JP2004235222A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【目的】部品実装用凹部が容易に形成でき、絶縁層及び電極を損傷すること無く、安定した品質が得られるプリント配線板の製造方法を提供することである。
【構成】導通ビア１２に接続された電極６を、銅箔（内層保護金属層）の表面に積層した絶縁層１０に形成し、反対側の絶縁層１０に部品実装用凹部１４を設けた後、部品実装用凹部１４の底部に露出した銅箔（内層保護金属層）を除去する。
この構成により、電極周縁の絶縁層の分解による損傷、内層電極の損傷、電極表面での樹脂残渣の発生を防止し、安定した品質を維持しながら、効率良く部品実装用凹部を有するプリント配線板を製造できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は部品実装用凹部を有し、半導体チップ、抵抗素子、コンデンサ素子、コイル素子、センサー素子等の電子部品の搭載に使用されるプリント配線板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、部品実装用凹部を有するプリント配線板の製造方法において、内層電極を露出させるために、ザグリ加工等が行なわれている。
内層電極を露出させる方法としては、例えば、絶縁層にレーザを直接照射して外層表面から目的とする内層電極までの全ての絶縁層を除去して内層電極を露出させる方法、又は機械的に基板表面を検出して、カッターで所定の深さのザグリ加工を行い、内層電極を露出させる方法、或いは機械加工とレーザ加工とを組み合わせ、内層電極直前の絶縁層のみを残してカッターで絶縁層を除去した後、レーザを照射して内層電極上に残った絶縁層を除去して内層電極を露出させる方法等がある。
【０００３】
内層電極を露出させる方法に、レーザ加工を採用すると、内層電極以外の絶縁層を分解したり、深く削り過ぎる恐れがあるとともに、内層電極の表面に損傷を与える恐れがあるという問題があった。
また、カッターを用いるザグリ加工では、一定の深さで削り加工を行なうために、ワークの板厚のバラツキにより、内層電極の表面に損傷を与える、或いは内層電極の表面に絶縁層が残るという問題があった。このため内層電極にある程度の厚み（７０μｍ程度）を持たせる必要があるが、基板薄板化に伴い、導体を厚くすることが困難となってきている。
さらに、内層電極を露出させる方法として機械加工とレーザ加工とを組み合わせた場合は、２種類の加工方法が必要で、作業工程が複雑となり、且つ特別な装置を必要とするという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、部品搭載用凹部を容易に形成することができるとともに、従来の製造設備を利用することができ、絶縁層並びに内層電極を損傷すること無く、安定した品質が得られるプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、請求項１において、外層絶縁層を除去して部品実装用凹部を形成するプリント配線板の製造方法において、凹部形成絶縁層に内層電極保護金属層を設け、凹部形成絶縁層をレーザ加工して凹部を形成した後、内層電極保護金属層を除去して内層電極を形成するものである。
絶縁層の除去加工にレーザを用いているが、内層電極を覆う内層電極保護金属層を設けているから、レーザ加工に際して、内層電極の損傷発生並びに絶縁層の分解発生を防止するとともに、内層電極表面の絶縁層残渣発生等を防止することができる。
レーザ加工により凹部を形成した後、エッチングで内層電極保護金属層を除去することにより、内層電極を傷つける恐れが無い。
【０００６】
請求項２は、内層電極保護金属層が、銅、アルミ、ニッケルの何れかで形成されているものである。
内層電極保護金属層としては、レーザ光により損傷を受けない金属であれば良いが、エッチング等で除去されるから、銅の使用が望ましい。
【０００７】
請求項３は、レーザ加工を、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、またはＵＶ−ＹＡＧレーザの何れかで行なうものである。
レーザ加工に使用するレーザは、現在プリント配線板製造に使用されているレーザが使用可能であり、通常用いられている炭酸ガスレーザを用いることができる。
【０００８】
請求項４は、内層電極がニッケルメッキ層及び金メッキ層を備えているものである。
内層電極がニッケルメッキ層及び金メッキ層を備えているので、電子部品との接続信頼性を確保することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、外層絶縁層を除去して部品実装用凹部を形成するプリント配線板の製造方法において、凹部形成絶縁層に内層電極保護金属層を設け、凹部形成絶縁層をレーザ加工して凹部を形成した後、内層電極保護金属層を除去して内層電極を形成するものである。
【００１０】
【実施例】
本発明の第１実施例について図を参照して説明する。
図２（イ）において、内層電極保護金属層となる銅箔１と、離型部材４と、接着部材３と、補強板２とを順次積み重ね、加圧加熱して積層する。
銅箔１は、内層電極保護金属層としてレーザ光を反射する厚さ５〜１００μｍの金属、例えば銅、アルミ、またはニッケルが使用される。
本実施例では、厚さ１８μｍの銅箔１を用いている。
【００１１】
銅箔１は、薄く柔軟で折れやすいから、取扱を容易にするため、上述の如く、補強板２を使用して剛性を確保する。
補強板２は、銅、アルミ、ニッケル、ステンレスの金属板、またはガラス布エポキシ樹脂、ガラス布ポリイミド樹脂の何れかを用いるが、加工性に優れたガラス布エポキシ樹脂またはガラス布ポリイミド樹脂が特に適しており、補強板２の板厚を０．１ｍｍ以上とすることで剛性を確保することができる。
本実施例においては、厚さ０．６ｍｍのガラス布エポキシ樹脂を使用した。
【００１２】
接着部材３は、エポキシ樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、ガラス布エポキシ樹脂プリプレグまたはガラス布ポリイミド樹脂プリプレグの中から選択して使用する。
本実施例では、接着部材３として厚さ０．２ｍｍのガラス布エポキシ樹脂プリプレグを用いている。
【００１３】
離型部材４はポリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリイミド樹脂、銅箔、アルミ箔、ニッケル箔又はステンレス箔の中から選択される。
本実施例では、離型部材４として厚さ０．１ｍｍのテフロン（登録商標）を使用している。
【００１４】
接着部材３は、銅箔１及び補強板２よりも外形寸法を短く形成され、離型部材４は、縦方向及び横方向において、接着部材３より１０ｍｍ以上小さい外形寸法に形成されている（図２〔イ〕参照）。
補強板２と、接着部材３と、離型部材４と、銅箔１とを積み重ね、温度１７０〜２２０℃、圧力１〜３ＭＰａで、９０〜１５０分加熱、加圧し、補強板２の周縁部と銅箔１の周縁部とを接着部材３により接着させて、離型部材４を銅箔１と接着部材３とで完全に密封するとともに、銅箔１と補強板２とで接着部材３が流動して外部に流出することを防止する。
【００１５】
図２（ロ）において、銅箔１の外面（離型部材４が積層されていない側の面）を硫酸及び過酸化水素、又は過硫酸ソーダを用いて粗化処理し、ドライフィルムを貼着した後、露光、現像を行なってメッキレジスト５を形成し、隣合うメッキレジスト５の間に、電極設置スペース５１となる間隙を設ける。
【００１６】
次いで、図２（ハ）において、銅箔１の外面にメッキレジスト５の存在下で電気メッキを施し、上記電極設置スペース５１に電極６を形成する。
電極６は、金メッキ層７、ニッケルメッキ層８、銅メッキ層９を順次電気メッキで形成されている。
メッキ厚を、金メッキ０．５〜２μｍ、ニッケルメッキ２〜６μｍ、銅メッキ１０〜２０μｍとするのが望ましい。
【００１７】
次に、図３（イ）に示すように、電極６が形成された銅箔１を、２〜５重量パーセント水酸化ナトリウム溶液で洗浄し、メッキレジスト（ドライフィルム）５〔図２（ハ）参照〕を剥離させて除去する。
続いて図３（ロ）に示すように、電極６側に半硬化状態の絶縁材及び銅箔１を積み重ね、加熱加圧して絶縁層１０を形成する。
本実施例では、半硬化の絶縁材及び銅箔とを積層したものを示しているが、半硬化の絶縁材のみを使用しても良いことは勿論である。
【００１８】
絶縁材としては、熱硬化性樹脂、ガラス布熱硬化性樹脂またはガラス不織布熱硬化性樹脂が用いられるものであり、具体的には、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ガラス布エポキシ樹脂、ガラス不織布エポキシ樹脂、ガラス布ビスマレイミドトリアジン樹脂、アラミド不織布エポキシ樹脂が挙げられる。
また絶縁材の厚さは０．０５〜０．３ｍｍが適している。
【００１９】
本実施例では、厚さ１８μｍの銅箔１、厚さ０．１５ｍｍのガラス布エポキシ樹脂プリプレグを積み重ね、温度１７０〜２２０℃、圧力１〜３ＭＰａ、９０〜１５０分加熱加圧して絶縁層１０を形成する。
ついで、離型部材４を通る切断線Ｌ−Ｌで切断することにより、補強板２が分離され、両面銅張絶縁材が得られる（図３〔ハ〕参照）。
【００２０】
続いて両面銅張絶縁材の銅箔を、硫酸及び過酸化水素または過硫酸ソーダを用いて粗化し、ドライフィルムを貼着した後、露光、現像、エッチング、剥離を行い、内層保護金属層となる金属層１０２を形成する（図３〔ニ〕参照）。
次いで図３（ホ）に示すように、内層保護金属層１０２側に半硬化状態の絶縁材と銅箔とを積み重ね、加熱加圧して絶縁層１０を形成する。
本実施例では、厚さ１８μｍの銅箔１、厚さ０．１５ｍｍのガラス布エポキシ樹脂プリプレグを積み重ね、温度１７０〜２２０℃、圧力１〜３ＭＰａ、９０〜１５０分加熱加圧して絶縁層１０を形成した。
次に通常用いられるエッチングにより、外層銅箔を除去し、保護金属層１０２を内層に有する絶縁材を形成する。
【００２１】
図４（イ）に示すように、絶縁層１０に炭酸ガスレーザを照射して、電極６を底面に露出させた非貫通穴であるビア１１を形成する。
ビア１１の形成は、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ等を用いるレーザ加工が適しており、レーザ光の出力及び照射時間を調整することで、電極６の表面を底面として露出する深さを確保する一方、電極６の表面に損傷を与えないようにする。
【００２２】
ビア１１の形成は、レーザ加工以外の方法、例えば、ドリル加工等による穿設加工も可能であるが、加工精度の高さ、並びに電極６の表面に損傷を与える恐れが少ない等の理由からレーザ加工が望ましい。
本実施例では、炭酸ガスレーザを用い、パルス幅１０〜６０μｓｅｃ で、４〜７ショット照射し、直径１００μｍのビア１１を形成した。
【００２３】
次に、図４（ロ）において、絶縁層１０に穿設したビア（非貫通穴）１１〔図４（イ）参照〕に銅メッキを施して電極６と導通させる導通ビア１２と、絶縁層１０の表面に導体回路１３を形成している。
詳述すると、図４（イ）に示す絶縁層１０を過マンガン酸塩溶液で処理して絶縁層１０の表面の粗化処理、及び電極６表面の残渣除去を行った後、無電解銅メッキを施し、厚さ０．３〜３μｍの銅メッキ膜を形成する。
その後、ドライフィルムを用いてメッキレジスト膜を形成し、電気銅メッキを施して厚さ１０〜１５μｍの銅メッキ膜を形成した後、水酸化ナトリウム水溶液で洗浄してメッキレジスト膜を剥離除去し、さらに硫酸及び過酸化水素水を用いて不要の無電解銅メッキ膜を除去し、電極６とビア１１とを導通させる導通ビア１２と、導体回路１３とを形成する。
その後、必要な場合、ソルダーレジスト膜を形成し、導体パターンの表面仕上げを行なう（図示せず）。
なお、導通ビア及び導体回路の形成については、本実施例に限られるものではなく、公知のパネルメッキ法、フルアディティブ法の採用も可能である。
【００２４】
図４（ハ）において、導通ビア１２が設けられていない側の絶縁層１０をレーザ加工して部品実装用凹部１４を形成する。
レーザ加工には、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ等を用いることができる。
本発明においては、電極６に対して、内層電極保護金属層として銅箔１が設置されているので、部品実装用凹部１４を形成するレーザ加工の際に、銅箔１の導通ビア１２が設けられた側の絶縁層１０の分解による損傷や、内層電極６の損傷及び絶縁材除去後の絶縁材残渣の発生を懸念すること無く、レーザ加工条件を設定することができる。
【００２５】
本実施例では、レーザ加工条件を以下のとおり設定している。
使用レーザ ：炭酸ガスレーザ
パルスエネルギ：０．５〜５．０ｍＪ
パルス幅 ：１０〜３５μｓｅｃ
パルス間隔 ：２ｍｓｅｃ 以上
ショット数 ：３〜１０
マスク径 ：１．５〜２．６ｍｍ
レーザ加工結果、面積１０ｍｍ×１０ｍｍ、深さ０．１５ｍｍの部品実装用凹部１４を形成した。
【００２６】
次に図１に示すように、ケミカルエッチングにより銅箔１を除去し、金メッキ層７を露出させて電極６を形成する。
即ち、図４（ハ）において、過マンガン酸塩で銅箔１の表面を清浄化した後、外層導体回路１３及び導通ビア１２の保護のため、ドライフィルムをラミネートして保護膜を形成して、露光、現像を行い、その後ケミカルエッチングで銅箔１を除去して金メッキ層７を露出させて電極６を形成し、次に水酸化ナトリウム水溶液で洗浄して保護膜のドライフィルムを剥離除去する（図１参照）。
【００２７】
ケミカルエッチングは、塩化第２銅液、塩化第２鉄液、或いはアンモニアと塩化アンモニウムからなるアルカリエッチング液の何れかを用いて行なう。
本実施例においては、アルカリエッチング液を使用して銅箔１のみを溶解除去し、金メッキ層７を露出させて電極６を形成した。
電極６は銅箔１で保護されているので、損傷を受けず、且つ汚染されることも無いので、電極６の最外部の金メッキ層７は、部品実装用電極として使用することができる。
【００２８】
本発明の第２実施例について図５乃至図７を参照して説明する。
図５（イ）において、補強板２の両面に接着部材３、離型部材４、銅箔１０１を積み重ね、加熱加圧して積層する。
次いで図５（ロ）に示すように、銅箔１０１の外面にドライフィルムを貼着した後、露光、現像を行なってメッキレジストを形成し、その上から電気メッキを施し、メッキレジストの間の電極設置スペースに電極６を形成する。
電極６は、金メッキ層７、ニッケルメッキ層８、銅メッキ層９を順次電気メッキで形成されている。
【００２９】
次に図５（ハ）に示すように、両側の電極６上に銅箔１と絶縁層１０とが積層された樹脂付銅箔１００を積み重ねて加熱加圧する。
本実施例では、銅箔１の厚さ１８μｍ、絶縁層１０の厚さ０．１ｍｍの未硬化のエポキシ樹脂付銅箔１００を積み重ねて、温度１７０〜２２０℃、圧力１〜３ＭＰａ、９０〜１５０分加熱加圧している。
【００３０】
図６（イ）に示すように、レーザで穴開けする部分の外層銅箔をエッチングにより除去し、炭酸ガスレーザで穴開けしてビアを形成した後、ビア底部の電極６表面の絶縁材樹脂残渣を過マンガン酸塩で処理除去し、パネル銅メッキを行なって導通ビア１２を形成する。
次に、図６（イ）に示す離型部材４を通る切断線Ｌ−Ｌで切断した後、導体回路１３と内層保護金属層１０２を形成し、図６（ロ）に示す導体回路１３及び導通ビア１２を有する２枚の両面板１１１を得る。
【００３１】
図６（ハ）に示すように、この両面板１１１の両側に、厚さ０．１５ｍｍのガラス布エポキシ樹脂プリプレグから成る絶縁層１０と、厚さ１８μｍの銅箔１とを積み重ねて加熱加圧する。
次いでレーザで穴開けする外層銅箔１をエッチングにより除去し、炭酸ガスレーザでビア（非貫通穴）を穿設して上記電極６以外の電極６１をビア底部に露出させ、電極６１の表面を過マンガン酸塩で処理して絶縁材残渣を除去し、パネルメッキを施して回路形成を行うとともに、所定の外層回路１３を底面としたビアを穿設してメッキを施して導通ビア１２０を形成し、図７（イ）に示すように、導体回路１３及び導通ビア１２０，１２１を形成する。
その後必要に応じて、ソルダレジスト膜の形成及び表面仕上げ加工を行う（図示略）。
【００３２】
図７（ロ）において、一方の側の絶縁層１０を炭酸ガスレーザで加工し、部品実装用凹部１４を形成して銅箔１０１を底部に露出させる。
図７（ハ）に示すように、銅箔１０１の表面を過マンガン酸塩で処理して、銅箔１０１表面の絶縁材残渣を除去して清浄化した後、外層導体回路１３、導通ビア１２１に保護フィルムをラミネートし、ケミカルエッチングを行って内層保護金属層である銅箔１０１を除去し、さらに保護フィルムを剥離させ、電極６を部品実装用凹部１４の底部に露出させ、部品実装用凹部１４を有する多層プリント配線板を得る。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、上述のとおり構成されているから次に述べる効果を奏する。
部品実装用凹部をレーザ加工で形成するに際し、内層保護金属層を設置することにより、電極周縁の絶縁層の分解による損傷、内層電極の損傷、電極表面での樹脂残渣の発生を防止し、安定した品質を維持しながら、効率良く部品実装用凹部を有するプリント配線板を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であるプリント配線板の製造方法で製造したプリント配線板の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例であるプリント配線板の製造方法の工程説明図である。
【図３】本発明の第１実施例であるプリント配線板の製造方法の工程説明図である。
【図４】本発明の第１実施例であるプリント配線板の製造方法の工程説明図である。
【図５】本発明の第１実施例であるプリント配線板の製造方法の工程説明図である。
【図６】本発明の第１実施例であるプリント配線板の製造方法の工程説明図である。
【図７】本発明の第１実施例であるプリント配線板の製造方法の工程説明図である。
【符号の説明】
１，１０１ 銅箔、２ 補強板
３ 接着部材、４ 離型部材、５ メッキレジスト、６，６１ 電極
７ 金メッキ層、８ ニッケルメッキ層、９ 銅メッキ層、１０ 絶縁層
１１ ビア（非貫通穴）、１２，１２０，１２１ 導通ビア、１３ 導体回路
１４ 部品実装用凹部、１００ 樹脂付銅箔、１０２ 内層保護金属層
１１１ 両面板

Claims (4)

1. 外層絶縁層を除去して部品実装用凹部を形成するプリント配線板の製造方法において、凹部形成絶縁層に内層電極保護金属層を設け、凹部形成絶縁層をレーザ加工して凹部を形成した後、内層電極保護金属層を除去して内層電極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. 内層電極保護金属層が銅、アルミ、またはニッケルの何れかで形成される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. レーザ加工を、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、またはＵＶ−ＹＡＧレーザの何れかで行なうことを特徴とする請求項１または２記載のプリント配線板の製造方法。
4. 内層電極がニッケルメッキ層及び金メッキ層を備えていることを特徴とする請求項１、２または３記載のプリント配線板の製造方法。

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