JP2012059973A - プリント配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】配線の引き回しの自由度を高めた配線基板を提供することにあり、配線基板同士の接続点を減らし、機器の小型化や薄型化に寄与する。
【解決手段】絶縁性基材の片面に配線を有し、デバイスホールと、少なくとも前記配線の一部が前記デバイスホール内に突出してなるフライングリードとを有するフレキシブル配線基板と、前記デバイスホールを除く前記フレキシブル配線基板上に１層以上の積層配線部とを有し、前記配線と前記積層配線部の一部または全部とが一体の連続した保護層で覆われており、前記フレキシブル配線基板の前記積層配線部側の反対面に前記配線に電気的に接続されるコンタクトパッドが露出していることを特徴とするプリント配線基板とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、デバイスホールとそれに突出するように設けられたフライングリードとを有するプリント配線基板に関する。

プリント配線基板のうち、デバイスホールと、デバイスホール内に片持ち梁状に形成された所謂フライングリードとを有するフレキシブル配線基板は、そのほとんどがＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）の一種として、使用されてきた。デバイスホールとフライングリードの有無に関わらずＴＡＢは、ロールの形態で製造されることもあって、その１ユニットにおける配線パターンの一部分のみを多層化したものは発明者らの知る限り存在しなかった。最近では、ＴＡＢを部分的に多層化した配線基板が必要な場合は、あらかじめ多層化したリジット基板やフレキシブル基板を用意し、それらにロールから切り出してシート化したＴＡＢを接続するものが存在している。その接続の方法としては、機械的コネクタやＡＣＦ（異方性導電フィルム）の類が用いられる。

しかし、機械的コネクタ接続の場合、ＴＡＢの配線のピッチを広げる必要があり、せっかくのＴＡＢのファインピッチな配線を活かせないという問題がある。

そして、ＡＣＦ接続の場合は、機械的コネクタ接続ほどではないが、同様にある程度ＴＡＢの配線ピッチを広げなければならないし、ＡＣＦ接続部には機械的負荷がかからないような工夫が必要になるという問題がある。さらに、フライングリードが形成されたＴＡＢを用いる場合にあっては、デバイスホールに片持ち梁状に形成されたフライングリードが変形しやすいため、ＴＡＢを個々のユニットにシート化した後のハンドリングを自動化して、人によるハンドリングを無くすことが要求される。

そして、上記したこれらの接続法に共通する問題として、ＴＡＢを接続した配線基板を組み込む機器の小型化や薄型化の障害になることが挙げられる。

近年では、上記に類する対策として複数のリジット基板の内層にフレキシブル配線基板を積層して２つのリジット基板同士をフレキシブル配線基板でつないだ製品（例えば、特許文献１）も誕生しているが、デバイスホールやフライングリードを有するＴＡＢを対象とするものにはなっていない。

特開２００５−２１７０３０

そこで、本発明の目的は、フライングリードとデバイスホールを有する配線基板において、配線パターンの設計の自由度を高め、配線基板を組み込んだ機器の小型化や薄型化に寄与することにある。

上記課題を解決するために、発明１のプリント配線基板は、絶縁性基材の片面に配線を有し、デバイスホールと、少なくとも前記配線の一部が前記デバイスホール内に突出してなるフライングリードとを有するフレキシブル配線基板と、前記デバイスホールを除く前記フレキシブル配線基板上に１層以上の積層配線部とを有し、前記配線と前記積層配線部の一部または全部とが一体の連続した保護層で覆われており、前記フレキシブル配線基板の前記積層配線部側の反対面に前記配線に電気的に接続されるコンタクトパッドが露出していることを特徴とするプリント配線基板を提供するものである。

このように、フライングリードとデバイスホールを有するＴＡＢをロール形態のまま部分的に多層化することによって、配線の引き回しの自由度を高めることができ、配線基板同士の接続点を減らすことが可能となり、機器の小型化や薄型化に繋がる。

発明２のプリント配線基板は、発明１に記載のプリント配線基板において、前記保護層は、前記デバイスホール部において前記絶縁性基材の端面よりも後退するように形成される領域と、前記保護層の端面と前記絶縁性基材の端面が概略同一端面に揃う領域とを有することを特徴とする。

発明３のプリント配線基板は、発明１または２に記載のプリント配線基板において、前記コンタクトパッドは、前記絶縁性基材の厚さの１／２以上の厚さのめっきが施されていることを特徴とする。

発明４のプリント配線基板は、発明１ないし３のいずれかに記載のプリント配線基板において、前記コンタクトパッドの垂直投影面内に前記コンタクトパッドと前記積層配線部とを電気的に接続するビアを有することを特徴とする。

本発明によれば、デバイスホールとフライングリードとを有する片面配線のプリント配線基板を用いたモジュールにおいて、配線パターンの設計の自由度が高まるので、配線を引き回すための別の配線基板を接続したりする必要がなくなり、モジュールの小型化が可能になる。

（ａ）本発明のプリント配線基板を上面から見た平面図である。（ｂ）は、本発明のプリント配線基板の図１（ａ）のＡ−Ａ´断面図である。（ｃ）本発明のプリント配線基板の下面から見た平面図である。 本発明のプリント配線基板のデバイスホールの一例を示す平面図である。 本発明のプリント配線基板のデバイスホールを複数回に分けて形成する場合の第１のデバイスホールを示す平面図である。 本発明のプリント配線基板のデバイスホールを複数回に分けて形成する場合の第２のデバイスホールの例を示す平面図である。 本発明のプリント配線基板のデバイスホールを複数回に分けて形成することにより完成したデバイスホールを示す平面図である。 本発明のプリント配線基板のデバイスホールを複数回に分けて形成することの効果を示すための平面図である。

本発明のプリント配線基板について図面に基いて説明する。図１（ａ）は、本発明のプリント配線基板を上面から見た平面図である。図１（ｂ）は、本発明のプリント配線基板の図１（ａ）のＡ−Ａ´断面図である。図１（ｃ）は、本発明のプリント配線基板の下面から見た平面図である。本発明のプリント配線基板１は、絶縁性基材１１の片面に設けられた配線１２と、絶縁性基材１１を貫通してなるデバイスホール１３と、そのデバイスホール１３の中に突出させた配線１２の一部であるフライングリード１４とが設けられたフレキシブル配線基板１０と、ビア２３が形成された絶縁性基材２１の片面に配線２２を有する積層配線部２０とからなるものである。フレキシブル配線基板１０のデバイスホール１３を除く一部分には積層配線部２０が多層化され、積層配線部２０の絶縁性基材２１に設けられたビア２３には導電性物質が充填されており、配線１２と配線２２とが電気的に接続されている。図１（ａ）（ｂ）に示すとおり、配線１２と積層配線部２０の一部または全部は、一体の保護層３０によって連続的にカバーされている。積層配線部２０の絶縁性基材２１には、配線２２の反対面に設けられた接着材層（図示しない）が設けられており、この接着材層を介してフレキシブル配線基板１０に貼り付け、積層されている。フレキシブル配線基板１０の絶縁性基材１１には、配線１２に電気的に接続されるコンタクトパッド１５が形成されている。

絶縁性基材１１と配線１２の間には、接着材層（図示しない）や腐食防止層（図示しない）を設けても良い。積層配線部２０に関しても同様である。

積層配線部２０と配線１２との間には、ＰＳＲなどの絶縁膜（図示しない）を設けてもよい。その場合、絶縁膜には、積層配線部２０の絶縁性基材２１に設けられたビア２３に対応する部分にビアホールを形成し、導電性物質を充填することになる。

コンタクトパッド１５は、銅めっきなどによって絶縁性基材１１の厚さの１／２以上の位置まで厚くしても良い。

図１（ｃ）に示すように、プリント配線基板の下面には、デバイスホール１３において、フライングリード１４が露出しており、また、コンタクトパッド１５も絶縁性基材１１の貫通孔から露出している。

ビア２３は、コンタクトパッド１５の垂直投影面内、つまりコンタクトパッド１５の直上に設けて積層配線部２０と銅めっきなどで接続しても良い。

コンタクトパッド１５及びフライングリード１４は、金などの機能めっきを施しても良い。

次に、本発明のプリント配線基板の製造方法の一例を示す。もちろん、以下の製造方法に限定するものでないことは言うまでも無い。

本発明のプリント配線基板の製造方法は、その大部分を従来のＴＡＢの製造プロセスを用いて製造することができる。

＜フレキシブル配線基板の製造方法＞
まず、接着材付きの絶縁性基材を入手する。具体的には、ユーピレックスやカプトンなどのポリイミドフィルムに、東レ、巴川製紙所、有沢製作所などのメーカーが接着材をラミネートまたは塗工したものが入手できる。

次に、絶縁性基材にスプロケット穴３１をプレスによる打ち抜きで形成する。この際、デバイスホールやコンタクトパッド用の穴を同時に形成するのが効率的であって良い。

次に、この接着材付きの絶縁性基材に銅箔をラミネートする。ラミネート条件は、ＴＡＢと同じ接着材を用いればＴＡＢを製造している条件と変わらない。また、接着材がＴＡＢと異なる場合、接着材メーカーから参考作業条件を知ることができる。ラミネート後は、接着材に必要なポストベークを行い、接着材を硬化させる。

次に、フォトリソグラフィを用いて、配線を形成する。その際、電気銅めっきのための給電配線も形成するようにする。これも従来のＴＡＢの製造方法を参考にすればよい。

次に、積層配線部を重ねる領域にＰＳＲ（Photo Solder Resist）を印刷しフォトリソグラフィにて、絶縁膜としてのＰＳＲ膜と、ＰＳＲ膜を開口することによるビアとを形成する。ＰＳＲは、例えば太陽インキ製のＡＵＳ２１などを用いても良い。ＰＳＲに関する技術についても、ＴＡＢの通常の技術を参考にすればよいため詳細な説明は省略する。また、ビアの大きさ及び形状については、特に限定されるものではないが、設計上の都合からＰＳＲ膜厚の２倍以上の直径で円形に設計するのが良い。

次に、スクリーン印刷などの手法を用いて、ビアとコンタクトパッドとを除く配線（フライングリードを含む）を裏止材でカバーし、ポストベークして硬化させる。この際、後述する電気銅めっきのための給電線は、裏止材でカバーしないようにする。裏止材としては、ナトコ製などの市販品を用いる。もちろん、耐酸性や耐エッチング性があって剥離ができれば、他の樹脂でも良い。

次に、露出しているコンタクトパッドとＰＳＲ膜の開口部であるビアとに電気銅めっきを行う。その際、ビアの銅めっきはＰＳＲ膜の厚さ以上まで厚くし、ＰＳＲ膜の表面から突出するのがよい。ビアの銅めっきがＰＳＲ膜の表面から突出していれば、積層配線部を重ねる位置決めをする際のガイドとして使うことも可能になる。もちろん、本発明において積層配線部をプリント配線基板に積層するに際しては、汎用の位置決め手段（位置決めマークなど）を併用することを妨げるものではない。

前述したデバイスホールの形成方法としては、図２に示すように、デバイスホール１３は、１回の打ち抜きで形成できるが、フライングリードを設ける部分に第１のデバイスホール１３ａとして小さく開けることが可能であり、後工程の裏止めのためにも都合が良い。つまり、図３から図５に順に示すように、まずフライングリード１４の周りに小さな第１のデバイスホール１３ａをあけ（図３）、それを繋ぐように第２のデバイスホール１３ｂを形成する（図４）ことによって、図２に示すデバイスホールと近似な形状のデバイスホールを設けることが出来る（図５）。図５では、第１のデバイスホール１３ａと第２のデバイスホール１３ｂの繋ぎ部にあたる段差（ミスマッチ）が強調されているが、段差は例えば０．１５ｍｍ以下にすることが可能である。このように、第１のデバイスホール１３ａは第２のデバイスホール１３ｂを形成することによって、一繋がりのデバイスホールとすることも出来るので、その形状、繋ぎかた（段つきであるミスマッチの形状）については、自由に設計が可能である。また、図３における第１のデバイスホール１３ａを囲むように保護層（図示せず）を設けると、保護層は絶縁基材よりも後退して形成されるが、それを繋ぐように保護層ごと第２のデバイスホール１３ｂを形成することによって、保護層の端面と絶縁性基材の端面が概略同一端面に揃う領域を形成することができる。

また、図３〜図５に示す製造方法を用いる場合、図６Ｂ部に示すように、フライングリード部を第２のデバイスホール１３ｂとして打ち抜く箇所を利用して配線設計をすることで、フライングリードの変形を発生しにくくすることができる。また、第２のデバイスホール１３ｂとして打ち抜く箇所に電気めっきのための給電線を兼ねる配線を設けることもできる。

絶縁性基材としては、スパッタ材やキャスト材などの、片面銅張基板を出発材料とすることが可能である。その場合は、絶縁性基材のコンタクトパッドやデバイスホールなどの穴あけは、レーザーを使う。また絶縁性基材が、薬品で溶解するポリイミドの場合は、ポリイミドエッチングなどの方法で穴あけをすることができる。

また、両面銅張板を出発材料とする場合は、まず裏面の銅にコンタクトパッドやデバイスホールに相当する開口をエッチングなどで設ければ、その部分は絶縁性基材が露出するので、片面銅張板同様にレーザーやポリイミドエッチングなどでの加工が可能である。裏面の銅については、エッチング液で溶かして除去することができる。

＜積層配線部の製造方法＞
積層配線部というのは、汎用のＴＡＢ、フレキシブル配線基板またはリジット配線基板からなる他の配線基板を指すものである。追加で加工する点を以下に示す。

まず、完成した積層配線部の裏面にフィルム状の接着材をラミネートなどにより、貼り付ける。次に積層配線部のビアをプレスによる打ち抜きで形成する。ビアの直径は、前述したフレキシブル配線基板のＰＳＲ膜に設けられたビアの直径よりも大きい貫通孔を形成するのがよい。これにより、ＰＳＲ膜の表面より突出するめっき突出部を積層配線部のビアに嵌合することで、積層配線部を重ね、位置決めする際のガイドとして使用することが可能である。例えば、ビアの直径はおおむね０．０５ｍｍ以上のものを用いることができる。

＜プリント配線基板の製造方法＞
上記のように製造したフレキシブル配線基板と積層配線部とをプレスまたはラミネートして貼り合わせる。位置あわせには、積層配線部のパターンや認識マークやビアを基準にしてフレキシブル配線基板に重ねあわせるのが良い。その際、減圧環境でプレスまたはラミネートするのが良い。

次に、フレキシブル配線基板にある給電線を利用してビア内に電解銅めっきするによって、フレキシブル配線基板の配線と積層配線部の配線とを電気的に接続する。この銅めっきの際には、コンタクトパッドとビアを同時に銅めっきしてもよいし、片面ずつマスキングしながら２回以上に分けて行っても良い。コンタクトパッドのめっき厚さは、絶縁性基材の１／２の厚さの位置を超えるようにすることで、コンタクトパッドへのコネクタピンの接触が容易になる。

次に、裏止材を剥膜する。裏止材の剥膜方法は裏止材のメーカーによって推奨されているのでそれを参考にする。これもＴＡＢの製造方法において一般的である。

次に、積層配線部と配線部にフィルムと接着剤からなるカバーレイを貼り付けて、プレスし、一体の保護層とする。この時、減圧環境で行うのが良い。また、カバーレイの代わりに液状のレジストを印刷することでも良い。この一体の保護層は積層配線部と配線部の全体を覆うのが基本であるが、必要に応じて部分的な開口を設けたり、特定の部分を覆わないようにしたりすることも設計の範囲内である。

次に、コンタクトパッドとフライングリードに金などのめっきを行う。デバイスホール部に関しては、めっきの給電などの事情に絡み、第２のデバイスホールをあけて一繋がりのデバイスホールを形成してからめっきを行っても良いし、めっきを行ってから第２のデバイスホールをあけても良い。第２のデバイスホールは複数回に分けて加工しても良い。

本実施の形態ではフレキシブル配線基板と積層配線部との間にＰＳＲ層と接着材層を設けたが、接着材層のみでも良い。

なお、本発明は、デバイスホールを複数有する形態、デバイスホールを除く部分に複数の積層配線部を有する形態であっても構わない。

また、一体の保護層に開口部を設け、その開口部に電気・電子部品を実装しても良い。

また、ビアに充填する導電性物質は、はんだや導電性樹脂、導電性インクでも良い。

１ プリント配線基板
１０ フレキシブル配線基板
１１ 絶縁性基材
１２ 配線
１３ デバイスホール
１３ａ 第１のデバイスホール
１３ｂ 第２のデバイスホール
１４ フライングリード
１５ コンタクトパッド
２０ 積層配線部
２１ 絶縁性基材
２２ 配線
２３ ビア
３０ 保護層
３１ スプロケット穴

Claims (4)

1. 絶縁性基材の片面に配線を有し、デバイスホールと、少なくとも前記配線の一部が前記デバイスホール内に突出してなるフライングリードとを有するフレキシブル配線基板と、
   前記デバイスホールを除く前記フレキシブル配線基板上に１層以上の積層配線部とを有し、
   前記配線と前記積層配線部の一部または全部とが一体の連続した保護層で覆われており、前記フレキシブル配線基板の前記積層配線部側の反対面に前記配線に電気的に接続されるコンタクトパッドが露出していることを特徴とするプリント配線基板。
2. 請求項１に記載のプリント配線基板において、
   前記保護層は、前記デバイスホール部において前記絶縁性基材の端面よりも後退するように形成される領域と、前記保護層の端面と前記絶縁性基材の端面が概略同一端面に揃う領域とを有することを特徴とするプリント配線基板。
3. 請求項１または２に記載のプリント配線基板において、
   前記コンタクトパッドは、前記絶縁性基材の厚さの１／２以上の厚さのめっきが施されていることを特徴とするプリント配線基板。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のプリント配線基板において、
   前記コンタクトパッドの垂直投影面内に前記コンタクトパッドと前記積層配線部とを電気的に接続するビアを有することを特徴とするプリント配線基板。

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