JP6459565B2 - 積層配線板 - Google Patents
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Description
配線板が厚み方向に異なる箇所に配置された配線層間が接続されたものである場合、その配線板の形成方法としては、例えば、配線層が形成された導電基板を複数準備し、導電基板を配線層同士が対向するように配置した上で、導電基板同士を固着すると共に配線層間を電気的に接続する方法が知られている。
また、導電基板同士を固着および電気的に接続する方法としては、例えば、導電基板の配線層同士をはんだ、異方導電性接着剤等を用いて接着する方法が知られている。
例えば、特許文献1には、基材上に保護層、金属蒸着層および接着層が積層された金属蒸着層転写シートを用いた配線層の形成方法が提案されている。
特許文献1では、金属蒸着層転写シートを用いて支持基材上に接着層、金属蒸着層および保護層からなる積層体を複数回転写した後、各積層体の保護層を除去し、露出した金属蒸着層同士を電気的に接続することにより、同一基板内の異なる箇所に配置された複数の配線層間が接続された配線板を形成する方法が記載されている。
また、特許文献1には、露出した金属蒸着層同士を電気的に接続する方法として、導電層転写シートを用いて、露出する金属蒸着層間を跨るように導電層を転写する方法、はんだ付けする方法、導電インクを吐出して金属粒子層を設けて導通させる方法等が記載されている。
また、異方導電性接着剤は、数μmから数十μmの導電性粒子と熱あるいは光硬化性樹脂を配合し、接着時に導電性粒子同士の接触および導電性粒子と配線の接触により導通を確保し、それを熱あるいは光硬化性樹脂で固定化するという原理である。したがって、配線板の形成方法が、配線層同士が対向するように配置された導電基板の配線層同士を異方導電性接着剤により接着する方法である場合、はんだを用いて接着する場合のような熱の問題は解消されるが、導電性粒子の粒子サイズより配線板を薄くすることが原理的に難しく、配線板の厚膜化、およびそれに伴う配線板のフレキシブル性の低下の懸念がある。さらに異方導電性接着剤が高価であるといった問題や、導電基板間に異方導電性接着剤を塗布する必要があることから、接続が煩雑であるといった問題がある。
さらに、配線板の形成方法が特許文献1で示される方法である場合は、接続箇所の保護層を除去して配線層を露出させる工程が必要となること、さらには、配線層間を接続するために導電基板以外に多孔性導電層転写シート等が必要であること等から、接続が煩雑であるといった問題がある。
なお、以下、第1基材、第2基材および第3基材を単に基材と称し、第1多孔性導電層、第2多孔性導電層および第3多孔性導電層を単に多孔性導電層と称し、第1接着層、第2接着層第3接着層を単に接着層と称し、第1導電基板、第2導電基板および第3導電基板を単に導電基板と称する場合がある。
多孔性導電層と基材との密着性に優れ、接合部の形成が容易なものとすることができるからである。
以下、各実施態様に分けて説明する。
まず、本発明の積層配線板の第1実施態様について説明する。
本態様の積層配線板は、第1基材、上記第1基材の一方の表面上に形成された第1多孔性導電層および上記第1多孔性導電層の上記第1基材とは反対側の表面上に形成された第1接着層を有する第1導電基板と、第2基材、上記第2基材の一方の表面上に形成された第2多孔性導電層および上記第2多孔性導電層の上記第2基材とは反対側の表面上に形成された第2接着層を有する第2導電基板と、を有し、上記第1導電基板および上記第2導電基板は、上記第1導電基板の上記第1接着層側の表面および上記第2導電基板の上記第2接着層側の表面が対向して配置された接合部を有し、上記接合部では、上記第1導電基板と上記第2導電基板とが固着されており、かつ上記第1多孔性導電層と上記第2多孔性導電層とが電気的に接続されていることを特徴とするものである。
図1は本態様の積層配線板の一例を示す概略平面図である。図2は図1のA−A線断面図である。図1および図2に示すように、本態様の積層配線板10は、第1基材2a、上記第1基材2aの一方の表面上に形成された第1多孔性導電層3aおよび上記第1多孔性導電層3aの上記第1基材2aとは反対側の表面上に形成された第1接着層4aを有する第1導電基板1aと、第2基材2b、上記第2基材2bの一方の表面上に形成された第2多孔性導電層3bおよび上記第2多孔性導電層3bの上記第2基材2bとは反対側の表面上に形成された第2接着層4bを有する第2導電基板1bと、を有し、上記第1導電基板1aおよび上記第2導電基板1bは、上記第1導電基板1aの上記第1接着層4a側の表面、および上記第2導電基板1bの上記第2接着層4b側の表面が対向して配置された接合部11を有し、上記接合部11では、上記第1導電基板1aと上記第2導電基板1bとが固着されており、かつ上記第1多孔性導電層3aと上記第2多孔性導電層3bとが電気的に接続されているものである。
なお、この例では、接合部11は第1導電基板1aおよび第2導電基板1bのそれぞれの端部に形成されるものである。
また、この例では、多孔性導電層(3aおよび3b)は、接合部11に相当する部位に接続端子部5が形成され、接続端子部5同士が接触することにより電気的に接続されているものである。
また、図1においては、説明の容易のため、接着層の記載を省略するものである。
また、接合部において導電基板間が安定的に固着および電気的に接続されていることにより、電気信頼性に優れた積層配線板とすることができる。
ここで、多孔性導電層が多孔質であることにより、導電基板同士を多孔性導電層が接着層を介して対向するように配置し、圧着等をすることで、導電基板間が安定的に固着および電気的に接続された接合部を形成できる理由については明確ではないが、以下のように推察される。
このため、導電基板同士を多孔性導電層が接着層を介して対向するように配置し、圧着等がされた場合、接着層を構成する接着材料等の接着層由来の成分は、多孔性導電層の空孔部内に流動することが可能である。
このため、圧着等がされた箇所において、多孔性導電層同士が接触することにより電気的に接続された状態とした場合でも、対向する多孔性導電層の空孔部内に流動した接着材料同士の密着、および、一方の多孔性導電層の空孔部内に流動した接着材料と他方の多孔性導電層との間の密着により、接合部における多孔性導電層間も十分な密着力で密着したものとすることができる。このため、接合部において、導電基板間を安定的に固着した状態とすることができる。
より具体的には、図3に例示するように、接合部11において、第1および第2多孔性導電層(3aおよび3b)同士が接触することにより電気的に接続された状態とした場合でも、第1および第2接着層(4aおよび4b)に由来する接着材料は、第1および第2多孔性導電層(3aおよび3b)の空孔部13内に入り込むことができ、第1および第2多孔性導電層の空孔部13に入り込んだ接着材料(14a)同士の密着または一方の導電層の空孔部13に入り込んだ接着材料(14b)と他方の多孔性導電層との密着により、第1および第2導電基板間(1aおよび1b)を安定的に固着させることができる。
このようなことから、上記多孔性導電層が多孔質であることにより、導電基板同士を導電層が接着層を介して対向するように配置し、圧着等をすることで、導電基板間が安定的に固着および電気的に接続された接合部を形成できる。
一方、導電基板が有する導電層が空孔部を有さない蒸着金属層等であり、圧着等をして導電層同士を接触させて接続された状態とした場合には、接着材料等の接着層由来の成分は圧着等がされた箇所の周囲に押し退けられることになり、導電基板同士を十分な強度で固着することができないおそれがある。
その結果、はんだの使用による基板の変形等の不具合を防ぐことができる。このようなことから、積層配線板を形状安定性に優れたものとすることができる。
また、異方導電性接着剤を用いて接着する際の課題である、積層配線板の厚膜化、それに伴う積層配線板のフレキシブル性の低下および高コスト化を解消することができる。このようなことから、厚みが薄く、フレキシブル性に優れ、さらに低コストで形成可能な積層配線基板とすることができる。
ここで、金属粒子はその粒子径を小さくすると、低温で焼結することが知られている。本態様においては、このような金属粒子がナノ粒子化するとその金属粒子の融点よりも格段に低い温度で焼結する性質を利用して、金属粒子を低温で焼結して多孔性導電層を形成することができる。したがって、基材に損傷を与えることが少なく、耐熱性の高い基材を用いる必要はなく、耐熱性の低い基材も使用することができる。特に、ポリエチレンテレフタレート等の安価な汎用プラスチックの樹脂基材を用いることができる点で非常に有用である。
本態様においては、両導電基板も多孔性導電層上に接着層を有するものであるため、特に多孔性導電層の導電性の低下が抑制された積層配線板とすることができる。
以下、本態様の積層配線板における各構成について説明する。
本態様に用いられる導電基板は、第1導電基板および第2導電基板を含むものである。
また、第1導電基板および第2導電基板は、基材(第1基材および第2基材)、多孔性導電層(第1多孔性導電層および第2多孔性導電層)、および接着層(第1接着層および第2接着層)を有するものである。
上記基材は、多孔性導電層および接着層を支持するものである。
また、上記基材は、第1基材および第2基材を含むものである。
本態様においては、上記基材が200℃以下の熱で変形する樹脂基材または紙基材であることが好ましく、なかでも、樹脂基材であることが好ましい。本態様においては、金属粒子を低温で焼結して多孔性導電層を形成することができるため、基材に損傷を与えることが少なく、耐熱性の高い基材を用いる必要はなく、耐熱性の低い基材も使用することができる。特に、ポリエチレンテレフタレート等の安価な汎用プラスチックの樹脂基材を用いることができる点で非常に有用である。
上記多孔性導電層は、上記基材の一方の表面上に形成されるものである。
上記多孔性導電層は、上記第1多孔性導電層および第2多孔性導電層を含むものである。
中でも、上記導電性材料は金属が好ましい。金属の粒子は、より低温で焼結して多孔性導電層を形成することができるからである。
金属酸化物としては、例えば酸化インジウム錫、アンチモンドープ酸化錫等が挙げられる。
なお、多孔性導電層の空孔率は、多孔性導電層を構成する導電性材料が存在していない部分を表すものであり、接着層由来の成分が混在している部分も含まれる。
また、空孔率は、導電基板の断面の走査型電子顕微鏡(SEM)像から確認することもできる。具体的には、得られたSEM像から孔の面積と、接着層由来の成分の面積と、多孔性導電層の面積とをそれぞれ算出し、孔の面積と接着層由来の成分の面積との合計を、多孔性導電層の面積で除することにより上記断面における空孔率を求めることができる。
導電基板の大きさに応じて適宜複数の断面について同様に空孔率を求め、その平均値を多孔性導電層の空孔率とする。
上記断面観察を行う面積としては、各箇所で50nm×50nm以上とすることができる。
また、上記空孔率の平均値は、より具体的には、ランダムに選択された10箇所以上で求められた空孔率の平均値とすることができる。
既に説明した図1および図2は、多孔性導電層が、平面視上パターン状となるように形成される例を示すものである。
このような接続端子部の形状等については、一般的な導電基板における接続端子と同様とすることができる。
既に説明した図1および図2は、多孔性導電層が、接続端子部を有する例を示すものである。
なお、本願明細書において、金属粒子とは、金属状態の粒子に加えて、合金状態の粒子や、金属化合物の粒子等も含まれるものである。
図4は、多孔性導電層の形成方法の一例を示す工程図である。図4に例示するように、多孔性導電層の形成方法は、基材2を準備し、基材2上に金属粒子分散液13aを塗布し(図4(a))、次いで、基材2上の金属粒子分散液13aに対して加熱hを行うことにより乾燥させることで金属粒子を含有する塗膜を形成し(図4(b))、その後、塗膜13bに対して表面波プラズマ処理pを施すことにより塗膜13bに含まれる金属粒子同士を焼結させることにより(図4(c))、多孔質である多孔性導電層3を得る方法が挙げられる(図4(d))。
金属粒子を構成する金属としては、例えば金、銀、銅、ニッケル、白金、パラジウム、モリブデン、アルミニウム、アンチモン、スズ、クロム、インジウム、ガリウム、ゲルマニウム、亜鉛、チタン、鉛等が挙げられる。中でも、上記金属は、導電性やコスト等の観点から、銀、銅が好ましい。金属粒子を構成する金属は1種であってもよく2種以上であってもよい。また、2種以上の金属がコアシェル構造を形成しているものや、金属状態の粒子の表面が酸化または窒化されているもの等を上記金属粒子として用いてもよい。金属粒子は、表面が酸化されていてもよく、また内部まで酸化されていてもよい。
また、金属化合物の粒子を構成する金属化合物としては、例えば金属酸化物、金属窒化物、金属水素化物、金属水酸化物、有機金属化合物等が挙げられる。これらの金属化合物は、焼成時に分解されて金属状態となるものであることが好ましい。上記金属化合物の粒子は、例えば、還元して導電性を発現する金属化合物の粒子、具体的には酸化第一銅、酸化第二銅、酸化銀、窒化銅、水素化銅等の金属化合物の粒子を挙げることができる。また、金属酸化物としては、例えば酸化インジウム錫、アンチモンドープ酸化錫等も挙げられる。
金属粒子は1種単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、上記金属粒子は、金属状態の粒子が好ましい。金属状態の粒子は、より低温で焼結して多孔性導電層を形成することができるからである。
ここで、金属粒子の平均粒子径は、金属粒子分散液中の金属粒子の平均1次粒子径であり、透過型電子顕微鏡による観察像から測定することができる。
なお、上記金属粒子の平均一次粒径は、電子顕微鏡写真から一次粒子の大きさを直接計測する方法で求めることができる。具体的には、透過型電子顕微鏡写真(TEM)(例えば、日立ハイテク製 H−7650)にて粒子像を測定し、ランダムに選択した100個の一次粒子の最長部の長さの平均値を平均一次粒径とすることができる。なお、電子顕微鏡は透過型(TEM)または走査型(SEM)のいずれを用いても同じ結果を得ることができる。
基材上に金属粒子分散液を塗布する方法としては、例えば、グラビア印刷、スクリーン印刷、スプレーコート、スピンコート、コンマコート、バーコート、ナイフコート、ダイコート、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、ディスペンサ印刷等を挙げることができる。基材上にパターン状に金属粒子分散液を塗布する場合には、微細なパターニングを行うことができるという観点から、上記塗布方法は、グラビア印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷が好ましい。
加熱処理としては、例えばホットプレート加熱、熱風加熱、熱板や熱ロールによるホットプレス法が挙げられる。
光処理としては、例えばレーザー処理、紫外線ランプ処理、赤外線ランプ処理、遠赤外線ランプ処理、フラッシュ光ランプ処理等が挙げられる。
プラズマ処理は、還元性を示す水素、一酸化炭素、アンモニア、アルコール等のガスを電離してプラズマ状態とし、反応性の高い活性種を生成させる処理であり、例えば、電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマ、容量結合プラズマ、誘導結合プラズマ、大気圧プラズマ、マイクロ波プラズマ、マイクロ波エネルギーの印加により発生するマイクロ波表面波プラズマ等が挙げられる。中でも、上記プラズマ処理は、マイクロ波表面波プラズマ処理が好ましい。
なお、上記の焼成方法は、2種以上を組み合わせて用いることができる。
金属を含有する多孔性導電層を形成する場合には、焼成時の雰囲気は、不活性ガスまたは還元性ガスの雰囲気とすることが好ましく、中でも還元性ガスの雰囲気とすることが好ましい。還元性ガス雰囲気の場合、金属粒子表面に存在する酸化物が還元除去され、導電性の良好な多孔性導電層を形成することができる。そのため、金属を含有する多孔性導電層を形成する場合には、金属粒子として、表面が酸化されている金属粒子や、内部まで酸化されている金属粒子を用いることができる。
還元性ガスには、窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン等の不活性ガスを混合してもよい。この場合、プラズマが発生し易くなる等の効果がある。
焼成時間としては、金属粒子の種類、焼成方法等に応じて適宜選択される。例えば銀粒子を加熱処理により焼成する場合、焼成時間は10分〜120分の範囲内、中でも15分〜40分の範囲内であることが好ましい。また、例えば銅粒子を水素プラズマにより焼成する場合、焼成時間は1分〜10分の範囲内、中でも2分〜5分の範囲内であることが好ましい。
上記接着層は、上記多孔性導電層の上記基材とは反対側の表面上に形成されるものである。
上記接着層は、接合部において第1導電基板および第2導電基板を固着させる機能を有するものである。
上記接着層は、上記第1接着層および第2接着層を含むものである。
また、熱可塑性樹脂は、加熱し、溶融または軟化して、粘着性または接着性を発現するものであればよく、一部が硬化する硬化性樹脂を用いてもよい。
具体的には、上記熱可塑性樹脂は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アミド樹脂、エポキシ樹脂、スチレン―ブタジエン共重合体、天然ゴム、カゼイン、ゼラチン、ロジン樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、スチロール樹脂、ポリオレフィン、ウレタン樹脂、アイオノマー樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル―酢酸ビニル共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の従来の接着剤として既知のものが広く使用できる。熱可塑性樹脂は1種単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
また、熱硬化性樹脂は、室温付近では粘着性または接着性を発現するものであればよく、一定の温度と時間が掛ると硬化反応が積極的に発生し、粘着性または接着性が低下する熱硬化性樹脂を用いてもよい。
具体的には、上記熱硬化性樹脂は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等を挙げることができる。
このような熱硬化性樹脂は1種単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
上記膜厚が上述の範囲内であることにより、第1導電基板および第2導電基板が安定的に固着および電気的に接続された接合部を形成することができるからである。
なお、上記接着層の膜厚は、上記多孔性導電層の膜厚を含むものである。具体的には、図2のaで示されるものである。
また、上記第1導電基板と上記第2導電基板との固着前における第1導電基板および第2導電基板の接合部に相当する部位における接着層の膜厚については、接合部において第1導電基板と上記第2導電基板とを固着することができ、かつ、第1多孔性導電層と第2多孔性導電層とを電気的に接続できるものであれば特に限定されるものではなく、上記接着層の膜厚と同様とすることができる。
なお、塗布方法については、上記金属粒子分散液の塗布方法と同様の方法を用いることができる。
また、上記接着層は、上記接着材料が熱硬化性樹脂または光照射により粘着性または接着性が低下する感光性樹脂である場合、接合部以外が加熱または光照射により硬化されているものであっても良い。
上記導電基板は、基材、多孔性導電層および接着層を有するものであるが、必要に応じてその他の構成を有するものであってもよい。
上記導電基板は、上記第1導電基板および第2導電基板を含むものである。
ここで、多孔性導電層がパターン状である場合の導電基板の製造方法としては、金属粒子分散液をパターン状に塗布する方法であっても良いが、基材の全面に多孔性導電層が形成された導電基板用基材を準備し、パターン状に残す箇所以外の箇所の多孔性導電層を加熱転写により除去する方法であっても良い。
図5は、パターン状の多孔性導電層を有する導電基板の製造方法の一例を示す工程図である。また、図5は、接着材料が熱可塑性樹脂である場合の例を示すものである。図5に例示するように、導電基板の製造方法は、基材2、多孔性導電層3および接着層4がこの順で積層した導電基板用基材1Xと、転写用基板21と、を準備し(図5(a))、導電基板用基材1Xの接着層4と転写用基板21とを接触させた状態で、多孔性導電層3のうちパターン状に残す箇所以外の部位をサーマルヘッドプリンタのサーマルヘッド等の加熱体22で加熱することにより接着層4と共に多孔性導電層3を転写用基板21側に転写させ、接着層4のうち加熱されておらず粘着性または接着性が低い低接着部位のみを基材2に残し(図5(b))、加熱した箇所を冷却した後に転写用基板21を剥離することにより、パターン状の多孔性導電層3を有する導電基板1を得る方法とすることができる(図5(c))。
なお、この方法では、接着層4も多孔性導電層3と同一パターンで形成されるものとなる。
光照射を行う方法としては、フォトマスク等の遮光部と開口部とからなるパターンを介して露光する方法や、レーザーによる直接描画法等を挙げることができる。
本態様における接合部は、上記第1導電基板および上記第2導電基板の、上記第1導電基板の上記第1接着層側の表面および上記第2導電基板の上記第2接着層側の表面が対向して配置される部位である。
また、上記接合部では、上記第1導電基板と上記第2導電基板とが固着されており、かつ上記第1多孔性導電層と上記第2多孔性導電層とが電気的に接続されるものである。
上記接合部は、より具体的には、第1導電基板および第2導電基板のうち、電気的に接続される第1多孔性導電層および第2多孔性導電層が平面視上重なり、接触している箇所を含むものである。
本態様の積層配線板は、上記第1導電基板、第2導電基板および接合部を有するものであるが、必要に応じてその他の構成を有するものであってもよい。
より具体的には、本発明の積層配線板は、プリント配線基板、電磁波シールド材、アンテナ、パワー半導体、ノイズフィルタ、コンデンサ電極、各種センサー用電極(タッチセンサー、バイオセンサー、温度センサー、ガスセンサー、光センサー、圧力センサー、フローセンサー)、ディスプレイ用電極、太陽電池用電極、ICカード、RFID等の作製、および接合材、コネクタ材に利用することができる。
また、本発明の積層配線板は、非接触型ICカードに記録された情報の不正読み取りを防止するための電磁波シールド層、共振周波数を変調させるための導電層として使用することができる。例えば、カードの一部に多孔性導電層を付与して読み取りができない状態として輸送し、使用時に接着層ごとスクラッチして取り除くことが可能である。本発明の積層配線板は、多孔性導電層を有するので、接着層の粘着力を制御することで、スクラッチで容易に剥離させることが可能である。
図6は、本態様の積層配線板の製造方法の一例を示す工程図である。また、図6は、接着材料が熱可塑性樹脂である場合の例を示すものである。図6に例示するように、本態様の積層配線板の製造方法は、第1導電基板1aおよび第2導電基板1bを準備し、第1導電基板1aおよび第2導電基板1bを接合物11が形成される箇所で、第1および第2多孔性導電層(3aおよび3b)が、第1および第2接着層(4aおよび4b)を介して対向するように配置した後、接触させる対向配置工程と(図6(a))、第1導電基板1aおよび第2導電基板1bの接合部11が形成される箇所を加熱体22を用いて加熱および加圧する接合工程と(図6(b))、第1導電基板1aおよび第2導電基板1bの接合部11が形成される箇所を冷却する冷却工程と(図示せず)、を有し、第1導電基板1aおよび第2導電基板1bが固着し、かつ、第1多孔性導電層3aおよび第2多孔性導電層3bが電気的に接続された接合部11を有する積層配線板10を得るものとすることができる(図6(c))。
また、図6中の符号については、既に説明した図1および図2のものと同一の部材を示すものであるので、ここでの説明は省略する。
また、接着材料が熱硬化性樹脂または光照射により粘着性または接着性が低下する感光性樹脂である場合、接合工程は、接合部が形成される箇所を圧着するものとすることができる。上記接合工程は、接合部を加熱または光照射するものであっても良く、対向配置した第1導電基板および第2導電基板の全体を加熱または光照射するものであっても良い。上記接合工程は、接着材料が上記感光性樹脂である場合、光照射と共に加熱するものであっても良い。
また、導電基板同士を圧着等をする際に加える圧力としては、接着層に含まれる接着材料を流動させて、第1多孔性導電層および第2多孔性導電層を接触させることができるものであれば良く、第1および第2接着層の種類および上記加熱温度等に応じて適宜設定することができる。
次に、本発明の積層配線板の第2実施態様について説明する。
本態様の積層配線板は第1基材、上記第1基材の一方の表面上に形成された第1多孔性導電層および上記第1多孔性導電層の上記第1基材とは反対側の表面上に形成された第1接着層を有する第1導電基板と、第3基材、上記第3基材の一方の表面上に形成された第3接着層および上記第3接着層の上記第3基材とは反対側の表面上に形成された第3多孔性導電層を有する第3導電基板と、を有し、上記第1導電基板および上記第3導電基板は、上記第1導電基板の上記第1接着層側の表面および上記第3導電基板の上記第3多孔性導電層側の表面が対向して配置された接合部を有し、上記接合部では、上記第1導電基板と上記第3導電基板とが固着されており、かつ上記第1多孔性導電層と上記第3多孔性導電層とが電気的に接続されていることを特徴とするものである。
図7は本態様の積層配線板の一例を示す概略断面図である。図7に示すように、本態様の積層配線板10は、第1基材2a、上記第1基材2aの一方の表面上に形成された第1多孔性導電層3aおよび上記第1多孔性導電層3aの上記第1基材2aとは反対側の表面上に形成された第1接着層4aを有する第1導電基板1aと、第3基材2c、上記第3基材2cの一方の表面上に形成された第3接着層4cおよび上記第3接着層4cの上記第3基材2cとは反対側の表面上に形成された第3多孔性導電層3cを有する第3導電基板1cと、を有し、上記第1導電基板1aおよび上記第3導電基板1cは、上記第1導電基板1aの上記第1接着層4a側の表面、および上記第3導電基板1cの上記第3多孔性導電層3c側の表面が対向して配置された接合部11を有し、上記接合部11では、上記第1導電基板1aと上記第3導電基板1cとが固着されており、かつ上記第1多孔性導電層3aと上記第3多孔性導電層3cとが電気的に接続されているものである。
なお、この例では、接合部11は第1導電基板1aおよび第3導電基板1cの端部に形成されるものである。
また、接合部において導電基板間が安定的に固着および電気的に接続されていることにより、電気信頼性に優れた積層配線板とすることができる。
ここで、上記多孔性導電層が上記多孔質であることにより、導電基板同士を多孔性導電層が接着層を介して対向するように配置し、圧着等をすることで、導電基板間が安定的に固着および電気的に接続された接合部を形成できる理由については明確ではないが、以下のように推察される。
このため、導電基板同士を多孔性導電層が接着層を介して対向するように配置し、圧着等がされた場合、接着層を構成する接着材料は、多孔性導電層の空孔部内に流動することが可能である。
このため、圧着等がされた箇所において、多孔性導電層同士が接触することにより電気的に接続された状態とした場合でも、対向する多孔性導電層の空孔部内に流動した接着材料同士の密着、および、一方の多孔性導電層の空孔部内に流動した接着材料と他方の多孔性導電層との間の密着により、導電基板同士が固着した状態とすることができる。
より具体的には、圧着等がされた箇所において、第1および第3多孔性導電層同士が接触することにより電気的に接続された状態とした場合でも、第1接着層の接着材料は、第1多孔性導電層および第3多孔性導電層の空孔部内に入り込むことができ、両多孔性導電層の空孔部に入り込んだ接着材料同士の密着または一方の多孔性導電層の空孔部に入り込んだ接着材料と他方の多孔性導電層とが密着することにより、導電基板同士を固着させることができる。
このようなことから、上記多孔性導電層が多孔質であることにより、導電基板同士を多孔性導電層が接着層を介して対向するように配置し、圧着等をすることで、導電基板間が安定的に固着および電気的に接続された接合部を形成できるのである。
また、多孔性導電層の空孔部に入り込んだ接着材料により接合部の多孔性導電層間が安定的に密着されていることで、接合部における多孔性導電層間の電気的接続を信頼性に優れたものとすることができる。
その結果、導電基板同士の形状安定性に優れ、また、厚みが薄く、フレキシブル性に優れ、さらに低コストで形成可能な積層配線基板とすることができる。
したがって、多孔性導電層の導電性の低下が抑制された積層配線板とすることができる。
以下、本態様の積層配線板における各構成について説明する。
なお、第1導電基板については、上記「A.第1実施態様」の「1.導電基板」と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
上記第3導電基板は、第3基材、上記第3基材上に形成された第3接着層および上記第3接着層上に形成された第3多孔性導電層を有するものである。
このような第3導電基板を構成する第3基材、第3多孔性導電層および第3接着層については、上記「A.第1実施態様」の「1.導電基板」に記載の内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
このような第3導電基板の製造方法としては、例えば、転写基材、多孔性導電層および接着層がこの順で積層した転写基板と、基材と、を準備し、転写基板の接着層および多孔性導電層を基材に転写する方法を挙げることができる。
上記製造方法は、接着材料が熱可塑性樹脂である場合には、より具体的には図8に例示するように、転写基材32、多孔性導電層3および接着層4がこの順で積層された転写基板31を準備し、転写基板31の接着層4と基材2とを対向するように配置し接触させる対向配置工程と(図8(a))、転写基板31および基材2を加熱および加圧する加熱加圧工程と(図8(b))、転写基板31および基材2を冷却する冷却工程と(図示せず)、を有し、次いで転写基板31に含まれる転写基材32を剥離することにより、第3基材2c、第3接着層4c、および第3多孔性導電層3cがこの順で積層した第3導電基板1cを得る方法を用いることができる(図8(c))。
また、図8中の符号については、既に説明した図7のものと同一の部材を示すものであるので、ここでの説明は省略する。
また、接着材料が熱硬化性樹脂または光照射により粘着性または接着性が低下する感光性樹脂である場合、上記製造方法として、対向配置工程後に、転写基板および基材を加圧する加圧工程を行う方法を用いることができる。
本態様における接合部は、上記第1導電基板および上記第3導電基板の、上記第1導電基板の上記第1接着層側の表面および上記第3導電基板の上記第3多孔性導電層側の表面が対向して配置された部位である。
また、上記接合部では、上記第1導電基板と上記第3導電基板とが固着されており、かつ上記第1多孔性導電層と上記第3多孔性導電層とが電気的に接続されるものである。
上記接合部は、より具体的には、第1導電基板および第3導電基板のうち、電気的に接続される第1多孔性導電層および第3多孔性導電層が平面視上重なり、接触している箇所を含むものである。
本態様の積層配線板は、上記第1導電基板および第3導電基板を有するものであるが、必要に応じてその他の構成を有するものであってもよい。
上記その他の構成としては、例えば、第3多孔性導電層を覆う保護層を挙げることができる。多孔性導電層の導電性の低下を抑制できるからである。なお、接合部内の第3多孔性導電層は、通常、保護層により覆われないものである。したがって、上記保護層が接合部を形成する前に第3多孔性導電層上に形成される場合、上記保護層は、第3多孔性導電層の接合部が形成される箇所を除いて形成されるか、第3多孔性導電層を覆うように形成した後、接合部が形成される箇所の保護層を除去して用いられるものである。
上記保護層を構成する材料としては、絶縁性を有すものであれば良く、例えば、上記基材の構成材料と同様とすることができる。
200ml三ッ口フラスコ中に、水酸化銅 10.0g(和光純薬工業製)、デカン酸 34.5g(花王製ルナック10−98)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)18.5gを量り取った。この混合液を撹拌しながら100℃まで加熱し、その温度を20分維持した。その後、3−エトキシプロピルアミン 41.3g(広栄化学工業製)を添加し、100℃で10分加熱、撹拌した。この混合液を、氷浴を用いて10℃まで冷却した後、氷浴中でヒドラジン一水和物 10.0gをPGME 18.5g(関東化学製)に溶解させた溶液を添加し、10分撹拌した。その後、反応溶液を100℃まで加熱し、その温度を10分維持した。30℃まで冷却後、ヘキサン66gを添加した。遠心分離後、上澄み液を除去した。沈殿物をヘキサンで洗浄し、銅粒子を得た。
得られた銅粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、平均一次粒径は65nmであった。
合成例1で得られた銅粒子40質量部、高分子分散剤としてソルスパース 41000(ルーブリゾール製)4質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)56質量部を混合し、ペイントシェーカー(浅田鉄工製)にて予備分散として2mmジルコニアビーズで1時間、さらに本分散として0.1mmジルコニアビーズで2時間分散し、銅粒子分散体1を得た。
PETフィルム(商品名 コスモシャイン A4100、東洋紡製、膜厚100μm)に銅粒子分散体1をミヤバー#4を使って塗布し、温風乾燥機で80℃、3分乾燥させ、赤銅光沢を持つフィルムを得た。その後、水素ガスを導入圧力20Paで導入しながら、マイクロ波表面波プラズマ処理装置(MSP−1500、ミクロ電子株式会社製)を用いて、マイクロ波出力450Wで240秒間焼成し、導電層として多孔性導電層を有する導電フィルムAを得た。
PETフィルム(商品名 コスモシャイン A4100、東洋紡製、膜厚100μm)に銅をスパッタ法により製膜し、導電層として蒸着導電層を有する導電フィルムBを得た。
(導電層のシート抵抗値の測定)
導電層の導電性評価は、表面抵抗計(ダイアインスツルメンツ社製「ロレスタGP」、PSPタイププローブ)を用いて、4探針法によりシート抵抗値を測定することにより行った。導電フィルムAの多孔性導電層のシート抵抗値は0.20Ω/□であり、導電フィルムBの蒸着導電層のシート抵抗値は0.075Ω/□であった。
導電層の膜厚評価は下記の通り行った。作製した導電フィルムについて保護層として導電層上部に真空蒸着法にてカーボンを、スパッタ法にて白金を順次積層し、次いでFIB(集束イオンビーム、日立ハイテク製 FB−2100)を用いてタングステンを積層後、導電層の断面を作製した。その後、SEM(日立ハイテク製 S−4800)を用いて基板を45°傾斜させた状態にて導電層断面を観察し、SEM像より膜厚を測定した。膜厚は30k〜40kの倍率で測定したSEM像内で10箇所測長し、傾斜分を補正した後、その平均値を膜厚とした。導電フィルムAおよびBの導電層の膜厚は400nmであった。この結果から導電フィルムAの体積抵抗値は8μΩ・cmであり、導電フィルムBの体積抵抗値は3μΩ・cmであることがわかった。
導電層の空孔率測定は下記の通り行った。上記膜厚測定において得られたSEM像における、孔の面積と導電層の面積とをそれぞれ算出し、孔の面積を導電層の面積で除することにより当該断面における空孔率を求めた。
より具体的には、上記測定は、上記「導電層の膜厚の測定」と同様の方法により30k〜40kの倍率で撮影したSEM像を用いた。また、空孔率は、多孔性導電層の異なる10箇所で測定し、平均すること(各箇所での空孔率の合計を10で除すこと)により求めた。なお、各箇所での空孔率の測定はSEM像内の400nm×400nmの正方形断面内で行った。
その結果、導電フィルムAの多孔性導電層の空孔率は35%であった。また、導電フィルムBの導電層には空孔がなかった。
接着剤である大日精化製 TM−R850(LV−NT)K3にメチルイソブチルケトン(MIBK)30重量%相当を追加し、十分撹拌することで塗布液を調整した。これを導フィルムAの銅箔面上にミヤバー#4で塗布、温風乾燥機で90℃、1分乾燥させて、多孔性導電層上に接着層が形成された導電基板Aを得た。
次にこの導電基板Aを20mm×100mmサイズに2枚切りだし、長辺の端部から20mmが重なるように接着層の形成面同士を重ね合わせ、日本GBC製マルチラミネーター GL835PROを使って、130℃、GAP1mm以下、搬送速度0.3m/minで加熱ラミネート処理により加熱圧着することで、積層配線板X−1を作製した。
実施例1同様の塗布液を導電フィルムAの多孔性導電層上にアプリケーターを用いてWet膜厚で約254μmになるように塗布し、温風乾燥機で90℃、1分乾燥させ、導電基板Bを得た。これを20mm×100mmサイズに切り出した。
次に、被転写基材としてポリカーボネート(以下、PCと略す)およびポリメチルメタクリレート(以下、PMMAと略す)の積層フィルム C001(住友化学製 膜厚125μm)のPC面と導電基板Bの接着剤塗布面とを重ね、実施例1同様に加熱ラミネート処理を行った。その後、PETフィルムを剥離し、導電基板B2を得た。
多孔性導電層は被転写基材へ100%転写し、転写後の導電基板B2のシート抵抗値は0.22Ω/□であった。
次いで20mm×100mmサイズに切り出した導電基板AとB2の長辺の端部から20mmが重なるように接着層の形成面同士を重ね合わせ、さらに実施例1同様の加熱ラミネート処理により加熱圧着することで、積層配線板X−2を作製した。
導電フィルムAに代わり、導電フィルムBを用いた以外は、実施例1と同様の手順で積層配線板X−3を作製した。
ミヤバー#8に変更した以外は、実施例1と同様の手順で積層配線板X−4を作製した。
実施例および比較例で作製された積層配線板X−1〜X−4について、接着層上からの導通の確認、接着層除去後の導通の確認、および接着層の導電層上の膜厚を測定した。
実施例および比較例の積層配線板を構成する2つの導電基板のそれぞれ積層配線板X−1〜X−4の端部から5mm程度の箇所での接着層側にテスターをあてることにより導通の確認を行った。
その結果、実施例および比較例の積層配線板X−1〜X−4のいずれにおいても導通は確認できなかった。
実施例および比較例の積層配線板X−1〜X−4の積層配線板を構成する2つの導電基板のそれぞれの端部近傍(端部から5mm程度までの領域)の接着層をアセトンを使って除去し、図9に示すように、導電層3(3aおよび3b)の露出箇所13を形成し、2つの導電基板のそれぞれの露出箇所の導電層に対してテスターをあてることにより導通の確認を行った。
その結果、実施例1および実施例2のX−1およびX−2では、導通が確認された。
一方、比較例1および比較例2のX−3およびX−4では、導通が確認できなかった。
実施例1および比較例2について、接着層除去後の導通の確認の際に、接着層を除去した箇所と未除去箇所の膜厚の差から、導電層表面上の接着層の膜厚を確認した。
その結果、実施例1および比較例2の積層配線板の導電層上の接着層の膜厚は、それぞれ、4μmおよび8μmであった。
2、2a、2b、2c … 基材
3、3a、3b、3c … 多孔性導電層
4、4a、4b、4c … 接着層
5 … 接続端子部
10 … 積層配線板
11 … 接合部
Claims (5)
- 第1基材、前記第1基材の一方の表面上に形成された第1多孔性導電層および前記第1多孔性導電層の前記第1基材とは反対側の表面上に形成された第1接着層を有する第1導電基板と、
第2基材、前記第2基材の一方の表面上に形成された第2多孔性導電層および前記第2多孔性導電層の前記第2基材とは反対側の表面上に形成された第2接着層を有する第2導電基板と、を有し、
前記第1導電基板および前記第2導電基板は、前記第1導電基板の前記第1接着層側の表面および前記第2導電基板の前記第2接着層側の表面が対向して配置された接合部を有し、
前記接合部では、前記第1導電基板と前記第2導電基板とが固着されており、かつ前記第1多孔性導電層と前記第2多孔性導電層とが電気的に接続されており、
前記接合部では、前記第1基材の端部と前記第1多孔性導電層の端部とが平面視上一致しており、かつ、前記第2基材の端部と前記第2多孔性導電層の端部とが平面視上一致していることを特徴とする積層配線板。 - 第1基材、前記第1基材の一方の表面上に形成された第1多孔性導電層および前記第1多孔性導電層の前記第1基材とは反対側の表面上に形成された第1接着層を有する第1導電基板と、
第3基材、前記第3基材の一方の表面上に形成された第3接着層および前記第3接着層の前記第3基材とは反対側の表面上に形成された第3多孔性導電層を有する第3導電基板と、を有し、
前記第1導電基板および前記第3導電基板は、前記第1導電基板の前記第1接着層側の表面および前記第3導電基板の前記第3多孔性導電層側の表面が対向して配置された接合部を有し、
前記接合部では、前記第1導電基板と前記第3導電基板とが固着されており、かつ前記第1多孔性導電層と前記第3多孔性導電層とが電気的に接続されていることを特徴とする積層配線板。 - 前記接合部が、前記第1導電基板および前記第2導電基板のそれぞれの端部、または前記第1導電基板および前記第3導電基板のそれぞれの端部に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の積層配線板。
- 前記第1多孔性導電層、前記第2多孔性導電層および前記第3多孔性導電層は、それぞれパターン状に形成されており、さらに、前記第1多孔性導電層、前記第2多孔性導電層および前記第3多孔性導電層のそれぞれの前記接合部に相当する部位には、接続端子部が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の積層配線板。
- 前記第1多孔性導電層、前記第2多孔性導電層および前記第3多孔性導電層の空孔率がそれぞれ5%〜50%の範囲内であり、
前記第1接着層、前記第2接着層および前記第3接着層に含まれる接着材料が、それぞれ熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、または光照射により粘着性または接着性が低下する感光性樹脂であることを特徴とする請求項1から請求項4でのいずれかの請求項に記載の積層配線板。
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