JP2008041815A - フレキシブルプリント配線板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線層の微細化に好適な、接続信頼性及び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及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】融点の異なる少なくとも２種類の熱可塑絶縁シートを積層した絶縁性基材と、絶縁性基材を介して対向する該絶縁性基材の両面に形成された第１及び第２の配線層と、第１及び第２の配線層が絶縁性基材の厚さ方向において直接接合してなる層間接続部と、を備えることを特徴とするフレキシブルプリント配線板及びその製造方法。
【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と記す場合がある。）に関するものであり、特に、生産性に優れ、高い接続信頼性と配線層の微細化が可能なＦＰＣ及びその製造方法に関するものである。

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て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が注目されている。

従来、このような両面ＦＰＣは、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、このスルーホールの壁面に銅めっき膜を形成して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。

このめっきスルーホール法は、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。このようなめっきスルーホール法の特徴としては、絶縁層の両表面の配線層同士をスルーホール内の厚付け銅めっき膜によって接合しているために、高い接続信頼性が得られる、ということが挙げられる。
特開平５−１７５６３６号公報

しかしながら、上述しためっきスルーホール法により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させ、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、という問題があった。また、プロセスが長大であり、生産性にも問題があった。

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向上に課題があった。

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、高い生産性を有する両面ＦＰＣ及びその製造方法が望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、配線層の微細化に好適な、接続信頼性及び生産性に優れる層間接続を有する両面ＦＰＣ及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明にかかるフレキシブルプリント配線板は、融点の異なる少なくとも２種類の熱可塑絶縁シートを積層した絶縁性基材と、絶縁性基材を介して対向する該絶縁性基材の両面に形成された第１及び第２の配線層と、第１及び第２の配線層が絶縁性基材の厚さ方向において直接接合してなる層間接続部と、を備えたものである。

また、本発明にかかるフレキシブルプリント配線板の製造方法は、融点の異なる少なくとも２種類の熱可塑絶縁シートを積層・融着して絶縁性基材を形成する絶縁性基材形成工程と、絶縁性基材を介して対向する第１及び第２の配線層を該絶縁性基材の両面に形成する配線層形成工程と、第１及び第２の配線層が絶縁性基材の厚さ方向において直接接合してなる層間接続部と、絶縁性基材の少なくとも一方の面側から第１及び／または第２の配線層を加熱加圧して、第１及び／または第２の配線層を絶縁性基材の厚さ方向に凹状に変形させて第１の配線層と第２の配線層とを直接接合させる層間接続工程と、を含むものである。

本発明にかかるフレキシブルプリント配線板によれば、層間接続が途中接続体を介すことなく両面の配線層同士が直接密着接合された層間接続部を有するため、配線層の微細化に好適な、接続信頼性及び生産性に優れるフレキシブルプリント配線板を提供することができる、という効果がある。

また、本発明にかかるフレキシブルプリント配線板の製造方法によれば、途中接続体を介すことなく両面の配線層同士を直接密着接合して層間接続部を形成するため、配線層の微細化に好適な、接続信頼性及び生産性に優れるフレキシブルプリント配線板を作製することができるフレキシブルプリント配線板の製造方法を提供することができる、という効果がある。

本発明の第１の発明のフレキシブルプリント配線板は、融点の異なる少なくとも２種類の熱可塑絶縁シートを積層した絶縁性基材と、絶縁性基材を介して対向する該絶縁性基材の両面に形成された第１及び第２の配線層と、第１及び第２の配線層が絶縁性基材の厚さ方向において直接接合してなる層間接続部と、を備えることを特徴としたものであり、層間接続が途中接続体を介すことなく両面の配線層同士が直接密着接合された層間接続部を有することにより、非常に簡単な構造で層間接続される、という作用を有する。

第２の発明のフレキシブルプリント配線板は、第１の発明において、絶縁性基材が、高融点の熱可塑絶縁シートの両面に低融点の熱可塑絶縁シートが積層されて構成されることを特徴としたものであり、絶縁性基板の両面の配線層の接着強度が均一にされている、という作用を有する。

第３の発明のフレキシブルプリント配線板の製造方法は、融点の異なる少なくとも２種類の熱可塑絶縁シートを積層・融着して絶縁性基材を形成する絶縁性基材形成工程と、絶縁性基材を介して対向する第１及び第２の配線層を該絶縁性基材の両面に形成する配線層形成工程と、第１及び第２の配線層が絶縁性基材の厚さ方向において直接接合してなる層間接続部と、第１及び／または第２の配線層の一部を絶縁性基材の少なくとも一方の面側から絶縁性基材の融点よりも高い温度加熱加圧して、第１及び／または第２の配線層を絶縁性基材の厚さ方向に凹状に変形させて第１の配線層と第２の配線層とを直接接合させる層間接続工程と、を含むことを特徴としたものであり、絶縁性基材が溶融する温度に加熱加圧して配線層を変形させるという非常にシンプルなプロセスで層間接続を行うことができ、更に、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全く影響を与えることなくフレキシブルプリント配線板が製造される、という作用を有する。

第４の発明のフレキシブルプリント配線板は、第３の発明において、絶縁性基材形成工程において、高融点の熱可塑絶縁シートの両面に低融点の熱可塑絶縁シートを積層・熱融着して絶縁性基材を形成することを特徴としたものであり、絶縁性基板の両面の配線層の接着強度が均一にされる、という作用を有する。

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、以下の図面においては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している。また、以下の実施の形態において示されている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。

（実施の形態１）
以下に本発明の実施の形態にかかるＦＰＣについて説明する。まず、本実施の形態にかかるＦＰＣについて図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるＦＰＣの要部断面図である。

図１において、１は本実施の形態にかかるＦＰＣであり、高融点の熱可塑絶縁シート２の両面に低融点の熱可塑絶縁シート３が熱融着された絶縁性基材４の両面に配線上層５及び配線下層６を形成したＦＰＣである。該ＦＰＣ１においては、配線上層５及び配線下層６の層間接続位置で該配線上層５及び配線下層６の一部が絶縁性基材４の厚さ方向に凹状に変形しており、該配線上層５及び配線下層６が直接密着接合された層間接続部７を有して構成されている。

本発明における熱可塑絶縁シートとしては、液晶ポリマー、ポリテトラフロロエチレン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、熱可塑ポリイミド樹脂などの熱可塑性を有する樹脂シートが利用できる。

以上のように構成された本実施の形態にかかるＦＰＣ１においては、図１に示すようにＦＰＣ１の層間接続は配線層間の途中に他の接続体を介することなく、直接、配線上層５と配線下層６とが密着接合した層間接続部７により行われ、且つ該層間接続部７では擂鉢状に配線層が変形して絶縁性基材４に接着されている。このため、絶縁性基材４との接着面積が増え、本実施の形態にかかるＦＰＣ１においては、安定した高い層間接続信頼性が得られる。

また、層間接続が途中接続体を介すことなく両面の配線層同士が直接密着接合されているため、配線層が層間接続により何ら影響を受けず、配線層の微細化が可能である。また、層間接続が途中接続体を介すことなく両面の配線層同士が直接密着接合されているため、生産性の高いＦＰＣが実現されている。

さらに、図１に示すように絶縁性基材の両面に同一の熱可塑絶縁シートを用いて、配線上層５と配線下層６とを貼り付けることで、配線層の接着強度を同一に安定化できるため、安定した高い層間接続信頼性が得られる。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明の実施の形態における他のＦＰＣの要部断面図である。図２（ａ）において、８は本実施の形態にかかる他のＦＰＣであり、高融点の熱可塑絶縁シート２と低融点の熱可塑絶縁シート３とが熱融着された２層構造の絶縁性基材９の両面に配線上層５及び配線下層６を形成したＦＰＣである。該ＦＰＣ８においては、配線上層５及び配線下層６の層間接続位置で配線上層５及び配線下層６の一部が絶縁性基材９の厚さ方向に凹状に変形しており、配線上層５及び配線下層６が直接密着接合された層間接続部７を有して構成されている。

また、図２（ｂ）において、１０は本実施の形態にかかる他のＦＰＣであり、高融点の熱可塑絶縁シート２と低融点の熱可塑絶縁シート３とが熱融着された２層構造の絶縁性基材９の両面に配線上層５及び配線下層６を形成したＦＰＣである。該ＦＰＣ１０においては、配線上層５及び配線下層６の層間接続位置で配線上層５の一部が絶縁性基材９の厚さ方向に凹状に変形しており、配線上層５及び配線下層６が直接密着接合された層間接続部１１を有して構成されている。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、高融点の熱可塑絶縁シート２と低融点の熱可塑絶縁シート３とが熱融着された２層構造の絶縁性基材９を用いた場合であっても、図１に示す３層構造の絶縁性基材４を用いた場合と同様に安定した高い層間接続信頼性が得られる。さらに、図２（ｂ）に示すＦＰＣ１０の層間接続部１１のように一方の配線層が凹状に変形している場合でも、配線上層５と配線下層６とが直接密着接合されるため、安定した高い層間接続信頼性が得られる。

次に、本実施の形態にかかるＦＰＣ１の製造方法について、図３（ａ）〜図３（ｈ）を用いて詳細に説明する。なお、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）と同じ構成部材については図３（ａ）〜図３（ｈ）においても同じ符号を付すことで、詳細な説明は省略する。

図３（ａ）〜図３（ｈ）は本実施の形態にかかるＦＰＣ１の製造工程を説明する図であり、図３（ａ）は、本発明の一実施の形態におけるＦＰＣの構成要素である熱可塑絶縁シートを積層した絶縁性基材の要部断面図、（ｂ）は、本発明の一実施の形態において両面に銅箔が貼り付けられる途中の絶縁性基材の要部断面図、（ｃ）は、本発明の一実施の形態において絶縁性基材の両面に銅箔が形成された両面銅張積層板の要部断面図、（ｄ）は、本発明の一実施の形態において両面にエッチングレジストが形成された両面銅張積層板の要部断面図、（ｅ）は、本発明の一実施の形態において絶縁性基材の両面に配線層が形成された両面配線板の要部断面図、（ｆ）は、本発明の一実施の形態において層間接続治具にて配線層を凹状に変形させる途中の両面配線板の要部断面図、（ｇ）は、本発明の一実施の形態において層間接続治具にて配線層を凹状に変形後の両面配線板の要部断面図、（ｈ）は、本発明の一実施の形態における層間接続後のＦＰＣの要部断面図である。

図３（ｂ）において、１３は絶縁性基材４の両面に銅箔１２を熱融着するための加熱加圧治具、図３（ｄ）において、１４は両面銅張積層板の銅箔１２表面に形成されたエッチングレジスト、図３（ｆ）において、１５は配線上層５及び配線下層６の層間接続位置に加熱された凸状突起１６が配置された層間接続治具である。

以下、図面に沿って本実施の形態にかかるＦＰＣ１の製造方法について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、高融点（融点がＴ１）の熱可塑絶縁シート２の両面に低融点（融点がＴ２）の熱可塑絶縁シート３を融着させた絶縁性基材４を準備する。ここで、融点Ｔ１とＴ２の関係は、Ｔ１＞Ｔ２である。なお、本実施の形態においては、３層構造の絶縁性基材を例に挙げて説明しているが、本発明はこの例に限定されるものではなく、少なくとも融点が異なる熱可塑絶縁シートを積層した絶縁性基材であれば、積層数、高融点と低融点との順番を変えても用いることが可能であり、適宜変更可能である。

次に、図３（ｂ）に示すように、加熱温度Ｔ３に加熱された加熱加圧治具１３を用いて低融点の熱可塑絶縁シート３を溶融させて絶縁性基材４の両面に銅箔１２を熱融着することで、図３（ｃ）に示す両面銅張積層板が得られる。ここで、Ｔ３とＴ２、Ｔ１の関係はＴ１＞Ｔ３＞Ｔ２である。

次に、図３（ｄ）に示すように、両面銅張積層板の両面の銅箔１２上にフォトリソグラフィー法などを用いてエッチングレジスト１４を形成する。次に、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ない、図３（ｅ）に示すように、配線上層５及び配線下層６を形成する。

これにより得られた配線層は、この後の層間接続の工程において、何ら影響を受けることがない。したがって、本実施の形態におけるＦＰＣ１の製造方法においては、配線層の形成工程において銅箔１２の厚さを薄くすることによる配線層の微細化が図れる。

次に、図３（ｆ）に示すように、配線上層５及び配線下層６における層間接続位置に加熱温度Ｔ４に加熱された凸状突起１６が配置された層間接続治具１５を用いて配線上層５及び配線下層６を加熱加圧して、高融点の熱可塑絶縁シート２及び低融点熱可塑絶縁シート３が溶融した状態で、配線上層５及び配線下層６を絶縁性基材４の厚さ方向に凹状に変形させていく。ここで、Ｔ４とＴ２、Ｔ１の関係はＴ４＞Ｔ１＞Ｔ２である。

次に、図３（ｇ）に示すように、配線上層５と配線下層６とが直接密着し、接合されることで、層間接続部７が形成され、図３（ｈ）に示すように、層間接続されたＦＰＣ１が非常にシンプルなプロセスで得られる。

上述したような本実施の形態にかかるＦＰＣ１の製造方法は、以下の特徴を有する。まず、本実施の形態にかかるＦＰＣ１の製造方法によれば、途中に層間接続体を介すことなく両面の配線層同士が直接密着接合された非常に簡単な構造で層間接続を行うことができ、且つ層間接続部が擂鉢状に配線層が変形して絶縁性基材に接着されているため、絶縁性基材との接着面積が増え、安定した高い接続信頼性が得られる。

また、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ることがなく、配線層の微細化に適している。さらに、高融点の熱可塑絶縁シートが溶融する温度に加熱された凸部を有する層間接続治具により加熱加圧して配線層を変形させるという非常にシンプルなプロセスで層間接続を行うことができ、他の層間接続方法と比較して工程数が低減されており、生産性が格段に向上する。

したがって、本実施の形態にかかるＦＰＣ１の製造方法によれば、配線層の微細化に好適な、接続信頼性及び生産性に優れる層間接続を有するＦＰＣ１の製造方法を提供することができる。

以上のように、本発明にかかるフレキシブルプリント配線板及びその製造方法は、配線密度の高密度化が要求される利用用途に有用である。

本発明の実施の形態におけるＦＰＣの要部断面図 （ａ）本発明の実施の形態における他のＦＰＣの要部断面図、（ｂ）本発明の実施の形態における他のＦＰＣの要部断面図 （ａ）本発明の一実施の形態におけるＦＰＣの構成要素である熱可塑絶縁シートを積層した絶縁性基材の要部断面図、（ｂ）本発明の一実施の形態において両面に銅箔が貼り付けられる途中の絶縁性基材の要部断面図、（ｃ）本発明の一実施の形態において絶縁性基材の両面に銅箔が形成された両面銅張積層板の要部断面図、（ｄ）本発明の一実施の形態において両面にエッチングレジストが形成された両面銅張積層板の要部断面図、（ｅ）本発明の一実施の形態において絶縁性基材の両面に配線層が形成された両面配線板の要部断面図、（ｆ）本発明の一実施の形態において層間接続治具にて配線層を凹状に変形させる途中の両面配線板の要部断面図、（ｇ）本発明の一実施の形態において層間接続治具にて配線層を凹状に変形後の両面配線板の要部断面図、（ｈ）本発明の一実施の形態における層間接続後のＦＰＣの要部断面図

符号の説明

１，８，１０ ＦＰＣ
２ 高融点の熱可塑絶縁シート
３ 低融点の熱可塑絶縁シート
４，９ 絶縁性基材
５ 配線上層
６ 配線下層
７ 層間接続部
１１ 層間接続部
１２ 銅箔
１３ 加熱加圧治具
１４ エッチングレジスト
１５ 層間接続治具
１６ 凸状突起

Claims (4)

1. 融点の異なる少なくとも２種類の熱可塑絶縁シートを積層した絶縁性基材と、
   前記絶縁性基材を介して対向する該絶縁性基材の両面に形成された第１及び第２の配線層と、
   前記第１及び第２の配線層が前記前記絶縁性基材の厚さ方向において直接接合してなる層間接続部と、
   を備えることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
2. 前記絶縁性基材が、高融点の熱可塑絶縁シートの両面に低融点の熱可塑絶縁シートが積層されて構成されること
   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. 融点の異なる少なくとも２種類の熱可塑絶縁シートを積層・融着して絶縁性基材を形成する絶縁性基材形成工程と、
   前記絶縁性基材を介して対向する第１及び第２の配線層を該絶縁性基材の両面に形成する配線層形成工程と、
   前記第１及び第２の配線層が前記絶縁性基材の厚さ方向において直接接合してなる層間接続部と、
   前記第１及び／または第２の配線層の一部を前記絶縁性基材の少なくとも一方の面側から前記絶縁性基材の融点よりも高い温度加熱加圧して、前記第１及び／または第２の配線層を前記絶縁性基材の厚さ方向に凹状に変形させて前記第１の配線層と第２の配線層とを直接接合させる層間接続工程と、
   を含むことを特徴とするフレキシブルプリント配線板の製造方法。
4. 前記絶縁性基材形成工程において、高融点の熱可塑絶縁シートの両面に低融点の熱可塑絶縁シートを積層・熱融着して前記絶縁性基材を形成すること
   を特徴とする請求項３に記載のフレキシブルプリント配線板の製造方法。

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