JPS5922387A - フレキシブル印刷抵抗回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレジン板を用いたフレギンプル（ｆｌｅｘｉｂ
ｌｅ。

可撓性）印刷抵抗回路基板の製造方法に関するものであ
る。

最初に従来の印刷抵抗回路基板の製造方法について説明
する。現在の印刷抵抗回路基板の大部分を占めるものは
約２０年前に開発されたものでカーボンレジン系の抵抗
ペーストを用いて、スクリーン印刷法によってレジン系
のリジッド（ｒ♂ｇｉｒｌ　）印刷回路基板の上に印刷
し、高温焼成し、抵抗調整後、保護塗装したものである
。目的によって印刷回路基板の表面（印刷回路のある而
）と、裏面を利用したものがあるが、裏面を用いたもの
が大部分である。（以下ＰＲＣ（Ｐｒ１ｎｔｅｄ　Ｒｅ
５ｉｓｔｏｒ　Ｃ１ｒｃｕｉｔの意）と略称する） この技術は既に公知であるので、簡単のため省略する。

（なお基板としてセラミックを用い、抵抗ペーストとじ
てガラス−導電＋３１Ｅメタルパウターヲレジノ系塗別
に混和したいわゆるメタルグレーズペーストを用い、８
０ｏ℃前後で高ｒ！ｉＡ焼結した印刷回路基板があるが
、ここでは剤１れない。）前記ＰＲｃ基板は勿論小さい
曲率半径で曲げることｔ」、できない。リジッド基板を
用いたこと及び抵抗＊　＋ｉｔ７又はＣｕ清をエツチン
グして設けた導電回路に連結する４社ペースト部分にク
ラックを生じ、そのため抵抗値が異状に増大したり、甚
だしいとき１７Ｊ−断線するからである。

しかるに最近になってレジ７基板としてフレキ／プル基
板を用いた印刷回路基板の需要が増してき／こ。ｒに卓
等の基板の用途が大きくなったため、ノ１（板自身が曲
げられたり、或い１ｌＳｉ波形に曲げられたりする必要
性が多くなったからである。

前記した理由によりＰＲＣ基板もフレキシブルな１′！
１−質を有することを要請されるようになった。

しかしながら−膜抵抗器としての特１生を充分に満足す
るフレキ／プルＰ１ぽ基板はなかったのである。

その理由を次に簡単に述べる。

（１）リジッド基板を用いたＰＲＣの抵抗ペーストのバ
インダは熱硬化性レジンを用いたために、前記したよう
に曲げ試験等でクラックの入らないようにすることは極
めて困難である。

（２）ＰＲＣの抵抗ペーストのバインダを熱可塑性しく
なること、負荷寿命試験、耐熱試験、耐湿試験等でその
眠気的特性が許容変化範囲を越えることか多い。即ち抵
抗ペーストに内在する欠点を露呈する。

本発明の目的は前記した諸欠点を改良し、実用に供し得
るフレキ／プル印刷抵抗回路基板の製造方法を提供する
ものである。

この目的を達成するために、本発明に係るフレキンプル
印刷抵抗回路基板の製造方法は、７レキンブルレジン板
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カーボン粉末を分散してイ
ｑられた抵抗ペーストを用いて、印刷法により形成した
印刷Ｊ、Ｋ　Ｊｉ”ＣＩρノ路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卸１に説）ＪＪする。

本発明者はフレキ／プル回路基板のイｖ１究に当って、
最初に熱硬化成レジ／をバインダど−・ｊ“る抵抗ペー
ストを改めて検討した。熱硬化成レジンの中にも例えば
変１＜ＪＥエポキ／レジンのように多少熱軟化性特性を
有するものがあるので、その上うなし／ノに至る丑で実
験し検討した。しかし、その結果、やｒｒｉシ熱硬化性
レジンではイ祇めて困傅りであることを再確認した。そ
うすると熱ＩＥｆ塑性レジンを用いるより外に方法がな
いわけである。しかし該レジンを／ｆノいるときは前記
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緒特性の試、験
におりて、その抵抗変化率の／ト容限界がどの程度丑で
許されるかを検討し、ここ数年間研究を１Ｆねた。

その結果、バインダ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、史に研究を重ねた結
果、ここに充分に実用に則し得るフレキ／プル回路基板
の製法を完成した。

もつとも、従来フレキノブルレ７ン板の上に、熱り塑性
レジンを用いた導ｒＥ・塗料（広義に解釈し抵抗ペース
トもｉｔぜる）によるフレキ／プル回路基板の研究がな
かったわけではない。次にその代表的文献を挙げる。

（イ）ＩＴＪ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　　　ｑ″Ｍ１頭昭５４−２２８２９号（
ロ）’ａＪ撓性多層印刷回路基板の製造方法特願昭５４
−２９５２８号 （ハ）可撓性多層印刷回路基板の製造方法ｚ１；１モ＃
１イ［’Ｊ　　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眠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った。又具体
的な数字も発表されているものは少いようである。

本発明者は、バインダとしては従来既に広く市販されて
いる熱ｌｉＪ塑性レジン、それも混合又はブレンドする
といった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、かつ特Ｉクトの１役も優れた印
刷抵抗を得るだめの条件を研究した。以ド諌研死につい
てｌ？ｆｉ単に説明する。

最初にバインダについて述べる。熱可塑性レジ／につい
て最も低い表面固有抵抗ρ′Ω／ｉ」（膜厚１５）ｔｍ
、　）　、　Ｉ　ＤΩ／１］の１直のサンプルを第１図
に示すようｆ（バタンで作る。図において１にＬフレキ
シブルレジン基板＋　２１は印刷抵抗、６はＡ４７の導
電端子である。全く同・鎌のパタンで１の裏面にも作る
。次に第２図の（ｂ）図に示すγ、θで曲げ試験の際の
曲十半匝及び曲げ角度θを定義するものとし、同（ａ、
）図に示すようにθ＝６６０℃とし、かつｒ＝＝　２　
ａｍとしたとき、該曲げ試験を繰り返した場合クラック
を生じないことを条件として使用しレジンを選び、その
中から亀気的諸特性の優れたものを選定した。

なお第２図の（ａ）、（ｂ）図において第１図と同じ部
分については同一の符号を利して説明を省略する。

図において２２は裏面に印刷された抵抗である。その結
果ポリエステル系のレジンとスナレンラバーが適してい
ることが分った。ρ′の直が１０Ω／Ｌｌというのはレ
ジン含有量が最も少ないため、曲げ試験で最もクラック
を生じゃすｂのでこの′値を選んだ。なおθ−３６０℃
、ｒ＝２ｍｍ　といらのは曲げ試験としては最も酷しい
条件なので、このようにした。

次に抵抗ペーストに使用するカーボンパウダーについて
簡単に述へる。該カーボンについては従来のＰＲ−Ｃ技
術について既に広く公チ［］となっているからである。

（ａ）低抵抗ペースト（１０〜２００Ω／口）；主とし
て鱗片状グラファイトを用い、それに平均粒度６０ｍμ
ｍ以下のカーボンブラックをｉ　ｏｏｏ℃くらいの高温
処理（Ｈ２’　、　Ａｒ　、　Ｎ２ガス雰囲気中）した
ものを僅かに添加したものを用いる。

Ｃｂ）中抵抗ペースト（１００Ω／口〜５０にΩ／口）
；アセチレンブラック又はアセチレンブラックに平均粒
度３０ｍμｍのカーボンブラックを僅かに混合したもの
を用いる。アセチレンブラックはＮ２ガス中で（６００
〜５００）℃で、カーボンブラックは前記の条件で処理
したものである。

（Ｃ）高抵抗ペースト（２０にΩ／口〜２００１（Ω／
口）；平均粒度ろ０ｍμｍのカーボンブラック、又は該
カーボッに平均粒度３０７’μｍ以下の無機絶縁・ぐウ
ダー例えば酸化チタンの如きものを僅かに混入したもの
を用いる。カーボンブラックは使用に先立って前記のよ
うなβＪｊ５処理をほどこす。

次に実施例について説明する。

基板としてはポリエステル系、ポリイミド系。

ポリアミド系等のフレキシブルレジン板を用いることが
できる。本例の場合にはポリエステル系のものを用いた
。厚さは０．１Ｍｍである。

この基板の」二に第１図のような抵抗・；タノを印刷す
る。寸法は１　ｍｍ　ｘ　７岬腸で膜厚Ｑよ１５７ｉ＋
ｌＬである。

次に抵抗ペーストについて述べる。表面固有抵抗（、ｌ
ｑ、Ｊ、ド比抵抗と略称する；単位Ω／１」又はにΩ／
口）の１直により、前記したカーボンの組合せ、処理を
行０たものを用いる。次に調合例を挙げる。

・・・・・２Ｉ］〜４０％ ポリエステルレジン（ダイヤボンドＫＫ製）・・６０〜
４０％ブチルカルピトール（関東化学ＫＫ　製）　　　
　・・・・・２０％なお前記エクセル７オは粒度５０ｍ
μＩｎ以下の代表的無定形カーボンブラックである。こ
れを充分に混練すると印刷に適した抵抗ペーストが得ら
れる。

比抵抗の直はカーボンとレジンとの比率を前記の配分比
の中で変えることによって、１００Ω／１」〜５０にΩ
／口Ｏものが得られる。（但し完成後の抵抗膜厚が１５
μｍの場合） 印刷抵抗回路の製造法は既に広く公知となっているので
簡単に述べる。印刷法としては手軽なスクリーン印刷法
を用いる。テトロン生地を用い、設計に基づいて適当な
印刷マスクを作る。印刷時の抵抗膜の厚さはテトロン生
地及びレジン感光膜の厚さによって定めるのがよい。ペ
ーストの濃度、印刷時の印圧によっても調整できるが、
ｍ、産には適しないようである。

前記の抵抗ペーストを用い、フレギシプルレジノ板の上
に印刷し、これを乾燥した１ｋ、１２０℃。

５０分〜５０分焼成する。この場合１１菊厚が１５μｍ
くらいなら前ｆｉＬの範囲の比抵抗の印刷ＩＪｋ　Ｉ：
Ｍ’、が・１１１られる。

次にこの抵抗の両端に第１図及び第２図（ａ）図、（ｂ
）図に示すようにフレキンプルのＡ（１（＠料金焼きつ
け／こ端子６を作る。

最後に、湿度１機械的損傷から抵抗部分を守るために、
適当なフレキシブルレジン塗料によって深護皮膜を設け
る。

なお実際の場合には、表面又は裏面の導社回路との接続
に必要な導電パス（ｐａｔｈ　）　、スルーホール等を
設けその間を連結するために、１）１記のフレギシブル
ｈｇ塗料を焼きつける。

次に前記のようにして作った印刷抵抗の機械的試験及び
亀気的試１験について＋７１’ｉ単に述べる。

サンプルは第１図に示す。図において１はポリエステル
系レジン基板で厚さは［）、１　ｍｍである。２１は本
発明に係る印刷抵抗（なお裏面には２１と全く同じよう
に印刷抵抗２□が焼きつけられている。

（第２図の（Ｇ）　、　（ｂ）図参照））抵抗ｊ′１の
同法ば１１ＪＩｍＸ７０１１１１＋１で厚さは７５μｍ
、、、　ｉＱ個並列印刷である。

（１）機械的試験 （１１）曲げ試験 第２図の（ａ、）図、（ｂ）図に示すように基板１を曲
率半径ｒ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同様の印刷抵抗であ
る。い捷一般に、 Ｒｏ　、’　１％′ｏ：曲げ試験前のＡＡ聞及びＡ’Ａ
ｊ間の抵抗層Ｒ、Ｒ”　：　（ａ）図ノ／ｆ＋１　ｔｌ
状’ｍ　（７）　Ａ　Ａ　Ｉｂ’Ｊ　及ヒＡ’Ａ’　Ｉ
＝’Ｊ　（Ｄ抵抗値 とし、曲げ角度　０　＝　３６０℃　における抵抗変化
率ＲＲｏ　　△ＲＲ δＲミーーーーー　−−−＝　（−−−１）　Ｘ　Ｉ　
００％　（］）Ｒｏ　’　　　Ｒｏ　　　Ｒ。

を実測した結果を第６図に示す。横軸は曲率半径γで、
縦軸は変化率である。■は（１）式のδＲ２■は（２１
式のδＲ′を示す。曲線■によると第２図の（ａ）図の
外側に印刷された抵抗変化率ｔ：ｊ、曲率半径ｒが小に
なるほど犬になることが分るＤ］１（抗の有効長が大に
なるためと考えられる。なよｒ・ｒが１ａｍ　（殆んと
４〕’Ｆり曲げの状態）という極めて小さい場合でも、
本発明の場合には変化率が極めて犬になったり、断線し
たり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６図の曲線■で見るように正になっている。

その理由はｒが極めて小になると抵抗層の内Ｍ１５に生
ずる歪（ひずみ）が大である＼ ことによると考えられる。従ってｒが犬になるとδＲ’
は小となり、ｒが１００１１１ｍ＜らいになると負のＩ
直になることが実測された。

なおγが１１１１ｍという、殆んどＪ７Ｆり曲げ状態で
変化率が１５％以Ｆというのは極めてよい結果といえる
であろう。なおグラフはサンプル１【］個の平均値で、
ばらつきは１′％以内である。

次に一般に曲率半径ｒは３　ａｍｍ以上いうことは１／
７ｉんどないから抵抗変化率は５％以下と見てよいであ
ろう二従って充分使用し得ることが明らかである。

（１２）繰り返し曲げ試験 ツーンプルｉｄ第１図に示すものと同様のものを用い、
曲率半径ｒの値を５ｍｍ、曲げ角度０を６６００とした
ときの曲げ試験を繰り返し行った。その場合繰り返し数
ｎと（１）式に示す変化率との関係は第４図に示す通９
である。但しＲＯは初期抵抗１直、Ｒｕ試験後の抵抗１
直である。曲線はサンプル数１０個の平均値を結んだも
ので、ばらつきは１％以内である。図によれば繰り返し
数１＝１０００で変化率１５％というのは良い結果とい
えるであろう、。

（ＩＩ）電気的特性試験 以下の諸試験では印刷抵抗の供試サンプルは同一で、次
の通りである。（第１図参照）印刷抵抗の長さくＡＡ）
、：　　５０羽！／　　幅　　　＊　　　　　　　１ｒ
ｎｍ初抵抗Ｒ６＝５０にΩ サンプル数：１０個 （注：保護塗装あり） なお各試験後の抵抗値を１えとすると変化率δＲに１、
（１）式で表わされる。試験結果を示すＵ、［：のグラ
フハ谷データの平均直を結んだもので、ばらつきは小さ
く何れも１％以下である。

＜　２．１　）：１ｉｉ１湿放置特１牛試験条件：湿度
９５％相対湿度２周囲Ｍｌｌ’Ｌ度４０℃放１６時間と
抵抗変化率との関係は第５図に示す通りである。約５０
０時間で一定値５％と４る。好結果である。

（２，２）　高温放置特性 試験条件二周囲温度１００℃、放置時間１１）００時間
試験結果は第６図に示す通りである。約４００時１ト１
で変化率δＲは一５％一定となる。好結果である。

（２，／３　）　　温度ザイクル特性 試験条件ニー４０℃、ろＤ保時持→−１−１００℃、３
０分保時→−４０℃、　３０分保時→（このサイクルを
繰り返し１００回） 試験結果を第７図に示す。５０ザイクル、１００ザイク
ル後の変化率δ１くけそれぞれ２６６．３％で好結果と
いえるであろう。

（２，４）　　負荷寿命試験 試験条件：周囲７．Ｗ１度７０℃、負荷１／３２Ｗ。

負荷時間１０００時間 試験結果は第８図に示す通りで、変化は負側である。約
４００時間で一５％一定となる。好結果である。

（２，５）温度特性試験 試験条件：湿度６０％相対湿度、恒温槽中で２０℃→６
０℃→１００℃→２０Ｃの各温度に２０分保時後測定 試験結果は第９図に示す如く１へめでよい特性である。

温度変化率がこのように小さいのは基板と印刷抵抗の膨
張係数が近似しているためと考えられる。

最後に本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基板に１吏用できる特注
の優れた抵抗ペーストは少なかつ／こ。そのだめ実用に
供し得るフレキシブル印刷抵抗回路基板は少なかった。

本願発明は近来ますます需要の増大したフレキ／プルレ
ジン基板を利用１するため、バインダとして熱可塑１ｇ
Ｌレジンを用いる印１ｄｌｌ用抵抗ペーストを開発した
。

（２）その結果、印刷法によるル・ヤーンプル印刷抵抗
回路基板を、安価に提供することができた。

（３）該基板はａ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イ（Ｉる
ものである。

（４）本１頭発明に基づく基板の製ｉ省方法は簡便であ
るから、小企業でも充分実施しイ６るものであり、１＋
ｌｌｉ洛も低廉である。

【図面の簡単な説明】

第１図は供試印刷抵抗のパタンを示す平面図、第２図の
（ａ）図は曲げ試験方法を示すもので（ｂ）図は曲げ角
度及び曲率半径を示す図面、 第６図は曲率半径と抵抗変化率との関係を示すグラフ、 第４図は曲げ試験の繰り返し故と抵抗変化率との関ｉ系
を示すグラフ、 第５図は耐湿放置特注を示すグラフ、 第６図は高温放置特性を示すグラフ、 第７図は温度サイクル特性を示すグラフ、第８図は負荷
寿命試験の結果を示すグラフ、第９図は温度特性試験の
結果を示すグラフである。 図において、 １・・・フレキシブルレジン基板 ２１．２□・・・印刷抵抗 ６・・・Ａｑ端子　　　　　　　　　　である。 ぁ１　。　　　　　　　　　　１°１ ｒ　（ｌｎｍ　）　−十 第２図 （・）　　　　　　　第４図 ｎ（Ｍり返し数）− 放置時間（Ｈｒ）− 第６図 放置時間　（日「）− 〇　　　　’５０　　　１００ サイクル数−一ヤ 第８図 負荷時間（１−１ｒ）□ 手続補正書（自発） 昭和５８年４月ＩＬ：１日 特許庁長官　　若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５７年　　特訂願第１３ＣＩ　４０５号２　発明の
名称　　フレキシブル印刷抵抗回路基板の製造方法３　
補正をする者 匍）件との関係　　特許出願人 住　所　　富山県上新用郡犬謬りｆｆ町下大久保３１５
８番地氏　名（名称）北陸電気工業株式会社 ”・代表者　　中　　村　　正　　夫 ６、　補正により増加する発明の数　　なし補　　正　
　の　　内　　容 図面の第６図を別紙の通り補正する。 第　１　図 第２図 （ａ） 第３図 ２３４５ ｒ（ｍｍ）− 第４図 口（繰り返し数）− 放置時間　（Ｈｒ）□

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　フレキシフ゛ルレジン板の」二に、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
   中にカーボン粉末を分散して得られた抵抗ペーストを用
   いて、印刷法により形成した印刷抵抗回路（以下Ｐ　Ｒ
   Ｃと略称する）を有することを特徴とする、フレキ／プ
   ル印刷抵抗回路基板の製造方法。 ２前記抵抗ベーストとじて、 （１）６００℃〜５ｏｏｒ：の還元性又妊、不活性ガス
   中で熱処理したアセチレンブラックと、９００℃〜１２
   ＵＯ℃の前記したガス中で熱処理した粒度ろ０ｍμｍ以
   下８無定形カーボンブラツクとの混合・吻　　　　　　
   ・・・・・・（２０〜４０）重＃％（１１）ボリエステ
   ルレンン　　・・・・・・（６０〜４０）重量％（ｌｉ
   ｌ）適当な溶剤　　　　　　　　・・・・・　２０市量
   ％刷　ｉｏｏ重＃％