JP2020123632A - フレキシブル配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ耐性に優れ、断線が生じにくいフレキシブル配線基板の提供。【解決手段】第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板上の、導電性粒子と樹脂を含むバンプと、前記第２基板上の、前記バンプと接続する導電部と、前記第１基板と前記第２基板の間に位置する絶縁層とを有し、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の前記絶縁層と接する面の押込み弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である、フレキシブル配線基板。【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブル配線基板に関する。

電子機器の小型軽量化やフレキシブルデバイス及びストレッチャブルデバイスの開発に伴い、電子機器に搭載されるフレキシブル配線基板には、更なる柔軟性が要求されている。

フレキシブル配線基板と回路部材とを接続する方法としては、はんだ付けができる配線基板の場合はコネクターを介して回路部材を接続するが、はんだ付けができない配線基板の場合はＡＣＦ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）法で接続するのが一般的である。他の方法としては、バンプ法等が一般的に知られている。このうち、バンプ法にて用いられるバンプの種類には、半田バンプ、ワイヤーボンディングバンプ、銅めっきバンプ、及び導電性ペーストバンプ等が挙げられる。

特許文献１は、フォトリソグラフィー技術により金属バンプを作製する方法を開示している。金属バンプが形成される絶縁基板としてポリイミドフィルム等を用い、非接続体としてフレキシブル基板を挙げている。

特許第３７７０７９４号公報

特許文献１に記載の方法は、金属バンプと被接続体の接続パットとを接続圧着する際、より強固な接続となるよう一般的に１５０〜３００℃の高温で行う必要がある。そのため、金属バンプが形成される基板と被接続体のいずれも耐熱性を有する必要がある。フレキシブル配線基板に用いられる耐熱性を有する基板としては、ポリイミドやポリエチレンテレフタレートの基板が一般的である。これらの基板は１枚では可撓性を有するが、２枚以上積層すると可撓性が著しく低下する。従って、耐熱性を有する基板を張り合わせたフレキシブル配線基板は、曲げ性が不十分であり、フレキシブルデバイス及びストレッチャブルデバイスへの適用が困難である。

また、耐熱性を有する基板を張り合わせたフレキシブル配線基板は柔軟性を有していないため、フレキシブル配線基板を曲げたときに生じる応力によって、基板が破損したり、配線やバンプで断線したりしやすい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、曲げ耐性に優れ、断線が生じにくいフレキシブル配線基板を提供することを目的とする。

本発明は以下の態様を有する。
［１］第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板上の、導電性粒子と樹脂を含むバンプと、前記第２基板上の、前記バンプと接続する導電部と、前記第１基板と前記第２基板の間に位置する絶縁層とを有し、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方の前記絶縁層と接する面の押込み弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である、フレキシブル配線基板。
［２］前記押込み弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である面を有する前記第１基板及び第２基板の少なくとも一方は、ポリウレタン樹脂を含む基材である、請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
［３］前記バンプを複数有し、前記バンプと前記導電部との接続部分における前記第１基板と前記第２基板との距離ｄ_１と、隣接する前記バンプの間の領域における前記第１基板と前記第２基板との最小距離ｄ_２との比（ｄ_１／ｄ_２）が、２．０以上である、［１］又は［２］に記載のフレキシブル配線基板。
［４］前記バンプの底面の直径が１０μｍ以上３００μｍ以下である、[１]〜[３]のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。
[５]前記バンプの押込み弾性率が１ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下である、[１]〜[４]のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。
［６］前記絶縁層と前記第２の基板との剥離強度が１Ｎ／ｃｍ以上２０Ｎ／ｃｍ以下である、[１]〜[５]のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。
［７］前記第１基板が曲面を有する、[１]〜[６]のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。
［８］前記第１基板が前記バンプの位置する部分において曲面を有する、［１］〜［７］のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。

本発明によれば、曲げ耐性に優れ、断線が生じにくいフレキシブル配線基板を提供することができる。

本発明の一態様におけるフレキシブル配線基板の模式断面図である。 本発明の他の態様におけるフレキシブル配線基板の模式断面図である。 本発明の一態様におけるフレキシブル配線基板の断面画像である。 本発明の一態様におけるフレキシブル配線基板の断面画像である。 本発明の一態様におけるフレキシブル配線基板の断面画像である。 本発明の一態様におけるフレキシブル配線基板の作製方法を説明するための模式断面図である。 本発明の一態様におけるフレキシブル配線基板の作製方法を説明するための模式断面図である。 本発明の一態様におけるフレキシブル配線基板の作製方法を説明するための模式断面図である。

以下、図を参照しながら、本発明の一態様におけるフレキシブル配線基板について説明する。以下の複数の実施形態では、好ましい例や条件を共有してもよい。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、数、量、位置及び形状等について変更、省略及び置換等してもよい。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてあることがある。

本発明の一態様は、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板上の、導電性粒子と樹脂を含むバンプと、前記第２基板上の、前記バンプと接続する導電部と、前記第１基板と前記第２基板の間に位置する絶縁層とを有し、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の前記絶縁層と接する面の押込み弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である、フレキシブル配線基板である。

以下に本実施形態のフレキシブル配線基板について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態におけるフレキシブル配線基板の模式断面図である。フレキシブル配線基板１は、第１基板２と、第２基板３と、電極４，１０と、導電性粒子５及び樹脂６を含むバンプ７（第１のバンプともいう）と、導電性粒子１１及び樹脂１２を含むバンプ１３（第２のバンプともいう）と、導電部８，１４と、絶縁層９とを有する。

第１基板２と第２基板３とは対向して配置されている。電極４は、第１基板２上に位置する。バンプ７は、電極４と導電部８との間に位置し、バンプ７の導電性粒子５により電極４と導電部８とが電気的に接続されている。電極１０は、第１基板２上に位置する。バンプ１３は、電極１０と導電部１４との間に位置し、バンプ１３の導電性粒子１１により電極１０と導電部１４とが電気的に接続されている。

絶縁層９は、第１基板２と第２基板３との間を充填しており、第１基板２と第２基板３とを接着する接着剤が硬化したものである。

次に、各構成について詳細に説明する。

本発明の一態様におけるフレキシブル配線基板は、第１基板２の絶縁層９と接する面２Ａ及び第２基板３の絶縁層９と接する面３Ａの少なくとも一方の押込み弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である。つまり、第２基板３の絶縁層９と接する面３Ａの押込み弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下であるとき、第１基板２の絶縁層９と接する面３Ａの押込み弾性率は、１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下であることが好ましく、第２基板３の絶縁層９と接する面３Ａの押込み弾性率が５００ＭＰａより大きいとき、第１基板２の絶縁層９と接する面２Ａの押込み弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である。第１基板２の絶縁層９と接する面２Ａ及び第２基板３の絶縁層９と接する面３Ａの少なくとも一方の押込み弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下であることにより、フレキシブル配線基板の曲げ性が向上し、フレキシブル配線基板が適用されるデバイスの三次元加工性を向上することができる。

第１基板２の押込み弾性率は、ナノインデンター（例えば、エリオニクス社製、ＥＮＴ−ＮＥＸＵＳ）を用いて、第１基板の除荷曲線を得た後、その接線の傾きから押込み弾性率を算出することで得られる。

図１に示すフレキシブル配線基板１の説明においては、第１基板２の絶縁層９と接する面の押込み弾性率が５００ＭＰａより大きく、第２基板３の絶縁層９と接する面の押込み弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である例について説明する。

第１基板２に含まれる材料としては、市販のプラスチックフィルムを用いることができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、及びポリエチレンナフタレート等が挙げられる。

第１基板２は、曲面を有する基板であってもよい。曲面は一部であってもよいし、全体が曲面を形成していてもよい。第１基板２の曲面の曲率半径は、例えば５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である。第１基板２の曲面部分にバンプ７が形成されていてもよい。

第２基板３は、可撓性を有する基板である。第２基板３に含まれる材料としては、市販のストレッチャブル樹脂フィルムを用いることができ、例えば、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ，Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリエチレン、又はシリコーン等が挙げられる。第２基板３は、これらの材料のうち１つのみ含んでいてもよいし、２以上を含んでいてもよい。

第２基板３の弾性率が、１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下であるため、第１基板２と第２基板３を張り合わせる際に、隣接するバンプ７，１３の間の領域の接着剤が押し出され、第２基板３の表面に起伏を生じる。具体的には、図１に示すようにバンプ７と導電部８との接続部分における第１基板２と第２基板３との距離ｄ_１と、バンプ７とバンプ１３の間の領域における第１基板２と第２基板３との最小距離である距離ｄ_２との比（ｄ_１／ｄ_２）が２．０以上である。距離ｄ_１と距離ｄ_２との比ｄ_１／ｄ_２は、３．０以上であることが好ましく、４．０以上であることがより好ましい。距離ｄ_２が小さくなるほど、バンプ７とバンプ１３の間の領域における接着剤（即ち絶縁層９）が薄くなるが、絶縁層９は、第２基板３と絶縁層９との剥離強度が後述の値になる程度の厚さを有していればよい。具体的には距離ｄ_２は１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましい。

第２基板３は、曲面を有する基板であってもよい。曲面は一部であってもよいし、全体が曲面を形成していてもよい。第２基板３の曲面の曲率半径は、例えば例えば５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である。

電極４，１０は、第１基板２上に形成されている配線の途中又は端部である。配線は、例えばめっきやスクリーン印刷等により第１基板２上に所望のパターンで形成される。配線、すなわち電極４，１０は、銅、金、ニッケル、銀、錫、アルミ、若しくは鉛、又はこれらのうち少なくとも１種を含む合金を含む。電極４，１０は、配線としての銅層上に、金めっき、ニッケルめっき、錫めっき、鉛めっきのうち少なくとも一つが施されている多層構造であってもよい。

電極４，１０の幅は５０μｍ〜４００μｍであることが好ましく、１００μｍ〜２００μｍであることがより好ましい。電極４，１０の幅が１００μｍ〜２００μｍであると、フレキシブル配線基板が適用されるデバイスの小型化や高集積化に寄与することができる。

隣り合う電極４と電極１０の間のピッチｄ_３は、１００μｍ〜１０００μｍであることが好ましく、２００μｍ〜４００μｍであることがより好ましい。ピッチｄ_３が２００μｍ〜４００μｍであると、フレキシブル配線基板の電気的な接続性を十分確保できて、且つ適用されるデバイスの小型化や高集積化に寄与することができる。なお、隣り合う電極４と電極１０の間のピッチｄ_３とは電極４の中心と電極１０の中心の間の距離を意味する。

隣り合う電極４と電極１０の間のスペースは、５０μｍ〜８００μｍであることが好ましく、１００μｍ〜３００μｍであることがより好ましい。隣り合う電極４と電極１０の間のスペースが１００μｍ〜３００μｍであると、バンプ７と導電部８との圧着後に隣り合うバンプ７と１３とがショートし難い。なお、隣り合う電極４と電極１０の間のスペースとは、電極４の端部と電極１０の端部の間の距離を意味する。一般的に、隣り合う電極４と電極１０の間のスペースは、隣り合う電極４と電極１０の間のピッチｄ_３の４分の１以上２分の１以下である。

バンプ７は、電極４上に形成されている。バンプ１３は、電極１０上に形成されている。図１に示すフレキシブル配線基板１は、電極４上にバンプ７が形成され、その後第２基板３上の導電部８と接続させる例であるが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、導電部８上にバンプ７が形成され、その後第１基板２上の電極４と接続されてもよい。

バンプ７は、導電性粒子５と樹脂６との混合物である。バンプ１３は、導電性粒子１１と樹脂１２との混合物である。導電性粒子５，１１は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｂ，Ｓｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｉ若しくはＧｅ、それらの少なくとも１種以上を含む合金、又は、それらの１種以上を含む化合物を含有する。導電性粒子５，１１の平均粒径は、０．０５μｍ〜５０μｍであることが好ましく、０．１μｍ〜１０μｍであることがより好ましい。導電性粒子５，１１の平均粒径が０．１μｍ〜１０μｍであることにより、ディスペンサーで塗布した際にノズル詰まりが発生しにくく好適である。樹脂６として、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。

導電性粒子５，１１の平均粒径は、レーザー回折散乱粒度分布測定装置を用いて測定された値であると定義する。具体的には、レーザー回折粒度分布計（ＨＯＲＩＢＡ社製、ＬＡ−９６０）を用い、測定対象物０．５ｇを、エタノール溶液１０ｍｌに投入し、測定対象物を分散させた分散液を得る。得られた分散液について粒度分布を測定し、体積基準の累積粒度分布曲線を得る。得られた累積粒度分布曲線において、５０％累積時の微小粒子側から見た粒子径（Ｄ_５０）の値を、平均粒径とする。

バンプ７，１３の底面の直径は、１０μｍ〜３００μｍであることが好ましく、３０μｍ〜１００μｍであることがより好ましい。バンプ７の底面の直径が３０μｍ〜１００μｍであると、フレキシブル配線基板が適用されるデバイスの小型化や高集積化に寄与することができる。

バンプ７，１３の高さは、電極４，１０のピッチに応じて設定される。例えば、バンプ７，１３の底面の直径の０．２倍〜０．８倍である。つまり、バンプ７，１３のアスペクト比（高さ／底面の直径）は、０．２〜０．８である。具体的には、バンプ７，１３の高さは、１０μｍ〜２００μｍであることが好ましく、２０μｍ〜８０μｍであることがより好ましい。バンプ７，１３の底面の直径及び高さは、包埋処理で樹脂に埋め込んだフレキシブル基板を、研磨によりバンプ面で面出しを行い、光学顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ社製、ＢＸ−６１Ｌ）を用いて測定した値である。

バンプ７，１３の押込み弾性率は、１ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下であることが好ましく、５ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下であることがより好ましい。バンプ７の押込み弾性率が、１ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下であると、バンプ７と導電部８とを低い荷重で圧着することができる。また、フレキシブル配線基板の曲げ特性が向上し、フレキシブル配線基板が適用されるデバイスの三次元加工性を向上することができる。従来の第１基板と第２基板との接続部分であるバンプ形成部分は、バンプ材質としてめっき金属やはんだを使用しているため弾性率は３０ＧＰａより高く、硬く曲げに弱いが、バンプ７の押込み弾性率が、１ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下であることにより、バンプ７が曲げにより生じた応力を緩和し、バンプ形成部分においても曲げ特性が向上する。

バンプ７，１３の押込み弾性率は、ナノインデンター（例えば、エリオニクス社製、ＥＮＴ−ＮＥＸＵＳ）を用いて、バンプの除荷曲線を得た後、その接線の傾きから押込み弾性率を算出することで得られる。

導電部８，１４は、第２基板３上に形成されている配線の途中又は端部である。この配線も、第１基板２上の配線と同じ方法により形成することができる。配線、すなわち導電部８，１４は、銅、金、ニッケル、銀、錫、アルミ、若しくは鉛、又はこれらのうち少なくとも１種を含む合金を含む。導電部８，１４は、電極４，１０と同様に、配線上に他の導電層が形成されている多層構造であってもよい。例えば導電部８は、配線としての銅層上に、金めっき、ニッケルめっき、錫めっき、鉛めっきのうち少なくとも一つが施されている多層構造であってもよい。中でも錫めっきや錫銅合金めっきを含む導電層は、めっき条件を調整することでバンプよりも低い押込み弾性率を実現出来る点で好ましい。

導電部８の押込み弾性率は１００ＭＰａ以上１ＧＰａ以下が好適である。バンプよりも導電部８の押込み弾性率を低くすることで、熱圧着して接続させたときに、バンプが導電部８を変形させ、バンプと導電部８の接触面積が大きくなることから、接続信頼性の高い接続状態を維持することができる。

導電部８，１４は、電極４，１０と対向して配置される。従って、隣り合う導電部８と導電部１４の間のピッチは、電極４と電極１０の間のピッチｄ_３と同じであることが好ましい。なお、隣り合う導電部８と導電部１４の間のピッチとは、導電部８の中心と導電部１４の中心の間の距離を意味する。

導電部８，１４の幅は５０μｍ〜４００μｍであることが好ましく、１００μｍ〜２００μｍであることがより好ましい。導電部８，１４の幅が１００μｍ〜２００μｍであることより、バンプ７，１３と導電部８，１４との圧着後に隣り合うバンプ７とバンプ１３とがショートし難い。

絶縁層９は、バンプ７，１３を覆うように第１基板２と第２基板３との間に充填され、硬化したものである。絶縁層９は、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂、及び熱硬化樹脂等の硬化物である。中でも熱硬化性樹脂を用いることが、十分な剥離強度が得られる点で好ましい。具体的には、絶縁層９として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン等の熱硬化性樹脂が挙げられる。

絶縁層９と第２基板３との剥離強度は、１Ｎ／ｃｍ以上２０Ｎ／ｃｍ以下であることが好ましく、３Ｎ／ｃｍ以上２０Ｎ／ｃｍ以下であることがより好ましい。絶縁層９と第２基板３との剥離強度が３Ｎ／ｃｍ以上２０Ｎ／ｃｍ以下であると、フレキシブル配線基板を曲げる等の変形を加えても絶縁層９と第２基板３との界面にて剥離が生じ難い。

絶縁層９と第２基板３との剥離強度は、ピール試験機（例えばＡＩＫＯＨ社製、ＦＴＮ４−１５Ａ）を用いて、９０°剥離試験をすることで測定することができる。

上述の構成を有するフレキシブル配線基板は、曲げ耐性に優れる。特に、第１基板及び第２基板との接続部分であるバンプ形成部分でフレキシブル配線基板を曲げる場合においても、接続部分における断線が生じ難い。

図３は、フレキシブル配線基板１の断面を、光学顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ社製、ＢＸ−６１Ｌ）を用いて撮影した断面画像である。図４及び５は、図３を拡大した画像である。図３〜５に示すように、隣接するバンプ７，１３の間の領域において、第２基板３は第１基板２に接近している。これは、第１基板２と第２基板３とを張り合わせる際に、隣接するバンプ７，１３の間の領域の接着剤（後に硬化して絶縁層９となる）が押し出されるためである。一方で、第２基板３と第１基板２との間にバンプ７及び導電部８が介在する領域では、第１基板２と第２基板３との距離が保たれる。その結果、第２基板３の表面は起伏を有している。

図１に示すフレキシブル配線基板１では、第１基板２の絶縁層９と接する面の押込み弾性率が５００ＭＰａより大きく、第２基板３の絶縁層９と接する面の押込み弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である例について説明しているが、本願はこれに限定されない。

図２は、本発明の他の態様におけるフレキシブル配線基板の模式断面図である。図２に示すフレキシブル配線基板１Ａは、第１基板２の絶縁層９と接する面２Ａの押込み弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下であり、第２基板３の絶縁層９と接する面３Ａの押込み弾性率が５００ＭＰａより大きい例である。

フレキシブル配線基板１Ａにおける第１基板２は、フレキシブル配線基板１における第２基板３と同じものを用いることができる。フレキシブル配線基板１Ａにおける第２基板３は、フレキシブル配線基板１における第１基板２と同じものを用いることができる。フレキシブル配線基板１Ａにおけるその他の構成は、フレキシブル配線基板１と同じものを用いることができる。

フレキシブル配線基板１Ａにおいて、第１基板２の弾性率が、１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下であるため、第１基板２と第２基板３を張り合わせる際に、隣接するバンプ７，１３の間の領域の接着剤が押し出され、第１基板２の表面に起伏を生じる。具体的には、図２に示すようにバンプ７と導電部８との接続部分における第１基板２と第２基板３との距離ｄ_１が、バンプ７とバンプ１３の間の領域における第１基板２と第２基板３との最短距離である距離ｄ_２の２．０倍以上である。距離ｄ_１は、距離ｄ_２の３．０倍以上であることが好ましく、４．０倍以上であるとことがより好ましい。距離ｄ_２が小さくなるほど、バンプ７とバンプ１３の間の領域における接着剤（即ち絶縁層９）が薄くなるが、絶縁層９は、第２基板３と絶縁層９との剥離強度が後述の値になる程度の厚さを有していればよい。具体的には距離ｄ_２は１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましい。

さらに他の態様におけるフレキシブル配線基板は、第１基板２の絶縁層９と接する面及び第２基板３の絶縁層９と接する面の押込み弾性率がいずれも３０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下であってもよい。この場合においても、フレキシブル配線基板１及び１Ａと同様に、バンプ７と導電部８との接続部分における第１基板２と第２基板３との距離ｄ_１が、バンプ７とバンプ１３の間の領域における第１基板２と第２基板３との最短距離である距離ｄ_２の２．０倍以上である。距離ｄ_１は、距離ｄ_２の３．０倍以上であることが好ましく、４．０倍以上であるとことがより好ましい。絶縁層９は、第２基板３と絶縁層９との剥離強度が後述の値になる程度の厚さを有していればよく、具体的には距離ｄ_２は１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましい。

以下にフレキシブル配線基板１の製造方法の一例について図６〜図８を参照して説明する。本実施形態では、一例としてバンプの形成方法としてディスペンサーによる塗布を適用したフレキシブル配線基板１の製造方法について説明するが、本発明はこれに限定されない。

図２に示すように、第１基板２上にスクリーン印刷法又はグラビアオフセット印刷法等により導電ペーストを印刷することで電極４，１０を有する引き出し電極パターン形成する。

次に、バンプ前駆体１５，１６を形成する。導電性粒子５，１１、樹脂６，１２、及び溶媒を含む導電ペーストを、ディスペンサー（例えば、エンジニアリングシステム社製、Ｒ−ｊｅｔ）で塗布し、電極４の第１面４Ａ上にバンプ前駆体１５を、電極１０の第１面１０Ａ上にバンプ前駆体１６を形成する。コーンプレート型粘度計で測定された導電ペーストの粘度は、せん断速度が１０ｓ^−１のときの粘度が２０Ｐａ・ｓ以上５００Ｐａ・ｓ以下であり、せん断速度が１００ｓ^−１のときの粘度が５Ｐａ・ｓ以上５０Ｐａ・ｓ以下である。

この段階におけるバンプ前駆体１５，１６の底面の直径は、３０μｍ〜３００μｍであることが好ましく、５０μｍ〜１５０μｍであることがより好ましい。バンプ前駆体１５，１６のアスペクト比は、０．２〜０．８であることが好ましい。バンプ前駆体１５，１６の高さは、１０μｍ〜２００μｍであることが好ましい。

バンプ前駆体１５は、第１面４Ａに対して垂直方向上方に、先端１５Ａを含む先端部を有する。バンプ前駆体１５の形状は、先端１５Ａを含む垂直断面を断面視した際、少なくとも先端部が尖塔型である。すなわち、バンプ全体が尖塔型であってもよいし、先端部のみが尖塔型であってもよい。また、尖塔型としては、円錐や多角錐等の錐状体が挙げられる。バンプ前駆体１６も同様である。

なお、バンプ前駆体１５，１６を形成する前に、第１基板２の、電極４の第１面４Ａ及び電極１０の第１面１０Ａを含む表面にプラズマ処理してもよい。プラズマ処理により、第１面４Ａ，１０Ａに付着する有機物等の不純物が除去され、あるいは第１面４Ａ、１０Ａの改質がなされるため、第１面４Ａとバンプ前駆体１５との密着性及び第１面１０Ａとバンプ前駆体１６との密着性が向上する。

プラズマ装置は、電極４の第１面４Ａ及び電極１０の第１面１０Ａのプラズマ処理が可能なものであれば、特に限定されない。このようなプラズマ装置としては、例えば、魁半導体社製、Ｐ５００−ＳＭ等が挙げられる。プラズマ処理の条件としては、窒素雰囲気、圧力：０．１５ＭＰａ、照射時間：５秒間、電極間ギャップ：４ｍｍが好ましい。

バンプ前駆体１５，１６を形成した第１基板２をホットプレート等で８０℃以上１２０℃以下、１５分間〜６０分間乾燥させ、バンプ７，１３を形成する。図３に示すように、バンプ７，１３を形成した第１基板２上にディスペンサー（例えば武蔵エンジニアリング社製、ＭＬ−５０００ＸＩＩ）を用いて接着剤層１７を直径が１０μｍ〜２００μｍとなるよう塗布する。

導電部８，１４が形成された第２基板３を用意し、導電部８と電極４の位置及び導電部１４と電極１０の位置が整合するよう固定し、熱圧着機（例えば、大橋製作所社製、ＢＤ−０３）で８０℃以上１２０℃以下、圧力０．５ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の条件下で６０秒間〜１２０秒間加熱圧着する。このとき接着剤層１７が硬化して絶縁層９となることで、図４に示すフレキシブル配線基板１を作製することができる。

以下、実施例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によって限定されるものではない。

（評価方法）
＜基板の押込み弾性率＞
ナノインデンター（エリオニクス社製、ＥＮＴ−ＮＥＸＵＳ）を用いて、絶縁層の除荷曲線を得た後、その接線の傾きから押込み弾性率を算出した。

＜バンプの押込み弾性率＞
バンプを形成するための導電性ペーストをスライドガラス上に厚み０．５ｍｍとなるように均一に塗布した後、１２０℃で３０分間乾燥及び硬化させて、ナノインデンター（エリオニクス社製、ＥＮＴ−ＮＥＸＵＳ）を用いて、バンプの除荷曲線を得、その接線の傾きから押込み弾性率を算出した。

＜フレキシブル配線基板の導通評価と曲げ試験＞
各実施例のフレキシブル配線基板について、ＦＰＣの電極と、印刷電極シートの導体部とをそれぞれ評価ボードに接続させて、テスター（ＳＡＮＷＡ社製、ＰＣ７００）を用いてバンプによる接続部の導通の有無（抵抗値１ｋΩ以下）を確認した。１００箇所の接続部について導通の有無を確認し、導通が確認された接続部の割合を算出し、初期の接続割合とした。

その後、無負荷Ｕ字試験機（ユアサシステム社製、ＤＭＸ−ＦＳ）を用い、フレキシブル配線基板繰り返し曲げ試験を行った。折り曲げる際の曲率は半径５ｍｍ、折り曲げ方向は印刷電極シートの引き出し電極パターンの長手方向と垂直な方向とした。曲げ回数１万回毎に、上述の方法で導通の有無を確認し、導通が確認されなくなる（または抵抗値１ｋΩ以上）まで、すなわち断線が発生するまでの折り曲げ回数を確認した。

＜接続可能な圧着時の圧力の下限値＞
各実施例のフレキシブル配線基板の作製手順における、バンプと導電部との圧着時の圧力を１ＭＰａから０．１ＭＰａずつ下げた各条件でフレキシブル配線基板を作製し、それぞれ初期の接続割合を上述の方法により算出した。初期の接続割合が１００％である最小の圧着時の圧力を、接続可能な圧着時の圧力の下限値とした。

＜短絡しない電極ピッチの下限値＞
各実施例のフレキシブル配線基板の作製手順における、ＦＰＣ上の電極のピッチを０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、及び０．１ｍｍとし、同様に印刷電極シート上の導電部のピッチを０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、及び０．１ｍｍとしてフレキシブル配線基板を作製した。圧着前のバンプの直径は、電極からはみ出さないように調整した。

圧着後のフレキシブル配線基板の、ＦＰＣ上の電極と印刷電極シート上の導電部をそれぞれ評価ボードに接続させてそれぞれ隣り合う電極又は導電部との短絡の有無を、テスター（ＳＡＮＷＡ社製、ＰＣ７００）を用いて確認した。短絡が発生しなかった最小の電極ピッチを短絡しない電極ピッチの下限値とした。

＜曲面を有する基板を用いた導通評価＞
各実施例のフレキシブル配線基板において、印刷電極シートとして曲率半径１００ｍｍとなるようモールド加工されたポリカーボネート基板を用いた。上述の方法により導通評価を行い、初期の接続割合を算出した。

（実施例１）
ポリエチレンナフタレートのフィルム基材上にグラビアオフセット印刷法により導電ペースト（ＤＮＰファインケミカル社製、ＦＡＩＮＡＰ）を印刷することで電極を有する引き出し電極パターン形成し、印刷電極シートを作製した。引き出し電極パターンは、電極のピッチが０．５ｍｍ、電極幅が０．２５ｍｍ、電極間スペースが０．２５ｍｍ、電極数が１００本のパターンとした。

厚さ５０μｍの熱可塑性ポリウレタン基材上に熱圧着、フォトレジストの方法により銅の引き出し配線を形成し、ＦＰＣを作成した。引き出し配線の導電部の銅表面にはニッケル及び金めっきが施されていた。引き出し電極の導電部のピッチは、印刷電極シートの電極のピッチと同様に０．５ｍｍとし、導電部数も１００本とした。

平均粒子径が１μｍの銀粉、市販のエポキシ樹脂、硬化剤である市販のフェノール樹脂、及び有機溶剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを混合し、ディスペンサーで吐出可能な粘度となるよう、有機溶剤で粘度を適宜調整し、導電性ペーストを得た。コーンプレート型粘度計で測定された導電ペーストの粘度は、せん断速度が１００ｓ^−１のときの粘度が１２Ｐａ・ｓであった。この導電ペーストを用いて、ディスペンサー（エンジニアリングシステム社製、Ｒ−ｊｅｔ）で塗布し、印刷電極シートの電極上にバンプ前駆体を形成した。塗布条件は、シリンジ背圧（空圧）を０．２Ｐａ、Ｒ−ｕｎｉｔの空圧を０．２Ｐａ、ディスペンサーのノズル内径を４０μｍとした。

バンプ前駆体を形成した印刷電極シートをホットプレート上で１２０℃３０分間乾燥させ、バンプを形成した。白色干渉顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製、ＶＳ１３３０）を用いて観察したバンプの底面直径は１００μｍ、高さは５０μｍ（アスペクト比：０．５）であった。

バンプを形成した印刷電極シート上にディスペンサー（例えば武蔵エンジニアリング社製、ＭＬ−５０００ＸＩＩ）を用いて接着剤（味の素ファインテクノ社製、ＤＪ−６８）を５０μｍとなるよう塗布した。

ＦＰＣと印刷電極シートをＦＰＣの導電部と印刷電極シートの電極の位置が整合するよう固定し、熱圧着機（大橋製作所社製、ＢＤ−０３）で１００℃、圧力１ＭＰａ下で９０秒間加熱圧着し、フレキシブル配線基板を得た。圧着ツールとしては、２ｍｍ×４０ｍｍの長方形のものを用いた。

（実施例２）
ＦＰＣの導電部を、大気圧プラズマ装置（魁半導体社製、Ｐ５００−ＳＭ）を用いて、窒素雰囲気中において、圧力：０．１５Ｐａの条件で５秒間プラズマ処理を行った後、ＦＰＣと印刷電極シートの熱圧着を行った以外は、実施例１と同じ方法でフレキシブ配線基板を得た。

（実施例３）
ＦＰＣの引き出し配線の導電部の銅表面に錫めっきが施されていた以外は、実施例２と同じ方法でフレキシブル配線基板を得た。

（比較例１）
ＦＰＣの母材として熱可塑性ポリウレタンの代わりにポリイミドを用いた以外は、実施例２と同じ方法でフレキシブル配線基板を得た。

（比較例２）
ＦＰＣの母材として熱可塑性ポリウレタンの代わりにポリイミドを用いた。バンプ前駆体を作製する際、実施例１で用いた導電ペーストのかわりに導電ペースト（太陽ホールディング社製、ＡＦ６１００ Ｈ２０）を用い、スクリーン印刷でバンプを形成した。白色干渉顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製、ＶＳ１３３０）を用いて観察したバンプの底面直径は１５０μｍ、高さは３０μｍ（アスペクト比：０．２）であった。これ以外は、実施例２と同じ方法でフレキシブ配線基板を得た。

（比較例３）
実施例２におけるバンプの形成及び接着剤の塗布のかわりに、プラズマ処理後のＦＰＣ上に異方導電ペースト（京セラ社製、ＸＡＰ−９００）を厚さ５０μｍとなるよう塗布した。ＦＰＣと印刷電極シートをＦＰＣの導電部と印刷電極シートの電極の位置が整合するよう固定し、熱圧着機（大橋製作所社製、ＢＤ−０３）で１５０℃、圧力０．１ＭＰａ下で１０秒間加熱圧着し、フレキシブ配線基板を得た。圧着ツールは２ｍｍ×４０ｍｍの長方形のものを用いた。

実施例１〜３、比較例１〜３のフレキシブル配線基板の絶縁層の押込み弾性率、バンプ形状、断線が発生するまでの曲げ回数及び接続可能な圧着時の圧力の下限値の結果を表１に示す。なお、全ての実施例及び比較例において、フレキシブル配線基板の導通評価における初期接続割合は１００％であった。

実施例１〜３のＦＰＣの母材、すなわち第２基板の押込み弾性率は、０．０８ＧＰａであった。また、実施例１〜３の断線が発生するまでの折り曲げ回数はいずれも１０万回以上であり、曲げに対する耐性が確認された。比較例１〜３で使用されたＦＰＣの母材であるポリイミドより押込み弾性率の低い第２基板を用いることで、フレキシブ配線基板を曲げたときに生じる応力を第２基板が緩和し、バンプや電極等の導電体の破損が抑制されたものと考えられる。また、導電ペーストにより形成されたバンプは、金属で形成されたバンプより押込み弾性率が低いため、フレキシブル配線基板を曲げたときに生じる応力の緩和に寄与しているものと考えられる。

実施例２及び３及び比較例２のフレキシブル配線基板について、短絡しない電極ピッチの下限値を測定した。実施例２及び３のフレキシブル配線基板では、いずれも０．１μｍであった。比較例２のフレキシブル配線基板では、０．４μｍであった。この結果から、実施例２及び３のフレキシブル配線基板は、微細化に対応できるといえる。

実施例２及び３、比較例２及び３のフレキシブル配線基板について、曲面を有する基板を用いた場合の初期の接続割合を評価した。実施例２及び３では、いずれも初期の接続割合が１００％であり、接続部分が局面を有する場合であっても電気的接続を十分に維持できることが分かった。一方で、比較例２及び３では、初期の接続割合がそれぞれ３０及び１０％と低かった。

１，１Ａ…フレキシブル配線基板、２…第１基板、３…第２基板、４，１０…電極、５，１１…導電性粒子、６，１２…樹脂、７，１３…バンプ、８，１４…導電部、９…絶縁層。

Claims (8)

1. 第１基板と、
   前記第１基板に対向する第２基板と、
   前記第１基板上の、導電性粒子と樹脂を含むバンプと、
   前記第２基板上の、前記バンプと接続する導電部と、
   前記第１基板と前記第２基板の間に位置する絶縁層とを有し、
   前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方の前記絶縁層と接する面の押込み弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である、フレキシブル配線基板。
2. 前記押込み弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である面を有する前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方は、ポリウレタン樹脂を含む基材である、請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
3. 前記バンプを複数有し、
   前記バンプと前記導電部との接続部分における前記第１基板と前記第２基板との距離ｄ_１と、隣接する前記バンプの間の領域における前記第１基板と前記第２基板との最小距離ｄ_２との比（ｄ_１／ｄ_２）が、２．０以上である、請求項１又は２に記載のフレキシブル配線基板。
4. 前記バンプの底面の直径が１０μｍ以上３００μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。
5. 前記バンプの押込み弾性率が１ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。
6. 前記絶縁層と前記第２基板との剥離強度が１Ｎ／ｃｍ以上２０Ｎ／ｃｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。
7. 前記第１基板が曲面を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。
8. 前記第１基板が前記バンプの位置する部分において曲面を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。