JP2006202891A - リジッドフレックスプリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 可撓性樹脂基材上に配線回路が形成されたフレキシブル部と、可撓性樹脂基材上に硬質樹脂基材が層間接着材を介して貼り合わされてなり電子部品の実装がされるリジッド部とによって構成されたリジッドフレックスプリント配線板の製造方法において、リジッドフレックスプリント配線板の小型化を困難とすることなく、リジッド部の層間接着材のフレキシブル部上への流出、染み出しを防止する。
【解決手段】 リジッド部２を構成する硬質樹脂基材４の端部よりも、層間接着材６の端部をリジッド部２側に後退させておくことによって、この硬質樹脂基材４を可撓性樹脂基材３にキュアプレスによって貼り合わせるときに加熱及び加圧しても、層間接着材６がフレキシブル部１へ染み出さないようにする。
【選択図】 図１

Description

本提案は、可撓性を有するフレキシブル部と電子部品の実装がされるリジッド部によって構成されたリジッドフレックス（Ｒ−Ｆ）プリント配線板の製造方法に関する。

近年、種々の電子機器においては、小型化、薄型化及び軽量化が求められており、このような電子機器を構成するプリント配線板においても、小型化、薄型化及び高集積化が求められるに至っている。そして、ガラスエポキシ基板等を用いたいわゆるリジッドプリント配線板の他、様々な形態のプリント配線板が実用化されている。例えば、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）や、多層プリント配線板などが実用化されている。フレキシブルプリント配線板は、可撓性を有し、また、薄いことから、プリント配線板の占めるスペースを少なくすることができ、あるいは、筐体が屈曲されることがある電子機器において、広く利用されている。また、多層プリント配線板も、高集積化が図られていることにより、プリント配線板の占めるスペースを少なくすることができる。

そして、フレキシブルプリント配線板上の回路とプリント配線板の回路とを接続する必要がある場合においては、従来、コネクタを介して接続することが行われていた。しかし、近年においては、コネクタの占める体積の削減を図るべく、図５中の（ｅ）に示すように、可撓性を有するフレキシブル部１０１と電子部品の実装がされるリジッド部（多層化部）１０２とによって構成されたいわゆるリジッドフレックスプリント配線板が提案されている。このリジッドフレックスプリント配線板は、フレキシブルプリント配線板（可撓性樹脂基材）１０３上の一部領域に、リジッドプリント配線板をなす硬質樹脂基材１０４が層間接着材１０５を介して載置され多層化されて構成される。

このようなリジッドフレックスプリント配線板を製造するにあたっては、フレキシブル部１０１におけるフレキシブルプリント配線板１０３をいかにして露出させるかが重要である。従来より、図５中の（ｂ）に示すように、積層前の硬質樹脂基材１０４の一部にスリット部１０６を形成しておき、フレキシブル部１０１における硬質樹脂基材１０４を除去し易くしている。

すなわち、図５中の（ａ）に示すように、回路パターンが形成されたフレキシブルプリント配線板１０３に、図５中の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、シート状の層間接着材１０５を介して、フレキシブル部１０１とリジッド部１０２との境界に対応するスリット部１０６が形成された硬質樹脂基材１０４を積層する。層間接着材１０５には、フレキシブル部１０１に対応する領域に開口部が形成されており、フレキシブル部１０１上には層間接着材１０５が存在しない状態となる。

次に、図５中の（ｄ）に示すように、これら硬質樹脂基材１０４とフレキシブルプリント配線板１０３とをキュアプレスにより一体化させ、層間導通用のスルーホール１０７を形成する。そして、図６中の（ａ）において破線で示すように、硬質樹脂基材１０４の外縁部分を金型を用いて打ち抜き、図５中の（ｅ）に示すように、フレキシブル部１０１上の硬質樹脂基材１０４、すなわち、スリット部１０６とスリット部１０６との間の部分を除去することにより、図６中の（ｂ）に示すように、リジッドフレックスプリント配線板が完成する。

このようなリジッドフレックスプリント配線板の製造において、フレキシブルプリント配線板１０３上にリジッドプリント配線板をなす硬質樹脂基材１０４を積層させるにあたっては、前述のように、これらフレキシブルプリント配線板１０３と硬質樹脂基材１０４とは、層間接着材１０５を介して互いに接着される。このとき、これらフレキシブルプリント配線板１０３及び硬質樹脂基材１０４の側縁部においては、層間接着材１０５層の側縁部が外方側に露出することとなる。

そして、硬質樹脂基材１０４をフレキシブルプリント配線板１０３上に層間接着材１０５によって貼り合わせるときには、貼り合わせるときの加熱及び加圧により、図７に示すように、層間接着材層１０５がつぶれて、この層間接着材１０５が、スリット部１０６を越えて、フレキシブル部１０１上にまで染み出してしまう虞れがある。このような層間接着材１０５の染み出しが顕著である場合には、フレキシブル部１０１上の硬質樹脂基材１０４の除去が困難となり、また、フレキシブル部１０１の可撓性、屈曲性が劣化してしまう虞れがある。したがって、層間接着材１０５のフレキシブル部１０１への染み出しは、最小限の範囲内に抑える必要がある。

このような課題の解決のためには、特許文献１に記載されているように、フレキシブル部１０１とリジット部１０２との境界近傍の導電層に、ダミーパターンを設けることが考えられる。すなわち、このようなダミーパターンを設けることにより、層間接着材１０５を堰き止めて、流出、染み出しを抑えることができると考えられる。
特開２００１−１５６４４５公報

ところで、前述のように、フレキシブル部１０１とリジット部１０２との境界近傍にダミーパターンを設けることにより、層間接着材１０５の流出、染み出しを防止しようとする場合には、このダミーパターンは、デッドスペースとなってしまい、リジッドフレックスプリント配線板の小型化が困難となってしまう。

また、層間接着材１０５として、高温加熱時における流動性が抑えられたものを用いることにより、染み出しを低減させることも考えられるが、この場合には、リジッド部１０２における微細な配線パターンに層間接着材１０５が追従できなくなり、気泡などが発生して、リジッドフレックスプリント配線板の信頼性を低下させてしまう虞れがある。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、可撓性樹脂基材上に配線回路が形成されたフレキシブル部と可撓性樹脂基材上に硬質樹脂基材が層間接着材を介して貼り合わされてなり電子部品の実装がされるリジッド部とによって構成されたリジッドフレックスプリント配線板及びその製造方法において、リジッドフレックスプリント配線板の小型化を困難とすることなく、リジッド部の層間接着材のフレキシブル部上への流出、染み出しが防止されたリジッドフレックスプリント配線板の製造方法を提供することにある。

前述の課題を解決するため、本発明に係るリジッドフレックスプリント配線板の製造方法は、以下の構成のいずれかを有するものである。

〔構成１〕
可撓性樹脂基材上に配線回路が形成されたフレキシブル部と、可撓性樹脂基材上に硬質樹脂基材が層間接着材を介して貼り合わされてなり電子部品の実装がされるリジッド部とによって構成されたリジッドフレックスプリント配線板を製造するにあたり、
可撓性樹脂基材上に、フレキシブル部に対応する領域に開口部を有する層間接着材を介して、フレキシブル部とリジッド部との境界となる複数のスリット部を有する硬質樹脂基材を接着させた後、硬質樹脂基材の複数のスリット部間の部分を除去することにより、フレキシブル部を形成するリジッドフレックスプリント配線板の製造方法であって、
層間接着材の開口部の端縁は、硬質樹脂基材のスリット部のリジッド部側の縁よりも、該リジッド部側に後退していることを特徴とするものである。

このリジッドフレックスプリント配線板の製造方法においては、可撓性樹脂基材上に層間接着材を介して硬質樹脂基材を貼り合わせるときに、この層間接着材の染み出しは、層間接着材の開口部の端縁と硬質樹脂基材のスリット部のリジッド部側の縁との間で止まり、スリット部を越えてフレキシブル部に達することがない。

〔構成２〕
構成１を有するリジッドフレックスプリント配線板の製造方法において、層間接着材の組成は、主材であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００ｇに対して、硬化材としてジアミノジフエニルスルホン（ＤＤＳ）を２０乃至４０ｇと、エラストマとしてニトリルブチルラバー（ＮＢＲ）を４０乃至６０ｇとを少なくとも含むものであって、層間接着材厚みは、１５乃至３５μｍであって、複数のスリット部の幅は、５０μｍ乃至２００μｍであり、層間接着材の開口部の端縁と、硬質樹脂基材のスリット部のリジッド部側の縁との間の距離が略２ｍｍであり、可撓性樹脂基材に対して硬質樹脂基材を接着させるときには、温度を１５０°Ｃ乃至２００°Ｃとして、３０分間乃至１２０分間に亘って、１ＭＰａ乃至１０ＭＰａの圧力を加えることを特徴とするものである。

このリジッドフレックスプリント配線板の製造方法においては、このような条件を満足することにより、可撓性樹脂基材上に層間接着材を介して硬質樹脂基材を貼り合わせるときの層間接着材の染み出しが、層間接着材の開口部の端縁と硬質樹脂基材のスリット部のリジッド部側の縁との間で止まり、スリット部を越えてフレキシブル部に達することがない。

本発明に係るリジッドフレックスプリント配線板の製造方法においては、可撓性樹脂基材及び硬質樹脂基材を貼り合わせるための加熱及び加圧をするとき、圧縮された層間接着材は、フレキシブル部への染み出しを抑制される。

すなわち、本発明は、可撓性樹脂基材上に配線回路が形成されたフレキシブル部と可撓性樹脂基材上に硬質樹脂基材が層間接着材を介して貼り合わされてなり電子部品の実装がされるリジッド部とによって構成されたリジッドフレックスプリント配線板の製造方法において、リジッドフレックスプリント配線板の小型化を困難とすることなく、リジッド部の層間接着材のフレキシブル部上への流出、染み出しが防止されたリジッドフレックスプリント配線板の製造方法を提供することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態におけるリジッドフレックスプリント配線板の製造工程を示す断面図である。

本発明により製造されるリジッドフレックスプリント配線板は、図１中の（ｇ）に示すように、可撓性を有するフレキシブル部１と、電子部品の実装がされるリジッド部２によって構成されるものである。

本発明において、このリジッドフレックスプリント配線板は、以下の工程により作製される。すなわち、まず、図１中の（ａ）に示すように、両面に回路パターン（配線回路）３ａが形成されたフレキシブルプリント配線板（可撓性樹脂基材）３を準備する。一方、図１中の（ｂ）に示すように、硬質樹脂基材として、例えば、銅箔付きガラスエポキシ基材４を準備する。この銅箔付きガラスエポキシ基材４は、硬質樹脂基材であるガラスエポキシ基材の表面部に、銅箔４ａが被着されて構成されたものである。なお、この銅箔４ａは、回路パターンとして形成されていてもよく、また、後述する積層工程の後に回路パターンとして形成されることとしてもよい。

次に、図１中の（ｃ）に示すように、銅箔付きガラスエポキシ基材４に、スリット部５を形成する。このスリット部５は、リジッドフレックスプリント配線板が完成したときにフレキシブル部１とリジッド部２との境界となる位置に対応して複数が形成される。これら複数のスリット部の幅は、５０μｍ乃至２００μｍが好ましく、より好ましくは、１００μｍ程度である。

図２は、本発明の実施形態における層間接着材シートの形状を示す平面図である。

そして、図１中の（ｄ）に示すように、銅箔付きガラスエポキシ基材４の銅箔４ａが被着された表面の反対側となる裏面に、層間接着材シート６を貼り合わせる。層間接着材シート６には、図２に示すように、フレキシブル部１に対応する領域に開口部６ａが形成されており、フレキシブル部１上には層間接着材シート６が存在しない状態となる。

この層間接着材シート６としては、例えば、１５乃至３５μｍ厚のオレフィン系の接着材シートを使用することができる。また、オレフィン系の他に、エポキシ系、ポリイミド系、アクリル系等、種々の層間接着材を使用することが可能である。層間接着材の組成として好ましくは、主材であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００ｇに対して、硬化材としてジアミノジフエニルスルホン（ＤＤＳ）を２０乃至４０ｇ（好ましくは３０ｇ）と、エラストマとしてニトリルブチルラバー（ＮＢＲ）を４０乃至６０ｇ（好ましくは５０ｇ）とを少なくとも含むものが望ましい。

この層間接着材シート６は、硬質ロールラミネータを用いて、銅箔付きガラスエポキシ基材４に貼り合わせることができる。なお、オレフィン系の接着材の硬化点は８０°Ｃ程度であり、銅箔付きガラスエポキシ基材４への貼り合わせは、１２０°Ｃで行う。

このとき、図１中の（ｄ）に示すように、層間接着材シート６の開口部６ａの端縁は、ガラスエポキシ基材４のスリット部５のリジッド部２側の縁よりも、リジッド部２側に後退している。図１中の（ｄ）及び図２中に矢印Ｄで示す層間接着材シート６の開口部６ａの端縁と、ガラスエポキシ基材４のスリット部５のリジッド部２側の縁との間の距離は、略２ｍｍとなっている。

次に、図１中の（ｅ）に示すように、フレキシブル配線板３の両面側に、銅箔付きガラスエポキシ基材４を位置合わせする。ここで、各銅箔付きガラスエポキシ基材４，４は、層間接着材シート６が貼り付けられた裏面をフレキシブル配線板３に向けた状態で位置合わせする。この位置合わせには、ピンラミネーション法を採用することができる。

そして、図２中の（ｆ）に示すように、２枚の銅箔付きガラスエポキシ基材４，４及び１枚のフレキシブル配線板３を重ね合わせた状態で、加熱及び加圧し（いわゆるキュアプレスを行い）、これらガラスエポキシ基材４，４及びフレキシブル配線板３を貼り合わせる。フレキシブル配線板３に対してガラスエポキシ基材４を接着させるときの条件としては、温度を１５０°Ｃ乃至２００°Ｃ（好ましくは１６０°Ｃ、または、１８０°Ｃ）として、３０分間乃至１２０分間（好ましくは６０分間）に亘って、１ＭＰａ乃至１０ＭＰａ（好ましくは３乃至６ＭＰａ）の面圧力を加える。

このとき、層間接着材シート６の層間接着材は、加熱により流動化するが、層間接着材シート６の開口部６ａの端縁がガラスエポキシ基材４のスリット部５のリジッド部２側の縁よりも後退していることにより、層間接着材のスリット部５内への染み出しが防止される。

図３は、本発明の実施形態における製造工程中のガラスエポキシ基材の形状を示す平面図である。

そして、図３に示すように、硬質樹脂基材４の外縁部分を、各スリット部５，５の両端部を繋ぐ線に沿って、金型を用いて打ち抜き、図１中の（ｇ）に示すように、フレキシブル部１上の硬質樹脂基材、すなわち、スリット部５とスリット部５との間の部分を除去することにより、フレキシブル部１とリジッド部２とを形成する。

さらに、銅箔付きガラスエポキシ基材４の表面に炭酸ガスレーザ光を照射することにより、または、ドリルにより、ビアホール７を形成する。このビアホール７は、銅箔付きガラスエポキシ基材４を貫通して、フレキシブル配線板３の回路パターン３ａに至る開口部である。なお、このビアホール７を設けるためのレーザ光源としては、炭酸ガスレーザの他、各種エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ等を使用することができる。また、銅箔付きガラスエポキシ基材４の表面の銅箔４ａ上と、ビアホール７の内壁部及び底部とに、銅メッキ層８を形成して、リジッドフレックスプリント配線板を完成した。なお、銅箔付きガラスエポキシ基材４上の配線回路は、サブトラクティブ法やアディティブ法によって形成することができる。

図４は、本発明の実施形態におけるリジッドフレックスプリント配線板の製造方法において、複数の銅箔付きガラスエポキシ基材を積層させた構成を示す断面図である。

また、このリジッドフレックスプリント配線板においては、図４に示すように、複数の銅箔付きガラスエポキシ基材４，４を積層させて構成してもよい。この場合においては、第１の銅箔付きガラスエポキシ基材４をフレキシブル配線板３に対してキュアプレスによって貼り付け、その後に、第２の銅箔付きガラスエポキシ基材４を第１の銅箔付きガラスエポキシ基材４に対してキュアプレスによって貼り付けるいわゆるビルドアップ法を用いることができる。このビルドアップ法においては、以下、順次、キュアプレスを繰り返すことにより、第３以降の銅箔付きガラスエポキシ基材４を積層させて貼り付けてゆく。

この場合にも、図４中に矢印Ｄで示すように、各銅箔付きガラスエポキシ基材４間の層間接着材シート６の開口部６ａの端縁を、各ガラスエポキシ基材４のスリット部５のリジッド部２側の縁よりも、リジッド部２側に後退させるようにする。これら層間接着材シート６の開口部６ａの端縁と、ガラスエポキシ基材４のスリット部５のリジッド部２側の縁との間の距離は、それぞれ略２ｍｍとなっている。

〔実施例〕
以下、本発明の具体的な実施例を示す。以下の工程により、リジッドフレックスプリント配線板を作成した。

（１）可撓性のある薄い樹脂フィルムからなる絶縁層の両面に、銅箔が設けてある両面銅張板（ＣＣＬ：Copper Clad Laminate）に、エッチングなどを用いて回路パターンを形成し、内層となるフレキシブルプリント配線板を作製した。両面銅張板としては、住友金属鉱山社製「S'perflex」を使用し、銅箔厚みは１２μｍ、可撓性樹脂の厚みは３８μｍとした。

（２）次いで、硬化状態の樹脂を絶縁層とし、その片面に導体層（銅箔）が設けてある銅箔付き硬質樹脂基材に、回路パターンを形成し、後の工程でフレキシブル部上の部分を除去するためのスリット部を形成した。銅箔付き硬質樹脂基材には、松下電工社製の「Ｒ４７２６」を用い、スリット部の幅は１００μｍとした。

（３）（２）で作製した銅箔付き硬質樹脂基材基材の回路パターンの反対側の面に、層間接着材シートを貼り合わせた。層間接着材シートには、ニッカン工業社製の熱硬化性接着材「ＳＡＦＤ」の２５μｍ厚のものを使用した。このとき、フレキシブル部上に層間接着材シートが存在しないように、層間接着材シートには開口部を設けておいた。ここで、層間接着材の開口部の外寸については、銅箔付き硬質樹脂基材のスリット部の端部よりも拡大させた。この実施例では、２ｍｍずつ拡大して開口させた。

（４）（１）で作製したフレキシブルプリント配線板に、（３）で作製した銅箔付き硬質樹脂基材を上下両面に配置して、位置合わせを行い、加熱プレス機により、キュアプレスを行った。この実施例では、プレス条件を、面圧４ＭＰａ、温度１６０°Ｃとし、１時間の加熱プレスを行った。この時、プレス温度と圧力とによって、層間接着材がスリット部の方向に、平均して１．５ｍｍ程度染み出したことを確認した。また、染み出し量のばらつきは、±４００μｍ程度の幅があり、銅箔付き硬質樹脂基材のスリット部の端部と層間接着材の端部との距離は、最も少ない部分においても１００μｍ程度となり、スリット部内ヘの層間接着材の染み出しがないことを確認した。

（５）（４）の工程を経た銅箔付き硬質樹脂基材に、ドリルでスルーホールを開口し、めっきによって層間導通をとった。その後に、硬質樹脂基材の外縁部分を、各スリット部の両端部を繋ぐ線に沿って、金型を用いて打ち抜き、フレキシブル部上の硬質樹脂基材、すなわち、スリット部５とスリット部５との間の部分を除去して、フレキシブル部とリジッド部とを形成した。このとき、（４）の工程において、スリット部内に層間接着材が染み出していることがないため、硬質樹脂基材の不要部分が容易に除去され、フレキシブルプリント配線板を露出させることができた。

〔比較例〕
前述の（４）の工程におけるプレス条件のうち、面圧力を４ＭＰａよりも大きくしたところ、層間接着材の染み出しが、±１ｍｍ以上の幅でばらつき、染み出しの制御が困難であった。一方、面圧力を４ＭＰａよりも小さくした場合には、層間接着材がフレキシブルプリント配線板上の回路パターンを十分に埋め込むことができずに、気泡を巻き込んだ。

また、（３）の工程において、層間接着材の開口部のスリット部の端部に対する拡大量を２ｍｍよりも大きくした場合には、硬質樹脂基材の端部と層間接着材の端部との距離が大きくなり、その結果、リジッド部と、フレキシブル部のフレキシブルプリント配線板との層間接着強度が、３割から５割程度、実施例よりも低くなった。

さらに、層間接着材の開口部のスリット部の端部に対する拡大量を２ｍｍよりも小さくした場合には、層間接着材の染み出しのばらつきが許容できなくなり、スリット部部ヘ層間接着材が染み出してしまう場合があった。

したがって、前述の実施例における材料を使用した場合には、実施例に記載した諸条件が最適であることが確認された。

〔他の実施例〕
なお、本発明は、フレキシブルプリント配線板を内層部に有するリジッドフレックスプリント配線板に限定されることなく、種々の多層プリント配線板において、不要な多層部を、積層後の工程において除去する製造方法に適用することができる。

本発明の実施形態におけるリジッドフレックスプリント配線板の製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態における層間接着材シートの形状を示す平面図である。 本発明の実施形態における製造工程中のガラスエポキシ基材の形状を示す平面図である。 本発明の実施形態におけるリジッドフレックスプリント配線板の製造方法において、複数の銅箔付きガラスエポキシ基材を積層させた構成を示す断面図である。 従来のリジッドフレックスプリント配線板の製造工程を示す断面図である。 従来のリジッドフレックスプリント配線板の製造工程における硬質樹脂基材の形状を示す平面図である。 従来のリジッドフレックスプリント配線板の製造工程における構成を示す断面図である。

符号の説明

１ フレキシブル部
２ リジッド部
３ フレキシブルプリント配線板
３ａ 回路パターン
４ 銅箔付きガラスエポキシ基材
５ スリット部
６ 層間接着材シート
６ａ 開口部

Claims (2)

1. 可撓性樹脂基材上に配線回路が形成されたフレキシブル部と、前記可撓性樹脂基材上に硬質樹脂基材が層間接着材を介して貼り合わされてなり電子部品の実装がされるリジッド部とによって構成されたリジッドフレックスプリント配線板を製造するにあたり、
   前記可撓性樹脂基材上に、前記フレキシブル部に対応する領域に開口部を有する前記層間接着材を介して、前記フレキシブル部と前記リジッド部との境界となる複数のスリット部を有する硬質樹脂基材を接着させた後、前記硬質樹脂基材の前記複数のスリット部間の部分を除去することにより、前記フレキシブル部を形成するリジッドフレックスプリント配線板の製造方法であって、
   前記層間接着材の前記開口部の端縁は、前記硬質樹脂基材の前記スリット部の前記リジッド部側の縁よりも、該リジッド部側に後退していることを特徴とするリジッドフレックスプリント配線板の製造方法。
2. 前記層間接着材の組成は、主材であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００ｇに対して、硬化材としてジアミノジフエニルスルホンを２０乃至４０ｇと、エラストマとしてニトリルブチルラバーを４０乃至６０ｇとを少なくとも含むものであって、
   前記層間接着材厚みは、１５乃至３５μｍであって、
   前記複数のスリット部の幅は、５０μｍ乃至２００μｍであり、
   前記層間接着材の前記開口部の端縁と、前記硬質樹脂基材の前記スリット部の前記リジッド部側の縁との間の距離が略２ｍｍであり、
   前記可撓性樹脂基材に対して前記硬質樹脂基材を接着させるときには、温度を１５０°Ｃ乃至２００°Ｃとして、３０分間乃至１２０分間に亘って、１ＭＰａ乃至１０ＭＰａの圧力を加えることを特徴とする請求項１記載のリジッドフレックスプリント配線板の製造方法。

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