(57)【要約】【課題】層間接続の信頼が高く、高密度な軽薄な多層フレキシブルプリント配線板を提供すること。【解決手段】両面に導体回路を有し、中間層に絶縁層として樹脂層がある両面回路基板であって、前記導体回路間が導体バンプにより接続され、前記導体回路上に開口部を設けた被覆層を施し、かつ前記被覆層の少なくとも一方の開口部及び前記被覆層に銅めっき層を施し、前記銅めっき層に別の導体回路が形成され、その導体回路上にも開口部を有する別の被覆層を施す構造を特徴とし、さらに少なくとも一方の前記被覆層の開口部及び前記被覆層上に銅めっき層を施し、前記銅めっき層に別の導体回路が形成され、その導体回路上にも開口部を有する別の被覆層を施す構造を特徴とする多層フレキシブルプリント配線板。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に導体回路を有し、中間層に絶縁層として樹脂層がある両面回路基板であって、前記導体回路間が導体バンプにより接続され、前記導体回路上に開口部を設けた被覆層を施し、かつ少なくとも一方の前記被覆層の開口部及び前記被覆層上に銅めっき層を施し、前記銅めっき層に別の導体回路が形成され、その導体回路上にも開口部を有する別の被覆層を施す構造を特徴とする多層フレキシブルプリント配線板。
【請求項２】
少なくとも一方の前記被覆層の開口部及び前記被覆層上に銅めっき層を施し、前記銅めっき層に別の導体回路が形成され、その導体回路上にも開口部を有する別の被覆層を施す構成を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１記載の多層フレキシブルプリント配線板。
【請求項３】
前記多層フレキシブルプリント配線板が３層以上の導電層を有する請求項１記載の多層フレキシブルプリント配線板。
【請求項４】
導体バンプが、銅とはんだとの２層めっき構造からなる請求項１乃至請求項３記載の多層フレキシブルプリント配線板。
【請求項５】
前記被覆層は、接着層と、フィルムとで構成される請求項１乃至請求項４記載の多層フレキシブルプリント配線板。
【請求項６】
銅はくを片面に有する片面板の絶縁材側から接続用穴を形成する工程、導体バンプを形成する工程、絶縁材側又は張り合わせる銅はく側にフラックス機能付き接着剤層を形成する工程、及び基材両側に銅はくを半田の融点以上の温度で熱圧着する工程と、この両面板の両側に導体回路を形成する工程、前記導体回路上に前記被覆層を施す工程、前記被覆層には前記導体回路と接続するための開口部を形成する工程、少なくとも一方の前記被覆層の開口部及び前記被覆層上に銅めっき層を施す工程、前記銅めっき層に別の導体回路を形成する工程を含むことを特徴とする多層フレキシブルプリント配線板の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の製造方法により得られることを特徴とする多層フレキシブルプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、電子機器の部品として用いられる多層フレキシブルプリント配線板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の高密度化に伴い、これに用いられるプリント配線板のファイン化が進んでいる。
【０００３】
両面に導体層を有する両面銅張積層板においては、一般に導体層間の接続は両面銅張積層板に貫通穴を形成したあと、スルーホールめっきを施して導通を取るが、このめっき分だけ導体層上に銅めっき層が厚くなりファインな回路パターンが作製できなくなるという問題がある。また貫通穴上には回路を設けることができず、回路の設計上制約が多くなる。また貫通穴が多くなればなるほど貫通穴周囲に必要なランドの面積も増えるため、部品の実装密度、導体回路密度を上げることができない。
【０００４】
この問題を解決すべく新しい層間接続技術として、（たとえば特許文献１）銅はく層を有した片面積層板に、エッチングでφ１００μｍ程度のバンプを形成した後、張り合わせる銅はくを有する片面積層板の絶縁材側から熱圧接する。バンプがそのまま絶縁材層を突き破る形で貫通するとともに、接合境界面の銅活性面を露出させ、銅と銅の金属接合を形成して両面積層板を作ることにある。
これは、特別な工程がなくシンプルなプロセスではあるが、バンプと銅はくとの間に絶縁材層の噛み込みがあり接合としては信頼性が低く、突き当てのみでは酸化皮膜の影響より、銅と銅との安定した金属接合、接続信頼性が得られるとは言い難い。
【０００５】
一方、多層プリント配線板にあっても、層間接続には層間接続用の貫通穴をあけ、前記貫通穴に層間接続用めっきを施した後、最外層の回路等の加工を行う方法が主流である。しかし、両面プリント配線板と同様、全層を通して同一の個所に各層の接続ランド及び貫通穴をあける従来の技術では、設計上回路密度が不足して、部品の搭載に問題がある。
【０００６】
この問題を解決すべく多層プリント配線板においても、新しい積層技術としてビルドアップ法が採用されている。ビルドアップ法とは、樹脂のみで構成される絶縁層と導体層とを積み重ねながら、単層間で層間接続をする方法である。
【０００７】
層間接続方法としては、従来のドリル加工に代わって、レーザー法、プラズマ法やフォト法など多岐にわたり、小径のビアホールを自由に配置することで高密度化を達成するものである。
【０００８】
ひとつに、絶縁層に層間接続用の微細ビアをレーザーで形成し、ビアホールを銅ペースト等の導電性接着剤で穴埋めし、この導電性接着剤により電気的接続を得る方法では、ビアの上にビアを形成するスタックドビアが可能なため、高密度化はもちろんのこと、回路設計も制約を減らすことができる。しかし、この方法では、層間の電気的接続を導電性接着剤で行っているため、信頼性が十分ではない。
【０００９】
又、導体回路上に金属からなる突起物を形成し、積層により絶縁層をこの突起物が貫通し、厚み方向に隣り合った層の導体回路と接触させ、層間接続する方法もある。しかし、この方法においても、層間接続が物理的接触のみであり、その接触を維持する手段がなく、信頼性が低いと考えられる。
【００１０】
さらには、信頼性の改善策として、金属突起物上に絶縁樹脂の硬化温度より高い溶融温度を有する、はんだ層を形成し、積層により未硬化の絶縁層を貫通し、更にはんだ層を溶融・冷却することではんだ接合を形成する方法もある。しかし、突起先端のはんだ層と導電体回路層の表面が十分に清浄化、即ち表面酸化物の除去や還元がされていないと、はんだが濡れ広がることができないため、はんだ接合が不十分となり、この方法でも信頼性が低いと考えられる。このように層間接続において、安定した接続信頼性を得ているとは言い難い。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１３−３２６４５９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決させるため、確実に層間接続を達成でき、かつ信頼性が高く外層配線板を積層することができ、またスルーホール接続を使わず、両面板はバンプによる層間接続、それ以外はめっきを穴に充填するフィルドビアにて層間接続することにより、スルーホールで必要なランドを配置、形成する必要がなく、高密度実装、高密度回路の作製が可能となる多層フレキシブルプリント配線板及びその製造方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決させるための手段】
本発明は、
［１］両面に導体回路を有し、中間層に絶縁層として樹脂層がある両面回路基板であって、前記導体回路間が導体バンプにより接続され、前記導体回路上に開口部を設けた被覆層を施し、かつ少なくとも一方の前記被覆層の開口部及び前記被覆層上に銅めっき層を施し、前記銅めっき層に別の導体回路が形成され、その導体回路上にも開口部を有する別の被覆層を施す構造を特徴とする多層フレキシブルプリント配線板、
［２］少なくとも一方の前記被覆層の開口部及び前記被覆層上に銅めっき層を施し、前記銅めっき層に別の導体回路が形成され、その導体回路上にも開口部を有する別の被覆層を施す構成を複数回繰り返すことを特徴とする第１項記載の多層フレキシブルプリント配線板、
［３］前記多層フレキシブルプリント配線板が３層以上の導電層を有する第１項記載の多層フレキシブルプリント配線板、
［４］導体バンプが、銅とはんだとの２層めっき構造からなる第１乃至３項記載の多層フレキシブルプリント配線板、
［５］前記被覆層は、接着層と、フィルムとで構成される第１乃至４項記載の多層フレキシブルプリント配線板、
［６］銅はくを片面に有する片面板の絶縁材側から接続用穴を形成する工程、導体バンプを形成する工程、絶縁材側又は張り合わせる銅はく側にフラックス機能付き接着剤層を形成する工程、及び基材両側に銅はくを半田の融点以上の温度で熱圧着する工程と、この両面板の両側に導体回路を形成する工程、前記導体回路上に前記被覆層を施す工程、前記被覆層には前記導体回路と接続するための開口部を形成する工程、少なくとも一方の前記被覆層の開口部及び前記被覆層上に銅めっき層を施す工程、前記銅めっき層に別の導体回路を形成する工程を含むことを特徴とする多層フレキシブルプリント配線板の製造方法、
［７］６項記載の製造方法により得られることを特徴とする多層フレキシブルプリント配線板、
である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。
【００１５】
図１、２及び３は、本発明の実施形態である多層フレキシブルプリント配線板及びその製造方法の例を説明する図であり、図１はバンプ内蔵型両面銅張積層板１１０の断面図であり、図２の２１０は、多層部２０９とフレキシブル部２０８を併せ持つ４層の多層フレキシブルプリント配線板の断面図２１０であり、図３は多層部３０１とフレキシブル部３０２を併せ持つ６層の多層フレキシブルプリント配線板３１０であり、本発明で得られる多層フレキシブルプリント配線板の構造を示す断面図である。
【００１６】
バンプ内蔵型両面銅張積層板を加工する方法として、銅はく１０１とポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂を硬化させた絶縁材１０２からなる片面銅張積層板を準備する。絶縁材側から接続用穴１０３を形成する際にレーザー法を用いると開口部を容易に形成することができ、かつ小径もあけることができる。更に、過マンガン酸カリウム水溶液などによるウェットデスミア又はプラズマなどによるドライデスミアなどの方法により、接続用穴１０３に残存している樹脂を除去すると層間接続の信頼性が向上し好ましい。
【００１７】
接続用穴内には銅バンプ１０４が絶縁材側からの面から突出するまでめっき法で形成する。銅とはんだの２種めっきを組み合わせた導体バンプ１０５は、はんだが錫のみまたは、錫と鉛、銀、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅の少なくとも１種類以上からなる金属または合金を選択する。
【００１８】
次に、この片面銅張積層板の導体バンプ１０５が露出している樹脂面にフラックス機能付き接着剤層１０６を形成する。このフラックス機能付き接着剤層１０６は貼り合せる銅はくの面に形成しても差し支えはない。このフラックス機能付き接着剤層１０６は印刷法により片面積層板のバンプにフラックス機能付き接着剤を塗布する方法などがあるが、シート状になった接着剤を片面銅張積層板のバンプ側にラミネートする方法が簡便である。又、積層前に片面銅張積層板を枚葉に裁断しても問題はない。
【００１９】
本発明に用いるフラックス機能付き接着剤１０６は、金属表面の清浄化機能、例えば、金属表面に存在する酸化膜の除去機能や、酸化膜の還元機能を有した接着剤であり、第１の好ましい接着剤の構成としては、フェノール性水酸基を有するフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、アルキルフェノールノボラック樹脂、レゾール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂などの樹脂（Ａ）と、前記樹脂の硬化剤（Ｂ）を含むものである。硬化剤としては、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系、レゾルシノール系などのフェノールベースや、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族などの骨格をベースとしてエポキシ化されたエポキシ樹脂やイソシアネート化合物が挙げられる。
【００２０】
第２の好ましい接着剤の構成としては、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系、レゾルシノール系などのフェノールベースや、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族などの骨格をベースとしてエポキシ化されたエポキシ樹脂（Ｃ）と、イミダゾール環を有し、かつ前記エポキシ樹脂の硬化剤（Ｄ）を含むものである。イミダゾール環を有する硬化剤としては、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、ビス（２−エチル−４−メチル−イミダゾール）などが挙げられる。
【００２１】
上記２成分以外に、シアネート樹脂、アクリル酸樹脂、メタクリル酸樹脂、マレイミド樹脂などの熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を配合してもよい。又、必要に応じて着色剤、無機充填材、各種のカップリング剤、溶媒などを添加してもよい。
【００２２】
接着剤の調整方法は、例えば固形のフェノール性水酸基を有する樹脂（Ａ）と、固形の硬化剤として作用する樹脂（Ｂ）を溶媒に溶解して調整する方法、固形のフェノール性水酸基を有する樹脂（Ａ）を液状の硬化剤として作用する樹脂（Ｂ）に溶解して調整する方法、固形の硬化剤として作用する樹脂（Ｂ）を液状のフェノール性水酸基を有する樹脂（Ｂ）に溶解して調整する方法、又固形のエポキシ樹脂（Ｃ）を溶媒に溶解した溶液に、イミダゾール環を有し、かつエポキシ樹脂の硬化剤として作用する化合物（Ｄ）を分散もしくは溶解する方法などが挙げられる。使用する溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサン、トルエン、ブチルセルソブル、エチルセロソブル、Ｎ−メチルピロリドン、γ−ブチルラクトンなどが挙げられる。好ましくは沸点が２００℃以下の溶媒である。
【００２３】
次に片面銅張積層板に貼り合せる銅はく１０１をレイアップし、はんだ接合が可能な温度に加熱する。フラックス機能付き接着剤層１０６を介して、バンプと貼り合せる銅はく１０１と導体バンプ１０５が溶融接合するまで熱圧着を行う。はんだの溶融しない温度で再加熱してフラックス機能付き接着剤層１０６を硬化させて層間を接着させることで、両面銅張積層板を得る。各層を積層する方法として、真空プレス又は熱ラミネートとベーキングを併用する方法等を用いることができる。
以上がバンプ内蔵型両面銅張積層板１１０の作製についてである。
【００２４】
４層の多層フレキシブルプリント配線板２１０の作製方法を説明する。まず、バンプ内蔵型両面銅張積層板をエッチングにより、導体回路２０１を形成する。このバンプ内蔵型両面積層板を使用することで、回路作成工程のみで層間接続された両面プリント配線板の製作が可能である。その後、導体回路２０１にポリイミドなどからなる表面被覆２０２を施し、内層フレキシブルプリント配線板を形成する。表面被覆２０２はポリイミドに接着剤を塗布したカバーレイフィルムが好ましい。
【００２５】
表面被覆２０２には表面被覆開口部２０３を形成する。この際、レーザー法を用いると開口部を容易に形成する事ができ、かつ小径も開ける事が出来る。更に、過マンガン酸カリウム水溶液などによるウェットデスミア又はプラズマなどによるドライデスミアなどの方法により、ブラインドホールに残存している樹脂を除去すると層間接続の信頼性が向上し好ましい。表面被覆開口部２０３に銅めっきにより金属を充填することで銅層２０４を形成し、同時に表面被覆２０２上に銅層２０５を形成する。銅層２０４、２０５の形成には、無電解銅めっき及び電解銅めっきが好ましい。
【００２６】
銅層２０５をエッチングにより第二の導体回路２０６を形成すると同時に、屈曲部位２０８の銅層２０５はエッチングにて除去する。次いで第二の表面被覆２０７を形成する。第二の導体回路２０６を最外層とする４層フレキシブルプリント配線板の場合、第二の表面被覆２０７には絶縁樹脂に接着剤を塗布したカバーレイフィルムまたはソルダーレジスト等を用いる。
以上が４層フレキシブルプリント配線板の作製方法である。
【００２７】
次に６層フレキシブルプリント配線板３１０について記す。まず上記の作製方法により得られた４層フレキシブルプリント配線板の多層部となる部位にカバーレイフィルムで形成した表面被覆をする。次いで表面被覆に開口部を形成する。表面被覆開口部及び表面被覆上全面を銅めっきにより銅層を形成する。次いで銅層をエッチングにより導体回路を形成すると同時に、屈曲部位３０２の銅層を除去する。その後得られた導体回路上に表面被覆を形成する。最外層の表面被覆には絶縁樹脂に接着剤を塗布したカバーレイフィルムまたはソルダーレジスト等を用いる。
以上が６層フレキシブルプリント配線板の作製方法である。
【００２８】
【実施例】
実施例１
［４層フレキシブルプリント配線板の作成］
銅はくを有する絶縁材からなる片面板：ＣＬＢｕ−１００１［住友ベークライト（株）製］銅はく厚さ１２μｍ、樹脂厚さ５５μｍに、樹脂材側からＵＶレーザより径φ５０μｍの穴を銅はくに達するまで明け、めっきにより銅バンプの高さを基材表面から１８μｍ突出するように形成した。次に銅バンプ上にはんだめっきを厚さ６μｍ形成した。
形成した導体バンプ面にフラックス機能付き接着剤：ＲＣＦ［住友ベークライト（株）製］厚さ１８μｍをラミネートし、張り合わせる銅はくにレイアップした。その後、真空式加圧ラミネーターで１３０℃、０．６ＭＰａ、３０秒で仮接着した後、油圧式プレスで２５０℃、１．０ＭＰａで３分間プレスし、フラックス機能付き接着剤層を介して、導体バンプが、銅はくと溶融接合し金属接合を形成し、次いで温度を１８０℃、２ＭＰａ、６０分間硬化加熱してバンプ内蔵型両面銅張積層板を得た。
作成したバンプ内蔵型両面銅張積層板の両面にエッチング処理を施し、導体回路を形成した。その後、導体回路の全面に厚さ２５μｍのポリイミド（鐘淵化学工業製  アピカルＮＰＩ）に厚さ２５μｍの熱硬化性接着剤（自社開発材料）のついたカバーレイフィルムにより表面被覆を形成した。次いで積層部位において表面被覆の電気的導通を得たい個所にＵＶレーザーを用いて径φ５０μｍの穴を銅はくに達するまで明けた。その後、無電解銅めっきを施し、次いで電解銅めっきにより表面被覆開口部及び表面被覆全面に銅層を形成した。この銅層に導体回路を形成し、ソルダーレジストにて表面被覆を行い、４層フレキシブルプリント配線板を得た。
【００２９】
比較例１
フラックス機能付き接着剤接着シートの代わりに：パイララックスＬＦ１００［デュポン（株）］を用いてバンプ内蔵型両面積層板を作製した。予め導体回路を作製した片面回路基板を接着シート：パイララックスＬＦ１００［デュポン（株）］を介して、両面積層板に積層し、レーザーで開口部を作り、フィルドビアにて層間導通を得る以外、実施例１と同等の工法で得られた多層フレキシブルプリント配線板。
【００３０】
実施例１の多層フレキシブルプリント配線板は、金属同士で層間接続部が確実に接合されており、温度サイクル試験では、断線不良の発生がなく、金属接合部の接合状態も良好で、温度サイクル試験後の導通抵抗も変化しなかった。また、熱衝撃試験：２６０℃オイル⇔常温オイルのサイクル１００回以上断線なく、抵抗変化率１０％未満であるため、接続部分の不良がなく接続信頼性を十分に有することが出来た。しかし比較例１の場合、両面積層板に内蔵されているバンプと銅はくの接続部分に樹脂噛みが発生している事が確認できたことから、熱衝撃試験後、断線や導通抵抗値の上昇が見られ信頼性が不十分であった。また、積層時の位置ずれによる歩留まり低減や、材料コストやプロセス工程の増大が生じた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に従うと、層間接続の信頼を確保しつつ、多層フレキシブルプリント配線板を提供することができ、回路と部品実装の高密度化への対応、軽薄化、更には、材料とプロセス工程の削減により、コストの削減ができ、更に積層のための位置決めをする必要がなく、歩留まり良く生産できるため、多層フレキシブルプリント配線板用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるバンプ内蔵型両面銅張積層板の製造工程の一実施例を説明するための断面図。
【図２】多層フレキシブルプリント配線板の製造工程の一実施例を説明するための断面図（４層フレキシブルプリント配線板）。
【図３】６層フレキシブルプリント配線板の一実施例を説明するための断面図。
【符号の説明】
１０１：銅はく
１０２：樹脂層
１０３：接続用穴
１０４：銅バンプ
１０５：導体バンプ
１０６：フラックス機能付き接着剤
１１０：バンプ内蔵型両面銅張積層板
２０１：導体回路
２０２：表面被覆
２０３：表面被覆開口部
２０４：開口部に銅めっきで充填した銅層
２０５：表面被覆層上の銅層
２０６：第二の導体回路
２０７：第二の表面被覆
２０８：屈曲部位
２０９：多層部位
２１０：４層フレキシブルプリント配線板
３０１：多層部位
３０２：屈曲部位
３１０：６層フレキシブルプリント配線板
【図１】
2004296888.tif 000003
【図２】
2004296888.tif 000004
【図３】
2004296888.tif 000005