(57)【要約】【課題】  柔軟性及び屈曲性に富み、耐摩耗性、耐削り性、耐摺動性に優れたフレキシブル配線基板を提供することを目的とする。【解決手段】  フレキシブル配線基板は、可撓性絶縁基板５、５ａと、前記絶縁基板の一部表面上に形成された回路配線層７乃至１１、７ａ乃至１１ａと、前記回路配線層表面上を覆って設けられた軟質の第１保護層１３ａと、前記第１保護層１３ａよりも硬質の材料で構成され第１保護層上に設けられた第２保護層１３ｂとを備えていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性絶縁基板と、前記絶縁基板の一部表面上に形成された回路配線層と、前記回路配線層表面上を覆って設けられた軟質の第１保護層と、前記第１保護層よりも硬質の材料で構成され第１保護層上に設けられた第２保護層とを備えていることを特徴とするフレキシブル配線基板。
【請求項２】
請求項１に記載のフレキシブル配線基板において、前記各保護層はコーティング層によって形成されていることを特徴とするフレキシブル配線基板。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のフレキシブル配線基板において、前記各保護層はレジスト樹脂で構成され、前記第２保護層は前記第１保護層に比してガラス転移温度Ｔｇの高いレジスト樹脂であることを特徴とするフレキシブル配線基板。
【請求項４】
請求項３に記載のフレキシブル配線基板において、前記第１保護層のＴｇが約−３０℃乃至約＋２０℃とされ、前記第２保護層のＴｇが約＋３０℃乃至約＋８０℃とされていることを特徴とするフレキシブル配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフレキシブル配線基板、特に電子機器への装着や収納或いは外部応力に対応して要求される柔軟性及び屈曲性に優れたフレキシブル配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＤＶＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃａｍｃｏｒｄｅｒ）やＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｔｉｌｌ  Ｃａｍｅｒａ）のような電子機器は、益々小形化・薄形化が進み、回路配線基板などの電子部品を内蔵させるためのケーススペースも益々狭隘となってきている。そして、このような機器に内蔵され、機器回路の例えばマニュアルオン／オフ操作ボタンに連動してそのスイッチング動作を行うための機能をもつ回路配線基板としてメンブレンスイッチが広く利用されてきている。
【０００３】
従来の前記メンブレンスイッチは、フレキシブル配線基板技術で製作され、例えば複数の前記操作ボタンに対応した数及び配置のスイッチセル群を備えたセンサ（スイッチ）部、及びそのセンサ部と外部周辺回路或いは機器との間に電気的な信号経路を構成する細長いリボン状の配線引出部を有している。
【０００４】
前記センサ部においては、前記操作ボタンに対応した数及び配置に分布させた複数のセンサセル孔を有するフィルム状の可撓性絶縁スペーサが用いられ、このスペーサの両面に前記各セル孔を塞ぐように例えばポリエステル系樹脂製の可撓性の第１及び第２絶縁フィルムが重ね合わされている。
【０００５】
そして、前記各セル孔内には、所定の間隔で相対向する複数のセル電極対がそれぞれ配置され、各セル電極対及びこれらを電気的に接続する回路配線層が、前記第１及び第２フィルムの各内面に例えば銀ペースト層の印刷によって形成されていて、前記第１及び第２フィルムは回路配線層と相俟ってフレキシブル配線基板を構成している。
【０００６】
前記操作ボタンの未操作時に離間（オフ）する前記セル電極対はボタン操作時に押圧荷重を受けて相互接触（オン）し、セル電極対の状態に応じてボタン操作有無の信号が前記引出部を通じて周辺回路或いは機器へ伝達される（例えば特許文献１、例えばその図３、図４、図７乃至図９参照）。
【０００７】
ところで、前記メンブレンスイッチは、狭隘な機器ケーススペースへ押し込み収納されることが多く、特に前記配線引出部は、その際の変形や押し込み応力を受け易いので、柔軟性或いは屈曲性や耐摺動性に優れていること、また、その回路配線層が外部応力によって損傷や断裂を起こさないように保護されていることが要望される。
【特許文献１】特開平３−１２７４１８号特許公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記配線層の保護は、一例として、前記配線引出部においても前記第１絶縁フィルム、スペーサ及び第２絶縁フィルムの間にサンドイッチ状に配線層を介在させた構造にすることによって得られる。
【０００９】
しかしながら前記配線引出部は、できるだけ剛性を低減するように幅狭のリボン状にして柔軟性や屈曲性を高めるようにされてはいるが、前記各絶縁フィルムとスペーサとのサンドイッチ構造では、その部分の剛性を低減するにも限度があり、その柔軟性や屈曲性は必ずしも満足できるものではない。
【００１０】
そこで、前記第１絶縁フィルムに前記各配線層をまとめて配置し、前記配線引出部には、前記スペーサ及び第２絶縁フィルムを設けず、その代わりに軟質のレジスト樹脂製の保護絶縁層を前記配線層表面に被覆する場合がある（保護例１）。この場合、前記引出部の剛性を低減して柔軟性や屈曲性がより高められるが、前記軟質保護絶縁層は、耐摩耗性や耐削り性や耐摺動性が低いために、本来の保護機能が低下して、配線層の抵抗上昇や断線を生じさせ易い。
【００１１】
耐摩耗性や耐削り性などの改善のために、前記軟質レジスト樹脂の代わりに例えばアルキッド樹脂系の硬質レジストによる硬質保護絶縁層を用いる場合がある（保護例２）が、この場合は、柔軟性や屈曲性が劣り、硬質レジストが屈曲時に割れを生じて配線層にも割れや断線を波及させ易い。
【００１２】
更に、前記保護例１における前記軟質レジスト樹脂層上に前記絶縁フィルムのような硬質のＰＥＴフィルム材を粘着材を介して貼付けることも考えられるが、所定の寸法／形状に成形したＰＥＴフィルム材を格別に用意することになり材料コストが高くなり、格別な貼付け工数を要し、製造コストが高くなるなどの問題がある。
【００１３】
なお、前記特許文献１には、その図３に見られるように回路パターン２３を保護するために絶縁シート２６を貼り付けることが示されているが、それ以上の説明はなく、前記保護例１及び保護例２のいずれに相当するのか、その具体的な構成や機能は定かではない。
【００１４】
本発明は、前記従来の問題点を解決するもので、柔軟性及び屈曲性に富み、耐摩耗性、耐削り性、耐摺動性に優れたフレキシブル配線基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】
【００１５】
請求項１に記載の本発明のフレキシブル配線基板は、可撓性絶縁基板と、前記絶縁基板の一部表面上に形成された回路配線層と、前記回路配線層表面上を覆って設けられた軟質の第１保護層と、前記第１保護層よりも硬質の材料で構成され第１保護層上に設けられた第２保護層とを備えていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のフレキシブル配線基板において、前記各保護層はコーティング層によって形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載のフレキシブル配線基板において、前記各保護層はレジスト樹脂で構成され、前記第２保護層は前記第１保護層に比してガラス転移温度Ｔｇの高いレジスト樹脂であることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載のフレキシブル配線基板において、前記第１保護層のＴｇが約−３０℃乃至約＋２０℃とされ、前記第２保護層のＴｇが約＋３０℃乃至約＋８０℃とされていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のフレキシブル配線基板によれば、硬質の第２保護層がその内側に位置する軟質の第１保護層を保護し、外部摺動或いは引っ掻きなどの応力に対する耐摩耗性、耐削り性及び耐摺動性を向上させる。
【００２０】
そして前記第１保護層が配線層と第２保護層との間に介在してこれら部材間の応力緩衝作用を持つことにより、前記各保護層を設けた部位におけるフレキシブル配線基板の変形或いは屈曲応力に順応した柔軟性及び屈曲性を得ることができる。また、その結果、配線層は、前記第１保護層により急激な変形或いは屈曲応力を受け難くなり、機械的な割れ（クラック）や断線更には不所望な抵抗上昇のような電気的特性劣化が低減される。
【００２１】
前記第１保護層及び第２保護層をこの順序でコーティングにより層状に被覆するようにすれば、各保護層が前記従来技術で示されたＰＥＴフィルム材の貼付け手法に比して、少ない工数で、所定の寸法／形状に簡単に形成され材料コストや製造コストが低減できる等の効果を奏する
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明によるフレキシブル配線基板を電子機器の例えば操作ボタンに連動して使用されるメンブレンスイッチに適用した一実施形態について図１乃至図３を参照して説明する。
【００２３】
図1は前記メンブレンスイッチの全体的平面パターン構造を、図２は図１のＡ２−Ａ２線に沿う拡大断面図を、図３は図１のＢ３−Ｂ３に沿う拡大断面図をそれぞれ示している。
【００２４】
前記スイッチは、複数の操作ボタンの配置パネル（図示せず）の収納スペース形状にほぼ対応するパターン形状を持った例えば矩形状のセンサ部（回路機能部）１を構成する配線基板部分と前記矩形パターンの一部から細長くリボン状に延長されたパターン形状の配線引出部１２を構成する配線基板部分とを有している。
【００２５】
前記センサ部１には、スイッチセルとしての例えばほぼ円形状の複数のセンサセル２ａ乃至２ｄが、前記操作ボタンの数及び配置に対応して分布するように配置されている。前記各セル２ａ乃至２ｄは相互にほぼ同一構造であるので、図２に代表的に示した前記各セル２ａの説明の基に、各セル構造について次に説明する。
【００２６】
前記各セルは、例えばＰＥＮのようなポリエステル系樹脂製の可撓性のフィルム状の絶縁スペーサ３と、このスペーサ３を貫通する例えば円形のセル孔４ａ（４ｂ〜４ｄ）と、このスペーサ３の両面にセル孔を塞いで平行に重ね合わされた例えばＰＥＴのようなポリエステル系樹脂製の可撓性絶縁基板としての第１及び第２絶縁フィルム５、６と、前記第１絶縁フィルム５の内面に設けられた所望パターン形状の１対の電極対２ａ１（２ｂ１〜２ｄ１）、２ａ２（２ｂ２〜２ｄ２）と、前記各電極対に離間対向して前記第２絶縁フィルム６の内面に設けられた円形パターン形状の接点電極２Ａ（２Ｂ〜２Ｄ）とで構成されている。
【００２７】
前記第１絶縁フィルム５の一部表面には、複数例えば５つの第１乃至第５回路配線層７乃至１１が所望パターン形状にて形成されていて、第１配線層７は前記セル２ａ乃至２ｄの各一方の電極２ａ１乃至２ｄ１と、第２配線層８は前記セル２ｃの他方の電極２ｃ２と、第３配線層９は前記セル２ｄの他方の電極２ｄ２と、第４配線層１０は前記セル２ｂの他方の電極２ｂ２と、第５配線層１１は前記セル２ａの他方の電極２ａ２とそれぞれ接続されている。
【００２８】
そこで、前記セル２ａ乃至２ｄに対応する操作ボタンのいずれかによって押圧荷重が負荷されると、前記接点電極２Ａ乃至２Ｄのうちいずれかが押圧されて対応する前記電極対に接触して、そのセルにスイッチオン状態が発生する。
【００２９】
前記配線引出部１２は、前記第１絶縁フィルム５と同一材料で、前記センサ部１の一部から細長くリボン状に延長されたパターン形状の可撓性絶縁基板としての引出用絶縁フィルム５ａを有する。この絶縁フィルム５ａの表面上には、その先端部に外部端子部１４乃至及び１８が設けられ、前記センサ部１の第１乃至第５配線層７乃至１１をこれら外部端子部１４乃至１８にそれぞれ接続するための引出用の第１乃至第５配線層部分７ａ乃至１１ａが平行パターン形状にて形成されている。ところで、前記絶縁スペーサ３及び第２絶縁フィルム６は前記センサ部１にほぼ対応する部分に設けられ、前記配線引出部１２には設けられていない。
【００３０】
そして、複数層例えば２層構造の保護層１３が、前記引出部１２の第１乃至第５配線部分７ａ乃至１１ａの表面上及び絶縁フィルム５ａの表面上に亘って全体的に被覆されている。前記保護層１３は、前記配線部分７ａ乃至１１ａに接する内層部分を構成する軟質の第１保護層１３ａ及び外部に露出する外層部分を構成する硬質の第２保護層１３ｂを有する。
【００３１】
前記第１及び第２保護層１３ａ、１３ｂは、いずれも前記絶縁フィルム５、５ａよりも硬度が小さく軟質で、柔軟性及び屈曲性に富んだ材料であり、前記第２保護層（外層）１３ｂは第１保護層（内層）１３ａよりも硬質、言い換えると、第１保護層が第２保護層よりも軟質である。
【００３２】
次に、前記各部材の材料や製造方法について具体的に説明すると、前記第１絶縁フィルム５、引出用絶縁フィルム５ａ及び前記第２絶縁フィルム６は、厚さ約７５μｍのＰＥＴフィルム（（株）東レ製の商品名ルミラー）を前記パターン形状にパターニングして形成される。
【００３３】
回路構成するための前記電極対２ａ１〜２ｄ１、２ａ２〜２ｄ２、第１乃至第５配線層７乃至１１、第１乃至第２配線層部分７ａ乃至１１ａ及び接点電極２Ａ〜２Ｄは前記各絶縁フィルムに前述のパターン形状となるように例えば銀ペーストをスクリーン印刷し、ＩＲ（遠赤外線）コンベア乾燥炉内にて１５０℃の温度で約５分間乾燥させることによって形成される。
【００３４】
配線基板部分を構成する前記配線引出部１２において、前記第１乃至第５配線部分７ａ乃至１１ａ表面上を覆って、第１のレジスト樹脂ペーストをスクリーン印刷した後、ＩＲコンベア乾燥炉内にて１５０℃の温度で約５分間乾燥させることによって層（膜）厚が約２０μｍの前記第１保護層１３ａが設けられる。
【００３５】
前記第１レジスト樹脂ペーストは、軟質性を高めるためにガラス転移温度Ｔｇが約−１５℃のポリエステル系樹脂をバインダーとして用い、このバインダーにフィラーとしての例えばシリカ、及び粘度調整溶剤としての例えばカルビトールアセテートを混ぜ合わせて作られている。
【００３６】
次に、前記第１保護層１３ａ表面上を覆って、第２のレジスト樹脂ペーストをスクリーン印刷した後、ＩＲコンベア乾燥炉内にて１５０℃の温度で約５分間乾燥させることによって層（膜）厚が約２０μｍの前記第２保護層１３ｂが設けられる。
【００３７】
第２のレジスト樹脂ペーストは、前記第１保護層１３ａよりも硬質とするために、Ｔｇが約６０℃のポリエステル系樹脂をバインダーとして用い、このバインダーに前記第１レジスト樹脂ペーストとほぼ同様にフィラー及び溶剤を混ぜ合わせて作られている。
【００３８】
前記第１及び第２保護層１３ａ、１３ｂは、スクリーン印刷によって順次コーティングにより比較的薄肉の層状に被覆できるので、各保護層が前記従来技術で示されたＰＥＴフィルム材の貼付け手法に比して、前記配線引出部１２の構造を薄形化することができ、少ない工数で、所定の寸法／形状に簡単に形成され材料コストや製造コストが低減できる。
【００３９】
前記第２保護層１３ｂは、屈曲や摺動などを特に受け易い部分に制限して設けることによって材料コストを低減することもでき、前記コーティングによればその部分的な被着形成が簡単に行える。
【００４０】
また、前記第１及び第２保護層１３ａ、１３ｂの硬度の調整は、前記バインダーとしてのポリエステル系樹脂の分子量を選択して所望のガラス転移温度Ｔｇを変えることによって簡単に行える。
【００４１】
軟質の前記第１保護層１３ａは、ガラス転移温度Ｔｇを低くするほど柔軟性を高くすることができるが、そのＴｇを約−３０℃乃至約＋約２０℃、好ましくは約−１０℃乃至約０℃とすることによって、用途機器の使用温度に耐えて機械的強度及び形状を維持すると共に所望の柔軟性を得ることができる。
【００４２】
硬質の前記第２保護層１３ｂは、そのガラス転移温度Ｔｇを前記引出用の絶縁フィルム５ａのＴｇよりも低いが前記第１保護層１３ａよりも高い範囲の約＋３０℃乃至約＋約８０℃、好ましくは約＋３０℃乃至約＋約８０℃とすることによって、用途機器の使用温度に耐えて所望の柔軟性を得ると共に耐摺動性を高くすることができる。
【００４３】
次に前記配線引出部１２の前記構造の採用による効果について、図４及び図５を参照して定量的に説明する。図４は屈曲試験及び摺動試験のために用意したテスト試料を示す平面図であり、図５は種々のテスト試料に関する回路抵抗値Ｒ（Ω）の変化量（縦軸）及び保護層の削れ量（μｍ）を比較して示す特性図である。
【００４４】
まず、前記テスト試料の構造について説明すると、リボン状の絶縁フィルム材４１は、前記絶縁フィルム５ａと同様のＰＥＴフィルムで、厚さ約７５μｍ、長さ約８ｃｍ及び幅約１ｃｍとされている。銀ペーストによる配線層４２は、前記フィルム４１の表面中央部に長手方向に沿って幅約３ｍｍの細条に印刷形成され、その初期回路抵抗値Ｒは約１Ωとされている。
【００４５】
前記配線層４２上に設けられる保護層４３は幅約１ｃｍ及び長さ約６ｃｍのリボン状であり、その厚さは１層構造では約２０μｍ、２層構造では約４０μｍとされている。
【００４６】
そして、図５に示される試料ＮＯ．１乃至５は保護層の有無や構造により区分され、ＮＯ．１は前記保護層無し（配線層４２露出）、ＮＯ．２は硬質保護層のみ（前記保護例２相当）、ＮＯ．３は軟質保護層のみ（前記保護例１相当）、ＮＯ．４は外層が軟質で内層が硬質の２層保護層、ＮＯ．５は前記本発明の実施形態に相当する２層保護層とされている。
【００４７】
そこで、前記屈曲試験方法及び摺動試験方法について説明する。
【００４８】
屈曲試験方法：前記テスト試料の絶縁フィルム材４１平面にてその長手方向と直行する中心線４４に沿って厚さ１ｍｍの屈曲用平板の側縁を当接し、その中心線４４を境に前記平板を挟むように試料を屈曲（ほぼ１８０°）させ、この屈曲部に約３ｋｇ×約５秒間の荷重をかけ、この操作を１０回繰返す。前記試料ＮＯ．１乃至５に対して前記繰返し屈曲操作を行った後、各試料における配線層４２の回路抵抗値Ｒ（Ω）を測定し、それぞれの初期値（約１Ω）に対する変化量をとらえる。
【００４９】
摺動試験方法：前記試料ＮＯ．２乃至５の各保護層の露出表面に対して、ワイヤ直径約０．８ｍｍの摺動ブラシを約１０ｍｍ／秒の摺動スピードで摺動させた後、各保護層表面の削れ量（深さ）（μｍ）をそれぞれ測定する。
【００５０】
前記試験結果によれば、図５に示されているように、試料ＮＯ．１（保護層無し）及びは試料ＮＯ．２（硬質保護層のみ）の回路抵抗値Ｒはそれぞれ初期値（図５中の破線４５で示す１Ωレベル）に対してそれぞれ約４倍及び約６倍に増加し導電度が著しく低下している。
【００５１】
これに対して、前記実施形態に相当するＮＯ．５の回路抵抗値Ｒの変化量は、１．２倍程度の著しく小さい値を示し、ＮＯ．３（軟質保護層のみ）の場合とほぼ同等の変化量であり、２層保護層構造で変化量が約１．８倍であるＮＯ．４（内層が硬質、外層が硬質）よりも変化量が小さい。
【００５２】
従って、一般的に配線層が屈曲応力によりクラックを生じるとその回路抵抗値が増加する傾向があることからみても、前記実施形態における各配線層部分７ａ乃至１１ａは、各保護層１３ａ、１３ｂの存在により、機械的ダメージが少なく所期の電気的特性を維持した状態で保護されていることが理解される。
【００５３】
一方、摺動試験の結果、ＮＯ．５（前記実施形態）の保護層の外層表面の削れ量が約１．１μｍであり、試料ＮＯ．２と同程度で他の試料より遙かに小さい。
【００５４】
このように、前記実施形態における保護層を備えた配線基板（部分）は柔軟性及び屈曲性を有し、機械的な割れ（クラック）及び断線が防止され、更には導電性などの電気的特性の低下が防止される。しかも、外部摺動或いは引っ掻きなどの応力に対する耐摩耗性、耐削り性及び耐摺動性が向上する。
【００５５】
ところで前記実施形態において、前記保護層１３は、前記第１乃至第５配線部分７ａ乃至１１ａ及び絶縁フィルム５ａの表面上全体に亘って被覆されているが、各配線部分７ａ乃至１１ａ毎に分離独立させた複数の保護層で形成してもよい。この場合は、各保護層に導電性のフィラを混在させて導電性をもたせることができ、配線層の屈曲による回路抵抗値の増加傾向が生じてもその増加分による影響をカバーすることができる。
【００５６】
また、前記実施形態における前記センサ部１は、半導体能動素子や抵抗等の受動素子を組み合わせて構成された制御回路等の回路機能を有するリジッド回路配線基板（ＲＰＣ）で構成してもよい。前記配線引出部１２は、絶縁基板材料として例えばポリイミド樹脂フィルムを用いたＦＰＣ技術との組合せによって構成し、前記ＲＰＣとは別体の部品として用意し、前記ＲＰＣに連結して組立ててもよい。そして、前記配線引出部１２には、前記のような変形や屈曲を受けにくい部位（範囲）を選択して例えば保護回路を構成する抵抗素子や保護回路用ＩＣなどの回路素子を組み込んでもよい。
【００５７】
更に、本発明のフレキシブル配線基板は、前記操作ボタンに限らず、テンキーに連動するメンブレンスイッチ、外部圧力に応答して動作する圧力センサ用のメンブレンスイッチなど種々の電子機器に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係るメンブレンスイッチ用の配線基板の一部切欠平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る配線基板のセル（スイッチ）部分を示すもので、図１のＡ２−Ａ２線に沿う拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る配線基板の配線引出部分を示すもので、図１のＢ３−Ｂ３線に沿う拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る配線基板の効果を説明するためのテスト試料の平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る配線基板の効果を説明するために、種々のテスト試料に関する回路抵抗値Ｒ（Ω）の変化量及び保護層の削れ量（μｍ）を比較して示す特性図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    センサ部（回路配線基板、回路機能部）
２ａ乃至２ｄ    センサセル
２ａ１乃至２ｄ１と２ａ２乃至２ｄ２    セル電極対
２Ａ乃至２Ｄ    接点電極
３    スペーサ
４ａ乃至４ｄ    セル孔
５    第１絶縁フィルム（可撓性絶縁基板）
５ａ    引出用絶縁フィルム（可撓性絶縁基板）
６    第２絶縁フィルム
７乃至１１    第１乃至第５回路配線層
７ａ乃至１１ａ    第１乃至第５回路配線層部分
１２    配線引出部（回路配線基板）
１４乃至１８    外部端子部
１３    保護層
１３ａ    第１保護層
１３ｂ    第２保護層
【図１】
2007019234.tif 000003
【図２】
2007019234.tif 000004
【図３】
2007019234.tif 000005
【図４】
2007019234.tif 000006
【図５】
2007019234.tif 000007