特許 7570813 導電シート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-11

(45)【発行日】2024-10-22

(54)【発明の名称】導電シート

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20241015BHJP

   H01B 5/16 20060101ALI20241015BHJP

【ＦＩ】

H05K1/02 J

H01B5/16

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020023815

(22)【出願日】2020-02-14

(65)【公開番号】P2021129056

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2022-11-16

【審判番号】

【審判請求日】2024-03-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000231361

【氏名又は名称】ＮＩＳＳＨＡ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】重村 清人

(72)【発明者】

【氏名】中村 一登

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 正之

(72)【発明者】

【氏名】松井 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】徳野 勝己

【合議体】

【審判長】馬場 慎

【審判官】丸山 高政

【審判官】衣鳩 文彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２５１６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－２６６３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－７４６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H05K

H01B

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

貫通孔を有する基材フィルムと、
前記基材フィルムの一方の面の、前記貫通孔の周囲に形成された第１導電層と、
前記第１導電層の一部を覆うように前記貫通孔に充填された導電材と、
前記第１導電層と前記導電材とを覆うように形成された第１保護層と、
前記基材フィルムの他方の面の、前記貫通孔の周囲に形成され、一部が前記導電材に覆われた第２導電層と、
前記第２導電層と前記導電材とを覆うように形成された第２保護層とを備え、
前記第１導電層は、前記導電材に覆われていない部分に、前記導電材に重ならないように形成された第１切欠き部を有し、
前記第２導電層は、前記導電材に覆われていない部分に、前記導電材に重ならないように形成された第２切欠き部を有する、導電シート。

【請求項2】

前記切欠き部は、前記貫通孔の周方向に複数形成された、請求項１に記載の導電シート。

【請求項3】

前記切欠き部は、隣接する前記切欠き部との間隔が、前記貫通孔の中心を基準として２４０°以内である、請求項２に記載の導電シート。

【請求項4】

前記切欠き部は、前記貫通孔を挟んで対向する位置に形成された、請求項３に記載の導電シート。

【請求項5】

前記切欠き部は、前記貫通孔の半径方向に複数形成された、請求項１から請求項４のいずれかに記載の導電シート。

【請求項6】

前記切欠き部は、前記導電材の外縁から、前記貫通孔の中心から前記導電材の外縁までの距離分オフセットされた領域に形成された、請求項１から請求項５のいずれかに記載の導電シート。

【請求項7】

前記切欠き部の面積は、前記第１導電層から前記導電材を除いた領域の面積の５０％以下である、請求項１から請求項６のいずれかに記載の導電シート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導電シートに関し、特に導電材を充填した貫通孔を有する導電シートに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、基材に貫通孔を形成して導電性ペーストを充填することで、基材の表裏両面に形成された導電層を電気的に接続させるものがある。

【0003】

特許文献１に記載のフレキシブルプリント配線板では、絶縁ベースに設けた貫通穴の中に導電性ペーストを充填して回路接続部とし、絶縁ベース両面の配線回路を導通させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実開昭６３－１３６３７６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

プリント基板等の貫通孔部分において、導電材料は貫通孔の中に充填されるとともに貫通孔周囲の導電層の一部を覆うように形成されるため、貫通孔の上の導電材料は凸形状となる。それらの導電材料の上から保護層を形成すると、導電材料と周囲の導電層又は基板との段差に起因して、周囲の導電層上に気泡が形成されることがある。これらの気泡により、場合によっては保護層と導電層との密着性が下がる可能性がある。

【0006】

本発明の目的は、導電層上に気泡が形成されることを抑制し、保護層と導電層との密着性が向上した導電シートを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するため、第１の発明は、貫通孔を有する基材フィルムと、基材フィルムの一方の面の、貫通孔の周囲に形成された第１導電層と、第１導電層の一部を覆うように貫通孔に充填された導電材と、第１導電層と導電材とを覆うように形成された第１保護層とを備え、第１導電層は、少なくとも導電材に覆われていない部分に切欠き部を有する、導電シートである。

【0008】

第２の発明は、第１発明において、基材フィルムの他方の面の、貫通孔の周囲に形成され、一部が前記導電材に覆われた第２導電層と、第２導電層と導電材とを覆うように形成された第２保護層とを更に備え、第２導電層は、少なくとも導電材に覆われていない部分に切欠き部を有する、導電シートである。

【0009】

このように構成すると、気泡が形成された場合でも気泡が導電層の切欠き部に分散して収容されるため、導電層上に気泡が形成されることを抑制することができる。それにより、保護層と導電層との密着性を向上させることができる。

【0010】

第３の発明は、第１または第２の発明において、切欠き部は、一部が導電材の下に形成された、導電シートである。

【0011】

第４の発明は、第１から第３の発明において、切欠き部は、貫通孔の周方向に複数形成された、導電シートである。

【0012】

第５の発明は、第４の発明において、切欠き部は、隣接する切欠き部との間隔が、貫通孔の中心を基準として２４０°以内である、導電シートである。

【0013】

第６の発明は、第５の発明において、切欠き部は、貫通孔を挟んで対向する位置に形成された、導電シートである。

【0014】

第７の発明は、第１から第６の発明において、切欠き部は、貫通孔の半径方向に複数形成された、導電シートである。

【0015】

第８の発明は、第１から第７の発明において、切欠き部は、導電材の外縁から、貫通孔の中心から導電材の外縁までの距離分オフセットされた領域に形成された、導電シートである。

【0016】

第９の発明は、第１から第８の発明において、切欠き部の面積は、第１導電層から導電材を除いた領域の面積の５０％以下である、導電シートである。

【0017】

このようにすると、気泡が複数の切欠き部に分散して収容されるので、より導電層上に気泡が形成されることを抑制できる。

【発明の効果】

【0018】

この発明によれば、導電層上に気泡が形成されることを抑制でき、保護層と導電層との密着性が向上した導電シートを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態による導電シートの模式平面図である。

【図2】図１のＩＩ部分の拡大平面図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した導電シートの断面図である。

【図4】図２のＩＶ－ＩＶ線で切断した導電シートの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

次に、発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
＜実施形態＞

【0021】

図１を参照して、本発明の実施形態に係る導電シート１は、基材フィルム１０の表面に第１電極１１が左右方向に４本並べて形成され、裏面に第２電極１２が上下方向に５本並べて形成されている。第１電極１１からは第１引回し配線１３が、第２電極１２からは第２引き回し配線１４がそれぞれ引き出されており、スルーホール部ＩＩにより第２引回し配線１４が基材フィルム１０の表面に引き出されている。第１引回し配線１３と、表面に集められた第２引き回し配線１４とは端子部１５に接続され、端子部１５はフレキシブルプリント基板（図示せず）と接続される。フレキシブルプリント基板と接続された導電シート１はタッチセンサとして駆動し、ユーザーの指やスタイラス等の導体が近接又は離間した際に第１電極１１と第２電極１２に生じる静電容量の変化に応じて流れる電流を制御部で検知することで、ユーザーによるタッチ操作及びタッチ位置を検出することができる。

【0022】

図２から図４を参照して、導電シート１は、基材フィルム１０と、基材フィルム１０に設けられた貫通孔２０と、基材フィルム１０の表面の、貫通孔２０の周囲に形成された第１導電層３０と、第１導電層３０の一部を覆うように貫通孔２０に充填された導電材４０と、第１導電層３０と導電材４０とを覆うように形成された第１保護層６０とを備え、第１導電層３０のうち導電材４０に覆われていない部分に第１切欠き部３１が形成されている。更に、基材フィルム１０の裏面の貫通孔２０の周囲には第２導電層５０が形成されており、第２導電層５０と導電材４０とを覆うように第２保護層７０が形成されている。第２導電層５０のうち導電材４０に覆われていない部分に第２切欠き部５１が形成されている。

【0023】

図２を参照して、基材フィルム１０に形成された貫通孔２０と、貫通孔２０の周囲に形成された第１導電層３０の平面形状はともに円形状であり、第１導電層３０は貫通孔２０を囲むように形成されている。第１導電層３０の一部を覆うように貫通孔２０に充填された導電材４０も略円形状である。第１導電層３０のうち貫通孔２０に近い部分が一部、導電材４０に覆われている。貫通孔２０、導電材４０、及び第１導電層３０は、貫通孔２０の中心に対して同心円状に形成されている。第１導電層３０は、基材フィルム１０表面において右方向に延びる第２引回し配線１４と接続されている。

【0024】

第２導電層５０は基材フィルム１０の裏面に、第１導電層３０と同じく円形状に、貫通孔２０を囲むように形成されている。第２導電層５０のうち貫通孔２０に近い部分が一部、導電材４０に覆われている。貫通孔２０、導電材４０、及び第２導電層５０は、貫通孔２０の中心に対して同心円状に形成されている。第２導電層５０は、基材フィルム１０裏面において上方向に延びる第２引回し配線１４と接続されており、第２引回し配線１４は第２電極と接続される。基材フィルム１０の裏面において第２電極から引き出された第２引回し配線１４は、第２導電層５０、導電材４０、第１導電層３０を経て基材フィルム１０の表面へと引き出され、右方向へ延び、第１引回し配線１３とともに端子部１５に集約される。

【0025】

図２を参照して、第１切欠き部３１は、第１導電層３０のうち、導電材４０に覆われていない部分に形成されている。第１切欠き部３１の平面形状は、円弧状の切欠き部３１ａと矩形形状の切欠き部３１ｂが組み合わされた形状である。円弧状の切欠き部３１ａは、第１導電層３０の外縁に沿った、細長い円弧形状であり、矩形形状の切欠き部３１ｂは、円弧状の切欠き部３１ａの中央から、第１導電層３０の半径方向に延びた矩形形状である。第１切欠き部３１は、第１導電層３０の貫通孔２０を挟んで対向する位置に２箇所形成されている。第１切欠き部３１の矩形形状の切欠き部３１ｂ同士が貫通孔２０を挟んで対向している。第２導電層５０に形成される第２切欠き部５１も同様である。

【0026】

基材フィルム１０の材料は、フレキシブルなものであれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル類、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン、ＥＶＡ、環状オレフィン・コポリマー（ＣＯＣ）等のポリオレフィン類、ビニル系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド、ポリイミド（ＰＩ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリウレタン、シリコーン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル等の樹脂フィルムを用いることができる。基材フィルム１０の厚みは、５～５００μｍであり、好ましくは２０～１００μｍである。

【0027】

貫通孔２０は、基材フィルム１０を貫通するように開けられた孔であり、基材フィルム１０のうち第２引回し配線１４を表面へと引き出したい箇所に形成する。貫通孔２０の直径は、５～５００μｍであり、好ましくは２０～１００μｍである。貫通孔２０は、例えばレーザーを照射することにより形成することができる。

【0028】

第１導電層３０及び第２導電層５０の材料としては、銅や銀等の金属、金属ペースト、ＩＴＯ等の金属酸化物、金属ナノワイヤ、金属メッシュ、ＰＥＤＯＴ等の導電性ポリマー、グラフェン、カーボンナノチューブ等が挙げられる。また、第１導電層３０及び第２導電層５０は、複数の層で構成されていてもよい。

【0029】

以下、第１切欠き部３１について説明するが、第２切欠き部５１も同様である。第１切欠き部３１の形状は、円形状、三角形状、矩形状、多角形状、曲線で組み合わされた形状、又はこれらを組み合わせた形状とすることができる。
第１切欠き部３１は、第１導電層３０を分断しないように形成される。第１切欠き部３１の配置箇所としては、第１導電層３０のうち導電材４０に覆われていない部分に少なくとも１箇所形成されていればよい。第１切欠き部３１は、一部が導電材の下に形成されていてもよい。第１切欠き部３１が複数形成される場合は、貫通孔２０を挟んで対向する位置に形成してもよいし、貫通孔の周方向又は半径方向に複数形成してもよい。貫通孔の周方向かつ半径方向に形成してもよい。なお、貫通孔の周方向に複数形成する場合には、隣接する切欠き部との間隔が、貫通孔２０の中心を基準として２４０°以内であることが好ましく、１５０°以内であることが更に好ましい。

【0030】

第１切欠き部３１の面積は、２０００μｍ^２以上であり、第１導電層３０から導電材４０で覆われた部分を除いた領域の面積の５０％以下であることが好ましく、５０００μｍ^２以上で、第１導電層３０から導電材４０で覆われた部分を除いた領域の面積の３０％以下であることが更に好ましい。

【0031】

第１切欠き部３１は、導電材４０の外縁を基準として、貫通孔２０の中心から導電材４０の外縁までの距離分オフセットした領域に形成されることが好ましい。つまり、貫通孔１０から導電材４０の外縁までの距離をｒとすると、第１切欠き部３１は導電材４０の外縁から距離ｒ以内の領域に配置されるのが好ましい。

【0032】

導電材４０は、導電材料とバインダーとを含む導電性ペーストである。導電材料としては、例えば銀、銅、ニッケル、金、錫、ビスマスや、これらの合金を用いることができる。バインダーとしては、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂などの硬化性樹脂を用いることができる。

【0033】

第１保護層６０及び第２保護層７０は、エポキシ系、ウレタン系、アクリル系などの熱硬化性樹脂、ウレタンアクリレート系、シアノアクリレート系などの紫外線硬化性樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリエーテルスルフォン系樹脂、ポリアクリレート系樹脂等を用いることができる。第１保護層６０及び第２保護層７０には、防錆剤が含まれていてもよい。防錆剤の材料としては、例えばイミダゾール、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、ベンズチアゾール、ピラゾールなどを用いるとよい。また、これらのハロゲン、アルキル、フェニル置換体などの単環又は多環式のアゾール類、アニリンなどの芳香族アミン類、アルキルアミンなどの脂肪族アミン、これらの塩などを用いることもできる。

【0034】

第１保護層６０及び第２保護層７０は、感光性樹脂であってもよい。感光性樹脂とは、活性光線（具体的には、紫外線）によって化学的変化又は構造的変化を生じる性質を有する樹脂である。このような性質を有する感光性樹脂を構成する感光性樹脂組成物は、例えばバインダー樹脂と、エチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物と、光重合開始剤とを含有する。 バインダー樹脂としては、例えばアクリル樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、アミド樹脂、アミドエポキシ樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂、エステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸の反応で得られるエポキシアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂と酸無水物の反応で得られる酸変性エポキシアクリレート樹脂等を用いることができる。これらは、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【0035】

エチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物としては、例えば多価アルコールにα，β－不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物、グリシジル基含有化合物にα，β－不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物、ウレタン結合を有する（メタ）アクリレート化合物等のウレタンモノマー、フタル酸系化合物、（メタ）アクリル酸アルキルエステル等を用いることができる。これらは、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【0036】

光重合開始剤としては、例えば芳香族ケトン、ベンゾインエーテル化合物、ベンゾイン化合物、オキシムエステル化合物、ベンジル誘導体、２，４，５－トリアリールイミダゾール二量体、アクリジン誘導体、Ｎ－フェニルグリシン、Ｎ－フェニルグリシン誘導体、クマリン系化合物、オキサゾール系化合物等のラジカル重合開始剤等を用いることができる。これらは、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【0037】

感光性樹脂組成物は、必要に応じて、各種の添加剤をさらに含有してもよい。添加剤としては、可塑剤、充填剤、消泡剤、難燃剤、安定剤、密着性付与剤、レベリング剤、剥離促進剤、酸化防止剤、香料、イメージング剤、熱架橋剤等を例示することができる。これらは、それぞれ単独で含有されてもよいし、２種以上が組み合わせて含有されてもよい。

【0038】

本実施形態に係る導電シート１の製造方法を説明する。まず、基材フィルム１０の一方面に、第１電極１１、第１導電層３０、第１引回し配線１３、及び第２引き回し配線１４の一部を形成する。更に基材フィルム１０の他方の面に第２電極１２、第２導電層５０、及び第２引き回し配線１４の一部を形成する。基材フィルム１０の一方面に形成される第２引き回し配線１４は、第１導電層３０から端子部１５までの部分であり、基材フィルム１０の他方面に形成される引き回し配線１４は、第２電極１２から第２導電層５０までである。これらは、スクリーン印刷やフォトリソグラフィなど公知の方法によって形成することができ、基材フィルム１０の両面に同時に形成してもよい。なお、第１電極１１及び第２電極１２は、例えば酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、及びＩＴＯ等の金属酸化物、金、銀、銅、ニッケル、及びそれらの合金等からなる金属ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、グラフェン、金属メッシュ、導電性ポリマー等で構成することができる。

【0039】

第１導電層３０及び第２導電層５０に、貫通孔２０を形成し、第１切欠き部３１及び第２切欠き部５１を形成する。第１切欠き部３１及び第２切欠き部５１は、レーザー加工やフォトリソグラフィなどの方法で形成することができる。これらの切欠き部は、第１導電層３０及び第２導電層５０と同時に形成してもよい。

【0040】

次に、導電材４０を貫通孔２０に充填する。導電材４０は、第１導電層３０及び第２導電層５０の一部を覆うように形成される。導電材４０と第１導電層３０及び第２導電層５０の電気的接続が安定するように、充填後に貫通孔２０と第１導電層３０及び第２導電層の一部を覆うように導電材４０を塗布してもよい。充填後に塗布する導電材４０は、先に充填した導電材と材料が異なっていてもよい。

【0041】

次に、第１保護層６０及び第２保護層７０を形成する。第１保護層６０及び第２保護層７０は、塗布、印刷等公知の方法で形成することができるが、感光性樹脂によって形成する場合は、電極、引回し配線、導電層、導電材が形成された基材フィルム１０に感光性樹脂フィルムを加熱しながら圧着し、露光して感光性樹脂を硬化させる。

【0042】

本実施形態に係る導電シート１によれば、第１切欠き部３１及び第２切欠き部５１が存在することによって第１導電層３０及び第２導電層に凹部が形成されるため、第１保護層６０及び第２保護層７０を形成した際に気泡が形成された場合でも、気泡が凹部である第１切欠き部３１及び第２切欠き部５１に収容される。よって、第１導電層３０及び第２導電層上に気泡が形成されることを抑制でき、第１保護層６０と第１導電層３０、導電材４０及び第１引き回し配線１３との密着性を向上させることができる。第２保護層７０も同様である。また、第１切欠き部３１を複数箇所設けることによって、より気泡を分散して収容することができ、気泡による密着性の低下を防止することができる。基材フィルム１０の両面にわたって第２引き回し配線１４を形成するため、基材フィルム１０の表面に全ての引き回し配線を集約することで基材フィルム１０の両面でＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）を接続する手間を省くことができる。

【0043】

上記実施形態では、基材フィルムの両面に電極や引回し配線が形成されていたが、基材フィルムの片面にこれらを形成し、２枚の基材フィルムを貼り合わせてもよい。この場合、片面に電極及び引回し配線を形成した基材フィルムを２枚準備し、電極及び引回し配線が形成されていない面同士を貼り合わせて、貫通孔を形成し、導電材を充填する。その後、保護層を形成することによって導電シートが完成する。

【0044】

上記実施形態では、第１電極と第２電極の形状は帯状であったが、電極の形状は、例えばダイヤモンドが連なった形状や櫛歯状など、他の形状であってもよい。第１電極と第２電極の本数も特に限定されない。

【0045】

上記実施形態では、第１切欠き部と第２切欠き部の形状が同一であったが、第１切欠き部と第２切欠き部の形状は異なっていてもよい。

【0046】

上記実施形態では、貫通孔は円形状であったが、楕円形状や矩形状など、他の形状であってもよい。

【0047】

上記実施形態では、感光性樹脂を硬化させることにより第１保護層６０及び第２保護層７０を形成しているが、これらの保護層の硬化後に、更にオートクレーブなどの加圧や加熱といった処理を加えてもよい。このような加圧・加熱処理により、気泡抑制効果を向上させることができる。

【0048】

上記実施形態では、第２引き回し配線が曲がる箇所に貫通孔を設けているが、貫通孔を設ける場所は限定されない。例えば、引き回し配線が直線状に延びている途中に貫通孔を設けてもよい。

【0049】

上記実施形態では、導電シートがタッチセンサの電極として用いられる場合について説明したが、導電シートの用途はタッチセンサに限定されない。例えば、アンテナ、ヒータ、圧力センサ、温度センサ、またはひずみセンサ等の配線で両面に形成されたものを接続する場合にも、本発明に係る導電シートを適用することができる。

【符号の説明】

【0050】

１ 導電シート
１０ 基材フィルム
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１３ 第１引回し配線
１４ 第２引回し配線
２０ 貫通孔
３０ 第１導電層
３１ 第１切欠き部
４０ 導電材
５０ 第２導電層
５１ 第２切欠き部
６０ 第１保護層
７０ 第２保護層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】