JP2006156432A - 多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
電子回路部品等を収納あるいは実装するための空間を確保しながら、ＩＶＨ接続が可能な多層プリント配線板の製造方法を提供すること。
【解決手段】
（１）熱硬化性樹脂が硬化して形成された硬質絶縁層２の両面に、接着樹脂層３と、保護フィルム４とがこの順に配置して一体化されてなるアンクラッド積層板１０の一方の保護フィルム４側から他方の保護フィルム４側まで穿孔加工を行って、第１の貫通孔５及び第２の貫通孔６を形成する工程、（２）第１の貫通孔５に導電性ペースト７を充填する工程、（３）保護フィルム４を剥離し、導電性ペースト７を接着樹脂層３から突出させてボンディングシート１１を得る工程、（４）ボンディングシート１１の両面に、部品を収納するための第３の貫通孔９を有する回路基板を、第３の貫通孔９と第２の貫通孔６との位置を合わせて配置して積層一体化させる工程、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層プリント配線板の製造方法に関し、詳しくは、インターステーシャルバイアホール構造の多層プリント配線板の製造方法に関するものである。

近年、電子機器の高性能化、小型化に伴い、配線基板には高多層、高密度化が求められており、このため基板の層間の接続方式として、インターステーシャルバイアホール（以下、ＩＶＨという）によるものが注目を集めるようになってきている。

ＩＶＨによる層間接続を行う多層プリント配線板は、特許文献１に開示されているように従来からその有用性が理解されているが、近年のレーザー加工技術やペースト印刷技術の進歩に伴ってこれらの技術を利用したＩＶＨの形成が可能となり、これにより特許文献２や特許文献３等に示されるように種々の改良された多層配線板の製造方法が提案されるようになってきている。

さらに、多層基板材料としてＢステージ状のプリプレグ材料と、印刷ペーストを用いた導電性ＩＶＨを有する多層基板の開発が盛んに行われてきており、特許文献２におけるＩＶＨ基板の製造方法では、ほぼ完成体に近いプリント配線板を、導電ペーストによるＩＶＨを形成させながら多層化を促進させるような手法が開示されている。また、多層基板を接続させるための材料としては、プリプレグにカバーフィルムを貼付したものから、特許文献３に開示されているように、硬化したアンクラッド基板にエポキシ樹脂等が接着層として配置されたものまで多岐にわたる。
特公昭４５−１３３０３号公報 特許２５８７５９６号公報 特開２００２−１０３４９４号公報

しかしながら、近年の多層基板に対する電子回路部品実装の要求は多種多彩になってきており、例えば図３（ａ）に示されるような部品３０実装するためのキャビティー３１や、図３（ｂ）に示されるようなピン３２を実装するための有底穴３３を多層基板の構成として要求されるケースが増えてきている。この場合のキャビティー３１や有底穴３３は通常プレス後の加工によって形成されている。他方、図４に示すように、部品実装用の空間となる孔１９を有する回路基板１２を、従来知られている工法を用いて、半完成品の多層基板を積層一体化させた場合には、Bステージ状のプリプレグ成分や接着樹脂層３の成分が、積層時に上記空間内に流入して硬化してしまい、上記空間を塞いでしまうという課題を有している。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電子回路部品等を収納あるいは実装するための空間を確保しながら、ＩＶＨ接続が可能な多層プリント配線板の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る多層プリント配線板の製造方法においては、（１）熱硬化性樹脂が硬化して形成され１００〜４００℃の温度範囲において軟化しない硬質絶縁層の両面に、前記温度範囲において一時的に溶融可能となる接着樹脂層と、保護フィルムとがこの順に配置して一体化されてなるアンクラッド積層板の一方の保護フィルム側から他方の保護フィルム側まで穿孔加工を行って、導電性ペーストが充填される第１の貫通孔及び導電性ペーストが充填されない第２の貫通孔を形成する工程、（２）第１の貫通孔に導電性ペーストを充填する工程、（３）保護フィルムを剥離し、導電性ペーストを接着樹脂層から突出させてボンディングシートを得る工程、（４）ボンディングシートの両面に、少なくとも一方に部品または部品の一部を収納するための第３の貫通孔を有する回路基板を、第３の貫通孔と第２の貫通孔との位置を合わせて配置して積層一体化させる工程、を含むことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る多層プリント配線板の製造方法においては、前記アンクラッド積層板は、穿孔加工後において、第２の貫通孔から２０μｍの範囲内に存在する接着樹脂層の最低溶融粘度（Ａ）と、その他の部分における接着絶縁層の最低溶融粘度（Ｂ）との比が、溶融粘度測定器（ＨＡＫＫＥ社製）を用いて５℃／分の加熱下で測定した場合に、下記の式（ａ）、
２≦（Ａ／Ｂ） ・・・（ａ）
を満足するものであることを特徴とする。

上記本発明の請求項１に係る多層プリント配線板の製造方法においては、電子回路部品等を収納あるいは実装するための空間に対応する部分の接着樹脂層の分量を減らすことにより、プレス成型時に接着樹脂層が上記空間に流入するのを防止できる。その結果、電子回路部品等を収納あるいは実装するための空間を確保しながら、ＩＶＨ接続を可能とすることができる。

また、上記本発明の請求項２に係る多層プリント配線板の製造方法においては、上記空間に対応する部分の接着樹脂層を除去するための機械加工を行う際に、接着樹脂層が除去されて形成された開口部周辺の接着樹脂層のフロー性を抑えることができ、回路充填に必要な粘性を保持したまま、精度良く、上記空間を確保することができる。

以下、本発明の実施形態における多層プリント配線板１の製造方法について、図１に基づいて説明する。

まず、図１（ａ）に示すような、アンクラッド積層板１０を準備する。アンクラッド積層板１０は、硬質絶縁層２の両面に、接着樹脂層３と保護フィルム層４とが、この順に配置して一体化されてなるものである。

ここで、硬質絶縁層２は、熱硬化性樹脂が硬化して形成されたものであり、硬化が進んでいて１００〜４００℃の温度範囲において軟化することがなく、加熱プレス等を用いた積層成形工程で溶融することがないものである。硬質絶縁層２を形成するための熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、変性ＰＰＥ樹脂等を挙げることができる。なお、１００〜４００℃の温度範囲において硬質絶縁層３を軟化させないようにしているのは、多層プリント配線板１２を製造する際の加熱プレスを上記温度範囲において行うからである。

また、硬質絶縁層２は、ガラスクロス等を用いた無機織布や無機不織布等の無機基材や、有機織布、有機不織布等の有機基材により硬度強化されたものであることが好ましい。これにより、多層プリント配線板の強度を向上させることができる。

また、アンクラッド積層板１０の材料としては、例えば、ガラス織布基材エポキシ樹脂積層板、ガラス不織布基材エポキシ樹脂積層板、ガラス織布基材ビスマレイミドトリアジン樹脂積層板、アラミド不織布基材エポキシ樹脂積層板、ガラス織布基材変性ＰＰＥ樹脂積層板等が使用できる。また、片面銅張積層板や両面銅張積層板の銅箔を除去したものを使用することもできる。

接着樹脂層３は、加熱により１００〜４００℃の温度範囲において一時的に溶融可能となるものを用いる。このような接着樹脂層３は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂及び硬化剤を含む接着剤を、ロールコータ、カーテンコータ、スプレーコータ、スクリーン印刷などの手段で塗布してプレキュアーするか、あるいは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂及び硬化剤を含む接着シートを熱ロール等を用いてラミネートすることにより形成することができる。このように、接着樹脂層３がエポキシ樹脂及び硬化剤を含有するもので形成されていると、接着性を高く得ることができる。接着樹脂層３の厚みは１０〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。

保護フィルム４としては、特に制限されるものではないが、回路形成時に使用される塩化銅水溶液や水酸化ナトリウム水溶液等に対する耐薬品性を有するものを用いるのが好ましく、具体的には、ポリエチレンテレフタレートフィルムを例示することができる。

また、保護フィルム４には、ペースト印刷時において接着樹脂層３に対する密着性が要求されるため、保護フィルム４の接着樹脂層３側の表面は、密着性を確保するために表面粗度（Ｒｚ）が０．０１〜５μｍの範囲内であることが好ましい。一方、後述するように多層プリント配線板１を製造する場合には、接着樹脂層３から保護フィルム４を剥離しなければならないので、保護フィルム４には剥離性も要求される。

また、保護フィルム４の膜厚については、５〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。これは、後の工程において、保護フィルム４を剥離して導電性ペースト７を保護フィルム４の厚みとほぼ同じ突出高さで接着樹脂層３から突出させるためであり、この導電性ペースト７の突出高さの望ましい範囲は、５〜１００μｍであるからである。

次に、図１（ｂ）に示すように、一方の保護フィルム４側から他方の保護フィルム４側まで穿孔加工を行って、導電性ペースト７が充填される第１の貫通孔５及び導電性ペースト７が充填されない第２の貫通孔６を形成する。ここで、第２の貫通孔６は、後の工程において、電子回路部品やその一部を収納するための第３の貫通孔９を有する回路基板８を積層する際に、第３の貫通孔９の位置に対応して形成しておく。

また、穿孔加工については、炭酸ガスレーザーやルーター、ドリル等を用いることができる。

ここで、前記アンクラッド積層板１０は、穿孔加工後において、第２の貫通孔６から２０μｍの範囲内に存在する接着樹脂層３の最低溶融粘度（Ａ）と、その他の部分における接着絶縁層３の最低溶融粘度（Ｂ）との比が、溶融粘度測定器（ＨＡＫＫＥ社製）を用いて５℃／分の加熱下で測定した場合に、下記の式（ａ）、
２≦（Ａ／Ｂ） ・・・（ａ）
を満足することが好ましい。

なお、上記の条件を満たす範囲が、第２の貫通孔６から２０μｍの範囲よりも短い場合には、回路間を十分に充填することはできても、加熱プレス時における導電性ペースト７の第２の貫通孔６内への流入を防止することができないおそれがあり、逆に、第２の貫通孔６から２０μｍよりも長い範囲内に存在する接着樹脂層４が上記のような条件を満たす場合には、加熱プレス時における導電性ペースト７の第２の貫通孔６内への流入を防止することはできても、回路間を十分に充填することができないおそれがある。また、（Ａ／Ｂ）の実質上の上限は１００である。

上記の範囲達成の具体的手法の一例としては、接着樹脂層３としてエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂に、エポキシ樹脂の硬化剤として用いられるジシアンジアミドをジメチルホルムアミド等の溶媒に溶解させた状態で配合したものを用い、この接着層成分を硬質絶縁層２上に塗布した後に、ジメチルホルムアミド等の溶媒を穏やかに乾燥除去すると、エポキシ樹脂中に硬化剤であるジシアンジアミドが非相溶にマトリックス化された状態を得ることができる。これはジシアンジアミドがエポキシ樹脂中には溶解しにくく、溶媒のジメチルホルムアミドが選択的にエポキシ樹脂中に溶解する性質を有するためである。

このように、硬化剤がマトリックス状に非相溶に点在した状態では、１００℃以下の熱履歴で両者は相溶しないため、エポキシ樹脂が架橋反応を起こしていく可能性が低くなり、結果としてエポキシ樹脂の硬化を抑えることができるのである。

逆に言えば、上記のエポキシ樹脂と硬化剤の構成をとるとともに、穿孔加工をする際に、レーザー加工機や、ルーター加工機等の諸条件を調整することにより、貫通孔の周囲の温度を上昇させ、これにより接着樹脂層３の粘度を上昇させることによって、加熱プレス時における貫通孔周囲の接着樹脂層３のフロー性を落とすことが可能となる。このような方法としては、例えば、レーザー加工機における出力回数を増加させる方法や、ドリル加工における送り速度を低下させて加工部位に熱がかかる時間を長期に保持させる方法が挙げられる。

また、穿孔加工については、パンチングによる打ち抜き加工を行ってもよく、この場合は、貫通孔とほぼ同型の熱源を貫通孔内に挿入して、貫通孔の周囲の接着樹脂層３を加熱し、粘度上昇させてもよい。

次に、図１（ｃ）に示すように、スクリーン印刷法により、第１の貫通孔５に導電性ペースト７を刷り込んで充填することによって、第１の貫通孔５に導電性を付与する。余剰な導電性ペースト７はスキージ等を用いて取り除き、保護フィルム４の表面は平坦化しておく。

ここで、導電性ペースト７としては、次のようなバインダー樹脂、硬化剤、金属粉を配合して得られるものを用いることができる。

すなわち、バインダー樹脂としては、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、ナフトール系やレソルシノール系などの、フェノールベースのエポキシ樹脂や、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変性されたエポキシ化合物、多官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂等を用いることができる。

また、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）、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−メチルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、１−シアノエチル−２−フェニル−４，５−ジ（２−シアノエトキシ）メチルイミダゾール、あるいはトリアジン付加型イミダゾールや、これらをエポキシアダクト化したものを用いることができる。

また、金属粉としては、銅、ニッケル、銀、金、白金を主成分とする金属粉ならびに表面に、金属メッキとして、銀、金、白金をコーティングした銅、ニッケル、樹脂粉や、それらを２種類以上併用したものを用いることができる。

次に、図１（ｄ）に示すように、保護フィルムを剥離し、導電性ペースト７を接着樹脂層３から突出させてボンディングシート１１を得る。

そして、図１（ｅ）、（ｆ）に示すように、銅めっきスルーホール１５が形成され、電子回路部品２０を収納するための空間として第３の貫通孔９を有する回路基板１２と、銅めっきスルーホール１５が形成された回路基板１３を、ボンディングシート１１の両面に積層一体化させる。このとき、第３の貫通孔９と第２の貫通孔６との位置を合わせて配置しておく。なお、第３の貫通孔９や第２の貫通孔６が複数ある場合で、そのうち回路部品２０を収納するための空間として使用しないものについては、必ずしも第３の貫通孔９と第２の貫通孔６との位置を合わせて配置する必要はない。

このように形成された部品収納空間１４内に、電子回路部品２０を収納することができる。

また、図２に示すように、電子回路部品のピン等を挿入するための空間として第３の貫通孔１９が形成された回路基板１２を積層する場合には、第３の貫通孔１９の位置に合わせて第２の貫通孔６を形成しておくだけでも、プレス成型時に押し流される接着樹脂層３の分量を減らすことができ、電子回路部品を収納するための空間を確保することができる。

以下に、本発明の実施例を図１に基づいて詳細に説明する。

図１（ａ）に示す硬質絶縁層２として、ＦＲ−４グレードのガラス織布基材エポキシ樹脂両面積層板（松下電工（株）製、品番「Ｒ−１７６６」、板厚０．１ｍｍ）をエッチングして銅箔を除去したものを用いた。

次に、ビスフェノールＡ型臭素化エポキシ樹脂メチルエチルケトン溶液（ダウ・ケミカル（株）製、「ＤＥＲ５１４」）：８０ｗｔ％、Ｏクレゾールノボラック型エポキシ樹脂メチルエチルケトン溶液（大日本インキ化学工業（株）製、品番「ＥＰＩＣＬＯＮ−Ｎ−６９０」）：７ｗｔ％、エタン型固形エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、品番「ＥＯＰＮ１０３１」）：５ｗｔ％、ジシアンジアミド（日本カーバイド工業（株）製）ジメチルホルムアミド１０％溶液：８ｗｔ％からなる溶液を、硬質絶縁層２の表面に、ロールコータを用いて厚みが３０μｍとなるように塗布し、タック性がなくなるまで加熱（５０℃、６０分間）して、接着樹脂層３を形成した。

次に、ラミネータ（温度５０℃、圧力０．０５ＭＰａ）を用いて、保護フィルム４であるポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ（株）製、品番「Ｔ−６０」、厚み３８μｍ）を接着樹脂層３の表面にロールラミネートして、アンクラッド積層板１０を作製した。

次に、図１（ｂ）に示すように、保護フィルム４側から、穿孔加工を行い第１の貫通孔５を形成し、高圧エアー処理によりスミアを除去した。さらに、回路基板の最終型となった時に部品を収納する位置に相当する部分に、炭酸ガスレーザーで加工し第２の貫通孔６を形成した。

次に、第１の貫通孔５に導電性を付与するために、スクリーン印刷法により、図１（ｃ）に示すように、銀とエポキシ樹脂を主成分とする導電性ペースト７を充填した。部品実装のために形成された第２の貫通孔６にはスクリーン印刷法を用いて、ペーストが印刷されないように配慮した。次に、図１（ｄ）に示すように、保護フィルム４を剥離することにより、導電性ペースト７が接着樹脂層３の表面から突出したボンディングシート１１を作製した。

ここで、第２の貫通孔６から２０μｍの範囲内に存在する接着樹脂層３の最低溶融粘度（Ａ）と、その他の部分における接着絶縁層３の最低溶融粘度（Ｂ）との比を、溶融粘度測定器（ＨＡＫＫＥ社製）を用いて５℃／分の加熱下で測定した結果、（Ａ／Ｂ）の値は、２．５であった。

次いで、図１（ｅ）、（ｆ）に示すように、両面回路基板１２、１３の間にボンディングシート１１を配置し、ピンラミネート法で仮固定して位置合せを行った。

そして、加熱プレスを用いて、真空下で１８０℃、１時間の条件下で加熱、加圧することにより、多層プリント配線板１を得た。得られた多層プリント配線板１は、部品収納空間１４への接着絶縁層３の流入がなく、全層ＩＶＨ化された高密度配線基板であった。

以上のように、本実施形態における多層プリント配線板の製造方法においては、電子回路部品２０を収納するための部品収納空間１４に対応する部分の接着樹脂層３の分量を減らすことにより、プレス成型時に接着樹脂層３が上記空間に流入するのを防止できる。その結果、電子回路部品２０を収納するための空間を確保しながら、ＩＶＨ接続を可能とすることができる。

また、上部品収納空間１４に対応する部分の接着樹脂層３を除去するための機械加工を行う際に、接着樹脂層３が除去されて形成された開口部周辺の接着樹脂層３のフロー性を抑えることができ、回路充填に必要な粘性を保持したまま、精度良く、上記空間を確保することができる。

本発明の実施形態における多層プリント配線板１の製造工程の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｆ）は断面図である。 本発明の実施形態における多層プリント配線板１の製造工程の一例を示すものであり、（ａ）、（ｂ）は断面図である。 従来技術における多層プリント配線板を説明するための断面図である。 従来技術を説明するための、各工程を示すものであり、（ａ）、（ｂ）は断面図である。

符号の説明

１ 多層プリント配線板
２ 硬質絶縁層
３ 接着樹脂層
４ 保護フィルム
５ 第１の貫通孔
６ 第２の貫通孔
７ 導電性ペースト
９ 第３の貫通孔
１０ アンクラッド積層板
１１ ボンディングシート
１２、１３ 回路基板
１４ 部品収納空間

Claims (2)

1. （１）熱硬化性樹脂が硬化して形成され１００〜４００℃の温度範囲において軟化しない硬質絶縁層の両面に、前記温度範囲において一時的に溶融可能となる接着樹脂層と、保護フィルムとがこの順に配置して一体化されてなるアンクラッド積層板の一方の保護フィルム側から他方の保護フィルム側まで穿孔加工を行って、導電性ペーストが充填される第１の貫通孔及び導電性ペーストが充填されない第２の貫通孔を形成する工程、
   （２）第１の貫通孔に導電性ペーストを充填する工程、
   （３）保護フィルムを剥離し、導電性ペーストを接着樹脂層から突出させてボンディングシートを得る工程、
   （４）ボンディングシートの両面に、少なくとも一方に部品または部品の一部を収納するための第３の貫通孔を有する回路基板を、第３の貫通孔と第２の貫通孔との位置を合わせて配置して積層一体化させる工程、
   を含むことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
2. 前記アンクラッド積層板は、穿孔加工後において、第２の貫通孔から２０μｍの範囲内に存在する接着樹脂層の最低溶融粘度（Ａ）と、
   その他の部分における接着絶縁層の最低溶融粘度（Ｂ）との比が、溶融粘度測定器（ＨＡＫＫＥ社製）を用いて５℃／分の加熱下で測定した場合に、下記の式（ａ）、
   ２≦（Ａ／Ｂ） ・・・（ａ）
   を満足するものであることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板の製造方法。

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