JP2018195657A - リジッド・フレックス多層プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】全層に樹脂含浸ガラスクロスを用いて、切削加工によりフレキシブル基板部を形成したリジッド・フレックス多層プリント配線板であっても、フレキシブル基板部を折り曲げた際に、フレキシブル基板部とリジッド基板部との境界部分の絶縁基材が割れることを抑制できるリジッド・フレックス多層プリント配線板の提供。【解決手段】絶縁基材として、全層に樹脂含浸ガラスクロスが配置されていると共に、切削加工形成されたフレキシブル基板部を備えているリジッド・フレックス多層プリント配線板であって、当該フレキシブル基板部の切削開口部におけるフレキシブル基板部とリジッド基板部との境界部に、絶縁基材残存部又は／及び導体層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。【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部と硬質なリジッド基板部からなるリジッド・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、従来のリジッド・フレックス多層プリント配線板としては、例えば図９〜図１２に示すものが既に知られている（特許文献１参照）。

図９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部Ｆ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、フレキシブル基板部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部に掛かるため図１１に示すように、フレキシブル基板部に応力が集中し、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。さらに、補足説明を加えると従来のリジッド・フレックス多層プリント配線板６０では、総板厚が１．２ｍｍまでは、それなりに導通抵抗値の変化率を抑えることが出来たが、総板厚が１．２ｍｍを越え、１．６ｍｍになるとリジッド・フレックス多層プリント配線板の中心部であるフレキシブル基板部に応力が掛かり、貫通めっきスルーホール内の内壁から銅めっきにクラックや剥がれの問題が発生することがあった。特に、車載基板では、板厚１．６ｍｍが求められるケースが多く、且つ貫通めっきスルーホールの接続信頼性も要求されていた。

当該要求を達成すべく、従来のフレキシブル基板部をポリイミド樹脂からなる複合基材とした場合には、熱工程による基材の収縮差により、実装パッド等を高密度に形成することが難しかった。その改善策として、全層樹脂含浸ガラスクロスが使用されているプリプレグを積層して、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を施して開口部４６（図１２）を形成したリジッド・フレックス多層プリント配線板が使用されてきた。
しかし、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、どうしてもフレキシブル基板部とリジッド基板部の境界部分が、直角に切削加工されるため、フレキシブル基板部を折り曲げる際に、当該境界部分に負荷が掛かり、絶縁基材が割れる恐れがあった。
すなわち、図１２に示すリジッド・フレックス多層プリント配線板７０のように、全層樹脂含浸ガラスクロスを用いても、切削開口部４６におけるフレキシブル基板部Ｆとリジッド基板部Ｒの境界部分が直角状態となっているため、フレキシブル基板部Ｆを折り曲げた際に、当該境界の絶縁基材４３に割れ４８が発生するという新たな問題が生じるようになった。この割れ４８は、フレキシブル基板部Ｆが長くなればなるほど当該境界部分に負荷が掛かる結果、より発生し易いのが実状であった。

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、全層に樹脂含浸ガラスクロスを用いて、切削加工によりフレキシブル基板部を形成したリジッド・フレックス多層プリント配線板であっても、フレキシブル基板部を折り曲げた際にその絶縁基材に割れが発生することを抑制できるリジッド・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の切削開口部におけるフレキシブル基板部とリジッド基板部との境界部に、絶縁基材の残存部を設けたり、導体層を配置すれば、フレキシブル基板部の折り曲げの際に境界部分に掛かる負荷が低減され、当該絶縁基材が割れること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、絶縁基材として、全層に樹脂含浸ガラスクロスが配置されていると共に、切削加工形成されたフレキシブル基板部を備えているリジッド・フレックス多層プリント配線板であって、当該フレキシブル基板部の切削開口部におけるフレキシブル基板部とリジッド基板部との境界部に、絶縁基材残存部又は／及び導体層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、フレキシブル基板部の絶縁基材としてリジッド基板部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部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、フレキシブル基板部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とリジッド基板部との境界部に、絶縁基材残存部又は／及び導体層が存在するので、折り曲げの際に境界部分掛かる負荷を低減し、絶縁基材の割れを抑制することができる。

本発明の第１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。 本発明の第２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。 本発明の第３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。 本発明の第４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。 本発明の第５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。 本発明のリジッド・フレックス多層プリント配線板の熱工程による基材の収縮を示した断面図である。 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７に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。 従来のリジッド・フレックス多層プリント配線板の熱工程による基材の収縮差を示す断面図である。 従来技術のリジッド・フレックス多層プリント配線板の冷熱衝撃試験後の状態を示す断面図である。 従来技術の全層樹脂含浸ガラスクロスを使用した切削加工によるリジッド・フレックス多層プリント配線板の断面図である。

以下本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
本発明の第１の実施形態を示す図１において、Ｐはリジッド・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６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、フレキシブル基板部Ｆ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して切削開口部２１が形成されている。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。

更に、当該切削開口部２１におけるフレキシブル基板部Ｆとリジッド基板部Ｒとの境界部には、フレキシブル基板部Ｆを折り曲げ可能な厚さまで切削加工する際に、絶縁基材１３の一部を残した絶縁基材残存部２２が設けられている。この絶縁基材残存部２２は、フレキシブル基板部Ｆの折り曲げの際に境界部分に掛かる応力を分散し得るものであれば、その具体的形態の如何を問わないが、この実施形態においては、当該境界部に非直角状態の湾曲面を形成する絶縁基材残存部２２となっている。

本発明の第２の実施形態を示す図２において、Ｑはリジッド・フレックス多層プリント配線板で、フレキシブル基板部Ｆとリジッド基板部Ｒとの境界部に、非直角状態の傾斜面を形成する絶縁基材残存部２２が設けられている以外は第１の実施形態と同様に構成されている。

本発明の第３の実施形態を示す図３において、Ｒはリジッド・フレックス多層プリント配線板で、フレキシブル基板部Ｆとリジッド基板部Ｒとの境界部において、当該フレキシブル基板部Ｆの絶縁基材１３面に段差を形成する平板状の絶縁基材残存部２４が設けられている以外は第１の実施形態と同様に構成されている。

本発明の、第４の実施形態を示す図４において、Ｓはリジッド・フレックス多層プリント配線板で、フレキシブル基板部Ｆとリジッド基板部Ｒとの境界部に、図３に示す平板状の絶縁基材残存部２４が設けられていると共に、当該フレキシブル基板部Ｆの絶縁基材１３中においてリジッド基板部Ｒ側に跨るように、導体層２６が当該絶縁基材残存部２４に積層された状態で配置されている以外は第１の実施形態と同様に構成されている。この実施形態によれば、導体層２６が存在するので、銅の持つ弾力性と絶縁基材１３の段差構造の相乗効果により、フレキシブル基板部Ｆを折り曲げた際の応力を更に効率的に分散することが可能となる。

本発明の第５の実施形態を示す図５において、Ｔはリジッド・フレックス多層プリント配線板で、フレキシブル基板部Ｆとリジッド基板部Ｒとの境界部に、図４に示す絶縁基材残存部２４が設けられることなく、当該フレキシブル基板部Ｆの絶縁基材１３中においてリジッド基板部Ｒ側に跨るように、導体層２６のみが配置されている以外は第４の実施形態と同様に構成されている。この実施形態によれば、銅の持つ弾力性を利用して、フレキシブル基板部Ｆを折り曲げた際の応力を分散することが可能な境界部を他の配線回路と同時に形成することができる。

次に、図７及び図８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７（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７（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７（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）を施す（図８（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８（ｅ））。

次に、ルータ加工などの切削加工により、折り曲げ可能な厚さまで絶縁基材１３に切削加工を施してフレキシブル基板部Ｆを設ける切削開口部２１を形成するが、その際当該絶縁基材１３の一部をフレキシブル基板部Ｆとリジッド基板部Ｒとの境界部に残し、非直角状態の湾曲面を形成する絶縁基材残存部２２を設ける。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（図８（ｆ））。

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、４６：切削開口部
２２、２３、２４：絶縁基材残存部
２６：導体層
４８：割れ
６０：従来のリジッド・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：カバーレイフィルム
６４：ガラスクロス
６５：絶縁基材
６７、７８：接続部
６８、７１：貫通めっきスルーホール内壁
６９：銅めっき
７０：従来のリジッド・フレックス多層プリント配線板
Ｐ ：リジッド・フレックス多層プリント配線板（第１の実施形態）
Ｑ ：リジッド・フレックス多層プリント配線板（第２の実施形態）
Ｒ ：リジッド・フレックス多層プリント配線板（第３の実施形態）
Ｓ ：リジッド・フレックス多層プリント配線板（第４の実施形態）
Ｔ ：リジッド・フレックス多層プリント配線板（第５の実施形態）
Ｒ ：リジッド基板部
Ｆ ：フレキシブル基板部

Claims (6)

1. 絶縁基材として、全層に樹脂含浸ガラスクロスが配置されていると共に、切削加工形成されたフレキシブル基板部を備えているリジッド・フレックス多層プリント配線板であって、当該フレキシブル基板部の切削開口部におけるフレキシブル基板部とリジッド基板部との境界部に、絶縁基材残存部又は／及び導体層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。
2. 前記フレキシブル基板部とリジッド基板部との境界部に、非直角状態の湾曲面を形成する絶縁基材残存部が設けられてい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。
3. 前記フレキシブル基板部とリジッド基板部との境界部に、非直角状態の傾斜面を形成する絶縁基材残存部が設けられてい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。
4. 前記フレキシブル基板部とリジッド基板部との境界部に、当該フレキシブル基板部の絶縁基材面に段差を形成する平板状の絶縁基材残存部が設けられてい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。
5. 前記平板状の絶縁基材残存部に積層された状態で、リジッド基板部側に跨るように導体層が更に配置されていることを特徴とする請求項４記載のリジッド・フレックス多層プリント配線板。
6. 前記フレキシブル基板部の絶縁基材中に、リジッド基板部側に跨るように導体層が配置されてい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。