JP4292905B2 - 回路基板、多層基板、回路基板の製造方法および多層基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の部品として用いられる多層フレキシブル配線板及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年の電子機器の高密度化に伴い、これに用いられるプリント配線板の多層化が進んでおり、フレキシブル配線板も多層構造のものが多用されている。このプリント配線板はフレキシブル配線板とリジッド配線板との複合基板であるリジッドフレックス配線板であり、用途が拡大している。
【0003】
従来の多層フレキシブル配線板やリジッドフレックス配線板の製造方法は、多層リジッド配線板の製造方法と類似している。即ち、パターニングされた銅箔と絶縁層を交互に複数積み重ねた積層板を形成し、該積層板に層間接続用の貫通孔をあけ、該貫通孔に層間接続用メッキを施した後、最外層の回路等の加工を行う方法が主流であった。しかし、更なる搭載部品の小型化・高密度化が進み、全層を通して同一の個所に各層の接続ランド及び貫通穴をあける従来の技術では、設計上配線密度が不足して、部品の搭載に問題が生じるようになってきている。
【0004】
このような背景により、近年多層リジッド配線板では、新しい積層技術としてビルドアップ法が採用されている。ビルドアップ法とは、樹脂のみで構成される絶縁層と導体とを積み重ねながら、単層間で層間接続をする方法である。層間接続方法としては、従来のドリル加工に代わって、レーザー法、プラズマ法やフォト法など、多岐にわたり、小径のビアホールを自由に配置することで高密度化を達成するものである。
【0005】
ビルドアップ法は、絶縁層にビアを形成してから層間接続する方法と、層間接続部を形成してから絶縁層を積層する方法とに大別される。又層間接続部は、ビアホールをメッキで形成する場合と、導電性ペーストなどで形成する場合とに分けられ、使用される絶縁材料やビア形成方法により、更に細分化される。
【0006】
その中でも、絶縁層に層間接続用の微細ビアをレーザーで形成し、ビアホールを銅ペースト等の導電性接着剤で穴埋めし、この導電性接着剤により電気的接続を得る方法では、ビアの上にビアを形成するスタックドビアが可能なため、高密度化はもちろんのこと、配線設計も制限を少なくすることができる(例えば、特開平8−316598号)。
【0007】
しかし、この方法では、層間の電気的接続を導電性接着剤で行っているため、信頼性が十分ではない。又、微細なビアに導電性接着剤を埋め込む高度な技術も必要となり、更なる微細化に対応することが困難である。又、配線パターン上に金属からなる突起物を形成し、積層により絶縁層をこの突起物が貫通し、厚み方向に隣り合った層の配線パターンと接触させ、層間接続する方法もある(例えば、特開平8−125344号)。
【0008】
しかし、この方法では、層間接続が物理的接触のみであり、その接触を維持する手段がなく、熱に対する信頼性が低いと考えられる。そこで、信頼性の改善策として、金属突起物上に絶縁樹脂の硬化温度より高い熔融温度を有する半田層を形成し、積層により未硬化の絶縁層を貫通し、更に半田層を熔融・冷却することで半田接合を形成する方法もある(例えば、特開平8−1595560号)。
【0009】
しかし、突起先端の半田層と導電体回路層の表面が十分に清浄化、即ち表面酸化物の除去や還元がされていないと、半田が濡れ広がることができないため、半田接合が不十分となり、この方法でも信頼性が低いと考えられる。
【0010】
半田接合において、隣接する回路とのブリッジを防ぐため、接着剤付き樹脂フィルムや接着剤シート等に開口部の付いた保護フィルム層を設け、その開口部に別の実装部品を接続したり層間接続する技術が既に公知の技術として一般的に知られているが、各層にこれらの開口部の付いた保護フィルム層を設けたプリント配線板やフレキシブル配線板を作製するのは工程数の増加を招き、かつ開口部の微細加工は更なる工数の増加を招き効率が悪い。
【0011】
また、多層フレキシブル配線板は層間接着するために熱硬化型接着剤を使用しているが、これまでの技術では単純にポスト部分が接着剤を物理的に排除し接続パッド上まで達し接続する等の方法もある(例えば、特開平11−54934号)が、これでも完全に接続ポストとパッド間の接着剤を除去することは難しく、信頼性が低いと考えられる。
【0012】
さらに、接続ポストを形成するための方法としてメッキを用いた場合、このポストは片面配線板の基材厚みに接続させるパッドを有するフレキシブル配線板の表面被覆材の厚みにさらに、層間の接着剤厚を加えたメッキ厚をつけなくてはならず、このポスト形成のメッキ工程は長時間にわたる効率の悪い工程となる。
【0013】
又、前記した層間接続を形成する場合は、通常、貫通孔又はビアホールに銅メッキを施す。しかし、層間接続を樹脂のみで形成する絶縁層の素材は、熱により厚みが変化し銅メッキでは耐えられなくなり、接続が断裂して、信頼性が低下する場合がある。又、貫通孔或いはビアホールを形成する際に発生する樹脂の染み出しなどが原因であるスミアが障害となり、層間接続が十分に取れず、信頼性が低下する。
【0014】
多層フレキシブル配線板やリジッドフレックス配線板と、多層リジッド配線板との最大の相違点は、フレキシブルな部分の有無である。このフレキシブルな部分は、自由に可撓できるように、層数を少なくする必要がある。このフレキシブルな部分の作製では、フレキシブルな部分が積層されないように外層を除くか、或いは積層後外層を除かなければならない。どちらにしても、フレキシブルな部分の外層は不要となり、多層フレキシブル配線板内のフレキシブル部分の占める割合が多くなるにつれて除去される多層部面積は増加し、コストアップにつながり、不経済となる。
【0015】
フレキシブル配線板を安価に製造するために、複数のパターンを1枚のシートに配置して作成する。そのため、多層フレキシブル配線板も同様の製造方法を経ることで、安価に製造することができる。しかし、現状の製造方法では、特に一般的に用いられる層間の接続方法としては、スルーホールが全層を貫く形で各層間を接続する手法が用いられる。しかし、この接続方法では、加工方法が簡単ではあるが回路の設計上非常に制約が多くなる。また最も劣る点としては、スルーホールで全層を接続するため、最外層はスルーホールが多くなりまたスルーホールランドが占める面積割合も増えるため、部品の実装、回路のパターンに致命的となる回路密度を上げることができない。また、今後の市場要求が高まる高密度実装、高密度パターンの作製が困難な仕様となる。
【0016】
【特許文献1】
特開平8−316598号公報
【特許文献2】
特開平8−125344号公報
【特許文献3】
特開平8−195560号広報
【特許文献4】
特開平11−54934号公報
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決させるため、確実に層間接続を達成でき、かつ信頼性が高く外層配線板を積層することができ、各層に必要な層間接続用の接着剤と各層の保護フィルム、またこの保護フィルムの開口部加工を接着剤層を設けることと紫外線照射だけで形成でき、かつ接着剤の流動性をもコントロールできる多層フレキシブル配線板及びその製造方法を提供するものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
(1)絶縁基材の一方の面側に導体回路を形成する工程と、前記絶縁基材に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔内に、突起状端子をその一端が前記導体回路と電気的に接続され、他端が前記絶縁基材の他方の面よりも突出するように形成する工程と、前記突起状端子の、前記絶縁基材の他方の面よりも突出した部分を覆う金属被覆層を形成する工程と、前記絶縁基材の一方の面側に、感光性フラックス機能を有する接着層を形成する工程と、前記接着層の層間接続部以外を露光し半硬化させる工程とを有することを特徴とする回路基板の製造方法。
(2)絶縁基材の一方の面側に導体回路となる金属層が形成された前記絶縁基材に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔内に、突起状端子をその一端が前記金属層と電気的に接続され、他端が前記絶縁基材の他方の面よりも突出するように形成する工程と、前記突起状端子の、前記絶縁基材の他方の面よりも突出した部分を覆う金属被覆層を形成する工程と、前記金属層をパターニングして導体回路を形成する工程と、前記絶縁基材の一方の面側に、感光性フラックス機能を有する接着層を形成する工程と、前記接着層の層間接続部以外を露光し半硬化させる工程とを有することを特徴とする回路基板の製造方法。
(3)前記金属被覆層に、厚さ2μm以上の金属層を形成する工程を有する上記(1)または(2)に記載の回路基板の製造方法。
(4)前記金属被覆層は、金、銀、ニッケル、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅からなる群より選択される少なくとも1種の金属または該金属を含む合金で構成される上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
(5)前記感光性フラックス機能付き接着剤が、紫外線と熱で硬化する上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
(6)絶縁基材と、前記絶縁基材の一方の面側に形成された導体回路と、前記導体回路に電気的に接続された少なくとも1つの導体ポストとを有し、前記絶縁基材の一方の面側に前記導体回路をその一部を残して覆う被覆層を設けた少なくとも1つの回路基板と、上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の方法により製造された少なくとも1つの回路基板と、絶縁基材の両面にそれぞれ導体回路となる金属層が形成された前記絶縁基材に貫通孔を形成し、該貫通孔内にて前記両金属層同士を導通させる工程と、前記金属層をパターニングして導体回路を形成する工程と、前記導体回路の一部を残して前記導体回路を覆う感光性フラックス機能を有する接着層を形成する工程とを有するとともに、積層後、多層部になる前記導体回路面には感光性フラックス機能付き接着層を形成する工程と、少なくとも1つの回路基板が該多層部から延出する単層部になる前記導体回路面には、接着層とフィルムで構成される被覆層とを形成する工程を有する方法により製造された少なくとも1つの回路基板とを所定の順序で重ね、これらを熱圧着して積層、一体化することを特徴とする多層基板の製造方法。
(7)絶縁基材の両面にそれぞれ導体回路となる金属層が形成された前記絶縁基材に貫通孔を形成し、該貫通孔内にて前記両金属層同士を導通させる工程と、前記金属層をパターニングして導体回路を形成する工程と、前記導体回路の一部を残して前記導体回路を覆う感光性フラックス機能を有する接着層を形成する工程とを有するとともに、積層後、多層部になる前記導体回路面には感光性フラックス機能付き接着層を形成する工程と、少なくとも1つの回路基板が該多層部から延出する単層部になる前記導体回路面には、接着層とフィルムで構成される被覆層とを形成する工程を有する方法により製造された回路基板の両面側にそれぞれ上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の方法により製造された回路基板を配置し、さらにこれら両回路基板の外側にそれぞれ、絶縁基材と、前記絶縁基材の一方の面側に形成された導体回路と、前記導体回路に電気的に接続された少なくとも1つの導体ポストとを有し、前記絶縁基材の一方の面側に前記導体回路をその一部を残して覆う被覆層を設けた回路基板を配置し、これらを熱圧着して積層、一体化し、各回路基板の導体回路の所定部位が前記導体ポストを介して電気的に接続するようにしたことを特徴とする多層基板の製造方法。
(8)上記(1)ないし(5)のいずれかの製造方法によって得られる回路基板。
(9)上記(7)または(8)に記載の製造方法によって得られる多層基板。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。
【0020】
図1〜図5は、本発明の実施形態である多層フレキシブル配線板及びその製造方法の例を説明する図である。図3(b)は、多層部320とフレキシブル部330を併せ持つ4層の多層フレキシブル配線板310であり、図5(b)は多層部520とフレキシブル部530を併せ持つ6層の多層フレキシブル配線板510である本発明で得られる多層フレキシブル配線板の構造を示す断面図である。
【0021】
本発明の多層フレキシブル配線板の製造方法として、先ず、4層フレキシブル配線板の一例を説明する。
ステップA(図1)として、外層片面配線板120を形成する。続いて、ステップB(図2)として内層フレキシブル配線板220を形成する。最後に、ステップC(図3)として、内層フレキシブル配線板220に外層片面配線板120を積層し、多層フレキシブル配線板310を形成する。以上、3ステップに分けることができる。
【0022】
5層以上の場合、前記ステップAで作成した片面配線板120を最外層の配線板として用いる。外側から第2層以降から中心層の両面板間まではステップD(図4)として内層用プリント配線板420を形成し用い、前記ステップBで形成した内層フレキシブル配線板220を中心層の配線板として用いる。これらをステップEとして、内層フレキシブル配線板220を中心層に内層用プリント配線板420と最外層に片面配線板120を積層し、多層フレキシブル配線板510を形成する。5層以上の場合、最外層となる片面配線板120と中心層となる内層フレキシブル配線板220の間に内層フレキシブル配線板420を所望する層数、積層すれば良い。
【0023】
ステップAの外層片面配線板120を加工する方法として、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂を硬化させた絶縁材からなる支持基材102の片面に銅箔101が付いた片面積層板110を準備する (図1(a))。この際、支持基材と銅箔との間には、導体接続の妨げとなるスミアの発生を防ぐため、銅箔と支持基材を貼り合わせるための接着剤層は存在しない方が好ましいが、接着剤を使い貼りあわせたものでもよい。この支持基材102の片面にある銅箔101をエッチングにより配線パターン103を形成し(図1(b))、配線パターンに表面被覆104を施す(図1(c))。この表面被覆104は絶縁樹脂に接着剤を塗布したオーバーレイフィルムを貼付または、インクを直接支持基材に印刷する方法などがある。この表面被覆104にはメッキなどの表面処理用に表面被覆開口部105を設けてもよい。次いで、支持基材102側の面から、配線パターン103が露出するまで、支持基材開口部106を形成する (図1(d))。
【0024】
この際、レーザー法を用いると開口部を容易に形成することができ、かつ小径もあけることができる。更に、過マンガン酸カリウム水溶液によるウェットデスミア又はプラズマによるドライデスミアなどの方法により、支持基材開口部106内に残存している樹脂を除去すると層間接続の信頼性が向上し好ましい。この支持基材開口部106内に導体ポスト1078が支持基材102の面から突出するまで形成する(図1(f))。
【0025】
導体ポスト1078の形成方法としては、ペースト又はメッキ法などで、銅ポスト108を形成後(図1(e))、金属又は合金にて被覆する。金属としては、錫からなることが好ましい。合金としては錫、鉛、銀、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅から選ばれた少なくとも2種類以上の金属で構成される半田であることが好ましい。例えば錫−鉛系、錫−銀系、錫−亜鉛系、錫−ビスマス系、錫−アンチモン、錫−銀−ビスマス系、錫−銅系等があるが、半田の金属組合せや組成に限定されず、最適なものを選択すればよい。厚みは2μm以上で、好ましくは10μm以上30μm以下である。この時同時に表面被覆開口部105の表面にも前記同様の半田又は金属や合金により表面処理109してもよい。最後に、多層部のサイズに応じて切断し、外層片面配線板120を得る(図1(f))。
【0026】
また、この外層片面配線板120の製法としては片面積層板110に支持基材開口部106を形成した後、導体ポスト1078を形成し、次いで配線パターン103を形成し、配線パターンに表面被覆104を施してもよい。
【0027】
ステップBの内層フレキシブル配線板220を加工する方法としては、ポリイミドなどの、通常フレキシブル配線板に用いられる耐熱性樹脂202と銅箔201からなる両面板210を準備する(図2(a))。両面板210は、フレキシブル部の素材となり、銅箔201と耐熱性樹脂202の間には、屈曲性・折り曲げ性を高めるために接着剤層は存在しない方が好ましいが存在しても構わない。この両面板210にスルーホール203にて表裏の電気的導通を形成した(図2(b))後、エッチングにより、配線パターン204及び導体ポスト1078を受けることができるパッド205を形成する(図2(c))。次いで、フレキシブル部330に相当する部分の配線パターン203にポリイミドなどからなる表面被覆206を施し、さらに多層積層部分に感光性フラックス機能付き接着剤207(図2(d))層を形成する。このフラックス機能付き接着剤層は印刷法により支持基材202にフラックス機能付き接着剤を塗布する方法等があるが、シート状になった接着剤を支持基材202にラミネートする方法により形成してもよい。次いで、紫外線照射(図2(e))を行うがマスク208等を間に用いて照射することにより層間接続部209以外のフラックス機能付き接着剤を半硬化させる211(図2(f))。紫外線照射により接着剤のフラックス活性を低下させ、かつ半硬化状態にすることで接着剤の流れ出しを抑制することができるが、層間の接着性は維持できる硬化状態とする。一方層間接続部209である未照射部分はフラックス活性を維持しており、層間の電気的接続は十分に可能である。これらの製法により内層フレキシブル配線板を得る220(図2(f))。
又、積層前に内層フレキシブル配線板を個片、または複数個パターンのシートに裁断しても問題はない。
本発明に用いる感光性フラックス機能付き接着剤は、金属表面の清浄化機能、例えば、金属表面に存在する酸化膜の除去機能や、酸化膜の還元機能を有した接着剤であり、第1の好ましい接着剤の構成としては、フェノール性水酸基を有するフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、アルキルフェノールノボラック樹脂、レゾール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂などの樹脂(A)と、前記樹脂の硬化剤(B)を含むものである。硬化剤としては、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、レゾルシノール系などのフェノールベースや、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エポキシ化されたエポキシ樹脂やイソシアネート化合物が挙げられ、光重合開始剤としてはベンゾフェノン系、ベンゾインアルキルエーテル系、アセトフェノン系、アルキルアントラキノン系が挙げられる。
【0028】
フェノール性水酸基を有する樹脂の配合量は、全接着剤中20重量%以上〜80重量%以下が好ましく、20重量%未満だと金属表面を清浄化する作用が低下し、80重量%を越えると十分な硬化物を得られず、その結果として接合強度と信頼性が低下するおそれがあり好ましくない。一方、硬化剤として作用する樹脂或いは化合物は、全接着剤中20重量%以上〜80重量%以下が好ましい。接着剤には、必要に応じて着色剤、無機充填材、各種のカップリング剤、溶媒などを添加してもよい。
【0029】
第2の好ましい接着剤の構成としては、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、レゾルシノール系などのフェノールベースや、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エポキシ化されたエポキシ樹脂(C)と、イミダゾール環を有し、かつ前記エポキシ樹脂の硬化剤(D)と光重合開始剤(E)を含むものである。イミダゾール環を有する硬化剤(D)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)などが挙げられる。光重合開始剤(E)としてはベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルなどのベンゾインアルキルエーテル類、4―フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−トリクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、チオキサンソン、2-クロルチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、2,4−ジメチルチオキサンソン、エチルアントラキノン、ブチルアントラキノンなどが挙げられる。これらは単独、あるいは2種以上の混合物として用いられる。この光重合開始剤の添加量は、通常 0.1〜10重量%の範囲で用いられる。
【0030】
エポキシ樹脂の配合量は、全接着剤中30重量%以上〜99重量%以下が好ましく、30重量未満だと十分な硬化物が得られないおそれがあり好ましくない。上記2成分以外に、シアネート樹脂、アクリル酸樹脂、メタクリル酸樹脂、マレイミド樹脂などの熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を配合してもよい。又、必要に応じて着色剤、無機充填材、各種のカップリング剤、溶媒などを添加してもよい。イミダゾール環を有し、かつ前記エポキシ樹脂の硬化剤となるものの配合量としては、全接着剤中1重量%以上〜10重量%以下が好ましく、1重量%未満だと金属表面を清浄化する作用が低下し、エポキシ樹脂を十分に硬化させないおそれがあり好ましくない。10重量%を越えると硬化反応が急激に進行し、接着剤層の流動性が劣るおそれがあり好ましくない。また、前記光重合開始剤の添加量は、通常 0.1〜10重量%の範囲で用いられ、0.1重量%未満では硬化反応が進行せず、10重量%を越えると硬化反応が急激に進行し、接着剤層の流動性が損なわれ、光反応のみで重合反応が終結するため、次いで行う積層の際、基板間の接着が阻害されるおそれがあり好ましくない。
【0031】
接着剤の調整方法は、例えば固形のフェノール性水酸基を有する樹脂(A)と、固形の硬化剤として作用する樹脂(B)を溶媒に溶解して調整する方法、固形のフェノール性水酸基を有する樹脂(A)を液状の硬化剤として作用する樹脂(B)に溶解して調整する方法、固形の硬化剤として作用する樹脂(B)を液状のフェノール性水酸基を有する樹脂(B)に溶解して調整する方法、又固形のエポキシ樹脂(C)を溶媒に溶解した溶液に、イミダゾール環を有し、かつエポキシ樹脂の硬化剤として作用する化合物(D)と光重合開始剤(E)を分散もしくは溶解する方法などが挙げられる。使用する溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサン、トルエン、ブチルセルソブル、エチルセロソブル、N−メチルピロリドン、γ−ブチルラクトンなどが挙げられる。好ましくは沸点が200℃以下の溶媒である。
【0032】
ステップCの多層フレキシブル配線板310を形成する方法としては、個片の外層片面配線板120を内層フレキシブル配線板220にレイアップする。その際の位置合わせは、各層の配線パターンに予め形成されている位置決めマークを画像認識装置により読み取り位置合わせする方法、位置合わせ用のピンで位置合わせする方法等を用いることができる。その後、フラックス機能付き接着剤の軟化する温度にて、導体ポスト1078と前記導体ポストと接続するパッド205とを接触または直近まで近づけ、かつこの段階で前記導体ポストをパッドに圧接させることにより紫外線未硬化部のフラックス機能付き接着剤を排除することができる。次いで半田接合が可能な温度に加熱して、導体ポスト1078が、フラックス機能付き接着剤層209、211を介して、導体ポスト1078の金属または合金が熔融接合するまで熱圧着し、次にこれら金属合金の熔融しない温度で再加熱してフラックス機能付き接着剤層209、211を硬化させて層間を接着させることにより、外層片面配線板120及び内層フレキシブル配線板220を積層する(図3(b))。各層を積層する方法として、真空プレス又は熱ラミネートとベーキングを併用する方法等を用いることができる。
【0033】
以上図1〜図3を用いて、多層部が4層の構成について説明したが、本発明には内層フレキシブル配線板の片面のみにパッドを設け、該パッド上に外層片面配線板の個片を1個レイアップした内層フレキシブル配線板を片面とした場合の2層の構成や内層フレキシブル配線板を両面とした3層の構成のもの、また、片面配線板の個片を順次レイアップした3層以上の多層フレキシブル配線板も含まれる。次に多層部が6層の場合を説明する。
【0034】
ステップA、ステップBにより得られる6層の場合最外層となる片面配線板120と中心層になる内層フレキシブル配線板220とは4層で使用するものと同じものを用いるが、最外層と中心層の間にくる層はステップD(図4)として内層用プリント配線板420を形成する。
【0035】
ステップDの内層用プリント配線板420を加工する方法としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂を硬化させた絶縁材からなる支持基材402の片面に銅箔401が付いた片面積層板410を準備する(図4(a)) 。この際、支持基材と銅箔との間には、導体接続の妨げとなるスミアの発生を防ぐため、銅箔と支持基材を貼り合わせるための接着剤層は存在しない方が好ましいが、接着剤を使い貼りあわせたものでも問題はない。この支持基材402の片面にある銅箔401をエッチングにより配線パターン403及び導体ポスト1078を受けることができるパッド404を形成する(図4(b))。次いで、支持基材402側の面から、配線パターン403が露出するまで、支持基材開口部405を形成する (図4(c))。
【0036】
この際、レーザー法を用いると開口部を容易に形成することができ、かつ小径もあけることができる。更に、過マンガン酸カリウム水溶液によるウェットデスミア又はプラズマによるドライデスミアなどの方法により、支持基材開口部405内に残存している樹脂を除去すると、層間接続の信頼性が向上し好ましい。この支持基材開口部405内に導体2層ポスト407が支持基材402の面から突出するまで形成する(図4 (e))。導体2層ポスト407の形成方法としては、ペースト又はメッキ法などで、銅ポスト406を形成(図4(d))し、金属又は合金にて被覆する (図4 (e))。金属としては、錫からなることが好ましい。合金としては錫、鉛、銀、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅から選ばれた少なくとも2種類以上の金属で構成される半田であることが好ましい。例えば錫−鉛系、錫−銀系、錫−亜鉛系、錫−ビスマス系、錫−アンチモン、錫−銀−ビスマス系、錫−銅系等があるが、半田の金属組合せや組成に限定されず、最適なものを選択すればよい。厚みは2μm以上で好ましくは10μm以上30μm以下であればよい (図4(e))。2μm未満では、層間の接続の信頼性が低下する恐れがある。
【0037】
次いで、多層積層部分に感光性フラックス機能付き接着剤408(図4(f))層を形成する。この感光性フラックス機能付き接着剤層は印刷法により支持基材402に感光性フラックス機能付き接着剤を塗布する方法等があるが、シート状になった接着剤を支持基材402にラミネートする方法により形成してもよい。次いで、紫外線照射(図4(g))を行うがマスク409等を間に用いて照射することにより層間接続部411であるパッドとポスト部以外の感光性フラックス機能付き接着剤を半硬化させる412(図2(e))。紫外線照射により感光性フラックス機能付き接着剤のフラックス活性を低下させ、かつ半硬化状態にすることで接着剤の流れ出しを抑制することができるが層間の接着性は維持できる硬化状態とする。一方層間接続部412である紫外線未照射部分はフラックス活性を維持しており、層間の電気的接続は十分に可能である。
又、積層前に内層用プリント配線板を個片、または複数個パターンのシートに裁断しても問題はない(図4(i))。これらの製法により内層プリント配線板を得る420(図4(h))。
【0038】
ステップEの多層フレキシブル配線板510を形成する方法としては、中心層の内層フレキシブル配線板220に内層フレキシブル配線板420をレイアップし、さらにその外側に最外層となる片面配線板120をレイアップする。
【0039】
7層以上の場合は、この内層用プリント配線板420を所望する枚数積層させればよい。多層化の熱圧着方法については、既にステップC4層の積層で既述した内容で行うが、特に限定しない。中心層になる内層フレキシブル配線板の個片又は複数個面付けされたシートに外層片面配線板、内層用プリント配線板をレイアップするごとに位置決めと2層バンプとパッドを圧接し、次いで半田の融点を超える熱を加え2層ポストの金属または合金が熔融しパッドと接合させ、これを所望する層数繰り返す方法。また、所望の層数の外層片面配線板と内層用プリント配線板の個片又は複数個面付けされたシートをレイアップするごとに位置決めと2層バンプとパッドを逐一圧接した後、一括して半田の融点を越える熱を加え2層ポストの金属または合金が熔融し接合させてもよい。どちらの方法においても次いで、この金属、合金の融点以下の温度によりこの層間接着剤を硬化させ積層する。また、レイアップの位置決めの熱圧着時に、半田の融点を越える熱を加えることにより、2層ポストの金属または合金が熔融し接合させた後、融点以下の温度によりこの層間接着剤を硬化させ、これを繰り返し積層させることもできる。
各層を積層する方法として、真空プレス又は熱ラミネートとベーキングを併用する方法等を用いることができる。
【0040】
【実施例】
実施例1
[外層片面板の作成]
厚み60μmのエポキシ樹脂を硬化させた絶縁材からなる支持基材102(住友ベークライト製 スミライトAPL−4001)上に厚み12μmの銅箔101が付いた片面積層板110をエッチングし、配線パターン103を形成し、液状レジスト(日立化成製 SR9000W)を印刷し、表面被膜104を施す。次いで、支持基材102側の面から、CO2レーザーにより100μm径の支持基材開口部106を形成し、過マンガン酸カリウム水溶液によるデスミアを施す。この支持基材開口部106内に電解銅メッキを施し高さ75μmの銅ポスト108を形成した後、半田メッキ厚み12μmを施し、導体ポスト1078を形成する。最後に、積層部のサイズに外形加工し、外層片面配線板120を得た。
【0041】
[内層フレキシブル配線板の作成]
銅箔201が18μm、支持基材202がポリイミドフィルム厚み25μmの2層両面板210(新日鐵化学製 エスパネックス SB−18−25−18FR)を、ドリルによる穴明け後、ダイレクトメッキし、電解銅メッキによりスルーホール203を形成し表裏の電気的導通を形成した後、エッチングにより、配線パターン204及び導体ポスト1078を受けることができるパッド205を形成する。その後、可とう部分の配線パターンに、厚み25μmのポリイミド(鐘淵化学工業製 アピカルNPI)に厚み25μmの熱硬化性接着剤(住友ベークライト製)により表面被覆206を形成する。次に積層部分に厚み20μmの熱硬化性の感光性フラックス機能付き接着剤シート(住友ベークライト製 層間接着シート RCF)をラミネートし、フラックス機能付き接着剤層207を形成する。次に紫外線を露光マスク208を用いて照射することにより層間接続部209以外のフラックス機能付き接着剤を半硬化させ211、シートに面付けされた内層フレキシブル配線板220を形成する。
【0042】
[多層フレキシブル配線板の作製]
外層片面配線板120を内層フレキシブル配線板220に、位置合わせ用のピンガイド付き治具を用いてレイアップした。その後、真空式プレスで130℃、0.6MPa、30秒で仮接着した後、油圧式プレスで250℃、0.1MPaで3分間プレスし、感光性フラックス機能付き接着剤層207を介して、導体ポスト1078の金属または合金が、内層フレキシブル配線板220のパッド205部と熔融接合し金属接合を形成し、次いで温度を180℃、60分間加熱し、層間を積層した多層フレキシブル配線板310を得た。
【0043】
実施例2
多層フレキシブル配線板の作製の際、仮接着後の油圧式プレスでの圧力を0.01MPaにした以外は実施例1と同様の方法で得られた多層フレキシブル配線板。
【0044】
実施例3
多層フレキシブル配線板作成のため積層する際、仮接着を0.3MPaで行った以外、実施例1と同様の方法で得られた多層フレキシブル配線板。
【0045】
比較例1
内層フレキシブル配線板220の感光性フラックス機能付接着剤シート207を感光性機能のないフラックス機能付き接着剤シート(住友ベークライト製 )に変更した以外、実施例1と同様の方法で得られた多層フレキシブル配線板。
【0046】
比較例2
内層フレキシブル配線板220の感光性フラックス機能付接着剤シート207をフラックス機能のない一般的な接着剤シート(デュポン製 パイララックスLF100)に変更した以外、実施例1と同様の方法で得られた多層フレキシブル配線板。
【0047】
比較例3
外層片面板120の導体ポスト1078上の半田メッキの厚みを1μmとした以外、実施例1と同様の方法で得られた多層フレキシブル配線板。
【0048】
実施例1〜3の多層フレキシブル配線板は、金属同士で層間接続部が確実に金属接合されており、温度サイクル試験では断線不良の発生がなく、金属接合部の接合状態も良好で、隣接する回路間の線間絶縁抵抗試験でも絶縁抵抗が低下することはなかった。さらに、感光性フラックス機能付き接着剤にすることと紫外線照射により接着剤シミ出しをコントロールでき、内層フレキシブル配線板の可とう部の外観も良好となった。しかし、比較例1の場合、仮接着後の油圧プレスにおいて内層フレキシブル配線板の可とう部の接着剤シミ出しが大きくなり外観不良となった。また比較例2の場合、2層ポストと受けパッドとが金属接合がなされず、初期段階の導通が取れなかった。また、比較例3は2層ポストとパッドの接続部分が初期においてはなされたが、温度サイクル試験(高温150℃1時間処理後、低温―40℃1時間処理を交互に繰り返し100サイクル行った)で抵抗値の上昇及び断線が発生した。
【0049】
【発明の効果】
本発明に従うと、感光性及び金属表面の清浄化機能を有した層間接着剤を用いることで配線板の積層における金属接合部を信頼性高く接続することができ、かつ接着剤のシミ出しをコントロールでき、さらに外層片面配線板表面上にはスルーホール等接続用の穴がないため高密度の回路配線や高密度に部品を実装することができ、更に個片または、複数個が配置されたシートの配線板を積層することにより良品のみを積層することができるため歩留よく多層フレキシブル配線板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の片面配線板とその製造方法を説明するための断面図。
【図2】 本発明のフレキシブル配線板とその製造方法を説明するための断面図。
【図3】 本発明の4層構成の多層フレキシブル配線板とその製造方法を説明するための断面図。
【図4】 本発明の片面配線板とその製造方法を説明するための断面図。
【図5】 本発明の6層構成の多層フレキシブル配線板とその製造方法を説明するための断面図。
【符号の説明】
101、201、401:銅箔
102、202、402:支持基材
103、204、403:配線パターン
104、206:表面被覆
105:表面被覆開口部
106、405:支持基材開口部
107、407:金属被覆層
108、406:銅ポスト
1078,1067:導体ポスト
109:表面処理
110:片面銅張積層板
120:外層片面配線板
203:スルーホール
205、404:パッド
207、408:感光性フラックス機能付き接着剤層
208、409:露光用マスク
209、411:感光性フラックス機能付き接着剤層(紫外線未照射部)
210:両面板
211、412:感光性フラックス機能付き接着剤層(紫外線照射部)
220:内層フレキシブル配線板
310:多層フレキシブル配線板(4層)
311、511:感光性フラックス機能付き接着剤層(硬化後)
320、520:多層部
330、530:フレキシブル部
410:片面積層板
420:内層プリント配線板
510:多層フレキシブル配線板(6層)
Claims (9)
- 絶縁基材の一方の面側に導体回路を形成する工程と、前記絶縁基材に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔内に、突起状端子をその一端が前記導体回路と電気的に接続され、他端が前記絶縁基材の他方の面よりも突出するように形成する工程と、前記突起状端子の、前記絶縁基材の他方の面よりも突出した部分を覆う金属被覆層を形成する工程と、前記絶縁基材の一方の面側に、感光性フラックス機能を有する接着層を形成する工程と、前記接着層の層間接続部以外を露光し半硬化させる工程とを有することを特徴とする回路基板の製造方法。
- 絶縁基材の一方の面側に導体回路となる金属層が形成された前記絶縁基材に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔内に、突起状端子をその一端が前記金属層と電気的に接続され、他端が前記絶縁基材の他方の面よりも突出するように形成する工程と、前記突起状端子の、前記絶縁基材の他方の面よりも突出した部分を覆う金属被覆層を形成する工程と、前記金属層をパターニングして導体回路を形成する工程と、前記絶縁基材の一方の面側に、感光性フラックス機能を有する接着層を形成する工程と、前記接着層の層間接続部以外を露光し半硬化させる工程とを有することを特徴とする回路基板の製造方法。
- 前記金属被覆層に、厚さ2μm以上の金属層を形成する工程を有する請求項1または2に記載の回路基板の製造方法。
- 前記金属被覆層は、金、銀、ニッケル、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅からなる群より選択される少なくとも1種の金属または該金属を含む合金で構成される請求項1ないし3のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
- 前記感光性フラックス機能付き接着剤が、紫外線と熱で硬化する請求項1ないし4のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
- 絶縁基材と、前記絶縁基材の一方の面側に形成された導体回路と、前記導体回路に電気的に接続された少なくとも1つの導体ポストとを有し、前記絶縁基材の一方の面側に前記導体回路をその一部を残して覆う被覆層を設けた少なくとも1つの回路基板と、請求項1ないし5のいずれかに記載の方法により製造された少なくとも1つの回路基板と、絶縁基材の両面にそれぞれ導体回路となる金属層が形成された前記絶縁基材に貫通孔を形成し、該貫通孔内にて前記両金属層同士を導通させる工程と、前記金属層をパターニングして導体回路を形成する工程と、前記導体回路の一部を残して前記導体回路を覆う感光性フラックス機能を有する接着層を形成する工程とを有するとともに、積層後、多層部になる前記導体回路面には感光性フラックス機能付き接着層を形成する工程と、少なくとも1つの回路基板が該多層部から延出する単層部になる前記導体回路面には、接着層とフィルムで構成される被覆層とを形成する工程を有する方法により製造された少なくとも1つの回路基板とを所定の順序で重ね、これらを熱圧着して積層、一体化することを特徴とする多層基板の製造方法。
- 絶縁基材の両面にそれぞれ導体回路となる金属層が形成された前記絶縁基材に貫通孔を形成し、該貫通孔内にて前記両金属層同士を導通させる工程と、前記金属層をパターニングして導体回路を形成する工程と、前記導体回路の一部を残して前記導体回路を覆う感光性フラックス機能を有する接着層を形成する工程とを有するとともに、積層後、多層部になる前記導体回路面には感光性フラックス機能付き接着層を形成する工程と、少なくとも1つの回路基板が該多層部から延出する単層部になる前記導体回路面には、接着層とフィルムで構成される被覆層とを形成する工程を有する方法により製造された回路基板の両面側にそれぞれ請求項1ないし5のいずれかに記載の方法により製造された回路基板を配置し、さらにこれら両回路基板の外側にそれぞれ、絶縁基材と、前記絶縁基材の一方の面側に形成された導体回路と、前記導体回路に電気的に接続された少なくとも1つの導体ポストとを有し、前記絶縁基材の一方の面側に前記導体回路をその一部を残して覆う被覆層を設けた回路基板を配置し、これらを熱圧着して積層、一体化し、各回路基板の導体回路の所定部位が前記導体ポストを介して電気的に接続するようにしたことを特徴とする多層基板の製造方法。
- 請求項1ないし5のいずれかの製造方法によって得られる回路基板。
- 請求項7または8に記載の製造方法によって得られる多層基板。
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