JP2004186375A - 配線板および配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】厚さ方向にコンパクトであり，リジッド基板とフレキシブル基板との接合箇所の接合強度が高い配線板およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】リジッド基板１０のパターン層Ｘ１には，フレキシブル基板３０に接合するためのパッド１２が含まれている。一方，フレキシブル基板３０のパターン層Ｚ２には，リジッド基板１０に接合するためのパッド３２が含まれている。そして，リジッド基板１０のパッド１２とフレキシブル基板３０のパッド３２とは，半田１１により接合されている。すなわち，パターン層Ｘ１とパターン層Ｚ２とは，半田１１の場所で導通している。さらに，リジッド基板１０とフレキシブル基板３０との間にエポキシ系の樹脂の接着層１３を有している。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，リジッド基板とフレキシブル基板とを接合してなる配線板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年，リジッド部分とフレキシブル部分とを有する配線板（以下，このような配線板を「リジッドフレキ基板」とする）が，折りたたみ式の携帯電話等に使用されている。このようなリジッドフレキ基板は，柔軟性がないリジッド基板と柔軟性があるフレキシブル基板とを接合してなるものである。そして，リジッド基板とフレキシブル基板とは，図１１に示すようにコネクタ７０により接合されている（このような配線板の先行技術文献としては，例えば，特許文献１参照）。あるいは，図１２に示すように半田９０により接合されているものもある（このような配線板の先行技術文献としては，例えば，特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２６８３３９号公報
【特許文献２】
特開平１０−７０３４７号公報（図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記した従来の配線板には以下のような問題があった。すなわち，コネクタにより接合する場合には，図１１に示したようにコネクタ７０が配線板の表面に設置される。そのため，配線板全体としての厚さ方向のサイズが大きく，コネクタ自体が配線板の小型化の障害になっている。また，コネクタにより接合する場合には，フレキシブル基板とコネクタとの間で脱着が可能であるという利便性がある。しかし，コネクタとフレキシブル基板の端子との接触抵抗が大きい。一方，図１２に示したようにリジッド基板５０とフレキシブル基板６０とを半田９０により接合する場合には，接触抵抗の問題はない。しかし，フレキシブル基板６０の折り曲げが反復されることにより，半田９０とパッド９１，９２とが剥離する場合がある。そのため，図１３に示すように接合箇所を補強するためのパッド９３等を形成する必要があり，パターン形成やそれに伴う作業が複雑になる。
【０００５】
本発明は，前記した従来のリジッドフレキ基板が有する問題点の少なくとも１つを解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，厚さ方向にコンパクトであり，リジッド基板とフレキシブル基板との接合箇所の接合強度が高い配線板およびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決を目的としてなされた配線板は，リジッド基板とフレキシブル基板とを接合してなる配線板であって，リジッド基板に形成されたパッドと，フレキシブル基板に形成されたパッドと，リジッド基板のパッドとフレキシブル基板のパッドとの間に位置する半田とを有し，リジッド基板とフレキシブル基板との接合箇所は，リジッド基板のパッドとフレキシブル基板のパッドとの少なくとも一方の表面に半田との親和性を高める処理を施した上で，半田により両パッドを接合させて形成されているものである。
【０００７】
本発明の配線板は，リジッド基板とフレキシブル基板とを有し，両基板にはパッドが形成されている。そして，リジッド基板とフレキシブル基板とは，両パッドの間に位置する半田により接合されている。当該半田による層の厚さは，コネクタと比較して非常に薄い。また，少なくとも一方のパッドの表面には，半田との親和性を高める処理が施されている。この半田との親和性を高める処理としては，例えばパッドの表面をＳｎに置換する処理がある。そして，当該処理後のパッドを半田で接合させているため，リジッド基板とフレキシブル基板との接合箇所の接合強度は高い。よって，接合箇所の補強のためのパターンを形成する必要がない。また，半田により接合されているため低抵抗である。従って，本発明の配線板は，厚さ方向にコンパクトであって，リジッド基板とフレキシブル基板との接合箇所の接合強度が高い。
【０００８】
また，本発明の別の配線板は，リジッド基板とフレキシブル基板とを接合してなる配線板であって，リジッド基板に形成されたパッドと，フレキシブル基板に形成されたパッドと，リジッド基板のパッドとフレキシブル基板のパッドとの間に位置する半田と，リジッド基板とフレキシブル基板との間に位置するとともにそれらの接合箇所を囲む接着層とを有し，リジッド基板とフレキシブル基板との接合箇所は，リジッド基板のパッドとフレキシブル基板のパッドとを半田により接合させて形成されているのである。当該接着層によりリジッド基板とフレキシブル基板との接合箇所を補強している。そのため，リジッド基板とフレキシブル基板との接合箇所の接合強度が非常に高い。
【０００９】
また，本発明の配線板の製造方法は，リジッド基板とフレキシブル基板とを接合してなる配線板の製造方法であって，リジッド基板およびフレキシブル基板にパッドを形成し，リジッド基板とフレキシブル基板との少なくとも一方のパッドの表面に半田との親和性を高める処理を施し，リジッド基板とフレキシブル基板とのいずれか一方のパッド上に半田を転写し，リジッド基板とフレキシブル基板と接着シートとを，両基板のパッドが接着シートを介して対面するように重ね合わせ，その状態で加熱プレスすることとする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１１】
実施の形態に係る配線板１００は，図１に示すようにリジッド基板１０，２０とフレキシブル基板３０とを有するリジッドフレキ基板である。リジッド基板１０とフレキシブル基板３０とは接合部４０により接合されている。さらに，リジッド基板２０とフレキシブル基板３０とも，接合部５０により接合されている。また，配線板１００は図２に示す断面構造を有している。具体的には，リジッド基板１０は，パターン層Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４を有する４層積層板である。リジッド基板２０は，パターン層Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４を有する４層積層板である。また，フレキシブル基板３０は，両面にパターン層Ｚ１，Ｚ２（図３の拡大図参照）を有する２層積層板である。各パターン層には，必要に応じてパターニングが施されている。
【００１２】
次に，接合部４０について，図３に示す断面図を基に詳説する。リジッド基板１０のパターン層Ｘ１には，フレキシブル基板３０に接合するためのパッド１２が含まれている。一方，フレキシブル基板３０のパターン層Ｚ２には，リジッド基板１０に接合するためのパッド３２が含まれている。そして，リジッド基板１０のパッド１２とフレキシブル基板３０のパッド３２とは，半田１１により接合されている。また，パターン層Ｘ１とパターン層Ｚ２とは，半田１１の場所で導通している。また，図３における半田１１の厚さは，２〜８０μｍ程度と非常に薄い。そのため，リジッドフレキ基板１００としての厚さ方向のサイズは小さい。さらに，フレキシブル基板３０の表面のパターン層Ｚ１，Ｚ２は，カバーフィルム３３により保護されている。また，リジッド基板１０とフレキシブル基板３０との間にはエポキシ系の樹脂の接着層１３を有している。半田１１は接着層１３およびカバーフィルム３３にて囲まれており，当該接着層１３によってもリジッド基板１０とフレキシブル基板３０とが接合されている。そのため，リジッド基板１０とフレキシブル基板３０との接合箇所の接合強度が非常に高い。なお，接合部５０についても同様の構成である。
【００１３】
次に，リジッド基板１０とフレキシブル基板３０との接合方法について説明する。まず，図４に示すようにリジッド基板１０の表面に，パッド１２を含むＣｕのパターンＸ１が形成される。なお，パッド１２は，パターニングによるものでもよいし，ポストめっきによるものでもよい。その後，リジッド基板１０の表面にフラックス１４が塗布される。なお，図４はフラックス１４が塗布された後のフレキシブル基板を示す図である。また，リジッド基板１０とは別に，図５に示すように離型フィルム１５上に半田１１のパターンが形成される。
【００１４】
次に，リジッド基板１０および離型フィルム１５が組み合わせられる。このとき，半田１１がパッド１２上に位置するように配置する。詳細には，水平面を有する水平治具板の当該水平面上に，リジッド基板１０，離型フィルム１５，荷重用の押さえ治具を順次載置する。このとき，水平治具板と押さえ治具とによりリジッド基板１０および離型フィルム１５が挟持され，両者が平行に保持される。その後，リフローにより半田１１がパッド１２上に転写される。このとき，リジッド基板１０と離型フィルム１５とは適切な位置に保持されており，半田１１は適切な位置に転写される。その後，離型フィルム１５を取り除くことで，図６に示すようにパッド１２上に半田１１が転写されたリジッド基板１０が得られる。なお，半田１１を転写する方法の詳細については，例えば特開平８−３１６６２０号公報に記載されている。
【００１５】
また，リジッド基板１０とは別に，図７に示すようにフレキシブル基板３０の表面にＣｕのパターンＺ１，Ｚ２が形成される。パターンＺ２には，パッド３２が含まれている。その後，フレキシブル基板３０の表面にカバーフィルム３３が貼付される。その後，Ｃｕのパッド３２に対してＣＺ処理及びＳｎ置換めっきが行われる。これにより，表面にＳｎの層を有するパッド３２が形成されたフレキシブル基板３０が得られる。なお，図７はＳｎ置換めっき後のフレキシブル基板３０を示す図である。また，カバーフィルム３３は，パッド３２以外の部分を覆っている。
【００１６】
次に，図８に示すように半田１１が転写されたリジッド基板１０と，フレキシブル基板３０とが組み合わせられる。詳細には，パッド３２と半田１１とが接するように組み合わせられる。また，リジッド基板１０とフレキシブル基板３０との間には，接着シート１３が配置される。なお，接着シートの代わりに硬化前のエポキシ系の樹脂でもよい。そして，両基板を組み合わせた状態で加熱しつつプレスする。プレス時には，半田１１が融解するとともに接着シート１３が破られ，半田１１の位置でパッド１２とパッド３２とが接合する。パッド３２の表面は半田との親和性が高いＳｎに置換されているため，リジッド基板１０とフレキシブル基板３０との接合箇所の接合強度は強い。また，半田１１は接着シート１３およびカバーフィルム３３により囲まれた状態となる。この接着シート１３によっても，リジッド基板１０とフレキシブル基板３０とが接合される。なお，リジッド基板２０とフレキシブル基板３０とについても同様の方法にて接合される。これにより，図３に示したようなリジッド基板１０，２０とフレキシブル基板３０とが接合された配線板１００が製造される。
【００１７】
次に，本形態の配線板１００と従来の配線板とを比較しつつ説明する。本形態の配線板１００は，図９に示すようにリジッド基板から厚さ方向にはみだしている部分の高さが３５〜４０μｍの範囲内である。ここで，フレキシブル基板の厚さ方向の高さは２５μｍ程度であるため，接続部分だけの高さは１０〜１５μｍの範囲内であるといえる。一方，コネクタにてフレキシブル基板を接続している配線板は，リジッド基板から厚さ方向にはみだしている部分の高さが５００〜１０００μｍの範囲内である。すなわち，接続部分だけの高さは４７５〜９７５μｍの範囲内であるといえる。この結果から，本形態の配線板１００は，従来の配線板と比較して接続部分の厚さが１／５０程度であり，厚さ方向に非常にコンパクトであることがわかる。
【００１８】
次に，本形態の配線板の耐久試験後における接続性について，図１０を基に説明する。第▲１▼の試験では，−５５℃と１２５℃との間の温度変化を１サイクルとして，１０サイクル／時間のペースで１０００サイクルの耐久試験を行った。第▲２▼の試験では，第▲１▼の試験と同様の温度変化の耐久試験を２サイクル／時間のペースで行った。第▲３▼の試験では，１５０℃で５００時間保持する耐久試験を行った。第▲４▼の試験では，１３０℃，湿度８５％で２５０時間保持する耐久試験を行った。第▲５▼の試験では，３．５Ｖの電圧を印加した状態で，１３０℃，湿度８５％で２５０時間保持する耐久試験を行った。結果は，いずれの試験の後でも良好な接続性が確認された。従って，本形態の配線板は，信頼性が高いことがわかる。
【００１９】
以上詳細に説明したように本形態の配線板１００は，リジッド基板１０とフレキシブル基板３０とを半田１１により接合することとしている。また，Ｓｎの面を有するパッド３２を形成することとしている。そして，パッド３２のＳｎの面上に半田１１を配置することとしている。半田とＳｎとは親和性が高い。そのため，リジッド基板１０とフレキシブル基板３０との接合箇所の接合強度は高い。また，半田１１は接着シート１３により囲まれている。そして，接着シート１３によってもリジッド基板１０とフレキシブル基板３０とが接合されている。これにより，さらに接合箇所が補強されるため，フレキシブル基板３０がリジッド基板１０から剥離する可能性は極めて小さい。よって，接合箇所の補強のためのパターンを形成する必要がなく，パターンはシンプルである。また，半田１１により接合されているため低抵抗である。また，コネクタが不要であるため，配線板１００全体では厚さ方向にコンパクトである。従って，厚さ方向にコンパクトであり，リジッド基板とフレキシブル基板との接合箇所の接合強度が高い配線板およびその製造方法が実現されている。
【００２０】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，実施の形態のフレキシブル基板３０は両面にパターン層Ｚ１，Ｚ２を有する２層板であるが，その他に基板内部に幾つかのパターン層を有していてもよい。また，パッドの部分は，貫通ビアが形成された構造になっていてもよい。
【００２１】
また，本形態の配線板１００では，Ｃｕのパッド３２の表面にＳｎのパッド３２を形成しているが，これに限るものではない。すなわち，パッドは例えばＣｕでもよい。また，半田はＳｎとＰｂとの合金以外のものでもよく，例えばＳｎＡｇやＳｎＣｕでもよい。その場合には，パッドの表面にＳｎＡｇやＳｎＣｕと親和性が高い金属（例えばＳｎ）の層を形成するとよい。
【００２２】
また，本形態の配線板１００では，リジッド基板１０のパッド１２上に半田１１を転写しているがこれに限るものではない。すなわち，フレキシブル基板３０のパッド３２上に転写してもよい。その場合には，リジッド基板１０上のパッド１２に対してＳｎ置換めっきを行う。また，半田１１を転写する前に，あらかじめパッド１２，３２の両パッドともにＳｎ置換めっきを行っておいてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，厚さ方向にコンパクトであり，リジッド基板とフレキシブル基板との接合箇所の接合強度が高い配線板およびその製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るリジッドフレキ基板を示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係るリジッドフレキ基板を示す断面図である。
【図３】リジッド基板とフレキシブル基板との接続箇所を示す図である。
【図４】実施の形態に係るリジッド基板の製造プロセスを示す図（その１）である。
【図５】実施の形態に係るリジッド基板の製造プロセスを示す図（その２）である。
【図６】実施の形態に係るリジッド基板の製造プロセスを示す図（その３）である。
【図７】実施の形態に係るフレキシブル基板の製造プロセスを示す図である。
【図８】実施の形態に係るリジッドフレキ基板の製造プロセスを示す図である。
【図９】実施の形態に係るリジッドフレキ基板と従来の形態に係るリジッドフレキ基板との比較を示す表である。
【図１０】実施の形態に係るリジッドフレキ基板の信頼性テストの結果を示す表である。
【図１１】従来の形態に係るリジッドフレキ基板（コネクタ接続）を示す斜視図である。
【図１２】従来の形態に係るリジッドフレキ基板（半田接続）を示す断面図である。
【図１３】従来の形態に係るリジッドフレキ基板（半田接続）を示す平面図である。
【符号の説明】
１０，２０ リジッド基板
１１ 半田
１２，３２ パッド
１３ 接着シート（接着層）
３０ フレキシブル基板
４０，５０ 接合部

Claims (3)

1. リジッド基板とフレキシブル基板とを接合してなる配線板において，
   前記リジッド基板に形成されたパッドと，
   前記フレキシブル基板に形成されたパッドと，
   前記リジッド基板のパッドと前記フレキシブル基板のパッドとの間に位置する半田とを有し，
   前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との接合箇所は，前記リジッド基板のパッドと前記フレキシブル基板のパッドとの少なくとも一方の表面に半田との親和性を高める処理を施した上で，前記半田により両パッドを接合させて形成されていることを特徴とする配線板。
2. リジッド基板とフレキシブル基板とを接合してなる配線板において，
   前記リジッド基板に形成されたパッドと，
   前記フレキシブル基板に形成されたパッドと，
   前記リジッド基板のパッドと前記フレキシブル基板のパッドとの間に位置する半田と，
   前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との間に位置するとともにそれらの接合箇所を囲む接着層とを有し，
   前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との接合箇所は，前記リジッド基板のパッドと前記フレキシブル基板のパッドとを前記半田により接合させて形成されていることを特徴とする配線板。
3. リジッド基板とフレキシブル基板とを接合してなる配線板の製造方法において，
   リジッド基板およびフレキシブル基板にパッドを形成し，
   リジッド基板とフレキシブル基板との少なくとも一方のパッドの表面に半田との親和性を高める処理を施し，
   リジッド基板とフレキシブル基板とのいずれか一方のパッド上に半田を転写し，
   リジッド基板とフレキシブル基板と接着シートとを，両基板のパッドが接着シートを介して対面するように重ね合わせ，その状態で加熱プレスすることを特徴とする配線板の製造方法。

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