JP2007189125A - 両面フレキシブルプリント配線板、多層フレキシブルプリント配線板及びそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接続信頼性の高い、配線層の微細化に最適な、生産性に優れる層間接続を有する両面フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）、多層フレキシブルプリント配線板及びそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁層２と、絶縁層２の上下に積層された配線層３，４と、配線層３，４間を電気的に接続する層間接続部と、を備えたＦＰＣであって、層間接続部が、絶縁層２及び上下の配線層３，４を貫通し一方の配線層３側に拡開した擂鉢状の導電体圧入孔５と、導電体圧入孔５に隙間なく充填圧入された導電体６が、導電体圧入孔５の擂鉢状に変形した一方の配線上層３と接合し、且つ他方の配線下層４より突出して表面の一部が被覆接合されている構成よりなる。これにより、配線層３，４と導電体圧入孔５に充填された導電体６との接触面積が増加し、配線層３，４と導電体６の密着強度が十分に確保され、層間接続部の高い接続信頼性が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種の表面実装型電子部品を搭載するフレキシブルプリント配線板（以下、「ＦＰＣ」と称する）であり、特に高い接続信頼性をもつ両面ＦＰＣ、多層ＦＰＣ及びそれらの製造方法に関する。

近年、電子機器の小型軽量化及び高機能化に伴い、使用されるＦＰＣの配線密度もさらに増加する傾向にある。このＦＰＣの配線密度を増加させる手段としては、配線層の微細化だけでは限界がある。そこで、配線層を積層し、配線層間にある絶縁層に層間接続を設け、配線層を立体的に接続させ、配線密度をさらに増加させた両面ＦＰＣ及びそれを複数積層した多層ＦＰＣが注目されている。

従来、両面ＦＰＣは、原材料の段階でポリイミドフィルムからなる絶縁層に貫通孔であるスルーホールを設け、このスルーホール壁面に銅めっき膜を形成し、絶縁層の両表面にある配線層を立体的に層間接続している（例えば特許文献１参照。）。この層間接続方法は、めっきスルーホール法と呼ばれ、最も一般的な層間接続方法である。この製造方法は、絶縁性であるスルーホール壁面を無電解めっきで導体化処理する工程と、電解めっきにより銅の厚付けめっきを行う工程との二つの大きな工程からなる。特徴としては、スルーホール内の銅めっき膜とスルーホールが形成されている絶縁層との熱膨張率が略同一であるために、熱に対する接続信頼性に優れている。

しかしながら、銅の厚付けめっきを施すと、スルーホール内の銅めっき膜の厚みだけでなく、配線層の原材料である銅箔の厚みも増加することになり、その後のエッチング処理による配線層の微細化が難しくなる。また、プロセスが長大であり、生産性にも問題が残る。

これらの問題を解決する層間接続の方法として、スルーホール内に半田粒子からなる金属ペーストを印刷し溶融固化する方法（例えば特許文献２参照。）等が提案されている。この方法の特徴としては、前述のめっきスルーホール法と比較し簡単なプロセスで作製できるので、生産性が高く、また、配線層形成後に層間接続を施すので、プロセス上銅箔の厚みに関し何ら影響を与えず、配線層の微細化を阻害するものではない。

しかしながら、半田の熱膨張率が絶縁層と比較して大きく、加熱するとスルーホール内の半田が絶縁層以上に膨張し、絶縁層表面の配線層と半田との接合界面が剥離する危険性がある。このように、半田を用いた方法は、熱による接続信頼性が十分ではない。
特開平５−１７５６３６号公報 特開平７−１７６８４７号公報

以上のように、従来のめっきスルーホール法による両面ＦＰＣの層間接続は、接続信頼性に優れるものの、配線層の微細化と生産性の点で問題があり、また、半田を用いた方法は、配線層の微細化と生産性の向上は図れるものの、接続信頼性に問題がある。

したがって、両面ＦＰＣの層間接続においては、高い接続信頼性と配線層の微細化との両立が可能な高い生産性をもつ両面ＦＰＣ及びその製造方法が要求されている。

上記の問題に鑑み、本発明は、接続信頼性の高い、配線層の微細化に最適な、生産性に優れた層間接続を有する両面ＦＰＣ、多層ＦＰＣ及びそれらの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、絶縁層の両面に形成された配線層間を電気的に接続する層間接続部を備えた両面ＦＰＣであって、層間接続部が、絶縁層及び両面の配線層を貫通し一方ないし両方の配線層側に拡開した導電体圧入孔と、導電体圧入孔に隙間なく充填圧入された導電体とで構成され、導電体が、導電体圧入孔の擂鉢状に変形した一方の配線層と接合し、且つ他方の配線層より突出して表面の一部が被覆接合されているか、または前記導電体が、導電体圧入孔の鼓状に変形した両面の配線層と接合されていることを主要な特徴とする。

本発明の両面ＦＰＣは、導電体が、導電体圧入孔の擂鉢状に変形した一方の配線層と接合し、且つ他方の配線層より突出して表面の一部が被覆接合されているか、または前記導電体が、導電体圧入孔の鼓状に変形した両面の配線層と接合されているため、配線層と導電体圧入孔に充填された導電体との接触面積が増加し、配線層と導電体の密着強度が十分に確保され、層間接続部の高い接続信頼性が得られる。

本発明は、接続信頼性の高い、配線層の微細化に最適な、生産性に優れた層間接続を有する両面ＦＰＣ、多層ＦＰＣ及びそれらの製造方法を提供するという目的を、絶縁層の両面に形成された配線層間を電気的に接続する層間接続部を備えたＦＰＣであって、層間接続部が、絶縁層及び両面の配線層を貫通し一方ないし両方の配線層側に拡開した導電体圧入孔と、導電体圧入孔に隙間なく充填圧入された導電体とで構成され、導電体が、導電体圧入孔の擂鉢状に変形した一方の配線層と接合し、且つ他方の配線層より突出して表面の一部が被覆接合されているか、または導電体が、導電体圧入孔の鼓状に変形した両面の配線層と接合されていることにより実現した。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、絶縁層の両面に配線層が形成された配線板と、配線層間を電気的に接続する層間接続部と、を備えた両面ＦＰＣであって、層間接続部が、絶縁層及び両面の配線層を貫通し一方の配線層側に拡開した擂鉢状の導電体圧入孔と、導電体圧入孔に隙間なく充填圧入された導電体とで構成され、導電体が、導電体圧入孔の擂鉢状に変形した一方の配線層と接合し、且つ他方の配線層より突出して表面の一部が被覆接合されたものである。この構成により、層間接続部として擂鉢状である導電体圧入孔の拡開側から壁面に沿って陥没している配線層を用いるため、該配線層と導電体との接触面積を増加させることができるという作用を有する。

この第１の発明によれば、層間接続部として擂鉢状である導電体圧入孔の拡開側から壁面に沿って陥没している配線層を有し、且つ他方の配線層表面の一部を被覆接合するため、該配線層と導電体との接触面積が増加でき、高接続信頼性を有する両面ＦＰＣが得られるという効果がある。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、絶縁層の両面に配線層が形成された配線板と、配線層間を電気的に接続する層間接続部と、を備えた両面ＦＰＣであって、層間接続部が、絶縁層及び両面の配線層を貫通し両面の配線層側に拡開した鼓状の導電体圧入孔と、導電体圧入孔に隙間なく充填圧入された導電体とで構成され、導電体が、導電体圧入孔の鼓状に変形した両面の配線層と接合されたものである。この構成により、層間接続部として鼓状である導電体圧入孔の拡開側から壁面に沿って陥没している両面の配線層を用いるため、両面の配線層ともに導電体との接触面積を増加させることができるという作用を有する。

この第２の発明によれば、層間接続部として鼓状である導電体圧入孔の拡開側から壁面に沿って陥没している両面の配線層を有するため、両面の配線層ともに導電体との接触面積が増加でき、さらに高接続信頼性を有する両面ＦＰＣが得られるという効果がある。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第１または第２の発明において、導電体を軟質金属としたものである。この構成により、導電体として軟質金属を用いるため、軟質金属のもつ高延展性により導電体が導電体圧入孔の壁面に沿って陥没している配線層と隙間なく変形密着し、配線層に完全に密着した形状の導電体が形成され、配線層に対して導電体の高い密着強度が得られるという作用を有する。

この第３の発明によれば、導電体として軟質金属を用いるため、軟質金属のもつ高延展性により導電体が導電体圧入孔の壁面に沿って陥没している配線層と隙間なく変形密着し、配線層に対して高い密着強度をもつ導電体が形成され、さらに高接続信頼性を有する両面ＦＰＣが得られるという効果がある。

上記課題を解決するためになされた第４の発明は、第１または第２の発明において、導電体が銅または銅合金を含むものである。この構成により、絶縁層との熱膨張率の整合性が良好な銅または銅合金を導電体に含むため、導電体の熱膨張率の最適化を効果的に図られるという作用を有する。

この第４の発明によれば、絶縁層との熱膨張率の整合性が良好な銅または銅合金を導電体に含むため、導電体全体の熱膨張率が効果的に最適化され、さらに高接続信頼性を有する両面ＦＰＣが得られるという効果がある。

上記課題を解決するためになされた第５の発明は、第１または第２の発明において、導電体の表面に半田材料を被覆したものである。この構成により、導電体表面に半田材料が被覆されているので、導電体と配線層とがさらに強固に接合されるという作用を有する。

この第５の発明によれば、導電体の表面に半田材料が被覆されているので、さらに高接続信頼性を有する両面ＦＰＣが得られるという効果がある。

上記課題を解決するためになされた第６の発明は、第１または第２の発明において、両面ＦＰＣが、絶縁層の一面に配線層が設けられた２枚の片面配線版を配線層が外側となるように接着層を介して貼り合せたものである。この構成により、さらに微細な配線層を有する両面ＦＰＣが構成できるという作用を有する。

この第６の発明によれば、非常に微細な配線層をもつ片面配線板をプロセス材として用いて構成しているため、さらに微細な配線層を有する両面ＦＰＣが得られるという効果がある。

上記課題を解決するためになされた第７の発明は、第１または第２の発明の両面ＦＰＣを複数積層したものである。この構成により、配線層の高接続信頼性及び微細な配線層を有する両面ＦＰＣ同士をさらに積層しているため、微細な配線層をもつ両面ＦＰＣの配線層数を増やした多層ＦＰＣが、高い接続信頼性と微細な配線層を有して構成されるという作用を有する。

この第７の発明によれば、層間接続部の高接続信頼性及び微細な配線層を有する両面ＦＰＣ同士をさらに積層しているため、高い接続信頼性と微細な配線層を複数層有する多層ＦＰＣが得られるという効果がある。

上記課題を解決するためになされた第８の発明は、絶縁層の両面に配線層が設けられた配線板を形成する配線板形成工程と、両面の配線層を接続するための貫通孔を配線板にその厚み方向に形成する導電体圧入孔形成工程と、導電体圧入孔径よりも大きい球径を有する略球状の導電体を導電体圧入孔に圧入して、圧入側の導電体圧入孔周辺の配線層を外側に拡開変形させ、且つ外側に拡開変形した配線層と導電体を接合させる導電体圧入工程と、圧入側とは反対側の導電体圧入孔に粒子状の半田部材を所定量供給し、半田部材を溶融固化させることにより導電体圧入孔に充填圧入された導電体と接合し、且つ反対側の導電体圧入孔周辺の配線層と接合させる半田部材形成工程と、からなる両面ＦＰＣの製造方法である。この構成により、配線層形成後に層間接続を行うため、プロセス上配線層に関し何ら影響を与えず、また、貫通孔からなる導電体圧入孔の孔径よりも大きい球径の略球状導電体を導電体圧入孔へ圧入することにより、導電体圧入孔の圧入側にある配線層を導電体圧入孔壁面に沿って簡便に変形させることができるという作用を有する。

この第８の発明によれば、配線層形成後に層間接続を行うため、プロセス上配線層に関し全く影響が生じず、配線層の微細化に適しており、また、貫通孔からなる導電体圧入孔の孔径よりも大きい球径の略球状導電体を導電体圧入孔へ圧入することにより、導電体圧入孔の圧入側にある配線層を導電体圧入孔壁面に沿って簡便に変形させることができ、導電体圧入孔壁面に陥没した配線層をもつ高接続信頼性の層間接続部を非常にシンプルなプロセスで形成可能なため、微細な配線層と高い接続信頼性を有する両面ＦＰＣが生産性よく製造できるという効果がある。

上記課題を解決するためになされた第９の発明は、絶縁層の両面に配線層が設けられた配線板を形成する配線板形成工程と、両面の配線層を接続するための貫通孔を配線板にその厚み方向に形成する導電体圧入孔形成工程と、導電体圧入孔径よりも大きい球径を有する略球状の導電体を導電体圧入孔に圧入して、圧入側の導電体圧入孔周辺の配線層を外側に拡開変形させ、且つ外側に拡開変形した配線層と導電体を接合させる導電体圧入工程と、圧入側とは反対側の導電体圧入孔より略球状の半田部材を圧入して、半田部材圧入側の導電体圧入孔周辺の配線層を外側に拡開変形させ、且つ半田部材を溶融固化させることにより導電体圧入孔に充填圧入された導電体と接合し、且つ半田部材圧入側の導電体圧入孔周辺の配線層と接合させる半田部材形成工程と、からなる両面ＦＰＣの製造方法である。この構成により、配線層形成後に層間接続を行うため、プロセス上配線層に関し何ら影響を与えず、また、貫通孔からなる導電体圧入孔の孔径よりも大きい球径の略球状導電体を導電体圧入孔へ圧入した後、導電体圧入孔の反対側からも略球状の半田部材を圧入することにより、導電体圧入孔周辺の導電体圧入側及び半田部材圧入側にある両面の配線層を導電体圧入孔壁面に沿って簡便に変形させることができるという作用を有する。

この第９の発明によれば、配線層形成後に層間接続を行うため、配線層の微細化に適しており、また、導電体圧入孔径よりも大きい球径の略球状導電体を導電体圧入孔へ圧入し、圧入側にある上配線層を導電体圧入孔壁面に沿って簡便に変形させ、さらに、導電体圧入孔の反対側より略球状の半田部材を圧入し、半田部材圧入側の下配線層をも導電体圧入孔壁面に沿って簡便に変形させ、導電体圧入孔壁面に陥没した両面の配線層をもつさらに高接続信頼性の層間接続部を非常にシンプルなプロセスで形成可能なため、微細な配線層とさらに高い接続信頼性を有する両面ＦＰＣを生産性よく製造できるという効果がある。

上記課題を解決するためになされた第１０の発明は、第８または第９の発明において、導電体が銅または銅合金を含むものである。この構成により、絶縁層との熱膨張率の整合性が良好な銅または銅合金を導電体に含むため、導電体の熱膨張率の最適化を効果的に図られるという作用を有する。

この第１０の発明によれば、絶縁層との熱膨張率の整合性が良好な銅または銅合金を導電体に含むため、導電体全体の熱膨張率が効果的に最適化され、さらに高接続信頼性を有する両面ＦＰＣが製造できるという効果がある。

上記課題を解決するためになされた第１１の発明は、第８または第９の発明において、導電体が前記半田部材と同一材料を含むものである。この構成により、導電体が半田部材と同一材料を含んでおり、半田部材を溶融固化させた際、導電体と半田部材との相溶性が良く強固な接合が得られるという作用を有する。

この第１１の発明によれば、導電体が半田部材と同一材料を含んでおり、半田部材を溶融固化し導電体圧入孔に圧入された導電体と接合する際、導電体と半田部材との相溶性が良好なため、両者の強固な接合が得られ、さらに高接続信頼性を有する両面ＦＰＣが製造できるという効果がある。

上記課題を解決するためになされた第１２の発明は、第８または第９の発明において、配線板形成工程が、絶縁層の一面に配線層が設けられた２枚の片面配線版を形成する片面配線板形成工程と、配線層が外側になるように２枚の片面配線板を、接着層を介して貼り合せる工程と、を含むものである。この構成により、両面配線板より片面配線板の方が配線層の微細化が可能であり、この片面配線板を貼り合わせて両面配線板を得るため、配線層がさらに微細である両面配線板が得られるという作用を有する。

この第１２の発明によれば、非常に微細な配線層をもつ片面配線板をプロセス材として用いるため、さらに微細な配線層を有する両面ＦＰＣが製造できるという効果がある。

上記課題を解決するためになされた第１３の発明は、第８または第９の発明の製造方法によって製造された両面ＦＰＣを、接着層を介して複数積層する接着積層工程を含むものである。この構成により、高接続信頼性で、微細な配線層をもつ両面ＦＰＣ同士をさらに積層するため、高接続信頼性で、微細な配線層をもつ両面ＦＰＣの配線層数を増やせるという作用を有する。

この第１３の発明によれば、高接続信頼性で、微細な配線層をもつ両面ＦＰＣ同士をさらに積層するため、高い接続信頼性と微細な配線層を複数層有する多層ＦＰＣが製造できるという効果がある。

（実施の形態）
以下本発明の一実施の形態について図１から図４を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、重複した説明は省略させている。また、実施の形態において示されている材料および数値は種々選択し得る中の一例であり、これに限定されるものではない。

まず、本発明の実施の形態の両面ＦＰＣについて、図１を用いて説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１における両面ＦＰＣの要部断面図、（ｂ）は本発明の実施の形態２における両面ＦＰＣの要部断面図である。

図１（ａ）において、本実施の形態１の両面ＦＰＣ１は、ポリイミドフィルムからなる絶縁層２の両面に配線上層３及び配線下層４を形成した構成であり、貫通孔からなる導電体圧入孔５内部に充填圧入された導電体６により、各配線層３，４の層間接続を行っている。

図１（ａ）に示すように、両面ＦＰＣ１の層間接続を行う配線上層３は、擂鉢状である導電体圧入孔５の拡開側から壁面に沿って陥没した構造を有しており、これにより配線上層３と導電体６との接触面積が増加し、高い密着強度が得られる。したがって、本構造により、高い接続信頼性をもつ両面ＦＰＣが得られる。

また、図１（ｂ）において、両面ＦＰＣ７も同様に、絶縁層２の両面に配線上層３及び配線下層４が形成され、導電体圧入孔８内部に充填圧入された導電体６にて各配線層３，４の層間接続を行っている。

図１（ｂ）に示すように、両面ＦＰＣ７の層間接続を行う配線上層３及び配線下層４は、鼓状である導電体圧入孔８の拡開側から壁面に沿って陥没した構造になっており、上下の配線層３，４ともに導電体６との接触面積を増加させることができるため、さらに高い接続信頼性が得られる。したがって本構造により、さらに高い接続信頼性をもつ両面ＦＰＣが得られる。

なお、導電体６としては、銅、アルミニウム、スズ、鉄、金、銀やそれらの合金などの軟質金属を用いることが好ましい。これは、軟質金属のもつ高延展性により、導電体６を導電体圧入孔の壁面に沿って陥没している配線層と隙間なく変形密着させることができ、配線層に対して高い密着強度をもつ導電体６が形成され、さらに接続信頼性が向上するためである。なかでも、銅または銅合金は、絶縁層との熱膨張率の整合性が良好であり、導電体６の熱膨張率を効果的に最適化でき、高い接続信頼性が確保されるため、導電体６の材質としては最も好ましい。

さらに、導電体６としては、金属部材表面に共晶はんだ、高温半田、鉛フリー半田等の半田材料を被覆していることが好ましい。これは、導電体表面に半田材料が被覆されているので、導電体が接する配線層表面と該導電体表面とを強固に接続させることができ、配線層に対して高い密着強度をもつ導電体が形成され、さらに高い接続信頼性が得られるためである。これら導電体の構成に関しては、適宜好適に応じどれを使用しても良く、これに限定されるものではない。

次に、このような高い接続信頼性をもつ両面ＦＰＣの製造方法について図２（ａ）〜図２（ｈ）、図３（ａ）〜図３（ｉ）及び図４を用いてさらに詳しく説明する。

最初に、本発明の実施の形態１における両面ＦＰＣの製造方法について図２（ａ）〜図２（ｈ）を用いて説明する。図２（ａ）は本発明の実施の形態２における原材料である両面銅張積層板の要部断面図、図２（ｂ）は本発明の実施の形態２における配線層が形成された両面配線板の要部断面図、図２（ｃ）は本発明の実施の形態２における貫通孔が形成された両面配線板の要部断面図、図２（ｄ）は本発明の実施の形態２における略球状導電体が配置された両面配線板の要部断面図、図２（ｅ）は本発明の実施の形態２における略球状導電体を圧入した両面配線板の要部断面図、図２（ｆ）は本発明の実施の形態２における半田粒子が充填された両面配線板の要部断面図、図２（ｇ）は本発明の実施の形態２における半田粒子を溶融した両面配線板の要部断面図、図２（ｈ）は本発明の実施の形態２における層間接続後の両面ＦＰＣの要部断面図である。

まず、図２（ａ）に示すように、絶縁層２の両面に銅箔１０が直接形成された両面銅張積層板９を準備する。なお、本発明の実施の形態１においては、絶縁層２と銅箔１０の間に接着層が無い二層タイプを挙げているが、接着層の有る三層タイプを用いることも可能であり、適宜好適に応じどちらを使用しても良く、これに限定されるものではない。

次に、図２（ｂ）に示すように、マスク材を銅箔１０の表面に形成し、塩化鉄、塩化銅等の銅のエッチング液を用いてエッチング処理を行い、配線上層３及び配線下層４が形成された両面配線板１１を得る。これにより形成された配線層は、この後の工程において、何ら影響を受けることがない。したがって、本発明の実施の形態における両面ＦＰＣ１の製造方法においては、配線層の形成工程までで配線層の最終形状が規定されるので、配線層の微細化が図れる。

さらに、図２（ｃ）に示すように、パンチング金型１３を用いた貫通孔加工により、層間接続部に貫通孔１２を形成し、図２（ｄ）に示すように、吸着ボード１５を用いて貫通孔１２側から真空吸着を行い、貫通孔１２の一方の開口部上に貫通孔径よりも大きい球径をもつ略球状導電体１４を配置し、図２（ｅ）に示すように、両面配線板１１をプレス用底板１８に載せ、プレス用天板１７を下方向に移動加圧させ、略球状導電体を貫通孔１２内に圧入するとともに、配線上層３を貫通孔壁面に沿って陥没させ、圧入された導電部材１６と配線上層３の陥没部とを擂鉢状の導電体圧入孔５内部で強固に密着形成する。これにより得られた導電部材１６は、接触している配線上層３が導電体圧入孔壁面に沿って陥没している形状を有しているため、接触面積が増加し、高い密着強度が得られ、高接続信頼性が確保できる。

したがって、本発明の実施の形態１における両面ＦＰＣの製造方法においては、貫通孔径よりも大きい球径をもつ略球状導電体を貫通孔１２へ圧入することにより、配線層を導電体圧入孔壁面に沿って簡便に変形させ、導電体圧入孔壁面に陥没した配線層をもつ高接続信頼性の層間接続部を非常にシンプルなプロセスで形成することができる。

次いで、図２（ｆ）に示すように、両面配線板１１を裏返し、導電体圧入孔５の他方の開口部に半田粒子１９を充填した後、図２（ｇ）に示すように、ホットプレート２０を用いて半田粒子１９を溶融固化させることにより、配線下層４と強固に接合された導電体６が形成される。

以上のプロセスにより、図２（ｈ）に示すように、導電体圧入孔壁面に陥没した配線層をもつ高接続信頼性の両面ＦＰＣ１が非常にシンプルなプロセスで得られる。

このようにして得られた本発明の実施の形態１における両面ＦＰＣの製造方法は、まず、配線層形成後に層間接続を行うため、プロセス配線上層に関し何ら影響を与えることがなく、配線層の微細化に適している。さらに、層間接続部として導電体圧入孔壁面に陥没した配線層を有し、且つ他方の配線層表面の一部を被覆接合するため、高い接続信頼性が得られる。さらに、層間接合方法として略球状導電体の圧入及び半田粒子の充填、溶融固化という非常にシンプルなプロセスで高接続信頼性をもつ層間接続が行え、他の層間接続方法と比較し工程数が減少し、生産性は格段に向上する。したがって、配線層の微細化に最適な、接続信頼性の高い、生産性に優れる層間接続を有する両面ＦＰＣが得られる。

なお、導電体６を構成する導電部材１６としては、銅または銅合金を含むことが好ましい。これは、絶縁層２との熱膨張率の整合性が良好な銅または銅合金を導電体に含むことにより、導電体の熱膨張率を効果的に最適化でき、さらに高い接続信頼性が確保されるためである。

また、導電部材１６としては、半田粒子と同一材料を含むものでもよい。これは、導電部材が半田粒子と同一材料を含むことにより、半田粒子を溶融固化させた際、導電部材と半田粒子との相溶性が良く強固な接合が得られる。

さらに、導電部材１６としては、半田粒子と同一材料であってもよい。これも、導電部材が半田粒子と同一材料であることにより、半田粒子を溶融固化させた際、導電部材と半田粒子との相溶性が良く強固な接合が得られる。また、半田金属と絶縁層との熱膨張率の差異は擂鉢状に変形した接続部で緩和できるため、高い接続信頼性が確保される。これら導電部材の材質に関しては、適宜好適に応じてどちらを用いても良く、これに限定されるものではない。

次に、さらに接続信頼性及び配線層の微細化に優れる本発明の実施の形態３における両面ＦＰＣの製造方法について図３（ａ）〜図３（ｉ）を用いて説明する。図３（ａ）は本発明の実施の形態３における原材料である片面銅張積層板の要部断面図、図３（ｂ）は本発明の実施の形態３における配線層が形成された片面配線板の要部断面図、図３（ｃ）は本発明の実施の形態３における片面配線板を貼り合わせ形成した両面配線板の要部断面図、図３（ｄ）は本発明の実施の形態３における貫通孔が形成された両面配線板の要部断面図、図３（ｅ）は本発明の実施の形態３における略球状導電体が配置された両面配線板の要部断面図、図３（ｆ）は本発明の実施の形態３における略球状導電体を圧入した両面配線板の要部断面図、図３（ｇ）は本発明の実施の形態３における略球状半田部材が配置された両面配線板の要部断面図、図３（ｈ）は本発明の実施の形態３における略球状半田部材を圧入した両面配線板の要部断面図、図３（ｉ）は本発明の実施の形態３における層間接続後の両面ＦＰＣの要部断面図である。

まず、図３（ａ）に示すように、絶縁層２の片面に銅箔１０が直接形成された片面銅張積層板２１を準備し、図３（ｂ）に示すように、エッチング処理により配線上層３を形成し片面配線板２２を得る。ここで得られる片面配線板２２の配線上層３は、上記両面配線板の配線層と比較し、微細化に適した片面エッチングが可能であることから更なる微細化が可能となっている。

その理由を以下に述べる。通常、両面配線板の配線層形成においては、両面銅張積層板の両面にある銅箔を同時にエッチング処理するため、エッチング液を両面銅張積層板の上下方向からムラなく均一にあてる必要がある。しかしながら、両面銅張積層板の上下方向からエッチング液を加圧噴霧した場合、上面に噴霧された後のエッチング液が上面に液だまりをつくりエッチング均一性が保てないという問題がある。したがって、両面配線板においてはエッチング条件が不安定となり、非常に微細な配線層を形成することが難しい。一方、片面配線板の配線層形成においては、下側からの噴霧だけで良いため、エッチング液の液だまりができず、エッチング条件の最適範囲が広くとれ、配線層の微細化に適している。

次に、図３（ｃ）に示すように、片面配線板２２と他の片面配線板２３とを配線層が最外層になる向きに接着層２５を介して接着させ、積層配線板２４を得る。ここで得られた積層配線板２４は、配線層が微細である片面配線板を積層しているため、上述の両面配線板の配線層と比較し、配線層がさらに微細となる。

次に、図３（ｄ）に示すように、パンチング金型１３を用いた貫通孔加工により、積層配線板２４の層間接続部に貫通孔１２を形成した後、図３（ｅ）に示すように、貫通孔１２に貫通孔径よりも大きい球径をもつ略球状導電体１４を配置し、図３（ｆ）に示すように、プレスを用いて略球状導電体を貫通孔内に圧入し、配線上層３を貫通孔壁面に沿って陥没させ、圧入された導電部材１６と配線上層３の陥没部とを強固に密着させる。

さらに、図３（ｇ）に示すように、積層配線板２４を裏返し、導電体圧入孔の他方の開口部に略球状半田部材２７を配置する。ここでの略球状半田部材の配置方法は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）と呼ばれる半導体パッケージに半田ボールを搭載する従来から知られている方法を転用することもできる。具体的には、貫通孔と対応する位置に半田ボールより小径の吸引孔を設けた吸着プレートを準備し、吸引孔内の圧力調整用に真空ポンプと接続しておく。この吸着プレートを用い半田ボールを吸着口に吸着し、貫通孔の他方の開口部上に位置合せし、半田ボールを落下させ、半田ボールを貫通孔の他方の開口部上に設置する。以上のような操作を行うボールマウンターと呼ばれる設備を使用することも可能である。ここでは真空吸着による半田ボールの搭載例を示したが、他に静電吸着やメタルマスクなどの方法を用いても可能であり、適宜好適に応じどちらを使用しても良く、これに限定されるものではない。

次に、図３（ｈ）に示すように、プレスを用いて略球状半田部材２８を導電体圧入孔内に圧入し、配線下層４を導電体圧入孔壁面に沿って陥没させ、圧入された半田部材２８と配線下層４の陥没部及び予め圧入された導電部材１６とを強固に密着させる。ここで得られた層間接続部は、上下の配線層ともに導電体圧入孔壁面に沿って陥没している形状を有しているため、導電体との接触面積がさらに増加し、高い密着強度が得られ、接続信頼性が向上できる。したがって、本発明の実施の形態３における両面ＦＰＣの製造方法においては、導電体となる略球状半田部材を貫通孔へ圧入することにより、上下の配線層を導電体圧入孔壁面に沿って陥没させ、高接続信頼性をもつ層間接続部が得られる。

最後に、図３（ｉ）に示すように、半田部材２８を溶融固化して形成された導電体６にて層間接続された両面ＦＰＣ２６を得る。

以上のようにして得られた本発明の実施の形態３における両面ＦＰＣの製造方法は、片面配線板を積層し形成を行うため、両面配線板の配線層と比較し、配線層がより微細となる。さらに、略球状半田部材を貫通孔へ圧入するという非常にシンプルなプロセスで略球状半田部材の圧入側にある配線下層をも貫通孔壁面に沿って陥没させるため、導電体圧入孔壁面に陥没した上下の配線層をもつ層間接続部が形成でき、より高い接続信頼性が得られる。したがって、本実施の形態によっても、接続信頼性の高い、配線層の微細化に最適な、生産性に優れる層間接続を有する両面ＦＰＣが得られる。

最後に、前述した両面ＦＰＣをさらに積層化する本発明の実施の形態における両面ＦＰＣについて図４を用いて説明する。図４（ａ）は本発明の実施の形態４における積層後の多層ＦＰＣの要部断面図、図４（ｂ）は本発明の実施の形態５における積層後の多層ＦＰＣの要部断面図である。

まず、図４（ａ）に示すように、前述した本発明の実施の形態４によって製造された両面ＦＰＣ１を、接着層２５を介してさらに積層し、配線層数を増加させた多層ＦＰＣ２９が得られる。ここで得られた多層ＦＰＣ２９は、構成材料である両面ＦＰＣ１が高接続信頼性で、微細な配線層をもつため、接続信頼性が高く、配線層の微細化に優れたものとなる。

また、図４（ｂ）に示すように、前述した両面ＦＰＣ１の導電体６が互いに接合するように積層し、多層ＦＰＣ２９を得る。導電体６の表面に半田材料があるため、導電体６を互いに接触させ加熱冷却を行うと、この半田材料が溶融固化し、導電体６が互いに簡単に接合される。

以上のようにして得られた本発明の実施の形態４，５における多層ＦＰＣは、高接続信頼性で、微細な配線層をもつ両面ＦＰＣ同士をさらに積層し形成を行うため、接続信頼性が高く、配線層の微細化に優れる。さらに、多層ＦＰＣの層間接続にも上記導電体を流用するため、新たに層間接続材料を用いることも無く、より高い生産性が得られる。したがって、本実施の形態によっても、接続信頼性の高い、配線層の微細化に最適な、生産性に優れる層間接続を有する多層ＦＰＣが得られる。

本発明は、接続信頼性の高い、配線層の微細化に最適な、生産性に優れる層間接続を有する両面ＦＰＣ、多層ＦＰＣ及びそれらの製造方法を提供することができ、各種の表面実装型電子部品の搭載技術として利用することができる。

（ａ）本発明の実施の形態１における両面ＦＰＣの要部断面図、（ｂ）本発明の実施の形態２における両面ＦＰＣの要部断面図 （ａ）本発明の実施の形態２における原材料である両面銅張積層板の要部断面図、（ｂ）本発明の実施の形態２における配線層が形成された両面配線板の要部断面図、（ｃ）本発明の実施の形態２における貫通孔が形成された両面配線板の要部断面図、（ｄ）本発明の実施の形態２における略球状導電体が配置された両面配線板の要部断面図、（ｅ）本発明の実施の形態２における略球状導電体を圧入した両面配線板の要部断面図、（ｆ）本発明の実施の形態２における半田粒子が充填された両面配線板の要部断面図、（ｇ）本発明の実施の形態２における半田粒子を溶融した両面配線板の要部断面図、（ｈ）本発明の実施の形態２における層間接続後の両面ＦＰＣの要部断面図 （ａ）本発明の実施の形態３における原材料である片面銅張積層板の要部断面図、（ｂ）本発明の実施の形態３における配線層が形成された片面配線板の要部断面図、（ｃ）本発明の実施の形態３における片面配線板を貼り合わせ形成した両面配線板の要部断面図、（ｄ）本発明の実施の形態３における貫通孔が形成された両面配線板の要部断面図、（ｅ）本発明の実施の形態３における略球状導電体が配置された両面配線板の要部断面図、（ｆ）本発明の実施の形態３における略球状導電体を圧入した両面配線板の要部断面図、（ｇ）本発明の実施の形態３における略球状半田部材が配置された両面配線板の要部断面図、（ｈ）本発明の実施の形態３における略球状半田部材を圧入した両面配線板の要部断面図、（ｉ）本発明の実施の形態３における層間接続後の両面ＦＰＣの要部断面図 （ａ）本発明の実施の形態４における積層後の多層ＦＰＣの要部断面図、（ｂ）本発明の実施の形態５における積層後の多層ＦＰＣの要部断面図

符号の説明

１ 両面ＦＰＣ
２ 絶縁層
３ 配線上層
４ 配線下層
５ 導電体圧入孔
６ 導電体
７ 両面ＦＰＣ
８ 導電体圧入孔
９ 両面銅張積層板
１０ 銅箔
１１ 両面配線板
１２ 貫通孔
１３ パンチング金型
１４ 略球状導電体
１５ 吸着ボード
１６ 導電部材
１７ プレス用天板
１８ プレス用底板
１９ 半田粒子
２０ ホットプレート
２１ 片面銅張積層板
２２ 片面配線板
２３ 片面配線板
２４ 積層配線板
２５ 接着層
２６ 両面ＦＰＣ
２７ 略球状半田部材
２８ 半田部材
２９ 多層ＦＰＣ

Claims (13)

1. 絶縁層の両面に配線層が形成された配線板と、前記配線層間を電気的に接続する層間接続部と、を備えた両面フレキシブルプリント配線板であって、前記層間接続部が、前記絶縁層及び両面の前記配線層を貫通し一方の配線層側に拡開した擂鉢状の導電体圧入孔と、前記導電体圧入孔に隙間なく充填圧入された導電体とで構成され、前記導電体が、前記導電体圧入孔の擂鉢状に変形した一方の配線層と接合し、且つ他方の配線層より突出して表面の一部が被覆接合されていることを特徴とする両面フレキシブルプリント配線板。
2. 絶縁層の両面に配線層が形成された配線板と、前記配線層間を電気的に接続する層間接続部と、を備えた両面フレキシブルプリント配線板であって、前記層間接続部が、前記絶縁層及び両面の前記配線層を貫通し両面の前記配線層側に拡開した鼓状の導電体圧入孔と、前記導電体圧入孔に隙間なく充填圧入された導電体とで構成され、前記導電体が、前記導電体圧入孔の鼓状に変形した両面の配線層と接合されていることを特徴とする両面フレキシブルプリント配線板。
3. 前記導電体が軟質金属であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の両面フレキシブルプリント配線板。
4. 前記導電体が銅または銅合金を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の両面フレキシブルプリント配線板。
5. 前記導電体の表面に半田材料が被覆されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の両面フレキシブルプリント配線板。
6. 前記両面フレキシブルプリント配線板が、絶縁層の一面に配線層が設けられた２枚の片面配線板を該配線層が外側となるように接着層を介して貼り合されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の両面フレキシブルプリント配線板。
7. 請求項１または請求項２に記載の両面フレキシブルプリント配線板が複数積層されてなることを特徴とする多層フレキシブルプリント配線板。
8. 絶縁層の両面に配線層が設けられた配線板を形成する配線板形成工程と、
   両面の前記配線層を接続するための貫通孔を前記配線板にその厚み方向に形成する導電体圧入孔形成工程と、
   前記導電体圧入孔径よりも大きい球径を有する略球状の導電体を前記導電体圧入孔に圧入して、圧入側の前記導電体圧入孔周辺の配線層を外側に拡開変形させ、且つ外側に拡開変形した前記配線層と導電体を接合させる導電体圧入工程と、
   前記圧入側とは反対側の導電体圧入孔に粒子状の半田部材を所定量供給し、前記半田部材を溶融固化させることにより前記導電体圧入孔に充填圧入された前記導電体と接合し、且つ反対側の前記導電体圧入孔周辺の配線層と接合させる半田部材形成工程と、
   からなることを特徴とする両面フレキシブルプリント配線板の製造方法。
9. 絶縁層の両面に配線層が設けられた配線板を形成する配線板形成工程と、
   両面の前記配線層を接続するための貫通孔を前記配線板にその厚み方向に形成する導電体圧入孔形成工程と、
   前記導電体圧入孔径よりも大きい球径を有する略球状の導電体を前記導電体圧入孔に圧入して、圧入側の前記導電体圧入孔周辺の配線層を外側に拡開変形させ、且つ外側に拡開変形した前記配線層と導電体を接合させる導電体圧入工程と、
   前記圧入側とは反対側の導電体圧入孔より略球状の半田部材を圧入して、半田部材圧入側の前記導電体圧入孔周辺の配線層を外側に拡開変形させ、且つ前記半田部材を溶融固化させることにより前記導電体圧入孔に充填圧入された前記導電体と接合し、且つ半田部材圧入側の前記導電体圧入孔周辺の配線層と接合させる半田部材形成工程と、
   からなることを特徴とする両面フレキシブルプリント配線板の製造方法。
10. 前記導電体が銅または銅合金を含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の両面フレキシブルプリント配線板の製造方法。
11. 前記導電体が前記半田部材と同一材料を含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の両面フレキシブルプリント配線板の製造方法。
12. 前記配線板形成工程が、絶縁層の一面に配線層が設けられた２枚の片面配線板を形成する片面配線板形成工程と、前記配線層が外側になるように前記２枚の片面配線板を、接着層を介して貼り合せる工程と、を含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の両面フレキシブルプリント配線板の製造方法。
13. 請求項８または請求項９に記載の製造方法によって製造された両面フレキシブルプリント配線板を、接着層を介して複数積層する接着積層工程を含むことを特徴とする多層フレキシブルプリント配線板の製造方法。

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