(57)【要約】【課題】  両面基板の繰り返し屈曲性能を向上させるために、絶縁層に非接合部が設けられたフレキシブルプリント基板があるが、アスペクト比を大きくなり、また、接合するための接着剤の種類、流動特性を厳密に管理する必要があった。【解決手段】  可撓性を有する絶縁層の両面のそれぞれに、１層又はそれ以上の導体層よりなる回路配線層１、３を備えるフレキシブルプリント配線板である。前記絶縁層は、積層され互いに接合された複数の絶縁基材２、４と、絶縁基材２、４の層間の一部に形成された中空部６とを備え、前記中空部６が形成されている部分の絶縁層と前記中空部６以外の部分の絶縁層とが同一材料によりなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する絶縁層の両面のそれぞれに、１層又はそれ以上の導体層よりなる回路配線層を備えるフレキシブルプリント配線板において、
前記絶縁層は、積層され互いに接合された複数の絶縁基材と、絶縁基材の層間の一部分に形成された中空部とを備え、前記中空部が形成されている部分の絶縁層と前記中空部以外の部分の絶縁層とが同一材料によりなることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
【請求項２】
前記複数の絶縁基材の一部又は全部が熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からな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配線板。
【請求項３】
複数の導体箔の間に、可撓性を有する複数の絶縁基材を、これらの絶縁基材の間に異種材料を部分的に介在させて積層する工程と、
積層された前記複数の絶縁基材を熱プレスにより接合する工程と、
前記導体箔を選択的に加工して回路配線を形成する工程と
前記異種材料を除去して中空部を形成させる工程と、
を備えることを特徴とするフレキシブルプリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等の機器内配線に使用されて好適な、フレキシブル配線板（ＦＰＣ）に関し、特に、繰り返し屈曲特性を向上させることのできる構造を具備するフレキシブル配線板を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブルプリント配線板は、可とう性（可撓性）を有する電気絶縁フィルム上に導体よりなる回路配線を形成させた配線板であり、その薄さと屈曲性能を生かして、折り曲げや  繰り返して屈曲を受ける箇所に用いられる配線材として、小型・薄型化が進む電子機器に多く使われている。このような電子機器のフレキシブルプリント配線板が用いられる部材のなかで、折畳み式の携帯電話のヒンジ部など、常に屈曲を受ける部分では、一層の耐繰り返し屈曲性能が求められている。そのため、耐繰り返し屈曲性能に優れるフレキシブルプリント配線板が求められているところである。
【０００３】
フレキシブルプリント配線板には、１層の回路銅箔を表裏面から絶縁フィルムで挟んだ構造を有する片面基板と、絶縁基板の両面にそれぞれ回路銅箔を有し（２層の回路銅箔）、それらの回路銅箔を更に絶縁フィルムで覆った構造を有する両面基板とがあるが、一般的に、前記片面基板のほうが、前記両面基板に比べて、耐屈曲性能に優れている。このことは、材料力学的に以下のように説明できる。
【０００４】
片面基板では、その構造上、回路銅箔層が折り曲げ時の中立線上に位置する。これに対して、両面基板では、絶縁基板層が中立線上に位置し、回路銅箔層はその外側にくる。そのため、折り曲げ時に回路銅箔にかかる応力は、片面基板の方が両面基板に比べて小さいために、回路断線までの耐久時間が長くなる。よって、耐屈曲性能に優れるのである。
【０００５】
携帯電話など厳しい耐繰り返し屈曲性能が求められるところでは、前記耐屈曲性能の観点からは片面基板を使用したい。しかしながら、近年では、情報量の増加に伴い、より多くの情報を伝達する観点から片面基板では不十分で、両面基板を使わざるを得ない場合が増えている。
【０００６】
このような要請に対応して、両面基板においても耐屈曲性能を片面基板並みに向上させた技術が特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された技術では、片面基板同士を接着剤を介して貼り合わせ、繰り返し屈曲を受ける部分のみこの接着剤層を省き、非接合部を設け、屈曲部については、２枚の片面基板を上下平行に配置した構造とすることにより、片面基板と同等の耐屈曲性能を実現している。
【特許文献１】特開平０７−３１２４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
両面基板では、一般的に、基板に孔を開け、銅めっきによって２層の回路銅箔間の電気的な導通を取っている。すなわち、基板への開孔法としては、ドリルマシンなどで貫通孔を開ける方法、あるいは、レーザー等で片側の銅箔を残して非貫通の孔を開ける方法などがあるが、いずれも孔を開けた後、電解銅メッキプロセスによって銅メッキ層を被成し、これにより導通を得ている。
【０００８】
電解銅メッキ処理の際は、メッキ浴である硫酸銅メッキ液中に基板を浸漬させてメッキを行う。銅メッキ層を良好に生成させるためには、前記孔内で効率よくメッキ液が交換される必要がある。一般的に、アスペクト比ｌ／ｄ（基板に孔を開けたときの、基板に開孔させた孔の径（ｄ）と深さ（ｌ）との比をアスペクト比と呼ぶ。）が小さい方が液交換がスムーズに進むため、より広い孔径、より浅い孔（薄い基板）であることがメッキ効率の点からは望ましい。
【０００９】
しかし、前掲特許文献１に開示された従来技術では、基板間に接着剤層が介在するため、その分基板の厚さが増す。よってアスペクト比が大きくなり、メッキ効率が悪化するという問題があった。アスペクト比を小さくするためには、孔径を大きくしないといけないが、そうすると回路密度が犠牲となってしまい望ましくない。
【００１０】
また、貫通孔部の回路信頼性を確保するためには、一定以上のメッキ厚さが必要となるが、前掲特許文献１に開示された従来技術のように、アスペクト比が大きいと、メッキの付きまわりが悪くなって、その分長時間メッキする必要が生じる。そうすると孔内に比べて基板表面のメッキが厚く付くことになり、細線回路の形成が難しくなる。
【００１１】
更に、前記特許文献１に開示された従来技術は、製造プロセスの面では、片面銅張積層板（ＣＣＬ）同士を貼り合わせる際に、非接合部となる部分の接着剤層を予め除いた状態で貼り合わせることになるが、貼り合わせ工程時に接着剤が溶融・流動して、前記非接合部へ流れ込み、所望の非接合部が得られないことがある。このような非接合部への流れ込みは、屈曲特性の低下を招く。したがって、使用する接着剤の流動特性を適度な状態に厳密に管理することが求められ、また使用する接着剤の材料も、この流動特性に適合できるものに限定される。
【００１２】
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、アスペクト比を必要以上に大きくすることがなく、繰り返し屈曲性能に優れたフレキシブルプリント配線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】
【００１３】
本発明は、可撓性を有する絶縁層の両面のそれぞれに、１層又はそれ以上の導体層よりなる回路配線層を備えるフレキシブルプリント配線板において、前記絶縁層は、積層され互いに接合された複数の絶縁基材と、絶縁基材の層間の一部分に形成された中空部とを備え、前記中空部が形成されている部分の絶縁層と前記中空部以外の部分の絶縁層とが同一材料によりなることを特徴とするフレキシブルプリント配線板である。
【００１４】
本発明においては、前記複数の絶縁基材の一部又は全部が熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなることは、好適である。
【００１５】
また、本発明のフレキシブルプリント配線板を製造するに当たっては、複数の導体箔の間に、可撓性を有する複数の絶縁基材を、これらの絶縁基材の間に異種材料を部分的に介在させて積層する工程と、積層された前記複数の絶縁基材を熱プレスにより接合する工程と、前記導体箔を選択的に加工して回路配線を形成する工程と、記異種材料を除去して中空部を形成させる工程とを備えることが有利である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のフレキシブルプリント配線板は、中空部が形成されている部分の絶縁層と中空部以外の部分の絶縁層とが同一材料によりなり、複数の絶縁基材を接着剤層を介さず直接接合することにより構成されているため、従来よりもアスペクト比を小さくすることができ、回路密度を犠牲にすることなく、繰り返し屈曲性能に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明のフレキシブルプリント配線板の一実施形態の要部の断面図である。図１において、導体よりなる第１の回路配線層１が、絶縁基材としての第１の絶縁層２の一方の表面上に形成されている。また、導体よりなる第２の回路配線層３が、絶縁基材としての第２の絶縁層４の一方の表面上（下側）に形成されている。これらの第１の回路配線層１及び第２の回路配線層３は、例えば銅箔よりなり、この銅箔を選択的にエッチングすることにより回路配線が形成されている。
【００１８】
前記第１の絶縁層２及び第２の絶縁層４は、例えばポリイミドフィルムなどのような可撓性を有する材料からなる。これらの第１の絶縁層２及び第２の絶縁層４とが積層されて、一つの絶縁層が形成されている。
【００１９】
また、前記第１の絶縁層２及び前記第２の絶縁層４とを貫通する孔に形成された導電体５により前記第１の回路配線層１と前記第２の回路配線層３とが、電気的に接続されている。
【００２０】
前記第１の絶縁層２と前記第２の絶縁層４との間の一部分には、中空部６が形成されている。そして、中空部６以外の領域においては、第１の絶縁層２と前記第２の絶縁層４とは、接着剤層を有することなく直接接合されている。このことにより、中空部が形成されている部分の絶縁層と中空部以外の部分の絶縁層とが同一の材料によりなっている。ここに、中空部が形成されている部分の絶縁層とは、前記中空部６の上側及び下側に有している絶縁層のことをいい、中空部以外の部分の絶縁層とは、前記前記中空部６の上側及び下側以外の部分の絶縁層をいう。
【００２１】
したがって、図１に示した本実施形態のフレキシブルプリント配線板は、絶縁層間に接着層を持たないので、その分だけ従来よりも多層部の層厚を薄くすることが可能となり、よって熱衝撃耐性などの層間接続信頼性が向上する。また、アスペクト比が大きくならないので、層間導通のために行う銅メッキのメッキ効率が悪化することはない。
【００２２】
さらに、絶縁基材相互の接合のために接着剤を用いず、例えば絶縁基材の一部又は全部に用いた熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を熱プレスすることにより接合するので、従来技術のように接着剤について、種類や流動特性を厳密に管理することも不要である。
【００２３】
更に、前記絶縁基材としての絶縁樹脂の一部あるいは、全部を熱可塑性あるいは熱硬化性樹脂で形成し、かつ層間にスペーサを介して中空部の形状を成型することにより、多層部の形状と関係なく、中空部の形状を自由に形成できる。例えば、多層部より絶縁層を薄くして、屈曲性を高めることも可能となる。
【００２４】
このような絶縁樹脂には、熱可塑性ポリイミドや液晶ポリマー、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などのエンジアリングプラスチック等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、あるいは、熱硬化性ポリイミドやエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を、絶縁基材の一部あるいは全層に用いることができる。
【００２５】
本発明に従い、中空部を有する前記絶縁層について、中空部が形成されている部分の絶縁層と中空部以外の部分の絶縁層とが同一材料によりなるフレキシブルプリント配線板は、可撓性を有する複数の絶縁基材を、これらの絶縁基材の間に異種材料を部分的に介在させて積層した後、積層された前記複数の絶縁基材を熱プレスにより接着剤層を介さず直接接合し、その後に前記導体箔を選択的に加工して回路配線を形成した後、前記異種材料を除去して中空部を形成させる工程を経ることにより製造することができる。
【００２６】
このようにして製造された本発明のフレキシブルプリント配線板は、絶縁層を構成する複数の絶縁基材の層間に、接合時に部分的に介在させた異種材料を除去して形成された中空部を有している。このように本発明では、耐繰り返し屈曲特性に有利な中空部を、前記絶縁基材とは異種の材料からなるスペーサを予め絶縁基材間に配し、中空部となる部分以外は絶縁基材同士を直接接合し、接合後にスペーサを抜き取ることで形成していることから、このスペーサの外形によって前記中空部の形状が決められる。そのため、従来技術のような接着剤の流動性の制御をする必要はない。絶縁層の一部に設けられた中空部の寸法誤差が小さくなる。
【００２７】
また、特許文献１に開示された従来技術は、製造プロセス面では、非接合部は中空構造であり、製造プロセスの過程で中空部を支持するものがないので、片面銅張積層板同士を貼り合わせた後に非接合部に存在する気体（空気）の膨張により膨らんだり、又はプレス工程時の押圧力により凹形状に凹むことがある。そうなると、この非接合部上の銅箔に回路を形成する時にドライフィルムレジストの密着不良が発生したり、露光時にネガとの密着が悪くなり、露光不良が発生したりすることがある。これに対して本発明の製造方法では、製造プロセスの過程で、異種材料を除去するまでは中空部となる部分に絶縁基材の間に異種材料が介在しているから、中空部の空気の膨張や中空部への絶縁層の陥没が生じない。したがって、前記中空部に対応する表面の導体層での回路形成工程で、ドライフィルムレジストの密着不良による製品不良をなくすことができる。
【００２８】
次に、本発明のフレキシブルプリント配線板の製造方法の例を、図面を用いて説明する。図２は、本発明のフレキシブルプリント配線板の一実施形態を、製造工程の時系列順に示した断面図である。
【００２９】
図２に示した本実施形態においては、まず、同図（ａ）に示すように、第１の銅箔１１上に、層間接続用の導電性バンプ１１ａを形成しておく。この導電性バンプ１１ａは、例えば金属粉等を含んだ導電性ペーストを印刷製法その他の方法により銅箔上に成形させることで形成することもできるし、厚手の銅箔を選択的にエッチングすることで形成することもできる。
【００３０】
前記第１の銅箔１１と第１の絶縁基材１２とを、前記導電性バンプ１１ａが前記第１の絶縁基材１２に対向するように重ね、また、第２の銅箔１３と第２の絶縁基材１４とを前記第２の絶縁基材１４の一方の面が前記第１の絶縁基材１２に対向するように重ね、そして前記第１の絶縁基材１２と前記第２の絶縁基材１４との間にスペーサ１５を介在させる。絶縁層となる絶縁基材１２及び１４は、いずれも熱可塑性あるいは熱硬化性樹脂で構成することができる。また、スペーサ１５に使用する材質は、特に限定されるものではないが、前記絶縁基材１２及び１４に用いられる絶縁樹脂とは接着性のない材質が好ましい。例えばフッ素樹脂やシリコーン樹脂などが挙げられる。
【００３１】
そして、前記第１の銅箔１１側及び前記第２の銅箔１３側の両方から厚み方向に押圧しつつ加熱する（熱プレス）ことにより、図２（ｂ）に示すように全体を貼り合わせた形状を得る。前記絶縁層となる絶縁基材１２及び１４が、いずれも熱可塑性あるいは熱硬化性樹脂で構成されているから、熱プレスすることにより、第１の絶縁基材１２と第１の銅箔１１、第２の銅箔１３と第２の絶縁基材１４そして第１の絶縁基材１２と第２の絶縁基材１４は、それぞれ相互に接着される。
【００３２】
また、この熱プレス時において、第１の銅箔１１に形成されている導電性バンプ１１ａが、熱により軟化している第１の絶縁基材１２及び第２の絶縁基材１４を貫通して前記第２の銅箔１３と電気的に接続され、これにより層間導通が図られる。
【００３３】
その後、回路形成等の通常のフレキシブルプリント配線板の製造工程を経て、外形加工後、接着されていないスペーサ１５を取り除くと、図２（ｃ）に示すように中空部１６ができる。
【００３４】
この製造工程に従うと、製造プロセスの過程では中空部１６がスペーサ１５で支持されているため、従来技術のように、回路形成不良が起きない。
【００３５】
図３は、本発明のフレキシブルプリント配線板の他の実施形態を、製造工程の時系列順に示した断面図である。
【００３６】
図３においては、まず同図（ａ）に示すように、銅箔層２１ａと絶縁層２１ｂとを有する片面銅張積層板（ＣＣＬ）２１と、銅箔２２と、絶縁基材２３と、スペーサ２４とを用意する。
【００３７】
次に、同図（ｂ）に示すように、前記片面銅張積層板２１の前記絶縁層２１ｂと前記絶縁基材２３との間に前記スペーサ２４を介在させた状態で貼り合わせる。このとき絶縁基材２３には、熱可塑性樹脂、あるいは未硬化の熱硬化性樹脂を用い、熱硬化性樹脂の場合は、この貼り合わせでは硬化させない。また、前記片面銅張積層板２１の絶縁層２１ｂの樹脂については、特に規定するものではなく、フレキシブルプリント配線板で一般的に使用されているポリイミドを使用してもよいし、液晶ポリマーなど熱可塑性樹脂を使用してもよい。また、スペーサ２４に使用する材質は、特に限定されるものではないが、前記絶縁層２１ｂ及び絶縁基材２３に用いられる絶縁樹脂とは接着性のない材質が好ましい。例えばフッ素樹脂やシリコーン樹脂などが挙げられる。
【００３８】
続いて、同図（ｃ）に示すように、絶縁基材２３の表面から片面銅張積層板２１の銅箔層２１ａまで接続する層間導電部のビア加工を行い、導電性ビア２５を形成する。ビア加工の方法は、特に規定されるものではないが、例えば、非貫通孔を銅箔面まで開け、導電性ペーストを充填する方法や、メッキ法によって金属を析出させる方法などがある。
【００３９】
続いて、同図（ｄ）に示すように、絶縁基材２３の表面に銅箔２２を熱プレス等により貼り合わせ、２層間を電気的に接続する。熱硬化性樹脂を用いている場合は、この段階で硬化させる。これ以降は、実施例１と同様に、回路形成等の通常のフレキシブルプリント配線板の製造工程を経て、外形加工後にスペーサ２４を取り除くと、同図（ｅ）に示すように、中空部２６ができる。
【００４０】
図４は、本発明のフレキシブルプリント配線板の他の実施形態を、製造工程の時系列順に示した断面図である。
【００４１】
図４においては、まず同図（ａ）に示すように、銅箔層３１ａと絶縁層３１ｂとを有する片面銅張積層板３１と、銅箔３２と、絶縁基材３３と、スペーサ３４とを用意する。この絶縁基材３３と銅箔３２とは、図示したような個別の材料である場合に限られず、絶縁層と銅箔層とを有する片面銅張積層板を用いてもよい。そして、この片面銅張積層板を用いた場合の少なくとも一方の片面銅張積層板、又は絶縁基材３３用いた場合の絶縁基材３３若しくは絶縁層３１ｂの少なくとも一方に、熱可塑性樹脂、あるいは未硬化の熱硬化性樹脂のものを用いる。
【００４２】
次に、同図（ｂ）に示すように、前記片面銅張積層板３１の前記絶縁層３１ｂと前記絶縁基材３３との間に前記スペーサ３４を介在させた状態で片面銅張積層板３１と、前記絶縁基材３３と、前記銅箔３２とを同時に熱プレス等により貼り合わせる。
【００４３】
次に同図（ｃ）に示すように、平面から見て中空部以外の領域（多層部）について、銅箔層３１ａから銅箔３２まで厚み方向に貫く貫通孔３５を開け、銅メッキ処理を行って銅箔３６を前記貫通孔３５部に形成し、層間導通部を設ける。一般的には貫通スルーホールと呼ばれる導通構造を作る。このとき、製品として、屈曲を受ける部分（平面から見て中空部がある領域）は、メッキが付かないようにしておく必要がある。
【００４４】
そして、前述した実施形態１及び２と同様に、その後の回路形成等のプロセスを経て、スペーサ３４を取り除き、同図（ｄ）に示すように、中空部３７を形成する。
【００４５】
図５は、本発明のフレキシブルプリント配線板の他の実施形態を、製造工程の時系列順に示した断面図である。
【００４６】
本実施形態においては、図４に示した実施形態と対比して、層間導通を非貫通孔で形成する点で相違している。すなわち、図５（ａ）及び図５（ｂ）で示した工程は、図４（ａ）及び図４（ｂ）の工程と同じであるので、以下では同一部材に同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００４７】
次に、図５（ｃ）に示すように、一般的にはレーザービアホール（ＬＶＨ）と呼ばれる非貫通孔３８を、レーザー加工により銅箔層３１ａから銅箔３２の表面に達するまで形成し、その非貫通孔３８に、銅メッキ処理を行って銅箔３９を前記貫通孔３５部に形成し、層間導通構造を形成する。その後は前記第３の実施形態と同様に回路形成等のプロセスを経て、スペーサ３４を取り除き、同図（ｄ）に示すように、中空部３７を形成する。
【００４８】
図６は、比較例として、従来のフレキシブルプリント配線板の一例を、製造工程の時系列順に示した断面図である。
【００４９】
図６（ａ）に示すように、第１の片面銅張積層板４１と第２の片面銅張積層板４２とを用意する。次に、同図（ｂ）に示すように、各々の絶縁層４１ｂ及び４２ｂとを向かい合わせた状態で接着剤４３を介して貼り合わせる。次に、前述した実施形態３と同様に、貫通孔４４を開け、銅メッキ処理を行って銅箔４５を前記貫通孔４４部に形成して層間導通を図っている。その後の工程を経て完成する。なお、中空部４６となる部分は、予め接着剤４３を除いて貼り合わせる。
【００５０】
図６に示した従来のフレキシブルプリント配線板は、絶縁層４１ｂ及び４２ｂとの間に接着剤４３の層が形成されているから、アスペクト比が大きくなることは、既に述べたとおりである。
【実施例】
【００５１】
図２〜図５を用いて説明した実施形態及び比較例に従い、フレキシブルプリント配線板を製造し、以下の評価を行った。その結果を表１に示す。なお、なお、表１では図２、図３、図４及び図５を用いて説明した実施形態を、それぞれ実施例１、実施例２、実施例３及び実施例４と記している。
【００５２】
また、材料には、いずれも以下の材料を使用した。
【００５３】
片面銅張積層板には、銅箔として圧延銅箔（厚さ１８μｍ）を、絶縁樹脂層としてカプトン（厚さ２５μｍ）を用いた。また、絶縁基材には、熱硬化性ポリイミド（厚さ２５μｍ）を用いた。また、スペーサには、フッ素フィルム（厚さ２０μｍ）を用いた。また、接着剤には、熱硬化型エポキシ系接着シート（厚さ２５μｍ）を用いた。
【表１】
2006179679.tif 000003
【００５４】
表１は、いずれの評価結果も比較例の値を１とした場合の相対値であるが、実施例１〜４のフレキシブルプリント配線板は、中空部寸法誤差、繰り返し屈曲試験性能、層間接続信頼性評価、中空部のドライフィルムレジスト密着不良による製品不良率のいずれについても優れた特性を有していた。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明のフレキシブルプリント配線板の一実施形態の要部断面図である。
【図２】本発明のフレキシブルプリント配線板の一実施形態を、製造工程の時系列順に示した断面図である。
【図３】本発明のフレキシブルプリント配線板の第２の実施形態を、製造工程の時系列順に示した断面図である。
【図４】本発明のフレキシブルプリント配線板の第３の実施形態を、製造工程の時系列順に示した断面図である。
【図５】本発明のフレキシブルプリント配線板の第４の実施形態を、製造工程の時系列順に示した断面図である。
【図６】比較例のフレキシブルプリント配線板を、製造工程の時系列順に示した断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１  第１の銅箔
１２  第１の絶縁基材
１３  第２の銅箔
１４  第２の絶縁基材
１５  スペーサ１５
１６  中空部
【図１】
2006179679.tif 000004
【図２】
2006179679.tif 000005
【図３】
2006179679.tif 000006
【図４】
2006179679.tif 000007
【図５】
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【図６】
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