JP5516379B2

JP5516379B2 - 立体的回路基板の製造方法

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Publication number: JP5516379B2
Application number: JP2010277495A
Authority: JP
Inventors: 浩岡田; 堪吉田
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-12-13
Also published as: JP2012129257A

Description

本発明は、円筒状の筐体表面にフィルム回路基板が貼着されている立体的回路基板の製造方法、特に、この円筒状の筺体表面にフィルム回路基板を貼着して立体的回路基板を形成する工程に関する。

複写機や携帯電話などの電子機器の小型化、多機能化、および低コスト化に伴い、筐体の内面や外面に、回路基板をコンパクトに貼着することが要求されている。また、このような回路基板として、平面的ではなく立体的なものが必要とされる場合がある。

このような立体的回路基板としては、たとえば、ローラなどの円筒状の筺体の表面全周にフィルム回路基板を形成したものがある。このような立体的回路基板は、特に複写機の分野において、現像用ローラ、帯電ローラ、転写ローラに適用されている。

立体的回路基板の形成方法としては種々のものがあるが、たとえば、ポリイミドなどの絶縁性フィルムの表面に、銅などの導体層を設けた基材を用いて導体層をパターニングし、得られたフィルム回路基板をローラの表面全周に貼着することが提案されている。このようなフィルム回路基板は、多量に、かつ、低コストで製造することができるため、これをローラに貼着することで立体的回路基板を製造することができれば、有利であると考えられる。このため、円筒状の筺体表面にフィルム回路基板を貼着するための手段について、さまざまな検討が行われている。

特許文献１には、フィルムを円筒状の缶体にロータリーカッタ方式で貼着する方法が記載されている。この方法では、自立保持不能な柔軟性フィルムを、高い精度で所望の長さに切断し、切断により得られたフィルムを缶体に供給して、良好にラミネートを行うことにより、フィルムの缶体への貼着を可能としている。この貼着方法は、缶体やボトルなどの飲料容器の表面にラベルを貼ることを目的として開発されたものである。そのため、ラベルを貼る位置精度などを厳密に管理する必要がなく、また、飲料容器の表面全周にラベルを貼着する場合は、フィルムに重なりや間隙が生じても問題となることはない。

これに対して、電子機器用途のフィルム回路基板を、円筒状の筐体の表面全周にわたって貼着する場合に、貼着後にフィルム回路基板に重なりや間隙があると、回路を構成する配線に短絡や導通不良が発生し、回路の電気的特性に影響を及ぼすため、大きな問題となる。このような要求に応じるべく、フィルム回路基板を精度良く切断し、貼着時に重なりや大きな間隙が生じないよう貼着する必要がある。

たとえば、このようなフィルム回路基板の貼着手段として、本発明者は、特許文献２および３において、円筒状の筺体を回転可能に水平に回転機構上に載置し、配線とは反対側に接着剤層が形成されているフィルム回路基板を、接着剤層を下向きにして水平に搬送し、円筒状の筺体を回転させつつ、フィルム回路基板を筺体の表面に押圧して、フィルム回路基板を円筒状の筺体の表面に貼着することを提案している。

このように、筺体にフィルム回路基板を貼着する場合、従来、外部との電気的な接点の貼着後の位置を確認しながら、該接点を外部と容易に接続できるように、フィルム回路基板の表面側に配線を形成している。このため、配線を保護すると共に、絶縁性を確保するために、フィルム回路基板の貼着後に、絶縁性の樹脂を配線表面に塗布している。

しかしながら、フィルム回路基板を精度良く切断した場合でも、切断に起因してフィルム回路基板に形状や大きさのバラツキが存在し、かつ、筐体自体にも仕上がり径のバラツキが存在するため、フィルム回路基板の重なりや間隙をなくすことができず、基本的には重なりを防止するためのマージンが要求される関係から、貼着後において、フィルム回路基板の端部間に間隙が生じてしまうのが現状である。

この間隙については、フィルム回路基板の表面保護用に樹脂を塗布した際に、その間隙を埋設できれば、短絡や導通不良防止に有効であるが、現状では、樹脂を塗布しても間隙の段差を十分に埋めきれずに、フィルム回路基板の端部が露出してしまう場合がある。また、隙間部分をフラットになるように樹脂で埋めようとすると、樹脂を塗布後、一定の厚みになるようにするには、スキージのようなもので表面を削るように力をかける必要があるが、立体的回路基板の表面には微細な配線が形成されているため、表面を削ると配線に傷がつき、断線などの問題が生じる可能性がある。

特開平１０−２３６４４６号公報特開２００９−１４７０８１号公報特開２００９−１７０５７８号公報

本発明は、円筒状の筐体表面にフィルム回路基板が貼着されている立体的回路基板の製造に際して、配線の保護と絶縁性を確保しつつ、フィルム回路基板の端部間の間隙を樹脂により段差なく埋設するための手段を提供することを目的とする。

本発明の立体的回路基板の製造方法は、絶縁性フィルムの片面に配線が形成されているフィルム回路基板を、配線が形成された面側が内側となるように接着剤層を介して、円筒状の筺体の表面全周に貼着し、貼着したフィルム回路基板の端部間に生じた間隙に樹脂を充填して固化し、次に、少なくとも間隙に充填した樹脂表面を研磨して、フィルム表面と樹脂表面の高さを整えることを特徴としている。

前記研磨工程において、前記樹脂の固化後に、該樹脂と前記絶縁性フィルムとを、円筒研削盤により同時に研磨して、前記樹脂表面と前記フィルム表面の高さを揃えることが好ましい。

また、前記樹脂の表面が、該樹脂の固化により前記フィルムの表面より下方に位置した場合に、前記研磨における研磨量を、該フィルム表面から前記樹脂表面までの距離より大きく、該フィルムの厚さ寸法より小さくすることが、さらに好ましい。

本発明では、フィルム回路基板の配線の配置を内側として、このフィルム回路基板の端部間の間隙を樹脂によって埋設すると共に、樹脂とフィルムを表面研磨することで、両者間の段差を解消している。この研磨は、絶縁性フィルムが残存する範囲の研磨量にとどめられるので、この研磨により、そのフィルムの下側に形成されている配線が影響を受けることはなく、配線の保護と絶縁性を確保した状態で、フィルム回路基板の端部間の間隙が段差なく埋設された立体的回路基板を得ることができる。

また、配線が立体的回路基板の表面側に露出していないため、立体的回路基板の表面全体を配線の保護や絶縁性確保のために樹脂で被覆する必要がなくなり、低コストに立体的回路基板を製造することが可能となる。

図１は、本発明の立体的回路基板の製造方法の一工程にある立体的回路基板の概略断面図であり、フィルム回路基板の貼着により生じた間隙に樹脂を埋設した状態を示している。図２は、本発明の立体的回路基板の製造方法の別の一工程にある立体的回路基板の概略断面図であり、間隙内の樹脂とフィルム回路基板とを表面研磨した状態を示している。図３は、本発明の立体的回路基板の製造方法における表面研磨を、円筒研削盤により行っている状態を示す、概略斜視図である。

以下、本発明について、図面を参照しながら、その実施形態について具体的に説明を行うが、本発明はこれらの実施形態に限定されるわけではない。

まず、本発明では、フィルム回路基板として、絶縁性フィルム（４）の片面に配線（３）を形成した後、この配線（３）が形成された面側に接着剤層（２）を形成している。このような配線付きの絶縁性フィルム基材の作製、および、接着剤層の形成については、公知技術のいずれも採用でき、本発明はこれらに限定されることはない。

すなわち、絶縁性フィルム（４）としては、ポリイミドフィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリエステルフィルム、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルムなど、電子部品用の絶縁性フィルムとして使用されているものを広く適用できる。なお、絶縁性フィルムの厚さは、用途によって適宜選定される。

配線（３）は、たとえば、絶縁性フィルムの表面に銅薄膜をスパッタリングにより成膜し、その後、電気銅めっき法などにより銅層を形成し、さらに、銅層の表面にドライフィルムレジストを貼って、配線形状のマスクを作製したのち、露光を行い、現像、エッチング、ドライフィルム剥離を行うフォトレジスト方式により形成することができるが、この方式には限られない。なお、配線の厚さは、１〜１０μｍ程度である。

また、接着剤層（２）としては、以下のものに限定されないが、貼着時に加熱により粘着性を発現する、加熱硬化型の接着剤を用いることができ、また、常温で粘着性を発現する、粘着性接着剤の表面にセパレータ（保護フィルム）を設けたものも用いることができる。この接着剤層の厚さについても、５〜５０μｍ程度とすることが好ましい。

なお、配線形成を絶縁性フィルム基材がテープ状の状態で行い、配線および接着剤層を形成した後に、金型などの所定手段により切断して、フィルム回路基板を形成することができる。

その後、絶縁性フィルム（４）の片面に配線（３）が形成されているフィルム回路基板を、配線（３）が形成された面側が内側となるように接着剤層（２）を介して、円筒状の筺体（１）の表面全周に貼着する。この貼着手段についても、本発明は限定されることなく、公知技術を広く採用することができる。一例としては、本発明者らによる特許文献２または３に記載の立体的回路基板の形成装置を挙げることができる。この装置は、円筒状の筺体を、その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、具体的には、２つの並列配置された回転ローラと、フィルム回路基板を把持し、水平に搬送する保持機構と、該保持機構を支持し、搬送されるフィルム回路基板の円筒状の筺体に対する相対位置や、フィルム回路基板の円筒状の筺体に対する押圧を制御する制御機構とにより構成される。

この装置では、カセットに配置されたフィルム回路基板を、保持機構により把持し、搬送し、円筒状の筺体に押圧する直前に、接着剤が加熱硬化型の場合には加熱を行い、または、セパレータ付きの場合には、このセパレータを除去して、接着剤層を露出させて、接着剤層を介して、フィルム回路基板を円筒状の筺体に貼着している。

なお、フィルム回路基板は、その構造からある程度の伸びが発生するため、あらかじめ貼着後のフィルム回路基板の端部間に間隙が生ずるように調整しながら、すなわち重なりが発生しないように、貼着する必要がある。前記装置では、フィルム回路基板の円筒状の筺体に対する押圧力を制御することで、その伸びを調整することが可能である。

本発明では、フィルム回路基板として、絶縁性フィルム（４）の片面に配線（３）を形成した後、この配線（３）が形成された面側に接着剤層（２）を形成する点に特徴がある。すなわち、貼着後に、この配線（３）は、円筒状の筺体の外周面と対向するようになる。従来、配線層は、円筒状の筺体とは逆側の、絶縁性フィルムの表面、すなわち、立体的回路基板の外周面に形成されていたが、本発明では、絶縁性フィルム（４）の内側面、すなわち、立体的回路基板（１０）の内部側に形成されることとなる。この場合、配線が内側になるため配線との電気接点を取る工夫が必要になるが、筐体側に外部接点を取る端子を設け、その上に配線が重なるようにフィルム回路基板を位置精度良く貼着するようにすれば、容易に外部との電気的接続が可能である。

次に、図１に示すように、フィルム回路基板の両端部に形成された間隙を、樹脂（５）を用いて埋設する。用いる樹脂としては、エポキシ系樹脂などの熱硬化型の樹脂を例示することができる。この熱硬化型の樹脂の粘度は、フィルム回路基板の端部間の幅に応じて、適宜調整する必要がある。たとえば、幅が大きい場合には、粘度が低すぎると樹脂が流れ出てしまうおそれがある一方、幅が小さい場合に、粘度が高すぎると樹脂が隙間に入り込まないおそれがある。よって、たとえば、樹脂の粘度は、有機溶剤を用いて、１ｄＰａ・ｓ〜１０００ｄＰａ・ｓの範囲で、好ましくは１０ｄＰａ・ｓ〜１００ｄＰａの範囲で適宜調整して使用する。

埋設手段としては、熱硬化型の樹脂を有機溶剤と混合したものを、スプレーガンなどを用いて吹き付ける方法を例示できる。この際、気泡などが入らないように留意する必要がある。吹き付け後に、樹脂表面をスキージなどによりこすって、余分な樹脂を除去する。

さらに、本発明では、間隙に充填された樹脂（５）の固化後に、少なくとも間隙に充填した樹脂表面を研磨して、好ましくは、該樹脂（５）と絶縁性フィルム（４）の表面との両方を、同時に研磨して、絶縁性フィルム（４）の表面と樹脂（５）の表面の高さを整える。

かかる研磨には、図３に概略を示す、一般的な円筒研磨盤（２０）を用いて、図２に示すように、絶縁性フィルム（４）の表面と樹脂（５）の両方を研磨することが好ましい。本発明では、立体的回路基板の表面ではなく、内部側に配線を配しており、その表面にはフィルム回路基板を構成する絶縁性フィルムが存在する。よって、円筒研削盤（２０）により、樹脂のみを選択することなく、立体的回路基板（１０）の表面全体を研磨しても、配線（３）への影響を排除することができる。また、この研磨は、絶縁性フィルム（４）と樹脂（５）の両方の表面の高さを一致させることができる量だけ行えば十分である。基本的には、絶縁性フィルムを、研磨を考慮した上で予め一定量だけ厚くしておき、この研磨において当該一定量の分だけで研磨して、得られる立体的回路基板をその設計上のサイズに合わせることができる。

このような研磨により、たとえば、樹脂の固化後に、樹脂（５）の表面が立体的回路基板の表面よりも下方に位置してしまった場合でも、図２に示すように、前記研磨における研磨量を、該フィルム表面から前記樹脂表面までの距離より大きく、該フィルムの厚さ寸法より小さくすることにより、両者の表面を、配線に影響を与えることなく、研磨することができ、立体的回路基板（１０）の表面全体にわたって凹凸をなくすることが可能となる。

かかる研磨によって、フィルムの厚さが減少するが、間隙内の樹脂表面とフィルム回路基板表面との段差はなくなり、立体的回路基板を構成する絶縁性樹脂フィルムの表面のみならず、硬化した樹脂表面も含めて、立体的回路基板全体の表面粗さを平滑な状態とすることができる。この場合、絶縁性フィルムの表面粗さは、Ｒａ１〜５μｍ程度であるが、この研磨により、樹脂の表面粗さもＲａ０．１〜０．５μｍ程度と平滑な状態にすることができ、
特に表面の凹凸特性が左右される複写機の分野でのローラ用途への適応については重要である。

［実施例１］
厚さ３５μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム（ＰＥＴフィルム）の片面に、厚さ１０μｍの銅層による所定の形状で配線が形成されたフィルム基板の配線側に、セパレータ付き粘着剤フィルム（厚さ３５μｍ：大日本インキ化学工業製、両面接着テープ＃８６１６）を貼り合わせて、複数のフィルム回路基板が形成されたテープを得た。このテープを、金型を用いて５０．２ｍｍ×２６０ｍｍの大きさに切断して、個々のフィルム回路基板を得た。

円筒状の筐体として、直径１６ｍｍ、長さ３００ｍｍのアルミパイプを準備し、切断したものを用意した。フィルム回路基板のセパレータを除去して接着層を露出させ、アルミパイプの表面に貼着して、複数の立体的回路基板を得た。

得られた立体的回路基板における、フィルム回路基板の両端部間に生成した間隙をすべて測定して、この間隙の幅が、平均で０．１０ｍｍである試料となる立体的回路基板を選定した。

次に、樹脂としてエポキシ系の熱硬化性樹脂（昭和高分子株式会社製：リポキシ）を用いて、その間隙を埋設する試験を行った。

具体的には、樹脂１００質量部に対して３０質量部のシンナー（三協化学製、エポキシシンナー）を混合し、攪拌して均一として粘度１０ｄＰａ・ｓのインキを得た。このインキを、スプレーガンを用いて試料の間隙に吹き付けた。吹き付けたインキの表面が乾燥した後に、再度インキを吹き付ける操作を行い、最終的に５回のインキの吹き付けを行った。その後、常温で１５分保持して脱気を行い、間隙の周囲においてフィルム回路基板の表面をゴム製のスキージでこすり、余分なインキを除去した。

その後、温度１４０℃で３０分間加熱し、充填したインキ（樹脂）を硬化させた。硬化後、間隙内における樹脂の表面は、フィルム回路基板の表面よりも下がっており、両者の高さの差は、平均で０．０１ｍｍであった。

試料の表面、すなわち立体的回路基板のうちフィルム回路基板のフィルム部分を、全周にわたって、センタレス円筒研削盤（ミクロン精密製）を用いて研磨した。研磨する方法としては、粒度１５００番の砥石を用いて、試料の表面について、フィルムの厚さが、３５μｍから２０μｍになるまで、研磨を行った。研磨によって、間隙に充填されている樹脂も同時に研磨され、最終的に、間隙内の樹脂表面とフィルム回路基板表面との段差は、解消した。研磨後の立体的回路基板においては、硬化した樹脂表面も、表面粗さがＲａ０．１μｍと、平滑な状態となっていた。

［実施例２］
実施例１で得られた立体的回路基板のうち、間隙の幅が平均で０．５ｍｍの試料を用いて、その間隙を埋設する試験を行った。

隙間が広くなると、吹き付けるインキの粘度が低い条件では、隙間にインキを充填しても、流れてしまって、塗布後の間隙でのインキ（樹脂）の高さが十分に保持できないため、実施例２では、実施例１よりもインキの粘度を上げることにより、間隙中のインキ（樹脂）が十分に保持できるようにした。

具体的には、樹脂１００質量部に対して１０質量部のシンナーを混合し、攪拌して均一として粘度１００ｄＰａ・ｓのインキを得て、これを用いた以外は、実施例１と同様にして、インキを間隙に充填した。インキ（樹脂）硬化後、間隙内の樹脂の表面は、フィルム回路基板の表面より下がっており、これらの高さの差は、平均で０．０２ｍｍであった。

試料の表面、すなわち立体的回路基板のうちフィルム回路基板のフィルム部分を、全周にわたって、実施例１と同様に、研磨した。本例では、フィルムの厚さが、３５μｍから２０μｍになるまで、研磨を行った。研磨によって、間隙に充填されている樹脂も同時に研磨され、最終的に、間隙内の樹脂表面とフィルム回路基板表面との段差は、解消した。研磨後の立体的回路基板においては、硬化した樹脂表面も、表面粗さがＲａ０．１μｍと、平滑な状態となっていた。

［実施例３］
実施例１で得られた立体的回路基板のうち、間隙の幅が平均で０．０１ｍｍの試料を用いて、その間隙を埋設する試験を行った。

本例では、樹脂１００質量部に対して４０質量部のシンナーを混合し、攪拌して均一として粘度１ｄＰａ・ｓのインキを得て、これを用いた以外は、実施例１と同様にして、インキを間隙に充填した。インキ（樹脂）硬化後、間隙内の樹脂表面とフィルム回路基板表面との高さの差は、平均で０．０１ｍｍであった。

１筐体
２接着剤層
３フィルム回路基板の配線
４フィルム回路基板の絶縁性フィルム
４′ 研磨後のフィルム
５樹脂
５′ 研磨後の樹脂
１０立体的回路基板
２０円筒研削盤

Claims

絶縁性フィルムの片面に配線が形成されているフィルム回路基板を、配線が形成された面側が内側となるように接着剤層を介して、円筒形の筐体に設けた外部接点を取るための端子と該配線が重なるように、該筺体の表面全周に貼着し、貼着したフィルム回路基板の端部間に生じた間隙に樹脂を充填して固化し、次に、フィルム表面と樹脂表面の両方を研磨して、これらの表面の高さを整えることを特徴とする、立体的回路基板の絶縁性フィルムの製造方法。
前記研磨工程において、前記樹脂の固化後に、該樹脂と前記絶縁性フィルムとを、円筒研削盤により同時に研磨して、前記樹脂表面と前記フィルム表面の高さを揃えることを特徴とする、請求項１に記載の立体的回路基板の製造方法。
前記樹脂の表面が、該樹脂の固化により前記フィルムの表面より下方に位置した場合に、前記研磨における研磨量を、該フィルム表面から前記樹脂表面までの距離より大きく、該フィルムの厚さ寸法より小さくすることを特徴とする、請求項１または２に記載の立体的回路基板の製造方法。