WO2016194950A1 - プリント配線板、プリント配線板用補強部材、及びプリント基板 - Google Patents

Abstract

グランド効果及び補強の機能を長期に亘って高い信頼性で維持することができる。グランド用配線パターン１１５を備えたベース部材１１２と、グランド用配線パターン１１５に導通状態で接合されたプリント配線板用補強部材１３５とを有し、プリント配線板用補強部材１３５は、金属基材層１３５ａと、少なくともグランド用配線パターン１１５に接合される側とは反対側の金属基材層１３５ａの表面に拡散接合により接合されたニッケル層１３５ｂとを備えている。

Description

プリント配線板、プリント配線板用補強部材、及びプリント基板

　本発明は、携帯電話やコンピュータ等に使用されるプリント配線板、プリント配線板用補強部材、及びプリント基板に関する。

　従来、プリント配線板として、ステンレス板の表面をニッケルメッキした薄板の金属補強部材を電子部品の実装部位に取り付けたものが知られている（特許文献１）。これにより、プリント配線板は、ニッケルがステンレス板における熱及び湿度の保護層として機能することによりグランド効果を維持しつつ、電子部品の実装部位を金属補強部材により補強することが可能になっている。

国際公開第２０１４／１３２９５１号

　ところで、プリント配線板が有するグランド効果及び補強の機能は、プリント配線板が搭載された電子機器の性能に直結するため、グランド効果及び補強の機能を更に長期に亘って高い信頼性で発揮させることが望まれている。

　本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、グランド効果及び補強の機能を長期に亘って高い信頼性で維持することができるプリント配線板、プリント配線板用補強部材、及びプリント基板を提供することを目的とする。

　本発明は、グランド用配線パターンを備えたベース部材と、前記グランド用配線パターンに導通状態で接合されたプリント配線板用補強部材とを有し、前記プリント配線板用補強部材は、金属基材層と、少なくとも前記グランド用配線パターンに接合される側とは反対側の前記金属基材層の表面に拡散層によって接合されたニッケル層と、を備えている。

　上記の構成によれば、グランド用配線パターンをプリント配線板用補強部材を介して外部のグランド電位に導通させるグランド効果を、ニッケル層によって高い状態を維持しつつ、プリント配線板に電子部品を実装した部位を金属基材層の強度で補強することができる。

　また、プリント配線板用補強部材は、ニッケル層が拡散層によって強固に接合されている。拡散接合は、ニッケル層のニッケル原子と金属基材層の金属原子とが相互に拡散することによって、ニッケル原子と金属原子とが濃度勾配を持って混ざり合った拡散層を形成し、この拡散層によりニッケル層と金属基材層とを渾然一体化させた金属結合による接合である。これにより、金属基材層の表面にニッケル層をメッキ処理によって析出させて化学結合させた状態よりも、金属基材層に対するニッケル層の密着性（接合強度）が格段に優れている。そのため、プリント配線板の製造時や取扱い時において、プリント配線板用補強部材に大きな外力が付与された場合などにおいても、ニッケル層が剥離し難いため、プリント配線板が設計通りの仕様で作製され、その性能が維持される可能性が高くなる。この結果、上記の構成によれば、グランド効果及び補強の機能を長期に亘って高い信頼性で維持することができる。

　本発明のプリント配線板における前記プリント配線板用補強部材は、前記拡散層の厚みが、４．５μｍ以下であってもよい。また、本発明のプリント配線板における前記プリント配線板用補強部材は、前記拡散層の厚みｔDと、該拡散層の中心位置からニッケル層の表層面までの距離ｔNiとの関係が、（ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝≦０．８６であってもよい。

　上記の構成によれば、ニッケル層がメッキにより金属基材層に形成された場合以上の接合強度を確保するとともに、プリント配線板用補強部材に大きな外力が付与された場合などにおいても、ニッケル層が剥離し難いプリント配線板用補強部材を製造することができる。

　本発明のプリント配線板における前記金属基材層は、ステンレス製、アルミニウム製及びアルミニウム合金製の何れであってもよい。

　上記の構成によれば、プリント配線板用補強部材の強度を高い状態に維持しながら、プリント配線板用補強部材の厚みを薄くすることができる。

　本発明は、プリント配線板におけるグランド用配線パターンに対向配置され、対向する一方の面が前記グランド用配線パターンに導通状態で接合されると共に、他方の面がグランド電位の外部グランド部材に導通されるプリント配線板用補強部材であって、金属基材層と、該金属基材層の少なくとも一方の面に拡散層によって接合されたニッケル層とを備えている。

　上記の構成によれば、プリント配線板用補強部材のニッケル層が拡散層によって強固に接合されているため、プリント配線板用補強部材は、メッキによりニッケル層を形成した場合よりも、金属基材層に対するニッケル層の密着性が優れている。そのため、プリント配線板用補強部材の製造時や取扱い時において、プリント配線板用補強部材に大きな外力が付与された場合などにおいても、ニッケル層が剥離し難い。この結果、プリント配線板用補強部材がプリント配線板に備えられた場合におけるグランド効果及び補強の機能を長期に亘って高い信頼性で維持することができる。

　本発明のプリント配線板用補強部材は、前記拡散層の厚みが、４．５μｍ以下であってもよい。また、本発明のプリント配線板用補強部材は、前記拡散層の厚みｔDと、前記拡散層の中心位置からニッケル層の表層面までの距離ｔNiとの関係が、（ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝≦０．８６であってもよい。

　上記の構成によれば、ニッケル層がメッキにより金属基材層に形成された場合以上の接合強度を確保するとともに、プリント配線板用補強部材に大きな外力が付与された場合などでも、ニッケル層が剥離し難いプリント配線板用補強部材を製造することができる。

　本発明のプリント配線板用補強部材における前記金属基材層は、ステンレス製、アルミニウム製及びアルミニウム合金製の何れであってもよい。

　上記の構成によれば、プリント配線板用補強部材の強度を高い状態に維持しながら、プリント配線板用補強部材の厚みを薄くすることができる。

　本発明のプリント配線板用補強部材は、前記金属基材層の一方の面に導電性接着層を備えていてもよい。

　上記の構成によれば、導電性接着層を備えることによって、プリント配線板のグランド用配線パターンに対してプリント配線板用補強部材を容易に導通状態で接合することができる。

　本発明は、プリント基板であって、グランド用配線パターンを少なくとも一方の面に備えたベース部材と、前記グランド用配線パターンに対向配置されており、少なくとも該グランド用配線パターン側とは反対側の金属基材層の表面に拡散層によって強固に接合されたニッケル層からなるプリント配線板用補強部材と、前記ベース部材の前記グランド用配線パターンと前記プリント配線板用補強部材とを導通状態で接合する導電性接着層と、前記ベース部材の他方の面における該プリント配線板用補強部材に対応する位置に配置された電子部品とを有している。

　上記の構成によれば、プリント基板が繰り返して湾曲された場合でも、プリント配線板用補強部材が接合された部位においては、湾曲し難い状態になるため、プリント配線板用補強部材に対応する位置に配置された電子部品がプリント基板から脱落する等の不具合が防止される。また、プリント配線板用補強部材は、少なくともグランド用配線パターン側とは反対側の金属基材層の表面にニッケル層が形成されていることによって、金属基材層の種類に拘わらず、ニッケル層が形成された表面側において高い耐熱性及び耐湿性が実現されている。これにより、プリント配線板用補強部材は、ニッケル層が形成された表面側が高湿度の環境に曝されていても、抵抗値が高くなる劣化速度をニッケル層により低減することができる。この結果、グランド用配線パターンを導電性接着層及びプリント配線板用補強部材を介して外部のグランド電位に導通させるグランド効果を、ニッケル層によって高い状態に維持しつつ金属基材層の強度でプリント基板を補強することができる。

　また、プリント配線板用補強部材は、ニッケル層が拡散層によって強固に接合されているため、メッキによってニッケル層を形成した場合よりも、金属基材層に対するニッケル層の密着性が優れている。そのため、プリント配線板の製造時や取扱い時において、プリント配線板用補強部材に大きな外力が付与された場合などでも、ニッケル層が剥離し難くなり、プリント配線板が設計通りの仕様で作製されると共に維持される可能性が高くなる。この結果、上記の構成によれば、グランド効果及び補強の機能を長期に亘って高い信頼性で維持することができる。

　グランド効果及び補強の機能を長期に亘って高い信頼性で維持することができる。

プリント配線板及びプリント基板の製造過程を示す説明図である。 プリント基板が外部グランド部材に接続された状態を示す説明図である。 プリント基板が外部グランド部材に接続された状態を示す説明図である。 ニッケル層の表面状態を示す説明図である。 ニッケル層の表面状態を示す説明図である。 金属基材層及びニッケル層間における拡散層の説明図である。 金属基材層及びニッケル層間における界面の説明図である。 導電性接着層の剥離強度を示すグラフである。 プリント配線板用補強部材の接続抵抗を示すグラフである。 プリント配線板用補強部材の接触抵抗を示すグラフである。 金属基材層及びニッケル層間における拡散層の説明図である。 引張試験を示す説明図である。 引張試験の破断端部の状態を示す説明図である。 補強部材とベース層との間の電気抵抗値の測定方法を示す説明図である。

　以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（プリント配線板１）
　図１に示すように、プリント配線板１は、プリント配線板本体１１０と、プリント配線板本体１１０の一方面に接合されたプリント配線板用補強部材１３５（以下、補強部材１３５と称する。）とを有している。プリント配線板本体１１０は、グランド用配線パターン１１５を有しており、グランド用配線パターン１１５は、補強部材１３５の導電性接着層１３０が接着される。プリント配線板１は、補強部材１３５の接合部位に対応されたプリント配線板本体１１０の他方面の実装部位に電子部品１５０が設けられることによって、プリント基板１０とされるようになっている。

　プリント基板１０は、補強部材１３５がプリント配線板本体１１０との接合部位を補強することによって、電子部品１５０の実装部位を補強している。また、図２に示すように、プリント基板１０は、補強部材１３５がグランド電位の外部グランド部材１５１に接続されることによって、グランド用配線パターン１１５が補強部材１３５を介して外部グランド部材１５１に接地される。外部グランド部材１５１とは、例えば、電子機器の筐体等である。これにより、プリント基板１０が電子機器に組み込まれたときに、グランド用配線パターン１１５が補強部材１３５を介して外部グランド部材１５１に導通されるため、高いグランド効果を得ることができる。

（プリント配線板１：プリント配線板本体１１０）
　図１に示すように、プリント配線板本体１１０は、信号用配線パターンやグランド用配線パターン１１５等の複数の配線パターンが形成されたベース部材１１２と、ベース部材１１２上に設けられた接着剤層１１３と、接着剤層１１３に接着された絶縁フィルム１１１とを有している。

　信号用配線パターンやグランド用配線パターン１１５は、ベース部材１１２の上面に形成されている。これらの配線パターンは、導電性材料をエッチング処理することにより形成される。また、そのうち、グランド用配線パターン１１５は、グランド電位を保ったパターンのことを指す。

　接着剤層１１３は、信号用配線パターンやグランド用配線パターン１１５と絶縁フィルム１１１との間に介在する接着剤であり、絶縁性を保つと共に、絶縁フィルム１１１をベース部材１１２に接着させる役割を有する。尚、接着剤層１１３の厚みは、１０μｍ～４０μｍであるが、特に限定される必要はなく適宜設定可能である。

　ベース部材１１２と絶縁フィルム１１１は、いずれもエンジニアリングプラスチックからなる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、架橋ポリエチレン、ポリエステル、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイドなどの樹脂が挙げられる。あまり耐熱性を要求されない場合は、安価なポリエステルフィルムが好ましく、難燃性が要求される場合においては、ポリフェニレンサルファイドフィルム、さらに耐熱性が要求される場合にはポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ガラスエポキシフィルムが好ましい。尚、ベース部材１１２の厚みは、１０μｍ～４０μｍであり、絶縁フィルム１１１の厚みは、１０μｍ～３０μｍであるが、特に限定される必要はなく適宜設定可能である。

　また、上記の絶縁フィルム１１１および接着剤層１１３には、金型などによって、穴部１６０が形成されている。穴部１６０は、複数の信号用配線パターンやグランド用配線パターンの中から選択された配線パターンの一部領域を露出させるものである。本実施形態の場合、グランド用配線パターン１１５の一部領域が、外部に露出するように、絶縁フィルム１１１および接着剤層１１３における積層方向に穴部１６０が形成されている。尚、穴部１６０は、隣接する他の配線パターンを露出させないように適宜穴径が設定されている。

　尚、フレキシブルプリント配線板本体１１０は、電磁波をシールドするフィルムを絶縁フィルム１１１の上面に備えていてもよい。このフィルムは、導電材と、この導電材に接触状態に接着された導電層と、導電層上に設けられた絶縁層とを有している。なお、このフィルムは、導電材及び導電層として導電性接着剤を用いることができる。

（プリント配線板用補強部材１３５）
　補強部材１３５は、薄板状に形成されており、グランド用配線パターン１１５に接合される接合面（下面）と、グランド電位の外部グランドに電気的に接続される開放面（上面）と、接合面及び開放面に挟まれた側面とを有している。補強部材１３５は、接合面（下面）を構成する金属基材層１３５ａと、開放面（上面）を構成するニッケル層１３５ｂとを有している。補強部材１３５は、フレキシブルプリント配線板１におけるグランド用配線パターン１１５に対向配置され、対向する一方面（接合面）がグランド用配線パターン１１５に導通状態で接合されると共に、他方面（開放面）がグランド電位の図示しない外部グランド部材に導通状態で接合されるようになっている。

　尚、『導通状態で接合』は、直接的に接触や当接することにより接合された状態を含むと共に、導電性接着層１３０等を介して間接的に接合された状態を含む。また、ニッケル層１３５ｂは、補強部材１３５の開放面及び接合面に形成されていてもよいし、接合面、開放面及び側面からなる補強部材１３５の全面に形成されていてもよい。詳細は後述する。

（プリント配線板用補強部材１３５：金属基材層１３５ａ）
　金属基材層１３５ａは、プリント配線板１の接合部位（電子部品１５０の実装部位）を補強するように、ステンレス鋼により形成されている。これにより、金属基材層１３５ａは、補強部材１３５の強度を高い状態に維持しながら、補強部材１３５の厚みを薄くすることを可能にしている。

　尚、金属基材層１３５ａは、ステンレス鋼であることが耐食性や強度等の点で好ましいが、これに限定されるものではなく、その他の種類の金属であってもよい。例えば、金属基材層１３５ａは、アルミニウム、ニッケル、銅、銀、錫、金、パラジウム、クロム、チタン、亜鉛、及び、これらの材料の何れか、または２つ以上を含む合金により形成されていてもよい。

　金属基材層１３５ａの厚みの下限値は、０．０５ｍｍであることが好ましく、０．１ｍｍであることがさらに好ましい。また、金属基材層１３５ａの厚みの上限値は、１．０ｍｍであることが好ましく、０．３ｍｍであることがさらに好ましい。尚、厚みは特に限定される必要はなく適宜設定可能である。

（プリント配線板用補強部材１３５：ニッケル層１３５ｂ）
　ニッケル層１３５ｂは、グランド用配線パターン１１５に接合される側とは反対側の金属基材層１３５ａの表面に接合されている。これにより、ニッケル層１３５ｂは、補強部材１３５を介してグランド用配線パターン１１５を外部のグランド電位に導通させ、グランド効果を高い状態に維持可能にしている。

　ニッケル層１３５ｂの厚みは、１μｍ以上、４μｍ以下に設定されている。これにより、所望の耐熱性及び耐湿性を実現しながら、ニッケルの材料コストを低減できると共に、補強部材１３５を所望のサイズに加工するための打抜き加工時や切断加工時の歩留まりを高めることができる。尚、ニッケル層１３５ｂの厚みの下限値は、補強部材１３５の耐食性、耐湿性及び耐熱性を十分に確保するために、１μｍであることが好ましく、２μｍであることがさらに好ましい。また、ニッケル層１３５ｂの厚みの上限値は、コストを考慮すると、４μｍであることが好ましく、３μｍであることがさらに好ましい。

　ニッケル層１３５ｂは、金属基材層１３５ａの表面に拡散層によって強固に接合されている。ここで、拡散接合は、ニッケル層１３５ｂのニッケル原子と金属基材層１３５ａの金属原子とを相互に拡散させ、ニッケル原子と金属原子とが濃度勾配を持ちながら混ざり合った拡散層を形成し、この拡散層によりニッケル層１３５ｂと金属基材層１３５ａとを渾然一体化させた金属結合による接合である。これにより、メッキにより金属基材層１３５ａの表面にニッケル層１３５ｂを析出させて化学的に接合させた場合よりも、金属基材層１３５ａに対するニッケル層１３５ｂの密着性（接合強度）が優れている。そのため、プリント配線板１の製造時や取扱い時などにおいて、補強部材１３５に大きな外力が付与された場合でも、ニッケル層１３５ｂが剥離し難くなり、プリント配線板１が設計通りの仕様で作製されると共に、性能が維持される可能性が高くなる。この結果、プリント配線板１は、グランド効果及び補強の機能を長期に亘って高い信頼性を維持できるようになっている。

　拡散接合により形成された拡散層の厚みは、４．５μｍ以下に設定される。これは、ニッケル層１３５ｂがメッキにより金属基材層に形成された場合以上の接合強度を確保するとともに、プリント配線板用補強部材に大きな外力が付与された場合などでも、ニッケル層が剥離し難いプリント配線板用補強部材を製造することができるからである。尚、拡散層の厚みの上限値は、４．５μｍであることが好ましく、４．２μｍであることがより好ましい。

　また、拡散層の厚みｔDと、拡散層の中心位置からニッケル層の表層面までの距離ｔNiとの関係が、（ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝≦０．８６に設定される。この場合は、ニッケル層１３５ｂがメッキにより金属基材層１３５ａに形成された場合以上の接合強度を確保するとともに、プリント配線板用補強部材に大きな外力が付与された場合でも、ニッケル層が剥離し難いプリント配線板用補強部材を製造することができるからである。尚、拡散層の厚みｔDと距離ｔNiとの関係について、拡散層比率の上限値が０．８６であることが好ましく、上限値が０．８０であることがより好ましく、上限値が０．７５であることが更に好ましい。

　ニッケル層１３５ｂは、優れた導電性と湾曲部のフレキシビリティーを担保するためには純ニッケルが好ましいが、ニッケル合金であっても本発明の効果を棄損する事は無い。無電解メッキなどではニッケルとリンからなる高硬度かつ緻密な非晶質メッキ層が形成されるため、純ニッケルメッキに比べて高い耐湿性と高い表面硬度が得られるが、湾曲部などでは表面の割れが問題となるためメッキ層を厚くすることが出来ない。これに対して拡散接合したニッケル層は、圧延によって金属基材層を所定の厚さで完全に覆うため耐食性に優れ、且つ高純度のニッケル層を接合することで優れた導電性が得られる。

　また、ニッケルメッキしたプリント配線板用補強部材（Ｎｉメッキ）と拡散層を備えたプリント配線板用補強部材（Ｎｉ／ＳＵＳ／Ｎｉ）とにおいて、板厚（ｍｍ）に対するヤング率（ＧＰａ）の関係を求めたところ、表１の測定結果が得られた。尚、板厚（ｍｍ）に対するヤング率（ＧＰａ）は、片持ち共振法（ＪＩＳ　Ｚ　２２８０）で求めた共振周波数に基づいて算出した縦弾性係数（ヤング率）である。ここで、ＪＩＳ　Ｚ　２２８０により縦弾性係数（ヤング率）を求めた理由は、本来は横振動法でヤング率（ＧＰａ）を測定すべきであるが、プリント配線板用補強部材のサンプルが薄いと、サンプルの撓みが生じると共に、測定中にサンプルが踊ることにより横振動法では測定できないため、片持ち状態でサンプルを振動させることにより共振周波数を求めることが必要になったからである。

　表１において、プリント配線板用補強部材（Ｎｉメッキ）は、板厚が０．０５ｍｍのときにヤング率が２２９．９ＧＰａ、板厚が０．１０ｍｍのときにヤング率が２２９．９ＧＰａである。これに対し、プリント配線板用補強部材（Ｎｉ／ＳＵＳ／Ｎｉ）は、板厚が０．０５ｍｍのときにヤング率が１９３．６ＧＰａ、板厚が０．１０ｍｍのときにヤング率が１９０．７ＧＰａである。この結果、プリント配線板用補強部材（Ｎｉ／ＳＵＳ／Ｎｉ）は、ニッケル層が結晶質であるため、プリント配線板用補強部材（Ｎｉメッキ）の非晶質メッキ層に比べてヤング率が低く、フレキシブルプリント配線に貼着した時などは容易に湾曲する性質を有する。

　本実施形態においては、金属基材層１３５ａの一方面にニッケル層１３５ｂが拡散接合された場合について説明しているが、これに限定されるものではない。即ち、図３に示すように、金属基材層１３５ａの一方の面及び他方の面にニッケル層１３５ｂ・１３５ｃが拡散接合されていてもよい。金属基材層１３５ａの両面にニッケル層１３５ｂ・１３５ｃが形成された場合は、導電性接着層１３０を接着する際に、金属基材層１３５ａの上下を考慮する必要がなくなるため、作業性を向上させることができる。

　また、ニッケル層１３５ｂ・１３５ｃは、表面状態が同一であってもよいし、接触対象の材質等に応じて異なっていてもよい。ニッケル層１３５ｂ・１３５ｃの表面は、後述する圧延ロールの表面を加工することにより、任意の凹凸形状や深さを有する表面とすることができる。これにより、例えば、一方のニッケル層１３５ｂについては、接触対象の外部グランド部材１５１の材質や形状等に好適な表面状態とし、ニッケル層１３５ｃについては、接触対象となる導電性接着層１３０の材質等に好適な表面状態にすることができる。

　ニッケル層１３５ｂ・１３５ｃの表面状態を詳細に説明すると、図４Ａに示すように、後述する圧延ロールのロール表面を加工することによって、標準粗さタイプと、標準粗さより大きな粗さのダルタイプと、標準粗さよりも小さな粗さのブライトタイプとの３種類等の複数種類の粗さから適宜に選択することができる。

　尚、図４Ａは、走査型顕微鏡を用いてニッケル層の表面を倍率３０００倍で観察した時の表面状態を示す図である。即ち、基材（ＳＵＳ３０４Ｈ）に２μｍの層厚でニッケルメッキを施した“Ｎｉメッキ－ＳＵＳ”と、基材（ＳＵＳ３０１－３／４Ｈ）に２μｍの層厚でニッケル箔を標準粗さの圧延ロールで拡散接合した“クラッドＮｉ－ＳＵＳ”と、基材（ＳＵＳ３０４）に２μｍの層厚でニッケル箔をダル粗さの圧延ロールで拡散接合した“Ｎｉ－ＳＵＳダル”ダル粗さタイプと、基材（ＳＵＳ３０４）に２μｍの層厚でニッケル箔をブライト粗さの圧延ロールで拡散接合した“Ｎｉ－ＳＵＳブライト”との表面状態を示している。このように、拡散接合によりニッケル層１３５ｂ・１３５ｃを形成した場合は、圧延ロールにより所望の表面状態とすることができる。

　図４Ｂは、図中の（Ａ）と（Ｂ）を１８０°密着曲げ変形した時における曲げ頭頂部を走査電子顕微鏡で観察した結果を示す図である。“Ｎｉメッキ－ＳＵＳ”ではメッキ表面に無数の割れが観察されるのに対して、ニッケル層を拡散接合した“クラッドＮｉ－ＳＵＳ”では割れは全く観察されず、ニッケル層は金属基材層の変形に追従して変形している。またニッケル元素のＥＤＳ分析結果からニッケル層が破れることなく基材表面を覆っており、これによって、湾曲部などでも優れた導電性と耐食性を担保出来ることを確認した。

　図５及び図６は、図４Ｂ中の（Ａ）と（Ｂ）の断面について、金属基材層とニッケル層を元素マッピングした結果の図である。“Ｎｉメッキ－ＳＵＳ”ではニッケル層とステンレス層の界面には両層からのシグナルの干渉は認められるが、相互に原子が拡散した領域は観察されない。これに対してニッケル層を拡散接合した“クラッドＮｉ－ＳＵＳ”では、明瞭な拡散層が形成されており、この層の存在が金属基材層とニッケル層の密着性を高めている。

　補強部材１３５の製造方法は特に限定されないが、例えば金属基材がステンレスの場合、以下の圧延法により製造することができる。圧延法で製造する場合は、予め金属基材となるステンレスのスラブの両面に所定の厚さのＮｉ板を貼り合わせて周囲を溶接し、その界面が真空状態になるように真空引きした組み立てスラブを、１１００℃以上に加熱した後熱間圧延によって２．０ｍｍ以下とした熱延鋼帯を使用する。該熱延鋼帯を焼鈍酸洗後、冷間圧延によって所定の中間厚にした後、再度９００℃以上で光輝焼鈍を行って更に冷間圧延を行って所定の厚さに仕上げる。Ｎｉ／ＳＵＳ／Ｎｉの３層構造を有する熱延鋼帯の製造法に関してはとくに限定するものでは無いが、Ｎｉ，ＳＵＳ，Ｎｉのコイルを重ね圧延した後に拡散焼鈍する方法でも構わない。

（プリント配線板用補強部材１３５：導電性接着層１３０）
　上記のように構成された補強部材１３５は、導電性接着層１３０を備えていてもよい。導電性接着層１３０は、金属基材１３５ａの下面側に配置されている。具体的には、導電性接着層１３０が金属基材１３５ａの下面に積層されている。これにより、補強部材１３５は、導電性接着層１３０を備えることによって、補強部材１３５をフレキシブルプリント配線板本体１１０に取り付ける際に、補強部材１３５に導電性接着層１３０を取り付ける工程を省略することができるため、フレキシブルプリント配線板１のグランド用配線パターン１１５に対して容易に導通状態で接合することが可能になっている。

　導電性接着層１３０は、等方導電性および異方導電性の何れかの接着剤により形成されている。等方導電性接着剤は、従来のはんだと同様の電気的性質を有している。従って、等方導電性接着剤で導電性接着層１３０が形成されている場合には、厚み方向および幅方向、長手方向からなる三次元の全方向に電気的な導電状態を確保することができる。一方、異方導電性接着剤で導電性接着層１３０が形成されている場合には、厚み方向からなる二次元の方向にだけ電気的な導電状態を確保することができる。尚、導電性接着層１３０は、軟磁性材料を主成分とする導電性粒子と接着剤とを混合した導電性接着剤により形成されていてもよい。

　導電性接着層１３０に含まれる接着剤は、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、熱可塑性エラストマ系樹脂、ゴム系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂などが挙げられる。尚、接着剤は、上記樹脂の単体でも混合体でもよい。また、接着剤は、粘着性付与剤をさらに含んでいてもよい。粘着性付与剤としては、脂肪酸炭化水素樹脂、Ｃ５／Ｃ９混合樹脂、ロジン、ロジン誘導体、テルペン樹脂、芳香族系炭化水素樹脂、熱反応性樹脂などが挙げられる。

　尚、本実施形態においては、導電性接着層１３０が金属基材層１３５ａに積層されているが、これに限定されることはない。即ち、導電性接着層１３０は、ニッケル層１３５ｃを介して積層されていてもよい。また、補強部材１３５は、導電性接着層１３０を必要に応じて備えていればよい。即ち、補強部材１３５は、金属基材１３５ａとニッケル層１３５ｂとを有した構成にされていてもよいし、金属基材１３５ａとニッケル層１３５ｂと導電性接着層１３０とを有した構成にされていてもよい。

（プリント基板１０の製造方法：補強部材１３５の製造）
　先ず、金属基材層１３５ａとなるステンレス等からなる所定厚み及び所定幅の金属薄板が準備される。また、ニッケル層１３５ｂとなるニッケルからなる所定厚み及び所定幅のニッケル薄板が準備される。この後、金属薄板とニッケル薄板とが密着され、真空や不活性ガス等の雰囲気中において加熱及び加圧される。

　加熱温度はステンレス及びニッケルの融点以下の温度条件とされ、加圧力は塑性変形を生じない程度とされる。この結果、金属基材層１３５ａにニッケル層１３５ｂが拡散接合された補強部材１３５の集合体が形成される。この後、補強部材１３５の集合体の下方面に未硬化の導電性接着層１３０が貼着またはコーティングされる。これにより、導電性接着層１３０を備えた補強部材１３５の集合体が形成される。

　次に、補強部材１３５の集合体からなる一枚板が縦方向及び横方向にそれぞれ所定の寸法で切断加工されたり、或いは、打抜き加工されることによって、複数個の補強部材１３５が作製される。この際、金属基材層１３５ａとニッケル層１３５ｂとが拡散接合による拡散層により接合されていることによって、金属基材層１３５ａからニッケル層１３５ｂが剥離する等の不具合が発生し難い。これにより、切断加工や打抜き加工のサイクルタイムを短くしても、高い歩留りを維持することが可能になっている。

　尚、図３に示すように、金属基材層１３５ａの両面にニッケル層１３５ｂ・１３５ｃが拡散接合され、ニッケル層１３５ｃの表面状態が導電性接着層１３０の密着性を高くする形状に設定されていた場合は、導電性接着層１３０がニッケル層１３５ｃから剥離する等の不具合も発生し難くすることができる。

（プリント基板１０の製造方法：補強部材１３５の取り付け）
　次に、図１に示すように、導電性接着層１３０が穴部１６０に対向するように、補強部材１３５がプリント配線板本体１１０上に配置される。そして、第１温度（例えば１２０℃）の２枚の加熱板を用いて補強部材１３５とプリント配線板本体１１０とを上下方向から挟み込み、第１圧力（０．５ＭＰａ）で第１時間（例えば５秒間）押圧する。これにより、補強部材１３５がプリント配線板本体１１０に仮止めされる。

　次に、２枚の加熱板が仮止め時よりも高温の第２温度（１７０℃）に加熱される。そして、第２温度の加熱板を用いて補強部材１３５とプリント配線板本体１１０とを上下方向から挟んで第２圧力（３ＭＰａ）で第２時間（例えば３０分）加圧する。これにより、穴部１６０内に導電性接着層１３０を充填させた状態で、補強部材１３５をプリント配線板本体１１０に固定的に取り付けることができる。

　補強部材１３５をプリント配線板本体１１０に取り付ける際に熱処理を施すため、補強部材１３５がステンレスの場合、補強部材１３５の表面に強固な酸化皮膜が形成されて電気抵抗が高くなる。しかしながら、本実施形態では、補強部材１３５の金属基材層１３５ａの表面にニッケル層１３５ｂが形成されているため、プリント配線板１の製造工程における熱処理を原因とした酸化皮膜の形成を防止することができる。

　以上の詳細な説明では、本発明をより容易に理解できるように、特徴的部分を中心に説明したが、本発明は、以上の詳細な説明に記載する実施形態に限定されず、その他の実施形態にも適用することができる。また、本明細書において用いた用語及び語法は、本発明を的確に説明するために用いたものであり、本発明の解釈を制限するために用いたものではない。また、当業者であれば、本明細書に記載された発明の概念から、本発明の概念に含まれる他の構成、システム、方法等を推考することは容易であると思われる。従って、請求の範囲の記載は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で均等な構成を含むものであるとみなされるべきである。また、本発明の目的及び本発明の効果を充分に理解するために、すでに開示されている文献等を充分に参酌することが望まれる。

　例えば、本実施形態におけるプリント配線板１は、絶縁フィルム１１１上にフィルムを備えていてもよい。フィルムは、絶縁フィルム１１１上に設けられた導電材と、この導電材に接触状態に接着された導電層と、導電層上に設けられた絶縁層とを有している。フィルムは、導電層を有することによって、電磁波をシールドする機能を備えている。

　拡散接合によりニッケル層を形成した補強部材（プリント配線板用補強部材）と、メッキによりニッケル層を形成した補強部材（プリント配線板用補強部材）との曲げ加工性、界面密着性及び接触抵抗値を比較するため、下記の方法により試験片を作製した。

（拡散接合による補強部材の作製）
　純Ｎｉ層厚さｔNi及び拡散層厚さＴDが表２に示す値となるように、厚さ１５０ｍｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４）に厚さ１ｍｍのニッケル板をクラッド圧延することで、拡散層を有する補強部材を作製した。

　具体的には、１．６μｍの純Ｎｉ層厚さｔNi及び１．６μｍの拡散層厚さＴDの補強部材を実施例１とし、１．１μｍの純Ｎｉ層厚さｔNi及び１．８μｍの拡散層厚さＴDの補強部材を実施例２とし、２．２μｍの純Ｎｉ層厚さｔNi及び２．２μｍの拡散層厚さＴDの補強部材を実施例３とし、１．２μｍの純Ｎｉ層厚さｔNi及び１．１μｍの拡散層厚さＴDの補強部材を実施例４とし、１．７μｍの純Ｎｉ層厚さｔNi及び３．２μｍの拡散層厚さＴDの補強部材を実施例５とし、０．９μｍの純Ｎｉ層厚さｔNi及び３．０μｍの拡散層厚さＴDの補強部材を実施例６とし、０．７μｍの純Ｎｉ層厚さｔNi及び４．２μｍの拡散層厚さＴDの補強部材を実施例７とし、０．４μｍの純Ｎｉ層厚さｔNi及び５．０μｍの拡散層厚さＴDの補強部材を実施例８として作成した。

（メッキによる補強部材の作製）
　ニッケルメッキ層の厚さが表２に示す値となるように、ステンレス板（ＳＵＳ３０４）に対して、スルファミン酸ニッケル浴を使用してメッキ処理を行うことで、ニッケルメッキ層を有する補強部材を作製した。具体的には、２．１μｍの純Ｎｉ層厚さｔNiの補強部材を比較例１とし、３．５μｍの純Ｎｉ層厚さｔNiの補強部材を比較例２とし、１．９μｍの純Ｎｉ層厚さｔNiの補強部材を比較例３とし、２．４μｍの純Ｎｉ層厚さｔNiの補強部材を比較例４として作成した。

（曲げ加工性）
　拡散接合によりニッケル層を形成した補強部材と、メッキによりニッケル層を形成した補強部材との曲げ加工性を比較することによって、接合強度の比較結果とした。その理由は、図５に示したように、ニッケル層を金属基材に拡散接合した場合は両層が拡散層を介して強固に結合して界面が存在せず、金属基材とニッケル層との間で剥離が生じないためである。そこで、金属基材層とニッケル層を同時に塑性変形させ、両層の変形状態を観察することで接合強度の良否を判定した。具体的には、以下の試験方法により評価を行った。

（曲げ加工性：試験方法）
　実施例１～８及び比較例１～４の補強部材について、長さ：５０ｍｍ、幅：２０ｍｍのサンプルをそれぞれ採取し、長手方向に圧縮してＵ字形に曲げた後、内面側が密着するまで１８０°曲げた。尚、実施例１～８については、金属基材の圧延方向をサンプルの長さ方向とした。その後、走査電子顕微鏡で曲げ部の頭頂部の破壊状態およびニッケル層の界面剥離の有無を観察することによりニッケル層の状態を測定した。尚、測定結果は、図４Ｂの（Ａ）のように界面剥離が有れば『×』とし、図４Ｂの（Ｂ）のように界面剥離が無ければ『○』とした。

（界面密着性）
　次に、実施例１～８及び比較例１～４の補強部材について、界面密着性をそれぞれ評価した。具体的には、図１１Ａに示すように、それぞれの補強部材をＪＩＳ　１３－Ｂ試験片に加工し、引張試験機（インストロン社製、５５６９Ａ）で引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件で引張試験を行い、試験片が破断するまで引張った。破断した試験片の破断部近辺の表面をＥＤＳ（energy dispersive X-ray spectrometer）で観察し、界面密着性を評価した。尚、図１１Ｂに示すように、評価結果は、基材であるＦｅが検出されなかった場合を『○』、若干検出された場合を『△』、明瞭に検出された場合を『×』とした。

（接触抵抗値）
　次に、実施例１～８及び比較例１～４の補強部材について、接触抵抗値（ＭΩ）をそれぞれ測定した。具体的には、株式会社山崎精機研究所社製「荷重変動式接触抵抗測定器」を用いて、荷重を０．５Ｎに固定し、図１２で示すように補強部材とベース層との間の電気抵抗値の測定を行った。

（曲げ加工性、界面密着性、接触抵抗値：試験結果）
　表２に示すように、曲げ加工性について、実施例１～７が『○』、実施例８及び比較例１～４が『×』であった。界面密着性について、実施例１～３が『△』、実施例４～８が『○』、比較例１～４が『×』であった。接触抵抗値について、実施例１が５．９ｍΩ、実施例２が６．１ｍΩ、実施例３が５．６ｍΩ、実施例４が６ｍΩ、実施例５が５．６ｍΩ、実施例６が６ｍΩ、実施例７が５．８ｍΩ、実施例８が６．７ｍΩ、比較例１が７．１ｍΩ、比較例２が７．２ｍΩ、比較例３が７．２ｍΩ、比較例４が６．９ｍΩであった。

　これにより、実施例１～３の界面密着性が『△』及び実施例４～８の界面密着性が『○』であるのに対し、比較例１～４の界面密着性が『×』であることから、拡散接合された補強部材（実施例１～７）は、メッキ接合された補強部材（比較例１～４）に対して界面密着性が優れていることが明らかになった。尚、試験片を作成することが技術的や時間的、経済的に困難であったことから、拡散層の厚みが１．６μｍ～５μｍ（拡散層比率が０．３３～０．８６）の範囲外となる補強部材を作成することができなかったが、この範囲外の補強部材においても同一の試験結果を得ることは試験結果に基づいて容易に推測できる。

　さらに、実施例１～３の界面密着性が『△』であるのに対し、実施例４～８の界面密着性が『○』であることから、拡散接合された補強部材（実施例１～７）の中でも、実施例４～８の界面密着性が優れていることが明らかになった。これにより、拡散層の厚みが２．２μｍ～５μｍ（拡散層比率が０．４８～０．８６）である補強部材が良好な界面密着性を得る点で、より好ましいことが明らかになった。

　また、接触抵抗値について、実施例１～８が５．６ｍΩ～６．７ｍΩの範囲を示し、比較例１～４が６．９ｍΩ～７．２ｍΩを示すことから、拡散接合された補強部材（実施例１～７）は、メッキ接合された補強部材（比較例１～４）に対して接触抵抗値が小さいことが明らかになった。尚、試験片を作成することが技術的や時間的、経済的に困難であったことから、拡散層の厚みが１．６μｍ～５μｍ（拡散層比率が０．３３～０．８６）の範囲外となる補強部材を作成することができなかったが、この範囲外の補強部材においても同一の試験結果を得ることは試験結果に基づいて容易に推測できる。

　また、実施例１～７の曲げ加工性が『○』、実施例８及び比較例１～４の曲げ加工性が『×』であることから、曲げ加工性及び界面密着性の点においては、拡散層の厚みが１．６μｍ～４．２μｍ（拡散層比率が０．３３～０．７５）である補強部材が良好な界面密着性を得る点で好ましいことが明らかになった。尚、試験片を作成することが技術的や時間的、経済的に困難であったことから、拡散層の厚みが１．６μｍ（拡散層比率が０．３３）未満となる補強部材を作成することができなかったが、この数値未満の補強部材においても同一の試験結果を得ることは試験結果に基づいて容易に推測できる。

　以上の三種類の試験結果から、拡散接合された補強部材は、ニッケルメッキされた補強部材よりも、密着曲げ時の耐表面割れ性、界面密着性及び接触抵抗値が優れていることから、グランド効果及び補強の機能を長期に亘って高い信頼性で維持することができる。

　具体的には、図１０に示す層構成より、拡散接合された補強部材における拡散層の厚みｔDは、４．５μｍ以下（拡散層比率（ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝≦０．８６）であることが好ましい。また、拡散層比率（ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝で表現すると、拡散接合された補強部材における前記拡散層の厚みｔDと、拡散層の中心位置からニッケル層の表層面までの距離ｔNiとの関係（拡散層比率）は、（ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝≦０．８６であることが好ましい。

　さらに、拡散層の厚みｔDが２．２μｍ～４．２μｍ（拡散層比率が０．４８～０．７５）である補強部材は、より良好な界面密着性を得る点で、より好ましい。また、拡散層比率（ｔD／２）／ｔNiで表現すると、０．４８≦（ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝≦０．８６である補強部材は、より良好な界面密着性を得る点で、より好ましい。

　さらに、拡散層の厚みｔDが４．２μｍ以下である補強部材は、界面密着性及び接触抵抗値に加えて、良好な曲げ加工性を得る点で、より一層好ましい。即ち、拡散層の厚みｔDが２．２μｍ～４．２μｍとなる補強部材は、良好な界面密着性、接触抵抗値及び界面密着性を得る点で、より一層好ましい。また、拡散層比率（ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝で表現すると、（ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝≦０．７５である補強部材は、界面密着性及び接触抵抗値に加えて、良好な曲げ加工性を得る点で、より一層好ましい。即ち、０．４８≦（ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝≦０．７５である補強部材は、良好な界面密着性、接触抵抗値及び界面密着性を得る点で、より一層好ましい。

（導電性接着層１３０の接合力）
　各種の金属基材層やニッケル層に導電性接着層１３０を接合した各種のサンプルを作製した。そして、環境試験（温度：８５度、湿度：８５％）における剥離強度を、初期時、２５０時間経過時、５００時間経過時、７５０時間経過時、及び１０５０時間経過時について測定した。尚、接合力の測定は、ＪＩＳ　Ｃ　６４７１（１９９５年）の機械的性能試験・銅箔の引きはがし強さ・方法Ａ（９０°方向引き剥がし）準拠で行った。測定結果を図７に示す。測定結果から、ニッケル層１３５ｃの表面状態（標準粗さタイプ、ダルタイプ、ブライトタイプ）により導電性接着層１３０に対する接合力が異なることが判明した。

（導電性接着層１３０を備えた補強部材１３５の接続抵抗）
　各種の金属基材層やニッケル層に導電性接着層１３０を接合した各種のサンプルを作製した。そして、補強部材１３５とグランド用配線パターン１１５との接続抵抗を、初期時、リフロー後、環境試験（温度：８５度、湿度：８５％）の２５０時間経過時について測定した。具体的には、株式会社山崎精機研究所社製「荷重変動式接触抵抗測定器」を用いて、荷重を０．５Ｎに固定し、図１２で示すように、補強部材１３５とベース層１１７との間の電気抵抗値の測定を行った。測定結果を図８に示す。

（導電性接着層１３０を備えた補強部材１３５の接触抵抗）
　各種の金属基材層やニッケル層に導電性接着層１３０を接合した各種のサンプルを作製した。そして、補強部材１３５のニッケル層１３５ｂにおける接触抵抗を、初期時、リフロー後、環境試験（温度：８５度、湿度：８５％）の２５０時間経過時、５００時間経過時、７５０時間経過時について測定した。尚、接触抵抗の測定には、株式会社山崎精機研究所社製「荷重変動式接触抵抗測定器」を用いて、荷重を０．５Ｎに固定し、補強部材の両面の表面電気抵抗値の測定を行った。測定結果を図９に示す。

　本国際出願は、２０１５年６月２日に出願された日本国特許出願である特願２０１５－１１２２９６号に基づく優先権を主張するものであり、当該日本国特許出願である特願２０１５－１１２２９６号の全内容は、本国際出願に援用される。

　本発明の特定の実施の形態についての上記説明は、例示を目的として提示したものである。それらは、網羅的であったり、記載した形態そのままに本発明を制限したりすることを意図したものではない。数多くの変形や変更が、上記の記載内容に照らして可能であることは当業者に自明である。

１　プリント配線板
１０　プリント基板
１１０　プリント配線板本体
１１１　絶縁フィルム
１１２　ベース部材
１１３　接着剤層
１１５　グランド用配線パターン
１３０　導電性接着層
１３５　プリント配線板用補強部材
１３５ａ　金属基材層
１３５ｂ・１３５ｃ　ニッケル層
１６０　穴部
 

Claims (12)

1. 　グランド用配線パターンを備えたベース部材と、
   　前記グランド用配線パターンに導通状態で接合されたプリント配線板用補強部材とを有し、
   　前記プリント配線板用補強部材は、
   　金属基材層と、
   　少なくとも前記グランド用配線パターンに接合される側とは反対側の前記金属基材層の表面に拡散層によって接合されたニッケル層と、を備えたことを特徴とするプリント配線板。
2. 　前記拡散層の厚みが、４．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
3. 　前記拡散層の厚みｔDと、前記拡散層の中心位置からニッケル層の表層面までの距離ｔNiとの関係が、
   （ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝≦０．８６であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
4. 　前記拡散層の厚みが、４．５μｍ以下で、且つ、前記拡散層の厚みｔDと、前記拡散層の中心位置からニッケル層の表層面までの距離ｔNiとの関係が、
   （ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝≦０．８６であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
5. 　前記金属基材層は、ステンレス製、アルミニウム製及びアルミニウム合金製の何れかであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のプリント配線板。
6. 　プリント配線板におけるグランド用配線パターンに対向配置され、対向する一方の面が前記グランド用配線パターンに導通状態で接合されると共に、他方の面がグランド電位の外部グランド部材に導通されるプリント配線板用補強部材であって、
   　金属基材層と、
   　前記金属基材層の少なくとも前記他方の面に拡散層によって接合されたニッケル層とを備えたことを特徴とするプリント配線板用補強部材。
7. 　前記拡散層の厚みが、４．５μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載のプリント配線板用補強部材。
8. 　前記拡散層の厚みｔDと、前記拡散層の中心位置からニッケル層の表層面までの距離ｔNiとの関係が、
   　（ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝≦０．８６
   であることを特徴とする請求項６に記載のプリント配線板用補強部材。
9. 　前記拡散層の厚みが、４．５μｍ以下で、且つ、前記拡散層の厚みｔDと、前記拡散層の中心位置からニッケル層の表層面までの距離ｔNiとの関係が、
   （ｔD／２）／｛ｔNi＋（ｔD／２）｝≦０．８６
   であることを特徴とする請求項６に記載のプリント配線板用補強部材。
10. 　前記金属基材層は、ステンレス製、アルミニウム製及びアルミニウム合金製の何れかであることを特徴とする請求項６乃至９の何れか１項に記載のプリント配線板用補強部材。
11. 　前記金属基材層の一方の面側に設けられた導電性接着層を備えたことを特徴とする請求項６乃至１０の何れか１項に記載のプリント配線板用補強部材。
12. 　グランド用配線パターンを少なくとも一方面に備えたベース部材と、
    　前記グランド用配線パターンに対向配置されており、少なくとも前記グランド用配線パターン側とは反対側の金属基材層の表面に拡散層によって接合されたニッケル層が形成されたプリント配線板用補強部材と、
    　前記ベース部材の前記グランド用配線パターンと前記プリント配線板用補強部材とを導通状態で接合する導電性接着層と、
    　前記ベース部材の他方面における前記プリント配線板用補強部材に対応する位置に配置された電子部品とを有することを特徴とするプリント基板。

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