JPH06291442A - 印刷回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】可撓性電気絶縁性シート上に最小間隔が0.20mm
以下の印刷回路パターンをスクリーン印刷によって形成
する印刷回路基板の製造方法であって、該シート表面に
ウレタン樹脂層を設け、ウレタン製のスキージを用いて
印刷する。印刷時、スクリーン印刷版の紗張りテンショ
ンが一定荷重を与えた時の沈み込んだ変位置として1.45
mm以下であること、およびスキージ移動速度が 0.3ｍ／
秒以下であることを条件とする。 【効果】本発明によれば、静電気の発生が抑制され、導
電ペーストの静電気による飛散がなくなり、さらに周辺
の塵埃を吸引、吸着することがないので、精細で信頼性
の高い印刷回路パターンがスクリーン印刷で可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子手帳、ハンディター
ミナル、各種電子機器の入力装置用メンブレンスイッチ
等の可撓性印刷回路基板、 LCD、EL、PDP 等の表示体の
接続端子とその駆動部分を搭載した回路基板やIC等の各
種電子部品を搭載した電気回路基板間等を接続する熱接
着コネクター等の高密度な印刷回路基板の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より入力装置用メンブレンスイッ
チ、熱接着用接着剤を有した熱接着コネクター等の導電
ペーストをスクリーン印刷によって印刷回路を設けた印
刷回路基板は、近年の電子機器の軽薄短小化に伴って回
路パターンの最小の導電ラインおよび導電ライン間隔の
目標設定値が0.15mm(150μｍ) 以下、通常0.07〜0.15mm
となってきている。このため従来の方法では、スクリー
ン印刷時のスキージの移動によりスクリーン印刷版と被
印刷物（可撓性電気絶縁性シート）とが接触し、同時に
導電ペーストがスクリーンを通して該シート上に印刷さ
れ、その直後にスクリーン印刷版が被印刷物から剥離す
る時に生ずる静電気によって、導電ペーストが飛散して
他の導電ラインに付着して短絡したり、導電ライン間が
より狭まって電気絶縁性が低下したり、またこの短時間
の間に生ずる剥離帯電により周辺の埃等を吸着して導電
ラインの短絡や断線等が生じ易く、この後除電作業を行
っても手遅れであり、著しい生産性の低下をきたしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この解決策として従来
はクリーンブースやクリーンルームを設置して塵埃を低
減したり、超音波加湿器等により作業環境を調湿して静
電気の発生を抑えたり、静電気の除去方法としてアース
や除電装置を設けることなどが試みられてきた。しかし
ながら、このような方法では導電ラインの短絡防止、電
気絶縁性の低下防止に確実な効果が得られないため、設
備投資効果が充分に上がらず、ランニングコストも掛る
という不利があった。本発明は、かかる問題点を解決し
たもので、精細で信頼性の極めて高い回路パターンを有
するスクリーン印刷回路基板の製造方法を提供しようと
するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、このような
課題を解決するためスクリーン印刷における静電気の発
生を製版から印刷に至る機器の構造および材質について
検討究明し、諸条件を精査して本発明を完成したもの
で、その要旨は、可撓性電気絶縁性シート上に印刷回路
パターンをスクリーン印刷によって形成する印刷回路基
板の製造方法において、該シート表面にウレタン樹脂層
を設け、ウレタン製のスキージを用いて印刷することを
特徴とする印刷回路基板の製造方法にあり、さらに詳し
くは、スクリーン印刷版の紗張りテンションが一定荷重
を与えた時の沈み込んだ変位置として1.45mm以下である
こと、および印刷時のスキージ移動速度が 0.3ｍ／秒以
下、好ましくは0.25〜0.1 ｍ／秒であることにある。

【０００５】以下、本発明を図をもって詳細に説明す
る。本発明の最大の特徴は、例えば図１における可撓性
電気絶縁性シート１上に精細な導電ラインからなる印刷
回路パターンをスクリーン印刷によって形成する印刷回
路基板の製造方法において、少なくとも上記精細な印刷
回路パターンを印刷する部位のシート表面にウレタン樹
脂層３を設け、ウレタン製のスキージを用いて印刷を行
う印刷回路基板の製造方法にあり、この方法によれば静
電気の発生が抑制されて、印刷された回路パターンの短
絡、絶縁低下が防止可能となり精細で信頼性の高い可撓
性印刷回路基板を製造することができ、さらに熱接着用
接着剤４を図２、図３のように設けた熱接着コネクター
を製造することができる。静電気の発生は物質同士が摩
擦されると起こり、物質によって極性、帯電量が決めら
れる現象であり帯電列表に示されている。この表中の序
列の離れている物質同士を摩擦すると帯電量が多くな
り、近い物質程帯電量が少ないという現象があり、本発
明はこの現象を利用したものである。即ちスクリーン印
刷において摩擦が起きる主な箇所は、スキージとスクリ
ーン印刷版、印刷版と被印刷物であるため、これらに関
わる材質を帯電列中の近傍から選び、障害となる静電気
の発生を抑制しようとするものである。なお、図２の熱
接着コネクターは熱接着用接着剤４を印刷回路基板の少
なくとも接続端子部分に導電ライン２を覆って設けたも
の。図３のものは、導電ライン２を覆わないタイプのも
のを示す。

【０００６】先ず、可撓性電気絶縁性シート１の材質と
しては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、
ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレー
ト、ポリ−１、４−シクロヘキサンジメチレンテレフタ
レート、ポリアリレート等のプラスチック、液晶ポリマ
ー等の絶縁性物質から一種もしくは二種、単体、ブレン
ド体、アロイ体または積層体として適宜選択されるもの
で、厚さは特に限定されるものではないが、通常５〜 1
00μｍのフィルム、シート、ウェブ状のものから適宜選
ばれる。シートの厚さは複数の精細な信頼性の高い印刷
回路パターンを維持するための条件の一つで、保存時や
取扱い時の寸法変化が小さいことが必要であり、また熱
接着コネクター用の場合は、厚いもので 100μｍ程度あ
る被接続体の電極の厚さと、電極と電極間の凹凸に追従
しなければならないため、その厚さは５〜50μｍ、好ま
しくは10〜35μｍであり、通常材質の特性、経済性等の
点からポリエチレンテレフタレートシートが用いられ
る。この可撓性電気絶縁性シートは帯電列ではスクリー
ン印刷に使用する機材の内最も＋側に位置し、スクリー
ン版の版離れ時に剥離帯電を起こし易いものであるから
このままでは使えず表面を改質する必要がある。

【０００７】この表面改質にはスキージに使用されてい
るウレタン樹脂が良く、このものは水酸基、アミノ基、
メルカプト基、カルボキシル基、オキシム、尿素等の活
性水素を分子末端や内部に有するものと、ジおよびポリ
イソシアネート化合物のウレタン結合、ビュウレット結
合、アロファネート結合を持つ樹脂からなる反応生成物
からなり、前者はフェノール樹脂、アミノ樹脂、エポキ
シ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリ
ル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂や天然ゴム、
ブタジエン系ゴム、クロロプレンゴム、多硫化ゴム等や
水酸基、カルボキシル基、アミノ基等を導入したグラフ
ト重合変成物等が挙げられるが、ポリエステル系ポリオ
ールが良く使用される。後者はトリフェニルメタントリ
イソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、
トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシア
ネート、キシリレンジイソシアネート、あるいはこれら
イソシアネートとトリメチロールプロパン、水等との付
加体、三量体や別の分類として再生体（通常所謂マスク
ドイソシアネート）等が挙げられる。

【０００８】イソシアネート基は、活性水素と当モルで
反応するものであるから、夫々の量は実質的に当モル混
合して反応させるが、イソシアネート基は空気中の水分
とも反応するので取扱いには充分注意することは言うま
でもない。更にウレタン樹脂の可撓性、密着性や反応性
を向上させるために、反応を起こさない高分子物質、軟
化剤、粘着付与剤、接着促進剤、触媒等を適宜添加する
ことができる。

【０００９】この表面改質層を可撓性印刷絶縁性シート
上に設ける方法は、印刷回路パターンの必要箇所に液体
状態にてスクリーン印刷、タンポ印刷およびグラビア印
刷等の印刷法や、ロールコーティング、バーコーティン
グ、スプレーコーティング等の既知の方法を用いて塗布
することができるが、一般的には部分印刷の容易さか
ら、スクーン印刷が用いられる。この時必要に応じて溶
剤を添加してもよく、エステル系、ケトン系、エーテル
エステル系、エーテル系、炭化水素系等、例えば酢酸エ
チル、酢酸イソブチル、メチルエチルケトン、メチルイ
ソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルセロソ
ルブ、酢酸メチルカルビトール、酢酸エチルカルビトー
ル、酢酸ジブチルカルビトール、ｎ−ブチルエーテル、
ｎ−ブチルフェニルエーテル、トルエン、キシレン、石
油スピリット、石油ナフサ等が挙げられ、これらの内か
ら適宜選択して使用することができるが、水分の少ない
ウレタングレードを使用することが好ましい。ウレタン
樹脂のコーティング後、これらウレタン樹脂の反応性に
もよるが、約60〜 150℃で20〜１時間反応させて、コー
ティングを完成させる。そのコーティング厚さは、可撓
性、接着強度の点から一般には１〜30μｍ程度が良く、
望ましく部分印刷時に段差が生じないように１〜５μｍ
とされる。

【００１０】次に、導電ペーストは通常市販されている
もので良く、有機高分子バインダーには、塩化ビニル系
樹脂、酢酸ビニル樹脂、これらの共重合体、アクリル樹
脂、熱可塑性ポリエステル、熱可塑性ポリウレタン、ポ
リブタジエン、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アルキ
ッド樹脂、フェノール樹脂等から選ばれた一種または二
種以上の樹脂が単独、または混合して用いられている
が、熱や振動等の外力に抵抗力を持たせ、また密着性を
向上させるため必要に応じてイソシアネート類の硬化剤
を使用するものが多い。

【００１１】導電性を付与する導電微粉末は金、銀、
銅、ニッケル、パラジウム等の金属粉末、カーボン、グ
ラファイト粉末、カーボン短繊維あるいは前記導電粉末
表面や絶縁性プラスチック粉末表面に金属被覆を施した
もの等が挙げられ、上記有機高分子バインダー中に分散
させて導電ペースとするが、所要抵抗値と経済性の点か
らバインダー 100容量部に対して導電微粉末10〜60容量
部の範囲のものがよい。また、これら導電微粉末の粒径
は、おおよそ５μｍ以下、好ましくは0.001 〜３μｍの
ものが選択され、その形状は特に限定されることはなく
粒状、鱗片状、板状、樹枝状、不定形状等が使用され
る。また、導電ペーストを溶解する溶剤としては、エス
テル系、ケトン系、エーテルエステル系、エーテル系、
アルコール系、炭化水素系等が一般に用いられ、更に必
要に応じて硬化促進剤、レベリング剤、分散安定剤、消
泡剤、揺変剤、金属不活性剤等の添加物を加えてもよ
い。

【００１２】導電ラインを印刷する方法は、所望の回路
パターンを容易に形成できるスクリーン印刷が適してお
り、これらに用いられるスクリーン印刷版は、ポリエス
テルメッシュ、ナイロンメッシュやステンレス等の鉄合
金メッシュ、電鋳法によリニッケル等を格子状に析出さ
せたメッシュ等の導電ペーストの通過性が良いものが望
ましく、開口率は35％以上、好ましくは60％以上95％以
下で、開口率／紗厚さの比が 0.8以上、更には 1.5以上
10以下が好ましい。このうちステンレスメッシュは、帯
電列中ナイロンやポリエステル、ニッケルよりウレタン
樹脂に近く、紗張りテンションを0.85〜1.45mm（サン技
研製テンションゲージSTG −75Ｂによる沈み込み量）と
高くすることができるので、可撓性電気絶縁性シートの
版離れ性が良く、ポリエステルメッシュ等で起きるスキ
ージの移動後に遅れて生じる急激な版離れがないため非
常に好ましい。スクリーンをマスクする乳剤は、ポリビ
ニルアルコール樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、
フッ素化合物による変成物等を適宜選択して使用されて
いるが、帯電列中ウレタン樹脂に近いアクリル樹脂やフ
ッ素化合物の変成物等を使用することが望ましい。

【００１３】スキージは弾性があり、耐溶剤性が高く、
強靭なポリウレタンエラストマーからなり、ポリエチレ
ンアジベート、エチレンプロピレンアジベート等のポリ
エステル系ポリオールと 1.5−ナフタレンジイソシアネ
ート、4.4 キシリレンジイソシアネート、 4.4ジフェニ
ルメタンジイソシアネート等とを反応させた硬度60〜90
°（ショアーＡ）の熱可塑性エラストマーを射出成型、
押し出し成型等により厚さ10mm程度の平板状、角柱に成
形したものを用いる。また、印刷時のスキージ移動速度
は版離れと同様に重要な印刷条件であるが、速度が早い
ほど溶液状態の導電ペーストが、霧化して飛散し易く、
静電気も発生し易いため、 0.3〜0.1 ｍ／秒、望ましく
は 0.25 〜0.15ｍ／秒が必要である。

【００１４】

【作用】本発明はスクリーン印刷に関わる機材のうち、
スキージと被印刷物表面とを帯電列中の近くに位置させ
るために同質の材料とし、材料面から静電気の発生を抑
制して印刷回路基板を製造するものである。また、同時
に静電気発生を抑制する印刷条件であるスクリーンテン
ション、スキージ移動速度について規定したもので、精
細で信頼性の高い印刷回路パターンを有する印刷回路基
板の製造方法である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施態様を実施例を挙げて具
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 （実施例１）（可撓性印刷絶縁性シート表面上にウレタ
ン樹脂層（１）の形成）テレフタル酸、イソフタル酸、
セバシン酸とエチレングリコール、ネオベンチルグリコ
ールを原料として合成して得た飽和共重合ポリエステル
樹脂（分子量約20,000〜25,000、ガラス転移点47℃、水
酸基価5.5KOHmg／g 、酸価 1.2） 100重量部にトルエン
とメチルエチルケトンの混合溶剤を加え、該ポリエステ
ル樹脂の活性水素点の1.05倍の当量のヘキサメチレンジ
イソシアネートのビウレット三量体と触媒として0.01重
量部のエチレンジアミンを加えて均一に混合した。該混
合物を25μｍのコロナ放電処理の施されたポリエチレン
チレフタレートフィルム上の必要部分に、スクリーン印
刷により乾燥後の厚さが 1.5μｍになるように印刷塗布
し、赤外線乾燥炉により指蝕乾燥させた後、70℃の熱風
乾燥機中にて８時間養生した。

【００１６】（導電ペーストの調整）テレフタル酸、
２，６−ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、アジビン
酸とエチレングリコール、プロピレングリコールを合成
して得た飽和共重合ポリエステル樹脂（分子量 20,000
〜27,000、水酸基価 6.5KOHmg/g、酸価２）11.1重量部に
ポリエステル樹脂の活性水素当量の 1.0倍当量のトリレ
ンジイソシアネートをトリメチロールプロパンに付加し
たポリイソシアネートのε−カプロラクタでブロックし
たイソシアネート再生体を加え、鱗片状銀粉85重量部、
導電性カーボンブラック２重量部、高分子レベリング剤
0.5重量部に酢酸ブチルカルビトール28重量部とを均一
に撹拌混合し、導電ペーストとした。

【００１７】（熱接着用接着剤（１）の調整）分子量 1
5,000 〜20,000の飽和共重合ポリエステル樹脂（水酸基
価３、酸価１未満）30重量部と NBR７重量部、石油系粘
着付与剤10重量部、テレペンフェノール系粘着付与剤10
重量部と 0.1重量部の劣化防止剤を、石油ナフサとエチ
ルカルビトールの混合溶剤に加え、これに平均粒径20μ
ｍの金メッキ樹脂粒子を固形分に対して３容量部加え、
固形分40重量％の導電微粒子が分散された絶縁性接着剤
を得た。

【００１８】（スクリーン印刷テストおよびその評価方
法）ウレタン樹脂層の施されたポリエチレンテレフタレ
ートフィルム上に導電ペーストを紗厚さ35μｍ、開口率
65％、紗張りテンション1.35、 1.60mm（サン技研製テン
ションゲージSTG −75B による沈み込み量）のステンレ
ス製スクリーン版を用いて、導電ライン間隔が0.12、0.
14、0.16mmで、夫々の本数が1,024 本で長さ250mmの平
行な導電ラインをスキージ移動速度 0.2ｍ／秒の条件で
スクリーン印刷によって印刷し、 150℃で30分間加熱乾
燥し印刷回路基板を製造した。（評価方法）得られた印
刷回路基板について目視により１シート中の印刷欠点を
数え、その結果を表１に示した。

【００１９】（実施例２） （可撓性印刷絶縁性シート表面上にウレタン樹脂層
（２）の形成）実施例１と同じポリエステル樹脂90重量
部と末端水酸基の液状ポリブタジエンゴム（出光石油化
学製 商品名PolybdR-15HT）10重量部にトルエンを加
え、活性水素当量の 1.1倍当量の実施例１と同じイソシ
アネートを加え、実施例１と同様にポリエチレンテレフ
タレートフィルム上に印刷塗布し、乾燥および養生を行
った。上記ウレタン樹脂以外は実施例１と同様の導電ペ
ースト、スクリーン印刷版、スクリーン印刷方法により
同様の回路パターンを印刷して得た、印刷回路基板の評
価結果を表１に併記した。

【００２０】（比較例１）ウレタン層の施されていない
フィルムを使用し、紗張りテンションを1.30mmとした以
外は実施例１と同様の導電ペースト、スクリーン印刷版
を使用し、導電ライン間隔が0.16、0.18、0.20mmの夫々
の本数が1024本の長さ 250mmの平行な導電ラインを印刷
して得た印刷回路基板の評価結果を表１に併記した。

【００２１】（比較例２）紗張りテンションを1.60mmと
し、導電ライン間隔を0.16mmとした以外は実施例１と同
一のフィルム、ウレタン樹脂層、導電ペースト、スクリ
ーン印刷条件で回路パターンを印刷し、評価結果を表１
に併記した。

【００２２】（比較例３）紗張りテンションを1.60mmと
し、導電ライン間隔を0.16mmとした以外は実施例２と同
一のフィルム、ウレタン樹脂層、導電ペースト、スクリ
ーン印刷条件で回路パターンを印刷し、評価結果を表１
に併記した。

【００２３】（比較例４）スキージ移動速度を0.45ｍ／
秒、導電ライン間隔を0.14mmとした以外は実施例１と同
一のフィルム、ウレタン樹脂層、導電ペースト、スクリ
ーン印刷条件で回路パターンを印刷し、評価結果を表１
に併記した。

【００２４】（比較例５）スキージ移動速度を0.45ｍ／
秒、導電ライン間隔を0.16mmとした以外は実施例２と同
一のフィルム、ウレタン樹脂層、導電ペースト、スクリ
ーン印刷条件で回路パターンを印刷し、評価結果を表１
に併記した。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、の発生が抑制され、導
電ペーストのによる飛散がなくなり、さらに周辺の塵埃
を吸引、吸着することがないので、印刷回路基板の導電
ライン間隔が例えば 0.2mm以下の精細で信頼性の高い印
刷回路パターンがスクリーン印刷で可能となり、製品特
性を損なわず、安価に、生産性の高い印刷回路基板を得
ることができ、工業上その利用価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す印刷回路基板の要部拡
大断面図である。

【図２】本発明の実施態様を示す別の印刷回路基板の要
部拡大断面図である。

【図３】本発明の実施態様を示す更に別の印刷回路基板
の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 可撓性電気絶縁性シート ２ 導電ライ
ン ３ ウレタン樹脂層 ４ 熱接着用
接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可撓性電気絶縁性シート上に印刷回路パタ
   ーンをスクリーン印刷によって形成する印刷回路基板の
   製造方法において、該シート表面にウレタン樹脂層を設
   け、ウレタン製のスキージを用いて印刷することを特徴
   とする印刷回路基板の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１において、スクリーン印刷版の紗
   張りテンションが一定荷重を与えた時の沈み込んだ変位
   置として1.45mm以下である印刷回路基板の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１において、印刷時のスキージ移動
   速度が 0.3ｍ／秒以下である印刷回路基板の製造方法。