JP2006165231A - Multilayer flexible printed circuit board and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多層回路配線基板の製造方法および構造に関し、特には、可撓性ケーブル部を有する多層フレキシブル回路配線基板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing method and structure of a multilayer circuit wiring board, and more particularly to a multilayer flexible circuit wiring board having a flexible cable portion and a manufacturing method thereof.
近年、電子機器の小型化および高機能化は益々促進されてきており、そのために回路基板に対する高密度化の要求が高まってきている。そこで、回路基板を片面から両面や三層以上の多層回路基板とすることにより、回路基板の高密度化を図っている。 In recent years, downsizing and higher functionality of electronic devices have been promoted more and more, and therefore, there is an increasing demand for higher density of circuit boards. In view of this, the circuit board is made to be a multi-layer circuit board from one side to both sides or three or more layers to increase the density of the circuit board.
この一環として、各種電子部品を実装する多層回路基板や硬質回路基板間をコネクタ等を介して接続する別体のフレキシブル配線基板やフレキシブルフラットケーブルを一体化した可撓性ケーブル部を有する多層フレキシブル回路配線基板が、携帯電話などの小型電子機器を中心に広く普及している。 As part of this, a multilayer flexible circuit with a flexible cable unit that integrates a multilayer circuit board on which various electronic components are mounted, a separate flexible wiring board that connects hard circuit boards via connectors, etc., and a flexible flat cable. Wiring boards are widespread mainly in small electronic devices such as mobile phones.
多層フレキシブル回路配線基板の代表的な構造は、両面又は片面のフレキシブル配線基板を内層とし、それに外層となるフレキシブル又は硬質ベースの回路基板を積層し、メッキなどによるスルーホール接続を施して4〜8層程度の多層フレキシブル回路配線基板とする構造である。 A typical structure of a multilayer flexible circuit wiring board is such that a double-sided or single-sided flexible wiring board is used as an inner layer, and a flexible or hard base circuit board as an outer layer is laminated thereon, and through holes are connected by plating or the like. The structure is a multilayer flexible circuit wiring board having about one layer.
しかしながら、特許文献3や特許文献4に記載されているように多層回路配線基板内に可撓性ケーブル部を設けるため、この可撓性ケーブル部のポリイミド樹脂製カバーフィルムやそれを張り合わせるための接着剤の熱膨張係数が高く、部品実装時の約220〜240℃程度の半田リフロー時の熱によって膨張し、スルーホールめっき層にクラックが発生し易いという問題があり、基本的にスルーホールめっき厚を厚くすることでしか、クラックを回避できないため、表層の導体厚が厚くなり、高密度配線、高密度実装が要求される形態の多層フレキシブル回路配線基板では製品として重大な問題となる。
However, as described in
特許文献1には可撓性ケーブル部のポリイミド樹脂製カバーフィルムをスルーホール導通用孔より外側に後退させる構造が記載されている。しかしながら、端面を後退させたカバーフィルムの張り合わせずれが起きた際にはスルーホールクラック耐性は上がらず、上記問題の解決には至らない。また、可撓性ケーブル部に外層となる片面銅張り積層板等を積層するためのプリプレグ等の接着剤は可撓性ケーブル部端面等からの流れ出しを嫌い、流動性を抑えている。このため、端面を後退させたカバーフィルムの段差を充填することが困難である。プリプレグ等の接着剤の充填性を向上させた場合には、上述したように可撓性ケーブル部端面等からの流れ出しを発生させる原因となるので適用は困難である。
特許文献2にはスルーホール接続による多層基板の製造方法として、内層の穴径を外層に比べ大きくなるようにレーザ加工し、スルーホールめっき厚が内層のみを選択的に厚付けする手法が記載されている。しかしながら、穴径の制御をレーザ加工条件で制御しなければならないことから、構成材料が変わる毎に条件出しが必要なことや、そのレーザ加工条件のばらつきなどにより内層穴径が変化しても、その検出ができないといったことが懸念される上、スルーホール加工を従来のNCドリルのように基板を重ねて行うことができず、従来の手法よりも生産性が著しく劣るという欠点がある。また、めっき厚の制御に関しては内層のみを選択的に厚付けすることを安定的に行うことは困難であることと、本文献記載の範囲ではめっき厚みのコントラストをつけることも困難であり、多層フレキシブル回路配線基板のスルーホール信頼性確保と表層の微細配線形成を両立するには至らない。
特許文献5および特許文献6には内層回路に予めスルーホールめっきし、外層を積層した後、前記スルーホールと同軸上に導通用孔を形成し、さらにスルーホールめっきを行うことで、内層と外層のめっき厚みのコントラストをつける手法が記載されている。しかしながら、これらの手法では内層のデスミア工程を簡略化することとしているため、ケーブルを有する内層回路のデスミア工程が必須の多層フレキシブル回路配線基板への適用は困難である。加えて、多層フレキシブル回路配線基板に特有の熱膨張係数の高い可撓性ケーブル部のポリイミド樹脂製カバーフィルム層や接着材層近傍で発生するスルーホールめっき層のクラックを防止するためには、これらの層のスルーホールめっき厚を厚くする必要があるが、特許文献5および特許文献6に記載の範囲では内層回路の層間接続部までのスルーホールめっき厚しか厚くならないため、問題の解決には至らない。
In
これらのことから、多層フレキシブル回路配線基板のスルーホールクラックを表層の導体厚を厚くすることなく、生産性の良い方法で効果的に防止する方法が望まれていた。 For these reasons, there has been a demand for a method of effectively preventing through-hole cracks in a multilayer flexible circuit wiring board by a method with good productivity without increasing the surface conductor thickness.
図8〜図10は、従来の両面型回路配線基板の製造方法を示す断面工程図であって、先ず、図8の(1)に示す様に、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材61の両面に銅箔等の導電層62、63を有する、所謂、両面銅張積層板64を用意する。
8 to 10 are sectional process diagrams showing a conventional method for manufacturing a double-sided circuit wiring board. First, as shown in FIG. 8 (1), a flexible
次に、同図(2)に示す様に、この両面型銅張積層板64の銅箔層62、63に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、ケーブル等の回路パターン65を形成し、内層回路66とする。
Next, as shown in FIG. 2B, a
次に、同図(3)に示す様に、ケーブル等の回路パターン65にポリイミドフィルム67を接着材68を介し張り合わせることでカバーを形成し、ケーブル部70を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (3), a cover is formed by bonding a
次に、同図(4)に示す様に、絶縁ベース材71の片面に銅箔等の導電層72を有する、所謂、片面銅張積層板73およびこれを金型等により所望の形状に打ち抜き加工した同図(3)のケーブル部70に張り合わせるための接着材74を用意する。このときの導電層72の厚みとしては50μm以下で、特に35μm以下が好ましい。
Next, as shown in FIG. 4 (4), a so-called single-sided copper-
次に、同図(5)に示す様に、片面銅張積層板73と接着材74を張り合わせ、これを金型等により所望の形状に打ち抜き加工する。
Next, as shown in FIG. 5 (5), the single-sided copper-
次に、図9の(1)に示す様に、図8の(3)のケーブル部70に接着材74を介して同図(5)の打ち抜き加工した片面銅張積層板75を積層する。
Next, as shown in (1) of FIG. 9, the single-sided copper-
次に、同図(2)に示す様に、NCドリル等で導通用孔76を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, a
次に、図10の(1)に示す様に、導通用孔76に無電解めっきあるいは導電化処理等を施した後、電気めっきでスルーホール77を形成する。このときのスルーホール77のめっき厚みは30〜50μm程度が信頼性を確保する上では好ましい。
Next, as shown in (1) of FIG. 10, the
次に、同図(2)に示す様に、上記スルーホール面に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターン78を形成する。この後、必要に応じて基板表面にフォトソルダーレジスト層の形成、半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、外形加工を行うことで多層フレキシブル回路配線基板79を得る。
本発明では、多層フレキシブル回路配線基板の製造において、スルーホール接続信頼性の確保と表層の微細パターン形成の両立を可能とする多層フレキシブル回路配線基板及びその製造方法を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a multilayer flexible circuit wiring board and a method for manufacturing the multilayer flexible circuit wiring board capable of ensuring both through-hole connection reliability and forming a fine pattern on the surface layer in the production of the multilayer flexible circuit wiring board.
上記課題を解決する本発明によれば、スルーホール接続を有する多層フレキシブル回路配線基板において、ケーブル構造を有する内層基板のケーブル保護層となるカバーの導通用孔の外周が第一のスルーホールめっき皮膜からなり、内周が外層のスルーホールめっきと連続した第二のめっき皮膜で補強されていることを特徴とする多層フレキシブル回路配線基板が採用される。 According to the present invention for solving the above problems, in the multilayer flexible circuit wiring board having through-hole connection, the outer periphery of the conduction hole of the cover serving as the cable protection layer of the inner layer board having the cable structure is the first through-hole plating film And a multilayer flexible circuit wiring board characterized in that the inner periphery is reinforced with a second plating film continuous with the through-hole plating of the outer layer.
上記課題を解決する本発明を具現化するため第一の製造方法として、多層フレキシブル回路配線基板の製造方法において、ケーブル構造を有する内層基板を形成し、前記内層基板にケーブル保護層となるカバーを形成し、カバーを含む前記内層基板に第一の導通用孔を形成し、前記第一の導通用孔に無電解めっきまたは/および導電化処理および電解めっきを施すことで第一のスルーホールを形成し、予め型抜きした片面銅張り積層板および接着剤を前記内層基板に位置合わせを行い積層し、第一のスルーホールの同軸上に第一のスルーホールに干渉しない、第一のスルーホールよりも径の小さい第二のスルーホールを形成するための第二の導通用孔を形成し、前記第二の導通用孔に無電解めっきまたは/および導電化処理および電解めっきを施すことで第二のスルーホールを第一のスルーホールの同軸上に形成することを特徴とする多層フレキシブル回路配線基板の製造方法が採用される。 In order to embody the present invention to solve the above problems, as a first manufacturing method, in the manufacturing method of a multilayer flexible circuit wiring board, an inner layer substrate having a cable structure is formed, and a cover serving as a cable protection layer is formed on the inner layer substrate. Forming a first conduction hole in the inner substrate including the cover, and subjecting the first conduction hole to electroless plating or / and conductive treatment and electrolytic plating to form a first through hole. A first through-hole that is formed and laminated with a single-sided copper-clad laminate and an adhesive that have been pre-punched and aligned with the inner-layer substrate so as not to interfere with the first through-hole on the same axis as the first through-hole. Forming a second through hole for forming a second through hole having a smaller diameter, and electroless plating or / and conducting treatment and electrolytic plating on the second through hole Method for manufacturing a multilayer flexible circuit wiring board and forming a second through hole coaxially of the first through-hole is employed by applying.
上記課題を解決する本発明を具現化するため第二の製造方法として、多層フレキシブル回路配線基板の製造方法において、ケーブル構造を有する内層基板を形成し、前記内層基板にケーブル保護層となるカバーを形成し、カバーを含む前記内層基板に第一の導通用孔を形成し、前記第一の導通用孔に無電解めっきまたは/および導電化処理および電解めっきを施すことで第一のスルーホールを形成し、予め第一のスルーホールの同軸上に第一のスルーホールに干渉しない、第一のスルーホールよりも径の大きい第二のスルーホールを形成するための第二の導通用孔の形成および型抜きした片面銅張り積層板および接着剤を前記内層基板に位置合わせを行い積層し、前記第二の導通用孔に無電解めっきまたは/および導電化処理および電解めっきを施すことで第二のスルーホールを第一のスルーホールの同軸上に形成することを特徴とする多層フレキシブル回路配線基板の製造方法が採用される。 In order to embody the present invention that solves the above problems, as a second manufacturing method, in the manufacturing method of a multilayer flexible circuit wiring board, an inner layer substrate having a cable structure is formed, and a cover that serves as a cable protection layer is formed on the inner layer substrate. Forming a first conduction hole in the inner substrate including the cover, and subjecting the first conduction hole to electroless plating or / and conductive treatment and electrolytic plating to form a first through hole. Formation of a second conduction hole for forming a second through hole having a diameter larger than that of the first through hole, which is formed in advance and does not interfere with the first through hole on the same axis as the first through hole. Then, a die-cut single-sided copper-clad laminate and an adhesive are aligned and laminated on the inner layer substrate, and the second conductive hole is electrolessly plated or / and electrically conductive and electroplated. Method for manufacturing a multilayer flexible circuit wiring board and forming a second through hole coaxially of the first through-hole is employed by the applying.
これらの特徴により、本発明は次のような効果を奏する。 Due to these features, the present invention has the following effects.
本発明によるスルーホール接続を有する多層フレキシブル回路配線基板は、ケーブル構造を有する内層基板のケーブル保護層となるカバーの導通用孔の外周が第一のスルーホールめっき皮膜からなり、内周が外層のスルーホールめっきと連続した第二のめっき皮膜で補強されていることを特徴とする多層フレキシブル回路配線基板が採用されるから、従来工法によるスルーホール接続を有する多層フレキシブル回路配線基板に比べ、内層基板のスルーホールめっき厚を厚くしながらも、表層のスルーホールめっき厚を薄くすることができるため、信頼性を確保しながら表層に微細パターンを形成可能である。加えて、表層のめっき厚を薄くできることから、めっき厚のばらつきに起因していた表層の平坦性も良化し、実装性も向上することから、従来工法では困難であった多層フレキシブル回路配線基板を安価にかつ安定的に提供することができる。 In the multilayer flexible circuit wiring board having through-hole connection according to the present invention, the outer periphery of the conduction hole of the cover, which is the cable protection layer of the inner layer board having the cable structure, is formed of the first through-hole plating film, and the inner circumference is the outer layer. Since the multilayer flexible circuit wiring board is reinforced by the second plating film continuous with the through-hole plating, the inner layer board is compared with the multilayer flexible circuit wiring board having the through-hole connection by the conventional method. Although the through-hole plating thickness of the surface layer can be reduced while increasing the through-hole plating thickness, it is possible to form a fine pattern on the surface layer while ensuring reliability. In addition, since the plating thickness of the surface layer can be reduced, the flatness of the surface layer caused by variations in the plating thickness is also improved and the mountability is improved. It can be provided inexpensively and stably.
以下、図示の実施例を参照しながら本発明をさらに説明する。 Hereinafter, the present invention will be further described with reference to the illustrated embodiments.
図1〜図4は、本発明の一実施例による多層フレキシブル回路配線基板の製造方法を示す工程図であって、先ず、図1の(1)に示す様に、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材1の両面に銅箔等の導電層2、3を有する、所謂、両面銅張積層板4を用意する。
1 to 4 are process diagrams showing a method of manufacturing a multilayer flexible circuit wiring board according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. A so-called double-sided copper-clad
次に、同図(2)に示す様に、この両面型銅張積層板4の銅箔層2、3に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、ケーブル等の回路パターン5を形成し、内層回路6とする。
Next, as shown in FIG. 2 (2), a
次に、同図(3)に示す様に、内層回路6のケーブル等の回路パターンにポリイミドフィルム7を接着材8を介し張り合わせることでカバー9を形成し、ケーブル部10を形成する。 Next, as shown in FIG. 3 (3), the cover 9 is formed by bonding the polyimide film 7 to the circuit pattern such as the cable of the inner layer circuit 6 through the adhesive 8, and the cable portion 10 is formed.
次に、同図(4)に示す様に、NCドリル等で導通用孔11を形成する。導通用孔11の径としては例えば500μm径が適用可能である。
Next, as shown in FIG. 4 (4), the
次に、図2の(1)に示す様に、導通用孔11に無電解めっきあるいは導電化処理等を施した後、電気めっきでスルーホール12を形成する。このときのスルーホール12のめっき厚みは30〜50μm程度が信頼性を確保する上では好ましい。
Next, as shown in (1) of FIG. 2, the through
次に、同図(2)に示す様に、上記スルーホール面に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、スルーホールランド13を形成し、ケーブル部を含む内層回路14を得る。
Next, as shown in FIG. 2 (2), through-hole lands 13 are formed on the through-hole surface by an etching method using a normal photofabrication method, and an
次に、同図(3)に示す様に、絶縁ベース材15の片面に銅箔等の導電層16を有する、所謂、片面銅張積層板17およびこれを金型等により所望の形状に打ち抜き加工した同図(6)のケーブル部を含む内層回路14に張り合わせるための接着材18を用意する。
Next, as shown in FIG. 3 (3), a so-called single-sided copper-clad
次に、同図(4)に示す様に、片面銅張積層板17と接着材18を張り合わせ、これを金型等により所望の形状に打ち抜き加工して片面銅張積層板19を得る。
Next, as shown in FIG. 4 (4), the single-sided copper-clad
次に、図3の(1)に示す様に、図2(2)のケーブル部を含む内層回路14に接着材18を介して図2の(4)の打ち抜き加工した片面銅張積層板19を積層する。
Next, as shown in FIG. 3 (1), the single-sided copper-clad
次に、同図(2)に示す様に、NCドリル等で導通用孔20を形成する。導通用孔20の径としてはスルーホール12に干渉しない径、例えば150〜300μm径が選択可能である。穴径があまりにも小さい場合はドリルの刃が折れ易くなり、歩留まり低下を招いたり、スルーホールめっきの付きまわりの悪化を招く恐れがある。穴径が大きい場合には、位置合わせ等の問題で導通用孔20を形成する際にスルーホール12にダメージを与えてしまう恐れがある。
Next, as shown in FIG. 2B, the
次に、図4の(1)に示す様に、必要に応じてドリル加工後の導通用孔20内の余分な接着材18をデスミア処理で除去する。
Next, as shown in FIG. 4 (1), the excess adhesive 18 in the
次に、同図(2)に示す様に、導通用孔20に導電化処理を施した後、電気めっきでスルーホール21を形成する。このときのスルーホール21のめっき厚は比較的薄くてよく、例えば約15μmで接続信頼性を確保することが可能である。
Next, as shown in FIG. 2 (2), after conducting the conductive treatment to the
次に、同図(3)に示す様に、上記スルーホール面に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターン22を形成する。この後、必要に応じて基板表面にフォトソルダーレジスト層の形成、半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、外形加工を行うことで多層フレキシブル回路配線基板23を得る。
Next, as shown in FIG. 3C, a
図5〜図7は、本発明の他の実施例による多層フレキシブル回路配線基板の製造方法を示す工程図であって、先ず、図5の(1)に示す様に、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材31の両面に銅箔等の導電層32、33を有する、所謂、両面銅張積層板34を用意する。
5 to 7 are process diagrams showing a method of manufacturing a multilayer flexible circuit wiring board according to another embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. A so-called double-sided copper-clad
次に、同図(2)に示す様に、この両面型銅張積層板34の銅箔層32、33に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、ケーブル等の回路パターン35を形成し、内層回路36とする。
Next, as shown in FIG. 2B, a
次に、同図(3)に示す様に、内層回路36のケーブル等の回路パターン35にポリイミドフィルム37を接着材38を介し張り合わせることでカバー39を形成し、ケーブル部40を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (3), a
次に、同図(4)に示す様に、NCドリル等で導通用孔41を形成する。導通用孔41の径としては例えば300μm径が適用可能である。
Next, as shown in FIG. 4 (4), a
次に、図6の(1)に示す様に、導通用孔41に無電解めっきあるいは導電化処理等を施した後、導電化処理を施した後、電気めっきでスルーホール42を形成する。このときのスルーホール42のめっき厚みは30〜50μm程度が信頼性を確保する上では好ましい。
Next, as shown in (1) of FIG. 6, after conducting the electroless plating or the conductive treatment on the
次に、同図(2)に示す様に、上記スルーホール面に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、スルーホールランド43を形成し、ケーブル部を含む内層回路44を得る。
Next, as shown in FIG. 2 (2), through-hole lands 43 are formed on the through-hole surface by using an etching method based on a normal photofabrication method to obtain an
次に、同図(3)に示す様に、絶縁ベース材45の片面に銅箔等の導電層46を有する、所謂、片面銅張積層板47およびこれを金型等により所望の形状に打ち抜き加工した図6の(2)に示すケーブル部を含む内層回路44に張り合わせるための接着材48を用意する。
Next, as shown in FIG. 3 (3), a so-called single-sided copper-clad
次に、同図(4)に示す様に、片面銅張積層板47と接着材48を張り合わせ、これを金型等により所望の形状に打ち抜き加工するとともに、NCドリル等で導通用孔50を形成して片面銅張積層板49を得る。導通用孔50の径としてはスルーホール42に干渉しない径、例えば500μm径が選択可能である。
Next, as shown in FIG. 4 (4), the single-sided copper-clad
次に、図7の(1)に示す様に、図6の(2)のケーブル部を含む内層回路44に接着材48を介して図6の(4)の打ち抜き加工した片面銅張積層板49を積層する。
Next, as shown in FIG. 7 (1), the single-sided copper-clad laminate obtained by punching the
次に、同図(2)に示す様に、導通用孔50に導電化処理を施した後、電気めっきでスルーホール51を形成する。このときのスルーホール51のめっき厚は比較的薄くてよく、例えば約15μmで接続信頼性を確保することが可能である。
Next, as shown in FIG. 2B, the
次に、同図(3)に示す様に、上記スルーホール面に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターン52を形成する。この後、必要に応じて基板表面にフォトソルダーレジスト層の形成、半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、外形加工を行うことで多層フレキシブル回路配線基板53を得る。
Next, as shown in FIG. 3C, a
1 可撓性絶縁ベース材
2 銅箔層
3 銅箔層
4 両面銅張積層板
5 回路パターン
6 内層回路
7 ポリイミドフィルム
8 接着剤
9 カバー
10 ケーブル部
11 導通用孔
12 スルーホール
13 スルーホールランド
14 ケーブル部を含む内層回路
15 可撓性絶縁ベース材
16 銅箔層
17 片面銅張積層板
18 接着剤
19 型抜きされた片面銅張積層板
20 導通用孔
21 スルーホール
22 回路パターン
23 多層フレキシブル回路配線基板
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