JP5312831B2 - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、プリント配線板の製造方法に係わり、とくに電気・電子機器の小型化・高性能化への要求に対応したプリント配線板の製造方法に関する。
近年、携帯電話をはじめとする携帯電子機器の高機能化が進んでいる。その一方で製品の決められたサイズの中に多数の機能を盛り込む必要がある。このため、製品に適用される各種受動および能動部品の低背化、プリント配線板の薄型化、小型化などによる高密度化が求められている。
プリント配線板の場合、高密度化を実現するために、片面から両面、さらに多層基板へと同一面積内の配線密度を向上させることで対応してきた。
さらに、決められたサイズの中により多数の機能を盛り込むため、単位面積の配線密度向上のみならず、多層プリント配線板全体を薄型化することが求められている。
一般に多層プリント配線板は、配線パターンを形成した複数の片面ないし両面基板を接着剤ないしはプリプレグなどを介して重ね合わせ、スルーホールにて層間の電気的接続を得る。あるいは、配線パターンを形成したコア基板に対し片面基板または銅箔を接着剤やプリプレグなどを介して積層し、順次層間の導通を得るビルドアップ技術により薄型化を図る。そして、多層プリント配線板を薄型化するためには、その構成要素を薄くすることで対応する。
多層プリント配線板の層間の接続は、通常、めっきの手法を用いた銅による接続を行う。この場合、接着剤やプリプレグは、膜厚方向の熱膨張係数が銅に比べて大きく、接着剤が厚いと温度サイクルによる層間接続部のめっき銅にクラックが発生するなど接続信頼性への悪影響が現れる。
したがって、製品の信頼性の観点からも構成要素の薄型化は必要である。また、同じ層数を得るのであれば、コア基板に対し片面基板を2枚積層するより、両面基板を1枚積層する方が薄型化には有利である。
しかしながら、両面基板を積層する場合には、内層基板1および外層基板2の対向するパターン3,4相互間の絶縁を確保しなければならない。薄型化のために薄い接着剤で両面基板を積層すると、接着剤を介した層間の配線パターン同士が接してしまう恐れがある(図5右側の構造参照)。
そこで、例えば特許文献1のように、接着剤内に絶縁性の粒子を分散させることで、層間の配線パターン同士の距離を規定し、絶縁を確保する方法が開示されている。
あるいは、特許文献2のように、接着時に溶融しない絶縁性の膜を層間に挿入して配線パターン同士が接することを防止する方法も提供されている。
さらには、積層時内側になる層、すなわちコア基板の配線パターンにソルダーレジストの層を設けて層間の絶縁を確保するようにした手段が、特許文献3に開示されている。
特開2001-053440公報 特開2006-80561公報 特開2007-49004公報
しかしながら、特許文献1の場合、対向する配線パターン間に確実に絶縁粒子が存在するためには、粒子濃度を高める必要がある。ただし、当該絶縁粒子は層間の接着には寄与しないから、スルーホールやビアを加工した際に層間が剥離してしまう恐れがある。
また、特許文献2においては、配線と絶縁性膜との間に接着剤が存在しない。このため、上記同様、スルーホールやビアを加工した際に層間が剥離する恐れがある。
接着剤を厚くして配線と絶縁性膜との間の接着を確保すれば、この現象は解消するが、当初の目的である多層プリント配線板の薄型化には不利である。
ソルダーレジストは一般に印刷により形成されるが、厚さの制御が難しい。このため、適用する接着剤は、ソルダーレジストの厚さのばらつきを考慮した厚さに設定することになり、接着剤を厚くする必要がある。この点から、特許文献3の手法は、多層プリント配線板の薄型化には不適当である。
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、多層プリント配線板における対向する配線パターン同士も絶縁性を確保し、かつ薄型化を可能にするプリント配線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、本発明は、
可撓性部を有するプリント配線板であって、第1の基板上に第1の配線パターンを有する第1配線板と、第2の基板上に第2の配線パターンを有する第2配線板とが、前記第1の配線パターンと前記第2の配線パターンとが対向するように配置され、前記第1の配線板と前記第2の配線板との間に接着層を有し、前記第1の配線パターンおよび前記第2の配線パターンの少なくとも一方における前記可撓性部、および配線パターン同士が対向する箇所に層間絶縁層をそなえたプリント配線板を製造する方法において、
前記プリント配線板における前記可撓性部との配線の箇所、および前記配線パターン同士が対向する箇所に外部に露出した開口部を設け、
前記開口部、前記可撓性部に、軟化温度が前記接着層を熱圧着する際の温度よりも高い材料を電着することにより前記層間絶縁層を形成し、
前記層間絶縁層をレジストとして必要なエッチングを行い、
前記配線パターンの側壁部に、軟化温度が前記接着層を熱圧着する際の温度よりも高い材料を電着することにより側部絶縁層を形成し
前記第1の配線板と前記第2の配線板との間に、前記配線パターンの厚さと前記層間絶縁層の厚さとの総和より厚い接着層を配し、
前記第1の配線板と前記第2の配線板とを、前記接着層を介して加熱加圧することにより接着する
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法、
を提供するものである。
本発明によれば、層間の接着剤を厚くすることなく、層間に対向する配線間の絶縁を確保することが可能となり、また、薄い接着剤の適用により層間の接続信頼性に有利なプリント配線板が作製可能となる。
これにより、薄型、高密度の多層プリント配線板が実現され、電子機器の小型化、高機能化に貢献することとなる。
発明の実施するための最良の形態
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(実施例1)
図1A、図1Bは、本発明の一実施例の製造工程を示すフレキシブルプリント配線板の縦断面図、図2は図1AのA−A’線に沿う横断面図である(ただし、図2は、図1A、図1Bにおける(1)ないし(5)に相当する横断面のみを示している。)。
コア基板となる出発材料は特に限定されるものではないが、ここでは、ポリイミドをベース材とする両面銅張り積層板5を使用する(図1A(1))。これは、基板の層厚を薄くするとともに可撓性を付与するためである。
また、この後、積層する接着剤を薄くするために、銅張り積層板の銅箔厚さも薄くすることが有効である。一例を挙げれば、新日鐵化学株式会社製「無接着積層銅張板、エスパネックスMB12-25-12CE」である。
ここで、銅張り積層板5の銅箔6は、ハーフエッチングにより6μmとしている。次いで、内層側(図示上側)7の可撓性部8を含む配線形成箇所9を開口するように、マスク材10を形成した(図1A(2))。
マスク材10の種類は特に限定されるものではないが、この後、絶縁層を形成する次工程、すなわち電着工程にて侵されない材質であって、電着により形成する絶縁層の厚さより厚いことが必要である。
ここでは、厚さ20μmの旭化成エレクトロニクス株式会社製「ドライフィルムレジストSPG202」をラミネートし、露光、現像により開口9を形成した。この際、外層側(図示下側)11は、全面をマスク材10によりマスキングする。
次いで、電着により絶縁層12を10μmの厚さとなるように形成した(図1A(3))。その後、マスク材10を剥離し、絶縁層12をエッチングレジストとしてエッチングを行う(図1A(4))。
この際、外層側11は、全面に上記ドライフィルムレジストSPG202を適用した。次いで、電着により配線側壁に絶縁層13を形成した(図1A(5))。この際、内層配線間の絶縁は不要であり、最終的に露出する可撓性部の配線間の絶縁のみが必要であるため、電着用の通電リードは可撓性部の配線のみに適用する。
これにより、通電リードの引き回しの煩雑さを軽減することができる。このようにして、可撓性部には配線6の上および側壁に、それ以外の内層配線部には配線6の上に絶縁層12を有する両面基板ができる。これを、内層基板14とする。
これとは別に、外層となる基板15を作製する(図1B(6))。基板15は、内層基板14と同様に、上記エスパネックスMB12-25-12CEを適用し、銅箔16はハーフエッチングにより6μm厚としている。また、内層基板14と対向する面の配線は、予め形成しておく。
次いで、内層基板14と対向する基板15を、接着剤17を介して積層する。接着剤17の厚さは、内層基板14の配線6の厚さ6μmに、絶縁層12の厚さ10μmおよび外層基板15の配線厚さ6μmを足し合わせた厚さ22μmより厚い25μmとした。
接着剤17の厚さを、両基板14,15の配線6の厚さと絶縁層12の厚さとの和以上とすることで、埋め込み不良の恐れが無く、対向する絶縁層12と配線層との間には接着剤が介在するため密着不良の恐れがない。
次いで、層間を電気的に接続する穴18を形成する(図1B(7))。穴形成方法は、特に限定されるものではないが、ここでは、φ0.15mmのNCドリルを適用した。
この後、過マンガン酸処理などで穴の中をクリーニングし、無電解銅めっき、次いで電解銅めっきの導電層19により層間を電気的に接続する(図1B(8))。
この後、表層の配線パターンを形成することにより、対向する配線同士の絶縁不良の恐れがなく、なおかつ従来の配線板に比べて厚さの薄い4層フレキシブルプリント配線板を形成することができる(図1B(9))。
上述のように、内層基板14と外層基板15との間に、対向する配線の少なくとも一方、さらに言えば配線が対向する部位にのみ絶縁層を形成し、接着剤17を介して接着する。これにより、配線パターンが対向する場合においても層間の絶縁が確保できる。
さらに、可撓性部8を有する多層フレキシブルプリント配線板においても、可撓性部8の配線6の上および側壁に絶縁層12,13を同時に形成することで、可撓性部8の絶縁をも確保することができる。
この際、接着剤17の厚さは、配線6および絶縁層12の厚さの総和より厚ければよく、薄い接着剤の適用が可能である。また、接着剤17の厚さを、配線6および絶縁層12の厚さの総和より厚くすることで、絶縁層12とそれに対向する配線層6の間には必ず接着層17が介在するので、前述のような密着不良による不具合が起こらなくなる。
なお、ここで適用される絶縁層は、層間の絶縁を確保するために接着剤の熱圧着時に流動することの無いよう、接着剤の熱圧着温度よりも高い軟化点温度を有するものとする。
上記構造を実現するためには、精度よく薄膜が形成可能な手法を用いることが望ましく、例えば厚さ5μm程度においても欠陥なく成膜できる点で、電着手法が適当である。
これにより、例えば厚さ10μmの配線パターンに電着により5μmの絶縁層12を形成し、同じく厚さ10μmの配線パターンを有する基板と配線パターンとを対向させて積層すれば、接着剤17の厚さは、(5+10+10)μmより大きければよく、30μm厚の接着剤が適用可能である。
配線6の厚さをハーフエッチングなどで薄くすれば、接着剤17をさらに薄くすることが可能である。さらに言えば、配線6のみに絶縁層12を形成することで、層間の厚さは最大でも接着剤17の厚さと同じとなる。
このように接着剤17の厚さを抑制することで、前述のごとく層間の接続信頼性に対して有利になるというメリットもある。
絶縁層12は、対向する配線同士が接することを防止するためのものであり、配線の対向する部位にのみ形成してもよい。これにより、絶縁樹脂の使用量を抑制することができ、経済的である。
また、絶縁層17の種類は特に限定されるものではないが、ポリイミドを適用することで、絶縁性において有利であり、可撓性部8にも適用可能である。
(実施例2)
図3は、本発明の第2の実施例によるフレキシブルプリント配線板の断面図である。実施例1と同様に、内層基板の配線上、および可撓性部の配線上と側壁に絶縁層12,13を形成することで、6層基板を製作することも可能である。この場合、実施例1の工程(4)において適用していた外層側の全面マスキングは、不要となる。
(実施例3)
図4は、本発明の第3の実施例によるフレキシブルプリント配線板の断面図である。実施例1の工程(1)〜(5)の方法で、配線上に絶縁層12を有し、可撓性部に配線上および配線側壁部に絶縁層12,13を有する基板19,19’を用意する(図4A(1))。両基板の導体厚さ、絶縁層厚さは、それぞれ6μm、10μmとした。
次いで、基板19,19’を、接着剤20を介して積層する(図4A(2))。接着剤20の厚さは、対向する導体および接着層の厚さの総和よりも厚く、35μmとした。これにより、接着剤の埋め込み不良の恐れがなく、対向する絶縁層間には接着剤が介在するから密着不良の恐れがない。
この後、層間を接続する穴21を所定の箇所に形成する(図4B(3))。穴の形成方法は、特に限定されるものではないが、ここでは、φ0.15mmのNCドリルを適用した。この後、過マンガン酸処理などで穴の中をクリーニングし、無電解銅めっき、次いで電解銅めっきにより導電層22を形成して層間を電気的に接続する(図4B(4))。
この後、表層の配線パターンを形成することにより、対向する配線同士の絶縁不良の恐れがなく、しかも従来のものに比べて薄い2層の可撓性部を有する4層フレキシブルプリント配線板を形成することができる(図4B(5))。
本発明の一実施例によるフレキシブルプリント配線板の断面図。 本発明の一実施例によるフレキシブルプリント配線板の断面図。 本発明の実施例によるフレキシブルプリント配線板の形成方法を説明するための、図1A,図1BにおけるA−A’線に沿う断面図。 本発明の別の実施例によるフレキシブルプリント配線板の断面図。 本発明の別の実施例によるフレキシブルプリント配線板の断面図。 本発明の別の実施例によるフレキシブルプリント配線板の断面図。 従来の両面基板同士を張り合わせる際の問題点を説明するための断面模式図。
符号の説明
1 内層基板
2 外層基板
3 外層配線と対向する内層配線
4 内層配線と対向する外層配線
5 両面銅張り積層板
6 銅箔
7 内層側
8 可撓性部
9 開口部(配線形成箇所)
10 マスキング材
11 外層側
12 配線上の絶縁層
13 配線側壁の絶縁層
14 内層基板
15 外層基板
16 外層基板の銅箔
17 接着剤
18 層間導通用の穴
19,19’ 配線上および可撓性部において配線側壁に絶縁層を有する基板
20 接着剤
21 層間導通用の穴

Claims (2)

  1. 可撓性部を有するプリント配線板であって、第1の基板上に第1の配線パターンを有する第1配線板と、第2の基板上に第2の配線パターンを有する第2配線板とが、前記第1の配線パターンと前記第2の配線パターンとが対向するように配置され、前記第1の配線板と前記第2の配線板との間に接着層を有し、前記第1の配線パターンおよび前記第2の配線パターンの少なくとも一方における前記可撓性部、および配線パターン同士が対向する箇所に層間絶縁層をそなえたプリント配線板を製造する方法において、
    前記プリント配線板における前記可撓性部との配線の箇所、および前記配線パターン同士が対向する箇所に外部に露出した開口部を設け、
    前記開口部、前記可撓性部に、軟化温度が前記接着層を熱圧着する際の温度よりも高い材料を電着することにより前記層間絶縁層を形成し、
    前記層間絶縁層をレジストとして必要なエッチングを行い、
    前記配線パターンの側壁部に、軟化温度が前記接着層を熱圧着する際の温度よりも高い材料を電着することにより側部絶縁層を形成し
    前記第1の配線板と前記第2の配線板との間に、前記配線パターンの厚さと前記層間絶縁層の厚さとの総和より厚い接着層を配し、
    前記第1の配線板と前記第2の配線板とを、前記接着層を介して加熱加圧することにより接着する
    ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
  2. 請求項1記載のプリント配線板の製造方法において、
    前記開口部は、予め設けたマスク材を除去することにより形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
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