(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体表面に対する配線パターン形成用の導電性ペーストの密着性を向上させるため表面全体を荒らす表面処理が行われたポリプロピレン基板と、
前記基体表面上に、形成する配線のパターンに応じてパターンニングされ乾燥硬化された導電性ペースト層と、
当該導電性ペースト層上に導電性材料を溶射して形成された導電層と、
該導電層の表面上と該導電層の形成されていない前記基体表面上に、絶縁性材料を溶射して形成された絶縁性被覆層と
を備えてなることを特徴とする電気回路。
【請求項２】
基板上に導電性材料を溶射することによって配線パターンを形成してなる電気回路の形成方法において、
前記基板としてポリプロピレン基板を使用し、該ポリプロピレン基板の基体表面に対する配線パターン形成用のペーストの密着性を向上させるため表面全体を荒らす表面処理を行う表面処理工程と、
該表面処理された基体表面上に、溶射される前記導電性材料を担持できる導電性ペーストを、形成する配線のパターンに応じてパターンニングするパターンニング工程と、
該パターンニングされ乾燥硬化された導電性ペースト層上に、前記導電性材料を溶射して導電層を形成する導電層形成工程と、
該形成された導電層表面上と該導電層の形成されていない前記基体表面上に、絶縁性材料を溶射して絶縁性被覆層を形成する絶縁層形成工程と
を含むことを特徴とする電気回路の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気回路及び電気回路の形成方法に関し、特に、基板上に導電性の金属を溶射することによって回路を形成された電気回路及び電気回路の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、絶縁性基板上に電気回路を形成する方法として溶射法が知られている。絶縁性基板上に溶射法により電気回路を形成する方法としては、回路パターンに合わせて打ち抜かれた打抜き部を有するマスキング板を絶縁性基板上に配設し、導電体を溶射して電気回路を形成する方法（第１従来例と呼ぶ）、絶縁性基板上に電気回路パターンを残して有機高分子を塗布してマスクを形成して導電体の溶射を行い、その後有機高分子部分を剥離して電気回路を作製する方法（たとえば特開昭６１−８９６９７号公報に開示の電気回路の形成方法、第２従来例と呼ぶ）等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１従来例におけるマスキング板を用いる方法では、溶射された材料がマスキング板に付着する。繰り返しマスキング板を使用する為には付着した溶射材をマスキング板から除去する必要があり、その除去工程に時間と労力を要するといった課題がある。また溶射の際にマスキング板上に付着した溶射材と回路部の溶射材が繋がり、マスキング板の剥離が困難である。またマスキング板を剥離する際に、マスキング板上の溶射材と繋がった回路部の溶射材が剥離して回路の欠陥を生じる。さらにマスキング板と絶縁性基板の隙間から溶射材料が非回路部に付着して、回路間がショートするといった課題がある。
【０００４】
第２従来例における有機高分子を用いてマスクを形成する方法では、溶射によって電気回路の形成された絶縁性基板上から非回路部分である樹脂を除去する必要がある。樹脂上には導電体が溶射されており、残留した場合回路間のショートを引き起こす可能性がある。従って非回路部分の除去を完全に行う必要がある。またこの導電体溶射後の除去工程は有機溶剤、または弱アルカリ性水溶液、または弱酸性水溶液などによって樹脂を除去している。よって、綿密な剥離工程と乾燥工程とが必要となり回路基板作製に時間及び労力を必要とし、コストの上昇につながるといった課題がある。また微細な回路においては樹脂に溶剤等が浸透し難く、回路基板から樹脂を剥離することは困難である。従って回路間のショートのない信頼性の高い電気回路の形成は困難であるといった課題がある。
【０００５】
本発明は前記問題点を解決することを課題としており、基板表面が少なくともポリプロピレン主材で形成されていてペーストとの密着性を向上させる表面処理を行われた基板上に、形成する回路のパターン状にパターンニングされたペースト層と、当該ペースト層上に溶射して形成された導電性の溶射皮膜層と、当該溶射皮膜層の形成された電気回路上に絶縁性材料を溶射して形成された絶縁性皮膜層とから構成される電気回路とすることによって、回路間のショートのない信頼性の高い電気回路を得ると伴に、容易かつ能率良く電気回路を形成する方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、基体表面に対する配線パターン形成用の導電性ペーストの密着性を向上させるため表面全体を荒らす表面処理が行われたポリプロピレン基板と、
前記基体表面上に、形成する配線のパターンに応じてパターンニングされ乾燥硬化された導電性ペースト層と、
当該導電性ペースト層上に導電性材料を溶射して形成された導電層と、
該導電層の表面上と該導電層の形成されていない前記基体表面上に、絶縁性材料を溶射して形成された絶縁性被覆層とを備えてなることを特徴とする電気回路である。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、ポリプロピレン基板を用いて電気回路を形成している。従来方法では導電層を溶射により形成する場合には、マスクをすることによって回路形成部のみに導電性材料を溶射し回路を形成していた。しかしながら、ポリプロピレンは表面を荒らす表面処理が行われていても溶射による導電性材料が全く付着しない。ポリプロピレン基板の回路形成部に対して溶射材料が接着する処理を行うことによって配線形成を行い、マスクそのものを不要とした。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、また、基体表面に対する配線パターン形成用の乾燥硬化型の導電性ペーストの密着性を向上させるため表面全体を荒らす表面処理がポリプロピレン基板に行われている、これによって本来密着性の低いポリプロピレン基板において乾燥硬化される導電性ペーストの密着性を高めている。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、さらに、配線パターン状に形成され乾燥硬化された導電性ペーストの表面上に導電性材料を溶射して導電層を形成している。基板をポリプロピレン基板とすることによって、溶射した導電性材料は配線パターンのペースト以外には付着せずに回路が形成される。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、さらにまた、導電層の表面上と該導電層の形成されていない基体表面上に、絶縁性材料を溶射して絶縁性被覆層を形成している。これによって外部に対して回路配線を絶縁すると共に保護する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、基板上に導電性材料を溶射することによって配線パターンを形成してなる電気回路の形成方法において、前記基板としてポリプロピレン基板を使用し、該ポリプロピレン基板の基体表面に対する配線パターン形成用のペーストの密着性を向上させるため表面全体を荒らす表面処理を行う表面処理工程と、該表面処理された基体表面上に、溶射される前記導電性材料を担持できる導電性ペーストを、形成する配線のパターンに応じてパターンニングするパターンニング工程と、該パターンニングされ乾燥硬化された導電性ペースト層上に、前記導電性材料を溶射して導電層を形成する導電層形成工程と、該形成された導電層表面上と該導電層の形成されていない前記基体表面上に、絶縁性材料を溶射して絶縁性被覆層を形成する絶縁層形成工程とを含むことを特徴とする電気回路の形成方法である。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、上述したような請求項１と同様の作用を奏する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態の電気回路形成工程における電気回路の断面図、図２は、本発明における電気回路形成方法の工程手順を示すフローチャート、図３は、本発明の一実施形態の電気回路の上面図である。
【００２９】
図１、図３に示すように、本実施形態の電気回路は、ポリプロピレン基板１０と、配線パターンに形成されたペースト２０Ａと、配線ペースト上に形成され回路配線である導電性材料層２０Ｂと、基板上表面を覆う絶縁性材料層１２を主に構成されている。ポリプロピレン基板１０表面上には、配線パターン形成ペースト２０Ａとポリプロピレン基板との密着性を高める為に表面処理１１が施されている。
【００３０】
基材のポリプロプレンは低価格な材料であるので、従来のベーク基板よりも低価格化を図れる。またポリプロピレンは耐酸性、耐アルカリ性、耐油性、寸法安定性に優れている。その為作製された回路基板が使用環境によって基板変質することなく安定した性能を保つことができ、電気回路の高信頼化を図れる。また、ポリプロピレンは柔軟性を有するので、回路基板に柔軟性を持たせることができ、その結果装置形状に合わせて変形可能であり装置の小型化が図れ、また同一基板で多種類の形状の装置に対応でき基板の統一化が図れる。また環境保護対策から材料のリサイクル化が要求されているが、ポリプロピレンはリサイクルの研究が進んでいる材料であり基板のリサイクル化を図れる。またポリプロピレン基板１０上の回路を薄膜層の構成としているので、電気回路の薄膜化が図れて装置等の小型化が図れるといった効果を奏する。
【００３１】
次に電気回路形成方法について図２に従い説明する。
電気回路の形成は、配線パターンペースト２０Ａとポリプロピレン基板との密着性を高める為の表面処理工程Ｓ１、形成したい回路のパターンに応じて導電性または絶縁性ペーストをパターンニングするパターンニング工程Ｓ２、配線パターン状に形成されたペーストの少なくとも上表面に導電性材料を溶射して溶射皮膜を形成する導電層形成工程Ｓ３、溶射皮膜層が形成された後の基板表面全体に絶縁性材料を溶射して絶縁性皮膜層を形成する絶縁層形成工程Ｓ４の順に実行される。
【００３２】
表面処理工程Ｓ１は、ポリプロピレン及び配線パターン形成ペースト２０Ａの密着性を高めるブラスト処理のようなポリプロピレン基板１０の表面を荒らす処理を用い得る。
【００３３】
パターンニング工程Ｓ２では、表面処理を行ったポリプロピレン基板１０上に、形成したい回路パターンに、スクリーン印刷、塗布等によって銅ペーストの様な配線パターン形成ペースト２０Ａを塗布する。さらに塗布された基板を加熱しペーストを硬化させて、形成したい回路パターンをパターンニングする。
【００３４】
導電層形成工程Ｓ３では、アーク溶射、プラズマ溶射、フレーム溶射といった方法によって、銅などの導電性材料をパターンニングされた基板上に溶射する。ポリプロピレンは溶射による導電材料が全く付着しない為、パターンニング処理を行われていない部分には導電材料が付着せず、形成したい回路パターン部分にのみ導電材料が付着して導電層が形成される。
【００３５】
この様に導電材料を溶射して導電層を形成する際に、マスキング板や有機樹脂マスクを用いていない。この為、マスキング板を使用する場合に発生していた問題、具体的には、繰り返し使用する為に付着した溶射材のマスキング板から除去や、溶射の際にマスキング板上に付着した溶射材と回路部の溶射材が繋がりマスキング板の剥離が困難、またマスキング板を剥離する際に、マスキング板上の溶射材と繋がった回路部の溶射材が剥離して回路の欠陥を生じる、さらにマスキング板と絶縁性基板の隙間から溶射材料が非回路部に付着して回路間がショートするといった問題点を解決することができる。
また、有機高分子を用いてマスクを形成する方法では、溶射によって電気回路の形成された絶縁性基板上から非回路部分である樹脂を除去する必要があり、微細な回路においては樹脂に溶剤等が浸透し難く、回路基板から樹脂を剥離することは困難であった。この回路形成方法によってマスクそのものを不要とできる為、樹脂マスク剥離の際の問題点を解消した。
【００３６】
絶縁層形成工程Ｓ４では、アーク溶射、プラズマ溶射、フレーム溶射といった方法によって、樹脂またはセラミックスなどの絶縁性材料を回路形成された基板上に溶射し絶縁性材料層１２を形成する。
【００３７】
この絶縁材料層は外部に対して回路配線を絶縁すると共に保護を行っている。これによって、ほこりや水滴といった外的要因による回路のショートを防ぎ、高信頼性の回路基板が得られる。
また、これら導電性層形成工程と絶縁性層形成工程において溶射法を用いることによって、一度に大面積に対して均質にかつ迅速に絶縁層を作製することができる。この結果、高信頼性の回路基板を大量にかつ迅速に作製することができる。
【００３８】
次に、具体的な一実施例を示して本発明の電気回路形成方法をさらに説明する。
有機溶剤によって、表面を洗浄したポリプロピレン基板をブラスト処理により表面処理した。
次にシルクスクリーン印刷によって、銅ペーストを回路パターンに印刷し８０゜Ｃで１時間乾燥硬化して、目的回路をパターンニングした。
次に平均粒径２０μｍの純銅をプラズマ溶射した。溶射条件は、アルゴン流量３５ｌ／ｍｉｎ、プラズマ電流７５０Ａ、プラズマ電圧３０Ｖ、銅粉供給量７０ｇ／ｍｉｎであった。上記溶射によって銅ペーストの回路パターン上にのみ銅粉が付着して銅の導電層が形成された。
最後に絶縁性材料であるアルミナを、導電層が形成された回路基板に溶射した。溶射条件はプラズマ電流９００Ａ、プラズマ電圧３９Ｖとした以外は銅粉溶射と同条件とした。
上記工程によって、欠陥や損傷なく図３に示す電気回路が得られ、本発明の電気回路及び電気回路形成方法の有効性が確認された。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、マスクそのものを不要とした結果、マスクを使用する場合に発生していた問題、具体的には、付着した溶射材のマスキング板から除去や、溶射の際にマスキング板上に付着した溶射材と回路部の溶射材が繋がりマスキング板の剥離が困難、またマスキング板を剥離する際に、マスキング板上の溶射材と繋がった回路部の溶射材が剥離して回路の欠陥を生じる、さらにマスキング板と絶縁性基板の隙間から溶射材料が非回路部に付着して回路間がショートするといった問題点を解決することができる。これによって、信頼性の高い電気回路を低価格で実現できるといった効果を奏する。
また、有機高分子を用いてマスクを形成する方法では、溶射によって電気回路の形成された絶縁性基板上から非回路部分である樹脂を除去する必要があり、微細な回路においては樹脂に溶剤等が浸透し難く、回路基板から樹脂を剥離することは困難であった。しかしながら、マスクそのものを不要とした為樹脂の剥離性の問題点を無くした。
またポリプロプレンは低価格な材料であるので、従来のベーク基板よりも低価格化を図れる。またポリプロピレンは耐酸性、耐アルカリ性、耐油性、寸法安定性に優れている。その為作製された回路基板が使用環境によって基板変質することなく安定した性能を保つことができ、電気回路の高信頼化を図れる。また、ポリプロピレンは柔軟性を有するので、回路基板に柔軟性を持たせることができ、その結果装置形状に合わせて変形可能であり装置の小型化が図れ、また同一基板で多種類の形状の装置に対応でき基板の統一化が図れる。また環境保護対策から材料のリサイクル化が要求されているが、ポリプロピレンはリサイクルの研究が進んでいる材料であり基板のリサイクル化を図れる。またポリプロピレン基板上の回路を薄膜層の構成としているので、電気回路の薄膜化が図れて装置等の小型化が図れるといった効果を奏する。
【００４０】
請求項１記載の発明によれば、また、ポリプロピレン基板において乾燥硬化されて形成される導電性ペーストの密着性を表面全体を荒らす表面処理によって高めている結果、形成する回路のパターン状にムラなく均一に導電性ペーストをポリプロピレン基板にパターンニングできるといった効果を奏する。また、導電性ペースト硬化後も剥離せず長期間安定してペーストパータンを担持できる。さらに、導電性ペーストを用いることによって、溶射された導電性材料を回路状に効率的にかつ安定して、基板上に均一に形成することができる。これによって、形成された導体回路を欠陥なく安定して作製することが可能となり、電気回路の高信頼化及び歩留まりの向上化を図れるといった効果を奏する。
【００４１】
請求項１記載の発明によれば、さらに、導電層形成に溶射法を用いることによって、一度に大面積に対して均質にかつ迅速に導電層を作製することができる。これによって、配線欠陥のない高信頼性の回路基板を大量にかつ迅速に作製することができるといった効果を奏する。マスクそのものを不要となる効果を奏する。
【００４２】
請求項１記載の発明によれば、さらにまた、回路配線を絶縁すると共に保護を行っている。この結果、ほこりや水滴といった外的要因による回路のショートを防ぎ、高信頼性の回路基板が得られるといった効果を奏する。また絶縁層形成を溶射法を用いることによって、一度に大面積に対して均質にかつ迅速に絶縁層を作製することができる。この結果、高信頼性の回路基板を大量にかつ迅速に作製することができる。
【００４３】
請求項２記載の発明によれば、上述したような請求項１と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電気回路形成工程における電気回路の断面図である。
【図２】本発明における電気回路形成方法の工程手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態の電気回路の上面図である。
【符号の説明】
１０    ポリプロピレン基板
１１    表面処理層
１２    絶縁性材料層
１３    プラズマ溶射ガス
１４    溶射ノズル
２０    基板配線部
２０Ａ  配線パターン形成ペースト
２０Ｂ  導電性材料層
【図１】
0004071339.tif 000002
【図２】
0004071339.tif 000003
【図３】
0004071339.tif 000004