JP2007281000A

JP2007281000A - 配線回路基板およびその製造方法

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Publication number: JP2007281000A
Application number: JP2006101784A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Motogami; 満本上
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2026-04-03
Also published as: US20070227764A1; CN101052266A; JP4757079B2; CN101052266B; US7375286B2

Abstract

【課題】屈曲性が確保されるとともに特性インピーダンスのばらつきが防止されかつ特性インピーダンスの低減が可能な配線回路基板およびその製造方法を提供することである。
【解決手段】ベース絶縁層１の一面に、複数のストライプ状の配線パターン２が平行に並ぶように形成されている。各配線パターン２は、導電層２ａおよび配線層２ｂの積層構造を有する。一方、ベース絶縁層１の他面には、金属薄膜３が形成され、金属薄膜３上には、複数のストライプ状のグランドパターン４が平行に並ぶように形成されている。上記の配線パターン２およびグランドパターン４は、ベース絶縁層１を挟んで互いに対向しないように千鳥状に配置されている。すなわち、配線パターン２間の領域に対向するように、グランドパターン４が配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、配線回路基板およびその製造方法に関する。

電子機器の可動部等には、屈曲可能なフレキシブル配線回路基板が用いられる。フレキシブル配線回路基板は、例えば、絶縁層の一面に導体からなる配線パターンが形成され、他面にグランド層が形成された構造を有する。配線パターンは種々の電子部品に接続され、これら電子部品間の電気信号を伝送する。

このフレキシブル配線回路基板においては、グランド層に種々の工夫を施すことにより、屈曲性が確保されている。

図８には、従来のフレキシブル配線回路基板の一例が示される（特許文献１参照）。以下、フレキシブル配線回路基板を配線回路基板と略記する。

図８（ａ）は、配線回路基板の信号配線面の平面図であり、図８（ｂ）は、配線回路基板のグランド配線面の平面図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）および図８（ｂ）の配線回路基板におけるＡ−Ａ線断面図であり、図８（ｄ）は、図８（ａ）および図８（ｂ）の配線回路基板におけるＢ−Ｂ線断面図である。

図８に示すように、配線回路基板３０は、ベース３３を有する。ベース３３の一面には信号線３１およびグランド線３２が配置された表層（図８（ａ）参照）が形成され、ベース３３の他面にはグランド面３７ａ，３７ｂおよびグランド線３８が配置された裏層（図８（ｂ）参照）が形成されている。

また、配線回路基板３０の所定の領域には曲げ部３５が設けられ、曲げ部３５の両側に延びるように平面部３６ａ，３６ｂが設けられる。

図８（ａ）に示すように、表層において、信号線３１およびグランド線３２は、配線回路基板３０の長手方向に沿って所定の間隔で配置されている。

図８（ｂ）に示すように、裏層において、グランド面３７ａ，３７ｂは、平面部３６ａ，３６ｂに設けられており、グランド線３８は、曲げ部３５に設けられている。グランド線３８は、グランド面３７ａ，３７ｂを電気的に接続している。

ここで、図８（ｄ）に示すように、裏層のグランド線３８は、ベース３３を挟んで表層の信号線３１と対向しないように千鳥状に配置されている。

このように、表層の信号線３１と裏層のグランド線３８とが重複しないようにずらされた構造により、配線回路基板３０が曲げ部３５において折り曲げられた場合でも、配線回路基板３０が割れにくくなり、また、信号線３１およびグランド線３８が断線しにくくなる。
特開２００４−０８８０２０号公報

配線パターンが高周波信号を伝送する場合には、配線パターンの特性インピーダンスと、配線パターンに接続される電子部品の入出力インピーダンスとを整合させる必要がある。これらが整合していない場合、配線パターンと電子部品との接続部において電気信号の一部が反射され、電気信号の伝達効率が低下する。

一般的に、配線パターンの特性インピーダンスは、配線パターンとグランド層とが対向する領域の面積に依存し、配線パターンとグランド層とが対向する領域の面積が小さくなるに従って配線パターンの特性インピーダンスが高くなる。

図８に示した従来のフレキシブル配線回路基板３０においては、表層の信号線３１と裏層のグランド層（グランド面３７ａ，３７ｂおよびグランド線３８を含む）とが対向する領域の面積が、平面部３６ａ，３６ｂにおいては大きくなり、曲げ部３５においては小さくなる。そのため、信号線３１の特性インピーダンスが曲げ部３５と平面部３６ａ，３６ｂとで大きく異なる。それにより、電気信号の伝達効率が低下する。

また、上記従来のフレキシブル配線基板３０においては、曲げ部３５における屈曲性が確保される一方で、平面部３６ａ，３６ｂの屈曲性が確保されない。そのため、曲げ部３５以外の領域を折り曲げて使用することができない。

これに対して、平面部３６ａ，３６ｂにおいても、グランド線３８を信号線３１に対して千鳥状に形成することが考えられる。

しかしながら、この場合にはグランド層（グランド線３８）と信号線３１とが対向する領域の面積が小さくなる。それにより、信号線３１の特性インピーダンスが高くなる。そのため、電子部品の入出力インピーダンスが低い場合において、信号線３１の特性インピーダンスと電子部品の入出力インピーダンスとを整合させることができない。

本発明の目的は、屈曲性が確保されるとともに特性インピーダンスのばらつきが防止されかつ特性インピーダンスの低減が可能な配線回路基板およびその製造方法を提供することである。

（１）第１の発明に係る配線回路基板は、絶縁層と、絶縁層の一面に所定間隔で形成された複数の配線パターンと、絶縁層の他面に形成された金属薄膜と、金属薄膜上に所定間隔で形成され、金属薄膜の厚みよりも大きい厚みを有する複数のグランドパターンとを備え、複数のグランドパターンは、絶縁層および金属薄膜を挟んで複数の配線パターン間の領域に対向するように配置されたものである。

第１の発明に係る配線回路基板においては、絶縁層の他面に金属薄膜が形成されるとともに、絶縁層および金属薄膜を挟んで複数の配線パターン間の領域に対向するようにグランドパターンが形成されるため、配線回路基板の屈曲性が確保されるとともに配線パターンの特性インピーダンスの低減が可能となる。

また、絶縁層の他面に金属薄膜が形成され、その金属薄膜上に複数のグランドパターンが形成されているので、配線パターンの特性インピーダンスのばらつきを低減することが可能になるとともに、任意の領域で配線回路基板を屈曲させることが可能になる。

（２）複数のグランドパターンは、複数の配線パターンに対向しないように配置されてもよい。この場合、配線回路基板の屈曲性がより向上される。

（３）複数の配線パターンは、絶縁層の一面にストライプ状に延び、複数のグランドパターンは、絶縁層の他面にストライプ状に延びてもよい。この場合、絶縁層の他面に金属薄膜が形成されるとともに、絶縁層および金属薄膜を挟んで複数のストライプ状の配線パターン間のストライプ状の領域に対向するようにストライプ状のグランドパターンが形成されるため、配線回路基板の屈曲性が確保されるとともに配線パターンの特性インピーダンスの低減が可能となる。

（４）金属薄膜の厚みは１μｍ以下であってもよい。この場合、配線回路基板の屈曲性を良好に維持しつつ配線パターンの特性インピーダンスを低減することができる。

（５）第２の発明に係る配線回路基板の製造方法は、絶縁層の一面に複数の配線パターンを所定間隔で形成する工程と、絶縁層の他面に金属薄膜を形成する工程と、金属薄膜上に、金属薄膜の厚みよりも大きい厚みを有する複数のグランドパターンを絶縁層および金属薄膜を挟んで複数の配線パターン間の領域に対向するように形成する工程とを備えたものである。

第２の発明に係る配線回路基板の製造方法においては、絶縁層の他面に金属薄膜が形成されるとともに、絶縁層および金属薄膜を挟んで複数の配線パターン間の領域に対向するようにグランドパターンが形成されるため、配線回路基板の屈曲性が確保されるとともに配線パターンの特性インピーダンスの低減が可能となる。

本発明によれば、絶縁層の他面に金属薄膜が形成されるとともに、絶縁層および金属薄膜を挟んで複数の配線パターン間の領域に対向するようにグランドパターンが形成されるため、配線回路基板の屈曲性が確保されるとともに配線パターンの特性インピーダンスの低減が可能となる。

以下、本発明の一実施の形態に係るフレキシブル配線回路基板について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、フレシキブル配線回路基板を配線回路基板と略記する。

（１）配線回路基板の構成
図１および図２には、本発明の一実施の形態に係る配線回路基板の構成が示される。図１（ａ）は、配線回路基板１０の一面を示す平面図であり、図１（ｂ）は、配線回路基板１０の他面を示す平面図である。図２は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す配線回路基板１０のＸ−Ｘ線断面図である。

図１および図２に示すように、例えばポリイミドからなるベース絶縁層１の一面に、複数のストライプ状の配線パターン２が平行に並ぶように形成されている。各配線パターン２は、例えばクロムおよび銅からなる導電層２ａ、ならびに例えば銅からなる配線層２ｂの積層構造を有する。なお、ベース絶縁層１は、特許請求の範囲における絶縁層に相当する。

一方、ベース絶縁層１の他面には、例えばクロムおよび銅からなる金属薄膜３が形成され、金属薄膜３上には、例えば銅からなる複数のストライプ状のグランドパターン４が平行に並ぶように形成されている。

上記の配線パターン２およびグランドパターン４は、ベース絶縁層１を挟んで互いに対向しないように千鳥状に配置されている。すなわち、配線パターン２間の領域に対向するように、グランドパターン４が配置されている。

本実施の形態においては、金属薄膜３およびグランドパターン４がグランド層を構成する。

以下、配線パターン２が形成されるベース絶縁層１の面を表面と呼び、グランドパターン４が形成されるベース絶縁層１の面を裏面と呼ぶ。

（２）配線回路基板の製造方法
図３および図４は、配線回路基板１０の製造方法を説明するための工程断面図である。

まず、図３（ａ）に示すように、ベース絶縁層１の表面に、例えばスパッタリング法によりクロムおよび銅の積層膜からなる導電層２ａを形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、導電層２ａ上に所定のパターンの溝部Ｒ１を有するめっきレジスト２１を形成する。めっきレジスト２１は、例えば、ドライフィルムレジスト等により導電層２ａ上にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜を所定のパターンで露光し、その後、現像することにより形成される。

次に、図３（ｃ）に示すように、導電層２ａ上の溝部Ｒ１に、電解めっきにより配線層２ｂを形成する。配線層２ｂとしては、例えば銅が用いられる。

次に、図３（ｄ）に示すように、めっきレジスト２１を化学エッチング（ウェットエッチング）または剥離によって除去する。次に、図３（ｅ）に示すように、導電層２ａの露出する領域をエッチングにより除去する。これにより、導電層２ａおよび配線層２ｂからなる複数の配線パターン２（図１および図２参照）が形成される。

次に、図４（ｆ）に示すように、ベース絶縁層１の裏面に、例えばスパッタリング法によりクロムおよび銅の積層膜からなる金属薄膜３を形成する。

次に、図４（ｇ）に示すように、金属薄膜３上に所定のパターンの溝部Ｒ２を有するめっきレジスト２２を形成する。めっきレジスト２２は、例えば、ドライフィルムレジスト等により金属薄膜３上にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜を所定のパターンで露光し、その後、現像することにより形成される。

なお、めっきレジスト２２の溝部Ｒ２は、ベース絶縁層１を挟んで配線パターン２と対向しない領域に形成される。

次に、図４（ｈ）に示すように、金属薄膜３上の溝部Ｒ２に、電解めっきによりグランドパターン４を形成する。グランドパターン４は、例えば銅からなる。

次に、図４（ｉ）に示すように、めっきレジスト２２を化学エッチング（ウェットエッチング）または剥離によって除去する。これにより、図１および図２に示した配線回路基板１０が完成する。

（２−ａ）他の製造方法
図３および図４に示した配線回路基板１０の製造方法においては、配線パターン２をセミアディティブ法により形成したが、配線パターン２をサブトラクティブ法により形成してもよい。

図５は、配線回路基板１０の他の製造方法を説明するための工程断面図である。

まず、図５（ａ）に示すように、ベース絶縁層１の表面に、例えばスパッタリング法によりクロムおよび銅の積層膜からなる導電層２ａを形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように、電解めっきにより導電層２ａ上に例えば銅からなる配線層２ｂを形成する。

次に、図５（ｃ）に示すように、配線層２ｂ上に所定のパターンを有するエッチングレジスト２３を形成する。エッチングレジスト２３は、例えば、ドライフィルムレジスト等により配線層２ｂ上にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜を所定のパターンで露光し、その後、現像することにより形成される。

次に、図５（ｄ）に示すように、エッチングにより、エッチングレジスト２３の下の領域を除く導電層２ａおよび配線層２ｂの領域を除去する。次に、図５（ｅ）に示すように、エッチングレジスト２３を剥離液により除去する。これにより、導電層２ａおよび配線層２ｂからなる複数の配線パターン２が形成される。

その後、図４（ｆ）〜図４（ｉ）と同様の工程を経て、配線回路基板１０が完成する。

（２−ｂ）さらに他の製造方法
図３〜図５に示した配線回路基板１０の製造方法においては、グランドパターン４を電解めっきにより形成したが、グランドパターン４をスパッタリング法により形成してもよい。

図６は、配線回路基板１０のさらに他の製造方法を説明するための工程断面図である。

まず、図３（ａ）〜図３（ｅ）に示した工程、または図５（ａ）〜図５（ｅ）に示した工程により、ベース絶縁層１の表面に配線パターン２を形成する。続いて、図４（ｆ）に示した工程により、ベース絶縁層１の裏面に金属薄膜３を形成する。

次に、図６（ａ）に示すように、金属薄膜３上に所定のパターンの溝部Ｒ３を有するスパッタレジスト２４を形成する。スパッタレジスト２４は、例えば、ドライフィルムレジスト等により金属薄膜３上にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜を所定のパターンで露光し、その後、現像することにより形成される。なお、スパッタレジスト２４の溝部Ｒ３は、図４（ｇ）に示しためっきレジスト２２の溝部Ｒ２と同様の領域に形成される。

次に、図６（ｂ）に示すように、スパッタリング法により溝部Ｒ３内にグランドパターン４を形成する。このとき、スパッタレジスト２４上に、グランドパターン４と同様の材料からなるスパッタ層４ａが形成される。

次に、図６（ｃ）に示すように、スパッタレジスト２４およびスパッタレジスト２４上のスパッタ層４ａを剥離液により除去する。これにより、金属薄膜３上にグランドパターン４が形成され、配線回路基板１０が完成する。

なお、金属薄膜３の厚みは、０．０５μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。この場合、配線回路基板１０の屈曲性を良好に維持しつつ配線パターン２の特性インピーダンスを低減することが可能となる。

配線パターン２の厚みは、５μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。また、金属薄膜３およびグランドパターン４の厚みの合計は、５μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。

また、図３〜図６に示したように、配線回路基板１０の製造方法においては、ベース絶縁層１の表面に配線パターン２を形成した後、裏面に金属薄膜３およびグランドパターン４を形成することが好ましいが、ベース絶縁層１の裏面に金属薄膜３およびグランドパターン４を形成した後、表面に配線パターン２を形成してもよい。

（３）本実施の形態の効果
本実施の形態では、ベース絶縁層１の裏面に金属薄膜３が形成されるとともに、グランドパターン４が配線パターン２間の領域に対向するように形成される。それにより、配線回路基板１０の屈曲性が確保されるとともに配線パターン２の特性インピーダンスの低減が可能となる。

また、ベース絶縁層１の裏面において、金属薄膜３上に複数のグランドパターン４が形成されているので、配線パターン２の特性インピーダンスのばらつきが低減されるとともに、任意の領域で配線回路基板１０を屈曲させることが可能となる。

（４）他の実施の形態
上記実施の形態においては、グランドパターン４が配線パターン２間の領域に対向しかつ配線パターン２に対向しないように配置されるが、配線回路基板１０の屈曲性が十分に確保されていれば、グランドパターンの一部が配線パターン２に対向していてもよい。

金属薄膜３に、例えば格子状またはスリット状の開口を形成してもよい。この場合、開口の数または開口の大きさを調整することにより、配線パターン２と金属薄膜３とが対向する領域の面積を調整することができる。

ここで、上記のように、配線パターン２の特性インピーダンスは、配線パターン２とグランド層（金属薄膜３およびグランドパターン４）とが対向する領域の面積に依存する。

したがって、開口の数または大きさを調整することにより、配線パターン２の特性インピーダンスを調整することができる。それにより、電子部品の種々の入出力インピーダンスに対して、配線パターン２の特性インピーダンスを整合させることが可能となる。

ただし、金属薄膜３に開口が不規則に形成されていると、配線パターン２の特性インピーダンスにばらつきが生じる。そのため、開口は金属薄膜３に規則的かつ均一に形成されることが好ましい。

配線パターン２を覆うように上記の絶縁材料からなるカバー層を形成してもよい。同様に、グランドパターン４を覆うように上記の絶縁材料からなるカバー層を形成してもよい。この場合、配線パターン２またはグランドパターン４の損傷を防止することができる。

ベース絶縁層１の材料は、ポリイミドに限らず、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルニトリルフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム等の他の絶縁材料を用いてもよい。

配線パターン２およびグランドパターン４の材料は、銅に限らず、銅合金、金、アルミニウム等の他の金属材料を用いてもよい。また、配線パターン２の材料とグランドパターン４の材料とは、異なっていてもよい。

金属薄膜３は、クロムおよび銅からなる二層構造に限らず、例えば銅のみの単層構造であってもよい。

導電層２ａは、クロムおよび銅からなる二層構造に限らず、例えば銅のみの単層構造であってもよい。

また、電解めっきにより配線層２ｂを形成する代わりに、他の方法により配線層２ｂを形成する場合には、導電層２ａは形成しなくてもよい。

ここで、導電層２ａを形成しない場合の配線パターンの形成方法について説明する。図７は、配線パターンの他の形成方法を説明するための工程断面図である。

まず、図７（ａ）に示すように、薄膜状の配線層２ｂを用意する。次に、図７（ｂ）に示すように、配線層２ｂの一面（裏面）に、例えばラミネートまたは塗布によりベース絶縁層１を形成する。

次に、図７（ｃ）に示すように、配線層２ｂの他面（表面）に所定のパターンを有するエッチングレジスト２５を形成する。次に、図７（ｄ）に示すように、エッチングにより、エッチングレジスト２５の下の領域を除く配線層２ｂの領域を除去する。

次に、図７（ｅ）に示すように、エッチングレジスト２５を剥離液により除去する。これにより、配線層２ｂのみからなる複数の配線パターン２Ａが形成される。

このように、例えばラミネートまたは塗布により配線層２ｂおよびベース絶縁層１の積層構造を形成する場合には、導電層２ａを形成しなくてもよい。

（５）実施例
（実施例）
実施例では、図１および図２に示した構成を有する配線回路基板を作製した。

なお、ベース絶縁層１の厚みは、２５μｍとし、配線パターン２の厚みは、１８μｍとした。また、金属薄膜３の厚みは１μｍとし、グランドパターン４の厚みは、１７μｍとした。

（比較例）
比較例では、金属薄膜３を形成しない点を除いて、実施例と同様の構成を有する配線回路基板を作製した。

（評価）
入出力インピーダンスが５０Ωの電子部品を実施例および比較例の配線回路基板に接続して使用し、電気信号の反射を調べた。

電子部品を実施例の配線回路基板に接続して使用した際には、電気信号の反射が発生しなかった。それに対して、電子部品を比較例の配線回路基板に接続して使用した際には、電気信号の反射が発生した。

また、実施例および比較例の配線回路基板において、それぞれの配線パターン２の特性インピーダンスを調べた。その結果、実施例の配線回路基板における配線パターン２の特性インピーダンスは約５０Ωであった。一方、比較例の配線回路基板における配線パターン２の特性インピーダンスは約８０Ωであった。

このように、ベース絶縁層１の裏面において、グランドパターン４とともに金属薄膜３を形成することにより、配線パターン２の特性インピーダンスを十分に低減することが可能であることがわかった。

本発明は、電子部品が実装される種々の配線回路基板に有効に利用できる。

本実施の形態に係る配線回路基板の構成を示す図である。本実施の形態に係る配線回路基板の構成を示す図である。配線回路基板の製造方法を説明するための図である。配線回路基板の製造方法を説明するための図である。配線回路基板の製造方法を説明するための図である。配線回路基板の製造方法を説明するための図である。配線回路基板の製造方法を説明するための図である。従来の配線回路基板の構成を示す図である。

符号の説明

１ベース絶縁層
２，２Ａ配線パターン
３金属薄膜
４グランドパターン
１０配線回路基板

Claims

絶縁層と、
前記絶縁層の一面に所定間隔で形成された複数の配線パターンと、
前記絶縁層の他面に形成された金属薄膜と、
前記金属薄膜上に所定間隔で形成され、前記金属薄膜の厚みよりも大きい厚みを有する複数のグランドパターンとを備え、
前記複数のグランドパターンは、前記絶縁層および前記金属薄膜を挟んで前記複数の配線パターン間の領域に対向するように配置されたことを特徴とする配線回路基板。
前記複数のグランドパターンは、前記複数の配線パターンに対向しないように配置されたことを特徴とする請求項１記載の配線回路基板。
前記複数の配線パターンは、前記絶縁層の一面にストライプ状に延び、前記複数のグランドパターンは、前記絶縁層の他面にストライプ状に延びることを特徴とする請求項１または２記載の配線回路基板。
前記金属薄膜の厚みは１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配線回路基板。
絶縁層の一面に複数の配線パターンを所定間隔で形成する工程と、
前記絶縁層の他面に金属薄膜を形成する工程と、
前記金属薄膜上に、前記金属薄膜の厚みよりも大きい厚みを有する複数のグランドパターンを前記絶縁層および前記金属薄膜を挟んで前記複数の配線パターン間の領域に対向するように形成する工程とを備えたことを特徴とする配線回路基板の製造方法。