配線基板の表裏導通方法
【課題】合成樹脂フィルム基材の表裏面に配線パターンを構成する導電体層が形成された配線基板において、その表裏の配線パターン間を能率良く確実に電気的導通させ、且つ長期間にわたって導通抵抗をバラツキなく小さく維持できる表裏導通方法を提供する。
【解決手段】合成樹脂フィルム基材２の表裏面に配線パターンを構成する導電体層３，４が形成された配線基板１Ａにおいて、表裏の配線パターンの導通予定部位Ｐを一対の超音波接合具５，６で配線基板１Ａの両側から挟圧することにより、当該導通予定部位Ｐの導電体層３，４間に存在する合成樹脂を周辺側へ押し退けると共にこの導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔１１を形成せしめて、該貫通孔１１の周囲において表裏の導電体同士３，４を接触せしめ、この接触した表裏の導電体同士を超音波接合具５，６からの超音波振動によって接合する。
【解決手段】合成樹脂フィルム基材２の表裏面に配線パターンを構成する導電体層３，４が形成された配線基板１Ａにおいて、表裏の配線パターンの導通予定部位Ｐを一対の超音波接合具５，６で配線基板１Ａの両側から挟圧することにより、当該導通予定部位Ｐの導電体層３，４間に存在する合成樹脂を周辺側へ押し退けると共にこの導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔１１を形成せしめて、該貫通孔１１の周囲において表裏の導電体同士３，４を接触せしめ、この接触した表裏の導電体同士を超音波接合具５，６からの超音波振動によって接合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空タグ、物流管理用ラベル、無人改札用パス、金融関連カード等として利用される電磁波読み取り可能なＩＣタグや、各種電気製品に使用されているフレキシブルプリント配線基板等のように、合成樹脂フィルム基材の表裏面に配線パターンを構成する導電体層が形成された配線基板において、その表裏の配線パターンの一部を表裏間で電気的に導通させる方法に関する。
【０００２】
なお、この明細書及び特許請求の範囲において、「アルミニウム」の語は、アルミニウム及びその合金を含む意味で用い、「銅」の語は、銅及びその合金を含む意味で用いている。
【背景技術】
【０００３】
一般に、この種のＩＣタグは、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートよりなる合成樹脂フィルム基材の表裏面に、アルミニウムや銅の金属箔を貼り合わせ、これら金属箔上にレジストインキで配線パターンを印刷し、エッチングによって配線回路を形成したのち、所要位置で表裏の配線パターン間の導通をとり、ＩＣチップを実装してカード化する方法によって製造されている。
【０００４】
そして、表裏の配線パターン間の導通手段としては、導通位置に孔を開け、この孔を通して表裏に連続するメッキ層や導電性ペーストの塗布層を形成する、スルーホール法が多用されている。ところが、このようなスルーホール法では、加工に手間がかかって生産効率に劣り、加工コストが高く付く上、フィルム基材の曲げによって導通部分に剥離や割れを生じ易いという難点があった。
【０００５】
そこで、スルーホール法に代わる導通手段として、凹凸のある金属板と金属突起との間でクリンピング（かしめ）を行い、基材の樹脂フィルム及び接着剤層を部分的に破壊することにより、表裏の金属箔同士を物理的に接触させる、クリンピング加工法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−７９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記クリンピング加工法では、クリンピング部の導通抵抗が０．０４Ωと高くなる（引用文献１の段落００５２参照）ことから、ＩＣタグの電磁波読み取りの際に電磁波エネルギーが高抵抗で熱に変わってしまうという不都合があった。また、クリンピング加工は、設備費が安価で生産性も良いが、クリンピング部では表裏の導体層が接触しているだけであるため、熱衝撃や曲げによって接触部に緩みが発生し易く、この緩みによる導通不良が懸念されるという問題があった。
【０００８】
この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、合成樹脂フィルム基材の表裏面に配線パターンを構成する導電体層が形成された配線基板において、その表裏の配線パターン間を能率よく確実に電気的導通させ、且つ導通部を低抵抗で安定化させ得て長期間にわたって導通抵抗をバラツキなく小さく維持できる手段を提供し、もってＩＣタグの信頼性向上と製造コストの低減に貢献することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
【００１０】
［１］合成樹脂フィルム基材の表裏面に配線パターンを構成する導電体層が形成された配線基板において、その配線パターンの一部を表裏間で電気的に導通させるに当たり、導通予定部位を一対の超音波接合具で配線基板の両側から挟圧することにより、当該導通予定部位の導電体層間に存在する合成樹脂を周辺側へ押し退けると共にこの導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔を形成せしめて、該貫通孔の周囲において表裏の導電体同士を接触せしめ、この接触した表裏の導電体同士を超音波接合具からの超音波振動によって接合することを特徴とする配線基板の表裏導通方法。
【００１１】
［２］前記導通予定部位を挟圧する際に、該導通予定部位を一対の超音波接合具で超音波振動を行いながら配線基板の両側から挟圧することを特徴とする前項１に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１２】
［３］前記一対の超音波接合具の対向面の少なくとも一方に突起部が設けられている前項１または２に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１３】
［４］前記一対の超音波接合具の対向面のうち一方の対向面のみに突起部が設けられ、該突起部を有した超音波接合具を接触させる側の導電体層の厚さが、他方側の導電体層の厚さよりも大きく設定されている前項１または２に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１４】
［５］前記一対の超音波接合具の対向面のうち一方の対向面のみに突起部が設けられ、該突起部を有した超音波接合具を接触させる側の導電体層の厚さが、他方側の導電体層の厚さよりも小さく設定されている前項１または２に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１５】
［６］前記導通予定部位を挟圧する際に、前記突起部を導通予定部位に侵入させていくことによって、導通予定部位の導電体層間に存在する合成樹脂を周辺側へ押し退けると共にこの導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔を形成せしめることを特徴とする前項３〜５のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１６】
［７］前記導電体層が厚さ７〜５０μｍのアルミニウム箔からなり、前記挟圧力を０．０１〜１ＭＰａ、前記超音波接合具の突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．０１〜１００Ｊに設定する前項１〜６のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１７】
［８］前記導電体層が厚さ７〜５０μｍの銅箔からなり、前記挟圧力を０．０１〜１ＭＰａ、前記超音波接合具の突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．０１〜１００Ｊに設定する前項１〜６のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１８】
［９］前記合成樹脂フィルム基材が、厚さ２０〜５０μｍのポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートからなる前項１〜８のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【発明の効果】
【００１９】
［１］の発明に係る配線基板の表裏導通方法によれば、配線基板の導通予定部位を両側から挟圧して表裏の導電体層間の合成樹脂を周辺側へ押し退け、表裏の導体金属同士を接触させた上で超音波振動によって接合するから、その導通部分で表裏の導電体が十分に一体化し、もって導通抵抗が極めて低くなると共に、この部分に熱衝撃や曲げが加わっても導通不良を生じる恐れがなく長期にわたって良好な導通状態が維持される。更に、導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔を形成せしめ、該貫通孔の周囲部において表裏の導電体同士を接触せしめて超音波振動によって接合するものであるから、導通予定部位において表裏の導電体をより十分に一体化させることができ、長期間にわたって導通抵抗をバラツキなく小さく維持できて耐久信頼性を格段に向上できる。
【００２０】
また、超音波接合具を利用して上記の挟圧を行うから、該挟圧から超音波接合までの一連の操作を連続的に短時間で能率良く行うことができ、且つ別途の付加工程を必要とせず、生産性を向上できるし、設備コスト及び加工コストも少なくて済む。従って、この表裏導通方法で表裏の導通をとった配線基板を用いて構成されたＩＣタグは、電磁波読み取りの高い信頼性及び耐久性が得られると共に、製作コストも少なくて済む。
【００２１】
［２］の発明によれば、導通予定部位を一対の超音波接合具で挟圧する段階から該超音波接合具からの超音波振動を導通予定部位に付与せしめるので、合成樹脂を周辺側へ十分に押し退けることができて、貫通孔の周囲部において表裏の導電体同士を十分に接触させることができ、これにより導通予定部位において表裏の導電体をより一層十分に一体化させることができ、これにより導通抵抗をさらに小さくできると共に、より一層長期間にわたって導通抵抗をバラツキなく小さく維持できて耐久信頼性をさらに向上できる。
【００２２】
［３］の発明によれば、一対の超音波接合具の対向面の少なくとも一方に突起部を有するから、挟圧時に該突起部によって導電体層間の合成樹脂を周辺側へ押し退け易くなり、もって貫通孔の周囲において表裏の導電体層同士の接触がより確実になされ、導通抵抗をより小さくできる利点がある。
【００２３】
［４］の発明によれば、一対の超音波接合具を用いて配線基板を挟圧する際、突起部を有する超音波接合具に接触させる側の配線基板の導電体層が該突起部に沿って引き延ばされるが、その導電体層を他方の導電体層よりも厚く設計しているので、引き延ばしによる破断を生じにくくなる。
【００２４】
［５］の発明によれば、対向面が平坦な超音波接合具に接触させる側の導電体層が、突起部を有する超音波接合具に接触させる側の導電体層よりも厚くなっているので、一対の超音波接合具を用いて配線基板を挟圧する際に、対向面が平坦な超音波接合具に接触させる側の導電体層に連続状のクラック（導通を阻害するクラック）が生じるのを十分に防止することができる。
【００２５】
［６］の発明によれば、導通予定部位を挟圧する際に、突起部を導通予定部位に侵入させていくことによって、この導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔を形成せしめるので、貫通孔の周囲において表裏の導電体層同士を十分に接触させることができて、表裏の導電体をより一層十分に一体化させることができ、これにより導通抵抗をさらに小さくできると共に、より一層長期間にわたって導通抵抗をバラツキなく小さく維持できて耐久信頼性をさらに向上できる。
【００２６】
［７］の発明によれば、導電体層が厚さ７〜５０μｍのアルミニウム箔からなり、挟圧力を０．０１〜１ＭＰａ、超音波接合具の突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．０１〜１００Ｊに設定するので、表裏のアルミニウム層間の良好な導通を確実にとることができる。
【００２７】
［８］の発明によれば、導電体層が厚さ７〜５０μｍの銅箔からなり、挟圧力を０．０１〜１ＭＰａ、超音波接合具の突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．０１〜１００Ｊに設定するので、表裏の銅層間の良好な導通を確実にとることができる。
【００２８】
［９］の発明によれば、合成樹脂フィルム基材として、厚さ２０〜５０μｍのポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートを用いるから、一対の超音波接合具間での挟圧時に該フィルム基材の樹脂が確実に周辺側へ押し退けられ、貫通孔の周囲部において表裏の導電体層同士がより良好な接触状態になり、導通抵抗をより小さくできる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明を適用する配線基板の一例を示す縦断面図である。
【図２】同配線基板に対する挟圧加工を示し、（Ａ）図は開始前の縦断面図、（Ｂ）図は同挟圧加工中の縦断面図である。
【図３】図２の加工を経て得られた表裏導通後の配線基板の縦断面図である。
【図４】他の形態の配線基板に対する挟圧加工を示し、（Ａ）図は開始前の縦断面図、（Ｂ）図は同挟圧加工中の縦断面図である。
【図５】図４の加工を経て得られた表裏導通後の配線基板の縦断面図である。
【図６】突起部を有した超音波接合具の対向面（配線基板との当接面）の拡大平面図である。
【図７】（ａ）は実施例１で得られた配線基板（表裏の導電体層が導通したもの）の冷熱試験前後の抵抗値を対比して示すグラフであり、（ｂ）は比較例１で得られた配線基板（表裏の導電体層が導通したもの）の冷熱試験前後の抵抗値を対比して示すグラフである。いずれも５０個のサンプルについての個別データをプロットしたものである。
【図８】（ａ）は実施例１で得られた配線基板（表裏の導電体層が導通したもの）の高温水浸漬試験前後の抵抗値を対比して示すグラフであり、（ｂ）は比較例１で得られた配線基板（表裏の導電体層が導通したもの）の高温水浸漬試験前後の抵抗値を対比して示すグラフである。いずれも５０個のサンプルについての個別データをプロットしたものである。
【図９】比較例１における配線基板に対する挟圧加工を示し、（Ａ）図は開始前の縦断面図、（Ｂ）図は同挟圧加工中の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、この発明に係る配線基板の表裏導通方法について、図面を参照して具体的に説明する。図１はこの発明を適用する配線基板の一例を示す縦断面図、図２（Ａ）は該配線基板に対する挟圧加工の開始前の縦断面図、図２（Ｂ）は同挟圧加工中の縦断面図、図３は表裏導通後の配線基板の縦断面図である。
【００３１】
図１に示すように、配線基板１Ａは、合成樹脂フィルム基材２の表裏面に配線パターンを構成する導電体層３，４が形成されたものである。しかして、導電体層３，４は、合成樹脂フィルム基材２の表面に接着剤（図示省略）を介して貼り合わせた金属箔にて形成されており、その貼り合わせ後にレジストインキで配線パターンを印刷してエッチングすることにより、所要の配線パターンを構成している。また、上記金属箔として厚さの異なるものを用いることにより、一方の導電体層３が他方の導電体層４よりも厚く設定されている。
【００３２】
この発明の表裏導通方法では、上記の配線基板１Ａにおける配線パターンの一部を表裏間で電気的に導通させるために、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、配線基板１Ａの導通予定部位Ｐを対向する一対の超音波接合具５，６で両側から挟圧する。ここで、図２（Ａ）に示すように、一方の超音波接合具５の対向面（端面）には円錐台状の突起部５ａを有するが、他方の超音波接合具６の対向面は平坦になっており、図２（Ｂ）に示すように、配線基板１Ａの厚い側の導電体層３に突起部５ａのある超音波接合具５を当接させると共に、該配線基板１Ａの薄い側の導電体層４に対向面が平坦な超音波接合具６を当接させて挟圧する。前記突起部５ａの高さ（Ｈ）は、前記配線基板１Ａの厚さ（Ｓ）よりも大きくなるように設定されている。
【００３３】
この挟圧加工により、図２（Ｂ）に示すように、一方の超音波接合具５の突起部５ａが配線基板１Ａを厚み方向に圧縮して凹ませる形で他方の超音波接合具６に接近し、この接近過程で両導電体層３，４間に存在したフィルム基材２の樹脂が周辺側へ押し退けられると共に、厚い側の導電体層３が突起部５ａに沿って引き延ばされ、さらに一方の超音波接合具５の突起部５ａが他方の超音波接合具６の対向面に当接するまで挟圧することによって、配線基板１Ａの導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔１１が形成され、この貫通孔１１の周囲部（貫通孔の内壁面部）において表裏の導電体層３，４が接触した状態となる。このとき、配線基板１Ａの薄い側の導電体層４は、殆ど変形を生じていない（図２（Ｂ）参照）。
【００３４】
このようにして両超音波接合具５，６間で配線基板を挟圧した後、その挟圧状態のままで両超音波接合具５，６により超音波振動を行うことにより、接触した表裏の導電体層３，４を接合一体化する。これにより、図３に示すように、表裏の導電体層３，４が一部Ｃで電気的に導通した配線基板１Ｂが得られる。即ち、表裏の導電体層３，４が貫通孔１１の内周面部Ｃで電気的に導通した配線基板１Ｂが得られる。
【００３５】
この配線基板１Ｂは、その導通部分Ｃで表裏の導電体層３，４が完全に一体化しているため、その導通抵抗が極めて小さくなると共に、導通部分Ｃに熱衝撃や曲げが加わっても導通不良を生じる恐れがなく長期にわたって良好な導通状態が維持される。更に、導通予定部位Ｐにおいて厚さ方向に貫通する貫通孔１１を形成せしめて該貫通孔１１の周囲部において表裏の導電体３，４同士を接触せしめて超音波振動によって接合するので、導通予定部位Ｐにおいて表裏の導電体３，４をより十分に一体化させることができ、長期間にわたって導通抵抗をバラツキなく小さく維持できて耐久信頼性を格段に向上できる。従って、この配線基板１Ｂを用いて製作されたＩＣタグは、電磁波読み取りにおける高い信頼性及び耐久性が得られる。
【００３６】
また、この発明の表裏導通方法においては、表裏の配線パターンの導電体層３，４を接合するための超音波接合具５，６を利用して配線基板１Ａの挟圧加工を行うから、該挟圧加工から超音波接合までの一連の操作を連続的に短時間で能率良く行うことができ、それだけ生産性が高まる上、且つ別途の付加工程を必要とせず、設備コスト及び加工コストが少なくて済むので、この表裏導通された配線基板１Ｂを用いて構成されたＩＣタグの製作コストも大きく低減することができる。
【００３７】
次に、図４（Ａ）（Ｂ）に、他の形態の配線基板に対して本発明の表裏導通方法を適用した例を示す。この配線基板１Ｃは、合成樹脂フィルム基材２の表裏面に配線パターンを構成する導電体層３，４が形成されたものからなり、これら導電体層３，４は、合成樹脂フィルム基材２の表面に接着剤（図示省略）を介して貼り合わせた金属箔にて形成されており、その貼り合わせ後にレジストインキで配線パターンを印刷してエッチングすることにより、所要の配線パターンを構成している。しかして、突起部５ａを有した超音波接合具５を接触させる側の導電体層３の厚さが、他方側の導電体層４の厚さよりも小さく設定されている点が、前記実施形態とは異なる。この配線基板１Ｃに対して前記実施形態と同様の挟圧加工を行うことによって、図５に示すように、表裏の導電体層３，４が一部Ｃで電気的に導通した配線基板１Ｄが得られる。即ち、表裏の導電体層３，４が貫通孔１１の内周面部Ｃで電気的に導通した配線基板１Ｂが得られる。この実施形態では、突起部５ａを有した超音波接合具５に接触させる側とは反対側の（対向面が平坦な超音波接合具６に接触させる側の）導電体層４が、突起部５ａを有した超音波接合具５に接触させる側の導電体層３よりも厚いので、一対の超音波接合具５、６を用いて配線基板１Ｃを挟圧する際に、対向面が平坦な超音波接合具６に接触させる側の導電体層４に連続状のクラック（導通を阻害するクラック）が生じるのを十分に防止できる利点がある。
【００３８】
前記合成樹脂フィルム基材２としては、前記超音波接合具５，６間での挟圧によって樹脂成分が塑性流動して周辺側へ移動し得る塑性変形性を有する樹脂材料であれば良く、例えば熱可塑性樹脂からなるものを使用可能であるが、中でもポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する）又はポリエチレンナフタレート（以下、ＰＥＮと略記する）からなるフィルムが好適である。また、前記合成樹脂フィルム基材２の厚さは、配線基板としての強度を確保し、且つ前記挟圧加工時の導電体層３，４の破断を回避する上で、２０〜５０μｍの範囲が好適である。
【００３９】
前記表裏の配線パターンを構成する導電体層３，４としては、特に限定されるものではないが、例えば金属箔、導電性インキ層等が挙げられる。前記金属箔としては、特に限定されないが、良好な導電性を有すると共に挟圧加工時の展延性に優れることが望ましいことから、アルミニウム箔及び銅箔が推奨される。また、これらアルミニウム箔及び銅箔の厚みとしては、７〜５０μｍの範囲が好ましい。前記金属箔３，４を前記合成樹脂フィルム基材２に貼り合わせるのに用いられる接着剤としては、特に限定されるものではないが、例えばポリエステル系接着剤、ポリイソシアネート系接着剤等が挙げられる。
【００４０】
前記導電性インキとしては、特に限定されるものではないが、例えば導電性物質及びバインダー成分を含有してなる導電性インキ等が挙げられる。前記導電性物質としては、特に限定されるものではないが、例えば、金属（銀、銅等）、金属酸化物（酸化錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化銀、酸化インジウム等）、グラファイト、カーボンブラック、金属で被覆された無機物などが挙げられる。
【００４１】
前記バインダー成分としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩素化ポリオレフィン、エポキシ樹脂、ブロム化エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリアミドイミド、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、変性ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。
【００４２】
前記導電性インキに添加される溶剤としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族炭化水素溶剤（ｎ−ヘプタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン等）、芳香族炭化水素溶剤（トルエン、キシレン等）、石油系溶剤などが挙げられる。
【００４３】
前記導電性インキを用いて例えばスクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷等の印刷手法によって表裏の配線パターンとなる導電体層３，４を形成することができる。
【００４４】
前記挟圧加工の際に超音波接合具５，６間に印加する挟圧力としては、導電体層３，４の材料の種類と厚さによって好適範囲が異なるが、導電体層が厚さ７〜５０μｍのアルミニウム箔からなる場合には０．０１〜１ＭＰａの範囲が推奨され、中でもより好ましいのは０．１〜０．３ＭＰａであり、導電体層が厚さ７〜５０μｍの銅箔からなる場合には０．０１〜１ＭＰａの範囲が推奨され、中でもより好ましいのは０．０５〜０．５０ＭＰａである。
【００４５】
前記超音波接合具の突起部１個当たりに印加される超音波エネルギーとしては、導電体層３，４の材料の種類と厚さによって好適範囲が異なるが、導電体層が厚さ７〜５０μｍのアルミニウム箔からなる場合には０．０１〜１００Ｊの範囲が好ましく、中でも０．１〜２５Ｊが特に好ましく、導電体層が厚さ７〜５０μｍの銅箔からなる場合には０．０１〜１００Ｊの範囲が好ましく、中でも０．５〜５．０Ｊが特に好ましい。
【００４６】
しかして、生産ラインでは、超音波接合工程の次に導通チェック工程を配置し、この導通チェック工程で配線基板の表裏導通部の抵抗値を測定することにより、表裏導通状態の確認を行えば良い。
【００４７】
この発明における挟圧加工では、図２、４で例示したように一方の超音波接合具５として対向面に突起部５ａを有するものを使用する以外に、例えば一対の超音波接合具として共に対向面に突起部を有するものを用いてもよい。後者の場合、一対の超音波接合具の突起部同士は、互いに対向する配置又は互いに噛み合う配置のいずれであっても良い。また，前記超音波接合具の対向面の突起部は、例示したような複数個の突起部５ａが互いに離間して設けられた構成であっても良いし、或いは１個設けられた構成であっても良い。また、前記突起部の形状は、特に限定されず、上記実施形態のような円錐台形状のほか、例えば多角錐台形状等の種々の形状を採用できる。また、例えば用途がＩＣタグ等の場合には、図２、４に示されるような、複数個の突起部５ａを有した超音波接合具５を２個用いて配線基板における相互に離間した２箇所の位置でそれぞれ前記挟圧加工を行って表裏導通を形成しても良いが、図２、４のような超音波接合部５を１つの超音波治具に設けて１つの超音波治具による挟圧によって前記離間した２箇所の位置で同時に表裏導通を形成するのが好ましく、後者の場合には生産性を約２倍向上できる利点がある。
【００４８】
なお、前記一対の超音波接合具の対向面が共にある程度の広さの平坦面である場合には、既述の挟圧加工を行ってもフィルム基材の樹脂を周辺側へ十分に排除することが難しくなり、表裏の導電体層同士を十分に接触させることが困難になる。従って、この発明で用いる一対の超音波接合具としては、互いの対向面の少なくとも一方に突起部を有した構成、又は超音波接合具自体が棒状のような突端形状を備えた構成であるのが好ましい。
【００４９】
突起部５ａを有した超音波接合具５の対向面（配線基板との当接面）の拡大平面図の一例を図６に示す。例えば対向面における４ｍｍ2の領域に対し３０〜２００個の突起部５ａが互いに離間して設けられた構成が採用されるが、特にこのような配置密度に限定されるものではない。
【００５０】
また、挟圧加工に際し、配線基板の導通予定位置を加熱する（例えば一対の超音波接合具で挟圧する際に該超音波接合具で超音波振動を行うことで導通予定位置を加熱する）ようにしても良く、この場合には、フィルム基材の樹脂をある程度軟化乃至変形し易くでき、もって挟圧部での樹脂の周辺側への移動（塑性流動）をさらに容易化することができる利点がある。
【実施例】
【００５１】
次に、この発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
【００５２】
＜実施例１＞
厚さ３８μｍのＰＥＴからなるフィルム基材２の表裏面に、厚さ１０μｍのアルミニウム箔３と厚さ３０μｍのアルミニウム箔４をそれぞれポリエステル系接着剤を介して貼り合わせた後、両側のアルミニウム箔の表面に各々レジストインキを所定パターンで印刷してエッチングすることにより、表裏に所定の配線パターンを構成するアルミニウム層を有する配線基板１Ｃを作製した。次いで、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、一方の対向面に複数個の突起部を備えた一対の超音波接合具５，６を用いて、該突起部５ａを有する超音波接合具５が厚さ１０μｍのアルミニウム箔３側に当接する配置で、前記配線基板１Ｃをこれら超音波接合具５，６間で超音波振動（突起部１個当たりの超音波エネルギー１Ｊ）を与えながら挟圧力０．１５ＭＰａで挟圧加工することによって、挟圧部の両アルミニウム層３，４間にあったＰＥＴ樹脂（フィルム基材２）を周辺側へ押し退けてこの導通予定部位Ｐにおいて厚さ方向に貫通する貫通孔１１を形成せしめて、該貫通孔１１の周囲部において表裏のアルミニウム層３，４同士を接触せしめ、この接触した表裏のアルミニウム層同士を前記超音波接合具からの超音波振動（突起部１個当たりの超音波エネルギー１Ｊ）によって接合一体化させて、表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板１Ｄを得た（図５参照）。
【００５３】
＜実施例２＞
突起部１個当たりの超音波エネルギーを２５Ｊに設定した以外は、実施例１と同様にして表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板を得た。
【００５４】
＜実施例３＞
挟圧加工における挟圧力を０．２５ＭＰａに設定し、突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．４Ｊに設定した以外は、実施例１と同様にして表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板を得た。
【００５５】
＜実施例４＞
表裏のアルミニウム箔に代えて、厚さ１０μｍの銅箔３及び厚さ３０μｍの銅箔４を用いた以外は、実施例１と同様にして表裏に所定の配線パターンを構成する銅層３，４を有する配線基板１Ｃを作製し、この配線基板１Ｃを実施例１と同様にして（図４参照）一対の超音波接合具５，６間で超音波振動を与えながら挟圧加工することにより（突起部１個当たりの超音波エネルギー０．５Ｊ、挟圧力０．１５ＭＰａ）、表裏の銅層を接合一体化させて、表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板１Ｄを得た（図５参照）。
【００５６】
＜実施例５＞
突起部１個当たりの超音波エネルギーを５．０Ｊに設定した以外は、実施例４と同様にして表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板を得た。
【００５７】
＜比較例１＞
実施例１と同様にして作製した表裏未導通の配線基板１Ｃを用い、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、一方の対向面に複数個の突起部を備えた一対の超音波接合具１５，１６を用いて、該突起部１５ａを有する超音波接合具１５が厚さ１０μｍのアルミニウム箔３側に当接する配置で、前記配線基板１Ｃをこれら超音波接合具１５，１６間で超音波振動（突起部１個当たりの超音波エネルギー１Ｊ）を与えながら挟圧力０．１５ＭＰａで挟圧加工することによって、挟圧部の両アルミニウム層３，４間にあったＰＥＴ樹脂（フィルム基材）を周辺側へ押し退けて表裏のアルミニウム層を接触させ、この接触した表裏のアルミニウム層同士を前記超音波接合具１５，１６からの超音波振動（突起部１個当たりの超音波エネルギー１Ｊ）によって接合一体化させて、（厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されることなく）表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板を得た。
【００５８】
＜比較例２＞
実施例１と同様にして作製した表裏未導通の配線基板１Ｃを用い、これにクリンピング法によるカシメ接合を行うことにより、表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板を得た。
【００５９】
上記実施例１〜５及び比較例１、２で得られた表裏導通した配線基板について、室温下でミリオームメーターにて表裏導通部の抵抗値を測定した。これらの結果を表１に示す。なお、表１の抵抗値は、各々５０個のサンプルの平均値である。
【００６０】
【表１】
【００６１】
また、実施例１、比較例１で得られた配線基板について、冷熱試験として、−５５℃で２５分・室温で２分・８５℃で２５分のサイクルを５０回実施した後に表裏導通部の抵抗値を測定した。これらの結果を図７に示す。図７（ａ）は実施例１で得られた配線基板の冷熱試験前後の抵抗値を対比して示すグラフであり、図７（ｂ）は比較例１で得られた配線基板の冷熱試験前後の抵抗値を対比して示すグラフである。いずれも５０個のサンプルについての個別データをプロットしたものである。
【００６２】
また、実施例１、比較例１で得られた配線基板について、高温水浸漬試験として、高圧条件下１２０℃で２４時間水中浸漬を実施した後に表裏導通部の抵抗値を測定した。これらの結果を図８に示す。図８（ａ）は実施例１で得られた配線基板の高温水浸漬試験前後の抵抗値を対比して示すグラフであり、図８（ｂ）は比較例１で得られた配線基板の高温水浸漬試験前後の抵抗値を対比して示すグラフである。いずれも５０個のサンプルについての個別データをプロットしたものである。
【００６３】
表１から明らかなように、本発明の表裏導通方法によれば、表裏導通部の導通抵抗が従来のクリンピング法による表裏導通部に比較して格段に小さく、非常に優れた導通性が得られる。また、図７、８から明らかなように、本発明の表裏導通方法によれば、冷熱試験を経た後でもバラツキを生じることなく初期の低い抵抗値を維持しており、また高温水浸漬試験を経た後でもバラツキを生じることなく初期の低い抵抗値を維持しており、このように長期間にわたって導通抵抗をバラツキなく小さく維持できる極めて高い信頼性を備えた表裏導通配線基板を提供できることがわかる。
【符号の説明】
【００６４】
１Ａ、１Ｃ 配線基板（表裏未導通）
１Ｂ、１Ｄ 配線基板（表裏導通後）
２ 合成樹脂フィルム基材
３ 導電体層
４ 導電体層
５ 超音波接合具
５ａ 突起部
６ 超音波接合具
１１ 貫通孔
Ｃ 導通部
Ｐ 導通予定位置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空タグ、物流管理用ラベル、無人改札用パス、金融関連カード等として利用される電磁波読み取り可能なＩＣタグや、各種電気製品に使用されているフレキシブルプリント配線基板等のように、合成樹脂フィルム基材の表裏面に配線パターンを構成する導電体層が形成された配線基板において、その表裏の配線パターンの一部を表裏間で電気的に導通させる方法に関する。
【０００２】
なお、この明細書及び特許請求の範囲において、「アルミニウム」の語は、アルミニウム及びその合金を含む意味で用い、「銅」の語は、銅及びその合金を含む意味で用いている。
【背景技術】
【０００３】
一般に、この種のＩＣタグは、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートよりなる合成樹脂フィルム基材の表裏面に、アルミニウムや銅の金属箔を貼り合わせ、これら金属箔上にレジストインキで配線パターンを印刷し、エッチングによって配線回路を形成したのち、所要位置で表裏の配線パターン間の導通をとり、ＩＣチップを実装してカード化する方法によって製造されている。
【０００４】
そして、表裏の配線パターン間の導通手段としては、導通位置に孔を開け、この孔を通して表裏に連続するメッキ層や導電性ペーストの塗布層を形成する、スルーホール法が多用されている。ところが、このようなスルーホール法では、加工に手間がかかって生産効率に劣り、加工コストが高く付く上、フィルム基材の曲げによって導通部分に剥離や割れを生じ易いという難点があった。
【０００５】
そこで、スルーホール法に代わる導通手段として、凹凸のある金属板と金属突起との間でクリンピング（かしめ）を行い、基材の樹脂フィルム及び接着剤層を部分的に破壊することにより、表裏の金属箔同士を物理的に接触させる、クリンピング加工法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−７９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記クリンピング加工法では、クリンピング部の導通抵抗が０．０４Ωと高くなる（引用文献１の段落００５２参照）ことから、ＩＣタグの電磁波読み取りの際に電磁波エネルギーが高抵抗で熱に変わってしまうという不都合があった。また、クリンピング加工は、設備費が安価で生産性も良いが、クリンピング部では表裏の導体層が接触しているだけであるため、熱衝撃や曲げによって接触部に緩みが発生し易く、この緩みによる導通不良が懸念されるという問題があった。
【０００８】
この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、合成樹脂フィルム基材の表裏面に配線パターンを構成する導電体層が形成された配線基板において、その表裏の配線パターン間を能率よく確実に電気的導通させ、且つ導通部を低抵抗で安定化させ得て長期間にわたって導通抵抗をバラツキなく小さく維持できる手段を提供し、もってＩＣタグの信頼性向上と製造コストの低減に貢献することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
【００１０】
［１］合成樹脂フィルム基材の表裏面に配線パターンを構成する導電体層が形成された配線基板において、その配線パターンの一部を表裏間で電気的に導通させるに当たり、導通予定部位を一対の超音波接合具で配線基板の両側から挟圧することにより、当該導通予定部位の導電体層間に存在する合成樹脂を周辺側へ押し退けると共にこの導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔を形成せしめて、該貫通孔の周囲において表裏の導電体同士を接触せしめ、この接触した表裏の導電体同士を超音波接合具からの超音波振動によって接合することを特徴とする配線基板の表裏導通方法。
【００１１】
［２］前記導通予定部位を挟圧する際に、該導通予定部位を一対の超音波接合具で超音波振動を行いながら配線基板の両側から挟圧することを特徴とする前項１に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１２】
［３］前記一対の超音波接合具の対向面の少なくとも一方に突起部が設けられている前項１または２に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１３】
［４］前記一対の超音波接合具の対向面のうち一方の対向面のみに突起部が設けられ、該突起部を有した超音波接合具を接触させる側の導電体層の厚さが、他方側の導電体層の厚さよりも大きく設定されている前項１または２に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１４】
［５］前記一対の超音波接合具の対向面のうち一方の対向面のみに突起部が設けられ、該突起部を有した超音波接合具を接触させる側の導電体層の厚さが、他方側の導電体層の厚さよりも小さく設定されている前項１または２に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１５】
［６］前記導通予定部位を挟圧する際に、前記突起部を導通予定部位に侵入させていくことによって、導通予定部位の導電体層間に存在する合成樹脂を周辺側へ押し退けると共にこの導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔を形成せしめることを特徴とする前項３〜５のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１６】
［７］前記導電体層が厚さ７〜５０μｍのアルミニウム箔からなり、前記挟圧力を０．０１〜１ＭＰａ、前記超音波接合具の突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．０１〜１００Ｊに設定する前項１〜６のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１７】
［８］前記導電体層が厚さ７〜５０μｍの銅箔からなり、前記挟圧力を０．０１〜１ＭＰａ、前記超音波接合具の突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．０１〜１００Ｊに設定する前項１〜６のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【００１８】
［９］前記合成樹脂フィルム基材が、厚さ２０〜５０μｍのポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートからなる前項１〜８のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【発明の効果】
【００１９】
［１］の発明に係る配線基板の表裏導通方法によれば、配線基板の導通予定部位を両側から挟圧して表裏の導電体層間の合成樹脂を周辺側へ押し退け、表裏の導体金属同士を接触させた上で超音波振動によって接合するから、その導通部分で表裏の導電体が十分に一体化し、もって導通抵抗が極めて低くなると共に、この部分に熱衝撃や曲げが加わっても導通不良を生じる恐れがなく長期にわたって良好な導通状態が維持される。更に、導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔を形成せしめ、該貫通孔の周囲部において表裏の導電体同士を接触せしめて超音波振動によって接合するものであるから、導通予定部位において表裏の導電体をより十分に一体化させることができ、長期間にわたって導通抵抗をバラツキなく小さく維持できて耐久信頼性を格段に向上できる。
【００２０】
また、超音波接合具を利用して上記の挟圧を行うから、該挟圧から超音波接合までの一連の操作を連続的に短時間で能率良く行うことができ、且つ別途の付加工程を必要とせず、生産性を向上できるし、設備コスト及び加工コストも少なくて済む。従って、この表裏導通方法で表裏の導通をとった配線基板を用いて構成されたＩＣタグは、電磁波読み取りの高い信頼性及び耐久性が得られると共に、製作コストも少なくて済む。
【００２１】
［２］の発明によれば、導通予定部位を一対の超音波接合具で挟圧する段階から該超音波接合具からの超音波振動を導通予定部位に付与せしめるので、合成樹脂を周辺側へ十分に押し退けることができて、貫通孔の周囲部において表裏の導電体同士を十分に接触させることができ、これにより導通予定部位において表裏の導電体をより一層十分に一体化させることができ、これにより導通抵抗をさらに小さくできると共に、より一層長期間にわたって導通抵抗をバラツキなく小さく維持できて耐久信頼性をさらに向上できる。
【００２２】
［３］の発明によれば、一対の超音波接合具の対向面の少なくとも一方に突起部を有するから、挟圧時に該突起部によって導電体層間の合成樹脂を周辺側へ押し退け易くなり、もって貫通孔の周囲において表裏の導電体層同士の接触がより確実になされ、導通抵抗をより小さくできる利点がある。
【００２３】
［４］の発明によれば、一対の超音波接合具を用いて配線基板を挟圧する際、突起部を有する超音波接合具に接触させる側の配線基板の導電体層が該突起部に沿って引き延ばされるが、その導電体層を他方の導電体層よりも厚く設計しているので、引き延ばしによる破断を生じにくくなる。
【００２４】
［５］の発明によれば、対向面が平坦な超音波接合具に接触させる側の導電体層が、突起部を有する超音波接合具に接触させる側の導電体層よりも厚くなっているので、一対の超音波接合具を用いて配線基板を挟圧する際に、対向面が平坦な超音波接合具に接触させる側の導電体層に連続状のクラック（導通を阻害するクラック）が生じるのを十分に防止することができる。
【００２５】
［６］の発明によれば、導通予定部位を挟圧する際に、突起部を導通予定部位に侵入させていくことによって、この導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔を形成せしめるので、貫通孔の周囲において表裏の導電体層同士を十分に接触させることができて、表裏の導電体をより一層十分に一体化させることができ、これにより導通抵抗をさらに小さくできると共に、より一層長期間にわたって導通抵抗をバラツキなく小さく維持できて耐久信頼性をさらに向上できる。
【００２６】
［７］の発明によれば、導電体層が厚さ７〜５０μｍのアルミニウム箔からなり、挟圧力を０．０１〜１ＭＰａ、超音波接合具の突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．０１〜１００Ｊに設定するので、表裏のアルミニウム層間の良好な導通を確実にとることができる。
【００２７】
［８］の発明によれば、導電体層が厚さ７〜５０μｍの銅箔からなり、挟圧力を０．０１〜１ＭＰａ、超音波接合具の突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．０１〜１００Ｊに設定するので、表裏の銅層間の良好な導通を確実にとることができる。
【００２８】
［９］の発明によれば、合成樹脂フィルム基材として、厚さ２０〜５０μｍのポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートを用いるから、一対の超音波接合具間での挟圧時に該フィルム基材の樹脂が確実に周辺側へ押し退けられ、貫通孔の周囲部において表裏の導電体層同士がより良好な接触状態になり、導通抵抗をより小さくできる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明を適用する配線基板の一例を示す縦断面図である。
【図２】同配線基板に対する挟圧加工を示し、（Ａ）図は開始前の縦断面図、（Ｂ）図は同挟圧加工中の縦断面図である。
【図３】図２の加工を経て得られた表裏導通後の配線基板の縦断面図である。
【図４】他の形態の配線基板に対する挟圧加工を示し、（Ａ）図は開始前の縦断面図、（Ｂ）図は同挟圧加工中の縦断面図である。
【図５】図４の加工を経て得られた表裏導通後の配線基板の縦断面図である。
【図６】突起部を有した超音波接合具の対向面（配線基板との当接面）の拡大平面図である。
【図７】（ａ）は実施例１で得られた配線基板（表裏の導電体層が導通したもの）の冷熱試験前後の抵抗値を対比して示すグラフであり、（ｂ）は比較例１で得られた配線基板（表裏の導電体層が導通したもの）の冷熱試験前後の抵抗値を対比して示すグラフである。いずれも５０個のサンプルについての個別データをプロットしたものである。
【図８】（ａ）は実施例１で得られた配線基板（表裏の導電体層が導通したもの）の高温水浸漬試験前後の抵抗値を対比して示すグラフであり、（ｂ）は比較例１で得られた配線基板（表裏の導電体層が導通したもの）の高温水浸漬試験前後の抵抗値を対比して示すグラフである。いずれも５０個のサンプルについての個別データをプロットしたものである。
【図９】比較例１における配線基板に対する挟圧加工を示し、（Ａ）図は開始前の縦断面図、（Ｂ）図は同挟圧加工中の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、この発明に係る配線基板の表裏導通方法について、図面を参照して具体的に説明する。図１はこの発明を適用する配線基板の一例を示す縦断面図、図２（Ａ）は該配線基板に対する挟圧加工の開始前の縦断面図、図２（Ｂ）は同挟圧加工中の縦断面図、図３は表裏導通後の配線基板の縦断面図である。
【００３１】
図１に示すように、配線基板１Ａは、合成樹脂フィルム基材２の表裏面に配線パターンを構成する導電体層３，４が形成されたものである。しかして、導電体層３，４は、合成樹脂フィルム基材２の表面に接着剤（図示省略）を介して貼り合わせた金属箔にて形成されており、その貼り合わせ後にレジストインキで配線パターンを印刷してエッチングすることにより、所要の配線パターンを構成している。また、上記金属箔として厚さの異なるものを用いることにより、一方の導電体層３が他方の導電体層４よりも厚く設定されている。
【００３２】
この発明の表裏導通方法では、上記の配線基板１Ａにおける配線パターンの一部を表裏間で電気的に導通させるために、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、配線基板１Ａの導通予定部位Ｐを対向する一対の超音波接合具５，６で両側から挟圧する。ここで、図２（Ａ）に示すように、一方の超音波接合具５の対向面（端面）には円錐台状の突起部５ａを有するが、他方の超音波接合具６の対向面は平坦になっており、図２（Ｂ）に示すように、配線基板１Ａの厚い側の導電体層３に突起部５ａのある超音波接合具５を当接させると共に、該配線基板１Ａの薄い側の導電体層４に対向面が平坦な超音波接合具６を当接させて挟圧する。前記突起部５ａの高さ（Ｈ）は、前記配線基板１Ａの厚さ（Ｓ）よりも大きくなるように設定されている。
【００３３】
この挟圧加工により、図２（Ｂ）に示すように、一方の超音波接合具５の突起部５ａが配線基板１Ａを厚み方向に圧縮して凹ませる形で他方の超音波接合具６に接近し、この接近過程で両導電体層３，４間に存在したフィルム基材２の樹脂が周辺側へ押し退けられると共に、厚い側の導電体層３が突起部５ａに沿って引き延ばされ、さらに一方の超音波接合具５の突起部５ａが他方の超音波接合具６の対向面に当接するまで挟圧することによって、配線基板１Ａの導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔１１が形成され、この貫通孔１１の周囲部（貫通孔の内壁面部）において表裏の導電体層３，４が接触した状態となる。このとき、配線基板１Ａの薄い側の導電体層４は、殆ど変形を生じていない（図２（Ｂ）参照）。
【００３４】
このようにして両超音波接合具５，６間で配線基板を挟圧した後、その挟圧状態のままで両超音波接合具５，６により超音波振動を行うことにより、接触した表裏の導電体層３，４を接合一体化する。これにより、図３に示すように、表裏の導電体層３，４が一部Ｃで電気的に導通した配線基板１Ｂが得られる。即ち、表裏の導電体層３，４が貫通孔１１の内周面部Ｃで電気的に導通した配線基板１Ｂが得られる。
【００３５】
この配線基板１Ｂは、その導通部分Ｃで表裏の導電体層３，４が完全に一体化しているため、その導通抵抗が極めて小さくなると共に、導通部分Ｃに熱衝撃や曲げが加わっても導通不良を生じる恐れがなく長期にわたって良好な導通状態が維持される。更に、導通予定部位Ｐにおいて厚さ方向に貫通する貫通孔１１を形成せしめて該貫通孔１１の周囲部において表裏の導電体３，４同士を接触せしめて超音波振動によって接合するので、導通予定部位Ｐにおいて表裏の導電体３，４をより十分に一体化させることができ、長期間にわたって導通抵抗をバラツキなく小さく維持できて耐久信頼性を格段に向上できる。従って、この配線基板１Ｂを用いて製作されたＩＣタグは、電磁波読み取りにおける高い信頼性及び耐久性が得られる。
【００３６】
また、この発明の表裏導通方法においては、表裏の配線パターンの導電体層３，４を接合するための超音波接合具５，６を利用して配線基板１Ａの挟圧加工を行うから、該挟圧加工から超音波接合までの一連の操作を連続的に短時間で能率良く行うことができ、それだけ生産性が高まる上、且つ別途の付加工程を必要とせず、設備コスト及び加工コストが少なくて済むので、この表裏導通された配線基板１Ｂを用いて構成されたＩＣタグの製作コストも大きく低減することができる。
【００３７】
次に、図４（Ａ）（Ｂ）に、他の形態の配線基板に対して本発明の表裏導通方法を適用した例を示す。この配線基板１Ｃは、合成樹脂フィルム基材２の表裏面に配線パターンを構成する導電体層３，４が形成されたものからなり、これら導電体層３，４は、合成樹脂フィルム基材２の表面に接着剤（図示省略）を介して貼り合わせた金属箔にて形成されており、その貼り合わせ後にレジストインキで配線パターンを印刷してエッチングすることにより、所要の配線パターンを構成している。しかして、突起部５ａを有した超音波接合具５を接触させる側の導電体層３の厚さが、他方側の導電体層４の厚さよりも小さく設定されている点が、前記実施形態とは異なる。この配線基板１Ｃに対して前記実施形態と同様の挟圧加工を行うことによって、図５に示すように、表裏の導電体層３，４が一部Ｃで電気的に導通した配線基板１Ｄが得られる。即ち、表裏の導電体層３，４が貫通孔１１の内周面部Ｃで電気的に導通した配線基板１Ｂが得られる。この実施形態では、突起部５ａを有した超音波接合具５に接触させる側とは反対側の（対向面が平坦な超音波接合具６に接触させる側の）導電体層４が、突起部５ａを有した超音波接合具５に接触させる側の導電体層３よりも厚いので、一対の超音波接合具５、６を用いて配線基板１Ｃを挟圧する際に、対向面が平坦な超音波接合具６に接触させる側の導電体層４に連続状のクラック（導通を阻害するクラック）が生じるのを十分に防止できる利点がある。
【００３８】
前記合成樹脂フィルム基材２としては、前記超音波接合具５，６間での挟圧によって樹脂成分が塑性流動して周辺側へ移動し得る塑性変形性を有する樹脂材料であれば良く、例えば熱可塑性樹脂からなるものを使用可能であるが、中でもポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する）又はポリエチレンナフタレート（以下、ＰＥＮと略記する）からなるフィルムが好適である。また、前記合成樹脂フィルム基材２の厚さは、配線基板としての強度を確保し、且つ前記挟圧加工時の導電体層３，４の破断を回避する上で、２０〜５０μｍの範囲が好適である。
【００３９】
前記表裏の配線パターンを構成する導電体層３，４としては、特に限定されるものではないが、例えば金属箔、導電性インキ層等が挙げられる。前記金属箔としては、特に限定されないが、良好な導電性を有すると共に挟圧加工時の展延性に優れることが望ましいことから、アルミニウム箔及び銅箔が推奨される。また、これらアルミニウム箔及び銅箔の厚みとしては、７〜５０μｍの範囲が好ましい。前記金属箔３，４を前記合成樹脂フィルム基材２に貼り合わせるのに用いられる接着剤としては、特に限定されるものではないが、例えばポリエステル系接着剤、ポリイソシアネート系接着剤等が挙げられる。
【００４０】
前記導電性インキとしては、特に限定されるものではないが、例えば導電性物質及びバインダー成分を含有してなる導電性インキ等が挙げられる。前記導電性物質としては、特に限定されるものではないが、例えば、金属（銀、銅等）、金属酸化物（酸化錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化銀、酸化インジウム等）、グラファイト、カーボンブラック、金属で被覆された無機物などが挙げられる。
【００４１】
前記バインダー成分としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩素化ポリオレフィン、エポキシ樹脂、ブロム化エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリアミドイミド、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、変性ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。
【００４２】
前記導電性インキに添加される溶剤としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族炭化水素溶剤（ｎ−ヘプタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン等）、芳香族炭化水素溶剤（トルエン、キシレン等）、石油系溶剤などが挙げられる。
【００４３】
前記導電性インキを用いて例えばスクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷等の印刷手法によって表裏の配線パターンとなる導電体層３，４を形成することができる。
【００４４】
前記挟圧加工の際に超音波接合具５，６間に印加する挟圧力としては、導電体層３，４の材料の種類と厚さによって好適範囲が異なるが、導電体層が厚さ７〜５０μｍのアルミニウム箔からなる場合には０．０１〜１ＭＰａの範囲が推奨され、中でもより好ましいのは０．１〜０．３ＭＰａであり、導電体層が厚さ７〜５０μｍの銅箔からなる場合には０．０１〜１ＭＰａの範囲が推奨され、中でもより好ましいのは０．０５〜０．５０ＭＰａである。
【００４５】
前記超音波接合具の突起部１個当たりに印加される超音波エネルギーとしては、導電体層３，４の材料の種類と厚さによって好適範囲が異なるが、導電体層が厚さ７〜５０μｍのアルミニウム箔からなる場合には０．０１〜１００Ｊの範囲が好ましく、中でも０．１〜２５Ｊが特に好ましく、導電体層が厚さ７〜５０μｍの銅箔からなる場合には０．０１〜１００Ｊの範囲が好ましく、中でも０．５〜５．０Ｊが特に好ましい。
【００４６】
しかして、生産ラインでは、超音波接合工程の次に導通チェック工程を配置し、この導通チェック工程で配線基板の表裏導通部の抵抗値を測定することにより、表裏導通状態の確認を行えば良い。
【００４７】
この発明における挟圧加工では、図２、４で例示したように一方の超音波接合具５として対向面に突起部５ａを有するものを使用する以外に、例えば一対の超音波接合具として共に対向面に突起部を有するものを用いてもよい。後者の場合、一対の超音波接合具の突起部同士は、互いに対向する配置又は互いに噛み合う配置のいずれであっても良い。また，前記超音波接合具の対向面の突起部は、例示したような複数個の突起部５ａが互いに離間して設けられた構成であっても良いし、或いは１個設けられた構成であっても良い。また、前記突起部の形状は、特に限定されず、上記実施形態のような円錐台形状のほか、例えば多角錐台形状等の種々の形状を採用できる。また、例えば用途がＩＣタグ等の場合には、図２、４に示されるような、複数個の突起部５ａを有した超音波接合具５を２個用いて配線基板における相互に離間した２箇所の位置でそれぞれ前記挟圧加工を行って表裏導通を形成しても良いが、図２、４のような超音波接合部５を１つの超音波治具に設けて１つの超音波治具による挟圧によって前記離間した２箇所の位置で同時に表裏導通を形成するのが好ましく、後者の場合には生産性を約２倍向上できる利点がある。
【００４８】
なお、前記一対の超音波接合具の対向面が共にある程度の広さの平坦面である場合には、既述の挟圧加工を行ってもフィルム基材の樹脂を周辺側へ十分に排除することが難しくなり、表裏の導電体層同士を十分に接触させることが困難になる。従って、この発明で用いる一対の超音波接合具としては、互いの対向面の少なくとも一方に突起部を有した構成、又は超音波接合具自体が棒状のような突端形状を備えた構成であるのが好ましい。
【００４９】
突起部５ａを有した超音波接合具５の対向面（配線基板との当接面）の拡大平面図の一例を図６に示す。例えば対向面における４ｍｍ2の領域に対し３０〜２００個の突起部５ａが互いに離間して設けられた構成が採用されるが、特にこのような配置密度に限定されるものではない。
【００５０】
また、挟圧加工に際し、配線基板の導通予定位置を加熱する（例えば一対の超音波接合具で挟圧する際に該超音波接合具で超音波振動を行うことで導通予定位置を加熱する）ようにしても良く、この場合には、フィルム基材の樹脂をある程度軟化乃至変形し易くでき、もって挟圧部での樹脂の周辺側への移動（塑性流動）をさらに容易化することができる利点がある。
【実施例】
【００５１】
次に、この発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
【００５２】
＜実施例１＞
厚さ３８μｍのＰＥＴからなるフィルム基材２の表裏面に、厚さ１０μｍのアルミニウム箔３と厚さ３０μｍのアルミニウム箔４をそれぞれポリエステル系接着剤を介して貼り合わせた後、両側のアルミニウム箔の表面に各々レジストインキを所定パターンで印刷してエッチングすることにより、表裏に所定の配線パターンを構成するアルミニウム層を有する配線基板１Ｃを作製した。次いで、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、一方の対向面に複数個の突起部を備えた一対の超音波接合具５，６を用いて、該突起部５ａを有する超音波接合具５が厚さ１０μｍのアルミニウム箔３側に当接する配置で、前記配線基板１Ｃをこれら超音波接合具５，６間で超音波振動（突起部１個当たりの超音波エネルギー１Ｊ）を与えながら挟圧力０．１５ＭＰａで挟圧加工することによって、挟圧部の両アルミニウム層３，４間にあったＰＥＴ樹脂（フィルム基材２）を周辺側へ押し退けてこの導通予定部位Ｐにおいて厚さ方向に貫通する貫通孔１１を形成せしめて、該貫通孔１１の周囲部において表裏のアルミニウム層３，４同士を接触せしめ、この接触した表裏のアルミニウム層同士を前記超音波接合具からの超音波振動（突起部１個当たりの超音波エネルギー１Ｊ）によって接合一体化させて、表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板１Ｄを得た（図５参照）。
【００５３】
＜実施例２＞
突起部１個当たりの超音波エネルギーを２５Ｊに設定した以外は、実施例１と同様にして表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板を得た。
【００５４】
＜実施例３＞
挟圧加工における挟圧力を０．２５ＭＰａに設定し、突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．４Ｊに設定した以外は、実施例１と同様にして表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板を得た。
【００５５】
＜実施例４＞
表裏のアルミニウム箔に代えて、厚さ１０μｍの銅箔３及び厚さ３０μｍの銅箔４を用いた以外は、実施例１と同様にして表裏に所定の配線パターンを構成する銅層３，４を有する配線基板１Ｃを作製し、この配線基板１Ｃを実施例１と同様にして（図４参照）一対の超音波接合具５，６間で超音波振動を与えながら挟圧加工することにより（突起部１個当たりの超音波エネルギー０．５Ｊ、挟圧力０．１５ＭＰａ）、表裏の銅層を接合一体化させて、表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板１Ｄを得た（図５参照）。
【００５６】
＜実施例５＞
突起部１個当たりの超音波エネルギーを５．０Ｊに設定した以外は、実施例４と同様にして表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板を得た。
【００５７】
＜比較例１＞
実施例１と同様にして作製した表裏未導通の配線基板１Ｃを用い、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、一方の対向面に複数個の突起部を備えた一対の超音波接合具１５，１６を用いて、該突起部１５ａを有する超音波接合具１５が厚さ１０μｍのアルミニウム箔３側に当接する配置で、前記配線基板１Ｃをこれら超音波接合具１５，１６間で超音波振動（突起部１個当たりの超音波エネルギー１Ｊ）を与えながら挟圧力０．１５ＭＰａで挟圧加工することによって、挟圧部の両アルミニウム層３，４間にあったＰＥＴ樹脂（フィルム基材）を周辺側へ押し退けて表裏のアルミニウム層を接触させ、この接触した表裏のアルミニウム層同士を前記超音波接合具１５，１６からの超音波振動（突起部１個当たりの超音波エネルギー１Ｊ）によって接合一体化させて、（厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されることなく）表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板を得た。
【００５８】
＜比較例２＞
実施例１と同様にして作製した表裏未導通の配線基板１Ｃを用い、これにクリンピング法によるカシメ接合を行うことにより、表裏の配線パターンが電気的に導通した配線基板を得た。
【００５９】
上記実施例１〜５及び比較例１、２で得られた表裏導通した配線基板について、室温下でミリオームメーターにて表裏導通部の抵抗値を測定した。これらの結果を表１に示す。なお、表１の抵抗値は、各々５０個のサンプルの平均値である。
【００６０】
【表１】
【００６１】
また、実施例１、比較例１で得られた配線基板について、冷熱試験として、−５５℃で２５分・室温で２分・８５℃で２５分のサイクルを５０回実施した後に表裏導通部の抵抗値を測定した。これらの結果を図７に示す。図７（ａ）は実施例１で得られた配線基板の冷熱試験前後の抵抗値を対比して示すグラフであり、図７（ｂ）は比較例１で得られた配線基板の冷熱試験前後の抵抗値を対比して示すグラフである。いずれも５０個のサンプルについての個別データをプロットしたものである。
【００６２】
また、実施例１、比較例１で得られた配線基板について、高温水浸漬試験として、高圧条件下１２０℃で２４時間水中浸漬を実施した後に表裏導通部の抵抗値を測定した。これらの結果を図８に示す。図８（ａ）は実施例１で得られた配線基板の高温水浸漬試験前後の抵抗値を対比して示すグラフであり、図８（ｂ）は比較例１で得られた配線基板の高温水浸漬試験前後の抵抗値を対比して示すグラフである。いずれも５０個のサンプルについての個別データをプロットしたものである。
【００６３】
表１から明らかなように、本発明の表裏導通方法によれば、表裏導通部の導通抵抗が従来のクリンピング法による表裏導通部に比較して格段に小さく、非常に優れた導通性が得られる。また、図７、８から明らかなように、本発明の表裏導通方法によれば、冷熱試験を経た後でもバラツキを生じることなく初期の低い抵抗値を維持しており、また高温水浸漬試験を経た後でもバラツキを生じることなく初期の低い抵抗値を維持しており、このように長期間にわたって導通抵抗をバラツキなく小さく維持できる極めて高い信頼性を備えた表裏導通配線基板を提供できることがわかる。
【符号の説明】
【００６４】
１Ａ、１Ｃ 配線基板（表裏未導通）
１Ｂ、１Ｄ 配線基板（表裏導通後）
２ 合成樹脂フィルム基材
３ 導電体層
４ 導電体層
５ 超音波接合具
５ａ 突起部
６ 超音波接合具
１１ 貫通孔
Ｃ 導通部
Ｐ 導通予定位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂フィルム基材の表裏面に配線パターンを構成する導電体層が形成された配線基板において、その配線パターンの一部を表裏間で電気的に導通させるに当たり、導通予定部位を一対の超音波接合具で配線基板の両側から挟圧することにより、当該導通予定部位の導電体層間に存在する合成樹脂を周辺側へ押し退けると共にこの導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔を形成せしめて、該貫通孔の周囲において表裏の導電体同士を接触せしめ、この接触した表裏の導電体同士を超音波接合具からの超音波振動によって接合することを特徴とする配線基板の表裏導通方法。
【請求項２】
前記導通予定部位を挟圧する際に、該導通予定部位を一対の超音波接合具で超音波振動を行いながら配線基板の両側から挟圧することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項３】
前記一対の超音波接合具の対向面の少なくとも一方に突起部が設けられている請求項１または２に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項４】
前記一対の超音波接合具の対向面のうち一方の対向面のみに突起部が設けられ、該突起部を有した超音波接合具を接触させる側の導電体層の厚さが、他方側の導電体層の厚さよりも大きく設定されている請求項１または２に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項５】
前記一対の超音波接合具の対向面のうち一方の対向面のみに突起部が設けられ、該突起部を有した超音波接合具を接触させる側の導電体層の厚さが、他方側の導電体層の厚さよりも小さく設定されている請求項１または２に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項６】
前記導通予定部位を挟圧する際に、前記突起部を導通予定部位に侵入させていくことによって、導通予定部位の導電体層間に存在する合成樹脂を周辺側へ押し退けると共にこの導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔を形成せしめることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項７】
前記導電体層が厚さ７〜５０μｍのアルミニウム箔からなり、前記挟圧力を０．０１〜１ＭＰａ、前記超音波接合具の突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．０１〜１００Ｊに設定する請求項１〜６のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項８】
前記導電体層が厚さ７〜５０μｍの銅箔からなり、前記挟圧力を０．０１〜１ＭＰａ、前記超音波接合具の突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．０１〜１００Ｊに設定する請求項１〜６のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項９】
前記合成樹脂フィルム基材が、厚さ２０〜５０μｍのポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートからなる請求項１〜８のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項１】
合成樹脂フィルム基材の表裏面に配線パターンを構成する導電体層が形成された配線基板において、その配線パターンの一部を表裏間で電気的に導通させるに当たり、導通予定部位を一対の超音波接合具で配線基板の両側から挟圧することにより、当該導通予定部位の導電体層間に存在する合成樹脂を周辺側へ押し退けると共にこの導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔を形成せしめて、該貫通孔の周囲において表裏の導電体同士を接触せしめ、この接触した表裏の導電体同士を超音波接合具からの超音波振動によって接合することを特徴とする配線基板の表裏導通方法。
【請求項２】
前記導通予定部位を挟圧する際に、該導通予定部位を一対の超音波接合具で超音波振動を行いながら配線基板の両側から挟圧することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項３】
前記一対の超音波接合具の対向面の少なくとも一方に突起部が設けられている請求項１または２に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項４】
前記一対の超音波接合具の対向面のうち一方の対向面のみに突起部が設けられ、該突起部を有した超音波接合具を接触させる側の導電体層の厚さが、他方側の導電体層の厚さよりも大きく設定されている請求項１または２に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項５】
前記一対の超音波接合具の対向面のうち一方の対向面のみに突起部が設けられ、該突起部を有した超音波接合具を接触させる側の導電体層の厚さが、他方側の導電体層の厚さよりも小さく設定されている請求項１または２に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項６】
前記導通予定部位を挟圧する際に、前記突起部を導通予定部位に侵入させていくことによって、導通予定部位の導電体層間に存在する合成樹脂を周辺側へ押し退けると共にこの導通予定部位において厚さ方向に貫通する貫通孔を形成せしめることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項７】
前記導電体層が厚さ７〜５０μｍのアルミニウム箔からなり、前記挟圧力を０．０１〜１ＭＰａ、前記超音波接合具の突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．０１〜１００Ｊに設定する請求項１〜６のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項８】
前記導電体層が厚さ７〜５０μｍの銅箔からなり、前記挟圧力を０．０１〜１ＭＰａ、前記超音波接合具の突起部１個当たりの超音波エネルギーを０．０１〜１００Ｊに設定する請求項１〜６のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【請求項９】
前記合成樹脂フィルム基材が、厚さ２０〜５０μｍのポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートからなる請求項１〜８のいずれか１項に記載の配線基板の表裏導通方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２３９２６７（Ｐ２００９−２３９２６７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４５５０２（Ｐ２００９−４５５０２）
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（５０１４２８１８７）昭和電工パッケージング株式会社 (110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（５０１４２８１８７）昭和電工パッケージング株式会社 (110)
【Ｆターム（参考）】
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