JP4150396B2 - リジッドフレキシブル基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、リジッドフレキシブル基板の製造方法に係り、より具体的には、レジストカバーを使用することなく、外層回路パターンの形成の際にフレキシブル領域のベース銅箔をウィンドウエッチング処理することにより、外部端子及び実装パッドのために露出した端子部を外部環境から保護した、レジストカバーを必要としないフライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板に関する。
最近、半導体素子の高集積化に伴い、半導体素子と外部回路を接続するための、半導体素子上に配設される接続端子（パッド(pad)）の数は増大し、且つ配設密度は高まっている趨勢である。例えば、シリコンなどからなる半導体素子上の最小加工寸法が約０．２μｍ程度のとき、１０ｍｍ角の半導体素子に約１０００個の接続端子を配設する必要が生じている。
また、このような半導体素子が搭載される半導体パッケージなどの半導体装置においては、実装密度の向上などのために小型化、薄型化が要求されており、特にノート型ＰＣ(personal computer)やＰＤＡ、携帯電話などの携帯型情報機器に対応するために半導体パッケージの小型化及び薄型化が大きい課題とされている。
半導体素子をパッケージ化するためには、半導体素子を配線基板上に搭載するとともに、半導体素子の接続端子と配線基板上の接続端子とを接続する必要がある。ところが、約１０ｍｍ角の半導体素子の周囲に１０００個程度の接続端子を配設する場合、その配設ピッチは約４０μｍと非常に微細になる。このような微細なピッチで配設された接続端子を配線基板の接続端子と接続するためには、配線基板上の配線形成や接続時の位置合わせに非常に高い精度が要求されるが、この要求への対応は、従来のワイヤボンディング技術またはＴＡＢ(Tape Automated Bonding)技術では非常に難しいという問題点がある。
かかる問題点を解決するための手段として、リジッド基板とフレキシブル基板が構造的に結合し、別途のコネクタを使用することなく、リジッド領域とフレキシブル領域が相互接続された構造を持つリジッドフレキシブル基板(Rigid-flexible Printed Circuit Board)の使用が益々増加している。特に、前記リジッドフレキシブル基板は、モバイル機器の高機能化に伴う実装部品の高集積化とファインピッチの要求に対応してコネクタの使用による不要な空間を除去し、高集積化を要求する携帯電話などの小型端末機に主に使用している。
このようなリジッドフレキシブル基板は、最も一般的なリジッド−フレキシブル−リジッドの形またはリジッド−フレキシブルの形などの構成形態からなるが、本発明は、リジッドフレキシブル領域のみからなるフライングテールタイプ(Flying Tail Type)に関するものである。
以下、図１Ａ〜図１Ｇを参照しながら、外部端子及び実装パッドのために露出した端子部を含んだフライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板の製造工程について詳細に説明する。
ポリイミド層１１と銅箔層１２からなるポリイミド銅張積層板１０の銅箔層１２に対するフォトエッチング工程を行い、所定の形状の内層回路パターンを形成する（図１Ａ参照）。
その後、前記ポリイミド銅張積層板１０の中でもフレキシブル領域が形成されるべき部分に形成された内層回路パターンを外部環境から保護するために、ポリイミドフィルム２０を前記フレキシブル領域に合わせて加工する。
前記加工されたポリイミドフィルム２０を、接着剤を介して、内層回路パターンが形成されたフレキシブル領域の一部分に付着させた後、手作業でコテを用いて前記ポリイミドフィルム２０を仮接合させるカバー層（coverlay）成形を行う（図１Ｂ参照）。
上述したように、ポリイミドフィルム２０を用いてフレキシブル領域に対するカバーレイ成形を行った後、フレキシブル領域の残部にレジストカバー３０を形成する（図１Ｃ参照）。
前記レジストカバー３０は、外部端子及び実装パッドのために露出した内層回路パターンを外部環境から保護するためのもので、耐熱テープまたはピーラブルインク(Peelable Ink)が使用され、前記ポリイミドフィルムとは異なり、基板が完成すると除去される。
その後、前記ポリイミド銅張積層板１０の中でもリジッド領域が形成されるべき部分に機械的強度及び接着力を提供するために、プリプレグ４０とベース銅板５０をベース基板の上下に相互対向させて積層させる。
上述したように、プリプレグ４０及びベース銅板５０を積層させた後、プレスを用いて圧縮成形し、前記回路パターンが前記プリプレグに含浸された形で構成されたリジッド領域と、前記回路パターンが前記カバーレイに被覆された形で構成されたフレキシブル領域を形成する（図１Ｄ参照）。
次いで、基板の内・外層間の導通接続のための導通孔６０を形成した後、ベース銅板５０及び導通孔６０に銅メッキ７０を施すと同時に、所定の形状の外層回路パターンを形成する（図１Ｅ参照）。
ここで、外層回路パターンは、所定のフォトエッチング工程によって形成され、フレキシブル領域のメッキ層も共にエッチングされる。
上述したように所定の形状の外層回路パターンを形成した後、レジストカバー３０を除去する。
この際、前記レジストカバーがピーラブルインクで形成された場合、ピーラブルインクの除去を容易にするために、ピーラブルインクを２次塗布して所定の厚さにした後、除去する（図１Ｆ参照）。
その後、ＰＳＲインク(Photo Imageable Solder Resist Mask Ink)を塗布させた後、表面処理を施すことにより、フレキシブル領域がポリイミドフィルム及びレジストカバーによってカバーレイ成形されたフライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板を最終的に完成した（図１Ｇ参照）。
ところが、このような方式によって形成されたフライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板の場合、外部端子または実装パッドが内層に露出しており、フレキシブル領域に対して耐熱テープまたはピーラブルインクを用いてレジストカバーを形成及び除去するので、工程が複雑になり且つコストが増加するという問題点が生じた。
さらに、耐熱テープまたはピーラブルインクを使用することにより、残渣による汚染などに起因した不良が発生して信頼性を大幅低下させるという問題点があった。
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、レジストカバーを使用することなく、外層回路パターンの形成後にフレキシブル領域のベース銅箔をウィンドウエッチング処理することにより、工数及びコストを低減し、汚染による不良を防止して信頼性を最大化した、フライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係るレジストカバーを必要としないフライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板の製造方法は、ポリイミドフィルムの少なくとも一面に内層回路パターンが形成されたベース基板を提供する工程と、前記内層回路パターンのうち、端子部を除いたフレキシブル領域に対応する内層回路パターンを保護するよう、カバーレイを成形する工程と、リジッド領域に対応する前記ベース基板の上下面にプリプレグを配列し、前記プリプレグの上面にリジッド領域及びフレキシブル領域に対応するベース銅板を配列して一括積層することにより、リジッド領域とフレキシブル領域を形成する工程と、前記フレキシブル領域に対応するベース銅板は保護しながら、前記リジッド領域には電気的に相互接続される外層回路パターンを形成する工程と、前記フレキシブル領域に対応するベース銅板を除去する工程とを備え、前記フレキシブル領域は端子部を含むことを特徴とする。
上述したように、本発明に係るリジッドフレキシブル基板の製造方法によれば、既存の耐熱テープまたはピーラブルインクで形成されたレジストカバーを用いる代わりに、外層回路パターンの形成後にフレキシブル領域のベース銅箔をウィンドウエッチング処理して、露出した端子部を保護することにより、工程の単純化のみならず、価格競争力の向上を図る効果を提供する。
また、耐熱テープまたはピーラブルインクを使用しないことにより、これらの除去の際に発生した残渣による汚染、回路パターンの損傷などを防止して信頼性を大幅増加させる効果を提供する。
以下に添付図面を参照しながら、本発明に係るリジッドフレキシブル基板の製造方法について詳細に説明する。
まず、図２Ａに示すように、ポリイミド層１１１と銅箔層１１２とからなるポリイミド銅張積層板１１０を提供する。
ここで、ポリイミドは、高分子素材であって、耐磨耗性、耐熱性、自己潤滑性、耐クリープ性、電気絶縁性などに優れるうえ、真空状態におけるプラズマ特性に優れて高温高圧での作業に適した素材である。
次いで、図２Ｂに示すように、前記銅箔層１１２上に、内層回路パターンを形成するためのエッチングレジストパターン１２０を形成する。
ここで、エッチングレジストパターン１２０を形成するためには、アートワークフィルムにプリントされた回路パターンを基板上に転写しなければならない。転写方法には様々なものがあるが、最も多く使用される方法としては、感光性のドライフィルムを用いる転写方式であって、この方式は、紫外線によってアートワークフィルムにプリントされた回路パターンをドライフィルムに転写する方式である。
この際、回路パターンの転写されたドライフィルムは、エッチングレジストとしての役割をし、前記ドライフィルムをエッチングレジストとして用いてエッチング処理を行う場合、図２Ｃに示すように、エッチングレジストパターン１２０が形成されていない領域の銅箔層１１２が除去されて所定の形状の内層回路パターンが形成される。
上述したように所定の形状の内層回路パターンが形成された後、図２Ｄに示すように、エッチングされていない銅箔層１１２上に残っているエッチングレジストパターン１２０を除去してベース基板を完成する。
その後、前記ベース基板のフレキシブル領域形成部分に形成された内層回路パターンの中でも外部端子及び実装パッドに必要な端子部を除いた回路パターンを外部環境から保護するために、カバーレイ１３０を前記フレキシブル領域に合わせて加工する。
カバーレイ１３０は、ポリイミドフィルムを、接着剤を介して、図２Ｅに示すように内層回路パターンの形成されたフレキシブル領域の端子部を除いた部分に付着させた後、手作業でコテを用いて前記ポリイミドフィルを仮接合させることにより、成形することができる。
この際、フレキシブル領域において、外部端子及び実装パッドのための端子部は、カバーレイ成形を行わないでそのまま露出させる。
上述したように、カバーレイの成形後、ベース基板の上下にはリジッド領域が形成されるべき部分にプリプレグ１４０を配列し、プリプレグ１４０上にはリジッド領域及びフレキシブル領域が形成されるべき領域にベース銅板１５０を配列する。
ここで、プリプレグ１４０は、リジッド領域が形成されるべき部分にのみ積層されるように、フレキシブル領域に対応するウィンドウが設けられている。また、プリプレグ１４０は、ガラス繊維に熱硬化性樹脂を浸透させて半硬化状態にしたものであって、リジッド領域に機械的強度を提供するうえ、後続の圧着の際にベース基板とベース銅板１５０間の接着剤の役割をすることができる。
この際、ベース銅板１５０は、以後、リジッド領域の外層回路パターンのみならず、フレキシブル領域の端子部保護板としても用いられるよう、ウィンドウのない状態でプリプレグ１４０上に配列する。
次いで、ベース銅板１５０−プリプレグ１４０−ベース基板−プリプレグ１４０−ベース銅板１５０の形で配列された各層を所定の温度と圧力を用いて積層することにより、図２Ｆに示すように、前記内層回路パターン１１２が前記プリプレグ１４０に含浸されている形で構成されたリジッド領域と、前記内層回路パターン１１２が前記カバーレイに被覆されていたり露出していたりした形の端子部からなるフレキシブル領域を形成する。
上述したように、各層を圧着した後、図２Ｇに示すように、基板の内・外層間を導通接続するための導通孔１６０を形成する。
この際、導通孔１６０は、ＣＮＣドリル加工をリジッド領域の所定の位置に行って形成することにより、基板を貫く基板導通孔(Plated through hole)１６０になる。
その後、図２Ｈに示すように、前記導通孔１６０及びベース銅板１５０上に銅メッキ１７０を施す。
ここで、導通孔１６０に施された銅メッキ１７０は内・外層間を電気的に接続させ、ベース銅板１５０上に施された銅メッキ１７０はベース銅板１５０と共にメッキ層１８０を成して後述の外層回路パターンを形成する。
上述したように、銅メッキ１７０を施した後、図２Ｉに示すように、前記メッキ層１８０上にドライフィルムを用いてフォトエッチング処理した後、外層回路パターンを形成する。
ここで、フレキシブル領域に対応するベース銅板１５０及びメッキ層１８０は、外部端子及び実装パッドのために露出した端子部を保護するように、リジッド領域にのみ外層回路パターンを形成する。すなわち、外層回路パターンの形成の際に、エッチング工程によって露出した端子部が損傷しないよう、フレキシブル領域はベース銅板１５０及びメッキ層１８０によって保護できるようにする。
この際、フレキシブル領域に対応するベース銅板１５０及びメッキ層１８０を容易に除去するために、フレキシブル領域に対応するベース銅板１５０及びメッキ層１８０をフレキシブル領域より約０．０５ｍｍ〜５ｍｍ程度大きく残す。また、フレキシブル領域とリジッド領域との境界に対応するベース銅板１５０及びメッキ層１８０のエッジ部分に、ＣＮＣドリルまたは抜き型を用いた加工を行うことにより、後述のベース銅板１５０及びメッキ層１８０の除去を容易にする。
その後、外部端子及び実装パッドのために露出した端子部を保護するために残した、フレキシブル領域に対応するベース銅板１５０及びメッキ層１８０を、手作業または自動化機械設備を用いて物理的な方法によって除去した後、外層回路パターンを保護し且つその半田工程時の外層回路パターン間の半田ブリッジ現象を防止するためのＰＳＲインクを塗布させ、表面処理を施すことにより、図３に示すように、レジストカバーを必要としないフライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板を最終的に完成した。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは理解できるであろう。
従来のフライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 従来のフライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 従来のフライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 従来のフライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 従来のフライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 従来のフライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 従来のフライングテールタイプのリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 本発明に係るリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 本発明に係るリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 本発明に係るリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 本発明に係るリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 本発明に係るリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 本発明に係るリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 本発明に係るリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 本発明に係るリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 本発明に係るリジッドフレキシブル基板の製造工程を示す工程図である。 本発明に係るリジッドフレキシブル基板の構成断面図である。
符号の説明
１１０ ポリイミド銅張積層板
１１１ ポリイミド層
１１２ 銅箔層
１２０ エッチングレジストフィルム
１３０ カバーレイ
１４０ プリプレグ
１５０ ベース銅板
１６０ 導通孔
１７０ 銅メッキ
１８０ メッキ層

Claims (4)

  1. ポリイミドフィルムの少なくとも一面に内層回路パターンが形成されたベース基板を提供する工程と、
    前記内層回路パターンのうち端子部を除いたフレキシブル領域に対応する内層回路パターンを保護するように、カバー層を成形する工程と、
    リジッド領域に対応する前記ベース基板の上下面にプリプレグを配列し、前記プリプレグの上面にリジッド領域及びフレキシブル領域に対応するベース銅板を配列して一括積層することにより、リジッド領域とフレキシブル領域を形成する工程と、
    前記フレキシブル領域に対応するベース銅板は保護しながら、前記リジッド領域には電気的に相互接続される外層回路パターンを形成する工程と、
    前記フレキシブル領域に対応するベース銅板を除去する工程とを備え、
    前記フレキシブル領域は端子部を含み、前記フレキシブル領域に対応するベース銅板を前記フレキシブル領域より０．０５ｍｍ〜５ｍｍさらに大きくすることを特徴とする、リジッドフレキシブル基板の製造方法。
  2. 前記端子部は、外部端子及び実装パッドのための領域であることを特徴とする、請求項１に記載のリジッドフレキシブル基板の製造方法。
  3. 前記ベース銅板を除去する工程は、
    前記フレキシブル領域と前記リジッド領域との境界に対応するベース銅板にＣＮＣドリルまたは抜き型を使って成形加工し、物理的な方法によって除去することを特徴とする、請求項１に記載のリジッドフレキシブル基板の製造方法。
  4. 前記外層回路パターンを形成する工程は、
    前記リジッド領域に導通孔を形成する工程と、
    前記導通孔を有するリジッド領域及び前記フレキシブル領域のベース銅板上に銅メッキを施してメッキ層を形成する工程と、
    前記フレキシブル領域に対応するベース銅板は保護されるように、前記リジッド領域にのみ、前記ベース銅板及び前記メッキ層を一部除去して外層回路パターンを形成する工程とを含んでなることを特徴とする、請求項１に記載のリジッドフレキシブル基板の製造方法。
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