(57)【要約】      （修正有）【課題】高周波信号に適しており、過電力に対して耐久性のある配線およびそのような配線の製造方法を提供する。【解決手段】絶縁基板１０と、絶縁基板１０上に設けられた金属層２１よりなる配線２０を備え、金属層２１の少なくとも上面にエポキシ樹脂によって付着されたカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）層２２とを形成する。ＣＮＴ層２２は二層ＣＮＴからなることで配線の一端から他端へ低抵抗で電気を流すことができ、エポキシ樹脂混合により、金属上に容易に付着される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に設けられた金属層と、前記金属層の少なくとも上面にエポキシ樹脂によって付着されたカーボンナノチューブ層とを含む配線と、
を備えたプリント基板。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブ層は、前記金属層の上面および側面に付着している、請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブ層は、前記金属層の上面、側面および底面に付着している、請求項１に記載のプリント基板。
【請求項４】
前記金属層の延伸方向の断面において、前記カーボンナノチューブ層は、前記金属層の三方または四方に設けられている、請求項１に記載のプリント基板。
【請求項５】
前記カーボンナノチューブ層は、二層カーボンナノチューブを含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプリント基板。
【請求項６】
前記配線は、高周波信号を伝達する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のプリント基板。
【請求項７】
絶縁基板上に設けられた金属層の上面上に、水系エポキシ樹脂に含まれた状態のカーボンナノチューブを塗布し、滴下し、または、吹き付け、
熱処理することによって前記金属層の上面上に前記カーボンナノチューブを付着させる、ことを具備したプリント基板の製造方法。
【請求項８】
前記カーボンナノチューブの塗布、滴下または吹き付けは、印刷技術により実行される、請求項７に記載のプリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板およびその製造方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン等の電子機器は、半導体装置等を実装したプリント基板を備えている。近年、このような電子機器は、通信のために高周波信号を送受信可能に構成されていることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４９７２３７号公報
【特許文献２】特表２００８−５４５２４７号公報
【特許文献３】特表２０１３−５２０５４４号公報
【特許文献４】特開２００７−２８７４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これらの電子機器内のプリント基板は、高周波信号を伝達するために必ずしも適した構成になってはいなかった。また、プリント基板上の配線は、薄膜金属で形成されており、薄膜金属は、過電力または熱に対する耐性において弱い。即ち、過電力を供給したときに、配線は溶融し易くかつ焦げ易い。この場合、プリント基板上の配線は断線し、故障の原因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本実施形態によるプリント基板は、絶縁基板と、絶縁基板上に設けられた金属層と、金属層の少なくとも上面にエポキシ樹脂によって付着されたカーボンナノチューブ層とを含む配線と、を備えている。
【０００６】
カーボンナノチューブ層は、金属層の上面および側面に付着していてもよい。
【０００７】
カーボンナノチューブ層は、金属層の上面、側面および底面に付着していてもよい。
【０００８】
金属層の延伸方向の断面において、カーボンナノチューブ層は、金属層の三方または四方に設けられていてもよい。
【０００９】
カーボンナノチューブ層は、二層カーボンナノチューブを含んでもよい。
【００１０】
配線は、高周波信号を伝達してもよい。
【００１１】
本実施形態によるプリント基板の製造方法は、絶縁基板上に設けられた金属層の上面上に、水系エポキシ樹脂に含まれた状態のカーボンナノチューブを塗布し、滴下し、または、吹き付け、熱処理することによって金属層の上面上にカーボンナノチューブを付着させることを具備する。
【００１２】
カーボンナノチューブの塗布、滴下または吹き付けは、印刷技術により実行してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、高周波信号に適しており、過電力に対して耐久性のある配線およびそのような配線の製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態によるプリント基板１の構成の一例を示す平面図。
【図２】図１の２−２線に沿った配線２０の断面の斜視図。
【図３】他の実施形態による図１の２−２線に沿った配線２０の断面の斜視図。
【図４】他の実施形態による図１の２−２線に沿った配線２０の断面の斜視図。
【図５】本実施形態によるプリント基板１の製造方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１６】
図１は、本実施形態によるプリント基板１の構成の一例を示す平面図である。プリント基板１は、絶縁基板１０と、配線２０とを備えている。
【００１７】
絶縁基板１０は、例えば、樹脂（プラスチック）、ゴム、ビニール、エナメル、ワニス、ロウ、紙（ワニスやロウを塗布した紙）、セラミック、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、金属酸化膜（例えば、アルミナ）等の絶縁材料を用いて形成されている。絶縁基板１０は、隣接する複数の配線２０を電気的に分離する。また、配線２０が絶縁基板１０の表面および裏面の両方に設けられている場合、絶縁基板１０は、その表面に設けられた配線２０と裏面に設けられた配線２０とを電気的に分離している。尚、絶縁基板１０は、剛性の比較的高い基板であってもよく、フレキシブルなシート状の基板であってもよい。
【００１８】
配線２０は、例えば、銅、銀、金、アルミニウム、ステンレス、カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴ（Carbon Nanotube）ともいう）等の低抵抗な導電性材料を用いて形成されている。配線２０は、絶縁基板１０上に実装される電子部品（例えば、半導体チップ、抵抗素子、コンデンサ等）の端子間を電気的に接続するために、絶縁基板１０の表面および／または裏面上に設けられている。配線２０の構成については、図２を参照して後で詳細に説明する。
【００１９】
絶縁基板１０には、貫通孔３０が設けられている。貫通孔３０は、絶縁基板１０の表面から裏面に貫通しており、電子部品の端子を半田で接続するために用いられる。また、配線２０を貫通孔３０の内壁にも設け、絶縁基板１０の表面にある配線２０と絶縁基板１０の裏面にある配線とを電気的に接続してもよい。貫通孔４０は、ネジ等を用いて絶縁基板１０を他の部材に固定するために用いられる。
【００２０】
図２は、図１の２−２線に沿った配線２０の断面の斜視図である。図２に示すように、配線２０は、絶縁基板１０上に設けられている。配線２０は、金属層２１と、ＣＮＴ層２２とを含む積層配線である。金属層２１は、例えば、銅、銀、金、アルミニウム、ステンレス、等の低抵金属材料を用いて形成されている。
【００２１】
ＣＮＴ層２２は、金属層２１の少なくとも上面上に付着したＣＮＴを含む。ＣＮＴ層２２内に含まれるＣＮＴは、例えば、二層ＣＮＴであり、低抵抗性および高い導電性を有し、粉末状の材料である。二層ＣＮＴは、単層または多層ＣＮＴより低抵抗であるので、ＣＮＴ層２２は、二層ＣＮＴからなることが好ましい。勿論、ＣＮＴは、単層または多層ＣＮＴであることを妨げるものではない。
【００２２】
一般に、カーボンナノチューブは、銅と組み合わせることによって、銅単体と比較しての約１００倍の電流を流せることが知られている。例えば、１ｃｍ２当たり６億アンペアの電流を流せる。尚且つ、カーボンナノチューブの密度は、１ｃｍ３当たり約５．２グラムであり、銅(約８．５〜８．９ｇ／ｃｍ３)よりも約４０％軽い。
【００２３】
ＣＮＴ層２２は、金属層２１の上面に直接接触しており、配線２０の電気的な抵抗を低減させる。本実施形態において、ＣＮＴ層２２は、金属層２１の上面上にしか設けられていない。しかし、ＣＮＴ層２２は、図３および図４に示すように、金属層２１の側面や底面に設けられていてもよい。これにより、配線２０の電気的な抵抗はさらに低下する。
【００２４】
ＣＮＴ層２２のＣＮＴは、エポキシ樹脂（図示せず）によって金属層２１に付着している。エポキシ樹脂は、ＣＮＴを水に溶かす（混合させる）溶媒の機能と、ＣＮＴを金属層２１の表面に付着させる機能とを有する。ＣＮＴは、このような水系エポキシ樹脂および水とともに、金属層２１の表面上に塗布され、滴下され、または、吹き付けられる。水を熱圧着により蒸発させると、エポキシ樹脂がＣＮＴを金属層２１の表面上に付着させる。ＣＮＴは、エポキシ樹脂によって金属層２１の表面上に安定的に付着する。これにより、ＣＮＴ層２２が金属層２１上に安定して形成され得る。
【００２５】
金属層２１およびＣＮＴ層２２は、配線２０の延伸方向へ電気を伝達することができる。これにより、配線２０は、その一端から他端へ低抵抗で電気を流すことができる。本実施形態による配線２０は、一般的な銅線（例えば、エナメル線）に比べて、低抵抗かつ軽量になり得る。
【００２６】
また、本実施形態では、水系エポキシ樹脂を溶媒および接着材として金属層２１の表面にＣＮＴを付着させている。ＣＮＴは、水系エポキシ樹脂に馴染み（溶け）易い。かつ、ＣＮＴは、水系エポキシ樹脂に溶けた状態で金属層２１に塗布、滴下または吹き付けられた後、熱圧着によって金属層２１の表面に安定的に付着することができる。これにより、ＣＮＴ層２２が金属層２１の上面上に設けられる。ＣＮＴは、金属上に付着しづらい材料ではあるが、水系エポキシ樹脂に容易に混合し、なおかつ、エポキシ樹脂をバインダとすれば金属上に容易に付着され得る。
【００２７】
さらに、図３および図４に示すように、本実施形態では、ＣＮＴ層２２は、金属層２１の上面だけでなく、両側面および／または底面にも設けてもよい。この場合、金属層２１の延伸方向の断面において、ＣＮＴ層２２は、金属層２１の周囲（三方または四方）に付着している。これにより、配線２０の抵抗をさらに低くすることができる。
【００２８】
さらに、水系エポキシ樹脂に溶けたＣＮＴは、塗布、滴下または吹き付けによって金属層２１に供給する。この場合、ＣＮＴおよび水系エポキシ樹脂は、後述するように印刷技術を用いて容易に形成され得る。
【００２９】
図５は、本実施形態によるプリント基板１の製造方法を示す図である。まず、絶縁基板１０を準備する。次に、絶縁基板１０上に金属層２１を形成する。金属層２１は、図１に示す配線２０のレイアウトパターンにパターニングされる。金属層２１は、絶縁基板１０の表面だけでなく、裏面に形成してもよい。
【００３０】
次に、印刷技術を用いて、水系エポキシ樹脂に混合された（溶かされた）ＣＮＴを金属層２１の上面上に塗布、滴下または吹き付ける。このとき、金属層２１の側面にもＣＮＴは或る程度付着してもよい。印刷技術は、例えば、レーザ法あるいはインクジェット法等の既知の印刷技術でよい。このとき、ＣＮＴは、インク状になっているので、ノズル５２から金属層２１の上面に向かって吐出される。
【００３１】
次に、金属層２１および水系エポキシ樹脂に溶かされたＣＮＴを加熱する。これにより、水系エポキシ樹脂から水分が蒸発するとともに、熱によってエポキシ樹脂がＣＮＴを金属層２１に圧着する。ＣＮＴは、エポキシ樹脂によって金属層２１の上面上に付着（吸着）する。これにより、金属層２１の少なくとも上面上にＣＮＴ層２２が形成される。
【００３２】
次に、金属層２１および水系エポキシ樹脂に溶かされたＣＮＴを加熱する。これにより、水系エポキシ樹脂から水分が蒸発するとともに、熱によってエポキシ樹脂がＣＮＴを金属層２１上に圧着する。ＣＮＴは、エポキシ樹脂によって金属層２１の上面上に付着（吸着）する。この段階で、ＣＮＴは、金属層２１の上面にエポキシ樹脂によって付着している。
【００３３】
尚、上述の通り、ＣＮＴは、金属層２１の側面および／または底面にも付着してよい。金属層２１の底面にＣＮＴ層２２を形成する場合、金属層２１の形成前に、上記方法と同様に、ＣＮＴを含有する水エポキシ樹脂を絶縁基板１０上に塗布すればよい。この場合、ＣＮＴを絶縁基板１０上に熱圧着後、金属層２１をＣＮＴ層上に形成する。金属層２１のパターニングの際に、金属層２１をマスクとして用いてＣＮＴを除去すれば、金属層２１の下のみにＣＮＴを残置させることができる。これにより、金属層２１の底面にもＣＮＴ層２２を形成することができる。
【００３４】
その後、プリント基板１は、半導体チップ、抵抗素子、コンデンサ等の電子部品を実装し、電子機器内に収容される。
【００３５】
本実施形態によれば、水系エポキシ樹脂を溶媒および接着材として金属層２１の上面にＣＮＴを付着させている。ＣＮＴは、水系エポキシ樹脂に馴染み易い。従って、ＣＮＴは、水系エポキシ樹脂に溶けた状態で金属層２１に供給された後、熱圧着によってエポキシ樹脂で金属層２１の上面に安定的に付着することができる。これにより、本実施形態は、ＣＮＴ層２２を金属層２１の上面上に容易に形成することができる。ＣＮＴ層２２は、金属層２１の上面だけでなく、両側面および底面に形成してもよい。これにより、配線２０の抵抗をさらに低くすることができる。
【００３６】
一般に、プリント基板１上の配線は、薄膜金属で形成されており、熱耐性において弱い。しかし、本実施形態による配線２０は、ＣＮＴ層２２を金属層２１の上面上に安定的に付着させることができる。これにより、配線２０の抵抗を低下させ、過電力を供給したときに、配線２０は発熱し難い。その結果、配線２０は断線し難くなる。
【００３７】
また、本実施形態によるプリント基板１は、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン等の電子機器に用いられ、通信のために高周波信号を送受信するために用いられ得る。この場合、配線２０は、高周波信号を伝達する。高周波信号による電流は、表皮効果により、配線２０の中心部よりも配線２０の表面（上面、側面、底面）近傍に主に流れる。従って、ＣＮＴ層２２が金属層２１の表面（少なくとも上面上）に設けられていることによって、高周波信号による交流電流は、配線２０の表面を低抵抗で流れることができる。
【００３８】
さらに、近年、このような電子機器において、送受信される情報量は増加しつつあり、それに伴いプリント基板上の配線に流れる電流量も増大している。一方、プリント基板自体のサイズや面積は縮小を求められており、配線幅も狭くすることが望まれている。このような状況において、配線の表面抵抗の低減化は重要である。
【００３９】
本実施形態によるプリント基板１は、配線２０の抵抗を大幅に低下させることができる。また、配線２０の表面抵抗を低減できるので、高周波信号の表皮効果に特に適している。従って、本実施形態によるプリント基板１は、高周波信号を伝達するのに好適であり、上記電子機器に用いられることで充分に効果を発揮することができる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、印刷技術を用いて金属層２１の表面上にＣＮＴを付着させることができる。従って、配線２０の形成が容易であり、コストを低減させることができる。さらに、本実施形態は印刷技術を用いているので、絶縁基板１０が平面形状または曲面形状であっても、ＣＮＴ層２２を形成することができる。即ち、本実施形態は、配線２０のレイアウトの自由度を増大させることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・プリント基板、１０・・・絶縁基板、２０・・・配線、３０、４０・・・貫通孔、２１・・・金属層、２２・・・ＣＮＴ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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