【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂製の基板などの基材に配線が形成された配線基材であって、特に水分を有する環境下において長時間使用しても配線部分や端子部分が下地の樹脂から剥離する現象を生じないようにした技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化、軽量化に合わせて電子機器に搭載されている各種プリント配線基板あるいはフレキシブルプリント配線基板も小型化、軽量化が進められている。これらの配線基板が小型化されるに伴い、配線基板の端子部分の小型化も進められており、端子部配線ピッチ０．５ｍｍ程度の狭ピッチのものも使用されてきている。このような背景から従来、接続端子の高密度化を目的として、端子ピッチ間隔をずらして高密度化した構造の提案などがなされている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１３１５４号公報
【０００４】
このような背景において本発明者らは狭ピッチ構造の端子部を有する配線基板の研究開発を進めているが、狭ピッチ構造の配線基板試料を多数製造し、それらを耐環境試験装置に収容して温度６０℃、湿度９０％の雰囲気とし、直流電圧３．２Ｖを印加して数１００時間通電したまま放置する耐環境加速試験を行ったところ、２５０時間程度の試験時間では特に問題を生じないものの、２５０時間を越えて５００時間程度以上の耐環境加速試験を続行した結果、狭ピッチ構造とした配線基板の接続端子部分において、接続部分の接触抵抗が増加し始め、試料によっては接続不良を起こすものがあることを知見した。
この耐環境加速試験に供した配線基板試料は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の細長いフレキシブル配線基板にスクリーン印刷法により銀ペースト製の線状配線を複数塗布形成し、配線基板の端部に０．５ｍｍ程度の狭ピッチで接続端子を形成するとともに、接続端子以外の部分はレジスト材料を塗布して保護層を形成してなり、接続端子部分においては保護層を除去して銀製の接続端子と基板端部表面を露出させた構造のものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
先の耐環境加速試験結果に基づき、本発明者らが接続不良を起こした原因の分析を行った結果、接続端子部分において特に負極側の接続端子の下地となるＰＥＴ製の基板表面部分から接続端子が剥離し、接続端子が基板表面から浮き上がっていることを確認することができた。この剥離現象は以下に説明する原因によるものと理解できる。
高温高湿の耐環境加速試験雰囲気においては多量の水分が接続端子部の周囲に存在する。高温高湿環境下において多量の水分が存在し、しかも露出された接続端子部分に印加電圧数Ｖ〜最大５Ｖ程度で長時間通電していると、端子部分周りの水を電気分解していることになり、接続端子部分の正極側では水素が発生し、負極側では水酸基が発生する。従って負極側の接続端子周りは水酸基によってアルカリ性となり易く、これによってＰＥＴ製の基板表層部分が加水分解されて溶解する結果として、接続端子の下地となっている部分が接続端子とともに剥離してしまうものと考えられる。
本発明者が耐環境加速試験中に配線基板試料の負極側接続端子部分の水分のｐＨテストを行ったところ、ｐＨ１３〜１４にもなっている試料が見られた。
【０００６】
ところでＰＥＴは一般に、テレフタル酸とエチレングリコールを脱水縮合することにより製造されているので、加水分解される可能性があると考えられ、この加水分解反応は、特にアルカリ環境下において高温で促進されるものと考えられる。
また、ＰＥＴ製のフレキシブル基板に限らず、フェノール樹脂製の基板、あるいはポリイミド製の基板において、あるいは、その他に脱水縮合により製造される種々の基板においても高温高湿の環境下において同様な現象が起こるものと考えられる。
【０００７】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたもので、脱水縮合により製造される基材に配線やその接続端子が露出させて設けられた構造において、高温高湿環境下で通電されても露出された配線や接続端子が剥離することがなく、接続不良を生じない構造の配線基材とそれを備えた電気機器とスイッチ装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の目的を達成するために、脱水縮合によって合成された高分子樹脂からなる基材本体に配線が形成されてなり、該基材本体の少なくとも一部に該配線の接続端子が露出状態で形成され、上記接続端子の少なくとも露出状態とされた部分は耐水性を有する導電性ペーストから形成され、該耐水性を有する導電性ペーストは付加重合タイプの高分子樹脂に導電性粒子を添加してなるものであることを特徴とする。
【０００９】
脱水縮合によって合成された高分子樹脂からなる基材本体に配線が形成されてなる構造の配線基材においては、高温高湿の環境下において通電されると、負極側で環境雰囲気中の水の電気分解により水酸基が発生し、アルカリ環境となり易が、本発明の配線基材においては上記配線に形成された接続端子の露出状態とされた部分（接続端子の露出部分と呼ぶこともある。）が上記のような耐水性を有する導電性ペースト（耐水性導電ペーストと呼ぶこともある。）から形成されているので、接続端子の露出部分は加水分解されることはない。また基材本体で接続端子の露出部分と接続されている部分（基材本体の接続端子との接続部分と呼ぶこともある。）は上記耐水性導電ペーストで覆われることとなるので、上記基材本体の接続端子との接続部分が加水分解されることも防止できる。よって高温高湿環境下において長時間通電されても露出状態の接続端子は基材本体から剥離されたり分離されることがない。
【００１０】
本発明は前述の目的を達成するために、脱水縮合によって合成された高分子樹脂からなる基材本体に配線が形成されてなり、上記配線において少なくとも露出状態とされた部分は耐水性を有する導電性ペーストから形成され、該耐水性を有する導電性ペーストは付加重合タイプの高分子樹脂に導電性粒子を添加してなるものであることを特徴とする。
本発明の配線基材においては上記配線の露出状態とされた部分（配線の露出部分）が上記のような耐水性を有する導電性ペースト（耐水性導電ペーストと呼ぶこともある。）から形成されているので、配線の露出部分は加水分解されることはない。また基材本体で配線の露出部分と接続されている部分（基材本体の配線との接続部分と呼ぶこともある。）は上記耐水性導電ペーストで覆われることとなるので、上記基材本体の配線との接続部分が加水分解されることも防止できる。よって高温高湿環境下において長時間通電されても露出状態の配線は基材本体から剥離されたり分離されることがない。
【００１１】
本発明は前述の目的を達成するために、上記接続端子または上記配線の少なくとも負極側の端子または配線の形成部分は耐水性を有する導電性ペーストから形成され、該耐水性を有する導電性ペーストは付加重合タイプの高分子樹脂に導電性粒子を添加してなるものであることを特徴とする。
水の電気分解は接続端子あるいは配線の負極側で生じ、負極側とその近接部分の水が分解されてアルカリ環境となり易いので、少なくとも負極側の接続端子あるいは配線を耐水性を有する導電性ペーストから形成することが有効となる。
【００１２】
本発明は前述の目的を達成するために、上記接続端子以外の部分の配線とその周囲部分の基材本体表面が保護層で覆われてなることを特徴とする。
接続端子以外の部分の配線とその周囲部分の基材本体表面が保護層で覆われた構造では保護層で覆われた部分の配線や基材本体表面が分解されたり剥離することはない。
【００１３】
本発明では上記基材本体として、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、フェノール樹脂、ポリエチレンナフタレートのいずれかからなるものに適用できる。
これらの材料からなる基材本体であるならば、製造時に脱水反応を伴って製造されるので、高温高湿のアルカリ環境下において通電により負極側において加水分解反応が起こる可能性があり、本発明の適用に有効となる。
【００１４】
本発明では上記付加重合タイプの高分子樹脂として、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、アリル樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂のいずれかからなるからなるものを選定できる。
上記耐水性導電ペーストに用いる樹脂が、上記の付加重合タイプの高分子樹脂であるならば、加水分解されることがなく、またその耐水性導電ペーストで基材本体の接続端子との接続部分又は基材本体の配線との接続部分が保護されているので、基材本体が加水分解されることもない。よって高温湿環境下において長時間通電されても接続端子の露出部分又は配線の露出部分と基材本体の両方に分解や剥離は生じないので、露出状態の配線又は接続端子は基材本体から剥離されたり、分離されることがない。
【００１５】
本発明では耐水性導電ペーストに用いる導電性粒子が、Ａｌ粒子、Ａｇ粒子、Ａｕ粒子、Ｎｉ粒子のいずれかからなるものを選定できる。
【００１６】
また、本発明において、上記耐水性導電性ペースト中の導電性粒子の添加量は体積％で２０％以上５０％以下であることが好ましく、より好ましくは２５％以上４５％以下である。導電性粒子の添加量が体積％で２０％未満になると比抵抗が大きく、良好な導電性が得られず、５０％を超えると塗膜が脆くなってしまう。
また、本発明において、上記導電性粒子の粒径は２０μｍ以下が好ましく、より好ましくは１０μｍ以下とすることが配線や接続端子の高密度化に有利である。導電性粒子の粒径が２０μｍを超えると、本発明に係わる配線や接続端子をスクリーン印刷により形成する際、配線ピッチや端子ピッチを０．３ｍｍより小さくできない。
【００１７】
本発明では先のいずれかに記載の配線基材を備えた電気機器またはスイッチ装置を提供することができ、これらの電気機器やスイッチ装置であるならば、高温高湿の環境下で通電使用されても配線あるいは接続端子の基板本体からの剥離や分離を起こすことが無く、配線接続部分の接続不良を起こさない電気機器やスイッチ装置を提供できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る第１実施形態の配線基板を備えたスイッチ装置の平面図、図２は同スイッチ装置における配線基板先端部分の要部断面図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などを適宜異ならせて表示してある。また、本発明が以下の実施形態に限定されるものではないのは勿論である。
【００１９】
図１は本発明の第１実施形態の配線基板を備えたスイッチ装置を示すもので、この実施形態のスイッチ装置Ａは、スイッチ本体部１と該スイッチ本体部１に接続されたフレキシブルプリント基板（可撓性の配線基材）２とを具備して構成されている。
スイッチ本体部１には本体基板３が設けられ、この本体基板３にはスライド式の第１のスイッチ部５と第２のスイッチ部６とが設けられ、上記本体基板３の裏面側にはそれらのスイッチ部５、６のスイッチ回線に接続される細長いフレキシブルプリント基板２が設けられている。このフレキシブルプリント基板２は例えば図３に示すデジタルカメラ等の電気機器Ｂの内部電気回路にスイッチ部５、６を接続するためのに、電気機器Ｂの外面の一部設けられたものである。
【００２０】
上記フレキシブルプリント基板２は、図２に示すようにＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の細長い可撓性の基板本体（基材本体）７を有し、該基板本体７の表面部分にスクリーン印刷法などの印刷法により塗布形成された複数本の配線８・・・と、基板本体７の幅が狭められた先端部７ａに形成されてこれらの配線８・・・の端部に個々に接続された接続端子９・・・とを有している。更に、先の配線８・・・と接続端子９・・・の一部とそれらの周囲の基板本体７の表面を被覆してレジスト等の耐水性材料からなる保護層１０が形成されている。
【００２１】
複数の配線８・・・は、基板本体７の先端部７ａ近くの部分までほぼ等間隔で平行にスクリーン印刷法などの塗布法により形成されている。また、これら配線８の先端部８ａに個々に接続して乗り上がるように接続端子９がスクリーン印刷法などの印刷法により形成されている。この構造において接続端子９は、配線８の先端部８ａ上に所定長さ乗り上がった基端部９ａを有するが、それ以外の部分は基材本体７の上に直接形成されている。
更に、配線８とその先端部８ａと該先端部８ａ上の接続端子９と該先端部８ａに近い部分の接続端子９の中央部９ｂと、それらの周囲部分の基板本体表面とを覆ってレジストからなる保護層１０が形成されている。従って、上記接続端子９の先端部９ｃの部分は、上記基板本体７の先端部７ａの表面側に露出されている。
【００２２】
基板本体７は、この実施形態ではＰＥＴフィルムからなるが、このＰＥＴとはテレフタル酸とエチレングリコールとを脱水重合して製造されたものである。また、基板本体７の構成材料はＰＥＴに限らず、ポリイミド、フェノール樹脂等のように脱水重合して製造された樹脂からなるものでも良い。
配線８は、銀、金、銅、白金あるいはこれらの合金などの良電気伝導性の金属材料からなるが、これらの中でもスクリーン印刷法により基板本体７上に容易に印刷形成可能な銀ペーストまたは銀合金ペーストからなるものが好適に利用される。
【００２３】
接続端子９は、この実施形態では先端部９ｃの部分が露出状態とされているので、配線８を構成する材料よりも耐水性に優れたものを用いることが好ましい。この接続端子９を構成する材料としては、耐水性を有する導電性ペースト（耐水性導電ペースト）が用いられる。
上記耐水性導電ペーストは、付加重合タイプの高分子樹脂に導電性粒子を添加してなるものである。
接続端子９は、配線８の先端部８ａ上及び基板本体７の先端部８ａ上に上記耐水性導電ペーストをスクリーン印刷法により塗布することにより容易に形成できる。
【００２４】
上記耐水性導電ペーストに用いる付加重合タイプの高分子樹脂としては、ＰＥ、ＰＰ、ＰＭＭＡ、ＰＶＣ、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ、アリル樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂のうちから選択して用いられる。これらの樹脂の中でもスクリーン印刷法を用いて配線８上や基板本体７上に塗布形成が容易であって、塗布精度を確保し易く、加水分解し難いエポキシ樹脂が導電ペーストの構成材料として好ましい。
上記導電性粒子としては、Ａｌ粒子、Ａｇ粒子、Ａｕ粒子、Ｎｉ粒子のうちから選択して用いられる。
【００２５】
スクリーン印刷法で配線８と基板本体７上に上記耐水性導電ペーストを塗布する場合、塗布状態の膜の形成精度が良好になるためには耐水性導電ペーストが印刷に適した粘度を有すること、膜としての厚さを確保できることなどに鑑み、それらのためには上記付加重合タイプの高分子樹脂の分子量を数１００〜数１０万程度にすることが好ましい。この点において熱硬化型の高分子樹脂である方が、架橋前の塗布の段階では溶剤等に溶解させて塗り易く、加熱により架橋して分子量を増加させて丈夫な塗膜とできる面で有利であると考えられる。
【００２６】
上記耐水性導電性ペースト中の導電性粒子の添加量は体積％で２０％以上５０％以下であることが先に述べた理由により好ましく、より好ましくは２５％以上４５％以下である。
また、上記導電性粒子の粒径は２０μｍ以下が先に述べた理由により好ましく、より好ましくは１０μｍ以下である。
なお、接続端子９をスクリーン印刷法以外の方法で形成する場合には、上記導電性粒子の粒径は必ずしも２０μｍ以下でなくてもよい。
接続端子９の膜厚としては、５〜２５μｍ程度の範囲とすることが、導電性を良好にできることと、可撓性を有する基板本体７に塗膜が追従して変形できる点で好ましい。
【００２７】
この実施形態の構造においては、複数の接続端子９の先端部９ｃ（複数の接続端子９の露出部）の周囲に水分が存在する環境下でこれら接続端子９・・・に通電して使用しても、上記複数の接続端子９・・・耐水性導電ペースト中に付加重合タイプの高分子樹脂が含まれているので、複数の接続端子９・・・は加水分解されることはない。また、基板本体７で接続端子９の先端部９ｃと接続されている部分（基板本体７の接続端子９との接続部分）は上記耐水性導電ペーストで覆われることとなるので、基板本体７の接続端子９との接続部分が加水分解されることも防止できる。よって高温高湿環境下において長時間通電されても露出状態の接続端子は基板本体７から剥離されたり分離されることがない。
従ってこの実施形態の構造を備えたスイッチ装置Ａや電気機器Ｂであるならば、高温高湿の環境下で長時間通電したまま使用しても、接続端子９・・・の基板本体７からの剥離や分離を起こすことが無く、配線接続部分の接続不良を起こさないスイッチ装置Ａや電気機器Ｂを提供することができる。
なお、上記の実施形態では配線８の全てをレジストなどの耐水性材料からなる保護層１０で覆った構造としたが、配線８を保護層１０で覆っていない構造を採用することもできる。その場合に保護層１０で覆っていない配線８の周囲部分ではその下地側の基板本体７の表面部分において加水分解を引き起こす可能性があるので、保護層１０で覆っていない配線８（配線８の露出部分）は上記耐水性導電ペーストから形成されていることが好ましい。
【００２８】
ところで、この実施形態では配線８の先端部側に配線８の構成材料とは異なる材料からなる接続端子９を設けたが、図４と図５に示す構造のように配線１５をそのまま基板本体（基材本体）１６の先端部１６ａ側まで延長して形成し、配線１５の先端部１５ａを接続端子１７として利用しても良いのは勿論である。
この構造では勿論、配線１５を上記耐水性導電ペーストから形成することにする。
図４と図５に示す構造では、配線１５を保護層１０から部分的に露出させた構造であり、このような構造においても配線１５の先端部１５ａ（配線１５の露出部分）周囲部分での基板本体１６からの剥離現象や分離現象を抑制できる。
【００２９】
また、先の実施形態では配線１５の全てを上記耐水性導電ペーストから形成した場合について説明したが、配線１５の先端部１５ａ（配線１５の露出部分）を上記耐水性導電性ペーストで形成し、他の部分は銀ペーストまたは銀合金ペーストから形成されていてもよい。
【００３０】
次に、本発明を適用できるのは可撓性配線基板（フレキシブル配線基板）に限らず、脱水重合によって製造されるリジッドな厚い基板にも適用可能であり、あるいは、板状ではない他の形状であって、配線が施される基材一般に広く適用できるのは勿論である。
【００３１】
図６はセンサ（電気機器）２０に接続させて設けられた本発明に係るフレキシブル配線基板２５を示すもので、図７は携帯電話用のメンブレンスイッチ（スイッチ装置）３０に接続させて設けられた本発明に係るフレキシブル配線基板２６を示す。これらのフレキシブル配線基板２５、２６は先の実施形態のフレキシブル配線基板２と同等の構造であり、外形のみが異なるものである。
これらの例に示す如くいずれの電気機器やスイッチ装置でも本発明に係るフレキシブル配線基板２５、２６を適用できるのは勿論であり、本願明細書で説明した以外の種々のスイッチ装置や電気機器用に本発明を広く適用することができるのは勿論である。
【００３２】
【実施例】
ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の厚さ０．０７ｍｍのフレキシブル基板を用い、このフレキシブル基板上にスクリーン印刷法により銀ペーストを塗布して１５０℃に加熱し、厚さ１０μｍ、幅０．３５ｍｍの複数の配線を焼成し、フレキシブル基板端部に位置する各配線の先端部側に、付加重合タイプの高分子樹脂としてのエポキシ樹脂に導電性粒子としてのＡｕ粒子の添加量を体積％で３０％添加した耐水性導電ペーストからなる長さ４ｍｍ、厚さ０．０１ｍｍの接続端子を先の配線に接続するように０．５ｍｍピッチで形成してなる構成のフレキシブルプリント基板を複数製造した。
【００３３】
次にこれらフレキシブルプリント基板の接続端子部分を除く部分に塩化ビニル樹脂のレジスト材料からなる保護層を塗布してフレキシブルプリント基板試料（実施例）を５０個製造した。
これらのフレキシブルプリント基板試料の接続端子を電源に接続されたコネクタに挿入して各配線に３．２Ｖ通電した状態で温度６０℃、湿度９０％の条件の環境試験装置に収容し、１０００時間耐環境加速試験を実施した。
また、比較のために接続端子形成用の導電性ペーストとして市販の銀ペースト（アサヒ化学研究所株式会社製の商品名ＳＷ１１００−１）を用いた以外は上記フレキシブルプリント基板と同等としたフレキシブルプリント基板試料を複数枚作製し、同等の耐環境加速試験に供した。
【００３４】
この試験の結果、耐水性導電ペーストから形成した接続端子を有する５０個の試料（実施例）は１０００時間経過後も通電性能に全く変化はなく、接触抵抗値の上昇も見られなかった。これらの試料に対して市販の銀ペーストから形成した接続端子を有する比較試料にあっては、２５０時間経過後までは変化が見られなかったが、２５０〜５００時間経過する間に１０％の試料に接触抵抗変化が見られ、５００時間経過後に６０％の試料において通電不良を生じた。
以上の試験結果から、本発明に係る構造を採用することで、高温高湿環境下において露出される接続端子部分において長時間通電使用しても接触抵抗の変化がなく、通電状態も変化しない構造を提供できることが明らかになった。
【００３５】
エポキシ樹脂に添加するＡｕ粒子の添加量を体積％で２０％〜７０％の範囲で変更した導電ペーストから接続端子を形成した以外は上記実施例と同等とした各種のフレキシブルプリント基板試料を作製した。
作製した各種のフレキシブルプリント基板試料の接続端子を電源に接続されたコネクタに挿入して各配線に温度６０℃、湿度９０％の条件の環境下で３．２Ｖ通電したときの比抵抗を調べた。その結果を図８に示す。また、作製した各種のフレキシブルプリント基板試料の接続端子の表面の鉛筆引っ掻き値を調べた。その結果を図８に合わせて示す。
図８の結果から導電性ペースト中のＡｕ粒子の添加量が２０％未満になると比抵抗が大きく、５０％を超えると塗膜が脆くなり、６０％を超えるとＨ程度の硬さの鉛筆でも接続端子の表面に傷がついてしまう。
以上の試験結果から、本発明に係る構造を採用することで、高温高湿環境下において露出される接続端子部分において、導電性が良好であり、塗膜の強度が良好とできることがわかる。
【００３６】
エポキシ樹脂に添加するＡｕ粒子（導電性粒子）の粒径を１．０μｍ〜５０．０μｍの範囲で変更した導電ペーストを用いてスクリーン印刷法により接続端子を形成した以外は上記実施例と同等とした各種のフレキシブルプリント基板試料を作製する際、印刷可能ピッチと導電性粒子の最大粒径との関係を調べた。その結果を表１に示す。表１中、○は印刷のかすれ、にじみ等の不具合がなく、優れている場合であり、△は印刷のかすれ、にじみ等の不具合がなく、良好であった場合であり、×は印刷のかすれ、にじみ等の不具合があり、不良であった場合を示している。
【００３７】
【表１】
【００３８】
表１の結果から導電ペーストに用いる導電性粒子の粒径が２０μｍ以下であれば、印刷ピッチが０．３ｍｍまで可能であり、粒径が１０μｍ以下であれば、印刷ピッチを０．２ｍｍとすることもでき、接続端子の高密度化に有利であることがわかる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、上記接続端子の少なくとも露出状態とされた部分が耐水性を有する導電性ペーストから形成されたことにより、高温高湿環境下で通電されても露出された配線や接続端子が剥離することがなく、接続不良を生じない構造の配線基材を提供できる。
従って、高温高湿の環境下で長時間使用しても通電不良や接触不良を起こすことがない配線基材ならびにスイッチ装置あるいは電気機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る第１実施形態の配線基材を備えたスイッチ装置の平面図。
【図２】図２は先の配線基材の要部断面図。
【図３】図３は先の配線基材を備えたスイッチ装置が設けられる電気機器の一例を示す斜視図。
【図４】図４は本発明に係る第２実施形態の配線基材の斜視図。
【図５】図５は同第２実施形態の配線基材の要部断面図。
【図６】図６は本発明に係る第１実施形態の配線基材を備えたセンサの平面図。
【図７】図７は本発明に係る第１実施形態の配線基材を備えたスイッチ装置の他の例を示す平面図。
【図８】導電性粒子の添加量（体積％）と比抵抗の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
Ａ、３０・・・スイッチ装置、Ｂ・・・電気機器、１・・・スイッチ本体部、２・・・フレキシブルプリント基板（可撓性の配線基材）、７、１６・・・基板本体（基材本体）、８、１５・・・配線、８ａ、１５ａ・・・先端部、９、１７・・・接続端子、９ａ・・・基端部、９ｂ・・・中央部、９ｃ・・・先端部、１０・・・保護層、２０・・・センサ（電気機器）。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is a wiring base material in which wiring is formed on a base material such as a resin substrate, and the wiring portion and the terminal portion are separated from the base resin even when used for a long time particularly in an environment having moisture. It relates to a technology that does not cause a phenomenon.
[0002]
[Prior art]
Various printed circuit boards or flexible printed circuit boards mounted on electronic devices have also been reduced in size and weight in accordance with miniaturization and weight reduction of electronic devices. With the miniaturization of these wiring boards, the miniaturization of the terminal portions of the wiring boards has been promoted, and wiring boards having a terminal part wiring pitch of about 0.5 mm have been used. From such a background, conventionally, for the purpose of increasing the density of connection terminals, a structure in which the terminal pitch is shifted to increase the density has been proposed (see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-6-13154
Against this background, the present inventors have been conducting research and development on wiring boards having terminals having a narrow pitch structure, but have manufactured a large number of wiring board samples having a narrow pitch structure and accommodated them in an environmental resistance test apparatus. When an environment-accelerated resistance test was performed in which the temperature was set to 60 ° C. and the humidity was 90%, a DC voltage of 3.2 V was applied, and the electric current was left for several hundred hours, the problem was not particularly caused when the test time was about 250 hours. However, as a result of continuing the environmental resistance acceleration test for more than about 500 hours for more than 250 hours, the contact resistance of the connection portion at the connection terminal portion of the wiring board having a narrow pitch structure began to increase, and depending on the sample, poor connection was observed. I learned that there is something to cause.
The wiring board sample subjected to the accelerated environmental resistance test was formed by coating a plurality of linear wirings made of silver paste by a screen printing method on a thin flexible wiring board made of PET (polyethylene terephthalate), and forming a 0.1 mm thick line on the end of the wiring board. The connection terminals are formed at a narrow pitch of about 5 mm, and a portion other than the connection terminals is coated with a resist material to form a protective layer. At the connection terminal portions, the protective layer is removed to form a silver connection terminal and a substrate. It has a structure in which the end surface is exposed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Based on the results of the accelerated environmental resistance test, the present inventors performed an analysis of the cause of the connection failure. As a result, the connection terminal portion was connected particularly from the surface of the PET substrate which is the base of the connection terminal on the negative electrode side. It was confirmed that the terminal peeled off and the connection terminal was lifted from the substrate surface. This peeling phenomenon can be understood to be due to the causes described below.
In a high-temperature and high-humidity environment-accelerated test atmosphere, a large amount of moisture exists around the connection terminal. If there is a large amount of water in a high-temperature and high-humidity environment, and if the exposed connection terminal is energized for a long time at a voltage of several V to about 5 V for a long time, water around the terminal is electrolyzed. Then, hydrogen is generated on the positive electrode side of the connection terminal portion, and a hydroxyl group is generated on the negative electrode side. Therefore, the periphery of the connection terminal on the negative electrode side is likely to become alkaline due to the hydroxyl group, whereby the surface layer of the PET substrate is hydrolyzed and dissolved, and as a result, the underlying portion of the connection terminal peels off together with the connection terminal. it is conceivable that.
When the present inventor performed a pH test of the water content of the negative electrode side connection terminal portion of the wiring board sample during the accelerated environmental resistance test, a sample having a pH of 13 to 14 was found.
[0006]
By the way, since PET is generally produced by dehydration-condensation of terephthalic acid and ethylene glycol, it is considered that it may be hydrolyzed, and this hydrolysis reaction is accelerated particularly at a high temperature under an alkaline environment. It is considered.
In addition, not only a flexible substrate made of PET, but also a substrate made of phenolic resin, a substrate made of polyimide, or other various substrates manufactured by dehydration condensation, a similar phenomenon under a high temperature and high humidity environment. It is thought to happen.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a structure in which wirings and connection terminals thereof are provided on a substrate manufactured by dehydration condensation, the wirings and the connection terminals are exposed even when energized under a high-temperature and high-humidity environment. It is an object of the present invention to provide a wiring base material having a structure in which wiring and connection terminals are not peeled off and a connection failure does not occur, and an electric device and a switch device including the wiring base material.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, wiring is formed on a base body made of a polymer resin synthesized by dehydration condensation, and connection terminals of the wiring are exposed on at least a part of the base body. At least the exposed portion of the connection terminal is formed of a water-resistant conductive paste, and the water-resistant conductive paste is obtained by adding conductive particles to an addition polymerization type polymer resin. It is characterized by the following.
[0009]
In a wiring base material having a structure in which wiring is formed on a base body made of a polymer resin synthesized by dehydration condensation, when electricity is supplied in a high-temperature and high-humidity environment, water in an environmental atmosphere is formed on the negative electrode side. Hydroxyl groups are generated by the electrolysis, which easily causes an alkaline environment. However, in the wiring base material of the present invention, a portion where the connection terminal formed on the wiring is exposed (sometimes referred to as an exposed portion of the connection terminal). Is formed from the above-described conductive paste having water resistance (also referred to as a water-resistant conductive paste), so that the exposed portions of the connection terminals are not hydrolyzed. In addition, a portion of the base body connected to the exposed portion of the connection terminal (sometimes referred to as a connection portion with the connection terminal of the base body) is covered with the water-resistant conductive paste. Hydrolysis of the connection portion of the material body with the connection terminal can also be prevented. Therefore, the exposed connection terminals are not peeled off or separated from the base body even when the power is supplied for a long time in a high temperature and high humidity environment.
[0010]
In order to achieve the above object, the present invention has a structure in which a wiring is formed on a base body made of a polymer resin synthesized by dehydration condensation, and at least the exposed portion of the wiring has a water-resistant conductive material. The water-resistant conductive paste formed from a conductive paste is characterized in that conductive particles are added to an addition polymerization type polymer resin.
In the wiring base material of the present invention, the exposed portion of the wiring (the exposed portion of the wiring) is formed from the above-described water-resistant conductive paste (also referred to as a water-resistant conductive paste). Therefore, the exposed portion of the wiring is not hydrolyzed. Further, a portion of the base body connected to the exposed portion of the wiring (sometimes referred to as a connection portion with the wiring of the base body) is covered with the water-resistant conductive paste. Hydrolysis of the connection portion with the wiring can also be prevented. Therefore, even if the electric current is applied for a long time in a high-temperature and high-humidity environment, the exposed wiring is not separated or separated from the base body.
[0011]
In the present invention, in order to achieve the above-described object, at least a portion of the connection terminal or the wiring on the negative electrode side where a terminal or a wiring is formed is formed from a water-resistant conductive paste, and the water-resistant conductive paste is It is characterized by being obtained by adding conductive particles to an addition polymerization type polymer resin.
Electrolysis of water occurs on the negative terminal side of the connection terminal or wiring, and the water on the negative electrode side and its adjacent portion is easily decomposed and becomes an alkaline environment.Therefore, at least the connection terminal or wiring on the negative electrode side is made of a water-resistant conductive paste. It is effective to form.
[0012]
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is characterized in that the wiring other than the connection terminals and the surface of the base material body around the wiring are covered with a protective layer.
In the structure in which the wiring other than the connection terminal and the surface of the base material body surrounding the wiring are covered with the protective layer, the wiring and the surface of the base material body covered with the protective layer are not decomposed or separated.
[0013]
In the present invention, the substrate body can be applied to any one of polyethylene terephthalate, polyimide, phenol resin, and polyethylene naphthalate.
If the substrate body is made of these materials, since it is produced with a dehydration reaction at the time of production, there is a possibility that a hydrolysis reaction may occur on the negative electrode side by energization under a high temperature and high humidity alkaline environment, and the present invention It is effective for applying.
[0014]
In the present invention, as the polymer resin of the addition polymerization type, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), epoxy resin, acrylic resin, acrylonitrile-butadiene-styrene resin (ABS), an allyl resin, a furan resin, a melamine resin, a urea resin, or a silicone resin can be selected.
If the resin used for the water-resistant conductive paste is the above-mentioned addition-polymerized polymer resin, it is not hydrolyzed, and the water-resistant conductive paste or a connection portion with the connection terminal of the base body or Since the connection portion of the base body with the wiring is protected, the base body is not hydrolyzed. Therefore, even if the electric current is applied for a long time in a high-temperature and high-humidity environment, neither the exposed portion of the connection terminal or the exposed portion of the wiring nor the base body is disassembled or separated, and the exposed wiring or the connection terminal is separated from the base body. Not be separated or separated.
[0015]
In the present invention, the conductive particles used for the water-resistant conductive paste can be selected from Al particles, Ag particles, Au particles, and Ni particles.
[0016]
In the present invention, the amount of conductive particles in the water-resistant conductive paste is preferably 20% or more and 50% or less by volume, more preferably 25% or more and 45% or less. If the amount of the conductive particles is less than 20% by volume, the specific resistance is high and good conductivity cannot be obtained. If the amount exceeds 50%, the coating film becomes brittle.
In the present invention, the particle size of the conductive particles is preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less, which is advantageous for increasing the density of wirings and connection terminals. When the particle size of the conductive particles exceeds 20 μm, the wiring pitch and the terminal pitch cannot be smaller than 0.3 mm when the wirings and connection terminals according to the present invention are formed by screen printing.
[0017]
In the present invention, it is possible to provide an electric device or a switch device provided with the wiring base according to any of the above, and if these electric devices and the switch device are used in a high-temperature and high-humidity environment, they are used. Accordingly, it is possible to provide an electric device or a switch device that does not cause separation or separation of the wiring or the connection terminal from the substrate main body and does not cause the connection failure of the wiring connection portion.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a plan view of a switch device provided with a wiring board according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a leading end portion of the wiring board in the switch device. In all of the drawings, the film thickness and dimensional ratio of each component are appropriately changed in order to make the drawings easy to see. In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the following embodiments.
[0019]
FIG. 1 shows a switch device provided with a wiring board according to a first embodiment of the present invention. A switch device A according to this embodiment includes a switch main body 1 and a flexible printed circuit board connected to the switch main body 1 ( (Flexible wiring base material) 2.
The switch main body 1 is provided with a main body substrate 3, and the main body substrate 3 is provided with a slidable first switch portion 5 and a second switch portion 6. An elongated flexible printed circuit board 2 connected to the switch lines of the switch units 5 and 6 is provided. The flexible printed circuit board 2 is provided on a part of the outer surface of the electric device B for connecting the switches 5 and 6 to an internal electric circuit of the electric device B such as a digital camera shown in FIG.
[0020]
As shown in FIG. 2, the flexible printed board 2 has an elongated flexible board body (base body) 7 made of PET (polyethylene terephthalate), and the surface portion of the board body 7 is formed by screen printing or the like. A plurality of wirings 8... Formed by a printing method and a connection formed at a leading end portion 7 a of the substrate body 7 having a reduced width and individually connected to the ends of these wirings 8. Terminals 9... Further, a protective layer 10 made of a water-resistant material such as a resist is formed so as to cover a part of the wirings 8... And a part of the connection terminals 9.
[0021]
The plurality of wirings 8 are formed by a coating method such as a screen printing method in parallel at substantially equal intervals up to a portion near the front end portion 7a of the substrate body 7. The connection terminals 9 are formed by a printing method such as a screen printing method so as to be individually connected to the leading end portions 8a of the wirings 8 and to climb up. In this structure, the connection terminal 9 has a base end portion 9 a that runs over a predetermined length on the front end portion 8 a of the wiring 8, but other portions are directly formed on the base body 7.
Further, a resist covering the wiring 8, the tip 8a thereof, the connection terminal 9 on the tip 8a, the central portion 9b of the connection terminal 9 near the tip 8a, and the peripheral surface of the substrate body is provided. Is formed. Therefore, the portion of the distal end portion 9c of the connection terminal 9 is exposed on the surface side of the distal end portion 7a of the substrate body 7.
[0022]
The substrate body 7 is made of a PET film in this embodiment. The PET is manufactured by dehydration polymerization of terephthalic acid and ethylene glycol. Further, the constituent material of the substrate body 7 is not limited to PET, but may be a resin such as polyimide, phenol resin, or the like, which is manufactured by dehydration polymerization.
The wiring 8 is made of a metal material having good electric conductivity such as silver, gold, copper, platinum or an alloy thereof. Among them, silver paste or silver which can be easily formed on the substrate body 7 by screen printing is used. An alloy paste is preferably used.
[0023]
In this embodiment, since the connection terminal 9 has the exposed end portion 9c, it is preferable to use a connection terminal 9 that has better water resistance than the material forming the wiring 8. As a material for forming the connection terminals 9, a conductive paste having water resistance (water-resistant conductive paste) is used.
The water-resistant conductive paste is obtained by adding conductive particles to an addition polymerization type polymer resin.
The connection terminals 9 can be easily formed by applying the water-resistant conductive paste on the front end 8a of the wiring 8 and the front end 8a of the substrate body 7 by a screen printing method.
[0024]
Examples of the addition polymerization type polymer resin used in the water-resistant conductive paste include PE, PP, PMMA, PVC, epoxy resin, acrylic resin, ABS, allyl resin, furan resin, melamine resin, urea resin, and silicone resin. Used selectively. Among these resins, epoxy resin, which is easy to apply and form on the wiring 8 and the substrate body 7 using the screen printing method, easily secures application accuracy, and is hardly hydrolyzed, is preferable as a constituent material of the conductive paste.
The conductive particles are selected from Al particles, Ag particles, Au particles, and Ni particles.
[0025]
When the water-resistant conductive paste is applied on the wiring 8 and the substrate body 7 by a screen printing method, the water-resistant conductive paste has a viscosity suitable for printing in order to improve the accuracy of forming a film in an applied state; In view of the fact that the thickness of the film can be ensured, it is preferable that the molecular weight of the addition polymerization type polymer resin be set to several hundreds to several hundreds of thousands. In this respect, the thermosetting polymer resin is advantageous in that it can be easily dissolved and dissolved in a solvent or the like at the coating stage before crosslinking, and can be crosslinked by heating to increase the molecular weight to form a durable coating film. It is considered to be.
[0026]
The addition amount of the conductive particles in the water-resistant conductive paste is preferably 20% or more and 50% or less by volume, more preferably 25% or more and 45% or less.
Further, the particle diameter of the conductive particles is preferably 20 μm or less for the above-mentioned reason, more preferably 10 μm or less.
When the connection terminals 9 are formed by a method other than the screen printing method, the particle size of the conductive particles does not necessarily need to be 20 μm or less.
The thickness of the connection terminal 9 is preferably in the range of about 5 to 25 μm in that the conductivity can be improved and the coating film can follow the flexible substrate body 7 and be deformed.
[0027]
In the structure of this embodiment, the connection terminals 9 are used by being energized in an environment where moisture is present around the tip portions 9c of the plurality of connection terminals 9 (exposed portions of the plurality of connection terminals 9). However, the plurality of connection terminals 9... Are not hydrolyzed because the water-resistant conductive paste contains an addition polymerization type polymer resin. In addition, the portion of the board body 7 connected to the distal end 9c of the connection terminal 9 (the portion of the board body 7 connected to the connection terminal 9) is covered with the water-resistant conductive paste. Hydrolysis of the connection portion with the connection terminal 9 can also be prevented. Therefore, the exposed connection terminals are not peeled off or separated from the substrate body 7 even when the power is supplied for a long time in a high temperature and high humidity environment.
Therefore, if the switch device A or the electric device B having the structure of this embodiment is used while being energized for a long time in a high-temperature and high-humidity environment, the connection terminals 9. It is possible to provide a switch device A and an electric device B that do not cause separation or separation and do not cause a connection failure at a wiring connection portion.
In the above embodiment, the wiring 8 is entirely covered with the protective layer 10 made of a water-resistant material such as a resist. However, a structure in which the wiring 8 is not covered with the protective layer 10 can be adopted. In such a case, hydrolysis may occur at the surface portion of the substrate body 7 on the underlying side of the wiring 8 not covered with the protective layer 10, and therefore, the wiring 8 not covered with the protective layer 10 (the wiring 8 The exposed portion is preferably formed from the water-resistant conductive paste.
[0028]
By the way, in this embodiment, the connection terminal 9 made of a material different from the constituent material of the wiring 8 is provided at the tip end side of the wiring 8, but the wiring 15 is directly connected to the substrate main body (see FIG. 4 and FIG. 5). Of course, it may be formed so as to extend to the tip 16 a side of the base material body 16, and the tip 15 a of the wiring 15 may be used as the connection terminal 17.
In this structure, of course, the wiring 15 is formed from the water-resistant conductive paste.
The structure shown in FIGS. 4 and 5 is a structure in which the wiring 15 is partially exposed from the protective layer 10. Even in such a structure, the wiring 15 around the distal end 15a (the exposed portion of the wiring 15) is formed. The separation phenomenon and the separation phenomenon from the substrate main body 16 can be suppressed.
[0029]
Further, in the above embodiment, the case where all of the wiring 15 is formed from the water-resistant conductive paste has been described. However, the tip 15a (the exposed portion of the wiring 15) of the wiring 15 is formed from the water-resistant conductive paste, Other parts may be formed from silver paste or silver alloy paste.
[0030]
Next, the present invention can be applied not only to a flexible wiring substrate (flexible wiring substrate) but also to a rigid thick substrate manufactured by dehydration polymerization, or to any other non-plate-like shape. However, it is needless to say that the present invention can be widely applied to the substrate to which the wiring is applied.
[0031]
FIG. 6 shows a flexible wiring board 25 according to the present invention provided to be connected to a sensor (electric device) 20, and FIG. 7 is provided to be connected to a membrane switch (switch device) 30 for a mobile phone. 3 shows a flexible wiring board 26 according to the present invention. These flexible wiring boards 25 and 26 have the same structure as the flexible wiring board 2 of the previous embodiment, and differ only in the external shape.
As shown in these examples, it is needless to say that the flexible wiring boards 25 and 26 according to the present invention can be applied to any electric device or switch device, and various switch devices or electric devices other than those described in the present specification can be used. It goes without saying that the present invention can be widely applied.
[0032]
【Example】
Using a flexible substrate made of PET (polyethylene terephthalate) having a thickness of 0.07 mm, a silver paste is applied on the flexible substrate by a screen printing method and heated to 150 ° C. to form a plurality of substrates each having a thickness of 10 μm and a width of 0.35 mm. The wires were baked, and 30% by volume of Au particles as conductive particles were added to the epoxy resin as an addition polymerization type polymer resin on the tip side of each wire located at the end of the flexible substrate. A plurality of flexible printed circuit boards having a configuration in which connection terminals made of a water-resistant conductive paste and having a length of 4 mm and a thickness of 0.01 mm were formed at a pitch of 0.5 mm so as to be connected to the above-mentioned wiring were manufactured.
[0033]
Next, a protective layer made of a vinyl chloride resin resist material was applied to portions of the flexible printed circuit board other than the connection terminal portions to produce 50 flexible printed circuit board samples (Examples).
The connection terminals of these flexible printed circuit board samples were inserted into a connector connected to a power supply and housed in an environmental test apparatus at a temperature of 60 ° C. and a humidity of 90% with a current of 3.2 V applied to each wiring. An environmental acceleration test was performed.
For comparison, a flexible printed board equivalent to the above flexible printed board except that a commercially available silver paste (trade name SW1100-1 manufactured by Asahi Chemical Laboratory Co., Ltd.) was used as a conductive paste for forming connection terminals. A plurality of samples were prepared and subjected to an equivalent environmental resistance acceleration test.
[0034]
As a result of this test, 50 samples having connection terminals formed from the water-resistant conductive paste (Examples) showed no change in current-carrying performance even after 1000 hours, and no increase in contact resistance was observed. In comparison samples having a connection terminal formed from a commercially available silver paste with respect to these samples, no change was observed until after 250 hours, but 10% of the sample was observed after 250 to 500 hours. And a change in contact resistance was observed, and after 500 hours, poor conduction occurred in 60% of the samples.
From the above test results, by employing the structure according to the present invention, a structure in which the contact resistance does not change even when the connection terminal portion exposed in a high-temperature and high-humidity environment is used for a long time without change in the contact resistance and the current-carrying state does not change It became clear that we could provide.
[0035]
Various flexible printed circuit board samples were prepared in the same manner as in the above example except that the connection terminal was formed from a conductive paste in which the amount of Au particles added to the epoxy resin was changed in the range of 20% to 70% by volume. .
The connection resistance of each of the prepared flexible printed circuit board samples was inserted into a connector connected to a power supply, and the specific resistance when 3.2 V was applied to each wiring under an environment of a temperature of 60 ° C. and a humidity of 90% was examined. . FIG. 8 shows the result. In addition, pencil scratch values on the surfaces of the connection terminals of the manufactured various flexible printed circuit board samples were examined. The results are shown in FIG.
From the results in FIG. 8, when the amount of Au particles in the conductive paste is less than 20%, the specific resistance is large. When the amount exceeds 50%, the coating film becomes brittle. When the amount exceeds 60%, even a pencil having a hardness of about H is used. The surface of the connection terminal is scratched.
From the above test results, it can be seen that by employing the structure according to the present invention, the connection terminal portion exposed under a high-temperature and high-humidity environment has good conductivity and good strength of the coating film.
[0036]
Same as the above example except that connection terminals were formed by screen printing using a conductive paste in which the particle size of Au particles (conductive particles) added to the epoxy resin was changed in the range of 1.0 μm to 50.0 μm. In preparing various types of flexible printed circuit board samples, the relationship between the printable pitch and the maximum particle size of the conductive particles was examined. Table 1 shows the results. In Table 1, ○ indicates that the printing was excellent without defects such as blurring or bleeding of the printing, Δ indicates that the printing was good without problems such as blurring of the printing or bleeding, and X indicates the blurring of the printing. , Bleeding, etc., and is defective.
[0037]
[Table 1]
[0038]
From the results in Table 1, if the particle size of the conductive particles used in the conductive paste is 20 μm or less, the printing pitch can be up to 0.3 mm. If the particle size is 10 μm or less, the printing pitch is 0.2 mm. It can be seen that this is advantageous for increasing the density of connection terminals.
[0039]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, at least the exposed portion of the connection terminal is formed of a water-resistant conductive paste, so that the connection terminal is exposed even when energized under a high-temperature and high-humidity environment. It is possible to provide a wiring base material having a structure in which the wirings and the connection terminals are not separated and the connection failure does not occur.
Therefore, it is possible to provide a wiring base material, a switch device, and an electric device that do not cause poor current conduction or poor contact even when used for a long time in a high-temperature, high-humidity environment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a switch device provided with a wiring base material according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a main part of the wiring substrate.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an electric apparatus provided with a switch device provided with the wiring base.
FIG. 4 is a perspective view of a wiring substrate according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an essential part cross-sectional view of the wiring substrate according to the second embodiment;
FIG. 6 is a plan view of a sensor including the wiring base material according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing another example of the switch device including the wiring base material according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the added amount (volume%) of conductive particles and the specific resistance.
[Explanation of symbols]
A, 30: switch device, B: electric device, 1: switch body, 2: flexible printed circuit board (flexible wiring base material), 7, 16: substrate body ( 8, 15 ... wiring, 8a, 15a ... tip, 9, 17 ... connection terminal, 9a ... base end, 9b ... center, 9c ... Tip part, 10 ... protective layer, 20 ... sensor (electric device).
