JP2012182390A

JP2012182390A - リジッドフレキシブル基板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2012182390A
Application number: JP2011045631A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Chisaka; 俊介千阪
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-20

Abstract

【課題】リジッド部とフレキシブル部を構成する基板材料が同じでありながら、高い硬度を有するリジッド部と、屈曲性が良好で配線抵抗が低いフレキシブル部とを備えたリジッドフレキシブル基板、および、その製造方法を提供すること。
【解決手段】可撓性の絶縁性基板と、該絶縁性基板の少なくとも一方の表面に形成された導体配線層とを有するプリント基板を用いて作製され、導体配線層の密度が低いフレキシブル部と、該フレキシブル部よりも導体配線層の密度が高いリジッド部を有するリジッドフレキシブル基板であって、前記リジッド部の表面の少なくとも一部に平面電極を備え、前記平面電極が、Ｓｎを含有する第１金属と該第１金属よりも高い融点を有する第２金属との反応により生成する３００℃以上の融点を有する金属間化合物を含み、前記第２金属の表面に最初に生成する金属間化合物の格子定数と前記第２金属の格子定数との差が、前記第２金属の格子定数に対して５０％以上であることを特徴とする、リジッドフレキシブル基板。
【選択図】図２

Description

本発明は、絶縁性基板とその表面に形成された導体配線層とを有するプリント基板を複数枚積層し、一括多層プレス工法で熱圧着するリジッドフレキシブル基板およびその製造方法に関する。

近年、絶縁性基板の表面に導体配線層を形成した、いわゆるプリント基板が、回路基板や半導体素子を搭載したパッケージ等に適用されている。また、配線の多層化に伴い、異なる層間の導体配線層をビアホール導体により電気的に接続することも行われている。

さらに、フレキシブルプリント基板（フレキシブル部）とリジッド基板（リジッド部）を一体化してなるリジッドフレキシブル基板が知られている。リジッドフレキシブル基板は、一般に、そのリジッド部がリジッド基板と同等の剛性を持つことから部品実装性に優れ、かつ、全体としてはフレキシブル基板と同様の屈曲性を持つことから、電子機器の内部に三次元的に組み込むことができ、ヒンジ部（折り曲げ部）等にも適用できるといった利点がある。また、フレキシブル基板単独で非常に薄く取り扱いが難しいため専用の実装設備が必要となるが、リジッド部が高い剛性を持つリジッドフレキシブル基板は既存のリジッド基板用の実装設備を使用でき、実装密度も上げることができる。

リジッド部の硬度を高くする方法としては、リジッド部の基板材料としてガラスエポキシなどの硬い材質を使用する方法や、フレキシブル部より配線密度を高くしたり、基板の積層数を多く設定する方法などが挙げられる。特許文献１（特開２００５−３８９５１号公報）には、同一素材を用いて、配線密度等を変えることによりリジッド部の硬度をフレキシブル部より高くしたリジッドフレキシブル基板が開示されている。このように、配線密度等を変えることでリジッド部を作製する場合、その配線導体の材料として、（１）導電性ペーストを用いる方法と、（２）銅製の金属箔を用いる方法がある。

（１）導電性ペーストを用いる場合、配線密度によりリジッド部の剛性が増加するものの、フレキシブル部の屈曲性が低い（折れに弱い）という問題がある。また、配線抵抗が高く、小型化に不向きといった問題もある。一方、（２）銅製の金属箔を用いる場合、フレキシブル部の屈曲性は良好で、配線抵抗も低いものの、リジッド部については、銅が延性に富む金属であることから、配線密度等を増しても硬くなり難く、小型化、低背化が難しいという問題がある。

特開２００５−３８９５１号公報

本発明は、リジッド部とフレキシブル部を構成する基板材料が同じでありながら、高い硬度を有するリジッド部と、屈曲性が良好で配線抵抗が低いフレキシブル部とを備えたリジッドフレキシブル基板、および、その製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、可撓性の絶縁性基板と、該絶縁性基板の少なくとも一方の表面に形成された導体配線層とを有するプリント基板を用いて作製され、
導体配線層の密度が低いフレキシブル部と、該フレキシブル部よりも導体配線層の密度が高いリジッド部を有するリジッドフレキシブル基板であって、
上記リジッド部の表面の少なくとも一部に平面電極を備え、
上記平面電極が、Ｓｎを含有する第１金属と該第１金属よりも高い融点を有する第２金属との反応により生成する３００℃以上の融点を有する金属間化合物を含み、
上記第２金属の表面に最初に生成する金属間化合物の格子定数と上記第２金属の格子定数との差が、上記第２金属の格子定数に対して５０％以上であることを特徴とする、リジッドフレキシブル基板である。

上記第２金属はＣｕ−Ｎｉ合金またはＣｕ−Ｍｎ合金であることが好ましい。
上記絶縁性基板は熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。

また、本発明は、可撓性の絶縁性基板と、該絶縁性基板の少なくとも一方の表面に形成された導体配線層とを有するプリント基板を、導体配線層の密度が低いフレキシブル部と、該フレキシブル部よりも導体配線層の密度が高いリジッド部とが形成され、かつ、上記リジッド部の表面の少なくとも一部に上記導体配線層が配置されるように積層して、熱処理することにより一括圧着するステップと、
上記リジッド部の表面に配置された上記導体配線層の露出した表面に第１金属層を形成して、熱処理することにより平面電極を形成するステップと、
を含むリジッドフレキシブル基板の製造方法であって、
上記第１金属層は、ＳｎまたはＳｎを８５重量％以上含有する合金である第１金属からなり、
上記導体配線層は、上記第１金属よりも高い融点を有する第２金属からなり、
上記平面電極は、上記第１金属と上記第２金属との反応により生成する３００℃以上の融点を有する金属間化合物を含み、
上記第２金属の表面で最初に生成する金属間化合物の格子定数と上記第２金属の格子定数との差が、上記第２金属の格子定数に対して５０％以上であることを特徴とする、リジッドフレキシブル基板の製造方法に関する。

上記第２金属はＣｕ−Ｎｉ合金またはＣｕ−Ｍｎ合金であることが好ましい。

本発明によれば、リジッド部とフレキシブル部を構成する基板材料が同じでありながら、高い硬度を有するリジッド部と、屈曲性が良好で配線抵抗が低いフレキシブル部とを備えたリジッドフレキシブル基板を提供することができる。

（ａ）〜（ｆ）は、実施形態１のリジッドフレキシブル基板の製造方法を説明するための第１の断面模式図である。（ｇ）〜（ｊ）は、実施形態１のリジッドフレキシブル基板の製造方法を説明するための第２の断面模式図である。

＜リジッドフレキシブル基板＞
以下に、本発明のリジッドフレキシブル基板の各構成について詳細に説明する。

［絶縁性基板］
絶縁性基板は、電気絶縁性を有する材料からなるフィルム状等の可撓性基板である。絶縁性基板は、少なくとも樹脂を含むものであることが好ましい。樹脂としては、熱可塑性樹脂を含むものであることが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリイミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）が挙げられる。ただし、熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板に限定されず、例えば、接着剤を予めコーティングした熱硬化性樹脂（ポリイミド：ＰＩ）フィルムなどを用いることもできる。

本発明のリジッドフレキシブル基板においては、薄型・低背で、同一の材質からなる絶縁性基板を使用した場合でも、リジッドフレキシブル基板が形成可能となる。絶縁性基板の材質として同一のものが使用できるため、誘電率など材料物性が混在する場合に比べて、特性のミスマッチが起こらないリジッドフレキ基板が簡便に製造可能となる。

［導体配線層］
導体配線層は、後述の第２金属からなり、種々公知のプリント配線基板の配線形成方法を用いて、第２金属からなる金属箔などを加工することにより配線パターンが形成された層である。

［平面電極］
リジッド部の表面の少なくとも一部に設けられた平面電極は、Ｓｎを含有する第１金属と該第１金属よりも高い融点を有する第２金属との反応により生成する３００℃以上の融点と高い硬度とを有する金属間化合物を含んでいる。

第１金属は、具体的には、Ｓｎ単体からなる金属、または、ＳｎとＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｔｅ、Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１種とを含む合金などが挙げられる。第１金属が合金である場合、Ｓｎを８５重量％以上含有することが好ましい。これにより、所望の金属間化合物（Ｃｕ₂ＮｉＳｎ、Ｃｕ₂ＭｎＳｎ、Ｎｉ-Ｓｎ金属間化合物、Ｍｎ-Ｓｎ金属間化合物、Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物など）を生成するために必要な、第２金属（Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｍｎ合金など）との反応成分であるＳｎの量を十分に供給することができる。第１金属におけるＳｎの含有量が８５重量％未満である場合、Ｓｎの量が不足して所望の量の金属間化合物が生成されず、高い硬度を有するリジッド部が得られなくなる。

第１金属として、Ｓｎ−０．７５Ｃｕ、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕなどの各種の鉛フリーはんだを用いることができる。上記以外にも、Ｂｉ、Ｚｎを含有する鉛フリーはんだが市販されている。第１金属として、これらのはんだの内、Ｓｎが８５重量％以上のものを用いることができる。

第２金属は、該第２金属の表面に最初に形成される上記金属間化合物の格子定数と上記第２金属の格子定数との差が、上記第２金属の格子定数に対して５０％以上となるような金属（合金を含む）が用いられる。ここで、「第２金属の表面に最初に生成する金属間化合物」とは、加熱処理を開始してから最初に第２金属の表面に生成する金属間化合物であり、通常は、第１金属および第２金属を構成する金属からなる３元系合金（例えば、Ｃｕ₂ＮｉＳｎ、Ｃｕ₂ＭｎＳｎ）であり、好ましくは、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎからなる合金、または、Ｃｕ、ＭｎおよびＳｎからなる合金である。

「第２金属の表面に最初に生成する金属間化合物の格子定数と第２金属の格子定数との差」とは、金属間化合物の格子定数（結晶軸の長さ）から第２金属成分の格子定数（結晶軸の長さ）を差し引いた値の絶対値である。すなわち、この格子定数の差は、第２金属との界面に新たに生成する金属間化合物の格子定数が、第２金属の格子定数に対してどれだけ差があるかを示すものであり、いずれの格子定数が大きいかを問わないものである。通常は、金属間化合物の格子定数の方が第２金属成分の格子定数よりも大きい。

このように、第２金属の表面に最初に生成する金属間化合物の格子定数と第２金属の格子定数との差を一定以上とすることで、第１金属と第２金属との金属間化合物を生成する反応を高速化することが可能となり、リジッド部の表面において、第１金属層が形成された導体配線層の全体に渡って金属間化合物が生成され、硬度の高い平面電極が形成されるため、高い硬度を有するリジッド部を備えたリジッドフレキシブル基板を提供することができる。

また、比較的低温で短時間の熱処理により、金属間化合物を生成させることができるため、平面電極中の低融点の第１金属が高融点かつ高硬度の金属間化合物に短時間で変化し、高い硬度のリジッド部が形成される。本発明者らにより、第２金属の表面に最初に形成される金属間化合物の格子定数と上記第２金属の格子定数との差が、上記第２金属の格子定数に対して５０％未満となるような、第１金属と第２金属を使用しても、このような効果を得ることができないことが分かっている。

例えば、第１金属であるＳｎと第２金属であるＣｕ−１０Ｎｉとが反応すると、金属間化合物として最初にＣｕ₂ＮｉＳｎが生成する。ここで、第２金属（Ｃｕ−１０Ｎｉ）の格子定数Ａは０．３５７ｎｍ、金属間化合物（Ｃｕ₂ＮｉＳｎ）の格子定数Ｂは０．５９７ｎｍであるから、上記第２金属の格子定数に対する金属間化合物と第２金属との格子定数の差の比率［（Ｂ−Ａ）／Ａ×１００］は６７％となる。なお、格子定数はａ軸を基に評価している。

また、Ｃｕ−Ｎｉ合金の格子定数は、Ｎｉの含有量が１０重量％から１５重量％の範囲では、Ｃｕの格子定数とほぼ同じである。

なお、金属間化合物としては、第２金属の表面に最初に生成するＣｕ₂ＮｉＳｎばかりでなく、高融点のＮｉ-Ｓｎ金属間化合物や高融点のＣｕ−Ｓｎ金属間化合物も生成される。Ｃｕ−Ｎｉ粉末の表面に最初に生成される金属間化合物Ｃｕ₂ＮｉＳｎと第２金属（Ｃｕ−１０Ｎｉ）の格子定数の差が大きいので金属間化合物Ｃｕ₂ＮｉＳｎがその上に形成されたＮｉ-Ｓｎ金属間化合物やＣｕ−Ｓｎ金属間化合物とともに剥離する。すなわち、生成した金属間化合物層と、ベース金属である第２金属間の格子定数差が大きいと，溶融した第１金属中で金属間化合物が剥離、分散しながら反応を繰り返すため金属間化合物化が飛躍的に進行することにより、融点の低い第１金属がすべて高硬度、高融点の金属間化合物に変化すると考えられる。

第２金属としては、例えば、Ｃｕ−Ｎｉ合金（Ｃｕ−１０Ｎｉなど）、Ｃｕ−Ｍｎ合金などが挙げられ、好ましくは、Ｃｕ−Ｎｉ合金またはＣｕ−Ｍｎ合金である。なお、本明細書において、たとえば「Ｃｕ−１０Ｎｉ」の数字１０は当該成分（この場合はＮｉ）の重量％の値を示しており、他の記載についても同様である。

ここで、Ｃｕ−Ｎｉ合金中のＮｉの比率は１０〜１５重量％であることが好ましい。また、上記Ｃｕ−Ｍｎ合金中のＭｎの比率は１０〜１５重量％であることが好ましい。これにより、所望の金属間化合物を生成するのに必要十分なＮｉまたはＭｎを供給することができる。Ｃｕ−Ｎｉ合金中のＮｉの比率およびＣｕ−Ｍｎ合金中のＭｎの比率が１０重量％未満である場合、第１金属中のＳｎが全て金属間化合物とならずに残留しやすくなることが分かっている。また、Ｃｕ−Ｎｉ合金中のＮｉの比率およびＣｕ−Ｍｎ合金中のＭｎの比率が１５重量％を超える場合も、第１金属中のＳｎが全て金属間化合物とならずに平面電極の硬度を高められないことが分かっている。

また、第１金属と第２金属との反応によって得られる金属間化合物は、Ｃｕ₂ＮｉＳｎまたはＣｕ₂ＭｎＳｎを含んでいることが好ましい。融点が３００℃以上であるこれらの金属間化合物で形成された平面電極を含むリジッド部を有したリジッドフレキシブル基板は高い硬度を有している。

＜リジッドフレキシブル基板の製造方法＞
＜実施形態１＞
本発明のリジッドフレキシブル基板の製造方法の一実施形態について、図１（ａ）〜（ｆ）および図２（ｇ）〜（ｊ）を用いて以下に説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、絶縁性基板１、および、絶縁性基板１の一方の表面に導体箔２０を形成する。

絶縁性基板１としては、上述の可撓性の絶縁性基板が用いられる。絶縁性基板が樹脂を含んでいる場合、熱処理により樹脂が流れる恐れがあるため、後述のプレス時などの熱処理は比較的低温であることが望ましい。特に、樹脂として熱可塑性樹脂を含む場合は、熱処理により樹脂が流れ易いため、比較的低温で熱処理する製造方法を用いることが望ましい。

リジッド部の表面層を構成する絶縁体基板表面に形成する導体箔２０を構成する材質は上記第２金属であり、好ましくはＣｕ−Ｎｉ合金またはＣｕ−Ｍｎ合金である。導体箔の厚さは回路形成可能であれば特に制限されず、３〜４０μｍ程度の範囲で適宜調整することができる。また、導体箔は、熱可塑性樹脂フィルムなどの絶縁性基板との接着性を高めるために片面に粗化処理が施されていてもよく、粗化された面の表面粗さ（Ｒｚ）は、例えば１〜１５μｍである。この場合、導体箔が絶縁性基板に噛み込むことにより、導体箔と絶縁性基板との接合性を高めることができる。

［導体配線層の形成］
次に、図１（ｂ）に示すように導体箔２０上にマスク３を形成し、フォトリソグラフィー法などにより不要な導体箔２を除去した後、マスク３を除去する。これにより、所望のパターンを有する導体配線層２１が形成される（図１（ｃ））。

導体配線層を形成する方法は、これに限定されず、種々公知の方法を用いることができるが、例えば、絶縁性基板の表面に導体箔を接着した後、または接着剤を用いないで絶縁性基板の表面に導体箔を直接に重ね合わせた後(ラミネート)、これをエッチングして配線回路を形成する方法や、配線回路の形状に形成された導体箔を絶縁性基板に転写する方法、絶縁性基板の表面に金属メッキ法によって回路を形成する方法が挙げられる。

［ビアホールの形成および導電性ペーストの充填］
次に、必要に応じて、図１（ｄ１）に示すように導体配線層２１が形成された絶縁性基板１の所定の位置に、ビアホール４を形成する。ビアホール４の形成は、例えば、導体配線層２１が形成された面とは反対側から炭酸ガスレーザを照射して穿孔するなどの方法により行われる。その後、必要に応じて、過マンガン酸等を用いた汎用の薬液処理などにより、レーザ加工により生じたビアホール内に残留するスミア(樹脂の残渣)を除去する。

このビアホール４に、スクリーン印刷法、真空充填法などにより、導電性ペースト４０を充填する（図１（ｄ１））。

このようにして、導電性ペースト充填済みの絶縁性基板（プリント基板）を必要数作製するが、一部のプリント基板については、導体配線層が形成されないフレキシブル部となる部分の余分な絶縁性基板を、レーザや打ち抜き加工などによって、除去する（図１（ｄ２））。

導電性ペーストとしては、種々公知の導電性ペーストを用いることができるが、上記第１金属および第２金属からなる金属成分と、フラックス成分とを混練してなるペーストを用いることが好ましい。かかる好適な導電性ペーストの各成分について、以下に詳述する。

（金属成分）
金属成分としては、上述の第１金属および第２金属と同様のものが用いられる。導電性ペースト中における金属成分とは、具体的には、例えば、ペースト中に分散された状態で存在するＳｎまたはＳｎ合金粉末およびＣｕ−Ｍｎ合金またはＣｕ−Ｎｉ合金粉末である。

各粉末の算術平均粒径は、１〜３０μｍであることが好ましい。小さすぎると製造コストが高くなる。また金属粉末の酸化が進み反応を阻害し易い問題がある。大きすぎるとビアホールに充填できなくなる問題が起きる。

また、Ｃｕ−Ｍｎ合金またはＣｕ−Ｎｉ合金を用いることにより、より低温、短時間でＳｎまたはＳｎ合金との間で金属間化合物を形成しやすくすることが可能になり、その後のリフロー工程でも溶融しないようにすることが可能になる。

なお、導電性ペースト中に占める上記金属成分の比率は、８５〜９５重量％であることが好ましい。金属成分が９５重量％を超えると、充填性に優れた低粘度の導電性ペーストを得ることが困難になる。

（フラックス成分）
フラックス成分としては、導電性ペーストの材料に用いられる種々公知のフラックス成分を用いることができ、例えば、ビヒクル、溶剤、チキソ剤、活性剤などが挙げられる。

上記ビヒクルとしては、例えば、ロジンおよびそれを変性した変性ロジンの誘導体などからなるロジン系樹脂、合成樹脂、または、これらの混合体などが挙げられる。

上記ビヒクルは、例えば、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂およびセルロース系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の熱可塑性樹脂、または、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂またはその変性樹脂、および、アクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂を含んでいてもよい。ただし、熱処理後に残存しやすい樹脂（例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂）は含まないことが好ましい。この場合、熱処理後に、導電性ペーストに含まれる全てのフラックス成分が揮発して、ビアホール導体内には有機成分が存在しないため、導電性の高いビアホール導体が得られるからである。

上記溶剤としては、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、芳香族系、炭化水素類などが知られており、好ましくは、テルピネオール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルである。

また、上記チキソ剤の具体的な例としては、硬化ヒマシ油、カルナバワックス、アミド類、ヒドロキシ脂肪酸類、ジベンジリデンソルビトール、ビス（ｐ−メチルベンジリデン）ソルビトール類、蜜蝋、ステアリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸エチレンビスアミドなどが挙げられる。

上記活性剤としては、例えば、アミンのハロゲン化水素酸塩、有機ハロゲン化合物、有機酸、有機アミン、多価アルコールなどが挙げられる。

［プリント基板の積層および一括圧着］
次に、このようにして作製された導電性ペースト充填済みの複数の絶縁性基板（プリント基板）１を図１（ｅ）に示すように積層する。ここで、図１（ｄ２）に示すような絶縁性基板の中央部が除去されたプリント基板が積層されることで、両端部において導体配線層の密度が高いリジッド部が形成され、中央部において導体配線層の密度の低いフレキシブル部が形成されている。リジッド部の導体配線層の密度を高める方法としては、このように導体配線層を積層する方法以外にも、導体配線の面内密度を高める方法などが挙げられる。また、導体配線層２１同士は接触しないように積層されている。なお、積層するプリント基板１の枚数や絶縁性基板１を積層する方向は、このような数や組み合わせに限られず、適宜変更される。

次に、積層された複数枚の絶縁性基板１を加熱しつつ、その積層方向に加圧する。例えば、プレス板の形状をリジッド部とフレキシブル部との積層方向の厚みに応じて変化する形状にすることにより、一定の圧力で加圧できるようにする。

熱処理の温度は、少なくとも一定時間の間、２３０℃以上に達することが好ましい。２３０℃に達しない場合は第１金属中のＳｎ（融点：２３２℃）が溶融状態とならず、金属間化合物を生成することができない。また、熱処理の最高温度は、３００℃以下であることが好ましい。３００℃を超えると、特に絶縁性基板がＬＣＰを含む場合は、樹脂が流れ出してしまうおそれがあるからである。圧力が０Ｐａのとき樹脂（ＬＣＰ）の流動する温度は、樹脂の分子量によるが、約３１５℃で流動を開始する。

このようにして圧着時に熱処理することで、絶縁性基板同士が接着され、同時に、導体配線層２１の間が相互に電気的に接続される（図１（ｆ））。

［第１金属層の形成および加熱処理］
次に、図２（ｇ）に示されるように、リジッド部となる両端の導体配線層２１が複数積層された部分の最表面に形成された導体配線層２１の表面に、所定の厚みの第１金属層５を形成する。第１金属層５は、上記第１金属からなる金属膜などにより形成される層である。金属膜の形成は、めっき法、スパッタ法、メタルマスク印刷法などの成膜法を用いることができる。

次に、図２（ｇ）に示す状態で熱処理を行い、第１金属層５の温度が第１金属の融点以上に達すると、第１金属が溶融する。

その後、さらに加熱を続けると、第１金属が、導体配線層２１を構成する第２金属と反応することにより、金属間化合物が生成する。そして、導体配線層２１を構成する第２金属の表面に最初に生成する金属間化合物の格子定数と、第２金属の格子定数との差が大きい（すなわち、該金属間化合物と第２金属との格子定数の差が、第２金属の格子定数に対して５０％以上である）ため、溶融した第１金属中で金属間化合物が剥離、分散しながら反応を繰り返し、金属間化合物の生成が飛躍的に進行し、短時間のうちに第１金属の含有量を十分に低減させることができる。さらに、第１金属と第２金属との組成比を最適化することにより、第１金属をすべて金属間化合物とすることができる。その結果、最表面の導体配線層２１は、高い硬度を有し、耐熱性に優れた平面電極２２となる（図２（ｈ））。

すなわち、第１金属層中の全てのＳｎが導体配線層２１を構成する第２金属と反応して、高融点の金属間化合物を形成するようにできるため、平面電極が高硬度、高融点の第２金属、および、高硬度、高融点の金属間化合物のみから構成されており、高い硬度を有し、耐熱性に優れた平面電極を形成することができる。この平面電極により高い硬度を有するリジッド部が形成される。

本実施形態では、その後、平面電極２２のうち他の電子部品と接続される部分を除き、表面をソルダレジスト６で被覆する（図２（ｉ））。また、平面電極２２の露出された表面には、Ｎｉ／Ａｕ等のめっき７が施される（図２（ｊ））。以上の工程により、本発明のリジッドフレキシブル基板が作製される。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
まず、片面に導体箔を有するＬＣＰ製の厚さ２５μｍの熱可塑性樹脂フィルム（絶縁性基板）を用意した。導体箔としては、厚さが１２μｍで、表面粗さ（Ｒｚ）が３μｍであるように一方の表面が粗化されたＣｕ−１０Ｎｉ合金からなる導体箔を用い、粗化された面側を絶縁性基板に重ね合わせることで接着した。なお、導体箔表面の粗化処理は、電界めっき処理によりＣｕの粒を電析させることにより行った。

次に、フォトリソグラフィー法を用いて、絶縁性基板の一方の表面に形成された導体箔をエッチングし、導体配線層を形成した。

次に、導体配線層が形成された絶縁性基板（プリント基板）の所定の位置（ビア形成部）に、導体配線層が形成された面とは反対側から炭酸ガスレーザを照射して穿孔し、開口部（ビアホール）を形成した。その後、ビアホール内に残留するレーザー加工により生じたスミア(樹脂の残渣)を、過マンガン酸溶液で溶解除去した。

このようにして形成されたビアホール内に、スクリーン印刷法により、導電性ペーストを充填した。導電性ペーストとしては、平均粒径５μｍのＳｎ粉末と、平均粒径５μｍのＣｕ−１０Ｎｉ合金粉末（Ｃｕ／Ｎｉの重量比は９０／１０）とを、６０重量％対４０重量％の比率で配合した金属成分に対し、ロジン（ビヒクル）およびテルピネオール（溶剤）からなるフラックス成分を、金属成分対フラックス成分の比率が９０重量％対１０重量％となるように配合し、それらを混練することで調製されたペーストを用いた。

次いで、リジッド部のみを構成しフレキシブル部を構成しない絶縁性基板のフレキシブル部となる部分の余分な絶縁性基板を、レーザによって、除去した。除去部分となる領域の境界に沿って銅箔のない部分を設けることにより、レーザーで容易に不要部分を除去できる。

このようにして作製したビア充填済みの絶縁性基板を複数枚用意し、導体配線層が重なり合わないような方向に積み重ね、約２８０℃の温度に加熱しつつ４ＭＰａの圧力で３０分間加圧することで一括で圧着した。

このようにして圧着することで、絶縁性基板同士の接着と同時に、導電性ペースト中のフラックス成分は分解、揮発し、金属成分であるＳｎとＣｕ−１０Ｎｉが反応し金属間化合物を生成する。また、導体配線層とビアホール導体とが接する部分において、導体配線層を構成する金属Ｃｕとビア中の金属成分であるＳｎとの合金層を形成する。このようにして、ビアホール導体が形成され、導体配線層が相互に電気的に接続される。

このようにして作製されたリジッドフレキシブル基板のリジッド部にあたる最表面に、フォトリソグラフィー法を用いてレジストを形成し、最表面の導体配線層上に、厚さ２μｍのＳｎめっきを施した。その後、レジストを除去し、２５０℃で１５分間の熱処理を行い、最表面の導体配線層中のＣｕ−Ｎｉとめっき中のＳｎとを反応させて金属間化合物を生成させた。これにより、高い硬度等を有する平面電極がリジッド部の最表面に形成される。

さらに、感光性のエポキシ樹脂などからなる材料を用いて、汎用のフォトリソグラフィーによりソルダレジストを形成した。また、ソルダレジストの開口部に露出した平面電極の表面にＮｉ／Ａｕめっきを施した。以上の工程により、本発明のリジッドフレキシブル基板を作製した。

（試験例１）
実施例１と同様にして作製した試料１のリジッドフレキシブル基板、および、比較として、絶縁性基板の表面に形成する導体箔の材質をＣｕとした以外は実施例１と同様にして作製した比較試料１のリジッドフレキシブル基板について、リジッド部の表面に設けられた平面電極に生成された金属間化合物を含む合金層の膜厚を評価した。試料１は、リジッド部の表面に設けられた厚さ１２μｍのＣｕ−１０Ｎｉ箔の平面電極に厚さ１μｍ、５μｍおよび１０μｍのＳｎ膜を形成したものである。比較試料１は、リジッド部の表面に設けられた厚さ１２μｍのＣｕ箔の平面電極に厚さ１μｍ、５μｍおよび１０μｍのＳｎ膜を形成したものである。合金層の膜厚の測定結果を表１に示す。

試料１の平面電極では、Ｓｎ（第１金属）の膜厚より大きい厚みの合金層が形成されたのに対し、比較試料1では、厚さ１２μｍのＣｕ箔に厚さ１μｍ、５μｍおよび１０μｍのＳｎ膜を形成したとしても、いずれの膜厚においてもＳｎとＣｕの境界における合金層の膜厚は１〜２μｍにとどまった。これは、試料1で、第２金属の表面で最初に生成する金属間化合物（Ｃｕ₂ＮｉＳｎ）の格子定数と第２金属（Ｃｕ−１０Ｎｉ）の格子定数との差が、第２金属の格子定数に対して５０％以上であることにより、第１金属と第２金属との金属間化合物を生成する反応を高速化することが可能となり、リジッド部の表面において、第１金属層が形成された導体配線層の厚み方向のほぼ全体に渡って金属間化合物が生成され、硬度の高い平面電極が形成されたと考えられる。

株式会社エリオニクス製の微小押込み硬さ試験機を用いて硬さを評価した。Ｃｕの押込み硬さは１０００Ｎｍｍ^-2であった。金属間化合物Ｃｕ₆Ｓｎ₅の押込み硬さは４７００Ｎｍｍ^-2であった。金属間化合物Ｃｕ₃Ｓｎの押込み硬さは５８００Ｎｍｍ^-2であった。Ｃｕ−１０ＮｉとＣｕとの硬度はほぼ等しい。

比較試料１では、Ｃｕ-Ｓｎ金属間化合物を含む合金層が形成されている。試料１では、Ｃｕ-Ｓｎ金属間化合物、Ｎｉ-Ｓｎ金属間化合物およびＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ金属間化合物を含む合金層が形成されている。Ｎｉ-Ｓｎ金属間化合物およびＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ金属間化合物の硬度もＣｕ-Ｓｎ金属間化合物の硬度とほぼ等しい。したがって、表１より試料１のリジッド部の平面電極の硬さが、比較試料１のそれより高いことがわかる。

合金層の硬度は、Ｃｕ−１０Ｎｉ（第２金属）とＳｎ（第１金属）のいずれの硬度よりも大きいので、金属間化合物を含む合金層の膜厚が大きいほど、平面電極の硬度を高めることができる。これにより試料１では、比較試料１より高い硬度を有するリジッド部を得ることができる。

熱可塑性樹脂フィルムに積層する導体箔として、Ｃｕ−Ｎｉ合金箔やＣｕ箔以外の硬度の高い金属箔を用いることが考えられた。しかし、リジッド部の内層とフレキシブル部の両方に位置して用いられる絶縁体基板表面に形成する導体箔をＣｕ箔とし、リジッド部のみに用いられる絶縁体基板表面に形成する導体箔を硬度の高い金属箔とするのは、加工条件や材料が複数となる問題がある。入手しやすいＣｕ−Ｎｉ合金箔に形成容易なＳｎ膜を形成して、高硬度の金属間化合物を得る本発明は、実用性に優れている。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。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が含まれることが意図される。

１絶縁性基板、２０導体箔、２１導体配線層、２２平面電極、３マスク、４ビアホール、４０導電性ペースト、４１ビアホール導体、５第１金属層、６ソルダレジスト、７めっき。

Claims

可撓性の絶縁性基板と、該絶縁性基板の少なくとも一方の表面に形成された導体配線層とを有するプリント基板を用いて作製され、
導体配線層の密度が低いフレキシブル部と、該フレキシブル部よりも導体配線層の密度が高いリジッド部を有するリジッドフレキシブル基板であって、
前記リジッド部の表面の少なくとも一部に平面電極を備え、
前記平面電極が、Ｓｎを含有する第１金属と該第１金属よりも高い融点を有する第２金属との反応により生成する３００℃以上の融点を有する金属間化合物を含み、
前記第２金属の表面に最初に生成する金属間化合物の格子定数と前記第２金属の格子定数との差が、前記第２金属の格子定数に対して５０％以上であることを特徴とする、リジッドフレキシブル基板。
前記第２金属はＣｕ−Ｎｉ合金またはＣｕ−Ｍｎ合金である、請求項１に記載のリジッドフレキシブル基板。
前記絶縁性基板は熱可塑性樹脂を含む、請求項１または２に記載のリジッドフレキシブル基板。
可撓性の絶縁性基板と、該絶縁性基板の少なくとも一方の表面に形成された導体配線層とを有するプリント基板を、導体配線層の密度が低いフレキシブル部と、該フレキシブル部よりも導体配線層の密度が高いリジッド部とが形成され、かつ、前記リジッド部の表面の少なくとも一部に前記導体配線層が配置されるように積層して、熱処理することにより一括圧着するステップと、
前記リジッド部の表面に配置された前記導体配線層の露出した表面に第１金属層を形成して、熱処理することにより平面電極を形成するステップと、
を含むリジッドフレキシブル基板の製造方法であって、
前記第１金属層は、ＳｎまたはＳｎを８５重量％以上含有する合金である第１金属からなり、
前記導体配線層は、前記第１金属よりも高い融点を有する第２金属からなり、
前記平面電極は、前記第１金属と前記第２金属との反応により生成する３００℃以上の融点を有する金属間化合物を含み、
前記第２金属の表面で最初に生成する金属間化合物の格子定数と前記第２金属の格子定数との差が、前記第２金属の格子定数に対して５０％以上であることを特徴とする、リジッドフレキシブル基板の製造方法。
前記第２金属はＣｕ−Ｎｉ合金またはＣｕ−Ｍｎ合金である、請求項４に記載のリジッドフレキシブル基板の製造方法。