(57)【要約】【課題】曲面的又は平面的に伸縮可能とした場合の伸縮可能回路体と部品実装用基板との電気的な接続信頼性を確保し得るフレキシブル回路基板を提供する。【解決手段】伸縮可能な絶縁ベース材に伸縮可能な配線部が設けられている伸縮可能回路体と、該伸縮可能回路体の所定領域に積層される伸縮不能の部品実装用基板とを有し、該部品実装用基板の配線部と伸縮可能回路体の配線部を電気的に接続する電気接続部を有するフレキシブル回路基板であって、前記部品実装用基板に、前記伸縮可能回路体の前記電気接続部を含む領域の伸縮を防止する伸縮防止ガードを設けたことを特徴とする。【選択図】図１
2013187380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の回路基板本体が伸縮自在の熱可塑性エラストマーから構成される伸縮性フレキシブル回路基板において、
前記熱可塑性エラストマーが露出する回路基板本体の外表面に微小な凹凸を備えた貼り付き防止用粗面を形成したことを特徴とする伸縮性フレキシブル回路基板。
【請求項２】
回路基板本体は、熱可塑性エラストマーからなる絶縁ベース材と、該絶縁ベース材上に形成された配線層と、配線層上に形成された熱可塑性エラストマーからなる絶縁層とを備えた構成である請求項１に記載の伸縮性フレキシブル回路基板。
【請求項３】
貼り付き防止用粗面は、微小な凹凸が形成された粗面形成用転写材に形成された微小な凹凸を転写した転写パターンによって構成される請求項１に記載の伸縮性フレキシブル回路基板。
【請求項４】
可撓性の回路基板本体が伸縮自在の熱可塑性エラストマーから構成され、前記熱可塑性エラストマーが露出する回路基板本体の外表面に微小な凹凸を備えた貼り付き防止用粗面が形成された伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法であって、
前記回路基板本体の外表面の貼り付き防止用粗面の形成は、微小な凹凸が形成された粗面形成用転写材を用意し、該粗面形成用転写材の微小な凹凸を前記回路基板本体の外表面に転写することを特徴とする伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法。
【請求項５】
熱可塑性エラストマーからなる絶縁ベース材の一側面に配線層形成用金属箔を積層し、他側面に微小な凹凸が形成された粗面形成用金属箔を積層した両面金属張板を作製し、
前記配線層形成用の金属箔から配線層を形成し、
一方、熱可塑性エラストマーからなる絶縁層形成材の一側面に微小な凹凸が形成された粗面形成用金属箔を積層した片面金属張板板を作製し、該片面金属張板の絶縁層形成材によって前記両面金属張板の配線層を被覆するように積層し、
前記積層された両面金属張板及び片面金属張板の粗面形成用金属箔を除去し、粗面形成用金属箔の微小な凹凸が転写された絶縁ベース材及び絶縁層の表面を露出させることを特徴とする伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法。
【請求項６】
熱可塑性エラストマーからなるの絶縁ベース材の一側面に配線層を形成し、該配線層を熱可塑性エラストマーからなる絶縁層によってラミネートする伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法であって、
マット加工により微小な凹凸を備えた転写用粗面が形成された一対の転写材を用意し、
絶縁ベース材に絶縁層をラミネートする際に、前記転写材によって絶縁ベース材と絶縁層を挟み込み、転写材の転写用粗面を転写することにより、絶縁ベース材及び絶縁層の表面に転写用粗面の微小な凹凸を転写することを特徴とする伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、産業用ロボットやサービス及び医療分野のロボット、医療・ヘルスケア機器などの可動部・屈曲部に適用可能であって、動きに追随可能な耐摩耗性、靱性のある伸縮性フレキシブル回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的なフレキシブル回路基板は、曲面的又は平面的に伸縮させることができないために、ロボットアーム等の可動部や伸縮部に配線する場合には、余長部を設け、たとえば、特許文献１に記載のように、余長部を巻き取ってスペース効率を高めていた。
しかし、余長部を巻き取ったとしても、やはり収納スペースは必要となるし、また、立体的な面に貼り付ける場合、密着させることができない等の問題があり、伸縮可能なフレキシブル回路基板が要請されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−５７７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような要請に応えるべく、フレキシブル回路基板を構成する絶縁ベース材や絶縁層に軟質の熱可塑性エラストマーを使用することが検討されている。  しかし、軟質の熱可塑性エラストマーを用いた場合、非伸縮性のフレキシブル回路基板と異なり、樹脂自体に粘着性があるために、貼り付きやすく（タック性）、扱い難いという問題がある。特に、重なり合ったフレキシブル回路基板同士が貼り付いてしまうと、エラストマー樹脂は伸びやすく、配線部分は伸びないため、貼り付いていた基板同士を剥がし取る際に、基板が大きく伸ばされ、配線部が断線してしまうおそれもある。
【０００５】
本発明は上記した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、熱可塑性エラストマー樹脂の貼り付きを防止し得る伸縮性フレキシブル回路基板およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、可撓性の回路基板本体が伸縮自在の熱可塑性エラストマーから構成される伸縮性フレキシブル回路基板において、
前記熱可塑性エラストマーが露出する回路基板本体の外表面に微小な凹凸を備えた貼り付き防止用粗面を形成したことを特徴とする。
回路基板本体は、熱可塑性エラストマーからなる絶縁ベース材と、該絶縁ベース材上に形成された配線層と、配線層上に形成された熱可塑性エラストマーからなる絶縁層とを備えた一般的な構成に適用可能である。
貼り付き防止用粗面は、微小な凹凸が形成された粗面形成用転写材に形成された微小な凹凸を転写した転写パターンによって構成することができる。
【０００７】
また、本発明の伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法は、可撓性の回路基板本体が伸縮自在の熱可塑性エラストマーから構成され、前記熱可塑性エラストマーが露出する回路基板本体の外表面に微小な凹凸を備えた貼り付き防止用粗面が形成された伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法であって、
前記回路基板本体の外表面の貼り付き防止用粗面の形成は、微小な凹凸が形成された粗
面形成用転写材を用意し、該粗面形成用転写材の微小な凹凸を前記回路基板本体の外表面に転写することを特徴とする。
より具体的な製造方法は、
熱可塑性エラストマーからなる絶縁ベース材の一側面に配線層形成用金属箔を積層し、他側面に微小な凹凸が形成された粗面形成用金属箔を積層した両面金属張板を作製し、
前記配線層形成用の金属箔から配線層を形成し、
一方、熱可塑性エラストマーからなる絶縁層形成材の一側面に微小な凹凸が形成された粗面形成用金属箔を積層した片面金属張板板を作製し、該片面金属張板の絶縁層形成材によって前記両面金属張板の配線層を被覆するように積層し、
前記積層された両面金属張板及び片面金属張板の粗面形成用金属箔を除去し、粗面形成用金属箔の微小な凹凸が転写された絶縁ベース材及び絶縁層の表面を露出させることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法は、
熱可塑性エラストマーからなるの絶縁ベース材の一側面に配線層を形成し、該配線層を熱可塑性エラストマーからなる絶縁層によってラミネートする伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法であって、
マット加工により微小な凹凸を備えた転写用粗面が形成された一対の転写材を用意し、
絶縁ベース材に絶縁層をラミネートする際に、前記転写材によって絶縁ベース材と絶縁層を挟み込み、転写材の転写用粗面を転写することにより、絶縁ベース材及び絶縁層の表面に転写用粗面の微小な凹凸を転写することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の伸縮性フレキシブル回路基板によれば、回路基板本体が伸縮可能な熱可塑性エラストマーによって構成されているので、可動部に適用する場合でも、従来のように余長部が不要となるし、また、体表面等の凹凸面に貼り付ける際にも、凹凸面に倣って伸縮し、隙間なく貼り付けることができる。
また、絶縁ベース材や絶縁層等の外層部表面に微小な凹凸を設けたので、基板同士が接触しても、粗面同士の散点状の接触となり、貼り付きが生じにくい。したがって、一般的な非伸縮性のフレキシブル回路基板と同様に取り扱うことができ、貼り付きに起因する断線等のおそれもなく、信頼性の高い伸縮性フレキシブル回路基板を実現できる。
また、本発明の製造方法によれば、転写用粗面の凹凸パターンを転写することにより、容易に製造することができる。
具体的には、通常用いられる両面金属張積層板および片面金属張積層板の金属箔を粗面転写用の転写材として利用すれば、新たな設備は必要なく、現状の工程で、現状の設備で製造することができる。
また、金属箔を利用することなく、別途、粗面転写用転写材を用いれば、繰り返し使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（Ａ）は本発明の実施の形態に係る伸縮性フレキシブル回路基板の概略平面図、（Ｂ）は（Ａ）のフレキシブル回路基板の部分拡大断面図。
【図２】図２は本発明の実施の形態に係る伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法の概略工程図。
【図３】図３は本発明の他の実施の形態に係る伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法を示す概略工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置など
は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
図１には、本発明の実施形態に係る伸縮性フレキシブル回路基板を示している。
この伸縮性フレキシブル回路基板１は、可撓性の回路基板本体１０が伸縮自在の熱可塑性エラストマーから構成されるもので、熱可塑性エラストマーが露出する回路基板本体１０の外表面に微小な凹凸を備えた貼り付き防止用粗面３ａ、７ａを形成している。
回路基板本体１０は、片面回路構成で、熱可塑性エラストマーからなる絶縁ベース材３と、絶縁ベース材３上に形成された配線層５と、配線層５上に形成された熱可塑性エラストマーからなる絶縁層７とを備えた構成となっている。
【００１３】
熱可塑性エラストマーとしては、ポリウレタン系エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、１，２−ＢＲ系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等を用いることができる。機械的強度や耐磨耗性を考慮すると、ウレタン系エラストマーを用いることが好適である。
【００１４】
伸縮可能な配線層５は、波形のジグザグパターン形状となっており、形状的に伸縮可能となっている。この配線層５は、図示例のようなジグザグ形状に限らず、スネーク形状、馬蹄形状等、種々のパターンによって構成することができる。
【００１５】
本発明では、回路基板本体１０を構成する熱可塑性エラストマーからなる絶縁ベース材３及び絶縁層７の表面の前面がマット加工が施された微小な凹凸を有する貼り付き防止用粗面３ａ、７ａとなっている。粗面のパターンは、不規則な散点状に表面が荒らされていてもよいし、規則的なパターンが形成されていてもよいし、線状のパターンでもよく、特に限定されない。
この例では、この貼り付き防止用粗面３ａ、７ａは、微小な凹凸が形成された粗面形成用転写材に形成された微小な凹凸を転写して形成したものである転写材としては、金属や硬質樹脂等、熱可塑性エラストマーよりも硬い材料が用いられる。
【００１６】
本実施の形態の伸縮性フレキシブル回路基板１によれば、絶縁ベース材３及び絶縁層７、さらに配線層５が伸縮自在となっているので、可動部に適用する場合でも、従来のように余長部が不要となるし、また、体表面等の立体的な面に貼り付ける際にも、表面形状に倣って貼り付けることができる。
また、絶縁ベース材３や絶縁層７等の外表面が微小な凹凸を有する貼り付き防止用粗面３ａ，７ａとなっているので、基板同士が接触しても、粗面同士の散点状の接触となり、貼り付きが生じにくい。したがって、一般的な非伸縮性のフレキシブル回路基板と同様に取り扱うことができ、貼り付きに起因する断線等のおそれもなく、信頼性の高い伸縮性フレキシブル回路基板を実現できる。
【００１７】
貼り付き防止用粗面３ａ，７ａの凹凸の大きさは、熱可塑性エラストマーの硬度、粘着性によっても異なり、貼りつきの度合いに応じて設定される。あまり小さいと接触面積の増大につながり、あまり大きいと絶縁層７の絶縁性低下となるので、適度な範囲に設定される。
硬度ＪＩＳ  Ａ  ６０のウレタン系エラストマーを用いた場合、十点平均粗さＲｚが、１．９μｍ以上とすることが好適であった。また、上限は７．０μｍ程度が好ましい。
なお、この例では、絶縁ベース材３と絶縁層７の外表面全面にわたって貼り付き防止用粗面３ａ，７ａとしているが、場合によっては、片面だけでもよいし、部分的に設けられていてもよい。
【００１８】
［製造方法の実施の形態］
［実施の形態１］
次に、上記伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法について説明する。
図２は、上記片面回路構成の伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法の実施形態１を示している。
この実施の形態での製造方法は、両面銅張積層板の作製工程、片面回路基板作成工程、絶縁層積層工程、上下の銅箔除去工程の４工程を備えている。
【００１９】
（１）両面銅張積層板作成工程
まず、図２（Ａ）に示すように、熱可塑性エラストマーからなる絶縁ベース材３の一側面に配線層形成用の金属箔としての配線層形成用銅箔５０を積層し、他側面に微小な凹凸が形成された粗面形成用金属箔としての粗面形成用銅箔３０をラミネートした両面金属張板３００を作製する。
粗面形成用銅箔３０の絶縁ベース材３との接合面は、所定の表面粗さを有する粗面の表面プロファイルを備えている。このラミネートの際に加圧され、絶縁ベース材３に、粗面形成用銅箔３０の粗面プロファイル３０ａが転写される。
【００２０】
粗面形成用銅箔３０は粗面プロファイルを転写する必要から、接着剤を用いることなく、絶縁ベース材３に直接ラミネートされるが、粗面形成用銅箔３０の粗面プロファイル３０ａを転写可能であれば、接着剤層が介在してもよい。
【００２１】
（２）片面回路基板作成工程
次いで、図２（Ｂ）に示すように、片側の粗面形成用銅箔３０は残したまま、他方の配線用銅箔５０から、エッチングによって所定パターンの配線層５を形成する。
【００２２】
（３）絶縁層積層工程
次に、図２（Ｄ）に示すように、絶縁ベース材３の配線層５側の面に、熱可塑性エラストマーよりなる絶縁層７をラミネートする。その際に、図２（Ｃ）に示すように、予め、熱可塑性エラストマーよりなる絶縁層７の片面に粗面形成用銅箔７０が積層された片面銅張積層板７００を準備しておく。
粗面形成用銅箔７０の絶縁層７との接合面は、所定の表面粗さを有する粗面の表面プロファイルを備えている。このラミネートの際に加圧され、絶縁層７に、粗面形成用銅箔７０の粗面プロファイル７０ａが転写される。  片面銅張積層板７００のラミネートは、絶縁ベース材３の配線層５が形成された側の面に、片面銅張板７００の熱可塑性エラストマーよりなる絶縁層７を重ねて配線層５を被覆する。
【００２３】
（４）粗面形成用銅箔除去工程
次いで、絶縁ベース材３及び絶縁層７の表面から、粗面形成用銅箔３０、７０を除去し、粗面形成用銅箔３０，７０の粗面プロファイルが転写された絶縁ベース材３及び絶縁層７表面の粗面３ａ，７ａを露出させる。
粗面形成用銅箔３０，７０は、エッチングによって除去する。露出している端子部分はマスキングしておく。
以上、本実施の形態の製造方法によれば、両面銅張積層板３００、片面銅張積層板７００といった、フレキシブル回路基板の通常の製造工程で使用する材料及び製造工程で粗面を形成することができ、特別の製造設備等も不要である。
【００２４】
［実施の形態２］
次に、図３には、本発明の伸縮性フレキシブル回路基板の製造方法の実施の形態２が記載されている。
この実施の形態２では、熱可塑性エラストマーからなる絶縁ベース３材の一側面に配線
層５を形成し、配線層５を熱可塑性エラストマーからなる絶縁層７によってラミネートするものである。
ラミネートする際に、微小な凹凸が形成された粗面形成用転写材３０Ａ、７０Ａを用意する。この粗面形成用転写材３０Ａ、７０Ａは、たとえば、ＰＥＴ等、熱可塑性エラストマーよりも硬度が高く、貼り付きが生じない材料が選択される。粗面形成用転写材３０Ａ，７０Ａの表面が粗面プロファイルとなっている。
【００２５】
この製造方法によれば、絶縁層７のラミネート工程で、転写材の転写用粗面を絶縁ベース材３と絶縁層に押しつけることにより、絶縁ベース材３及び絶縁層７の表面に微小な凹凸３０ａ、７０ａを形成することができる。
【００２６】
［評価試験］
次に、本発明の伸縮性フレキシブル回路基板の貼り付き評価試験について説明する。
評価試験は、複数の試験サンプルを製造し、貼り付きについて試験をした。
１．試験目的
伸縮性フレキシブル回路基板の表面に形成した貼り付き防止粗面による、タック低減効果を確認する。
【００２７】
２．試験方法
２−１）試験サンプルの作製
粗面形成用銅箔／試験サンプル／ＰＥＴ（剥離シート）の構成で、以下のプレス条件で、プレスを行った。
プレス条件：１００℃、５秒−３０秒、２ＭＰａ
試験サンプルは、熱可塑性のウレタンシートであり、粗面形成用銅箔として、表面粗さの異なる３種類の銅箔Ａ（表面粗さ：０．７７μｍ）、銅箔Ｂ（表面粗さ：１．９μｍ）、銅箔Ｃ（表面粗さ：２．５μｍ）を用意し、表面の凹凸形状を試験サンプルに転写し、比較サンプルとして粗面形成用銅箔の代わりに、表面粗さが、ほぼ０μｍの、ＰＥＴ（剥離シート）で両面をプレスした。  
粗面形成用銅箔は、試験サンプルに接着されるために、エッチング装置を使用して銅箔をエッチングにより除去し、粗面形成用銅箔の凹凸が転写された貼り付き防止用粗面を露出させた。
【００２８】
２−２）ブロッキングの確認
比較サンプル、試験サンプル１、２、３（５０ｍｍ×２００ｍｍ）について、それぞれ２枚、粗面側を貼り合わせるように重ね、鏡面を有する鉄板に挟み、２３°Ｃで１時間放置した。
試験サンプル１、２，３と鉄板の間には、ゴムシートを挟み、圧力が均一にかかるようにした。荷重は、０．０１４ｋｇ／ｃｍ２（鉄板重量より計算）である。
この試験サンプル１、２、３について、Ｔ型剥離試験の方法で、ブロッキング強度を測定した（２３℃）。
３．結果
表１に示すように、表面粗さがほぼ０の比較例に対して、表面粗さが０．７７μｍの試験サンプル１では、ブロッキングの改善は見られなかった。表面粗さ１．９μｍ以上のサンプル２、３では、ブロッキングの改善がみられた。
一方、表面粗さが２．５μｍでは、表面粗さがブロッキング強度が若干上昇傾向となり、２．５μｍ程度までの範囲とすることが有効であると思量される。
【００２９】
【表１】
2013187380.tif 000003
【００３０】
なお、上記実施の形態では、伸縮可能回路体１０として、片面回路構成の伸縮性フレキシブル回路基板を例にとって説明したが、伸縮可能な絶縁ベース材３の両面に伸縮可能な配線パターンが設けられた両面回路構成でもよいし、配線層が３層以上積層された多層構成でもよい。
また、伸縮可能な配線部として形状的に伸縮可能なパターン形状としたが、形状的に伸縮する構成ではなく、配線部の導体自体が伸縮可能な材料によって構成されていてもよい。
このような導体自体が伸縮可能な材料としては、たとえば、公知の導電ゴムＷＯ２００９／１０２０７７号公報に記載されているカーボンナノチューブゴム組成物等が使用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１  伸縮性フレキシブル回路基板、
１０  回路基板本体、
３  絶縁ベース材、５  配線層、７  絶縁層
３ａ、７ａ  貼り付き防止用粗面
３００  両面金属張板
３０  粗面形成用銅箔、３０ａ  粗面プロファイル、５０  配線層形成用銅箔
７００  片面銅張積層板
７０  粗面形成用銅箔、７０ａ  粗面プロファイル
３０Ａ、７０Ａ  粗面形成用転写材
【図１】
2013187380.tif 000004
【図２】
2013187380.tif 000005
【図３】
2013187380.tif 000006