JPWO2006093016A1

JPWO2006093016A1 - プリント基板及びその製造方法

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Publication number: JPWO2006093016A1
Application number: JP2007505875A
Authority: JP
Inventors: 孝川上; 信之佐草
Original assignee: 株式会社創研
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2008-08-07
Also published as: TW200637447A; CN101091422A; EP1855515A1; KR20070106500A; US20080314623A1; WO2006093016A1

Abstract

非常にフレキシブルなプリント基板を得ること。非導電性の材料で成る多孔質性シート又は箔に形成した導電性材料で成る回路パターン上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁薄膜として形成したプリント基板、または、非導電性の多孔質性シートまたは箔にフォトレジスト層を形成する工程；前記所定フォトレジスト層に露光、現像により所定の回路パターンを形成する工程；前記回路パターンに導電性材料をメッキする工程；前記フォトレジスト層を除去する工程；及び、前記導電性の材料で成る回路パターン上に蒸着重合法により有機高分子材を絶縁薄膜として蒸着させる工程；から成るプリント基板の製造方法、によって達成する。

Description

本発明は情報機器、電子機器、携帯機器、自動車部品、航空宇宙機器、などのフラットケーブルや平面アンテナ、或いは半導体デバイス機器、半導体ソケットなどに用いて好適なプリント基板及びその製造方法に関する。

従来のプリント基板Ｐは、図１３に示すように樹脂基板１の表面に接着剤２により薄い銅板３を接着し、更にその表面に、図示せずとも感光乳剤を塗布し、露光・現像エッチングを施し、回路パターンもしくはサーキット回路を形成している。

しかし、折り曲げて用いる場合には薄い銅板３が剥がれ易く、それを防止するため接着剤２を強固にすると、この接着剤２の層がプリント基板Ｐを折り曲げたときに亀裂を生じやすく導電性が損なわれてしまうことが多かった。また、ドリルで孔を貫通させる作業工程が極めて時間を要してしまう問題点があった。

このような問題点を解決するために、特許文献１に開示されている多孔質性のシートを開いて、回路パターンを形成したが、新たな問題点が生じた。

多孔質性のシートもしくは箔に導電性物質でサーキット回路を形成したプリント基板には絶縁膜を形成しなければならないが、この絶縁物質は硬質のエポキシ樹脂を用いた場合、柔軟性が悪く折り曲げると亀裂が入ることがある。またはポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム等を付着させて絶縁層を設ける構造にした。しかし、これでも本来の技術解決目的であるフレキシブル性が生かされない問題が生じた。

特許第２７９９４１１号公報

本発明は上述の問題を鑑みてなされ、上記従来技術の欠点を除去するプリント基板及びその製造方法を提供することにある。

上記課題は「非導電性の材料で成る多孔質性シート又は箔に形成した導電性材料で成る回路パターン上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁薄膜として形成したことを特徴とするプリント基板」によって解決される。

また、以上の課題は、「非導電性の材料で成る多孔質性の第１のシートまたは箔に第１の所定の回路パターンを形成させた第１の基板と、非導電性の材料で成る多孔質性の第２のシートまたは箔に第２の所定の回路パターンを形成させた第２の基板とを、前記第１の所定のパターンの少なくとも一部と前記第２の所定のパターンの少なくとも一部とが相当接するように前記第１の基板と前記第２の基板とを上下に重ねて一体化され、前記第１、第２の所定の回路パターン上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁薄膜として形成されていることを特徴とするプリント基板」によって解決される。

また、以上の課題は、「（Ａ）非導電性の多孔質性シートまたは箔にフォトレジスト層を形成する工程；
（Ｂ）前記所定のフォトレジスト層に露光、現像により所定の回路パターンを形成する工程；
（Ｃ）前記回路パターンに導電性材料をメッキする工程；
（Ｄ）前記フォトレジスト層を除去する工程；及び
（Ｅ）前記導電性の材料で成る回路パターン上に蒸着重合法により有機高分子材を絶縁薄膜として蒸着させる工程；から成ることを特徴とするプリント基板の製造方法」によって解決される。

また、以上の課題は、「（Ａ）非導電性の多孔質性シートまたは箔にフォトレジスト層を形成する工程；
（Ｂ）前記所定のフォトレジスト層に露光、現像により所定の回路パターンを形成する工程；
（Ｃ）前記回路パターンに導電性材料をメッキする工程；
（Ｄ）前記フォトレジスト層を除去する工程；
（Ｅ）前記メッキ工程の後に更に前記導電性の材料の回路パターン上に前記導電性の材料と同じ導電性の材料をメッキして、前記回路パターンの厚さを所定の大きさとする工程；及び
（Ｆ）前記導電性の材料で成る回路パターン上に蒸着重合法により有機高分子材を絶縁薄膜として蒸着させる工程；
から成ることを特徴とするプリント基板の製造方法」によって解決される。

本発明のプリント基板及びその製造方法によれば、絶縁膜を含めた全体の厚さが非常に小さくなり、柔軟性(Flexibility)が非常によくなり、狭い機器内の空間内でも折り曲げが容易に行われ、全体的な回路構成を容易かつコンパクトにすることができる。

第１実施形態に適用されるシートとしての網の部分斜視図。第１実施形態によるプリント基板の製造工程の第１工程を示す断面図。第１実施形態によるプリント基板の製造工程の第２工程を示す断面図。第１実施形態によるプリント基板の製造工程の第３工程を示す断面図。第１実施形態によるによるプリント基板の製造工程の第４工程を示す断面図。回路パターンの一例を示す平面図。第１実施形態によるプリント基板の断面図（比較のため従来の絶縁層は２点鎖線で示す）。第２実施形態によるプリント基板の製造工程を示す断面図。第１実施形態によるプリント基板の変形例を示す断面図。第２実施形態によるプリント基板の変形例を示す断面図。本発明の両実施の形態に適用される蒸着重合装置の模式図。本発明のシートの変形例を示す部分平面図。従来のプリント基板の断面図。

符号の説明

１０網
１４フォトレジスト
１８銅
２０銅
ｍポリイミド
６０蒸着重合装置

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の第１及び第２の実施の形態に適用される非導電性の材料で成る多孔質性のシートとしての網１０を示すが、液晶ポリマーで成る横糸１１と縦糸１２とから成っている。

図２に示すように、網１０の上下面に感光剤もしくはフォトレジスト１４を塗布する。図示しないが上方に所定のパターンを形成させたフォトマスクを近接させて露光し、現像して所定のパターン（開口）１６を感光剤１４に形成する（図３）。

このパターン開口１６に導電性の材料として銅(Ｃｕ)１８を図４に示すように無電解メッキする。

更に、Ｃｕイオンを含む溶液中に図４のメッキ物を浸漬して電流を流して先のメッキ１８上に銅２０を成長させる（電解メッキ）。電気を流す時間の調整により所望の厚さの回路パターンを得ることができる（図５）。図６は回路パターンの一例を示す。

次いで、感光剤１４をエッチング液で除去する。よって網１０の上に銅材で成る回路パターンが得られる。なお、図５では以下、図を分かりやすくするために感光剤１４を除去した後は網１０のメッキ以外の部分が露出するのであるが、シート１０として同一の形状を保つものとする。実際は図７又は図９に示すようになる。

ここで図１１を参照して、本発明に適用される蒸着重合装置６０について説明する。

通常の蒸着重合法では、蒸発源に対向した基板面にしか高分子膜を形成できない。そこで、基板３２及び真空槽壁３０をモノマーの蒸発温度程度（200℃）に加熱しておき、この中に２種類のモノマーを図１１に示すように導入する。モノマーの飽和蒸気圧が等しくなる温度に加熱、導入して複雑形状の表面にポリイミド膜を形成する方法が開発されている（全方向同時蒸着重合）。

図１１においてモノマーとしてＰＭＤＡ３４（無水ピロメリト酸）及びＯＤＡ（オキシジアニリン）３６が槽３０内に導入される。

１種類のモノマーだけを導入した場合には、真空槽壁３０及び基板３２上にモノマーは付着できず、再蒸発して排気されるが、２種類のモノマーを同時に導入すると、両者が基板上で反応して蒸気圧の低い二量体や三量体となり基板３２上に付着し、更に反応して高重合体へと成長する。未反応モノマー分子が真空槽壁面全体から再蒸発するため均一な膜厚分布の薄膜が得られる。このようにして、複雑形状の基板、部品などに均一な膜厚のポリイミド膜を被覆することができる。

蒸着重合法は、モノマーの輸送を通常の真空昇華精製するプロセスと同じ手法で行うことから、生成する膜の純度が高く、しかも溶媒の添加・除去・回収などの工程がなく（無公害）、不純物の混入が極めて少ない膜が得られる。また、基板表面の凸凹形状に忠実に膜が成長するため、細孔の内面でも均一に成膜できる。

図１１において、基板３２として図５の基板Ｐ'〔網１０＋回路パターン（１８、２０）で成る。フォトレジスト層１４は除去されている〕を槽３０内に設置すれば表裏面が同時に短時間にポリイミド膜が形成される。

図７はこうして得られた絶縁材被覆基板Ｐ"を示すが、従来は例えば２点鎖線で示すようにエポキシ材Ｍで絶縁膜を形成していた。この場合、プリント基板Ｐ"の全体厚さｔは約40μであったが、本発明の実施の形態によれば全体厚さｔ'は約１μとされる。図７では、点線ｍでポリイミド膜が示されているが、回路パターン（１８、２０）を加えても約1μである。なお、図７ではエポキシ材Ｍの厚さは図を分かりやすくするために大幅に縮小して図示している。また、図では全体的な割合は無視するものとする。

なお、平面的に見れば網１０の目開きしている部分がかなり残存している。こうして得られたプリント基板Ｐ"は非常にフレキシブルなものとなる。撓みやすく、曲げる部分のある回路構成も通常のポリビニールの袋シートの如く容易に行われる。また、ポリイミドｍは耐熱性が良いので（例えば熱変形が小さい）、種々の加工が容易となる。

本発明の第１の実施の形態によれば、更に図９においてポリイミドの薄膜ｍの上に導電性の材料（例えばアルミニウム）がスパッタされて、アルミニウム膜ｎが形成される。これにより、外部から内部への、及び内部から外部への電磁波シールドを行うことができる。

図８は本発明の第２の実施形態を示すが、本形態では第１の実施形態で作成したプリント基板が上下に重ねられる。上方のプリント基板Ｐ₂は下方のプリント基板Ｐ₁とは回路パターンは同一であってもよいし、異なっていてもよいが、ここでは同一の場合を図示する。矢印は押圧力の方向を示す。相当接する回路部２０、２０'は圧接される。

回路パターン（１８、２０）（１８'、２０'）の相対する側の回路部（２０、２０'）は図示するように相当接している。接着材Ｑで両基板Ｐ₁、Ｐ₂は一体化されている。

一体化したプリント基板Ｐ₁、Ｐ₂は図１１の装置によりポリイミド層が全表面に形成される。紙面に対し垂直方向からもモノマーが侵入し、密接して図示しているが接着剤Ｑと回路パターン一部との間の隙間、細孔内にも侵入し、ポリイミド膜を形成する。

図１０は本発明の第２の実施の形態によるプリント基板の変形例を示す断面図である。本変形例では、第１のプリント基板Ｐ₁'に形成される回路パターン（３８、４０、５０）と、上方の第２のプリント基板Ｐ₂に形成される回路パターン（３８'、４０'、５０'）とは異なる。

これら回路パターンも上記第１実施の形態のプリント基板と同様に製造されるが、図１０で示すように、上下に重ねるときに上の回路パターンと下の回路パターンとで部分的に相当接しないパターン部（５０、５０'）がある。接着剤Ｑは図示するように塗布すれば上下のプリント基板Ｐ₁、Ｐ₂は一体化される。

この場合も図１１の蒸着重合装置を使用すれば簡単に全表面にポリイミドを重合蒸着させることができる。プリント基板Ｐ₁'の上面側及びプリント基板Ｐ₂'の下面側の回路パターン及び網１０、１０'の全面にも容易にポリイミドを蒸着させることができる。

なお、接着剤Ｑは図示ではパターンの一部(４０、４０'、５０')に密に接触しているが、これらの間に隙間があっても何ら問題なく、これら隙間にもポリイミド膜が形成される。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本願発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば、以上の実施の形態では回路パターンを形成する導電性の材料として銅を用いたが、これに限ることなく他の導電部材、例えばアルミニウム(Ａｌ)や金(Ａｕ)であってもよい。

また、回路パターンとしての銅表面に酸化防止のためにニッケル(Ｎｉ)及び／又は金(Ａｕ)をメッキするようにしてもよい。本発明の回路パターンにはこのような場合も含むものとする。

また、以上の実施の形態では網１０を構成する材料として液晶ポリマーを用いたが、他の非導電性の材料、例えばポリエステルを用いてもよい。

また、蒸着重合させて得られる有機高分子としてポリイミドを用いたが、他の蒸着重合させて得られる有機高分子、例えばポリ尿素やポリアミドであってもよい。モノマーの種類を変えて、種々の有機高分子の蒸着重合物が得られ、その特性に応じて用いることができる。

更に、以上の実施の形態では、シートとして液晶ポリマー材を横糸、縦糸で編んだ網１０を用いたがこれに代えて図１２に示すように非導電性の材料で成る箔Ｓに多数の小貫通孔ｂを形成させたものを用いてもよい。

Claims

非導電性の材料で成る多孔質性シート又は箔に形成した導電性材料で成る回路パターン上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁薄膜として形成した
ことを特徴とするプリント基板。
前記有機高分子は、ポリイミド、ポリアミド及びポリ尿素のいずれかである
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のプリント基板。
前記絶縁薄膜の上に金属薄膜を形成した
ことを特徴とする請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に記載のプリント基板。
非導電性の材料で成る多孔質性の第１のシートまたは箔に第１の所定の回路パターンを形成させた第１の基板と、非導電性の材料で成る多孔質性の第２のシートまたは箔に第２の所定の回路パターンを形成させた第２の基板とを、前記第１の所定のパターンの少なくとも一部と前記第２の所定のパターンの少なくとも一部とが相当接するように前記第１の基板と前記第２の基板とを上下に重ねて一体化され、前記第１、第２の所定の回路パターン上に蒸着重合法により有機高分子膜を絶縁薄膜として形成されている
ことを特徴とするプリント基板。
前記第１、第２の基板の上方または下方に、同様にして更に第３、第４・・・第ｎ番目の基板が上下に重ねられ、これら第１、第２、第３、第４・・・第ｎ番目（ｎ≧３）の基板は一体化されている
ことを特徴とする請求の範囲第４項に記載のプリント基板。
前記有機高分子膜はポリイミド、ポリアミド及びポリ尿素のいずれかである
ことを特徴とする請求の範囲第４項または請求の範囲第５項に記載のプリント基板。
前記絶縁薄膜の上に金属薄膜を形成させている
ことを特徴とする請求の範囲第４項乃至請求の範囲第６項のいずれかに記載のプリント基板。
（Ａ）非導電性の多孔質性シートまたは箔にフォトレジスト層を形成する工程；
（Ｂ）前記所定のフォトレジスト層に露光、現像により所定の回路パターンを形成する工程；
（Ｃ）前記回路パターンに導電性材料をメッキする工程；
（Ｄ）前記フォトレジスト層を除去する工程；及び
（Ｅ）前記導電性の材料で成る回路パターン上に蒸着重合法により有機高分子材を絶縁薄膜として蒸着させる工程；
から成ることを特徴とするプリント基板の製造方法。
（Ａ）非導電性の多孔質性シートまたは箔にフォトレジスト層を形成する工程；
（Ｂ）前記所定のフォトレジスト層に露光、現像により所定の回路パターンを形成する工程；
（Ｃ）前記回路パターンに導電性材料をメッキする工程；
（Ｄ）前記フォトレジスト層を除去する工程；
（Ｅ）前記メッキ工程の後に更に前記導電性の材料の回路パターン上に前記導電性の材料と同じ導電性の材料をメッキして、前記回路パターンの厚さを所定の大きさとする工程；及び
（Ｆ）前記導電性の材料で成る回路パターン上に蒸着重合法により有機高分子材を絶縁薄膜として蒸着させる工程；
から成ることを特徴とするプリント基板の製造方法。
前記絶縁薄膜上に金属薄膜を形成する
ことを特徴とする請求の範囲第８項または請求の範囲第９項に記載のプリント基板の製造方法。
前記有機高分子はポリイミド、ポリアミド及びポリ尿素のいずれかである
ことを特徴とする請求の範囲第８項乃至請求の範囲第１０項のいずれかに記載のプリント基板の製造方法。