JP2009267014A - 立体的回路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム回路基板が円柱形状・円筒形状の筺体の周方向に貼着されて形成された立体的回路において、回路基板の周方向の端部間に存在する、微小な隙間に起因する段差をなくした立体的回路の製造方法を提供する。
【解決手段】円柱形状または円筒形状の筺体３に、フィルム状回路基板１を、接着剤２を介して、貼着した後、該回路基板１の周方向の端部間に生じる隙間の上に、紫外線を透過する透明な樹脂フィルム４を貼着し、該樹脂フィルム４の内側に空洞を形成し、該空洞の一方の開口部から紫外線硬化樹脂を注入し、かつ、他方の開口部から吸引を行いつつ、紫外線硬化樹脂を充填し、紫外線の照射により、紫外線硬化樹脂を硬化させ、硬化後に、樹脂フィルムを除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体的回路の製造方法に関し、具体的には、金属製または樹脂製であり、かつ、円柱形状または円筒形状であるローラーの表面に、フレキシブルプリント回路基板を用いて、立体的な電子回路を形成する方法に関する。

電子機器の小型化や、多機能化、低コスト化に伴い、例えば、携帯電話などの筐体の内面や外面にコンパクトに電子回路を設ける方法が求められている。こうした場合、電子回路も平面的ではなく立体的なものとなる場合がある。

また、複写機の分野では、コンパクト化や高画質化のため、ローラーの表面に電子回路を形成してこれを現像用として使用することが、特許文献１に記載されている。特許文献１では、ポリイミドフィルムなどの絶縁部材に電極を形成したフレキシブルプリント配線基板を、通常の現像用ローラーの外周に貼着することにより得ている。

たとえば、フレキシブルプリント回路基板などの回路基板を所定の大きさに切断し、この回路基板をローラーに貼着することが考えられる。しかしながら、現像用ローラーとして用いる場合、回路基板に重なりや隙間が生じると、電子回路を構成する配線間に短絡や導通不良が発生し、電子回路の電気的特性に影響を及ぼすという問題がある。また、正確な位置に回路基板を貼着することができなければ、その後の組立工程で、回路基板に外部からの通電処理などを行う際に支障を生じるという問題がある。

この場合、回路基板自体の切断精度、および、回路基板をローラーに貼着する際の位置精度について、非常に厳密な管理が求められるものの、回路基板を精度よく切断した場合でも、その大きさにバラツキが生じたり、また、ローラー自体にも仕上がり径のバラツキが存在したりすることから、かかる問題に対して十分な対処がなされていないのが現状である。
特開２００３−８４５６０号公報

かかる問題に対して、本発明者らは、図７に示したように、円柱形状または円筒形状である対象物（３；ローラー）を、中心軸が水平となる状態で保持し、かつ、該中心軸を回転軸にして回転させる回転機構（１０）と、対象物（３）に合わせて所定の大きさに切断された回路基板（１）を保持し、かつ、水平に搬送する保持機構（２０）と、回転する対象物（３）の表面に対して搬送される回路基板（１）の相対的位置関係を調節可能であり、かつ、対象物（３）の表面に対して押圧する回路基板（１）の圧力を一定に制御可能である制御機構（３０）とを有する装置を用いて、回路基板（１）の片面もしくは対象物の周面に設けられた接着剤を介して、回路基板（１）を対象物（３）の表面に対して押圧する圧力を制御しながら、回路基板（１）を水平移動させるとともに、対象物（３）を回転させることにより、回路基板（１）を対象物（３）の表面に貼着して、立体的回路を形成することを提案している（特願２００７−３２２３４２号参照）。

かかる技術により、電子機器用途のローラーの表面に、位置精度よく、重なりを生じず、かつ、隙間を最小限に制御して、正確に回路基板を貼着することが可能となる。しかしながら、かかる技術により作製した現像用ローラーを用いて、高画質の画像を得ようとする場合でも、回路基板の両端部に生じる微小な隙間により段差が形成され、これらが画像の品質に影響する可能性がある。

したがって、本発明の目的は、上述のような微小な隙間による段差も存在しない立体的回路を提供することにある。

本発明の立体的回路の製造方法は、円柱形状または円筒形状の筺体に、フィルム状回路基板を、接着剤を介して、貼着することにより、立体的回路を形成した後、該回路基板の周方向の端部間に生じる隙間に、紫外線硬化樹脂を注入し、紫外線を照射して、該紫外線硬化樹脂を硬化させることを特徴とする。

前記回路基板の貼着に関しては、（１）常温で粘着性を有するセパレータ付き接着剤が前記回路基板の裏面に貼り付けられている基材を、前記筐体に貼着する、（２）前記接着剤の代わりに、加熱して使用するタイプの接着剤が前記回路基板の裏面に貼り付けられている基材を、該接着剤を加熱しながら、前記筐体に貼着する、（３）常温で粘着性を有する接着剤を、前記筐体に貼り付け、その上から前記回路基板を貼着する、（４）加熱して使用するタイプの接着剤を、前記筐体に貼り付け、その上から前記回路基板を貼着する方法がある。（１）と（２）の場合、前記回路基板の周方向の端部間に、該回路基板と接着剤層の厚さの微小隙間が形成される。一方、（３）と（４）の場合、前記端部間に、該回路基板の厚さの微小隙間が形成される。本発明は、いずれの場合にも適用可能である。

前記紫外線硬化樹脂の注入に際して、前記隙間の上に、紫外線を透過する透明な樹脂フィルムを貼着し、該樹脂フィルムの内側に空洞を形成し、該空洞内に前記紫外線硬化樹脂を注入し、前記硬化後に、該樹脂フィルムを除去することが好ましい。

この際、該空洞の一方の開口部から紫外線硬化樹脂を注入しつつ、他方の開口部から吸引を行うことが好ましい。

なお、前記紫外線硬化樹脂として体積収縮率が２０％未満の樹脂を用いることが好ましい。

本発明により、フィルム回路基板が円柱形状または円筒形状の筺体の周方向に貼着されて形成された立体的回路において、該回路基板の周方向の端部間に重なりや隙間が存在しないばかりか、微小な隙間に起因する段差すらも存在することはない。よって、本発明により得られた立体的回路は、高画質の画像を得ることが要求される現像ローラとして好適に用いることができる。

本発明の一態様について、図面に基づいて、以下に詳述する。

図１に、本発明の立体的回路の形成方法を、斜視図で示す。図２に、セパレータ付き接着剤がフィルム状回路基板の裏面に貼り付けられている基材が貼着された筐体を断面図で示し、図３に、図２の状態に、透明な紫外線を透過する樹脂フィルムを貼り付けた状態を断面図で示す。

まず、常温で粘着性を有するセパレータ付き接着剤（２）がフィルム状回路基板（１）の裏面に貼り付けられている基材を、金属製または樹脂製であり、かつ、円柱形状または円筒形状である筐体（３）に貼着する。あるいは、接着剤として加熱して使用するタイプの接着剤（２）がフィルム状回路基板（１）の裏面に貼り付けられている基材を、金属製または樹脂製であり、かつ、円柱形状または円筒形状である筐体（３）に貼着する。なお、接着剤として加熱して使用するタイプの接着剤（２）がフィルム状回路基板（１）に貼り付けられている基材を用いた場合も、同様である。

このように筺体（３）上に貼着された回路基板（１）の周方向の端部には、微小な隙間（５）が生じる。かかる隙間（５）は、回路基板（１）をカットするときの公差や、円柱形状または円筒形状である筐体（３）の製作における公差が原因で生じる。かかる隙間は、前記したように、特願２００７−３２２３４２号に記載の技術により、かなり微小なものとすることはできるが、完全に除去することは不可能である。

本発明では、かかる立体的回路を形成した後、隙間（５）の上から、紫外線を透過する透明な樹脂フィルム（４）を貼り付けることにより空洞（６）を形成する。該樹脂フィルム（４）は、隙間（５）を覆い、空洞（６）を形成する任意の大きさとすればよい。かかる透明な樹脂フィルム（４）としては、空洞（６）に充填する紫外線硬化樹脂を硬化させるための紫外線を透過する材質であれば、任意の樹脂フィルムを採用できる。一般的には、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）などが適当である。

樹脂フィルムを貼り付けた後、空洞（６）の一方の開口部に、紫外線硬化樹脂を供給する注入用ノズル（７）を取り付け、他方の開口部に、紫外線硬化樹脂を吸引する吸引用ノズル（８）を取り付ける。効率よく空洞（６）に紫外線硬化樹脂を注入するためには、樹脂フィルム（４）の長さを回路基板（１）の長さよりも約１０ｍｍ短くして貼り付けることにより、両端の隙間の部分に約５ｍｍの開口部を形成するようにして、注入用ノズル（７）および吸引用ノズル（８）を取り付ける。注入用ノズル（７）および吸引用ノズル（８）は、柔軟な材質であればよく、公知の材質のいずれを用いてもよい。また、これらのノズルは、これらの樹脂を供給または排出できる公知の機構にそれぞれ接続すればよい。

両方のノズルを取り付けた後、空洞（６）の一方の開口部から紫外線硬化樹脂を注入しつつ、他方の開口部から吸引を行うことにより、生じる隙間に紫外線硬化樹脂を注入する。

紫外線硬化樹脂には、さまざまな粘度があり、隙間の間隔によって適当な粘度の紫外線硬化樹脂を選択する必要がある。すなわち、隙間が広いと、粘度の高い紫外線硬化樹脂でも隙間に注入することが可能であるが、隙間が狭いと、粘度の低い紫外線硬化樹脂を選択する必要がある。生じる隙間の間隔は、貼り付ける回路基板のカット長さによって変化するが、カットの公差や筐体の製作公差によって、可能な限り、隙間を狭くしても、どうしても発生してしまう隙間の寸法は、最大で０．５ｍｍである。このような隙間から生じる空洞を埋めるためには、紫外線硬化樹脂の粘度が、１０００ｍＰａ・ｓ以下である必要がある。

隙間から生じる空洞に紫外線硬化樹脂を注入する際に吸引を行うのは、吸引によって、隙間の上に貼り付けた樹脂フィルム（４）が、回路基板（１）の表面と密着するため、注入した紫外線硬化樹脂が、回路基板（１）と透明フィルムの間に浸透することなく、空洞内のみ（隙間内のみ）に充填される。また、紫外線硬化樹脂を注入するとき、圧力をかけて紫外線硬化樹脂を供給してもよいが、吸引圧力よりも供給圧力が高くなった場合、貼り付けた樹脂フィルム（４）が、供給圧力によって押し上げられ、樹脂フィルム（４）と回路基板（１）との間に紫外線硬化樹脂が浸透するため、供給圧力は吸引圧力以下に管理する必要がある。

空洞（６）に紫外線硬化樹脂を注入した後、透明な樹脂フィルム（４）を通して紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させる。条件は、使用する紫外線硬化樹脂の仕様による。また、硬化による体積収縮率が２０％未満の紫外線硬化樹脂を用いることにより、空洞に充填した紫外線硬化樹脂が、ほぼ同じ体積で硬化するため、硬化後の高さが、回路基板と同じ位置になり、段差のない形状に管理することができる。

この紫外線硬化樹脂が硬化した後、透明な樹脂フィルム（４）を回路基板（１）上から剥がして除去する。

本発明の異なる態様について、図面に基づいて、以下に詳述する。

図４に、接着剤が貼り付けられた筐体を断面図で示し、図５に、図４の状態に、フィルム状回路基板を貼り付けた状態を断面図で示し、図６に、図５の状態に、透明な樹脂フィルムを貼り付けた状態を断面図で示す。

なお、接着剤（２）が、常温で粘着性を有する接着剤である場合でも、加熱して使用するタイプの接着剤の場合でも、同様である。この場合、微小な隙間は、回路基板（１）の厚さ分のみ形成されている。しかしながら、このような厚さが小さい場合でも、かかる微小な隙間に起因する段差が、画像の画質に影響を与えることになる。

よって、かかる隙間を前述の態様と同様にして、埋めることになる。すなわち、必要に応じて、注入用ノズル（７）および吸引用ノズル（８）を交換することを除き、紫外線硬化樹脂の充填および硬化により隙間を埋める点については前述の態様と同様である。

（実施例１）
本実施例においては、樹脂フィルムに、厚さ３５μｍのＰＥＴフィルム（東洋紡績株式会社製、Ａ４１００）を用いて、銅スパッタリングを行った後、条件を、硫酸銅濃度９０ｇ／リットル、硫酸濃度１８０ｇ／リットルのめっき浴を室温で用い、陰極電流密度２Ａ／ｄｍ²とする電気銅めっき法により、厚さ８μｍの銅被覆を形成することにより、表面に１０μｍ厚の銅層を形成した。

その後、フォトレジスト方式により、表面にドライフィルムレジスト（旭化成株式会社製、ＡＱ−１１５８）を貼り、配線形状のマスクを作製し、マスクの上から露光を行い、現像、エッチング、および剥離を行い、電子回路を作製した。さらに、得られた電子回路とは反対側の面に、セパレータ付き粘着剤フィルム（大日本インキ化学工業株式会社製、両面接着テープ＃８６１６）を貼り付けた後、金型により切断し、回路基板を得た。回路基板の大きさは、長さは約２８０ｍｍ、幅は約５０ｍｍであった。

得られた回路基板を、直径１６ｍｍ、幅３００ｍｍのアルミパイプの表面に、貼着したところ、該回路基板の周方向の端部間に微小な隙間が形成された。この隙間の大きさを測定したところ、平均０．２０ｍｍであった。

隙間の上には、金型でカットした粘着層のあるＰＥＴフィルム（河村産業株式会社製）を、回路基板の貼着と同様の手段により、回路基板の上に貼り付けた。

次に、ＰＥＴフィルムの貼着により形成された空洞の一方に、紫外線硬化樹脂の供給源に接続された注入ノズルを接続し、該空洞の他方に、吸引機構に接続された吸引ノズルを接続し、それぞれの接続後、開口部から紫外線硬化樹脂（有限会社グルーラボ製、ＧＬ−４００６）を注入しつつ、他方の開口部から吸引した。紫外線硬化樹脂の粘度は、５５０ｍＰａ・ｓであった。

紫外線硬化樹脂の充填後、ＰＥＴフィルムの上から、ＵＶランプで紫外線を照射することにより、紫外線硬化樹脂を硬化させた。

その後、ＰＥＴフィルムを剥がして、該隙間の状態を確認したところ、回路基板の高さに対して、紫外線硬化樹脂の高さもほとんど同じであることが確認され、また、回路基板の表面には紫外線硬化樹脂が存在しないことも確かめられた。このことは、紫外線硬化樹脂を注入する時に、ＰＥＴフィルムが回路基板の表面に密着して、紫外線硬化樹脂が回路基板とＰＥＴフィルムの間に浸透することなく、隙間だけに注入できたことを示している。

（実施例２）
本実施例においては、樹脂フィルムに、厚さ３８μｍのポリイミドに厚さ８μｍのＣｕ箔を形成した２層基板（住友金属鉱山株式会社製、Ｓ‘ｐｅｒＦｌｅｘ）を用いた。

その後、フォトレジスト方式により、表面にドライフィルムレジスト（旭化成株式会社製、ＡＱ−１１５８）を貼り、配線形状のマスクを作製し、マスクの上から露光を行い、現像、エッチング、および剥離を行い、電子回路を作製し、金型により切断し、回路基板を得た。回路基板の大きさは、長さは約２８０ｍｍ、幅は約５０ｍｍであった。

次に、セパレータ付き粘着剤フィルム（ニッカン工業株式会社製、ＳＡＦＷ）を用意し、金型により切断した。該粘着剤フィルムの大きさは、長さは約２８０ｍｍ、幅は約５０ｍｍであった。

まず、実施例１と同様の貼着方法により、セパレータ付き粘着剤フィルムを、１００℃の温度で、直径１６ｍｍ、幅３００ｍｍのアルミパイプの表面全面に貼り付け、その後、セパレータを剥がして、該接着剤層の上に、回路基板を貼着した。同様に、該回路基板の周方向の端部間に微小な隙間が形成され、その隙間は、平均０．２５ｍｍであった。

隙間の上に、金型でカットした粘着層のあるＰＥＴフィルム（河村産業株式会社製）を同様に貼り付け、実施例１と同様に、注入ノズルおよび吸引ノズルをセットした後、紫外線硬化樹脂（有限会社グルーラボ製、ＧＬ−１００１）を、一方の開口部から注入しつつ、他方の開口部から吸引した。紫外線硬化樹脂の粘度は、２２ｍＰａ・ｓであった。

紫外線硬化樹脂の充填後、ＰＥＴフィルムの上から、ＵＶランプで紫外線を照射することにより、紫外線硬化樹脂を硬化させた後、ＰＥＴフィルムを剥がして、該隙間の状態を確認したところ、実施例１と同様に、回路基板の高さに対して、紫外線硬化樹脂の高さもほとんど同じであることが確認され、また、回路基板の表面に紫外線硬化樹脂が存在しないことも確かめられた。

本発明における立体的回路の隙間への紫外線硬化樹脂の充填する状態を示す斜視図である。 セパレータ付き接着剤がフィルム状回路基板の裏面に貼り付けられている基材が貼着された筐体を示す断面図である。 図２の状態に、透明な樹脂フィルムを貼り付けた状態を示す断面図である。 接着剤が貼り付けられた筐体を示す断面図である。 図４の状態に、フィルム状回路基板を貼着した状態を示す断面図である。 図５の状態に、透明な樹脂フィルムを貼り付けた状態を示す断面図である。 筺体にフィルム状回路基板を貼着するための装置の概略図である。

符号の説明

１ 回路基板
２ 接着剤
３ 円筒形状の筐体
４ 透明フィルム
５ 隙間
６ 空洞
７ 注入用ノズル
８ 吸引用ノズル
１０ 回転機構
２０ 保持機構
３０ 制御機構
４０ 基準出し機構
５０ 加熱機構

Claims (4)

1. 円柱形状または円筒形状の筺体に、フィルム状回路基板を、接着剤を介して、貼着した後、該回路基板の周方向の端部間に生じる隙間に、紫外線硬化樹脂を注入し、紫外線を照射して、該紫外線硬化樹脂を硬化させることを特徴とする立体的回路の製造方法。
2. 前記紫外線硬化樹脂の注入に際して、前記隙間の上に、紫外線を透過する透明な樹脂フィルムを貼着し、該樹脂フィルムの内側に空洞を形成し、該空洞内に前記紫外線硬化樹脂を注入し、前記硬化後に、該樹脂フィルムを除去することを特徴とする請求項１に記載の立体的回路の製造方法。
3. 前記空洞内に紫外線硬化樹脂を注入するに際して、該空洞の一方の開口部から紫外線硬化樹脂を注入しつつ、他方の開口部から吸引を行うことを特徴とする請求項２に記載の立体的回路の製造方法。
4. 前記紫外線硬化樹脂として体積収縮率が２０％未満の樹脂を用いる請求項１〜３のいずれか一項に記載の立体的回路の製造方法。

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