JP5876658B2

JP5876658B2 - リジッドフレキシブル基板の製造方法

Info

Publication number: JP5876658B2
Application number: JP2011065839A
Authority: JP
Inventors: 一朗坂元
Original assignee: 東芝ディーエムエス株式会社
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: JP2012204463A

Description

本発明の実施形態は、リジッドフレキシブル基板の製造方法に関する。

曲がる材料（例えば、ポリイミド）を使用したフレキシブル基板を、両側からガラスエポキシなどの硬い材質からなるリジッド基板で挟んだ構成のリジットフレキシブル基板がある。このリジットフレキシブル基板は、リジッド基板では一般基板と同じ剛性を持つことから部品実装に優れ、フレキシブル基板では屈曲性を持つことから、電子機器の内部接続が自由に行うことができる効果を有している。

このようなリジットフレキシブル基板は、両側のリジッド基板の間にフレキシブル基板を挟んだ状態で積層プレスして接着し、屈曲性にあたるところの不要なリジッド基板を除去することにより製造していた。

特開２００４−３１６８２号公報

リジットフレキシブル基板の製造は、フレキシブル基板の主成分であるポリイミドが、層間の密着性においてＦＲ−４（基材のクレードを示す）より劣る性質がある。このため、両側のリジッド基板の間にフレキシブル基板を挟んだ状態で積層プレス後の工程で、如何に層間の密着性を低下させることなく製造することが重要な要素となる。

これまでのリジットフレキシブル基板の製造では、積層プレス前にフレキシブル基板部を露出すると、屈曲部が凹むことにより、表層に凹凸ができ、外層回路の形成の障害となっていた。また、スルーホールを作成するとき、リジッド基板とフレキシブル基板の境界部より薬液が侵入するなどの問題があった。

本発明の実施形態は、上記問題点を解決すると共に、歩留まりが向上するリジッドフレキシブル基板の製造方法を提供するものである。

また、実施形態のリジッドフレキシブル基板の製造方法は、複数のフレキシブル基板の層間に、空間部を形成したい領域に第１中間スペーサを挟み、前記第１中間スペーサの両側の領域に前記第１中間スペーサと同じ厚さの第１プリプレグを挟んで積層する第１工程と、前記第１工程の前記フレキシブル基板の一方の露出面にリジッド基板の第１外層コアを積層する時に、空間部を形成したい領域に第２中間スペーサを挟み、前記第２中間スペーサの両側の領域に前記第２中間スペーサと同じ厚さの第２プリプレグを挟んで積層する第２工程と、前記第１工程又は第２工程の前記フレキシブル基板の他方の露出面にリジッド基板の第２外層コアを積層する時に、空間部を形成したい領域に第３中間スペーサを挟み、前記第３中間スペーサの両側の領域に前記第３中間スペーサと同じ厚さの第３プリプレグを挟んで積層する第３工程と、前記第３工程後の積層した基板をプレス接合する第４工程と、前記第４工程後の前記基板の前記第１外層コアの前記第２中間スペーサに対応する領域をルータによって切断して除去すると共に前記第２中間スペーサを除去し、前記基板の前記第２外層コアの前記第３中間スペーサに対応する領域をルータによって切断して除去すると共に前記第３中間スペーサを除去し、前記第１中間スペーサを除去する第５工程と、を有することを特徴とする。

実施形態に係るリジッドフレキシブル基板の構成を示す図。実施形態に係るリジッドフレキシブル基板の製造工程１を示す図。実施形態に係るリジッドフレキシブル基板の製造工程２を示す図。実施形態に係るリジッドフレキシブル基板の製造工程３を示す図。実施形態に係るリジッドフレキシブル基板を折り曲げたときの形状を示す図。

以下、図面を参照して実施形態に係るリジッドフレキシブル基板を説明する。

図１は、実施形態に係るリジッドフレキシブル基板の構成を示す図である。

図１では、８層２枚フレキシブル基板構造のリジットフレキシブル基板を示しているが、複数のフレキシブル基板の数は問うものではない。

図１において、右側にはリジッドフレキシブル基板部１０が形成され、左側にはリジッドフレキシブル基板部２０が形成されている。リジッドフレキシブル基板部１０とリジッドフレキシブル基板部２０は、例えば両表面に配線パターンが印刷されている第１フレキシブル基板３０と第２フレキシブル基板４０を用いて接続されている。

つまり、左右のリジッドフレキシブル基板部１０，２０は、２枚のフレキシブル基板３０，４０をリジッド基板である外層コア５０，６０で挟み込み、プレス接続されたものである。したがって、左右のリジッドフレキシブル基板部１０，２０は、下から外層コア６０−第２フレキシブル基板４０−第１フレキシブル基板３０−外層コア５０が積層された形状をしている。この第１フレキシブル基板３０と外層コア５０の層間、および外層コア６０と第２フレキシブル基板４０の層間は、外層コア５０，６０の必要な箇所に形成されたスルーホール（図示せず）を介して接続されている。

そして、外層コア５０，６０と第１および第２フレキシブル基板３０，４０の間はプリプレグ（ＰＰ）７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを介して積層されている。また、第１フレキシブル基板４０と第２フレキシブル基板５０の間も、プリプレグ７０ｅ，７０ｆを介して積層されている。これらのプリプレグ７０ａ〜７０ｆは、炭素繊維に樹脂を含浸させたシート状のもので、各種形状の導体回路間の凹凸を埋めるものとして使用されている。

リジッドフレキシブル基板部１０とリジッドフレキシブル基板部２０の間には、屈曲部となる空間部８０ａ，８０ｂが形成されている。また、第１フレキシブル基板３０と第２フレキシブル基板４０の間にも空間部８０ｃが形成されている。

このように、実施形態のリジッドフレキシブル基板によれば、第１のリジッドフレキシブル基板部１０は、両面の外層コア５０，６０がリジッド基板で構成され、内部に少なくとも２つのフレキシブル基板層（３０，４０の層）を有している。また、第２のリジッドフレキシブル基板部２０は、両面の外層コア５０，６０が同じリジッド基板で構成され、内部に同じ２つのフレキシブル基板層（３０，４０の層）を有している。そして、第１のリジッドフレキシブル基板部１０と第２のリジッドフレキシブル基板部２０とを接続する少なくとも２つのフレキシブル基板３０，４０は、両側の外層コア５０，６０が除去され、折り曲げ可能に露出している。

また、第１のリジッドフレキシブル基板部１０の少なくとも２つのフレキシブル基板層（３０，４０の層）の層間には第１プリプレグ層（７０ｅの層）、２つのフレキシブル基板層の外側が第２、第３のプリプレグ層（７０ａ，７０ｂの層）、第２、第３のプリプレグ層の外側がリジッド基板層（５０，６０の層）で構成されている。

また、第２のリジッドフレキシブル基板部２０の少なくとも２つのフレキシブル基板層（３０，４０の層）の層間には第１プリプレグ層（７０ｆの層）、２つのフレキシブル基板層の外側が第２、第３のプリプレグ層（７０ｃ，７０ｄの層）、第２、第３のプリプレグ層の外側が前記リジッド基板層（５０，６０の層）で構成されている。

次に、図２乃至図４を参照して上記したリジッドフレキシブル基板の製造方法について説明する。

図２は、実施形態に係るリジッドフレキシブル基板の最初の製造工程を示す図である。

先ず、図２（ａ）に示すように、第１フレキシブル基板３０と第２フレキシブル基板４０の間にプリプレグ７０ｅ，７０ｆを積層して、両基板を合わせる。この時、空間部８０ｃを形成させたい場所の位置に、その空間部８０ｃの大きさを提供する中間スペーサ１００（例えば、テフロン（登録商標）スペーサなど）を挿入する。これにより、第１フレキシブル基板３０と第２フレキシブル基板４０の間は、プリプレグ７０ｅ，７０ｆと中間スペーサ１００により同じ厚さを持つ構成となる。つまり、空間部８０ｃを形成させたい場所に対し、中間スペーサ１００を挿入することによって、プリプレグ７０ｅ，７０ｆと同じ高さを保持（調整）できるようになる。

このような第１工程により、少なくとも２つのフレキシブル基板３０，４０の間の、空間部８０ｃを形成したい領域に第１中間スペーサ１００を挟み、この第１中間スペーサ１００の両側の領域にプリプレグ７０ｅ，７０ｆを挟んで積層された基板を形成する。この時、第１中間スペーサ１００の厚さは両側のプリプレグ７０ｅ，７０ｆと同じ厚さとする。

次に、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）の状態で、第１フレキシブル基板３０の上に、プリプレグ７０ａ，７０ｃを積層し、その上からリジッド基板である外層コア５０を合わせる。この時も、空間部８０ａを形成させたい場所の位置に、その空間部８０ａの大きさの一部（プリプレグ７０ａ，７０ｃの厚さ）を提供する中間スペーサ１１０を挿入する。これにより、第１フレキシブル基板３０と外層コア５０の間は、プリプレグ７０ａ，７０ｃと中間スペーサ１１０により同じ厚さを持つ構成となる。つまり、空間部８０ａを形成させたい場所に対し、中間スペーサ１１０を挿入することによって、プリプレグ７０ａ，７０ｃと同じ高さを保持（調整）できるようになる。

このような第２工程により、第１工程の基板に対して、フレキシブル基板３０，４０の一方の露出面にリジッド基板の外層コア５０を積層する時に、空間部８０ａを形成したい領域に第２中間スペーサ１１０を挟み、この第２中間スペーサ１１０の両側の領域にプリプレグ７０ａ，７０ｃを挟んで積層した基板を形成する。この時、第２中間スペーサ１１０の厚さは、両側のプリプレグ７０ａ，７０ｃと同じ厚さとする。

次に、図２（ｃ）に示すように、図２（ｂ）の状態の基板を反転して、第２フレキシブル基板４０が上向きにした状態で、プリプレグ７０ｂ，７０ｄを積層し、その上からリジッド基板である外層コア６０を合わせる。この時も、空間部８０ｂを形成させたい場所の位置に、その空間部８０ｂの大きさの一部（プリプレグ７０ｂ，７０ｄの厚さ）を提供する中間スペーサ１２０を挿入する。これにより、第２フレキシブル基板４０と外層コア６０の層間は、プリプレグ７０ｂ，７０ｄと中間スペーサ１２０により同じ厚さを持つ構成となる。つまり、空間部８０ｂを形成させたい場所に対し、中間スペーサ１２０を挿入することによって、プリプレグ７０ｂ，７０ｄと同じ高さを保持（調整）できるようになる。

このような第３工程により、第２工程の基板に対して、フレキシブル基板３０，４０の他方の露出面にリジッド基板の外層コア６０を積層する時に、空間部８０ｂを形成したい領域に第３中間スペーサ１２０を挟み、この第３中間スペーサ１２０の両側の領域にプリプレグ７０ｂ，７０ｄを挟んで積層した基板を形成する。この時、第３中間スペーサ１２０の厚さは両側のプリプレグ７０ｂ，７０ｄと同じ厚さとする。

ここでは、先に第１フレキシブル基板３０側に外層コア５０を積層するとしたが、先に第２フレキシブル基板４０側に外層コア６０を積層しても構わない。

次の第４工程では、第３工程後の積層した基板をプレス接合する。即ち、図２（ｃ）に示す積層構造の基板をプレス接続により、両面がリジッド基板５０，６０で構成されるリジッドフレキシブル基板ができる。即ち、出来上がったリジッドフレキシブル基板は、全て同じ厚さを有するものであり、外側のリジッド基板５０，６０はフラットな面が形成されている。

次に、図３に示す次の製造工程において、外形加工により、外層コア５０の空間部８０ａに該当する位置の両端をルータ２００で切断する。そして、図４に示すように切断した外層コア片１３０と、中間スペーサ１００を取り除く。

同様にして、外層コア６０側を上向きにして、外層コア６０の空間部８０ｂに該当する位置の両端をルータ２００で切断する。そして、図４に示すように切断した外層コア片１４０と、中間スペーサ１２０を取り除く。最後に、第１フレキシブル基板３０と第２フレキシブル基板４０の間の中間スペーサ１００を取り除く。これにより、屈曲部にフレキシブル基板３０，４０を形成して折り曲げ可能なリジッドフレキシブル基板が形成される。

このような第５工程により、第４工程後の基板の外層コア５０の第２中間スペーサ１１０に対応する領域をルータによって切断して除去すると共に、その第２中間スペーサ１１０を除去する。また、第２外層コア６０の第３中間スペーサ１２０に対応する領域をルータによって切断して除去すると共に、第３中間スペーサ１２０を除去する。また、第１フレキシブル基板３０と第２フレキシブル基板４０の間の第１中間スペーサを除去して、リジッドフレキシブル基板を得る。

ここでは、外層コア５０側を切断してから外層コア６０側を切断したが、先に外層コア６０側を切断して、後から外層コア５０側を切断するようにしてもよい。また、スペーサ１１０は、最初の切断後に取り除いてもよい。

図５は、実施形態に係るリジッドフレキシブル基板を折り曲げて使用する例を示す。露出しているフレキシブル基板３０，４０の長さに応じて二次元、三次元的に如何なる角度方向でも、配線が可能となる。

本発明の実施形態のリジッドフレキシブル基板およびその製造方法によれば、製造工程中のリジッドフレキシブル基板は、全て同じ厚さを有するものすることができ、外側のリジッド基板５０，６０はフラットな面を形成することができる。

また、外形加工の工程まではフレキシブル基板３０，４０が露出することがないため、スルーホール加工でも薬剤がフレキシブル基板３０，４０内に浸入することがない。製造工程中にプリプレグがはみ出すこともない。

また、ルータ２００による切断工程では、除去した中間スペーサ１１０，１２０の切り込み状態（削れ具合）から、ルータ加工の深さを細かく調整することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，２０‥リジッドフレキシブル基板部
３０‥第１フレキシブル基板
４０‥第２フレキシブル基板
５０，６０‥外層コア（リジッド基板）
７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ，７０ｆ‥プリプレグ（ＰＰ）
８０ａ，８０ｂ，８０ｃ‥空間部
１００，１１０，１２０‥中間スペーサ
１３０，１４０‥外層コア片
２００‥ルータ

Claims

複数のフレキシブル基板の層間に、空間部を形成したい領域に第１中間スペーサを挟み、前記第１中間スペーサの両側の領域に前記第１中間スペーサと同じ厚さの第１プリプレグを挟んで積層する第１工程と、
前記第１工程の前記フレキシブル基板の一方の露出面にリジッド基板の第１外層コアを積層する時に、空間部を形成したい領域に第２中間スペーサを挟み、前記第２中間スペーサの両側の領域に前記第２中間スペーサと同じ厚さの第２プリプレグを挟んで積層する第２工程と、
前記第１工程又は第２工程の前記フレキシブル基板の他方の露出面にリジッド基板の第２外層コアを積層する時に、空間部を形成したい領域に第３中間スペーサを挟み、前記第３中間スペーサの両側の領域に前記第３中間スペーサと同じ厚さの第３プリプレグを挟んで積層する第３工程と、
前記第３工程後の積層した基板をプレス接合する第４工程と、
前記第４工程後の前記基板の前記第１外層コアの前記第２中間スペーサに対応する領域をルータによって切断して除去すると共に前記第２中間スペーサを除去し、前記基板の前記第２外層コアの前記第３中間スペーサに対応する領域をルータによって切断して除去すると共に前記第３中間スペーサを除去し、前記第１中間スペーサを除去する第５工程と、
を有することを特徴とするリジッドフレキシブル基板の製造方法。