(57)【要約】【課題】多層配線部の貼付けに要する時間を低減し、併せて多層配線部とカバ一層との間に生じる隙間による導体の外部露出を未然に防ぎ、信頼性の高い部分多層配線板を得る。【解決手段】フレキシブル配線板（１０）の一部分を多層化して部品実装用の多層配線部（２０）を形成した部分多層配線板において、フレキシブル配線板（１０）に多層配線部（２０）の接着箇所を開口（１４）したカバー層（１３）が形成され、この開口（１４）に配置される多層配線部（２０）とカバー層（１３）との隙間を充填する樹脂を配して、多層配線部（２０）がフレキシブル配線板（１０）に接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル配線板の一部分を多層化して部品実装用の多層配線部を形成した部分多層配線板において、
前記フレキシブル配線板に前記多層配線部の接着箇所を開口したカバー層が形成され、この開口に配置される前記多層配線部と当該カバー層との隙間を充填する樹脂を配して、前記多層配線部が前記フレキシブル配線板に接合されていることを特徴とする部分多層配線板。
【請求項２】
フレキシブル配線板の一部分を多層化して部品実装用の多層配線部を形成した部分多層配線板の製造方法において、
前記フレキシブル配線板および前記多層配線部をそれぞれ別々に作製する工程と、
前記フレキシブル配線板の所定位置に、低温で接着可能な樹脂を用いて前記多層配線部を仮接着する工程と、
仮接着された前記フレキシブル配線板および前記多層配線部を加熱プレスして、前記フレキシブル配線板と前記多層配線部とを接合する工程と、
を有することを特徴とする部分多層配線板の製造方法。
【請求項３】
前記フレキシブル配線板の作製工程には、前記多層配線部の接着箇所を開口したカバー層を形成する工程が含まれ、
前記仮接着工程で用いる低温で接着可能な前記樹脂は、前記カバー層の前記開口に配置される前記多層配線部と当該カバー層との隙間を充填するように配される、
ことを特徴とする請求項２記載の部分多層配線板の製造方法。
【請求項４】
前記多層配線部の層間接合および当該多層配線部と前記フレキシブル配線板との接合には、熱可塑性ポリイミドまたは熱硬化性を付与した熱可塑性ポリイミドを用い、
前記仮接着工程で用いる低温で接着可能な前記樹脂は、前記多層配線部の層間接合および当該多層配線部と前記フレキシブル配線板との接合に用いる熱可塑性ポリイミドまたは熱硬化性を付与した熱可塑性ポリイミドよりも、低い軟化点またはガラス転移点を有する熱可塑性接着材を用いることを特徴とする請求項２または請求項３記載の部分多層配線板の製造方法。
【請求項５】
フレキシブル配線板の一部分を多層化して部品実装用の複数の多層配線部を形成した部分多層配線板の製造方法において、
複数の前記多層配線部をそれぞれ作製する工程と、
前記各多層配線部の接着箇所を開口したカバー層を備えた前記フレキシブル配線板を作製する工程と、
低温で接着可能な樹脂を、前記カバー層の前記各開口に配置される複数の前記多層配線部と当該カバー層との隙間を充填するように配し、前記各多層配線部を位置合わせして前記フレキシブル配線板に仮接着する工程と、
すべての前記多層配線部が仮接着された前記フレキシブル配線板および当該各多層配線部を一括で加熱プレスして、前記フレキシブル配線板と前記各多層配線部とを接合する工程と、
を有することを特徴とする部分多層配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、部分多層配線板およびその製造方法に関し、特に、屈曲、折り曲げが可能な可撓性を持ったフレキシブル配線板の一部分を多層化してＩＣやチップ部品を搭載するために高密度配線部（部品実装部）を形成した部分多層配線板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部分多層配線板として、電子部品を実装・搭載するプリント配線板と、それらを連結するフレキシブル配線板とを一体化したフレックス−リジッド型のプリント配線板がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなフレックス−リジッド配線板は、機器内のモジュールや回路をコネクタレスで連結できることから、実装面積の低減や接続信頼性の向上をできるものである。
【０００４】
また、フレックス−リジッド配線板は、近年では、高周波における伝送特性の改善などの優れた特徴を持ち、携帯電子・情報機器など、特に小型軽量・高性能を要求される機器から急速に採用が広がっている。
【０００５】
フレックス−リジッド配線板の部品実装部分では、高密度実装を実現するために多層配線が施されており、可撓性を要求される伝送路では、単層あるいは両面配線板が採用されている。
【０００６】
このように、１枚のプリント配線板の中に層数や材料の異なる部分があるフレックス−リジッド配線板は、その製造法にも特徴がある。その代表的な方法は、多層配線部分の中心となる配線層に可撓性を持ったポリイミドなどを基材とするフレキシブルプリント配線板を有し、その両側からガラスエポキシなどを硬質材料を基材とするリジッド配線板でフレキシブル配線板を挟んで接着したのち、可撓性を要求される部分のリジッド配線板を除去するというものである。
【０００７】
部品実装に必要な高密度多層配線部と、それらを接続するフレキシブルな伝送路を要求される電子機器用配線板のうち、伝送路が長く部品数が少ない場合、すなわち、配線板全体に占める実装部の面積率が小さい場合には、部品実装部のみを多層化するために、配線板全体を多層化して、そのほとんどをスクラップにする従来法より、面積の小さい多層化部を別に作製し、それを伝送路（フレキシブル配線板）上に貼付・接続する方式のほうが効率的である。本発明者等は、すでにその製造方法を開発し、フレックス−リジッド配線板の応用範囲を拡大してきた。
【０００８】
その製造方法によれば、図８（ａ）、（ｂ）に示されているように、予め多層に回路形成された多層配線部１０２を画像処理によるアライメント機構を用いてフレキシブル配線板（伝送路）１０１上に配置固定することが行われる。この製法では、各々の多層配線部分を、フリップチップ実装のごとく、アライメント機構と加熱圧着機構を併せ持つボンダを使用して１箇所づつ接着する方法と、チップ部品実装のごとく、複数箇所について多層配線部を位置出し、仮固定した後、一括で加熱圧着する方法とがある。
【０００９】
本発明者等による部分多層配線板は、全層ポリイミド基材を用いることにより、高耐熱性、回路の高精細化、層厚の低減、低誘電率化を達成している。また、層間の配線は絶縁基材に開けた穴に導電性組成物を充填して形成し、層間接着に熱可塑性ポリイミドを用いている。多層配線板の場合、充分な層間の信頼性を得るためには、層間接着材に高耐熱、高接着力の接着材を用い、接着においても真空プレス装置によって気泡を完全に排して接着を行う必要がある。
【００１０】
本発明者等による部分多層配線板では、上記の信頼性を有する接着材として、熱可塑性ポリイミドを用いている。しかし、同接着材は、軟化温度が高く、基材への接着、仮接着には、高温で充分加熱する必要があり、多層配線部の貼付け時間が長くかかり、生産性が低いという問題がある。
【００１１】
また、多層配線部の伝送路（フレキシブル配線板）上への貼付けは、図８（ａ）に示されているように、フレキシブル配線板１０１の導体１０３をレジスト１０４でカバーしてから行うため、多層配線部１０２の外形に相当する開口部１０５をレジスト１０４に予め設けておく必要がある。
【００１２】
開口部１０５は、位置ずれを考慮して多層配線部１０２の外形より大きめに設けるため、図８（ｂ）に示されているように、多層配線部１０２の貼り付け後に、多層配線部１０２の周りに隙間１０６が生じる。隙間１０６ではフレキシブル配線板１０１の導体１０３が外部に露出していることから、導体１０３の酸化に対する信頼性を損なうことになり、これを避けるべく多層配線部貼付け後に、この隙間１０６をレジストなどの樹脂で充填する必要がある。
【特許文献１】特開２００２−１５８４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この発明が解決しようとする課題は、多層配線部の貼付けに要する時間を低減し、併せて多層配線部とレジスト（カバ一層）との間に生じる隙間による導体の外部露出を未然に防ぎ、信頼性の高い部分多層配線板を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は上記課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、フレキシブル配線板の一部分を多層化して部品実装用の多層配線部を形成した部分多層配線板において、前記フレキシブル配線板に前記多層配線部の接着箇所を開口したカバー層が形成され、この開口に配置される前記多層配線部と当該カバー層との隙間を充填する樹脂を配して、前記多層配線部が前記フレキシブル配線板に接合されている部分多層配線板である。
【００１５】
請求項２に係る発明は、フレキシブル配線板の一部分を多層化して部品実装用の多層配線部を形成した部分多層配線板の製造方法において、前記フレキシブル配線板および前記多層配線部をそれぞれ別々に作製する工程と、前記フレキシブル配線板の所定位置に、低温で接着可能な樹脂を用いて前記多層配線部を仮接着する工程と、仮接着された前記フレキシブル配線板および前記多層配線部を加熱プレスして、前記フレキシブル配線板と前記多層配線部とを接合する工程とを有する部分多層配線板の製造方法である。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の発明において、前記フレキシブル配線板の作製工程には、前記多層配線部の接着箇所を開口したカバー層を形成する工程が含まれ、前記仮接着工程で用いる低温で接着可能な前記樹脂は、前記カバー層の前記開口に配置される前記多層配線部と当該カバー層との隙間を充填するように配される部分多層配線板の製造方法である。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３記載の発明において、前記多層配線部の層間接合および当該多層配線部と前記フレキシブル配線板との接合には、熱可塑性ポリイミドまたは熱硬化性を付与した熱可塑性ポリイミドを用い、前記仮接着工程で用いる低温で接着可能な前記樹脂は、前記多層配線部の層間接合および当該多層配線部と前記フレキシブル配線板との接合に用いる熱可塑性ポリイミドまたは熱硬化性を付与した熱可塑性ポリイミドよりも、低い軟化点またはガラス転移点を有する熱可塑性接着材を用いる部分多層配線板の製造方法である。
【００１８】
請求項５に係る発明は、フレキシブル配線板の一部分を多層化して部品実装用の複数の多層配線部を形成した部分多層配線板の製造方法において、複数の前記多層配線部をそれぞれ作製する工程と、前記各多層配線部の接着箇所を開口したカバー層を備えた前記フレキシブル配線板を作製する工程と、低温で接着可能な樹脂を、前記カバー層の前記各開口に配置される複数の前記多層配線部と当該カバー層との隙間を充填するように配し、前記各多層配線部を位置合わせして前記フレキシブル配線板に仮接着する工程と、すべての前記多層配線部が仮接着された前記フレキシブル配線板および当該各多層配線部を一括で加熱プレスして、前記フレキシブル配線板と前記各多層配線部とを接合する工程とを有する部分多層配線板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
この発明による部分多層配線板およびその製造方法によれば、低温で接着可能な樹脂を用いて多層配線部の仮接着を行うことにより、多層配線部の貼付けに要する時間を低減することができ、併せて多層配線部とフレキシブル配線板カバ一層との間に生じる隙間を埋めて導体の外部露出を防ぐことができ、信頼性の高い部分多層配線板を得ることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明による部分多層配線板の一実施形態を、図１を参照して説明する。
【００２１】
部分多層配線板は、配線板全体を構成するポリイミド等の可撓性フィルムによる絶縁基材１１と銅箔等による導体１２とによるフレキシブル配線板（伝送路）１０に、多層配線部２０が部分的に設けられている。
【００２２】
多層配線部２０は、熱可塑性ポリイミドや熱硬化性を付与した熱可塑性ポリイミド等、絶縁層を兼ねた層間接着層２１の一方の側に銅箔等による導体２２を有する多層配線用基材を複数枚積層し、層間接着層２１によって複数枚の多層配線用基材を互いに接合して多層化したものであり、最上層にＩＣやモジュール、センサ、スイッチなどの部品が実装されるものである。
【００２３】
フレキシブル配線板１０は、図２に示されているように、多層配線部２０を配置する部分を各々開口部１４として残してレジスト層（カバー層）１３によってカバーされている。
【００２４】
開口部１４を有するレジスト層１３は、ポリイミドワニスの印刷により形成することができる。ポリイミドワニスには、前駆体であるポリアミック酸からなるものや、既にイミド化した分子を電着により被着させるものがある。また、ワニスを用いる以外にも接着材を介してポリイミドフィルムを貼り付けてレジスト層１３を形成することもできる。
【００２５】
フレキシブル配線板１０の開口部１４に多層配線部２０が最下層の層間接着層２１によって接合されている。この場合、接着材を多層配線部２０の層間接着に用いている熱可塑性ポリイミド等と同等の材料とすることが工程の簡略化と信頼性の点から望ましい。
【００２６】
フレキシブル配線板１０のレジスト層１３の開口部１４は、アライメントマージン設定のために、多層配線部２０の外形より少し大きい。そのため、この開口部１４における多層配線部２０の外周部が、層間接着層２１より低温の軟化点あるいはガラス転移点を有する仮接着用接着材３１によってフレキシブル配線板１０に仮接着される。
【００２７】
層間接着層２１より軟化温度（ガラス転移点）の低い仮接着用接着材３１によって多層配線部２０の仮接着を行うことにより、多層配線部２０の貼付けに要する時間を低減することができ、また、加熱プレスによって層間接着層２１により多層配線部２０をフレキシブル配線板１０に本接着する際に、多層配線部２０の配置位置がずれることを防止できる。
【００２８】
また、仮接着用接着材３１によって多層配線部２０とフレキシブル配線板１０のレジスト層１３との間に生じる隙間が埋められ、導体１２が外部に露出することが防止される。
【００２９】
つぎに、この発明による部分多層配線板の製造方法を、図３〜図６を参照して説明する。
【００３０】
まず、図３、図４を参照して多層配線部の製造手順について説明する。図３（ａ）に示されているように、伝送路の絶縁層（図５に示すフレキシブル配線板５０の絶縁層５１）と同一材質のポリイミドを絶縁基材６１とする接着材レス銅張り積層板６０を準備し、図３（ｂ）に示されているように、これの銅箔６２をエッチングして導体回路６３を形成する。
【００３１】
つぎに、図３（ｃ）に示されているように、接着材レス銅張り積層板６０の導体回路面とは反対の面に、熱可塑性ポリイミドによる層間接着層６４を形成する。この層間接着層６４の形成は、フィルム材を貼付する方法と、ワニスを塗布する方法のどちらかを選択することができる。
【００３２】
続いて、図３（ｄ）に示されているように、層間接着層６４側からレーザ光を照射して層間接着層６４と絶縁基材６１にビアホール（バイアホール）６５を開口形成する。ビアホール開口の際、ビアホール底面となる銅箔（導体回路６３）に空気抜き用の小孔６６を明けておくことが好ましい（図７参照）。
【００３３】
つぎに、図３（ｅ）に示されているように、開口したビアホール６５に導電性材料６７を充填する。充填にはスクリーン印刷機を使用し、スキージを用いてペースト化した導電性材料６７を印刷することにより、ビアホール６５内をペーストで満たす。
【００３４】
導電性材料６７のペーストとして、銀、銅、ニッケルなど金属を主成分とする粒子をエポキシ樹脂など、加熱硬化あるいは光硬化する樹脂と混合したポリマー型導電性ペーストや、はんだのように加熱によって溶融または焼結して硬化するメタライズ型導電性ペースト、または化学反応により金属粒子を析出させる反応型ペースト、そしてこれらを混合した材料などが適用できる。
【００３５】
印刷に際して銅箔を貫通させた小孔６６から空気が排出されるため、ビアホール６５内を隙間なく導電性材料６７で満たすことが可能となる。また、印刷機自体を真空雰囲気として、予めビアホール内部の空気を排出しておくことにより、銅箔の小孔６６を省くこともできる。これにより、一枚の多層配線用基板７０が完成する。
【００３６】
図４（ｆ）に示されているように、多層配線の各々の層について、上記のプロセスにしたがって回路（多層配線用基板７０）を作製した後、図４（ｇ）に示されているように、各層をアライメントして仮接着する。
【００３７】
そして、図４（ｈ）に示されているように、３層貼り合わせ状態となった多層配線部材８０を所定外形にプレス機で打ち抜く。これにより、個片化した多層配線部９０が完成する。
【００３８】
多層配線部９０は、ＩＣピッチなど狭ピッチ部品の実装に対応するため、伝送路とは別の高精細回路形成に適した材料または工程で作製することもできる。
【００３９】
つぎに、図５、図６を参照して、フレキシブル配線板（伝送路）５０に対する多層配線部９０の貼付け手順について説明する。
【００４０】
図５（ａ）、図６（ａ）に示されているように、ポリイミド製の絶縁層５１の片面に銅箔のエッチングによって導体回路５２が形成されたフレキシブル配線板５０を、多層配線部９０とは別に作製し、これの導体回路面に、多層配線部取付けのための開口部５４を有するレジスト層（カバー層）５３を形成する。開口部５４は、多層配線部９０の外形と相似形で、多層配線部９０の外形より少し大きい。
【００４１】
つぎに、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示されているように、開口部５４の外縁に沿って開口部５４の周囲に、熱可塑性樹脂による仮接着用接着材５５を印刷する。仮接着用接着材５５は、印刷以外に、ディスペンス、フィルム貼付等によっても配置することができる。
【００４２】
仮接着用接着材５５は、多層配線部接着に用いる樹脂、すなわち、多層配線部９０の最下層の層間接着層６４より低いガラス転移温度Ｔｇを持った材料を選択した。例えば、アクリル系接着材で、ガラス転移温度Ｔｇが５℃〜６０℃位のものが好ましい。仮接着用接着材５５はフレキシブル配線板５０の導体回路５２をカバーするように開口部５４の外縁より外側へ幅１００μｍ、内側へ幅２００μｍの範囲に配置した。
【００４３】
これにより、仮接着用接着材５５は、開口部５４の外縁の内外に跨る幅を有する枠状に存在し、その内側縁５５Ａは多層配線部９０の外縁９０Ａより内側に位置し、開口部５４にアライメントされた多層配線部９０の外縁部分と仮接着用接着材５５の内縁部分とが多層配線部９０の全周に亘ってオーバラップすることになる。このオーバラップ量は、フレキシブル配線板５０と多層配線部９０との導通を妨げない適量値に設定される。
【００４４】
図５（ｃ）、図６（ｃ）に示されているように、アライメントおよび加熱機構を有するプリント基板用部品実装機、例えばフリップチップボンダを用いて、多層配線部９０をピックアップ、保持、移動してフレキシブル配線板５０の開口部５４に対して位置出し、すなわち、アライメントを取った後、仮接着用接着材５５によって多層配線部９０の外周部（外縁部分）をフレキシブル配線板５０に仮接着したところ、１００℃の加熱１０秒で充分な接着力を得られた。
【００４５】
室温以下にガラス転移温度Ｔｇを持つ樹脂では、室温で接着性（タック性）を示す材料があり、この材料を適用した場合には、加熱機構を持たない部品実装装置、チップマウンタを使用して仮接着できることから、さらに仮接着時間を短縮できる。
【００４６】
なお、熱可塑性ポリイミドによる層間接着層６４によって仮接着を行うとすると、取扱で剥離しないように必要な接着力を得るためには、１２０℃では５分以上、１８０℃では１分以上の加熱と加圧を要した。
【００４７】
すべての箇所に仮接着用接着材５５によって多層配線部９０を仮接着した後、真空中で加熱プレスを行い、層間接着層６４による本接着を行う。この加熱プレスは、４０ｔの荷重を印加しながら、２００℃に昇温、０．５時間保持し、その後、冷却した。これにより、部分多層配線板が完成した。
【００４８】
プレス後のアライメント精度は、アライメント合わせ直後の状態で維持されており、仮接着の効果は確認された。また、開口部５４のアライメントマージンとして不可避の隙間５６は仮接着用接着材５５が満たされており、フレキシブル配線板５０の導体回路５２の外部露出はなかった。
【００４９】
以上述べたように、部分的に多層化されたフレキシブル配線板の製造方法において、層間接着層６４より軟化温度の低い仮接着用接着材５５を多層配線部９０の仮固定に用いることにより、多層配線部９０の貼付けに要する時間を低減することができると共に、多層配線部９０とレジスト層５３との間に生じた隙間５６を充填し、導体回路５２の外部露出を防ぐことにより、信頼性の高い部分多層配線板を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明による部分多層配線板の一実施形態を示す断面図である。
【図２】この発明による部分多層配線板の一実施形態で用いられるフレキシブル配線板の平面図である。
【図３】この発明による部分多層配線板の多層配線部の製造手順の一実施形態を示す工程図（断面図）である。
【図４】この発明による部分多層配線板の多層配線部の製造手順の一実施形態を示す工程図（断面図）である。
【図５】この発明による部分多層配線板のフレキシブル配線板に対する多層配線部の貼付け手順の一実施形態を示す工程図（断面図）である。
【図６】この発明による部分多層配線板のフレキシブル配線板に対する多層配線部の貼付け手順の一実施形態を示す工程図（平面図）である。
【図７】この発明による部分多層配線板で用いられる多層配線部のビアホール形状の一例を示す拡大断面図である。
【図８】部分多層配線板のフレキシブル配線板に対する多層配線部の貼付け手順の従来例を示す工程図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  フレキシブル配線板（伝送路）
１１  絶縁基材
１２  導体
１３  レジスト層（カバー層）
１４  開口部
２０  多層配線部
２１  層間接着層
２２  導体
３１  仮接着用接着材
５０  フレキシブル配線板（伝送路）
５１  絶縁層
５２  導体回路
５３  レジスト層
５４  開口部
５５  仮接着用接着材
５６  隙間
６０  接着材レス銅張り積層板
６１  絶縁基材
６２  銅箔
６３  導体回路
６４  層間接着層
６５  ビアホール
６６  小孔
６７  導電性材料
７０  多層配線用基板
８０  多層配線部材
９０  多層配線部
【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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【図８】
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