JP2011082395A - フレキシブル配線基板の製造方法及びフレキシブル配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタ端子パターン１３１を保護するカーボン層１４が、意図しない部分に形成されないようにする製造方法を提供する。
【解決手段】主面にコネクタ端子パターン１３１を含む配線パターン１３が形成された絶縁性基材１１を準備し、コネクタ端子パターン１３１を覆うようにカーボンペーストＰをスクリーン印刷し、配線パターン１３のうち、少なくともカーボンペーストＰが印刷されていない部分である回路パターン１３２を覆うように絶縁保護層１５形成する。
【選択図】 図４Ｂ

Description

本発明は、フレキシブル配線基板の製造方法及びフレキシブル配線基板に関する。

フレキシブル配線基板に関し、銅などの導体の配線を腐食から保護するため、コネクタに接続する露出部分をめっきで覆い、露出部分以外を絶縁保護層フィルムで覆う手法が知られている（特許文献１）。

特開２００５−２５２０６４号

しかしながら、コネクタに接続される端子パターンにめっきなどの保護層を形成する場合において、保護層が意図しない場所に形成されると短絡の原因となるという問題があった。特に、コネクタに接続される端子パターン間のピッチが狭い場合は、各端子パターンの保護層が接触しやすいという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、端子パターンの上にカーボンペーストをスクリーン印刷してカーボン保護層を形成するときに、コネクタに接続される端子パターンの間のピッチが狭い場合であっても、カーボン保護層が意図しない場所に形成されないようにすることである。

本発明は、主面にコネクタ端子パターンを含む配線パターンが形成された絶縁性基材を準備し、前記コネクタ端子パターンを覆うようにカーボンペーストをスクリーン印刷し、少なくとも前記カーボンペーストが印刷されていない部分を覆うように絶縁保護層を形成してフレキシブル配線基板の製造することにより、上記課題を解決する。

上記発明において、前記スクリーン印刷に用いられるスクリーン版のカーボンペーストの非透過層の厚さを、前記コネクタ端子パターンの厚さの５０％以上とすることができる。

他の観点において、本発明は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の主面に形成されたコネクタ端子パターンを含む配線パターンと、前記コネクタ端子パターンを覆うカーボン保護層と、前記配線パターンのうち、少なくとも前記カーボン保護層が形成されていない部分を覆うように形成された絶縁保護層とを有すフレキシブル配線基板を提供することにより、上記課題を解決する。

上記発明において、前記コネクタ端子パターンが、互いに隣接する複数の端子部を有するように構成することができる。

本発明では、コネクタ端子パターンの端部を覆うようにカーボンペーストをスクリーン印刷してから、カーボンペーストが印刷されていない部分を覆うように絶縁保護層を形成するようにしたので、カーボンペーストを印刷するときには絶縁保護層が形成されておらず、絶縁保護層とコネクタ端子パターンとの接合部分で生じる段差にスクリーン版が追従できないために意図しない場所にカーボン層が形成されることを防止することができる。その結果、コネクタ端子パターンの間のピッチが狭い場合であっても、短絡などの不都合を防止できる。

本発明に係る実施形態のフレキシブル配線基板の第１製造工程において準備された導体張積層板の平面図である。 図１ＡのIB-IB線に沿う断面図である。 本発明に係る実施形態のフレキシブル配線基板の第２製造工程において配線パターンが形成されたフレキシブル配線基板（半製品）の平面図である。 図２ＡのIIB-IIB線に沿う断面図である。 本発明に係る実施形態のフレキシブル配線基板の第３製造工程においてカーボン保護層が形成されたフレキシブル配線基板（半製品）の平面図である。 図３ＡのIIIB-IIIB線に沿う断面図である。 本発明に係る実施形態のフレキシブル配線基板の第４製造工程において絶縁保護層が形成されたフレキシブル配線基板１（完成品）の平面図である。 図４ＡのIVB-IVB線に沿う断面図である。 図４ＡのIVC-IVC線及びIVC´-IVC´線に沿う断面図である。 図４Ｃに示すＶ領域の部分拡大図である。 カーボンペーストの非透過部分の厚さが薄い場合における、図４Ｃに示すＶ領域相当部分の部分拡大図である。 比較例に係る製造方法によって作製されたフレキシブル配線基板の平面図である。 図７ＡのVIIB-VIIB線に沿う断面図である。 比較例に係る製造方法において、カーボンペースト印刷時の図７ＡのVIII-VIII線に沿う断面図である。 図７ＡのIX-IX線に沿う断面図である。

本実施形態のフレキシブル配線基板は、図１Ａ，Ｂ〜図４Ａ，Ｂ，Ｃに示し製造方法により作製され、図４Ａ〜４Ｃに示すように、絶縁性基材１１と、絶縁性基材１１の主面に形成されたコネクタ端子パターン１３１を含む配線パターン１３と、コネクタ端子パターン１３１を覆うカーボン保護層１４と、配線パターン１３１のうち、少なくともカーボン保護層１４が形成されていない部分を覆うように形成された絶縁保護層１５と、を有する。また、図４Ａ〜図４Ｃに示すコネクタ端子パターン１３１は、互いに隣接する複数の端子部１３１a〜１３１eを有する。特に限定されないが、本実施形態のフレキシブル配線基板１における各端子部１３１a〜１３１e間のピッチは、５０μｍ〜５００μｍ程度である。

以下、図面に基づいて、本発明に係る本実施形態のフレキシブル配線基板１の製造方法について説明する。

まず、本発明に係る実施形態のフレキシブル配線基板の第１製造工程において、導体張積層板１０を準備する。図１Ａは本実施形態において準備された導体張積層板１０の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示すIB-IB線に沿う断面図である。同図に示すように、導体張積層板１０は、ポリイミド（ＰＩ）などの可撓性を有し、厚さが１０μm〜２５０μmの絶縁性基材１１の一方の主面に、銅などの金属箔１２が張り付けられたシートである。導体張積層板１０の絶縁性基材１１としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）やポリエステル（ＰＥ）などを用いることも可能である。

次に、本実施形態のフレキシブル配線基板の第２製造工程において、配線パターン１３を形成する。本実施形態では、塩化第二銅又はアルカリエッチャント液などを用いて、エッチング処理を行い、金属箔１２の所定部を除去し絶縁性基材１１の主面１１Ａに配線パターン１３を形成する。 図２Ａは配線パターン１３が形成されたフレキシブル配線基板１（半製品）の平面図であり、図２Ｂは図２ＡのIIＢ-IIＢ線に沿う断面図である。なお、絶縁性基材１１の配線パターン１３の形成手法は限定されず、銀などの金属を含む導電性ペーストを印刷する手法により配線パターン１３を形成してもよい。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本実施形態の配線パターン１３は、図外のコネクタに嵌合されるコネクタ端子パターン１３１と、それ以外の配線パターンである回路パターン１３２とを有している。配線パターン１３において、コネクタ端子パターン１３１の領域及び回路パターン１３２の領域は、任意に設定することができる。

続いて、本実施形態のフレキシブル配線基板１の第３製造工程においては、カーボン保護層１４を形成する。コネクタ端子パターン１３１は導電性及び外力に対する耐久性が要求されるため、コネクタ端子パターン１３１には導電性の保護層を形成する必要がある。実施形態では、コネクタ端子パターン１３１を覆うように、スクリーン版を用いてカーボンペーストをスクリーン印刷し、熱処理により硬化させ、コネクタ端子パターン１３１の上にカーボン保護層１４を形成する。図３Ａは、カーボン保護層が形成されたフレキシブル配線基板１（半製品）の平面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIＢ-IIIＢ線に沿う断面図である。

ちなみに、スクリーン版は、ポリエステルなどの樹脂メッシュやステンレスなどの金属メッシュに、フォトリソグラフィー技術により、乳剤などを用いて所定パターンの非透過層が形成されたものである。乳剤としては感光性フィルム及び感光性インクを用いることができる。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本実施形態のカーボン保護層１４の形成工程（第３製造工程）では、配線パターン１３の表面が平坦であるため、カーボンペーストをスクリーン印刷するときに、スクリーン印刷で用いられるスクリーン版が配線パターン１３の表面に沿い、カーボンペーストを意図する場所に印刷することができる。このため、所定パターンに従ったカーボン保護層１４を形成することができる。

また、カーボン保護層１４の形成工程を、後述する絶縁保護層１５の形成前に行うため、絶縁保護層１５の熱プレス工程によって生じる基板寸法の変化の影響を受けずに印刷位置を正確に合わせることができるので、意図する場所にカーボン保護層１４を形成することができる。ちなみに、絶縁保護層１５を先に形成してからカーボン保護層１４を形成すると、絶縁保護層１５の熱プレス工程において基板の寸法に変化が生じ、各基板の寸法にばらつきが生じ、各基板について印刷位置を合わせることが困難になる。本実施形態では、先にカーボン保護層１４を形成するので、絶縁保護層１５の熱プレス工程による影響を受けることなく印刷位置を正確に合わせることができるため、意図した位置にカーボン保護層１４を形成することができる。

最後に、本発明に係る実施形態のフレキシブル配線基板１の第４製造工程においては、絶縁保護層１５を形成する。本実施形態では、配線パターン１３のうち、少なくともカーボンペースト１４が印刷されていない部分である回路パターン１３２を覆うようにカバーレイフィルムを積層し、熱プレス処理を行い、絶縁保護層１５を形成する。図４Ａは絶縁保護層１５が形成されたフレキシブル配線基板１の平面図、図４Ｂは図４ＡのIVＢ-IVＢ線に沿う断面図、図４Ｃは図４ＡのIVＣ-IVＣ線，IVＣ´-IVＣ´線に沿う断面図である。

図４Ａ〜図４Ｃに示すように、回路パターン１３２と、回路パターン１３２に連なるコネクタ端子パターン１３１の一部分を覆うように、厚さが５μｍ〜４０μｍのポリイミドフィルムからなるカバーレイフィルムを、接着剤を介して積層する。絶縁保護層１５の材質は特に限定されず、ポリエステルや、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂などの感光性カバーレイ材料を用いることができる。絶縁保護層１５は、絶縁性基材１１と同質の材料とすることが望ましい。なお、絶縁保護層１５の形成手法は限定されず、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂をベースとしたカバーコートインクを用いてスクリーン印刷して絶縁保護層１５を形成してもよい。

本実施形態の製造方法では、上述したように、絶縁保護層１５を形成する前にカーボン保護層１４が形成されるので、カーボン保護層１４を所定パターンに従って形成することができる。つまり、図４Ｃに示すように、コネクタ端子パターン１３１と回路パターン１３２との境目において、カーボン保護層１４が所定のパターンからはみ出さないようにすることができる。このため、隣接するカーボン保護層１４同士の隙間が確保され、これらの接触を防止できるので、短絡などの不都合を防止することができる。

図５は、本実施形態に係るフレキシブルプリント配線基板１の図４Ｃに示すＶ領域の第３製造工程における部分拡大図である。上述したとおり、カーボン保護層１４をスクリーン印刷により形成する際には絶縁保護層１５が無いので、スクリーン版Ｈに乳剤などを用いて形成された非透過層Ｋの底面Ｋ１が絶縁性基材１１の主面に隙間なく接しており、例えば矢印Ｘ方向に移動するスキージＳにより押し出されたカーボンペーストＰが非透過層Ｋの形成されていない透過層を介して所定の位置にのみ印刷される。

図５に示す本実施形態のように、カーボンペーストＰを所定の位置にのみ印刷するためには、スキージＳがスクリーン版Ｈの上を移動する際に、非透過層Ｋの底面Ｋ１が絶縁性基材１１の主面に隙間なく接していることが望ましい。これに対し、図６に示すように、非透過層Ｋの厚さが薄い又は絶縁保護層とコネクタ端子パターンとの接合部分で生じる段差にスクリーン版Ｈが追従できない等の理由により、非透過層Ｋの底面Ｋ１が絶縁性基材１１の主面から浮いてしまうと、カーボンペーストＰが非透過層Ｋの底面Ｋ１と絶縁性基材１１との隙間に流れてしまい、意図しない場所に印刷されてしまう。

本実施形態では、スクリーン印刷に用いられるスクリーン版ＨのカーボンペーストＰの非透過層Ｋの厚さを、コネクタ端子パターン１３１の厚さの５０％以上としている。このようにすることで、非透過層Ｋの底面Ｋ１が絶縁性基材１１の主面に隙間なく接している状態で、カーボンペーストＰを印刷することができ、所定の位置にカーボン保護層１４を形成することができる。

ところで、本実施形態の製造方法と異なり、絶縁保護層１５を形成してからカーボン保護層１４を形成すると、カーボンペーストが意図しない場所に印刷されてしまう。図７Ａは絶縁保護層１５ａを形成してからカーボン保護層１４ａを形成する比較例に係る製造方法によって作製されたフレキシブル配線基板１ａの平面図、図７Ｂは図７ＡのVIIＢ-VIIＢ線に沿う断面図である。

また、図８は、図７Ａ及び図７Ｂに示すフレキシブル配線基板１ａの製造工程において、カーボンペーストを印刷する際の図７ＡのVIII-VIII線に沿う断面図、図９は同じく図７ＡのIX-IX線に沿う断面図である。

図７ＡのVIII-VIII線に沿う断面が示す箇所においては、隣接するコネクタ端子が絶縁されておりこの場所にカーボン保護層１４ａが形成されると、コネクタ端子パターン１３１´同士が導通し、短絡の原因となりうる。

図７Ａ及びＢに示すフレキシブル配線基板１ａにおいては、カーボン保護層１４ａを印刷時に、すでに絶縁保護層１５が形成されているため、カーボンペーストの印刷面が平坦ではない。このため、図８に示すように、絶縁保護層１５ａと配線パターン１３ａとの間には段差があり、この段差とスクリーン版Ｈとの間に隙間Ｑが生じる。この状態において、カーボンペーストを用いてスクリーン印刷すると、カーボンペーストが隙間Ｑに流れ込み、図９に示すようにコネクタ端子間にカーボン保護層１４ａが形成されるおそれがある。

これに対し、本実施形態のフレキシブル配線基板１の製造方法では、絶縁保護層１５を形成する前にカーボンペーストをスクリーン印刷してカーボン保護層１４を形成するので、図８に示すような隙間Ｑが生じることが無いため、カーボン保護層１４が意図しない場所に形成されることを防止することができる。その結果、コネクタ端子パターン１３１間のピッチが狭い場合であっても、短絡などの不都合を防止できる。

以下、本実施形態のフレキシブル配線基板１の製造方法に係る実施例を説明する。

＜実施例＞
本実施形態に係る製造方法により実施例１〜２のフレキシブル配線基板（各Ｎ＝１００）を作製した。実施例１〜２では、２５μｍの厚さのポリイミド系樹脂フィルム（以下、ＰＩフィルムという）の一主面に１８μｍの銅箔が張り付けられた導体張積層板を準備し、銅箔の所定部分を除去して０．５mmピッチで幅０．１mmのコネクタ配線パターンを含む配線パターンを形成した。

ステンレスメッシュに乳剤フィルム（株式会社ムラカミ製 ＭＳ５０）を用いて、コネクタ配線パターンを覆う領域を印刷することができるように非透過層が形成されたスクリーン版を準備した。スクリーン版としては、非透過層の厚さが９μｍ〜１０μｍのものを各種準備した。

非透過層の厚さが異なるスクリーン版を用いてカーボンペーストを配線パターンが形成されたＰＩフィルムに印刷した。

熱処理によりカーボン保護層を硬化させた後、接着剤を介して１２．５μｍのＰＩフィルムを積層した。接着剤の厚さは２５μｍであった。熱処理によりＰＩフィルム及び接着剤を硬化させ絶縁保護層を形成した。

＜参考例＞
非透過層の厚さが５μｍ〜８μｍのスクリーン版を用いてカーボンペーストを印刷した以外は、実施例１〜２と同じ条件で参考例１〜３（各Ｎ＝１００）を作製した。

＜比較例＞
絶縁保護層を形成してからカーボン保護層を形成する製造方法により、実施例１〜２と同じ材料を用いて比較例１〜２（各Ｎ＝１００）を作製した。

実施例１〜２，参考例１〜３，並びに比較例１〜２について、外観検査を実施した。

検査の結果、コネクタ端子パターンの幅方向に沿って１００μｍの範囲以内にカーボン保護層が印刷されている場合は「位置ズレ無し」と評価した。他方、コネクタ端子パターンの幅方向に沿って１００μｍの範囲を超えてカーボン保護層が印刷されている場合は「位置ズレ有り」と評価した。

また、検査の結果、目視において、カーボン保護層に滲みが生じているか否かを評価した。

「位置ずれ無し」と評価されるとともに、「滲み無し」と評価されたものを、良品としてカウントした。良品以外のもののサンプル数Ｎに対する比率を不良率として算出した。実施例、参考例及び比較例の製造条件及び検査結果を下掲の表１に示す。

表１に示すように、本実施形態の製造方法により得られた実施例１〜２及び参考例１〜３のフレキシブル配線基板は、比較例１〜２に比べて、不良率が大幅に改善された。

また、実施例１〜２及び参考例１のように、非透過層の厚さを銅箔の厚さの４４％以上とすることにより、不良率を４％以下に抑えることができた。特に実施例１〜２のように、非透過層の厚さを銅箔の厚さの５０％以上とすることにより、不良率を０％とすることができた。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…フレキシブル配線基板
１０…導体張積層板
１１…絶縁性基材
１２…金属箔
１３…配線パターン
１３１…コネクタ端子パターン
１３２…回路パターン
１４…カーボン保護層
１５…絶縁保護層
Ｐ…カーボンペースト
Ｈ…スクリーン版
Ｋ…非透過層
Ｓ…スキージ

Claims (4)

1. 主面にコネクタ端子パターンを含む配線パターンが形成された絶縁性基材を準備し、
   前記コネクタ端子パターンを覆うようにカーボンペーストをスクリーン印刷し、
   前記配線パターンのうち、少なくとも前記カーボンペーストが印刷されていない部分を覆うように絶縁保護層を形成するフレキシブル配線基板の製造方法。
2. 前記スクリーン印刷に用いられるスクリーン版のカーボンペーストの非透過層の厚さが、前記コネクタ端子パターンの厚さの５０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル配線基板の製造方法。
3. 絶縁性基材と、
   前記絶縁性基材の主面に形成されたコネクタ端子パターンを含む配線パターンと、
   前記コネクタ端子パターンを覆うカーボン保護層と、
   前記配線パターンのうち、少なくとも前記カーボン保護層が形成されていない部分を覆うように形成された絶縁保護層と、を有するフレキシブル配線基板。
4. 前記コネクタ端子パターンは、互いに隣接する複数の端子部を有する請求項３に記載のフレキシブル配線基板。

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