プリント配線板およびその製造方法
【課題】折り曲げ、屈曲に適し、多層化せずに基板の高密度化が可能な擬似同軸構造を有するプリント配線板およびその製造法を提供する。
【解決手段】部品実装部８と、この部品実装部に連設された伝送線路部７とをそなえたプリント配線板において、前記伝送線路部は、中心に配された信号配線４の周囲に、絶縁樹脂層６を介して接地層５が配置され、前記伝送線路部の信号配線の幅が５〜３０μmの範囲にあり、前記絶縁樹脂層の厚さが前記信号配線の幅に対応する５〜４０μmの範囲にあって、前記伝送線路部７の接地層５が前記部品実装部８に設けられた接地層と接続されたことを特徴とするプリント配線板、およびその製造法。
【解決手段】部品実装部８と、この部品実装部に連設された伝送線路部７とをそなえたプリント配線板において、前記伝送線路部は、中心に配された信号配線４の周囲に、絶縁樹脂層６を介して接地層５が配置され、前記伝送線路部の信号配線の幅が５〜３０μmの範囲にあり、前記絶縁樹脂層の厚さが前記信号配線の幅に対応する５〜４０μmの範囲にあって、前記伝送線路部７の接地層５が前記部品実装部８に設けられた接地層と接続されたことを特徴とするプリント配線板、およびその製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板の製造法に係わり、とくに電気・電子機器の小型化・高性能化への要求に対応した高速信号を伝送するためのプリント配線板の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器における信号の処理速度は、近年ますます上昇している。このため、プリント配線板を通る信号の伝送速度も速くなっている。高速信号の伝送においては、その信号配線に外部からの電磁波ノイズが侵入すると、的確に信号が伝わらなくなる。電磁波ノイズの影響は、信号が高速であるほどより顕著となる。
【０００３】
一般に、プリント配線板において外部からの電磁波ノイズを抑制するために、信号配線の周囲に接地層を配して電磁波を遮蔽する。その手法としては、ストリップラインやマイクロストリップラインなどがあるが、図１に示すように、信号配線１の周囲に配した絶縁層２を介して接地層３により信号配線１を覆う同軸構造が最も効果的である。
【０００４】
そこで、高速伝送を行う信号配線のみ、セミリジッドケーブルなどの同軸線路を基板上に表面実装により配する手法が提案されている（特許文献１）。また、同軸ケーブルを基板内に埋設する手法も提案されている（特許文献２）。
【０００５】
さらに、ストリップラインにおける上、下接地層間を連続的に接続することで、擬似的に同軸構造とする手法も提案されている（特許文献３および４）。あるいは、信号配線の周辺に形成した溝に接地層を設けることで、擬似的に同軸構造とする手法が提案されている（特許文献５）。また、樹脂エッチングにより信号配線の周囲にある第一の絶縁層を第一の接地層まで除去し、電着手法により配線周囲に第二の絶縁層を形成し、その後、第二の接地層を形成する手法が提案されている（特許文献６）。
【０００６】
一方、電子機器は、携帯電話をはじめとして小型化・軽量化が図られており、これに搭載されるプリント配線板もまた、小型化、軽量化の要求が高まっている。これに対応するため、プリント配線板の薄型化、表面実装部品の低背化などの手段により高密度化する手法や、フレキシブルプリント配線板などを用いて基板を折り畳んで実装することで、機器内の空間を有効に利用する手法が採られている。
【特許文献１】特開2004-335515号公報
【特許文献２】特開平6-251642号公報
【特許文献３】特開2001-16007号公報
【特許文献４】特開2003-249731号公報
【特許文献５】特開2000-323846号公報
【特許文献６】特開2004-119604号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来例は、何れも問題点があり次の通りである。まず、セミリジッドケーブルを表面実装する場合、セミリジッドケーブルが伝送に必要な距離だけ基板表面を横切る。このため、当該箇所は実装ができなくなり、高密度化には不向きである。
【０００８】
また、同軸ケーブルを基板内に埋設する場合、一般に１００μm以上の径を有するため、埋設に要する樹脂厚さも１００μm以上が必要となる。この結果、基板全体が厚くなり、高密度化に不利である。
【０００９】
また、擬似的に同軸構造とする場合、第一の接地層、信号配線層、第二の接地層を順次形成、積層する必要がある。この結果、基板全体は３層構造となり、高密度化には不向きである。
【００１０】
加えて、これらの擬似的な同軸構造の第一の接地層と第二の接地層とを接続するためには、レーザ加工により溝を形成する必要があって加工時間が長くなる。この結果、生産性の低下、生産コストの増大などの問題を生じる。
【００１１】
樹脂エッチングおよび電着手法により擬似的に同軸構造を作る場合、多層化を避けることができ、樹脂エッチングのため面内一括加工により溝形成が可能であるから、レーザ加工に比べて有利であるといえる。
【００１２】
しかしながら、金属からなる第一の接地層が各同軸線路間を接続した構造であるため、基材として可撓性に富むポリイミドを適用しているにも拘わらず、折り畳んでの実装には不向きである。
【００１３】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、折り曲げに適し、多層化せずに基板の高密度化が可能な擬似同軸構造を有するプリント配線板およびその製造法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的達成のため、本発明は、
部品実装部と、この部品実装部に連設された伝送線路部とをそなえたプリント配線板において、
前記伝送線路部は、中心に配された信号配線の周囲に、絶縁樹脂層を介して接地層が配置され、
前記伝送線路部の信号配線の幅が５〜３０μmの範囲にあり、
前記絶縁樹脂層の厚さが前記信号配線の幅に対応する５〜４０μmの範囲にあって、
前記伝送線路部の接地層が前記部品実装部に設けられた接地層と接続された
ことを特徴とするプリント配線板、
および
部品実装部と、この部品実装部に連設された伝送線路部とをそなえ、前記伝送線路部は、中心に配された信号配線の周囲に、絶縁樹脂層を介して接地層が配置された同軸構造であり、前記伝送線路部と前記部品実装部とが一体に設けられたプリント配線板の製造法において、
ａ．絶縁性基材の上に前記信号配線を設ける工程と、
ｂ．前記信号配線の周囲の前記絶縁性基材を除去する工程と、
ｃ．前記信号配線の周囲に電着手法により絶縁層を設ける工程と、
ｄ．前記絶縁層の周囲に前記接地層を設ける工程と
を有することを特徴とするプリント配線板の製造法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、伝送線路のみを選択的かつ独立した同軸構造とすることで、基板の高密度化を阻害せず、かつ高速信号の伝送に適したプリント配線板を製造することが可能となり、延いては電子機器の高性能化、小型化に貢献するものである。
【００１６】
概要説明
（プリント配線板の構造）
図２は、本発明によるプリント配線板の基本構造を示しており、伝送線路部のみを選択的かつ独立の同軸構造としている。このプリント配線板は、信号配線４の周囲に接地層５が絶縁層６を介して配置され、各々が独立して屈曲可能な同軸構造の伝送線路７と部品実装部８とを一体に有しており、伝送線路部７の信号配線４の幅が５〜３０μmの範囲にあり、絶縁層６の厚さが信号配線の幅に対応した５〜４０μmの範囲にある。
【００１７】
この絶縁層をポリイミドやフッ素樹脂とすることで、同軸構造の伝送線路に可撓性を付与することが可能となり、これら樹脂は誘電正接が小さいことから高速信号の伝送における誘電体による損失を軽減することが可能となり、高速信号の伝送に有利である。
【００１８】
また、同軸構造の伝送線路が個々に独立して屈曲可能であるため、ねじれ方向への実装や、従来、フレキシブルプリント配線板では適用不能な回転機構を有する部位への適用が可能である。
【００１９】
そして、信号配線の幅を５〜２０μm、絶縁樹脂層の厚さを５〜３０μmの範囲とすることで、特性インピーダンスが正確に５０Ωである同軸構造の伝送線路を形成できる。
【００２０】
本発明により形成される同軸構造の径は１００μm未満であるため、多層基板の内層に埋設した場合においても、埋設のための樹脂の厚さを抑制することが可能である。
【００２１】
（プリント配線板の製造法）
本発明の製造法では、基材上の信号配線の周囲の基材を除去し、この信号配線の周囲に絶縁層、接地層を設けることで、プリント配線板の伝送線路部のみを選択的に同軸構造として基板の小型化に寄与する。
【００２２】
そして、本発明における信号配線層の形成方法は特に限定されるものではないが、信号配線の線幅を精度よく制御するには、セミアディティブ法が望ましい。また、絶縁層を電着手法により塗布することで、膜厚を精度よく制御しかつ選択的に絶縁層を形成することが可能となる。
【００２３】
プリント配線板の製造法における絶縁性基材はポリイミドで、信号配線の周囲の基材を除去する手段が化学エッチングであってもよい。基材の除去手法は、ブラスト、レーザ、プラズマなどが考えられる。ただし、ブラストは研磨剤が配線に食い込むなどして、除去が困難になるという問題があること、レーザは前述のごとく大面積の加工に時間がかかり、またプラズマはそのエッチング時間が長いことを考慮する必要がある。
【００２４】
この結果、絶縁性基材をポリイミドとし、例えばヒドラジンなどのような化学エッチングに比べて安全かつ環境への負荷が少ない無機アルカリ成分と水とを主成分とするTPE-3000（東レエンジニアリング株式会社製）などによる化学エッチングを行うことが、配線へのダメージ、加工時間すなわち加工コスト、延いては製品のコストの面で有利である。このエッチングに用いるエッチング液は、ポリイミド種によりエッチング時間が変化することから、ポリイミドは単一なものが望ましく、例えばメタロイヤル（東洋メタライジング株式会社製）などが挙げられる。
【００２５】
セミアディティブ法により配線を形成する場合は、カプトンなどの単一組成のポリイミドに対しスパッタなどの乾式めっき、あるいは無電解めっきなどの湿式めっきを行ったものを適用してもよい。
【００２６】
また、プリント配線板の製造法における電着手法により形成する絶縁層は、ポリイミドまたはフッ素樹脂であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２８】
図３は、本発明の一実施例による同軸構造の形成法を示す工程断面図である。
【００２９】
まず、図３Ａ(1)に示すように、単一組成のポリイミド９の両面に対し０．１μmの銅のシード層１０を形成し、両面銅張り板１１とする。ポリイミドの種類は、ここでは厚さ２５μmのカプトン100EN（東レ・デュポン株式会社製）を選択した。
【００３０】
また、シード層の形成方法は、スパッタ、蒸着などの乾式めっき、無電解めっきなどの湿式めっきなどの手法が考えられるが、ここではスパッタ法により形成した。
【００３１】
次いで、図３Ａ(2)に示すように、両面銅張り板の片面を全面保護、もう片面を信号配線形成部が開口するように、めっきレジストパターン１２を形成する。めっきレジストは、めっき液に対する耐性を有し、後に行うめっき厚さよりも厚いものであればよい。ここでは、厚さ１９μmのドライフィルムレジストRY3219（日立化成工業株式会社製）を適用した。ここで、信号配線部の開口幅は１４μmとした。
【００３２】
続いて、図３Ａ(3)に示すように、硫酸銅めっきにより１３μmめっきを行うことで信号配線１３を形成し、めっきレジスト１２を剥離する。この後、図３Ａ(4)に示すように、ポリイミド除去部１４を開口してエッチング保護層を形成し、過硫酸ナトリウム水溶液などの適切なエッチャントにより銅めっき換算で１μmエッチングを行うことで、ポリイミド除去部１４のシード層１０を除去し、エッチング保護層を剥離した。
【００３３】
エッチング保護層は、ここでは厚さ２０μmのドライフィルムレジストSPG202（旭化成エレクトロニクス株式会社製）を選択した。ポリイミド除去部１４のシード層１０を除去した後の信号配線１３の幅は１２μm、厚さは１２μmとなる。
【００３４】
この後、図３Ｂ(5)に示すように、化学エッチングの手法によりTPE-3000（東レエンジニアリング株式会社製）を用いて、残ったシード層１０をマスクとしてポリイミド９を除去した。
【００３５】
さらに図３Ｂ(6)に示すように、電着により２１μmの厚さの絶縁層１５を形成する。絶縁層１５には、誘電率、誘電損失の低い樹脂を適用することで、高速信号の伝送には有利となる。ここでは、ポリイミドを樹脂分とするエレコートＰＩ（株式会社シミズ製）を適用した。
【００３６】
次いで図３Ｂ(7)に示すように、絶縁層１５の周囲に無電解めっき、電解めっきの順で接地層１６を形成した。このときの接地層１６の厚さは、５μmとした。さらに図３Ｂ(8)に示すように、接地層１６の周囲にエレコートPIを用いて厚さ８μmの保護層１７を形成することにより、特性インピーダンスが５０Ωの同軸構造の伝送線路が形成できる。
【実施例２】
【００３７】
図４は、本発明の第二の実施例により形成される同軸構造の伝送線路の断面図である。
【００３８】
実施例１における絶縁層１８の電着樹脂を、ポリイミドに代えて、ポリイミドよりさらに誘電率、誘電正接の低いフッ素樹脂としたエレコートナイスロン（株式会社シミズ製）を適用した。このときの信号配線１９は、シード層の除去後で幅１５μm、厚さ１５μmとし、電着膜厚は１８μmとした。
【００３９】
また、接地層２０は、銀を０．５μm蒸着した。接地層２０を貴金属である銀とすることで、この後の保護層の形成は不要となる。また、接地層２０が０．５μmと薄いので、折り曲げに有利である。これにより、特性インピーダンスを５０Ωとした同軸構造の伝送線路が形成できる。
【実施例３】
【００４０】
図５Ａ(a)，(b)ないし図５Ｅ(a)，(b)は、本発明の第三の実施例によるフレキシブルプリント配線板の工程平面図を示しており、各図とも(a)は信号配線側から、(b)はその反対側から見たものである。
【００４１】
また、図６Ａ(a)，(b)および図６Ｂ(a)，(b)は、図５ＡにおけるA-A’線 およびB-B’線に沿って切断した断面図を示す。
【００４２】
まず、絶縁性基材２１である厚さ２５μmのカプトン100ENに対し層間接続用の穴２２を形成し、実施例１と同様に０．１μmの銅をスパッタし、シード層２３とする。穴の種類は非貫通、貫通を問わず、また穴の形成方法は非貫通であればレーザ、エッチング、貫通であれば機械的なドリル、パンチ、レーザ、エッチングなどの手法が挙げられるが、特に限定するものではない。ここでは、UV-YAGレーザによりφ５０μmの貫通穴を形成した。
【００４３】
次いで図５Ａおよび図６Ａに示すように、信号配線２４を含めた配線２５をめっきにより形成する。この際、めっきレジストにはRY3219（日立化成工業株式会社製）を適用した。
【００４４】
また、信号配線２４のレジスト開口幅は１２μmとし、めっき厚さは１１μmとした。このとき、層間接続用の穴２２にもめっきが析出するため、層間接続も同時に行える。
【００４５】
続いて図５Ｂおよび図６Ｂに示すように、ポリイミド除去部２６を開口するようにしてエッチングレジストSPG202を形成し、過硫酸ナトリウム水溶液などの適切なエッチャントを用いてポリイミド除去部２６のシード層２３を除去する。エッチングは銅めっき換算で１μmとし、これによりシード層２３を除去した後の信号配線２４の幅は１０μm、厚さは１０μmとなる。
【００４６】
次いで図５Ｃおよび図６Ｃに示すように、TPE-3000を用いてポリイミド除去部２６のポリイミドを化学エッチングする。
【００４７】
この後、残りのシード層２３を除去し、図５Ｄおよび図６Ｄに示すように実装部２７および接地層接続部２８をマスキングし、エレコートPIにより１８μm電着を行って配線２５の周囲に絶縁層２９を形成する。
【００４８】
マスキングの材料は、電着する樹脂の厚さよりも厚いマスキング材を適用する。ここでは、厚さ５０μmのドライフィルムレジストALPHO411Y50（ニチゴー・モートン株式会社製）を選択した。マスキング材の剥離後、導体露出部である実装部２７および接地層接続部２８に、絶縁層２９をマスクとして無電解ニッケルをし、次いで金メッキを行う。
【００４９】
そして、図５Ｅおよび図６Ｅに示す通り、信号配線２４および接地層接続部２８を露出するように接地層パターンをマスキング材により形成し、接地層となる銀３０を０．５μm蒸着し、マスキング材を剥離した。マスキング材は、蒸着時の熱により変成せず、蒸着後に剥離容易なものを適用することが望ましい。
【００５０】
ここでは、クレープマスキングテープNo.293（株式会社寺岡製作所製）を用いた。これにより、伝送線路の特性インピーダンスがほぼ正確に５０Ωである同軸構造を持ったフレキシブルプリント配線板が形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明が指標とする同軸構造の断面図。
【図２】本発明による同軸構造を示す概念的な斜視図。
【図３Ａ】本発明の第一の実施例を説明するための部分工程断面図。
【図３Ｂ】本発明の第一の実施例を説明するための部分工程断面図。
【図４】本発明の第二の実施例を説明するための断面図。
【図５Ａ】本発明の第三の実施例におけるフレキシブルプリント配線板の工程平面図であり、図５Ａ(a)は信号配線側から見た図であり、図５Ａ(b)はその反対側から見た図。
【図５Ｂ】本発明の第三の実施例におけるフレキシブルプリント配線板の工程平面図であり、図５Ｂ(a)は信号配線側から見た図であり、図５Ｂ(b)はその反対側から見た図。
【図５Ｃ】本発明の第三の実施例におけるフレキシブルプリント配線板の工程平面図であり、図５Ｃ(a)は信号配線側から見た図であり、図５Ｃ(b)はその反対側から見た図。
【図５Ｄ】本発明の第三の実施例におけるフレキシブルプリント配線板の工程平面図であり、図５Ｄ(a)は信号配線側から見た図であり、図５Ｄ(b)はその反対側から見た図。
【図５Ｅ】本発明の第三の実施例におけるフレキシブルプリント配線板の工程平面図であり、図５Ｅ(a)は信号配線側から見た図であり、図５Ｅ(b)はその反対側から見た図。
【図６Ａ】図６Ａ(a)，(b)は、図５ＡにおけるA-A’線 およびB-B’線に沿って切断した断面を示す工程断面図。
【図６Ｂ】図６Ｂ(a)，(b)は、図５ＡにおけるA-A’線 およびB-B’線に沿って切断した断面を示す工程断面図。
【図６Ｃ】図６Ｃ(a)，(b)は、図５ＡにおけるA-A’線 およびB-B’線に沿って切断した断面を示す工程断面図。
【図６Ｄ】図６Ｄ(a)，(b)は、図５ＡにおけるA-A’線 およびB-B’線に沿って切断した断面を示す工程断面図。
【図６Ｅ】図６Ｅ(a)，(b)は、図５ＡにおけるA-A’線 およびB-B’線に沿って切断した断面を示す工程断面図。
【符号の説明】
【００５２】
１ 信号配線
２ 絶縁層
３ 接地層
４ 信号配線
５ 接地層
６ 絶縁層
７ 同軸構造の伝送線路部
８ 部品実装部
９ ポリイミド
１０ シード層
１１ 両面銅張り板
１２ めっきレジスト
１３ 信号配線
１４ ポリイミド除去部
１５ 絶縁層
１６ 接地層
１８ 保護層
１８ 絶縁層
１９ 信号配線
２０ 接地層
２１ 基材
２２ 層間接続用穴
２３ シード層
２４ 信号配線
２５ 配線
２６ ポリイミド除去部
２７ 実装部
２８ 接地層接続部
２９ 絶縁層
３０ 接地層となる銀
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板の製造法に係わり、とくに電気・電子機器の小型化・高性能化への要求に対応した高速信号を伝送するためのプリント配線板の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器における信号の処理速度は、近年ますます上昇している。このため、プリント配線板を通る信号の伝送速度も速くなっている。高速信号の伝送においては、その信号配線に外部からの電磁波ノイズが侵入すると、的確に信号が伝わらなくなる。電磁波ノイズの影響は、信号が高速であるほどより顕著となる。
【０００３】
一般に、プリント配線板において外部からの電磁波ノイズを抑制するために、信号配線の周囲に接地層を配して電磁波を遮蔽する。その手法としては、ストリップラインやマイクロストリップラインなどがあるが、図１に示すように、信号配線１の周囲に配した絶縁層２を介して接地層３により信号配線１を覆う同軸構造が最も効果的である。
【０００４】
そこで、高速伝送を行う信号配線のみ、セミリジッドケーブルなどの同軸線路を基板上に表面実装により配する手法が提案されている（特許文献１）。また、同軸ケーブルを基板内に埋設する手法も提案されている（特許文献２）。
【０００５】
さらに、ストリップラインにおける上、下接地層間を連続的に接続することで、擬似的に同軸構造とする手法も提案されている（特許文献３および４）。あるいは、信号配線の周辺に形成した溝に接地層を設けることで、擬似的に同軸構造とする手法が提案されている（特許文献５）。また、樹脂エッチングにより信号配線の周囲にある第一の絶縁層を第一の接地層まで除去し、電着手法により配線周囲に第二の絶縁層を形成し、その後、第二の接地層を形成する手法が提案されている（特許文献６）。
【０００６】
一方、電子機器は、携帯電話をはじめとして小型化・軽量化が図られており、これに搭載されるプリント配線板もまた、小型化、軽量化の要求が高まっている。これに対応するため、プリント配線板の薄型化、表面実装部品の低背化などの手段により高密度化する手法や、フレキシブルプリント配線板などを用いて基板を折り畳んで実装することで、機器内の空間を有効に利用する手法が採られている。
【特許文献１】特開2004-335515号公報
【特許文献２】特開平6-251642号公報
【特許文献３】特開2001-16007号公報
【特許文献４】特開2003-249731号公報
【特許文献５】特開2000-323846号公報
【特許文献６】特開2004-119604号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来例は、何れも問題点があり次の通りである。まず、セミリジッドケーブルを表面実装する場合、セミリジッドケーブルが伝送に必要な距離だけ基板表面を横切る。このため、当該箇所は実装ができなくなり、高密度化には不向きである。
【０００８】
また、同軸ケーブルを基板内に埋設する場合、一般に１００μm以上の径を有するため、埋設に要する樹脂厚さも１００μm以上が必要となる。この結果、基板全体が厚くなり、高密度化に不利である。
【０００９】
また、擬似的に同軸構造とする場合、第一の接地層、信号配線層、第二の接地層を順次形成、積層する必要がある。この結果、基板全体は３層構造となり、高密度化には不向きである。
【００１０】
加えて、これらの擬似的な同軸構造の第一の接地層と第二の接地層とを接続するためには、レーザ加工により溝を形成する必要があって加工時間が長くなる。この結果、生産性の低下、生産コストの増大などの問題を生じる。
【００１１】
樹脂エッチングおよび電着手法により擬似的に同軸構造を作る場合、多層化を避けることができ、樹脂エッチングのため面内一括加工により溝形成が可能であるから、レーザ加工に比べて有利であるといえる。
【００１２】
しかしながら、金属からなる第一の接地層が各同軸線路間を接続した構造であるため、基材として可撓性に富むポリイミドを適用しているにも拘わらず、折り畳んでの実装には不向きである。
【００１３】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、折り曲げに適し、多層化せずに基板の高密度化が可能な擬似同軸構造を有するプリント配線板およびその製造法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的達成のため、本発明は、
部品実装部と、この部品実装部に連設された伝送線路部とをそなえたプリント配線板において、
前記伝送線路部は、中心に配された信号配線の周囲に、絶縁樹脂層を介して接地層が配置され、
前記伝送線路部の信号配線の幅が５〜３０μmの範囲にあり、
前記絶縁樹脂層の厚さが前記信号配線の幅に対応する５〜４０μmの範囲にあって、
前記伝送線路部の接地層が前記部品実装部に設けられた接地層と接続された
ことを特徴とするプリント配線板、
および
部品実装部と、この部品実装部に連設された伝送線路部とをそなえ、前記伝送線路部は、中心に配された信号配線の周囲に、絶縁樹脂層を介して接地層が配置された同軸構造であり、前記伝送線路部と前記部品実装部とが一体に設けられたプリント配線板の製造法において、
ａ．絶縁性基材の上に前記信号配線を設ける工程と、
ｂ．前記信号配線の周囲の前記絶縁性基材を除去する工程と、
ｃ．前記信号配線の周囲に電着手法により絶縁層を設ける工程と、
ｄ．前記絶縁層の周囲に前記接地層を設ける工程と
を有することを特徴とするプリント配線板の製造法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、伝送線路のみを選択的かつ独立した同軸構造とすることで、基板の高密度化を阻害せず、かつ高速信号の伝送に適したプリント配線板を製造することが可能となり、延いては電子機器の高性能化、小型化に貢献するものである。
【００１６】
概要説明
（プリント配線板の構造）
図２は、本発明によるプリント配線板の基本構造を示しており、伝送線路部のみを選択的かつ独立の同軸構造としている。このプリント配線板は、信号配線４の周囲に接地層５が絶縁層６を介して配置され、各々が独立して屈曲可能な同軸構造の伝送線路７と部品実装部８とを一体に有しており、伝送線路部７の信号配線４の幅が５〜３０μmの範囲にあり、絶縁層６の厚さが信号配線の幅に対応した５〜４０μmの範囲にある。
【００１７】
この絶縁層をポリイミドやフッ素樹脂とすることで、同軸構造の伝送線路に可撓性を付与することが可能となり、これら樹脂は誘電正接が小さいことから高速信号の伝送における誘電体による損失を軽減することが可能となり、高速信号の伝送に有利である。
【００１８】
また、同軸構造の伝送線路が個々に独立して屈曲可能であるため、ねじれ方向への実装や、従来、フレキシブルプリント配線板では適用不能な回転機構を有する部位への適用が可能である。
【００１９】
そして、信号配線の幅を５〜２０μm、絶縁樹脂層の厚さを５〜３０μmの範囲とすることで、特性インピーダンスが正確に５０Ωである同軸構造の伝送線路を形成できる。
【００２０】
本発明により形成される同軸構造の径は１００μm未満であるため、多層基板の内層に埋設した場合においても、埋設のための樹脂の厚さを抑制することが可能である。
【００２１】
（プリント配線板の製造法）
本発明の製造法では、基材上の信号配線の周囲の基材を除去し、この信号配線の周囲に絶縁層、接地層を設けることで、プリント配線板の伝送線路部のみを選択的に同軸構造として基板の小型化に寄与する。
【００２２】
そして、本発明における信号配線層の形成方法は特に限定されるものではないが、信号配線の線幅を精度よく制御するには、セミアディティブ法が望ましい。また、絶縁層を電着手法により塗布することで、膜厚を精度よく制御しかつ選択的に絶縁層を形成することが可能となる。
【００２３】
プリント配線板の製造法における絶縁性基材はポリイミドで、信号配線の周囲の基材を除去する手段が化学エッチングであってもよい。基材の除去手法は、ブラスト、レーザ、プラズマなどが考えられる。ただし、ブラストは研磨剤が配線に食い込むなどして、除去が困難になるという問題があること、レーザは前述のごとく大面積の加工に時間がかかり、またプラズマはそのエッチング時間が長いことを考慮する必要がある。
【００２４】
この結果、絶縁性基材をポリイミドとし、例えばヒドラジンなどのような化学エッチングに比べて安全かつ環境への負荷が少ない無機アルカリ成分と水とを主成分とするTPE-3000（東レエンジニアリング株式会社製）などによる化学エッチングを行うことが、配線へのダメージ、加工時間すなわち加工コスト、延いては製品のコストの面で有利である。このエッチングに用いるエッチング液は、ポリイミド種によりエッチング時間が変化することから、ポリイミドは単一なものが望ましく、例えばメタロイヤル（東洋メタライジング株式会社製）などが挙げられる。
【００２５】
セミアディティブ法により配線を形成する場合は、カプトンなどの単一組成のポリイミドに対しスパッタなどの乾式めっき、あるいは無電解めっきなどの湿式めっきを行ったものを適用してもよい。
【００２６】
また、プリント配線板の製造法における電着手法により形成する絶縁層は、ポリイミドまたはフッ素樹脂であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２８】
図３は、本発明の一実施例による同軸構造の形成法を示す工程断面図である。
【００２９】
まず、図３Ａ(1)に示すように、単一組成のポリイミド９の両面に対し０．１μmの銅のシード層１０を形成し、両面銅張り板１１とする。ポリイミドの種類は、ここでは厚さ２５μmのカプトン100EN（東レ・デュポン株式会社製）を選択した。
【００３０】
また、シード層の形成方法は、スパッタ、蒸着などの乾式めっき、無電解めっきなどの湿式めっきなどの手法が考えられるが、ここではスパッタ法により形成した。
【００３１】
次いで、図３Ａ(2)に示すように、両面銅張り板の片面を全面保護、もう片面を信号配線形成部が開口するように、めっきレジストパターン１２を形成する。めっきレジストは、めっき液に対する耐性を有し、後に行うめっき厚さよりも厚いものであればよい。ここでは、厚さ１９μmのドライフィルムレジストRY3219（日立化成工業株式会社製）を適用した。ここで、信号配線部の開口幅は１４μmとした。
【００３２】
続いて、図３Ａ(3)に示すように、硫酸銅めっきにより１３μmめっきを行うことで信号配線１３を形成し、めっきレジスト１２を剥離する。この後、図３Ａ(4)に示すように、ポリイミド除去部１４を開口してエッチング保護層を形成し、過硫酸ナトリウム水溶液などの適切なエッチャントにより銅めっき換算で１μmエッチングを行うことで、ポリイミド除去部１４のシード層１０を除去し、エッチング保護層を剥離した。
【００３３】
エッチング保護層は、ここでは厚さ２０μmのドライフィルムレジストSPG202（旭化成エレクトロニクス株式会社製）を選択した。ポリイミド除去部１４のシード層１０を除去した後の信号配線１３の幅は１２μm、厚さは１２μmとなる。
【００３４】
この後、図３Ｂ(5)に示すように、化学エッチングの手法によりTPE-3000（東レエンジニアリング株式会社製）を用いて、残ったシード層１０をマスクとしてポリイミド９を除去した。
【００３５】
さらに図３Ｂ(6)に示すように、電着により２１μmの厚さの絶縁層１５を形成する。絶縁層１５には、誘電率、誘電損失の低い樹脂を適用することで、高速信号の伝送には有利となる。ここでは、ポリイミドを樹脂分とするエレコートＰＩ（株式会社シミズ製）を適用した。
【００３６】
次いで図３Ｂ(7)に示すように、絶縁層１５の周囲に無電解めっき、電解めっきの順で接地層１６を形成した。このときの接地層１６の厚さは、５μmとした。さらに図３Ｂ(8)に示すように、接地層１６の周囲にエレコートPIを用いて厚さ８μmの保護層１７を形成することにより、特性インピーダンスが５０Ωの同軸構造の伝送線路が形成できる。
【実施例２】
【００３７】
図４は、本発明の第二の実施例により形成される同軸構造の伝送線路の断面図である。
【００３８】
実施例１における絶縁層１８の電着樹脂を、ポリイミドに代えて、ポリイミドよりさらに誘電率、誘電正接の低いフッ素樹脂としたエレコートナイスロン（株式会社シミズ製）を適用した。このときの信号配線１９は、シード層の除去後で幅１５μm、厚さ１５μmとし、電着膜厚は１８μmとした。
【００３９】
また、接地層２０は、銀を０．５μm蒸着した。接地層２０を貴金属である銀とすることで、この後の保護層の形成は不要となる。また、接地層２０が０．５μmと薄いので、折り曲げに有利である。これにより、特性インピーダンスを５０Ωとした同軸構造の伝送線路が形成できる。
【実施例３】
【００４０】
図５Ａ(a)，(b)ないし図５Ｅ(a)，(b)は、本発明の第三の実施例によるフレキシブルプリント配線板の工程平面図を示しており、各図とも(a)は信号配線側から、(b)はその反対側から見たものである。
【００４１】
また、図６Ａ(a)，(b)および図６Ｂ(a)，(b)は、図５ＡにおけるA-A’線 およびB-B’線に沿って切断した断面図を示す。
【００４２】
まず、絶縁性基材２１である厚さ２５μmのカプトン100ENに対し層間接続用の穴２２を形成し、実施例１と同様に０．１μmの銅をスパッタし、シード層２３とする。穴の種類は非貫通、貫通を問わず、また穴の形成方法は非貫通であればレーザ、エッチング、貫通であれば機械的なドリル、パンチ、レーザ、エッチングなどの手法が挙げられるが、特に限定するものではない。ここでは、UV-YAGレーザによりφ５０μmの貫通穴を形成した。
【００４３】
次いで図５Ａおよび図６Ａに示すように、信号配線２４を含めた配線２５をめっきにより形成する。この際、めっきレジストにはRY3219（日立化成工業株式会社製）を適用した。
【００４４】
また、信号配線２４のレジスト開口幅は１２μmとし、めっき厚さは１１μmとした。このとき、層間接続用の穴２２にもめっきが析出するため、層間接続も同時に行える。
【００４５】
続いて図５Ｂおよび図６Ｂに示すように、ポリイミド除去部２６を開口するようにしてエッチングレジストSPG202を形成し、過硫酸ナトリウム水溶液などの適切なエッチャントを用いてポリイミド除去部２６のシード層２３を除去する。エッチングは銅めっき換算で１μmとし、これによりシード層２３を除去した後の信号配線２４の幅は１０μm、厚さは１０μmとなる。
【００４６】
次いで図５Ｃおよび図６Ｃに示すように、TPE-3000を用いてポリイミド除去部２６のポリイミドを化学エッチングする。
【００４７】
この後、残りのシード層２３を除去し、図５Ｄおよび図６Ｄに示すように実装部２７および接地層接続部２８をマスキングし、エレコートPIにより１８μm電着を行って配線２５の周囲に絶縁層２９を形成する。
【００４８】
マスキングの材料は、電着する樹脂の厚さよりも厚いマスキング材を適用する。ここでは、厚さ５０μmのドライフィルムレジストALPHO411Y50（ニチゴー・モートン株式会社製）を選択した。マスキング材の剥離後、導体露出部である実装部２７および接地層接続部２８に、絶縁層２９をマスクとして無電解ニッケルをし、次いで金メッキを行う。
【００４９】
そして、図５Ｅおよび図６Ｅに示す通り、信号配線２４および接地層接続部２８を露出するように接地層パターンをマスキング材により形成し、接地層となる銀３０を０．５μm蒸着し、マスキング材を剥離した。マスキング材は、蒸着時の熱により変成せず、蒸着後に剥離容易なものを適用することが望ましい。
【００５０】
ここでは、クレープマスキングテープNo.293（株式会社寺岡製作所製）を用いた。これにより、伝送線路の特性インピーダンスがほぼ正確に５０Ωである同軸構造を持ったフレキシブルプリント配線板が形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明が指標とする同軸構造の断面図。
【図２】本発明による同軸構造を示す概念的な斜視図。
【図３Ａ】本発明の第一の実施例を説明するための部分工程断面図。
【図３Ｂ】本発明の第一の実施例を説明するための部分工程断面図。
【図４】本発明の第二の実施例を説明するための断面図。
【図５Ａ】本発明の第三の実施例におけるフレキシブルプリント配線板の工程平面図であり、図５Ａ(a)は信号配線側から見た図であり、図５Ａ(b)はその反対側から見た図。
【図５Ｂ】本発明の第三の実施例におけるフレキシブルプリント配線板の工程平面図であり、図５Ｂ(a)は信号配線側から見た図であり、図５Ｂ(b)はその反対側から見た図。
【図５Ｃ】本発明の第三の実施例におけるフレキシブルプリント配線板の工程平面図であり、図５Ｃ(a)は信号配線側から見た図であり、図５Ｃ(b)はその反対側から見た図。
【図５Ｄ】本発明の第三の実施例におけるフレキシブルプリント配線板の工程平面図であり、図５Ｄ(a)は信号配線側から見た図であり、図５Ｄ(b)はその反対側から見た図。
【図５Ｅ】本発明の第三の実施例におけるフレキシブルプリント配線板の工程平面図であり、図５Ｅ(a)は信号配線側から見た図であり、図５Ｅ(b)はその反対側から見た図。
【図６Ａ】図６Ａ(a)，(b)は、図５ＡにおけるA-A’線 およびB-B’線に沿って切断した断面を示す工程断面図。
【図６Ｂ】図６Ｂ(a)，(b)は、図５ＡにおけるA-A’線 およびB-B’線に沿って切断した断面を示す工程断面図。
【図６Ｃ】図６Ｃ(a)，(b)は、図５ＡにおけるA-A’線 およびB-B’線に沿って切断した断面を示す工程断面図。
【図６Ｄ】図６Ｄ(a)，(b)は、図５ＡにおけるA-A’線 およびB-B’線に沿って切断した断面を示す工程断面図。
【図６Ｅ】図６Ｅ(a)，(b)は、図５ＡにおけるA-A’線 およびB-B’線に沿って切断した断面を示す工程断面図。
【符号の説明】
【００５２】
１ 信号配線
２ 絶縁層
３ 接地層
４ 信号配線
５ 接地層
６ 絶縁層
７ 同軸構造の伝送線路部
８ 部品実装部
９ ポリイミド
１０ シード層
１１ 両面銅張り板
１２ めっきレジスト
１３ 信号配線
１４ ポリイミド除去部
１５ 絶縁層
１６ 接地層
１８ 保護層
１８ 絶縁層
１９ 信号配線
２０ 接地層
２１ 基材
２２ 層間接続用穴
２３ シード層
２４ 信号配線
２５ 配線
２６ ポリイミド除去部
２７ 実装部
２８ 接地層接続部
２９ 絶縁層
３０ 接地層となる銀
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品実装部と、この部品実装部に連設された伝送線路部とをそなえたプリント配線板において、
前記伝送線路部は、中心に配された信号配線の周囲に、絶縁樹脂層を介して接地層が配置され、
前記伝送線路部の信号配線の幅が５〜３０μmの範囲にあり、
前記絶縁樹脂層の厚さが前記信号配線の幅に対応する５〜４０μmの範囲にあって、
前記伝送線路部の接地層が前記部品実装部に設けられた接地層と接続された
ことを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
請求項１記載のプリント配線板において、
前記絶縁層が、ポリイミドまたはフッ素樹脂であることを特徴とするプリント配線板。
【請求項３】
部品実装部と、この部品実装部に連設された伝送線路部とをそなえ、前記伝送線路部は、中心に配された信号配線の周囲に、絶縁樹脂層を介して接地層が配置された同軸構造であり、前記伝送線路部と前記部品実装部とが一体に設けられたプリント配線板の製造法において、
a ．絶縁性基材の上に前記信号配線を設ける工程と、
ｂ．前記信号配線の周囲の前記絶縁性基材を除去する工程と、
ｃ．前記信号配線の周囲に電着手法により絶縁層を設ける工程と、
ｄ．前記絶縁層の周囲に前記接地層を設ける工程と
を有することを特徴とするプリント配線板の製造法。
【請求項４】
請求項３記載のプリント配線板の製造法において、
前記絶縁性基材をポリイミドとし、前記信号配線の周囲の前記絶縁性基材を化学エッチングで除去することを特徴とするプリント配線板の製造法。
【請求項１】
部品実装部と、この部品実装部に連設された伝送線路部とをそなえたプリント配線板において、
前記伝送線路部は、中心に配された信号配線の周囲に、絶縁樹脂層を介して接地層が配置され、
前記伝送線路部の信号配線の幅が５〜３０μmの範囲にあり、
前記絶縁樹脂層の厚さが前記信号配線の幅に対応する５〜４０μmの範囲にあって、
前記伝送線路部の接地層が前記部品実装部に設けられた接地層と接続された
ことを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
請求項１記載のプリント配線板において、
前記絶縁層が、ポリイミドまたはフッ素樹脂であることを特徴とするプリント配線板。
【請求項３】
部品実装部と、この部品実装部に連設された伝送線路部とをそなえ、前記伝送線路部は、中心に配された信号配線の周囲に、絶縁樹脂層を介して接地層が配置された同軸構造であり、前記伝送線路部と前記部品実装部とが一体に設けられたプリント配線板の製造法において、
a ．絶縁性基材の上に前記信号配線を設ける工程と、
ｂ．前記信号配線の周囲の前記絶縁性基材を除去する工程と、
ｃ．前記信号配線の周囲に電着手法により絶縁層を設ける工程と、
ｄ．前記絶縁層の周囲に前記接地層を設ける工程と
を有することを特徴とするプリント配線板の製造法。
【請求項４】
請求項３記載のプリント配線板の製造法において、
前記絶縁性基材をポリイミドとし、前記信号配線の周囲の前記絶縁性基材を化学エッチングで除去することを特徴とするプリント配線板の製造法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【公開番号】特開２００８−３１１２７０（Ｐ２００８−３１１２７０Ａ）
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５４９０３（Ｐ２００７−１５４９０３）
【出願日】平成１９年６月１２日（２００７．６．１２）
【出願人】（０００２３０２４９）日本メクトロン株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１２日（２００７．６．１２）
【出願人】（０００２３０２４９）日本メクトロン株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
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