JP2007180342A - 電気回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気回路基板の表面を変形させることなく、容易に導通領域を形成してなる電気回路基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】粉体と熱可融性樹脂とを含有する粉体含有層を基体上に塗工してなる積層体における粉体含有層の一部の領域を加熱し、加熱した領域を押圧することなく粉体を偏在化させてなることを特徴とする電気回路基板。前記粉体が、導電体であることが好ましい。また、前記熱可融性樹脂が、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であることが好ましい。さらに、前記粉体含有層が、熱可融性樹脂に対して１〜５０体積％の粉体を含有することが好ましい。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気回路基板およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、電気回路基板の表面を変形させることなく導通領域を形成してなる電気回路基板と、前記電気回路基板を効率的かつ大量に生産することができる製造方法とに関する。

近年、電気機器や電子機器の小型軽量化が進み、薄膜状の電気回路基板を高精度でかつ簡単な手段で形成する方法が求められている。

電気回路基板における導通領域を形成する方法としては、導電性を有する被除去材の表面にフォトレジスト層を形成し、フォトリソグラフィーにより導体回路用パターンを形成する方法（例えば、特許文献１参照）、導電体等のパターン形成用材料を含んだ流動体を、インクジェット方式を使用してパターン形成面に吐出した後、固化させることにより任意の電気回路を形成する方法（例えば、特許文献２参照）、配線基板作成用トナーを用いて、トナー像を形成し、得られたトナー像を基板上に転写した後に加熱して、さらにメッキすることにより回路パターンを形成する方法（例えば、特許文献３参照）等が知られている。

しかしながら、これらの方法は、フォトレジスト塗布工程やメッキ工程等を必要とするので、作業効率および生産性が悪く、その結果、生産コストが多大になるという問題や、メッキ廃液またはエッチング廃液等の廃棄物が排出されるという問題があった。

また、絶縁性の熱可塑性材料中に分散した状態で導電性材料が封入されている導電性シートを加熱しながら押圧することにより、押圧部位に多方向の導通領域を形成する方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。

しかしながら、この方法は、メッキ工程やエッチング工程等が不要である点や、メッキ廃液またはエッチング廃液等を排出しないという点で有利であるが、導電性シート表面を押圧するので、押圧部が凹部状に変形してしまうという欠点があった。

特開平９−２６０８１０号公報 特開平１１−２７４６７１号公報 特開２００５−３０２８４２号公報 特開２００１−２５０６０４号公報

本発明が解決しようとする課題は、従来技術の問題を解決すべく、電気回路基板の表面を変形させることなく容易に導通領域を形成してなる電気回路基板と、電気回路基板を効率的かつ大量に生産することができる製造方法とを提供することにある。

本発明における課題を解決するための第一の手段は、
粉体と熱可融性樹脂とを含有する粉体含有層を基体上に塗工してなる積層体における粉体含有層の一部の領域を加熱し、加熱した領域を押圧することなく粉体を偏在化させてなることを特徴とする電気回路基板である。
前記粉体の好適な態様は、導電体である。
前記熱可融性樹脂の好適な態様は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂である。
前記粉体含有層の好適な態様は、熱可融性樹脂に対して１〜５０体積％の粉体を含有することである。
本発明における課題を解決するための第二の手段は、
粉体と熱可融性樹脂とを含有する粉体含有層を基体上に塗工して積層体を形成する工程と、積層体における粉体含有層の一部の領域を加熱する工程と、加熱した領域を押圧することなく粉体を偏在化させる工程とを備えることを特徴とする電気回路基板の製造方法である。

本発明によれば、積層体における粉体含有層の一部の領域に熱を加え、加熱した領域を押圧することなく粉体を偏在化させることにより、電気回路基板表面を変形させることなく容易に導通領域を形成することができる。本発明の方法によれば、粉体含有層の上に保護層など、別の層が存在しても、粉体の偏在化が可能になり、さらに、前記電気回路基板を効率的かつ大量に生産することができる。

本発明の電気回路基板は、粉体と熱可融性樹脂とを含有する粉体含有層を基体上に塗工してなる積層体における粉体含有層の一部の領域を加熱し、加熱した領域を押圧することなく粉体を偏在化させてなることを特徴とする。本発明の電気回路基板においては、加熱した後に、粉体含有層内の粉体を偏在化させることにより、粉体含有層内の粉体同士が接触凝集するので、１次元、２次元または３次元の導通領域が形成される。

本発明における粉体の材料としては、導電性を有する限り、特に制限はなく、金属もしくは導電性高分子の導電体を用いることができる。前記導電体としては、金、銀、銅、鉄、コバルト、ニッケル等の金属、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物または炭素、ポリアセチレン、ポリアセン、ポリピロール等の導電性高分子化合物を単独または２種以上を混合して用いることができる。

前記粉体の態様としては、均質であってもよいが、内部に空隙を有するのが好ましい。粉体を粉体含有層内で偏在化させる場合、粉体の比重が小さい方が偏在化に要する時間とエネルギーが小さくて済むので都合がよい。

本発明における粉体としては、磁性体の表面またはフェノール樹脂もしくはエポキシ樹脂等の高分子化合物の表面に導電性を有する材料を被覆してなる粉体、例えば前記金属を被覆してなる粉体を用いることができる。

前記磁性体としては、磁性を示す限り、特に制限はなく、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の金属、酸化鉄、酸化クロム、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物、マグネタイトまたはフェライト等の磁性体を単独または２種以上を混合して用いることができる。

磁性体の表面またはフェノール樹脂もしくはエポキシ樹脂等の高分子化合物の表面に導電性を有する材料を被覆してなる粉体、例えば前記金属を被覆してなる粉体においては、被覆膜の厚さが０．１〜１μｍであるのが好ましい。また、本発明における粉体を構成する導電体の体積抵抗率としては、特に制限はないが、１．０×１０^−９Ωｍ〜１．０×１０^８Ωｍであるのが好ましい。

前記粉体の平均粒子径としては、０．０１〜５０μｍが好ましく、特に０．１〜１０μｍが好ましい。平均粒子径が０．０１μｍ未満であると、偏在化させた時に粉体同士が接触しなくなるという不都合が生じ、平均粒子径が５０μｍよりも大きいと、粉体含有層内の粉体を偏在化させることが困難になるという不都合が生じる。その結果、所望の導通領域を形成することが困難になってしまう。

本発明における熱可融性樹脂としては、その融点が３０〜１３０℃、特に３５〜１００℃である熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂が好ましい。融点が３０℃未満であると、加熱前に熱可融性樹脂が溶融するという不都合が生じ、融点が１３０℃よりも大きいと、基体等が熱により損傷を受けてしまうので、電気回路基板の品質が低下するという不都合が生じる。

前記熱可塑性樹脂としては、絶縁性を有する熱可塑性樹脂であれば、特に制限はなく、例えば、高級アルコール類、高級エステル類、シリコーン、ポリエチレングリコール等の高分子化合物、カルナバ等の植物ワックス、パラフィン等の鉱物ワックスまたは合成ワックス等を単独または２種以上を混合してなる樹脂を挙げることができる。

前記熱硬化性樹脂としては、熱を加えることによって低粘度の液体に溶融し、さらに熱を加えることにより化学反応が進行して不可逆的に固化し、かつ絶縁性を有する熱硬化性樹脂であれば、特に制限はなく、例えば、フェノール樹脂またはエポキシ樹脂等を単独または２種以上を混合してなる樹脂を挙げることができる。熱可融性樹脂として熱硬化性樹脂を用いると、電気回路基板の耐熱性を向上させることができるので都合がよい。

本発明における粉体含有層は、熱可融性樹脂に対して１〜５０体積％の粉体を有するのが好ましく、特に、５〜４０体積％であるのが好ましい。粉体の含有量が１体積％未満であると、偏在化させた時に粉体同士が接触しなくなるという不都合が生じ、粉体の含有量が５０体積％よりも大きいと、粉体含有層内の粉体を偏在化させることが困難になるという不都合が生じる。その結果、所望の導通領域を形成することが困難になってしまう。

本発明における基体の材料としては、例えば、上質紙、包装紙、塗工紙、薄葉紙、板紙、グラシン紙、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等を単独もしくは２種以上を組み合わせてなる材料を用いることができる。

本発明の電気回路基板においては、基体と粉体含有層との間に吸収層を設けることができ、また、吸収層を基体として用いることもできる。基体と粉体含有層との間に吸収層を設けることにより、溶融状態の熱可融性樹脂が吸収層に吸収される。その結果、基体上に残った粉体同士が接触し合うことで導通領域が形成される。

前記吸収層としては、溶融状態の熱可融性樹脂を吸収できるだけの吸収能力を有するのであれば、特に制限はなく、多孔質層等を用いることができる。前記吸収層の材料としては、二酸化ケイ素、炭酸カルシウム、二酸化チタン、クレーもしくはタルク等の無機顔料、またはポリエチレンもしくはポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を用いることができる。前記吸収層は、適宜、バインダーと混合して公知の方法で基体に塗工することにより設けることができる。

本発明の電気回路基板は、溶融した熱可融性樹脂の移動を防止するバリア層（遮蔽層）を粉体含有層の片面または両面に設けることも可能である。バリア層（遮蔽層）の材料としては、不透性のポリマーまたは金属等を用いることができる。

本発明の電気回路基板は、粉体含有層における基体が接する面と反対の面に保護層を設けることができる（図６参照）。また、基体、粉体、熱可融性樹脂、保護層および吸収層等の電気回路基板を構成する部材を透明部材にすることにより、電気回路基板全体を可視光に対して透明にすることも可能である。

本発明の電気回路基板は、携帯電話、パーソナルコンピューター、液晶テレビ、プラズマディスプレイパネル等の電気機器におけるプリント基板、ＲＦＩＤタグ、非接触型ＩＣカードまたはＩＣチップ等に利用することができる。

本発明の電気回路基板は、粉体と熱可融性樹脂とを含有する粉体含有層を基体上に塗工して積層体を形成した後、積層体における粉体含有層の一部の領域を加熱し、加熱した領域を押圧することなく粉体を偏在化させることにより形成することができる。

以下、図面を用いながら本発明の電気回路基板の製造方法について説明する。なお、図面は、本発明の電気回路基板および製造方法を限定するものではない。

図１に示すように、本発明における積層体１は、導電体２と熱可融性樹脂３とからなる導電体含有層４を基体５に塗工してなる。図１に示される積層体１においては、粉体含有層４内で導電体２が分散しているため、積層体１に電圧を印加しても電気が流れることはない。

前記導電体含有層４は、導電体２と熱可融性樹脂３を含有する塗工液を、ブレードコーター、ロールコーター、グラビアコーター等の公知の塗工装置を用いることにより、基体５の表面に塗工される。また、塗工液中における導電体２の分散性をよくするため、適宜、水または炭化水素化合物、アルコール、ケトンもしくはエステル等の分散剤を塗工液に添加することもできる。

図２に示すように、積層体１表面にサーマルヘッド６等の加熱手段を接近させて加熱すると、加熱領域の熱可融性樹脂３が溶融して溶融部７が形成される。熱可融性樹脂３が溶融すると、溶融状態の熱可融性樹脂３と導電体２との比重差により、導電体２が重力方向へ移動し、その結果、導電体２の偏在化が起こる。

前記加熱手段としては、ホットプレートまたはオーブン等を用いることができ、部分的に熱を加えたい場合は、サーマルヘッドまたはレーザー等を用いることができる。特に、加熱手段として、サーマルヘッドまたはレーザー等を用いると、容易に所望の導通領域を形成することができるので都合がよい。

本発明において重力を利用して導電体２を偏在化させる場合、導電体２と溶融状態の熱可融性樹脂３との比重差が０．１〜２２であるのが好ましく、特に、５〜１５であるのが好ましい。比重差が０．１未満であると、導電体含有層４内で導電体２が移動することができなくなるので、導電体２を偏在化させることができないという不都合を生じ、比重差が２２よりも大きいと、導電体含有層４内で導電体２を均一に分散させることが困難になるため、偏在化させた導電体２同士が接触せず、その結果、導通領域が形成されないという不都合を生じる。

また、図３に示すように、磁気ヘッド８等により磁界を作用させて、溶融部７に外力を作用させることもできる。外力を作用させることにより、重力による場合よりも、導電体２を効率的に偏在化させることができる。このとき、加熱した後に熱可融性樹脂３が溶融状態にある限りにおいて加熱と外力とを時間的に隔てて作用させてもよく、また、磁気ヘッド８に加熱機能を付加する等して、加熱と同時に外力を作用させることも可能である。磁気ヘッドとしては、永久磁石または電磁石を挙げることができる。

さらに、磁界に換えて電界を作用させることにより、導電体２を偏在化させることもできる。前記電界を作用させる方法としては、直流電界を作用させた領域に、加熱した積層体１を配置することにより電界を作用させる方法が挙げられる。前記直流電界の強度としては、熱可融性樹脂の材料等により適宜選択可能であり、特に、１０^２Ｖ／ｃｍ〜１０^５Ｖ／ｃｍであるのが好ましい。直流電界が１０^５Ｖ／ｃｍよりも大きいと、導電体含有層４内で絶縁破壊が起こるため、所望の導通領域の形成が困難になるという不都合を生じ、直流電界が１０^２Ｖ／ｃｍよりも小さいと、導電体２が移動不可能になるため、偏在化をすることができなくなるという不都合を生じる。

溶融部７に、例えば、磁気ヘッド８により磁界を作用させると、図４に示すように、導電体含有層４内で導電体２が偏在化し、複数の導電体２が接触し合う。その結果、導通領域が形成される。次いで、図５に示すように、サーマルヘッド６を積層体１表面から離すと、熱可融性樹脂３が再び凝固し、導通領域を備えた本発明における電気回路基板が形成される。

＜実施例１＞
粒径１０μｍのニッケル粉１０体積％と固形分換算で９０体積％のワックスエマルジョン（中京油脂製、ハイドリンＤ−３３６、融点：約６０℃）とを容器中で混合した。
次いで、１０ｍｍの間隔で設けられた銅箔２枚を有するスライドガラスに、この銅箔の間を連絡するように、且つ塗布後の混合物の幅が１０ｍｍとなるようにスパーテルで混合物を塗布した。塗布後、室温で銅箔間の抵抗値を測定した。
また、混合物を塗布したスライドガラスを１００℃に加熱した熱板にのせ、３分間加熱した。室温の石板上に３分間放置した後に、銅箔間の抵抗値を測定した。

＜実施例２＞
粒径１０μｍのニッケル粉１０体積％と固形分換算で９０体積％のワックスエマルジョン（中京油脂製、ハイドリンＤ−３３６、融点：約６０℃）とを容器中で混合した。
次いで、１０ｍｍの間隔で設けられた銅箔２枚を有するスライドガラスに、この銅箔の間を連絡するように、且つ塗布後の混合物の幅が１０ｍｍとなるようにスパーテルで混合物を塗布した。塗布後、室温で銅箔間の抵抗値を測定した。
また、混合物を塗布したスライドガラスを１００℃に加熱した熱板にのせ、３分間加熱した。室温の磁性ゴム板の上に３分間放置した後に、銅箔間の抵抗値を測定した。

＜実施例３＞
粒径１０μｍのニッケル粉６０体積％と固形分換算で４０体積％のワックスエマルジョン（中京油脂製、ハイドリンＤ−３３６、融点：約６０℃）とを容器中で混合した。
次いで、１０ｍｍの間隔で設けられた銅箔２枚を有するスライドガラスに、この銅箔の間を連絡するように、且つ塗布後の混合物の幅が１０ｍｍとなるようにスパーテルで混合物を塗布した。塗布後、室温で銅箔間の抵抗値を測定した。
また、混合物を塗布したスライドガラスを１００℃に加熱した熱板にのせ、３分間加熱した。室温まで放冷した後、銅箔間の抵抗値を測定した。

＜実施例４＞
粒径１０μｍのニッケル粉１０体積％とパラフィン（融点：５５℃）９０体積％とを１００℃に加熱した熱板上でパラフィンを融解させながら混合した。
次いで、１０ｍｍの間隔で設けられた銅箔２枚を有する上質紙に、この銅箔の間を連絡するように、且つ塗布後の混合物の幅が１０ｍｍとなるようにスパーテルで混合物を塗布した。塗布後、室温で銅箔間の抵抗値を測定した。
また、混合物を塗布した上質紙を１００℃に加熱した熱板にのせ、３分間加熱した。室温まで放冷した後、銅箔間の抵抗値を測定した。

実施例１〜３の測定結果を表１に示す。この結果、塗布後よりも加熱後の抵抗値が減少しており、導通領域が形成されていることがわかる。

本発明の電気回路基板は、携帯電話、パーソナルコンピューター、液晶テレビ、プラズマパネルディスプレイ等の電気機器における回路基板、ＲＦＩＤタグ、非接触型ＩＣカードまたはＩＣチップ等の多様な製品に利用可能である。

図１は、本発明における積層体の一例を示す断面図である。 図２は、本発明における熱可融性樹脂が溶融した状態を示す図である。 図３は、本発明における溶融状態の熱可融性樹脂に磁界を作用させた状態を示す図である。 図４は、本発明における導電体が偏在化した状態を示す図である。 図５は、本発明における導電体が偏在化した後に熱可融性樹脂が凝固した状態を示す図である。 図６は、本発明における保護層を設けた積層体の一例を示す図である。 図７は、導通領域が形成された電気回路基板の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１・・・積層体
２・・・導電体
３・・・熱可融性樹脂
４・・・粉体含有層
５・・・基体
６・・・サーマルヘッド
７・・・溶融部
８・・・磁気ヘッド
９・・・保護層
１０・・・導通領域

Claims (5)

1. 粉体と熱可融性樹脂とを含有する粉体含有層を基体上に塗工してなる積層体における粉体含有層の一部の領域を加熱し、加熱した領域を押圧することなく粉体を偏在化させてなることを特徴とする電気回路基板。
2. 前記粉体が、導電体である請求項１に記載の電気回路基板。
3. 前記熱可融性樹脂が、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂である請求項１に記載の電気回路基板。
4. 前記粉体含有層が、熱可融性樹脂に対して１〜５０体積％の粉体を含有する請求項１に記載の電気回路基板。
5. 粉体と熱可融性樹脂とを含有する粉体含有層を基体上に塗工して積層体を形成する工程と、積層体における粉体含有層の一部の領域を加熱する工程と、加熱した領域を押圧することなく粉体を偏在化させる工程とを備えることを特徴とする電気回路基板の製造方法。
   
   

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