JP2021118293A

JP2021118293A - リジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法

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Publication number: JP2021118293A
Application number: JP2020011800A
Authority: JP
Inventors: 直樹池田; Naoki Ikeda; 努蓑輪; Tsutomu Minowa; 秀幸大塚; Hideyuki Otsuka; 徹郎大塚; Tetsuro Otsuka
Original assignee: Nippon CMK Corp; CMK Corp
Current assignee: Nippon CMK Corp; CMK Corp
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2040-01-28
Also published as: JP7389666B2

Abstract

【課題】フレキシブル領域上に存在するリジッド基板の不要部を除去する手段として、導通検知機能付きのルータ加工機を用いる場合において、深さ精度に優れるルータ加工が可能なリジッド・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・フレックス多層プリント配線板の製造方法において、ルータビット３１と導通検知用パッド２３との間の導通が検知された時点の加工深さを読み取り、読み取った加工深さを基に、ビルドアップ層１５の外側面からルータ加工を行ない、厚み調節層（コア基材８ａ）のダミーパターン１８の外周に沿うようにスリット２１を形成することによって、フレキシブル基板のフレキシブル領域上に存在する不要部２０ａを除去する工程を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、部品の実装が可能なリジッド領域と屈曲可能なフレキシブル領域とを備えたリジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法に関する。

多層プリント配線板の一部に深さ精度の高い凹部を形成する手段として、導通検知機能付きのルータ加工機を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
該方法は、まず、凹部の形状に合わせた導電性の剥離シートを所望とする内層（凹部の底面となる層）に配置するとともに当該剥離シートの一部を多層プリント配線板の外部に引き出し、当該外部に引き出された剥離シートとルータビットとをテスターに接続する。その後、ルータビットで凹部の外形位置に切削加工を行ない、当該ルータビットが剥離シートに接触したのを検知した段階で、凹部の外形に沿うスリット加工を行なうというものである。
これにより、当該剥離シート上の絶縁層は簡単に取り除くことができ、また、深さ精度の高い凹部を容易に形成することができる。

ところで、多層プリント配線板には、部品を実装するリジッド領域と、屈曲可能なフレキシブル領域とを備えたリジッド・フレックス多層プリント配線板があり、当該リジッド・フレックス多層プリント配線板は、装置内への設置自由度の高さや装置の小型化に寄与できることから、近年、センサー等の部品搭載点数が増えてきた車載品への利用が多くなってきている。

車載品に用いられるプリント配線板には、一般的に、耐振動性などを考慮して、板厚を０．８ｍｍ以上にするなどの要求があり、これに加えて対象製品がセンサー等のゴミを嫌う製品の場合には、加工面からの粉落ちを極力抑えることが求められるのであるが、本発明者は、このような要求に対応したリジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法を、既に出願した特許の中で開示している（図９参照）。

即ち、フレキブル基板６の上に、フレキシブル領域Ｆに対応する開口部７ａが形成された第一絶縁樹脂層７と、当該開口部７ａに対応するダミーパターン１８が形成された厚さが１００μｍ以上の厚み調節層８と、所望とする数の第二絶縁樹脂層９と第二配線パターン１０とを積み上げてなるビルドアップ層１５をこの順に積層してリジッド基板１６を形成し、その後、図９（ａ）に示したように、導通検知機能付きのルータ加工機で、ダミーパターン１８の外周に沿うようにルータ加工（図中に示した「スリット２１」に相当）を行なうことによって、フレキシブル領域Ｆ上に存在するリジッド基板１６の不要部２０を除去するという方法である（図９（ｂ）参照）。

上記製造方法を採用することにより、リジッド・フレックス多層プリント配線板の厚み（リジッド領域Ｒの厚み）を容易に０．８ｍｍ以上の厚さに調節することができ、また、リジッド領域Ｒとフレキシブル領域Ｆの境界部に位置するリジッド基板１６の側面壁１７（ルータ加工面）からの粉落ち（ゴミ）を抑制することができる（図９（ｂ）参照）。

しかし、ルータ加工の加工深さにバラツキが発生し、フレキシブル領域Ｆ上の不要部２０が除去できなかったり、ダミーパターン１８に隣接する第一絶縁樹脂層７に含まれるガラスクロスが露出して粉落ちが発生したりする等の問題があった。

特開２００８−２２９７８９号公報

そこで、本発明者は、ルータ加工の加工深さにバラツキが発生する原因について考察した。その結果、以下の理由によることが判明した。

第１に、プリント配線板（今回の例では「リジッド・フレックス多層プリント配線板」）は、通常、大判の基板に個片のプリント配線板を複数面付けして製造されるため、面付け位置によって厚さバラツキが発生する。

第２に、厚み調節層８に形成されるダミーパターン１８は、上記板厚のバラツキとルータ加工の深さ方向の加工公差を考慮して、比較的厚みのある厚さに設定しているため、導通検知用パターンをダミーパターン１８と同一層の捨て基板領域に引き回すのは困難であり（導通検知用パターンの厚さが同様に厚くなるため、ダミーパターン１８の形成領域と同じように、第一絶縁樹脂層７に導通検知用パターンに対応した開口部を設けなければならない）、そのため、配線パターン厚が通常の厚みで、絶縁樹脂層に開口部を設けることなく配線パターンを埋め込むことができるビルドアップ層１５の、例えば、外層から３番目のＬ３層の捨て基板領域に、導通検知用パッドとこれと接続して引き回される導通検知用パターンを形成し、当該Ｌ３層で検知された加工深さに残りのダミーパターン１８までの深さ（設計値）をプラスしてルータ加工を行なっていたため、上記第１の理由とあいまって、深さ方向のバラツキが大きくなっていたのである。

本発明は、上記の如き従来の問題に鑑みてなされたものであり、フレキシブル基板のフレキシブル領域上に存在するリジッド基板の不要部を除去する手段として導通検知機能付きのルータ加工機を用いる場合において、深さ精度に優れるルータ加工が可能なリジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法を提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、厚み調節層における捨て基板領域には導通検知用パッドのみを設け、基板の外層に設けた導通検知用接続端子までの導通検知用パターンの引き回しを任意のビルドアップ層で行なうようにすれば、極めて良い結果が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、フレキシブル基板の少なくとも一方の面に、当該フレキシブル基板のフレキシブル領域となる部分に対応する開口部が形成された第一絶縁樹脂層と、厚さが１００μｍ以上のコア基材に、当該第一絶縁樹脂層の開口部に対応するダミーパターンが形成された厚み調節層と、任意の数の第二絶縁樹脂層と配線パターンとからなるビルドアップ層とをこの順に積層する工程と、当該フレキシブル基板の少なくとも一方の面の捨て基板領域上に、当該ダミーパターンと同一の層に形成された導通検知用パッドと、当該ビルドアップ層の任意の層に形成された導通検知用パターンと、当該ビルドアップ層の外側面に形成された導通検知用接続端子と、当該導通検知用パッドと導通検知用パターンと導通検知用接続端子との間を接続するビアホールとからなる導通検知用回路を形成する工程と、当該捨て基板領域におけるビルドアップ層の外側面から導通検知用パッドに対してルータ加工を行ない、ルータビットと導通検知用パッドとの間の導通が検知された時点の加工深さを読み取る工程と、当該読み取った加工深さを基に、当該ビルドアップ層の外側面からルータ加工を行ない、当該厚み調節層のダミーパターンの外周に沿うようにスリットを形成することによって、フレキシブル基板のフレキシブル領域上に存在する不要部を除去する工程と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により、上記課題を解決したものである。

本発明によれば、フレキシブル基板の捨て基板領域上に位置するダミーパターンの形成層（即ち、ダミーパターンと同一の層）に、ルータビットによる加工深さを検知する導通検知用パッドを設け、ルータビットと導通検知用パッドとの間の導通が検知された時点の加工深さを基にして、製品領域のルータ加工を行なうため、ルータ加工の深さ方向のバラツキを抑制することができ、もって、リジッド基板の不要部が除去できなかったり、ダミーパターンに隣接する絶縁樹脂層のガラスクロスが露出して粉落ちが発生したりする等の問題が発生することのないリジッド・フレックス多層プリント配線板を容易に得ることができる。

（ａ）〜（ｄ）は、本発明リジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法を説明するための概略断面工程図。（ｅ）〜（ｇ）は、図１の工程に続く概略断面工程図。（ｈ）〜（ｊ）は、図２の工程に続く概略断面工程図。（ｋ）〜（ｍ）は、図３の工程に続く概略断面工程図。（ｎ）〜（ｐ）は、図４の工程に続く概略断面工程図。（ｑ）〜（ｓ）は、図５の工程に続く概略断面工程図。導通検知用回路の例を示す概略断面説明図。導通検知用パターンの引き回し例を示す概略平面説明図。車載仕様品に好適なリジッド・フレックス多層プリント配線板の構成を示す概略断面工程図で、（ａ）は、ダミーパターンの外周に沿うようにスリットを設けた状態、（ｂ）は、不要部を除去した状態をそれぞれ示す。

以下、本発明リジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法を、図１〜図８を用いて説明する。

まず、厚さが２５〜１００μｍ程度からなるフレキシブルベース基板１の両面に、厚さが９〜３５μｍの金属箔（例えば「銅箔」）をエッチング処理することによって、第一配線パターン２を形成し、次いで、当該第一配線パターン２を保護するカバーレイ５｛例えば、接着剤３とポリイミドフィルム等のカバーフィルム４からなる厚さが２５〜７０μｍ程度のカバーレイ｝を積層することによって、図１（ａ）に示したフレキシブル基板６を得る。

次に、１００μｍ以上の厚みを有するコア基材８ａ(例えば、ガラスクロスなどの補強繊維基材にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁基板)の両面に、厚さが３５〜１０５μｍからなる導体層１８ａ（例えば「銅箔」）が積層された両面金属箔張り積層板を用意し（図１（ｂ１）参照）、当該両面金属箔張り積層板をエッチング処理することによって、後にフレキシブル基板６のフレキシブル領域Ｆとなる部分に対応したベタ状のダミーパターン１８を有する厚み調節層８を得る（図１（ｂ２）参照）。

次に、フレキシブル基板６とダミーパターン１８が形成された厚み調節層８とを接着する第一絶縁樹脂層７を用意し（図１（ｃ１）参照）、当該ダミーパターン１８に対応する箇所に、これよりも若干大きめの開口部７ａを、ルータ加工やパンチングプレス加工などによって形成する（図１（ｃ２）参照）。

次に、図１(ｄ)に示したように、フレキシブル基板６の表裏面に、開口部７ａが形成された第一絶縁樹脂層７、ダミーパターン１８が形成された厚み調節層８、第二絶縁樹脂層９(例えば、ガラスクロスなどの補強繊維基材にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた、厚さが２０〜６０μｍからなる半硬化状態のプリプレグなど)、金属箔１９(例えば、厚さが９〜１８μｍの銅箔)をこの順に配置した後、加熱・積層プレスを行うことによって、上記構成部材を一体化形成する（図２（ｅ）参照）。

ここで、本実施の形態では、厚み調節層８にはダミーパターン１８のみを形成する例を示したが、ダミーパターン１８の形成面とは反対側の面にも、勿論、配線パターンを形成することは可能である。この場合、コア基材８ａに積層される導体層１８ａの厚みが３５μｍ程度であれば、そのままエッチング処理して形成すればよく、７０〜１０５μｍと厚い場合には、一度、ダウンエッチングで導体層１８ａを薄くしてから、エッチング処理で形成すればよい。

次に、図２（ｆ）に示したように、ドリル加工で貫通孔１１ａ（例えば、孔径が１５０〜３００μｍの貫通孔）を穿孔した後、過マンガン酸ナトリウム溶液や過マンガン酸カリウム溶液等の湿式デスミア処理、あるいはプラズマ等の乾式デスミア処理で当該貫通孔１１ａの内壁をクリーニングし、次いで、無電解めっき処理及び電解めっき処理を順次行うことによって、当該貫通孔１１ａを含む基板全面にめっき膜１１ｂ（例えば、設定膜厚を２０μｍとした「銅めっき膜」）を析出させる（図２（ｇ）参照）。

次に、図３（ｈ）に示したように、めっき膜１１ｂが析出された貫通孔１１ａに孔埋め樹脂１１ｃを充填した後、周知のフォトエッチングプロセス｛導体層（ここでは、金属箔１９とめっき膜１１ｂを足した導体層に相当）上に感光性のエッチングレジストをラミネートした後、露光、現像処理（例えば、１％程度の炭酸ナトリウム溶液による現像処理）を行ってエッチングレジストパターンを形成し、次いで、当該エッチングレジストパターンから露出した導体層をエッチング処理（例えば、塩化第二鉄溶液や塩化第二銅溶液によるエッチング処理）によって除去した後、不要となったエッチングレジストパターンを剥離（例えば、３％程度の水酸化ナトリウム溶液による剥離）する工程｝を行なうことによって、第二配線パターン１０を形成するとともに、両面に形成された第二配線パターン１０と当該第二配線パターン１０の形成層間に位置する第一配線パターン２とを接続するベリードホール１１を形成する（図３（ｉ）参照）。

次に、図３（ｊ）に示したように、第二配線パターン１０が形成された第二絶縁樹脂層９の上に、更に第二絶縁接着剤層９と金属箔１９を順次積層した後、コンフォーマル工法やラージウィンドウ工法、及びカッパーダイレクト工法などのレーザ加工を行うことによって、下層の第二配線パターン１０を露出させる非貫通穴１２ａ（例えば、トップ径が１００〜２００μｍ、ボトム径が８０〜１８０μｍの非貫通穴）を形成し（図４（ｋ）参照）、次いで、デスミア処理により当該非貫通穴１２ａ内をクリーニングした後、無電解めっき処理及び電解めっき処理（フィルドビア用のめっき液を用いた電解めっき処理）を順次行うことによって、当該非貫通穴１２ａにめっき１２ｂ（例えば、銅めっき）を充填する（図４（ｌ）参照）。

次に、図４（ｌ）に示した基板の導体層（金属箔１９とこの上に析出されためっき１２ｂの一部からなるめっき膜）に対してフォトエッチングプロセスを行なうことによって、上層の第二配線パターン１０を形成するとともに当該上層の第二配線パターン１０と下層の第二配線パターン１０間を接続するブラインドビアホール１２を形成する（図４（ｍ）参照）。

次に、図３（ｊ）〜図４（ｍ）と同じ工程を１回行った後、図３（ｊ）〜図４（ｌ）と同じ工程を行なうことによって、図５（ｎ）に示した状態の基板を形成し、次いで、ベリードホール１１の形成と同じ要領で、貫通孔１３ａ（例えば、孔径が２００〜８００μｍの貫通孔）及びめっき膜１３ｂ（例えば、設定膜厚を２０μｍとしためっき膜）を形成する（図５（ｏ）参照）。

次に、フォトエッチングプロセスを行なうことによって、外層の第二配線パターン１０を形成するとともに、両面に形成された外層の第二配線パターン１０と当該外層の第二配線パターン１０の形成層間に位置する第一配線パターン２と内層の第二配線パターン１０を接続する貫通めっきスルーホール１３を形成し、次いで、当該外層の第二配線パターン１０を保護するソルダーレジスト１４を形成することによって、図５（ｐ）に示したように、厚み調節層８上にビルドアップ層１５が積層された中間基板ＭＰＷを得る。

ここで、リジッド・フレックス多層プリント配線板を製造する際は、図８に示したように、個片のリジッド・フレックス多層プリント配線板であるピース基板２７が複数面付けされたワークシート２８を、さらに大判のワークボード２９に複数面付けして製造される。本発明では、フキシブル基板６の製品領域ＰＡ（図８の例では「ワークシート２８内」に相当）上に中間基板ＭＰＷを得る工程と並行して、例えば、ワークシート２８間やワークシート２８とワークボード２９の外形との間に位置する捨て基板領域ＦＡ上に導通検知用回路２２を形成する。

導通検知用回路２２は、図７及び図８に示したように、ダミーパターン１８と同一の層に形成された導通検知用パッド２３と、ビルドアップ層１５の任意の層（図７の例では「Ｌ３層」に相当）に形成された導通検知用パターン２４と、ビルドアップ層１５の外側面Ａに形成された導通検知用接続端子２５と、当該導通検知用パッド２３と導通検知用パターン２４と導通検知用接続端子２５との間を接続するビアホール２６とで構成される。

当該導通検知用パッド２３は、コア基材８ａにダミーパターン１８を形成する工程（図１（ｂ１）から図２（ｅ）参照）と並行して形成される。
また、導通検知用パターン２４は、ビルドアップ層１５における内層の第二絶縁樹脂層９上に形成するのが望ましい。その理由は、当該導通検知用パターン２４を保護するソルダーレジスト等の形成を省略できるからである。
また、当該導通検知用パッド２３と導通検知用パターン２４との間を接続するビアホール２６ａは、フレキシブル基板６の第一配線パターン２とビルドアップ層１５の第二配線パターン１０とを接続するベリードホール１１を形成する工程（図３（ｉ）参照）と並行して形成するのが望ましい。その理由は、導通検知用パッド２３と導通検知用パターン２４の間に１００μｍ以上の厚みを有する厚み調節層８（コア基材８ａ）が存在しても、容易に対応することができ、また、効率よく形成できるからである。
一方、導通検知用パターン２４と導通検知用接続端子２５との間を接続するビアホール２６ｂについては、ビルドアップ層１５にブラインドビアホール１２を形成する工程（図４（ｍ）参照）と並行して形成するのが望ましい。

次に、図７に示したように、フレキシブル基板６のフレキシブル領域Ｆ上に存在する不要部２０ａを除去するのに先立って、図示しない導通検知機能付きのルータ加工機に備え付けのテスター３０に、ルータビット３１と導通検知用接続端子２５を接続した後、捨て基板領域ＦＡにおけるビルドアップ層１５の外側面Ａから導通検知用パッド２３に対してルータ加工を行ない、ルータビット３１と導通検知用パッド２３との間の導通が検知された時点の加工深さを読み取る。

次に、当該読み取った加工深さを基に、図５（ｐ)に示した中間基板ＭＰＷのビルドアップ層１５の外側面Ａに対してルータ加工を行ない、ダミーパターン１８の外周に沿うようにスリット２１を形成することによって、フレキシブル基板６のフレキシブル領域Ｆ上に存在する不要部２０ａを除去する（図６（ｑ）、（ｒ）参照）。
製品領域ＰＡにおけるルータ加工は、この読み取った加工深さを基に行なわれるため、ピース基板２７（個片のリジッド・フレックス多層プリント配線板）の面付け位置に関係なく、深さ精度の高いルータ加工（図中の「スリット２１」に相当）が可能となる。

なお、図８の例では、隣接するワークシート２８間と、ワークシート２８とワークボード２９の外形との間に位置する捨て基板領域ＦＡに導通検知用パッド２３を設ける例を示したが、ワークシート２８内の捨て基板領域ＦＡに当該導通検知用パッド２３を設けるスペースがある場合には、こちらに設けるのが、より深さ精度を向上させる上で望ましい。

次に、同様の手段で、中間基板ＭＰＷの他方の面Ｂ側の不要部２０ｂを除去した後、ルータ加工やパンチング加工で外形加工を行なうことによって、図６（ｓ）に示したリジッド・フレックス多層プリント配線板ＰＷを得る。

本発明の注目すべき点は、フレキシブル基板の捨て基板領域上に位置するダミーパターンの形成層（即ち、ダミーパターンと同一の層）には導通検知用パッドのみを設け、大判の基板（ワークボード）の外側面に設けた導通検知用接続端子までの導通検知用パターンの引き回しを任意のビルドアップ層で行なうようにした点にある。
これにより、ルータビットによる加工深さを検知する導通検知用パッドをダミーパターンと同一の層に設けることができるため、ピース基板（個片のリジッド・フレックス多層プリント配線板）の面付け位置に関係なく、深さ精度に優れるルータ加工が可能となり、もって、リジッド基板の不要部が除去できなかったり、ダミーパターンに隣接する絶縁樹脂層のガラスクロスが露出して粉落ちが発生したりする等の問題が発生することのないリジッド・フレックス多層プリント配線板を容易に得ることができる。

本発明を説明するに当たって、フレキシブル基板６の表裏の両面に、交互に４層ずつ形成された第二絶縁樹脂層９及び第二配線パターン１０からなるビルドアップ層１５を積層した両面構造のものを用いて説明したが、本発明を逸脱しない範囲であれば、他の構成にも本発明を適用することは可能であり、さらにまた、板厚、層数、材料なども本発明の範囲内で変更が可能である。

１：フレキシブルベース基板
２：第一配線パターン
３：接着剤
４：カバーフィルム
５：カバーレイ
６：フレキシブル基板
７：第一絶縁樹脂層
７ａ：開口部
８：厚み調節層
８ａ：コア基材
９：第二絶縁樹脂層
１０：第二配線パターン
１１：ベリードホール
１１ａ：貫通孔
１１ｂ：めっき膜
１１ｃ：孔埋め樹脂
１２：ブラインドビアホール
１２ａ：非貫通穴
１２ｂ：めっき
１３：貫通めっきスルーホール
１３ａ：貫通孔
１３ｂ：めっき膜
１４：ソルダーレジスト
１５：ビルドアップ層
１６：リジッド基板
１７：厚み調節層８とビルドアップ層１５のリジッド領域Ｒとフレキシブル領域Ｆの境界部に位置する側面壁（ルータ加工面）
１８：ダミーパターン
１８ａ：導体層
１９：金属箔
２０、２０ａ、２０ｂ：不要部
２１：スリット
２２：導通検知用回路
２３：導通検知用パッド
２４：導通検知用パターン
２５：導通検知用接続端子
２６：ビアホール
２６ａ：ベリードホール
２６ｂ：ブラインドビアホール
２７：ピース基板
２８：ワークシート
２９：ワークボード
３０：テスター
３１：ルータビット
Ｆ：フレキシブル領域
Ｒ：リジッド領域
ＰＡ：製品領域
ＦＡ：捨て基板領域
ＭＰＷ：中間基板
ＰＷ：リジッド・フレックス多層プリント配線板

Claims

フレキシブル基板の少なくとも一方の面に、当該フレキシブル基板のフレキシブル領域となる部分に対応する開口部が形成された第一絶縁樹脂層と、厚さが１００μｍ以上のコア基材に、当該第一絶縁樹脂層の開口部に対応するダミーパターンが形成された厚み調節層と、任意の数の第二絶縁樹脂層と配線パターンとからなるビルドアップ層とをこの順に積層する工程と、当該フレキシブル基板の少なくとも一方の面の捨て基板領域上に、当該ダミーパターンと同一の層に形成された導通検知用パッドと、当該ビルドアップ層の任意の層に形成された導通検知用パターンと、当該ビルドアップ層の外側面に形成された導通検知用接続端子と、当該導通検知用パッドと導通検知用パターンと導通検知用接続端子との間を接続するビアホールとからなる導通検知用回路を形成する工程と、当該捨て基板領域におけるビルドアップ層の外側面から導通検知用パッドに対してルータ加工を行ない、ルータビットと導通検知用パッドとの間の導通が検知された時点の加工深さを読み取る工程と、当該読み取った加工深さを基に、当該ビルドアップ層の外側面からルータ加工を行ない、当該厚み調節層のダミーパターンの外周に沿うようにスリットを形成することによって、フレキシブル基板のフレキシブル領域上に存在する不要部を除去する工程と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。
当該導通検知用パターンが、ビルドアップ層における内層の第二絶縁樹脂層上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法。
当該フレキシブル基板が配線パターンを備え、当該配線パターンとビルドアップ層の配線パターンとを接続するベリードホールを形成する工程と、当該導通検知用パッドと導通検知用パターンとの間を接続するビアホールを形成する工程が並行して行われることを特徴とする請求項１又は２に記載のリジッド・フレックス多層プリント配線板の製造方法。