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公開番号2021068847
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210430
出願番号2019194648
出願日20191025
発明の名称回路基板及びその製造方法
出願人日鉄ケミカル&マテリアル株式会社
代理人個人,個人,個人,特許業務法人田治米国際特許事務所
主分類H05K 3/28 20060101AFI20210402BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】使用中の環境湿度の影響を極力排除することが可能で、絶縁樹脂層が初期の誘電特性を長期間にわたって維持できる回路基板を提供する。
【解決手段】回路基板101は、絶縁樹脂層10と、絶縁樹脂層10中に設けられているパターン形成された回路配線21と、絶縁樹脂層10の露出面の少なくとも一部分を覆い、該絶縁樹脂層10の吸湿を抑制するバリア膜50と、を備えている。バリア膜50は、水分透過率が低い材質で構成され、絶縁樹脂層10中への水分の侵入を防ぐ機能を有する膜であり、絶縁樹脂層10の露出面の少なくとも一部分を覆っていればよい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
絶縁樹脂層と、
前記絶縁樹脂層中に設けられている回路配線と、
前記絶縁樹脂層の露出面の少なくとも一部分を覆い、該絶縁樹脂層の吸湿を抑制するバリア膜と、
を備えた回路基板。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記回路基板が、フィルム状もしくは板状に形成されており、
前記バリア膜が、前記回路配線が延設されている方向に平行な方向の前記回路基板の側面において前記絶縁樹脂層の露出部分の少なくとも一部分もしくは露出部分の全体を覆うように設けられている請求項1に記載の回路基板。
【請求項3】
前記回路基板はさらに複数の端子部を有しており、
前記バリア膜が、任意の2つの端子部に挟まれた領域において、前記絶縁樹脂層の露出部分の少なくとも一部分もしくは露出部分の全体を覆うように設けられている請求項1に記載の回路基板。
【請求項4】
前記バリア膜がJIS K 7129に準拠した手法で得られる水蒸気透過度が、1g/m

・day以下の材料で形成されている請求項1に記載の回路基板。
【請求項5】
前記バリア膜の材質が金属である請求項4に記載の回路基板。
【請求項6】
前記バリア膜の材質が樹脂である請求項4に記載の回路基板。
【請求項7】
前記バリア膜の材質が、炭化珪素、酸化珪素、酸化炭化珪素、炭化窒素珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素、及び窒化酸化珪素からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項4に記載の回路基板。
【請求項8】
前記絶縁樹脂層が、非熱可塑性ポリイミドから構成される非熱可塑性ポリイミド層及び熱可塑性ポリイミドから構成される熱可塑性ポリイミド層を含んでおり、
前記非熱可塑性ポリイミド層を構成する非熱可塑性ポリイミドは、全モノマー成分から誘導される全モノマー残基のうち、ビフェニル骨格を有するモノマー残基を60mo1%以上含有するものであり、
前記熱可塑性ポリイミド層を構成する熱可塑性ポリイミドは、全モノマー成分から誘導される全モノマー残基のうち、ビフェニル骨格を有するモノマー残基を30mo1%以上含有するものである請求項1から7のいずれか1項に記載の回路基板。
【請求項9】
請求項1から8のいずれか1項に記載された回路基板の製造方法であって、
前記回路配線を有する絶縁樹脂層を形成する工程と、
前記バリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
を含む回路基板の製造方法。
【請求項10】
前記絶縁樹脂層を形成する工程の一部分ないし全部が乾燥雰囲気で行われ、該乾燥雰囲気を維持した状態で前記バリア膜形成工程を行う請求項9に記載の回路基板の製造方法。
【請求項11】
前記絶縁樹脂層を形成する工程の後で、前記バリア膜を形成していない状態で前記絶縁樹脂層を乾燥する乾燥工程をさらに含み、
前記乾燥工程の後で、前記バリア膜形成工程を行う請求項9に記載の回路基板の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、フレキシブルプリント基板(FPC;Flexible Printed Circuits)に代表される回路基板及びその製造方法に関する。
続きを表示(約 5,700 文字)【背景技術】
【0002】
近年、電気・電子機器の高性能化や高機能化に伴い、情報の高速伝送化が進展している。そのため、電気・電子機器に使用される部品や部材にも高速伝送への対応が求められている。そのような用途に使用される樹脂材料について、高速伝送化に対応した電気特性を有するように、低誘電率化、低誘電正接化を図る試みがなされている。
【0003】
ポリイミドは、高い絶縁性、寸法安定性、易成形性、軽量等の特徴を有するために、回路基板などの材料として電子、電気機器や電子部品に広く用いられている。このポリイミドについても、高速伝送化に対応するため、原料モノマー構成を工夫することによって、低誘電率化、低誘電正接化を図ることが検討されている(例えば、特許文献1、2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
WO2017/159274
WO2018/061727
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述のとおり、ポリイミドは優れた特性を有する材料であるが、分子中にイミド基などの極性基を豊富に含むことから、吸湿しやすいという側面がある。そのため、絶縁樹脂層の材料としてポリイミドを使用した回路基板の使用中に、環境湿度によって吸湿が進み、誘電率や誘電正接が増加してしまう、という問題があった。
従って、本発明の目的は、使用中の環境湿度の影響を極力排除することが可能で、絶縁樹脂層が初期の誘電特性を長期間にわたって維持できる回路基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、鋭意研究の結果、回路基板の絶縁樹脂層への水分の侵入を抑制できるバリア機構を設けることによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
【0007】
すなわち、本発明の回路基板は、絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層中に設けられている回路配線と、前記絶縁樹脂層の露出面の少なくとも一部分を覆い、該絶縁樹脂層の吸湿を抑制するバリア膜と、を備えている。
【0008】
本発明の回路基板は、フィルム状もしくは板状に形成されていてもよく、前記バリア膜が、前記回路配線が延設されている方向に平行な方向の前記回路基板の側面において前記絶縁樹脂層の露出部分の少なくとも一部分もしくは露出部分の全体を覆うように設けられていてもよい。
【0009】
本発明の回路基板は、さらに複数の端子部を有していてもよく、前記バリア膜が、任意の2つの端子部に挟まれた領域において、前記絶縁樹脂層の露出部分の少なくとも一部分もしくは露出部分の全体を覆うように設けられていてもよい。
【0010】
本発明の回路基板は、前記バリア膜がJIS K 7129に準拠した手法で得られる水蒸気透過度が、1g/m

・day以下の材料で形成されていてもよい。
【0011】
本発明の回路基板は、前記バリア膜の材質が金属、樹脂であってもよい。
【0012】
本発明の回路基板は、前記バリア膜の材質が、炭化珪素、酸化珪素、酸化炭化珪素、炭化窒素珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素、及び窒化酸化珪素からなる群から選ばれる少なくとも1種であってもよい。
【0013】
本発明の回路基板は、前記絶縁樹脂層が、非熱可塑性ポリイミドから構成される非熱可塑性ポリイミド層及び熱可塑性ポリイミドから構成される熱可塑性ポリイミド層を含んでいてもよい。この場合、前記非熱可塑性ポリイミド層を構成する非熱可塑性ポリイミドは、全モノマー成分から誘導される全モノマー残基のうち、ビフェニル骨格を有するモノマー残基を60mo1%以上含有するものであってもよく、
前記熱可塑性ポリイミド層を構成する熱可塑性ポリイミドは、全モノマー成分から誘導される全モノマー残基のうち、ビフェニル骨格を有するモノマー残基を30mo1%以上含有するものであってもよい。
【0014】
本発明の回路基板の製造方法は、上記いずれかの回路基板の製造方法であって、
前記回路配線を有する絶縁樹脂層を形成する工程と、
前記バリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
を含んでいる。
【0015】
本発明の回路基板の製造方法は、前記絶縁樹脂層を形成する工程の一部分ないし全部が乾燥雰囲気で行われてもよく、該乾燥雰囲気を維持した状態で前記バリア膜形成工程を行ってもよい。
【0016】
本発明の回路基板の製造方法は、前記絶縁樹脂層を形成する工程の後で、前記バリア膜を形成していない状態で前記絶縁樹脂層を乾燥する乾燥工程をさらに含んでいてもよく、
前記乾燥工程の後で、前記バリア膜形成工程を行ってもよい。
【発明の効果】
【0017】
本発明の回路基板は、絶縁樹脂層への水分の侵入を抑制できるバリア膜を備えているため、環境湿度に影響されずに絶縁樹脂層の誘電特性を長期間にわたり維持できる。そのため、本発明の回路基板を使用した電気・電子機器や電子部品において、高速伝送化への対応が可能になるとともに、高湿度の使用環境であっても伝送損失の低下を長期間にわたって抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
本発明の一実施の形態に係る回路基板の模式的断面図である。
本発明の別の実施の形態に係る回路基板の模式的断面図である。
本発明のさらに別の実施の形態に係る回路基板の模式的断面図である。
本発明のさらに別の実施の形態に係る回路基板の模式的断面図である。
本発明のさらに別の実施の形態に係る回路基板の模式的断面図である。
絶縁樹脂層の一構成例を示す模式的断面図である。
絶縁樹脂層の別の構成例を示す模式的断面図である。
回路基板の平面形状の一例を示す図面である。
異なる種類の樹脂フィルムの吸湿率と誘電正接との関係を説明する図面である。
配線支持層の一構成例を示す模式的断面図である。
配線支持層の別の構成例を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る回路基板の断面図である。図2〜図5は、本発明の別の実施の形態に係る回路基板の断面図である。
本実施の形態の回路基板101は、絶縁樹脂層10と、絶縁樹脂層10中に設けられているパターン形成された回路配線21と、絶縁樹脂層10の露出面の少なくとも一部分を覆い、該絶縁樹脂層10の吸湿を抑制するバリア膜50と、を備えている。また、回路基板101は、絶縁樹脂層10の片面又は両面に金属層40を有している。なお、金属層40は必須の構成ではない。
【0020】
(絶縁樹脂層)
絶縁樹脂層10は、複数層から構成されていてもよい。また、同一種類の樹脂層の積層構造に限らず、異なる種類の樹脂の積層構造であってもよい。図1〜図5に例示する回路基板101では、絶縁樹脂層10が、回路配線21を支持する配線支持層20と、回路配線21を覆って回路配線21を保護するとともに他の層との接着性を有する接着封止層30と、によって構成されている。接着封止層30を構成する樹脂は隣接する回路配線21の間に充填されている。なお、以下の説明では、配線支持層20に回路配線21が積層された部分を「配線部」いうことがある。
【0021】
絶縁樹脂層10を構成する配線支持層20及び接着封止層30の材質は、回路基板材料として利用可能な樹脂材料であれば特に限定されないが、例えばポリイミド、エポキシ樹脂、液晶ポリマー(LCP)、フッ素樹脂などを用いることができる。これらの中でも、吸湿性を有する材質であるポリイミド、エポキシ樹脂を用いる場合に、バリア膜50を設ける効果が大きく得られる。
【0022】
(回路配線)
回路配線21の材質としては、特に制限はないが、例えば、銅、ステンレス、鉄、ニッケル、ベリリウム、アルミニウム、亜鉛、インジウム、銀、金、スズ、ジルコニウム、タンタル、チタン、鉛、マグネシウム、マンガン及びこれらの合金等が挙げられる。この中でも、特に銅又は銅合金が好ましい。
【0023】
(バリア膜)
バリア膜50は、絶縁樹脂層10中への水分の侵入を防ぐ機能を有する膜である。バリア膜50は、絶縁樹脂層10の露出面の少なくとも一部分を覆っていればよい。バリア膜50は、水分透過率が低い材質で構成されており、例えば、JIS K 7129に準拠した手法で得られる水蒸気透過度が、1g/m

・day以下の材料で構成することが好ましい。バリア膜50の材質としては、例えば、銅、クロム、ニッケル、コバルトなどの金属であってもよいし、また、例えば、LCPなどの樹脂であってもよい。さらに、例えば炭化珪素、酸化珪素、酸化炭化珪素、炭化窒素珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素、窒化酸化珪素などの無機材料でもよい。また、バリア膜50は、単一の材質に限らず、例えばシリカ蒸着PET、アルミナ蒸着PETなどの異種の材質を含む複合材料によって構成されていてもよい。
【0024】
バリア膜50は、図1に示すように、絶縁樹脂層10の露出面である側部の全面を覆っていてもよいし、図2に示すように、絶縁樹脂層10の露出面である側部の一部分を覆っていてもよい。図1に示す態様では、一対の金属層40にバリア膜50の両端を接続させている。これによって、絶縁樹脂層10への水分の侵入を防止できる。なお、一対の金属層40によって、絶縁樹脂層10の厚み方向からの吸湿は防ぐことができる。
【0025】
図2に示す態様は、例えば配線支持層20が吸湿性の高いポリイミドで構成され、接着封止層30が吸湿性の低い樹脂材料で構成されている場合であって、吸湿性の高いポリイミドによる配線支持層20の側部の露出面をバリア膜50によって被覆している。
【0026】
図3及び図4は、絶縁樹脂層10の露出面である側部だけでなく、一対の金属層40の外表面を含む全体をバリア膜50によって被覆する態様である。図3は、金属層40及び絶縁樹脂層10の外表面に密着させた状態でバリア膜50を設けた態様である。これらの態様では、バリア膜50によって絶縁樹脂層10の全体が封止され、外部雰囲気から遮断されている。図4に示す態様では、バリア膜50として、例えば樹脂フィルムを使用する。図4に示すように、バリア膜50は、金属層40及び絶縁樹脂層10の外表面に密着した状態ではなく、隙間を有して被覆していてもよい。
なお、図3及び図4に示す態様においては、一対の金属層40が存在しなくても、絶縁樹脂層10の吸湿を防ぐことができるので、必ずしも金属層40を設けなくてもよい。
【0027】
図5に示す回路基板101は、基材である金属層40上に、パターン化された回路配線21が内部に設けられた絶縁樹脂層10が積層形成され、該絶縁樹脂層10の上面(金属層40とは反対側の面)及び側面を覆うようにバリア膜50が形成されている態様である。本態様では、接着封止層30は設けなくてもよい。
図5に示すバリア膜50は、接着性及び充填性を有する第1バリア層51と、第2バリア層53とが積層された構造となっている。第1バリア層51が水分に対するバリア機能を十分に備えている場合は、第2バリア層53を設けなくてよい。また、第1バリア層51の側面部からの水分の侵入が生じにくい構造や使用態様である場合は、第2バリア層53と金属層40によって厚み方向からの水分の侵入を抑制できればよいため、第1バリア層51は、水分に対するバリア機能を有していなくてもよく、例えば接着性と充填性を有する層であればよい。
【0028】
図1〜図5では、絶縁樹脂層10中の配線部の構成として、配線支持層20の片側に回路配線21を有する構造を例に挙げたが、配線部の構成としては、図1〜図5の構成に限定されるものではない。例えば図6Aに示す絶縁樹脂層10のように、配線支持層20の両側に回路配線21を有する配線部を含み、各回路配線21を覆うように接着封止層30が積層された構造でもよいし、図6Bに示す絶縁樹脂層10のように、配線支持層20と回路配線21とを有する配線部が接着封止層30を介して多段に積層された構造でもよい。
また、絶縁樹脂層10は、配線支持層20、接着封止層30以外の任意の層を有していてもよい。そのような例として、例えばカバーレイ、カバーインク、ボンディングシートなどを挙げることができる。
【0029】
図1〜図3に示す態様の回路基板101において、バリア膜50が金属製の膜である場合は、例えば、CVD、PVD、めっき、スパッタ、金属箔同士のはんだ付け、超音波接合による封止などの方法によって形成可能であり、樹脂製の膜である場合は、例えば塗布、スプレー、貼合わせ、筒状の樹脂膜内部への回路基板の挿入などの手法で形成できる。
【0030】
図4に示す態様の回路基板101は、例えば、少なくとも配線部を有する積層体を2枚の樹脂フィルムによって挟み込み、樹脂フィルムの端部を例えば熱シールなどの方法で封止することによって製造できる。
(【0031】以降は省略されています)

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