JP2008251606A - 基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、フレキシブル性を有しながら、曲げ部近傍での応力集中が生じにくく、容易に折り曲げ可能な基板を提供することを目的とする。
【解決手段】 基材と、この基材の上に配置される金属層とを備え、上記金属層が均等厚みを有し、上記基材の対向する両辺の一方から他方へ向かうに従い、残銅率を低くした基板。
【選択図】 図５

Description

本発明は、基板に関するものであり、特に、曲げ部を有する基板に関する。

基板は、電気製品には欠かすことのできない内蔵部品として広く使用されている。
また、基板は、大きく分別すると、曲げることができないリジット基板と、繰り返し曲げることができるフレキシブル基板とがあり、近年では、携帯電話等の普及によりフレキシブル基板が多く使用されるようになってきている。

フレキシブル基板は、機器に内蔵させた後に、その基板を含む箇所が稼働することを前提に製造されており、基材としてポリイミドフィルムを使用している。このポリイミドフィルムを使用したフレキシブル基板は、繰り返しの曲げに強く、その表面又は表裏面に形成された電気回路が、曲げにより断線することがなく、高い信頼性を有している。
特開２００５−５１１７７号公報

しかしながら、フレキシブル基板は、その柔軟性が故に、導電性を有する金属層が設けられている部分と金属層が設けられていない部分で剛性の差があり、金属層端部近傍の基材に応力集中が生じて基材にクラックが発生し、回路断線に至る。

そこで、基板を折り曲げる作業を伴う際には、基材へのダメージを与えないように慎重な作業を要求されるという課題を有している。

本発明は、フレキシブル性を有しながら、曲げ部近傍での応力集中が生じにくく、容易に折り曲げ可能な基板を提供することを目的とする。

本発明は、以下のものに関する。
（１）基材と、この基材の上に配置される金属層とを備え、上記金属層が均等厚みを有し、上記基材の対向する両辺の一方から他方へ向かうに従い、残銅率を低くした基板。
（２）項（１）において、残銅率が、水平方向に独立した金属層により変化する基板。
（３）項（２）において、独立した金属層が、平面視形状を、相似形状とした基板。
（４）項（３）において、相似形状が、曲線形状である基板。
（５）項（３）又は（４）において、独立した金属層が、その配置を、千鳥配置とした基板。

本発明の基板は、応力の集中がなくなり、基材のクラック発生を抑制することが可能で、結果として接続信頼性を向上させることができる。
独立した金属層により残銅率を変化させた場合は、金属層の厚みを均一とすることができるので、さらに絶縁性樹脂で覆う（積層を含む）際に作業が行いやすい。
独立した金属層を相似形状とした場合は、金属層の配置が容易に行えることから、しなやかさの調整が容易になる。複雑形状では残銅率との兼ね合いで配置が複雑化する。
また、相似形状を曲線形状にしたことで、角がなくなり更なる応力集中が避けることが可能となる。
更に、独立した金属層を千鳥配置にしたことにより、金属層の全くない領域が基板の折り曲げ線に平行な直線形状にならないため、折り曲げ時の応力集中を避けることができる。

本発明にて述べる基材は、絶縁性能を有するものであれば良く、絶縁性能が高いことから、合成樹脂成形品を好適に使用することができる。
合成樹脂成形品は、特に限定されるものではないが、電気絶縁信頼性の高いガラス繊維に樹脂を含浸させたものを用いることができる。
ガラス繊維は、短繊維を不織布としたガラス不織布、長繊維を織布としたガラスクロス等を用いることができる。
ガラス繊維に含浸させる樹脂は、硬化後に電気絶縁性を有すれば良く、具体的には、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ＢＴ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、熱硬化性ＰＰＥ樹脂を用いることができる。
尚、本発明にて述べる基材は、必ずしもガラス繊維を含む必要はなく、上記した樹脂の成形品であっても良い。

本発明にて述べる金属層は、導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、具体的には、銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔、金箔等を用いることができ、基板を折り曲げた際に破断しにくいよう、伸び率の大きな金属を用いることが好ましい。

金属層の上面は、表面保護を行う樹脂層を設けることができ、使用する樹脂としては、絶縁性を有するものであれば特に制限されない。
表面保護樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂等を用いることができ、液状若しくはドライフィルムタイプのソルダーレジスト、ポリエステルフィルム若しくはポリイミドフィルムを接着剤（エポキシ系、ポリエステル系、フェノール合成ゴム系、アクリル系、フッ素系、シリコン系の熱硬化型接着剤）にて貼り合わせることができる。

本発明にて述べる残銅率とは、基材の対向する両辺の一方から他方へと向かう間において、均等面積の基材上に配置される金属層の面積割合を述べるものである。
図１は、残銅率を示す平面図であり、（ａ）が金属層のない部分が非直線であり、（ｂ）が金属層のない部分が直線のものを示す。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、残銅率は、図面上左側から右側へと移動するにつれ、残銅率が低くなっている。
尚、金属層のない部分は、図１（ａ）に示すように非直線であることが好ましい。これは、図１（ｂ）に示すように、曲がり部分の線と、金属層のない部分とが一致する直線になると、曲がり箇所が、金属層のない部分からある部分へと移動する際に、応力集中が発生し易くなるためである。

本発明にて述べる独立した金属層とは、他の金属層との間に離間を有している状態を意味する。この離間は、複数の金属層を基材上に配置しても、基材の全面を覆う金属層を配置した後に、金属層をエッチングにより複数に分断しても良い。

本発明にて述べる独立した金属層は、その形状を相似形状とすることが好ましく、更には、曲線形状であることがより好ましい。独立した金属層が角を有する形状であると、その角部に応力が集中しやすくなるためである。
また、曲線形状は、円形又は楕円形とすることが好ましく、これらの直径を順次変化させることで相似形状となす。
独立した金属層の配置は、特に制限されるものではないが、折り曲げ時の応力の集中を少しでも避けるために、金属層のない部分が、直線状にならないようにすることが好ましく、具体的には、図１（ａ）に示すように、金属層割合変化領域において、隣り合う列に配置された、独立した金属層を千鳥配置とすることで、金属層のない部分が直線状にならない。

本発明にて述べる基材と金属層の接着は、特に制限されるものではなく絶縁性接着剤を用いることが好ましい。より具体的には、熱硬化型変性エポキシ樹脂系接着剤、熱可塑型ポリエステル樹脂系のペーストもしくはシート状の接着剤等を用いることができる。

以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。
図２は、本発明の１実施例を示す基板であり、（ａ）は基板の平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す。
基材２は、銅張積層板（日立化成工業株式会社製 商品名ＴＣ−Ｃ−１００）を用いており、その表面に、エッチングにより導体回路１を形成してある。導体回路１の上には、樹脂層３（日本ポリテック株式会社製 商品名ＮＰＲ−８０）を厚さ１５μｍで塗工してあり、金属層を電極とする部分は、露光時にマスクしておき現像により露出させてある。
残銅率は、図面上左側から右側へと移動するにつれ、残銅率が低くなっている。基材の寸法は、縦１６ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さｔ０．０５ｍｍであり、１列目の独立金属層の形状は直径２ｍｍの円形になっており縦方向に３ｍｍピッチで５個配置してある。
２列目の独立金属層の形状は、直径１．５ｍｍの円形になっており、縦方向に３ｍｍピッチで４個配置され、１列目の円の中心を結ぶ直線と２列目の円の中心を結ぶ直線の間隔は１．１ｍｍで配置され、１列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と２列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の線と直角となるように配置してある。
３列目の独立金属層の形状は直径１．１２５ｍｍの円形になっており、縦方向に３ｍｍピッチで５個配置され、２列目の円の中心を結ぶ直線と３列目の円の中心を結ぶ直線の間隔は０．９ｍｍに配置してある。また、３列目の独立金属層の配置も、第２列にならい、２列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と３列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の線と直角となるように配置してある。
４列目の独立金属層の形状は直径０．８４３７５ｍｍの円形になっており、縦方向に３ｍｍピッチで４個配置され、３列目の円の中心を結ぶ直線と４列目の円の中心を結ぶ直線の間隔は０．７ｍｍに配置してある。また、４列目の独立金属層の配置も、第３列にならい、３列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と４列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の線と直角となるように配置してある。
５列目の独立金属層の形状は直径０．６３２８１３ｍｍの円形になっており、縦方向に３ｍｍピッチで５個配置され、４列目の円の中心を結ぶ直線と５列目の円の中心を結ぶ直線の間隔は０．５ｍｍに配置してある。また、５列目の独立金属層の配置も、第４列にならい、４列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と５列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の線と直角となるように配置してある。
６列目の独立金属層の形状は直径０．４７４６０９ｍｍの円形になっており、縦方向に３ｍｍピッチで４個配置され、５列目の円の中心を結ぶ直線と６列目の円の中心を結ぶ直線の間隔は０．３ｍｍに配置してある。また、６列目の独立金属層の配置も、第５列にならい、５列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と６列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の線と直角となるように配置してある。

図３は、本発明の他の１実施例を示す基板の側面図である。
図３に示すものは、図２に示すものに対し、金属層の無い面側の樹脂層３’の厚みだけ増すことになる。基材２に対し樹脂層３’（日本ポリテック株式会社製 商品名ＮＰＲ−８０）を厚さ１５μｍで塗工してある。
基材２と樹脂層３は図２（ｂ）と同様に設けたもので、残銅率は図２（ａ）と同様に設けたものである。

図４は、本発明の他の１実施例を示す基板の側面図である。
図４に示すものは、図３に示すものに対し、導体回路１’の厚みだけ増すことになる。この導体回路１’は図２（ａ）と同様に設けた残銅率である。導体回路１’の上には、樹脂層３’（日本ポリテック株式会社製 商品名ＮＰＲ−８０）を厚さ１５μｍで塗工してあり、金属層を電極とする部分は、露光時にマスクしておき現像により露出させてある。
基材２と樹脂層３は図２（ｂ）と同様に設けたもので、残銅率は図２（ａ）と同様に設けたものである。

図５は、本発明の他の１実施例を示す基板であり、（ａ）は基板の平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す。
基材２と樹脂層３は図２（ｂ）と同様に設けてある。
導体回路１の残銅率は、図面上左側から右側へと移動するにつれ、残銅率が低くなっている。また、導体回路１の残銅率は、図１（ｂ）のように金属層の全くない領域が直線的に配置している。
基材の寸法は、縦１６ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さｔ０．０５ｍｍであり、１列目の独立金属層の形状は直径２ｍｍの円形になっており縦方向に３ｍｍピッチで５個配置してある。
２列目の独立金属層の形状は、直径１．５ｍｍの円形になっており、縦方向に３ｍｍピッチで４個配置され、１列目の円の中心を結ぶ直線と２列目の円の中心を結ぶ直線の間隔は２．０ｍｍで配置され、１列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と２列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の線と直角となるように配置してある。
３列目の独立金属層の形状は直径１．１２５ｍｍの円形になっており、縦方向に３ｍｍピッチで５個配置され、２列目の円の中心を結ぶ直線と３列目の円の中心を結ぶ直線の間隔は１．５ｍｍに配置してある。また、３列目の独立金属層の配置も、第２列にならい、２列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と３列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の線と直角となるように配置してある。
４列目の独立金属層の形状は直径０．８４３７５ｍｍの円形になっており、縦方向に３ｍｍピッチで４個配置され、３列目の円の中心を結ぶ直線と４列目の円の中心を結ぶ直線の間隔は１．１２５ｍｍに配置され、３列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と４列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の線と直角となるように配置してある。
５列目の独立金属層の形状は直径０．６３２８１３ｍｍの円形になっており、縦方向に３ｍｍピッチで５個配置され、４列目の円の中心を結ぶ直線と５列目の円の中心を結ぶ直線の間隔は０．８４３７５ｍｍに配置され、４列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と５列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の線と直角となるように配置してある。
６列目の独立金属層の形状は直径０．４７４６０９ｍｍの円形になっており、縦方向に３ｍｍピッチで４個配置され、５列目の円の中心を結ぶ直線と６列目の円の中心を結ぶ直線の間隔は０．６３２８１３ｍｍに配置され、５列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と６列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の線と直角となるように配置してある。

導体回路１’も図１（ｂ）のように金属層の全くない領域が直線的になるように配置している。導体回路１’の１列目の独立金属層の形状は直径２ｍｍの円形になっており縦方向に３ｍｍピッチで４個配置してある。導体回路１’の１列目の円の中心は、導体回路１の１列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と導体回路１の２列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の円を結ぶ直線と直角となる線上の中点と平面図において重なり合う位置に配置されている。
導体回路１’の２列目の独立金属層の形状は直径１．５ｍｍの円形になっており縦方向に３ｍｍピッチで５個配置してある。導体回路１’の２列目の円の中心は、導体回路１の２列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と導体回路１の３列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の円を結ぶ直線と直角となる線上の中点と平面図において重なり合う位置に配置されている。
導体回路１’の３列目の独立金属層の形状は直径１．１２５ｍｍの円形になっており縦方向に３ｍｍピッチで４個配置してある。導体回路１’の３列目の円の中心は、導体回路１の３列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と導体回路１の４列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の円を結ぶ直線と直角となる線上の中点と平面図において重なり合う位置に配置されている。
導体回路１’の４列目の独立金属層の形状は直径０．８４３７５ｍｍの円形になっており縦方向に３ｍｍピッチで５個配置してある。導体回路１’の４列目の円の中心は、導体回路１の４列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と導体回路１の５列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の円を結ぶ直線と直角となる線上の中点と平面図において重なり合う位置に配置されている。
導体回路１’の５列目の独立金属層の形状は直径０．６３２８１３ｍｍの円形になっており縦方向に３ｍｍピッチで４個配置してある。導体回路１’の５列目の円の中心は、導体回路１の５列目の２円の中心を結ぶ直線の中点と導体回路１の６列目の円の中心を結ぶ直線の中点とを結ぶ線が、各列の円を結ぶ直線と直角となる線上の中点と平面図において重なり合う位置に配置されている。
本実施例では、表面又は裏面のみを見ると、独立させた導体回路の各列間に、導体回路をなくした直線部分が見られるが、この導体回路をなくした部分の反対面には独立させた導体回路を配置してあり、両面を用いて導体回路をなくした部分を排除し、応力の集中を阻止している。

以上、図２乃至５に示すように、本発明における基板は、曲げる際に生じる応力集中が緩和され、基材のクラック発生を抑制することが可能で、結果として接続信頼性を向上させることができる。

本発明の残銅率を説明する平面図であり、（ａ）が金属層のない部分が非直線であり、（ｂ）が金属層のない部分が直線のものを示す。 本発明の１実施例を示す基板であり、（ａ）は基板の平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す。 本発明の他の１実施例を示す基板の側面図である。 本発明の更に他の１実施例を示す基板の側面図である。 本発明の他の１実施例を示す基板であり、（ａ）は基板の平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す。

符号の説明

１、１’…導体回路、２…基材、３、３’…樹脂層

Claims (5)

1. 基材と、この基材の上に配置される金属層とを備え、上記金属層が均等厚みを有し、上記基材の対向する両辺の一方から他方へ向かうに従い、残銅率を低くした基板。
2. 請求項１において、残銅率が、水平方向に独立した金属層により変化する基板。
3. 請求項２において、独立した金属層が、平面視形状を、相似形状とした基板。
4. 請求項３において、相似形状が、曲線形状である基板。
5. 請求項３又は４において、独立した金属層が、その配置を、千鳥配置とした基板。

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