JP4869662B2 - 混成多層回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、混成多層回路基板の製造方法に係わり、とくに部品を実装する多層部分と、この多層部分に接続されたケーブル部とにより構成された混成多層回路基板の製造方法に関する。

この種の混成多層回路基板としては、フレキシブル回路基板の両面にリジッド回路基板を貼り合わせたリジッド・フレックス回路基板とか複数のフレキシブル回路基板を貼り合わせた多層フレキシブル回路基板がある。

多層フレキシブル回路基板の製造方法として、内層材料となるフレキシブル回路基板における部品実装部は、接着剤を介して、またケーブル部は、接着剤なしで外層材である片面フィルムベース金属箔積層体を積層し、所定の処理を施した上でケーブル部の外層材料を除去するものがある。

これにより、ケーブル部で屈曲させ、立体配置してコンパクト化できる混成多層回路基板を提供することができる。しかも、外層材料を除去するのが、所定の処理（穴開け、メッキ、外層パターン形成）の後であるから、内層部分が外層により保護された状態での処理が可能である。

特許文献１は、その製造方法の一つを示している。これは、部品実装する硬質部と外層材料の不要箇所との境界部分に分離用の溝や透孔を設けるものである。

しかし、溝加工の場合、厳格な深さ精度を要するため、作業が難しいし、透孔を設ける場合も透孔の直近位置に接着部材の打ち抜き境界部分を配する必要があり、積層時の位置合わせ精度が厳しく作業性が悪い。しかも、分離用の溝や透孔からの処理液の侵入を防止しつつ外層材料の不要箇所を容易に剥がし取るには、厳しい加工精度を達成する必要がある。
特開昭64-7697号公報 特開平5-13958号公報 特開平5-90756号公報

このような不具合を解消するために、例えば特許文献２には接着部材を打ち抜いた箇所に離型性補強材を充填することが開示されている。しかし、離型性補充材や除去片を嵌め込む作業が煩雑である。

また、特許文献３には、分離用溝をレーザー加工する方法が開示されている。しかし、レーザー加工は工数が増える問題がある。

本発明は上述の点を考慮してなされたもので、簡単に外層材料の不要箇所を除去し得る混成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、
内層材料に、フィルムベース金属箔積層体よりなる外層材料を、接着剤層を介して積層することにより多層の部品実装部を形成し、前記外層材料の不要箇所を除去することにより、前記多層の部品実装部から前記内層材料により構成された少なくとも１つのケーブル部が突出した多層回路基板を製造する混成多層回路基板の製造方法において、
前記不要箇所を除去する際の、前記接着剤層からの引き剥がしに必要な強度以下になるような厚さを持った外層材料を用意する工程と、
この用意した外層材料を前記内層材料に積層する工程と、
前記用意した外層材料に回路を形成する工程と、
前記不要箇所を引き裂き除去する工程とをそなえ、
前記回路を形成する際に、前記多層の部品実装部と前記ケーブル部との境界部分で前記外層材料を引き裂き除去する部分における、前記外層材料が残る側の境界部分の金属箔を前記外層材料の回路を形成する時に除去し、前記不要箇所には前記金属箔を残しておく、
ことを特徴とする混成多層回路基板の製造方法、
および
内層材料に、フィルムベース金属箔積層体よりなる外層材料を、接着剤層を介して積層することにより多層の部品実装部を形成し、前記外層材料の不要箇所を除去することにより、前記多層の部品実装部から前記内層材料により構成された少なくとも１つのケーブル部が突出した多層回路基板を製造する混成多層回路基板の製造方法において、
厚みを確保するための硬化した樹脂層を用意する工程と、
前記内層材料と前記外層材料とを、前記樹脂層とともに前記部品実装部に積層する工程と、
前記外層材料に回路を形成する工程と、
前記不要箇所を引き裂き除去する工程とをそなえ、
前記回路を形成する際に、前記外層材料の不要箇所を引き裂き除去する部分における外層材料が残る側の境界部分の金属箔を除去し前記不要箇所には前記金属箔を残しておく、
ことを特徴とする混成多層回路基板の製造方法、
を提供するものである。

ここで、内層材料としては、片面フレキシブル回路基板、両面フレキシブル回路基板、多層フレキシブル回路基板、リジッド・フレックス回路基板が挙げられる。また、フィルムベース金属箔積層体は、樹脂フィルムと金属箔とが積層されてなるものであり、樹脂フィルムとしては、ポリイミド樹脂，ポリエステル樹脂，ポリスルフォン樹脂などが挙げられ、金属箔としては、導電性に優れた各種金属が使用できるが、通常は銅箔が使用される。

本発明は上述のように、多層の部品実装部の外層材料の引き剥がし強度よりも、引裂くときの応力が小さい外層材料を使用するため、分離用溝を設けたり、レーザー加工するなど特別な工程を要することなく、簡単な工程で外層材料の不要箇所を除去することができる。

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(a)ないし(d)は、本発明に係る混成多層回路基板を製造するための各層材料の構成を示す平面図、およびそれらを積層した状態を示す正面図である。

まず、図１(a)は、積層板１００における、外層材料としての片面フィルムベース金属箔積層体１０１の平面形状を示している。この外層材料１０１は、全体形状が矩形であり、その左右に想像線により、２つの部品実装部Ｐ、およびこれら部品実装部Ｐを繋ぐケーブル部Ｑの輪郭位置が示されている。

次に、図１(b)は、外層材料１０１と内層材料１０３（内層回路基板）との間に配される接着部材１０２の平面形状を示したものである。接着部材１０２は、部品実装部Ｐおよび部品実装まで基板を保持しておく捨て部Ｒに対応する部分に配されるが、ケーブル部Ｑおよびその近傍には設けられない。したがって、ケーブル部Ｑおよびその近傍部分は、切り欠き１０２Ａとなっている。

次いで、図１(c)は、内層材料１０３の平面形状を示したものである。内層材料１０３は、部品実装部の回路１０３Ｐ、およびこの回路同士を接続するケーブル部１０３Ｑを構成するものである。そこで、ケーブル部Ｑおよびその近傍部分に、接着部材１０２と同様に切り欠き１０３Ａが形成されている。ただし、ケーブル部Ｑの垂れ下がり防止のため、ケーブル部Ｑの一部と捨て部Ｒとを繋ぐ接続部ＢＢが設けられている。

そして、図１(d)は、図１(a)ないし(c)に示した、外層材料１０１、接着部材１０２および内層材料１０３を積層してなる積層板１００を、長手方向中央部の横から見た正面図である。

この図１(d)から分るように、混成多層回路基板の図示中央部は、内層材料１０３とその図示上下位置にある外層材料１０１との間にスペースがあり、外層材料１０１と内層材料１０３とは相互に固定されていない。

図２(a)ないし(c)は、図１の工程を経て形成された積層板に、所定の処理（メッキ、外層パターン形成等）を施し、ケーブル部を露出する直前の状態から露出工程終了後までを示した平面図である。

まず図２(a)では、図１(c)では図示しなかった、外層材料１０１の除去のための加工が施されたため、図１(c)とは細部形状が異なっている。まず、外層材料１０１は、部品実装部１０１Ｐとケーブル部１０１Ｑおよび捨て部１０１Ｒにより構成され、部品実装部１０１Ｐとケーブル１０１Ｑとは連続しているが、捨て部１０１Ｒとは接続部（破断部）ＢＢによって数箇所で接続しているに過ぎない。

図示領域Ａは、部品実装部Ｐとケーブル部Ｑとの境界部分を示しており、破断部（接続部）ＡＡで両者は切り離される。また、図示領域Ｂには、部品実装部Ｐまたはケーブル部Ｑと捨て部Ｒとを繋ぐ接続部ＢＢが設けられている。そして、図示領域Ｃは、ケーブル部Ｑの中央部に設けられ、ケーブル部Ｑに対応する部分の外層材料１０１Ｑが破断部ＣＣで引き裂かれて、図示左右両側に破断される。

すなわち、３つの破断部（接続部）ＡＡ，ＢＢ，ＣＣによって外層材料１０１Ｑが順次切り離される。そして、破断部（接続部）ＣＣは、外層材料１０１Ｑを引き剥がすための指掛かりとなるように幅方向に突出し、さらに長手方向の中央部での切れ目となるように部分的な切り込みが設けられている。

図２(b)は、ケーブル部Ｑにおける外層材料１０１Ｑを除去している状態を示している。この作業は、破断部ＣＣの部分的切り込みに指先端を掛けて外層材料１０１Ｑをめくり上げつつ切り裂き、次いで図示左右方向に外層材料１０１Ｑを引き上げていく。そして、破断部ＡＡに達したら外層材料１０１Ｑを強く引くことにより、ケーブル部Ｑの外層材料１０１Ｑが破断部ＡＡに沿って部品実装部Ｐの外層材料１０１Ｐから切り離される。

図２(c)は、ケーブル部Ｑの外層材料１０１Ｑを除去した状態を示している。外層材料１０１Ｑを除去したことにより、ケーブル部１０３Ｑが露出した状態となる。

図３(a)ないし(c)は、破断部ＡＡ，ＢＢおよびＣＣの構成例を示したもので、何れも金属箔の強度を利用して引裂き易くしたものである。まず図３(a)に示す破断部ＡＡは、ケーブル部Ｑの外層材料１０１Ｑにある金属箔を部品実装部Ｐとの境界まで残しておく。これにより、部品実装部Ｐとケーブル部Ｑとの境界である破断部ＡＡは大きな強度差を持つことになるから、この境界部分で引裂き除去することができる。

次に、図３(b)に示す破断部ＢＢは、例えばケーブル部Ｑの外層材料１０１Ｑと捨て部Ｒの外層材料１０１Ｒとの境界部分の金属箔を外層回路形成時に除去しておく。これにより、金属箔のない部分は強度が低くなり、この境界部分で引裂き除去することができる。

そして、図３(c)に示す破断部ＣＣは、ケーブル部Ｑの外層材料１０１Ｑにおける指掛かり部分の金属箔を外層回路形成時に除去しておく。これにより、金属箔のある部分とない部分との強度差を利用して左右に引き裂いて分離することができる。

本発明に係る引裂きの最初の段階では、例えば図２の破断部ＡＡの端部に瞬間的に強く応力がかかる。一般的な接着剤を使用したときの引き剥がし強度は、IPC TM650 2.4.9に示されるフリーホイーリング・ロータリードラム法による測定で、概ね１．５２Ｎ／ｍｍである。従って、例えば０．０１ｍｍ幅の接着箇所を引き剥がす応力は、約０．０１５Ｎとなる。

初期段階で端部が引き裂かれるときの機械的応力の特性値は、端裂抵抗値で示される。一般的なポリイミド樹脂フィルムの場合、準拠規格ASTM D-1004-66の測定で、概ね１９ｋｇ／ｍｍ（１．９４Ｎ／ｍｍ）である。従って、引裂きの最初の段階で接着した箇所の剥がれを０．０１ｍｍ幅以内としたい場合、約８μｍよりも薄いポリイミド樹脂フィルムを用いたフィルムベース金属箔積層体を外層材料に使用すればよいことになる。

同様に、接着した箇所の剥がれを０．０２ｍｍ幅以内としたい場合、接着箇所を引き剥がす応力は約０．０３Ｎとなるため、約１５μｍよりも薄いポリイミド樹脂フィルムを使用すればよいことになる。

ポリイミド以外では、例えばポリエステル樹脂フィルムの端裂抵抗値が小さいものでは１８ｋｇ／ｍｍ（１．８４Ｎ／ｍｍ）であるので、同様に接着した箇所の剥がれを０．０２ｍｍ幅以内としたい場合、約１６μｍよりも薄いポリエステル樹脂フィルムを使用すればよいことになる。また、ポリスルフォン樹脂フィルムの端裂抵抗値は４．２ｋｇ／ｍｍ（０．４３Ｎ／ｍｍ）であるので、同様に接着した箇所の剥がれを０．０２ｍｍ幅以内としたい場合、約７０μｍよりも薄いポリスルフォン樹脂フィルムを使用すればよいことになる。

また、図３(a)では、外層材料を引裂き箇所ＡＡで外層材料が残る側に金属箔を残していない。このままでもよいが、金属箔を除去した外層材料よりも金属箔を残しておいた外層材料の方が、見かけ上の引き剥がし強度が高くなる。このため、外層材料を引裂き箇所で外層材料が残る側には、引裂き始める位置から引裂き境界線に沿って金属箔を残しておくことが好ましい。

図４(a)，(b)は、外層材料の引裂き個所ＡＡの他の例を示したものである。たとえば、図４(a)に示すように、引裂き始める位置から引裂き境界線に沿って金属箔を残しておくことが好ましい。

ただし、一旦端部が引裂かれると、引裂きが伝わる応力（引裂伝播抵抗値）は端裂抵抗値よりも小さいので、スムーズに引き裂かれていく。従って、前述の引裂き始める位置から引裂き境界線に沿って金属箔を残しておくときに、必ずしも図４(a)に示すように引裂き境界線に沿って連続して金属箔を残す必要はなく、例えば図４(b)に示すように引裂き始める位置に金属箔を配置するようにすればよい。この場合、少なくとも０．５ｍｍ以上の長さ、０．１ｍｍ以上の幅の金属箔があればよい。

実施形態２

図５(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。この場合、基板構成は、一方が部品実装部Ｐで、他方が端子であり、ケーブル部Ｑはこれら両者を接続するものである。

したがって、ケーブル部Ｑの図示右端は端子になり、図５(a)に示すように、この端子部分を捨て部１０３Ｒに接続せずに自由端としておき、指掛かりとして利用するように構成することができる。そして、図５(b)に示すように、図示左側の端子１０３Ｓの部分から破断部ＡＡまで、外層材料１０１Ｑを剥がしていく。

これにより、図５(c)に示すように、ケーブル部Ｑにおける外層材料１０１Ｑが除去された内層材料１０３Ｑおよび端子１０３Ｓが露出される。

実施形態３

図６(a)ないし(c)は、本発明の実施形態３の製造工程を示している。この場合、ケーブル部ＱがＬ字型に屈曲しているため、この屈曲部外側を指掛かりとして利用することができる。

すなわち、ケーブル部Ｑの屈曲部を捨て部１０１Ｒに接続せずに自由端状にすることにより、指掛かりとして利用することができる。図６(a)に示すように、一方の部品実装部の接続部と他方の部品実装部の接続部とが９０度向きが異なる結果、ケーブル部ＱがＬ字型になるとき、ケーブル部Ｑの外周と捨て部Ｒとは接続しないで、ケーブルＱの屈曲部がほぼ自由端状になるようにする。

これにより、図６(b)に示すように、ケーブル部Ｑの自由端状の部分から外層材料１０１Ｑを剥がしていき、破断部ＡＡまでを除去する。これにより、図６(c)に示すように、ケーブル部Ｑの外層材料を除去して内層材料１０３Ｑを露出させ、部品実装部Ｐ相互間をケーブル部Ｑで接続した、混成多層回路基板を形成することができる。

実施形態４

図７は、本発明の第４の実施形態を示しており、図７(a)ないし(d)は、本発明に係る混成多層回路基板を製造するための各層材料の構成を示す平面図、およびそれらを積層した状態を示す正面図である。絶縁層厚みを確保するには、予め硬化している樹脂層を積層時に組み入れて積層する場合がある。この図７は、図１のものと同じ形状の部品実装部およびケーブル部を有し、予め硬化している樹脂層を積層時に組み入れて積層する混成多層回路基板への応用を示したものである。

図７(a)は、図１(a)と同じ外層材料としての片面フィルムベース金属箔積層体１０１の平面形状を示している。そして図７(b)は、絶縁層厚みを確保するための予め硬化している樹脂層１０４の平面形状を示している。ここで、樹脂層１０４の、後に引き剥がす箇所となる部品実装部Ｐとケーブル部Ｑとの境界部分、ケーブル部Ｑの中央部、およびケーブル部Ｑが捨て部Ｒと接続している箇所を示す領域１０４Ａを予め打ち抜き除去しておく。

この外層材料１０１と樹脂層１０４とを、樹脂層１０４と同じ箇所を打ち抜いた図示しない接着部材を介して貼り合せる。この状態を、Ｘ−Ｘで正面（断面）から見た図が図７(c)である。

これに、図１(b)の接着部材１０２と図１(c)の内層材料１０３とを含めて積層した状態が図７(d)である。以降、実施形態１と同じ工程で混成多層回路基板を形成することができる。

外層材料１０１、接着部材１０２、内層材料１０３および樹脂層１０４を一緒に積層してもよいが、外層材料１０１と樹脂層１０４とを先に貼り合わせておけば、接着がより確実に行なわれて好ましい。

また、樹脂層１０４の打ち抜き除去領域は、ケーブル部Ｑの箇所全面を打ち抜いてもよいが、本実施形態のように残しておけば、加工工程での機械的強度が確保できて好ましい。

図１(a)ないし(d)は、本発明の第１の実施形態の製造工程のうち、積層板を形成する工程を示す説明図。 図２(a)ないし(c)は、図１の工程に続いて混成多層回路基板から外層材料を剥離する工程を示す説明図。 図３(a)ないし(c)は、混成多層回路基板からケーブル部の外層材料を除去する際に利用する破断部の構造例を示す説明図。 図４(a)ないし(b)は、混成多層回路基板からケーブル部の外層材料を除去する際に利用する破断部で、引裂き境界線に沿って金属箔を残す例を示す説明図。 図５(a)ないし(c)は、本発明の第２の実施形態の製造工程のうちの、外層材料を剥離する工程を示す説明図。 図６(a)ないし(c)は、本発明の第３の実施形態の製造工程のうちの、外層材料を剥離する工程を示す説明図。 図７(a)ないし(d)は、本発明の第４の実施形態の製造工程のうち、積層板を形成する工程を示す説明図。

符号の説明

１００ 混成多層回路基板
１０１ 外層材料
１０２ 接着部材
１０３ 内層材料
１０４ 硬化している樹脂層
Ｐ 部品実装部
Ｑ ケーブル部
Ｒ 捨て部
Ｓ 端子
Ａ，Ｂ，Ｃ 領域
ＡＡ，ＢＢ，ＣＣ 破断部（接続部）

Claims (4)

1. 内層材料に、フィルムベース金属箔積層体よりなる外層材料を、接着剤層を介して積層することにより多層の部品実装部を形成し、前記外層材料の不要箇所を除去することにより、前記多層の部品実装部から前記内層材料により構成された少なくとも１つのケーブル部が突出した多層回路基板を製造する混成多層回路基板の製造方法において、
   前記不要箇所を除去する際の、前記接着剤層からの引き剥がしに必要な強度以下になるような厚さを持った外層材料を用意する工程と、
   この用意した外層材料を前記内層材料に積層する工程と、
   前記用意した外層材料に回路を形成する工程と、
   前記不要箇所を引き裂き除去する工程とをそなえ、
   前記回路を形成する際に、前記多層の部品実装部と前記ケーブル部との境界部分で前記外層材料を引き裂き除去する部分における、前記外層材料が残る側の境界部分の金属箔を前記外層材料の回路を形成する時に除去し、前記不要箇所には前記金属箔を残しておく、
   ことを特徴とする混成多層回路基板の製造方法。
2. 内層材料に、フィルムベース金属箔積層体よりなる外層材料を、接着剤層を介して積層することにより多層の部品実装部を形成し、前記外層材料の不要箇所を除去することにより、前記多層の部品実装部から前記内層材料により構成された少なくとも１つのケーブル部が突出した多層回路基板を製造する混成多層回路基板の製造方法において、
   厚みを確保するための硬化した樹脂層を用意する工程と、
   前記内層材料と前記外層材料とを、前記樹脂層とともに前記部品実装部に積層する工程と、
   前記外層材料に回路を形成する工程と、
   前記不要箇所を引き裂き除去する工程とをそなえ、
   前記回路を形成する際に、前記外層材料の不要箇所を引き裂き除去する部分における外層材料が残る側の境界部分の金属箔を除去し前記不要箇所には前記金属箔を残しておく、
   ことを特徴とする混成多層回路基板の製造方法。
3. 請求項１または２記載の混成多層回路基板の製造方法において、
   前記外層材料の不要箇所が除去される工程において、予め、除去される箇所を除いて前記外層材料を引き裂く箇所で前記外層材料が残る側に金属箔が残される、
   ことを特徴とする混成多層回路基板の製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の混成多層回路基板の製造方法において、
   前記外層材料を引裂く箇所で前記外層材料が残る側の、少なくとも引裂き始める位置には引裂く境界線を除いて金属箔が残されている、
   ことを特徴とする混成多層回路基板の製造方法。

Images