JP2005123436A - 多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 表面粗さに優れ，レジストの追従性が良く，ライン／スペースの狭小化に有効である多層プリント配線板の製造方法を提供する。また、環境にも今まで以上に大きな負荷を与えることはなく、多層プリント配線板の高密度化、薄型化、高信頼性化、低コスト化に多大な貢献をする多層プリント配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】 少なくとも２種類の，最低溶融粘度が異なる接着剤シート各１枚以上を，加熱，加圧して得られる多層プリント配線板の製造方法。各接着シートの最低溶融粘度差が，1,000Pa・s以上あることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は，多層プリント配線板の製造方法に関する。

従来多層プリント配線板を製造する場合，回路形成された内層回路基板上にガラスクロス基材にエポキシ樹脂を含浸して半硬化したさせたプリプレグシートを一枚以上重ね，さらにその上に銅箔を重ね熱板プレスにて加熱一体成形するという工程を経ている。近年は，多層化が進み，複数の層をもち，それぞれの層をスルーホールで電気的に接続する工法が取られており，さらにその上に逐次プリプレグシートを重ねてゆき，非貫通の接続穴で接続する，いわゆるビルドアップ配線板が主流となってきている。

その際に，内層のスルーホールを埋め込む方法として，穴埋め剤を使用する方法から，工数低減のためや絶縁層と熱膨脹係数を合わせる等の目的で，例えば，特許公報１のように，ビルドアップ層の絶縁層を用いてスルーホールを穴埋めする工法が広まってきている。

一方，近年，プリント配線板は，高密度化のために，ラインとスペースの間隔がますます狭小化しており，レジストの追従性などの問題などから，高い表面平滑性が求められている。

特開２００３−３７３６２号公報

ビルドアップ層の樹脂で，内層スルーホールを埋め込む場合，スルーホール近傍の樹脂がスルーホール内に流れ込むため，結果として，スルーホール上，およびその付近の樹脂厚みが周囲と比較して５μm以上薄くなり，外層回路の形成時に，レジストが密着できず，レジストと銅箔の間に空隙ができ，そこにエッチング液が染み込み，ラインが切れてしまうなどの問題がでている。

さらに，近年，接着剤シートに用いられる電気絶縁性樹脂は，高周波対応，レーザ加工対応など様々な機能性を持たせている。そのため，インピーダンスの整合のためや，レーザ加工のショット数を安定させるために，表面平滑性はますます重要視されている。

本発明は以下の発明に関する。
（１） 少なくとも２種類の最低溶融粘度が異なる接着剤シート各１枚以上を，加熱，加圧して得られる多層プリント配線板の製造方法。
（２） 接着剤シートの少なくともどちらか一方に，電気絶縁性フィラーを含む熱硬化性樹脂を用いることを特徴とする前記（１）に記載の多層プリント配線板の製造方法。
（３） 各接着シートの最低溶融粘度差が，1,000Pa・s以上あることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の多層プリント配線板の製造方法。
（４） 各接着剤シートのどちらか一方の最低溶融粘度が3，000〜20,000Pa・sの範囲にあり，他方が，300〜10,000Pa・sの範囲にあることを特徴とする前記（１）〜（３）に記載の多層プリント配線板の製造方法。
（５） 接着剤シートの少なくともどちらか一方が，樹脂付き銅箔を用いることを特徴とする前記（１）〜（４）に記載の多層プリント配線板の製造方法。

本発明により製造した多層プリント配線板は、表面粗さに優れるため，レジストの追従性が良く，ライン／スペースの狭小化に有効である。既存の設備で製造可能であり，環境にも今まで以上に大きな負荷を与えることはない。したがって、多層プリント配線板の高密度化、薄型化、高信頼性化、低コスト化に多大な貢献をする。

本発明は，最低溶融粘度の異なる２種類の接着剤シートを用いることにより，内層スルーホールへの樹脂の流れ込み方をコントロールすることを目的とする。すなわち、最低溶融粘度の低いほうの樹脂で，選択的に内層スルーホールを埋め込むことが出来る。最低溶融粘度が高いほうの樹脂は，絶縁層を保持して、より均一で厚みばらつきの少ない絶縁層を形成することを目的とする。

２種類の接着剤シートの最低溶融粘度の差は，1,000Pa・s以上あることが好ましい。その差が1,000Pa・s未満の場合，選択的に片方の接着剤シートをスルーホールに流れ込ませることが難しくなる傾向がある。その差が5,000Pa・ｓ以上あると，より選択的に樹脂を流れ込ませることができるのでより好ましい。

また，本発明で使用する接着剤シートは，最低溶融粘度が異なる同じ組成の接着剤シートでも構わない。その場合も，最低溶融粘度の差が1,000Pa・s以上あることが好ましく，5,000Pa・s以上の差があることがより好ましい。

スルーホールへの樹脂の流れ込み方のコントロール方法は，上記のような接着剤シートを用い，かつ加熱・加圧方法を調整することにより実現できる。加圧時期を，接着剤シートの溶融粘度が最低になる温度付近にあわせる二段加圧法を用いることにより，最低溶融粘度が低いほうの樹脂をより多くスルーホール内に流れ込ませることができる。加熱方法は，樹脂の特性に合わせることができ，一定の昇温速度で保持温度まで加熱しても良いし，途中のある温度域で保持する二段加熱法を用いても良い。

本発明で使用する樹脂は、従来のガラスクロスを基材としたプリプレグに使用されている樹脂，及びガラスクロス基材を含まない接着フィルムあるいは銅箔付き接着フィルムに使用されている熱硬化性樹脂を使用することが出来る。ここでいう樹脂とは、樹脂、硬化剤、硬化促進剤、カップリング剤（必要に応じて）、希釈剤（必要に応じて）を含むものを意味する。

本発明で使用する樹脂の種類としては、例えばエポキシ樹脂、ビストリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、けい素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、イソシアネート樹脂、ポリイミド樹脂またはこれらの種々の変性樹脂類が好適である。この中で、プリント配線板特性上、特にビストリアジン樹脂、エポキシ樹脂が好適である。そのエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒドノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂，脂肪族環状エポキシ樹脂及びそれらのハロゲン化物、水素添加物、及び前記樹脂の混合物が好適である。なかでもビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂またはサリチルアルデヒドノボラック型エポキシ樹脂は耐熱性に優れ好ましい。

本発明で使用する樹脂の硬化剤としては、従来使用しているものが使用でき、樹脂がエポキシ樹脂の場合、例えばジシアンジアミド、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ポリビニルフェノール、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂及びこれらのフェノール樹脂のハロゲン化物、水素化物等を使用できる。なかでも、ビスフェノールＡノボラック樹脂は耐熱性に優れ、好ましい。硬化剤の前記樹脂に対する割合は、樹脂１００重量部に対して、２〜８０重量部の範囲が好ましく、さらには、ジシアンジアミドでは、２〜５重量部、それ以外の硬化剤では、２０〜７０重量部の範囲が好ましい。

本発明で使用する硬化促進剤としては、樹脂がエポキシ樹脂の場合、イミダゾール化合物、有機リン化合物、第３級アミン、第４級アンモニウム塩などを使用する。この硬化促進剤の前記樹脂に対する割合は、樹脂１００重量部に対して、０．０１〜２０重量部の範囲が好ましく、０．１〜１．０重量部の範囲がより好ましい。

本発明の熱硬化性樹脂は、溶剤で希釈して樹脂ワニスとして使用することもできる。溶剤には、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、メタノール、エタノール、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルアセトアミド等を使用できる。この希釈剤の前記樹脂に対する割合は、従来使用している割合でよく、樹脂１００重量部に対して１〜２００重量部の範囲が好ましく、３０〜１００重量部の範囲がさらに好ましい。

さらに本発明においては、樹脂中に上記した各成分の他に、必要に応じて公知のカップリング剤、充填剤等を適宜配合してもよい。特に，充填剤を配合した場合には，樹脂の流動性を抑えることができ，最低溶融粘度の調節がしやすい。

本発明で使用する充填剤は，電気絶縁性のフィラーである。充填剤の種類としては，ホウ酸アルミニウム，ウォラストナイト，チタン酸カリウム，塩基性硫酸マグネシウム，窒化けい素，二酸化けい素(シリカ)，α−アルミナ等から選ばれた１種類以上のものを用いることができる。また，有機フィラー等を用いることもできる。

樹脂への電気絶縁性フィラーの配合量は、樹脂固形分１００重量部に対し５重量部未満であると，このプリプレグは切断時に樹脂が細かく砕けて飛散しやすくなる等の取り扱い性が悪くなるとともに，配線板にしたときに十分な剛性が得られない。一方充填剤の配合量が３５０重量部以上であると、熱圧成形時の内層回路の穴埋め性や回路間への樹脂充填性が損なわれ、熱圧成形後の充填剤複合樹脂層中にボイドやかすれが発生しやすくなり、配線板特性を損なう恐れがある。したがって、充填剤の配合量は、樹脂固形分１００重量部に対し５〜３５０重量部が好ましい。さらに、内層回路の穴埋め性や回路間への樹脂充填性に優れ、なおかつ、製造した配線板が従来のガラスクロス使用のプリプレグを用いて製造した配線板と比較し、同等または同等以上の剛性と寸法安定性とワイヤボンディング性を持つことができる理由から、充填剤の配合量は、樹脂固形分１００重量部に対し，３０〜２３０重量部であることがより好ましい。

また，プリント配線板の合成及び耐熱性を更に高めるのに，カップリング剤で表面処理した充填剤を使用することもでき，樹脂との流れ性，結合性が向上できる。このとき使用するカップリング剤はシリコン系，チタン系，アルミニウム系，ジルコニウム系，ジルコアルミニウム系，クロム系，ボロン系，リン系，アミノ酸系などの公知ものを使用できる。

本発明の接着剤シートは，上記のようにして作製した熱硬化性樹脂に電気絶縁性充填剤を分散させた樹脂を，ガラスクロス，ガラスペーパなどの基材に含浸させ，加熱により前記熱硬化性樹脂組成物を半硬化状態にして得られる。

また，本発明の接着剤シートは，配合した熱硬化性樹脂組成物をキャリアフィルムの片面に塗布し，加熱により前記熱硬化性樹脂組成物を半硬化状態にした後，キャリアフィルムを除去して得ることもできる。このときのキャリアフィルムとしては，銅箔，アルミ箔などの金属箔，ポリエステルフィルム，ポリイミドフィルム，ポリエチレンテレフタレートフィルム，あるいは前記金属箔及びフィルムの表面を離型剤により処理したものを使用することができる。

以下，本発明の実施例および比較例によって本発明をさらに具体的に説明するが，本発明は，これらに制限されるものではない。
（実施例１）

《接着剤シートＡの調製》
ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０）１００重量部とビスフェノールＡノボラック樹脂（エポキシ当量１２３）１００重量部，硬化促進剤としてジシアンジアミド２重量部をＭＥＫ８０重量部で希釈したワニスに，平均直径０．８μm、平均繊維長２０μm，最大長さ３０μmのホウ酸アルミニウムウィスカーを樹脂固形分１００重量部に対し９０重量部になるように配合しホウ酸アルミニウムウィスカー，がワニス中に均一に分散するまで撹拌した。
このワニスを、厚さ１８μmの銅箔および厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムにナイフコータにて塗工し、温度１５０℃で１０分間加熱乾燥して、溶剤を除去するとともに、熱硬化性樹脂を半硬化して、ウィスカ体積分率が３０％でウィスカと半硬化状態にあるエポキシ樹脂からなる絶縁層の厚さが５０μmの銅箔付き絶縁材料およびＰＥＴを剥離により除去して、半硬化状態のエポキシ樹脂からなる厚さが５０μmの接着フィルムを作製した。ＰＥＴに塗布した樹脂を剥離して，最低溶融粘度を測定
(測定機器：レオメトリックサイエンティフィックＦＣ製レオメーター ARES-2K STD-FCO型，昇温法，昇温速度 5.0℃/分)したところ，8,300Pa・sであった。
《接着剤シートBの調製》
ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０）１００重量部とビスフェノールＡノボラック樹脂（エポキシ当量１２３ ）１００重量部，硬化促進剤としてジシアンジアミド１重量部をＭＥＫ１５０重量部で希釈したワニスに，平均直径０．８μmのシリカフィラーを樹脂固形分１００重量部に対し９０重量部になるように配合シリカフィラーがワニス中に均一に分散するまで撹拌した。
この樹脂を，公称厚0.06mmのガラスクロス(#1080)に含浸させ，温度１５０℃で６分間加熱乾燥して、溶剤を除去するとともに、熱硬化性樹脂を半硬化して、フィラー体積分率が３０％でフィラーと半硬化状態にあるエポキシ樹脂からなるプリプレグを作製した。このプリプレグの最低溶融粘度を測定(測定機器は同上)したところ，700Pa・sであった。
さらに，絶縁層の厚さが０．２mm，導体用銅箔の厚さが１８μmの，両面銅張積層板に，所定の位置に直径0.2mmのドリル加工を行い，スルーホールを作製した。厚さ15μmのめっき処理を行った後，両面の銅箔の不要な箇所をエッチングにより除去して作製した内層回路板の両面に，接着剤シートＡおよびBを，絶縁樹脂側が内層回路に向かい合うように重ね，接着剤Bの外側に，18μmの銅箔を介して，プレスを用いて，昇温速度 3.0℃/分，１７０℃，３MPaの条件で，90分加熱加圧し，内層回路入り多層銅張積層板を得た。なお，このときの加圧のタイミングは，プレス開始後，35分後とし，このときの温度は133℃であった。
（実施例２）

《接着剤シートＡの調製》
ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０）１００重量部とビスフェノールＡノボラック樹脂（エポキシ当量１２３ ）１００重量部，硬化促進剤としてジシアンジアミド２重量部をＭＥＫ８０重量部で希釈したワニスに，平均直径０．８μm、平均繊維長２０μm，最大長さ３０μmのホウ酸アルミニウムウィスカーを樹脂固形分１００重量部に対し９０重量部になるように配合しホウ酸アルミニウムウィスカー，がワニス中に均一に分散するまで撹拌した。
このワニスを、厚さ１８μmの銅箔および厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムにナイフコータにて塗工し、温度１５０℃で１０分間加熱乾燥して、溶剤を除去するとともに、熱硬化性樹脂を半硬化して、ウィスカ体積分率が３０％でウィスカと半硬化状態にあるエポキシ樹脂からなる絶縁層の厚さが５０μmの銅箔付き絶縁材料およびＰＥＴを剥離により除去して、半硬化状態のエポキシ樹脂からなる厚さが５０μmの接着フィルムを作製した。ＰＥＴに塗布した樹脂を剥離して，最低溶融粘度を測定
(測定機器：レオメトリックサイエンティフィックＦＣ製レオメーター ARES-2K STD-FCO型，昇温法，昇温速度 5.0℃/分)したところ，8,300Pa・sであった。
《接着剤シートBの調製》
ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０）１００重量部とビスフェノールＡノボラック樹脂（エポキシ当量１２３ ）１００重量部，硬化促進剤としてジシアンジアミド１．５重量部をＭＥＫ８０重量部で希釈したワニスに，平均直径０．８μm、平均繊維長２０μm，最大長さ３０μmのホウ酸アルミニウムウィスカーを樹脂固形分１００重量部に対し９０重量部になるように配合し，ホウ酸アルミニウムウィスカーがワニス中に均一に分散するまで撹拌した。
このワニスを、厚さ１８μmの銅箔および厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムにナイフコータにて塗工し、温度１５０℃で１０分間加熱乾燥して、溶剤を除去するとともに、熱硬化性樹脂を半硬化して、ウィスカ体積分率が３０％でウィスカと半硬化状態にあるエポキシ樹脂からなる絶縁層の厚さが８０μmの銅箔付き絶縁材料およびＰＥＴを剥離により除去して、半硬化状態のエポキシ樹脂からなる厚さが８０μmの接着フィルムを作製した。ＰＥＴに塗布した樹脂を剥離して，最低溶融粘度を測定
(測定機器：レオメトリックサイエンティフィックＦＣ製レオメーター ARES-2K STD-FCO型，昇温法，昇温速度 5.0℃/分)したところ，6,300Pa・sであった。
さらに，絶縁層の厚さが０．２mm，導体用銅箔の厚さが１８μmの，両面銅張積層板に，所定の位置に直径0.2mmのドリル加工を行い，スルーホールを作製した。厚さ15μmのめっき処理を行った後，両面の銅箔の不要な箇所をエッチングにより除去して作製した内層回路板の両面に，接着剤シートＡおよびBを，絶縁樹脂側が内層回路に向かい合うように重ね，接着剤Bの外側に，18μmの銅箔を介して，プレスを用いて，昇温速度 3.0℃/分，１７０℃，３MPaの条件で，90分加熱加圧し，内層回路入り多層銅張積層板を得た。なお，このときの加圧のタイミングは，プレス開始後，35分後とし，このときの温度は133℃であった。
（実施例３）

《接着剤シートＡの調製》
ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０）１００重量部とビスフェノールＡノボラック樹脂（エポキシ当量１２３ ）１００重量部，硬化促進剤としてジシアンジアミド２重量部をＭＥＫ８０重量部で希釈したワニスに，平均直径０．８μm、平均繊維長２０μm，最大長さ３０μmのホウ酸アルミニウムウィスカーを樹脂固形分１００重量部に対し９０重量部になるように配合しホウ酸アルミニウムウィスカー，がワニス中に均一に分散するまで撹拌した。
このワニスを、厚さ１８μmの銅箔および厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムにナイフコータにて塗工し、温度１５０℃で２０分間加熱乾燥して、溶剤を除去するとともに、熱硬化性樹脂を半硬化して、ウィスカ体積分率が３０％でウィスカと半硬化状態にあるエポキシ樹脂からなる絶縁層の厚さが５０μmの銅箔付き絶縁材料およびＰＥＴを剥離により除去して、半硬化状態のエポキシ樹脂からなる厚さが５０μmの接着フィルムを作製した。ＰＥＴに塗布した樹脂を剥離して，最低溶融粘度を測定
(測定機器：レオメトリックサイエンティフィックＦＣ製レオメーター ARES-2K STD-FCO型，昇温法，昇温速度 5.0℃/分)したところ，16,700Pa・sであった。
《接着剤シートBの調製》
ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０）１００重量部とビスフェノールＡノボラック樹脂（エポキシ当量１２３ ）１００重量部，硬化促進剤としてジシアンジアミド１重量部をＭＥＫ１５０重量部で希釈したワニスに，平均直径０．８μmのシリカフィラーを樹脂固形分１００重量部に対し９０重量部になるように配合シリカフィラーがワニス中に均一に分散するまで撹拌した。
この樹脂を，公称厚0.06mmのガラスクロス(#1080)に含浸させ，温度１５０℃で６分間加熱乾燥して、溶剤を除去するとともに、熱硬化性樹脂を半硬化して、フィラー体積分率が３０％でフィラーと半硬化状態にあるエポキシ樹脂からなるプリプレグを作製した。このプリプレグの最低溶融粘度を測定(測定機器は同上)したところ，700Pa・sであった。
さらに，絶縁層の厚さが０．２mm，導体用銅箔の厚さが１８μmの，両面銅張積層板に，所定の位置に直径0.2mmのドリル加工を行い，スルーホールを作製した。厚さ15μmのめっき処理を行った後，両面の銅箔の不要な箇所をエッチングにより除去して作製した内層回路板の両面に，接着剤シートＡおよびBを，絶縁樹脂側が内層回路に向かい合うように重ね，接着剤Bの外側に，18μmの銅箔を介して，プレスを用いて，昇温速度 3.0℃/分，１７０℃，３MPaの条件で，90分加熱加圧し，内層回路入り多層銅張積層板を得た。なお，このときの加圧のタイミングは，プレス開始後，35分後とし，このときの温度は133℃であった。
（比較例１）

実施例１において，加熱加圧時の加圧タイミングを，プレス開始直後からとした他は，実施例１と同様の方法で，内層回路入り多層銅張り積層板を得た。
（比較例２）

実施例１において，接着剤シートＡを内装回路板の両面に絶縁層樹脂側が内装回路に向かい合うように重ねた他は，実施例１と同様の方法で，内装回路入り他層銅張り積層板を得た。

以上の各実施例及び比較例で得られた４層シールド板について、表面粗さを触針式表面粗さ計にて測定した。測定箇所はその直下に内層スルーホールのある部分とない部分とを含む長さ10mmの一直線上の外層表面とした。
また，得られた４層シールド板について，外層回路形成を行い，回路加工後の，ラインの欠落を確認した。
さらに，得られた４層シールド板について，断面観察を行い，どうたい内層スルーホールに流れ込んだ樹脂を確認した。以上の測定結果を表１に示す。

Claims (5)

1. 少なくとも２種類の最低溶融粘度が異なる接着剤シート各１枚以上を，加熱，加圧して得られる多層プリント配線板の製造方法。
2. 接着剤シートの少なくともどちらか一方に，電気絶縁性フィラーを含む熱硬化性樹脂を用いることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板の製造方法。
3. 各接着シートの最低溶融粘度差が，1,000Pa・s以上あることを特徴とする請求項１または２に記載の多層プリント配線板の製造方法。
4. 各接着剤シートのどちらか一方の最低溶融粘度が3，000〜20,000Pa・sの範囲にあり，他方が，300〜10,000Pa・sの範囲にあることを特徴とする請求項１〜３に記載の多層プリント配線板の製造方法。
5. 接着剤シートの少なくともどちらか一方が，樹脂付き銅箔を用いることを特徴とする請求項１〜４に記載の多層プリント配線板の製造方法。