JP2011060834A

JP2011060834A - 回路基板

Info

Publication number: JP2011060834A
Application number: JP2009205981A
Authority: JP
Inventors: Norio Sakai; 範夫酒井; Mayuko Nishihara; 麻友子西原
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-09-07
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-09-07
Also published as: JP5413067B2

Abstract

【課題】基材の材料による絶縁特性の悪化がなく、剥離のおそれもない回路基板を提供する。
【解決手段】回路基板１０１は、第１の絶縁基材１１と第１の回路パターン１２とを含む第１のリジッド部１と、第２の絶縁基材２１と第２の回路パターン２２とを含む第２のリジッド部２と、第１のリジッド部１と第２のリジッド部２とを基材なしに連結するフレキシブルな金属薄板部３とを備える。金属薄板部３は、第１および第２の回路パターン１２，２２に電気的に接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、回路基板に関するものである。

従来技術に基づく回路基板の一例が、特表２００２−５０３０３３号公報（特許文献１）に示されている。特許文献１には、大きな回路基板とこの回路基板の表面に配置されたチップとの間で電気的な接続を行なうための接続要素が開示されている。この接続要素は、一定幅の帯状のプラスチック・シートとその上面に形成された３本の帯状の導体パターンとを含んでいる。これらの３本の導体パターンは、中央に設けられた１本の信号用導体とその両側に１本ずつ配置された合計２本のグランドプレーンとからなる。これらの導体パターンは、互いに離隔した状態でいずれも平行に、プラスチック・シートの長手方向に延在するように形成されている。これらの導体パターンにとってプラスチック・シートは基材の役割を果たすものである。これらの３本の導体パターンはコプレーナ導波路を構成する。特許文献１には、３本の導体パターンが、端部を除けば一定幅であって互いに平行である構成が開示されている他に、各導体パターンの幅が徐々に変化する構成も示されている。

特表２００２−５０３０３３号公報

剛性を有する２枚の基板と、これらの２枚の基板の間を接続するフレキシブルな基板とを含む構造体がある。この構造体のうち剛性を有する２枚の基板の部分は「リジッド部」と呼ばれ、２つのリジッド部の間を接続するフレキシブルな基板の部分は「フレキシブル部」と呼ばれる。この構造体の全体は「リジッドフレキシブル基板」とも呼ばれる。リジッドフレキシブル基板は回路基板の一種である。

リジッドフレキシブル基板の一例の側面図を図９に示す。リジッド部５１，５２の間をフレキシブル部５３が接続している。フレキシブル部５３の断面を図１０に示す。フレキシブル部５３には、樹脂製の基材５３ｅと、その上面に形成された金属パターン５３ａ，５３ｂ，５３ｃとが含まれる。

フレキシブル部５３の金属パターン５３ａ，５３ｂ，５３ｃのいずれの箇所に注目しても金属パターンの下側には常に樹脂製の基材５３ｅが存在している。フレキシブル部５３の金属パターン５３ａ，５３ｂ，５３ｃに電流が流れる際には金属パターンに接して樹脂製の基材５３ｅが存在することによって電気特性が変動してしまう場合がある。たとえば基材５３ｅに用いられている樹脂の誘電率が高いと、折り曲げたときに金属パターンにおいて浮遊容量が発生し、電気特性が変動しやすくなる。

リジッドフレキシブル基板は、通常、何らかの機器に組み込まれて用いられるものであるが、その機器の使用時に、フレキシブル部が大きく屈曲する形で用いられる場合や、フレキシブル部が高頻度で屈曲を繰り返す場合には、金属パターンが基材としての樹脂部から剥離することもありうる。使用途中で剥離した場合、特性が不所望に変化してしまう。

そこで、本発明は、フレキシブル部における基材の材料による電気特性の変動が少なく、基材の剥離のおそれもない回路基板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく回路基板は、第１の絶縁基材と第１の回路パターンとを含む第１のリジッド部と、第２の絶縁基材と第２の回路パターンとを含む第２のリジッド部と、上記第１のリジッド部と上記第２のリジッド部とを基材なしに連結するフレキシブルな金属薄板部とを備え、上記金属薄板部は、上記第１および第２の回路パターンに電気的に接続されている。

本発明によれば、線路を構成する金属薄板部の周囲には、金属薄板部を物理的に支持するための基材が設けられていないので、折り曲げに対して電気特性が変動しにくくなる。また、金属薄板部には基材が最初から存在しないので剥離による特性変動のおそれもなくなる。

本発明に基づく実施の形態１における回路基板の斜視図である。本発明に基づく実施の形態１における回路基板の断面図である。本発明に基づく実施の形態１における回路基板のフレキシブル部の断面図である。本発明に基づく実施の形態１における回路基板の第１の変形例の斜視図である。本発明に基づく実施の形態１における回路基板の第２の変形例のフレキシブル部の断面図である。本発明に基づく実施の形態１における回路基板の第３の変形例のフレキシブル部の断面図である。本発明に基づく実施の形態１における回路基板の第４の変形例のフレキシブル部の断面図である。本発明に基づく実施の形態１における回路基板の第５の変形例の側面図である。従来技術に基づく回路基板の側面図である。従来技術に基づく回路基板に含まれるフレキシブル部の断面図である。

（実施の形態１）
（構成）
図１〜図３を参照して、本発明に基づく実施の形態１における回路基板について説明する。本実施の形態における回路基板１０１の斜視図を図１に示し、断面図を図２に示す。本実施の形態における回路基板１０１は、第１の絶縁基材１１と第１の回路パターン１２とを含む第１のリジッド部１と、第２の絶縁基材２１と第２の回路パターン２２とを含む第２のリジッド部２と、第１のリジッド部１と第２のリジッド部２とを基材なしに連結するフレキシブルな金属薄板部３とを備える。金属薄板部３は、第１および第２の回路パターン１２，２２に電気的に接続されている。

金属薄板部３は、同一高さに平行に配置された３本の帯状の金属膜を含む。金属薄板部３では、これらの３本の帯状の金属膜が線路を構成する。金属薄板部３の中央の１本は信号線部３ａであり、両脇の合計２本はグランド部３ｂであり、これらはコプレーナ型の高周波線路を構成している。金属薄板部３は銅箔などの金属箔で形成されている。図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図を図３に示す。

金属薄板部３の金属膜は、金属膜を物理的に支持するための基材なしに２つのリジッド部を連結している。すなわち、これらの金属膜は基材を用いることなく、直接、電気的かつ物理的に２つのリジッド部の間を接続している。このように基材を用いずに金属膜が直接空中を通るようにした構成を「基材レス」ともいう。

（作用・効果）
本実施の形態では、線路を構成する金属薄板部３が第１のリジッド部１と第２のリジッド部２とを基材なしに接続しているので、線路の周囲には樹脂ではなく空気のみが存在することとなる。空気は誘電率ε＝１であるので、いかなる樹脂よりも浮遊容量が生じにくくなる。本実施の形態では、リジッド部同士を結ぶ部分、すなわち、フレキシブル部が基本的に金属膜のみからなり、樹脂部のない構造となっているので、フレキシブル部に関しては樹脂部の材料費は不要であり、コストを低減することができる。

また、一般的に、銅箔のような金属箔はアンカー効果により基材に固着され、そのために金属膜の表面粗さを大きくせざるを得ないが、本実施の形態では、金属膜の表面粗さを大きくする必要がないため、高周波特性に優れた回路基板を得ることができる。具体的には、金属膜の両主面の表面粗さＲａを数μｍ以下にすることが可能である。

フレキシブル部は、曲げ変形により最も応力が発生する部分であるので、仮に、樹脂と金属との重ね合わせによる構造であれば、樹脂と金属との界面で剥離が発生しやすい。しかし、本実施の形態では、フレキシブル部が基本的に金属のみからなるので、剥離が発生するおそれがなく、剥離による不所望な特性変化も生じない。

よって、本実施の形態における回路基板は、インピーダンスなどの電気特性の変動が少なく、基材の剥離のおそれもなく、特に高周波用途に適した回路基板とすることができる。

なお、本実施の形態では好ましいことに、第１および第２のリジッド部１，２は、第１および第２の回路パターン１２，２２にそれぞれ設けられたビアホール導体３１，３２を備え、金属薄板部３は、ビアホール導体３１，３２との間で固相拡散接合によって接合されている。固相拡散接合がなされているか否かについては、固相拡散接合がなされた場合、金属薄板部３とビアホール導体３１，３２との接続部は一体化し、局所的に金属間化合物が生成されるので、識別可能である。このように固相拡散接合によって接合されていれば、フレキシブル部としての金属薄板部３と、リジッド部に含まれる第１，第２の回路パターン１２，２２との接続が確実に堅固にできるとともに、リジッド部と金属薄板部との接合強度を高めることができるので、好ましい。

さらに、図４に示すように、金属薄板部３は、外部への電気的接続を行なうための接続部４を備えることができる。接続部４は金属薄板部３の途中の一部の領域であり、接続部４には外部配線５が接続されている。このように接続部４を備えていれば、外部との電気的接続が容易にできる。

第１および第２のリジッド部１，２は複数のフレキシブルシートを積層した積層構造を含むことが好ましい。この構成であれば、回路パターンを内部に含むリジッド部を容易に形成することができる。

フレキシブル部としての金属薄板部３は、リジッド部としてのフレキシブルシートの層間から引き出されていることが好ましい。この構成であれば、フレキシブルシートを積層する際に回路パターンの一部を延長した構造としておき、フレキシブルシートからはみ出させることによってフレキシブル部を容易に形成することができる。また、リジッド部と金属薄板部との接合強度をより高めることができる。この点で、金属薄板部は、リジッド部内でその両主面にてビアホール導体に固相拡散接合されていることが好ましい。

金属薄板部３の表面は防錆処理膜によって覆われていることが好ましい。この構成であれば、金属薄板部３が錆びて特性が悪化することを防止することができる。なお、防錆処理膜は樹脂であってもよい。防錆処理膜は厚さ１μｍ以下のものであってもよい。金属薄板部３の表面が防錆処理膜によって覆われている場合のフレキシブル部の断面を図５に示す。この例では、防錆処理膜は樹脂膜６である。図５に示すように、金属薄板部３の各金属膜の片面に樹脂膜が覆う構成であってもよい。また、図６に示すように、各金属膜の両面を樹脂膜が覆い、側面が露出している構成であってもよい。また、図７に示すように、各金属膜の両面および側面を樹脂膜が覆う構成であってもよい。図５〜図７に示すように、フレキシブル部の金属膜に何らかの樹脂膜が付着していても、これらの樹脂膜はあくまで金属膜の表面保護のためのものであって、金属膜を支えるためのものではない。したがって、これらは「基材」には該当しない。金属薄板部３の各金属膜は自らの剛性によって自らの姿勢を維持している。

図１、図２に示したように、金属薄板部３は同一高さに配置された複数の帯状の金属箔を含むことが好ましい。このような構成であれば、リジッド部を積層によって形成する際に、同一層に複数の配線を配置して金属薄板部への接続を形成することができるからである。

金属薄板部３は異なる高さに配置された複数の帯状の金属箔を含むことが好ましい。これは、たとえば、図８に示すような構成のリジッドフレキシブル基板である。このリジッドフレキシブル基板は、金属薄板部３ｈを備えている。このような構成であれば、金属薄板部３ｈに含まれる配線を上下方向に分散して配置することができるので、配線の自由度が高まり、フレキシブル部に必要な幅を小さくすることができる。

上記実施の形態では、金属薄板部の一例として、銅箔で形成してよいことを示したが、銅以外の金属で形成してもよい。また、金属薄板部を複数種類の金属膜の組合せによって形成してもよい。なお、銅箔の場合、それ自身がある程度の強度や剛性を持っていなければならないので、その厚みは１０〜４０μｍであることが好ましい。

本発明に基づく回路基板においては、フレキシブル部としての金属薄板部は、基本的に金属のみで形成されているが、その金属膜の表面に金属以外の膜、たとえば樹脂膜などが付着していても、それが基材に該当するものでなければよい。「基材」とは、その表面に形成する金属膜などを物理的に支えるためのものであり、土台のような役割を果たすものである。したがって、フレキシブル部の姿勢の維持に支配的な役割を果たす部材である。金属膜の表面に若干の他の部材が付着していて、フレキシブル部の姿勢が金属膜そのものの剛性によってほぼ決まっているような場合は、金属膜の表面に付着している他の部材は基材に該当しない。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１第１のリジッド部、２第２のリジッド部、３金属薄板部、３ａ信号線部、３ｂグランド部、４接続部、５外部配線、６樹脂膜、１１第１の絶縁基材、１２第１の回路パターン、２１第２の絶縁基材、２２第２の回路パターン、３１，３２ビアホール導体、５１，５２リジッド部、５３フレキシブル部、５３ａ，５３ｂ，５３ｃ金属パターン、５３ｅ基材、１０１回路基板。

Claims

第１の絶縁基材と第１の回路パターンとを含む第１のリジッド部と、
第２の絶縁基材と第２の回路パターンとを含む第２のリジッド部と、
前記第１のリジッド部と前記第２のリジッド部とを基材なしに連結するフレキシブルな金属薄板部とを備え、
前記金属薄板部は、前記第１および第２の回路パターンに電気的に接続されている、回路基板。
前記第１および第２のリジッド部は、前記第１および第２の回路パターンにそれぞれ設けられたビアホール導体を備え、前記金属薄板部は、前記ビアホール導体との間で固相拡散接合によって接合されている、請求項１に記載の回路基板。
前記金属薄板部は、外部への電気的接続を行なうための接続部を備える、請求項１または２に記載の回路基板。
前記第１および第２のリジッド部は複数のフレキシブルシートを積層した積層構造を含む、請求項１から３のいずれかに記載の回路基板。
前記金属薄板部は、前記積層構造の前記フレキシブルシートの層間から引き出されている、請求項４に記載の回路基板。
前記金属薄板部の表面は防錆処理膜によって覆われている、請求項１から４のいずれかに記載の回路基板。
前記金属薄板部は同一高さに配置された複数の帯状の金属箔を含む、請求項１から６のいずれかに記載の回路基板。
前記金属薄板部は異なる高さに配置された複数の帯状の金属箔を含む、請求項１から６のいずれかに記載の回路基板。