JP2015162626A

JP2015162626A - プリント配線板およびその製造方法

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Publication number: JP2015162626A
Application number: JP2014037876A
Authority: JP
Inventors: 松岡　秀樹; Hideki Matsuoka; 秀樹松岡; 真介堀; Shinsuke Hori; 淳一平山; Junichi Hirayama; 守生村田; Morio Murata; 敏之神谷; Toshiyuki Kamiya; 真司真船; Shinji Mafune
Original assignee: Elna Co Ltd
Current assignee: Elna Co Ltd
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-09-07

Abstract

【課題】既存のリジッド配線板とほぼ同様の工程で製造し得る構成を備えたフレキシブル−リジッド複合型のプリント配線板を提供する。【解決手段】ＦＲ−４等の高弾性基材１１１をコア基材１００とし、コア基材１１０の少なくとも一方の面に、低弾性基材１２０（フレキシブル基材１２１）を一体に積層し、コア基材１１０の他方の面側から、低弾性基材１２０にまで達する深さをもってコア基材１１０を除去して、プリント配線板１００Ａの一部分に低弾性基材１２０によるフレキシブル部（可撓性領域）１０１を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板に関し、さらに詳しく言えば、低弾性基材と高弾性基材とを積層してなるフレキシブル−リジッド複合型のプリント配線板およびその製造方法に関するものである。

フレキシブル配線板は、低弾性で柔軟性（屈曲性）に富んでおり、しかも板厚が薄いことから、主に電子・電気機器の引出配線や引き回し配線、機器間を接続する中継配線等に用いられているが、実装に対する配線板の機械的強度が低いという点で問題がある。

そこで、この点を補うため、例えば特許文献１に記載されているように、フレキシブル配線板の実装強度が必要な部分に補強板を貼り付けるようにしている。その一例を図５に示し、これについて説明する。

図５に示す従来例としてのプリント配線板２００は、低弾性であるフレキシブル基材２１０の両面に、それよりも弾性が高いリジッド材よりなる補強板２３０，２３０を積層してなるフレキシブル−リジッド複合型のプリント配線板である。

この例において、フレキシブル基材２１０は、その両面に銅箔材よりなる電気配線２１１，２１１を備えている両面基板であり、補強板２３０，２３０には、通常、プリプレグやＦＲ−４等のリジッド材が用いられ、各補強板２３０の外表面には、同じく銅箔材よりなる電気配線２３１が設けられている。

補強板２３０，２３０は、フレキシブル基材２１０の一部分をフレキシブル部２０１として残すため、フレキシブル部２０１に対応する部分がルーター等により窓抜き加工された状態で、フレキシブル基材２１０の両面に積層される。

なお、フレキシブル部２０１において、フレキシブル基材２１０の電気配線２１１，２１１は、外部との絶縁信頼性を確保するため、カバーレイ２２０，２２０によってあらかじめ覆われている。

また、補強板２３０，２３０の外表面には、電気配線２３１の部品実装部等を除いて、ソルダレジスト２４０，２４０が設けられている。この例において、フレキシブル基材２１０の電気配線（内層パターン）２１１と、補強板２３０の電気配線（外層パターン）２３１は、ビアホール２０２内のめっき導体によって電気的に接続されている。

特開平２−６５１９８号公報

上記従来例によれば、低弾性のフレキシブル基材２１０を含むプリント配線板２００において、高弾性の補強板２３０によって、実装に対する配線板の機械的強度が高められるが、製造上、次のような問題が指摘されている。

まず、フレキシブル基材２１０に補強板２３０を貼り付けるための工程が必要であるばかりでなく、その貼り付け工程に先だって、補強板２３０に対して、フレキシブル部２０１に対応する部分をルーター等により除去して窓抜き部を形成する窓抜き加工を施す必要がある。

また、フレキシブル基材２１０に設けられている電気配線（内層パターン）２１１の外部との絶縁信頼性を確保するため、その配線形成部分にカバーレイ２２０を貼り付ける工程を必要とする等、総じて製造工程全般が複雑であることから、製造リードタイムが長くなり、製造コストも高価となる。

これとは別の問題として、補強板２３０にローフロータイプのプリプレグを使用する等の対策がとられているものの、補強板２３０の積層時に、窓抜き部からプリプレグに含浸されている樹脂が流れ出す、という問題も有り、このことから設計上の制約が発生する。

また、レーザービア等を設ける場合においては、使用するプリプレグやリジッド材の厚みに制約が課せられることから、配線板全体の板厚をあまり厚くすることができない。さらには、フレキシブル部２０１は、カバーレイ２２０により覆われているため、フレキシブル部２０１には、表層部分に配線を通して最短接続することができない、という問題もある。

したがって、本発明の課題は、既存のリジッド配線板とほぼ同様の工程で製造し得る構成を備えたフレキシブル−リジッド複合型のプリント配線板およびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、第１の発明は、低弾性基材と高弾性基材とを積層してなるプリント配線板において、上記高弾性基材をコア基材とし、上記コア基材の片面に上記低弾性基材が一体に積層されていて、所定部分に上記コア基材の一部もしくは全部を除去してなる可撓性領域（フレキシブル部）を備えていることを特徴としている。

上記第１の発明には、上記コア基材の両面に上記低弾性基材が一体に積層されている態様も含まれ、この場合には、上記可撓性領域においては、いずれか一方の上記低弾性基材も上記コア基材とともに除去される。

上記第１の発明において、上記低弾性基材の弾性率が０．２〜６ＧＰａであり、上記高弾性基材の弾性率が２０ＧＰａ以上であることが好ましい。

上記第１の発明の好ましい態様として、上記低弾性基材が銅箔貼りのフレキシブル基材からなり、上記可撓性領域において、上記フレキシブル基材の上記コア基材が除去された裏面側には銅箔が残される。

また、上記第１の発明は、上記可撓性領域において、その表層側にも、銅箔からなる電気配線が形成されていることを特徴としている。

また、上記第１の発明には、上記低弾性基材が上記銅箔貼りのフレキシブル基材の複数層からなり、その内層には銅箔からなる電気配線が形成されている態様も含まれる。

第２の発明は、低弾性基材と高弾性基材とを積層してなるプリント配線板の製造方法において、上記高弾性基材をコア基材として、上記コア基材の一方の面に上記低弾性基材を一体に積層する第１工程と、上記コア基材の他方の面側から、ザグリ加工により、上記低弾性基材の一部領域に向けて上記コア基材の一部もしくは全部を除去して、上記一部領域を上記低弾性基材による可撓性領域（フレキシブル部）とする第２工程と、を実行することを特徴としている。

上記第２の発明には、上記第１工程で、上記コア基材の両面に第１および第２の上記低弾性基材をそれぞれ一体に積層し、上記第２工程では、ザグリ加工により、上記第２の低弾性基材側から、上記第１の低弾性基材の一部領域に向けて、上記第２の低弾性基材と上記コア基材の一部もしくは全部を除去して、上記一部領域を上記第１の低弾性基材による可撓性領域とする態様も含まれる。

本発明によれば、低弾性基材と高弾性基材とを積層してなるプリント配線板において、高弾性基材をコア基材（中心）とし、コア基材の片面もしくは両面に低弾性基材を一体に積層した層構成としたうえで、所定部分のコア基材の一部もしくは全部を除去して低弾性基材よりなる可撓性領域（フレキシブル部）を形成するようにしたことにより、既存のリジッド配線板とほぼ同様の工程でフレキシブル−リジッド複合型のプリント配線板を得ることができる。

また、可撓性領域（フレキシブル部）において、外部との絶縁信頼性を確保するためのカバーレイを貼り付ける必要がなく、コア基材の一部もしくは全部を除去するにしても、ザグリ加工を追加的に行うだけでよく、積層前の窓抜き加工と言った複雑な工程が不要であることから、一般的なフレキシブル−リジッド配線板の製造方法と比べて、リードタイムの短縮および製造コストの削減が可能となる。

さらには、コア基材としての高弾性基材（リジッド材）は自由にその厚さを選択することができ、レーザービアを配置する場合においても、柔軟に対応することができる。また、可撓性領域（フレキシブル部）において、その表層側にも、銅箔からなる電気配線を通すことができることから、表層を使用した配線の最短接続が可能となる。

また、高弾性基材（リジッド材）は、無機フィラーの含有率が多く熱伝導率が高いため、表層に配置した場合には、電子部品の実装時に熱が逃げやすいが、フレキシブル基材は、高弾性基材よりも無機フィラーの含有率が少なく熱伝導率が低いことから、本発明のように、表層にフレキシブル基材が配置されている構成によれば、電子部品実装時の熱が逃げにくくなり、実装性が向上する。

本発明の第１実施形態に係るプリント配線板を示す断面図。本発明の第２実施形態に係るプリント配線板を示す断面図。本発明の第３実施形態に係るプリント配線板を示す断面図。本発明の第４実施形態に係るプリント配線板を示す断面図。従来例としてのプリント配線板を示す断面図。

次に、図１ないし図４により、本発明のいくつかの実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るプリント配線板１００Ａは、高弾性基材１１１をコア基材１１０として、その両面に低弾性基材１２０ａ，１２０ｃを一体に積層してなり、その一部に可撓性領域としてのフレキシブル部１０１を有するフレキシブル−リジッド複合型のプリント配線板である。

なお、上側の低弾性基材１２０ａと下側の低弾性基材１２０ｃを区別する必要がない場合には、総称として低弾性基材１２０という。本発明には、コア基材１１０の片面に低弾性基材１２０を積層する態様も含まれる。

コア基材１１０（高弾性基材１１１）には、好ましくは弾性率が２０ＧＰａ以上であるプリプレグやＦＲ−４（ＦｌａｍｅＲｅｔａｒｄａｎｔＴｙｐｅ４）等のリジッド材が用いられる。コア基材１１０には、高弾性基材１１１が多層として含まれてよい。

低弾性基材１２０には、好ましくは弾性率が０．２〜６ＧＰａであるフレキシブル基材１２１が用いられる。この種のフレキシブル基材１２１としては、ポリイミド樹脂，ＴＰＩ（非晶性ポリイミド樹脂），ＬＣＰ（液晶ポリマー）、もしくは弾性率を下げるための配合を行ったエポキシ樹脂を主材料とする接着剤を含むフレキシブル基材が好適である。

なお、上記した弾性率の測定値はＤＭＡ法（リジッド材：曲げモード、フレキシブル基材：引張モード）による。コア基材１１０として、弾性率が２５〜３５ＧＰａ程度であるより高弾性の高機能リジッド材が用いられてもよい。

この第１実施形態において、フレキシブル基材１２１は銅張り積層板であって、低弾性基材１２０ａ，１２０ｃの各両面には、銅箔よりなる電気配線１２２，１２３が設けられており、その各表層側の電気配線１２２は、部品実装部等を除いてソルダーレジスト層１３０により覆われている。

また、図１において上側の低弾性基材１２０ａの電気配線１２２，１２３と、下側の低弾性基材１２０ｃの電気配線１２２，１２３は、このプリント配線板１００Ａを貫通するビアホール１０２内のめっき導体を介して電気的に接続されている。

この第１実施形態に係るプリント配線板１００Ａおいて、フレキシブル部１０１は、一方の上側の低弾性基材１２０ａによって形成されている。

このフレキシブル部１０１を形成するにあたっては、まず、第１工程として、高弾性基材１１１からなるコア基材１１０の両面に、低弾性基材１２０ａ，１２０ｃを一体に積層する。

この第１工程での積層は、一般的なリジッド配線板の製造工程で採用されている加熱圧着等の常法によってよい。また、コア基材１１０の基材厚は、仕様に応じて任意に選択されてよい。

次に、第２工程として、フレキシブル部１０１とする部分において、他方の下側の低弾性基材１２０ｃ側から、上側の低弾性基材１２０ａの裏面にまで達する深さをもって、低弾性基材１２０ｃおよびコア基材１１０を例えばルーター等の工具にてザグリ加工により除去する。

なお、コア基材１１０の一方の面（片面）のみに低弾性基材１２０を一体に積層している場合には、コア基材１１０の他方の面側からザグリ加工してコア基材１１０を除去することになる。

本発明によれば、このようにして、コア基材１１０に積層された低弾性基材１２０によるフレキシブル部（可撓性領域）１０１が形成されるため、図１に示すように、その表層部分に電気配線１２２を通すことができ、その結果、表層を使用した配線の最短接続が可能となる。

なお、フレキシブル部１０１の剛性を強くする目的として、上側低弾性基材１２０ａの裏面側の電気配線（銅箔）１２３を残すか、もしくは、フレキシブル部１０１に、剛性を強くするためだけの電気配線（銅箔）１２３を形成するようにしてもよい。

また、フレキシブル部１０１におけるコア基材１１０の全部を除去せずに、図１の想像線で示すように、コア基材１１０のうちの上側低弾性基材１２０ａ側の一部分１１０ａを残すようにしてもよく、このような態様も本発明に含まれる。

ソルダレジスト層１３０については、ザグリ加工前もしくはザグリ加工後のいずれかで形成されてよい。

上記第１実施形態において、低弾性基材１２０は、コア基材１１０の両面に各１層として設けられているが、図２に第２実施形態として、上側の低弾性基材１２０，下側の低弾性基材１２０をともに２層、コア基材１１０を４層とした８層ビルドアップ（２＋４＋２）構成のプリント配線板１００Ｂを示す。

すなわち、この第２実施形態に係るプリント配線板１００Ｂにおいて、上側の低弾性基材１２０には、低弾性基材１２０ａ，１２０ｂの２層が含まれ、下側の低弾性基材１２０にも、低弾性基材１２０ｃ，１２０ｄの２層が含まれている。このように、低弾性基材１２０を片面２層（２枚）以上としてもよいし、また、コア基材１１０も多層構造（３層以上）としてもよい。

この第２実施形態においても、上記第１実施形態と同じく、下側の低弾性基材１２０側からザグリ加工して、下側の低弾性基材１２０およびコア基材１１０の一部もしくは全部を除去することにより、上側の低弾性基材１２０の一部分にフレキシブル部１０１を形成することができる。

この第２実施形態によれば、図２に示すように、フレキシブル部１０１において、その内層のみに電気配線１２４を通す場合、低弾性基材１２０ａ，１２０ｂがカバーレイの役割を果たす。すなわち、低弾性基材１２０ａ，１２０ｂをカバーレイとして使用することができる。

また、コア基材１１０に積層される低弾性基材１２０が多層構成である場合、上記第２実施形態の別の例として図３に示す第３実施形態に係るプリント配線板１００Ｃのように、フレキシブル部１０１において、内層の電気配線１２４のみならず、フレキシブル部１０１の表層にも電気配線１２５を通すことができる。

また、さらなる実施形態として図４に示す第４実施形態に係るプリント配線板１００Ｄのように、上側および下側の低弾性基材１２０を、それぞれ低弾性基材１２０ａ，１２０ｃの１層とし、これに対して、コア基材１１０を６層としてもよい。

また、図２ないし図４に示すように、コア基材１１０内に適宜内層回路１１２を形成することもできるし、ビアホールについても、上側と下側の各低弾性基材１２０，１２０間を貫通するビアホール１０２のほかに、上側の低弾性基材１２０ａ，１２０ｂ間同士また下側の低弾性基材１２０ｃ，１２０ｄ間同士を接続するレーザービアホール１０３や上記コア基材１１０内の内層回路１１２同士を接続するインタースティシャルビアホール１０４等が採用されてよく、既存のビア形成技術、ビア接続方法によるものをすべて使用することができる。

１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃプリント配線板
１０１フレキシブル部（可撓性領域）
１０２〜１０４ビアホール
１１０コア基材
１１１高弾性基材
１１２内層回路
１２０（１２０ａ〜１２０ｄ）低弾性基材
１２１フレキシブル基材
１２２〜１２５電気配線
１３０ソルダーレジスト

Claims

低弾性基材と高弾性基材とを積層してなるプリント配線板において、
上記高弾性基材をコア基材とし、上記コア基材の片面に上記低弾性基材が一体に積層されていて、所定部分に上記コア基材の一部もしくは全部を除去してなる可撓性領域を備えていることを特徴とするプリント配線板。
上記コア基材の両面に上記低弾性基材が一体に積層されており、上記可撓性領域においては、いずれか一方の上記低弾性基材も上記コア基材とともに除去されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
上記低弾性基材の弾性率が０．２〜６ＧＰａであり、上記高弾性基材の弾性率が２０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板。
上記低弾性基材が銅箔貼りのフレキシブル基材からなり、上記可撓性領域において、上記フレキシブル基材の上記コア基材が除去された裏面側には銅箔が残されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のプリント配線板。
上記可撓性領域において、その表層側にも、銅箔からなる電気配線が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のプリント配線板。
上記低弾性基材が上記銅箔貼りのフレキシブル基材の複数層からなり、その内層には銅箔からなる電気配線が形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載のプリント配線板。
低弾性基材と高弾性基材とを積層してなるプリント配線板の製造方法において、
上記高弾性基材をコア基材として、上記コア基材の一方の面に上記低弾性基材を一体に積層する第１工程と、
上記コア基材の他方の面側から、ザグリ加工により、上記低弾性基材の一部領域に向けて上記コア基材の一部もしくは全部を除去して、上記一部領域を上記低弾性基材による可撓性領域とする第２工程と、を実行することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
上記第１工程で、上記コア基材の両面に第１および第２の上記低弾性基材をそれぞれ一体に積層し、上記第２工程では、ザグリ加工により、上記第２の低弾性基材側から、上記第１の低弾性基材の一部領域に向けて、上記第２の低弾性基材と上記コア基材の一部もしくは全部を除去して、上記一部領域を上記第１の低弾性基材による可撓性領域とすることを特徴とする請求項７に記載のプリント配線板の製造方法。