(57)【要約】      （修正有）【課題】プリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を直接印刷により作製する方法を提供する。【解決手段】１）導電性粒子、バインダ−としてポリアミド酸、及び溶媒を含むペ−スト組成物で、基板にパタ−ンを印刷するステップ、２）上記プリント回路基板を焼成して、ポリアミド酸をイミド化するステップ、３）上記プリント回路基板を電気メッキするステップ、を備える。また、上記方法で作製したプリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を提供する。【効果】製造工程を簡素化し、時間や費用を節約し、廃棄物を最小限にしながら、直接印刷のアディション法を適用して、プリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を作製できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を直接印刷により作製する方法であって、該方法には、
１）導電性粒子、バインダ−としてポリアミド酸、及び溶媒を含むペ−スト組成物で、基板にパタ−ンを印刷するステップ、
２）前記プリント回路基板を焼成して、前記ポリアミド酸をイミド化するステップ、及び
３）前記プリント回路基板を電気メッキするステップ、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記印刷するステップを、スプレ−塗布、ロ−ラ−塗布、スクリ−ン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、アニリン印刷、ディスペンシング、ロ−タリ−スクリ−ン印刷、又はインクジェット印刷により行うこと、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板を、紙、ポリエステル薄膜、又はポリイミド薄膜とすること、を特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
多層を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を作製する方法であって、該方法には、絶縁パタ−ンを印刷するステップ及び前記ステップ１）〜３）を更に繰り返し備えること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
両面及び導電性ビアホ−ル又はスル−ホ−ルを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を作製する方法であって、該方法には、前記基板に穴を開けるステップ、及び前記基板のもう片方の面への前記ステップ１）〜３）を更に備えること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法で作製する、多層を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）。
【請求項７】
請求項５に記載の方法で作製する、両面及び導電性ビアホ−ル又はスル−ホ−ルを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）。
【請求項８】
請求項１に記載の方法で作製する、プリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）。
【請求項９】
前記プリント回路基板（ＰＣＢ）又は前記フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）の前記回路を、ＲＦＩＤアンテナとすること、を特徴とする請求項８に記載のプリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペ−スト組成物を使用して基板に直接印刷して、プリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を作製する方法に関する。また、本発明は、該方法により作製したプリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣＢ又はＦＰＣＢは、その上に様々な部品を半田付け又は実装して装置を機能させる、最も基本的な電子部品である。ＰＣＢ又はＦＰＣＢを、銅張り積層板（ＣＣＬ）又はフレキシブル銅張り積層板（ＦＣＣＬ）を其々エッチングして、特定のパタ−ン又は回路を有するよう製造する。エッチングによるパタ−ニング方法は、「サブトラクティブ法」と呼ばれる。
【０００３】
一方、多くの研究及び取組が、直接印刷によるアディティブ法を、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）を含むディスプレイ、タッチパネル、ＲＦＩＤ、電磁波シ−ルド等において形成する比較的単純なパタ−ンに対して、製造工程が複雑で、製造工程後に処理が必要な多量の廃棄物が発生するサブトラクティブ法の代わりに、適用することに対して行われてきた。上記取組の範囲を拡大するなかで、ＰＣＢ又はＦＰＣＢを、基板上に導電パタ−ンを直接印刷して、経済的に製造することで、サブトラクティブ法の複雑さや廃棄物の問題を回避する試みが行われてきた。しかしながら、ＰＣＢ又はＦＰＣＢには多数の部品を実装又は半田付けするため、直接印刷によるＰＣＢ又はＦＰＣＢの製造には、依然として、導電率の他にも耐熱性、粘着強度、及び半田濡れ性等、克服すべき多くの問題が存在する。例えば、韓国特許仮公開第１０−２００８−００１３２０７号では、導電パタ−ンを、銀、カルバミン酸アンモニウム及びバインダ−から主に構成する銀ペ−ストを使用して形成し、次に、金属をパタ−ン上に電気メッキして、低抵抗の金属パタ−ンを獲得することを、開示している。かかる導電パタ−ンには、接着強度及び耐熱性に関して基本的な問題があり、該パタ−ンでは、部品を半田付け実装するのに耐えられない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、プリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を直接印刷により作製する方法を提供することである。
【０００５】
本発明の別の目的は、両面又は多層を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を、直接印刷により作製する方法を提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、ＲＦＩＤチップと接合可能な印刷アンテナを有するフレキシブル基板を提供することである。
【０００７】
また別な本発明の目的は、回路を直接印刷して形成する、プリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、プリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を、直接印刷により作製する方法を提供するものであって、該方法には、
１）導電性粒子、バインダ−としてポリアミド酸、及び溶媒を含むペ−スト組成物で、基板にパタ−ンを印刷するステップ、
２）プリント回路基板を焼成して、ポリアミド酸をイミド化するステップ、及び
３）該プリント回路基板を電気メッキするステップ、を備える。
【０００９】
また、本発明によれば、多層を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を提供し、該基板には、絶縁パタ−ンを印刷するステップ及び、１）〜３）のステップを更に繰り返し備える。
【００１０】
また、本発明によれば、両面、及び導電性ビアホ−ル又はスル−ホ−ルを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を提供し、該基板には、基板に穴を開けるステップ及び、基板のもう片面への１）〜３）のステップを更に備える。
【００１１】
また、本発明によれば、上述した方法により直接印刷して、単層、多層又は両面を有する、プリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を提供する。
【００１２】
「プリント回路基板（ＰＣＢ）」又は「フレキシブルプリント回路基板」の「回路」は、アンテナ及び回路を含む導電パタ−ンを意味する。
【００１３】
ペ−スト組成物を、好適には０．０１〜９６ｗ％の導電性粒子、０．５〜９６ｗ％のポリアミド酸、残りの溶媒から構成する。必要に応じて、ペ−スト組成物には、更に金属前駆体を備えてもよい。ポリアミド酸を、好適には以下の化学式１で定義したものとする。
【００１４】
【化１】
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Ｒ１及びＲ２を其々、Ｎ、Ｏ、及び／又はＳを有する炭化水素鎖又はヘテロ原子鎖とし、或いはＲ１及びＲ２で、ベンゼン環間の架橋又は溶融を示す。Ｒ１及びＲ２を其々、例えば、ＣＯ−、−ＳＯ２−、−ＣＨ２−、−Ｃ２Ｈ４−、−Ｃ３Ｈ６−又は−Ｏ−とする。
【００１５】
ポリアミド酸を、下記化学式２で定義した芳香族二酸無水物及び下記化学式３で定義した芳香族ジアミンを重付加して得る。溶媒として、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（「ＤＭＦ」）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（「ＤＭＡｃ」）、Ｎ−メチルプロリドン（「ＮＭＰ」）、テトラメチル尿素（「ＴＭＵ」）、ジメチルスルホキシド（「ＤＭＳＯ」）又はそれらの混合物を、芳香族二酸無水物及び／又は芳香族ジアミンを溶解する、又は分散するのに使用する。本発明では、「溶媒」は、溶媒及び分散媒を含む広範な媒質を意味し、場合によっては「溶液」を、分散系を含めて使用する。ポリアミド酸バインダ−を、芳香族二酸無水物溶液と芳香族ジアミン溶液とを混合して、作製する。芳香族二酸無水物溶液の溶媒を、好適には、芳香族ジアミンのものと同じにし、分離させることなく結果的に得られるバインダ−の溶媒として、移入する。
【００１６】
【化２】
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【００１７】
【化３】
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Ｒ１及びＲ２を其々、Ｎ、Ｏ、及び／又はＳを有する炭化水素鎖又はヘテロ原子鎖とし、或いはＲ１及びＲ２で、ベンゼン環間の架橋又は溶融を示す。
【００１８】
上記化学式２で定義した芳香族二酸無水物を、例えば、１，２，４，５−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、３，３'，４，４'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（「ＢＴＤＡ」）、オキシジフタル酸無水物（「ＯＤＰＡ」）、３，３'，４，４'−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物（「ＤＳＤＡ」）、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（「ＢＰＤＡ」）、３−ヒドロキノン−Ｏ，Ｏ’−アセト酢酸無水物（「ＨＱＤＡ」）又は２，２−ビス[４−３，４−ジカルボキシフェノキシフェニル］プロパン二無水物（「ＢＰＡＤＡ」）とする。
【００１９】
上記化学式３で定義した芳香族ジアミンを、例えば、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、オキシジアニリン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、又は４，４'−ジアミノベンゾフェノンとする。
【００２０】
本明細書では、「導電性粒子」は、導電性材料の粒子を意味する。この材料は、固体の状態で電気伝導性がある限り、制限はない。同材料を、金属又は非金属、金属又は非金属の酸化物、炭化物、ホウ化物、窒化物又は炭窒化物とし、カ−ボンブラックやグラファイト等の炭素質粒子までも含めるものとする。例えば、導電性粒子を、金、アルミニウム、銅、インジウム、アンチモン、マグネシウム、クロム、スズ、ニッケル、銀、鉄、チタン、及びそれらの合金の粒子、及びそれらの酸化物、炭化物、ホウ化物、窒化物、又は炭窒化物の粒子とする。炭素質粒子としては、例えば、鱗状天然黒鉛、膨張黒鉛、グラフェン、カ−ボンブラック、ナノカ−ボン、及びカ−ボンナノチュ−ブがある。粒子の形状については、特に制限しないが、例えば、平坦、繊維状又はナノサイズとする。こうした粒子を、単独又は組み合わせて使用してもよい。
【００２１】
本明細書では、金属前駆体は、有機金属化合物を意味しており、該化合物では、金属をＰ、Ｓ、Ｏ、及びＮ等のヘテロ原子を介して有機材料に結合し、該化合物は、対応する金属の融点より遥かに低い温度で金属化する。こうした金属前駆体として、例えば、ケトン、メルカプト、カルボキシル、アニリン、エ−テル又はチオ硫酸塩基に結合する金属が挙げられる。
【００２２】
直接印刷として、刷毛塗り、スプレ−塗布、ロ−ラ−塗布、スクリ−ン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、アニリン印刷、ディスペンシング、ロ−タリ−スクリ−ン印刷、又はインクジェット印刷等が挙げられる。
【００２３】
剛性板以外に、様々なフレキシブル基板、例えば紙、ポリエステル薄膜及びポリイミド薄膜等を、本発明に使用できる。
【００２４】
本発明では、印刷したパタ−ンを、周囲温度以上で乾燥し、その後望ましくは１５０℃〜３５０℃で熱処理又は焼成して、ステップ２）でポリアミド酸をイミド化する。金属化させる熱処理を、イミド化させる熱処理と別に、或いは同時に該温度範囲で、金属前駆体をペ−スト中に使用する場合には、実施できる。該ペ−ストは基板に固着されるが、これはかかる熱処理により金属前駆体が金属化され、ポリアミド酸バインダ−が閉環するためである。イミド化したバインダ−は４００℃超にも耐えられる。
【００２５】
本発明によれば、多層又は両面を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を、容易に作製できる。ビアホ−ル及びスル−ホ−ルを、両面を有するＰＣＢ又はＦＰＣＢ用基板を通して、或いは多層を有するＰＣＢ又はＦＰＣＢ用絶縁層を通して形成する。ビアホ−ル又はスル−ホ−ルを導通するための導電パタ−ンを、回路の第２層とは別に、又は回路の第２層と共に印刷してもよい。如何なる場合も、回路の両面及び多層を、数回の印刷のみで、得られる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、製造工程を簡素化し、時間や費用を節約し、廃棄物を最小限にしながら、直接印刷のアディション法を適用して、プリント回路基板（ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）を作製できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】調製例１で形成したパタ−ンを示す写真である。
【図２】実施例１におけるポリイミド薄膜上のプリント回路を示す写真、及びその部分拡大図を示す。
【図３】実施例１でのポリイミド薄膜に電気メッキしたプリント回路の写真、及びその部分拡大図を示す。
【図４】多層回路を有するＦＰＣＢを製造する工程を概略的に示したチャ−トである。
【図５】両面回路を有するＦＰＣＢを製造する工程を概略的に示したチャ−トである。
【図６】実施例４におけるポリイミド薄膜上のプリントアンテナを示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、実施例について詳細に記載するが、本発明の範囲は、これらの実施例によって限定されると解釈されるものではない。様々な変形例又は変更例が、本発明の範囲内で、可能である。
【００２９】
（調製例１〜７）
バインダ−の調製
１９．２ｇの４，４'−ジアミノジフェニルエ−テル（「ＯＤＡ」）を、８０ｇのＮ−メチルピロリドンに溶解して、ＯＤＡ溶液を調製する。２０．９ｇのピロメリト酸二無水物（「ＰＭＤＡ」）を、８０ｇのＮ−メチルピロリドンに分散させて、ＰＭＤＡ分散系を調製する。ＰＭＤＡ分散系をＯＤＡ溶液に滴下しながら２時間添加する。混合物を、２４時間、室温で撹拌して、反応させて、ポリアミド酸バインダ−を調製する。
【００３０】
ペ−ストの調製
１５０〜２１０ｇの、平均粒度を２．０とする板状の銀粉末（直径は厚さの５０倍である）を、３０ｇのＮ−メチルピロリドン、及び６０〜１５０ｇの上記で調製したポリアミド酸バインダ−を、表１に示した割合で完全に混合して、銀ペ−ストを調製する。ポリイミド薄膜に、パタ−ンを、図１で示したように、スクリ−ン印刷機でインクとして該銀ペ−ストを使用して、印刷する。該薄膜を含む印刷物を、約１０分間２００℃で焼成して、揮発性有機化合物を除去し、ポリアミド酸バインダ−をイミド化する。形成したパタ−ンの表面抵抗、接着性、硬度、及び熱安定性について測定し、表２で示した。実施例毎の表面抵抗を、表３にグラフで示した。表面抵抗については、４プロ−ブ法で、接着力についてはテ−プ法（ＡＳＴＭ−Ｄ３３５９Ｂ）で、硬度については鉛筆硬度試験（ＡＳＴＭ−Ｄ３３６９）で、測定する。ペ−ストの熱安定性については、加熱及び半田付け時の溶融状況及び変形を観測して、以下の通り評価する。
◎：優、４００℃に加熱した半田ごてを１分間接触させても、変形が認められない。
○：良、半田ごてで半田付けした後、変形が認められない。
△：普通、２８０℃に保ったオ−ブン内に３０分入れた後、変形が認められないが、半田ごてで半田付けした後に、変形が認められる。
Ｘ：２８０℃に保ったオ−ブン内に３０分入れた後、変形が認められる。
（表１）
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（表２）
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◎極優、○優、△普通、Ｘ悪
【００３１】
【表１】
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【実施例１】
【００３２】
ポリイミド薄膜に、回路パタ−ンを、図２で示すように、スクリ−ン印刷機で、調製例５で調製した銀ペ−ストを使用して、印刷する。該薄膜を含む印刷物を、約１０分間２００℃で焼成して、揮発性有機化合物を除去し、ポリアミド酸バインダ−をイミド化する。
【００３３】
硫酸銅２２０重量部を、純水６００重量部に溶解する。活性炭２重量部を、該溶液に添加し、この溶液を次に３時間撹拌し、濾過する。濾液を、硫酸６６重量部、５００７−ＭＵ１０重量部、５０００−Ａ０．５重量部及び５００７−Ｂ（ＩＢＣ社製）０．５重量部を、浸液乾燥剤として溶液に添加した後、撹拌する。１０００ｍｌの最終メッキ浸液を、塩化ナトリウム０．００１６６重量部及び残りの純水を添加した後、これを得る。
【００３４】
銅を、メッキ浸液中で、回路パタ−ンに陰極を接触させ、１〜３０分間０．５〜５Ａ／ｄｍ２を印加して、回路パタ−ンにメッキする。
【００３５】
多層セラミックコンデンサを、このメッキした回路に４００℃で半田ごてで半田付した。接着力を、引張強度試験器を使用して剥離強度として０．９ｋｇｆと測定した。メッキ回路を図３に示す。
【実施例２】
【００３６】
実施例１で作製したフレキシブル回路基板に、絶縁層を印刷し、焼成する。回路の第２層を、回路の第１層と同様にして絶縁層上に印刷する。回路の第２層ビアホ−ルとは別にビアホ−ルを導電する導電パタ−ンを、印刷してもよい。薄膜を含む印刷物を、約１０分間２００℃で焼成して、ポリアミド酸をイミド化し、実施例１のように電気メッキする。その工程を図４に示す。
【００３７】
多層セラミックコンデンサを、メッキした回路に４００℃で半田ごてで半田付けした。接着力を、引張強度試験器で０．８５ｋｇｆと測定した。
【実施例３】
【００３８】
実施例１で作製したフレキシブル回路基板のもう片面に、回路の第２層を基板に、回路の第１層と同様にして印刷する。回路の第２層ビアホ−ルとは別にビアホ−ルを導電する導電パタ−ンを、印刷してもよい。薄膜を含む印刷物を、約１０分間２００℃で焼成して、ポリアミド酸バインダ−をイミド化し、実施例１のように電気メッキする。その工程を図５に示す。
【００３９】
多層セラミックコンデンサを、メッキした回路に４００℃で半田ごてで半田付けした。接着力を、引張強度試験器で０．９１ｋｇｆと測定した。
【実施例４】
【００４０】
ポリイミド薄膜に、携帯電話用ル−プアンテナを、図６で示すように、スクリ−ン印刷機で、調製例５で調製した銀ペ−ストを使用して、印刷する。薄膜を含む印刷物を、約１０分間２００℃で焼成して、ポリアミド酸バインダ−をイミド化する。この印刷物を、実施例１のように電気メッキする。
【００４１】
多層セラミックコンデンサを、メッキした回路に４００℃で半田ごてで半田付けした。接着力を、引張強度試験器で１．１ｋｇｆと測定した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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