JP2014523120A - 硬質可撓性プリント回路基板の製造方法および硬質可撓性プリント回路基板 - Google Patents

硬質可撓性プリント回路基板の製造方法および硬質可撓性プリント回路基板 Download PDF

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Abstract

本発明は硬質可撓性PCBの製造方法を開示し、少なくとも1つの可撓性ウィンドウ領域を含む硬質基板を製造することと、硬質基板の可撓性ウィンドウ領域に少なくとも1つの可撓性基板ユニットを埋設することと、埋設された可撓性基板ユニットを有する硬質基板の一方側または両側に少なくとも1つの堆積層を形成することと、硬質可撓性PCBを形成するために、可撓性基板ユニットの可撓性領域を被覆する堆積層の部分を堆積層から除去することとを含む。本発明は、硬質可撓性PCBの製造費用を著しく低下させ、PCBの製造歩留りおよび信頼性を向上させる。

Description

発明の分野
本発明はプリント回路基板(PCB)技術の分野に関し、特に、硬質可撓性PCBの製造方法および当該製造方法によって製造された硬質可撓性PCBに関する。
発明の背景
製造技術の絶え間ない進歩により、すべての電子製品は軽量化かつ小型化される傾向にある。携帯電話、デジタルカメラなどといった様々な小型携帯用電子製品は、高密度接続(HDI)技術の進歩による結果である。HDIは、マイクロチャネルの形成によって回路基板層を互いに接続することができる技術であり、現在のところ最新の回路基板処理技術である。そのようなHDI処理は堆積処理と協働して作用して、回路基板を薄く小さくすることを可能にする。堆積処理は両面または4面の回路基板に基づき、回路層は、順次貼合せ技術を用いて回路基板外に順次堆積される。加えて、止まり穴が堆積層間の相互接続として使用され、層の部分同士の間を接続する止まり穴および埋められた穴部が、貫通孔によって占められていた基板表面上の空間を節約することができ、構成要素をできるだけ多く配線し半田付けするために、限られた外側領域を使用することができる。必要とされる数の層を有する多層PCBはこのように、堆積処理を繰り返すことによって得ることができる。
現在のところ、PCBは、そこで使用される絶縁材料の異なる強度に従って、硬質PCB、可撓性PCB(略してFPC)、および硬質可撓性PCBに分類され得る。硬質可撓性PCBは、1つ以上の硬質領域および1つ以上の可撓性領域を含むPCBである。硬質基板と可撓性基板との組合せであるため、硬質基板および可撓性基板の両方の利点を有する。自由に曲げ、巻付け、かつ折畳むことができるというFPCの特徴に基づき、硬質可撓性PCBからなる製品は組立てやすい。それらを折畳んで非常にコンパクトなパッケージを形成することができ、配線およびケーブルの接続および設置を省き、コネクタと端子との半田づけを減少させるかまたは省き、空間および重量の両方を減少させ、電気性能を向上させるために電気的干渉を減少させるかまたは回避し、したがって軽量化および小型化ならびに多機能化に向かって進歩するための電子デバイス(または製品)の必要性を完全に満足させる。特に、HDI技術および硬質可撓性PCBの両方を用いる製品は、薄く、軽く、可撓性であり、3次元組立要件を満たしやすいことから広く使用されている。埋められた穴部および/または止まり穴により、微細な導体幅および間隔、多層、ならびに他の特徴、回路基板の軽量および小ささという特徴が特に反映される。
現在、硬質可撓性PCBの加工材料は、硬質シートおよび可撓性シートを含む。加工中、硬質シートおよび可撓性シートは一般に別個に加工され、次いで2枚のシートは積層された後でプリプレグ(プリプレグシート)を用いて共に貼合される。本発明者は、この製造方法では、可撓性領域が配置される硬質可撓性PCBの層全体が可撓性シートからなり、それにより可撓性シートを使用する必要がないPCBの硬質領域、廃棄領域(切込み領域)、および他の領域において可撓性シートを使用させ、したがって可撓性シート、特に結合剤がない種類の可撓性の銅被覆ラミネート(FCCL、可撓性CPBの加工材料)の利用が減少し、可撓性シートの無駄に至ることを注記する。FCCLの製造費用は比較的高く、そのようなPCBを使用する電子デバイス(または製品)の製造費用を実質的に増大させる。加えて、硬質領域と可撓性領域とが互いに重なる領域(つまり硬質可撓性領域)中のプリプレグの流れを減少させるために、硬質可撓性PCBを製造する際に低流量プリプレグが一般に使用されるが、低流量プリプレグは通常のプリプレグより高価であり、電子デバイス(または製品)の費用を直接的に増大させる。評価は、硬質可撓性PCBの製造費用が現在のところ標準的なFR−4硬質基板の5〜7倍であり、高コストが硬質可撓性PCBのさらなる用途および発展を制限していることを示す。硬質可撓性PCBの費用を抑えるために、可撓性シートの費用を下げることが最も重要である。
硬質可撓性PCBの現在の製造方法において、様々な材料の混合物の使用および多層基板の加工の両方を伴うため、製造費用が高く製造が困難であり、一般にそのような方法は、10未満の層を有する硬質可撓性PCBを製造するのに好適であるにすぎない。
発明の概要
先行技術において硬質可撓性PCBの製造費用が高く製造が困難であるという欠点に鑑み、本発明によって解決されるべき技術的課題は、低い製造費用で硬質可撓性PCBの製造方法を提供し、当該製造方法によって製造される硬質可撓性PCBを提供することである。
本発明の技術的課題を解決するのに使用される技術的解決法は、硬質可撓性PCBの製造方法であって、製造方法は、少なくとも1つの可撓性ウィンドウ領域(または複数の可撓性ウィンドウ領域)を含む硬質基板を製造することと、硬質基板の少なくとも1つの可撓性ウィンドウ領域に少なくとも1つの可撓性基板ユニットを埋設することと、埋設された可撓性基板ユニットを有する硬質基板の一方側または両側に少なくとも1つの堆積層を形成することと、硬質可撓性PCBを形成するために、可撓性基板ユニットの可撓性領域を被覆する部分を堆積層から除去することとを含む。
好ましくは、硬質基板は形成領域を含み、形成領域は硬質領域および可撓性ウィンドウ領域を含み、可撓性ウィンドウ領域を含む硬質基板を製造するステップは、具体的に、硬質基板の硬質領域に対してパターン処理を行なうことと、硬質基板に対してウィンドウカッティングを行なうこととを含み、ウィンドウカッティングが行なわれるウィンドウ位置は、硬質基板の可撓性ウィンドウ領域を形成する。
さらに好ましくは、硬質基板に対してウィンドウカッティングを行なう際、可撓性ウィンドウ領域は、可撓性ウィンドウ領域に対応する位置に埋設されている可撓性基板ユニットと同じ寸法を有する。
好ましくは、埋設された可撓性基板ユニットを有する硬質基板の一方側または両側に少なくとも1つの堆積層を形成するステップは、埋設された可撓性基板ユニットを有する硬質基板の一方側または両側にプリプレグおよび銅箔を貼合せ、次いで硬質基板に対してドリル加工、メッキ、およびパターン転写を行うことと、したがって埋設された可撓性基板ユニットを有する硬質基板上に第1の堆積層を形成することと、または複数の堆積層が形成されるまで処理シーケンスに従って第2の堆積層を連続して形成することとを含む。
好ましくは、可撓性基板ユニットの可撓性領域を被覆する部分を堆積層から除去するステップは具体的に、可撓性基板ユニットの可撓性領域に対応する堆積層の領域の境界に沿って、制御された深さの切込みを堆積層に対して行なうことと、可撓性領域に対応する部分を堆積層から除去することとを含む。
さらに好ましくは、プリプレグを貼合せる前に、プリプレグに対してウィンドウカッティングが行なわれ、プリプレグに切り込まれたウィンドウ領域は、可撓性基板ユニットの可撓性領域に対応し、プリプレグのウィンドウ領域の境界は、可撓性基板ユニットの可撓性領域と硬質可撓性領域との共通の境界に対応する。
プリプレグは、低流量プリプレグまたは流れないプリプレグである。
好ましくは、プリプレグのウィンドウ領域は硬質可撓性領域と同じ長さを有し、0〜500μmの幅を有する。
好ましくは、硬質基板の可撓性ウィンドウ領域に少なくとも1つの可撓性基板ユニットを埋設する前に、該方法は、少なくとも1つの可撓性基板ユニットを製造することをさらに含み、具体的に、ステップS21:可撓性シートに対してパターン処理を行なうことと、ステップS23:パターン処理を経た可撓性シート上に剥離可能な保護膜を接合することとを含み、剥離可能な保護膜の接合位置は、可撓性基板ユニットの可撓性領域に対応する。
好ましくは、ステップS23は、剥離可能な保護膜に対してウィンドウカッティングを行なうことをさらに含み、ウィンドウカッティングが行なわれるウィンドウ位置は、可撓性基板ユニットの硬質可撓性領域に対応し、さらに、ウィンドウカッティングを経た剥離可能な保護膜を被覆膜に接合することを含み、剥離可能な保護膜が被覆膜に接合される位置は、可撓性基板ユニットの可撓性領域に対応する。
好ましくは、ステップS21とステップS23との間に、ステップS22がさらに含まれ、ステップS22は、可撓性シートを被覆膜で被覆することを含み、ステップS23において、パターン処理を経た可撓性シート上に剥離可能な保護膜を接合するステップは、具体的には、被覆膜上に剥離可能な保護膜を取付けることによって、パターン処理を経た可撓性シート上に剥離可能な保護膜を接合することである。
さらに好ましくは、ステップS22において、被覆膜は、20μm〜150μmの範囲の厚さを有する。
ステップS23において、剥離可能な保護膜は、20μm〜150μmの範囲の厚さを有する。
剥離可能な保護膜に対してウィンドウカッティングを行うための方法は、レーザカッティング法、または打抜き法、または機械ミリング加工法である。
本発明は、上記の製造方法によって製造される硬質可撓性PCBも提供する。
本発明の製造方法によれば、可撓性基板ユニットが硬質基板に埋設され、可撓性基板上の配線パターンは、硬質基板が配置される層上の配線パターンと接続され、硬質可撓性PCBを製造する際、硬質基板に可撓性ウィンドウ領域を設け、硬質可撓性PCBの可撓性領域が配置される層全体において可撓性シートを使用することなく、可撓性ウィンドウ領域に可撓性基板ユニットを対応して配置すればよく、ゆえに可撓性シートの無駄を著しく減少させ、したがって硬質可撓性PCBの製造費用を低下させ、同時に、そのような製造方法によって製造された硬質可撓性PCBにおいて、可撓性基板と硬質基板とが比較的小さな重なり面積を有するため、可撓性基板の可撓性シートの膨張および収縮変動は硬質基板の硬質シートと実質的に合致し、貼合せを行なう際、合致しない膨張および収縮変動によるパターンの不整列、転位などといった望ましくない現象は生じることはない。ドリル加工、穴部洗浄および穴部メタライゼーション処理を行なう際、硬質領域は完全に硬質シートであるため、その処理は、硬質基板の機械加工処理および機械加工パラメータに従って完全に行なうことができ、ゆえにテストおよびデバッギングが省略される。可撓性領域に関して、微細なパターンを製造する際、可撓性基板ユニットが小さな膨張および収縮変動を有し、破損しにくいため、小型機械加工を使用してもよい。開路、短絡などといった望ましくない現象が生じることが効果的に妨げられ得、硬質可撓性PCBを製造する際の困難度がしたがって低下し、硬質可撓性PCBの品質が効果的に向上する。
要約すると、本発明の有利な効果は次のとおりである。硬質可撓性PCBの製造費用を著しく減少させ、PCBの製造歩留りおよび信頼性を向上させ、特にPCBの接続信頼性を向上させ、硬質可撓性PCBの製造の困難度を低下させ、4つ以上の層を有する硬質可撓性PCBを製造するのに特に好適であること。
本発明の硬質可撓性PCBの製造方法のフローチャートである。 本発明の第1の実施の形態におけるPlus oneHDI硬質可撓性PCBを製造する処理ステップ(プリプレグに対してウィンドウカッティングは行なわれない)を示す図である。 本発明の第1の実施の形態におけるPlus twoHDI硬質可撓性PCBを製造する処理ステップ(プリプレグに対してウィンドウカッティングは行なわれない)を示す図である。 本発明の第1の実施の形態におけるPlus oneHDI硬質可撓性PCBを製造する処理ステップ(プリプレグに対してウィンドウカッティングが行なわれる)を示す図である。 本発明の第1の実施の形態におけるPlus twoHDI硬質可撓性PCBを製造する処理ステップ(プリプレグに対してウィンドウカッティングが行なわれる)を示す図である。 本発明の第1の実施の形態における硬質基板のウィンドウカッティングを例示する概略図である。 本発明の第1の実施の形態における可撓性基板ユニットを処理する概略図である。 本発明の硬質基板の可撓性ウィンドウ領域に可撓性基板ユニットを埋設する処理概略図である。 本発明の第3の実施の形態における、プリプレグに対してウィンドウカッティングおよび積層を行なう処理概略図である。
実施の形態の詳細な説明
当業者が本発明の技術的解決法をよりよく理解することを可能にするために、添付の図面および特定の実装例に関連して本発明を以下に詳細にさらに説明する。
本発明は、硬質可撓性PCBの製造方法の実装例を提供する。製造方法は、可撓性ウィンドウ領域を含む硬質基板を製造することと、硬質基板の可撓性ウィンドウ領域に少なくとも1つの可撓性基板ユニットを埋設することと、埋設された可撓性基板ユニットを有する硬質基板の一方側または両側に少なくとも1つの堆積層を形成することと、硬質可撓性PCBを形成するために、可撓性基板ユニットの可撓性領域を被覆する部分を堆積層から除去することとを含む。
ここで、可撓性領域は、硬質可撓性基板の表面において露出した曲げることができる軟質基板であり、硬質可撓性領域は、硬質可撓性基板の内部に埋設され、硬質基板に貼合される軟質基板の一部分、つまり可撓性基板ユニットが硬質基板に埋設された後、可撓性基板ユニットと硬質基板とが重なる可撓性基板ユニットの一部分である。特定の実施の形態によって、上記の実装例を以下に説明する。
<第1の実施の形態>
この実施の形態において製造される回路基板は、Plus oneHDI硬質可撓性PCBである。図2は、Plus oneHDI硬質可撓性PCBを製造する処理ステップを示す図である。図1に例示されるように、製造方法は具体的に以下のステップを含む。
ステップS01:可撓性シートを作製する。この実施の形態では、可撓性シート11は可撓性シート誘電体層112と、可撓性シート誘電体層112の両側に設けられた可撓性シート導電層111とを含む。
ステップS02:可撓性シート11を加工して、小さな可撓性基板ユニットを形成する。小さな可撓性基板ユニットは各々、硬質可撓性領域および可撓性領域に分けられる。
可撓性シートを加工するステップは、具体的に以下を含む。
ステップS21:可撓性シートに対してパターン処理を行なう。すなわち、パターニング処理によって、可撓性シート誘電体層112の両側それぞれの可撓性シート導電層111上に、可撓性基板に配置する必要がある配線パターンを転写する。代替的に、顧客の要求に従って、その一方側に導電層を有する可撓性シート誘電体層112を選択することができるかまたは、可撓性シート誘電体層の一方側の導電層に対してのみ配線パターンの転写が行なわれる。
ステップS22:被覆膜を作製し、パターニングされた可撓性シートを被覆膜で被覆する。ここで、実際的な加工要件に従って被覆膜12に対して前もってウィンドウカッティングを行なってもよいし、行なわなくてもよい。被覆膜12は可撓性シート導電層111上に貼合される。被覆膜12は、20μm〜150μmまでの範囲の厚さを有する。ウィンドウカッティングを前もって行なう必要がある場合は、ウィンドウカッティングのための方法は、レーザカッティング、打抜き、または機械ミリング加工を採用し得る。被覆膜は、可撓性シート上に形成された金属配線を保護するために使用され、具体的に、酸化、外側の摩耗、汚染などから金属配線を守る効果を実現し、同時に動作寿命を延ばし、硬質可撓性基板の使用安全性を増大させる。したがって、可撓性基板ユニットを加工する際には、通常はこの望ましいステップが追加される。
ステップS23:剥離可能な保護膜の接合される位置が可撓性基板ユニットの可撓性領域に対応するように、パターン処理を経た可撓性シート上に剥離可能な保護膜を接合する。剥離可能な保護膜に対してウィンドウカッティングが行なわれる。ウィンドウカッティングが行なわれる位置(ウィンドウ位置とも称する)は、可撓性基板ユニットの硬質可撓性領域に対応する。ウィンドウカッティングを経た剥離可能な保護膜は被覆膜上に接合され、剥離可能な保護膜は、可撓性基板ユニットの可撓性領域に対応する被覆膜上の位置に接合される。図7に例示されるように、剥離可能な保護膜13に対してウィンドウカッティングを行なうことによって、パターン処理を経た可撓性シート上に接合されるように剥離可能な保護膜13が被覆膜に取付けられると、被覆膜12によって被覆された硬質可撓性領域23が露出し、剥離可能な保護膜13は可撓性基板ユニットの可撓性領域24に対応する被覆膜上の位置にのみ設けられ、それにより、剥離可能な保護膜13、被覆膜12、および可撓性シートがともに堅く接合される。
この時点で、可撓性シートは、可撓性シート誘電体層112および可撓性シート導電層111、可撓性シート誘電体層112の両側に設けられる被覆膜12および剥離可能な保護膜13を含む。
剥離可能な保護膜に対してウィンドウカッティングを行なうための方法は、レーザカッティング、打抜き、または機械ミリング加工を採用し得る。
この実施の形態では、剥離可能な保護膜は、20μm〜150μmの範囲の厚さを有し、上側層および下側層を含むことが好ましい。上側層は高分子材料であり、プリプレグ、樹脂層中の銅箔を有する樹脂などに効果的に接合することができる。下側層は剥離可能な接着層であって、可撓性シート上の被覆膜、銅箔層、可撓性シートなどに接合することができ、ステップS23において、剥離可能な保護膜13の剥離可能な接着層が被覆膜12に接合される。
ステップS24:ステップS23を経た可撓性シートを切断して、複数の可撓性基板ユニットを形成する。上記の処理を経た後、可撓性シートを切断して、複数の可撓性基板ユニット1を形成する。形成された可撓性基板ユニット1は、硬質基板の可撓性ウィンドウ領域5と一致する形状および寸法を有する。実際の製造処理では、ほとんどの場合このステップが含まれる。効率的な一括生産を目的として、1枚の可撓性シートを複数の可撓性基板ユニット1に切断してもよく、各可撓性基板ユニットは、1枚の硬質基板の複数の可撓性ウィンドウ領域5の各々にちょうど可撓性基板ユニットが埋設されるか、または複数の硬質基板の同じ可撓性ウィンドウ領域5に埋設されるような寸法である。要約すると、切断された複数の可撓性基板ユニット1は、硬質基板のそれぞれの可撓性ウィンドウ領域と一致する寸法を有する。可撓性シートを切断するための方法は、レーザカッティング、打抜き、または機械ミリング加工を採用し得る。
ステップS25:可撓性基板ユニットに対して表面処理を行なう。可撓性基板ユニットに対して(主としてその上側面および下側面に対して)表面処理を行なうことは、可撓性基板ユニットの表面粗さを増大させ、したがって可撓性基板ユニットとプリプレグとの間の接合力を高める目的のためである。処理方法は、茶色酸化物法および過マンガン酸カリウム腐食法を含む。
ステップS03:硬質シートを作製する。硬質シートは、硬質シート導電層21および硬質シート誘電体層22を含む。
なお、ステップS03、S04、および上記のステップS01、S02の間に特定のシーケンス順序はない。いくつかの場合には、硬質可撓性基板の製造業者は、可撓性基板ユニット自体を製造するのではなく、ステップS02を経た可撓性基板ユニットを他の製造業者からの対応する仕様でカスタマイズする。
ステップS04:可撓性ウィンドウ領域を含む硬質基板を製造する。このステップは、具体的に以下を含む。
ステップS41:パターニング処理によって、硬質シート2に対してパターン処理を行なう。この実施の形態では、硬質シート2は形成領域4および輪郭領域3を含む。硬質シートの形成領域は、硬質領域と可撓性ウィンドウ領域5とにさらに分割され、硬質領域に対してパターン処理が行なわれる。
ステップS42:硬質シートに対してウィンドウカッティングを行ない、ウィンドウ位置が硬質シートにおいて可撓性ウィンドウ領域を形成する。硬質シートに対してウィンドウカッティングを行なう際、可撓性ウィンドウ領域5は、可撓性基板ユニットが可撓性ウィンドウ領域にちょうど位置し得るように、対応する位置に埋設された可撓性基板ユニット1と整合する形状および寸法を有する。図6に例示されるように、硬質シートに対してウィンドウカッティングを行なう方法は、レーザカッティング、打抜き、または機械ミリング加工を採用し得る。ステップS41とステップS42とのシーケンス順序は交換可能である。すなわち、可撓性ウィンドウ領域がまず形成され、次いでパターン処理が硬質領域に対して行なわれる。
ステップS05:硬質基板の可撓性ウィンドウ領域に可撓性基板ユニットを埋設する。ここで、硬質基板は可撓性基板ユニットと同じ厚さを有するか、または可撓性基板ユニットから50μm以内の違いの厚さを有する。
ステップS06:可撓性基板を含む硬質基板を得るために、埋設された可撓性基板ユニットを有する硬質基板の一方側または両側に少なくとも1つの堆積層を形成する。すなわち、埋設された可撓性基板ユニットを有する硬質基板の一方側または両側にプリプレグおよび銅箔を貼合せ、次いで硬質基板に対してドリル加工、メッキ、およびパターン転写を行い、このようにして、埋設された可撓性基板ユニットを有する硬質基板上に第1の堆積層を形成するか、または複数の堆積層が形成されるまで処理シーケンスに従って第2の堆積層を連続的に形成する。
ステップS61:積層する。第1に、銅箔7が配置され、プリプレグ6が銅箔7上に配置される。次いで、埋設された可撓性基板ユニットを有する硬質シートがプリプレグ6上に配置され、埋設された可撓性基板ユニットを有する硬質シート上に別のプリプレグ6および別の銅箔7が順次配置される。上記の積層によって、可撓性基板を含む硬質基板を得ることができる。図8は、硬質シートの可撓性ウィンドウ領域に可撓性基板ユニットを埋設する処理概略図を例示する。
ステップS62:貼合せ。硬質基板の各層、可撓性基板、埋設された可撓性基板を有する硬質基板中のプリプレグ6および銅箔7をともに堅く接合させ、かつその機械的強度を高めるために、ステップS61を経た硬質基板上で第1の貼合せが行なわれる。次いで、ドリル加工、メッキ(穴部メタライゼーション)、外側層パターン転写などの処理が行なわれ、第1の貼合せの堆積層を形成する。ここで、硬質基板と可撓性基板ユニットとの電気接続は、ドリル加工およびメッキによって実現してもよい。
ステップS07:硬質可撓性PCBを形成するために、可撓性基板ユニットの可撓性領域を被覆する部分を堆積層から除去する。Plus oneHDI硬質可撓性PCBでは、堆積層9は、可撓性基板、プリプレグ、および銅箔上に密接に取付けられた一層の硬質シートのみを含む。
制御された深さの切込みは、可撓性基板ユニットの可撓性領域に対応する領域の境界に沿って、すなわち図2の制御された深さの切込み位置8に沿って堆積層に対して行なわれる。ここで、切込み深さは、可撓性基板ユニット上の剥離可能な保護膜がちょうど露出するかまたは、切込み底部から剥離可能な保護膜までの距離が短くなるように設定される。これにより可撓性基板ユニットの可撓性領域に対応する堆積層の部分が容易に剥離される。実際の動作において、好ましくは、切込み深さは、切込み底部と剥離可能な保護膜との間の距離が30〜100μmであるように制御される。換言すると、切込み深さは、剥離可能な保護膜、特に剥離可能な保護層の下の可撓性シートが切込まれることを確実に回避すべきである。さらに、被覆膜は、場合によっては剥離可能な保護層の不適当な切込みによって直接切込まれることから可撓性シートを保護することもでき、このようにして無駄が生じることを回避する。制御された深さの切込み方法は、機械的な制御された深さミリング加工、制御されたレーザ深さの切込み、またはV切込みを採用し得る。
制御された深さの切込みが完了した後、可撓性領域上方の堆積層の部分が除去される。このステップでは、可撓性領域上方の堆積層の部分は、可撓性基板ユニットからの剥離可能な保護膜13の剥離によって剥離可能な保護膜と共に除去され得る。すなわち、可撓性領域に対応する部分が堆積層から除去される。
S08:硬質基板から輪郭領域を除去する。ミリング加工処理を用いて輪郭領域を除去することは一般的であり、このようにして硬質可撓性PCBが製造される。
この実施の形態の製造方法は、Plus oneHDI硬質可撓性PCBを製造するのに好適である。この方法によって製造された硬質可撓性PCBでは、その硬質領域および硬質可撓性領域を用いて電子要素をその上に取り付ける。可撓性領域を主に用いて、回路と接続されるように曲げる。可撓性領域は、必要であればその上に搭載された電子要素を有しても有さなくてもよい。
<第2の実施の形態>
この実施の形態において製造される回路基板はhigh plus(Plus two以上)HDI硬質可撓性PCBである。図3は、HDI硬質可撓性PCBを製造する処理ステップを示す図である。この実施の形態では、high plusHDI硬質可撓性PCBはPlusN(N≧2)HDI硬質可撓性PCBである。図3に例示されるように、当該方法は具体的に以下のステップを含む。
内側層基板を製造する。このステップは、第1の実施の形態のステップS01〜S06と同じステップを含む。埋設された可撓性基板ユニットを有する得られた硬質基板がこの実施の形態の内側層基板である。
上記ステップS62の後、必要とされる数の硬質シートの層を追加する。このステップは具体的に以下を含む。
ステップS63:積層。まず銅箔7が配置され、プリプレグ6が銅箔7に配置される。得られた内側層基板が次いでプリプレグ6上に配置され、プリプレグ6および銅箔7が内側層基板上に順次配置される。上記の積層によって、内側層基板の層の数が1増加する。
ステップS64:貼合せ。別の貼合せが内側層基板上で行なわれ、内側層基板、プリプレグ6、および銅箔7の各層がともに堅く接合され、その機械的強度が高められ、次いでドリル加工、メッキ(穴部メタライゼーション)、および外側層パターン転写の処理が行なわれる。ドリル加工およびメッキによって、この層とその内側層基板との間の電気接続(可撓性基板が配置される層の内側層基板と第1の堆積層とを含む)が実現される。
PlusN HDI硬質可撓性PCBについては、埋設された可撓性基板ユニットと望ましい数の層とを有するPlusN硬質シートが得られるまで、ステップS63およびS64(積層、貼合せ、ドリル加工、メッキ、および外側層パターン転写)をN−1回繰り返す必要があり、Nの値は硬質基板によって必要とされる層の数によって決定される。
ここで、先の処理で製造された外側層パターンは、次の処理においてPCBの内側層基板として機能する。すなわち、最外層パターンが処理されるまで、PlusN HDI硬質可撓性PCBに対して貼合せ、ドリル加工、メッキ、およびパターン転写を含む処理をN回行って、それぞれ外側層パターンを形成し得る。high plusHDI硬質可撓性PCBでは、堆積層9は、可撓性基板、プリプレグ、および銅箔上に密接に取付けられた多層の硬質シートを含む。
ステップS07:硬質可撓性PCBを形成するために、可撓性基板ユニットの可撓性領域を被覆する部分を堆積層から除去する。すなわち、可撓性基板ユニットの可撓性領域に対応する領域の境界に沿って、上記N番目の堆積層に対して、制御された深さの切込みを行なう。ここで、切込み深さは、可撓性基板ユニット上の剥離可能な保護膜をちょうど露出させることができるかまたは、切込み底部から剥離可能な保護膜までの距離が短くなるように設定される。実際の動作では、切込み底部と剥離可能な保護膜との間の距離が30〜100μmであるように切込み深さが制御されることが好ましい。すなわち、剥離可能な保護膜、特に剥離可能な保護層の下の可撓性シートが切込まれることを確実に回避すべきである。制御された深さの切込みは、機械的な制御された深さのミリング加工、レーザ制御された深さの切込み、またはV切込みを採用し得る。
制御された深さの切込みが完了した後、可撓性領域上方の堆積層の部分が除去される。このステップにおいて、可撓性領域上方の堆積層の部分を剥離可能な保護膜と共に除去してもよい。
ステップS08:硬質基板から輪郭領域を除去する。通常はミリング加工処理を用いて輪郭領域を除去し、このようにして硬質可撓性PCBが製造される。
この実施の形態に記載される硬質可撓性PCBの製造方法を用いてPlus two以上のHDI硬質可撓性PCBを製造すると、第1の実施の形態で製造されたPlus oneHDI硬質可撓性PCBに基づいて、それぞれの堆積層が外側に連続的に追加され、それぞれの層の間の電気接続が貼合せ、ドリル加工および穴部メタライゼーションによって実現され、最後に切断を行って硬質基板の輪郭領域を除去する。製造された製造された硬質可撓性PCBでは、その硬質領域および硬質可撓性領域を用いて電子要素をその上に取り付け、可撓性領域を主に用いて回路と接続するように曲げる。
<第3の実施の形態>
この実施の形態において製造される回路基板は、Plus oneHDI硬質可撓性PCBである。図4に例示されるように、この実施の形態は以下の点で第1の実施の形態と異なる。
1)第1の実施の形態のステップS06に対応して、この実施の形態では、積層(S61)の前に、プリプレグ6に対してまずウィンドウカッティングが行なわれる。ここで、プリプレグに切り込まれるウィンドウ領域は、可撓性基板ユニットの可撓性領域に対応し、ウィンドウ領域同士の境界は可撓性基板ユニットの可撓性領域と硬質可撓性領域との共通の境界に対応する。プリプレグに切り込まれたウィンドウの寸法は、硬質可撓性領域と同じ長さを有し、具体的には長さは0.5mm〜3mmの範囲であり、ウィンドウ領域の幅は0〜500μmの範囲であり、機械ミリング加工またはレーザカッティングまたは打抜きによってウィンドウを形成することができる。図9は、本発明の第3の実施の形態においてプリプレグに対してウィンドウカッティングおよび積層を行なう処理概略図である。プリプレグに対するウィンドウカッティングが完了した後は、この実施の形態のステップS06の他の処理は第1の実施の形態のステップS06と同じである。
2)第1の実施の形態のステップS07に対応して、制御された深さの切込みはこの実施の形態では必要ではなく、ウィンドウカッティングが可撓性領域のプリプレグ6に対して前もって行なわれているため、剥離可能な保護膜および堆積層を可撓性基板ユニットから直接的に剥離することだけが必要とされる。
この実施の形態の他のステップは第1の実施の形態と同じであり、その冗長な説明はしたがって省略される。
この実施の形態では、ウィンドウカッティングが積層前にプリプレグに対して行なわれるため、制御された深さの切込み処理を省略することができ、処理費用がある程度まで下げられる。しかし、ウィンドウカッティングが行なわれるため、加熱されるとプリプレグ中の樹脂成分が可撓性領域に容易に流れ込む場合があり、可撓性基板の表面上の過剰な樹脂流につながり、そのような方法によって製造された硬質可撓性PCBにおいて深刻な残渣現象が生じる。したがって、過剰な樹脂流を回避するために、この実施の形態のプリプレグは一般に、両方とも費用が比較的高い低流量プリプレグまたは流れないプリプレグを採用する。ウィンドウカッティングは0〜500μmの切込み幅を有する可撓性領域と硬質可撓性領域との共通の境界に対してのみ行なわれるため、多層基板は貼合せ中にそれぞれの点で比較的均一な力に耐え、流れを防ぐべきすべての可撓性領域に対応するプリプレグの部分に対してウィンドウカッティングおよび除去が行なわれる場合と比較して、この実施の形態はよりよい貼合せ効果を得、反り、しわ、または他の問題をもたらすことはない。
<実施の形態4>
この実施の形態において製造される回路基板は、high plus(Plus two以上)HDI硬質可撓性PCBである。
図5に例示されるように、この実施の形態は以下の点で第2の実施の形態と異なる。
1) 第2の実施の形態のステップS06に対応して、この実施の形態では、積層前にプリプレグ6に対してまずウィンドウカッティングが行なわれる。ウィンドウカッティング中に、プリプレグ6に切り込まれるウィンドウ領域は可撓性基板ユニットの可撓性領域に対応し、ウィンドウ領域の境界は可撓性基板ユニットの可撓性領域と硬質可撓性領域との共通の境界に対応し、プリプレグに切り込まれたウィンドウの寸法は、硬質可撓性領域とそれぞれ同じ長さを有し、具体的に長さは0.5mm〜3mmの範囲であり、ウィンドウ領域の幅は0〜500μmの範囲であり、ウィンドウカッティングのための方法は、機械ミリング加工、レーザカッティング、または打抜きを採用し得る。図9は、本発明の第3の実施の形態においてプリプレグに対してウィンドウカッティングおよび積層を行なう処理概略図である。プリプレグに対するウィンドウカッティングが完了した後は、この実施の形態のステップS06の他の処理は第2の実施の形態のステップS06と同じである。
2)第2の実施の形態のステップS07に対応して、可撓性基板ユニットの可撓性領域に対応する領域の境界に沿って堆積層に対して、制御された深さの切込みが行なわれる。制御された深さの切込みの深さは、プリプレグのウィンドウ領域の位置に到達する。
この実施の形態の他のステップは第2の実施の形態と同じであり、その冗長な説明はしたがって省略される。
本発明によって製造された硬質可撓性PCBでは、その硬質領域および硬質可撓性領域を用いて電子要素をその上に取り付け、可撓性領域を主に用いて回路と接続するように曲げる。
この実施の形態に記載される硬質可撓性PCBの製造方法を用いてhigh plusHDI硬質可撓性PCBを製造すると、製造されたPlus oneHDI硬質可撓性PCBに基づいて、それぞれの堆積層は製造されたHDI硬質可撓性PCBの外側に連続的に追加され、それぞれの硬質シート間の電気接続が貼合せ、ドリル加工および穴部メタライゼーションによって実現され、最後に切断を行って輪郭領域を除去する。
この実施の形態では、ウィンドウカッティングが積層前にプリプレグに対して行なわれるため、加熱されるとプリプレグ中の樹脂成分が可撓性領域に容易に流れ込む場合があり、可撓性基板の表面上の過剰な樹脂流につながり、そのような方法によって製造された硬質可撓性PCBにおいて深刻な残渣現象が生じる。したがって、過剰な樹脂流を回避するために、この実施の形態では、低流量プリプレグまたは流れないプリプレグを使用することが推奨される。
硬質可撓性PCBのように、硬質シートの伸縮および膨張特性および可撓性シートの伸縮および膨張特性が互いに合致せず(一般に可撓性シートは硬質シートより膨張および収縮変動が大きく、回路基板の寸法が増大するにつれて可撓性シートはより一層大きな膨張および収縮変動を有することになる)、したがって同じ領域を有する硬質PCBと可撓性PCBを積層し貼合せる場合、2つの材料間の合致しない膨張および収縮変動のために、製造中、何らかのささいな相違でも電気回路パターンの不整列、転位、および他の望ましくない現象につながり、最終的に回路基板の品質に影響を及ぼし得る。しかし、上記の方法を用いることによって、材料の合致しない伸縮および膨張特性によるパターン転位を回避することができる。
さらに、硬質シートおよび可撓性シート自体が異なる特徴を有するため、同じ領域を有する硬質PCBおよび可撓性PCBを積層し貼合せることによって硬質可撓性基板が製造される場合、特殊な処理を採用して、たとえばドリル加工、穴部洗浄、および穴部メタライゼーションの処理中に特殊な制御を行なうことが必要とされる。ドリル加工中、特にレーザドリル加工中に好適なパルス幅およびパルス周波数が使用される。穴部洗浄中、一つの穴部に硬質シートおよび可撓性基板の両方がある。すなわち、穴部の壁は3つの材料:FR−4(エポキシガラス繊維基板)、PI(ポリイミド)および接着層を含む。PIは強アルカリに耐性がなく、接着層は強酸または強アルカリに耐性がなく、したがって現在の穴部洗浄処理で使用されるアルカリ過マンガン酸塩洗浄液は、穴部壁において過剰エッチングを引起し窪みを形成しやすく、次のエッチングまたはメッキ処理において、液体が残され、銅をメッキすることができない。現在のところプラズマデスミアも使用されるが、プラズマ洗浄装置は高価であり、作業能力が限定されているため、広く使用されていない。また、アルカリ過マンガン酸塩デスミア溶液において超音波洗浄方法が使用され、したがって物理作用と化学作用との組合せによって穴部洗浄の効果が実現されるが、そのような洗浄方法は依然として穴部壁に対する過剰エッチングを回避することができない。穴部メタライゼーション中に、異なる液体および処理パラメータに依存して、それぞれの処理条件を互いを相互作用させることが可能となるように好ましい実装例を得るため、直交実験を行って最良のパラメータおよび処理を決定するべきである。上記の特殊な処理は硬質可撓性PCBの製造の困難度を確実に増大させるが、本発明によって提供される実施の形態を使用することによってこれらの問題が生じることを妨げることができる。さらに、可撓性基板上、特に広面積を有する可撓性基板上に微細なパターンを製造する際、可撓性は容易に変形し破損するため、開路、短絡などといった望ましくない問題が生じやすいが、本発明によって提供される可撓性基板ユニットはこれらの問題を回避することができる。
本発明の実施の形態は、第1の実施の形態〜第4の実施の形態のうちいずれかの製造方法によって製造される硬質可撓性PCBも提供する。ここで、Plus oneHDI硬質可撓性PCBは、第1の実施の形態または3に記載した硬質可撓性PCBの製造方法によって製造することができる。high plusHDI硬質可撓性PCBは、第2の実施の形態または第4の実施の形態に記載した硬質可撓性PCBの製造方法によって製造することができる。上記の方法によって製造された硬質可撓性基板では、可撓性基板と硬質基板との組み合わせ領域に残留銅が存在せず、したがってエッチングによって(除去しにくい)残留銅を除去する必要がない。したがって、金の浸漬を行なう場合、組合わされた領域に浸漬金が存在せず、これはクライアントの洗浄要件とより合致する。
ウィンドウのないプリプレグが使用される場合、積層する際に通常のエポキシガラスクロスシートなどの通常のプリプレグを選択することができ、費用を大幅に節約することができるが、可撓性領域上方の硬質シートの部分を除去する際、可撓性領域上方の硬質シートの部分と共に、硬質可撓性領域に対応する硬質シートの部分がいくらか除去され、それにより回路基板の剥離欠陥をもたらすことが生じ得る。ウィンドウを有するプリプレグが使用される場合は、可撓性領域上方の硬質シートの部分を除去する際、硬質可撓性領域に対応する硬質シートの部分を共に除去しなくてもよい。これは貼合せ処理中に過剰なプリプレグ流によってもたらされる。この状態を回避するために、ウィンドウを有するプリプレグは一般に低流量プリプレグまたは流れないプリプレグを採用する。これは過剰な流れを効果的に回避するが、通常のプリプレグが採用される場合と比較して製造費用が増大する。
これらの実施の形態の硬質可撓性PCBの上記製造方法では、可撓性基板ユニットを硬質基板に埋設することによって、両方とも可撓性シートが含まれている硬質可撓性領域および可撓性領域以外の回路基板のすべての他の部分は硬質シートを採用する。これは可撓性シートの利用を大幅に減らし、製造費用を低下させる。同時に、硬質領域の処理フローは、先行技術におけるHDIおよび他の硬質基板の成熟した技術に従って正確に行なうことができ、硬質基板の既存の製造装置を直接使用することができ、製造ラインの調達費用が低下する。さらに、この方法は、硬質基板において可撓性基板を設ける必要がある位置に可撓性基板を埋設することを伴うが、可撓性基板はほとんどの場合硬質基板より寸法が小さく、可撓性基板と硬質基板とが直接的に組み合わされた領域を大幅に減少させ、特に可撓性基板は、製造された微細なパターン(75μm/75μm未満の線幅/線間隔)を有する小型の可撓性基板を採用し、これは硬質基板と可撓性基板との間の膨張および収縮変動の違いを回避すると同時に、ドリル加工処理が硬質領域において主に処理され、したがって処理は実装しやすく、貼合せ、ドリル加工などの工作精度が大幅に向上する。さらに、本発明では、可撓性基板ユニットが別個に製造され、剥離可能な保護膜を可撓性シートの両側に接着させ、可撓性領域を効果的に保護することができ、PCB全体の接続不良の発生が回避される。
本発明の硬質可撓性PCBの製造方法、および先行技術における硬質可撓性PCBの製造方法を比較および分析する。詳細は表1を参照のこと。
上記の表中の各項目から、本発明の有利な効果が以下のとおりであることが分かる。本発明に記載した硬質可撓性PCBの製造方法を用いることによって、硬質可撓性PCBの製造費用および製造しにくさが著しく低下し、製造歩留りおよび製品信頼性、特に製品の接続信頼性が向上する。さらに、製造することができる硬質可撓性基板の層の数は硬質基板の層の数によって決定され、high plusPCBを製造するために、かつ特定的に4つ以上の層を有する硬質可撓性PCBを製造するために特に好適である。
上記の実装例は、本発明の原理を説明するために用いられる例示的な実施の形態にすぎないと理解されるべきである。しかし、本発明はそれに限定されない。当業者にとっては、本発明の精神および本質から逸脱することなく様々な変更および改良を行うことができ、これらの変更および改良も本発明の保護範囲と見なされる。
1 可撓性基板ユニット、2 硬質シート、3 輪郭領域、4 形成領域、5 可撓性ウィンドウ領域、6 プリプレグ、7 銅箔、8 制御された深さの切込み位置、9 堆積層、10 プリプレグウィンドウ領域、11 可撓性シート、111 可撓性シート導電層、112 可撓性シート誘電体層、12 被覆膜、13 剥離可能な保護膜、21 硬質シート導電層、22 硬質シート誘電体層、23 硬質可撓性領域、24 可撓性領域。
ステップS62:堆積層を形成する。硬質基板の各層、可撓性基板、埋設された可撓性基板を有する硬質基板中のプリプレグ6および銅箔7をともに堅く接合させ、かつその機械的強度を高めるために、ステップS61を経た硬質基板上で第1の貼合せが行なわれる。次いで、ドリル加工、メッキ(穴部メタライゼーション)、外側層パターン転写などの処理が行なわれ、第1の貼合せの堆積層を形成する。ここで、硬質基板と可撓性基板ユニットとの電気接続は、ドリル加工およびメッキによって実現してもよい。
ステップS64:貼合せ、ドリル加工、メッキ、および外側層パターン転写。別の貼合せが内側層基板上で行なわれ、内側層基板、プリプレグ6、および銅箔7の各層がともに堅く接合され、その機械的強度が高められ、次いでドリル加工、メッキ(穴部メタライゼーション)、および外側層パターン転写の処理が行なわれる。ドリル加工およびメッキによって、この層とその内側層基板との間の電気接続(可撓性基板が配置される層の内側層基板と第1の堆積層とを含む)が実現される。
この実施の形態に記載される硬質可撓性PCBの製造方法を用いてPlus two以上のHDI硬質可撓性PCBを製造すると、第1の実施の形態で製造された堆積層をその上に有する埋設された小さな可撓性基板ユニットを有する硬質基板に基づいて、それぞれの堆積層が外側に連続的に追加され、それぞれの層の間の電気接続が貼合せ、ドリル加工および穴部メタライゼーションによって実現され、最後に切断を行って硬質基板の輪郭領域を除去する。製造された製造された硬質可撓性PCBでは、その硬質領域および硬質可撓性領域を用いて電子要素をその上に取り付け、可撓性領域を主に用いて回路と接続するように曲げる。

Claims (12)

  1. 硬質可撓性プリント回路基板の製造方法であって、
    少なくとも1つの可撓性ウィンドウ領域を含む硬質基板を製造することと、
    前記硬質基板の前記少なくとも1つの可撓性ウィンドウ領域に少なくとも1つの可撓性基板ユニットを埋設することと、
    埋設された可撓性基板ユニットを有する前記硬質基板の一方側または両側に少なくとも1つの堆積層を形成することと、
    前記硬質可撓性プリント回路基板を形成するために、前記可撓性基板ユニットの可撓性領域を被覆する部分を前記堆積層から除去することとを含む、製造方法。
  2. 前記硬質基板は形成領域を含み、前記形成領域は硬質領域および前記少なくとも1つの可撓性ウィンドウ領域を含み、
    少なくとも1つの可撓性ウィンドウ領域を含む硬質基板を製造するステップは、具体的に、
    硬質シートの硬質領域に対してパターン処理を行なうことと、
    前記硬質シートに対してウィンドウカッティングを行なうこととを含み、ウィンドウカッティングが行なわれるウィンドウ位置は、前記硬質基板の前記可撓性ウィンドウ領域を形成する、請求項1に記載の製造方法。
  3. 前記硬質シートに対してウィンドウカッティングを行なう際、前記可撓性ウィンドウ領域は、前記可撓性ウィンドウ領域に対応する位置に埋設されている前記可撓性基板ユニットと同じ寸法を有する、請求項2に記載の製造方法。
  4. 前記埋設された可撓性基板ユニットを有する硬質基板の一方側または両側に少なくとも1つの堆積層を形成するステップは、
    前記埋設された可撓性基板ユニットを有する硬質基板の一方側または両側にプリプレグおよび銅箔を貼合せ、次いで前記硬質基板に対してドリル加工、メッキ、およびパターン転写を行うことと、
    したがって前記埋設された可撓性基板ユニットを有する前記硬質基板上に第1の堆積層を形成することと、または
    複数の堆積層が形成されるまで処理シーケンスに従って第2の堆積層を連続して形成することとを含む、請求項1に記載の製造方法。
  5. 前記可撓性基板ユニットの可撓性領域を被覆する部分を前記堆積層から除去するステップは、
    前記可撓性基板ユニットの前記可撓性領域に対応する領域の境界に沿って、制御された深さの切込みを前記堆積層に対して行なうことと、
    前記可撓性領域に対応する部分を前記堆積層から除去することとを含む、請求項4に記載の製造方法。
  6. 前記プリプレグを貼合せる前に、前記プリプレグに対してウィンドウカッティングが行なわれ、前記プリプレグに切り込まれたウィンドウ領域は、前記可撓性基板ユニットの前記可撓性領域に対応し、前記ウィンドウ領域の境界は、前記可撓性基板ユニットの前記可撓性領域と前記硬質可撓性領域との共通の境界に対応し、
    前記プリプレグは、低流量プリプレグまたは流れないプリプレグである、請求項4に記載の製造方法。
  7. 前記プリプレグの前記ウィンドウ領域は前記硬質可撓性領域と同じ長さを有し、0〜500μmの幅を有する、請求項6に記載の製造方法。
  8. 前記硬質基板の前記少なくとも1つの可撓性ウィンドウ領域に前記少なくとも1つの可撓性基板ユニットを埋設する前に、前記方法は、前記少なくとも1つの可撓性基板ユニットを製造することをさらに含み、
    ステップS21:可撓性シートに対してパターン処理を行なうことと、
    ステップS23:パターン処理を経た前記可撓性シート上に剥離可能な保護膜を接合することとを含み、前記剥離可能な保護膜の接合位置は、前記可撓性基板ユニットの前記可撓性領域に対応する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
  9. 前記ステップS23は、
    前記剥離可能な保護膜に対してウィンドウカッティングを行なうことをさらに含み、ウィンドウカッティングが行なわれる前記剥離可能な保護のウィンドウ位置は、前記可撓性基板ユニットの前記硬質可撓性領域に対応し、さらに、
    ウィンドウカッティングを経た前記剥離可能な保護膜を前記被覆膜上に接合することを含み、前記剥離可能な保護膜が前記被覆膜上に接合される位置は、前記可撓性基板ユニットの前記可撓性領域に対応する、請求項8に記載の製造方法。
  10. 前記ステップS21と前記ステップS23との間に、ステップS22:前記可撓性シートを被覆膜で被覆することをさらに含み、
    前記被覆するステップS23において、前記パターン処理を経た前記可撓性シート上に前記剥離可能な保護膜を接合する処理は、具体的には、前記被覆膜上に前記剥離可能な保護膜を取付けることによって、前記パターン処理を経た前記可撓性シート上に前記剥離可能な保護膜を接合することである、請求項9に記載の製造方法。
  11. ステップS22において、前記被覆膜は、20μm〜150μmの範囲の厚さを有し、
    ステップS23において、前記剥離可能な保護膜は、20μm〜150μmの範囲の厚さを有し、
    前記剥離可能な保護膜に対するウィンドウカッティングは、レーザカッティング、打抜き、または機械ミリング加工によって行なわれる、請求項10に記載の製造方法。
  12. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の製造方法によって製造される、硬質可撓性PCB。
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