JP2006261523A - リジッドフレックス回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内層回路に補強板を要するリジッドフレックス多層回路基板を安価に短納期に製造する方法を提供する。
【解決手段】コア層１００で構成されるフレキシブル部１１０と、コア層１００にプリプレグ４と回路層２１とがこの順に積層されてなるリジッド部２１０と、を備えるリジッドフレックス回路基板であって、フレキシブル部１１０は、リジッド部２１０の端部から突出する突出部１２０を有し、突出部１２０の一部には、プリプレグ４が補強部１２２として積層されているリジッドフレックス回路基板。
【選択図】図７

Description

本発明は、リジッドフレックス回路基板およびその製造方法に関するものである。

近年の電子機器の高密度化に伴い、これに用いられるフレキシブル配線板等の多層回路基板の多層化、細線化が進んでいる。

フレキシブル配線板は、フレキシブル基板と硬質多層配線基板との複合基板であるリジッドフレックス配線板、フレキシブル基板の一部分を積層して多層化した多層フレキシブル配線板に大別される。

このようなフレキシブル配線板も各社供給能力増強に伴い、市場価格は下落し汎用化が進むと同時に多種多様な用途へと適用範囲は拡大し、一方では顧客要求仕様も多岐に渉る中でのコストダウン及びリードタイム短縮を要求されている。

このような状況の中、より安価に、より短納期で製作する為に、従来の加工方法を見直す事による対応検討が必要となった。
特開２００３−１９８１８０号公報

本発明の目的は、より安価に、短納期で内層補強板付き多層回路基板を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（２）に記載の本発明により達成される。
（１）コア層で構成されるフレキシブル部と、前記コア層にプリプレグと回路層とがこの順に積層されてなるリジッド部と、を備えるリジッドフレックス回路基板であって、
前記フレキシブル部は、前記リジッド部の端部から突出する突出部を有し、前記突出部の一部には、前記プリプレグが補強部として積層されていることを特徴とするリジッドフレックス回路基板。
（２）コア層で構成されるフレキシブル部と、前記コア層にプリプレグと回路層とがこの順に積層されてなるリジッド部と、を備えるリジッドフレックス回路基板の製造方法であって、
前記フレキシブル部を形成する工程と、前記プリプレグを前記リジッド部の端部から前記フレキシブル部が突出するように形成する工程と、前記プリプレグを介して前記フレキシブル部と前記リジッド部を積層配置し前記リジッド部を形成するとともに前記補強部を形成する工程を含むことを特徴とするリジッドフレックス回路基板の製造方法。

本発明によれば、より安価に、短納期で内層補強板付き多層回路基板を提供することができる。

以下、本発明の多層回路基板およびその製造方法について添付する好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１〜図７は、本発明を多層フレキシブル配線板およびその製造方法に適用した場合の実施形態を示す断面図である。

図７は、本実施形態に係るリジッドフレックス回路基板５００の概略構成を示す図である。

回路基板５００は、コア層１００で構成されるフレキシブル部１１０とリジッド部２１０とを備える。フレキシブル部１１０は、フレキシブル回路部１００を構成し、リジッド部２１０の端部から突出する突出部１２０を有している。

フレキシブル回路部１００は、それぞれ、基材１と基材１の両面に設けられた導体回路（２１ａ、２１ｂ）を備えている。

フレキシブル部５００は、図示したように、リジッド部２１０と層間接着材で接着されていない。いずれにしても、接合されていないため、基板のフレキシブル性が良好に保たれる。フレキシブル部は、必要により２基材以上設けてもよい。また、２基材以上の場合同じ回路が配置されたものを用いてもよいし、異なった回路が配置されたものでもよい。

リジッドフレックス回路基板５００は、プリプレグ４（層間接着剤）により複数の基材が積層接着されたリジッド部２１０を有する。リジッド部２１０は腰があり、この部分を利用して部品を実装したり他の基板と接続したりすることが可能となる。

基材１は、それぞれリジッド部２１０まで延在し、リジッド部２１０を構成している。リジッド部２１０の両面側にはそれぞれリジッド回路部２０が重ねて配置されている。リジッド回路部２１０は、それぞれ、回路基板内側に位置する基材と、その外側に設けられた導体回路とにより構成されている。

リジッド部２１０では、フレキシブル回路部１００と、これらの外側に位置するリジッド回路部２０とが層間接着材を介して積層接着され、積層体をなしている。そして各回路部の回路同士を電気的に接続するため、この積層体を貫通するスルーホールが設けられている。なお、リジッド部は、必要により複数設けてもよい。

フレキシブル回路部１００には、リジッド部２１０の端部から突出する突出部１２０を有する。この突出部１２０は、他の基板、例えばマザーボード基板とコネクターで接続か可能なように、被覆層３ａの開口部３３が設けられ、導体回路２１ａが露出している。そして必要により、導体回路２１ａは、端子加工３５され、端子めっき３１を施されている。

突出部１２０の他方の面側には、被覆層３ｂが形成されおり、先端部にプリプレグ４の一部が積層接着されて補強部１２２を構成している。図示では、補強部１２２の基材１側には被覆層３ｂが設けられているが、この被覆層を除去するかどうかは接続するコネクターとの嵌合性を考慮して適宜決定すればよい。

以下、リジッドフレックス回路基板５００を構成する各部について詳細に説明する。

基材１を構成する材料としては、例えば樹脂フィルム基材等が挙げられる。樹脂フィルム基材としては、例えばポリイミド樹脂フィルム、ポリエーテルイミド樹脂フィルム、ポリアミドイミド樹脂フィルム等のポリイミド樹脂系樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム等のポリアミド樹脂系フィルム、ポリエステル樹脂フィルム等のポリエステル樹脂系フィルムが挙げられる。このうち、弾性率と耐熱性を向上させる観点から、特にポリイミド樹脂系フィルムが好ましく用いられる。

基材１の厚さは、特に限定されないが、５〜５０μｍが好ましく、特に１２．５〜２５μｍが好ましい。厚さがこの範囲内であると、特に屈曲性に優れる。

導体回路２１ａ、２１ｂは、表面が一部を残して表面被覆層３ａ、３ｂで覆われていてもよい。表面被覆層３ａ、３ｂは、樹脂フィルム３１ａ、３１ｂと接着材３２ａ、３２ｂで構成されたカバーレイフィルムでもよいし、熱硬化性樹脂を含む液状体の樹脂組成物をスクリーン印刷法などにより形成し加熱硬化してもよい。曲げ特性の面からカバーレイフィルムを用いることが好ましい。

接着剤３２としては、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物で構成されていることが好ましい。これらの中でもエポキシ系樹脂が好ましい。これにより、密着性を向上することができる。さらに、耐熱性を向上することもできる。

プリプレグ４を構成する材料としては、例えばエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。これらの中でもエポキシ系樹脂が好ましい。これにより、密着性および耐熱性を向上することができる。また、層間接着層５を構成する材料としては、前記熱硬化性樹脂をガラス繊維基材等に含浸したプリプレグでも構わない。

プリプレグ４の厚さは、特に限定されないが、１０〜２００μｍが好ましく、特にプリプレグを用いる場合は６０〜１２０μｍが好ましい。また、ボンディングシートを用いる場合は、厚さ１５〜１００μｍが好ましい。厚さが前記下限値未満であると層間絶縁性が低下する場合があり、前記上限値を超えると可とう性が低下する場合がある。

次に、本実施形態に係るリジッドフレックス回路基板５００の製造方法の一例について説明する。本例では、以下のＡ、Ｂ、Ｃの３ステップをこの順に実行する。

ステップＡとして、内層となるフレキシブル回路部１００を製造し（図１）、積層工程で一体化する材料準備を行う（図２）。

ステップＢとして、４層の積層体２００を製造する（図３）。

ステップＣとして、４層フレキシブル配線板５００を製造する（図６）
以下、各ステップについて説明する。

内層となるフレキシブル回路部
ステップＡ
ステップＡでは、内層となるフレキシブル回路部１００を製造する（図１（ｅ））。

基材１の両面に銅箔２ａおよび２ｂが形成された両面銅張り積層板１０の銅箔２ａ、２ｂに対し、例えばエッチング等を施すことにより、所望の導体回路２１ａ、２１ｂを形成する（図１（ｂ））。

基材１を構成する材料としては、例えば樹脂フィルム等が挙げられる。

前記樹脂フィルムとしては、例えばポリイミド樹脂フィルム、ポリエーテルイミド樹脂フィルム、ポリアミドイミド樹脂フィルム等のポリイミド系樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム等のポリアミド系樹脂フィルム、ポリエステル樹脂フィルム等のポリエステル系樹脂フィルムが挙げられる。これら中でも主としてポリイミド系樹脂フィルムが好ましい。これにより、弾性率と耐熱性を特に向上することができる。

基材１の厚さは、特に限定されないが、５〜５０μｍが好ましく、特に１２．５〜２５μｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に屈曲性に優れる。

次に、導体回路２１ａ、２１ｂに対して表面被覆層３ａ、３ｂを形成する（図１（ｅ））。この表面被覆層３の形成は、例えば絶縁性樹脂材料に接着剤を塗布したオーバーレイフィルムを貼付するか、または、インクを直接絶縁基材に印刷する方法などがあるが、図１に示す構成では、表面被覆層３ａ、３ｂは、絶縁性樹脂材料３１に接着剤３２を塗布したオーバーレイフィルムを示す。

オーバーレイフィルム３ａ、３ｂを導体回路２１ａ、２１ｂが形成された基材１に積層する条件は、特に限定されないが、温度８０〜２２０℃、圧力０．２〜１０ＭＰａの熱圧成形装置により圧着することが好ましい。

なお、この表面被覆層３ａは、導体回路２１ａの一部を残して被覆する。すなわち、表面被覆層３ａ上に、端子加工をするために開口部を形成する。またその際、必要に応じて、メッキなどの表面処理を施してもよい。

開口部３３は、予めパンチング等により形成しても、表面被覆層３ａを形成後に開口部３３を形成しても良い。

接着剤３２としては、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物で構成されていることが好ましい。これらの中でもエポキシ系樹脂が好ましい。これにより、密着性を向上することができる。さらに、耐熱性を向上することもできる。

以上の工程により、片面に開口部３３を有する内層フレキシブル回路層１００を得ることができる。

積層材料準備(層間接着材)
層間接着剤４（図２（ａ）（ｂ））はあらかじめ製品の形状（フレキシブル回路層を露出させたい部分）に合わせて開口部（窓抜き部）４１を加工する。このとき開口部加工は金型、ビクトリア型、ルーター加工機などを用いる。

層間接着層４を構成する材料としては、例えばエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。これらの中でもエポキシ系樹脂が好ましい。これにより、密着性および耐熱性を向上することができる。また、層間接着層５を構成する材料としては、前記熱硬化性樹脂をガラス繊維基材等に含浸したプリプレグでも構わない。

層間接着層４の厚さは、特に限定されないが、１０〜２００μｍが好ましく、特にプリプレグを用いる場合は６０〜１２０μｍが好ましい。また、ボンディングシートを用いる場合は、厚さ１５〜１００μｍが好ましい。厚さが前記下限値未満であると層間絶縁性が低下する場合があり、前記上限値を超えると可とう性が低下する場合がある。

積層材料準備(離形シート)
離形シート５(図２（ｃ）)は内層フレキシブル回路部１００の補強板加工が必要な部分の形状に合わせて、あらかじめ準備しておく。このときの形状加工には金型、ビクトリア型、ルーター加工機などを用いる。

離形シート５の組成として、樹脂系では例えばポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等、後述する成形温度に応じてあらゆる樹脂系フィルムが選択できる。その他離形処理を施した金属シート、例えばアルミニウム合金系、銅箔などでも良い。

離形シート５の厚さは、特に限定されないが、５〜５０μｍが好ましく、特に５〜２５μｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると、成形時の圧力集中を緩和できると同時に、打抜き工程後の離形シート剥離作業性に優れる。

積層材料準備(外層用素材)
外層となる銅張積層板２０を準備する（図２（ｄ））。 基材１の片面に銅箔２が形成された片面銅張り積層板２０を用意する。層構成によっては両面銅張積層板の片面にのみ回路加工し、表面被覆を施したものも使用することがある。

基材１を構成する材料としては、例えば樹脂フィルムが挙げられる。

前記樹脂フィルムとしては、例えばポリイミド樹脂フィルム、ポリエーテルイミド樹脂フィルム、ポリアミドイミド樹脂フィルム等のポリイミド系樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム等のポリアミド系樹脂フィルム、ポリエステル樹脂フィルム等のポリエステル系樹脂フィルムが挙げられる。

またはリジッド多層板に用いられるＦＲ−４、ＣＥＭ−３、ＣＥＭ−１など一般的な材料も用いることが出来る。

これらの中でも主としてポリイミド系樹脂フィルムは耐熱性と薄さの点で好ましく、ＦＲ−４材料については汎用性とコストの点で好ましい。

基材１の厚さは、特に限定されないが、５〜２００μｍが好ましく、特に１２．５〜２５μｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に製品総厚みが薄く出来る点で優れる。

なお、ここでは内層のフレキシブル回路部１００に両面板、外層回路用には片面銅張板２０を用いたが、片面板／両面板どちらでも任意のものを用いても良い。

４層積層体
ステップＢ
ステップＢでは、４層の積層体２００を製造する（図３（ｂ））。

内層フレキシブル回路部１００と、外層回路用材料２０を、層間接着層４を介して積層して４層の積層体２００を得る。ここで、内層フレキシブル回路部１００の補強板加工部６には、層間接着層４と外層回路用材料２０との層間に、離形シート５を挿入されている。

内層フレキシブル回路部１００と、２枚の外層回路用材料２０を、層間接着層４を介して積層して４層の積層体２００を得る条件は、特に限定されないが、温度１１０〜２２０℃、圧力０．２〜１０ＭＰａの熱圧成形装置で一体成形することが好ましい。

４層フレキシブル配線板
ステップＣ
ステップＣでは、４層フレキシブル配線板５００を製造する（図４（ｄ））。

４層の積層体２００にドリル等を用いて穴加工、メッキを行いスルーホール６を形成し、内層フレキシブル回路層１００と外層回路層とを電気的に接続する（図４（ａ））。

そして、外層の銅箔に対し、例えばエッチング等を施すことにより、所望の導体回路２１を形成する。

次に、表面被覆７を最外層の導体回路２１を覆うように形成する（図４（ｂ））。

表面被覆７としては、例えば保護フィルムが用いられる。ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。これらの中でもポリイミド系樹脂が好ましい。これにより、耐熱性および弾性率を向上することができる。

保護フィルム７の厚さは、特に限定されないが、５〜５０μｍが好ましく、特に１２．５〜２５μｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に屈曲特性に優れる。

保護フィルム７を積層する条件は、特に限定されないが、８０〜２２０℃、圧力０．２〜１０ＭＰａの熱圧成形装置により圧着させることが好ましい。

なお、本実施の形態では最外層の導体回路２１を覆うものとして保護フィルムを用いたが、これに限定されず、液状レジストを用いても良い。

さらに外層基材を除去し、内層フレキシブル回路部を露出させる為に切り込み加工を行う。（図４（ｃ））。

このときの加工方法は例えばルーター加工機によるザグリ加工や、ビクトリア型などの刃型を用いて行うことが出来る。

最後に外形加工を実施し、不要な外層部及び離形シートを除去する事によって、内層フレキシブル回路層に接着材層を補強板として同時加工した４層フレキシブル配線板５００を得る（図４（ｄ））。

以上、本発明の多層回路基板について添付図面に記載する４層のフレキシブル配線板を例示して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、５層、６層、８層等の４層以上の多層回路基板等に用いることも可能である。

以下、本発明の実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
１．端子部を有する内層フレキシブル回路層の製造
厚さ２５μｍのポリイミド基材の両面に厚さ１８μｍの銅箔層を有する両面銅張板に最小回路幅７５μｍ、最小回路間７５μｍの回路を両面作製し、予め開口部を設けた表面被覆層（ポリイミド樹脂基材絶縁被覆フィルム）を最高温度１６０℃、圧力４ＭＰａの熱圧成形装置にて圧着して端子部を有する内層フレキシブル回路層を製造した。
２．４層フレキシブル配線板の製造
前記内層フレキシブル回路部と、厚さ２５μｍのポリイミド基材の片面に厚さ１８μｍの銅箔層を有する片面銅張板２枚を、あらかじめ開口部を設けた厚さ１００μｍのガラス織布基材にエポキシ樹脂を含浸した層間接着材と位置決め積層し、内層フレキシブル回路部の補強板必要部に、あらかじめ形状加工した２５μｍ厚のポリイミドフィルムを位置決め挿入後、最高温度１９０℃、圧力４ＭＰａの熱圧成形装置によって熱圧成形し、４層の積層体を得た。

次に、穴明機でφ０．３ｍｍの穴開けを実施した後、メッキ装置にて最小厚み１５μｍの電解銅メッキを施してスルーホールを形成した。そして、最外層に最小回路幅７５μｍ、最小回路間隔７５μｍの回路を作成し、エポキシ樹脂系の感光性液状レジストを塗工後、露光、現像して外層表面被覆層を形成した。

さらに、外層基材の不要箇所に、ルーター加工機を用いて切り込みを入れた後、打抜き加工機で外形を加工して、不要な外層基材及び離形用ポリイミドフィルムを取り除き、内層端子部に接着材層を補強板として同時加工した４層フレキシブルプリント配線板を得た。
（比較例１）
実施例１同様の方法により、端子部を有する内層フレキシブル回路層を製造した。

エポキシ樹脂系接着材シートを厚み０．２ｍｍのガラス基材エポキシ樹脂積層板に常温常圧下で貼り付け、打抜き金型を用いて形状加工した補強板を準備し、前記端子部を有する内層フレキシブル回路層の所定の箇所に位置決め治具を用いて接着した後、最高温度１６０℃、圧力４ＭＰａの熱圧成形装置にて圧着成形して端子部に補強板を有する内層フレキシブル回路層を製造した。

以降の４層フレキシブル配線板の製造工程については実施例１と同様にした。

実施例および比較例について、下記の比較を行った。
１．工数比較
実施例で要した原材料副資材準備工数、治工具加工工数、、製品加工工数を集計し、比較例による従来工数との比較を行ったところ、約７％の削減を達成した。
２．コスト比較
実施例で要した原材料費用、治工具費用、副資材費用、工数費用を集計し、比較例による従来費用との比較を行ったところ、約５％の削減を達成した。

本発明の多層回路基板は、携帯電話、パソコンの電気機器の周辺等に好適に用いることができる。

内層のフレキシブル回路部を製造する工程を示す断面図である。 ４層の積層体に用いる準備材料を示す断面図である。 内層に補強板を有する４層の積層体の製造工程を示す断面図である 内層に補強板を有する４層フレキシブル配線板を製造する工程を示す断面図（１）である。 内層に補強板を有する４層フレキシブル配線板を製造する工程を示す断面図（２）である。 内層に補強板を有する４層フレキシブル配線板を製造する工程を示す断面図（３）である。 本発明の、リジッドフレックス回路基板を示す断面図である。

符号の説明

１ 基材
２ａ 銅箔
２１ａ 導体回路
２ｂ 銅箔
２１ｂ 導体回路（回路層）
３ａ 表面被覆層
３１ａ 絶縁樹脂材料
３２ａ 接着剤
３ｂ 表面被覆層
３１ｂ 絶縁樹脂材料
３２ｂ 接着剤
３３ 表面被覆開口部
４ プリプレグ（層間接着層）
４１ 層間接着層開口部
５ 離形シート
６ 補強板加工部
７ スルーホール
８ 外層表面被覆
１０ 両面銅張板
２０ 片面銅張板
１００ コア層（内層フレキシブル回路基板）
１１０ フレキシブル部
１２０ 突出部
１２２ 補強部
２００ ４層の積層体
２１０ リジッド部
３００ ４層の積層体（層間接続後）
４００ ４層の積層体（外層回路、表面被覆後）
５００ ４層フレキシブル配線板（製品）

Claims (2)

1. コア層で構成されるフレキシブル部と、前記コア層にプリプレグと回路層とがこの順に積層されてなるリジッド部と、を備えるリジッドフレックス回路基板であって、
   前記フレキシブル部は、前記リジッド部の端部から突出する突出部を有し、前記突出部の一部には、前記プリプレグが補強部として積層されていることを特徴とするリジッドフレックス回路基板。
2. コア層で構成されるフレキシブル部と、前記コア層にプリプレグと回路層とがこの順に積層されてなるリジッド部と、を備えるリジッドフレックス回路基板の製造方法であって、
   前記フレキシブル部を形成する工程と、前記プリプレグを前記リジッド部の端部から前記フレキシブル部が突出するように形成する工程と、前記プリプレグを介して前記フレキシブル部と前記リジッド部を積層配置し前記リジッド部を形成するとともに前記補強部を形成する工程を含むことを特徴とするリジッドフレックス回路基板の製造方法。
   
   

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