JP2007287721A - ケーブル部を有する多層回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の外層から引き出されたケーブル部を有する薄型の多層フレキシブル回路基板、およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】内層基板１０７および外層基板１０６を有する部品実装部と、前記内層基板および外層基板の少なくとも一方から引き出されたケーブル部とをそなえた多層フレキシブル回路基板であって、前記内層基板および前記外層基板が、互いに対向する回路をそれぞれ有する多層フレキシブル回路基板において、前記互いに対向する回路は、１枚のカバーフィルムで形成された前記ケーブル部と共通のカバー５で覆われたことを特徴とする多層フレキシブル回路基板、およびその製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、可撓性ケーブル部を有する多層回路基板およびその製造方法に係わり、とくに複数の層を有する可撓性ケーブル部をそなえたビルドアップ型多層回路基板の構造およびその製造方法に関する。

図５は、従来の複数層から引き出したケーブル部を有する多層回路基板の要部構成を示す断面図である。基材であるポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１０１の上に、ケーブル部を含む回路パターンを両面に持つ可撓性回路基板１０２のケーブル部となる層が配され、このケーブル部となる層に対し、ポリイミドフィルム等の絶縁フィルム１０３の上に接着材１０４を有するカバーレイ１０５が貼り合わされて、外層基板１０６および内層基板１０７のケーブルを形成している（特許文献１参照）。

この外層基板１０６および内層基板１０７のケーブルは、予め型抜きされた接着材１０８によって貼り合わされている。層間接続には、全層を貫通するスルーホールとか近接した層を接続するブラインドビアホールを用いる。

また、これとは別に、薄型の多層フレキシブル回路基板を製造する方法が提供されている（特許文献２参照）。これは、内層基板のケーブル部となるフレキシブル回路基板のカバーフィルムを外層基板の基材、つまり可撓性絶縁ベース材と共用することにより、薄型の4層フレキシブル多層基板を製造するものである。
特公平2-55958号公報 特開平5-90757号公報

上記構造のうち特許文献１に記載されたものは、多層部１０９の構成が複雑で厚いため、薄型化の要求に対応できないという問題がある。加えて、スルーホールおよびブラインドビアホールの形成に際しての導通孔を穿孔する際に、導通孔内に各層の材料の切り粉とかスミア等の異物が多く発生することへの対応の問題がある。すなわち、切り粉等の異物を除去するためのデスミア処理工程が煩雑になるとか、デスミア処理が不足して電気的接続不良の原因となる恐れがある。また、構成材料が多くなるため、材料コストがかかるという問題もある。

また、特許文献２に記載された方法は、外層ケーブルの形成が難しいため、やはり薄型の多層フレキシブル回路基板を製造することが容易ではない。

本発明は上述の点を考慮してなされたもので、複数の外層から引き出されたケーブル部を有するにも関わらず薄型に構成しうる多層フレキシブル回路基板、およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明では、下記第１発明である多層フレキシブル回路基板、および第２発明であるその製造方法を提供するものである。

第１には、内層基板および外層基板を有する部品実装部と、前記内層基板および外層基板の少なくとも一方から引き出されたケーブル部とをそなえた多層フレキシブル回路基板であって、前記内層基板および前記外層基板が、互いに対向する回路をそれぞれ有する多層フレキシブル回路基板において、
前記互いに対向する回路は、１枚のカバーフィルムで形成された前記ケーブル部と共通のカバーで覆われた
ことを特徴とする多層フレキシブル回路基板、
である。

また第２には、それぞれ基材および導電層を持ち互いに積層された内層基板および外層基板を有する部品実装部と、前記内層基板および外層基板の少なくとも一方から引き出されたケーブル部とをそなえた多層フレキシブル回路基板であって、前記内層基板および前記外層基板が、互いに対向する回路をそれぞれ有する多層フレキシブル回路基板の製造方法において、
前記内層基板および前記外層基板を用意する工程と、
前記内層基板および前記外層基板の少なくとも一方における導電層に、導通用孔を形成するためのマスク孔を有する回路パターンを形成する工程と、
前記回路パターンの上にカバーレイを設ける工程と、
前記カバーレイとともに接着材を介して前記内層基板と前記外層基板とを積層し多層回路を形成する工程と、
前記マスク孔を用いて前記外層基板の基材を除去する工程と、
前記マスク孔を用いて前記内層基板の穴明け加工を施し、導通用孔を形成する工程と、
前記導通用孔に導電処理を行ってビアホールを形成する工程と、
をそなえたことを特徴とする多層フレキシブル回路基板の製造方法、
である。

本発明は上述のように、ケーブル部を引き出し得る外層基板および内層基板の基材の一つに設けられた回路が、ケーブル部と共通のカバーで覆われる多層フレキシブル回路基板を構成したため、積層構造が簡素化されて薄型化された多層フレキシブル回路基板を提供することができ、また材料費が削減できるため、コスト削減効果がある。

また、基板構造が簡素化された結果、製造工程が簡単化された多層フレキシブル回路基板の製造方法を提供することができる。そして、外層基板と内層基板との接続を行うビアホールを形成するにつき、回路パターンに導通孔形成用のマスク孔を設け、このマスク孔を用いて導通孔を形成するため、回路パターンと一体化された信頼性の高い導通孔が得られる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

実施形態１

図１は、本発明の実施形態１である多層フレキシブル回路基板の構造を示す断面図である。これは、基材である可撓性絶縁ベース材１の上に、ケーブル部を含む回路パターンを形成した回路基板２である。この回路基板２は、外層基板として用いられる。

次いで、回路基板２における図示上、下何れかの面に、ポリイミド等の絶縁フィルム３に接着材４を重ねたカバーレイ５を貼り合わせる。このようにして、回路基板２とカバーレイ５とによって、ケーブルを有する２つの外層基板６を用意する。

一方、基材７の図示上、下両面に回路パターンを有する両面型の内層基板９を用意する。そして、カバーレイ５を介挿した状態で内層基板９の図示上、下両面に外層基板６を貼り付ける。

カバーレイ５は、内層基板９に予め型抜きされた接着材８が張り合わされ、この接着材８によってカバーレイ５における絶縁フィルム３が接着される。そして、外層基板６と内層基板９とは、カバーレイ３により連続的に結合されている。これにより、外層基板６と内層基板９とが重なり合う多層部が薄型に構成される。

外層基板６および内層基板９は、これら両基板６，９から引き出された部分が可撓性ケーブルとして利用されるものであり、外層基板６および内層基板９の少なくとも一方から引き出される。

実施形態１の製造方法

図２は、図１に示した実施形態１の製造方法における一部工程を示す工程図である。図２(1)では、例えば厚さ２５μｍのポリイミド等の可撓性絶縁材料による基材２１の両面に、厚さ８μｍの銅箔２２および２３を有する、いわゆる両面銅張積層板に対して、導通用孔２４をＮＣドリル等で形成する。これにより内層基板９が形成される。

そして、基材２１に開けられた導通用孔２４に対し、導電化処理およびそれに続く電解メッキ処理を施して１０μｍ程度の電解メッキ皮膜２５を形成し、層間導電路を形成する。ここまでで、貫通型導通用孔２６が形成される。

さらに、両面の回路パターンをフォトファブリケーションの手法により、レジスト層の形成、露光、現像、エッチング、レジスト層剥離等の一連の工程を行い、回路パターン２７を形成する。これにより、両面型の内層基板９が形成される。

次いで、図２(2)では、基材１の両面に、厚さ１２μｍの銅箔２８，２９を有する、いわゆる両面銅張積層板３０に対して、コンフォーマルマスク２８ａ，２９ａを形成する。これは、上述のフォトファブリケーション手法により行うもので、銅箔２８，２９に回路パターンを形成する。

このときの銅箔２８，２９の位置合わせは、ベタの材料に対して行うため、材料の伸縮に影響されず、位置精度を容易に確保することができる。必要に応じて、高精度な位置合わせを行い得る露光機を用いてもよい。また、接着材との密着性を向上させるための粗化処理を行ってもよい。

他方、例えば１２μｍ厚のポリイミドフィルムである絶縁フィルム３の上に、厚さ１５μｍのアクリル・エポキシ等の接着材４を有する、いわゆるカバーレイ５を用意する。そして、多層回路基板のビルドアップ層の内層側に、カバーレイ５を真空プレス、ラミネータ等で貼り付ける。ここまでの工程で、カバーレイ５付きの外層基板６を得ることができる。

続いて、図２(3)に示すように、外層基板６を内層基板７に積層するための接着材８を位置合わせする。この接着材８は、予め型抜きされている。そして、接着材８を介挿したカバーレイ５付きの外層基板６と内層基板７とを、真空プレス等で積層して多層回路を得る。

接着材としては、ローフロー型のプリプレグおよびボンディングシート等の流れ出しの少ないものが好ましい。接着材８の厚さは、１５μｍ程度のものがよい。

図３(4)は、コンフォーマルマスク２８ａを用いた基材１のエッチング除去工程を示している。導通用孔３１および内層基板９の部分に位置する外層基板６の基材１を除去する。

樹脂エッチング液としては、アルカリ金属、アミン系化合物および水を含む液が好ましい。このような樹脂エッチング液を用いることにより、基材１つまり可撓性絶縁ベース材のポリイミドフィルムを選択的に除去し、アクリル・エポキシ等の接着材４に対しては殆どエッチング作用を及ぼさない。このため、除去すべき基材１のポリイミドフィルムを、エッチング不足を生じることなく樹脂エッチングすることができる。

また、この樹脂エッチング液を用いる場合は、外層基板６の基材１のポリイミドフィルムは、エッチング速度の速いピロメリット酸二無水物と芳香族ジアミンとの重縮合により得られるポリイミドフィルム（例えば、米国デュポン社製のカプトン、鐘淵化学株式会社製アピカル）が好ましい。

内層基板９の基材２１およびカバーレイ５の絶縁フィルム３には、エッチング速度の遅いビフェニルテトラカルボン酸二無水物とジアミノベンゼンとの重縮合により得られるポリイミドフィルム（例えば宇部興産株式会社製のユーピレックス）が好ましい。

さらに、内層基板７の基材２１およびカバーレイ５の絶縁フィルム３には、ポリイミドの替わりにアラミド樹脂等の上記樹脂エッチング液に対する耐性の高い樹脂フィルムを用いてもよい。

図３(5)では、樹脂エッチングで加工した導通用孔３１から露出したカバーレイ５および接着材８に対して、ステップヴィアホール、スキップヴィアホールを形成する。

これらを形成する個所には、予め作成したコンフォーマルマスク２８ａ，２９ａを用いてレーザ加工を施し、３種類の導通用孔３１，３１ａ，３１ｂを形成する。レーザ法は、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ等から選択すればよい。

各導通用孔３１，３１ａ，３１ｂの径は、以下のように設定した。まず、導通用孔３１は、基材１に、２５μｍ厚のポリイミドを用いた場合、直径５０μｍでも製造可能で、信頼性を確保するための必要メッキ厚が１０μｍ程度であることから、ここでは直径５０μｍとした。

導通用孔３１ａ，３１ｂは、外層基板６を構成する層のうち2層目から5層目までは、導体層の厚みの増加に繋がる１０μｍ以上の厚付けメッキを行う必要がなく、導体層を薄くできる。このため、充填に必要な接着材４および８の厚みを薄くでき、比較的薄いメッキ厚でも信頼性を確保できる。

メッキ厚１５〜２０μｍ程度で信頼性が確保できる穴径としては、導通用穴３１ａでは下穴径を１５０μｍ，上穴径を１５０μｍとすれば、微細配線を形成でき、集積度も向上できる。さらに、電解メッキにより層間接続を行うためのデスミア処理および導電化処理を行う。コンフォーマルマスクを用いた加工には、ダイレクトレーザ法を組み合せてもよい。なお、ダイレクトレーザ法を用いる場合、銅箔の厚さは２０μｍ以下であることが好ましい。

併せて、内層基板９における不要な接着材３２もレーザ加工で除去することができる。この場合に用いるレーザの種類は、深さ方向の加工精度に優れたエキシマレーザが好ましい。

また、生産性の観点から炭酸ガスレーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザを用いるのであれば、深さ方向の精密な加工を行うには、レーザのエネルギ出力やショット数を制御する。この加工は、導通用孔を加工する条件とは異なる条件で行うことが好ましい。

とくに炭酸ガスレーザを用いる場合は、深さ方向への加工を精度よく行い難い。そこで、５μｍ程度の残膜を残し、導通用孔の底部の残膜やスミア除去を行うデスミア処理により同時に不要物を除去することが好ましい。デスミア処理は、プラズマおよび過マンガン酸を用いて行う。

ただし、機器への組み込み時にのみ曲げるケーブルのように、屈曲に対する要求がそれほど厳しくない場合には、外層基板に付着した不要な接着材は除去しなくてもよい。この場合は、銀シールドフィルム・ペースト等の、諸シールドによる異物が露出した接着材に付着することを防止し、汚損が生じないようにすることが好ましい。

図４(6)に示す工程では、導通用孔３１，３１ａ，３１ｂを有する多層回路基材に１５〜２０μｍ程度の電解メッキを行い、層間導通をとる。ここまでの工程で、導通用孔３１から得られたスキップヴィア３５が形成でき、ビルドアップ基板における外層基板から内層基板までの全ての回路の層間導通をとることができる。また、ここまでの工程で、層間導通の完了した多層回路基材を得る。

また、挿し部品等の実装用の貫通孔が必要な場合には、導通用孔形成の際に、ＮＣドリル等で貫通孔を形成し、ヴィアホールメッキの際にスルーホールを同時に形成することもできる。

さらに、外層基板の回路パターン３６を通常のフォトファブリケーション手法により形成する。この際、積層基板の内層側に位置するカバーフィルム３上に析出したメッキ層があれば、これも除去する。

この後、必要に応じて基板表面に半田メッキ、ニッケルメッキ、金メッキ等の表面処理を施し、フォトソルダーレジスト層の形成および外形加工を行うことで、外層基板６、また内層基板７から引き出されたケーブルを有する多層回路基板３７を形成することができる。

なお、図２(1)ないし図４(6)の工程は、ロールトゥーロール工法の適用が可能であり、更なる生産性の向上が見込める。高密度実装に加え、内層基板、外層基板にケーブル部を有する多層回路基板が要求される事例として、次のようなものが挙げられる。

デジタルビデオカメラ用の高密度実装可能な多層フレキシブル回路基板は、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）を搭載でき、かつ繰り返し屈曲するケーブル、および筐体への組み込み時に曲げるべき別の層からのケーブルが必要である。

本発明においては、繰り返し屈曲用途のケーブルには、外層基板６のケーブルを用い、筐体への組み込み時に曲げるべき別の層からのケーブルには、内層基板７のケーブルも併せて用いることで要求に十分応えることができる。

本発明の一実施形態の構成を示す側断面図。 本発明の一実施形態における製造工程を示す工程図。 図２に示した工程に続く工程を示す工程図。 図３に示した工程に続く工程を示す工程図。 従来の多層回路基板の構造を示す側断面図。

符号の説明

１ 基材（可撓性ベース材）
２ 回路基板
３ 絶縁フィルム
４ 接着材
５ カバーレイ
６ 外層基板（ケーブル部）
７ 回路基板
８ 接着材
９ 内層基板（ケーブル部）
１０ 多層部
２１ 基材
２２，２３ 銅箔
２４ 導通用孔
２５ 電解メッキ皮膜
２６ スルーホール
２７ 回路パターン
２８，２９ 銅箔
２８ａ，２９ａ コンフォーマルマスク
３０ 両面銅張積層板
３１，３１ａ，３１ｂ 導通用孔
３２ 不要な接着材
３３ ヴィアホール
３４ ステップヴィアホール
３５ スキップヴィアホール
３６ 外層回路パターン
３７ 多層回路基板
１０１ 基材
１０２ 両面回路基板
１０３ 絶縁フィルム
１０４ 接着材
１０５ カバーレイ
１０６ 外層基板（ケーブル）
１０７ 内層基板（ケーブル）
１０８ 接着材
１０９ 多層部

Claims (2)

1. 内層基板および外層基板を有する部品実装部と、前記内層基板および外層基板の少なくとも一方から引き出されたケーブル部とをそなえた多層フレキシブル回路基板であって、前記内層基板および前記外層基板が、互いに対向する回路をそれぞれ有する多層フレキシブル回路基板において、
   前記互いに対向する回路は、１枚のカバーフィルムで形成された前記ケーブル部と共通のカバーで覆われた
   ことを特徴とする多層フレキシブル回路基板。
2. それぞれ基材および導電層を持ち互いに積層された内層基板および外層基板を有する部品実装部と、前記内層基板および外層基板の少なくとも一方から引き出されたケーブル部とをそなえた多層フレキシブル回路基板であって、前記内層基板および前記外層基板が、互いに対向する回路をそれぞれ有する多層フレキシブル回路基板の製造方法において、
   前記内層基板および前記外層基板を用意する工程と、
   前記内層基板および前記外層基板の少なくとも一方における導電層に、導通用孔を形成するためのマスク孔を有する回路パターンを形成する工程と、
   前記回路パターンの上にカバーレイを設ける工程と、
   前記カバーレイとともに接着材を介して前記内層基板と前記外層基板とを積層し多層回路を形成する工程と、
   前記マスク孔を用いて前記外層基板の基材を除去する工程と、
   前記マスク孔を用いて前記内層基板の穴明け加工を施し、導通用孔を形成する工程と、
   前記導通用孔に導電処理を行ってビアホールを形成する工程と、
   をそなえたことを特徴とする多層フレキシブル回路基板の製造方法。

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