多層柔性印刷電路布線基板及電子裝置的製作方法

2023-04-22 18:39:41

專利名稱：多層柔性印刷電路布線基板及電子裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及多層柔性印刷電路布線基板及電子裝置，特別涉及用於高速傳輸的多 層柔性印刷電路布線基板及電子裝置。
背景技術：
通常，在網絡系統或伺服器系統設備等電子裝置中，搭載有印刷電路布線基板，其 中，該印刷電路布線基板上搭載有電子零件和電子電路。此種電子裝置具有功能多樣化的 傾向，並且伴隨功能多樣化，還具有搭載在印刷電路布線基板上的零件件數增大的傾向。另 一方面，此種電子裝置謀求標準化，而且印刷電路布線基板的尺寸也要標準化的情況較多。因此，在具有標準化的規定尺寸的印刷電路布線基板中，若零件件數增大，則會發 生難以將要搭載的電子零件全部搭載在印刷電路布線基板上的情況。因此，近年來，提出了 以下結構對於具有標準化的規定尺寸的印刷電路布線基板(以下稱為主基板)，準備形狀 比該主基板的形狀小的印刷電路布線基板(以下稱為子基板)，將該子基板層疊在主基板 上，並且用連接器將各基板連接起來。由此，能夠實質上增大電子零件等的搭載面積，能夠 在標準化的規定尺寸的基板內搭載多個零件(參照專利文獻1)。圖1、圖2A和圖2B示出了具有此種印刷電路布線基板的電子裝置的一個例子。在 各圖中，舉出了插件(plug in unit) 1作為電子裝置的例子。該插件1具有由印刷電路布 線基板構成的主要基板2 (以下稱為主基板2)。在該主基板2上高密度地安裝有多個電子 零件4。但是，主基板2的尺寸按標準而定，不能將主基板2變更為標準以上的尺寸。但是， 隨著插件1的多功能化，零件件數增大，在標準尺寸的主基板2上無法安裝全部零件。因此，以前進行以下處理與主基板2分立地設置輔助基板3(以下稱為子基板 3)，將不能安裝在主基板2上的電子零件6安裝在該子基板3上，將該子基板3層疊在主基 板2上並且使該主基板2和該子基板3電連接。圖2A示出了將子基板3搭載在主基板2 上之前的狀態，圖2B示出了已將子基板3搭載在主基板2上的狀態。以前，該主基板2與子基板3之間的電連接採用以下結構在主基板2上設置基板 連接用連接器7A，並且在子基板3上也設置基板連接用連接器7B，通過使該各基板連接用 連接器7A、7B相嵌合，由此各基板2、3進行電連接(例如下述專利文獻1)。但是，在利用基板連接用連接器7A、7B連接主基板2與子基板3的方法中，由連接 器的銷數量來決定主基板2與子基板3之間的布線連接數量，因此配置在主基板2與子基 板3之間的布線數量是有界限的。另外，基板連接用連接器7A、7B分別配置在主基板2和子基板3上。另一方面，若 基板連接用連接器7A、7B的銷數量增加，則基板連接用連接器7A、7B的形狀必然變大。因 此，若要增加布線數量，則產生能夠安裝各基板2、3上的電子零件的件數量受限制的問題
點ο進而，在利用了基板連接用連接器7A、7B時，是插銷與觸點的接觸而產生的電連接，所以難以控制阻抗。為了解決上述問題，考慮利用微波傳輸帶，其中該微波傳輸帶利用了柔性電纜。此 時，用絕緣層夾著中央導體，並且在該絕緣層的與中央導體相對的一側即在柔性外表面上 形成導體箔(以接地層(ground plane)為目的的連續層(solid layer))(例如專利文獻 2)。專利文獻1 日本特開平11-220237號公報專利文獻2 日本特開2008-117846號公報

發明內容
發明所要解決的問題但是，由於導體是金屬，因此與絕緣體所用的樹脂等相比，柔性較低，所以簡單地 在外側形成接地層的微波傳輸帶的柔性將降低。用於解決問題的手段本發明的總的目的在於，提供解決上述現有技術問題且改良過的有用的多層柔性 布線基板及電子裝置。為了實現該目的，在本發明中，形成多層柔性印刷電路布線基板，該多層柔性印刷 電路布線基板是將芯材、連續層及布線層作為一組層疊體，並隔著絕緣層來層疊多組所述 層疊體而成的；其中，所述芯材由絕緣材料構成，而且具有可彎曲性，所述連續層配設在所 述芯材的一個面上，而且由用於形成接地層的導電性材料構成，所述布線層配設在所述芯 材的另一個面上，而且由實施了阻抗控制的導電性材料構成。另外，能夠形成一種電子裝置，該電子裝置具有第一剛性基板、第二剛性基板及多 層柔性印刷電路布線基板，該多層柔性印刷電路布線基板具有可彎曲性，而且用於連接所 述第一剛性基板和第二剛性基板，所述多層柔性印刷電路布線基板是將芯材、連續層及布 線層作為一組層疊體，並隔著絕緣層來層疊多組所述層疊體而成；其中，所述芯材由絕緣材 料構成，而且具有可彎曲性，所述連續層配設在所述芯材的一個面上，而且由用於形成接地 層的導電性材料構成，所述布線層配設在所述芯材的另一個面上，而且由實施了阻抗控制 的導電性材料構成。發明的效果通過實施多層化，與用單層導體箔形成接地層(連續層)時相比，本發明能夠夠使 每個接地層的厚度變薄，所以與現有技術的結構相比，能夠確保柔性。


圖1是作為現有技術的一個例子的電子裝置的立體圖。圖2A是作為現有技術的一個例子的電子裝置的分解側視圖。圖2B是作為現有技術的一個例子的電子裝置的側視圖。圖3A是作為本發明的一個實施例的電子裝置的側視圖。圖3B是作為本發明的一個實施例的電子裝置的俯視圖。圖4是表示通過作為本發明的一個實施例的多層柔性布線基板來連接主基板和 子基板的狀態的俯視圖。
圖5是表示用來安裝作為本發明的一個實施例的電子裝置的擱板的立體圖。圖6是將作為本發明的一個實施例的多層柔性布線基板與主基板和子基板之間 的連接位置放大顯示的剖視圖。圖7是作為本發明的一個實施例的多層柔性布線基板的剖視圖。圖8是作為本發明的一個實施例的多層柔性布線基板的分解圖。圖9是微帶線的模型圖。附圖標記說明10 多層柔性布線基板；11:插件；12 主基板；13 子基板；15 外部連接用連接器；20 機架；21 擱板；23:第一通孔；24 第二通孔；25 第三通孔；26:第四通孔；28,29 連接銷；34a,34b 通孔布線層；35a、35b、35c 半固化片(pr印reg)；36a、36b、36c 芯材；37a、37b、37c 連續層；38a、38b 布線層；40:第一層疊體；41 第二層疊體；42 接地層用層疊體。
具體實施例方式以下，參照

本發明的實施方式。圖3A和圖;3B是表示作為本發明的一個實施例的電子裝置。在本實施例中，舉出 插件11作為電子裝置的例子。該插件11安裝在網絡系統或伺服器系統設備中。圖5示出了在伺服器系統設備上安裝有插件11的狀態。伺服器系統設備上設置 有機架(rack) 20，該機架20上配設有多個(在圖5中，為了便於圖示，僅示出了一個)擱板 (shelf) 21。插件11相對於該擱板21而裝拆。插件11如圖3A和圖:3B所示，大致具有由印刷電路布線基板構成的主基板12 (以 下稱為主基板1 。在該主基板12上高密度地安裝有多個電子零件(省略圖示)。如圖5所示，插件11用於相對於擱板21進行裝拆，其尺寸按標準來決定。另外， 在插件11的構成物中，形狀最大的是主基板12，因此插件11的形狀由主基板12來決定。因此，主基板12不能為標準尺寸以上。但是，隨著插件11的多功能化，零件件數增大，在標準尺寸的主基板12無法安裝 全部的零件。因此，本實施例的插件11還與主基板12分立地設置有輔助基板13(以下稱 為子基板13)。並且，採用將主基板12上安裝不下的電子零件安裝在該子基板13上，並且 將該子基板13層疊在主基板12上的結構。該主基板12和子基板13是如上述的印刷電路布線基板。具體而言，各基板12、 13具有以下結構在環氧玻璃制的絕緣層上層疊有多層印刷布線有銅布線圖案的構造。因 此，各基板12、13成為較硬而且彎曲性和撓性較小的剛性基板。在本實施例中，主基板12和子基板13利用多層柔性布線基板10而電連接。圖4 是表示將多層柔性印刷電路布線基板10、主基板12及子基板13展開後的狀態的俯視圖。 如圖4所示，多層柔性印刷電路布線基板10的一個側面(圖中為右側面)與主基板12相 連接，另一個側面(圖中為左側面)與子基板13相連接。該多層柔性印刷電路布線基板10 與主基板12之間的連接結構及多層柔性印刷電路布線基板10與子基板13之間的電連接 結構是如後述的利用通孔23至沈和連接銷觀、29的連接結構。另外，在以層疊狀態將子基板13配設在主基板12上時，使多層柔性印刷電路布線 基板10彎曲成大致U字狀。由於多層柔性布線基板10具有可彎曲性，因此能夠容易地彎 曲成U字狀。這樣，通過使多層柔性布線基板10彎曲成U字狀，如圖3A所示，達到子基板13相 對於主基板12而層疊(重疊)的狀態。在該狀態下，在主基板12與子基板13之間配設有 管狀的支柱部件18，並利用螺栓19將基板12和基板13固定。這裡，主要利用圖6至圖8，詳述多層柔性印刷電路布線基板10的結構及多層柔 性印刷電路布線基板10與各基板12、13之間的連接結構。另外，為了便於說明和圖示，圖 6至圖8是放大地描畫出主要部分的圖。圖6是將多層柔性印刷電路布線基板10和主基板12及多層柔性印刷電路布線基 板10與子基板13之間的連接位置放大表示的圖。如圖6所示，在主基板12的邊緣附近部 形成有多個第一通孔23，而且在子基板13的邊緣附近也形成有多個第二通孔24。該第一通孔23為如下結構在主基板12的邊緣附近的規定位置形成貫通孔，並在 該貫通孔內鍍銅，由此該第一通孔23與主基板12內的規定內層布線電連接。另外，在主基 板12的上表面上形成有焊盤部23a，該焊盤部23a與第一通孔23的上端連接成一體。並 且，在主基板12的下表面上形成有焊盤部23b，該焊盤部23b與第一通孔23的下端連接成 一體。同樣地，第二通孔M結構如下在子基板13的邊緣附近的規定位置形成貫通孔， 並且在該貫通孔內鍍銅，由此該第二通孔M與子基板13內的規定內層布線電連接。另外， 在子基板13的上表面上形成有焊盤部Ma，該焊盤部2 與第二通孔M的上端連接成一 體。並且，在子基板13的下表面上形成有焊盤部Mb，該焊盤部24b與第二通孔M的下端 連接成一體。多層柔性印刷電路布線基板10具有層疊有多個層疊體40、41等的多層結構(具 體的結構在後詳述)。在該多層柔性印刷電路布線基板10的兩個邊緣附近部形成有第三通 孔25和第四通孔沈。此時，設定成第三通孔25的形成位置與所述第一通孔23的形成位置相對應，第四通孔26的形成位置與形成於子基板13上的第二通孔M的形成位置相對應。所述各通孔25、26也用與所述通孔23J4大致同一製造方法製造出來。即，第三 通孔25和第四通孔沈結構如下在多層柔性印刷電路布線基板10的兩個緣附近的規定 位置形成貫通孔，並且在該貫通孔內鍍銅，由此該第三通孔25和該第四通孔沈分別與多層 柔性印刷電路布線基板10內的規定內層布線電連接。此時，能夠利用鑽孔加工來形成貫通 孔，能夠容易地形成貫通孔。為了將多層柔性印刷電路布線基板10和主基板12連接起來，首先進行第一通孔 23與第三通孔25的定位。由此，第一通孔23的中心軸與第三通孔25的中心軸一致，因此， 成為第一通孔23與第三通孔25同軸相對的狀態。在該狀態下，連接銷觀插入到第一通孔23和第三通孔25中。作為連接銷觀，選 定具有導電性並且具有規定的彈性的金屬材料(例如銅合金)。在連接銷觀插入到第一通 孔23和第三通孔25的狀態下，連接銷28的一端部(圖6的上端部)從焊盤部23a突出， 連接銷28的另一端部(圖6的上端部)從焊盤部2 突出。該焊盤部23a與連接銷28之間、焊盤部2 與焊盤部2 之間及焊盤部2 與連 接銷觀之間，通過焊接而固定。由此，多層柔性布線基板10和主基板12實現電連接。另 外，由於在多層柔性印刷電路布線基板10與主基板12之間插通有連接銷28，因此與僅僅焊 接的接合方法相比，多層柔性印刷電路布線基板10與主基板12之間機械強度能夠提高。同樣地，為了使多層柔性印刷電路布線基板10與子基板13相連接，首先進行第二 通孔M與第四通孔26的定位。由此，第二通孔M的中心軸與第四通孔沈的中心軸一致， 因此，達到第二通孔M與第四通孔沈同軸相對的狀態。在該狀態下，連接銷四插入到第二通孔M和第四通孔沈中。作為連接銷觀，與 上述同樣地，希望利用具有導電性並且具有規定的彈性的金屬材料(例如銅合金)。在連 接銷四插入到第二通孔M和第四通孔沈中的狀態下，連接銷四的一端部(圖6的上端 部)從焊盤部2 突出，連接銷四的另一端部(圖6的上端部)從焊盤部26b突出。該焊盤部2 與連接銷四之間、焊盤部24b與焊盤部26a之間以及焊盤部26b與 連接銷四之間，通過焊接而固定。由此，多層柔性印刷電路布線基板10與子基板13之間 也實現電連接。另外，由於在多層柔性印刷電路布線基板10與子基板13之間插通有連接 銷29，因此與僅僅焊接的接合方法相比，多層柔性布線基板10與子基板13的機械強度能夠 提尚。這樣，在本實施例中，作為將多層柔性印刷電路布線基板10與主基板12接合起來 的結構及將多層柔性印刷電路布線基板10與子基板13接合起來的結構，不僅僅是焊接，還 利用連接銷觀及連接銷29，因此能夠實現電連接性的提高和機械強度的提高。因此，即使 多層柔性布線基板10相對於作為剛性基板的主基板12和子基板13彎曲，在第一通孔23 與第三通孔25之間的接合位置及第二通孔M與第四通孔沈之間的接合位置不會產生連 接不良、龜裂等損傷。因此，即使在主基板12與子基板13的連接中利用多層柔性布線基板 10，也不會降低插件11的可靠性。圖7和圖8示出了多層柔性布線基板10的具體結構。圖7是多層柔性印刷電路 布線基板10的剖視圖，圖8是多層柔性印刷電路布線基板10的分解圖。多層柔性布線基板10從上層起依次層疊有通孔用布線層34a、半固化片35a、第一層疊體40、半固化片35b、第二層疊體41、半固化片35c、連續層37c、芯材36c及通孔用布線 層 34b。配設在最上層和最下層的通孔用布線層3 和通孔用布線層34b例如是厚度為 12 μ m的銅膜。通過對該通孔用布線層34a、34b進行蝕刻法等印刻圖案處理來形成焊盤部 25a、25b、26a及 25b。另外，半固化片3 至35c是在未固化的熱固樹脂(例如環氧樹脂)中浸漬使玻璃 纖維布等加固材料後構成的。在本實施例中，使該半固化片3 至35c的厚度為45μπι以 上55 μ m以下。一般的半固化片的厚度為65 μ m以上是普遍的，但在本實施例中，通過利用 半固化片35a至35c的厚度為45 μ m以上55 μ m以下的較薄部件，能夠使半固化片3 至 35c具有可彎曲性。這裡，使半固化片35a至35c的厚度的下限為45 μ m以上，是因為若半固化片3 至35c比45 μ m還薄則不能夠發揮作為加固材料的作用。另外，使半固化片3 至35c的 厚度的上限為55 μ m以下，是因為若半固化片35a至35c比55 μ m還厚則不能實現所希望 的可彎曲性。另外，半固化片35a至35c相當於技術方案中記載的絕緣層。第一層疊體40和第二層疊體41具有大致相同的結構。第一層疊體40由芯材36a、 連續層37a及布線層38a構成。另外，第二層疊體41由芯材36b、連續層37b及布線層38b 構成。並且，位於圖中最下部的接地層用層疊體42由芯材36c、連續層37c及通孔用布線層 34b構成。各層疊體40至42是所謂的覆銅層壓板，在作為加固材料發揮作用的芯材36a至 36c的兩個表面上設置有作為導電材料的銅箔，並對銅箔進行印刻圖形處理，依次形成連續 層37a至37c、布線層38a和38b及通孔用布線層34b。芯材36a至36c是在環氧樹脂浸漬 玻璃纖維布而成的。該芯材36a至36c為絕緣材料，發揮保持連續層37a至37c、通孔用布線層34b及 布線層38a、38b的作用。另外，芯材36a、36b還位於作為導體的連續層37a與布線層38之 間以及連續層37b與布線層38b之間來發揮作為絕緣體的作用。另外，在本實施例中，將芯材36a至36c的厚度設定為45 μ m以上55 μ m以下。一 般的覆銅層壓板的芯材與所述半固化片同樣地厚度為65μπι以上是普遍的。但是，在本實 施例中，通過利用厚度為45 μ m以上55 μ m以下的較薄部件作為芯材36a至36c，能夠具有
彎曲性。這裡，使芯材36a至36c的厚度的下限為45 μ m以上，是因為若芯材36a至36c比 45 μ m薄則不能發揮保持連續層37a至37c、通孔用布線層34b及布線層38a、38b的作用。 另外，使芯材36a至36c的厚度的上限為55 μ m以下，是因為若芯材36a至36c比55 μ m厚 則不能夠實現所希望的可彎曲性。連續層37a至37c及布線層38a、38b是如上述地將銅膜印刻成規定的形狀，其厚 度為12 μ m左右。在各圖中，連續層37a至37c形成於芯材36a至36c的上表面。該連續層37a至 37c通過通孔25 J6分別與主基板12的接地布線、子基板13的接地布線相連接。因此，連 續層37a至37c作為接地層而發揮作用。另一方面，在各圖中，布線層38a、38b形成於芯材36a、36b的下表面。該布線層38a、38b通過通孔25 J6分別與主基板12的信號布線、子基板13的信號布線相連接。因 此，布線層38a、38b作為信號布線而發揮作用。另外，如上所述，通孔用布線層34b通過印 刻圖形而成為焊盤部25b J6b。可是，在本實施例中，將多層柔性布線基板10應用在插件11中。因此，由於布線 層38aJ8b中流動高速信號，因此為了進行良好的信號傳輸，需要進行高精度的阻抗控制。 在本實施例中，通過將各層疊體40至42層疊起來，用布線層38a、28b及連續層37a至37c 來構成微帶線。即，布線層38a隔著絕緣層(芯材36a和半固化片35b)夾持於發揮接地層功能的 一對連續層37a、37b之間。同樣地，布線層38b隔著絕緣層(芯材36b和半固化片35c)夾 持於發揮接地層功能的一對連續層37b、37c之間。另夕卜，在本實施例中，將布線層38a 的特性阻抗控制為50 Ω。這裡，利用圖9 說明將布線層38a 的特性阻抗控制為50 Ω的具體方法。圖9是微帶線的示意圖。這 裡以布線層38a為例進行說明。這裡，使位於連續層37a與布線層38a之間的芯材36a (絕緣材料)的厚度及位於 布線層38a與連續層37b之間的半固化片3 (絕緣材料)的厚度h均為50 μ m (h = 50 μ m)。 另外，使布線層38a的圖案寬度W為50 μ m(W = 50 μ m)。另外，使芯材36a和半固化片3 的介電常數(er)為3.4( ει· = 3.4)。並且，將布線層38a的厚度t控制為通過後述的計 算式(1)的運算而得到的12ym(t = 12μπι)。將布線層38a的厚度(t = 12μπι)代入求阻抗&的下式中，求出圖9所示的模型 的阻抗。
權利要求
1.一種多層柔性印刷電路布線基板，具有可彎曲性，其特徵在於，將芯材、連續層及布線層作為一組層疊體，並隔著絕緣層來層疊多組所述層疊體； 其中，所述芯材由絕緣材料構成，而且具有可彎曲性，所述連續層配設在所述芯材的一個面上，而且由用於形成接地層的導電性材料構成， 所述布線層配設在所述芯材的另一個面上，而且由實施了阻抗控制的導電性材料構成。
2.根據權利要求1所述的多層柔性印刷電路布線基板，其特徵在於，所述層疊體構成 微帶線。
3.根據權利要求1所述的多層柔性印刷電路布線基板，其特徵在於，所述芯材採用在 環氧樹脂中浸漬玻璃纖維布得到的結構。
4.根據權利要求3所述的多層柔性印刷電路布線基板，其特徵在於，所述芯材的厚度 為45μ 以上55 μ m以下。
5.根據權利要求1所述的多層柔性印刷電路布線基板，其特徵在於，所述布線層的特 性阻抗被控制為50 Ω。
6.根據權利要求1所述的多層柔性印刷電路布線基板，其特徵在於，形成有用於連接 所述布線層和所述連續層的通孔。
7.根據權利要求1所述的多層柔性印刷電路布線基板，其特徵在於，所述絕緣層為半 固化片。
8.一種電子裝置，具有第一剛性基板、第二剛性基板及多層柔性印刷電路布線基板，該 多層柔性印刷電路布線基板具有可彎曲性，而且用於連接所述第一剛性基板和第二剛性基 板，其特徵在於，所述多層柔性印刷電路布線基板的結構為將芯材、連續層及布線層作為一組層疊體， 並隔著絕緣層來層疊多組所述層疊體； 其中，所述芯材由絕緣材料構成，而且具有可彎曲性，所述連續層配設在所述芯材的一個面上，而且由用於形成接地層的導電性材料構成， 所述布線層配設在所述芯材的另一個面上，而且由實施了阻抗控制的導電性材料構成。
9.根據權利要求8所述的電子裝置，其特徵在於， 所述第一剛性基板具有第一通孔，所述第二剛性基板具有第二通孔，所述多層柔性印刷電路布線基板具有第三通孔和第四通孔，所述第一通孔與所述第三通孔相連接，且所述第二通孔與所述第四通孔相連接，由此 使所述第一剛性基板和所述第二剛性基板經由所述多層柔性印刷電路布線基板來相連接。
10.根據權利要求8所述的電子裝置，其特徵在於，所述層疊體構成微帶線。
11.根據權利要求8所述的電子裝置，其特徵在於，所述芯材採用在環氧樹脂中浸漬玻 璃纖維布得到的結構。
12.根據權利要求11所述的電子裝置，其特徵在於，所述芯材的厚度為45μ m以上(55) μ m以下。
13.根據權利要求8所述的電子裝置，其特徵在於，所述布線層的特性阻抗被控制為 50 Ω。
14.根據權利要求8所述的電子裝置，其特徵在於，所述絕緣層為半固化片。
全文摘要
本發明涉及利用於高速傳輸的多層柔性印刷電路布線基板及電子裝置，將芯材、連續層及布線層作為一組層疊體，並隔著絕緣層層疊多組該層疊體；其中，所述芯材由絕緣材料構成，而且具有可彎曲性，所述連續層配設在該芯材的一個面上，而且由用於形成接地層的導電性材料構成，所述布線層配設在所述芯材的另一個面上，而且由實施了阻抗控制的導電性材料構成。
文檔編號H05K3/46GK102150481SQ20088013106
公開日2011年8月10日 申請日期2008年9月9日 優先權日2008年9月9日
發明者菅根光彥 申請人:富士通株式會社