JP2011233848A - フレキシブルプリント配線板、その接続構造、これらの製造方法、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＡＣＦによって電極同士を能率よく導電接続しながら、接続構造を小型化できる、フレキシブルプリント配線板、その接続構造等を提供する。
【解決手段】 このフレキシブルプリント配線板１０は、両面のうちの一方面において電極２ａが露出する電極接続エリアＳと、電極接続エリアＳと反対側の他方面に位置する配線回路１３（２ｂ，３ｂ）とを備え、電極接続エリアＳに位置する電極２ａに平面的に重なる位置に設けられたブラインドビアホールｈを通して、該電極２ａと配線回路１３とが導電接続され、一方面における電極接続エリアには配線回路が設けられないことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ:Flexible Printed Circuit）、その接続構造、これらの製造方法、および電子機器に関し、より具体的には、異方導電膜（ＡＣＦ:Anisotropic Conductive Film）を用いて電極同士を導電接続しながら小型化を実現することができる、フレキシブルプリント配線板、その接続構造、これらの製造方法、およびこれらを用いた電子機器に関するものである。

携帯端末等の電子機器には、複数のフレキシブルプリント配線板が用いられ、当該電子機器内で、フレキシブルプリント配線板の電極同士が、またはフレキシブルプリント配線板の電極と他の部品の電極とが、導電接続される。これら携帯端末等は常に小型化が求められ、フレキシブルプリント配線板の電極の接続構造についても小型化が追求される。
製造方法の効率化および上記小型化の要求に応えるために、２つのフレキシブルプリント配線板の電極同士を、異方導電膜（ＡＣＦ）で導電接続する方法が提案されている（特許文献１）。ＡＣＦによる導電接続では、上記電極が露出された２つの電極領域によってＡＣＦを挟んで加熱加圧することで、個々の電極同士を導電接続する。これによってフレキシブルプリント配線板の電極同士を効率よく接続しながら、ある程度小型化をすることができる。

特開２００４−１１９０６３号公報

携帯端末等の電子機器では、フレキシブルプリント配線板を配設するために設定されるスペースは年を経るごとに狭くされている。このため、とくにＡＣＦを用いた電極同士の接続構造を小さくする必要がある。しかし、これまでの電極の構造のフレキシブルプリント配線板を用いたのでは、電極の接続構造を小さくするのに限界がある。
本発明は、ＡＣＦを用いて電極同士を能率よく導電接続しながら、その接続構造を小型化することができる、フレキシブルプリント配線板、その接続構造、これらの製造方法、およびこれらを用いた電子機器を提供することを目的とする。

本発明のフレキシブルプリント配線板は、電極を備える両面のフレキシブルプリント配線板である。このフレキシブルプリント配線板は、両面のうちの一方面において電極が露出する電極接続エリアと、電極接続エリアと反対側の他方面に位置する配線回路とを備える。そして、電極接続エリアに位置する電極に平面的に重なる位置に設けられたブラインドビアホールを通して、該電極と配線回路とが導電接続されており、一方面における電極接続エリアには配線回路が設けられないことを特徴とする。

上記の構成によれば、電極を表面側に露出させ、配線回路を裏面に設け、表面側の電極と裏面側の配線回路とはビアホールによって導電接続する。このため配線回路間の短絡に配慮することなく電極間の導電接続に集中することができる。従来は、電極に連続する配線回路端部は、たとえばすべての配線を平行に細長く配列せざるをえなかった。
上記のように電極のみを表面に露出させることで、配線端部間の短絡防止に配慮することなく電極接続エリアを小型化することができる。また、表面側の電極と裏面側の配線回路とをブラインドビアホールで接続するので、電極を平坦にして堅固な接続を実現することができる。ＡＣＦを用いた電極同士の接続は、電気的接続だけでなく、一方のフレキシブルプリント配線板と、他方のフレキシブルプリント配線板（または他の部品）とを、機械的に接続することも重要である。機械的接続がしっかりなされた上での導電接続である。この意味で、電極を平坦にして堅固な接続ができることは非常に意義が大きい。
上記の結果、ＡＣＦを用いて電極同士の接続構造を能率よく形成しながら、小型化を実現でき、かつＡＣＦによる接続構造を耐久性に富んだものにすることができる。さらに、ＡＣＦは高価な部品なので面積の抑制が求められるが、上記の構成によりＡＣＦコストの抑制にも資することができる。

上記のフレキシブルプリント配線板の電極と、他の部品の電極、またはもう一つの上記のフレキシブルプリント配線板の電極、とを、ＡＣＦを挟んで導電接続することができる。これによって、小型化され、耐久性に富んだ接続構造を能率よく得ることができる。

本発明の電子機器は、上記のフレキシブルプリント配線板、または上記のフレキシブルプリント配線板の接続構造、を備えることを特徴とする。これによって、経済性に優れ、丈夫で小型化された、フレキシブルプリント配線板の接続構造を含む電子機器を得ることができる。

本発明のフレキシブルプリント配線板の製造方法は、基層の両面に銅箔が積層された銅張積層板を準備する工程と、銅張積層板の一方面の銅箔および基層を貫通し、他方面の銅箔を底部にもつブラインドホールを形成する工程と、ブラインドホールおよび一方面の銅箔に沿うように、金属めっき層を形成する工程と、一方面の金属めっき層および銅箔と、他方面の銅箔とをエッチングすることで、一方面の金属めっき層および銅箔から配線回路パターンを形成し、かつブラインドビアホールに対応する他方面の領域に他方面の銅箔から電極パターンを形成する、パターン形成工程と、電極パターンが位置する領域をあけて一方面を覆う一方面の絶縁層、および他方面の配線回路パターンを覆う他方面の絶縁層、を貼り付ける工程とを備えることを特徴とする。

上記の方法によって、ＡＣＦを用いて、小型で耐久性に優れた接続構造を能率よく形成することが可能な、フレキシブルプリント配線板を、既存のプロセスを用いて簡単に、かつ安価に得ることができる。上記の絶縁層には、カバーレイフィルム、絶縁性樹脂（例えばポリイミド樹脂）層等を用いることができる。

本発明のフレキシブルプリント配線板の接続構造の製造方法は、上記のフレキシブルプリント配線板の製造方法で製造されたフレキシブルプリント配線板を用いてフレキシブルプリント配線板の接続構造を製造する。この方法では、フレキシブルプリント配線板の一方面の電極パターンの領域と、該フレキシブルプリント配線板の電極パターンと位置合わせした電極パターンをもつ他の部品、または該フレキシブルプリント配線板と同種のフレキシブルプリント配線板、の当該電極パターンとを位置合わせした状態で、ＡＣＦを挟んで圧着することを特徴とする。
上記の方法によって、耐久性に富み、小型化された接続構造を能率よく得ることができる。

本発明によれば、ＡＣＦを用いて電極同士を能率よく導電接続しながら、小型化され、耐久性および経済性に優れた当該接続構造を得ることができる。

本発明の実施の形態１におけるフレキシブルプリント配線板を示す平面図である。 図１のフレキシブルプリント配線板のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 フレキシブルプリント配線板の電極接続エリアの小型化の具体例を示し、（ａ）は本発明例を、また（ｂ）は従来例を示す図である。 図１および２に示すフレキシブルプリント配線板の製造方法を示し、（ａ）は両面銅張積層板、（ｂ）は裏面側の銅箔に孔をあけた状態、（ｃ）はレーザビームによりブラインドビアホールをあけた状態、（ｄ）は銅めっき層を形成した状態、を示す図である。 （ａ）は湿式エッチングによって、表面側に電極パターン、裏面側に配線回路パターンを形成した状態、（ｂ）は接着剤付きカバーレイ樹脂膜を貼り合わせた状態、を示す図である。 本発明の実施の形態２におけるフレキシブルプリント配線板の接続構造を示す平面図である。 図６のフレキシブルプリント配線板の接続構造のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。

（実施の形態１−フレキシブルプリント配線板−）
図１は、本発明の実施の形態１におけるフレキシブルプリント配線板１０を示す平面図である。フレキシブルプリント配線板１０には、電極接続エリアＳが設けられている。図１において、電極接続エリアＳには４つの電極２ａが、カバーレイ樹脂膜６に被覆されずに露出状態で、配置されているが、実際はより多くの電極が配列されている。このフレキシブルプリント配線板１０は、両面フレキシブルプリント配線板であり、表面には上記の電極２ａが、また裏面側には配線回路１３が設けられている。裏面側の配線回路１３は、ブラインドビアホールｈを通る銅めっき層３ｂによって表面の電極２ａに裏面側から導電接続されている。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿うフレキシブルプリント配線板１０の断面図である。ポリイミド膜からなる基層１の表面側に電極接続エリアＳが設けられ、この電極接続エリアＳ内に電極（パターン）２ａが設けられている。電極接続エリアＳは、カバーレイ接着剤層５およびカバーレイ樹脂膜６がなく、電極２ａはすべて露出している。電極２ａは銅箔から形成されている。
一方、基層１の裏面側において、銅箔および銅めっき層が配線回路２ｂ，３ｂの材料を構成することで配線回路（パターン）１３を形成している。裏面側の配線回路１３（２ｂ，３ｂ）は、ブラインドビアホールｈを通る銅めっき層からなる配線回路３ｂによって、電極２ａの裏面に裏側から導電接続している。ブラインドビアホールｈは、配線回路２ｂおよび基層１を貫通して電極２ａの裏面を底面とするような孔である。

上記の構造の電極／配線回路が配置された電極接続エリアＳは、従来のフレキシブルプリント配線板と比べて、つぎの利点を有する。
（Ｆ１）従来のフレキシブルプリント配線板の電極配列部では、少なくとも電極の周辺では配線回路と電極とは、同じ面たとえば表面に位置して当該表面において連続していた。これに対して、本実施の形態では、配線回路は裏面側に位置して電極接続エリアの表面に出る部分はない。このため、電極２ａのみを露出させて配置するので、電極接続エリアＳを、構造的に簡単にすることができ、このため全体的なサイズも小型化することができる。たとえば、配線回路２ｂの線幅ｄが７０μｍのとき、電極２ａの間の間隔ｇは０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度に、また、正方形の電極２ａの一辺のサイズＥｄは０．３ｍｍ〜０．４ｍｍにできる。
具体例をあげて説明する。図３（ｂ）は、従来のフレキシブルプリント配線板における電極を示す。電極接続エリアＳ内に１×３６個の電極が設けられている。このとき、電極接続エリアＳは、縦３．５ｍｍ×横９．１ｍｍを要し、面積３１．８５ｍｍ^２を占める。これに対して図３（ａ）は、本実施の形態のフレキシブルプリント配線板であり、電極接続エリアＳに、マージン１．０ｍｍをとって、６行×６列で、計３６個の電極が設けられている。図３（ａ）の場合、（１）電極サイズ（正方形の一辺）０．４ｍｍ、間隔０．１５ｍｍとすることができる。この場合、電極接続エリアＳは、縦５．１５ｍｍ×横５．１５ｍｍとなり、面積２６．５ｍｍ^２となる。またさらに小型化して（２）電極サイズ０．３ｍｍ、間隔０．１ｍｍとすることもできる。この場合の電極接続エリアＳは、縦４．３ｍｍ×横４．３ｍｍ＝１８．４９ｍｍ^２となる。図３（ｂ）の従来例と比較すると、（１）の場合でも、８３％にまで面積を小さくでき、さらに（２）の場合には５８％にまで縮小される。この面積減少の割合は非常に大きいといえる。さらに、図３（ａ）と（ｂ）とを比較して、従来の電極が横一列に長く配列されていたのに比べて、本発明例の場合には、縦横の長さを揃えてコンパクトにまとめることができる。
（Ｆ２）小型化と並んで、ＡＣＦを間に挟んだ電極同士の接続構造では、圧着された２つの電極配列の機械的強度が重要である。電極／ＡＣＦ／電極、の圧着構造は、しばしば剥離することがある。すなわち上記の圧着構造の機械的な耐久性を高めることが重要である。
配線回路１３は裏側からブラインドビアホールによって電極２ａを支えるので、ＡＣＦを挟んで圧着するとき突出した上記電極のみを圧着の対象とするので圧力をかけやすい。また電極の平坦な姿勢を維持しやすい。このため、ＡＣＦによる圧着を安定化することができる。配線回路端部の断面が円状の平行配線があると、円の下半分は圧着のとき溶融したＡＣＦが届きにくく、空隙が多数できる場合がある。上述のように、ＡＣＦを用いた、フレキシブルプリント配線板同士またはフレキシブルプリント配線板と他の部品との接続は、しっかりした機械的接続を得ることが前提となる。このため、上記の圧着の安定化は非常に大きな意義を持つ。上記の圧着の安定化によって、この結果、耐久性に富んだ圧着構造を得ることができる。

次に、本実施の形態のフレキシブルプリント配線板１０の製造方法について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、ポリイミド膜からなる基層１の両面に銅箔２が積層された両面銅張積層板を準備する。
基層１には、高い耐熱性および柔軟性を重視して、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂を用いるのがよい。また、銅箔２を積層するためのベース接着剤を用いる場合には、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂等を主成分に含むものを用いることができる。基層１の厚みは、５μｍ〜５０μｍ程度、またベース接着剤層は、０．５μｍ〜３０μｍ程度とするのがよい。
次いで、図４（ｂ）に示すようにエッチングによって裏面側の銅箔２に孔ｈ１をあける。さらに図４（ｃ）に示すようにレーザビームを照射してポリイミド膜１を貫通するブラインドビアホールｈを設ける。ブラインドビアホールｈは、裏面側の銅箔２とポリイミド膜の基層１とを貫通し、表面側の銅箔２で塞がれている。次いで、図４（ｄ）に示すように、銅めっきによって、裏面側の銅箔２とブラインドビアホールｈを被覆する銅めっき層３を形成する。このとき、表面側の銅箔２と裏面側の銅めっき層３とは、当該表面側の銅箔の裏面において機械的に接続状態にあり導電接続している。
このあと、エッチングによって表面側および裏面側の導電部（銅箔２および銅めっき層３）のパターニングを行う。このために図示しないレジストパターンを表裏面に形成し、次いで湿式エッチングによって導電部のパターニングを行う。表面側では、図５（ａ）に示すように、表面側の銅箔から電極（パターン）２ａを形成する。また、裏面側の銅箔２および銅めっき層３からは、配線回路（パターン）１３（２ｂ，３ｂ）を形成する。配線回路１３は、ブラインドビアホールｈを通る銅めっきパターン３ｂによって電極２ａの裏面に接続しているが、表面側にはまったく出ない。
次いで、表面側において、電極接続エリアＳにおいて電極２ａが露出されるように、当該エリアをあけて、接着剤付きカバーレイ樹脂膜６を貼り合わせる。カバーレイ樹脂膜６の下層にはカバーレイ接着剤層５が位置することになる。また裏面側では、配線回路１３をすべて覆うように、接着剤付きカバーレイ樹脂膜６を貼り合わせる。裏面側にもカバーレイ接着剤層５ができる。カバーレイ樹脂膜６には、柔軟な撓りが可能な絶縁樹脂を用いるのがよい。また、接着工程における１５０℃程度の加熱に対する耐熱性を兼ね備えるのがよい。たとえばポリイミド系の樹脂を挙げることができる。そのほか、ポリオレフィン系の、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなどをあげることができる。また、液晶ポリマーを好適に用いることができる。さらに環状オレフィンポリマー、非極性ポリオレフィン、シクロヘキサンジエン系ポリマーなどがある。各種のポリフェニレンエーテルを用いてもよい。カバーレイ樹脂層６の厚みは、５μｍ〜５０μｍ程度とするのがよい。
接着剤として、たとえばポリスチレン系、ポリエチレン系などのホットメルト系接着剤を用いるのがよい。これによって、製造能率の向上を得ることができる。また、ポリエステル系やポリアミド系の、ホットメルト系接着剤、エポキシ樹脂でもよい。カバーレイ接着剤層５の厚みは、５μｍ〜５０μｍ程度とするのがよい。
上記の方法によって、電極のみを表面に露出させ、配線回路が表面に出ない電極接続エリアＳを、既存のプロセスによって能率良く形成することができる。

（実施の形態２−フレキシブルプリント配線板の接続構造−）
図６は、本発明の実施の形態２におけるフレキシブルプリント配線板の接続構造５０を示す平面図である。図６では、図１および２に示すフレキシブルプリント配線板１０が２つ、ＡＣＦ２１を間に挟んで、電極接続エリアＳを向き合わせて、圧着されている。
図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。２つのフレキシブルプリント配線板１０，１０は、電極接続エリアＳ，Ｓを向き合わせて、ＡＣＦ２１を間に挟んで圧着によって機械的にも、また電気的にも接続している。ＡＣＦ２１は、加熱され、厚み方向に圧力を受けることで、２つの電極２ａを機械的につなぎ、また電気的に接続する。
ＡＣＦ２１は、主成分として、熱硬化する樹脂（含硬化剤）と、導電粒子とを備えるものである。熱硬化する樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂を好適に用いることができる。ＡＣＦ２１は、２つのフレキシブルプリント配線板１０の電極２ａ，２ａの間に挟まれて、圧力を受けながら加熱されることで、軟化状態、溶融に近い状態、もしくは溶融状態にされ、２つの電極２ａ，２ａの間隙を充填する。すなわち２つの電極２ａ，２ａは隙間なくＡＣＦ２１で充填される。
そして、硬化剤の作用により硬化して２つの電極２ａ，２ａ、または２つのフレキシブルプリント配線板１０，１０を接着する。導電粒子の体積率、形状等は、隣り合う電極２ａが短絡するおそれがないようにされる。ＡＣＦ２１の樹脂には熱硬化性のエポキシ樹脂などを用いるのがよいが、その他に、シリコーン樹脂、または耐熱性に優れたポリイミド樹脂を用いてもよい。エポキシ樹脂を用いる場合、ビスフェノールＡ、またはビスフェノールＦとエピクロルヒドリンを反応させて作る通称ビスフェノール系と呼ばれる樹脂を用いることができる。ノボラック系の樹脂を用いてもよい。ＡＣＦ２１の導電粒子には、各種形状（粒状、針状など）の金属粒子、金属めっき樹脂コア粒子、などを用いることができる。金属粒子としては、粒状または針状ニッケル粒子がよく、金属めっき樹脂コア粒子としては、アクリルまたはポリスチレンを核とした金めっき粒子などを用いるのがよい。

本実施の形態におけるフレキシブルプリント配線板の接続構造は、従来と比べて、つぎの利点（Ｊ１）〜（Ｊ５）を有する。
（Ｊ１）従来は、プリント配線板にコネクタを実装して、これにフレキシブルプリント配線板を差し込んで接続していた。このコネクタを用いる方法は、ＡＣＦを用いるよりもコスト増となる。
（Ｊ２）ＡＣＦは横方向には導電性を発現しないので、隣り合う電極同士が短絡することがないので、電極間を確実に１対１に導電接続することができる。このような電極間の１対１の導電接続は、配線回路を裏面側にして電極２ａを表面に露出させた本発明のフレキシブルプリント配線板１０の構造によって、より確実に実現することができる。
（Ｊ３）また、実施の形態１のフレキシブルプリント配線板の利点（Ｆ１）において説明したように、電極接続エリアＳを、構造的に簡単にすることができ、このため全体的なサイズも小型化することができる。これによって、高価なＡＣＦの面積を抑制してＡＣＦコストを抑制することができる。
（Ｊ４）さらに、ＡＣＦを挟んで圧着するとき突出した上記電極のみを圧着の対象とするので圧力をかけやすい。また電極の平坦な姿勢を維持しやすい。このため、ＡＣＦによる圧着を安定化して強固な導電接続を形成することができる。この結果、２つのフレキシブルプリント配線板の耐久性に富んだ圧着構造を得ることができる。この利点（Ｊ４）については、すでにフレキシブルプリント配線板の利点（Ｆ２）において詳細に説明している。
（Ｊ５）ＡＣＦ２１は、２つのフレキシブルプリント配線板１０，１０の間にできる隙間を充填して大気にさらさない。このため、電極およびその周辺が経年的に酸化されて導電性が劣化するなどの問題をなくすことができる。

上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載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。

本発明のフレキシブルプリント配線板等によれば、当該フレキシブルプリント配線板の電極と他の部品の電極とを、ＡＣＦを用いて能率よく簡単に導電接続しながら、当該接続構造を小型化することができる。また、上記の電極同士の導電接続をしながら、当該フレキシブルプリント配線板と他の部品との機械的な接続においても安定した耐久性に富んだ接続を得ることができる。

１ 基層、２ 銅箔、２ａ 表面側の電極、２ｂ 裏面側の配線回路、３ 銅めっき層、３ｂ 裏面側の配線回路、５ カバーレイ接着剤層、６ カバーレイ樹脂膜、１０ フレキシブルプリント配線板、１３ 配線回路、２１ 異方導電膜（ＡＣＦ）、５０ 接続構造、ｈ ブラインドビアホール、ｈ１ 銅箔の孔、Ｓ 電極接続エリア、ｇ 電極間距離、Ｅｄ 電極サイズ。

Claims (5)

1. 電極を備える両面のフレキシブルプリント配線板であって、
   前記両面のうちの一方面において前記電極が露出している電極接続エリアと、
   前記電極接続エリアと反対側の他方面に位置する配線回路とを備え、
   前記電極接続エリアに位置する電極に平面的に重なる位置に設けられたブラインドビアホールを通して、該電極と前記配線回路とが導電接続されており、
   前記一方面における電極接続エリアには配線回路が設けられないことを特徴とする、フレキシブルプリント配線板。
2. 請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板の前記電極と、他の部品の電極、またはもう一つの請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板の前記電極、とが、異方導電膜を挟んで導電接続されていることを特徴とする、フレキシブルプリント配線板の接続構造。
3. 請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板、または請求項２に記載のフレキシブルプリント配線板の接続構造、を備えることを特徴とする、電子機器。
4. 基層の両面に銅箔が積層された銅張積層板を準備する工程と、
   前記銅張積層板の一方面の銅箔および基層を貫通し、前記他方面の銅箔を底部にもつブラインドホールを形成する工程と、
   前記ブラインドホールおよび一方面の銅箔に沿うように、金属めっき層を形成する工程と、
   前記一方面の金属めっき層および銅箔と、前記他方面の銅箔とをエッチングすることで、前記一方面の金属めっき層および銅箔から配線回路パターンを形成し、かつ前記ブラインドビアホールに対応する他方面の領域に前記他方面の銅箔から電極パターンを形成する、パターン形成工程と、
   前記電極パターンが位置する領域をあけて前記一方面を覆う一方面の絶縁層、および前記他方面の配線回路パターンを覆う他方面の絶縁層、を貼り付ける工程とを備えることを特徴とする、フレキシブルプリント配線板の製造方法。
5. 請求項４に記載のフレキシブルプリント配線板の製造方法で製造されたフレキシブルプリント配線板を用いてフレキシブルプリント配線板の接続構造を製造する方法であって、前記フレキシブルプリント配線板の一方面の電極パターンの領域と、当該フレキシブルプリント配線板の電極パターンと位置合わせした電極パターンをもつ他の部品、または該フレキシブルプリント配線板と同じフレキシブルプリント配線板、の前記電極パターンとを位置合わせした状態で、異方導電膜を挟んで圧着することを特徴とする、フレキシブルプリント配線板の接続構造の製造方法。
   

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