JP5408754B1

JP5408754B1 - 多層配線基板及びその製造方法

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Publication number: JP5408754B1
Application number: JP2012269766A
Authority: JP
Inventors: 久美小野寺
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2032-12-10
Also published as: US20140158408A1; JP2014116470A; US9072208B2

Abstract

【課題】信頼性が高く簡単な工程で製造可能な多層配線基板を提供する。
【解決手段】多層配線基板１は、可撓性を有する絶縁基材１１，２１に配線層１２，２２を形成したプリント配線板１０，２０が接着層９を介して複数積層され、積層方向に貫通するビア６を介して配線層１２，２２が相互に接続された複数の多層配線部２，３と、複数の多層配線部２，３の間を接続する可撓性を有するケーブル部４とを有する。ケーブル部４は、複数の多層配線部２，３から引き出された少なくとも一層分のプリント配線板１０に相当する絶縁基材１１及び配線層１２と、その上層のプリント配線板２０の絶縁基材２１とを接着層９を介して積層してなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、多層配線基板及びその製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化に伴い、配線層が形成された絶縁基材を積層した多層配線基板が多用されている。このような多層配線基板のうち、更なる小型化等の要請に対応すべく、多層構造で表層に配線層が露出し、この配線層に電子部品が実装される多層配線部分となる多層配線部と、この多層配線部から連続し、可撓性を持たせたケーブル部分となるケーブル部とを併せ持つ構成の多層配線基板が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開平７−５８４２５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された従来技術の多層配線基板では、ケーブル部の配線層の上面をリジット基板の接着層を兼ねたカバーレイフィルムにより覆っている。このため、カバーレイフィルムは接着材としての機能を有し、熱圧着時の取り扱いが困難であるという問題がある。

また、多層配線部とケーブル部とが異なる特性の材料で構成されているため、応力が発生して基板の伸縮性や柔軟性にバラつきが生じたり、これらの部分の境界箇所で歪みが生じたり、更には熱膨張率等の違いから層間剥離が生じたりし易く、信頼性が低下するおそれがある。

この発明は、上述した従来技術による歪みや剥離の問題点を解消し、信頼性が高く簡単な工程で製造することができ、小型化が図り易い多層配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る多層配線基板は、可撓性を有する絶縁基材に配線層を形成したプリント配線板が接着層を介して複数積層され、積層方向に貫通するビアを介して前記配線層が相互に接続された複数の多層配線部と、前記複数の多層配線部の間を接続する可撓性を有するケーブル部とを有し、前記ケーブル部は、前記複数の多層配線部から引き出された少なくとも一層分のプリント配線板に相当する絶縁基材及び配線層と、その上層のプリント配線板の絶縁基材とを前記接着層を介して積層してなることを特徴とする。

本発明に係る多層配線基板によれば、多層配線部間を接続するケーブル部が、多層配線部から連続した層で多層配線部の一層分に相当する絶縁基材、配線層、接着層及び絶縁基材の順に積層された状態で引き出されているので、多層配線部とケーブル部とを厚さや特性が同じである同一材料で形成することができる。これにより、基板の伸縮性や柔軟性にバラつきがなく、多層配線部とケーブル部との境界箇所で歪みが生じ難い構造とすることができるので、信頼性の向上を図ることができる。また、ケーブル部が上下の絶縁基材の間に接着材を配置した構造となっているため、熱圧着時の取り扱いも容易である。

本発明の一実施形態においては、前記ケーブル部は、前記複数の多層配線部から引き出された少なくとも２層のプリント配線板を有する。

本発明の他の実施形態においては、前記ケーブル部は、積層方向に隣接する絶縁基材のうち、間に配線層が形成されていない絶縁基材の間に接着層が除去された空隙部が設けられている。

本発明の更に他の実施形態においては、前記ビアは、導電性ペーストが充填されたＩＶＨからなる。

本発明に係る多層配線基板の製造方法は、可撓性を有する絶縁基材に配線層を形成したプリント配線板が接着層を介して複数積層され、積層方向に貫通するビアを介して前記配線層が相互に接続された複数の多層配線部と、前記複数の多層配線部の間を接続する可撓性を有するケーブル部とを有する多層配線基板の製造方法であって、前記配線層を前記絶縁基材上に形成した複数のプリント配線板を形成する工程と、前記複数のプリント配線板のうち、所定のプリント配線板の前記絶縁基材の前記配線層と反対側に接着層を形成する工程と、前記所定のプリント配線板の所定箇所に前記ビアを形成する工程と、前記複数のプリント配線板を位置合わせして、前記プリント配線板が前記接着層を介して複数積層され、積層方向に貫通するビアを介して前記配線層が相互に接続された複数の多層配線部と、前記複数の多層配線部から引き出された少なくとも一層分のプリント配線板に相当する絶縁基材及び配線層と、その上層のプリント配線板の絶縁基材とを前記接着層を介して積層してなるケーブル部とが形成されるように積層し、熱圧着する工程とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る多層配線基板の製造方法によれば、上記作用効果を奏する多層配線基板を簡単な工程で製造することができる。

本発明によれば、信頼性が高く簡単な工程で製造することができる。

本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板の製造方法により製造された多層配線基板の構造を示す断面図である。同多層配線基板の製造工程を示すフローチャートである。同多層配線基板の製造工程を示すフローチャートである。同多層配線基板の製造工程を示すフローチャートである。同多層配線基板を製造工程毎に示す断面図である。同多層配線基板を製造工程毎に示す断面図である。本発明の第２の実施形態に係る多層配線基板の製造方法により製造された多層配線基板の構造を示す断面図である。同多層配線基板を製造工程毎に示す断面図である。本発明の第３の実施形態に係る多層配線基板の製造方法により製造された多層配線基板の構造を示す断面図である。同多層配線基板を製造工程毎に示す断面図である。

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係る多層配線基板及びその製造方法を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板の製造方法により製造された多層配線基板の構造を示す断面図である。図１に示すように、多層配線基板１は、第１プリント配線板１０と第２プリント配線板２０とを接着層９を介して熱圧着により一括積層した構造を備えている。

また、多層配線基板１は、両端に配置されて第２プリント配線板２０の配線２２が表層に露出した箇所を有し、電子部品が実装される多層構造の複数の多層配線部２，３と、これら複数の多層配線部２，３から第１及び第２プリント配線板１０，２０の面方向に引き出され、各多層配線部２，３の間を接続するケーブル部４とを有する。なお、本実施形態においては、ケーブル部４は、多層配線部２，３の一層分に相当する積層単位で引き出されている。ここで、積層単位は、絶縁基材、配線層、接着層及び絶縁基材の順に積層された状態のことを指す。

第１プリント配線板１０は、絶縁基材からなる第１樹脂基材１１と、この第１樹脂基材１１の一方の面（片面）に形成された導電材からなる配線１２とを備える。第２プリント配線板２０は、絶縁基材からなる第２樹脂基材２１と、第２樹脂基材２１の一方の面に形成された導電材からなる配線２２とを備える。配線２２は、部品実装用のランドとして用いられる。

また、第２プリント配線板２０は、第２樹脂基材２１の配線２２側とは反対側の他方の面に貼り付けられた接着材等からなる接着層９と、この接着層９及び第２樹脂基材２１を貫通するビアホール６内に導電性ペーストを充填して形成された層間接続用のビア２３とを備える。接着層９は、例えばエポキシ系やアクリル系の熱硬化性樹脂等からなる。

第１及び第２プリント配線板１０，２０の第１及び第２樹脂基材１１，２１は、絶縁性の樹脂フィルムにより構成されている。樹脂フィルムとしては、例えば熱可塑性のポリイミド、ポリオレフィン、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等からなる樹脂フィルムや、熱硬化性のエポキシ樹脂等からなる樹脂フィルムなど、種々の絶縁性樹脂からなる樹脂フィルムを用いることができる。

配線１２，２２は、例えば銅箔等の導電材をパターン形成してなる。各樹脂基材１１，２１や各配線１２，２２は、それぞれ同一の材料で同一の厚みを持って形成されている。本実施形態においては、第１及び第２プリント配線板１０，２０は、それぞれ片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）により形成されている。

ビア２３は、ＩＶＨ構造の導電性ペーストビアからなり、本実施形態においてはＳｎ−Ａｇ系の導電性ペーストが用いられている。導電性ペーストは、例えばニッケル、金、銀、銅、アルミニウム、鉄等から選択される少なくとも１種類の低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛等から選択される少なくとも１種類の低融点の金属粒子とを含み、エポキシ、アクリル、ウレタン等を主成分とするバインダ成分を混合したペースト部材からなる。

このように構成された導電性ペーストは、含有された低融点の金属が例えば２００℃以下の温度で溶融し合金を形成することが可能で、特に銅や銀等とは金属間化合物を形成することができる特性を備えて構成される。従って、ビア２３と配線１２，２２との接続部は、一括積層時に金属間化合物により合金化されて接合される。

なお、導電性ペーストは、例えば粒子径がナノレベルの金、銀、銅、ニッケル等のフィラーが、上述したようなバインダ成分に混合されたナノペーストで構成することも可能である。その他、導電性ペーストは、上記ニッケル等の金属粒子が、上記のようなバインダ成分に混合されたペースト部材で構成することも可能である。

このようなペースト部材を用いた場合、導電性ペーストは、金属粒子同士が接触することで電気的接続が行われる特性を備えたものとなる。なお、導電性ペーストのビアホール６内への充填方法は、例えば印刷法、スピン塗布工法、スプレー塗布工法、ディスペンス工法、ラミネート工法、及びこれらを併用した工法等、種々の方法を採用することができる。

次に、本実施形態に係る多層配線基板１の製造方法について説明する。

図２〜図４は、多層配線基板の製造工程を示すフローチャートである。また、図５及び図６は、多層配線基板の製造工程を示すフローチャートである。まず、図２及び図５を参照しながら、第１プリント配線板１０の製造工程について説明する。

図５（ａ）に示すように、まず、第１樹脂基材１１の一方の面にベタ状態の銅箔等からなる導体層８が形成された片面ＣＣＬを準備する（ステップＳ１００）。そして、例えば導体層８上にフォトリソグラフィによりエッチングレジストを形成した後にエッチングを行って、図５（ｂ）に示すように、配線１２の配線パターンを形成する（ステップＳ１０２）。このようにして、第１プリント配線板１０を製造する。

ステップＳ１００にて用いられる片面ＣＣＬとしては、例えば厚さ１２μｍ程度の銅箔からなる導体層８に、厚さ２５μｍ程度の第１樹脂基材１１を貼り合わせた構造のものなどを用いることができる。この片面ＣＣＬとしては、例えば公知のキャスティング法により、銅箔にポリイミドのワニスを塗布してそのワニスを硬化させて作製されたもの等を使用することができる。

その他、片面ＣＣＬとしては、ポリイミド樹脂フィルム上にシード層をスパッタリングにより形成し、めっきにより銅を成長させて導体層８を形成したものや、圧延或いは電解銅箔とポリイミド樹脂フィルムとを接着材により貼り合わせて作製されたもの等を用いることもできる。

なお、第１樹脂基材１１（及び第２樹脂基材２１）は必ずしもポリイミド樹脂からなるものである必要はなく、上述したように液晶ポリマー等のプラスチックフィルムからなるものであっても良い。また、ステップＳ１０２でのエッチングには、塩化第二鉄や塩化第二銅等を主成分とするエッチャントを用いることができる。

次に、図３及び図６を参照しながら、第２プリント配線板２０の製造工程について説明する。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記ステップＳ１００及びＳ１０２と同様に、第２樹脂基材２１の一方の面に導体層８が形成された片面ＣＣＬを準備し、エッチング等により配線２２の配線パターンを形成したら、図６（ｃ）に示すように、第２樹脂基材２１の配線２２形成面側と反対側の面に、接着層９を加熱圧着により貼り付ける（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４にて貼り付けられる接着層９としては、例えば厚さ２５μｍ程度のエポキシ系熱硬化性樹脂フィルムを用いることができる。加熱圧着には真空ラミネータを用い、減圧下の雰囲気中にて接着層９が硬化しない温度で０．３ＭＰａの圧力によりプレスしてこれらを貼り合わせることが挙げられる。

なお、接着層９として用いられる層間接着材は、エポキシ系の熱硬化性樹脂のみならず、アクリル系の接着材や、熱可塑性ポリイミドなどに代表される熱可塑性接着材などが挙げられる。また、層間接着材は必ずしもフィルム状である必要はなく、ワニス状の樹脂を塗布したものであってもよい。

次に、図６（ｄ）に示すように、貼り付けた接着層９側から、所望の配線２２に向かって、例えばＵＶ−ＹＡＧレーザ装置を用いてレーザ光を照射して、接着層９及び第２樹脂基材２１を貫通するビアホール６を所定箇所に形成する（ステップＳ１０６）。形成されたビアホール６内には、例えば形成後にプラズマデスミア処理等のデスミア処理が施される。

ステップＳ１０６にて形成されるビアホール６は、その他、炭酸ガスレーザ（ＣＯ_２レーザ）やエキシマレーザなどで形成してもよいし、ドリル加工や化学的なエッチングなどにより形成してもよい。また、デスミア処理は、ＣＦ_４及びＯ_２（四フッ化メタン＋酸素）の混合ガスにより行うことができるが、Ａｒ（アルゴン）などのその他の不活性ガスを用いることもでき、いわゆるドライ処理ではなく、薬液を用いたウェットデスミア処理としてもよい。

そして、図６（ｅ）に示すように、形成したビアホール６内に、例えばスクリーン印刷等により上述したような導電性ペーストを充填してビア２３を形成する（ステップＳ１０８）。

このようにして第１及び第２プリント配線板１０，２０を製造したら、図４に示すように、各プリント配線板１０，２０を位置決めし、第２プリント配線板２０の接着層９及びビア２３の導電性ペーストが硬化していない状態で、積層する（ステップＳ１１２）。最後に、例えば真空プレス機を用いて、１ｋＰａ以下の減圧雰囲気中にて加熱加圧することで熱圧着により一括積層し（ステップＳ１１４）、図１に示すような多層配線基板１を製造する。

このように、第１の実施形態に係る多層配線基板１によれば、各多層配線部２，３間を接続するケーブル部４が、多層配線部２，３から連続した層で多層配線部２，３の一層分に相当する積層単位で引き出されているので、多層配線部２，３とケーブル部４とを厚さや特性が同じである同一材料で形成することができる。

これにより、多層配線基板１の伸縮性や柔軟性にバラつきがなく、多層配線部２，３とケーブル部４との境界箇所で歪みが生じ難い構造とすることができ、別途各部２，３，４を製造等して一括積層する必要がないので、信頼性が高いと共に低背化を実現して小型化を図ることが可能となる。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る多層配線基板の製造方法により製造された多層配線基板の構造を示す断面図である。また、図８は多層配線基板を製造工程毎に示す断面図である。図７に示すように、第２の実施形態に係る多層配線基板１Ａは、第１の実施形態に係る多層配線基板１の第１及び第２プリント配線板１０，２０（図１）に、更に第３プリント配線板３０、第４プリント配線板４０及び第５プリント配線板５０を積層した多層構造からなる点を特徴としている。

第３〜第５プリント配線板３０〜５０は、それぞれ第３樹脂基材３１、第４樹脂基材４１及び第５樹脂基材５１の一方の面にパターン形成された配線３２，４２，５２を備えている。また、第３〜第５プリント配線板３０〜５０は、層間接続用のビア３３，４３，５３を所定箇所に備えている。第５プリント配線板５０の配線５２は、部品実装用のランドとして用いられる。また、第５プリント配線板５０は、各多層配線部２，３に相当する箇所のみに設けられ、ケーブル部４に相当する箇所には存在しない状態で積層されている。各多層配線部２，３は、５層分の多層構造で構成され、ケーブル部４は、３層分の多層構造で引き出されている。

このように構成された多層配線基板１Ａは、上述した製造工程と同様に製造することができる。すなわち、図８（ａ）に示すように、第１〜第５プリント配線板１０〜５０（第１プリント配線板１０は不図示）の第１〜第５樹脂基材１１〜５１の一方の面に配線１２〜５２をパターン形成し、図８（ｂ）に示すように、接着層９を第２〜第５樹脂基材２１〜５１の他方の面にそれぞれ貼り付ける。

そして、図８（ｃ）に示すように、所定箇所にビアホール６を形成した上で、ビアホール６内に導電性ペーストを充填してビア２３〜５３を形成する。最後に、第１〜第５プリント配線板１０〜５０を位置合わせし、上述したように熱圧着により一括積層すれば、図７に示すような多層配線基板１Ａを製造することができる。

第２の実施形態に係る多層配線基板１Ａによれば、第１の実施形態に係る多層配線基板１と同様の作用効果を奏するのみならず、ケーブル部４が多層構造であるため、より複雑な回路構成においても低背化を実現しつつ小型化を図ることができると共に、信頼性が高い多層配線基板を実現することができる。

図９は、本発明の第３の実施形態に係る多層配線基板の製造方法により製造された多層配線基板の構造を示す断面図である。図１０は、多層配線基板を製造工程毎に示す断面図である。図９に示すように、第３の実施形態に係る多層配線基板１Ｂは、第１〜第５プリント配線板１０〜５０を積層した多層構造からなる点は第２の実施形態に係る多層配線基板１Ａと同様であるが、ケーブル部４の構造が相違している。

すなわち、ケーブル部４においては、第２プリント配線板２０と第３プリント配線板３０の各樹脂基材２１，３１間の接着層９が存在せず、空隙部５が形成されている。これにより、ケーブル部４の厚さは第２の実施形態に係る多層配線基板１Ａと同じく３層分となるが、一層分の接着層９が存在しないためより可撓性（屈曲性）に優れたケーブル部４を構成することができる。

このように構成された多層配線基板１Ｂは、上述した製造工程と同様に製造することができる。すなわち、図１０（ａ）に示すように、第１〜第５プリント配線板１０〜５０（第１プリント配線板１０は不図示）の第１〜第５樹脂基材１１〜５１の一方の面に配線１２〜５２をパターン形成し、図１０（ｂ）に示すように、接着層９を、第３樹脂基材３１の他方の面においてはケーブル部４となる箇所を除いた状態で、第２〜第５樹脂基材２１〜５１の他方の面にそれぞれ貼り付ける。

そして、図１０（ｃ）に示すように、所定箇所に形成されたビアホール６内に導電性ペーストを充填してビア２３〜５３を形成し、第１〜第５プリント配線板１０〜５０を位置合わせ後に一括積層すれば、図１０に示すような多層配線基板１Ｂを製造することができる。

第３の実施形態に係る多層配線基板１Ｂによれば、第２の実施形態に係る多層配線基板１Ａと同様の作用効果を奏するのみならず、ケーブル部４がより可撓性が高い構造であるため、多層配線基板の配置汎用性が高く、低背化を実現しつつ小型化を図り、信頼性が高い多層配線基板を実現可能である。

１，１Ａ，１Ｂ多層配線基板
２，３多層配線部
４ケーブル部
５空隙部
６ビアホール
８導体層
９接着材（接着層）
１０第１プリント配線板
１１第１樹脂基材
１２配線
２０第２プリント配線板
２１第２樹脂基材
２２配線
２３ビア
３０第３プリント配線板
３１第３樹脂基材
３２配線
３３ビア
４０第４プリント配線板
４１第４樹脂基材
４２配線
４３ビア
５０第５プリント配線板
５１第５樹脂基材
５２配線
５３ビア

Claims

可撓性を有する絶縁基材に配線層を形成したプリント配線板が接着層を介して複数積層され、積層方向に貫通するビアを介して前記配線層が相互に接続された複数の多層配線部と、
前記複数の多層配線部の間を接続する可撓性を有するケーブル部とを有し、
前記ケーブル部は、前記複数の多層配線部から引き出された少なくとも一層分のプリント配線板に相当する前記絶縁基材及び前記配線層と、その上層のプリント配線板の絶縁基材とを前記接着層を介して積層してなる
ことを特徴とする多層配線基板。
前記ケーブル部は、前記複数の多層配線部から引き出された少なくとも２層の前記プリント配線板を有する
ことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
前記ケーブル部は、積層方向に隣接する前記絶縁基材のうち、間に前記配線層が形成されていない絶縁基材の間に前記接着層が除去された空隙部が設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の多層配線基板。
前記ビアは、導電性ペーストが充填されたＩＶＨ（Interstitial Via Hole）からなる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の多層配線基板。
可撓性を有する絶縁基材に配線層を形成したプリント配線板が接着層を介して複数積層され、積層方向に貫通するビアを介して前記配線層が相互に接続された複数の多層配線部と、前記複数の多層配線部の間を接続する可撓性を有するケーブル部とを有する多層配線基板の製造方法であって、
前記配線層を前記絶縁基材上に形成した複数のプリント配線板を形成する工程と、
前記複数のプリント配線板のうち、所定のプリント配線板の前記絶縁基材の前記配線層と反対側に接着層を形成する工程と、
前記所定のプリント配線板の所定箇所に前記ビアを形成する工程と、
前記複数のプリント配線板を位置合わせして、前記プリント配線板が前記接着層を介して複数積層され、積層方向に貫通するビアを介して前記配線層が相互に接続された複数の多層配線部と、前記複数の多層配線部から引き出された少なくとも一層分のプリント配線板に相当する絶縁基材及び配線層と、その上層のプリント配線板の絶縁基材とを前記接着層を介して積層してなるケーブル部とが形成されるように積層し、熱圧着する工程とを備えた
ことを特徴とする多層配線基板の製造方法。