JP2004087656A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＶＨ又はＴＨ（スルーホール）（以下、ＩＶＨ／ＴＨ）をインクで孔埋めしても接続不良が発生することがない信頼性の高いプリント配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】銅張り積層板１０の表面にレジストフィルム１を貼付後、所定の位置にＩＶＨ２ｂ／ＴＨ２ａの孔２を形成し、導電性インクを前記孔２に充填し、あふれたインク３を除去してからインク３を硬化させ、レジストフィルム１を剥離し、積層板１０の表面を研磨してＴＨ２ａを形成する、又はさらに絶縁層８を形成して孔２をＩＶＨ２ｂにする。その後、ＩＶＨ２ｂ／ＴＨ２ａの端部表面３Ａ上にスタックビア５又はパッド６を形成する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板の製造方法に係り、特に、スルーホール（以下、ＴＨと称する）やＩＶＨ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ　Ｖｉａ　Ｈｏｌｅ）等の孔の形成とその孔埋め方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器においては、その薄型化や内蔵部品の高密度搭載による小型化が要求されている。
そして、それを実現するために、各機器に搭載するプリント配線板についてもより薄くかつ高密度実装化する構造が多種検討されている。
例えば、ＴＨを孔埋めし、そこに直接パッドを形成して部品を実装するいわゆるパッドオンビア工法が開発される一方、多層基板化としてはいわゆるビルドアップ基板が開発されている。
【０００３】
このビルドアップ基板においては、各層間の電気的接続のために、層内部において所定の階層を貫通するＩＶＨが基板の高密度化と共に多用されるようになり、基板面積に対するＩＶＨが占める面積比率も次第に増加している。
ＴＨとＩＶＨとの形態上の違いは、ＴＨはその端部がプリント配線板の最外側表面に形成されるのに対して、ＩＶＨはその端部がプリント配線板の内層部に形成されていて外部から視認できないということにある。
【０００４】
ところで、この高密度化に伴うＩＶＨあるいはＴＨ（以下、ＩＶＨ／ＴＨ）の小径化，狭ピッチ化及び基板自体の薄型化によって、ＩＶＨ／ＴＨの孔埋め製造工程において要求される品質や良好な歩留まりを維持することが次第に困難になってきている。
【０００５】
多層基板においては、隣接層間においてＩＶＨ直上にビアを形成するいわゆるスタックビアが高密度化において極めて有効であるが、このスタックビアの形成には孔埋めしたＩＶＨの端部表面の平坦性が大きく影響し、この表面をより平坦に形成することが望まれている。
また、パッドオンビア工法においても、ＴＨの直上に形成するパッドの形成にはＴＨの端部表面の平坦性が大きく影響し、これをより平坦にすることが望まれている。
【０００６】
この平坦な表面を得るために、従来のＩＶＨ／ＴＨの孔埋め工程は以下のように行っており、図４（ａ）を用いて説明する。
まず、銅張り積層板１０にＩＶＨ／ＴＨの孔５０をあけ、ＩＶＨ／ＴＨの孔５０の内面を含めて全体を銅めっきして銅層５１を形成する。
次に、このＩＶＨ／ＴＨの孔５０の位置に対応して開口させたメッシュ＃１００〜＃２５０番手のスクリーンを用い、孔埋め用インク５２をスクリーン印刷によってＩＶＨ／ＴＨの孔５０の内部に充填塗布する。
【０００７】
そして、充填した孔埋め用インク５２を硬化させ、その後、ＩＶＨ／ＴＨの孔５０からあふれて突出しているインク突出部５２Ａを、２００〜４００番手のバフやベルトサンダー等を用いて研磨により除去すると共に表面を平坦化する、という工程である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、孔５０からあふれて突出するインク突出部５２Ａは中央が盛り上がる一方、裾の外径が孔５０の直径より大きく形成されるので相当の体積を有する。
従って、この突出部５２Ａを確実に除去するためには、研磨には比較的長時間を要し、バフやベルトサンダーに付加する押圧力も相当の力を必要とする。
そのため、この研磨工程で基板に加わる負荷によって基板には伸び等の変形が生じてしまう。そして、この伸び等の変形によって、多層構造のプリント配線板においては、層内部での接続不良が発生したり層間のずれが生じて接続不良が発生するという問題があった。
【０００９】
一方、この研磨による負荷を低減するために、ロール孔埋め工法を用いて突出部となるインクを硬化前にスキージで掻き取る工法も開発されているが、スキージによって本来充填されるべきインクを含めて掻き取られてしまってＩＶＨ／ＴＨ表面が凹形状になり、表面を平坦に形成することが困難であった。
【００１０】
さらに、小径のＩＶＨ／ＴＨの孔５０に孔埋め用インク５２を安定的に充填するために、このインク５２は溶剤で希釈して低粘度にする必要がある。
しかしながら、溶剤で希釈したことによってインク５２は硬化時に収縮してしまい、ＩＶＨ／ＴＨの表面５０Ａが凹部となって平坦性が得られない（図４（ｂ）参照）。
【００１１】
そのため、ＩＶＨの場合に、その直上あるいは直下に形成したビア５３（図４（ｃ）では直上に形成）とＩＶＨに充填したインク５２との間に空隙５４が生じて温度や曲げ等の負荷により接続不良が多発し、プリント配線板としての信頼性が得られないという問題があった（図４（ｃ）参照）。
【００１２】
また、ＴＨの場合に、その直上あるいは直下に形成するパッド５５（図４（ｄ），（ｅ）では直上に形成）とＴＨに充填したインク５２との間に空隙５４が生じ（図４（ｄ）参照）、温度や曲げ等の負荷により接続不良が多発したり、パッド５５とインク５２は密着するものの、パッド５５の表面５５Ａが凹形状となって（図４（ｅ）参照）、このパッド５５に実装する部品のリード（図示せず）とパッド５５との間に空隙が生じて温度や曲げ等の負荷により接続不良が発生し、プリント配線板としての信頼性が得られないという問題があった。
【００１３】
そこで本発明が解決しようとする課題は、ＩＶＨやＴＨをインクで孔埋めしても基板の伸び等の変形による接続不良が発生することがなく、また、孔埋めしたＩＶＨ／ＴＨ直上あるいは直下にビアやパッドを形成しても接続不良が発生することがない信頼性の高いプリント配線板の製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の工程を有する。
即ち、請求項１は、両面銅張り積層板１０を用い、孔埋めしたスルーホール２ａを有して成るプリント基板の製造方法において、
前記積層板１０の表面に薄膜１ａを形成し、その後、前記積層板１０の所定の位置にスルーホール２ａとなる孔２を形成し、導電性インク３を前記孔２に充填し、前記孔２からあふれた前記導電性インク３を除去してから前記孔２に充填した前記導電性インク３を硬化させ、前記薄膜１ａを除去し、前記積層板１０の表面を研磨して前記表面から突出した前記導電性インク３を除去すると共に平坦化するようにして前記孔埋めしたスルーホール２ａを形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、
請求項２は、前記薄膜１ａをレジストフィルム１とし、前記薄膜１ａの形成を、レジストフィルム１の貼付により行うことを特徴とする請求項１記載のプリント配線板の製造方法であり、
請求項３は、前記スルーホール２ａの表面３Ａ上にパッド６を形成する工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のプリント配線板の製造方法であり、
請求項４は、両面銅張り積層板１０を用い、孔埋めしたＩＶＨ２ｂを有して成るプリント基板の製造方法において、
前記積層板１０の表面に薄膜１ａを形成し、その後、前記積層板１０の所定の位置にＩＶＨ２ｂとなる孔２を形成し、導電性インク３を前記孔２に充填し、前記孔２からあふれた前記導電性インク３を除去してから前記孔２に充填した前記導電性インク３を硬化させ、前記薄膜１ａを除去し、前記積層板１０の表面を研磨して前記表面から突出した前記導電性インク３を除去すると共に平坦化した後、前記表面３Ａ上に絶縁層８を積層するようにして前記孔埋めしたＩＶＨ２ｂを形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、
請求項５は、前記薄膜１ａをレジストフィルム１とし、前記薄膜１ａの形成を、レジストフィルム１の貼付により行うことを特徴とする請求項４記載のプリント配線板の製造方法であり、
請求項６は、前記ＩＶＨ２ｂの端部の表面３Ａ上にスタックビア５を形成する工程を有することを特徴とする請求項４又は請求項５記載のプリント配線板の製造方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１乃至図３を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明のプリント配線板の製造方法における実施例の工程を示す図であり、
図２は、本発明のプリント配線板の製造方法により製造したプリント配線板の構造を説明する断面図であり、
図３は、本発明のプリント配線板の製造方法により製造した多層のプリント配線板を示す断面図である。
【００１７】
好ましい実施例は、少なくとも以下に示す７つの工程を有するものであり、順次説明する。
尚、ＴＨとＩＶＨとの形態上の違いは、前述のように、ＴＨはその端部がプリント配線板の最外側表面に形成されているのに対して、ＩＶＨはその端部がプリント配線板の内層部に形成されていて外部から視認できないということにある。従って、以下に示す工程１〜７においては、ＩＶＨ，ＴＨ共共通の工程なので、便宜的にＴＨを含めてＩＶＨと表記して説明する。
【００１８】
（工程１）：（図１（１）参照）
両面銅張り積層板１０の両面にレジストフィルム１を貼り付ける。
このレジストフィルム１はアルカリ溶液で剥離可能なものであり、例えば、日立化成工業株式会社製「Ｈ−Ｓ９４０」（厚み５０μｍ）を用いることができる。
銅張り積層板は内層パターンを含んでいてもよいものである。
【００１９】
（工程２）：（図１（２）参照）
工程１によりレジストフィルム１を貼った銅張り積層板１０の所定の位置にＩＶＨの孔２をドリルで削孔する。
ＩＶＨの孔２の直径は３００μｍである。
【００２０】
（工程３）：（図１（３）参照）
ＩＶＨの孔２に導電性インク３をスクリーン印刷やロールコーターにより充填する。スクリーン印刷の場合、使用するスクリーンはメッシュ＃１００のものである。
導電性インク３は、例としてタツタエレクトロニクスシステム株式会社製の「ＡＥ１１９０」を使用することができる。小径の孔に充填するために、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）で希釈をして粘度調整を行う。
導電性インク３は孔２からあふれてレジストフィルム１の表面より盛り上がるように充填され、この盛り上がった部分は余分なインク３ａである。
【００２１】
（工程４）：（図１（４）参照）
スキージ４を用いてレジストフィルム１上の余分な導電性インク３ａを掻き取る。スキージ４の材質は硬度６０のウレタンである。
【００２２】
（工程５）：図１（５）参照
ＩＶＨの孔２に充填した導電性インク３を硬化させる。
このインク３が「ＡＥ１１９０」の場合は１５０℃の温度下で１時間放置すればよい。
この硬化によりインク３は収縮し、その表面３Ａが凹形状となる。
【００２３】
（工程６）：図１（６）参照
レジストフィルム１をアルカリ溶液を用いて剥離する。
アルカリ溶液としてＮａＯＨ溶液を使用することができる。
この剥離後、導電性インク３のレジストフィルム１の厚さに相当する部分（突出部３ｂ）が銅張り積層板１０の表面より突出する。
【００２４】
（工程７）：図１（７）参照
突出部３ｂを、不織布バフ７を用いて研磨除去し面の平坦化を行う。
不織布バフ７の例としてジャブロ工業株式会社製の「サーフェイス８００Ｍ」を使用することができる。
研磨機は、株式会社石井表記製の６軸バフ研磨機を使用し、研磨条件を回転数１８００回／分　コンベアスピード１．０ｍ／ｍｉｎ　１．０Ａ　とした。
また、研磨はバフの使用に限るものではなくベルドサンダーやその他の方法で行ってもよい。
【００２５】
以上の工程１〜７により、導電性インク３により孔埋めしたＩＶＨの孔２の端部表面は平坦に形成される。
そして、この工程７の後に、必要に応じて絶縁層を積層する等によるビルドアップ層を形成して多層化したり回路パターンを形成することができる。
【００２６】
上述の工程１〜７によって孔埋めしたＩＶＨの孔２の直上及び直下にスタックビア５を形成した例を図２（ａ）に示す。当図において銅張り積層板１０に絶縁層８を積層し、その後、ＩＶＨの直上及び直下の絶縁層８を孔明けしてスタックビア５を形成したものである。
また、この工程１〜７によって孔埋めしたＴＨの孔２ａの直上にソルダペーストによりパッド６を形成した例を図２（ｂ）に示す。
さらに、この工程１〜７によって孔埋めしたＩＶＨ２ｂを有する多層構造のビルドアップ基板の一例を図３に示す。
【００２７】
上述した実施例によれば、突出部３ｂは高さがレジストフィルム１の厚さ（上述実施例においては５０μｍ）や、孔２の外径を越えることがなく、さらに中央が凹んだ凹部であるので体積的には僅かであって、工程７の研磨除去は短時間にしかもバフの押圧力も小さい力で行うことができる。
従って、基板にかかる負荷が極めて少ないので基板が伸び等の変形をすることがなく、整合ズレによる接続不良が発生することがない。
【００２８】
さらに、孔埋めした表面が平坦に形成されるので、ＩＶＨ／ＴＨ直上あるいは直下にスタックビアやパッドを形成しても空隙が生じることがなく温度や曲げの負荷によって接続不良が発生することがない。
そして、形成したパッドの表面も平坦となるので、パッドに実装する部品のリードとパッドの間に空隙が生じることがなく、温度や曲げの負荷によって接続不良が発生することがない。
【００２９】
上述の工程１〜７は、必ずしも連続した工程でなくてもよく、各工程間に他の工程を実施してもよいものであり、この順番でプリント配線板の製造工程中に含まれていればよい。
【００３０】
本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更が可能なものである。
例えば、両面銅張り積層板１０に貼付するものはレジストフィルム１でなく他の材料でもよい。また、貼付するものに限らず塗布してもよい。
すなわち、積層板１０の表面から突出するインク３ｂの高さが低くなるようにできるだけ薄い膜１ａとして形成可能であって、導電性インク３の塗布工程においてこのインク３に侵されるものでもなく、化学的、機械的等の方法により単独で除去できるものであればよい。
実施例のように、この薄膜１ａとしてレジストフィルム１を用いれば、貼付と除去が容易で扱い易く高い生産効率でプリント配線板を製造することが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本願発明によれば、銅張り積層板に薄膜を形成してからＩＶＨやＴＨの孔を形成し、これに導電性インクを充填し硬化させた後に薄膜を除去し、その後、突出した余分なインクを研磨除去するようにしたので、基板の伸び等の変形がなくなり接続不良が発生することがなく、信頼性の高いプリント配線板を得ることができる。
また、研磨によりＩＶＨ／ＴＨの端部表面が平坦に形成されるので、その直上あるいは直下にスタックビアやパッドを形成しても接続不良を発生することがなく信頼性の高いプリント配線板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリント配線板の製造方法における実施例の工程を示す図である。
【図２】本発明のプリント配線板の製造方法により製造したプリント配線板の例を説明する断面図である。
【図３】本発明のプリント配線板の製造方法により製造した多層のプリント配線板の例説明する断面図である。
【図４】従来のプリント配線板の製造方法により製造したプリント配線板を説明する断面図である。
【符号の説明】
１　レジストフィルム
１ａ　薄膜
２　孔
２ａ　ＴＨ（スルーホール）
２ｂ　ＩＨＶ
３　導電性インク
４　スキージ
５　スタックビア
６　パッド
７　バフ
８　絶縁層
１０　銅張り積層板
５０　孔
５１　銅層
５２　孔埋め用インク
５３　ビア
５４　空隙
５５　パッド

Claims (6)

1. 両面銅張り積層板を用い、孔埋めしたスルーホールを有して成るプリント基板の製造方法において、
   前記積層板の表面に薄膜を形成し、
   その後、前記積層板の所定の位置にスルーホールとなる孔を形成し、
   導電性インクを前記孔に充填し、
   前記孔からあふれた前記導電性インクを除去してから前記孔に充填した前記導電性インクを硬化させ、
   前記薄膜を除去し、
   前記積層板の表面を研磨して前記表面から突出した前記導電性インクを除去すると共に平坦化するようにして前記孔埋めしたスルーホールを形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
2. 前記薄膜をレジストフィルムとし、
   前記薄膜の形成を、レジストフィルムの貼付により行うことを特徴とする請求項１記載のプリント配線板の製造方法。
3. 前記スルーホールの表面上にソルダペーストによるパッドを形成する工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のプリント配線板の製造方法。
4. 両面銅張り積層板を用い、孔埋めしたＩＶＨを有して成るプリント基板の製造方法において、
   前記積層板の表面に薄膜を形成し、
   その後、前記積層板の所定の位置にＩＶＨとなる孔を形成し、
   導電性インクを前記孔に充填し、
   前記孔からあふれた前記導電性インクを除去してから前記孔に充填した前記導電性インクを硬化させ、
   前記薄膜を除去し、
   前記積層板の表面を研磨して前記表面から突出した前記導電性インクを除去すると共に平坦化した後、
   前記表面上に絶縁層を積層するようにして前記孔埋めしたＩＶＨを形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
5. 前記薄膜をレジストフィルムとし、
   前記薄膜の形成を、レジストフィルムの貼付により行うことを特徴とする請求項４記載のプリント配線板の製造方法。
6. 前記ＩＶＨの端部の表面上にスタックビアを形成する工程を有することを特徴とする請求項４又は請求項５記載のプリント配線板の製造方法。

Images