高速伝送用積層基板及びその製造方法

【課題】信号配線の周囲の空気層を確保することのできる構造の高速伝送用積層基板及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】銅箔１と樹脂製絶縁基材４からなるフレックス基板７を用いた高速伝送用基板で、高速伝送用信号配線２を有しその周囲が空気層１０からなる基板を積層した積層基板において、積層単位基板のフレックス基板７には、銅箔１及び樹脂製絶縁基材４間の第１接着剤５と、樹脂製絶縁基材４の下面の第２接着剤６とに、それぞれ熱可塑性樹脂の接着剤を用い、熱圧着した際に、周囲の空気層１０内に接着剤が回り込まないようにする。また、その両接着剤５、６の物性値を異ならせ、熱圧着時に第１接着剤５よりも第２接着剤６の方が柔らかさを呈し、熱圧着時に第２接着剤が銅箔に歪み与えないようにする。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速伝送が可能な構造の積層基板及びその製造方法に関わり、特に、空中配線層を有する高速伝送用積層基板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子機器、特にパーソナル機器では小型化への要求が強く、限られた空間内に回路基板を収めるべく、回路基板にもフレキシビリティが要請され、フレックス基板とすることが必要になってきている。また、適用しようとする電子機器の高性能化や、適用範囲の拡大にともない、フレックス基板の多層化の要求が強くなってきている。
【０００３】一方、多層配線技術においては、０．５μｍ世代のころから配線間容量の寄与が大きくなるが、もし比誘電率が１の空気を絶縁膜に使うことができれば、積層基板の高速化が大きく前進すると考えられる。その理由は、信号配線を伝播するパルス信号の速度はこれを囲む媒体の誘電率が低いほど速くなることから、最も誘電率が低い空気をシート間に介在させることによって、パルス信号の伝播速度を速くすることが可能となるためである。
【０００４】そこで、従来、高速化の観点から、多層配線の間に空気層が存在している空中配線構造とすることが提案されている。例えば、積層時に上下に相隣る２枚のシートの一方に信号配線を形成し、相対する面にグランド層を形成し、これらの間に空気を介在させる構造とすることや、空気中に配線を置く空中配線構造とすること等である。そして、このような構成の高速伝送用積層基板に対する要求はますます増大するものと考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の積層基板は、フレックス基板とフレックス基板とを熱硬化性樹脂の接着剤を用い積層していた。このため、従来の積層基板では、フレックス基板とフレックス基板とを積層する接着剤が、硬化時に粘度が下がり、空中配線層の周囲の空気層内に接着剤が回り込むことがあった。
【０００６】信号配線を空気中に置くという空中配線構造は、もともと、信号配線の周囲に誘電率の高いポリイミドが存在すると信号配線の高速伝送の妨げとなることから、真空の空気層を設けることが有利であるとの考えから出発したものである。空気層は誘電率が低く高速伝送を行う信号配線の周囲には不可欠なものであるので、この空気層に上記の如く接着剤が回り込むことは、その誘電率を著しく上昇させ、高周波領域における所期の高速な伝送線路の実現効果を著しく低減させることになる。
【０００７】そこで本発明の目的は、上記課題を解決し、信号配線の周囲の空気層を確保することのできる構造の高速伝送用積層基板及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【０００９】（１）請求項１の発明に係る高速伝送用積層基板は、銅箔と樹脂製絶縁基材からなるフレックス基板を用いた高速伝送用基板で、高速伝送用信号配線を有しその周囲が空気層からなる基板を積層した積層基板において、積層単位基板として、銅箔及び樹脂製絶縁基材間と、樹脂製絶縁基材の下面とに、それぞれ熱可塑性樹脂から成る接着剤を有する構造のフレックス基板を用いたことを特徴とする。樹脂製絶縁基材としてはポリイミド樹脂を用いることができる（請求項４）。
【００１０】本発明の場合、銅箔及び樹脂製絶縁基材間と樹脂製絶縁基材の下面とに設けた接着剤は、それぞれ熱可塑性樹脂から成るため、熱圧着時に、周囲の空気層内に回り込まない固さを呈する。従って、従来の接着剤として熱硬化性樹脂を使用した場合のように、熱圧着時に、高速伝送用信号配線の周囲の空気層に接着剤が回り込んで、その誘電率を著しく上昇させるという不都合を生じない。このため、本発明によればパルス信号の伝播速度の速い高速伝送用積層基板を得ることができる。
【００１１】（２）請求項２の発明は、前記フレックス基板の銅箔及び樹脂製絶縁基材間に熱可塑性樹脂から成る第１接着剤を、樹脂製絶縁基材の下面に熱可塑性樹脂から成る第２接着剤を設け、その両接着剤の物性値を異ならせ、熱圧着時に第１接着剤よりも第２接着剤の方が柔らかさを呈するようにしたことを特徴とする。
【００１２】この特徴によれば、熱圧着時に、第１接着剤及び第２接着剤が共に周囲の空気層内に回り込まない固さを呈すると共に、特に第２接着剤については、熱圧着時に銅箔の歪みを防止する柔らかさを呈することができる。
【００１３】（３）請求項３の発明は、前記銅箔及び樹脂製絶縁基材間の第１接着剤の融点が前記樹脂製絶縁基材の下面の第２接着剤の融点よりも高いことを特徴とする。
【００１４】この特徴によれば、第１接着剤は固く保ち、第２接着剤は柔らかくして熱圧着時の銅箔の歪みを防止することができる。
【００１５】（４）上記高速伝送用基板の製造方法としては、次のものがある。
【００１６】第１は、銅箔と樹脂製絶縁基材からなるフレックス基板を用いた高速伝送用基板で、高速伝送用信号配線を有しその周囲が空気層からなる基板を積層した高速伝送用基板の製造方法において、樹脂製絶縁基材の一方の面に熱可塑性樹脂から成る第１接着剤を設け、樹脂製絶縁基材の他方の面に熱可塑性樹脂から成る第２接着剤を設けたフレックス基板を用い、このフレックス基板に対して所定の空気層用の穴加工とバンプ用の穴加工とを行い、その後に、当該樹脂製絶縁基材の一方の面に銅箔をラミネートし、前記バンプ用の穴にめっきを行ってバンプを形成し、銅箔を所定の配線パターンにエッチングで加工して積層単位基板を作製し、同様にして得られた積層単位基板を所定の枚数重ねて、温度と圧力を加えて一括で積層加工を行うことを特徴とするものである（請求項５）。
【００１７】第２は、銅箔と樹脂製絶縁基材からなるフレックス基板を用いた高速伝送用基板で、高速伝送用信号配線を有しその周囲が空気層からなる基板を積層した高速伝送用基板の製造方法において、樹脂製絶縁基材の一方の面に銅箔を熱可塑性樹脂から成る第１接着剤でラミネートし、樹脂製絶縁基材の他方の面に熱可塑性樹脂から成る第２接着剤を設けたフレックス基板を用い、このフレックス基板に、前記第２接着剤の側から樹脂製絶縁基材及び接着剤を貫いて銅箔に達する所定の空気層用の穴加工とバンプ用の穴加工を行い、前記バンプ用の穴にめっきを行ってバンプを形成し、銅箔を所定の配線パターンにエッチングで加工して積層単位基板を作製し、同様にして得られた基板を所定の枚数重ねて、温度と圧力を加えて一括で積層加工を行うことを特徴とするものである（請求項６）。
【００１８】前記第１接着剤の融点が前記第２接着剤の融点よりも高いことが好ましい（請求項７）。前記樹脂製絶縁基材としてはポリイミド樹脂製絶縁基材を用いることができる（請求項８）。
【００１９】＜本発明の要点＞本発明の要点は、銅箔とポリイミド樹脂製絶縁基材の間の接着剤と、ポリイミド基板の下面の接着剤が熱可塑性樹脂で、且つ物性値が異なるものを用いて積層したことにある。
【００２０】ポリイミド基板の下面の接着剤に熱可塑性樹脂を用いることにより、加熱時に粘度が大幅に低下することなく、空気層への回り込みを防ぐことができるものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００２２】図１は本発明により得られる高速伝送用積層基板の断面図である。最下位のグランド用フレックス基板８の上に、順次に、中間のフレックス基板７と、最上位のフレックス基板７とが積層されている。
【００２３】積層単位基板であるフレックス基板７は、図２に示すように、ポリイミド樹脂製絶縁基材４と、その片面に第１接着剤５を介して設けた銅箔１と、ポリイミド樹脂製絶縁基材４の他の片面に設けた第２接着剤６とから構成されている。銅箔１及びポリイミド樹脂製絶縁基材４間に設けた第１接着剤と、ポリイミド樹脂製絶縁基材４の下面に設けた第２接着剤とは、それぞれ熱可塑性樹脂の接着剤から成る。
【００２４】図３に信号配線２及び銅箔１をポリイミド樹脂製絶縁基材から離した状態を示す。図３に示すように、銅箔１には所定の配線パターン１１が形成されており、その一部として高速伝送用の信号配線（信号線）２を有している。また、フレックス基板７のポリイミド樹脂製絶縁基材４には、信号配線２の下面に所定の空気層用の穴９が開いている。信号配線２はこの穴９の領域を通過しており、従って、信号配線２の周囲には図１に示すように空気層１０が形成されている。
【００２５】また、フレックス基板７のポリイミド樹脂製絶縁基材４には、小径のバンプ用の穴１２が設けられ、内部にめっきを施すことで、両面を導通するバンプ３が形成されている。最上位のフレックス基板７、中間のフレックス基板７及び最下位のフレックス基板８の銅箔１は、このバンプ３により、図４に示すように電気的に接続されている。従って、信号配線２の周囲に空気層１０を備え、その空気層１０の他側にグランド層を備えた高速伝送路を形成している。
【００２６】なお、最下位のフレックス基板８には、空気層用の穴９やバンプ３は特には設けられていない。しかし、上記フレックス基板７と同じく空気層用の穴９及びバンプ３を具備する構成とすることもできる。
【００２７】上記の様な積層構造を得る場合には、フレックス基板７を順次に積層し、加熱圧着することにより所望の高速伝送用積層基板とする。
【００２８】従来は、接着剤５、６として熱硬化性の樹脂を使用していた。つまり熱圧着時においては、無硬化性の樹脂を使用した状態にあり、このため、樹脂が水のように流れてしまうことから真空の空気層１０の気密性を保つことができなかった。これに対して本実施形態の場合には、熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂から成る接着剤を使用しているため、熱圧着時においてはあたかも無可塑性の樹脂を使用しているような状態にあり、接着部に溶けて流れるということはなく、良好な圧着が可能となる。よって、従来のように、信号配線２の周囲の空気層に接着剤が回り込んで、その誘電率を著しく上昇させるという不都合を生じない。このため、パルス信号の伝播速度の速い高速伝送用積層基板を得ることができる。
【００２９】また、フレックス基板７における銅箔１及びポリイミド樹脂製絶縁基材４間の第１接着剤５と、ポリイミド樹脂製絶縁基材４の下面の第２接着剤は、その物性値を異ならせてあり、熱圧着時に第１接着剤５よりも第２接着剤６の方が柔らかさを呈するようにしてある。具体的には、第１接着剤５と第２接着剤６はその物性値が異なり、熱圧着時に第１接着剤５よりも第２接着剤６の方が柔らかさを呈するように、第１接着剤５の融点の方が第２接着剤６の融点よりも高くなっている。この結果、第１接着剤５及び第２接着剤６は、その熱可塑性樹脂の属性として、積層し熱圧着する際に、周囲の空気層内に回り込まない固さを呈する一方、特に第２接着剤６については、熱圧着時に銅箔の歪みを防止する柔らかさを呈する。換言すれば、上方の第１接着剤５を固く保ち、下方の第２接着剤６は柔らかくして熱圧着時の銅箔の歪みを防止した構成として、適切な加熱圧着を可能としている。
【００３０】次に、製造方法について述べる。
【００３１】＜実施例１＞（図５、図７）
図１に示すような高速伝送を行う信号配線２と銅箔１及びポリイミド樹脂製絶縁基材４からなるフレックス基板７を積層して積層基板を作成する際に、図５（Ａ）、図７（Ａ）で示すように、銅箔１とポリイミド樹脂製絶縁基材４との間に接着剤５とポリイミド樹脂製絶縁基材４の下面に接着剤６とから構成しているフレックス基板７１を用いる。そして、図５で示すように以下の工程（Ａ）〜（Ｆ）で積層用の基板（積層単位基板）を作製した。
【００３２】（Ａ）ポリイミド樹脂製絶縁基材４と、その上下面の一方の面に設けた第１接着剤５と、他方の面に設けた第２接着剤６とからなるフレックス基板７１を用意する。第１接着剤と第２接着剤は、それぞれ熱可塑性樹脂から成る。この第１接着剤５と第２接着剤６はその物性値を異ならせてあり、熱圧着時に第１接着剤５よりも第２接着剤６の方が柔らかさを呈するように、第１接着剤５の融点の方が第２接着剤６の融点よりも高くしてある。
【００３３】（Ｂ）フレックス基板７１に所定の空気層用の穴９を加工する。
【００３４】（Ｃ）所定の空気層用の穴９を設けたフレックス基板７１Ｂに小径のバンプ用の穴１２を加工する。
【００３５】（Ｄ）上記所定の空気層用の穴９及びバンプ用の穴１２を具備するフレックス基板７１Ｃの片面、図５では第１接着剤５側に、銅箔１をラミネートする。
【００３６】（Ｅ）銅箔１をラミネートしたフレックス基板７１Ｄに対し、バンプ用の穴１２にめっきを施してバンプ３を形成する。
【００３７】（Ｆ）バンプ３の形成されたフレックス基板７１Ｅに対し、エッチングにより、銅箔１を所定の配線パターン１１に加工し、所定のフレックス基板７とする。図７に、信号配線２をクロスする切断面箇所の異なる断面図にて上記製造工程を示す。
【００３８】この様にして得られたフレックス基板７を所定の枚数重ねて一括加熱加圧を行い、図１の構成の高速伝送用積層基板を得た。
【００３９】この方法で加工した積層基板の断面形状は、図１に示すように、信号配線２の周囲に接着剤の回り込みのない空気層を形成できた。
【００４０】＜実施例２＞（図６、図８）
図１に示すような高速伝送を行う信号配線２と銅箔１及びポリイミド樹脂製絶縁基材４からなるフレックス基板を積層して積層基板を作製する際に、図６（Ａ）、図８（Ａ）に示すように、予め銅箔１をポリイミド樹脂製絶縁基材４に接着剤５でラミネートし、ポリイミド樹脂製絶縁基材４の下面に接着剤６を設けたフレックス基板を用い、図６で示すように以下の工程（Ａ）〜（Ｆ）で積層用の基板（積層単位基板）を作製した。
【００４１】（Ａ）ポリイミド樹脂製絶縁基材４と、その上下面の一方の面に設けた第１接着剤５と、他方の面に設けた第２接着剤６と、第１接着剤５を介してポリイミド樹脂製絶縁基材４の一方の面に設けた銅箔１からなるフレックス基板７２を用意する。第１接着剤と第２接着剤は、それぞれ熱可塑性樹脂から成る。この第１接着剤５と第２接着剤６はその物性値を異ならせてあり、熱圧着時に第１接着剤５よりも第２接着剤６の方が柔らかさを呈するように、第１接着剤５の融点の方が第２接着剤６の融点よりも高くしてある。
【００４２】（Ｂ）フレックス基板７２に接着剤６側から銅箔１に達する所定の空気層用の穴９を加工する。
【００４３】（Ｃ）所定の空気層用の穴９を設けたフレックス基板７２Ｂに、接着剤６側から銅箔１に達する小径のバンプ用の穴１２を加工する。
【００４４】（Ｄ）バンプ用の穴１２を設けたフレックス基板７２Ｃに対し、そのバンプ用の穴１２にめっきを施してバンプ３を形成する。
（Ｅ）バンプ３の形成されたフレックス基板７２Ｄに対し、エッチングにより、銅箔１を所定の配線パターン１１に加工し、所定のフレックス基板７とする。図８に、信号配線２をクロスする切断面箇所の異なる断面にて上記製造工程を示す。
【００４５】この様にして得られた基板を所定の枚数重ねて一括加熱加圧により積層を行い、積層基板を得た。
【００４６】この方法で加工した積層基板の断面形状は、図１に示すように、信号配線２の周囲に接着剤の回り込みのない空気層を形成できた。
【００４７】図３に、信号配線２及び銅箔１をポリイミド樹脂製絶縁基材４から離した状態を示す。信号配線２の下面には空気層用の穴９が開いており、かつ、両隣の銅箔１との間にも空気層がある。この様な構造のフレックス基板を積層することにより、信号配線２の周囲に空気層が形成できる。
【００４８】図４に、上記信号配線２と最下位位のフレックス基板８の銅箔１（グランド線を形成）の位置関係を導通部のみの表示で示す。最上位のフレックス基板７、中間のフレックス基板７及び最下位のフレックス基板８の銅箔１は、バンプ３により電気的に接続される。従って、フレックス基板８の銅箔１をグランドに接続することにより、信号配線２周囲に空気層及びグランド層を形成することができる。
【００４９】本実施形態により得られる高速伝送用積層基板は、各種高速伝送部品を搭載する基板に適している。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
【００５１】（１）請求項１〜４に記載の発明によれば、銅箔及び樹脂製絶縁基材間と樹脂製絶縁基材の下面とに設けた接着剤は、それぞれ熱可塑性樹脂から成るため、熱圧着すべく積層した際に、周囲の空気層内に回り込まない固さを呈する。従って、従来の接着剤として熱硬化性樹脂を使用した場合のように、積層し熱圧着した際に、高速伝送用信号配線の周囲の空気層に接着剤が回り込んで、その誘電率を著しく上昇させるという不都合を生じない。このため、本発明によればパルス信号の伝播速度の速い高速伝送用積層基板を得ることができる。
【００５２】また、熱圧着時に第１接着剤よりも第２接着剤の方が柔らかさを呈するようにしたので、熱圧着すべく積層した際に、第１接着剤及び第２接着剤が共に周囲の空気層内に回り込まないだけでなく、特に第２接着剤により熱圧着時に銅箔に歪みが生まれるのを防止することができる。
【００５３】（２）また請求項５〜８に記載の発明によれば、積層した際に高速伝送用信号配線の周囲の空気層に接着剤が回り込んで、その誘電率を著しく上昇させるという不都合を防止した高速伝送用基板を容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る高速伝送用積層基板の断面図である。
【図２】本発明の高速伝送用積層基板に用いたフレックス基板の断面図である。
【図３】本発明の高速伝送用積層基板における信号配線とその周囲の状況を示した部分斜視図である。
【図４】本発明の高速伝送用積層基板における信号配線と銅箔の接続状況を示した斜視図である。
【図５】本発明の製造方法の一実施例を示した断面図である。
【図６】本発明の製造方法の他の実施例を示した断面図である。
【図７】図５の本発明の製造方法の一実施例を、異なる断面にて示した図である。
【図８】図６の本発明の製造方法の他の実施例を、異なる断面にて示した図である。
【符号の説明】
１銅箔
２信号配線
３バンプ
４ポリイミド樹脂製絶縁基材
５第１接着剤
６第２接着剤
７フレックス基板
８２メタルのフレックス基板
９空気層用の穴
１０空気層

【特許請求の範囲】
【請求項１】銅箔と樹脂製絶縁基材からなるフレックス基板を用いた高速伝送用基板で、高速伝送用信号配線を有し、その周囲が空気層からなる基板を積層した積層基板において、積層単位基板として、銅箔及び樹脂製絶縁基材間と、樹脂製絶縁基材の下面とに、それぞれ熱可塑性樹脂から成る接着剤を有する構造のフレックス基板を用いたことを特徴とする高速伝送用積層基板。
【請求項２】前記フレックス基板の銅箔及び樹脂製絶縁基材間に熱可塑性樹脂から成る第１接着剤を、樹脂製絶縁基材の下面に熱可塑性樹脂から成る第２接着剤を設け、その両接着剤の物性値を異ならせ、熱圧着時に第１接着剤よりも第２接着剤の方が柔らかさを呈するようにしたことを特徴とする請求項１記載の高速伝送用積層基板。
【請求項３】前記銅箔及び樹脂製絶縁基材間の第１接着剤の融点が前記樹脂製絶縁基材の下面の第２接着剤の融点よりも高いことを特徴とする請求項２記載の高速伝送用積層基板。
【請求項４】前記樹脂製絶縁基材がポリイミド樹脂から成ることを特徴とする請求項１、２又は３記載の高速伝送用積層基板。
【請求項５】銅箔と樹脂製絶縁基材からなるフレックス基板を用いた高速伝送用基板で、高速伝送用信号配線を有し、その周囲が空気層からなる基板を積層した高速伝送用基板の製造方法において、樹脂製絶縁基材の一方の面に熱可塑性樹脂から成る第１接着剤を設け、樹脂製絶縁基材の他方の面に熱可塑性樹脂から成る第２接着剤を設けたフレックス基板を用い、このフレックス基板に対して所定の空気層用の穴加工とバンプ用の穴加工とを行い、その後に、当該樹脂製絶縁基材の一方の面に銅箔をラミネートし、前記バンプ用の穴にめっきを行ってバンプを形成し、銅箔を所定の配線パターンにエッチングで加工して積層単位基板を作製し、同様にして得られた積層単位基板を所定の枚数重ねて、温度と圧力を加えて一括で積層加工を行うことを特徴とする高速伝送用積層基板の製造方法。
【請求項６】銅箔と樹脂製絶縁基材からなるフレックス基板を用いた高速伝送用基板で、高速伝送用信号配線を有し、その周囲が空気層からなる基板を積層した高速伝送用基板の製造方法において、樹脂製絶縁基材の一方の面に銅箔を熱可塑性樹脂から成る第１接着剤でラミネートし、樹脂製絶縁基材の他方の面に熱可塑性樹脂から成る第２接着剤を設けたフレックス基板を用い、このフレックス基板に、前記第２接着剤の側から樹脂製絶縁基材及び接着剤を貫いて銅箔に達する所定の空気層用の穴加工とバンプ用の穴加工を行い、前記バンプ用の穴にめっきを行ってバンプを形成し、銅箔を所定の配線パターンにエッチングで加工して積層単位基板を作製し、同様にして得られた基板を所定の枚数重ねて、温度と圧力を加えて一括で積層加工を行うことを特徴とする高速伝送用積層基板の製造方法。
【請求項７】前記第１接着剤の融点が前記第２接着剤の融点よりも高いことを特徴とする請求項５又は６記載の高速伝送用積層基板の製造方法。
【請求項８】前記樹脂製絶縁基材としてポリイミド樹脂製絶縁基材を用いることを特徴とする請求項５、６又は７記載の高速伝送用積層基板の製造方法。

【図１】