JP4808468B2 - 混成多層回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器に使用される回路基板およびその製造方法に係わり、とくに内層となる回路基板にフィルムベース金属箔積層体または絶縁性フィルムよりなる外層材料を積層してなり、多層の部品実装部から少なくとも１つのケーブル部が延出している混成多層回路基板の外側部位に導電層を形成し、電磁波妨害（Electromagnetic Interference；以下ＥＭＩという）に対するシールド層を形成させる混成多層回路基板およびその製造方法に関する。

回路基板におけるＥＭＩ対策として、基板表面に導電層を形成することが、知られている（特許文献１）。

一方、回路基板としては、従来からノートパソコン、折り畳み式携帯電話等のヒンジ構造を有し頻繁に開閉を繰り返す部位に用いられる、混成多層回路基板がある（特許文献２）。これは、内層となる可撓性回路基板に接着部材を介して外層材料を積層するもので、内層部分から延出した可撓性回路基板をケーブル部として部品実装部相互間を接続する構造とか、ケーブル部の先端にある接続用端子を介して他の電子部品と接続をとるような構造となっている。

従来、このような混成多層回路基板では、部品実装部の外層にグラウンドパターンを兼ねるシールド層を形成しておき、ケーブル部となる可撓性回路基板には両面に回路銅箔を有する可撓性回路基板を使用してその片面にシールドパターンを形成していた。

この可撓性回路基板を用いる場合、近年、ヒンジ部内にケーブル部である可撓性回路基板をらせん状に巻いて収納することが行われている（特許文献３）。さらに、複雑な動きに対応するヒンジ部構造も示されている（特許文献４）。このため、ケーブル部となる可撓性回路基板は、より屈曲性の良いものが求められるようになっている。

通常、ケーブル部となる可撓性回路基板は、両面に回路銅箔を有するものよりも片面のみ回路銅箔があるものの方が屈曲性はよいことが知られている（特許文献５）。このため、両面に回路銅箔を有する可撓性回路基板の代りに、片面のみ回路銅箔がある可撓性回路基板を２枚使用したケーブル部構造が、特許文献６などに示されている。この方法は屈曲性向上に有効であるが、片面にしか回路銅箔がないためケーブル部にシールドパターンを形成することができない。

この場合のシールド層形成には、例えば特許文献７に示されるような導電性シールドフィルムをケーブル部および部品実装部に跨るように接着していた。しかし、特許文献３に示されるような複雑な動きに対応するような屈曲性を求めるためには、より柔らかい材質が必要である。

シールド層を形成するのに、導電性シールドフィルムの代りに導電性塗料を印刷すれば、一般的に屈曲性は向上する。導電性塗料の印刷には、スクリーン印刷が多く用いられ、この印刷方法は煩雑な工程がなく汎用性があるため有用である。

しかし、部品実装部とその内層部分から延出した部品実装部相互間をケーブル部との段差部分に跨る部位に導電性塗料をスクリーン印刷で印刷する場合に問題が生じる。例えば図６に示すように、内層回路基板１に接着部材２を介して外層回路基板３が積層された多層回路基板において、部品実装部ａとその内層部分から２枚のケーブル部ｂが延出した構造で生じる段差Ａでは、導電性塗料４の印刷がかすれたり、塗料膜厚が薄くなってしまう。これは、スクリーン印刷版が段差Ａに追随できなくなるからで、概ね段差Ａが１００μｍ以上ある場合に発生する。

シールド層を形成する導電性塗料４の印刷が途中でかすれてしまうと、グラウンドパターンとの導通不良が生じ、電磁波シールドが機能しなくなることになる。また、塗料膜厚が薄くなってしまうと、前述のヒンジ構造を持ち頻繁に開閉を繰り返す部位に使用された場合には、塗料膜厚が薄くなっている部品実装部ａとその内層部分から延出したケーブル部ｂとの段差Ａに応力がかかり、導電性塗料４に亀裂が生じて導通不良が生じ、やはり電磁波シールドが機能しなくなることになる。
実公昭55-29276号公報 特開昭64-7697号公報 特開平6-311216号公報 特開2003-133764号公報 実開平1-93770号公報 特開平7-312469号公報 特開2000-269632号公報 特開平5-145205号公報

部品実装部とケーブル部との境界部分の応力緩和の対策として、特許文献８には、可撓性回路基板の外側に金属箔および樹脂層からなるシールド層を積層し、屈曲する部位を可撓性回路基板に対し非接着の構造とすることが提案されており、この例では、シールド層と回路とをスルーホールメッキで接続している。ただし、シールド層が金属箔およびメッキ層と重なって分厚くなるため、屈曲性には限界がある。

このため、多層の部品実装部から少なくとも１つのケーブル部が延出している混成多層回路基板の外側部位に導電層を形成して電磁波妨害に対するシールド層を形成したとき、ケーブル部の屈曲性が良好な混成多層回路基板が求められている。

本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、内層となる回路基板に外層材料を積層してなり、多層の部品実装部から少なくとも１つのケーブル部が延出している混成多層回路基板の外側部位に導電層を形成して電磁波妨害に対するシールド層を形成したとき、ケーブル部の屈曲性をより向上させた混成多層回路基板およびそ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、
多層の部品実装部における最外層以外の層から少なくとも１つのケーブル部が延出している混成多層回路基板において、
前記混成多層回路基板は、外側部位に電磁波妨害に対するシールド層をそなえ、
前記シールド層は、
前記最外層における前記ケーブル部に対応する位置に前記ケーブル部との間に空隙を有するように配され、
１）前記部品実装部における前記最外層の回路層を支持するベースフィルム、
２）前記ベースフィルム上に形成された、導電性塗料または薄膜金属により構成された導電層、および
３）前記導電層を絶縁保護するカバー層
を有する
ことを特徴とする混成多層回路基板、
およびその製造方法、
を提供するものである。

本発明によれば、多層の部品実装部から延出したケーブル部に沿ってシールド層を設け、このシールド層はベースフィルム上に屈曲性の良好な導電層を形成したものであるため、ケーブル部の屈曲性をより向上させた混成多層回路基板を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形態を説明する。

実施形態１

図１は、本発明の実施形態１の縦断面構造を示したものである。この実施形態１は、内層およびケーブル部を構成する片面可撓性回路基板１が２層と、フィルムベース金属箔積層体からなる外層回路基板３が外側に積層されてなる４層基板であって、部品実装部ａ相互間をケーブル部ｂが接続している構造を示している。これは、後述する図２に示す工程によって形成されたものである。

この図１に示すように、部品実装部ａから金属箔を有しない外層材料の絶縁ベース３１を延出させて部品実装部ａ相互間を接続する構造とすれば、ほとんど段差を生じることはない。したがって、導電性塗料をスクリーン印刷手法で印刷したときに、より均等な厚みでシールド層である塗料膜を形成することができ、図６に示した従来のものにおける段差Ａの問題は解消される。

ここで、実際には、導電性塗料４のさらに外側に絶縁物質でオーバーコート層を形成するが、図１、図３および図６では図示省略している。

図２(a)ないし(c)は、図１に示した実施形態の製造方法を示したものであり、これを説明する。
[1] まず図２(a)に示すように、予め回路形成してカバーレイ１３で回路１２を被覆した可撓性回路基板１の、少なくとも片面に接着部材２を介して外層材料３を積層する。
[2] 次に図２(b)に示すように、スルーホールの形成と外層の回路３２の形成とを行なう。この回路形成のときに、接着部材２を介して積層したフィルムベース金属箔積層体３のケーブル部ｂの金属箔も併せて除去し、この金属箔を有しない絶縁ベース３１だけの外層材料を延出させて部品実装部a相互間を接続する構造を形成する。
[3] 続いて図２(c)に示すように、部品実装部ａの表面に、ソルダーレジスト３３を形成する。この状態を示すのが、図２(c)である。後に導電層との接続をとる外層回路３２ａには、ソルダーレジストを形成せず表面を露出させておく。
[4] 以下、前記の回路を有しない絶縁ベース３１だけの外層材料を延出させて部品実装部a相互間を接続する構造の上に、導電性塗料をスクリーン印刷手法で印刷し、図１の構造を得る。

この図１に示す構造では、部品実装部ａから延出した金属箔を有しない外層材料の絶縁ベース３１と、ケーブル部を構成する片面可撓性回路基板１とは空間を介し独立して存在しているため、屈曲性を阻害する要因とはならない。ただし、ケーブル部を構成する片面可撓性回路基板１と同等以上の屈曲特性であることが好ましい。

この場合、フィルムベース金属箔積層体から一旦金属箔を除去して導電性塗料４により導電層を形成しているため、フィルムベース金属箔積層体の金属箔を残して導電層とした場合よりも屈曲性を向上させることができる。

また、導電性塗料をスクリーン印刷手法で印刷する場合でも段差が生じない構造であるので、より均等な厚みでシールド層である塗料膜を形成することができる。したがって、前述の塗料膜にかすれや亀裂が生じて導通不良が生じ、電磁波シールドが機能しなくなることを防止できる。

なお、図１の構造では、シールド層である導電性塗料４との接続は、部分３２ａで行っているが、図３に示すように、非貫通孔３２ｂを形成して下の層との接続をとる構造としてもよい。

そして、図１の構造では、部品実装部にソルダーレジスト３３を別に施しているが、特に支障がなければ、ソルダーレジスト３３を省略して、このオーバーコート層で表面全体を絶縁被覆するようにしてもよい。

実施形態２

図４(a)ないし(c)は、本発明の実施形態２の製造工程を示している。この実施形態２は、セミアディティブ法により製造される。まず絶縁性の基板表面に導電化処理を施し、次いでメッキレジストによってマスクパターンを形成し、電解メッキによって回路を形成した後、不要部分の導電化処理部を除去する工程で行なわれる。

この導電化処理部で、ケーブル部の直上に空間を介して独立して存在している外層材料の部分を残すことによって、極薄の導電層が形成されることになる。より薄い導電層とすることで、屈曲性を向上させることができる。

本発明に使用できる導電化処理としては、不要部分の導電化処理部を除去することができるものであり、かつ電解メッキ浴に耐性があるものである必要がある。好ましくは、回路と同じ材質のものであり、一般的に回路に使用されている金属銅から構成されるものがよい。例えば銅をスパッタリングするものや無電解銅メッキなどが推奨できる。

回路形成をセミアディティブ法で行なうには、次の工程による。この工程を、図４(a)ないし(c)を参照して説明する。
[1] まず図４(a)に示すように、予め回路を形成してカバーレイ１３で回路１２を被覆した可撓性回路基板１の、少なくとも片面に接着部材２を介して絶縁性フィルムからなる外層材料３１を積層する。
[2] 次に図４(b)に示すように、[1]で形成した基板表面全体に、スパッタまたは無電解メッキで０．１〜１．０μｍ程度の薄い金属層３４を形成し、メッキ用フォトレジスト３５でマスクパターンを形成する。
[3] 次いで図４(c)に示すように、電解メッキ法で回路パターン３２を形成し、フォトレジスト３５を剥離除去する。
[4] この後、フラッシュエッチングによって金属層３４の不要部分を除去する。このときに、接着部材２を介して積層した絶縁層のみからなる外層材料１３の部品実装部a相互間を接続する部位の金属層３４も同時に除去し、回路を有しない外層材料３１を延出させて部品実装部a相互間を接続する構造を形成する。

この状態では、実施形態１の図２(b)に示したものとほぼ同じ構造となっている。続いて、実施形態１と同じように、ソルダーレジスト３３を形成し、金属層を有しない外層材料３１を延出させて部品実装部a相互間を接続する構造とし、その構造上に、導電性塗料４をスクリーン印刷手法で印刷すると、図１に示したものと同じ構造が得られる。特に支障がなければ、ソルダーレジスト３３を省略して、このオーバーコート層で表面全般を絶縁被覆するようにしてもよいのは、実施形態１と同じである。

実施形態３

図５(a)，(b)は、本発明の実施形態３を示したもので、実施形態２の変形例である。これは、実施形態２における外層材料１３の部品実装部a相互間を接続する部位の金属層３４をエッチング除去しないでおき、０．１〜１．０μｍ程度の薄い金属層からなるシールド層を形成するものである。

すなわち、実施形態２の工程で図４(c)の状態となった後、図５(a)の部分Bをカバーレイなどで被覆しておいてフラッシュエッチングを施す。ここで形成されるシールド層は、たとえば特許文献８に示されたものとは比較にならない程薄いものが形成でき、良好な屈曲特性を有するシールド層が得られる。

続いて、実施形態１と同じようにソルダーレジスト３３を形成し、図５(a)の部分Bにはオーバーコート層３３ａを形成し、図５(b)に示す構造を得る。特に支障がなければ、ソルダーレジスト３３を省略して、オーバーコート層３３ａで表面全般を絶縁被覆するようにしてもよいのは、実施形態１と同じである。

本発明に使用できる導電性塗料としては、屈曲性が良好なものであれば特に限定されるものではなく、例えば銀ペースト、銅ペースト、クリーム半田などの塗料が使用できる。

また、導電性塗料の代わりに、磁気遮蔽用金属粉末を分散させた磁気シールド塗料を使用すれば、磁気シールド層を形成することができる。もちろん両方を印刷して、電磁・磁気シールドとしてもよい。

本発明の実施形態１を示す縦断面図。 図２(a)ないし(c)は、本発明の実施形態１の製造工程を示す説明図。 本発明の実施形態２を示す縦断面図。 図４(a)ないし(c)は、本発明の実施形態２の製造工程を示す説明図。 図５(a)，(b)は、本発明の実施形態３の製造工程を示す説明図。 従来方法での問題点を示す説明図。

符号の説明

ａ 部品実装部
ｂ ケーブル部
１ 内層可撓性回路基板
１１ 絶縁ベース
１２ 内層回路
１３ カバーレイ
２ 接着部材
３ 外層回路基板
３１ 絶縁ベース
３２ 外層回路
３３ ソルダーレジスト
３４ 薄い金属層
３５ メッキレジスト
４ シールド層

Claims (4)

1. 多層の部品実装部における最外層以外の層から少なくとも１つのケーブル部が延出している混成多層回路基板において、
   前記混成多層回路基板は、外側部位に電磁波妨害に対するシールド層をそなえ、
   前記シールド層は、
   前記最外層における前記ケーブル部に対応する位置に前記ケーブル部との間に空隙を有するように配され、
   １）前記部品実装部における前記最外層の回路層を支持するベースフィルム、
   ２）前記ベースフィルム上に形成された、導電性塗料または薄膜金属により構成された導電層、および
   ３）前記導電層を絶縁保護するカバー層
   を有する
   ことを特徴とする混成多層回路基板。
2. 多層の部品実装部における最外層以外の層から少なくとも１つのケーブル部が延出している混成多層回路基板であって、前記混成多層回路基板は、外側部位に電磁波妨害に対するシールド層をそなえ、前記シールド層は、前記最外層における前記ケーブル部に対応する位置に前記ケーブル部との間に空隙を有するように配されてなる混成多層回路基板の製造方法において、以下の工程１）ないし５）を含むことを特徴とする混成多層回路基板の製造方法。
   １）予め回路が形成されカバーレイで前記回路が被覆された内層回路基板の少なくとも片面に、前記ケーブル部と当接される部分が除去された接着部材を介して、フィルムベース金属箔積層体からなる外層材料を積層する。
   ２）前記部品実装部に貫通穴及び非貫通穴の少なくとも一方を穿設し、メッキにより前記穴内に金属を析出させ、前記内層回路基板と前記外層材料とを電気的に接続する。
   ３）サブトラクティブ法により、前記外層材料の金属箔に回路形成を行なうとともに、前記部品実装部から延出した前記ケーブル部に対応する位置の前記外層材料の金属箔除去を行い、フィルムのみの構造を形成する。
   ４）前記ケーブル部に対応する前記フィルムの位置に、スクリーン印刷手法で導電性塗料を印刷する。
   ５）前記導電性塗料を被覆する絶縁皮膜を形成する。
3. 多層の部品実装部における最外層以外の層から少なくとも１つのケーブル部が延出している混成多層回路基板であって、前記混成多層回路基板は、外側部位に電磁波妨害に対するシールド層をそなえ、前記シールド層は、前記最外層における前記ケーブル部に対応する位置に前記ケーブル部との間に空隙を有するように配されてなる混成多層回路基板の製造方法において、以下の工程１）ないし８）を含むことを特徴とする混成多層回路基板の製造方法。
   １）予め回路が形成されてカバーレイで前記回路が被覆された内層回路基板の少なくとも片面に、前記ケーブル部と当接される部分が除去された接着部材を介して、フィルムを積層する。
   ２）前記部品実装部に貫通穴及び非貫通穴の少なくとも一方を穿設する。
   ３）薄膜形成法により、前記フィルムの表面に薄膜金属層を形成する。
   ４）前記薄膜金属層上に所望の回路パターンに現像したメッキレジストを形成するとともに、前記ケーブル部に対応する位置にメッキレジストを残しておく。
   ５）前記メッキレジストを用いて電解メッキを行い、回路を形成する。
   ６）前記薄膜金属層の前記ケーブル部に対応する位置に、エッチングレジストを形成する。
   ７）前記エッチングレジストを用いて前記薄膜金属層をエッチング処理して不要部分を除去し外層の回路パターンを形成する。
   ８）前記薄膜金属層の前記ケーブル部に対応する位置に、絶縁皮膜を形成する。
4. 多層の部品実装部における最外層以外の層から少なくとも１つのケーブル部が延出している混成多層回路基板であって、前記混成多層回路基板は、外側部位に電磁波妨害に対するシールド層をそなえ、前記シールド層は、前記最外層における前記ケーブル部に対応する位置に前記ケーブル部との間に空隙を有するように配されてなる混成多層回路基板の製造方法において、以下の工程１）ないし９）を含むことを特徴とする混成多層回路基板の製造方法。
   １）予め回路が形成されてカバーレイで前記回路が被覆された内層回路基板の少なくとも片面に、ケーブル部と当接される部分が除去された接着部材を介して、フィルムを積層する。
   ２）前記部品実装部に貫通穴及び非貫通穴の少なくとも一方を穿設する。
   ３）薄膜形成法により、前記フィルムの表面に薄膜金属層を形成する。
   ４）前記薄膜金属層上に所望の回路パターンに現像したメッキレジストを形成するとともに、前記ケーブル部に対応する位置には、メッキレジストを残す。
   ５）前記メッキレジストを用いて電解メッキを行い、回路を形成する。
   ６）前記薄膜金属層の前記ケーブル部に対応する位置に、エッチングレジストを形成する。
   ７）前記エッチングレジストを用いて前記薄膜金属層をエッチング処理し、外層の回路パターンを形成する。
   ８）前記薄膜金属層の前記ケーブル部に対応する位置に、スクリーン印刷手法で導電性塗料を印刷する。
   ９）前記導電性塗料を被覆する絶縁皮膜を形成する。

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