(57)【要約】  本発明は、第１の導電材料１および第２の導電材料２を含む導電部材と、この導電部材を被覆する絶縁部材３とを有する複数の導体１１を備える。複数の導体１１は、格子状に配置されて織布状に織られ、互いに交差する箇所が電気的に接合される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電材料および第２の導電材料を含む導電部材と、前記導電部材を被覆する絶縁部材とを有する複数の導体を備え、
前記複数の導体は、格子状に配置されて織布状に織られ、互いに交差する箇所が電気的に接合されることを特徴とする配線板。
【請求項２】
前記導電部材は、前記第１の導電材料と前記第２の導電材料が２層構造をなしている請求の範囲１に記載の配線板。
【請求項３】
前記第１および第２の導電材料は金属材料からなり、
前記第２の導電材料は、線状の前記第１の導電材料を被覆し、
前記絶縁部材は、前記第２の導電材料が溶融されて前記第１の導電材料が接合される被接合物の酸化表面を活性化させる作用を有する樹脂材料からなる請求の範囲１に記載の配線板。
【請求項４】
前記第１および第２の導電材料は金属材料からなり、
前記第２の導電材料は、複数の粒子状に形成されて、線状の前記第１の導電材料を被覆する前記絶縁部材中に分散されて設けられ、
前記絶縁部材は、前記第２の導電材料が溶融されて前記第１の導電材料が接合される被接合物の酸化表面を活性化させる作用を有する樹脂材料からなる請求の範囲１に記載の配線板。
【請求項５】
前記導電部材は、前記第１の導電材料と前記第２の導電材料が積層されて帯状に形成され、
複数の前記導体は、前記導電部材の前記第１の導電材料と前記第２の導電材料の向きが揃えられて織られている請求の範囲２に記載の配線板。
【請求項６】
前記第２の導電材料は、前記第１の導電材料の外周部を部分的に覆っている請求の範囲１に記載の配線板。
【請求項７】
前記導体は、複数の前記導電部材が前記絶縁部材で覆われてなる請求の範囲３に記載の配線板。
【請求項８】
複数の前記導体が交差する箇所は、前記第２の導電材料が溶融されて、交差する前記第１の導電材料が接合されている請求の範囲１に記載の配線板。
【請求項９】
請求の範囲１に記載の配線板が複数積層されて電気的に接続されてなる配線構造体。
【請求項１０】
第１の導電材料および第２の導電材料を含む導電部材と、前記導電部材を被覆する絶縁部材とを有する複数の導体が格子状に配置されて織布状に織られた配線板の製造方法であって、
複数の前記導体が互いに交差する箇所を加圧、加熱して、前記導電部材の前記第２の導電材料を溶融させ、前記第１の導電材料を、交差する他の前記導体の前記第１の導電材料に接合する工程を有する配線板の製造方法。
【請求項１１】
前記導電部材は、前記第１の導電材料と前記第２の導電材料が２層構造をなしている請求の範囲１０に記載の配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的な接続を行うための配線板およびその製造方法に関し、特に折り曲げ可能な配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の技術の発展に伴い電子機器の小型化が進み、更にユーザーが体に装着可能ないわゆるウェアラブルな装置の開発が進められている。【０００３】
この種のウェアラブルな電子機器には、変形が可能な配線板が要求され、可撓性を有する配線板としては、一般にフレキシブル基板が知られている。【０００４】
フレキシブル基板の製造過程では、ポリイミドテープ上に一般的な配線板における製造プロセスを用いて配線回路の形成を行っている。【０００５】
また、本発明に関連するフレキシブル基板としては、例えば特開昭６１−０４７６８６号公報にフレキシブル配線基板が開示されている。この特開昭６１−０４７６８６号公報の構成では、導電性金属を被着した合成繊維を格子状に織り上げた構造をなす織布状の柔軟な基材上に、エッチングレジストをシルクスクリーン印刷によって印刷し、エッチングプロセスによって基材上の導電性金属を除去し、回路パターンを形成している。【０００６】
折り曲げ可能な構造の他の配線基板としては、特許第２９４２３９８号公報、特許第３２４６９２７号公報、及び特許第３４７１６９０号公報にマトリックス回路基板が開示されている。これら特許第２９４２３９８号公報、特許第３２４６９２７号公報、及び特許第３４７１６９０号公報に開示された構成は、絶縁皮膜で覆われた金属導体線を格子状に織られた構造をなす織布状の柔軟な基材上に、電極をなすための金属導体線の一部を電極部として露出させた構造を有する回路基板構造である。
【発明の開示】
【０００７】
上述の折り曲げ可能な構造、つまり可撓性を有する配線板には、いくつかの問題点がある。
【０００８】
まず、ポリイミドテープを用いたフレキシブル基板には以下のような問題点がある。
【０００９】
第１の問題点は、製造プロセスにおいて、穴あけ、めっき、回路形成等の多数の工程を順番にこなさないとならないため、工数がかさみ、製造時間が比較的長く要する点である。
【００１０】
第２の問題点は、配線板に、多数の端子ピンを有するＬＳＩ回路（大規模集積回路）を実装する等の場合には、配線を引き回すための多層化が必要とされる。しかしながら、フレキシブル基板では、多層化を図ることによって、柔軟性が損なわれてしまう不都合がある。
【００１１】
続いて、特開昭６１−０４７６８６号公報に開示された構成の問題点について挙げる。
【００１２】
第１の問題点は、フレキシブル基板の製造工程において、回路の形成などの複数の工程が必要となり、製造時間が長くなるという不都合がある。
【００１３】
第２の問題点は、回路の形成工程でシルクスクリーン印刷を用いているので、回路の高密度化を図るのに不利である。
【００１４】
続いて、特許第２９４２３９８号公報、特許第３２４６９２７号公報、及び特許第３４７１６９０号公報に開示されているマトリックス回路基板の課題を挙げる。
【００１５】
特許第２９４２３９８号公報、特許第３２４６９２７号公報、及び特許第３４７１６９０号公報の課題は、回路基板をなす格子状に配置された配線は、金属導体線とこの金属導体線を被覆する絶縁材料とからなるので、電気的な接続を確保するために、配線上の接続を所望する箇所の絶縁材料を予め除去し、電極を形成する必要がある。このため、絶縁材料を除去するための複数の処理工程および処理時時間が必要となる問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、可撓性を良好に確保するとともに電気的な回路を容易に形成することを可能にし、製造工程の簡素化を図ることができる配線板およびその製造方法を提供することである。
【００１７】
上述した目的を達成するため、本発明に係る配線板は、第１の導電材料および第２の導電材料を含む導電部材と、導電部材を被覆する絶縁部材とを有する複数の導体を備え、これら複数の導体が格子状に配置されて織布状に織られ、互いに交差する箇所が電気的に接合される。
【００１８】
以上のように構成された本発明に係る配線板によれば、第１の導電材料が、導体の機械的強度を確保し、かつ電気伝導を確保する役割を果たし、第１の導電材料に接する第２の導電材料が、例えば加圧加熱の工程において溶融されることで、第１の導電材料の電気的な接合を確保する役割を果たす。また、第１の導電材料および第２の導電材料からなる導電部材を被覆する絶縁部材は、導電部材を絶縁するとともに、加圧加熱された第２の導電材料が溶融されて、第１の導電材料が、この第１の導電材料が押圧される他の第１の導電材料を有する導電部材や例えば電子部品の電極等の被接合物に接合されるときに、この第１の導電材料が接合される被接合物の表面酸化膜を除去して、第２の導電材料の溶融接合を補助する活性化作用を奏する。そして、この配線板によれば、格子状に配置された複数の導体が交差する任意の箇所が電気的に接続されることで、所望の電気的回路が容易に形成される。
【００１９】
また、本発明に係る配線板が備える第２の導電材料は、第１の導電材料の外周部を部分的に覆って設けられてもよい。
【００２０】
また、本発明に係る配線板が備える導体は、複数の導電部材が絶縁部材で覆われて構成されてもよい。
【００２１】
また、本発明に係る配線構造体は、上述のように構成された配線板が複数積層されて、電気的に接続されて構成されてもよく、容易に多層化が図られるとともに、配線板の可撓性を良好に確保することができる。
【００２２】
また、本発明に配線板の製造方法は、第１の導電材料および第２の導電材料を含む導電部材と、前記導電部材を被覆する絶縁部材とを有する複数の導体が格子状に配置されて織布状に織られた配線板の製造方法であって、
複数の導体が互いに交差する箇所を加圧、加熱して、導電部材の第２の導電材料を溶融させ、第１の導電材料を、交差する他の導体の第１の導電材料に接合する工程を有する。
【００２３】
本発明によれば、可撓性を良好に確保するとともに電気的な回路を容易に形成することを可能にし、配線板の製造工程の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】第１の実施形態の配線板を説明するための模式図である。
【図１Ｂ】第１の実施形態の配線板を説明するための模式図である。
【図１Ｃ】第１の実施形態の配線板を説明するための模式図である。
【図２】第２の実施形態の導体を一部断面で示す模式図である。
【図３】第３の実施形態の導体を示す断面図である。
【図４】第４の実施形態の導体を示す断面図である。
【図５】第５の実施形態の導体を一部断面で示す模式図である。
【図６Ａ】導体同士の接合工程を説明するための模式図である。
【図６Ｂ】導体同士の接合工程を説明するための模式図である。
【図６Ｃ】導体同士の接合工程を説明するための模式図である。
【図７Ａ】導体と電極との接合工程を説明するための模式図である。
【図７Ｂ】導体と電極との接合工程を説明するための模式図である。
【図７Ｃ】導体と電極との接合工程を説明するための模式図である。
【図８】配線板を一括して接合する工程の一例を説明するための模式図である。
【図９】配線板を一括して接合する工程の他の例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。【００２６】
（第１の実施形態）
図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｃに示すように、本実施形態の配線板１２は、第１の導電材料１および第２の導電材料２を有し少なくとも２層構造をなす導電部材と、この導電部材の周囲を被覆する絶縁部材３とを備える複数の導体１１が格子状に配置されて、織布状に織られて形成されている。そして、この配線板１２は、複数の導体１１の互いに交差する任意の箇所が電気的に接合されることで、電気的な回路が形成される。【００２７】
本実施形態の配線板１２を構成する導体１１において、第１の導電材料１からなる線材としては、機械的強度、電気伝導を確保する役割を持つ必要から、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ａｌ等の金属材料が適当である。【００２８】
第１の導電材料１としては、比較的容易に入手可能で、線断面の大きさが直径φ２０μｍ〜φ１００μｍ程度に形成され、その大きさから柔軟性を満足するボンディングワイヤーと同等の材料を用いることが好ましい。【００２９】
本実施形態の配線板１２を構成する線状の導体１１において、第１の導電材料１に当接する第２の導電材料２としては、加圧加熱の工程によって電気的な接合を確保する役割から、例えばＳｎＡｇ、ＳｎＩｎ等のはんだ合金材料が適当である。これらの材料を第１の導電材料１の周囲に、例えばめっき法、電着法、溶融した合金の被着、または箔状に形成した両材料を貼り合わせる等の加工方法によって、２層構造をなす線状の導電部材を作製する。【００３０】
第１の導電材料１と第２の導電材料２からなる２層構造の導電部材の最外周を被覆する絶縁部材３としては、導電部材を絶縁し、加圧加熱の工程において第２の導電材料２の融点以下で溶融し、加圧時の力で接合部位から排除される機能が求められる。したがって、酸化膜を除去するための活性作用を付加したＢステージ状態のエポキシ樹脂、または酸化膜を除去するための活性作用が付加された熱可塑性ポリイミド樹脂材料などの、耐熱性を有し、比較的低い粘度に溶融可能な樹脂材料が望ましい。そして、樹脂材料を２層構造の導体１１と共に押し出し成形する、溶媒で溶解した樹脂材料を塗布する、などの方法で被覆することによって、導電部材の外周部が絶縁部材３で被覆される。【００３１】
上述のような役割を持つ材料からなる導体１１を縦糸、横糸に見立てて織ることによって、上述した配線板１２が得られる。【００３２】
（配線板の製造方法）
本実施形態の配線板１２について、格子状に配置された複数の導体１１を相互に電気的に接続して回路を形成する工程を、図面を参照して説明する。図６は、格子状に配置された導体１１が交差する箇所を接合する工程を説明するための模式図である。【００３３】
まず、図６Ａに示すように、複数の導体１１が格子状に配置されて織られた織布状の配線板１２を用意する。そして、導体１１を構成する第２の導電材料２の融点よりも（＋）２０℃〜３０℃程度高い温度に加熱した押圧ピン２３の先端で、導体１１が交差する箇所を相互に押し付け合う方向に加圧加熱する。【００３４】
加圧加熱する工程によって導体１１の温度が上昇し、導体１１の最外周側に位置する絶縁部材３である被覆層が最初に溶融を開始し、図６Ｂに示すように、特に導体１１が交差して接触している箇所において、溶融した絶縁部材３は、導体１１が相互に押しつけられる圧力によって潰され、交差する導体１１間から排除される。続いて、導体１１が交差する箇所では、導体１１間から絶縁部材３が排除されることで、交差する第２の導電材料２同士が接触する。【００３５】
第２の導電材料２は、絶縁部材３が溶融する過程で活性化されており、温度が融点に達したときに、相互に溶融して塗れ広がりながら、接合箇所の接合状態が強固になる。図６Ｃに示すように、接合箇所において、はんだ材料が十分に接合される一定時間が経過した後、加圧加熱の工程を除き、溶融したはんだ材料、絶縁部材３が硬化し、接合工程を終了する。【００３６】
以上のように、本実施形態では、格子状に配置された複数の導体１１が交差する所望の箇所を、加圧加熱の工程によって簡易に接合することで電気的に接続し、所望の回路を形成する。【００３７】
なお、接合工程において、同一の導体１１上に、電気的に共通化できない複数の接合部が存在する場合には、必要に応じて、導体をパンチやレーザー等を用いた切断工程で切断することで、複数の配線を形成することが可能である。【００３８】
また同様に、図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃに示すように、交差する導体１１同士を接合するのに限らず、上述した接合工程と同様に加圧加熱の工程を用いて、例えばプリント基板１７に実装された電子部品の電極１８に対しても、配線板１２の導体１１を、加熱した押圧ピン２３の先端で押し付けるように加圧加熱することで、導体１１の第２の導電材料２を介して、プリント基板１７側の電極１８に接合することが可能である。【００３９】
また、図８に示すように、押圧ピン２３の先端で個別に加圧加熱する工程を実施する際に、ヒーター２１上に複数の押圧ピン２３が並べられたジグ１５と、配線板１２が位置決めされて載置される載置台１６を用いることで、配線板１２の各導体１１が交差する複数箇所を一括して接合することが可能である。【００４０】
また、上述の一括接合方法と同様に、図９に示すように、加圧加熱する部位を、エラストマー２２と押圧ピン２３を併用したジグで加圧した状態で、光源３３からのレーザー光をミラー３２で反射させてガラス板３１を介して照射し、所望の箇所を順次加熱することで接合することが可能であり、導体１１の複数箇所を同時に溶断することも可能となる。【００４１】
上述したように、本実施形態の配線板１２によれば、格子状に配置された複数の導体１１が交差する任意の箇所を加圧加熱することで、導体１１が比較的短時間で簡易に接合することが可能になり、所望の電気的な回路を容易に形成することができる。【００４２】
また、この配線板１２によれば、交差する導体１１の拘束が、加圧加熱の工程で加工された接合箇所のみであるため、複数の配線板を積層して構成する場合であっても、特に折り曲げ部分で導体を相互に接合する箇所を比較的少なくすることによって、良好な可撓性を損なわない配線板を実現することができる。【００４３】
さらに、この配線板１２によれば、格子状に配置された導体によって構成されているので、配線板の表裏で気体や液体等の透過性を良好に確保することができる。したがって、この配線板１２を適用した電子機器の内部の通気性が、配線板によって妨げられることが抑えられる。【００４４】
（他の実施形態）
本発明の配線板構造を構成する導体の構造の形態において、他の実施形態を説明する。他の実施形態の配線板は、導体の構成のみが、上述の第１の実施形態と異なっており、格子状に配置された導体が織られる配線板の構成については第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。【００４５】
図２に示すように、実施形態の配線板を構成する導体１１は、第１の導電材料４からなる線状の導電部材と、基材中に微粒子化された複数の第２の導電材料６が分散されて配置されて第１の導電材料４を被覆する絶縁部材５とを備える。すなわち、微粒子状の第２の導電材料６は、絶縁部材５中に分散され、個々に絶縁された状態で、第１の導電材料４の外周部に設けられている。【００４６】
第２の実施形態における第１の導電材料４、微粒子状の第２の導電材料６、絶縁部材５としては、上述した第１の実施形態における第１の導電材料１および第２の導電材料２、絶縁部材３と同一の材料が用いられている。【００４７】
第２の実施形態の配線板について、導体１１が交差する箇所の接合工程を説明する。【００４８】
絶縁部材５中に分散して含有されている第２の導電材料６は、導体１１を加圧加熱の工程によって導体１１の温度が上昇し、最外周の絶縁部材５が最初に溶融を開始し、特に導体１１が交差する箇所において溶融した絶縁部材５は、導体１１が相互に押しつけられる圧力によって押し潰されて、交差する導体１１間から排除される。この過程で、絶縁部材５中に含有される第２の導電材料６も溶融を開始する。【００４９】
第２の導電材料６は、絶縁部材５によって表面酸化膜などが除去されて表面が活性化され、近接する第１の導電材料４、更に近接する他の第２の導電材料６の粒子同士で溶融し合い成長し、第１の導電材料４同士を接合し、更に塗れ広がりながら接合箇所を強固に接合していく。接合箇所において、はんだ材料が十分に接合される一定時間の後、加圧加熱の工程を除き、溶融したはんだ材料、絶縁部材５が硬化し、接合工程を終了する。【００５０】
以上のように、本実施形態では、格子状に配置された導体１１は交差する箇所を、加圧加熱の工程によって導体１１を簡易に接合することで電気的に接続し、所望の回路を形成する。【００５１】
第３の実施形態について、図３および図４を参照して説明する。【００５２】
第３の実施形態の配線板は、上述の実施形態と同様に、格子状に配置されて織られる複数の導体を備えている。図３に示すように、本実施形態の配線板が備える導体は、第１の導電材料１と第２の導電材料２が積層された２層構造をなしており、断面形状がほぼ長方形状にされている。導体は、その構造のため、表裏の向きが存在しており、一方の面側に第１の導電材料１が位置され、他方の面側に第２の導電材料２が位置されている帯状（リボン状）の２層構造の導電部材と、この２層構造の導電部材の外周部を被覆する絶縁部材３とを備え、リボン状に形成されている。【００５３】
第３の実施形態におけるリボン状の導体は、その形状および構造のために、表裏の向きが存在する。したがって、本実施形態の配線板は、格子状に配置された全てのリボン状の導体の表裏面の向きが揃えられた状態で織られて形成されている。【００５４】
第３の実施形態の配線板によれば、第１の導電材料１、第２の導電材料２、および絶縁部材３に求められる機能は第１の実施形態と同じであるが、導体１１の形状がリボン状であるため、複数の配線板を積層して多層化する際にも、加圧によって導体１１に位置ずれが生じることが抑えられ、加圧加熱工程で、安定的に接合することが可能となる。また、接合工程は、第１の実施形態と同様であるが、上述のように複数の配線板を積層する場合に、本実施形態の構造の導体を用いることで、第１の実施形態に比較して容易に積層して形成することができる。【００５５】
さらに、この長方形状の断面形状をなす導体においても、上述の第２の実施形態における導体と同様の構成が適用されても良い。第４の実施形態は、リボン状の導体が格子状に配置されて構成されている。図４に示すように、第４の実施形態におけるリボン状の導体は、第１の導電材料４からなるリボン状の導電部材と、基材中に微粒子化された複数の第２の導電材料６が分散されて配置されて第１の導電材料４を被覆する絶縁部材５とを備える。【００５６】
第５の実施形態を、図５を参照して説明する。第５の実施形態の配線板が備える導体は、図５に示すように、第１の実施形態および第３の実施形態の配線板を構成する第１の導電材料１と第２の導電材料２からなる線状の導電部材を用いて、この導電部材を２本毎に一定の間隔を保った状態で、絶縁部材３によって２本の導電部材を被覆して構成される。【００５７】
第５の実施形態の配線板における導体の接合工程は、第１の実施形態の接合工程と同様であるが、本実施形態の特徴は、２本の導電部材毎に一定の間隔を保持した構造にすることで、単位面積当たりの導電部材の使用本数を減らし、第１の導電材料、第２の導電材料を切断した状態であっても導電部材間に存在する絶縁部材３は繋がっているため、格子状に織られた形状を良好に保つことが可能にされている。【００５８】
なお、上述した実施形態の配線板が備える導体は、第１の導電材料の外周部が第２の導電材料によって外周部の全域が被覆される構成が採られたが、第１の導電材料の一部のみが第２の導電材料によって覆われる構成であってもよいことは勿論である。【００５９】
また、本発明に係る配線板の製造方法によれば、導体の交差する複数の箇所を一括して接合することで、配線板の回路を簡易に形成することが可能になる。また、本発明に係る配線板によれば、所定の折り曲げ部分のみが可撓性を有するように構成された配線板構造体にも適用可能である。【００６０】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。【００６１】
この出願は、２００６年１２月  ７日に出願された日本出願特願２００６−３３０６２７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１Ａ】
2008069275.tif 000003
【図１Ｂ】
2008069275.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008069275.tif 000009
【図６Ａ】
2008069275.tif 000010
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
2008069275.tif 000013
【図７Ｂ】
2008069275.tif 000014
【図７Ｃ】
2008069275.tif 000015
【図８】
2008069275.tif 000016
【図９】
2008069275.tif 000017
【国際調査報告】
2008069275.tif 000018
2008069275.tif 000019
2008069275.tif 000020
2008069275.tif 000021