JP5562551B2

JP5562551B2 - 多層フレキシブルプリント配線板の製造方法

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Publication number: JP5562551B2
Application number: JP2008322069A
Authority: JP
Inventors: 田文彦松
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: JP2010016338A; JP5524315B2; JP2013030811A

Description

本発明は、多層フレキシブルプリント配線板およびこれを用いた表示素子モジュールに係わり、特に内層端子および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この配線板を用いた表示素子モジュールならびにその製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化および高機能化が益々促進されており、そのために配線板に対する高密度化の要求が高まっている。そこで、配線板を片面構造から両面や三層以上の多層構造の配線板とすることにより、配線板の高密度化を図っている。

この一環として、各種電子部品を実装する多層配線板や硬質配線板の間を、コネクタ等を介して接続する別体のフレキシブルプリント配線板や、フレキシブルフラットケーブルを一体化した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が、携帯電話などの小型電子機器を中心に広く普及している（特許文献１、第5図等参照）。

特に携帯電話、ゲーム機等の小型電子機器には液晶表示モジュールが搭載されており、表示素子である液晶は、上述のフレキシブルプリント配線板の端部を微細な端子として用い、ドライバーＩＣにより駆動する。小型電子機器においては、液晶表示モジュールの小型化（特に薄型化）が要求される一方、表示領域の拡大や携帯電話においては両面での表示等が求められている。

このような要求に応じるものとして、液晶を直接実装できる微細な内層端子を備えたフレキシブルプリント配線板がある（特許文献２、図3参照）。

図２は、特許文献２に記載の４層フレキシブルプリント配線板の構造、および同基板への部品実装の様子を示す外観図および断面構造図である。

まず、図２(1)に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材からなる内層端子３１、ケーブル部３２、４層の部品実装部３３を有する４層フレキシブルプリント配線板３４を用意する。この配線板は、内層端子３１が向かい合わせになっているため、上述のような電気チェックが困難な構造である。

次に図２(2)に示すように、４層の部品実装部３３にＣＳＰ（チップサイズパッケージ）、チップ部品３５等を実装する。

続いて図２(3)に示すように、内層端子に液晶や有機ＥＬ等の表示部品３６を実装する。ここでは、携帯電話等のメイン液晶と反対面のサブ液晶とを想定しており、両面に実装した。

この場合、両面にCSP等の取り付け高さが１mmを越えるものもあり、液晶モジュールとしての厚みを低減することが困難である。また、実装面が２面になることで工数が増え、製造コスト増加の要因となる。
特許第2631287号公報特開平11-84355号公報

しかしながら、上述の両面への液晶搭載を行うには、部分的な電解金めっきなどの煩雑な工程が必要な内層端子を２層設ける必要があり、生産性に問題がある。また、多層フレキシブルプリント配線板の多層部（部品実装部）の重なる面に、端部同士を向かい合わせて端子を形成するケースでは、電気チェックが困難であり、品質的にも問題が生じる可能性もある。

これらのことから、両面への液晶搭載が可能な内層端子を有する多層フレキシブルプリント配線板を安価かつ安定的に製造し、液晶素子等を実装する方法が望まれている。

本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、対象機器の両面への液晶等の表示素子搭載が可能な内層端子を有する多層フレキシブル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。

本発明によれば、
部品実装可能な２以上の多層部、前記多層部から引き出される接続端子が設けられた第１の配線層を含む第１の可撓性ケーブル部、および前記多層部間を繋ぐ第２の配線層を含む第２の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の製造方法において、
a) 第１および第２の面を持った可撓性配線基材を用意する工程、
b) 前記可撓性配線基材の前記第１の面に、端部同士が互いに対向するように２組の前記接続端子を含む前記第１の配線層としての配線パターンを形成する工程、
c) 前記可撓性配線基材の前記第１の面に、前記接続端子を露出させた形状のカバーレイを貼り合わせる工程、
d) 前記可撓性配線基材の前記接続端子の端部が位置する箇所に、スリットを２本形成する工程、
e) 積層用接着剤を用意する工程、
f) 前記可撓性ケーブル部に相当する箇所を除去し、前記スリットの位置に対応する箇所を残すように前記積層用接着剤を打ち抜き加工する工程、
g) 前記スリットが形成された前記可撓性配線基材を、前記積層用接着剤を介して別の可撓性配線基材に積層することにより前記多層部を形成し、かつ前記スリットを前記積層用接着剤で封止する工程、
h) 前記多層部に導通用孔を形成する工程、
i) 前記導通用孔に対して導電化処理を行い、電解めっきにより層間接続を行う工程、
j) 前記多層フレキシブル配線板の製品としての外形加工を行った後、前記接着材で封止された前記スリット同士の間の部分を剥離して前記接続端子を露出させる工程、
を備え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、
を提供する。

これらの特徴により、本発明は次のような効果を奏する。

本発明による多層フレキシブルプリント配線板は、内層端子を１層の配線層に形成することで、両面への液晶搭載が可能な内層端子を形成できるため、工程が簡略化できる。

また、本発明の多層フレキシブルプリント配線板では、内層端子同士が対向することがないため、端子形成後の電気チェックと多層化した後の電気チェックとを組み合わせることで、安定的に電気チェックを行うことができる。

さらに、本発明の製造方法によれば、端部同士が対向するように２組の可撓性の内層端子を形成する際に、併せてスリットを形成して、このスリットを積層接着材で封止しておくため、後のめっきや外層パターンの形成におけるウェット工程においても、端子面に処理液等が付着することがなく、これにより２組の可撓性の内層端子を有する多層フレキシブルプリント配線板を歩留まりよく安定的に製造することが可能となる。

これらのことから、両面への液晶等の表示素子搭載が可能な内層端子を有する多層フレキシブルプリント配線板、および当該フレキシブルプリント配線板への液晶等の表示素子を両面に実装した表示モジュールを提供することができる。

以下、図１および図３を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係る内層端子およびケーブル部を有する４層フレキシブルプリント配線板の構造、および同配線板への部品実装の実施形態を示す断面構造図および工程図である。

先ず、図１(1)に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材からなる内層端子１、ケーブル部２および４層の部品実装部３を有する４層フレキシブルプリント配線板４を用意する。

次に、図１(2)に示すように、４層の部品実装部３に、CSP(チップサイズパッケージ）チップ部品５等を実装する。これらの部品は、リフロー実装を行う必要がある。また、4層の部品実装部３の厚みは200〜300μm程度であるので、単体でのリフローを行うと反りが発生してしまう。そこで、部品実装しない面を微粘着材でアルミ製のリフロー治具に貼り合せた状態での実装工程流動が必要である。

また、内層端子１の端子面が露出している基板構造では、端子面に異物や粘着材等が付着する恐れがある。本発明の構造では、内層端子１の端子面は反対面にあるケーブル部２にて保護されているので、異物の付着等が起こらない。

そして、ケーブル部２を介してチップ部品５を実装した面が向かい合わせになるように機器へ組み込むことを想定した設計であることから、ここでは、部品実装後のモジュールの総厚みが薄くなるように、内層端子が設けられた面とは反対側の面に片面実装した。

この場合、折り畳み後にチップ部品同士が入れ子になるように設計することで、さらにモジュールの総厚みを薄くすることが可能である。また、片面実装であることから、工数増加には繋がらない。

次いで、図１(3)に示すように、内層端子に液晶や有機ＥＬ等の表示部品６を実装する。ここでは、携帯電話等のメイン液晶および反対面のサブ液晶を想定している。チップ部品５は、半田リフローによる実装、表示モジュール６はACF（異方性導電フィルム）実装を想定しており、各部品の耐熱温度等を考慮し、上述の手順で実装することが好ましい。

続いて、図１(4)に示すように、携帯機器へ組み込むために、表示部品６が外側を向くようにケーブル部２を折り曲げることで、部品実装後のモジュールの面積および総厚みを減じることができる。

また、４層の部品実装部３から、別途ケーブルを引き出し、その他の基板等へ接続することもできる。内層端子は第２層のみに形成されており、最小限の工程で液晶等の表示部品６を両面に搭載することが可能である。

製造方法の実施例１

図３は、本発明に係るフレキシブルプリント配線板の製造方法を示す断面工程図である。まず、図３Ａ(1)に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材４１（ここでは、厚さ１２．５μｍのポリイミド）の両面に、厚さ１２μｍの銅箔４２および４３を有する、いわゆる両面銅張積層板４４を用意する。

そして、この両面銅張積層板４４に対して、内層側の銅箔４２のレーザ加工時のコンフォーマルマスク４２ａおよび回路パターン４２ｂ（露出して内層端子となる４２ｃも含む）を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形成し、両面の配線基材４５を得る。外層側となる銅箔４３には、レーザ加工時のコンフォーマルマスク４３ａを形成する。

次に、例えば１２μｍ厚のポリイミドフィルム４６の上に、厚さ１５μｍのアクリル・エポキシ等の接着材４７を有する、いわゆるカバーレイ４８を設ける。カバーレイ４８に対し、内層端子形成部位に相当する箇所の開口、所定位置のガイド穴等の形成を金型等による打ち抜きにより行う。

ただし、この後、内層端子を露出させる際に必要なスリットを２本形成するが、その２本のスリットの間に位置する箇所のカバーレイ４８ａは残しておくことが望ましい。残し幅は、打ち抜きや貼り合わせ等の手作業による取扱易さを考慮して２ｍｍ以上であることが好ましい。

両面にパターンを形成した配線基材４５の内層側に打ち抜き済みのカバーレイ４８を位置合わせし、真空プレス、真空ラミネータ等で貼り付ける。内層端子４２ｃに対して電解Ｎｉ／Ａｕめっき、無電解Ｎｉ／Ａｕめっき等の表面処理を必要に応じて行う。電解めっきによる表面処理を行うためには、上述のカバーレイ４８に別途給電用の開口を設けておくか、金属製のハトメにより給電用端子を形成しておく。ここまでの工程で、カバーレイ付きのビルドアップ層４９を得る。

次いで、図３Ａ(2)に示すように、内層端子を後の工程で露出させるために、必要なスリット５０を金型等の打ち抜きにより形成する。後に、積層接着材で一旦封止する必要があるため、スリットの開口は１ｍｍ以下の幅であることが望ましい。また、２本のスリット５０同士の間の部分５１を剥離することと、上述のカバーレイの外側にスリットを形成する必要があることとにより、２本のスリット５０の間隔は２．５ｍｍ以上であることが好ましい。

続いて、図３Ａ(3)に示すように、もう１組のカバーレイ付きのビルドアップ層５２を上述の図３Ａ(1)と同様の工程により用意する。ただし、ビルドアップ層５２に内層端子を形成しない場合には、端子部の開口形成や表面処理、スリット加工等の一連の工程は不要となる。

この後、図３Ａ(4)に示すように、厚さ２０μｍのエポキシ等の積層用接着材５３を金型等で所定の形状に打ち抜く。打ち抜かれた空間が、可撓性のケーブル部に相当する箇所に対応する。また、金型等で打ち抜く際、積層時にスリット５０に接着材を充填して塞ぐために、スリット５０の位置に対応する箇所に接着材５３ａを残すように加工する。そして、ビルドアップ層４９、接着材５３、ビルドアップ層５２を位置合わせする。

次に、図３Ｂ(5)に示すように、位置合わせしたビルドアップ層４９、接着材５３、ビルドアップ層５２を真空プレス等で積層する。この際、スリット５０の位置に対応する接着材５３ａがスリット５０に充填される。

積層の際に、ビルドアップ層４９の厚みに対して十分な厚さを有する比較的低弾性なクッション材（例えば、２００μｍ程度の厚みのフッ素樹脂フィルム；図示せず）を用いることで、ケーブルに相当する箇所は、接着材５３の端面で内側に曲がり、接着材のケーブル部への流動を抑制し、スリット部についてはクッション材の効果で十分加圧することができる。このため、スリット部への接着材の充填が適切に行われる。ここまでの工程で、積層された多層回路基材５４を得ることができる。

次いで、図３Ｂ(6)に示すように、コンフォーマルマスク４２ａ，４３ａを用いて、レーザ加工を行い、各層間を接続するための導通用孔５５，５６を形成する。レーザ加工法は、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、炭酸レーザ、エキシマレーザ等を選択できる。

その次に、図３Ｂ(7)に示すように、導通用孔５５，５６を有する多層回路基材５４に１５〜２０μｍ程度の電解めっきを行い、層間導通を取り、それぞれビアホール５７、ステップビアホール５８とする。

層間接続の形態としては、貫通スルーホールや途中の配線層を接続しない（例えば、第１層と第３層とを接続する）スキップビアホール等の接続もできる。

続いて、図３Ｃ(8)に示すように、外層パターン５９を通常のフォトファブリケーション手法により形成する。この後、必要に応じて基板表面に半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、フォトソルダレジスト層の形成、ケーブルの外層側へのシールド層を銀ペースト、フィルム等を用いて形成する。

このときに、スリット５０に沿って２本のスリット同士の間の部分５１を剥離するときの作業性を良くする目的で、スリット周りの部分に強度を持たせるように、部分５９ａを外層パターンの形成時に残した。

次いで、外形加工、つまり可撓性配線基材から不要部分である外枠を残して中央の製品としての配線基板を取り出す加工を行い、併せてスリットの間の不要部を剥がす。図３Ｃ(9)は、スリット加工を施したビルドアップ層の平面図である。破線Ａが、外形加工により切り離される箇所を示している。

図３Ｃ(10)は、外形加工を行った後のビルドアップ層を上から見た図である。実線Ｂが外形加工された箇所で、図３Ｃ(11)に示すように、外形加工の端面とスリット５０の端面とが交差する箇所からスリットの間の不要部を剥がす。これにより、ケーブル部が一部除去され、内層端子４２Ｃが独立した２本のケーブル６０となる。

ここまでの工程で、図３Ｄ(12)に示すように、内層端子を有する独立した２本のケーブル６０および連続した１本のケーブル６１を有する４層フレキシブル配線基板６２を得る。

図３Ｄ(13)および図３Ｄ(14)は、図１に示した手順でチップ部品５および表示部品６を実装し、折り畳んだ状態である。図３Ｄに示す通り、ケーブル６１をケーブル中央が外に向かうように一方向に折り曲げてあるが（図３Ｄ(13)参照）、図３Ｄ(14)ではケーブル中央が内向きになるように、２方向に折り曲げてある。図３Ｄ(14)のケーブル６１の曲げ方であれば、ケーブルにより占有されるスペースを低減することができ、より高密度な組み込みができる。

本発明に係る４層フレキシブルプリント配線板の構造、および同基板への部品実装の概念的断面を示す構成図。従来の４層フレキシブルプリント配線板の構造、および同基板への部品実装の概念的断面を示す構成図。本発明に係る４層フレキシブルプリント配線板の製造方法を示す断面工程図。

符号の説明

１内層端子、２ケーブル部、３部品実装部、
４４層フレキシブルプリント配線板、５チップ部品、６表示素子部品、
３１内層端子、３２ケーブル部、３３部品実装部、
３４４層フレキシブルプリント配線板、３５チップ部品、３６表示部品、
４１可撓性絶縁ベース材、４２銅箔、４２ａコンフォーマルマスク、
４２ｂ回路パターン、４２ｃ内層端子、４３銅箔、
４３ａコンフォーマルマスク、４４両面銅張積層板、４５配線基材、
４６ポリイミドフィルム、４７接着材、４８カバーレイ、４９ビルドアップ層、
５０スリット、５１スリット間の不要箇所、５２ビルドアップ層、５３接着材、
５３ａスリットの位置に対応する箇所の接着材、５４多層回路基材、
５５導通用孔、５６導通用孔、５７ビアホール、５８ステップビアホール、
５９外層パターン、６０内層端子が独立した２本のケーブル、６１ケーブル、
６２本発明による４層フレキシブルプリント配線基材。

Claims

部品実装可能な２以上の多層部、前記多層部から引き出される接続端子が設けられた第１の配線層を含む第１の可撓性ケーブル部、および前記多層部間を繋ぐ第２の配線層を含む第２の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の製造方法において、
a) 第１および第２の面を持った可撓性配線基材を用意する工程、
b) 前記可撓性配線基材の前記第１の面に、端部同士が互いに対向するように２組の前記接続端子を含む前記第１の配線層としての配線パターンを形成する工程、
c) 前記可撓性配線基材の前記第１の面に、前記接続端子を露出させた形状のカバーレイを貼り合わせる工程、
d) 前記可撓性配線基材の前記接続端子の端部が位置する箇所に、スリットを２本形成する工程、
e) 積層用接着剤を用意する工程、
f) 前記可撓性ケーブル部に相当する箇所を除去し、前記スリットの位置に対応する箇所を残すように前記積層用接着剤を打ち抜き加工する工程、
g) 前記スリットが形成された前記可撓性配線基材を、前記積層用接着剤を介して別の可撓性配線基材に積層することにより前記多層部を形成し、かつ前記スリットを前記積層用接着剤で封止する工程、
h) 前記多層部に導通用孔を形成する工程、
i) 前記導通用孔に対して導電化処理を行い、電解めっきにより層間接続を行う工程、
j) 前記多層フレキシブル配線板の製品としての外形加工を行った後、前記接着材で封止された前記スリット同士の間の部分を剥離して前記接続端子を露出させる工程、
を備え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。