JP2007109716A - ケーブル部を有するプリント基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多層基板の外層部からケーブル部を引き出して中空構造となるケーブル部を有する多層基板を一体的に形成する方法を提供すること。
【解決手段】（１）内層コア基板に積層される片面銅張積層板の銅箔に対し、可撓性ケーブル部回路パターン、および該可撓性ケーブル部回路パターンの部品実装部側基端部に接続パッド部を形成する。（２）前記工程（１）で形成された回路パターンおよび接続パッド部の一部を除き表面保護絶縁膜を形成する。（３）内層コア基板の少なくとも片面に、前記工程（１）、（２）で作製された片面銅張積層板を、銅箔が外面を向く様に積層体を形成し、前記部品実装部に層間導通部を形成する。（４）前記工程（３）で形成された片面銅張積層板の銅箔にエッチング手法により、外層回路パターンを形成する。（５）前記接続パッド部を含む前記外層回路パターンに、所要の位置に開口を有する表面保護絶縁膜を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に使用されるプリント基板、特に部品実装部から突出するケーブル部により前記複数の部品実装部間を接続してなる多層フレキシブルプリント基板に関する。

プリント基板は、電子部品を実装して機器に搭載されるが、機器のコンパクト化を実現するためには、立体的な部品実装を必要とする場合が多い。このためには、プリント基板を折り曲げるような方法が必要となる。

そこで、部品実装部分（厚みが必要な部分）と、部品実装部分同士を接続するための可撓性のある部分（ケーブル部）とが一体に形成される多層フレキシブルプリント基板が提供されている。このようなプリント基板を使用することにより、部品実装の後で可撓性のある部分で折り曲げて立体配置し空間を有効に活用することができ、コンパクト化が達成される。

このようなプリント基板は、近年、ノートパソコン・折りたたみ式携帯電話等の、ヒンジ構造を有し頻繁に開閉を繰り返す部位に汎用されている。この場合、ケーブル部は、ヒンジ部内にらせん状に巻いて収納している（特許文献１）。また最近では、より複雑な動きに対応するヒンジ部構造も示されている（特許文献２）。このため、より屈曲性の良いケーブル部構造が求められる。そして通常、両面材よりも片面材をケーブル部とした場合の方が屈曲に必要な力が小さくて済む。

このため、配線密度が高い場合は、より屈曲性の良い片面材料を２枚構造とし、その間を中空とすることによってケーブル部の屈曲応力を緩和させる（特許文献３）。この方法で図示されているのは、片面フレキシブル基板を２枚重ねた２層基板であるが、この構造をコアとして、さらに外層材料を重ねて多層基板を形成している例がある（特許文献４）。この特許文献４の例では、４層基板の内層（第２、第３の層）からケーブル部を引き出す構造となっている。

従来はこのように、片面フレキシブル基板を２枚重ねた２層基板、あるいは多層基板の内層からケーブル部を引き出す構造で、片面材料２枚構造としてその間を中空とするケーブル部構造が用いられている。多層基板の内層からケーブル部を引き出す場合は、予め回路パターン形成がしてある内層材料を使用して積層するため、回路パターン形成には特に問題はない。

しかし、外層からケーブル部を引き出す構造、例えば図７（ａ）に示すように、４層基板の第１および第４の層からケーブル部を引き出すことはできない。つまり、片面フレキシブル基板を２枚重ねた２層基板の場合は、基板材料を貼り合わせた後でパターン形成するが、中空部分とそうでない部分とで段差が生じる。この段差が大きいと、フォトリソ工程で材料と露光マスクとの間に隙間が生じ、ピントがずれる事によって生じる露光画像のボケ、所謂、露光ボケによって回路パターン幅太りやショートなどの不具合が生じる。

通常、このような露光ボケは、材料と露光マスクとの間が５０μｍ以内であれば回避可能であり、片面フレキシブル基板を２枚重ねた２層基板の場合は、積層接着剤またはプリプレグが５０μｍより薄いものを使用すれば、回路パターン形成可能である。

しかし、例えば、図７（ａ）に示すような構造の基板の場合、図７（ｂ）に示すように撓みが生じる。すなわち、図７（ａ）に示すように、２つの内層基板７３が積層接着剤（またはプリプレグ）７２を介して積層された内層コア基板のさらに外側に、外層用片面銅張積層板７１を積層すると、図７（ｂ）に示すようにケーブル部に撓みが生じてしまう。

このため、外層用片面銅張積層板７１からケーブル部を引き出す場合は、どのように薄い材料を選択しても、中空部分とそうでない部分との段差を５０μｍ以内とすることは不可能であり、その結果、フォトリソ工程で材料と露光マスクとの間に隙間が生じ、露光ボケによって回路パターン幅太りやショートなどの不具合を避けることができない。なお、例えば図７（ｃ）のように片側の外層用片面銅張積層板７１からケーブル部を引き出す場合でも同様に撓みが生じ、フォトリソ工程で材料と露光マスクとの間に生じた隙間によって露光ボケが発生する。

また、サブトラクティブ法で製造する場合には、屈曲性を求められるケーブル部の回路パターンにもスルーホール等の層間導通部形成時のメッキ層が載ることになり、メッキ層がないときよりも屈曲性が劣る結果をもたらすことになる。
特開平６−３１１２１６号公報 特開２００３−１３３７６４号公報 特開平７−３１２４６９号公報 特開２００３−１３３７３３号公報 実開平２−６５３７７号公報 特開昭６１−５８２９４号公報

従来、このような外層からケーブル部を引き出す構造とする場合、例えば特許文献５のようにリジッド基材にフレキシブル基板を貼り合せる構造や、特許文献６の従来例に示されるリジッド基材をフレキシブル基板で接続する方法しか存在せず、一体形成することはできない。

本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、多層基板の少なくとも片面の外層部からケーブル部を引き出して部品実装部を接続する多層基板を一体的に形成する方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明では、多層基板形成後では回路形成が困難である外層ケーブル部回路パターンを、積層前に形成しておくものである。すなわち、
（１）内層コア基板に積層される前記片面銅張積層板の銅箔に対し、エッチング手法により、前記可撓性ケーブル部回路パターン、および該可撓性ケーブル部回路パターンの部品実装部側基端部に接続パッド部を形成する。
（２）前記工程（１）で形成された前記可撓性ケーブル部回路パターンおよび当該回路パターンの部品実装部側基端部に形成された前記接続パッド部に、該接続パッド部の部品実装部側先端の一部を除き表面保護絶縁膜を形成する。
（３）前記内層コア基板の少なくとも片面に、前記工程（１）、（２）で作製された片面銅張積層板を、前記可撓性ケーブル部に対応する箇所を除いた接着部材によって、銅箔が外面を向く様に積層した積層体を形成し、前記部品実装部の所要位置に層間導通部を形成する。
（４）前記工程（３）で積層形成された片面銅張積層板の銅箔の、前記可撓性ケーブル部回路パターンおよび前記可撓性ケーブル部回路パターンの部品実装部側基端部に形成された前記接続パッド部以外の部位に対するエッチング手法により、外層回路パターンを形成する。
（５）前記接続パッド部を含む前記外層回路パターンに、所要の位置に開口を有する表面保護絶縁膜を形成する。

上記工程（１）ないし（５）を経る事を特徴とする、内層コア基板の少なくとも片面に積層される片面銅張積層板により複数の部品実装部間を接続する可撓性ケーブル部が形成された、多層フレキシブルプリント基板の製造方法である。

本発明では、内層コア基板の少なくとも片面に、部品実装部のみならず可撓性ケーブル部をも形成する為の片面銅張積層板が積層されて形成された多層フレキシブルプリント基板の製造方法において、従来は困難であった外層ケーブル部の回路パターン形成を積層前に形成しておく手法が確立できる。

また、スルーホール等の層間導通部の形成をパネルメッキで行う場合は困難であった可撓性ケーブル部回路パターンの微細化が、本発明の方法では、先に微細回路パターンを形成するため、銅張積層板材料の銅箔厚み分だけをエッチングでき、微細化には有効な手段となる。

以下、図１ないし図６を参照して本発明の実施の形態を説明する。

実施形態１

図１は、本発明方法の工程全体の流れを示し、図２ないし図６は工程途中での外層回路パターンの形成過程を示す。

本発明の方法では、図１に示すような各工程を経てプリント基板を製造する。すなわち、ステップＳ１ないしＳ３により外層基板を形成し、またステップＳ４により内層基板を形成してステップＳ５により両基板を積層して、多層基板を形成する。そして、多層化された基板をステップＳ６ないしＳ１０により処理して、外層フレキシブルプリント基板を形成する。

まず、片面銅張積層板を用意し（ステップＳ１）、そのケーブル部周辺のみに回路パターンを形成する（ステップＳ２）。その後、ケーブル部周辺のみに表面保護絶縁膜を形成する（ステップＳ３）。一方、別個に内層コア基板を形成し（ステップＳ４）、ステップＳ５で外層基板と内層基板とをケーブル部に相当する箇所を除いた接着部材によって積層して多層基板を形成する。

次いで、多層基板に層間接続のための層間導通部を形成し（ステップＳ６）、外層回路パターンを形成した上で（ステップＳ７）、表面保護絶縁膜を形成する（ステップＳ８）。その後、外形加工を施し（ステップＳ９）、多層フレキシブルプリント基板として完成する（ステップＳ１０）。

次に各工程につき、図２ないし図６にしたがって説明する。

まず、図２に示すように、部品実装部１００およびケーブル部２００を有する片面銅張積層板に、ケーブル部回路パターン１と、後で部品実装部の外層回路パターンを、前記片面銅張積層板の銅箔に対するエッチングによって形成する。このときに、ケーブル部回路パターン１と部品実装部の外層回路パターンとを接続するための接続パッド部２を形成しておく。図２の破線部分が、接続パッド２になる。

接続パッド２の幅２ａは、後工程での部品実装部の外層回路パターンを形成するときの露光ズレ量を考慮して、ケーブル部回路パターン幅１ａよりも０．０５ｍｍ以上広く設定することが好ましい。また、接続パッド２の長さ２ｂは、やはり部品実装部の外層回路パターンを形成するときの露光ズレ量と、より接続信頼性を得るために、後述のように部品実装部の外層回路パターンをオーバーラップさせて露光させるのが好ましく、また後述の表面保護絶縁膜を形成するときのずれなども考慮すると、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。

この段階では、メッキ層のない片面銅張積層板の銅箔層に回路パターン形成するため、メッキ層が形成された銅箔層よりも薄い銅箔層に対するエッチングとなり、ケーブル部には微細な回路パターンを形成することができる。回路パターン形成は、通常のエッチング処理でよい。

次に、図３（ａ）に示すように、図２で回路パターン形成した部分に表面保護絶縁膜３をポリイミドフィルム等の可撓性絶縁樹脂フィルムを接着剤により接着ラミネートする。このとき、表面保護絶縁膜３がずれて接続パッド部２の部品実装部１００側の銅箔を残しておいた部分に乗り上げてしまうと、後工程で部品実装部１００の外層回路パターンを形成した後で短絡する虞があるため、エッチングした部分よりも手前までで可撓性絶縁樹脂フィルムの接着ラミネートを留めるようにする。

したがって、このときの接続パッド２を含む部分のＡ１−Ａ１断面の形状は、図３（ｂ）に示すようになり、接続パッド２の部分を含まないＡ２−Ａ２断面の形状は、図３（ｃ）に示すようなものになる。ここで、１１は外層銅張積層板の材料銅箔、４は絶縁ベース材料である。

エッチング部分とカバーレイ３をラミネートする部分との間の距離ｇは、ラミネート時のずれを考慮して０．１〜０．３ｍｍとすることが好ましい。

次に、予め形成しておいた内層コア基板に、以上述べた回路パターンと接続パッドを形成し、前記表面保護絶縁膜３をラミネートして得られた片面銅張積層板を積層して多層基板を形成し、その後、スルーホールやビアホール等の層間導通部を形成する。ここまでの工程は、従来からの手法で行われる。ここでは、サブトラクティブ法とパネルメッキによる層間導通部の形成手法を想定している。

図４（ａ）は、パネルメッキ後に、ドライフィルム５を用いてイメージ露光、現像を行った状態である。なお、先工程で表面保護絶縁膜３をラミネートした部分は、領域３１である。また、ケーブル部回路パターン１もパネルメッキ銅箔１２に隠れて見えない状態であるが、便宜的に示してある。このときの接続パッド２部分を含むＡ３−Ａ３断面の形状は、図４（ｂ）に示すようになる。

図４（ｂ）において、ドライフィルム５は、接続パッド２の部分で、長さｐの分だけカバーレイ３で被覆された部分とオーバーラップしており、このオーバーラップによって、後にエッチングを行なう際に、接続パッド２が断線しないようにしている。このオーバーラップ長さｐは、エッチング時のサイドエッチングを考慮して、０．０７ｍｍ以上であることが好ましい。

図５（ａ）は、その後に、エッチングによってケーブル部回路パターン１およびケーブル部回路パターン１の実装部側基端部に形成された接続パッド部２以外の外層回路パターンを形成した状態を示している。このときの接続パッド２の部分を含むＡ４−Ａ４線に沿う断面の形状は、図５（ｂ）に示すようになる。オーバーラップ長さｐによって、積層前に形成した回路パターン１とその後に形成した回路パターン１３とが確実に接続される。

この接続パッド部２は、図５（ｂ）に示すように回路パターンが突起となっている状態であり、外部からの衝撃を受け易い。このため、図６（ａ）およびそのＡ５−Ａ５線に沿う切断面を示す図６（ｂ）に示すように、可撓性絶縁フィルムの接着やソルダーレジストの印刷形成などにより表面保護絶縁膜６で接続パッド部２を被覆することが好ましい。図６（ａ）の領域６１は、これらの表面保護絶縁膜６で被覆する領域である。

応用例

実施例における工程（５）で、表面保護絶縁膜の代りに外層形成用材料をビルドアップ積層することも可能である。この場合、実施例における工程（１）〜（４）で得られた基板が、新たな内層コア基板となる。

本発明方法の一連の工程を示す説明図。 本発明を適用するプリント基板の部品実装部とケーブル部との接続部分を示す平面図。 図３（ａ）は本発明で用いる接続パッドを示す説明図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ１−Ａ１線に沿って切断した断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるＡ２−Ａ２線に沿う位置で切断した断面図。 図４（ａ）は本発明により構成した接続パッドにより接続される部品実装部およびケーブル部の回路パターンを示す説明図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ３−Ａ３線に沿う断面図。 図５（ａ）は本発明により構成した接続パッドにより接続される部品実装部およびケーブル部の回路パターンを示す説明図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ４−Ａ４線に沿う断面図。 図６（ａ）は本発明により構成した接続パッドにより接続される部品実装部およびケーブル部の回路パターンを示す説明図、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ５−Ａ５線に沿う断面図。 図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来例の構成とそれにより生じる撓みを示す説明図。

符号の説明

１ ケーブル部回路パターン
１１ 外層銅張積層板の材料銅箔
１２ パネルメッキ銅箔
２ 接続パッド
３ 表面保護絶縁膜
３１ 表面保護絶縁膜をラミネートした領域
４ 外層銅張積層板の絶縁ベース材
５ イメージ露光後のドライフィルム
６ 表面保護絶縁膜
６１ 表面保護絶縁膜を被覆した領域
７１ 片面銅張積層板
７２ 接着部材
７３ 内層基板
ａ ケーブル部
ｂ 部品実装部
ｇ 距離
ｐ 重なり長さ

Claims (2)

1. 内層コア基板の少なくとも片面に片面銅張積層板を積層してなる多層フレキシブルプリント基板であって、複数の部品実装部間を、該部品実装部より伸長する可撓性ケーブル部で電気的に接続してなる多層フレキシブルプリント基板の製造方法において、以下の工程を順に経て形成されることを特徴とする多層フレキシブルプリント基板の製造方法。
   （１）内層コア基板に積層される前記片面銅張積層板の銅箔に対し、エッチング手法により、前記可撓性ケーブル部回路パターン、および該可撓性ケーブル部回路パターンの部品実装部側基端部に接続パッド部を形成する。
   （２）前記工程（１）で形成された前記可撓性ケーブル部回路パターンおよび当該回路パターンの部品実装部側基端部に形成された前記接続パッド部に、該接続パッド部の部品実装部側先端の一部を除き表面保護絶縁膜を形成する。
   （３）前記内層コア基板の少なくとも片面に、前記工程（１）、（２）で作製された片面銅張積層板を、前記可撓性ケーブル部に対応する箇所を除いた接着部材によって、銅箔が外面を向く様に積層した積層体を形成し、前記部品実装部の所要位置に層間導通部を形成する。
   （４）前記工程（３）で積層形成された片面銅張積層板の銅箔の、前記可撓性ケーブル部回路パターンおよび前記可撓性ケーブル部回路パターンの部品実装部側基端部に形成された前記接続パッド部以外の部位に対するエッチング手法により、外層回路パターンを形成する。
   （５）前記接続パッド部を含む前記外層回路パターンに、所要の位置に開口を有する表面保護絶縁膜を形成する。
2. 請求項１記載のプリント基板の製造方法において、
   前記工程（５）で、表面保護絶縁膜の代りに外層形成用材料をビルドアップ積層することを特徴とする多層フレキシブルプリント基板の製造方法。

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