JP2008016555A - フレキシブルプリント配線板とこれを備えたリジッドフレックス多層プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】フレックス部の保護層をポリイミドインクにより形成する場合においても、当該フレックス部の絶縁性を確保できるフレキシブルプリント配線板及びリジッドフレックス多層プリント配線板の提供。
【解決手段】折り曲げ可能なフレキシブルプリント配線板において、少なくとも、折り曲げ利用領域の配線パターンに最初に形成されたベース側保護層が、ベース側保護層とは反対側の面の保護層の形成に使用されたインクに含まれる溶剤に対して耐性を有するインクにより形成されているフレキシブルプリント配線板；前記に記載のフレキシブルプリント配線板の一部にリジッド部を備えているリジッドフレックス多層プリント配線板。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁信頼性に優れるフレキシブルプリント配線板とこれを備えたリジッドフレックス多層プリント配線板に関する。

スルーホールの接続信頼性に優れるリジッドフレックス多層プリント配線板として、図３（ｆ）に示した構造のものが報告されており（例えば、特許文献１参照）、このリジッドフレックス多層プリント配線板は次のようにして製造される。

まず、図３（ａ）に示したように、製品サイズより幾分大きめの銅箔２を用意し、当該銅箔２の、後に折り曲げ部、すなわちフレックス部Ｆとなる部分の一方の面に、接着剤を介してポリイミドフィルム１ｂ（例えば東レ・デュポン株式会社製「カプトン」（商品名））を接着した後（図３（ｂ）参照）、それ以外の部分（後のリジッド部Ｒに相当する部分）にプリプレグ５を接着する（図３（ｃ）参照）。

次に、図３（ｄ）に示したように、一般的なエッチング処理によって所望の配線パターン６を形成し、次いで、当該配線パターン形成面に前記したのと同じ要領で、ポリイミドフィルム１ｂとプリプレグ５をそれぞれ接着する（図３（ｅ）参照）。

次に、当該プリプレグ５上にリジッド板１１を積層した後、所望の位置にスルーホール９や配線パターン６を形成し、次いで、外形加工を行うことによって、リジッド部Ｒと折り曲げ可能なフレックス部Ｆからなる図３（ｆ）のリジッドフレックス多層プリント配線板Ｐａを得る。

このように、スルーホールを形成する際のめっきが付きにくいポリイミドフィルムを、リジッド部Ｒに形成させない構造としたため、スルーホールの接続信頼性を向上することができる。

しかし、上記ポリイミドフィルムの形成は、カット作業、位置合わせ、貼り付け等を手作業で行わなければならないため、非常に手間とコストを要するものであった。

このような不具合を解消する手段として、フレックス部Ｆの保護層をインク（ポリイミドインク）により形成するという方法、例えば、「ポリアミック酸ワニスを銅箔上に塗布して加熱硬化させる方法」や「銅箔の一方の面に溶剤可溶性の閉環型ポリイミドを塗布し（塗布後、低温で溶剤を揮散させる）、次いで、回路形成を行った後、他方の面にも閉環型ポリイミドを塗布するという方法」等も提案されている。

しかし、前者の方法では、ポリアミック酸ワニスを３５０℃以上の高温でイミド化する必要があるため、銅箔が酸化してしまうという問題があり、また、後者の方法では、他方の面にポリイミドインクを塗布した際に、インクの中に含まれる溶剤によって、一方の面に形成したポリイミド層が溶解してしまい、フレックス部Ｆの絶縁を確保することができないという問題があった。
特開昭６３−２９３９９１号公報

本発明は上記不具合を解消するためになされたもので、フレックス部の保護層をポリイミドインクにより形成する場合においても、当該フレックス部の絶縁性を確保できるフレキシブルプリント配線板とこれを備えたリジッドフレックス多層プリント配線板を提供することを課題とする。

本発明は、折り曲げ可能なフレキシブルプリント配線板において、少なくとも、折り曲げ利用領域の配線パターンに最初に形成されたベース側保護層が、当該ベース側保護層とは反対側の面の保護層の形成に使用されたインクに含まれる溶剤に対して耐性を有するインクにより形成されていることを特徴とするフレキシブルプリント配線板により上記課題を解決したものである。

また、本発明は、前記フレキシブルプリント配線板の一部に、リジッド部を備えて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により上記課題を解決したものである。

本発明によれば、フレックス部の保護層を、ポリイミドインクにより形成する場合においても、当該フレックス部の絶縁性を容易に確保することができる。

本発明の実施の形態を、図１乃至図２に示したリジッドフレックス多層プリント配線板Ｐの概略断面製造工程図を用いて説明する。

まず、図１（ａ）に示したように、銅箔などの金属箔２の、後にフレックス部Ｆとなる部分の一方の面に、硬化後においても屈曲性を有するインクを塗布及び乾燥することによって、ベース側保護層１を形成し、保護層付き金属箔３を得る。

ここで、当該ベース側保護層１を形成するインクとしては、後に反対側の面に塗布されるインク中の溶剤によって、溶解しないものを用いる必要があり、例えば、「可溶性ポリイミドに熱硬化する第三成分を加えたインク」や「可溶性ポリイミドに感光基を加えたインク」あるいは「反対側の面に塗布されるインクの中の溶剤に溶解しない閉環型ポリイミド樹脂からなるインク」等が好適なものとして挙げられる。

前記の「可溶性ポリイミドに熱硬化する第三成分を加えたインク」としては、例えば、１，２−エチレンビス（アンヒドロトリメリテート）、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンベンゾエート−３，３′，４，４′−テトラカルボン酸二無水物、２，３，３′，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，４，３′，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，４，３′，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，３，３′，４′−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、３，４，３′，４′−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、ビス（ジカルボキシルフェニル）プロパン二無水物、４，４′−［２，２，２−トリフルオロ−１−（トリフルオロメチル）エチリデン］ビス（１，２−ベンゼンジカルボン酸二無水物）、ビストリフルオロメチル化ピロメリット酸二無水物、ビス（ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ビス（ジカルボキシフェニル）エーテル酸二無水物、チオフェンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，５，６−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、無水トリメリット酸、１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロオクテンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ（２，２，２）−オクト−７−エン−２，３，５，６−テトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビス（アンヒドロトリメテート）、５−（２，５−ジオキソテトラヒドロフリル）３−メチル−３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸二無水物等の酸二無水物と；３，３′−ジアミノ−５，５′−ジフェノキシベンゾフェノン、ジアミノトリメチルフェニルインダン、ビス（４−アミノ−３−カルボキシフェニル）メタン、４，４′−（２，２′−ジヒドロキシ）ジフェニルアミン、１，３，５−トリ（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、２，２′−ビス（３−スルホプロポキシ）ベンジジン、αω−ビス（３−アミノプロピル）ポリジメチルシロキサン、４，４′−ジアミノ−３，３′−ジカルボキシフェニルメタン、２，５／２，６−ビス（アミノメチル）ビシクロ[２，２，１]ヘプタン、イソホロンジアミン、３，３′−ジメチル−４，４′−ビフェニルイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、２，４−（又は、２，５−）ジアミノトルエン、１，４−ベンゼンジアミン、１，３−ベンゼンジアミン、６−メチル−１，３−ベンゼンジアミン、４，４′−ジアミノ−３，３′−ジメチル−１，１′−ビフェニル、４，４′−アミノ−３，３′−ジメトキシ−１，１′−ビフェニル、４，４′−メチレンビス（ベンゼンアミン）、４，４′−オキシビス（ベンゼンアミン）、３，４′−オキシビス（ベンゼンアミン）、３，５−ジアミン安息香酸、３，３′−カルボキシル（ベンゼンアミン）、４，４′−チオビス（ベンゼンアミン）、４，４′−スルホニル（ベンゼンアミン）、３，３′−スルホニル（ベンゼンアミン）、１−メチルエチリジン−４，４′−ビス（ベンゼンアミン）、３，３′−ジクロロ−４，４′−ジアミノビフェニル、３，３′−ジニトロ−４，４′−ジアミノビフェニル、３，３′−ジアミノベンゾフェノン、１，５−ジアミノナフタレン、１−トリフルオロメチル−２，２，２−トリフルオロエチリジン−４，４′−ビス（ベンゼンアミン）、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−ビス−４（４−アミノフェニル）プロパン、４，４′−ジアミノベンズアニリド、２，６−ジアミノピリジン、４，４′−ジアミノ−３，３′，５，５′−テトラメチルビフェニル、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、ビス（４−（３−アミノフェノキシ）フェニル）スルホン、ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）スルホン、ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）エチル、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、９，９′−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン、ベンジジン−３，３−ジカルボン酸、４，４′−（または、３，４′−、３，３′−、２，４′−）ジアミノ−ビフェニルエーテル等の芳香族ジアミンにより合成された酸基を有する溶剤可溶なポリイミドにビフェノール型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型又はクレゾールサリチルアルデヒド縮合型等のエポキシ樹脂成分との反応により三次元網目構造が形成されるものを混合したインクが挙げられる。

また、前記「可溶性ポリイミドに感光基を加えたインク」としては、例えば、前記のような酸二無水物と芳香族ジアミンにより合成された溶剤可溶なポリイミド樹脂にアクリレート樹脂又は光反応開始材を混合したインクが挙げられる。

次に、後にフレックス部Ｆとなる部分に開口部４が形成された絶縁接着剤層５（例えば、プリプレグ等）を用意し、次いで、当該絶縁接着剤層５の表裏に保護層付き金属箔３の保護層１が対向するように配置した後（図１（ｂ）参照）、積層プレスを行うことによって、図１（ｃ）の状態の基板を得る。

次に、一般的なサブトラクティブ法（金属箔にエッチングレジストを形成し、当該エッチングレジストから露出している金属箔をエッチング除去することによって配線パターンを形成する方法）により、配線パターン６を形成し、次いで、フレックス部Ｆとなる部分に形成されている配線パターン６上に、図１（ａ）と同じ要領で保護層１ａを形成することによって、図１（ｄ）のコア基板７を得る。

ここで、保護層１ａを形成するインクとしては、最初にベース側保護層１を形成する際に用いられたインクと同じものを用いても構わないが、耐溶剤性を考慮しない従来の溶剤可溶タイプのポリイミドインクを用いるのがコスト低減を図る上で好ましい。

次に、図１（ｂ）と同じ要領で、コア基板７の表裏に、フレックス部Ｆに相当する部分に開口部４が形成された絶縁接着剤層５と保護層付き金属箔３（一方の面は金属箔２のみ）を配置し（図１（ｅ）参照）、次いで、積層プレスを行うことによって、図１（ｆ）の状態の基板を得る。

次に、図２（ｇ）に示したように、外層の配線パターン６と層間の接続を行うビアホール８、スルーホール９を形成し、次いで、外層のフレックス部Ｆに形成されている配線パターン上に保護層１ａを形成した後、外層の配線パターン６を保護するソルダーレジスト１０の形成及び外形加工を行うことによって、部分的に折り曲げ可能なフレックス部Ｆと部品を実装できる硬質なリジッド部Ｒからなるリジッドフレックス多層プリント配線板Ｐを得る（図２（ｈ）参照）。

本発明における注目すべき点は、少なくともフレックス部Ｆに最初に形成したベース側保護層１を、他方の面に塗布するインクに含まれる溶剤に溶けない性質のインクを用いて形成した点である。

これにより、従来、例えば一方の面のポリイミド層を形成した後、他方の面にポリイミドインクを塗布した際に発生していた一方の面のポリイミド層の溶解をなくすことができるため、所望の部位にフレックス部Ｆを有する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、本発明を説明するに当たって、４層のリジッドフレックス多層プリント配線板を用いて説明したが、必要に応じて構成を変更することはもちろん可能であり、更に、金属箔２の一方の面に、ベース側保護層１の形成に用いたインク（硬化後には溶剤に溶けないインク）による保護層を形成し、次いで、金属箔をエッチングした後、他方の面に保護層を形成すれば、単体のフレキシブル基板（図示せず）として利用することも可能である。

以下実施例を挙げて本発明を更に説明する。尚、以下の実施例において「Ａ面」とはフレキシブルプリント配線板の最初に保護層が形成される側をいい、「Ｂ面」とは後に保護層が形成される側をいう。

実施例１
３，３’−ビス（アミノフェノキシフェニル）スルフォンと、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンジベンゾエート−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物からなる閉環型ポリイミドを、テトラヒドロフラン（溶剤）に溶解し、ポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスをＡ面に塗布し、１５０℃で乾燥して保護層を形成した。乾燥したものはアセトンに不溶であった。
次に、（２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンジベンゾエート）−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物（０．０３０ｍｏｌ）と、ジアミンとして、［ビス（４−アミノ−３−カルボキシ）フェニル］メタン（０．０１８ｍｏｌ）、シリコーンジアミンＫＦ−８０１０（信越シリコーン製）（０．００９ｍｏｌ）、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルフォン（０．００３ｍｏｌ）を反応させて得た閉環型ポリイミドを、アセトンに溶解し、ポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスをＢ面に塗布し、８０℃で乾燥して保護層を形成した。
斯くして、Ａ面の保護層が、Ｂ面の保護層形成に使用されたインクに含まれるアセトンに溶けることのないフレキシブルプリント配線板を得た。

実施例２
イソホロンジアミンと無水ピロメリット酸からなる閉環型ポリイミドを、ジクロロメタンに溶解し、ポリイミドワニスを作製した。このポリイミドワニスをＡ面に塗布し、５０℃で乾燥して保護層を形成した。乾燥したものはメチルエチルケトンに不溶であった。
次に、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（１５ミリモル）と２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン（３０ミリモル）の反応物に、更に、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（３０ミリモル）とシリコーンジアミンＢｙ−８５３Ｕ（東レーダウコーニングシリコーン社製）（１５ミリモル）を反応させて得た閉環型ポリイミドを、メチルエチルケトンに溶解し、ポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスをＢ面に塗布し、８０℃で乾燥して保護層を形成した。
斯くして、Ａ面の保護層が、Ｂ面の保護層形成に使用されたインクに含まれるメチルエチルケトンに溶けることのないフレキシブルプリント配線板を得た。

実施例３
３，３’−ビス（アミノフェノキシフェニル）スルフォンと、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンジベンゾエート−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物からなる閉環型ポリイミド２０ｇ、エピコート１０３２Ｈ６０（油化シェル社製エポキシ樹脂）５ｇ、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン（エポキシ樹脂の硬化剤）１．５ｇを、テトラヒドロフラン（溶剤）に溶解し、エポキシ変性ポリイミドワニスを得た。このエポキシ変性ポリイミドワニスをＡ面に塗布し、１５０℃で硬化させて保護層を形成した。硬化後はいかなる溶剤にも溶けなかった。
次にこの同じエポキシ変性ポリイミドワニスをＢ面に塗布し、１５０℃で硬化させて保護層を形成した。
斯くして、Ａ面の保護層が、Ｂ面の保護層形成に使用されたインクに含まれる溶剤に溶けることのないフレキシブルプリント配線板を得た。

実施例４
２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（０．２モル）とα，ω−ビス（３−アミノプロピル）ポリジメチルシロキサン（０．１７モル）を反応させた後に、更に、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジカルボキシフェニルメタン（０．０３モル）を反応させて閉環型ポリイミドシロキサンを得た。このポリイミドシロキサン１００重量部と、エピコート１００７（油化シェル社製エポキシ樹脂）１０重量部、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン（エポキシ樹脂の硬化剤）２重量部を、トリグライム（溶剤）に溶解し、エポキシ変性ポリイミドシロキサンワニスを得た。このエポキシ変性ポリイミドシロキサンワニスをＡ面に塗布し、１６０℃で硬化させて保護層を形成した。硬化後はいかなる溶剤にも溶けなかった。
次にこの同じエポキシ変性ポリイミドワニスをＢ面に塗布し、１６０℃で硬化させて保護層を形成した。
斯くして、Ａ面の保護層が、Ｂ面の保護層形成に使用されたインクに含まれる溶剤に溶けることのないフレキシブルプリント配線板を得た。

実施例５
３，３’−ビス（アミノフェノキシフェニル）スルフォンと、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンジベンゾエート−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物からなる閉環型ポリイミド２０ｇ、エピコート１０３２Ｈ６０（油化シェル社製エポキシ樹脂）５ｇ、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン（エポキシ樹脂の硬化剤）１．５ｇを、テトラヒドロフラン（溶剤）に溶解し、エポキシ変性ポリイミドワニスを得た。このエポキシ変性ポリイミドワニスをＡ面に塗布し、１５０℃で硬化させて保護層を形成した。硬化した後はいかなる溶剤にも溶けなかった。
次に、（２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンジベンゾエート）−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物（０．０３０ｍｏｌ）と、ジアミンとして、［ビス（４−アミノ−３−カルボキシ）フェニル］メタン（０．０１８ｍｏｌ）、シリコンジアミンＫＦ−８０１０（信越シリコーン製）（０．００９ｍｏｌ）、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルフォン（０．００３ｍｏｌ）を反応させて得た閉環型ポリイミドを、アセトンに溶解し、ポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスをＢ面に塗布し、８０℃で乾燥して保護層を形成した。
斯くして、Ａ面の保護層が、Ｂ面の保護層形成に使用されたインクに含まれる溶剤に溶けることのないフレキシブルプリント配線板を得た。

実施例６
２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（０．２モル）とα，ω−ビス（３−アミノプロピル）ポリジメチルシロキサン（０．１７モル）を反応させた後に、更に、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジカルボキシフェニルメタン（０．０３モル）を反応させて閉環型ポリイミドシロキサンを得た。このポリイミドシロキサン１００重量部と、エピコート１００７（油化シェル社製エポキシ樹脂）１０重量部、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン（エポキシ樹脂の硬化剤）２重量部を、トリグライム（溶剤）に溶解し、エポキシ変性ポリイミドシロキサンワニスを得た。このエポキシ変性ポリイミドシロキサンワニスをＡ面に塗布し、１６０℃で硬化させて保護層を形成した。硬化後はいかなる溶剤にも溶けなかった。
次に、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（１５ミリモル）と２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン（３０ミリモル）の反応物に、更に、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（３０ミリモル）とシリコーンジアミンＢｙ−８５３Ｕ（東レーダウコーニングシリコーン社製）（１５ミリモル）を反応させて得た閉環型ポリイミドを、メチルエチルケトンに溶解し、ポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスをＢ面に塗布し、８０℃で乾燥して保護層を形成した。
斯くして、Ａ面の保護層が、Ｂ面の保護層形成に使用されたインクに含まれる溶剤に溶けることのないフレキシブルプリント配線板を得た。

本発明リジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面製造工程図。 図１に続く概略断面製造工程図。 従来のリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面製造工程図。

符号の説明

１、１ａ：保護層
１ｂ：ポリイミドフィルム
２：金属箔
３：保護層付き金属箔
４：開口部
５：絶縁接着剤層
６：配線パターン
７：コア基板
８：ビアホール
９：スルーホール
１０：ソルダーレジスト
１１：リジッド板
Ｐ、Ｐａ：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 (5)

1. 折り曲げ可能なフレキシブルプリント配線板において、少なくとも、折り曲げ利用領域の配線パターンに最初に形成されたベース側保護層が、ベース側保護層とは反対側の面の保護層の形成に使用されたインクに含まれる溶剤に対して耐性を有するインクにより形成されていることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
2. 前記ベース側保護層が、閉環型ポリイミド樹脂からなるインクにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板。
3. 前記ベース側保護層が、ポリイミドに熱硬化する第三成分を加えた樹脂からなるインクにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板。
4. 前記ベース側保護層が、ポリイミドに感光基を加えた樹脂からなるインクにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のフレキシブルプリント配線板の一部に、リジッド部を備えて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。