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発明の名称 多層プリント配線板及びその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−160686(P2001−160686A)
公開日 平成13年6月12日(2001.6.12)
出願番号 特願平11−343877
出願日 平成11年12月2日(1999.12.2)
代理人 【識別番号】100096840
【弁理士】
【氏名又は名称】後呂 和男 (外3名)
【テーマコード(参考)】
5E346
【Fターム(参考)】
5E346 AA12 AA15 AA16 AA22 AA32 AA35 AA43 BB01 CC41 DD02 DD12 DD13 DD32 DD34 EE02 EE06 EE07 EE12 EE14 FF14 FF35 FF36 GG15 GG17 GG28 HH07 HH32 HH33 
発明者 苅谷 隆 / 杉山 直
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 それぞれ少なくとも一方の面に導体層が形成されてなる第1プリント基板及び第2プリント基板を積層して構成される多層プリント配線板を製造する方法であって、次の(a)〜(d)の各工程を実行することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
(a)前記第1プリント基板の絶縁基材に導体層に届くバイアホールを形成する工程(b)前記バイアホール内に前記導体層に接しかつ前記絶縁基材の前記導体層とは反対側の面まで連なる貫通導体を形成する工程(c)前記第2プリント基板の導体層側の面のうち前記第1プリント基板の貫通導体に対応する部分を除いた所定の領域に接着剤を付着させる工程(d)前記接着剤を付着させた前記第2プリント基板と前記貫通導体を形成した前記第1プリント基板とを重ねて前記接着剤によって両プリント基板を貼り合わせる工程【請求項2】 前記工程(a)において、前記バイアホールは、前記第1プリント基板の導体層とは反対側の面からレーザーを照射して前記絶縁基材を除去することにより形成することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
【請求項3】 前記工程(b)において、前記貫通導体は、その少なくとも一部が前記第1プリント基板の導体層を一方の電極とした電気メッキ法により形成されることを特徴とする請求項1又は2記載の多層プリント配線板の製造方法。
【請求項4】 前記工程(b)において、前記貫通導体は、前記絶縁基材の導体層を形成した面とは反対側の面から突出するように形成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の多層プリント配線板の製造方法。
【請求項5】 前記工程(c)において使用される接着剤が加熱硬化型であり、その工程(c)の実行後に低温度で加熱して予備硬化させ、その後前記工程(d)において再加熱して本硬化させることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の多層プリント配線板の製造方法。
【請求項6】 それぞれ少なくとも一方の面に導体層が形成されてなる第1プリント基板及び第2プリント基板を積層して構成された多層プリント配線板であって、前記第1プリント基板の絶縁基材に前記導体層に届くように形成されたバイアホールと、この第1プリント基板の前記バイアホール内に、前記導体層に接しかつ前記絶縁基材の前記導体層とは反対側の面まで連なった状態に形成され第1プリント基板に重ねられた前記第2プリント基板の導体層に接する貫通導体と、前記第1プリント基板と第2プリント基板の導体層側の面の間のうち、前記第1プリント基板の貫通導体に対応する部分を除いて付着されて前記両プリント基板を互いに固着する接着剤とを備えてなる多層プリント配線板。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インターステシャルバイホール構造をなす多層プリント配線板及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】近年、電子機器の小型軽量化の要請に応えるべくプリント配線板の高密度化が進められている。高密度プリント配線板としては、例えばビルドアップ配線板が知られている。これは例えばガラスエポキシ基板からなる銅張積層板に所要の回路パターンを形成し、その表面を樹脂で平坦化してから2層目の回路パターンを形成するとともに、バイアホールによって下層の回路パターンと電気的に接続し、これを繰り返して多層化したものである。
【0003】しかし、このビルドアップ工法は、1枚の基板上に回路パターンを順に積み上げて行く方法であるから、上層で回路形成に失敗すると、その基板全体が不良となる。換言すると、最終製品の歩留まりは、各工程の歩留まりを掛け合わせたものになり、不良率が大きいために高価にならざるを得ないという欠点がある。
【0004】そこで、本発明者らは、銅張積層板によって各層毎に回路パターンとバイアホールを有する複数枚の回路基板を形成し、これらを接着剤を挟んで一括積層プレスすることにより多層化する技術を開発した。この構成では、各回路基板に絶縁基材を貫通するバイアホールを形成するとともに、ここに例えば導電ペーストを埋め込んで絶縁基材を貫通する導体を形成し、その貫通導体を介して上下の回路間を接続する。このような一括積層型の多層プリント配線板によれば、各回路基板をシンプルな工程で製造できるから、低コスト化の要望にも応えることができる。
【0005】しかしながら、このような一括積層型の多層プリント配線板では、今度は、各層間の電気的接続の信頼性確保が重要な課題となる。各層の回路基板に設けた貫通導体を下層基板の導電パッドに押し付けて接続するとはいえ、各回路基板間には積層用の接着剤を塗布する必要があるから、その接着剤によって貫通導体と下層の回路パターンとの間の接触が阻害されるおそれがあるからである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、予め形成した複数枚のプリント回路基板を一括積層して多層化プリント配線板を製造することとして歩留まりの向上を目指しながら、しかも、層間の電気的接続においても十分に高い信頼性を確保できる多層プリント配線板及びその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項1の発明は、それぞれ少なくとも一方の面に導体層が形成されてなる第1プリント基板及び第2プリント基板を積層して構成される多層プリント配線板を製造する方法であって、次の(a)〜(d)の各工程を実行するところに特徴を有する。
(a)前記第1プリント基板の絶縁基材に導体層に届くバイアホールを形成する工程(b)前記バイアホール内に前記導体層に接しかつ前記絶縁基材の前記導体層とは反対側の面まで連なる貫通導体を形成する工程(c)前記第2プリント基板の導体層側の面のうち前記第1プリント基板の貫通導体に対応する部分を除いた所定の領域に接着剤を付着させる工程(d)前記接着剤を付着させた前記第2プリント基板と前記貫通導体を形成した前記第1プリント基板とを重ねて前記接着剤によって両プリント基板を貼り合わせる工程【0008】また、請求項2の発明は、前記工程(a)において、前記バイアホールは、前記第1プリント基板の導体層とは反対側の面からレーザーを照射して前記絶縁基材を除去することにより形成するところに特徴を有する。
【0009】請求項3の発明は、前記工程(b)において、前記貫通導体を、その少なくとも一部が前記第1プリント基板の導体層を一方の電極とした電気メッキ法により形成するところに特徴を有する。
【0010】請求項4の発明は、前記工程(b)において、貫通導体を、絶縁基材の導体層を形成した面とは反対側の面から突出するように形成するところに特徴を有する。
【0011】請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれかの発明において、工程(c)において使用される接着剤を加熱硬化型とし、その工程(c)の実行後に低温度で加熱して予備硬化させ、その後前記工程(d)において再加熱して本硬化させるところに特徴を有する。
【0012】請求項6に係る多層プリント配線板は、それぞれ少なくとも一方の面に導体層が形成されてなる第1プリント基板及び第2プリント基板を積層して構成された多層プリント配線板であって、前記第1プリント基板の絶縁基材に前記導体層に届くように形成されたバイアホールと、この第1プリント基板の前記バイアホール内に、前記導体層に接しかつ前記絶縁基材の前記導体層とは反対側の面まで連なった状態に形成され第1プリント基板に重ねられた前記第2プリント基板の導体層に接する貫通導体と、前記第1プリント基板と第2プリント基板の導体層側の面の間のうち、前記第1プリント基板の貫通導体に対応する部分を除いて付着されて前記両プリント基板を互いに固着する接着剤とを備えた構造に特徴を有する。
【0013】
【発明の作用及び効果】請求項1の発明によれば、回路パターンと貫通導体とを形成した複数のプリント基板を積層して接着剤によって一体化するから、回路パターンを順次積み上げて行くビルドアップ工法に比べて製造工程が簡単であり、歩留まりを高くして製造コストを引き下げることができる。しかも、接着剤は貫通導体に対応する部分を除いた所定の領域に付着させるようにしているから(工程(c))、貫通導体と第2プリント基板の導体層との間の電気的接続が確実になり、信頼性が高い多層プリント配線板が得られる。
【0014】請求項2の発明によれば、レーザー照射によってバイアホールを形成するから、小径のバイアホールを高密度で高速に形成することができ、多層プリント配線板の高密度化と低コスト化に貢献する。
【0015】請求項3の発明によれば、バイアホール内に電気メッキ法によって導体を充填して行くから、小径のバイアホール内にも確実に貫通導体を形成でき、導電性ペーストの充填等に比べて高密度化に適する。
【0016】請求項4の発明によれば、貫通導体が絶縁基材の表面から突出しているから、プリント基板の積層時に相手方のプリント基板の導体層とより確実に接触することになり、接続の信頼性をより高めることができる。
【0017】請求項5の発明によれば、接着剤を予備硬化させてあるから、複数のプリント基板を積層する工程(d)における取扱いが容易になるという利点がある。
【0018】そして、請求項6の多層プリント配線板によれば、請求項1の製法と同様に、第1プリント基板の貫通導体と第2プリント基板の導体層との電気的接続の信頼性が高くなる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【0020】出発材料はそれぞれ図1(A),図2(A)に示した2枚のプリント基板10,20である。これらは、例えば厚さ75μmの絶縁基材11,21の一方の面に導体層として例えば厚さ12μmの銅箔12,22を貼り付けた周知構造の片面銅張積層板である。まず、一方のプリント基板(第1プリント基板)10の絶縁基材11側にPETフィルム13を貼り付け(図1(B)参照)、そのPETフィルム13側からレーザー照射を行って絶縁基材11を貫通して銅箔12の裏側に届くバイアホール14を所要位置に形成する(図1(C)参照)。このレーザー加工は、パルス発振型炭酸ガスレーザー加工装置によって行われ、バイアホール14の直径は例えば150μmとする。
【0021】この後、生成されたバイアホール14の内部に残留する樹脂を取り除くため、例えば過マンガン酸カリウム処理によるデスミア処理を行う。これは、酸素プラズマ放電、コロナ放電処理等によってもよい。
【0022】そして、銅箔12を一方の電極とした電気メッキ法によりバイアホール14内にメッキ導体15を形成する(図1(D)参照)。メッキ金属としては、銅が最も好ましいが、その他、スズ、銀、半田、銅/スズ、銅/銀等であってもよく、要するに、メッキ可能な金属であればよい。メッキ導体15の充填量は、その上面が絶縁基材11の表面から僅かに低くなる程度でよい。
【0023】この後、銅箔12を周知のエッチング手法によりエッチングして導体回路を形成し(図1(E))、ついでバイアホール14内のメッキ導体15に重ねるようにして導電性ペースト16を充填する。この場合、PETフィルム13をマスクとした印刷のような形態になるから、導電性ペースト16はPETフィルム13と面一になる状態まで充填され、メッキ導体15と一体になった貫通導体17が形成される(図1(F)参照)。そこで、導電性ペースト16の乾燥後、PETフィルム13を剥がすと、貫通導体17は、絶縁基材11の銅箔12とは反対側の面から僅かに(例えば25μm程度)突出するようになる(図1(G))。
【0024】一方、第2プリント基板20については、銅箔22を周知のエッチング手法によりエッチングして導体回路を形成する(図2(B))。この場合、導体回路の一部には、積層される相手方の第1プリント基板10の貫通導体17に対応してその直径の2倍程度の接続ランド22Aが形成される。そして、この第2プリント基板20の導体回路上に熱硬化型である例えばエポキシ系の接着剤30をスクリーン印刷法により例えば25μm程度の厚さに塗布する。このとき、第1プリント基板10の貫通導体17に対応する位置には、貫通導体17の直径よりも大きな(例えば直径200μm程度の)接着剤非付着領域31が形成されるようにしておく。また、この第2プリント基板20を例えば100℃程度に加熱して接着剤30を予備硬化させておく(Bステージ)。これにより接着剤30表面のべとつきがなくなるから、その後の第2プリント基板20の取扱いが容易になる。なお、接着剤非付着領域31を形成するには、上述のようにスクリーン印刷法によって接着剤を選択的に付着させるに限らず、全面に接着剤を塗布しておき、その後、接着剤を除去したい位置にレーザーを照射して接着剤を局部的に蒸散させることによって接着剤非付着領域を形成しても良い。この場合のレーザー照射条件は、例えば炭酸ガスレーザーでパルスエネルギー1.0mJ/pulse、パルス幅1μs、パルス間隔2ms、ショット数1ショットが推奨される。
【0025】この後、両プリント基板10,20を位置合わせして重ね、例えば180℃、70分で加熱真空プレスすれば、接着剤30が本硬化し、両プリント基板10,20が完全に一体化する。
【0026】この状態では、貫通導体17の先端が第2プリント基板20の接続ランド22Aに押し付けられて接触しており、しかも、接触面に接着剤30が介在していないから、両プリント基板10,20の導体回路間は電気的に確実な導通が取られている。両プリント基板10,20の位置合わせ誤差を考慮しながら、接着剤30が接触面間に介在しないようにするには、貫通導体17の直径<接着剤非付着領域31の直径<接続ランド22Aの直径、となる関係にしておくことが最も好ましい。
【0027】このように本実施形態によれば、貫通導体17と接続ランド22Aとの接触面間に接着剤30が侵入しないから、貫通導体17と接続ランド22Aとの間の電気的接続が確実になり、信頼性が高い多層プリント配線板が得られる。また、本実施形態では、レーザー照射によってバイアホール14を形成するから、小径のバイアホール14を高密度で高速に形成することができ、多層プリント配線板の高密度化と低コスト化に貢献する。なお、レーザー照射による孔開けは、開口部周縁がすり鉢状に広がり易いという欠点があるが、本実施形態ではPETフィルム13を貼り付けてその上からレーザー照射するようにしているから、開口部周縁がすり鉢状に広がったとしても、後からPETフィルム13を剥がせば、絶縁基材11部分の開口周縁はシャープに切り立った形状となって高密度化に好適である。しかも、このPETフィルム13は導電性ペースト16の印刷時にはマスクプレートとして機能するから、無駄がない。
【0028】また、本実施形態では、バイアホール14の底部に第1プリント基板10の銅箔12が位置することを利用して、その銅箔12を電極とした電気メッキ法によって導体を充填して行くから、小径のバイアホール14内にも確実に貫通導体17を形成できる。加えて、本実施形態では、貫通導体17を絶縁基材11の表面から突出させるように形成しているから、プリント基板積層時に相手方の第2プリント基板20の接続ランド22Aとより確実に接触することになり、接続の信頼性をより高めることができる。
【0029】本発明は上記記述及び図面によって説明した実施の形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記実施形態では、電気メッキにより形成したメッキ導体15とこれに重ねた導電性ペースト16とによって貫通導体17を形成したが、これに限らず、全て電気メッキ法により貫通導体を形成してもよい。この場合、貫通導体を絶縁基材の表面から突出させるには、バイアホール内をメッキ導体が埋め尽くした後にもメッキを続けるようにすればよい。その際、貫通導体17の表面に低融点金属メッキを施すと、下層導体と金属結合してより接続信頼性の高い層間接続ができる。また、逆に、導電性ペーストによってのみ貫通導体を形成してもよい。
【0030】(2)上記実施形態では、2枚のプリント基板10,20を積層する例を示したが、3枚以上を積層する多層プリント配線板としてもよいことは勿論である。例えば5枚のプリント基板を積層する構造は図4に示す。ここで、中心のコア基板40は両面プリント基板から構成されており、接続ランド41Aを有する導体回路が絶縁基材42の上下両面に形成されている。コア基板40の上下両側にはそれぞれ2枚の片面プリント基板50が積層され、それぞれの絶縁基材51に貫通導体52と接続ランド53Aを有する導体回路が形成されている。各プリント基板間には接着剤60の層が形成され、これがプリント基板40,50相互を固着して一体化している。接着剤60は、接続ランド41A,53Aのうち貫通導体52と対応する位置には塗布されず、したがって貫通導体52と接続ランド41A,53Aとは直接に接触している。




 

 


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