JP2005268505A - 多層配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マザーボードプリント配線板を屈曲させる際に、マザーボープリント配線板と島状の回路付き樹脂基材との層間部にかかる応力を緩和し、樹脂基材が剥離し易い状態に置かれることを回避すること。
【解決手段】マザーボードプリント配線板１１のうち片面配線回路付き樹脂基材２１の貼合部分（部分多層化部２０）の周辺に位置する部分に切欠部１４を設け、この部分Ａを他の部分Ｂに比して屈曲し易くする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多層配線板およびその製造方法に関し、特に、部分的に多層部を有するプリント配線板およびその製造方法に関するものである。

近年の電子機器は、高周波信号、デジタル化等に加え、小型、軽量化が進み、それに伴い、電子機器に搭載されるプリント配線板においても、小型、高密度実装化等が要求される。これらの要求に応えるプリント配線板として、信号伝送の高速性、機器内への設置自由度の優れるリジッドフレックスプリント配線板がある（たとえば、特許文献１）。

しかしながら、このようなリジッドフレックス基板の場合、リジッド部とフレックス部の外形を同時に打ち抜いて（外形加工して）製造するため、製造過程で、リジッド部に余分な多層化領域が存在することになり、材料コストに無駄があり、省資源化、省廃棄物化に反する。また、多層領域の位置に制限が設けられ、配線の自由度が損なわれる。

この問題を克服すべく、本出願人と同一の出願人は、マザーボードプリント配線板上に、予め外形加工がなされた片面配線回路付き樹脂基材が複数枚貼り合わせされ、それらが、インナービアホールによって電気的に接続されている部分多層配線板、さらには、マザーボードプリント配線板上に、当該マザーボードプリント配線板の外形よりも小さい外形で、当該マザーボードプリント配線板と一致する外形のない島状の片面配線回路付き樹脂基材が複数枚貼り合わせされ、それらが、インナービアホールによって電気的に接続されている部分多層配線板を提案している（特願２００３−１１６３５）。

しかし、部分多層配線板の電子機器への搭載のために、フレキシブルなマザーボードプリント配線板を屈曲させる際に、マザーボープリント配線板とマザーボードプリント配線板上に貼り付けられている島状の回路付き樹脂基材との層間部に応力が集中し、樹脂基材が端面から剥離し易い状態になる。

この結果、繰り返し曲げ部に使用されると、島状の回路付き樹脂基材がマザーボードプリント配線板より剥離する虞れが生じ、また、熱衝撃試験によって破壊の起点となり易く、信頼性を損ねることになる。
特開２００２−１５８４４５号公報

この発明が解決しようとする課題は、マザーボードプリント配線板を屈曲させる際に、マザーボープリント配線板と島状の回路付き樹脂基材との層間部にかかる応力を緩和し、樹脂基材が剥離し易い状態に置かれることを回避し、高い信頼性、耐久性を確保してＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）やリジッドフレックス基板の特徴である屈曲性がよいことを活かすことである。

この発明による多層配線板は、フレキシブル材製のマザーボードプリント配線板に、予め外形加工がなされた片面配線回路付き樹脂基材が配置され、当該樹脂基材が前記マザーボードプリント配線板の配線層上に貼り合わせられている多層配線板において、前記マザーボードプリント配線板のうち前記片面配線回路付き樹脂基材の貼り合せ周辺部分が、当該貼り合せ周辺部分以外の部分に比して屈曲し易くなっている。

この発明による多層配線板は、前記片面配線回路付き樹脂基材の貼り合せ周辺部分に、切欠、孔あるいは溝が形成され、当該貼り合せ周辺部分を横切り配線板の板面に対して直交する面の断面積の小さくなっていることにより、前記マザーボードプリント配線板のうち前記片面配線回路付き樹脂基材の貼り合せ周辺部分が、当該貼り合せ周辺部分以外の部分に比して屈曲し易くなっている。

この発明による多層配線板は、好ましくは、複数個の切欠あるいは孔、あるいは溝が前記貼り合せ周辺部分を横切る方向に沿って設けられている。

この発明による多層配線板は、好ましくは、マザーボードプリント配線板の絶縁層が、ポリイミド、液晶ポリマ、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートから選択される可撓性樹脂製である。

この発明による多層配線板の製造方法は、マザーボードプリント配線板に、予め外形加工がなされた片面配線回路付き樹脂基材が配置され、当該樹脂基材が前記マザーボードプリント配線板の配線層上に貼り合わせられている多層配線板の製造方法において、前記マザーボードプリント配線板の外形加工の加工法と同じ加工法により、前記片面配線回路付き樹脂基材の貼合部分の周辺に位置する部分の前記マザーボードプリント配線板に、切欠あるいは孔を形成する。

この発明によれば、マザーボードプリント配線板のうち片面配線回路付き樹脂基材の貼合部分の周辺に位置する部分が、当該貼り合せ周辺部分以外の部分に比して屈曲し易いことから、マザーボードプリント配線板が屈曲されても、片面配線回路付き樹脂基材の貼合部分周辺に大きい曲げ応力が生じることがない。

このことにより、マザーボープリント配線板とマザーボードプリント配線板上に貼り付けられている島状の回路付き樹脂基材との層間部の応力集中が緩和され、樹脂基材が剥離し易い状態になることが回避され、高い信頼性、耐久性を確保してフレキシブルプリント基板やリジッドフレックス基板の特徴である屈曲性がよいことを活かすことができるようになる。

この発明による多層配線板（フレキシブル多層配線板）の一つの実施形態を、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。

この実施形態のフレキシブル多層配線板１０は、ベース基板をなす可撓性のマザーボードプリント配線板１１を有する。マザーボードプリント配線板１１は、フレキシブル材製の絶縁層１２と銅箔等による配線層１３とを有し、全体が屈曲可能な可撓性になっている。

マザーボードプリント配線板１１の絶縁層１２は、ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）から選択される可撓性樹脂により構成することができる。

マザーボードプリント配線板１１の配線層１３側には、予め外形加工がなされた複数枚の片面配線回路付き樹脂基材２１が積層状態で貼り合わせられている。この樹脂基材２１の積層貼合部を部分多層化部２０と云う。

片面配線回路付き樹脂基材２１は、ポリイミド等による絶縁層２２と銅箔等による配線層２３と層間接着層２４とを有し、各々層間導通のためのＩＶＨ構造の層間導通部２５を形成されている。

片面配線回路付き樹脂基材２１の貼合部分、つまり部分多層化部２０の周辺に位置する部分のマザーボードプリント配線板１１の両側縁部には、矩形の切欠部１４が形成されている。切欠部１４は、マザーボードプリント配線板１１の絶縁層１２の両側縁部１２ａ、１２ｂに、各々、配線層１３の導体パターンを避けて貼り合せ周辺部分Ａを横切る方向（直線）Ｘに沿って設けられている。この貼り合せ周辺部分Ａを横切る方向（直線）Ｘとは、絶縁層１２の平行な両側縁部１２ａ、１２ｂの長手方向（図１（ａ）では上下方向）に対して直交する方向（図１（ａ）では左右方向）である。

これにより、マザーボードプリント配線板１１の部分多層化部２０の周辺部分Ａを横切って配線板１１の板面に対して直交する面の断面積（以下、横断面積と云う）が他の部分Ｂに比して小さくなり（配線板１１の平面形状が図１（ａ）に示されているような単純な矩形の場合）、マザーボードプリント配線板１１のうち部分多層化部２０の周辺部分Ａが直線Ｘに沿って、他の部分Ｂに比して屈曲し易くなっている。

上述の如く、マザーボードプリント配線板１１のうち部分多層化部２０の周辺部分Ａが、配線板１１を左右に横切る直線Ｘに沿って他の部分Ｂに比して屈曲し易いことから、図１（ｂ）に仮想線により示されているように、マザーボードプリント配線板１１が屈曲されても、片面配線回路付き樹脂基材２１の貼合部分周辺に大きい曲げ応力が生じることがない。

このことにより、マザーボープリント配線板１１とマザーボードプリント配線板１１上に貼り付けられている島状の片面配線回路付き樹脂基材２１との層間部Ｃの応力集中が緩和され、樹脂基材２１がマザーボープリント配線板１１より剥離し易い状態になることが回避される。

この結果、フレキシブル多層配線板１０の特徴である屈曲性がよいことを活かすことと、高い信頼性、耐久性を確保することとが両立する。

マザーボープリント配線板１１に設ける切欠部１４は、もちろん、マザーボープリント配線板１１の配線の自由度を損なわない範囲で、できるだけ層間部Ｃに応力集中しないように、配置位置、大きさを設定される。

切欠部１４の形状は、矩形に限られず、図２（ａ）に示されているように、三角形でもよい。

また、マザーボードプリント配線板１１のうち部分多層化部２０の周辺部分Ａが、他の部分Ｂに比して屈曲し易くなるよう、マザーボードプリント配線板１１の部分多層化部２０の周辺部分Ａの横断面積を、他の部分Ｂより小さくすることは、切欠部１４に限られず、図２（ｂ）、（ｃ）に示されているように、丸形や長円形等による貫通孔１５を、マザーボードプリント配線板１１の絶縁層１２に穿設することによっても、行うことができる。

貫通孔１５は、多層基板のスルーホールとは異なり、配線層１３の導体パターンを避けて、貼り合せ周辺部分Ａを横切る方向（直線）Ｘに沿って、複数個、所定ピッチで整列して設けられている
切欠部１４、貫通孔１５は、プレス打ち抜き、レーザ加工、プラズマエッチング等によって形成することができる。

また、図２（ｄ）に示されているように、部分多層化部２０の周辺部分Ａのマザーボードプリント配線板１１の絶縁層１２にフレキシブルヒンジを構成するような薄肉部１６を、配線層１３の導体パターンを避けて、貼り合せ周辺部分Ａを横切る方向（直線）に沿ってハーフエッチング等によって形成することにより、マザーボードプリント配線板１１のうち部分多層化部２０の周辺部分Ａを、他の部分Ｂに比して屈曲し易くしてもよい。薄肉部１６はマザーボードプリント配線板１１の絶縁層１２に設けられるから、マザーボープリント配線板１１の配線の自由度に影響を与えることがない。

また、図３に示されているように、部分多層化部２０の平面形状が矩形の場合、開口部（孔）１７が部分多層化部２０の周辺部分Ａを取り囲む堀のように、部分多層化部２０の各辺に平行に形成されていてもよい。つまり、貼り合わせ部分周囲において、部分多層化部２０の各辺に平行な開口部１７が形成していてもよい。

つぎに、図１に示されている実施形態による多層配線板の製造方法の一つの実施形態を、図４、図５を参照して説明する。

図４（ａ）に示されているように、ポリイミドフィルム（絶縁層）１０１の片面に銅箔層１０２を有する片面銅箔付きポリイミド基材１００を出発材料とし、図４（ｂ）に示されているように、サブトラクティブ法によって銅箔層１０２をエッチングすることで導体回路（配線層）１０３を形成し、回路形成済みプリント基板（回路形成済み樹脂基材）１０４を得た。

回路形成済みプリント基板１０４は、銅箔のないポリイミド基材を出発材料として、アディティブ法、セミアディティブ法によっても得ることができる。

ついで、図４（ｃ）に示されているように、回路形成済みプリント基板１０４の、導体回路１０３とは反対側の面に層間接着層１０５を貼り合わせによって形成する。

層間接着層１０５は、層間接着層１０５を構成する接着剤としては、熱可塑性ポリイミドに熱硬化機能を付与したものを使用したが、これは、もちろん、エポキシ等に代表される熱硬化性樹脂によるものや、熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性樹脂によるものでも構わない。

ただし、層間接着層付きの回路形成済みプリント基板１０４の構成は、表裏非対称なものであり、層間接着層１０５を形成した状態で、後の工程で不具合となるような反りが発生しないことが好ましい。このことから、層間接着層１０５を構成する接着剤は、ガラス転移温度が１１０℃以下、常温弾性率が１３００ＭＰａ以下であることが好ましい。

ついで、図４（ｄ）に示されているように、ＵＶ・ＹＡＧレーザーによって層間接着層１０５とポリイミドフィルム１０１を貫通する貫通孔（インナビアホール）１０６の穴明け加工を施し、プラズマ照射によるソフトエッチを施すことでデスミアを行う。そして、この貫通孔１０６に銀ペーストを充填することで、ＩＶＨ構造の層間導通部１０７を形成する。これにより、層間導通部付きの一枚の片面配線回路付きプリント基板（基材）１０８が完成する。

穴明け加工のレーザーは、ＵＶ・ＹＡＧレーザーのほかにも、炭酸ガスレーザーや、エキシマレーザー等によって、現状では、より高速で加工ができる。また、デスミアの方法としては、過マンガン酸塩を使用した湿式デスミアも、ごく一般的である。ＩＶＨに充填する導電性ペーストとしては、銀ペーストのほかにも、銅ペースト、カーボンペースト、ニッケルペースト等、種々の金属ペーストを使用することが可能である。

ついで、金型プレスにより、図４（ｅ）に点線Ｌａで示されている如く、外形加工し、図４（ｆ）に示されているように、外形加工がなされた片面配線回路付き樹脂基材１１０を複数個得た。

ついで、図５（ｇ）に示されているように、絶縁層をなすポリイミドフィルム１５１の表裏両面に、銅箔による導体回路１５２、１５３が形成済みであり、かつ、積層予定部分に開口部１５６を開口させた絶縁保護用のカバー層１５４、１５５が表面に形成されているマザーボード配線板１５０を作成した。

そして、マザーボード配線板１５０に、外形加工がなされた複数枚の片面配線回路付き樹脂基材１１０を、各々位置合わせした後に重ね合わせた。

位置合わせには、ピンアライメント方式をとっても構わないが、ピン用の穴を明けるスペースが必要になるため、好ましいとは云えない。また、基材１１０が常温粘着性を有するため、ピンアライメント方式による位置合わせは難しい。従って、画像認識による位置合わせを実施した。

この後、真空熱プレス機により、真空度ｌｋＰａ以下の元で、加熱、加圧し、層間接着層１０５による本接着を行い、図５（ｈ）に示されているように、層間導通部１０７によって基材１１０同士の導体回路１０３、基材１１０の導体回路１０３とマザーボード配線板１５０の導体回路１５２とが導通接続された多層配線板１６０を得た。

ついで、図５（ｉ）に示されているように、開口部１５６と積層された基材１１０との隙間に、印刷法によってソルダレジスト１５７を塗布し、これを硬化させた。

ついで、プレス金型による打ち抜き加工によって多層配線板１６０を、図５（ｉ）に点線Ｌｂで示されている外形加工線に沿った外形加工を行う。この外形加工時に、図５（ｊ）に示されているように、外形加工と同じプレス金型による打ち抜き加工によって多層化部分の周辺に切欠開口部１５８を外形加工と同時に形成し、多層配線板１６０を完成させた。

この外形加工と切欠開口部１５８の形成は、プレス金型による打ち抜き加工以外に、レーザ加工、プラズマエッチングによって同時に形成することができる。

（ａ）〜（ｃ）はこの発明による多層配線板の一つの実施形態を模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は各々この発明による多層配線板の他の実施形態を模式的に示す断面図である。 この発明による多層配線板の他の実施形態を模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は本実施形態による多層配線板の製造方法の工程を示す工程図である。 （ｇ）〜（ｊ）は本実施形態による多層配線板の製造方法の工程を示す工程図である。

符号の説明

１０ 多層配線板
１１ マザーボードプリント配線板
１２ 絶縁層
１３ 配線層
１４ 切欠部
１５ 孔
１６ 薄肉部
２０ 部分多層化部
２１ 片面配線回路付き樹脂基材
１００ 片面銅箔付きポリイミド基材
１０１ ポリイミドフィルム
１０２ 銅箔層
１０３ 導体回路
１０４ 回路形成済みプリント基板
１０５ 層間接着層
１０６ 貫通孔
１０７ 層間導通部
１０８ 片面配線回路付きプリント基板
１１０ 片面配線回路付き樹脂基材
１５０ マザーボード配線板
１５１ ポリイミドフィルム
１５２、１５３ 導体回路
１５４、１５５ カバー層
１５６ 開口部
１５７ ソルダレジスト
１５８ 切欠開口部
１６０ 多層配線板

Claims (5)

1. フレキシブル材製のマザーボードプリント配線板に、予め外形加工がなされた片面配線回路付き樹脂基材が配置され、当該樹脂基材が前記マザーボードプリント配線板の配線層上に貼り合わせられている多層配線板において、
   前記マザーボードプリント配線板のうち前記片面配線回路付き樹脂基材の貼り合せ周辺部分が、当該貼り合せ周辺部分以外の部分に比して屈曲し易くなっている多層配線板。
2. 前記片面配線回路付き樹脂基材の貼り合せ周辺部分に、切欠、孔あるいは溝が形成され、当該貼り合せ周辺部分を横切って配線板の板面に対して直交する面の断面積が小さくなっていることにより、前記マザーボードプリント配線板のうち前記片面配線回路付き樹脂基材の貼り合せ周辺部分が、当該貼り合せ周辺部分以外の部分に比して屈曲し易くなっている請求項１記載の多層配線板。
3. 複数個の切欠あるいは孔、あるいは溝が前記貼り合せ周辺部分を横切る方向に沿って設けられている請求項２記載の多層配線板。
4. マザーボードプリント配線板の絶縁層が、ポリイミド、液晶ポリマ、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートから選択される可撓性樹脂製である請求項１〜３の何れか１項記載の多層配線板。
5. マザーボードプリント配線板に、予め外形加工がなされた片面配線回路付き樹脂基材が配置され、当該樹脂基材が前記マザーボードプリント配線板の配線層上に貼り合わせられている多層配線板の製造方法において、
   前記マザーボードプリント配線板の外形加工の加工法と同じ加工法により、前記片面配線回路付き樹脂基材の貼り合せ周辺部分の前記マザーボードプリント配線板に、切欠あるいは孔を形成する多層配線板の製造方法。
   

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