JP6538372B2 - 多層リジッドフレキシブル基板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、多層リジッドフレキシブル基板およびそ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。
従来の多層リジッドフレキシブル基板の製法では、屈曲部にポリイミド材を使用したものであるため、全層を折り曲げ可能な層構成（リジッド部と屈曲部の層数が同じ）である場合、以下の課題がある。
(1)ポリイミド材の密着による屈曲性の低下
(2)層間剥離リスクの増加
(3)接着剤（ポリイミド製カバーレイ）によるスルーホール品質の低下
(4)製造工程数の増加
(2)層間剥離リスクの増加
(3)接着剤（ポリイミド製カバーレイ）によるスルーホール品質の低下
(4)製造工程数の増加
発明が解決しようとする課題は、上記した従来の問題点を解決すると共に、低弾性プリプレグとフレキシブル基板の組み合わせによって、高信頼性の多層リジッドフレキシブル基板およびその製造方法を提供するものである。
実施形態の多層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が積層された多層フレキシブル基板が複数積層され、両側縁部分を含む領域にリジッド部を有し、前記リジッド部の間の領域に前記リジッド部とつながった屈曲部を有する多層リジッドフレキシブル基板の製造方法であって、積層される２つの前記フレキシブル基板同士を、前記リジッド部および前記屈曲部において第１の弾性プリプレグによって接合し、多層フレキシブル基板を形成する工程と、積層される２つの前記多層フレキシブル基板同士を、前記リジッド部において前記第１の弾性プリプレグの弾性率より高い弾性率を有する第２の弾性プリプレグによって接合する工程と、を有することを特徴とする。
本実施形態の多層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、屈曲部のフレキシブル基板が低弾性プリプレグによって保護されているので、屈曲部の剛性が高く、電気特性も優れたものが提供できる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る多層リジッドフレキシブル基板を説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る多層リジッドフレキシブル基板の構成を示す図である。
図１は、第１実施形態に係る多層リジッドフレキシブル基板の構成を示す図である。
図１において、多層リジッドフレキシブル基板１００は、リジッド部１０，２０と、このリジッド部１０，２０の間に設けられる屈曲部３０とを有して構成されている。多層リジッドフレキシブル基板１００は、複数の多層フレキシブル基板層が積層されたものをプレスによって接合されたものである。各多層フレキシブル基板層は、複数のフレキシブル基板の両面を低弾性プリプレグによって接合して、保護する構成となっている。ここでは、各フレキシブル基板は、両面２層の基板としているが、片面単層であっても良い。図１において、太枠のブロックは、２層のフレキシブル基板４０を示している。また、縦の網掛け部は、低弾性プリプレグ４５を示している。
また、図１では、３つの多層フレキシブル基板層５０，６０，７０が積層された図を示している。３つの多層フレキシブル基板層５０，６０，７０は、リジッド部１０，２０において高弾性プリプレグ８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄによって接合されている。なお、リジッド部１０，２０では、図示しないスルーホールが施されて、各層のフレキシブル基板間が電気接続されている。
図２は、第１実施形態の変形例を示している。図２の多層リジッドフレキシブル基板では、リジッド部１０，２０の表層（表面と裏面）に配置される低弾性プリプレグ４５の上に銅箔８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｃが接合されている。これにより、低弾性プリプレグ４５の上の銅箔８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｃによって導電層が形成されることになる。
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る多層リジッドフレキシブル基板の構成を示す図である。
図３は、第２実施形態に係る多層リジッドフレキシブル基板の構成を示す図である。
図３において、多層リジッドフレキシブル基板２００は、第１実施形態と同じく、リジッド部１０，２０と、このリジッド部１０，２０の間に設けられる屈曲部３０とを有して構成されている。多層リジッドフレキシブル基板２００は、複数の多層フレキシブル基板層が積層されたものをプレスによって接合されたものである。各多層フレキシブル基板層は、複数のフレキシブル基板の両面を低弾性プリプレグによって接合して、保護する構成となっている。例えば、３つの多層フレキシブル基板層５０，６０，７０による積層構造、および３つの多層フレキシブル基板層５０，６０，７０が、リジッド部１０，２０において高弾性プリプレグ８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄによって接合されている点についても、第１実施形態と同じである。
第１実施形態と異なる点は、表層（表面と裏面）の露出面が第１実施形態のように低弾性プリプレグではなく、フレキシブル基板９０ａ，９０ｂの導体となっている点である。また、表層のフレキシブル基板９０ａ，９０ｂの屈曲部３０の導体は、除去されている。更に、リジッド部１０，２０の導体９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄは、ソルダーレジスト（ＳＲ）１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄによって保護されている。
図４は、第１実施形態および第２実施形態の内層（表層の露出したフレキシブル基板を除く）のフレキシブル基板の構成を示す図である。内層のフレキシブル基板２００の両面は、低弾性プリプレグ２１０，２２０と接合して保護されている。
低弾性プリプレグ２１０，２２０は、ガラスクロス入りで、折り曲げ可能な低弾性率の多層材料である。その弾性率は、１０Ｇｐａ以下であることが望ましい。また、熱膨張係数は、１０ｐｐｍ／℃であることが望ましい。
図５は、第１実施形態で示した多層フレキシブル基板層５０，６０，７０の積層状態を拡大した図である。多層フレキシブル基板層５０，６０，７０は、低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグの順に積層された６層フレキシブル基板を構成する。そして、図１のように、多層フレキシブル基板層５０，６０，７０の層間を屈曲部３０のみを窓穴加工を行った高弾性プリプレグ８０ａ〜８０ｄによって接合する。
高弾性プリプレグ８０ａ〜８０ｄは、弾性率が１８乃至２５Ｇｐａであることが望ましい。また、熱膨張係数は、１３〜１６ｐｐｍ／℃であることが望ましい。
図６は、第１実施形態および第２実施形態の多層リジッドフレキシブル基板の製造工程を示すフローチャートである。
まず、全ての２層フレキシブル基板（図１では、１８層）の内層パターンを形成する（ステップＳ１００）。
次に、多層フレキシブル基板層５０，６０，７０の各フレキシブル基板の両面（導体）を低弾性プリプレグ（図３の符号２１０，２２０）によって保護する。そして、リジッド部１０，２０の低弾性プリプレグ上に銅箔を配置する場合は、図２に示す銅箔８５ａ〜８５ｄを接合する。多層フレキシブル基板層５０，７０の表層（図３の符号９０ａ，９０ｂ）をフレキシブル基板とする場合は、屈曲部の導体を除去し、リジッド部の導体（図２の符号９５ａ〜９５ｄ）はソルダーレジスト（図２の符号１１０ａ〜１１０ｂ）で保護する。そして、１次積層によって多層フレキシブル基板層５０，６０，７０をそれぞれ形成する（ステップＳ１１０）。
最後に、２次積層によって屈曲部３０のみに窓穴加工を行った高弾性プリプレグ８０ａ〜８０ｄを用いて、３つの多層フレキシブル基板層５０，６０，７０の層間のリジッド部１０，２０を接合する（ステップＳ１２０）。したがって、リジッド部１０，２０は、固い基板として形成される。
これにより、完成した多層リジッドフレキシブル基板は、屈曲部３０のフレキシブル基板が低弾性プリプレグによって挟まれた形状となり、フレキシブル基板を保護した製品となる。したがって、電子装置間をこの多層リジッドフレキシブル基板で接続した場合、屈曲部の剛性が高く、高周波などの電気特性も優れたものとなる。
なお、リジッド部１０，２０のスルーホール作業と基板間の半田接続などは、本発明と直接関係しないので、省略する。
次に、第１又は第２実施形態によって製造された多層リジッドフレキシブル基板の各種例を説明する。
図７は、１８層仕様の多層リジッドフレキシブル基板の構成を示す図である。
１８層仕様では、２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグで６層の第１多層フレキシブル基板５０を形成する。
また、低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグで中間部の６層の第２多層フレキシブル基板６０を形成する。
また、低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキで６層の第３多層フレキシブル基板７０を形成する。
なお、第１多層フレキシブル基板５０および第３多層フレキシブル基板７０の表層（露出層）において、屈曲部３０の２層フレキの露出側の導体は除去され、リジッド部１０，２０の露出導体９５ａ〜９５ｄはソルダーレジスト１１０ａ〜１１０ｄで保護されている。
そして、第１多層フレキシブル基板５０、第２多層フレキシブル基板６０、および第３多層フレキシブル基板７０が積層される時、リジッド部１０，２０は高弾性プリプレグ８０ａ〜８０ｄで接合されている。これにより、２層フレキの内層導体を低弾性プリプレグで保護し、屈曲部の剛性が高い１８層リジッドフレキシブル基板を得ることができる。
図８は、１６層仕様の多層リジッドフレキシブル基板の構成を示す図である。
１６層仕様では、低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグで５層の第１多層フレキシブル基板５０を形成する。
また、低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグで中間部の６層の第２多層フレキシブル基板６０を形成する。
また、低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグで５層の第３多層フレキシブル基板７０を形成する。
なお、第１多層フレキシブル基板および第３多層フレキシブル基板の表層（露出層）において、リジッド部１０，２０の露出する面の低弾性プリプレグには銅箔８５ａ〜８５ｄが接合されて導体を形成している。
そして、第１多層フレキシブル基板５０、第２多層フレキシブル基板６０、および第３多層フレキシブル基板７０が積層される時、リジッド部１０，２０は高弾性プリプレグ８０ａ〜８０ｄで接合されている。これにより、２層フレキの内層導体を低弾性プリプレグで保護し、屈曲部の剛性が高い１６層リジッドフレキシブル基板を得ることができる。
図９は、１２層仕様の多層リジッドフレキシブル基板の構成を示す図である。
１２層仕様では、２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグで４層の第１多層フレキシブル基板５０を形成する。
また、低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグで中間部の４層の第２多層フレキシブル基板６０を形成する。
また、低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキで４層の第３多層フレキシブル基板７０を形成する。
なお、第１多層フレキシブル基板５０および第３多層フレキシブル基板７０の表層（露出層）において、屈曲部３０の２層フレキの露出側の導体は除去され、リジッド部１０，２０の露出導体９５ａ〜９５ｄはソルダーレジスト１１０ａ〜１１０ｄで保護されている。
そして、第１多層フレキシブル基板５０、第２多層フレキシブル基板６０、および第３多層フレキシブル基板７０が積層される時、リジッド部１０，２０は高弾性プリプレグ８０ａ〜８０ｄで接合されている。これにより、２層フレキの内層導体を低弾性プリプレグで保護し、屈曲部の剛性が高い１２層リジッドフレキシブル基板を得ることができる。
図１０は、８層仕様の多層リジッドフレキシブル基板の構成を示す図である。
８層仕様では、２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグで４層の第１多層フレキシブル基板５０を形成する。
また、低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグ−２層フレキで４層の第２多層フレキシブル基板６０を形成する。
なお、第１多層フレキシブル基板５０および第２多層フレキシブル基板６０の表層（露出層）において、屈曲部３０の２層フレキの露出側の導体は除去され、リジッド部１０，２０の露出導体９５ａ〜９５ｄはソルダーレジスト１１０ａ〜１１０ｄで保護されている。
そして、第１多層フレキシブル基板５０および第２多層フレキシブル基板６０が積層される時、リジッド部１０，２０は高弾性プリプレグ８０ａ、８０ｂで接合されている。これにより、２層フレキの内層導体を低弾性プリプレグで保護し、屈曲部の剛性が高い８層リジッドフレキシブル基板を得ることができる。
図１１は、６層仕様の多層リジッドフレキシブル基板の構成を示す図である。
６層仕様では、低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグで３層の第１多層フレキシブル基板５０を形成する。
また、低弾性プリプレグ−２層フレキ−低弾性プリプレグで３層の第２多層フレキシブル基板６０を形成する。
なお、第１多層フレキシブル基板および第３多層フレキシブル基板の表層（露出層）において、リジッド部１０，２０の露出する面の低弾性プリプレグには銅箔８５ａ〜８５ｄが接合されて導体を形成している。
そして、第１多層フレキシブル基板５０および第２多層フレキシブル基板６０が積層される時、リジッド部１０，２０は高弾性プリプレグ８０ａ、８０ｂで接合されている。これにより、２層フレキの内層導体を低弾性プリプレグで保護し、屈曲部の剛性が高い６層リジッドフレキシブル基板を得ることができる。
図１２は、図７乃至図１１で示した１８層〜６層リジッドフレキシブル基板を用いた装置間接続の一例を示す図である。このように、実施形態の多層リジッドフレキシブル基板を用いることにより、リジッド部の一方を第１電子機器５００に接続し、リジッド部の他方を例えば９０度折り曲げて第２電子機器６００に接続することができる。
実施形態の多層リジッドフレキシブル基板によれば、屈曲部の剛性が高く、且つ電気特性に優れている。また、リジッド部と屈曲部の境界部分の密着強度が高く、層間剥離（デラミ等）の発生を防止することができる。また、リジッド基板と同等のスルーホール信頼性を得ることができる。更に、リジッド基板と同等の製造プロセスで製造することが可能であり、製造プロセスの簡略化を図ることができる。
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。
１００、２００‥多層リジッドフレキシブル基板
１０、２０…リジッド部
３０…屈曲部
４０…フレキシブル基板
４５…低弾性プリプレグ
５０…第１多層フレキシブル基板
６０…第２多層フレキシブル基板
７０…第３多層フレキシブル基板
８０ａ〜８０ｄ…高弾性プリプレグ
８５ａ〜８５ｄ…銅箔
９５ａ〜９５ｄ…導体
１１０ａ〜１１０ｄ…ソルダーレジスト
１０、２０…リジッド部
３０…屈曲部
４０…フレキシブル基板
４５…低弾性プリプレグ
５０…第１多層フレキシブル基板
６０…第２多層フレキシブル基板
７０…第３多層フレキシブル基板
８０ａ〜８０ｄ…高弾性プリプレグ
８５ａ〜８５ｄ…銅箔
９５ａ〜９５ｄ…導体
１１０ａ〜１１０ｄ…ソルダーレジスト
Claims (3)
- 複数のフレキシブル基板が積層された多層フレキシブル基板が複数積層され、両側縁部分を含む領域にリジッド部を有し、前記リジッド部の間の領域に前記リジッド部とつながった屈曲部を有する多層リジッドフレキシブル基板の製造方法であって、
積層される２つの前記フレキシブル基板同士を、前記リジッド部および前記屈曲部において第１の弾性プリプレグによって接合し、多層フレキシブル基板を形成する工程と、
積層される２つの前記多層フレキシブル基板同士を、前記リジッド部において前記第１の弾性プリプレグの弾性率より高い弾性率を有する第２の弾性プリプレグによって接合する工程と、
を有することを特徴とする多層リジッドフレキシブル基板の製造方法。 - 前記多層フレキシブル基板の前記リジッド部にスルーホールが設けられることを特徴とする請求項１に記載の多層リジッドフレキシブル基板の製造方法。
- 前記屈曲部において、前記複数積層された多層フレキシブル基板の層間に空間があることを特徴とする請求項１に記載の多層リジッドフレキシブル基板の製造方法。
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