JP2016219574A - フレキシブルプリント配線板およびフレキシブルプリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基材フィルム、カバーレイともに部分ごとに必要な厚さを有するため、絶縁性や耐熱性と屈曲性との両立が可能であり、基材ロールフィルムの生産工程やカバーレイの貼付工程なく生産することができるフレキシブルプリント配線板を提供すること。
【解決手段】耐熱性と絶縁性とを有する熱硬化性樹脂からなる薄膜である絶縁基材と、前記絶縁基材の表面に導体で作成される所定パターンである導電パターンと、前記樹脂からなる薄膜であり前記導電パターンを覆うように前記絶縁基材の表面に配置されるカバーレイと、を有するよう、フレキシブルプリント配線板を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、屈曲性を有するプリント配線板であるフレキシブルプリント配線板に関する。

屈曲性を有するフレキシブルプリント配線板は狭いスペースに電子回路を配置可能なため、電子機器やセンサーなどに使用されるケースが増えている。電子機器の小型化・薄型化が進展するにつれ、フレキシブルプリント配線板の屈曲性や膜厚の薄さに対する要求も高まっている。

一般にフレキシブルプリント配線板は、ポリイミドや液晶ポリマーなどの樹脂材料からなる基材に所定の導電パターンを形成し、その上に樹脂材料からなる絶縁体(カバーレイ)を接着して構成される。

図６は、従来のフレキシブルプリント配線板の構造を示す図である。図６を参照すると、フレキシブルプリント配線板の基材である絶縁基材１０は、25μmから75μm程度の均一な厚さを有するロールフィルムで供給される。カバーレイ４０は12.5μm程度の均一な厚さを有するロールフィルムで供給される。銅箔などにより表面に導電パターン３０が構成されたロールフィルム上にカバーレイ４０を接着することで、フレキシブルプリント配線板が構成される。カバーレイを接着する接着剤５０は、12μm程度の厚さの層となる。

特許文献１に、フレキシブルプリント配線板の導電パターンの厚さを部分的に変更することにより、導電パターンの絶縁性を維持しつつとフレキシブル性を実現する技術が記載されている。

特許文献１にも記載されているように、フレキシブルプリント配線板は、基材フィルムとカバーレイフィルムを薄くすることによって屈曲性を高めることができるが、接着層があると屈曲性は低下する。また、接着工程における取り扱いが難しくなるため、フィルムの薄型化には限度があった。

図７は、従来のフレキシブルプリント配線板の製造方法を示す図である。図７を参照すると、フレキシブルプリント配線板は、（１）基材フィルムの生産、（２）銅箔の貼り付け、（３）基材フィルムのカット、（４）フォトリソグラフィによる回路パターンの作成、（５）カバーレイフィルムの生産、（６）カバーレイのカット、（７）カバーレイの切り抜き、（８）カバーレイの貼付、（９）外形カットといった工程を経て生産されるのが一般的である。このような工程においては、高価な大型設備が必要となったり、人手作業が発生したりするので費用がかかり、フレキシブルプリント配線板が高額となっていた。

カバーレイは、絶縁性のみに着目すれば、例えば500Vの耐圧はポリイミドの場合2μm程度の厚さで実現可能であるが、貼付工程での作業性を考慮すると、12.5μmよりも薄くすることは困難な状況であった。

さらに、フレキシブルプリント配線板は電子機器の空きスペースに配置するためにＬ字やＳ字などの形状を求められることが多く、ロールフィルムから最終形状とするための外形カットにより廃棄部材（図７（９）におけるハッチング部の４枚）が発生し、コストが発生していた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、部分により必要な厚さを有し、基材ロールフィルムの生産工程やカバーレイの貼付工程なく生産可能なフレキシブルプリント配線板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明にかかるフレキシブルプリント配線板は、耐熱性と絶縁性とを有する熱硬化性樹脂からなる薄膜である絶縁基材と、前記絶縁基材の表面に導体で作成される所定パターンである導電パターンと、前記樹脂からなる薄膜であり前記導電パターンを覆うように前記絶縁基材の表面に配置されるカバーレイと、を有することを特徴とする。

本発明にかかるフレキシブルプリント配線板は、基材フィルム、カバーレイともに部分ごとに必要な厚さを有するため、絶縁性や耐熱性と屈曲性との両立が可能であり、基材ロールフィルムの生産工程やカバーレイの貼付工程なく生産することができる。

図１は、本発明にかかるフレキシブル配線板の概要構成を示す図である。 図２は、本発明にかかるフレキシブルプリント配線板の製造工程を示す図である。 図３は、熱硬化性樹脂の金型への塗工方法を説明する図である。 図４は、金型ないし金属板に塗工された熱硬化性樹脂を焼成する方法を説明する図である。 図５は、焼成された熱硬化性樹脂の金型ないし金属板からの剥離を示す図である。 図６は、従来のフレキシブルプリント配線板の構造を示す図である。 図７は、従来のフレキシブルプリント配線板の製造方法を示す図である。

本発明にかかるフレキシブルプリント配線板は、絶縁基材と導電パターンとカバーレイとからなり、絶縁基材とカバーレイとの間に接着剤の層を設けることなく構成される。以下、図面を参照して本発明にかかるフレキシブルプリント配線板の構成を説明する。

［構成］
図１は、本発明にかかるフレキシブル配線板の概要構成を示す図である。図１を参照すると、本発明にかかるフレキシブル配線板は、絶縁基材１０と、導電パターン２０と、素子３０ａ〜ｃと、カバーレイ４０とを有する。

絶縁基材１０は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂、例えばポリイミドや液晶ポリマーによって構成される薄膜である。絶縁基材１０は、領域により異なる厚さで構成される。例えば、その大部分を25μmとし、特に耐熱性の要求される領域を75μmとし、特に屈曲性の要求される領域を12μmとすることで、必要な耐熱性を確保しつつ十分な屈曲性を有するフレキシブル配線板を実現できる。

導電パターン２０は、絶縁基材１０の表面に配置された導体であり、例えばインクジェット技術により導電インクを絶縁基材１０上に塗布して回路を形成するなどして構成可能である。また、従来技術と同様に、スクリーン印刷や導体膜のエッチングにより構成してもよい。

素子３０ａ〜ｃは導電パターン２０に接続される電子部品であり、例えば半導体デバイスやチップ部品、コネクタなどである。本実施例においては、素子３０ａはコネクタであってフレキシブル配線板外部との接続が必要なためカバーレイ４０に覆われておらず、素子３０ｂおよび３０ｃは外部との接続が不要な部品であり、絶縁が必要な部品のためカバーレイ４０により他の部分より厚膜で覆われている。

カバーレイ４０は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂、例えばポリイミドや液晶ポリマーによって構成される薄膜である。カバーレイ４０は、領域により異なる厚さで構成される。例えば、その大部分を2μmとし、耐熱性や特に高い絶縁性を要求される領域のみ厚く、例えば12μm程度で構成する。カバーレイ４０と絶縁基材１０、導電パターン２０、または素子３０ｂ、３０ｃとは、接着剤を介することなく直接接している。本実施例におけるカバーレイ４０は、耐熱性が求められる素子３０ｂおよび３０ｃを覆う領域は、必要な耐熱性を確保するため厚く構成されている。

［製造方法］
続いて、図面を参照して本発明にかかるフレキシブルプリント配線板の製造方法を説明する。図２は、本発明にかかるフレキシブルプリント配線板の製造工程を示す図である。図２を参照すると、本発明にかかるフレキシブルプリント配線板は、（１）絶縁基材作成工程と、（２）導電パターン作成工程と、（３）カバーレイ作成工程と、を有する。

（１）絶縁基材作成工程は、絶縁基材１０を作成する工程である。ここでは、ポリイミドや液晶ポリマーといった導電性を有しない熱硬化性樹脂を、フレキシブルプリント配線板として求められる形状に整形する。絶縁基材作成工程は、具体的には以下に説明する手順で行うことができる。

まず、ワニス状態の熱硬化性樹脂を、求められる形状に対応した金型に塗工する。金型は領域により膜厚が異なるように構成することができる。これにより、領域により膜厚の異なる絶縁基材１０を作成することができる。このとき、膜厚の異なる領域が傾斜をもって接するように構成することができる。

図３を参照して、熱硬化性樹脂の金型への塗工方法を説明する。図３は、熱硬化性樹脂の金型への塗工方法を説明する図である。

図３（ａ）は、作成に必要な一定量のワニスを金型に供給して基材フィルムを作る方法を示す。
図３（ｂ）は、樹脂または金属で構成されたヘラであるスキージで押し出すことにより、金型に供給された一定量のワニスを金型に密着させ、不要なワニスを除去する方法を示す。

図３（ｃ）は、インクジェット印刷機等の印刷装置によりワニスを金属板上に必要となる形状で印刷する方法を示す。

金型ないし金属板に塗工されたワニスは、次に所定の温度にて焼成される。ワニスは上述のとおり熱硬化性樹脂であるので、焼成により所定の温度に達すると硬化し、所望の形状に形成される。図４を参照して、金型ないし金属板に塗工された熱硬化性樹脂を焼成する方法を説明する。図４は、金型ないし金属板に塗工された熱硬化性樹脂を焼成する方法を説明する図である。

図４（ａ）は、バッチ炉生産方式の概要を示す。ワニスを塗工された金型ないし金属板は、加熱板を重ねて複数枚（例えば１０枚）まとめて焼成炉に入れられ、加熱して焼成される。一枚の金型に例えば１０個の形状が形成されているとすると、一度の焼成で１００個の絶縁基材が作成されることになる。

図４（ｂ）は、連続焼成炉生産方式の概要を示す。ワニスを塗工された金型ないし金属板は、ベルトコンベア上に配置され、ベルトコンベアにより運ばれる過程に設けられた加熱焼成炉を通過する際に加熱され、焼成される。連続的に焼成を行うことができるため、一般にバッチ炉生産方式よりも生産効率が改善される。

図４（ｃ）は、パルス露光生産方式の概要を示す。連続焼成炉生産方式と同様にベルトコンベアにより運ばれる金型ないし金属板は、ベルトコンベアにより運ばれる過程に設けられた光焼成炉を通過する際に光パルスにより加熱され、焼成される。金型ないし金属板を直接光で加熱するため炉内の温度を高く維持する必要がなく、連続焼成炉生産方式よりも効率がよい。また、連続的に焼成を行うことができるため、一般にバッチ炉生産方式よりも生産効率が改善されるのは、連続焼成炉生産方式と同様である。

図４（ｄ）は、レーザー焼成方法の概要を示す。連続焼成炉生産方式と同様にベルトコンベアにより運ばれる金型ないし金属板は、ベルトコンベアにより運ばれる過程でレーザー光により加熱され、焼成される。ワニスを直接レーザーで加熱するため、パルス露光生産方式よりもさらに効率がよい。また、連続的に焼成を行うことができるため、一般にバッチ炉生産方式よりも生産効率が改善されるのは、連続焼成炉生産方式やパルス露光生産方式と同様である。

焼成されたワニスは、図５に示すように金型ないし金属板から剥離され、絶縁基材１０が得られる。図５は、焼成された熱硬化性樹脂の金型ないし金属板からの剥離を示す図である。

塗工・焼成・剥離のプロセスを経て絶縁基材１０を作成する工程を説明したが、絶縁基材１０の作成はこの工程に限定されない。例えば、ロールフィルムで供給される熱硬化性樹脂をレーザー光などにより所望の外形形状に切断するようにしてもよい。ロールフィルムは通常均一な厚さを有するが、領域により膜厚を変更するときは、図３（ｃ）を参照して説明したように必要な領域にインクジェットで熱硬化性樹脂を印刷し、焼成するようにしてもよい。この場合、後述する導電パターン２０およびカバーレイ４０の作成は印刷されていない面に行うことになる。

絶縁基材作成工程で作成された絶縁基材１０は、必要に応じて穴あけなどの加工が施されてもよい。穴あけ加工は、例えばＮＣマシン等により可能である。

（２）導電パターン作成工程は、絶縁基材作成工程で作成された絶縁基材１０に導電パターン２０を作成する工程である。まず、インクジェット印刷機により導電インクを絶縁基材１０に所望の形状で印刷する。続いて、導電インクの印刷された絶縁基材１０を焼成し、導電パターン２０が作成される。焼成は、図４を参照して説明したとおり各種方法が適用可能である。

フレキシブルプリント基板上に素子３０を実装する場合、導電パターン作成工程で導電パターン２０が作成された後に実装することができる。

（３）カバーレイ作成工程は、導電パターン作成工程で導電パターン２０を作成された絶縁基材１０にカバーレイ４０を作成する工程である。まず、インクジェット印刷機によりポリイミドや液晶ポリマーなど絶縁基材１０と同様の熱硬化性樹脂を絶縁基材１０に所望の形状で印刷する。印刷回数の変更などにより印刷する熱硬化性樹脂の量を変更することで、領域により膜厚の異なるカバーレイ４０を作成することができる。このとき、膜厚の異なる領域が傾斜をもって接するように構成することができる。続いて、熱硬化性樹脂の印刷された絶縁基材１０を焼成し、カバーレイ４０が作成される。焼成は、図４を参照して説明したとおり各種方法が適用可能である。

以上の工程により、本発明にかかる部分により必要な厚さを有したフレキシブルプリント配線板を製造することができる。なお、必要に応じて電気導通検査、補強板貼付、外観検査などの工程を付加することができるのは言うまでもない。

１０ 絶縁基材
２０ 導電パターン
３０ａ、ｂ、ｃ 素子
４０ カバーレイ
５０ 接着剤

特開２０１４−７５５１２号公報

Claims (6)

1. 耐熱性と絶縁性とを有する熱硬化性樹脂からなる薄膜である絶縁基材と、
   前記絶縁基材の表面に導体で作成される所定パターンである導電パターンと、
   前記熱硬化性樹脂からなる薄膜であり前記導電パターンを覆うように前記絶縁基材の表面に配置されるカバーレイと、
   を有することを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
2. 前記カバーレイが前記絶縁基材および前記導電パターンとそれぞれ直接接する領域を有することを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板。
3. 前記絶縁基材または前記カバーレイの膜厚が領域により異なることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブルプリント配線板。
4. 前記膜厚の異なる領域が傾斜を持って接することを特徴とする請求項３に記載のフレキシブルプリント配線板。
5. 所定の形状の薄膜である絶縁基材を耐熱性と絶縁性とを有する熱硬化性樹脂により作成する絶縁基材作成工程と、
   前記絶縁基材の表面に、所定パターンである導電パターンを導体により作成する導電パターン作成工程と、
   表面に前記導電パターンを覆うように前記絶縁基材の表面に配置されるカバーレイを前記熱硬化性樹脂により作成するカバーレイ作成工程と、
   を有す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。
6. 前記絶縁基材作成工程が、
   ワニス状態の前記熱硬化性樹脂を前記所定の形状に対応する金型に塗工する塗工工程と、
   前記金型に塗工された前記熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる焼成工程と、
   前記硬化された前記熱硬化性樹脂を前記金型からはがす剥離工程と、
   を有することを特徴とする請求項５に記載のフレキシブルプリント配線板の製造方法。

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