JP2013197506A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】
プリント配線板上に、微細で比較的長い配線を形成するにあたり、断線や短絡の原因となるカスレ、抜け、にじみといった欠点を発生させることなく形成する。
【解決手段】
第一の辺と第二の辺を有する概ね矩形のプリント配線板において、第一の辺および第二の辺に対する角度θが１５°〜７５°である線分を連結して形成されたジグザグ形状の配線を有するプリント配線板とする。線分の幅Ｗが、１５μｍ〜１００μｍであることが好ましい。また、線分の長さＬが、Ｌ＞Ｗ／（ｓｉｎθ・ｃｏｓθ）を満たすことが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は基材上に微細な配線が形成されたプリント配線板に関する。

ディスプレイやタッチパネル等の情報入出力装置は年々大型化しており、それらに用いられる配線板も大きくなってきている。これら装置は概ね矩形をしており、各画素や電極などは、装置内にある制御基盤へとプリント配線板によって連結される。画面やパネルは大型化しているものの、その他の部品については薄く、小さく、軽い部品とすることが求められ、プリント配線板も同様である。そのため、プリント配線板に形成される配線も非常に細いラインによって形成されることが求められている。

プリント配線板上の配線は金属等をスパッタリング法や真空蒸着法、化学蒸着法、塗布法等で薄膜状導電層を形成した後に、この薄膜状導電層をエッチングする方法が用いられている。しかしながらこの方法では、エッチングにより除去する金属等の多量の導電性材料が無駄となり経済的でない。

スクリーン印刷やグラビア印刷などの方法で導電性ペーストなどのインクを印刷し、これを焼成して配線を形成する方法も採用されている。しかしながら、微細な配線が求められる場合、これらの方法ではインクのカスレによる断線や、インクのにじみなどによる短絡といった問題があった。概ね矩形のプリント配線板において、その任意の辺に沿って微細な配線を形成する際に、印刷方法における問題は顕著であった。

また、細いラインの印刷に適しているとされるグラビア印刷の場合、ドクターブレードを用いてインクを掻き取る操作を行うが、ドクターブレードと平行で、印刷版の全幅にわたる様な長い配線の場合には、ドクターブレードが印刷版の溝に入り込んで必要以上にインクを掻き出してしまう。更に印刷版やドクターブレード自身が欠けたりするという問題もある。また、ドクターブレードと垂直な方向の長く細い配線の場合には、インクが安定して供給されないという問題もあった。

このような問題を解決する方法として、例えば特許文献１には、印刷方向に対して垂直方向に向かって、且つ相互に平行に設けられた多数の帯状の凹部と、この帯状の凹部の側壁間を架橋する多数のドクターブレード支持用土手部とを版面上に有し、ドクターブレード支持用土手部の少なくとも一箇所に中断部を有する印刷版が開示されている。これによれば、ドクターブレードが帯状の凹部に落ち込むことが無く、高精度なストライプパターンを有する印刷物を得ることができる。しかしながら、微細な配線を形成するためには帯状の凹部の幅も小さくなり、その中に形成されるドクターブレード支持用土手部も更に細かなものとなって、複雑で精緻な印刷版の製造技術が必要となってしまう。当然に、印刷版の製造コストも上がることになる。また、インクのにじみを制御することが難しいという問題もある。にじまないインクや基材などを利用した場合は断線となりやすく、にじむインクや基材などを利用した場合は短絡したり、ラインが太くなったりしてしまう。

一方、微細な配線に対して角度を付けてドクターブレードを設置する方法がスクリーン印刷などでは用いられている。しかしながらグラビア印刷においてロール状の印刷版を用いた場合にはドクターブレードは印刷版に平行でなくてはならない。これに対し印刷対象物を斜めに配置して、ドクターブレードと印刷する微細な配線とに角度をつける方法が特許文献２などに見られる。

特開２０１０−２６０１７６号公報 特開２００４−２２８５１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の印刷版では、ドクターブレードと平行な方向の配線については対策できたとしても、ドクターブレードに対し垂直な方向の配線についてはなんら改善されるものではなく、カスレやにじみによる断線、短絡といった問題は残ったままである。

また、特許文献２に記載の方法で微細な配線を形成できたとしても、概ね矩形のプリント配線板上に、その任意の辺と平行な方向に長い配線を形成するためには、角度を付けて印刷された配線に沿って配線板を切り出すことが必要となり、工程とロスが増える。特に大型なプリント配線板では無駄が顕著となる。このように、従来の技術において、長くて微細な配線を断線や短絡がなく形成することは容易ではなかった。特にグラビア印刷によって、概ね矩形のプリント配線板上に、その任意の辺に概ね平行な方向に配線を形成することは困難であった。

本発明者らは、かかる問題に対し鋭意検討を重ねた結果、ドクターブレードに対し１５°〜７５°の角度を有する線分を組み合わせたジグザグ形状の配線を形成することで、断線や短絡のない微細な配線を形成できることを見出した。ドクターブレードの方向は、概ね矩形のプリント配線板の第一の辺、或いは第二の辺に対し平行とする。したがって、ジグザグ形状を形成する線分は、プリント配線板の第一の辺と第二の辺のうち、ドクターブレードと平行な辺に対して１５°〜７５°の角度を有して配置されている。

ここでプリント配線板の第一の辺、或いは第二の辺と、ジグザグ形状の配線を構成する線分との角度とは、線分を延長した線と辺とのなす角度のうち鋭角となる方の角度とする。この場合、本発明のプリント配線板は概ね矩形であるので、すなわち第一の辺と第二の辺とは概ね垂直に交わるので、第一の辺に対して１５°〜７５°の角度を有する線分は、第二の辺に対しては７５°〜１５°の角度を有することとなる。

そこで本発明のプリント配線板は、概ね直交する第一の辺と第二の辺を有する概ね矩形のプリント配線板において、第一の辺および第二の辺に対する角度θが１５°〜７５°である線分を連結して形成されたジグザグ形状の配線を有するプリント配線板である。これによれば、断線や短絡のない微細な配線を容易に形成することができる。

前記線分の幅Wが、１５μｍ〜１００μｍであることが好ましい。また、前記線分の長さＬが、Ｌ＞Ｗ／（ｓｉｎθ・ｃｏｓθ）を満たすことが好ましい。これによればドクターブレードが印刷版に形成されたジグザグ形状の凹部に落ち込まないため、カスレが発生することなく断線のないプリント配線板を製造することができる。また、前記ジグザグ形状の配線が、プリント配線板の第一の辺、或いは第二の辺に沿って延長しているように配置されていてもよい。これによればプリント配線板の小型化が可能となる。

本発明によれば、プリント配線板上の微細な配線を、断線や短絡なしに形成することができる。特に概ね矩形のプリント配線板に対し、任意の辺に沿った方向に延長する微細な配線を、精度よく形成することができる。

図１は本発明のプリント配線板の一実施形態を示す図である。 図２はグラビア印刷装置を示す模式図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明のプリント配線板の一実施形態を示す図である。本発明のジグザグ形状の配線は、幅をもった線分（厳密には幅をもつため四辺形であるが、本明細書では便宜的に線分と称する）がジグザグに連結された形をしている。プリント配線板の第一の辺１と線分とのなす角度θは、線分の延長線と概ね矩形のプリント配線版の第一の辺１とのなす角度で、鋭角な方の角度をいう。線分の幅Ｗとは線分を形成する概ね平行な２辺の間の距離をいう。また、線分の長さＬは、幅をもった線分の中線の長さのことをいう。

図１の例からわかるように、第一の辺１と角度θをなす線分は、右上がりの線分と左上がりの線分の２種類あることがわかる。ジグザグ形状の配線を形成するためには、この右上がりの線分と左上がりの線分とを交互に配置して連結する。角度θの値は、ジグザグ形状の配線を形成する各線分において、同一であってもよいし、各々異なっていてもよい。

本発明のプリント配線板を印刷する方法として、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、スクリーン印刷などが挙げられる。これら印刷方法のうち、印刷精度および量産性の観点からグラビア印刷またはグラビアオフセット印刷が好ましい。

図２は一般的なグラビア印刷装置を示す模式図である。グラビア印刷法では、印刷版８上にインクパン９からインクを供給し、ドクターブレード７で印刷版８上の余分なインクを掻き落とすと共に、印刷版８上に形成された凹部内に充填されたインクを基材６上に圧胴５で押し当てながら印刷する。

一方、グラビアオフセット印刷法では、上記グラビア印刷法と同様にドクターブレードで印刷版上の余分なインクを掻き落とすと共に、印刷版上に形成された凹部内に充填されたインクを、印刷版と接触して回転している印刷ロール（ブランケット）上に転移させ、その後印刷ロール上に転移させたインクを基材上に印刷する。

印刷する際の基材の走行速度は、５〜１００ｍ／分であることが好ましく、１０〜５０ｍ／分であることが更に好ましい。このような走行速度であれば、カスレやにじみなく微細な配線を高精度で印刷することができる。

前記グラビアオフセットのブランケットは、樹脂から成り、特に弾性を有するゴムであることが好ましい。ブランケットの材質としては、例えばニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴムおよびこれらの混合物などが挙げられる。なかでも耐溶剤性が高い点や、ぬれ張力が低く溶剤の選択肢が拡がるという点からシリコーンゴムが好適に用いられる。

印刷版８の材質は銅や鉄等の金属、セラミックス、樹脂等から選択される。また、前記金属の上にクロム、セラミックス、ダイヤモンドライクカーボン等をめっきしてもよい。印刷版８の形状は平版、円筒版のいずれでも使用できる。印刷版８上に、印刷パターンである凹部を形成するには、エッチング法やレーザー彫刻法など、従来公知の方法を用いることができる。また、印刷版８上の凹部の深さは１〜５０μｍが好ましく、５〜２０μｍが更に好ましい。

本発明のプリント配線板に用いられる基材は、その後の処理に耐えるものであれば特に制限はない。基材の材質としては、例えば、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート−イソフタレート共重合体、テレフタル酸−シクロヘキサンジメタノール−エチレングリコール共重合体などのポリエステル系樹脂、ナイロン６などのポリアミド系樹脂、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリアクリレート、ポリメタアクリレート、ポリメチルメタアクリレートなどのアクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂などのスチレン系樹脂、トリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂、イミド系樹脂、ポリカーボネートなどを挙げることができる。このうち、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系のフィルムがコストも安いことから、好適に使用され、特にポリエチレンテレフタレートのフィルムが最適である。また、基材は、これらの材質からなるシート、フィルム、または板として用いられる。

基材の厚みは特に限定されるものではないが、通常は１０μｍ〜１０００μｍ程度、好ましくは５０μｍ〜５００μｍ程度の範囲である。厚みが薄すぎると強度が低くなりすぎ、厚すぎると重量やコストなどの点で実用的でなくなる傾向にある。

本発明のプリント配線板を作成するには、無電解めっき触媒及びバインダ樹脂を含む触媒インクを基材上に印刷することによりめっき触媒層を形成し、その後、無電解めっきを行うことによってめっき触媒層上に金属層を形成し配線を得る方法や、導電性粒子およびバインダ樹脂を含むインク（導電ペースト）を基材上に印刷し、その後、焼成して配線を得る方法などが用いられる。細線をより高精度に印刷することができ、低コストであるという観点から触媒インクを利用する方法が好ましい。

触媒インクに含有される無電解めっき触媒としては、銅、金、銀、白金、パラジウム、鉄、コバルト、ニッケルなどを用いることができる。これらは金属単体、塩又は酸化物の形態で使用できる。また、無電解めっき触媒は、担体上に担持されていてもよい。担体としては、アルミナゲル、シリカゲル、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、及び二酸化ケイ素などが用いられる。担体は、触媒担持量を向上させるために、多孔質であることが好ましい。

触媒インクに含有されるバインダ樹脂としては、エチルセルロース、ニトロセルロース等のセルロース誘導体、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ＰＶＡ樹脂、ポリエステル樹脂、及びポリウレタン樹脂などが用いられる。

更に触媒インクに用いられる溶媒として、前記無電解めっき触媒やバインダ樹脂を適切に分散あるいは溶解できるものを選択できる。例えば、水、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどのケトン類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルアセテート、３−メトキシブタノール、３−メトキシブチルアセテート、１，３−ブチレングリコール、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールアセテート、１，３−ブチレングリコールジアセテート、１，４−ブタンジオールジアセテート、１，６−ヘキサンジオールジアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−ｎ−プロピルエーテルなどのグリコール類とその誘導体、グリセリン、トリアセチンなどのグリセリンとその誘導体、メチルアセテート、エチルアセテート、イソプロピルアセテート、ｎ−プロピルアセテート、ブチルアセテート、シクロヘキサノールアセテートなどの酢酸エステル類、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチルメチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、炭酸ジメチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ソルベントナフサ等が挙げられる。溶媒はこれらのうち一種類であってもよいし、複数種類の混合物であってもよい。

触媒インクを印刷した基材の無電解めっき処理の一例を挙げる。銅からなる導電層を形成する場合、硫酸銅等の水溶性銅塩１〜１００ｇ／Ｌ、特に５〜５０ｇ／Ｌ、ホルムアルデヒド等の還元剤０．５〜１０ｇ／Ｌ、特に１〜５ｇ／Ｌ、ＥＤＴＡ等の錯化剤２０〜１００ｇ／Ｌ、特に３０〜７０ｇ／Ｌを含み、ｐＨ１２〜１３．５、特に１２．５〜１３に調整した溶液に、めっき触媒層などを有する透明基材を５０〜９０℃、３０秒〜６０分浸漬する方法を採用することができる。なお、液の安定剤としてビピリジンを１〜５０ｍｇ／Ｌ、特に２〜１０ｍｇ／Ｌを加えてもよい。

本発明のプリント配線板において、ジグザグ形状の配線を形成する線分は、第一の辺および第二の辺に対して１５°〜７５°の角度を有しており、好ましくは３０°〜６０°の角度を有している。角度が１５°未満、或いは７５°を超える場合は、インクが必要以上に掻き取られてしまったり、十分にインクが供給されなかったりしてカスレが発生する虞がある。

本発明のプリント配線板において、配線の幅は１５μｍ〜１００μｍであることが好ましい。１５μｍ未満の幅では、インクが十分に供給されない虞がある。幅が１００μｍを超える場合は、インクが十分に供給されず線分の中央部分にカスレ（線央抜け）が生じたり、配線の占有面積が大きくなり、プリント配線板のサイズが大きくなるといった問題がある。

また、本発明のプリント配線板において、線分の長さＬは、Ｌ＞Ｗ／（ｓｉｎθ・ｃｏｓθ）を満たすことが好ましい。線分の長さＬの値が上記範囲外の場合には、インクが十分に供給されなかったり、ジグザグ形状の配線が多くの面積を占有してしまい、プリント配線板のサイズが大きくなったりする。更に、ドクターブレードが印刷版に形成された凹部に落ち込む虞もある。

本発明のジグザグ形状の配線は、概ね矩形のプリント配線板の任意の辺に沿った方向に延長するように配置されることが好ましい。このように配置されることでプリント配線板のサイズを小さくすることが出来る。また、プリント配線板を切り出す場合のロスを最小とすることが出来る。

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜１２）
グラビアオフセット印刷用の印刷版として、１００μｍ厚の銅板上にエッチング法によりパターン形成した後、クロムめっき（５μｍ厚）した平版を用いた。印刷版の凹部の深さは１０μｍであった。各実施例のパターンについては表１に示す。表１中、掻き取り方向とは図１におけるＡ方向、またはＢ方向を指す。掻き取り方向がＡであるということは、第二の辺２に概ね平行なドクターブレードによってＡの方向にインクの掻き取りが行われることを示す。他方、掻き取り方向がＢであるということは、第一の辺１に概ね平行なドクターブレードによってＢの方向にインクの掻き取りが行われることを示す。いずれの例においても、ジグザグ形状の配線は図１における第一の辺１に沿う方向に、１０ｃｍの長さにわたって形成している。

触媒インクとして、パラジウム粒子を担持した酸化チタン多孔質体３質量％、ポリエステル樹脂（製品名ＧＫ６８０、東洋紡績株式会社製）２０質量％、及び有機溶剤（ブチルカルビトールアセテート）７７質量％を混合し、調製した。基材は厚さ１００μｍの易接着処理ポリエステルフィルム（ダイアホイルＴ６８０Ｅ１００Ｕ７６、三菱樹脂株式会社製）を用いて、印刷面は易接着面とした。

ブランケットは、厚み１００μｍのポリエステルフィルム（ダイアホイルＴ６００Ｅ１００、三菱樹脂株式会社製）の上に、二液型シリコーンＲＴＶゴム（ＫＥ−１２、信越化学工業株式会社製）を厚み４００μｍとなるようにバーコーターで塗工し、室温で２４時間放置して作成したものを用いた。

印刷は、印刷版に上記で調製したインクを付与し、ドクターブレードにて掻き取った。印刷版にブランケットを重ねて、印刷版からブランケットにインクを付与した。その１０秒後に、ブランケットに基材を重ねて全面をゴムローラーで加圧し印刷を完了した。印刷操作時の雰囲気温度は２５℃であり、印刷版の版面温度も２５℃に調整した状態で印刷を行った。

（比較例１〜６）
印刷するパターンを表１の比較例１〜６に示す印刷パターンとした以外は、実施例１〜１２と同様にして印刷を行った。

上記で印刷された実施例１〜１２および比較例１〜６のパターンについて、マイクロスコープ（株式会社キーエンス製）を用いて印刷パターンの形状を観察し、印刷品の評価をした。なお、評価結果において、抜けとはインクがのっていない部分で、線の断線を引き起こす可能性が高いことを示す。また、抜けが多く、線分として判別できずに線幅の測定ができないものについては、測定不可とした。

上記で作成した実施例１〜１２について、印刷後、液温５０℃の無電解銅めっき液に浸漬し、無電解銅めっきを１０分間行った。得られた無電解めっき厚さは１．５μｍであった。無電解めっき液の組成を以下に示す。

（無電解めっき液）
錯化剤（株式会社ＡＤＥＫＡ製 ＥＤＰ−３００） ４０ｇ／Ｌ
ＣｕＣｌ２ ５ｇ／Ｌ
ＮａＯＨ １０ｇ／Ｌ
ビピリジン ５ｍｇ／Ｌ
ホルムアルデヒド ５ｇ／Ｌ

無電解銅めっきの後、ジグザグ配線の両端にテスター（日置電気株式会社製）を当てて導電性を確認したところ、すべてにおいて十分な導電性を確認することができ、プリント配線板として使用できることが示された。

１ 第一の辺
２ 第二の辺
３ 配線
５ 圧胴
６ 基材
７ ドクターブレード
８ 印刷版
９ インクパン
１０ プリント配線板
Ｗ 線分の幅
Ｌ 線分の長さ
Ａ、Ｂ ドクターブレード掻き取り方向

Claims (4)

1. 概ね直交する第一の辺と第二の辺を有する概ね矩形のプリント配線板において、第一の辺および第二の辺に対する角度θが１５°〜７５°である線分を連結して形成されたジグザグ形状の配線を有するプリント配線板。
2. 前記線分の幅Ｗが、１５μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
3. 前記線分の長さＬが、Ｌ＞Ｗ／（ｓｉｎθ・ｃｏｓθ）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
4. 前記ジグザグ形状の配線が、前記任意の辺に沿って延長していることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。