JP4302045B2 - 多層フレキシブル回路配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層回路配線基板の製造方法および構造に関し、特には、可撓性ケーブル部を有する多層フレキシブル回路配線基板及びその製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化および高機能化は益々促進されてきており、そのために回路基板に対する高密度化の要求が高まってきている。そこで、回路基板を片面から両面や三層以上の多層回路基板とすることにより、回路基板の高密度化を図っている。

この一環として、各種電子部品を実装する多層回路基板や硬質回路基板間をコネクタ等を介して接続する別体のフレキシブル配線基板やフレキシブルフラットケーブルを一体化した可撓性ケーブル部を有する多層フレキシブル回路配線基板が、携帯電話などの小型電子機器を中心に広く普及している。

多層フレキシブル回路配線基板の代表的な構造は、両面又は片面のフレキシブル配線基板を内層とし、それに外層となるフレキシブル又は硬質ベースの回路基板を積層し、メッキなどによるスルーホール接続を施して４〜８層程度の多層フレキシブル回路配線基板とする構造である。

しかしながら、特許文献３や特許文献４に記載されているように多層回路配線基板内に可撓性ケーブル部を設けるため、この可撓性ケーブル部のポリイミド樹脂製カバーフィルムやそれを張り合わせるための接着剤の熱膨張係数が高く、部品実装時の約２２０〜２４０℃程度の半田リフロー時の熱によって膨張し、スルーホールめっき層にクラックが発生し易いという問題があり、基本的にスルーホールめっき厚を厚くすることでしか、クラックを回避できないため、表層の導体厚が厚くなり、高密度配線、高密度実装が要求される形態の多層フレキシブル回路配線基板では製品として重大な問題となる。

特許文献１には可撓性ケーブル部のポリイミド樹脂製カバーフィルムをスルーホール導通用孔より外側に後退させる構造が記載されている。しかしながら、端面を後退させたカバーフィルムの張り合わせずれが起きた際にはスルーホールクラック耐性は上がらず、上記問題の解決には至らない。また、可撓性ケーブル部に外層となる片面銅張り積層板等を積層するためのプリプレグ等の接着剤は可撓性ケーブル部端面等からの流れ出しを嫌い、流動性を抑えている。このため、端面を後退させたカバーフィルムの段差を充填することが困難である。プリプレグ等の接着剤の充填性を向上させた場合には、上述したように可撓性ケーブル部端面等からの流れ出しを発生させる原因となるので適用は困難である。

特許文献２にはスルーホール接続による多層基板の製造方法として、内層の穴径を外層に比べ大きくなるようにレーザ加工し、スルーホールめっき厚が内層のみを選択的に厚付けする手法が記載されている。しかしながら、穴径の制御をレーザ加工条件で制御しなければならないことから、構成材料が変わる毎に条件出しが必要なことや、そのレーザ加工条件のばらつきなどにより内層穴径が変化しても、その検出ができないといったことが懸念される上、スルーホール加工を従来のＮＣドリルのように基板を重ねて行うことができず、従来の手法よりも生産性が著しく劣るという欠点がある。また、めっき厚の制御に関しては内層のみを選択的に厚付けすることを安定的に行うことは困難であることと、本文献記載の範囲ではめっき厚みのコントラストをつけることも困難であり、多層フレキシブル回路配線基板のスルーホール信頼性確保と表層の微細配線形成を両立するには至らない。

特許文献５および特許文献６には内層回路に予めスルーホールめっきし、外層を積層した後、前記スルーホールと同軸上に導通用孔を形成し、さらにスルーホールめっきを行うことで、内層と外層のめっき厚みのコントラストをつける手法が記載されている。しかしながら、これらの手法では内層のデスミア工程を簡略化することとしているため、ケーブルを有する内層回路のデスミア工程が必須の多層フレキシブル回路配線基板への適用は困難である。加えて、多層フレキシブル回路配線基板に特有の熱膨張係数の高い可撓性ケーブル部のポリイミド樹脂製カバーフィルム層や接着材層近傍で発生するスルーホールめっき層のクラックを防止するためには、これらの層のスルーホールめっき厚を厚くする必要があるが、特許文献５および特許文献６に記載の範囲では内層回路の層間接続部までのスルーホールめっき厚しか厚くならないため、問題の解決には至らない。

これらのことから、多層フレキシブル回路配線基板のスルーホールクラックを表層の導体厚を厚くすることなく、生産性の良い方法で効果的に防止する方法が望まれていた。

図８〜図１０は、従来の両面型回路配線基板の製造方法を示す断面工程図であって、先ず、図８の（１）に示す様に、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材６１の両面に銅箔等の導電層６２、６３を有する、所謂、両面銅張積層板６４を用意する。

次に、同図（２）に示す様に、この両面型銅張積層板６４の銅箔層６２、６３に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、ケーブル等の回路パターン６５を形成し、内層回路６６とする。

次に、同図（３）に示す様に、ケーブル等の回路パターン６５にポリイミドフィルム６７を接着材６８を介し張り合わせることでカバーを形成し、ケーブル部７０を形成する。

次に、同図（４）に示す様に、絶縁ベース材７１の片面に銅箔等の導電層７２を有する、所謂、片面銅張積層板７３およびこれを金型等により所望の形状に打ち抜き加工した同図（３）のケーブル部７０に張り合わせるための接着材７４を用意する。このときの導電層７２の厚みとしては５０μm以下で、特に３５μm以下が好ましい。

次に、同図（５）に示す様に、片面銅張積層板７３と接着材７４を張り合わせ、これを金型等により所望の形状に打ち抜き加工する。

次に、図９の（１）に示す様に、図８の（３）のケーブル部７０に接着材７４を介して同図（５）の打ち抜き加工した片面銅張積層板７５を積層する。

次に、同図（２）に示す様に、ＮＣドリル等で導通用孔７６を形成する。

次に、図１０の（１）に示す様に、導通用孔７６に無電解めっきあるいは導電化処理等を施した後、電気めっきでスルーホール７７を形成する。このときのスルーホール７７のめっき厚みは３０〜５０μm程度が信頼性を確保する上では好ましい。

次に、同図（２）に示す様に、上記スルーホール面に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターン７８を形成する。この後、必要に応じて基板表面にフォトソルダーレジスト層の形成、半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、外形加工を行うことで多層フレキシブル回路配線基板７９を得る。
特開平６−２１６５３号公報 特開２００１−２１０９５３号公報 特許第２６３１２８７号公報 特許第３４２７０１１号公報 特開昭６２−１９０７９７号公報 特開平８−２６４９５２号公報

本発明では、多層フレキシブル回路配線基板の製造において、スルーホール接続信頼性の確保と表層の微細パターン形成の両立を可能とする多層フレキシブル回路配線基板及びその製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明によれば、スルーホール接続を有する多層フレキシブル回路配線基板において、ケーブル構造を有する内層基板のケーブル保護層となるカバーの導通用孔の外周が第一のスルーホールめっき皮膜からなり、内周が外層のスルーホールめっきと連続した第二のめっき皮膜で補強されていることを特徴とする多層フレキシブル回路配線基板が採用される。

上記課題を解決する本発明を具現化するため第一の製造方法として、多層フレキシブル回路配線基板の製造方法において、ケーブル構造を有する内層基板を形成し、前記内層基板にケーブル保護層となるカバーを形成し、カバーを含む前記内層基板に第一の導通用孔を形成し、前記第一の導通用孔に無電解めっきまたは／および導電化処理および電解めっきを施すことで第一のスルーホールを形成し、予め型抜きした片面銅張り積層板および接着剤を前記内層基板に位置合わせを行い積層し、第一のスルーホールの同軸上に第一のスルーホールに干渉しない、第一のスルーホールよりも径の小さい第二のスルーホールを形成するための第二の導通用孔を形成し、前記第二の導通用孔に無電解めっきまたは／および導電化処理および電解めっきを施すことで第二のスルーホールを第一のスルーホールの同軸上に形成することを特徴とする多層フレキシブル回路配線基板の製造方法が採用される。

上記課題を解決する本発明を具現化するため第二の製造方法として、多層フレキシブル回路配線基板の製造方法において、ケーブル構造を有する内層基板を形成し、前記内層基板にケーブル保護層となるカバーを形成し、カバーを含む前記内層基板に第一の導通用孔を形成し、前記第一の導通用孔に無電解めっきまたは／および導電化処理および電解めっきを施すことで第一のスルーホールを形成し、予め第一のスルーホールの同軸上に第一のスルーホールに干渉しない、第一のスルーホールよりも径の大きい第二のスルーホールを形成するための第二の導通用孔の形成および型抜きした片面銅張り積層板および接着剤を前記内層基板に位置合わせを行い積層し、前記第二の導通用孔に無電解めっきまたは／および導電化処理および電解めっきを施すことで第二のスルーホールを第一のスルーホールの同軸上に形成することを特徴とする多層フレキシブル回路配線基板の製造方法が採用される。

これらの特徴により、本発明は次のような効果を奏する。

本発明によるスルーホール接続を有する多層フレキシブル回路配線基板は、ケーブル構造を有する内層基板のケーブル保護層となるカバーの導通用孔の外周が第一のスルーホールめっき皮膜からなり、内周が外層のスルーホールめっきと連続した第二のめっき皮膜で補強されていることを特徴とする多層フレキシブル回路配線基板が採用されるから、従来工法によるスルーホール接続を有する多層フレキシブル回路配線基板に比べ、内層基板のスルーホールめっき厚を厚くしながらも、表層のスルーホールめっき厚を薄くすることができるため、信頼性を確保しながら表層に微細パターンを形成可能である。加えて、表層のめっき厚を薄くできることから、めっき厚のばらつきに起因していた表層の平坦性も良化し、実装性も向上することから、従来工法では困難であった多層フレキシブル回路配線基板を安価にかつ安定的に提供することができる。

以下、図示の実施例を参照しながら本発明をさらに説明する。

図１〜図４は、本発明の一実施例による多層フレキシブル回路配線基板の製造方法を示す工程図であって、先ず、図１の（１）に示す様に、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１の両面に銅箔等の導電層２、３を有する、所謂、両面銅張積層板４を用意する。

次に、同図（２）に示す様に、この両面型銅張積層板４の銅箔層２、３に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、ケーブル等の回路パターン５を形成し、内層回路６とする。

次に、同図（３）に示す様に、内層回路６のケーブル等の回路パターンにポリイミドフィルム７を接着材８を介し張り合わせることでカバー９を形成し、ケーブル部１０を形成する。

次に、同図（４）に示す様に、ＮＣドリル等で導通用孔１１を形成する。導通用孔１１の径としては例えば５００μm径が適用可能である。

次に、図２の（１）に示す様に、導通用孔１１に無電解めっきあるいは導電化処理等を施した後、電気めっきでスルーホール１２を形成する。このときのスルーホール１２のめっき厚みは３０〜５０μm程度が信頼性を確保する上では好ましい。

次に、同図（２）に示す様に、上記スルーホール面に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、スルーホールランド１３を形成し、ケーブル部を含む内層回路１４を得る。

次に、同図（３）に示す様に、絶縁ベース材１５の片面に銅箔等の導電層１６を有する、所謂、片面銅張積層板１７およびこれを金型等により所望の形状に打ち抜き加工した同図（６）のケーブル部を含む内層回路１４に張り合わせるための接着材１８を用意する。

次に、同図（４）に示す様に、片面銅張積層板１７と接着材１８を張り合わせ、これを金型等により所望の形状に打ち抜き加工して片面銅張積層板１９を得る。

次に、図３の（１）に示す様に、図２（２）のケーブル部を含む内層回路１４に接着材１８を介して図２の（４）の打ち抜き加工した片面銅張積層板１９を積層する。

次に、同図（２）に示す様に、ＮＣドリル等で導通用孔２０を形成する。導通用孔２０の径としてはスルーホール１２に干渉しない径、例えば１５０〜３００μm径が選択可能である。穴径があまりにも小さい場合はドリルの刃が折れ易くなり、歩留まり低下を招いたり、スルーホールめっきの付きまわりの悪化を招く恐れがある。穴径が大きい場合には、位置合わせ等の問題で導通用孔２０を形成する際にスルーホール１２にダメージを与えてしまう恐れがある。

次に、図４の（１）に示す様に、必要に応じてドリル加工後の導通用孔２０内の余分な接着材１８をデスミア処理で除去する。

次に、同図（２）に示す様に、導通用孔２０に導電化処理を施した後、電気めっきでスルーホール２１を形成する。このときのスルーホール２１のめっき厚は比較的薄くてよく、例えば約１５μmで接続信頼性を確保することが可能である。

次に、同図（３）に示す様に、上記スルーホール面に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターン２２を形成する。この後、必要に応じて基板表面にフォトソルダーレジスト層の形成、半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、外形加工を行うことで多層フレキシブル回路配線基板２３を得る。

図５〜図７は、本発明の他の実施例による多層フレキシブル回路配線基板の製造方法を示す工程図であって、先ず、図５の（１）に示す様に、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材３１の両面に銅箔等の導電層３２、３３を有する、所謂、両面銅張積層板３４を用意する。

次に、同図（２）に示す様に、この両面型銅張積層板３４の銅箔層３２、３３に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、ケーブル等の回路パターン３５を形成し、内層回路３６とする。

次に、同図（３）に示す様に、内層回路３６のケーブル等の回路パターン３５にポリイミドフィルム３７を接着材３８を介し張り合わせることでカバー３９を形成し、ケーブル部４０を形成する。

次に、同図（４）に示す様に、ＮＣドリル等で導通用孔４１を形成する。導通用孔４１の径としては例えば３００μm径が適用可能である。

次に、図６の（１）に示す様に、導通用孔４１に無電解めっきあるいは導電化処理等を施した後、導電化処理を施した後、電気めっきでスルーホール４２を形成する。このときのスルーホール４２のめっき厚みは３０〜５０μm程度が信頼性を確保する上では好ましい。

次に、同図（２）に示す様に、上記スルーホール面に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、スルーホールランド４３を形成し、ケーブル部を含む内層回路４４を得る。

次に、同図（３）に示す様に、絶縁ベース材４５の片面に銅箔等の導電層４６を有する、所謂、片面銅張積層板４７およびこれを金型等により所望の形状に打ち抜き加工した図６の（２）に示すケーブル部を含む内層回路４４に張り合わせるための接着材４８を用意する。

次に、同図（４）に示す様に、片面銅張積層板４７と接着材４８を張り合わせ、これを金型等により所望の形状に打ち抜き加工するとともに、ＮＣドリル等で導通用孔５０を形成して片面銅張積層板４９を得る。導通用孔５０の径としてはスルーホール４２に干渉しない径、例えば５００μm径が選択可能である。

次に、図７の（１）に示す様に、図６の（２）のケーブル部を含む内層回路４４に接着材４８を介して図６の（４）の打ち抜き加工した片面銅張積層板４９を積層する。

次に、同図（２）に示す様に、導通用孔５０に導電化処理を施した後、電気めっきでスルーホール５１を形成する。このときのスルーホール５１のめっき厚は比較的薄くてよく、例えば約１５μmで接続信頼性を確保することが可能である。

次に、同図（３）に示す様に、上記スルーホール面に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターン５２を形成する。この後、必要に応じて基板表面にフォトソルダーレジスト層の形成、半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、外形加工を行うことで多層フレキシブル回路配線基板５３を得る。

本発明の一実施例による多層フレキシブル回路配線基板の製造方法を示す製造工程図。 図1に続く製造工程図。 図２に続く製造工程図。 図３に続く製造工程図。 本発明の他の実施例による多層フレキシブル回路配線基板の製造方法を示す製造工程図。 図５に続く製造工程図。 図６に続く製造工程図。 従来の手法による多層フレキシブル回路配線基板の製造方法を示す製造工程図。 図８に続く製造工程図。 図９に続く製造工程図。

符号の説明

１ 可撓性絶縁ベース材
２ 銅箔層
３ 銅箔層
４ 両面銅張積層板
５ 回路パターン
６ 内層回路
７ ポリイミドフィルム
８ 接着剤
９ カバー
１０ ケーブル部
１１ 導通用孔
１２ スルーホール
１３ スルーホールランド
１４ ケーブル部を含む内層回路
１５ 可撓性絶縁ベース材
１６ 銅箔層
１７ 片面銅張積層板
１８ 接着剤
１９ 型抜きされた片面銅張積層板
２０ 導通用孔
２１ スルーホール
２２ 回路パターン
２３ 多層フレキシブル回路配線基板

Claims (3)

1. スルーホール接続を有する多層フレキシブル回路配線基板において、ケーブル構造を有する内層基板のケーブル保護層となるカバーの導通用孔の外周が第一のスルーホールめっき皮膜からなり、内周が外層のスルーホールめっきと連続した第二のめっき皮膜で補強されていることを特徴とする多層フレキシブル回路配線基板。
2. 多層フレキシブル回路配線基板の製造方法において、ケーブル構造を有する内層基板を形成し、前記内層基板にケーブル保護層となるカバーを形成し、カバーを含む前記内層基板に第一の導通用孔を形成し、前記第一の導通用孔に無電解めっきまたは／および導電化処理および電解めっきを施すことで第一のスルーホールを形成し、予め型抜きした片面銅張り積層板および接着剤を前記内層基板に位置合わせを行い積層し、第一のスルーホールの同軸上に第一のスルーホールに干渉しない、第一のスルーホールよりも径の小さい第二のスルーホールを形成するための第二の導通用孔を形成し、前記第二の導通用孔に無電解めっきまたは／および導電化処理および電解めっきを施すことで第二のスルーホールを第一のスルーホールの同軸上に形成することを特徴とする多層フレキシブル回路配線基板の製造方法。
3. 多層フレキシブル回路配線基板の製造方法において、ケーブル構造を有する内層基板を形成し、前記内層基板にケーブル保護層となるカバーを形成し、カバーを含む前記内層基板に第一の導通用孔を形成し、前記第一の導通用孔に無電解めっきまたは／および導電化処理および電解めっきを施すことで第一のスルーホールを形成し、予め第一のスルーホールの同軸上に第一のスルーホールに干渉しない、第一のスルーホールよりも径の大きい第二のスルーホールを形成するための第二の導通用孔の形成および型抜きした片面銅張り積層板および接着剤を前記内層基板に位置合わせを行い積層し、前記第二の導通用孔に無電解めっきまたは／および導電化処理および電解めっきを施すことで第二のスルーホールを第一のスルーホールの同軸上に形成することを特徴とする多層フレキシブル回路配線基板の製造方法。

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