JP5520848B2 - フレキシブル回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁層と、パターン化された導体よりなる配線層とを含むフレキシブル回路基板の製造方法に関する。

近年、携帯電話機、ハードディスク装置、プリンタ等の、可動部を有する電子機器において、フレキシブル回路基板が広く利用されている。このフレキシブル回路基板は、柔軟性を有する絶縁層と、パターン化された導体よりなり絶縁層の一方の面上に配置された配線層とを含んでいる。

フレキシブル回路基板は、上記絶縁層と、この絶縁層の一方の面上に配置された導体層とを含む積層体における導体層をエッチングによってパターニングすることによって製造される。導体層には銅箔が用いられることが多い。導体層に銅箔を用いた上記積層体は、銅張積層板と呼ばれる。以下、上記積層体が銅張積層板である場合の例について説明する。

近年、電子機器に対する薄型化、軽量化の要求が強いことから、フレキシブル回路基板には、薄く、柔軟性および耐屈曲特性が高いことが求められている。また、近年、電子機器において取り扱う情報量が増大していることから、情報を伝達するフレキシブル回路基板には配線層の微細化、高密度化が求められ、銅張積層板には導体層を微細にパターニングできることが求められている。これらの要求に応えるため、銅張積層板の設計、開発は、絶縁層と導体層を共に、薄く、柔軟性を高くする方向に進んでいる。

例えば特許文献１に記載されているように、銅張積層板において、導体層である銅箔にアニール（熱処理）を施すことによって、銅箔の耐屈曲特性を高めることができることが知られている。銅箔は、アニールを施されることにより、耐屈曲特性と共に柔軟性も高まる。

特許文献２には、フレキシブル回路基板に関する技術ではないが、基板上に形成された薄膜回路の両端にパルス状の電気エネルギーを印加することによって、薄膜をアニールする技術が記載されている。なお、特許文献２に記載された技術におけるアニールの目的は、薄膜における応力の緩和や欠陥の回復であり、薄膜の耐屈曲特性や柔軟性を高めることではない。

特開２００７−５９８９２号公報 特開平６−３７０９６号公報

銅張積層板において、絶縁層と導体層を共に、薄くし、柔軟性を高くすると、フレキシブル回路基板に対する前述の要求に応えることが可能になる。しかし、この場合には、銅張積層板の剛性が低下するため、銅張積層板のハンドリング性が低下するという問題が発生する。銅張積層板のハンドリング性の低下は、銅張積層板およびフレキシブル回路基板製造における歩留まりの低下につながる。

また、フレキシブル回路基板においても、柔軟性が高いとハンドリング性が低下するという問題が発生する。フレキシブル回路基板のハンドリング性の低下は、フレキシブル回路基板を用いた電子機器の製造作業の効率の低下につながる。

このように、従来は、銅張積層板およびフレキシブル回路基板において、柔軟性および耐屈曲特性を高くすることと、ハンドリング性を向上させることを両立することは難しかった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、フレキシブル回路基板において屈曲させられる部分における柔軟性および耐屈曲特性を高くしながら、フレキシブル回路基板の製造に用いられる積層体のハンドリング性を向上させることができるようにしたフレキシブル回路基板の製造方法を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、フレキシブル回路基板において屈曲させられる部分における柔軟性および耐屈曲特性を高くしながら、フレキシブル回路基板の製造に用いられる積層体ならびにフレキシブル回路基板のハンドリング性を向上させることができるようにしたフレキシブル回路基板の製造方法を提供することにある。

本発明の製造方法によって製造されるフレキシブル回路基板は、互いに反対側に向いた第１および第２の面を有する絶縁層と、パターン化された金属よりなり絶縁層の第１の面上に配置された配線層とを含んでいる。

本発明のフレキシブル回路基板の製造方法は、
絶縁層と、配線層を構成する金属の多結晶体よりなり絶縁層の第１の面上に配置された導体層とを含む積層体を作製する工程と、
導体層をパターニングして予備配線層を形成する工程と、
予備配線層の少なくとも一部における金属の結晶粒の、予備配線層の厚み方向についての最大長の平均値が加熱前よりも大きくなって予備配線層が配線層になるように、予備配線層の少なくとも一部を加熱する工程と
を備えている。

本発明のフレキシブル回路基板の製造方法において、予備配線層の少なくとも一部における金属の結晶粒の、予備配線層の厚み方向についての最大長の平均値は、加熱後は加熱前の１．１倍以上であって、予備配線層の厚み以下となってもよい。

また、本発明のフレキシブル回路基板の製造方法において、予備配線層の少なくとも一部を加熱する工程により、予備配線層の少なくとも一部における縦弾性率が、加熱前よりも小さくなってもよい。この場合、予備配線層の少なくとも一部における縦弾性率は、加熱後は加熱前の０．５〜０．９５倍の範囲内となってもよい。

また、本発明のフレキシブル回路基板の製造方法において、予備配線層の少なくとも一部を加熱する工程は、予備配線層の一部のみを加熱してもよい。この場合、配線層は、加熱されなかった第１の部分と加熱された第２の部分とを含み、第２の部分における金属の結晶粒の、配線層の厚み方向についての最大長の平均値は、第１の部分における金属の結晶粒の、配線層の厚み方向についての最大長の平均値よりも大きくてもよい。第２の部分における金属の結晶粒の、配線層の厚み方向についての最大長の平均値は、第１の部分における金属の結晶粒の、配線層の厚み方向についての最大長の平均値の１．１倍以上であって、配線層の厚み以下であってもよい。また、第２の部分の縦弾性率は、第１の部分の縦弾性率よりも小さくてもよい。この場合、第２の部分の縦弾性率は、第１の部分の縦弾性率の０．５〜０．９５倍の範囲内であってもよい。

また、本発明のフレキシブル回路基板の製造方法において、予備配線層の少なくとも一部を加熱する工程は、予備配線層の少なくとも一部に通電してもよい。

また、本発明のフレキシブル回路基板の製造方法において、配線層を構成する金属は銅であってもよい。この場合、導体層は、圧延銅箔よりなるものであってもよい。また、絶縁層は、ポリイミド樹脂または液晶ポリマーよりなるものであってもよい。

本発明のフレキシブル回路基板の製造方法では、導体層をパターニングして予備配線層を形成した後に、予備配線層の少なくとも一部を加熱する工程を行って配線層を形成する。この製造方法によれば、絶縁層と導体層を含む積層体の柔軟性を低くすることができる。これにより、積層体のハンドリング性を向上させることができる。また、本発明によれば、予備配線層の少なくとも一部を加熱する工程により、予備配線層の少なくとも一部における金属の結晶粒の、予備配線層の厚み方向についての最大長の平均値が加熱前よりも大きくなる。これにより、フレキシブル回路基板において、配線層の少なくとも一部に対応する部分の柔軟性および耐屈曲特性を高くすることが可能になる。この部分は、フレキシブル回路基板において、屈曲させられる部分に適用することができる。以上のことから、本発明のフレキシブル回路基板の製造方法によれば、フレキシブル回路基板において屈曲させられる部分における柔軟性および耐屈曲特性を高くしながら、フレキシブル回路基板の製造に用いられる積層体のハンドリング性を向上させることが可能になるという効果を奏する。

また、本発明において、予備配線層の少なくとも一部を加熱する工程は、予備配線層の一部のみを加熱し、配線層は、加熱されなかった第１の部分と加熱された第２の部分とを含んでいてもよい。この場合には、フレキシブル回路基板において、配線層の第１の部分に対応する部分の柔軟性を低くすることができる。これにより、配線層全体の縦弾性率を小さくしてフレキシブル回路基板全体の柔軟性および耐屈曲特性を高くする場合に比べて、フレキシブル回路基板のハンドリング性を向上させることができる。その結果、フレキシブル回路基板において屈曲させられる部分における柔軟性および耐屈曲特性を高くしながら、フレキシブル回路基板の製造に用いられる積層体ならびにフレキシブル回路基板のハンドリング性を向上させることが可能になるという効果を奏する。

本発明の一実施の形態に係るフレキシブル回路基板の概略の構成を示す斜視図である。 図１に示したフレキシブル回路基板の一部を示す斜視図である。 図１に示したフレキシブル回路基板の使用時における第１の状態を示す斜視図である。 図１に示したフレキシブル回路基板の使用時における第２の状態を示す斜視図である。 図１に示したフレキシブル回路基板の使用時における第３の状態を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るフレキシブル回路基板の製造方法における一工程を示す斜視図である。 図６に示した工程に続く工程を示す斜視図である。 図７に示した工程に続く工程を示す斜視図である。 本発明による効果を確認するための実験で使用した試料を示す平面図である。 実験で使用した試料１における配線層の断面を示す断面図である。 実験で使用した試料２における配線層の断面を示す断面図である。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態に係るフレキシブル回路基板の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板の概略の構成を示す斜視図である。図２は、図１に示したフレキシブル回路基板の一部を示す斜視図である。図２において、ハッチングを付した面は断面を表している。

図２に示したように、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板１は、絶縁材料よりなり柔軟性を有する絶縁層２と、配線層３とを含んでいる。絶縁層２は、互いに反対側に向いた第１の面２ａと第２の面２ｂとを有している。配線層３は、パターン化された導体よりなり、絶縁層２の第１の面２ａ上に配置されている。図示しないが、フレキシブル回路基板１は、更に、絶縁材料よりなり柔軟性を有する保護層を含んでいてもよい。保護層は、第１の面２ａおよび配線層３を覆うように配置される。また、フレキシブル回路基板１は、更に、パターン化された導体よりなり絶縁層２の第２の面２ｂ上に配置された第２の配線層を含んでいてもよい。この場合、フレキシブル回路基板１は、更に、第２の面２ｂおよび第２の配線層を覆う第２の保護層を含んでいてもよい。

図１は、フレキシブル回路基板１の全体形状の一例を示している。この例では、フレキシブル回路基板１は、第１の端部１Ａと第２の端部１Ｂとを有している。第２の端部１Ｂは、第１の端部１Ａよりも幅が大きい。図１には、配線層３のパターンを簡略化して示している。フレキシブル回路基板１は、全体が柔軟性を有しているが、特に、使用時において屈曲させられる部分（以下、屈曲部という。）１Ｃを有している。

絶縁層２は、絶縁性樹脂よりなり、その中でも柔軟性および耐熱性が良好なポリイミド樹脂または液晶ポリマーよりなることが好ましい。絶縁層２は、単層であってもよいし、複数層からなるものであってもよい。絶縁層２は、例えば、後にパターニングされて配線層３となる銅箔等の金属箔上に、ポリイミド樹脂または液晶ポリマーの樹脂溶液を塗布し、これを乾燥させて形成してもよい。あるいは、上記金属箔上に、ポリイミド樹脂の前駆体溶液を塗布し、これを熱処理によって乾燥およびイミド化して、絶縁層２を形成してもよい。あるいは、市販されているポリイミド樹脂または液晶ポリマーよりなる絶縁フィルムを上記金属箔に接着して、絶縁層２を形成してもよい。この場合には、必要に応じて、エポキシ樹脂や熱可塑性ポリイミド樹脂等からなる接着剤を用いて、絶縁フィルムを金属箔に接着してもよい。

絶縁層２の厚みは、特に限定されるものではないが、５〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。フレキシブル回路基板１のうち特に高い屈曲性（柔軟性）が要求される部分における絶縁層２の厚みは、５〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。絶縁層２の厚みが５μｍ未満であると、絶縁層２の絶縁性が十分に得られないおそれがある。一方、絶縁層２の厚みが大きくなると屈曲性が低下するため、絶縁層２の厚みの上限は、フレキシブル回路基板１が屈曲される程度等に応じて適宜、定められる。保護層の材料には、一般的に接着剤付きポリイミド樹脂が用いられ、保護層の厚みは、絶縁層２と同様に適宜、定められる。

フレキシブル回路基板１は、絶縁層２と、この絶縁層２の第１の面２ａ上に配置された導体層とを含む積層体における導体層をエッチングによってパターニングすることによって製造される。導体層は、配線層３を構成する金属よりなる。導体層には、例えば金属箔、特に銅箔が用いられる。導体層に銅箔を用いた積層体は、銅張積層板と呼ばれる。導体層に用いられる銅箔には、圧延銅箔と電解銅箔がある。一般的に、圧延銅箔は、電解銅箔よりも耐屈曲特性が高い。そのため、導体層に用いられる銅箔としては、圧延銅箔を用いることが好ましい。導体層に用いられる銅箔の厚みは、５〜３０μｍの範囲内であることが好ましく、９〜１５μｍの範囲内であることがより好ましい。銅箔の厚みが５μｍ未満であると、銅張積層板の剛性が小さくなりすぎて、フレキシブル回路基板１の製造時における銅張積層板のハンドリング性が低下する。一方、銅箔の厚みが３０μｍを超えると、フレキシブル回路基板１の柔軟性および耐屈曲特性が低下すると共にコストが高くなる。

次に、図３ないし図５を参照して、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板１の使用例について説明する。図３ないし図５は、それぞれ、フレキシブル回路基板１の使用時における第１ないし第３の状態を示す斜視図である。この例では、フレキシブル回路基板１の第１の端部１Ａにはコネクタ６が取り付けられ、第２の端部１Ｂには硬質プリント基板７が取り付けられている。フレキシブル回路基板１は、使用時には、必要に応じて、図１に示した屈曲部１Ｃにおいて任意の角度で屈曲させられる。

図３は、フレキシブル回路基板１が屈曲部１Ｃにおいて屈曲していない状態（第１の状態）を示している。図４および図５は、それぞれ、フレキシブル回路基板１が屈曲部１Ｃにおいて屈曲している状態（第２および第３の状態）を示している。図４に示した第２の状態は、図３に示した状態から、フレキシブル回路基板１のうち、屈曲部１Ｃよりもコネクタ６（第１の端部１Ａ）に近い部分が９０度回転した状態である。図５に示した第３の状態は、図３に示した状態から、フレキシブル回路基板１のうち、屈曲部１Ｃよりもコネクタ６（第１の端部１Ａ）に近い部分が１８０度回転した状態である。

図２に示したように、本実施の形態における配線層３は、絶縁層２の第１の面２ａ上の互いに異なる位置に存在する第１の部分３Ａと第２の部分３Ｂとを含んでいてもよい。第２の部分３Ｂの縦弾性率は、第１の部分３Ａの縦弾性率よりも小さい。第２の部分３Ｂは、配線層３のうち、少なくとも、図１に示した屈曲部１Ｃ内に存在する部分を含んでいる。第２の部分３Ｂの縦弾性率は、例えば、第１の部分３Ａの縦弾性率の０．５〜０．９５倍の範囲内である。

本実施の形態では、特に、配線層３は、銅等の金属の多結晶体よりなる。第２の部分３Ｂにおける金属の結晶粒の、配線層３の厚み方向についての最大長の平均値は、第１の部分３Ａにおける金属の結晶粒の、配線層３の厚み方向についての最大長の平均値よりも大きい。なお、配線層３の厚み方向とは、絶縁層２と配線層３が積層されている方向である。第２の部分３Ｂにおける金属の結晶粒の、配線層３の厚み方向についての最大長の平均値は、例えば、第１の部分３Ａにおける金属の結晶粒の、配線層３の厚み方向についての最大長の平均値の１．１倍以上であって、配線層３の厚み以下である。以下、配線層３（第１の部分３Ａ、第２の部分３Ｂ）における金属の結晶粒の、配線層３の厚み方向についての最大長の平均値を、平均結晶粒径と呼ぶ。平均結晶粒径は、配線層３の１個所以上、好ましくは複数個所の断面において、金属の複数の結晶粒の各々について、配線層３の厚み方向についての最大長を測定し、その平均値として算出される。

なお、本実施の形態における配線層３は、第１の部分３Ａと第２の部分３Ｂとを含まずに、全体が第２の部分３Ｂと同じ性質を有していてもよい。

次に、図６ないし図８を参照して、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板１の製造方法について説明する。このフレキシブル回路基板１の製造方法では、始めに、図６に示したように、絶縁層２と、配線層３を構成する金属の多結晶体よりなり絶縁層２の第１の面２ａ上に配置された導体層３０とを含む積層体１０を作製する。絶縁層２と導体層３０の形成方法は、既に説明した通りである。導体層３０に銅箔を用いた積層体１０は、銅張積層板である。次に、図７に示したように、導体層３０をエッチングによってパターニングして予備配線層３１を形成する。

次に、図８に示したように、予備配線層３１の少なくとも一部における金属の結晶粒の、予備配線層３１の厚み方向についての最大長の平均値が加熱前よりも大きくなって予備配線層３１が配線層３になるように、予備配線層３１の少なくとも一部を加熱する。以下、この工程を熱処理工程と呼ぶ。また、配線層３の場合と同様に、予備配線層３１における金属の結晶粒の、予備配線層３１の厚み方向についての最大長の平均値も、平均結晶粒径と呼ぶ。

第１の部分３Ａと第２の部分３Ｂとを含む配線層３を形成する場合には、熱処理工程において、予備配線層３１の一部のみを加熱する。全体が第２の部分３Ｂと同じ性質を有する配線層３を形成する場合には、熱処理工程において、予備配線層３１の全体を加熱する。

予備配線層３１の少なくとも一部を加熱する方法としては、例えば、予備配線層３１の少なくとも一部に通電する方法がある。以下、この方法について図８を参照して説明する。ここでは、予備配線層３１の一部のみを加熱する場合について説明する。図８には、予備配線層３１を構成する複数のライン３１ａであって、加熱される部分を含む複数のライン３１ａを示している。この方法では、各ライン３１ａのうち、加熱される部分の両端にそれぞれ通電用の電極４１，４２を接触させる。電極４１，４２は、例えば、一方向に長い形状を有している。これにより、電極４１，４２を、それぞれ複数のライン３１ａに同時に接触させることができる。次に、電極４１，４２間に所定の電圧を印加して、各ライン３１ａの電極４１，４２間の部分に通電する。一方向に長い形状の電極４１，４２を用いることにより、複数のライン３１ａのそれぞれの一部に対して一括して通電することができる。各ライン３１ａのうちの通電された部分は、ジュール熱を発生し、このジュール熱によって加熱される。各ライン３１ａのうちの、電極４１，４２間以外の部分は、通電されないため、ジュール熱を発生しない。このようにして、予備配線層３１の一部のみが加熱される。

予備配線層３１のうち、熱処理工程で加熱されない部分を第１の部分３１Ａと呼び、熱処理工程で加熱される部分を第２の部分３１Ｂと呼ぶ。熱処理工程の前において、第１の部分３１Ａと第２の部分３１Ｂにおける金属の平均結晶粒径は、実質的に等しい。熱処理工程では、予備配線層３１のうち、第２の部分３１Ｂのみが加熱され、加熱後の第２の部分３１Ｂの平均結晶粒径は加熱前よりも大きくなる。その結果、熱処理工程により、第２の部分３１Ｂにおける金属の平均結晶粒径は、第１の部分３１Ａにおける金属の平均結晶粒径よりも大きくなる。熱処理工程の後、予備配線層３１の第１の部分３１Ａは配線層３の第１の部分３Ａとなり、予備配線層３１の第２の部分３１Ｂは配線層３の第２の部分３Ｂとなる。従って、配線層３において、第２の部分３Ｂにおける金属の平均結晶粒径は、第１の部分３Ａにおける金属の平均結晶粒径よりも大きい。

また、熱処理工程の前において、第１の部分３１Ａと第２の部分３１Ｂにおける縦弾性率、柔軟性および耐屈曲特性は、それぞれ実質的に等しい。熱処理工程により、加熱後の第２の部分３１Ｂの平均結晶粒径が加熱前よりも大きくなることにより、加熱後の第２の部分３１Ｂの縦弾性率は加熱前よりも小さくなり、加熱後の第２の部分３１Ｂの柔軟性および耐屈曲特性は加熱前よりも高くなる。その結果、熱処理工程により、第２の部分３１Ｂの縦弾性率は第１の部分３１Ａよりも小さくなり、第２の部分３１Ｂの柔軟性および耐屈曲特性は第１の部分３１Ａよりも高くなる。従って、配線層３において、第２の部分３Ｂの縦弾性率は第１の部分３Ａよりも小さく、第２の部分３Ｂの柔軟性および耐屈曲特性は第１の部分３Ａよりも高い。

なお、配線層３に用いられる銅等の金属の多結晶体において、加熱することによって、結晶粒径が大きくなり、縦弾性率が小さくなり、柔軟性および耐屈曲特性が高くなることは、フレキシブル回路基板の製造に関係する技術分野おける技術常識である。

図８に示した方法によって予備配線層３１の全体を加熱する場合には、予備配線層３１の全体に通電すればよい。この場合には、予備配線層３１が加熱されて形成された配線層３の全体が、第２の部分３Ｂと同じ性質を有することになる。

以上説明したように、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板１の製造方法では、導体層３０をパターニングして予備配線層３１を形成した後に、予備配線層３１の少なくとも一部を加熱する工程を行って配線層３を形成する。この製造方法によれば、絶縁層２と導体層３０を含む積層体１０の段階では、導体層３０における金属の平均結晶粒径を小さくして、積層体１０の柔軟性を低くすることができる。これにより、積層体１０のハンドリング性を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、予備配線層３１の少なくとも一部を加熱する工程により、予備配線層３１の少なくとも一部における金属の平均結晶粒径が加熱前よりも大きくなる。これにより、フレキシブル回路基板１において、配線層３の少なくとも一部に対応する部分の柔軟性および耐屈曲特性を高くすることが可能になる。この部分は、フレキシブル回路基板１において、屈曲部１Ｃにすることができる。

以上のことから、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板１の製造方法によれば、フレキシブル回路基板１において屈曲部１Ｃにおける柔軟性および耐屈曲特性を高くしながら、フレキシブル回路基板１の製造に用いられる積層体１０のハンドリング性を向上させることが可能になる。

また、本実施の形態において、予備配線層３１の少なくとも一部を加熱する工程は、予備配線層３１の一部のみを加熱してもよい。この場合には、配線層３は、加熱されなかった第１の部分３Ａと加熱された第２の部分３Ｂとを含む。第２の部分３Ｂの平均結晶粒径は第１の部分３Ａの平均結晶粒径よりも大きく、第２の部分３Ｂの縦弾性率は第１の部分３Ａの縦弾性率よりも小さい。この場合、フレキシブル回路基板１において、配線層３の第１の部分３Ａに対応する部分の柔軟性を低くすることができる。これにより、配線層３全体の縦弾性率を小さくしてフレキシブル回路基板１全体の柔軟性および耐屈曲特性を高くする場合に比べて、フレキシブル回路基板１のハンドリング性を向上させることができる。その結果、フレキシブル回路基板１において屈曲部１Ｃにおける柔軟性および耐屈曲特性を高くしながら、フレキシブル回路基板１の製造に用いられる積層体１０ならびにフレキシブル回路基板１のハンドリング性を向上させることが可能になる。

次に、本発明による効果を確認するために行った実験について説明する。図９は、実験で作製した複数の試料の外観を示す平面図である。試料は、フレキシブル回路基板１に対応する。試料は、ポリイミド樹脂よりなる絶縁層２と、パターン化された導体よりなり絶縁層２の第１の面２ａ上に配置された配線層１３とを備えている。絶縁層２の第１の面２ａの形状は、一方向（図９における左右方向）に長い矩形である。配線層１３は、ミアンダ形状を有している。より詳しく説明すると、配線層１３は、絶縁層２の第１の面２ａの長手方向（図９における左右方向）に延びる複数の直線状部分１３ａと、配線層１３の全体がミアンダ形状となるように、隣接する２つの直線状部分１３ａの端部同士を連結する連結部分１３ｂとを有している。ここで、直線状部分１３ａの幅（図９における上下方向の寸法）を線幅ＬＷと定義し、隣接する２つの直線状部分１３ａの間隔を線間幅ＳＷと定義する。試料において、線幅ＬＷと線間幅ＳＷは、いずれも７５μｍである。また、絶縁層２の厚みは１６μｍ、配線層１３の厚みは１２μｍである。

実験では、条件を変えて４つの試料、すなわち試料１、試料２、試料３および試料４を作製した。試料１ないし４は、具体的には、以下のようにして作製した。まず、絶縁層２と、この絶縁層２の第１の面２ａ上に配置された圧延銅箔よりなる導体層からなる積層体を作製した。なお、このような積層体は、新日鐵化学株式会社製のエスパネックス（登録商標）ＭシリーズＭＢ１２−１６−１２ＰＲＱ（製品名）としても販売されており、本実験では、その片面全面の銅箔をエッチングによって除去したものを用いた。次に、導体層をエッチングによってパターニングして、図９に示した配線層１３と同じパターンの予備配線層を形成した。試料１に関しては、予備配線層を加熱する熱処理を行うことなく、予備配線層をそのまま配線層１３として、試料１を完成させた。試料２ないし４を作製する際には、予備配線層を加熱する熱処理を行って配線層１３を形成して、試料２ないし４を完成させた。予備配線層に対する熱処理は、予備配線層の両端に２つの通電用の電極を接触させ、２つの電極間に所定の電圧を印加して、予備配線層に通電することによって行った。これにより、ジュール熱によって予備配線層を加熱して、予備配線層を配線層１３とした。

試料２ないし４を作製する過程では、２つの電極間に印加する電圧を、０Ｖから３０Ｖまで所定の時間（以下、３０Ｖ到達時間という。）をかけて上昇させ、５分間だけ３０Ｖに保持した。試料２、試料３、試料４を作製する際の３０Ｖ到達時間は、それぞれ、８６秒、２４秒、７６秒であった。また、試料２、試料３、試料４における予備配線層の加熱前の抵抗値は、それぞれ、６１．４９Ω、６１．１２Ω、６２．１８Ωであった。２つの電極間に３０Ｖを印加しているときの試料２、試料３、試料４における予備配線層の温度は、いずれも約２００℃前後であった。

実験では、試料１ないし４について、配線層１３の縦弾性率と、配線層１３における金属の平均結晶粒径を測定した。平均結晶粒径は、配線層１３の４個所の断面において、金属の複数の結晶粒の各々について、配線層１３の厚み方向についての最大長を測定し、その平均値として算出した。

また、実験では、試料１ないし４について、配線層１３における単位断面積（７５μｍ×１２μｍ＝９００μｍ^２）あたりの金属の結晶粒の界面の長さ（以下、界面長さと記す。）を測定した。

また、実験では、試料１ないし４について、ＭＩＴ法による屈曲試験を行って、それぞれの屈曲寿命を測定した。ＭＩＴ法による屈曲試験は、試料の長手方向の第１の端部を固定し、第１の端部との反対側の第２の端部を含む試料の一部を往復回動させて行われる。また、屈曲試験の際には、配線層１３に通電されて、配線層１３の抵抗値が検出される。そして、配線層１３の抵抗値が所定値以上になったときに配線層１３が破断したと判断される。屈曲試験では、試験の開始から、配線層１３が破断するまで、すなわち配線層１３の抵抗値が所定値以上になるまでの試料の一部の往復回動の回数が、屈曲寿命として測定される。

実験の結果を、下記の表１に示す。表１において、縦弾性率、平均結晶粒径、界面長さ、屈曲寿命における「倍率」は、試料１におけるそれらの値に対する試料２ないし４におけるそれらの値の比率を表している。

図１０は、試料１における配線層１３の断面を示している。図１１は、試料２における配線層１３の断面を示している。図１０および図１１における外縁以外の線は、結晶粒界を示している。図１０に示した断面は、第１の部分３Ａの断面の一例ならびに加熱前の第２の部分３Ｂの断面の一例と言える。また、図１１に示した断面は、加熱後の第２の部分３Ｂの断面の一例と言える。

表１に示されるように、予備配線層に熱処理を施して配線層１３を形成した試料２ないし４では、予備配線層に熱処理を施すことなく配線層１３を形成した試料１に比べて、縦弾性率および界面長さは小さく、平均結晶粒径および屈曲寿命は大きくなっている。実験結果から、平均結晶粒径が大きくなるほど、すなわち界面長さが小さくなるほど、縦弾性率は小さく、屈曲寿命は大きくなることが分かる。

また、実験結果から、縦弾性率の倍率が０．９５以下、平均結晶粒径の倍率が１．１以上、界面長さの倍率が０．７９以下であれば、試料１に比べて屈曲寿命が有意に大きくなることが分かる。平均結晶粒径を大きくすることによって縦弾性率を小さくすることには限界があるが、実験結果から、少なくとも、縦弾性率の倍率を０．５まで小さくすることは可能であり、これにより、試料１に比べて屈曲寿命を大きくすることができることが分かる。このことから、第２の部分３Ｂの縦弾性率は、第１の部分３Ａの縦弾性率の０．５〜０．９５倍の範囲内であることが好ましいと言える。同様に、予備配線層３１の第２の部分３１Ｂにおける縦弾性率は、熱処理工程による加熱後は加熱前の０．５〜０．９５倍の範囲内となることが好ましいと言える。

また、平均結晶粒径の上限は、配線層３（予備配線層３１）の厚みと等しい。従って、実験結果から、第２の部分３Ｂにおける金属の平均結晶粒径は、第１の部分３Ａにおける金属の平均結晶粒径の１．１倍以上であって、配線層３の厚み以下であることが好ましいと言える。同様に、予備配線層３１の第２の部分３１Ｂにおける金属の平均結晶粒径は、熱処理工程による加熱後は加熱前の１．１倍以上であって、予備配線層３１の厚み以下となることが好ましいと言える。

また、実験結果から、第２の部分３Ｂにおける界面長さは、第１の部分３Ａにおける界面長さの０．３５〜０．７９倍の範囲内であることが好ましいと言える。同様に、予備配線層３１の第２の部分３１Ｂにおける界面長さは、熱処理工程による加熱後は加熱前の０．３５〜０．７９倍の範囲内となることが好ましいと言える。

以上説明した実験結果から、予備配線層３１を加熱して配線層３を形成することにより、予備配線層３１に比べて、配線層３における金属の平均結晶粒径を大きくすることができ、配線層３の縦弾性率を小さくすることができ、配線層３の柔軟性および耐屈曲特性を高くすることができることが分かる。

本実施の形態では、前述のように、予備配線層３１の一部のみを加熱して、予備配線層３１のうちの加熱されなかった部分よりなる第１の部分３Ａと予備配線層３１のうちの加熱された部分よりなる第２の部分３Ｂとを含む配線層３を形成してもよい。この場合には、前述のように、配線層３の第２の部分３Ｂに対応する部分の柔軟性および耐屈曲特性を、配線層３の第１の部分３Ａに対応する部分に比べて高くすることが可能になり、屈曲部１Ｃにおける柔軟性および耐屈曲特性を高くしながら、フレキシブル回路基板１のハンドリング性を向上させることが可能になる。

また、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板１の製造方法によれば、導体層３０ならびにこれを含む積層体１０（銅張積層板）の柔軟性を低くすることが可能になる。これにより、積層体１０（銅張積層板）のハンドリング性を向上させることが可能になる。

ところで、導体層３０における金属の平均結晶粒径が十分に大きくなるように、導体層３０に対する熱処理を十分に行って積層体１０を製造すると、積層体１０のコストが高くなる。これに対し、本実施の形態では、積層体１０の柔軟性を低くするために、導体層３０における金属の平均結晶粒径は小さい方が好ましい。そのため、本実施の形態によれば、導体層３０に対する熱処理を十分に行う必要はなく、これにより、積層体１０のコストを低減することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、予備配線層３１の少なくとも一部を加熱する方法は、予備配線層３１の少なくとも一部に通電する方法に限らず、予備配線層３１の少なくとも一部にレーザ光等の高エネルギーの光を照射する方法等の他の方法であってもよい。また、予備配線層３１の全体を加熱する場合には、加熱炉を用いて加熱してもよい。

１…フレキシブル回路基板、１Ｃ…屈曲部、２…絶縁層、３…配線層、３Ａ…第１の部分、３Ｂ…第２の部分、１０…積層体、３０…導体層、３１…予備配線層、４１，４２…電極。

Claims (12)

1. 互いに反対側に向いた第１および第２の面を有する絶縁層と、パターン化された金属よりなり前記絶縁層の第１の面上に配置された配線層とを含むフレキシブル回路基板の製造方法であって、
   前記絶縁層と、前記配線層を構成する金属の多結晶体よりなり前記絶縁層の第１の面上に配置された導体層とを含む積層体を作製する工程と、
   前記導体層をパターニングして予備配線層を形成する工程と、
   前記予備配線層の少なくとも一部における金属の結晶粒の、前記予備配線層の厚み方向についての最大長の平均値が加熱前よりも大きくなって前記予備配線層が前記配線層になるように、前記予備配線層の少なくとも一部を加熱する工程と
   を備えたことを特徴とするフレキシブル回路基板の製造方法。
2. 前記予備配線層の少なくとも一部における金属の結晶粒の、前記予備配線層の厚み方向についての最大長の平均値は、加熱後は加熱前の１．１倍以上であって、前記予備配線層の厚み以下となることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
3. 前記予備配線層の少なくとも一部を加熱する工程により、前記予備配線層の少なくとも一部における縦弾性率が、加熱前よりも小さくなることを特徴とする請求項１または２記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
4. 前記予備配線層の少なくとも一部における縦弾性率は、加熱後は加熱前の０．５〜０．９５倍の範囲内となることを特徴とする請求項３記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
5. 前記予備配線層の少なくとも一部を加熱する工程は、前記予備配線層の一部のみを加熱し、前記配線層は、加熱されなかった第１の部分と加熱された第２の部分とを含み、前記第２の部分における金属の結晶粒の、前記配線層の厚み方向についての最大長の平均値は、前記第１の部分における金属の結晶粒の、前記配線層の厚み方向についての最大長の平均値よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
6. 前記第２の部分における金属の結晶粒の、前記配線層の厚み方向についての最大長の平均値は、前記第１の部分における金属の結晶粒の、前記配線層の厚み方向についての最大長の平均値の１．１倍以上であって、前記配線層の厚み以下であることを特徴とする請求項５記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
7. 前記第２の部分の縦弾性率は、前記第１の部分の縦弾性率よりも小さいことを特徴とする請求項５または６記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
8. 前記第２の部分の縦弾性率は、前記第１の部分の縦弾性率の０．５〜０．９５倍の範囲内であることを特徴とする請求項７記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
9. 前記予備配線層の少なくとも一部を加熱する工程は、前記予備配線層の少なくとも一部に通電することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
10. 前記配線層を構成する金属は銅であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
11. 前記導体層は、圧延銅箔よりなることを特徴とする請求項１０記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
12. 前記絶縁層は、ポリイミド樹脂または液晶ポリマーよりなることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載のフレキシブル回路基板の製造方法。

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