JP4746852B2 - 伝送ケーブルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、バンプにより層間接続を行った新規な伝送ケーブルの製造方法に関する。

各種ネットワーク等においては、伝送ケーブル（ネットワークケーブル）を介してデータ等の転送が行われ、配線の取り回しが容易なフラット型の伝送ケーブルが開発されている。フラット型の伝送ケーブルは、いわゆるフレキシブル配線基板と同様の手法を用いて信号線をパターニング形成してなるものであり、床材の下等、任意の場所に配線した際にほとんど段差が形成されないという利点を有する。

ところで、ブロードバンド時代に伴い、高速、且つ大容量転送が必要になってきており、前記伝送ケーブルにも改善が望まれている。例えば、単に信号線を形成しただけの伝送ケーブルでは、ノイズによる誤動作や信号の相互干渉等が大きな問題となる。

このような状況から、信号線の間にグランド線を配し、この信号線を絶縁層を介して形成されるシールド層に電気的に接続した構造の伝送ケーブルが提案されている（例えば、特許文献１等を参照）。この特許文献１には、シールドパターン及びシールド層間を導電性樹脂ペーストにより形成されて導電性バンプによって電気的に接続したフラット型ケーブルが開示されている。
特開平１１−１６２２６７号公報

しかしながら、導電性ペーストは電気抵抗が高く、またグランド線を構成する銅箔との接続抵抗も高いという問題がある。これら電気抵抗や接続抵抗が高いと、前記グランド線を十分に機能させることができず、ノイズや信号線間の干渉を十分に排除することができない。これは、前記高速化等において大きな障害となる。

また、前記導電性ペーストを用いて導電性バンプを形成し、これを絶縁体層を圧入、通過させるという工法を採用した場合、製造コストの増加を招くという問題もある。例えば、特許文献１に記載される技術では、導電性バンプは、ステンレス板の所定の位置に、筐体内に収容した導電性組成物（ペースト）を加圧して、マスクの孔から押し出す構成のスタンプ方式等で形成している。この場合、スタンプ装置等、専用の装置が必要であり、さらには、同一位置に印刷、乾燥処理を繰り返し行い、さらには加熱硬化処理も施す必要がある等、工程も煩雑である。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、グランド線とシールド層間の電気抵抗、接続抵抗の増加を抑えることが可能で、ノイズや信号線間の干渉を十分に排除することができ、高速転送、大容量転送が可能な信頼性の高い伝送ケーブルの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、通常の配線基板のプロセスを流用して簡単に信頼性の高い接続用のバンプを形成することができ、製造プロセスの簡略化及び製造コストの低減を図ることが可能な伝送ケーブルの製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明の伝送ケーブルの製造方法は、銅箔上にエッチングバリア層及びバンプ形成用銅箔を積層したクラッド材の前記バンプ形成用銅箔をエッチングして金属バンプを形成する工程と、前記金属バンプの先端面が配線形成用銅箔と接するように絶縁層を介してクラッド材上に配線形成用銅箔を重ね合わせる工程と、前記重ね合わせた配線形成用銅箔上に所定のパターンを有するレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層をマスクとして前記配線形成用銅箔をエッチングし、信号線及びグランド線をパターニング形成する工程とを有することを特徴とする。

本発明の伝送ケーブルにおいて、グランド線とシールド層を層間接続する金属バンプは、銅箔等をエッチングすることにより形成される金属バンプである。したがって、それ自体金属で形成されるので、電気抵抗が低い。また、この金属バンプとグランド線、あるいは金属バンプとシールド層は、金属同士の接触になる。したがって、これらの接続抵抗も低い値に抑えられる。

このように、本発明の伝送ケーブルでは、層間接続するバンプ自体の電気抵抗や、グランド線やシールド層とバンプ間の接続抵抗が低く抑えられるので、グランド線がシールドとして有効に機能し、信号線間の干渉やノイズの侵入が確実に排除される。

一方、その製造方法を考えたときに、前記金属バンプは銅箔等のエッチングにより形成される。エッチングは、配線のパターニング等において汎用の技術であり、これを流用することで金属バンプは容易に形成される。また、エッチング装置も配線基板の製造に用いられるものをそのまま流用して用いればよく、例えばスタンプ装置等、バンプ形成用の特別な装置も不要である。

本発明によれば、グランド線とシールド層間の電気抵抗、接続抵抗の増加を抑えることが可能で、ノイズや信号線間の干渉を十分に排除することができる。したがって、高速転送、大容量転送が可能な信頼性の高い伝送ケーブルの製造方法を提供することが可能である。

また、本発明の製造方法によれば、通常の配線基板のプロセスを流用して簡単に信頼性の高い接続用のバンプを形成することができる。したがって、高速転送、大容量転送が可能な伝送ケーブルの製造に際して、製造プロセスの簡略化及び製造コストの低減を図ることが可能である。

以下、本発明を適用した伝送ケーブル及びその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した伝送ケーブルの構造を示すものである。この伝送ケーブルでは、基板となる絶縁層１の一方の面、ここでは上面に信号線２が形成されるとともに、グランド線３が形成されている。信号線２は、データの転送等、各種信号の伝送に利用されるものであり、この伝送ケーブルの中心をなすものである。

この信号線２においては、ノイズの侵入による誤動作等が問題になり、また、本例のように複数（２本）の信号線２が形成されている場合、信号線２間の相互干渉が問題になる。そこで、本実施形態の伝送ケーブルでは、これら信号線２の間にグランド線３が設けられ、前記相互干渉を解消するようにしている。

ただし、このグランド線３は、単独で配しても効果は薄く、何らかの手段により接地する必要がある。そこで、本実施形態では、絶縁層１の裏面に銅箔等からなるシールド層４を形成するとともに、絶縁層１を貫通して金属バンプ５を埋め込み、この金属バンプ５を介して前記グランド線３をシールド層４と電気的に接続するようにしている。シールド層４は、絶縁層１の裏面のほぼ全面に形成されており、いずれかの箇所において接地が図られている。したがって、グランド線３を金属バンプ５を介してシールド層４と電気的に接続することで、グランド線３が接地されることになる。

ここで、前記金属バンプ５は、例えば銅箔をエッチングすることにより形成されており、全体が金属材料により構成されていることから、例えば樹脂に導電粒子を分散した導電性ペースト等に比べて電気抵抗が遥かに低い。また、グランド線３と金属バンプ５の接続、及びシールド層４と金属バンプ５の接続は、いずれも金属同士の接触による接続である。したがって、これらの間の接続抵抗も低い。

したがって、図１の構成の伝送ケーブルによれば、グランド線３が信号線２間のシールドとして有効に機能し、信号線２間の相互干渉やノイズの侵入を確実に排除することができ、高速転送、大容量転送に適した高周波伝送ケーブルとすることができる。

次に、図１の伝送ケーブルの製造方法について説明する。図１の伝送ケーブルを製造するには、先ず、図２（ａ）に示すように、シールド層４に対応する銅箔１１上に、エッチングバリア層１２と、金属バンプ５形成のためのバンプ用銅箔１３を積層したクラッド材を準備する。ここで、エッチングバリア層１２は、例えばＮｉ等、Ｎｉを含有する材料からなり、バンプ形成用銅箔１３に対してエッチング選択性を有し、バンプ形成用銅箔１３のエッチングの際にエッチングストッパとなる。

そして、前記バンプ形成用銅箔１３をエッチングして金属バンプ１５を形成する。このバンプ形成用銅箔１３のエッチングは、酸性エッチング液によるエッチングと、アルカリ性エッチング液によるエッチングとを組み合わせて行うことが好ましい。すなわち、図２（ｂ）に示すように、バンプ形成用銅箔１３上にマスクとなるレジスト膜１４を形成した後、酸性エッチング液（例えば塩化第二銅）をスプレーする。これによりバンプ形成用銅箔１３がエッチングされるが、この酸性エッチング液によるエッチング深さは、バンプ形成用銅箔１３の厚さよりも浅くし、エッチングバリア層１２が露出しない範囲で行う。

次いで、水洗い（リンス）の後、アルカリエッチング液（例えば水酸化アンモニウム）によりバンプ形成用銅箔１３の残部をエッチングする。アルカリエッチング液は、エッチングバリア層１２を構成するＮｉをほとんど侵すことがなく、したがって、エッチングバリア層１２は、このアルカリエッチング液によるエッチングのストッパとして機能する。なお、このときアルカリエッチング液のｐＨは、８．０以下とすることが好ましい。アルカリエッチング液を前記ｐＨとすることにより、エッチングバリア層１２を侵すことなく、バンプ形成用銅箔１３を比較的速くエッチングすることができる。以上により、図２（ｃ）に示すように、金属バンプ１５が形成される。

金属バンプ１５の形成の後、図２（ｄ）に示すように、金属バンプ１５上に残存するレジスト膜１４を除去し、図２（ｅ）に示すように、金属バンプ１５間を絶縁層１６で埋め、さらに図２（ｆ）に示すように、金属バンプ１５の先端面に接するように配線形成用銅箔１７を重ね合わせる。

絶縁層１６は、例えば熱可塑性樹脂等を充填することにより形成することができ、金属バンプ１５と配線形成用銅箔１７の接触を確実なものとするために、金属バンプ１５の高さから若干後退する程度に形成することが好ましい。

また、前記配線形成用銅箔１７を重ね合わせて一体化するが、このとき例えばステンレス板の間に挟みこみ、プレス機により所定の圧力を加えて加圧することで、互いに圧着するようにする。これにより、金属バンプ１５の先端面が若干潰れる形になり、配線形成用銅箔１７と確実に接触し、導通が図られる。なお、金属バンプ１５と配線形成用銅箔１７間の電気的な導通を図る目的で、前記金属バンプ１５と配線形成用導箔１７の間に異方導電性接着剤フィルム等を介在させてもよい。

続いて、前記配線形成用銅箔１７をエッチングして、配線パターン、具体的には信号線とグランド線を形成する。

配線パターンを形成するには、先ず、図２（ｇ）に示すように、信号線やグランド線のパターンに応じてレジスト層１８を形成する。このレジスト層１８は、通常のフォトリソ技術により形成することができ、例えば全面にレジスト材料を形成した後、露光、現像を行って所定のパターンのレジスト層１８を残存させる。

そして、このレジスト層１８をエッチングマスクとしてエッチングを行い、図２（ｈ）に示すように、信号線１９及びグランド線２０をパターニングする。ここでのエッチングプロセスは、通常の配線基板の製造プロセスにおける配線パターン形成のためのエッチングプロセスと同様である。最後に、図２（ｉ）に示すように、信号線１９及びグランド線２０上に残存するレジスト層１８を除去し、図１に示す伝送ケーブルを完成する。

前述の製造方法では、金属バンプ１５は、バンプ形成用銅箔１３のエッチングにより形成される。エッチングは、配線のパターニング等において汎用の技術であり、例えば既存のエッチング槽等の製造装置、さらにはフォトリソ技術等を流用するにより、特殊な装置、技術を用いることなく金属バンプ１５を容易に形成することができる。また、金属バンプ１５はクラッド材として銅箔１１上に積層されているので、シールド層となる銅箔１１との電気的接続が良好であるばかりか、配線形成用銅箔１７に対して圧着されているので、グランド線２０に対しても良好な接続状態が付与される。

以上、本発明を適用した伝送ケーブル及びその製造方法の実施形態について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

例えば、図３に示すように、シールド層を両側に設け、各信号線の周囲を完全にシールドすることも可能である。図３に示す伝送ケーブルの構造を説明すると、信号線２やグランド線３から下の構造は、先の図１に示す例と同様である。すなわち、絶縁層１の上面に信号線２及びグランド線３が形成されるとともに、絶縁層１の裏面（下面）にシールド層４が設けられ、このシールド層４とグランド線３が金属バンプ５によって電気的に接続されている。

図３に示す例では、これと同じ構造が、信号線２及びグランド線３の上にも形成されている。すなわち、前記信号線２及びグランド線３を覆って第２の絶縁層６が形成され、その上に第２のシールド層７が形成されている。第２のシールド層７とグランド線３とは、先の金属バンプ５と同様の金属バンプ８によって電気的に接続されている。

図３に示す伝送ケーブルを作製するには、先の図２に示すプロセスに加えて、金属バンプを形成したクラッド材を信号線２やグランド線３が形成された面に重ね合わせる工程を追加すればよい。図２（ｅ）に示すような絶縁層を形成したクラッド材を、金属バンプ１５が下になるように上下反転して配置し、その先端をグランド線３に突きあわせて圧着する。これにより信号線２及びグランド線３が上限のシールド層４，７で挟み込まれ、さらに各シールド層４，７とグランド層３とが金属バンプ５，８により接続された構造の伝送ケーブルが形成される。この伝送ケーブルは、３層構造を有し、信号線２の周囲が完全にシールドされた完全シールド型構造であるので、超高周波伝送ケーブルが構築される。なお、同様の手法により、さらに多層化することも可能であり、これにより超高速大容量伝送が可能な伝送ケーブルを実現することができる。

本発明を適用した伝送ケーブルの一例を示す要部概略断面図である。 本発明を適用した伝送ケーブルの製造プロセスを示す要部概略断面図であり、(ａ)はクラッド材を示す図、（ｂ）はレジスト膜形成工程を示す図、（ｃ）は金属バンプ形成工程を示す図、（ｄ）はレジスト膜除去工程を示す図、（ｅ）は絶縁層形成工程を示す図、（ｆ）は配線形成用銅箔圧着工程を示す図、（ｇ）は配線パターン形成用レジスト形成工程を示す図、（ｈ）は配線パターンエッチング工程を示す図、（ｉ）はレジスト層除去工程を示す図である。 完全シールド型の伝送ケーブルの一例を示す要部概略断面図である。

符号の説明

１，６ 絶縁層、２ 信号線、３ グランド線、４，７ シールド層、５，８ 金属バンプ、１１ 銅箔、１２ エッチングバリア層、１３ バンプ形成用銅箔、１４ レジスト膜、１５ 金属バンプ、１６ 絶縁層、１７ 配線形成用銅箔、１８ レジスト層、１９ 信号線、２０ グランド線

Claims (3)

1. 銅箔上にエッチングバリア層及びバンプ形成用銅箔を積層したクラッド材の前記バンプ形成用銅箔をエッチングして金属バンプを形成する工程と、
   前記金属バンプの先端面が配線形成用銅箔と接するように絶縁層を介してクラッド材上に配線形成用銅箔を重ね合わせる工程と、
   前記重ね合わせた配線形成用銅箔上に所定のパターンを有するレジスト層を形成する工程と、
   前記レジスト層をマスクとして前記配線形成用銅箔をエッチングし、信号線及びグランド線をパターニング形成する工程と、
   を有することを特徴とする伝送ケーブルの製造方法。
2. さらに、前記グランド線上に金属バンプの先端面が接するようにクラッド材を絶縁層を介して重ね合わせる工程を有することを特徴とする請求項１記載の伝送ケーブルの製造方法。
3. 前記エッチングバリア層は、Ｎｉを含有する層であることを特徴とする請求項１又は２記載の伝送ケーブルの製造方法。