フレキシブルプリント基板及びその製造方法

【課題】液晶ポリマー又はフッ素樹脂によるカバーレイを用いつつ、カバーレイの剥がれを生じさせることが無く、且つ十分な回路保護機能を実現する。
【解決手段】フレキシブルプリント基板１は、可撓性のベース基板４と、このベース基板４を被覆するカバーレイ１０とを有する。カバーレイ１０は、外側の層１１が内側の層１２よりも融点が高い液晶ポリマー又はフッ素樹脂からなる２層のカバーレイ層を含む。ベース基板は、ビアホールまたスルーホール２０を構成する凹部を有し、２層のカバーレイ層のうちの内側の層１２は、凹部を埋めている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フレキシブルプリント基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品等に広く用いられるフレキシブルプリント基板などの配線基板は、ベース基板の上をカバーレイで被覆することにより回路を保護している。ベース基板にはポリイミドが用いられ、カバーレイにはポリイミドフィルムが用いられ、ポリイミドフィルムは接着剤層を介してベース基板に接着される。一方、近年、高速信号伝送の要求から、伝送損失がポリイミドよりも少ない液晶ポリマーを用いたフレキシブルプリント基板も用いられるようになってきた。液晶ポリマーを使用したフレキシブルプリント基板としては、例えば下記特許文献１の配線基板が知られている。この配線基板は、配線パターンが形成されたベース基板を液晶ポリマーにより構成し、カバーレイをこの液晶ポリマーより融点の低い他の液晶ポリマーにより構成している。そして、カバーレイを、その融点よりも高い温度でベース基板に熱圧着する。これにより、カバーレイをベース基板に貼り付ける接着剤層を不要としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４９０３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された配線基板では、スルーホール部をカバーレイで覆わない構造であるため、スルーホール部の保護を図ることができない。仮に、スルーホールのような凹凸を覆うようにカバーレイを形成することになると、次の問題がある。すなわち、従来のポリイミド（ＰＩ）のカバーレイを用いた場合には、溶融した接着剤がスルーホールに埋まって穴の部分が完全に塞がる。しかし、液晶ポリマーのカバーレイを使用した場合には、接着剤により穴を塞ぐことができないため、図１２に示すように、ベース基板１０１に形成されたスルーホール１０３にカバーレイ１０２が完全に埋まらずに空隙１０４が残ってしまう。このように空隙１０４が残ると、温度変化による空気の膨張・収縮の繰り返しによって、カバーレイが剥がれてしまうという問題がある。また、このような空隙１０４が生じないように、真空中でカバーレイ１０２を無理に熱圧着しようとすると、図１３に示すように、スルーホール１０３の配線１０５付近のカバーレイ１０２の肉厚が薄くなり、配線１０５が露出する可能性がある。このような液晶ポリマーと同様にフッ素樹脂を用いたカバーレイにおいても同様の問題が生じる。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、液晶ポリマー又はフッ素樹脂によるカバーレイを用いつつ、カバーレイの剥がれを生じさせることが無く、且つ十分な回路保護機能を果たすことが可能なフレキシブルプリント基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るフレキシブルプリント基板は、凹部を有する可撓性のベース基板と、このベース基板を前記凹部を含めて被覆するカバーレイとを有するフレキシブルプリント基板において、前記カバーレイが、外側の層が内側の層よりも融点が高い液晶ポリマー又はフッ素樹脂からなる２層のカバーレイ層を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るフレキシブルプリント基板によれば、カバーレイ層が２層構造となっており、外側のカバーレイ層の融点が内側のカバーレイ層の融点よりも高くなっているので、外側のカバーレイ層でカバーレイの形状を保持しつつ、内側のカバーレイ層が凹部に空隙無く埋め込まれる構造となっている。このため、２層のカバーレイ層のうち外側の層の融点よりも低く、内側の層の融点よりも高い温度で、カバーレイをベース基板に熱圧着することにより、ベース基板の凹部等に空隙を残さずにカバーレイを接着することができ、接着信頼性を向上させることができる。
【０００８】
前記凹部がビアホール又はスルーホールである場合についても、２層のカバーレイ層の内側の層は、前記凹部を空隙無く埋めている。
【０００９】
また、本発明に係るフレキシブルプリント基板の製造方法は、凹部を有する可撓性のベース基板に、外側の層が内側の層よりも融点が高い液晶ポリマー又はフッ素樹脂からなる２層のカバーレイ層を含むカバーレイを、前記ベース基板を前記凹部を含めて被覆するように前記内側のカバーレイ層の融点よりも高く、前記外側のカバーレイ層の融点よりも低い温度で熱圧着する工程を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、液晶ポリマー又はフッ素樹脂によるカバーレイを用いつつ、カバーレイの剥がれを生じさせることが無く、且つ十分な回路保護機能を果たすことが可能なフレキシブルプリント基板及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るフレキシブルプリント基板の断面図である。
【図２】同フレキシブルプリント基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】同フレキシブルプリント基板の伝送損失特性を他の材料による比較例と比較して示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るフレキシブルプリント基板の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るフレキシブルプリント基板の断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るフレキシブルプリント基板の断面図である。
【図７】本発明の実施例に係るフレキシブルプリント基板のカバーレイの材料及び融点を示す図である。
【図８】同実施例における２層構造のカバーレイの試作後の観察結果を示す図である。
【図９】同実施例における２層構造のカバーレイの試作後の観察結果を示す図である。
【図１０】同実施例における３層構造のカバーレイの試作後の観察結果を示す図である。
【図１１】同実施例における３層構造のカバーレイの試作後の観察結果を示す図である。
【図１２】従来例の問題点を示す断面図である。
【図１３】従来例の問題点を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照して、本発明に係るフレキシブルプリント基板及びその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るフレキシブルプリント基板を示す断面図で、同図（ａ），（ｂ）は、それぞれカバーレイの熱圧着前後の断面図である。
【００１４】
図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係るフレキシブルプリント基板（以下、「ＦＰＣ」と呼ぶ。）１は、ベース基材２の両面に配線３がパターン形成されたベース基板４と、このベース基板４の両面に貼り付けられたカバーレイ１０とを備える。
【００１５】
ベース基材２は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）からなる。また、カバーレイ１０も、液晶ポリマーからなる２層のカバーレイ層、すなわちＡ層１１及びＢ層１２から構成されている。外側のＡ層１１は、内側のＢ層１２よりも融点が高い。
【００１６】
図２は、ＦＰＣ１の製造工程を示すフローチャートである。まず、ベース基材２上に配線３を形成したベース基板４を用意する（ステップＳ１００）。ベース基板４は、図１（ａ）に示すように、ベース基材２の上に銅箔３１を貼り付けた銅張積層板（ＣＣＬ）にスルーホール２０を空け、このスルーホール２０を含めて表面に銅のめっき層３２を形成し、フォトエッチングにより銅箔３１とめっき層３２とに必要なパターンを形成することにより形成される。パターン形成された銅箔３１とめっき層３２とで配線３が構成される。
【００１７】
次に、Ａ層１１及びＢ層１２を圧着してカバーレイ１０を形成する（ステップＳ１０２）。そして、カバーレイ１０を、真空中で、Ｂ層１２がベース基板４に対向するようにベース基板４の両面に配置して、両面からベース基板４に所定の温度で熱圧着する（ステップＳ１０４）。熱圧着の温度は、Ａ層１１の融点よりも低く、Ｂ層１２の融点よりも高い温度に設定する。
【００１８】
このような熱圧着工程により、カバーレイ１０は、Ｂ層１２が溶融して細かな凹凸を有するベース基板４のベース基材２の表面や配線３との接触面或いは段差面などとのアンカー効果によりベース基板４に確実に密着する。同時に、図１（ｂ）に示すように、溶融したＢ層１２が、ベース基板４のスルーホール２０の内部に完全に埋まるため、空隙が形成されることがない。これに対し、Ａ層１１は溶融しないので、カバーレイ１０の形状が保持される。このため、空隙が温度変化で膨張・収縮することによるカバーレイ１０の剥がれ及び配線３の露出による回路保護機能の低下を防止することができる。
【００１９】
また、本実施形態によれば、ベース基材２及びカバーレイ１０に液晶ポリマーを使用している。液晶ポリマーは、ポリイミドと比べると誘電率、誘電正接（ｔａｎδ）及び吸水率がそれぞれ低く、伝送損失を抑えて高周波特性に優れている。具体的には、材料物性値に関して、ポリイミドの誘電率が３．３〜３．６であるのに対し、液晶ポリマーの誘電率は３．０であるので、高周波特性に優れている。また、ポリイミドの誘電正接が０．００５〜０．０２であるのに対し、液晶ポリマーの誘電正接は０．００２であるので、誘電損失が小さい。更に、ポリイミドの吸水率が１．０〜１．５であるのに対し、液晶ポリマーへの吸水率は０．０４であるので、吸湿し難く損失が少ない。
【００２０】
図３は、ベース基材とカバーレイの材質別の伝送損失を示すグラフである。このグラフは、３種類のサンプルについて伝送損失を測定したものである。３種類のサンプルは、それぞれ、液晶ポリマーのベース基材＋液晶ポリマーのカバーレイ、液晶ポリマーのベース基材＋ポリイミド樹脂のカバーレイ、及びポリイミド樹脂のベース基材＋ポリイミド樹脂のカバーレイである。
【００２１】
そして、各サンプルを差動インピーダンスが１００Ωに整合するように設計し、各サンプルの伝送損失を、ベクトルネットワークアナライザを用いて測定した。その結果、図２に示すように、ベース基材及びカバーレイを液晶ポリマーで構成したサンプルが、最も伝送損失が少なく、良好な高周波特性を備えていることが判明した。従って、本実施形態に係るＦＰＣ１は、伝送損失が少なく、良好な高周波特性を有することは明らかである。
【００２２】
［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係るＦＰＣを示す断面図で、同図（ａ），（ｂ）は、それぞれカバーレイの熱圧着前後の断面図である。
第１の実施形態に係るＦＰＣ１では、層間接続をスルーホール２０により行っていたが、第２の実施形態に係るＦＰＣ１Ａは、ベース基板４に層間接続を行うための配線としてビアホール３０が形成されている点が、第１の実施形態に係るＦＰＣ１と相違している。
【００２３】
第２の実施形態に係るＦＰＣ１Ａにおいて、ベース基板４は、図４（ａ）に示すように、ベース基材２の上に銅箔３１を貼り付けた銅張積層板（ＣＣＬ）にレーザ加工により下側の銅箔３１の上面までのビアホール３０を形成し、このビアホール３０を含めて表面に銅のめっき層３２を形成し、フォトエッチングにより銅箔３１とめっき層３２とに必要なパターンを形成することにより形成される。パターン形成された銅箔３１とめっき層３２とで配線３が構成される。
【００２４】
本実施形態においても、Ａ層１１及びＢ層１２を圧着してカバーレイ１０を形成する。そして、カバーレイ１０を、真空中で、Ｂ層１２がベース基板４に対向するようにベース基板４の両面に配置して、両面からベース基板４に所定の温度で熱圧着する。熱圧着の温度は、Ａ層１１の融点よりも低く、Ｂ層１２の融点よりも高い温度に設定する。
【００２５】
このような熱圧着により、カバーレイ１０のＢ層１２が溶融し、ビアホール３０の開口側のカバーレイ１０のＢ層１２がビアホール３０の内部を埋め尽くす。このため、図４（ｂ）に示すように、空隙が生じることは無い。これにより、先の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００２６】
［第３の実施形態］
図５は、本発明の第３の実施形態に係るＦＰＣを示す断面図で、同図（ａ），（ｂ）は、それぞれカバーレイの熱圧着前後の断面図である。
第１の実施形態に係るＦＰＣ１では、カバーレイとして２層構造のカバーレイ１０を使用したが、第３の実施形態に係るＦＰＣ１Ｂは、カバーレイ１０Ａが、融点の異なるＣ層１３、Ｄ層１４及びＥ層１５の３層構造からなる点が、図４に示したＦＰＣ１と相違している。
【００２７】
この実施形態では、カバーレイ１０Ａを構成する３層の外側からＣ層１３、Ｄ層１４及びＥ層１５とすると、これらの融点が、Ｃ層１３の融点≧Ｅ層１５の融点＞Ｄ層１４の融点となるように材料が選択されている。
【００２８】
この実施形態によれば、Ｄ層１４の融点よりも高く、Ｃ層１３、Ｅ層１５の融点よりも低い温度でカバーレイ１０Ａを真空中でベース基板４に熱圧着する。これにより、中間のＤ層１４が溶融し、ベース基板４側のＥ層１５を引き延ばしてスルーホール２０の中心の方に押し込みながらスルーホール２０の内部に充填されていく。これにより、空隙が形成されることなく、カバーレイ１０Ａがスルーホール２０に埋め込まれる。
【００２９】
なお、第３の実施形態において、カバーレイ１０Ａを構成する各層の融点を、Ｃ層１３の融点＞Ｄ層１４の融点＞Ｅ層１５の融点に設定しても良い。この場合には、圧着温度を、Ｅ層１５の融点よりも高く設定し、Ｃ層１３又はＤ層の融点１４よりも低く設定すれば良い。
【００３０】
［第４の実施形態］
図６は、本発明の第４の実施形態に係るＦＰＣの断面図である。
先の実施形態では、ベース基板４として両面配線基板を使用したが、この実施形態では、ＦＰＣ１Ｃが、片面配線基板のベース基板４Ａを用いている。
この場合にも、カバーレイ１０を２層構造とし、外側のＡ層１１の融点よりも内側のＢ層１２の融点の方を低くする。そして、Ａ層１１の融点よりも低く、Ｂ層１２の融点よりも高い温度で熱圧着する。
これにより、ベース基材２上の配線３による凹凸の隙間に空隙を形成させずにカバーレイ１０を形成することができる。
【００３１】
［その他の実施形態］
以上の各実施形態では、ベース基材２及びカバーレイ１０，１０Ａに液晶ポリマーを使用したが、いずれか一方又は双方を、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂に置き換えても同様の効果を得ることができる。
また、ベース基材２については、例えばポリイミド等、他の絶縁材料を使用することも可能である。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例によりＦＰＣ１，１Ｂについて具体的に説明する。本実施例においては、２層構造のカバーレイ１０と３層構造のカバーレイ１０Ａとを用意した。また、カバーレイ１０，１０Ａの材料として、図７に示すように、融点の異なる３種類の液晶ポリマー（イ）〜（ハ）を用意した。
【００３３】
液晶ポリマー（イ）は融点が２８５℃、液晶ポリマー（ロ）は融点が３２５℃、液晶ポリマー（ハ）は融点が３３５℃のものであり、それぞれの液晶ポリマー（イ）〜（ハ）について１２．５μｍ、２５μｍ、５０μｍの厚さのサンプルを用意し、これらを組み合わせてカバーレイ１０，１０Ａを構成した。
【００３４】
また、ベース基板４は、厚さ５０μｍの所定の液晶ポリマーからなるベース基材２の両面に、厚さ１８μｍの銅箔３１を貼り付けた。更に、所定箇所にドリル加工を施してスルーホール２０を形成し、めっき処理により厚さ１５μｍのめっき層３２を形成した。
【００３５】
なお、ベース基材２の厚さは、１２．５μｍ、２５μｍ、５０μｍなどが想定されるが、厚さが厚い方が液晶ポリマーでスルーホール２０を埋め込むことがより困難となる。このため、より厳しい条件下での試験を実施するために、ベース基材２の厚さは５０μｍに設定した。また、ベース基材２の材料は、液晶ポリマーの他に、上述したような絶縁性樹脂とすることもできる。
【００３６】
スルーホール２０の穴径は、穴径が小さいとカバーレイ１０，１０Ａの液晶ポリマーが入り込み難くなることが予想され、逆に穴径が大きいと空隙の埋め込みが難しくなることが予想された。このため、いずれの影響が大きいかを判定するために、ドリル加工により１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、及び５００μｍの４種類の穴径のものを用意した。
【００３７】
そして、めっき層３２を形成したスルーホール２０を有する各サンプルに、カバーレイ１０，１０Ａを、これらを構成する液晶ポリマー（イ）〜（ロ）の中で最も低い融点を有するものの融点よりも５℃高い温度で熱圧着した。各サンプルについて、熱圧着後のスルーホール２０の断面における埋め込み状態を、以下の２通りの方法により観察した。
【００３８】
すなわち、観察方法Ａでは、スルーホール２０内の空隙の有無の確認を行い、各サンプルについて、いずれかの穴径にて空隙があるものを×、全ての穴径において空隙がないものを○とした。また、観察方法Ｂでは、観察方法Ａにおいて、空隙がないサンプルについてスルーホール２０以外の部分と比較して、スルーホール２０上の液晶ポリマーの凹み具合を測定した。具体的には、凹み量を、波長測定機能を備えた顕微鏡を用いて測定し、観察結果において全ての穴径における凹み量の中での最大値を記載した。
【００３９】
まず、２層構造のカバーレイ１０については、図８及び図９に示すような結果となった。図８から明らかなように、Ａ層１１を液晶ポリマー（イ）で構成し、Ｂ層１２を液晶ポリマー（ロ）で構成したサンプル２−１〜２−３については、観察方法Ａによる観察結果が全て×となった。また、Ａ層１１を液晶ポリマー（ロ）で構成し、Ｂ層１２を液晶ポリマー（イ）で構成したサンプル２−４〜２−８については、観察方法Ａによる観察結果が全て○となった。そして、これらサンプル２−４〜２−８の中で、観察方法Ｂの凹み量が０μｍとなったサンプル２−６が最も平坦であることが確認できた。
【００４０】
また、図９に示すように、Ａ層１１を液晶ポリマー（ロ）で構成し、Ｂ層１２を液晶ポリマー（ハ）で構成したサンプル２−９〜２−１１については、観察方法Ａによる観察結果が全て×となった。更に、Ａ層１１を液晶ポリマー（ハ）で構成し、Ｂ層１２を液晶ポリマー（ロ）で構成したサンプル２−１２〜２−１６については、観察方法Ａによる観察結果が全て○となった。そして、これらのサンプル２−１２〜２−１６の中で、観察方法Ｂの凹み量が０μｍとなったサンプル２−１３及び２−１４が最も平坦であることが確認できた。
【００４１】
以上のような結果から、２層構造のカバーレイ１０については、ベース基板４に接する側のＢ層１２の液晶ポリマーの融点がＡ層１１の液晶ポリマーの融点よりも低い場合に、Ｂ層１２の液晶ポリマーがスルーホール２０に完全に埋め込まれて空隙がなくなることが判明した。また、このような場合に、凹み量が３μｍ以下と非常に小さくなるので、カバーレイ１０の平坦性を確保できることが確認できた。
【００４２】
次に、３層構造のカバーレイ１０Ａについては、図１０及び図１１に示すような結果となった。まず、図１０に示すように、Ｃ層１３を液晶ポリマー（イ）で構成し、Ｄ層１４を液晶ポリマー（ロ）で構成し、Ｅ層１５を液晶ポリマー（ハ）で構成したサンプル３−１〜３−３において、観察方法Ａによる観察結果が全て×となった。
【００４３】
一方、Ｃ層１３を液晶ポリマー（ハ）で構成し、Ｄ層１４を液晶ポリマー（ロ）で構成し、Ｅ層１５を液晶ポリマー（イ）で構成したサンプル３−４〜３−６については、観察方法Ａによる観察結果が全て○となった。そして、これらのサンプル３−４〜３−６の中で、観察方法Ｂの凹み量が０μｍとなったサンプル３−６が最も平坦で好適なものとなった。
【００４４】
また、図１１に示すように、Ｃ層１３を液晶ポリマー（ハ）で構成し、Ｄ層１４を液晶ポリマー（イ）で構成し、Ｅ層１５を液晶ポリマー（ロ）で構成したサンプル３−７〜３−９については、観察方法Ａによる観察結果が全て○となった。そして、これらのサンプル３−７〜３−９の中で、観察方法Ｂの凹み量が２μｍとなったサンプル３−８及び３−９が最も平坦であることが確認できた。
【００４５】
更に、Ｃ層１３及びＥ層１５を液晶ポリマー（ロ）で構成し、Ｄ層１４を液晶ポリマー（イ）で構成したサンプル３−１０〜３−１２については、観察方法Ａによる観察結果が全て○となった。そして、これらのサンプル３−１０〜３−１２の中で、観察方法Ｂの凹み量が２μｍとなったサンプル３−１２が最も平坦であることが判明した。
【００４６】
以上のような結果から、３層構造のカバーレイ１０Ａについては、ベース基板４に接するＥ層１５の融点、或いは中間層のＤ層１４の融点がそれぞれＣ層１３の融点よりも低い場合にスルーホール２０が完全に埋め込まれて空隙がなくなることが確認できた。また、前者の場合は、凹み量が２μｍ以下と非常に小さくなるので、カバーレイ１０Ａの平坦性を確保できると共に、後者の場合は凹み量が４μｍ以下と小さくなるので、同様に平坦性を確保できることが確認できた。
【符号の説明】
【００４７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
２ベース基材
３配線
４ベース基板
１０，１０Ａカバーレイ
１１Ａ層
１２Ｂ層
１３Ｃ層
１４Ｄ層
１５Ｅ層
２０スルーホール
３０ビアホール

【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する可撓性のベース基板と、
このベース基板を前記凹部を含めて被覆するカバーレイと
を有するフレキシブルプリント基板において、
前記カバーレイは、外側の層が内側の層よりも融点が高い液晶ポリマー又はフッ素樹脂からなる２層のカバーレイ層を含む
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項２】
前記凹部はビアホール又はスルーホールであり、
前記２層のカバーレイ層の内側の層は、前記凹部を埋めている
ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブルプリント基板。
【請求項３】
凹部を有する可撓性のベース基板に、外側の層が内側の層よりも融点が高い液晶ポリマー又はフッ素樹脂からなる２層のカバーレイ層を含むカバーレイを、前記ベース基板を前記凹部を含めて被覆するように前記内側のカバーレイ層の融点よりも高く、前記外側のカバーレイ層の融点よりも低い温度で熱圧着する工程を備えた
フレキシブルプリント基板の製造方法。
【請求項４】
前記凹部は形成されたビアホール又はスルーホールであり、
前記熱圧着する工程により、前記凹部に前記内側の層を埋め込む
ことを特徴とする請求項３記載のフレキシブルプリント基板の製造方法。

【図１】