JP2020182007A - 多層配線板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.プリント配線板間を電気的に接続する電気的接続パッドとプリント配線板間を電気的に接続しない非接続パッドとの両方を同一面内に備える複数枚のプリント配線板を準備するプリント配線板製造工程(I)と、前記複数枚のプリント配線板を前記電気的接続パッド同士が対向するように重ね、前記複数枚のプリント配線板を前記対向する電気的接続パッド同士の間に配置した導電性材料により接合するように積層する積層工程(II)とを有する多層配線板の製造方法において、前記プリント配線板製造工程(I)では、前記積層工程(II)で前記複数枚のプリント配線板を重ねる際に対向させる面の少なくとも一方の面に、該面上の前記電気的接続パッドに対応する位置に貫通穴が形成された絶縁フィルムを貼り付け(Ia)、前記絶縁フィルムに形成された貫通穴に前記導電性材料を配置する(Ib)、多層配線板の製造方法。
2.プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムが、ガラス転移温度が180℃以上である熱硬化性樹脂組成物を含むことを特徴とする上記1に記載の多層配線板の製造方法。
3.プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムが、強化材としてフィラー等の粒子を含むことを特徴とする上記1または2に記載の多層配線板の製造方法。
4.プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムのプリント配線板間を電気的に接続するためのパッドに対応する箇所に形成された貫通穴が、レーザ穴明け加工またはドリル穴明け加工によって形成されることを特徴とする上記1〜3のいずれか一に記載の多層配線板の製造方法。
5.プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムに形成された貫通穴に導電性材料を配置する際(Ib)に、保護マスクとしてPETフィルムを用いることを特徴とする上記1〜4のいずれか一に記載の多層配線板の製造方法。
6.プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムに形成された貫通穴に導電性材料を配置(Ib)した後、複数枚のプリント配線板を積層する工程(II)よりも前に、温度70〜150℃、時間10〜120分にてプリント配線板の熱処理を行うことを特徴とする上記1〜5のいずれか一に記載の多層配線板の製造方法。
7.プリント配線板製造工程(I)では、前記積層工程(II)で複数枚のプリント配線板を重ねる際に対向させる面の両方の面に絶縁フィルムを貼り付け、一方の面には電気的接続パッドに対応する位置にのみ貫通穴が設けられた絶縁フィルムを用い、他方の面には電気的接続パッドと非接続パッドの両方に対応する位置に貫通穴が設けられた絶縁フィルムを用いる、上記1〜6のいずれか一に記載の多層配線板の製造方法。
8.積層工程(II)では、複数枚のプリント配線板の平面上の同一箇所に複数の位置合わせ穴を配置し、配置した位置合わせ穴にピンを挿入することでプリント配線板同士の位置合わせを行いながら積層することを特徴とする上記1〜7のいずれか一に記載の多層配線板の製造方法。
9.積層工程(II)では、電気的接続パッドの配置された面の前記電気的接続パッドが配置されていない部分を絶縁材料により充填することを特徴とする上記1〜8のいずれか一に記載の多層配線板の製造方法。
10.プリント配線板製造工程(I)では、貫通穴が形成された絶縁フィルムを貼り付ける際(Ia)に、プリント配線板に貼り付けた絶縁フィルムの厚みが、前記絶縁フィルムに形成された貫通穴から露出した電気的接続パッドのパッド厚みよりも厚いことを特徴とする上記1〜9のいずれか一に記載の多層配線板の製造方法。
11.プリント配線板製造工程(I)では、貫通穴に前記導電性材料を配置する際(Ib)に、電気的接続パッドに対応する箇所に形成された絶縁フィルムの貫通穴が、導電性材料を配置することによって全て充填されることを特徴とする上記1〜10のいずれか一に記載の多層配線板の製造方法。
(プリント配線板の準備)
本実施形態の多層配線板の製造方法の各工程を図1〜3により説明する。まず、第一のプリント配線板8、第二のプリント配線板9および第三のプリント配線板10を製造する。それぞれのプリント配線板は、両面回路基板でも、多層配線板でも、必要な配線パターンを絶縁被覆ワイヤで形成するマルチワイヤ配線板でも構わない。プリント配線板に用いる支持基材1の種類は問わないが、積層時の加圧加熱による変形(寸法変化)を制御するためには、ガラスクロス等の強化材を含有した絶縁基材が好ましく、さらにはNEMA(National Electrical Manufacturers Association)規格のFR(Flame Retardant)−5グレードの基材やポリイミド樹脂系等のガラス転移温度が高い基材が好ましい。
次に、図2(B)に示すように、プリント配線板間の対向させる面の少なくとも一方の面に貼り付けるための絶縁フィルム4を作製する。絶縁フィルム4には、第一のプリント配線板8、第二のプリント配線板9、第三のプリント配線板10の電気的接続パッドと同一箇所に貫通穴7を設ける。絶縁フィルム4に設ける貫通穴7は、どのような方法で開口してもよく、例えばドリル穴明け加工やレーザ穴明け加工により形成することができる。穴明け加工の際、絶縁フィルム4への異物付着を抑制するため、絶縁フィルム4の両面に離型フィルム5(例えばPETフィルム)を貼り付けてあることが好ましい。各工程内での絶縁フィルム4表面への異物の付着を防止でき、その後の導電性材料6配置の際に、製品パターンごとの導電性材料6配置位置に合わせて開口した1品1様の保護マスクを用意しなくとも、穴明けされた離型フィルム5を、保護マスクの代わりとして用いることができるため、製造コストの低減を図ることができる。離型フィルム5としては、例えば帝人デュポン株式会社製片面離型処理PETフィルム、商品名:A−53が挙げられる。
次に、図2(C)に示すように第一のプリント配線板8の電気的接続パッドが備えられた面に、電気的接続パッドと同一箇所に貫通穴7を形成した絶縁フィルム4を貼り付ける。絶縁フィルム4は第一のプリント配線板8と第三のプリント配線板10の対向させる面の少なくとも一方の面に貼り付けることが好ましく、第一のプリント配線板8と第三のプリント配線板10の対向させる面の両面に貼り付けることがより好ましい。
ガラス転移温度は、次の方法で測定することができる。
(サンプル作製方法)
熱硬化性樹脂組成物を離型PET(帝人デュポンフィルム株式会社製、商品名:A−53)上にアプリケータを用いて、乾燥後の膜厚が100μmになるように塗布し、温度130℃、時間30分の条件で乾燥し、半硬化のフィルムを作製する。その後、離型PETから半硬化のフィルムを剥がし、2枚の金属製の枠に半硬化のフィルムを挟むことで固定させ、温度185℃、時間60分の条件で乾燥することで、硬化した熱硬化性樹脂組成物からなるフィルムを作製する。
(測定方法)
TAインスツルメント社製、装置名:TMA−2940を用い、治具:引っ張り、チャック間距離:15mm、測定温度:室温〜350℃、昇温速度:10℃/分、引っ張り荷重:0.05N、サンプルサイズ:幅5mm×長さ25mmで測定し、得られた温度−変位曲線から接線法によりガラス転移温度を求める。
次に、図2(D)に示すように第一のプリント配線板8と第三のプリント配線板10の対向させる面の少なくとも一方の面と、第二のプリント配線板9と第三のプリント配線板10の少なくとも一方の面に貼り付けた絶縁フィルム4に形成した貫通穴7から露出した電気的接続パッド上に導電性材料6を配置する。導電性材料6は、導電性を有していればどのようなものでもよいが、一般的なプリント配線板における積層温度(200℃以下)で溶融して電気的接続パッドとの間に金属間結合を形成し、形成後の再溶融温度が250℃以上であることが好ましい。導電性材料6としては、例えば、ORMET社製、商品名:HT−710、タツタ電線株式会社製、商品名:MPA500等が挙げられる。
導電性材料6は、スクリーン印刷法、ディスペンサ法等により絶縁フィルム4に形成された貫通穴7に配置することができる。導電性材料6の中には金属材料をバインダ樹脂に混合することで粘性を保ちスクリーン印刷やディスペンサ加工を容易にするものもある。そのような導電性材料6を用いる場合、導電性材料6の形状を保持するため、導電性材料6配置後に熱処理を行い、バインダ樹脂の予備硬化を行い、粘性を高めることが好ましい。温度70〜150℃、時間10〜120分の範囲で熱処理を行い、粘性を高め形状を保持することもできる。温度が70℃より低く、時間が10分より短い場合、充分に粘性を高めることができず、形状が崩れる場合がある。また、温度が150℃より高く、時間が120分より長い場合、粘性が高くなりすぎたり、バインダ樹脂の硬化が進み、導電性材料6が溶融しても充分な金属間化合物を形成できなかったり、積層時に変形できず、充分な接続性を確保できない場合がある。
次に、図3(A)に示すように第一のプリント配線板8を1枚、第三のプリント配線板10を少なくとも1枚以上、第二のプリント配線板9を1枚の順に、導電性材料6が配置された面と、導電性材料6が配置されていない面が対向するように重ねて配置し(IIa)、図3(B)に示すように加熱・加圧積層を行う(IIb)。これによりそれぞれのプリント配線板間の電気的接続パッド同士が、導電性材料6を介して接合されることによって電気的に接続される。なお、絶縁フィルム4の表面に離型フィルム5のような保護フィルムを備えるものを使用した場合は、基板同士を重ね合わせる前に、保護フィルムを剥離する。
図1は、本発明の実施例1の製造工程の流れを示す。
内層基板としてポリイミド系多層材料MCL−I−671(日立化成株式会社製、商品名)とプリプレグGIA−671(日立化成株式会社製、商品名)を用いる以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
絶縁フィルムとして日立化成株式会社製AS−9500を用いる以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
絶縁フィルム穴明けの際にCO2レーザ加工機を用いる以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
導電性材料印刷後に予備乾燥条件として温度70℃、時間10分の条件を追加する以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
導電性材料の予備乾燥条件として温度150℃、時間120分の条件に変更する以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
加熱・加圧プレスの際に、位置合わせ用のピン(長さ4.5mm)を用いる加熱・加圧プレスを行う以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
導電性材料を印刷する際の保護マスクとしてメタルマスクを用いない以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
作製した第一のプリント配線板と第二のプリント配線板にマルチワイヤ配線板を用いる以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
加熱・加圧プレスの際に、位置合わせ用のピン(長さ4.5mm)を用いる加熱・加圧プレス、電気的接続パッドを配置した面の電気的接続パッドが配置されていない箇所を山栄化学株式会社製アンダーコートインク(商品名:UC−3000)で充填した第一のプリント配線板と第二のプリント配線板を用い、導電性材料を印刷する際の保護マスクとしてメタルマスクを用いない以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
実施例1の第一のプリント配線板、第二のプリント配線板に代えて、第一のプリント配線板、第二のプリント配線板、少なくとも1枚以上の第三のプリント配線板を用いる、合計で少なくとも3枚以上のプリント配線板を用いる以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
ガラスエポキシ多層材料(日立化成株式会社製、商品名:E−679)を用いて、基板サイズ500mm×500mm、板厚3.0mmの26層配線板を形成した。直径0.15mmのドリルにて、貫通穴間の最小ピッチ0.40mmのパターンで20000穴の穴明けを行い、穴の内壁を銅めっきして電気的に接続し、全ての穴内を穴埋め樹脂(太陽インキ製造株式会社製、商品名:THP−100DX1)を用いて樹脂埋めを行った後、厚付け無電解銅めっきによる40μmの蓋めっきを行った。また、基板の表面層の片方の面には、貫通穴の位置に直径0.30mmのプリント配線板間の電気的接続パッドを配置した。また、基板4隅の490mm×490mmの位置に、直径5.0mmの穴を設けた。この基板を、第一のプリント配線板とした。
ガラスエポキシ多層材料(日立化成株式会社製、商品名:E−679)を用いて、基板サイズ500mm×500mm、板厚3.0mmの26層配線板を形成した。直径0.15mmのドリルにて、貫通穴間の最小ピッチ0.40mmのパターンで20000穴の穴明けを行い、穴の内壁を銅めっきして電気的に接続し、全ての穴内を穴埋め樹脂(太陽インキ製造株式会社製、商品名:THP−100DX1)を用いて樹脂埋めを行った後、厚付け無電解銅めっきによる40μmの蓋めっきを行った。また、基板の表面層の片方の面には、貫通穴の位置に直径0.25mmのプリント配線板間の電気的接続パッドを配置した。また、基板4隅の490mm×490mmの位置に、直径5.0mmの穴を設けた。この基板を、第一のプリント配線板とした。
公称厚み0.06mmのガラス布基材プリプレグ(日立化成株式会社製、商品名:GEA−679F)を用い、第一のプリント配線板のプリント配線板間の電気的接続パッドを配置した面に、プリプレグが電気的接続パッドに接するように載せ、真空プレス機を用いて、温度150℃、圧力1.0MPa、加圧時間30分、真空引き有りの条件で、貼り付けを行った。また、導電性材料の印刷において、導電性材料を配置する穴の位置のみを絶縁フィルムの穴径と同径で開口したメタルマスクを用いた。これ以外は、実施例1と同様の条件で多層配線板の製造を行った。
2…パッド
2a…電気的接続パッド
2b…非接続パッド
3…穴埋め樹脂
4…絶縁フィルム
5…離型フィルム
6…導電性材料
7…貫通穴
8…第一のプリント配線板
9…第二のプリント配線板
10…第三のプリント配線板
11…多層配線板
Claims (11)
- プリント配線板間を電気的に接続する電気的接続パッドとプリント配線板間を電気的に接続しない非接続パッドとの両方を同一面内に備える複数枚のプリント配線板を準備するプリント配線板製造工程(I)と、前記複数枚のプリント配線板を前記電気的接続パッド同士が対向するように重ね、前記複数枚のプリント配線板を前記対向する電気的接続パッド同士の間に配置した導電性材料により接合するように積層する積層工程(II)とを有する多層配線板の製造方法において、
前記プリント配線板製造工程(I)では、前記積層工程(II)で前記複数枚のプリント配線板を重ねる際に対向させる面の少なくとも一方の面に、該面上の前記電気的接続パッドに対応する位置に貫通穴が形成された絶縁フィルムを貼り付け(Ia)、前記絶縁フィルムに形成された貫通穴に前記導電性材料を配置する(Ib)、多層配線板の製造方法。 - プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムが、ガラス転移温度が180℃以上である熱硬化性樹脂組成物を含むことを特徴とする、請求項1に記載の多層配線板の製造方法。
- プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムが、強化材としてフィラーを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の多層配線板の製造方法。
- プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムのプリント配線板間を電気的に接続するためのパッドに対応する箇所に形成された貫通穴が、レーザ穴明け加工またはドリル穴明け加工によって形成されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
- プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムに形成された貫通穴に導電性材料を配置する際(Ib)に、保護マスクとしてPETフィルムを用いることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
- プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムに形成された貫通穴に導電性材料を配置(Ib)した後、複数枚のプリント配線板を積層する工程(II)よりも前に、温度70〜150℃、時間10〜120分にてプリント配線板の熱処理を行うことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
- プリント配線板製造工程(I)では、前記積層工程(II)で複数枚のプリント配線板を重ねる際に対向させる面の両方の面に絶縁フィルムを貼り付け、一方の面には電気的接続パッドに対応する位置にのみ貫通穴が設けられた絶縁フィルムを用い、他方の面には電気的接続パッドと非接続パッドの両方に対応する位置に貫通穴が設けられた絶縁フィルムを用いる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
- 積層工程(II)では、複数枚のプリント配線板の平面上の同一箇所に複数の位置合わせ穴を配置し、配置した位置合わせ穴にピンを挿入することでプリント配線板同士の位置合わせを行いながら積層することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
- 積層工程(II)では、電気的接続パッドの配置された面の前記電気的接続パッドが配置されていない部分を絶縁材料により充填することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
- プリント配線板製造工程(I)では、貫通穴が形成された絶縁フィルムを貼り付ける際(Ia)に、プリント配線板に貼り付けた絶縁フィルムの厚みが、前記絶縁フィルムに形成された貫通穴から露出した電気的接続パッドのパッド厚みよりも厚いことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
- プリント配線板製造工程(I)では、貫通穴に前記導電性材料を配置する際(Ib)に、電気的接続パッドに対応する箇所に形成された絶縁フィルムの貫通穴が、導電性材料を配置することによって全て充填されることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
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