JP2008004908A

JP2008004908A - 回路板

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Publication number: JP2008004908A
Application number: JP2006207426A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Chuma; 敏秋中馬; Makoto Inaba; 誠稲葉
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-01-10

Abstract

【課題】製造工程を煩雑化することなく、また、実装部品点数を増やすことなく、複数の回路基板が接続された回路板を提供すること。
【解決手段】回路板５００は、導体パッド５３１を有する主回路基板５２１と、主回路基板５２１の端部より延出する、導体ポスト５３２を有する複数の接続基板５１０と、を備えている。そして、端部で、導体パッド５３１と、導体ポスト５３２とをそれぞれ対向するように配置し、導体ポスト５３２または導体パッド５３１の少なくともいずれか一方の表面に予め形成された金属被覆層５３７を溶融させることにより、主回路基板５２１と接続基板５１０とが電気的に接続されている接続部５４０を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器の部品として用いられる回路板に関する。

近年の電子機器の高密度化に伴い、これに用いられる回路基板のファイン化が進んでおり、その素材も高密度なものが必要とされ、用途も拡大されている。また、電子機器内部の収納効率を向上するため複数の回路基板を積層配置して、機器の小型、軽量化が促進されている。

このように複数の回路基板を積層配置して、各回路基板を電気的に接続する場合、従来は各回路基板にコネクタを実装し、両端部にコネクターに挿入可能なように端子部が形成された接続用の接続基板を、それぞれの回路基板に実装されているコネクターに両端子部を挿入することにより電気的接続を得ていた（例えば特許文献１）。

しかし、コネクターを用いて回路基板間を電気的につなぐ方法では、実装部品点数が増える、実装部品のため回路基板の小型化が困難となる、などの問題があった。

一方、さらに、電子機器の小型化、高密度化が進んでくると、リジッドフレックス回路板のような多層基板が使われてくる。フレキシブル部を有するリジッドフレックス回路板のフレキシブル部の形成においては、積層時に可とう部分のみを予め抜いて作製するなど工程が煩雑になる、さらには、各層間を積層接着する時に用いる層間接着剤についても、接着剤の浸みだし量の制御のため接着剤のフローの調整が必要となる。

また、最近の携帯電話を代表とするモバイル機器においては、その高機能化のため、基板がモジュール化する傾向があり、その機能にあわせ複数の回路基板と主基板とをフレキシブル回路板で接続する必要がある。一体化させた回路板としては、リジッドフレックス回路板があり、製造方法としてビルドアップタイプの製法や、一括積層による作製法がある。しかし、いずれも工程が長くなり、複雑なものとなっている。また、リジッドフレックス回路板において、リジッド部の層数が異なる基板を同時に作成することは工程が非常に煩雑となり、製品のコストアップの要因にもなっている。
特開２０００−１１３９３３号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、製造工程を煩雑化することなく、また、実装部品点数を増やすことなく、複数の回路基板が接続された回路板を提供することにある。

本発明の回路板は、導体パッドを有する主回路基板と、前記主回路基板の端部より延出する、導体ポストを有する複数の接続基板と、を備え、前記端部で、前記導体パッドと、導体ポストとをそれぞれ対向するように配置し、前記導体ポストまたは導体パッドの少なくともいずれか一方の表面に予め形成された金属被覆層を溶融させることにより、前記主回路基板と前記接続基板とが電気的に接続されている接続部を有することを特徴とする。

本発明によれば、導体ポストと、導体パッドとを用いて主回路基板と接続基板が電気的に接続されている。これにより、コネクターを主回路基板に実装することなく回路基板との接続が可能となる。

本発明の回路板は、一端が主回路基板の端部に接続されている前記接続基板の他端の一方の面側に導体ポストが設けられ、前記導体ポストと対向する位置に導体パッドが設けられた副回路基板とが、前記導体ポストまたは導体パッドの少なくともいずれか一方の表面に予め形成された金属被覆層を溶融させることにより、前記副回路基板と前記接続基板とが電気的に接続されている他の接続部を有する回路板であってもよい。

本発明の回路板は、副回路基板が接続基板を介して主回路基板と電気的に接続できる。これにより、工程の煩雑なリジッドフレックス回路板とすることなく複数の基板間を容易に接続された回路板とすることができる。

また、前記接続部は、前記主回路基板の両面側に形成されていてもよい。これにより、主回路基板の両面側から接続基板が延出されるのでより設計の自由度を上げることができる。

また、前記副回路基板は少なくとも1つの副基板から構成され、前記主回路基板とは層数が異なっていてもよい。これにより、煩雑な工程を経ることなくリジッドフレックス回路板としての機能を有する回路板とすることができる。

また、前記導体ポスト周りは、層間接着剤で覆われるとともに、前記層間接着剤を介して、前記主および副回路基板と前記接続基板が積層接着されていてもよい。さらに、前記層間接着剤は、フラックス機能を有する接着剤であってもよい。これにより、導体ポスト周り及び導体パッドがフラックス機能を有する接着剤により導体表面が活性化され表面被覆層が溶融したときフィレットを形成して信頼性に優れた接続とすることが可能となる。

また、前記接続基板は、基材と、前記基材の一方の面側に形成された導体回路と、前記導体回路を覆う被覆層とで構成され、前記導体ポストは、前記基材または前記被覆層の少なくとも一方を貫通する孔内に形成され、一端が前記導体回路に接続され、他端が前記基材または前記被覆層の面より突出していてもよい。

本発明によれば、接続基板より突出する導体ポストは、基材側から突出していてもよいし、被覆層面側から突出していてもよい。これにより、複数の副回路基板の上面、下面を含めた接続が可能となり、狭い空間に密度高く回路基板を配置する必要のある電子機器のこ型軽量化が可能とすることができる。

本発明によれば、製造工程を煩雑化することなく、また、実装部品点数を増やすことなく、複数の回路基板が接続された回路板を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、全ての図面において、共通する構成要素には同一符号を付し、以下の説明において詳細な説明を適宜省略する。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明による回路板の一実施形態を示す平面図およびＡ−Ａ線断面図である。回路板５００は、導体パッド５３１を有する主回路基板５２１と、主回路基板５２１の端部より延出する、導体ポスト５３２を有する複数の接続基板５１０と、を備えている。そして、端部で、導体パッド５３１と、導体ポスト５３２とをそれぞれ対向するように配置し、導体ポスト５３２または導体パッド５３１の少なくともいずれか一方の表面に予め形成された金属被覆層５３７を溶融させることにより、主回路基板５２１と接続基板５１０とが電気的に接続されている接続部５４０を有している。

また、回路板５００は、一端が主回路基板５２１の端部に接続されている接続基板５１０の他端の一方の面側に導体ポスト５３２が設けられ、導体ポスト５３２と対向する位置に導体パッド５３１が設けられた副回路基板５２０とが、導体ポスト５３２または導体パッド５３１の少なくともいずれか一方の表面に予め形成された金属被覆層５３７を溶融させることにより、副回路基板５２０と接続基板５１０とが電気的に接続されている他の接続部５４２を有している。また、図１（ｂ）に示すように、接続部５４０は、主回路基板５２１の両面側に形成されていてもよい。主回路基板５２１と副回路基板５２０は、それぞれリジッド部５５０を構成し、電子部品の実装などに好適である。また、接続基板５１０は、リジッド部５５０から延在し、フレキシブル部５７０を構成している。

副回路基板５２０は少なくとも1つの副基板から構成され、主回路基板５２１とは層数が異なっていてもよい。導体ポスト５３２周りは、層間接着剤５３５で覆われるとともに、層間接着剤５３５を介して、主および副回路基板５２１、５２０と接続基板５１０が積層接着されている。層間接着剤５３５は、フラックス機能を有する接着剤を用いることが好ましい。接続部５４０、５４２は、金属表面の濡れ性が向上していることによりフィレット５３７を形成している。層間接着剤については、後述する。

図５に示すように、接続基板５１０は、基材３２と、基材３２の一方の面側に形成された導体回路３１と、導体回路３１を覆う被覆層３７とで構成され、導体ポスト５３２は、基材３２または被覆層３７の少なくとも一方を貫通する孔内に形成され、一端が導体回路３１に接続され、他端が基材３２または被覆層３７の面より突出した構成となっている。

次に本実施形態に係る回路板の製造方法の一例について説明する。

本実施形態においては、図２に示すような、主回路基板５２１に接続基板５１０を介して副回路基板５２０と電気的に接続された構成で説明する。

図３に示すように、主回路基板５２１と副回路基板５２０を電気的に接続するための接続基板５１０の製造方法として、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂を硬化させた絶縁材で構成される基材３２と、この基材３２の片面に形成された金属箔をエッチング加工して得られた導体回路３１が設けられた回路基板３０を準備する（図３（ａ））。金属箔としては、鉄、アルミ、ステンレス、銅などが挙げられる。これらの中でも銅を金属箔として用いることが、電気特性の面からも好ましい。基材３２は、可とう性、耐熱性に優れたポリイミド樹脂フィルムを用いることがより好ましい。また、金属箔と基材３２との間には、導体接続の妨げとなるスミアの発生を防ぐこと、耐熱性の向上のため、金属箔と基材３２を貼りあわせるための接着剤層は存在しない方が好ましいが、接着剤を使い貼り合わせたものでもよい。

次いで、基材３２側の面から、導体回路３１が露出するまで、基材開口部３３を形成する（図３（ｂ））。

この際、レーザー法を用いると開口部は容易に形成することができ、かつ小径のビアをあけることができる。さらに、過マンガン酸カリウム水溶液によるウェットデスミア又はプラズマによるドライデスミアなどの方法により、基材開口部３３内に残存している樹脂を除去すると層間接続の信頼性が向上し好ましい。

この基材開口部３３内に導体ポスト５３２が基材３２の面から突出するまで形成する（図３（ｃ））。導体ポスト５３２形成後、金属被覆層５３７として半田を被覆する（図３（ｄ））方法が挙げられる。半田としては錫、鉛、銀、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅等から選ばれた少なくとも２種類以上の金属で構成されるものである。例えば、錫−鉛系、錫−銀系、錫−亜鉛系、錫−ビスマス系、錫−アンチモン、錫−銀−ビスマス系、錫−銅系等があるが、半田の金属組合せや組成に限定されず、最適なものを選択すればよい。導体ポスト５３２の高さは基材３２の表面から高さが２μｍ以上３０μｍ以下であり、好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下である。また、金属被覆層５３７の厚みとしては３μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下である。

次に、表面被覆層３７を導体回路３１を覆うように被覆する。表面被覆層３７としては、導体回路３１上にソルダーレジストまたは、カバーレイフィルムで回路を被覆する。なお、導体回路３１を作成する前に、導体ポスト５３２を設け、その後表面被覆層３７を設けるようにしてもよい。

次に、基材３２の導体ポスト５３２が突出した面に、層間接着剤５３５（フラックス機能付き接着剤）を形成するが、このフラックス機能付き接着剤５３５は導体ポスト５３２と接続される導体パッド５３１側に形成しても差し支えない。フラックス機能付き接着剤５３５を用いた場合、導体パッド５３１の酸化防止効果が得られる。このフラックス機能付き接着剤５３５は印刷法により基材３２に塗布する方法などがあるが、所定の大きさに加工して、個片の接着剤として基材３２にラミネートする方法などがある。

フラックス機能付き接着剤５３５は、金属表面の清浄化機能、例えば、金属表面に存在する酸化膜の除去機能や、酸化膜の還元機能を有した接着剤であり、第１の好ましい接着剤の構成としては、フェノール性水酸基を有するフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、アルキルフェノールノボラック樹脂、レゾール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂などの樹脂（Ａ）と、前記樹脂の硬化剤（Ｂ）を含むものである。硬化剤としては、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系、レゾルシノール系などのフェノールベースや、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族などの骨格をベースとしてエポキシ化されたエポキシ樹脂やイソシアネート化合物が挙げられる。

フェノール性水酸基を有する樹脂の配合量は、全接着剤中２０重量％以上〜８０重量％以下が好ましく、２０重量％未満だと金属表面を清浄化する作用が低下し、８０重量％を越えると十分な硬化物を得られず、その結果として接合強度と信頼性が低下するおそれがあり好ましくない。一方、硬化剤として作用する樹脂或いは化合物は、全接着剤中２０重量％以上〜８０重量％以下が好ましい。接着剤には、必要に応じて着色剤、無機充填材、各種のカップリング剤、溶媒などを添加してもよい。

第２の好ましい接着剤の構成としては、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系、レゾルシノール系などのフェノールベースや、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族などの骨格をベースとしてエポキシ化されたエポキシ樹脂（Ｃ）と、イミダゾール環を有し、かつ前記エポキシ樹脂の硬化剤（Ｄ）と、硬化性酸化防止剤（Ｅ）を含むものである。イミダゾール環を有する硬化剤としては、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、ビス（２−エチル−４−メチル−イミダゾール）などが挙げられる。硬化性酸化防止剤は、酸化防止剤として作用し、かつ硬化剤と反応して硬化できる化合物であり、ベンジリデン構造を有する化合物や３−ヒドロキシ−２−ナフトイック酸、パモイック酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸などが挙げられる。

エポキシ樹脂の配合量は、全接着剤中３０重量％以上〜９９重量％以下が好ましく、３０重量未満だと十分な硬化物が得られないおそれがあり好ましくない。

上記２成分以外に、シアネート樹脂、アクリル酸樹脂、メタクリル酸樹脂、マレイミド樹脂などの熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を配合してもよい。又、必要に応じて着色剤、無機充填材、各種のカップリング剤、溶媒などを添加してもよい。

イミダゾール環を有し、かつ前記エポキシ樹脂の硬化剤と前記硬化性酸化防止剤となるものの配合量としては、全接着剤中両者を併せ１重量％以上〜２０重量％以下が好ましく、１重量％未満だと金属表面を清浄化する作用が低下し、エポキシ樹脂を十分に硬化させないおそれがあり好ましくない。１０重量％を越えると硬化反応が急激に進行し、接着剤層の流動性が劣るおそれがあり好ましくない。また、前記エポキシの硬化剤と前記硬化性酸化防止剤は両方を併用するまたは、片側の成分のみを単独で配合し使用することもできる。

接着剤の調整方法は、例えば固形のフェノール性水酸基を有する樹脂（Ａ）と、固形の硬化剤として作用する樹脂（Ｂ）を溶媒に溶解して調整する方法、固形のフェノール性水酸基を有する樹脂（Ａ）を液状の硬化剤として作用する樹脂（Ｂ）に溶解して調整する方法、固形の硬化剤として作用する樹脂（Ｂ）を液状のフェノール性水酸基を有する樹脂（Ｂ）に溶解して調整する方法、又固形のエポキシ樹脂（Ｃ）を溶媒に溶解した溶液に、イミダゾール環を有し、かつエポキシ樹脂の硬化剤として作用する化合物（Ｄ）と硬化性酸化防止剤（Ｅ）を分散もしくは溶解する方法などが挙げられる。使用する溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサン、トルエン、ブチルセルソブル、エチルセロソブル、Ｎ−メチルピロリドン、γ−ブチルラクトンなどが挙げられる。好ましくは沸点が２００℃以下の溶媒である。

次いで、フラックス機能付き接着剤５３５を形成させた後、所望の形状に加工して接続基板５１０を得る（図３（ｅ））。

次に、主回路基板５２１と副回路基板５２０に導体ポスト５３２を有する接続基板を５１０を積層する（図４（ａ）、（ｂ））。

主回路基板５２１と副回路基板５２０については、導体ポスト５３２を受ける導体パッド５３１を有すること以外は特に制約なく、片面回路基板、両面回路基板、多層回路基板などいずれを用いてもよい。また、主回路基板５２１と副回路基板５２０との層数が同じでもよいし異なっていてもよい。層数が異なっていた方が、より本発明の工程の煩雑さの改良の効果を奏する。

その後、０．００１ＭＰａ以上３．０ＭＰａ以下好ましくは、０．０１ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下の加圧とフラックス機能付き接着剤５３５が軟化し、かつ金属被覆層５３７の融点以上の温度においてプレスすることにより、フラックス機能付き接着剤５３５を活性化させることで、半田接合又は金属接合し、同時に半田フィレット又は金属フィレット３５を形成する（図４（ｃ））。その際、プレスする範囲は導体ポスト５３２の配置された部分のみでも、全体をプレスしてもかまわない。

最後に、フラックス機能付き接着剤５３５を硬化させるため、接着剤が硬化反応を開始する温度以上、金属被覆層５３７が再熔融しない温度においてオーブン又は、真空乾燥機にて加熱し、フラックス機能付き接着剤５３５を硬化させる。

そして、回路板５００を得る。

なお、図５に示すように、接続基板５１０の導体ポスト５３２は、同一面側だけでなく、異なる面側に形成してしてもよい。このような接続基板５１０を用いて、主回路基板５２１と副回路基板５２０とを接続した、他の実施例を示したのが図６である。

また、さらに、他の実施例について図７に示した。図７に示すように、複数の主回路基板５２１が接続基板５１０を介してたこ足状に接続され、それぞれの主回路基板５２１の端部より延出する接続基板５１０のもう一端には、必要により副回路基板５２０が接続されている。このように、より多くの主回路基板５２１と副回路基板５２０が、接続されていることによりさまざまな小型携帯機器に製造工程を煩雑化することなく、また、実装部品点数を増やすことのない回路板を提供することができる。

本発明によって得られる回路板の平面図および断面図である。本発明によって得られる回路板を説明するための平面図である。本発明によって得られる回路板の製造方法を説明するための断面図である。接続基板を用いた製造方法を説明するための断面図である。本発明の接続基板の他の実施形態を示す断面図である。本発明の回路板の他の実施形態を示す断面図である。本発明の回路板の他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

５００回路板
５１０接続基板
５２０副回路基板
５２１主回路基板
５３１導体パッド
５３２導体ポスト
５３５層間接着剤（フラックス機能付き接着剤）
５３７金属被覆層（フィレット）
５４０接続部
５４２他の接続部
５５０リジッド部
５７０フレキシブル部
３５フィレット
３０回路基板
３１導体回路
３２基材
３３基材開口部
３７被覆層

Claims

導体パッドを有する主回路基板と、
前記主回路基板の端部より延出する、導体ポストを有する複数の接続基板と、
を備え、
前記端部で、前記導体パッドと、導体ポストとをそれぞれ対向するように配置し、前記導体ポストまたは導体パッドの少なくともいずれか一方の表面に予め形成された金属被覆層を溶融させることにより、前記主回路基板と前記接続基板とが電気的に接続されている接続部を有することを特徴とする回路板。
一端が前記主回路基板の端部に接続されている前記接続基板の他端の一方の面側に前記導体ポストが設けられ、前記導体ポストと対向する位置に前記導体パッドが設けられた副回路基板とが、
前記導体ポストまたは導体パッドの少なくともいずれか一方の表面に予め形成された金属被覆層を溶融させることにより、
前記副回路基板と前記接続基板とが電気的に接続されている他の接続部を有する請求項１に記載の回路板。
前記接続部は、前記主回路基板の両面側に形成されている請求項１または２に記載の回路板。
前記副回路基板は少なくとも1つの副基板から構成され、少なくとも副回路基板の一つは、前記主回路基板とは層数が異なっている請求項２または３に記載の回路板。
前記導体ポスト周りは、層間接着剤で覆われるとともに、前記層間接着剤を介して、前記主および副回路基板と前記接続基板が積層接着されている請求項２ないし４のいずれかに記載の回路板。
前記層間接着剤は、フラックス機能を有する接着剤である請求項５に記載の回路板。
前記接続部はフィレットを形成している請求項１ないし６のいずれかに記載の回路板。
前記接続基板は、基材と、前記基材の一方の面側に形成された導体回路と、前記導体回路を覆う被覆層とで構成され、前記導体ポストは、前記基材または前記被覆層の少なくとも一方を貫通する孔内に形成され、一端が前記導体回路に接続され、他端が前記基材または前記被覆層の面より突出している請求項１ないし７のいずれかに記載の回路板。