(57)【要約】【課題】開口部の近傍に配置されたビアの深さのバラツキを抑えて、ビアの接続信頼性を確保することができる回路基板を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る回路基板は、コア層と、封止層と、配線層と、補強層とを具備する。前記コア層は、第１の主面と、前記第１の主面とは反対側の第２の主面と、前記第１の主面に設けられた開口部と、前記第１の主面に設けられ前記開口部の近傍に位置するビア接続部を含む回路パターンとを有する可撓性配線基材で構成される。前記封止層は、前記開口部に充填され、前記第１の主面を被覆する絶縁性樹脂材料で構成される。前記配線層は、前記封止層の上に配置され、前記封止層を介して前記ビア接続部と電気的に接続される層間接続部を有する。前記補強層は、前記コア層に配置され、前記開口部と前記ビア接続部との間の領域に位置する金属材料で構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と、前記第１の主面とは反対側の第２の主面と、前記第１の主面に設けられた開口部と、前記第１の主面に設けられ前記開口部の近傍に位置するビア接続部を含む回路パターンとを有する可撓性配線基材で構成されたコア層と、
前記開口部に充填され、前記第１の主面を被覆する絶縁性樹脂材料で構成された封止層と、
前記封止層の上に配置され、前記封止層を介して前記ビア接続部と電気的に接続される層間接続部を有する配線層と
前記コア層に配置され、前記開口部と前記ビア接続部との間の領域に位置する金属材料で構成された補強層と
を具備する回路基板。
【請求項２】
請求項１に記載の回路基板であって、
前記補強層は、前記第１の主面及び前記コア層の内部の少なくとも一方に配置される
回路基板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回路基板であって、
前記補強層は、前記回路パターンと同一材料で構成されたダミーパターンである
回路基板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の回路基板であって、
前記補強層は、前記開口部の周囲の少なくとも一部に沿って連続的又は間欠的に設けられる
回路基板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の回路基板であって、
前記開口部は、前記第１の主面と前記第２の主面との間を連絡する貫通孔である
回路基板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の回路基板であって、
前記開口部に収容され前記絶縁性樹脂材料で封止される金属製コア基材又は電子部品をさらに具備する
回路基板。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の回路基板であって、
前記コア層の一部に設けられ、前記第１の主面側及び前記第２の主面側にそれぞれ配置された、前記コア層よりも硬質の樹脂層をさらに具備する
回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開口部を有する可撓性のコア層を備えた回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン等のモバイル機器にて使用されるモジュール基板は、部品の多機能化、薄型化を実現するために、より一層の薄型化が求められている。中でも、メイン基板とモジュールとの接続にフレキシブル基板等を用いる場合、コネクタを用いる手法や、モジュール基板とフレキシブル基板とを貼り合わせる手法が知られているが、実装面積の低下や、モジュール全体の厚みが増すことが課題となっている。そのため、フレキシブル基板にリジッド部を設けた複合回路基板（リジッド−フレキシブル基板）の採用が進んでいる。
【０００３】
例えば特許文献１には、フレキシブル部と、リジッド部とを有するフレキシブル回路基板が開示されている。特許文献１において、リジッド部は、第１基材と第１導体回路とを有する第１基板と、内層基材と内層回路とを有し電子部品を収容する空間部が形成されたフレキシブル性のあるコア基材と、第２基材と第２導体回路とを有する第２基板との積層体で構成され、コア基材の一部の両面に第１基板及び第２基板がそれぞれ層間接着剤を介して熱プレスにより接合される。層間接着剤は、熱プレス時においてコア基材の空間部に流れ込み、電子部品の周囲を被覆する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７３６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
開口部（空間部）を有するコア層が樹脂で封止される構造の回路基板においては、コア層の開口部の周縁部が樹脂封止時に圧力で変形し易い。このため、開口部の近傍に層間接続用のビアが配置されている場合、開口部の周囲の変形量に応じてビアの深さにバラツキが生じ、層間接続不良等が発生しやすいという問題がある。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、開口部の近傍に配置されたビアの深さのバラツキを抑えて、ビアの接続信頼性を確保することができる回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る回路基板は、コア層と、封止層と、配線層と、補強層とを具備する。
前記コア層は、第１の主面と、前記第１の主面とは反対側の第２の主面と、前記第１の主面に設けられた開口部と、前記第１の主面に設けられ前記開口部の近傍に位置するビア接続部を含む回路パターンとを有する可撓性配線基材で構成される。
前記封止層は、前記開口部に充填され、前記第１の主面を被覆する絶縁性樹脂材料で構成される。
前記配線層は、前記封止層の上に配置され、前記封止層を介して前記ビア接続部と電気的に接続される層間接続部を有する。
前記補強層は、前記コア層に配置され、前記開口部と前記ビア接続部との間の領域に位置する金属材料で構成される。
【０００８】
上記回路基板においては、開口部とビア接続部との間の領域に位置する補強層がコア層に配置されているため、開口部の樹脂封止時における開口部の周囲の変形によるビア深さのバラツキを抑えることができる。
【０００９】
前記補強層は、前記第１の主面及び前記コア層の内部の少なくとも一方に配置されてもよい。
【００１０】
前記補強層は、前記回路パターンと同一材料で構成されたダミーパターンであってもよい。
【００１１】
前記補強層は、前記開口部の周囲の少なくとも一部に沿って連続的又は間欠的に設けられてもよい。
【００１２】
前記開口部は、前記第１の主面と前記第２の主面との間を連絡する貫通孔であってもよい。
【００１３】
前記回路基板は、前記開口部に収容され前記絶縁性樹脂材料で封止される金属製コア基材又は電子部品をさらに具備してもよい。
【００１４】
前記回路基板は、前記コア層よりも硬質の樹脂層をさらに具備してもよい。前記樹脂層は、前記コア層の一部に設けられ、前記第１の主面側及び前記第２の主面側にそれぞれ配置される。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように、本発明によれば、開口部の近傍に配置されたビアの深さのバラツキを抑えて、ビアの接続信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る回路基板の構成を示す要部の概略側断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線方向の概略断面図である。
【図３】上記回路基板の製造方法を説明する各工程の概略断面図である。
【図４】比較例に係る回路基板の構成を示す要部の概略側断面図である。
【図５】図２に示す回路基板の構成の変形例を示す図である。
【図６】図２に示す回路基板の構成の他の変形例を示す図である。
【図７】図２に示す回路基板の構成のさらに他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態に係る回路基板の構成を示す要部の概略側断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線方向の概略断面図である。
【００１９】
［回路基板の全体構成］
本実施形態の回路基板１００は、リジッド部１０１と、フレキシブル部１０２とを有する複合回路基板で構成される。回路基板１００は、コア層１０と、封止層２０と、配線層３０ａ，３０ｂと、補強層４０とを備える。
【００２０】
（コア層）
コア層１０は、可撓性配線基材で構成される。コア層１０は、ポリイミド等の軟質樹脂を絶縁層１１０として有する多層配線基板で構成され、第１の主面１１ａと、第１の主面１１ａとは反対側の第２の主面１１ｂとを有する。コア層１０は可撓性を有していればよいため、その構成材料はポリイミドに限られず、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などが用いられてもよい。
【００２１】
コア層１０は、第１の主面１１ａに設けられた開口部１２と、回路パターン１３とを有する。
【００２２】
本実施形態において開口部１２は、第１の主面１１ａと第２の主面１１ｂとの間を連絡する貫通孔で構成されるが、これに限られず、有底の凹部であってもよい。開口部１２の平面形状は、典型的には矩形であるが、楕円や円形であってもよい。開口部１２の数も特に限定されず、単数でもよいし、複数でもよい。
【００２３】
回路基板１００は、開口部１２に収容された金属製コア基材５０をさらに備える。金属製コア基材５０は、銅又は銅合金（銅を主体とする材料）、あるいはステンレス鋼等の鉄基合金（鉄を主体とする材料）で構成された板材であり、リジッド部１０１の芯材として機能する。金属製コア基材５０の厚みは特に限定されず、典型的には、コア層１０の厚み以下（開口部１２の深さ以下）である。
【００２４】
本実施形態において、金属製コア基材５０は、電子部品５１を収容するキャビティを有し、これにより回路基板１００は部品内蔵基板として構成される。金属製コア基材５０の両面には、金属製コア基材５０あるいは電子部品５１と配線層３０ａ，３０ｂとの間を電気的に接続する所定形状の配線パターン５２が絶縁層を介して設けられている。
【００２５】
なお上述の例に限られず、金属製コア基材５０は電子部品５１を収容していなくてもよいし、金属製コア基材５０の代わりに電子部品５１のみが開口部１２に収容されてもよい。あるいは、金属製コア基材５０及び電子部品５１のいずれもが開口部１２に収容されていなくてもよい。
【００２６】
回路パターン１３は、第１の主面１１ａ、第２の主面１１ｂ及びコア層１０の内部にそれぞれ形成された多層配線構造を有する。各層の回路パターン１３は、所定の形状にパターニングされ、絶縁層１１０の適宜の位置に設けられたビア１３ｖを介して電気的に接続される。
【００２７】
回路パターン１３は、開口部１２の近傍に位置するビア接続部１３ａ，１３ｂを有する。ビア接続部１３ａは第１の主面１１ａに設けられ、ビア接続部１３ｂは第２の主面１１ｂに設けられる。ビア接続部１３ａ，１３ｂの数は特に限定されず、図２に示すように複数設けられてもよい。本実施形態においてビア接続部１３ａは、第１の主面１１ａ及び第２の主面１１ｂにそれぞれ設けられているが、第１の主面１１ａ側にのみ設けられてもよい。ビア接続部１３ａは、後述する配線層３０ａの層間接続部３４に接続されるランド部として形成される。
【００２８】
（封止層）
封止層２０は、開口部１２に充填され、第１の主面１１ａを被覆する絶縁性樹脂材料で構成される。封止層２０は、半硬化状態の熱硬化性樹脂あるいはホットメルト等の熱硬化性樹脂を第１の主面１１ａに対して加熱プレスすることで形成される。加熱プレスにより樹脂材料は流動化し、開口部１２の内部に充填されて金属製コア基材５０を封止するとともに、第１の主面１１ａの全域を一様な厚みで被覆する。封止層２０を構成する絶縁材料には、ガラス繊維や酸化物粒子等のフィラー（充填材）が含有されていてもよい。
【００２９】
（配線層）
配線層３０ａ，３０ｂは、リジッド部１０１に設けられ、コア層１０の回路パターン１３と電気的に接続される。配線層３０ａ，３０ｂは、コア層１０の両主面１１ａ，１１ｂにそれぞれ設けられ、内層側配線パターン３１と、表層側配線パターン３２と、これら配線パターン３１，３２との間を電気的に接続する層間接続部３３とを有する。配線層の層数はこれに限定されず、１層又は３層以上であってもよい。
【００３０】
配線層３０ａは、第１の主面１１ａ側に設けられる。配線層３０ａにおいて、内層側配線パターン３１は、封止層２０を被覆する絶縁層１５ａの上に形成され、表層側配線パターン３２は、内層側配線パターン３１を被覆する樹脂層１６ａの上に形成される。
配線層３０ｂは、第２の主面１１ｂ側に設けられる。配線層３０ｂにおいて、内層側配線パターン３１は、第２の主面１１ｂを被覆する絶縁層１５ｂの上に形成され、表層側配線パターン３２は、内層側配線パターン３１を被覆する樹脂層１６ｂの上に形成される。
【００３１】
絶縁層１５ａ，１５ｂ及び樹脂層１６ａ，１６ｂには、コア層１０よりも硬質の樹脂材料、例えばエポキシ樹脂等で構成される。絶縁層１５ａ，１５ｂ及び樹脂層１６ａ，１６ｂは、ガラス繊維やガラスクロス、酸化物粒子等のフィラーを含有していてもよい。
【００３２】
絶縁層１５ａ，１５ｂ及び樹脂層１６ａ，１６ｂは、リジッド部１０１の外形を形成するとともに、金属製コア基材５０を芯材としてリジッド部１０１に目的とする剛性を付与する。樹脂層１６ａ，１６ｂの表面は平坦な面で形成され、表層側配線パターン３２に接続される表面実装部品の実装信頼性を高める。リジッド部１０１の平面形状は矩形に形成され、典型的には図２に示すように、フレキシブル部１０２よりも幅広に形成される。
【００３３】
配線層３０ａ，３０ｂは、コア層１０の回路パターン１３と電気的に接続される層間接続部３４をさらに有する。配線層３０ａの層間接続部３４は、封止層２０及び絶縁層１５ａを介して、ビア接続部１３ａを含む第１の主面１１ａ上の回路パターン１３に接続される。配線層３０ｂの層間接続部３４は、絶縁層１５ｂを介して、ビア接続部１３ｂを含む第２の主面１１ｂ上の回路パターン１３に接続される。
【００３４】
層間接続部３３，３４は、内部が導電材あるいは絶縁材で充填された埋込ビアであってもよいし、内部が中空の中空ビアであってもよい。層間接続部３３，３４の面形状も特に限定されず、典型的には円柱形状に形成される。
【００３５】
（補強層）
補強層４０は、コア層１０に設けられ、開口部１２とビア接続部１３ａ，１３ｂとの間の領域に位置し、金属材料で構成される。これにより、開口部１２の周縁部の剛性が高められるため、開口部１２への絶縁性樹脂材料（封止層２０）の充填時に開口部１２の周縁部の変形が抑制されるため、特に、第１の主面１１ａ上のビア接続部１３ａと接続される層間接続部３４の高さ（ビア深さ）のバラツキが抑えられる。
【００３６】
補強層４０は、コア層１０の表面に配置された表層側補強層４１と、コア層１０の内部に配置された内層側補強層４２とを有する。補強層４０は、コア層１０における開口部１２の周縁部の変形を抑えるために設けられる。補強層４０は、コア層１０の表面及び内部に配置される例に限られず、コア層１０の表面及び内部の少なくとも一方に配置されていればよい。
【００３７】
本実施形態において表層側補強層４１は、第１の主面１１ａ及び第２の主面１１ｂの双方に設けられているが、第１の主面１１ａ側にのみ設けられてもよい。後述するように、封止層２０の形成工程においては、第２の主面１１ｂが支持シートＳ（図３Ａ参照）に支持されるとともに、第１の主面１１ａ側から絶縁性樹脂材料が充填されるため、第２の主面１１ｂよりも第１の主面１１ａの方が封止圧力の影響を受け易い。このため、補強層４０は、第１の主面１１ａ側にのみ設けられてもよい。
【００３８】
補強層４０の材料及び厚みは特に限定されず、典型的には、厚みが２０μｍ〜１００μｍの銅箔やアルミニウム箔等で構成される。本実施形態において補強層４０は、回路パターン１３と同一材料で構成されたダミーパターンで構成される。これにより、回路パターン１３の形成と同時に補強層４０を形成することができる。これに限られず、補強層４０は、回路パターン１３とは別の材料で構成されてもよいし、回路パターン１３の形成前または形成後に別途形成されてもよい。
【００３９】
補強層４０の形状は特に限定されないが、開口部１２の周囲の少なくとも一部に沿って連続的に設けられるのが好ましい。本実施形態において第１の主面１１ａ上の表層側補強層４１は、図２に示すように、開口部１２のビア接続部１３ａ側の一辺に沿って所定幅で直線的に形成される。表層側補強層４１の形成幅は特に限定されず、例えば、１００μｍ〜３００μｍである。なお、内層側補強層４２についても表層側補強層４１と同一の形態で構成されるが、勿論これに限られず、表層側補強層４１と異なる形態で構成されてもよい。
【００４０】
［回路基板の製造方法］
続いて、以上のように構成される本実施形態の回路基板１００の製造方法について説明する。図３は、回路基板１００の製造方法を説明する各工程の概略断面図である。
【００４１】
まず、図３Ａに示すように、コア層１０が支持シートＳ上に配置される。支持シートＳは、典型的には、耐熱性を有する所定厚みの粘着シートが用いられる。コア層１０は、第２の主面１１ｂ上の回路パターン１３を介して支持シートＳの粘着面に貼着される。金属製コア基材５０は、開口部１２の内部に配置されるとともに、支持シートＳ上に貼着される。
【００４２】
続いて図３Ｂに示すように、コア層１０の第１の主面１１ａ及び開口部１２を封止する封止層２０が形成される。この工程では、封止層２０を形成する絶縁性樹脂材料として用いられる半硬化状態の熱硬化性樹脂あるいはホットメルト等の熱硬化性樹脂が第１の主面１１ａに対して加熱プレスされる。加熱プレスにより樹脂材料は流動化し、開口部１２の内部に充填されて金属製コア基材５０を封止するとともに、第１の主面１１ａの全域を一様な厚みで被覆する。
【００４３】
ここで、コア層１０は、ポリイミド等の絶縁層１１０、回路パターン１３及び開口部１２内の金属製コア基材５０等を含む。回路パターン１３や金属製コア基材５０と比較して、絶縁層１１０は軟質で剛性が低いため、特に開口部１２の周縁部を構成する絶縁層１１０は、封止層２０の形成工程におけるプレス圧力で厚み方向に変形しやすい。
これに対して本実施形態では、開口部１２の周縁部に補強層４０が設けられているため、封止層２０の形成工程においてプレス圧力を受けても、開口部１２の周縁部を構成する絶縁層１１０の厚み方向の変形が効果的に抑制される。これにより、開口部１２の周縁部における第１の主面１１ａの平坦度（あるいは平面度）が維持される。
【００４４】
続いて図３Ｃに示すように、第１の主面１１ａ上には、絶縁層１５ａ及び樹脂層１６ａ及び配線層３０ａが形成される。一方、第２の主面１１ｂ上は支持シートＳから剥離され、第２の主面１１ｂ上に絶縁層１５ｂ及び樹脂層１６ｂ及び配線層３０ｂが形成される。
【００４５】
特に、配線層３０ａにおける層間接続部３４は、絶縁層１５ａの形成後、例えば、炭酸ガス（ＣＯ2）レーザ等のレーザ光を照射してビア接続部１３ａを含む第１の主面１１ａ上の回路パターンに到達する孔を形成した後、孔内に金属ペーストや銅めっき等の導電材を充填することによって形成される。
【００４６】
このとき、補強層４０がない場合、例えば図４に模式的に示すように、封止層２０の形成工程において開口部１２近傍のビア接続部１３ａが位置するコア層１０の形成領域が絶縁性樹脂材料の加熱プレスを受けて開口部１２に向かって傾斜するように変形する。この場合、後の層間接続部３４の形成工程においてビア接続部１３ａに向かって形成される孔の深さが大きくなる。また、開口部１２近傍のコア層１０の変形量にバラツキが生じると、層間接続部３４のビア深さにもバラツキが生じ、ビア接続部１３ａとの安定した接続信頼性を確保することが困難となる。
【００４７】
これに対して本実施形態の回路基板１００においては、上述のようにビア接続部１３ａが形成される開口部１２の周縁領域は補強層４０による補強効果により封止層２０の形成時における変形が抑えられるため、層間接続部３４の深さ（ビア深さ）にバラツキを生じさせることなく、層間接続部３４を安定に形成することができる。
【００４８】
最後に、フレキシブル部１０２に対応するコア層１０の第１及び第２の主面１１ａ，１１ｂ上の絶縁層１５ａ，１５ｂ及び樹脂層１６ａ，１６ｂを除去することで、図１に示した回路基板１００が作製される。
【００４９】
以上のように本実施形態の回路基板１００においては、コア層１０の開口部１２とビア接続部１３ａとの間の領域に補強層４０が設けられているため、封止層２０による封止時における開口部１２の周囲の変形を抑制することができる。これにより、ビア接続部１３ａに連絡する層間接続部３４の深さのバラツキを抑えて、ビアの接続信頼性を確保することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５１】
例えば以上の実施形態では、補強層４０が、ビア接続部１３ａ側の開口部１２の一辺に沿って設けられたが、これに限られず、図５及び図６に概略的に示すように、開口部１２の各辺に間欠的に又は連続的に設けられてもよい。これにより、開口部１２の全周部にわたってコア層１０の変形を抑制することができる。
【００５２】
また図７に模式的に示すように、補強層４０は回路パターン１３の一部あるいは金属製コア基材５０に電気的に接続されてもよい。この場合、補強層４０は、例えばグランドラインの一部として構成することができる。
【００５３】
尚、金属コア基材または素子が内蔵された開口部に対応する回路基板の上面或いは裏面、または前記開口部と補強部も含めた回路基板の表面或いは裏面は、少なくとも一つの能動素子や受動素子が設けられても良い。
特に金属コア基材が内蔵された場合、回路基板としては剛性や放熱性の面で有利となる。剛性の面では、平坦性が増す為、撮像素子を実装した半導体モジュールが適しており、放熱性の面では、パワートランジスタやパワーＩＣが設けられた半導体モジュールが適している。
【００５４】
さらに以上の実施形態では、回路基板１００がリジッド部１０１とフレキシブル部１０２とを有する複合回路基板で構成される場合について説明したが、これに限られず、開口部を有する可撓性のコア層を備えた回路基板全般に本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…コア層
１１ａ…第１の主面
１１ｂ…第２の主面
１２…開口部
１３…回路パターン
１５ａ，１５ｂ…絶縁層
１６ａ，１６ｂ…樹脂層
２０…封止層
３０ａ，３０ｂ…配線層
３４…層間接続部
４０…補強層
５０…金属製コア基材
１００…回路基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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