(57)【要約】【課題】可撓性基板表面の凹凸の低減と水分等のガスの侵入を防ぎ、回路素子の特性変動や信頼性劣化の防止を行い、折り曲げ自由なシート状回路基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】有機高分子からなる可撓性基板１００上に電気回路を構成するコンデンサ１２０や抵抗１２１からなる回路素子を形成し、回路素子と可撓性基板１００との間に設けた第１の無機保護膜１０２と、回路素子を覆う第２の無機保護膜１０８とを有し、第１の無機保護膜１０２および第２の無機保護膜１０８は回路素子を形成する領域のみに形成した構成を有する。この構成により、第１の無機保護膜１０２および第２の無機保護膜１０８を厚く形成して基板からのガスの透過と基板表面の凹凸を小さくすることができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機高分子からなる可撓性基板上に電気回路を構成する回路素子を形成したシート状回路基板であって、前記回路素子と前記可撓性基板との間に設けた第１の無機保護膜と、前記回路素子を覆う第２の無機保護膜とを有し、前記第１の無機保護膜および前記第２の無機保護膜は前記回路素子を形成する領域のみに形成したことを特徴とするシート状回路基板。
【請求項２】
前記可撓性基板表面に、金属酸化物からなる接着膜を形成し、前記接着膜上に第１の無機保護膜を形成したことを特徴とする請求項１に記載のシート状回路基板。
【請求項３】
前記第２の無機保護膜を覆う樹脂保護膜をさらに形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシート状回路基板。
【請求項４】
前記第１の無機保護膜および第２の無機保護膜は、回路素子の形状より大きく形成したことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のシート状回路基板。
【請求項５】
前記接着膜は回路素子を形成する領域のみに形成したことを特徴とする請求項２に記載のシート状回路基板。
【請求項６】
前記第１の無機保護膜および第２の無機保護膜で覆われている複数個の回路素子が平面的に配置された可撓性基板において、前記第１の無機保護膜および第２の無機保護膜で覆われている複数個の回路素子間の所定の領域は、前記可撓性基板が剥き出し、または少なくとも接続電極を有していることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載のシート状回路基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機高分子からなる可撓性基板上にコンデンサ、抵抗、インダクタンス等の電子部品や、温度センサ、圧力センサ等の機能素子を含む各種回路素子を直接形成したシート状回路基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型電子機器に用いられる回路基板は、主としてガラス布エポキシ樹脂等に銅配線パターンを形成したプリント配線基板（以下、ＰＷＢとよぶ。）を用いて、このＰＷＢ上にコンデンサ、抵抗、インダクタンス等の個別部品を半田リフローにより実装して回路素子を構成している。
【０００３】
近年の携帯型情報端末をはじめとする電子機器は小型化、高性能化に伴い、複雑な回路をできるだけ小さな領域に形成する必要性から、ＰＷＢは高密度な配線パターンへと移行している。また、これらと同時にＰＷＢに実装する個別部品もその大きさが１．０ｍｍ×０．５ｍｍのいわゆる１００５形状から０．６ｍｍ×０．３ｍｍの０６０３形状、さらには０．４ｍｍ×０．２ｍｍの０４０２形状と小型化が進化し、電子機器の小型化、高性能化に追随している。
【０００４】
しかしながら、電子機器の小型、高性能化の進展は留まるところがなく、ＰＷＢの高密度化や個別部品の小型化だけでは充分に対応できなくなっている。例えば、ＰＷＢや回路素子の厚みは、おおよそ０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度であり、カードタイプの電子機器等、薄型電子機器には組込むことが困難である。また、電子機器で使用する筐体の制約から、回路基板を屈曲状態で組込むことが要求される場合もある。従来のガラス布エポキシ樹脂基板等を用いるＰＷＢは剛性が大きいため、このような機器には適用できない。これに対しては、ＰＷＢの代わりにポリイミドフィルム基板等の有機フィルム基板に銅配線パターンを形成した回路基板を用いているが、回路素子は個別部品を実装しているので個別部品の厚みにより回路基板の薄型化には制限が生じる。
【０００５】
このように回路基板は高密度であると同時に、さらに薄くて柔軟性のあることが求められる。この要求に対し、フレキシブルなポリイミドフィルム基板上に薄膜技術を用いて回路素子を構成することで、薄くて柔軟性のあるシート状回路基板も提案されている。
【０００６】
図６は、従来のシート状回路基板の構成を示す断面図であり、ポリイミドフィルム基板１５０上にコンデンサ１５１と抵抗１５２とからなる回路素子を薄膜技術により形成したものである。コンデンサ１５１は、酸化シリコン膜の誘電体膜１５４を挟むように設けた上下のアルミニウム薄膜の電極１５３および１５５によって構成されている。抵抗１５２は、ニッケル・クロム合金による抵抗膜１５６によって構成される。また、これらの回路素子は銅薄膜１５７によってそれぞれが配線されている。このように回路素子を薄膜によって形成するため、素子の厚みが非常に薄く、またポリイミドフィルム基板１５０の柔軟性に追従できる回路基板を構成できる（例えば、特開２０００−１０６３２４号公報）。
【０００７】
しかしながら、このような有機フィルム基板上に薄膜技術により回路素子を形成する回路基板構成では、膜の密着性等の機械的強度や使用環境における信頼性を充分確保できない場合がある。これに対して、第２の例として有機高分子基板上に金属酸化膜からなる接着膜を設けて、この接着膜上に薄膜技術により回路素子を作成することで接着強度を上げる方法や、有機高分子基板上に形成した回路素子の上部を覆う保護膜を形成して曲げに対する強度を改善する方法が提案されている（特開２０００−３５７６３１号公報）。
【０００８】
また、第３の例として透明な高分子フィルム基板中をガスが透過して透明導電層が劣化するのを防止するために、フィルム基板表面に酸化シリコン層を形成し、この酸化シリコン層上に透明導電層を形成することも示されている（特開平６−９９５３６号公報）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の第２の例では、シート状の基板上に金属酸化物膜からなる接着膜を全面に形成し、この膜上に薄膜コンデンサを形成した後、コンデンサを覆うように湿気を通さない保護膜を形成して、曲げても剥離しないフレキシブル薄膜コンデンサを実現している。
【００１０】
しかし、ポリイミドフィルム基板のような有機高分子からなる可撓性のフィルム基板は、シリコン基板や石英基板等の無機材質の基板と比較すると表面の凹凸が大きく、回路素子の特性ばらつきや信頼性低下の要因となる。
【００１１】
図７は、一般的な有機高分子からなる可撓性基板を用いて、コンデンサを形成した場合の断面形状を模式的に示した図である。図示するように、可撓性基板１６０の表面は比較的大きな凹凸を有している。このような凹凸を有する可撓性基板１６０上に、下層電極膜１６３、上層電極膜１６５と誘電体膜１６４とによってコンデンサ１６１を構成する場合、誘電体膜１６４には局所的に膜厚の薄い領域（図では、Ｄで示す。）が生じることがある。このような領域が生じると、コンデンサ１６１の絶縁抵抗の低下や耐電圧の低下を招く。図示していないが、抵抗を形成する場合でも凹凸が大きいと、抵抗値のばらつきが大きくなる。これを防止するためには、可撓性基板１６０の表面を鏡面にすることが有効であるが、シート状の基板の表面を鏡面にすることは非常に難しい。しかしながら、上述の第２の例では、フィルム基板表面の凹凸を低減するための構成については全く示されていない。
【００１２】
また、第３の例では、有機高分子基板上にガス透過を防止する膜を形成し、この膜上に透明導電膜を形成する構成は示されているが、折り曲げることやコンデンサ等の回路素子を形成することについては示されていない。
【００１３】
本発明は、有機高分子からなる可撓性基板を用いて回路素子を形成したシート状回路基板に対して、可撓性基板表面の凹凸の低減と水分等のガスの侵入を防ぐことで回路素子の特性変動や信頼性劣化の防止を行い、折り曲げ自由なシート状回路基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のシート状回路基板は、有機高分子からなる可撓性基板上に電気回路を構成する回路素子を形成してなるものであり、回路素子と可撓性基板との間に設けた第１の無機保護膜と、回路素子を覆う第２の無機保護膜とを有し、第１の無機保護膜および第２の無機保護膜は回路素子を形成する領域のみに形成した構成を有する。このような構成とすることにより、第１の無機保護膜および第２の無機保護膜を厚く形成しても、可撓性基板を折り曲げる力が作用してもクラック等が発生しないようにすることができる。また、回路素子は大気中の水分等のガスの透過を抑制する無機保護膜で両面が保護されているので、ガスによる回路素子の特性変動を抑制できる。さらに、第１の無機保護膜を厚く形成することもできるので、可撓性基板表面の凹凸を小さくすることもできる。
【００１５】
また、本発明のシート状回路基板は、可撓性基板表面に金属酸化物からなる接着膜を形成し、この接着膜上に第１の無機保護膜を形成した構成を有する。この構成とすることにより、可撓性基板に対する第１の無機保護膜の密着性を改善できる。
【００１６】
また、本発明のシート状回路基板は、第２の無機保護膜を覆う樹脂保護膜をさらに形成した構成を有する。このような構成とすることにより、水分等のガスの透過を樹脂保護膜と第２の無機保護膜とで防止できるので、信頼性がさらに改善される。これに加えて、比較的硬質な樹脂保護膜を用いれば、回路素子を形成する領域の曲げに対する剛性を大きくできる。
【００１７】
また、本発明のシート状回路基板は、第１の無機保護膜および第２の無機保護膜が回路素子の形状より大きく形成された構成を有する。この構成とすることにより、水分等のガスから回路素子を確実に保護できるとともに、これらの保護膜により他の領域に比べて曲げに対する剛性を大きくできる。
【００１８】
また、本発明のシート状回路基板は、接着膜が回路素子を形成する領域のみに形成された構成を有する。この構成により、可撓性基板に対する第１の無機保護膜の密着性を改善できるだけでなく、接着膜を厚く形成して回路素子形成領域の可撓性基板表面の凹凸を小さくすることもできる。
【００１９】
また、本発明のシート状回路基板は、第１の無機保護膜および第２の無機保護膜で覆われている複数個の回路素子が平面的に配置された可撓性基板において、第１の無機保護膜および第２の無機保護膜で覆われている複数個の回路素子間の所定の領域は、可撓性基板が剥き出し、または少なくとも接続電極を有している構成からなる。このような構成とすることにより、回路素子が形成された領域は曲げに対する剛性が大きく、上述の所定の領域は曲げに対する剛性が小さくできる。この所定の領域は可撓性基板に対して、横断または縦断するように設けられているので、シート状回路基板を折り曲げる力が作用した場合、曲げに対する剛性の小さな可撓性基板の所定の領域が曲がり、回路素子を形成した領域の曲げを抑制できる。したがって、回路素子にクラック等の損傷を生じさせないようにすることができる。
【００２０】
なお、回路素子を形成する領域には、第１の無機保護膜と第２の無機保護膜が形成されるが、これらの膜は可撓性基板材料や接続電極材料等に比べると非常に剛性係数が大きい。したがって、回路素子形成領域の曲げに対する剛性を、上述の所定の領域に比べて大きくできる。さらに加えて、樹脂保護膜を形成する場合に、硬質の樹脂保護膜を用いれば、回路素子を形成する領域の曲げに対する剛性をより大きくすることができ、曲げにより特性劣化が生じるのをさらに抑制できる。一方、上述の所定の領域に可撓性基板材料や接続電極材料より少なくとも剛性係数の小さい樹脂保護膜を形成してもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１に、本発明の第１の実施の形態のシート状回路基板の構成例を示す。図１において、（ａ）は、可撓性基板１００を用いて、この基板上にコンデンサ１２０と抵抗１２１とを形成した断面図で、（ｂ）はその平面図である。また、（ｃ）は、その回路構成を示す。可撓性基板１００上には接着膜１０１と、この接着膜１０１上に第１の無機保護膜１０２とが図示するように、コンデンサ１２０と抵抗１２１とを形成する領域部のみに積層されている。
【００２２】
可撓性基板１００は、有機高分子からなりフレキシブルに折り曲げ可能な材料からなるフィルムを用いる。具体的には、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム等がある。本実施の形態では、ポリイミドフィルム基板（以下、フィルム基板とよぶ。）を例として説明する。
【００２３】
接着膜１０１はフィルム基板１００と第１の無機保護膜１０２との密着性を改善するために設けるもので、金属酸化物の薄膜を形成する。この金属酸化物の薄膜としては、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）あるいはニクロムの酸化物が使用可能であるが、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）またはハフニウム（Ｈｆ）の酸化物が接着性の改善にはより有効である。
【００２４】
また、第１の無機保護膜１０２は、回路素子形成面の反対面から水分等のガスが浸透することを防ぐために設けるもので、これらのガスを透過し難い材料であることが要求される。その材料としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化アルミニウム、あるいはこれらの混合物や、積層構成膜としてもよい。
【００２５】
接着膜１０１と第１の無機保護膜１０２は上述した特性を得るために形成するだけでなく、これらの膜を形成することでフィルム基板１００表面の凹凸を小さくできる。このために必要な膜厚の最適値は、コンデンサ１２０を形成する誘電体膜１０４や抵抗１２１を形成する抵抗体膜の厚さと、フィルム基板１００表面の凹凸量により異なるが、概略値としては凹凸量の２倍程度以上の膜厚にすることが望ましい。
【００２６】
コンデンサ１２０は、この第１の無機保護膜１０２上に下層電極膜１０３、誘電体膜１０４および上層電極膜１０５が図示するように積層して、構成されている。ここで、下層電極膜１０３、誘電体膜１０４および上層電極膜１０５のそれぞれの大きさは、図１（ｂ）に示すように第１の無機保護膜１０２ａよりも小さく形成している。
【００２７】
下層電極膜１０３と上層電極膜１０５は、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）あるいはモリブデン（Ｍｏ）の単層膜でもよいし、あるいはこれらの積層構成膜でもよい。さらに、下層電極膜１０３と上層電極膜１０５とは、同一材料を用いることもできるし、別々の材料を用いてもよい。
【００２８】
誘電体膜１０４は、酸化チタン、酸化シリコン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、窒化シリコンまたは窒化酸化シリコン等だけでなく、酸化チタンに鉛（Ｐｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）またはカルシウム（Ｃａ）等を添加した誘電体材料や、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸バリウム等の複合酸化物を用いた誘電体材料により作製してもよい。
【００２９】
抵抗１２１は、同様に第１の無機保護膜１０２上に抵抗膜１０６が形成される。この抵抗膜１０６も、図１（ｂ）に示すように第１の無機保護膜１０２ｂの面積よりも小さく形成している。抵抗膜１０６は、ニクロムや窒化タンタル等の単一材料だけでなく、金属と酸化物との混合膜等、一般に薄膜抵抗や印刷抵抗として用いられている材料を使用可能である。
【００３０】
コンデンサ１２０と抵抗１２１との電気的な接続、および外部回路との接続のための電極端子部は接続電極膜１０７により行われている。コンデンサ１２０では、下層電極膜１０３との接続は第１の接続電極膜１０７ａ、上層電極膜１０５との接続は第２の接続電極膜１０７ｂにより行われている。また、抵抗１２１では、抵抗膜１０６の一方の端部とコンデンサ１２０との接続が第２の接続電極膜１０７ｂで行われ、他方の端部は第３の接続電極膜１０７ｃにより外部と接続できるようにされている。
【００３１】
これらの膜上に、第２の無機保護膜１０８がコンデンサ１２０と抵抗１２１とを覆うように、それぞれ形成されている。第２の無機保護膜１０８は、回路素子であるコンデンサ１２０と抵抗１２１とに対して、表面から水分等のガスが侵入するのを防止すると同時に、第１の無機保護膜１０２や接着膜１０１とを含めて回路素子形成部の曲げに対する剛性を大きくするために設けている。
【００３２】
さらに、この第２の無機保護膜１０８上に、それぞれ樹脂保護膜１０９を形成して、シート状回路基板が構成される。この樹脂保護膜１０９としては、熱硬化型のポリイミド樹脂、紫外線硬化型のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂等を用いることができる。
【００３３】
上述したように本発明によれば、ポリイミドフィルム等の有機高分子からなる可撓性基板上に薄膜技術を用いて形成するコンデンサ、抵抗あるいはインダクタンス等の回路素子が、水分等のガスにより腐食され特性劣化することを防ぐことができる。さらに、回路素子形成部のみに第１の無機保護膜、第２の無機保護膜および樹脂保護膜が形成されているので、基板が曲げられても回路素子の剥離やクラック発生、あるいは特性の劣化を生じることがない。また、回路素子の下部に配置する接着膜と第１の無機保護膜は回路素子を形成する領域部のみに形成するので、可撓性基板表面の凹凸の平坦化や水分等のガスの透過を防止するために充分な厚さを形成できる。さらに、第２の無機保護膜も回路素子を形成する領域部のみに形成するので、厚く形成しても可撓性基板の柔軟性を阻害することがない。したがって、水分の浸入による特性や信頼性の劣化を大幅に抑制することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、フィルム基板上に形成する回路素子として、コンデンサと抵抗をそれぞれ１個づつ有する回路基板構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく複数個を有する回路構成でもよいし、さらにインダクタンス等の電子部品や温度センサ、応力センサ等の各種機能素子を含む回路素子を形成する場合にも同様な効果が得られる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態のシート状回路基板について、図２を用いて説明する。なお、図１と同一要素については同一符号を付している。
【００３６】
本実施の形態のシート状回路基板は、接着膜２０１をフィルム基板１００上の全面に形成した点が第１の実施の形態のシート状回路基板と異なり、それ以外は第１の実施の形態と同一であるので説明は省略する。
【００３７】
なお、全面に形成する方法として、接着膜２０１は、例えばチタン（Ｔｉ）の有機金属化合物からなるゾルをフィルム基板１００上に塗布した後、加熱してチタン酸化物薄膜とするゾル−ゲル法を用いることもできる。この場合、接着膜２０１の膜厚を０．１μｍ程度とすれば、曲げても剥離することがなく、しかもフィルム基板１００の柔軟性も損なわれることはない。接着膜２０１が全面に形成されているので、接続電極膜１０７も接着膜２０１を介して形成されるため密着性を向上させることができる。
【００３８】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態のシート状回路基板について、図３を用いて説明する。なお、図１と同じ要素については同一符号を付している。本実施の形態のシート状回路基板は、図３（ａ）に示すような２個の抵抗１２１、１２１および２個のコンデンサ１２０、１２０から構成される回路を形成する場合を例として説明する。図３（ｂ）は、上記の回路構成を作製したシート状回路基板の平面図である。
【００３９】
フィルム基板１００上に形成した２個の抵抗１２１、１２１および２個のコンデンサ１２０、１２０のそれぞれの構成については、第１の実施の形態のシート状回路基板と同様である。すなわち、これらの抵抗１２１、１２１とコンデンサ１２０、１２０は、それぞれが分離されている第１の無機保護膜１０２上に設けられ、さらに第２の無機保護膜１０８と樹脂保護膜１０９とでそれらの表面部が保護されて、それぞれの回路素子が構成されている。なお、第２の無機保護膜１０８は第１の無機保護膜１０２とほぼ同じ形状であり、樹脂保護膜１０９はこれらを覆う形状としてある。
【００４０】
このように構成された回路素子は図示するように、それぞれがＸ方向では間隔Ｂ、Ｙ方向では間隔Ａを有して配置されている。すなわち、フィルム基板１００に対して横断する方向である間隔Ｂの領域には、回路素子が形成されていないので、シート状回路基板に折り曲げる力が作用しても、曲げに対する剛性の小さい間隔Ｂの領域が容易に曲がり、回路素子を形成した領域の曲げを抑制できる。また、フィルム基板１００に対して縦断する方向である間隔Ａの領域には、同様に回路素子が形成されていないので、シート状回路基板を縦方向に曲げる力が作用しても回路素子を形成した領域の曲げを抑制できる。したがって、フィルム基板１００に対して、Ｘ方向、Ｙ方向いずれの方向からの曲げ応力が作用しても、回路素子形成部の変形を抑制できる。その結果、シート状回路基板の自由な変形を許容しながら、回路素子の信頼性を確保できる。また、回路素子形成部はほとんど変形しないことから第１の無機保護膜１０２の厚さを大きくすることも可能となり、フィルム基板１００表面の凹凸の低減や水分等のガスの透過特性のさらなる抑制も可能となる。
【００４１】
（実施例）
次に、本発明のシート状回路基板の製造方法の一実施例について、図４を用いて説明する。本実施例の製造方法においては、第１の実施の形態のシート状回路基板を製造する場合を例としている。なお、図１と同じ要素については、同一符号を付している。
【００４２】
可撓性基板１００としては、１００μｍの厚さを有するフィルム基板を用いた。このフィルム基板１００に接して、コンデンサ１２０を配置する予定の位置Ｃおよび抵抗１２１を配置する予定の位置Ｄに開口部１２２ａ、１２２ｂを有するメタルマスク１２３を配置した。この状態で、ＲＦスパッタ成膜法により、接着膜１０１として膜厚０．１μｍの酸化チタン膜を形成した。同様のＲＦスパッタ成膜法により、第１の無機保護膜１０２として窒化シリコン膜を０．２μｍ形成した。酸化チタン膜のスパッタ条件は、酸化チタンのターゲットを用いてアルゴンガス（Ａｒ）と酸素ガス（Ｏ２）とをそれぞれ流量３０ｃｃ／ｍｉｎ、３ｃｃ／ｍｉｎで流しながら、スパッタ室のガス圧力０．５Ｐａ、ＲＦ電力１０００Ｗとしたが、このときの成膜速度は１０ｎｍ／ｍｉｎであった。また、窒化シリコン膜のスパッタ条件は、窒化シリコンのターゲットを用いてアルゴンガス（Ａｒ）と窒素ガス（Ｎ２）とをそれぞれ流量３０ｃｃ／ｍｉｎ、３ｃｃ／ｍｉｎで流しながら、スパッタ室のガス圧力０．５Ｐａ、ＲＦ電力１０００Ｗとしたが、このときの成膜速度２５ｎｍ／ｍｉｎであった。
【００４３】
ここで、フィルム基板１００表面の凹凸を測定したところ０．１μｍであり、接着膜１０１と第１の無機保護膜１０２とを形成した後の表面の凹凸はほぼ０．０５μｍであり大幅に改善された。
【００４４】
次に、メタルマスクとＲＦスパッタ成膜法を用いる同様な方法により、最初にコンデンサ１２０を形成した。図４（ｂ）に示すように、コンデンサ１２０を配置する位置Ｃに形成した第１の無機保護膜１０２上に開口部１２４を設けたメタルマスク１２５を配置して、膜厚０．１μｍのアルミニウム薄膜からなる下層電極膜１０３をＲＦスパッタ成膜法により形成した。アルミニウム薄膜のスパッタ条件は、０．５Ｐａのアルゴンガス（Ａｒ）雰囲気中、ＲＦ電力５６０Ｗで行い、このときの成膜速度は１００ｎｍ／ｍｉｎであった。なお、下層電極膜１０３は、第１の無機保護膜１０２の面積よりも小さな形状とした。
【００４５】
続いて図４（ｃ）に示すように、下層電極膜１０３上に膜厚０．２μｍの酸化チタン膜からなる誘電体膜１０４を所定のメタルマスクを用いてスパッタ成膜法により形成した。その後、さらに膜厚０．１μｍのアルミニウム薄膜で構成する上層電極膜１０５をＲＦスパッタ成膜法により形成した。酸化チタン膜のスパッタ条件は、接着膜１０１として用いた酸化チタン膜のスパッタ条件と同一とした。
【００４６】
誘電体膜１０４および下層電極膜１０３ともに第１の無機保護膜１０２の面積よりも小さな形状とした。また、図１に示すように下層電極膜１０３と上層電極膜１０５とが電気的に導通しないように誘電体膜１０４を含めて、それぞれのパターンをずらして形成している。上記の工程を経てコンデンサ１２０が形成される。なお、コンデンサ１２０の容量値は、下層電極膜１０３と上層電極膜１０５とが対向する領域の面積によって設定することができる。
【００４７】
また、上述の工程では、所定の形状を作製するためにメタルマスクを用いたが、フォトリソグラフィとエッチングによる方法で行うこともできる。
【００４８】
次に、抵抗１２１を配置する位置Ｄに形成した第１の無機保護膜１０２上に抵抗膜１０６を形成した。抵抗膜１０６は、膜厚０．０１μｍのニッケル・クロム合金からなり、メタルマスクを用いたＲＦスパッタ成膜法により形成した。スパッタ条件はアルミニウム薄膜の成膜条件と同一とした。抵抗膜１０６は、第１の無機保護膜１０２の形状よりも小さくしており、抵抗値は抵抗膜１０６の長さと巾により自由に設定できる。
【００４９】
コンデンサ１２０と抵抗１２１を形成した後、図４（ｄ）に示すようにコンデンサ１２０部分では、誘電体層１０４の全面を覆い、かつ下層電極膜１０３および上層電極膜１０５の一部が露出するように有機樹脂からなるレジスト膜１２６を形成する。また、抵抗１２１部分では、抵抗膜１０６の一部が露出するように同じ有機樹脂からなるレジスト膜１２６を形成する。なお、図示していないが、レジスト膜１２６はコンデンサ１２０と抵抗１２１間の接続を行うための接続電極膜１０７を形成する領域以外の領域にも同時に形成する。レジスト膜１２６はスクリーン印刷法により所定のパターンを形成して８０℃で乾燥硬化した。このレジスト膜１２６は、接続電極膜１０７を形成するときのマスクとなるもので、材料としては真空中でもガス放出が少なく、接続電極膜１０７形成後、接続電極膜１０７やコンデンサ１２０あるいは抵抗１２１等の材料が侵されない薬液で溶解除去できるものであればよい。
【００５０】
レジスト膜１２６を乾燥硬化後、フィルム基板１００の全面に２μｍ厚さの銅（Ｃｕ）膜をＲＦスパッタ成膜法により形成した。この状態を図４（ｄ）に示す。その後レジスト膜１２６を薬液により溶解して除去すると、コンデンサ１２０と抵抗１２１間とを所定の接続電極１０７で配線された構成が得られる。
【００５１】
次に、図４（ｅ）に示すように、コンデンサ１２０と抵抗１２１の表面を覆う位置に第２の無機保護膜１０８を形成した。第２の無機保護膜１０８は、メタルマスクを用いるＲＦスパッタ成膜法により、膜厚０．２μｍの窒化シリコン膜を形成した。スパッタ条件は、第１の無機保護膜１０２の成膜条件と同一とした。なお、第２の無機保護膜１０８は第１の無機保護膜１０２とほぼ同じ形状であり、コンデンサ１２０と抵抗１２１とをそれぞれ覆うように形成した。
【００５２】
次に、図４（ｆ）に示すように、第２の無機保護膜１０８の全面と、接続電極膜１０７の一部を覆うように紫外線硬化型ポリイミド樹脂をスクリーン印刷法により印刷した後、紫外線を照射して乾燥硬化し、樹脂保護膜１０９を形成した。この樹脂保護膜１０９もコンデンサ１２０と抵抗１２１とをそれぞれ覆うように形成した。硬化後の樹脂保護膜１０９の厚さは約２０μｍとした。樹脂保護膜１０９形成後、半田の形成や所定のサイズに切断してシート状回路基板が構成される。このような構成により、外部からフィルム基板１００を曲げるような力が作用しても、コンデンサ１２０や抵抗１２１が剥離したり、電気的特性が変動するのを抑制できる。
【００５３】
上述の工程により形成したシート状回路基板の特性を評価するために、同一のフィルム基板と材料を用いて第１の無機保護膜と第２の無機保護膜とを設けない構成のシート状回路基板も作製した。本実施例による製造方法で作製したシート状回路基板を本実施例とよび、無機保護膜を設けない構成のシート状回路基板を比較例とよぶ。電気的特性の評価としては、コンデンサの下層電極膜と上層電極膜との間の絶縁抵抗値と、高温高湿環境下での容量値と抵抗値の変動を測定した。
【００５４】
絶縁抵抗の測定結果を図５に示す。横軸は絶縁抵抗を示し、縦軸は絶縁抵抗値の累積の頻度を示す。図５からわかるように、本実施例は比較例に比べて絶縁抵抗が約２桁高くなった。この原因について解析したところ、本実施例では第１の無機保護膜１０２によりフィルム基板１００表面の凹凸が低減されており、この結果誘電体膜１０４の厚みの均一性が向上したことによるものと判明した。
【００５５】
次に、高温高湿環境下での容量値と抵抗値の変動の測定結果について述べる。試験条件は６５℃−８５％ＲＨの環境下に本実施例と比較例をおき、コンデンサおよび抵抗のそれぞれの電極間に直流電圧６．３Ｖを５００時間印加して容量値と抵抗値の変動を測定した。測定結果を（表１）に示す。
【００５６】
【表１】
2004022788.tif 000003
【００５７】
（表１）からわかるように本実施例では、コンデンサの容量値変動は１％以下で、抵抗値変動は０％であった。これに対して、比較例の容量値変動は１６％以上で、抵抗値変動は−１０％以下と、大きな変動が生じた。これらの基板を解析した結果、比較例ではアルミニウム電極膜の腐食によりコンデンサの対向面積が減少して容量が変動したことが見出された。また、抵抗膜の表面の酸化により抵抗膜の実効的な厚みが減少したことが、抵抗値の増大の原因であることも明らかになった。
【００５８】
これらの結果から、第１の無機保護膜と第２の無機保護膜を回路素子形成領域にのみ形成する構成が良好な特性を得られることが確認された。
【００５９】
本発明のシート状回路基板およびその製造方法によると、第１の無機保護膜は回路素子形成領域のみに形成するので、可撓性基板表面の凹凸を吸収する程度に充分厚く形成することができる。さらに、厚く形成することで水分等のガスの透過を防止する効果も大きく改善される。
【００６０】
さらに、回路素子の表面にも第１の無機保護膜とほぼ同じ面積で第２の無機保護膜が形成されているので、表面からのガスの透過についても防止できる。そのため、フレキシブルな特性を保持しながら、高温高湿の雰囲気中においてもコンデンサや抵抗の信頼性が大幅に改善されるシート状回路基板を実現できる。
【００６１】
なお、本実施の形態では有機高分子からなる可撓性基板としてポリイミドフィルム基板を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリエステルフィルム基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム基板等のフィルム基板を用いることもできる。
【００６２】
なお、本実施例ではメタルマスクを用いてパターニングを行ったが、フォトリソグラフィとエッチングによるパターン形成法を用いてもよい。また、成膜法もＲＦスパッタ成膜法だけでなく、ＤＣスパッタ成膜法、真空蒸着法、ＣＶＤ法あるいはゾル−ゲル法等、成膜する材料に応じて適宜選択することができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明のシート状回路基板は、有機高分子からなる可撓性基板上に電気回路を構成する回路素子を形成するものであって、回路素子と可撓性基板との間に第１の無機保護膜を有し、かつ、この回路素子を覆う位置に第２の無機保護膜を有した構成である。この構成により、回路素子は大気中の水分等のガスの透過を抑制できる無機保護膜で両面を保護されているので、ガスによる回路素子の特性変動を抑制できる。また、第１の無機保護膜を厚く形成することができるため、可撓性基板表面の凹凸を低減することもできる。この結果、折り曲げが可能で、信頼性に優れたシート状回路基板を実現できるという大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施の形態のシート状回路基板の断面図
（ｂ）同基板の平面図
（ｃ）同基板の回路構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態のシート状回路基板の断面図
【図３】（ａ）本発明の第３の実施の形態のシート状回路基板の回路構成図
（ｂ）同基板の平面図
【図４】本発明のシート状回路基板の製造方法を示す工程フロー図
【図５】同製造方法により作製したシート状回路基板と比較例との性能比較を示す図
【図６】従来のシート状回路基板の構成を示す断面図
【図７】従来のシート状の基板でコンデンサを形成した場合の断面模式図
【符号の説明】
１００，１５０，１６０　可撓性基板（フィルム基板）
１０１，２０１　接着膜
１０２　第１の無機保護膜
１０３　下層電極膜
１０４　誘電体膜
１０５　上層電極膜
１０６　抵抗膜
１０７　接続電極膜
１０７ａ　第１の接続電極膜
１０７ｂ　第２の接続電極膜
１０７ｃ　第３の接続電極膜
１０８　第２の無機保護膜
１０９　樹脂保護膜
１２０，１５１，１６１　コンデンサ
１２１，１５２　抵抗
１２２ａ，１２２ｂ，１２４　開口部
１２３，１２５　メタルマスク
１２６　レジスト膜
【図１】
2004022788.tif 000004
【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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