(57)【要約】【課題】液晶ポリマー又はフッ素樹脂によるカバーレイを用いつつ、カバーレイの剥がれを生じさせることが無く、且つ十分な回路保護機能を発揮させる。【解決手段】フレキシブルプリント基板１は、スルーホール２０、ビアホール３０のような凹部を有する可撓性のベース基板４と、凹部に充填された充填物４０と、ベース基板４及び充填物４０を被覆する液晶ポリマー又はフッ素樹脂からなるカバーレイ１０とを備えている。充填物４０は導電性又は非導電性物質からなる。【選択図】図１
2012204396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する可撓性のベース基板と、
前記凹部に充填された充填物と、
前記ベース基板及び充填物を被覆する液晶ポリマー又はフッ素樹脂からなるカバーレイと
を備えたことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項２】
前記凹部は、スルーホール又はビアホールである
ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブルプリント基板。
【請求項３】
前記充填物は、導電性材料又は非導電性材料からなる
ことを特徴とする請求項１又は２記載のフレキシブルプリント基板。
【請求項４】
前記充填物は、融点が前記カバーレイの融点よりも低い温度となるように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のフレキシブルプリント基板。
【請求項５】
液晶ポリマー又はフッ素樹脂をカバーレイに用いたフレキシブルプリント基板の製造方法であって、
ベース基板に形成された凹部に充填物を埋め込む工程と、
前記カバーレイを、前記充填物の融点よりも高い温度で前記ベース基板に熱圧着する工程とを備えた
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フレキシブルプリント基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品等に広く用いられるフレキシブルプリント基板などの配線基板は、ベース基板の上をカバーレイで被覆することにより回路を保護している。ベース基板にはポリイミドが用いられ、カバーレイにはポリイミドフィルムが用いられ、ポリイミドフィルムは接着剤層を介してベース基板に接着される。一方、近年、高速信号伝送の要求から、伝送損失がポリイミドよりも少ない液晶ポリマーを用いたフレキシブルプリント基板も用いられるようになってきた。液晶ポリマーを使用したフレキシブルプリント基板としては、例えば下記特許文献１の配線基板が知られている。この配線基板は、配線パターンが形成されたベース基板を液晶ポリマーにより構成し、カバーレイをこの液晶ポリマーより融点の低い他の液晶ポリマーにより構成している。そして、カバーレイを、その融点よりも高い温度でベース基板に熱圧着する。これにより、カバーレイをベース基板に貼り付ける接着剤層を不要としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４９０３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された配線基板では、スルーホール部をカバーレイで覆わない構造であるため、スルーホール部の保護を図ることができない。仮に、スルーホールのような凹凸を覆うようにカバーレイを形成することになると、次の問題がある。すなわち、従来のポリイミド（ＰＩ）のカバーレイを用いた場合には、溶融した接着剤がスルーホールに埋まって穴の部分が完全に塞がる。しかし、液晶ポリマーのカバーレイを使用した場合には、接着剤により穴を塞ぐことができないため、図９に示すように、ベース基板１０１に形成されたスルーホール１０３にカバーレイ１０２が完全に埋まらずに空隙１０４が残ってしまう。このように空隙１０４が残ると、温度変化による空気の膨張・収縮の繰り返しによって、カバーレイが剥がれてしまうという問題がある。また、このような空隙１０４が生じないように、真空中でカバーレイ１０２を無理に熱圧着しようとすると、図１０に示すように、スルーホール１０３の配線１０５付近のカバーレイ１０２の肉厚が薄くなり、配線１０５が露出する可能性がある。このような液晶ポリマーと同様にフッ素樹脂を用いたカバーレイにおいても同様の問題が生じる。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、液晶ポリマー又はフッ素樹脂によるカバーレイを用いつつ、カバーレイの剥がれを生じさせることが無く、且つ十分な回路保護機能を果たすことが可能なフレキシブルプリント基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】
【０００６】
本発明に係るフレキシブルプリント基板は、凹部を有する可撓性のベース基板と、前記凹部に充填された充填物と、前記ベース基板及び充填物を被覆する液晶ポリマー又はフッ素樹脂からなるカバーレイとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るフレキシブルプリント基板によれば、ベース基板に形成された凹部に充填物が埋め込まれているので、凹部に空隙が残ることなくカバーレイがベース基板に密着する。このため、カバーレイの剥離を防止して、接着信頼性を向上させることができる。
【０００８】
前記充填物は、例えば導電性材料又は非導電性材料からなるものである。
【０００９】
また、前記充填物は、例えば融点が前記カバーレイの融点よりも低い温度となるように構成されている。
【００１０】
本発明に係るフレキシブルプリント基板の製造方法は、液晶ポリマー又はフッ素樹脂をカバーレイに用いたフレキシブルプリント基板の製造方法であって、ベース基板に形成された凹部に充填物を埋め込む工程と、前記カバーレイを、前記充填物の融点よりも高い温度で前記ベース基板に熱圧着する工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、液晶ポリマー又はフッ素樹脂によるカバーレイを用いつつ、カバーレイの剥がれを生じさせることが無く、且つ十分な回路保護機能を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るフレキシブルプリント基板を示す断面図である。
【図２】同フレキシブルプリント基板の製造方法による製造工程を示すフローチャートである。
【図３】同フレキシブルプリント基板の伝送損失特性を他の材料による比較例と比較して示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るフレキシブルプリント基板を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るフレキシブルプリント基板を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るフレキシブルプリント基板を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例に係るフレキシブルプリント基板のベース基材、カバーレイ、充填物の材料及び融点を示す図である。
【図８】同実施例における試作後の観察結果を示す図である。
【図９】従来例の問題点を示す断面図である。
【図１０】従来例の問題点を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照して、本発明に係るフレキシブルプリント基板及びその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るフレキシブルプリント基板を示す断面図で、同図（ａ），（ｂ）は、それぞれカバーレイの熱圧着前後の断面図である。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係るフレキシブルプリント基板（以下、「ＦＰＣ」と呼ぶ。）１は、ベース基材２の両面に配線３がパターン形成され、スルーホール２０が形成されたベース基板４と、このベース基板４のスルーホール２０に充填された充填物４０と、ベース基板４の両面に貼り付けられたカバーレイ１０とを備える。
【００１６】
ベース基材２は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）からなる。また、カバーレイ１０も、液晶ポリマーからなる。スルーホール２０内に充填される充填物４０としては、銅、銅ペースト、銀ペーストなどの導電性物質を用いることができる。
【００１７】
図２は、このように構成されたＦＰＣ１の製造工程を示すフローチャートである。まず、ベース基材２上に配線３を形成したベース基板４を用意する（ステップＳ１００）。ベース基板４は、図１（ａ）に示すように、ベース基材２の上に銅箔３１を貼り付けた銅張積層板（ＣＣＬ）にスルーホール２０を空け、このスルーホール２０を含めて表面に銅のめっき層３２を形成し、フォトエッチングにより銅箔３１とめっき層３２とに必要なパターンを形成することにより形成される。パターン形成された銅箔３１とめっき層３２とで配線３が構成される。
【００１８】
次に、スルーホール２０などの凹部内に充填物４０を充填する（ステップＳ１０２）。最後に、図１（ｂ）に示すように、カバーレイ１０をベース基板４に所定の温度で熱圧着する（ステップＳ１０４）。このため、ベース基材２の融点は、カバーレイ１０の融点よりも高いことが必要である。熱圧着の温度は、ベース基材２の融点よりも低く、カバーレイ１０の融点よりも高い温度に設定する。
【００１９】
このような製造工程によれば、図１（ｂ）に示すように、スルーホール２０内に事前に充填物４０を充填して空隙をなくした平坦な状態で、カバーレイ１０を熱圧着するので、カバーレイ１０をベース基板４に空隙を残さずに確実に貼り付けられる。これにより、カバーレイ１０のベース基板４からの剥離等を防止して接着信頼性を向上させることができる。
【００２０】
また、本実施形態によれば、ベース基材２及びカバーレイ１０に液晶ポリマーを使用している。液晶ポリマーは、ポリイミドと比べると誘電率、誘電正接（ｔａｎδ）及び吸水率がそれぞれ低く、伝送損失を抑えて高周波特性に優れている。具体的には、材料物性値に関して、ポリイミドの誘電率が３．３〜３．６であるのに対し、液晶ポリマーの誘電率は３．０であるので、高周波特性に優れている。また、ポリイミドの誘電正接が０．００５〜０．０２であるのに対し、液晶ポリマーの誘電正接は０．００２であるので、誘電損失が小さい。更に、ポリイミドの吸水率が１．０〜１．５であるのに対し、液晶ポリマーの吸水率は０．０４であるので、吸湿し難く損失が少ない。
【００２１】
図３は、ベース基材とカバーレイの材質別の伝送損失を示すグラフである。このグラフは、３種類のサンプルについて伝送損失を測定したものである。３種類のサンプルは、それぞれ、液晶ポリマーのベース基材＋液晶ポリマーのカバーレイ、液晶ポリマーのベース基材＋ポリイミド樹脂のカバーレイ、及びポリイミド樹脂のベース基材＋ポリイミド樹脂のカバーレイである。
【００２２】
そして、各サンプルを差動インピーダンスが１００Ωに整合するように設計し、各サンプルの伝送損失を、ベクトルネットワークアナライザを用いて測定した。その結果、図３に示すように、ベース基材及びカバーレイを液晶ポリマーで構成したサンプルが、最も伝送損失が少なく、良好な高周波特性を備えていることが判明した。このことは、図示は省略するが、液晶ポリマーと同様の特性を有するフッ素樹脂についても同様の結果となった。従って、本実施形態に係るＦＰＣ１は、伝送損失が少なく、良好な高周波特性を有することは明らかである。
【００２３】
また、本実施形態におけるＦＰＣ１は、充填物４０が銅ペースト、銀ペースト、その他の導電性の樹脂等の導電性物質から形成されているので、スルーホール２０の部分の直流抵抗成分が少なくなる利点があり、例えば電源容量を大きくする必要がある電子部品やその他の製品には、特に好適である。
【００２４】
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、図１の充填物４０が導電性物質ではなく、充填物４０がエポキシ系樹脂や液晶ポリマー等の非導電性物質からなるものである。
【００２５】
この場合は、充填物４０の高周波特性（誘電率や誘電正接）に影響があることが懸念される。しかし、充填物４０が非導電性物質であっても、スルーホール２０におけるめっき層３２は、ほぼ等電位であるため、上記の影響は非常に軽微であり、問題なく適用することができる。
【００２６】
本実施形態によれば、充填物４０の融点がカバーレイ１０の融点よりも高い場合は、スルーホール２０内に充填物４０を隙間なく充填した後にカバーレイ１０を熱圧着すればよい。また、充填物４０の融点がカバーレイ１０の融点よりも低い場合は、多少の隙間があっても、溶融した充填物４０で隙間を良好に埋めることができる。
【００２７】
［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態に係るＦＰＣを示す断面図で、同図（ａ），（ｂ）は、それぞれカバーレイの熱圧着前後の断面図である。
この実施形態に係るＦＰＣ１Ａは、スルーホール２０内に充填される充填物４０が、ペースト状ではなく予め球状体に成形されたものである点が、図１で示したＦＰＣ１と相違している。充填物４０の直径は、スルーホール２０の穴径と同じかそれよりも若干大きめに成形されている。充填物４０の融点は、カバーレイ１０の融点よりも低く設定されている。
【００２８】
この充填物４０がスルーホール２０内に充填された状態では、図４（ａ）のように僅かな隙間が発生する。しかし、上記のように充填物４０の融点よりも高くカバーレイ１０の融点よりも低い所定の温度で、図中矢印で示すようにカバーレイ１０を熱圧着すれば、充填物４０が溶融して僅かな隙間を埋め込み、図４（ｂ）に示すように、スルーホール２０内に空隙がない状態のＦＰＣ１Ａを形成することができる。その他の構成や作用効果は、先の例と同様である。
【００２９】
［第４の実施形態］
図５は、本発明の第４の実施形態に係るＦＰＣを示す断面図で、同図（ａ），（ｂ）は、それぞれカバーレイの熱圧着前後の断面図である。
この実施形態に係るＦＰＣ１Ｂは、図４で示したＦＰＣ１Ａの他の製造方法を説明するための断面図である。図５に示すように、本実施形態に係るＦＰＣ１Ｂは、スルーホール２０内に充填物４０を充填する前に、カバーレイ１０の一方を、図５（ａ）で示すように、予めベース基板４に熱圧着している点が、図４で示したＦＰＣ１Ａと相違している。カバーレイ１０の一方を熱圧着してから充填物４０を充填し、更にカバーレイ１０を図中矢印で示すように熱圧着すれば、図５（ｂ）に示すように、スルーホール２０内に空隙のない状態のＦＰＣ１Ｂを形成することができる。
【００３０】
この場合は、スルーホール２０の下側の開口がカバーレイ１０によって塞がっているので、スルーホール２０内に充填する充填物４０の直径は、図示のようにスルーホール２０の穴径未満であってもよい。本例では、充填物４０の直径がそのような場合であってもカバーレイ１０の圧着前に充填物４０がスルーホール２０から抜け落ちてしまうことがなく、より確実に充填物４０を充填することが可能となる。その他の作用効果等は先の例と同様である。
【００３１】
［第５の実施形態］
図６は、本発明の第５の実施形態に係るＦＰＣを示す断面図で、同図（ａ），（ｂ）は、それぞれカバーレイの熱圧着前後の断面図である。
第１〜第４の実施形態に係るＦＰＣ１，１Ａ，１Ｂでは、層間接続をスルーホール２０により行っていたが、本実施形態のＦＰＣ１Ｃは、ベース基板４に層間接続を行うための配線としてビアホール３０が形成されている点が、先の実施形態と相違している。
【００３２】
このＦＰＣ１Ｃにおいて、ベース基板４は、図６（ａ）に示すように、ベース基材２の上に銅箔３１を貼り付けた銅張積層板（ＣＣＬ）にレーザ加工により下側の銅箔３１の上面までのビアホール３０を形成し、このビアホール３０を含めて表面に銅のめっき層３２を形成し、フォトエッチングにより銅箔３１とめっき層３２とに必要なパターンを形成することにより形成される。パターン形成された銅箔３１とめっき層３２とで配線３が構成される。
【００３３】
本実施形態においても、ビアホール３０内に充填物５０が充填されているので、ビアホール３０内に空隙のない状態でカバーレイ１０が貼り付けられる。これにより、カバーレイ１０のベース基板４からの剥離を防止して接着信頼性を向上させるなど上記と同様の作用効果を奏することができる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例によりＦＰＣ１について具体的に説明する。本実施例においては、液晶ポリマーからなるベース基材２及びカバーレイ１０を用意した。これらの材料及び充填物４０を液晶ポリマーで構成する場合の材料として、図７に示すように、融点の異なる３種類の液晶ポリマー（イ）〜（ハ）を用意した。
【００３５】
液晶ポリマー（イ）は融点が２８５℃、液晶ポリマー（ロ）は融点が３２５℃、液晶ポリマー（ハ）は融点が３３５℃のものであり、ベース基材２には液晶ポリマー（ハ）を、カバーレイ１０には液晶ポリマー（ロ）を用い、充填物４０として液晶ポリマー（イ）及びその他の材料を使用した。
【００３６】
ベース基板４は、厚さ５０μｍの液晶ポリマー（ハ）からなるベース基材２の両面に、配線として厚さ１８μｍの銅箔３１を貼り付けた。更に、所定箇所にドリル加工を施してスルーホール２０を形成し、めっき処理により厚さ１５μｍのめっき層３２を形成した。
【００３７】
なお、ベース基材２の厚さは、１２．５μｍ、２５μｍ、５０μｍなどが想定されるが、厚さが厚い方が充填物でスルーホール２０を埋め込むことがより困難となる。このため、より厳しい条件下での試験を実施するために、ベース基材２の厚さは５０μｍに設定した。また、ベース基材２の材料は、液晶ポリマー（ハ）の他に、上述したような絶縁性樹脂とすることもできる。
【００３８】
スルーホール２０の穴径は、穴径が小さいと充填物が入り込み難くなることが予想され、逆に穴径が大きいと空隙の埋め込みが難しくなることが予想された。このため、いずれの影響が大きいかを判定するために、ドリル加工により１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、及び５００μｍの４種類の穴径のものを用意した。
【００３９】
そして、めっき層３２を形成したスルーホール２０を有する各サンプルのスルーホール２０に充填物４０を充填した上で、カバーレイ１０を、液晶ポリマー（イ）の融点２８５℃よりも５℃高い温度の２９０℃でベース基板４に熱圧着した。各サンプルについて、熱圧着後のスルーホール２０の断面における埋め込み状態を、以下の２通りの方法により観察した。
【００４０】
すなわち、観察方法Ａでは、スルーホール２０内の空隙の有無の確認を行い、各サンプルについて、いずれかの穴径にて空隙があるものを×、全ての穴径において空隙がないものを○とした。また、観察方法Ｂでは、観察方法Ａにおいて、空隙がないサンプルについてスルーホール２０以外の部分と比較して、スルーホール２０上のカバーレイ１０の凹み具合を測定した。具体的には、凹み量を、波長測定機能を備えた顕微鏡を用いて測定し、観察結果において全ての穴径における凹み量の中での最大値を記載した。
【００４１】
まず、直径５０μｍの液晶ポリマー（イ）の球状体からなる充填物４０を、スルーホール２０内に入れる充填方法を採用したサンプルＡにおいては、観察方法Ａによる観察結果が全ての穴径のサンプルにおいて○で、観察方法Ｂの凹み量が３μｍとなった。
【００４２】
また、直径５０μｍの液晶ポリマー（イ）の球状体よりも精細な粉末の充填物４０をスルーホール２０内に入れる充填方法を採用したサンプルＢにおいては、観察方法Ａによる観察結果が全ての穴径のサンプルにおいて○で、観察方法Ｂの凹み量が２μｍとなった。なお、サンプルＡ及びＢについては、カバーレイ１０をベース基板４に熱圧着する際に充填物４０が変形するものである。
【００４３】
更に、２８５℃よりも融点が高いエポキシ系接着剤の液体からなる充填物４０をスルーホール２０の中に印刷して、熱を加えて硬化させる充填方法を採用したサンプルＣにおいては、観察方法Ａによる観察結果が全ての穴径のサンプルにおいて○で、観察方法Ｂの凹み量が１μｍの試験結果となった。
【００４４】
また、銅ペースト又は銀ペーストからなる充填物４０をスルーホール２０の穴内に印刷後、熱を加えて硬化させる充填方法を採用したサンプルＤ及びＥにおいては、観察方法Ａによる観察結果が全ての穴径のサンプルにおいて○で、観察方法Ｂの凹み量が１μｍとなった。なお、サンプルＣ〜Ｅについては、カバーレイ１０の熱圧着以前にスルーホール２０を充填物４０で埋め込むものである。
【００４５】
また、めっき液に添加剤を加えてスルーホール２０内を銅めっきの充填物４０で充填する充填方法を採用したサンプルＦにおいては、観察方法Ａによる観察結果が全ての穴径のサンプルにおいて○で、観察方法Ｂの凹み量が０μｍとなった。
【００４６】
以上のような結果から、全てのサンプルＡ〜Ｆの充填材、充填方法においてスルーホール２０が完全に埋め込まれて空隙がなくなることが確認できた。また、このような場合に、凹み量が３μｍ以下と非常に小さくなるので、カバーレイ１０の平坦性を十分に確保することができるということが確認できた。
【符号の説明】
【００４７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
２          ベース基材
３          配線
４          ベース基板
１０        カバーレイ
２０        スルーホール
３０        ビアホール
４０，５０  充填物
【図１】
2012204396.tif 000003
【図２】
2012204396.tif 000004
【図３】
2012204396.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012204396.tif 000007
【図６】
2012204396.tif 000008
【図７】
2012204396.tif 000009
【図８】
2012204396.tif 000010
【図９】
2012204396.tif 000011
【図１０】
2012204396.tif 000012