JPS60160683A - 折り曲げ可能な配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、薄膜導体を施して成る折り曲げ可能な配線基
板およびその製造方法に関し、特に、金属板を支持基板
として′Ｗｊ腺導体との間を有機樹脂膜で絶縁を図った
祈り曲げ可能な配線基板に関する。

従来から電子機器の配線基板としては、ガラス、セラミ
ック、ガラスエポキシなど剛性のリジッドな絶縁板が一
般に用いられている。これ等の基板は通常平坦な板状の
ものが利用され、電子機器内の配線基板収納空間等のス
ペースファクターの都合から１枚の平坦な基板として用
いることができない場合には、別途に設けられた平坦な
基板との間にケーブルや、コ°ネクタ等を用いて互いに
垂直に連結する等の分割接続構造が採られている。この
ように従来の配線基板は変形加工が困難であるという点
から、平坦なプリント基板を複数個つなぎ合わせて所望
形状に組み立てねばならず、部品１点数が多くなるばか
りでなく、電子機器小型化、軽量化および薄型化が要求
されているにもががわらず、これらに充分封拠すること
ができないという問題があった。」二記問題点に対して
アルミニウム（ＡＩ？）等の金属板を配線基板に利用し
てこの上に有機絶縁層を介してパターン化された薄膜配
線導体を形成した配線基板が提案されている（たとえば
特開昭５８−１８００８８’）。しかし有機絶縁層上に
ＩＷ膜配線導体を形成する場合、両者の間で充分な密着
性を得るためには、゛有機絶縁材料、薄膜配線材料が限
られたものになるだけでなく、それらの作成条件も制限
されるという問題があった。

目　的 本発明は、上記従来の配線基板の間ｌｉに鑑みてなされ
たもので、折り曲げ加工等の変形を可能ならしめるべく
伸びのよい薄膜配線材料と下地の有機絶縁層との密着性
の向上を図った薄膜配線基板およびその製造方法である
。

実施例 第１図（、）のようにＡＩ？等の金属板１上に有機絶縁
層２が積層されるが、該有機絶縁層は溶媒可溶型ポリイ
ミド系樹脂が用いられ、たとえば特開昭５７−１３５１
５４号公報に記載の如くＡＪ７板表面が陽極酸化される
が、または、たとえば特開昭５８−１１１３７号公報記
載の如くクロメート処理される。即ち、ＡＩ？板の陽極
酸化は、ＡＪ７板表面に平均径３５０〜８００Ａで密度
が少なくとも５０ケ／μＩ２の細孔を有する陽極酸化被
膜を形成する。被膜の作成は、たとえばアルミニウム板
をリン酸１０〜５（）％の水溶液中で、温度１０〜５０
　”Ｃで、電圧１０〜１５０■の直流または交流で陽極
酸化することによって得られる。電解時開は所望する酸
化被膜の厚さによって異なるが、一般的には、ｊ〜３（
）分である。

またＡＰ板表面へのクロメート処理被膜の形成は、アル
カリタイプのクロメート処理液、たとえばＮａ、ＣＯ２
／ＮａｚＣｒＯ＜系（ＭＢＶ法）、Ｎ　ａｚ　ＣＯ２／
Ｎａ２ＣｒＯ＜／ＮａＨＰＯ４系（ＬＷ法）等を使用す
るか、または酸性タイプのクロメート処理液Ｈ２ＰＯ＜
／ＮａＦ／Ｃｒｙ、系（Ａｌｏｄｉｎｅ法）、Ｏｒ２０
３／　Ｎａ２Ｃｒ２０　ｔ／ＮａＦ系（タロメート法）
、ＺｎＨＰ　Ｏ＜／Ｈ１Ｐ　０４／ＣｒＯ３系（Ｂｏｎ
ｄｅｒｉｔｅ法）、Ｎａ２Ｃｒ２Ｏ７／［ｌ２ＳＯ１系
等を使用して形成する。上記クロメート処理液の濃度、
処理時間等は公知の処理条件で行なえばよい。たとえば
ＭＢＶ法ではＮ　ａ２　Ｃ０３が２〜５％、Ｎａ２Ｃｒ
Ｏ。

が０．５〜２．５％、処理条件としでは９０〜１００℃
で３〜５分処理すればよい。また、Ａｌｏｄｉｎｅ法で
は、ＰＯ４３が２０−１００ｇ／Ｉ？、Ｆ−が２−６ｇ
／／、Ｃｒｙ３１Ｎ　６−２０　ｇ　／　９、処理条件
としては、２０°Ｃ〜５０℃で２分〜５分処理すればよ
い。またＮａ２Ｃｒ２Ｏ７／　）−１２ＢＯＪ系ではＮ
ａ２Ｃｒ２Ｏ７が１〜４％、１−Ｉ　２Ｂ　Ｏ，が６〜
４０％、処理条件として２０〜８０℃で２分処理すれば
よいづ上記表面処理されたＡＩ７板上に溶媒可溶型ポリ
イミド系樹脂が積層される。溶媒可溶型ポリイミド系ｔ
１１１１Ｉｖｔとは、主鎖にイミド基を含有しており、
しがも有ｍ溶媒に可溶である熱可塑性？７１１脂である
べｂであり、非晶性であることが好ましい。

かがるポリイミド樹脂は、周知の方法で製造することが
できる。すなわち、芳香族四塩基酸無水物と芳香族、脂
肪族もしくは脂環式ジイソシアネートの重縮合反応によ
って得ることができる。このと趣、芳香族ジカルボン酸
やトリカルボン酸無水物をへ重合成分として組み入れた
り、芳香族ジカルボン酸と芳香族、脂肪族もしくは脂環
式ジイソシアネートよりなる重合体を前記ポリイミド縮
合物に混合することによって、なお一層効果を増す。

芳香族ジイソシアネート化合物としては、トルイレンジ
イソシアネート、ジフェニルメタンツインシアネート、
ｌ１１−フェニンンノイソシアネート、ジフェニルエー
テルジイソシアネート、ｍ−キシレンジイソシアネート
等を用いることができ、脂肪族シイソシアネ−１・化合
物としては、ヘキサメチレンフィンシアネート、エチレ
ンジイソシアネート等が用いられ、脂環式ジイソシアネ
ートとしてはシクロヘキサンジイソシアネート等を用い
ることができるが耐熱性の点から芳香族ジイソシアネー
トが望ましい。

一方芳香族四塩基酸無水物としては、３．３゛４．４゛
−ベンゾ７エ／ンテトラカルボン酸無水物、ピロメリッ
ト酸無水物、３．３’、４．４’−ビフェニルテトラカ
ルボン酸無水物等を用いることかできるがそれぞれ共重
合されてもよい。

使用すべきポリイミド樹脂の固有粘度はＮ　、　Ｎ’ジ
メチルホルムアミド溶液において３０℃で測定して、０
．　２５　ｄｐ／ｇ以上、３．Ｏｄｐ／ｇ　以下が望ま
しい。

か（して得られた重縮合溶液に、沈澱を生じせしめない
有機溶媒を適宜加える事により粘度を調節し、アルミニ
ウム板あるいはアルミニウム箔にコーティングし、すみ
やかに溶媒を揮発。

せしめるのであるが、この時、化学反応が生じて水が発
生しないので発泡の原因とならない。

ここで、使用しうる有機溶媒ととては、゛Ｎ−メチルー
２−ピロリドン、Ｎ、Ｎ’−ｙメチルホルムアミド、Ｎ
、Ｎ’−ジメチルアセトアミドあるいは石炭酸誘導体等
があり、これらの単独あるいは各々混合して使用するこ
ともでき、また沈澱を生じさせない範囲でベンゼン、ト
ルエン等の易揮発性溶媒を混合することも可能である。

上記ポリイミド系樹脂には、ポリアミドイミド系ｔＪｆ
脂を混合して用いると、アルミニウム板との接着強度が
さらに向上する。

ポリアミドイミド系樹脂とは、分子鎖中に、イミド結合
とアミド結合を有する樹脂であり、たとえば特開昭５６
−５３１４９号公報に記載されている。

上記Ａ！板１上に積層されたポリイミド系樹脂皮膜２に
ついて、次に積層する配線導体３との密着性を高めるた
めに、逆スパツタリング処理される。逆スパッタリング
処理条ｆ１は、配線導体とポリイミド系樹脂皮膜２との
開の引張り強度として経験的に１Ｋｇ７０１１１２以上
必要になることから、次のような条件で処理される。

ｔ＜　Ｆ（高周波）パワー　０　、５．、　Ｋ　Ｗ　処
理時間６．５分身上ＲＦ（高周波）パワー　Ｉ　ＫＷ　
処理時１」３　分身上Ａｒ導入前の真空度　８　Ｘ　１
０−’Ｔｏｒｒ八ｒ導入への真空度　４　Ｘ　１０−’
Ｔｏｒｒ第２図（ａ）および第２図（ｂ）に各ＲＦ（高
周波）パワーにおける時間と引張り強度の関係を示す。

なお表面処理はプラズマエツチング処理を行なってもよ
い。引張り強度Ｉ　Ｋｇ／ａｍ２以上を得るためのプラ
ズマエツチング処理条件を、平行平板方式（電極間距離
４．３ｃｍ）で実施した場合の条件を示す。

周波出力　６’　００　Ｗａｔｔ ガ　ス　ＣＦＡ　＋　０２ 工ツチング時間　３０秒 第４図に処理時間と引張り強度の関係を示す。

上記表面処理されたポリイミド系樹脂皮膜２上にイオン
工学的手法（蒸着、スパッタリング−、イオンクラスタ
ー）によりデポジションを行ない、続いて不要部分をエ
ツチング除去してＡＩ？等の薄膜からなる下部配線導体
３を第１図（ｂ）のごとく所望パターンに形成する。こ
の場合、必要に応じ、他の金属膜を重畳させた多重１Ｗ
ｌｌ！配線としてもよいが後の曲げ加工などを行なう際
に、伸びおよび下地との密着性が良好なＡ！等の薄膜の
みが加工を必要とする部分に残るようにする。

上記下部配線３が所望パターンに形成された後、ポリイ
ミド系樹脂液Ｂ’Ａ　２を第１有機絶縁層として下部配
線導体３上面に接着性を有する第２有機絶縁層４を第１
図（ｃ）のごとく形成する。

ここで第２有機絶縁物１４は加圧および加温（たとえば
２５０℃程度）によって第１有機絶縁物Ｉｖｉ２および
下部配線３と接着可能であり、かつスルーホールのエツ
チング加工が可能な可視性を有する高絶縁材料であるこ
とが必要である。

この条件を満たす材料として本実施例では、上記溶媒可
溶型ポリイミド樹脂を選定したが、これ以外に接着力を
有する半硬化状態のポリアミドイミドフィルム、ポリア
ミックアシッドフィルム、接１Ｍ剤付ポリイミドフィル
ムでも、ＦＥ：Ｐ等の熱可塑性のフィルム等でもよい。

また印刷法、ロールコータ法等の手法を用いて基板上に
塗布できるポリアミドイミド、ポリアミドイミドワニス
等の各種液状、ペースト状のレンジを用いてもよい。

次に第１図（ｄ）に示すごとく第２有機絶縁物層４上に
レジストを印刷し、その後これをマスクとして０２プラ
ズマエツチングにてスルーホール孔５および必要な端ｒ
一部６を形成する。

さらｔこ、上記配線の密着性向上、スルーホール部の抵
抗の減少を図るため、上記ｔＩＳ１有磯絶縁層２と同様
に逆スパツタリングまたはプラズマエツチング処理を行
ない、その後、第１図（ｅ）に示すごとく、」二方より
再度イオン工学的手法によりデポジションを行ない、ス
ルーホール孔５を介して下部配線導体３まで装填堆積さ
れた金属膜により電気的に接続されたスルーホール　。

コンタクトを得ると同時に上部配線導体７を下部配線導
体３と同様の方法によりＡｊ’Ｗ膜等で形成する：この
上部配線導体７は前述の下部配線導体３と同様必要に応
じて導体膜を重畳させた多重薄膜配線とすることもでき
るが、後に曲げ加工等を行なう部分には伸びおよび下地
との密着性が良好なＡ！等の薄膜のみが残るかもしくは
配線が一切残らないようにする。本実施例においてはデ
バイスのボンディングを上部配線導体に対して行なう場
合を示し、このためへｐ膜にＮｉ膜、Ｃｕｌ！等を重畳
させた２層化配線を用いている。即ち、Ａ！膜は下地と
の密χ（性を企図し、Ｎｉ膜またはＣｕ１ｌは後工程で
のハングによるボンディングを可能にすることを企図す
るものである。

次に本実施例ではデバイスと基板の接続法としてフープ
キャリアデバイスによる半田イ；ｊを採用している為、
接続部分に印刷等により半田を形成する。この接続部分
は上部、下部いずれでもよいが本実施例では上部配線導
体７ヘデバイスを接続する。その後上記平坦な多層配線
基板を機械加工することにより、有機絶縁物層及び上部
、下部配線導体と一体的に金属板１を、少なくとも１（
ｔｉ所で折り曲げ、或ν・は絞り加工して、配線基板と
して適切な形状に加工成型される。第１図（「）は基板
周辺を折り曲げ加工した例を示す。

次にフォーミングされたテープキャリア半導体装１ｔ！
８を導電ペースト９でグイボンドし、アウターリード１
０を配線基板の上部配線導体７と半田付けし、通電回路
を形成する。この状態を第１図（ｇ）に示す。半導体装
置８等のデバイスのグイボンドは図示の如く第２有機絶
縁物層４上の他、予め有機絶縁物層をエツチング除去し
ておきＡＪ７板１に尊重ペーストで直接取り付けるかあ
るいは第１有機絶縁物層２上、下部配線導体３」二、上
部配線導体７上でもよい。尚、不必要ならグイボンドは
しなくてもよい。。デバイスとしてはビームリードチッ
プ、７リツプチツプ等のワイヤレスチップあるいはワイ
ヤー、ボンドチップでもよ（デバイス数は多数個であっ
てもまったく同様である。上記配線基板上下２層の多層
配線構造としたが、単層配線構造であってもあるいは３
　Ｊｆｆ１以上の多層構造であ、つてもよいことは当然
である。また、デバイスを取り付けてから金属板を折り
曲げてもよく、折り曲げ加工後にデバイスを取り付ける
こともできる。

次に、この様にして形成された折り曲げ部の薄膜配線形
成について詳述する。この祈り曲げ部に於いてはアルミ
板、有機物絶縁層、薄膜配線ともに伸びが生ずる。従っ
て、配線の断線をなくすためには、配線材料としてへ！
等の再結晶温度の低い材料を用いることが有効である。

即ち、スパッタリングを行ない、材料が基板に被着する
とき、基板の表面温度は、２００℃〜３５０℃に上昇す
るため、Ａ、＆の場合、再結晶温度（約２００℃）を超
えて、アニーリング状態となり第４図に示す如く、材料
の応カー伸び曲線はｐ１状態からＪ：？１１状態になり
、伸びに対する追随性が増して断線の危険性が減少する
ため安定な状態となる６しかし、再結晶温度の低い材料
を用いても密着性が悪ければ、絶縁層と配線が剥がれ、
断線に至る危険性がある。そこで上述のように逆スパツ
タリングまたはプラズマエツチング処理を行なえば、密
着性の向上−を図り、折り曲げ工程での配線の断線を防
止でトる。

本件発明者の実験結果である折り曲げ加工前後の断線率
を第１表に示す。

（以下余白） 第　１　表 たとえばＣｕ、　Ｎ　ｉ合金等の再結晶温度の高い配線
材料を折り曲げ部に用いた場合にはアニーリング状態に
し、伸びの向上を図ろうとしても、かなりの基板加熱を
行なわねばならず、金属板の軟化、有（戊フィルムの劣
化等のプロセス上の問題が生じる。即ち、Ｃｕ−Ｎｉの
場合、第２図の！２に示すＪ、うな応カー伸び曲線とな
り、はとんど伸びに追随せず断線に至る。

また、Ａ　に’　＋　Ｃｕ　−Ｎ　ｉ合金のように再結
晶温度の低いものと高いものとの多重薄膜配線とした場
合には、八！とＣｕ　−Ｎｉ間の密着性が強（、Ｃｕ−
Ｎｉ合金の断線に支配され、好ましくない。

このように、金属板をベース基板とし、有機絶縁層と薄
膜配線よりなる配線基板に折り曲げを施す場合の折り曲
げ部の配線材料としては、有機物絶縁層と密着性のよい
こと、熱ｊ膨張係数とが同等であること及びスパッタ時
の昇温により、再結晶温度を越え、アニーリング状態と
なるようなＡ！やＡ２合金などの単層もしくは、多重薄
膜が適当であり、更に配線の密着性を向上させるために
有機絶縁物層上に逆スパツタリングまたはプラズマエツ
チング処理することが効　果 以上本発明によれば、有機絶縁物層を介して配線導体が
形成された金属板を用いて配線基板を形成し、該配線基
板に祈り曲げ部を設けて各種電子機器筐体内に組込むた
め配線導体を損なうことなく配線基板を実装空間に対応
させて任意形状に加工することができ、しかも有機絶縁
物層と配Ｍ導体とは極めて安定した密着性が得られるた
め、基板の加工や長期にわたって使用によっても剥離や
断線等のおそれがなくなり、配線基板および電子機器の
設計が容易になり、機器を構成する部品の高密度実装置
り図ることができ、小型化、覆壁化を好適の配線基板を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

ｔＩＳｉ図は本発明に係る配線基板の製造工程を説明す
る工程断面図、第２図は逆スパツタリングの処理条件を
示す図、第３図はプラズマエツチングの処理条件を示す
図、Ｐｔ５４図は応力と伸１・・・金属板、２・・・第
１有機絶縁物層、３・・・下部配線導体、４・・・第２
有槻絶縁物層、５・・・スル−ホール孔、６・・・端子
部、７・・・上記配線導体、８・・・半導体装置、９・
・・導電ペースト、１（）・・・アウターリード 代理人　弁理士　西教圭一部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面を陽極処理またはクロメート処理したアルミ
   ニウム板に、溶媒可溶型ポリイミド系樹脂を積層して成
   る耐熱性積層体に、パターン化された再結晶温度の低い
   薄膜配線導体を積層して成る祈り曲げ可能な配線基板に
   おいて、上記耐熱性積層体の樹脂は逆スパツタリングま
   たはプラズマエツチングされた表面を有することを特徴
   とする祈り曲げ可能な配線基板。
2. （２）アルミニツム板の表面を陽極処理、またはクロメ
   ート処理し、このアルミニウム板に溶媒可溶型ポリイミ
   ド系樹脂を積層して耐熱性積層体を招成し、この耐熱性
   積層体を逆−六イＩ＜ツタリングまたはプラズマエツチ
   ングして樹脂表面を清浄にした後、該樹脂表面上に再結
   晶温度の低いｌｌ膜配線導体を積層してパターン化し、
   この基板を絞り加工または折り曲げ加工したことを特徴
   とする配線基板の製造方法。