JP2008306028A - プリント回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】生産工程の短縮化を図ることができ、安価なプリント回路基板の提供を目的とする。
【解決手段】紙基材に樹脂を含浸させたものであって且つ銅箔層のない基板素材上に導電性塗料を用いて回路を印刷形成してあることを特徴とする。基板素材は、紙基材にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板素材であって良く、基板素材上にレジスト層を形成し、その上に導電性塗料を用いて回路を印刷形成するのが好ましい。
【選択図】 図１

Description

この発明は、導電性塗料を用いて回路を印刷形成したプリント回路基板に関する。

従来から広く普及しているプリント回路基板は、フェノール基板素材やガラスエポキシ基板素材に銅箔を積層した銅張基板を用いている。
この種の基板素材上に配線パターンを形成するには銅箔層を残したい部分にエッチングレジスト層を形成し、その他の部分の銅箔を化学的エッチング処理にて除去していた。
従って、スクリーン印刷等でエッチングレジストを印刷する工程、レジストをＵＶ等で硬化させる工程、銅箔のエッチング剥離工程等が必要であり、工程が長いのみならず化学薬品を使用するので環境負荷が高く、排水処理も必要となる問題があった。
そこで本願出願人は、配線パターン形成に導電性塗料を使用できないか精意検討をした。
その結果、例えば特開２００６−２８２１３号に開示するはんだ性に優れた導電性塗料を用いて配線パターンを印刷することで銅箔層が不要になることが明らかになった。

特開２００６−２８２１３号公報

本発明は、生産工程の短縮化を図ることができ、安価なプリント回路基板の提供を目的とする。

本発明に係るプリント回路基板は、紙基材に樹脂を含浸させたものであって且つ銅箔層のない基板素材上に導電性塗料を用いて回路を印刷形成してあることを特徴とする。
紙基材に樹脂を含浸させた基板素材は、ガラス繊維製のクロスにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板素材よりも安価である。
紙基材に含浸させる樹脂はエポキシ樹脂であってもフェノール樹脂であってもよいが、より安価なものとしては紙基材にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板素材が好ましい。
本発明では紙基材の基板素材には、銅箔層が無いものを用いた点に特徴がある。

紙基材を用いた基板素材にあっては、ガラスエポキシ基板よりも一般的に吸水性が高く、マイグレーションを防止するためには、吸水率の小さい紙フェノール基板素材が好ましく、吸水率を約１．５％（質量％）未満に抑えたものがよく、理想的には吸水率１．０％以下のものがよい。

吸水率が１．５〜２．５％程度の一般的な紙フェノール基板素材を用いる場合や、より高い耐マイグレーション性が要求される場合には、基板素材上に、レジスト層を形成し、その上に導電性塗料を用いて回路を印刷形成するとよい。

ここで、回路を印刷形成するとは、電子回路の配線パターンを、スクリーン印刷やジェット印刷等の印刷手段を用いて、直接的に基板素材上に形成することをいう。

本発明においては、従来の銅箔積層基板素材を用いることなく、絶縁体に導電性塗料を用いて配線パターンを印刷形成するために、化学的なエッチング処理工程が不要になるので、エッチング液に浸漬による吸水の心配がないため紙基材に樹脂を含浸させた基板素材を用いることができ、安価なプリント回路基板が得られ、化学薬品を使用しない分だけ環境にも優しい。
また、エッチング処理のみならず、エッチングレジストのようなＵＶ硬化型皮膜コートも不要になり、生産工程の短縮が可能になり、その分中間在庫の低減も可能になる。

紙基材に樹脂を含浸させた基板素材にレジスト層を形成した上に、配線パターンを導電性塗料で印刷形成すると、より優れた耐マイグレーション性が得られる。

本発明に係るプリント回路基板は各種電子基板に適用できるが、本実施例においては、電気、電子機器を遠隔操作するためのリモコンの基板として用いた場合を例に挙げて評価したので以下説明する。

紙基材にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板素材として、厚み１．６ｍｍ、吸収率２．０％の基板素材Ａ（利昌工業株式会社製、ＰＳ−１１３１）と厚み１．６ｍｍ、吸収率０．８％の基板素材Ｂ（利昌工業株式会社製、ＰＳ−１１４３Ｓ）との二種類を準備した。
紙基材に樹脂を含浸させたものとしては、紙フェノール基板素材の他に、エポキシ樹脂を含浸させた紙エポキシ基板素材も入手しやすいが、紙フェノール基板素材の方が一般的に安価である。
何れにしても本発明では、銅箔層が不要で、化学的エッチング工程が無いので、即ち、水溶液への浸漬による吸水の恐れがなく、紙基材を用いた基板素材を使用できる。
基板素材Ａのうち、一方には、レジスト層をコート処理（タムラ製作所製レジスト、ＦＩＮＥＤＥＬＤＳＲ−３３０Ｒ１４−１３）した基板素材ＡＲを準備した。
レジスト層は、上記、レジスト塗料を用いて、ウエット状態で膜厚が、７０〜８０μｍ程度になるようにスプレーガンでスプレー塗装し、２〜３分間常温放置によるレベリング後に７０〜８０℃、約２０分間、乾燥させた。
レジスト塗料は、紙フェノール基板素材や紙エポキシ基板素材等の紙基材との密着性があり、リフロー炉の温度に耐えられる耐熱性があれば、各種塗料を使用することができ、エポキシ系やアクリル系の塗料が例として挙げられる。
なお、本実施例では、２液型エポキシ系のソルダーレジスト用塗料を用いた。
基板素材Ａ，ＡＲ，Ｂに導電性塗料を用いて配線パターンをスクリーン印刷した。
リフローはんだの濡れ性及びはんだ接合強度を評価するための配線パターンＰ−１（図１、リフローはんだ後の写真）とマイグレーション試験評価（イオンマイグレーション試験評価）するための配線パターンＰ−２（図２）とを製作した。

評価に用いた導電性塗料は、マクセル北陸精器株式会社製の導電塗料であり、ＡｇコートしたＮｉ粉末とＡｇ粉末を配合し、フェノール樹脂をバインダーとして用い、オレイン酸と、ブチルカルビトールの有機溶媒を配合したものである（特許文献１記載の塗料）。
導電性塗料を用いて配線パターンをスクリーン印刷した後は、乾燥炉を用いて１６０℃にて約３０分間乾燥させた。

配線パターンＰ−１に対して鉛フリーはんだ（千住金属製、Ｍ７０５）を用いて、クリームはんだを印刷後、リフロー炉（Ｈｅｌｌｅｒ製、１８１２ＥＸＬ−Ｎ２／ＵＬ）にてリフロ−はんだした際のはんだ外観を図１に示す。
リフローはんだ付けの条件は、１５０〜１９０℃の予備加熱をした後に２３０〜２４０℃にてリフローさせた。
その結果、良好なはんだ濡れ性を示した。
はんだ実装したチップ部品を側面から加圧したところ、紙フェノールと導電性塗料の密着面で剥がれが発生し、はんだの密着強度は充分にあった。
なお、チップ部品のはんだ付け強度は１０Ｎ／ｍｍ^２以上あれば品質に問題ないとされ、この基準によると配線パターンＰ−１の場合には６．４Ｎ以上必要とされるところ、剥がれ強度８．５〜２５．５Ｎと良好であった。
今回の試験評価に用いたはんだは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の３元系鉛フリーはんだであるが、リフロー用はんだであれば、特に限定する必要はなく、従来から広く使用されているＳｎ−Ｐｂ系はんだでも良い。

配線パターンＰ−２に対して、６０℃、湿度９５％、ＤＣ、５０Ｖ電圧印加試験を８５０時間実施した結果、レジスト層のないＡは、図２に示した絶縁抵抗値Ｒが１００ＭΩ以下であったが他はＡよりも高い値を示し、レジスト層のあるＡＲは１００ＭΩを超え、１１０ＭΩ以上であった。
耐マイグレーション対策としては、吸水率が約１．５％（質量％）未満の吸水率の小さい紙フェノール基板素材が好ましく、吸水率が１．５〜２．５％程度の一般的な紙フェノール基板素材を用いる場合や、より高い耐マイグレーション性が要求される場合には、基板素材上に、レジスト層を形成し、その上に導電性塗料を用いて回路を印刷形成するとよいことも明らかになった。

配線パターンＰ−１にリフローはんだをした外観を示す。 マイグレーション評価した配線パターンＰ−２を示す。

Claims (3)

1. 紙基材に樹脂を含浸させたものであって且つ銅箔層のない基板素材上に導電性塗料を用いて回路を印刷形成してあることを特徴とするプリント回路基板。
2. 基板素材は、紙基材にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板素材であることを特徴とする請求項１記載のプリント回路基板。
3. 基板素材上にレジスト層を形成し、その上に導電性塗料を用いて回路を印刷形成してあることを特徴とする請求項１又は２記載のプリント回路基板。