专利名称：配线基材及具有该配线基材的电设备及开关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在树脂制的基板等基材上形成配线的配线基材，尤其涉及一种即使在具有水分的环境下长时间使用，也不会产生配线部分或端子部分从底层树脂剥离的现象的技术。
背景技术：
为适应电子设备的小型化、轻量化，安装在电子设备上的各种印刷配线基板或柔性印刷配线基板也向小型化、轻量化方向发展。随着这些配线基板的小型化，也发展配线基板的端子部分的小型化，已开始使用端子部配线间距0.5mm左右的窄间距的配线基板。基于此背景，以连接端子的高密度化为目的，提出了错开端子间距间隔的高密度化结构的方案等(参照专利文献1)。
专利文献1特开平6-13154号公报在此背景下，本发明者们进行了具有窄间距结构的端子部的配线基板的研究开发，制造了多种窄间距结构的配线基板试样，在将这些试样收容在耐环境试验装置中，设定温度60℃，湿度90％的气氛中，进行外加直流电压3.2V、通电几百小时后，原样放置的耐环境加速试验时，在250小时左右的试验时间内，虽未发生特别的问题，但超过250小时，继续进行500小时以上的耐环境加速试验时，结果发现，在作为窄间距结构的配线基板的连接端子部分，连接部分的接触电阻开始增加，根据试样不同，有的引起连接不良。
供于该耐环境加速试验的配线基板试样，其结构是在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制的细长的柔性配线基板上，利用丝网印刷法，多层涂布形成银导电胶制的线状配线，在配线基板的端部，按0.5mm左右的窄间距，形成连接端子，同时，连接端子以外的部分涂布抗蚀剂材料，形成保护层，在连接端子部分，去除保护层，露出银制的连接端子和基板端部表面。
根据上述耐环境加速试验的结果，本发明者们分析了引起连接不良的原因，结果发现，在连接端子部分，特别是从成为负极侧的连接端子的底层的PET制的基板表面部分，剥离连接端子，连接端子从基板表面鼓起。该剥离现象可理解为是以下说明的原因造成的。
在高温高湿的耐环境加速试验气氛中，大量的水分存在连接端子的周围。如果在高温高湿环境下，存在大量的水分，并且，以几V～最大5V范围的外加电压，对露出的连接端子部分长时间通电，能够电分解端子部分周围的水，在连接端子部分的正极侧产生氢，在负极侧产生氢氧根。因此，认为，负极侧的连接端子周围容易因氢氧根成碱性，由此，PET制的基板表面部分被水解，结果，形成连接端子的底层的部分与连接端子一同剥离。
本发明者们，在耐环境加速试验中，在进行配线基板试样的负极侧连接端子部分的水分的pH试验时，发现pH高达13～14的试样。
可是，PRT，由于一般通过脱水缩合对苯二酸和乙二醇进行制造，所以认为有水解的可能性，特别是在碱环境下高温可促进这种水解反应。
此外，发现，不局限于PET制的柔性基板，在酚醛树脂制的基板或聚酰亚胺制的基板，或者另外利用脱水缩合制造的各种基板，也出现同样的现象。
发明内容
本发明是针对上述课题而提出的，其目的是提供一种在利用脱水缩合制造的基材上露出设置配线或其连接端子的结构中，即使在高温环境下通电，露出的配线或其连接端子也不剥离，不产生连接不良的配线基材和具有该配线基材的电设备及开关装置。
为达到上述目的，本发明的特征在于在由利用脱水缩合合成的高分子树脂构成的基材本体上形成配线，至少在该基材本体的一部分上，以露出状态形成该配线的连接端子，由具有耐水性的导电胶，形成连接端子的至少呈露出状态的部分，该具有耐水性的导电胶，是通过在加成聚合类型的高分子树脂中添加导电性粒子而形成的。
在由利用脱水缩合合成的高分子树脂构成的基材本体上形成配线的结构的配线基板上，如果在高温高湿环境下通电，容易在负极侧，利用环境气氛中的水的电分解，产生氢氧根，形成碱环境，但在本发明的配线基材上，形成在上述配线上的连接端子的呈露出状态的部分(有时也称为连接端子的露出部分。)，由于由上述具有耐水性的导电胶(有时也称为耐水性导电胶)形成，所以，连接端子的露出部分不会被水解。此外，由基材本体与连接端子的露出部分连接的部分(有时也称为与基材本体的连接端子的连接部分。)，由于被上述耐水性导电胶覆盖，所以，也能够防止上述与基材本体的连接端子的连接部分被水解。由此，在高温高湿环境下，即使长时间通电，也不会从基材本体剥离或分离露出状态的连接端子。
为达到上述目的，本发明的特征在于在由利用脱水缩合合成的高分子树脂构成的基材本体上形成配线，在上述配线中至少由具有耐水性的导电胶形成呈露出状态的部分，该具有耐水性的导电胶，是通过在加成聚合类型的高分子树脂中添加导电性粒子而形成的。
在本发明的配线基材上，由于由上述具有耐水性的导电胶(有时也称为耐水性导电胶)形成上述配线的呈露出状态的部分，所以，配线的露出部分不会被水解。此外，由基材本体与配线的露出部分连接的部分(有时也称为与基材本体的配线的连接部分。)，由于被上述耐水性导电胶覆盖，所以，也能够防止上述与基材本体的配线的连接部分被水解。由此，在高温高湿环境下，即使长时间通电，也不会从基材本体剥离或分离露出状态的配线。
为达到上述目的，本发明的特征在于由具有耐水性的导电胶，形成上述连接端子或上述配线的、至少负极侧的端子或配线的形成部分，该具有耐水性的导电胶，是通过在加成聚合类型的高分子树脂中添加导电性粒子而形成的。
由于水的电分解发生在连接端子或配线的负极侧，负极侧和其附近部分的水被分解，容易形成碱环境，所以，有效的办法是至少由具有耐水性的导电胶形成负极侧的连接端子或配线。
为达到上述目的，本发明的特征在于用保护层覆盖上述连接端子以外的部分的配线和其周围部分的基材本体表面。
采用由保护层覆盖连接端子以外的部分的配线和其周围部分的基材本体表面的结构，不会分解或剥离被保护层覆盖的部分的配线或基材本体表面。
在本发明中，作为上述基材本体，可采用由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯中的任何一种构成的基材本体。
如果是由上述材料构成的基材本体，在制造时，由于随着脱水反应制造，所以在高温高湿的碱性环境下，通过通电，在负极侧，有引起水解反应的可能性，适合采用本发明。
在本发明中，作为上述加成聚合类型的高分子树脂，可以选择由聚苯乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、环氧树脂、丙烯酸树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、烯丙树脂、呋喃树脂、密胺树脂、脲醛树脂、硅酮树脂等中的任何一种构成的树脂。
用于上述耐水性导电胶的树脂，只要是上述加成聚合类型的高分子树脂，就不会被水解，此外，由于由该耐水性导电胶保护与基材本体的连接端子的连接部分，所以，也不会水解基材本体。因此，即使在高温高湿环境下长时间通电，由于在连接端子的露出部分或配线的露出部分和基材本体双方，都不会产生分解或剥离，所以，露出状态的配线或连接端子也不会从基材本体剥离或分离。
在本发明中，用于耐水性导电胶的导电性粒子，可以选择由Al粒子、Ag粒子、Au粒子及Ni粒子中的任何一种构成的粒子。
此外，在本发明中，上述耐水性导电胶中的导电性粒子的添加量，按体积百分比，优选在20％以上50％以下，更优选在25％以上45％以下。导电性粒子的添加量如果按体积百分比低于20％，比电阻增大，得不到良好的导电性，相反，如果超过50％，涂膜变脆。
此外，在本发明中，上述导电性粒子的粒径优选在20μm以下，更优选在10μm以下，如此有利于配线或连接端子的高密度化。如果导电性粒子的粒径超过20μm，在利用丝网印刷形成本发明的配线或连接端子时，不能使配线间距或端子间距小于0.3mm。
本发明能够提供一种具有上述各项所述的配线基材的电设备或开关装置，只要是上述电设备或开关装置，即使在高温高湿环境下通电使用，也不会引起从配线或连接端子的基材本体的剥离或分离，能够提供不会引起配线连接部分的连接不良的电设备或开关装置。
图1是表示具有本发明的第1实施方式的配线基材的开关装置的俯视图。
图2是上述配线基材的主要部位剖视图。
图3是表示一例装有上述配线基材的开关装置的电设备的斜视图。
图4是本发明的第2实施方式的配线基板的斜视图。
图5是该第2实施方式的配线基板的主要部位剖视图。
图6是表示具有本发明的第1实施方式的配线基板的传感器的俯视图。
图7是表示具有本发明的第1实施方式的配线基板的开关装置的其他例的俯视图。
图8是表示导电性粒子的添加量(体积百分比)与比电阻的关系的图表。
符号说明A、30…开关装置、B…电设备、1…开关本体部、2…柔性印刷基板(可挠性的配线基板)、7、16…基板本体(基材本体)、8、15…配线、8a、15a…前端部、9、17…连接端子、9a…基端部、9b…中央部、9c…前端部、10…保护层、20…传感器(电设备)。
具体实施例方式
图1是表示具有本发明的第1实施方式的配线基板的开关装置的俯视图，图2是该开关装置中的配线基板前端部分的主要部位剖视图。另外，在以下的所有的图面中，为便于看图面，适当不同表示各构成要素的膜厚度或尺寸的比率等。此外，本发明当然不局限于以下的实施方式。
图1表示表示具有本发明的第1实施方式的配线基板的开关装置，该实施方式的开关装置A，构成具有开关本体部1和与该开关本体部1连接的柔性印刷基板(可挠性的配线基板)2。
在开关本体部1设置本体基板3，在该本体基板3上设置滑动式的第1开关部5和第2开关部6，在上述本体基板3的背面侧，设置与上述开关部5、6的开关回线连接的细长的柔性印刷基板2。该柔性印刷基板2，为使开关部5、6与例如图3所示的数码相机等电设备B的内部电路连接，被设在电设备B的外面的局部位置。
上述柔性印刷基板2，如图2所示，具有PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制的细长的可挠性的基板本体(基材本体)7，在该基板本体7的表面部分具有多根配线8…和连接端子9…，多根配线8…由丝网印刷法等印刷法涂布形成，连接端子9…形成在基板本体7的宽度变窄的前端部7a并分别与上述配线8…的端部连接。此外，覆盖上述配线8…和连接端子9…的一部分以及它们周围的基板本体7的表面、形成由抗蚀剂等耐水性材料构成的保护层10。
多根配线8…，按大致等间隔，由丝网印刷法等涂布法，平行地形成到接近基板本体7的前端部7a的部分。此外，以分别压接在上述配线8的前端部8a上面的方式，由丝网印刷法等印刷法形成连接端子9…。在该结构中，连接端子9具有按规定长度压在配线8的前端部8a上面的基端部9a，其以外的部分直接形成在基材本体7上。
此外，以覆盖配线8和其前端部8a、该前端部8a上的连接端子9、接近该前端部8a的部分的连接端子9的中央部9b及它们周围部分的基板本体表面的方式，形成由抗蚀剂构成的保护层10。因此，上述连接端子9的前端部9c的部分，在上述基板本体7的前端部7a的表面侧露出。
基板本体7，在本实施方式中，由PET薄膜构成，但所谓该PET，是通过脱水聚合对苯二甲酸和乙二醇制造的。此外，基板本体7的构成材料也不局限于PET，也可以如聚酰亚胺、酚醛树脂等，由脱水聚合制造的树脂构成。
配线8由银、金、铜、铂或它们的合金等良导电性的金属材料构成，但其中，优选采用由容易利用丝网印刷法，在基板本体7上印刷形成的银胶或由银合金胶构成的材料。
连接端子9，在本实施方式中，由于前端部9c的部分形成露出状态，所以，与构成配线8的材料相比，优选采用耐水性优良的材料。作为构成该连接端子9的材料，采用具有耐水性的导电胶(耐水性导电胶)。
上述耐水性导电胶，是通过在加成聚合类型的高分子树脂中添加导电性粒子而形成的。
关于连接端子9，通过利用丝网印刷法，在配线8的前端部8a上面及基板本体7的前端部7a上面，涂布上述耐水性导电胶，能够很容易形成连接端子9。
作为用于上述耐水性导电胶的加成聚合类型的高分子树脂，可从PE、PP、PMMA、PVC、环氧树脂、丙烯酸树脂、ABS、烯丙树脂、呋喃树脂、密胺树脂、脲醛树脂、硅酮树脂中选择使用。即使在这些树脂中，优选容易采用丝网印刷法在配线8上或基板本体7上涂布形成的、容易确保涂布精度的、难于水解的环氧树脂作为导电胶的构成材料。
作为上述导电性粒子，可以从Al粒子、Ag粒子、Au粒子及Ni粒子中选择使用。
在用丝网印刷法在配线8上和基板本体7上涂布耐水性导电胶时，为形成良好的涂布状态的膜形成精度，优选耐水性导电胶具有适合印刷的粘度，鉴于能够确保作为膜的厚度等，为此，优选使上述加成聚合类型的高分子树脂的分子量达到几百～几十万的程度。基于此点，认为热硬化型的高分子树脂，在交联前的涂布阶段，溶解在溶剂等中，容易涂布，通过加热交联，增加分子量，有利于形成坚固的涂膜。
上述耐水性导电胶中的导电性粒子的添加量，基于前述的理由，按体积百分比，优选在20％以上50％以下，更优选在25％以上45％以下。
此外，上述导电性粒子的粒径，基于前述的理由，优选20μm以下，更优选10μm以下。
另外，在用丝网印刷法以外的方法形成连接端子9时，上述导电性粒子的粒径也可以不一定在20μm以下。
作为连接端子9的膜厚度，从能够形成良好的导电性、并能够在具有可挠性的基板本体7上随涂膜变形的角度考虑，优选设定在5～25μm的范围。
在本实施方式的结构中，在多个连接端子9的前端部9c(多个连接端子9的露出部)的周围存在水分的环境下，即使通电使用这些连接端子9…，由于在上述多个连接端子9…的耐水性导电胶中含有加成聚合类型的高分子树脂，所以多个连接端子9…不会水解。此外，用基板本体7连接连接端子9的前端部9c的部分(与基板本体7的连接端子9的连接部分)，由于被上述耐水性导电胶覆盖，所以，也能够防止水解与基板本体7的连接端子9的连接部分。因此，即使在高温高湿环境下长时间通电，露出状态的连接端子也不会从基板本体7剥离或分离。
因此，只要是具有本实施方式的结构的开关装置A或电设备B，即使在高温高湿环境下长时间通电的状态下直接使用，也不会引起从连接端子9…的基板本体7的剥离或分离，能够提供不引起配线连接部分的连接不良的开关装置A或电设备B。
另外，在上述实施方式中，将整个配线8形成用由抗蚀剂等耐水性材料构成的保护层10覆盖的结构，但也可以采用不用保护层10覆盖配线8的结构。此时，在未被保护层10覆盖的配线8的周围部分，由于在其底层侧的基板本体7的表面部分，具有引起水解的可能性，所以，优选由上述耐水性导电胶形成未被保护层10覆盖的配线8(配线8的露出部分)。
可是，在本实施方式中，在配线8的前端部侧，设置由不同于配线8的构成材料的材料构成连接端子9，如图4和图5所示的结构，将配线15直接延长形成到基板本体(基材本体)16的前端部16a侧，当然也可以将配线15的前端部15a用作连接端子17。
在此结构中，当然，由上述耐水性导电胶形成配线15。
关于图4和图5所示的结构，是部分从保护膜10露出配线5的结构，即使在如此的结构中，也能够抑制在配线15的前端部15a(配线15的露出部分)周围部分的从基板本体16的剥离现象或分离现象。
此外，在上述的实施方式中，说明了由耐水性导电胶形成整个配线15时的情况，但也可以用耐水性导电胶形成配线15的前端部15a(配线15的露出部分)，其他部分也可以用银胶或银合金胶形成。
下面，能够采用本发明的，不局限于可挠性配线基板(柔性配线基板)，当然一般也可以广泛用于脱水聚合制造的刚性的厚基板，或者，板状以外的其他形状的实施配线的基材。
图6表示连接在传感器(电设备)20上设置的本发明的柔性配线基板25，图7表示连接设置在携带电话用薄膜开关(开关装置)30上的本发明的柔性配线基板26。上述柔性配线基板25、26的结构与上述的实施方式的柔性配线基板2相同，只是外形有所不同。
如这些事例所述，无论是哪种电设备或开关装置，当然都能够采用本发明的柔性配线基板25、26，当然本发明也可广泛适用于本申请书说明以外的多种开关装置或电设备。
实施例采用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制的厚0.7mm的柔性基板，利用丝网印刷法，在该柔性基板上涂布银胶，加热到150℃，烧成厚10μm、宽0.35mm的多根配线，以在位于柔性基板端部的各配线的前端部侧，将由在作为加成聚合类型的高分子树脂的环氧树脂中按体积百分比添加30％的作为导电性粒子的Au粒子制成的耐水性导电胶构成的长4mm、厚0.01mm的连接端子连接在上述配线的方式，制造多块按0.5mm间距形成的柔性印刷基板。
下面，在柔性印刷基板的除连接端子部分之外的部分，涂布由聚氯乙烯树脂的抗蚀剂材料构成的保护层，制作50个柔性印刷基板试样(实施例)。
以将这些柔性印刷基板试样的连接端子插入与电源连接的连接器中并以对各配线通3.2V电的状态，将柔性印刷基板试样收容在条件为温度60℃、湿度90％的环境试验装置中，实施1000小时的耐环境加速试验。
此外，为进行比较，制作多个除作为连接端子形成用的导电胶采用市售的银胶(asahi化学研究所株式会社制的商品名SW1100-1)外，其余均与上述柔性印刷基板相同的柔性印刷基板试样，实施相同的耐环境加速试验。
该试验结果表明，具有由耐水性导电胶形成的连接端子的50个试样(实施例)，在经过1000小时后，通电性能也完全无变化，也未见接触电阻值上升。相对于这些试样，对于具有由市售的银胶形成的连接端子的比较试样，到经过250小时后，未见变化，但在经过250～500小时的之间，发现10％的试样的接触电阻发生变化，在经过500小时后，60％的试样出现通电不良。
从以上的试验结果得知，通过采用本发明的结构，能够提供一种即使在高温高湿环境下露出的连接端子部分长时间通电使用，接触电阻也无变化，也不变化通电状态的结构。
除形成由按体积百分比以20％～70％的范围变更添加在环氧树脂中的Au粒子的添加量的导电胶构成的连接端子外，制作其他与上述实施例相同的各种柔性印刷基板试样。
将制作的各种柔性印刷基板试样的连接端子插入与电源连接的连接器中，研究了在温度60℃、湿度90％的环境条件下，对各配线通电3.2V时的比电阻。图8表示其结果。此外，研究了制作的各种柔性印刷基板试样的连接端子的表面的铅笔划伤值(使用JIS标准中的划伤硬度法即铅笔法得到的值)。图8一并表示其结果。
从图8的结果看出，如果导电胶中的Au粒子的添加量低于20％，则比电阻增大，如果超过50％涂膜变脆，如果超过60％，即使用H程度硬度的铅笔，也可划伤连接端子的表面。
从以上试验结果得知，通过采用本发明的结构，即使在高温高湿环境下露出的连接端子部分，导电性也良好，能够形成良好的涂膜强度。
在制作除采用添加在环氧树脂中的Au粒子(导电性粒子)的粒径在1.0μm～50.0μm的范围变更的导电胶，利用丝网印刷法形成连接端子外，其他均与上述实施例相同的各种柔性印刷基板试样时，研究了导电性粒子的最大粒径与可印刷间距的关系，其结果示于表1。在表1中，○表示优异，无印刷的飞白、漏润等问题，△表示良好，无印刷的飞白、漏润等问题，×表示不良，存在印刷的飞白、漏润等问题。
表1导电性粒子的最大粒径与可印刷间距的关系 从表1的结果可以看出，用于导电胶的导电性粒子的粒径如果在20μm以下，印刷间距可达到0.3mm，粒径如果在10μm以下，印刷间距可达到0.2mm，有利于连接端子的高密度化。
如以上所述，如果采用本发明，通过由具有耐水性的导电胶，形成上述连接端子的至少呈露出状态的部分，而即使在高温高湿环境下通电，露出的配线或连接端子也不会剥离，能够提供结构不会产生连接不良的配线基板。
所以，能够提供即使在高温高湿环境下通电，也不引起通电不良或连接不良的配线基材及开关装置或电设备。
权利要求
1.一种配线基材，其特征在于在由通过脱水缩合合成的高分子树脂构成的基材本体上形成配线，并至少在该基材本体的一部分上以露出状态形成该配线的连接端子，由具有耐水性的导电胶形成连接端子的至少呈露出状态的部分，该具有耐水性的导电胶，是通过在加成聚合类型的高分子树脂中添加导电性粒子而形成的。
2.一种配线基材，其特征在于在由通过脱水缩合合成的高分子树脂构成的基材本体上形成配线，在上述配线中至少呈露出状态的部分由具有耐水性的导电胶形成，该具有耐水性的导电胶，是通过在加成聚合类型的高分子树脂中添加导电性粒子而形成的。
3.如权利要求1所述的配线基材，其特征在于由具有耐水性的导电胶形成上述连接端子或上述配线的至少负极侧的端子或配线的形成部分，该具有耐水性的导电胶，是通过在加成聚合类型的高分子树脂中添加导电性粒子而形成的。
4.如权利要求1或3所述的配线基材，其特征在于用保护层覆盖上述连接端子以外的部分的配线和其周围部分的基材本体表面。
5.如权利要求1所述的配线基材，其特征在于上述基材本体为由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯中的任何一种构成的柔性基板或刚性基板。
6.如权利要求1所述的配线基材，其特征在于上述加成聚合类型的高分子树脂是由聚苯乙烯PE、聚丙烯PP、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚氯乙烯PVC、环氧树脂、丙烯酸树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂ABS、烯丙树脂、呋喃树脂、密胺树脂、脲醛树脂、硅酮树脂中任何一种构成的。
7.如权利要求1所述的配线基材，其特征在于上述导电性粒子由Al粒子、Ag粒子、Au粒子、及Ni粒子中的任何一种构成。
8.如权利要求1所述的配线基材，其特征在于上述耐水性导电胶中的导电性粒子的添加量，按体积百分比在20％以上50％以下。
9.如权利要求1所述的配线基材，其特征在于上述导电性粒子的粒径在20μm以下。
10.一种电设备，其特征在于具有权利要求1所述的配线基材。
11.一种开关装置，其特征在于具有权利要求1所述的配线基材。
全文摘要
一种配线基材及具有该配线基材的电设备及开关装置，该配线基材(2)，其特征在于在由利用脱水缩合合成的高分子树脂构成的基材本体(7)上形成配线(8)，并至少在该基材本体7的一部分上以露出状态形成该配线(8)的连接端子(9)，由具有耐水性的导电胶形成连接端子(9)的至少呈露出状态的部分(9c)，该具有耐水性的导电胶，是通过在加成聚合式的高分子树脂中添加导电性粒子而形成的。因此能够提供一种在利用脱水缩合制造的基材上露出设置配线或其连接端子的结构中，即使在高温高湿环境下通电，也不剥离露出的配线或其连接端子，也不产生连接不良的配线基材和具有该配线基材的电设备及开关装置。
文档编号H01H1/06GK1538798SQ20041003346
公开日2004年10月20日 申请日期2004年4月8日 优先权日2003年4月18日
发明者渡边靖 申请人:阿尔卑斯电气株式会社