(57)【要約】【課題】簡便な金属補強の手法を提供しつつ、端子部の抜き差し耐久性を向上し、接続端子の接続不良と脱落等の不良発生を抑える。【解決手段】絶縁基材２と、絶縁基材２上に形成された回路パターン配線３と、絶縁基材２上に堆積した導電体粒子からなり、回路パターン配線３に接合される端子パターン配線５と、を備える。【選択図】図１
2017175088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基材と、
前記絶縁基材上に形成された回路パターン配線と、
前記絶縁基材上に堆積した導電体粒子からなり、前記回路パターン配線に接合される端子パターン配線と、を備えるプリント配線板。
【請求項２】
絶縁基材上に回路パターン配線を形成する工程と、
前記絶縁基材上で前記回路パターン配線に接合されるように導電体粒子を堆積させて端子パターン配線を形成する工程と、を含むプリント配線板の製造方法。
【請求項３】
第１の回路パターン配線が形成された第１の絶縁基材と、第２の回路パターン配線が形成された前記第２の絶縁基材とを並べて配置し、前記第１の絶縁基材上と前記第２の絶縁基材上とに導電体粒子を堆積させて前記第１の絶縁基材と前記第２の絶縁基材とを接続する基材接続工程と、
前記第１の回路パターン配線上と前記第２の回路パターン配線上とに前記導電体粒子を堆積させて前記第１の回路パターン配線と前記第２の回路パターン配線とを接続する配線接続工程と、を含み、
前記基材接続工程と前記配線接続工程とを同時に行うことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項４】
コールドスプレー法を用いて、前記導電体粒子を堆積させることを特徴とする請求項２又は３に記載のプリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
プリント配線板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板では、他の配線板と電気的に接続するために端子部を設け、圧着による端子接合を行なっている。
フレキシブルプリント配線板に端子部を設ける場合には、端子部に接着剤を介して補強板を貼り付けることにより端子部を補強し、端子部をコネクタに抜き差しする際の破損を防いだり、作業性の向上を図ったりしていた。また、フレキシブルプリント配線板は、厚みが薄いが、端子部に補強板を設けることで端子部の厚みを厚くし、端子部をコネクタに差し込む際に補強板をスペーサとして機能させて、端子部とコネクタとの確実な接続を図っている。
【０００３】
また、複数の配線板を接続する際には、回路の導電性を損なわないように接続するだけでなく、基材同士が物理的に固定されるように接続する必要がある。従来、電気的な接合については、多くの方法が提案されており、例えばソケット形状の配線端部を形成して配線端部同士を圧着して接続する方法や、リード線を回路同士の接続端子部分に半田で接続する方法が取られている。また、基材同士の物理的接続方法も多く提案されており、代表的な接続方法としては、別の接続基材を用意し、この接続基材を接着剤やねじ止めによって固定することで、二つの基材を接続する手法が取られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２４５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、端子部に補強板を設けるためには、上記のようにまず端子部に接着剤を塗布した後、補強板を設けなければならず、部材点数の削減や製造工程の簡略化のためには、更に簡便な構成で端子部の補強を行うことが求められる。
また、プリント配線板の接続端子において、金属ペーストからなる回路パターンでは、外部圧力に対して耐久性が低く、コネクタの抜き差しによって耐久性が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
これに対して、回路パターンの表面に、めっきや金属蒸着により金属膜を設け、回路パターンの補強をすることが考えられていた。しかしながら、金属ペースト回路を被覆するだけの補強では、圧力が加わったときに金属ペーストにも不要な圧力が加わり、パターンが壊れ、接続不良や端子の脱落が生じることもあった。また、回路パターンの導電接続と基材の物理的接続は、前述した何れかの手法をとるにしても、同時には接続することができなかった。また、従来は、接続部分の構成が複雑になり、プリント配線基材には接続部分を加工するための余分な面積を必要としていた。さらに、接続作業は別々の工程で行う必要があり、それぞれに作業時間を要していた。
【０００７】
本発明の課題は、簡便な金属補強の手法を提供しつつ、端子部の抜き差し耐久性を向上し、接続端子の接続不良と脱落等の不良発生を抑えることである。さらに、複数のプリント配線板の電気的接続と物理的接続を同時に、且つ簡便に行う手法を提供し、プリント配線板に関わる接続コストを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係るプリント配線板は、絶縁基材と、絶縁基材上に形成された回路パターン配線と、絶縁基材上に堆積した導電体粒子からなり、回路パターン配線に接合される端子パターン配線と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡便な回路の補強の手法を提供しつつ、端子部の耐久性が向上し、且つ複数のプリント回路基材の電気接続と物理接続を同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】端子部付きプリント配線板の構成図である。
【図２】比較例１を示す端子部付きプリント配線板の構成図である。
【図３】複合プリント配線板の構成図である。
【図４】比較例２を示す複合プリント配線板の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１２】
《第１実施形態》
図１は、端子部付きプリント配線板の構成図である。
図中の（ａ）は端子部の上面図であり、（ｂ）は端子部及びコネクタの断面図である。
端子部付きプリント配線板１は、絶縁基材２の一部に、コネクタ６に差し込み可能な端子部４（点線図示）が形成されている。端子部４以外の領域では、絶縁基材２の上面に回路パターン配線３が形成されている。端子部４に対応する領域では、絶縁基材２の上面に端子パターン配線５が形成されている。端子部４がコネクタ６に差し込まれ、端子パターン配線５が導体配線７に接触した状態になると、回路パターン配線３と導体配線７とが電気的に接続される。
【００１３】
絶縁基材２としては、プリント配線板製造用途に適用可能な適宜のものを挙げることができるが、特に可撓性フィルム（フレキシブルフィルム）を用いることが好ましい。可撓性フィルムとしては、プラスチックフィルムであって、回路パターン配線３の形成工程及び電子部品の実装工程における熱プロセスに耐えるだけの耐熱性を有するものであることが好ましい。絶縁基材２の具体的な材質としてはポリカーボネート、ポリエーテルサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、液晶ポリマー等を挙げることができる。特にポリイミドフイルムは耐熱性に優れると共に耐薬品性にも優れるため好適に採用される。また、低誘電損失など電気的特性が優れている点で液晶ポリマーも好適に採用される。また、可撓性のガラス繊維補強樹脂板を採用することも可能であり、この場合のガラス繊維補強樹脂板を構成する樹脂としてはエポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、マレイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。絶縁基材２を形成するための可撓性フィルムの寸法、厚み等は特に制限されず、適宜のものが採用されるが、例えば厚みは０.０２〜１.１０ｍｍの範囲とすることができる。
【００１４】
端子部４は、絶縁基材２の端部に形成される。ここでは、平面視で絶縁基材２の一部を突出させた形状にしてある。
回路パターン配線３は、絶縁基材２の表面に導電性ペーストをパターン状に印刷して塗布し、この導電性ペーストを硬化することで回路パターン配線３を形成する。回路パターン配線３は絶縁基材２の少なくとも一面に設けるものであり、絶縁基材２の他面にも回路パターン配線３を設けても良い。また絶縁基材２の両面に回路パターン配線３を形成する場合には、表裏の回路パターン配線３をスルーホールにて導通させても良い。
【００１５】
端子パターン配線５は、コールドスプレー技術により、回路パターン配線３を形成した後に、この回路パターン配線３の延長部分として形成される。すなわち、絶縁基材２上で回路パターン配線３に接合されるように金属粒子（導電体粒子）を付着させ、且つ堆積させて端子パターン配線５を形成している。
コールドスプレー技術は、金属粒子をキャリアガスを用いて供給するステップと、キャリアガスを加熱するステップと、金属粒子材料とキャリアガスを、導電性回路パターンの領域に指向せしめるステップを持つ。キャリアガスは、常温で気体になる物質なら何でも使えるが、金属粒子を加速するには高い音速が求められ、このため分子量が低いものが用いられる。また、粉塵爆発等の危険を回避するために、その中でも不活性ガスを用いることが多い。金属粒子とキャリアガスを混合させ目的の位置に指向するために、ノド部を持つノズルを用いる。
【００１６】
端子パターン配線５に用いる金属材料は、特に制限はないが、好適には、アルミニウムや銅が良い。また、コールドスプレーの装置にセットする金属材料の粒子径は、１μｍから３０μｍが良く、好ましくは１０μｍ〜２０μｍが良い。
以上説明したような端子部付きプリント配線板１には、必要に応じて抵抗、コンデンサ、トランジスタ、ダイオード、ＩＣ等の適宜の電子部品が実装される。
【実施例１】
【００１７】
絶縁基材２には、ポリエチレンテレフタレートの２００μｍのフィルムを用いた。その絶縁基材２上に、印刷インクとしてＡｇペーストＫ−３３０３（ペルノックス社製）を用いて、回路パターン配線３のスクリーン版の端子部４の部分にマスクを行い、端子部４以外の回路パターン配線３をＡｇペーストで印刷し、１５０℃、３０分で硬化を行った。端子部４のパターンの孔の開いたマスクを密着させ、コールドスプレー装置（ＩＮＯＶＡＴＩ社ＤＹＭＥＴ）により、平均粒子径１０μｍの銅粒子を原料として、条件：粒子供給量２.０ｇ／分、キャリアガス（ヘリウム）、ガス圧力６００ｋｐａ、ガス温度１００℃にて、膜厚１００μｍの銅からなる端子部４を形成した。
【００１８】
［比較例１］
図２は、比較例１を示す端子部付きプリント配線板の構成図である。
図中の（ａ）は端子部の上面図であり、（ｂ）は端子部及びコネクタの断面図である。
ここでは、スクリーン版の端子部４の部分のマスクをしないで、端子部４においても、回路パターン配線３をＡｇペーストで形成している。
【００１９】
［比較例２］
スクリーン版の端子部４の部分のマスクをしないで、端子部４の回路パターン配線３をＡｇペーストで形成し、表面にめっきによる銅からなる１μｍの層を設けた以外は、実施例と同様に形成した。
【００２０】
［評価試験］
端子部４をコネクタ６へ差し込み、差し込みの容易性、及び差し込み後の抜けにくさを評価した。この結果、実施例では、コネクタ６への差し込みを１００回行った後も、１回目と同様にスムーズに差し込みができ、コネクタの保持も問題なかった。比較例１では、１０回目には端子部４における回路パターン配線３が崩れ、コネクタ６が抜け落ちるようになった。また比較例２では、２０回目には、端子部４における回路パターン配線３が崩れ、コネクタ６が抜け落ちるようになった。
【００２１】
めっきとの違いは、下地の印刷導電パターンとは関係なく、基材に密着できる特徴を生かして、配線を延長してコールドスプレーによる単独層があることが構造的特徴である。めっきでは、導電層たる銀ペーストパターンの上にしか形成できないので、コネクタでの抜き差しで、下の脆弱となる銀ベース層から壊れてしまうことがある。コールドスプレーを用いた今回の構成では、延長したコールドスプレーの単独層の接続端子になること、下部に脆弱層がないので、耐久性が向上する。
【００２２】
《第２実施形態》
図３は、複合プリント配線板の構成図である。
図中の（ａ）は複合プリント配線板の上面図であり、（ｂ）はパターンマスクの上面図である。
【００２３】
複合プリント配線板１０は、第１のプリント配線板１１と、第２のプリント配線板１２と、を組み合わせたものである。第１のプリント配線板１１の絶縁基材１３には、回路パターン配線１５が形成されており、この回路パターン配線１５は、絶縁基材１３の縁側に形成された端子部１７（点線図示）まで延びている。第２のプリント配線板１２の絶縁基材１４には、回路パターン配線１６が形成されており、この回路パターン配線１６は、絶縁基材１３の縁側に形成された端子部１８（点線図示）まで延びている。これら第１のプリント配線板１１と第２のプリント配線板１２とは、接続部３０によって物理的に接続され、且つ電気的に接続されている。すなわち、接続部３０は、第１のプリント配線板１１と第２のプリント配線板１２とを物理的に接続すると共に、端子部１７と端子部１８とを電気的に接続する。
【００２４】
回路パターン配線１５は、導電材料を回路パターンに形成したもので、絶縁基材１３に貼り付けた金属箔をエッチングしてパターン化している。導電材料としては、金、銀、銅、アルミニウムなどの金属材料とその合金が用いられる。また、絶縁基材１３の表面に導電性ペーストをパターン状に印刷して塗布し、この導電性ペーストを硬化することで回路パターン配線１５を形成することもできる。回路パターン配線１５は絶縁基材１３の少なくとも一面に設けるものであり、絶縁基材１３の他面にも回路パターン配線１５を設けても良い。また絶縁基材１３の両面に回路パターン配線１５を形成する場合には、表裏の回路パターン配線１５をスルーホールにて導通させても良い。本発明は、回路パターン配線１５の材料やパターン作製方法に捉われるものではない。回路パターン配線１６、及び絶縁基材１４については、回路パターン配線１５、及び絶縁基材１３と同様である。
【００２５】
接続部３０は、コールドスプレー技術により、パターンマスク３１を介して形成された金属材料の膜からなる。接続部３０は、絶縁基材１３と絶縁基材１４とを物理的に接続する物理的接続部３２と、端子部１７と端子部１８とを電気的に接続する電気的接続部３３と、を備える。すなわち、回路パターン配線１５が形成された絶縁基材１３と、回路パターン配線１６が形成された絶縁基材１４とを並べて配置し、絶縁基材１３上と絶縁基材１４上とに金属粒子を付着させ、且つ堆積させて、物理的接続部３２を形成する。また、回路パターン配線１５上と回路パターン配線１６上とに金属粒子を付着させ、且つ堆積させて、電気的接続部３３を形成する。ここでは、二つの物理的接続部３２と二つの電気的接続部３３とを設けてあり、二つの物理的接続部３２の間に、二つの電気的接続部３３を配置させている。物理的接続部３２と電気的接続部３３とは非接触状態にあり、絶縁されている。
【００２６】
コールドスプレー技術は、金属粒子をキャリアガスを用いて供給するステップと、キャリアガスを加熱するステップと、金属粒子材料とキャリアガスを、導電性回路パターンの領域に指向せしめるステップを持つ。キャリアガスは、常温で気体になる物質なら何でも使えるが、金属粒子を加速するには高い音速が求められ、このため分子量が低いものが用いられる。また、粉塵爆発等の危険を回避するために、その中でも不活性ガスを用いることが多い。金属粒子とキャリアガスを混合させ目的の位置に指向するために、ノド部を持つノズルを用いる。
【００２７】
接続部３０に用いる金属材料は、特に制限はないが、好適には、アルミニウムや銅が良い。また、コールドスプレーの装置にセットする金属材料の粒子径は、１μｍから３０μｍが良く、好ましくは１０μｍ〜２０μｍが良い。また、接続部３０の膜厚としては、５０μｍ以下では、膜に欠陥部分が多く発生するので、５０μｍ以上が良く、プロセス上安定する１００μｍ以上がより好ましい。
【００２８】
パターンマスク３１は、接続部３０のパターン形状の孔を持つ板状のマスクで、物理的接続部３２を形成するための物理的接続用孔３４と、電気的接続部３３を形成するための電気的接続用孔３５と、を備える。素材と膜厚は特に限定しないが、厚み０.１ｍｍ〜０.５ｍｍの基材に孔開け加工した金属板等があげられる。
以上説明したような複合プリント配線板には、必要に応じて抵抗、コンデンサ、トランジスタ、ダイオード、ＩＣ等の適宜の電子部品が実装される。
【実施例２】
【００２９】
第１のプリント配線板１１の絶縁基材１３には、ポリエチレンテレフタレートの２００μｍのフィルムを用いた。絶縁基材１３上に、５０μｍの銅箔を貼り合わせ、エッチング法により、回路パターン配線１５を形成した。第２のプリント配線板１２の絶縁基材１４、回路パターン配線１６についても同様とした。そして、第１のプリント配線板１１と第２のプリント配線板１２とを並べて配置し、その上にパターンマスク３１を密着させ、コールドスプレー装置（ＩＮＯＶＡＴＩ社ＤＹＭＥＴ）により、平均粒子径１０μｍの銅粒子を原料として、条件：粒子供給量２.０ｇ／分、キャリアガス（ヘリウム）、ガス圧力６００ｋｐａ、ガス温度１００℃、ライン速度１０ｃｍ／秒にて、膜厚１５０μｍの銅からなる接続部３０を形成した。予備動作も含めて、２０秒で形成が終了した。
接続状態を確認したところ、第１のプリント配線板１１と第２のプリント配線板１２との物理的な接続、及び電気的な接続は問題なく出来ていた。
【００３０】
［比較例２］
図４は、比較例２を示す複合プリント配線板の構成図である。
図中の（ａ）は複合プリント配線板の上面図であり、（ｂ）は電気的な接続を示す断面図であり、（ｃ）は物理的な接続を示す断面図である。
ここでは、（ｂ）に示すように、端子部１７と端子部１８とがコネクタ２０に差し込まれ、回路パターン配線１５と回路パターン配線１６とが導体配線２２に接触した状態になると、回路パターン配線１５と回路パターン配線１６とが電気的に接続される。なお、端子部１７と端子部１８とは、コネクタ２０に差し込み可能となるように、夫々、平面視で絶縁基材１３、１４の一部を突出させた形状にしている。
【００３１】
また、（ｃ）に示すように、接続基材２４の一端側を接着剤２６を介して絶縁基材１３の上面に接合すると共に、接続基材２４の他端側を接着剤２６を介して絶縁基材１４の上面に接合している。これにより、第１のプリント配線板１１と第２のプリント配線板１２とが物理的に接続される。接続基材２４には、ポリエチレンテレフタレートの２００μｍのフィルムを用いている。
【００３２】
比較例２では、端子部１７及び１８を、コネクタ２０に対応した形状に加工する必要があり、さらにコネクタ２０や接続基材２４が必要となった。また、電気的な接続と物理的な接続とを別々の工程で行なう必要があった。
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。
【符号の説明】
【００３３】
１     プリント配線板
２     絶縁基材
３     回路パターン配線
４     端子部
５     端子パターン配線
６     コネクタ
７     導体配線
１０   複合プリント配線板
１１   プリント配線板
１２   プリント配線板
１３   絶縁基材
１４   絶縁基材
１５   回路パターン配線
１６   回路パターン配線
１７   端子部
１８   端子部
２０   コネクタ
２２   導体配線
２４   接続基材
２６   接着剤
３０   接続部
３１   パターンマスク
３２   物理的接続部
３３   電気的接続部
３４   物理的接続用孔
３５   電気的接続用孔
【図１】
2017175088.tif 000003
【図２】
2017175088.tif 000004
【図３】
2017175088.tif 000005
【図４】
2017175088.tif 000006