JP3587748B2 - 多層フレキシブル配線板及び多層フレキシブル配線板製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフレキシブル配線板の技術分野にかかり、特に、フレキシブル基板素片を貼り合わせ、多層構造のフレキシブル配線板を得る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、多層フレキシブル配線板は電子機器の分野で広く用いられており、その多層フレキシブル配線板の形成方法の一つには、複数のフレキシブル基板素片を貼り合わせる方法がある。
【０００３】
２枚のフレキシブル基板素片を貼り合わせる従来技術での工程を図面を用いて説明すると、先ず、図８を参照し、符号１１０は、貼り合わせに用いるフレキシブル基板素片を示している。このフレキシブル基板素片１１０は、ベースフィルム１１７を有しており、該ベースフィルム１１７上には、銅箔のパターニングによって形成された金属配線１１５が形成されている。金属配線１１５上には、樹脂フィルム１１２が配置されている。
【０００４】
この樹脂フィルム１１２は熱可塑性を有しており、常温では接着性を有しないが、高温になると軟化し、接着性が発現される。
【０００５】
樹脂フィルム１１２には、複数の開口部１２０が形成されており、各開口部１２０内には、複数のバンプ１２１がそれぞれ配置されている。
各バンプ１２１の底面は金属配線１１５に接続されており、先端は、樹脂フィルム１１２表面から突き出されている。
【０００６】
図９の符号１３０は、上記フレキシブル基板素片１１０に貼り合わされるフレキシブル基板素片を説明する。このフレキシブル基板素片１３０は、上記フレキシブル基板素片１１０と同様に、ベースフィルム１３２を有しており、ベースフィルム上には銅箔のパターニングによって形成された金属配線１３５が配置されている。
【０００７】
金属配線１３５上には、非熱可塑性のカバーフィルム１３８が配置されており、該カバーフィルム１３８は、上記フレキシブル基板素片１１０のバンプ１２１と対応する位置には、底面に金属配線１３５表面が露出する開口部１３９が形成されている。
【０００８】
この２枚のフレキシブル基板素片１１０、１３０を貼り合わせる場合、一方のフレキシブル基板素片１３０の開口部１３９を上方に向けて台１４２上に乗せ、他方のフレキシブル基板素片１１０のバンプ１２１下方に向け、向かい合わせにする（図１０（ａ））。
【０００９】
次いで、バンプ１２１の先端を、開口部１３９底面の金属配線１３５表面に当接させ、一方のフレキシブル基板素片１１０のベースフィルム１１７上に振動子１４５を押し当てる（同図（ｂ））。
【００１０】
振動子１４５は図示しない超音波発生装置に接続されており、振動子１４５でフレキシブル基板素片１１０、１３０同士を押圧しながら超音波発生装置を起動し、振動子１４５に超音波すると、振動子１４５によってフレキシブル基板素片１１０、１３０間に超音波が印加される。この超音波の振動力により、バンプ１２１と、そのバンプ１２１に当接されている金属配線１３５とが接合される。
【００１１】
次いで、このフレキシブル基板素片１１０、１３０を押圧しながら加熱し、樹脂フィルム１１８を軟化させると、樹脂フィルム１１８の接着性が発現し、フレキシブル基板素片１１０、１３０同士は樹脂フィルム１１８によって接続され、一枚の多層フレキシブル配線板１５０が得られる（同図（ｃ））。
【００１２】
このように、振動子１４５を用いると、半田を用いなくてもフレキシブル基板素片１１０、１３０同士を電気的に接続することができ、また、多数のバンプ１２１をそれぞれ金属配線１３５に押圧しながら超音波を印加することで、１回の超音波印加でフレキシブル基板素片１１０、１３０同士を接続することが可能になっている。
【００１３】
しかしながら、上記のようなバンプ１２１は銅メッキ法によって形成しており、その工程は複雑である。
【００１４】
また、上記のような振動子１４５では、フレキシブル基板素片１１０、１３０全体を押圧しながら超音波を印加するため、バンプ１２１の高さが不均一であると、接続不良が生じるおそれがある。例えば、図１０（ｃ）の符号１５１は、接続不良部分を示しており、高さが高いバンプ１２１は金属配線１１５表面に接続されているのに対し、高さが低いバンプ１２２は、超音波印加の際に金属配線１３５に当接されなかったため、金属配線１３５には接続されていない。
【００１５】
フレキシブル基板素片１１０、１３０同士を歩留まりよく接続するためには、バンプ１２１の高さが、±３μｍ以下の範囲の均一な高さに形成する必要があるが、上記のように電解メッキ法を用いてバンプ１２１を形成する場合には困難である。
【００１６】
また、バンプ１２１は、開口部１２０内を充填し、更に樹脂フィルム１１２表面から突き出させる必要があるため、銅を４０μｍ以上の厚みに成長させる必要があるが、電解メッキ法によってその厚みに成長させるためには、１時間以上を要し、製造コストが上昇する原因になっている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、フレキシブル基板から、低コストで高歩留りの多層フレキシブル配線板を得ることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、樹脂フィルムから成るベースフィルムと、前記ベースフィルム上に配置された金属配線とを有する第１、第２のフレキシブル基板素片同士を積層し、多層フレキシブル配線板を製造する多層フレキシブル配線板製造方法であって、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線上に樹脂フィルムから成るカバーフィルムを設け、前記カバーフィルムに開口を形成して前記開口を前記金属配線上に配置しておき、前記第１のフレキシブル基板の前記開口と、該開口底面に位置する前記金属配線とで凹部を構成させ、前記第２のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記凹部に接続される部分は前記ベースフィルム上で、前記第１のフレキシブル基板素片の前記開口の面積よりも小さい凸に形成するように積層させる前記フレキシブル基板素片の両方の前記金属配線をパターニングした後、前記第１のフレキシブル基板素片の前記開口底面に位置する部分の前記金属配線と、前記第２のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線とを密着させて超音波を印加して前記金属配線同士を融着させ、電気的に接続させる多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項２記載の発明は、樹脂フィルムから成るベースフィルムと、前記ベースフィルム上に配置された金属配線とを有する第１、第２のフレキシブル基板素片のうち、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線の接続部分の前記ベースフィルムに開口を形成して前記金属配線の裏面を露出させ、前記第１のフレキシブル基板の前記開口と、該開口底面に位置する前記金属配線とで凹部を構成させ、前記第２のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記凹部に接続される部分は前記ベースフィルム上で凸に形成し、前記第１のフレキシブル基板素片の前記開口の面積よりも、前記第２のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線の面積の方を小さくし、その部分に超音波振動子の先端を当接し、超音波を印加して前記金属配線同士を接続して多層フレキシブル配線板を製造する多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板製造方法であって、前記金属配線間に、加熱されると接着性が発現される熱可塑性樹脂層を位置させた状態で前記金属配線の表面同士を密着させ、超音波を印加する多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の多層フレキシブル配線板製造方法であって、前記金属配線同士を超音波で接続した後、加熱し、前記熱可塑性樹脂の接着力で前記フレキシブル基板素片同士を貼り合わせる多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板製造方法であって、前記金属配線同士を超音波で接続する前に、少なくとも一方の金属配線の超音波で接続される部分の表面に、予め、金を主成分とする被膜、銀を主成分とする被膜、ニッケルを主成分とする被膜、銅とニッケルの合金被膜、アルミニウムを主成分とする被膜、チタンを主成分とする被膜、半田被膜のいずれか一種の金属被膜を形成しておく多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板製造方法であって、前記金属配線同士を接続する部分毎に、個別に超音波を印加する多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項７記載の発明は、ベースフィルムと、前記ベースフィルム上に配置された金属配線とを有する第１、第２のフレキシブル基板素片同士が積層された多層フレキシブル配線板であって、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線上には樹脂フィルムから成るカバーフィルムが設けられ、前記カバーフィルムに設けられた第１の開口部が前記金属配線上に配置され、前記第１のフレキシブル基板の前記第１の開口部と、該第１の開口部底面に位置する前記金属配線とで凹部が構成され、前記第２のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記凹部に接続される部分は前記ベースフィルム上で凸に形成され、前記第１の開口部の面積よりも、前記第２のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線の面積の方が小さくされ、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記第１の開口部の底面に位置する部分と、前記第２のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線とが密着された状態で超音波が印加され、互いに接続された多層フレキシブル配線板である。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の多層フレキシブル配線板であって、前記カバーフィルムは絶縁性を有し、前記第１の開口部以外の部分の前記金属配線間は、前記カバーフィルムによって接触しないようにされた多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項９記載の発明は、請求項８記載の多層フレキシブル配線板であって、前記カバーフィルムは、少なくともその表面に、加熱されると接着性が発現される熱可塑性樹脂層を有する多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項１０記載の発明は、ベースフィルムと、前記ベースフィルム上に配置された金属配線とを有する第１、第２のフレキシブル基板素片同士が積層された多層フレキシブル配線板であって、前記第２のフレキシブル基板素片の前記ベースフィルムには、底面に、前記金属配線が位置する第２の開口部が形成され、前記第２のフレキシブル基板の前記第２の開口部と、該第２の開口部底面に位置する前記金属配線とで凹部が構成され、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記第２のフレキシブル基板の前記凹部に接続される部分は前記ベースフィルム上で凸に形成され、前記第２の開口部の面積よりも、前記第１のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線の面積の方が小さくされ、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線が前記第２の開口部の底面に位置する前記金属配線に密着された状態で超音波が印加され、前記金属配線同士が接続された多層フレキシブル配線板である。
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の多層フレキシブル配線板であって、前記ベースフィルムは絶縁性を有し、前記第２の開口部以外の部分の前記金属配線間は、前記ベースフィルムによって接触しないようにされた多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項１２記載の発明は、請求項１０又は請求項１１のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板であって、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線上にはカバーフィルムが配置され、前記カバーフィルムには、底面に前記金属配線が位置する第３の開口部が設けられ、前記第２の開口部底面の前記金属配線と、前記第３の開口部底面の前記金属配線とが超音波で接続された多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項１３記載の発明は、請求項７乃至請求項１２のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板であって、前記各金属配線の、超音波で互いに接続される部分の表面の、少なくとも一方には、金を主成分とする被膜、銀を主成分とする被膜、ニッケルを主成分とする被膜、銅とニッケルの合金被膜、アルミニウムを主成分とする被膜、チタンを主成分とする被膜、半田被膜のいずれか一種の金属被膜を有する多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の多層フレキシブル配線板であって、前記互いに接続される前記金属配線は、その表面に同種類の金属被膜を有する多層フレキシブル配線板製造方法である。
【００１９】
本発明は上記のように構成されており、金属配線の表面同士を当接させ、超音波を印加するので、電解メッキ法を用いたバンプの形成が不要であり、従ってバンプ高さの不均一性による不良が減少する。
【００２０】
また、貼り合わせるフレキシブル基板素片の少なくとも一方に樹脂フィルムを設けておき、樹脂フィルムに形成した開口部底面に、金属配線の接続部分を露出させておくと、開口部の開口部分の樹脂フィルムがガイドになり、他のフレキシブル基板素片の金属配線を開口部内に導くことができる。この場合、開口部は凹部となるので、他のフレキシブル基板素片の金属配線を凸に形成しておくと、その金属配線が開口部内にはまりこむので位置合わせが容易になる。
【００２１】
互いに当接された金属配線（金属配線の接続部分）の裏面に振動子を直接当接させ、押圧しながら超音波を印加すると、接続部分毎に個別に超音波が印加されるので、接続部間の電気的接続が確実に行われる。
【００２２】
また、上記樹脂フィルムを熱可塑性樹脂で構成しておくと、樹脂フィルムの接着力によってフレキシブル基板素片同士を機械的に接続することが可能になる。
【００２３】
超音波接続の場合、接合される部分を構成する金属物質の組合せにより、金属被膜同士が強く接合されたり、逆に接合されなかったりする。下記表１は本発明の発明者等が種々の金属の組み合せについての超音波接合強度を調査した結果である。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１中、“２”は強接合、“１”は弱接合、“０”は接合されなかったことを示している。
【００２６】
本発明の場合、接合される部分は金属配線の表面であるため、表１の結果とは接合強度が異なる。例えば、ワイヤーボンディングの場合は、銅同士の組合せは強接合であるが、本発明のようにフレキシブル基板の金属配線表面に形成された金属被膜では、銅被膜同士の組合せは弱接合であった。
【００２７】
即ち、本発明の金属配線表面に形成する金属被膜としては、金を主成分とする被膜、銀を主成分とする被膜、ニッケルを主成分とする被膜、銅とニッケルの合金被膜、アルミニウムを主成分とする被膜、チタンを主成分とする被膜、半田被膜が適している。これらのうちから２種の金属被膜を選んで金属配線表面に形成しておき、超音波印加によって接合させるとよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明を図面を用いて説明する。
【００２９】
図１（ａ）を参照し、符号１１は厚み１２μｍの圧延銅箔から成る金属箔を示している。先ず、この金属箔１１の表面にポリイミド前駆体の溶液を塗付、乾燥し、ポリイミド前駆体層１４を形成する（同図（ｂ））。
【００３０】
次いでポリイミド前駆体層１４を、フォトリソグラフ工程とエッチング工程によってパターニングした後、加熱処理をし、ポリイミド前駆体を硬化させると、パターニングされたベースフィルム１２が形成される（同図（ｃ））。このベースフィルム１２の厚さは２０μｍ程度である。
【００３１】
図１（ｃ）の符号１５はベースフィルム１２の開口部を示しており、多数の開口部１５が所定位置に配置されている（図面上では１個だけが示されている。）。各開口部１５の底面には金属箔１１が露出している。
【００３２】
次にベースフィルム１２の表面に保護フィルム１７を貼布し、開口部１５を一旦閉塞させる（同図（ｄ））。
その状態でフォトリソグラフ工程とエッチング工程を行うと、開口部１５内にはエッチング液は侵入せず、金属箔１１がパターニングされ、金属配線１８が形成される（図１（ｅ））。符号１６は、金属配線１８同士を分離する溝を示している。
【００３３】
次いで、保護フィルム１７を剥離し（図１（ｆ））、メッキ液に浸漬し、電解メッキを行うと、開口部１５底面に露出している金属配線１８の表面とベースフィルム１２上に露出している金属配線１８の表面とに金属被膜２６が形成される。ここでは、金属被膜２６として、金被膜を形成した。
【００３４】
図１（ｇ）の符号１０は、金属被膜２６が形成された状態のフレキシブル基板素片を示している。
このフレキシブル基板素片１０のベースフィルム１２側の平面図を図３（ａ）に示す。また、金属配線１８側の平面図を同図（ｂ）に示す。
【００３５】
図３（ａ）、（ｂ）に示したように、この金属配線１８は、幅広にパターニングされた接続部１８１と、幅狭に形成された配線部１８２とを有している。
【００３６】
接続部１８１は、後述するように、他のフレキシブル基板素片との接続に用いられる部分であり、配線部１８２は、ベースフィルム１２上を引き回されており、接続部１８１同士を電気的に接続する部分である。
【００３７】
フレキシブル基板素片１０をベースフィルム１２側から見た場合、ベースフィルム１２に形成された開口部１５は接続部１８１の下に配置されており、開口部１５は、接続部１８１の大きさよりも小さく形成されている（図３（ｂ））。
【００３８】
従って、接続領域１８１の外周部分はベースフィルム１２と密着しており、開口部１５が表面と裏面とを貫通しないようになっている。また、接続領域１８１がベースフィルム１２上に位置している結果、接続領域１８１表面は、ベースフィルム１２表面よりも高い位置に存している。
【００３９】
次に、このフレキシブル基板素片１０と共に用いられる他のフレキシブル基板素片の製造工程を説明する。
【００４０】
図２（ａ）は、図１（ｆ）と同じ状態の基板であり、金属配線１８を形成した後、保護フィルム１７を剥離した状態である。
【００４１】
図２（ａ）に示した状態から、金属配線１８表面にポリイミド前駆体溶液を塗付、乾燥しポリイミド前駆体層３２を形成する（ここではポリイミド前駆体溶液にはポリイミド系接着剤であるＳＣＣ製Ｇ１０１を用いた）。
【００４２】
次いで、フォトリソグラフ工程とエッチング工程によってポリイミド前駆体層３２をパターニングし、加熱処理してイミド化する。図２（ｃ）に符号３３は、ポリイミド前駆体層３２のイミド化によって形成された樹脂フィルムを示しており、パターニングによって開口部３４が形成されている。この樹脂フィルム３３は熱可塑性を有しており、加熱されると接着性が発現される。ここでは樹脂フィルム３３の厚さは１４μｍに形成した。
【００４３】
この状態では、樹脂フィルム３３の開口部３４底面と、ベースフィルム１２の開口部１５の底面には、金属配線１８表面と裏面とが露出しており、その状態で電解メッキを行うと、金属配線１８の露出部分に金属被膜２６が形成される。図３（ｄ）の符号３０は、金属被膜２６が形成されたフレキシブル基板素片３０を示している。上述したように、ここでは金属被膜２６に金被膜を用いた。
【００４４】
このフレキシブル基板素片３０の、樹脂フィルム３３側の平面図を図４（ａ）に示す。また、ベースフィルム１２側の平面図を同図（ｂ）に示す。
このフレキシブル基板素片３０でも、金属配線１８は、幅広に形成された接続部１８１と、幅狭に形成された配線部１８２とで構成されている。
【００４５】
接続部１８１の開口部３４、１５底面に位置する部分には、金属被膜２６が形成されており、その金属被膜２６が露出している。
【００４６】
他方、配線部１８２は、図１（ｅ）で示したフレキシブル基板素片１０と異なり、樹脂フィルム３３で覆われた状態で電解メッキが行われたため、その表面には金属被膜２６は形成されていない。
【００４７】
また、このフレキシブル基板素片３０の接続部１８１の大きさは、樹脂フィルム３３とベースフィルム１２の開口部３４、１５よりも大きくなっており、従って、接続部１８１の周辺部分は樹脂フィルム３４とベースフィルム１２とで挟まれ、開口部３４、１５間が連通しないようになっている。
【００４８】
上記のような２種類のフレキシブル基板素片１０、３０を貼り合わせる工程について説明する。
【００４９】
図５（ａ）を参照し、先ず、上記２種類のフレキシブル基板素片１０、３０のうち、一方のフレキシブル基板素片３０を台３５上に載置し、他方のフレキシブル基板素片１０を向き合わせる。このとき、台上のフレキシブル基板素片３０は、樹脂フィルム３３に形成された開口部３４を上方に向けておき、それに向き合わされたフレキシブル基板素片１０は、開口部３４に対し、そのベースフィルム１２上に配置された金属配線１８の接続部１８１を対向させる。
【００５０】
台３５上のフレキシブル基板素片３０では、樹脂フィルム３３に形成された開口部３４と、その底面に配置された配線部１８１及び金属被膜２６とで凹部が形成されており、それに対向配置されたフレキシブル基板１０では、接続部１８１がベースフィルム１２上では凸になっている。
【００５１】
ここで、凹部を構成する開口部３４の大きさは、その底面に存する接続部１８１よりも小さいから、接続部１８１の周辺部分には、樹脂フィルム３３が配置されている。図５（ａ）の符号２７は、接続部１８１上に配置された樹脂フィルム３３の部分を示している。
【００５２】
次いで、２枚のフレキシブル基板１０、３０を重ね合わせると、樹脂フィルム３３の接続部１８１上に配置された部分２７がガイドとなり、凸になっている配線部１８１が凹部を構成する開口部３４に導かれる。
【００５３】
接続部１８１上に配置された樹脂フィルム３３の高さＳ（接続部１８１表面の金属被膜２６からの高さ）は、凸側の接続部１８１を構成する金属配線１８及び金属被膜２６の厚さよりも小さくなっており、２枚のフレキシブル基板１０、３０が重ね合わされると、接続部１８１表面の金属被膜２６同士が密着される（図５（ｂ））。
【００５４】
その状態で、超音波発生装置（完エレクトロニクス社製、モデル７７００Ａ）の振動子４５を、互いに密着させた接続部１８１上に配置し、振動子４５先端を接続部１８１裏面に当接させる。
【００５５】
この振動子４５の先端は１００μｍ×１００μｍの正方形になっており、ベースフィルム１２の開口部１５よりも小さいものが用いられている。従って、振動子４５は、ベースフィルム１２と接触することなく接続部１８１上の金属被膜２６に当接される（図５（ｃ））。
【００５６】
その状態で超音波発生装置を起動し、振動子４５によって、接続部１８１を押圧しながら超音波を印加すると、２個の接続部１８１上の金属被膜２６が同士が接合され、２枚のフレキシブル基板素片２０、３０同士が電気的に接続される。
【００５７】
次いで、そのフレキシブル基板素片２０、３０を押圧しながら加熱すると（一例として３００℃、１０秒間）、接着性が発現された樹脂フィルム３３により、フレキシブル基板素片２０、３０同士が機械的に接続され、本発明の一例の多層フレキシブル配線板５０が得られる（同図（ｄ））。
【００５８】
以上は、２枚のフレキシブル基板素片１０、３０のうち、一方のフレキシブル基板素片３０だけが熱可塑性の樹脂フィルム３３を有していたが、本発明の多層フレキシブル配線板５０は、そのような２枚のフレキシブル基板素片１０、３０を貼り合わせる場合に限定されるものではない。
【００５９】
例えば、熱可塑性の樹脂フィルム３３を有するフレキシブル基板素片３０同士を接着して多層フレキシブル配線板を構成させてもよい。この場合、図６に示すように、２枚のフレキシブル基板素片３０ａ、３０ｂのうち、一方のフレキシブル基板素片３０ａのベースフィルム１２に対し、他方のフレキシブル基板素片３０ｂの樹脂フィルム３３が密着されるように重ね合わせ、互いに当接させた接続部１８１に上記振動子４５を当接させ、押圧しながら超音波を印加する。
【００６０】
この場合、一方のフレキシブル基板素片３０ａの開口部１５が凹部となり、他方のフレキシブル基板素片３０ｂの接続部１８１が凸部になる。凸部になる接続部１８１の大きさを、凹部となる開口部１５の大きさよりも小さくしておくと、開口部１５周辺のベースフィルム１２がガイドになり、突部となる接続部１８１が開口部１５内に容易に入り込むので、フレキシブル基板素片３０ａ、３０ｂ同士の位置合わせが簡単である。
【００６１】
また、図１（ｇ）に示したフレキシブル基板素片１０に熱可塑性の樹脂フィルムを設け、多層フレキシブル配線板を作製してもよい。
【００６２】
図７の符号２０ａ、２０ｂは、そのフレキシブル基板素片を示しており、図１（ｇ）のフレキシブル基板素片１０のベースフィルム１２上に、熱可塑性の樹脂フィルム３９が形成されている。その樹脂フィルム３９はパターニングされており、ベースフィルム１２に形成された開口部１５の部分はエッチングされており、開口部１５内に金属被膜２６が露出するように構成されている。
【００６３】
このフレキシブル基板２０ａ、２０ｂでは一方のフレキシブル基板素片２０ａの接続部１８１は、他方のフレキシブル基板素片２０ｂの開口部１５よりも小さく形成されている。従って、一方のフレキシブル基板素片２０ａの接続部１８１を凸とし、他方のフレキシブル基板素片２０ｂの開口部１５が形成する凹部内に押し込むと、接続部１８１同士が当接される。
【００６４】
その状態で、接続部１８１表面に振動子４５を押し当て、接続部１８１を押圧しながら超音波を印加し、フレキシブル基板素片２０ａ、２０ｂを加熱すると、接続部１８１表面の金属被膜２６間が超音波の震動力によって融着し、ベースフィルム１２同士は、樹脂フィルム３９によって接続される。
【００６５】
なお、以上は２枚のフレキシブル基板素片同士を接続する場合を説明したが、３枚以上のフレキシブル基板素片を積層させて作製した多層のフレキシブル配線板も本発明に含まれる。
【００６６】
また、上記各実施例では、熱可塑性の樹脂フィルム３３、３９にはポリイミド系接着剤を用いたが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えばエポキシ系の接着剤（ＳＣＣ製 Ａ１００等）等のポリイミド系接着剤以外の樹脂も使用することができる。
【００６７】
また、金属被膜２６は、金を主成分とする被膜に限定されるものではなく、銀を主成分とする被膜、ニッケルを主成分とする被膜、銅とニッケルの合金被膜、半田被膜を用いることができる。貼り合わせる２枚のフレキシブル基板素片には、同種の金属被膜を形成しておくと、良好な接続が得られる。
【００６８】
接続には、振動子を接続部の金属配線、又はその表面に形成された金属被膜に直接押し当て、超音波を印加するとよい。多数の接続部を超音波接続する場合には、各接続部分に個別に振動子を当接させ、押圧しながら超音波を印加するとよい。
【００６９】
【発明の効果】
バンプを用いなくても超音波接続が行えるので、メッキ工程が不要であり、工程が簡単になる。
また、接続部の高さが均一なので、接続不良が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｇ）：本発明の多層フレキシブル配線板に用いるフレキシブル基板素片の工程図
【図２】（ａ）〜（ｄ）：本発明の多層フレキシブル配線板に用いる他のフレキシブル基板素片の工程図
【図３】（ａ）、（ｂ）：フレキシブル基板素片の平面図
【図４】（ａ）、（ｂ）：他のフレキシブル基板素片の平面図
【図５】（ａ）〜（ｄ）：上記フレキシブル基板素片を組合わせて本発明の多層フレキシブル基板配線板を作製するための工程図
【図６】本発明の多層フレキシブル配線板を作製するためのフレキシブル基板素片の組合せの他の例
【図７】本発明の多層フレキシブル配線板を作製するためのフレキシブル基板素片の組合せの他の例
【図８】従来技術のフレキシブル基板素片
【図９】そのフレキシブル基板素片と共に用いる従来技術のフレキシブル基板素片
【図１０】（ａ）〜（ｃ）：従来技術の多層フレキシブル配線板を製造するための工程図
【符号の説明】
１２・・・・・・ベースフィルム
１８・・・・・・金属配線
１５・・・・・・ベースフィルムの開口部
２０・・・・・・フレキシブル基板素片
２１・・・・・・金属配線の接続部
２６、３６・・・・・・金属被膜
３０・・・・・・フレキシブル基板素片
３３・・・・・・樹脂フィルム
３４・・・・・・樹脂フィルムの開口部
４５・・・・・・振動子
５０・・・・・・多層フレキシブル配線板
【発明の属する技術分野】
本発明はフレキシブル配線板の技術分野にかかり、特に、フレキシブル基板素片を貼り合わせ、多層構造のフレキシブル配線板を得る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、多層フレキシブル配線板は電子機器の分野で広く用いられており、その多層フレキシブル配線板の形成方法の一つには、複数のフレキシブル基板素片を貼り合わせる方法がある。
【０００３】
２枚のフレキシブル基板素片を貼り合わせる従来技術での工程を図面を用いて説明すると、先ず、図８を参照し、符号１１０は、貼り合わせに用いるフレキシブル基板素片を示している。このフレキシブル基板素片１１０は、ベースフィルム１１７を有しており、該ベースフィルム１１７上には、銅箔のパターニングによって形成された金属配線１１５が形成されている。金属配線１１５上には、樹脂フィルム１１２が配置されている。
【０００４】
この樹脂フィルム１１２は熱可塑性を有しており、常温では接着性を有しないが、高温になると軟化し、接着性が発現される。
【０００５】
樹脂フィルム１１２には、複数の開口部１２０が形成されており、各開口部１２０内には、複数のバンプ１２１がそれぞれ配置されている。
各バンプ１２１の底面は金属配線１１５に接続されており、先端は、樹脂フィルム１１２表面から突き出されている。
【０００６】
図９の符号１３０は、上記フレキシブル基板素片１１０に貼り合わされるフレキシブル基板素片を説明する。このフレキシブル基板素片１３０は、上記フレキシブル基板素片１１０と同様に、ベースフィルム１３２を有しており、ベースフィルム上には銅箔のパターニングによって形成された金属配線１３５が配置されている。
【０００７】
金属配線１３５上には、非熱可塑性のカバーフィルム１３８が配置されており、該カバーフィルム１３８は、上記フレキシブル基板素片１１０のバンプ１２１と対応する位置には、底面に金属配線１３５表面が露出する開口部１３９が形成されている。
【０００８】
この２枚のフレキシブル基板素片１１０、１３０を貼り合わせる場合、一方のフレキシブル基板素片１３０の開口部１３９を上方に向けて台１４２上に乗せ、他方のフレキシブル基板素片１１０のバンプ１２１下方に向け、向かい合わせにする（図１０（ａ））。
【０００９】
次いで、バンプ１２１の先端を、開口部１３９底面の金属配線１３５表面に当接させ、一方のフレキシブル基板素片１１０のベースフィルム１１７上に振動子１４５を押し当てる（同図（ｂ））。
【００１０】
振動子１４５は図示しない超音波発生装置に接続されており、振動子１４５でフレキシブル基板素片１１０、１３０同士を押圧しながら超音波発生装置を起動し、振動子１４５に超音波すると、振動子１４５によってフレキシブル基板素片１１０、１３０間に超音波が印加される。この超音波の振動力により、バンプ１２１と、そのバンプ１２１に当接されている金属配線１３５とが接合される。
【００１１】
次いで、このフレキシブル基板素片１１０、１３０を押圧しながら加熱し、樹脂フィルム１１８を軟化させると、樹脂フィルム１１８の接着性が発現し、フレキシブル基板素片１１０、１３０同士は樹脂フィルム１１８によって接続され、一枚の多層フレキシブル配線板１５０が得られる（同図（ｃ））。
【００１２】
このように、振動子１４５を用いると、半田を用いなくてもフレキシブル基板素片１１０、１３０同士を電気的に接続することができ、また、多数のバンプ１２１をそれぞれ金属配線１３５に押圧しながら超音波を印加することで、１回の超音波印加でフレキシブル基板素片１１０、１３０同士を接続することが可能になっている。
【００１３】
しかしながら、上記のようなバンプ１２１は銅メッキ法によって形成しており、その工程は複雑である。
【００１４】
また、上記のような振動子１４５では、フレキシブル基板素片１１０、１３０全体を押圧しながら超音波を印加するため、バンプ１２１の高さが不均一であると、接続不良が生じるおそれがある。例えば、図１０（ｃ）の符号１５１は、接続不良部分を示しており、高さが高いバンプ１２１は金属配線１１５表面に接続されているのに対し、高さが低いバンプ１２２は、超音波印加の際に金属配線１３５に当接されなかったため、金属配線１３５には接続されていない。
【００１５】
フレキシブル基板素片１１０、１３０同士を歩留まりよく接続するためには、バンプ１２１の高さが、±３μｍ以下の範囲の均一な高さに形成する必要があるが、上記のように電解メッキ法を用いてバンプ１２１を形成する場合には困難である。
【００１６】
また、バンプ１２１は、開口部１２０内を充填し、更に樹脂フィルム１１２表面から突き出させる必要があるため、銅を４０μｍ以上の厚みに成長させる必要があるが、電解メッキ法によってその厚みに成長させるためには、１時間以上を要し、製造コストが上昇する原因になっている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、フレキシブル基板から、低コストで高歩留りの多層フレキシブル配線板を得ることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、樹脂フィルムから成るベースフィルムと、前記ベースフィルム上に配置された金属配線とを有する第１、第２のフレキシブル基板素片同士を積層し、多層フレキシブル配線板を製造する多層フレキシブル配線板製造方法であって、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線上に樹脂フィルムから成るカバーフィルムを設け、前記カバーフィルムに開口を形成して前記開口を前記金属配線上に配置しておき、前記第１のフレキシブル基板の前記開口と、該開口底面に位置する前記金属配線とで凹部を構成させ、前記第２のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記凹部に接続される部分は前記ベースフィルム上で、前記第１のフレキシブル基板素片の前記開口の面積よりも小さい凸に形成するように積層させる前記フレキシブル基板素片の両方の前記金属配線をパターニングした後、前記第１のフレキシブル基板素片の前記開口底面に位置する部分の前記金属配線と、前記第２のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線とを密着させて超音波を印加して前記金属配線同士を融着させ、電気的に接続させる多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項２記載の発明は、樹脂フィルムから成るベースフィルムと、前記ベースフィルム上に配置された金属配線とを有する第１、第２のフレキシブル基板素片のうち、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線の接続部分の前記ベースフィルムに開口を形成して前記金属配線の裏面を露出させ、前記第１のフレキシブル基板の前記開口と、該開口底面に位置する前記金属配線とで凹部を構成させ、前記第２のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記凹部に接続される部分は前記ベースフィルム上で凸に形成し、前記第１のフレキシブル基板素片の前記開口の面積よりも、前記第２のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線の面積の方を小さくし、その部分に超音波振動子の先端を当接し、超音波を印加して前記金属配線同士を接続して多層フレキシブル配線板を製造する多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板製造方法であって、前記金属配線間に、加熱されると接着性が発現される熱可塑性樹脂層を位置させた状態で前記金属配線の表面同士を密着させ、超音波を印加する多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の多層フレキシブル配線板製造方法であって、前記金属配線同士を超音波で接続した後、加熱し、前記熱可塑性樹脂の接着力で前記フレキシブル基板素片同士を貼り合わせる多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板製造方法であって、前記金属配線同士を超音波で接続する前に、少なくとも一方の金属配線の超音波で接続される部分の表面に、予め、金を主成分とする被膜、銀を主成分とする被膜、ニッケルを主成分とする被膜、銅とニッケルの合金被膜、アルミニウムを主成分とする被膜、チタンを主成分とする被膜、半田被膜のいずれか一種の金属被膜を形成しておく多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板製造方法であって、前記金属配線同士を接続する部分毎に、個別に超音波を印加する多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項７記載の発明は、ベースフィルムと、前記ベースフィルム上に配置された金属配線とを有する第１、第２のフレキシブル基板素片同士が積層された多層フレキシブル配線板であって、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線上には樹脂フィルムから成るカバーフィルムが設けられ、前記カバーフィルムに設けられた第１の開口部が前記金属配線上に配置され、前記第１のフレキシブル基板の前記第１の開口部と、該第１の開口部底面に位置する前記金属配線とで凹部が構成され、前記第２のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記凹部に接続される部分は前記ベースフィルム上で凸に形成され、前記第１の開口部の面積よりも、前記第２のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線の面積の方が小さくされ、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記第１の開口部の底面に位置する部分と、前記第２のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線とが密着された状態で超音波が印加され、互いに接続された多層フレキシブル配線板である。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の多層フレキシブル配線板であって、前記カバーフィルムは絶縁性を有し、前記第１の開口部以外の部分の前記金属配線間は、前記カバーフィルムによって接触しないようにされた多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項９記載の発明は、請求項８記載の多層フレキシブル配線板であって、前記カバーフィルムは、少なくともその表面に、加熱されると接着性が発現される熱可塑性樹脂層を有する多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項１０記載の発明は、ベースフィルムと、前記ベースフィルム上に配置された金属配線とを有する第１、第２のフレキシブル基板素片同士が積層された多層フレキシブル配線板であって、前記第２のフレキシブル基板素片の前記ベースフィルムには、底面に、前記金属配線が位置する第２の開口部が形成され、前記第２のフレキシブル基板の前記第２の開口部と、該第２の開口部底面に位置する前記金属配線とで凹部が構成され、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記第２のフレキシブル基板の前記凹部に接続される部分は前記ベースフィルム上で凸に形成され、前記第２の開口部の面積よりも、前記第１のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線の面積の方が小さくされ、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線が前記第２の開口部の底面に位置する前記金属配線に密着された状態で超音波が印加され、前記金属配線同士が接続された多層フレキシブル配線板である。
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の多層フレキシブル配線板であって、前記ベースフィルムは絶縁性を有し、前記第２の開口部以外の部分の前記金属配線間は、前記ベースフィルムによって接触しないようにされた多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項１２記載の発明は、請求項１０又は請求項１１のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板であって、前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線上にはカバーフィルムが配置され、前記カバーフィルムには、底面に前記金属配線が位置する第３の開口部が設けられ、前記第２の開口部底面の前記金属配線と、前記第３の開口部底面の前記金属配線とが超音波で接続された多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項１３記載の発明は、請求項７乃至請求項１２のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板であって、前記各金属配線の、超音波で互いに接続される部分の表面の、少なくとも一方には、金を主成分とする被膜、銀を主成分とする被膜、ニッケルを主成分とする被膜、銅とニッケルの合金被膜、アルミニウムを主成分とする被膜、チタンを主成分とする被膜、半田被膜のいずれか一種の金属被膜を有する多層フレキシブル配線板製造方法である。
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の多層フレキシブル配線板であって、前記互いに接続される前記金属配線は、その表面に同種類の金属被膜を有する多層フレキシブル配線板製造方法である。
【００１９】
本発明は上記のように構成されており、金属配線の表面同士を当接させ、超音波を印加するので、電解メッキ法を用いたバンプの形成が不要であり、従ってバンプ高さの不均一性による不良が減少する。
【００２０】
また、貼り合わせるフレキシブル基板素片の少なくとも一方に樹脂フィルムを設けておき、樹脂フィルムに形成した開口部底面に、金属配線の接続部分を露出させておくと、開口部の開口部分の樹脂フィルムがガイドになり、他のフレキシブル基板素片の金属配線を開口部内に導くことができる。この場合、開口部は凹部となるので、他のフレキシブル基板素片の金属配線を凸に形成しておくと、その金属配線が開口部内にはまりこむので位置合わせが容易になる。
【００２１】
互いに当接された金属配線（金属配線の接続部分）の裏面に振動子を直接当接させ、押圧しながら超音波を印加すると、接続部分毎に個別に超音波が印加されるので、接続部間の電気的接続が確実に行われる。
【００２２】
また、上記樹脂フィルムを熱可塑性樹脂で構成しておくと、樹脂フィルムの接着力によってフレキシブル基板素片同士を機械的に接続することが可能になる。
【００２３】
超音波接続の場合、接合される部分を構成する金属物質の組合せにより、金属被膜同士が強く接合されたり、逆に接合されなかったりする。下記表１は本発明の発明者等が種々の金属の組み合せについての超音波接合強度を調査した結果である。
【００２４】
【表１】
表１中、“２”は強接合、“１”は弱接合、“０”は接合されなかったことを示している。
【００２６】
本発明の場合、接合される部分は金属配線の表面であるため、表１の結果とは接合強度が異なる。例えば、ワイヤーボンディングの場合は、銅同士の組合せは強接合であるが、本発明のようにフレキシブル基板の金属配線表面に形成された金属被膜では、銅被膜同士の組合せは弱接合であった。
【００２７】
即ち、本発明の金属配線表面に形成する金属被膜としては、金を主成分とする被膜、銀を主成分とする被膜、ニッケルを主成分とする被膜、銅とニッケルの合金被膜、アルミニウムを主成分とする被膜、チタンを主成分とする被膜、半田被膜が適している。これらのうちから２種の金属被膜を選んで金属配線表面に形成しておき、超音波印加によって接合させるとよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明を図面を用いて説明する。
【００２９】
図１（ａ）を参照し、符号１１は厚み１２μｍの圧延銅箔から成る金属箔を示している。先ず、この金属箔１１の表面にポリイミド前駆体の溶液を塗付、乾燥し、ポリイミド前駆体層１４を形成する（同図（ｂ））。
【００３０】
次いでポリイミド前駆体層１４を、フォトリソグラフ工程とエッチング工程によってパターニングした後、加熱処理をし、ポリイミド前駆体を硬化させると、パターニングされたベースフィルム１２が形成される（同図（ｃ））。このベースフィルム１２の厚さは２０μｍ程度である。
【００３１】
図１（ｃ）の符号１５はベースフィルム１２の開口部を示しており、多数の開口部１５が所定位置に配置されている（図面上では１個だけが示されている。）。各開口部１５の底面には金属箔１１が露出している。
【００３２】
次にベースフィルム１２の表面に保護フィルム１７を貼布し、開口部１５を一旦閉塞させる（同図（ｄ））。
その状態でフォトリソグラフ工程とエッチング工程を行うと、開口部１５内にはエッチング液は侵入せず、金属箔１１がパターニングされ、金属配線１８が形成される（図１（ｅ））。符号１６は、金属配線１８同士を分離する溝を示している。
【００３３】
次いで、保護フィルム１７を剥離し（図１（ｆ））、メッキ液に浸漬し、電解メッキを行うと、開口部１５底面に露出している金属配線１８の表面とベースフィルム１２上に露出している金属配線１８の表面とに金属被膜２６が形成される。ここでは、金属被膜２６として、金被膜を形成した。
【００３４】
図１（ｇ）の符号１０は、金属被膜２６が形成された状態のフレキシブル基板素片を示している。
このフレキシブル基板素片１０のベースフィルム１２側の平面図を図３（ａ）に示す。また、金属配線１８側の平面図を同図（ｂ）に示す。
【００３５】
図３（ａ）、（ｂ）に示したように、この金属配線１８は、幅広にパターニングされた接続部１８１と、幅狭に形成された配線部１８２とを有している。
【００３６】
接続部１８１は、後述するように、他のフレキシブル基板素片との接続に用いられる部分であり、配線部１８２は、ベースフィルム１２上を引き回されており、接続部１８１同士を電気的に接続する部分である。
【００３７】
フレキシブル基板素片１０をベースフィルム１２側から見た場合、ベースフィルム１２に形成された開口部１５は接続部１８１の下に配置されており、開口部１５は、接続部１８１の大きさよりも小さく形成されている（図３（ｂ））。
【００３８】
従って、接続領域１８１の外周部分はベースフィルム１２と密着しており、開口部１５が表面と裏面とを貫通しないようになっている。また、接続領域１８１がベースフィルム１２上に位置している結果、接続領域１８１表面は、ベースフィルム１２表面よりも高い位置に存している。
【００３９】
次に、このフレキシブル基板素片１０と共に用いられる他のフレキシブル基板素片の製造工程を説明する。
【００４０】
図２（ａ）は、図１（ｆ）と同じ状態の基板であり、金属配線１８を形成した後、保護フィルム１７を剥離した状態である。
【００４１】
図２（ａ）に示した状態から、金属配線１８表面にポリイミド前駆体溶液を塗付、乾燥しポリイミド前駆体層３２を形成する（ここではポリイミド前駆体溶液にはポリイミド系接着剤であるＳＣＣ製Ｇ１０１を用いた）。
【００４２】
次いで、フォトリソグラフ工程とエッチング工程によってポリイミド前駆体層３２をパターニングし、加熱処理してイミド化する。図２（ｃ）に符号３３は、ポリイミド前駆体層３２のイミド化によって形成された樹脂フィルムを示しており、パターニングによって開口部３４が形成されている。この樹脂フィルム３３は熱可塑性を有しており、加熱されると接着性が発現される。ここでは樹脂フィルム３３の厚さは１４μｍに形成した。
【００４３】
この状態では、樹脂フィルム３３の開口部３４底面と、ベースフィルム１２の開口部１５の底面には、金属配線１８表面と裏面とが露出しており、その状態で電解メッキを行うと、金属配線１８の露出部分に金属被膜２６が形成される。図３（ｄ）の符号３０は、金属被膜２６が形成されたフレキシブル基板素片３０を示している。上述したように、ここでは金属被膜２６に金被膜を用いた。
【００４４】
このフレキシブル基板素片３０の、樹脂フィルム３３側の平面図を図４（ａ）に示す。また、ベースフィルム１２側の平面図を同図（ｂ）に示す。
このフレキシブル基板素片３０でも、金属配線１８は、幅広に形成された接続部１８１と、幅狭に形成された配線部１８２とで構成されている。
【００４５】
接続部１８１の開口部３４、１５底面に位置する部分には、金属被膜２６が形成されており、その金属被膜２６が露出している。
【００４６】
他方、配線部１８２は、図１（ｅ）で示したフレキシブル基板素片１０と異なり、樹脂フィルム３３で覆われた状態で電解メッキが行われたため、その表面には金属被膜２６は形成されていない。
【００４７】
また、このフレキシブル基板素片３０の接続部１８１の大きさは、樹脂フィルム３３とベースフィルム１２の開口部３４、１５よりも大きくなっており、従って、接続部１８１の周辺部分は樹脂フィルム３４とベースフィルム１２とで挟まれ、開口部３４、１５間が連通しないようになっている。
【００４８】
上記のような２種類のフレキシブル基板素片１０、３０を貼り合わせる工程について説明する。
【００４９】
図５（ａ）を参照し、先ず、上記２種類のフレキシブル基板素片１０、３０のうち、一方のフレキシブル基板素片３０を台３５上に載置し、他方のフレキシブル基板素片１０を向き合わせる。このとき、台上のフレキシブル基板素片３０は、樹脂フィルム３３に形成された開口部３４を上方に向けておき、それに向き合わされたフレキシブル基板素片１０は、開口部３４に対し、そのベースフィルム１２上に配置された金属配線１８の接続部１８１を対向させる。
【００５０】
台３５上のフレキシブル基板素片３０では、樹脂フィルム３３に形成された開口部３４と、その底面に配置された配線部１８１及び金属被膜２６とで凹部が形成されており、それに対向配置されたフレキシブル基板１０では、接続部１８１がベースフィルム１２上では凸になっている。
【００５１】
ここで、凹部を構成する開口部３４の大きさは、その底面に存する接続部１８１よりも小さいから、接続部１８１の周辺部分には、樹脂フィルム３３が配置されている。図５（ａ）の符号２７は、接続部１８１上に配置された樹脂フィルム３３の部分を示している。
【００５２】
次いで、２枚のフレキシブル基板１０、３０を重ね合わせると、樹脂フィルム３３の接続部１８１上に配置された部分２７がガイドとなり、凸になっている配線部１８１が凹部を構成する開口部３４に導かれる。
【００５３】
接続部１８１上に配置された樹脂フィルム３３の高さＳ（接続部１８１表面の金属被膜２６からの高さ）は、凸側の接続部１８１を構成する金属配線１８及び金属被膜２６の厚さよりも小さくなっており、２枚のフレキシブル基板１０、３０が重ね合わされると、接続部１８１表面の金属被膜２６同士が密着される（図５（ｂ））。
【００５４】
その状態で、超音波発生装置（完エレクトロニクス社製、モデル７７００Ａ）の振動子４５を、互いに密着させた接続部１８１上に配置し、振動子４５先端を接続部１８１裏面に当接させる。
【００５５】
この振動子４５の先端は１００μｍ×１００μｍの正方形になっており、ベースフィルム１２の開口部１５よりも小さいものが用いられている。従って、振動子４５は、ベースフィルム１２と接触することなく接続部１８１上の金属被膜２６に当接される（図５（ｃ））。
【００５６】
その状態で超音波発生装置を起動し、振動子４５によって、接続部１８１を押圧しながら超音波を印加すると、２個の接続部１８１上の金属被膜２６が同士が接合され、２枚のフレキシブル基板素片２０、３０同士が電気的に接続される。
【００５７】
次いで、そのフレキシブル基板素片２０、３０を押圧しながら加熱すると（一例として３００℃、１０秒間）、接着性が発現された樹脂フィルム３３により、フレキシブル基板素片２０、３０同士が機械的に接続され、本発明の一例の多層フレキシブル配線板５０が得られる（同図（ｄ））。
【００５８】
以上は、２枚のフレキシブル基板素片１０、３０のうち、一方のフレキシブル基板素片３０だけが熱可塑性の樹脂フィルム３３を有していたが、本発明の多層フレキシブル配線板５０は、そのような２枚のフレキシブル基板素片１０、３０を貼り合わせる場合に限定されるものではない。
【００５９】
例えば、熱可塑性の樹脂フィルム３３を有するフレキシブル基板素片３０同士を接着して多層フレキシブル配線板を構成させてもよい。この場合、図６に示すように、２枚のフレキシブル基板素片３０ａ、３０ｂのうち、一方のフレキシブル基板素片３０ａのベースフィルム１２に対し、他方のフレキシブル基板素片３０ｂの樹脂フィルム３３が密着されるように重ね合わせ、互いに当接させた接続部１８１に上記振動子４５を当接させ、押圧しながら超音波を印加する。
【００６０】
この場合、一方のフレキシブル基板素片３０ａの開口部１５が凹部となり、他方のフレキシブル基板素片３０ｂの接続部１８１が凸部になる。凸部になる接続部１８１の大きさを、凹部となる開口部１５の大きさよりも小さくしておくと、開口部１５周辺のベースフィルム１２がガイドになり、突部となる接続部１８１が開口部１５内に容易に入り込むので、フレキシブル基板素片３０ａ、３０ｂ同士の位置合わせが簡単である。
【００６１】
また、図１（ｇ）に示したフレキシブル基板素片１０に熱可塑性の樹脂フィルムを設け、多層フレキシブル配線板を作製してもよい。
【００６２】
図７の符号２０ａ、２０ｂは、そのフレキシブル基板素片を示しており、図１（ｇ）のフレキシブル基板素片１０のベースフィルム１２上に、熱可塑性の樹脂フィルム３９が形成されている。その樹脂フィルム３９はパターニングされており、ベースフィルム１２に形成された開口部１５の部分はエッチングされており、開口部１５内に金属被膜２６が露出するように構成されている。
【００６３】
このフレキシブル基板２０ａ、２０ｂでは一方のフレキシブル基板素片２０ａの接続部１８１は、他方のフレキシブル基板素片２０ｂの開口部１５よりも小さく形成されている。従って、一方のフレキシブル基板素片２０ａの接続部１８１を凸とし、他方のフレキシブル基板素片２０ｂの開口部１５が形成する凹部内に押し込むと、接続部１８１同士が当接される。
【００６４】
その状態で、接続部１８１表面に振動子４５を押し当て、接続部１８１を押圧しながら超音波を印加し、フレキシブル基板素片２０ａ、２０ｂを加熱すると、接続部１８１表面の金属被膜２６間が超音波の震動力によって融着し、ベースフィルム１２同士は、樹脂フィルム３９によって接続される。
【００６５】
なお、以上は２枚のフレキシブル基板素片同士を接続する場合を説明したが、３枚以上のフレキシブル基板素片を積層させて作製した多層のフレキシブル配線板も本発明に含まれる。
【００６６】
また、上記各実施例では、熱可塑性の樹脂フィルム３３、３９にはポリイミド系接着剤を用いたが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えばエポキシ系の接着剤（ＳＣＣ製 Ａ１００等）等のポリイミド系接着剤以外の樹脂も使用することができる。
【００６７】
また、金属被膜２６は、金を主成分とする被膜に限定されるものではなく、銀を主成分とする被膜、ニッケルを主成分とする被膜、銅とニッケルの合金被膜、半田被膜を用いることができる。貼り合わせる２枚のフレキシブル基板素片には、同種の金属被膜を形成しておくと、良好な接続が得られる。
【００６８】
接続には、振動子を接続部の金属配線、又はその表面に形成された金属被膜に直接押し当て、超音波を印加するとよい。多数の接続部を超音波接続する場合には、各接続部分に個別に振動子を当接させ、押圧しながら超音波を印加するとよい。
【００６９】
【発明の効果】
バンプを用いなくても超音波接続が行えるので、メッキ工程が不要であり、工程が簡単になる。
また、接続部の高さが均一なので、接続不良が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｇ）：本発明の多層フレキシブル配線板に用いるフレキシブル基板素片の工程図
【図２】（ａ）〜（ｄ）：本発明の多層フレキシブル配線板に用いる他のフレキシブル基板素片の工程図
【図３】（ａ）、（ｂ）：フレキシブル基板素片の平面図
【図４】（ａ）、（ｂ）：他のフレキシブル基板素片の平面図
【図５】（ａ）〜（ｄ）：上記フレキシブル基板素片を組合わせて本発明の多層フレキシブル基板配線板を作製するための工程図
【図６】本発明の多層フレキシブル配線板を作製するためのフレキシブル基板素片の組合せの他の例
【図７】本発明の多層フレキシブル配線板を作製するためのフレキシブル基板素片の組合せの他の例
【図８】従来技術のフレキシブル基板素片
【図９】そのフレキシブル基板素片と共に用いる従来技術のフレキシブル基板素片
【図１０】（ａ）〜（ｃ）：従来技術の多層フレキシブル配線板を製造するための工程図
【符号の説明】
１２・・・・・・ベースフィルム
１８・・・・・・金属配線
１５・・・・・・ベースフィルムの開口部
２０・・・・・・フレキシブル基板素片
２１・・・・・・金属配線の接続部
２６、３６・・・・・・金属被膜
３０・・・・・・フレキシブル基板素片
３３・・・・・・樹脂フィルム
３４・・・・・・樹脂フィルムの開口部
４５・・・・・・振動子
５０・・・・・・多層フレキシブル配線板
Claims (14)
- 樹脂フィルムから成るベースフィルムと、前記ベースフィルム上に配置された金属配線とを有する第１、第２のフレキシブル基板素片同士を積層し、多層フレキシブル配線板を製造する多層フレキシブル配線板製造方法であって、
前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線上に樹脂フィルムから成るカバーフィルムを設け、前記カバーフィルムに開口を形成して前記開口を前記金属配線上に配置しておき、
前記第１のフレキシブル基板の前記開口と、該開口底面に位置する前記金属配線とで凹部を構成させ、
前記第２のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記凹部に接続される部分は前記ベースフィルム上で、前記第１のフレキシブル基板素片の前記開口の面積よりも小さい凸に形成するように積層させる前記フレキシブル基板素片の両方の前記金属配線をパターニングした後、
前記第１のフレキシブル基板素片の前記開口底面に位置する部分の前記金属配線と、前記第２のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線とを密着させて超音波を印加して前記金属配線同士を融着させ、電気的に接続させる多層フレキシブル配線板製造方法。 - 樹脂フィルムから成るベースフィルムと、前記ベースフィルム上に配置された金属配線とを有する第１、第２のフレキシブル基板素片のうち、
前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線の接続部分の前記ベースフィルムに開口を形成して前記金属配線の裏面を露出させ、
前記第１のフレキシブル基板の前記開口と、該開口底面に位置する前記金属配線とで凹部を構成させ、
前記第２のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記凹部に接続される部分は前記ベースフィルム上で凸に形成し、
前記第１のフレキシブル基板素片の前記開口の面積よりも、前記第２のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線の面積の方を小さくし、
その部分に超音波振動子の先端を当接し、超音波を印加して前記金属配線同士を接続して多層フレキシブル配線板を製造する多層フレキシブル配線板製造方法。 - 前記金属配線間に、加熱されると接着性が発現される熱可塑性樹脂層を位置させた状態で前記金属配線の表面同士を密着させ、超音波を印加する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板製造方法。
- 前記金属配線同士を超音波で接続した後、加熱し、前記熱可塑性樹脂の接着力で前記フレキシブル基板素片同士を貼り合わせる請求項３記載の多層フレキシブル配線板製造方法。
- 前記金属配線同士を超音波で接続する前に、少なくとも一方の金属配線の超音波で接続される部分の表面に、予め、金を主成分とする被膜、銀を主成分とする被膜、ニッケルを主成分とする被膜、銅とニッケルの合金被膜、アルミニウムを主成分とする被膜、チタンを主成分とする被膜、半田被膜のいずれか一種の金属被膜を形成しておく請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板製造方法。
- 前記金属配線同士を接続する部分毎に、個別に超音波を印加する請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板製造方法。
- ベースフィルムと、前記ベースフィルム上に配置された金属配線とを有する第１、第２のフレキシブル基板素片同士が積層された多層フレキシブル配線板であって、
前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線上には樹脂フィルムから成るカバーフィルムが設けられ、前記カバーフィルムに設けられた第１の開口部が前記金属配線上に配置され、
前記第１のフレキシブル基板の前記第１の開口部と、該第１の開口部底面に位置する前記金属配線とで凹部が構成され、
前記第２のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記凹部に接続される部分は前記ベースフィルム上で凸に形成され、
前記第１の開口部の面積よりも、前記第２のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線の面積の方が小さくされ、
前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記第１の開口部の底面に位置する部分と、前記第２のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線とが密着された状態で超音波が印加され、互いに接続された多層フレキシブル配線板。 - 前記カバーフィルムは絶縁性を有し、前記第１の開口部以外の部分の前記金属配線間は、前記カバーフィルムによって接触しないようにされた請求項７記載の多層フレキシブル配線板。
- 前記カバーフィルムは、少なくともその表面に、加熱されると接着性が発現される熱可塑性樹脂層を有する請求項８記載の多層フレキシブル配線板。
- ベースフィルムと、前記ベースフィルム上に配置された金属配線とを有する第１、第２のフレキシブル基板素片同士が積層された多層フレキシブル配線板であって、
前記第２のフレキシブル基板素片の前記ベースフィルムには、底面に、前記金属配線が位置する第２の開口部が形成され、
前記第２のフレキシブル基板の前記第２の開口部と、該第２の開口部底面に位置する前記金属配線とで凹部が構成され、
前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線のうち、前記第２のフレキシブル基板の前記凹部に接続される部分は前記ベースフィルム上で凸に形成され、
前記第２の開口部の面積よりも、前記第１のフレキシブル基板素片の前記凸に形成された金属配線の面積の方が小さくされ、
前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線が前記第２の開口部の底面に位置する前記金属配線に密着された状態で超音波が印加され、前記金属配線同士が接続された多層フレキシブル配線板。 - 前記ベースフィルムは絶縁性を有し、前記第２の開口部以外の部分の前記金属配線間は、前記ベースフィルムによって接触しないようにされた請求項１０記載の多層フレキシブル配線板。
- 前記第１のフレキシブル基板素片の前記金属配線上にはカバーフィルムが配置され、
前記カバーフィルムには、底面に前記金属配線が位置する第３の開口部が設けられ、
前記第２の開口部底面の前記金属配線と、前記第３の開口部底面の前記金属配線とが超音波で接続された請求項１０又は請求項１１のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板。 - 前記各金属配線の、超音波で互いに接続される部分の表面の、少なくとも一方には、金を主成分とする被膜、銀を主成分とする被膜、ニッケルを主成分とする被膜、銅とニッケルの合金被膜、アルミニウムを主成分とする被膜、チタンを主成分とする被膜、半田被膜のいずれか一種の金属被膜を有する請求項７乃至請求項１２のいずれか１項記載の多層フレキシブル配線板。
- 前記互いに接続される前記金属配線は、その表面に同種類の金属被膜を有する請求項１３記載の多層フレキシブル配線板。
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