JP2009147129A

JP2009147129A - 配線基板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2009147129A
Application number: JP2007323226A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Kameyama; 大介亀山
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】特に、マイグレーション防止が必要なコネクタ部におけるリード配線層相互間の狭ピッチ化対応に好適な配線基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】配線基板は、コネクタ端子部を有する絶縁基板１と、銀成分を有し前記コネクタ端子部の絶縁基板１表面に平行配列して形成された複数条のリード配線層２〜８と、前記各リード配線層の一部を露出させる開口部ｈを有して前記各リード配線層の表面に被覆されたマイグレーション防止用の絶縁物保護層１０と、前記開口部ｈを通じて前記各リード配線層２〜８の表面に接続された電極端子層２ａ〜８ａとを備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は配線基板及びその製造方法、特にコネクタ部における銀成分を有するリード配線層相互間のマイグレーションを防止する配線基板及びその製造方法に関する。

近年、携帯電話やデジタルカメラなどの各種電子機器に組み込まれる回路配線基板は、小形化、薄形化、軽量化及び多機能化並びに部品コストの低減などが益々要求されてきている。特に、前述の部品コストの低減に有利なものとしてメンブレン配線基板と称される配線基板が一般に広く利用されている。

そこで、この種の配線基板の従来技術の一例について図４を参照して説明する。図４ではメンブレン配線基板の回路基板本体部分に連結されたコネクタ端子部が図示されている。

即ち、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような比較的安価なフレキシブル絶縁基板５０が用いられ、その表面に平行パターンを有する複数条のリード配線層５１〜５７が、銀ペースト（インク）を印刷し、乾燥することによって形成されている。このような銀成分を有する各リード配線層相互間には、特にコネクタ端子部において、イオンマイグレーション或いはエレクトロマイグレーションの発生の虞があるために、各リード配線層５１〜５７は、導電性カーボンペースト（インク）の印刷によるマイグレーション防止用の導電性保護膜６１〜６７によって被覆されている。前記導電性保護膜６１〜６７は、その根元部分が絶縁層７０によってカバーされているが、その各先端（図中上端）部分が外部コネクタの端子へ挿入接続できるように露出されている。

また、図４には、前記各リード配線層センター間のピッチをＰａ、各配線層の幅をＷａ、隣り合う導電性保護膜間の間隔をＤａ、各配線層の側縁と各導電性保護膜の側縁との距離をＬａとしてそれぞれ表記されている。そして、前記ピッチＰａは、コネクタ規格に沿うように定められる。

ところで、前記マイグレーションを防止するためには、前記導電性保護膜は、リード配線層の側縁からどの程度の範囲まで広く形成すればよいのか、前記距離Ｌａの調整が必要である。また、隣り合う各導電性保護膜間のショートを避けて絶縁性を確保するためには、前記カーボンペーストの印刷滲みだ出しなども考慮して、その間隔Ｄａをある程度以上に確保する必要がある。

このように、規格に合わせてピッチＰａが定まる中で、前記距離Ｌａ及び間隔Ｄａを充分に大きく確保しようとすると、リード配線層幅Ｗａは、自ずから狭小にせざるを得ないので、内部抵抗の増大や電流容量の低減が生じるという問題が生じる。また、配線層幅Ｗａが小さいリード配線層を高精度に印刷形成するためには、印刷用刷板のメッシュ幅を細かく設定する必要があり、その影響でペースト（インク）がそのメッシュを通過せず回路断線が生じる虞がある。更に、この断線を避けるようにペースト（インク）を確実に印刷するには、スキージングのスピードを落とすなどして長時間の作業時間を要することになるなどの問題がある。この問題点は後述する本発明との比較説明（図３参照）でも明らかにされる。

前記従来技術と同様な技術を開示する特許文献１の発明もまた前述と同様の問題を抱えている。また、前記マイグレーション防止を目的として、リード配線層相互間において、これらを支える絶縁基板にスリットを設ける技術を開示した特許文献２がある。しかし特許文献２の技術では、コネクタ部における狭小な配線層相互間においてスリットを精度良く形成するのが困難であり、スリットの存在により強度低下した絶縁基板を補強するために格別に絶縁塗料の塗布や硬化工程を要して工程数の繁雑さが増すという問題がある。

なお、メンブレン配線基板ではないが、ソルダーレジストにコンタクト孔を設け、そこに外部接続用パッドを形成する技術を開示した特許文献３を参考までに提示する。
特開２００３−２０９３３８号公開公報特開平６−１２４７５５号公開公報特開平１０−３０８５７６号公開公報

本発明は、前記問題点を解決するものであり、特に、マイグレーション防止が必要なコネクタ部におけるリード配線層相互間の狭ピッチ化対応に好適な配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明の配線基板は、コネクタ端子部を有する絶縁基板と、銀成分を有し前記コネクタ端子部の絶縁基板表面に平行配列して形成された複数条のリード配線層と、前記各リード配線層の一部を露出させる開口部を有して前記各リード配線層の表面に被覆されたマイグレーション防止用の絶縁物保護層と、前記開口部を通じて前記各リード配線層の表面に接続された電極端子層とを備えていることを特徴とする。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の配線基板において、前記絶縁物保護層はソルダーレジストからなることを特徴とする。

請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の配線基板において、前記絶縁物保護層の開口部のリード配線層と交わる方向の径は前記各リード配線層の幅よりも小さいことを特徴とする。

請求項４に記載の本発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の配線基板において、前記電極端子層は、前記開口部の周縁部を超えて前記絶縁物保護層表面に延在し、前記電極端子層表面積が開口部面積よりも大きく形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の本発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の配線基板において、前記絶縁基板は、前記絶縁物保護層よりもレーザ光吸収の少ない材料が使用されていることを特徴とする。

請求項６に記載の本発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の配線基板において、前記電極端子層を有する複数条のリード配線層の先端部の配置パターンが千鳥足状に形成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の本発明の配線基板の製造方法は、（Ａ）絶縁基板のコネクタ端子部表面に銀ペーストを複数条の平行パターンで印刷して平行配列の複数条のリード配線層を形成する工程と、（Ｂ）複数の前記リード配線層及び絶縁基板のコネクタ端子部に亘ってマイグレーション防止用の絶縁樹脂ペーストを印刷して絶縁物保護層を形成する工程と、（Ｃ）前記各リード配線層の各一部を露出させるように前記絶縁物保護層に開口部を形成する工程と、（Ｄ）前記各開口部から露出する前記各リード配線層の各露出面に導電性カーボンペーストを印刷して電極端子層を形成する工程とを備えていることを特徴とする。

請求項８に記載の本発明は、請求項７に記載の配線基板の製造方法において、前記絶縁物保護層はソルダーレジストからなり、前記開口部はレーザ加工によって形成されることを特徴とする。

本発明によれば、銀成分を有する複数のリード配線層相互間のマイグレーションは、リード配線層への絶縁物保護層による被覆によって防止される。このために、隣り合うリード配線層相互間の一般的な電気的ショート回避或いは絶縁性の確保は、各リード配線層の向かい合う側壁間の間隔を直接的に定めるだけで得られるので、従来技術と同一配線ピッチでの従来技術との比較において、各リード配線層の配線層幅を大きく確保することができる。また、配線層幅を大きくできるために、リード配線層の内部抵抗を低くし電流容量を大きくすることができ、リード配線層の印刷形成に際しては、短時間の工程で高精度にパターニングできるという効果を奏することができる。

以下、本発明の配線基板の一実施形態について、図１を参照して説明する。図１（ａ）はその一部切欠平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。また、図１には、メンブレン配線基板の回路基板本体部分に連結されたコネクタ端子部が図示されている。

矩形リボン状の絶縁基板１は、厚さ１００μｍの例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いたフレキシブル絶縁フィルム（一具体例：帝人デュポンフィルム（株）社製の型番；ＨＳＬを使用）からなっている。前記絶縁基板１の上表面には、複数条のリード配線層２〜８が、前記矩形リボンの長手方向に平行した平行配列パターンをもって印刷技術により形成されている。前記リード配線層２〜８の材料としては、例えば銀を主成分とする電気回路形成用の導電性ペースト（インク）（一具体例：東洋紡（株）社製型番；ＤＸ−３５１Ｈ−３０）が用いられている。ところで、前記リード配線層２〜８には、銀ペーストや銀インクに限らず銀成分を有するものであれば様々な材料を使用できる。

また、前記リード配線層２〜８の各先端部は外部コネクタ端子と電気的に接続される部分であり、交互配置関係にある第１群のリード配線層２、４、６、８と第２群のリード配線層３、５及び７の各先端部についてみると、前記第２群の配線層の先端部が第２群の配線層の先端部よりも絶縁基板１の先端部方向（図中上方）へ突出するようないわゆる千鳥足パターンとされている。

前記絶縁基板１上表面及びリード配線層２〜８表面の全体に亘っては、マイグレーション防止用の絶縁物保護層１０が被覆されていて、前記保護層１０は、各リード配線層の向かい合う各側壁間を緻密に埋め尽くした状態に形成されている。前記絶縁物保護層１０の材料としては、例えばソルダーレジスト（一具体例：日立化成工業（株）社製型番；ＳＮ９０００）が使用されている。

ここで、前記ソルダーレジスト及び従来技術で述べたようなカーボンペーストを、隣り合う２つのリード配線層に対して同一被覆幅で被覆した各サンプルを用意し、約２時間の経過時間の範囲で、イオン或いはエレクトロマイグレーション試験をしてみた。その結果によれば、カーボンペーストの場合は０．０１〜０．０１９ｍＡ程度のマイグレーション電流が発生したが、前記ソルダーレジストの場合ではマイグレーション（電流）発生の兆候が全くみられず、前記ソルダーレジストがマイグレーション防止に有用であることが確認できた。

このような有用な他のマイグレーション防止用絶縁物材料としては、前記ソルダーレジスト以外に例えばホットメルトインク或いは熱硬化接着剤を用いてもよい。なお、前記絶縁物保護層１０は液状物材料の印刷或いは塗布などにより形成することができるが、もと材料がフィルム状のものを用いて貼り合わせることもできる。

前記第１群のリード配線層２、４、６、８及び第２群のリード配線層３、５、７の各先端部に対応するそれぞれの位置において、前記絶縁物保護層１０を貫通し各リード配線層の各一部を露出させる複数の開口部（コンタクト孔）ｈが形成されている。前記各開口部ｈのリード配線層と交わる方向、言い換えるとリード配線層幅方向の径は、配線層幅よりも小さく、開口部ｈがリード配線層からはみ出ださないように形成されている。

前記各開口部ｈを通じて前記各リード配線層２〜８の各先端部の露出面及び前記絶縁物保護層１０の開口部周縁部上表面に亘って導電性カーボンペーストからなる電極端子層２ａ〜８ａが形成されている。前記電極端子層の材料としては、例えば導電性カーボンペースト（一具体例：モリテック（株）社製型番；５８１ＳＳ）が使用されている。

ところで、前記電極端子層２ａ〜８ａは、外部コネクタ端子と直接接触する部分であり、できるだけ広い面積で形成されていることが好ましく、前記絶縁物保護層１０の開口部周縁部を超えて、その保護層１０表面上に延在されるように、開口部面積よりも大きく形成されている。また、前記電極端子層２ａ〜８ａや各開口部ｈの配置パターンは千鳥足状に形成され、前記電極端子層２ａ〜８ａの表面積を増加させ易いようになされている。更には、前記電極端子層はコネクタとの機械的な接離耐性を高いものとし、リード配線層の銀成分の酸化や硫化防止などの保護の役割も有している。

そして、図１（ａ）には、各リード配線層センター間のピッチがＰ、その配線層幅がＷ、隣り合うリード配線層の側壁間の間隔がＤとして表記されている。

前記実施形態の配線基板においては、前記絶縁物保護層１０が、前述のように従来のカーボンペーストのような導電体層と比較してマイグレーション電流の発生を著しく抑制できる。そのために、リード配線層相互間の一般的な電気的ショート回避或いは絶縁性の確保は、各リード配線層の間隔Ｄを直接的に定めるだけで得られるので、前記配線層幅Ｗは、その設計上の寸法制約要因が少なく、前記ピッチＰが同一ピッチのもとに、従来技術と比較して、大きな幅を確保することができる。従って、リード配線層の内部抵抗を低くし電流容量を大きくすることができると共に、配線ピッチＰの狭小化への対応が容易である。なお、このようなことから、例えば前記ピッチＰが０．３ｍｍとされた場合に、配線層幅Ｗを０．２ｍｍとし配線層間隔Ｄを０．１ｍｍとすることができた。

次に前記実施形態における配線基板の製造方法の実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、矩形リボン状の絶縁基板１として、厚さ１００μｍの例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いたフレキシブル絶縁フィルムを用意する。前記絶縁基板１の上表面に、銀ペースト（インク）を、前記矩形リボンの長手方向と平行な配列パターンをもって印刷し乾燥処理を施すことによって、複数条のリード配線層２〜８を形成する。前記パターンニングにおいて、交互配置関係にある前記第１群の配線層２、４、６、８の先端部に対して、第２群の配線層３、５、７の先端部が、絶縁基板１の先端部方向（図中上方）へ突出するように形成する。

次に、図２（ｂ）に示すように、前記絶縁基板１上表面及びリード配線層２〜８表面の全体に亘って、例えばマイグレーション防止に適した例えばソルダーレジストを、各リード配線層の側壁間を埋め尽くすような状態に印刷し乾燥処理を施すことによって、絶縁物保護層１０を形成する。

その後、図２（ｃ）に示すように、前記第１群のリード配線層２、４、６、８及び第２群のリード配線層３、５、７の各先端部に対応するそれぞれの位置において、絶縁物保護層１０にレーザ光照射により、各リード配線層の各一部を露出させるように貫通する開口加工を施し、複数の開口部（コンタクト孔）ｈを形成する。このとき、各開口部ｈは、リード配線層と交わる方向、言い換えるとリード配線層幅方向の径が、配線層幅よりも小さく、しかもリード配線層からはみ出ださないように形成する。前記レーザ光照射の関係から、前記絶縁基板１は、前記絶縁物保護層よりもレーザ光吸収の少ない材料を用いることによって、前記開口部形成の際にレーザ光による損傷を受け難いようにされている。

そして、図１に示すように、前記各開口部ｈを通じて前記各リード配線層２〜８の各先端部の露出面及び前記絶縁物保護層１０の開口部周縁部上表面に亘って導電性カーボンペースト（インク）を印刷し乾燥処理を施すことによって、電極端子層２ａ〜８ａを形成する。前記電極端子層２ａ〜８ａ及び開口部ｈの配置パターンは、前記第１及び第２群の配線層の先端部位置が異なっている関係から、千鳥足状のパターンに形成される。

次に、前記本発明の実施形態により作成された配線基板と、図４示された従来技術による配線基板との比較について、図３を参照して説明する。図３（ａ）は端子間絶縁抵抗値（Ω）の比較図表であり、図３（ｂ）はマイグレーション試験耐久時間（時間）の比較図表である。

まず、テスト条件について説明すると、図中の本発明及び従来技術に関して、いずれも配線基板を構成する各部材は本発明の実施形態において示した材料を共通に使用し、配線ピッチＰ（Ｐａ）が０．３ｍｍの各々４つの配線基板のサンプル（Ｎ１からＮ４）を用意した。各サンプルのパターン寸法に関しては、マイグレーションやリード配線層間のショートを避けるために必要な寸法を前提として次のように定めた。

（従来技術のサンプル）：
・リード配線層幅Ｗａ；０．１ｍｍ
・カーボンペーストのリード配線層側縁からの距離Ｌａ；０．０７ｍｍ
・カーボンペーストの幅Ｗｂ；０．２４ｍｍ
・カーボンペーストの間隔Ｄａ；０．０６ｍｍ
（本発明のサンプル）：
・リード配線層幅Ｗ；０．２ｍｍ
・リード配線層間隔Ｄ；０．１ｍｍ
また、端子間絶縁抵抗値については、各サンプルのコネクタ端子部を電源側の外部コネクタ端子に嵌め合わせて、第１群のリード配線層２（５１）、４（５３）、６（５５）、７（５７）側を正極とし、第２群のリード配線層３（５２）、５（５４）、７（５６）を負極として測定した。

マイグレーション試験耐久時間については、同様にコネクタ端子を嵌め合わせて、前記第１群のリード配線層側に５Ｖの電圧を印加し、前記第２群のリード配線層側を接地した状態で、６０℃の温度で９５％ＲＨの試験漕内に投入して、マイグレーションが発生するまでの時間を測定した。

その測定結果、図３（ａ）に示されているように、本発明が従来技術よりも遙かに高い抵抗値を有し、リード配線層間の高絶縁性が確保されていることが分かる。また、従来技術では、サンプルＮ２及びＮ４のように極端に低い抵抗値のものがみられた。

そして、図３（ｂ）に示されているように、本発明が従来技術よりも遙かに大きな５００時間以上ものマイグレーション試験耐久時間を確実に得ることができることができることが分かる。

また、従来技術では、サンプルＮ２及びＮ４のように試験不可のものがみられた。前記各測定結果において、従来技術のサンプルＮ２及びＮ４では、マイグレーション防止用のカーボンペースト（インク）の印刷の際に、インクの滲み出しによりリード配線層間のリーク或いはショートを生じさせているものと考えられる。

以上のように本発明では、マイグレーション作用を例えばソルダーレジストのような絶縁物保護層によって防止するようにしたことによって、前述のような種々の作用効果を発揮している。なお、前記ペースト及びインクはその粘性が異なるのみで実質的には同等の意味の用語として扱うことができる。

本発明の一実施形態に係る配線基板を説明するための図であり、（ａ）はその一部切欠平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本発明の一実施形態に係る配線基板の製造方法の実施形態を説明するための図であり、（ａ）〜（ｃ）は工程別平面図である。本発明の一実施形態に係る配線基板と従来技術との特性比較を説明するための図であり、（ａ）は端子間絶縁抵抗値を示す図表、（ｂ）はマイグレーション試験耐久時間を示す図表である。従来技術の配線基板の一部切欠平面図である。

符号の説明

１絶縁基板
２〜８リード配線層
２ａ〜８ａ電極端子層
１０マイグレーション防止用の絶縁物保護層
ｈ開口部

Claims

コネクタ端子部を有する絶縁基板と、銀成分を有し前記コネクタ端子部の絶縁基板表面に平行配列して形成された複数条のリード配線層と、前記各リード配線層の一部を露出させる開口部を有して前記各リード配線層の表面に被覆されたマイグレーション防止用の絶縁物保護層と、前記開口部を通じて前記各リード配線層の表面に接続された電極端子層とを備えていることを特徴とする配線基板。
前記絶縁物保護層はソルダーレジストからなることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
前記絶縁物保護層の開口部のリード配線層と交わる方向の径は前記各リード配線層の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配線基板。
前記電極端子層は、前記開口部の周縁部を超えて前記絶縁物保護層表面に延在し、前記電極端子層表面積が開口部面積よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の配線基板。
前記絶縁基板は、前記絶縁物保護層よりもレーザ光吸収の少ない材料が使用されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の配線基板。
前記電極端子層を有する複数条のリード配線層の先端部の配置パターンが千鳥足状に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の配線基板。
（Ａ）絶縁基板のコネクタ端子部表面に銀ペーストを複数条の平行パターンで印刷して平行配列の複数条のリード配線層を形成する工程と、
（Ｂ）複数の前記リード配線層及び絶縁基板のコネクタ端子部に亘ってマイグレーション防止用の絶縁樹脂ペーストを印刷して絶縁物保護層を形成する工程と、
（Ｃ）前記各リード配線層の各一部を露出させるように前記絶縁物保護層に開口部を形成する工程と、
（Ｄ）前記各開口部から露出する前記各リード配線層の各露出面に導電性カーボンペーストを印刷して電極端子層を形成する工程と、
を備えていることを特徴とする配線基板の製造方法。
前記絶縁物保護層はソルダーレジストからなり、前記開口部はレーザ加工によって形成されることを特徴とする請求項７に記載の配線基板の製造方法。