(57)【要約】【課題】導体部の比抵抗を低くしつつ導体部の密着性の向上を図ることが可能な配線板を提供する。【解決手段】配線板１０は、基材１１と、基材１１上に設けられた下地層１２と、下地層１２上に設けられた導体部１３と、を備え、導体部１３は、導電性粒子１３ａ同士が相互に融着することで形成されており、下地層１２の表面１２１は、基材１１の表面１１１よりも粗い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材上に設けられた下地層と、
前記下地層上に設けられた導体部と、を備え、
前記導体部は、導電性粒子同士が相互に融着することで形成されており、
前記下地層の表面は、前記基材の表面よりも粗い配線板。
【請求項２】
請求項１に記載の配線板であって、
前記下地層が、
樹脂部と、
前記樹脂部に保持された複数の粒子と、を含んでいる配線板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の配線板であって、
前記導体部の金属含有率は、９０ｖｏｌ％以上である配線板。
【請求項４】
請求項１〜３の配線板と、
前記配線板に実装された電子部品と、を備えた回路板であって、
前記導体部は、少なくとも一つのループ部を有するアンテナ回路を含み、
前記電子部品は、前記アンテナ回路と電気的に接続されている回路板。
【請求項５】
請求項４に記載の回路板であって、
前記配線板は、前記アンテナ回路の一部を覆うジャンパ絶縁層を備え、
前記導体部は、前記アンテナ回路に接続されていると共に、前記ジャンパ絶縁層上に形成された配線を含み、
前記ジャンパ絶縁層の表面は、前記基材の表面よりも粗い配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線板及び回路板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基材と、当該基材上に形成された導電性被膜からなるアンテナコイルと、を備え、導電性被膜が粒子状銀化合物を含む導電性組成物で構成されたＩＣカードが知られている（例えば、特許文献１参照）。この導電性被膜では、粒子状銀化合物が還元されて、金属銀粒子が互いに融着しており、アンテナコイルの比抵抗が低くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０８４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の導電性被膜からバインダ成分をなくすことで、アンテナコイルの比抵抗を一層低くすることができる。しかしながら、導電性被膜のバインダ成分をなくすと、当該導電性被膜と基材との密着性が著しく劣ってしまう、という問題がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、導体部の比抵抗を低くしつつ導体部の密着性の向上を図ることが可能な配線板、及び、回路板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明に係る配線板は、基材と、前記基材上に設けられた下地層と、前記下地層上に設けられた導体部と、を備え、前記導体部は、導電性粒子同士が相互に融着することで形成されており、前記下地層の表面は、前記基材の表面よりも粗い配線板である。
【０００７】
［２］上記発明において、前記下地層が、樹脂部と、前記樹脂部に保持された複数の粒子と、を含んでいてもよい。
【０００８】
［３］上記発明において、前記導体部の金属含有率は、９０ｖｏｌ％以上であってもよい。
【０００９】
［４］本発明に係る回路板は、上記の配線板と、前記配線板に実装された電子部品と、を備えた回路板であって、前記導体部は、少なくとも一つのループ部を有するアンテナ回路を含み、前記電子部品は、前記アンテナ回路と電気的に接続されている回路板である。
【００１０】
［５］上記発明において、前記配線板は、前記アンテナ回路の一部を覆うジャンパ絶縁層を備え、前記導体部は、前記アンテナ回路に接続されていると共に、前記ジャンパ絶縁層上に形成された配線を含み、前記ジャンパ絶縁層の表面は、前記基材の表面よりも粗くてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、導電性粒子同士が相互に融着することで導体部が形成されているので、導体部の比抵抗を低くすることができる。また、本発明では、基材と導体部との間に下地層が介在しており、この下地層が基材の表面よりも粗い表面を有しているので、導体部の密着性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態における配線板を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態における配線板を示す断面図であり、図１のII-II線に沿った図である。
【図３】図３は、図２のIII部の拡大図である。
【図４】図４は、図３のIV部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態における配線板を示す平面図であり、図２は本実施形態における配線板を示す断面図であり、図３は図２のIII部の拡大図であり、図４は図３のIV部の拡大図である。
【００１４】
本実施形態の回路板１は、例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）に用いられるＲＦタグである。この回路板１は、図１及び図２に示すように、配線板１０と、当該配線板１０に実装された電子部品２０と、を備えている。なお、回路板１や配線板１０の用途は、ＲＦタグに特に限定されない。
【００１５】
配線板１０は、いわゆるメンブレン配線板であり、基材１１と、当該基材１１上に形成された下地層１２と、当該下地層１２上に形成された導体部１３と、を備えている。
【００１６】
基材１１は、電気絶縁性を有する材料から構成されたフィルム（シート）である。この基材１１を構成する材料の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の樹脂材料を挙げることができる。特に限定されないが、この基材１１は、例えば、１０μｍ〜２５０μｍ程度の厚さを有している。また、この基材１１の上面１１１は、０．１μｍ以下の表面粗さを有している。この表面粗さは、ＪＩＳ法（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２０１３）により測定することができ、本実施形態における「表面粗さ」は、上記のＪＩＳ法における「算術平均粗さＲａ」である。表面粗さを測定する測定器の具体例としては、例えば、表面粗さ計、白色干渉計、レーザー変位計等を例示することができる。
【００１７】
下地層１２は、図３に示すように、樹脂部１２２と、当該樹脂部１２２に保持された多数の粒子１２３と、を含んでおり、電気絶縁性を有する層である。この下地層１２は、基材１１の上面１１１の全体を覆っている。なお、基材１１の上面１１１における下地層１２の形成領域は、導体部１３に対応する領域を少なくとも含んでいれば、当該上面１１１の全体に限定されない。この下地層１２は、例えば、５μｍ〜５０μｍ程度の厚さを有しているが、下地層１２の厚さが基材１１の厚さよりも薄いのであれば、特にこれに限定されない。
【００１８】
この下地層１２は、例えば、粒子１２３を分散させた樹脂材料を、基材１１の上面１１１に印刷して硬化させることで形成されている。当該樹脂材料の具体的な印刷方法としては、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、グラビアオフセット法、バーコート法等を例示することができる。樹脂部１２２を構成する樹脂材料の具体例としては、例えば、ポリエステル系、或いは、アクリル系の樹脂材料を例示することができる。特に、樹脂部１２２をポリエステル系の樹脂材料で構成することで、下地層１２と基材１１との高い密着性を確保することができる。
【００１９】
また、下地層１２の粒子１２３は、電気絶縁性を有する絶縁性粒子であり、例えば、タルク、珪酸アルミニウム、炭酸カルシウム、或いは、酸化チタン等の無機材料から構成されている。本実施形態では、下地層１２が粒子１２３を含有していることで、当該下地層１２の上面１２１が、０．１μｍ〜１０μｍの表面粗さを有しており、下地層１２の上面１２１が基材１１の上面１１１よりも粗くなっている。このため、本実施形態では、この下地層１２に対する導体部１３の密着性が優れている。また、下地層１２が粒子１２３を含んでいることで、下地層１２の上面１２１に凹凸を確実に形成することができる。このため、下地層１２に熱が印加されても、当該凹凸を維持することができるので、回路板１の耐久性が向上する。粒子１２３の粒径としては、０．１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。特に、タルクからなる粒子１２３は、不規則な薄片形状を有しているので、下地層１２の上面１２１を効率的に粗化することができる。本実施形態における下地層１２の粒子１２３が、本発明における下地層の粒子の一例に相当する。
【００２０】
なお、下地層１２の上面１２１が基材１１の上面１１１よりも粗くなっているのであれば、基材１１の上面１１１の表面粗さは上記の数値範囲に特に限定されない。同様に、下地層１２の上面１２１が基材１１の上面１１１よりも粗くなっているのであれば、下地層１２の上面１２１の表面粗さも上記の数値範囲に特に限定されない。
【００２１】
導体部１３は、導電性ペーストを下地層１２の上面１２１に印刷して硬化することで形成されている。導電ペーストの具体的な印刷方法としては、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、グラビアオフセット法、バーコート法等を例示することができる。
【００２２】
本実施形態における導電性ペーストは、銀化合物からなる粒子を分散媒に分散又は溶解させることで構成されており、バインダを含有していない。銀化合物としては、特に限定されないが、例えば、酸化銀（例えば、酸化第１銀、酸化第２銀等）、炭酸銀、並びに、酢酸銀、及び、アセチルアセトン銀錯体等の有機銀からなる群より選ばれた１種又は２種以上を用いることができる。また、分散媒の具体例としては、水、エタノール、メタノール、プロパノール等のアルコール系、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等を例示することができる。
【００２３】
下地層１２に印刷された導電性ペーストを加熱硬化することで導体部１３が形成される。この際、図４に示すように、銀化合物が前駆体として機能し、還元反応により生成された金属銀粒子１３ａ同士が相互に融着して、連続した金属銀の塊からなる導電性被膜が形成される。本実施形態における金属銀粒子１３ａが、本発明における導電性粒子の一例に相当する。
【００２４】
本実施形態では、上述のように導電性ペーストがバインダを含有していないため、硬化後の導体部１３の空隙部分１３ｂを除いた金属含有率が９０ｖｏｌ％以上となっている。なお、導体部１３の空隙部分１３ｂを除いた金属含有率が９９ｖｏｌ％以上であることがより好ましい。空隙部分１３ｂを樹脂部分の面積に含めた場合であっても、導体部１３の金属含有率が９０ｖｏｌ％以上であることがより好ましい。なお、導体部１３において金属銀粒子１３ａ同士が相互に融着しているのであれば、当該導体部１３の金属含有率は上記の数値範囲に特に限定されない。
【００２５】
ここで、導体部１３の金属含有率は、例えば、以下の要領で測定することができる。すなわち、導体部１３を切断してその断面をＳＥＭで観察した際に、下記（１）式を満たす値Ｓ［ｖｏｌ％］として金属含有率を測定することができる。
Ｓ＝Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）×１００・・・（１）
但し、上記（１）式において、Ｓ１は導体部１３の断面における単位面積（当該断面に形成されている空隙部分１３ｂを除く）に占める金属部分の面積であり、Ｓ２は導体部１３の断面における単位面積（当該断面に形成されている空隙部分１３ｂを除く）に占める樹脂部分の面積である。
【００２６】
なお、この導電性ペーストが、銀化合物からなる粒子に加えて、金属銀からなる粒子を含有していてもよい。また、この導電性ペーストが、還元促進剤や分散剤等の添加剤を含有していてもよい。
【００２７】
本実施形態における導体部１３は、図１及び図２に示すように、ＲＦタグのアンテナ回路１３１と、当該アンテナ回路１３１を電子部品２０に接続する接続配線１３２，１３３と、を形成している。なお、特に図示しないが、この導体部１３が被覆層で覆われていてもよい。
【００２８】
アンテナ回路１３１は、複数（本例では４つ）のループ部１３１ａ〜１３１ｄを有している。第１のループ部１３１ａは、基材１１の外縁に沿った矩形の環状の形状を有している。この第１のループ部１３１ａの内側に第２のループ部１３１ｂが設けられている。この第２のループ部１３１ｂは、第１のループ部１３１ａに実質的に平行に延在する矩形の環状の形状を有していると共に、第１のループ部１３１ａと接続されている。この第２のループ部１３１ｂの内側に第３のループ部１３１ｃが設けられている。この第３のループ部１３１ｃは、第２のループ部１３１ｂに実質的に平行に延在する矩形の環状の形状を有していると共に、第２のループ部１３１ｂと接続されている。この第３のループ部１３１ｄの内側に第４のループ部１３１ｄが設けられている。この第４のループ部１３１ｄは、第３のループ部１３１ｃに実質的に平行に延在する矩形の環状の形状を有していると共に、第３のループ部１３１ｃと接続されている。すなわち、第１〜第４のループ部１３１ａ〜１３１ｄは、一本の配線からなる矩形の渦巻形状を形成している。なお、アンテナ回路１３１の巻き数は上記に特に限定されず、ループ部１３１ａ〜１３１ｄの形状も上記に特に限定されない。
【００２９】
最も外側の第１のループ部１３１ａの端部は、第１の接続配線１３２を介して、電子部品２０に接続されている。同様に、最も内側の第４のループ部１３１ｄの端部は、第２の接続配線１３３を介して、電子部品２０に接続されている。
【００３０】
第１の接続配線１３２とアンテナ回路１３１との間にはジャンパ絶縁層１４が介在している。このジャンパ絶縁層１４は、上述の下地層１２と同様の材料から構成されており、第１の接続配線１３２とアンテナ回路１３１との間の電気絶縁性を確保している。本実施形態における第１の接続配線１３２が、本発明における配線の一例に相当する。
【００３１】
本実施形態では、下地層１２と同様に、このジャンパ絶縁層１４が絶縁性粒子を含有していることで、当該ジャンパ絶縁層１４の上面が、０．１μｍ〜１０μｍの表面粗さを有しており、ジャンパ絶縁層１４の上面が基材１１の上面１１１よりも粗くなっている。このため、本実施形態では、このジャンパ絶縁層１４に対する導体部１３の密着性が優れている。また、ジャンパ絶縁層１４が絶縁性粒子を含んでいることで、ジャンパ絶縁層１４の上面に凹凸を確実に形成することができる。このため、ジャンパ絶縁層１４に熱が印加されても、当該凹凸を維持することができるので、回路板１の耐久性が向上する。なお、ジャンパ絶縁層１４の上面が基材１１の上面１１１よりも粗くなっているのであれば、ジャンパ絶縁層１４の上面の表面粗さは上記の数値範囲に特に限定されない。
【００３２】
電子部品２０は、メモリや制御回路等を含むＩＣチップである。この電子部品２０は、例えば半田或いは導電性接着剤等によって、接続配線１３２，１３３とそれぞれ接続されている。この回路板１をＲＦタグとして用いる場合には、相手方のリーダライタ端末に当該回路板１を近づけることでＩＣチップが駆動して、非接触で回路板１とリーダライタ端末との間で情報を授受する。
【００３３】
以上のように、本実施形態では、導電性ペーストがバインダ成分を含有しておらず、導体部１３の金属銀粒子１３ａが相互に融着しているので、導体部１３がバルク金属に近い比抵抗を有している。このため、アンテナ回路１３１の抵抗値を低くすることができ、ＲＦタグとリーダライタ端末との間の電力伝送効率が高くなり、通信距離を長くすることができる。
【００３４】
また、ＲＦタグを小型化する場合に、アンテナ回路の抵抗値が高いと、そもそもリーダランタ端末との通信が困難になってしまう場合がある。これに対し、本実施形態では、導体部１３の金属銀粒子１３ａが相互に融着しており、アンテナ回路１３１の抵抗値を低くすることができるので、リーダライタ端末と通信を維持しつつ、ＲＦタグの小型化を図ることができる。
【００３５】
一方で、導電性ペーストがバインダ成分を含有していないと、導体部と基材との密着性が著しく劣ってしまう。これに対し、本実施形態では、基材１１と導体部１３との間に下地層１２が介在しており、この下地層１２は、基材１１の表面１１１よりも粗い表面１２１を有している。このため、還元反応により金属銀粒子１３ａが生成される際に、図３に示すように、下地層１２の表面１２１の凹凸に倣うように金属銀粒子１３ａが焼成されるので、導体部１３の密着性の向上を図ることができる。
【００３６】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【実施例】
【００３７】
以下に、本発明をさらに具体化した実施例及び比較例により本発明の効果を確認した。以下の実施例及び比較例は、上述した実施形態における密着性及び比抵抗の向上効果を確認するためのものである。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３８】
＜実施例１＞
実施例１では、上述した図１及び図２に示すような回路板を作製した。この実施例１では、基材の外形を１０ｍｍ×２５ｍｍとし、アンテナ回路の巻き数を３とした。導電性ペーストとして、バインダ成分を含有しない銀ペーストを用いた。この回路板の基材の表面粗さは０．０５μｍであるのに対し、下地層の表面の粗さは０．５μｍであり、下地層の表面が基材の表面よりも粗かった。
【００３９】
この実施例１の回路板に対して密着性試験を行ったところ、下の表１に示すように、導体部が剥離してしまうことはなかった。この密着性試験では、回路板の表面に貼り付けた粘着テープを剥がすことで、導体部に剥離が生じているか否かを目視により確認した。
【００４０】
また、この実施例１の回路板について、導体部の断面を目視により確認したところ、銀粒子同士が融着していた。そして、導体部の金属含有率と比抵抗を測定したところ、導体部の金属含有率は９９．５ｖｏｌ％であり、比抵抗は６×１０−６Ωであった。さらに、この実施例１の回路板の通信距離を確認する試験を行ったところ、回路板とリーダライタ端末との通信可能距離は８ｍｍであった。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
＜実施例２＞
実施例２では、アンテナ回路の巻き数を４としたこと以外は、上述の実施例１と同様の構成を有する回路板を作製した。この実施例２の回路板に対して、実施例１と同様の条件で密着性試験を行ったところ、導体部が剥離してしまうことはなかった。
【００４３】
また、この実施例２の回路板に関して、導体部の断面を目視により確認したところ、銀粒子同士が融着していた。そして、この導体部の金属含有率は９９．５ｖｏｌ％であり、比抵抗は６×１０−６Ωであった。また、この実施例２の回路板に対して、実施例１と同様の条件で回路板とリーダライタ端末との通信可能距離を測定したところ、回路板とリーダライタ端末との通信可能距離は８ｍｍであった。
【００４４】
＜実施例３＞
実施例３では、実施例１の銀ペーストに金属銀粒子を加えた銀ペーストを用いて導体部を形成したこと以外は、上述の実施例１と同様の構成を有する回路板を作製した。この実施例３の回路板に対して、実施例１と同様の条件で密着性試験を行ったところ、導体部が剥離してしまうことはなかった。
【００４５】
また、この実施例３の回路板に関して、導体部の断面を目視により確認したところ、銀粒子同士が融着していた。そして、この導体部の金属含有率は９９．５ｖｏｌ％であり、比抵抗は４．６×１０−６Ωであった。また、この実施例３の回路板に対して、実施例１と同様の条件で回路板とリーダライタ端末との通信可能距離を測定したところ、回路板とリーダライタ端末との通信可能距離は１１ｍｍであった。
【００４６】
＜実施例４＞
実施例４では、アンテナ回路の巻き数を４としたこと以外は、上述の実施例３と同様の構成を有する回路板を作製した。この実施例４の回路板に対して、実施例１と同様の条件で密着性試験を行ったところ、導体部が剥離してしまうことはなかった。
【００４７】
また、この実施例４の回路板に関して、導体部の断面を目視により確認したところ、銀粒子同士が融着していた。そして、この導体部の金属含有率は９９．５ｖｏｌ％であり、比抵抗は４．６×１０−６Ωであった。また、この実施例４の回路板に対して、実施例１と同様の条件で回路板とリーダライタ端末との通信可能距離を測定したところ、回路板とリーダライタ端末との通信可能距離は１１ｍｍであった。
【００４８】
＜比較例１＞
比較例１では、下地層を設けなかったこと以外は、上述の実施例１と同様の構成を有する回路板を作製した。この比較例１に対して、実施例１と同様の条件で密着性試験を行ったところ、導体部が基材から剥離してしまった。なお、この比較例１については、導体部の密着性が著しく劣っていたため、導体部の断面の確認や比抵抗等に関する測定を実施することができなかった。
【００４９】
＜比較例２＞
比較例２では、下地層を設けなかったこと以外は、上述の実施例２と同様の構成を有する回路板を作製した。この比較例２に対して、実施例１と同様の条件で密着性試験を行ったところ、導体部が基材から剥離してしまった。なお、この比較例２についても、導体部の密着性が著しく劣っていたため、導体部の断面の確認や比抵抗等に関する測定を実施することができなかった。
【００５０】
＜比較例３＞
比較例３では、バインダ成分を含有した銀ペーストを用いて導体部を形成したこと以外は、上述の比較例１と同様の構成を有する回路板を作製した。この比較例３に対して、実施例１と同様の条件で密着性試験を行ったところ、導体部が剥離してしまうことはなかった。
【００５１】
また、この比較例３の回路板に関して、導体部の断面を目視により確認したところ、銀粒子同士が融着していなかった。そして、この導体部の金属含有率は４６．０ｖｏｌ％であり、比抵抗は５×１０−５Ωであった。また、この比較例３の回路板に対して、実施例１と同様の条件で回路板とリーダライタ端末との通信可能距離を測定したところ、この回路板とリーダライタ端末との間で通信を行うことはできなかった。
【００５２】
＜比較例４＞
比較例４では、バインダ成分を含有した銀ペーストを用いて導体部を形成したこと以外は、上述の比較例２と同様の構成を有する回路板を作製した。この比較例４に対して、実施例１と同様の条件で密着性試験を行ったところ、導体部が剥離してしまうことはなかった。
【００５３】
また、この比較例４の回路板に関して、導体部の断面を目視により確認したところ、銀粒子同士が融着していなかった。そして、この導体部の金属含有率は４６．０ｖｏｌ％であり、比抵抗は５×１０−５Ωであった。また、この比較例４の回路板の通信距離を確認する試験を行ったところ、この回路板とリーダライタ端末との間で通信を行うことはできなかった。
【００５４】
実施例１〜４と比較例１，２の結果から、銀ペーストがバインダ成分を含有していなくも、粗化された表面を有する下地層を基材と導体部との間に設けることで、導体部の密着性が向上することが確認された。
【００５５】
また、実施例１〜４と比較例３，４の結果から、バインダ成分を含有しない銀ペーストを用いることで、金属銀粒子が相互に融着させると共に金属含有率を高めることができ、導体部の比抵抗を低くなり、通信距離を長くできることが確認された。また、実施例１，２と実施例３，４の結果から、銀ペーストが金属銀粒子を含有することで、導体部の比抵抗を一層低くすることができることも確認された。なお、比較例３，４においてリーダライタ端末との通信ができなかった原因は、回路板が小型である上にアンテナ回路の抵抗値が高過ぎたためと考えられる。
【符号の説明】
【００５６】
１…回路板
１０…配線板
１１…基材
１１１…上面
１２…下地層
１２１…上面
１２２…樹脂部
１２３…粒子
１３…導体部
１３ａ…金属銀粒子
１３ｂ…空隙部分
１３１…アンテナ回路
１３１ａ〜１３１ｄ…ループ部
１３２，１３３…接続配線
１４…ジャンパ絶縁層
２０…電子部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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