JPWO2015033736A1 - 多層基板 - Google Patents

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Abstract

多層基板は、積層された複数の可撓性を有する樹脂からなる樹脂層を有する積層体(12)を備える。積層体(12)には、樹脂層の積層方向から見て、進行方向を繰り返し変化させながら帯状に延びる、変形可能な可撓部(120)が設けられる。可撓部(120)は、進行方向を変化させる位置に折り返し部(37)を含む。積層体(12)は、樹脂層(21)の積層方向から見た場合の折り返し部(37)の面上に部分的に設けられ、積層体(12)における他のいずれの電気回路とも接続されない金属性の補強層(28)をさらに有する。このような構成により、可撓部のフレキシブル性を確保しつつ、その耐久性を向上させた多層基板を提供する。

Description

この発明は、一般的には、多層基板に関し、より特定的には、積層された複数の樹脂層を有する積層体に、変形可能な可撓部が設けられた多層基板に関する。
従来の多層基板に関して、たとえば、特開2006−41044号公報には、高密度配線であっても、良好な屈曲性を確保し、しかも屈曲時における導体層の疲労を低減し、断線を防止し、高度の耐屈曲性を実現することを目的とした、多層フレキシブル配線回路基板が開示されている(特許文献1)。特許文献1に開示された多層フレキシブル配線回路基板においては、2つのフレキシブル配線回路基板が積層される層間にエアギャップが設けられている。屈曲時にエアギャップの端部に集中する応力を受けるため、フレキシブル配線回路基板の表面に補強層が形成されている。
特開2006−41044号公報
上述の特許文献に開示されるように、折り畳み可能な携帯電話機などの電気機器に、フレキシブル(変形可能)な可撓部が設けられた多層基板が用いられている。このような多層基板においては、変形に伴って可撓部の特定個所に応力が集中し易いため、可撓部の耐久性が損なわれる。一方、可撓部の耐久性を向上させる手段として、可撓部に補強を加えることが考えられる。しかしながら、補強の方法によっては、可撓部のフレキシブル性が大きく損なわれる懸念がある。
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、可撓部のフレキシブル性を確保しつつ、その耐久性を向上させた多層基板を提供することである。
この発明に従った多層基板は、積層された複数の可撓性を有する樹脂からなる樹脂層を有する積層体を備える。積層体には、樹脂層の積層方向から見て、進行方向を繰り返し変化させながら帯状に延びる、変形可能な可撓部が設けられる。可撓部は、進行方向を変化させる位置に折り返し部を含む。積層体は、樹脂層の積層方向から見た場合の折り返し部の面上に部分的に設けられ、積層体における他のいずれの電気回路とも接続されない金属性の補強層をさらに有する。
このように構成された多層基板によれば、可撓部の変形に伴って応力が集中し易い折り返し部に金属製の補強層を設けることによって、可撓部の耐久性を向上させることができる。この際、補強層は、樹脂層の積層方向から見た場合の折り返し部の面上に部分的に設けられるため、可撓部のフレキシブル性が損なわれることを抑制できる。
また好ましくは、補強層は、複数の樹脂層の層間に介挿される。このように構成された多層基板によれば、積層体の内部構造によって、可撓部の耐久性を向上させることができる。
また好ましくは、補強部は、網状に設けられる。このように構成された多層基板によれば、可撓部の変形時に折り返し部に作用する応力の方向にかかわらず、可撓部の耐久性を向上させることができる。
また好ましくは、可撓部は、全体としてミアンダ形状をなすように、進行方向を繰り返し180°反転させながら帯状に延びる。
このように構成された多層基板によれば、全体としてミアンダ形状をなす可撓部のフレキシブル性を確保しつつ、その耐久性を向上させることができる。
また好ましくは、可撓部は、全体として螺旋形状をなすように、進行方向を繰り返し90°ずつ変化させながら帯状に延びる。
このように構成された多層基板によれば、全体として螺旋形状をなす可撓部のフレキシブル性を確保しつつ、その耐久性を向上させることができる。
また好ましくは、補強層は、折り返し部において進行方向を変化させる可撓部の内周縁に沿って設けられる。
このように構成された多層基板によれば、折り返し部のうちでも応力がより集中し易い内周縁に補強層を設けることによって、可撓部のフレキシブル性を十分に確保しつつ、その耐久性を効率的に向上させることができる。
さらに好ましくは、補強層は、折り返し部において進行方向を変化させる可撓部の外周縁に沿ってさらに設けられる。
このように構成された多層基板によれば、可撓部の耐久性をさらに向上させることができる。
また好ましくは、積層体は、補強層と同じ層に設けられる配線層をさらに有する。
このように構成された多層基板によれば、補強層を配線層と同じプロセスで形成することが可能となる。
以上に説明したように、この発明に従えば、可撓部のフレキシブル性を確保しつつ、その耐久性を向上させた多層基板を提供することができる。
この発明の実施の形態1における多層基板を示す断面図である。 図1中のII−II線上に沿った多層基板を示す断面図である。 図2中の多層基板の第1変形例を示す断面図である。 図2中の多層基板の第2変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態2における多層基板を示す断面図である。 図5中のVI−VI線上に沿った多層基板を示す断面図である。 図6中の多層基板の第1変形例を示す断面図である。 図6中の多層基板の第2変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態3における多層基板を示す平面図である。
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1における多層基板を示す断面図である。図2は、図1中のII−II線上に沿った多層基板を示す断面図である。図1には、図2中のI−I線上に沿った多層基板の断面が示されている。
図1および図2を参照して、まず、本実施の形態における多層基板10の全体構造について説明すると、多層基板10は、複数の樹脂層21A,21B,21C,21D,21E,21F(以下、特に区別しない場合には、樹脂層21という)と、複数の配線層26G,26H,26I,26J,26K(以下、特に区別しない場合には、配線層26という)と、インナービア27とからなる積層体12を有する。
樹脂層21は、熱可塑性樹脂から形成されている。樹脂層21は、たとえば、ポリイミド、LCP(液晶ポリマ)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)から形成されている。複数の樹脂層21は、図1中の矢印101に示す方向に積層されている(以下、矢印101に示す方向を樹脂層21の積層方向という)。樹脂層21A、樹脂層21B、樹脂層21C、樹脂層21D、樹脂層21Eおよび樹脂層21Fは、挙げた順に上から下に並んでいる。積層された複数の樹脂層21は、積層体12の外観をなしている。
配線層26は、銅、銀、アルミニウム、ステンレス、ニッケルまたは金などの金属や、これらの金属を含む合金などから形成されている金属膜である。具体的には、配線層26は、たとえば、銅箔などの金属箔である。配線層26は、積層体12の内部に設けられている。配線層26は、複数の樹脂層21の層間に配置されている。より具体的には、配線層26Gは、樹脂層21Aおよび樹脂層21Bの層間に配置され、配線層26Hは、樹脂層21Bおよび樹脂層21Cの層間に配置され、配線層26Iは、樹脂層21Cおよび樹脂層21Dの層間に配置され、配線層26Jは、樹脂層21Dおよび樹脂層21Eの層間に配置され、配線層26Kは、樹脂層21Eおよび樹脂層21Fの層間に配置されている。
配線層26は、所定のパターン形状に形成されており、ストリップラインやマイクロストリップライン、コイル、コンデンサなどの各種の電気回路を形成している。
インナービア27は、導電性材料から形成されている。インナービア27は、積層体12の内部に設けられている。インナービア27は、樹脂層21の積層方向に延びて、異なる層に設けられた配線層26の間を互いに接続している。
なお、図中には、積層体12が樹脂層21の積層方向から見て矩形形状の平面視を有する場合が示されているが、積層体12は、矩形以外の任意の形状の平面視を有してもよい。また、図中には、積層体12の内部に設けられた配線層26のみが示されているが、積層体12の表面にも配線層26が設けられてもよい。
積層体12には、本体部110、可撓部120およびパッド部130が設けられている。本実施の形態では、本体部110を中心にその両側に、可撓部120およびパッド部130が挙げた順に並ぶ。
本体部110は、可撓部120よりも変形し難いリジッドな部分である。本体部110の表面には、各種の電気部品が実装されてもよい。可撓部120は、変形可能なフレキシブルな部分である。積層体12を平面的に見て、可撓部120は、本体部110の周縁から延出している。パッド部130は、本体部110から延出する可撓部120の先端に設けられている。パッド部130には、積層体12に設けられた配線と外部回路とを接続するための電気接続用のコネクタが設けられてもよい。
本実施の形態では、可撓部120は、樹脂層21の積層方向(図1中の矢印101に示す方向)および本体部110とパッド部130とを結ぶ方向(図2中の矢印102に示す方向、伸縮方向)の両方に変形可能に設けられている。このような可撓部120が有するフレキシブル性によって、本体部110とパッド部130との間に高低差が生じるような部位や、本体部110とパッド部130との間の距離が変化するような部位への多層基板10の実装が可能となる。また、高さのばらつきや実装長さのばらつきが生じる部位に対しても、多層基板10の実装が可能となる。
なお、可撓部120のフレキシブル性を増すために、可撓部120における樹脂層21の層数を、本体部110における樹脂層21の層数よりも少なくしてもよい。
積層体12には、変形可能な可撓部120を設けるための複数本のスリット31p,31q,31rが形成されている(以下、特に区別しない場合には、スリット31という)。
可撓部120は、樹脂層21の積層方向から見て、進行方向を繰り返し変化させながら帯状に延びており、本実施の形態では、全体として波形状をなしている。可撓部120は、その構成部位として、進行方向を変化させる位置に配置される折り返し部37と、隣り合う折り返し部37の間を繋ぐ中間部36とを有する。
折り返し部37および中間部36は、本体部110とパッド部130との間で交互に設けられている。本実施の形態では、可撓部120が、3つの折り返し部37および2つの中間部36から構成されており、これらの両端に配置された折り返し部37がそれぞれ本体部110およびパッド部130に接続されている。
図2中の可撓部120に、その進行方向に沿って延びる中心線を描いた場合、中心線は、折り返し部37に腹が配置される波形状をなす。
特に本実施の形態では、可撓部120が、樹脂層21の積層方向から見て、進行方向を繰り返し180°反転させながら帯状に延びることにより、全体としてミアンダ形状をなしている。可撓部120のその進行方向に沿って延びる中心線は、矩形波の形状をなしている。
積層体12に形成されたスリット31は、樹脂層21の積層方向に貫通する。樹脂層21の積層方向から見て、スリット31は、中間部36の進行方向に沿って折り返し部37に向けて延びている。スリット31は、直線状に延びている。複数本のスリット31は、互いに平行に延びている。複数本のスリット31は、本体部110とパッド部130とを結ぶ方向に互いに間隔を設けて形成されている。
スリット31p、スリット31qおよびスリット31rは、挙げた順に、本体部110側からパッド部130側に並んでいる。積層体12は、端辺12aと、端辺12aと対向して配置される端辺12bとを有する。スリット31pは、端辺12bから端辺12aの手前まで直線状に延びている。スリット31qは、端辺12aから端辺12bの手前まで直線状に延びている。スリット31rは、端辺12bから端辺12aの手前まで直線状に延びている。
直線状に延びるスリット31p,31q,31rの先端には、折り返し部37が設けられている。スリット31pとスリット31qとの間およびスリット31qとスリット31rとの間には、中間部36が設けられている。
可撓部120は、積層体12に、端辺12aから端辺12bの手前まで延びるスリット31と、端辺12bから端辺12aの手前まで延びるスリット31とが交互に形成されることによって、ミアンダ形状に形成されている。
本実施の形態における多層基板10においては、積層体12が、金属製の補強層28をさらに有する。
補強層28は、折り返し部37に設けられている。補強層28は、樹脂層21の積層方向から見た場合の折り返し部37の面上に部分的に設けられている。本実施の形態では、補強層28が、樹脂層21の積層方向から見た場合の折り返し部37の面上に網状に設けられている。
なお、図2中には、網状に設けられる場合の一形態として、矩形の格子構造の補強層28が示されているが、このような形態に限られず、たとえば三角形のトラス構造や六角形のハニカム構造の補強層28が設けられてもよい。
補強層28は、積層体12の内部に設けられている。補強層28は、複数の樹脂層21の層間に介挿されている。本実施の形態では、補強層28が、樹脂層21Aおよび樹脂層21Bの層間と、樹脂層21Eおよび樹脂層21Fの層間とに配置されている。補強層28は、配線層26を形成する工程と同時に形成されている。配線層26Gは、樹脂層21Aおよび樹脂層21Bの層間に配置された補強層28と同じ層に設けられ、配線層26Kは、樹脂層21Eおよび樹脂層21Fの層間に配置された補強層28と同じ層に設けられている。
補強層28は、たとえば、銅、銀、アルミニウム、ステンレス、ニッケルまたは金などの金属や、これらの金属を含む合金などから形成されている。補強層28は、同じ層に設けられた配線層26と同一の金属から形成されている。
補強層28は、積層体12における他のいずれの電気回路とも接続されないように設けられている。補強層28は、いずれの配線層26とも接触することなく設けられている。補強層28の周囲は、絶縁性の樹脂層21によって取り囲まれている。なお、補強層28は、複数層に跨って形成されていてもよい。また、複数層に跨って形成された補強層28同士を、ダミーのインナービアによって接続してもよい。
このような構成によれば、可撓部120の変形に伴って壁開の力が働き、応力が集中し易い折り返し部37に金属製の補強層28が設けられるため、可撓部120の耐久性を向上させることができる。これにより、多層基板10の破損や、積層された樹脂層21の層間剥離を防止できる。
また、補強層28は、折り返し部37の面上に部分的に設けられるため、補強層28の設置に起因して可撓部120のフレキシブル性が大きく損なわれることを防止できる。さらに、補強層28が設けられる折り返し部37においても、隣接する樹脂層21の樹脂同士が接触する領域が確保されるため、積層された樹脂層21の層間剥離をより確実に防ぐことができる。
また、補強層28は、積層体12における他のいずれの電気回路とも接続されず、ダミーの配線層として設けられる。このため、多層基板10の特性に影響を与えることなく、可撓部120の耐久性の向上を図ることができる。
なお、本実施の形態では、補強層28を複数の樹脂層21の層間に設けたが、このような形態に限られず、補強層28を積層体12の表面に設けてもよい。
本実施の形態における多層基板10は、たとえば、以下に説明する製造工程により製造される。まず、銅箔付きの樹脂シートを準備する。次に、所定形状にパターニングしたレジストをマスクとして用いて、銅箔部分を酸(一例として、HCl)によりエッチングする。この際、配線層26および補強層28を同じプロセスにより形成する。すなわち、配線層26のパターニングおよび補強層28のパターニングを同じエッチングのプロセスにより実施する。次に、アルカリ(一例として、NaOH)によりレジストを剥離し、引き続き中和処理を行なう。
次に、インナービア27に対応する箇所に、レーザによる孔あけ加工を実施する。形成された孔に導電性ペーストを充填する。次に、以上の工程を経た複数枚の樹脂シートを重ね合わせ、熱圧着することによって積層体12を得る。最後に、レーザ加工、ダイシング加工またはパンチ加工により、積層体12にスリット31を形成する。
本実施の形態では、補強層28が配線層26と同じプロセスにより形成されるため、多層基板10の製造工程を増やすことなく、積層体12に補強層28を設けることができる。
続いて、図2中の多層基板の各種変形例について説明する。図3は、図2中の多層基板の第1変形例を示す断面図である。
図3を参照して、本変形例では、補強層28が、折り返し部37において180°進行方向を変化させる可撓部120の内周縁に沿って設けられている。補強層28は、可撓部120の内周縁に沿ってU字形のライン状に設けられている。
このような構成によれば、補強層28が、折り返し部37においても応力がより集中し易い可撓部120の内周縁に設けられる。これにより、可撓部120のフレキシブル性を十分に確保しつつ、その耐久性を効率的に向上させることができる。
図4は、図2中の多層基板の第2変形例を示す断面図である。図4を参照して、本変形例では、補強層28が、折り返し部37において180°進行方向を変化させる可撓部120の内周縁および外周縁に沿って設けられている。補強層28は、可撓部120の内周縁および外周縁に沿ってそれぞれU字形のライン状に設けられている。
このような構成によれば、可撓部120のフレキシブル性を十分に確保しつつ、可撓部120の耐久性をさらに向上させることができる。
なお、折り返し部37に設けられる補強層28を網状とした場合、可撓部120の幅方向の全領域に渡って補強を施すことが可能となり、補強されていない柔軟性の高い特定部位が生じることを回避できる。このため、折り返し部37に配索された配線層26の配線間距離が可撓部120の変形時に接近するなどして、特性変動が発生することを防止できる。
以上に説明した、この発明の実施の形態1における多層基板の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における多層基板10は、積層された複数の可撓性を有する樹脂からなる樹脂層21を有する積層体12を備える。積層体12には、樹脂層21の積層方向から見て、進行方向を繰り返し変化させながら帯状に延びる、変形可能な可撓部120が設けられる。可撓部120は、進行方向を変化させる位置に折り返し部37を含む。積層体12は、樹脂層21の積層方向から見た場合の折り返し部37の面上に部分的に設けられ、積層体12における他のいずれの電気回路とも接続されない金属性の補強層28をさらに有する。
このように構成された、この発明の実施の形態1における多層基板10によれば、可撓部120のフレキシブル性を十分に確保しつつ、可撓部120の耐久性の向上によって、多層基板10の破損や積層された樹脂層21の層間剥離を防ぐことができる。
(実施の形態2)
図5は、この発明の実施の形態2における多層基板を示す断面図である。図6は、図5中のVI−VI線上に沿った多層基板を示す断面図である。図5には、図6中のV−V線上に沿った多層基板の断面が示されている。本実施の形態における多層基板は、実施の形態1における多層基板10と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。
図5および図6を参照して、本実施の形態では、積層体12に、本体部110、可撓部120およびパッド部130が設けられている。本体部110の両側に可撓部120が設けられ、その可撓部120に周囲を取り込まれた位置にパッド部130が設けられている。
可撓部120は、積層体12の積層方向から見て、90°ずつ進行方向を繰り返し変化させながら帯状に延びており、全体として螺旋形状をなしている。可撓部120は、その構成部位として、進行方向を変化させる位置に配置される折り返し部37と、隣り合う折り返し部37の間を繋ぐ中間部36とを有する。
折り返し部37および中間部36は、本体部110とパッド部130との間で交互に設けられている。本体部110から折り返し部37および中間部36が交互に並んで矩形状に旋回しながらパッド部130へと連なっている。折り返し部37は、その矩形状に旋回する角部に配置され、中間部36は、隣り合う角部間の直線部に配置されている。
積層体12には、変形可能な可撓部120を設けるためのスリット31が形成されている。スリット31は、樹脂層21の積層方向に貫通する。スリット31は、積層体12の積層方向から見て、90°ずつ進行方向を繰り返し変化させながら延びている。スリット31は、螺旋形状の内周側と外周側とに隣り合う可撓部120同士を互いに離間させるように形成されている。
本実施の形態における多層基板においては、金属製の補強層28が、折り返し部37に設けられている。補強層28は、樹脂層21の積層方向から見た場合の折り返し部37の面上に網状に設けられている。そのほか、補強層28が設けられる形態は、実施の形態1と同様である。
図7は、図6中の多層基板の第1変形例を示す断面図である。図7を参照して、本変形例における多層基板では、実施の形態1における図3中の多層基板と同様の形態で、補強層28が設けられている。
すなわち、補強層28は、折り返し部37において90°進行方向を変化させる可撓部120の内周縁に沿って設けられている。補強層28は、折り返し部37の内周縁に沿ってL字形のライン状に設けられている。
図8は、図6中の多層基板の第2変形例を示す断面図である。図8を参照して、本変形例における多層基板では、実施の形態1における図4中の多層基板と同様の形態で、補強層28が設けられている。
すなわち、補強層28は、折り返し部37において90°進行方向を変化させる可撓部120の内周縁および外周縁に沿って設けられている。補強層28は、折り返し部37の内周縁および外周縁に沿ってL字形のライン状に設けられている。
このように構成された、この発明の実施の形態2における多層基板によれば、実施の形態1に記載の効果を同様に奏することができる。
なお、以上に説明した実施の形態1および2では、進行方向を繰り返し180°または90°ずつ変化させながら帯状に延びる可撓部120について説明したが、これに限られず、可撓部120は、他の角度(たとえば、60°)だけ変化しながら帯状に延びてもよい。
(実施の形態3)
図9は、この発明の実施の形態3における多層基板を示す平面図である。本実施の形態における多層基板は、実施の形態1における多層基板10と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。
図9を参照して、本実施の形態における多層基板においては、積層体12に、本体部110、可撓部120およびパッド部130が設けられている。可撓部120は、本体部110の周縁から線状に延出している。パッド部130は、本体部110から延出する可撓部120の先端に設けられている。
なお、図中には、本体部110の1個所から可撓部120が延出する構造が示されているが、本体部110の複数個所から可撓部120が延出する構造であってもよい。
可撓部120は、樹脂層21の積層方向から見て、進行方向を繰り返し変化させながら帯状に延びており、全体として波形状をなしている。可撓部120は、その構成部位として、進行方向を変化させる位置に配置される折り返し部37と、隣り合う折り返し部37の間を繋ぐ中間部36とを有する。可撓部120は、折り返し部37において湾曲状に延び、中間部36において直線状に延びる波形状を有してもよいし、折り返し部37において湾曲状に延び、中間部36において湾曲状に延びる波形状を有してもよい。
本実施の形態における多層基板においては、金属製の補強層28が、折り返し部37に設けられている。補強層28は、樹脂層21の積層方向から見た場合の折り返し部37の面上に網状に設けられている。そのほか、補強層28が設けられる形態は、実施の形態1と同様である。
このように構成された、この発明の実施の形態3における多層基板によれば、実施の形態1に記載の効果を同様に奏することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
この発明は、主に、可撓(フレキシブル)性を備えた多層基板に適用される。
10 多層基板、12 積層体、12a,12b 端辺、21,21A,21B,21C,21D,21E,21F 樹脂層、26,26G,26H,26I,26J,26K 配線層、27 インナービア、28 補強層、31,31p,31q,31r スリット、36 中間部、37 折り返し部、110 本体部、120 折り返し部、130 パッド部。

Claims (8)

  1. 積層された複数の可撓性を有する樹脂からなる樹脂層を有する積層体を備え、
    前記積層体には、前記樹脂層の積層方向から見て、進行方向を繰り返し変化させながら帯状に延びる、変形可能な可撓部が設けられ、
    前記可撓部は、進行方向を変化させる位置に折り返し部を含み、
    前記積層体は、前記樹脂層の積層方向から見た場合の前記折り返し部の面上に部分的に設けられ、前記積層体における他のいずれの電気回路とも接続されない金属性の補強層をさらに有する、多層基板。
  2. 前記補強層は、複数の前記樹脂層の層間に介挿される、請求項1に記載の多層基板。
  3. 前記補強部は、網状に設けられる、請求項1または2に記載の多層基板。
  4. 前記可撓部は、全体としてミアンダ形状をなすように、進行方向を繰り返し180°反転させながら帯状に延びる、請求項1から3のいずれか1項に記載の多層基板。
  5. 前記可撓部は、全体として螺旋形状をなすように、進行方向を繰り返し90°ずつ変化させながら帯状に延びる、請求項1から4のいずれか1項に記載の多層基板。
  6. 前記補強層は、前記折り返し部において進行方向を変化させる前記可撓部の内周縁に沿って設けられる、請求項4または5に記載の多層基板。
  7. 前記補強層は、前記折り返し部において進行方向を変化させる前記可撓部の外周縁に沿ってさらに設けられる、請求項6に記載の多層基板。
  8. 前記積層体は、前記補強層と同じ層に設けられる配線層をさらに有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の多層基板。
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