JP2011249376A - フレキシブル配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】屈曲性及び耐久性の両性能に優れたフレキシブル配線基板を提供する。
【解決手段】可撓性を有する絶縁基板１と、前記絶縁基板上に設けられた導電層２と、前記導電層上に設けられた複層の絶縁保護層３，４と、を備えたフレキシブル配線基板１０であり、前記絶縁保護層は、最内層に設けられ前記複層の中で最も軟らかい第１絶縁保護層３と、最外層に設けられ前記複層の中で最も硬い第２絶縁保護層４と、を含む。
【選択図】 図１Ｂ

Description

本発明は、フレキシブル配線基板に関するものである。

可変抵抗器の抵抗基板にフレキシブル配線基板を採用したものにおいて、抵抗基板の導電層を絶縁保護層（レジスト）で被覆し、抵抗基板が屈曲する部分の絶縁保護層の材料を、摺動子が摺動する部分の絶縁保護層よりも軟らかい材料にしたものが知られている（特許文献１）。屈曲部の軟らかい絶縁保護層により曲げ易くして屈曲性能を担保する一方で、摺動部においては、相対的に硬い絶縁保護層により摺動子の摺動等の外力に対する耐久性を担保する。

実開平５−３８８０６号公報

しかしながら、上記従来構造において、軟らかい絶縁保護層のみを用いた部分は、外力が加わると削れたり破損したりして耐久性に問題がある。また、硬い絶縁保護層のみを用いた部分は曲げると破損し易く、屈曲性に問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、屈曲性及び耐久性の両性能に優れたフレキシブル配線基板を提供することである。

本発明は、可撓性を有する絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けられた導電層と、前記導電層上に設けられた複層の絶縁保護層と、を備え、前記絶縁保護層は、最内層に設けられ前記複層の中で最も軟らかい第１絶縁保護層と、最外層に設けられ前記複層の中で最も硬い第２絶縁保護層と、を含むことを特徴とするフレキシブル配線基板によって、上記課題を解決する。

上記発明において、前記絶縁保護層は、前記第１絶縁保護層と前記第２絶縁保護層との２層構造とすることができる。

上記発明において、前記第１絶縁保護層が前記導電層を被覆し、前記第２絶縁保護層が、当該第２絶縁保護層を除く前記絶縁保護層の最外表面を被覆するように構成することができる。

上記発明において、前記第１絶縁保護層の鉛筆硬度（ＪＩＳ−Ｋ５４００）をＦ〜Ｈ、前記第２絶縁保護層の鉛筆硬度をＨ〜２Ｈとすることができる。

本発明によれば、曲げに対する影響を最も受ける最内層が複層の中で最も軟らかい第１絶縁保護層であるため、曲げても破損し難く、屈曲性が担保される。一方、摺動子の摺動等による外力の影響を最も受ける最外層が複層の中で最も硬い第２絶縁保護層であるため、削れたり破損したりし難く、耐久性が担保される。

本発明の一実施の形態に係るフレキシブル配線基板を示す平面図である。 図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図である。 図１Ａの１Ｃ−１Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るフレキシブル配線基板を示す断面図（図１Ａの１Ｃ−１Ｃ線に沿う断面図相当）である。 本発明のさらに他の実施の形態に係るフレキシブル配線基板を示す断面図（図１Ａの１Ｃ−１Ｃ線に沿う断面図相当）である。

《第１実施形態》
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。本例のフレキシブル配線基板１０は、たとえば可変抵抗器の抵抗基板として具現化することができるので可変抵抗器の抵抗基板に適用した例を説明する。図１Ａは抵抗基板としてのフレキシブル配線基板１０を示す平面図であり、絶縁基板１と、導電層２と、第１絶縁保護層３と、第２絶縁保護層４と、を備える。

絶縁基板１は、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンナフタレートなどの可撓性及び電気絶縁性があるプラスチックフィルムから構成される。絶縁基板１の平面形状は抵抗基板に応じた形状とされるが、本例では便宜的に長方形とする。板厚は特に限定されないが、たとえば２０〜２００μｍである。

導電層２は、絶縁基板１の一主面に形成される抵抗パターンであり、銀、銅、アルミニウムなどの導電材料から構成される。導電層２の平面形状は可変抵抗器の仕様に応じた形状とされるが、本例では便宜的に幅Ｗ２の直線とする。導電層２は銀ペーストをスクリーン印刷法により絶縁基板１の表面に印刷したり、銅張積層板（ＣＣＬ）の銅箔を、フォトリソグラフィ技術を用いたパターニング処理を施したりすることで形成することができる。層厚は特に限定されないが、たとえば５〜１５μｍである。

図１Ａ及び図１Ｂにおいて、可変抵抗器の摺動子Ｂの可動範囲を白抜き矢印で示すが、摺動子Ｂは同図の右側の導電層２の表面に接触しながら左方向に相対移動する。摺動子Ｂと導電層２とが接触することで、接触位置に応じた抵抗値による電気信号によって可変抵抗器の機能が発揮される。さらに左方向に相対移動すると、摺動子Ｂは後述する第２絶縁保護層４の表面に接触する。摺動子Ｂが第２絶縁保護層４と接触している間は可変抵抗器の電気信号はＯＦＦとなる。さらに左方向に相対移動すると、摺動子は左側の導電層２の表面に接触し、接触位置に応じた抵抗値による電気信号によって可変抵抗器の機能が発揮される。

導電層２の表面には第１絶縁保護層３がスクリーン印刷法などにより形成され、さらに第１絶縁保護層３の表面には第２絶縁保護層４がスクリーン印刷法などにより形成されている。第１絶縁保護層３および第２絶縁保護層４は、ポリエステルなどのプラスチック材料やエポキシ樹脂等からなるレジストから構成されている。層厚は特に限定されないが、それぞれたとえば１０〜３０μｍである。なお、本例では導電層２の表面に２つの絶縁保護層３，４を形成したが、３層以上の複層の絶縁保護層としてもよい。

第１絶縁保護層３を構成する材料は、第２絶縁保護層４を構成する材料に比べて軟らかい材料から構成されている。第１絶縁保護層３は、ＪＩＳ−Ｋ５４００の鉛筆引っかき試験方法の鉛筆硬度でＦ又はＨＢであることが、屈曲性に優れているため望ましく、これに対して第２絶縁保護層４は同規格の鉛筆硬度でＨ又は２Ｈであることが耐久性に優れているため望ましい。

なお、導電層２の表面に３層以上の絶縁保護層を形成する場合は、導電層２に最も近い最内層の絶縁保護層を最も軟らかい材料で構成し、導電層２から最も遠い最外層の絶縁保護層を最も硬い材料で構成することが望ましい。この場合に、最内層と最外層との間の絶縁保護層は最内層以上の硬度及び最外層以下の硬度とすることが望ましい。

第１絶縁保護層３と第２絶縁保護層４は、図１Ｃに示すように同じ幅Ｗ３，Ｗ４（Ｗ３＝Ｗ４）に形成されている。この構成の他例については後述する。

以上のとおり、本例のフレキシブル配線基板１０は、相対的に軟らかい材料からなる第１絶縁保護層３が導電層２の表面（最内層）に形成される一方で、相対的に硬い材料からなる第２絶縁保護層４が第１絶縁保護層４の表面（最外層）に形成されている。フレキシブル配線基板１０を屈曲すると、絶縁基板１や導電層２に最も近い第１絶縁保護層３が曲げの影響を最も受けるが、相対的に軟らかい材料で構成されているため、屈曲しても破損し難く、したがって、屈曲性能に優れたフレキシブル配線基板１０を提供することができる。

一方、摺動子Ｂが図１Ａ又は図１Ｂに示すように右側の導電層２と左側の導電層２との間を移動する際に、当該摺動子Ｂが第２絶縁保護層４の表面に接触する。また第２絶縁保護層４は、摺動子Ｂ以外の外部の部品と接触して衝撃などを受ける可能性がある。しかしながら、第２絶縁保護層４は相対的に硬い材料から構成されているため、層が削れたり破損したりし難く、したがって耐久性能に優れたフレキシブル配線基板１０を提供することができる。

さらに本例のフレキシブル配線基板１０は、第１絶縁保護層３と第２絶縁保護層４の２層構造であるため、上述した屈曲性能と耐久性能の両性能を備えつつ絶縁保護層３，４の層厚を最小にすることができるので、薄いフレキシブル配線基板１０を提供することができる。

また本例のフレキシブル配線基板１０は、導電層２を第１絶縁保護層３で被覆しているため、導電層２がマイグレーションを起こして、第１絶縁保護層３より外に漏れることや、導電層２に異物が侵入することによってショート等を起こしてしまうことを効果的に防ぐことができる。

《他の実施の形態》
図２および図３は、それぞれ本発明の他の実施の形態に係るフレキシブル配線基板を示す断面図であって、図１Ａの１Ｃ−１Ｃ線に沿う断面図に相当する断面図である。図２に示す例は、図１Ａ〜図１Ｃに示す例に比べて、第２絶縁保護層４が第１絶縁保護層３の側部も被覆している点が相違し、その他の構成は同じである。また図３に示す例は、図１Ａ〜図１Ｃに示す例に比べて、第１絶縁保護層３の幅Ｗ３と導電層２の幅Ｗ２が等しくされ、さらに第２絶縁保護層４が第１絶縁保護層３の側部も被覆している点が相違し、その他の構成は同じである。

いずれの例においても、相対的に硬い材料から構成された第２絶縁保護増４が導電層２および第１絶縁保護層３を完全に被覆しているため、摺動子Ｂなどの外力により層が削れたり破損したりし難く、したがってより耐久性能に優れたフレキシブル配線基板１０を提供することができる。また上述したマイグレーションの発生をより効果的に抑制することができる。

また本例のフレキシブル配線基板１０は、導電層２を２つの絶縁保護層３，４で被覆しているため、どちらかの絶縁保護層３又は４に亀裂やピンホールが存在しても、もう一方の絶縁保護層４又は３により導電層２が保護されている。したがって、導電層２がマイグレーションを起こして、絶縁保護層３，４より外に漏れることや、導電層２に異物が侵入することによってショート等を起こしてしまうことを効果的に防ぐことができる。

以下、より具体的な実施例を挙げて本発明を説明する。
《実施例１》
ポリエチレンテレフタレート製絶縁基板１（帝人デュポンフィルム社製ＨＳＬ，厚さ１００μｍ）上に、スクリーン印刷法により銀ペースト（東洋紡社製ＤＸ−３５１Ｈ−３０）を印刷し、これを乾燥させて、幅１ｍｍ、長さ１００ｍｍ、層厚１０μｍの導電層２を形成した。次いで、導電層２の周囲を被覆するようにポリエステル製レジスト（アサヒ化学研究所製ＦＲ−１ＧＤ６）をスクリーン印刷法により印刷し、これを乾燥させて、幅２ｍｍ、長さ９８ｍｍ、層厚２０μｍの第１絶縁保護層３を形成した。さらに、第１絶縁保護層３の周囲を被覆するようにポリエステル製レジスト（アサヒ化学研究所製ＦＲ−１８Ｂ−ＫＴ１）をスクリーン印刷法により印刷し、これを乾燥させて、幅２．４ｍｍ、長さ９８ｍｍ、層厚２０μｍの第２絶縁保護層４を形成した。第１絶縁保護層３の鉛筆硬度はＨＢ、第２絶縁保護層４の鉛筆硬度は２Ｈであった。こうした手順で４枚のフレキシブル配線基板１０を作製した（Ｎ＝４）。

《比較例１》
上記実施例１に対し、第２絶縁保護層４として第１絶縁保護層３と同じポリエステル製レジスト（アサヒ化学研究所製ＦＲ−１ＧＤ６，鉛筆硬度ＨＢ）を用いたこと以外は実施例１と同様にしてフレキシブル配線基板１０を４枚作製した（Ｎ＝４）。

《比較例２》
上記実施例１に対し、第１絶縁保護層３には第２絶縁保護層４と同じポリエステル製レジスト（アサヒ化学研究所製ＦＲ−１８Ｂ−ＫＴ１，鉛筆硬度２Ｈ）を用い、第２絶縁保護層４には第１絶縁保護層３と同じポリエステル製レジスト（アサヒ化学研究所製ＦＲ−１ＧＤ６）を用いたこと以外は実施例１と同様にしてフレキシブル配線基板１０を４枚作製した（Ｎ＝４）。すなわち、実施例１に対し、第１絶縁保護層３と第２絶縁保護層４を構成する材料を逆にした。

《摺動試験》
図１Ａの白抜き矢印で示す方向に沿って、所定の摺動子Ｂを２０ｍｍ／ｓｅｃの速度で１０万回往復移動させ、第２絶縁保護層４及び第１絶縁保護層３の削れ量を測定した。この結果を表１に示す。

《屈曲試験》
図１Ａの１Ｃ−１Ｃ線に沿って紙面を内側にして半径Ｒ＝０．５ｍｍの屈曲状態を５秒維持したのち、紙面を外側にして半径Ｒ＝０．５ｍｍの屈曲状態を５秒維持し、これを１サイクルとして２０サイクル繰り返し、２０サイクル後において紙面を外側にして半径Ｒ＝０．５ｍｍの屈曲状態における導電層２の両端の抵抗値を測定した。この結果を表２に示す。

《考察》
表１に示す摺動試験結果によると、実施例１及び比較例２のフレキシブル配線基板は、第２絶縁保護層４が層厚で１／２程度磨耗しただけで、導電層２が露出することはなく摺動子Ｂと導電層２との絶縁性は確保されていた。これに対し、比較例１のフレキシブル配線基板は第２絶縁保護層４だけでなく第１絶縁保護層３まで磨耗し、これにより導電層２が露出して摺動子Ｂと導電層２とが短絡していた。

また、表２の屈曲試験結果によると、実施例１および比較例１のフレキシブル配線基板は、導電層の断線は観察されず抵抗値の変化率も小さかった。これに対し、比較例２のフレキシブル配線基板は、２枚が断線し、残りの２枚についても導電層２の抵抗値の変化率が極めて高かった。

以上の結果から、実施例１のフレキシブル配線基板は摺動試験にも屈曲試験にも良好な結果が得られたのに対し、比較例１および比較例２はいずれか一方の性能において問題が確認された。

１０…フレキシブル配線基板
１…絶縁基板
２…導電層
３…第１絶縁保護層
４…第２絶縁保護層
Ｂ…摺動子

Claims (4)

1. 可撓性を有する絶縁基板と、
   前記絶縁基板上に設けられた導電層と、
   前記導電層上に設けられた複層の絶縁保護層と、を備え、
   前記絶縁保護層は、
   最内層に設けられ前記複層の中で最も軟らかい第１絶縁保護層と、
   最外層に設けられ前記複層の中で最も硬い第２絶縁保護層と、を含むことを特徴とするフレキシブル配線基板。
2. 請求項１に記載のフレキシブル配線基板において、
   前記絶縁保護層は、前記第１絶縁保護層と前記第２絶縁保護層との２層構造であることを特徴とするフレキシブル配線基板。
3. 請求項１又は２に記載のフレキシブル配線基板において、
   前記第１絶縁保護層が前記導電層を被覆し、
   前記第２絶縁保護層が、当該第２絶縁保護層を除く前記絶縁保護層の最外表面を被覆していることを特徴とするフレキシブル配線基板。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のフレキシブル配線基板において、
   前記第１絶縁保護層の鉛筆硬度（ＪＩＳ−Ｋ５４００）がＦ〜ＨＢであり、前記第２絶縁保護層の鉛筆硬度がＨ〜２Ｈであることを特徴とするフレキシブル配線基板。

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