JP2000323807A - プリント配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スルーホール内の樹脂が回路パターンとの密
着性に優れた構成のプリント配線基板およびその製造方
法。 【解決手段】 スルーホール内の樹脂層は深層部に位置
する低誘電率層と、回路パターンに接する表層部に位置
する高密着性層とを備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスルーホールを有す
るプリント配線基板およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高度情報化社会の時代を迎え、電
子機器およびそれに使用されるプリント配線基板の小型
化、高密度化、信号の高速処理化等が重要な課題となっ
ている。小型かつ高密度なプリント配線基板を製造する
ために、ビルドアップ法による回路パターンの形成が多
く採用されている。その具体的な製造手順としては、例
えば次のようなものがある。

【０００３】まず、基板の所要箇所にスルーホールを形
成し、そのスルーホールの内周面および基板表面に化学
メッキおよび電解メッキにより導体層を形成する。次
に、スルーホール内に孔埋め印刷を行って樹脂材料を充
填させ、この樹脂材料の硬化後に、基板表面からはみ出
した樹脂部分を研磨して平滑基板を得る。そして、その
後再び基板表面に化学メッキおよび電解メッキを行って
導体層を形成し、その不要部分をエッチング法により除
去して、所定の回路パターンを形成する。

【０００４】ところで、プリント配線基板上に形成され
た回路パターンでの信号伝搬速度は、基板材料の実効誘
電率の平方根の逆数に比例することから、プリント配線
基板を構成する基材、充填剤、樹脂などの誘電率はでき
るだけ低くすることが好ましい。従って、プリント配線
基板の基材に形成されたスルーホールを孔埋めする樹脂
材料としても、従来はこのような観点から、低誘電率の
ものが使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来から使
用されている低誘電率の樹脂材料は、回路パターンとの
密着性が充分であるとは言い難い。上述したように、近
年の配線基板の小型化や高密度化に伴って回路パターン
の複数層化がますます進んでいるが、積層される回路パ
ターンの数が増加するほど、最下層の回路パターンにか
かる力は大きくなる。このため、スルーホール内に充填
される樹脂材料と、その樹脂材料上に形成される最下層
の回路パターンとの密着性が悪いと、それらの接触部分
で剥離が起こり易くなって、基板の信頼性が低下すると
いう問題が起きる。

【０００６】このような問題を解決するために、スルー
ホール内に充填する樹脂材料中に金属粉を混合させた
り、または樹脂の替わりに金属ペーストを埋め込むこと
によって、スルーホール内の充填材料と回路パターンと
の密着性を高める試みがなされた。しかし、このような
材料を使用すると、基板材料全体の誘電率が高くなって
信号伝搬速度が大きく低下するため、好ましくない。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、スルーホール内の樹脂材料の誘電率をこれまで
と同様に低く保ちつつ、かつ回路パターンとの密着性に
も優れるプリント配線基板およびその製造方法を提供す
ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段・作用及び効果】請求項１
の発明は、基材に形成したスルーホールを樹脂により孔
埋めしてその樹脂上に回路パターンを形成したプリント
配線基板であって、スルーホール内の樹脂層は深層部に
位置する低誘電率層と、回路パターンに接する表層部に
位置する高密着性層とを備えてなるところに特徴を有す
る。

【０００９】本発明のプリント配線基板によれば、スル
ーホール内の深層部に位置する樹脂層は低誘電率を有す
るので、プリント配線基板の信号伝搬速度を従来と遜色
なく高速に維持することができる。しかも、回路パター
ンと接する表層部の樹脂層は密着性に優れる樹脂で構成
されているので、回路パターンと樹脂層とが剥離し難
く、プリント配線基板の信頼性も併せて向上させ得ると
いう優れた効果を奏する。

【００１０】低誘電率層を構成する樹脂材料としては、
従来からプリント配線基板の孔埋め用樹脂として使用さ
れているアクリレート−エポキシ系樹脂が好ましいが、
その他にも誘電率が４０以下と低いものが使用でき、熱
膨張係数が基材と近い、高ガラス転移温度、低吸水率等
の諸条件を満たすものであれば何でもよい。また、高密
着性層を構成する樹脂材料としては、金属表面および異
種樹脂材との界面接着性が良好であるものが好ましく、
例えばエポキシ樹脂等が挙げられる。また、銅とのメッ
キ密着強度は１．０Ｋｇ／ｃｍ以上であることが好まし
い。

【００１１】請求項２の発明に係るプリント配線基板の
製造方法は、プリント配線基板に形成したスルーホール
内に低誘電率樹脂材料を充填する孔埋め工程と、この樹
脂材料の硬化後の低誘電率層の表面部を除去し凹部を形
成する凹部形成工程と、凹部に高密着性樹脂材料を充填
する凹部埋め込み工程と、この樹脂材料の硬化後の高密
着性層を研磨して基板を平滑化する研磨工程と、この高
密着性層の表面を粗化する表面粗化工程と、その後基板
の表面に回路パターンを形成する回路パターン形成工程
とを実行するところに特徴を有する。

【００１２】上記製造方法によれば、スルーホール内は
まずこれまでと同様の低誘電率樹脂材料によって充填さ
れるから、従来の装置を用いて同様の条件でプリント配
線基板のスルーホールを孔埋めすることが可能である
（孔埋め工程）。次にこの低誘電率樹脂材料を硬化させ
た後、樹脂材料の表面部のみを溶解除去して凹部を形成
し（凹部形成工程）、この凹部に高密着性の樹脂材料を
充填する（凹部埋め込み工程）。そして樹脂材料を硬化
させて基板の表面を平滑化する（研磨工程）と、スルー
ホール内の樹脂層は、その大部分を従来と同様の低誘電
率の樹脂層としながら、表層部だけを高密着性の樹脂材
料に置き替えた構成となる。さらにその樹脂表面を例え
ばバフ研磨機によって粗化する（表面粗化工程）こと
で、その上に形成される回路パターンとの密着性を著し
く向上させることができるという優れた効果を奏する。

【００１３】請求項３の発明に係るプリント配線基板の
製造方法は、請求項２において、低誘電率樹脂材料は紫
外線及び熱硬化が可能な二段硬化型樹脂であるとともに
高密着性樹脂材料は熱硬化型樹脂であって、孔埋め工程
の後に紫外線を照射することによって低誘電率樹脂材料
を一次硬化させ、上記凹部埋め込み工程の後に加熱する
ことによって低誘電率樹脂材料と高密着性樹脂材料とを
熱硬化させるところに特徴を有する。

【００１４】上記製造方法によれば、先にスルーホール
内に孔埋めされる低誘電率の樹脂材料は二段硬化型樹脂
であるため、まず孔埋めした後に紫外線を照射すること
によって、この樹脂材料は半硬化状態となる。そしてそ
の状態で表層部の除去が実行されるので、凹部形成を迅
速かつ容易に行うことができるという効果を奏する。ま
た、この低誘電率樹脂材料の熱硬化は、凹部に充填され
る高密着性樹脂材料の熱硬化と同時に行われるので、硬
化工程をわざわざ増やす必要がない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図１ないし図８を参照して説明する。本実施形態で
は、基材として、例えば厚さ１００〜３０００μｍのガ
ラスエポキシ基板１１の両面に銅箔１２を貼り付けてな
る銅張り積層板１０を使用している（図１参照）。この
銅張り積層板１０の所要箇所に、周知のドリル等を用い
てスルーホール１３を孔あけ加工し（図２参照）、化学
メッキおよび電解メッキを行ってスルーホールの１３の
内周面も含めた全域に銅のメッキ層１４を形成して、基
板表面の導体層の厚みを約２０μｍとする（図３参
照）。この配線基板に対して以下の工程が順次実行され
る。

【００１６】＜孔埋め工程＞まず、配線基板の片側面か
ら、紫外線および熱硬化の二段硬化型低誘電率樹脂材料
１５を印刷し、スルーホール１３内を低誘電率樹脂材料
１５によって埋め込んだ状態とする。そしてこの低誘電
率樹脂材料１５を周知の露光装置によって露光して一次
硬化させ、表面が平坦になるように例えばバフ研磨機や
ベルトサンダー等によって研磨する（図４参照）。

【００１７】＜凹部形成工程＞次いでこの低誘電率樹脂
材料１５の表面部のみを、強アルカリ水溶液によって２
０〜５０μｍ程度溶解除去する。すると、図５に示すよ
うに、スルーホール１３の位置する部分に凹部１６が形
成される。

【００１８】＜凹部埋め込み工程＞次に、この配線基板
の両面に、例えばスクリーン印刷によって上記低誘電率
樹脂材料１５よりも密着性に優れた高密着性樹脂材料１
７を凹部１６に充填する。そして加熱を行うと、熱によ
って深層部に位置する半硬化状態の低誘電率樹脂材料１
５が完全に硬化されると共に、表層部の高密着性樹脂材
料１７も硬化される。

【００１９】＜研磨工程＞そして、スルーホール１３か
ら基板表面に盛り上がっている硬化後の高密着性樹脂材
料１７を、例えばバフ研磨することによって、平滑基板
を得る（図６参照）。基板表面のスルーホールの位置に
は、高密着性樹脂材料１７が露出した状態となる。

【００２０】＜表面粗化工程＞さらに、研磨された平滑
基板の樹脂部分の表面を、例えば過マンガン酸エッチン
グによって粗化する（図７参照）。これによって、樹脂
上に形成される銅の回路パターンとの密着性がさらに向
上する。

【００２１】＜回路パターン形成工程＞そしてこのよう
にして得られた配線基板の表面に、化学メッキおよび電
解メッキによって再度銅のメッキ層１８を形成し、周知
のフォトエッチング法によって下層のメッキ層１４とと
もに不要部分を除去することにより、回路パターンを形
成する。具体的には、例えば配線基板上にまず感光性の
エッチングレジストを印刷し、乾燥後に回路パターンフ
ィルムを重ねて露光する。これを現像すると、回路パタ
ーンとして残すべき部分に硬化したエッチングレジスト
が重ねられた配線基板が得られる。そこで、この配線基
板をエッチングレジスト液中に浸漬して、メッキ層１
４，１８の不要部分を溶解させて除去する。そしてエッ
チングレジストを除去すれば、所要部分のメッキ層１
４，１８が残り、回路パターンが完成する（図８参
照）。

【００２２】＜本実施形態の効果＞このように本実施形
態のプリント配線基板およびその製造方法によれば、ス
ルーホール内の樹脂層の表層部は、高密着性樹脂材料で
構成される。従って、樹脂層とその上に形成される回路
パターンとの密着性が高まって両者間の剥離が生じ難く
なるため、基板の信頼性を大きく向上させることができ
る。

【００２３】具体的には、上記実施形態のような製造方
法によって作製したプリント配線基板の、回路パターン
のピール強度をＪＩＳ規格に基づいて測定したところ、
スルーホール内に従来の低誘電率樹脂材料のみを埋め込
んだ従来のものでは０．３Ｋｇ／ｃｍであったのに対
し、本実施形態のように表層部を高密着性樹脂材料に置
き替えたものでは１．２Ｋｇ／ｃｍと大きく向上した。

【００２４】また、深層部は低誘電率樹脂材料にて構成
されているので、基板全体の誘電率を低く維持して、信
号伝搬速度を従来と遜色なく高速に維持することができ
る。また、本実施形態では、先に孔埋めされる深層部の
低誘電率樹脂材料が二段硬化型樹脂であるため、半硬化
状態で樹脂層の表面部を除去することができ、凹部形成
を迅速かつ容易に行うことができるという効果を奏す
る。しかもこの深層部の樹脂層は、表層部の高密着性樹
脂材料の熱硬化時に同時に完全硬化されるので、硬化工
程が増えることがない。

【００２５】なお、上記実施形態では、凹部１６の深さ
を２０〜５０μｍとした場合に好ましい結果が得られ
た。これは、２０μｍ以下では表層部の高密着性層が薄
すぎて、過マンガン酸エッチングの際にエッチング液が
表層部と深層部との樹脂界面まで入り込み、樹脂界面で
の剥離が起こり易くなるためと考えられる。また、５０
μｍ以上になると、凹部１６が深くなり過ぎて、凹部埋
め込み工程において印刷不良が起こり易くなるためと考
えられる。ただし、基材表面の導体層の厚みや、孔径等
によって、凹部深さの適切な範囲は相違するから、上記
実施形態の数値に限定されるものではない。

【００２６】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施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、サブトラクティブ法によって
回路パターンを形成したが、これに限らず、アディティ
ブ法等、他の方法によって回路パターンを形成する構成
としてもよい。 （２）上記実施形態では、低誘電率樹脂材料を片側面か
らスルーホール内に充填させたが、両側面から充填させ
てもよい。 （３）上記実施形態では、二段硬化型の低誘電率樹脂材
料を使用したが、これに限らず、熱硬化型あるいは紫外
線硬化型樹脂等を使用してもよい。 （４）上記実施形態では、樹脂層の上に回路パターンを
単層だけ形成したが、これに限らず、複数層積層してよ
いことはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る配線基板の基材の断
面図

【図２】同じく孔あけ工程を示す配線基板の断面図

【図３】同じくメッキ工程を示す配線基板の断面図

【図４】同じく孔埋め工程を示す配線基板の断面図

【図５】同じく凹部形成工程を示す配線基板の断面図

【図６】同じく凹部埋め込み工程を示す配線基板の断面
図

【図７】同じく表面粗化工程を示す配線基板の断面図

【図８】同じく回路パターン形成工程を示す配線基板の
断面図

【符号の説明】

１０…銅張り積層板 １３…スルーホール １４、１８…メッキ層 １５…低誘電率樹脂材料 １６…凹部 １７…高密着性樹脂材料

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E314 AA24 AA25 AA27 AA41 BB05 BB13 CC06 DD02 FF08 FF16 FF19 GG11 5E317 BB02 CC32 CC33 CC44 CD01 CD05 CD25 CD27 CD32 GG03 GG11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材に形成したスルーホールを樹脂によ
   り孔埋めしてその樹脂上に回路パターンを形成したもの
   において、前記スルーホール内の樹脂層は深層部に位置
   する低誘電率層と、前記回路パターンに接する表層部に
   位置する高密着性層とを備えてなることを特徴とするプ
   リント配線基板。
2. 【請求項２】 プリント配線基板に形成したスルーホー
   ル内に低誘電率樹脂材料を充填する孔埋め工程と、この
   樹脂材料の硬化後の低誘電率層の表面部を除去し凹部を
   形成する凹部形成工程と、前記凹部に高密着性樹脂材料
   を充填する凹部埋め込み工程と、この樹脂材料の硬化後
   の高密着性層を研磨して基板を平滑化する研磨工程と、
   この高密着性層の表面を粗化する表面粗化工程と、その
   後基板の表面に回路パターンを形成する回路パターン形
   成工程とを実行することを特徴とするプリント配線基板
   の製造方法。
3. 【請求項３】 前記低誘電率樹脂材料は紫外線及び熱硬
   化が可能な二段硬化型樹脂であるとともに前記高密着性
   樹脂材料は熱硬化型樹脂であって、前記孔埋め工程の後
   に紫外線を照射することによって前記低誘電率樹脂材料
   を一次硬化させ、上記凹部埋め込み工程の後に加熱する
   ことによって前記低誘電率樹脂材料と前記高密着性樹脂
   材料とを熱硬化させることを特徴とする請求項２に記載
   のプリント配線基板の製造方法。