(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
近年、例えばカメラモジュールのような一層の薄型化が求められる分野では、リジッド部の強度が高く、放熱性に優れ、さらに配線パターンの高密度化が可能な回路基板の開発が要求されている。しかしながら、リジッド部の周縁部に補強部を設ける構成では、リジッド部の周縁部に比してリジッド部の面内中央部の強度が弱く、また、放熱性も良好でないという問題がある。
【0007】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、リジッド部の強度と放熱性を向上させつつ、配線パターンの高密度化を図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】
【0008】
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、可撓性配線基材と、補強部とを具備する。
上記可撓性配線基材は、厚さ方向に直交する第1の主面および第2の主面を有する第1の端部と、上記第1の端部とは反対側の第2の端部とを有する。
上記補強部は、第1の樹脂層と、第2の樹脂層と、第1の実装面と、第2の実装面と、金属製の板状または枠状の補強部材とを有する。上記第1の樹脂層は、上記第1の端部の上記第1の主面を選択的に被覆する。上記第2の樹脂層は、上記第1の端部の上記第2の主面を選択的に被覆する。上記第1の実装面は、上記第1の樹脂層に設けられ、上記可撓性配線基材に電気的に接続される第1の配線層を有する。上記第2の実装面は、上記第2の樹脂層に設けられ、上記可撓性配線基材に電気的に接続される第2の配線層を有する。上記補強部材は、上記第1の端部に埋設される。
上記第1の端部は、上記第2の実装面よりも上記第1の実装面に近づけて配置される。
【0009】
上記回路基板において、補強部は、第1の端部に埋設された板状又は枠状の補強部材を有しているため、厚み要求を満足しつつ、補強部の強度と放熱性の向上を図ることができる。しかも、可撓性配線基材の第1の端部が第2の実装面よりも第1の実装面に近づけて配置されるため、第1の端部に連絡する第2の配線層の層間接続部の長さや直径を比較的小さくすることが可能となり、これにより配線パターンの高密度化を図ることができる。
【0010】
上記第1の端部は、有底又は無底の凹部を有し、上記補強部材は、上記凹部に配置されてもよい。
これにより、補強部材を可撓性配線基材の第1の端部へ容易に埋設することができる。
【0011】
上記補強部材は、上記回路部と電気的に接続されてもよい。
この場合、補強部材を配線の一部として用いることができる。
【0012】
上記補強部は、第3の樹脂層をさらに有してもよい。第3の樹脂層は、上記第2の主面と上記第2の樹脂層との間に設けられ、上記第2の樹脂層よりも熱膨張係数が小さい樹脂材料で構成される。
これにより、補強部の反りを抑制してリジッド部の平坦度を高めることができる。
【0013】
上記回路基板は、撮像素子をさらに具備してもよい。撮像素子は、上記第1の実装面に搭載され、上記回路部と電気的に接続される。
第1の端部が第1の実装面に偏って配置されているため、撮像素子の端子配列ピッチに対応可能な配線パターンの高密度化を実現することができる。
【0014】
上記補強部材は、上記第2の実装面よりも上記第1の実装面に近づけて配置されてもよい。これにより、第1の実装面に搭載された電子部品の放熱効率を高めることができる。
【発明の効果】
【0015】
以上述べたように、本発明によれば、リジッド部の強度と放熱性を向上させつつ、配線パターンの高密度化を図ることができる。
【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】
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る回路基板の構成を示す概略平面図である。
図2は、
図1におけるA−A線方向断面図である。
なお、各図においてX軸、Y軸及びZ軸は、相互に直交する3軸方向を示しており、Z軸方向は、回路基板の厚み方向に相当する。
【0019】
[回路基板]
本実施形態の回路基板100は、第1の基板本体10と、第2の基板本体20とを有する。回路基板100は、典型的には、制御基板30と一体的に構成されるが、制御基板30とは別部品として構成されてもよい。
【0020】
(第1の基板本体)
第1の基板本体10は、第2の基板本体20と制御基板30との間を接続する可撓性配線基材11で構成され、回路基板100においてフレキシブル部を構成する。可撓性配線基材11は、典型的には、X軸方向に長手方向、Y軸方向に幅方向を有し、第1の基板本体10に相当する長手方向の中央部は幅狭に形成される。可撓性配線基材11の長手方向の一端部(第1の端部11a)には補強部12が設けられ、他端部(第2の端部11b)には制御基板30が設けられる。
【0021】
可撓性配線基材11は、
図2に示すように、樹脂コア110と、その両面に設けられた配線層111,112と、配線層111,112を被覆する絶縁層113,114とを有する積層体で構成される。
【0022】
樹脂コア110は、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレート等の単層又は多層の可撓性プラスチックフィルムで構成される。配線層111,112は、典型的には、銅やアルミニウム等の金属材料で構成される。配線層111,112の一部は、樹脂コア110の適宜の位置に設けられたスルーホールあるいはビアを介して相互に電気的に接続される。可撓性配線基材11の配線層は図示する2層に限られず、1層又は3層以上であってもよい。絶縁層113,114は、接着層を有するポリイミド等の可撓性プラスチックフィルムで構成される。
【0023】
絶縁層113,114は可撓性配線基材11の厚み方向に直交する2つの主面を形成する。
図2において、絶縁層113は可撓性配線基材11の第1の主面S11(
図2において下面)を形成し、絶縁層114は可撓性配線基材11の第2の主面S12(
図2において上面)を形成する。
【0024】
(第2の基板本体)
第2の基板本体20は、可撓性配線基材11の第1の端部11aを選択的に被覆する第1及び第2の樹脂層211,212と、第1及び第2の樹脂層211,212に設けられた回路部22(第1の配線層221、第2の配線層222)と、第1の端部11aに埋設された金属製の補強部材23とを有する補強部12を含む。第2の基板本体20(あるいは補強部12)は、回路基板100においてリジッド部を構成する。
【0025】
第2の基板本体20は、可撓性配線基材11の第1の端部11aと、補強部12との積層体で構成される。すなわち、可撓性配線基材11の第1の端部11aは、補強部材23とともに第2の基板本体20の芯材(コア)を構成する。
【0026】
第1の樹脂層211は、可撓性配線基材11の第1の端部11aの第1の主面S11を選択的に被覆する。第2の樹脂層212は、可撓性配線基材11の第1の端部11aの第2の主面S12を選択的に被覆する。第1及び第2の樹脂層211,212は、第2の基板本体20の外形を構成し、その平面形状は、典型的には、
図1に示すようにX軸方向に長手の矩形状に形成されるが、Y軸方向に長手の矩形状に形成されてもよい。
【0027】
第1及び第2の樹脂層211,212の大きさは特に限定されず、例えば、長辺が10〜30mm、短辺が10〜20mm、厚みが0.2〜0.5mmとされる。典型的には、第1及び第2の樹脂層211,212の厚みはそれぞれ同一とされるが、これに限られない。可撓性配線基材11の第1の端部11aは、
図1に示すように、第2の基板本体20と同一の形状、大きさに形成されるが、これに限られず、第2の基板本体20よりも大きく、又は小さく形成されてもよい。
【0028】
第1及び第2の樹脂層211,212を構成する合成樹脂材料は特に限定されず、典型的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、BTレジン等の汎用の熱硬化性樹脂材料が用いられる。これらの合成樹脂材料には、所望とする機械的強度を付与するために、例えばガラス繊維やガラスクロス、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。第1及び第2の樹脂層211,212はそれぞれ同一の樹脂材料で構成されてもよいし、相互に異なる樹脂材料で構成されてもよい。以下、個別に説明する場合を除くほか、第1及び第2の樹脂層211,212を樹脂層21と総称する場合がある。
【0029】
回路部22は、第1の配線層221と、第2の配線層222と、これら配線層221,222の間を接続する層間接続部223を含む。第1及び第2の配線層221,222は、例えば、ビアV1,V2を介して、第1の基板本体10を構成する可撓性配線基材11(配線層111,112)に電気的に接続される。ビアV1,V2は、第1及び第2の樹脂層211,212を貫通する孔部に導体ペーストや金属めっきを充填することで形成される。上記孔部は、レーザ加工やエッチング加工等により形成される。
【0030】
第1及び第2の配線層221,222は、第1及び第2の樹脂層211,212の表面にそれぞれ形成され、それらの一部は、第1及び第2の樹脂層211,212の適宜の位置に形成されたビアを介して補強部材23に電気的に接続される。補強部材23は、配線層の一部として構成されてもよく、例えば、接地用配線の一部として用いられる。また、補強部材23は、第2の基板本体20に搭載される電子部品の放熱用部品として用いられてもよい。
【0031】
第1及び第2の配線層221,222は、典型的には、銅、アルミニウム等の金属材料あるいは金属ペーストの硬化物で構成される。第1及び第2の配線層221,222は、主として、第2の基板本体20の表面に実装される電子部品の接続ランドや、当該電子部品を可撓性配線基材11に電気的に接続する再配線層等を構成する。第1及び第2の配線層221,222の表面には、適宜の位置に回路部22の表面の一部を露出させる開口部(図示略)を有するソルダレジスト等の絶縁性保護層25がそれぞれ設けられる。
【0032】
第1の配線層221を被覆する絶縁性保護層25の表面は補強部12の第1の実装面S21(
図2において下面)を形成し、第2の配線層222を被覆する絶縁性保護層25の表面は補強部12の第2の実装面S22(
図2において上面)を形成する。第1及び第2の実装面S21,S22は、典型的には、電子部品の実装面として構成される。
【0033】
第1及び第2の配線層221,222は、単層構造に限られず、多層構造であってもよいし、第1及び第2の配線層221,222の双方が設けられる場合に限られず、いずれか一方(例えば、第1の配線層211)のみが設けられてもよい。
【0034】
補強部材23は、第2の基板本体20に所望の強度を付与するためのものである。本実施形態において、補強部材23は、可撓性配線基材11の第1の端部11aの内部に配置された板材で構成される。補強部材23は、電気、熱の良導体で構成され、典型的には銅(Cu)で構成されるが、これ以外にもアルミニウム等の他の金属材料で構成されてもよい。
【0035】
補強部材23の平面形状は特に限定されず、例えば、可撓性配線基材11の第1の端部11aの内部に収容可能な大きさの矩形の板状に形成される。補強部材23の形状は板状に限られず、枠状、格子状等の他の形状であってもよい。補強部材23の大きさは特に限定されず、例えば、各辺の長さが5〜20mm、厚みが0.1〜1mmとされる。補強部材23の厚みは特に限定されず、本実施形態では、可撓性配線基材11と同等以下の厚みで形成される。
【0036】
図1に示すように、補強部材23は、可撓性配線基材11の第1の端部11aのほぼ全領域をカバーできる大きさに形成される。これにより、補強部材23は第2の基板本体20の芯材としての機能を効果的に果たすことができる。また、補強部材23の全体が第1の端部11aの内部に収容されることで、補強部材23が第1の端部11aの周縁部から露出することを防ぎ、第2の基板本体20の周縁部の絶縁性を確保することができる。補強部材23の両面は、第1及び第2の樹脂層211,212で被覆されるため、第2の基板本体20の両面からの補強部材23の露出が防止される。
【0037】
補強部材23は、可撓性配線基材11の第1の端部11aの面内に形成された収容部213に内蔵される。収容部213は、補強部材23を収容し得る大きさの有底又は無底の凹部からなり、本実施形態では、第1の端部11aを貫通する矩形の開口部で構成される。これにより、可撓性配線基材11の第1の端部11aに補強部材23を容易に埋設することができる。
【0038】
本実施形態において、補強部材23は、その面内を貫通するように形成された溝部231の内部に充填された第1の絶縁材241、及び、補強部材23の外周面と収容部213の内周面との間に充填された第2の絶縁材242を介して、第1の端部11aの内部に固定されている。補強部材23の下面は、第1の樹脂層211に隣接しており、補強部材23の上面は、第1の絶縁材241からなる第3の樹脂層233を介して第2の樹脂層212と対向している。
【0039】
可撓性配線基材11および補強部材23は、補強部12の第2の実装面S22よりもその第1の実装面S21に近づけて配置される。本実施形態において補強部材23は、可撓性配線基材11と同等の厚みを有している。したがって、補強部材23の厚み方向の中心C2および可撓性配線基材11の厚み方向の中心C3は相互に一致するとともに、補強部材23および可撓性配線基材11各々の厚み方向の中心C2,C3は、補強部12の厚み方向の中心C1よりも第1の実装面S21側に位置する。その結果、
図2に示すように、可撓性配線基材11の第1の主面S11と補強部12の第1の実装面S21との間の距離H1は、可撓性配線基材の第2の主面S12と補強部12の第2の実装面S22との間のH2よりも小さく設定される。
【0040】
補強部材23は、層間接続部223を形成するための単数又は複数の貫通孔部232を有する。貫通孔部232は、補強部材23の面内の適宜の位置に形成され、例えば、補強部材23の周縁部と溝部231の形成領域との間に設けられる。貫通孔部232は、層間接続部223を収容し得る大きさの丸孔で形成される。層間接続部223は、典型的には、貫通孔部232の内周面に絶縁層を挟んで形成された銅メッキで構成される。上記絶縁層としては、例えば、第1の絶縁材241で構成される。
【0041】
補強部12は、可撓性配線基材11の第1の端部11aの上面S12と第2の樹脂層212との間に設けられた第3の樹脂層233をさらに有する。第3の樹脂層233は、第1の絶縁材241で構成される。第1の絶縁材241は、樹脂層21を構成する樹脂材料よりも熱膨張係数が小さい樹脂材料で構成される。本実施形態ではさらに、第1の絶縁材241は、樹脂層21を構成する樹脂材料よりも弾性率が高い樹脂材料で構成される。
【0042】
第1の絶縁材241が、樹脂層21よりも熱膨張係数が小さい樹脂材料で構成されることにより、第1の端部11aと第1の樹脂層212との間の密着性を確保でき、第2の基板本体20の反りを抑制することが可能となる。また、第1の絶縁材241が、樹脂層21よりも弾性率が高い樹脂材料で構成されることにより、第1の絶縁材241の剛性が高まり、第2の基板本体20の強度の向上を図ることができる。
【0043】
第1の絶縁材241を構成する材料は特に限定されず、例えば、樹脂層21を構成する樹脂材料と同種の材料であってもよい。この場合、樹脂層21よりもフィラーの含有量を高めることで、樹脂層21よりも熱膨張係数が小さく、かつ、弾性率が高い第1の絶縁材241を構成することができる。
【0044】
一方、第2の絶縁材242は、樹脂層21を構成する樹脂材料よりも弾性率が低い材料で構成される。これにより、第2の基板本体20の周縁部に加わる曲げ応力が第2の絶縁材242で緩和されるため、収容部213に対する補強部材23の剥離を抑えることが可能となる。また、第2の絶縁材242は、樹脂層21よりも吸水率の低い材料で構成されてもよい。これにより、第2の絶縁材242の吸水による体積膨張あるいは膨潤が抑えられる。
【0045】
第2の絶縁材242を構成する材料は特に限定されないが、可撓性配線基材11との親和性が高い材料が好ましく、例えば、エポキシ、ポリイミド、液晶ポリマー、BTレジン、PPS等が挙げられる。
【0046】
上述のように、第2の絶縁材242は、補強部材23の外周面と収容部213の内周面との間に充填される。第2の絶縁材242は、補強部材23の外周面の全周にわたって設けられる必要はなく、少なくとも、可撓性配線基材11の第2の端部11b側の一端部に設けられてもよい。これにより、例えば第1の基板本体10からの引張応力等を第2の絶縁材242で吸収あるいは緩和でき、第2の基板本体20の破損や第1の端部11aからの補強部12の離脱を抑制することが可能となる。
【0047】
また、補強部材23と収容部213との間における上記一端部の全領域が第2の絶縁材242で充填される場合に限られず、
図2に示すように、第1の絶縁材241と第2の絶縁材242との積層部243が設けられてもよい。この場合、当該領域に適度な剛性と適度な弾性を兼ね備えさせることができるため、可撓性配線基材11と補強部12との間の接続信頼性を高めることが可能となる。
【0048】
なお、要求される特性や仕様等に応じて、第2の絶縁材242は省略されてもよく、第2の絶縁材242に代えて第1の絶縁材241が補強部材23と収容部213との間に充填されてもよい。また、積層部243も必要に応じて省略されてもよく、上記一端部の全領域は第1の絶縁材241又は第2の絶縁材242で充填されてもよい。
【0049】
(制御基板)
制御基板30は、IC等の集積回路やその周辺部品等が搭載されるメイン基板に相当し、第1の基板本体10を介して第2の基板本体20と電気的に接続される。制御基板30は、典型的には、第2の基板本体20と同等あるいはこれよりも大面積の両面基板で構成される。
【0050】
制御基板30は、可撓性配線基材11の第2の端部11bと、その両面にそれぞれ設けられた多層配線部31,32との積層体で構成される。多層配線部31,32は、典型的には、ビルドアップ法によって作製される。多層配線部31,32を構成する層間絶縁膜は、ガラスエポキシ系のリジッド性を有する材料で構成されてもよく、この場合、制御基板30はリジッド基板として構成される。
【0051】
以上のように構成される本実施形態の回路基板100において、第2の基板本体20は、可撓性配線基材11の第1の端部11aに埋設された板状の補強部材23を有しているため、第1の端部11aの厚みで強度の向上が図れることになる。したがって本実施形態によれば、第2の基板本体20の厚み要求を満足しつつ、第2の基板本体20の強度の向上を図ることが可能となる。
【0052】
さらに本実施形態の回路基板100によれば、補強部12に金属製の補強部材23が埋設されているため、第2の基板本体20上に搭載される電子部品の放熱性を向上させることができる。しかも、補強部材23が第2の基板本体20の第1の実装面S21に近づけて配置されているため、第1の実装面下面S21に搭載される電子部品の放熱効率を高めることができる。
【0053】
図3は、回路基板100を内蔵した電子機器1の構成例を示す概略断面図である。
【0054】
電子機器1は、例えば、スマートフォン、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ等のカメラ付き携帯情報端末で構成される。回路基板100は、電子機器1の筐体40の内部に配置される。回路基板100の制御基板30には電子機器1のコントローラ(図示略)が接続され、第2の基板本体20にはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子41が搭載される。撮像素子41の受光面には鏡筒42が配置されており、筐体40には鏡筒42を外部へ露出させる開口部401が設けられている。撮像素子41は、回路基板100の補強部12(第2の基板本体20)の第1の実装面S21側にフェイスアップ方式で実装され、第1の配線層221と複数のボンディングワイヤWを介して電気的に接続されている。
【0055】
本実施形態において、補強部材23は、第2の実装面S22よりも第1の実装面S21に近づけて配置されている。このため、撮像素子41の実装面である第1の実装面S21と補強部材23との間の距離D1は、第2の実装面S22と補強部材23との間の距離D2よりも小さい。したがって撮像素子41が第2の実装面S22に搭載される場合と比較して、撮像素子41の放熱性が高められるため、長時間にわたるカメラ動作の下でも熱による素子特性の劣化を抑えて所期の画質を安定に確保することができる。
【0056】
撮像素子41と補強部材23との間の距離D1の大きさは、距離D2よりも大きければ特に限定されず、例えば、15〜100μmであり、第1の樹脂層211や絶縁性保護層25の厚み等に応じて適宜設定可能である。補強部材23と第1の樹脂層211との間に伝熱性に優れた絶縁性中間層が設けられてもよい。これにより第1の樹脂層211の厚みの低減を図りつつ、所望とする電気絶縁性と放熱性を確保することができる。
【0057】
しかも、補強部材23が撮像素子41の実装面に接近して配置されるため、当該実装面の平面度(平坦度)が確保されやすい。これにより、撮像素子41を安定した姿勢で補強部12へ実装することができるため、撮像素子41の光軸のバラツキを抑えることができる。
【0058】
さらに、可撓性配線基材11が第2の実装面S22よりも第1の実装面S21に近づけて配置されているため、
図1に示すように、第1の実装面S21側の第1の配線層221と可撓性配線基材11の第1の主面S1側の配線層111との間を電気的に接続するビアV1を、第2の実装面S22側の第2の配線層222と可撓性配線基材11の第2の主面S1側の配線層112との間を電気的に接続するビアV2よりも浅く形成することができる。このため、ビアV1の直径がビアV2の直径よりも小さくなり、ビアV1をビアV2よりも高密度に形成することができる。これにより、第1の実装面S21を
図3に示すように撮像素子41の実装面として構成した場合において、撮像素子41の電極ピッチにも十分に対応することが可能となる。
【0059】
一例を挙げると、ビアV1,V2のアスペクト比(ビア径/深さ)を0.5〜1とした場合、ビアV1の深さが50μmのときにはビア径は50〜100μmになり、そこにパッド部のクリアランスとスペースが加算される。一方、ビアV2の深さが100μmのときには100〜200μmのビア径になるため、ビアV1はビアV2と比較して概略2倍の配線密度で形成することが可能となる。
【0060】
可撓性配線基材11を第1の実装面S21に近づけて配置するために、本実施形態では、第1の端部11aの第2の主面S12と第2の樹脂層212との間に第3の樹脂層233を設けたが、これに限られず、第2の樹脂層212を第1の樹脂層211よりも厚く形成することで、可撓性配線基材11を第1の実装面S21に近づけるようにしてもよい。
【0061】
<第2の実施形態>
図4は、本発明の第2の実施形態に係る回路基板の構成を示す概略側断面図である。以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【0062】
本実施形態の回路基板200は、第1の基板本体10と、第2の基板本体20とを有する点で第1の実施形態と共通するが、第2の基板本体20に補強部材270をコアとして有する多層基板27が埋設されている点で、第1の実施形態と異なる。
【0063】
補強部材270は、層間接続部223形成用の貫通孔270aやキャビティ270bを有する矩形の板材で構成され、第1の実施形態と同様に、第1の端部11aの収容部213に収容される。キャビティ270bには第1の絶縁材241が充填されるが、キャビティ270内に電子部品が収容されてもよい。電子部品の種類は特に限定されず、典型的には、コンデンサ、インダクタ、抵抗等のチップ型部品が用いられるが、勿論これ以外にもIC等の半導体チップや、各種センサ部品が採用可能である。
【0064】
補強部材270の両面は第1の絶縁材241で被覆されており、第1の絶縁材241の上には、回路部22(第1及び第2の配線層221,222)に電気的に接続される第3の配線層224が設けられている。第3の配線層224は、所定形状にパターニングされた銅などの金属膜で構成されており、補強部材270の貫通孔を介して各面の間を接続する層間接続部を構成する。
【0065】
本実施形態の回路基板200においても、補強部材270および可撓性配線基材11の第1の端部11aは、補強部12の第2の実装面S22よりも第1の実装面S21に近づけて配置される。
【0066】
以上のように構成される本実施形態の回路基板200によれば、上述の第1の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。特に本実施形態によれば、第2の基板本体20の内部に多層基板27が埋設されるため、第2の基板本体20の高機能化及び高密度実装化を図ることができる。
【0067】
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。
【0068】
例えば以上の実施形態では、第2の基板本体20及び補強部材23の平面形状がいずれも矩形状に形成されたが、これに限られず、矩形以外の多角形、円形その他の幾何学的形状に形成されてもよい。
【0069】
補強部12を構成する補強部材23は、金属製の板状部材に限られず、金属製の枠状部材で構成されてもよい。この場合、回路基板として、当該補強部材の中空部(キャビティ)に電子部品が収容された素子内蔵基板を構成することができる。
【0070】
さらに以上の実施形態では、可撓性配線基材11の第1の端部11aと補強部材23の双方が補強部12の下面S21(第1の実装面)に近づけて配置されたが、これに限られず、可撓性配線基材11の第1の端部11aのみが補強部12の下面S21(第1の実装面)に近づけて配置されてもよい。