JP4304117B2 - 多層回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層回路基板およびその製造方法に関し、特に可撓性ケーブル部を有する多層フレキシブル回路基板、ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板およびその製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化および高機能化が益々促進されている結果、回路基板に対する高密度化の要求が高まってきている。そこで、回路基板を片面から両面や３層以上の多層回路基板とすることにより、回路基板の高密度化を図っている。

この一環として、各種電子部品を実装する多層回路基板や硬質回路基板間を、コネクタ等を介して接続し、別体のフレキシブル配線基板やフレキシブルフラットケーブルを一体化した可撓性ケーブル部を有する多層フレキシブル回路基板が、携帯電話などの小型電子機器を中心に広く普及している。

多層フレキシブル回路基板の代表的な構造は、両面または片面のフレキシブル配線基板を内層とし、それに外層となるフレキシブルまたは硬質ベースの回路基板を積層し、メッキなどによるスルーホール接続を施して４〜８層程度の多層フレキシブル回路基板とする構造である。

また、高密度実装を実現するため、多層フレキシブル回路基板をコア基板として、１〜２層程度のビルドアップ層を両面あるいは片面に有するビルドアップ型多層フレキシブル回路基板も実用化されている。

この場合、多層回路基板内に可撓性ケーブル部を設けるため、特許文献１および同２に記載されているように、可撓性ケーブル部を有しない層となる外層の回路基板の打抜き加工とかルータ加工等による、いわゆる窓明け加工を行う。これには、接着性層間絶縁樹脂の可撓性ケーブル部となる非接着部を予め打抜き金型を用いて打抜く、等により除去する必要がある。

次に、特許文献３には、給電用ピンを通すための貫通孔や留まり孔、半田付けにより部品を実装するためのキャビティーへの接着剤の流れ出しを防止するために、接着性層間絶縁樹脂に熱硬化型の樹脂を用い、積層プレス前に、予め開口の周囲をレーザーやホットナイフ、加熱した治具等で熱硬化させる方法とか、基板上にレジストで壁を形成する方法が開示されている。

さらに、特許文献４には、多層回路基板の内層に、接着性層間絶縁樹脂の流出防止、エアボイドの発生防止を目的とした大小の円状のダムを設ける手法が開示されている。
特許第2631287号公報 特許第3427011号公報 特開2002-141664号公報 特開平9-293966号公報

(１) 特許文献１および同２に記載の技術の問題点
特許文献１および同２に示すように、製品毎に金型を用意し、接着性層間絶縁樹脂シートを打抜き、大きな開口の有る接着性層間絶縁樹脂シートを、しわなどが生じないようにレイアップして積層プレスすることは、工程上かなりの煩雑さがあるため簡便化が望まれている。

また、多層回路基板においては、部品実装部の平坦性を確保する必要があり、内層回路配線の凹凸を吸収し、層間の剥離強度を確保するため、接着性層間絶縁樹脂には積層プレス時に内層回路配線への埋め込み性が要求される。

この埋め込みに関し、埋め込み性のよい接着性層間絶縁樹脂は流れ出し易く、可撓性ケーブル部に接着性層間絶縁樹脂が大きく流れ出して不良の原因となってしまうことがある。このため、ケーブル部への接着性層間絶縁樹脂の流れ出し防止あるいは抑止が、多層フレキシブル回路基板を製造する上での大きな課題の一つとなっている。

(２) 特許文献３に記載の技術の問題点
特許文献３記載の方法は、煩雑な工程および治具等が必要で、生産性に問題がある。

(３) 特許文献４に記載の技術の問題点
特許文献４記載の方法では、ケーブル部にはカバーがあるため、ケーブル部をリジット基板から引き出す箇所の端面には適用できない。

本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、次のような目的を有する。

第１に、接着性層間絶縁樹脂の不要部を除去するために製品ごとに金型を用意することなく多層回路基板を製造しうる方法、およびそのように多層フレキシブル回路基板を製造するための内層要素を提供することを目的とする。

第２に、接着性層間絶縁樹脂が積層プレス時の熱や圧力によって、接着性層間絶縁樹脂が基板の開口部や周縁部に流出することを適切に防止しうる多層回路基板を製造するための内層要素、および多層回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明では、次のようなビルドアップ型多層回路基板およびその製造方法を提供する。

第１には、請求項１記載の、コア基板の少なくとも一面に、接着性層間絶縁樹脂に銅箔を積層してなるビルドアップ層を形成してなるビルドアップ型多層回路基板において、前記ビルドアップ層の周縁部に、前記接着性層間絶縁樹脂を切断し得る前記銅箔から立設したナイフをそなえたことを特徴とするビルドアップ型多層回路基板である。

第２には、請求項２記載の、コア基板の少なくとも一面に、接着性層間絶縁樹脂に銅箔を積層してなるビルドアップ層を形成したビルドアップ型多層回路基板において、それぞれ前記多層回路基板として形成された複数個の回路形成部と、これら回路形成部相互間を接続するケーブル部と、前記回路形成部の各々における前記コア基板の周縁部に立設され、前記ビルドアップ層の前記接着性層間絶縁樹脂を切断し得るナイフとをそなえたことを特徴とするビルドアップ型多層回路基板である。

第３には、請求項３記載の、コア基板に接着性層間絶縁樹脂を介して銅箔を積層してなる多層回路基板の製造方法において、前記銅箔の片面に前記接着性層間絶縁樹脂を切断するナイフを形成し、前記接着性層間絶縁樹脂を前記銅箔上のナイフの有る面に圧接して前記接着性層間絶縁樹脂を切断し、この切断された接着性層間絶縁樹脂を前記銅箔に仮付けし、前記接着性絶縁樹脂を前記銅箔、前記コア基板とともに積層することを特徴とする多層回路基板の製造方法である。

第４には、請求項４記載の、コア基板に、接着性層間絶縁樹脂を介して銅箔を積層してなる多層回路基板の製造方法において、前記コア基板の周縁部に、めっきおよびエッチングの少なくとも一方により前記接着性層間絶縁樹脂を切断するナイフを形成し、前記接着性層間絶縁樹脂を前記コア基板のナイフの有る面に圧接して前記接着性層間絶縁樹脂を切断し、前記接着性絶縁樹脂を前記銅箔、前記コア基板とともに積層することを特徴とする多層回路基板の製造方法である。

本発明に係る多層回路基板およびその製造方法は、次のような効果を奏する。

本発明による多層回路基板によれば、ビルドアップ層の周縁部または回路形成部と前記多層回路基板の周縁部との間の外周部にナイフを設けたため、コア基板の少なくとも一面における接着性層間絶縁樹脂を切断することができ、製品ごとに金型を用意することなく多層回路基板、特に多層フレキシブル回路基板を製造することができる。

また、本発明による多層回路基板の製造方法は、回路部材に接着性層間絶縁樹脂を介し、銅箔を積層してなる多層回路基板を製造するにつき、銅箔上の片面に接着性層間絶縁樹脂を切断するナイフを形成し、接着性層間絶縁樹脂を銅箔上のナイフの有る面に圧接して切断し、切断された接着性層間絶縁樹脂を仮付けし、これを回路部材に積層するため、金型を製品ごとに用意する必要がなくコストダウンが図れる上に、多層フレキシブル回路基板等の接着性層間絶縁樹脂の流出を防ぐことができる。加えて、ビルドアップ層の樹脂端面をナイフによって保護しているため、端面からの異物の発生がなく、金属製のナイフを用いた際にはシールド効果も奏することから、従来工法では困難であった多層回路基板を安価にかつ安定的に提供することができる。

以下、図１ないし図１４を参照して本発明の実施例を説明する。

図１ないし図５は、本発明に係る方法の第１の実施例を示す断面工程図であり、一連の工程であるから各図を通して工程番号(１)ないし(１８)を付し連続性を示す。まず、同図（１）に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１の両面に銅箔等の導電層２，３を有する、両面銅貼積層板４を用意する。

次に、同図（２）に示すように、この両面型銅貼積層板４における銅箔層２に対し、通常のフォトファブリケーション手法におけるエッチングによりケーブル等の回路パターン５を形成する。続いて、同図（３）に示すように、ケーブル等の回路パターン５にカバー６を設けてケーブル部７を形成する。

次いで、同図（４）に示すように、絶縁ベース材８の片面に銅箔等の導電層９を有する、片面銅貼積層板１０、およびこれを金型等により所望の形状に打抜き加工した、接着剤１１を用意する。接着剤１１は、同図（３）のケーブル部７に貼り合わせるために用いる。

そして、同図（５）に示すように、片面銅貼積層板１０と接着剤１１とを貼り合わせ、これを金型等により所望の形状に打抜き加工する。その後、図２（６）に示すように、同図（３）のケーブル部７に、同図（５）の打抜き加工した片面銅貼積層板１０を、接着剤１１を介して積層する。

次に、同図（７）に示すように、ＮＣドリル等で導通用孔１２を形成する。続いて、同図（８）に示すように、導通用孔１２に導電化処理を施した後、電気めっきでスルーホール１３を形成する。

次いで、図３（９）に示すように、スルーホール１３の面に対し、通常のフォトファブリケーション手法におけるエッチングにより回路パターン１４を形成する。ここまでの工程で、ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板のコア基板１５を得る。

同図（１０）に示すように、銅箔１６（例えば厚さ100μm）/ニッケル箔１７（例えば厚さ２μm）/銅箔１８（例えば厚さ１0μm）の３層構造を有する金属基材１９を用意する。このときのニッケル箔１７は、銅エッチングの際のエッチングストッパであり、ニッケル箔以外のものでもよい。

その後、同図（１１）に示すように、金属基材１９の一方面の銅箔層１６に対し、通常のフォトファブリケーション手法におけるエッチング、およびニッケル箔１７の選択エッチングにより不要部分を除去し、後述する接着性層間絶縁樹脂を切断するナイフ２０を設ける。ナイフ２０の高さは、接着性層間絶縁樹脂の厚さより高い必要があり、好ましくは、接着性層間絶縁樹脂の厚さの２倍までの高さがよい。

エッチングでナイフ２０を設ける場合には、ナイフ２０の高さとこの後の加工でパターンとして残る厚みとを考慮した厚さの銅箔を用意して、エッチングすることによりナイフ２０を形成する。この際、鋭利な形状を得るために、横方向のエッチングを多くするとよい。必要に応じて、銅箔１８と接着性層間絶縁樹脂２１との密着度を向上させるために、銅箔１８の表面に粗化処理等を行うこともできる。

次いで、同図（１２）に示すように、ナイフ２０の立設する銅箔１８の上面に接着性層間絶縁樹脂２１を圧接して切断する。接着性層間絶縁樹脂２２は不要な部分であり、除去する。

そして、同図（１３）に示すように、必要に応じて、ナイフ２０がコア基板１５に積層するときに、コア基板１５にダメージを与えないようにするために、予めステンレスの板等に圧接することにより、ナイフ２０の頂部を平坦にする工程を採用してもよい。

続いて、図４（１４）に示すように、銅箔１８の上面の不要な接着性層間絶縁樹脂２２を除去し、必要な接着性層間絶縁樹脂２１を仮付け状態とする。仮付けとは、接着性絶縁樹脂２１の本来の接着性を発揮させない条件、例えばコントロールされた温度下で弱い接着性を発揮させることを指す。

さらに、同図（１５）に示すように、回路部材としての同図（９）のコア基板１５に対し、同図（１４）のビルドアップ層２４を、接着性層間絶縁樹脂２１を介して積層する。次に、同図（１６）に示すように、ビルドアップ層２４に対し、レーザー加工等により導通用孔２５を形成する。続いて、図５（１７）に示すように、導通用孔２５に導電化処理を施した後、電気めっきでビアホール２６を形成する。

そして、同図（１８）に示すように、ビアホール２６の面に対し、通常のフォトファブリケーション手法におけるエッチングにより回路パターン２７を形成する。この後、必要に応じて、基板表面にフォトソルダーレジスト層の形成、半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施して外形加工を行うことで、ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板２８を得る。

図６ないし図１２は、本発明に係る方法の第２の実施例を示す断面工程図であり、工程(１)ないし(１９)を含む。まず、図６（１）に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１の両面に銅箔等の導電層２，３を有する両面銅貼積層板４を用意する。

次に、同図（２）に示すように、この両面型銅貼積層板４の銅箔層２に対し、通常のフォトファブリケーション手法におけるエッチングにより、ケーブル等の回路パターン５を形成する。続いて、同図（３）に示すように、ケーブル等の回路パターン５にカバー６を形成し、ケーブル部７を形成する。

この後、同図（４）に示すように、絶縁ベース材８の片面に銅箔等の導電層９を有する、片面銅貼積層板１０、およびこれを金型等により所望の形状に打抜き加工した接着剤１１を用意する。接着剤１１は、同図（３）のケーブル部７に貼り合わせるために用いる。そして、同図（５）に示すように、片面銅貼積層板１０と接着剤１１とを貼り合わせ、これを金型等により所望の形状に打抜き加工する。

次に、図７（６）に示すように、同図（３）のケーブル部７に、接着剤１１を介して同図（５）の打抜き加工した片面銅貼積層板１０を積層する。続いて、同図（７）に示すように、ＮＣドリル等で導通用孔１２を形成する。次いで、同図（８）に示すように、導通用孔１２に導電化処理を施した後、電気めっきでスルーホール１３を形成する。

その後、図８（９）に示すように、スルーホール１３の面に対し、通常のフォトファブリケーション手法におけるエッチングにより回路パターン１４を形成する。ここまでの工程で、ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板のコア基板１５を得る。

次に、同図（１０）に示すように、コア基板１５のスルーホール面の基板周縁部に対し、接着性層間絶縁樹脂を切断するナイフとなるポストをめっきで形成するためのレジスト層２９を設ける。

続いて、図９（１１）に示すように、レジスト層２９に対し、通常のフォトファブリケーション手法により、接着性層間絶縁樹脂を切断するナイフとなるポストを、めっきで形成するためのネガパターン３０を形成する。さらに、同図（１２）に示すように、接着性層間絶縁樹脂を切断するナイフとなるポスト３１を、無電解めっき等の手法により形成する。

そして、図１０（１３）に示すように、レジスト層２９を剥離する。次いで、同図（１４）に示すように、ポスト３１をエッチングにより接着性層間絶縁樹脂を切断するナイフ３２とする。ナイフ３２の高さは接着性層間絶縁樹脂の厚さより高い必要があり、好ましくは接着性層間絶縁樹脂の厚さの２倍までの高さがよい。図には示さないが、ナイフ３２はエポキシ樹脂等の硬度の高い樹脂を印刷することによっても形成できる。

この後、図１１（１５）に示すように、接着性層間絶縁樹脂３３の片面に銅箔等の導電層３４を有する、片面銅貼積層板３５を用意する。

そして、同図（１６）に示すように、回路部材としての同図（１４）のコア基板１５に対し、片面銅貼積層板３５を、接着性層間絶縁樹脂３３を介して積層する。このとき同時に、コア基板１５上のナイフ３２で接着性層間絶縁樹脂３３を切断する。

続いて、同図（１７）に示すように、ビルドアップ層３６に対し、レーザー加工等により導通用孔３７を形成する。次に、図１２（１８）に示すように、導通用孔３７に導電化処理を施した後、電気めっきでビアホール３８を形成する。

そして、同図（１９）に示すように、ビアホール３８の面に対し、通常のフォトファブリケーション手法におけるエッチングにより回路パターン３９を形成する。同時に、不要な接着性層間絶縁樹脂を取り除き、必要に応じて、基板表面にフォトソルダーレジスト層の形成、半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、外形加工を行うことで、ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板４０を得る。

図１３は、本発明に係る多層回路基板の、第２の実施例を示す断面図(ａ)および平面図(ｂ)であって、ビルドアップ型多層回路基板のビルドアップ層のパターンからナイフ２３を立設する構造を示している。ナイフ２３により接着性層間絶縁樹脂を切断するとともに、基板周縁部への流出を防ぐことができる。加えて、ビルドアップ層の樹脂端面をナイフによって保護しているから、端面からの異物の発生がなく、金属製のナイフを用いた際にはシールド効果も奏する。

図１４は、本発明に係る多層回路基板の、第２の実施例の構造を示す断面図(ａ)および平面図(ｂ)であって、コア基板１５の周縁部に位置する部分にナイフ３２がある構造を示している。ナイフ３２により接着性層間絶縁樹脂を切断するとともに、基板周縁部への流出を防ぐことができる。

加えて、ビルドアップ層の樹脂端面をナイフ３２によって保護しているから、端面からの異物の発生がなく、金属製のナイフを用いた際にはシールド効果も奏する。

本発明方法の第１の実施例における工程(１)ないし(５)を示す工程図。 本発明方法の第１の実施例における工程(６)ないし(８)を示す工程図。 本発明方法の第１の実施例における工程(７)ないし(１３)を示す工程図。 本発明方法の第１の実施例における工程(１４)ないし(１６)を示す工程図。 本発明方法の第１の実施例における工程(１７)および(１８)を示す工程図。 本発明方法の第２の実施例における工程(１)ないし(５)を示す工程図。 本発明方法の第２の実施例における工程(６)ないし(８)を示す工程図。 本発明方法の第２の実施例における工程(９)および(１０)を示す工程図。 本発明方法の第２の実施例における工程(１１)および(１２)を示す工程図。 本発明方法の第２の実施例における工程(１３)および(１４)を示す工程図。 本発明方法の第２の実施例における工程(１５)ないし(１７)を示す工程図。 本発明方法の第２の実施例における工程(１８)および(１９)を示す工程図。 図１３(a)は本発明に係る多層回路基板の第２の実施例を示す概念的な断面図、図１３(b)は同じく平面図。 図１４(a)は従来のビルドアップ型多層フレキシブル回路基板の製造方法を示す概念的断面図、図１４(b)は同じく平面図。

符号の説明

１ 可撓性絶縁ベース材、２ 銅箔層、３ 銅箔層、４ 両面銅貼積層板、
５ 回路パターン、６ カバー、７ ケーブル部、８ 絶縁ベース材、９ 導電層、
１０ 片面銅貼積層板、１１ 接着剤、１２ 導通用孔、１３ スルーホール、
１４ 回路パターン、１５ ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板のコア基板、
１６ 銅箔、１７ ニッケル箔、１８ 銅箔、１９ 金属基材、２０ ナイフ、
２１ 接着性層間絶縁樹脂、２２ 不要な接着性絶縁樹脂、
２３ 頂部が平坦になったナイフ、２４ ビルドアップ層、２５ 導通用孔、
２６ ビアホール、２７ 回路パターン、
２８ ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板、２９ レジスト層、
３０ レジスト層のネガパターン、３１ めっきで形成したポスト、
３２ コア基板上のナイフ、３３ 接着性層間絶縁樹脂、３４ 導電層、
３５ 片面銅貼積層板、３６ ビルドアップ層、３７ 導通用孔、
３８ ビアホール、３９ 回路パターン、
４０ ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板、
４１ 従来工法によるビルドアップ型多層フレキシブル回路基板のビルドアップ層、
４２ 導通用孔、４３ ビアホール、４４ 回路パターン、
４５ 従来工法によるビルドアップ型多層フレキシブル回路基板。

Claims (4)

1. コア基板の少なくとも一面に、接着性層間絶縁樹脂に銅箔を積層してなるビルドアップ層を積み上げたビルドアップ型多層回路基板において、
   前記ビルドアップ層の周縁部に、前記銅箔から立設され前記接着性層間絶縁樹脂を切断し得るナイフをそなえた
   ことを特徴とするビルドアップ型多層回路基板。
2. コア基板の少なくとも一面に、接着性層間絶縁樹脂に銅箔を積層してなるビルドアップ層を積み上げたビルドアップ型多層回路基板において、
   それぞれ前記多層回路基板として形成された複数個の回路形成部と、
   これら回路形成部相互間を接続するケーブル部と、
   前記回路形成部の各々における前記コア基板の周縁部に立設され、前記ビルドアップ層の前記接着性層間絶縁樹脂を切断し得るナイフとをそなえた
   ことを特徴とするビルドアップ型多層回路基板。
3. コア基板に接着性層間絶縁樹脂を介して銅箔を積層してなる多層回路基板の製造方法において、
   前記銅箔の片面に前記接着性層間絶縁樹脂を切断するナイフを形成し、
   前記接着性層間絶縁樹脂を前記銅箔上のナイフの有る面に圧接して前記接着性層間絶縁樹脂を切断し、
   この切断された接着性層間絶縁樹脂を前記銅箔に仮付けし、
   前記接着性絶縁樹脂を前記銅箔、前記コア基板とともに積層する
   ことを特徴とする多層回路基板の製造方法。
4. コア基板に、接着性層間絶縁樹脂を介して銅箔を積層してなる多層回路基板の製造方法において、
   前記コア基板の周縁部に、めっきおよびエッチングの少なくとも一方により前記接着性層間絶縁樹脂を切断するナイフを形成し、
   前記接着性層間絶縁樹脂を前記コア基板のナイフの有る面に圧接して前記接着性層間絶縁樹脂を切断し、
   前記接着性絶縁樹脂を前記銅箔、前記コア基板とともに積層する
   ことを特徴とする多層回路基板の製造方法。

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