JP2007288023A - リジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレックス部の配線パターンを外層に形成する場合においても、フレックス部の配線パターンの屈曲性の低下がなく、また、コア基板に設けた開口部に離型性材料をはめ込むなどの手間をかける必要のないリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法の提供。
【解決手段】部品実装が可能なリジッド部と、屈曲可能なフレックス部とを有するリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法であって、少なくとも、キャリアに配線パターンを形成する工程と、当該配線パターンのフレックス部となる部分に第一のカバーレイを形成する工程と、当該キャリアに形成された配線パターンと当該フレックス部に対応した開口部を有する絶縁接着剤層とを積層する工程と、当該キャリアを除去する工程と、フレックス部の配線パターンの前記第一のカバーレイを形成した面とは反対の面に第二のカバーレイを形成する工程とを含んでいるリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明はリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法に関し、特に、製造工程が容易なリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法に関する。

従来のリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法としては、例えば特許文献１に報告された方法がある。

この方法を簡単に説明すると、まず、ガラスエポキシ銅張り積層板をエッチングして、両面に配線パターンが形成されたコア基板を作製し、次いで、後のフレックス部に相当する部位をルーター加工などによって除去して開口部を形成する。

次に、当該開口部に離型性材料を嵌め込んだ後、当該コア基板の表裏に可撓性を有する絶縁層（例えばプリプレグ等）を介して銅箔を積層する。

次に、配線パターン形成層間を接続するスルーホールを形成した後、外層に配線パターン（フレックス部の配線パターンも含む）を形成し、次いで、当該外層の配線パターンを保護するソルダーレジストを形成する（当該ソルダーレジストはフレックス部にも形成する必要があるため、可撓性のものを使用する）。

そして最後に外形加工を行った後、開口部に嵌め込んだ離型性材料を取り外すことによって、外層にフレックス部の配線パターンが形成されたリジッドフレックス多層プリント配線板を得る。

このような製造方法とすることによって、従来の多層プリント配線板と同じ工程で製造が可能である。即ち、離型性材料を介在させることによって、フレックス部の構成材（可撓性を有する絶縁層と銅箔）の撓みを防止することができるため、リジッド基板のみからなる多層プリント配線板の製造工程と同じ工程で製造することができる。また、フレックス部の配線パターンを保護するカバーレイが不要であるため、リジッドフレックス多層プリント配線板を容易に製造することができるとともに、小型、薄型、軽量化、スルーホールの接続信頼性の向上（リジッド部の構成材と異種材料からなるカバーレイが、スルーホールを形成するリジッド部に介在しない構成となるため）等を図ることができるというものである。

しかし、上記製造方法においては、スルーホールを形成する際のめっきが、フレックス部の配線パターン上にも形成されるため、当該部分の導体厚が増大する分、屈曲性が低下してしまうと云う問題があった。また、離型性材料の嵌め込みと取り外しを人手に頼らざるを得ないため、非常に手間のかかる方法であった。
特開２００３−３１８５３６号公報

本発明は、上記不具合を解決するためになされたもので、フレックス部の配線パターンを外層に形成する場合においても、当該フレックス部の配線パターンの屈曲性が低下することがなく、また、コア基板に設けた開口部に離型性材料を嵌め込むといった手間をかけることなく容易に製造することができるリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、部品実装が可能なリジッド部と、屈曲可能なフレックス部とを有するリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法であって、少なくとも、キャリアに配線パターンを形成する工程と、当該配線パターンのフレックス部となる部分に第一のカバーレイを形成する工程と、当該キャリアに形成された配線パターンと当該フレックス部に対応した開口部を有する絶縁接着剤層とを積層する工程と、当該キャリアを除去する工程と、フレックス部の配線パターンの前記第一のカバーレイを形成した面とは反対の面に第二のカバーレイを形成する工程とを含んでいるリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法により上記課題を解決したものである。

上記構成の製造方法により、開口部に離型材を埋め込まなくても、当該開口部でフレックス部の構成材が撓むことがなくなるため、フレックス部の配線パターンが外層に形成されたリジッドフレックス多層プリント配線板をより容易に製造することができ、また、フレックス部の配線パターン上に、層間接続用のブラインドバイアホール等を形成する際のめっきが形成されないため、フレックス部の屈曲性の低下を防止することができる。

本発明の第一の実施の形態を、図１〜図３に示した概略断面工程図を用いて説明する。

まず、図１（ａ）に示したように、キャリア１(当該キャリアとしては、例えば「ステンレス板」「厚銅箔」「樹脂付き厚銅箔」「樹脂フィルム」等が挙げられる)の片面に第一の金属２（例えば「極薄の銅箔」）が積層されたキャリア付き金属箔３を用意する。

次に、第一の金属２の面における後に配線パターンとなる部分を除いた部分にめっきレジスト４を形成し、次いで、当該第一の金属２を給電層とする電解めっき処理により、当該めっきレジスト４から露出している第一の金属２上に、第二の金属６（例えば「銅」）を析出させる（図１（ｂ）参照）。

次に、めっきレジスト４を剥離した後、第二の金属６の後にフレックス部Ｆの配線パターンとなる部分に第一のカバーレイ７を形成することによって、図１（ｃ）の状態のキャリア基板３ａを得る。

ここで、第一のカバーレイ７の形成方法としては、ポリイミド等のフィルムをラミネートする、あるいはポリイミド等のインクをスクリーン印刷等により形成するといういずれの方法としても構わないが、インク状のものを塗布して形成するのが、耐湿性・生産性の向上、及びコスト削減等の観点から好ましい。

次に、フレックス部Ｆに対応した開口部８を有するコア基板１１（符号９は「配線パターン」、符号１０は、表裏の配線パターン９を接続する「ブラインドバイアホール」で、以降これを「ＢＶＨ」と呼ぶこととする）の表裏に、同じく開口部８を有するプリプレグ等の絶縁接着剤１２と図１（ｃ）の工程で得られたキャリア基板３ａを、開口部８と第一のカバーレイ７とが向き合うように配置し（図１（ｄ）参照）、次いで、積層プレス加工を行うことによって一体化する（図２（ｅ）参照）。

次に、図２（ｆ）に示したように表裏のキャリア１を剥離した後、層間接続を行う部分に非貫通孔１３を穿孔し、次いで、当該非貫通孔１３のデスミア処理を行った後、全面に図示しない無電解めっき（例えば「無電解銅めっき」）を析出させる（図２（ｇ）参照）。

次に、図２（ｈ）に示したように、層間接続用のＢＶＨ１０とそのランドを形成する部分を除いた部分にめっきレジスト４を形成し、次いで、前記無電解めっきを給電層とする電解めっき処理（例えば「電解銅めっき処理」）を行うことによって、めっき１４を非貫通孔１３に充填するとともに表面にも析出させる。

次に、図３（ｉ）に示したように、めっきレジスト４を剥離し、次いで、マイクロエッチングにより表面に露出している第一の金属２（当該第一の金属２上に形成されている無電解めっきも含む）を除去する（図３（ｊ）参照）。

次に、外層に露出しているフレックス部Ｆの配線パターン９上に第二のカバーレイ７ａを形成し（当該第二のカバーレイ７ａも前記第一のカバーレイ７と同様に、ポリイミドインク等の塗布により形成するのが好ましい）、次いで、リジッド部Ｒの外層に露出している配線パターン９を保護するソルダーレジスト１６を形成した後、外形加工を行うことによって、図３（ｋ）のリジッドフレックス多層プリント配線板Ｐを得る。

本実施の形態の注目すべき点は、外層にフレックス部の配線パターンを形成する手段として、剛性を有するキャリア１に形成した配線パターンを、絶縁接着剤１２に転写して形成するようにした点である。

これにより、外層のフレックス部に配線パターンを形成する際、コア基板の開口部に離型性材料を嵌め込むといった手間のかかる作業を行わなくとも、当該フレックス部の構成材の撓みを防止できるため、当該リジッドフレックス多層プリント配線板を容易に得ることができる。

また、フレックス部の配線パターン上にＢＶＨを形成する際のめっきが形成されず、元の導体厚（即ち第二の金属６の厚さ）をほぼ維持することができるため、当該フレックス部の屈曲性を向上することができる。

続いて第二の実施の形態を、図４〜図６に示した概略断面工程図を用いて説明する。尚、上記第一の実施の形態において括弧書きした部分や詳細説明した部分は、本第二の実施の形態においても同様であるため説明を省略する。

まず、図４（ａ）に示したように、キャリア１の片面に第一の金属２（例えば「極薄の銅箔」）が積層されたキャリア付き金属箔３を用意する。

次に、第一の金属２の面における後に配線パターンとなる部分を除いた部分にめっきレジスト４を形成し、次いで、当該第一の金属２を給電層とする電解めっき処理により、当該めっきレジスト４から露出している第一の金属２上に、当該第一の金属２とはエッチング条件の異なるバリア金属５と第二の金属６（例えば「銅」）を順次析出させる（図４（ｂ）参照）。

ここで、当該バリア金属としては、ニッケル、錫、鉛等が挙げられるが、耐マグレーション性に優れ、且つ、一般的に銅の保護膜として利用されるニッケルを用いるのが取り扱いやコスト面において好ましい。

次に、めっきレジスト４を剥離した後、第二の金属６の後にフレックス部Ｆの配線パターンとなる部分に第一のカバーレイ７を形成することによって、図４（ｃ）の状態のキャリア基板３ａを得る。

次に、フレックス部Ｆに対応した開口部８を有するコア基板１１の表裏に、同じく開口部８を有するプリプレグ等の絶縁接着剤１２と図４（ｃ）の工程で得られたキャリア基板３ａを図４（ｄ）のように配置し、次いで、積層プレス加工を行うことによって一体化する（図５（ｅ）参照）。

次に、図５（ｆ）に示したように表裏のキャリア１を剥離した後、層間接続を行う部分に非貫通孔１３を穿孔し（図５（ｇ）参照）、次いで、当該非貫通孔１３のデスミア処理を行った後、無電解めっき処理（例えば「無電解銅めっき処理」）、電解めっき処理（例えば「電解銅めっき処理」）を順次行うことによって、非貫通孔１３にめっき１４を充填するとともに外層の第一の金属２（極薄の銅箔）上にもめっき１４を析出させる（図５（ｈ）参照）。

次に、図６（ｉ）に示したように、層間接続用のＢＶＨ１０とそのランドを形成する部分にエッチングレジスト１５を形成し、次いで、エッチング処理により、当該エッチングレジストから露出しているめっき１４とその下に位置する第一の金属２（当該第一の金属２上に形成されている無電解めっきも含む）を除去する（図６（ｊ）参照）。

次に、エッチングレジスト１５を剥離した後、外層に露出しているフレックス部Ｆの配線パターン９上に第二のカバーレイ７ａを形成し、次いで、リジッド部Ｒの外層に露出している配線パターン９を保護するソルダーレジスト１６を形成した後、外形加工を行うことによって、図６（ｋ）のリジッドフレックス多層プリント配線板Ｐを得る。

本実施の形態の注目すべき点は、第一の金属２と第二の金属６の間にバリア金属５を設けた点である。

これにより、最終的に第一の金属２を除去するエッチングの際に（図６（ｊ）に相当）、第二の金属６からなる配線パターン（配線パターン９に相当）が保護されるため、オーバーエッチングの懸念がなく、精度の高い配線パターンを容易に形成することができる。

また、外層の配線パターンが絶縁接着剤１２に埋め込まれ、且つ、表面にニッケル等のバリア金属５が形成される構成となるため、得られるリジッドフレックス多層プリント配線板として、耐マイグレーション性に優れた構造とすることができる。

続いて、第三の実施の形態を、図７及び図８に示した概略断面工程図を用いて説明する。尚、図７（ａ）〜図７（ｃ）の工程は、図１（ａ）〜図１（ｃ）と同じなので説明を省略する。

まず、フレックス部Ｆに対応した開口部８を有するコア基板１１の片面に、同じく開口部８を有するプリプレグ等の絶縁接着剤１２と図７（ｃ）の工程で得られたキャリア基板３ａを、開口部８と第一のカバーレイ７とが向き合うように配置し（図７（ｄ）参照）、次いで、積層プレス加工を行うことによって一体化する（図７（ｅ）参照）。

次に、図７（ｆ）に示したようにキャリア１を剥離した後、層間接続を行う部分に非貫通孔１３を穿孔し、次いで、当該非貫通孔１３のデスミア処理を行った後、全面に図示しない無電解めっき（例えば「無電解銅めっき」）を析出させる（図８（ｇ）参照）。

次に、図８（ｈ）に示したように、層間接続用のＢＶＨ１０とそのランドを形成する部分を除いた部分にめっきレジスト４を形成し、次いで、前記無電解めっきを給電層とする電解めっき処理（例えば「電解銅めっき処理」）を行うことによって、めっき１４を非貫通孔１３に充填するとともに表面にも析出させる。

次に、図８（ｉ）に示したように、めっきレジスト４を剥離し、次いで、マイクロエッチングにより表面に露出している第一の金属２（当該第一の金属２上に形成されている無電解めっきも含む）を除去する（図８（ｊ）参照）。

次に、外層に露出しているフレックス部Ｆの配線パターン９上に第二のカバーレイ７ａを形成し、次いで、リジッド部Ｒの外層に露出している配線パターン９を保護するソルダーレジスト１６を形成した後、外形加工を行うことによって、図８（ｋ）のリジッドフレックス多層プリント配線板Ｐを得る。

本実施の形態においては、片側の外層にのみフレックス部Ｆの配線パターンを設ける構成としたため、第一、第二の実施の形態のように両側の外層に設けた場合と比較して、折り曲げ自由度の高いリジッドフレックス多層プリント配線板が得られる。

続いて、第四の実施の形態を、図９及び図１０を用いて説明する。尚、図９（ａ）〜図９（ｃ）の工程は、図４（ａ）〜図４（ｃ）と同じなので説明を省略する。

まず、フレックス部Ｆに対応した開口部８を有するプリプレグ等の絶縁接着剤１２と図９（ａ）〜（ｃ）の工程で得られたキャリア基板３ａを図９（ｄ）のように配置し、次いで、積層プレス加工を行うことによって一体化する（図９（ｅ）参照）。

次に、図１０（ｆ）に示したように表裏のキャリア１を剥離した後、層間接続を行う部分に非貫通孔１３を穿孔し（図１０（ｇ）参照）、次いで、当該非貫通孔１３のデスミア処理を行った後、無電解めっき処理（例えば「無電解銅めっき処理」）、電解めっき処理（例えば「電解銅めっき処理」）を順次行うことによって、非貫通孔１３にめっき１４を充填するとともに外層の第一の金属２（極薄の銅箔）上にもめっき１４を析出させる（図１０（ｈ）参照）。

次に、エッチング処理によって、層間接続用のＢＶＨ１０とそのランドを除いた部分のめっき１４及びその下に位置する第一の金属２（第一の金属２上に形成されている無電解めっきも含む）を除去する（図１０（ｉ）参照）。

次に、外層に露出しているバリア金属５を除去した後、当該フレックス部Ｆの配線パターン９上に第二のカバーレイ７ａを形成し、次いで、リジッド部Ｒの外層に露出している配線パターン９を保護するソルダーレジスト１６を形成した後、外形加工を行うことによって、図１０（ｊ）のリジッドフレックス多層プリント配線板Ｐを得る。

本実施の形態の注目すべき点は、外層に露出しているバリア金属５を除去するようにしたため、フレックス部Ｆの導体厚（配線パターン厚）がより薄くなり、当該フレックス部Ｆの屈曲性を更に向上することができる。

第一〜第四の実施の形態を説明するに当たって、外層に形成される配線パターンの保護膜として、フレックス部Ｆとリジッド部Ｒに対して別々に形成する例を用いて説明したが、図１１に示したように、硬化後においても屈曲性を有するソルダーレジストを用いることによって、フレックス部Ｆとリジッド部Ｒに連続したソルダーレジスト（図中の符号１６ａに相当）を形成し、製造工程を短縮することも可能である。

また、層間接続手段として、ＢＶＨ１０のみを形成した例を用いて説明したが、図１２に示したように、スルーホール１０ａを形成することも可能である。この製造例を簡単に説明すると、図１２（ａ）の状態の基板（図１０（ｆ）に相当）に対してエッチング処理を行い、表裏に積層されている第一の金属２を除去する（図１２（ｂ）参照）。

次に、図１２（ｂ）の基板の表裏に、フレックス部Ｆに対応する開口部８が形成された絶縁接着剤１２と銅箔等の金属箔２ａを順次配置し（図１２（ｃ）参照）、次いで、積層プレス加工を行うことによって一体化する（図１２（ｄ）参照）。

次に、貫通孔明け、めっき、回路形成、ソルダーレジスト形成（ここでは、リジッド部Ｒとフレックス部Ｆに連続したソルダーレジスト１６ａを形成する例を示した）、外形加工の各工程を順次行うことによって、図１２（ｅ）に示したリジッドフレックス多層プリント配線板Ｐが得られる（説明は省略したが、ＢＶＨとスルーホールの両者を備えた構成とすることも可能である）。

続いて、第五の実施の形態を、図１３〜図１５を用いて説明する。

まず、図１３（ａ）に示したように、キャリア１の片面にバリア金属５（例えば「ニッケル」）と金属箔２ａ（例えば「銅箔」）が積層されたキャリア付き金属箔３を用意する。

次に、図１３（ｂ）に示したように、金属箔２ａ上にエッチングレジスト１５を形成した後、エッチング及びエッチングレジスト１５を剥離して配線パターン９を形成し、次いで、フレックス部Ｆの配線パターンとなる部分に第一のカバーレイ７を形成することによって、図１３（ｃ）の状態のキャリア基板３ａを得る。

次に、フレックス部Ｆに対応した開口部８を有するコア基板１１の表裏に、同じく開口部８を有するプリプレグ等の絶縁接着剤１２と図１３（ｃ）の工程で得られたキャリア基板３ａを図１３（ｄ）のように配置し、次いで、積層プレス加工を行うことによって一体化する（図１４（ｅ）参照）。

次に、図１４（ｆ）に示したように表裏のキャリア１を剥離した後、表面に露出したバリア金属５を除去し（図１４（ｇ）参照）、次いで、図１４（ｈ）に示したように、層間接続を行う部分に非貫通孔１３を穿孔する。

次に、当該非貫通孔１３のデスミア処理を行った後、無電解めっき処理（例えば「無電解銅めっき処理」）を行い、次いで、ＢＶＨ１０とそのランド形成部を除いた部分にめっきレジスト４を形成した後、電解めっき処理（例えば「電解銅めっき処理」）を行うことによって、非貫通孔１３にめっき１４を充填するとともに表面（ランド形成部）にもめっき１４を析出させる（図１５（ｉ）参照）。

次に、図１５（ｊ）に示したように、めっきレジスト４を剥離した後、表面に露出した無電解めっき（図示せず）を除去し、次いで、外層に露出している配線パターン９を保護するソルダーレジスト１６ａを形成した後、外形加工を行うことによって、図１５（ｋ）のリジッドフレックス多層プリント配線板Ｐを得る。

本実施の形態の注目すべき点は、配線パターン９の形成方法として、厚み公差の少ない金属箔（例えば「銅箔」）をエッチングすることによって形成した点である。

これにより、めっきで形成する場合と比較して、厚さバラツキの少ない配線パターンを形成できるため、電気特性の安定したリジッドフレックス多層プリント配線板を得ることができる。

本発明を説明するに当たって、２層と４層のリジッドフレックス多層プリント配線板の例を用いて説明したが、構成としてはこの限りでなく、必要に応じて構成を変更することももちろん可能である。

本発明の第一の実施の形態を説明するためのリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面工程図。 図１に続くリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面工程図。 図２に続くリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面工程図。 本発明の第二の実施の形態を説明するためのリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面工程図。 図４に続くリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面工程図。 図５に続くリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面工程図。 本発明の第三の実施の形態を説明するためのリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面工程図。 図７に続くリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面工程図。 本発明の第四の実施の形態を説明するためのリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面工程図。 図９に続くリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面工程図。 外層の配線パターン上に形成する保護膜の他の形成例を説明するための概略断面図。 他の層間接続手段を形成した例を説明するための概略断面工程図。 本発明の第五の実施の形態を説明するためのリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面工程図。 図１３に続くリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面工程図。 図１４に続くリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面工程図。

符号の説明

１：キャリア
２：第一の金属
２ａ：金属箔
３：キャリア付き金属箔
３ａ：キャリア基板
４：めっきレジスト
５：バリア金属
６：第二の金属
７：第一のカバーレイ
７ａ：第二のカバーレイ
８：開口部
９：配線パターン
１０：ブラインドバイアホール（ＢＶＨ）
１０ａ：スルーホール
１１：コア基板
１２：絶縁接着剤
１３：非貫通孔
１４：めっき
１５：エッチングレジスト
１６、１６ａ：ソルダーレジスト
Ｐ：リジッドフレックス多層プリント配線板
Ｒ：リジッド部
Ｆ：フレックス部

Claims (7)

1. 部品実装が可能なリジッド部と、屈曲可能なフレックス部とを有するリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法であって、少なくとも、キャリアに配線パターンを形成する工程と、当該配線パターンのフレックス部となる部分に第一のカバーレイを形成する工程と、当該キャリアに形成された配線パターンと当該フレックス部に対応した開口部を有する絶縁接着剤層とを積層する工程と、当該キャリアを除去する工程と、フレックス部の配線パターンの前記第一のカバーレイを形成した面とは反対の面に第二のカバーレイを形成する工程とを含んでいることを特徴とするリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法。
2. 前記配線パターンを形成する工程が、当該配線パターンとエッチング条件の異なるバリア金属層を介して形成する工程からなることを特徴とする請求項１に記載のリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法。
3. 前記バリア金属層が、ニッケルからなることを特徴とする請求項２に記載のリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法。
4. 前記第二のカバーレイを形成する前に、少なくともフレックス部の配線パターンの表面に形成されているバリア金属層を除去する工程を追加することを特徴とする請求項２又は３に記載のリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法。
5. 前記第一及び第二のカバーレイを形成する工程が、ポリイミドインクを塗布する工程からなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法。
6. 前記請求項１〜５の何れか１項に記載のリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法において、第二のカバーレイを形成する代わりに、硬化後においても屈曲性を有するソルダーレジストをリジッド部とフレックス部に連続して形成することを特徴とするリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法。
7. 前記配線パターンを形成する工程が、金属箔をエッチングして形成する工程からなることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のリジッドフレックス多層プリント配線板の製造方法。