JP2005123333A - フレックス−リジッド回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来に比べてリジッド回路部が大幅に薄く、またスルーホールめっき層の信頼性も高く、更にはハロゲンフリーでもあるフレックス−リジッド回路基板を提供する。
【解決手段】 リジッド回路部Ａ（Ａ'）と、リジッド回路部の側端から延出するフレキシブル回路部Ｂとを有するフレックス−リジッド回路基板において、フレキシブル回路部Ｂを形成するコアフィルム１Ａとカバーレイ３Ａ，３Ｂは、いずれも、熱硬化性樹脂をマトリックスとする繊維強化樹脂フィルムからなり、かつ、リジッド回路部Ａ（Ａ'）内に位置するカバーレイ３Ａ，３Ｂの表面には、直接、導体回路５Ａ，５Ｂが形成されているフレックス−リジッド回路基板。
【選択図】 図１

Description

本発明はフレックス−リジッド回路基板に関し、更に詳しくは、従来のフレックス−リジッド回路基板に比べてその厚みが大幅に薄くなっていて、動作信頼性も高く、また環境汚染の心配も軽減されているフレックス−リジッド回路基板に関する。

折り畳み式携帯電話の普及に伴って、それに組み込まれるフレックス−リジッド回路基板の需要が増加している。
このフレックス−リジッド回路基板（以下、単に基板という）の１例を概略図として図３に示す。この基板は、例えば全体の駆動回路が形成されているリジッド回路部Ａと例えば画像処理や音声処理用の回路が形成されているリジッド回路部Ａ'との間が、可撓性を有し、かつ、その両側部はリジッド回路部Ａ，Ａ'の厚み中心に位置して当該リジッド回路部Ａ，Ａ'の一部を構成するフレキシブル回路部Ｂで接続された構造になっている。

このような基板においては、従来から、ほとんどのフレキシブル回路部はポリイミド樹脂フィルムを用いて製造されている。それは、ポリイミド樹脂は耐熱性が優れ、熱膨張係数が導体回路の構成材料である銅のそれに近接しており、屈曲性も良好であるからである。
ここで、フレキシブル回路部にポリイミド樹脂フィルムを用いた従来のフレックス−リジッド回路基板の１例を図２に示す。

図２は、４層構造の基板において、リジッド回路部Ａ（Ａ'）と、その側端から延出しているフレキシブル回路部Ｂを示す部分断面図である。
図において、ポリイミド樹脂フィルムから成るコアフィルムＡ１の上面と下面には、それぞれ、所定の平面パターンの例えば銅から成る導体回路２Ａ，２Ｂが形成されている。
これらの導体回路は、コアフィルム１Ａの両面に銅箔が貼着されている両面銅張フィルムを用意し、その銅箔に対して通常の回路形成のプロセス技術を適用して形成される。

そして、コアフィルム１Ａの上面と下面には、導体回路２Ａ，２Ｂを被覆して、同じくポリイミド樹脂フィルムから成るカバーレイ３Ａ，３Ｂが積層されている。この場合、片面に接着剤層が形成されているポリイミド樹脂フィルムの当該接着剤層側の面をコアフィルム１Ａの表面に熱圧プレスして、カバーレイ３Ａ，３Ｂが積層される。したがって、導体回路２Ａ，２Ｂやコアフィルム１Ａとカバーレイ３Ａ，３Ｂの界面には、ある厚みの接着剤層３ｃ，３ｄが介在している。

そして、上層した層構造のうち、リジッド回路部を形成すべき箇所の上面、下面に位置する２層のカバーレイ３Ａ，３Ｂのそれぞれの表面には、例えばガラス繊維エポキシ樹脂から成るプリプレグ材を積層したのち、全体を熱圧プレスすることにより、熱硬化したリジッド層４Ａ，４Ｂが積層されている。
このリジッド層４Ａ，４Ｂには、常法に従って回路形成のプロセス技術を適用することにより、その表面に導体回路５Ａ，５Ｂが形成され、またスルーホール６を穿設したのちその壁面に例えば常法により銅めっき層７を形成することにより、リジッド回路部Ａ（Ａ'）が形成されている。

なお、例示した基板は、リジッド回路部Ａ（Ａ'）は導体回路が４層になっている場合であるが、更に多数の導体回路を組み込む場合には、リジッド層４Ａ，４Ｂの表面に更にリジッド層を積層し、その表面に所望する導体回路を形成すればよい。

ところで、最近の各種電子機器に関しては、小型化、薄型化、軽量化、そして多機能化の傾向が急速に進んでいる。このことに関係して、フレックス−リジッド回路基板においても、リジッド回路部の薄型化への要求が強まっている。リジッド回路部が薄くなれば、許容された厚みの範囲でより一層の多層化を実現することができ、そのことにより多機能化が可能となるからである。

この観点に立つと、コアフィルムとカバーレイがいずれもポリイミド樹脂フィルムで構成されている上記した従来構造のフレックス−リジッド回路基板には次のような問題がある。
まず、ポリイミド樹脂フィルムは、その表面に例えば銅めっきを施しても、めっきのつきが悪く、充分な密着力が得られず、めっき層が形成されてもそれは剥離しやすいということである。

このような問題は、例えばポリイミド樹脂フィルムの表面に、剥離せず、信頼性の高い導体回路を形成するための厚肉めっきを回避させることになる。またスルーホール６の壁面に銅めっき層７を形成した場合であっても、コアフィルム１Ａとカバーレイ３Ａ，３Ｂの表出面におけるめっき層部分が剥離する虞もある。
このようなことから、リジッド回路部Ａ（Ａ'）の形成時にあっては、カバーレイ３Ａ，３Ｂの表面に、直接、銅めっきを施し、そのめっき層から導体回路を形成する方法を採用することはできない。製造した基板の動作信頼性を確保するためには、前記したように、カバーレイ３Ａ，３Ｂの表面に、一旦、ポリイミド樹脂以外の樹脂で、かつめっきがつきやすい樹脂から成るリジッド層４Ａ，４Ｂを積層し、その上に導体回路５Ａ，５Ｂを形成することが必要になる。しかしながら、そのことは、リジッド回路部Ａ（Ａ'）の薄型化を阻害する要因になる。

また、ポリイミド樹脂フィルムは、その使用に当たり、接着剤を用いて例えば銅箔が貼着されるが、通常、この接着剤には塩素や臭素などのハロゲンが含有されている。しかしながら、これらのハロゲンは環境汚染物質として使用規制が進んでいる物質である。
このようなことからも、フレックス−リジッド回路基板の製造に当たり、ポリイミド樹脂フィルムを使用することは好ましいことではない。

本発明は、上記した問題との関係で開発されたフレックス−リジッド回路基板であって、リジッド回路部を、４層構造の場合で、従来に比べて３５〜４０％程度薄くすることができ、またハロゲンフリーでもあるフレックス−リジッド回路基板の提供を目的とする。

本発明者は、ポリイミド樹脂フィルムを用いた従来のフレックス−リジッド回路基板の上記した問題を解決するために、ポリイミド樹脂フィルムの代替品を探索した。その結果、例えばマトリックスがエポキシ樹脂で、強化材がガラス繊維であるエポキシ樹脂−ガラス繊維複合フィルムのうち、その厚みが薄いものは、熱硬化の条件が緩徐である場合には、熱硬化後にあっても適度な可撓性を保持しているとの事実を見出した。

そして、このような繊維強化樹脂フィルムのコアフィルムとカバーレイへの使用可能性について検討を加えたところ、少なくともフレキシブル回路部への使用は可能であった。また、この繊維強化樹脂フィルムの表面に無電解めっきと電解めっきを順次施して厚い銅めっき層を形成すると、めっき層が形成されている箇所は可撓性が減退して疑似リジッド状に変化するという事実を見出した。

そこで、本発明者は、繊維強化樹脂フィルムにおける上記した特性を組み合わせることにより、フレックス−リジッド回路基板を製造することができるとの着想を抱き、この着想に基づいて鋭意研究を重ねた結果、本発明のフレックス−リジッド回路基板を開発するに至った。
すなわち、本発明のフレックス−リジッド回路基板は、リジッド回路部と、前記リジッド回路部の側端から延出するフレキシブル回路部とを有するフレックス−リジッド回路基板において、前記フレキシブル回路部を形成するコアフィルムとカバーレイは、いずれも、熱硬化性樹脂をマトリックスとする繊維強化樹脂フィルムからなり、かつ、前記リジッド回路部内に位置する前記カバーレイの表面には、直接、導体回路が形成されていることを特徴とする。

その場合、前記コアフィルムと前記カバーレイが、同種の繊維強化樹脂フィルムから成り、その繊維強化樹脂フィルムはエポキシ樹脂をマトリックスとした繊維強化樹脂フィルムであることを好適とする。

本発明の回路基板は、カバーレイの上に、直接、導体回路が形成されているので、カバーレイの上にリジッド層を形成することが必要であった従来の回路基板に比べて少なくとも当該リジッド層の分だけ薄くすることができる。したがって、リジッド層の形成が不要となり、回路基板の製造時における工程数も少なくなる。
また、コアフィルムやカバーレイは、めっきのつきがよい材料で構成されているので、例えばスルーホールの壁面めっき層の密着力も良好になり、回路基板としての動作信頼性が向上する。

そして、従来のような含ハロゲン接着剤を使用していないので、製造時や廃却時の取り扱いも容易になる。

図１に、４層の導体回路が形成されている本発明のフレックス−リジッド回路基板の１例を示す。
図１において、コアフィルム１Ａ、カバーレイ３Ａ，３Ｂはいずれも繊維強化樹脂フィルムで構成されている。そして、コアフィルム１Ａの場合は、その両面に、導体回路２Ａ，２Ｂが配線されている。

この繊維強化樹脂フィルムとしては、マトリックスがエポキシ樹脂のような熱硬化樹脂で、強化材がガラス繊維、アラミド不織布のような繊維やその不織布などで構成されているものであれば何であってもよい。とくに、エポキシ樹脂−ガラス繊維複合フィルムは、入手しやすく、取り扱いが容易で、また銅めっきのつきがよくその密着力も大きいという点で好適である。

この繊維強化樹脂フィルムとして、あまり厚いものを使用すると、後述するコアフィルムとカバーレイを熱圧プレスして一体化したときに、熱圧プレスの条件にもよるが、得られた一体化物の可撓性が低下してフレキシブル回路部の屈曲性が悪くなるので、その厚みは５０μｍより薄いものが好適である。
そして、本発明のフレックス−リジッド回路基板の製造に際しては、まず、両面銅張りの繊維強化樹脂フィルム（コアフィルム１Ａ用の両面銅張プリプレグ）を用意し、その銅箔に常法の回路形成のプロセス技術を適用して導体回路２Ａ，２Ｂを形成する。

ついで、繊維強化樹脂フィルム（カバーレイ３Ａ，３Ｂ用のプリプレグ）と銅箔を用意し、その樹脂フィルムとコアフィルムの導体回路側の面とを重ね合わせ逆側に銅箔をのせる。
そして、全体に熱圧プレスを行う。例えば温度１７０〜１８０℃で圧０.３MPa程度の緩徐な条件が採用される。

この熱圧プレスにより、コアフィルム用のプリプレグとカバーレイ用のプリプレグは互いに接着して一体化し、それぞれはコアフィルム、カバーレイになる。この過程で、それぞれのプリプレグは完全硬化するが、銅箔は薄いため充分な可撓性が得られる。
なお、このときに用いるプリプレグとしては、コアフィルム用とカバーレイ用は樹脂が同種類のものであることが好ましい。両プリプレグにとって熱圧プレスの条件は同一に作用し、積層条件が統一されるからである。

ついで、形成すべきフレキシブル回路部Ｂにおける銅箔をエッチング除去し、また、形成すべきリジッド回路部Ａ（Ａ'）の銅箔に対しては、回路形成のプロセス技術を適用して所定パターンの導体回路５Ａ，５Ｂを形成する。
その結果、フレキシブル回路部Ｂの表面には銅箔が存在しておらず、リジッド回路部Ａ（Ａ'）の表面ではカバーレイの表面を被覆する導体回路のパターンが形成されている回路基板が得られる。

この回路基板の場合、フレキシブル回路部Ｂの表面には銅箔が存在していないので、全体として可撓性を保持している。しかし、リジッド回路部Ａ（Ａ'）の表面には導体回路パターンが存在しているので、全体としては、フレキシブル回路部Ｂと対比して可撓性が相対的に低下している。
すなわち、この回路基板は、フレキシブル回路部とリジッド回路部を備えたフレックス−リジッド回路基板になっている。

なお、リジッド回路部Ａ（Ａ'）を更に多層化する場合には、当該回路部の表面に、順次、片面銅張りの繊維強化樹脂フィルムを積層し、その表面銅箔を導体回路にしていけばよい。
本発明の回路基板と、図２で示した従来の回路基板を対比すると、本発明の回路基板は次のような利点を備えている。

（１）まず、従来の回路基板の場合、カバーレイがポリイミド樹脂フィルムであるため、その表面に剥離の心配がない信頼性の高い導体回路を、直接、形成することはできない。導体回路形成のためには、一旦、カバーレイの上に別の樹脂から成るある厚みのリジッド層４Ａ，４Ｂを形成しなければならない。
しかし、本発明の回路基板の場合は、カバーレイの表面に、直接、導体回路を形成することができ、上記したリジッド層４Ａ，４Ｂの形成は不要である。

すなわち、本発明の回路基板は、従来の回路基板に比べて、少なくともリジッド層４Ａ，４Ｂに相当する厚みだけ薄くなっている。
しかも、リジッド層４Ａ，４Ｂの形成が不要であるため、従来に比べて製造工程は１工程減り、製造コストも低減する。
（２）また、従来の回路基板の場合、ポリイミド樹脂フィルムはめっきのつきが悪いので、例えば、スルーホール６のめっき層７の密着性に不安がある。

しかしながら、本発明の回路基板の場合、コアフィルムやカバーレイにポリイミド樹脂が使用されておらず、例えばめっきのつきが良好なエポキシ樹脂が使用されているので、充分に信頼性の高いスルーホール構造になっている。
（３）また、本発明の回路基板では、従来のように含ハロゲンの接着剤を使用していないので、ハロゲンフリー化が容易である。

両面銅張りのエポキシ樹脂−ガラス繊維のフィルムを用意した。全体の厚みは７１μｍ、銅箔の厚みは１枚の厚みが１８μｍで、合計して３６μｍ、そしてコアフィルムの厚みは３５μｍである。
また、カバーレイとして厚み３５μｍのエポキシ樹脂−ガラス繊維フィルムと、厚み１８μｍの銅箔を用意した。

これらを重ね合わせ、温度１８０℃、圧０.３MPaで６０分間の熱圧プレスを行った。ついで、一部銅箔をエッチング除去してその部分をフレキシブル回路部とし、他の銅箔を導体回路にして、図１で示した４層構造の回路基板を製造した。
この回路基板で、フレキシブル回路部Ｂの厚みは１０５μｍ、リジッド回路部Ａ（Ａ'）の厚みは１８０μｍであった。

一方、比較のために、図２で示した回路基板を次のようにして製造した。
まず、両面銅張ポリイミド樹脂フィルムを用意した。コアフィルムの厚みは２５μｍ、銅箔の厚みは全体で３６μｍ、全体の厚みは６１μｍである。
また、片面に厚み２５μｍの接着剤層が形成されているポリイミド樹脂フィルム（全体の厚みは５０μｍ）を用意し、それを上記した両面銅張フィルムの両面に圧着した。

ついで、リジッド回路部を形成すべきカバーレイの表面に、プリプレグ（エポキシ樹脂−ガラス繊維プリプレグと銅箔、銅箔の厚み１８μｍ、全体の厚み８０μｍ）を重ねて、温度１８０℃、圧０.３MPaで６０分間熱圧着してリジッド層４Ａ，４Ｂとした。
ついで、銅箔を導体回路にして、図２で示す従来の４層構造の回路基板を製造した。
リジッド回路部Ａ（Ａ'）の全体の厚みは３４０μｍであった。

以上のことから明らかなように、実施例の回路基板は、リジッド回路部において、その厚みは従来の比較例に比べて４７％薄くなっている。

以上の説明で明らかなように、本発明のフレックス−リジッド回路基板は、従来の基板に比べて、４層構造の場合、リジッド回路部が４７％も薄くなる。したがって、リジッド回路部が同じ厚みである場合には、より多層化を実現することができ、多機能化が可能である。
同じ層数の場合は、従来に比べて大幅に薄くすることができるので、各種の電子機器の一層の小型化に対応することができる。

本発明のフレックス−リジッド回路基板の１例を示す断面図である。 従来のレックス−リジッド回路基板の１例を示す断面図である。 フレックス−リジッド回路基板を示す概略図である。

符号の説明

Ａ，Ａ' リジッド回路部
Ｂ フレキシブル回路部
１Ａ コアフィルム
２Ａ，２Ｂ 導体回路
３Ａ，３Ｂ カバーレイ
４Ａ，４Ｂ リジッド層
５Ａ，５Ｂ 導体回路
６ スルーホール
７ めっき層

Claims (3)

1. リジッド回路部と、前記リジッド回路部の側端から延出するフレキシブル回路部とを有するフレックス−リジッド回路基板において、
   前記フレキシブル回路部を形成するコアフィルムとカバーレイは、いずれも、熱硬化性樹脂をマトリックスとする繊維強化樹脂フィルムからなり、かつ、前記リジッド回路部内に位置する前記カバーレイの表面には、直接、導体回路が形成されていることを特徴とするフレックス−リジッド回路基板。
2. 前記コアフィルムと前記カバーレイが、同種の繊維強化樹脂フィルムから成る請求項１のフレックス−リジッド回路基板。
3. 前記繊維強化樹脂フィルムが、エポキシ樹脂をマトリックスとした繊維強化樹脂フィルムである請求項１または２のフレックス−リジッド回路基板。

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