WO2012073669A1 - 多層フレキシブル基板 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a multilayer flexible substrate having two different regions, a rigid region and a flexible region that is more flexible than the rigid region.
- a multilayer wiring board 100 disclosed in Patent Document 1 includes a laminated body 103 in which insulating substrates 101 and wirings 102 are alternately laminated, and through holes 104 provided in the insulating substrate 101. And a filling via formed by filling the through hole 104 with the conductor 105, and the wirings 102 are electrically connected to each other through the filling via.
- a part of the laminate 103 is thinned to form a bent portion 106.
- the multilayer wiring board 100 is composed of a structure including rigid portions provided at both ends of the multilayer wiring board 100 and flexible bent portions 106 connecting these two portions. .
- the rigid part of this structure is called the “rigid area”
- the bent part connecting the two rigid areas is called the “flexible area”
- the substrate made of such a structure is called the “multilayer flexible board”. ing.
- a multilayer flexible substrate is a type of circuit board.
- the same filling via was provided in the rigid region and the flexible region to connect the wirings.
- the filling via is provided in the flexible region, the flexibility of the flexible region is hindered by the filling via, so that there is a problem that sufficient flexibility cannot be obtained when the multilayer flexible substrate is bent.
- an object of the present invention is to provide a multilayer flexible substrate that can obtain sufficient flexibility in bending even when a filling via is provided in the flexible region.
- the multilayer flexible substrate of the present invention has at least one single-sided conductor resin sheet comprising an insulating layer, a wiring conductor provided on the main surface of the insulating layer, and a filling via provided in the insulating layer.
- a first constituent layer a main layer that is laminated on a part of a main surface of the first constituent layer, an insulating layer, a wiring conductor provided on the main surface of the insulating layer, and a filling provided on the insulating layer;
- a multilayer flexible substrate comprising a second constituent layer having at least one single-sided conductor resin sheet provided with vias, and a rigid region comprising a part of the first constituent layer and a second constituent layer;
- the filling via provided in the flexible region in a multilayer flexible substrate having a flexible region which is a region other than the rigid region and is more flexible than the rigid region Characterized by high porosity than said second of said filled via provided in the constituent layers.
- the filling via provided in the first constituent layer has a higher porosity than the filling via provided in the second constituent layer. In this case, since the type of filled via is determined for each constituent layer, it is easy to form a single-sided conductor resin sheet.
- the filling vias provided in the first constituent layer and the second constituent layer are made of the same alloy material.
- the porosity of the filled via after firing can be changed by changing the content of the organic substance contained in the metal paste forming the filled via before firing, the porosity can be easily adjusted. Become.
- the hardest filled via in the single-sided conductor resin sheet contains fine voids, the density of the filled via is reduced and the entire flexible region is softened. For this reason, sufficient flexibility can be obtained when the multilayer flexible substrate is bent.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a multilayer flexible substrate 10 according to the first embodiment. In the present specification, the cross-sectional view is schematically shown for easy understanding.
- the multilayer flexible substrate 10 of the first embodiment includes a first constituent layer 11 and a second constituent layer 12.
- the multilayer flexible substrate 10 has a rigid region A and a flexible region B that is more flexible than the rigid region A.
- the first component layer 11 is formed by sequentially laminating three single-sided conductor resin sheets 3.
- the single-sided conductor resin sheet 3 includes an insulating layer 1, a wiring conductor 2 provided on one main surface of the insulating layer 1, a wiring conductor 2 provided on the insulating layer 1 and provided on the wiring conductor 2 and another sheet. And filling vias 5 and 6 that are electrically connected to each other.
- the insulating layer 1 is formed in a thin plate shape and has flexibility.
- the insulating layer 1 is made of, for example, a liquid crystal polymer (LCP).
- the wiring conductor 2 is provided on one main surface of the insulating layer 1, and is made of, for example, copper.
- the filled vias 5 and 6 are formed inside the insulating layer 1 and are made of, for example, a Sn—Cu—Ni alloy.
- the second constituent layer 12 has a single-sided conductor resin sheet 4 laminated on a part of the main surface of the first constituent layer 11. Specifically, three single-sided conductor resin sheets 4 are laminated at two locations on both ends of both main surfaces of the first constituent layer 11.
- the single-sided conductor resin sheet 4 includes an insulating layer 1, a wiring conductor 2 provided on one main surface of the insulating layer 1, and a wiring conductor 2 provided on the insulating layer 1 and provided on the wiring conductor 2 and another sheet. And a filling via 5 that is electrically connected to each other.
- the multilayer flexible substrate 10 has a plate shape, and forms a rigid region A and a flexible region B according to the number of laminated single-sided conductor resin sheets 3 and 4 in the thickness direction.
- the multilayer flexible substrate 10 has two rigid areas A and a flexible area B provided between the two rigid areas A.
- the rigid region A is a place where the first constituent layer 11 and the second constituent layer 12 are laminated.
- the flexible region B is a portion formed from the first constituent layer 11 other than the rigid region.
- the rigid region A and the flexible region B are formed by laminating insulating layers 1 made of the same material such as liquid crystal polymer (LCP), and the number of insulating layers 1 in the rigid region A is the number of insulating layers in the flexible region B. More than 1 stacking number.
- LCP liquid crystal polymer
- the flexibility of the flexible region B is higher in the rigid region A and the flexible region B than in the rigid region A. Note that not only the flexible region B but also the rigid region A is flexible.
- the multilayer flexible substrate 10 is provided with two types of filling vias 5 and 6.
- the filling via 6 provided in the flexible region B has a higher porosity than the filling via 5 provided in the second constituent layer 12.
- the porosity is defined by the pore area ratio.
- the pore area ratio means that the laminated body 33 is mirror-polished parallel to the main surface, polished to a region where pores are formed, the polished cross section is observed with a scanning microscope (SEM), and the sintered ceramic is This is a measurement of the area of holes per unit area.
- the insulating layer 1 constituting a part of the rigid region A has a filling via having the same porosity as the filling via 5 provided in the second constituent layer 12. 5 and a filling via 6 having a higher porosity than the filling via 5 is provided in the insulating layer 1 in the flexible region B.
- the filled vias 5 and 6 are formed by forming a via hole in the insulating layer 1, filling a metal paste inside the via hole, and performing a heat treatment. Therefore, when the multilayer flexible substrate 10 is formed, the metal filling the via hole provided in the insulating layer 1 constituting the rigid region A and the via hole provided in the insulating layer 1 constituting the flexible region B. Change the paste type.
- the metal paste that fills the via hole provided in the insulating layer 1 constituting the rigid region A is mainly composed of, for example, Sn / Cu, and a conductive adhesive such as an epoxy adhesive and an organic solvent such as terpineol. It is composed by kneading. This time, Cu having an average particle diameter of 5 ⁇ m is mixed with Sn having an average particle diameter of 5 ⁇ m, and further adjusted so that the content of organic substances (adhesive and organic solvent) contained in the metal paste is 10 wt%. .
- the metal paste that fills the via hole provided in the insulating layer 1 constituting the flexible region B has Sn / Cu as a main component, for example, similar to that used for the rigid region A, and includes an epoxy adhesive or the like. It is configured by kneading a conductive adhesive and an organic solvent such as terpineol. However, the contents of the organic substances contained in the metal paste are different, and for example, those adjusted to 20 wt% are used.
- the content of the organic substance contained in the metal paste filled in the via hole provided in the insulating layer 1 constituting the flexible region B is in any proportion as long as it is in the range of more than 10 wt% to 50 wt% or less. May be used.
- a plurality of single-sided conductor resin sheets 3 or 4 filled with these metal pastes are thermocompression bonded under conditions of, for example, 280 ° C. and 4.0 MPa.
- the insulating layers 1 are bonded to each other, and in the metal paste, Sn and Cu, which are metal components, are alloyed to form a filled via to form an alloy with the metal used for the wiring conductor, but the organic matter in the metal paste is heated. Evaporates to form voids where organic substances are contained.
- the porosity of the filled via may be changed not only by changing the content of the organic substance contained in the metal paste, but also by changing the printing method.
- the printing method For example, when printing a metal paste, there is a method in which normal printing is used for a portion where the porosity is desired to be increased, and vacuum printing is used for a portion where the porosity is desired to be lowered.
- the filling vias provided in the first constituent layer and the second constituent layer are made of the same alloy. Since it is configured in this way, the porosity of the filled via can be changed by changing the content of organic matter contained in the metal paste of the material that forms the filled via before firing, so the porosity can be adjusted. Is easy to do.
- the plurality of insulator layers constituting the first constituent layer and the second constituent layer are all flexible.
- the rigid region and the flexible region can be formed by laminating the same insulating layer.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the multilayer flexible substrate 20 according to Embodiment 2 of the present invention.
- the multilayer flexible substrate 20 according to the second embodiment has a higher porosity in all the insulating layers 21 constituting the first constituent layer 31 than the filled via 25 provided in the second constituent layer 32.
- Filling vias 26 are provided. Since it comprises in this way, the density of a filling via
- the multilayer flexible substrate which concerns on this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously within the range of the summary.
- the insulating layer is made of liquid crystal polymer (LCP), but is not limited thereto. If it is an insulator, you may comprise from thermoplastic resins, such as a polyimide, PEEK, PPS, for example, and you may comprise from a thermosetting resin.
- LCP liquid crystal polymer
- the wiring conductor is made of Cu, but is not limited to this.
- a metal such as Ag, Al, Ni, Au, or SUS, or an alloy of these metals may be used.
- the filling via is made of an Sn / Cu alloy, but this is not a limitation.
- all the insulating layers have flexibility.
- a part or all may be constituted by the insulating layer which does not have flexibility.
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Abstract
本発明は、リジット領域と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おいて、折り曲げの際に、十分な可撓性が得られる多層フレキシブル基板を提供することを目的とする。 絶縁層1と、絶縁層1の主面に設けられている配線導体2と、絶縁層1に設けられている充填ビア5、6と、を備えた片面導体樹脂シート3を少なくとも一層有する第1の構成層と、第1の構成層の一部分の主面に積層され、絶縁層1と、絶縁層1の主面に設けられている配線導体2と、絶縁層1に設けられている充填ビア5と、を備えた片面導体樹脂シート4を少なくとも一層有する第2の構成層からなり、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とを有する多層フレキシブル基板10において、フレキシブル領域Bに設けられた充填ビア6は、第2の構成層に設けられた充填ビア5よりも空孔率を高く形成する。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。
- 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。
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