JPWO2010073780A1 - フレックスリジッド配線板及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

フレックスリジッド配線板(10)は、フレキシブル基材上に第1導体パターン(132、133)を有するフレキシブル配線板(13)と、リジッド基材上に第2導体パターンを有するリジッド配線板(11)と、を備える。第1導体パターンと第2導体パターンとは、互いに電気的に接続され、フレキシブル基材には、切り込み(14)が入れられている。フレキシブル配線板(13)は、切り込み(14)で折り返されることにより、折り返し前よりも長尺になる。

Description

本発明は、リジッド配線板とフレキシブル配線板とから構成されるフレックスリジッド配線板及びその製造方法に関する。
特許文献1に、切り込みにより長尺化されたフレキシブル配線板が開示されている。このフレキシブル配線板は、フレキシブル基材と、フレキシブル基材上に形成された配線パターンと、を備える。ここで、フレキシブル基材は、配線パターン以外の領域に切り込みを有する。このため、その切り込みの先端で折り返すことにより、折り返し前よりも長尺のフレキシブル配線板になる。
日本国特許公開2006−5134号公報
特許文献1に記載のフレキシブル配線板は、フレキシブル基材が柔軟であるため、電子部品を実装する際、アライメントを取りにくい。
また、予め折り畳んだフレキシブル配線板を、第1のリジッド配線板と第2のリジッド配線板との間に配置することも考えられる。しかし、こうしたフレックスリジッド配線板であれば、アライメントの点については改善されるが、その製造に際しては、フレキシブル配線板を、折り畳んだ状態でリジッド配線板に接続するため、フレキシブル配線板の配線が断線し易い。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、フレキシブル配線板を長尺化することができて、且つ、容易に電子部品を実装することのできるフレックスリジッド配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、製造時にフレキシブル配線板の配線が断線しにくいフレックスリジッド配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の観点に係るフレックスリジッド配線板は、フレキシブル基材上に第1導体パターンを有するフレキシブル配線板と、リジッド基材上に第2導体パターンを有するリジッド配線板と、を備え、前記第1導体パターンと前記第2導体パターンとは、互いに電気的に接続され、前記フレキシブル基材には、切り込みが入れられ、前記フレキシブル配線板は、前記切り込みで折り返されることにより、折り返し前よりも長尺になる。
なお、電気的な接続には、例えば任意の導電性材料を介した接続、めっき接続、ビア接続、又はスルーホール接続などが含まれる。また、フレキシブル基材上の第1導体パターン及びリジッド基材上の第2導体パターンには、フレキシブル基材又はリジッド基材に直接形成される導体パターンだけではなく、それよりも上層に形成される導体パターン、すなわちフレキシブル基材又はリジッド基材の片面又は両面に絶縁層を介して積層された導体パターンなども、含まれる。
本発明の第2の観点に係るフレックスリジッド配線板の製造方法は、フレキシブル基材上に第1導体パターンを有するフレキシブル配線板を用意する第1工程と、前記フレキシブル基材に切り込みを入れる第2工程と、前記第1導体パターンと電気的に接続する第2導体パターンを、リジッド基材上に形成する第3工程と、を備える。
なお、第1〜第3工程は、特に順序を規定している場合を除き、順序不同である。また、用意する工程(第1工程)には、材料や部品を購入して自ら製造する場合のほかに、完成品を購入して使用する場合なども含まれる。
本発明によれば、フレックスリジッド配線板におけるフレキシブル配線板を容易に長尺化することができる。しかも、そのフレックスリジッド配線板に容易に電子部品を実装することができる。
本発明の実施形態に係るフレックスリジッド配線板の平面図である。 図1のA−A断面図である。 図1のB−B断面図である。 図3の一部拡大図である。 電子部品を実装したフレックスリジッド配線板を示す図である。 長尺化したフレックスリジッド配線板を示す図である。 本発明の実施形態に係るフレックスリジッド配線板の製造方法の手順を示すフローチャートである。 フレキシブル配線板の製造工程を説明するための図である。 フレキシブル配線板の製造工程を説明するための図である。 フレキシブル配線板の製造工程を説明するための図である。 フレキシブル配線板の製造工程を説明するための図である。 フレキシブル配線板の製造工程を説明するための図である。 フレキシブル配線板の製造工程を説明するための図である。 第1及び第2の絶縁層を切り出す工程を説明するための図である。 第1セパレータを切り出す工程を説明するための図である。 第2セパレータを切り出す工程を説明するための図である。 第1及び第2のリジッド配線板のコアを製造する工程を説明するための図である。 第1及び第2のリジッド配線板のコアを製造する工程を説明するための図である。 第1及び第2のリジッド配線板のコアを製造する工程を説明するための図である。 第1層を形成する工程を説明するための図である。 第1層を形成する工程を説明するための図である。 第1層を形成する工程を説明するための図である。 第1層を形成する工程を説明するための図である。 第1層を形成する工程を説明するための図である。 第1層を形成する工程を説明するための図である。 第1層を形成する工程を説明するための図である。 第2層を形成する工程を説明するための図である。 第2層を形成する工程を説明するための図である。 第2層を形成する工程を説明するための図である。 第2層を形成する工程を説明するための図である。 第3層を形成する工程を説明するための図である。 第3層を形成する工程を説明するための図である。 第3層を形成する工程を説明するための図である。 第3層を形成する工程を説明するための図である。 第4層を形成する工程を説明するための図である。 第4層を形成する工程を説明するための図である。 第4層を形成する工程を説明するための図である。 第4層を形成する工程を説明するための図である。 第4層を形成する工程を説明するための図である。 第4層を形成する工程を説明するための図である。 フレキシブル配線板の一部(中央部)を露出させる工程を説明するための図である。 フレキシブル配線板の中央部を露出させた後のフレックスリジッド配線板を示す図である。 フレキシブル配線板の中央部を露出させた後、残存した導体を取り除いたフレックスリジッド配線板を示す図である。 フレキシブル配線板の形態の別例を示す図である。 図20に示したフレックスリジッド配線板の、長尺化したときの形態を示す図である。 電子部品を内蔵するフレックスリジッド配線板の例を示す断面図である。 リジッド配線板とフレキシブル配線板との接続構造を示す図である。 リジッド配線板とフレキシブル配線板との接続構造の変形例を示す図である。 フレックスリジッド配線板の変形例を示す断面図である。 フライングテール構造を有するフレックスリジッド配線板の例を示す図である。 フレックスリジッド配線板の製造方法の変形例を示すフローチャートである。 フレックスリジッド配線板の製造方法の変形例を示す図である。
以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本実施形態のフレックスリジッド配線板10は、図1に示すように、第1のリジッド配線板11と、第2のリジッド配線板12と、フレキシブル配線板13と、を備える。第1及び第2のリジッド配線板11及び12とフレキシブル配線板13とは、水平方向に離間して並設されている。
第1のリジッド配線板11と第2のリジッド配線板12とは、フレキシブル配線板13を挟んで対向配置されている。すなわち、フレキシブル配線板13の主要部は、第1のリジッド配線板11と第2のリジッド配線板12との間の領域R1に、露出している。フレキシブル配線板13の両端部は、第1のリジッド配線板11及び第2のリジッド配線板12にそれぞれ接続されている。すなわち、第1のリジッド配線板11及び第2のリジッド配線板12は、フレキシブル配線板13を介して相互に接続されている。
第1及び第2のリジッド配線板11及び12は、任意の回路パターン(導体パターン)を有する。一方、フレキシブル配線板13は、表裏各面に、それぞれストライプ状の配線パターン(導体層132、133)を有する。また、フレキシブル配線板13の配線パターンは、各端部に接続パッド132a、133aを有する。これら接続パッド132a、133aには、第1のリジッド配線板11の回路パターンと第2のリジッド配線板12の回路パターンとが、それぞれ電気的に接続されている。
フレキシブル配線板13は、第1のリジッド配線板11と第2のリジッド配線板12との中間線L1に関して線対称なU字状の外形を有する。すなわち、矩形状のフレキシブル配線板13には、中間線L1に沿って、切り込み14が入れられている。第1のリジッド配線板11と第2のリジッド配線板12との間には、スリット状の空隙15a及び15bにより、所定の隙間が設けられている。フレキシブル配線板13は、領域R1において、第1又は第2のリジッド配線板11又は12の辺(詳しくは、フレキシブル配線板13が接続する辺)に沿って延設され、第1又は第2のリジッド配線板11又は12の端の位置でUターンして、矩形状の領域R1のほぼ全域にわたる。上記配線パターン(導体層132、133)も、フレキシブル配線板13の外形に従って、U字状に形成されている。
切り込み14、空隙15a、15bの各先端14a、151a、151bは、それぞれ角が取られ、丸みを帯びている。これにより、フレキシブル配線板を折り曲げた際の応力の集中が緩和される。
このように、フレックスリジッド配線板10では、第1及び第2のリジッド配線板11及び12間のスペース(領域R1)を有効利用することにより、領域R1にデッドスペースがほとんど生じない。このため、長尺のフレキシブル配線板13を製造する場合でも、短尺のフレキシブル配線板を製造する場合に準ずるような製造取り数が得られる。すなわち、単位材料あたりの製造取り数が向上する。
フレキシブル配線板13は、他の部分よりも曲がり易い折り返し部13a〜13cを有する。詳しくは、フレキシブル配線板13は、電磁波のシールド層を含む積層構造(詳しくは後述)を有し、折り返し部13a〜13cにおいては、そのシールド層が除去されている。シールド層は、フレキシブル配線板13が有する他の層よりも硬いため、シールド層を除去することで、折り返し部13a〜13cは曲がり易くなる。折り返し部13a〜13cは、それら折り返し部13a〜13cでフレキシブル配線板13が折り返されることにより、折り返し前よりも長尺のフレキシブル配線板13になるように、レイアウトされる(詳しくは後述の図6参照)。
フレキシブル配線板13は、例えば図2(図1のA−A断面図)にその詳細構造を示すように、フレキシブル基材131と、導体層132及び133と、絶縁膜134及び135と、シールド層136及び137と、カバーレイ138及び139と、が積層された構造を有する。
フレキシブル基材131は、絶縁性フレキシブルシート、例えば厚さ「20〜50μm」、望ましくは「30μm」程度の厚さのポリイミドシートから構成される。
導体層132及び133は、例えば厚さ「5〜15μm」程度の銅パターンからなる。導体層132及び133は、フレキシブル基材131の表裏にそれぞれ形成されることにより、上述のストライプ状の配線パターンを構成する。
絶縁膜134及び135は、厚さ「5〜15μm」程度のポリイミド膜などから構成される。絶縁膜134及び135は、導体層132及び133を外部から絶縁する。
シールド層136及び137は、導電層、例えば銀ペーストの硬化被膜から構成される。シールド層136及び137は、外部から導体層132及び133への電磁ノイズ及び導体層132、133から外部への電磁ノイズをシールドする。折り返し部13a〜13c(図1)のシールド層136及び137は、除去されている。
カバーレイ138及び139は、厚さ「5〜15μm」程度の、ポリイミド等の絶縁膜から構成される。カバーレイ138及び139は、フレキシブル配線板13全体を外部から絶縁すると共に保護する。
一方、第1及び第2のリジッド配線板11及び12は、それぞれ図3(図1のB−B断面図)に示すように、いわゆるビルドアップ多層プリント配線板である。詳しくは、これら第1及び第2のリジッド配線板11及び12は、リジッド基材112と、第1及び第2の絶縁層111及び113と、第1及び第2の上層絶縁層144及び114と、第3及び第4の上層絶縁層145及び115と、第5及び第6の上層絶縁層172及び173と、が積層されて構成されている。
リジッド基材112は、第1及び第2のリジッド配線板11及び12に剛性を与えるものである。リジッド基材112は、リジッド絶縁材料から構成される。具体的には、リジッド基材112は、例えば「50〜150μm」、望ましくは「100μm」程度の厚さのガラスエポキシ樹脂等から構成される。リジッド基材112は、フレキシブル配線板13とほぼ同一の厚さを有する。また、リジッド基材112の表裏には、それぞれ例えば銅からなる導体パターン112a、112bが形成されている。これら導体パターン112a及び112bは、それぞれ所定の箇所で、より上層の導体(配線)と電気的に接続されている。
第1及び第2の絶縁層111及び113は、硬化したプリプレグからなる。第1及び第2の絶縁層111及び113は、それぞれ「50〜100μm」、望ましくは「50μm」程度の厚さを有する。なお、プリプレグは、樹脂がローフロー特性を有することが望ましい。このようなプリプレグは、エポキシ樹脂をガラスクロスに含侵させた後に樹脂を熱硬化させるなどして、予め硬化度を進めておくことで製造することができる。また、ガラスクロスに粘度の高い樹脂を含侵させたり、ガラスクロスに無機フィラー(例えばシリカフィラー)を含む樹脂を含侵させたり、ガラスクロスの樹脂含侵量を減らしたりしてもよい。
リジッド基材112、並びに第1及び第2の絶縁層111及び113は、第1及び第2のリジッド配線板11及び12のコアを構成し、第1及び第2のリジッド配線板11及び12を支持している。このコア部分には、配線板両面(2つの主面)の導体パターンを、相互に電気的に接続するスルーホール(貫通孔)163が形成されている。
第1及び第2のリジッド配線板11及び12とフレキシブル配線板13とは、第1及び第2のリジッド配線板11及び12のコア部分で接続されている。第1及び第2の絶縁層111及び113が、フレキシブル配線板13の各端部を挟み込んで支持及び固定している。具体的には、図4に図3中の領域R2(第1のリジッド配線板11とフレキシブル配線板13との接合部分)を拡大して示すように、第1及び第2の絶縁層111及び113が、リジッド基材112とフレキシブル配線板13との境界部分を表裏両側から被覆するとともに、フレキシブル配線板13の一部を露出している。これら第1及び第2の絶縁層111及び113は、フレキシブル配線板13の表面に設けられたカバーレイ138及び139と重合している。
なお、第2のリジッド配線板12とフレキシブル配線板13との接続部分の構造は、第1のリジッド配線板11とフレキシブル配線板13との接続部分の構造と同様である。そのため、ここでは、第1のリジッド配線板11とフレキシブル配線板13との接続部分の構造(図4)についてのみ詳細に説明し、他の接続部分についてはその詳細な説明を割愛する。
リジッド基材112と、フレキシブル配線板13と、第1及び第2の絶縁層111及び113と、により区画される空間(それら部材間の空隙)には、図4に示すように、樹脂125が充填されている。樹脂125は、例えば製造時に、第1及び第2の絶縁層111及び113を構成するローフロープリプレグからしみだしたものであり、第1及び第2の絶縁層111及び113と一体に硬化されている。
第1及び第2の絶縁層111及び113は、フレキシブル配線板13の接続パッド132a、133aと対向する各部分に、それぞれテーパ状のビアホール(コンタクトホール)141、116を有する。ビアホール141及び116に対向する部分は、フレキシブル配線板13のシールド層136及び137、並びにカバーレイ138及び139が除去されている。ビアホール141及び116は、フレキシブル配線板13の絶縁膜134及び135をそれぞれ貫通して、導体層132、133の各接続パッド132a、133aを露出させている。
ビアホール141及び116の各内面には、それぞれ例えば銅めっきからなる配線パターン(導体層)142、117が形成されている。これら配線パターン142及び117のめっき皮膜は、それぞれ各接続パッド132a、133aに接続されている。また、ビアホール141及び116には、それぞれ樹脂が充填されている。これらビアホール141及び116内の樹脂は、例えばプレスにより上層の絶縁層(第1及び第2の上層絶縁層144及び114)の樹脂が押し出されることにより充填される。
さらに、第1及び第2の絶縁層111及び113の各上面には、それぞれ配線パターン142、117に接続された引き出しパターン143、118が形成されている。これら引き出しパターン143及び118は、それぞれ例えば銅めっき等からなる。また、第1及び第2の絶縁層111及び113のフレキシブル配線板13側端部、すなわちフレキシブル配線板13とリジッド基材112との境界よりもフレキシブル配線板13側の位置には、それぞれ他から絶縁された導体パターン151、124が配置されている。これら導体パターン151及び124により、第1のリジッド配線板11内で発生した熱を、効果的に放熱することができる。
このように、第1及び第2のリジッド配線板11及び12とフレキシブル配線板13とは、コネクタによらず電気的に接続される。このため、落下等により衝撃を受けた場合でも、コネクタが抜けて接触不良が生じることはない。
また、フレキシブル配線板13が第1、第2のリジッド配線板11、12の各々に入り込む(埋め込まれる)ことにより、その入り込んだ部分(埋め込まれた部分)で、フレキシブル配線板13が、第1、第2のリジッド配線板11、12にそれぞれ電気的に接続される。これにより、その接続箇所が、第1、第2のリジッド配線板11、12により接着及び補強される。このため、フレックスリジッド配線板10が落下により衝撃を受けた場合、あるいは温度環境が変化して、第1、第2のリジッド配線板11、12とフレキシブル配線板13とのCTE(熱線膨張率)の差によって応力が発生した場合でも、フレキシブル配線板13と第1、第2のリジッド配線板11、12との電気的な接続を、より確実に持続することができる。
また、導体層132、133と配線パターン142、117とがめっき皮膜により接続されていることで、接続部分の信頼性が高い。
また、テーパ状のビアホール141、116で接続したことで、スルーホールで接続する場合に比べて、衝撃を受けたときに応力が分散される。これにより、クラック等が発生しにくくなる。しかも、ビアホール141及び116内にそれぞれ樹脂(第1及び第2の上層絶縁層144及び114)が充填されることで、接続信頼性が高められる。
第1及び第2の絶縁層111及び113の各上面には、図4に示すように、それぞれ第1、第2の上層絶縁層144、114が積層されている。第1、第2の上層絶縁層144、114には、引き出しパターン143、118にそれぞれ接続されるビアホール(第1の上層ビアホール)146、119が、それぞれ形成されている。さらに、これらビアホール146、119には、それぞれ例えば銅からなる導体148、120が充填されている。また、第1、第2の上層絶縁層144、114の各上面には、それぞれ導体148、120と連続する導体パターン148a、120aが形成されている。
第1、第2の上層絶縁層144、114には、さらに第3、第4の上層絶縁層145、115が積層されている。第3、第4の上層絶縁層145、115には、ビアホール146、119に接続するビアホール(第2の上層ビアホール)147、121が、それぞれ形成されている。これらビアホール147、121には、それぞれ例えば銅からなる導体149、122が充填されている。また、これら導体149、122は、それぞれ導体148、120と電気的に接続されている。こうして、ビアホール146及び147、並びに119及び121により、フィルド・ビルドアップ・ビアホールが形成されている。
なお、第1及び第2の上層絶縁層144及び114、並びに第3及び第4の上層絶縁層145及び115は、例えばプリプレグを硬化させることで、形成される。
第3及び第4の上層絶縁層145及び115の各上面には、それぞれ導体パターン(回路パターン)150、123が形成されている。そして、この導体パターン150、123の所定箇所に、それぞれビアホール147、121が接続される。これにより、配線パターン117、引き出しパターン118、導体120、及び導体122を介して、導体層133と導体パターン123とが、また、配線パターン142、引き出しパターン143、導体148、及び導体149を介して、導体層132と導体パターン150とが、それぞれ電気的に接続されている。
第3及び第4の上層絶縁層145及び115の各上面には、図3に示すように、さらに第5、第6の上層絶縁層172、173が積層されている。これら第5及び第6の上層絶縁層172及び173も、それぞれ例えばプリプレグを硬化することで、形成される。
第5、第6の上層絶縁層172、173には、ビアホール147、121にそれぞれ接続するビアホール(第3の上層ビアホール)174、175がそれぞれ形成されている。そして、これらビアホール174、175内を含めて、配線板の表裏に、例えば銅からなる導体パターン176、177がそれぞれ形成されている。これら導体パターン176、177は、それぞれ導体149、122と電気的に接続されている。さらに、配線板表裏には、それぞれパターニングされたソルダレジスト298、299が設けられている。
また、導体パターン176、177の所定箇所には、それぞれ例えば化学金めっきにより電極178、179(接続端子)が形成されている。こうした接続端子が、第1及び第2のリジッド配線板11及び12の両面にそれぞれ設けられている。
こうしたフレックスリジッド配線板10を使用する場合には、例えば図5に示すように、第1、第2のリジッド配線板11、12の表面(電極179)に、それぞれ電子部品501、502を実装する。これら電子部品501及び502は、例えばIC回路等の能動部品、又は抵抗、コンデンサ(キャパシタ)、コイル等の受動部品などである。さらに、電子部品501及び502の実装後、例えば図6に示すように、フレキシブル配線板13を、折り返し部13a〜13cで折り返す。これにより、フレキシブル配線板13は、折り返し前よりも長尺化する。そして、フレックスリジッド配線板10をパッケージに封止した後、電極178により、例えばマザーボードに実装して、携帯電話等に搭載する。なお、ここに示したフレックスリジッド配線板10の用途や使用形態は、あくまで一例であり、これに限定されない。
このように、フレックスリジッド配線板10は、第1及び第2のリジッド配線板11及び12の表面(電極179)に電子部品を実装することができる(図5参照)。これにより、フレキシブル配線板に電子部品を実装する場合よりも電子部品のアライメントが容易になる。
フレックスリジッド配線板10を製造する場合には、例えば作業者が、図7に示す一連の処理を実行する。
作業者は、まず、ステップS11で、フレキシブル配線板13(図2)を用意(製造)する。具体的には、図8Aに示すように、所定サイズに加工したポリイミドからなるフレキシブル基材131の両面に銅膜1321及び1331を形成する。続けて、図8Bに示すように、銅膜1321及び1331をパターニングすることにより、接続パッド132a及び133a(図1)を備える導体層132及び133(第1導体パターン)を形成する。そして、図8Cに示すように、導体層132、133の各表面に、それぞれ積層するかたちで、例えばポリイミドからなる絶縁膜134、135を形成する。さらに、図8Dに示すように、絶縁膜134、135に、それぞれ銀ペーストを塗布し、その塗布した銀ペーストを硬化して、シールド層136、137を形成する。この際、スクリーン印刷や塗布後のエッチング等により、折り返し部13a〜13c(図1)のシールド層136及び137を除去する。続けて、図8Eに示すように、それらシールド層136、137の各表面を覆うように、カバーレイ138及び139を形成する。なお、シールド層136、137とカバーレイ138、139とは、接続パッド132a及び133aを避けて形成される。
続けて、作業者は、図7のステップS12で、フレキシブル基材131に切り込み14(図1)を入れる。具体的には、図8Fに示すように、例えばレーザ等により、切り込み14(図1)を入れるとともに、フレキシブル配線板13を、所定の大きさ及び形状に切断(カット)する。この際、切り込み14、空隙15a、15bの各先端14a、151a、151bの角を取る。これにより、先の図2に示したフレキシブル配線板13が完成する。
続けて、作業者は、図7のステップS13で、フレキシブル配線板13と、第1、第2のリジッド配線板11、12とを、それぞれ接合する。この接合工程において、作業者は、フレキシブル配線板13の導体層132、133と電気的に接続する第2導体パターン、すなわち引き出しパターン118及び143、導体パターン148a及び120a、導体パターン150及び123、導体パターン176及び177を、リジッド基材112上に順に形成する。
フレキシブル配線板13と第1及び第2のリジッド配線板11及び12との接合にあたっては、例えば図9に示すように、複数の製品に共通する材料を、例えばレーザ等により切断して、所定の大きさの、第1及び第2の絶縁層111及び113を用意しておく。また、例えば図10に示すように、複数の製品に共通する材料を、例えばレーザ等により切断して、所定の大きさの第1セパレータ291a及び291bを用意しておく。また、例えば図11に示すように、複数の製品に共通する材料を、例えばレーザ等により切断して、所定の大きさの第2セパレータ292a及び292bを用意しておく。なお、第1セパレータ291a及び291bは、例えばポリイミドフィルム等から構成される。また、第2セパレータ292a及び292bは、例えば粘着シート等から構成される。
また、第1及び第2のリジッド配線板11及び12のコアとなるリジッド基材112は、例えば図12A〜図12Cに示すように、複数の製品に共通するウェーハ110から作製する。
すなわち、例えば図12Aに示すように、例えば銅からなる導体膜110a、110bを、例えばガラスエポキシ樹脂からなるウェーハ110の表裏に有する両面銅張積層板を用意する。その後、例えば図12Bに示すように、例えば所定のリソグラフィ工程(前処理、ラミネート、露光、現像、エッチング、剥膜、内層検査等)を経ることにより、それら導体膜110a、110bをそれぞれパターニングする。こうして、導体パターン112a、112bを形成する。
続けて、例えば図12Cに示すように、例えばレーザ等により、ウェーハ110の所定の部分を除去して、第1及び第2のリジッド配線板11及び12のリジッド基材112を得る。その後、こうして作製されたリジッド基材112の導体パターン表面を処理して粗化面を形成する。
なお、第1及び第2の絶縁層111及び113の厚さは、例えば第1及び第2のリジッド配線板11及び12をその表裏で対照的な構造とすべく、同程度の厚さに設定する。第1及び第2セパレータ291a及び292aを重ねたときの厚さ、並びに第1及び第2セパレータ291b及び292bを重ねたときの厚さは、それぞれ第1、第2の絶縁層111、113の厚さと同程度に設定する。また、リジッド基材112の厚さと、フレキシブル配線板13の厚さとは、概ね同じであることが望ましい。
続けて、上記第1及び第2の絶縁層111及び113、リジッド基材112、並びにフレキシブル配線板13を位置合わせして、例えば図13Aに示すように配置する。すなわち、フレキシブル配線板13は、リジッド基材112の隣に並べて配置する。また、リジッド基材112とフレキシブル配線板13との境界部分は、第1及び第2の絶縁層111及び113で被覆する。この際、フレキシブル配線板13の各端部は、第1及び第2の絶縁層111及び113の間に挟み込んで位置合わせする。フレキシブル配線板13の中央部は、リジッド基材112の間に露出する。
続けて、例えば図13Bに示すように、第1及び第2セパレータ291a及び292a、並びに第1及び第2セパレータ291b及び292bを、フレキシブル配線板13中央の両面に、第1及び第2の絶縁層111及び113と並べて配置する。
次に、こうして位置合わせした状態で、上記構造体を、例えば図13Cに示すように、プレス用の治具601a及び601bで挟み、例えば数秒間のホットプレスをする。この際、治具601a及び601bは、ピン602で位置決めする。こうして、上記構造体を、その主面に対してほぼ垂直に加圧する。また、治具601a及び601bと構造体とがプレスにより接着され、両者が離れなくなってしまうことを防ぐため、プレスに先立ち、治具601a及び601bと構造体との間には、例えばPET(PolyEthylene Terephthalate)等からなるフィルム603a及び603bを挟む。
続けて、上記構造体の外側に(表裏にそれぞれ)、例えば銅からなる導体膜161、162を配置する。そして、図14Aに示すように、それらを加圧プレスする。この加圧プレスは、例えばハイドロプレス装置を用いて、温度摂氏「200度」、圧力「40kgf」、加圧時間「3hr」程度の条件で行う。これにより、第1及び第2の絶縁層111及び113を構成する各プリプレグから、それぞれ樹脂125(図4)が押し出される。すなわち、リジッド基材112とフレキシブル配線板13との間の空隙が、樹脂125で充填される。このように、空隙に樹脂125が充填されることで、フレキシブル配線板13とリジッド基材112とが確実に接着される。また、プレスの際には、第1及び第2セパレータ291a及び291b、並びに292a及び292bが導体膜161及び162を支持することで、銅箔が破れるなどの問題が防止又は抑制される。
続けて、上記構造体を加熱する等して、第1及び第2の絶縁層111及び113を構成するプリプレグ及び樹脂125を硬化し、一体化する。これにより、フレキシブル配線板13のカバーレイ138及び139(図4)と、第1及び第2の絶縁層111及び113の樹脂とが重合する。
次に、例えば所定の前処理の後、例えばCOレーザ加工装置からCOレーザを照射することにより、図14Bに示すように、ビアホール116及び141、並びにスルーホール163を形成する。
続けて、デスミア(スミア除去)、ソフトエッチをした後、例えば図14Cに示すように、PNめっき(例えば化学銅めっき及び電気銅めっき)する。この際、フレキシブル配線板13は、導体膜161及び162で覆われている。このため、フレキシブル配線板13は、めっき液によってダメージを受けない。このめっきにより、導体膜161及び162は、ビアホール116及び141内並びにスルーホール163内も含め、配線板全体の表面に形成される。導体膜161及び162の一部は、銅めっきによる銅と既存の導体膜とが一体になって厚くなる。
続けて、例えば所定のリソグラフィ工程(前処理、ラミネート、露光、現像、エッチング、剥膜、内層検査等)を経ることにより、図14Dに示すように、導体膜161及び162をパターニングする。これにより、配線パターン142及び117、引き出しパターン143及び118、さらには導体パターン151及び124(図4)が形成される。すなわち、この処理は、図7のステップS13の処理に相当する。その後、銅箔表面を処理して粗化面を形成する。
続けて、例えば図15Aに示すように、配線板の表裏に、それぞれ第1、第2の上層絶縁層144、114を配置する。さらに、その外側に、例えば銅からなる導体膜114a、144aを配置する。そして、図15Bに示すように、それらを加圧プレスする。このとき、第1及び第2の上層絶縁層114及び144を構成する各プリプレグからの樹脂により、ビアホール116及び141が充填される。その後、例えば加熱処理等により、プリプレグ及びビアホール内の樹脂を硬化して、第1及び第2の上層絶縁層144及び114を固化する。
続けて、例えばハーフエッチにより、所定の厚さまで導体膜114a及び144aをそれぞれ薄膜化する。そして、所定の前処理の後、図15Cに示すように、例えばレーザにより、第1の上層絶縁層144にビアホール146を、また第2の上層絶縁層114にビアホール119を、それぞれ形成する。そして、デスミア(スミア除去)、ソフトエッチをした後、PNめっき(例えば化学銅めっき及び電気銅めっき)する。これにより、導体膜114a及び144aが、ビアホール146及び119を含めた配線板の全面に形成される。導体膜114a及び144aの一部は、銅めっきによる銅と既存の導体膜とが一体になって厚くなる。なお、導体膜114a及び144aは、導電ペースト(例えば導電粒子入り熱硬化樹脂)を、例えばスクリーン印刷法で印刷することによっても形成することができる。
続けて、例えばハーフエッチにより、所定の厚さまで配線板表面の導体膜を薄くする。その後、例えば所定のリソグラフィ工程(前処理、ラミネート、露光、現像、エッチング、剥膜、内層検査等)を経ることにより、例えば図15Dに示すように、配線板表面の導体膜114a及び144aをパターニングする。これにより、導体148及び120、並びに導体パターン148a及び120aが形成される。すなわち、この処理も、図7のステップS13の処理に相当する。その後、導体148及び120の表面を処理して粗化面を形成する。
続けて、例えば図16Aに示すように、配線板の表裏に、第3及び第4の上層絶縁層145及び115を配置する。そして、その外側に(表裏にそれぞれ)、例えば銅からなる導体膜145a及び115aを配置する。その後、例えば加熱などして、第3及び第4の上層絶縁層145及び115を固化する。なお、第3及び第4の上層絶縁層145及び115は、例えばガラスクロスに樹脂を含浸させたプリプレグ等からなる。
続けて、図16Bに示すように、配線板をプレスする。その後、例えばハーフエッチにより、所定の厚さまで導体膜145a及び115aをそれぞれ薄膜化する。そして、所定の前処理の後、例えばレーザにより、第3及び第4の上層絶縁層145、115にそれぞれビアホール147、121を形成する。そして、デスミア(スミア除去)、ソフトエッチをした後、例えば図16Cに示すように、PNめっき(例えば化学銅めっき及び電気銅めっき)する。これにより、導体膜145a及び115aは、ビアホール147及び121内を含めた配線板の全面に形成される。導体膜145a及び115aの一部は、銅めっきによる銅と既存の導体膜とが一体になって厚くなる。このように、ビアホール147及び121を同一の導電ペースト材料(例えば銅)で充填することで、ビアホール147及び121の熱応力がかかった際の接続信頼性を向上させることができる。なお、導体膜145a及び115aは、導電ペースト(例えば導電粒子入り熱硬化樹脂)を、例えばスクリーン印刷法で印刷することによっても形成することができる。
続けて、例えばハーフエッチにより、所定の厚さまで配線板表面の導体膜145a及び115aを薄くする。その後、例えば所定のリソグラフィ工程(前処理、ラミネート、露光、現像、エッチング、剥膜、内層検査等)を経ることにより、図16Dに示すように、配線板表面の導体膜145a及び115aをパターニングする。これにより、導体149及び122、並びに導体パターン150及び123が形成される。すなわち、この処理も、図7のステップS13の処理に相当する。その後、導体パターン150及び123の表面を処理して粗化面を形成する。
続けて、図17Aに示すように、配線板の表裏に、第5及び第6の上層絶縁層172及び173を配置する。そして、その外側に(表裏にそれぞれ)、例えば銅からなる導体膜172a及び173aを配置する。なお、第5及び第6の上層絶縁層172及び173は、例えばガラスクロスに樹脂を含浸させたプリプレグからなる。
続けて、図17Bに示すように、配線板をプレスする。その後、例えばハーフエッチにより、所定の厚さまで導体膜172a及び173aをそれぞれ薄膜化する。そして、所定の前処理の後、図17Cに示すように、例えばレーザにより、第5、第6の上層絶縁層172、173に、それぞれビアホール174、175を形成するとともに、図17B中に破線にて示す各部の絶縁層を除去して、カットライン293a〜293dを形成する。この際、例えば導体パターン151及び124をストッパとする。また、レーザの照射エネルギー又は照射時間を調整することで、導体パターン151及び124を、ある程度カットすることもできる。
続けて、図18Aに示すように、PNめっき(例えば化学銅めっき及び電気銅めっき)する。これにより、導体膜172a及び173aは、ビアホール174及び175内、並びにカットライン293a〜293d内も含め、配線板全体の表面に形成される。導体膜172a及び173aの一部は、銅めっきによる銅と既存の導体膜とが一体になって厚くなる。
続けて、例えばハーフエッチにより、所定の厚さまで配線板表面の導体膜を薄くする。その後、例えば図18Bに示すように、所定のリソグラフィ工程(前処理、ラミネート、露光、現像、エッチング、剥膜等)を経ることにより、配線板表面の導体膜172a及び173aをパターニングする。これにより、導体パターン176及び177が形成される。すなわち、この処理も、図7のステップS13の処理に相当する。パターン形成後、そのパターンを検査する。
続けて、図18Cに示すように、例えばスクリーン印刷により、配線板の表面にソルダレジスト298及び299を形成する。また、必要に応じて、ソルダレジスト298及び299を、適宜パターニングする。その後、例えば加熱などして、ソルダレジスト298及び299を硬化させる。
続けて、必要に応じて穴明け及び外形加工等をした後、図19Aに示すように、構造体301及び302をフレキシブル配線板13から引きはがすようにして除去する。この際、第1セパレータ291a及び291bが配置されていることで、分離が容易である。こうして、フレキシブル配線板13の中央部を露出させることで、フレキシブル配線板13の表裏(絶縁層の積層方向)に、フレキシブル配線板13が撓む(曲がる)ためのスペース(図19A中の領域R11及びR12)が形成される。これにより、フレックスリジッド配線板10を、そのフレキシブル配線板13の部分で、折り曲げることなどが可能になる。
構造体301及び302を除去した後、例えば図19B中に破線にて示すように、導体が残存する。この残存した導体は、必要に応じて、図19Cに示すように、例えばマスクエッチングにより除去する。
こうして、フレキシブル配線板13と第1及び第2のリジッド配線板11及び12とが接合される。続けて、例えば化学金めっきにより、電極178及び179(図3)を形成する。その後、外形加工、反り修正、通電検査、外観検査、及び最終検査を経て、先の図1に示したフレックスリジッド配線板10が完成する。
本実施形態の製造方法は、フレキシブル配線板13が未変形の状態、すなわち先の図1に示したように、フレキシブル配線板13を平面に展開した状態で、フレックスリジッド配線板10を製造する。これにより、フレックスリジッド配線板10を製造する際において(特にプレス工程において)、フレキシブル配線板13の配線パターン(導体層132、133)に加わるストレス等が軽減される。また、フレックスリジッド配線板10の製造後、電子部品501及び502を実装し(図5)、続けて、フレキシブル配線板13を、折り返し部13a〜13cで折り返すことにより、すなわち先の図6に示したような形態に変形させることにより、フレキシブル配線板13を長尺化することができる。
以上、本発明の実施形態に係るフレックスリジッド配線板及びその製造方法について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
フレキシブル配線板13を、図20に示すような形態にしてもよい。このフレキシブル配線板13は、ジグザグ状の外形を有する。すなわち、矩形状のフレキシブル配線板13に、複数本の切り込み14が、第1及び第2のリジッド配線板11及び12の接続方向に沿って入れられている。フレキシブル配線板13は、第1のリジッド配線板11と第2のリジッド配線板12との間の領域R1において、第2のリジッド配線板12から第1のリジッド配線板11に向かって延設されて第1のリジッド配線板11の手前でUターンし、今度は第2のリジッド配線板12に向かって延設されて第2のリジッド配線板12の手前でUターンし、再び第1のリジッド配線板11に向かって延設される。これを繰り返して、フレキシブル配線板13は、ジグザグ状に、矩形状の領域R1のほぼ全域にわたる。フレキシブル配線板13は、折り返し部13a〜13fを有する。折り返し部13a〜13fにおいては、シールド層136及び137(図2)が除去されている。これら折り返し部13a〜13fでフレキシブル配線板13を折り返すことにより、フレキシブル配線板13は、図21に示すように、折り返し前よりも長尺になる。この例では、フレキシブル配線板13が、階段状に長尺化される。こうした形態であっても、図1に示したフレキシブル配線板13に準ずる効果が得られる。
上記実施形態又は変形例では、折り返し部13a〜13fのシールド層136及び137を除去した。しかしこれに限られず、他の層、例えばカバーレイ138及び139を除くことによっても、フレキシブル配線板13が薄くなることで、曲がり易くなる。また、2層以上を除去してもよい。また、フレキシブル配線板13の材質等に応じて、必要なければ、折り返し部を形成しなくてもよい。
上記実施形態又は変形例では、フレキシブル配線板13が領域R1のほぼ全域にわたる例を示した(図1及び図20参照)。しかしこれに限られず、用途等に応じて、例えばフレキシブル配線板13の幅を細くするなどして、フレキシブル配線板13を領域R1の所定の領域のみに配置するようにしてもよい。
図22に示すように、フレックスリジッド配線板10の表面に実装された電子部品501及び502に加えて、フレックスリジッド配線板10の内部に電子部品503を組み込むようにしてもよい。こうした電子部品を内蔵するフレックスリジッド配線板10によれば、電子デバイスの高機能化が可能になる。
上記実施形態において、各層の材質、サイズ、層数等は、任意に変更可能である。例えばプリプレグに代えて、RCF(Resin Coated cupper Foil)を用いることもできる。
また、上記実施形態では、先の図4に示したように、コンフォーマルビアによって、第1、第2のリジッド配線板11、12とフレキシブル配線板13とをそれぞれ電気的に接続した。しかしこれに限られず、例えば図23Aに示すように、両配線板をスルーホール接続するようにしてもよい。しかし、こうした構造であれば、落下等による衝撃がスルーホールの内壁部分に集中することになり、コンフォーマルビアと比較して、スルーホールの肩部にクラックが発生しやすくなる。その他、例えば図23Bに示すように、ビアホール116に導体117aを充填して、両配線板をフィルドビア接続するようにしてもよい。こうした構造であれば、落下等による衝撃を受け止める部分がビア全体となり、コンフォーマルビアと比較して、クラックが発生しにくくなる。さらに、上記コンフォーマルビア内又はスルーホール内に、導電樹脂を充填するようにしてもよい。
図24に示すように、第1又は第2のリジッド配線板11又は12のコア表裏の一方のみに導体(配線層)を有するフレックスリジッド配線板としてもよい。
フレキシブル配線板13に、3つ以上のリジッド配線板を接続するようにしてもよい。また、図25に示すように、第2のリジッド配線板12を省いて、例えば第1のリジッド配線板11からフレキシブル配線板13がテール状に出ている構造、いわゆるフライングテール構造にしてもよい。図25の例では、内層パターンの一部を第1のリジッド配線板11から引き出して、フレキシブル配線板13の先端に端子10aを形成している。この端子10aにより、他の配線板や機器を電気的に接続することができる。
上記実施形態の工程は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に順序を変更することができる。また、用途等に応じて、必要ない工程を割愛してもよい。
例えば図26に示すように、図7のステップS12とステップS13との順序を入れ替えてもよい。すなわち、図8Fの工程では切り込み14を形成せず、図19Cの工程の後に、図27に示すように、切り込み14を形成するようにしてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、設計上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、「請求項」に記載されている発明や「発明を実施するための形態」に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれると理解されるべきである。
本発明は、一部がフレキシブル基板から構成された折り曲げ可能なフレックスリジッド配線板、及びフレックスリジッド配線板を用いた電子デバイスに適用可能である。
10 フレックスリジッド配線板
11 第1のリジッド配線板
12 第2のリジッド配線板(第2リジッド配線板)
13 フレキシブル配線板
13a〜13f 折り返し部
14 切り込み
14a 先端(切り込みの先端)
111 第1の絶縁層
112 リジッド基材
113 第2の絶縁層
114 第2の上層絶縁層
115 第4の上層絶縁層
116、141 ビアホール
117、142 配線パターン(導体層)
118、143 引き出しパターン(第2導体パターン)
119、146 ビアホール(第1の上層ビアホール)
120、122、148、149 導体
121、147 ビアホール(第2の上層ビアホール)
120a、123、148a、150 導体パターン(第2導体パターン)
176、177 導体パターン(第2導体パターン)
124、151 導体パターン
125 樹脂
131 フレキシブル基材
132、133 導体層(第1導体パターン)
134、135 絶縁膜
136、137 シールド層
138、139 カバーレイ
144 第1の上層絶縁層
145 第3の上層絶縁層
163 スルーホール(貫通孔)
172 第5の上層絶縁層
173 第6の上層絶縁層
174、175 ビアホール(第3の上層ビアホール)
178、179 電極
291a、291b 第1セパレータ
292a、292b 第2セパレータ
501〜503 電子部品

Claims (14)

  1. フレキシブル基材上に第1導体パターンを有するフレキシブル配線板と、
    リジッド基材上に第2導体パターンを有するリジッド配線板と、
    を備え、
    前記第1導体パターンと前記第2導体パターンとは、互いに電気的に接続され、
    前記フレキシブル基材には、切り込みが入れられ、
    前記フレキシブル配線板は、前記切り込みで折り返されることにより、折り返し前よりも長尺になる、
    ことを特徴とするフレックスリジッド配線板。
  2. 前記切り込みの先端は、角が取られている、
    ことを特徴とする請求項1に記載のフレックスリジッド配線板。
  3. 前記フレキシブル配線板は、他の部分よりも曲がり易い折り返し部を有し、
    該折り返し部で折り返されることにより、折り返し前よりも長尺になる、
    ことを特徴とする請求項1に記載のフレックスリジッド配線板。
  4. 前記フレキシブル配線板は、積層構造を有し、前記折り返し部においては、所定の層が除去されている、
    ことを特徴とする請求項3に記載のフレックスリジッド配線板。
  5. 前記フレキシブル配線板は、電磁波のシールド層を含む積層構造を有し、前記折り返し部においては、前記シールド層が除去されている、
    ことを特徴とする請求項4に記載のフレックスリジッド配線板。
  6. 前記リジッド配線板は、前記フレキシブル配線板を介して、第2リジッド配線板に接続され、
    前記フレキシブル配線板は、前記リジッド配線板と前記第2リジッド配線板との間のスペースの略全域にわたる、
    ことを特徴とする請求項1に記載のフレックスリジッド配線板。
  7. 前記フレキシブル配線板と、前記リジッド基材とが、並設され、
    前記フレキシブル配線板と前記リジッド基材とを被覆し、前記フレキシブル配線板の少なくとも一部を露出する絶縁層を備え、
    該絶縁層上には、導体パターンが形成され、
    前記第1導体パターンと前記絶縁層上の導体パターンとはめっき皮膜により接続される、
    ことを特徴とする請求項1に記載のフレックスリジッド配線板。
  8. フレキシブル基材上に第1導体パターンを有するフレキシブル配線板を用意する第1工程と、
    前記フレキシブル基材に切り込みを入れる第2工程と、
    前記第1導体パターンと電気的に接続する第2導体パターンを、リジッド基材上に形成する第3工程と、
    を備える、
    ことを特徴とするフレックスリジッド配線板の製造方法。
  9. 前記第1工程、前記第2工程、前記第3工程の順に行う、
    ことを特徴とする請求項8に記載のフレックスリジッド配線板の製造方法。
  10. 前記第1工程、前記第3工程、前記第2工程の順に行う、
    ことを特徴とする請求項8に記載のフレックスリジッド配線板の製造方法。
  11. 前記第1工程、前記第2工程、及び前記第3工程を、前記フレキシブル配線板が未変形の状態で実行する、
    ことを特徴とする請求項8に記載のフレックスリジッド配線板の製造方法。
  12. 前記第2工程は、前記切り込みの先端の角をとる、
    ことを特徴とする請求項8に記載のフレックスリジッド配線板の製造方法。
  13. 前記フレキシブル配線板は、積層構造を有し、
    前記第1工程よりも後に、
    前記積層構造から所定の層を除去して折り返し部を形成する工程、
    を備える、
    ことを特徴とする請求項8に記載のフレックスリジッド配線板の製造方法。
  14. 前記第3工程よりも前に、
    前記リジッド基材の隣に並べて、前記フレキシブル配線板を配置する工程と、
    前記リジッド基材と前記フレキシブル配線板との境界部分を、絶縁層で被覆する工程と、
    を備え、
    前記第3工程は、
    前記絶縁層上に、前記第2導体パターンを形成する工程と、
    前記絶縁層を貫通するビアホールを形成する工程と、
    前記ビアホールに導体を充填することにより、前記第1導体パターンと前記第2導体パターンとを、電気的に接続する工程と、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項8に記載のフレックスリジッド配線板の製造方法。
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