JP6981372B2 - 回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性を有する回路基板に関する。

従来、樹脂組成物にレーザ照射を行うことによって印字を行う構成が、特許文献１に示すように、各種考案されている。

特許文献１に示す構成では、エポキシ樹脂組成物を絶縁被覆材として用いている。このことによって、樹脂表面にレーザ照射を行う際に、電気的特性等を低下させることなく、印字を行っている。

特開平４−２８７５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成を採用し、熱可塑性樹脂で形成された基板に対し印字を行う場合、熱エネルギーが高いレーザ照射を行うと熱エネルギーの影響によって、該基板が変形してしまう虞がある。

したがって、本発明の目的は、熱可塑性を有する基板表面への印字を効率的に行う構成を提供することにある。

この発明の回路基板は、回路パターンが形成された熱可塑性樹脂層からなり、第１主面と、第１主面に対向する第２主面とを有する樹脂基板と、樹脂基板の第１主面に形成された変色層と、を備える。光照射によって、変色層に形成された印刷パターンは凹み部を有する。凹み部の底部は、熱可塑性樹脂と直接接していない。

この構成では、印刷パターンは、変色層に対して光照射を行うことにより形成されることによって、凹み部が形成される。凹み部の底部が熱可塑性樹脂層と直接接しないため、光照射が熱可塑性樹脂層へ直接行われず、回路基板への影響を抑制できる。

この発明の回路基板の製造方法は、次の工程からなる。回路パターンが形成され、熱可塑性樹脂からなり、第１主面と、第１主面に対向する第２主面とを有する樹脂基板を形成する工程と、樹脂基板の第１主面に、樹脂基板よりも耐熱性が高い、または熱硬化性の材質からなる保護層を形成する工程と、保護層の表面に変色層を形成する工程と、変色層に対して、光照射を行うことにより、印刷パターンを形成する工程とを実行する。また、印刷パターンを形成する工程は、グリーンレーザを用いて、光照射を行う。

この製造方法では、熱可塑性を有する基板表面への印字を効率的に行うことができる。

この発明の回路基板の製造方法は、次の工程からなる。回路パターンが形成され、熱可塑性樹脂からなり、第１主面と、第１主面に対向する第２主面とを有する樹脂基板を形成する工程と、樹脂基板よりも耐熱性が高い、または熱硬化性の材質からなり、第１主面に形成された電極パターンの一部を露出させる開口を有する保護層を樹脂基板の第１主面に形成する工程と、保護層の表面において、開口と異なる位置にＵＶ照射によって導電率が高くなる変色層を形成する工程と、変色層に対して、光照射を行うことにより、印刷パターンを形成する工程を実行する。また、印刷パターンを形成する工程は、電極パターンをアライメントマークとして、光照射を行う。

この製造方法では、電気特性への悪影響を抑制しながら、熱可塑性を有する基板表面への印字を精度良く行うことができる。

この発明によれば、熱可塑性を有する基板表面への印字を効率的に行う構成を提供できる。

図１（Ａ）は、第１の実施形態に係る回路基板１０の外観斜視図であり、図１（Ｂ）は、第１の実施形態に係る回路基板１０の断面図である。 図２は、樹脂基板１１０の製造工程を示す外観斜視図である。 図３（Ａ）−図３（Ｄ）は、回路基板１０を備えた回路モジュール１の製造工程を順に示す外観斜視図である。 図４は、回路基板１０の製造工程を示すフローチャートである。 図５（Ａ）は、第１の実施形態に係る回路基板１０の外観斜視図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図６（Ａ）は、第２の実施形態に係る樹脂基板１１０Ａに保護層１２０Ａを形成した外観斜視図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）を第３主面１０３側から視た平面図である。 図７は、第２の実施形態に係る樹脂基板１１０Ａの製造工程を示す外観斜視図である。 図８（Ａ）−図８（Ｅ）は、回路基板１０Ａを備えた回路モジュール１Ａの製造工程を順に示す外観斜視図である。 図９は、回路基板１０Ａの製造工程を示すフローチャートである。

以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。第２の実施形態では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。なお、以下の各実施形態に示す各図においては、説明を分かり易くするために、それぞれの構成要素の形状を部分的または全体として誇張して記載している。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る回路基板について、図を参照して説明する。図１（Ａ）は、第１の実施形態に係る回路基板１０の外観斜視図であり、図１（Ｂ）は、第１の実施形態に係る回路基板１０の断面図である。図２は、樹脂基板１１０の製造工程を示す外観斜視図である。図３（Ａ）−図３（Ｄ）は、回路基板１０を備えた回路モジュール１の製造工程を順に示す外観斜視図である。図４は、回路基板１０の製造工程を示すフローチャートである。図５（Ａ）は、第１の実施形態に係る回路基板１０の外観斜視図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、回路基板１０は、樹脂基板１１０、保護層１２０、変色層１３０を備える。樹脂基板１１０は、矩形の平板であり、互いに対向する第１主面１０１と第２主面１０２とを備える。

樹脂基板１１０は、熱可塑性を有する樹脂基材（熱可塑性樹脂）であり、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）を主材料とするシートである。本実施形態においては、樹脂基板１１０は、複数のシートが積層されてなり、熱可塑性樹脂層とする積層体からなる。

樹脂基板１１０の内部には、複数の回路パターンＣＰ２，ＣＰ３が形成されている。回路パターンＣＰ２，ＣＰ３は、例えば、Ｃｕ箔等の導体パターンである。樹脂基板１１０の第２主面１０２には、実装用電極６００が形成されている。実装用電極６００は、他基板に実装する、もしくは部品を搭載するために用いられる。

保護層１２０は、樹脂基板１１０の第１主面１０１に当接するように形成されている。保護層１２０は、樹脂基板１１０よりも光照射（例えばＵＶ照射）の熱による変形量が小さい、すなわち、保護層１２０の変形温度は、樹脂基板１１０の変形温度よりも高い。言い換えれば、保護層１２０は、樹脂基板１１０よりも耐熱性が高い材質からなる。または、保護層１２０は、熱硬化性の材質からなる。保護層１２０は、例えば、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、またはポリイミド樹脂であり、インクジェット印刷、スクリーン印刷等で形成される。

変色層１３０は、保護層１２０の第１主面１０１側に対して、反対側の第３主面１０３に形成されている。言い換えれば、変色層１３０は、保護層１２０を間に介して樹脂基板１１０上に形成されている。変色層１３０の表面１３１（第３主面１０３と反対側の面）には、ＵＶ照射等によって印刷パターン１３５が形成されている。

変色層１３０は、ＵＶ照射によって変色する材質によって形成されている。より具体的には、変色層１３０は、アクリル樹脂、酸化チタンを含む。変色層１３０がアクリル樹脂を含むことによって、低エネルギーのＵＶ照射による変質が可能となる。変色層１３０が酸化チタンを含むことによって、変色層１３０は白色で形成される。また、変色層１３０に含まれる酸化チタンの価数は、ＵＶ照射によって変化する。このことによって、変色層１３０におけるＵＶ照射された部分は黒色に変色する。ＵＶ照射は、例えば、波長が５３２ｎｍの第２高調波を用いるグリーンレーザである。このことによって、より精密な印刷パターン１３５を形成できる。

印刷パターン１３５は、例えば、２次元バーコードであり、製造に関する情報、ロットナンバー等が含まれる。

なお、上述のとおり、変色層１３０は、白色であることに対して、印刷パターン１３５は黒字であることが好ましい。このことによって、変色層１３０に対する、印刷パターン１３５のコントラスト比を高くできる。すなわち、解像度の高い印刷パターン１３５を形成することが可能となり、印刷パターン１３５の認識がより容易になる。ただし、変色層１３０と印刷パターン１３５とのコントラスト比が一定値以上であれば認識が可能である。

このように構成することによって、変色層１３０（回路基板１０）にＵＶ照射による印刷パターン１３５を形成することができる。これにより、樹脂基板１１０に直接的に熱が加わらず、ＵＶ照射を用いた印刷による、樹脂基板１１０へのダメージを抑制できる。また、樹脂基板１１０に保護層１２０が形成されていることによって、熱負荷がかかりやすい部分を保護することが可能となり、ＵＶ照射による印刷パターン１３５を形成する際の特性変化をさらに抑制できる。

保護層１２０が樹脂基板１１０よりも耐熱性が高い、または、保護層１２０が熱硬化性であることによって、樹脂基板１１０の保護作用が向上する。さらに、保護層１２０が熱硬化性であることによって、ＵＶ照射時における保護層１２０の変形が起こりにくい。また、ＵＶ照射を用いることで、低エネルギーでの印字を行うことができ、樹脂基板１１０にダメージを与えることなく、認識しやすい鮮明な印字が可能となる。

図２を用いて、樹脂基板１１０の具体的な形成方法について説明する。樹脂基板１１０は、複数の樹脂シート１１１，１１２，１１３を積層する構造である。上述のとおり、樹脂シート１１１，１１２，１１３は、熱可塑性を有する。樹脂シート１１１は、第１主面１０１を有し、樹脂シート１１３は、第２主面１０２を有する。樹脂シート１１２には、複数の回路パターンＣＰ２が形成されており、樹脂シート１１３には、複数の回路パターンＣＰ３が形成されている。回路パターンＣＰ２と回路パターンＣＰ３は、層間接続導体等で接続されている。

樹脂基板１１０は、樹脂シート１１１，１１２，１１３を加熱プレスすることによって一体形成されている。

図３（Ａ）−図３（Ｄ）を用いて、回路基板１０を備えた回路モジュール１の製造工程を順に示す。図３（Ａ）に示すように、樹脂基板１１０の第１主面１０１に当接するように保護層１２０を形成する。保護層１２０は、第３主面１０３を有する。上述のとおり、第３主面１０３は、樹脂基板１１０が当接していない面である。

図３（Ｂ）に示すように、変色層１３０を保護層１２０の第３主面１０３に形成する。

図３（Ｃ）に示すように、変色層１３０の表面１３１にＵＶ照射を行うことにより、印刷パターン１３５を形成する。

図３（Ｄ）に示すように、回路基板１０を実装基板２０に実装する。回路基板１０は、第２主面１０２に形成されている実装用電極６００を介して、実装基板２０に実装される。これにより、回路モジュール１が実現される。

このような構成の回路基板１０は、次に示す製造方法によって製造される。図４は、本発明の第１の実施形態に係る回路基板１０の製造方法を示すフローチャートである。

まず、樹脂シート１１１，１１２，１１３を加熱プレスすることによって樹脂基板１１０を形成する（Ｓ１０１）。上述のとおり、樹脂シート１１１は、第１主面１０１を有し、樹脂シート１１３は、第２主面１０２を有する。

次に、樹脂基板１１０の第１主面１０１側に、保護層１２０を形成する（Ｓ１０２）。

次に、保護層１２０の第３主面１０３、言い換えれば、保護層１２０における樹脂基板１１０が当接していない面側に変色層１３０を形成する（Ｓ１０３）。

次に、変色層１３０の表面１３１にＵＶ照射を行い、印刷パターン１３５を形成する（Ｓ１０４）。

このように、上述の製造方法を用いることによって、ＵＶ照射による印刷パターン１３５を形成する際の熱負荷がかかりやすい部分を保護でき、信頼性が高い回路基板１０を製造することができる。また、印刷パターン１３５が形成された回路基板１０を簡素な工程で製造できる。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）を用いて、ＵＶ照射によって形成される印刷パターン１３５の具体的な構造について説明する。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す、回路基板１０のＡ−Ａ線における断面図である。なお、変色層１３０の表面１３１をＵＶ照射することによって、変色層１３０は表面１３１側から凹む。この凹む部分が、凹み部１３６である。この際、変色する部分によって、印刷パターン１３５が形成される。

図５（Ｂ）に示すように、印刷パターン１３５では、ＵＶ照射によって、エッチングされる凹み部１３６の深さはＤ１であり、変色層１３０に残存する部分の厚さはＤ２である。凹み部１３６の底部１３７とは、ＵＶ照射によってエッチングされることによって形成された最も深い部分である。

変色層１３０の厚みＤ（Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２）が２５μｍである場合、エッチングされる凹み部１３６の深さＤ１は、約５±３μｍの範囲で形成されることが好ましい。また、残存する部分の厚さＤ２は、エッチングされる凹み部１３６の深さＤ１よりも厚く形成されることが好ましい。より具体的には、例えば、凹み部１３６の深さＤ１は、１０μｍ以下とすることが好ましい。このことによって、樹脂基板１１０への熱照射による影響を抑制できる。

このように、所定の厚みを残してエッチングする、言い換えれば凹み部１３６の底部１３７が、樹脂基板１１０と直接接していないことによって、熱負荷から樹脂基板１１０を保護することが可能となり、ＵＶ照射による印刷パターン１３５を形成する際の特性変化を抑制できる。すなわち、回路基板１０の信頼性が向上する。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る回路基板について、図を参照して説明する。図６（Ａ）は、第２の実施形態に係る樹脂基板１１０Ａに保護層１２０Ａを形成した外観斜視図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）を第３主面１０３側から視た平面図である。図７は、第２の実施形態に係る樹脂基板１１０Ａの製造工程を示す外観斜視図である。図８（Ａ）−図８（Ｅ）は、回路基板１０Ａを備えた回路モジュール１Ａの製造工程を順に示す外観斜視図である。図９は、回路基板１０Ａの製造工程を示すフローチャートである。

本実施形態における回路基板１０Ａは、第１の実施形態に係る回路基板１０に対して、樹脂基板１１０Ａに電極パターンＣＰ１が形成されている点、保護層１２０Ａに開口１２５が形成されている点において異なる。回路基板１０Ａの他の構成は、第１の実施形態に係る回路基板１０と同じであり、同じ箇所の説明は省略する。

図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、保護層１２０Ａには開口１２５が複数形成されている。図６（Ｂ）に示すように、開口１２５は、電極パターンＣＰ１が露出する位置に形成されている。なお、電極パターンＣＰ１の開口１２５によって露出する部分が実装電極１２６である。

より具体的には、保護層１２０Ａを平面視して、実装電極１２６の面積、すなわち開口１２５の開口面積は、電極パターンＣＰ１の面積より小さい形状である。変色層１３０は、実装電極１２６、電極パターンＣＰ１と重ならない位置に形成されている。

図７を用いて、樹脂基板１１０Ａの具体的な形成方法について説明する。樹脂基板１１０Ａは、複数の樹脂シート１１１Ａ，１１２，１１３を積層する構造である。樹脂シート１１１Ａは、第１主面１０１を有し、樹脂シート１１３は、第２主面１０２を有する。樹脂シート１１１Ａには、複数の電極パターンＣＰ１が形成されている。電極パターンＣＰ１と回路パターンＣＰ２と回路パターンＣＰ３は、層間接続導体等で接続されている。

樹脂基板１１０Ａは、樹脂シート１１１Ａ，１１２，１１３を加熱プレスすることによって一体形成されている。

図８（Ａ）−図８（Ｅ）を用いて、回路基板１０を備えた回路モジュール１Ａの製造工程を順に示す。図８（Ａ）に示すように、保護層１２０Ａは、開口１２５が電極パターンＣＰ１を露出させるように、樹脂基板１１０Ａの第１主面１０１に形成される。保護層１２０Ａは、第１主面１０１に当接している。上述のとおり、電極パターンＣＰ１が開口１２５によって露出する部分が実装電極１２６である。

図８（Ｂ）に示すように、変色層１３０を保護層１２０Ａの第３主面１０３に形成する。このとき、保護層１２０Ａの開口１２５をアライメントマークとして、保護層１２０Ａの第３主面１０３に変色層１３０を形成する。このように構成することによって、変色層１３０を実装時に影響がない位置に形成できる。

図８（Ｃ）に示すように、変色層１３０にＵＶ照射を行うことにより、印刷パターン１３５を形成する。上述の図６（Ｂ）で示したとおり、電極パターンＣＰ１をアライメントマークとしてＵＶ照射を行う。この際、例えば、電極パターンＣＰ１が透過して見える部分をアライメントマークとしてＵＶ照射を行ってもよい。

変色層１３０における、ＵＶ照射によって変色する部分（変色部）の導電率が高くなる場合に、変色部は、近傍の導体パターンとの間で結合し易く、電気特性に影響を与えやすい。しかしながら、上述のようにアライメントマークを用いて、電極パターンＣＰ１を基準に印刷パターン１３５を形成することによって、変色層１３０と電極パターンＣＰ１との距離を制御しやすく、電気特性が安定する。さらに、印刷パターン１３５を精度よく形成できる。

図８（Ｄ）に示すように、実装電極１２６に半田等を用いて表面実装部品１５０を実装する。この際、変色層１３０は実装電極１２６から適宜離間され、この変色層１３０にＵＶ照射による印刷パターン１３５が形成されるので、回路基板１０Ａの実装領域の変形を抑制できる。また、樹脂基板１１０Ａを形成する際の加熱プレスによって、樹脂が流動し、パターンの位置ずれが発生しやすい。しかしながら、開口１２５と比較して、電極パターンＣＰ１が大きいので、開口１２５によって露出する電極パターンＣＰ１の位置、面積は略変化しない。よって、表面実装部品１５０の実装不良を抑制できる。なお、本実施形態においては、実装電極１２６に表面実装部品１５０が実装されている例を示したが、実装電極１２６には、その他の部材と接合されていてもよい。

図８（Ｅ）に示すように、実装基板２０に、回路基板１０Ａを実装する。回路基板１０Ａは、第２主面１０２に形成されている実装用電極６００を介して、実装基板２０に実装されることによって、回路モジュール１Ａが実現される。

このような構成の回路基板１０Ａは、次に示す製造方法によって製造される。図９は、本発明の第２の実施形態に係る回路基板１０Ａの製造方法を示すフローチャートである。

まず、樹脂シート１１１Ａ，１１２，１１３を加熱プレスすることによって樹脂基板１１０を形成する（Ｓ２０１）。上述のとおり、樹脂シート１１１Ａは、第１主面１０１を有し、樹脂シート１１３は、第２主面１０２を有する。

次に、樹脂基板１１０Ａの第１主面１０１に、開口１２５を有するようにパターニングされた保護層１２０Ａを形成する（Ｓ２０２）。

次に、保護層１２０Ａの第３主面１０３、言い換えれば、保護層１２０Ａと樹脂基板１１０Ａが当接していない面側に変色層１３０を形成する（Ｓ２０３）。より具体的には、開口１２５をアライメントマークとして変色層１３０を形成する。

次に、変色層１３０に、ＵＶ照射を行い、印刷パターン１３５を形成する（Ｓ２０４）。より具体的には、電極パターンＣＰ１をアライメントマークとして印刷パターン１３５を形成する。この際、保護層１２０Ａで覆われていない電極パターンＣＰ１をアライメントマークとしてもよい。なお、アライメントマークは、位置合わせを行うためだけの機能を限定した形状である必要はなく、アライメントマークの形状およびアライメントマークの位置は限定されない。

このように、上述の製造方法を用いることによって、ＵＶ照射による印刷パターン１３５を形成する際の熱負荷がかかりやすい部分を保護でき、信頼性が高い回路基板１０Ａを製造することができる。

また、本実施形態においても、エッチングされる深さＤ１よりも残存する部分の厚さＤ２は、厚く形成されることが好ましい。このことによって、樹脂基板１１０Ａへの熱照射による影響を抑制できる。

さらに、上述のアライメントマークを用いることにより、電極パターンＣＰ１と変色層１３０（印刷パターン１３５）との距離を確保できる。このことから、電気的結合量を小さくでき、電気特性のばらつきを抑えることができる。

なお、上述の実施形態においては、複数の樹脂シートを積層することによって、樹脂基板を形成する例を用いて説明したが、樹脂シートは複数であっても、１シートで形成されていてもよい。

また、上述の実施形態における保護層は、樹脂基板の全面を覆う形状として説明したが、保護層は樹脂基板の全面を覆う形状である必要はない。言い換えれば、少なくとも変色層が形成されている箇所を覆う形状であればよい。

ＣＰ１…電極パターン
ＣＰ２、ＣＰ３…回路パターン
Ｄ…厚み
Ｄ１…深さ
Ｄ２…厚さ
１、１Ａ…回路モジュール
１０、１０Ａ…回路基板
２０…実装基板
１０１…第１主面
１０２…第２主面
１０３…第３主面
１１０、１１０Ａ…樹脂基板
１１１、１１１Ａ、１１２、１１３…樹脂シート
１２０、１２０Ａ…保護層
１２５…開口
１２６…実装電極
１３０…変色層
１３１…表面
１３５…印刷パターン
１３６…凹み部
１３７…底部
１５０…表面実装部品
６００…実装用電極

Claims (1)

1. 回路パターンが形成され、熱可塑性樹脂からなり、第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを有する樹脂基板を形成する工程と、
   前記樹脂基板の前記第１主面に、前記樹脂基板よりも耐熱性が高い、または熱硬化性の材質からなる保護層を形成する工程と、
   前記保護層の表面に変色層を形成する工程と、
   前記変色層に対して、光照射を行うことにより、印刷パターンを形成する工程と、
   を有し、
   前記印刷パターンを形成する工程は、グリーンレーザを用いて、前記光照射を行う、
   回路基板の製造方法。

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