(57)【要約】【課題】所望の屈曲性が得られるフレキシブル多層基板を提供する。【解決手段】フレキシブル多層基板は、可撓性を有するコア材１０と、該コア材１０上に形成された配線パターン２０とを含む複数の層α，βを備え、複数の層α，βを積層し、一体化することにより積層体が構成され、複数の層α，βの積層方向から見たときに、相対的に屈曲しやすい第１領域Ａと相対的に屈曲しにくい第２領域Ｂとが形成され、配線パターン２０のうち、少なくとも第１領域Ａ上に位置する部分（配線パターン２１）は、導電性粉末が樹脂で固着された導電性樹脂で構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有するコア材と、該コア材上に形成された配線パターンとを含む複数の層を備え、
前記複数の層を積層し、一体化することにより積層体が構成され、
前記複数の層の積層方向から見たときに、相対的に屈曲しやすい第１領域と相対的に屈曲しにくい第２領域とが形成され、
前記配線パターンのうち、少なくとも前記第１領域上に位置する部分は、導電性粉末が樹脂で固着された導電性樹脂で構成されている、フレキシブル多層基板。
【請求項２】
前記導電性樹脂に含まれる前記導電性粉末は、銅、金、銀、ニッケル、錫からなる群より選ばれた少なくとも１種の導電性粉末である、請求項１に記載のフレキシブル多層基板。
【請求項３】
前記導電性粉末の平均粒子径は０．５μｍ以上２０μｍ以下である、請求項２に記載のフレキシブル多層基板。
【請求項４】
前記導電性樹脂に含まれる前記樹脂は熱可塑性樹脂である、請求項１から請求項３のいずれかに記載のフレキシブル多層基板。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂のガラス転移点は２０℃以下である、請求項４に記載のフレキシブル多層基板。
【請求項６】
前記コア材は熱可塑性樹脂シートにより構成される、請求項１から請求項５のいずれかに記載のフレキシブル多層基板。
【請求項７】
前記複数の層は、前記導電性樹脂で構成された配線パターンが表面に形成された第１層と、前記導電性樹脂で構成された配線パターンよりも硬い金属薄膜からなる配線パターンが表面に形成された第２層とを含む、請求項１から請求項６のいずれかに記載のフレキシブル多層基板。
【請求項８】
可撓性を有するコア材と、該コア材上に形成された配線パターンとを含む複数の層を形成する工程と、
前記複数の層を積層し、一体化することにより積層体を構成する工程とを備え、
前記複数の層の積層方向から見たときに、相対的に屈曲しやすい第１領域と相対的に屈曲しにくい第２領域とを形成し、
前記配線パターンのうち、少なくとも前記第１領域上に位置する部分を、導電性粉末が樹脂で固着された導電性樹脂で構成する、フレキシブル多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有するコア材と、該コア材上に形成された配線パターンとを各々含む複数の層を積層して形成したフレキシブル多層基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平８−３３０６８３号公報（特許文献１）には、多層のプリント基板の１つの絶縁層をフレキシブルに曲がる材料で構成し、かつその層のみの部分を構成したプリント配線基板が示されている。
【０００３】
特開２００８−２３５５９４号公報（特許文献２）には、リジッドプリント基板上に形成された電極と、配線板接合体に形成された電極とを導電性接着剤を介して電気的に接続することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３３０６８３号公報
【特許文献２】特開２００８−２３５５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の上記基板において、絶縁層上に形成される銅箔の可撓性は必ずしも十分でないため、所望の屈曲性が得られない場合が生じ得る。
【０００６】
また、特許文献２に記載の配線板接合体は、本願発明とはその前提および構成を全く異にするものである。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、所望の屈曲性が得られるフレキシブル多層基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るフレキシブル多層基板は、可撓性を有するコア材と、該コア材上に形成された配線パターンとを含む複数の層を備え、複数の層を積層し、一体化することにより積層体が構成され、複数の層の積層方向から見たときに、相対的に屈曲しやすい第１領域と相対的に屈曲しにくい第２領域とが形成され、配線パターンのうち、少なくとも第１領域上に位置する部分は、導電性粉末が樹脂で固着された導電性樹脂で構成されている。
【０００９】
上記構成によれば、相対的に屈曲しやすい第１領域に形成される配線パターンを導電性粉末が樹脂で固着された導電性樹脂で構成することにより、当該部分の配線パターンを金属薄膜で構成する場合と比較して、フレキシブル多層基板の屈曲性を向上させることができる。
【００１０】
１つの実施態様では、上記フレキシブル多層基板において、導電性樹脂に含まれる導電性粉末は、銅、金、銀、ニッケル、錫からなる群より選ばれた少なくとも１種の導電性粉末である。
【００１１】
１つの実施態様では、上記フレキシブル多層基板において、導電性粉末の平均粒子径は０．５μｍ以上２０μｍ以下である。
【００１２】
なお、本願明細書において「平均粒子径」とは、ＪＩＳ Ｒ１６２９に示す方法で測定されたＤ50平均粒子径を意味する。
【００１３】
１つの実施態様では、上記フレキシブル多層基板において、導電性樹脂に含まれる樹脂は熱可塑性樹脂である。
【００１４】
１つの実施態様では、上記フレキシブル多層基板において、熱可塑性樹脂のガラス転移点は２０℃以下である。
【００１５】
１つの実施態様では、上記フレキシブル多層基板において、コア材は熱可塑性樹脂シートにより構成される。
【００１６】
１つの実施態様では、上記フレキシブル多層基板において、複数の層は、導電性樹脂で構成された配線パターンが表面に形成された第１層と、導電性樹脂で構成された配線パターンよりも硬い金属薄膜からなる配線パターンが表面に形成された第２層とを含む。
【００１７】
本発明に係るフレキシブル多層基板の製造方法は、可撓性を有するコア材と、該コア材上に形成された配線パターンとを含む複数の層を形成する工程と、複数の層を積層し、一体化することにより積層体を構成する工程とを備え、複数の層の積層方向から見たときに、相対的に屈曲しやすい第１領域と相対的に屈曲しにくい第２領域とを形成し、配線パターンのうち、少なくとも第１領域上に位置する部分を、導電性粉末が樹脂で固着された導電性樹脂で構成する。
【００１８】
上記方法によれば、相対的に屈曲しやすい第１領域に形成される配線パターンを導電性粉末が樹脂で固着された導電性樹脂で構成することにより、当該部分の配線パターンを金属薄膜で構成する場合と比較して、フレキシブル多層基板の屈曲性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、相対的に屈曲しやすい第１領域に形成される配線パターンを導電性粉末が樹脂で固着された導電性樹脂で構成することにより、フレキシブル多層基板における第１領域の屈曲性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るフレキシブル多層基板を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るフレキシブル多層基板を示す断面図である。
【図３】実施の形態１，２に係るフレキシブル多層基板の製造工程における第１工程を示す図である。
【図４】実施の形態１，２に係るフレキシブル多層基板の製造工程における第２工程を示す図である。
【図５】実施の形態１，２に係るフレキシブル多層基板の製造工程における第３工程を示す図である。
【図６】実施の形態１，２に係るフレキシブル多層基板の製造工程における第４工程を示す図である。
【図７】実施の形態１，２に係るフレキシブル多層基板の製造工程における第５工程を示す図である。
【図８】実施の形態１，２に係るフレキシブル多層基板の製造工程における第６工程を示す図である。
【図９】図１に示すフレキシブル多層基板を第１層と第２層との積層方向から見た状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００２２】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るフレキシブル多層基板を示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態に係るフレキシブル多層基板は、コア材１０と、配線パターン２０と、ヴィア導体３０とを含む。
【００２４】
コア材１０は、可撓性を有する素材で構成される。コア材１０は、たとえば、液晶ポリマー（Liquid Crystal Polymer）（以下「ＬＣＰ」という。）、ポリエチレンテレフタラート（polyethylene terephthalate）（以下「ＰＥＴ」という。）、およびポリイミドなどにより構成される絶縁層である。コア材１０は、典型的には、ＬＣＰのような熱可塑性樹脂シートにより構成される。
【００２５】
コア材１０をＬＣＰで構成した場合、寸法安定性および高周波特性等に優れたフレキシブル多層基板を得ることが可能である。コア材１０をＬＣＰで構成した場合に高周波特性が向上するのは、ＬＣＰは吸水性が低く、コア材が吸収した水分の誘電率で高周波特性が悪化することが抑制されるからである。
【００２６】
コア材１０は、屈曲層である第１層αに含まれるもの（第１コア材）と、非屈曲層である第２層βに含まれるもの（第２コア材）とに分類される。
【００２７】
配線パターン２０は、第１層αに含まれる第１配線パターン２１と、第２層βに含まれる第２配線パターン２２とを含む。
【００２８】
第１配線パターン２１および第２配線パターン２２は、互いに異なる材料により構成される。より具体的には、第２配線パターン２２が金属薄膜で形成されるのに対し、第１配線パターン２１は、導電性粉末が樹脂で固着された導電性樹脂で形成される。この導電性樹脂の膜は、たとえば銅箔などの金属薄膜よりも屈曲性に優れている。したがって、第１配線パターン２１は、第２配線パターン２２よりも屈曲性に優れている。本明細書では、その表面上に第１配線パターン２１が形成されたコア材１０を「屈曲層」（第１層α）と称し、その表面上に第２配線パターン２２が形成されたコア材１０を「非屈曲層」（第２層β）と称する。
【００２９】
上記の導電性粉末としては、たとえば、導電性樹脂に含まれる導電性粉末は、銅、金、銀、ニッケル、錫、およびそれらの混合物が用いられる。また、好ましくは、導電性粉末の平均粒子径（Ｄ50）は０．５μｍ以上２０μｍ以下程度である。
【００３０】
導電性粉末の径が大きすぎると、配線形状の再現性、および、微細配線性の低下が懸念される。逆に、導電性粉末の径が小さすぎると、第１配線パターン２１の導電性について信頼性が低下することが懸念される。導電性粉末の平均粒子径（Ｄ50）を０．５μｍ以上２０μｍ以下程度とすることで、このような懸念は払拭される。なお、導電性樹脂膜における導電性粉末の割合は、導通信頼性と屈曲性のバランスを考慮して、３０〜８０vol％程度とすることが好ましい。
【００３１】
上記の導電性樹脂に含まれる樹脂としては、たとえば、熱可塑性樹脂が用いられる。また、好ましくは、この熱可塑性樹脂のガラス転移点は２０℃以下程度である。すなわち、このガラス転移点が２０℃以下であれば、ほぼ室温において、導電性樹脂膜が塑性変形し、いったん変形させた後は、その形状が維持されやすくなる。
【００３２】
熱可塑性樹脂のガラス転移点が高すぎると、常温において屈曲性が低下する傾向にある。熱可塑性樹脂のガラス転移点を２０℃以下程度とすることで、優れた屈曲性を有するフレキシブル多層基板が得られる。
【００３３】
ヴィア導体３０は、コア材１０に形成されたヴィアホール内に埋設されている。ヴィア導体３０は、コア材１０の両面上に位置する配線パターン２０を電気的に接続する。コア材１０上に所定の配線パターン２０が形成され、配線パターン２０どうしをヴィア導体３０で電気的に接続することにより、所望の機能を実現する電気素子が形成される。上述の如く、コア材１０としてＬＣＰ材を用いた場合は、高周波信号を伝達する高周波素子に適したフレキシブル多層基板が得られる。高周波素子は、携帯電話、デジタルカメラ、ゲーム機、高速伝送ケーブル等、多種多様な用途に用いられるものである。
【００３４】
本実施の形態に係るフレキシブル多層基板においては、第１層αと第２層βとの積層方向（すなわち、図１における上下方向）から見たときに、第１配線パターン２１および第２配線パターン２２のうち、第１配線パターン２１のみが形成された第１領域（屈曲部）Ａと、第１配線パターン２１および第２配線パターン２２の両方が形成された第２領域（非屈曲部）Ｂとが形成されている。
【００３５】
上述のように、屈曲部（フレキシブルエリア）となる第１領域Ａには、導電性樹脂膜からなる第１配線パターン２１のみが形成されている。したがって、第１配線パターン２１に代えて第２配線パターン２２を第１領域Ａに設けた場合と比較して、第１領域Ａの屈曲性が向上する。すなわち、屈曲性の高いフレキシブル多層基板が得られる。
【００３６】
これに対して、非屈曲部（リジッドエリア）となる第２領域Ｂには、第１配線パターン２１に加えて、金属膜からなる第２配線パターン２２が形成されている。したがって、第１領域Ａと比較して、第２領域Ｂは保形性が高い。したがって、第２領域Ｂは、フレキシブル多層基板をベース基板に実装する際の接続部として利用しやすい。
【００３７】
なお、相対的に屈曲しやすい第１領域Ａと相対的に屈曲しにくい第２領域Ｂとは、たとえば以下の要領で区別可能である。一例として、非屈曲部である第２領域Ｂでは、各層の配線パターン２０を電気的に接続するためのヴィア導体３０がコア材１０内に形成されているのに対し、屈曲部となる第１領域Ａでは、ヴィア導体３０が形成されていない。また、ベース基板との接続部となる第２領域Ｂでは、積層体の最外面に配線パターン２０（第２配線パターン２２）が形成されているのに対し、屈曲部となるためベース基板との接続部とはならない第１領域Ａでは、積層体の最外面に配線パターン２０が形成されていない。
【００３８】
上述の如く、本実施の形態に係るフレキシブル多層基板によれば、相対的に屈曲しやすい第１領域Ａに形成される第１配線パターン２１を導電性粉末が樹脂で固着された導電性樹脂で構成することにより、当該部分の配線パターンを金属薄膜で構成する場合と比較して、フレキシブル多層基板の屈曲性を向上させることができる。
【００３９】
本願発明者は、上述の作用効果を確認するため、コア材１０と第１配線パターン２１との幾つかの組み合わせについて、屈曲性を評価するための実験を行なった。その結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
なお、表１に結果を示す実験では、図１に示したフレキシブル多層基板を用い、コア材１０として、厚さ２５μｍのフレキシブルフィルム（具体的には、表１に示すとおり、ポリイミド、ＰＥＴ、ＬＣＰ等）が使用されている。第１配線パターン２１としては、表１に示した厚み１８μｍの導体層が使用されている。なお、銅粉の平均粒子径は３．０μｍである。第２配線パターン２２としては、厚み１８μｍの銅箔が使用されている。ヴィア導体３０としては、銀（Ａｇ）粒子を印刷樹脂溶液に分散させたものをスクリーン印刷によりヴィアホール内に充填して形成したものが使用されている。
【００４２】
また、表１において、屈曲性は、ＪＩＳ Ｃ６４７１に規定されている耐折性試験にて評価した。具体的には、室温（２５℃）下で、耐折性試験を行ない、５００回以上の耐折性を示したものを良好（○）とし、５００回未満のものを不良（×）とした。
【００４３】
表１に示すように、配線パターン２１に導電性樹脂膜を適用した実施例１乃至３では、当該配線パターンを銅箔で形成した比較例よりも優れた屈曲性を実現できることが確認された。
【００４４】
なお、本願発明者は、他の実施例として、導電材料としての銅粉を樹脂であるＰＭＭＡ(Polymethylmethacrylate)またはＰＭＭＡ共重合体で固着した導電性樹脂により配線パターン２１を形成した例についても、屈曲性を確認する実験を行なった。この実施例においては、樹脂のガラス転移点が４５℃〜１００℃程度であり、実施例１乃至３と比較してガラス転移点が高いため、常温における屈曲性の向上は、実施例１乃至３には及ばない程度のものであった。換言すれば、導電性粉末を固着する樹脂の樹脂のガラス転移点を２０℃以下に設定することにより、常温における屈曲性が顕著に向上することが確認された。
【００４５】
（実施の形成２）
図２は、実施の形態２に係るフレキシブル多層基板を示す断面図である。図２に示すように、本実施の形態に係るフレキシブル多層基板は、実施の形態１に係るフレキシブル多層基板の変形例であって、屈曲層である第１層αにおいて、屈曲部である第１領域Ａでは配線パターン２０を導電性樹脂からなる配線パターン２１で構成し、非屈曲部である第２領域Ｂでは配線パターン２０を金属薄膜からなる配線パターン２２で構成することを特徴とする。本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、第１領域Ａの屈曲性を向上させることができる。
【００４６】
なお、上記以外の事項については、実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００４７】
（さらなる変形例）
上述した実施の形態では、導電性樹脂に含まれる導電性粉末を構成する材料およびその平均粒子径を例示したが、導電性粉末は、上述した材料からなるものに限定されず、導電性粉末の平均粒子径は上述の範囲に限定されない。
【００４８】
上述した実施の形態では、導電性樹脂に含まれる熱可塑性樹脂のガラス転移点の範囲を例示したが、熱可塑性樹脂のガラス転移点の範囲は、上述のものに限定されない。
【００４９】
上述した実施の形態では、導電性樹脂で構成された配線パターン２１が表面に形成された第１層αと、配線パターン２１よりも硬い金属薄膜からなる配線パターン２２が表面に形成された第２層βとで積層構造を形成する例を示したが、本発明の範囲はこれに限定されず、全ての配線パターン２０を導電性樹脂で構成された配線パターン２１で構成してもよい。
【００５０】
上述した実施の形態では、複数（２層）の第１層αが積層されているが、本発明の範囲はこれに限定されず、第１層αは１層のみであってもよい。
【００５１】
（製造方法）
以下では、図３〜図８を参照しながら、上述した実施の形態１，２に係るフレキシブル多層基板の製造方法について説明する。ここでは、一例として、コア材１０をＬＣＰ樹脂で構成した例について説明する。
【００５２】
図３に示すように、一方の面に配線パターン２０が配置されているコア材１０に対して、配線パターン２０と電気的に接続するように厚み方向に延在するヴィア導体を設置するための孔をあける処理が行なわれる。この孔あけ加工は、たとえば図３に示すようにレーザ光４０の照射によって行なうことができる。
【００５３】
孔あけ加工の結果、図４に示すようにコア材１０の一部が除去されて孔１０Ａが得られる。孔１０Ａは図ではストレートな縦孔として描かれているが、実際にはテーパ状の孔であってもよい。図４に示したのはレーザ光４０の照射直後の様子である。孔１０Ａの内部に元々あったＬＣＰ樹脂は、レーザ照射によって除去されており、孔１０Ａの内壁近傍では、ＬＣＰ樹脂が溶融した状態の領域が存在している。その後、温度がゆっくり低下することによって、図５に示すように、孔１０Ａの内壁近傍において溶融していたＬＣＰ樹脂が再凝固する。
【００５４】
図６に示すように、孔１０Ａにヴィア導体３０を配置する。これはコア材１０の上面にヴィア導体３０の材料となる金属で成膜し、その後に余分な部分の金属膜を除去することによって行なうことができる。ヴィア導体３０はたとえばＣｕで形成することができる。
【００５５】
図７に示すように、ヴィア導体３０が形成されたコア材１０を含む複数の層を積層する。ただ積み重ねるだけでなく、図８に示すように、積層体に含まれるすべてのコア材１０を一体化させる。この工程は、加熱および加圧（高圧真空プレス）をすることによって行なうことができる。
【００５６】
（第１層と第２層との積層方向から見た状態）
上述した実施の形態１，２に係るフレキシブル多層基板は、第１層αと第２層βとを積層し一体化することにより構成された積層体を含むものであるが、この積層体を第１層αと第２層βとの積層方向から見た状態を図９に示す。なお、図９においては、第１配線パターン２１のうちパターン２１Ａを図中破線で示し、第２配線パターン２２のうちパターン２２Ｂを図中一点鎖線で示している。また、図９におけるI−I断面が図１の断面図に相当する。
【００５７】
図９に示すように、第１領域Ａでは、第１配線パターン２１Ａのみが形成されており、第２領域Ｂでは、第１配線パターン２１Ａおよび第２配線パターン２２Ｂが双方形成されている。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５９】
１０  コア材、１０Ａ  孔、２０  配線パターン、２１  第１配線パターン、２２  第２配線パターン、３０  ヴィア導体、４０  レーザ光、Ａ  第１領域（屈曲部）、Ｂ  第２領域（非屈曲部）、α  第１層（屈曲層）、β  第２層（非屈曲層）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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