JP2006100704A - リジッド−フレキシブル基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な工程で、材料歩留まりよく、かつ良品率が高く、かつ、配線密度を高くしてもフレキシブル部分の可撓性や耐屈曲性を損なわないリジッド−フレキシブル基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】 接続領域に垂直配線部を形成したリジッド基板と端部に接続端子を形成したフレキシブル基板を別個に作成する。リジッド基板の両面縁部の対応位置をフレキシブル基板の厚さと同等かより深く座繰って段部を形成する。この段部の垂直配線部にフレキシブル基板２枚のそれぞれの一端の接続端子を接続する。
【選択図】図１０

Description

本発明はリジッド−フレキシブル基板の製造方法に係り、特にフレキシブル基板の主面が、リジッド基板の主面と等高又はリジッド基板の主面よりも低くなるように接続されたリジッド−フレキシブル基板の製造方法に関する。

一般に、筺体内の屈曲部に跨ってリジッド基板を配設する場合には、リジッド基板を複数枚に分割し、分割されたリジッド基板間を、コネクタやフレキシブル基板で接続することが行われている。

しかし、コネクタやフレキシブル基板でリジッド基板間を接続すると、コネクタやフレキシブル基板の厚さ分だけ高さが高くなって機器の薄型化の障害となるし、リジッド基板間を接続した後では複数個の基板に同時に処理や加工を施すことができなくなるため生産性が低くなる。

このため、等厚の複数枚のリジッド基板をフレキシブル基板で両基板面がほぼ等高又はフレキシブル基板の主面がリジッド基板の主面よりも低くなるように接続したリジッド−フレキシブル基板が用いられる。

このようなリジッド−フレキシブル基板を、例えば特開平７−８６７４９号に開示された方法、すなわち、電解銅箔のような導電性金属板に突設された硬化された導電組成物からなる円錐状の導体バンプを、熱融性の合成樹脂系シートを介して他の導電性金属板と対向させ、加熱加圧により一体化して両面基板とする方法で作成すると、次のような多くの工程が必要になる。なお、以下の各図においては、それぞれ共通する部分に共通の符号を付して重複する説明を省略する。

この方法では、まず、図２８に模式的に示すように、端縁部分だけカバーフィルム１が被覆されていない両面フレキシブル基板２を作成する。このフレキシブル基板２のカバーフィルム１が被覆されていない部分は、リジッド基板内に積層される部分である。なお、同図において、符号３は液晶ポリマーフィルム、４は水平配線部（導体パターン）、５は垂直配線部（導体バンプ）である。

垂直配線部５は、導体バンプを用いて、次の方法で形成される。
すなわち、後工程でパターニングにより水平配線部４となる電解銅箔上に、円錐状の導体バンプを形成し、この導体バンプを液晶ポリマーフィルム（合成樹脂系シート）３を介して他の電解銅箔と対向させ、加熱加圧によりこれらを一体化させる。このとき、導体バンプの先端は対設された電解銅箔に圧接されて、その先端が円錐台状に塑性変形し、両面の水平配線部４間を接続する垂直配線部５となる。水平配線部４は、各電解銅箔面にレジストを塗布し、マスクパターンを介して露光し、未露光部を現像により除去し電解銅箔の露出した部分にエッチング加工を施すことにより形成される。

カバーフィルム１は、エッチング加工を終えた基板面にレジストを塗布し、リジッド基板と一体化する部分だけをホトリソグラフィにより除去して形成されている。

次に、このフレキシブル基板２は、図２９に模式的に示す、別に作成された導体バンプ５ａを有する積層体６（符号７は離型フィルム）と加熱加圧により一体化されて積層体９となる（図３０）。

積層体６は、次の方法で形成される。
すなわち、後工程でエッチング加工により水平配線部４となる電解銅箔上に円錐状の導体バンプを形成し、この導体バンプをガラス−エポキシ系のプリプレグ（合成樹脂系シート）３ａを介して他の電解銅箔４ａと対向配置して加熱加圧により一体化させる。このとき、導体バンプの先端は電解銅箔４ａに圧接されて、その先端が円錐台状に塑性変形して、両面の電解銅箔４ａを接続する垂直配線部５となる。次いで、片方の面の電解銅箔をパターニングして水平配線部４を形成する。さらに、この水平配線部４の垂直配線部５と対応する位置に導体バンプ５ａを形成し、導体バンプ５ａ側を内側にしてガラス−エポキシ系のプリプレグ（合成樹脂系シート）３ａと積層し、加熱加圧により一体化するとともに導体バンプ５ａの先端を合成樹脂系シート３ａから突き出させる。

この積層体６とフレキシブル基板２との一体化（積層体９の作成）は、導体バンプ５ａの突出した側をフレキシブル基板２の水平配線部４の露出面側（カバーフィルム１のない側）にして位置合わせし、加熱加圧することにより行われる（図３０）。このとき、積層体６とフレキシブル基板２の境界部には、スリット８を形成し、フレキシブル基板２のカバーフィルム１と対接する面には、スペーサーを兼ねた離型フィルム７を介在させる。

さらに、この積層体９のフレキシブル基板２側を、図３１に模式的に示す、別に作成した積層体１０と積層して加熱加圧により一体化して積層体１１とする（図３２）。

積層体９と積層体１０の一体化は、次のようにして行われる。
すなわち、積層体１０の突出する導体バンプ５ａを積層体９（フレキシブル基板２）の所定の水平配線部４に当接させ、積層体９（フレキシブル基板２）のカバーフィルム１と対接する面には、スペーサーを兼ねる離型フィルム７を介在させて、積層体１０と積層体９を重ね合わせ、加熱加圧することにより、図３２に模式的に示す、水平配線部４が８層の積層体１１が得られる。

この後、図３３に模式的に示すように、外層の水平配線部（外層パターン）４をパターニングにより形成し、レジスト等により絶縁保護被覆１２を施し、最後に、図３４に模式的に示すように、フレキシブル基板２を覆うカバー部分Ａ，Ｂを除去してリジッド−フレキシブル基板が完成する。
特開平７−８６７４９号公報

上述したように、従来のリジッド−フレキシブル基板の製造方法では、フレキシブル基板２をリジッド基板の層間に積層するために（フレキシブル基板の主面を、リジッド基板の主面と等高またはこれより低位置にするため）、非常に多くの工程を必要とする難点があった。

また、この方法は、通常、大きい１枚の基板の中に複数の小さい単位基板を作りこみ、大きい基板のまま、積層されて作成されるため、リジッド基板のフレキシブル基板が配置されることになる部分やフレキシブル基板のリジッド基板が配置されることになる部分は、打ち抜かれて屑となってしまい、材料の歩留まりが低いという問題があった。

また、大きい１枚の基板中に複数の単位リジッド−フレキシブル基板が形成されるため、作成過程において合成樹脂系シートや積層体の単位基板の一つに対応する部分に不良が発生すると全体が不良となってしまい、良品率が低いという問題もあった。

また、フレキシブル基板は、片面又は両面の配線パターンであるため、配線密度が高くなった場合には、配線領域を広くするために幅広になって可撓性が不十分になるという問題もあった。

また、さらに、フレキシブル基板を両面で用いた場合には、耐屈曲性が損なわれるため、高速の繰り返し屈曲に対する耐性が低下するという問題もあった。

本発明のリジッド−フレキシブル基板は、上記の課題を解決すべくなされたもので、リジッド基板の両面の対応位置にそれぞれフレキシブル基板が接続されたリジッド−フレキシブル基板であって、前記リジッド基板は、両面の縁部の各フレキシブル基板との接続部にそれぞれ段部を有するとともに、前記各フレキシブル基板は、前記リジッド基板と前記各段部において接続されていることを特徴とする。

より具体的には、本発明のリジッド−フレキシブル基板は、リジッド基板の両面の対応位置にそれぞれフレキシブル基板が接続されたリジッド−フレキシブル基板であって、
前記リジッド基板は、両面の縁部の各フレキシブル基板との接続部にそれぞれ段部表面に接続端子を有する段部を有し、前記各フレキシブル基板は端部表面に接続端子を有するとともに、各フレキシブル基板の接続端子をそれぞれ前記リジッド基板の各段部の接続端子に電気的に接続させて前記リジッド基板の各段部に一体に接着されていることを特徴とする。

本発明のリジッド−フレキシブル基板においては、主面をほぼ平行にして配設された２枚のフレキシブル基板のそれぞれの一端が、一つのリジッド基板の両面の対応位置に接続されていることを特徴とする。２枚のフレキシブル基板のそれぞれの他端は、他の一つのリジッド基板に接続されていてもよいし、別々の基板や機器類に接続されていてもよいし、自由端とされていてもよい。

また、本発明のリジッド−フレキシブル基板の製造方法は、リジッド基板の両主面の対応位置にそれぞれフレキシブル基板が接続されたリジッド−フレキシブル基板の製造方法において、前記各フレキシブル基板が接続される領域に、前記各フレキシブル基板が接続される位置又はこれより内層側で水平配線部と接続された垂直配線部を有するリジッド基板を作成する工程と、前記リジッド基板と接続される領域に接続端子を有する第１のフレキシブル基板及び第２のフレキシブル基板を作成する工程と、前記各リジッド基板の一方の主面の前記第１のフレキシブル基板の接続される領域に、前記垂直配線部を露出させ接続端子とした前記第１のフレキシブル基板の厚さと同等かより深い第１の段部を形成する工程と、前記各リジッド基板の前記第１の段部の垂直配線部に前記第１のフレキシブル基板の端子を電気的に接続し、前記第１の段部に一体に接着する工程と、前記各リジッド基板の他方の主面の前記第２のフレキシブル基板が接続される領域に、前記垂直配線部を露出させ接続端子とした前記第２のフレキシブル基板の厚さと同等かより深い第２の段部を形成する工程と、前記各リジッド基板の前記第２の段部の垂直配線部に前記第２のフレキシブル基板の端子を電気的に接続し、前記第２の段部に一体に接着する工程とを具備して成ることを特徴とする。

また、本発明のリジッド−フレキシブル基板の他の製造方法は、リジッド基板の両主面の対応位置にそれぞれ対応するフレキシブル基板が接続されたリジッド−フレキシブル基板の製造方法において、前記各フレキシブル基板が接続される領域に、前記各フレキシブル基板が接続される位置に水平配線部が露出した第１及び第２の主面を有する内層リジッド基板を作成する工程と、前記内層リジッド基板と接続される領域に接続端子を有する複数の第１のフレキシブル基板及び複数の第２のフレキシブル基板を作成する工程と、前記内層リジッド基板の第１の主面上に前記第１のフレキシブル基板が接続される領域を露出させて第１の外装基板を貼着させて前記第１のフレキシブル基板の厚さと同等かより深い第１の段部を形成する工程と、前記各リジッド基板の前記第１の段部の水平配線部に前記第１のフレキシブル基板の端子を電気的に接続し、前記第１の段部に一体に接着する工程と、前記内層リジッド基板の第２の主面上に前記第２のフレキシブル基板が接続される領域を露出させて第２の外装基板を貼着させて前記第２のフレキシブル基板の厚さと同等かより深い第２の段部を形成する工程と、前記各リジッド基板の前記第２の段部の水平配線部に前記第２のフレキシブル基板の端子を電気的に接続し、前記第２の段部に一体に接着する工程とを具備して成ることを特徴とする。

フレキシブル基板の他端を接続しないで自由端にしておく場合には、上記製造工程において、フレキシブル基板の他端を長めに製造し、片方のリジッド基板を、配線部のない絶縁基板にして保持した状態で接続すればよい。そして、接続した後の最終工程において、不要部を切断すればよい。

リジッド基板は、必要に応じその下面に検査端子を有し、リジッド基板の段部の接続端子は金属めっき層及び／又は導電性ペーストの固化物により接続されていることが望ましい。

また、フレキシブル基板の段部の接続端子は、金属配線、金属めっき層又は導電性ペーストの固化物から形成することができる。フレキシブル基板は両面配線板であっても、片面配線板であってもよい。

リジッド基板のフレキシブル基板の接続端子が接続される垂直配線部は、導体バンプを基板の厚さ方向に連接させて形成することができるが、ビアホールやスルーホールによっても形成することができる。また、フレキシブル基板のリジッド基板の垂直配線部と接続される接続端子も導体バンプで形成することができるが、他の端子、例えば高温半田や電解銅箔で構成することも可能である。

本発明でリジッド基板やフレキシブル基板の垂直配線部やフレキシブル基板の接続端子に用いられる導体バンプは、通常、導電性金属層上に形成される。このような導電性金属層としては、たとえば電解銅箔などの導電性シート（箔）が挙げられ、この導電性金属層は１枚のシートであってもよいし、パターン化されたものでもよく、その形状はとくに限定されないし、さらに導体バンプは、一方の主面だけでなく、両主面にそれぞれ形設した形のものを用いてもよい。

導体バンプは、たとえば銀，金，銅，半田粉などの導電性粉末、これらの合金粉末もしくは複合（混合）金属粉末と、たとえばポリカーボネート樹脂，ポリスルホン樹脂，ポリエステル樹脂，フェノキシ樹脂，フェノール樹脂，ポリイミド樹脂などのバインダー成分とを混合して調製された導電性組成物、あるいは導電性金属などで構成される。導体バンプを導電性組成物で形成する場合、たとえば比較的厚いメタルマスクを用いた印刷法により、アスペクト比の高いバンプを形成することができる。その導体バンプの高さは一般的に、１００ 〜 ４００μｍ 程度が望ましく、さらに導体バンプの高さは一層の合成樹脂系シートを貫通し得る高さおよび複数層の合成樹脂系シートを貫通し得る高さとが適宜混在していてもよい。導電性金属で導体バンプを形成する手段としては、（ａ）ある程度形状もしくは寸法が一定の微小金属魂を、粘着剤層を予め設けておいた導電性金属層面に散布し、選択的に固着させる（このときマスクを配置して行ってもよい）、（ｂ）電解銅箔面にめっきレジストを印刷・パターニングして、銅，錫，金，銀，半田などめっきして選択的に微小な金属柱（バンプ）を形成する、（ｃ）導電性金属層面に半田レジストの塗布・パターニングして、半田浴に浸漬して選択的に微小な金属柱（バンプ）を形成する、（ｄ）金属板の一部をレジストにて被覆し、エッチングして微小な金属バンプを形成する、などが挙げられる。ここで、導体バンプに相当する微小金属魂ないし微小な金属柱は、異種金属を組み合わせて成る多層構造、多層シェル構造でもよい。たとえば銅を芯にし表面を金や銀の層で被覆して耐酸化性を付与したり、銅を芯にし表面を半田層被覆して半田接合性をもたせたりしてもよい。なお、本発明において、導体バンプを導電性組成物で形成する場合には、めっき法などの手段で行う場合に較べて、さらに工程など簡略化し得るので、低コスト化の点で有効である。

本発明において、導体バンプが貫挿されるリジッド基板やフレキシブル基板の絶縁層を構成する合成樹脂系シートとしては、たとえば熱可塑性樹脂フィルム（シート）や硬化前状態に保持される熱硬化性樹脂シートが挙げられ、またその厚さは５０〜３００μｍ程度が好ましい。ここで、熱可塑性樹脂シートとしては、たとえばポリカーボネート樹脂，ポリスルホン樹脂，熱可塑性ポリイミド樹脂，４フッ化ポリエチレン樹脂，６フッ化ポリプロピレン樹脂，ポリエーテルエーテルケトン樹脂などのシート類が挙げられる。また、硬化前状態に保持される熱硬化性樹脂シートとしては、エポキシ樹脂，ビスマレイミドトリアジン樹脂，ポリイミド樹脂，フェノール樹脂，ポリエステル樹脂，メラミン樹脂，あるいはブタジエンゴム，ブチルゴム，天然ゴム，ネオプレンゴム，シリコーンゴムなどの生ゴムのシート類が挙げられる。これら合成樹脂は、単独でもよいが絶縁性無機物や有機物系の充填物を含有してもよく、さらにガラスクロスやマット、有機合成繊維布やマット、あるいは紙などの補強材と組み合わせて成るシートであってもよい。

さらに、本発明において、リジッド基板やフレキシブル基板を形成するために導体バンプを形設した導電性金属層の主面に、合成樹脂系シート主面を対接させた構成の複数層を、積層配置して成る積層体を加熱・加圧するとき、合成樹脂系シートを載置する基台（当て板）として、寸法や変形の少ない金属板もしくは耐熱性樹脂板、たとえばステンレス板，真鍮板、ポリイミド樹脂板（シート），ポリテトラフロロエチレン樹脂板（シート）などが使用される。

本発明に係る印刷配線板の製造方法によれば、フレキシブル基板とリジッド基板とを別々に製造して両者を接続するだけの簡易な方法でリジッド−フレキシブル基板を作成し得るので、生産工程を大幅に簡略化することができる。また、リジッド基板内にはフレキシブル基板はなく、またフレキシブル基板のみの部分もリジッド基板を取り除くなどの工程がないため、材料の利用効率を向上させることができる。また、リジッド基板とフレキシブル基板のそれぞれを、接続前に、ほぼ完成された単位基板の状態で良否の判定ができるので、仮に作成過程で不良が生じてもロスを最小限にすることができる。

片面フレキシブル基板２枚を用いて、それぞれのフレキシブル基板の他端を他の一つのリジッド基板に接続した場合には、両面フレキシブル基板１枚で接続した場合に比べて、フレキシブル基板部の配線量を減少させずに、可撓性，屈曲性を向上させることができる。また、一つのリジッド基板に接続された２枚のフレキシブル基板の他端を、接続せずに自由端にした場合には、後に、それぞれ別個の基板や機器類に接続することも可能となるので、設計の自由度も増大する。

次に、本発明の実施例を図１乃至２３を参照しながら説明する。なお、図１乃至２３において、図２４乃至３０共通する部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

まず、２枚の等厚のリジッド基板が、主面をほぼ平行にして配設された２枚の等長等厚のフレキシブル基板を介して接続されたリジッド−フレキシブル基板を作成した実施例１について説明する。

（フレキシブル基板の作成）
まず、厚さ２５μｍのポリイミドフィルム３(PI)の両面に厚さ１８μｍの電解銅箔（４ａ）を貼着させ基板の所定位置にスルーホールＴＨを形成して両面銅張りフレキシブル基板を得た。

この両面銅張り積層板両面の電解銅箔４ａに、通常のエッチングレジストインク（商品名，PSR-4000 H，太陽インキＫＫ）をスクリーン印刷し、導体パターン部をマスクしてから、塩化第２銅をエッチング液としてエッチング処理後、レジストマスク剥離し図１に示す、両面型のフレキシブル基板２０を得た。符号４は、電解銅箔４ａをエッチングによりパターニングされた水平配線部である。さらに、この両面型フレキシブル基板２０のスルーホールＴＨの上の近傍を除いて水平配線部４上に、ホトリソグラフィによりカバーフィルム１を形成した。

次に、図２に示すごとく、水平配線部４のスルーホールＴＨと接続する部分に、導体バンプ５ａを形成し、この上に厚さ６０μｍ のガラス−エポキシ系プリプレグ（合成樹脂系シート）３ａを当接させ、アルミ箔及びゴムシートを介して、例えば１００℃に保持した熱板の間に配置し、１ＭＰａで１分ほど加熱加圧して、導体バンプ５aの先端がガラス−エポキシ系のプリプレグ（合成樹脂系シート）３ａから突き出したフレキシブル基板２１を作成した。

なお、図２に示したフレキシブル基板２１は、図４に示す、２枚のリジッド基板間を接続するためのもので、リジッド基板の縁部の表側（第１の主面側）に接続されることとなる第１のフレキシブル基板と、リジッド基板の縁部の裏側（第２の主面側）に接続されることとなる第２のフレキシブル基板の両方を、等長にして、それぞれ作成した。このフレキシブル基板２１は、大きい１枚の基板の中に多数枚を作り込んだものを作成し、図２の状態にまで完成したところで、個々のフレキシブル基板に分割されてリジッド基板と接続される。

（リジッド基板の作成）
前述したポリイミドフィルム３（PI）に代えて厚さ６０μｍ の硬化前のガラス−エポキシ系プリプレグ（合成樹脂系シート）３ａを用いた点を除いて、Ｂ２ｉｔ（ビー・スクエア・イット：登録商標）として知られる、たとえば特開平８―２０４３３２号公報に記載された方法で、図１と図２に示されたフレキシブル基板の場合と同様の構成の両面型のリジッド基板を用いて、図３の８層の水平配線部４を持つリジッド基板２２を作成した。

このリジッド基板２２は、各層の絶縁層が、全てガラス−エポキシ系プリプレグ（合成樹脂系シート）３ａからなる点を除いて、図２９に示された積層体１１のリジッド基板部分と同一構造である。

図３に示したリジッド基板２２も、大きい１枚の基板の中に多数枚を作り込んだものを作成し、図３の状態にまで形成したところで、又は後述する座繰り加工が済んだ後、個々のリジッド基板に分割される。

（第１の段部を有するリジッド基板の作成）
個々のリジッド基板に分割する前の大きい基板の状態で、各リジッド基板２１のフレキシブル基板と接続される垂直配線部５の近傍に座繰り加工を施し、接続すべきフレキシブル基板２０の厚さと同等かより深く座繰って垂直配線部５が露出して接続端子とした段部Ｓを有するリジッド基板２３を作成した（図４）。

（リジッド基板と第１のフレキシブル基板との接続）
次に、個々に分割された単位リジッド基板２３と第１の単位フレキシブル基板２１とを、枠体の中に、接続できる位置関係となるように配置する。通常、この枠体は、複数のリジッド−フレキシブル基板が組み立て可能な大きさのものとされる。

図５は、枠体２４内に、段部Ｓを形成したリジッド基板２３を、段部Ｓが互いに対向するように配置し、各リジッド基板２３の対向する段部Ｓに跨って、第１のフレキシブル基板２１を配設して仮固定した例である。この実施例では、各リジッド基板２３の外周に全体の幅が枠体２４の保持部の幅とほぼ同一とされた小突起２５が形成されており、枠体２４内に配設されたリジッド基板２３は、この小突起２５で枠体２４の枠内に保持固定される。

このようにして、複数のリジッド基板２３やフレキシブル基板２１を、接続できる位置関係に保持した枠体２４を、複数枚重ねて加熱加圧により一体化させて、図６にその断面を模式的に示すように、第１のフレキシブル基板の両端が２枚のリジッド基板の第１の段部にそれぞれ接続された状態のリジッド−フレキシブル基板が得られる。

（第２の段部の形成）
次に、図６の状態に接続された各リジッド−フレキシブル基板を、枠体２４に固定された状態のまま、第２のフレキシブル基板を接続する位置（垂直配線部５の近傍）に、座繰り加工を施し、第２の段部Ｓを形成した（図７）。図８は、リジッド基板２３の第１の段部Ｓと第２の段部Ｓを模式的に示した斜視図である。同図に示すように、第２の段部Ｓは、真上から見て第１の段部Ｓとほぼ同じ位置にほぼ同じ大きさになるように形成する。ただし、第１のフレキシブル基板と第２のフレキシブル基板の幅は、必要な配線の数に応じて増減させて設計することが可能である。
（リジッド基板と第２のフレキシブル基板との接続）
次に、枠体２４に固定された状態のまま、図９に示すように、スペーサー３１を介在させて、各リジッド基板２３の対向する第２の段部Ｓに跨って、第２のフレキシブル基板２１を配設して、加熱加圧により一体化させて、リジッド基板と第２のフレキシブル基板とを接続した。各第１のフレキシブル基板と第２のフレキシブル基板との間にスペーサー３１を介在させたのは、フレキシブル基板の変形を防止するためである。

なお、図６乃至１０では、第２の段部を下に示しているが、実際に加工及び接続するときには、加工及び接続しやすいように、枠体２４に固定したまま、上下反転させる。

（リジッド−フレキシブル基板の完成）
接続後、各フレキシブル基板２１間のスペーサー３１を除去し、各リジッド−フレキシブル基板が打ち抜かれて図１０に模式的に示すリジッド−フレキシブル基板が完成する。

なお、図では、模式的に示しているので、フレキシブル基板２１が短く、スペーサー３１の断面がまるで正方形であるかのように見えるが、実際には、スペーサー３１の断面は線のようなものである。具体的には、フレキシブル基板２１の厚さは６０μｍ程度（前述のようにポリイミドフィルム３の厚さが２５μｍ、水平配線部となる銅箔の厚さが１８μｍ）であり、第１のフレキシブル基板２１と第２のフレキシブル基板２１との間隔は、リジッド基板の厚さにも拠るが、６０〜３００μｍ程度である。そして、フレキシブル基板２１の長さは数ｃｍ程度である。また、段部の幅はたとえば１ｃｍ程度、段部の長さはたとえば３ｍｍ程度である。

以上のようにして、１枚のリジッド基板の両主面の対応位置にそれぞれ１枚のフレキシブル基板の一端が接続され、それぞれのフレキシブル基板の他端は他の同一のリジッド基板の両主面の対応位置に接続されたリジッド−フレキシブル基板が完成する。

次に、２枚のフレキシブル基板のそれぞれの一端が同一のリジッド基板に接続され、他端が接続されずに自由端（フリー）となっているリジッド−フレキシブル基板を作成した実施例２について説明する。

一端をフリーにする場合であっても、製造工程においてはフレキシブル基板の両端を保持する必要があるため、フレキシブル基板のフリーにするほうの一端を長めに作成し、配線部のない外フレーム基板に接続する。そして、実装後に、不要部分を切断して、フリーにする。そのほかの点は、基本的には実施例１と同様である。以下、実施例２について具体的に説明する。

（フレキシブル基板の作成）
製造工程においてフレキシブル基板の両端を保持できるように、片端のポリイミドフィルム３を、製品にする長さよりも長くなるように（たとえば５ｍｍ程度長くなるように）して、実施例１と同様の方法で、フレキシブル基板２１を作成した（図１１）。

（リジッド基板の作成）
実施例１と同様の方法で、水平配線部４及び垂直配線部５を有するリジッド基板２３を作成した。一方、フレキシブル基板の片側を保持するために、配線部のない外フレーム基板３０も作成した。外フレーム基板３０は、リジッド基板２３の絶縁材料と同じガラス−エポキシ系のプリプレグ（合成樹脂系シート）３ａを用いて、リジッド基板２３と等厚になるように作成した。

（第１の段部を有するリジッド基板の作成）
実施例１と同様の方法で、座繰り加工を行い、垂直配線部５が露出した段部Ｓを有するリジッド基板２３と、配線部のない段部Ｓを有する外フレーム基板３０を作成した（図１２）。

（リジッド基板と第１のフレキシブル基板との接続）
次に、図５に示したのと同様に、枠体２４の中に、個々に分割された単位リジッド基板２３と単位フレキシブル基板２１と単位外フレーム基板３０を、リジッド基板２３と外フレーム基板３０を第１の段部Ｓが互いに対向するようにして、フレキシブル基板２１を、ポリイミドフィルム３が長いほうの端部を外フレーム基板３０の段部Ｓ上に、他端部が単位リジッド基板２３の段部Ｓ上になるように、それぞれ配置した。

そして、この枠体２４を複数枚重ねて加熱加圧により一体化させて、リジッド基板２３及び外フレーム基板３０と第１のフレキシブル基板２１とを接続した（図１３）。
（第２の段部の形成）
次に、実施例１と同様に、枠体２４に固定された状態のまま、座繰り加工を行い、リジッド基板２３および外フレーム基板３０に第２の段部Ｓを作成した（図１４）。
（リジッド基板と第２のフレキシブル基板との接続）
次に、第１のフレキシブル基板を接続したときと同様に、枠体２４に固定された状態のまま、スペーサー３１を介して、フレキシブル基板２１を、ポリイミドフィルム３が長いほうの端部を外フレーム基板３０の段部Ｓ上に、他端部が単位リジッド基板２３の段部Ｓ上になるように、それぞれ配置した。

そして、この枠体２４を複数枚重ねて加熱加圧により一体化させて、リジッド基板２３及び外フレーム基板３０と第２のフレキシブル基板２１とを接続した（図１５）。

（リジッド−フレキシブル基板の完成）
接続後、各フレキシブル基板２１間のスペーサー３１を除去し、各リジッド−フレキシブル基板が打ち抜かれて、図１６に模式的に示すように、２枚のフレキシブル基板２１のそれぞれの一端が同一のリジッド基板に接続され、他端が外フレーム基板３０に接続された状態のリジッド−フレキシブル基板が完成する。

その後、各部品が実装され、図１６に切り取り線３２で示した位置で切断されて、フレキシブル基板２１の非製品部と外フレーム基板３０が除去される。

以上のようにして、１枚のリジッド基板の両主面の対応位置にそれぞれ１枚、計２枚のフレキシブル基板２１の一端が接続され、それぞれの他端が接続されずにフリーのリジッド−フレキシブル基板が完成する（図１７）。

以上の実施例１及び２では、段部を有するリジッド基板を作成する工程において、座繰り加工を施すことにより段差形状を得たが、段差とする部分をルーター加工などにより予め除去した外層リジッド基板と、フレキシブル基板との接続部を有する内層リジッド基板とを別々に用意しておき、積層することで形成することも可能である。

図１８〜２４は、このような段部を有するリジッド基板の他の製法及びそれを用いて接続したリジッド−フレキシブル基板の製造方法の実施例３を説明するものである。

以下、フレキシブル基板２１の作成など、実施例１と同じ部分は説明を省略し、このような段部を有するリジッド基板の他の製法を中心に説明する。

まず、２層のリジッド両面配線板を上記のＢ２ｉｔ製法により作成し、段部Ｓとなる部分をルーター加工などにより予め除去した。これにより第１の外層リジッド基板５０ａを得た（図１８（ａ））。同様にして第２の外層リジッド基板５０ｃを得た（図１８（ｃ））。一方、４層のリジッド両面配線板を上記のＢ２ｉｔ製法により作成し、フレキシブル基板と接続する位置に水平配線部４を露出させた内層リジッド基板５０ｂを得た（図１８（ｂ））。

これらのリジッド基板５０ａ，５０ｂ，５０ｃも、大きい１枚の基板の中に多数枚を作り込んだものを作成し、図３の状態にまで形成したところで、個々のリジッド基板に分割される。

次に、第１の外層リジッド基板５０ａの、内層リジッド基板５０ｂと接続する主面側の水平配線部４に導体バンプ５を形成し、内層リジッド基板５０ｂの第１の主面のフレキシブル基板が接続される領域を露出させて、未硬化のプリプレグ３ａを介して、位置決めして加熱加圧することにより貼着させ、第１の段部Ｓを有する６層のリジッド基板５０を作成した（図１９）。実施例１の場合には、リジッド基板の段部には垂直配線部５が露出していたが、本実施例３では、座繰り加工をせずに両面配線板を貼着させることにより段差を得ているため、水平配線部４が段部表面に露出し接続端子の役割を果たしている点が異なる。

次に、実施例１と同様に、第１の段部Ｓを有する６層のリジッド基板５０と第１の単位フレキシブル基板２１とを、枠体２４の中に、接続できる位置関係となるように配置し、この枠体２４を複数枚重ねて加熱加圧により一体化させて、図２０にその断面を模式的に示すように、第１のフレキシブル基板の両端が２枚のリジッド基板の第１の段部にそれぞれ接続された状態のリジッド−フレキシブル基板が得られる（図２０）。

次に、図２０の状態に接続された各リジッド−フレキシブル基板を枠体２４に固定された状態のまま、先に作成しておいた第２の外層リジッド基板５０ｃを、内層リジッド基板５０ｂの第１の主面のフレキシブル基板が接続される領域を露出させて、未硬化のプリプレグ３ａを介して位置決めして加熱加圧することにより貼着させ、第２の段部Ｓを有する８層のリジッド基板５０を作成した（図２１，図２２）。

次に、枠体２４に固定された状態のまま、実施例１と同様にしてリジッド基板と第２のフレキシブル基板とを接続した（図２３）。

接続後、各フレキシブル基板２１間のスペーサー３１を除去し、各リジッド−フレキシブル基板が打ち抜かれて図２４に模式的に示すリジッド−フレキシブル基板が完成する。

（他の実施例）
なお、本発明は以上の実施例に限定されるものではなく、以下のようにしてもよい。
たとえば、段部を有するリジッド基板の作成においては、座繰る部分の導体バンプは銅配線で挟む構造でもいいが、深さ方向の座繰り精度を考慮し、導体バンプ部分を表面に露出させるために座繰り部は銅配線を無くしてもよい。また、上記実施例１のように大きい基板の状態で座繰り加工した後に個々のリジッド基板に分割してもよいが、個々のリジッド基板に分割した後に、座繰り加工をしてもよい。

また、座繰り加工や接着などの工程において各単位基板を枠体２４に保持させる際には（図５参照）、必要に応じて、この小突起２５を枠体２４内面に接着剤で仮固定するようにしてもよい。さらに、図２５に示すように、リジッド基板２３の縁部にＴ示型の突起部２６を設け、枠体２４の内面の対応位置に、この突起部が嵌合する凹部２７を設けて、嵌め合い構造により、リジッド基板２３を枠体に保持させてもよい。

また、以上の実施例では、フレキシブル基板が接続される垂直配線部を導体バンプで形成した例について説明したが、図２６に示す、ビアホール２８ａ内に導電ペースト２８ｂを充填して形成することも可能である。また、図２７に示すように、高温半田（たとえば融点２００℃〜２４０℃程度の半田）により導体バンプ２９を形成し、リジッド基板２３の段部に形成した端子２７（水平配線部４と実質的に同じもの）にはんだ接続するようにしてもよい。この場合、電子部品を搭載する際に使用する半田は前述高温半田よりも融点の低いものを使用することで、フレキシブル基板とリジッド基板の接続半田の再溶融を回避することができる。また、絶縁層にレーザーなどで穴明けし、そこに導電ペーストを埋め込んだ後、積層することで導通をとる方法でも可能である。

さらに、フレキシブル基板とリジッド基板の接続として、（ａ）異方性導電膜を挟み圧着することで接続する方法、（ｂ）フレキシブル基板とリジッド基板それぞれの端子に金めっきを施し、金めっき同士を圧着接続する方法、（ｃ）貫通孔を有する絶縁層に導電性ペーストを充填したものを挟み真空熱プレスすることで接続する方法、などでも接続は可能である。

また、以上の実施例では、フレキシブル基板を両面配線板にした例について説明したが、フレキシブル基板は、片面配線板であってもよい。リジッド基板の段部の垂直配線部５と接続できる位置に、フレキシブル基板の水平配線部４および垂直配線部５が形成されていれば片面配線であっても接続できる。

リジッド−フレキシブル基板の製造にあたり、リジッド基板とフレキシブル基板とを別工程で製造し両者を単位基板に分割した後、リジッド基板とフレキシブル基板とを製造できるため、生産工程を大幅に簡略化することができ、屑となる部分が少なく、材料を有効利用して歩留まりを向上させることができる。また、単位基板ごとに良否を判定して、良品のみで最終の接続工程を行うことができるので、基板の作成過程で不良が生じても屑を最小限にすることができる。また、片面フレキシブル基板２枚を用いて、それぞれのフレキシブル基板の一端を同一のリジッド基板に接続し、それぞれの他端を他の同一のリジッド基板に接続した場合には、両面フレキシブル基板１枚を介して２枚のリジッド基板間を接続した場合に比べて、フレキシブル基板部の配線量を減少させずに、可撓性，屈曲性を向上させることができる。また、同一のリジッド基板に接続された２枚のフレキシブル基板の他端を、接続せずに自由端にした場合には、後に、それぞれ別個の基板や機器類に接続することも可能となるので、設計の自由度も増大する。

リジッド−フレキシブル基板の製造に用いる両面型のフレキシブル基板を模式的に示す断面図。 図１のフレキシブル基板に導体バンプを設けた状態を模式的に示す断面図。 リジッド−フレキシブル基板の製造に用いるリジッド基板を模式的に示す断面図。 図３のリジッド基板のフレキシブル基板接続部に座繰り加工を施した状態を模式的に示す断面図。 枠体に、単位リジッド基板と単位フレキシブル基板を組み込んだ状態を示す平面図。 実施例１において、リジッド基板と第１のフレキシブル基板を接続した状態を模式的に示す断面図。 図６のリジッド基板の第２のフレキシブル基板接続部に座繰り加工を施して段部Ｓを形成した状態を模式的に示す断面図。 リジッド基板に設けた２つの段部を模式的に示す斜視図。 図７のリジッド基板にスペーサーを介して第２のフレキシブル基板を接続した状態を模式的に示す断面図。 図８のスペーサーを除去して完成した実施例１のリジッド−フレキシブル基板を模式的に示す断面図。 実施例２において、フレキシブル基板に導体バンプを設けた状態を模式的に示す断面図。 実施例２において、外フレーム基板に段部Ｓを形成した状態を模式的に示す断面図。 実施例２において、リジッド基板及び外フレーム基板と第１のフレキシブル基板を接続した状態を模式的に示す断面図。 図１３のリジッド基板及び外フレーム基板の第２のフレキシブル基板接続部に座繰り加工を施して段部Ｓを形成した状態を模式的に示す断面図。 図１４の基板にスペーサーを介して第２のフレキシブル基板を接続した状態を模式的に示す断面図。 図１５のスペーサーを除去した状態のリジッド−フレキシブル基板を模式的に示す断面図。 不要部を切断して完成した状態の実施例２のリジッド−フレキシブル基板を模式的に示す断面図。 段部をもつリジッド基板の他の製法を説明するための模式的断面図。 段部をもつリジッド基板の他の製法を説明するための模式的断面図。 実施例３において、リジッド基板と第１のフレキシブル基板を接続した状態を模式的に示す断面図。 段部をもつリジッド基板の他の製法を説明するための模式的断面図。 図２１のリジッド基板を貼着させて第２の段部を持つ基板にした状態を模式的に示す断面図。 図２２の基板にスペーサーを介して第２のフレキシブル基板を接続した状態を模式的に示す断面図。 図２３のスペーサーを除去した状態のリジッド−フレキシブル基板を模式的に示す断面図。 枠体と単位リジッド基板の係合部の一部を示す平面図。 他の接続方法によるリジッド基板とフレキシブル基板の接続部の状態を模式的に示す断面図。 他の接続方法によるリジッド基板とフレキシブル基板の接続部の状態を模式的に示す断面図。 従来のリジッド−フレキシブル基板の製造に用いるフレキシブル基板を模式的に示す断面図。 図２８のフレキシブル基板と積層される積層体を模式的に示す断面図。 図２８のフレキシブル基板と図２５の積層体とを積層させた積層体を模式的に示す断面図。 図３０の積層体と積層される積層体を模式的に示す断面図。 図３０の積層体と図３１の積層体とを積層させた積層体を模式的に示す断面図。 図３２の積層体の外層をパターニングした積層体を模式的に示す断面図。 リジッド−フレキシブル基板を模式的に示す断面図。

符号の説明

１…カバーフィルム、２…１が被覆されていない両面型のフレキシブル基板、３…ポリイミドフィルム、３ａ…ガラス−エポキシ系のプリプレグ（合成樹脂系シート）、４…水平配線部（導体パターン）、４ａ…電解銅箔、５…垂直配線部（導体バンプ）、５ａ…導体バンプ、６，９，１０，１１…積層体、８…スリット、１２…絶縁保護被覆、２０，２１…フレキシブル基板、２２，２３…リジッド基板、２４…枠体、２５…小突起、２６…突起部、２７…凹部、２８…ビアホール、２９…高温半田による導体バンプ、３０…外フレーム基板、３１…スペーサー、３２…切り取り線、ＴＨ…スルーホール。

Claims (7)

1. リジッド基板の両面の対応位置にそれぞれフレキシブル基板が接続されたリジッド−フレキシブル基板であって、
   前記リジッド基板は、両面の縁部の各フレキシブル基板との接続部にそれぞれ段部を有するとともに、前記各フレキシブル基板は、前記リジッド基板と前記各段部において接続されていることを特徴とするリジッド−フレキシブル基板。
2. リジッド基板の両面の対応位置にそれぞれフレキシブル基板が接続されたリジッド−フレキシブル基板であって、
   前記リジッド基板は、両面の縁部の各フレキシブル基板との接続部にそれぞれ段部表面に接続端子を有する段部を有し、前記各フレキシブル基板は端部表面に接続端子を有するとともに、各フレキシブル基板の接続端子をそれぞれ前記リジッド基板の各段部の接続端子に電気的に接続させて前記リジッド基板の各段部に一体に接着されていることを特徴とするリジッド−フレキシブル基板。
3. 前記リジッド基板の両面の対応位置に接続された２枚のフレキシブル基板は、それぞれの一端が一つの前記リジッド基板に接続されており、それぞれの他端が他の一つのリジッド基板に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載のリジッド−フレキシブル基板。
4. 前記リジッド基板の両面の対応位置に接続された２枚のフレキシブル基板は、それぞれの一端が一つの前記リジッド基板に接続されており、それぞれの他端は自由端とされていることを特徴とする請求項１又は２記載のリジッド−フレキシブル基板。
5. 前記フレキシブル基板の接続端子は、金属配線、金属めっき層又は導電性ペーストの固化物からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のリジッド−フレキシブル基板。
6. リジッド基板の両主面の対応位置にそれぞれフレキシブル基板が接続されたリジッド−フレキシブル基板の製造方法において、
   前記各フレキシブル基板が接続される領域に、前記各フレキシブル基板が接続される位置又はこれより内層側で水平配線部と接続された垂直配線部を有するリジッド基板を作成する工程と、
   前記リジッド基板と接続される領域に接続端子を有する第１のフレキシブル基板及び第２のフレキシブル基板を作成する工程と、
   前記各リジッド基板の一方の主面の前記第１のフレキシブル基板の接続される領域に、前記垂直配線部を露出させ接続端子とした前記第１のフレキシブル基板の厚さと同等かより深い第１の段部を形成する工程と、
   前記各リジッド基板の前記第１の段部の垂直配線部に前記第１のフレキシブル基板の端子を電気的に接続し、前記第１の段部に一体に接着する工程と、
   前記各リジッド基板の他方の主面の前記第２のフレキシブル基板が接続される領域に、前記垂直配線部を露出させ接続端子とした前記第２のフレキシブル基板の厚さと同等かより深い第２の段部を形成する工程と、
   前記各リジッド基板の前記第２の段部の垂直配線部に前記第２のフレキシブル基板の端子を電気的に接続し、前記第２の段部に一体に接着する工程と
   を具備して成ることを特徴とするリジッド−フレキシブル基板の製造方法。
7. リジッド基板の両主面の対応位置にそれぞれ対応するフレキシブル基板が接続されたリジッド−フレキシブル基板の製造方法において、
   前記各フレキシブル基板が接続される領域に、前記各フレキシブル基板が接続される位置に水平配線部が露出した第１及び第２の主面を有する内層リジッド基板を作成する工程と、
   前記内層リジッド基板と接続される領域に接続端子を有する複数の第１のフレキシブル基板及び複数の第２のフレキシブル基板を作成する工程と、
   前記内層リジッド基板の第１の主面上に前記第１のフレキシブル基板が接続される領域を露出させて第１の外装基板を貼着させて前記第１のフレキシブル基板の厚さと同等かより深い第１の段部を形成する工程と、
   前記各リジッド基板の前記第１の段部の水平配線部に前記第１のフレキシブル基板の端子を電気的に接続し、前記第１の段部に一体に接着する工程と、
   前記内層リジッド基板の第２の主面上に前記第２のフレキシブル基板が接続される領域を露出させて第２の外装基板を貼着させて前記第２のフレキシブル基板の厚さと同等かより深い第２の段部を形成する工程と、
   前記各リジッド基板の前記第２の段部の水平配線部に前記第２のフレキシブル基板の端子を電気的に接続し、前記第２の段部に一体に接着する工程と
   を具備して成ることを特徴とするリジッド−フレキシブル基板の製造方法。

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