(57)【要約】  製造時の積層工程や、繰り返して変形を生じるような製品の使用時にも導体層に断線を生じることのない、信頼性の高いフレキシブル基板を提供する。  樹脂層１と導体層２とを積層してなるフレキシブル基板１０において、導体層２を、第１の金属からなる第１導体層２１と、樹脂層と第１導体層との間に位置するように配設された、第１の金属よりも延性の高い第２の金属からなる第２導体層２２とを備えた構成とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂層と導体層とを積層してなるフレキシブル基板において、
前記導体層は、第１の金属からなる第１導体層と、前記樹脂層と前記第１導体層との間に位置するように配設された、前記第１の金属よりも延性の高い第２の金属からなる第２導体層と
を備えていることを特徴とするフレキシブル基板。
【請求項２】
前記第２の金属は、前記第１の金属の粒成長を抑制するものであることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板。
【請求項３】
前記第２導体層は、前記樹脂層と接するように配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル基板。
【請求項４】
前記第２導体層は、前記第１導体層と接するように配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフレキシブル基板。
【請求項５】
前記第２導体層は、前記導体層と前記樹脂層との界面全面に存在することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフレキシブル基板。
【請求項６】
前記第２導体層の少なくとも一部は、前記第１の金属と前記第２の金属を構成成分とする合金を含有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフレキシブル基板。
【請求項７】
前記合金は、前記導体層と前記樹脂層とを積層する工程で形成されるものであることを特徴とする請求項６に記載のフレキシブル基板。
【請求項８】
前記第１導体層を構成する前記第１の金属は、Ｃｕを主成分とするものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のフレキシブル基板。
【請求項９】
前記第２導体層を構成する前記第２の金属は、Ｃｏおよび／またはＮｉを主成分とするものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のフレキシブル基板。
【請求項１０】
前記樹脂層は、熱可塑性樹脂よりなるものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のフレキシブル基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層基板に関し、詳しくは、湾曲させたり折り曲げたりすることが可能なフレキシブル基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
湾曲させたり、折り曲げたりすることが可能なフレキシブル基板は、空間的に狭い実装領域に用いるのに適していることから、近年、カメラ、携帯電話、パーソナルコンピュータ、プリンター、ハードディスクドライブなどの電子機器に広く用いられるに至っている。なお、電子機器が小型化するにつれて、フレキシブル基板も小型化、高密度化し、多層化が進行している。【０００３】
このようなフレキシブル基板の一つとして、熱可塑性樹脂であるポリイミドフィルムと銅箔（導体層）を積層してなるフレキシブル基板（フレキシブルプリント回路板）が知られている（特許文献１、段落００１４など参照）。【０００４】
ところで、フレキシブル基板は、上述のように、空間的に狭い領域に実装するのに適しているとともに、繰り返して湾曲させたり折り曲げたりすることが可能であることから、使用の際に必然的に変形を生じるような電子機器に用いるのに適している。【０００５】
しかしながら、フレキシブル基板においては、小型、高密度化が進み、導体層（内部導体パターンなど）が微細化すると、それに伴って湾曲や折り曲げなどの変形の際に繰り返して応力が加わる部分で導体層（内部導体パターンなど）が断線しやすいという問題点がある。【０００６】
また、熱可塑性樹脂層と導体層（内部導体パターンなど）を積層、圧着して多層化する方法でフレキシブル基板を製造する場合に、多層化の工程で、内部導体パターンの粗密によって圧着の際に加わる圧力にばらつきが生じ大きな応力が加わる部分で導体層（内部導体パターンなど）が断線しやすいという問題点がある。【０００７】
そのため、製造時の積層、圧着の工程において、あるいは、製品の段階での繰り返して変形を生じるような使用により、導体層（内部導体パターンなど）に断線を生じることのない、信頼性の高いフレキシブル基板が求められているのが実情である。【０００８】
なお、上記特許文献１のフレキシブル基板は、例えば、絞り成形法により所定の温度（例えば３００℃）で成形して、所望の形状のフレキシブルプリント回路板を得る用途に用いられるものであり（特許文献１、段落００１５参照）、使用の際に繰り返して変形を生じるような用途に適用できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−２４５４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するものであり、製造時の積層、圧着の工程において、あるいは、製品の段階での繰り返して変形を生じるような使用を行った場合にも、導体層（内部導体パターンなど）に断線を生じることのない、生産性に優れ、信頼性の高いフレキシブル基板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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のフレキシブル基板は、
樹脂層と導体層とを積層してなるフレキシブル基板において、
前記導体層は、第１の金属からなる第１導体層と、
前記樹脂層と前記第１導体層との間に位置するように配設された、前記第１の金属よりも延性の高い第２の金属からなる第２導体層と
を備えていることを特徴としている。【００１２】
また、前記第２の金属は、前記第１の金属の粒成長を抑制するものであることを特徴としている。【００１３】
前記第２導体層は、前記樹脂層と接するように配設されていることが望ましい。【００１４】
また、前記第２導体層は、前記第１導体層と接するように配設されていることが望ましい。【００１５】
さらに、前記第２導体層は、前記導体層と前記樹脂層との界面全面に存在していることが望ましい。【００１６】
前記第２導体層の少なくとも一部は、前記第１の金属と前記第２の金属を構成成分とする合金を含有していることが望ましい。【００１７】
前記合金は、前記導体層と前記樹脂層とを積層する工程で形成されるものであることを特徴としている。【００１８】
前記第１導体層を構成する前記第１の金属は、Ｃｕを主成分とするものであることが望ましい。【００１９】
前記第２導体層を構成する前記第２の金属は、Ｃｏおよび／またはＮｉを主成分とするものであることが望ましい。【００２０】
前記樹脂層は、熱可塑性樹脂よりなるものであることが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のフレキシブル基板は、樹脂層と導体層とを積層することにより形成されており、導体層は、第１の金属からなる第１導体層と、樹脂層と第１導体層との間に位置するように配設された、第１の金属よりも延性の高い第２の金属からなる第２導体層とを備えているので、湾曲させたり、折り曲げたりした場合に、延性の高い金属からなる第２導体層が、導体層に加わる応力を吸収、緩和する機能を果たす。【００２２】
また、第２導体層を構成する第２の金属は、その一部が第１導体層を構成する第１の金属の粒界に入り込み、さらにその一部は、第１の金属の結晶粒子内に拡散する。そして、第１導体層を構成する第１の金属の粒界に入り込んだ、第２導体層を構成する金属は、第１導体層を構成する金属の粒成長を抑制する機能を果たすとともに、第１の金属の結晶粒子内に拡散した第２の金属と、第１の金属との合金（層）が第１導体層の延性を向上させる機能を果たす。
その結果、製造時の積層、圧着の工程や、製品の段階での繰り返して変形を生じるような使用を行った場合における、導体層（内部導体パターンなど）の断線を防止することが可能になり、信頼性が高く生産性に優れたフレキシブル基板を提供することが可能になる。
なお、本発明は、ガラスエポキシなどの硬い材質からなるリジッド部と、組み込みや繰り返して屈曲が可能なフレキシブル部を備えた、リジッドフレキシブル基板のフレキシブル部にも好適に適用することが可能であり、このようなリジッドフレキシブル基板も、本発明の実施の態様の一つとなるものである。【００２３】
また、第２導体層を構成する第２の金属として、第１導体層を構成する第１の金属の粒成長を抑制するものを用いることにより、第１の金属の結晶粒子を、微細で緻密な状態に維持して、変形に対する安定性（断線のしにくさ）を確保することが可能になり、本発明をより実行あらしめることができる。
なお、第１導体層を構成する第１の金属の粒成長を抑制する金属としては、たとえば、第１導体層を構成する金属がＣｕである場合における、ＣｏやＮｉなどを挙げることができる。【００２４】
本発明のフレキシブル基板においては、特性制御などの目的で、第２導体層と樹脂層との間に薄い第３の導体層を介在させることが可能な場合もありうるが、第２導体層と樹脂層とが接するように配設されている場合、第２導体層の高い延性による応力緩和機能をより確実に発揮させることが可能になる。【００２５】
また、第２導体層を第１導体層と接するように配設することにより、第２導体層を構成する延性の高い金属を、第１導体層を構成する金属粒子の粒界に存在させて応力緩和機能を発揮させ、導体層の耐変形性を向上させたり、第２導体層を構成する延性の高い金属を、第１導体層を構成する金属粒子に拡散させて、第１導体層の延性の低下を防ぐことにより、導体層全体としての耐変形性を向上させたりすることができる。
さらに、第１導体層を構成する金属が第２導体層を構成する金属に拡散して合金化し、この合金（層）も導体層の延性を向上させる機能を果たすため、導体層の耐変形性をさらに向上させることが可能になる。【００２６】
また、第２導体層を導体層と樹脂層との界面全面に存在させることにより、高い延性を有する金属を主成分とする第２導体層による応力緩和機能をさらに確実に発揮させることが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。【００２７】
また、第２導体層の少なくとも一部が、第１の金属と第２の金属を構成成分とする合金を含有している場合、第２導体層から第１導体層に向かって傾斜的に導体層の延性を変化させることが可能になるため、さらに高い、応力緩和効果を期待することができる。【００２８】
また、第１の金属と第２の金属を構成成分とする合金を含有する第２導体層は、導体層と樹脂層とを積層、圧着する工程における、圧力や温度などを制御することにより形成することが可能である。
そして、その場合、複雑なプロセスを必要とすることなく、第１導体層を構成する金属と第２導体層を構成する金属とを合金化させることが可能で、生産性を低下させることがない。【００２９】
また、第１導体層としては、電気的特性からＣｕを用いることが望ましい。ただし、導体層がＣｕを主成分とする単層構造のものである場合、製造時の積層、圧着の工程や、製品の段階での繰り返して変形を生じるような使用を行った場合において、導体層の断線を生じるおそれがあるが、本発明のように延性の高い第２導体層を備えた構成とすることにより、第２導体層が導体層に加わる応力を吸収、緩和する機能を果たすため、信頼性の高いフレキシブル基板を提供することができる。【００３０】
また、導体層がＣｕを主成分とするものであり、第２導体層を構成する第２の金属が、Ｃｏおよび／またはＮｉを主成分とするものである場合、Ｃｏ、Ｎｉは延性が高く、導体層に加わる応力を吸収、緩和する機能を果たすため、製造工程や、製品の使用時に導体層に断線を生じることのない、信頼性の高いフレキシブル基板を提供することができる。【００３１】
また、第１導体層を構成する金属がＣｕである場合において、第２導体層を構成する第２の金属としてＣｏおよび／またはＮｉを主成分とするものを用いた場合、第２導体層を構成する延性の高い金属であるＣｏおよび／またはＮｉを、第１導体層を構成するＣｕ粒子の粒界に存在させて導体層の耐変形性を向上させたり、導体層の第１導体層を構成するＣｕ粒子に拡散させて、第１導体層の延性を向上させたりすることが可能になる。そして、その結果、導体層全体としての耐変形性に優れた、信頼性の高いフレキシブル基板を提供することが可能になる。【００３２】
さらに、第１導体層を構成するＣｕが第２導体層を構成するＣｏおよび／またはＮｉに拡散して合金化することにより、両者を確実に結合させることが可能になり、導体層の断線しにくさをさらに向上させることができる。【００３３】
また、樹脂層として、熱可塑性樹脂よりなるものを用いることにより、積層工程における条件（例えば、温度やプレス圧力などの条件）を適切に制御することにより、効率よく、積層構造を有するフレキシブル基板を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】(ａ)は、本発明の実施例にかかるフレキシブル基板（フレキシブル多層基板）の構成を模式的に示す図，(ｂ)はその要部を拡大して示す図である。
【図２】(ａ)，(ｂ)，(ｃ)は、図１のフレキシブル多層基板の製造方法を説明する図である。
【図３】図１のフレキシブル多層基板の製造方法を説明する図であって、図２(ｃ)の工程に続く工程を示す図である。
【図４】図１のフレキシブル多層基板の製造方法を説明する図であって、図３の工程に続く工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００３６】
図１は本発明の一実施例にかかるフレキシブル基板（フレキシブル多層基板）の構成を模式的に示すであり、(ａ)は正面断面図、(ｂ)は要部を拡大して示す要部拡大断面図である。
図１(ａ)，(ｂ)に示すように、このフレキシブル基板（フレキシブル多層基板）１０は、基材層を構成する樹脂層（この実施例１では熱可塑性樹脂層）１と、熱可塑性樹脂層１の表面に配設された、所定のパターンを有する導体層(導体パターン)２と、熱可塑性樹脂層１に配設されたビアホール用貫通孔３内に充填、配設され、導体層２を層間接続させるビアホール導体４とを備えている。【００３７】
また、このフレキシブル多層基板１０において、熱可塑性樹脂層１は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）や、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの、融点が２５０℃以上の熱可塑性樹脂から形成されている。
なお、熱可塑性樹脂層１は、その厚みを調整したり、樹脂の重合度を制御したりすることにより、必要なフレキシビリティーを持たせることができる。
また、樹脂層１を構成する樹脂は必ずしも、熱可塑性樹脂に限られるものではなく、熱硬化性樹脂を用いることも可能である。【００３８】
導体層２は、本発明における第１の金属であるＣｕを主成分とする第１導体層２１と、第１導体層２１の表裏両主面の全面に配設された第２導体層２２とを備えている。第２導体層２２は、第１導体層２１を構成するＣｕよりも延性の高い金属であるＮｉ（本発明における第２の金属）を主成分としている。そして、この導体層２は、第２導体層２２が、樹脂層１と接するようにして配設されている。【００３９】
なお、この実施例１のフレキシブル多層基板１０においては、第２導体層２２は、少なくともその一部が、第１導体層２１を構成するＣｕが、第２導体層２２を構成するＮｉに拡散してなるＮｉ−Ｃｕ合金となっており、第１導体層２１の延性の向上に寄与している。【００４０】
また、第２導体層２２を構成するＮｉは、その一部が第１導体層２１を構成するＣｕ粒子の粒界に入り込んでおり、このＣｕ粒子の粒界に入り込んだＮｉは、第１導体層を構成するＣｕの粒成長の抑制と、それによる第１導体層２１の割れにくさの向上に寄与している。【００４１】
また、ビアホール導体４は、Ａｇを主成分とする導電性ペーストをビアホール用貫通孔３に充填して固化させることにより形成されている。【００４２】
この実施例１のフレキシブル多層基板１０は、上述のように、熱可塑性樹脂層１と導体層２とを積層することにより形成されており、導体層２は、第１の金属であるＣｕを主成分とする第１導体層２１と、第１導体層２１を構成するＣｕよりも延性の高い第２の金属（Ｎｉ）を主成分とする第２導体層２２とを備えている。そして、導体層２を構成する第１導体層２１は、第１導体層２１を構成するＣｕよりも延性の高い第２導体層２２を介して、熱可塑性樹脂層１に接合されている。そのため、熱可塑性樹脂層１を湾曲させたり、折り曲げたりした場合に、延性の高い第２導体層２２が、導体層２に加わる応力を吸収、緩和する機能を果たす。【００４３】
また、第２導体層２２を構成するＮｉは、その一部が第１導体層２１を構成するＣｕの粒界に入り込み、さらにその一部は、Ｃｕの結晶粒子内に拡散する。そして、第１導体層２１を構成するＣｕの粒界に入り込んだＮｉは、第１導体層２１を構成するＣｕの粒成長を抑制する機能を果たすとともに、Ｃｕの結晶粒子内に拡散したＮｉはＣｕとの合金を形成し、この合金が第１導体層２１の延性を向上させる機能を果たす。【００４４】
また、第１導体層２１を構成するＣｕは、第２導体層２２を構成するＮｉに拡散して合金化し、この合金も導体層２の延性を向上させ、耐変形性を改善する機能を果たす。
その結果、製造時の積層、圧着による多層化の工程や、製品の段階での繰り返して変形を生じるような使用を行った場合においても、導体層（内部導体パターンなど）２に断線を生じるおそれの少ない、信頼性の高いフレキシブル多層基板１０を得ることが可能になる。【００４５】
以下、このフレキシブル多層基板１０の製造方法について説明する。
(１)まず、図２(ａ)に示すように、液晶ポリマー（ＬＣＰ）や、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などに代表される２５０℃以上の融点を持つ熱可塑性樹脂からなる絶縁層（熱可塑性樹脂層）１に、第１導体層２１となるＣｕ箔（第１導体層用の金属層）２１ａと、その表裏両主面の全面にめっきにより形成された、第２導体層２２となる、Ｃｕよりも延性の高い金属であるＮｉからなる被覆層（第２導体層用の金属層）２２ａとを有する、パターニング前の導体層（金属箔）２ａを貼り付けたシートを用意する。なお、第２導体層用の金属層２２ａは、めっき以外にスパッタなどの薄膜形成方法によっても形成することが可能である。【００４６】
(２)それから、図２(ｂ)に示すように、熱可塑性樹脂層１上の金属箔２ａをエッチングして、所望のパターンの導体層（導体パターン）２を形成する。
なお、導体層（導体パターン）２を形成するにあたっては、例えば、金属箔２ａの表面に、所定のレジストパターンを形成し、エッチング液に浸漬してエッチングを行った後、レジストパターンを除去することにより、図２(ｂ)に示すような所望の導体パターン２を形成することができる。
ただし、予めパターン化した金属箔を張り付けるようにすることも可能である。【００４７】
(３)次に、図２(ｃ)に示すように、熱可塑性樹脂層１の所定の位置に、レーザ加工によりビアホール用貫通孔３を形成する。なお、レーザ加工においては、導体層（導体パターン）２が形成されていない方の面からレーザを照射して、導体層（導体パターン)２の裏面に達するようにビアホール用貫通孔３を形成する。これにより、ビアホール用貫通孔３が形成された熱可塑性樹脂層１の表面に、パターン化された導体層（導体パターン）２が、その一部がビアホール用貫通孔３を覆うように配設された構造を有する基材層Ａが得られる。【００４８】
なお、図２(ｃ)に示す、基材層Ａを形成する手順は、上記(１)〜(３)の手順に限られるものではなく、例えば、熱可塑性樹脂層１にビアホール用貫通孔３を形成した後に、導体層２のエッチングを行うようにしてもよく、さらに他の手順で形成してもよい。【００４９】
(４)次に、図３に示すように、各熱可塑性樹脂層１(基材層Ａ）毎に、ビアホール用貫通孔３にＡｇ粒子を主成分とする導電性ペースト４ａを充填する。【００５０】
(５)それから、図４に示すように、各熱可塑性樹脂層１(基材層Ａ）を所定の順に積層し、真空プレスにより、熱可塑性樹脂層１が可塑性を示すが溶融はしない温度（例えば２５０℃〜３５０℃）で圧着する。
なお、図４の最上層は図３に示す構成の熱可塑性樹脂層（基材層）Ａであるが、上から２層目および３層目の基材層としては、導体層（導体パターン）２の形状およびビアホール用貫通孔３の配設位置が、最上層のものとは異なる熱可塑性樹脂層（基材層）Ａを用いている。【００５１】
この積層、圧着の工程で、ビアホール導体４と導体層（導体パターン)２が、接合されるとともに、各熱可塑性樹脂層１間の圧着（接合）が完了し、全体が完全に一体化する。【００５２】
さらに、この積層、圧着の工程で、第２導体層２２を構成するＮｉが、第１導体層２１を構成するＣｕ粒子の粒界に入り込むとともに、一部はＣｕ粒子中に拡散する。【００５３】
これにより、Ｃｕ粒子の粒界に入り込んだＮｉはＣｕ粒子の粒成長を抑制する機能を果たすとともに、ＮｉがＣｕ粒子に拡散して形成される合金層が第１導体層の延性を向上させる機能を果たす。【００５４】
また、第１導体層２１を構成するＣｕも、第２導体層２２を構成するＮｉに拡散し、第２導体層２２の少なくともその一部が、ＮｉとＣｕの合金になり、この合金も導体層２の延性を向上させ、耐変形性を改善する機能を果たす。【００５５】
その結果、製造時の積層、圧着による多層化の工程や、製品の段階での繰り返して変形を生じるような使用を行った場合においても、導体層（内部導体パターンなど）２に断線の生じることない、信頼性が高く生産性に優れたフレキシブル多層基板１０を得ることができる。【００５６】
なお、上記実施例では、第１導体層２１となる第１導体層用の金属層２１ａがＣｕ層（Ｃｕ箔）であり、第２導体層２２となる第２導体層用の金属層２２ａがＮｉ層である場合を例にとって説明したが、第１導体層用の金属層２１ａとしてＣｕ以外の導体材料を用いることが可能であり、また、第２導体層用の金属層２２ａとしても、Ｎｉ以外の導体材料、たとえば、Ｃｏや、ＣｏとＮｉの両方などを用いることが可能である。【００５７】
ただし、導体層としての特性の見地からは、第１導体層用の金属層２１ａとしてはＣｕが望ましい。そして、第１導体層用の金属層２１ａにＣｕを用いる場合には、第２導体層用の金属層２２ａにＣｏ、またはＮｉ、あるいはＣｏとＮｉの両方を用いることが望ましい。【００５８】
なお、第１導体層用の金属層としてＣｕを用いた場合において、第２導体層用の金属層にＣｏを用いた場合、および、ＣｏとＮｉの両方を用いた場合にも、製造時の積層、圧着による多層化の工程や、製品の段階での繰り返して変形を生じるような使用を行った場合にも、導体層（内部導体パターンなど）に断線の生じることない、信頼性が高く生産性に優れたフレキシブル多層基板が得られることを確認している。【００５９】
また、上記実施例のフレキシブル多層基板１０においては、表面に露出した導体層（導体パターン）２を構成する第１導体層２１が、第２導体層２２により被覆されているため、露出した導体層（導体パターン）２の表面が酸化されることを抑制、防止することができる。したがって、積層後に酸化防止の目的でめっきを施す工程を不要にすることができる。
また、上記実施例では示していないが、本発明は、ガラスエポキシなどの硬い材質からなるリジッド部と、組み込みや繰り返して屈曲が可能なフレキシブル部を備えた、リジッドフレキシブル基板に適用することも可能である。【００６０】
本発明は、さらにその他の点においても、上記実施例に限定されるものではなく、樹脂層を構成する材料の種類、導体層(導体パターン)を構成する材料の種類や導体層の具体的なパターン、熱可塑性樹脂層および導体層の積層数や積層態様などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１            樹脂層（熱可塑性樹脂層）
２            導体層（導体パターン）
２ａ          パターニング前の導体層（金属箔）
３            ビアホール用貫通孔
４            ビアホール導体（Ａｇ）
４ａ          導電性ペースト
１０          フレキシブル基板（フレキシブル多層基板）
２１          第１導体層
２１ａ        第１導体層用の金属層（Ｃｕ箔）
２２          第２導体層
２２ａ        第２導体層用の金属層（被覆層）
Ａ            基材層
【図１】
2010103941.tif 000003
【図２】
2010103941.tif 000004
【図３】
2010103941.tif 000005
【図４】
2010103941.tif 000006
【国際調査報告】
2010103941.tif 000007
2010103941.tif 000008