JP4684368B2 - 配線板及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、配線板及びその製造方法に関する。
特許文献1には、第1絶縁基板上に第1配線層を有する第1配線板と、第2絶縁基板上に第2配線層を有する第2配線板とからなり、第1配線板上に第2配線板が積層され、第1配線層と第2配線層とが互いに電気的に接続された配線板が開示されている。
特許文献2には、フレキシブル絶縁材とリジッド絶縁材とが並置された状態で接着され、リジッド絶縁材と対向するフレキシブル絶縁材の端部が凹凸を有するフレキシブルリジッド配線板が開示されている。
日本国特許出願公開2003−298234号公報 日本国特許出願公開2008−300658号公報
特許文献1に記載の配線板では、落下等により外部から衝撃が加わると、第1配線板と第2配線板との接着部分を起点にクラックが発生し易いと考えられる。そのため、このクラックが伝搬することにより配線パターンの断線等が懸念される。
特許文献2に記載の配線板では、フレキシブル絶縁材が撓むためのスペースがフレキシブル絶縁材の上下に必要になると考えられる。また、フレキシブル材を用いるため、リジッド材のみからなる配線板よりも配線板の製造が困難になると考えられる。
本発明は、フレキシブル材を用いずとも、クラック等を抑制することのできる配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第1観点に係る配線板は、収容部を有する第1リジッド配線板と、前記収容部に収容される第2リジッド配線板と、前記第1リジッド配線板と前記第2リジッド配線板上に形成されている絶縁層と、を有する配線板であって、前記第1リジッド配線板の導体と前記第2リジッド配線板の導体とが互いに電気的に接続され、前記第2リジッド配線板の側面及び前記収容部の壁面の少なくとも一方には、切断による凹凸が、当該配線板の厚み方向に直交する方向に沿って交互に形成されている
なお、「収容部に収容」には、第2リジッド配線板の全体が収容部に完全に配置されることのほか、収容部に第2リジッド配線板の一部のみが配置されることなども含まれる。要は、第2リジッド配線板の少なくとも一部が収容部に配置されれば足りる。
本発明の第2観点に係る配線板の製造方法は、収容部を有する第1リジッド配線板を作製することと、側面が凹凸を有している第2リジッド配線板を作製することと、前記第2リジッド配線板を前記収容部に収容することと、前記第1リジッド配線板と前記第2リジッド配線板上に形成されている絶縁層を形成することと、前記第1リジッド配線板の導体と前記第2リジッド配線板の導体とを互いに電気的に接続することと、を含み、前記第2リジッド配線板の作製では、切断により外形加工を行って、前記第2リジッド配線板の側面を、当該配線板の厚み方向に直交する方向に沿って凹凸が交互に連続する形状にする
本発明の第3観点に係る配線板の製造方法は、壁面が凹凸を有している収容部を有する第1リジッド配線板を作製することと、第2リジッド配線板を作製することと、前記第2リジッド配線板を前記収容部に収容することと、前記第1リジッド配線板と前記第2リジッド配線板上に形成されている絶縁層を形成することと、前記第1リジッド配線板の導体と前記第2リジッド配線板の導体とを互いに電気的に接続することと、を含み、前記第1リジッド配線板の作製では、切断により外形加工を行って、前記収容部の壁面を、当該配線板の厚み方向に直交する方向に沿って凹凸が交互に連続する形状にする
本発明によれば、フレキシブル材を用いずとも、配線板のクラック等を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る配線板の断面図である。 本発明の実施形態に係る配線板の平面図である。 第2リジッド配線板の側面及び収容部の壁面の第1の形状を示す図である。 第2リジッド配線板の側面及び収容部の壁面の第2の形状を示す図である。 第2リジッド配線板の側面及び収容部の壁面の第3の形状を示す図である。 第1リジッド配線板の断面図である。 第1リジッド配線板の平面図である。 第2リジッド配線板の断面図である。 第2リジッド配線板の平面図である。 落下試験及び曲げ試験に係る試料を示す図表である。 試料としてのストレート形状の配線板を示す図である。 落下試験の結果を示す図表である。 曲げ試験を説明するための図である。 曲げ試験の結果を示すグラフである。 第1リジッド配線板の配線層を形成する第1工程を説明するための図である。 第1リジッド配線板の配線層を形成する第2工程を説明するための図である。 第1リジッド配線板の配線層を形成する第3工程を説明するための図である。 第1リジッド配線板の配線層を形成する第4工程を説明するための図である。 金型により収容部を形成する工程を説明するための図である。 レーザにより収容部を形成する工程を説明するための図である。 複数の配線板を含むワークサイズの配線板を例示する図である。 第2リジッド配線板の第1配線層を形成する第1工程を説明するための図である。 第2リジッド配線板の第1配線層を形成する第2工程を説明するための図である。 第2リジッド配線板の第1配線層を形成する第3工程を説明するための図である。 第2リジッド配線板の第1配線層を形成する第4工程を説明するための図である。 第2リジッド配線板の第2配線層を形成する第1工程を説明するための図である。 第2リジッド配線板の第2配線層を形成する第2工程を説明するための図である。 第2リジッド配線板の第2配線層を形成する第3工程を説明するための図である。 第2リジッド配線板の第2配線層を形成する第4工程を説明するための図である。 第2リジッド配線板の第3配線層を形成する第1工程を説明するための図である。 第2リジッド配線板の第3配線層を形成する第2工程を説明するための図である。 第2リジッド配線板の第3配線層を形成する第3工程を説明するための図である。 第2リジッド配線板を収容部に収容する工程を説明するための図である。 第1リジッド配線板及び第2リジッド配線板の両面に、絶縁層及び配線層を形成する第1工程を説明するための図である。 第1リジッド配線板及び第2リジッド配線板の両面に、絶縁層及び配線層を形成する第2工程を説明するための図である。 第1リジッド配線板及び第2リジッド配線板の両面に、絶縁層及び配線層を形成する第3工程を説明するための図である。 外部接続端子を形成する第1工程を説明するための図である。 外部接続端子を形成する第2工程を説明するための図である。 配線板の第1の別例を示す図である。 配線板の第2の別例を示す図である。 配線板の第3の別例を示す図である。 配線板の第4の別例を示す図である。 配線板の第5の別例を示す図である。 配線板の第6の別例を示す図である。 配線板の第7の別例を示す図である。 配線板の第8の別例を示す図である。 配線板の第9の別例を示す図である。 配線板の第10の別例を示す図である。 配線板の第11の別例を示す図である。 配線板の製造方法の別例を示す図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図中、矢印Z1、Z2は、それぞれ配線板の主面(表裏面)の法線方向(又はコア基板の厚み方向)に相当する配線板の積層方向を指す。「直上」は、積層方向を意味する。一方、矢印X1、X2及びY1、Y2は、それぞれ積層方向に直交する方向(配線板の主面に平行な方向)を指す。配線板の主面は、X−Y平面となる。また、配線板の側面は、X−Z平面又はY−Z平面となる。
本実施形態では、配線板の2つの主面を第1面(矢印Z1側の面)、第2面(矢印Z2側の面)という。積層方向において、コア(基板100、200)に近い側を下層、コアから遠い側を上層という。配線として機能し得る導体パターンを含む層を、配線層という。配線層には、ベタパターンも含まれる。スルーホールの側面に形成される導体を、スルーホール導体という。また、バイアホールに形成されて上層の配線層と下層の配線層とを相互に電気的に接続する導体を、層間接続導体という。
本実施形態に係る配線板1000は、図1に示すように、第1リジッド配線板10と、第2リジッド配線板20と、絶縁層31、32と、配線層31a、32a(導体層)と、ソルダーレジスト層41、42と、外部接続端子411a、412a、421a、422aと、を有する。第2リジッド配線板20は、第1リジッド配線板10に形成された収容部S1に収容されている。本実施形態の収容部S1は、貫通孔からなる。配線板1000、第1リジッド配線板10、第2リジッド配線板20は、それぞれリジッドプリント配線板である。
第2リジッド配線板20の側面は、図2(平面図)に示すように、凹凸を有している。詳しくは、第2リジッド配線板20の側面の形状は、全周にわたってジグザグ形状になっている。また、第2リジッド配線板20の側面と対向する収容部S1の壁面の形状は、第2リジッド配線板20の側面の形状に対応したジグザグ形状になっている。すなわち、凸部には凹部が、凹部には凸部が、それぞれ対向する。このため、収容部S1の外縁は、第2リジッド配線板20の外形と略一致する。本実施形態では、第2リジッド配線板20が収容部S1に嵌合する。なお、ジグザグ形状とは、凹凸が交互に連続する形状をいう。凹凸の数は任意であり、凹凸の周期は一定周期でも不定周期でもよい。
ジグザグ形状の周期や凹凸の大きさは、ばらばらでも一定でもよい。また、凹凸の形状も任意である。例えば図3Aに示すように、凹凸のラインは、四角形が連続するライン(例えば矩形波又は台形波等)であってもよい。また、図3Bに示すように、凹凸のラインは、弧状のライン(例えばサイン波等)であってもよい。また、図3Cに示すように、凹凸のラインは、三角形が連続するライン(例えばノコギリ波等)であってもよい。凹凸の周期d1は、例えば1.0mm(凹の幅、凸の幅は、それぞれ例えば0.5mm)が好ましい。また、凹凸の振幅d2は、例えば0.5mmが好ましい。
第1リジッド配線板10は、図4A(断面図)及び図4B(平面図)に示すように、コアとなる基板100と、配線層100a、100bと、を有する。第1リジッド配線板10のおおよその外形寸法は、例えばX方向の幅100mm、Y方向の幅50mmである。
基板100は、例えばエポキシ樹脂からなる。エポキシ樹脂は、例えば樹脂含浸処理により、ガラス繊維やアラミド繊維等の補強材を含んでいることが好ましい。補強材は、主材料(エポキシ樹脂)よりも熱膨張率の小さい材料である。補強材としては、無機材料が好ましい。
基板100の各主面には、例えば銅からなる配線層100a、100bが形成される。また、基板100には、スルーホール100dが形成される。そして、スルーホール100dに、例えば銅等がめっきされることにより、スルーホール導体100cが形成される。スルーホール導体100cは、配線層100aと配線層100bとを相互に電気的に接続する。
第2リジッド配線板20は、図5A(断面図)及び図5B(平面図)に示すように、コアとなる基板200と、配線層200a、200b、21a〜24aと、絶縁層21〜24と、層間接続導体21b〜24bと、を有する。第2リジッド配線板20は、第1リジッド配線板10よりも外形寸法が小さい。第2リジッド配線板20のおおよその外形寸法は、例えばX方向の幅40mm、Y方向の幅30mmである。
基板200は、例えばエポキシ樹脂からなる。基板100と同様、基板200のエポキシ樹脂も、例えば樹脂含浸処理により、ガラス繊維やアラミド繊維等の補強材を含んでいることが好ましい。
基板200の各主面には、例えば銅からなる配線層200a、200bが形成される。また、基板200には、スルーホール200dが形成される。そして、スルーホール200dに、例えば銅等がめっきされることにより、スルーホール導体200cが形成される。スルーホール導体200cは、配線層200aと配線層200bとを相互に電気的に接続する。
基板200の各主面には、絶縁層21、22が形成される。絶縁層21上には配線層21aが形成され、絶縁層22上には配線層22aが形成される。配線層200aと配線層21aとは、絶縁層21に形成された層間接続導体21bにより、互いに電気的に接続される。配線層200bと配線層22aとは、絶縁層22に形成された層間接続導体22bにより、互いに電気的に接続される。
絶縁層21上には絶縁層23が形成され、絶縁層22上には絶縁層24が形成される。絶縁層23上には配線層23aが形成され、絶縁層24上には配線層24aが形成される。配線層21aと配線層23aとは、絶縁層23に形成された層間接続導体23bにより、互いに電気的に接続される。配線層22aと配線層24aとは、絶縁層24に形成された層間接続導体24bにより、互いに電気的に接続される。
配線層21a〜24a、層間接続導体21b〜24bは、例えば銅のめっき皮膜からなる。また、絶縁層21〜24は、例えば硬化したプリプレグからなる。プリプレグとしては、例えばガラス繊維又はアラミド繊維等の基材に、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)、イミド樹脂(ポリイミド)、フェノール樹脂、又はアリル化フェニレンエーテル樹脂(A−PPE樹脂)等の樹脂を含浸させたものを用いる。
配線層21a〜24a、層間接続導体21b〜24b、及び絶縁層21〜24の形状や材料等は、上記のものに限定されず、用途等に応じて変更可能である。例えば配線層21a〜24a、層間接続導体21b〜24bの材料として、銅以外の金属を用いてもよい。また、絶縁層21〜24の材料としては、液状又はフィルム状の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。さらには、プリプレグに代えて、RCF(Resin Coated copper Foil)を用いることもできる。ここで、熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、イミド樹脂(ポリイミド)、BT樹脂、アリル化フェニレンエーテル樹脂、アラミド樹脂などを用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、例えば液晶ポリマー(LCP)、PEEK樹脂、PTFE樹脂(フッ素樹脂)などを用いることができる。これらの材料は、例えば絶縁性、誘電特性、耐熱性、機械的特性等の観点から、必要性に応じて選ぶことが望ましい。また、上記樹脂には、添加剤として、硬化剤、安定剤、フィラーなどを含有させることもできる。また、配線層21a〜24a及び絶縁層21〜24は、異種材料からなる複数の層(複合層)から構成されていてもよい。
本実施形態の層間接続導体21b〜24bは、バイアホール内に導体が充填されたフィルドバイアである。しかしこれに限定されず、層間接続導体21b〜24bは、バイアホールの壁面(側面及び底面)に導体が形成されたコンフォーマルバイアであってもよい。
第1リジッド配線板10と第2リジッド配線板20とは、互いに略同一の厚さを有する。また、前述のように、第1リジッド配線板10は、2層の配線層100a、100bを有し、第2リジッド配線板20は、6層の配線層200a、200b、21a〜24aを有する。したがって、同一の厚さに含まれる配線層の数は、第1リジッド配線板10よりも第2リジッド配線板20の方が多い。なお、第1リジッド配線板10及び第2リジッド配線板20のおおよその厚さは、両面の導体パターンを含めて例えば560μmである。
図1(断面図)及び図2(平面図)に示すように、第2リジッド配線板20は、第1リジッド配線板10に形成された収容部S1に収容される。第2リジッド配線板20は、収容部S1に嵌め込まれる。第1リジッド配線板10及び第2リジッド配線板20の第1面、第2面には、絶縁層31、32が積層される。絶縁層31又は32は、第1リジッド配線板10及び第2リジッド配線板20の第1面又は第2面上に形成されている。
絶縁層31上には配線層31aが形成され、絶縁層32上には配線層32aが形成される。配線層23aと配線層31aとは、絶縁層31に形成された層間接続導体31bにより、互いに電気的に接続される。配線層24aと配線層32aとは、絶縁層32に形成された層間接続導体32bにより、互いに電気的に接続される。配線層31aには、導体パターン311〜313が含まれ、配線層32aには、導体パターン321、322が含まれる。
導体パターン322は、第1リジッド配線板10の配線層100bと第2リジッド配線板20の配線層24aとに、それぞれ電気的に接続される。これにより、第1リジッド配線板10の配線層100b(導体)と第2リジッド配線板20の配線層24a(導体)とは、絶縁層32に形成されたバイアホールを介して互いに電気的に接続される。
絶縁層31上には、開口部411b、412bを有するソルダーレジスト層41が形成される。また、絶縁層32上には、開口部421b、422bを有するソルダーレジスト層42が形成される。なお、ソルダーレジスト層41及び42の各々は、例えばアクリル−エポキシ系樹脂を用いた感光性樹脂、エポキシ樹脂を主体とした熱硬化性樹脂、又は紫外線硬化型の樹脂等からなる。
開口部411bは、第1リジッド配線板10の第1面側の直上領域R11に配置される。開口部412bは、第2リジッド配線板20の第1面側の直上領域R12に配置される。開口部421bは、第2リジッド配線板20の第2面側の直上領域R22に配置される。開口部422bは、第1リジッド配線板10の第2面側の直上領域R21に配置される。
開口部411b、412b、421b、422bには、例えば半田からなる外部接続端子411a、412a、421a、422aが形成される。外部接続端子411aは、導体パターン311と電気的に接続される。外部接続端子412aは、導体パターン312と電気的に接続される。外部接続端子421a及び422aは、導体パターン322と電気的に接続される。外部接続端子411a、412a、421a、422aは、例えば他の配線板や電子部品等との電気的な接続に用いられる。配線板1000は、例えば片面又は両面において他の配線板に実装されることで、携帯電話等の回路基板として使用することができる。
収容部S1の壁面と第2リジッド配線板20の側面との境界部の直上P1、P2には、略全周にわたって、金属膜からなる補強パターンが形成される。本実施形態では、図1中、第1面側の境界部の直上P1に、導体パターン311又は313が形成される。また、第2面側の境界部の直上P2には、導体パターン321又は322が形成される。ここで、導体パターン311及び322は、第1リジッド配線板10又は第2リジッド配線板20の配線として用いられる。一方、導体パターン313及び321は、第1リジッド配線板10や第2リジッド配線板20の配線とは絶縁されたベタパターンである。ベタパターンは、例えばグランドに接続される。
次に、配線板1000の特性について説明する。発明者は、配線板1000と比較例とについて、それぞれ落下試験及び曲げ試験を行った。
試験は、図6に示す試料#1〜#4について実行した。試料#1は、ストレート形状の配線板であり、補強パターンを有さない。試料#2は、ジグザグ形状の配線板であり、補強パターンを有さない。試料#3は、ストレート形状の配線板であり、補強パターンを有する。試料#4は、本実施形態の配線板1000(図1、図2)である。すなわち、試料#4は、ジグザグ形状の配線板であり、補強パターンを有する。なお、ストレート形状の配線板は、図7に示すような配線板である。ストレート形状又はジグザグ形状は、第2リジッド配線板20の側面及び収容部S1の壁面の形状である(図2、図7参照)。補強パターンは、収容部S1の壁面と第2リジッド配線板20の側面との境界部の直上に形成される(例えば図1に示した導体パターン321等)。
試料#2、#4のジグザグ形状は、先の図3Aに示したような周期d1が一定の矩形波である。凹の幅、凸の幅は、それぞれ周期の半分である。
発明者は、試料#1〜#4について落下試験を行った。詳しくは、繰り返し試料を落下させ、故障するまでの落下回数をカウントした。試験は、試料#1〜#4について3回ずつ行った。試験に用いた試料#2、#4のジグザグ形状の凹凸の幅及び振幅d2(図3A)は0.5mm(周期d1=1.0mm)である。
図8に、落下試験の結果を示す。試料#1に関する試験の結果は、3回、4回、7回であり、3回とも早期に故障した。試料#2〜#4に関する試験の結果は、いずれも落下回数が200回を超えても、故障しなかった。この試験の結果から、ジグザグ形状や補強パターンが配線板の耐久性を向上させると推察できる。
発明者は、試料#1〜#4について曲げ試験を行った。詳しくは、図9に示すように、3点曲げ装置3001により、配線板3000(試料#1〜#4)の両端を固定した状態で、配線板3000が故障するまで配線板3000の中央部に加える圧力を増大させ、故障したときの圧力の大きさを測定した。試験に用いた試料#2、#4のジグザグ形状の凹凸の幅及び振幅d2(図3A)は、0.5mm(周期d1=1.0mm)、1.0mm(周期d1=2.0mm)、1.5mm(周期d1=3.0mm)である。
図10に、曲げ試験の結果を示す。試料#1よりも試料#2の方が、そして試料#3よりも試料#4の方が、故障しにくかった。この試験の結果から、ジグザグ形状が配線板の耐久性を向上させると推察できる。また、試料#1よりも試料#3の方が、そして試料#2よりも試料#4の方が、故障しにくかった。この試験の結果から、補強パターンが配線板の耐久性を向上させると推察できる。
さらに、試料#2、#4の結果から、凹凸の幅及び振幅d2を大きくするほど配線板の耐久性が向上する傾向を読み取ることができる。しかし、凹凸の幅及び振幅d2を0.5mmよりも大きくしても、耐久性の大きな向上は期待できないことも、推察できる。凹凸の幅及び振幅d2を大きくすると、第1リジッド配線板10又は第2リジッド配線板20において部品を実装したり回路を形成したりするためのスペースが狭くなるため、凹凸の幅及び振幅d2は0.5mmであることが好ましい。
上記のように、本実施形態の配線板1000によれば、耐久性を向上させることができる。これは、第2リジッド配線板20の側面と収容部S1の壁面とをジグザグ形状にすることで、第1リジッド配線板10と第2リジッド配線板20との接触面積が大きくなり、クラックが抑制されるためであると考えられる。また、クラックによって剥がれた部分は、配線板の表面に突き出ることにより不良の原因になり得るため、クラックを抑制することで、歩留まりが向上する。
本実施形態の配線板1000では、フレキシブル材を用いないため、絶縁層31、32で第1リジッド配線板10及び第2リジッド配線板20を被覆することができる。これにより、配線板1000の耐久性をさらに向上させることができる。
本実施形態の配線板1000で組み合わせる配線板(第1リジッド配線板10、第2リジッド配線板20)は両方ともリジッド配線板であるため、第2リジッド配線板20を収容部S1に収容する際に、第2リジッド配線板20を摩擦力で固定することができる。
本実施形態の配線板1000では、第1リジッド配線板10よりも配線層数の多い第2リジッド配線板20を収容部S1に収容するため、配線板1000の導体密度を部分的に高める(高密度配線化する)ことができる。
本実施形態の配線板1000を製造する際には、まず、第1リジッド配線板10、第2リジッド配線板20を、それぞれ作製する。
第1リジッド配線板10の作製に際しては、まず、作業者が、例えば図11Aに示すように、銅箔1001、1002を第1面、第2面に有する基板100を用意する。この出発材料としては、例えば銅張積層板を用いることができる。続けて、作業者は、図11Bに示すように、例えばドリル又はレーザにより、スルーホール100dを形成する。続けて、作業者は、PNめっき(例えば化学銅めっき及び電気銅めっき)をする。これにより、図11Cに示すように、基板100の第1面、第2面に導体膜1003、1004が形成され、スルーホール100dの壁面にスルーホール導体100cが形成される。導体膜1003、1004は、銅箔と銅めっき皮膜とが積層された複合膜である。続けて、作業者は、例えば所定のフォトエッチング工程(酸洗浄、レジストのラミネート、露光、現像、エッチング、剥膜など)により、導体膜1003、1004をパターニングする。これにより、図11Dに示すように、配線層100a、100bが形成される。
続けて、作業者は、収容部S1を形成する。この際、収容部S1の壁面の形状をジグザグ形状に成形する。
例えば図12Aに示すように、四角筒状の金型1011により収容部S1を形成する。金型1011の開口面1011aの形状は、収容部S1の形状に対応したジグザグ形状になっている。そして、例えば2回の金型1011の押圧により、開口面1011aの形状に対応した収容部S1が基板(図11D)に形成される。金型1011の材質は、例えば鋼鉄である。金型1011のおおよその厚さは、例えば30mmである。
また、例えば図12Bに示すように、レーザ1012により収容部S1を形成してもよい。レーザ1012は、収容部S1の形状に対応してジグザグに走査される。レーザ1012により基板(図11D)の所定の部位を切り取ることで、ジグザグ形状の収容部S1を基板に形成することができる。
なお、収容部S1は金型1011又はレーザ1012により形成することが好ましいが、他の方法で形成してもよい。例えばルータにより収容部S1を形成してもよい。
収容部S1を形成する際には、第1リジッド配線板10の四隅にX線で読み取り可能なアライメントマーク(例えば導体パターン)を設けておき、そのアライメントマークを基準にして、所定の位置に収容部S1を形成することが好ましい。また、必要に応じて、切断面のバリ取り等を行ってもよい。
複数の配線板を含むワークサイズの配線板を用いて、複数の第1リジッド配線板10をまとめて作製してもよい。例えば図13に示すように、複数の配線板52がフレーム51に固定された多ピース基板50を用いることができる。この場合、多ピース基板50の四隅に設けたアライメントマーク53(例えば導体パターン)を基準にして、収容部S1を形成することが好ましい。こうして配線板52の各々を第1リジッド配線板10に仕上げることができる。
以上の工程により、収容部S1が形成され、導体(配線層100a等)を有する第1リジッド配線板10(図4A、図4B)が完成する。
一方、第2リジッド配線板20の作製に際しては、まず、作業者が、例えば図14Aに示すように、銅箔2001、2002を第1面、第2面に有する基板200を用意する。この出発材料としては、例えば銅張積層板を用いることができる。続けて、作業者は、図14Bに示すように、例えばドリル又はレーザにより、スルーホール200dを形成する。続けて、作業者は、PNめっき(例えば化学銅めっき及び電気銅めっき)をする。これにより、図14Cに示すように、基板200の第1面、第2面に導体膜2003、2004が形成され、スルーホール200dの壁面にスルーホール導体200cが形成される。導体膜2003、2004は、銅箔と銅めっき皮膜とが積層された複合膜である。
続けて、作業者は、例えば所定のフォトエッチング工程(酸洗浄、レジストのラミネート、露光、現像、エッチング、剥膜など)により、導体膜2003、2004をパターニングする。これにより、図14Dに示すように、配線層200a、200b(第1配線層)が形成される。続けて、検査工程、粗面処理等を経て、第2配線層を形成する。
第2配線層の形成に際しては、作業者が、例えば図15Aに示すように、銅箔2005を有する絶縁層21と、銅箔2006を有する絶縁層22と、を用意する。そして、基板200の第1面側に絶縁層21を配置し、基板200の第2面側に絶縁層22を配置する。なお、絶縁層21、22は、例えばプリプレグからなる。
続けて、作業者は、例えばハイドロプレス装置により、外側の銅箔2005、2006に圧力を加える。これにより、絶縁層21、22がプレスされ、絶縁層21、22と基板200とが密着する。
続けて、作業者は、図15Bに示すように、例えばレーザにより、絶縁層21にバイアホール2005aを形成し、絶縁層22にバイアホール2006aを形成する。続けて、作業者は、スミア除去した後、例えばPNめっき(例えば化学銅めっき及び電気銅めっき)をする。これにより、図15Cに示すように、絶縁層21の第1面に導体膜2007が形成され、絶縁層22の第2面に導体膜2008が形成され、バイアホール2005aに層間接続導体21bが形成され、バイアホール2006aに層間接続導体22bが形成される。導体膜2007、2008は、銅箔と銅めっき皮膜とが積層された複合膜である。
続けて、作業者は、例えば所定のフォトエッチング工程(酸洗浄、レジストのラミネート、露光、現像、エッチング、剥膜など)により、導体膜2007、2008をパターニングする。これにより、図15Dに示すように、配線層21a、22a(第2配線層)が形成される。続けて、検査工程、粗面処理等を経て、第3配線層を形成する。
第3配線層の形成に際しては、作業者が、例えば図16Aに示すように、銅箔2009を有する絶縁層23と、銅箔2010を有する絶縁層24と、を用意する。そして、絶縁層21の第1面側に絶縁層23を配置し、絶縁層22の第2面側に絶縁層24を配置する。なお、絶縁層23、24は、例えばプリプレグからなる。
続けて、作業者は、例えばハイドロプレス装置により、外側の銅箔2009、2010に圧力を加える。これにより、絶縁層23、24がプレスされ、絶縁層21と絶縁層23とが密着し、また、絶縁層22と絶縁層24とが密着する。
続けて、作業者は、図16Bに示すように、例えばレーザにより、絶縁層23にバイアホール2009aを形成し、絶縁層24にバイアホール2010aを形成する。続けて、作業者は、スミア除去した後、例えばPNめっき(例えば化学銅めっき及び電気銅めっき)をする。これにより、図16Cに示すように、絶縁層23の第1面に導体膜2011が形成され、絶縁層24の第2面に導体膜2012が形成され、バイアホール2009aに層間接続導体23bが形成され、バイアホール2010aに層間接続導体24bが形成される。導体膜2011、2012は、銅箔と銅めっき皮膜とが積層された複合膜である。
続けて、作業者は、例えば所定のフォトエッチング工程(酸洗浄、レジストのラミネート、露光、現像、エッチング、剥膜など)により、導体膜2011、2012をパターニングする。これにより、先の図5Aに示したような配線層23a、24a(第3配線層)が形成される。
その後、作業者は、例えば金型又はレーザにより、第2リジッド配線板20の側面の形状をジグザグ形状に成形する(図12A、図12B参照)。このジグザグ形状は、収容部S1の壁面の形状に対応させる。なお、第2リジッド配線板20の作製に用いる金型は、第1リジッド配線板10の作製に用いる金型と同一のものであっても、異なるものであってもよい。ただし、高い精度で両者を嵌合させるためには、各々について専用の金型を用意することが好ましい。
第2リジッド配線板20の側面をジグザグ形状に成形する際には、第2リジッド配線板20の四隅にX線で読み取り可能なアライメントマーク(例えば導体パターン)を設けておき、そのアライメントマークを基準にして成形することが好ましい。また、必要に応じて、切断面のバリ取り等を行ってもよい。
複数の配線板を含むワークサイズの配線板(図13参照)を用いて、複数の第2リジッド配線板20をまとめて作製してもよい。
以上の工程により、導体(配線層21a等)を有し、側面の形状がジグザグ形状であって、第1リジッド配線板10よりも外形寸法が小さい第2リジッド配線板20(図5A、図5B)が完成する。
続けて、作業者は、第2リジッド配線板20を第1リジッド配線板10の収容部S1に収容する。具体的には、図17に示すように、第2リジッド配線板20を収容部S1に嵌め込む。これにより、第2リジッド配線板20が収容部S1に嵌合する。
続けて、作業者は、例えば図18Aに示すように、第1リジッド配線板10及び第2リジッド配線板20の両面に、銅箔2013を有する絶縁層31と、銅箔2014を有する絶縁層32と、を配置し、例えばハイドロプレス装置により、外側の銅箔2013、2014に圧力を加える。これにより、絶縁層31、32がプレスされ、第1リジッド配線板10及び第2リジッド配線板20と絶縁層31、32の各々とが密着する。このとき、第1リジッド配線板10と第2リジッド配線板20との間に僅かな段差ができた場合でも配線板1000の表面に段差ができないように、絶縁層31、32の下に段差を解消するための緩衝材を設けてもよい。なお、絶縁層31、32は、例えばプリプレグからなる。また、緩衝材としては、例えば樹脂フィルムを用いることができる。
続けて、作業者は、図18Bに示すように、例えばレーザにより、絶縁層31にバイアホール2013aを形成し、絶縁層32にバイアホール2014aを形成する。さらに、スミア除去した後、例えばPNめっき(例えば化学銅めっき及び電気銅めっき)をする。これにより、絶縁層31の第1面に導体膜2015が形成され、絶縁層32の第2面に導体膜2016が形成され、バイアホール2013aに層間接続導体31bが形成され、バイアホール2014aに層間接続導体32bが形成される。導体膜2015、2016は、銅箔と銅めっき皮膜とが積層された複合膜である。
続けて、作業者は、例えば図18Cに示すように、所定のフォトエッチング工程(酸洗浄、レジストのラミネート、露光、現像、エッチング、剥膜など)により、導体膜2015、2016をパターニングする。これにより、導体パターン311〜313を含む配線層31aと、導体パターン321、322を含む配線層32aと、が形成される。そして、第1リジッド配線板10の配線層100b(導体)と第2リジッド配線板20の配線層24a(導体)とが、絶縁層32に形成されたバイアホール2014a及び導体パターン322を介して互いに電気的に接続される。
続けて、作業者は、例えば図19Aに示すように、例えばスクリーン印刷、スプレーコーティング、ロールコーティング等により、絶縁層31上に、開口部411b、412bを有するソルダーレジスト層41を形成し、絶縁層32上に、開口部421b、422bを有するソルダーレジスト層42を形成する。これにより、開口部411bには導体パターン311が露出し、開口部412bには導体パターン312が露出し、開口部421b、422bには導体パターン322が露出する。
続けて、作業者は、開口部411b、412b、421b、422bに、外部接続端子411a、412a、421a、422aを形成する。これら外部接続端子411a、412a、421a、422aは、例えば半田ペーストを塗布した後、それらをリフロー等の熱処理により硬化することで、形成することができる。
以上の工程により、第1リジッド配線板10と、第2リジッド配線板20と、第1リジッド配線板10及び第2リジッド配線板20上に形成されている絶縁層31、32と、を有し、第2リジッド配線板20が収容部S1に収容され、第1リジッド配線板10の導体と第2リジッド配線板20の導体とが互いに電気的に接続される配線板1000(図1、図2)が完成する。
本実施形態の製造方法によれば、外形寸法の小さい第2リジッド配線板20を高集積化した状態で製造することにより生産効率が良くなる。
本実施形態の製造方法では、製造工程が複雑となる高密度配線が形成された第2リジッド配線板20を、第1リジッド配線板10とは別に製造する。このため、第2リジッド配線板20を第1リジッド配線板10に収容する前の段階で検査を行うなどして、良品のみを第1リジッド配線板10に収容することで、配線板1000の歩留りを向上させることができる。
以上、本発明の実施形態に係る配線板及びその製造方法について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば以下のように変形して実施することもできる。
クラック等を抑制するためには、全周にわたって第2リジッド配線板20の側面と収容部S1の壁面とが凹凸を有していることが好ましいが、これに限定されない。例えば図20に示すように、部分的にストレート領域R0を有していても一定の効果は期待できる。ただしこの場合も、第2リジッド配線板20全周の50%以上の領域がジグザグ形状になっていることが好ましい。
第2リジッド配線板20の側面と収容部S1の壁面とは、主面に直交するもの(図1)に限定されず、例えば図21に示すように、テーパーした面であってもよい。
収容部S1は貫通孔(図1)に限定されず、例えば図22に示すように、凹部であってもよい。ただし、配線板の製造を容易にしたり、より多層の第2リジッド配線板20を収容部S1に収容したりする上では、収容部S1は貫通孔であることが好ましい。
上記実施形態では、第2リジッド配線板20が収容部S1に嵌合する。しかしこれに限定されず、例えば図23に示すように、第2リジッド配線板20の側面と収容部S1の壁面との間に所定のクリアランスがあってもよい。この場合、第2リジッド配線板20と収容部S1との隙間には、例えば絶縁層31又は32に含まれる樹脂1000aを充填することが好ましい。こうすることで、第2リジッド配線板20を固定することができる。また、第2リジッド配線板20への衝撃を緩和することもできる。樹脂1000aは、例えばプレスにより、絶縁層31又は32から押し出すことで、第2リジッド配線板20と収容部S1との隙間に充填することができる。ただし、位置ずれのおそれがあるため、樹脂1000aの充填に先立ち、第2リジッド配線板20を接着剤等で固定しておくことが好ましい。
その他の点についても、第1リジッド配線板10や第2リジッド配線板20等の構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に変更することができる。
第2リジッド配線板20は、例えば図24に示すように、電子部品60を内蔵する部品内蔵配線板であってもよい。
収容部S1に収容する第2リジッド配線板20の数は任意である。例えば図25に示すように、複数(例えば2つ)の第2リジッド配線板20を収容部S1に収容してもよい。
第1リジッド配線板10と第2リジッド配線板20との接続方式は、任意である。例えばワイヤボンディングやフリップチップ接続等により、接続してもよい。
第1リジッド配線板10や第2リジッド配線板20は、コア表裏面の一方のみに導体(配線層)を有する片面配線板であってもよい。
上記実施形態では、同一の厚さに含まれる配線層の数が、第1リジッド配線板10よりも第2リジッド配線板20の方が多い。しかしこれに限定されず、配線層の数は任意である。ただし、第2リジッド配線板20に含まれる導体の存在密度が、第1リジッド配線板10に含まれる導体の存在密度よりも高いことが好ましい。そのため、第1リジッド配線板10の配線層数と第2リジッド配線板20の配線層数とが同一である場合には、例えば図26に示すように、配線パターンの密度が、第1リジッド配線板10よりも第2リジッド配線板20の方が高いことが好ましい。
絶縁層31、32やソルダーレジスト層41、42は、配線板1000の全面に形成しても、部分的に形成してもよい。例えば図27に示すように、絶縁層31、32及びソルダーレジスト層41、42(図1参照)を、所定の領域R100のみに形成してもよい。この場合も、絶縁層31、32は、第1リジッド配線板10及び第2リジッド配線板20上に形成される。
第2リジッド配線板20の側面と対向する収容部S1の壁面は、第2リジッド配線板20の側面の凹凸に対応した凹凸を有していることが好ましいが、これに限定されない。例えば図28Aに示すように、第2リジッド配線板20の側面の形状のみがジグザグ形状であり、収容部S1の壁面の形状はストレート形状であってもよい。また、例えば図28Bに示すように、収容部S1の壁面の形状のみがジグザグ形状であり、第2リジッド配線板20の側面の形状はストレート形状であってもよい。
図29に示すように、第1リジッド配線板10に爪受け部10aを形成し、第2リジッド配線板20に爪20aを形成し、爪受け部10aに爪20aを嵌め込むことで、第1リジッド配線板10と第2リジッド配線板20とを接続してもよい。爪20aは、第2リジッド配線板20側から第1リジッド配線板10側へ広がる台形形状からなり、爪受け部10aは、爪20aと嵌合する窪みである。ただしこれに限定されず、任意の形状の爪20a及びその爪受け部10aを採用することができる。さらには、第1リジッド配線板10に爪(凸部)を形成し、第2リジッド配線板20にその爪受け部(凹部)を形成してもよい。また、爪20aと爪受け部10aとは、例えば接着剤など、嵌合以外の方法によって互いに接続されてもよい。
上記実施形態の工程は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に内容及び順序を変更することができる。また、用途等に応じて、必要ない工程を割愛してもよい。
四角筒状の金型1011(図12A)に代えて、例えば図30に示すように、2つの四角筒がずれて連結されたような形状の金型1011を用いて、収容部S1を形成してもよい。この場合、例えば1回の金型1011の押圧により、開口面1011aの形状に対応した収容部S1を基板(図11D)に形成することができる。
本実施形態では、サブトラクティブ法(エッチングによりパターニングする手法)により、配線層21a等を形成したが、サブトラクティブ法に代えて、セミアディティブ(SAP)法を採用してもよい。セミアディティブ法では、無電解めっき膜で絶縁基板の全面を導通化(パネルめっき)した後、レジストを形成し、レジストのない部分に電解めっきする。そして、レジストを剥離した後、無電解めっき膜をエッチングでパターニングする。
以上、本発明の実施形態について説明したが、設計上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、「請求項」に記載されている発明や「発明を実施するための形態」に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれると理解されるべきである。
本発明に係る配線板は、電子機器の回路基板に適している。また、本発明に係る配線板の製造方法は、電子機器の回路基板の製造に適している。
10 第1リジッド配線板
10a 爪受け部
20 第2リジッド配線板
20a 爪
21〜24 絶縁層
21a〜24a 配線層(導体層)
21b〜24b 層間接続導体
31、32 絶縁層
31a、32a 配線層(導体層)
31b、32b 層間接続導体
41、42 ソルダーレジスト層
50 多ピース基板
51 フレーム
52 配線板
53 アライメントマーク
60 電子部品
100、200 基板
100a、100b、200a、200b 配線層
100c、200c スルーホール導体
100d、200d スルーホール
311〜313 導体パターン
321、322 導体パターン
411a、412a、421a、422a 外部接続端子
411b、412b、421b、422b 開口部
1000 配線板
1000a 樹脂
1011 金型
1011a 開口面
1012 レーザ
2005a、2006a バイアホール
2009a、2010a バイアホール
2013a、2014a バイアホール
S1 収容部

Claims (21)

  1. 収容部を有する第1リジッド配線板と、
    前記収容部に収容される第2リジッド配線板と、
    前記第1リジッド配線板と前記第2リジッド配線板上に形成されている絶縁層と、
    を有する配線板であって、
    前記第1リジッド配線板の導体と前記第2リジッド配線板の導体とが互いに電気的に接続され、
    前記第2リジッド配線板の側面及び前記収容部の壁面の少なくとも一方には、切断による凹凸が、当該配線板の厚み方向に直交する方向に沿って交互に形成されている
    ことを特徴とする配線板。
  2. 前記第2リジッド配線板の側面は前記凹凸を有しており、前記第2リジッド配線板の側面と対向する前記収容部の壁面は、前記第2リジッド配線板の側面の凹凸に対応した凹凸を有している、
    ことを特徴とする請求項1に記載の配線板。
  3. 前記第2リジッド配線板が前記収容部に収容されることにより、前記第2リジッド配線板の側面の凹、凸がそれぞれ前記収容部の壁面の凸、凹に嵌合している、
    ことを特徴とする請求項2に記載の配線板。
  4. 前記収容部の壁面と前記第2リジッド配線板の側面との境界部の直上にベタパターンが形成される、
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の配線板。
  5. 前記第1リジッド配線板は、前記配線板のコア基板である、
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の配線板。
  6. 前記収容部は、前記第1リジッド配線板に形成された貫通孔であり、
    前記第1リジッド配線板と前記第2リジッド配線板とは、互いに同一の厚さを有し、
    前記第1リジッド配線板及び前記第2リジッド配線板の両面に、絶縁層及び配線層が積層される、
    ことを特徴とする請求項5に記載の配線板。
  7. 前記第2リジッド配線板の側面及び前記収容部の壁面の少なくとも一方が、全周にわたって凹凸が交互に連続する形状になっている、
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の配線板。
  8. 前記交互に形成される凹凸の周期は、一定周期である、
    ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の配線板。
  9. 前記一定周期は、1mm〜3mmの範囲にあり、
    前記凹凸の振幅は、0.5mmである、
    ことを特徴とする請求項8に記載の配線板。
  10. 前記第1リジッド配線板の導体と前記第2リジッド配線板の導体とは、前記絶縁層に形成されたバイアホールを介して互いに電気的に接続される、
    ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の配線板。
  11. 同一単位厚さに含まれる導体層の数は、前記第1リジッド配線板よりも前記第2リジッド配線板の方が多い、
    ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の配線板。
  12. 前記第2リジッド配線板に含まれる導体の存在密度は、前記第1リジッド配線板に含まれる導体の存在密度よりも高い、
    ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の配線板。
  13. 前記第1リジッド配線板の直上領域に外部接続端子が形成され、前記第2リジッド配線板の直上領域に外部接続端子が形成される、
    ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の配線板。
  14. 前記第2リジッド配線板は、部品内蔵配線板である、
    ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の配線板。
  15. 収容部を有する第1リジッド配線板を作製することと、
    側面が凹凸を有している第2リジッド配線板を作製することと、
    前記第2リジッド配線板を前記収容部に収容することと、
    前記第1リジッド配線板と前記第2リジッド配線板上に形成されている絶縁層を形成することと、
    前記第1リジッド配線板の導体と前記第2リジッド配線板の導体とを互いに電気的に接続することと、
    を含
    前記第2リジッド配線板の作製では、切断により外形加工を行って、前記第2リジッド配線板の側面を、当該配線板の厚み方向に直交する方向に沿って凹凸が交互に連続する形状にする、
    ことを特徴とする配線板の製造方法。
  16. レーザにより前記切断を行って、前記第2リジッド配線板の側面を、当該配線板の厚み方向に直交する方向に沿って凹凸が交互に連続する形状にする、
    ことを特徴とする請求項15に記載の配線板の製造方法。
  17. 金型により前記切断を行って、前記第2リジッド配線板の側面を、当該配線板の厚み方向に直交する方向に沿って凹凸が交互に連続する形状にする、
    ことを特徴とする請求項15に記載の配線板の製造方法。
  18. レーザで切断することにより、前記収容部の壁面を、当該配線板の厚み方向に直交する方向に沿って凹凸が交互に連続する形状にすることを含む、
    ことを特徴とする請求項15乃至17のいずれか一項に記載の配線板の製造方法。
  19. 金型で切断することにより、前記収容部の壁面を、当該配線板の厚み方向に直交する方向に沿って凹凸が交互に連続する形状にすることを含む、
    ことを特徴とする請求項15乃至17のいずれか一項に記載の配線板の製造方法。
  20. 前記第2リジッド配線板を前記収容部に収容することにより、前記第2リジッド配線板の側面の凹、凸それぞれ前記収容部の壁面の凸、凹に嵌合する、
    ことを特徴とする請求項15乃至19のいずれか一項に記載の配線板の製造方法。
  21. 壁面が凹凸を有している収容部を有する第1リジッド配線板を作製することと、
    第2リジッド配線板を作製することと、
    前記第2リジッド配線板を前記収容部に収容することと、
    前記第1リジッド配線板と前記第2リジッド配線板上に形成されている絶縁層を形成することと、
    前記第1リジッド配線板の導体と前記第2リジッド配線板の導体とを互いに電気的に接続することと、
    を含
    前記第1リジッド配線板の作製では、切断により外形加工を行って、前記収容部の壁面を、当該配線板の厚み方向に直交する方向に沿って凹凸が交互に連続する形状にする、
    ことを特徴とする配線板の製造方法。
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