JP5050656B2 - Method for manufacturing circuit-formed substrate - Google Patents
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Description
本発明はパソコン、移動体通信機器、ビデオカメラ等の各種電子機器に用いられる回路形成基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a circuit-formed substrate used in various electronic devices such as a personal computer, a mobile communication device, and a video camera.
近年、電子機器の高機能化・高密度化に伴い、電子機器を構成する電子部品は、ますます小型化・高集積化・高速化・高機能化の傾向にあり、これらの要求に対応するために、回路形成基板も様々な形態が提案され、実用化されてきている。 In recent years, as electronic devices have higher functionality and higher density, the electronic components that make up electronic devices are becoming increasingly smaller, more integrated, faster, and more functional. Therefore, various forms of circuit forming substrates have been proposed and put into practical use.
特に、多層化の際に内層基板や銅箔を接着させる接着層に直接、導電性ペーストを充填した後に積層一体化する技術が確立されたことにより、ドリル加工および金属めっきによる貫通スルーホールを必要とすることなく、任意の層間をIVH(インナーステイシャル・バイア・ホール)で電気的に接続することが可能となった。 In particular, a through-hole is required for drilling and metal plating because the technology for stacking and integrating the conductive paste directly after filling the adhesive layer that adheres the inner layer substrate and copper foil when multilayering is established. Thus, any layer can be electrically connected by IVH (inner-stabilized via hole).
従来の回路形成基板の製造についての一例を図5〜図9を用いて説明する。 An example of manufacturing a conventional circuit forming substrate will be described with reference to FIGS.
はじめに図5(a)に示すようにプリプレグシート2の両面にフィルム7をラミネートする。次に図5(b)に示すようにレーザ加工等の方法によりビア穴8を加工し、ビア穴形成済みプリプレグ5を得る。さらに図5(c)に示すようにペースト4をビア穴8に充填する。ペースト4は導電性を付与するために銅等の金属粒子をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に混練したものである。次に図5(d)に示すようにフィルム7を剥離する。フィルム7はプリプレグシート2の表面の樹脂分がわずかに溶融して接着されているだけであるので、容易にはがすことができる。剥離後は図5(d)に示すようにフィルム7の厚み分だけペースト4が突出したような形状になる。そして図5(e)に示すように銅箔9をプリプレグシート2の上下に配置して、真空熱プレス装置等を用いて加熱加圧し、プリプレグシート2を溶融し成型硬化させ図5(f)の状態にするとともにペースト4を圧縮して、プリプレグシート2と上下2枚の銅箔9をペースト4で電気的に接続する。その後に図5(g)に示すように銅箔9を所望の形状にエッチングして回路10を形成し、両面の回路形成基板を得る。
First, as shown in FIG. 5A,
ここで用いたプリプレグシート2は図6に示すとおり、補強材としてのガラス繊維織布に熱硬化性樹脂を含浸して半硬化状態にしたシート状の材料であるプリプレグ1を裁断して得られたものである。ガラス繊維織布の製造時の材料流れ方向(以下、MD方向と称す。なおMDはMachine Directionの略)を図中にMD方向として示す。通常の回路形成基板の製造においては図6に示すようにプリプレグシート2の長手方向を図中のMD方向と直交するようにプリプレグ1を裁断する場合が多い。理由は回路形成基板を製造する業者の要求するプリプレグシート2のサイズすなわち前記業者が採用しているワークサイズが規格化されたガラス繊維織布の横幅を2分割するサイズを基本に考えられており、各業者は図6に示すプリプレグシート2の短手方向の長さを調整することで自社の工程および顧客ニーズに合うように調整を施している。
As shown in FIG. 6, the
裁断されたプリプレグシート2は表面にフィルム7を貼り付け、ビア穴8を加工した後、図7に示すようにスキージ3を用いた印刷法により印刷用の版枠6を介してビア穴8にペースト4を充填する。版枠6はプリプレグシート2よりも一回り小さい開口部を有しており、ビア穴8形成済みプリプレグ5の周囲をこの開口部で抑えるようにビア穴8形成済みプリプレグ5と版枠6の開口部を位置合わせして配置する。この工程においては、スキージ3のサイズや設備全体の大きさ等の問題もあり、図6に示すようにプリプレグシート2を長手方向に投入し、さらに印刷のスキージ3の進行方向も長手方向とすることが標準となっていた。
The
次に図8を用いて補強材としてのガラス繊維織布11の製造法について説明する。一般に知られている織布の製造と同じく、縦糸12に対して横糸13を織り込んでいくことでガラス繊維織布11が得られる。縦糸12は図中のMD方向にテンションが加わっており、ガラス繊維織布11の断面を見たときに縦糸12は一直線に伸びており横糸13が上下に配置されている。図9に示すようにMD方向と直交する断面を観察した際には横糸13は縦糸12の上下を縫うような曲がった形状になる。以上の説明は一般的な平織りの例であるが、他の織り方法についても同様である。
Next, the manufacturing method of the glass fiber woven fabric 11 as a reinforcing material is demonstrated using FIG. The glass fiber woven fabric 11 is obtained by weaving the
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、前記の従来の回路形成基板の製造法では、図5(b)におけるビア穴8が小径化した場合に、ビア穴8に対してペースト4を均一に充填することが困難なものとなり、その結果、各層の回路10を電気的に接続するビア穴8の電気抵抗にばらつきが生じるという課題を有していた。
However, in the conventional method for manufacturing a circuit forming substrate, when the via hole 8 in FIG. 5B is reduced in diameter, it becomes difficult to uniformly fill the via hole 8 with the paste 4. As a result, there is a problem that variations occur in the electrical resistance of the via holes 8 that electrically connect the
その要因を、発明者は実験試作を繰り返し、解析を実施した結果において以下のように
見出した。
The inventor found the following factors in the results of repeating the trial manufacture and analysis.
すなわち、プリプレグ1の補強材であるガラス繊維織布11のMD方向と、導電性ペースト充填工程でのスキージ3の移動方向が略直交している場合は、スキージ3の移動方向に沿ったプリプレグシート2の断面を見ると図10に示すとおり、縦糸12に対してたるみをもって上下に追従した形で横糸13が流れ方向に存在した状態でエポキシなどの樹脂14が含浸されるが横糸13のたるみによって生じた部分に凹凸が残った状態となる。この方向にスキージ3をプリプレグシート2にフィルム7を介して接触した状態で移動させると、横糸13のたるみによって生じたプリプレグシート2の凹凸でスキージ3の上下動作が大きくスキージ3の追従性が不安定となることで、充填圧力が不均一となり、接続抵抗がばらつく場合があった。
That is, when the MD direction of the glass fiber woven fabric 11 that is the reinforcing material of the prepreg 1 and the moving direction of the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電気抵抗値のばらつきが小さいビア穴8形成を可能とした回路形成基板の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a method of manufacturing a circuit-formed substrate that enables the formation of via holes 8 with small variations in electrical resistance values.
前記従来の課題を解決するために、本発明の回路形成基板の製造方法は、基板材料の補強材を製造する際のMD方向とペーストを充填する工程でのスキージの移動方向が略平行であるという構成を有する。この構成により、スキージの移動方向に対してプリプレグシートの凹凸が小さくなり、導電性ペースト充填量の安定性を改善することができ、高品質な回路形成基板の製造が容易に行えるものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, in the method of manufacturing a circuit board according to the present invention, the MD direction when manufacturing the reinforcing material of the substrate material is substantially parallel to the moving direction of the squeegee in the step of filling the paste. It has the structure of. With this configuration, the unevenness of the prepreg sheet is reduced with respect to the moving direction of the squeegee, the stability of the conductive paste filling amount can be improved, and a high-quality circuit-formed substrate can be easily manufactured.
また本発明の回路形成基板の製造方法で用いるスキージゴムはゴム弾性を有するものであり、この構成により、プリプレグシートにスキージの移動方向と垂直な方向に多少の凹凸があっても、スキージはその形状に追従することができる。その結果、導電性ペースト充填量の安定性を改善することができ、高品質な回路形成基板の製造が容易に行えるものである。 In addition, the squeegee rubber used in the method for producing a circuit-forming board of the present invention has rubber elasticity. With this configuration, even if the prepreg sheet has some unevenness in the direction perpendicular to the moving direction of the squeegee, the squeegee has its shape. Can follow. As a result, the stability of the conductive paste filling amount can be improved, and the production of a high-quality circuit-formed substrate can be easily performed.
本発明の回路形成基板の製造方法によれば、プリプレグシートのビア穴に対する導電性ペースト充填量のばらつきを改善することができ、電気抵抗値のばらつきが小さい高品質な層間接続を行うことができる。 According to the method for manufacturing a circuit-formed substrate of the present invention, it is possible to improve the dispersion of the conductive paste filling amount with respect to the via hole of the prepreg sheet, and to perform high-quality interlayer connection with a small variation in electrical resistance value. .
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1に本発明の実施の形態1におけるプリプレグシート2の製造方法について示す。プリプレグシート2は図1に示すとおり、補強材としてのガラス繊維織布に熱硬化性樹脂を含浸して半硬化状態にしたシート状の材料であるプリプレグ1を裁断して得られたものである。ガラス繊維織布の製造時の材料流れ方向を図中にMD方向として示す。通常の回路形成基板の製造においては図1に示すようにプリプレグシート2の長手方向を図中のMD方向と直交するようにプリプレグ1を裁断する場合が多い。理由は回路形成基板を製造する業者の要求するプリプレグシート2のサイズすなわち前記業者が採用しているワークサイズが規格化されたガラス繊維織布の横幅を2分割するサイズを基本に考えられており、各業者は図1に示すプリプレグシート2の短手方向の長さを調整することで自社の工程および顧客ニーズに合うように調整を施している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a method for manufacturing
このガラス繊維織布11の製造法は、従来例で説明したのと同様の方法によるものである。すなわち図8において、縦糸12に対して横糸13を織り込んでいくことでガラス繊維織布11が得られるものであり、ここでのMD方向である縦糸12方向にテンションが加わっている。そのためMD方向に織り込まれている縦糸12はたるみなく剛直な状態になる。
The manufacturing method of the glass fiber woven fabric 11 is based on the same method as described in the conventional example. That is, in FIG. 8, the glass fiber woven fabric 11 is obtained by weaving the
プリプレグ1から裁断されたプリプレグシート2に対しては、従来例で説明したのと同様にフィルム7がラミネートされ、さらにビア穴8が形成される。
The
次に、図2に示すようにスキージ3を用いた印刷法により印刷用の版枠6を介してビア穴8にペースト4を充填する。ここで使用するスキージ3はゴム弾性を有するスキージゴムからなるものである。版枠6はプリプレグシート2よりも一回り小さい開口部を有しており、ビア穴形成済みプリプレグ5の周囲をこの開口部で抑えるようにビア穴形成済みプリプレグ5と版枠6の開口部を位置合わせして配置する。この場合、プリプレグシート2のMD方向とスキージ3の移動方向を一致させる。
Next, as shown in FIG. 2, the paste 4 is filled into the via hole 8 through the
次にビア穴8にペースト4を充填したプリプレグシート2の表面のフィルム7を剥離し、このプリプレグシート2の上下に銅箔を配置して、真空熱プレス装置を用いて加熱加圧し、プリプレグシート2を溶融硬化するとともにペースト4を圧縮してプリプレグシート2の上下の銅箔を電気的に接続する。その後、銅箔を所望の形状にエッチングして回路を形成し、両面の回路形成基板を得る。
Next, the
本実施の形態では以上説明したように、ガラス繊維織布11の製造時のMD方向とペースト4充填工程でのスキージ3の移動方向が略平行すなわち同一方向である。発明者の試作検討において、このような方式でペースト4充填を行った場合には、従来例で問題となったプリプレグシート2の層間電気接続のばらつきが改善された。図3にその結果の一例を示す。
In the present embodiment, as described above, the MD direction at the time of manufacturing the glass fiber woven fabric 11 and the moving direction of the
すなわち、従来例ではガラス繊維織布11の製造時のMD方向とスキージ3の移動方向は略垂直であり、ペースト4充填時のスキージ3の移動方向とたるみをもった横糸13の方向が同じであるために、スキージ3が基材の凹凸に追従できず充填圧力が不均一になっていたが、本実施の形態では図3(a)に示すようにガラス繊維織布11の製造時のMD方向とスキージ3の移動方向は略平行である。そのためスキージ3の移動方向はたるみをもった横糸13によって生じる凹凸の方向に対して略垂直方向であり、さらにテンションが加えられたことによってたるみなく剛直な状態である縦糸12の方向と一致するものである。その結果スキージ3の略垂直方向の凹凸に対してはスキージ3が有する弾性によりその凹凸形状に変形して追従することができる。またスキージ3の移動方向に対しては、プリプレグシート2はテンションが加えられたことによってたるみなく剛直な状態である縦糸12のために凹凸が小さなものであるので、スキージ3の上下動も小さなものとなる。従ってスキージ3は、図3(b)に示すようにプリプレグシート2に接触した際に発生する変形状態を保ったまま移動することができ、プリプレグシート2の凹凸への追従性が安定した。その結果、図4に示すように充填圧力が均一に加えられるようになり安定した接続抵抗が得られることを確認した。
That is, in the conventional example, the movement direction of the
以上述べた実施の形態で基板材料すなわちプリプレグとして説明した材料の例としては、通常のガラス繊維織布あるいは不織布に熱硬化性樹脂を含浸しBステージ化したものを広い範囲で用いることが可能でガラス繊維の代わりにアラミド等の有機繊維を採用することもできる。不織布の製造においてもMD方向に配向している繊維はたるみ無く剛直な構造となり、本発明の効果が得られる。 As an example of the material described as the substrate material, that is, the prepreg in the above-described embodiment, a normal glass fiber woven fabric or non-woven fabric impregnated with a thermosetting resin and made into a B-stage can be used in a wide range. Organic fibers such as aramid can be used instead of glass fibers. Even in the production of a nonwoven fabric, fibers oriented in the MD direction have a rigid structure without sagging, and the effects of the present invention can be obtained.
また、熱硬化性樹脂以外に焼結することによりリジットな基板となる無機系の材料を用いることも可能である。 It is also possible to use an inorganic material that becomes a rigid substrate by sintering other than the thermosetting resin.
また、織布と不織布を混成した材料、例えば2枚のガラス繊維の間にガラス繊維不織布を挟み込んだような材料を補強材として用いることも可能である。 Further, a material in which a woven fabric and a nonwoven fabric are mixed, for example, a material in which a glass fiber nonwoven fabric is sandwiched between two glass fibers, can be used as a reinforcing material.
また、本発明の実施の形態で熱硬化性樹脂と記述した部分の熱硬化性樹脂の例としては、エポキシ系樹脂、エポキシ・メラミン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、シアネート系樹脂、シアン酸エステル系樹脂、ナフタレン系樹脂、ユリア系樹脂、アミノ系樹脂、アルキド系樹脂、ケイ素系樹脂、フラン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アミノアルキド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、シアネートエステル系樹脂等の単独、あるいは2種以上混合した熱硬化性樹脂組成物あるいは熱可塑樹脂で変性された熱硬化性樹脂組成物を用いることができ、必要に応じて難燃剤や無機充填剤の添加も可能である。 In addition, examples of the thermosetting resin in the portion described as the thermosetting resin in the embodiment of the present invention include an epoxy resin, an epoxy / melamine resin, an unsaturated polyester resin, a phenol resin, and a polyimide resin. , Cyanate resin, cyanate ester resin, naphthalene resin, urea resin, amino resin, alkyd resin, silicon resin, furan resin, polyurethane resin, aminoalkyd resin, acrylic resin, fluorine resin Resin, polyphenylene ether resin, cyanate ester resin, etc. can be used alone, or two or more thermosetting resin compositions or thermosetting resin compositions modified with thermoplastic resins can be used as required. In addition, flame retardants and inorganic fillers can be added.
また、両面板を実施の形態で説明したが、必要に応じて同様の工程を繰り返すことで多層板を製造することも可能であり、ペーストを充填したプリプレグで多層回路形成基板を貼り合わせる等の工法も採用できる。 Although the double-sided board has been described in the embodiment, it is also possible to manufacture a multilayer board by repeating the same steps as necessary, such as bonding a multilayer circuit forming substrate with a prepreg filled with paste. Construction methods can also be adopted.
また、層間接続手段として導電性ペーストを用いて説明したが、導電性ペーストとしては銅粉等の導電性粒子を硬化剤を含む熱硬化性樹脂に混練したものの他に、導電性粒子と熱プレス時に基板材料中に排出されてしまうような適当な粘度の高分子材料、あるいは溶剤等を混練したもの等多種の組成が利用可能である。 In addition, although the conductive paste has been described as the interlayer connection means, the conductive paste is not limited to the conductive particles such as copper powder kneaded with the thermosetting resin containing the curing agent, and the conductive particles and the hot press. Various compositions such as a polymer material having an appropriate viscosity that is sometimes discharged into the substrate material, or a kneaded solvent or the like can be used.
以上述べたように、本発明の回路形成基板の製造方法によれば、電気抵抗値のばらつきが小さい高品質な層間接続を行うことができるので、各種電子機器用として有用であり、産業上の利用可能性は大といえる。 As described above, according to the method for manufacturing a circuit-formed substrate of the present invention, high-quality interlayer connection with small variation in electrical resistance value can be performed, which is useful for various electronic devices and industrially. The availability is great.
1 プリプレグ
2 プリプレグシート
3 スキージ
4 ペースト
5 ビア穴形成済みプリプレグ
6 版枠
7 フィルム
8 ビア穴
9 銅箔
10 回路
11 ガラス繊維織布
12 縦糸
13 横糸
14 樹脂
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