JPH0433153B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は帯電防止性に優れたプリント配線板
に関するものである。

［従来の技術］ 近年、電子工業の急速な発展に伴つてプリント
配線板への部品実装の高密度化が要求され、部品
の小型化、実装方式の改良は勿論のこと、プリン
ト配線板のパターンの高密度化や積層化も急激に
進みつつあつて、このような傾向は今後も一層激
しくなるであろう。すでに、紙−フエノール樹脂
系、紙−エポキシ樹脂系、ガラス−エポキシ樹脂
系、ガラス−イミド樹脂系、ガラス−トリアジン
樹脂系、ガラス−フツ素樹脂系、紙−ポリエステ
ル樹脂系、ガラス布補強紙−エポキシ樹脂系、ガ
ラス布補強ポリエステル繊維−エポキシ樹脂系な
どの剛性の絶縁板に銅箔を貼り合わせた銅張り積
層板を始めとして、複数枚の絶縁板を上下に重
ね、その層間に適当に電気回路を埋設させた多層
プリント配線板、または柔軟性（可撓性）のある
プラスチツクフイルムもしくはワニスで処理した
薄いクロスなどに接着剤で銅箔を貼り合わせ、こ
れに印刷法または写真法によつて回路パターンを
形成したフレキシブルプリント配線板などが開発
され、民生機器、コンピユータ、通信用機器、電
子応用試験機器、計測用機器、自動車、カメラ、
時計、電卓等の電子部品搭載用に広く利用されて
いることはよく知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ 多種多様の用途に充分耐えられるプリント配線
板を得るためには絶縁基板、接着剤等の使用原料
の有する特性、たとえば、ハンダ耐熱性のような
熱的性質、体積抵抗率や誘電率のような電気的性
質、抗張力や剥離強度等の機械的性質、さらに
は、吸水率、寸法安定性、剛性等の物理的性質
等、を充分勘案し、最適なものを選択することは
言うまでもない。しかし、従来のプリント配線板
の基板はいずれも無機絶縁体もしくは有機絶縁体
またはこれらの複合体からなる絶縁板であるか
ら、少しの摩擦でも容易に静電気を帯び、プリン
ト配線板の製造工程での静電気対策、及び部品実
装に於ける電子部品とくにICやLSIへ悪影響を及
ぼし、対策が充分取られていない場合には電子部
品等の絶縁破壊に至ることもある。

このため、従来より静電気対策は考慮され、と
りわけ近時のパターンの高密度化への対応、小型
化のための部品実装の高密度化、さらにはIC，
LSIの高密度・高集積化に対応するために、プリ
ント配線板に対する静電気対策は重要な課題とな
つている。従来におけるプリント配線板に対する
静電気対策は、絶縁基板となる基材に帯電防止剤
を添加して（たとえば練り込んで）基板とするこ
とや、帯電防止塗料を塗布するなどの方法か採ら
れてきた。しかし、帯電防止剤添加や帯電防止塗
料の塗布による打解策が採られたとしても、これ
らの付加物はある程度の導電材であるために絶縁
性の低下をまねくことから決して望ましい方法で
あるとは言えない問題があつた。

したがつて、この発明は、絶縁性の低下を招く
ことなく、帯電防止を図り得るようにすること、
また、たとえ帯電したとしても実装部品等への影
響を軽微に止どめ得るプリント配線板を提供する
ことを課題とする。

［問題を解決し課題を達成するための手段］ 上記の問題点を解決するために、本発明は、帯
電電荷を可能な限り速く拡散させる（逃がす）手
段として、従来の導電性を高めることに替え、
（結果として）静電気の性質を形状・構造と組み
合わせてうまく利用し、全く絶縁性を低下させる
ことなく帯電性を低下させたことを本旨とし、こ
の発明のプリント配線板は、第１図に図解して示
すように、絶縁基板１の少なくとも片面に、接着
剤２を塗布すると共に、この接着剤２に粒径80μ
ｍ以下の球状セラミツクビーズ３を、下部のみを
埋没させかつ相互に密接するように配列して実質
的一粒子層４を形成し、この球状セラミツクビー
ズ層４上に電気回路となる導体パターン５を設け
たことを基本的な特徴とするものであつて、以下
その詳細を述べる。

まず、この発明に係る絶縁基板は、剛性のもの
及び可撓性のあるもののいずれもが適用される。
剛性の基板は、先述のように、紙−フエノール樹
脂系、紙−エポキシ樹脂系、ガラス−エポキシ樹
脂系、ガラス−イミド樹脂系、ガラス−トリアジ
ン樹脂系、ガラス−フツ素樹脂系、紙−ポリエス
テル樹脂系、ガラス布補強紙−エポキシ樹脂系、
ガラス布補強ポリエステル繊維−エポキシ樹脂系
などが含まれる。また可撓性の基板は、従来広く
用いられているポリエステルフイルム、ポリイミ
ドフイルム、ポリカーボネートフイルム、フツ素
樹脂フイルムのような合成樹脂、さらには、パル
プ、綿、ガラス繊維等の織布もしくは不織布に合
成樹脂を塗布または含浸させた複合材等であつて
もよく、剛性または可撓性の基板の厚さについて
は特に限定されるものではない。

つぎにこの発明に係る球状セラミツクビーズ
は、80μｍ以下の径のものが好ましい。ビーズ形
状は真球であるのが理想的であるが、真球に近い
球状であればそれでよい。球形ではない不定形の
セラミツク微細片は本発明に係る帯電防止性能を
もつことはなく、均一に配列することが困難であ
ること及び配列後の表面が不等方の乱雑さで凹凸
を生じてしまうことに起因するものと考えられ
る。セラミツクビーズには、アルミナ系，チタン
系，ジルコン系，ステアタイト系の球形セラミツ
クビーズを含み、またガラスビーズも含む。球状
のセラミツクビーズの径は、小さければ小さいほ
ど緻密に配列することができ、配列後の表面状態
の均一性の点でも好ましいが、現在のセラミツク
ビーズの製造技術の上からは、約10μｍ程度のも
のが製品として下限であるとはされていても、
10μｍという数値にとらわれるものではない。

このような球状セラミツクビーズを前記絶縁基
板の片面または両面に、密に配列して実質的一粒
子層を形成するには、たとえばつぎに示すような
方法によればよい。すなわち、絶縁基板の片面も
しくは両面に、刷毛塗り、吹き付けもしくは浸漬
等の通常の方法で接着剤、たとえばポリウレタン
系樹脂の水性エマルジヨン、を塗布し、この接着
剤が固化しないうちに、前記セラミツクビーズを
振り掛けるか、またはセラミツクビーズ貯槽内を
潜行させるかして、接着剤の塗膜にビーズを満遍
無く均一に付着させ、余分のビーズは取り払い、
ビーズとの接着を充分にして脱落しないように軽
く押さえた後、接着剤を固化させるとよい。この
際、絶縁基板に対するセラミツクビーズの隠蔽率
は90％以上とすることが好ましい。なぜならば隠
蔽率が90％未満では帯電防止効果が不充分であつ
て好ましくない。なお、接着剤に静電防止剤を添
加してもしなくても、この発明に支障を招くこと
はない。

さらに、絶縁基板の片面もしくは両面に下部の
みを接着剤に埋没させかつビーズ相互を密接させ
るよう配列した球状セラミツクビーズ層の表面に
電気回路となる導体パターンを設ける方法は、従
来広く用いられているアデイテイブ法、サブトラ
クテイブ法またはシルクスクリーン印刷法等を適
宜使用すればよく、たとえば、無電界メツキを施
して導体回路を形成するもの、金属板の不要部分
を溶解除去（エツチング）して所要導体回路を形
成するもの、または、導電性塗料をスクリーン印
刷し固化させて導体回路を形成するもののいずれ
であつてもよい。

以上述べたこの発明のプリント配線板は、１枚
のままでも使用できることは勿論であるが、用途
によつてはこれを複数枚重ねて積層し、多層プリ
ント配線板として使用することも可能である。

［作用］ この発明のプリント配線板において絶縁基板表
面（片面または両面）に形成されている球状セラ
ミツクビーズの一粒子層は隠蔽率が90％以上のと
きは摩擦による帯電をほとんど防止する作用を示
す。第２図Ａ，Ｂ，Ｃを参照してこれを説明して
みれば、帯電による電荷（正電荷とする）は、第
２図Ａに示すように、静電気の一般的性質から、
物体の表面に分布し、基本的には、一様に分布し
ようとする。ところが、同図Ｂに示すように、球
状セラミツクビーズ３は接着剤２の層より（この
図においては）ほぼ半球分だけ大気中に露出する
ようにされており、かつ球状セラミツクビーズ３
は相互に密接するように配列されているので、隣
接する球状セラミツクビーズ３，３の露出半球の
下部３ｕ，３ｕにおいては、正電荷どうしの静電
反発力ｆが当該両電荷に対して作用する。この両
電荷は、球の内部には行けないので、反発力ｆを
緩和する方向、すなわち両者の距離を隔てる方向
へ移動しようとする。正電荷は球の表面を矢印ａ
の方向に移動し、球の頂部３ｐへ行こうとする。
ところが、球状セラミツクビーズ３は球であり、
まわりを同等の球状セラミツクビーズ３，３で囲
まれているので、この正電荷の移動は等方的に生
じ、球の頂部３ｐに凝集するような形で電荷の移
動は停止する。

第２図Ｃにこの状態を模式的に示している。正
電荷が球状セラミツクビーズ３の頂部３ｐを中心
にこのまわりに密に分布した状態を示している。
このように、正電荷が密に分布するようになる
と、その箇所の電荷密度は著しく大きくなる。こ
の結果、ここでの電界が大気の絶縁破壊電界を破
つて気中放電し、あるいは湿気を介して漏洩し、
電荷は矢印で示すように大気中へ拡散して行くこ
ととなる。したがつて、摩擦帯電による過剰な帯
電電荷は、所定の平均状態になるまで大気中へ放
散し続けることとなり、帯電は低い水準に抑止さ
れることとなる。

本発明に係るプリント配線板は、摩擦による帯
電それ自体は阻止できるものではないが、摩擦帯
電により生じた電荷を当該プリント配線板の外に
速やかに拡散させてしまうので、結果として、摩
擦による帯電をほとんど防止する効果をもつもの
である。

また、本発明のプリント配線板のもつ大きな作
用は、アースに対する静電容量が大きくなり、静
電誘導にしろ摩擦帯電にしろ、その発生した静電
気におけるプリント配線板の電圧が低くなるとい
うことである。すなわち、球状セラミツクビーズ
の上部は気中に露出されているので、単なる平面
に比べ、表面積は大きくなつており（半球が露出
していると仮定すると、平面に比べ、π／２倍の
増大となる）、かつ絶縁基板の誘電率（通常は樹
脂系が用いられるので、3.0〜4.0）より高い誘電
率をもつセラミツクビーズ（たとえばアルミナセ
ラミツクビーズで8.0〜10.0、ガラスビーズでも
4.0〜6.0）を用いているからである。静電容量Ｃ
の値は、面積Ｓと誘電率εに比例する。この事実
に基づく、摩擦帯電圧等が低いということは、こ
のプリント配線板に実装しようとする、あるいは
実装したICやLSI等の電子部品の静電破壊の機会
をほとんどなくすことができるということを意味
する。

さらに、本発明に係るプリント配線板において
は、導体パターンをセラミツクビーズ上に形成し
てあるので、たとえばこの導体パターン上に部品
をハンダ付けする場合に、溶融ハンダ耐熱性（セ
ラミツクの特性から考えて400℃に充分耐える）
の利点をも実現している。この利点は、とりわけ
薄い樹脂製フイルムを絶縁基板とする可撓性プリ
ント配線板の場合にフイルムの熱劣化（ひいては
機械的強度の劣化）を防止するという点で有効に
作用するものである。

［実施例］ 実施例： 幅65cm、長さ５ｍ、厚0.1mmのポリカーボネー
トフイルム（三菱瓦斯化学社製：ユービロン
S2000）の両面にアクリル系樹脂の水性エマルジ
ヨン（ローム・アンド・ハース社製：E1242（50
％）、E1179N（25％）、LE1126（25％））を膜厚
100μｍに塗布し、これを径80μｍの球状セラミツ
クビーズ（東芝パロテイーニ社製：GB200）の
貯槽中に分速５ｍの速さで通しながら球状セラミ
ツクビーズを満遍なく付着させ、余分の球状セラ
ミツクビーズを払い落として両面を軽くローリン
グし、隠蔽率93％の実質的に一粒子層の球状セラ
ミツクビーズ層が形成されたポリカーボネートフ
イルムを得た。

この球状セラミツクビーズ層を形成したポリカ
ーボネートフイルムから縦30cm、横30cmの試験片
をとり、これに、導電性フイラーとして銅粉80重
量％およびベースレジンとしてエポキシ樹脂20重
量％さらに適量のエチレングリコールとメチルア
ルコールとの混合溶剤（銅粉と樹脂との合計に対
して20重量％）を加えて調製した導電パターン形
成用のインキを用いてシルクスクリーン印刷法に
よるプリント配線を行つた後、150℃で３秒間乾
燥させて、実施例のプリント配線板を得た。

得られたプリント配線板について、JIS−
L1094に基づいて、摩擦帯電圧、半減期、表面漏
えい抵抗を調べたところ、それぞれ16V、1.2秒、
1.7×10⁹Ωであつた。なお、この試験における雰
囲気の相対湿度は40％であり、摩擦帯電圧試験で
の摩擦布は綿布で、半減期及び表面漏えい抵抗測
定に際し印加した電圧は、この種の試験で一般的
に適用される500Vである。

比較例： アクリル系樹脂の水性エマルジヨンおよび球状
セラミツクビーズを用いないことは勿論である
が、本比較例では実施例で使用したポリカーボネ
ートフイルム（帯電防止材処理が全く施されてい
ないフイルム）とは異なり、型番のちがうポリカ
ーボネートフイルム（帯電防止材処理をしたも
の、すなわち帯電防止材を練り込んで作製された
フイルム）を絶縁基板として、実施例と同一の導
電インキを用いシルクスクリーン印刷法により同
様のプリント配線板を作製した。得られたプリン
ト配線板について、実施例と全く同様のJIS−
L1094の試験法により帯電性評価を行つたとこ
ろ、摩擦帯電圧は355V、半減期は1.1秒、体積／
表面抵抗値は３×10⁹Ωであつた。

実施例と比較例との対比： 両者は、半減期および表面抵抗に関し、ほぼ同
等の値を示し、摩擦帯電圧については、実施例の
方が16Vときわめて低い電圧を示している点で相
違している。

比較例は、絶縁基板に帯電防止処理を施したも
のであるため、表面抵抗が３×10⁹Ωという低い
値を示しているものであり（ちなみに、ポリカー
ボネートそれ自体の表面抵抗は10¹¹〜10¹³であ
る）、実施例のものがこれと同等の値を示すとい
うことは、実施例の球状セラミツクビーズの一粒
子層を形成した絶縁基板が、比較例の帯電防止剤
処理をした絶縁基板（帯電防止剤処理品のために
相当に高価である）と同等の機能をもつものであ
ることが分かる。比較例では、その表面抵抗値か
ら分かるように、帯電防止剤（導電性材料）を練
り込む等によつて本来の絶縁性を犠牲にしている
のに対し、実施例のものでは基板本来の絶縁性は
何ら損なわれていない（導電材は一切用いていな
い。導電性は、気中に露出させた球状セラミツク
ビーズの形状と構造によつて電荷が動き気中に向
かう方向に生じているものと考えられる）。

また、摩擦帯電圧については、比較例が355V
と高いのに対し、実施例は16Vと極めて低いとい
うことは、実施例のプリント配線板がアースに対
し大きな静電容量を備えているかを明白に示して
いる。

［効果］ 以上のことから、本発明によれば、上部を露出
させた球状セラミツクビーズの実質的一粒子層に
よつて導電性が実現されるので、絶縁基板の絶縁
性を低下させることなく帯電防止性に優れたプリ
ント配線板を得ることができるとともに、静電容
量が大きいので、電子部品の絶縁破壊の機会を著
しく低減させることができ、また、導体パターン
への部品のハンダ付けにおいて耐熱性に著しく向
上し、特に絶縁基板がフイルム状の場合には熱劣
化等を有効に防止することができる。

なお、フイルム状の絶縁基板にスクリーン印刷
により導電インキを乗せるとき、帯電防止材処理
を施していない場合（ある場合は施していても）、
基板の静電気に妨害されて当該インキ（インキも
帯電している）を乗せることができず、通常は完
全に「除電」処理を行つてスクリーン印刷を行つ
ているが、本発明に係る球状セラミツクビーズの
絶縁基板を用いるときは、この除電処理が全く不
要であり、この意味でも本発明の有用性は大きい
ものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の断面説明図、第２図
Ａ，Ｂ，Ｃは本発明の作用を説明するための図で
ある。 １……絶縁基板、２……接着剤、３……球状セ
ラミツクビーズ、４……球状セラミツクビーズの
実質的一粒子層、５……導体パターン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁基板の少なくとも片面に、接着剤を塗布
   すると共に、この接着剤に粒径80μｍ以下の球状
   セラミツクビーズを、下部のみを埋没させかつ相
   互に密接するように配列して実質的一粒子層を形
   成し、この球状セラミツクビーズ層上に電気回路
   となる導体パターンを設けたことを特徴とするプ
   リント配線板。 ２ 前記絶縁基板は剛性の基板である、特許請求
   の範囲第１項記載のプリント配線板。 ３ 前記絶縁基板は可撓性のある基板である、特
   許請求の範囲第１項記載のプリント配線板。 ４ 前記セラミツクビーズには、ガラスビーズを
   含む、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れかに記載のプリント配線板。