JP2007150116A

JP2007150116A - フレキシブルプリント基板

Info

Publication number: JP2007150116A
Application number: JP2005344790A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Hirose; 貴之広瀬; Shigeaki Sakatani; 茂昭酒谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】屈曲特性が良好なフレキシブルプリント基板を提供するものである。
【解決手段】フレキシブルフィルム１上に導電性ペーストを用いて回路パターン２が設けられ、この回路パターン２上に第１，第２の保護層３ａ，３ｂが設けられている。フレキシブルフィルム１に近い第１の保護層３ａの弾性率がその外側の第２の保護層３ｂの弾性率よりも小さい構成にすることで、屈曲特性を改善できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電子機器類の可動部への配線などにおいて、一方向に繰り返し屈曲して使用されるフレキシブルプリント基板に関するものである。

フレキシブルプリント基板は、電子機器の中でプリント配線板同士の接続や、プリント配線板と他の部品とを電気的に接続する配線として用いられたりすることが多く、薄いので折り曲げて狭い場所に配置したり、繰り返して曲げ伸ばししたりする箇所で有効なものである。具体的には、図４に見られるように、テンキーボードを有する電話本体２０と表示部２１とがヒンジ２２によって開閉自在に結合された携帯電話装置の場合には、内装されたフレキシブルプリント基板２３によって電話本体２０と表示部２１とが電気接続されている。

このフレキシブルプリント基板２３は、図５に示すように、フレキシブルフィルム２４の片面に接着剤層２５を介して金属製の回路部２６が貼り付けられている。そして、金属製の回路部２６の上には、この回路部２６を保護するために接着剤層２７を介してカバーコートフィルム２８が積層されている。

この際、接着剤層２７を形成するために用いられる接着剤は、そのフレキシブルプリント基板の用途に応じて適宜に選択され、例えば高屈曲性が要求される場合には、柔軟性に富んだ特性を有する一つの接着剤を用いる。その特性は、弾性率が５ｋｇ／ｍｍ^２（約４９ＭＰａ）以下に設定することが好ましいとされている。
特開平６−８５４３９号公報

しかしながら、図５の接着剤層２５と金属製の回路部２６とに代わって、フレキシブルフィルム２４の上に導電性ペースト層で回路を形成し、回路上に低弾性率を有する接着剤層２７を形成したようなフレキシブルプリント基板では、一方向に繰り返し屈曲して使う場合、抵抗値上昇が大きいという課題がある。また、極端に高弾性率を有する接着剤層２７を形成したフレキシブルプリント基板は、屈曲時にカバーコートフィルム２８とフレキシブルフィルム２４および導電性ペースト層との界面に剥離が発生するという課題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、フレキシブルフィルム２４の上に導電性ペーストで回路を形成したフレキシブルプリント基板において、一方向に繰り返し屈曲して使用する条件下であっても、長期間にわたって抵抗値の上昇が少なく、安定した動作を期待できるものを提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載のフレキシブルプリント基板は、フレキシブルフィルムの上に導電性ペーストを用いて形成された回路パターンと、前記回路パターンを覆って保護するように前記フレキシブルフィルムの上に形成された第１の保護層と、前記第１の保護層の上に形成されたカバーコート層としての第２の保護層とを有し、前記第２の保護層の弾性率が前記第１の保護層の弾性率よりも大きいことを特徴とする。

本発明の請求項２記載のフレキシブルプリント基板は、フレキシブルフィルムの上に導電性ペーストを用いて形成された回路パターンと、前記回路パターンと前記回路パターンの付近の前記フレキシブルフィルムの上を覆って保護するように形成された第１の保護層と、前記フレキシブルフィルムの上と前記第１の保護層の上に形成されたカバーコート層としての第２の保護層とを有し、前記第２の保護層の弾性率が前記第１の保護層の弾性率よりも大きいことを特徴とする。

本発明の請求項３記載のフレキシブルプリント基板は、請求項２において、前記第１の保護層の断面形状が前記フレキシブルフィルムに近づくに連れて幅広に形成されたことを特徴とする。

本発明の請求項４記載のフレキシブルプリント基板は、請求項１〜請求項３の何れかにおいて、前記第２の保護層の弾性率を、第１の保護層の弾性率の３倍以上に設定したことを特徴とする。

本発明の請求項５記載のフレキシブルプリント基板は、請求項１〜請求項３の何れかにおいて、第１の保護層の弾性率が５００ＭＰａ以上に設定されていることを特徴とする。

フレキシブルフィルムの上に導電性ペーストで回路を形成したフレキシブルプリント基板において、一方向に繰り返し屈曲して使う場合、導電性ペーストで形成された回路パターンの上に極端に大きな弾性率の接着層などを配置した場合には、フレキシブル基板用フィルムと導電性ペースト層との界面に剥離が生じ易くなり、また、弾性率が小さくなると密着力は向上するが、導電性ペースト層の変形を抑える力が弱くなり、抵抗値上昇が大きくなるという相反した特性を呈するのが一般的であるが、本発明の構成によると、フレキシブルフィルムとカバーコートフィルム層との密着力が向上し、弾性率の小さい第１の保護層を弾性率の大きい第２の保護層で覆うため、導電ペーストで形成された回路パターンおよび内層の第１の保護層の変形を抑える力が強くなり、一方向に繰り返し屈曲して使う場合、抵抗値上昇および剥離の発生を抑制できる。

以下、本発明の各実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１（ｅ）は本発明の（実施の形態１）のフレキシブルプリント基板を示し、フレキシブルフィルム１の上に、導電性ペーストを用いて形成された回路パターン２が形成されている。フレキシブルフィルム１の上と回路パターン２を覆って保護するように第１の保護層３ａが形成されている。第１の保護層３ａの上にはカバーコート層としての第２の保護層３ｂが形成されている。

このフレキシブルプリント基板は、例えば、スクリーン印刷法等の印刷法により、図１（ａ）〜図１（ｅ）の工程で製造される。
図１（ａ）では、フレキシブルフィルム１としてのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）の上に、回路パターンの版が形成された第１のスクリーン４を載置する。

図１（ｂ）では、第１のスクリーン４の版の部分に、導電性ペーストとしての銀ペースト等を充填する。
図１（ｃ）では、第１のスクリーン４を除去してフレキシブルフィルム１の上に導電性ペーストの回路パターン２が形成される。この回路パターン２を硬化させる。

図１（ｄ）では、フレキシブルフィルム１の上とこの上に形成された回路パターン２を覆うように第１の保護層３ａとしてのウレタンアクリレートやポリブタジエンアクリレート等が所定の厚さに塗布し、硬化させる。

さらに、図１（ｅ）では、第１の保護層３ａのカバーコート層としての第２の保護層３ｂとしてのウレタンアクリレートやポリブタジエンアクリレート等が所定の厚さに塗布し、硬化させる。

ここで、第１の保護層３ａと第２の保護層３ｂとは弾性率が異なり、第２の保護層３ｂの弾性率が第１の保護層３ａの弾性率よりも大きくなるように構成されている。
具体例を示すと、第２の保護層３ｂの弾性率を、第１の保護層３ａの弾性率の３倍以上に設定した。さらに、第１の保護層３ａの弾性率が５００ＭＰａ以上に設定され、第２の保護層３ｂの弾性率がフレキシブルフィルム１よりも小さく設定されていることが好ましい。また、一方向に繰り返し屈曲させる場合、屈曲方向の内側にフレキシブルフィルム１が位置するように配置する。

（比較例）
本発明を比較例に基づいて説明する。
フレキシブルフィルム１（材料：ＰＥＴ、厚み：１００μｍ、弾性率：３９７０ＭＰａ）、回路パターン２（材料：銀ペースト、厚み：２０μｍ）、第１，第２の保護層３ａ，３ｂ（材料：ウレタンアクリレート、厚み：それぞれ４０μｍ）からなるフレキシブルプリント基板を用いて、屈曲半径１ｍｍ、曲げ角度９０°の条件で、それぞれ第１，第２の保護層３ａ，３ｂが屈曲時に外側になるように１方向に繰り返し屈曲させた状態での、導電性ペースト製の回路パターン２にかかる歪み振幅量を、非線形構造解析（ＦＥＭを利用）による計算によって求めた。この結果を（表１）に示す。

この（表１）より、ケース１では、弾性率が小さいと、フレキシブルフィルム１および導電性ペースト製の回路パターン２との密着力は大きいため、剥離は発生し難いが、歪み振幅量が大きくなるため、抵抗値上昇が大きくなる。

逆に、ケース２では、歪み振幅量が小さいため、抵抗値上昇は小さくなるが、フレキシブルフィルム１および導電性ペースト製の回路パターン２との密着力は低下し、剥離が発生する。

そこで、ケース３のように、第１の保護層３ａの弾性率を５００ＭＰａ、第２の保護層３ｂの弾性率を１５００ＭＰａ（３ａの３倍）とすると、ケース２と同程度の歪み振幅量に抑制することができ、かつフレキシブルフィルム１および導電性ペースト製の回路パターン２との密着力もケース１と同程度に保持できた。

ケース４では、ケース１より歪み振幅量は低減するが、ケース３に比べると歪み振幅量が十分ではない。
第１の保護層３ａの弾性率を５００ＭＰａ、第２の保護層３ｂの弾性率を第１の保護層３ａの弾性率の３倍以上とした場合には、ケース５のように、歪み振幅量が最も小さいが、樹脂自体の伸び率が非常に小さくなるため、屈曲させたときに第２の保護層３ｂが割れる。

このような結果から、ケース３のように、第１の保護層３ａの弾性率を５００ＭＰａ、第２の保護層３ｂの弾性率を１５００ＭＰａであれば、伸び率を保て、しかも、歪み振幅量を小さくできて好ましい。

なお、第１の保護層３ａの弾性率が５００ＭＰａ未満の場合には、歪み振幅量が大きくなるため、抵抗値上昇率が大きくなる。
この構成では、第１，第２の保護膜３ａ，３ｂを低弾性率を有する単一材料で作成するよりも、導電ペースト製の回路パターン２および第１の保護膜３ａの変形を抑える力が強くなり、また、第１，第２の保護膜３ａ，３ｂを高弾性率を有する単一材料で作成するよりも、フレキシブルフィルム１および導電ペースト製の回路パターン２との密着力が向上するため、一方向に繰り返し屈曲して使う場合、抵抗値上昇および剥離の発生を抑制することができる。

（実施の形態２）
図２（ｇ）は本発明の（実施の形態２）のフレキシブルプリント基板を示す。
図１（ｅ）に示した（実施の形態１）のフレキシブルプリント基板では、第２の保護層３ｂは第１の保護層３ａを介してフレキシブルフィルム１に接していたが、この（実施の形態２）のフレキシブルプリント基板では、第２の保護層３ｂが第１の保護層３ａを介さずにフレキシブルフィルム１に接する区間が存在している。

つまり、フレキシブルフィルム１の上に、導電性ペーストを用いて形成された回路パターン２と回路パターン２の付近のフレキシブルフィルム１の上を覆って保護するように第１の保護層３ａが形成されている。フレキシブルフィルム１の上と第１の保護層３ａの上にはカバーコート層としての第２の保護層３ｂが形成されている。

このフレキシブルプリント基板は、例えば、スクリーン印刷法等の印刷法により、図２（ａ）〜図２（ｇ）の工程で製造される。
図２（ａ）では、フレキシブルフィルム１としてのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）の上に、回路パターンの版が形成された第１のスクリーン４を載置する。図２（ｂ）では、第１のスクリーン４の版の部分に、導電性ペーストとしての銀ペースト等を充填する。図２（ｃ）では、第１のスクリーン４を除去してフレキシブルフィルム１の上に回路パターン２が形成される。この回路パターン２を硬化させる。この図２（ａ）〜図２（ｃ）は、図１（ａ）〜図１（ｃ）と同じである。

図２（ｄ）では、回路パターンの版に応じて前記第１のスクリーン４の版の開口Ａよりも大きな開口Ｂが形成された第２のスクリーン５を載置する。図２（ｅ）では、第２のスクリーン５の版の部分に、第１の保護層３ａとしてのウレタンアクリレートやポリブタジエンアクリレート等を充填する。

図２（ｆ）では、第２のスクリーン５を除去して回路パターン２とこの回路パターン２の付近だけを第１の保護層３ａで覆って保護し、これを硬化させる。
さらに、図２（ｇ）では、第１の保護層３ａのカバーコート層としての第２の保護層３ｂとしてのウレタンアクリレートやポリブタジエンアクリレート等が所定の厚さに塗布し、硬化させる。

ここで、第１の保護層３ａと第２の保護層３ｂとは（実施の形態１）と同様に、弾性率が異なり、第２の保護層３ｂの弾性率が第１の保護層３ａの弾性率よりも大きくなるように構成されている。

具体例を示すと、第２の保護層３ｂの弾性率を、第１の保護層３ａの弾性率の３倍以上に設定した。さらに、第１の保護層３ａの弾性率が５００ＭＰａ以上に設定され、第２の保護層３ｂの弾性率がフレキシブルフィルム１よりも小さく設定されていることが好ましい。また、一方向に繰り返し屈曲させる場合、屈曲方向の内側にフレキシブルフィルム１が位置するように配置する点についても（実施の形態１）と同じである。

このように構成した場合には、（実施の形態１）に比べて、一方向に繰り返し屈曲させる場合に、導電性ペースト製の回路パターン２のフレキシブルフィルム１からの剥離をより一層に抑えることができる。

（実施の形態３）
図３（ｈ）は本発明の（実施の形態３）のフレキシブルプリント基板を示す。
図２（ｇ）に示した（実施の形態２）のフレキシブルプリント基板では、第１の保護層３ａの幅は、厚み方向に第２のスクリーン５の開口Ｂの大きさであったが、この（実施の形態３）のフレキシブルプリント基板では、第１の保護層３ａの断面形状がフレキシブルフィルム１に近づくに連れて幅広に形成されている点だけが異なっている。

このフレキシブルプリント基板は、例えば、スクリーン印刷法等の印刷法により、図３（ａ）〜図３（ｈ）の工程で製造される。この図３（ａ）〜図３（ｃ）は、図２（ａ）〜図２（ｃ）と同じである。

第１のスクリーン４を除去してフレキシブルフィルム１の上に回路パターン２が形成され、この回路パターン２を硬化させた図３（ｃ）に対して、図３（ｄ）では、版の厚みが（実施の形態２）の第２のスクリーン５よりも厚みＣだけ厚い第２のスクリーン５Ｃを使用して、図３（ｅ）を経て図３（ｆ）に示すように、（実施の形態２）の場合よりも高さの高い第１の保護層３ａを形成する。第２のスクリーン５Ｃを取り除いて高く形成されている第１の保護層３ａの粘度や硬化時間を調節することによって、図３（ｆ）の第１の保護膜３ａは、図３（ｇ）に示すように裾広がりに変形しながら硬化する。

さらに、図３（ｈ）では、第１の保護層３ａのカバーコート層としての第２の保護層３ｂとしてのウレタンアクリレートやポリブタジエンアクリレート等が所定の厚さに塗布し、硬化させる。

このように、第１の保護層３ａのフレキシブルフィルムの側の幅Ｄを、Ｂ＜Ｄの幅広に形成することによって、（実施の形態２）に比べて、一方向に繰り返し屈曲させる場合に、導電性ペースト製の回路パターン２のフレキシブルフィルム１からの剥離をより一層に抑えることができる。

本発明のフレキシブルプリント基板は、携帯機器や電子機器等の配線材料に実用でき、
一方向に繰り返し屈曲させたときの抵抗値上昇および剥離の発生を抑制できる。

本発明の（実施の形態１）に係るフレキシブルプリント基板の製造工程を示す断面図本発明の（実施の形態２）に係るフレキシブルプリント基板の製造工程を示す断面図本発明の（実施の形態３）に係るフレキシブルプリント基板の製造工程を示す断面図一般的な携帯電話装置の説明図一般的なフレキシブルプリント基板の断面図

符号の説明

１フレキシブルフィルム
２導電性ペースト製の回路パターン
３ａ第１の保護層
３ｂ第２の保護層
４第１のスクリーン
５第２のスクリーン

Claims

フレキシブルフィルムの上に導電性ペーストを用いて形成された回路パターンと、
前記回路パターンを覆って保護するように前記フレキシブルフィルムの上に形成された第１の保護層と、
前記第１の保護層の上に形成されたカバーコート層としての第２の保護層と
を有し、前記第２の保護層の弾性率が前記第１の保護層の弾性率よりも大きい
ことを特徴とする
フレキシブルプリント基板。
フレキシブルフィルムの上に導電性ペーストを用いて形成された回路パターンと、
前記回路パターンと前記回路パターンの付近の前記フレキシブルフィルムの上を覆って保護するように形成された第１の保護層と、
前記フレキシブルフィルムの上と前記第１の保護層の上に形成されたカバーコート層としての第２の保護層と
を有し、前記第２の保護層の弾性率が前記第１の保護層の弾性率よりも大きいことを特徴とする
フレキシブルプリント基板。
前記第１の保護層の断面形状が前記フレキシブルフィルムに近づくに連れて幅広に形成された
請求項２記載のフレキシブルプリント基板。
前記第２の保護層の弾性率を、第１の保護層の弾性率の３倍以上に設定した
請求項１〜請求項３の何れかに記載のフレキシブルプリント基板。
第１の保護層の弾性率が５００ＭＰａ以上に設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のフレキシブルプリント基板。