JP5131251B2

JP5131251B2 - 立体的回路基板の製造方法

Info

Publication number: JP5131251B2
Application number: JP2009151278A
Authority: JP
Inventors: 堪吉田; 浩岡田
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2029-06-25
Also published as: JP2011009451A

Description

本発明は、立体的回路基板、特に、ローラなどの円柱形状または円筒形状の筐体の表面の全周にわたって回路基板が形成されている立体的回路基板の製造方法に関する。

近年、携帯電話などの電子機器の小型化、多機能化、および低コスト化に伴い、その筐体の内面や外面に、回路基板をコンパクトに実装することが要求されている。このため、回路基板として平面的なものではなく立体的なものが必要とされる場合がある。また、複写機の分野でも、現像用ローラなどの金属製または樹脂製の円柱形状または円筒形状の筺体の表面の全周にわたって回路基板を形成して、立体的回路基板を製造することが提案されている（特許文献１参照）。

このような筺体の表面全周に回路基板を形成する手段として、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの絶縁性フィルムの表面に電極配線を設けたフィルム状回路基板を筺体の外周に貼り付ける方法がある。このようなフィルム状回路基板は、多量に、かつ、安価に製造することができるため、フィルム状回路基板を筺体に貼り付ける方法は、筺体に電極配線を直接形成する方法よりも容易と考えられる。

ところで、特許文献２には、フィルムを円柱形状または円筒形状である缶体にロータリカッタ方式で貼り付ける方法が記載されている。この方法では、自立保持不能な柔軟性のあるフィルムを、高い精度で所定の長さに切断し、得られたフィルムを缶体に供給して、ラミネートを行うことにより、缶体へのフィルムの貼り付けを可能としている。

このロータリカッタ方式による貼付け方法は、缶体やボトルなどの飲料容器の表面にラベルを貼ることを目的として開発されたものである。そのため、ラベルを貼る位置精度などを厳密に管理する必要がなく、また、飲料容器の表面全周にラベルを貼り付ける場合は、フィルムに重なりやフィルム端部に間隙が生じても問題となることはない。

これに対して電子機器用のフィルム状回路基板を円柱形状または円筒形状の筺体の表面全周に貼り付ける場合に、フィルム状回路基板に重なりや大きな間隙があると、回路を構成する配線に短絡や導通不良が発生したり、微細な粉末がこの間隙に入り込むなどしたりして、回路の電気的特性に影響を及ぼすため大きな問題となる。よって、フィルム状回路基板を、重なることなく、かつ、回路基板の端部間の間隙が許容される程度に小さくなるように、貼り付けることが要求される。

しかしながら、このような要求に応じるべく、フィルム状回路基板を精度よく切断し、貼付け時に重なりや大きな間隙が生じないように貼り付けた場合でも、フィルム状回路基板の切断によるバラツキは存在し、かつ、筺体自体にも仕上がり径のバラツキが存在するため、フィルム状回路基板の重なりや端部間における許容範囲を超えた間隙の発生を阻止できていないのが現状である。

また、かかる間隙については、貼り付けた回路基板の表面保護用に樹脂を塗布して間隙を埋設できれば、短絡や導通不良の防止に有効であるが、現状では、表面保護用の樹脂を塗布したとしても間隙の段差を完全に埋めきれずに、フィルム状回路基板の端部が露出してしまう場合がある。

特開平６−５９５６８特開平１０−２３６４４６

本発明は、ローラなどの円柱形状または円筒形状の筐体表面に、特に全周にわたって、所定の大きさのフィルム状回路基板が貼り付けられた立体的回路基板において、回路基板の端部間に生ずる間隙により電気的特性について影響を受けることのない立体的回路基板を提供することを目的とする。

本発明に係る立体的回路基板の製造方法は、円筒形状または円柱形状の筺体の表面全周に、保護フィルムを有するフィルム状回路基板が貼り付けられた基材における、該回路基板の端部間に生ずる間隙に、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂からなる充填物を前記保護フィルムの表面上に盛り上がるまで充填し、該保護フィルムを剥離すると共に、前記充填物のうち、該保護フィルムの表面から突出している充填物および該保護フィルムの間隙に存在している充填物を除去し、その後、前記間隙に埋設されている充填物を紫外線照射または加熱により硬化させることを特徴とする。

前記保護フィルムを剥離後、前記充填物の硬化前において、前記間隙に埋設されている充填物の表面を平滑化して、該充填物の表面を前記フィルム状回路基板の端部の高さに揃えることが好ましい。

また、前記充填物を複数回のスプレー塗布により充填することが好ましい。

本発明により、円柱形状または円筒形状の筺体の表面全周にフィルム状回路基板が形成された立体的回路基板において、該回路基板の端部間における間隙が埋設されることにより、該間隙による段差がなく、該回路基板の端部が露出することのない立体的回路基板を提供することができる。

本発明に係る立体的回路基板の製造方法の一態様を工程ごとに示す概略断面図である。

本発明は、円筒形状または円柱形状の筺体の表面全周にフィルム状回路基板が貼り付けられた立体的回路基板の製造方法において、フィルム状回路基板の端部間に生ずる間隙を、特定の充填物により埋設することを特徴とする。

立体的回路基板は、絶縁性フィルムの表面に銅層による配線が形成され、裏面側に接着剤層を有し、表面側に保護フィルムがラミネートされている保護フィルム付きフィルム状回路基板を、筺体の大きさに合わせて所定の大きさに切断し、筺体に貼り付け、もしくは、絶縁性フィルムの表面に銅層による配線が形成され、さらに表面側に保護フィルムがラミネートされている保護フィルム付きフィルム状回路基板を、所定の大きさに切断し、表面に接着剤層が形成されている筺体に貼り付け、その後、保護フィルムを剥離して、筺体上にフィルム状回路基板を形成することにより得られる。

前者の場合、フィルム状回路基板の端部間に形成される間隙の底部は、筺体の表面であり、後者の場合、該間隙の底部は、接着剤層の表面となる。

以下、前者の態様に基づいて、図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。

図１（ａ）に示すとおり、筺体（１０）の表面に、接着剤層（１１）を介して、保護フィルム（１３）付きフィルム状回路基板（１２）を貼り付けて、基体とする。基体の状態で、フィルム状回路基板（１２）の端部間には、間隙（２）が形成されている。

フィルム状回路基板（１２）は、筺体（１０）の大きさに合わせて精度良く所定の大きさに切断されるが、フィルム状回路基板（１２）に重なりがないように、かつ、貼り付け時の伸びなどを考慮して、大きさが決定されているため、貼り付け後には、かかる間隙（２）が形成されることになる。

間隙（２）の幅は、例えば、直径１６ｍｍのアルミパイプを筺体（１０）として用いた場合、０．０５〜０．５ｍｍ程度となる。間隙（２）の深さは、接着剤層（１１）とフィルム状回路基板（１２）と保護フィルム（１３）の厚さの合計に対応したものとなり、電子機器用途の場合、０．１〜０．２ｍｍ程度となる。

なお、この状態では、フィルム状回路基板（１２）の表面は、保護フィルム（１３）により完全に保護された状態となっている。

なお、接着剤層付きの筺体に保護フィルム付きフィルム状回路基板を貼り付ける態様では、間隙の深さは、フィルム状回路基板と保護フィルムの厚さの合計に対応したものとなり、電子機器用途の場合、０．０５〜０．１５ｍｍ程度となる。

本発明では、図１（ｃ）に示すとおり、かかる間隙（２）を埋設するために、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂からなる充填物（１）を保護フィルム（１３）の表面上に盛り上がるまで、間隙（２）に充填する。

紫外線硬化性樹脂としては、アクリレート系光硬化性樹脂またはアクリル系光硬化性樹脂と、安息香酸系または第三級アミン系などの光重合開始剤とからなる公知の紫外線硬化性樹脂を用いることができる。

また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂のほか、フェノール系樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などの公知の熱硬化性樹脂を用いることができる。

なお、一般的には、紫外線硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂よりも硬化収縮率が小さく、硬化後に収縮による段差の発生を考慮すると、充填物（１）としては、紫外線硬化性樹脂がより好適に用いられる。

本発明では、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を間隙（２）に充填可能であれば、任意の充填手段を採り得るが、間隙（２）の幅が狭小であることから、間隙（２）内に充填物（１）を確実に間隙（２）の奥まで充填させるためには、充填物（１）を複数回のスプレー塗布により充填することが好ましい。スプレー塗布には、公知のスプレーガンを用いることができる。

スプレー塗布を用いる場合、充填物（１）として、狭い間隙の奥まで充填させるために、例えば水のような粘度（約０．００１Ｐａ・ｓ）では奥まで入っても硬化する前に流出してしまう。また、半導体封止樹脂のような粘度（５〜１５Ｐａ・ｓ）では圧入しなければ奥まで入り難い。このため、奥まで充填が容易であって硬化するまでに流出しない程度の低粘度のものを使用する必要があり、公知の光重合性モノマーや有機溶剤を希釈剤として用いることが考えられる。しかしながら、希釈剤を用いた場合、硬化時に、希釈剤用の溶剤が気化することにより充填物（１）の表面に凹みが発生したり、充填時に気泡が発生したりする場合がある。よって、充填物（１）としては、希釈剤を必要としない、粘度０．０１〜１Ｐａ・ｓの低粘度である紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。

本発明において、スプレー塗布する回数は、間隙（２）の深さと幅により変化させるが、図１（ｂ）〜（ｃ）に示すとおり、基本的に複数回に分けて塗布することが好ましい。一回ごとの塗布により、塗布ごとに発生する気泡を除去することができる。よって、一度に厚塗りするより複数回に分けて塗布する方が、後工程での気泡の発生などを防止できる。

また、本発明では、間隙（２）への充填物（１）の充填を確実にするため、充填物（１）を保護フィルム（１３）の上まで盛り上がる程度まで塗布する。図１（ｄ）に示すとおり、余分な充填物は、保護フィルム（１３）を剥離する際に、同時に除去される。これにより充填物（１）は、必要量が間隙（２）内に残存することになる。

間隙（２）内に残存する充填物（１）の表面に、凹凸が生ずる場合がある。かかる場合には、図１（ｅ）に示すように、充填物（１）を硬化させる前に、スキージやウエスなどにより擦って、表面を平滑化させておくことが好ましい。

その後、図１（ｆ）に示すように、間隙（２）に埋設されている充填物（１）を紫外線（２０）の照射または加熱により硬化させる。

紫外線硬化樹脂の場合、用いる光（紫外線）のエネルギーや照射時間は、使用するアクリレート樹脂などの光硬化性樹脂に対して推奨される条件を適用することが好ましい。熱硬化性樹脂の場合にも、加熱温度や加熱時間は、使用するエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂に対して推奨される条件を適用することが好ましい。

このようにして、フィルム状回路基板（１２）の端部間に生じた間隙（２）が充填物（１）で埋設され、フィルム状回路基板（１２）の端部に段差がなく、かつ、フィルム状回路基板（１２）の端部が実質的に露出することのない立体的回路基板を得ることができる。

なお、電子機器用途の場合において、電気的特性への影響を排除するためには、フィルム状回路基板（１２）の段差は、０．０１ｍｍ以内とする必要がある。本発明のいずれの態様においても、樹脂の選択、平滑化の有無により、フィルム状回路基板（１２）の表面に対する凹凸は生ずるものの、かかる段差を上記数値範囲内とすることが可能である。

フィルム状回路基板（１２）として、厚さ３５μｍのＰＥＴフィルムの片面に厚さ１０μｍの銅層による配線が形成されているものを使用した。フィルム状回路基板（１２）の配線側には、内側に粘着層を有する厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムを保護フィルム（１３）として貼り合わせ、反対側に厚さ３５μｍのセパレータ付き接着剤（１１）を貼り合わせた。この材料を金型により、５０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさに切断した。

筺体（１０）として、直径１６ｍｍ、長さ３００ｍｍのアルミパイプを用いた。先に切断して得た材料のセパレータを剥離して、筐体（１０）の表面全面に貼り付けて、試料を得た。このとき、貼り付けられた回路基板の端部により生じる間隙（２）の大きさは、幅が平均０．１０ｍｍ、深さが平均０．０８ｍｍであった。

充填物（１）として、アクリレート系の光硬化性樹脂と光重合開始剤から構成される紫外線硬化性樹脂（株式会社スリーボンド製、製品番号：３０４２）を用いた。当該樹脂の粘度は、常温時で０．２Ｐａ・ｓである。

上記試料の間隙（２）に、スプレーガンを用いて、充填物（１）を吹き付けた。吹き付けた充填物（１）の表面が乾燥した後に再度吹き付ける操作を行い、最終的に５回の吹き付けを行って、充填物（１）により間隙（２）を埋めた。

その後、常温で１５分保持して脱気を行い、フィルム状回路基板（１２）の表面にある保護フィルム（１３）を剥離した。このとき、保護フィルム上にある充填物（１）の一部が除去された。

次に、フィルム状回路基板（１２）の表面から突出している充填物（１）を、スキージで擦ることにより、充填物（１）の表面を平滑化した。このとき、配線部分に触れることはなく、フィルム状回路基板（１２）の端部に沿ってスキージを移動させることで、充填物（１）の表面とフィルム状回路基板（１２）の表面を同じ高さに揃えることができた。

さらに、波長３００〜４５０ｎｍの光源で積算光量１０００Ｊ／ｃｍ²の紫外線を照射して、充填物（１）を完全に硬化させた。

硬化後、焦点深度計により、間隙（２）内の充填物（１）表面とフィルム状回路基板（１２）の表面との高さの差を計測したところ、硬化した充填物（１）の方がフィルム状回路基板（１２）の表面より平均で０．００２ｍｍ低くなっていた。

フィルム状回路基板として、厚さ３８μｍのポリイミドの片面に厚さ８μｍの銅層による配線が形成されているものを使用した。フィルム状回路基板（１２）の配線側には、内側に粘着層を有する厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムを保護フィルムとして貼り合わせ、この材料を金型により、５０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさに切断した。

筺体として、表面に厚さ３５μｍの接着剤層が形成された直径１６ｍｍ、長さ３００ｍｍのアルミパイプを用いた。先に切断して得た材料を、接着剤層を介して、筺体の表面全面に貼り付けて、試料を得た。このとき、貼り付けられた回路基板の端部により生じる隙間の大きさは、幅が０．１０ｍｍ、深さが平均０．０４ｍｍであった。

その後、実施例１と同様に、同じ充填物を用いて吹き付けを３回繰り返して行い、保護フィルムを剥離し、スキージにより充填物の表面を平滑化し、紫外線を照射して、完全に充填物を硬化させた。

硬化後、実施例１と同様に、間隙内の充填物表面とフィルム状回路基板の表面との高さの差を計測したところ、硬化した充填物の方がフィルム状回路基板の表面より平均で０．００１ｍｍ低くなっていた。

充填物として、エポキシ系の熱硬化性樹脂（昭和高分子株式会社製、品名：リポキシ）を用いたこと、および、平滑化後に、温度１４０℃で３０分間加熱して、充填物を硬化させたことを除き、実施例１と同様に、立体的回路基板を製造した。なお、かかるエポキシ系の熱硬化性樹脂の粘度は、常温時で０．４Ｐａ・ｓである。

硬化後、実施例１と同様に、間隙内の充填物表面とフィルム状回路基板の表面との高さの差を計測したところ、硬化した充填物の方がフィルム状回路基板の表面より平均で０．００３ｍｍ低くなっていた。

本発明は、現像用ローラなど筺体の表面に回路基板が形成された立体的回路基板の製造に好適に用いられる。

１充填物
２間隙
１０筺体
１１接着剤層
１２回路基板
１３保護フィルム
２０紫外線あるいは加熱

Claims

円筒形状または円柱形状の筺体の表面全周に、保護フィルムを有するフィルム状回路基板が貼り付けられた基材における、該回路基板の端部間に生ずる間隙に、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂からなる充填物を前記保護フィルムの表面上に盛り上がるまで充填し、該保護フィルムを剥離すると共に、前記充填物のうち、該保護フィルムの表面から突出している充填物および該保護フィルムの間隙に存在している充填物を除去し、その後、前記間隙に埋設されている充填物を紫外線照射または加熱により硬化させることを特徴とする、立体的回路基板の製造方法。
前記保護フィルムを剥離後、前記充填物の硬化前において、前記間隙に埋設されている充填物の表面を平滑化して、該充填物の表面を前記フィルム状回路基板の端部の高さに揃えることを特徴とする、請求項１に記載の立体的回路基板の製造方法。
前記充填物を複数回のスプレー塗布により充填することを特徴とする、請求項１または２に記載の立体的回路基板の製造方法。