JP6281181B2 - 多層樹脂配線基板および基板モジュール - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線基板等の柔軟性の低いリジット基板と電気的に接続される多層樹脂配線基板およびこの多層樹脂配線基板を備える基板モジュールに関する。

従来より、図８に示すように、柔軟性の比較的低い２つのプリント配線基板同士が折り曲げ自在の多層樹脂配線基板であるフレキシブルケーブルを用いて電気的に接続された基板モジュールが知られている（特許文献１参照）。

この場合、基板モジュール１００は、２つのプリント配線基板１０１とフレキシブルケーブル１０２とを備え、両プリント配線基板１０１それぞれの一方主面には、フレキシブルケーブル１０２と接続するためのパッド１０１ａが設けられるとともに、フレキシブルケーブル１０２にも、両プリント配線基板１０１それぞれのパッド１０１ａと対応する複数の接続端子１０２ａが設けられる。そして、両プリント配線基板１０１それぞれのパッド１０１ａと対応するフレキシブルケーブル１０２の接続端子１０２ａとが半田等を用いて接続される。このようにすることで、独立したプリント配線基板１０１同士がフレキシブルケーブル１０２により電気的に接続される。

特開平８−１６２７５７号公報（段落００３２〜００４２、図１等参照）

ところで、フレキシブルケーブル１０２は、例えば、それぞれポリイミドで形成された複数の樹脂層が積層されてなる多層樹脂配線基板であり、その柔軟性の高さから、折り曲げられた状態や湾曲した状態で使用される場合がある。上記した従来の基板モジュール１００では、このようにフレキシブルケーブル１０２を折り曲げたり、湾曲させたりすると、両プリント配線基板１０１それぞれとフレキシブルケーブル１０２との接続部に、折り曲げたり湾曲させたりしたときの応力が集中するため、この応力により、当該接続部においてプリント配線基板１０１とフレキシブルケーブル１０２とが引き剥がされるおそれがあり、接続信頼性が低い。また、この傾向は、フレキシブルケーブル１０２の接続対象が、該フレキシブルケーブル１０２よりも柔軟性の低いリジット基板（例えば、エポキシ樹脂等で形成されたプリント配線基板）である場合に顕著化する。

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、柔軟性の高い多層樹脂配線基板を外部と接続する場合において、両者の接続信頼性の向上を図ることを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の多層樹脂配線基板は、複数の樹脂層が積層されてなる積層体と、前記積層体に設けられた配線電極と、前記積層体に設けられて前記配線電極に接続された外部接続用の接続電極と、前記積層体の内部に設けられ前記接続電極を補強する補強部材とを備え、平面視において、前記補強部材は、前記接続電極およびその周辺を含む領域の少なくとも一部と重なるように配置され、前記補強部材には、それぞれ平面視が三角形状を有する複数の孔が形成されており、前記各孔の組み合わせによりトラス構造が形成されていることを特徴としている。

このように、積層体の内部に補強部材を設けることで、例えば、多層樹脂配線基板が外部と接続された状態で折り曲げられた場合であっても、その折り曲げ時の応力が接続電極を含む接続部に集中することなく、補強部材に分散されるため、外部と多層樹脂配線基板との接続信頼性が向上する。

また、補強部材が、接続電極およびその周辺を含む領域の少なくとも一部と重なるように配置されているため、本来、接続電極を含む接続部に集中する応力が、当該接続電極の近辺に位置する補強部材により分散されやすくなるため、効率よく外部と多層樹脂配線基板との接続信頼性の向上を図ることができる。

また、多層樹脂配線基板を折り曲げたときの応力を補強部材により分散することができるため、接続強度を確保するために接続電極の面積（平面視での面積）を大きくする必要がない。したがって、多層樹脂配線基板に設ける接続電極の高密度化を図ることができるとともに、接続電極を含む多層樹脂配線基板に設ける電極の設計自由度が向上する。

また、補強部材を平板状に形成した場合、所定値以上の曲げ応力が働くと補強部材が塑性変形し、これにより、接続部にかかる応力を分散させるという補強部材の機能が低下することが考えられる。つまり、一体の平板状の場合、一部が塑性変形するとそれが全体に伝播して塑性変形してしまい補強部材の機能を発揮しなくなる。そこで、補強部材に複数の孔を形成することで、各孔が接続部にかかる応力を吸収し、補強部材全体が塑性変形するのを抑制することができるため、外部と多層樹脂配線基板との接続信頼性の向上を図ることができる。

また、前記各孔それぞれは、平面視が三角形状を有し、前記各孔の組み合わせによりトラス構造が形成されている。このようにすることで、平板状の補強部材にかかる曲げ応力の方向が各孔の三角形状により分解されやすくなるため、効果的に補強部材の塑性変形を抑制することができる。

前記補強部材が複数設けられ、前記各補強部材それぞれが異なる前記樹脂層に設けられていてもよい。このように、複数層に渡って補強部材を設けることで、多層樹脂配線基板に働く曲げ応力を、各補強部材それぞれに分散させることができるため、外部と多層樹脂配線基板との接続信頼性がさらに向上する。

前記補強部材が、前記配線電極と同じ金属導体で形成されていてもよい。このようにすることで、補強部材を同一樹脂層に形成される配線電極と同時に形成することができるため、外部との接続信頼性の高い多層樹脂配線基板を安価に製造することができる。

また、前記金属導体がＣｕであってもかまわない。このようにすることで、配線電極を形成する一般的な材料で補強部材を形成することができるため実用的である。

また、本発明にかかる基板モジュールは、上記した多層樹脂配線基板のいずれかを少なくとも２個備え、前記両多層樹脂配線基板よりも硬い材料で形成されたリジット基板が、前記両多層樹脂配線基板を電気的に接続するように、前記両多層樹脂配線基板にまたがって配置されていることを特徴としている。

リジット基板が両多層樹脂配線基板にまたがって配置されると、リジット基板と両多層樹脂配線基板それぞれとの接続部に曲げ応力がかかりやすい構造になるが、上記した多層樹脂配線基板を用いることで、リジット基板と多層配線基板との接続部の強化を図ることができるため、接続信頼性の高い基板モジュールを提供することができる。

本発明によれば、多層樹脂配線基板は、複数の樹脂層が積層されてなる積層体と、積層体に設けられた配線電極と、積層体に設けられて配線電極に接続された外部接続用の接続電極と、積層体の内部に設けられた補強部材とを備え、平面視において、補強部材は、接続電極およびその周辺を含む領域の少なくとも一部と重なるように配置されている。したがって、例えば、多層樹脂配線基板が外部と接続された状態で折り曲げられた場合であっても、その折り曲げ時の応力が、接続電極を含む接続部に集中することなく、補強部材に分散されるため、外部と多層樹脂配線基板との接続信頼性が向上する。

本発明の第１実施形態にかかる基板モジュールの断面図である。 多層樹脂配線基板の平面図である。 図１の基板モジュールの平面図である。 補強部材の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる基板モジュールの平面図である。 補強部材の変形例を示す図である。 本発明の第３実施形態にかかる基板モジュールの断面図である。 従来の基板モジュールの断面図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態にかかる基板モジュール１について、図１〜３を参照して説明する。なお、図１は第１実施形態にかかる基板モジュール１の断面図、図２は基板モジュール１が備える多層樹脂配線基板２の平面図、図３は基板モジュール１の平面図であり、多層樹脂配線基板２に設けられた補強部材７ａを説明するための図である。

この実施形態にかかる基板モジュール１は、図１に示すように、２つの多層樹脂配線基板２と、両多層樹脂配線基板２それぞれよりも硬い材料で形成されたリジット基板３とを備え、両多層樹脂配線基板２を電気的に接続するように、リジット基板３が両多層樹脂配線基板２にまたがって配置されている。

リジット基板３は、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）基板、エポキシ樹脂等で形成されたプリント配線基板（ＰＣＢ）、ガラス基板、セラミック基板などであり、その内部に電気回路等が形成されている。このとき、リジット基板３として、多層基板、単層基板のいずれを採用してもよい。また、その表面に電子部品（図示せず）実装したり、その内部に電子部品を内蔵する構成であってもよい。

両多層樹脂配線基板２それぞれは、略同じ構成であり、例えば、図１における紙面左側の多層樹脂配線基板２は、それぞれポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）およびビークル等の熱可塑性樹脂で形成された複数の樹脂層４ａ〜４ｃが積層されてなる積層体４と、該積層体４に設けられた配線電極５と、それぞれ所定の配線電極５に接続された外部接続用の複数の接続電極６と、補強部材７ａとを備える。また、層間の配線電極５同士や上記した所定の配線電極５と接続電極６とを接続する層間接続導体８も積層体４の内部に形成される。以下、図１における紙面左側の多層樹脂配線基板２を例として、その構成について説明する。

この実施形態における配線電極５は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇなどの金属導体（この実施形態では、Ｃｕ）で形成されており、それぞれ、周知の印刷技術やフォトリソグラフィ技術を用いていずれかの樹脂層４ａ〜４ｃの一方主面に形成される。

各接続電極６それぞれは、平面視が横長矩形状（Ｙ方向が長辺）をなす金属導体（例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ）で形成され、図２に示すように、積層体４から露出した状態でＸ方向に並んで配置される。そして、リジット基板３の対応する接続端子３ａに半田等を用いて接続される。また、図２の破線で囲まれた領域Ｒは、各接続電極６およびその周辺を含む領域を示している。なお、各接続電極６と各接続端子３ａとの接続は、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）、導電性接着剤等を用いて行ってもかまわない。

補強部材７ａは、リジット基板３と多層樹脂配線基板２との接続部にかかる曲げ応力等を当該補強部材７ａに分散させることにより、接続部を補強するものであり、積層体４の内部に設けられる。このとき、補強部材７ａは、配線電極５と同じＣｕで形成されており、同じ樹脂層４ｂの同一主面に形成される配線電極５および補強部材７ａは同時に形成される。なお、補強部材７ａは、必ずしもＣｕで形成されている必要はないが、例えば、その他の金属のＡｕ、Ａｇ、Ａｌや、アクリル、エポキシ樹脂、ガラス繊維など、各樹脂層４ａ〜４ｃを形成する樹脂よりも硬い材料で形成されるのが好ましい。

また、補強部材７ａは、それぞれ同一樹脂層４ｂに形成された複数の補強片７ａ１で形成されており、具体的には、図３に示すように、平面視において、それぞれ平面視で三角形状に形成された複数の補強片７ａ１が、図２に示す領域Ｒと重なる位置に配置されている。なお、補強部材７ａを、必ずしも領域Ｒ内に収まるように配置する必要はなく、例えば、補強部材７ａの一部を領域Ｒ外にはみ出して配置するなど、本来、多層樹脂配線基板２を折り曲げた際に多層樹脂配線基板２とリジット基板３との接続部に集中する曲げ応力を分散させるのに都合のよい場所に適宜変更するとよい。なお、この実施形態における領域Ｒは、リジット基板３と積層体４とが平面視で重なる領域である。

したがって、上記した実施形態によれば、積層体４の内部に補強部材７ａを設けることで、例えば、多層樹脂配線基板２がリジット基板３と接続された状態で折り曲げられた場合であっても、その折り曲げ時の応力が接続電極６を含む接続部に集中することなく、補強部材７ａに分散されるため、リジット基板３と多層樹脂配線基板２との接続信頼性が向上する。

また、補強部材７ａが、平面視において接続電極６およびその周辺を含む領域Ｒと重なる位置に配置されているため、本来、接続電極６を含む接続部に集中する応力が、当該接続電極６の近辺に位置する補強部材７ａにより分散されやすくなるとともに、多層樹脂配線基板２における補強部材７ａが配置された部分が他の部分よりも硬くなり、折り曲りにくくなることから、効率よくリジット基板３と多層樹脂配線基板２との接続信頼性の向上を図ることができる。

また、多層樹脂配線基板２を折り曲げたときの応力を補強部材７ａにより分散することができるため、接続強度を確保するために接続電極６の面積（平面視での面積）を大きくする必要がない。したがって、多層樹脂配線基板２に設ける接続電極６の高密度化を図ることができるとともに、接続電極６を含む多層樹脂配線基板２に設ける配線電極５の設計自由度が向上する。

また、補強部材７ａを、それぞれ同じ樹脂層４ｂに配置された複数の補強片７ａ１で形成することにより、多層樹脂配線基板２を折り曲げたときの応力を、各補強片７ａ１の１つ１つに分散させることができるため、接続電極６を含む接続部にかかる応力を効率よく低減することができる。

また、各補強片７ａ１それぞれが、平面視で三角形状に形成され、補強部材７ａが、各補強片７ａ１の各三角形状が組み合わされてなるトラス構造に形成されることにより、平面視で三角形状に形成された各補強片７ａ１それぞれの頂点に働く力が、該頂点から延びる２辺の方向に分解されやすく、ひいては、接続電極６を含む接続部に働く応力が異なる方向に分解されやすくなるため、リジット基板３と多層樹脂配線基板２との接続信頼性がさらに向上する。

また、補強部材７を配線電極５と同じＣｕで形成することにより、同一樹脂層４ｂに形成される補強部材７ａと配線電極５とを同時に形成することができるため、リジット基板３との接続信頼性の高い多層樹脂配線基板２を安価に製造することができる。また、リジット基板３と多層樹脂配線基板２との接続部近傍は、作動時の熱がこもりやすいが、熱伝導率の高いＣｕで形成された補強部材７ａを平面視で領域Ｒに重なるように配置することにより、接続部近辺に補強部材７ａが配置されることになるため、基板モジュール１の放熱特性が向上する。

また、補強部材７ａを、配線電極５を形成する材料として一般的なＣｕで形成するため実用的である。

また、リジット基板３が両多層樹脂配線基板２にまたがって配置されるという、リジット基板３と両多層樹脂配線基板２それぞれとの接続部に曲げ応力などがかかりやすい構造に、上記した構成の多層樹脂配線基板２を用いることで、接続信頼性の高い基板モジュール１を提供することができる。

（補強部材の変形例１）
次に、補強部材７ａの変形例について、図４を参照して説明する。なお、図４は、補強部材７ａの変形例を説明するための図であり、第１実施形態の基板モジュール１を説明するために参照した図３に対応する図である。

例えば、図４（ａ）に示すように、両多層樹脂配線基板２それぞれにおいて、補強部材７ｂを形成する各補強片７ｂ１それぞれを平面視で長方形に形成し、紙面縦長（Ｘ方向に長い）と横長（Ｙ方向に長い）の長方形を組合わせて各補強片７ｂ１を配置することにより補強部材７ｂを形成してもかまわない。このようにすることで、各補強片７ｂ１により多層樹脂配線基板２にかかる曲げ応力が分散されるとともに、Ｘ方向およびＹ方向の応力に対して多層樹脂配線基板２が曲がりにくい構造になるため、両方向の応力耐性に優れた多層樹脂配線基板２を提供することができる。

また、図４（ｂ）に示すように、両多層樹脂配線基板２それぞれにおいて平面視において、各接続電極６と略同じ形状をなす複数の補強片７ｃ１で補強部材７ｃを形成し、各補強片７ｃ１を平面視で各接続電極６と重なる位置に配置するようにしてもよい。このようにすることで、接続電極６の直下が硬くなって曲がりにくくなるとともに、各補強片７ｃ１により多層樹脂配線基板２にかかる曲げ応力を分散させることができるため、多層樹脂配線基板２とリジット基板３との接続信頼性が向上する。

また、図４（ｃ）に示すように、両多層樹脂配線基板２それぞれにおいて、それぞれ平面視でＸ方向に長い矩形状を有する２つの補強片７ｄ１をＹ方向に並べて配置することにより補強部材７ｄを形成してもよい。このようにすることで、Ｘ方向に働く応力に対して曲がりにくい多層樹脂配線基板２を提供することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態にかかる基板モジュール１ａについて、図５を参照して説明する。なお、図５は基板モジュール１ａの平面図であり、第１実施形態の基板モジュール１を説明するために参照した図３に対応する図である。

この実施形態にかかる基板モジュール１ａが、図１〜図３を参照して説明した第１実施形態の基板モジュール１と異なるところは、図５に示すように、補強部材７ｅが平板状に形成されており、この補強部材７ｅに、それぞれ平面視が三角形状をなす複数の孔７ｅ１が形成されている点である。その他の構成は、第１実施形態と同じであるため同一符号を付すことにより説明を省略する。

この場合、両多層樹脂配線基板２ａそれぞれは、同じ構成であり、図５に示すように、例えば、紙面左側の多層樹脂配線基板２ａは、平板状の補強部材７ｅに平面視が三角形状をなす複数の孔７ｅ１が形成され、これらの各孔７ｅ１の組み合わせによりトラス構造が形成される。また、補強部材７ｅは、平面視において、各接続電極６およびその周辺を含む領域Ｒ内に配置される。なお、補強部材７ｅを必ずしも領域Ｒ内に収まるように形成する必要はなく、例えば、その一部が領域Ｒからはみ出すような大きさ（平面視での大きさ）で形成してもよい。

このように、補強部材７ｅを平板状に形成した場合であっても、接続部に働く応力を補強部材７ｅに分散させることができるため、リジット基板３と多層樹脂配線基板２ａとの接続信頼性の向上を図ることができる。

また、補強部材７ｅを平板状に形成した場合、所定値以上の曲げ応力が働くと補強部材７ｅが塑性変形し、これにより、接続部にかかる応力を分散させるという補強部材７ｅの機能が低下することが考えられる。そこで、この実施形態では、補強部材７ｅに複数の孔７ｅ１を形成し、補強部材７ｅにかかる曲げ応力を各孔７ｅ１により緩和させることで、補強部材７ｅの塑性変形を抑制することができるように構成されている。したがって、補強部材７ｅを平板状に形成した場合であっても、補強部材７ｅの機能を維持することができるため、リジット基板３と多層樹脂配線基板２ａとの接続信頼性の向上を図ることができる。

また、各孔７ｅ１それぞれを平面視で三角形状に形成し、これらの各孔７ｅの組み合わせによりトラス構造を形成することで、平板状の補強部材７ｅにかかる曲げ応力の方向が各孔７ｅ１の三角形状により分解されやすくなるため、効果的に補強部材７ｅの塑性変形を抑制することができる。

（補強部材の変形例２）
次に、補強部材７ｅの変形例について、図６を参照して説明する。なお、図６は基板モジュール１ａの平面図であり、第１実施形態の基板モジュール１を説明するために参照した図３に対応する図である。

補強部材７ｅに形成する各孔７ｅ１それぞれの形状は、平面視が円状、多角形状など、種々の形状を採用することができる。例えば、図６（ａ）に示すように、それぞれ平面視が正方形をなす複数の孔７ｆ１がＸ方向に並べて配置された補強部材７ｆを形成してもよいし、図６（ｂ）に示すように、（ａ）に示した正方形の孔７ｆ１を一の対角線で分割することにより形成された、それぞれ平面視が三角形状の複数の孔７ｇ１がＸ方向に並べて配置された補強部材７ｅとは異なるトラス構造を有する補強部材７ｇを形成してもよい。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態にかかる基板モジュール１ｂについて、図７を参照して説明する。なお、図７は基板モジュール１ｂの断面図である。

この実施形態にかかる基板モジュール１ｂが図１〜図３を参照して説明した第１実施形態の基板モジュール１と異なるところは、図７に示すように、両多層樹脂配線基板２ｂそれぞれにおいて、積層体４に２つの補強部材７ｈ，７ｉが設けられている点である。その他の構成は、第１実施形態と同じであるため、同一符号を付すことにより説明を省略する。

この場合、両多層樹脂配線基板２ｂそれぞれにおいて、１つの補強部材７ｈが樹脂層４ｂに形成されるとともに、もう１つの補強部材７ｉが、補強部材７ｈが形成された樹脂層４ｂと異なる樹脂層４ｃに形成される。すなわち、両補強部材７ｈ，７ｉが複数の樹脂層４ｂ，４ｃに渡って設けられる。このとき、両補強部材７ｈ，７ｉそれぞれは、第１、第２実施形態（補強部材の変形例１、２を含む）の各補強部材７ａ〜７ｇのいずれかで形成される。なお、両多層樹脂配線基板２ｂそれぞれにおいて、最下層の樹脂層４ｃの下側に、補強部材７ｉを覆うようにさらに樹脂層を設ける構成であってもかまわない。また、積層体４を構成する樹脂層４ａ〜４ｃの層数を増やすとともに、補強部材を３つ以上設ける構成であってもよい。

このように、２層４ｂ，４ｃに渡って補強部材７ｈ，７ｉを設けることで、多層樹脂配線基板２ｂに働く曲げ応力を、両補強部材７ｈ，７ｉそれぞれに分散させることができるため、リジット基板３と多層樹脂配線基板２ｂとの接続信頼性がさらに向上する。

なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。

例えば、上記した第１、第２実施形態では、積層体４を３つの樹脂層４ａ〜４ｃで形成した例について説明したが、積層体４を形成する樹脂層の層数は、適宜、変更するとよい。

また、多層樹脂配線基板２，２ａ，２ｂには、その一部に他の部分よりも硬い材料で形成されたリジット部が形成されていてもよい。

また、多層樹脂配線基板２，２ａ，２ｂに設ける接続電極６は、１つであってもかまわない。また、各接続電極６それぞれの形状は、上記した平面視が横長矩形状に限らず、例えば、平面視が正方形や円形であってもかまわない。

また、本発明は、複数の樹脂層が積層されてなる種々の多層樹脂配線基板に通用することができる。

１，１ａ，１ｂ 基板モジュール
２，２ａ，２ｂ 多層樹脂配線基板
３ リジット基板
４ 積層体
４ａ〜４ｃ 樹脂層
５ 配線電極
６ 接続電極
７ａ〜７ｉ 補強部材
７ａ１〜７ｄ１ 補強片
Ｒ 領域

Claims (5)

1. 複数の樹脂層が積層されてなる積層体と、
   前記積層体に設けられた配線電極と、
   前記積層体に設けられて前記配線電極に接続された外部接続用の接続電極と、
   前記積層体の内部に設けられ前記接続電極を補強する平板状の補強部材と
   を備え、
   平面視において、前記補強部材は、前記接続電極およびその周辺を含む領域の少なくとも一部と重なるように配置され、
   前記補強部材には、それぞれ平面視が三角形状を有する複数の孔が形成されており、
   前記各孔の組み合わせによりトラス構造が形成されている
   ことを特徴とする多層樹脂配線基板。
2. 前記補強部材が複数設けられ、
   前記各補強部材それぞれが異なる前記樹脂層に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の多層樹脂配線基板。
3. 前記補強部材が、前記配線電極と同じ金属導体で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の多層樹脂配線基板。
4. 前記金属導体がＣｕであることを特徴とする請求項３に記載の多層樹脂配線基板。
5. 前記請求項１ないし４のいずれかに記載の多層樹脂配線基板を少なくとも２個備え、
   前記両多層樹脂配線基板よりも硬い材料で形成されたリジット基板が、前記両多層樹脂配線基板を電気的に接続するように、前記両多層樹脂配線基板にまたがって配置されていることを特徴とする基板モジュール。

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