JP2011159688A - 配線基材及び配線基材の製造装置並びに配線基材の製造方法 - Google Patents

配線基材及び配線基材の製造装置並びに配線基材の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】導電性材料を硬化させる工程を不要にでき、導電性材料と絶縁性基材を強固に一体形成することを可能にした配線基材及び配線基材の製造装置並びに配線基材の製造方法を提供する。
【解決手段】転写ロール12によって絶縁性基材2の他面2b側を低温で維持しつつ、版胴ロール11の内孔から微細孔を通じて導電性材料(溶融した導電性材料)3を外周面11b側に排出させ、この導電性材料3を絶縁性基材2の一面2aに押し付ける。そして、絶縁性基材2を導電性材料3で溶かし、絶縁性基材2の一面2aに一部を露出させた状態で導電性材料3を絶縁性基材2に埋設させ、導電性材料3と絶縁性基材2の接合界面を融合させて、導電性材料3と絶縁性基材2を一体形成するようにした。
【選択図】図2

Description

本発明は、絶縁性基材上に導電性材料を印刷して形成される配線基材及び配線基材の製造装置並びに配線基材の製造方法に関する。
従来、例えば太陽電池モジュールやICカードのアンテナなどには、シート状のPET、PEN、プリプレグなどの絶縁性基材上に導電性材料を設けて回路パターン(配線パターン)を形成した配線基材が用いられている。
そして、一般に、この種の配線基材を製造する際には、熱硬化性の導電性ペースト(導電性材料)を絶縁性基材上にスクリーン印刷などで印刷して回路パターンを形成したり、接着剤(導電性接着剤)を用いて絶縁性基材上に銅箔などの導電性シート(導電性材料)を貼り付け、所定の形状にエッチングして回路パターンを形成している(例えば、特許文献1参照)。
特開2009−88145号公報
しかしながら、スクリーン印刷などで熱硬化性の導電性ペーストを絶縁性基材上に印刷して配線基材を形成する場合には、導電性ペーストを印刷した後に配線基材をヒータを通して加熱し、導電性ペーストを硬化させる工程が必要になる。そして、導電性ペーストの硬化に例えば30分〜60分以上の時間を要するため、この硬化工程を不要にして製造歩留まりを向上させる手法が強く望まれていた。
また、接着剤で絶縁性基材上に銅箔などの導電性シートを貼り付けて配線基材を形成する場合には、導電性シートと絶縁性基材の一体性が接着剤の接着性に依存することになる。そして、例えば、太陽エネルギーを利用して発電を行う太陽電池モジュールは、太陽光を受光することにより配線基材が高温になるため、このような高温等の条件によって接着剤の接着性が低下し、導電性シートが絶縁性基材から剥離するおそれがあった。
なお、近年、建材分野、パッケージ分野、出版分野、エレクトロニクス分野などの様々な分野の工業製品の製造に印刷技術が利用されている。また、工業製品の小型化、高機能化などに応じて、細線の鋭さ、無断線等を確保しつつより高細線で印刷し、さらに、印刷対象物の表面に転写するインキ、樹脂、導電ペーストなどの膜厚を任意に調節して印刷することが求められている。そして、厚膜を印刷できる技術として孔版印刷法やロータリースクリーン法があるが、これら孔版印刷法やロータリースクリーン法は、高細線印刷の点でグラビア印刷法や凹版印刷法に劣る。このため、グラビア印刷法または凹版印刷法が注目されており、この従来のグラビア印刷法または凹版印刷法を基にして上記要望を実現する手法を開発し、配線基材の製造に適用することが期待されている。
本発明は、上記事情に鑑み、導電性材料を硬化させる工程を不要にでき、導電性材料と絶縁性基材を強固に一体形成することを可能にした配線基材及び配線基材の製造装置並びに配線基材の製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の配線基材は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面側に設けて回路パターンを形成する導電性材料とを一体に形成してなる配線基材であって、前記導電性材料が導電性金属材料であり、前記導電性材料が前記絶縁性基材の表面に一部を露出させた状態で前記絶縁性基材に埋設され、前記導電性材料と前記絶縁性基材の接合界面が融合して前記導電性材料と前記絶縁性基材が一体に形成されていることを特徴とする。
この発明においては、導電性材料と絶縁性基材の接合界面が融合しているため、この融合によるアンカー効果を得ることができ、導電性材料と絶縁性基材を強固に一体形成することが可能になる。また、このような配線基材は、導電性金属材料である導電性材料を溶融し、この溶融した導電性材料を絶縁性基材に押し付けることにより、絶縁性基材を溶かし、導電性材料と絶縁性基材の接合界面を融合させて形成することができる。そして、絶縁性基材の表面に一部を露出させた状態で絶縁性基材に埋設させた導電性材料の温度が下がることで、この導電性材料を容易に(自然に)硬化させることができる。このため、従来の導電性材料(導電性ペースト)を硬化させる工程を不要にすることが可能になる。
また、本発明の配線基材においては、前記導電性材料の外面が凹凸状に形成され、前記導電性材料が外面の凸部を前記絶縁性基材に食い込ませるように埋設されている。
この発明においては、導電性材料の外面が凹凸状に形成されることで、導電性材料と絶縁性基材の接合面積(接合界面の面積)が大きくなり、導電性材料と絶縁性基材の接合界面の融合によるアンカー効果によって、導電性材料と絶縁性基材をより強固に一体形成することが可能になる。また、導電性材料が凸部を食い込ませるように絶縁性基材に埋設されていることで、導電性材料と絶縁性基材の接合界面の融合に加え、この凸部の食い込みによるアンカー効果を得ることが可能になる。このため、導電性材料と絶縁性基材をさらに強固に一体形成することが可能になる。
さらに、本発明の配線基材においては、複数の太陽電池セルを前記回路パターン上に実装して電気的に接続するための太陽電池モジュールの配線基材であることが望ましい。
この発明においては、接着剤を用いて導電性材料と絶縁性基材を一体形成した配線基材ではないため、高温等の条件によって導電性材料が絶縁性基材から剥離する従来の配線基材の不都合を解消することができる。このため、太陽電池モジュールの配線基材として用いることにより、太陽電池モジュールの信頼性を高めることが可能になる。
本発明の配線基材の製造装置は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面側に設けて回路パターンを形成する導電性材料とを一体に形成してなる配線基材を製造するための装置であって、水平方向に配した軸線周りに回転可能に設けられた版胴ロールと、外周面を前記版胴ロールの外周面に近接させ、且つ軸線を前記版胴ロールの軸線と平行に配して、前記版胴ロールの上方に軸線周りに回転可能に設けられた転写ロールとを備え、前記版胴ロールと前記転写ロールで挟み込んだ前記絶縁性基材を前記版胴ロールと前記転写ロールの回転とともに一方向に搬送するように構成されており、前記版胴ロールは、溶融した前記導電性材料が供給される内孔を備えるとともに、外周面から内周面に貫通し、前記溶融した導電性材料を前記内孔から前記外周面側に排出させて前記版胴ロール側を向く前記絶縁性基材の一面に押し付けるための複数の微細孔を備えて形成され、前記転写ロールは、該転写ロール側を向く前記絶縁性基材の他面側を低温で維持する冷却ロールであることを特徴とする。
この発明においては、溶融した導電性材料を版胴ロールの内孔に供給し、複数の微細孔から排出させて絶縁性基材の一面に押し付ける(転写する)ことができる。そして、このように溶融した導電性材料を絶縁性基材に押し付けることにより、絶縁性基材を溶かし、導電性材料と絶縁性基材の接合界面を融合させて、絶縁性基材の一面(表面)に一部を露出させた状態で絶縁性基材に導電性材料を埋設させることができる。また、このとき、転写ロールが冷却ロールとされ、この転写ロールで絶縁性基材の他面(裏面)側が低温で維持されているため、溶融した導電性材料によって絶縁性基材が一面から他面まで溶けてしまうことを防止でき、確実に絶縁性基材の一面に一部を露出させた状態で絶縁性基材に導電性材料を埋設させることが可能になる。
これにより、導電性材料と絶縁性基材の接合界面の融合によるアンカー効果で導電性材料と絶縁性基材を強固に一体形成した配線基材を製造することが可能になる。また、絶縁性基材に埋設された導電性材料の温度が下がることで、この導電性材料を容易に(自然に)硬化させることができるため、従来の導電性材料(導電性ペースト)を硬化させる工程を不要にすることが可能になる。
また、本発明の配線基材の製造装置においては、前記転写ロールに対し前記版胴ロールの回転方向上流側に設けられるとともに、先端を前記版胴ロールの外周面に当接させて設けられ、前記版胴ロールの外周面から外側に押し出された前記溶融した導電性材料を前記版胴ロールからかき落とすためのドクターブレードを備えており、該ドクターブレードが加熱されて前記導電性材料を溶融した状態で維持するように構成されていることが望ましい。
この発明においては、ドクターブレードによって余分な導電性材料を版胴ロールの外周面から除去することができる。そして、このとき、ドクターブレードを高温に加熱しておくことにより、導電性材料を溶融した状態で維持することができる。これにより、ドクターブレードに付着した導電性材料の温度が下がり、導電性材料が硬化してドクターブレードに残存してしまうことを防止できる。よって、導電性材料に半田などの導電性金属材料を用いた場合であっても、確実にドクターブレードによって余分な導電性材料を版胴ロールの外周面から除去することが可能になる。
本発明の配線基材の製造方法は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面側に設けて回路パターンを形成する導電性材料とを一体に形成してなる配線基材を製造する方法であって、上記の配線基材の製造装置を用い、前記転写ロールによって前記絶縁性基材の他面側を低温で維持しつつ、前記版胴ロールの内孔から前記微細孔を通じて外周面側に排出された前記溶融した導電性材料を前記絶縁性基材の一面に押し付けて、前記絶縁性基材を前記溶融した導電性材料で溶かし、前記絶縁性基材の一面に一部を露出させた状態で前記導電性材料を前記絶縁性基材に埋設させるとともに、前記導電性材料と前記絶縁性基材の接合界面を融合させて、前記導電性材料と前記絶縁性基材を一体形成するようにしたことを特徴とする。
この発明においては、溶融した導電性材料を版胴ロールの内孔に供給し、複数の微細孔から排出させて絶縁性基材の一面に押し付けることにより、絶縁性基材を溶かし、導電性材料と絶縁性基材の接合界面を融合させて、絶縁性基材の一面に一部を露出させた状態で絶縁性基材に導電性材料を埋設させることができる。このとき、転写ロールで絶縁性基材の他面側が低温で維持されているため、溶融した導電性材料によって絶縁性基材が一面から他面まで溶けてしまうことを防止でき、確実に絶縁性基材の一面に一部を露出させた状態で絶縁性基材に導電性材料を埋設させることが可能になる。
これにより、導電性材料と絶縁性基材の接合界面の融合によるアンカー効果で導電性材料と絶縁性基材を強固に一体形成した配線基材を製造することが可能になる。また、絶縁性基材に埋設された導電性材料の温度が下がることで、この導電性材料を容易に硬化させることができるため、従来の導電性材料を硬化させる工程を不要にすることが可能になる。
本発明の配線基材及び配線基材の製造装置並びに配線基材の製造方法によれば、導電性材料と絶縁性基材の接合界面が融合している(融合する)ため、この融合によるアンカー効果を得ることができ、導電性材料と絶縁性基材を強固に一体形成することが可能になる。また、半田などの導電性金属材料である導電性材料を溶融し、この溶融した導電性材料をPET、PEN、プリプレグなどの絶縁性基材に押し付けることにより、絶縁性基材を溶かし、導電性材料と絶縁性基材の接合界面を融合させて配線基材を形成(製造)することができる。そして、絶縁性基材の表面に一部を露出させた状態で絶縁性基材に埋設された導電性材料の温度が下がることで、この導電性材料を硬化させることができる。このため、従来の導電性材料を硬化させる工程を不要にすることが可能になる。
本発明の一実施形態に係る配線基材を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る配線基材の製造装置(配線基材の製造方法)を示す図である。 本発明の一実施形態に係る配線基材の製造装置の版胴ロールを示す図である。
以下、図1から図3を参照し、本発明の一実施形態に係る配線基材及び配線基材の製造装置並びに配線基材の製造方法について説明する。本実施形態は、多数の太陽電池セルを実装して電気的に接続するための太陽電池モジュールの配線基材及びこの配線基材の製造方法並びに配線基材の製造装置に関するものである。なお、本発明に係る配線基材及び製造装置並びに製造方法は太陽電池モジュールの配線基材に限定して適用されるものではない。
本実施形態の配線基材1は、図1に示すように、シート状のPET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、プリプレグ(ガラスクロス、ガラス不織布、紙など繊維とエポキシ樹脂などの樹脂を含有する複合材料)などの絶縁性基材2と、半田などの導電性材料(導電性金属材料)3とで構成されている。また、配線基材1は、導電性材料3が絶縁性基材2の表面(一面)2aに一部を露出させた状態で絶縁性基材2に埋設されており、導電性材料3によって絶縁性基材2上に回路パターン(配線パターン)が形成されている。
さらに、配線基材1は、導電性材料3と絶縁性基材2の接合界面4が融合して導電性材料3と絶縁性基材2が一体に形成されている。また、導電性材料3の外面(表面)が凹凸状に形成され、この導電性材料3が外面の凸部3aを絶縁性基材2に食い込ませるように埋設されて、導電性材料3と絶縁性基材2とが一体形成されている。
そして、本実施形態の配線基材1は、図2に示すように、グラビア印刷法または凹版印刷法で用いるグラビア印刷機を改良した形の印刷装置(本実施形態の配線基材の製造装置10)を用いて製造される。
この配線基材の製造装置10は、版胴ロール11と、転写ロール12と、ドクターブレード13と、支持ロール14と、パン15とが主な構成要素とされている。
版胴ロール11は、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの金属を用いて形成され、図3に示すように、外管16と、外管16の内部(版胴ロール11の内孔11a)に設けられた内管17とを備えて構成されている。この版胴ロール11は、軸線O1を水平方向に配して設けられるとともに、軸線O1周りに回転可能に設けられている。
外管16は、外管本体部16aと、外管本体部16aを挟んで軸線O1方向両端部側にそれぞれ設けられた外管連結部16b及び内管軸挿通部16cとを備え、略円筒状に形成されている。また、外管本体部16aと外管連結部16bと内管軸挿通部16cは、互いの軸線を版胴ロール11の軸線O1と一致させて同軸上に配設されている。
さらに、外管本体部16aは、円筒状に形成され、外周面(版胴ロール11の外周面11b)から内周面に貫通する多数(複数)の微細孔18が形成されている。外管連結部16bは、外管本体部16aよりも小径の円筒状に形成され、版胴ロール11の軸線O1方向一端部側に、外管本体部16aに繋げて設けられている。また、この外管連結部16bに、回転軸線O2を版胴ロール11の軸線O1と同軸上に配して設けられた駆動軸19の一端が連結されている。このように外管連結部16bに駆動軸19が連結していることによって、外管16(版胴ロール11)は、一端部側が支持され、駆動軸19が回転軸線O2周りの一方向T1に回転するとともに軸線O1周りの一方向T1に回転する。また、内管軸挿通部16cは、外管本体部16aよりも小径の円筒状に形成され、版胴ロール11の軸線O1方向他端部側に、外管本体部16aに繋げて設けられている。
内管17は、内管本体部17aと、内管本体部17aを挟んで軸線O1方向両端部側にそれぞれ設けられた一対の内管軸17b、17cとを備えて形成されている。また、内管本体部17aと一対の内管軸17b、17cは、互いの軸線を外管16の軸線ひいては版胴ロール11の軸線O1と一致させて同軸上に配設されている。そして、内管本体部17aは、外管16の外管本体部16aよりも僅かに小さく形成され、外管本体部16aの内周面と内管本体部17aの外周面の間に所定の隙間が形成されるようにして外管本体部16a内に配設されている。また、内管本体部17aの外周面には、外周面から径方向外側に突出し、軸線O1方向一端部から漸次他端部側に向かいながら螺旋状に捩れる突部(螺旋構造)20が設けられている。
一方の内管軸17bは、軸線O1方向一端部側に、内管本体部17aに繋げて設けられている。そして、一方の内管軸17bは、外管16の外管連結部16bの内孔よりも僅かに小径で形成され、この外管連結部16bの内孔に挿入して設けられている。また、一方の内管軸17bと外管連結部16bの間にメカニカルシールなどのシール材21及びベアリング22が設けられている。これにより、内管17は、ベアリング22を介して一端部側の一方の内管軸17bが外管連結部16bに挿入して支持されている。
他方の内管軸17cは、軸線O1方向他端部側に、内管本体部17aに繋げて設けられている。そして、他方の内管軸17cは、外管16の内管軸挿通部16cの内孔よりも僅かに小径で形成され、内管軸挿通部16cの内孔に挿通して設けられている。また、他方の内管軸17cと内管軸挿通部16cの間にメカニカルシールなどのシール材21及びベアリング22が設けられている。これにより、他方の内管軸17cによって外管16の内管軸挿通部16cが軸線O1周りに回転可能に支持されている。
さらに、内管17は、軸線O1上に、一端部側の一方の内管軸17bから他端部側の他方の内管軸17cまで延びる内孔17dが形成されて、略円筒状に形成されている。また、他方の内管軸17cには、外周面から内周面に貫通する導電性材料供給孔23が、内孔17dの端部側に設けられている。さらに、一方の内管軸17bと他方の内管軸17cにそれぞれ、外周面から内周面に貫通し、内管17の内孔17dと外管16の内孔11aを連通させる少なくとも1つの連通孔24が形成されている。
また、版胴ロール11は、導電性材料3を溶融した状態で維持するための加熱手段25を備えており、螺旋構造の突部20の内部に電熱線などの加熱手段25を設けて、版胴ロール11の外周面11b及び内部(内孔11a)を例えば250℃前後の高温で維持するように構成されている。この加熱手段(電熱線)25は、内管17に形成した電熱線取出孔26を通じて突部20に配設されている。
転写ロール12は、図2に示すように、外周面12aを版胴ロール11の外周面11b(外管16の外周面)に近接させ、且つ軸線O3を版胴ロール11の軸線O1と平行に配して、版胴ロール11の上方(直上)に設けられている。また、転写ロール12は、軸線O3周りに回動可能に設けられ、版胴ロール11に同期して、且つ版胴ロール11の回転方向T1と逆に回転する。そして、版胴ロール11が版胴ロール11側を向く絶縁性基材2の一面(表面2a)に当接して押し付け、転写ロール12が転写ロール12側を向く絶縁性基材2の他面(裏面2b)に当接して押し付けるようにして版胴ロール11と転写ロール12で挟み込んだ絶縁性基材2を、版胴ロール11と転写ロール12の回転とともに一方向T2に搬送するように、版胴ロール11と転写ロール12が配設されている。
また、本実施形態の転写ロール12は、冷却手段(不図示)を備えた冷却ロールであり、転写ロール12側を向く絶縁性基材2の他面2b側を例えば10℃前後の低温で維持するように構成されている。
ドクターブレード13は、転写ロール12に対し版胴ロール11の回転方向T1上流側に設けられている。また、ドクターブレード13は、先端側を版胴ロール11の外周面11bに当接させて設けられている。さらに、本実施形態のドクターブレード13は、少なくとも先端側を例えば300℃前後の高温で維持するための加熱手段(不図示)を備え、加熱手段によって加熱されて導電性材料3を溶融した状態で維持するように構成されている。
支持ロール14は、転写ロール12に対し版胴ロール11の回転方向T1下流側に設けられている。また、この支持ロール14は、軸線O4を版胴ロール11の軸線O1と平行に配して、軸線O4周りに回転自在に設けられている。
パン15は、版胴ロール11の下方(直下)に設けられ、溶融した導電性材料3を貯留するとともに、版胴ロール11から出た余分な導電性材料3、ドクターブレード13によって版胴ロール11の外周面11bからかき落として除去された余分な導電性材料3を受けるように配設されている。また、本実施形態のパン15は、貯留した導電性材料3を溶融した状態で維持するための電熱線などの加熱手段(不図示)を備えており、この加熱手段によって例えば300℃前後の高温で維持するように構成されている。
次に、上記構成からなる本実施形態の配線基材の製造装置10を用いて配線基材1を製造する場合には、図2及び図3に示すように、半田などの導電性材料3を溶融した状態でパン15内に貯留し、スクリューポンプ等の定量ポンプを用いて導電性材料供給孔23から版胴ロール11の内管17の内孔17dに、溶融した導電性材料3を供給する。このように導電性材料3を供給すると、連通孔24を通じて溶融した導電性材料3が外管16と内管17の隙間(版胴ロール11の内孔11a)に排出される。このとき、加熱手段によって版胴ロール11を高温で維持することにより、導電性材料3は溶融した状態で維持される。
そして、導電性材料3が外管16の外管本体部16aに形成した多数の微細孔18から外部に押し出される。このとき、駆動軸19を回転させて外管16が回転すると、溶融した導電性材料3が外管本体部16aの多数の微細孔18から均一に押し出される。すなわち、内管17と外管16の間に供給された導電性材料3は、外管16の回転とともに、内管17の外周面に形成された螺旋状の突部(螺旋構造)20の間を伝わって移動し、外管16と内管17の間の隙間全体に行き渡る。そして、この際に生じた圧力及び定量ポンプからの圧力によって微細孔18から押し出される。また、このとき、螺旋構造の突部20は、既存の孔版やロータリースクリーンにおけるスキージーのように、導電性材料3を外管16の微細孔18からかき出す役割を果たす。このかき出し効果により、微細孔18の孔径や密度が異なる領域があっても、微細孔18から外部に押し出される導電性材料3の量を均一にすることができる。
そして、導電性材料3は、外管16が回転するとともに、順次微細孔18から押し出されながら搬送される。外管16の回転によって下方側に搬送されると、その一部がパン15に落下して回収され、さらに外管16が回転して搬送されると、ドクターブレード13によって導電性材料3が版胴ロール11の外周面11bからかき落とされ、パン15に回収される。また、加熱手段によってドクターブレード13が高温で維持されていることにより、ドクターブレード13に導電性材料3が付着して硬化するようなことがなく、導電性材料3が溶融した状態で維持され、好適にパン15に回収されることになる。
一方、PET、PEN、ブリプレグなどの絶縁性基材2を版胴ロール11と転写ロール12の間に通し、転写ロール12と支持ロール14に巻き掛けて配設すると、版胴ロール11の回転とともに転写ロール12と支持ロール14が同期して版胴ロール11と逆方向に回転し、絶縁性基材2が順次一方向T2に搬送される。そして、絶縁性基材2が版胴ロール11と転写ロール12の間に搬送されると、順次版胴ロール11が回転してドクターブレード13の位置から版胴ロール11と転写ロール12の間の位置までの間で微細孔18から押し出された所定量の導電性材料3が、版胴ロール11と転写ロール12によって絶縁性基材2の一面(表面2a)に押し付けられ、転写される。
このとき、版胴ロール11が高温で維持され、導電性材料3が溶融した状態であるため、絶縁性基材2の一面2aに押し付けられると、絶縁性基材2が溶け、導電性材料3と絶縁性基材2の接合界面4が融合して、絶縁性基材2の一面2aに一部を露出させた状態で絶縁性基材2に導電性材料3が埋設される。
一方、転写ロール12が冷却ロールであるため、この転写ロール12に接する絶縁性基材2の他面(裏面2b)側が冷却されて低温の状態で維持される。これにより、溶融した導電性材料3によって絶縁性基材2が一面2aから他面2bまで溶けてしまうことがなく、確実に絶縁性基材2の一面2aに一部を露出させた状態で絶縁性基材2に導電性材料3が埋設される。
さらに、このとき、溶融した導電性材料3は、絶縁性基材2の一面2aに押し付けられて絶縁性基材2を溶かしながら他面2b側に近づくにつれ、転写ロール12で徐々に冷却されることによって、その外面(表面)が凹凸状になる。このため、導電性材料3と絶縁性基材2の接合面積(接合界面4の面積)を大きくして、且つ導電性材料3の外面の凸部3aが絶縁性基材2に食い込むようにして、導電性材料3が絶縁性基材2に一体形成される。また、導電性材料3と絶縁性基材2の接合界面4部分は、絶縁性基材2が高温によって白濁するとともに融合する。このように導電性材料3と絶縁性基材2の接合界面4が融合するとともに、凹凸状の外面により接合面積が大きくなり、さらに凸部3aが食い込むことによって、アンカー効果が得られ、導電性材料3と絶縁性基材2が強固に一体形成される。
そして、導電性材料3と絶縁性基材2が一体形成されることにより、絶縁性基材2の表面2aに導電性材料3を設けて回路パターンを形成した配線基材1が製造される。また、本実施形態のように半田などの導電性材料(導電性金属材料)3を用いると、絶縁性基材2の表面2aに一部を露出させた状態で絶縁性基材2に埋設させた導電性材料3の温度が下がることで、この導電性材料3が容易に(自然に)硬化する。このため、従来の熱硬化性の導電性ペーストを用いた場合のようにヒータなどで加熱して導電性材料3を硬化させる工程が不要になり、効率的に配線基材1の製造が行える。
したがって、本実施形態の配線基材1においては、導電性材料3と絶縁性基材2の接合界面4が融合しているため、この融合によるアンカー効果を得ることができ、導電性材料3と絶縁性基材2を強固に一体形成することが可能になる。また、このような配線基材1は、導電性金属材料である導電性材料3を溶融し、この溶融した導電性材料3を絶縁性基材2に押し付けることにより、絶縁性基材2を溶かし、導電性材料3と絶縁性基材2の接合界面4を融合させて形成することができる。そして、絶縁性基材2の表面2aに一部を露出させた状態で絶縁性基材2に埋設させた導電性材料3の温度が下がることで、この導電性材料3を容易に(自然に)硬化させることができる。このため、従来の導電性材料(導電性ペースト)を硬化させる工程を不要にすることが可能になる。
また、導電性材料3の外面が凹凸状に形成されることで、導電性材料3と絶縁性基材2の接合面積(接合界面4の面積)が大きくなり、導電性材料3と絶縁性基材2の接合界面4の融合によるアンカー効果によって、導電性材料3と絶縁性基材2をより強固に一体形成することが可能になる。さらに、導電性材料3が凸部3aを食い込ませるように絶縁性基材2に埋設されていることで、導電性材料3と絶縁性基材2の接合界面4の融合に加え、この凸部3aの食い込みによるアンカー効果を得ることが可能になる。このため、導電性材料3と絶縁性基材2をさらに強固に一体形成することが可能になる。
また、接着剤を用いて導電性材料3と絶縁性基材2を一体形成した配線基材ではないため、高温等の条件によって導電性材料3が絶縁性基材2から剥離する従来の配線基材の不都合を解消することができる。このため、本実施形態の配線基材1を、複数の太陽電池セルを回路パターン上に実装して電気的に接続するための太陽電池モジュールの配線基材1として用いることにより、太陽電池モジュールの信頼性を高めることが可能になる。
また、本実施形態の配線基材の製造装置10及び配線基材の製造方法においては、溶融した導電性材料3を版胴ロール11の内孔11aに供給し、複数の微細孔18から排出させて絶縁性基材2の一面2aに押し付ける(転写する)ことができる。そして、このように溶融した導電性材料3を絶縁性基材2に押し付けることにより、絶縁性基材2を溶かし、導電性材料3と絶縁性基材2の接合界面4を融合させて、絶縁性基材2の一面(表面2a)に一部を露出させた状態で絶縁性基材2に導電性材料3を埋設させることができる。また、このとき、転写ロール12が冷却ロールとされ、この転写ロール12で絶縁性基材2の他面(裏面2b)側が低温で維持されているため、溶融した導電性材料3によって絶縁性基材2が一面2aから他面2bまで溶けてしまうことを防止でき、確実に絶縁性基材2の一面2aに一部を露出させた状態で絶縁性基材2に導電性材料3を埋設させることが可能になる。
これにより、導電性材料3と絶縁性基材2の接合界面4の融合によるアンカー効果で導電性材料3と絶縁性基材2を強固に一体形成した配線基材1を製造することが可能になる。また、絶縁性基材2に埋設された導電性材料3の温度が下がることで、この導電性材料3を容易に(自然に)硬化させることができるため、従来の導電性材料(導電性ペースト)を硬化させる工程を不要にすることが可能になる。
さらに、ドクターブレード13によって余分な導電性材料3を版胴ロール11の外周面11bから除去することができる。そして、このとき、ドクターブレード13を高温に加熱しておくことにより、導電性材料3を溶融した状態で維持することができる。これにより、ドクターブレード13に付着した導電性材料3の温度が下がり、導電性材料3が硬化してドクターブレード13に残存してしまうことを防止できる。よって、導電性材料3に半田などの導電性金属材料を用いた場合であっても、確実にドクターブレード13によって余分な導電性材料3を版胴ロール11の外周面11bから除去することが可能になる。
以上、本発明に係る配線基材及び配線基材の製造装置並びに配線基材の製造方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、導電性材料3が半田であるように説明を行ったが、本発明に係る導電性材料は、半田に限定しなくてもよく、他の導電性金属材料であってもよい。そして、他の導電性金属材料を用いた場合には、版胴ロール11の外周面11b及び内部11a、転写ロール12、ドクターブレード13、パン15の各温度を他の導電性金属材料に合わせた温度に設定すればよい。すなわち、これら版胴ロール11、転写ロール12、ドクターブレード13、パン15の維持温度は、本実施形態に記載した温度に限定されるものではない。
1 配線基材
2 絶縁性基材
2a 表面(一面)
2b 裏面(他面)
3 導電性材料
3a 凸部
4 接合界面
10 配線基材の製造装置(印刷装置)
11 版胴ロール
11a 内孔(内部)
11b 外周面
12 転写ロール
12a 外周面
13 ドクターブレード
14 支持ロール
15 パン
16 外管
16a 外管本体部
16b 外管連結部
16c 内管軸挿通部
17 内管
17a 内管本体部
17b 一方の内管軸
17c 他方の内管軸
17d 内孔
18 微細孔
19 駆動軸
20 突部(螺旋構造)
21 シール材
22 ベアリング
23 導電性材料供給孔
24 連通孔
25 加熱手段(電熱線)
26 電熱線取出孔
O1 版胴ロールの軸線
O2 駆動軸の回転軸線
O3 転写ロールの軸線
O4 支持ロールの軸線
T1 版胴ロールの回転方向
T2 一方向

Claims (6)

  1. 絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面側に設けて回路パターンを形成する導電性材料とを一体に形成してなる配線基材であって、
    前記導電性材料が導電性金属材料であり、
    前記導電性材料が前記絶縁性基材の表面に一部を露出させた状態で前記絶縁性基材に埋設され、
    前記導電性材料と前記絶縁性基材の接合界面が融合して前記導電性材料と前記絶縁性基材が一体に形成されていることを特徴とする配線基材。
  2. 請求項1記載の配線基材において、
    前記導電性材料の外面が凹凸状に形成され、前記導電性材料が外面の凸部を前記絶縁性基材に食い込ませるように埋設されていることを特徴とする配線基材。
  3. 請求項1または請求項2に記載の配線基材において、
    複数の太陽電池セルを前記回路パターン上に実装して電気的に接続するための太陽電池モジュールの配線基材であることを特徴とする配線基材。
  4. 絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面側に設けて回路パターンを形成する導電性材料とを一体に形成してなる配線基材を製造するための装置であって、
    水平方向に配した軸線周りに回転可能に設けられた版胴ロールと、外周面を前記版胴ロールの外周面に近接させ、且つ軸線を前記版胴ロールの軸線と平行に配して、前記版胴ロールの上方に軸線周りに回転可能に設けられた転写ロールとを備え、前記版胴ロールと前記転写ロールで挟み込んだ前記絶縁性基材を前記版胴ロールと前記転写ロールの回転とともに一方向に搬送するように構成されており、
    前記版胴ロールは、溶融した前記導電性材料が供給される内孔を備えるとともに、外周面から内周面に貫通し、前記溶融した導電性材料を前記内孔から前記外周面側に排出させて前記版胴ロール側を向く前記絶縁性基材の一面に押し付けるための複数の微細孔を備えて形成され、
    前記転写ロールは、該転写ロール側を向く前記絶縁性基材の他面側を低温で維持する冷却ロールであることを特徴とする配線基材の製造装置。
  5. 請求項4記載の配線基材の製造装置において、
    前記転写ロールに対し前記版胴ロールの回転方向上流側に設けられるとともに、先端側を前記版胴ロールの外周面に当接させて設けられ、前記版胴ロールの外周面から外側に押し出された前記溶融した導電性材料を前記版胴ロールからかき落とすためのドクターブレードを備えており、
    該ドクターブレードが加熱されて前記導電性材料を溶融した状態で維持するように構成されていることを特徴とする配線基材の製造装置。
  6. 絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面側に設けて回路パターンを形成する導電性材料とを一体に形成してなる配線基材を製造する方法であって、
    請求項4または請求項5に記載の配線基材の製造装置を用い、
    前記転写ロールによって前記絶縁性基材の他面側を低温で維持しつつ、前記版胴ロールの内孔から前記微細孔を通じて外周面側に排出された前記溶融した導電性材料を前記絶縁性基材の一面に押し付けて、前記絶縁性基材を前記溶融した導電性材料で溶かし、
    前記絶縁性基材の一面に一部を露出させた状態で前記導電性材料を前記絶縁性基材に埋設させるとともに、前記導電性材料と前記絶縁性基材の接合界面を融合させて、前記導電性材料と前記絶縁性基材を一体形成するようにしたことを特徴とする配線基材の製造方法。
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