JP4397793B2 - 回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板の製造方法および構造に関し、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およびビルドアップ型多層フレキシブル回路基板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は益々促進されており、そのために回路基板に対する高密度化の要求が高まっている。そこで、回路基板を片面回路のものから両面や三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する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、両面又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又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、特許文献１および２に記載されているように、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又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。

特許文献１および２に記載の、ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板の最外層の配線密度を向上させる目的で、ビアホール等の導通は部分めっきで取り、回路パターン部の銅箔厚を抑えるといった工法が適用されることもある。

しかしながら、部分めっきによるビルドアップ型多層フレキシブル回路基板の製造は工程が煩雑で、歩留まりが悪いといった問題や、最外層の平坦性に乏しく、回路パターン形成時の露光クリアランスの保持や部品実装性の悪化等の問題がある。

また、近年ではフリップチップ実装も普及しつつあるが、挿し部品も依然、全体に占める割合としては高く、無視できない。このため、ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板においても全層を貫通する、貫通スルーホールが必要であった。

これらの問題を解決する方法として、ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板の最外層を、特許文献３および４に記載されているような導電性突起により接続し、その後、穴開けを行い、全層を貫通する、貫通スルーホールを形成する方法が考案されている。

しかしながら、この方法では、ビルドアップ層の配線密度向上や高密度実装の妨げとなるスルーホールめっきによる導体層厚の増加が挙げられる。また、煩雑なめっき工程を複数回行う必要もあることも問題である。

図７ないし図１３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断面工程図であって、まず図７(1)に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材４１の両面に銅箔等の導電層４２，４３を有する、所謂、両面銅張積層板４４を用意する。

次に、図７(2)に示すように、この両面型銅張積層板４４の銅箔層４２，４３に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、ケーブル等の回路パターン４５を形成し、内層回路４６とする。

次いで、図７(3)に示すように、ケーブル等の回路パターン４５に、ポリイミドフィルム４７を接着材４８を介し貼り合わせることでカバー４９を形成し、ケーブル部５０を形成する。

続いて、図７(4)に示すように、絶縁ベース材５１の片面に、銅箔等の導電層５２を有する、所謂、片面銅張積層板５３、およびこれを金型等により所望の形状に打ち抜き加工した図７(3)のケーブル部５０に貼り合わせるための接着材５４を用意する。このときの導電層５２の厚みとしては、５０μm以下が適当で、特に３５μm以下が好ましい。

この後、図７(5)に示すように、片面銅張積層板５３と接着材５４とを貼り合わせ、これを金型等により所望の形状に打ち抜き加工する。

次に、図８(6)に示すように、図７(3)のケーブル部５０に接着材５４を介して図７(5)の打ち抜き加工した片面銅張積層板５５を積層する。

次いで、図８(7)に示すように、ＮＣドリル等で導通用孔５６を形成する。このとき、内層のカバー４９のポリイミドフィルムおよび接着剤がドリル加工時に熱ダレを起こし、内層回路４６の銅箔層４２，４３へのスルーホールめっき付き周りが悪化するため、デスミア処理を行う。

続いて、図９(8)に示すように、導通用孔５６に無電解めっきあるいは導電化処理等を施した後、電気めっきでスルーホール５７を形成する。

この後、図９(9)に示すように、スルーホール５７の図示上面に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターン５８を形成し、ケーブル部を有する回路基材５９を得る。

次に、図１０(10)に示すように、特許文献３、４に記載されている銅箔６０（例えば厚さ100μm）/ニッケル箔６１（例えば厚さ１μm）/銅箔６２（例えば厚さ１0μm）の３層構造を有する金属基材６３を用意する。このときのニッケル箔６１は、銅エッチングの際のエッチングストッパーであり、ニッケル箔に限定するものではない。

次いで、図１０(11)に示すように、この金属基材６３の両面の銅箔層６０および６２に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、コニーデ状（円錐台形）の導電性突起を形成するためのレジスト層６４を形成する。

続いて、図１０(12)に示すように、レジスト層６４を用いて、金属基材６３の両面の銅箔層６０および６２に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、コニーデ状（円錐台形）の導電性突起６５を形成する。このときのエッチング液としては、特許文献４に記載の選択性を有するエッチング液を用いる。

この後、図１０(13)に示すように、レジスト層６４を剥離し、銅箔層６２上にコニーデ状（円錐台形）の導電性突起６５を有する金属基材６６を得る。

次に、図１０(14)に示すように、エポキシ系あるいはポリイミド等の層間絶縁樹脂６７および接着材６８を金型等で打ち抜き加工し、打ち抜き加工された接着性絶縁樹脂層６９を形成する。

次いで、図１１(15)に示すように、金属基材６６に対し、接着性絶縁樹脂層６９を、接着材６８が接着性を発現しない温度でラミネートにより熱圧着した。その他の接着性絶縁樹脂層６９の形成手法としてはキャスト、コーティング等も適用可能で、絶縁樹脂の種類、形態（ワニス、フィルム）によって最適な手法を選択する。

続いて、図１１(16)に示すように、金属基材６６上の導電性突起６５の頂部７０をCMP、機械研磨等により露出させ、回路基材７１を得る。

この後、図１１(17)に示すように、回路基材７１を図９(9)までの工程で得た回路基材５９に積層する。

次に、同図(18)に示すように、ＮＣドリル等で挿し部品実装等に用いる導通用孔７２を形成する。このとき、内層のカバー４９のポリイミドフィルムおよび接着剤がドリル加工時に熱ダレを起こし、内層回路４６の銅箔層へのスルーホールめっき付き周りが悪化するため、デスミア処理を行う。

次いで、図１２(19)に示すように、導通用孔７２に無電解めっきあるいは導電化処理等を施した後、電気めっきで挿し部品実装等に用いるスルーホール７３を形成する。

続いて、図１３(20)に示すように、上記めっき金属層面を含む最外導電層７４に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターンを形成するためのレジスト層７５を形成する。

この後、図１３(21)に示すように、上記めっき金属層面を含む最外導電層に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターン７６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、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７７を得る。
特許第2631287号公報 特許第3427011号公報 特開2001-53189号公報 特開2003-129259号公報

上述したような、ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板の最外層を特許文献３および４に記載されているような導電性突起による接続で行い、その後、穴開けを行い、全層を貫通する、貫通スルーホールを形成する方法では、ビルドアップ層の配線密度向上や高密度実装の妨げとなるスルーホールめっきによる導体層厚の増加が生じる。また、煩雑なめっき工程を複数回行う必要もあり、製造工程が複雑かつ煩瑣である。

本発明は上述の点を考慮してなされたもので、最外層の平坦性に優れ、微細な回路パターンを形成することができ、かつ貫通スルーホールを有するビルドアップ型多層フレキシブル回路基板を安定的かつ安価に製造する方法を提供することを課題とする。

上記目的達成のため、本発明では、次のような回路基板およびその製造方法を提供する。

本発明は、
一面に導電性突起が立設された金属箔と、この金属箔の前記一面に前記導電性突起が貫通した状態で積層される絶縁樹脂層とを有する回路基材が他の導通スルーホールを有する回路部材と積層され、前記導電性突起により回路層間の接続を行う多層回路基板の製造方法において、
金属箔における前記導電性突起が立設されるべき一面をエッチングすることにより、前記導電性突起およびリング状の導電性突起を同時に形成し、
前記リング状の導電性突起の中心を、前記回路部材の導通スルーホールの中心に位置合わせして積層する
ことを特徴とする。

本発明によれば、一面に導電性突起が立設された金属箔と、この金属箔の前記一面に前記導電性突起が貫通した状態で積層される絶縁樹脂層とを有する回路基材が他の導通スルーホールを有する回路部材と積層され、前記導電性突起により回路層間の接続を行う多層回路基板の製造方法において、金属箔における前記導電性突起が立設されるべき一面をエッチングすることにより、前記導電性突起およびリング状の導電性突起を同時に形成し、
前記リング状の導電性突起の中心を、前記回路部材の導通スルーホールの中心に位置合わせして積層することができる。これにより、ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板の最外層の微細パターン形成が可能であり、また実装性にも優れた回路基板を提供することができる。そして、ビルドアップ型多層フレキシブル回路基板を安価かつ安定的に提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１ないし図６は、本発明の実施例１としての、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断面工程図であって、まず図１(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、所謂、両面銅張積層板４を用意する。

次に、図１(2)に示すように、この両面型銅張積層板４の銅箔層２，３に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチングを用いて、ケーブル等の回路パターン５を形成し、内層回路６とする。

次いで、図１(3)に示すように、ケーブル等の回路パターン５に、ポリイミドフィルム７を接着材８を介して貼り合わせることでカバー９を形成し、ケーブル部１０を形成する。

続いて、図１(4)に示すように、絶縁ベース材１１の片面に銅箔等の導電層１２を有する、所謂、片面銅張積層板１３およびこれを金型等により所望の形状に打ち抜き加工した図１(3)のケーブル部１０に貼り合わせるための接着材１４を用意する。このときの導電層１２の厚みとしては、５０μm以下が適当で、特に３５μm以下が好ましい。

この後、図１(5)に示すように、片面銅張積層板１３と接着材１４とを貼り合わせ、これを金型等により所望の形状に打ち抜き加工する。次に、図２(6)に示すように、図２(3)のケーブル部１０に、接着材１４を介して図２(5)の打ち抜き加工した片面銅張積層板１５を積層する。

次いで、図２(7)に示すように、ＮＣドリル等で導通用孔１６を形成する。このとき、内層のカバー９のポリイミドフィルム７および接着剤８がドリル加工時に熱ダレを起こし、内層回路６の銅箔層２，３へのスルーホールめっき付き周りが悪化するため、デスミア処理を行う。

続いて、図３(8)に示すように、導通用孔１６に無電解めっきあるいは導電化処理等を施した後、電気めっきでスルーホール１７を形成する。この後、図３(9)に示すように、スルーホールの図示上面に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチングを用いて、回路パターン１８を形成し、ケーブル部を有する回路基材１９を得る。

そして、図４(10)に示すように、特許文献３，４に記載されている銅箔２０（例えば厚さ100μm）/ニッケル箔２１（例えば厚さ１μm）/銅箔２２（例えば厚さ１0μm）の３層構造を有する金属基材２３を用意する。このときのニッケル箔２１は、銅エッチングの際のエッチングストッパであり、ニッケル箔に限定するものではない。

次に、図４(11)に示すように、この金属基材２３の両面の銅箔層２０および２２に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチングを用いて、コニーデ状（円錐台形）の導電性突起、およびリング状の導電性突起を形成するためのレジスト層２４を形成する。

次いで、図４(12)に示すように、レジスト層２４を用いて、金属基材２３の両面の銅箔層２０および２２に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチングにより、コニーデ状（円錐台形）の導電性突起２５およびリング状の導電性突起２６を形成する。このときのエッチング液としては、特許文献４に記載の選択性を有するエッチング液を用いる。

続いて、図４(13)に示すように、レジスト層２４を剥離し、銅箔層２２上にコニーデ状（円錐台形）の導電性突起２５およびリング状の導電性突起２６を有する金属基材２７を得る。

この後、図４(14)に示すように、エポキシ系あるいはポリイミド等の層間絶縁樹脂２８および接着材２９を金型等で打ち抜き加工し、打ち抜き加工された接着性絶縁樹脂層３０を形成する。

そして、図５(15)に示すように、金属基材２７に対しラミネートにより、接着性絶縁樹脂層３０を接着材２９が接着性を発現しない温度で熱圧着した。その他の接着性絶縁樹脂層３０の形成手法としては、キャスト、コーティング等も適用可能であり、絶縁樹脂の種類、形態（ワニス、フィルム）によって最適な手法を選択する。

次に、図５(16)に示すように、金属基材２７上の導電性突起２５およびリング状の導電性突起２６の頂部３１および３２を、CMP、機械研磨等により露出させて回路基材３３を得る。次いで、図５(17)に示すように、回路基材３３を図３(9)までの工程で得たケーブル部を有する回路基材１９に積層する。

続いて、図６(18)に示すように、最外導電層に対し、回路パターンを形成するためのレジスト層３４を形成する。この後、図６(19)に示すように、レジスト層２８を用いて、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチングを用いて、回路パターン３５を形成する。

このとき、挿し部品実装等に用いる貫通スルーホール３６が形成される。通常の塩化第二銅等のエッチャントを用いた場合には、挿し部品実装等に用いる貫通スルーホール３６内にもエッチャントが入り込み、貫通スルーホールに悪影響を及ぼすので、特許文献３，４に記載の銅選択エッチャント、ニッケル選択エッチャントを組み合わせて使用することで、挿し部品実装等に用いる貫通スルーホール３６内の悪影響を防ぐことができる。

そして、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３７を得る。

本発明に係る製造方法の工程を示す概念的断面構成図。 本発明に係る製造方法の工程を示す概念的断面構成図。 本発明に係る製造方法の工程を示す概念的断面構成図。 本発明に係る製造方法の工程を示す概念的断面構成図。 本発明に係る製造方法の工程を示す概念的断面構成図。 本発明に係る製造方法の工程を示す概念的断面構成図。 従来の回路基板の製造工程を示す概念的断面構成図。 従来の回路基板の製造工程を示す概念的断面構成図。 従来の回路基板の製造工程を示す概念的断面構成図。 従来の回路基板の製造工程を示す概念的断面構成図。 従来の回路基板の製造工程を示す概念的断面構成図。 従来の回路基板の製造工程を示す概念的断面構成図。 従来の回路基板の製造工程を示す概念的断面構成図。

符号の説明

[１〜３７ 本発明の実施例の概念的断面構成図に対応する符号]
１ 絶縁樹脂、２，３ 銅箔、４ 両面銅張り積層板、５ 回路パターン、
６ ケーブルを含む内層回路、７ カバー、８ ポリイミドフィルム、９ 接着材、
１０ ケーブル部、１１ 絶縁ベース材、１２ 導電層、１３ 片面銅張り積層板、
１４ 接着材、１５ 打ち抜き加工した片面銅張り積層板および接着材、
１６ 導通用貫通孔、１７ スルーホール、１８ 回路パターン、
１９ ケーブル部を有する内層回路基板、２０ 銅箔、２１ ニッケル箔、
２２ 銅箔、２３ 金属基材、２４ レジスト層、２５ コニーデ状導電性突起、
２６ リング状導電性突起、２７ 銅箔上に導電性突起を有する金属基材、
２８ 層間絶縁樹脂、２９ 接着剤、３０ 打ち抜き加工された接着性絶縁樹脂層、
３１ コニーデ状導電性突起の頂部、３２ リング状導電性突起頂部、３３ 回路基材、
３４ レジスト層、３５ 回路パターン、
３６ 導通用および挿し部品実装用貫通スルーホール、
３７ 本発明によるビルドアップ型多層フレキシブル回路基板。

[４１〜７６ 従来工法の概念的断面構成図に対応する符号]
４１ 絶縁樹脂、４２ 銅箔、４３ 銅箔、４４ 両面銅張り積層板、
４５ 回路パターン、４６ ケーブルを含む内層回路、４７ カバー、
４８ ポリイミドフィルム、４９ 接着材、５０ ケーブル部、５１ 絶縁ベース材、
５２ 導電層、５３ 片面銅張り積層板、５４ 接着材、
５５ 打ち抜き加工した片面銅張り積層板と接着材、
５６ 導通用貫通孔、５７ スルーホール、５８ 回路パターン、
５９ ケーブル部を有する内層回路基板、６０ 銅箔、６１ ニッケル箔、６２ 銅箔、
６３ 金属基材、６４ レジスト層、６５ コニーデ状導電性突起、
６６ 銅箔上に導電性突起を有する金属基材、６７ 層間絶縁樹脂、６８ 接着剤、
６９ 打ち抜き加工された接着性絶縁樹脂層、７０ コニーデ状導電性突起の頂部、
７１ 回路基材、７２ 導通用および挿し部品実装用貫通孔、
７３ 導通用および挿し部品実装用の貫通スルーホール、７４ レジスト層、
７５ 回路パターン、７６ 本発明によるビルドアップ型多層フレキシブル回路基板。

Claims (1)

1. 一面に導電性突起が立設された金属箔と、この金属箔の前記一面に前記導電性突起が貫通した状態で積層される絶縁樹脂層とを有する回路基材が他の導通スルーホールを有する回路部材と積層され、前記導電性突起により回路層間の接続を行う多層回路基板の製造方法において、
   金属箔における前記導電性突起が立設されるべき一面をエッチングすることにより、前記導電性突起およびリング状の導電性突起を同時に形成し、
   前記リング状の導電性突起の中心を、前記回路部材の導通スルーホールの中心に位置合わせして積層する
   ことを特徴とする多層回路基板の製造方法。

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