CN105472880A - 挠性电路基板及电子设备 - Google Patents

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CN105472880A CN201510634089.1A CN201510634089A CN105472880A CN 105472880 A CN105472880 A CN 105472880A CN 201510634089 A CN201510634089 A CN 201510634089A CN 105472880 A CN105472880 A CN 105472880A
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Abstract

本发明提供一种挠性电路基板及电子设备。挠性电路基板包括：聚酰亚胺绝缘层；电路布线层设于聚酰亚胺绝缘层的至少其中一面；以及覆盖层层叠于电路布线层上；聚酰亚胺绝缘层的厚度为10μm～14μm或23μm～27μm；构成电路布线层的铜布线的厚度为10μm～14μm，且铜布线的容积比率为85％以上；当聚酰亚胺绝缘层的厚度为10μm～14μm时，将覆盖层设为内侧进行弯折时的等效抗弯刚度在0.03N·m2～0.04N·m2，当聚酰亚胺绝缘层的厚度为23μm～27μm时，将覆盖层设为内侧进行弯折时的等效抗弯刚度在0.07N·m2～0.10N·m2。

Description

挠性电路基板及电子设备
技术领域
本发明涉及一种挠性电路基板(FlexiblePrintedCircuit，FPC)，详细而言，涉及一种折叠收纳于电子设备的壳体内而使用的挠性电路基板及电子设备。
背景技术
近年来，手机、笔记本电脑、数码相机(digitalcamera)、游戏机等所代表的电子设备急速发展小型化、薄型化、轻量化，从而对于它们所使用的材料，期望在小空间内也能够收纳零件的高密度且高性能的材料。挠性电路基板中，随着智能手机(smartphone)等高性能小型电子设备的普及，零件收纳的高密度化也有所发展，所以较目前为止更需要在更窄的壳体内收纳挠性电路基板。因此，对于作为挠性电路基板的材料的挠性覆铜层叠板，也需求从材料方面提高耐弯折性。以下，本说明书中，有将以FPC的上表面侧大致翻转180℃而成为下表面侧的方式进行弯折的情况称为“卷边”的情况。
作为意图应用于这种用途的技术，专利文献1中提出有如下技术：通过对挠性覆铜层叠板中所使用的聚酰亚胺基底膜或覆盖膜(coverfilm)的弹性模量进行控制，使挠性电路基板的总刚度(stiffness)降低，由此，使耐弯折性提高。然而，仅对聚酰亚胺或覆盖膜的特性进行控制，对于折叠收纳于电子设备内的严格的弯曲模式(mode)而言并不充分，无法提供充分的耐弯折性优异的挠性电路基板。
另外，专利文献2中，就在电子设备内高密度化的观点而言，从铜箔侧进行研究，提出有着眼于铜箔的结晶粒径尺寸而抑制耐回弹(springback)性的热处理用铜箔。本技术为如下技术：使用在铜箔中添加各种适当的添加剂而成的辊轧铜箔，施加足以使晶粒肥大化的热量，由此，使结晶粒径大幅成长，而欲改良铜箔的耐回弹性。
然而，对于智能手机所代表的小型电子设备，要求在狭窄的壳体内更高密度地收纳FPC。因此，仅利用所述现有技术难以应对更高密度化的要求。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2007-208087号公报
[专利文献2]日本专利特开2010-280191号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明是鉴于所述课题而完成，目的在于提供一种即便在狭窄的壳体内也能够防止布线电路的断线或开裂、且具有优异的耐弯折性的挠性电路基板及电子设备。
[解决问题的技术手段]
本发明人为了解决所述课题而进行努力研究，结果发现，通过着眼于构成挠性电路基板的聚酰亚胺绝缘层的厚度、构成电路布线层的铜布线的厚度及容积比率(cuberate)、以及挠性电路基板整体的等效抗弯刚度(equivalentflexuralrigidity)的关系，可提供能够解决所述课题的挠性电路基板，从而完成本发明。
本发明的挠性电路基板包括：聚酰亚胺绝缘层(A)；电路布线层(B)，设于所述聚酰亚胺绝缘层(A)的至少其中一面；以及覆盖层(coverlay)(C)，层叠于所述电路布线层(B)上。而且，本发明的挠性电路基板的特征在于具有以下的a～c的构成：
a)所述聚酰亚胺绝缘层(A)的厚度在10μm～14μm的范围内、或者在23μm～27μm的范围内；
b)构成所述电路布线层(B)的铜布线的厚度在10μm～14μm的范围内，且所述铜布线的容积比率为85％以上；以及
c)当所述聚酰亚胺绝缘层(A)的厚度在10μm～14μm的范围内时，将所述覆盖层(C)设为内侧而进行弯折时的等效抗弯刚度在0.03N·m2～0.04N·m2的范围内，
当所述聚酰亚胺绝缘层(A)的厚度在23μm～27μm的范围内时，将所述覆盖层(C)设为内侧而进行弯折时的等效抗弯刚度在0.07N·m2～0.10N·m2的范围内。
本发明的挠性电路基板能以将所述覆盖层(C)设为内侧而折叠的状态收纳于电子设备的壳体内而使用。
本发明的电子设备是将所述挠性电路基板以将所述覆盖层(C)设为内侧而折叠的状态收纳于壳体内。
[发明的效果]
本发明的挠性电路基板因为能够显现出布线基板所要求的高耐弯折性，所以在电子设备内弯折的状态下的连接可靠性优异。因此，本发明的挠性电路基板可以尤其适合用于智能手机等的要求小型液晶周围的弯折部分等的耐弯折性的电子零件。
附图说明
图1是表示实施例中所使用的试验电路基板片的铜布线的情况的平面说明图。
图2是表示弯折试验中的试样台(stage)与试验电路基板片的情况的侧面说明图(在试样台上固定有试验电路基板片的状态图)。
图3是表示弯折试验中的试样台与试验电路基板片的情况的侧面说明图(将要利用辊(roller)按压试验电路基板片的弯折部位之前的状态图)。
图4是表示弯折试验中的试样台与试验电路基板片的情况的侧面说明图(利用辊按压试验电路基板片的弯折部位的状态图)。
图5是表示弯折试验中的试样台与试验电路基板片的情况的侧面说明图(打开弯折部位而使试验片恢复平坦的状态的状态图)。
图6是表示弯折试验中的试样台与试验电路基板片的情况的侧面说明图(利用辊按压弯折部位的折痕部分使之平整的状态图)。
图7是挠性电路基板的剖面说明图(一部分)。
[符号的说明]
20、21：试样台
22：辊
40：试验片
40C：试验片的弯折部位
51：铜布线
52：铜布线的U字部
ai：第i层的上表面与中立面的距离
B：层叠体的宽度
bi：第i层的下表面与中立面的距离
hi：第i层的中央面与基准面的距离
LW：线宽
NP：中立面
[NP]：中立面位置
SP：基准面
SW：线间宽度
ti：第i层的厚度
X、Y：水平方向
Z：垂直方向
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
<挠性电路基板>
本实施方式的挠性电路基板具备：聚酰亚胺绝缘层(A)；电路布线层(B)，设于聚酰亚胺绝缘层(A)的单面或两面；以及覆盖层(C)，层叠于电路布线层(B)上。该挠性电路基板例如通过如下方式制作：对具备聚酰亚胺绝缘层(A)与铜箔层的挠性覆铜层叠板的铜箔层进行蚀刻(etching)等而加工布线电路，形成铜布线，且贴附覆盖层(C)。另外，挠性电路基板中，当在聚酰亚胺绝缘层(A)的两面设有电路布线层(B)时，弯折时成为内侧的电路布线层具备后述的构成b即可。这时，覆盖弯折时成为内侧的电路布线层的覆盖层相当于后述的构成c的覆盖层(C)。
<聚酰亚胺绝缘层(A)>
聚酰亚胺绝缘层(A)的厚度在10μm～14μm的范围内、或者在23μm～27μm的范围内(构成a)。如果聚酰亚胺绝缘层(A)的厚度小于10μm，则挠性电路基板的等效抗弯刚度下降，其耐卷边性下降，如果超过27μm，则使挠性电路基板弯折时会对铜布线进一步施加应力，从而有导致其耐卷边性下降的倾向。
聚酰亚胺绝缘层(A)也可以直接使用市售的聚酰亚胺膜，就绝缘层的厚度或物性的控制容易度而言，优选为通过将聚酰胺酸溶液直接涂布于铜箔上之后，利用热处理进行干燥、硬化的所谓流延(涂布)法而获得。另外，聚酰亚胺绝缘层(A)可以仅由单层形成，但如果考虑聚酰亚胺绝缘层(A)与电路布线层(B)的粘合性等，则优选包含多层。当将聚酰亚胺绝缘层(A)设为多层时，可以在包含不同构成成分的聚酰胺酸溶液上依次涂布其他聚酰胺酸溶液而形成。当聚酰亚胺绝缘层(A)包含多层时，也可以将同一构成的聚酰亚胺前体树脂使用两次以上。
对聚酰亚胺绝缘层(A)更详细地进行说明。如上所述，聚酰亚胺绝缘层(A)优选设为多层，作为其具体例，优选将聚酰亚胺绝缘层(A)设为如下层叠构造，即，包含热膨胀系数小于30×10-6/K的低热膨胀性的聚酰亚胺层(i)与热膨胀系数为30×10-6/K以上的高热膨胀性的聚酰亚胺层(ii)。更优选将聚酰亚胺绝缘层(A)设为在低热膨胀性的聚酰亚胺层(i)的至少其中一侧、优选为两侧，具有高热膨胀性的聚酰亚胺层(ii)的层叠构造，且使高热膨胀性的聚酰亚胺层(ii)直接与电路布线层(B)相接。这里，所谓“低热膨胀性的聚酰亚胺层(i)”，是指热膨胀系数小于30×10-6/K、优选为1×10-6/K～25×10-6/K的范围内、尤其优选为3×10-6/K～20×10-6/K的范围内的聚酰亚胺层。另外，所谓“高热膨胀性的聚酰亚胺层(ii)”，是指热膨胀系数为30×10-6/K以上的聚酰亚胺层，且是指热膨胀系数优选为30×10-6/K～80×10-6/K的范围内、尤其优选为30×10-6/K～70×10-6/K的范围内的聚酰亚胺层。这种聚酰亚胺层可以通过对所使用的原料的组合、厚度、干燥·硬化条件进行适当变更，而制成具有所需的热膨胀系数的聚酰亚胺层。
形成所述聚酰亚胺绝缘层(A)的聚酰胺酸溶液可以使公知的二胺与酸酐在溶剂的存在下进行聚合而制造。这时，所聚合的树脂粘度优选设为例如500cps以上且35,000cps以下的范围内。
作为用作聚酰亚胺的原料的二胺，例如可列举：4，6-二甲基-间苯二胺、2，5-二甲基-对苯二胺、2，4-二氨基均三甲苯、4，4′-亚甲基二-邻甲苯胺、4，4′-亚甲基二-2，6-二甲苯胺、4，4′-亚甲基-2，6-二乙基苯胺、2，4-甲苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、4，4′-二氨基二苯基丙烷、3，3′-二氨基二苯基丙烷、4，4′-二氨基二苯基乙烷、3，3′-二氨基二苯基乙烷、4，4′-二氨基二苯基甲烷、3，3′-二氨基二苯基甲烷、2，2-双[4(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、4，4′-二氨基二苯基硫醚、3，3′-二氨基二苯基硫醚、4，4′-二氨基二苯基砜、3，3′-二氨基二苯基砜、4，4′-二氨基二苯基醚、3，3-二氨基二苯基醚、1，3-双(3-氨基苯氧基)苯、1，3-双(4-氨基苯氧基)苯、1，4-双(4-氨基苯氧基)苯、联苯胺、3，3′-二氨基联苯、3，3′-二甲基-4，4′-二氨基联苯、3，3′-二甲氧基联苯胺、4，4′-二氨基-对三联苯、3，3′-二氨基-对三联苯、双(对氨基环己基)甲烷、双(对-β-氨基-叔丁基苯基)醚、双(对-β-甲基-δ-氨基戊基)苯、对-双(2-甲基-4-氨基戊基)苯、对-双(1，1-二甲基-5-氨基戊基)苯、1，5-二氨基萘、2，6-二氨基萘、2，4-双(β-氨基-叔丁基)甲苯、2，4-二氨基甲苯、间二甲苯-2，5-二胺、对二甲苯-2，5-二胺、间亚二甲苯基二胺、对亚二甲苯基二胺、2，6-二氨基吡啶、2，5-二氨基吡啶、2，5-二氨基-1，3，4-噁二唑、哌嗪、2，2′-二甲基-4，4′-二氨基联苯、3，7-二氨基二苯并呋喃、1，5-二氨基芴、二苯并对二噁英-2，7-二胺、4，4′-二氨基甲苯等。
另外，作为用作聚酰亚胺的原料的酸酐，例如可列举：均苯四甲酸二酐、3，3′，4，4′-二苯甲酮四羧酸二酐、2，2′，3，3′-二苯甲酮四羧酸二酐、2，3，3′，4′-二苯甲酮四羧酸二酐、萘-1，2，5，6-四羧酸二酐、萘-1，2，4，5-四羧酸二酐、萘-1，4，5，8-四羧酸二酐、萘-1，2，6，7-四羧酸二酐、4，8-二甲基-1，2，3，5，6，7-六氢萘-1，2，5，6-四羧酸二酐、4，8-二甲基-1，2，3，5，6，7-六氢萘-2，3，6，7-四羧酸二酐、2，6-二氯萘-1，4，5，8-四羧酸二酐、2，7-二氯萘-1，4，5，8-四羧酸二酐、2，3，6，7-四氯萘-1，4，5，8-四羧酸二酐、1，4，5，8-四氯萘-2，3，6，7-四羧酸二酐、3，3′，4，4′-联苯四羧酸二酐、2，2′，3，3′-联苯四羧酸二酐、2，3，3′，4′-联苯四羧酸二酐、3，3″，4，4″-对三联苯四羧酸二酐、2，2″，3，3″-对三联苯四羧酸二酐、2，3，3″，4″-对三联苯四羧酸二酐、2，2-双(2，3-二羧基苯基)-丙烷二酐、2，2-双(3，4-二羧基苯基)-丙烷二酐、双(2，3-二羧基苯基)醚二酐、双(2，3-二羧基苯基)甲烷二酐、双(3，4-二羧基苯基)甲烷二酐、双(2，3-二羧基苯基)砜二酐、双(3，4-二羧基苯基)砜二酐、1，1-双(2，3-二羧基苯基)乙烷二酐、1，1-双(3，4-二羧基苯基)乙烷二酐、苝-2，3，8，9-四羧酸二酐、苝-3，4，9，10-四羧酸二酐、苝-4，5，10，11-四羧酸二酐、苝-5，6，11，12-四羧酸二酐、菲醌-1，2，7，8-四羧酸二酐、菲醌-1，2，6，7-四羧酸二酐、菲醌-1，2，9，10-四羧酸二酐、环戊烷-1，2，3，4-四羧酸二酐、吡嗪-2，3，5，6-四羧酸二酐、吡咯烷-2，3，4，5-四羧酸二酐、噻吩-2，3，4，5-四羧酸二酐、4，4′-氧二邻苯二甲酸二酐、2，3，6，7-萘四羧酸二酐等。
所述二胺及酸酐分别既可仅使用一种，也可以并用两种以上。另外，用于聚合的溶剂可列举二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、2-丁酮、二乙二醇二甲醚、二甲苯等，可以使用一种或者也可以并用两种以上。
本实施方式中，为了制成热膨胀系数小于30×10-6/K的低热膨胀性的聚酰亚胺层(i)，例如作为原料的酸酐成分，优选使用均苯四甲酸二酐、3，3′，4，4′-联苯四羧酸二酐，作为二胺成分，优选使用2，2′-二甲基-4，4′-二氨基联苯、2-甲氧基-4，4′-二氨基苯甲酰苯胺，尤其优选将均苯四甲酸二酐及2，2′-二甲基-4，4′-二氨基联苯作为原料各成分的主成分。
另外，为了制成热膨胀系数为30×10-6/K以上的高热膨胀性的聚酰亚胺层(ii)，例如作为原料的酸酐成分，优选使用均苯四甲酸二酐、3，3′，4，4′-联苯四羧酸二酐、3，3′，4，4′-二苯甲酮四羧酸二酐、3，3′，4，4′-二苯基砜四羧酸二酐，作为二胺成分，优选使用2，2′-双[4(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷，4，4′-二氨基二苯基醚，1，3-双(4-氨基苯氧基)苯，尤其优选将均苯四甲酸二酐及2，2′-双[4(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷设为原料各成分的主成分。另外，如此获得的高热膨胀性的聚酰亚胺层(ii)的优选的玻璃化转变温度在300℃～400℃的范围内。
另外，当将聚酰亚胺绝缘层(A)设为低热膨胀性的聚酰亚胺层(i)与高热膨胀性的聚酰亚胺层(ii)的层叠构造时，优选为低热膨胀性的聚酰亚胺层(i)与高热膨胀性的聚酰亚胺层(ii)的厚度比(低热膨胀性的聚酰亚胺层(i)/高热膨胀性的聚酰亚胺层(ii))在2～15的范围内。如果所述比的值小于2，则相对于聚酰亚胺绝缘层(A)整体的低热膨胀性的聚酰亚胺层(i)变薄，因此，聚酰亚胺膜的尺寸特性的控制变得困难，对铜箔进行蚀刻而形成电路布线层(B)时的尺寸变化率变大，如果超过15，则高热膨胀性的聚酰亚胺层(ii)变薄，因此，聚酰亚胺绝缘层(A)与电路布线层(B)的粘合可靠性下降。
<电路布线层(B)>
本实施方式的挠性电路基板中，电路布线层(B)包含例如以铜箔为原料的铜布线。构成电路布线层(B)的铜布线的厚度在10μm～14μm的范围内，且铜布线的容积比率为85％以上(构成b)。如果构成电路布线层(B)的铜布线的厚度小于10μm，则有覆铜层叠板的刚度下降、制造挠性电路基板时的操作性(handling)变差的倾向，如果超过14μm，则使挠性电路基板弯折时对铜布线施加的应力变大，由此，有耐卷边性下降的倾向。另外，如果构成电路布线层(B)的铜布线的容积比率小于85％，则铜布线的每个晶粒的各向异性变高，弯折时发生微观的应力集中，由此，有耐卷边性下降的倾向。
这里，所谓容积比率是表示构成铜布线的铜的规定面沿结晶方位<200>取向的面积率的指标。容积比率可以如后述实施例所示般利用电子背散射衍射(ElectronBackScatteringDiffraction，EBSD)法来确认。电路布线层(B)的原料的铜箔在挠性电路基板的制造时通过经过充分的热历程而进行退火(anneal)，结果为在加工成电路布线层(B)的阶段，必须使容积比率在所述范围内。
本实施方式的挠性电路基板中，用于电路布线层(B)的铜箔只要充分满足所述特性，则并无特别限定，可以使用市售的铜箔。作为其具体例，可列举吉坤日矿日石金属股份有限公司(JXNipponMining&MetalsCorporation)制造的HA箔等。
<覆盖层(C)>
本实施方式的挠性电路基板中，覆盖层(C)优选使用厚度为27.5μm，且拉伸弹性模量为2.0GPa～3.5GPa的范围内的覆盖层。作为这种覆盖层(C)，可以使用市售品。作为其具体例，可列举有泽制作所公司制造的CEA0515(商品名)等。
<整体厚度>
本实施方式的挠性电路基板中，关于贴附有覆盖层(C)的状态(布线填充后)下的整体厚度[即，聚酰亚胺绝缘层(A)、电路布线层(B)及覆盖层(C)的合计的厚度]，当聚酰亚胺绝缘层(A)的厚度在10μm～14μm的范围内时，所述整体厚度优选在41μm～50μm的范围内，当聚酰亚胺绝缘层(A)的厚度在23μm～27μm的范围内时，所述整体厚度优选在53μm～63μm的范围内。
当聚酰亚胺绝缘层(A)的厚度在10μm～14μm的范围内时，如果挠性电路基板的整体厚度小于41μm，则有挠性电路基板的等效抗弯刚度下降、其耐卷边性下降的倾向，如果超过50μm，则使挠性电路基板弯折时会对铜布线进一步施加应力，而有其耐卷边性下降的情况。
另外，当聚酰亚胺绝缘层(A)的厚度在23μm～27μm的范围内时，如果挠性电路基板的整体的厚度小于53μm，则有挠性电路基板的等效抗弯刚度下降，其耐卷边性下降的倾向，如果超过63μm，则使挠性电路基板弯折时会对铜布线进一步施加应力，而有其耐卷边性下降的情况。
<挠性电路基板的等效抗弯刚度>
本实施方式的挠性电路基板中，当聚酰亚胺绝缘层(A)的厚度在10μm～14μm的范围内时，将覆盖层(C)设为内侧而进行弯折时的等效抗弯刚度在0.03N·m2～0.04N·m2的范围内，当聚酰亚胺绝缘层(A)的厚度在23μm～27μm的范围内时，将覆盖层(C)设为内侧而进行弯折时的等效抗弯刚度在0.07N·m2～0.10N·m2的范围内(构成c)。如果挠性电路基板的等效抗弯刚度在所述范围外，则耐卷边性下降。
以下，对本实施方式的挠性电路基板的等效抗弯刚度进行说明。首先，参照图7对挠性电路基板的中立面位置的计算方法进行详细说明。图7是用于说明中立面位置的计算方法的层叠体的模型的剖面图。图7中，为了方便，表示了层叠体为两层的模型，但以下的说明可以适用于所有的层叠体为两层以上的情况。这里，将层叠体的层数设为n(n为2以上的整数)。另外，将构成该层叠体的各层中从下数起的第i(i＝1，2，...，n)层称为第i个。图7中，符号B表示层叠体的宽度。另外，这里所说的宽度是与第一层的下表面平行且与层叠体的长度方向垂直的方向的尺寸。
本实施方式中的挠性电路基板包含所述的聚酰亚胺绝缘层(A)、电路布线层(B)及覆盖层(C)，当从电路布线层(B)侧观察去除覆盖层(C)的状态时，有存在铜布线51(参照图1，其中，X、Y为水平方向，Z为垂直方向)的部分与不存在铜布线51的部分。这里，将存在铜布线51的部分称为布线部(Line)，将不存在铜布线51的部分称为空间部(Space)。在布线部与空间部，构成不同。因此，视需要分开考虑布线部与空间部。
[中立面位置的计算]
这里，将第一层的下表面设为基准面SP。以下，对以基准面SP向图7中的下侧成为凸形状的方式使层叠体弯曲的情况进行考虑。图7中，符号NP表示层叠体的中立面。这里，将中立面NP与基准面SP的距离设为中立面位置[NP]，针对布线部与空间部分别计算该中立面位置[NP]。中立面位置[NP]通过下式(1)而算出。
[NP]＝∑i＝1 nEiBihiti/∑i＝1 nEiBiti...(1)
这里，Ei是构成第i层的材料的弹性模量。该弹性模量Ei对应于本实施方式中的“各层的应力与应变的关系”。Bi是第i层的宽度，相当于图7所示的宽度B。当求布线部的中立面位置[NP]时，使用线宽LW的值作为Bi，当求空间部的中立面位置[NP]时，使用线间宽度SW的值作为Bi(参照图1)。hi是第i层的中央面与基准面SP的距离。另外，所谓第i层的中央面是位于第i层的厚度方向的中央的虚拟面。ti是第i层的厚度。另外，记号“∑i＝1 n”表示i从1到n的总和。以下，将布线部的中立面位置记为[NP]Line。
[等效抗弯刚度的计算]
作为挠性电路基板整体的抗弯刚度的等效抗弯刚度[BR]通过下式(2)而算出。
[BR]＝BLine{Σi＝1 nEi(ai 3-bi 3)/3}Line
+Bspace{Σi＝1 nEi(ai 3-bi 3)/3}space...(2)
这里，式(2)中，BLine是线宽LW的总和，BSpace是线间宽度SW的总和。而且，如图7所示，ai是第i层的上表面与中立面NP的距离，bi是第i层的下表面与中立面NP的距离。{∑i＝1 nEi(ai 3-bi 3)/3}Line是布线部的Ei(ai 3-bi 3)/3的值的i从1到n的总和。{∑i＝1 nEi(ai 3-bi 3)/3}Space是空间部的Ei(ai 3-bi 3)/3的值的i从1到n的总和。另外，虽与式(2)相关，但关于第i层，Bi(ai 3-bi 3)/3通常是表示称为截面二次矩(secondmomentofarea)的截面的几何学特性的参数(parameter)。所述第i层的截面二次矩乘以第i层的弹性模量Ei所得的值为第i层的抗弯刚度。
<挠性覆铜层叠板的制造>
用于制造本实施方式的挠性电路基板的挠性覆铜层叠板例如可以在成为电路布线层(B)的原料的铜箔的表面涂敷聚酰亚胺前体树脂溶液(也称为聚酰胺酸溶液)，然后经过干燥、硬化的热处理步骤而制造。热处理步骤中的热处理通过如下方式进行：对于所涂敷的聚酰胺酸溶液，在小于160℃的温度下干燥去除聚酰胺酸中的溶剂之后，进而在150℃至400℃的温度范围内呈阶段性地升温使其硬化。利用所述方法而获得单面挠性覆铜层叠板。为了将如此获得的单面挠性覆铜层叠板制成两面覆铜层叠板，可列举如下方法：将所述单面挠性覆铜层叠板与有别于此而准备的铜箔在300℃～400℃下热压接。
<FPC>
本实施方式的挠性电路基板可以通过如下方式制造：利用常用方法将挠性覆铜层叠板的金属箔加工成图案(pattern)状而形成布线层之后，贴附覆盖层。
<FPC的使用方法>
本实施方式的挠性电路基板在例如0.1mm～0.5mm的狭窄间隙(gap)内的弯曲性能的要求严格的弯折用途中尤其发挥效果。即，适合通过对FPC施加1kg的负重使之弯折180°并折叠收纳于电子设备的壳体内而使用。
<电子设备>
本发明的一实施方式的电子设备具有折叠收纳于电子设备的壳体内的FPC。电子设备是例如智能手机、平板终端(tabletterminal)等所代表的便携用信息通信终端。电子设备具备例如金属、合成树脂等材质的壳体、以及本实施方式的FPC。FPC折叠收纳于电子设备的壳体内。电子设备因为使用耐弯折性优异且连接可靠性高的本实施方式的FPC，所以即便将FPC高密度地折叠收纳于壳体内，也不易发生布线电路的断线或开裂，从而制品的可靠性优异。
[实施例]
以下，基于实施例对本发明更详细地进行说明。另外，下述的实施例中的各特性评价利用以下的方法进行。
[拉伸弹性模量的测定]
当测定拉伸弹性模量时，关于铜箔，使用利用真空烘箱(over)实施过与挠性覆铜层叠板的处理步骤同等的热处理的铜箔。而且，关于聚酰亚胺层，使用对挠性覆铜层叠板进行蚀刻而完全去除铜箔所得的聚酰亚胺膜。针对如此获得的材料，使用东洋精机制作所股份有限公司制造的斯特罗古拉夫(Strograph)R-1，在温度23℃、相对湿度50％的环境下测定拉伸弹性模量的值。
[热膨胀系数(CoefficientofThermalExpansion，CTE)的测定]
使用精工仪器(SeikoInstruments)制造的热机械分析仪(thermomechanicalanalyzer)，升温至250℃，进而在该温度下保持10分钟之后，以5℃/分钟的速度进行冷却，求出从240℃至100℃的平均热膨胀系数(线热膨胀系数)。
[表面粗糙度(Rz)的测定]
使用接触式表面粗糙度测定机(小坂研究所股份有限公司制造的修尔科德(SUREFCORDER)ET3000)，测定铜箔的与聚酰亚胺绝缘层的接触面侧的表面粗糙度。
[铜箔的容积比率的测定]
容积比率是表示铜箔的规定面沿结晶方位<200>取向的面积率的指标。关于各实施例的铜箔的规定面具有哪种结晶方位，利用EBSD(ElectronBackScatteringDiffraction)法进行确认。EBSD法为如下方法，即，根据对作为测定对象的试样表面照射收敛电子束时产生的从各个结晶面衍射的称为伪菊池线(pseudo-Kikuchiline)的衍射像来分析结晶，根据方位数据与测定点的位置信息对测定对象的结晶方位分布进行测定，且所述方法能够分析比X射线衍射法更微小的区域的织构的结晶方位。例如，可以在各个微小区域特定出其结晶方位，将它们彼此相连并进行映射(mapping)，将各映射点间的面方位的倾角(方位差)为一定值以下的涂成同一颜色进行区分，使具有大致同一面方位的区域(晶粒)的分布凸显，由此，可以获得方位映射像。另外，可以将具有相对于特定的面方位而为规定角度以内的方位的方位面包含在内而规定为其方位，利用各面方位的存在比率算出面积率、即容积比率。
[卷边的测定(弯折试验)]
对覆铜层叠板的铜箔进行蚀刻加工，制作沿其长度方向以线宽100μm、空间宽度100μm形成有长度为40mm的10列铜布线51的试验片(试验电路基板片)40(图1)。如仅表示有试验片40中的铜布线51的图1所示，该试验片40中的10列铜布线51经由U字部52而全部连续相连，且在其两端设有电阻值测定用的电极部分(未图示)。
将试验片40固定于两个能够折叠的试样台20及试样台21上，且连接电阻值测定用的布线，开始电阻值的监测(monitoring)(图2)。弯折试验是针对10列铜布线51，在长度方向的正中央部分以铜布线51成为内侧而相向的方式弯折而进行。这时，使用氨基甲酸酯制的辊22，一面以对弯折部位40C施加1kg的负重的方式进行控制，一面使辊22平行于弯折的线而移动，将10列铜布线51全部弯折之后(图3及图4)，打开弯折部分，使试验片40恢复平坦的状态(图5)，再次利用辊22在压住附有折痕的部分的状态下进行移动(图6)，利用这一连串的步骤将卷边次数计数为一次。在利用这种顺序重复弯折试验的期间，始终监测铜布线51的电阻值，将成为规定电阻(3000Ω)的时间点判断为铜布线51断裂，将在此之前已重复的弯折次数设为卷边测定值。
当聚酰亚胺绝缘层(A)的厚度在10μm～14μm的范围内，且将覆盖层(C)设为内侧而进行弯折时的等效抗弯刚度在0.03N·m2～0.04N·m2的范围内时，将卷边测定值为30次以上评价为“良好”，将小于30次评价为“不合格”。另外，当聚酰亚胺绝缘层(A)的厚度在23μm～27μm的范围内，且将覆盖层(C)设为内侧而进行弯折时的等效抗弯刚度在0.07N·m2～0.10N·m2的范围内时，将卷边测定值为70次以上评价为“良好”，将小于70次评价为“不合格”。
另外，弯折试验中，当使用最初为弯折的状态的试验片40时，将暂时展开而消除弯折的状态设为弯折次数为零，且利用所述顺序对弯折次数进行计数。
覆盖层A是指有泽制作所公司制造的覆盖层(商品名：CEA0515，厚度：27.5μm，拉伸弹性模量：3.5GPa)。
覆盖层B是指有泽制作所公司制造的覆盖层(商品名：CMA0515，厚度：27.5μm，拉伸弹性模量：2.6GPa)。
覆盖层C是指有泽制作所公司制造的覆盖层(商品名：CEA0525，厚度：37.5μm，拉伸弹性模量：3.3GPa)。
覆盖层D是指有泽制作所公司制造的覆盖层(商品名：CMA0525，厚度：37.5μm，拉伸弹性模量：2.3GPa)。
覆盖层E是指尼关工业(NikkanIndustries)公司制造的覆盖层(商品名：CISV1225，厚度：37.5μm，拉伸弹性模量：2.0GPa)。
覆盖层F是指尼关工业(NikkanIndustries)公司制造的覆盖层(商品名：CISV1215，厚度：27.5μm，拉伸弹性模量：2.0GPa)。
以下，表示实施例、比较例中记载的挠性覆铜层叠板的制造方法。
[聚酰胺酸溶液的合成]
(合成例1)
向具备热电偶及搅拌机且能够导入氮气的反应容器中，添加N，N-二甲基乙酰胺，进而向该反应容器中投入2，2-双[4(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)，在容器中一面搅拌一面溶解。然后，将均苯四甲酸二酐(PMDA)以单体的投入总量成为12wt％的方式投入。之后，持续搅拌3小时进行聚合反应，而获得聚酰胺酸a的树脂溶液。由聚酰胺酸a形成的厚度为25μm的聚酰亚胺膜的热膨胀系数(CTE)为55×10-6/K。
(合成例2)
向具备热电偶及搅拌机且能够导入氮气的反应容器中添加N，N-二甲基乙酰胺，进而向该反应容器中投入2，2′-二甲基-4，4′-二氨基联苯(m-TB)，在容器中一面搅拌一面溶解。然后，将3，3′，4，4′-联苯四羧酸二酐(BPDA)及均苯四甲酸二酐(PMDA)以单体的投入总量成为15wt％、且各酸酐的摩尔比率(BPDA：PMDA)成为20：80的方式投入。之后，持续搅拌3小时进行聚合反应，而获得聚酰胺酸b的树脂溶液。由聚酰胺酸b形成的厚度为25μm的聚酰亚胺膜的热膨胀系数(CTE)为22×10-6/K。
(实施例1-1)
在具有表1所示的特性且厚度为12μm的长条状的市售的铜箔(涂布面的表面粗糙度Rz＝0.4μm)上，以硬化后的厚度成为2.2μm的方式均匀地涂布合成例1中制备的聚酰胺酸a的树脂溶液之后，在130℃下进行加热干燥而去除溶剂。然后，在该涂布面侧，以硬化后的厚度成为7.6μm的方式均匀地涂布合成例2中制备的聚酰胺酸b的树脂溶液，在120℃下进行加热干燥而去除溶剂。进而，在该涂布面侧，以硬化后的厚度成为2.2μm的方式均匀地涂布与第一层涂布的溶液相同的聚酰胺酸a的树脂溶液，在130℃下进行加热干燥而去除溶剂。在以温度从130℃开始呈阶段性地上升至300℃为止的方式设定的连续硬化炉中，历时合计6分钟左右的时间对所述长条状的层叠体进行热处理，由此，获得具有容积比率为85％以上的铜箔层且聚酰亚胺树脂层厚度为12μm的单面挠性覆铜层叠板。对该单面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为27.5μm的覆盖层A，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表1、表2。
将构成所获得的挠性覆铜层叠板的铜箔的拉伸弹性模量、聚酰亚胺层的拉伸弹性模量等物性值、覆盖层的拉伸弹性模量、挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表1及表2。另外，聚酰亚胺层的评价使用从所制造的挠性覆铜层叠板蚀刻去除铜箔所得的聚酰亚胺层。
这里，关于实施例1-1～实施例1-2、比较例1-1～比较例1-6中使用的挠性覆铜层叠板的等效抗弯刚度[BR]的计算方法，以实施例1-1为例说明具体的计算顺序。
关于存在铜布线的布线部，考虑如图7所示的两层构成，将构成第一层及第两层的材料分别设为聚酰亚胺及铜。如表1(实施例1-1)所示，各层的弹性模量为E1＝6.8GPa、E2＝18GPa、E3＝3.5GPa，厚度为t1＝12μm、t2＝12μm、t3＝21.5μm。而且，各层中的厚度方向上的中央面与基准面SP的距离分别为h1＝6μm、h2＝18μm、h3＝34.8μm。将这些值代入式(1)，首先计算出存在铜布线的布线部的中立面位置(基准面SP与中立面NP的距离)为[NP]＝18.8μm。然后，分别计算出各层的上表面与中立面NP的距离为a1＝6.8μm、a2＝5.2μm、a3＝26.7μm，各层的下表面与中立面NP的距离为b1＝18.8μm、b2＝6.8μm、b3＝5.2μm。此外，关于宽度B，着眼于铜布线的单位宽度进行考虑，设为BLine＝1、BSpace＝0，将这些值与弹性模量E1、弹性模量E2、弹性模量E3代入式(2)，算出等效抗弯刚度为[BR]＝0.039N·m2。
(实施例1-2)
以与实施例1-1同样的方式获得单面挠性覆铜层叠板。对该单面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为27.5μm的覆盖层B，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表1及表2。
(比较例1-1)
对如下两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为27.5μm的覆盖层A，而获得挠性电路基板，所述两面挠性覆铜层叠板使用具有表1所示的特性且厚度为12μm的铜箔，并且聚酰亚胺层的厚度为12μm，且是通过将市售的铜箔与市售的聚酰亚胺膜利用层压辊(laminateroll)贴合而制造。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表1及表2。
(比较例1-2)
以与比较例1-1同样的方式，对通过将市售的铜箔与市售的聚酰亚胺膜利用层压辊贴合而制造的两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为27.5μm的覆盖层B，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表1及表2。
(比较例1-3)
以与比较例1-1同样的方式，对通过将市售的铜箔与市售的聚酰亚胺膜利用层压辊贴合而制造的两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为37.5μm的覆盖层C，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表1及表2。
(比较例1-4)
以与比较例1-1同样的方式，对通过将市售的铜箔与市售的聚酰亚胺膜利用层压辊贴合而制造的两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为37.5μm的覆盖层D，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表1及表2。
(比较例1-5)
以与比较例1-1同样的方式，对通过将市售的铜箔与市售的聚酰亚胺膜利用层压辊贴合而制造的两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为37.5μm的覆盖层C，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表1及表2。
(比较例1-6)
以与比较例1-1同样的方式，对通过将市售的铜箔与市售的聚酰亚胺膜利用层压辊贴合而制造的两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为37.5μm的覆盖层D，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表1及表2。
[表1]
[表2]
根据表1及表2，实施例1-1～实施例1-2的挠性电路基板均具备所述构成a～构成c，由此，结果为卷边测定值显示30次以上的良好的值，能够满足耐弯折性。另一方面，容积比率为75.9％的比较例1-1～比较例1-4的耐卷边性差。而且，不满足构成c的比较例1-5～比较例1-6的耐卷边性也差。
(实施例2-1)
在具有表3所示的特性且厚度为12μm的长条状的市售的铜箔(涂布面的表面粗糙度Rz＝0.4μm)上，以硬化后的厚度成为2.5μm的方式均匀地涂布合成例1中制备的聚酰胺酸a的树脂溶液之后，在130℃下进行加热干燥而去除溶剂。然后，在该涂布面侧，以硬化后的厚度成为20.0μm的方式均匀地涂布合成例2中制备的聚酰胺酸b的树脂溶液，在120℃下进行加热干燥而去除溶剂。进而，在该涂布面侧，以硬化后的厚度成为2.5μm的方式均匀地涂布与第一层涂布的溶液相同的聚酰胺酸a的树脂溶液，在130℃下进行加热干燥而去除溶剂。在以温度从130℃开始呈阶段性上升至300℃为止的方式设定的连续硬化炉中，历时合计6分钟左右的时间对所述长条状的层叠体进行热处理，而获得聚酰亚胺树脂层厚度为25μm的单面挠性覆铜层叠板。将所述单面挠性覆铜层叠板与有别于此而准备的厚度为12μm且长条状的市售的铜箔在300℃～400℃下热压接，由此，获得具有容积比率为85％以上的铜箔层的两面挠性覆铜层叠板。对该两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为27.5μm的覆盖层A，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表3、表4。
将构成所获得的挠性覆铜层叠板的铜箔的拉伸弹性模量、聚酰亚胺层的拉伸弹性模量等物性值、覆盖层的拉伸弹性模量、挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表3及表4。另外，聚酰亚胺层的评价使用从所制造的挠性覆铜层叠板蚀刻去除铜箔所得。
这里，关于实施例2-1～实施例2-2、比较例2-1～比较例2-6中所使用的挠性覆铜层叠板的等效抗弯刚度[BR]的计算方法，以实施例2-1为例说明具体的计算顺序。
关于存在铜布线的布线部，考虑如图7所示的两层构成，将构成第一层及第两层的材料分别设为聚酰亚胺及铜。如表3(实施例2-1)所示，各层的弹性模量为E1＝7.5GPa、E2＝18GPa、E3＝3.5GPa，厚度为t1＝25μm、t2＝12μm、t3＝21.5μm。而且，各层中的厚度方向上的中央面与基准面SP的距离分别为h1＝12.5μm、h2＝31μm、h3＝47.8μm。将这些值代入式(1)，首先计算出存在铜布线的布线部的中立面位置(基准面SP与中立面NP的距离)为[NP]＝26.4μm。然后，分别计算出各层的上表面与中立面NP的距离为a1＝1.387μm、a2＝10.613μm、a3＝32.113μm，各层的下表面与中立面NP的距离为b1＝26.387μm、b2＝1.387μm、b3＝10.613μm。另外，关于宽度B，着眼于铜布线的单位宽度进行考虑，设为BLine＝1、BSpace＝0，将这些值与弹性模量E1、弹性模量E2、弹性模量E3代入式(2)，算出等效抗弯刚度为[BR]＝0.089N·m2。
(实施例2-2)
以与实施例2-1同样的方式获得两面挠性覆铜层叠板。对该两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为27.5μm的覆盖层F，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表3及表4。
(比较例2-1)
对如下两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为27.5μm的覆盖层A，而获得挠性电路基板，所述两面挠性覆铜层叠板使用具有表3所示的特性且厚度为12μm的铜箔，并且聚酰亚胺层的厚度为25μm，且是通过将市售的铜箔与市售的聚酰亚胺膜利用层压辊贴合而制造。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表3及表4。
(比较例2-2)
以与比较例2-1同样的方式，对通过将市售的铜箔与市售的聚酰亚胺膜利用层压辊贴合而制造的两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为27.5μm的覆盖层F，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表3及表4。
(比较例2-3)
以与比较例2-1同样的方式，对通过将市售的铜箔与市售的聚酰亚胺膜利用层压辊贴合而制造的两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为27.5μm的覆盖层B，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表3及表4。
(比较例2-4)
以与比较例2-1同样的方式，对通过将市售的铜箔与市售的聚酰亚胺膜利用层压辊贴合而制造的两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为37.5μm的覆盖层C，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表3及表4。
(比较例2-5)
以与比较例2-1同样的方式，对通过将市售的铜箔与市售的聚酰亚胺膜利用层压辊贴合而制造的两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为37.5μm的覆盖层E，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表3及表4。
(比较例2-6)
以与比较例2-1同样的方式，对通过将市售的铜箔与市售的聚酰亚胺膜利用层压辊贴合而制造的两面挠性覆铜层叠板进行蚀刻等而加工布线电路，形成铜布线之后，贴附厚度为37.5μm的覆盖层D，而获得挠性电路基板。将所获得的挠性电路基板的等效抗弯刚度、耐卷边性的评价结果示于表3及表4。
[表3]
[表4]
根据表3及表4，实施例2-1～实施例2-2的挠性电路基板均具备所述构成a～构成c，由此，结果为卷边测定值显示70次以上的良好的值，能够满足耐弯折性。另一方面，容积比率为75.9％的比较例2-1～比较例2-6的耐卷边性差。
以上，以例示的目的对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明并不受所述实施方式的制约。

Claims (3)

1.一种挠性电路基板，包括：
聚酰亚胺绝缘层；
电路布线层，设于所述聚酰亚胺绝缘层的至少其中一面；以及
覆盖层，层叠于所述电路布线层上；
所述挠性电路基板的特征在于具有以下的a～c的构成：
a)所述聚酰亚胺绝缘层的厚度在10μm～14μm的范围内、或者在23μm～27μm的范围内；
b)构成所述电路布线层的铜布线的厚度在10μm～14μm的范围内，且所述铜布线的容积比率为85％以上；以及
c)当所述聚酰亚胺绝缘层的厚度在10μm～14μm的范围内时，将所述覆盖层设为内侧而进行弯折时的等效抗弯刚度在0.03N·m2～0.04N·m2的范围内，
当所述聚酰亚胺绝缘层的厚度在23μm～27μm的范围内时，将所述覆盖层设为内侧而进行弯折时的等效抗弯刚度在0.07N·m2～0.10N·m2的范围内。
2.根据权利要求1所述的挠性电路基板，其是以将所述覆盖层设为内侧而折叠的状态收纳于电子设备的壳体内而使用。
3.一种电子设备，其是将根据权利要求1所述的挠性电路基板以将所述覆盖层设为内侧而折叠的状态收纳于壳体内。
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