JP5638808B2

JP5638808B2 - フレキシブル配線回路基板

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Publication number: JP5638808B2
Application number: JP2010001958A
Authority: JP
Inventors: 忠男大川; 満本上; 大輔山内
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2030-01-07
Also published as: CN101877936B; CN101877936A; US8569629B2; JP2010278415A; US20100276183A1

Description

本発明は、フレキシブル配線回路基板に関する。

携帯電話機等の情報通信機器においては、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵと呼ぶ）と液晶ディスプレイとの間のデジタル信号の伝送路としてフレキシブル配線回路（以下、ＦＰＣと呼ぶ）基板が用いられる。ＦＰＣ基板は、主としてベース絶縁層およびその絶縁層上に形成される導電性の配線パターンを備える。

近年、情報通信機器により伝送される情報量の増大に伴い、私用されるデジタル信号の高周波化が図られている。しかしながら、ＦＰＣ基板においては、高周波領域のデジタル信号が伝送されることにより、高調波に起因する高周波ノイズが配線パターンから発生する場合がある。

この場合、ＦＰＣ基板から発生する高周波ノイズが、他の電子部品の誤作動の要因となる場合がある。例えば、高感度のアンテナを備える携帯電話機においては、そのアンテナがＦＰＣ基板から発生する高周波ノイズを受信する場合がある。このような現象は、誤作動の要因となる。

そこで、配線パターンから発生する高周波ノイズが外部に放射されることを抑制するＦＰＣ基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のＦＰＣ基板では、絶縁性のベースフィルム上に導電性パターンが形成され、導電性パターンを覆うようにベースフィルム上に絶縁層が形成される。さらに絶縁層上に導電層が形成される。この場合、絶縁層上の導電層が電磁波の遮蔽材料として用いられている。これにより、導電性パターンから発生される電磁波ノイズが外部に放射されることが抑制される。

特開２００８−３００８０３号公報

ところで、情報通信機器の小型化および構造の多様化の観点から、ＦＰＣ基板には十分なフレキシブル性が求められている。

しかしながら、特許文献１のＦＰＣ基板では、上記のように導電性パターン上に絶縁層を介して導電層が設けられる。そのため、導電層が形成されていないＦＰＣ基板に比べてフレキシブル性が低下する。

本発明の目的は、十分なフレキシブル性を確保しつつ、高周波ノイズの放射を十分に低減できるフレキシブル配線回路基板を提供することである。

［１］本発明
（１）第１の発明に係るフレキシブル配線回路基板は、第１の絶縁層と、第１の絶縁層の一面上に形成される第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７および第８の接続端子と、第１の接続端子と第２の接続端子との間に形成される第１の導体線路と、第３の接続端子と第４の接続端子との間に形成される第２の導体線路と、第５の接続端子と第６の接続端子との間に形成される第３の導体線路と、第７の接続端子と第８の接続端子との間に形成される第４の導体線路とを備え、第１および第２の導体線路が第１の伝送線路対を構成し、第３および第４の導体線路が第２の伝送線路対を構成し、第１の絶縁層の厚みが４μｍ以上５０μｍ以下であり、第１および第２の導体線路の間隔ならびに第３および第４の導体線路の間隔が１０μｍ以上３０μｍ以下であり、第１、第２、第３および第４の導体線路の各々の厚みが８μｍ以上２０μｍ以下であり、第１および第２の導体線路の間隔ならびに第３および第４の導体線路の間隔に対する第１、第２、第３および第４の導体線路の各々の厚みの比率が０．８以上であり、第１、第２、第３および第４の導体線路の幅は一定であり、第１、第２、第３および第４の導体線路と重なる第１の絶縁層の部分の厚みが一定であるものである。
本発明に係るフレキシブル配線回路基板においては、第１および第２の導体線路の間隔ならびに第３および第４の導体線路の間隔に対する第１、第２、第３および第４の導体線路の各々の厚みの比率が０．８以上に設定される。これにより、フレキシブル配線回路基板のフレキシブル性を損なうことなく、第１および第２の伝送線路対を高周波信号が伝送する際に発生する高周波ノイズが外部に放射されることを十分に低減することができる。
（２）フレキシブル配線回路基板は、第１の絶縁層の他面上に形成される導電層をさらに備え、第１および第２の伝送線路対の差動インピーダンスが１００Ω以下であってもよい。
この場合、第１および第２の伝送線路対を高周波信号が伝送する際に発生する高周波ノイズが外部に放射されることをより十分に低減することができる。また、高周波電気特性を安定させることができる。
さらに、導電層が形成されない場合に比べて第１および第２の伝送線路対の差動インピーダンスを十分に小さくすることができる。これにより、第１および第２の導体線路の間隔ならびに第３および第４の導体線路の間隔に対する第１、第２、第３および第４の導体線路の各々の厚みの比率を０．８以上に保ちつつ、差動インピーダンスを１００Ω以下にすることができる。その結果、第１および第２の伝送線路対と低インピーダンス素子とのインピーダンス整合を十分に行うことができる。
（３）フレキシブル配線回路基板は、第１、第２、第３および第４の導体線路を覆うように第１の絶縁層の一面に形成された第２の絶縁層をさらに備えてもよい。この場合、第１、第２、第３および第４の導体線路の耐食性を確保することができる。
（４）第１の絶縁層はポリイミドにより形成されてもよい。この場合、第１の絶縁層の十分なフレキシブル性を確保することができる。
［２］参考形態
（１）第１の参考形態に係る配線回路基板は、第１の絶縁層と、第１の絶縁層の一面上に形成される複数の導体線路とを備え、隣り合う導体線路が伝送線路対を構成し、隣り合う導体線路の間隔に対する導体線路の厚みの比率が０．８以上であるものである。

本参考形態に係る配線回路基板においては、隣り合う導体線路の間隔に対する導体線路の厚みの比率が０．８以上に設定される。これにより、配線回路基板のフレキシブル性を損なうことなく、伝送線路対を高周波信号が伝送する際に発生する高周波ノイズが外部に放射されることを十分に低減することができる。

（２）隣り合う導体線路の間隔が１０μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。この場合、伝送線路対の実効的な差動インピーダンスを著しく増大させることなく、伝送線路対を高周波信号が伝送する際に発生する高周波ノイズが外部に放射されることを十分に低減することができる。

また、伝送線路対が周囲の金属、強誘電材料および強磁性材料の影響を受けにくくなる。そのため、金属、強誘電材料または強磁性材料が周囲にある場合でも、伝送線路対の差動インピーダンスの変化を防止することができる。

（３）各導体線路の厚みが８μｍ以上２０μｍ以下であってもよい。この場合、伝送線路対の実効的な差動インピーダンスを著しく増大させることなく、配線回路基板の十分なフレキシブル性を確保することができる。

（４）配線回路基板は、第１の絶縁層の他面上に形成される導電層をさらに備え、伝送線路対の差動インピーダンスが１００Ω以下であってもよい。

この場合、伝送線路対を高周波信号が伝送する際に発生する高周波ノイズが外部に放射されることをより十分に低減することができる。また、高周波電気特性を安定させることができる。

さらに、導電層が形成されない場合に比べて伝送線路対の差動インピーダンスを十分に小さくすることができる。これにより、隣り合う導体線路の間隔に対する導体線路の厚みの比率を０．８以上に保ちつつ、差動インピーダンスを１００Ω以下にすることができる。その結果、伝送線路対と低インピーダンス素子とのインピーダンス整合を十分に行うことができる。

（５）配線回路基板は、複数の導体線路を覆うように第１の絶縁層の一面に形成された第２の絶縁層をさらに備えてもよい。この場合、導体線路の耐食性を確保することができる。

（６）第１の絶縁層はポリイミドにより形成されてもよい。この場合、第１の絶縁層の十分なフレキシブル性を確保することができる。

本発明によれば、配線回路基板のフレキシブル性を損なうことなく、伝送線路対を高周波信号が伝送する際に発生する高周波ノイズが外部に放射されることを十分に低減することができる。

本発明の一実施の形態に係るＦＰＣ基板を備える携帯電話機の概略構成を示す模式的平面図である。図１のＦＰＣ基板の模式的平面図である。図２のＦＰＣ基板のＡ−Ａ線断面図である。図２のＦＰＣ基板のＢ−Ｂ線断面図である。実施例および比較例のＦＰＣ基板の模式的断面図である。

以下、本発明の一実施の形態に係るフレキシブル配線回路（以下、ＦＰＣと呼ぶ）基板について図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係るＦＰＣ基板は、例えば携帯電話機等の情報通信機器に用いられる。以下では、本実施の形態に係るＦＰＣ基板を携帯電話機に用いる例を説明するとともに、ＦＰＣ基板の詳細を説明する。

（１）携帯電話機の概要
図１は本発明の一実施の形態に係るＦＰＣ基板を備える携帯電話機の概略構成を示す模式的平面図である。携帯電話機１は下部筺体２、上部筺体３、および蝶番部４を備える。下部筺体２と上部筺体３とが蝶番部４により、折り畳み可能に接続される。

下部筺体２は内部に中央演算処理装置（以下、ＣＰＵと呼ぶ）２１を備える。ＣＰＵ２１には下部筺体２に設けられた図示しない操作ボタンからの信号等が入力される。ＣＰＵ２１は、後述するＬＣＤ駆動回路３２を含む携帯電話機１の各構成要素を制御する。

上部筺体３には液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと呼ぶ）３１が設けられる。また、上部筺体３は内部にＬＣＤ駆動回路３２を備える。ＬＣＤ３１はＬＣＤ駆動回路３２に電気的に接続される。ＬＣＤ駆動回路３２はＣＰＵ２１により制御されＬＣＤ３１を駆動する。これにより、ＬＣＤ３１に文字および画像が表示される。

ＦＰＣ基板４１は、下部筺体２、蝶番部４および上部筺体３の各内部に延びるように配置される。ＦＰＣ基板４１は複数の配線パターン４２を有する。これらの複数の配線パターン４２の少なくとも一部が伝送線路対を構成する。ＣＰＵ２１とＬＣＤ駆動回路３２とはＦＰＣ基板４１を介して電気的に接続される。これにより、ＣＰＵ２１からＦＰＣ基板４１の伝送線路対を通して差動のデジタル信号がＬＣＤ駆動回路３２に伝送される。

（２）ＦＰＣ基板
ＦＰＣ基板４１の構成について説明する。図２は図１のＦＰＣ基板４１の模式的平面図である。また、図３および図４はそれぞれ図２のＦＰＣ基板４１のＡ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線断面図である。

図３および図４に示すように、ＦＰＣ基板４１はポリイミドからなる厚みｔ２のベース絶縁層４３を有する。ベース絶縁層４３上に銅からなる複数の配線パターン４２が形成される。複数の配線パターン４２はＦＰＣ基板４１の一辺から他辺にかけて延びるように配置される。隣り合う配線パターン４２は互いに間隔ｄをおいて離間し、各配線パターン４２は幅ｗおよび厚みｔ１を有する。複数の配線パターン４２のうち、隣り合う２本ごとの配線パターン４２が、上記のデジタル信号を伝送する伝送線路対を構成する。

複数の配線パターン４２の一端部および他端部には第１の接続パッド４２ａおよび第２の接続パッド４２ｂがそれぞれ形成される。これにより、複数の第１の接続パッド４２ａはＦＰＣ基板４１の一辺に沿って一定間隔で配置される。複数の第１の接続パッド４２ａは、図１のＬＣＤ駆動回路３２が有する図示しない複数の端子部に、それぞれ電気的に接続される。また、複数の第２の接続パッド４２ｂはＦＰＣ基板４１の他辺に沿って一定間隔で配置される。複数の第２の接続パッド４２ｂは、図１のＣＰＵ２１が有する図示しない複数の端子部に、それぞれ電気的に接続される。

複数の第１の接続パッド４２ａの領域、および複数の第２の接続パッド４２ｂの領域を除いて、配線パターン４２を覆うように、ベース絶縁層４３上にポリイミドからなる厚みｔ４のカバー絶縁層４５が形成される。さらに、ベース絶縁層４３の裏面には、銅からなる厚みｔ３の金属層４４が設けられる。

本実施の形態に係るＦＰＣ基板４１においては、隣り合う配線パターン４２の間隔ｄに対する配線パターン４２の厚みｔ１の比率（以下、アスペクト比と呼ぶ）が０．８以上になるように設定される。また、各伝送線路対の差動インピーダンスは１００Ωに設定される。

上記の隣り合う配線パターン４２の間隔ｄは、１０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましい。配線パターン４２の幅ｗは、６μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１５μｍ以下であることがより好ましい。また、配線パターン４２の厚みｔ１および金属層４４の厚みｔ３は、８μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１５μｍ以下であることがより好ましい。ベース絶縁層４３の厚みｔ２は、４μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましい。カバー絶縁層４５の厚みｔ４は、２μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましい。

（３）効果
（３−１）アスペクト比に関して
高周波のデジタル信号が、ＦＰＣ基板４１上の配線パターン４２を伝送する場合、高調波に起因する高周波ノイズが配線パターン４２から発生する。一般に、携帯電話機１は通信基地局からの電波を受信する高感度アンテナを備えている。そのため、高感度アンテナが高周波ノイズを受信すると、音声障害等の誤作動が発生する。

本実施に係るＦＰＣ基板４１においては、配線パターン４２のアスペクト比（ｔ１／ｄ）が０．８以上に設定される。それにより、配線パターン４２から発生される高周波ノイズが外部に放射されることが抑制される。また、配線パターン４２に高周波ノイズを遮蔽するために遮蔽材料を設ける必要がない。そのため、ＦＰＣ基板４１の十分なフレキシブル性を確保することができる。

（３−２）隣り合う配線パターンの間隔に関して
隣り合う配線パターン４２の間隔ｄが１０μｍ未満であると、近接効果により配線パターン４２中を流れる電流密度が不均一になりやすい。それにより、伝送線路対により伝送される高周波信号の強度が著しく減衰する。一方、隣り合う配線パターン４２の間隔ｄが３０μｍを超えると、高周波ノイズの抑制効果が小さくなる。したがって、隣り合う配線パターン４２の間隔ｄは１０μｍ以上３０μｍ以下に設定されることが好ましい。

また、隣り合う配線パターン４２の間隔ｄが１０μｍ以上３０μｍ以下に設定されることにより、伝送線路対が周囲の金属、強誘電材料および強磁性材料の影響を受けにくくなる。そのため、金属、強誘電材料または強磁性材料が周囲にある場合でも、伝送線路対の差動インピーダンスの変化を防止することができる。

（３−３）配線パターンの厚みに関して
配線パターン４２の厚みｔ１が小さくなると、断面積が小さくなり、表皮効果により導体損失が大きくなる。特に、配線パターンの厚みｔ１が８μｍ未満であると、伝送線路対により伝送される高周波信号の強度が著しく減衰する。一方、配線パターン４２の厚みｔ１が２０μｍを超えると、ＦＰＣ基板４１のフレキシブル性が損なわれる。したがって、配線パターン４２の厚みｔ１は８μｍ以上２０μｍ以下に設定されることが好ましい。

（３−４）金属層に関して
ＦＰＣ基板４１のベース絶縁層４３の裏面に金属層４４を形成することにより、伝送線路対を高周波信号が伝送する際に発生する高周波ノイズが外部に放射されることをより十分に低減することができる。

また、金属層４４を形成することにより、高周波電気特性を安定させることができる。

さらに、金属層４４が形成される場合には、金属層４４が形成されない場合に比べて伝送線路対の差動インピーダンスを十分に小さくすることができる。これにより、隣り合う配線パターン４２の間隔ｄに対する配線パターン４２の厚みｔ１の比率を０．８以上に保ちつつ、差動インピーダンスを１００Ω以下にすることができる。その結果、伝送線路対と低インピーダンス素子とのインピーダンス整合を十分に行うことができる。

（４）変形例
ＦＰＣ基板４１のベース絶縁層４３およびカバー絶縁層４５の材料として、ポリイミドに代えてエポキシ等の他の絶縁材料を用いてもよく、配線パターン４２および金属層４４の材料として、銅に代えて金（Ａｕ）、アルミニウム等の他の金属、または銅合金、アルミニウム合金等の合金を用いてもよい。

（５）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態においては、ＦＰＣ基板４１が配線回路基板の例であり、ベース絶縁層４３が第１の絶縁層の例であり、カバー絶縁層４５が第２の絶縁層の例であり、配線パターン４２が導体線路の例であり、金属層４４が導電層の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

（６）実施例
（６−１）実施例および比較例のＦＰＣ基板
以下の実施例および比較例では、上記実施の形態に基づいて図５に示すＦＰＣ基板を作製した。図５は実施例および比較例のＦＰＣ基板の模式的断面図である。

図５のＦＰＣ基板では、ベース絶縁層４３上に一対の配線パターン４２が形成される。また、一対の配線パターン４２を覆うようにカバー絶縁層４５がベース絶縁層４３上に形成される。さらに、ベース絶縁層４３の裏面には金属層４４が形成される。

（６−２）ＦＰＣ基板の適切なアスペクト比に関して
実施例および比較例では、配線パターン４２の幅ｗ、隣り合う配線パターン４２の間隔ｄ、配線パターン４２の厚みｔ１、ベース絶縁層４３の厚みｔ２、金属層４４の厚みｔ３およびカバー絶縁層４５の厚みｔ４を調整することにより、伝送線路対の差動インピーダンスを約１００Ωに保ちつつ、異なるアスペクト比（ｔ１／ｄ）を有するＦＰＣ基板を作製した。なお、一般の回路素子の差動出力インピーダンスは約１００Ωである。そのため、ここでは、差動線路対の差動インピーダンスを約１００Ωに設定した。

実施例のＦＰＣ基板においては、配線パターン４２の幅ｗが１０μｍ、隣り合う配線パターン４２の間隔ｄが２０μｍ、配線パターン４２の厚みｔ１が１６μｍ、ベース絶縁層４３の厚みｔ２が２５μｍ、金属層４４の厚みｔ３が１６μｍおよびカバー絶縁層４５の厚みｔ４が１０μｍである。このＦＰＣ基板のアスペクト比は０．８となる。

比較例のＦＰＣ基板においては、配線パターン４２の幅ｗが６０μｍ、隣り合う配線パターン４２の間隔ｄが６０μｍ、配線パターン４２の厚みｔ１が１２μｍ、ベース絶縁層４３の厚みｔ２が２５μｍ、金属層４４の厚みｔ３が１２μｍおよびカバー絶縁層４５の厚みｔ４が１０μｍである。このＦＰＣ基板のアスペクト比は０．２となる。

実施例および比較例のＦＰＣ基板における高周波信号の伝送時のノイズ放射を以下の方法で測定した。

実施例および比較例のＦＰＣ基板をテーブル上に設置し、これらのＦＰＣ基板の配線パターン４２に高周波信号を入力するための信号発信機を接続する。さらに、近接磁界プローブを配線パターン４２から上方に１ｍｍ離れた位置に固定する。信号発信機によってこれらのＦＰＣ基板に２Ｇｂｐｓの高周波信号を伝送させ、このときに配線パターン４２から放射される高周波ノイズを近接磁界プローブを介してスペクトラムアナライザで検出した。高周波ノイズの測定結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例および比較例のＦＰＣ基板では、配線パターン４２から上方に１ｍｍ離れた位置における高周波ノイズは、それぞれ０ｄＢおよび７ｄＢであった。

上記実施例および比較例の結果から、配線パターン４２のアスペクト比（ｔ１／ｄ）が０．８以上の場合、配線パターン４２から上方に１ｍｍ離れた位置では高周波ノイズが検出されないことが明らかになった。

本発明は、携帯電話等の電気機器に有効に利用することができる。

４１ＦＰＣ基板
４２配線パターン
４３ベース絶縁層
４４金属層
４５カバー絶縁層

Claims

第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の一面上に形成される第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７および第８の接続端子と、
前記第１の接続端子と前記第２の接続端子との間に形成される第１の導体線路と、
前記第３の接続端子と前記第４の接続端子との間に形成される第２の導体線路と、
前記第５の接続端子と前記第６の接続端子との間に形成される第３の導体線路と、
前記第７の接続端子と前記第８の接続端子との間に形成される第４の導体線路とを備え、
前記第１および第２の導体線路が第１の伝送線路対を構成し、
前記第３および第４の導体線路が第２の伝送線路対を構成し、
前記第１の絶縁層の厚みが４μｍ以上５０μｍ以下であり、前記第１および第２の導体線路の間隔ならびに前記第３および第４の導体線路の間隔が１０μｍ以上３０μｍ以下であり、前記第１、第２、第３および第４の導体線路の各々の厚みが８μｍ以上２０μｍ以下であり、前記第１および第２の導体線路の間隔ならびに前記第３および第４の導体線路の間隔に対する前記第１、第２、第３および第４の導体線路の各々の厚みの比率が０．８以上であり、前記第１、第２、第３および第４の導体線路の幅は一定であり、前記第１、第２、第３および第４の導体線路と重なる前記第１の絶縁層の部分の厚みが一定であることを特徴とするフレキシブル配線回路基板。
前記第１の絶縁層の他面上に形成される導電層をさらに備え、
前記第１および第２の伝送線路対の差動インピーダンスが１００Ω以下であることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル配線回路基板。
前記第１、第２、第３および第４の導体線路を覆うように前記第１の絶縁層の前記一面に形成された第２の絶縁層をさらに備え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配線回路基板。
前記第１の絶縁層はポリイミドにより形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフレキシブル配線回路基板。