(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基材と、
前記絶縁基材上に設けられ、導電粉を含む導電性ペーストにより形成された回路層を絶縁被覆層で被覆してなる少なくとも１つの回路部と、
を備えるメンブレン配線板であって、
前記回路層が、９０％以上のゲル分率を有する樹脂成分を含むことを特徴とするメンブレン配線板。
【請求項２】
前記絶縁被覆層が、紫外線硬化型レジストを硬化してなるものであることを特徴とする請求項１に記載のメンブレン配線板。
【請求項３】
前記樹脂成分が、ラジカル重合系樹脂組成物を含む樹脂組成物を硬化してなり、
前記ラジカル重合系樹脂組成物が、ウレタンアクリレートオリゴマー、ペンタエリスリトールトリアクリレート及びペンタエリスリトールテトラアクリレートを含み、
前記樹脂組成物中の前記ラジカル重合系樹脂組成物の含有率が７０質量％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のメンブレン配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メンブレン配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコンの基板間接続配線材やデジタル家電用のスイッチ回路として、メンブレン配線板が使用される。メンブレン配線板は、プラスチックなどの可撓性を有するフィルム基板上に銀ペーストを印刷し回路層を形成してなるものである（下記特許文献１参照）。このように、メンブレン配線板は、プラスチックフィルム上に銅をエッチング又はめっきして回路層を形成するフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）に比べて、容易に且つ低コストで製造できることから、ＦＰＣの安価な代替品としてよく使用されるようになってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６１１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、メンブレン配線板においては、回路層を保護することが必要である。またメンブレン配線板の小型化に伴って回路層を多層化することもある。このため、回路層を絶縁被覆層で被覆することが必要となる。
【０００５】
しかし、銀ペーストの印刷により基板上に回路層を形成した後、この回路層に樹脂組成物を塗布し硬化させて絶縁被覆層を形成すると、回路層の回路抵抗が顕著に上昇する場合があった。またこの回路抵抗の上昇の程度は、絶縁被覆層の種類によっても異なっており、使用する絶縁被覆層によっては回路抵抗がかなり大きくなってしまうため、使用できる絶縁被覆層の種類が限定されていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、絶縁被覆層の種類にかかわらず、回路層を絶縁被覆層で被覆する前後での回路抵抗の変化が十分に抑制されたメンブレン配線板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、回路層の回路抵抗が顕著に変化する原因が以下のことにあるのではないかと考えた。即ち、回路層を絶縁被覆層で被覆すると、絶縁被覆層中の溶剤が回路層中に侵入し、この溶剤が、回路層に含まれる樹脂成分を膨潤又は溶解させるのではないかと考えた。そして、これにより、互いに接触した銀粒子同士が離間し、回路層の回路抵抗が顕著に変化するのではないかと考えた。また回路層中に侵入する溶剤は絶縁被覆層の種類によっても異なるため、絶縁被覆層の種類により回路抵抗の変化率が異なるのは、溶剤の種類によって回路層中の樹脂成分の膨潤又は程度が異なるためではないかと考えた。そこで、本発明者は、回路層中の樹脂成分の膨潤や溶解を抑制するために回路層中のゲル分率に着目して鋭意研究を重ねた結果、回路層中の樹脂成分のゲル分率を所定値以上とすることで、回路層中の樹脂成分の膨潤又は溶解を抑制し、それによって上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち本発明は、絶縁基材と、前記絶縁基材上に設けられ、導電粉を含む導電性ペーストにより形成された回路層を絶縁被覆層で被覆してなる少なくとも１つの回路部とを備えるメンブレン配線板であって、前記回路層が、９０％以上のゲル分率を有する樹脂成分を含むことを特徴とするメンブレン配線板である。
【０００９】
このメンブレン配線板によれば、回路部における回路層中の樹脂成分のゲル分率が９０％以上であることで、回路層中の樹脂成分の膨潤や溶解が十分に抑制され、導電粉同士の離間が十分に抑制される。このため、絶縁被覆層の種類にかかわらず、回路層を絶縁被覆層で被覆する前後での回路抵抗の変化が十分に抑制されたメンブレン配線板が実現される。
【００１０】
上記メンブレン配線板において、前記絶縁被覆層が、紫外線硬化型レジストを硬化してなるものであることが好ましい。
【００１１】
この場合、絶縁被覆層が熱硬化型レジストである場合に比べて、回路層を絶縁被覆層で被覆する前後での回路層の回路抵抗の変化がより十分に抑制されたメンブレン配線板を実現することが可能となる。
【００１２】
上記メンブレン配線板において、前記樹脂成分が、ラジカル重合系樹脂組成物を含む樹脂組成物を硬化してなり、前記ラジカル重合系樹脂組成物が、ウレタンアクリレートオリゴマー、ペンタエリスリトールトリアクリレート及びペンタエリスリトールテトラアクリレートを含み、前記樹脂組成物中の前記ラジカル重合系樹脂組成物の含有率が７０質量％以上であることが好ましい。
【００１３】
この場合、樹脂組成物中のラジカル重合系樹脂組成物の含有率が７０質量％未満である場合に比べて、回路層を絶縁被覆層で被覆する前後での回路層の回路抵抗の変化がより十分に抑制されたメンブレン配線板を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、絶縁被覆層の種類にかかわらず、回路層を絶縁被覆層で被覆する際に、回路抵抗の変化が十分に抑制されたメンブレン配線板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のメンブレン配線板の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図１及び図２を用いて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係るメンブレン配線板の一実施形態を示す平面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態のメンブレン配線板１００は、絶縁基材１と、絶縁基材１上に設けられる第１回路部２と、第１回路部２上に設けられる第２回路部３とを備えている。
【００１８】
第１回路部２は、絶縁基材１上に設けられる回路層２ａを絶縁被覆層２ｂで被覆してなるものである。また第２回路部３は、第１回路部２の絶縁被覆層２ｂ上に設けられる回路層３ａを絶縁被覆層３ｂで被覆してなるものである。
【００１９】
回路層２ａ及び回路層３ａはいずれも、導電粉を含む導電性ペーストにより形成されたものであり、回路層２ａ及び回路層３ａ中に含まれる樹脂成分は、９０％以上のゲル分率を有している。
【００２０】
このメンブレン配線板１００によれば、第１回路部２における回路層２ａ中の樹脂成分のゲル分率が９０％以上であることで、回路層２ａ中の樹脂成分の膨潤や溶解が十分に抑制され、導電粉同士の離間が十分に抑制される。また第２回路部３における回路層３ａ中の樹脂成分のゲル分率が９０％以上であることで、回路層３ａ中の樹脂成分の膨潤や溶解が十分に抑制され、導電粉同士の離間が十分に抑制される。このため、メンブレン配線板１００によれば、絶縁被覆層２ｂ、３ｂの種類にかかわらず、回路層２ａを絶縁被覆層２ｂで被覆する前後での回路層２ａの回路抵抗の変化、及び回路層３ａを絶縁被覆層３ｂで被覆する前後での回路層３ａの回路抵抗の変化が十分に抑制されることとなる。
【００２１】
ここで、回路層２ａ，３ａ中の樹脂成分のゲル分率は、好ましくは９４％以上であり、より好ましくは９６以上％である。
【００２２】
次に、メンブレン配線板１００の製造方法について説明する。
【００２３】
まず絶縁基材１を準備する。絶縁基材１を構成する絶縁材料は通常、プラスチックで構成される。このようなプラスチックとしては、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）などのポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリエーテルイミドなどが挙げられる。
【００２４】
次に、導電性ペーストを準備する。導電性ペーストとしては、導電粉と樹脂組成物と溶剤とを混合してなるものが用いられる。
【００２５】
（導電粉）
導電粉としては通常、銀粒子が用いられる。銀粒子は、フレーク状の銀粒子でも球状の銀粒子でもよく、これらの混合物であってもよい。
【００２６】
導電粉の平均粒径は、特に制限されるものではないが、通常は０．１〜２０μｍであり、好ましくは０．５〜１０μｍである。
【００２７】
導電粉として、フレーク状銀粒子と球状銀粒子との混合物が用いられる場合、フレーク状の銀粒子の平均粒径に対する球状の銀粒子の平均粒径の比は好ましくは０．１〜１である。この場合、導電性ペーストの乾燥時に、球状銀粒子がフレーク状の銀粒子間の隙間に入り込みやすくなり、その結果、フレーク状の銀粒子同士が離間しても球状銀粒子によってフレーク状銀粒子間の導電パスが確保されやすくなる。なお、フレーク状及び球状の銀粒子の粒径とは、銀粒子を電子顕微鏡にて観察した場合に、下記式：
粒径＝（最小長さ＋最大長さ）／２
で算出される値を言う。
【００２８】
（樹脂組成物）
樹脂組成物としては、ラジカル重合系樹脂組成物、カチオン重合系樹脂組成物、不飽和ポリエステル樹脂などが用いられる。中でも、ラジカル重合系樹脂組成物が、反応速度の点から好ましい。
【００２９】
ここで、ラジカル重合系樹脂組成物としては、ウレタンアクリレートオリゴマー、ペンタエリスリトールトリアクリレート及びペンタエリスリトールテトラアクリレートを含むもの（例えばＵＶ−５５０１（日本合成化学工業社製））や、ウレタンアクリレートオリゴマー、不飽和脂肪酸ヒドロキシアルキルエステルで修飾されたε−カプロラクトン、２−ヒドロキシエチルアクリレートを含むもの（例えばＵＶ−７５１０Ｂ（日本合成化学工業社製））が好適に用いられる。これらはそれぞれ単独で又は混合して用いることができる。
【００３０】
ここで、ウレタンアクリレートオリゴマー、ペンタエリスリトールトリアクリレート及びペンタエリスリトールテトラアクリレートを含むラジカル重合系樹脂組成物を使用する場合には、上記樹脂組成物中のラジカル重合系樹脂組成物の含有率が７０質量％以上であることが好ましく、８０質量％以上であることがより好ましい。この場合、樹脂組成物中のラジカル重合系樹脂組成物の含有率が７０質量％未満である場合に比べて、回路層２ａを絶縁被覆層２ｂで被覆する前後での回路層２ａの回路抵抗の変化をより十分に抑制することが可能となる。但し、上記樹脂組成物中のラジカル重合系樹脂組成物の含有率は通常、１００質量％以下である。
【００３１】
（溶剤）
溶剤としては、エタノール、プロパノール、テトラヒドロフラン、イソホロン、テルピネオール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテートなどの有機溶剤を用いることができる。
【００３２】
導電性ペースト中において、導電粉は、７０〜９５質量％の割合で含まれていることが好ましく、樹脂組成物は、５〜３０質量％の割合で含まれていることが好ましい。導電粉及び樹脂組成物の含油率が上記範囲内にあると、回路層２ａ及び回路層３ａの樹脂成分について９０％以上のゲル分率を実現することが容易となるとともに、良好な導電性及び印刷性を実現することも容易となる。
【００３３】
次に、絶縁基材１上に印刷法によって上記導電性ペーストを塗布する。印刷法としては、例えばスクリーン印刷法、グラビア印刷法、転写印刷法、ロールコート法などを採用することができる。
【００３４】
次いで、導電性ペーストに電子線を照射する。このとき、吸収線量は、通常は、１００〜２００ｋＧｙとすればよい。電子線の照射により、導電性ペースト中の樹脂が架橋され、ゲル分率を９０％以上にすることができる。このとき、吸収線量を大きくすれば、ゲル分率を高めることができ、吸収線量を小さくすれば、ゲル分率を低くすることができる。こうして絶縁基材１上に回路層２ａが形成される。
【００３５】
次に、回路層２ａを絶縁被覆層２ｂで被覆する。絶縁被覆層２ｂは、絶縁基材１上に回路層２ａを覆うように樹脂組成物を塗布し硬化させることによって得ることができる。このとき、樹脂組成物としては、紫外線硬化型レジストや熱硬化型レジストを用いることができる。ここで、紫外線硬化型レジストは、紫外線硬化性樹脂及び光重合開始剤を含んで構成されるものであり、熱硬化型レジストは、熱硬化性樹脂及び硬化剤を含んで構成されるものである。
【００３６】
紫外線硬化性樹脂としては、例えばポリエステル（メタ）アクリレート、ポリウレタン（メタ）アクリレート及びポリエーテル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。回路層２ａ中のバインダ樹脂として飽和ポリエステル樹脂を用いる場合には、導電性ペースト中の樹脂をより膨潤させにくいことから、ポリウレタン（メタ）アクリレートが好ましい。
【００３７】
樹脂組成物の硬化は、樹脂組成物に紫外線を照射することによって行うことができる。
【００３８】
樹脂組成物として、熱硬化型レジストを用いる場合、熱硬化性樹脂としては、例えば、飽和ポリエステル樹脂などを用いることができる。さらに硬化剤としては、例えばポリイソシアネートなどを使用することができる。
【００３９】
樹脂組成物として熱硬化型レジストを使用する場合、樹脂組成物を加熱して硬化させることで、絶縁被覆層２ｂを得ることができる。
【００４０】
樹脂組成物としては、紫外線硬化型レジストを用いることが好ましい。この場合、絶縁被覆層２ｂが熱硬化型レジストを用いて形成される場合に比べて、回路層２ａを絶縁被覆層２ｂで被覆する前後での回路抵抗の変化がより十分に抑制されたメンブレン配線板１００を実現することが可能となる。
【００４１】
次に、絶縁被覆層２ｂの上に、上記と同様の導電性ペーストを印刷法によって塗布する。そして、回路層２ａを形成した場合と同様にして導電性ペーストを電子線照射により硬化させる。こうして、絶縁被覆層２ｂの上に回路層３ａを形成する。
【００４２】
最後に、回路層３ａを絶縁被覆層３ｂで被覆する。絶縁被覆層３ｂも、絶縁被覆層２ｂと同様、回路層３ａを覆うように絶縁被覆層２ｂ上に樹脂組成物を塗布し硬化させる。このとき、樹脂組成物として、紫外線硬化型レジストを用いることが好ましいのは絶縁被覆層２ｂの場合と同様である。この場合、回路層３ａを絶縁被覆層３ｂで被覆する前後での回路層３ａの回路抵抗の変化をより十分に抑制することが可能となる。
【００４３】
こうしてメンブレン回路板１００が得られる。
【００４４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、回路部が２層形成されているが、回路部は１層のみ形成されていてもよく、３層以上形成されてもよい。回路部を３層以上形成する場合は、回路部３上に、上記導電性ペーストを用いて回路層を形成し、この回路層に樹脂組成物を塗布し硬化させて絶縁被覆層を形成し回路部を得る工程を繰り返し行えばよい。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４６】
（実施例１〜９）
まず以下のようにして導電性ペーストを準備した。即ち銀粒子、樹脂組成物及び溶剤を混合し、３本ロールで混練して導電性ペーストを得た。このとき、銀粒子及び樹脂組成物は、表１に示す割合で混合した。なお、表１中の数値の単位は、特に指定しない限り「質量％」を表す。また表１に示す導電性ペースト中の各成分の含有率は、固形分ベース、即ち固形分の合計を１００質量％とした場合の含有率を示す。溶剤は、固形分１００質量部に対して３〜２０質量部添加した。
【表１】
0005412357.tif 000002
【００４７】
また銀粒子、樹脂組成物及び溶剤としては、具体的には下記のものを使用した。
（１）銀粒子
Ｓ−３０３：大研化学工業（株）製（平均粒径２．４μｍのフレーク状銀粒子）
Ｓ−６０２：大研化学工業（株）製（平均粒径１．０７μｍの球状粒子）
（２）樹脂組成物
ＵＶ−５５０１  ：日本合成化学工業社製のラジカル重合系樹脂組成物
ＵＶ−７５０１Ｂ：日本合成化学工業社製のラジカル重合系樹脂組成物
（３）溶剤
カルビトールアセテート
【００４８】
次に、上記導電性ペーストを、厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートからなるプラスチック基材上に、スクリーン印刷法によって、厚さ１０μｍで直線状の印刷パターンが形成されるように塗布し、この印刷パターンに、電子線照射装置を用いて、加速電圧３００ｋＶ、吸収線量２００ｋＧｙで電子線を照射し、回路層を形成した。
【００４９】
次に、上記のようにして得られた回路層上に、表１に示す熱硬化型レジスト（藤倉化成（株）ＸＢ−３０２７）を、スクリーン印刷法によって、回路層の両端を露出させるように塗布し、このレジストを、ＩＲ炉を用いて１５０℃で５分間加熱して硬化させ、絶縁被覆層を形成した。こうしてメンブレン配線板を得た。
【００５０】
（実施例１０〜１８）
実施例１〜９で得られた各回路層上に、表１に示す紫外線硬化型レジスト（互応化学工業（株）製ＰＴＦ−３００Ｇ）を、スクリーン印刷法により、回路層の両端を露出させるように塗布し、このレジストに、メタルハライドランプを用いて強度１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射してレジストを硬化させることにより、厚さ２０μｍの絶縁被覆層を形成したこと以外は実施例１と同様にしてメンブレン配線板を得た。
【００５１】
（比較例１）
表１に示す組成の導電性ペーストを、スクリーン印刷法によって、プラスチック基材上に塗布して直線状の印刷パターンを形成した後、この印刷パターンを、ＩＲ炉を用いて１５０℃で５分間加熱して硬化させて回路層を形成したこと以外は実施例１と同様にしてメンブレン配線板を得た。なお、比較例１の導電性ペーストは、銀粒子、ラジカル重合系樹脂組成物、開始剤及び溶剤で構成されるものであり、開始剤としては、ＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）を用いた。
【００５２】
（比較例２）
表１に示す組成の導電性ペーストを、スクリーン印刷法によって、プラスチック基材上に塗布して直線状の印刷パターンを形成した後、この印刷パターンを、ＩＲ炉を用いて１５０℃で５分間加熱して硬化させて回路層を形成したこと以外は実施例１０と同様にしてメンブレン配線板を得た。なお、比較例２の導電性ペーストは、銀粒子、ラジカル重合系樹脂組成物、開始剤及び溶剤で構成されるものであり、開始剤としては、ＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）を用いた。
【００５３】
（比較例３）
導電性ペーストとして、互応化学工業（株）製ＰＡＦ−２５Ｆを用いたこと以外は実施例１と同様にしてメンブレン配線板を得た。
【００５４】
（比較例４）
導電性ペーストとして、互応化学工業（株）製ＰＡＦ−２５Ｆを用いたこと以外は実施例１０と同様にしてメンブレン配線板を得た。
【００５５】
＜ゲル分率＞
ゲル分率は以下のようにして求めた。即ち、実施例１〜１８及び比較例１〜４で得られた回路層の一部を試験片として切り出し、この試験片をＭＥＫ（メチルエチルケトン）中に１時間浸漬した後、１０５℃で１時間乾燥し、浸漬前後の試験片の重量変化を測定することによりゲル分率を算出した。
【００５６】
＜回路抵抗の評価＞
実施例１〜１８及び比較例１〜４で得られたメンブレン配線板について以下のようにして回路抵抗を評価した。
【００５７】
実施例１〜１８及び比較例１〜４で得られたメンブレン配線板の製造途中において、回路層を絶縁被覆層で被覆する前の回路層の抵抗値（Ｒ１）を初期抵抗として測定するとともに、メンブレン配線板の完成後の回路層の抵抗値（Ｒ２）を測定した。結果を表１に示す。なお、このとき、抵抗値Ｒ１、Ｒ２は、デジタルマルチメータを用いて、４端子法によって測定した。そして、抵抗の変化率を下記式：
抵抗変化率（％）＝１００×（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１
に基づいて算出した。結果を表１に示す。
【００５８】
表１に示す結果より、ゲル分率が９０％以上の回路層を有する実施例１〜１８のメンブレン配線板は、ゲル分率が９０％未満の回路層を有する比較例１〜４のメンブレン配線板に比べて、回路抵抗の変化を十分に抑制できることが分かった。また絶縁被覆層の種類にかかわらず、回路抵抗の変化が十分に抑制できることも分かった。
【００５９】
従って、本発明のメンブレン配線板によれば、回路層中の樹脂成分のゲル分率を９０％以上にすることで、絶縁被覆層の種類にかかわらず、回路層を絶縁被覆層で被覆する前後での回路抵抗の変化が十分に抑制されることが確認された。
【符号の説明】
【００６０】
１…絶縁基材、２…第１回路部、３…第２回路部、２ａ，３ａ…回路層、２ｂ，３ｂ…絶縁被覆層、１００…メンブレン配線板。
【図１】
0005412357.tif 000003
【図２】
0005412357.tif 000004