JP2004253432A - Method of manufacturing printed wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はパソコンや携帯電話等の各種電子機器に使用されるプリント配線基板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プリント配線基板の製造方法としては、図7に示す方法がある。
【0003】
図7(a)〜(e)は従来のフォトエッチング法によるプリント配線基板の製造工程を示す断面図である。
【0004】
図7(a)に示すように、基板として例えばガラスエポキシの表層に銅箔2を張り合わせた銅張ガラスエポキシ基板1を用いる。この銅張ガラスエポキシ基板1の銅箔2の上に図7(b)に示すように樹脂層3を形成する。この樹脂層3の形成は液状の樹脂を塗布して形成する。樹脂材料にはエポキシ樹脂やアクリル樹脂などが用いられる。次に図7(c)のようにレーザ光4を用いて樹脂層3の回路パターン以外の部分を除去する。次に図7(d)に示すように、樹脂層3の回路パターンをエッチングレジストとしてエッチングを行い、銅箔2の露出した回路パターン以外の部分を溶解して除去する。このエッチングにより樹脂層3の回路パターンの下方に銅箔2の回路パターンが形成される。そして図7(e)に示すように、樹脂層3を溶かす溶剤やアルカリ性水溶液や酸性水溶液などを用いて樹脂層3を除去し、銅箔2の回路パターンが形成される。
【0005】
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。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−190658号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
プリント配線基板の回路パターンの形成工程において、従来フォトリソ法を用いて配線の設計ルールを線幅(平坦部)20μmで線間20μmとして作製する場合、図7(d)のエッチング工程でサイドエッチング量20μmを考慮すると、最小配線ピッチは80μm必要となる。さらにフォトリソプロセス工程を用いるためのコストが非常に高くなる。
【0008】
現在では電子部品の軽薄短小化において、安価で配線のファインピッチ化を実現することが要求されており、従来のフォトリソ法による導体パターンを形成するプリント配線基板の回路形成方法では、ファイン化による基板の高密度化が困難である。
【0009】
本発明は基板の導体パターンのファイン化を向上させると共に低コストのプリント配線基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【0011】
本発明の請求項1に記載の発明は、基板上に均一な厚みの未硬化の樹脂層を形成する工程と、前記基板と平行となるように凸版を未硬化の樹脂層の表面に押付けながら硬化する工程と、前記基板上の硬化した樹脂層から凸版を剥離して樹脂層の表面に溝部を形成する工程と、前記樹脂層の溝部に導体ペーストを充填して導体配線を形成する工程と、前記樹脂層の表面の導体配線と所定部分を覆う取り出し導体部を形成する工程と、前記導体配線全体と導体部の所定部分を覆う保護コートを形成する工程とからなるプリント配線基板の製造方法であり、フォトエッチングプロセスを使用せずにプリント配線のファイン化が容易に実現できる。
【0012】
請求項2に記載の発明は、金属板上に感光性樹脂を形成して所定部分をフォトエッチングにより溝部を形成し、めっきにより前記溝部内の底面から感光性樹脂の表面より高く形成して感光性樹脂を除去して形成した凸版を用いる請求項1に記載のプリント配線基板の製造方法であり、凸版のパターンニング性が良好で、従来のフォトエッチングのようなサイドエッジが形成されず、加工形状として凸部の高さ10μm、線幅10μm程度の配線のファイン化が実現できる。
【0013】
請求項3に記載の発明は、基板にポリイミドフィルム、未硬化の樹脂層に熱硬化性ポリイミドを用いる請求項1に記載のプリント配線基板の製造方法であり、導体ペーストの充填に用いる樹脂製、金属製やセラミック製のブレードを用いたスキージングにおいても溝部の表面周辺につく傷を減少させることができ高い信頼性が得られる。
【0014】
請求項4に記載の発明は、未硬化の樹脂層に無溶剤性の熱硬化性ポリイミド樹脂材料を用いて真空状態で加熱および加圧により硬化させる請求項1に記載のプリント配線基板の製造方法であり、熱硬化性無溶剤ポリイミド樹脂を使用し、熱プレス硬化時に真空状態にすることで、凸版と熱硬化性無溶剤ポリイミド樹脂との界面で発生する残留空気による気泡を減少させるため、熱硬化性無溶剤ポリイミド樹脂部の絶縁性に対する信頼性が向上する。
【0015】
請求項5に記載の発明は、透明フィルムからなる基板の一方の面に感光性樹脂を形成し、前記基板のもう一方の面から紫外線を照射して感光性樹脂を硬化させる請求項1に記載のプリント配線基板の製造方法であり、感光性樹脂を用いることで熱硬化性樹脂に比べ紫外線による硬化が早くかつ硬化分布が均一となり、角張ったエッジ形状が得られる。
【0016】
本発明の請求項6に記載の発明は、感光性樹脂にポリイミド性感光樹脂を用いた請求項5に記載のプリント配線基板の製造方法であり、感光性樹脂を用いることで熱硬化性樹脂に比べ紫外線による硬化が早くかつ硬化分布が均一となり、角張ったエッジ形状が得られると共に導体ペーストの充填に用いる樹脂製、金属製やセラミック製のブレードを用いたスキージングにおいても溝部の表面周辺につく傷を減少させることができ高い信頼性が得られる。
【0017】
請求項7に記載の発明は、樹脂層の溝部に導体ペーストを充填して硬化させ、めっきにより導体ペーストの上部に少なくとも樹脂層の表面より高く金属を形成する請求項1に記載のプリント配線基板の製造方法であり、導体パターン部にめっきを形成することで導体抵抗を下げることができる。
【0018】
請求項8に記載の発明は、フィルム上にセラミックグリーンシートを形成し、前記フィルムと平行となるように凸版をセラミックグリーンシートの表面に押付けながら加熱および加圧して凸版の形状を転写させる工程と、前記フィルム上のセラミックグリーンシートから凸版を剥離して溝部を形成し表面を硬化させる工程と、前記セラミックグリーンシートの溝部に導体ペーストを充填して導体配線を形成する工程と、前記フィルムから導体配線を形成したセラミックグリーンシートを剥離する工程と、所定枚数の導体配線を形成したセラミックグリーンシートを積層して加熱および加圧により一体化する工程と、前記一体化により形成される多層セラミック基板を脱バイして焼成する工程とからなるプリント配線基板の製造方法であり、フォトエッチングプロセスを使用せずにプリント配線のファイン化が容易に実現できる。
【0019】
請求項9に記載の発明は、凸版の形状を転写させる工程において、少なくとも熱可塑性樹脂または感光性樹脂からなる有機バインダーを用いて紫外線を照射してセラミックグリーンシートの溝部の表面を硬化する請求項8に記載のプリント配線基板の製造方法であり、樹脂製、金属製やセラミック製のブレードを使ったスキージングにおいて、紫外線を照射してセラミックグリーンシートの表面を硬化させ強固にするため、溝部の表面周辺に傷が発生せず高い信頼性が得られる。
【0020】
請求項10に記載の発明は、導体ペーストを充填する工程の前に、予めセラミックグリーンシートの溝部または表面に耐有機溶剤溶解性効果の樹脂をコーティングする請求項8に記載のプリント配線基板の製造方法であり、導体ペーストに含有される有機溶剤がセラミックグリーンシートに吸収および膨潤されることを抑制する。
【0021】
請求項11に記載の発明は、少なくとも熱硬化性樹脂からなる有機バインダーを用いて、所定の温度で加熱してセラミックグリーンシートを硬化させる請求項8に記載のプリント配線基板の製造方法であり、樹脂製、金属製やセラミック製のブレードを使ったスキージングにおいて、加熱してセラミックグリーンシートの表面を硬化させ強固にするため、溝部の表面周辺に傷が発生せず高い信頼性が得られる。
【0022】
請求項12に記載の発明は、基板上に緩衝性およびせん断性を有するクッション層を形成する工程と、前記クッション層上に樹脂層を形成する工程と、一段型凸部と一段型凸部の中央部をさらに凸部にした2段型凸部とを設けた凸版を基板と平行にかつ2段型凸部の先端部がクッション層内に食い込むように押付けて硬化させる工程と、前記樹脂層から凸版を剥離して樹脂層の1段型溝部と2段型溝部およびクッション層の溝部とを形成する工程と、前記樹脂層の1段型溝部と2段型溝部およびクッション層の溝部に導体ペーストを充填し硬化して導体配線を形成する工程と、基板から樹脂層を剥離する工程と、前記樹脂層を1枚または複数枚をそれぞれの間に接着剤を塗布して積層し、加圧しながら前記接着剤を硬化させ一体化する工程と、前記樹脂層の表面の導体配線と所定部分を覆うように取り出し導体部を形成する工程と、前記導体配線と取り出し導体部の所定部分を覆うように保護コートを形成する工程とからなるプリント配線基板の製造方法であり、凸版により配線用とビア接続用の導体部とを同時に形成することができると共にビア接続部によるプリント配線基板の多層化が実現できる。
【0023】
請求項13に記載の発明は、凸版の1段型凸部により形成される樹脂層の溝部に導体ペーストを充填し硬化して配線用の導体配線と凸版の2段型凸部により形成される樹脂層の溝部およびクッション層の溝部に導体ペーストを充填し硬化して先端が突出したビア接続用の導体配線とを同時に作製する請求項12に記載のプリント配線基板の製造方法であり、凸版により配線用とビア接続用の導体部とを同時に形成することができるため、プリント配線基板の多層化が容易に実現できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0025】
(実施の形態1)
まず、図1に示した材料、各構成要素および製造工程で使用する装置について説明する。図1は本発明の実施の形態1におけるプリント配線基板の製造工程を示す断面図である。
【0026】
基板11はPET、PPS、ポリイミドやアラミドなどの樹脂材料で、柔軟性のある均一な厚みを有するフィルム状のものを用いる。
【0027】
溝部14と平坦な表面とを形成する樹脂層12にエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂やアラミド樹脂の一種類または混合したものを用いた。
【0028】
凸版13は金属または樹脂材料を用いて所定の導体配線が得られるようにレーザ加工、フォトリソ工法やアディティブメッキ法により加工したものである。
【0029】
導体ペースト16にAgペースト、Auペーストなどの貴金属ペースト以外に卑金属ペースト(Cuなど)を用いる場合は、硬化条件(加熱又は紫外線照射)を樹脂導体ペーストの有する良好な導電性が得られるようにする必要がある。また導体ペースト16にフレーク状の金属粉体を使用する場合は、樹脂製、金属製やセラミック製のブレードを使ってスキージングにより導体ペースト16を充填すると導体配線用パターン溝部14の表面周辺15に傷が発生しやすいので、金属粉体の粒形は丸みの形状のものが好ましい。そして金属粉体の粒径は溝部14の幅または深さにおいて、小さい方の1/2以下の距離、望ましくは1/5以下の距離とすることにより、溝部14へ導体ペースト16の充填性が向上する。
【0030】
取り出し導体部17はスクリーン印刷や描画装置などを用いて形成する。材料はAgペースト、Auペーストなどの貴金属ペーストだけでなく、卑金属ペースト(Cuなど)の樹脂導体ペーストなどがあり、半田接続がある場合は、耐半田食われ性や半田濡れ性に優れたものを使用する。
【0031】
保護コート18はエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂やアラミド樹脂などを用いた。
【0032】
以下、プリント配線基板の製造方法について図1を用いて説明する。
【0033】
図1(a)に示すように、基板11としてのPETフィルム上に、ドクターブレード法、スピンナー、スプレーやスクリーン印刷法等の塗布方法を用いて、ペースト状の未硬化の樹脂層12の厚みが均一になるように塗布する。
【0034】
次に、図1(b)に示すように、未硬化の樹脂層12の表面に凸版13を基板11と平行となるように押圧し、加圧および加熱しながら未硬化の樹脂層12を硬化する。加圧条件は未硬化の樹脂層12の硬化収縮により、凸版13と未硬化の樹脂層12、未硬化の樹脂層12と基板11との接合面に隙間が生じないように所定の応力でかつ凸版13の突起部分が応力で曲がらない程度に設定する。加熱条件は使用する樹脂の硬化温度にあわせる。
【0035】
ここで、基板11と樹脂層12との熱膨張係数差が大きいと、そりが発生するため、基板11と樹脂層12の熱膨張係数の差を小さくすることが望ましい。基板11の厚みは50μm以上200μm以下のものを使用した。
【0036】
樹脂層12の厚みは図1(b)のように凸版13を基板11に押付けて凸版13と基板11との間に隙間が発生しないように調整する。
【0037】
次に、図1(c)に示すように、基板11から凸版13を剥がし、樹脂層12に溝部14を形成する。凸版13が樹脂層12から剥がれにくい場合は図1(b)の凸版13を樹脂層12に押圧する前に樹脂層12と接する凸版13の表面に予め離型剤をコートすることが望ましい。
【0038】
次に、図1(d)に示すように、樹脂層12の表面の溝部14にブレードを用いて導体ペースト16を充填する。樹脂層12の溝部14に導体ペースト16を充填し硬化させる工程では、導体ペースト16の成分である有機溶剤が揮発すると体積が減るために所望の導体厚みまたは導体抵抗になるように数回充填と硬化を繰り返す必要がある。ここで基板11はブレードによる導体ペースト16の充填において、引っ張りに対する樹脂層12の伸び防止用として必要であるが、次工程において基板11から樹脂層12を剥離してもよい。
【0039】
次に、図1(e)に示すように、外部接続用取り出し導体部17をスクリーン印刷や描画装置などにより形成する。さらに図1(f)に示すように導体ペースト16と所定部分の取り出し導体部17を覆うように保護コート18をスクリーン印刷または描画装置を用いて形成する。
【0040】
以上のように凸版13を用いて容易に樹脂凹版を形成することができ、この凹版の溝部14に導体ペースト16を充填することにより、従来工法のフォトエッチングプロセスを使用せずに容易に樹脂回路基板の製造ができる。
【0041】
次に、導体パターンのファイン化を行う方法として、金属板上に感光性樹脂を形成してめっきにより形成した凸版について図2を用いて説明する。ここで凸版13の形成方法において、従来フォトエッチングプロセス工法と本発明で使用したアディティブメッキ工法を用いた場合のファインパターン性の比較を説明する。
【0042】
図2(a)〜(b)は凸版の形状比較のための断面図である。図2(a)は従来のフォトエッチング法にて形成した凸版13であり、図2(b)はアディティブメッキ工法を用いて金属板上にめっきにより導体を形成した凸版13である。
【0043】
図2(a)の凸版13の突起幅21は凹版の溝部の幅となる。また凸版の溝部の幅24が溝部の表面周辺の幅になる。すなわち導体間の幅となる。例えば導体パターンを線幅(導体厚みの均一な部分)と線間をそれぞれ20μm、導体厚みを20μmで設計した場合、突起部23の高さ20が厚み20μmとなり、従来のフォトエッチングプロセスのエッチング工程ではサイドエッチング量22が片側20μmも発生する。よって従来のフォトエッチング工程では、導体ピッチ(線幅+線間にサイドエッチング量22の2倍を加えたもの)は80μmとなる。これに対してアディティブメッキ法を用いて凸版を形成した場合は、突起部23において、突起部23の高さ20が20μmに対してテーパ25は3μm以下であり、導体パターンはほぼ矩形に形成することができる。結果アディティブメッキ法を用いた工程では、導体ピッチ(線幅+線間にテーパ25の2倍を加えたもの)は46μmとなる。
【0044】
このように本発明に使用した凸版13にアディティブメッキ法を用いた場合、従来のフォトエッチング法で作成した凸版13よりもサイドエッチング量が両側で34μm程度小さくできると共に導体パターンのピッチも小さくできる。またアディティブメッキ法を用いた場合、凸版13の突起部23の高さ20と突起部23の幅21のアスペクト比はほぼ1対1にすることが可能である。つまり5μm高さに対して幅5μmのものが作製でき、また突起部23と突起部23の間は10μm程度まで小さくすることが可能となる。例えば導体厚みを10μmとした場合、凹版に加工した最小の溝部の幅24は10μm(導体パターン幅)で、最小の溝部の表面周辺の幅は10μm(導体パターン間)が形成でき、約20μmピッチのパターンまで形成が可能である。
【0045】
次に、基板11と樹脂層12の材料について述べる。基板11にPETフィルム、樹脂層12にアクリル樹脂を使用した。しかし図1(d)に示すように、樹脂層12の溝部14に導体ペースト16をブレードでスキージングして充填する場合、樹脂層12の表面にキズが発生し易く、また耐磨耗性が悪い。そこで樹脂層12の材料を弾性率および引っ張り強度が向上するポリイミド材料にした場合、導体ペースト16の充填において、キズによる導体間のショートの発生数が10分の1に減少した。以上のように樹脂層12にアクリル樹脂を使用して、導体ペースト16を充填すると、樹脂製、金属製やセラミック製のブレードを用いたスキージングにおいても溝部の表面周辺につく傷を減少させることができ高い信頼性が得られた。
【0046】
次に、真空装置を用いてプリント配線基板の製造方法について図3を用いて説明する。図3(a)〜(b)は本発明の真空装置を用いた凹版加工工程を示す断面図である。図3(a)に示すように、均一にコーティングされた未硬化の樹脂層12の表面に凸版13を基板11と平行に押圧して圧縮応力を負荷しながら未硬化の樹脂層12を硬化する工程において、樹脂層12と凸版13との接合面に残留する気泡26が発生し、凸版13の部分が欠損して不良が発生する場合がある。そこで図3(b)に示すように、真空装置27の内部で真空にした状態で、凸版13を基板11と平行に押圧して圧縮応力を負荷しながら未硬化の樹脂層12を硬化することで、樹脂層12と凸版13との接合面に残留する気泡を脱泡するため、不良の発生が低減できた。真空条件は真空装置で0.08MPs以上0.1MPs(メガパスカル)の範囲内で1〜2分間吸引した。
【0047】
次に、樹脂層12に感光性樹脂を用いた場合について説明する。透明なPETフィルムからなる基板11の一方の面に感光性樹脂材料としてウレタンとアクリルの混合樹脂を樹脂層12として均一な厚みとなるように塗布する。そして凸版13を用いて感光性の樹脂層12に溝部14を加工するために、押圧し加圧しながら基板11のもう一方の面から露光することで感光性の樹脂層12を硬化させ、感光性の樹脂層12から凸版13を剥離することで凹版が容易に得られる。熱硬化性の樹脂層12に比べ、感光性の樹脂層12は紫外線による硬化が早くかつ硬化分布が均一で、エッジが丸みの少ない角張った形状が得られる。特にアクリル系感光樹脂材料は、透明で感光速度が速いが感光性ポリイミドを使用する場合は、ポリイミド中では紫外線通過性が悪いため、樹脂層12の厚みは50μm以下にすることが必要である。
【0048】
次に、めっきによるプリント配線基板の製造方法について図4を用いて説明する。図4(a)〜(c)は本発明の導体配線におけるめっき工程を示す断面図である。図4(a)に示すように凸版13により樹脂層12の溝部14が形成され、図4(b)に示すように、導体ペースト16を樹脂層12の溝部14の一部分に充填して硬化する。そして図4(c)に示すように溝部14の導体ペースト16の上に銅、ニッケルまたは金などのめっき導体19を形成する。この結果導体ペースト16の上にめっきを形成することで導体抵抗を下げることができる。
【0049】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2について図を用いて説明する。図5(a)〜(h)は本発明のプリント配線基板の製造工程を示す断面図である。
【0050】
樹脂層12をセラミックグリーンシート12aとし、このセラミックグリーンシート12aの上に凸版13を用いて押圧して加熱および加圧することで、セラミックグリーンシート12aに溝部14を形成し、さらに溝部14に導体ペースト16を充填し、セラミックグリーンシート12aの上にファインな導体配線を形成する。そして脱バインダーして焼成するというプリント配線基板の形成方法である。
【0051】
以下、図5に示した材料、各構成要素および製造工程で使用する装置について説明する。
【0052】
基板11はPET、PPSなどの樹脂材料からなり、柔軟性のある均一な厚みを有するフィルム状のものを用いる。
【0053】
溝部14とその表面周辺15を形成するセラミックグリーンシート12aをセラミック粉体を有機バインダー、有機溶剤や可塑剤などの添加剤を入れて混合したものをドクターブレード法などにより、基板11の上にシート状に成形したものを用いた。基板11とセラミックグリーンシート12aとの離型性を良くするために基板11の上にシリコンなどの離型剤をコートしたものを使用した。セラミック粉体としては、アルミナ粉とガラス粉とを混合して850℃〜950℃で焼結するガラスセラミック用材料を使用した。また有機バインダーとしてはアクリル樹脂、ブチラール樹脂やポリビニルアルコール樹脂などの熱可塑性のものを使用し、有機溶剤としてはトルエンやメチルエチルケトンなどの溶剤を使用した。そして可塑剤はブチルベンジルフタレート(BBP)やジブチルフタレート(DBP)などを使用した。
【0054】
凸版13は金属または樹脂材料を用いて所定の導体配線が得られるようにレーザ加工、フォトリソ工法やアディティブメッキ法により加工したものである。
【0055】
導体ペースト16はAg系ペースト(Agペースト、Ag−Pdペースト、Ag−Ptペースト)、Au系(Auペースト、Au−Pdペースト、Au−Ptペースト)ペーストなどの貴金属ペースト以外に卑金属ペースト(Cuなど)の場合は乾燥および焼成条件を導体ペースト16の有する良好な導電性が得られるように処理する必要がある。また導体ペースト16に使用するフレーク状の金属粉体では、樹脂製、金属製やセラミック製のブレードを使ってスキージングにより導体ペースト16を充填すると導体配線用パターンとしての溝部14の表面周辺15に傷が発生しやすくなるため、金属粉体の粒形は丸みの形状のものが好ましい。
【0056】
取り出し導体部17はスクリーン印刷や描画装置などを用いて形成する。材料はAg系ペースト、Au系ペーストなどの貴金属ペーストだけでなく、卑金属ペースト(Cuなど)の導体ペーストなどがあり、半田接続を行う場合は耐半田食われ性や半田濡れ性に優れたものを使用する。
【0057】
保護コート18はセラミックグリーンシート12aや取り出し導体部17の導体ペースト16の焼成温度以下で焼成が可能な非晶質ガラスや結晶化ガラスまたはセラミックグリーンシート材料を用いて、ペースト状にしてスクリーン印刷するか、またはグリーンシート状態にして熱プレスで一体化して焼成する。
【0058】
以下、プリント配線基板としてのセラミック多層基板の製造方法について説明する。
【0059】
図5(a)に示すように、基板11としてPETフィルム上にドクターブレード法、スピンナー、スプレーやスクリーン印刷法等の塗布方法を用いて、セラミックグリーンシート12aの厚みが均一になるように形成する。
【0060】
次に、図5(b)に示すように、セラミックグリーンシート12aの表面に凸版13を基板11と平行に押付けて加圧および加熱する。加圧条件はセラミックグリーンシート12aの有機バインダーの熱変形温度以上、かつ凸版13をセラミックグリーンシート12aの表面に押し込んで、凸版の形状が転写されるように所定の圧力とセラミックグリーンシート12aの可塑剤が急激な揮発が起こらない温度、さらに凸版13の突起部分が応力で曲がらない程度に設定する。
【0061】
加熱条件は使用するセラミックグリーンシート12aの有機バインダーと可塑剤により適正条件にする必要がある。例えばセラミックグリーンシート12aの有機バインダーとしてブチルメタクレート樹脂、可塑剤としてDBPを使用して熱プレスの温度50℃〜100℃、圧力10kg/cm2〜100kg/cm2で行った。
【0062】
基板11の厚みは50μm〜125μmのものを使用した。
【0063】
次に、図5(c)に示すように、基板11から凸版13を剥がしてセラミックグリーンシート12aに凹版を形成する。凸版13が基板11から剥がれにくい場合は、図5(b)に示すようにセラミックグリーンシート12aと接する凸版13の表面に予め離型剤をコートすることが望ましい。また溝部14が加工されたセラミックグリーンシート12aは次工程で導体ペースト16を充填する前に、導体ペースト16の有機溶剤でセラミックグリーンシート12aが吸収および膨潤しないように予め表面を耐有機溶剤溶解性効果のある樹脂をコートすることが望ましい。
【0064】
次に、図5(d)に示すように、セラミックグリーンシート12aの凹版形状の溝部14にブレードを用いて導体ペースト16を充填する。乾燥工程では導体ペースト16の成分である有機溶剤が揮発すると体積が減るために所望の導体厚み、導体抵抗になるように数回充填と硬化を繰り返す必要がある。
【0065】
次に、図5(e)に示すように、導体ペースト16を充填したセラミックグリーンシート12aを基板11から剥離する。
【0066】
次に、図5(f)に示すように、導体ペースト16を充填したセラミックグリーンシート12aを所定の回路になるように1枚または複数枚を重ねて、加熱および加圧することで一体化させる。
【0067】
次に、図5(g)に示すように、外部接続用の取り出し導体部17をスクリーン印刷や描画装置などにより形成する。さらに図5(h)に示すように、導体ペースト16や取り出し導体部17に保護膜が必要な所定部分に保護コート18をスクリーン印刷または描画装置を用いて形成する。
【0068】
以上のように凸版13を用いてセラミックグリーンシート12aに溝部14を容易に形成することができ、このセラミックグリーンシート12aの溝部14に導体ペースト16を充填することにより、従来の工法のフォトエッチングプロセスを使用せずにプリント配線基板が容易に製造できる。
【0069】
次に、熱可塑性樹脂または感光性樹脂からなる有機バインダーを用いたプリント配線基板の製造方法について説明する。セラミックグリーンシート12aの溝部14に導体ペースト16を充填する工程において、セラミックグリーンシート12aの溝部14の表面周辺15は可塑剤が添加されているために、導体ペースト16を充填する場合、ブレードによるスキージングで溝部14の表面周辺15を欠損しやすくなる。そこでセラミックグリーンシート12aの有機バインダーとしてアクリル樹脂、ブチラール樹脂やポリビニルアルコール樹脂などの熱可塑性樹脂と紫外線硬化用樹脂を混合した。そして押圧し加熱および加圧により凸版13の形状がセラミックグリーンシート12aに転写され、転写された面に紫外線照射を行いセラミックグリーンシート12aの表面だけを硬化させるため、ブレードを用いたスキージングにより導体ペースト16を充填しても溝部14の表面周辺15に傷が発生せず高い信頼性が得られる。
【0070】
また、セラミックグリーンシート12aの有機バインダーとしてはアクリル樹脂、ブチラール樹脂やポリビニルアルコール樹脂などの熱可塑性樹脂とエポキシ樹脂などの熱硬化性用樹脂を混合したものを用いても同様の効果が得られる。
【0071】
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3について図を用いて説明する。図6(a)〜(i)は本発明のビア接続したプリント配線基板の製造工程を示す断面図である。
【0072】
まず、図6に示した材料、各構成要素および製造工程で使用する装置について説明する。
【0073】
基板11はPET、PPS、ポリイミドやアラミドなどの材料からなり、柔軟性のある均一な厚みを有するフィルム状のものを用いる。
【0074】
配線用溝部14a、ビア接続溝部14bと溝部14の表面周辺15を形成する樹脂層12としてエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂やアラミド樹脂などを用いた。
【0075】
クッション層29は切削性の良好なPPS材料などを発泡成形したクッション性のあるものを用いた。
【0076】
凸版13は金属または樹脂材料を用いて所定の導体配線が得られるようにレーザ加工やアディティブメッキ法等により加工したものであり、凸状の中央部にさらに凸状とした凸版13の加工を行い、1段目の凸状部分を配線用、2段目の凸状部分をビア接続用とした。
【0077】
配線用導体パターン30とビア接続導体部31はAgペースト、Auペーストなどの貴金属ペースト以外に卑金属ペースト(Cuなど)などで形成する場合は、硬化条件(加熱又は紫外線照射)を樹脂の導体ペースト16の有する良好な導電性が得られるように処理する必要がある。また導体ペースト16に使用する金属粉体の粒形がフレーク状では、導体ペースト16を充填する場合、樹脂製、金属製やセラミック製のブレードを使ってスキージングすると導体の配線用溝部14aを形成する表面周辺15に傷が発生しやすくなるため、金属粉体は丸み形状のものが好ましい。
【0078】
取り出し導体部17はスクリーン印刷や描画装置などを用いて形成する。材料はAgペースト、Auペーストなどの貴金属ペースト以外に、卑金属ペースト(Cuなど)の樹脂導体ペーストなどがあり、半田接続がある場合は耐半田食われ性や半田濡れ性に優れたものを使用する。
【0079】
接着層32と保護コート18はエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂やアラミド系樹脂などを単独または混合して熱硬化または紫外線硬化タイプのものを用いた。
【0080】
以下、プリント配線基板としての樹脂回路基板の製造方法について図を用いて説明する。
【0081】
図6(a)に示すようにビア接続用導体部に相当する位置に凹部33を設けた基板11としてのPETフィルム上にクッション性およびせん断性の良好なクッション層29を均一な厚みにコーティング及び硬化させる。そしてクッション層29の上にドクターブレード法、スピンナー、スプレーやスクリーン印刷法等の塗布方法を用いて、ペースト状の未硬化の樹脂層12を厚みが均一になるように塗布する。
【0082】
次に、図6(b)に示すように凸版13には2段の凸状の加工を行い、1段目を配線用凸部13aとし、2段目をビア接続用凸部13bとした。ここで凸版13を2段以上の凸状として用いても同様である。ここで基板11から樹脂層12を剥離する場合にビア接続用導体部31の出っ張り部34が損傷しないように2段目のビア接続用凸部先端を面取りした形状(図示せず)とする。
【0083】
次に、図6(c)に示すように樹脂層12が硬化しないように、未硬化の樹脂層12の表面に凸版13を基板11と平行に押圧し、かつ接続ビア用凸部13bの突起部が基板11に接するようにし、未硬化の樹脂層12の硬化による収縮に対して凸版13と樹脂層12、樹脂層12とクッション層29との間に隙間が発生しないように加圧および加熱しながら、未硬化の樹脂層12を硬化する。加圧条件は樹脂層12の硬化による収縮で凸版13と樹脂層12、樹脂層12とクッション層29との間に隙間が発生しないように所定の応力でかつ凸版13の突起部分が応力で曲がらない程度に設定する。加熱条件は使用する樹脂の硬化温度にあわせる。
【0084】
ここで、基板11と樹脂層12との熱膨張係数差が大きくなると、そりが発生するため、基板11と樹脂層12の熱膨張係数の差を小さくすることが必要である。基板11の厚みは50μm以上200μm以下のものを使用した。樹脂層12の厚みは図6(c)に示すように、凸版13を基板11に押付けた場合に凸版13と基板11との間に隙間が発生しないように調整する。
【0085】
次に、図6(d)に示すように、基板11から凸版13を剥がし、樹脂層12に凹版を形成する。凸版13が基板11から剥がれにくい場合は、図6(c)の凸版13を樹脂層12に押し込む前に、樹脂層12と接する凸版13の表面に予め離型剤をコートして離型処理することが望ましい。
【0086】
次に、図6(e)に示すように、樹脂層12の凹版形状の配線用溝部14aとビア接続溝部14bにブレードを用いて導体ペースト16が出っ張り部34を形成するように充填する。硬化させる工程では、導体ペースト16の成分である有機溶剤が揮発すると体積が減るために所望の導体厚みまたは導体抵抗になるように数回充填と硬化を繰り返す必要がある。
【0087】
次に、図6(f)に示すように導体ペースト16を充填した樹脂層12とクッション層29との界面で剥離する。そして基板11の表面のビア接続用導体部31に相当する位置に凹部33を設けたことにより、ビア接続用導体部31が樹脂層12の表面より高く出っ張り部34が形成され、ビア接続用導体部31による接続において、高い信頼性が得られることになる。望ましくは3μm以上表面より高くするとより接続性が向上する。
【0088】
次に、図6(g)に示すように導体ペースト16を充填した樹脂層12を所定の回路となるように複数枚準備して、樹脂層12の間に接着剤を塗布してそれぞれの樹脂層12を重ね合わせて導体ペースト16からなる導体配線とビア接続用導体部31とが接合するように加圧、加熱または紫外線照射して硬化して一体化させる。ここでビア接続用導体部31の出っ張り部34が他の樹脂層12の導体配線パターン30に食い込むように接合することが望ましい。
【0089】
次に、図6(h)、(i)に示すように、外部接続用の取り出し導体部17をスクリーン印刷や描画装置などにより形成する。さらに導体ペースト16や取り出し導体部17に保護膜が必要な部分に保護コート18をスクリーン印刷または描画装置を用いて形成する。以上のように凸版13において、凸版13を2段以上の凸状の加工を行い、1段目を配線用、2段目をビア接続用とし、同時に導体配線とビア接続部を形成することができ、ビア接続部による樹脂凹版回路基板の多層化が可能となる。
【0090】
【発明の効果】
以上のように本発明は、基板上に均一な厚みの未硬化の樹脂層を形成する工程と、前記基板と平行となるように凸版を未硬化の樹脂層の表面に押圧しながら硬化する工程と、前記基板上の硬化した樹脂層から凸版を剥離して樹脂層の表面を凹状にする工程と、前記樹脂層の凹状としての溝部に導体ペーストを充填して導体配線を形成する工程と、前記導体配線と樹脂層の所定部分を覆う導体部を形成する工程と、前記導体配線全体と導体部の所定部分を覆う絶縁層を形成する工程とからなるプリント配線基板の製造方法であり、フォトエッチングプロセスを使用せずにプリント配線のファイン化が容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(f)本発明の実施の形態1におけるプリント配線基板の製造工程を示す断面図
【図2】(a)〜(b)凸版の形状比較のための断面図
【図3】(a)〜(b)本発明の真空装置を用いた凹版加工工程の断面図
【図4】(a)〜(c)本発明の導体配線におけるめっき工程を示す断面図
【図5】(a)〜(h)本発明のプリント配線基板の製造工程を示す断面図
【図6】(a)〜(i)本発明のビア接続したプリント配線基板の製造工程を示す断面図
【図7】(a)〜(e)従来のフォトエッチング法による樹脂回路基板の製造工程を示す断面図
【符号の説明】
11 基板
12 樹脂層
12a セラミックグリーンシート
13 凸版
13a 配線用の凸部
13b ビア接続用の凸部
14 溝部
14a 配線用の溝部
14b ビア接続用の溝部
15 溝部の表面周辺
16 導体ペースト
17 取り出し導体部
18 保護コート
19 めっき導体
20 突起部の高さ
21 突起部の幅
22 サイドエッチング量
23 突起部
24 溝部の幅
25 テーパ
26 気泡
27 真空装置
28 排気
29 クッション層
30 配線用導体パターン
31 ビア接続用導体部
32 接着層
33 凹部
34 出っ張り部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a printed wiring board used for various electronic devices such as a personal computer and a mobile phone.
[0002]
[Prior art]
As a method for manufacturing a printed wiring board, there is a method shown in FIG.
[0003]
FIGS. 7A to 7E are cross-sectional views showing steps of manufacturing a printed wiring board by a conventional photoetching method.
[0004]
As shown in FIG. 7A, for example, a copper-clad
[0005]
As prior art document information related to the invention of this application, for example,
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-190658
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the process of forming a circuit pattern of a printed wiring board, when the wiring is designed using a conventional photolithography method with a line width (flat portion) of 20 μm and a line interval of 20 μm, the side etching amount in the etching process of FIG. Considering 20 μm, the minimum wiring pitch needs to be 80 μm. Furthermore, the cost for using the photolithography process is very high.
[0008]
At present, it is required to realize fine pitch of wiring at a low cost in lightening and thinning of electronic components, and in a conventional circuit forming method of a printed wiring board in which a conductor pattern is formed by a photolithographic method, the substrate is formed by fineness. It is difficult to increase the density.
[0009]
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a printed wiring board at a low cost while improving the fineness of the conductor pattern of the board.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configurations.
[0011]
The invention according to
[0012]
According to a second aspect of the present invention, a photosensitive resin is formed on a metal plate, a predetermined portion is formed by photoetching to form a groove portion, and the photosensitive resin is formed by plating so as to be higher than the surface of the photosensitive resin from the bottom surface in the groove portion. 2. The method for manufacturing a printed wiring board according to
[0013]
The invention according to claim 3 is the method for manufacturing a printed wiring board according to
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a printed wiring board according to the first aspect, wherein the uncured resin layer is cured by applying heat and pressure in a vacuum using a solventless thermosetting polyimide resin material. The use of a thermosetting non-solvent polyimide resin and the creation of a vacuum during hot press curing reduce air bubbles due to residual air generated at the interface between the relief plate and the thermosetting non-solvent polyimide resin. The reliability of the insulating property of the curable solventless polyimide resin part is improved.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, a photosensitive resin is formed on one surface of a substrate made of a transparent film, and ultraviolet light is irradiated from the other surface of the substrate to cure the photosensitive resin. The use of a photosensitive resin makes curing by ultraviolet rays quicker and the curing distribution uniform, and a square edge shape can be obtained by using a photosensitive resin.
[0016]
The invention according to
[0017]
According to a seventh aspect of the present invention, the printed wiring board according to the first aspect, wherein the conductive paste is filled into the groove of the resin layer and cured, and a metal is formed on the conductive paste at least above the surface of the resin layer by plating. The conductor resistance can be reduced by forming a plating on the conductor pattern portion.
[0018]
The invention according to
[0019]
According to a ninth aspect of the present invention, in the step of transferring the shape of the relief printing plate, the surface of the groove portion of the ceramic green sheet is cured by irradiating ultraviolet rays using at least an organic binder made of a thermoplastic resin or a photosensitive resin. 8. The method of manufacturing a printed wiring board according to 8, wherein in squeezing using a resin, metal or ceramic blade, the surface of the ceramic green sheet is hardened and hardened by irradiating ultraviolet rays. High reliability can be obtained without scratches around the surface.
[0020]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a printed wiring board according to the eighth aspect, wherein a resin having an effect of dissolving an organic solvent is applied to the groove or the surface of the ceramic green sheet before the step of filling the conductive paste. A method of suppressing absorption and swelling of the organic solvent contained in the conductor paste into the ceramic green sheet.
[0021]
The invention according to
[0022]
The invention according to
[0023]
According to a thirteenth aspect of the present invention, the conductive paste is filled in the groove of the resin layer formed by the one-step-shaped protrusions of the relief plate and cured to form the wiring and the two-step-shaped protrusions of the relief plate. 13. The method for manufacturing a printed wiring board according to
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
(Embodiment 1)
First, the materials, components, and devices used in the manufacturing process shown in FIG. 1 will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a process for manufacturing a printed wiring board according to
[0026]
The
[0027]
One or a mixture of epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, polyimide resin and aramid resin is used for the
[0028]
The
[0029]
When a base metal paste (Cu or the like) is used for the
[0030]
The take-out
[0031]
For the
[0032]
Hereinafter, a method for manufacturing a printed wiring board will be described with reference to FIG.
[0033]
As shown in FIG. 1A, a paste-like
[0034]
Next, as shown in FIG. 1B, a
[0035]
Here, if the difference in thermal expansion coefficient between the
[0036]
The thickness of the
[0037]
Next, as shown in FIG. 1C, the
[0038]
Next, as shown in FIG. 1D, a
[0039]
Next, as shown in FIG. 1E, the external connection lead-
[0040]
As described above, the resin intaglio can be easily formed using the
[0041]
Next, a relief plate formed by forming a photosensitive resin on a metal plate and plating the same will be described with reference to FIGS. Here, in the method of forming the
[0042]
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views for comparing the shapes of relief printing plates. FIG. 2A shows a
[0043]
The
[0044]
As described above, when the additive printing method is used for the
[0045]
Next, the materials of the
[0046]
Next, a method for manufacturing a printed wiring board using a vacuum device will be described with reference to FIG. FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views showing an intaglio processing step using the vacuum apparatus of the present invention. As shown in FIG. 3A, the
[0047]
Next, a case where a photosensitive resin is used for the
[0048]
Next, a method for manufacturing a printed wiring board by plating will be described with reference to FIG. FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views showing a plating step in the conductor wiring of the present invention. 4A, a groove 14 of the
[0049]
(Embodiment 2)
[0050]
The
[0051]
Hereinafter, the materials, components, and devices used in the manufacturing process shown in FIG. 5 will be described.
[0052]
The
[0053]
The ceramic
[0054]
The
[0055]
The
[0056]
The take-out
[0057]
The
[0058]
Hereinafter, a method of manufacturing a ceramic multilayer substrate as a printed wiring board will be described.
[0059]
As shown in FIG. 5A, as a
[0060]
Next, as shown in FIG. 5B, the
[0061]
It is necessary to set heating conditions to appropriate conditions depending on the organic binder and plasticizer of the ceramic
[0062]
The
[0063]
Next, as shown in FIG. 5C, the
[0064]
Next, as shown in FIG. 5D, the
[0065]
Next, as shown in FIG. 5E, the ceramic
[0066]
Next, as shown in FIG. 5F, one or more ceramic
[0067]
Next, as shown in FIG. 5G, a lead-
[0068]
As described above, the grooves 14 can be easily formed in the ceramic
[0069]
Next, a method of manufacturing a printed wiring board using an organic binder made of a thermoplastic resin or a photosensitive resin will be described. In the step of filling the
[0070]
Similar effects can be obtained by using a mixture of a thermoplastic resin such as an acrylic resin, a butyral resin, or a polyvinyl alcohol resin and a thermosetting resin such as an epoxy resin as the organic binder of the ceramic
[0071]
(Embodiment 3)
Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. 6 (a) to 6 (i) are cross-sectional views showing the steps of manufacturing a via-connected printed wiring board according to the present invention.
[0072]
First, the materials shown in FIG. 6, the components, and the devices used in the manufacturing process will be described.
[0073]
The
[0074]
An epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyimide resin, an aramid resin, or the like is used as the
[0075]
As the
[0076]
The
[0077]
When the
[0078]
The take-out
[0079]
As the
[0080]
Hereinafter, a method for manufacturing a resin circuit board as a printed wiring board will be described with reference to the drawings.
[0081]
As shown in FIG. 6A, a
[0082]
Next, as shown in FIG. 6B, the
[0083]
Next, as shown in FIG. 6C, the
[0084]
Here, when the difference in thermal expansion coefficient between the
[0085]
Next, as shown in FIG. 6D, the
[0086]
Next, as shown in FIG. 6E, the
[0087]
Next, as shown in FIG. 6 (f), peeling is performed at the interface between the
[0088]
Next, as shown in FIG. 6 (g), a plurality of resin layers 12 filled with the
[0089]
Next, as shown in FIGS. 6H and 6I, a lead-
[0090]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a step of forming an uncured resin layer having a uniform thickness on a substrate, and a step of curing while pressing a relief plate against the surface of the uncured resin layer so as to be parallel to the substrate. And, a step of peeling the relief plate from the cured resin layer on the substrate to make the surface of the resin layer concave, and a step of forming a conductive wiring by filling a conductive paste in a concave groove of the resin layer, A method of manufacturing a printed wiring board, comprising: a step of forming a conductor portion covering a predetermined portion of the conductor wiring and the resin layer; and a step of forming an insulating layer covering the entire conductor wiring and a predetermined portion of the conductor portion. Fine printed wiring can be easily realized without using an etching process.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1F are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a printed wiring board according to
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views for comparing the shapes of relief printing plates.
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views of an intaglio processing step using the vacuum apparatus of the present invention.
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views showing a plating step in the conductor wiring of the present invention.
5 (a) to 5 (h) are cross-sectional views showing steps of manufacturing a printed wiring board according to the present invention.
FIGS. 6A to 6I are cross-sectional views showing steps of manufacturing a printed wiring board with via connection according to the present invention;
FIGS. 7A to 7E are cross-sectional views showing steps of manufacturing a resin circuit board by a conventional photoetching method.
[Explanation of symbols]
11 Substrate
12 resin layer
12a ceramic green sheet
13 Letterpress
13a Protrusion for wiring
13b Projection for via connection
14 Groove
14a Groove for wiring
14b Groove for via connection
15 Around the surface of the groove
16 Conductor paste
17 Take-out conductor
18 Protective coat
19 plated conductor
20 Projection height
21 Width of protrusion
22 Side etching amount
23 Projection
24 Groove width
25 taper
26 bubbles
27 Vacuum equipment
28 Exhaust
29 cushion layer
30 Wiring conductor pattern
31 Conductor for Via Connection
32 adhesive layer
33 recess
34 Projection
Claims (13)
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