多層プリント配線板およびその製造方法
【課題】両面に平坦度の要求されるCSP（チップサイズパッケージ）を実装できる薄型の多層フレキシブルプリント配線板、およびその配線板を安価かつ安定的に製造する方法を提供する。
【解決手段】可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを有するフレキシブルプリント配線板を複数積層してなる多層プリント配線板において、多層プリント配線板の最外層にある部品実装用のランド１５ａを含む配線パターン間に、補強パターン１６ａをそなえた多層プリント配線板、およびその製造方法。
【解決手段】可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを有するフレキシブルプリント配線板を複数積層してなる多層プリント配線板において、多層プリント配線板の最外層にある部品実装用のランド１５ａを含む配線パターン間に、補強パターン１６ａをそなえた多層プリント配線板、およびその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層プリント配線板およびその製造方法に関し、特に可撓性ケーブル部を有する薄型の多層フレキシブルプリント配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、部品点数の削減や小型化、薄型化の要求から、各種電子部品を実装する実装基板部と可撓性ケーブル部とを一体化した多層フレキシブルプリント配線板が、携帯電話などの小型電子機器用途を中心に広く普及している（特許文献１参照）。そして、最近、この多層フレキシブルプリント配線板に対する薄型化の要求がさらに高まり、4層で300μm程度の厚みとなることもある。
【０００３】
しかしながら、上述の薄型の多層フレキシブルプリント配線板に電子部品の高密度表面実装を行うには、配線板自体の剛性が低いため、部品実装工程、すなわちクリーム半田印刷工程、部品搭載工程、リフロー工程中に製品毎の専用のリフロー治具と呼ばれる厚さ2mm程度のアルミ等の金属板に固定する必要があり、実装工程の煩雑さ、治具コストが問題となっている（特許文献２参照）。
【０００４】
また、4〜6層程度の多層フレキシブルプリント配線板においても、その両面に平坦度の要求されるCSP（チップサイズパッケージ）を実装することがあり、片面にCSPを実装した際のリフロー等の熱履歴で基板が反り易く、反対面の平坦度が確保できず、実装工程の歩留まり低下を招いている。これに対しては、リフロー治具を用いても、配線板自体の剛性が足りないため、従来の方法では解決が困難である。
【０００５】
これらのことから、薄型の多層フレキシブルプリント配線板に対し、簡便に電子部品を実装し得る方法の出現が望まれている。
【０００６】
図３は、従来の多層プリント配線板の製造方法を示す概念的断面構成による工程図であって、まず図３（１）に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１の両面に配線パターン２，３を有し、ビアフィルめっきで充填した有底ビアホール４により層間接続した両面フレキシブルプリント配線板を用意する。
【０００７】
さらに、その両面に例えば12μm厚のポリイミドフィルム５上に厚さ15μmのアクリル・エポキシ等の接着材６を有する、所謂、カバーレイ７を張り合わせ、ここまでの工程で多層フレキシブルプリント配線板のケーブル部およびコア配線板となるフィルドビア構造を有する両面コア配線板８を得る。
【０００８】
次に図３(２)に示すように、ポリイミド等の絶縁ベース材９の片面に厚さ12μmの銅箔１０を有する、所謂、片面銅張積層板１１を用意する。ビルドアップ層となる片面銅張積層板１１を両面コア配線板８にビルドアップするための接着材１２と片面銅張積層板１１を予め型抜きして位置合わせを行い、接着材１２を介して片面銅張積層板１１と両面コア配線板８とを真空プレス等で積層する。ここまでの工程で、多層配線基材１３を得る。
【０００９】
次いで図３(３)に示すように、片面銅張積層板１１の銅箔１０の面にレーザ加工の際のコンフォーマルマスクを通常のフォトファブリケーション手法により形成し、これを用いてレーザ加工を行い、直径100〜150μm程度の導通用孔を形成する。さらに、電解めっきにより層間接続をとるための前処理として、デスミア処理、導電化処理を行う。
【００１０】
続いて、導通用孔を有する多層配線基材に15〜25μm程度の電解めっきを行い、ビアホール１９を形成し、層間導通をとる。ここまでの工程で、層間導通の完了した多層配線基材を得る。
【００１１】
次に、CSPなどの表面実装部品を搭載するビアホールランド１９aを含む配線等をフォトファブリケーション手法により形成する。次に、ソルダーレジスト層１７を形成する。必要に応じて、配線端子部表面に半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施したり、ケーブル部の外層側へのシールド層を銀ペースト、シールドフィルム等を用いて形成する。そして、外形加工を行うことで、ケーブル部を有する多層フレキシブルプリント配線板２０を得る。
【００１２】
この例のような基板厚さ300μm程度の薄型の多層フレキシブルプリント配線板の両面にCSPを実装する場合、片面にCSPを実装した際のリフロー等の熱履歴で配線板が反り易く、反対面の平坦度が確保できず、実装工程の歩留まり低下を招いている。これは、リフロー治具を用いても配線板自体の剛性が足りないため、従来の方法では解決が困難である。
【００１３】
これに類似した課題に対する実装方法として、多層プリント配線板のリフロー時の熱変形を抑える方法がある（特許文献３参照）。これは、多層プリント配線板の外側の層ほど絶縁樹脂層を厚くし、多層プリント配線板の剛性を向上させて熱変形を防止できるとしている。しかしながら、多層フレキシブルプリント配線板に要求されている、薄型化と相反するため、問題の解決には至らない。
【特許文献１】特開2004-200260号公報
【特許文献２】特公平7-60934号公報
【特許文献３】特許第3750832号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した薄型の多層フレキシブルプリント配線板に高密度表面実装を行う際、この種の多層フレキシブルプリント配線板は、配線板自体の剛性が低いため、部品実装工程、すなわち、クリーム半田印刷工程、部品搭載工程、リフロー工程中に製品毎の専用のリフロー治具と呼ばれる、厚さ2mm程度のアルミ等の金属板に固定する必要があり、実装工程の煩雑さ、治具コストが問題となっている。
【００１５】
また、4〜6層程度の多層フレキシブルプリント配線板においても、その両面に平坦度の要求されるCSP（チップサイズパッケージ）を実装することがあり、片面にCSPを実装した際のリフロー等の熱履歴で配線板が反り易く、反対面の平坦度が確保できず、実装工程の歩留まり低下を招いている。これは、リフロー治具を用いても、配線板自体の剛性が足りないため、従来の方法では解決が困難である。
【００１６】
本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、両面に平坦度の要求されるCSPを実装できる薄型の多層フレキシブルプリント配線板、およびその配線板を安価かつ安定的に製造する方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】
【００１７】
上記目的達成のため、本願では、次の各発明を提供する。
【００１８】
第１の発明は、
可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを有するフレキシブルプリント配線板を複数積層してなる多層プリント配線板において、
前記多層プリント配線板の最外層にある部品実装用のランドを含む配線パターン間に、補強パターンをそなえた
ことを特徴とする多層プリント配線板、
である。
【００１９】
また、第２の発明は、
多層プリント配線板の製造方法において、
a) 可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを有する内層のコア配線板を製造する工程、
b) 外層ビルドアップ層用の可撓性銅張積層板を前記内層コア配線板に接着材を介し、積層する工程、
c) 前記多層配線基材の導通用孔形成部位に導通用孔を形成する工程、
d) 前記導通用孔を用いて層間接続を行う工程、
e) 前記多層配線基材の最外層に部品実装用のランドを含む配線パターンと、該配線パターンの間に配される補強パターンとを形成する工程、および
f) 前記補強パターンにソルダーレジスト層を形成する工程、
をそなえることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法、
である。
【発明の効果】
【００２０】
これらの特徴により、本発明は次のような効果を奏する。
【００２１】
すなわち、多層プリント配線板において、前記多層プリント配線板の最外層の部品実装用のランドと電気的に独立した金属製の補強パターンを有するから、多層プリント配線板を構成する材料のうち、最も高い曲げ弾性の銅などの金属を厚付けし、構造的にも配線板全体の曲げ弾性が最も高くなる配線板の最外層の部品実装部となるビアホールランドの周りに配置することで、薄型の多層フレキシブルプリント配線板でも剛性が確保でき、CSPの両面実装工程においても片面にCSPを実装した際のリフロー等の熱履歴で配線板が反ることなく、反対面の平坦度が確保でき、安定な実装工程を容易に構築できる。
【００２２】
この結果、本発明によれば、従来困難であった、両面に平坦度の要求されるCSPを実装できる薄型の多層フレキシブルプリント配線板を安価かつ安定的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図１Ａ−図１Ｄおよび図２を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１Ａないし図１Ｃは、本発明による多層プリント配線板の製造方法を示す概念的断面構成による工程図であって、まず、図１Ａ（１）に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１の両面に配線パターン２，３を有し、ビアフィルめっきで充填した有底ビアホール４により層間接続した両面フレキシブルプリント配線板を用意する。
【００２５】
さらに、その両面に、例えば12μm厚のポリイミドフィルム５上に厚さ15μmのアクリル・エポキシ等の接着材６を有する、所謂、カバーレイ７を張り合わせ、ここまでの工程で多層プリント配線板のケーブル部およびコア配線板となるフィルドビア構造を有する両面コア配線板８を得る。
【００２６】
この実施例１のように、ビアフィルめっきを適用した両面コア配線板の場合には、通常のビアホールめっきのように配線層にめっきを厚付けする必要がなく、コア配線板の配線層厚みを薄くすることができるため、配線の微細化が可能である。さらに、この後のビルドアップ層との接着に用いる接着材については、厚みが薄いもので充填可能であるため、流れ出し量が少なくなることや、ビルドアップ層との層間接続距離自体が短くなることのため、ビルドアップ層のめっき厚が同じ場合には、相対的に接続信頼性が向上するという効果もある。
【００２７】
フィルドビア構造の形成法としては、本実施例に示したビアフィルめっきのみならず、めっき法やエッチング加工により形成した金属製の導電性突起、導電性ペースト・インキ等を印刷して形成した導電性突起などによるものも適用可能である。
【００２８】
加えて、コア配線板がフィルドビア構造を有することで、後の工程でビルドアップした際に、フィルドビア上にスタックする構造をとることが可能で、高密度化に有利である。また、高速信号伝送時の接続部の反射を低減させる効果も期待できる。
【００２９】
次に図１Ａ(２)に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材９の片面に厚さ12μmの銅箔１０を有する、所謂、片面可撓性銅張積層板１１を用意する。絶縁ベース材９の材質はポリイミドに限定されるわけではなく、用途に応じ、使い分けることができる。
【００３０】
さらに、低線熱膨張材料として、シリカ等のフィラーを30重量％程度含有させたエポキシ材や、高速信号伝送時の誘電体損失を低減させる必要があるような、アプリケーションにおいては、低誘電正接材料として液晶ポリマー等をベースとした片面銅張積層板を用いることができる。また、片面可撓性銅張積層板を両面可撓性銅張積層板に変更することもできる。
【００３１】
次に、ビルドアップ層となる片面可撓性銅張積層板１１を両面コア配線板８にビルドアップするための接着材１２および片面可撓性銅張積層板１１を予め型抜きして位置合わせし、接着材１２を介して片面可撓性銅張積層板１１および両面コア配線板８を真空プレス等で積層する。接着材１２としては、ローフロータイプのボンディングシート等の流れ出しの少ないものが好ましい。接着材１２の厚さは、充填性および平坦性を考慮しても、15〜20μmの薄いものが選択できる。ここまでの工程で、多層配線基材１３を得る。
【００３２】
ここで、片面可撓性銅張積層板に代えて両面可撓性銅張積層板をビルドアップ層として積層する場合は、コア配線板に対向する面を、予め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により配線パターンを形成した後、型抜きして位置合わせを行い、接着材を介して両面可撓性銅張積層板と両面コア配線板とを真空プレス等で積層する。
【００３３】
次に図１Ａ(３)に示すように、片面可撓性銅張積層板１１の銅箔１０の面に、レーザ加工の際のコンフォーマルマスクを通常のフォトファブリケーション手法により形成し、これを用いてレーザ加工を行い、直径100〜150μm程度の導通用孔１４を形成する。
【００３４】
さらに、電解めっきにより層間接続をとるためのデスミア処理、導電化処理を行う。この一連の処理により、銅箔１０および導通用孔底部に位置する銅面を約2μm程度エッチング処理する。これにより、処理後の銅箔１０の厚さは約10μmとなる。
【００３５】
次に図１Ｂ(４)に示すように、導通用孔１４を有する多層配線基材１３に40〜50μm程度の電解めっきを行い、ビアホール１５を形成して層間導通をとる。ここまでの工程で、層間導通の完了した多層配線基材を得る。次に、ビアホールランド１５aと外層の補強パターンベース部１６とを、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により形成する。この際、カバーフィルム５の上に析出しためっき層があれば、これも同時に除去される。
【００３６】
図１Ｂ（５）は、図１Ｂ（４）の平面図であり、図１Ｂ（５）のＡ−Ａ’断面が図１Ａ（４）に相当する。図１Ｂ（５）に示すように、部品実装部となるビアホールランド１５aの周りの補強パターンベース部１６ａが、電気的にも物理的にも分離された状態となる。
【００３７】
次に図１Ｃ（６）に示すように、補強パターンベース部１６ａにさらにめっきを厚付けして補強効果を高める。この実施例１では、ビアホールランド１５a上などの補強パターンが不要な箇所に対し、厚み40μm程度のめっきレジストを形成し、補強パターンベース部１６ａに約30μm厚の電解銅めっきを施して選択的に厚付けを行い、補強パターンベース部１６ｂを形成した。これにより、部品実装部となるビアホールランド１５aの周りに、銅厚み約80〜90μm程度の外層の補強パターン１６が連続的に配置される。
【００３８】
なお、補強パターン１６が存在する箇所の配線板の厚みが、補強パターンのない箇所より厚くなるものの、補強パターンの存在する箇所は基本的に部品搭載箇所であり、実装される部品高さよりも薄いことから、部品実装後の実質的な厚み増加を引き起こすことはない。なお、CSPを実装する場合でも、補強パターン厚みよりCSPの半田ボール径の方が大きいので、実装上の障害となることはない。
【００３９】
図１Ｃ（７）は、図１Ｃ（６）の平面図であり、図１Ｃ（７）のB−B’断面が図１Ｃ（６）に相当する。この配線板を構成する材料のうち、最も高い曲げ弾性の銅を厚付けし、構造的にも多層プリント配線板全体の曲げ弾性が最も高くなる多層プリント配線板の最外層の部品実装部となるビアホールランドの周りに配置することで、薄型の多層フレキシブルプリント配線板においても剛性が確保できる。
【００４０】
尚、ビアホールのピッチと銅厚みによっては、図１Ｂ（４）に示した工程であるビアホールとビアホールランドを上述のエッチング手法で形成することが困難になる場合がある。その場合には、セミアディティブ手法、部分めっき手法などを採用することが可能であり、このときには銅箔１０はシード層となるため、予め薄い銅箔を用いるか、めっきの前処理等でのエッチングにより5μm以下に薄くしておくことが好ましい。
【００４１】
また、別の方法としては、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行った後に、銅エッチングが不足した箇所に対し、UV-YAGレーザ等によるリペア、トリミング等の工程を組み合わせてもよい。これらの手法を単独あるいは組み合わせて用いることで、ビアホールのピッチが狭まり、ビアホールランドと補強パターンとのギャップが狭くなる場合においても対応可能である。
【００４２】
次に図１Ｄ(８)に示すように、ソルダーレジスト層を形成する。部品実装面に連続的に形成された補強パターン１６を電着リードとすることで、電着ポリイミド等の電着樹脂を適用可能であり、これを用いることでソルダーレジスト層１７が位置ズレすることなく形成できる。
【００４３】
必要に応じて、部品実装用ランドやコネクタ等の端子表面に、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、ケーブルの外層側へのシールド層を銀ペースト、シールドフィルム等を用いて形成する。そして、外形加工を行うことで、ケーブル部を有する多層フレキシブルプリント配線板１８を得る。
【００４４】
図１Ｄ（９）は、図１Ｄ（８）の平面図であり、図１Ｄ（９）のC−C’断面が図１Ｄ（８）に相当する。0.5mmピッチ以下の狭ピッチCSP搭載部などの、ソルダーレジスト層の位置精度が厳しい箇所に対しては特に有効であり、配線板の伸縮ばらつきなどに左右されることなく、ソルダーレジスト層の形成工程の歩留まりを安定させる効果もある。フォトソルダーレジストを電着レジストと組み合わせることも可能であり、この場合は双方のレジストのキュア温度等を考慮し、プロセス順序を決定するとよい。
【００４５】
本発明が対象とする、厚さが300μm程度である薄型の多層フレキシブルプリント配線板の両面にCSPを実装する場合、配線板を構成する材料のうち、最も高い曲げ弾性の銅を厚付けし、構造的にも配線板全体の曲げ弾性が最も高くなる配線板の最外層の部品実装部となるビアホールランドの周りに配置することで、配線板の剛性が確保できる。このため、CSPの両面実装工程においても、片面にCSPを実装した際のリフロー等の熱履歴で配線板が反ることなく、反対面の平坦度が確保でき、安定な実装工程を容易に構築できる。
【００４６】
図２は、本発明の別の実施例の概念的平面図および断面構成図であって、図１では、補強パターンベース部１６ａと補強パターントップ部１６ｂが略同形となっていたのに対し、図２では、補強パターンベース部１６ａの上に部分的に補強パターントップ部１６ｂが形成されている。
【００４７】
配線パターン部のみにめっきレジストを被覆した場合、補強パターンの側面にもめっきが付着してしまう場合が有り得、その対策が必要である。例えば微細パターンをセミアディティブ手法で形成するなどパターンギャップが狭いときに、補強パターン側面にめっきが付かないようにしたい場合は、補強パターンベース部と配線パターンとの間のギャップにテンティングするようにめっきレジストを被覆することができるので、部品実装部の配線が微細化されている場合に好適である。また、高精度にソルダーレジスト層１７を形成するためには、電着ポリイミド等の電着手法で形成すればさらに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１Ａ】本発明の実施例１における多層プリント配線板の製造方法を示す概念的断面構成による工程図。
【図１Ｂ】本発明の実施例１における多層プリント配線板の製造方法を示す概念的断面構成による工程図。
【図１Ｃ】本発明の実施例１における多層プリント配線板の製造方法を示す概念的断面構成による工程図。
【図１Ｄ】本発明の実施例１における多層プリント配線板の製造方法を示す概念的断面構成による工程図。
【図２】本発明の実施例２における多層プリント配線板の概念的断面構成図および平面図。
【図３】従来工法による多層プリント配線板の製造方法の概念的断面構成による工程図。
【符号の説明】
【００４９】
１ 可撓性絶縁ベース材
２ 配線パターン
３ 配線パターン
４ ビアフィルめっきで充填した有底ビアホール
５ ポリイミドフィルム
６ 接着材
７ カバーレイ
８ 両面コア配線板
９ 絶縁ベース材
１０ 銅箔
１１ 片面可撓性銅張積層板
１２ 接着材
１３ 多層配線基材
１４ 導通用孔
１５ ビアホール
１５a ビアホールランド
１６ 補強パターン
１６a 補強パターンベース部
１６b 補強パターントップ部
１７ ソルダーレジスト層
１８ 本発明による多層フレキシブルプリント配線板
１９ ビアホール
１９a ビアホールランド
２０ 従来工法による多層フレキシブルプリント配線板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層プリント配線板およびその製造方法に関し、特に可撓性ケーブル部を有する薄型の多層フレキシブルプリント配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、部品点数の削減や小型化、薄型化の要求から、各種電子部品を実装する実装基板部と可撓性ケーブル部とを一体化した多層フレキシブルプリント配線板が、携帯電話などの小型電子機器用途を中心に広く普及している（特許文献１参照）。そして、最近、この多層フレキシブルプリント配線板に対する薄型化の要求がさらに高まり、4層で300μm程度の厚みとなることもある。
【０００３】
しかしながら、上述の薄型の多層フレキシブルプリント配線板に電子部品の高密度表面実装を行うには、配線板自体の剛性が低いため、部品実装工程、すなわちクリーム半田印刷工程、部品搭載工程、リフロー工程中に製品毎の専用のリフロー治具と呼ばれる厚さ2mm程度のアルミ等の金属板に固定する必要があり、実装工程の煩雑さ、治具コストが問題となっている（特許文献２参照）。
【０００４】
また、4〜6層程度の多層フレキシブルプリント配線板においても、その両面に平坦度の要求されるCSP（チップサイズパッケージ）を実装することがあり、片面にCSPを実装した際のリフロー等の熱履歴で基板が反り易く、反対面の平坦度が確保できず、実装工程の歩留まり低下を招いている。これに対しては、リフロー治具を用いても、配線板自体の剛性が足りないため、従来の方法では解決が困難である。
【０００５】
これらのことから、薄型の多層フレキシブルプリント配線板に対し、簡便に電子部品を実装し得る方法の出現が望まれている。
【０００６】
図３は、従来の多層プリント配線板の製造方法を示す概念的断面構成による工程図であって、まず図３（１）に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１の両面に配線パターン２，３を有し、ビアフィルめっきで充填した有底ビアホール４により層間接続した両面フレキシブルプリント配線板を用意する。
【０００７】
さらに、その両面に例えば12μm厚のポリイミドフィルム５上に厚さ15μmのアクリル・エポキシ等の接着材６を有する、所謂、カバーレイ７を張り合わせ、ここまでの工程で多層フレキシブルプリント配線板のケーブル部およびコア配線板となるフィルドビア構造を有する両面コア配線板８を得る。
【０００８】
次に図３(２)に示すように、ポリイミド等の絶縁ベース材９の片面に厚さ12μmの銅箔１０を有する、所謂、片面銅張積層板１１を用意する。ビルドアップ層となる片面銅張積層板１１を両面コア配線板８にビルドアップするための接着材１２と片面銅張積層板１１を予め型抜きして位置合わせを行い、接着材１２を介して片面銅張積層板１１と両面コア配線板８とを真空プレス等で積層する。ここまでの工程で、多層配線基材１３を得る。
【０００９】
次いで図３(３)に示すように、片面銅張積層板１１の銅箔１０の面にレーザ加工の際のコンフォーマルマスクを通常のフォトファブリケーション手法により形成し、これを用いてレーザ加工を行い、直径100〜150μm程度の導通用孔を形成する。さらに、電解めっきにより層間接続をとるための前処理として、デスミア処理、導電化処理を行う。
【００１０】
続いて、導通用孔を有する多層配線基材に15〜25μm程度の電解めっきを行い、ビアホール１９を形成し、層間導通をとる。ここまでの工程で、層間導通の完了した多層配線基材を得る。
【００１１】
次に、CSPなどの表面実装部品を搭載するビアホールランド１９aを含む配線等をフォトファブリケーション手法により形成する。次に、ソルダーレジスト層１７を形成する。必要に応じて、配線端子部表面に半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施したり、ケーブル部の外層側へのシールド層を銀ペースト、シールドフィルム等を用いて形成する。そして、外形加工を行うことで、ケーブル部を有する多層フレキシブルプリント配線板２０を得る。
【００１２】
この例のような基板厚さ300μm程度の薄型の多層フレキシブルプリント配線板の両面にCSPを実装する場合、片面にCSPを実装した際のリフロー等の熱履歴で配線板が反り易く、反対面の平坦度が確保できず、実装工程の歩留まり低下を招いている。これは、リフロー治具を用いても配線板自体の剛性が足りないため、従来の方法では解決が困難である。
【００１３】
これに類似した課題に対する実装方法として、多層プリント配線板のリフロー時の熱変形を抑える方法がある（特許文献３参照）。これは、多層プリント配線板の外側の層ほど絶縁樹脂層を厚くし、多層プリント配線板の剛性を向上させて熱変形を防止できるとしている。しかしながら、多層フレキシブルプリント配線板に要求されている、薄型化と相反するため、問題の解決には至らない。
【特許文献１】特開2004-200260号公報
【特許文献２】特公平7-60934号公報
【特許文献３】特許第3750832号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した薄型の多層フレキシブルプリント配線板に高密度表面実装を行う際、この種の多層フレキシブルプリント配線板は、配線板自体の剛性が低いため、部品実装工程、すなわち、クリーム半田印刷工程、部品搭載工程、リフロー工程中に製品毎の専用のリフロー治具と呼ばれる、厚さ2mm程度のアルミ等の金属板に固定する必要があり、実装工程の煩雑さ、治具コストが問題となっている。
【００１５】
また、4〜6層程度の多層フレキシブルプリント配線板においても、その両面に平坦度の要求されるCSP（チップサイズパッケージ）を実装することがあり、片面にCSPを実装した際のリフロー等の熱履歴で配線板が反り易く、反対面の平坦度が確保できず、実装工程の歩留まり低下を招いている。これは、リフロー治具を用いても、配線板自体の剛性が足りないため、従来の方法では解決が困難である。
【００１６】
本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、両面に平坦度の要求されるCSPを実装できる薄型の多層フレキシブルプリント配線板、およびその配線板を安価かつ安定的に製造する方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】
【００１７】
上記目的達成のため、本願では、次の各発明を提供する。
【００１８】
第１の発明は、
可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを有するフレキシブルプリント配線板を複数積層してなる多層プリント配線板において、
前記多層プリント配線板の最外層にある部品実装用のランドを含む配線パターン間に、補強パターンをそなえた
ことを特徴とする多層プリント配線板、
である。
【００１９】
また、第２の発明は、
多層プリント配線板の製造方法において、
a) 可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを有する内層のコア配線板を製造する工程、
b) 外層ビルドアップ層用の可撓性銅張積層板を前記内層コア配線板に接着材を介し、積層する工程、
c) 前記多層配線基材の導通用孔形成部位に導通用孔を形成する工程、
d) 前記導通用孔を用いて層間接続を行う工程、
e) 前記多層配線基材の最外層に部品実装用のランドを含む配線パターンと、該配線パターンの間に配される補強パターンとを形成する工程、および
f) 前記補強パターンにソルダーレジスト層を形成する工程、
をそなえることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法、
である。
【発明の効果】
【００２０】
これらの特徴により、本発明は次のような効果を奏する。
【００２１】
すなわち、多層プリント配線板において、前記多層プリント配線板の最外層の部品実装用のランドと電気的に独立した金属製の補強パターンを有するから、多層プリント配線板を構成する材料のうち、最も高い曲げ弾性の銅などの金属を厚付けし、構造的にも配線板全体の曲げ弾性が最も高くなる配線板の最外層の部品実装部となるビアホールランドの周りに配置することで、薄型の多層フレキシブルプリント配線板でも剛性が確保でき、CSPの両面実装工程においても片面にCSPを実装した際のリフロー等の熱履歴で配線板が反ることなく、反対面の平坦度が確保でき、安定な実装工程を容易に構築できる。
【００２２】
この結果、本発明によれば、従来困難であった、両面に平坦度の要求されるCSPを実装できる薄型の多層フレキシブルプリント配線板を安価かつ安定的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図１Ａ−図１Ｄおよび図２を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１Ａないし図１Ｃは、本発明による多層プリント配線板の製造方法を示す概念的断面構成による工程図であって、まず、図１Ａ（１）に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１の両面に配線パターン２，３を有し、ビアフィルめっきで充填した有底ビアホール４により層間接続した両面フレキシブルプリント配線板を用意する。
【００２５】
さらに、その両面に、例えば12μm厚のポリイミドフィルム５上に厚さ15μmのアクリル・エポキシ等の接着材６を有する、所謂、カバーレイ７を張り合わせ、ここまでの工程で多層プリント配線板のケーブル部およびコア配線板となるフィルドビア構造を有する両面コア配線板８を得る。
【００２６】
この実施例１のように、ビアフィルめっきを適用した両面コア配線板の場合には、通常のビアホールめっきのように配線層にめっきを厚付けする必要がなく、コア配線板の配線層厚みを薄くすることができるため、配線の微細化が可能である。さらに、この後のビルドアップ層との接着に用いる接着材については、厚みが薄いもので充填可能であるため、流れ出し量が少なくなることや、ビルドアップ層との層間接続距離自体が短くなることのため、ビルドアップ層のめっき厚が同じ場合には、相対的に接続信頼性が向上するという効果もある。
【００２７】
フィルドビア構造の形成法としては、本実施例に示したビアフィルめっきのみならず、めっき法やエッチング加工により形成した金属製の導電性突起、導電性ペースト・インキ等を印刷して形成した導電性突起などによるものも適用可能である。
【００２８】
加えて、コア配線板がフィルドビア構造を有することで、後の工程でビルドアップした際に、フィルドビア上にスタックする構造をとることが可能で、高密度化に有利である。また、高速信号伝送時の接続部の反射を低減させる効果も期待できる。
【００２９】
次に図１Ａ(２)に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材９の片面に厚さ12μmの銅箔１０を有する、所謂、片面可撓性銅張積層板１１を用意する。絶縁ベース材９の材質はポリイミドに限定されるわけではなく、用途に応じ、使い分けることができる。
【００３０】
さらに、低線熱膨張材料として、シリカ等のフィラーを30重量％程度含有させたエポキシ材や、高速信号伝送時の誘電体損失を低減させる必要があるような、アプリケーションにおいては、低誘電正接材料として液晶ポリマー等をベースとした片面銅張積層板を用いることができる。また、片面可撓性銅張積層板を両面可撓性銅張積層板に変更することもできる。
【００３１】
次に、ビルドアップ層となる片面可撓性銅張積層板１１を両面コア配線板８にビルドアップするための接着材１２および片面可撓性銅張積層板１１を予め型抜きして位置合わせし、接着材１２を介して片面可撓性銅張積層板１１および両面コア配線板８を真空プレス等で積層する。接着材１２としては、ローフロータイプのボンディングシート等の流れ出しの少ないものが好ましい。接着材１２の厚さは、充填性および平坦性を考慮しても、15〜20μmの薄いものが選択できる。ここまでの工程で、多層配線基材１３を得る。
【００３２】
ここで、片面可撓性銅張積層板に代えて両面可撓性銅張積層板をビルドアップ層として積層する場合は、コア配線板に対向する面を、予め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により配線パターンを形成した後、型抜きして位置合わせを行い、接着材を介して両面可撓性銅張積層板と両面コア配線板とを真空プレス等で積層する。
【００３３】
次に図１Ａ(３)に示すように、片面可撓性銅張積層板１１の銅箔１０の面に、レーザ加工の際のコンフォーマルマスクを通常のフォトファブリケーション手法により形成し、これを用いてレーザ加工を行い、直径100〜150μm程度の導通用孔１４を形成する。
【００３４】
さらに、電解めっきにより層間接続をとるためのデスミア処理、導電化処理を行う。この一連の処理により、銅箔１０および導通用孔底部に位置する銅面を約2μm程度エッチング処理する。これにより、処理後の銅箔１０の厚さは約10μmとなる。
【００３５】
次に図１Ｂ(４)に示すように、導通用孔１４を有する多層配線基材１３に40〜50μm程度の電解めっきを行い、ビアホール１５を形成して層間導通をとる。ここまでの工程で、層間導通の完了した多層配線基材を得る。次に、ビアホールランド１５aと外層の補強パターンベース部１６とを、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により形成する。この際、カバーフィルム５の上に析出しためっき層があれば、これも同時に除去される。
【００３６】
図１Ｂ（５）は、図１Ｂ（４）の平面図であり、図１Ｂ（５）のＡ−Ａ’断面が図１Ａ（４）に相当する。図１Ｂ（５）に示すように、部品実装部となるビアホールランド１５aの周りの補強パターンベース部１６ａが、電気的にも物理的にも分離された状態となる。
【００３７】
次に図１Ｃ（６）に示すように、補強パターンベース部１６ａにさらにめっきを厚付けして補強効果を高める。この実施例１では、ビアホールランド１５a上などの補強パターンが不要な箇所に対し、厚み40μm程度のめっきレジストを形成し、補強パターンベース部１６ａに約30μm厚の電解銅めっきを施して選択的に厚付けを行い、補強パターンベース部１６ｂを形成した。これにより、部品実装部となるビアホールランド１５aの周りに、銅厚み約80〜90μm程度の外層の補強パターン１６が連続的に配置される。
【００３８】
なお、補強パターン１６が存在する箇所の配線板の厚みが、補強パターンのない箇所より厚くなるものの、補強パターンの存在する箇所は基本的に部品搭載箇所であり、実装される部品高さよりも薄いことから、部品実装後の実質的な厚み増加を引き起こすことはない。なお、CSPを実装する場合でも、補強パターン厚みよりCSPの半田ボール径の方が大きいので、実装上の障害となることはない。
【００３９】
図１Ｃ（７）は、図１Ｃ（６）の平面図であり、図１Ｃ（７）のB−B’断面が図１Ｃ（６）に相当する。この配線板を構成する材料のうち、最も高い曲げ弾性の銅を厚付けし、構造的にも多層プリント配線板全体の曲げ弾性が最も高くなる多層プリント配線板の最外層の部品実装部となるビアホールランドの周りに配置することで、薄型の多層フレキシブルプリント配線板においても剛性が確保できる。
【００４０】
尚、ビアホールのピッチと銅厚みによっては、図１Ｂ（４）に示した工程であるビアホールとビアホールランドを上述のエッチング手法で形成することが困難になる場合がある。その場合には、セミアディティブ手法、部分めっき手法などを採用することが可能であり、このときには銅箔１０はシード層となるため、予め薄い銅箔を用いるか、めっきの前処理等でのエッチングにより5μm以下に薄くしておくことが好ましい。
【００４１】
また、別の方法としては、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行った後に、銅エッチングが不足した箇所に対し、UV-YAGレーザ等によるリペア、トリミング等の工程を組み合わせてもよい。これらの手法を単独あるいは組み合わせて用いることで、ビアホールのピッチが狭まり、ビアホールランドと補強パターンとのギャップが狭くなる場合においても対応可能である。
【００４２】
次に図１Ｄ(８)に示すように、ソルダーレジスト層を形成する。部品実装面に連続的に形成された補強パターン１６を電着リードとすることで、電着ポリイミド等の電着樹脂を適用可能であり、これを用いることでソルダーレジスト層１７が位置ズレすることなく形成できる。
【００４３】
必要に応じて、部品実装用ランドやコネクタ等の端子表面に、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、ケーブルの外層側へのシールド層を銀ペースト、シールドフィルム等を用いて形成する。そして、外形加工を行うことで、ケーブル部を有する多層フレキシブルプリント配線板１８を得る。
【００４４】
図１Ｄ（９）は、図１Ｄ（８）の平面図であり、図１Ｄ（９）のC−C’断面が図１Ｄ（８）に相当する。0.5mmピッチ以下の狭ピッチCSP搭載部などの、ソルダーレジスト層の位置精度が厳しい箇所に対しては特に有効であり、配線板の伸縮ばらつきなどに左右されることなく、ソルダーレジスト層の形成工程の歩留まりを安定させる効果もある。フォトソルダーレジストを電着レジストと組み合わせることも可能であり、この場合は双方のレジストのキュア温度等を考慮し、プロセス順序を決定するとよい。
【００４５】
本発明が対象とする、厚さが300μm程度である薄型の多層フレキシブルプリント配線板の両面にCSPを実装する場合、配線板を構成する材料のうち、最も高い曲げ弾性の銅を厚付けし、構造的にも配線板全体の曲げ弾性が最も高くなる配線板の最外層の部品実装部となるビアホールランドの周りに配置することで、配線板の剛性が確保できる。このため、CSPの両面実装工程においても、片面にCSPを実装した際のリフロー等の熱履歴で配線板が反ることなく、反対面の平坦度が確保でき、安定な実装工程を容易に構築できる。
【００４６】
図２は、本発明の別の実施例の概念的平面図および断面構成図であって、図１では、補強パターンベース部１６ａと補強パターントップ部１６ｂが略同形となっていたのに対し、図２では、補強パターンベース部１６ａの上に部分的に補強パターントップ部１６ｂが形成されている。
【００４７】
配線パターン部のみにめっきレジストを被覆した場合、補強パターンの側面にもめっきが付着してしまう場合が有り得、その対策が必要である。例えば微細パターンをセミアディティブ手法で形成するなどパターンギャップが狭いときに、補強パターン側面にめっきが付かないようにしたい場合は、補強パターンベース部と配線パターンとの間のギャップにテンティングするようにめっきレジストを被覆することができるので、部品実装部の配線が微細化されている場合に好適である。また、高精度にソルダーレジスト層１７を形成するためには、電着ポリイミド等の電着手法で形成すればさらに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１Ａ】本発明の実施例１における多層プリント配線板の製造方法を示す概念的断面構成による工程図。
【図１Ｂ】本発明の実施例１における多層プリント配線板の製造方法を示す概念的断面構成による工程図。
【図１Ｃ】本発明の実施例１における多層プリント配線板の製造方法を示す概念的断面構成による工程図。
【図１Ｄ】本発明の実施例１における多層プリント配線板の製造方法を示す概念的断面構成による工程図。
【図２】本発明の実施例２における多層プリント配線板の概念的断面構成図および平面図。
【図３】従来工法による多層プリント配線板の製造方法の概念的断面構成による工程図。
【符号の説明】
【００４９】
１ 可撓性絶縁ベース材
２ 配線パターン
３ 配線パターン
４ ビアフィルめっきで充填した有底ビアホール
５ ポリイミドフィルム
６ 接着材
７ カバーレイ
８ 両面コア配線板
９ 絶縁ベース材
１０ 銅箔
１１ 片面可撓性銅張積層板
１２ 接着材
１３ 多層配線基材
１４ 導通用孔
１５ ビアホール
１５a ビアホールランド
１６ 補強パターン
１６a 補強パターンベース部
１６b 補強パターントップ部
１７ ソルダーレジスト層
１８ 本発明による多層フレキシブルプリント配線板
１９ ビアホール
１９a ビアホールランド
２０ 従来工法による多層フレキシブルプリント配線板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを有するフレキシブルプリント配線板を複数積層してなる多層プリント配線板において、
前記多層プリント配線板の最外層にある部品実装用のランドを含む配線パターン間に、補強パターンをそなえた
ことを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】
請求項１記載の多層プリント配線板において、
前記補強パターンが、前記配線パターン間の補強パターンベース部と、この補強パターンベース部上に選択的に厚付けされている補強パターントップ部とにより構成されることを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項３】
多層プリント配線板の製造方法において、
a) 可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを有する内層のコア配線板を製造する工程、
b) 外層ビルドアップ層用の可撓性銅張積層板を前記内層コア配線板に接着材を介し、積層する工程、
c) 前記多層配線基材の導通用孔形成部位に導通用孔を形成する工程、
d) 前記導通用孔を用いて層間接続を行う工程、
e) 前記多層配線基材の最外層に部品実装用のランドを含む配線パターンと、該配線パターンの間に配される補強パターンとを形成する工程、および
f) 前記補強パターンにソルダーレジスト層を形成する工程、
をそなえることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の多層プリント配線板の製造方法において、
e) 前記多層配線基材の最外層に部品実装用のランドを含む配線パターンと、該配線パターン間に配される補強パターンとを形成する工程、が次の手順からなることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
e1) 前記多層配線基材の最外層に、部品実装用のランドを含む配線パターンと該配線パターンの間に配される補強パターンベース部を形成する。
e2) 前記補強パターンベース部上に、選択的に補強パターントップ部を電解めっきにより形成する。
【請求項１】
可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを有するフレキシブルプリント配線板を複数積層してなる多層プリント配線板において、
前記多層プリント配線板の最外層にある部品実装用のランドを含む配線パターン間に、補強パターンをそなえた
ことを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】
請求項１記載の多層プリント配線板において、
前記補強パターンが、前記配線パターン間の補強パターンベース部と、この補強パターンベース部上に選択的に厚付けされている補強パターントップ部とにより構成されることを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項３】
多層プリント配線板の製造方法において、
a) 可撓性絶縁ベース材の少なくとも一面に配線パターンを有する内層のコア配線板を製造する工程、
b) 外層ビルドアップ層用の可撓性銅張積層板を前記内層コア配線板に接着材を介し、積層する工程、
c) 前記多層配線基材の導通用孔形成部位に導通用孔を形成する工程、
d) 前記導通用孔を用いて層間接続を行う工程、
e) 前記多層配線基材の最外層に部品実装用のランドを含む配線パターンと、該配線パターンの間に配される補強パターンとを形成する工程、および
f) 前記補強パターンにソルダーレジスト層を形成する工程、
をそなえることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の多層プリント配線板の製造方法において、
e) 前記多層配線基材の最外層に部品実装用のランドを含む配線パターンと、該配線パターン間に配される補強パターンとを形成する工程、が次の手順からなることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
e1) 前記多層配線基材の最外層に、部品実装用のランドを含む配線パターンと該配線パターンの間に配される補強パターンベース部を形成する。
e2) 前記補強パターンベース部上に、選択的に補強パターントップ部を電解めっきにより形成する。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２】
【図３】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１４１０３３（Ｐ２００８−１４１０３３Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２６６３３（Ｐ２００６−３２６６３３）
【出願日】平成１８年１２月４日（２００６．１２．４）
【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６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月４日（２００６．１２．４）
【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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