JP5273320B2 - 多層フレキシブル基板 - Google Patents

Description

本発明は、リジット領域と、リジット領域よりも可撓性のあるフレキシブル領域との２種類の異なる領域を有する多層フレキシブル基板に関するものである。

ノートパソコンや携帯電話等の小型化が著しい電子機器においては、限られた実装スペースを最大限に活用するために、薄型かつ柔軟性のある実装基板が求められている。このような実装基板については、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された多層配線基板１００は、図３に示すように、絶縁基板１０１、配線１０２を交互に積層してなる積層体１０３と、前記絶縁基板１０１に設けられた貫通孔１０４と、前記貫通孔１０４に導電体１０５を充填して形成した充填ビアとを備え、前記充填ビアを介して前記配線１０２同士が電気的に接続されている。また、前記積層体１０３の一部が薄肉化され、屈曲部１０６が構成されている。

前記多層配線基板１００は、多層配線基板１００の両端に設けられた剛性を有する部分と、これらの２箇所の部分を接続する可撓性のある屈曲部１０６とを含む構造体から構成されている。この構造体のうち剛性を有する部分は「リジット領域」、２つのリジット領域を接続する屈曲部は「フレキシブル領域」と呼ばれ、このような構造体からなる基板は「多層フレキシブル基板」と呼ばれている。多層フレキシブル基板は回路基板の一種である。

特開２０００−１８３５２６号公報

このような多層フレキシブル基板を構成する際には、リジット領域とフレキシブル領域に同一の充填ビアを設けて配線同士を接続していた。しかし、フレキシブル領域に充填ビアを設けると、充填ビアによってフレキシブル領域の可撓性が阻害されるため、多層フレキシブル基板を折り曲げた際に十分な可撓性が得られないという不具合が発生する。

そこで本発明は、フレキシブル領域に充填ビアが設けられていても、折り曲げの際に十分な可撓性が得られるような多層フレキシブル基板を提供することを目的とする。

本発明の多層フレキシブル基板は、絶縁層と、前記絶縁層の主面に設けられている配線導体と、前記絶縁層に設けられている充填ビアとを備えた片面導体樹脂シートを、少なくとも一層有する第１の構成層と、前記第１の構成層の一部分の主面に積層され、絶縁層と、前記絶縁層の主面に設けられている配線導体と、前記絶縁層に設けられている充填ビアと、を備えた片面導体樹脂シートを少なくとも一層有する第２の構成層から構成されている多層フレキシブル基板であって、前記第１の構成層の一部分及び第２の構成層からなるリジット領域と、前記リジット領域以外の領域であって、前記リジット領域よりも可撓性の高いフレキシブル領域とを有する多層フレキシブル基板において、前記フレキシブル領域に設けられた前記充填ビアは、前記第２の構成層に設けられた前記充填ビアよりも空孔率が高いことを特徴とする。

この場合は、片面導体樹脂シートの中で最も固い充填ビアが微細な空隙を含有しているために、充填ビアの密度が低くなり、フレキシブル領域全体が柔らかくなる。このため、多層フレキシブル基板の折り曲げの際に十分な可撓性を得ることができる。

また本発明は、前記第１の構成層に設けられた前記充填ビアは、前記第２の構成層に設けられた前記充填ビアよりも空孔率が高いことが望ましい。この場合は、充填ビアの種類が構成層ごとに決まるため、片面導体樹脂シートの形成がしやすくなる。

また本発明は、前記第１の構成層及び第２の構成層に設けられた前記充填ビアは、同一の合金材料から構成されていることが望ましい。この場合は、焼成前の充填ビアを形成する金属ペーストに含まれる有機物の含有量を変えることで、焼成後の充填ビアの空孔率を変えることができるため、空孔率の調節が行いやすくなる。

片面導体樹脂シートの中で最も固い充填ビアが微細な空隙を含有しているために、充填ビアの密度が低くなり、フレキシブル領域全体が柔らかくなる。このため、多層フレキシブル基板の折り曲げの際に十分な可撓性を得ることができる。

本発明の実施形態１に係る多層フレキシブル基板の断面概略図である。 本発明の実施形態２に係る多層フレキシブル基板の断面概略図である。 先行技術の多層フレキシブル基板の断面概略図である。

以下に、本発明の実施形態に係る多層フレキシブル基板について説明する。

（実施形態１）
図１は本実施形態１に係る多層フレキシブル基板１０の断面概略図である。なお、本明細書において、断面図は理解しやすくするために概略的に示している。

本実施形態１の多層フレキシブル基板１０は、第１の構成層１１と第２の構成層１２から構成されている。この多層フレキシブル基板１０は、リジット領域Ａとリジット領域Ａよりも可撓性の高いフレキシブル領域Ｂを有している。

第１の構成層１１は、３枚の片面導体樹脂シート３が順次積層されている。片面導体樹脂シート３は、絶縁層１と、絶縁層１の一方主面に設けられている配線導体２と、絶縁層１に設けられ、配線導体２と他のシートに設けられた配線導体２とを電気的に接続している充填ビア５、６とから構成されている。

絶縁層１は、薄い板状に形成されており、可撓性を有する。絶縁層１は、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）から構成されている。

配線導体２は、絶縁層１の一方主面に設けられており、例えば銅から構成されている。

充填ビア５、６は絶縁層１の内部に形成されており、例えばＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ合金から構成されている。

第２の構成層１２は、第１の構成層１１の主面の一部に片面導体樹脂シート４が積層されている。具体的には、第１の構成層１１の両主面の両端に二箇所ずつ３枚の片面導体樹脂シート４が積層されている。片面導体樹脂シート４は、絶縁層１と、絶縁層１の一方主面に設けられている配線導体２と、絶縁層１に設けられ、配線導体２と他のシートに設けられた配線導体２とを電気的に接続している充填ビア５とから構成されている。

多層フレキシブル基板１０は、板状をしており、厚み方向の片面導体樹脂シート３及び４の積層枚数に応じてリジット領域Ａとフレキシブル領域Ｂを形成している。多層フレキシブル基板１０は、２箇所のリジット領域Ａとこれら２箇所のリジット領域Ａの間に設けられたフレキシブル領域Ｂを持つ。

リジット領域Ａは、第１の構成層１１と第２の構成層１２が積層されて形成されている箇所である。フレキシブル領域Ｂは、リジット領域以外の第１の構成層１１から形成されている箇所である。

リジット領域Ａとフレキシブル領域Ｂは液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の同一の材料から構成されている絶縁層１が積層されてなり、リジット領域Ａにおける絶縁層１の積層数は、フレキシブル領域Ｂにおける絶縁層１の積層数よりも多い。

多層フレキシブル基板１０は積層数によって強度に差が出るため、リジット領域Ａとフレキシブル領域Ｂでは、リジット領域Ａよりフレキシブル領域Ｂの可撓性が高い。なお、フレキシブル領域Ｂだけではなくリジット領域Ａも少なからず可撓性を持つ。

多層フレキシブル基板１０には二種類の充填ビア５、６が設けられている。フレキシブル領域Ｂに設けられている充填ビア６は、第２の構成層１２に設けられている充填ビア５よりも空孔率が高い。ここで、空孔率は、ポア面積率で定義されている。ポア面積率とは、積層体３３を主面と平行に鏡面研磨し、空孔が形成されている領域まで研磨して、研磨断面を走査顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し、焼結後のセラミック中の単位面積あたりの空孔の面積を測定したものである。

具体的には、第１の構成層１１において、リジット領域Ａの一部を構成している絶縁層１には第２の構成層１２に設けられた充填ビア５と同じ空孔率の充填ビア５を設け、フレキシブル領域Ｂの絶縁層１には充填ビア５よりも高い空孔率の充填ビア６を設ける。

以下に、本発明の充填ビアの空孔率を変化させる方法について説明する。

充填ビア５、６は、絶縁層１にビアホールを形成し、ビアホールの内部に金属ペーストを充填して、熱処理を行うことにより形成される。そこで、多層フレキシブル基板１０を形成する際に、リジット領域Ａを構成している絶縁層１に設けられたビアホールと、フレキシブル領域Ｂを構成している絶縁層１に設けられたビアホールに充填する金属ペーストの種類を変更する。

リジット領域Ａを構成している絶縁層１に設けられたビアホールに充填する金属ペーストは、例えばＳｎ／Ｃｕを主成分とし、これにエポキシ接着剤等の導電性接着剤とテルピネオール等の有機溶剤を混練して構成されている。今回は、平均粒径５μｍのＳｎと同じく平均粒径５μｍのＣｕを混合し、さらに金属ペーストに含まれる有機物（接着剤と有機溶剤）の含有量が１０ｗｔ％となるように調整したものを用いる。

フレキシブル領域Ｂを構成している絶縁層１に設けられたビアホールに充填する金属ペーストは、リジット領域Ａに用いたものと同様に、例えばＳｎ／Ｃｕを主成分とし、これにエポキシ接着剤等の導電性接着剤とテルピネオール等の有機溶剤を混練して構成されている。しかし、金属ペーストに含まれる有機物の含有量が異なっており、例えば２０ｗｔ％となるように調整したものを用いる。

なお、フレキシブル領域Ｂを構成している絶縁層１に設けられたビアホールに充填する金属ペーストに含まれる有機物の含有量は、１０ｗｔ％より多く５０ｗｔ％以下の範囲であればどのような割合のものを用いてもよい。

これらの金属ペーストを充填した複数の片面導体樹脂シート３または４を例えば２８０℃、４．０ＭＰＡの条件下で熱圧着する。その結果、絶縁層１同士が接合し、金属ペーストは金属成分であるＳｎとＣｕが合金化し充填ビアとなり、配線導体に用いられている金属と合金を形成するが、金属ペースト中の有機物が熱によって蒸発し、有機物が含まれていた箇所に空隙が形成される。

この空隙が多いほど、充填ビアの密度が低くなるために、フレキシブル領域全体が柔らかくなり、多層フレキシブル基板の折り曲げの際に十分な可撓性を得ることができる。

なお、充填ビアの空孔率は、金属ペーストに含まれる有機物の含有量を変えるだけでなく、印刷の方法を変えて空孔率を変化させてもよい。例えば、金属ペーストを印刷する際に、空孔率を高くしたい箇所には通常の印刷を用い、空孔率を低くしたい箇所には真空印刷を用いる等の方法がある。

本実施形態では、第１の構成層及び第２の構成層に設けられた充填ビアは、同一の合金から構成されていることが望ましい。このように構成しているので、焼成前の充填ビアを形成する材料の金属ペーストに含まれる有機物の含有量を変えることで充填ビアの空孔率を変えることができるため、空孔率の調節が行いやすい。

本実施形態では、第１の構成層及び第２の構成層を構成している複数の絶縁体層は、全て可撓性を有していることが望ましい。このように構成しているので、リジット領域とフレキシブル領域は同一の絶縁層を積層して形成することができる。

（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２に係る多層フレキシブル基板２０の断面概略図である。

本実施形態２の多層フレキシブル基板２０は、第１の構成層３１を構成している全ての絶縁層２１に、第２の構成層３２に設けられている充填ビア２５よりも空孔率の高い充填ビア２６が設けられたものである。このように構成しているので、充填ビアの密度が低くなりフレキシブル領域全体が柔らかくなる。このため、多層フレキシブル基板の折り曲げの際に十分な可撓性を得ることができる。さらに、充填ビアの種類が構成層ごとに決まるため、片面導体樹脂シートの形成がしやすくなる。

（他の実施例）
なお、本発明に係る多層フレキシブル基板は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

前記実施形態では、絶縁層を液晶ポリマー（ＬＣＰ）から構成しているが、これに限るものではない。絶縁体であれば、例えばポリイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ等の熱可塑性の樹脂から構成してもよいし、熱硬化性樹脂から構成してもよい。

前記実施形態では、配線導体をＣｕから構成しているが、これに限るものではない。例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、ＳＵＳ等の金属や、これらの金属の合金等を用いてもよい。

前記実施形態では、充填ビアはＳｎ／Ｃｕ合金から構成しているが、これに限るものではない。例えば、Ｓｎ／Ａｕ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ合金等から構成してもよい。

前記実施形態では、全ての絶縁層は可撓性を有している。しかし、第２の構成層については、一部または全部が可撓性を有さない絶縁層によって構成されていてもよい。

１、２１…絶縁層
２、２２…配線導体
３、４、２３、２４…片面導体樹脂シート
５、６、２５、２６…充填ビア
１０、２０、１００…多層フレキシブル基板
１１、３１…第１の構成層
１２、３２…第２の構成層
Ａ…リジット領域
Ｂ…フレキシブル領域

Claims (3)

1. 絶縁層と、前記絶縁層の主面に設けられている配線導体と、前記絶縁層に設けられている充填ビアとを備えた片面導体樹脂シートを、少なくとも一層有する第１の構成層と、
   前記第１の構成層の一部分の主面に積層され、絶縁層と、前記絶縁層の主面に設けられている配線導体と、前記絶縁層に設けられている充填ビアと、を備えた片面導体樹脂シートを少なくとも一層有する第２の構成層から構成されている多層フレキシブル基板であって、
   前記第１の構成層の一部分及び第２の構成層からなるリジット領域と、前記リジット領域以外の領域であって、前記リジット領域よりも可撓性の高いフレキシブル領域とを有する多層フレキシブル基板において、
   前記フレキシブル領域に設けられた前記充填ビアは、前記第２の構成層に設けられた前記充填ビアよりも空孔率が高いことを特徴とする多層フレキシブル基板。
2. 前記第１の構成層に設けられた前記充填ビアは、前記第２の構成層に設けられた前記充填ビアよりも空孔率が高いことを特徴とする請求項１に記載の多層フレキシブル基板。
3. 前記第１の構成層及び第２の構成層に設けられた前記充填ビアは、同一の合金から構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の多層フレキシブル基板。

Images