(57)【要約】【課題】  種々の電気・電子部品を実装したり、他の電極材を接合したりする際に、マンハッタン現象が発生したり、電気・電子部品の傾きや位置ズレ等が起こることのない導電性回路布帛を提供する。【解決手段】  布帛の表面に接着樹脂層を有し、該接着樹脂層の上に断面形状が逆カマボコ型である導電層を有する導電性回路布帛である。剥離性を有する離型材の表面に、導電性粒子と樹脂成分とを含有する導電性塗料を印刷して導電性回路を構成する導電層を形成する工程と、前記導電層の表面を覆うように接着性樹脂を塗布して接着樹脂層を形成する工程と、前記接着樹脂層面を布帛に重ねて貼り合わせた後、前記離型材を剥離して断面形状が逆カマボコ型の導電層を絶縁性基板に転写する工程とを備える、導電性回路布帛の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
布帛の表面に接着樹脂層を有し、該接着樹脂層の上に断面形状が逆カマボコ型である導電層を有する導電性回路布帛。
【請求項２】
前記導電層が導電性粒子を含有する樹脂からなることを特徴とする、請求項１に記載の導電性回路布帛。
【請求項３】
前記導電性粒子が銅粒子、銀粒子、カーボン粒子、カーボンナノチューブからなる群より選ばれる１種、あるいは２種以上の混合物であることを特徴とする、請求項２に記載の導電性回路布帛。
【請求項４】
剥離性を有する離型材の表面に、導電性粒子と樹脂成分とを含有する導電性塗料を印刷して導電性回路を構成する導電層を形成する工程と、前記導電層の表面を覆うように接着性樹脂を塗布して接着樹脂層を形成する工程と、前記接着樹脂層面を布帛に重ねて貼り合わせた後、前記離型材を剥離して断面形状が逆カマボコ型の導電層を布帛に転写する工程とを備える、導電性回路布帛の製造方法。
【請求項５】
前記接着性樹脂がホットメルトタイプの樹脂であることを特徴とする、請求項４に記載の導電性回路布帛の製造方法。
【請求項６】
前記導電性粒子が銅粒子、銀粒子、カーボン粒子、カーボンナノチューブからなる群より選ばれる１種、あるいは２種以上の混合物であることを特徴とする、請求項４に記載の導電性回路布帛の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性回路布帛に関する。また、本発明は、導電性回路布帛の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性回路を有する布帛とその製造方法としては種々の提案がなされている。例えば特許文献１には、布帛の上に第一絶縁層と、第一絶縁層の上に設けられた導電層と、導電層の上に設けられた第二絶縁層とを含む導電性布帛が開示されている。導電層は、金属粉等の導電性フィラーと樹脂とを適当な有機溶媒に溶解乃至分散させた導電性ペーストを用い、各種印刷法を用いて形成できることが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、絶縁性の布地に電極又は配線が配置された導電性布帛の製造方法であって、布地にマスキングを施した後、導電性材料を含む塗料を塗布し、マスキングを除去することにより布地上に電極又は配線を形成する、導電性布帛の製造方法が開示されている。
【０００４】
特許文献１や特許文献２に開示される導電性布帛においては、形成された導電層、電極又は配線の断面形状は所謂カマボコ型となっている。導電性ペーストや導電性材料を含む塗料は、一般的に、印刷に適した程度の粘度を有している。そのため、上面すなわち布帛側とは反対側の表面は緩やかな曲面となる。この形状は、導電性ペースト中の有機溶媒を除去したり、塗料を乾燥したりした後であっても保持される。
【０００５】
布帛上に形成された導電層が電極や信号用の配線としてのみ用いられる場合には、その断面形状は特に問題とされない。しかしながら、布帛上の導電層に種々の電気・電子部品を実装したり、他の電極材を接合したりするにあたっては、カマボコ型断面の導電層の場合には所謂マンハッタン現象が発生したり、電気・電子部品の傾きや位置ズレ等の問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１１４３３９号
【特許文献２】特開２０１４−１５１０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、断面形状が逆カマボコ型である導電層を有する導電性回路布帛と、その製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、剥離性を有する材料の表面に導電性インクを印刷して導電性回路となる導電層を形成し、接着性の樹脂材料を介して該導電層を布帛上に転写することによって上面が概ね平坦な、断面形状が逆カマボコ型である導電層を有する導電性回路布帛を製造できることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明の導電性回路布帛は、布帛の表面に接着樹脂層を有し、該接着樹脂層の上に断面形状が逆カマボコ型である導電層を有する導電性回路布帛である。
【００１０】
これによれば、実装する部品の傾きや位置ズレを起さず、マンハッタン現象を抑制することのできる導電性回路布帛が得られる。
【００１１】
前記導電層が導電性粒子を含有する樹脂からなることが好ましい。また、前記導電性粒子が銅粒子、銀粒子、カーボン粒子、カーボンナノチューブからなる群より選ばれる１種、あるいは２種以上の混合物であることが好ましい。
【００１２】
本発明の導電性回路布帛を製造する方法は、剥離性を有する離型材の表面に、導電性粒子と樹脂成分とを含有する導電性塗料を印刷して導電性回路を構成する導電層を形成する工程と、前記導電層の表面を覆うように接着性樹脂を塗布して接着樹脂層を形成する工程と、前記接着樹脂層面を布帛に重ねて貼り合わせた後、前記離型材を剥離して断面形状が逆カマボコ型の導電層を布帛に転写する工程とを備える。
【００１３】
これによれば、導電性回路を構成する導電層の上面が概ね平坦である導電性回路布帛を効率良く製造することができる。
【００１４】
前記接着性樹脂がホットメルトタイプの樹脂であることが好ましい。前記導電性粒子が銅粒子、銀粒子、カーボン粒子、カーボンナノチューブからなる群より選ばれる１種、あるいは２種以上の混合物であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の導電性回路布帛は、導電層の上面が概ね平坦な逆カマボコ型の断面形状を有しているため、電気・電子部品の実装に際して、マンハッタン現象や部品の傾き、位置ズレが起きにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の導電性回路布帛における導電層の逆カマボコ型断面形状を示す顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の導電性回路布帛を構成する布帛は絶縁性繊維から形成される。絶縁性繊維としては、例えば、綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維、レーヨン、キュプラ等の再生繊維、アセテート、トリアセテート等の半合成繊維、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等）、ポリウレタン、ポリアクリル等の合成繊維などを挙げることができ、これらが２種以上組み合わされていてもよい。布帛の形態としては織物、編物、不織布であることができる。
【００１８】
絶縁性布帛の表面に接着樹脂層が形成される。接着樹脂層を形成する接着性樹脂としては、ポリウレタン系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合物、エポキシ系樹脂およびそれらの溶液、分散体などを用いることができる。なかでも柔軟性に優れるという理由でポリウレタン系樹脂が好ましい。
【００１９】
接着性樹脂はホットメルトタイプの樹脂であることが好ましい。ホットメルトタイプの樹脂の例としては、ポリウレタン系ホットメルト樹脂、ポリオレフィン系ホットメルト樹脂、ポリエチレン酢酸ビニル系ホットメルト樹脂などが挙げられる。なかでもポリウレタン系ホットメルト樹脂が伸縮性に優れるという点で好ましい。ホットメルトタイプの樹脂が接着性を発揮する溶融温度は５０〜１５０℃であることが好ましい。
【００２０】
本発明における導電層は、導電性粒子を含有する樹脂からなることが好ましい。導電性粒子は、金属及び又は金属塩粒子、カーボン粒子、カーボンナノチューブなどが挙げられる。好ましい導電性粒子は銅粒子、銀粒子、カーボン粒子である。導電層を形成する樹脂成分としては、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。
【００２１】
導電性粒子の粒子径は０．００１〜２０μｍであることが好ましい。導電層中の導電性粒子の含有量としては、５０〜９０ｗｔ％であることが好ましい。
【００２２】
本発明の導電性回路布帛における導電層の断面形状は、逆カマボコ型であることが肝要である。逆カマボコ型とは、図１の顕微鏡写真に示すように、上面２１が概ね平坦であり、上面２１と対向する下面２２は、図１においては下方に突出した曲面となるような断面形状のことである。ここで上面２１とは導電層２において絶縁性布帛４に対向していない面を指す。他方、導電層２の下面２２とは絶縁性布帛４側に面した面を指す。導電性回路布帛１において電気・電子部品が実装されたり、他の電極材が接合されたりするのが導電層２の上面２１側である。
【００２３】
導電層の上に絶縁層が形成され、該絶縁層の上に更に第二の導電層が形成されていてもよい。これによれば多層構造の導電性回路布帛が得られる。絶縁層を形成する材料は絶縁性の樹脂組成物が好ましく、例えば、ポリウレタン系樹脂、フェノキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系共重合樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、ポリ塩化ビニル系共重合樹脂等が挙げられる。なかでも柔軟性、伸縮性、強靭性に優れるという理由でポリウレタン系樹脂、フェノキシ系樹脂が好ましい。
【００２４】
本発明の導電性回路布帛の製造方法においては、まず、剥離性を有する離型材の表面に、導電性粒子と樹脂成分とを含有する導電性塗料を印刷して導電性回路を構成する導電層を形成する工程が実施される。
【００２５】
剥離性を有する離型材としては、紙やフィルムなどの基材に離型層としてポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルムなどのポリオレフィンフィルムを貼合したものの他、紙やフィルムなどの基材にシリコーン系あるいはフッ素系の離型剤をコーティングしたもの等が挙げられる。
【００２６】
導電性塗料に含まれる導電性粒子や樹脂成分については上述のとおりであるが、導電性粒子や樹脂成分の分散・溶解のために適当な溶媒成分を含む。溶媒成分は、例えば、水、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどのケトン類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルアセテート、３−メトキシブタノール、３−メトキシブチルアセテート、１，３−ブチレングリコール、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールアセテート、１，３−ブチレングリコールジアセテート、１，４−ブタンジオールジアセテート、１，６−ヘキサンジオールジアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−ｎ−プロピルエーテルなどのグリコール類とその誘導体、グリセリン、トリアセチンなどのグリセリンとその誘導体、メチルアセテート、エチルアセテート、イソプロピルアセテート、ｎ−プロピルアセテート、ブチルアセテート、シクロヘキサノールアセテートなどの酢酸エステル類、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、炭酸ジメチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ソルベントナフサ等が挙げられる。溶媒はこれらのうち一種類であってもよいし、複数種類の混合物であってもよい。
【００２７】
導電性塗料には、本発明の効果を損なわない範囲で上記成分の他、従来公知の任意成分を含有していてもよい。かかる任意成分としては、還元剤、可塑剤、硬化剤、分散剤、カップリング剤、消泡剤等が挙げられる。
【００２８】
導電性塗料を用いて離型材の表面に導電性回路を構成する導電層を形成するための印刷方法としては、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、インクジェット印刷法などが挙げられる。印刷後には加熱乾燥などによって溶剤を除去して硬化させ、導電層が形成される。
【００２９】
多層の導電性回路布帛を製造する場合には、導電層の形成に続けて絶縁層を形成する。前述の絶縁性の樹脂を用いてコーティング法等によって全面に絶縁層を設けてもよいし、印刷法によって必要となる部分のみに樹脂組成物を付与し絶縁層を形成してもよい。第二の導電層を形成する方法は、前述の導電層の形成方法と同様の方法が採用される。絶縁層を必要な部分のみに形成することで、一層目の導電層と二層目の導電層とが局所的に接続されるような構造であっても、容易に形成することができる。
【００３０】
次に、印刷によって形成された導電層の表面を覆うように接着性樹脂を塗布して接着樹脂層を形成する工程が実施される。接着性樹脂は導電層の形成と同様に印刷によって導電層のみを覆うように塗布されてもよいし、コーティング法等によって導電層を含め離型材全面に塗布されてもよい。
【００３１】
続けて、接着樹脂層面を布帛に重ねて貼り合わせる。その際、接着性樹脂が乾燥し硬化してしまう前に貼り合わせ、その後加熱する等して接着を完了させる。あるいは好ましい例としては、接着性樹脂としてホットメルトタイプの樹脂を用い、布帛に重ね合わせた状態で加熱して接着性樹脂を溶融させ、その後静置または冷却することで接着性樹脂を硬化させて接着を完了させる。
【００３２】
接着が完了した後、離型材を剥離して本発明の導電性回路布帛が得られる。得られた導電性回路布帛は、上述のとおり、導電層２の断面形状が逆カマボコ型であり、上面２１が概ね平坦となっている。
【実施例】
【００３３】
以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により何らの制限を受けるものではない。
【００３４】
［実施例１］
リンテック株式会社製離型材：品番ＷＥＫＲ７８ＴＰＤ−Ｈ（厚み１４５μｍ、層構成ＰＰ／紙／ＰＰ）に太陽インキ製造株式会社製銀ペースト：品番ＴＲ７０９０１を乳剤厚み１５μｍ、ステンレス１５０メッシュ、線径６０μｍの版でスクリーン印刷し、熱風循環乾燥炉で１３０℃、３０分乾燥することで、部品用電極パターン（導電層）を形成した。
【００３５】
次に日本ポリテック株式会社製熱硬化型ソルダーマスク：品番ＮＰＲ３４００を乳剤厚み１５μｍ、ステンレス８０メッシュ、線径１００μｍの版で、部品用電極パターンの外縁から０．５ｍｍ大きくなるように上に重ねてスクリーン印刷し、熱風循環乾燥炉で１３０℃、３０分乾燥することで、絶縁層を形成した。
【００３６】
次に株式会社村山化学研究所製ウレタン系ホットメルト接着剤：品番ＴＦ−１０８Ｕを乳剤厚み１５μｍ、ステンレス８０メッシュ、線径１００μｍの版で、絶縁層と同じ寸法で上に重ねてスクリーン印刷し、熱風循環乾燥炉で１００℃、１０分乾燥することで、接着樹脂層を形成した。
【００３７】
次にポリエステル織物（経糸：ＰＥＴ３３ｄ３６ｆ、緯糸：ＰＥＴ６２ｄ１５０ｆ、組織：タフタ）の上に、上記接着樹脂層面を重ね、株式会社ハシマ製熱転写プレス機ＨＰ−４５３６Ａ−１２で１３０℃、０．５ＭＰａ、３０秒間熱プレスし、放冷後離型材を剥離して導電性回路布帛を得た。
【００３８】
得られた導電性回路布帛の導電層の断面形状は逆カマボコ型であり、幅１ｍｍ、厚みは最大で４０μｍであった。また、部品の傾きは０．８°であった。結果を表１に示す。
【００３９】
＜導電層の断面形状＞
導電性回路布帛を導電層の幅方向にカッターナイフで切断し、導電層の断面形状をデジタルマイクロスコープで観察した。導電層の上面が概ね平坦であり、上面と対向する下面が下方に突出した曲面である場合を逆カマボコ形状と判定した。また、上面が上方に突出した曲面であり、下面は絶縁性布帛と平行で概ね平坦な形状である場合をカマボコ状と判定した。
【００４０】
＜部品の傾き＞
幅１ｍｍ、長さ４．５ｍｍの２つの導電層を長さ方向に１．２７ｍｍの間隔をあけて並べて形成し、この２つの導電層の向かい合う端部上に各々株式会社ニホンゲンマ製低融点ソルダーペースト：品番ＳＢ６−ＨＬＧＱ−２０を岩下エンジニアリング株式会社製ディスペンサー：品番ＡＤ３３００Ｃで塗布し、部品として日亜化学工業株式会社製表面実装型ＬＥＤ：品番ＮＳＳＷ３０６ＤＴ（幅０．８１ｍｍ、長さ３ｍｍ、厚み０．６ｍｍ）を２つの導電層間を跨ぐようにして配置した。次に１９０℃に予熱したホットプレート上で布帛側を下にして１０秒間加熱し低融点ソルダーペーストをリフローさせて部品（ＬＥＤ）と導電層を接合した。
【００４１】
一方の導電層側で、部品（ＬＥＤ）の直近をカッターナイフで導電層の幅方向に切断し、布帛の表面に対する部品上面の傾斜角度をデジタルマイクロスコープで評価し、部品の傾きが５°以内である場合を良好とした。
【００４２】
＜絶縁性＞
幅１ｍｍ、長さ２０ｍｍの導電性回路パターンを形成した導電性布帛の布帛側にＪＩＳ  Ｌ０８４８：２００４で規定された酸性人工汗液を、布帛面側が全て覆われてかつ人工汗液が布帛表面から滲み出るまで布帛に浸みこませた。次に、導電性回路パターンの布帛面側が全て覆われるように銅箔を接触させて、導電性回路パターンと銅箔間に直流１２Ｖの電圧を１２０秒間印加し、その際の電流値をアジレント社製マルチメーター３４４１０Ａで読み取ったところ、電流値が１μＡ以下で絶縁性は良好であった。
【００４３】
［実施例２］
熱硬化型ソルダーマスク：品番ＮＰＲ３４００から成る絶縁層を形成しなかったこと以外は実施例１と同じ方法で導電性回路布帛を得た。得られた導電性回路布帛の導電層の断面形状は逆カマボコ型であり、幅１ｍｍ、厚みは最大で４０μｍであった。また、部品の傾きは１．０°であった。結果を表１に示す。
【００４４】
＜導電層の断面形状＞
導電性回路布帛を導電層の幅方向にカッターナイフで切断し、導電層の断面形状をデジタルマイクロスコープで観察した。導電層の上面が概ね平坦であり、上面と対向する下面が下方に突出した曲面である場合を逆カマボコ形状と判定した。また、上面が上方に突出した曲面であり、下面は絶縁性布帛と平行で概ね平坦な形状である場合をカマボコ状と判定した。
【００４５】
＜部品の傾き＞
幅１ｍｍ、長さ４．５ｍｍの２つの導電層を長さ方向に１．２７ｍｍの間隔をあけて並べて形成し、この２つの導電層の向かい合う端部上に各々デュポン株式会社製銀ペースト：品番ＰＥ８７３を岩下エンジニアリング株式会社製ディスペンサー：品番ＡＤ３３００Ｃで塗布し、部品として草心デジタル有限会社製表面実装型ＬＥＤ：品番ＳＣ３８０６ＷＨ（幅１．２ｍｍ、長さ３．８ｍｍ、厚み０．６ｍｍ）を２つの導電層間を跨ぐようにして配置した。次に１３０℃の熱風循環乾燥炉内で１５分間処理し、銀ペーストを乾燥させて部品（ＬＥＤ）と導電層とを接合した。
【００４６】
一方の導電層側で、部品（ＬＥＤ）の直近をカッターナイフで導電層の幅方向に切断し、布帛の表面に対する部品上面の傾斜角度をデジタルマイクロスコープで評価し、部品の傾きが５°以内である場合を良好とした。
【００４７】
＜絶縁性＞
実施例１での絶縁性評価と同様にして電流値を読み取ったところ、電流値が１μＡ以下で絶縁性は良好であった。
【００４８】
【表１】
2018160512.tif 000003
【符号の説明】
【００４９】
１  導電性回路布帛
２  導電層
２１  上面
２２  下面
３  接着樹脂層
４  布帛
【図１】
2018160512.tif 000004