JP2018182215A - リジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル基板部Ｆを切削加工により、折り曲げ可能な厚さまで加工した際に、切削加工面にルータビット加工線（溝）が形成されてもフレキシブル基板部の基材の割れを抑制するリジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】リジッド基板部の絶縁基材とフレキシブル基板部の絶縁基材に樹脂含浸ガラスクロスが用いられているリジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法であって、ルータを作動しつつフレキシブル基板部の折り曲げラインと直交する方向に移動させて、当該ルータのドリルビットにより前記フレキシブル基板部の絶縁基材を、折り曲げ可能な厚さまで切削加工してフレキシブル基板部を形成する工程を有す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の製造方法。
【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の製造方法に関する。

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７〜図１２に示すものが既に知られている（特許文献１参照）。

図７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。

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８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、Ｚ方向（厚み方向）の熱収縮応力がコア基板６１のフレキシブル基板に掛かるため図９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クラックや剥がれが発生し、貫通めっきスルーホールの導通抵抗値が上昇する問題が生じていた。

更に、図１０に示すように、フレキシブル基板部Ｆの絶縁基材を折り曲げ可能な厚さまで切削加工する際に、まずザグリ加工施す面の外周にルータビットを作動させて切削加工を施し、次いで、ザグリ加工面の中心部から逆時計回りで渦巻き形状にて切削加工するのが生産性などを考慮すると一般的であった。因みに、当該切削加工は、図１０に示される番号で１番から順に１０番までルータを移動させて行なわれる。
尚、当該図１０は、リジッド・フレックス多層プリント配線板６０を５個面付けした状態のワークシートを示している。

通常は、プリント配線坂のシートを複数面付けした大判化したワークボードに合わせて切削加工を行うためフレキシブル基板部Ｆの折り曲げ時の屈曲部ライン（以下「折り曲げライン」と云う）は考慮せず、生産性の向上のみを考えて加工していた。

しかし、樹脂含浸ガラスクロスを含む基材を用いるため、どうしてもガラスクロスの網目に対して小さな凹凸ができ、絶縁基板を積層した際の基材の熱収縮の影響を受け易い傾向にあった。ルータ加工による切削加工は、ある程度精度よく加工できるものの、樹脂含浸ガラスクロスを使用した絶縁基材特有のバラツキを制御することは難しかった。

図１１は、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、当該リジッド・フレックス多層プリント配線板Ｓの切削加工面４６から逆時計回りで渦巻状に切削加工を施した状態を示している。また、図１２において、４７の点線部は切削加工面におけるフレキシブル基板部Ｆの外縁部を示している。
当該切削加工の際、使用するルータのドリルビットにより、切削加工面にルータビット加工線（溝）４８が形成されることがあるが、ルータの移動方向が、フレキシブル基板部Ｆの折り曲げラインと平行である場合、当該ルータビット加工線（溝）４８がフレキシブル基板部Ｆの折り曲げライン（図１２中、矢印ライン）と平行方向に形成されるため、当該ルータビット加工線（溝）４８を起点として、基板を折り曲げた際に基材が簡単に割れることがあった。

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、接続信頼性に優れるリジッド・フレックス多層プリント配線板を得るために、ルータを作動せしめてフレキシブル基板部を折り曲げ可能な厚さまで切削加工する際に、仮に、切削加工面にルータビット加工線（溝）が形成されても、基板を折り曲げた際にフレキシブル基板部の基材が割れることを抑制することができるリジッド・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、フレキシブル基板部を折り曲げ可能な厚さまで切削加工する際に、ルータをフレキシブル基板部の折り曲げラインと直交する方向に移動しつつ作動せしめれば、仮に、ルータビット加工線（溝）が形成されても、折り曲げラインと直交状態となるので、基材の割れを抑制できることを見い出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、リジッド基板部の絶縁基材とフレキシブル基板部の絶縁基材に樹脂含浸ガラスクロスが用いられているリジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法であって、ルータを作動しつつフレキシブル基板部の折り曲げラインと直交する方向に移動させて、当該ルータのドリルビットにより前記フレキシブル基板部の絶縁基材を、折り曲げ可能な厚さまで切削加工してフレキシブル基板部を形成する工程を有す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。

本発明の製造方法によれば、得られたリジッド・フレックス多層プリント配線板は、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。

更に、フレキシブル基板部を折り曲げ可能な厚さまで、折り曲げラインと直交する方向にルータを移動しつつ切削加工しているので、仮に、ルータのドリルビットによりルータビット加工線（溝）が形成されても、折り曲げラインと直交状態となっているので、フレキシブル基板部の基材が割れることを抑制することができる。

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１に引き続く、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。 本発明におけるルータによる切削加工の作動例を、複数のリジッド・フレックス多層プリント配線板を面付けしたワークシート上に示した模式図である。 本発明の製造方法で得られたリジッド・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の切削加工面を示す底面図である。 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。 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７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７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。 従来の加工方法におけるルータによる切削加工の作動例を、複数のリジッド・フレックス多層プリント配線板を面付けしたワークシート上に示した模式図である。 図１０に示す、従来の加工方法で切削加工を施したリジッド・フレックス多層プリント配線板の断面図である。 図１１に示すリジッド・フレックス多層プリント配線板部におけるフレキシブル基板部の切削加工面を示す底面図である。

以下本発明の実施の形態を図面と共に説明する。

図１及び図２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、当該銅箔を写真法にて、露光・現像を行い回路形成を施すことによって、導体回路１５を形成し、コア基板１６を得る（図１（ａ））。
次いで、当該コア基板１６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１７を配置し、セットアップ工程を経て、積層した（図１（ｂ））。その後、ドリル加工やレーザ加工を用いて貫通孔１８を形成する（図１（ｃ））。

次いで、全面に銅からなるパネルめっき１９（無電解・電解銅めっき）を施した（図２（ｄ））。その後、写真法にて露光・現像を行い、導体回路２０を施す（図２ｅ）。

次に、ルータの切削加工により、フレキシブル基板部Ｆを設ける開口部２１（図２（ｆ））を形成する。当該開口部２１は、フレキシブル基板部Ｆが折り曲げ可能な厚さまでルータにより絶縁基材を切削加工して形成されるが、当該ルータを作動しつつ、フレキシブル基板部Ｆの折り曲げラインと直交する方向に移動させて、当該ルータのドリルビットにより前記フレキシブル基板部の絶縁基材を切削加工して形成する必要がある。斯様に、当該ルータの移動方向を、フレキシブル基板部Ｆの折り曲げラインと直交する方向に切削加工することにより、仮に、ルータビット加工線（溝）が形成されても折り曲げラインと直交状態で形成されるため、当該ルータビット加工線（溝）に折り曲げ時に応力が掛かることが無く、基材にクラックが発生するのを抑制する効果がある。

図３は、斯かるフレキシブル基板部Ｆの絶縁基材を切削加工する際のルータの作動例を示す模式図で、当該ルータが作動しつつフレキシブル基板部Ｆの折り曲げラインと直交する方向に、１番から順に６番まで移動しつつ加工していることを示している。

仮に、切削加工の際のルータのドリルビットの刃先などの影響で、フレキシブル基板部Ｆにルータビット加工線（溝）が形成されたとしても、当該フレキシブル基板部Ｆの折り曲げラインと直交する方向に形成されるため、当該ルータビット加工線（溝）に折り曲げ時の負荷が掛かることがないため、絶縁基材が割れることを抑制することが可能となる。

更に、ルータの移動は、例えば図３に示されているように、隣接する加工部に対して１番から２番、２番から３番へと、順次切削加工位置を変更しつつ往復移動、且つ、当該変更位置を密にして移動するのが、よりルータ加工の切削加工によるバラツキを押さえ精度よく加工できる点で好ましい。特に、当該ルータの変更位置を密にすることで、ルータビット加工線（溝）の発生そのものを抑制する効果がある。

次いで、図示しないが、当該導体回路２０に、ソルダーレジストなどの保護層を設けてリジッド・フレックス多層プリント配線板（図２（ｆ））を得る。

図４において、Ｐは本発明の製造方法により得られたリジッド・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には、全層同様な基材が使用されているため、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８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、ランドが高密度で配置された、精度の高いプリント配線板となっている。

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５において、２２の点線部は切削加工面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の切削加工面にはルータのドリルビットによるルータビット加工線（溝）２３が形成されている。当該ルータビット加工線（溝）２３は、フレキシブル基板部Ｆの折り曲げライン（図５中、矢印ライン）と直交する方向に形成されている。

１１、４１：貫通めっきスルーホール
１２、４２：ガラスクロス
１３、４３：絶縁基材
１５、２０、４５：導体回路
１６：コア基板
１７：銅箔
１８：貫通孔
１９：銅めっき
２１：開口部
２２、４７：フレキシブル基板部の外縁部
２３、４８：ルータビット加工線（溝）
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
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
Ｓ ：従来の切削加工法によるリジッド・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 (2)

1. リジッド基板部の絶縁基材とフレキシブル基板部の絶縁基材に樹脂含浸ガラスクロスが用いられているリジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法であって、ルータを作動しつつフレキシブル基板部の折り曲げラインと直交する方向に移動させて、当該ルータのドリルビットにより前記フレキシブル基板部の絶縁基材を、折り曲げ可能な厚さまで切削加工してフレキシブル基板部を形成する工程を有す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の製造方法。
2. 前記ルータを、順次切削加工位置を変更しつつ往復移動させて、且つ、当該変更位置を密にして切削加工することを特徴とする請求項１記載のリジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法。