JP2007081297A - プリント基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤なしで、薄く、軽く、軟らかく、丈夫なフレキシブルなプリント基板を得ること。
【解決手段】導電性薄板又は箔の一方の面上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁基体（1）として形成し、前記導電性薄板又は箔を加工して前記絶縁基体上に所定の回路パタ−ン（3）を形成したプリント基板。
【選択図】 図１

Description

本発明は情報機器、電子機器、携帯機器、自動車部品、航空宇宙機器、などのフラットケ−ブルや平面アンテナ、或いは半導体デバイス機器、半導体ソケットなどに用いて好適なフレキシブルなプリント基板及びその製造方法に関する。

従来のフレキシブルプリント基板Ｐは、例えば、図8に断面図を示す構造となっている。さらに図9に、前記フレキシブルプリント基板の拡大断面図を示す。以下、従来のフレキシブルプリント基板の製法につき、図10及び図11を参照して説明する。絶縁基体（ポリイミドのシ−ト等）1１の表面に接着剤1２により薄い銅板1３を接着し、さらにその表面に、図示せずとも感光乳剤を塗布し、露光・現像、エッチングを施し、回路パタ−ン14を形成し回路パタ−ン14の表面に接着剤15を塗布し、カバ−シ−ト（ポリイミドのシ−ト等）16を接着している。絶縁基体を柔軟なものにして、電子機器の屈曲部や筐体内の立体配線として使われる。

また、従来のプリント基板の中間層の形成にポリイミド樹脂の蒸着重合技術を用いるものがある（例えば、特許文献1参照）。これは、まず樹脂成形体や樹脂フィルムなどの絶縁基体上に、蒸着重合によってポリイミドの薄膜を形成する。その後、前記中間膜上に金属膜を形成する。ポリイミド樹脂の中間層が樹脂基体及び金属膜の双方と高い密着性を持つことを利用して、樹脂基体に対する金属膜の密着性を得ることを目的としたものである。
しかしながら、絶縁基体として樹脂成形体や樹脂フィルムを用いるので、薄くて軽いプリント基板は得られない。

また、従来のプリント基板の中間層の形成にポリイミド樹脂の蒸着重合技術を用いるものがある（例えば、特許文献2参照）。これは、まず熱伝導性の高い炭素質の絶縁基体上に、蒸着重合によってポリイミドの薄膜を形成する。その後、前記中間膜上に金属膜を形成する。ポリイミド樹脂の中間層が炭素質基体及び金属膜の双方と高い密着性を持つことを利用して、炭素質基体に対する金属膜の密着性とを高めて、放熱性の向上を得ることを目的としたものである。
しかしながら、絶縁基体として炭素繊維強化炭素複合材料を用いるので、薄くて軽いプリント基板は得られない。

また、従来のプリント基板の絶縁層の形成にポリイミド樹脂の蒸着重合技術を用いるものがある（例えば、特許文献3参照）。まず、成形品である立体回路基板の上に銅薄膜膜を形成し、レ−ザ加工で回路パタ−ンを形成し、ついで絶縁層を蒸着重合もしくはプラズマ重合により形成する。前記工程を繰り返して多層基板を得るというものである。
しかしながら、絶縁基体として成形品を用いるので、薄くて軽いプリント基板は得られない。
特開2003−34883号公報（第3頁、図1） 特開2002−151811号公報（第2頁、図1） 特開2002−164657号公報（第3頁、図1）

電子機器の薄型化、軽量化の要求が増大している。すなわち、携帯電話に代表されるモバイル機器（ＰＤＡ、情報端末等）やノ−トパソコンの薄型化、軽量化の加速により、軽くて薄い筐体の限られた空間に折り曲げ実装されるため、フレキシブルプリント基板は薄く、軽く、軟らかく、丈夫であることを求められる。

しかし、絶縁基体としてシ−ト材を使用すると、シ−ト材自体が一定以上の厚みがないと取り扱いにくい。同様に、導電層材としてシ−ト材を使用すると、シ−ト材自体に一定以上の厚みがないと取り扱いにくい。さらに、図10及び図11に示す製造工程によって、絶縁基体としてのシ−ト材と導電層材としてのシ−ト材を接着剤によって張り合わせていたため、図8に示す完成したフレキシブルプリント基板Pは、厚いものとなっていた。そのため、充分な柔軟性を得るのが難しかった。

また、絶縁期体は樹脂シ−トを使用していたが、樹脂によっては吸湿性がある。そのため導電層が酸化剥離しやすくなった（銅箔の表面に酸化銅が出来はがれやすくなる）。

さらに、上記部材を張り合わせるために、接着剤を使うことにより、接着剤自体の劣化による不具合から逃れられなかった。
すなわち、高温においては、接着力が低下する。折り曲げているときにははがれやすい。
接着力が強すぎると導電層に亀裂を生じやすくなる。

上記課題は「導電性薄板又は箔の一方の面上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁基体として形成し、前記導電性薄板又は箔を加工して前記絶縁基体上に所定の回路パタ−ンを形成させたことを特徴とするプリント基板」によって解決される。

また、以上の課題は「第１の導電性薄板又は箔の一方の面上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁膜として形成し、前記第１の導電性薄板又は箔を加工して前記絶縁膜上に所定の回路パタ−ンを形成させた第１の基板と、第2の導電性薄板又は箔の一方の面上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁膜として形成し、前記第2の導電性薄板又は箔を加工して前記絶縁膜上に所定の回路パタ−ンを形成させた第2の基板とを上下に重ねて一体化させ、前記第1、第２の所定の回路パタ−ン上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁膜として形成させていることを特徴とするプリント基板」によって解決される。

また、以上の課題は「（Ａ）導電性薄板又は箔を蒸着用型に仮止めする工程；
（Ｂ）前記導電性薄板又は箔の一方の面上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁基体として蒸着する工程；
（Ｃ）前記絶縁基体が蒸着した前記導電性薄板又は箔を前記蒸着用型から剥離する工程；
（Ｄ）前記絶縁基体が蒸着した前記導電性薄板又は箔の前記蒸着用型よりはみ出した余白部分を裁断する工程；
（Ｅ）前記導電性薄板又は箔に回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成する工程；
（Ｆ）前記回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成した絶縁基体を蒸着用型に仮止めする工程；
（Ｇ）前記回路パタ−ンもしくはサ−キット回路上に蒸着重合法により有機高分子材を絶縁膜として蒸着させる工程；
（Ｈ）前記絶縁膜が蒸着した前記回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成した絶縁基体を前記蒸着用型から剥離する工程；
（Ｉ）前記絶縁膜が蒸着した前記回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成した絶縁基体の前記蒸着用型よりはみ出した余白部分を裁断する工程；
から成ることを特徴とするプリント基板の製造方法」によって解決される。

また、以上の課題は「（Ａ）導電性薄板又は箔を蒸着用型に仮止めする工程；
（Ｂ）前記導電性薄板又は箔の一方の面上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁基体として蒸着する工程；
（Ｃ）前記絶縁基体が蒸着した前記導電性薄板又は箔を前記蒸着用型から剥離する工程；
（Ｄ）前記絶縁基体が蒸着した前記導電性薄板又は箔の前記蒸着用型よりはみ出した余白部分を裁断する工程；
（Ｅ）前記導電性薄板又は箔に回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成する工程；
（Ｆ）前記回路パタ−ンもしくはサ−キット回路に導電性材料をメッキする工程；
（Ｇ）前記導電性材料をメッキした回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成した絶縁基体を蒸着用型に仮止めする工程；
（Ｈ）前記回路パタ−ンもしくはサ−キット回路上に蒸着重合法により有機高分子材を絶縁膜として蒸着させる工程；
（Ｉ）前記絶縁膜が蒸着した前記導電性材料をメッキした回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成した絶縁基体を前記蒸着用型から剥離する工程；
（Ｊ）前記絶縁膜が蒸着した前記導電性材料をメッキした回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成した絶縁基体の前記蒸着用型よりはみ出した余白部分を裁断する工程；
から成ることを特徴とするプリント基板の製造方法」によって解決される。

従来のプリント基板に比べて大幅に薄く丈夫なプリント基板となる。
また、接着剤を使用しないので製造が簡単ではがれにくいプリント基板となる。
また、絶縁基体とカバ−シ−トが同じ有機高分子材料を用いて、同じ製造工程で製造可能である。更には、ス−パ−ファインピッチ用基板も同じ工程で製造可能である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図1は、本発明の第１の実施の形態のプリント基板Ｐ’の断面図である。図2は、本発明の第1の実施の形態のプリント基板Ｐ’及びＰ”の拡大断面図である。図2Ａにおいて、導電性薄板又は箔（2）の一方の面上に蒸着重合法によりに有機高分子膜が絶縁基体（1）として形成し、前記導電性薄板または箔（2）を加工して前記絶縁基体（1）上に所定の回路パタ−ン（4）を形成し、さらに回路パタ−ン（4）のある方の面上に蒸着重合法によりに有機高分子膜がカバ−シ−ト（3）として形成されている。

図４は前記本発明の第−の実施形態のプリント基板の回路パタ−ン形成前の製造工程を示している。

図４Ａは導電性薄板又は箔として銅板2を用意した。

図４Ｂは銅板2の一方の面だけにポリイミド膜形成するために型20に仮止めする。

図４Ｃのように、蒸着重合により銅板2の一方の面にポリイミド膜1が形成される。

図４Ｄのように、型20から取り外した後、製造のための余白部分17を切り取ることにより、「銅箔基板」と呼ばれる状態の中間物品を得る。

図5に前記本発明の実施形態のプリント基板の回路パタ−ン形成後の製造工程を示している。

本実施形態では、図4に示す製造工程で作成した「銅箔基板」の導電性薄板又は箔上に図示しないが感光乳剤を塗布し、露光・現像、エッチングを施し、回路パタ−ンを形成している。図5Ａにその断面図を示す。図6は回路パタ−ンの一例を示す。
回路パターの形成方法は、この方法に限らず他の方法でも良い。
例えば、導電性薄板又は箔を回転刃またはレ−ザ−加工器で削り回路パターンを形成する方法等が使用できる。

図5Ｂは前記プリント基板の回路パタ−ン上にポリイミド膜形成するために蒸着用型21に仮止めする。

図5Ｃは蒸着重合により前記プリント基板の回路パタ−ン上にポリイミド膜が形成されている。

図5Ｄのように、蒸着用型21から取り外した後、製造のための余白部分18を切り取ることによりプリント基板を得る。

ここで、図12を参照して、本発明に適用される蒸着重合装置６０について説明する。

基板３２及び真空槽壁３０をモノマ−の蒸発温度程度（200℃）に加熱しておき、この中に２種類のモノマ−を図12に示すように導入する。モノマ−の飽和蒸気圧が等しくなる温度に加熱、導入して複雑形状の表面にポリイミド膜を形成する方法が開発されている（全方向同時蒸着重合）。

図13においてモノマ−としてＰＭＤＡ３４（無水ピロメリト酸）及びＯＤＡ（オキシジアニリン）３６が槽３０内に導入される。

１種類のモノマ−だけを導入した場合には、真空槽壁３０及び基板３２上にモノマ−は付着できず、再蒸発して排気されるが、２種類のモノマ−を同時に導入すると、両者が基板上で反応して蒸気圧の低い二重体や三重体となり基板３２上に付着し、更に反応して高重合体へと成長する。未反応モノマ−分子が真空槽壁面全体から再蒸発するため均一な膜圧分布の薄膜が得られる。このようにして、複雑形状の基板、部品などに均一な膜厚のポリイミド膜を被覆することが出来る。

蒸着重合法は、モノマ−の輸送を通常の真空昇華精製するプロセスと同じ手法で行うことから、生成する膜の純度が高く、しかも溶媒の添加・除去・回収などの工程がなく（無公害）、不純物の混入が極めて少ない膜が得られる。また、基板表面の凸凹形状に忠実に膜が成長するため、細孔の内面でも均質に成膜できる。

図12において、例えば基板３２の代わりに図4Ｂの銅箔2を仮止めした型２0を槽３０内に設置すれば銅箔2の片方の面及び蒸着用型20の全面にも短時間にポリイミド膜が形成される。

図3は、本発明の第1実施例のフレキシブルプリント基板Ｐ’及びス−パ−ファインピッチ用フレキシブルプリント基板Ｐ”の比較のための断面図である。また、図2は本発明の第1実施例の拡大断面図である。図2Ａは、本発明の製法で得られたフレキシブルプリント基板Ｐ’の拡大断面図を示す。従来は、例えば図9の拡大断面図に示すようにポリイミド層（絶縁材シ−ト）11及び16を接着剤で貼り付けていた。この場合プリント基板の全体厚さｔは約80μであったが、本発明の実施の形態によれば全体厚さｔ’は約24μとなる。さらに、図2Ｂに示す本発明の製法で得られたス−パ−ファインピッチ用フレキシブルプリント基板Ｐ”の拡大断面図では、厚さｔ”は約11μとなる。

こうして得られたプリント基板Ｐ’（図1）は非常に薄くフレキシブルなものとなる。撓みやすく、曲げる部分のある回路構成も銅箔の如く容易に行われ、種々の加工が容易となる。

本発明の第1の実施例によれば、更に図2Ａにおいてポリイミドの絶縁基体（1）及びカバ−シ−ト（3）の上に導電性の材料（例えばアルミ二ウム）がスパッタされて、図示しないがアルミ膜が形成される。これにより、外部から内部への、及び内部から外部への電磁波シ−ルドを行うことができる。

本発明の第2の実施形態では、図7において第1の実施形態で作成したプリント基板が上下に重ねられる。上方のプリント基板Ｐ2は下方のプリント基板Ｐ１とは回路パタ−ンは同一であっても良いし、異なっても良いが、ここでは、同一の場合を図示する。

一体化したプリント基板Ｐ１、Ｐ2は図12の装置によりポリイミド層が全表面に形成される。紙面に対し垂直方向からもモノマ−が侵入し、密接している回路パタ−ンの一部との隙間、細孔内にも侵入し、ポリイミド膜（5）を形成する。

以上、発明の実施の形態について説明したが、勿論、発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば、以上の実施の形態では、回路パタ−ンを形成する導電性の材料として銅を用いたが、これに限ることなく他の導電部材、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）や金（Ａｕ）であってもよい。

また、回路パタ−ンとしての銅表面に酸化防止のためにニッケル（Ｎｉ）及び／又は銀（Ａｇ）及び／又は金（Ａｕ）をメッキするようにしても良い。本発明の回路パタ−ンにはこのような場合も含むものとする。

また、蒸着重合させて得られる有機高分子としてポリイミドを用いたが、他の蒸着重合させて得られる有機高分子、例えばポリ尿素やポリアミドであってもよい。モノマ−の種類を変えて、種々の有機高分子の蒸着重合物が得られ、その特性に応じて用いることができる

本発明のプリント基板の第1実施例の断面図である。 本発明の第1実施例の比較のための断面図である。Ａは実施例を従来標準的な厚さの銅箔に適用したもの、Ｂは実施例をス−パ−ファインピッチ用極薄の銅箔に適用したフレキシブルプリント基板の例である。 本発明のプリント基板の第1実施例の拡大断面図である。Ａは実施例を従来標準的な厚さの銅箔に適用したもの、Ｂは実施例をス−パ−ファインピッチ用極薄の銅箔に適用したフレキシブルプリント基板の例である。 本発明の実施形態によるプリント基板の回路パタ−ン形成前の製造工程をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順で示す断面図。 本発明の実施形態によるプリント基板の回路パタ−ン形成後の製造工程をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順で示す断面図。 回路パタ−ンの一例を示す平面図。 本発明のプリント基板の第2実施例の断面図である。 比較のための従来の製法のフレキシブルプリント基板の一例の断面図である 。 比較のための従来の製法のフレキシブルプリント基板の一例の拡大断面図である。 従来のプリント基板の製造工程をＡ、Ｂ、Ｃの順で示す断面図。 従来のプリント基板の製造工程をＡ、Ｂ、Ｃの順で示す断面図。 本発明の両実施形態に適用される蒸着重合装置の模式図。

符号の説明

２０・・・第１の型、２１・・・第２の型
３０・・・真空槽壁、３２・・・基板（ガラスエポキシ板）、３４・・・PMDA、３６・・・ODA
６０・・・蒸着重合装置

Claims (19)

1. 導電性薄板又は箔の一方の面上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁基体として形成し、前記導電性薄板又は箔を加工して前記絶縁基体上に所定の回路パタ−ンを形成させたことを特徴とするプリント基板。
2. 前記導電性薄板又は箔は、銅、アルミ、金及び銀のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のプリント基板。
3. 前記有機高分子は、ポリイミド、ポリアミド及びポリ尿素のいずれかであることを特徴とする請求項１又は2記載のプリント基板。
4. 前記所定の回路パタ−ンの表面に酸化防止のためにニッケル及び又は金及び又は銀をメッキしたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のプリント基板。
5. 前記絶縁基体の上に金属薄膜を形成したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のプリント基板。
6. 前記所定の回路パタ−ン、メッキした回路パターン及び前記金属薄膜の面上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁膜として形成しことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のプリント基板。
7. 第１の導電性薄板又は箔の一方の面上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁膜として形成し、前記第１の導電性薄板又は箔を加工して前記絶縁膜上に所定の回路パタ−ンを形成させた第１の基板と、第2の導電性薄板又は箔の一方の面上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁膜として形成し、前記第2の導電性薄板又は箔を加工して前記絶縁膜上に所定の回路パタ−ンを形成させた第2の基板とを上下に重ねて一体化させ、前記第1、第２の所定の回路パタ−ン上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁膜として形成させていることを特徴とするプリント基板。
8. 前記第１、第2の基板の上方又は下方に、これらと同様にして更に第3、第4・・・第ｎ番目の基板が上下に重ねられ、これら第1、第2、第3、第4・・・第ｎ番目（ｎ≧2）の基板は一体化されていることを特徴とする請求項7記載のプリント基板。
9. 前記導電性薄板又は箔は、銅、アルミ、金及び銀のいずれかであることを特徴とする請求項7又は8記載のプリント基板。
10. 前記有機高分子は、ポリイミド、ポリアミド及びポリ尿素のいずれかであることを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載のプリント基板。
11. 前記所定の回路パタ−ンの表面に酸化防止のためにニッケル及び又は金及び又は銀をメッキしたことを特徴とする請求項7乃至10のいずれかに記載のプリント基板。
12. 前記絶縁膜の上に金属薄膜を形成させていることを特徴とする請求項7乃至11のいずれかに記載のプリント基板。
13. 前記所定の回路パタ−ン、メッキした回路パターン及び前記金属薄膜の面上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁膜として形成しことを特徴とする請求項7乃至12のいずれかに記載のプリント基板。
14. （Ａ）導電性薄板又は箔を蒸着用型に仮止めする工程；
    （Ｂ）前記導電性薄板又は箔の一方の面上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁基体として蒸着する工程；
    （Ｃ）前記絶縁基体が蒸着した前記導電性薄板又は箔を前記蒸着用型から剥離する工程；
    （Ｄ）前記絶縁基体が蒸着した前記導電性薄板又は箔の前記蒸着用型よりはみ出した余白部分を裁断する工程；
    （Ｅ）前記導電性薄板又は箔に回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成する工程；
    （Ｆ）前記回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成した絶縁基体を蒸着用型に仮止めする工程；
    （Ｇ）前記回路パタ−ンもしくはサ−キット回路上に蒸着重合法により有機高分子材を絶縁膜として蒸着させる工程；
    （Ｈ）前記絶縁膜が蒸着した前記回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成した絶縁基体を前記蒸着用型から剥離する工程；
    （Ｉ）前記絶縁膜が蒸着した前記回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成した絶縁基体の前記蒸着用型よりはみ出した余白部分を裁断する工程；
    から成ることを特徴とするプリント基板の製造方法。
15. （Ａ）導電性薄板又は箔を蒸着用型に仮止めする工程；
    （Ｂ）前記導電性薄板又は箔の一方の面上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁基体として蒸着する工程；
    （Ｃ）前記絶縁基体が蒸着した前記導電性薄板又は箔を前記蒸着用型から剥離する工程；
    （Ｄ）前記絶縁基体が蒸着した前記導電性薄板又は箔の前記蒸着用型よりはみ出した余白部分を裁断する工程；
    （Ｅ）前記導電性薄板又は箔に回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成する工程；
    （Ｆ）前記回路パタ−ンもしくはサ−キット回路に導電性材料をメッキする工程；
    （Ｇ）前記導電性材料をメッキした回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成した絶縁基体を蒸着用型に仮止めする工程；
    （Ｈ）前記回路パタ−ンもしくはサ−キット回路上に蒸着重合法により有機高分子材を絶縁膜として蒸着させる工程；
    （Ｉ）前記絶縁膜が蒸着した前記導電性材料をメッキした回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成した絶縁基体を前記蒸着用型から剥離する工程；
    （Ｊ）前記絶縁膜が蒸着した前記導電性材料をメッキした回路パタ−ンもしくはサ−キット回路を形成した絶縁基体の前記蒸着用型よりはみ出した余白部分を裁断する工程；
    から成ることを特徴とするプリント基板の製造方法。
16. 前記導電性薄板又は箔は、銅、アルミ、金及び銀のいずれかであることを特徴とする請求項14乃至15いずれかに記載のプリント基板の製造方法。
17. 前記所定の回路パタ−ンの表面に酸化防止のためにニッケル及び又は金及び又は銀をメッキしたことを特徴とする請求項14乃至16いずれかに記載のプリント基板の製造方法。
18. 前記絶縁膜上に金属薄膜を形成することを特徴とする請求項14乃至17いずれかに記載のプリント基板の製造方法。
19. 前記有機高分子はポリイミド、ポリアミド及びポリ尿素のいずれかである
    ことを特徴とする請求項14乃至18いずれかにのいずれか記載のプリント基板の製造方法。

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