JP2020136303A - 配線構造及び配線構造を生産する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電インキの硬化物でなる配線パターンを有する配線板における部品実装部及び外部との接続部を除く配線部の低抵抗化を可能とする。【解決手段】第１の基材４１の上に第１の粘着剤層４２が配され、第１の粘着剤層４２の上に配線パターン５０が形成された第１の層構造４０と、第２の基材６１の上に第２の粘着剤層６２が配され、第２の粘着剤層６２の上に第２の配線部７１が形成された第２の層構造６０とが配線パターン５０が形成された面と第２の配線部７１が形成された面とが向き合うように相互に重ねられた構造を有し、第２の配線部７１は配線パターン５０の第１の配線部５５に重なるパターン形状を有し、第１の配線部５５と第２の配線部７１とが対接されて配線部８０が構成され、第１の層構造４０と第２の層構造６０とは第１の粘着剤層４２と第２の粘着剤層６２とが相互に貼り付けられて機械的に結合される。【選択図】図１

Description

この発明は基材の上に粘着剤層を備え、その粘着剤層の上に導電インキの硬化物でなる配線パターンを備える配線構造に関し、さらに配線構造を生産する方法に関する。

特許文献１にはこのような配線構造を有する配線付き基材が記載されている。図５は特許文献１に記載されている配線付き基材を示したものであり、配線付き基材１０にはこの例ではマイクロホン２０が実装された構成となっている。

配線付き基材１０はフィルム１１の一面１１ａ上に絶縁性の粘着剤層１２が設けられ、さらに粘着剤層１２上に配線パターン（特許文献１では導体パターンと称している）１３が形成された構成となっている。粘着剤層１２はフィルム１１の一面１１ａに全面に渡って設けられている。配線パターン１３は銀インキ（銀ペースト）を用い、印刷によって形成されており、この例では４本配列されて形成されている。４本の配線パターン１３の各一端及び各他端にはランド１３ａ及び１３ｂがそれぞれ形成されている。

マイクロホン２０は端子２１が配線パターン１３のランド１３ａにそれぞれ位置合わせされて押圧され、粘着剤層１２に押し付けられることによって実装されている。マイクロホン２０の底面２０ａの、端子２１が形成されていない部分は粘着剤層１２に粘着されて機械的に結合されている。図５中、３０はカバーフィルムを示し、３１及び３２はそれぞれカバーフィルム３０に形成されている窓及び切欠きを示す。

特許第６２９３９３８号公報

ところで、上述した特許文献１に記載されている配線付き基材１０のように、配線パターンの形成に導電インキによる印刷法を用いる場合、銅箔やめっきによって配線パターンを形成する方法に比べ、配線抵抗が増大する点に注意が必要となる。

例えば、印刷法としてスクリーン印刷を用いると、硬化した導電インキの体積抵抗率は一般にバルク金属の１００倍程度にまでなってしまう。一方、インクジェット印刷やグラビア印刷、さらにはフレキソ印刷やグラビアオフセット印刷等の印刷法を用いると、硬化した導電インキの体積抵抗率をバルク金属並みとすることもできるが、配線パターンの厚さは数μｍ程度が限界であり、つまり厚膜化が困難なため、配線抵抗の低抵抗化はやはり難しい。

この発明の目的はこのような状況に鑑み、配線パターンの厚膜化を可能とし、配線パターンの低抵抗化を可能とする配線構造及び配線構造を生産する方法を提供することにある。

請求項１の発明によれば、導電インキの硬化物でなる配線パターンを有する配線板における部品実装部及び外部との接続部を除く配線部の配線構造は、第１の基材の上に弾性変形する絶縁性の第１の粘着剤層が配され、第１の粘着剤層の上に第１の配線部が形成された第１の層構造と、第２の基材の上に弾性変形する絶縁性の第２の粘着剤層が配され、第２の粘着剤層の上に第２の配線部が形成された第２の層構造とが、第１の配線部が形成された面と第２の配線部が形成された面とが向き合うように相互に重ねられた構造を有し、第２の配線部は第１の配線部に重なるパターン形状を有し、第１の配線部と第２の配線部とが対接されて前記配線部が構成され、第１の層構造と第２の層構造とは、第１の粘着剤層の第１の配線部が形成されていない表面の少なくとも一部と第２の粘着剤層の第２の配線部が形成されていない表面の少なくとも一部とが相互に貼り付けられて機械的に結合されているものとされる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、第１の基材と第２の基材の少なくとも一方は可撓性を有するフィルム基材とされる。

請求項３の発明では請求項１又は２の発明において、第１の基材と第１の粘着剤層の組及び第２の基材と第２の粘着剤層の組の少なくとも一方の組は透明とされる。

請求項４の発明によれば、導電インキの硬化物でなる配線パターンを有する配線板における部品実装部及び外部との接続部を除く配線部の配線構造を生産する方法は、第１の基材の上に弾性変形する絶縁性の第１の粘着剤層が配され、第１の粘着剤層の上に第１の配線部が形成された第１の層構造と、第２の基材の上に弾性変形する絶縁性の第２の粘着剤層が配され、第２の粘着剤層の上に第１の配線部と重なるパターン形状を有する第２の配線部が形成された第２の層構造とを用意し、第１の層構造と第２の層構造とを、第１の配線部が形成された面と第２の配線部が形成された面とを対向させて相互に押し付けることで、第１の配線部と第２の配線部とを対接させて前記配線部を構成し、第１の粘着剤層の第１の配線部が形成されていない表面の少なくとも一部と第２の粘着剤層の第２の配線部が形成されていない表面の少なくとも一部とを相互に貼り付けて機械的に結合させる。

請求項５の発明では請求項４の発明において、第１の基材と第２の基材の少なくとも一方は可撓性を有するフィルム基材とされる。

請求項６の発明では請求４又は５の発明において、第１の基材と第１の粘着剤層の組及び第２の基材と第２の粘着剤層の組の少なくとも一方の組は透明とされ、その透明である組の側からの視認により第１の層構造と第２の層構造とを位置合わせして相互に押し付ける。

この発明によれば、配線パターンにおける部品実装部及び外部との接続部を除く配線部の厚さを簡便に増大させて低抵抗化することができ、よって導電インキを用いて配線部を印刷形成する際、例えば厚膜印刷が困難な印刷法を用いる必要がある場合であっても低抵抗な配線部を実現することができる。

加えて、第１及び第２の配線部を重ねて１つの配線部を構成するものであるため、例えば一方の配線部に導電不良のような不具合が生じていたとしても、他方の配線部によってそのような不具合を補償することができ、よって歩留まりの向上を図ることができる。

また、配線構造の断面は配線部が上下方向中央に位置し、上下の粘着剤層、基材によって配線部が挟まれて上下対称構造となるため、曲げに強い配線構造とすることができる。

Ａはこの発明による配線構造を有する配線板の一構成例の切断加工前の状態を示す平面図、ＢはＡのＣ−Ｃ線断面図。 Ａは図１における第１の層構造の平面図、ＢはＡのＣ−Ｃ線断面図。 Ａは図１における第２の層構造の平面図、ＢはＡのＣ−Ｃ線断面図。 Ａは図１に示した状態から不要部分が切断除去されて形成された配線板に部品が実装された状態を示す平面図、ＢはＡのＣ−Ｃ線拡大断面図。 Ａは配線構造の従来例を説明するための平面図、Ｂはその正面図、Ｃはその部分拡大断面図。

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。

図１はこの発明による配線構造を有する配線板の一構成例を示したものであり、図１では配線板１００は最終的に不要部分が切断除去される前の状態を示している。

配線板１００は第１の層構造４０と第２の層構造６０とが貼り合わされた構造となっており、図２及び図３は第１の層構造４０及び第２の層構造６０の詳細をそれぞれ示したものである。まず、これら図２及び図３を参照して第１の層構造４０及び第２の層構造６０の構成を説明する。

第１の層構造４０は図２に示したように、矩形板状をなす第１の基材４１の上に弾性変形する絶縁性の第１の粘着剤層４２が全面に渡って配され、その第１の粘着剤層４２の上に所要の配線パターン５０が形成された構成を有する。

配線パターン５０はこの例では電子部品（チップ部品）が４つ実装されるものとし、また第１の基材４１の長辺方向（左右方向）両端部に位置する部分は外部との接続部を構成するものとして模式的に示している。

配線パターン５０は図２Ａに示したように、第１の基材４１の中央部に位置する左右２列、各５個のランド５１と、左右のランド５１から左右方向、互いの外側にそれぞれ引き出されて第１の基材４１の端縁に至る計１０本の導体５２と、後述するランド５３とを含む。左側に引き出された５本の導体５２のうちの１本は中間で断絶され、他の１本は中間で２箇所断絶されている。これら導体５２の断絶箇所を挟む両側には、それぞれ幅広とされたランド５３が形成されている。

左右各５本の導体５２の、第１の基材４１の左右方向両端部に配列されて位置する部分は接続部５４をなし、残余の部分は第１の配線部５５をなす。左右各５本の導体５２はピッチ変換され、接続部５４の配列ピッチは左右各５個のランド５１の配列ピッチより小とされている。

図２Ａ中、５６はアライメントマーカであり、第１の層構造４０は矩形の４つの角部にそれぞれ図２Ａに示したような形状を有するアライメントマーカ５６を具備するものとなっている。アライメントマーカ５６は第１の粘着剤層４２の上に、配線パターン５０と同時に同一層で形成されている。

次に、第２の層構造６０について説明する。第２の層構造６０は図３に示したように、第２の基材６１と弾性変形する絶縁性の第２の粘着剤層６２と第２の配線部７１とアライメントマーカ７２とよりなる。

第１の基材４１と同じ大きさの矩形板状をなす第２の基材６１には正方形の大きな穴６３及び長方形の小さな３つの穴６４が形成されており、さらに切欠き６５が２つ形成されている。第２の粘着剤層６２はこのような形状を有する第２の基材６１の上に全面に渡って配され、第２の配線部７１及びアライメントマーカ７２は第２の粘着剤層６２の上に形成されている。

第２の基材６１に形成されている穴６３、３つの穴６４及び２つの切欠き６５は、図３Ａに示した第２の層構造６０の構成を上下反転させて図２Ａに示した第１の層構造４０の構成に重ねた時に、それぞれ第１の層構造４０の１０個のランド５１が位置する位置、導体５２の３箇所の断絶箇所が位置する位置、左右各５本の導体５２の接続部５４が位置する位置に対応して形成されている。

複数の導体よりなる第２の配線部７１は図３Ａに示した第２の層構造６０の構成を上下反転させて図２Ａに示した第１の層構造４０の構成に重ねた時に、第１の層構造４０の左右各５本の導体５２の接続部５４を除く第１の配線部５５にそれぞれ重なる位置に形成されている。アライメントマーカ７２は第２の層構造６０の矩形の４つの角部にそれぞれ図３Ａに示したような形状を有して形成されており、第２の配線部７１と同時に同一層で形成されている。

上記のような構成を有する第１の層構造４０及び第２の層構造６０において、第１の基材４１及び第２の基材６１はこの例では共に可撓性を有するフィルム基材とされる。フィルム基材の材料としては例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）等を用いることができる。

第１の粘着剤層４２及び第２の粘着剤層６２を構成する粘着剤としては、例えばポリエステル系、ポリウレタン系、アクリル系、エポキシ系、フェノール系、シリコーン系、ポリオレフィン系、ポリイミド系、ビニル系、天然高分子系のポリマーなどが挙げられる。上記ポリマーは単独で用いられても、併用して用いられてもよい。

また、粘着性や機械的特性を向上させるために、上記ポリマーに、例えばポリエステル系、ポリウレタン系、アクリル系、エポキシ系、フェノール系、シリコーン系、ポリオレフィン系、ポリイミド系、ビニル系のモノマー、オリゴマーを混合して用いてもよい。

配線パターン５０、第２の配線部７１及びアライメントマーカ５６，７２は例えば銀粒子や銅粒子などの導電粒子を含む導電インキを用い、印刷によって形成され、配線パターン５０、第２の配線部７１及びアライメントマーカ５６，７２は導電インキの硬化物で構成される。印刷法としては例えばグラビアオフセット印刷が用いられる。

第１の層構造４０と第２の層構造６０とは、第１の層構造４０の配線パターン５０が形成された面、即ち第１の配線部５５が形成された面と、第２の層構造６０の第２の配線部７１が形成された面とを対向させ、位置合わせして相互に押し付けることで一体化され、これにより図１に示した配線板１００となる。

第１の層構造４０と第２の層構造６０の位置合わせはこの例ではアライメントマーカ５６，７２を用いて行われる。フィルム基材よりなる第１の基材４１及び第２の基材６１はこの例ではいずれも透明とされており、また第１の粘着剤層４２及び第２の粘着剤層６２も透明とされており、よってこれら透明な第１の基材４１及び第１の粘着剤層４２の側から、あるいは透明な第２の基材６１及び第２の粘着剤層６２の側からいずれもアライメントマーカ５６及び７２を視認することができ、アライメントマーカ５６と７２とを位置合わせすることによって第１の層構造４０と第２の層構造６０とが位置合わせされる。

このように第１の配線部５５が形成された面と第２の配線部７１が形成された面とが向き合うように第１の層構造４０と第２の層構造６０とが位置合わせされ、相互に押し付けられて重ねられた構造を有する配線板１００においては、第１の配線部５５に重なるパターン形状を有する第２の配線部７１は第１の配線部５５に対接され、対接一体化された第１の配線部５５と第２の配線部７１とによって配線部８０が構成される。

なお、第１の層構造４０と第２の層構造６０とは、第１の粘着剤層４２の配線パターン５０が形成されていない表面と、第２の粘着剤層６２の第２の配線部７１が形成されていない表面とが相互に貼り付けられることによって機械的に結合、一体化される。

これら第１の粘着剤層４２及び第２の粘着剤層６２は押圧により弾性変形して粘着し、その弾性復元力が第１の配線部５５と第２の配線部７１とを圧接させる方向の荷重として寄与するため、第１の配線部５５と第２の配線部７１との良好な圧接状態、即ち電気的結合状態を得ることができる。なお、図１Ａでは第１の層構造４０と第２の層構造６０との重なり状態をわかりやすくするため、第１の層構造４０の配線パターン５０及びアライメントマーカ５６は図２Ａに示したように黒で塗りつぶすことなく、白抜きで外形線のみを示している。

図１Ａ中、二点鎖線ａは切断加工される位置を示したものであり、配線板１００は二点鎖線ａの位置で切断加工されることによって不要部分が切断除去されて完成品となる。

図４Ａは不要部分が切断除去されて完成品となった配線板１００’にチップ（チップ部品）９１〜９４が実装された状態を示したものであり、第２の層構造６０の大きな穴６３にはチップ９１が配置されて穴６３内に露出するランド５１にチップ９１が実装され、第２の層構造６０の小さな３つの穴６４にはチップ９２〜９４がそれぞれ配置されて穴６４内に露出するランド５３にチップ９２〜９４がそれぞれ実装される。チップ９１は例えばマイコン（マイクロコンピュータ）であり、チップ９２〜９４は抵抗器やコンデンサである。チップ９１〜９４は押圧され、第１の粘着剤層４２に押し付けられることによって第１の粘着剤層４２に粘着され、半田レス、熱レスで実装される。

配線板１００’の左右方向両端部には、第２の層構造６０の切欠き６５によって各５本の導体５２の、外部（外部回路）と接続される接続部５４がそれぞれ露出しており、この配線板１００’は第１の粘着剤層４２の粘着によって両端が外部回路とそれぞれ電気的、機械的に接続されるものとなっている。

以上、この発明による配線構造を有する配線板及びその配線板にチップ部品が実装された状態について説明したが、この発明による配線構造は第１の層構造と第２の層構造とを貼り合わせて重ね、配線パターンにおける部品実装部（ランド形成部）及び外部との接続部を除く配線部を上述した配線部８０のように、第１の層構造の第１の配線部と第２の層構造の第２の配線部との重ねによって構成するものとなっている。よって、配線部の厚さを増大させて配線部を低抵抗化することができ、つまりそのような配線部を含む配線パターンを低抵抗化することができる。

このように２つの配線部を重ねて厚さを増大させ、実質的に配線部の厚さを２倍にすることができるこの発明は、厚膜印刷が困難な印刷法によって配線部を形成する場合の配線部の低抵抗化に特に有用であり、また狭ピッチで配列されて抵抗値が高くなりやすい配線部の低抵抗化に有用である。

なお、このように第１及び第２の、２つの配線部を重ねて１つの配線部を構成するものであるため、例えば一方の配線部に欠陥があり、導電不良が生じていたとしても、他方の配線部によってその導電不良を補償することができ、その点でこの発明による配線構造を有する配線板によれば良好な歩留まりを得ることができる。

また、この発明による配線構造によれば、配線構造の断面は図４Ｂに示したように上下対称構造となり、配線部８０の上下両側に図４Ｂに示したように、それぞれ第１の粘着剤層４２、第１の基材４１及び第２の粘着剤層６２、第２の基材６１が位置して配線部８０はこれら粘着剤層及び基材によって両側から挟まれて断面の中央に位置するものとなる。よって、このような配線構造を有する配線板１００’の幅狭延長部１０１（図４Ａ参照）が例えばケーブル部とされ、配線部８０の延伸方向及び幅狭延長部１０１の幅方向と直交する方向に曲げが加わったとしても、配線部８０には圧縮応力や引張応力は基本的に加わらず、また粘着剤層の粘着剥れといった不具合も発生しにくく、曲げに強いケーブル部とすることができる。

なお、上述した例では第１の基材４１と第１の粘着剤層４２の組及び第２の基材６１と第２の粘着剤層６２の組はいずれも透明とされており、いずれの組の側からでもアライメントマーカ５６，７２を視認することができるものとなっているが、少なくとも一方の組が透明であれば、その透明である組の側からアライメントマーカ５６，７２を視認して位置合わせを行うことができる。また、例えばアライメントマーカ５６，７２を使用することなく、第１の配線部５５と第２の配線部７１を直接視認して位置合わせを行うこともできる。

第１の基材４１と第２の基材６１は上述した例ではいずれも可撓性を有するフィルム基材としているが、これに限るものではなく、リジッドな基材であってもよい。

第１の配線部５５に圧接されて第１の配線部５５と厚膜の配線部８０を構成する第２の配線部７１は第１の配線部５５と必ずしも形状が一致していなくてもよく、例えば一部重ならない部分があったり、配線幅が異なるものであってもよい。

第１の層構造４０は第１の基材４１の上に全面に渡って第１の粘着剤層４２を有しているが、この例では第１の粘着剤層４２の配線パターン５０が形成されていない表面の一部はチップ９１〜９４の粘着実装に使用されるものとなっている。第１の層構造４０と第２の層構造６０の機械的な結合は、第１の粘着剤層４２の配線パターン５０が形成されていない（したがって第１の配線部５５が形成されていない）表面の少なくとも一部と、第２の粘着剤層６２の第２の配線部７１が形成されていない表面の少なくとも一部が相互に貼り付けられることによって達成される。

１０ 配線付き基材 １１ フィルム
１１ａ 一面 １２ 粘着剤層
１３ 配線パターン １３ａ，１３ｂ ランド
２０ マイクロホン ２０ａ 底面
２１ 端子 ３０ カバーフィルム
３１ 窓 ３２ 切欠き
４０ 第１の層構造 ４１ 第１の基材
４２ 第１の粘着剤層 ５０ 配線パターン
５１ ランド ５２ 導体
５３ ランド ５４ 接続部
５５ 第１の配線部 ５６ アライメントマーカ
６０ 第２の層構造 ６１ 第２の基材
６２ 第２の粘着剤層 ６３，６４ 穴
６５ 切欠き ７１ 第２の配線部
７２ アライメントマーカ ８０ 配線部
９１〜９４ チップ １００，１００’ 配線板
１０１ 幅狭延長部

Claims (6)

1. 導電インキの硬化物でなる配線パターンを有する配線板における部品実装部及び外部との接続部を除く配線部の配線構造であって、
   第１の基材の上に弾性変形する絶縁性の第１の粘着剤層が配され、前記第１の粘着剤層の上に第１の配線部が形成された第１の層構造と、第２の基材の上に弾性変形する絶縁性の第２の粘着剤層が配され、前記第２の粘着剤層の上に第２の配線部が形成された第２の層構造とが、前記第１の配線部が形成された面と前記第２の配線部が形成された面とが向き合うように相互に重ねられた構造を有し、
   前記第２の配線部は前記第１の配線部に重なるパターン形状を有し、前記第１の配線部と前記第２の配線部とが対接されて前記配線部が構成され、
   前記第１の層構造と前記第２の層構造とは、前記第１の粘着剤層の前記第１の配線部が形成されていない表面の少なくとも一部と前記第２の粘着剤層の前記第２の配線部が形成されていない表面の少なくとも一部とが相互に貼り付けられて機械的に結合されていることを特徴とする配線構造。
2. 請求項１に記載の配線構造において、
   前記第１の基材と前記第２の基材の少なくとも一方が可撓性を有するフィルム基材であることを特徴とする配線構造。
3. 請求項１又は２に記載の配線構造において、
   前記第１の基材と前記第１の粘着剤層の組及び前記第２の基材と前記第２の粘着剤層の組の少なくとも一方の組が透明であることを特徴とする配線構造。
4. 導電インキの硬化物でなる配線パターンを有する配線板における部品実装部及び外部との接続部を除く配線部の配線構造を生産する方法であって、
   第１の基材の上に弾性変形する絶縁性の第１の粘着剤層が配され、前記第１の粘着剤層の上に第１の配線部が形成された第１の層構造と、第２の基材の上に弾性変形する絶縁性の第２の粘着剤層が配され、前記第２の粘着剤層の上に前記第１の配線部と重なるパターン形状を有する第２の配線部が形成された第２の層構造とを用意し、
   前記第１の層構造と前記第２の層構造とを、前記第１の配線部が形成された面と前記第２の配線部が形成された面とを対向させて相互に押し付けることで、前記第１の配線部と前記第２の配線部とを対接させて前記配線部を構成し、前記第１の粘着剤層の前記第１の配線部が形成されていない表面の少なくとも一部と前記第２の粘着剤層の前記第２の配線部が形成されていない表面の少なくとも一部とを相互に貼り付けて機械的に結合させることを特徴とする配線構造を生産する方法。
5. 請求項４に記載の配線構造を生産する方法において、
   前記第１の基材と前記第２の基材の少なくとも一方が可撓性を有するフィルム基材であることを特徴とする配線構造を生産する方法。
6. 請求項４又は５に記載の配線構造を生産する方法において、
   前記第１の基材と前記第１の粘着剤層の組及び前記第２の基材と前記第２の粘着剤層の組の少なくとも一方の組が透明であり、その透明である組の側からの視認により前記第１の層構造と前記第２の層構造とを位置合わせして相互に押し付けることを特徴とする配線構造を生産する方法。

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