JP2014222692A - 樹脂多層基板 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂多層基板において、導体パターンとビア導体との間の接続箇所の曲げ応力による劣化を抑制する。
【解決手段】樹脂多層基板１０１は、複数の樹脂層２を積層した積層体を備え、積層体は、第１樹脂層２ａを厚み方向に貫通して導体パターン７に接続された第１ビア導体６ａと、第２樹脂層２ｂを厚み方向に貫通して導体パターン７に接続された第２ビア導体６ｂとを備える。平面的に透視して見たとき、第１ビア導体６ａおよび第２ビア導体６ｂのうち積層体が曲げられる際の内周側／外周側に位置するものの導体パターン７にそれぞれ接続している領域を内周側接続領域５１／外周側接続領域５２とそれぞれ呼ぶこととしたとき、内周側接続領域５１は、外周側接続領域５２を包含するようにして外周側接続領域５２に重なっているか、または、内周側接続領域５１と外周側接続領域５２とが互いに一致して重なり合っている。
【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂多層基板に関するものである。

樹脂多層基板は、一部を任意の角度に曲げて使用される場合がある。また、樹脂多層基板を任意の位置関係にある２以上の部材に同時に接続するために、あるいは、電子機器の筐体内の隙間に沿って配置するために、樹脂多層基板の一部が曲げられる場合がある。樹脂多層基板におけるこれらの曲げの態様としては、曲げた状態が維持される場合と、繰り返し曲げ動作が行なわれることによって、曲げていない状態と曲げた状態とが交互に繰り返される場合とがある。

樹脂多層基板の一例が国際公開第２０１０／１０３９４１号（特許文献１）に記載されている。

国際公開第２０１０／１０３９４１号

一般的に、樹脂多層基板は、樹脂シートを積層することによって作製される。樹脂多層基板の内部には、樹脂シートの表面に張られた導体箔を利用して形成された導体パターンと、各樹脂層を厚み方向に貫通するように電気的接続の役割を担うビア導体とが配置されている。樹脂多層基板の内部には、通常、導体パターンとビア導体との間で電気的接続を実現するために両者が接続されている箇所が存在する。

樹脂多層基板において、曲げた状態が維持される場合にしても、繰り返し曲げ動作が行なわれる場合にしても、上述のような接続箇所には曲げモーメントが作用し、その結果、曲げ応力が生じる。このような場合、曲げ応力の作用によって接続箇所の接続性能が劣化するおそれがある。

特許文献１では、変形による断線を防止するために、導体パターンを、第１の金属からなる第１導体層と、延性の高い第２の金属からなる第２導体層との組合せとする構成が記載されている。しかし、このように延性の高い金属の層が接続箇所に介在したとしても、曲げに起因する接続性能劣化の問題への対策は十分ではなかった。

そこで、本発明は、導体パターンとビア導体との間の接続箇所の劣化を抑制することができる樹脂多層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、本発明に基づく樹脂多層基板は、複数の樹脂層を積層した積層体を備え、上記積層体は、上記複数の樹脂層のうち互いに隣接する第１樹脂層と第２樹脂層との間の界面に配置された導体パターンと、上記第１樹脂層を厚み方向に貫通して上記導体パターンに接続された第１ビア導体と、上記第２樹脂層を厚み方向に貫通して上記導体パターンに接続された第２ビア導体とを備え、上記第１ビア導体の径は、厚み方向に関して一定ではなく、上記第２ビア導体の径は、厚み方向に関して一定ではなく、平面的に透視して見たとき、上記第１ビア導体および上記第２ビア導体のうち上記積層体が曲げられる際の内周側に位置するものの上記導体パターンに接続している領域を内周側接続領域と呼び、上記第１ビア導体および上記第２ビア導体のうち上記積層体が曲げられる際の外周側に位置するものが上記導体パターンに接続している領域を外周側接続領域と呼ぶこととしたとき、上記内周側接続領域は、上記外周側接続領域を包含するようにして上記外周側接続領域に重なっているか、または、上記内周側接続領域と上記外周側接続領域とが互いに一致して重なり合っている。

本発明によれば、内周側接続領域は、外周側接続領域を包含するようにして外周側接続領域に重なっているか、または、内周側接続領域と外周側接続領域とが互いに一致して重なり合っているので、樹脂多層基板が曲げられたときには、導体パターンは内周側に隣接するビア導体の外縁部に対して押さえつけられることとなり、導体パターンとビア導体との間の接合の剥離を防止することができる。したがって、導体パターンとビア導体との間の接続箇所の劣化を抑制することができる。

本発明に基づく実施の形態１における樹脂多層基板の断面図である。 図１に示した樹脂多層基板の要部の拡大図である。 図２に示した部分が変形した状態の説明図である。 比較例の要部が変形した状態の説明図である。 図４に示した要部が変形したことにより剥離が生じた状態の説明図である。 本実施の形態に基づいた場合に避けるべき構成の説明図である。 本実施の形態が意図する構成の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２における樹脂多層基板の断面図である。 図８に示した樹脂多層基板の要部の拡大図である。 本発明に基づく実施の形態２における樹脂多層基板の第１の変形例の部分断面図である。 本発明に基づく実施の形態２における樹脂多層基板の第２の変形例の部分断面図である。 本発明に基づく実施の形態２における樹脂多層基板の第３の変形例の部分断面図である。 本発明に基づく実施の形態２における樹脂多層基板の第４の変形例の部分断面図である。 本発明に基づく実施の形態２における樹脂多層基板の第５の変形例の部分断面図である。 本発明に基づく実施の形態３における樹脂多層基板の断面図である。 図１５に示した樹脂多層基板の要部の拡大図である。 本発明に基づく実施の形態４における樹脂多層基板の断面図である。 本発明に基づく実施の形態４における樹脂多層基板の変形例の断面図である。

（実施の形態１）
（構成）
図１および図２を参照して、本発明に基づく実施の形態１における樹脂多層基板について説明する。図１に本実施の形態における樹脂多層基板１０１の全体を示す。樹脂多層基板１０１は使用時に矢印９１の向きに曲げられるものとする。図１に示した樹脂多層基板１０１のうちの要部を拡大したところを図２に示す。

本実施の形態における樹脂多層基板１０１は、複数の樹脂層２を積層した積層体１を備える。積層体１は、複数の樹脂層２のうち互いに隣接する第１樹脂層２ａと第２樹脂層２ｂとの間の界面に配置された導体パターン７と、第１樹脂層２ａを厚み方向に貫通して導体パターン７に接続された第１ビア導体６ａと、第２樹脂層２ｂを厚み方向に貫通して導体パターン７に接続された第２ビア導体６ｂとを備える。第１ビア導体６ａの径は、厚み方向に関して一定ではない。第２ビア導体６ｂの径も、厚み方向に関して一定ではない。平面的に透視して見たとき、第１ビア導体６ａおよび第２ビア導体６ｂのうち積層体１が曲げられる際の内周側に位置するものが導体パターン７に接続している領域を「内周側接続領域」５１と呼び、第１ビア導体６ａおよび第２ビア導体６ｂのうち積層体１が曲げられる際の外周側に位置するものが導体パターン７に接続している領域を「外周側接続領域」５２と呼ぶこととしたとき、内周側接続領域５１は、外周側接続領域５２を包含するようにして外周側接続領域５２に重なっているか、または、内周側接続領域５２と外周側接続領域５１とが互いに一致して重なり合っている。

図２に示した例では、内周側接続領域５１は、外周側接続領域５２を包含するようにして外周側接続領域５２に重なっている。

（作用・効果）
本実施の形態における樹脂多層基板１０１を矢印９１の向きに曲げた場合の図２に示した部分は、図３に示すように変形する。樹脂多層基板１０１が曲げられたときには、積層体１内部で導体パターン７も曲がる。したがって、導体パターン７の部分７ｅは内周側に隣接する第２ビア導体６ｂの外縁部６ｂｆに対して押さえつけられることとなる。

したがって、この部分における導体パターン７と第２ビア導体６ｂとの間の接合の剥離を防止することができる。すなわち、本実施の形態によれば、導体パターンとビア導体との間の接続箇所の劣化を抑制することができる。

なお、本実施の形態では、内周側接続領域５１は、外周側接続領域５２を包含するようにして外周側接続領域５２に重なっているか、または、内周側接続領域５２と外周側接続領域５１とが互いに一致して重なり合っているという条件が満たされていたが、この条件が満たされていない場合は、たとえば図４に示すようになる。図４および図５に示すものは比較例である。この比較例では、導体パターン７の部分７ｅの内周側は第２ビア導体６ｂに接していない一方、部分７ｅの外周側には第１ビア導体６ａの外縁部６ａｆが接している。樹脂多層基板１０１が曲げられたとき、すなわち、積層体１が曲げられたときには、部分７ｅは内周側に第２ビア導体６ｂが接していないことから自由に曲がろうとする。一方、部分７ｅの外周側に接する第１ビア導体６ａは導体パターン７ほど曲がりやすいわけではないので、導体パターン７の曲がりに追従しきれない場合がある。その結果、導体パターン７の部分７ｅと第１ビア導体６ａの外縁部６ａｆとの間に引張応力が生じる。この引張応力がある程度以上となると、図５に示すように部分７ｅと外縁部６ａｆとの間で剥離が起こる。

これに対して、本発明を適用した場合は、曲げた状態においても図３に示したようになり、導体パターン７の部分７ｅと第２ビア導体６ｂの外縁部６ｂｆとの間は互いに押さえつけられることとなるので、導体パターン７の曲がりにビア導体が追従しきれなくなるような事態は生じにくく、結果的に剥離は回避される。

本実施の形態で示した条件を、より単純なモデルで説明すると、図６のような構成となることを避け、図７のような構成にするということである。ただし、図６および図７のいずれも矢印９１の向きに曲げられるものとする。

（実施の形態２）
（構成）
図８および図９を参照して、本発明に基づく実施の形態２における樹脂多層基板について説明する。本実施の形態における樹脂多層基板１０２は、基本的には実施の形態１で説明した構成を備えている。図８に示した樹脂多層基板１０２のうちの要部を拡大したところを図９に示す。樹脂多層基板１０２では、第１ビア導体６ａおよび第２ビア導体６ｂのテーパの向きが樹脂多層基板１０１に比べて逆になっているが、内周側接続領域５２と外周側接続領域５１とが互いに一致して重なり合っているという点で、実施の形態１で説明した要件は満たされている。樹脂多層基板１０２では、さらに好ましいことに以下の特徴を備えている。

すなわち、樹脂多層基板１０２においては、第１ビア導体６ａと第２ビア導体６ｂとを続けて見たとき、厚み方向に同じ向きにいくにつれて径が大きくなるテーパ状となっている。

ビア導体がどちら向きのテーパ形状となるかは、積層する前の導体箔付き樹脂シートの状態でどちら側の面から孔あけ加工をするかに依存する。孔あけ加工は、通常、レーザ光の照射によって行なわれる。レーザ光の照射は導体箔が付いていない側の表面から照射することによって行なわれる。

第１ビア導体６ａおよび第２ビア導体６ｂは、前記積層体が曲げられる際の外周側にいくにつれて径が大きくなるテーパ形状を有することが好ましい。

個々のビア導体におけるテーパの向きを、図１に示した樹脂多層基板１０１のように曲げの外周側にいくほどビア導体の径が大きくなるような向きとすることができる場合には、図に示した樹脂多層基板１０１のようにビア導体を厚み方向に連ねて容易に本発明の要件を満たすことができるが、樹脂多層基板の設計の都合から、各ビア導体におけるテーパの向きを、曲げの内周側にいくほどビア導体の径が大きくなる向きとせざるを得ない場合もある。そのような場合であっても、図８に示したように、層ごとのビア導体の径を異ならせることによって、図９に示すように導体パターン７の両面に規定される内周側接続領域５２と外周側接続領域５１とが互いに一致して重なり合う構成とすれば、本発明の要件が満たされうる。結果的に、第１ビア導体６ａと第２ビア導体６ｂとを続けて見たとき、厚み方向に同じ向きにいくにつれて径が大きくなるテーパ状となる。

本実施の形態では、ビア導体の径の大きさを順次変えることで、導体パターンの上下における内周側接続領域の径と外周側接続領域の径とが同じになるようにしている。

（作用・効果）
本実施の形態では、個々のビア導体のテーパの向きが、曲げの内周側にいくほどビア導体の径が大きくなる向きである場合にも、実施の形態１で説明したのと同様の原理で、導体パターンとビア導体との間の接続箇所の劣化を抑制することができる。

また、導体パターン７の両面に規定される内周側接続領域と外周側接続領域とが互いに一致して重なり合う構成を採用すれば、樹脂多層基板としてどちら向きの曲げにも対応して本発明の効果を奏することができる。

なお、いくつかの変形例について、図１０〜図１４を参照して説明する。図１０〜図１４は、いずれも要部のみを抽出して表示した断面図である。

積層体１内に含まれるすべてのビア導体がこれまでに説明した要件を満たさなければならないわけではない。一部のビア導体が要件を満たすのみであっても、ある程度の効果が得られる。たとえば図１０に示すように、矢印９２の向きに曲げが加わる積層体において、ある導体パターン７ｃにおいては内周側接続領域が外周側接続領域を包含するようにして外周側接続領域に重なっている構成となっており、他の導体パターン７ｄにおいては内周側接続領域と外周側接続領域とが互いに一致して重なり合う関係となっていてもよい。

また、実施の形態２で説明した「第１ビア導体と第２ビア導体とを続けて見たとき、厚み方向に同じ向きにいくにつれて径が大きくなるテーパ状」とは、勾配が一定のテーパとは限らない。たとえば図１１に示すように、複数の層のビア導体を続けて見たときに、複数のビア導体の組合せは、勾配が途中で変化するテーパ状であってもよい。この場合であっても、本発明の効果を奏することができる。

図１２に示すように、導体パターンを挟んでビア導体が配置される構成ばかりでなく、一部箇所においてビア導体同士が導体パターンを挟むことなく直接接続している構成を含んでいてもよい。ビア導体同士が導体パターンを挟むことなく直接接続している箇所では、同じ径同士で接続しているとは限らず、図１３に示すように異なる径のビア導体同士が直接接続している構成であってもよい。

図１４に示すように、これまでに説明してきたいくつかの例を組み合わせたような構成であってもよい。このような樹脂多層基板であれば、矢印９１，９２のいずれの向きの曲げにも対応して本発明の効果を奏することができる。

（実施の形態３）
（構成）
図１５および図１６を参照して、本発明に基づく実施の形態３における樹脂多層基板について説明する。本実施の形態における樹脂多層基板１０３は、基本的には実施の形態２で説明した構成を備えている。実施の形態２で説明した樹脂多層基板１０２は、積層方向に連続して並ぶ複数の層にそれぞれ別々にビア導体が形成され、これらの層が積層されることによって、複数のビア導体の集合があたかも１つの長いテーパ状のビア導体であるかのように形成されていたが、本実施の形態では、複数の樹脂層２を積層した後で孔あけ加工をして導体を充填することによって、図１５に示すように一体的な長いビア導体を形成している。ビア孔への導体の充填は、たとえば導電性ペーストを塗布により充填することによって可能である。図１５に示した樹脂多層基板１０３のうちの要部を拡大したところを図１６に示す。本実施の形態においては、内周側接続領域５２と外周側接続領域５１とが互いに一致して重なり合う構成となっている。

（作用・効果）
図１５および図１６に示すように、複数の樹脂層２にまたがって積層方向に延在するように長いビア導体を形成する場合、ビア導体のテーパ形状に起因する径のばらつきが大きくなる。すなわち、１つのビア導体のうちの最大径と最小径との差が大きくなる。最大径と最小径との差が大きくなるということは、何も対策をしなかった場合には、図４および図５を参照して説明したような剥離の問題が生じやすくなる。しかし、本実施の形態では、内周側接続領域５２と外周側接続領域５１とが互いに一致して重なり合う構成となっているので、実施の形態２と同様に、導体パターンとビア導体との間の接続箇所の劣化を抑制することができる。特に、本実施の形態では、上述のように剥離の問題が生じやすい状況に対して、本発明の効果が顕著に得られる。

実施の形態１〜３で説明した構成は、それぞれ積層体の中の任意の導体パターンに注目したときに、導体パターンの両側における内周側接続領域と外周側接続領域とがどのような関係にあるかという点に注目したものであり、積層体の内部に２つのビア導体が導体パターンを挟む構造が複数箇所にある場合には、各箇所ごとにいずれかの実施の形態の構成を選択して適宜組み合わせてもよい。

（実施の形態４）
（構成）
図１７および図１８を参照して、本発明に基づく実施の形態４における樹脂多層基板について説明する。本実施の形態における樹脂多層基板２０１は、複数の樹脂層２を積層した積層体１を備える。

樹脂多層基板２０１の積層体１は、内周側接続領域が内周側となり、外周側接続領域が外側になるように曲げられている。一例を図１７に樹脂多層基板２０１として示したが、他の例として図１８に示す樹脂多層基板２０２のような構成であってもよい。

（作用・効果）
本実施の形態では、樹脂多層基板が予め曲げられている。本実施の形態における樹脂多層基板の曲げ方は、内周側接続領域が内周側となり、外周側接続領域が外側になるように曲げられたものであり、かつ、内周側接続領域は、外周側接続領域を包含するようにして外周側接続領域に重なっているか、または、内周側接続領域と外周側接続領域とが互いに一致して重なり合っているので、導体パターンとビア導体との間の接続箇所の劣化を抑制することができる。

なお、このように予め曲げられた構成の樹脂多層基板は次のように作製することができる。すなわち、樹脂層２を積層して約３００℃で熱圧着をして積層体を得た後に、この積層体を曲げた姿勢で約１００℃で型押しすることによって、所望の姿勢に曲がった状態が維持される樹脂多層基板とすることができる。

本実施の形態では、Ｌ字形に曲げられた樹脂多層基板を示したが、曲げ方はこのような直角なＬ字形には限らない。樹脂多層基板は、任意の位置で任意の角度で曲げてもよい。また、曲げる箇所は１ヶ所に限らず複数箇所であってもよい。

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 積層体、２ 樹脂層、２ａ 第１樹脂層、２ｂ 第２樹脂層、６ａ 第１ビア導体、６ｂ 第２ビア導体、６ａｆ，６ｂｆ 外縁部、７，７ｃ，７ｄ 導体パターン、７ｅ 部分、５１ 内周側接続領域、５２ 外周側接続領域、９１，９２ 矢印、１０１，１０２，１０３，２０１，２０２ 樹脂多層基板。

Claims (4)

1. 複数の樹脂層を積層した積層体を備え、
   前記積層体は、
   前記複数の樹脂層のうち互いに隣接する第１樹脂層と第２樹脂層との間の界面に配置された導体パターンと、
   前記第１樹脂層を厚み方向に貫通して前記導体パターンに接続された第１ビア導体と、
   前記第２樹脂層を厚み方向に貫通して前記導体パターンに接続された第２ビア導体とを備え、
   前記第１ビア導体の径は、厚み方向に関して一定ではなく、
   前記第２ビア導体の径は、厚み方向に関して一定ではなく、
   平面的に透視して見たとき、前記第１ビア導体および前記第２ビア導体のうち前記積層体が曲げられる際の内周側に位置するものの前記導体パターンに接続している領域を内周側接続領域と呼び、前記第１ビア導体および前記第２ビア導体のうち前記積層体が曲げられる際の外周側に位置するものが前記導体パターンに接続している領域を外周側接続領域と呼ぶこととしたとき、前記内周側接続領域は、前記外周側接続領域を包含するようにして前記外周側接続領域に重なっているか、または、前記内周側接続領域と前記外周側接続領域とが互いに一致して重なり合っている、樹脂多層基板。
2. 前記第１ビア導体と前記第２ビア導体とを続けて見たとき、厚み方向に同じ向きにいくにつれて径が大きくなるテーパ状となっている、請求項１に記載の樹脂多層基板。
3. 前記第１ビア導体および前記第２ビア導体は、前記積層体が曲げられる際の外周側にいくにつれて径が大きくなるテーパ形状を有する、請求項１または２に記載の樹脂多層基板。
4. 前記積層体は、前記内周側接続領域が内周側となり、前記外周側接続領域が外側になるように曲げられている、請求項１から３のいずれかに記載の樹脂多層基板。

Images