシリコーン成形品と、
   前記水酸基を含む表面の少なくとも一部と接する水と、
   前記水を保持する保護材と
   を備える構造体。
2. 前記シリコーン成形品は、シリコーンゴムである請求項１に記載の構造体。
3. 請求項１又は２に記載の構造体を含む配線基板。
4. 導体パターンを更に含む請求項３に記載の配線基板。
5. 請求項１又は２に記載の構造体を含む配線基板用基材。
6. 請求項１又は２に記載の構造体と、銅箔とを含む銅張積層板。

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