JP6273148B2 - 回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂製ベースフィルムの表面に接着剤層を介して金属回路が形成されている回路基板及びその製造方法に関する。

従来から、電気製品の実装基板に用いられる回路基板は、樹脂製ベースフィルムの表面に接着剤層を介して金属回路が形成されている。金属回路は、樹脂製ベースフィルムの片面あるいは両面に形成される。

上記電気製品の実装基板は、回路基板上の金属回路に電子部品を実装することにより形成される。

電気製品に用いられる回路基板上に設けられる回路は、設計上、他の回路をまたいで電気的に接続することが必要な場合がある。このような場合、回路基板の表面と裏面とに金属回路を形成し、これらを導通させることによって、部分的に表面の金属回路と、裏面の金属回路とを電気的に接合して、裏面の金属回路にブリッジ回路を設けるのが一般的である。

回路基板の表面と裏面とに金属回路を形成し、両者を導通させる方法としては、回路基板に貫通孔を設け、当該貫通孔の内部壁面をめっき処理し、このめっき皮膜を表面と裏面の金属回路に接続させることによって導通する方法が一般的である。このような基板は、樹脂製ベースフィルムの両面に、金属箔を接着剤で貼り合せ、その後エッチングなどの処理により回路基板の両面に金属箔による回路を形成する。

回路基板の表面と裏面とを電気的に接合させるための方法として、例えば、スルーホールメッキによる方法や（特許文献１参照）、抵抗溶接による方法が用いられる（特許文献２参照）。

上述した従来の回路基板の製造方法では、裏面にブリッジ回路のみを形成させるために、樹脂製ベースフィルムの裏面の金属箔の大半をエッチングで溶かさなければならず、経済性に劣るという問題がある。

また、上述のエッチングにより、金属箔が溶解した多量の廃液が産業廃棄物として発生するという問題がある。

本発明者等は、鋭意検討の結果、樹脂製ベースフィルム及び接着剤層に２以上の貫通孔を設け、回路基板の表面側、即ち、接着剤層上に該貫通孔を被覆するように金属回路を形成し、金属回路の裏面が、貫通孔内部に露出する構成とすることで、回路基板の裏面側、即ち、樹脂製ベースフィルム側から導電性物質や電子部品を実装する事が可能になることを見いだした。また、これにより回路基板の裏面に金属箔を使用することなくブリッジ回路等を形成することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達した。

特開平６−１６４０８４号公報 特開２００８−２６９１６１号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、回路基板の表面に形成された金属回路に対し、回路基板の裏面から貫通孔を介して導電性物質や電子部品等を実装することにより簡易にブリッジ回路を形成することができ、裏面に金属箔を使用する必要がないので、裏面の金属箔の大半をエッチングで溶解させることが不要であるために、廃液の発生が抑制された回路基板及びその製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る回路基板は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、下記の回路基板及びその製造方法に関する。
１．樹脂製ベースフィルムの表面に接着剤層を介して金属回路が形成されてなる回路基板の製造方法であって、
（１）樹脂製ベースフィルム表面に接着剤層が形成された樹脂積層体に、２以上の貫通孔を形成する工程１、
（２）前記２以上の貫通孔が形成された樹脂積層体の接着剤層上に、前記貫通孔も被覆する態様で金属箔を積層する工程２、及び
（３）前記金属箔により、金属回路を形成する工程３を有し、
前記金属回路は、裏面が前記貫通孔内部に露出するように形成される、
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
２．前記工程３は、エッチング処理工程を含む、上記項１に記載の製造方法。
３．前記工程３の後に、更に、前記回路基板の樹脂製ベースフィルム側に、前記貫通孔を介して金属回路の裏面と、電子部品の接続端子とを接続する接続工程を有する、上記項１又は２に記載の製造方法。

本発明の回路基板は、回路基板の表面に形成された金属回路に対し、回路基板の裏面から貫通孔を介して導電性物質や電子部品等を実装することにより、簡易にブリッジ回路を形成することができる。また、回路基板の裏面に金属箔を使用する必要がないので、裏面の金属箔の大半をエッチングで溶解させることが不要であるために、廃液の発生を抑制することができる。

本発明に係る回路基板の一例を示す側面視断面図である。 本発明に係る回路基板の好ましい形態の一例を示す側面視断面図である。 本発明に係る回路基板の好ましい形態の一例を示す側面視断面図である。 本発明の製造方法の工程３の好ましい一例に供される、金属箔が積層された樹脂積層体を表す図である。 本発明の実施例で形成される金属回路のパターンを示す図である。

１．回路基板
図１は、本発明に係る回路基板の一例を示す側面視断面図である。図１において、本発明の回路基板１は、樹脂製ベースフィルム２の表面に接着剤層３を介して金属回路４が形成されてなる。また、回路基板１には、樹脂製ベースフィルム２と、接着剤層３とを貫通する貫通孔５が２以上形成され、金属回路４が貫通孔５を被覆することにより、金属回路４の裏面４ａが、貫通孔５の内部に露出している。

本発明の回路基板は、特に金属回路の裏面が、貫通孔内部に露出しているので、貫通孔を介して回路基板の裏面側から金属回路裏面に接続することができる。このため、回路基板裏面に金属箔を形成することなくブリッジ回路を簡易に形成することが可能である。また、ブリッジ回路側の金属箔の大半をエッチングで溶かす必要がないので、金属箔が溶解した廃液が産業廃棄物として多量に発生することを抑制することができる。

上記樹脂製ベースフィルムを形成する樹脂としては、特に限定されず、従来から回路基板に用いられている公知の樹脂が使用できる。例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、非結晶ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体及びアクリル樹脂を主成分とした樹脂等を用いることが好ましい。中でも、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂を用いることがより好ましい。これらの樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

樹脂製ベースフィルムの種類と厚みは、通常、最終的に製造される回路基板の目的及び用途に応じて適宜選択される。

接着剤層を形成する樹脂としては限定されず、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、非結晶ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、又はアクリル樹脂等を含有する樹脂により形成することが好ましい。中でも、樹脂製ベースフィルムとの接着強度が３Ｎ／１５ｍｍ以上となるものが好ましく、４〜６Ｎ／１５ｍｍとなるものがより好ましい。接着剤層と樹脂製ベースフィルムとの接着強度が３Ｎ／１５ｍｍ未満の場合には、金属回路の形成やＩＣチップ搭載等の加工時に加わる外力によって金属回路が破壊されるおそれがある。

なお、上記接着強度は、Ｔ型剥離試験（ＪＩＳ Ｋ６８５４ Ｔ型剥離に準拠、ただし幅は１５ｍｍとする）に従って測定することができる。

接着剤層の厚みは限定されないが、１〜１０μｍが好ましく、２〜７μｍがより好ましい。

金属回路としては、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス鋼箔、チタン箔、錫箔等から選ばれた少なくとも１種の金属箔をレジスト法（露光・現像法）により回路形状に成形したものが挙げられる。これらの金属箔の中でも経済性、信頼性の点からアルミニウム箔又は銅箔を用いるのが最も好ましい。アルミニウム箔は、純アルミニウム箔に限定されるものではなく、アルミニウム合金箔も含む。金属箔の材料としては、例えば、ＪＩＳ（ＡＡ）の記号では１０３０、１Ｎ３０、１０５０、１１００、８０２１、８０７９等の純アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を採用することができる。

金属回路の線幅及び厚さは限定されないが、線幅は０．２〜１．５ｍｍが好ましく、０．４〜０．８ｍｍがより好ましい。厚みは７〜６０μｍが好ましく、９〜５０μｍがより好ましい。

本発明の回路基板は、樹脂製ベースフィルムと接着剤層とを貫通する貫通孔が２以上形成されている。上記貫通孔の数は、２以上であれば特に限定されず、電子部品のリードの数に応じて設けることが好ましい。上記貫通孔内部には、金属回路の裏面が露出している。即ち、樹脂ベースフィルムの、接着剤層が形成されている側と反対側の面から見て、金属回路裏面の一部の領域が露出している。このため、回路基板の金属回路が形成されていない面（樹脂ベースフィルム側）から、貫通孔を介して、金属回路裏面に接続できるため、回路基板の金属回路が形成されていない面に、ブリッジ回路を形成できる。

本発明の回路基板は、図２に示すように、上記貫通孔に、更に、導電性物質が充填されていることが好ましい。図２は、本発明に係る回路基板の好ましい形態の一例を示す側面視断面図である。図２において、回路基板１には、樹脂製ベースフィルム２と接着剤層３とを貫通する貫通孔５のうち、２つの貫通孔５に、導電性物質６が充填されている。また、図２において、２つの貫通孔５に充填された導電性物質６は、樹脂製ベースフィルムの裏面２ａ上にも導電性物質が形成され、当該２つの貫通孔５に充填された導電性物質６が接続されることにより回路を形成している。

本発明の回路基板は、２以上の貫通孔に導電性物質が充填されることにより、当該導電性物質同士を接続して、簡易に回路を形成することが可能となる。上記導電性物質としては限定されず、従来から回路基板に用いられている公知のものが使用できる。例えば、金、銀、ニッケル、錫ベースの単体、又は合金をペースト状にした導電ペースト、若しくはナノサイズの金属粉を分散させた導電インクを用いることが好ましい。中でも、銀を主成分とした導電ペーストを用いてシルクスクリーン印刷を行なうか、又はナノサイズに分散した導電インクを用いてインクジェットプリントを行なうことがより好ましい。

導電性物質同士を接続する方法としては、銅ペーストや、アルミペーストを導電性物質間に塗布することにより接続する方法、貫通孔に充填された導電性物質間に、当該導電性物質を塗布することにより接続する方法等が挙げられる。

また、本発明の回路基板は、上記貫通孔に、導電性物質の代わりに、異方性導電接着剤が充填されていてもよい。２以上の貫通孔に異方性導電接着剤が充填されることにより、当該異方性導電接着剤同士を接続して、簡易に回路を形成することが可能となる。上記異方性導電接着剤としては特に限定されず、従来から回路基板に用いられている公知のものが使用できる。例えば、ポリマー、ニッケル、錫等に金メッキを施したものや、固体の金、銀、ニッケル、錫ベース合金を用いることが好ましい。中でも、金メッキを施した、ポリマーやニッケルを用いることがより好ましい。

異方性導電接着剤同士を接続する方法としては、Ｃｕペーストや、アルミペーストを異方性導電接着剤間に塗布することにより接続する方法、貫通孔に充填された異方性導電接着剤間に、当該異方性導電接着剤を塗布することにより接続する方法等が挙げられる。

上記回路基板は、図３に示すように、樹脂製ベースフィルム側に、貫通孔を介して金属回路の裏面と接続される電子部品を備えることが好ましい。図３は、本発明に係る回路基板の好ましい形態の一例を示す側面視断面図である。図３において、電子部品７は、貫通孔５に充填された異方性導電接着剤８により接着されて、樹脂製ベースフィルムの裏面２ａ上に固定されることにより、貫通孔５を介して金属回路４の裏面４ａと接続されている。上記構成とすることで、回路基板の樹脂ベースフィルム側に、電子部品を備えるブリッジ回路を簡易に形成することができる。上記電子部品としては、特に限定されないが、例えば、ＩＣチップ、他の回路基板、リード線、ＬＥＤ素子、太陽電池セル等を挙げることができる。

また、上記金属回路は、電子部品を介して電気的に接続されるアンテナ回路であることが好ましい。

上記金属回路が電子部品を介して電気的に接続されるアンテナ回路である場合、上記電子部品は、ＩＣチップであることがより好ましい。

２．回路基板の製造方法
本発明は、また、上記回路基板の製造方法であって、
（１）樹脂製ベースフィルム表面に接着剤層が形成された樹脂積層体に、２以上の貫通孔を形成する工程１、
（２）上記２以上の貫通孔が形成された樹脂積層体の接着剤層上に、金属箔を積層する工程２、及び
（３）上記金属箔により、金属回路を形成する工程３を有し、
上記金属箔は、貫通孔を被覆するように積層される回路基板の製造方法でもある。

以下、工程ごとに説明する。

（工程１）
工程１は、樹脂製ベースフィルム表面に接着剤層が形成された樹脂積層体に、２以上の貫通孔を形成する工程である。

上記樹脂製ベースフィルム表面に接着剤層を形成する方法としては特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、樹脂製ベースフィルム表面に、接着剤層を形成する樹脂を、グラビアコーターにより塗工する方法、シルクスクリーンにより塗工する方法、ダイコーターにより塗工する方法、コンマコーターにより塗工する方法等が挙げられる。上記方法により樹脂ベースフィルム表面に接着剤層が形成され、樹脂積層体を得ることができる。

上記工程１では、上記樹脂積層体に、２以上の貫通孔が形成される。上記貫通孔を形成する方法としては特に限定されず、ドリル、レーザードリルによる加工、打ち抜きによる加工等、従来公知の方法を用いることができる。

上記貫通孔は、所望の位置に設けることができ、例えば、金属回路がアンテナコイル回路パターンの場合、樹脂積層体の、アンテナコイル回路パターンの最外終端部が形成される位置と、最内終端部が形成される位置とに設けることができる。また、上記アンテナコイルパターンの、ＩＣチップ接続部が形成される部分に設けてもよい。

上記貫通孔の直径は、通常、最終的に製造される回路基板の目的及び用途、又は、金属回路に接続される電子部品に応じて適宜選択されるが、０．１〜１００ｍｍであることが好ましい。上記直径が０．１ｍｍより小さいと、貫通孔に導電性物質を充填する場合に、導電性物質の粒子が貫通孔に充填されず、導通不良が発生するおそれがあり、１００ｍｍより大きいと、貫通孔の面積がそれ以外の面積より大きくなり、ハンドリングで破れやシワ等が発生するおそれがある。

以上説明した工程１により、樹脂製ベースフィルム表面に接着剤層が形成された樹脂積層体に、２以上の貫通孔が形成される。

（工程２）
工程２は、上記２以上の貫通孔が形成された樹脂積層体に、上記貫通孔も被覆する態様で金属箔を積層する工程である。上記樹脂積層体に、上記貫通孔も被覆する態様で金属箔を積層する方法としては特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、上記２以上の貫通孔が設けられた樹脂積層体の接着剤層上に、上記貫通孔も被覆するように金属箔を積層し、ラミネート加工を行う方法が挙げられる。

以上説明した工程２により、上記２以上の貫通孔が形成された樹脂積層体に、上記貫通孔も被覆する態様で金属箔が積層される。

（工程３）
工程３は、金属箔により、金属回路を形成する工程である。上記工程３により、上記金属回路は、その裏面が貫通孔内部に露出するように形成される。

上記金属箔により金属回路を形成する方法としては、特に限定されず、従来公知の方法により形成することができる。

上記金属箔により金属回路を形成する方法としては、エッチング処理工程を含む方法が好ましい。エッチング処理工程を含むことにより、樹脂積層体上に所望の金属回路を簡易に形成することができる。上記エッチング処理工程を含む方法としては、例えば、特開２００８−２６９１６１号公報、又は特開２００６−１７９６５９号公報に記載の方法が挙げられる。

上記工程３がエッチング処理工程を含む場合、上記金属箔が積層された樹脂積層体が、当該エッチング処理に供される際に、樹脂製ベースフィルムの、接着剤層が設けられた面と反対側の面には、当該面を被覆する保護フィルムが貼着されることが好ましい。上記構成としたものをエッチング処理に供することにより、貫通孔が金属回路に被覆され、且つ、金属回路の裏面が、貫通孔内部に露出する回路基板を簡易に製造することができ、また、回路基板の表面と裏面とを導通させる工程を省略することが可能となる。

上記工程３の好ましい一例を、図４を用いて説明する。図４は、金属箔９が積層された樹脂積層体１２が、エッチング処理に供される前の状態を表す図である。図４では、樹脂製ベースフィルム２上に、接着剤層３を介して金属箔９が形成されており、金属箔９上にエッチングレジスト１０が形成されている。また、樹脂製ベースフィルム２の、接着剤層３が形成された面と反対側の面２ａ上には、貫通孔５を塞ぐ保護フィルム１１が貼着されている。このような構成とすることにより、貫通孔５は、金属箔９と保護フィルム１１とによって、密閉されている。このような構成として、金属箔９が積層された樹脂積層体１２を、エッチング処理に供することにより、貫通孔５上に、金属回路の裏面４ａが貫通孔内部に露出している状態で金属回路を形成することができる。

上記保護フィルム１１を貼着せずにエッチング処理を行う場合、樹脂製ベースフィルム２側から貫通孔５内部にエッチング液が浸入し、当該エッチング液が金属箔９の裏面４ａに到達することにより、貫通孔５上の金属箔９が、エッチングレジスト１０の有無に拘らず全て溶解してしまい、貫通孔５上に金属回路を形成できないおそれがある。

本発明の製造方法は、上記工程３の後に、更に、上記樹脂製ベースフィルムの裏面側から、上記貫通孔を介して上記金属回路に電子部品の接続端子を接続する接続工程を有することが好ましい。

上記電子部品は、上述のものと同様のものを用いることができる。

以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されない。

実施例１
樹脂製ベースフィルムとして、厚み３８μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂を用意した。樹脂製ベースフィルムの片面に、塩化ビニル系樹脂を含む接着剤をグラビア塗工方法により塗工して接着剤層を形成し、樹脂積層体を作製した。上記樹脂積層体に、φ０．３ｍｍの穴を打ち抜いて、２つの貫通孔を形成した。２つの貫通孔の位置は、それぞれ、樹脂積層体の接着剤層上に後工程で形成されるアンテナコイル回路パターンの最外終端部と、最内終端部とに対応する位置であった。

２つの貫通孔が形成された樹脂積層体の接着剤層上に、厚み３５μｍの銅箔を積層し、接着剤層と銅箔とでラミネート加工を行った。

銅箔が積層された樹脂積層体の、樹脂ベースフィルム上に保護フィルムを貼着し、銅箔上にレジストインク層を形成して、特開２００８−２６９１６１号公報に記載の方法と同一の方法により、図５に示すパターンにエッチングして、金属回路を形成した。

水酸化ナトリウム水溶液により、レジストインク層を剥離して、アンテナ回路基板を得た。

上述の方法により得られたアンテナ回路基板の２箇所の貫通孔間に、平均粒径３０ｎｍの銀を２９質量％含む銀粒子エタノール分散液をコニカミノルタ製のヘッドを備えたインクジェットプリンタを用いて印刷を行ない、上記２箇所の貫通孔に導電性インクを充填して接続することにより、ブリッジ回路を形成して回路基板を得た。

このようにして得られた回路基板は、樹脂ベースフィルム側に金属箔を設けることなく、また、表面及び裏面を導通させる工程を必要とすることなく製造することができ、他の回路をまたいで電気的に接続することが可能であった。

実施例２
樹脂製ベースフィルムとして、厚み３８μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂を用意した。樹脂製ベースフィルムの片面に、塩化ビニル系樹脂を含む接着剤をグラビア塗工方法により塗工して接着剤層を形成し、樹脂積層体を作製した。
上記樹脂積層体に、２ｍｍ×５ｍｍ角の穴を２ｍｍピッチで打ち抜いて、２つの貫通孔を形成した。２つの貫通孔の位置は、それぞれ、樹脂積層体の接着剤層上に後工程で形成されるアンテナコイル回路パターンのＩＣチップ接続部に対応する位置であった。

２つの貫通孔が形成された樹脂積層体の接着剤層上に、厚み３０μｍのアルミニウム箔（ＪＩＳ １Ｎ３０−Ｏ）を積層し、接着剤層とアルミニウム箔とでラミネート加工を行った。

アルミニウム箔が積層された樹脂積層体の、樹脂ベースフィルム上に保護フィルムを貼着し、アルミニウム箔上にレジストインク層を形成して、特開２００６−１７９６５６号公報に記載の方法と同一の方法により、図５に示すパターンにエッチングして、金属回路を形成した。

水酸化ナトリウム水溶液により、レジストインク層を剥離して、アンテナインレットを得た。

上述の方法により得られたアンテナインレットの、２箇所の貫通孔に異方性導電接着剤を充填し、当該異方性導電接着剤の部分にＩＣチップを設けて、ブリッジ回路を形成して回路基板を得た。

このようにして得られた回路基板は、樹脂ベースフィルム側に金属箔を設けることなく、また、表面及び裏面を導通させる工程を必要とすることなく製造することができ、他の回路をまたいで電気的に接続することが可能であった。

１…回路基板、２…樹脂製ベースフィルム、２ａ…樹脂製ベースフィルムの裏面、３…接着剤層、４…金属回路、４ａ…金属回路の裏面、５…貫通孔、６…導電性物質、７…電子部品、８…異方性導電接着剤、９…金属箔、１０…エッチングレジスト、１１…保護フィルム、１２…樹脂積層体

Claims (3)

1. 樹脂製ベースフィルムの表面に接着剤層を介して金属回路が形成されてなる回路基板の製造方法であって、
   （１）樹脂製ベースフィルム表面に接着剤層が形成された樹脂積層体に、２以上の貫通孔を形成する工程１、
   （２）前記２以上の貫通孔が形成された樹脂積層体の接着剤層上に、前記貫通孔も被覆する態様で金属箔を積層する工程２、及び
   （３）前記金属箔により、金属回路を形成する工程３を有し、
   前記金属回路は、裏面が前記貫通孔内部に露出するように形成される
   ことを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 前記工程３は、エッチング処理工程を含む、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記工程３の後に、更に、前記回路基板の樹脂製ベースフィルム側に、前記貫通孔を介して金属回路の裏面と、電子部品の接続端子とを接続する接続工程を有する、請求項１又は２に記載の製造方法。

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