JP2006186110A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブルプリント基板にリジッドプリント基板を積層して多層配線基板を製造するときに、フレキシブルプリント基板表面のシールド層が接着剤のキュア処理時にリジッドプリント基板側に転写することのない製造方法を提供する。
【解決手段】リジッド銅張積層板３０、４０のシールド層と対向する領域に凹凸部３５、４５を形成し、この凹凸部３５、４５における凸部３４、４４の面積占有率を８０％以下とした多層配線基板の製造方法。
【選択図】図１−３

Description

本発明は、近年小型化、薄型化、かつ多機能・高性能化が求められている電子機器用の多層配線基板、なかでも可撓部と多層部を備え、この可撓部によりプリント回路基板の配線自由度を向上させ得る多層配線基板の前記可撓部に形成させたシールド層の破壊、転写を防止するものである。

電子機器に用いられるプリント配線基板として、可撓性を有する部分（可撓部）と、多層配線された部分（多層部）とを併せ持つ多層配線基板が知られている。このような多層配線基板は、ポリイミド等の可撓性を有する絶縁性フィルムの片面又は両面に銅箔などによる導体層を有してなるベース基板に、絶縁層と導体層とを有する基板を部分的に積層させて多層部を形成させたものである。

従来の前記多層配線基板の製造方法の一例を、図６に示す時系列順の断面図を用いて説明する。

図６（ａ）に示すように、ポリイミドフィルム１１の両面に銅箔１２、１３を有する両面銅張積層板１０を出発材として、この両面銅張積層板の前記銅箔１２、１３を選択的にエッチングして多層部となる部分に回路形成を行った後、カバーレイ１４、１５を回路形成された領域に貼り合わせる。図６（ａ）は、前記カバーレイ１４、１５が貼り合わされている状態を示している。

次に図６（ｂ）に示すように、可撓部となる部分にシールドインクを塗布し、シールド層１６、１７を形成する。

また、図６（ｃ）に示すように、剛性のある（リジッドな）絶縁材３１の両面に銅箔３２、３３を有する第１のリジッド銅張積層板３０と、リジッドな絶縁材４１の両面に銅箔４２、４３を有する第２のリジッド銅張積層板４０とを用意する。これらのリジッド銅張積層板３０、４０の片面の銅箔３３、４２について多層部となる部分を選択的にエッチングして回路形成を行う。回路が形成されたリジッド銅張積層板３０、４０と図６（ｂ）に示すシールド層１６、１７が形成された両面銅張積層板１０とを、それぞれ前記リジッド銅張積層板３０、４０の回路形成を行った銅箔３３、４２を前記両面銅張積層板１０の表面に対向させ、接着シート２１、２２を介して積層し、加熱しつつ加圧して、前記接着シートを硬化させて接着する。図６（ｃ）は、前記接着シートを硬化した後の状態を示している。

次に、図６（ｄ）に示すように、多層部を厚み方向に貫通する貫通孔５１、５２、５３、５４を開けた後、銅メッキ処理を行って前記貫通孔５１、５２、５３、５４と基板表面に銅メッキ層５５を形成する。この銅メッキ層５５により、層間導通が得られる。図６（ｄ）は、前記銅メッキ層５５を形成した状態を示している。

次に、図６（ｅ）に示すように、基板表面の銅メッキ層５５及び銅箔３２、４３を選択的にエッチングして、多層部に回路形成を行う。この回路形成が行われた多層部表面に絶縁層６１、６２を形成する。図６（ｅ）は、前記絶縁層６１、６２を形成させた状態を示している。

次に、図６（ｆ）に示すように貼り合わされているリジッド銅張積層板３０、４０について、多層部となる部分以外の領域、すなわち可撓部の領域を除去する。このようにして、図６（ｆ）に示す多層配線基板が得られる。

プリント基板の一般的な製法については、例えば、非特許文献１〜６に開示されている。また、フレキシブル基板のシールド層に関しては、例えば以下に述べる特許文献１〜７に記載されている。

この特許文献１には、厚さ５μｍ以下のシールド層の上に、接着剤層と固定絶縁層を設けることにより屈曲性を損なわずに良好なシールド特性が得られることが示されている。特許文献２には、シールド層を有する可撓性回路基板について、アース回路パターンの上面に導通用孔を設け、その導通用孔に導電性接着剤を充填して、アース回路パターンとシールド電極層を電気的に接続した構造が示されている。特許文献３には、信号回路層の上に第１カバーレイとシールド層と第２カバーレイとを順に設けた構造が示されている。特許文献４には、絶縁フィルム、接着剤、回路パターン、接着剤、金属被膜、絶縁フィルムの順に積層されて構成され、回路パターンが任意の箇所から導電性ペーストで金属被膜に接続されている構造が示されている。特許文献５には、回路上部に開口部を持つ絶縁樹脂層があり、その開口部に金属メッキを行い、銀ペーストなどの導電性被膜を施し、その上に絶縁樹脂層を有した構造が示されている。特許文献６には、シールド層を両面板の上面と下面に分け、必要な箇所にのみシールド層を設けることによって、総厚を薄くできることが示されている。特許文献７には、回路配線パターンの露出面の上部を絶縁被膜で覆い、さらにその上にシールド層を設けた構造が示されている。

これらの特許文献１〜７は、何れも単層板（片面板や両面板）構造に関するものであって、多層部を有するものではない。単層板では、全ての加工が終わった後に、シールド層を形成させることができるため、製造工程中にシールド層の保護等を考慮しなくてもよい。一方、可撓部と多層部とを有する多層基板の場合には、シールド層の形成が製造工程中に必ず存在するのであり、そのシールド層の形成が問題となる。

また、多層配線基板に関しては、特許文献８及び特許文献９に記載されている。この特許文献８は、リジッド−フレックス構造の多層板に関するものであるが、単にスルーホールの箇所にシールド層を設けない構造を規定しただけである。また、特許文献９は、ヒンジ部の厚さを多層部の回路の厚さより薄くする構造としたリジッド−フレックスプリント基板を規定しただけである。

これらの特許文献８及び９は、いずれも構造に関するものである。多層板に関するものであるが、製造時においてシールド層の破壊、転写を防止するための方策については記載されていない。
沼倉研史著，「フレキシブル基板の機能設計」，情報調査会 藤平正気・藤森秀信編著，「多層プリント配線板ステップ３６５」，工業調査会 沼倉研史著，「高密度フレキシブル基板入門」，日刊工業新聞社 プリント回路技術用語辞典編集委員会（編集）「プリント回路技術用語辞典」日刊工業新聞社 雀部俊樹著，「プリント配線板のめっき技術」日刊工業新聞社 ＰＷＢ機械加工研究会編，「プリント配線板の穴あけ・外形加工」日刊工業新聞社 特開平５−３３９５号公報 特開平６−２２４５８７号公報 特開平７−１２２８８２号公報 特開平７−２８３５７９号公報 特開平１１−１７７１９２号公報 特開２００２−１７６２３１号公報 特開２００４−１１９６０４号公報 特開平７−７９０８９号公報 特開平７−１０６７６６号公報

図６（ｃ）に示したように、従来の多層配線基板の製造工程においては，回路が形成されたリジッド銅張積層板３０、４０とシールド層１６、１７が形成された両面銅張積層板１０とを、接着シート２１、２２を介して積層した後、高温下で加熱しつつ基板の厚み方向に押圧力を加えることにより、前記接着シートを硬化させて接着する工程がある。この工程において、前記押圧力により、図７（ａ）に示すようにリジッド銅張積層板３０、４０の可撓部となる領域が撓み、対向している両面銅張積層板１０とのシールド層１６、１７と接触し、時には密着する場合がある。図７（ａ）〜（ｄ）に前記リジッド銅張積層板３０、４０が前記シールド層１６、１７と接触した場合の時系列工程に示す。同図（ａ）は、リジッド銅張積層板３０、４０の可撓部となる領域が撓み、対向している両面銅張積層板１０とのシールド層１６、１７と接触しているところを示している。

シールド層の材料中には、ごく少量の溶剤成分を含んでいる可能性があり、リジッド銅張積層板３０、４０が高温化で接触もしくは密着することにより、シールド層１６、１７表面がリジッド銅張積層板に粘着する。そして、接着シート２１、２２の硬化終了時には、リジッド銅張積層板３０、４０に付着した部分のシールド材が、両面銅張積層板１０から部分的に剥離してシールド層を破壊しながらリジッド銅張積層板３０、４０側に付着する（この現象を本明細書では「転写」という。）。

したがって、図７（ｂ）に示すように、後の工程で多層部を厚み方向に貫通する貫通孔５１、５２、５３、５４を開けた後、銅メッキ処理を行って前記貫通孔５１、５２、５３、５４と基板表面に銅メッキ層５５を形成した状態においてもシールド層１７が部分的に両面銅張積層板１０からリジッド銅張積層板３０、４０側に転写したままである。また、図７（ｃ）に示すように基板表面の銅メッキ層５５及び銅箔３２、４３を選択的にエッチングして、多層部に回路形成を行い、この回路形成が行われた多層部表面に絶縁層６１、６２を形成した状態でも同様にシールド層１７が部分的に両面銅張積層板１０からリジッド銅張積層板３０、４０側に転写したままである。

そして、図７（ｄ）に示すようにリジッド銅張積層板３０、４０について、多層部となる部分以外の領域、すなわち可撓部の領域を除去した後においては、シールド層１７が前記転写により部分的に剥離、破壊された状態となっている。このように完成品のシールド層の一部が転写により剥離、破壊された状態では、外観を損ねるばかりでなく、電磁波ノイズに対するシールドの効果を著しく損ねる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、上述したシールド層の転写を防止することである。

本発明の多層配線基板の製造方法は、可撓性のある絶縁性フィルムの少なくとも片面に導体層を有するベース基板上の可撓部となる領域にシールド層を形成する工程と、剛性のある絶縁材の少なくとも片面に導体層を有する積層基板と前記シールド層が形成されたベース基板とを、接着剤層を介して前記ベース基板上の積層部となる領域で貼り合わせ、加熱加圧して前記接着剤層を硬化させる工程と、貼り合わされた前記積層基板の前記シールド層と対向する領域を除去する工程とを備える多層配線基板の製造方法において、前記ベース基板と貼り合わせる前に、前記積層基板の前記シールド層と対向する領域に凹凸部を形成し、この凹凸部における凸部の面積占有率が８０％以下であることを特徴とする。

本発明の多層配線基板の製造方法においては、前記凹凸部の凸部が、線幅１００μｍ以下のメッシュ状であること、又は径幅１００μｍ以下のドット状であること、又は線幅１００μｍ以下のライン状であることが好ましい。

また、本発明の多層配線基板の製造方法においては、前記凹凸部を、積層基板の表面に有する導体層の選択的なエッチングにより形成することができる。

また、本発明の多層配線基板の製造方法においては、前記凹凸部を、レーザー照射により形成することもできるし、また、切削又はプレス加工により形成することもできる。

また、本発明の多層配線基板の製造方法においては、前記凹凸部における凸部の面積占有率が６０％以下であり、かつ、凸部が１００μｍを超え２００μｍ以下の線幅又は径を有するメッシュ状、ドット状又はライン状である場合にも、シールド層の転写を防止することができる。

本発明のフレキシブルプリント配線板によれば、ベース基板と貼り合わせる積層基板の前記シールド層と対向する領域に凹凸部を形成し、接触面積を減少させることにより、シールド層の転写を有利に防止することができる。

図１は、本発明の製造方法に従う工程の一例を時系列順に示す断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように、ポリイミドフィルム１１の両面に銅箔１２、１３を有する両面銅張積層板１０を出発材として、この両面銅張積層板の前記銅箔１２、１３を選択的にエッチングして多層部となる部分に回路形成を行った後、カバーレイ１４、１５を回路形成された領域に貼り合わせる。図１（ａ）は、前記カバーレイ１４、１５が貼り合わされている状態を示している。

次に図１（ｂ）に示すように、可撓部となる部分にシールドインクを塗布し、シールド層１６、１７を形成する。ここまでは、従来技術と同じである。

一方、図１（ｃ）に示すように、リジッドな絶縁材３１の両面に銅箔３２、３３を有する第１のリジッド銅張積層板３０と、リジッドな絶縁材４１の両面に銅箔４２、４３を有する第２のリジッド銅張積層板４０とを用意する。

本発明に従う製造方法では、図１（ｃ）に示すように、これらのリジッド銅張積層板３０、４０の片面の銅箔３３、４２について、多層部となる部分を選択的にエッチングして回路形成を行うとともに、多層部となる部分以外の部分、すなわち可撓部となる部分を、積層したときに対向するシールド層１７との接触面積を減らして転写を防止すべく、一様に加工して凸部３４、４４又は凹部を形成させた凹凸部３５、４５を形成する。この凸部３４、４４は、例えば、加工後の銅箔が、平面から見てメッシュ状、ドット状、またはライン状になるように加工することができる。

図２に、リジッド銅張積層板３０の可撓部に、銅箔のエッチングにより前記凹凸部を形成した例を平面図で示す。同図（ａ）がメッシュ状の凸部３４Ａを形成させた例であり、同図（ｂ）はドット状の凸部３４Ｂを形成させた例であり、同図（ｃ）がライン状の凸部３４Ｃを形成させた例である。

図２に示したような凸部３４Ａ〜３４Ｃは、例えば、積層部に形成する回路配線の形成と同時に、又は別工程として、リジッド銅張積層板の銅箔上にフォトレジスト膜を被成させ、凸部パターンが形成されているマスクを介して前記フォトレジスト膜を露光し、前記フォトレジスト膜を現像したのち、このフォトレジスト膜を介してエッチングするフォトレジスト法により形成させることができる。凸部がメッシュ状、ライン状又はドット状であることは、上述のフォトレジスト法による形成が容易である形状であるために好ましい。

前記フォトレジスト法により銅箔を選択的にエッチングして形成された凸部３４、４４は、断面で見てシールド層１６、１７に向かう側の角部が、丸みを有するとは限らない。そこで、対向するシールド層１６、１７に押し痕をつけないために、エッチング処理後、バフ研磨などの手法により、前記角部に丸みを持たせることは、より好ましい。

また、前記凹凸部は、フォトレジスト法のみならず、レーザー加工により加工することもできる。すなわち、リジッド銅張積層板のシールド層と対向する銅箔について、炭酸ガスレーザーやＹＡＧレーザーのスポット光を照射して、照射した部分の銅箔を溶融することにより凹部を形成して、シールド層との接触面積を低減することもできる。

また、レーザー加工の代わりに、リジッド銅張積層板のシールド層と対向する銅箔について、ＮＣ加工機による切削やプレス板金加工により凹部を形成し、シールド層との接触面積を低減させることもできる。

本発明に従い、銅張積層板における可撓部となる部分を一様に加工して凹凸部を形成することにより、積層したときに対向するシールド層との接触面積を減らす。これにより、後の工程、すなわちリジッド銅張積層板とシールド層が形成された両面銅張積層板とを、接着シートを介して積層し、加熱しつつ加圧して、前記接着シートを硬化させて接着する工程において、加圧により前記リジッド銅張積層板の可撓部となる領域が撓み、前記シールド層と接触もしくは密着したとしても、接触面積を減らしているために前記シールド層が転写するのを防止できる。

凹凸部における凸部の面積占有率は８０％以下とするのが好ましい。これは、発明者ら調査の結果による。前記凹凸部における凸部の形状がライン状、メッシュ状、ドット状である各試料について、凸部の割合（単位面積当たりの面積占有率）を１０〜１００％の間で変化させ、また、ライン幅、メッシュ幅及びドット径を５０μｍ、１００μｍ及び２００μｍとして、シールド層の転写の度合いを調査した。なお、面積占有率が１００％とは凹凸部の加工がないことを意味する。調査の結果、いずれの凸部形状のものも、ライン幅、メッシュ幅及びドット径が１００μｍ以下で、かつ凸部の単位当たりの面積占有率が８０％以下の場合は、シールド層の転写は見られなかった。したがって、凹凸部を形成することにより接触面積を減らし、シールド層が転写する観点から、面積占有率は８０％以下とするのが好ましい。また、凸部のライン幅、メッシュ幅及びドット径は、１００μｍ以下であることが好ましい。

また、ライン幅及びドット径が２００μｍの試料については、凸部の単位面積当たりの面積占有率が６５％以上ではシールド層の転写が若干見られた。したがって、ライン幅及びドット径が１００μｍを超え２００μｍ以下のものについては、凸部の単位面積当たりの面積占有率が６０％以下であることが望ましい。

以上述べたような凹凸部を有するリジッド銅張積層板３０、４０を用いて多層配線基板を製造する後の工程は、従来と同様であり、図１（ｄ）に示すように、前記リジッド銅張積層板３０、４０を両面銅張積層板１０の表面に対向させ、接着シート２１、２２を介して積層し、加熱しつつ加圧して、前記接着シートを硬化させて接着する。

次に、図１（ｅ）に示すように、多層部を厚み方向に貫通する貫通孔５１、５２、５３、５４を開けた後、銅メッキ処理を行って前記貫通孔５１、５２、５３、５４と基板表面に銅メッキ層５５を形成する。この銅メッキ層５５により、層間導通が得られる。図１（ｅ）は、前記銅メッキ層５５を形成した状態を示している。

次に、図１（ｆ）に示すように、基板表面の銅メッキ層５５及び銅箔３２、４３を選択的にエッチングして、多層部に回路形成を行う。この回路形成が行われた多層部表面に絶縁層６１、６２を形成する。図１（ｆ）は、前記絶縁層６１、６２を形成させた状態を示している。

次に、図１（ｇ）に示すように、貼り合わされているリジッド銅張積層板３０、４０について、多層部となる部分以外の領域、すなわち可撓部の領域を除去する。このようにして、図６（ｇ）に示す多層配線基板が得られる。

図１に示す工程に従って多層配線基板を作製する工程中において、接着シートを加熱加圧して可撓性を有する銅張積層板とリジッド銅張積層板とを接着した後に、シールド層が前記のリジッド銅張積層板に転写する転写率について調べた。このとき、可撓性を有する銅張積層板の絶縁フィルムには厚み１２μｍのポリイミドフィルムを用い、導電層には厚み１８μｍの圧延銅箔を用いた。また、シールド層には、厚み１０μｍの銀ペースト＋厚み１０μｍのカーボンブラックを用いた。また、接着シートには厚み２５μｍのエポキシ系樹脂を用いた。

また、リジッド銅張積層板には、絶縁材に厚み０．１５μｍのガラスエポキシ基板を用い、導電層には厚み１８μｍの電解銅箔を用いた。また、リジッド銅張積層板には凹凸部を形成し、ライン状、メッシュ状及びドット状の凸部について、凹凸部の凸部の割合（単位面積当たりの面積占有率）を１０〜１００％の間で変化させ、また、ライン幅、メッシュ幅及びドット径は５０μｍ、１００μｍ及び２００μｍとした。

調査結果を凹凸部の凸部のサイズ、すなわち、凸部のライン幅、メッシュ幅及びドット径ごとに表１に示す。また、その結果を凸部のサイズごと図３〜５にグラフで示す。

表１及び図３〜５から明らかなように、いずれの凸部形状のものも、ライン幅、メッシュ幅及びドット径が１００μｍ以下で凸部の単位当たりの面積占有率が８０％以下の場合は、シールド層の転写は見られなかった。

また、ライン幅及びドット径が２００μｍの試料については、凸部の単位面積当たりの面積占有率が６５％以上ではシールド層の転写が若干見られたが、６０％以下の場合は、シールド層の転写は見られなかった。

本発明の製造方法に従う工程の一例を時系列順に示す断面図である。 本発明の製造方法に用いるリジッド銅張積層板の例を示す平面図である。 凸部の面積占有率とシールド転写率との関係を示すグラフである。 凸部の面積占有率とシールド転写率との関係を示すグラフである。 凸部の面積占有率とシールド転写率との関係を示すグラフである。 従来の製造方法に従う工程の一例を時系列順に示す断面図である。 シールド層の転写を説明する断面図である。

符号の説明

１０ 両面銅張積層板
１１ ポリイミドフィルム
１２、１３ 銅箔
１４、１５ カバーレイ
１６、１７ シールド層
２１、２２ 接着シート
３０、４０ リジッド銅張積層板
３１、４１ 絶縁材
３２、３３、４２、４３ 銅箔
３４、４４ 凸部
３５、４５ 凹凸部
５１、５２、５３、５４ 貫通孔
５５ 銅メッキ層
６１、６２ 絶縁層

Claims (8)

1. 可撓性のある絶縁性フィルムの少なくとも片面に導体層を有するベース基板上の可撓部となる領域にシールド層を形成する工程と、
   剛性のある絶縁材の少なくとも片面に導体層を有する積層基板と前記シールド層が形成されたベース基板とを、接着剤層を介して前記ベース基板上の積層部となる領域で貼り合わせ、加熱加圧して前記接着剤層を硬化させる工程と、
   貼り合わされた前記積層基板の前記シールド層と対向する領域を除去する工程と
   を備える多層配線基板の製造方法において、
   前記ベース基板と貼り合わせる前に、前記積層基板の前記シールド層と対向する領域に凹凸部を形成し、この凹凸部における凸部の面積占有率が８０％以下であることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 前記凹凸部の凸部が、線幅１００μｍ以下のメッシュ状であることを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
3. 前記凹凸部の凸部が、径幅１００μｍ以下のドット状であることを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
4. 前記凹凸部の凸部が、線幅１００μｍ以下のライン状であることを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
5. 前記凹凸部を、積層基板の表面に有する導体層の選択的なエッチングにより形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層配線基板の製造方法。
6. 前記凹凸部を、レーザー照射により形成することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
7. 前記凹凸部を、切削又はプレス加工により形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層配線基板の製造方法。
8. 前記凹凸部における凸部の面積占有率が６０％以下であり、かつ、凸部が１００μｍを超え２００μｍ以下の線幅又は径を有するメッシュ状、ドット状又はライン状であることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
   
   

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