JP2007266481A - 多層基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】フレキシブル基板に設けられた配線と補強基板中の配線との接続信頼性を向上させる。
【解決手段】フレキシブル配線基板100と補強用金属体104とが接着層105bを介して積層された多層基板において、フレキシブル配線基板100は、絶縁フィルム101と、絶縁フィルム101の一方の面に設けられた金属層からなるめっきランド103aと、を含む。また、補強用金属体104の一方の面に、表面めっき103cが設けられている。フレキシブル配線基板100から接着層105bにわたって、フレキシブル配線基板100および接着層105bを貫通するビア106が設けられ、めっきランド103aを層状に被覆する半田層109bが、ビア106に埋設されるとともに、めっきランド103aおよび表面めっき103cに接続されている。
【選択図】図4
【解決手段】フレキシブル配線基板100と補強用金属体104とが接着層105bを介して積層された多層基板において、フレキシブル配線基板100は、絶縁フィルム101と、絶縁フィルム101の一方の面に設けられた金属層からなるめっきランド103aと、を含む。また、補強用金属体104の一方の面に、表面めっき103cが設けられている。フレキシブル配線基板100から接着層105bにわたって、フレキシブル配線基板100および接着層105bを貫通するビア106が設けられ、めっきランド103aを層状に被覆する半田層109bが、ビア106に埋設されるとともに、めっきランド103aおよび表面めっき103cに接続されている。
【選択図】図4
Description
本発明は、多層基板に関し、特に、フレキシブル基板と導体基板とが積層された基板に関する。
近年、携帯電話機等の電子機器の小型化・軽量化・多機能化に伴い、これらの電子機器を構成する回路基板としてマイクロストリップライン構造を有するフレキシブル配線基板が広く使用されている。フレキシブル配線基板はフレキシビリティを求められる一方、部品実装箇所の強度・平坦度も求められ、その補強材料として一般的にガラスエポキシ樹脂やSUS(ステンレス材)を用いる。
フレキシブル配線基板と補強用金属体との積層構造体としては、従来、フレキシブル配線基板と補強用金属体とが導通接触していない単なる積層の構造、および積層構造に導通接触をもたせた構造の二種類が挙げられる。
フレキシブル配線基板と補強用金属体とを導通させた構造として、従来、特許文献1および特許文献2に記載のものがある。
このうち、特許文献1には、フレキシブルプリント基板にスルーホールを設け、このスルーホールを介してフレキシブルプリント基板の配線パターンとメタルコア配線基板のリード端子とを半田によって接続することが記載されている。
また、特許文献2には、表面に配線パターンが形成された補強用基板と、表面に配線パターンが形成されたフレキシブル基板との積層体において、フレキシブル基板のスルーホールに半田を充填し、両基板の配線パターンを導通させることが記載されている。
特開昭62−022497号公報
特開平7−249872号公報
ところが、上述した特許文献1および特許文献2に記載の技術においてもなお、フレキシブル基板に設けられた配線パターンと補強用基板中の導電材料との接続信頼性の点で改善の余地があった。
本発明によれば、
絶縁材料により構成されたフィルムと、
該フィルムの一方の面に設けられ、金属層により構成された第一配線パターンと、
を含むフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板に積層される補強基板と、
前記フレキシブル基板と前記補強基板との間に設けられて、前記フレキシブル基板と前記補強基板とを接着する絶縁性の接着層と、
前記第一配線パターンを層状に被覆する半田層と、
を含み、
前記フレキシブル基板から前記接着層にわたって、前記フレキシブル基板と前記接着層とを貫通する貫通孔が設けられ、
前記半田層が、前記貫通孔に埋設されるとともに、前記第一配線パターンおよび前記補強基板における導電部材に接続された多層基板が提供される。
絶縁材料により構成されたフィルムと、
該フィルムの一方の面に設けられ、金属層により構成された第一配線パターンと、
を含むフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板に積層される補強基板と、
前記フレキシブル基板と前記補強基板との間に設けられて、前記フレキシブル基板と前記補強基板とを接着する絶縁性の接着層と、
前記第一配線パターンを層状に被覆する半田層と、
を含み、
前記フレキシブル基板から前記接着層にわたって、前記フレキシブル基板と前記接着層とを貫通する貫通孔が設けられ、
前記半田層が、前記貫通孔に埋設されるとともに、前記第一配線パターンおよび前記補強基板における導電部材に接続された多層基板が提供される。
本発明によれば、半田層が第一配線パターンを層状に被覆するとともに、フレキシブル基板と接着層とを貫通する貫通孔に半田層が埋め込まれている。このため、フレキシブル基板に設けられた第一配線パターンと補強基板における導電部材との接続信頼性を向上させることができる。
以上説明したように本発明によれば、フレキシブル基板に設けられた配線と補強基板における導電部材との接続信頼性を向上させることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、共通の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
図1は、本実施形態における小型電子機器の構成を示す斜視図である。
図1に示した小型電子機器は、給電ポイント11をもつ主基板12と、周辺回路基板として機能するフレキシブル配線基板100とを有する。フレキシブル配線基板100は、補強用金属体104との積層体となっている。
図1に示した小型電子機器は、給電ポイント11をもつ主基板12と、周辺回路基板として機能するフレキシブル配線基板100とを有する。フレキシブル配線基板100は、補強用金属体104との積層体となっている。
主基板12とフレキシブル配線基板100とは、通常、主基板12上のコネクタ14とフレキシブル配線基板100上のコネクタ15を嵌合させて、接続される。また、給電ポイント11は、主基板12の側に設けられており、フレキシブル配線基板100が給電ポイント11と別構成の基板であるため、コネクタ14以外のポイントであるピンコネクタ13を用いてグランド強化を図ることもできる。こうすれば、フレキシブル配線基板100が給電ポイント11を有しない場合にも、電気的にグランドが弱い等、ノイズの影響を受けたり、ノイズの原因となることへの対策として効果的である。この対策のため、フレキシブル配線基板100の裏面16、すなわち主基板12と上下重なる面は、フレキシブル配線基板100のグランドと導通接触可能な構成とすることが好ましい。
次に、図1に示した小型電子機器におけるフレキシブル配線基板100の構成を説明する。図4は、フレキシブル配線基板100と補強用金属とが積層した多層基板の構成を示す断面図である。
図4に示した積層基板は、絶縁材料により構成されたフィルム(絶縁フィルム101)と、絶縁フィルム101の一方の面に設けられ、金属層により構成された第一配線パターン(銅箔102a)と、を含むフレキシブル基板(フレキシブル配線基板100)と、一方の面に第二配線パターン(表面めっき103c)が形成された補強基板(補強用金属体104)と、フレキシブル配線基板100と補強用金属体104との間に設けられて、フレキシブル配線基板100と補強用金属体104とを接着する絶縁性の接着層105bと、銅箔102aを層状に被覆する半田層109bと、を含む。めっきランド103aと半田層109bとの間に、銅箔102aが介在している。
フレキシブル配線基板100は、たとえば、絶縁性樹脂フィルムからなる絶縁基材(絶縁フィルム101)に銅箔配線層(銅箔102a)、ビア106およびランド(めっきランド103a)が形成された片面銅箔配線を有する。フレキシブル配線基板100において、ベースとなる絶縁フィルム101の片面に銅箔102aが設けられている。銅箔102aは所定の平面パターンを有し、信号配線やグランド配線を構成している。銅箔102aに接して、銅箔102aを被覆するめっきランド103aが層状に形成されている。隣り合うめっきランド103aの間には、絶縁フィルム108とそれを接着する接着剤107とが積層されており、めっきランド103a間が絶縁されている。
補強用金属体104は、たとえばSUS(ステンレス材)等により構成された金属基板をはじめとする導体基板である。補強用金属体104には、予め所定の表面処理がされていてもよい。補強用金属体104の一方の面の所定の位置に、表面めっき103cが層状に形成されている。表面めっき103cは、配線層として機能し、所定の平面パターンを有する。また、接着層105bは、たとえば熱硬化性樹脂により構成することができる。
また、図4に示したように、フレキシブル配線基板100から接着層105bにわたって、フレキシブル配線基板100と接着層105bとを貫通する貫通孔(ビア106)が設けられている。ビア106は、接着層105bにおいて拡径しており、接着層105bにおいて、表面めっき103cの面方向に張り出した張出部を有する。また、フレキシブル配線基板100において、ビア106は、めっきランド103aから接着層105bに向かって狭径したテーパ形状となっている。つまり、ビア106は、めっきランド103aから接着層105bに向かってテーパ状に縮径した後、接着層105bにおいて、拡径している。ビア106の内壁はスルーホールめっき103bにより被覆されている。スルーホールめっき103bは、めっきランド103aと同一工程で形成されたものであってもよいし、別工程で形成されたものであってもよい。別工程とする場合、たとえば、スルーホールめっき103bは銅箔処理により形成されてもよい。
半田層109bは、ビア106に埋設されるとともに、銅箔102aおよび補強用金属体104における導電部材(表面めっき103c)に接続されている。また、補強用金属体104が導電性を有するため、半田層109bは、銅箔102aと補強用金属体104とを電気的に接続している。
半田層109bは、スルーホールめっき103b上を被覆する配線領域と、ビア106中に埋め込まれたプラグ領域と、を有し、これらが連続一体に形成されている。ここで、連続一体とは、連続部材として一体に形成されていることをいい、接合部分を有しないことが好ましい。プラグ領域から配線領域に半田層109bが張り出した構成となっているため、めっきランド103aと半田層109bとの接合面積が大きく、接続信頼性に優れた構成となっている。
また、半田層109bは、プラグ領域において、絶縁フィルム101の裏面に接するとともに絶縁フィルム101の外方に延出して接着層105bの面内方向に張り出した庇部を有する。庇部を有するため、表面めっき103cとの接合面積が増大し、接合信頼性に優れた構成となっている。
また、図4において、めっきランド103a中の金属と半田層109b中の金属と合金を形成し、銅箔102aと半田層109bとの間に合金層110を含む。合金層110は、半田層b109を構成する金属元素を含む。また、めっきランド103aおよびスルーホールめっき103bをたとえば金めっきとすることにより、スルーホールめっき103bを構成する金属元素と半田層109bを構成する金属元素とを含む合金を確実に形成することができる。なお、銅箔102aと半田層109bとの間に存在する合金は、必ずしも層状でなくてもよい。銅箔102a上に合金層110を設けることにより、半田層109bと銅箔102aとの接続信頼性をさらに向上させることができる。
次に、図4に示した積層基板の製造方法を説明する。この積層基板は、フレキシブル配線基板100の絶縁基材(絶縁フィルム101)および銅箔配線層(めっきランド103a)にビア106を設け、フレキシブル配線基板100に形成されためっきランド103a上への部品搭載時の半田をそのビア106に埋め込み、フレキシブル配線基板100に積層された補強用金属体104とを導通接触させることにより得られる。
図2および図3は、図4に示した積層基板の製造工程を示す断面図である。以下、図2〜図4を参照してさらに詳細に説明する。
まず、フレキシブル配線基板100、補強用金属体104および接着層105bを準備する。
フレキシブル配線基板100については、図2に示したように、部品が搭載される際に、図3を参照して後述する工程で半田塗布されてはいけない絶縁フィルム108部分を半田マスク(不図示)によりマスキングする。なお、絶縁フィルム108は、銅箔102a中に埋設された接着剤107を介して銅箔102a上に接着されている。
フレキシブル配線基板100については、図2に示したように、部品が搭載される際に、図3を参照して後述する工程で半田塗布されてはいけない絶縁フィルム108部分を半田マスク(不図示)によりマスキングする。なお、絶縁フィルム108は、銅箔102a中に埋設された接着剤107を介して銅箔102a上に接着されている。
そして、絶縁フィルム108が設けられた領域以外の領域において、フレキシブル配線基板100のベースとなる絶縁フィルム101の片面のみに銅箔102aを積層する。また、フレキシブル配線基板100の所定の位置に、たとえばドリル加工にてビアを形成し、ビアの表面にスルーホールめっき103bを表面処理にて施す。ただし、スルーホールめっき103bに関しては表面処理ではなく、銅箔102aと同様に銅箔処理として実施してもよい。
また、補強用金属体104となる金属基板の表面の所定の位置に、表面めっき処理により、表面めっき103cを形成する。
フレキシブル配線基板100と補強用金属体104とを接着する接着層105bをなす接着剤の材料は、たとえば熱硬化性樹脂とする。また、フレキシブル配線基板100に形成したビアの位置に対応する位置において、接着層105bにビアを形成する。このとき、接着層105bに形成するビアの径をフレキシブル配線基板100のビア径以上とする。
こうして得られたフレキシブル配線基板100と補強用金属体104とを、接着層105bを介して積層する。このとき、フレキシブル配線基板100に形成したビアと補強用金属体104に形成したビアの位置に対応させるとともに、これらのビアの位置と表面めっき103cの位置を対応させる。この状態では、フレキシブル配線基板100と補強用金属体104とは導通していない。
次に、図3に示したように、フレキシブル配線基板100のめっきランド103a上に、印刷法等の方法でクリーム半田109aを塗布する。なお、めっきランド103a上の所定の位置に半田マスク(不図示)が設けられている。このとき、めっきランド103aの表面全面に、一様な厚さのクリーム半田109aの層を形成する。半田マスクのビア106に対応する領域を開口部とすることで、めっきランド103a上にクリーム半田109aの層を形成するとともに、ビア106の内部にクリーム半田109aを埋め込むことができる。
なお、クリーム半田109aの種類に特に制限はなく、フレキシブル配線基板100に実装される部品(不図示)の種類に応じて適宜選択することができる。クリーム半田109aは、たとえば、所定の半田粒子とフラックスとを含んでもよい。
つづいて、クリーム半田109a上に所定の部品(不図示)を実装する。そして、フレキシブル配線基板100を補強する金属基板である補強用金属体104が積層されたフレキシブル配線基板100をリフローする。その後、図4に示したように、クリーム半田109aが硬化して、半田層109bとなる。また、部品ランド上のめっき103aとスルーホールめっき103bと積層金属体上のめっき103cの各めっき層中に含まれる金属が、半田層109b中に含まれる金属と合金(合金層110)を形成する。こうして、半田層109bと銅箔102aとが導通接触することができ、フレキシブル配線基板100と補強用金属体104の積層導通接触が実現される。
以上により、片面銅箔配線のフレキシブル配線基板100の配線つまり銅箔102aと補強用金属体104とを半田により導通接触させることができる。
なお、本実施形態において、積層基板の平面形状は、積層基板が適用される電子機器の構成に応じて適宜設計することができる。図5は、積層基板の平面形状の一例を示す斜視図である。図5においては、矩形のフレキシブル配線基板100の中央部に絶縁フィルム108が設けられており、絶縁フィルム108上に複数のコネクタ14が設けられている。
本実施形態によれば、片面配線のフレキシブル配線基板100を用いるとともに、絶縁フィルム108および銅箔102aを貫通するビア106を設け、フレキシブル配線基板100に形成されためっきランド103a上への部品搭載時に層状に形成される半田をそのビア106に埋め込んだ構成となっている。このため、片面のみに銅箔配線が設けられたフレキシブル配線基板100を用いた場合にも、補強用金属体104と銅箔102aとの良好な導通接触を確保し、電気的接続の信頼性を向上させることができる。また、積層基板を薄型化するおとができる。
ここで、本実施形態の構成の参照として、両面銅箔配線のフレキシブル配線基板に補強用金属体を積層させた構成について説明する。
図6は、両面に配線を有するフレキシブル配線基板と補強用金属体との積層導通接触方法を説明する断面図である。
図6においては、フレキシブル配線基板200のベースとなる絶縁フィルム201の片面に銅箔202aが形成され、その反対面に銅箔202bが形成されている。これらの銅箔は、信号配線やグランド配線を構成する。
図6は、両面に配線を有するフレキシブル配線基板と補強用金属体との積層導通接触方法を説明する断面図である。
図6においては、フレキシブル配線基板200のベースとなる絶縁フィルム201の片面に銅箔202aが形成され、その反対面に銅箔202bが形成されている。これらの銅箔は、信号配線やグランド配線を構成する。
また、銅箔202a上にめっき203aが表面処理にて施されている。また、フレキシブル配線基板200は銅箔202aと銅箔202bとを接続する為にドリル加工により設けられたビア206を有する。ビア206の表面に、スルーホールめっき203bが表面処理にて施されている。
隣り合うめっき203aの間には絶縁フィルム208とそれを接着する接着剤207が積層されている。そのフレキシブル配線基板200に積層される補強用金属体204にはあらかじめ表面処理がされており、表面上にはめっき203cが積層される。そうしたフレキシブル配線基板200と補強用金属体204とを導電性接着剤205aにて接着し、導通接触を持たせている。
図6に示したように、両面に銅箔配線を形成したフレキシブル配線基板に補強用金属体を積層し、接着材料として導電性接着剤を使用した積層させた構成とすると、フレキシブル配線基板を両面銅箔配線にすることにより基板厚が厚くなる、基板コストが高くなる、リフローに耐え得る導電接着剤の使用が容易ではない、等の理由で、小型化、軽量化および低価格化の方向性に相反する懸念があるのに対し、図1〜図4を参照して前述した構成とすることにより、これらを回避することができる。
なお、本実施形態の積層基板の用途に特に限定はないが、たとえば、携帯電話機等の電子機器を構成する回路基板として用いることができる、本実施形態の積層基板を用いることにより、フレキシブル配線基板と補強用金属体との電気的な接続信頼性を向上させるとともに、部品実装箇所の強度および平坦度を向上させることができる。特に、本実施形態では、めっきランド103aの表面全面を半田が略一定の厚さで層状に被覆しているため、フレキシブル配線基板100の表面の平坦性の高い構成となっている。
また、本実施形態では、部品搭載時の半田塗布と同時にビア106への半田埋めが可能であり、それによって導通接触ができるため、フレキシブル配線基板100と補強用金属体104を積層し、導通接触される際に生産・製造工程を増加させないようにできる。
また、本実施形態では、めっきランド103a上に層状に設けられた半田とビア106中に埋設された半田とが一体であるとともに、補強用金属体104側において、ビア106中の半田が面内方向に張り出した構成となっている。このため、フレキシブル配線基板100側と補強用金属体104側の両側において、半田とめっき(めっきランド103aまたは表面めっき103c)との接合面積が大きく、接続信頼性に優れた構成となっている。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
たとえば、以上においては、補強用金属体104としてSUS(ステンレス材)を上げたが、銅、アルミニウム、鉄等の金属や、他の導電材料を適用することもできる。また、以上においては、補強用金属体104上に表面めっき103cが設けられた構成を例に説明したが、表面めっき103cが設けられておらず、半田層109bが補強用金属体104に直接接する構成としてもよい。
また、以上においては、めっきランド103aおよびスルーホールめっき103bにおけるめっき材料として、半田と合金の形成される金めっきを上げたが、半田めっきでも適用可能である。
また、以上においては、ビア106を形成する際の加工方法としてドリル加工を上げたが、レーザー加工等、他の加工方法も適用可能とする。
さらに、以上においては、隣合うめっきランド103aの間に形成される材料として、絶縁フィルム108とそれを接着する接着剤107との積層構造を例示したが、これに代えて、レジストを所定の形状にパターニングしてもよい。
11 給電ポイント
12 主基板
13 ピンコネクタ
14 コネクタ
15 コネクタ
16 裏面
100 フレキシブル配線基板
101 絶縁フィルム
102a 銅箔
103a めっきランド
103b スルーホールめっき
103c 表面めっき
104 補強用金属体
105b 接着層
106 ビア
107 接着剤
108 絶縁フィルム
109a クリーム半田
109b 半田層
110 合金層
200 フレキシブル配線基板
201 絶縁フィルム
202a 銅箔
202b 銅箔
203a めっき
203b スルーホールめっき
203c めっき
204 補強用金属体
205a 導電性接着剤
206 ビア
207 接着剤
208 絶縁フィルム
12 主基板
13 ピンコネクタ
14 コネクタ
15 コネクタ
16 裏面
100 フレキシブル配線基板
101 絶縁フィルム
102a 銅箔
103a めっきランド
103b スルーホールめっき
103c 表面めっき
104 補強用金属体
105b 接着層
106 ビア
107 接着剤
108 絶縁フィルム
109a クリーム半田
109b 半田層
110 合金層
200 フレキシブル配線基板
201 絶縁フィルム
202a 銅箔
202b 銅箔
203a めっき
203b スルーホールめっき
203c めっき
204 補強用金属体
205a 導電性接着剤
206 ビア
207 接着剤
208 絶縁フィルム
Claims (6)
- 絶縁材料により構成されたフィルムと、
該フィルムの一方の面に設けられ、金属層により構成された第一配線パターンと、
を含むフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板に積層される補強基板と、
前記フレキシブル基板と前記補強基板との間に設けられて、前記フレキシブル基板と前記補強基板とを接着する絶縁性の接着層と、
前記第一配線パターンを層状に被覆する半田層と、
を含み、
前記フレキシブル基板から前記接着層にわたって、前記フレキシブル基板と前記接着層とを貫通する貫通孔が設けられ、
前記半田層が、前記貫通孔に埋設されるとともに、前記第一配線パターンおよび前記補強基板における導電部材に接続された多層基板。 - 請求項1に記載の多層基板において、
前記補強基板が導体基板である多層基板。 - 請求項1または2に記載の多層基板において、
前記補強基板の前記フレキシブル基板との対向面に、第二配線パターンが設けられ、前記半田層が、前記第一および第二配線パターンに接続された多層基板。 - 請求項1乃至3いずれかに記載の多層基板において、
前記第一配線パターンと前記半田層との間に、前記半田層を構成する金属元素を含む合金を含む多層基板。 - 請求項1乃至4いずれかに記載の多層基板において、
前記貫通孔が、前記接着層において拡径している多層基板。 - 請求項1乃至5いずれかに記載の多層基板において、
前記フレキシブル基板において、前記貫通孔が、前記第一配線パターンから前記接着層に向かって狭径したテーパ形状を有する多層基板。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006091938A JP2007266481A (ja) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | 多層基板 |
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---|---|
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2006091938A Withdrawn JP2007266481A (ja) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | 多層基板 |
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JP (1) | JP2007266481A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009212247A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Nippon Mektron Ltd | フレキシブル回路基板、及びその製造方法 |
KR101034620B1 (ko) * | 2008-12-18 | 2011-05-12 | 영풍전자 주식회사 | Fpcb 단자용 보강판 및 그 제조방법 |
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2006
- 2006-03-29 JP JP2006091938A patent/JP2007266481A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009212247A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Nippon Mektron Ltd | フレキシブル回路基板、及びその製造方法 |
KR101034620B1 (ko) * | 2008-12-18 | 2011-05-12 | 영풍전자 주식회사 | Fpcb 단자용 보강판 및 그 제조방법 |
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Legal Events
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A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20090216 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20091216 |