JP6032839B2 - フレックスリジッドプリント配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気部品を実装するリジッド部と折り曲げ可能なフレキシブル部とが連続して形成されたフレックスリジッドプリント配線板の製造方法に関する。

折り曲げ可能なフレキシブル配線板にリジッド配線板を積層して一体化したフレックスリジッドプリント配線板が公知である。

このようなフレックスリジッドプリント配線板の製造は、先ず、フレキシブル配線板の両面にカバーレイフィルム、接着シートおよびリジッド基板の順に重ねていき、これらを加熱、加圧して積層した後、各リジッド基板に導体層の回路パターンを形成し、最終工程で非製品部分である不要なリジッド基板部分を除去して中央部にフレキシブル基板の一部（以下、フレキシブル部ともいう。）を露出させる。そして、非製品部分（以下、不要部ともいう。）の除去作業を効率的に行うために、リジッド基板において製品部と不要部との間に予めスリットを設けておき、このスリットを除去作業のきっかけとして用いる方法が採り入れられている。

しかし、この製造方法では、各リジッド基板に導体層の回路パターンを形成する工程でスリットからリジッド基板とフレキシブル配線板との接合部分に液剤の染み込みが生じる場合があり、出来上がったフレックスリジッドプリント配線板が不良品となってしまうという欠点があった。

このような欠点を解消するためにスリット内にシール材を充填してから各リジッド基板に導体層の回路パターンを形成する製造方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
また、スリットに替えて座グリ溝を設けるという製造方法もある（本願出願人が実用している）。
これらの製造方法はいずれもスリットを貫通したものとはしない点で共通しており、前記液剤の染み込みを防止する点では有効なものである。

一方、非製品部分を予めくりぬいておき、このくりぬき部（開口部）にくりぬき部より小さい離型性補助材を充填し、このくりぬき部より僅かに広く導電性テープで貼り付けることで、いわばこの離型性補助材の外周ととくりぬき部の内周との間（周囲全体）に形成されるスリットを前記導電性テープで閉じて塞ぎ貫通しないようにする製造方法も提案されている（例えば、特許文献２）

特開平１１−１５０３６８号公報 特開平８−２８８６５５号公報

しかしながら、特許文献１記載の製造方法には、非製品部分を除去するときにシール材が残留してしまうという欠点があった。このため残留シール材を手作業で除去する工程が余分に発生し、この除去工程はフレキシブル部を傷つけないように慎重に行わなければならないばかりか、フレキシブル部が傷つけられ欠陥が生じていないことを確認する検査工程も発生し、製造コストが増大するという問題点があった。

また、本願出願人が実用している前記製造方法（スリットに代えて座グリ溝を加工する方法）では、座グリ溝を設けた位置で強制的に割って非製品部分を除去するという加工手段に起因して座グリ溝が形成されていない部分にリジッド基板の素材（ガラスクロス）にバリと呼ばれる加工不良が発生するという欠点があった。このため、このバリを手作業で除去する工程が余分に発生し、当然特許文献１記載の製造方法と同様に、この除去工程はフレキシブル部を傷つけないように慎重に行わなければならないばかりか、フレキシブル部が傷つけられ欠陥が生じていないことを確認する検査工程も発生し、製造コストが増大するという問題点があった。

また、特許文献２記載の製造方法では、導電性テープをくりぬき部より僅かに広く貼り付けるので、導電性テープの外形加工は極めて高精度のものが求められ、貼り付け時の位置決めも極めて高精度のものが求められる。さらにめっき作業中に導電性テープがはがれるとはがれが発生した部分から薬液が入り込みシミが発生して不良品となってしまうことから導電性テープがはがれることはあってはならないので導電性テープの貼り付けには十分な密着強度が求められる。このように、この製造方法は極めて難易度が高く、作業者には十分なスキルが求められ誰でもができるものではなく、時間を要するものであることから製造コストが増大するという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、スリット部に液剤（薬液）が染み込むことがなく、また非製品部分の除去作業後の後工程として充填材の清掃やバリ取り等の清掃や清掃後の検査工程の必要がない非製品部分の除去作業が容易になり、製造コストを抑えることができるフレックスリジッドプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。

本願発明者らは、特許文献２に記載の技術の可能性に着目して、その欠点である導電性テープの加工精度や貼り付け位置精度、そして作業者のスキルへの依存を解消すべく試作、実験を行い、本願発明を為すに至った。

本発明である請求項１に記載されたフレックスリジッドプリント配線板の製造方法は、フレキシブル配線板を一対のリジッド配線板により挟持し、この一対のリジッド配線板それぞれの一部を選択除去して前記フレキシブル配線板の一部領域の両面を露出し、この露出した領域をフレキシブル部とするとともに、これらリジッド配線板により挟持された領域をリジッド部としてなるフレックスリジッドプリント配線板の製造方法であって、次の工程を有することを特徴とするものである。すなわち；
ａ）前記一対のリジッド配線板を製造するための一対のリジッド基板それぞれに、回路パターンを形成すると共に前記フレキシブル部に対応する領域を選択除去した開口部を形成する工程；
ｂ）前記一対のリジッド基板と前記フレキシブル配線板とを接着する接着剤層となる一対の接着剤シートに、前記工程ａ）で形成した開口部と同じ位置に同じ大きさの開口部を形成する工程；
ｃ）前記開口部の内形より１ないし２ｍｍ小さい外形の離型性補助材を製造する工程；
ｄ）前記フレキシブル配線板の両面の前記フレキシブル部となる領域に位置合わせしてこの領域より広めのフィルムカバーレイをそれぞれ貼り付け、この外面に前記リジッド基板に導体層の回路パターンを形成した前記リジッド配線板をこのリジッド配線板に形成された開口部を前記フレキシブル部に位置合わせして貼り付け、一次積層する工程；
ｅ）前記開口部に前記離型性補助材を填め込む工程；
ｆ）前記一対のリジッド配線板の外面に一対の接着剤シートを貼り付け、この接着剤シートの外面に一対の導体層を貼り付け、この導体層のそれぞれの外側から内側方向に加圧、加熱して二次積層する工程；
ｇ）工程ｆ）で積層された導体層と前記接着剤シートが硬化して形成された接着剤層とを前記開口部に対応する部分で切断加工し、前記離型性補助材と共に除去する工程、
を有するものである。

また、前記工程ｆ）で積層後の接着剤層の厚みは０．０７ｍｍないし０．３ｍｍであることを特徴とするものである（請求項２）。

また、前記工程ｅ）で離型性補助材を填め込んだときの前記開口部との間隙は０．５ｍｍないし０．６ｍｍであることを特徴とするものである（請求項３）。

また、前記工程ｃ）で製造する離型性補助材は前記リジッド基板と同じ材料からなることを特徴とするものである（請求項４）。

また、前記工程ｃ）で製造する離型性補助材の厚みは前記リジッド配線板の厚み以上で前記リジッド配線板の厚みに工程ｆ）で積層後の接着剤シートの厚みを加算した厚み以下であることを特徴とするものである（請求項５）。

請求項１に係る発明によれば、フレキシブル配線板の両面に、開口部が形成された接着剤シートおよびリジッド基板を一次積層し、この両面の開口部にこの開口部の内形より小さい離型性補助材を填め込み、前記開口部と前記離型性補助材との間には間隙が生じるが、両側のリジッド基板の外面の全面に接着剤シートと導体層を貼り付け、全体を二次積層することとしたので、前記外面の導体層に回路パターンを形成するときに使用する薬剤が前記開口部に染み込むことがない。また、前記接着剤シートと前記導体層は全面に貼り付けられていればよいので加工精度や貼り付け作業スキルはそれほど高度である必要はない。さらに、外層に積層した接着剤シートはその後接着剤層となるが、この接着剤層は薄いので前記間隙まで完全にかつ安全に切断でき、切断後は不要部となる接着剤層と離型性補助材とは接着されているので同時に除去することができ、残渣も生じない。したがって、製造コストを低減できるだけでなく、信頼性が高いフレックスリジッドプリント配線板の製造方法を提供することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、特に切断容易性と絶縁性を兼ね備えた最外層の接着剤層を得ることができる。

また、請求項３に係る発明によれば、特に前記間隙が除去するのに十分な幅が得られるので、切断後の不要部である接着剤層と離型性補助材とを同時に簡単に除去することができる。

また、請求項４に係る発明によれば、特に離型性補助材をリジッド配線板のリジッド基板と同じ材質のものを使用するので、積層時の加熱、加圧を受けても変形しないので、リジッド配線板全面を均一に加圧、加熱できる。

また、請求項５に係る発明によれば、特に離型性補助材の厚みを一定の範囲としたので、積層時の接着剤シートが変形しても、リジッド配線板全面を均一に加圧、加熱できる。

本発明に係るフレックスリジッドプリント配線板の製造方法の概略フローチャート図である。 本発明に係るフレックスリジッドプリント配線板の製造方法に用いるフレキシブル配線板の製造方法と、このフレキシブル配線板の一部を覆うフィルムカバーレイの製造方法を示す概略工程図である。 本発明に係るフレックスリジッドプリント配線板の製造方法に用いるリジッド配線板の製造方法の概略工程図である。 本発明になるフレックスリジッドプリント配線板の製造方法に用いる接着剤シート製造の概略工程図である。 本発明に係るフレックスリジッドプリント配線板の製造方法に用いる離型性補助材の製造の概略工程図である。 本発明に係るフレックスリジッドプリント配線板の製造方法における一次積層の概略工程図である。 本発明に係るフレックスリジッドプリント配線板の製造方法における最外層となる配線層の積層から配線層の形成までの概略工程図である。 本発明に係るフレックスリジッドプリント配線板の製造方法におけるフレックスリジッド配線板製造の最後の概略工程図である。

次に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、図面は発明を具体的に説明するためのものであるから極端な記載になっていたり、構成部分が実際の寸法を的確に反映していない。また、本実施の形態に記載するすべてが本発明に必須のものではない。

次に、図１〜図８を用いて、本発明になるフレックスリジッドプリント配線板の製造方法を説明する。

最初に、図２を用いてフレキシブル配線板とこのフレキシブル配線板の一部を覆うフィルムカバーレイの製造方法について説明する。まず、フレキシブル配線板の製造から説明する。
ポリイミド系樹脂２２の両側に銅箔２３が形成され、厚みが１０〜５０μｍ 程度の両面銅貼積層板からなるフレキシブル基板２１を用意する（図２（ａ））。次に、このフレキシブル基板２１の両面の銅箔２３、２３をウエットエッチング等によりパターニングし、フレキシブル基板２１の両面に所定形状の銅配線層２４を形成し、フレキシブル配線板２６を製造する（図２（ｂ））。なお、スルーホールを設ける必要がある場合は、図示しないが、前記パターニングの前にフレキシブル基板２１の所定位置にＮＣ加工等にてスルーホールを形成した後このフレキシブル基板２１に銅メッキを施し、フレキシブル基板２１の両面およびスルーホール内に銅メッキ層を形成しておくのはもちろんである。

続いて、フィルムカバーレイの製造方法について説明する。
ポリイミド系樹脂を主成分とするフィルムカバーレイ２７を２枚用意し（図２（ｃ））、打ち抜き等の機械加工によりフレックスリジッドプリント配線板として完成したときに露出される部分の銅配線層２４を完全に覆うような領域２５と同じ大きさのフィルムカバーレイ２８を製造する（図２（ｄ）、（ｅ））。このように、一部分だけフィルムカバーレイ２８で覆うのは、後述するフレックスリジッドプリント配線板作成時のスルーホール形成位には熱膨張率が大きいフィルムカバーレイ２８で覆わないようにすることでこのスルーホールの接続信頼性を確保するためである。

続いて、図３を用いてリジッド配線板の製造について説明する。
ガラス布にエポキシ樹脂を含浸したガラスエポキシ基板からなるリジッド基板３１を２枚用意し、１つのリジッド基板３１の両面に銅メッキを施し、銅メッキ層３２、３２を形成する（図３（ａ））。次に、リジッド基板３１の両面の銅メッキ層３２、３２をウエットエッチング等によりパターニングして銅配線層３３とする（図３（ｂ））。次に、リジッド基板３１の一部３４ａ（フレキシブル部２に対応する領域（図８（ｃ）参照））を打ち抜き等の機械加工にて開口部３４を形成し、リジッド配線板３５を製造する（図３（ｃ）、図１のＳ１０２）。

もう一方のリジッド基板３１も同様に、その両面に銅メッキを施して銅メッキ層３２、３２を形成し、両面の銅メッキ層３２、３２をウエットエッチング等によりパターニングして銅配線層３３とし、リジッド基板３１の一部３４ａ（フレキシブル部２に対応する領域（図８（ｃ）参照））を打ち抜き等の機械加工にて開口部３４を形成し、リジッド配線板３６を製造する（図３（ｄ））。

続いて、図４を用いて接着剤シート（プリプレグ）の製造について説明する。
接着剤シート４１を２枚用意し（図４（ａ））、各々の一部４２ａ（フレキシブル部２に対応する領域（図８（ｃ）参照））に打ち抜き等の機械的加工により開口部４２を形成し、接着剤シート４３、４３を製造する（図４（ｂ）、図４（ｃ）、図１のＳ１０３）。
この接着剤シート４１は、加熱、加圧処理による積層時の銅配線層やカバーレイフィルムの凹凸を埋めることができ、後述する隙間に接着剤が流れ出すことがないようにするためにノーフロータイプのものを使用する。

続いて、図５を用いて離型性補助材５２の製造について説明する。
リジッド基板３１と同じガラス布にエポキシ樹脂を含浸したガラスエポキシ基板５１を用意し（図５（ａ））、打ち抜き等の機械加工により開口部３４より小さめの離型性補助材（入れ子ともいう）５２を製造する（図５（ｂ）、図５（ｃ）、図１のＳ１０４）。この入れ子は後述するように手作業で開口部３４に填め込み、最終的には手作業で取り出すので、填め込み易く、填め込み位置が開口部３４と大きなずれがなく、取り出し易いような外形寸法とするのがよい。また、小さめにするため、後述するように間隙３４ａ、３４ａが生じ（図７（ｂ）参照）、この間隙３４ａ、３４ａにより、積層後の基板に凹凸が生じるので、この凹凸が最終製品であるフレックスリジッドプリント配線板の信頼性が維持できる範囲に収める必要があることから、寸法ａと寸法ｂとの差、寸法ｃと寸法ｄとの差は１．０〜１．２ｍｍとするのが好ましい（図５（ｄ）参照）。

続いて、図６を用いてフレキシブル配線板への一次積層について説明する。
フレキシブル配線板２６の領域２５の両面に位置合わせしてフィルムカバーレイ２８、２８をそれぞれ貼り付け、その外側から開口部４２が形成された接着剤シート４３を位置合わせしてそれぞれ貼り付ける。こうしてフィルムカバーレイ２８、２８と接着剤シート４３、４３とがフレキシブル配線板２６の所望の位置に固定され、一次積層が完了する（図６）。この一次積層における加熱、加圧により接着剤シート４３、４３は、ほぼ硬化状態となる。

続いて、図７を用いて最外層となる配線層の銅配線層の形成までについて説明する。
まず、最外層の配線層となる接着剤シート６１と導体（例えば、銅箔）６３をそれぞれ２つずつ用意する（図示せず）。この接着剤シート６１には開口部を形成しない。配線層形成時の薬剤の染み込みを防止するためである。
次に、フレキシブル配線板２６の上面側の接着剤シート４３の上面にリジッド配線板３５を、フレキシブル配線板２６の下面側の接着剤シート４３の下面にリジッド配線板３６をそれぞれ位置合わせして貼り付ける（図７（ａ））。

次に、手作業により入れ子５２、５２を開口部３４、３４に填め込む（図７（ｂ）、図１のＳ１０６）。このとき、入れ子５２の周囲にはほぼ均等の幅の間隙３４ａが形成されるようにするのがよい。なお、間隙３４ａの幅は０．５ｍｍないし０．６ｍｍとするのがより好ましい。前述のように、積層後の基板の凹凸を所望の範囲内に収めるためである。
次に、リジッド配線板３５の上面およびリジッド配線板３６の下面に接着剤シート６１をそれぞれ貼り付け、これらの接着剤シート６１、６１に導体（例えば、銅箔）６３、６３をそれぞれ貼り付ける（図７（ｃ））。

次に、導体６３、６３の外側から全体をその貼り付け方向（ 図中上下方向）から加熱、加圧し、全体を二次積層する（図７（ｄ））。加熱温度は、接着剤シート４３、４３および接着剤シート６１、６１の硬化点以上の温度とするので、このとき接着剤シート４３、４３および接着剤シート６１、６１は硬化して接着剤層６２、６２および接着剤層６４、６４となる。

次に、導体６３、６３の所定位置にＮＣ加工等にてスルーホールを形成する（図示せず）。次に、この導体６３、６３に銅メッキを施し、導体６３、６３の外面および前記スルーホール内に銅メッキ層を形成する（図示せず）。次に、前記銅メッキ層と導体６３、６３をウエットエッチング等によりパターニングして銅配線層６５とする（図７（ｅ）、図１のＳ１０７）。
このようにして、不要部を除去する前の必要な回路パターンが形成されたフレックスリジッドプリント配線板１１ａを製造する。

最後に、図８を用いてフレックスリジッドプリント配線板として完成するための不要部の除去について説明する。
フレックスリジッドプリント配線板１１ａの間隙３４ａ、３４ａ、３４ａ、３４ａが形成されている部位の外側からＶ溝カッターの先端８１、８１、８１、８１を間隙３４ａ、３４ａ、３４ａ、３４ａまで到達するように接着剤層６４、６４に切り込みを入れる（図８（ａ））。

こうして、接着剤層６４、６４には切り込み部６４ａ、６４ａ、６４ａ、６４ａが形成され、ここを境界として接着剤層６４、６４から不要接着剤層部６４ｂ、６４ｂが切り離される（図８（ｂ）、図１のＳ１０８）。次に、不要接着剤層部６４ｂ、６４ｂを除去する。このとき接着剤層６４と入れ子５２とは全体の積層時に接着されているので（図７（ｄ）参照）、入れ子５２、５２も一緒に除去される（図８（ｃ）、図１のＳ１０９）。この不要接着剤層６４ｂと入れ子５２とが不要部である。
こうして、最終的にフレキシブル配線板２６の両面が露出したフレキシブル部２と、フレキシブル配線板２６の両面が外部から遮蔽されたリジッド部３とからなるリジッドフレックス多層配線板１１を製造する（図８（ｃ））。

以上の説明では接着剤層６２、６２、接着剤層６４、６４の厚みを特に記載していないが、これらは顧客の定める仕様に応じるからである。例えば、接着剤層６２、６２に少し多めに厚みが必要な場合はその厚みに合わせて接着剤シートを複数枚重ねることで対応する。また、最外層の接着剤層が切断容易性と絶縁性とを兼ね備えて薄くしなければならない場合には接着剤層６４、６４を０．０７ないし０．３ｍｍの範囲内で対応することができ、フレックスリジッドプリント配線板の全体の厚み（例えば、４ｍｍ）に応じて対応することができる。また、リジッド基板等の厚みも同様に顧客の仕様によることはもちろんである。

以上説明したフレックスリジッドプリント配線板の製造方法は１例であって、種々の変更例が考えられる。

例えば、最外層の絶縁層を接着剤シートに替えて、開口部３４が形成されるリジッド基板３１の板厚に制限されるが、この板厚より薄い（例えば、０．１〜０．５ｍｍ）のリジッド基板を用いることができる。Ｖ溝カッターによる切り込みが最外層を完全に切断し、しかもフレキシブル配線板に傷を付ける可能性がなければよいからである。

また、より多層のフレックスリジッドプリント配線板を製造するときには、開口部を形成したリジッド配線板を製造して積層することで実現できるが、ビルドアップ工法を用いることもできる。

１１ フレックスリジッドプリント配線板
２ フレキシブル部
３ リジッド部
２１ フレキシブル基板
２４ 銅配線層
２８ フィルムカバーレイ
２６ フレキシブル配線板
３１ リジッド基板
３３ 銅配線層
３４ 開口部
３４ａ リジッド基板３１の一部を打ち抜いた部分
３５、３６ リジッド配線板
４２ 開口部
４３ 接着剤シート
５２ 離型性補助材（入れ子）
６１ 接着剤シート
６２ 接着剤層
６３ 導体
６４ 接着剤層
６４ａ 切り込み部
６４ｂ 不要接着剤部
６５ 銅配線層
８１ Ｖ溝カッターの先端

Claims (5)

1. フレキシブル配線板を一対のリジッド配線板により挟持し、この一対のリジッド配線板それぞれの一部を選択除去して前記フレキシブル配線板の一部領域の両面を露出し、この露出した領域をフレキシブル部とするとともに、これらリジッド配線板により挟持された領域をリジッド部としてなるフレックスリジッドプリント配線板の製造方法であって、次の工程を有することを特徴とするフレックスリジッドプリント配線板の製造方法；
   ａ）前記一対のリジッド配線板を製造するための一対のリジッド基板それぞれに、回路パターンを形成すると共に前記フレキシブル部に対応する領域を選択除去した開口部を形成する工程；
   ｂ）前記一対のリジッド基板と前記フレキシブル配線板とを接着する接着剤層となる一対の接着剤シートに、前記工程ａ）で形成した開口部と同じ位置に同じ大きさの開口部を形成する工程；
   ｃ）前記開口部の内形より１ないし２ｍｍ小さい外形の離型性補助材を製造する工程；
   ｄ）前記フレキシブル配線板の両面の前記フレキシブル部となる領域に位置合わせしてこの領域より広めのフィルムカバーレイをそれぞれ貼り付け、この外面に前記リジッド基板に導体層の回路パターンを形成した前記リジッド配線板をこのリジッド配線板に形成された開口部を前記フレキシブル部に位置合わせして貼り付け、一次積層する工程；
   ｅ）前記開口部に前記離型性補助材を填め込む工程；
   ｆ）前記一対のリジッド配線板の外面に一対の接着剤シートを貼り付け、この接着剤シートの外面に一対の導体層を貼り付け、この導体層のそれぞれの外側から内側方向に加圧、加熱して二次積層する工程；
   ｇ）工程ｆ）で積層された導体層と前記接着剤シートが硬化して形成された接着剤層とを前記開口部に対応する部分で切断加工し、前記離型性補助材と共に除去する工程。
2. 前記工程ｆ）で積層後の接着剤層の厚みは０．０７ｍｍないし０．３ｍｍであ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プリント配線板の製造方法。
3. 前記工程ｅ）で離型性補助材を填め込んだときの前記開口部との間隙は０．５ｍｍないし０．６ｍｍであることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載のフレックスリジッドプリント配線板の製造方法。
4. 前記工程ｃ）で製造する離型性補助材は前記リジッド基板と同じ材料からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のフレックスリジッドプリント配線板の製造方法。
5. 前記工程ｃ）で製造する離型性補助材の厚みは前記リジッド配線板の厚み以上であって、かつ前記リジッド配線板の厚みに工程ｆ）で積層後の接着剤シートの厚みを加算した厚み以下とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のフレックスリジッドプリント配線板の製造方法。

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