JP5079344B2 - 多層フレキシブルプリント配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層プリント配線板およびその製造方法に係わり、特に、可撓性ケーブル部を有する多層フレキシブルプリント配線板およびその製造方法に関する。

小型電子機器は、各種電子部品を実装する複数の実装基板と、実装基板に実装されるコネクタを介して実装基板間を接続する可撓性ケーブルとを搭載しているものがある。近年、部品点数の削減や小型化、高密度化の要求から、各種電子部品を実装する実装基板部と可撓性ケーブル部とを一体化しコネクタを排した多層フレキシブルプリント配線板が、携帯電話等の小型電子機器への用途を中心に広く普及している。

このような多層フレキシブルプリント配線板において、ケーブル部およびコア配線板となる両面コア配線板の上に銅張積層板を積層するに当っては、これら両面コア配線板と銅張積層板とは、層間接着剤を介して互いに接着される。

そして、両面コア配線板と銅張積層板とを層間接着剤によって張り合わせるときには、張り合わせるときの加熱および加圧により層間接着剤が流動化し、それに伴って銅張積層板の端部が変形し、端面圧縮が発生する。この端面圧縮された部分は、基板の平坦度が確保されていないから、この上に部品を実装することはおろか、配線パターンを形成することすら困難である。

図２Ａおよび図２Ｂは、従来の多層フレキシブルプリント配線板の製造方法を示す概念的断面構成図である。まず、図２Ａ（１）に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１の両面に配線パターン２，３を有し、ビアフィルめっきで充填した有底ビアホール４により層間接続した両面フレキシブルプリント配線板を用意する。

この両面フレキシブルプリント配線板の両面に、例えば１２μｍ厚のポリイミドフィルム５の上に、厚さ１５μｍ厚のアクリル・エポキシ等の接着剤６を有するカバーレイ７を張り合わせ、ここまでの工程で、多層フレキシブルプリント配線板のケーブル部およびコア配線板となるフィルドビア構造を有する両面コア配線板８を形成する。

次に、図２Ａ（２）に示すように、ポリイミド等の絶縁ベース材３１の片面に、厚さ１２μｍの銅箔３２を有する片面銅張積層板３３を用意する。ビルドアップ層となる片面銅張積層板３３を予め型抜きして位置合わせを行い、厚さ８０μｍの層間接着剤３４を介して片面銅張積層板３３と両面コア配線板８とを真空プレス等で積層する。

このとき、積層時の加熱により接着剤が流動化し、加圧に伴って銅張積層板の端部が変形し、端面圧縮部Ｄ−Ｄ’が発生する。通常、この端面圧縮部Ｄ−Ｄ’の基板面方向の長さは、基板端部から１ｍｍ程度であり、端面圧縮量すなわち基板の厚み変化としては、１６０μｍ程度（接着剤２枚分の厚み相当）の大きさである。

この端面圧縮部Ｄ−Ｄ’は、基板の平坦度が確保されていない部分であることから、部品の実装はおろか、配線パターンの形成すら困難である。さらには、流動化した層間接着剤が端面圧縮に伴って符号３５のようにケーブル部へ流出し、これによりケーブル部の可撓性、屈曲性の低下が懸念される他、後の工程によりその一部が脱落し、異物付着等、不良発生の原因になる虞もある。

次に、図２Ｂ（３）に示すように、片面銅張積層板３３の銅箔３２の面にレーザ加工の際のコンフォーマルマスクを通常のフォトファブリケーション手法により形成し、これを用いてレーザ加工を行い、直径１００〜１５０μｍ程度の導通用孔を形成する。

このとき、実装基板の端部における端面圧縮部Ｄ−Ｄ’は平坦度が確保されていないことから、コンフォーマルマスクは端面圧縮部Ｄ−Ｄ’の範囲外に形成される。次に、電解めっきによる層間接続を行うための前処理として、デスミア処理、導電化処理を行う。

続いて、導通用孔を有する多層配線基材に１５〜２５μｍ程度の電解めっきを行い、ビアホール３６を形成し、層間導通をとる。次に、表層の銅箔３２およびめっき銅に対し、通常のフォトファブリケーションに用いるエッチング手法により配線回路３７を形成する。このとき、端面圧縮部Ｄ−Ｄ’は、配線回路の形成が困難である。次に、ソルダーレジスト層３８を形成する。

必要に応じて、部品実装用ランドやコネクタ等の端子表面に、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、ケーブルの外層側へのシールド層を銀ペースト、シールドフィルム等を用いて形成する。そして、外形加工を行うことで、可撓性ケーブル部を有する多層フレキシブルプリント配線板３９を得る。

この端面圧縮に対しては、流動性の低い層間接着剤および厚さの薄い層間接着剤を選択することで、ある程度の低減は期待できる。しかしながら、流動性の低い層間接着剤では、パターンへの充填性の低下、基板平坦度の低下が新たな問題点となり、課題の解決には至らない。また、厚さの薄い層間接着剤においても、パターンへの充填性の低下、基板平坦度の低下が問題であり、課題の解決には至らない。

これに類似した課題に対する解決策として、積層基板端部に層間接着剤を流し込むための溝を形成する方法がある（特許文献１）。流動化した層間接着剤をこの溝に流し込むことで、ケーブル部への層間接着剤の流出を防止できるとしている。しかしながら、この方法では、実装基板の端部の端面圧縮を防止することはできず、課題の解決には至らない。

また、層間接着剤のケーブル部への流出および端面圧縮に対する解決策として、可撓性ケーブル部にダム層を形成し、積層後に研磨を行い、次いでダム層を除去する方法がある（特許文献２参照）。

この方法は、ダム層の形成後に積層を行うことで、該当部に層間接着剤が流れ込むことがなく、また後の研磨工程により実装基板の端部の平坦度をも確保できるとしている。しかしながら、この方法では、ダム層の形成、積層後の研磨等、煩雑な工程が必要であり、生産性、コストの点で問題がある。
特開２００６−１７３４７７号公報 特開２００６−０４１１５９号公報

上述のケーブル部およびコア配線板となる両面コア配線板上に、層間接着剤を介して銅張積層板をビルドアップする際の問題点は、張り合わせるときの加熱および加圧により層間接着剤が流動化し、それに伴って銅張積層板の端部が変形して端面圧縮が発生することである。この端面圧縮量の低減および制御が望まれている。

本発明は上述の点を考慮してなされたもので、実装基板端部の端面圧縮を大幅に低減し、かつ制御することが可能であり、基板平坦度の確保された多層フレキシブルプリント配線板、およびその配線板を安価にかつ安定的に製造する方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本願では、次の発明を提供する。

すなわち本願発明は、多層フレキシブルプリント配線板の製造方法であって、
ａ）可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを有し、前記配線パターン上にカバーレイを持ったケーブル部となる内層のコア配線板を製造する工程、
ｂ）可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを持った可撓性銅張積層板の端部に低弾性部を形成する工程、
ｃ）前記低弾性部を有した可撓性銅張積層板を前記内層コア配線板に層間接着剤を介し、積層する工程、
を含み、
前記工程ｂ）により、前記樹脂基材の前記層間接着剤により張り合わされた面から、可撓性銅張積層板の厚み方向へ向けて、絶縁ベース材の一部を除去することで前記低弾性部を形成し、
前記積層工程ｃ）により、前記低弾性部をクッション材と共に変形させることで流動化した前記層間接着剤を封止する、
ことを特徴とする多層フレキシブルプリント配線板の製造方法、
である。

これらの特徴により、本発明は次のような効果を奏する。

本発明によれば、多層フレキシブルプリント配線板において、実装基板部を構成する前記樹脂基材の端部の一部を除去して低弾性部を形成し、積層時の加圧により低弾性部が変形して層間接着剤シートの端部を覆い、接着剤を封止する。これにより、実装基板部の端面圧縮を制御し、低減可能であることから、この端面圧縮を３００μｍ程度に抑え、表層の実装面積、配線パターンの形成可能領域を拡大することができ、安定な積層工程を容易に構築できる。

この結果、本発明によれば、従来の製造方法では困難であった、実装基板部の端面圧縮を大幅に低減させた多層フレキシブルプリント配線板を安価にかつ安定的に製造する方法を提供できる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

本発明に係る多層フレキシブルプリント配線板は、可撓性を有するケーブル部と部品実装がされる実装基板部とによって構成される。図１Ａないし図１Ｄは、このような多層フレキシブルプリント配線板の製造工程を示す概念的断面構成図である。

この多層フレキシブルプリント配線板は、以下の工程により作製されるものである。すなわち、まず、図１Ａ（１）に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１の両面に配線パターン２，３を有し、ビアフィルめっきで充填した有底ビアホール４により層間接続した両面フレキシブルプリント配線板を用意する。

なお、層間接続部４は、ビアフィルめっきで充填した有底ビアホールに限定される訳ではなく、一般的なスルーホール接続や通常の電解めっきによる有底ビアホールを用いることもできる。

さらに、層間接続した両面フレキシブルプリント基板の両面に、例えば１２μｍ厚のポリイミドフィルム５の上に、厚さ１５μｍのアクリル・エポキシ等の接着剤６が設けられたカバーレイ７を張り合わせる。ここまでの工程で、多層フレキシブルプリント配線板のケーブル部およびコア配線板となるフィルドビア構造を有する両面コア配線板８を形成する。

次に、図１Ａ（２）に示すように、厚さ５０μｍのポリイミド等の可撓性絶縁ベース材９の片面に、厚さ１２μｍの銅箔１０を持った片面可撓性銅張積層板１１を用意する。絶縁ベース材９の材質は、ポリイミドに限定されるわけではなく、用途に応じて他の材料も用いることができる。

例えば、高速信号伝送時の誘電体損失を低減させる必要があるようなアプリケーションにおいては、低誘電正接材料として液晶ポリマー等をベースとした片面銅張積層板を用いることもできる。また、片面可撓性銅張積層板を両面可撓性銅張積層板に変更することも可能である。

次に、図１Ａ（３）に示すように、片面可撓性銅張積層板１１に対し、両面にドライフィルムレジスト１２をラミネートし、次いで、露光、現像し、その後、両面から銅箔のエッチングを行うことによって、可撓性絶縁ベース材９の露出部１３ａ，１３ｂを形成する。このとき、ドライフィルムレジスト１２の剥離はまだ行わず、後の可撓性絶縁ベース材９のエッチングにおいてもレジストとして利用する。

また、このとき、可撓性絶縁ベース材９の両面露出部（１３ａ、１３ｂ共通部）は、多層フレキシブルプリント配線板が完成したときにケーブル部となる領域に対応して形成される。実施例１では、端面圧縮を３００μｍ程度に抑えるため、銅箔のある側の露出端部１３ａに対し、対向側の露出端部１３ｂを３００μｍ後退させて形成しており、これにより、後の可撓性絶縁ベース材９のエッチングによって露出端部１３ｂの部分が低弾性化される。

なお、多層フレキシブルプリント配線板が完成したときに、実装基板部の表層から内層へと接続するビアホールを形成する場合には、銅箔１０の側のみを露出させ、後のレーザ加工時にコンフォーマルマスクとして利用する可撓性絶縁ベース材９の露出部１４を同時に形成することができる。このように露出部１４を予め形成することで、後にコンフォーマルマスクを改めて形成する場合よりもリソグラフィの工程数が低減され、コスト的にも有利である。

次に図１Ａ（４）に示すように、可撓性絶縁ベース材９の露出部１３ａ，１３ｂ，（コンフォーマルマスクを作成した場合は、露出部１４を含む）をハーフエッチング（例えば、アルカリ金属とアミン化合物とからなる、樹脂エッチング液によるウェット処理等）することにより、一部除去する。

これにより、可撓性絶縁ベース材９の露出端部１３ｂからエッチングが進行し、該当部の基材が薄くなることにより、低弾性部１５が形成される。この低弾性部１５の長さは、可撓性絶縁ベース材９の露出端部１３ａに対して露出端部１３ｂを後退させた長さ（実施例１では３００μｍ）により規定され、エッチング処理によって非常に精度良く形成される。

またこのとき、可撓性絶縁ベース材９の厚さの半分以上（ここでは、３３μｍ）をエッチングによって除去することにより、可撓性絶縁ベース材９の両側が露出している部分（１３ａ、１３ｂ共通部）は完全に除去され、開口部となる。

この開口部は、多層フレキシブルプリント配線板が完成したときに、ケーブル部となる領域に対応して形成される。この開口部の大きさによっては、上述の樹脂エッチング液の消耗が著しい場合があるが、その場合は開口部を予め小さめに型で抜き、その後、エッチング処理を行うこともできる。

また、露出部１４もエッチングが進行することで、可撓性絶縁ベース材９が一部除去されたコンフォーマルマスク１６が形成されるが、後のレーザマスクとしての利用には支障がない。

なお、本発明の積層工程には高精度な位置合わせが必要であることから、位置合わせ用のピンガイド穴（図示せず）を、上述の樹脂エッチング工程で同時に形成することが望ましい。

その後、ドライフィルムレジスト１２の剥離を行うことにより、図１Ａ（５）に示すように、多層フレキシブルプリント配線板の実装基板部に対応する場所に、ビルドアップを行うための、開口端部に低弾性部１５が設けられたビルドアップ基材１７が完成する。

なお、両面可撓性銅張積層板を用いて前記ビルドアップ基材を作成する場合には、銅箔１０とは反対側の内層側銅箔に対して、通常のフォトファブリケーションにおけるエッチング手法等により、この時点で配線回路を形成しておく必要がある。

次に、図１Ｂ（６）に示すように、両面コア配線板８の両面に、外形加工を行った層間接着剤シート１８、およびビルドアップ基材１７を位置合わせして積層、加熱および加圧（ラミネート）を行うことにより、ビルドアップ基材１７と両面コア配線板８とを層間接着剤シート１８により張り合わせる。層間接着剤シート１８としては、例えば８０μｍ厚のアクリル、エポキシ等の接着剤シートを使用することができる。

このとき、両面コア配線板８に張り合わせた層間接着剤シート１８の端部Ａが、ビルドアップ基材１７の端部Ｂに対し、１５０〜３００μｍ（前記低弾性部の長さ以下、半分の長さ以上、すなわち図１Ｂ（６）中のＢ’〜Ｂ”の範囲）だけ後退している必要がある。

そのため、接着剤の後退量の設計値を２２５μｍ（中心値）に設定し、上述の位置合わせにはピンラミネーション法を用い、接着剤シート１８の外形加工精度と合わせて、実施例１においては１５０〜３００μｍ（すなわち±７５μｍ）の範囲に収めることができた。なお、この必要な位置合わせ精度は、形成する低弾性部の大きさによってその都度異なる。

また、図１Ｃ（７）に示すように、ラミネートに際しては、サンプルに追従性の良いクッション材１９（ここでは、三井化学製の２００μｍ厚のＴＰＸ（トリメチルペンテン）フィルム・オピュラン［商品名］）を用い、層間接着剤シートが加熱により流動化する前に加圧を行い、ビルドアップ基材１７の低弾性部１５をクッション材１９と共に変形させて層間接着剤シート１８の端部を覆い、接着剤を封止する必要がある。このため、積層工程には、加圧後に加熱を行うことのできる機構を持つ真空プレスを用いた。

これにより、図１Ｃ（８）に示すように、加熱によって流動化した層間接着剤１８のケーブル部への流出を防止すると同時に、流出を抑えられた層間接着剤１８が低弾性部１５を下から支えることで、実装基板部の端面圧縮量Ｃ−Ｃ’が３００μｍとなる。以上の工程により、多層配線基材２０を形成する。

次に、図１Ｄ（９）に示すように、多層配線基材２０の表層のコンフォーマルマスク１６に対して炭酸ガスレーザ光を照射することにより、直径１００〜１５０μｍ程度の導通用孔を形成し、レーザ処理により発生したスミアを除去するためのデスミア処理を行い、続いて導電化処理、電解めっき（１５〜２０μｍ程度）を行い、ビアホール２１を形成後、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により配線回路２２を形成した。

このとき、実装基板部の端面圧縮が３００μｍと小さいことから、実装基板の端部付近まで配線回路２２を形成することができた。続いて、ソルダーレジスト層２３を形成し、必要に応じて部品実装用ランドやコネクタ等の端子表面に、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、ケーブルの外層側へのシールド層を銀ペースト、シールドフィルム等を用いて形成する。そして、外形加工を行うことで、可撓性ケーブル部を有する多層フレキシブルプリント配線板２４を形成する。

以上の工程により、実装基板の端部の端面圧縮量Ｃ−Ｃ’を３００μｍまでに抑え、端部付近まで配線回路が形成され、さらにはケーブル部への接着剤の流出も防止された、高密度な多層フレキシブルプリント配線板を安価にかつ安定的に製造することができる。

本発明の一実施例における工程の一部を示す概念的断面構成図。 本発明の一実施例における工程の一部を示す概念的断面構成図。 本発明の一実施例における工程の一部を示す概念的断面構成図。 本発明の一実施例における工程の一部を示す概念的断面構成図。 従来の多層フレキシブルプリント配線板の構造および製造方法の概念的断面構成図。 従来の多層フレキシブルプリント配線板の構造および製造方法の概念的断面構成図。

符号の説明

１ ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材
２ 配線パターン
３ 配線パターン
４ ビアフィルめっきで充填した有底ビアホール
５ ポリイミドフィルム
６ 接着剤
７ カバーレイ
８ フィルドビア構造を有する両面コア配線板
９ 厚さ５０μｍのポリイミド等の可撓性絶縁ベース材
１０ 厚さ１２μｍの銅箔
１１ 片面可撓性銅張積層板
１２ ドライフィルムレジスト
１３ａ 可撓性絶縁ベース材の露出部
１３ｂ 可撓性絶縁ベース材の露出部
１４ コンフォーマルマスクとして利用する可撓性絶縁ベース材の露出部
１５ エッチングにより薄くした基材の低弾性部
１６ 可撓性絶縁ベース材が一部除去されたコンフォーマルマスク
１７ 開口端部に低弾性部を有したビルドアップ基材
１８ 層間接着剤シート
１９ 追従性の良いクッション材
２０ 多層配線基材
２１ ビアホール
２２ 配線回路
２３ ソルダーレジスト層
２４ 本発明の多層フレキシブルプリント配線板
３１ ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材
３２ 厚さ１２μｍの銅箔
３３ 片面銅張積層板
３４ 層間接着剤
３５ ケーブル部へ流出した接着剤
３６ ビアホール
３７ 配線回路
３８ ソルダーレジスト層
３９ 従来の多層フレキシブルプリント配線板

Claims (2)

1. 多層フレキシブルプリント配線板の製造方法であって、
   ａ）可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを有し、前記配線パターン上にカバーレイを持ったケーブル部となる内層のコア配線板を製造する工程、
   ｂ）可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを持った可撓性銅張積層板の端部に低弾性部を形成する工程、
   ｃ）前記低弾性部を有した可撓性銅張積層板を前記内層コア配線板に層間接着剤を介し、積層する工程、
   を含み、
   前記工程ｂ）により、前記樹脂基材の前記層間接着剤により張り合わされた面から、可撓性銅張積層板の厚み方向へ向けて、絶縁ベース材の一部を除去することで前記低弾性部を形成し、
   前記積層工程ｃ）により、前記低弾性部をクッション材と共に変形させることで流動化した前記層間接着剤を封止する、
   ことを特徴とする多層フレキシブルプリント配線板の製造方法。
2. 請求項１に記載の多層フレキシブルプリント配線板の製造方法であって、
   前記ｂ）工程は、
   前記可撓性銅張積層板の厚み方向へ向けて、前記可撓性絶縁ベース材の一部を除去することで前記低弾性部を形成すると同時に、前記ケーブル部に対応する部分の除去および／またはピンラミネーション用のガイド穴の形成を行う工程を含む
   ことを特徴とする多層フレキシブルプリント配線板の製造方法。

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