JPH0147868B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフレキシブル（flexible；可撓性）レ
ジン板を用いたフレキシブル印刷ジヤンパー線回
路基板の製造方法に関するものである。

最初に従来のフレキシブルジヤンパー線回路基
板の製法を簡単に説明する。基板としてはフレキ
シブルレジン板の両面に厚さ10〜30μｍのCu箔を
密着したものを用いる。一方の面（表面）には部
品をとりつける場合の必要な回路設計に基づい
て、化学エツチングによつてCu箔の導電回路網
を形成する。他方該表面の部品をとりつけた前記
回路網と交叉する設計を必要とする部分を実現す
るために、裏面にジヤンパー線による接続を行な
わせるのが一般である。そのため裏面にはジヤン
パー線回路網の設計に基づいて、表面の回路網を
作つた場合と全く同様に、化学エツチングによつ
てCu箔の導電回路網を形成する。その後で表裏
両面の回路を接続する部分に貫通孔（以下スルー
ホールと略称する）を設け、Cuスルーホールめ
つき又は金属鳩目等用いて電気的接続する。この
ようにしてフレキシブル印刷ジヤンパー線回路基
板が得られる。

前記従来の方法の欠点は次の通りである。

表裏両面のジヤンパー線回路を含む電気回路網
の形成は化学エツチング法によるため、次のよう
な欠点を生ずる。

(イ) Cu箔を接着した基板を用いた場合には、印
刷によりパターンを形成し、更に化学エツチン
グ法により回路を設けなければならないので、
工数が増加し、従つて高価となる。

(ロ) Cu箔を接着した基板を用いたジヤンパー線
回路基板では、完全に折りまげると、回路の断
線を生ずる。

(ハ) エツチング作業は公害の問題を伴うので、小
規模企業では手軽に行なうことが困難である。
即ち設備費が大きくなるからである。

本発明の目的は前記の欠点を改良し、特性の優
れたフレキシブルジヤンパー線回路基板を安価に
提供することにある。

この目的を達成するため、本発明に係るフレキ
シブルジヤンパー線回路基板の製法は、フレキシ
ブルレジン板の上に、ポリエステル系レジン又は
スチレンラバーを適当な溶剤に溶解した塗料中に
導電性微粉末として粒度（１〜７）μｍのAg粉
を懸濁した導電塗料を用いて、印刷法により印刷
したジヤンパー線回路網を有することを特徴とし
たものである。

次に本発明の構成について詳細に説明する。フ
レキシブルレジン板は近年電卓等の基板として多
量に用いられるようになつた。その理由は基板自
身が曲げられたり、波形に曲げられたりする必要
性が多くなつたためである。

このような事情があるため、既に広く用いられ
ている印刷技術による導電塗料を用いたジヤンパ
ー線回路基板は甚だ少ないようである。

従来の導電塗料を用いた印刷ジヤンパー線回路
基板が、用いられなかつた理由について簡単に説
明する。

導電塗料は一般に結合剤（以下バインダと略称
する）として熱硬化性レジンを用い、これを適当
な溶剤に溶かした塗料に、主としてAgパウダー
を混合して懸濁したものである。この塗料を印
刷、スプレー、刷毛塗り（筆塗りも含む）等の方
法で設計に基づいて絶縁基板上にジヤンパー線回
路を作り、高温処理して導電膜（層）を作る。

この場合熱可塑性レジンをバインダーとして用
いることは困難である。加熱した場合、導電層が
軟化して比抵抗が高くなること、負荷寿命試験、
耐熱試験、耐湿試験等の諸試験で、その電気的特
性が劣化するためである。即ち導電塗料そのもの
に内在する欠点があつた。

次に熱硬化性レジンをバインダとするAgペー
ストをフレキシブル板に用いると次の現象を生ず
る。

(1) 板を曲げた場合、その曲率半径が小になると
比抵抗が増大し、甚だしいときは抵抗膜に亀裂
を生じ、断線状態になる。

(2) 曲げ試験を繰り返したときは、前記の現象が
特に甚だしくなる。

本発明者は繰り返し実験を重ねた結果、フレキ
シブル基板を用いた場合は、バインダとして熱硬
化性レジンを用いることは極めて困難であるとの
結論に達した。そうすると熱可塑性レジンを用い
るより外に方法はないわけである。しかし該レジ
ンを用いるときは前記したような欠点を生ずる。
それ故実際使用上、曲げ試験及び電気的諸特性の
試験において、その抵抗変化率の許容限界がどの
程度まで許されるかを検討し数年来研究を重ね
た。

その結果、バインダーとして熱可塑性レジンの
中に、充分使用し得るものが発見できたので、更
に研究を重ねた結果、ここに充分に実用に供し得
るフレキシブル印刷ジヤンパー線回路基板の製法
を確立した。

もつとも従来フレキシブルレジン板の上に、熱
可塑性レジンを用いた導電塗料によつて印刷した
フレキシブル回路基板の研究がなかつたわけでは
ない。次にその代表的文献を挙げる。

(イ) 可撓性を有するスルーホールプリント回路基
板の製造方法 特願昭54―22829号 (ロ) 可撓性回路基板へのスルーホールの製造方
法。

特願昭54―29528号 (ハ) 可撓性多層印刷回路基板の製造方法。

特願昭54―42488号 しかし前記の諸研究によるものは、製法も複雑
であり、かつ完成品についての諸種の機械的並び
に電気的諸試験の結果についても、必ずしも充分
であるとはいい難いようであつた。又具体的な数
字も発表されているものは少ないようである。

本発明者等は、バインダーとしては従来既に広
く市販されている熱可塑性レジン、それも混合又
はブレンドするといつた複雑な操作をすることな
しに、レジン単体で簡単に使用できるものに限定
し、かつ導電微粉末として最も低い面積固有抵抗
（以下比抵抗ρと略称する。単位、Ω／□）を得
るための条件を研究したのである。以下その研究
について簡単に説明する。

最初にバインダーについて述べる。熱可塑性レ
ジンについて、Agの微粉末（以下Agパウダーと
略称する）を用いた場合、後述の曲げ試験に於て
曲率半径γ＝２mm及び曲げ角度θ＝360゜（第２図
のａ図、及びｂ図参照）の繰り返し試験でクラツ
クを生じないことを第１の条件とし、更に塗料と
して比抵抗ρ′の小さいことを第２の条件として試
験した結果、ポリエステル系レジン、スチレンラ
バー等が適していることが分つた。

次に前記レジンを用いて導電塗料の製法につい
て説明する。導電性パウダーとしてはAgを用い
るのが一般である。ジヤンパー線の場合、用途に
よつて比抵抗ρ′が膜厚15μｍくらいで10Ω／□で
もよいことが多いが、一般には500ｍΩ／□以下
が望ましい。そうするとCu、Ni、Co、Crパウダ
ー等も用いることができる。本例の場合はρ′＜
100ｍΩ／□を目的値としたのでAgパウダーを用
いた。Agパウダーは粒度（１〜７）μｍの鱗片
状のものが好結果を与えた。更に微細な粒度1μ
ｍ以下のAgパウダーを僅かに混入するとρ′は更
に下る。1μｍ以下の微小Agの混入量は鱗片状Ag
の粒度分布によつて違つてくる。実測結果による
と10％以下で良いようであるが、大まかには数％
くらいでρ′が最小になる。ρ′が多少大でよい場合
は入れる必要はない。Agパウダーは粒度が小に
なると表面の活性度が大になるので、表面は薄い
酸化層で蔽われている。それ故適当な方法で還元
して、直ちに調合することが必要である。次にそ
の調合例の代表的なものを示す。

Agパウダー（徳力化学KK製） 60重量％ ポリエステルレジン（ダイヤボンドKK製）
20 〃 シクロヘキサノン（関東化学KK製） 20 〃 これを充分に混練すると印刷に適したAg塗料
が得られる。印刷法としては手軽なスクリーン印
刷法を用いる。該技術は印刷抵抗回路の普及によ
つて既に広く公知となつているので説明は省略す
る。テトロン生地を用いて、設計に基づいて適当
な印刷マスクを作る。印刷時のジヤンパー線の膜
厚はテトロン生地の厚さによつて定めるのがよ
い。Ag塗料の濃度、印刷時の印圧などによつて
も調節できるが、量産には適しないようである。

前記のAg塗料を用い、フレキシブル基板の上
に印刷し、これを乾燥して後120℃30分ベーキン
グして膜厚15μｍのジヤンパー線回路が得られ
た。比抵抗ρ′100ｍΩ／□であつた。フレキシ
ブル基板としてはポリエステル系、ポリイミド
系、ポリアミド系等、多種市販されているが、本
実験ではポリエステル系レジン板を用いた。

最後に、必要な場合、湿度、機械的損傷等から
ジヤンパー線回路を保護するため、適当な熱可塑
性レジン塗料を用いて保護皮膜を設ける。該塗料
は前記導電塗料のバインダーと同系のものが結果
が良いようである。伸び、縮み、熱の影響等によ
る物理的特質が類似しているからであろう。

なお実際の場合には表面の電気回路との接続に
必要なスルーホールを設け、その間を導通させる
ために一般に導電塗料で連結する。該塗料も熱可
塑性レジンをバインダーとしたものが望ましい。

次に前記のようにして作つたジヤンパー線のサ
ンプルについて行なつた諸試験の結果を示す。サ
ンプルは第１図に示す。図において１はポリエス
テル系のフレキシブルレジン板で厚さは0.1mmで
ある。２₁は本発明による印刷ジヤンパー線で寸
法は１mm×70mmで厚さは15μｍ、両端の抵抗値は
約7Ω、10本並列印刷である。裏面にも全く同じ
パターンが印刷されている。

(1) 曲げ試験 第２図のａ図に示すように基板１を曲率半径
γなる絶縁円柱１０に固く固着する。図におい
て第１図と同じ部分には同一の符号を付して説
明を省略する。２₂は第１図の裏面に作られた
印刷ジヤンパー線である。

いま R₀及びR′₀：曲げ試験前のAA間及びA′A′間
の抵抗値 Ｒ及びR′：第２図ａ図の屈曲状態のAA間及
びA′A′間の抵抗値 とすると曲げ角度θ＝360゜における抵抗変化率 δR≡Ｒ−R₀／R₀≡△Ｒ／R₀＝（Ｒ／R₀−１）×100％
(1) 及び δR′≡R′−R′₀／R′₀≡△R′／R′₀＝（R′／R′₀
−１）×100％ (2) を実測した。結果を第３図に示す。横軸は曲率
半径で、縦軸は変化率である。曲線（）は(1)
式のδR、（）は(2)式のδR′を示す。曲線（）
によると第２図ａ図の外側に印刷された抵抗の
値は曲率半径γが小になるほど大になることが
分る。抵抗の有効長が大になるためと考えられ
る。

なおγが極めて小さい場合でも、本発明の場
合にはδRが極めて大きくなつたり、時には断
線するということは起らない。

次に内側に印刷された抵抗の変化率δR′は当
然負になるべきはずである。抵抗の有効長が小
になるからである。然るに第３図では正になつ
ている。その理由は図に示すように曲率半径γ
が極めて小であるため、抵抗層の内部に生ずる
歪（ひずみ）が大であることに起因するものと
考えられる。従つてγが大になるに従つて
δR′は小になり、γが100mmくらいになると負
の値になることが実測される。

第３図のγ＝１mmというのは、ほとんど折り
曲げに等しい状態であるから、変化率が共に13
％以下というのは極めてよい結果といえるであ
ろう。

なお曲線（）、（）はサンプル10個の平均
値であるが、そのばらつきは極めて小であつ
た。（１％以内） (2) 繰り返し曲げ試験 サンプルは第１図に示すものと同様のものを
用い、第２図のγの値を５mm、曲げ角度θ＝
360゜の曲げ試験を繰り返し行なつた。その場合
の繰り返し数ｎと(1)式に示す変化率との関係は
第４図に示す通りである。但しR₀は初期抵抗、
Ｒは試験後の抵抗である。曲線は10個の平均値
を結んだものである。ばらつきは極めて小さ
く、１％以内である。これによると繰り返し数
500回、1000回で変化率δRが平均９％、12％と
いうのは良好な結果といえるであろう。なお変
化率δR′についても殆んど同じ結果が得られ
た。簡単のため省略する。

(3) 電気的特性 以下の諸特性ではジヤンパー線の供試サンプ
ルは同一であつて次に示す通りである。（第１
図参照） ジヤンパー線の長さ（AA） ：50mm 〃 幅 ：１mm 初抵抗（R₀） ：４〜5Ω サンプル数 ：10個 なお各試験後の抵抗値をＲとすると、その変
化率は(1)式で表わされる。試験結果のデータは
10個の平均値で、ばらつきは小さく１％以内で
ある。

（3.1） 耐湿放置特性 試験条件、湿度：相対湿度（R.H.）95％ 周囲温度：40℃ 放置時間と抵抗値の変化率との関係は第５
図に示す通りである。即ち50時間くらいで飽
和して５％一定となる。良好な結果である。
なおばらつきは小さく１％以下である。

（3.2） 耐熱放置特性 試験条件、温度：100℃ 湿度：R.H.60％ 放置時間と抵抗値の変化率との関係は第６
図に示す通りである。図によると放置時間
300時間程度で一定値４％となつた。なおば
らつきは小さく１％以下であつた。

（3.3） 耐湿負荷寿命特性 試験条件、湿度：R.H.95％ 温度：40℃ 負荷電流：50ｍＡ 試験時間と抵抗値の変化率との関係は第７
図に示す通りである。図によると400時間程
度で変化率は３％一定となる。変化率がこの
ように小さいのは、単なる負荷寿命試験の場
合には変化率が僅かに負特性であるのに基づ
く。耐湿特性は第５図に示すように正特性で
あるが、寿命特性は負特性であるため、互に
効果が相殺されて図のように小さい正特性と
なるものと思われらる。何れにしてもこの場
合、好ましい特性といえる。また、そのばら
つきは小さく、１％以下である。

なおスチレンラバーを用いた場合でも、殆ど同
じような結果が得られる。即ちスチレンラバーと
しては、例えばダイヤボンドKK製のスチレンブ
タジエンラバー、商品名メルトロンを用い、溶剤
としては一般にトルエンを用いれば、前記実施例
の場合と類似の好結果が得られる。簡単のためこ
こでは省略する。

次に本願発明の効果について簡単に述べる。

(1) 従来フレキシブルレジン板に使用できる特性
の優れた導電性塗料は少なかつた。そのため実
用に供し得る印刷法によつて製造したフレキシ
ブルジヤンパー線回路基板は少なかつた。

(2) 本願発明は、近年ますます需要の増大したフ
レキシブルレジン板を利用するため、バインダ
ーとして熱可塑性レジンを用いる導電塗料の研
究を重ね、実用に供し得るものを開発した。

(3) その結果印刷法によるフレキシブルジヤンパ
ー線回路基板を安価に提供することができた。

(4) 該基板は電気的特性も優れており、特に従来
最大の欠点とされた繰り返し曲げ試験にも充分
耐え得るものである。

(5) 本願発明に基づく基板の製造方法は簡便であ
るから小企業でも充分実施し得るものであり、
価格も低廉である。

(6) なお、本発明は表面の電気回路網がCu箔を
エツチングして形成された電気回路基板を対象
としたのであるが、該回路網が導電塗料で印刷
形成された場合であつても、その裏面に用いる
ジヤンパー線には本発明による技術はそのまま
適用することができる。またジヤンパー線に限
定することなく、一般のフレキシブルレジン板
を用いた印刷による導電回路網基板の場合にも
利用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はレジン板を用いたフレキシブルジヤン
パー線回路基板の供試サンプルの平面図、第２
図、ａ図は曲げ試験の方法を示す図面、同ｂ図は
曲げ角度の説明図、第３図は曲げ試験時の抵抗変
化率を示すグラフ、第４図は繰り返し曲げ試験後
の抵抗変化率を示すグラフ、第５図は耐湿特性を
示すグラフ、第６図は耐熱放置特性を示すグラ
フ、第７図は耐熱負荷寿命特性を示すグラフであ
る。 図において、１…フレキシブルレジン板、２₁，
２₂…印刷ジヤンパー線である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フレキシブルレジン板の上に、ポリエステル
   系レジン又はスチレンラバーを適当な溶剤に溶解
   した塗料中に導電性微粉末として粒度（１〜７）
   μｍの鱗片状のAg粉を懸濁した導電塗料を用い
   て、印刷法により印刷したジヤンパー線回路網を
   有することを特徴とする、フレキシブル印刷ジヤ
   ンパー線回路基板の製造方法。 ２ 前記導電性微粉末として粒度（１〜７）μｍ
   の鱗片状Ag粉に粒度1μｍ以下のAg粉を、前記鱗
   片状Ag粉に対し重量比10％以下の割合で混合し
   たものを用いることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項記載のフレキシブル印刷ジヤンパー線回
   路基板の製造方法。