JP3849705B2 - 配線基板および配線基板の接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、複数の基板部分による積層構造を有する配線基板、複数の配線基板部分の接続構造に関するものである。

従来、熱可塑性樹脂からなるフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ基板）とマザー基板との接続構造として、例えば特開２００１−１１１２０９号公報に開示される接続構造が知られている。この接続構造は以下のようにして得られる。
すなわち、図１１に示すように、ＦＰＣ基板１０５に形成した配線パターン１１３とマザー基板１０２に形成した配線パターン１１１とのそれぞれの接続端子部分（ランド）１１３ａ，１１１ａをはんだペースト１２０ａ，１２０ｂを介して重ねる。そして、両基板１０２，１０５の接続箇所に対し、熱圧着ツール１２１によってＦＰＣ基板１０５の絶縁層１１２を構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点以上に加熱するとともに圧力を加える。これにより、はんだを介してそれぞれの配線パターン１１１，１１３同士が電気的に接続されるとともに、ＦＰＣ基板１０５の絶縁層１１２を構成する熱可塑性樹脂が軟化してマザー基板１０２の絶縁層１１０と密着し、ＦＰＣ基板１０５とマザー基板１０２とが接続される。
上記の接続構造においては、基板間において接続される信号線の数は、ＦＰＣ基板１０５の幅及びランド１１３ａを含む配線パターン１１３の間隔によって制約を受ける。このため、接続信号線の数を増加するためには、ＦＰＣ基板１０５の幅を大きくするか、ランド１１３ａを含む配線パターン１１３の間隔を極力狭くする必要がある。
しかしながら、小型・軽量化の要求から、ＦＰＣ基板１０５の幅を無闇に大きくすることはできない。また、ランド１１３ａを含む配線パターン１１３の間隔を狭くすることに関しても、マイグレーションや短絡等の問題や、配線パターン１１３を形成する際のエッチング精度の問題から、接続信号線の数を大幅に増加させることは不可能である。
本発明は、かかる従来の問題点を鑑みてなされたもので、接続する基板部分の幅を大きくすることなく、接続信号線の数を大幅に増加することが可能な配線基板および配線基板の接続構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、第１の発明による配線基板は、平板状の第１基板部分と、この第１基板部分の一部範囲に積層して配置された平板状の第２基板部分とを有する。第１基板部分と第２基板部分とは、それぞれが、平板状に形成された基材と、基材の内部にその厚さ方向に関して複数の層をなすように配置された複数の配腺パターンと、基材の内部に配置され、異なる層に属する配線パターンの間を接続する複数の層間接続部とを備える。
第１基板部分の基材と第２基板部分の基材との少なくとも一方は熱可塑性樹脂からなり、第１基板部分と第２基板部分とは、それらの積層範囲において、熱可塑性樹脂を溶融させた後に再硬化させて接合される。そして、第１基板部分の積層範囲には、複数の第１配線パターンが配置され、第２基板部分の積層範囲には、複数の第１の配線パターンと対をなすように複数の第２配線パターンが配置され、第１配線パターンと第２配線パターンとの各対の間には、熱可塑性樹脂を溶融させるために加えられる温度によって少なくとも部分的に溶融し、第１および第２の配線パターン間を電気的に接続する接続材料によって基板間接続部が形成されている。
このように、第１の発明による配線基板は、それぞれ配線パターンが多層に形成された第１基板部分と第２基板部分とを備え、両基板部分は、積層範囲において、複数の第１の配線パターンと第２の配線パターンとをそれぞれ有している。このため、両基板部分の積層範囲においては、それぞれの基板部分の内層の配線パターンを利用して、接続信号線を確保することができるので、基板部分の幅を大きくすることなく、接続信号線の数を大幅に増加することができる。
第２の発明は、絶縁材料として熱可塑性樹脂を用いた第１の配線基板を、マザーボードとしての第２の配線基板に接続する配線基板の接続構造に関するものである。その配線基板の接続構造において、第１の配線基板は、熱可塑性樹脂からなる絶縁層と配線層が交互に積層され、かつ隣接する配線層同士を電気的に接続するために、絶縁層に層間接続材料が配置された多層構造を有し、第２の配線基板も、絶縁層と配線層とが交互に積層され、かつ、前記絶縁層に、隣接する前記配線層同士を接続するための層間接続材料が配置された多層構造を有する。
第１の配線基板の第２の配線基板との接続面となる絶縁層には、内層側の配線層に達するビアホールが形成され、かつそのビアホール内には接続材料が充填されており、一方、第２の配線基板の接続面には、少なくとも接続端子としてのランドが形成され、かつそのランドへの配線は、内層側の配線層が利用される。そして、第１の配線基板の接続材料が第２の配線基板のランドに電気的に接続されるとともに、第１の配線基板の接続面となる絶縁層が、第２の配線基板の接続面に熱溶着によって接着されて、第１の配線基板が第２の配線基板に接続される。
上述したように、接続される第１の配線基板と第２の配線基板とを、ともに絶縁層と配線層とが交互に積層された多層構造とすることにより、両基板間における接続信号線の数を大幅に増加することができる。すなわち、第１の配線基板においては、接続信号線を多層化された各配線層に振り分けることにより、従来のように１層の配線層しか備えていなかったＦＰＣ基板に対して、接統信号線の数を飛躍的に向上できる。また、第２の配線基板においても、第２の配線基板の接続面に形成されたランドへの配線を内層側の配線層を用いて行なうことにより、その接続面に形成できるランドの数を増加することができるので、第１の配線基板の接続信号線の数に対応した数のランドを形成することができる。
第３の発明も、絶縁材料として熱可塑性樹脂を用いた第１の配線基板を、マザーボードとしての第２の配線基板に接続する配線基板の接続構造に関するものである。この接続基板の配線構造において、第１の配線基板は、熱可塑性樹脂からなる絶縁層と配線層が交互に積層され、かつ隣接する配線層同士を電気的に接続するために、絶縁層に層間接続材料が配置された多層構造を有し、第２の配線基板も、絶縁層と配線層とが交互に積層され、かつ絶縁層に、隣接する配線層同士を接続するための層間接続材料が配置された多層構造を有する。
さらに、第１の配線基板の第２の配線基板との接続面となる絶縁層表面に、少なくとも接続端子としての第１のランドが形成され、かつその第１のランドへの配線は内層側の配線層が利用され、第２の配線基板の接続面には、第１のランドと対をなす接続端子としての第２のランドが形成され、かつその第２のランドへの配線は、内層側の配線層が利用される。第１のランドと第２のランドの少なくとも一方の上にはランド接続材料が形成され、このランド接続材料を介して両ランドが電気的に接続されるとともに、第１の配線基板の接続面となる絶縁層が、第２の配線基板の接続面に熱溶着によって接着されて、第１の配線基板が第２の配線基板に接続される。
このように、第３の発明による配線基板の接続構造では、上述した第２の発明による接続構造と異なり、多層構造を有する第１および第２の配線基板の接続面に、接続端子となる第１および第２のランドがそれぞれ形成される。そして、これら第１および第２のランドが、ランド接続材料を介して電気的に接続される。このような構成によっても、第１および第２の配線基板の配線層同士を複数箇所において接続することができる。従って、第１の配線基板の幅を広げることなく、多数の接続信号線を確保することができる。

図１は、本発明の実施形態による接続構造が適用された電子機器の構造を示す斜視図である。図２は、プリント配線基板２とＦＰＣ基板３との接続部分を示す断面図である。図３（ａ）〜（ｅ）は、ＦＰＣ基板３の製造工程を示す工程別断面図である。図４は、ＦＰＣ基板３を構成するための片面パターンフィルム２１に形成された配線パターン２２の形状を示す斜視図である。図５は、プリント配線基板２とＦＰＣ基板３とを接続する工程を説明するための説明図である。図６は、プリント配線基板２とＦＰＣ基板３との、それぞれの接続面の様子を示す説明図である。図７は、プリント配線基板２とＦＰＣ基板３の積層範囲における、熱圧着ツール９によるＦＰＣ基板３の変形の様子を示す断面図である。図８（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態によるＦＰＣ基板３の製造工程の一部を示す工程別断面図である。図９（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態によるＦＰＣ基板３の製造工程の一部を示す工程別断面図である。図１０は、プリント配線基板２の接続面におけるランド３２ａの配列の変形例を示す平面図である。図１１は、従来のプリント配線基板の接続構造を説明するための説明図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に、本第１実施形態によるプリント配線基板の接続構造が適用された電子機器の内部構造を示す。電子機器の内部において、第１のマザーボードとしてプリント配線基板１と第２のマザーボードとしてのプリント配線基板２とがフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ基板）３によって接続されている。プリント配線基板１には各種の電子部品（図示せず）や外部機器との接続のためのコネクタ４が実装されている。一方、プリント配線基板２には、各種のパッケージ素子５が高密度に実装されている。このような構造によって、例えば、電子機器の共通の制御機能部分をプリント配線基板２に集約し、製品の種類に応じて異なる機能部分をプリント配線基板１に集約すれば、プリント配線基板２を共通使用することができるので、設計の手間や製品コストの低減に効果がある。
また、図１に示すように、各種のパッケージ素子５を高密度に実装したプリント配線基板２においては、そのサイズを小型化できるため、電子機器の体格の小型化にも寄与する。ただし、そのように小型化したプリント配線基板２に接続されるＦＰＣ基板３の幅は、プリント配線基板２のサイズによって制約を受ける。そして、その限られた幅内において、高密度実装された各種のパッケージ素子５に繋がる多数の接続信号線を形成する必要が生じる。
そのため、本実施形態においては、図２に示すように、プリント配線基板２及びＦＰＣ基板３を、ともに絶縁樹脂フィルム２３，３３と配線パターン２２，３２とが交互に積層された多層構造としつつ、両基板２，３を接続した。なお、プリント配線基板１とＦＰＣ基板３との接続も、プリント配線基板２とＦＰＣ３との接続と同様に行なわれるため、以下、プリント配線基板２とＦＰＣ基板３との接続構造について説明する。
上述のように、プリント配線基板２及びＦＰＣ基板３を、ともに多層構造としつつ、両基板２，３を接続することにより、接続信号線の数を大幅に増加することができる。すなわち、ＦＰＣ基板３においては、図２に示すように、接続信号線を多層化された各配線パターン２２に振り分けることにより、従来のように１層の配線パターンしか備えていなかったＦＰＣ基板に対して、接続信号線の数を飛躍的に向上できる。また、プリント配線基板２においても、その接続面に形成された接続端子としてのランド３２ａへの配線を内層側の配線パターン３２を用いて行なうことにより、その接続面に形成できるランド３２ａの数を増加することができる。従って、ＦＰＣ基板３において、多層化により増加された接続信号線の数に対応した数のランド３２ａを形成することができる。
なお、プリント配線基板２とＦＰＣ基板３とは、それぞれの一部同士が積層されて接続されるが、その積層範囲においては、プリント配線基板２を第１の基板部分とし、ＦＰＣ基板３を第２の基板部分として、両基板部分を積層した配線基板が形成されることになる。
次に、ＦＰＣ基板３の製造方法について、図３（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。なお、プリント配線基板２についても、ＦＰＣ基板３と同様に、ＦＰＣ基板３と同じもしくは異なる熱可塑性樹脂を絶縁材料として製造することができるので、プリント配線基板２の製造方法については説明を省略する。また、プリント配線基板２については、絶縁材料として熱硬化性樹脂、例えばガラス布基材エポキシ樹脂を使用して、従来公知のビルドアップ工法，ブラインドビアホール（ＢＶＨ）工法によって製造しても良い。
図３（ａ）において、２１は、平板状の形状を有し、絶縁材料である樹脂フィルム２３の片面に貼着された導体箔（本例では厚さ１８μｍの銅箔）をエッチングによりパターン形成した、ランド２２ａを含む配線パターン２２を有する片面パターンフィルムである。本例では、樹脂フィルム２３としてポリエーテルエーテルケトン樹脂６５〜３５重量％とポリエーテルイミド樹脂３５〜６５重量％とからなる厚さ７５μｍの熱可塑性樹脂フィルムを用いている。そして、導体箔は、この樹脂フィルム２３に、接着材を用いることなく、加熱により溶着される。
図３（ａ）に示すように、ランド２２ａを含む配線パターン２２の形成が完了すると、次に、図３（ｂ）に示すように、樹脂フィルム２３側から炭酸ガスレーザを照射して、ランド２２ａまたは配線パターン２２を底面とする有底ビアホールであるビアホール２４を形成する。ビアホール２４の形成は、炭酸ガスレーザの出力と照射時間等を調整することで、配線パターン２２に穴を開けないようにしている。ビアホール２４の径は、５０〜１００μｍである。
図３（ｂ）に示すように、ビアホール２４の形成が完了すると、次に、図３（ｃ）に示すように、ビアホール２４内に層間接続材料となる導電ペースト５０を充填する。導電ペースト５０は、平均粒径５μｍ、比表面積０．５ｍ^２／ｇの錫粒子３００ｇと、平均粒径１μｍ、比表面積１．２ｍ^２／ｇの銀粒子３００ｇとに、有機溶剤であるテルピネオール６０ｇにエチルセルロース樹脂６ｇを溶解したものを加え、これをミキサーによって混練しペースト化したものである。
ここで、エチルセルロース樹脂は、導電ペースト５０に保形性を付与するために添加されており、保形性付与剤としてはアクリル樹脂等を採用することもできる。
導電ペースト５０は、メタルマスクを用いたスクリーン印刷機により、片面パターンフィルム２１のビアホール２４内に印刷充填された後、１４０〜１６０℃で約３０分間、テルピネオールを乾燥させる。
なお、ビアホール２４内へ導電ペースト５０を充填する前に、配線パターン２２のビアホール２４に面する部位を薄くエッチング処理したり還元処理してもよい。これによると、後述するビア接続が一層良好に行なわれる。
次に、図３（ｄ）に示すように、片面パターンフィルム２１を複数枚（本例では３枚）積層しつつ、片面パターンフィルム２１の配線パターン２２が露出される側において、配線パターン２２が形成されていない樹脂フィルム２３をさらに積層する。このとき、積層されるすべての片面パターンフィルム２１は配線パターン２２が設けられた側を上側として積層する。この結果、樹脂フィルム２３が積層された面と反対側の面においては、導電ペースト５０が充填されたビアホール２４が現れる。
ここで、積層される３枚の片面パターンフィルム２１に形成される配線パターン２２の概略形状を図４に示す。後に詳しく説明するが、本例では、プリント配線基板２とＦＰＣ基板３との電気的接続を行なうためのビアホール２４及びランド３２ａを、ＦＰＣ基板３の長手方向に沿って、２列に配列する。このため、図４において上層に位置する片面パターンフィルム２１の配線パターン２２が、最下層の片面パターンフィルム２１のランド２２ａに導電ペースト５０を介して接続されるように、各層の配線パターン２２、ランド２２ａが形成されている。
図３（ｄ）に示すように片面パターンフィルム２１及び樹脂フィルム２３を積層したら、これらの上下両面から図示しない真空加熱プレス機により加熱しながら加圧する。本例では、３００℃〜３５０℃の温度に加熱しつつ、１〜１０ＭＰａの圧力で４０〜６０分間、加熱及び加圧した。これにより、図３（ｅ）に示すように、各片面パターンフィルム２１及び樹脂フィルム２３が軟化して塑性変形し、相互に接着される。樹脂フィルム２３は全て同じ熱可塑性樹脂材料によって形成されているので、容易に熱融着して一体化した絶縁基材となる。この際、ＦＰＣ基板３は平板状の片面パターンフィルム２１および樹脂フィルム２３を積層して形成されるので、全体として平板状となる。なお、加熱及び加圧後は、常温まで冷却され、熱可塑性樹脂は再硬化する。
さらに、ビアホール２４内の導電ペースト５０が焼結して一体化した導電性組成物５１となるとともに、隣接する配線パターン２２と拡散接合する。これにより、隣接する配線パターン２２同士の層間接続が行なわれる。このような工程を経て、絶縁樹脂フィルム２３と配線パターン２２とが交互に積層された多層構造のＦＰＣ基板３が得られる。
ここで、配線パターン２２の層間接続のメカニズムを簡単に説明する。ビアホール２４内に充填され乾燥された導電ペースト５０は、錫粒子と銀粒子とが混合された状態にある。そして、このペースト５０が３００〜３５０℃に加熱されると、錫粒子の融点は２３２℃であり、銀粒子の融点は９６１℃であるため、錫粒子は融解し、銀粒子の外周を覆うように付着する。
この状態で加熱が継続すると、融解した錫は、銀粒子の表面から拡散を始め、錫と銀との合金（融点４８０℃）を形成する。このとき、導電ペースト５０には１〜１０ＭＰａの圧力が加えられているため、錫と銀との合金形成に伴い、ビアホール２４内には、焼結により一体化した合金からなる導電性組成物５１が形成される。
ビアホール２４内で導電性組成物５１が形成されているときには、この導電性組成物５１は加圧されているため、配線パターン２２のビアホール２４の底部を構成している面に圧接される。これにより、導電性組成物５１中の錫成分と、配線パターン２２を構成する銅箔の銅成分とが相互に固相拡散し、導電性組成物５１と配線パターン２２との界面に固相拡散層を形成して電気的に接続する。
次に、プリント配線基板２とＦＰＣ基板３とを接続するための方法について、図５及び図６に基づいて説明する。
図６は、プリント配線基板２及びＦＰＣ基板３の接続面をそれぞれ示す図である。図６に示すように、プリント配線基板２の上面（接続面）には複数のランド３２ａが２列に配列されている。このランド３２ａへの配線の接続は、プリント配線基板２の内層に形成された、配線パターン３２、ランド３２ａ及び導電性組成物５１によってなされる。従って、プリント配線基板２の接続面に配線パターン３２を形成して、配線を取り回す必要がないため、ランド３２ａを形成するための領域を十分に確保することができる。なお、接続面における全てのランド３２ａに対する接続を、内層に形成した配線パターン３２によって行なう必要はなく、接続面に配線パターン３２を形成する余裕があれば、接続面に一部のランド３２ａに接続された配線パターン３２を形成しても良い。
一方、ＦＰＣ基板３の接続面においては、プリント配線基板２のランド３２ａに対応した位置にそれぞれビアホール２４が形成され、それらのビアホールには、上述した導電性組成物５１が充填されている。
そして、上述したプリント配線基板２に対してＦＰＣ基板３を位置合わせして重ねる。すなわち、プリント配線基板２の接続面に形成されたランド３２ａに、ＦＰＣ基板３の導電性組成物５１が一致するように、プリント配線基板２の接続面とＦＰＣ基板３の接続面とが位置合わせされる。
なお、プリント配線基板２の接続面とＦＰＣ基板３の接続面同士を重ねる前に、少なくとも一方の接続面に対してＵＶ光（例えば、波長１８５ｎｍのＵＶ光）やプラズマを照射して、接続面を粗面化処理することが好ましい。このように、接続面に粗面化処理を施すと、ＦＰＣ基板３の熱可塑性樹脂が変形してプリント配線基板２の接続面の樹脂に密着した際の接着強度を向上することができる。すなわち、接続面が粗面化されると、表面に微小な凹凸が形成されるため、その接続面積が拡大されるとともに、接続面同士にアンカー効果を生じさせることができる。また、ＵＶ光やプラズマの照射は、接続面における異物を除去するとの効果も見込めるため、それも、接着強度の向上に寄与する。
なお、後述するように、熱可塑性樹脂として液晶ポリマーを用いた場合には、特にＵＶ光の照射が、接着強度を向上する上で効果的である。液晶ポリマーにＵＶ光を照射すると、その照射部分における液晶ポリマーの化学構造が一部破壊され、表面に水酸基（ＯＨ）やカルボシル基（ＣＯＯＨ）等の官能基が現れる。このような液晶ポリマー表面の官能基が、接着される他方の配線基板の樹脂と化学的に結合するため、上述した効果と相俟って、一層接着強度を向上することができる。
次に、プリント配線基板２とＦＰＣ基板３とを重ねた接続箇所を熱圧着ツール９によって加圧しつつ、加熱する。熱圧ツール９は、ＳＵＳ板１０を介してＦＰＣ基板３に当接される。ＳＵＳ板１０は、熱圧着ツール９からの熱及び加圧力をプリント配線基板２とＦＰＣ基板３との接続箇所（積層範囲）に伝達する。さらに、ＳＵＳ板１０は、ＦＰＣ基板３の長手方向に沿って両側に傾斜部１０ａを有しており、この傾斜部１０ａによって、伝熱性に優れる金属（例えば、銅）からなる放熱板１１を、保持する機能を有する。
ＦＰＣ基板３を構成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、１５０℃〜２３０℃であり、熱圧着ツール９は、両基板２，３の接続箇所が、その熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度であり、かつ導電性組成物５１から錫成分がランド３２ａに拡散する温度で加熱を行ないつつ、当該接続箇所に圧力を加える。例えば、加熱温度は３００℃〜３５０℃であり、１５秒〜２５秒間加熱及び加圧を継続する。なお、本例では、パルスヒート方式の熱圧着ツール９を用いている。
上述した熱圧着ツール９による熱圧着により、導電性組成物５１とランド３２ａとの金属拡散接合を行いながら、ＦＰＣ基板１を構成する熱可塑性樹脂を軟化変形させ、プリント配線基板２の接続面に密着させる。
本実施形態では、熱圧着ツール９によってＦＰＣ基板３を構成する熱可塑性樹脂を軟化変形させる際、熱圧着ツール９のＦＰＣ基板３の長手方向の両側を放熱板１１によって冷却している。このため、熱圧着ツール９のＦＰＣ基板１の長手方向両側における熱可塑性樹脂の過度の変形を抑制できる。つまり、ＦＰＣ基板３の接続面の両側には、ＳＵＳ板１０を介して放熱板１１が設けられているので、この接続面両側のＦＰＣ基板３の樹脂は、熱圧着ツール９の加熱時においても、温度の上昇が抑制され、流動し難くなる。このため、熱圧着ツール９の当接部位においてもＦＰＣ基板３の厚さが過度に薄くなることがなく、また、ＦＰＣ基板３の厚さの変化を緩やかにすることができる。このため、ＦＰＣ基板３に曲げ応力が加わった場合でも、その曲げ応力に対する配線基板１の耐久性を十分に確保することができる。
なお、熱圧着ツール９による加熱及び加圧後の、ＦＰＣ基板３への熱圧着ツール９の当接部位の状態の一例を図７に示す。図７に示すように、熱圧着ツール９による加熱及び加圧の痕跡として、当接部位におけるＦＰＣ基板３の厚さは、非当接部位の厚さよりも僅かに薄くなる。すなわち、上述したように、当接部位の周囲は放熱板１１による放熱の影響で、ほとんど変形しないため、当接部位における変形（薄肉化）も小さく抑えられるのである。この結果、当接部位と非当接部位との境界では、そのＦＰＣ基板３の厚さが緩やかに変化することになる。
なお、上述したように、熱圧着ツール９によってＦＰＣ基板３の熱可塑性樹脂を軟化させる場合、プリント配線基板２も熱可塑性樹脂を絶縁材料としたとき、マザーボードとしてのプリント配線基板２の熱可塑性樹脂も変形することが考えられる。しかしながら、プリント配線基板２には各種のパッケージ素子が実装されているため、絶縁性、配線の短絡や断線等の問題を考慮するとプリント配線基板２の絶縁材料の変形は抑制されることが好ましい。
そのためには、ＦＰＣ基板３の樹脂フィルム２３を構成する熱可塑性樹脂として、プリント配線基板２の絶縁フィルム３３を構成する熱可塑性樹脂よりも、低融点の熱可塑性樹脂材料を使用すれば良い。例えば、ＦＰＣ基板３の熱可塑性樹脂材料として、上述のＰＥＥＫとＰＥＩからなる熱可塑性樹脂を用いた場合、プリント配線基板２の熱可塑性材料としては、液晶転移温度が２８５℃のＩＩ型液晶ポリマーや液晶転移温度が３３５℃のＩ型液晶ポリマーを用いれば良い。またプリント基板２及びＦＰＣ基板３とも液晶ポリマーによって構成することもでき、その場合、上記Ｉ型、ＩＩ型液晶ポリマーに液晶転移温度が２１０℃のＩＩＩ型液晶ポリマーも加えて、プリント基板２の方が、液晶転移温度が高くなる組み合わせを採用すれば良い。さらに、液晶ポリマーの場合、分子量が異なると融点も変化するので、例えば、ＦＰＣ基板３の材料として低分子量のＩ型ＬＣＰを用い、プリント配線基板２の材料として通常分子量のＩ型ＬＣＰを用いても良い。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本第２実施形態では、ＦＰＣ基板３の形成方法のみ上述した第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる点に関して説明する。
上述した第１実施形態では、図３（ｄ）に示すように、積層された片面パターンフィルム２１の内、プリント配線基板２との接続面となる最下層の片面パターンフィルム２１にもビアホール２４が形成され、それらのビアホール２４にも、予め導電ペースト５０が充填される。そして、積層した片面パターンフィルム２１及び樹脂フィルム２３を加熱及び加圧することによって、各フィルム２１，２３同士を接着して、ＦＰＣ基板３を形成していた。
それに対して、本第２実施形態によるＦＰＣ基板３の形成方法では、図８（ａ）に示すように、プリント基板２との接続面となる最下層の片面パターンフィルム２１ａには、ビアホール２４を形成せずに、各フィルム２１、２１ａ，２３を積層する。そして、図８（ｂ）に示すように、第１実施形態と同様に、積層した各フィルム２１、２１ａ，２３を上下両面から、加熱及び加圧してＦＰＣ基板３ａを形成する。
このようにしてＦＰＣ基板３ａを形成した後に、内部に形成された配線パターン２２のランド２２ａに対応する位置において、プリント配線基板２との接続面となる側からレーザ光を照射する。このレーザ光の照射による穴あけ加工により、ランド２２ａに到達するビアポール２４ａを形成する。
その後、図８（ｃ）に示すように、穴あけ加工したビアホール２４ａに、プリント配線基板２のランド３２ａとの接続を行なうための接続材料を充填する。接続材料としては、錫−鉛系、錫−銀系、あるいは錫−銅系のハンダ、または、実施形態１と同様の手法によって形成した錫−鉛系、錫−銀系、あるいは錫−銅系の導電ペーストを用いることができる。そして、ビアホール２４ａに、そのハンダを充填するには、メッキ処理を施しても良いし、ハンダをペースト状にして充填しても良い。
本第２実施形態のＦＰＣ基板３の形成方法によれば、ＦＰＣ基板３の形成後に、プリント配線基板２との接続面に露出する接続材料を設けることができる。このため、ＦＰＣ基板３の形成工程における熱や圧力を考慮することなく、種々の接続材料を採用することが可能になるとの利点がある。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本第３の実施形態は、ＦＰＣ基板３の構造が、上述した第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点に関して説明する。
上述した第１の実施形態では、ＦＰＣ基板３のプリント配線基板２との接続面には、ビアホール２４が形成され、その内部に導電性組成物５１が充填されていた。
それに対して、本第３の実施形態では、ＦＰＣ３ｂのプリント配線基板２との接続面には、ランド２２ａが形成され、そのランド２２ａ上には、プリント配線基板２のランド３２ａと接続するための接続材料が形成される。以下、図９（ａ）、（ｂ）を用いて詳細に説明する。
まず、図９（ａ）に示すように、フィルムの積層工程においては、配線パターンが形成されていない樹脂フィルム２３を用いずに、全て、配線パターン２２が形成された片面パターンフィルム２１を用いる。この場合、配線パターン２２が形成された面を下面として、全ての片面パターンフィルム２１を同じ向きに積層する。従って、図９（ａ）において、複数の片面パターンフィルム２１を積層した積層体においては、その下面に配線パターン２２（ランド２２ａ）が露出することになる。
次に、その片面パターンフィルム２１の積層体を、第１実施形態と同様に、上下両面から加熱及び加圧し、ＦＰＣ基板３ｂを形成する。このとき、図９（ｂ）に示すように、ＦＰＣ基板３ｂの下面に露出しているランド２２ａは、少なくとも一部が樹脂部分に埋め込まれて、ＦＰＣ基板３ｂにしっかりと固定される。その後、露出しているランド２２ａの表面に、錫−鉛系、錫−銀系、あるいは錫−銅系のハンダをメッキしたり、あるいはペースト状のハンダを塗布する。これにより、ＦＰＣ基板３のランド２２ａとプリント配線基板２のランド３２ａ間を接続する、接続材料が形成される。なお、この接続材料は、プリント配線基板２のランド３２ａ上に形成しても良い。
上述した第３の実施形態によっても、プリント配線基板２のランド３２ａとＦＰＣ基板３のランド２２ａとを複数箇所において接続することができる。従って、ＦＰＣ基板３の幅を広げることなく、プリント配線基板２とＦＰＣ基板３間で、多数の接続信号線を確保することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、種々変更して実施することができる。
例えば、上述した第１の実施形態においては、プリント配線基板２とＦＰＣ基板３との接続は、それぞれ２列に配列されたランド３２ａ及び導電性組成物５１によってなされた。しかしながら、それらランド３２ａ及び導電性組成物５１の配列に関しては、２列以外の配列を取ることも可能であり、少なくとも２次元的に配列されれば、その接続面をランド３２ａ及び導電性組成物５１の形成に有効に利用できる。例えば、図１０に示すように、ランド３２ａ及び導電性組成物５１をそれぞれの接続面に格子状に配列しても良い。この場合、接続面の全領域をランド３２ａ及び導電性組成物５１の形成に利用できるため、形成可能なランド３２ａ及び導電性組成物５１の数を大幅に増やすことができる。
また、上記の第１実施形態においては、ＦＰＣ基板３のビアホール２４に充填された錫と銀を含む導電性組成物５１をランド３２ａとの接続材料として用いたが、第２、第３実施形態において説明したように、他の接続材料をビアホールに形成しても良い。例えば、はんだ等の低融点金属材料をめっきによってビアホール２４内に充填したり、導電性組成物５１上にコーティングしたりしても良い。ただし、錫と錫よりも高融点金属である銀とを用いた場合、両者が合金化されて導電性組成物５１となると、その融点が錫の融点よりも上昇するため、後にリフロー等の加熱工程を行なう場合でも再溶融せず、高い接続信頼性が得られるため好ましい。
また、ＦＰＣ基板３の絶縁樹脂材料としては、上述のＰＥＥＫとＰＥＩとを混合したものや液晶ポリマー以外にも、ＰＥＩもしくはＰＥＥＫをそれぞれ単独で使用することも可能である。さらに、ＦＰＣ基板３の他の絶縁樹脂材料の例として、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）あるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いても良い。
また、配線パターン２２，３２におけるランドの形状は、角ランド、丸ランド、異形ランドのいずれでも良い。但し、ビアホール２４の径（５０μｍ〜１００μｍ）よりも大きな径を有することが接続信頼性を確保する上で望ましいため、その径は例えば１５０μｍ〜２５０μｍ程度にされることが好ましい。
また、上述の実施形態では、プリント配線基板２とＦＰＣ基板３とはその端部同士が重なり、基板同士は互いに逆方向に延びる態様に接続されたが、両基板が同方向に延びる向きで両基板の端部同士を接続しても良いし、少なくとも一方の基板について、端部ではなく中央部分を接続するようにしても良い。

Claims (28)

1. 平板状の第１基板部分と、この第１基板部分の一部範囲に積層して配置された平板状の第２基板部分とを有する配線基板において、
   前記第１基板部分と前記第２基板部分とは、それぞれが、平板状に形成された基材と、前記基材の内部にその厚さ方向に関して複数の層をなすように配置された複数の配線パターンと、前記基材の内部に配置され、異なる層に属する前記配線パターンの間を接続する複数の層間接続部とを備え、
   前記第１基板部分の基材と前記第２基板部分の基材との少なくとも一方は熱可塑性樹脂からなり、
   前記第１基板部分と前記第２基板部分とは、それらの積層範囲において、前記熱可塑性樹脂を溶融させた後に再硬化させて接合されており、
   前記第１基板部分の前記積層範囲には、複数の第１配線パターンが配置され、
   前記第２基板部分の前記積層範囲には、前記複数の第１の配線パターンと対をなすように複数の第２配線パターンが配置され、
   前記第１配線パターンと前記第２配線パターンとの各対の間には、前記熱可塑性樹脂を溶融させるために加えられる温度によって少なくとも部分的に溶融し、前記第１および第２の配線パターン間を電気的に接続する接続材料によって基板間接続部が形成されていることを特徴とする配線基板。
2. 前記第２基板部分は、その一部分が前記第１基板部分に積層されるものであることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記第２基板部分は、前記第１基板部分に比べて柔軟であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配線基板。
4. 前記第１基板部分の基材および前記第２基板部分の基材は、ともに熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板。
5. 前記第１基板部分の基材と前記第２基板部分の基材とは、同一の熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項４に記載の配線基板。
6. 前記第１基板部分および前記第２基板部分のうち、前記熱可塑性樹脂を基材とする基板部分の前記層間接続部と前記基板間接続部とは同じ接続材料によって形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の配線基板。
7. 前記接続材料は、錫と銀とを主成分として含むことを特徴とする請求項６に記載の配線基板。
8. 前記基板間接続部は、前記第１基板部分および前記第２基板部分のうち前記熱可塑性樹脂を基材とする基板部分に属することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の配線基板。
9. 前記第１基板部分および前記第２基板部分のうち前記熱可塑性樹脂を基材とする基板部分の前記層間接続部と、前記基板間接続部とは、異なる接続材料によって形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の配線基板。
10. 前記層間接続部は、錫と銀とを主成分として含む接続材料によって形成され、前記基板間接続部は、錫−鉛系、錫−銀系、錫−銅系のいずれかのハンダ、または導電ペーストを含む接続材料によって形成されることを特徴とする請求項９に記載の配線基板。
11. 前記第１および第２の配線パターンは、２列以上となるように配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の配線基板。
12. 前記第１基板部分および前記第２基板部分のうち前記熱可塑性樹脂を基材とする基板部分は、前記積層範囲と他の基板部分と積層されない非積層範囲とを有し、前記積層範囲には前記非積層範囲より多い回数の溶融と再硬化に伴う痕跡が残されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の配線基板。
13. 前記痕跡として、前記積層範囲には、前記熱可塑性樹脂を加圧した痕跡が残されていることを特徴とする請求項１２に記載の配線基板。
14. 絶縁材料として熱可塑性樹脂を用いた第１の配線基板を、マザーボードとしての第２の配線基板に接続する配線基板の接続構造であって、
    前記第１の配線基板は、熱可塑性樹脂からなる絶縁層と配線層が交互に積層され、かつ隣接する前記配線層同士を電気的に接続するために、前記絶縁層に層間接続材料が配置された多層構造を有し、
    前記第１の配線基板の前記第２の配線基板との接続面となる絶縁層には、内層側の配線層に達するビアホールが形成され、かつそのビアホール内には接続材料が充填されており、
    前記第２の配線基板は、絶縁層と配線層とが交互に積層され、かつ、前記絶縁層に、隣接する前記配線層同士を接続するための層間接続材料が配置された多層構造を有し、
    前記第２の配線基板の接続面には、少なくとも接続端子としてのランドが形成され、かつそのランドへの配線は、内層側の配線層が利用されるものであって、
    前記第１の配線基板の前記接続材料が前記第２の配線基板のランドに電気的に接続されるとともに、前記第１の配線基板の接続面となる絶縁層が、前記第２の配線基板の接続面に熱溶着によって接着されて、前記第１の配線基板が前記第２の配線基板に接続されることを特徴とする配線基板の接続構造。
15. 前記第２の配線基板の絶縁層を熱可塑性樹脂から構成する場合、前記第１の基板の絶縁層を構成する熱可塑性樹脂として、前記第２の配線基板の絶縁層を構成する熱可塑性樹脂よりも、低融点の熱可塑性樹脂材料を使用することを特徴とする請求項１４に記載の配線基板の接続構造。
16. 前記接続材料は、少なくとも錫成分とそれよりも高融点の金属成分とを含み、前記第２の配線基板のランドに錫成分が拡散することによって当該ランドに電気的に接続されることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の配線基板の接続構造。
17. 前記接続材料は、前記第１の配線基板の絶縁層と配線層が多層化された後に、前記内層側の配線層に達するようにビアホールが形成され、そのビアホール内に充填されることを特徴とする請求項１４乃至請求項１６のいずれかに記載の配線基板の接続構造。
18. 前記接続材料として、錫−鉛系、錫−銀系、錫−銅系のいずれかのハンダ、または導電ペーストを含むことを特徴とする請求項１７に記載の配線基板の接続構造。
19. 前記ランドは、前記第２の配線基板の接続面において２次元的に配列されることを特徴とする請求項１４乃至請求項１８のいずれかに記載の配線基板の接続構造。
20. 前記第１の配線基板と前記第２の配線基板との接続面の少なくとも一方に、接着強度を向上するために、粗面化処理が施されることを特徴とする請求項１４乃至請求項１９のいずれかに記載の配線基板の接続構造。
21. 前記粗面化処理は、前記接続面に紫外線（ＵＶ）光を照射することによって実施されることを特徴とする請求項２０に記載の配線基板の接続構造。
22. 絶縁材料として熱可塑性樹脂を用いた第１の配線基板を、マザーボードとしての第２の配線基板に接続する配線基板の接続構造であって、
    前記第１の配線基板は、熱可塑性樹脂からなる絶縁層と配線層が交互に積層され、かつ隣接する前記配線層同士を電気的に接続するために、前記絶縁層に層間接続材料が配置された多層構造を有し、
    前記第１の配線基板の前記第２の配線基板との接続面となる絶縁層表面に、少なくとも接続端子としての第１のランドが形成され、かつその第１のランドへの配線は内層側の配線層が利用されるものであり、
    前記第２の配線基板は、絶縁層と配線層とが交互に積層され、かつ前記絶縁層に、隣接する前記配線層同士を接続するための層間接続材料が配置された多層構造を有し、
    前記第２の配線基板の接続面には、前記第１のランドと対をなす接続端子としての第２のランドが形成され、かつその第２のランドへの配線は、内層側の配線層が利用されるものであり、
    前記第１のランドと前記第２のランドの少なくとも一方の上に形成されたランド接続材料を介して両ランドが電気的に接続されるとともに、前記第１の配線基板の接続面となる絶縁層が、前記第２の配線基板の接続面に熱溶着によって接着されて、前記第１の配線基板が前記第２の配線基板に接続されることを特徴とする配線基板の接続構造。
23. 前記第２の配線基板の絶縁層を熱可塑性樹脂から構成する場合、前記第１の基板の絶縁層を構成する熱可塑性樹脂として、前記第２の配線基板の絶縁層を構成する熱可塑性樹脂よりも、低融点の熱可塑性樹脂材料を使用することを特徴とする請求項２２に記載の配線基板の接続構造。
24. 前記接続材料は、少なくとも錫成分とそれよりも高融点の金属成分とを含み、前記第１および第２の配線基板の第１および第２のランドに錫成分が拡散することによって当該両ランドに電気的に接続されることを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載の配線基板の接続構造。
25. 前記接続材料として、錫−鉛系、錫−銀系、錫−銅系のいずれかのハンダ、または導電ペーストを含むことを特徴とする請求項２４に記載の配線基板の接続構造。
26. 前記第１および第２のランドは、前記第１および第２の配線基板の接続面において２次元的に配列されることを特徴とする請求項２２乃至請求項２５のいずれかに記載の配線基板の接続構造。
27. 前記第１の配線基板と前記第２の配線基板との接続面の少なくとも一方に、接着強度を向上するために、粗面化処理が施されることを特徴とする請求項２２乃至請求項２６のいずれかに記載の配線基板の接続構造。
28. 前記粗面化処理は、前記接続面に紫外線（ＵＶ）光を照射することによって実施されることを特徴とする請求項２７に記載の配線基板の接続構造。

Images