JP3815435B2 - 回路基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は回路基板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化・高密度化に伴って電子部品を搭載する回路形成基板も従来の片面基板から両面基板や多層基板の採用が進み、より多くの回路を基板上に集積することが可能な高密度回路形成基板の開発が行われている。
【0003】
高密度回路形成基板においては、従来広く用いられてきたドリル加工による基板への穴(スルーホール)加工に代わって、より高速で微細な加工が可能なレーザー加工法の採用が検討されている(たとえばY.Yamanaka et al.,ExcimerLaser Processing In The Microelectronics Fields等)。またレーザーによる微細な穴加工と導電性ペースト等の接続手段を用いて層間接続を行う回路形成基板も提案されている(特開平6−268345号公報等)。
【0004】
微細な穴を形成し導電ペーストを用いて層間を接続する技術においては、わずかな異物が接続不良の原因となる。
【0005】
本技術においては基板用基材に貼り付けたフィルムごと穴開け加工を行いフィルムは導電ペーストを微細穴に充填するためのマスクとして用いられる。従ってフィルムを含めて基板用基材の全てを清浄に保つ必要がある。
【0006】
しかしながらドリル加工、レーザー加工ともに大量の加工屑が発生し、基板材料に付着して電気的接続用の穴を塞ぐ恐れがある。また空気中のわずかな塵埃も微細な穴を塞ぐおそれがある。そのため、導電ペースト充填前に基板材料の洗浄を行っているが、穴の中を完全に洗浄するためには乾式では非常に困難であるため新たに超音波水洗などの湿式の洗浄方法が利用されており、したがって加工された穴の周囲や基板材料の外端部より吸湿された水分を除去するため洗浄後の乾燥が必要となる。
【0007】
図4(a)に示すように基板材料1にはマスクフィルム2a,2bが貼り付けられている。また基板材料1の端部には導電ペースト充填後にマスクフィルム2a,2bを剥がすための予めマスクフィルム2a,2bの一部を剥がした剥離きっかけ部3a,3bが設けられている。
【0008】
このため、図4(b)に示すように基板材料1を積み重ねて従来の温風循環方式で加熱乾燥を行うと、図4(c)に示すように基板材料のBステージエポキシ樹脂が溶融し、剥離きっかけ部43a,43bと基板材料1が再溶着するため多数枚処理が困難であり十分な乾燥を行うことができなかった。
【0009】
また真空乾燥器においても少量の処理であれば対処できるが大量処理となると、真空になることで材料に十分な潜熱を与えることができず、水分を除去するだけのカロリーが得られないので乾燥に時間が長くかかっていた。
【0010】
回路基板の接続信頼性を向上させるためには、乾式洗浄よりも湿式洗浄の方が有効であるが洗浄後の乾燥が十分でなければ接続信頼性や絶縁信頼性に重大な影響を与える。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
そのため水分を完全に除去する必要があるが、従来の方法では効率的でなく基板材料に与えるダメージが多くなるなどの問題が生じる。
【0012】
本発明は高品質な微細穴を有した基板材料を実現し、低コストで信頼性の高い回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の回路基板の製造方法は、Bステージ状態の基板用基材の片面あるいは両面にフィルム状材料を貼り付けてフィルム付き基板材料とする貼り付け工程と、前記基板用基材と前記フィルム状材料との間に剥離きっかけ部を設ける工程と、前記フィルム付き基板材料にレーザーを照射することにより貫通あるいは非貫通の穴を形成する工程と、前記穴の壁面に残った変質部を除去する工程と、前記フィルム付き基板材料の表面に気体を吹き付けることによって前記表面に付着する水滴を除去するブロー工程と、前記フィルム付き基板材料に付着した水分および剥離きっかけ部に吸湿された水分を除去する乾燥工程と、前記穴に導電粒子を含有するペーストを充填する工程と、前記フィルム付き基板材料から前記フィルムを剥離する工程とを備え、変質部を除去する工程は、水中で超音波振動子から放射される音波エネルギーによりフィルム付き基板材料を振動させるものであり、前記フィルム付き基板材料に付着した水分および剥離きっかけ部に吸湿された水分を除去する乾燥工程は、複数枚のフィルム付き基板材料を重ねた状態で行うものであって、フィルム付き基板材料が入れられた大気圧状態の真空槽内の空気を排気して第1の到達真空圧まで減圧させる動作と、前記真空槽内に空気を供給して再度大気圧に戻す動作と、前記真空槽内へ空気を供給しながら減圧を行うことで一定時間空気を循環する動作と、前記真空槽内への空気の供給を停止し第2の到達真空圧まで減圧する動作とからなる工程であり、前記工程を一回以上行うことによりフィルム付き基板材料を乾燥させることを特徴とするものであり、水洗後に基板材料表面に付着した水滴を除去した後、基板材料が吸湿した水分を効率的にかつ基板材料にダメージを与えることなく乾燥することで清浄な信頼性の高い基板材料を得るものである。
【0014】
したがって本発明によれば、高品質の穴開け加工をレーザー加工の高速性を失うことなく実現し、低コストで信頼性の高い回路基板を提供することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図1から図3を用いて説明する。
【0016】
図1(a)〜(h)は本実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す工程断面図である。
【0017】
図1において、1は250mm角、厚さ約150μmの絶縁基材としての基板用基材であり、例えば芳香族ポリアミド繊維(以下アラミド繊維と称する)で構成された不織布に熱硬化性エポキシ樹脂(以下エポキシ樹脂と称する)を含浸させた複合材からなる樹脂含浸基材が用いられる。本実施の形態におけるエポキシ樹脂は完全に硬化したものではなく、プリプレグと呼ばれる未硬化分を含むいわゆるBステージ状態のエポキシ樹脂を使用している。
【0018】
2a,2bは基板用基材1との接着面に約1μmの熱硬化性エポキシ樹脂層(図示せず)が塗布された厚さ約20μmの剥離可能なマスクフィルム用の樹脂製フィルムであり、例えばポリエチレンテレフタレート(以下PETシートと称する)が用いられていてこのPETシート2a,2bを基板用基材1に貼り合わせて基板材料1aが形成される。
【0019】
基板材料1aの一端には基板用基材1とPETシート2a,2bとの間に後工程でPETシート2a,2bを剥離するための基板用基材1より剥がした部分すなわち剥離きっかけ部3a,3bが予め設けられている。
【0020】
次に図1(b)に示すようにレーザー4を基板材料1a上に照射して貫通穴5を形成する。その際に基板材料1a中の熱硬化性エポキシ樹脂およびアラミド繊維の一部は熱により昇華して周囲に飛散する。しかし穴壁面には昇華しきれなかった熱硬化性エポキシ樹脂あるいはアラミド繊維が硬く脆い変質部6として残る。
【0021】
また熱硬化性エポキシ樹脂と比較してアラミド繊維は耐熱性が高く、レーザーによる加工レートが低いため昇華しきれずに残りやすく、穴内壁は図に示すような凹凸形状となる。
【0022】
一方、周囲に飛散した熱硬化性エポキシ樹脂あるいはアラミド繊維の一部は加工粉7となって基板材料1aの表面あるいは貫通穴5の内部に付着する。
【0023】
次に図1(c)に示すように、超音波水洗槽8の水中で超音波振動子9に基板材料1aを近づけて振動させる。超音波振動子9から放射される音波エネルギーによって基板材料1aは振動し、変質部6および加工粉7は基板材料1aより脱落、剥離して除去されることにより図1(d)に示すような良好な穴形状を持つ基板材料1bを得ることができ、さらにエアーブローなどで基板材料1bの表面に付着した水滴が除去される。
【0024】
しかしながら、基板材料1bの端部および貫通穴5および剥離きっかけ部3a,3bには吸湿された幾分かの水分が残っている。
【0025】
次に図1(e)に示すように、基板材料1bをそれぞれ180枚積み重ねた状態の物10を2組準備し、真空乾燥槽11に投入して基板材料1bの乾燥を行う。
【0026】
図2は本発明における乾燥装置の概略を示しており、真空乾燥槽11の周囲には予熱ヒーター31が取り付けられ、そして減圧装置を構成する真空ポンプ32と真空ポンプ32を保護するための異物除去フィルター35が接続されている。
【0027】
さらに乾燥装置は温風発生器34、異物除去フィルター35、空気乾燥機36で構成される昇圧のための温風供給装置33を備えている。
【0028】
真空乾燥槽11に投入された基板材料1bは予熱ヒーター31より放射される輻射熱により加熱されながら減圧され、乾燥される。
【0029】
なお予熱ヒーターの代わりにマイクロ波を用いて乾燥することも可能である。
【0030】
つぎに真空乾燥の動作システムについて図3を用いて説明する。
【0031】
(1)基板材料投入後真空ポンプを作動させ約100Paまで減圧を行う。
【0032】
(2)次に減圧動作を止める。
【0033】
(3)温風供給装置33により空気清浄機を通過させた約60℃の乾燥空気を真空乾燥槽11に供給し、大気圧まで昇圧する。
【0034】
(4)昇圧後も乾燥空気を供給し真空乾燥槽11内の空気を循環させる。この時、同時に真空ポンプ32による減圧を行うことで空気循環の効率化を図る。
【0035】
(5)昇圧後、約1分間乾燥空気を循環させた後に乾燥空気の供給を止め約70Paまで減圧する。
【0036】
(6)上記した(2),(3),(4)の動作を繰り返す。
【0037】
(7)昇圧後、約1分間乾燥空気を循環させた後に乾燥空気の供給を止め約40Paまで減圧する。
【0038】
(8)次に減圧動作を止める。
【0039】
(9)温風供給装置33により空気清浄機を通過させた約60℃の乾燥空気を真空乾燥槽11に供給し、大気圧まで昇圧した後、真空乾燥槽11より基板材料1bを取り出す。
【0040】
この動作をさらに回数を繰り返せば真空度が高まり、乾燥度合が良くなるのは言うまでもなく、乾燥の必要度に応じて繰り返し回数、到達真空度、乾燥空気温度など材料に応じて適正化すればよい。
【0041】
ここに適正化した条件の1例とその乾燥結果を示す。
【0042】
【0043】
【表1】
【0044】
槽内の左右のパレットの上中下段それぞれに測定用サンプルを入れ、水洗前、水洗後、乾燥後の材料重量を測定した。その結果、真空乾燥後では水洗前より軽くなっており、水分が十分に除去されていることが判る。
【0045】
次に図1(f)に示すように印刷等の手段を用いて導電ペースト14を貫通穴5に充填する。貫通穴5は良好な形状であるために導電ペースト14の充填は全く妨げられることなく、貫通穴5の内部に完全に充填することができる。充填後マスクフィルムであるPETシート2a,2bを剥離する。
【0046】
次に図1(g)に示すように金属箔15で基板材料1bを挟み込み、熱プレス装置(図示せず)を用いて加熱加圧することによりプリプレグ状態であった基板材料1bは完全硬化されると同時に基板材料1bの両面に貼着された金属箔15は導電ペースト14によって電気的に接続される。
【0047】
次に金属箔15を所望の形状にパターニングすることにより図1(h)に示すような回路パターン16を有する両面回路形成基板が得られる。
【0048】
なお、本実施の形態における乾燥方法はパターニングした後の両面回路形成基板の洗浄後の乾燥方法として用いることもできる。
【0049】
なお、本実施の形態では両面回路形成基板について説明したが、本発明に係わる工程を複数回繰り返すことにより多層回路形成基板に応用することも可能であることはいうまでもない。
【0050】
本発明では基板材料1bの貫通孔5内に導電ペースト14を充填した場合について説明したが、貫通孔5内にメッキ導体を形成した場合でも同様の効果を得ることが可能である。
【0051】
【発明の効果】
上記したように本発明の回路基板の製造方法は、レーザーを基板材料に照射し貫通あるいは非貫通の穴形状を形成する工程と、その基板材料の表面および貫通あるいは非貫通の穴形状内壁に形成された変質部やレーザー照射工程中あるいは工程後に基板材料より飛散して基板材料に付着した粉状または塊状の変質物質を水洗により除去し、所望の貫通あるいは非貫通の穴形状を得る工程と、水洗工程において基板材料表面に付着した水滴を除去する工程と、水洗工程で基板材料内部に入り込んだ水分を基板材料を加熱しながら減圧と昇圧を繰り返すことで、基板材料に熱的ダメージを与えず大量に乾燥処理する工程とから構成されているため、高品質の穴加工をレーザー加工の高速性を失うことなく実現でき、低コストで信頼性の高い回路基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態における回路基板の製造方法の工程断面図
【図2】 同実施の形態における回路基板製造装置の概略構成図
【図3】 同実施の形態における真空槽内の圧力プロファイルを示す図
【図4】 従来の回路形成基板の製造方法の工程断面図
【符号の説明】
1 基板用基材
1a、1b 基板用材料
2a、2b PETシート
3a、3b 剥離きっかけ部
4 レーザ
5 貫通穴
6 変質部
7 加工粉
8 超音波水洗槽
9 超音波振動子
10 基板材料を180枚積み重ねたもの
11 真空乾燥槽
14 導電ペースト
15 金属箔
16 回路パターン
31 予備ヒータ
32 真空ポンプ
33 温風供給装置
34 温風発生器
35 異物除去フィルタ
36 空気乾燥機
43a、43b 再接着した剥離きっかけ部
Claims (3)
- Bステージ状態の基板用基材の片面あるいは両面にフィルム状材料を貼り付けてフィルム付き基板材料とする貼り付け工程と、
前記基板用基材と前記フィルム状材料との間に剥離きっかけ部を設ける工程と、
前記フィルム付き基板材料にレーザーを照射することにより貫通あるいは非貫通の穴を形成する工程と、
前記穴の壁面に残った変質部を除去する工程と、
前記フィルム付き基板材料の表面に気体を吹き付けることによって前記表面に付着する水滴を除去するブロー工程と、
前記フィルム付き基板材料に付着した水分および剥離きっかけ部に吸湿された水分を除去する乾燥工程と、
前記穴に導電粒子を含有するペーストを充填する工程と、
前記フィルム付き基板材料から前記フィルムを剥離する工程とを備え、
変質部を除去する工程は、水中で超音波振動子から放射される音波エネルギーによりフィルム付き基板材料を振動させるものであり、
前記フィルム付き基板材料に付着した水分および剥離きっかけ部に吸湿された水分を除去する乾燥工程は、複数枚のフィルム付き基板材料を重ねた状態で行うものであって、
フィルム付き基板材料が入れられた大気圧状態の真空槽内の空気を排気して第1の到達真空圧まで減圧させる動作と、前記真空槽内に空気を供給して再度大気圧に戻す動作と、前記真空槽内へ空気を供給しながら減圧を行うことで一定時間空気を循環する動作と、前記真空槽内への空気の供給を停止し第2の到達真空圧まで減圧する動作とからなる工程であり、前記工程を一回以上行うことによりフィルム付き基板材料を乾燥させることを特徴とする回路基板の製造方法。 - 第2の到達真空圧は第1の到達真空圧よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の回路基板の製造方法。
- 真空槽内へ供給される空気は、乾燥空気であることを特徴とする請求項1に記載の回路基板の製造方法。
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