JP2008166413A - フレキシブル基板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な工程で製造でき、かつ、信頼性の高いフレキシブル基板の製造方法を提供する。
【解決手段】フレキシブルフィルム（１０）に形成された複数の貫通孔（２０）を覆うように配線パターン（１３）を形成し、配線パターン（１３）上に配置された加圧シート（１４）を押圧することによって、配線パターン（１３）は貫通孔（２０）内で予め少なくとも一方の配線パターン（１３）に形成された導電性ペースト（１６）を介して相互接続される。
【選択図】図２

Description

本発明は、フレキシブル基板およびその製造方法に関し、さらに詳述すれば、極めて薄厚で屈曲自在なフレキシブルフィルム層の両主面に形成された配線パターンを互いに接続する層間接続の方法、およびその層間接続されたフレキシブル基板に関する。

従来より、携帯電話に代表されるような電子機器においては、薄型軽量化の要求およびデザインの高自由化の要求に応えて、薄厚で柔軟なフレキシブル基板が用いられている。このようなフレキシブル基板は、通常、厚さが９０μｍ程度のフィルム状の絶縁体の上に、厚さが２０μｍから５０μｍ程度の導体箔が形成されて構成されおり、厚さが０．３ｍｍから１．６ｍｍ程度の一般的なリジッド基板に比べて、遙かに薄くかつ、形状の自由度も高い。

図９を参照して、一般的なフレキシブル基板の製造方法について説明する。先ず、図９（ａ）に示すように、ポリイミド等の熱可塑性フレキシブルフィルム１０１に、ドリルを用いた穿孔またはレーザ加工により、貫通孔１０２が形成される。次に、図９（ｂ）に示すように、スクリーン印刷法またはメッキ法により、貫通孔１０２に銅ペーストなどの導電性材料１０３が充填される。

そして、図９（ｃ）に示すように、フレキシブルフィルム１０１の両主面上にプレス処理により銅箔等の導電性金属箔１０４を貼り合せる。その後、図９（ｄ）に示すように、フレキシブルフィルム１０１の両主面に貼り合わされた導電性金属箔１０４にフォトエッチングを施されて、所定の配線パターン１０５が形成される。結果、領主面のそれぞれに形成された配線パターン１０５がフレキシブルフィルム１０１の層を跨って接続（以降、「層間接続」と称す）されたフレキシブル基板１００が得られる。

しかしながら、上述のフレキシブル基板製造方法では、配線パターンの層間接続の準備として、貫通孔１０２の形成工程、および貫通孔１０２への導電性材料１０３の充填工程が必要である。貫通孔１０２の形成工程にはドリルまたはレーザ加工装置が必要とされ、導電性材料の充填工程ではスクリーン印刷やメッキ処理を行う設備が必要とされ、コストや生産効率が損なわれる。

また、フレキシブルフィルム１０１のように肉厚が９０μｍ前後程度と非常に薄いフィルム基材に設けられた貫通孔１０２にスクリーン印刷法などにより導電性ペーストを充填する場合に、スキージ（不図示）自身やフィルム基材のたわみに起因する導電性材料１０３の充填不良が生じる。そのような充填不良としては、例えば、導電性材料１０３の貫通孔１０２への充填量の過不足や不均一な充填がある。また、導電性材料１０３が充填されたフレキシブルフィルム１０１を充填テーブル（不図示）から取り外される時に、導電性材料１０３の一部或いは全部がテーブルに残って、貫通孔１０２側では導電性材料１０３の欠損が発生する。このような充填不良が、配線パターン１０５と導電性材料１０３との間の初期の接続抵抗の不安定を招く。

上述の問題を解消するべく、貫通孔に導電性材料を充填しないで層間接続する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。そのような方法の１つとしては、少なくとも１つ以上の穿孔穴を有する高分子絶縁基板の両主面に銅箔を熱圧着する工程と、エッチングにより回路パターンを形成する工程と、穿孔穴を通じて絶縁基板の両主面上の銅箔を溶接する工程を有するスルーホール導通形成法（特許文献３）が知られている。

さらなる方法としては、絶縁性基板の両主面をつなぐように貫通孔が形成され、両主面のそれぞれには貫通孔を覆うように回路パターンが設けられている。そして、貫通孔上の回路パターンが互いに押しつけられて接合される方法（特許文献４）がある。以下に、図１１を参照してこの方法について具体的に説明する。

図１１（ａ）に示すように、ポリイミド等の絶縁性樹脂からなるフレキシブルフィルム３０１に貫通孔３０２を設け、フレキシブルフィルム３０１の両主面のそれぞれに接着層３０３を形成する。次に、図１１（ｂ）に示すように、接着層３０３が形成されたフレキシブルフィルム３０１の両主面のそれぞれに、銅箔３０４を熱圧着する。

そして、図１１（ｃ）に示すように、フレキシブルフィルム３０１の両主面上の銅箔３０４をフォトエッチングして、所要の配線パターン３０５を形成する。その後、図１１（ｄ）に示すように、一対の溶接端子３０６を配線パターン３０５に押し当てて変形させ、貫通孔３０２を通じて接触点３０７を溶接することにより、フレキシブル基板３００の両主面上の配線パターン３０５の層間接続がなされる。

さらに、上述の技術とは異なり、配線パターンの接合処理のための貫通孔を事前形成処理を必要としないで層間接続する方法（特許文献１、特許文献２）も提案されている。そのような方法の１つとしては、熱可塑性樹脂系基材の両主面上に回路パターンを形成する工程と熱可塑性樹脂系基材の両主面上の回路パターンを接続される工程を有するプリント配線板の製造方法（特許文献２）が知られている。

図１０を参照して、プリント配線板の製造方法について用いて具体的に説明する。先ず、図１０（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂フィルム２０１の両主面に、銅箔２０２を熱圧着する。次に、図１０（ｂ）に示すように、一対の加圧板２０３の凸部２０４を加熱ヒータ２０５で、熱可塑性樹脂フィルム２０１の融点以上に加熱する。そして、加熱された凸部２０４を銅箔２０２の表面に押し付ける。

結果、図１０（ｃ）に示すように、熱可塑性フィルム２０１上の凸部２０４が押し付けられた部分が局部的に溶融するとともに、凸部２０４により加圧されて銅箔２０２の部分が局部的に変形して互いに押しつけられて圧接される。そして、図１０（ｄ）に示すように、銅箔２０２をフォトエッチングして、所要の配線パターン２０７を形成することにより、熱可塑性樹脂フィルム２０１の両主面上の配線パターン２０７が層間接続されたフレキシブル基板２００が得られる。

上述のプリント配線板の製造方法に類似した方法で、熱可塑性樹脂を含む絶縁シートの両主面に導電路層を配し、前記絶縁シートの少なくとも１方の主面に局所的に加熱と加圧する事により基板の両主面上の回路が層間接続された機構（特許文献１）も知られている。

上述のプリント配線板の製造方法においては、層間接続処理のための貫通孔を事前に形成する工程を必要としない。つまり、加熱された凸部２０４を銅箔２０２に押し当てることによって、熱可塑性樹脂フィルム２０１を溶断して銅箔２０２を圧接して層間接続している。言い換えれば、凸部２０４による銅箔２０２の押しつけ動作と同時に貫通孔を形成している。このように、貫通孔に導電性材料を充填する工程を省き、簡単な工程で配線パターンの層間接続を行なうことができ、フレキシブル基板の製造コストを低減できる。

上述の方法は、それぞれ上述のごとく厚さが９０μｍ程度のフィルム状基板に回路パターンが設けられたフレキシブル基板の層間接続に実用化されている。
特開平９−２８３８８１号公報 特開平６−１８８５６０号公報 特開平３−２４１７８７号公報 特開平２−１２２５８９号公報

従来の方法は、上述のごとく厚さが９０μｍ程度のフィルム状基板に回路パターンが設けられたフレキシブル基板の層間接続技術として実用化されている。しかし、本発明が対象とするフレキシブル基板ではフィルム基材の厚さが２〜１６μｍ程度と、従来の厚さ９０μ程度のフィルム基材と比べて非常に薄く柔軟で屈曲性が富む一方、機械的強度が不足している。そのために、従来の方法を本発明が対象とする薄型のフレキシブル基板に適応すると以下に述べるような問題が生じる。

貫通孔に導電性材料を充填する方法においては、本発明で対象とされるフィルム基材の薄さゆえに、貫通孔が導電性材料を保留するに十分な高さを確保することが難しい。また、スキージで導電性材料を貫通孔に充填する際に、フィルム基材が容易に変形してしまい導電材料を正しい形状に充填できない。さらに、フィルム基材が薄く柔軟なために、層間接続処理時にフィルム基材を正しい姿勢で保持することが非常に困難である。

また、熱可塑性樹脂フィルムを溶断させる方法においては、製造されるフレキシブル基板の耐熱性が著しく低い。それゆえに、使用されるフィルム素材の薄さと相まって、製造されたフレキシブル基板は電子部品等のデバイスを搭載する際のリフローなどの熱処理に耐えることができない。仮に、熱処理に耐えてフレキシブル基板として製造できたとしても、耐熱性が要求される用途に適さない。

上述したような、本発明で対象とされる薄型のフレキシブル基板の製造に適用された場合に予期される問題に加えて、従来のフレキシブル基板の製造に適用されて場合にも以下に述べるような困難さがある。導電性材料を充填する方法では、貫通孔に対して一対の溶接端子を位置合わせをする工程があり、フレキシブル基板回路の微細化に伴い精確な位置合わせ精度が要求されるので作業が大変である。さらに、貫通孔位置はフレキシブル基板の種類毎に設けられる配線パターンに応じて多様である。
そのために、一対の溶接端子も全ての貫通孔に対応して多様な位置に移動させる必要があり、作業工数が大きくなるなお、全ての貫通孔で一度に溶接するためには、一対の溶接端子を全ての貫通孔に対応する位置に配置しなくてはならず、装置がフレキシブル基板の種類毎に専用となりコストを押し上げる。熱可塑性樹脂フィルムを溶断させる方法においても、銅箔の圧接部に対して一対の凸部を位置に関しては、溶接端子に関するのと同様の問題がある。

よって本発明は、上述の問題に鑑みて、簡単な工程で製造でき、かつ、信頼性の高いフレキシブル基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、フレキシブル基板の製造方法であって、
フィルム基材の両主面のそれぞれに接着層を有するフレキシブルフィルムに複数の貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔を覆うように、前記フレキシブルフィルムの両主面のそれぞれに配線パターンを形成する工程と、
前記配線パターンの少なくとも一方で、前記貫通孔を覆う部分に導電性材料からなる突起状導電体を設ける工程と、
前記両主面のそれぞれに形成された前記配線パターンの少なくとも１つの上に加圧シートを配置する工程と、
前記加圧シートを前記主面に対して押圧することによって、前記主面のそれぞれに形成された配線パターンを前記貫通孔内で相互接続させる工程とを含み、
前記加圧シートは押圧により変形して前記貫通孔の内部に入り込むと共に前記配線パターンの少なくとも一方を押圧して、当該配線パターンは前記突起状導電体を介して当該貫通孔内で接続されることを特徴とする。

前記加圧シートの押圧は、前記複数の貫通孔が位置する領域を含む範囲において押圧することにより、前記それぞれの配線パターンは前記突起状導電体を介して当該複数の貫通孔内で一括して相互接続されることが望ましい。

前記突起状導電体は、導電性ペーストで形成されることが望ましい。

前記導電性ペーストは、導電性粉末と有機バインダ成分を含有すること特徴とするが望ましい。

前記導電性粉末は、金、銀、銅、ニッケル、錫、および鉛から含むグループから選ばれる少なくとも１種以上を含有することが望ましい。

前記有機バインダは熱硬化性樹脂を含み、当該熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂、シアネート樹脂およびフェノール樹脂を含むグループから選ばれる少なくとも１種以上であることが望ましい。

前記配線パターンは、前記接着層の表面にキャリアシート上に形成された配線パターンを転写すると供に、当該接着層内に埋め込まれることによって形成されることが望ましい。

前記フィルム基材は、前記接着層より薄いことを特徴とするが望ましい。

前記フィルム基材は、少なくともアラミドおよびポリイミドの何れかで形成されていることが望ましい。

前記接着層は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、およびアクリル樹脂と、当該エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、およびアクリル樹脂を変成させた樹脂とを含むグループから選択される少なくとも１種類の樹脂から形成されていることが望ましい。

前記接着層の厚さは、前記フィルム基材の厚さの１．１倍から８倍の範囲内であることが望ましい。

前記接着層の厚さは、前記フィルム基材の厚さの１．２倍から６倍の範囲内であることが望ましい。

前記接着層の厚さは３μｍから８０μｍの範囲内であり、前記フィルム基材の厚さは２μｍから１６μｍの範囲内であることが望ましい。

前記配線パターンの厚さは、前記接着層の厚さの４０％から１００％の範囲内にあることが望ましい。

前記配線パターンの厚さは、前記接着層の厚さの８０％から９０％の範囲内にあることが望ましい。

前記貫通孔の直径は、３０μｍから２００μｍの範囲内にあることが望ましい。

前記貫通孔の直径は、５０μｍから１００μｍの範囲内にあることが望ましい。

本発明は、フレキシブル基板であって、
フィルム基材と、
前記フィルム基材の両主面のそれぞれに形成された接着層と、
前記フィルム基材および前記接着層に形成された貫通孔と、
前記接着材層のそれぞれの表面に埋め込まれた配線パターンと、
前記配線パターンの少なくとも一方に形成された導電ペーストを備え、
前記配線パターンの少なくとも一方は前記貫通口の内面側に押し込まれて前記導電性ペーストを介して前記配線パターンの一部分が相互に接合している。

本発明に係るフレキシブル基板の製造方法においては、接合部の位置合わせすることなく、貫通孔内での配線パターンの層間接続が実現でき、簡単な工程で、信頼性の高い薄型のフレキシブル基板を得ることができる。

（第１の実施の形態）
以下に、図１、図２、図３、図４、図５、および図６を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るフレキシブル基板の製造方法およびその方法について説明する。本発明は上述のように、厚さが１６μｍ以下の極めて薄いフィルム基材の両主面上に形成された回路パターン同士が層間接続された構成されるフレキシブル基板の製造方法に関するものである。

図１に示す断面図を参照して、本実施の形態に掛かる方法で製造されたフレキシブル基板について説明する。フレキシブル基板１は、フィルム基材１１、接着層１２、配線パターン１３、および導電性ペースト１６を含む。フィルム基材１１の両主面上に形成された接着層１２に、配線パターン１３が埋入するように設けられる。同図において、接着層１２もフィルム基材１１の上部に位置する接着層１２を第１の接着層１２ａと呼び、フィルム基材１１の下部に位置する接着層１２を第２の接着層１２ｂと呼んで、必要に応じてそれぞれを識別する。同様に、フィルム基材１１の上部に位置する配線パターン１３を第１の配線パターン１３ａと呼び、フィルム基材１１の下部に位置する配線パターン１３を第２の配線パターン１３ｂと呼んで、必要に応じてそれぞれを識別する。

フィルム基材１１と接着層１２には、それぞれの厚さ方向、つまりフィルム基材１１の主面に対して概ね垂直方向に延在して、貫通孔２０が設けられている。第１の配線パターン１３ａと第２の配線パターン１３ｂは貫通孔２０を通じて対向して埋入するように設けられ、導電性ペースト１６を介して層間接続されている。

フレキシブル基材１１の厚さＴ１１は、接着層１２（第１の接着層１２ａおよび第２の接着層１２ｂのそれぞれ）の厚さＴ１２よりも小さいことが望ましい。例えば、厚さ比（Ｔ１２／Ｔ１１）は１．１〜８、より好ましくは１．２〜６である。また、フィルム基材１１の厚さＴ１１は２〜１６μｍ、接着層１２の厚さＴ１２は３〜８０μｍである。

このような構成は、フレキシブル基板１の屈曲性または摺動屈曲性を良好にする。例えばフレキシブル基板１が折り曲げられるような場合では、フィルム基材１１および埋設された配線パターン１３に加えられる応力が低弾性率の接着層１２で緩和されるからである。

また、フィルム基材１１としては、アラミドフィルムまたはポリイミドフィルム等を用いることが好ましい。特に、アラミドフィルムは、表面平滑性、低吸水性および寸法安定性に優れている上、更に厚さが薄い場合であっても、高い弾性強度を有していることから、フィルム基材１１の薄膜化に適している。

さらに、接着層１２としては、多層化に際してフレキシブルフィルム間の密着性を高めるために接着性および配線パターン１３を埋設する機能を有していることが好ましい。そのような材質としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂およびそれらを変成した樹脂からなる群から選択される少なくとも１種類の樹脂が好適である。

配線パターン１３の材質は、導電性材料であればよいが、金、銀、銅およびニッケルから選択される少なくとも１種以上を含有する金属材料から形成されることが好ましい。特に、圧延銅箔は屈曲性に優れ、薄膜化に適しており、後ほど詳述する本発明に係る方法によるフレキシブル基板１の製造中処理中ばかりでなく、フレキシブル基板１の完成後の使用中においても、配線パターン１３が破断することなく、安定した配線パターン１３の相互接続を得ることができる。

配線パターン１３の厚さＴ１３は、フレキシブル基板１の用途に応じて適宜決定されるものの、３〜１８μｍ程度であることが好ましい。配線パターン１３は膜状に形成されていることが好ましい。また、貫通孔２０の口径Ｄ２０は３０〜２００μｍが好ましい。より薄型で高密度配線を有するフレキシブル基板１を実現するために、厚さＴ１３は３〜１２μｍであること、口径Ｄ２０は５０〜１００μｍであることがより好ましい。

次に、図２を参照して、フレキシブル基板１の製造方法を主な行程毎に具体的に説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、フィルム基材１１と、フィルム基材１１の両主面上に形成された接着層１２（第１の接着層１２ａおよび第２の接着層１２ｂ）で構成されたフレキシブルフィルム１０に、炭酸ガスレーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、およびエキシマレーザ等の加工装置を用いて所定数（図２では２個）の貫通孔２０が形成される。なお、レーザ加工による貫通孔２０の形成に用いるは、貫通孔２０の直径Ｄ２０の大きさに応じて最適な加工法が選択される。

本実施の形態においては、フィルム基材１１に４μｍのアラミドフィルムを使用し、接着層１２には厚さ１０μｍの熱硬化型エポキシ樹脂を塗布した後に乾燥させて半硬化状態にあるエポキシ樹脂付きアラミドシートを用いる。また、フレキシブルフィルム１０には、ＵＶ−ＹＡＧレーザ加工により、Ｄ２０＝１００μｍの貫通穴２０を形成する。

次に、図２（ｂ）に示すようにキャリアシート１５に接着された導電性薄膜材料をフォトマスクした後に、エッチングして２枚の配線パターン１３（第１の配線パターン１３ａおよび第２の配線パターン１３ｂ）を形成する。なお、第１の配線パターン１３ａおよび第２の配線パターン１３ｂはそれぞれフレキシブル基板１（フレキシブルフィルム１０）の表面（図２において、フィルム基材１１の上部）および裏面（図２において、フィルム基材１１の下部）に配置されるものであることは上述のとおりである。

本実施の形態においては、厚さＴ１５が５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）上に、厚さ（Ｔ１３）が９μｍの銅の導電性薄膜を形成した後、表面に表面粗さＲａ０．７μｍ程度の粗化処理を施した転写形成材によりフォトマスクし、エッチングにより配線パターン１３が形成される。

次に、図２（ｃ）に示すように、第１の配線パターン１３ａおよび第２の配線パターン１３ｂの少なくとも一方（図２においては、第１の配線パターン１３ａが例示）の層間接続部位（以下、「ビア」）に対応した部分（以下、「ランド」）の上にスクリーン印刷法、バンプ形成法、およびインクジェツト法等のリソグラフ工程を用いて、適正量な導電性ペースト１６が適正な形状に塗布される。そして、塗布された導電性ペースト１６が硬化しない温度で乾燥されて、半硬化状態にされる。

導電性ペースト１６の塗布面積は、貫通孔２０に対応した配置を考慮して決定されるが、貫通孔２０の口径Ｄ２０の１／２〜１／４程度が好ましい。導電性ペースト１６の厚さＴ１６は、貫通孔２０の大きさ、配線パターン１３の厚さＴ１３や押圧による配線パターン１３の押し込み量に応じて適正に定められる。なお、貫通孔２０の大きさとは、貫通孔２０の口径Ｄ２０と、貫通孔２０の高さＨ２０（Ｔ１２ａ＋Ｔ１１＋Ｔ１２ｂ）で決まる。

導電性ペースト１６は、導電性粉末と有機バインダ成分を含有すると共に、導電性粉末は金、銀、銅、ニッケル、錫、および鉛から選ばれる少なくとも１種以上を含有することが好ましい。また、有機バインダは、熱硬化性樹脂を含んでなり、熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂、シアネート樹脂およびフェノール樹脂から選ばれる少なくとも１種以上であることが好ましい。

本実施の形態では層間接続部に対応して選択的に開口部を設けたメタルマスク（不図示）を用いてスクリーン印刷機により導電性ペースト１６を形成した後、８０℃で３０分間乾燥した。なお、導電性ペースト１６は、具体的には、小径孔（貫通孔２０）に対応することを考慮して、平均粒径１μｍの銅粉７０重量％、樹脂成分としてのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１０重量％、およびエポキシ樹脂の硬化剤としてのアミンアダクト硬化剤３重量％とブチルカルビトールアセテート１７重量％とを３本ロールで混練したものを用いている。

次に、図２の（ｄ）に示すように、フレキシブルフィルム１０の両主面に、キャリアシート１５上に形成した第１の配線パターン１３ａおよび第２の配線パターン１３ｂがフレキシブルフィルム１０に対向して接する様に配置される。なお、第１の配線パターン１３ａ上に設けられた導電性ペースト１６は、予めフレキシブルフィルム１０の貫通孔２０に対応した所定の位置に適合するように位置合わせをして積層されていることは図２（ｃ）を参照して述べたとおりである。具体的には、パターン認識が付加されたアライメント積層機（不図示）を用いて順次、積層を行い仮止め固定する。

次に、図２（ｅ）に示すように、貫通孔２０を覆うように、フレキシブルフィルム１０の両主面上に配線パターン１３を設ける。ここで、配線パターン１３は、接着層１２内に埋め込まれていることが好ましい。これにより、両主面に設けられる第１の配線パターン１３ａおよび第２の配線パターン１３ｂにできる中空部２１を小さくすることができる。配線パターン１３の接着層１２内への埋め込みは、例えば、配線パターン１３を予め形成したキャリアシート１５を、接着層１２の表面に圧着させ、配線パターン１３を接着層１２に転写し、キャリアシート１５を剥離することによって行なう。具体的には、真空ラミネート装置（不図示）を用いて８０℃／０．８ＭＰａ／５ｍｉｎの条件で配線パターン１３を接着層１２に埋め込みをした後、キャリアシートを剥離すればよい。

埋め込まれる配線パターン１３の厚さＴ１３は接着層１２の厚さＴ１２の４０〜１００％であることが好ましく、より好ましくは８０〜９５％である。フレキシブルフィルム１０が薄いことや、配線パターン１３を接着層１２に埋め込むことにより表裏の配線パターンの間隔が狭くなり、接続部位の配線パターン同士の接合がしやすくなる。

そして、図２（ｆ）に示すように、フレキシブルフィルム１０の第１の配線パターン１３ａの上に第１の加圧シート１４ａが配され、第２の配線パターン１３ｂの下に第２の加圧シート１４ｂが配される。なお、加圧シート１４（第１の加圧シート１４ａおよび第２の加圧シート１４ｂ）は、厚さ方向に押圧されると弾性変形する特性を備えている。加圧シート１４の厚さＴ１４は、貫通孔２０の直径Ｄ２０よりも大きいことが好ましい。加圧シート１４は、厚さ方向に圧力が加えられると弾性変形する特性を備えた材料であればよく、例えば、ポリフッ化エチレンやポリエチレン等の柔軟に弾性変形する軟質シートが好ましい。

次に、図２（ｇ）に示すように、対向する２つの平行な金型１７ａおよび１７ｂで加圧シート１４を矢印で示す厚さ方向に押圧することによって、フレキシブルフィルム１０の両主面に形成された第１の配線パターン１３ａおよび第２の配線パターン１３ｂを貫通孔２０の内部に押し込むように、加圧シート１４が弾性変形する。この加圧シート１４の弾性変形した部分によって、第１の配線パターン１３ａおよび第２の配線パターン１３ｂを互いに変形して、導電性ペースト１６を介して圧接する。つまり、第１の配線パターン１３ａおよび第２の配線パターン１３ｂは、貫通孔２０において、導電性ペースト１６によって電気的に層間接続される。

つまり、フレキシブルフィルム１０（フレキシブル基板１）の主面に対して概ね垂直な方向に、加圧シート１４を均等に押圧することにより、フレキシブルフィルム１０の両主面全体で複数の貫通孔２０が位置する領域を含む範囲において、均一な圧力がかかり、配線パターン１３が導電性ペースト１６を介して複数の貫通孔２０内で同時かつ均質に接合される。このように、加圧シート１４を貫通孔２０に対応する部分を押圧しなくても、加圧シート１４を均等に加圧することによって、加圧シート１４は自然に貫通孔２０の内部に向かって自己整合的に緩やかに弾性変形する。

なお、加圧シート１４の弾性変形量は、第１の配線パターン１３ａおよび第２の配線パターン１３ｂを導電性ペースト１６を介して圧接させるに十分、例えば配線パターン１３をフィルム基材１１の厚さＴ１１の半分（Ｔ１１／２）程であればよい。本発明では層間接続の対象のなるフィルム基材１１の厚さＴ１１は１６μｍ以下と非常に小さいので、配線パターン１３の変形量も非常に小さい。それ故に、配線パターン１３は破断の恐れもなく、小さな加圧力で容易に安定的に変形させることができる。

なお、加圧シート１４を加圧する手段としては、均等に押圧できれば特に制限はなく、上述の金型１７ａおよび１７ｂ以外の適当な手段を用いることができる。例えば、真空プレス法、真空ラミネート法、および円筒ローラ加圧法等の加圧方法が採用できる。特に、積層時に空気（気泡）が噛み混んだ状態で押圧されると、フレキシブルフィルム１０の表面の平坦性が損なわれるので真空引き機能を有した真空プレス法や真空ラミネート法が好ましい。なお、本例においては、複数の貫通孔２０内で同時に接合される場合について述べているが、例えば円筒ローラ加圧法で押圧される場合には円筒ローラの移動に従って、順番に接合されても問題ないことは言うまでもない。この場合、加圧シート１４の複数の貫通孔２０が位置する領域を含む範囲にかかる圧力はローラの移動と供に変化するが、ここの貫通孔２０にかかる圧力は実質的に均一であり、当然配線パターン１３は導電性ペースト１６を介して複数の貫通孔２０内で同時かつ均質に接合される。

また、加圧シート１４の貫通孔２０での変形量は、貫通孔２０の直径Ｄ２０の大きさ、加圧シート１４の厚さＴ１４、加圧シート１４の材質や配線パターン１３である銅箔の厚さ（Ｔ１３）等の条件によって異なる。よって、第１の配線パターン１３ａと第２の配線パターン１３ｂとの隙間に介在する導電性ペースト１６の厚さＴ１６は接続抵抗の観点からできるだけ薄くなるように、加圧シート１４の加圧条件を設定することが好ましい。例えば真空ラミネート装置を用いて、加圧シート１４を１５ＭＰａの圧力で押圧する。加圧シート１４は、弾性材料で構成されているので繰り返して配線パターン１３の層間接続工程に使用することができるので、精密な位置合わせ作業を必要しないと共にコスト的にも好都合である。なお、繰り返し使用の観点からは問題が生じるが、加圧シート１４は弾性に劣る材料で構成することもできることは言うまでもない。

次に、図２（ｈ）に示すように、加圧シート１４を取り除いた後に、加熱処理により接着層１２および導電性ペースト１６が硬化される。結果、相対向する第１の配線パターン１３ａと第２の配線パターン１３ｂが導電性ペースト１６によって完全固着されて、電気的に良好な層間接続がなされたフレキシブル基板１が得られる。具体的には、加熱オーブンで２００℃／２ｈｒの熱処理を行い、接着層１２および導電性ペースト１６を硬化させる。

上述のように、本発明によれば、複数の貫通孔２０が形成されたフレキシブルフィルム１０の両主面上に施された配線パターン１３を、加圧シート１４を介して押圧する。加圧シート１４は貫通孔２０内に自己整合的に緩やかに弾性変形して、第１の配線パターン１３ａと第２の配線パターン１３ｂを塑性変形させて。導電性ペースト１６を介して第１の配線パターン１３ａと第２の配線パターン１３を貫通孔２０内で層間接続させる。これにより、配線パターン１３を押圧する部材である加圧シート１４と貫通孔２０、加圧シート１４と配線パターン１３との精密な位置合わせ作業を必要とせずに、貫通孔２０内での配線パターン１３の層間接続が実現できる。つまり、簡単な工程で、信頼性の高いフレキシブル基板を得ることができる。

弾性変形する加圧シート１４を用いて接合部を均一に押圧するため、配線パターン１３が損傷や破断することなく、均一な圧力で自己整合的に押し込まれて層間接続が可能である。接合時の損傷がないので、得られるフレキシブル基板１の両主面の平坦性が優れており、半導体チップを実装する際に、高精度な実装が可能である。

配線パターン１３を押圧する部材である加圧シート１４と貫通孔２０、加圧シート１４と配線パターン１３との精密な位置合わせ作業を必要としない。さらに、接合工程中も１６μｍ以下の薄くかつ極めて柔軟なフレキシブルフィルム１０（フレキシブル基板１）を安定して保持することができる。

また、フレキシブル基板１の種類（配線パターン１３或いは貫通孔２０の位置の多様性）に関わらず、同一の加圧手段を用いることができ、さらに加圧手段と基板の精密な位置決め工程も不要である。本発明においては、フレキシブル基板の両主面上の配線パターンを貫通孔を通じて緩やかに塑性変形させて層間接続する簡易かつ安定した工程で、信頼性が高く極めて薄い屈曲自在なフレキシブル基板を製造できる。

次に、図３および図４を参照して、加圧シート１４に係る圧力と、加圧シート１４の貫通孔２０への弾性変形量との関係について説明する。本発明においては、加圧シート１４に印加される圧力と、配線パターン１３の貫通孔２０内への変形量（以下、「凹み量」）との関係を把握しておくことが、フレキシブル基板１の安定した生産を行なう上で重要である。

図３には、フレキシブルフィルム１０に設けられたそれぞれ異なる大きさの直径Ｄ２０ａ、Ｄ２０ｂ、およびＤ２０ｃを有する貫通孔２０ａ、２０ｂ、および２０ｃに対して、加圧シート１４に均一な圧力を印加したときの配線パターン（不図示）の凹み量を模式的に示している。フレキシブルフィルム１０（１０ｍｍ×１０ｍｍ）には貫通孔２０ａ（Ｄ２０ａ＝５０μｍ）、２０ｂ（Ｄ２０ｂ＝１００μｍ）、および２０ｃ（Ｄ２０ｃ＝１５０μｍ）が形成されている。フレキシブルフィルム１０の上に、厚さ９μｍの銅箔（不図示）が形成された後に、厚さ１００μｍのポリフッ化エチレン系樹脂からなる加圧シート１４が配置されている。

図４に、加圧シート１４（図３）に印加する圧力と加圧シート１４の凹み量（Ｌ）の関係（測定値）を示す。同図には、異なる口径Ｄ２０ａ（５０μｍ）、Ｄ２０ｂ（１００μｍ）、およびＤ２０ｃ（１５０μｍ）の貫通孔２０ａ、２０ｂ、および２０ｃでの、横軸の加圧力の変化量に対する銅箔の凹み量（Ｌ）の変化量がプロットされている。横軸の加圧力は、貫通孔２０に印加される圧力の大きさを示している。この印加圧力は、加圧シート１４の全体に印加された圧力に加圧シート１４の面積に対する貫通孔２０の面積の比率を掛けて算出されている。例えば、貫通孔２０ｂの口径Ｄ２０ｂ（１００μｍ）では、１０［ｇ・ｆ／貫通孔］は、圧力１０ＭＰａに相当する。

図４からは、貫通孔２０の口径Ｄ２０によって、加圧力に対する加圧シート１４の凹み量（Ｌ）の変化に差が読み取れる。これは、加圧シート１４の厚さＴ１４や加圧シート１４の材質、あるいは銅箔の厚さ（Ｔ１３）等によって、同一の加圧力でも、凹み量（Ｌ）が異なると考えられる。よって、実際にフレキシブル基板１の製造に適用する場合には、同一の実用条件下での凹み量を実測する必要がある。

図５に、厚さＴ１１が４μｍのアラミドフィルムからなるフィルム基材１１と、厚さＴ１２が１０μｍの接着層１２とで構成されたフレキシブルフィルム１０に、口径Ｄ２０ｂが１００μｍの貫通孔２０ｂを穿孔し、厚さ（Ｔ１３）が９μｍの銅箔で形成される配線パターン１３を接着層１２に埋め込んだ例を示す。図４より、貫通孔２０ｂ内での第１の配線パターン１３ａと第２の配線パターン１３ｂとの隙間Ｇは６μｍであることが分かる。おおよそ１０［ｇ・ｆ／貫通孔］程度の圧力をフレキシブル基板１０の両主面に印加すれば、口径Ｄ２０ｂが１００μｍの貫通孔２０ｂを通じて第１の配線パターン１３ａと第２の配線パターン１３ｂを層間接続できることが分かる。

本発明は、加圧シート１４の弾性変形による配線パターンの押圧変形に関して、従来の溶接端子による加圧変形に比べて、配線パターンの破断が生じにくいと言う優れた特徴を有していることは上述の通りである。この特徴に関して、図６を参照して以下に説明する。図６（ａ）は、貫通孔２０における従来の溶接端子による配線パターンの塑性変形の様子を示している。そして、図６（ｂ）は、本発明の加圧シートによる配線パターンの塑性変形の様子を示している。

図６（ａ）に示すように、従来の方法では、溶接端子３０６は配線パターン３０５の貫通孔３０２に対応する全域ではなく一部分のみを押圧する。溶接端子３０６は好ましくは貫通孔３０２のほぼ中心に位置決めされて、配線パターン３０５を先端で押圧する。その結果、配線パターン３０５は、溶接端子３０６の先端部（一部）の形状に沿って過激に塑性変形して大きく曲げられる。また、溶接端子３０６は金属で構成されるので、配線パターン３０５に比べて遙かに硬く、配線パターン３０５を容易に損傷させてしまう。

一方、本発明に係る方法では、貫通孔２０に対応する配線パターン１３のほぼ全域に均一な圧力が加わる。よって、図６（ｂ）に示すように、配線パターン１３は、貫通孔２０のエッジ部から貫通孔２０の内部に押込まれるようになだらかに塑性変形する。また、加圧シート１４は配線パターン１３を構成する銅箔のような金属材料に比べると柔らかい。そのために、加圧シート１４は配線パターン１３と全面で接して、配線パターン１３を優しくなだらかに変形させる。

すなわち、図６（ａ）に示すような、従来の方法による配線パターン３０５の曲げ角θ１は、図６（ｂ）に示すような、本発明の方法による配線パターン１３の曲げ角度θ２およびθ３よりも小さい。その結果、従来の方法は、配線パターン３０５の破断が生じやすい一方、本発明の方法は、配線パターン１３の破断が生じにくい。

また、従来の方法では、溶接端子３０６を貫通孔３０２に位置合わせする必要があり、さらに溶接端子３０６の幅は位置合わせ誤差を考慮して決められる。それゆえに、貫通孔３０２の口径を大きくしたり溶接端子３０６の幅を大きくしたりして、配線パターン３０５の貫通孔３０２に相当する全域を押圧するようにできない。結果、配線パターン１３をなだらかに変形させるように対策することは実質的に無理である。

これに反して、本発明においては、押圧時の位置合わせが不要である。よって、貫通孔２０が微細化したり、フレキシブルフィルムが薄化したりしても、加圧シート１４を貫通孔２０に対して自己整合的に弾性変形させて、配線パターン１３を緩やかに加圧して層間接続させることができる。また。位置合わせ精度により加圧シート１４の加圧が制約されることはない。また、貫通孔２０の口径全体で緩やかに変形するので、塑性変形時の破断はほとんど見られない。

（第２の実施の形態）
図７を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るフレキシブル基板の製造方法について説明する。本実施の形態に係る方法で製造されたフレキシブル基板１’は、図１に示した第１の実施の形態に係る方法で製造されたフレキシブル基板１と基本的に同じように、加圧シート１４を均一に加圧して弾性変形させ、配線パターン１３を塑性変形させて、導電性ペースト１６を介して層間接続させる。ただし、フレキシブル基板１’においては、第１の配線パターン１３ａのみが塑性変形させられる点がフレキシブル基板１とは異なる。

図７（ａ）は、図２（ａ）〜図２（ｅ）を参照して上述した方法で作成されたフレキシブルフィルム１０と同じものである。つまり、貫通孔２０を覆うように、フレキシブルフィルム１０の両主面のそれぞれに第１の配線パターン１３ａおよび第２の配線パターン１３ｂが埋設されている。第１の配線パターン１３ａには、部分的に導電性ペースト１６が形成塗布されている。

次に図７（ｂ）に示すように、第１の配線パターン１３ａの上にのみ、（第１の）加圧シート１４ａが配置される。そして、加圧シート１４ａはフレキシブルフィルム１０の主面に対して概ね垂直な方向に均一加圧されて弾性変形する。結果、変形した加圧シート１４ａによって、第１の配線パターン１３ａは貫通孔２０の中空部２１の内部に押し込まれるように塑性変形させられて、導電性ペースト１６を介して他方の配線パターン１３ｂに層間接続させられる。この工程の間、フレキシブルフィルム１０は、第２の配線パターン１３ｂ側には加圧シート１４が配置されることなく、直接平坦なテーブルなどによって保持される。

次に、図７（ｃ）に示すように、加圧シート１４を取り除き、最後に加熱処理により、接着層１２および導電性ペースト１６が硬化することで導電性ペースト１６により相対向する配線パターン１３の完全固着を行い、良好な層間接続がなされたフレキシブル基板１’を得ることができる。第１の実施の形態ではフレキシブルフィルム１０の両主面に配置された第１の加圧シート１４ａおよび第２の加圧シート１４ｂを押圧することによって、第１の配線パターン１３ａおよび第２の配線パターン１３ｂを貫通孔の中空部２１のほぼ中央で導電性ペースト１６を介して層間接続させている。しかし、図７に示すように、第１の加圧シート１４ａのみを一方側から押圧して配線パターン１３を層間接続させてもよい。

本実施の形態においては、片側の配線パターン１３ａのみを塑性変形させることにより、弱い押圧力により層間接続ができるので、プレス装置の省力化ができ、製造コストが低減できる。また、第２の加圧シート１４ｂも不要であるので、さらにコストが低減できる。

（第３の実施の形態）
図８を参照して、本実施の第３の実施の形態に係るフレキシブル基板の製造方法について説明する。
先ず、図８（ａ）に示すように、フレキシブルフィルム１０に、複数の貫通孔２０が形成される。次に図８（ｂ）に示すように、貫通孔２０を覆うように、フレキシブルフィルム１０の両主面に、後ほどエッチングされて配線パターン１３となるべく導電性薄膜１３ｃが形成される。なお、後ほどの第１の配線パターン１３ａおよび第２の配線パターン１３ｂの何れかに対応する配線パターン１３の部分に、貫通孔２０に対応する導電性ペースト１６が形成塗布される。

次に、図８（ｃ）に示すように、フレキシブルフィルム１０の両主面上に形成された導電性薄膜１３の上下に加圧シート１４（第１の加圧シート１４ａおよび第２の加圧シート１４ｂ）が配置される。そして、図８（ｄ）に示すように、第１の加圧シート１４ａおよび第２の加圧シート１４ｂを矢印で示す厚さ方向に押圧することによって、フレキシブルフィルム１０の両主面に形成された導電性薄膜１３ｃが貫通孔２０内で導電性ペースト１６を介して層間接続させられる。加圧シート１４の押圧は、複数の貫通孔２０が位置する領域を含む範囲において、均一な圧力で行われる。これにより、導電性薄膜１３は、複数の貫通孔２０内で一括して層間接続される。

次に、図８（ｅ）に示すように、加圧シート１４を取り除いた後、導電性薄膜１３ｃをパターニングして第１の配線パターン１３ａおよび第２の配線パターン１３ｂを形成される。そして、加熱処理により導電性ペースト１６を硬化さて、第１の配線パターン１３ａと第２の配線パターン１３ｂを完全固着させる。結果、良好な層間接続がなされたフレキシブル基板１を得ることができる。このように、フレキシブル基板の両主面上の導電層をフォトリソグラフィなどの微細加工処理により配線パターンを形成する事によっても、本実施の第１および第２の実施の形態におけるのと同様なフレキシブル基板を得ることができる。

上述より明らかなように、本発明は、層間接続点に形成された貫通孔に導電材料を完全充填することなく、フレキシブルフィルムの両主面に形成された配線パターンを貫通孔に対して位置合わせをすることなく、自己整合的に複数の貫通孔内で一括して相互接続できる方法を実現している。

本発明によれば、薄型のフレキシブル基板の製造に利用できる。

本発明の第１の実施の形態に係る方法で製造されたフレキシブル基板の構成を示す断面図 図１に示したフレキシブル基板の製造方法における基本的な工程の説明図 異なる大きさの径を有する貫通孔に対して、加圧シートに均一な圧力を印加したときの配線パターンの凹み量を測定するために用意した試料の断面図 加圧シートの加圧力に対する配線パターンの凹み量の測定結果を示すグラフ フィルム基材と接着層で構成されたフレキシブルフィルムに配線パターンが埋め込まれた状態を示す断面図 本発明に係る方法で、押圧された加圧シートによって配線パターンを塑性変形させる効果の説明図 本発明の第２の実施の形態に係るフレキシブル基板の製造方法における基本的な工程の説明図 本発明の第３の実施の形態に係るフレキシブル基板の製造方法における基本的な工程の説明図 一般的なフレキシブル基板の製造方法の説明図 従来のプリント配線板の製造方法の説明図 従来のフレキシブル基板の製造方法の説明図

符号の説明

１ フレキシブル基板
１０ フレキシブルフィルム
１１ フィルム基材
１２ 接着層
１３ 配線パターン
１３ａ 第１の配線パターン
１３ｂ 第２の配線パターン
１３ｃ 導電性薄膜
１４ 加圧シート
１４ａ 第１の加圧シート
１４ｂ 第２の加圧シート
１５ キャリアシート
１６ 導電性ペースト
２０ 貫通孔
２１ 中空部

Claims (18)

1. フィルム基材の両主面のそれぞれに接着層を有するフレキシブルフィルムに複数の貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔を覆うように、前記フレキシブルフィルムの両主面のそれぞれに配線パターンを形成する工程と、
   前記配線パターンの少なくとも一方で、前記貫通孔を覆う部分に導電性材料からなる突起状導電体を設ける工程と、
   前記両主面のそれぞれに形成された前記配線パターンの少なくとも１つの上に加圧シートを配置する工程と、
   前記加圧シートを前記主面に対して押圧することによって、前記主面のそれぞれに形成された配線パターンを前記貫通孔内で相互接続させる工程とを含み、
   前記加圧シートは押圧により変形して前記貫通孔の内部に入り込むと共に前記配線パターンの少なくとも一方を局所的に押圧して、当該配線パターンは前記突起状導電体を介して当該貫通孔内で接続されることを特徴とするフレキシブル基板の製造方法。
2. 前記加圧シートの押圧は、前記複数の貫通孔が位置する領域を含む範囲が均一に加圧されることにより、前記それぞれの配線パターンは前記突起状導電体を介して当該複数の貫通孔内で一括して相互接続されることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板の製造方法。
3. 前記突起状導電体は、導電性ペーストで形成されることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板の製造方法。
4. 前記導電性ペーストは、導電性粉末と有機バインダ成分を含有すること特徴とする請求項３に記載のフレキシブル基板の製造方法。
5. 前記導電性粉末は、金、銀、銅、ニッケル、錫、および鉛から含むグループから選ばれる少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項４に記載のフレキシブル基板の製造方法。
6. 前記有機バインダは熱硬化性樹脂を含み、当該熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂、シアネート樹脂およびフェノール樹脂を含むグループから選ばれる少なくとも１種以上であることを特徴とする請求項４項に記載のフレキシブル基板の製造方法。
7. 前記配線パターンは、前記接着層の表面にキャリアシート上に形成された配線パターンを転写すると供に、当該接着層内に埋め込まれることによって形成されることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板の製造方法。
8. 前記フィルム基材は、前記接着層より薄いことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板の製造方法。
9. 前記フィルム基材は、少なくともアラミドおよびポリイミドの何れかで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板の製造方法。
10. 前記接着層は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、およびアクリル樹脂と、当該エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、およびアクリル樹脂を変成させた樹脂とを含むグループから選択される少なくとも１種類の樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板の製造方法。
11. 前記接着層の厚さは、前記フィルム基材の厚さの１．１倍から８倍の範囲内であることを特徴とする請求項８に記載のフレキシブル基板の製造方法。
12. 前記接着層の厚さは、前記フィルム基材の厚さの１．２倍から６倍の範囲内であることを特徴とする請求項８に記載のフレキシブル基板の製造方法。
13. 前記接着層の厚さは３μｍから８０μｍの範囲内であり、前記フィルム基材の厚さは２μｍから１６μｍの範囲内であることを特徴とする請求項８に記載のフレキシブル基板の製造方法。
14. 前記配線パターンの厚さは、前記接着層の厚さの４０％から１００％の範囲内にあることを特徴とする請求項７に記載のフレキシブル基板の製造方法。
15. 前記配線パターンの厚さは、前記接着層の厚さの８０％から９０％の範囲内にあることを特徴とする請求項７に記載のフレキシブル基板の製造方法。
16. 前記貫通孔の直径は、３０μｍから２００μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板の製造方法。
17. 前記貫通孔の直径は、５０μｍから１００μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板の製造方法。
18. フィルム基材と、
    前記フィルム基材の両主面のそれぞれに形成された接着層と、
    前記フィルム基材および前記接着層に形成された貫通孔と、
    前記接着材層のそれぞれの表面に埋め込まれた配線パターンと、
    前記配線パターンの少なくとも一方に形成された導電ペーストを備え、
    前記配線パターンの少なくとも一方は前記貫通口の内面側に押し込まれて前記導電性ペーストを介して前記配線パターンの一部分が相互に接合していることを特徴とするフレキシブル基板。

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