CN102791074A - 柔性印刷电路及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种柔性印刷电路及其制造方法，所述柔性印刷电路的特征在于，是包含3层导电层的多层结构的柔性印刷电路，具备：第1单元基板，在由液晶聚合物或氟树脂形成的第1绝缘层的一侧的面形成有信号传输电路，并且在另一侧的面形成有第1导电层；第2单元基板，在由液晶聚合物或氟树脂形成的第2绝缘层的一侧的面形成有第2导电层；粘接剂层，由环氧系热固化型粘接剂形成，以使上述第1绝缘层的上述一侧的面与上述第2绝缘层的另一侧的面相对的方式粘接上述第1单元基板和上述第2单元基板。

Description

柔性印刷电路及其制造方法
技术领域
本发明涉及多层结构的柔性印刷电路及其制造方法。
背景技术
作为使用了广泛用于电子部件等中的柔性印刷基板等配线基板的柔性印刷电路，为了应对高密度化而有的制成多层结构。另外，由于近年的高速信号传输的要求，将传输损耗比聚酰亚胺少的液晶聚合物用于基底基板的柔性印刷电路也已产品化。
作为使用了液晶聚合物的多层结构的柔性印刷电路，例如已知在日本特开2010-219552号公报中公开的配线基板。该配线基板具有如下构造：将在液晶聚合物上形成有导电层的单元基板多个重叠而成。然后，对单元基板的至少一侧的面实施等离子体粗面化处理，进行热压接而粘接各单元基板。由此，不需要层间粘接剂。
发明内容
然而，上述特开2010-219552号公报中公开的配线基板中，由于使用介电常数低的液晶聚合物，所以具有传输损耗小这样的优点，但另一方面，若想要形成具有某种特定的特性阻抗的配线基板，则与以往的使用聚酰亚胺的配线基板相比，电路宽将变宽，很难实现高密度化。
另外，以热压接来粘接各单元基板之际，例如在熔融开始温度250℃以上使液晶聚合物熔融时，在以使用固化温度为160℃左右的热固化型粘接剂为前提的现有制造设备中无法制造出上述特开2010-219552号公报中公开的配线基板。因此，需要新的设备投资等，存在成本增大的问题。在使用了氟树脂的配线基板中，也与液晶聚合物同样地存在这些问题。
本发明是为了解决上述现有技术中存在的问题点而进行的，其目的在于提供一种柔性印刷电路及其制造方法，该柔性印刷基板使用热固化型粘接剂作为层间粘接剂，能以更窄的电路宽、低成本实现某种特定的特性阻抗的配线基板，可高密度化且高频特性优异。
本发明的一个实施方式涉及的柔性印刷电路，其特征在于，是包含3层导电层的多层结构的柔性印刷电路，具备：第1单元基板，在由液晶聚合物或氟树脂形成的第1绝缘层的一侧的面形成有传输电路，并且在另一侧的面形成有第1导电层；第2单元基板，在由液晶聚合物或氟树脂形成的第2绝缘层的一侧的面形成有第2导电层；以及，粘接剂层，由环氧系热固化型粘接剂形成以使上述第1绝缘层的上述一侧的面与上述第2绝缘层的另一侧的面相对的方式粘接上述第1单元基板和上述第2单元基板。
根据本发明的一个实施方式的柔性印刷电路，由于第1和第2单元基板的第1和第2绝缘层由低介电常数和低介质损耗角正切值的液晶聚合物或氟树脂形成，并将它们用介电常数比液晶聚合物或氟树脂高的环氧系热固化型粘接剂进行粘接，所以能够将与某种特定的特性阻抗相同的特性阻抗，以比以往更窄的电路宽的基板来实现。因此，能够实现高频特性优异的基板的高密度化。
另外，能够在160℃左右的固化温度下使热固化型粘接剂固化而粘接第1和第2单元基板，所以能够使用现有的制造设备进行制造，能够以低成本制造高频特性优异的高密度的柔性印刷电路。
在本发明的其它实施方式中，上述热固化型粘接剂的固化温度比上述第1和第2绝缘层的熔点低。
在本发明的另一实施方式中，上述第1和第2单元基板由液晶聚合物形成。
在本发明的另一实施方式中，从上述信号传输电路的主面到上述第2绝缘层的上述另一侧的面的距离被设定在2μm~15μm的范围。
在本发明的另一实施方式中，上述信号传输电路的电路宽被设定在69μm~74μm的范围。
在本发明的另一实施方式中，对上述第1和第2导电层赋予了基准电位。
在本发明的另一实施方式中，上述第1单元基板具有与上述第1绝缘层的上述一侧的面的上述信号传输电路的两侧邻接形成并被赋予了基准电位的配线电路。
在本发明的另一实施方式中，从上述信号传输电路的主面到上述第2绝缘层的上述另一侧的面的距离被设定在2μm~15μm的范围。
本发明的一个实施方式涉及柔性印刷电路的制造方法，其特征在于，是包含3层导电层的多层结构的柔性印刷电路的制造方法，具备以下工序：在由液晶聚合物或氟树脂形成的第1绝缘层的一侧的面形成构成信号传输电路的导电层，并且在另一侧的面形成第1导电层而制造第1单元基板的工序；以及，将在由液晶聚合物或氟树脂形成的第2绝缘层的一侧的面形成有第2导电层的第2单元基板和上述第1单元基板，以使上述第1绝缘层的上述一侧的面与上述第2绝缘层的另一侧的面相对且在它们之间夹设由环氧系热固化型粘接剂形成的粘接剂层的方式，进行热压接的工序。
在本发明的一个实施方式中，在上述热压接的工序中，在上述粘接剂层的固化温度以上且低于上述第1和第2绝缘层的熔点的温度下进行热压接。
根据本发明，能够提供一种柔性印刷电路及其制造方法，该柔性印刷电路使用热固化型粘接剂作为层间粘接剂，能以更窄的电路宽、低成本实现某种特定的特性阻抗的配线基板，能够高密度化且高频特性优异。
附图说明
图1A是表示本发明的第1实施方式涉及的柔性印刷电路的制造工序的截面图。
图1B是表示本发明的第1实施方式涉及的柔性印刷电路的制造工序的截面图。
图1C是表示本发明的第1实施方式涉及的柔性印刷电路的制造工序的截面图。
图1D是表示本发明的第1实施方式涉及的柔性印刷电路的制造工序的截面图。
图2是表示该柔性印刷电路的制造工序的流程图。
图3是表示本发明的实施例涉及的柔性印刷电路的截面图。
图4是表示该实施例的柔性印刷电路的各样品的详细情况的图。
图5是表示该实施例的柔性印刷电路的各样品的特性阻抗的测定结果的图。
图6是表示该实施例的柔性印刷电路的各样品的特性阻抗成为50Ω的电路宽与粘接剂层特定部位厚度的关系的图。
图7是表示该实施例的柔性印刷电路的各样品的传输损耗的测定结果的图。
图8是表示该实施例的柔性印刷电路的各样品的传输损耗与粘接层特定部位厚度的关系的图。
图9是表示该实施例的柔性印刷电路的各样品的传输损耗与粘接剂层特定部位厚度的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明涉及的柔性印刷电路及其制造方法的实施方式。
[第1实施方式]
图1A、图1B、图1C和图1D是表示本发明的第1实施方式涉及的柔性印刷电路的制造方法的制造工序的截面图，图2是表示制造工序的流程图。
第1实施方式涉及的柔性印刷电路（以下，称为“FPC”。）100（参照图1B）如下进行制造。首先，如图1A、图2所示，形成第1单元基板1（步骤S100）。第1单元基板1具备例如厚度为50μm的由液晶聚合物（LCP）或氟树脂形成的第1绝缘层11。
另外，第1单元基板1具备形成于第1绝缘层11的一侧的面11a上的信号传输电路12、和形成于另一侧的面11b上的第1导电层13。这些信号传输电路12和第1导电层13例如由厚度18μm的电解铜箔形成。在步骤S100中，在两面设置有铜箔的覆铜箔层压板的单面形成信号传输电路12。
接着，如图1B和图2所示，将第2单元基板2介由粘接剂热压接在第1单元基板1上（步骤S102）。第2单元基板2与第1单元基板1同样地具备例如厚度50μm的由液晶聚合物或氟树脂形成的第2绝缘层21。另外，第2单元基板2在第2绝缘层21的一侧的面21a上与第1导电层13同样地具备例如由厚度18μm的电解铜箔形成的第2导电层23。
构成粘接剂层30的粘接剂是环氧系热固化型粘接剂。在该步骤S102中，以使第1单元基板1的面11a与第2单元基板2的面21b相对地配置，在它们之间涂布或填充环氧系的热固化型粘接剂形成粘接剂层30之后，进行热压接。
该热固化型粘接剂的固化温度例如设定为160℃以上，并且设定为比第1和第2单元基板1、2的第1和第2绝缘层13、23的熔点（例如310℃）低的温度。因此，在步骤S102中，以在粘接剂层30的固化温度以上且低于第1和第2绝缘层13、23的熔点的加热温度（例如，200℃）进行热压接。
由此，在第1单元基板1的第1绝缘层11和第2单元基板2的第2绝缘层21之间配置信号传输电路12。接着，在步骤S102后，在第1实施方式涉及的FPC100中，如图1C和图2所示，形成通孔31，该通孔31贯通第1和第2单元基板1、2，并且贯通以与信号传输电路12的两侧邻接的方式沿第1绝缘层11的主面形成的配线电路14。
进而，如图1D和图2所示，对通孔31实施镀覆处理，电连接第1及第2导电层13、23和配线电路14来实现层间导通（步骤S104），虽省略图示，在第1及第2导电层13、23形成规定的电路（步骤S106），构成FPC100。应予说明，由于对这些第1及第2导电层13、23赋予基准电位（电源电位、接地电位），所以配线电路14也成为基准电位。
这样构成的FPC100将实现信号传输电路12配置于所谓的内层侧，并被与该信号传输电路12相比位于外层侧的第1和第2导电层13、23所夹持的构造。因此，能够防止EMC（Electromagnetic Compatibility:电磁兼容性）、EMI（Electromagnetic Interference：电磁干扰）。
应予说明，由于粘接剂层30由环氧系热固化型粘接剂构成，所以如在现有技术中说明，直接使用则由于粘接剂层30的介电常数、介质损耗角正切值高而有可能导致FPC100的传输损耗。但是本申请人通过实验发现如果粘接剂层的特定部位的厚度在一定范围内，则该影响是轻微的。
实施例
以下，通过实施例对FPC100具体说明。图3是表示本发明的实施例涉及的FPC100的截面图。如图3所示，粘接剂层特定部位的厚度通过第1单元基板1的信号传输电路12的主面与第2单元基板2的另一侧的面21b之间的距离进行定义。即，粘接剂层特定部位的厚度是指信号传输电路12和粘接剂层30的界面与第2绝缘层21和粘接剂层30的界面之间的距离。根据本申请人实施的试验，决定粘接剂层特定部位的厚度在2μm~15μm的范围。
如果在这样的范围，则与不使用层间粘接剂而用液晶聚合物粘接单元基板彼此的情况相比，能够将传输损耗控制在1.3倍以下。因此，如本发明涉及的FPC100所示，即使介由粘接剂层30对第1和第2单元基板1、2进行热压接时，也能够减少传输损耗的差异。
本实施例中，使用松下电工株式会社制的高速传输特性优异的液晶聚合物柔性覆铜箔层压板“FEL IOS R-F705Z（商品名）”制作成为各样品的FPC100。将这些各样品准备成特性阻抗测定用和损耗测定用。
如图4所示，样品No.1-1~1-7中，第1单元基板1的第1绝缘层（基底材料）11及第2单元基板2的第2绝缘层（基底材料）21的厚度分别为50μm，粘接剂的种类为环氧系。另外，将粘接剂层特定部位的厚度设定为2、5、10、15、20、25、30μm。
另一方面，样品No.LCP-1~LCP-7中，第1单元基板1的第1绝缘层及第2单元基板2的第2绝缘层的厚度同样为50μm，但将与用于第1和第2绝缘层11、21的液晶聚合物相比熔点低30℃的液晶聚合物用作粘接剂层30。也将这些粘接剂层特定部位的厚度设定为2、5、10、15、20、25、30μm。
进而，对上述各样品，在电路宽从50μm到100μm，每隔1μm准备一个不同的样品，共51个，首先，对各个样品，使用Tektronix制TDR（Time Domain Reflectometry）模块“80E04（商品名）”和取样示波器（Sampling Oscilloscope）“DSA8200（商品名）”进行特性阻抗的测定。
根据测定结果，汇总对各样品中特性阻抗成为50Ω的电路宽的调查结果，示于图5和图6。应予说明，特性阻抗Zo为
Figure BDA00001651149500071
静电容量C为C=εr·εo·S/d时，为了要使特性阻抗Zo相同，作为前提条件必须静电容量C相同。
如图5所示，样品No.1-1~1-7和LCP-1~LCP-7中，如果粘接剂层特定部位的厚度变厚，则信号传输电路12和例如为接地电位的第2导电层23的距离变宽。因此，设计特性阻抗Zo=50Ω时的电路宽变宽。这从上述前提条件也可以明确：如果对应于d（距离）变宽的部分S（电路宽）也变宽，则能够将静电容量C保持为相同，静电容量C相同，则特性阻抗Zo也变相同。
另外，粘接剂层30为环氧系热固化型粘接剂和液晶聚合物的情况而言，介电常数低的液晶聚合物的情况在设计特性阻抗Zo=50Ω时电路宽变宽。这从上述前提条件也可以明确：如果d（距离）相同，则必须将S（电路宽）加宽相当于相对介电常数εr低的部分。
并且，使用环氧系热固化型粘接剂的情况中，如图6所示，可将每个粘接剂层特定部位的厚度，与使用液晶聚合物的情况相比，在设计特性阻抗Zo=50Ω时能够各自变窄5μm~10μm左右的电路宽。这从上述条件也可以明确：如果d（距离）相同，则必须将S（电路宽）减小相当于相对介电常数εr高的部分。
如上所述，对于特性阻抗Zo，使用环氧系热固化型粘接剂作为粘接剂层30时和使用液晶聚合物作为粘接剂层30时，若要实现相同特性阻抗，则样品No.1-1~1-7中表示的本发明涉及的FPC100能够减小电路宽。由此，能够实现更高密度化。
接着，对于上述各样品，使用Agilent制Vector Network Analyzer“PNA-L Network Analyzer N5230A（商品名）”测定设计特性阻抗Zo=50Ω时的电路的传输损耗。汇总该测定结果则如图7和图8所示。
对于传输损耗，作为粘接剂层30使用环氧系热固化型粘接剂时，与使用液晶聚合物的情况相比，粘接剂层特定部位的厚度变厚时，传输损耗有少许增加的趋势。但是，粘接剂层特定部位的厚度在一定程度很薄的规定的范围内时，其影响很轻微。
另外，对于上述各样品，在作为粘接剂层30使用环氧系热固化型粘接剂的情况和使用液晶聚合物的情况中，比较了粘接剂层特定部位的厚度相同时的传输损耗，得到了如图9所示的结果。由此，粘接剂层特定部位的厚度在2μm~15μm范围时，二者的传输损耗的差为很小的10%以下。
因此，可知如果粘接剂层特定部位的厚度在上述范围内，则即使使用环氧系热固化型粘接剂作为粘接剂层30，也能够得到与使用液晶聚合物的情况相同的传输特性。由此，根据上述实施方式涉及的FPC100，即使使用环氧系热固化型粘接剂作为粘接剂层30，只要根据所要求的特性阻抗适当地设定粘接剂层特定部位的厚度，则能够与使用液晶聚合物的情况同样地抑制传输损耗。
应予说明，例如，使用FPC100作为天线电路和收发电路之间的传输电缆时，一般认为将其传输损耗抑制在3dB以内是理想的。即使在这样的情况下，也能通过在上述实施方式涉及的FPC100中适当地调整粘接剂层特定部位的厚度来充分实现所要求的传输损耗。

Claims (9)

1.一种柔性印刷电路，其特征在于，是包含3层导电层的多层结构的柔性印刷电路，具备：
第1单元基板，在由液晶聚合物或氟树脂形成的第1绝缘层的一侧的面形成有信号传输电路，并且在另一侧的面形成有第1导电层；
第2单元基板，在由液晶聚合物或氟树脂形成的第2绝缘层的一侧的面形成有第2导电层；以及
粘接剂层，由环氧系热固化型粘接剂形成，以使所述第1绝缘层的所述一侧的面与所述第2绝缘层的另一侧的面相对的方式粘接所述第1单元基板和所述第2单元基板。
2.根据权利要求1所述的柔性印刷电路，其特征在于，所述热固化型粘接剂的固化温度比所述第1和第2绝缘层的熔点低。
3.根据权利要求1所述的柔性印刷电路，其特征在于，所述第1和第2单元基板由液晶聚合物形成。
4.根据权利要求3所述的柔性印刷电路，其特征在于，从所述信号传输电路的主面到所述第2绝缘层的所述另一侧的面的距离被设定在2μm~15μm的范围。
5.根据权利要求4所述的柔性印刷电路，其特征在于，所述信号传输电路的电路宽被设定在69μm~74μm的范围。
6.根据权利要求1或2所述的柔性印刷电路，其特征在于，对所述第1和第2导电层赋予了基准电位。
7.根据权利要求1或2所述的柔性印刷电路，其特征在于，所述第1单元基板具有与所述第1绝缘层的所述一侧的面的所述信号传输电路的两侧邻接地形成并被赋予了基准电位的配线电路。
8.一种柔性印刷电路的制造方法，其特征在于，是包含3层导电层的多层结构的柔性印刷电路的制造方法，具备以下工序：
在由液晶聚合物或氟树脂形成的第1绝缘层的一侧的面形成信号传输电路，并且在另一侧的面形成第1导电层而制造第1单元基板的工序；以及
将在由液晶聚合物或氟树脂形成的第2绝缘层的一侧的面形成有第2导电层的第2单元基板和所述第1单元基板，以使所述第1绝缘层的所述一侧的面与所述第2绝缘层的另一侧的面相对且在它们之间夹设由环氧系热固化型粘接剂形成的粘接剂层的方式，进行热压接的工序。
9.根据权利要求8所述的柔性印刷电路的制造方法，其特征在于，所述热压接的工序中，在所述粘接剂层的固化温度以上且低于所述第1和第2绝缘层的熔点的温度下进行热压接。
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