(57)【要約】【課題】簡単な構成で高い耐屈曲性や安定性を備えるとともに、高速伝送、配線のファイン化を容易に可能にしたフレキシブル配線基板とその製造方法を提供する。【解決手段】フレキシブルな絶縁性のベースフィルム１２，２４に圧延銅箔１４，２６による配線パターン１８が形成された銅張積層板１６を有する。銅張積層板１６の圧延銅箔１４，２６の導体層が対面した間に介在した絶縁シート２７と、絶縁シート２７中に配置され各導体層に接続されて各導体層間を導通させる銅ボール２２とを備える。配線パターン１８と銅ボール２２の表面とが圧接し、銅ボール２２表面の金属が配線パターン１８の圧延銅箔１４により周囲に押し広げられて接合して成る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルな絶縁性のベースフィルムに金属箔による導体層が形成された積層板と、前記積層板の導体層同士が対面した間に介在した絶縁層と、前記絶縁層中に配置され前記各導体層に接続されて前記各導体層間を導通させる金属ボールとを備え、前記導体層と前記金属ボール表面とが圧接し前記金属ボール表面の金属が前記導体層により周囲に押し広げられて接合して成ることを特徴とするフレキシブル配線基板。
【請求項２】
前記金属箔は圧延銅箔であり、前記金属ボールは銅ボールであることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル配線基板。
【請求項３】
互いに対面した前記積層板の少なくとも一方の、前記金属ボール表面と対向する部分の前記導体層が、前記金属ボールの表面形状に湾曲されて、前記金属ボール表面と前記積層板の前記導体層とが接合されていることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル配線基板。
【請求項４】
フレキシブルな絶縁性のベースフィルムに金属箔による導体層が形成された積層板の導体層同士を対面させ、絶縁層を介して貼り合わせ、前記絶縁層中の金属ボールを前記各積層板の各導体層に接続させ、前記積層板を加圧して前記金属ボールを塑性変形させ、前記導体層の所定位置と前記金属ボール表面とが圧接し、前記金属ボール表面の金属が前記導体層により周囲に押し広げられて接合することを特徴とするフレキシブル配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁層は熱硬化性樹脂であり、前記積層板の加圧とともに加熱して、前記金属ボールと前記導体層の接合とともに、前記各積層板と前記絶縁層を接着することを特徴とする請求項３記載のフレキシブル配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記積層板を加圧して前記金属ボールを塑性変形させるとともに、互いに対面した前記積層板の少なくとも一方の、前記金属ボール表面と対向する部分の前記導体層を、前記金属ボールの表面形状に湾曲させて、前記金属ボール表面と前記積層板の前記導体層とを接合することを特徴とする請求項４記載のフレキシブル配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記金属ボール表面にハンダメッキが施され、前記金属ボールを一方の前記導体層にはんだ付けした後、前記絶縁層とともに他方の前記積層板を押圧して、前記絶縁層に前記金属ボールを貫通させて、前記他方の積層板の導体層と前記金属ボールとを接合することを特徴とする請求項４記載のフレキシブル配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数層のプリント配線が施されたフレキシブル配線基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の進歩の中で、携帯電話やパソコンの多機能化が進むとともに、ますます小型化している。このような電子機器の内部の配線基板として、フレキシブル配線基板や多層配線基板が多く用いられている。そして、それらの配線パターンに要求される性能として、高密度化と共に、電気信号がドライブ側からレシーブ側に伝送される時に、配線基板内でジッタや減衰なしに高速で伝送されることが求められている。
【０００３】
また、例えばパソコンに搭載されたＤＶＤあるいはＣＤのドライブ装置等においては、ディスクセット部である可動部と本体側の固定部との間をつなぐ配線材に対して、出し入れの動きに追従可能な屈曲性が求められている。さらに近年、このような機器内の配線材では、パターンの屈曲性のみならず、パターンのファイン化や高速伝送性も要求されるようになってきている。
【０００４】
これらの要求に対しては、一般的には両面フレキシブルプリント配線基板が多く用いられている。両面フレキシブルプリント配線基板は、図３に示すように、ベースフィルム１の両面に銅箔３が張り付けられた両面銅張積層板２の所定位置にスルーホール４を形成し、スルーホール４内に無電解メッキを施した後、銅メッキ５を行い、表裏の銅箔３の導通を図っている。さらに、表面の銅箔３に対してエッチングを行い、配線基板の表面に配線パターン６を形成する。そして、表裏面を、ソルダーレジストやカバーレイフィルム８により覆い、両面フレキシブル配線基板１０が完成する。
【０００５】
このような配線基板において、高速伝送化については、配線パターンとしてマイクロストリップラインあるいはストリップラインを形成することにより、また配線のファイン化および屈曲性については、銅メッキ等の導体部分をできるだけ薄くすることにより各々の要求を満たすようにしている。
【０００６】
また、各配線層間の電気的接続構造について、スルーホールやビアを用いない構造として、特許文献１〜３に開示されているように、互いに対面する配線基板の配線パターン間に、銅粒子や表面に金属メッキを施した樹脂粒子を介在させ、対面する配線パターンの各電極間を電気的に接続して成る多層配線基板がある。
【特許文献１】特開２００５−２７７１１２号公報
【特許文献２】特開昭５８−９５８９４号公報
【特許文献３】特開２００１−７７５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図３に示したような両面配線基板では、基板表裏の導通を図るためにはスルーホール４やビアが必要となり、スルーホール４等を導電化するめに銅メッキ施している。これにより、銅張積層板２の銅箔３の表面に銅メッキ５がさらに形成され、銅箔層の厚みが増加し、エッチングの精度が低下してファインパターンの作製が困難になると言う問題があった。さらに、銅箔３の厚みが厚くなることで屈曲性が低下する。しかも、メッキした銅は電解銅であり、結晶構造が脆く弾性が少なく、フレキシブル配線基板としての屈曲性をさらに低下させてしまうものであった。
【０００８】
一方、信号の高速伝送化については、配線パターンのストリップライン、マイクロストリップラインともに、基板の反対側にはグランド面が必要である。しかし、ファインパターン形成ができない為、インピーダンスコントロールに制約が出てきて、グランド面となる導体層の形成が全面銅という構成にできず、メッシュ形状の銅箔の構成となる。そのためにクロストークの低減が不充分となり、高速伝送性が充分ではないものであった。
【０００９】
さらに、特許文献１〜３に開示された配線基板の構造においても、スルーホールの導電化のために配線パターン等には銅張積層板の銅箔の表面にさらに銅メッキが施されており、しかも多層配線基板についてのものであり、屈曲性については考慮されていない。また、データの高速伝送性や配線パターンのファイン化についても考慮されたものではない。さらに、表面にハンダメッキされた粒子を用いて電極との接続が成されているので、後工程で部品を実装する際のリフロー工程で、粒子表面のハンダが溶融し接続状態が不安定になったり断線したりしやすいものである。
【００１０】
従って、配線基板において、安定な構造で、高速伝送性、耐屈曲性、配線のファイン化を同時に満足するものは従来なく、これらの要求を満たすフレキシブル配線基板が求められていた。
【００１１】
本発明は、上記な背景技術に鑑みて成されたもので、簡単な構成で高い耐屈曲性や安定性を備えるとともに、高速伝送、配線のファイン化を容易に可能にしたフレキシブル配線基板と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】
【００１２】
フレキシブルな絶縁性のベースフィルムに銅等の金属箔による導体層が形成された積層板と、前記積層板の導体層同士が対面した間に介在した絶縁層と、前記絶縁層中に配置され前記各導体層に接続されて前記各導体層間を導通させる金属ボールとを備え、前記導体層と前記金属ボール表面とが圧接し前記金属ボール表面の金属が前記導体層により周囲に押し広げられて接合して成るフレキシブル配線基板である。特に、前記金属箔は圧延銅箔であり、前記金属ボールは銅ボールである。
【００１３】
さらに、互いに対面した前記積層板の少なくとも一方の、前記金属ボール表面と対向する部分の前記導体層が、前記金属ボールの表面形状に湾曲されて、前記金属ボール表面と前記積層板の前記導体層とが接合されている。
【００１４】
またこの発明は、フレキシブルな絶縁性のベースフィルムに金属箔による導体層が形成された積層板の導体層同士を対面させ、絶縁層を介して貼り合わせ、前記絶縁層中の金属ボールを前記各積層板の各導体層に接続させ、前記積層板を加圧して前記金属ボールを塑性変形させ、前記導体層の所定位置と前記金属ボール表面とが圧接し、前記金属ボール表面の金属が前記導体層により周囲に押し広げられて接合するフレキシブル配線基板の製造方法である。
【００１５】
前記絶縁層は熱硬化性樹脂であり、前記積層板の加圧とともに加熱して、前記金属ボールと前記導体層の接合とともに、前記各積層板と前記絶縁層を接着するものである。
【００１６】
さらに、前記積層板を加圧して前記金属ボールを塑性変形させるとともに、互いに対面した前記積層板の少なくとも一方の、前記金属ボール表面と対向する部分の前記導体層を、前記金属ボールの表面形状に湾曲させて、前記金属ボール表面と前記積層板の前記導体層とを接合するものである。
【００１７】
前記金属ボール表面にハンダメッキが施され、前記金属ボールを一方の前記導体層にはんだ付けした後、前記絶縁層とともに他方の前記積層板を押圧して、前記絶縁層に前記金属ボールを貫通させて、前記他方の積層板の導体層と前記金属ボールとを接合するものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明のフレキシブル配線基板とその製造方法によれば、耐屈曲性が高く、耐久性があり、配線をファイン化してグランド配線を広幅に形成することができ、インピーダンスコントロールが容易になり、高速伝送性が良いフレキシブル配線基板を容易に製造することができる。これにより、パソコンや携帯端末等の先端的電子機器に要求されている高速伝送用配線基板を、簡単に安価に提供することが出来るものである。
【００１９】
また、導体層と金属ボールとの接合も確実であり、薄くしかも信頼性の高いフレキシブル配線基板を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明のフレキシブル配線基板の第一実施形態について、図１を基にして説明する。この実施形態のフレキシブル配線基板は、図１（ｅ）に示すように、柔軟なフレキシブル配線基板２０であって、その中心部には、厚さが例えば１０〜５０μｍ程度のポリイミド等のベースフィルム１２が位置し、その一方の表面に数〜数十μｍ程度、例えば１２μｍの圧延銅箔１４が貼り付けられた銅張積層板１６から成る。圧延銅箔１４は、電気銅をインゴットに鋳造し、圧延・焼鈍を繰り返して箔状にしたもので、結晶が電解銅箔と比較して大きく耐屈曲性が高い。
【００２１】
銅張積層板１６の圧延銅箔１４は、導体層である電子回路の配線パターンや電極等の配線パターン１８に形成されている。配線パターン１８上には、例えば５０μｍ程度の厚さのエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の絶縁層である絶縁シート２７が積層されている。絶縁シート２７中には、この絶縁シート２７の厚さよりも直径の大きい、例えば直径６０μｍの銅ボール２２が所定位置に埋め込まれている。
【００２２】
絶縁シート２７の表面には、導体層であるグランド部となる圧延銅箔２６がポリイミド等のベースフィルム２４全面に設けられた片面銅箔の銅張積層板２８が、銅ボール２２に接して貼り付けられている。これにより、グランド部の圧延銅箔２６と配線パターン１８とは、銅ボール２２により電気的導通が図られる。なお、銅ボール２２は、圧縮により塑性変形しており、断面が楕円状につぶされている。そして、銅ボール２２の表面と配線パターン１８の圧延銅箔１４が圧接し、銅ボール２２の表面の金属が配線パターン１８の圧延銅箔１４により周囲に押し広げられて接合している。グランド部２６の圧延銅箔２６も、銅ボール２２の反対側の表面に同様に圧接されて接続している。
【００２３】
さらにこの状態で、互いに対面した銅張積層板１６，２８は、銅ボール２２の表面と対向する部分の圧延銅箔１４，２６が、銅ボール２２の表面形状に湾曲されて外側に膨出した状態で圧接して形成されている。
【００２４】
次にこの実施形態のフレキシブル配線基板２０の製造方法について、図１を基にして説明する。このフレキシブル配線基板２０の製造方法は、まず、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、銅張積層板１６に対して、公知の方法により、配線パターン形成用のエッチングレジストを設けて、所定の配線パターン１８を形成する。
【００２５】
次に、図１（ｃ）に示すように、銅ボール２２が熱硬化性樹脂の絶縁シート２７の所定位置に埋設された絶縁シート２７を、配線パターン１８に対して位置合わせして貼り付ける。このとき、絶縁シート２７には、剥離フィルム２９が貼り付けられた状態で、加圧及び加熱して貼り付ける。貼り付け条件は、例えば約１００℃に加熱したゴムローラにより、１ｋｇ／ｃｍの圧力で押圧する。この後、図１（ｄ）に示すように、剥離フィルム２９を除去する。この状態で、銅ボール２２は、絶縁シート２７の表面から一部が露出している。
【００２６】
そして、グランド部の配線となる圧延銅箔２６が片面全面に設けられた銅張積層板２８を位置合わせして貼り付け、例えば約１７０℃、１０ｋｇ／ｃｍ、５分間熱プレスし、上下の銅張積層板１６，２８のベースフィルム１２，２４を、絶縁シート２７及び銅ボール２２を挟んで接合する。その後、さらに、１７０℃で６０分間加熱処理し、熱硬化性樹脂の絶縁シート２７を完全に硬化させる。
【００２７】
これにより、図１（ｅ）に示すように、銅ボール２２が加圧により塑性変形し、断面が楕円状につぶされ、銅ボール２２の表面と配線パターン１８の圧延銅箔１４が圧接され接続する。同様に、グランド部２６の圧延銅箔２６も、銅ボール２２の表面に圧接されて接続する。さらに、銅張積層板１６，２８が加圧により、銅ボール２２の湾曲形状に塑性変形し、銅ボール２２と対面した銅張積層板１６，２８の圧延銅箔１４，２６の少なくとも一方が、銅ボール２２の表面形状にあわせて湾曲して外側に膨らむ。これにより、圧延銅箔１４，２６と銅ボール２２表面との接触面積が増大し、より電気的接続が確実になり、信頼性の高いものとすることが出来る。また、圧延銅箔１４，２６と銅ボール２２は同じ金属材料であり、圧接による接合の相性が良く、確実な接続が成される。
【００２８】
この実施形態のフレキシブル配線基板２０によれば、屈曲性の良好な圧延銅箔１４，２６を各々備えた銅張積層板１６，２８により両面基板を形成し、屈曲性の極めて良好なフレキシブル配線基板２０を形成することが出来る。さらに、片面に薄い圧延銅箔１４，２６が各々形成され、基板の配線をファイン化することにより、両面基板のファイン化を容易に達成することが出来る。また、ファイン配線の両面基板であるフレキシブル配線基板２０を用いることにより、グランド配線を広幅に配線出来る様になり、インピーダンスコントロールが容易になった。さらに、パソコン等の電子機器に要求されている高速伝送用配線基板を、簡単且つ安価に製造することが出来るものである。
【００２９】
次に、この発明のフレキシブル配線基板の第二実施形態について、図２を基にして説明する。ここで、上記実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態のフレキシブル配線基板３０は、銅ボール２２の表面に、Ｓｎ−Ａｇ等のハンダメッキ３４が施されているものである。
【００３０】
銅張積層板１６，２８により銅ボール２２が挟持された状態で、銅ボール２２は加圧により塑性変形し、断面が楕円状につぶされる。さらに、銅ボール２２の表面のハンダメッキ３４が、配線パターン１８により押しのけられ、銅ボール２２が配線パターン１８の圧延銅箔１４の電極に直接に圧接している。同様に、グランド部の圧延銅箔２６も、銅ボール２２の表面のハンダメッキ３４が周囲に押しのけられて、銅ボール２２が直接に圧延銅箔２６に圧接している。
【００３１】
次にこの実施形態のフレキシブル配線基板３０の製造方法について、図２を基にして説明する。このフレキシブル配線基板２０の製造方法は、まず、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、銅張積層板１６に対して、公知の方法により、配線パターン形成用のエッチングレジストを設けて、所定の配線パターン１８を形成する。
【００３２】
次に、図２（ｃ）に示すように、銅ボール２２と接続する位置にハンダ用のフラックス３２を塗布または印刷する。
【００３３】
この後、ハンダメッキ３４を有した銅ボール２２を、フラックス３２を設けた位置に載置し、リフロー炉に入れて表面のハンダをフローさせて、銅ボール２２を配線パターン１８の電極に固定する。
【００３４】
さらに、図２（ｅ）、（ｆ）に示すように、グランド配線となる圧延銅箔２６がベースフィルム２４全面に設けられた片面銅箔の銅張積層板２８を、圧延銅箔２６側をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の絶縁シート２７に積層する。
【００３５】
そして、図２（ｇ）に示すように、熱硬化性樹脂の絶縁シート２７が積層された銅張積層板２８を位置合わせして、絶縁シート２７側を配線パターン１８に向けて貼り付け、押圧する。このときも、例えば約１７０℃、１０ｋｇ／ｃｍ、５分間熱プレスする。これにより、図２（ｈ）に示すように、絶縁シート２７を銅ボール２２が貫通して、銅張積層板２８の圧延銅箔２６に銅ボール２２が接続する。その後、さらに、１７０℃で６０分間加熱処理し、絶縁シート２７の熱硬化性樹脂を完全に硬化させる。
【００３６】
このとき、銅張積層板１６，２８が加圧により、銅ボール２２の湾曲形状に塑性変形し、銅ボール２２と対面した銅張積層板１６，２８の圧延銅箔１４，２６の少なくとも一方が、銅ボール２２の表面形状にあわせて湾曲して外側に膨らみ、上記実施形態と同様に、圧延銅箔１４，２６と銅ボール２２表面との接触面積が増大し、より電気的接続が確実になり、信頼性の高いものとすることが出来る。
【００３７】
この実施形態のフレキシブル配線基板３０によっても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、予め銅ボール２２をはんだ付けして両面基板を形成するので、銅ボール２２の位置が正確に位置決めされ、ファインパターンの回路等にも精度良く対応可能なものである。
【００３８】
なお、この発明のフレキシブル配線基板とその製造方法は上記実施形態に限定されるものではなく、金属箔は圧延銅箔以外の圧延金属箔や耐屈曲性の高い結晶構造の銅箔等の金属箔でも良い。また、両面基板以外の多層基板でも良く、屈曲性を満たせば３層以上の多層基板でも良い。金属ボールも銅ボール以外の金属粒でも良く、適宜材質を選択することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の第一実施形態のフレキシブル配線基板の製造工程を示す概略縦断面図である。
【図２】この発明の第二実施形態のフレキシブル配線基板の製造工程を示す概略縦断面図である。
【図３】従来のフレキシブル配線基板の製造工程を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１２，２４  ベースフィルム
１４，２６  圧延銅箔
１６，２８  銅張積層板
１８  配線パターン
２０，３０  フレキシブル配線基板
２２  銅ボール
２７  絶縁シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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