JP7205633B2 - 樹脂多層基板および樹脂多層基板の製造方法 - Google Patents

樹脂多層基板および樹脂多層基板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、熱可塑性樹脂からなる樹脂層が積層されて形成された樹脂多層基板および樹脂多層基板の製造方法に関する。
従来、熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂層を積層して熱圧着してなる積層体と、積層体に形成される導体パターンと、を備える樹脂多層基板が知られている。
例えば、特許文献1には、熱圧着時の樹脂層の流動による導体パターンの位置ずれに起因する、導体パターン同士の短絡を防止するため、導体パターンの少なくとも一方面側に保護被膜を形成した樹脂多層基板が開示されている。上記保護被膜は、熱圧着時のプレス温度よりも低い温度で熱硬化する熱硬化性樹脂の保護膜、または酸化膜である。
国際公開第2018/074139号
しかし、特許文献1に示される保護被膜は、熱圧着時のプレス温度での流動性が樹脂層よりも低く、熱圧着時に、保護被膜および導体パターンによってできた段差部(樹脂層の表面からの段差部)は大きい。そのため、樹脂層で上記導体パターンを覆うように複数の樹脂層を積層して熱圧着する際、上記樹脂層を導体パターンおよび保護被膜の形状に沿って変形させるのが難しく、熱圧着後に上記段差部に起因する隙間が生じて、樹脂多層基板の剥離等の原因となる場合がある。なお、上記隙間が生じることを防ぐため、熱圧着時に高い圧力や高温を加えると、樹脂層の流動が大きくなって、導体パターンの位置ずれ等に起因する樹脂多層基板の電気的特性が変化しやすくなる。
特に、上記保護被膜を酸化膜で形成する場合には、樹脂層上に設けられた導体パターンの表面に、酸化膜を形成するための加熱工程等が必要となり、工程が煩雑化する。また、上記加熱工程で高温をかけると樹脂層や導体パターンの変形や位置ずれが生じ、熱圧着後(積層後)の樹脂多層基板の電気的特性が変化してしまう虞もある。
本発明の目的は、保護被膜で導体パターンを被覆することで導体パターン同士の短絡を抑制しつつ、熱圧着後に積層体の内部に形成される隙間の発生を抑制可能な樹脂多層基板、およびその製造方法を提供することにある。
本発明の樹脂多層基板は、第1熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂層を積層して熱圧着してなる積層体と、前記積層体の内部に形成される第1導体パターンと、前記積層体の内部に形成され、少なくとも前記第1導体パターンの一方面および側面を被覆する、第2熱可塑性樹脂からなる第1保護被膜と、を備え、前記第1熱可塑性樹脂および前記第2熱可塑性樹脂は、所定のプレス温度以下で軟化し、前記第2熱可塑性樹脂は前記第1熱可塑性樹脂よりも前記所定のプレス温度以下かつ常温以上の温度で貯蔵弾性率が低くなることを特徴とする。
また、本発明の樹脂多層基板は、前記第1熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂層を積層して熱圧着してなる積層体と、前記積層体の内部に形成される第1導体パターンと、前記積層体の内部に形成され、少なくとも前記第1導体パターンの一方面および側面を被覆する、第2熱可塑性樹脂からなる第1保護被膜と、を備え、前記第1熱可塑性樹脂および前記第2熱可塑性樹脂は、所定のプレス温度以下で軟化し、前記第2熱可塑性樹脂は、前記第1熱可塑性樹皮よりも軟化点が低くなる、ことを特徴とする。
上述の構成によれば、積層体の形成時の加熱後、温度が下がって複数の樹脂層が硬化した後に、第1導体パターンの周辺に隙間が生じたとしても、第1導体パターン周辺に存在する軟化した第1保護被膜によって上記隙間が充填される。そのため、熱圧着後に積層体の内部に形成される隙間の発生が抑制され、上記隙間を起点とする層剥離が抑制される。
さらに、上述の構成によれば、積層体の形成時の加熱後、温度が下がっていく際に第1熱可塑性樹脂(複数の樹脂層)は第2熱可塑性樹脂(第1保護被膜)よりも先に硬化する。これにより、軟化した状態の第1保護被膜は周囲の第1熱可塑性樹脂によって拘束され、第1保護被膜の大幅な流動が抑制され、第1導体パターンの大きな変形や位置ずれが抑制される。そのため、熱圧着後の第1導体パターンの変形や位置ずれに起因する電気的特性の変化を抑制できる。
本発明の樹脂多層基板の製造方法は、
第1熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂層のうち第1樹脂層に、前記第1熱可塑性樹脂よりも前記所定のプレス温度以下かつ常温以上の温度で貯蔵弾性率が低くなる第2熱可塑性樹脂からなる第1保護被膜を形成する、被膜形成工程と、
前記第1保護被膜の表面に第1導体パターンを形成する、導体パターン形成工程と、
前記導体パターン形成工程の後、前記第1樹脂層を含む前記複数の樹脂層を積層し、所定のプレス温度で熱圧着して積層体を形成するとともに、前記積層体の内部に配置される前記第1導体パターンの少なくとも一方面および側面を、前記第1保護被膜で被覆する、積層体形成工程と、
を備えることを特徴とする。
一方面に保護被膜が形成された導体パターン上を樹脂層で覆うように積層した、複数の樹脂層を熱圧着する際、上記樹脂層を導体パターンの形状に沿って変形させるのは難しく、保護被膜と導体パターンとによってできる段差部には熱圧着後に隙間が生じやすい。そして、このような異種材料の界面に隙間がある場合には、その隙間を起点とする層剥離が生じやすい。一方、上記製造方法によれば、熱圧着の加熱後に温度が下がったときに、第1導体パターンの周辺に隙間が生じた場合でも、上記第1導体パターン周辺に存在する軟化した第1保護被膜が変形して上記隙間は充填される。すなわち、上記製造方法によれば、積層体の内部に隙間を生じないように、熱圧着時に高い圧力や高温を加える必要がない。
なお、熱圧着の加熱後、温度が下がっていく際に第1熱可塑性樹脂(複数の樹脂層)は第2熱可塑性樹脂(第1保護被膜)よりも先に硬化する。これにより、軟化した状態の第1保護被膜は周囲の第1熱可塑性樹脂によって拘束されるため、第1保護被膜の大幅な流動が抑制され、第1導体パターンの大きな変形や位置ずれが抑制される。
また、例えば保護被膜を酸化膜で形成する場合には、樹脂層上に設けられた導体パターンの表面に酸化膜を形成するための加熱工程等が必要となり、製造工程が煩雑化する。さらに、上記加熱工程で高温をかけると樹脂層の流動による導体パターンの変形や位置ずれが生じ、熱圧着後の樹脂多層基板の電気的特性が変化する虞もある。一方、上記製造方法によれば、複数の樹脂層を熱圧着(加熱プレス)するだけで、第1導体パターンの少なくとも一方面および側面が第1保護被膜で被覆された構造の樹脂多層基板を得られる。そのため、樹脂多層基板101の製造工程が削減され、コストを低く抑えることができる。
本発明によれば、保護被膜で導体パターンを被覆することで導体パターン同士の短絡を抑制しつつ、熱圧着後に積層体の内部に形成される隙間の発生を抑制可能な樹脂多層基板を実現できる。
図1は、第1の実施形態に係る樹脂多層基板101の外観斜視図である。 図2(A)および図2(B)は、樹脂多層基板101の内部の構成を示す部分断面図である。図2(A)は樹脂多層基板101の熱圧着後の段階での断面図であり、図1におけるA-A断面図である。図2(B)は樹脂多層基板101の熱圧着前の段階での断面図である。 図3は、樹脂多層基板101の製造工程を順に示す断面図である。 図4は、第1熱可塑性樹脂および第2熱可塑性樹脂の温度と貯蔵弾性率との関係を示す図である。 図5は、比較例である樹脂多層基板100の内部の構成を示す部分断面図である。 図6は、第2の実施形態に係る樹脂多層基板102の内部の構成を示す部分断面図である。 図7(A)および図7(B)は、第3の実施形態に係る樹脂多層基板103の内部の構成を示す部分断面図である。図7(A)は樹脂多層基板103の熱圧着後の段階での断面図であり、図7(B)は樹脂多層基板103の熱圧着前の段階での断面図である。 図8(A)および図8(B)は、第4の実施形態に係る樹脂多層基板104の内部の構成を示す部分断面図である。図8(A)は樹脂多層基板104の熱圧着後の段階での断面図であり、図8(B)は樹脂多層基板104の熱圧着前の段階での断面図である。 図9は、第5の実施形態に係る樹脂多層基板105の外観斜視図である。 図10は、樹脂多層基板105の分解斜視図である。 図11(A)および図11(B)は、樹脂多層基板105の内部の構成を示す断面図である。図11(A)は樹脂多層基板105の熱圧着後の段階での断面図であり、図9におけるB-B断面図である。図11(B)は樹脂多層基板105の熱圧着前の段階での断面図である。
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。第2の実施形態以降では第1の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
《第1の実施形態》
図1は、第1の実施形態に係る樹脂多層基板101の外観斜視図である。図2(A)および図2(B)は、樹脂多層基板101の内部の構成を示す部分断面図である。図2(A)は樹脂多層基板101の熱圧着後の段階での断面図であり、図1におけるA-A断面図である。図2(B)は樹脂多層基板101の熱圧着前の段階での断面図である。
樹脂多層基板101は、積層体10、第1導体パターン31A,31B、第2導体パターン32A,32B、第1保護被膜21、第2保護被膜22および層間接続導体V1等を備える。
積層体10は、長手方向がX軸方向に一致する矩形の平板である。積層体10は、互いに対向する第1主面VS1および第2主面VS2を有する。第1導体パターン31A,31B、第2導体パターン32A,32B、第1保護被膜21、第2保護被膜22および層間接続導体V1は、積層体10の内部に形成されている。
積層体10は、樹脂層13,12,11の順に積層して熱圧着して形成される。樹脂層11,12,13は、いずれも長手方向がX軸方向に一致する矩形の平板である。樹脂層11,12,13は第1熱可塑性樹脂からなる樹脂シートである。第1熱可塑性樹脂は、例えば液晶ポリマー(LCP)やポリエーテルエーテルケトン(PEEK)である。
本実施形態では、樹脂層12が本発明の「第1樹脂層」に相当し、樹脂層13が本発明の「第2樹脂層」に相当する。
樹脂層12の表面側には、2つの第1保護被膜21および第1導体パターン31A,31Bが設けられている。2つの第1保護被膜21は、それぞれ第1導体パターン31A,31Bの一方面(図2(A)における第1導体パターン31A、31Bの下面)および側面を被覆する、第2熱可塑性樹脂からなる保護膜である。第2熱可塑性樹脂は、例えばパーフルオロアルコキシアルカン(PFA)やポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のようなフッ素樹脂である。また、樹脂層12には層間接続導体V1が形成されている。
樹脂層13の表面側には、2つの第2保護被膜22および第2導体パターン32A、32Bが設けられている。2つの第2保護被膜22は、それぞれ第2導体パターン32A,32Bの一方面(図2(A)における第2導体パターン32A,32Bの下面)および側面を被覆する、第2熱可塑性樹脂からなる保護膜である。
図2(A)に示すように、第1導体パターン31Bおよび第2導体パターン32Bは、Z軸方向(複数の樹脂層11,12,13の積層方向)から視て、部分的に重なっている。第1導体パターン31Bおよび第2導体パターン32Bは、層間接続導体V1を介して互いに接続されている。
また、図2(A)に示すように、第2導体パターン32A,32Bは、Z軸方向において、第1保護被膜21に対して第1導体パターン31A,31Bとは反対側(-Z方向側)に位置している。また、第1保護被膜21は、第1導体パターン31A,31Bと第2導体パターン32A,32Bとの間で、且つ、少なくとも第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32Bが互いに最も近接する箇所に配置されている。
樹脂層11~13(第1熱可塑性樹脂)および保護被膜(第2熱可塑性樹脂からなる第1保護被膜21および第2保護被膜22)は、いずれも所定のプレス温度以下で軟化する(貯蔵弾性率が低くなる)樹脂材料である。なお、樹脂層11~13は、保護被膜よりも低温(所定のプレス温度以下かつ常温以上の温度)で軟化する。また、保護被膜と導体パターンとの密着性は、樹脂層11~13と導体パターンとの密着性よりも高い。
本実施形態に係る樹脂多層基板101は、例えば次に示す製造方法によって製造される。図3は、樹脂多層基板101の製造工程を順に示す断面図である。図4は、第1熱可塑性樹脂および第2熱可塑性樹脂の温度と貯蔵弾性率との関係を示す図である。なお、図3では、説明の都合上、ワンチップ(個片)での製造工程で説明するが、実際の樹脂多層基板101の製造工程は集合基板状態で行われる。「集合基板」とは、複数の樹脂多層基板101が含まれる基板を言う。なお、図4中のR.Tは常温(Room Temperature)であり、PMTは熱圧着時の最高温度である。
まず、図3中の(1)に示すように、第1熱可塑性樹脂からなる樹脂層11,12,13を準備し、樹脂層12(第1樹脂層)に第1保護被膜21を形成し、樹脂層13(第2樹脂層)に第2保護被膜22を形成する。第1保護被膜21および第2保護被膜22は、第2熱可塑性樹脂からなる。その後、第1保護被膜21の表面に第1導体パターン31A,31Bを形成し、第2保護被膜22の表面に第2導体パターン32A,32Bを形成する。第1導体パターン31A,31Bの一方面(下面)は第1保護被膜21に接しており、第2導体パターン32A,32Bの一方面(下面)は第2保護被膜22に接している。第2熱可塑性樹脂は、第1熱可塑性樹脂よりも低温(前記所定のプレス温度以下かつ常温以上の温度)で貯蔵弾性率が低くなる樹脂材料である。
具体的には、樹脂層12,13の表面全体に保護被膜を貼り付けた後、保護被膜の表面に第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32Bをそれぞれ形成し、上記保護被膜をエッチングすることで第1保護被膜21および第2保護被膜22を形成する。なお、第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32Bを表面に形成した保護被膜を、樹脂層12,13に貼り付けた後、その保護被膜をエッチングすることで第1保護被膜21および第2保護被膜22を形成してもよい。
第1熱可塑性樹脂は、例えば液晶ポリマー(LCP)またはポリエーテルエーテルケトン(PEEK)である。第2熱可塑性樹脂は、例えばパーフルオロアルコキシアルカン(PFA)やポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のようなフッ素樹脂である。また、第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32Bは、例えば保護被膜の表面に金属箔(Cu箔)をラミネートし、ラミネートされた金属箔をフォトリソグラフィでパターニングすることで形成される。
第1樹脂層(樹脂層12)に第1保護被膜21を形成するこの工程が、本発明の「被膜形成工程」に一例である。また、第1保護被膜21の表面に、一方面が第1保護被膜21に接する第1導体パターン31A,31Bを形成するこの工程が、本発明の「導体パターン形成工程」の一例である。なお、本実施形態の「被膜形成工程」には、第2樹脂層(樹脂層13)に第2保護被膜22を形成する工程が含まれる。また、本実施形態の「導体パターン形成工程」には、第2保護被膜22の表面に、一方面が第2保護被膜22に接する第2導体パターン32A,32Bを形成する工程(第2樹脂層に第2導体パターンを設ける工程)が含まれる。
また、樹脂層12には層間接続導体V1が形成される。具体的には、層間接続導体V1は、樹脂層12の裏面からレーザー等で貫通孔(樹脂層12および第1保護被膜21を貫通する孔)を設けた後、Cu,Sn等のうち1以上もしくはそれらの合金を含む導電性ペーストを配設し、後の熱圧着(加熱プレス)で硬化させることによって設けられる。
次に、図3中の(2)に示すように、樹脂層13,12,11の順に積層(載置)する。このとき、Z軸方向において、第1保護被膜21に対して第1導体パターン31A,31B側とは反対側に第2導体パターン32A,32Bが位置するように、複数の樹脂層11~13は積層される。
その後、図3中の(3)に示すように、積層した複数の樹脂層11~13を所定のプレス温度(約200℃~300℃)で熱圧着(加熱プレス)することにより、図3中の(4)に示す積層体10を形成する。
具体的には、熱圧着する際に、図4に示す第2温度ST2に達することで、樹脂層11,12間に挟まれる第1保護被膜21が軟化し、樹脂層12,13間に挟まれる第2保護被膜22が軟化する。これにより、第1導体パターン31A,31Bの一部が第1保護被膜21に埋設され、第1導体パターン31A,31Bの一方面(下面)および側面が第1保護被膜21で覆われる。また、これにより、第2導体パターン32A,32Bの一部が第2保護被膜22に埋設され、第2導体パターン32A,32Bの一方面(下面)および側面が第2保護被膜22で覆われる。第2温度ST2は、保護被膜を構成する第2熱可塑性樹脂が軟化する温度であり、例えば100℃~250℃である。
このようにして、積層体10の内部に配置される第1導体パターン31A,31Bの一方面(図3における第1導体パターン31A,31Bの下面)および側面は、第1保護被膜21で被覆される。また、第2導体パターン32A,32Bの一方面(図3における第2導体パターン32A,32Bの下面)および側面は、第2保護被膜22で被覆される。
その後、加熱を続けることで温度がさらに上昇し、第2温度ST2よりも高い第1温度ST1に達することで、複数の樹脂層11~13の表面も軟化し、樹脂層11~13同士の界面が接着される。第1温度ST1は、樹脂層11~13を構成する第1熱可塑性樹脂が軟化する温度であり、例えば200℃~300℃である。
なお、本明細書中の「軟化」とは物体が流動しやすい状態(軟化点SP)になることを言い、例えば貯蔵弾性率が10~10Paの状態である。また、「軟化点」とは軟化し始める温度である。
その後、加熱をやめて温度が下がるにつれて、樹脂層11~13、保護被膜(第1保護被膜21および第2保護被膜22)の順に硬化していく。なお、保護被膜が軟化する第2温度ST2は、樹脂層11~13が軟化する第1温度ST1よりも低い。そのため、第1温度ST1よりも低い温度まで下がってきて樹脂層11~13が硬化しても、第2温度ST2を下回るまでは保護被膜は軟化している。したがって、第1温度ST1よりも低い温度まで下がったときに、積層体の内部の導体パターン(第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32B)周辺に隙間が生じたとしても、導体パターン周辺に存在する軟化した保護被膜が変形して上記隙間は充填される。
複数の樹脂層11~13を積層し、所定のプレス温度で熱圧着して積層体10を形成するとともに、積層体10内部に配置される第1導体パターン31A,31Bの少なくとも一方面および側面を、第1保護被膜21で被覆するこの工程が、本発明の「積層体形成工程」の一例である。
本実施形態に係る製造方法によれば、次のような効果を奏する。
一方面に保護被膜が形成された導体パターン上を樹脂層で覆うように積層した、複数の樹脂層を熱圧着する際、上記樹脂層を導体パターンの形状に沿って変形させるのは難しく、保護被膜と導体パターンとによってできる段差部には熱圧着後に隙間が生じやすい。そして、このような異種材料の界面に隙間がある場合には、その隙間を起点とする層剥離が生じやすい。一方、本実施形態に係る製造方法によれば、熱圧着の加熱後に第1温度ST1よりも低い温度まで下がったときに、導体パターン(第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32B)の周辺に隙間が生じた場合でも、上記導体パターン周辺に存在する軟化した保護被膜(第1保護被膜21および第2保護被膜22)が変形して上記隙間は充填される。すなわち、上記製造方法によれば、積層体の内部に隙間を生じないように、熱圧着時に高い圧力や高温を加える必要がない。
なお、熱圧着の加熱後、温度が下がっていく際に樹脂層11~13(第1熱可塑性樹脂)は保護被膜(第2熱可塑性樹脂)よりも先に硬化する。これにより、軟化した状態の保護被膜は周囲の樹脂(第1熱可塑性樹脂)によって拘束されるため、保護被膜の大幅な流動が抑制され、上記導体パターンの大きな変形や位置ずれが抑制される。
また、例えば保護被膜を酸化膜で形成する場合には、樹脂層上に設けられた導体パターンの表面に酸化膜を形成するための加熱工程等が必要となり、製造工程が煩雑化する。さらに、上記加熱工程で高温をかけると樹脂層の流動による導体パターンの変形や位置ずれが生じ、熱圧着後の樹脂多層基板の電気的特性が変化する虞もある。一方、上記製造方法によれば、複数の樹脂層11~13を熱圧着(加熱プレス)するだけで、導体パターン(第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32B)の少なくとも一方面および側面が保護被膜で被覆された構造の樹脂多層基板101を得られる。そのため、樹脂多層基板101の製造工程が削減され、コストを低く抑えることができる。
このように上記製造方法によれば、導体パターン同士の短絡を抑制しつつ、熱圧着後に積層体内部に形成される隙間の発生と、導体パターンの変形や位置ずれに起因する電気的特性の変化とを抑制した樹脂多層基板101を、容易に得られる。
次に、本実施形態に係る樹脂多層基板101の効果について、比較例を挙げて説明する。図5は、比較例である樹脂多層基板100の内部の構成を示す部分断面図である。
比較例である樹脂多層基板100は、Z軸方向に対向する第1導体パターン31A,31Bと第2導体パターン32A,32Bとの間に保護被膜が配置されていない点で、樹脂多層基板101と異なる。すなわち、樹脂多層基板100の保護被膜(第1保護被膜21および第2保護被膜22)は、第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32Bが互いに最も近接する箇所には配置されていない。樹脂多層基板100の他の構成については、樹脂多層基板101と同じである。
図5に示すように、Z軸方向に対向する第1導体パターン31A,31Bと第2導体パターン32A,32Bとの間に保護被膜が配置されていない場合、熱圧着時の樹脂の流動に伴う導体パターン(第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32B)の位置ずれや変形によって、第1導体パターン31A,31Bと第2導体パターン32A,32Bとが短絡する虞がある。これに対して、本実施形態に係る樹脂多層基板101では、第1導体パターン31A,31Bの一方面(下面)が第1保護被膜21で被覆されている。そして、第1保護被膜21は、第1導体パターン31A,31Bと第2導体パターン32A,32Bとの間で、且つ、少なくとも第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32Bが互いに最も近接する箇所に配置されている。この構成により、熱圧着時の樹脂の流動に伴う第1導体パターン31A,31Bの短絡が抑制される。
また、上述したように本実施形態では、第1導体パターン31A,31Bの少なくとも一方面および側面を被覆する第1保護被膜21が、積層体10を構成する樹脂層11~13よりも低温(所定のプレス温度以下かつ常温以上の温度)で貯蔵弾性率が低くなる。この構成によれば、積層体の形成時の加熱後、温度が下がって樹脂層11~13が硬化した後に、第1導体パターン31A,31Bの周辺に隙間が生じたとしても、第1導体パターン31A,31B周辺に存在する軟化した第1保護被膜21によって上記隙間が充填される。そのため、熱圧着後に積層体10の内部に形成される隙間の発生が抑制され、上記隙間を起点とする層剥離が抑制される。
さらに、本実施形態では、積層体の形成時の加熱後、温度が下がっていく際に第1熱可塑性樹脂(樹脂層11~13)は第2熱可塑性樹脂(第1保護被膜21および第2保護被膜22)よりも先に硬化する。これにより、軟化した状態の保護被膜は周囲の樹脂(第1熱可塑性樹脂)によって拘束され、保護被膜の大幅な流動が抑制され、導体パターン(第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32B)の大きな変形や位置ずれが抑制される。そのため、熱圧着後の上記導体パターンの変形や位置ずれに起因する電気的特性の変化を抑制できる。
さらに、本実施形態に係る樹脂多層基板101は、第1保護被膜21だけでなく、第2導体パターン32A,32Bの少なくとも一方面および側面を被覆する第2保護被膜22を備える。この構成により、第1導体パターン31A,31Bの短絡だけでなく、第2導体パターン32A,32Bと他の導体パターン(不図示)との短絡も抑制できる。
また、本実施形態に係る樹脂多層基板101では、樹脂層11~13よりも誘電体損の小さな保護被膜(第1保護被膜21および第2保護被膜22)によって、導体パターン(第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32B)の少なくとも一部が被覆されている。より具体的には、保護被膜の誘電正接は、樹脂層11~13の誘電正接よりも小さい。この構成により、相対的に誘電正接の高い樹脂層のみで形成された樹脂多層基板に比べて、誘電体損を低減できる。さらに、保護被膜の比誘電率は、樹脂層11~13の比誘電率よりも低い。そのため、所定の特性を有する回路を樹脂多層基板に形成する場合には、積層体10に形成される導体パターンの線幅を太くでき、上記回路の導体損を低減できる。また、所定の特性を有する回路を樹脂多層基板に形成した場合に、導体パターンの線幅を細くしなくても樹脂層を薄くでき、積層体10を薄型化できる。
さらに、樹脂多層基板101では、導体パターンの縁端部(図2(A)における第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32Bの側面、左下角部および右下角部)が、相対的に誘電体損の低い保護被膜でそれぞれ被覆されている。導体パターンの縁端部は、導体パターンの他の部分に比べて相対的に電流密度が高い。したがって、この構成によれば、保護被膜によって導体パターンの縁端部以外を被覆する場合に比べて、誘電体損を効果的に低減できる。
また、本実施形態では、第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32Bが、Z軸方向から視て、部分的に重なっている。この構成によれば、熱圧着時の樹脂の流動に伴って第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32Bの傾きや変位が生じやすいが、その場合でも第1保護被膜21によって第1導体パターン31A,31Bの短絡は抑制される。
さらに、本実施形態では、第1導体パターン31Bおよび第2導体パターン32Bが、層間接続導体V1を介して互いに接続されている。この構成によれば、第1導体パターン31Bおよび第2導体パターン32B等で構成される立体構造物の強度が高まり、熱圧着時の樹脂の流動に伴う変形や短絡等が抑制される。したがって、樹脂多層基板に形成される回路の電気的特性の変化を抑制できる。
さらに、本実施形態では、保護被膜(第1保護被膜21および第2保護被膜22)と導体パターンとの密着性が、樹脂層11~13と導体パターンとの密着性よりも高い。この構成によれば、熱圧着時に軟化した樹脂層11~13が大きく流動しても、導体パターンの表面に保護被膜が被膜された状態が保持され、熱圧着時の導体パターン同士の短絡をさらに抑制できる。
《第2の実施形態》
第2の実施形態では、第1導体パターンと第2導体パターンとが、積層方向から視て、重なっていない部分を有する樹脂多層基板の例を示す。
図6は、第2の実施形態に係る樹脂多層基板102の内部の構成を示す部分断面図である。
樹脂多層基板102は、第1導体パターン31Aと第2導体パターン32Aが、Z軸方向から視て、重なっていない(互いにずれた位置にある)点で、第1の実施形態に係る樹脂多層基板101と異なる。樹脂多層基板102の他の構成については、樹脂多層基板101と同じである。
なお、本実施形態のように、第1導体パターン31Aと第2導体パターン32AとがZ軸方向に重なっていない場合でも、熱圧着時の樹脂流動に伴う第1導体パターン31Aまたは第2導体パターン32Aに傾きや変位により、短絡する虞がある。そのため、少なくとも第1導体パターン31Aの一方面および側面を第1保護被膜21で被覆することが、
第1導体パターン31Aと第2導体パターン32Aとの短絡を抑制するため、第1導体パターン31Aおよび第2導体パターン32Aが互いに最も近接する箇所(図6における第1導体パターン31Aの左下端側)に第1保護被膜21を配置することが効果的である。
《第3の実施形態》
第3の実施形態では、保護被膜が導体パターンの一方面および側面に加えて、他方面の一部を被覆している樹脂多層基板の例を示す。
図7(A)および図7(B)は、第3の実施形態に係る樹脂多層基板103の内部の構成を示す部分断面図である。図7(A)は樹脂多層基板103の熱圧着後の段階での断面図であり、図7(B)は樹脂多層基板103の熱圧着前の段階での断面図である。
樹脂多層基板103は、第1導体パターン31A,31Bの一方面、側面、および他方面の一部を被覆する第1保護被膜21Aを備える点で、第1の実施形態に係る樹脂多層基板101と異なる。また、樹脂多層基板103は、第2導体パターン32A,32Bの一方面、側面および他方面の一部を被覆する第2保護被膜22Aを備える点で、樹脂多層基板101と異なる。樹脂多層基板103の他の構成については、樹脂多層基板101と同じである。
本実施形態では、第1導体パターン31A,31Bの一方面および側面だけでなく、他方面(上面)の一部も第1保護被膜21Aで被覆されている。この構成によれば、第1導体パターン31A,31Bと他の導体パターンとの間での短絡をさらに抑制できる。このことは、第2導体パターン32A,32Bでも同様である。
本実施形態に係る樹脂多層基板103は、例えば次に示す製造方法によって製造される。
まず、第1熱可塑性樹脂からなる樹脂層11,12,13を準備する。次に、樹脂層12,13にそれぞれ第2熱可塑性樹脂からなる第1保護被膜21Aおよび第2保護被膜22Aを形成する(被膜形成工程)。その後、第1保護被膜21Aの表面に第1導体パターン31A,31Bを形成し、第2保護被膜22Aの表面に第2導体パターン32A,32Bを形成する(導体パターン形成工程)。また、樹脂層12に層間接続導体V1を形成する。
図7(B)に示すように、熱圧着前の保護被膜(第1保護被膜21Aおよび第2保護被膜22A)の線幅は、導体パターン(第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32B)の線幅よりも広い。
次に、樹脂層13,12,11の順に積層(載置)し、積層した複数の樹脂層11~13を所定のプレス温度で熱圧着(一括プレス)することにより、積層体10を形成する(積層体形成工程)。
熱圧着の際、第1導体パターン31A,31Bよりも幅広に形成した第1保護被膜21Aは、第1導体パターン31A,31Bの一方面(下面)および側面だけでなく、他方面(上面)にまで回り込む。このようにして、熱圧着後の第1保護被膜21Aは、第1導体パターン31A,31Bの一方面、側面、および他方面の少なくとも一部を被覆する。
同様に、熱圧着の際、第2導体パターン32A,32Bよりも幅広に形成した第2保護被膜22Aは、第2導体パターン32A,32Bの一方面および側面だけでなく、他方面にまで回り込む。このようにして、熱圧着後の第2保護被膜22Aは、第2導体パターン32A,32Bの一方面、側面、および他方面の少なくとも一部を被覆する。
なお、本実施形態では、熱圧着前の保護被膜の線幅を、導体パターンの線幅よりも広くすることによって、熱圧着後に保護被膜が一方面、側面および他方面の一部を被覆する例を示したが、この方法に限定されるものではない。例えば、熱圧着前の保護被膜の厚み(積層方向の厚み)を厚く形成することによって、熱圧着後に保護被膜を他方面にまで回り込ませてもよい。すなわち、導体パターンの他方面における保護被膜の被覆範囲・量は、熱圧着前の保護被膜の線幅や厚みによって調整可能である。
《第4の実施形態》
第4の実施形態では、保護被膜が導体パターンの全周(導体パターンの一方面、他方面および側面の全面)を被覆している樹脂多層基板の例を示す。
図8(A)および図8(B)は、第4の実施形態に係る樹脂多層基板104の内部の構成を示す部分断面図である。図8(A)は樹脂多層基板104の熱圧着後の段階での断面図であり、図8(B)は樹脂多層基板104の熱圧着前の段階での断面図である。
樹脂多層基板104は、第1導体パターン31A,31Bの全周を被覆する第1保護被膜21Bを備える点で、第3の実施形態に係る樹脂多層基板103と異なる。また、樹脂多層基板104は、第2導体パターン32A,32Bの全周を被覆する第2保護被膜22Bを備える点で、樹脂多層基板103と異なる。樹脂多層基板104の他の構成については、樹脂多層基板103と同じである。
なお、本明細書中で「全周を被覆する」とは、導体パターンの全周囲(全面)を被覆することを言う。但し、本実施形態のように、導体パターン(第1導体パターン31Bおよび第2導体パターン32B)に層間接続導体V1が接続されている場合には、上記導体パターンのうち層間接続導体V1に接する部分を除いた全周囲が被覆されていれば「全周を被覆する」と言う。
本実施形態では、第1導体パターン31A,31Bの全周が第1保護被膜21Bで被覆されている。この構成によれば、第1導体パターン31A,31Bの一部に保護被膜で被覆されていない部分がある場合と比較して、第1導体パターン31A,31Bと他の導体パターンとの間での短絡をさらに抑制できる。このことは、第2導体パターン32A,32Bでも同様である。
本実施形態に係る樹脂多層基板104は、例えば次に示す製造方法によって製造される。
まず、第1熱可塑性樹脂からなる樹脂層11,12,13を準備し、樹脂層12(第1樹脂層)に第1保護被膜21B1を形成し、樹脂層13(第2樹脂層)に第2保護被膜22B1を形成する(被膜形成工程)。その後、第1保護被膜21B1の表面に第1導体パターン31A,31Bを形成し、第2保護被膜22B1の表面に第2導体パターン32A,32Bを形成する。第1導体パターン31A,31Bの一方面(下面)は第1保護被膜21B1に接しており、第2導体パターン32A,32Bの一方面(下面)は第2保護被膜22B1に接している。また、樹脂層12に層間接続導体V1を形成する。
図8(B)に示すように、また、熱圧着前の保護被膜(第1保護被膜21B1および第2保護被膜22B1)の線幅は、導体パターン(第1導体パターン31A,31Bおよび第2導体パターン32A,32B)の線幅と略同じである。熱圧着前の保護被膜は、導体パターンと略同じ形状である。
その後(導体パターン形成工程の後)、第1導体パターン31A,31Bの他方面(第1導体パターン31A,31Bのうち、第1保護被膜21B1に接する一方面とは反対側の面)に、保護被膜21B2をさらに形成する(被膜形成工程)。また、第2導体パターン32A,32Bの他方面に、保護被膜22B2をさらに形成する(被膜形成工程)。
その後、樹脂層13,12,11の順に積層(載置)し、積層した複数の樹脂層11~13を所定のプレス温度で熱圧着(加熱プレス)することにより、積層体10を形成する(積層体形成工程)。
熱圧着の際、第1導体パターン31A,31Bの一方面(下面)に配置された第1保護被膜21B1と、他方面(上面)に配置された保護被膜21B2とが、第1導体パターン31A,31Bの側面に回り込んで一体化する。このようにして、第1導体パターン31A,31Bの全周を被覆する第1保護被膜21Bが形成される。
同様に、熱圧着の際、第2導体パターン32A,32Bの一方面(下面)に配置された第2保護被膜22B1と、他方面(上面)に配置された保護被膜22B2とが、第2導体パターン32A,32Bの側面に回り込んで一体化する。このようにして、第2導体パターン32A,32Bの全周を被覆する第2保護被膜22Bが形成される。
《第5の実施形態》
第5の実施形態では、コイルが形成された樹脂多層基板の例を示す。
図9は、第5の実施形態に係る樹脂多層基板105の外観斜視図である。図10は、樹脂多層基板105の分解斜視図である。図11(A)および図11(B)は、樹脂多層基板105の内部の構成を示す断面図である。図11(A)は樹脂多層基板105の熱圧着後の段階での断面図であり、図9におけるB-B断面図である。図11(B)は樹脂多層基板105の熱圧着前の段階での断面図である。
樹脂多層基板105は、積層体10A、第1導体パターン31C、第2導体パターン32C、導体パターン33C、外部電極P1,P2、第1保護被膜21Cおよび層間接続導体V1,V2,V3,V4,V5,V6等を備える。第1導体パターン31C、第2導体パターン32C、導体パターン33C、第1保護被膜21Cおよび層間接続導体V1~V6は、積層体10Aの内部に形成されており、外部電極P1,P2は積層体10Aの第2主面VS2に形成されている。
積層体10Aの外形は、第1の実施形態で説明した積層体10と同じである。積層体10Aは、樹脂層14,13,12,11の順に積層して熱圧着して形成される。樹脂層11,12,13,14の外形および材質は、第1の実施形態で説明した樹脂層11~13と同じである。
本実施形態では、樹脂層12が本発明の「第1樹脂層」に相当し、樹脂層13が本発明の「第2樹脂層」に相当する。
樹脂層12の表面側には、第1保護被膜21Cおよび第1導体パターン31Cが設けられている。第1導体パターン31Cは、樹脂層12の中央付近に配置される約2ターンの矩形スパイラル状のコイル導体パターンであり、Z軸方向に巻回軸を有する。第1保護被膜21Cの平面形状は、第1導体パターン31Cと略同じである。第1保護被膜21Cは、第1導体パターン31Cの一方面(図10(A)における第1導体パターン31Cの下面)および側面を被覆している。第1導体パターン31Cは、例えばCu箔等の導体パターンである。第1保護被膜21Cの材質は、第1の実施形態で説明した第1保護被膜21と同じである。また、樹脂層12には層間接続導体V3,V4が形成されている。
樹脂層13の表面には、第2導体パターン32Cおよび導体パターン33Cが形成されている。第2導体パターン32Cは、樹脂層13の中央付近に配置される約1.5ターンの矩形スパイラル状のコイル導体パターンであり、Z軸方向に巻回軸を有する。導体パターン33Cは、樹脂層13の第1角(図10における樹脂層13の左上角)付近に配置される矩形の導体パターンである。第2導体パターン32Cおよび導体パターン33Cは、例えばCu箔等の導体パターンである。また、樹脂層13には層間接続導体V2,V5が形成されている。
樹脂層14の裏面には、外部電極P1,P2が形成されている。外部電極P1は、樹脂層14の第1辺(図10における樹脂層14の左辺)付近に配置される矩形の導体パターンである。外部電極P2は、樹脂層14の第2辺(図10における樹脂層14の右辺)付近に配置される矩形の導体パターンである。外部電極P1,P2は、例えばCu箔等の導体パターンである。また、樹脂層14には層間接続導体V1,V6が形成されている。
図10に示すように、第1導体パターン31Cの一端は、層間接続導体V4を介して、第2導体パターン32Cの一端に接続されている。このように本実施形態では、第1導体パターン31C、第2導体パターン32Cおよび層間接続導体V4によってコイルが形成される。また、上記コイルの両端は、外部電極P1,P2にそれぞれ接続されている。具体的には、第1導体パターン31Cの他端が、導体パターン33Cおよび層間接続導体V1,V2,V3を介して、外部電極P1に接続される。第2導体パターン32Cの他端は、層間接続導体V5,V6を介して、外部電極P2に接続されている。
本実施形態に係る第1導体パターン31Cおよび第2導体パターン32Cは、Z軸方向に巻回軸を有するコイル導体パターンである。この構成によれば、小型化を図りながらターン数の多いコイルデバイスを得る場合や、単位体積当たりのインダクタンスの大きなインダクタを得る場合に、第1導体パターン31Cおよび第2導体パターン32Cを高密度に形成しても、短絡し難い構造となる。
なお、本実施形態で示したように、第2保護被膜は必須ではない。第1保護被膜21C(第1導体パターン31Cの少なくとも一方面および側面を被覆する保護膜)が設けられていれば、本発明の作用・効果を奏する。但し、熱圧着の際の導体パターン同士の短絡を抑制する点で、第2保護被膜をさらに備えることが好ましい。なお、本実施形態のように第2保護被膜を備えていない場合には、第2導体パターンは積層体の表面(主面等)に形成されていてもよい。
《その他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、積層体が、X軸方向に長手方向を有する略矩形の平板である例を示したが、積層体の形状はこれに限定されるものではない。積層体の形状は、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。積層体の平面形状は、例えば矩形、多角形、L字形、クランク形、T字形、Y字形等でもよい。
また、以上に示した各実施形態では、3つまたは4つの樹脂層を熱圧着して形成される積層体の例を示したが、本発明の積層体はこれに限定されるものではない。積層体を形成する樹脂層の層数は適宜変更可能であり、2つまたは5つ以上でもよい。また、積層体は樹脂層以外に接着層を含んでいてもよい。さらに、積層体の表面にカバーレイフィルムやレジスト膜等の保護膜が形成されていてもよい。
また、樹脂多層基板に形成される回路構成は、以上に示した各実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。樹脂多層基板に形成される回路は、例えば導体パターンで形成されるキャパシタや各種フィルタ(ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、バンドエリミネーションフィルタ)等の周波数フィルタが形成されていてもよい。また、樹脂多層基板には、各種伝送線路(ストリップライン、マイクロストリップライン、コプレーナライン等)が形成されていてもよい。さらに樹脂多層基板には、チップ部品等の各種電子部品が実装または埋設されていてもよい。
なお、第1導体パターン、第2導体パターンおよび外部電極の形状・位置・個数は、以上に示した各実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。第1導体パターン、第2導体パターンおよび外部電極の平面形状は、例えば多角形、円形、楕円形、円弧状、リング状、L字形、U字形、T字形、Y字形、クランク形等でもよい。また、外部電極は、第1主面VS1のみに設けられていてもよく、第1主面VS1および第2主面VS2の両方に設けられていてもよい。さらに、樹脂多層基板は、これらの導体パターン以外に、ダミー電極を備えていてもよい。
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
P1,P2…外部電極
SP…軟化点
ST1…第1温度
ST2…第2温度
V1,V2,V3,V4,V5,V6…層間接続導体
VS1…第1主面
VS2…第2主面
10,10A…積層体
11,12,13,14…樹脂層
21,21A,21B,21B1,21C…第1保護被膜
22,22A,22B,22B1…第2保護被膜
21B2,22B2…保護被膜
31A,31B…第1導体パターン
31C…第1導体パターン(コイル導体パターン)
32A,32B…第2導体パターン
32C…第2導体パターン(コイル導体パターン)
33C…導体パターン
100,101,102,103,104,105…樹脂多層基板

Claims (16)

  1. 第1熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂層を積層してなる積層体と、
    前記積層体の内部に形成される第1導体パターンと、
    前記積層体の内部に形成され、少なくとも前記第1導体パターンの一方面および側面を被覆する、第2熱可塑性樹脂からなる第1保護被膜と、
    を備え、
    前記第1熱可塑性樹脂および前記第2熱可塑性樹脂は、所定のプレス温度以下で軟化し、
    前記第2熱可塑性樹脂は前記第1熱可塑性樹脂よりも前記所定のプレス温度以下かつ常温以上の温度で貯蔵弾性率が低くなる、
    樹脂多層基板。
  2. 前記第1保護被膜は、前記第1導体パターンのうち、前記一方面に対向する他方面の少なくとも一部を被覆する、請求項1に記載の樹脂多層基板。
  3. 前記第1保護被膜は前記第1導体パターンの全周を被覆する、
    請求項に記載の樹脂多層基板。
  4. 前記積層体に形成される第2導体パターンを備え、
    前記第1保護被膜は、前記第1導体パターンと前記第2導体パターンとの間で、且つ、少なくとも前記第1導体パターンおよび前記第2導体パターンが互いに最も近接する箇所に配置されている、
    請求項1からのいずれかに記載の樹脂多層基板。
  5. 前記第1導体パターンおよび前記第2導体パターンは、前記複数の樹脂層の積層方向から視て、互いにずれた位置にある、
    請求項に記載の樹脂多層基板。
  6. 前記第1導体パターンおよび前記第2導体パターンは、前記複数の樹脂層の積層方向から視て、部分的に重なっている、
    請求項またはに記載の樹脂多層基板。
  7. 前記積層体に形成される層間接続導体を備え、
    前記第1導体パターンおよび前記第2導体パターンは、前記層間接続導体を介して、互いに接続される、
    請求項に記載の樹脂多層基板。
  8. 前記第1導体パターンおよび前記第2導体パターンは、前記複数の樹脂層の積層方向に巻回軸を有するコイル導体パターンである、
    請求項からのいずれかに記載の樹脂多層基板。
  9. 前記積層体の内部に形成され、少なくとも前記第2導体パターンの一方面および側面を被覆する、前記第2熱可塑性樹脂からなる第2保護被膜を備える、
    請求項からのいずれかに記載の樹脂多層基板。
  10. 前記第2熱可塑性樹脂は、前記第1熱可塑性樹脂よりも誘電体損失の小さな樹脂材料である、
    請求項1からのいずれかに記載の樹脂多層基板。
  11. 前記第2熱可塑性樹脂はフッ素樹脂である、
    請求項1に記載の樹脂多層基板。
  12. 第1熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂層のうち第1樹脂層に、前記第1熱可塑性樹脂よりも所定のプレス温度以下かつ常温以上の温度で貯蔵弾性率が低くなる第2熱可塑性樹脂からなる第1保護被膜を形成する、被膜形成工程と、
    前記第1保護被膜の表面に第1導体パターンを形成する、導体パターン形成工程と、
    前記導体パターン形成工程の後、前記第1樹脂層を含む前記複数の樹脂層を積層し、所定のプレス温度で熱圧着して積層体を形成するとともに、前記積層体の内部に配置される前記第1導体パターンの少なくとも一方面および側面を、前記第1保護被膜で被覆する、積層体形成工程と、
    を備える、樹脂多層基板の製造方法。
  13. 前記積層体形成工程は、前記プレス温度で熱圧着する際に、第2温度に達することで前記第1保護被膜が軟化した後、前記第2温度よりも高い第1温度に達することで前記複数の樹脂層の表面が軟化し、その後、温度が下がるにしたがって前記複数の樹脂層、前記第1保護被膜の順に硬化する工程を含む、
    請求項1に記載の樹脂多層基板の製造方法。
  14. 上記軟化とは、貯蔵弾性率が10~10Paである、
    請求項1に記載の樹脂多層基板の製造方法。
  15. 前記導体パターン形成工程は、前記複数の樹脂層のうち第2樹脂層に、第2導体パターンを設ける工程を含み、
    前記積層体形成工程は、前記複数の樹脂層の積層方向において、前記第1保護被膜に対して前記第1導体パターンとは反対側に前記第2導体パターンが位置するように、前記複数の樹脂層を積層する工程を含む、
    請求項1から1のいずれかに記載の樹脂多層基板の製造方法。
  16. 前記被膜形成工程は、前記導体パターン形成工程と前記積層体形成工程との間に、前記第1導体パターンのうち前記一方面とは反対側の他方面に、保護被膜をさらに形成する工程を含み、
    前記積層体形成工程は、前記積層体の内部に配置される前記第1導体パターンの全周を前記第1保護被膜で被覆する工程を含む、
    請求項1から1のいずれかに記載の樹脂多層基板の製造方法。
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