JPH10190217A - 両面回路基板の面間接続方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂製フィルム状両面回路基板において、そ
の表裏に形成された導体パターン同士を簡単かつ確実に
導通させること。 【解決手段】 両面回路基板の接続予定箇所に位置する
両金属層（２，３）の一方若しくは双方を局部的に加熱
押圧することにより、それら金属層間に位置する前記樹
脂製フィルム状基材（１）を伝熱溶融させて、両金属層
を直に接触させる第１のステップと、前記両金属層が直
に接触している状態においてそれらの金属層の双方を局
部的にさらに加熱して溶融させることにより両金属層を
溶着（９）させる第２のステップと、を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、両面回路基板の面
間接続方法及び装置に係り、特に、樹脂製フィルム状基
材の両面に金属層を積層してなる両面回路基板に好適な
面間接続方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、物流の分野において伝票に記され
た情報を機械読取り可能とするためには、その伝票用紙
にいわゆるバーコードラベルを貼り付けることが行われ
ている。しかし、バーコードラベルの内容をバーコード
リーダーに読み取らせるためには、距離的並びに方向的
に両者間に一定の関係を持たせねばならず、この制約が
情報を円滑に読み取らせるための支障になっていた。

【０００３】そこで、このような機械読取りの円滑化を
図るために、現在、バーコードラベルと同様に伝票に貼
り付けることができ、しかも、誘導電磁界を用いること
により数十センチの距離からでも容易に読取りが可能な
ＩＣラベルの開発が進められている。

【０００４】このＩＣラベルの基本的な構成は、樹脂製
フィルム状両面回路基板の上に送受信のためのＬＣ共振
回路や情報を記憶させるための記憶回路等を搭載したも
のである。具体的には、ＬＣ共振回路を構成するインダ
クタンスは、回路基板の両面にエッチング処理によって
形成されたコイルパターンで構成されている。これら回
路基板表裏のコイルパターンは、電気的に直列となるよ
うに面間接続される。

【０００５】ところで、従来、絶縁性基材の両面に金属
製導体を配してなる両面プリント回路基板において、両
面の金属導体回路を接続する方法としては、ドリル加
工、レーザ、あるいは機械的なパンチングなどで両面の
回路を貫通するスルーホールを形成し、金属鍍金、ある
いは導電性接着剤で両回路の電気的接続を行う方法（以
下、前者の方法という）、及び、超音波による振動エネ
ルギで絶縁層を破壊し、両面の金属回路を超音波接合し
て電気的導通を取る方法（以下、後者の方法という）と
が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法にあっては、精度の高い貫通穴加工が必要であるこ
とに加え、金属鍍金や熱処理等のために高温に晒される
ため、熱に弱い樹脂製フィルム状基材を用いた前述の両
面回路基板には到底使用することができない。

【０００７】又、後者の方法にあっては、両面回路基板
の基体を構成する絶縁層の破壊のために大きな振動エネ
ルギを必要とすることから加工箇所の周囲が著しく変形
することに加え、絶縁層が厚くなると導通不良を起こし
やすくなり、導通確認のための検査に手間が掛かり、前
述した樹脂製フィルム状基材を用いた両縁回路基板には
到底採用することはできない。

【０００８】この発明は、上記従来の問題点に着目して
なされたものであり、その目的とするところは、この種
の樹脂製フィルム状両面回路基板において、その表裏に
形成された導体パターン同士を簡単かつ確実に導通させ
ることができるようにした方法及び装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１に記
載の発明は、樹脂製フィルム状基材の両面に金属層を積
層してなる両面回路基板の面間接続を行うための方法で
あって、前記両面回路基板の接続予定箇所に位置する両
金属層の一方若しくは双方を局部的に加熱押圧すること
により、それら金属層間に位置する前記樹脂製フィルム
状基材を伝熱溶融させて、両金属層を直に接触させる第
１のステップと、前記両金属層が直に接触している状態
においてそれらの金属層の双方を局部的にさらに加熱し
て溶融させることにより両金属層を溶着させる第２のス
テップと、 を具備することを特徴とする両面回路基板
の面間接続方法にある。

【００１０】ここで、上述の第１のステップにおいて、
『伝熱溶融させて』とあるのは、樹脂製フィルム状基材
に対する加熱は、金属層を介して伝えられる熱により行
われることを意味している。即ち、樹脂製フィルム状基
材を溶融させるための熱は、金属層を介して伝えられる
のである。又、この熱は、両金属層から同時に伝えても
良いし、あるいは一方の金属層のみから伝えるようにし
ても良い。又、『加熱押圧』とあるのは、単に加熱する
だけではなく、溶融状態にある樹脂製フィルム状基材を
押し退けるようにして、両金属層間を直に接触させるた
めには、適当な力で押圧せねばならないことを意味して
いる。尚、この押圧も、両金属層側から同時に行っても
良いし、片方の金属層側のみから行っても良いであろ
う。

【００１１】次に、第２のステップにおける両金属層の
加熱は、それらが直に接触している状態において行われ
ねばならないことを意味している。これは、両金属層間
の導通を確実なものとするためである。

【００１２】そして、この請求項１に記載の発明によれ
ば、両金属層間に位置する樹脂製フィルム状基材を溶融
させて両金属層を直に接触させた状態において、それら
の金属層の双方を局部的にさらに加熱して溶融させると
いう構成を採用しているため、樹脂製フィルム状基材の
厚さが多少厚いものであっても、両金属層間を確実に溶
着させ、電気的な導通を確実なものとすることができ
る。即ち、従来の超音波接合技術を利用する場合とは異
なり、樹脂製フィルム状基材の厚さに拘わらず、両金属
層間を確実に導通させることができるのである。

【００１３】加えて、スルーホール加工を行っていた従
来技術のように、精度の高い貫通穴加工、その後の金属
鍍金処理、印刷処理、熱処理などの加工工数も不要であ
ることに加え、接合に際して特別な付加的部材も不要で
あるため、材料コストも低減することができる。

【００１４】この出願の請求項２に記載の発明は、前記
第１のステップにおける加熱は、一方若しくは双方が加
熱された一対の押圧子により両面回路基板をその両側か
ら挟んで押圧することによる伝熱加熱により行われるこ
とを特徴とする請求項１に記載の両面回路基板の面間接
続方法にある。

【００１５】この請求項２に記載の発明では、上述の加
熱押圧処理を、一方若しくは双方が加熱された一対の押
圧子により行っている。ここで、『一方若しくは双方が
加熱された』とあるのは、それら一対の押圧子は少なく
ともいずれか一方が樹脂製フィルム状基材を溶融させる
程度に加熱されていれば良いことを意味している。

【００１６】そして、この請求項２に記載の発明によれ
ば、樹脂製フィルム状基材を局部的に加熱するについ
て、これを押圧子の接触により行っているため、加工が
局部に限定されることから加工箇所以外での変形がなく
なり、剛性のない薄膜樹脂フィルムを基材とする両面プ
リント基板の回路接続が可能となることに加え、このよ
うな押圧子の形状は何等制限を受けないため、例えば
０．１μｍ以下程度の表面積での加工も可能となるので
ある。

【００１７】この出願の請求項３に記載の発明は、前記
第２のステップにおける加熱は、前記一対の押圧子間に
通電することによる抵抗加熱により行われることを特徴
とする請求項２に記載の両面回路基板の接続方法にあ
る。

【００１８】ここでは、直に接触されている両金属層の
加熱は、抵抗加熱すなわち抵抗溶接により行われる。こ
こで重要なことは、抵抗加熱それ自体は、両金属層が導
通していなければ行われないことである。

【００１９】そして、この請求項３に記載の発明によれ
ば、例えば抵抗加熱時の電流を監視することにより、両
金属層間の導通状態を補償することができる。

【００２０】この出願の請求項４に記載の発明は、樹脂
製フィルム状基材の両面に金属層を積層してなる両面回
路基板の面間接続を行うための装置であって、面間接続
対象となる両面回路基板を挟んで進退自在に対向支持さ
れた一対の押圧子と、前記一対の押圧子の一方若しくは
双方を前記樹脂製フィルム状基材が溶融する程度の温度
に加熱するための手段と、前記一対の押圧子を抵抗溶接
のための電極として機能させるための手段と、を具備す
ることを特徴とする両面回路基板の面間接続装置にあ
る。

【００２１】ここで、『面間接続対象となる両面回路基
板を挟んで進退自在に対向支持された』とあるのは、例
えば、両面回路基板の搬送路を挟んでその上下に押圧子
を上下動可能に配置し、それらを適当な昇降駆動機構を
介して上下動させるようなことを意味している。

【００２２】又、『一対の押圧子の一方若しくは双方を
樹脂製フィルム状基材が溶融する程度の温度に加熱す
る』とあるのは、その加熱温度は、樹脂製フィルム状基
材が溶融されさえすれば良く、金属層までもが溶融する
ような高い温度ではないことを意味している。

【００２３】更に、『一対の押圧子を抵抗溶接のための
電極として機能させる』とあるのは、それら押圧子を導
電性部材で構成すると共に、それらを抵抗溶接装置の電
源に適当なスイッチング素子を介して接続することを意
味している。

【００２４】そして、この請求項４に記載の発明によれ
ば、加熱押圧のための押圧子が、そのまま抵抗溶接のた
めの電極としても兼用されることから、装置の構成が簡
単なものとなり、装置を低コストに製作することができ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。本発
明に係る両面回路基板の面間接続方法並びに装置の実施
の一形態が図１に示されている。

【００２６】同図において、樹脂製フィルム状基材１
は、この両面回路基板の基体を構成するものであり、例
えば２５μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）フィルムから構成されている。

【００２７】上側導電性金属層２並びに下側導電性金属
層３は、エッチング処理によって形成されて導体パター
ンとして機能するものであり、例えば１５μｍ厚のアル
ミニウム箔で構成されている。

【００２８】上側レジスト被膜４並びに下側レジスト被
膜５は、エッチング処理の際のマスクとして機能するも
のであり、例えばエポキシアクリレート系ＵＶ硬化型イ
ンクで構成されている。

【００２９】上部押圧子６は、樹脂製フィルム状基材１
を導電性金属層２を介して加熱して電熱溶融させるため
の加熱押圧子として機能するものであり、例えばアルミ
ナ分散強化銅で構成されている。下部押圧子７は、主と
して負側電極として機能するものであり、同様にアルミ
ナ分散強化銅で構成されている。

【００３０】上部押圧子８は、この例では、前述した上
部押圧子６とは別の部材で構成されており、主として正
側電極として機能するものであり、例えばアルミナ分散
強化銅により構成されている。

【００３１】即ち、この図１に示される例にあっては、
後に詳細に説明するように、加熱のための上部押圧子６
と抵抗溶接のための上部押圧子８とは別の部材で構成さ
れており、両部材は工程別に切替えて使用されている。

【００３２】又、これら上部押圧子６，８並びに下部押
圧子７は、例えば両面回路基板が搬送される搬送路を挟
んで上下に対向して支持されており、それぞれ所定の昇
降機能により進退動作を行うように構成されている。
尚、このような昇降機構については当業者であれば適当
な機構が容易に理解されるはずである。

【００３３】次に、本発明に係る両面回路基板の面間接
続方法を、図１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら詳細に説
明する。

【００３４】まず、本発明の前提となる両面回路基板の
構造を図１（ａ）を参照して説明する。この両面回路基
板は、樹脂製フィルム状基材１を構成する２５μｍ厚の
ＰＥＴフィルムの両面に、ポリエステル系接着剤フィル
ム（図示せず）を介して、導電性金属層２，３を構成す
る１５μｍ厚のアルミニウム箔を重ね、温度１５０℃、
圧力５ｋｇ／ｃｍ²、時間３０秒の条件にて熱プレスを
行い、それらを互いに接着してて構成されたものであ
る。

【００３５】次いで、この両面回路基板を構成する積層
体は、エッチング工程へと送られ、その後、上下両面に
は導体パターン（回路パターン）としての残す部分に対
応してエッチングマスクとして機能するレジスト被膜４
が印刷技術を用いて形成される。

【００３６】その後、レジスト被膜４が印刷形成された
積層体は、所定のエッチング液に晒され、レジスト被膜
４から露出する導電性金属層（この例では、アルミニウ
ム箔）はエッチング除去される。この時、エッチングの
条件としては、エッチング液としてＮａＯＨ（１５０ｇ
／ｌ）＋Ａｉ（６ｇ／ｌ）を使用し、かつ温度７０℃で
行う、或いはエッチング液としてＦｅＣｌ₂（１２０ｇ
／ｌ）を使用し、温度５０℃で行う等が採用される。

【００３７】次いで、その両面に導体パターンが形成さ
れた両面回路基板は、本発明に係る両面回路基板の面間
接続工程へと送られる。図１（ｂ）並びに（ｃ）に示さ
れるように、この面間接続工程においては、まず第１の
ステップとして、両面回路基板の接続予定箇所に位置す
る両金属層２，３の一方若しくは双方を局部的に加熱押
圧することにより、それらの金属層２，３間に位置する
樹脂製フィルム状基材１を伝熱溶融させて両金属層２，
３を直に接触させる処理が行われる。

【００３８】この第１のステップは、図１（ｂ）に示さ
れるように、上下に対向して突合わせ状態に支持された
上部押圧子６と下部押圧子７とを用いて行われる。上部
押圧子６は加熱媒体として機能するものであり、また下
部押圧子７は後に負側電極として機能するものである。
上部押圧子６は例えばアルミナ分散強化銅を用いて構成
されており、その先端部の直径は１ｍｍ程度に設定され
ている。又、この上部押圧子６は２００℃程度に加熱さ
れており、１ｋｇ／ｃｍ²程度の圧力で回路基板に押付
けられる。すると、樹脂製フィルム状基材１を構成する
ＰＥＴフィルムは瞬間的に融点に達し、溶融、収縮、硬
化して、押圧子６の周辺部の所定箇所から押し退けられ
る。その後、さらに上部押圧子６の押圧が継続すると、
上下の導電性金属層２，３が直に接触し、図１（ｃ）に
示されるように、金属層２，３同士の接触部９が得られ
ることとなる。

【００３９】次いで、両金属層２，３が直に接触する状
態とされた回路基板は、第２のステップへと送られ、こ
こで両金属層２，３が直に接触している状態において、
それらの金属層の双方を局部的にさらに加熱して溶融さ
せることにより、両金属層２，３を溶着される処理が行
われる。この溶着処理は、正側電極として機能する上部
押圧子８と負側電極として機能する下部押圧子７との間
に通電することによる抵抗加熱によって行われる。即
ち、第１のステップの終了と共に、加熱部材として機能
した上部押圧子６は上昇し、代わりに正側電極として機
能する上部押圧子８が降下し、これと対向する負側電極
として機能する下部押圧子７との間で、例えば溶接電流
２０ｋＡ並びに溶接時間４０ｍｓｅｃ程度の通電が行わ
れ、これに伴ない発生するジュール熱によって、先に説
明した接触部９が溶融並びに溶着して溶接処理が完了す
るのである。

【００４０】この時、上部押圧子８と下部押圧子７との
間での通電は、両金属層２，３間に直接接触部９が存在
する場合に限り行われるため、接続信頼性の高い両面回
路の接合が得られる。

【００４１】本発明に係る両面回路基板の面間接続方法
及び装置の第２の実施の形態が図２に示されている。

【００４２】尚、同図において、前記第１の実施の形態
と同一構成部分については、同符号を付して説明は省略
する。

【００４３】この第２の実施の形態の特徴は、第１のス
テップで使用された上部押圧子６を第２のステップで行
われる抵抗溶接のための正側電極としての上部押圧子８
としても兼用した点にある。即ち、図２（ｂ）と図２
（ｃ）とを比較して明らかなように、樹脂製フィルム状
基材１を溶融させるために用いられた上部押圧子１０
は、第２のステップにおける抵抗加熱のための上部押圧
子１０としてそのまま兼用されており、そのため第２の
実施の形態によれば、第１のステップから第２のステッ
プへ移行する一連の工程を、押圧子の切替えなしに行う
ことができ、装置の構成が著しく簡素化される。

【００４４】尚、以上説明した実施の形態においては、
上部押圧子６，８，１０並びに下部押圧子７の材質とし
てアルミナ分散強化銅（ＯＤＳ）を用いたが、これは、
本例のようなアルミニウム合金のスポット溶接では、ア
ルミ合金の電極先端部のピックアップ（溶着）が少ない
ＯＤＳ電極材が電極寿命の向上に有効だからである。従
って、電極寿命を問題にしない場合、これに通常の抵抗
溶接で用いられているクロム銅、銅−タングステン等の
電極材を用いても良い。

【００４５】また、以上の実施の形態では、樹脂製フィ
ルム状基材１としてＰＥＴを用いたが、より耐熱性の高
いポリイミド系の基材を用いても良く、さらに導電性金
属層２として銅などのアルミ以外の物を用いても良いこ
とは勿論である。

【００４６】更に、エッチングマスクとして機能するレ
ジスト被膜４についても、エポキシアクリレート系ＵＶ
硬化型インク以外に、ドライフィルム、ソルダーレジス
ト等を用いることもできる。

【００４７】第１、第２の実施の形態により得られる作
用効果をまとめると以下のように記述される。

【００４８】（１）両面回路を貫通するスルーホールを
形成する必要がないため、接続加工コストが大幅に低減
される。

【００４９】（２）接合に付加的部材を必要としないた
め、材料コストが低減される。

【００５０】（３）接合は両面金属層パターンの接触が
完全に実現された状態で行われるため、導通不良の問題
を生じない。

【００５１】（４）加工が局部に限定されるため、加工
箇所以外での変形がなく、剛性のない薄膜樹脂フィルム
を基材とする両面回路基板の面間回路接続が可能とな
る。

【００５２】（５）高温押圧子（電極）の形状に対する
制限が小さいため、０．１ｍｍΦ以下程度の小面積での
加工も可能となる。

【００５３】（６）加熱により高温押圧子周囲の金属部
以外はすべて溶融されるので、回路形成に使用したエッ
チングマスク、或いは、導体回路の保護層等を面間接続
作業に先立ち剥離する必要がない。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、樹脂製フィルム状基材の両面に金属層を積層
してなる両面回路基板の面間接続を行うにあたり、それ
ら金属層間に介在される樹脂製フィルム状基材を先に溶
融させて両金属層を直に接触させ、その後それら金属層
を加熱溶融して溶着させるという構成を採用しているた
め、両金属層間を簡単かつ確実に整合し確実な導通をと
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る両面回路基板の面間接続方法及び
装置の実施の一形態を示す工程図である。

【図２】本発明に係る両面回路基板の面間接続方法及び
装置の他の実施の形態を示す工程図である。

【符号の説明】

１ 樹脂製フィルム状基材 ２ 上側導電性金属層 ３ 下側導電性金属層 ４ 上側レジスト被膜 ５ 下側レジスト被膜 ６ 加熱部材として機能する上部押圧子 ７ 負側電極として機能する下部押圧子 ８ 正側電極として機能する上部押圧子 ９ 上下導電性金属層の接触部 １０ 加熱部材と正側電極とに兼用される上部押圧子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂製フィルム状基材の両面に金属層を
   積層してなる両面回路基板の面間接続を行うための方法
   であって、 前記両面回路基板の接続予定箇所に位置する両金属層の
   一方若しくは双方を局部的に加熱押圧することにより、
   それら金属層間に位置する前記樹脂製フィルム状基材を
   伝熱溶融させて、両金属層を直に接触させる第１のステ
   ップと、 前記両金属層が直に接触している状態においてそれらの
   金属層の双方を局部的にさらに加熱して溶融させること
   により両金属層を溶着させる第２のステップと、 を具
   備することを特徴とする両面回路基板の面間接続方法。
2. 【請求項２】 前記第１のステップにおける加熱は、一
   方若しくは双方が加熱された一対の押圧子により両面回
   路基板をその両側から挟んで押圧することによる伝熱加
   熱により行われることを特徴とする請求項１に記載の両
   面回路基板の面間接続方法。
3. 【請求項３】 前記第２のステップにおける加熱は、前
   記一対の押圧子間に通電することによる抵抗加熱により
   行われることを特徴とする請求項２に記載の両面回路基
   板の接続方法。
4. 【請求項４】 樹脂製フィルム状基材の両面に金属層を
   積層してなる両面回路基板の面間接続を行うための装置
   であって、 面間接続対象となる両面回路基板を挟んで進退自在に対
   向支持された一対の押圧子と、 前記一対の押圧子の一方若しくは双方を前記樹脂製フィ
   ルム状基材が溶融する程度の温度に加熱するための手段
   と、 前記一対の押圧子を抵抗溶接のための電極として機能さ
   せるための手段と、 を具備することを特徴とする両面回路基板の面間接続装
   置。