JP2018137333A - リジッド・フレックス多層プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】基材の熱収縮率の差が生じにくく、フレキシブル基板の変形や横の捩れに強い剛性を確保し、接続信頼性に優れたリジッド・フレックス多層プリント配線板を提供する。【解決手段】絶縁基板の表裏を接続する貫通めっきスルーホールと前記絶縁基板上に導体回路を設けた硬質のリジッド基板と、絶縁基板上に導体回路を設け、当該導体回路を被覆する保護層を設けてなる折り曲げ可能なフレキシブル基板とが接続されてなるリジッド・フレックス多層プリント配線板において、当該フレキシブル基板の絶縁基材が、折り曲げ可能な厚さを有する樹脂含浸ガラスクロスから成ると共に、当該リジッド基板の絶縁基材が、樹脂含浸ガラスクロスから成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。【選択図】図１

Description

本発明は、折り曲げ可能なフレキシブル基板と硬質なリジッド基板からなるリジッド・フレックス多層プリント配線板に関する。

最近、車載基板関連で、プリント配線板を折り曲げた状態で固定して筐体に搭載するリジッド・フレックス多層プリント配線板が、一部コネクタレスになるように用いられている。
斯かる車載基板関連への対応を考えると、貫通めっきスルーホールの接続信頼性、基板の剛性、厚い板厚が想定される。そんな中、当該リジッド・フレックス多層プリント配線板の生産性を考慮すると、個片のリジッド・フレックス多層プリント配線板を複数個面付けして、生産用のワークサイズを大判化し、取り数を多くすることが求められている。

而して、従来のリッジド・フレックス多層プリント配線板としては、例えば図８〜図１０に示すものが既に知られている（特許文献１参照）。

図８において、６０は従来のリジッド・フレックス多層プリント配線板で、コア基板６１を備えた硬質のリジッド基板部Ｒと、折り曲げ可能なフレキシブル基板部Ｆとから構成されている。
当該コア基板６１には、ポリイミド樹脂を使用したフレキシブル基板に導体回路６２が形成され、当該導体回路６２には、保護層として、カバーレイフィルム６３が配置されている。また、当該カバーレイフィルム６３の上下には、ガラスクロス６４に樹脂を含浸させたプリプレグを重ね積層した絶縁基材６５が配置されている。

図９において、６６の点線部は平面視におけるフレキシブル基板部Ｆの外縁部を示している。当該フレキシブル基板部Ｆには、導体回路６２とカバーレイフィルム（図示省略）が配置され、当該導体回路６２には、他の導体回路と接続する接続部６７が設けられている。当該接続部６７は、貫通めっきスルーホール、ブラインドバイアホールなど他の導体回路と接続されている。

斯かるリジッド・フレックス多層プリント配線板を生産するための基板のワークサイズを大判化すると、基板の取り数が増えるため生産性は向上するが、次のような問題が発生している。
すなわち、従来のリジッド・フレックス多層プリント配線板６０は、上述のように、硬質のリジッド基板部Ｒとフレキシブル基板部Ｆが接続されている。リジッド基板部Ｒは、ガラスクロスに樹脂が含浸、硬化された基材を用い、フレキシブル基板部Ｆは、主に、ポリイミド樹脂からなるベースフィルムが用いられている。両者は、プリント配線板の製造工程における熱処理工程、例えば、積層工程で基材の熱による収縮率が異なるため、図１０に示すように、寸法変化が大きく、特に、基板の取り数を多くしワークサイズを大判化すると、基材の収縮率の差が顕著になり、貫通めっきスルーホールなどで位置ズレが生じ、当該貫通めっきスルーホールの接続信頼性にも悪影響を及ぼしていた。また、予めランドを大きく形成しなければならなくなり、設計上の制約を受けるなどの問題も発生していた。

また、車載基板に要求される剛性については、フレキシブル基材としてポリイミド樹脂からなるベースフィルムでは、ガラスクロス等の補強材料が含まれていないため、フレキシブル基板の変形や横の捩れなどに弱く、導体回路が断線するケースも見られた。
特に、車載基板の場合、貫通めっきスルーホールの接続信頼性として、冷熱衝撃試験に３０００サイクル投入しても貫通めっきスルーホールの抵抗値変化２０％以下が求められている。冷熱衝撃試験の条件としては、高温１２５℃、低温−６５℃各３０分を１サイクルとして３０００サイクル実施するが、従来のリジッド・フレックス多層プリント配線板６０では、板厚が厚くなればなるほど、熱収縮の応力がコア基板６１のフレキシブル基板に掛かるため図１１に示すように、フレキシブル基板に応力が集中し、コア基板６１の貫通めっきスルーホール内壁６８から銅めっき６９が剥がれ、貫通めっきスルーホールの導通抵抗値が上昇してしまうのが実状であった。

特開２００２−１５８４４５号公報

本発明は、上記の如き従来の問題と実状に鑑みてなされたものであり、基材の熱収縮率の差が生じにくく、フレキシブル基板の変形や横の捩れに強い剛性を確保し、接続信頼性に優れたリジッド・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している。

本発明者は、上記の課題を解決すべく種々研究を重ねた結果、フレキシブル基板の絶縁基材として、リジッド基板の絶縁基材と同様に樹脂含浸ガラスクロスを用いれば、良い結果が得られることを見い出し、本発明を完成した。
また、本発明者は、フレキシブル基板の導体回路と同一面に補強パターンを設ければ、特に良い結果が得られることを見い出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、絶縁基板の表裏を接続する貫通めっきスルーホールと前記絶縁基板上に導体回路を設けた硬質のリジッド基板と、絶縁基板上に導体回路を設け、当該導体回路を被覆する保護層を設けてなる折り曲げ可能なフレキシブル基板とが接続されてなるリジッド・フレックス多層プリント配線板において、当該フレキシブル基板の絶縁基材が、折り曲げ可能な厚さを有する樹脂含浸ガラスクロスから成ると共に、当該リジッド基板の絶縁基材が、樹脂含浸ガラスクロスから成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。
また、本発明は、前記フレキシブル基板の一方の面に形成された導体回路と同一面に、補強パターンが設けられていることを特徴とする請求項１記載の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。

本発明のリジッド・フレックス多層プリント配線板によれば、フレキシブル基板の絶縁基材としてリジッド基板の絶縁基材と同一の樹脂含浸ガラスクロスが用いられているので、当該基材間に熱収縮率の差が生じにくいため、貫通めっきスルーホールなどでの位置ズレが生じず、その接続信頼性を確保できると共に、予めランドを大きく形成する必要がないので、設計上の制約を受けることもない。
また、本発明におけるフレキシブル基板の絶縁基材にガラスクロスが含まれているため、強い剛性が確保され、フレキシブル基板の変形や横の捩れに強く、導体回路が断線することもない。

また、本発明のリジッド・フレックス多層プリント配線板に補強パターンを設けた場合には、フレキシブル基板を折り曲げても絶縁基材にクラックが入るのをより抑制することができるので、横の捩れに特に強く、折り曲げた状態で筺体等に搭載してもクラックが入ったり、断線することがない。

本発明のリジッド・フレックス多層プリント配線板の断面図である。 図１に示すリジッド・フレックス多層プリント配線板におけるフレキシブル基板部の平面図である。 図１に示すリジッド・フレックス多層プリント配線板の熱工程による絶縁層の収縮差を示すリジッド基板部の断面図である。 本発明の他の実施形態に係るリジッド・フレックス多層プリント配線板の断面図である。 図４に示すリジッド・フレックス多層プリント配線板におけるフレキシブル基板部とリジッド基板部の要部平面図である。 本発明のリジッド・フレックス多層プリント配線板の製造例を示す断面工程図である。 図６から引き続く断面工程図である。 従来のリジッド・フレックス多層プリント配線板の断面図である。 図８に示すリジッド・フレックス多層プリント配線板におけるフレキシブル基板部の平面図である。 図８に示すリジッド・フレックス多層プリント配線板の熱工程による絶縁層の収縮差を示すリジッド基板部の断面図である。 図８に示すリジッド・フレックス多層プリント配線板の冷熱衝撃試験１０００時間後におけるリジッド基板部の断面図である。

以下本発明の実施の形態を図面と共に説明する。

図１において、Ｐは本発明のリジッド・フレックス多層プリント配線板で、硬質のリジッド基板部Ｒと、折り曲げ可能なフレキシブル基板部Ｆとから構成されている。
少なくとも当該リジッド基板部Ｒは、貫通めっきスルーホール１１を備え、その絶縁基材１３は、ガラスクロス１２に樹脂を含浸せしめたものの積層体から成ると共に、当該積層工程の熱プレスにより硬化されている。当該絶縁基材１３は、全層同様な基材を使用しているため、例えば、プリント配線板の製造工程の一つである積層プレス工程では、１８０℃、１時間積層するが、図３に示す如く、絶縁基材１３の収縮差に差が生じない結果、基板の取り数を多くし、大判化しても貫通めっきスルーホール１１の位置ズレの影響もなく、また設計的な制約を受けることもないので、ランドを高密度で配置し、精度の高いプリント配線板を製造することができる。

また、フレキシブル基板部Ｆも、リジッド基板部Ｒと同様に、フレキシブル基板の絶縁基材１３は、ガラスクロス１２に樹脂を含浸せしめ、予め硬化したものが用いられ、更にその切削加工により、折り曲げ可能な厚みまで薄く加工されている。特に、車載基板で要求される剛性を保つためには、フレキシブル基板部Ｆにもガラスクロスに樹脂を含浸した絶縁基材１３を使用することが必要である。すなわち、斯かる絶縁基材１３を使用すれば、当該リジッド・フレックス多層プリント配線板Ｐを、フレキシブル基板部Ｆを中心に折り曲げて筐体に収納し固定する際の横の捩れに対しても強く、絶縁基材１３上の導体回路１５が断線するのを防止することができる。

図２において、１６の点線部は平面視におけるフレキシブル基板部Ｆの外縁部を示している。当該フレキシブル基板部Ｆの絶縁基材１３の一方の面（表面）には、導体回路１５が配置され、当該導体回路１５には他の導体回路と接続する接続部１８が設けられている。当該接続部１８は、貫通めっきスルーホール、ブラインドバイアホールなどの他の導体回路と接続されている。

また、当該フレキシブル基板部Ｆには、他の導体回路とは接続しない補強パターン１７が、当該導体回路１５と同一面に並列的に配置されている。より具体的には、当該補強パターン１７はフレキシブル基板部Ｆを跨いでその一部が両側のリジッド基板部Ｒにかかった浮島状態に配置されている。その結果、フレキシブル基板部Ｆを中心に折り曲げて筐体等に収容する場合に横の捩れに対応できる。また、仮に、補強パターン１７が断線したとしても他の回路とは接続せず、浮島状態で配置されているため何の問題も発生しない。
しかも、フレキシブル基板部Ｆを折り曲げた際に、フレキシブル基板部Ｆとリジッド基板部Ｒの境界面を当該補強パターン１７が弾性的に保護するので、絶縁基材１３にクラックが生じにくくなる。

さらに、当該補強パターン１７をフレキシブル基板部Ｆの外縁部１６の近傍、特に当該外縁部１６から０．５ｍｍ以内に配置するのが、フレキシブル基板部Ｆを折り曲げた際の応力を緩和し、当該外縁部１６近傍の絶縁基材１３にクラックが入るのを抑制する上でより望ましい。
また、当該補強パターン１７は、フレキシブル基板部Ｆの外縁部１６の近傍に配置することはもちろん、絶縁基材１３上の空きスペースにも上記と同様に配置するのが、更なる応力緩和の作用効果を得る上でより望ましい。

図４において、Ｑは本発明の第２の実施の形態に係るリジッド・フレックス多層プリント配線板で、硬質のリジッド基板部Ｒと、折り曲げ可能なフレキシブル基板部Ｆとから構成されている。
このリジッド・フレックス多層プリント配線板Ｑは、図５に示すように、フレキシブル基板部Ｆの外縁部１６の近傍における補強パターン１７が、リジッド基板部Ｒの外縁部１４の近傍の一部まで略コの字状に配置されている以外は、図１に示すリジッド・フレックス多層プリント配線板Ｐと同一構成となっている。

次に、図６及び図７を用いて、本発明のリジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法について説明する。

まず、ガラスクロス１２に樹脂を含浸したプリプレグの上下に銅箔を積層し、絶縁基材１３を形成する。次いで、当該銅箔を露光・現像にて回路形成を施すことによって、導体回路３２を形成し、コア基板３１を得る（図６（ａ））。
次いで、当該コア基板３１の上下に、ガラスクロス１２に樹脂を含浸せしめ、該絶縁樹脂が半硬化状態のプリプレグを配置し、更に、その上下に、銅箔４２を配置し、セットアップ工程を経て、積層した（図６（ｂ））後、貫通孔４３を形成する（図６（ｃ））。

次いで、全面に銅からなるパネルめっき５１（無電解・電解）を施した（図７（ｄ））後、露光・現像にて導体回路５２を施す（図７ｅ）。

次いで、ルータ加工などの切削加工により、フレキシブル基板部Ｆを設ける開口部４６を形成する（図７（ｆ））。
次いで、当該導体回路５２に、ソルダーレジストなどの保護層（図示せず）を設けて本発明のリジッド・フレックス多層プリント配線板を得る。

１１：貫通めっきスルーホール
１２：ガラスクロス
１３、２３：絶縁基材
１４：リジッド基板部の外縁部
１５、３２、５２：導体回路
１６：フレキシブル基板部の外縁部
１７：補強パターン
１８：接続部
３１：コア基板
４２：銅箔
４３：貫通孔
４４：銅めっき
４６：開口部
６０：リジッド・フレックス多層プリント配線板
６１：コア基板
６２：導体回路
６３：カバーレイ
６４：ガラスクロス
６５：絶縁基材
６６：フレキシブル基板部の外縁部
６７：接続部
６８：貫通めっきスルーホール内壁
６９：銅めっき
Ｐ ：リジッド・フレックス多層プリント配線板
Ｑ ：リジッド・フレックス多層プリント配線板
Ｒ ：リジッド基板部
Ｆ ：フレキシブル基板部

Claims (7)

1. 絶縁基板の表裏を接続する貫通めっきスルーホールと前記絶縁基板上に導体回路を設けた硬質のリジッド基板と、絶縁基板上に導体回路を設け、当該導体回路を被覆する保護層を設けてなる折り曲げ可能なフレキシブル基板とが接続されてなるリジッド・フレックス多層プリント配線板において、当該フレキシブル基板の絶縁基材が、折り曲げ可能な厚さを有する樹脂含浸ガラスクロスから成ると共に、当該リジッド基板の絶縁基材が、樹脂含浸ガラスクロスから成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。
2. 前記フレキシブル基板の一方の面に形成された導体回路と同一面に、補強パターンが設けられていることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板。
3. 前記補強パターンが、少なくともフレキシブル基板の外縁部の近傍において、前記導体回路と並列的に配置されていることを特徴とする請求項２記載の多層プリント配線板。
4. 前記補強パターンが、フレキシブル基板を跨いでその一部が両側のリジッド基板にかかった状態に配置されていることを特徴とする請求項２又は３記載の多層プリント配線板。
5. 前記補強パターンが、他の導体回路とは接続しない浮島状態で配置されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項記載の多層プリント配線板。
6. 前記補強パターンが、フレキシブル基板の外縁部から０．５ｍｍ以下の位置に配置されていることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項記載の多層プリント配線板。
7. 前記補強パターンが、リジッド基板の外縁部の一部まで配置されていることを特徴とする請求項２〜６の何れか１項記載の多層プリント配線板。