JP2005183875A - プリント配線板のスルーホール樹脂充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充填されて硬化した樹脂のその後の研磨工程を省略する。
【解決手段】プリント配線板（３０）のスルーホール（２１）に樹脂（３１）を充填する方法である。プリント配線板（３０）の一側方からスルーホール（２１）に電磁波（１００）を照射しつつ、プリント配線板（３０）の他側方から電磁波（１００）の照射により硬化する樹脂（３１）をスルーホール（２１）に流入させることで、スルーホール（２１）に樹脂（３１）を充填する。
【選択図】図２

Description

この発明は、プリント配線板のスルーホール樹脂充填方法に関し、特に、スルーホールの内周面にめっきによる導電層が形成された多層プリント配線板のスルーホールに樹脂を充填する方法に関するものである。

一般に、多層プリント基板の作製方法として、銅張積層板を張り合わせるかわりに、絶縁層と導体層を交互に重ねて回路を形成していくビルドアップ法がある。ビルドアップ法による多層プリント基板は、微小径ビアホールの作製が可能であるため、回路密度の向上に有効である。

このようなビルドアップ法の具体例としては、例えば、回路形成した銅張積層板や、これに絶縁層塗布、銅めっき、スルーホール形成、スルーホール内周面めっき、スルーホース内樹脂充填などの加工を施した回路基板に対して、絶縁層塗布、ビアホール形成、銅めっき、回路形成エッチングというプロセスが繰り返されるものが挙げられる。

また、スルーホール内に充填する樹脂として、紫外線硬化型樹脂を用いるプリント基板もある（たとえば、特許文献１参照）。

ここで、基板にスルーホールがある場合には、ビルドアップ工程の前にスルーホール内に樹脂を充填し、さらに場合によっては、基板表面にめっきを施す必要がある。

そして、スルーホール樹脂充填後の基板表面が平坦でないと、その後のめっき工程において、均一で薄いめっき層を作製することが困難になる。また、その後のビルドアップ工程においても、絶縁層や回路を形成する導電めっき層の層厚を厚くする必要が生じ、回路パターンの高密度化や、プリント配線板の薄型化の妨げになる。

このため、従来は、スルーホールを樹脂で充填し、この樹脂の硬化後に、樹脂表面レベルが導体層パターン面とほぼ同じとなるように研磨したり、または、樹脂材料により回路パターンを埋め込み、研磨して平坦化することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２０００−２７７６５２号公報 特許第２８９６１１６号公報

しかしながら、このような従来のものは、回路基板に樹脂を塗布し、硬化させた後に、平坦化のために研磨する必要があり、そのため、この研磨工程が基板へのダメージの原因になったり、工数の増加によりコストアップしたりするという問題があった。

この発明の課題は、上記従来のもののもつ問題点を排除して、充填されて硬化した樹脂のその後の研磨工程を省略することのできるプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法を提供することにある。

この発明は上記課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、プリント配線板のスルーホールに樹脂を充填する方法において、前記プリント配線板の一側方から前記スルーホールに電磁波あるいは電子線を照射しつつ、当該プリント配線板の他側方から当該電磁波あるいは電子線の照射により硬化する樹脂を当該スルーホールに流入させることで、当該スルーホールに当該樹脂を充填するプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法である。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記スルーホールの内周面にはめっきによる導電層が形成されているプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法である。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記電磁波の照射条件と前記樹脂の硬化条件とを調整することで、前記スルーホールに充填される前記樹脂の電磁波照射側表面または樹脂流入側表面のいずれか一方または両方の形状を前記プリント配線板の表面と実質的に均一な平坦面に形成するプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法である。

請求項４に係る発明は、請求項３記載の発明において、前記電磁波の照射条件には、当該電磁波の照射量、前記スルーホールの貫通軸線に対する照射角度、照射時間のうち少なくともひとつが含まれるプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法である。

請求項５に係る発明は、請求項３記載の発明において、前記樹脂の硬化条件には、当該樹脂の前記電磁波に反応する硬化特性、粘度、流入速度のうち少なくともひとつが含まれるプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法である。

請求項６に係る発明は、請求項２記載の発明において、前記スルーホールの貫通軸線に対する前記電磁波の照射角度によって決まる当該スルーホールの電磁波照射側と樹脂流入側との当該電磁波の照度差を利用して、前記スルーホールに充填される前記樹脂の電磁波照射側表面と樹脂流入側表面のいずれか一方または両方の形状を前記プリント配線板の表面と実質的に均一な平坦面に形成するプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法である。

請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記樹脂は紫外線硬化型樹脂であり、前記電磁波は紫外線であるプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法である。

この発明は以上のように、プリント配線板のスルーホールに樹脂を充填する方法において、プリント配線板の一側方からスルーホールに電磁波あるいは電子線を照射しつつ、プリント配線板の他側方から電磁波あるいは電子線の照射により硬化する樹脂をスルーホールに流入させることで、スルーホールに樹脂を充填する構成としたので、スルーホールに充填した樹脂だけを硬化させることができ、そのため、充填・硬化した樹脂のその後の研磨工程を省略することができる効果がある。

この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１〜図４は、この発明によるスルーホール樹脂充填方法を含むプリント配線板の製造過程の一実施形態を示す工程図である。

図１（ａ）に示すように、ポリイミドよりなる絶縁基材層１１の両面に銅箔１２、１３を配置された両面銅張積層板１０を出発材とし、これの両面にエッチングを施し、銅箔１２、１３によって回路を形成し、まず、コア基板１０を作成する。

このコア基板１０の両面に、各々、ポリイミド層に接着層を積層された構造のカバーレイフィルム１４、１５を積層する。さらに、ガラスエポキシよりなるリジッド基板を積層することで、絶縁層１６、１７を形成する。そして、絶縁層１６、１７の各々の表面に、化学めっき等によるシード層１８、１９を形成し、積層体２０を得る。

つぎに、図１（ｂ）に示すように、上述の積層体２０の所要部分に、当該積層体２０を貫通するスルーホール２１を形成する。

つぎに、図１（ｃ）に示すように、積層体２０の全体に銅めっきを行い、シード層１８、１９の表面およびスルーホール２１の内周面に導体層２２、２３、２４を形成し、スルーホール２１部分での導体層間の電気的導通を確立する。これをプリント配線板３０と呼ぶ。

つぎに、図２（ｄ）に示すように、プリント配線板３０の一側方（下方）からスルーホール２１内にＵＶ光（紫外線）１００を照射しながら、プリント配線板３０の他側方（上方）からＵＶ（紫外線）硬化型樹脂３１を塗布してスルーホール２１内に流入させる。

このスルーホール２１に対するＵＶ光１００の照射により、スルーホール２１内のＵＶ硬化型樹脂３１がプリント配線板３０の一側（下側）から硬化し、この硬化がプリント配線板３０の他側（上側）へ進行する。

好ましくは、図示されているように、スルーホール２１の貫通軸線Ａに対して傾斜角θをもって傾斜した方向からスルーホール２１にＵＶ光１００を照射する。これにより、スルーホール２１内では、スルーホール２１の内周面をなす銅めっき製の導体層２４の表面で、図中破線で示すように、ＵＶ光１００が繰り返し反射してスルーホール２１内を進行する。

そのため、スルーホール２１内のＵＶ硬化型樹脂３１（図中、符号３１ａで示す）の硬化が、ＵＶ照射反対側のスルーホール２１外の余剰のＵＶ硬化型樹脂３１（図中、符号３１ｂで示す）より速く進む。

このことと、ＵＶ光１００の適切な照射時間制御（照射量制御）により、図２（ｅ）に示すように、スルーホール２１内のＵＶ硬化型樹脂３１ａだけを硬化させ、プリント配線板３０の上側、つまり、スルーホール２１に対するＵＶ硬化型樹脂３１の充填側においてスルーホール２１外にはみ出した余剰のＵＶ硬化型樹脂３１ｂを未硬化のままにすることができる。

所定時間のＵＶ光照射が完了したら、つぎに、有機溶剤洗浄によりＵＶ硬化型樹脂３１の未硬化部分３１ｂを除去する。これにより、図２（ｆ）に示すように、スルーホール２１内のＵＶ硬化型樹脂３１ａだけが残り、スルーホール２１内が樹脂によって穴埋め充填された表裏平坦のプリント配線板４０が得られる。

すなわち、このプリント配線板４０において、スルーホール２１内に充填されて硬化したＵＶ硬化型樹脂３１ａの上面および下面は、いずれも、プリント配線板４０の表裏両面と実質的に均一な平坦面に形成される。

この樹脂充填法によれば、プリント配線板４０のスルーホール２１内に樹脂を充填し、硬化させた後に、平坦化のために研磨する必要がなく、研磨に起因する基板のダメージを防ぐことができる。また、研磨工程が不要となることで、コストダウンも可能となる。

また、この工程と同時に、あるいは引き続いて、樹脂充填側からパターン化されたＵＶ光を照射し、樹脂充填側の樹脂にパターン形成を行うことも可能である。

上述したＵＶ光１００の照射角度（スルーホール２１の貫通軸線Ａに対する傾斜角θ）は、深い（大きい）ほどスルーホール２１内に入射するＵＶ光量を大きくでき、素早い樹脂硬化が可能となるが、照射角度が浅いほど、スルーホール２１内外におけるＵＶ光密度の傾斜をきつくできるため、硬化後の樹脂形状を基板面と同一レベルで平坦化することが容易となる。

つまり、上側からスルーホール２１内に流入した未硬化のＵＶ硬化型樹脂３１は、スルーホール２１の下端付近に達した時点で、照射されるＵＶ光１００を多量に浴びることで直ちに硬化する。よって、ＵＶ硬化型樹脂３１の粘度、塗布速度、ＵＶ光照射量を最適化することにより、ＵＶ光照射側と樹脂充填側の硬化後の樹脂面を平坦にすることが可能となる。

ＵＶ照射量とＵＶ硬化型樹脂３１の硬化速度と比較して、ＵＶ硬化型樹脂３１の粘度が低く、未硬化樹脂が速く流れる場合には、硬化後の樹脂形状がスルーホール下端において凸形状となってしまう。これに対し、ＵＶ照射量とＵＶ硬化型樹脂３１のの硬化速度と比較して、ＵＶ硬化型樹脂３１の粘度が高く、未硬化樹脂が遅く流れる場合には、硬化後の樹脂形状がスルーホール下端において凹形状となってしまう。よって、ＵＶ硬化型樹脂３１の硬化速度、粘度に応じて、ＵＶ照射量を最適化しておくことが必要である。

また、スルーホール２１内面は、通常、両面回路間の電気的導通のために、めっきが施されているため、ＵＶ光１００はスルーホール内壁で反射しながら、スルーホール２１内を通過することができる。スルーホール２１を通過した後のＵＶ光１００は、スルーホール１００外では、反射面がなくなり、拡散することで、急激に減衰する。

よって、樹脂充填側の面においても、ＵＶ光照射量、照射時間、照射角度等を最適化することにより、基板面（プリント配線板の板面）とスルーホール充填、硬化後の樹脂面を平坦にすることが可能である。

このとき、ＵＶ光１００は樹脂内を透過する必要があるため、使用するＵＶ硬化型樹脂３１は、ＵＶ光に対してある程度の透過性を持つ必要がある。

ＵＶ照射量が多すぎる場合には、スルーホール上端における硬化後の樹脂形状が凸形状となってしまい、少なすぎる場合には、スルーホール上端における硬化後の樹脂形状が凹形状となってしまうことから、ここでもＵＶ照射量を最適化しておくことが必要である。

この際に、ＵＶ光１００の基板面への照射角度が浅いほど、ＵＶ光１００のスルーホール下端における照度と比較して、スルーホール上端おける照度が小さくなることを利用して、スルーホール下端と上端両方における樹脂硬化状態を同時に最適化することが可能である。

また、ＵＶ光１００の基板面への照射角度が浅いほど、照射面と反対側のスルーホール端部付近におけるＵＶ光照度分布の傾斜をきつくできることから、硬化後の樹脂形状を基板面と同一レベルで平坦化することが容易となる。塗布面あるいは印刷面に残った未硬化の樹脂は、洗浄などの研磨よりも簡便な方法で取り除くことが可能である。

この後、図３（ｇ）に示すように、ＵＶ硬化型樹脂３１ａが充填されて硬化したスルーホール２１を含むプリント配線板４０の表裏全面に、銅めっきにより導体層４１、４２を形成する。そして、エッチング法によって回路形成を行う。このエッチングは、導体層４１、２２およびシード層１８と、導体層４２、２３およびシード層１９に対して行う。これにより、図３（ｈ）に示すように、プリント配線板４０の表裏両面に、スルーホール２１を塞ぐ部分を含む回路が形成される。

つぎに、図３（ｉ）に示すように、プリント配線板４０の表裏両面に、各々、絶縁層４３、４４を積層する。さらに、図４（ｊ）に示すように、エッチング等によってプリント配線板４０の所定部分に、下層の導体層４１、４２に届くビアホール４５、４６を形成する。

つぎに、図４（ｋ）に示すように、絶縁層４３、４４を含むプリント配線板４０の表裏両面に、銅めっきを施し、表層回路用の導体層４７、４８を形成する。さらに、図４（ｌ）に示すように、エッチング法により導体層４７、４８に回路形成を施す。これにより、多層プリント配線板５０が完成する。

この多層プリント配線板５０は、スルーホール２１、ビアホール４５、４６部分においては、その両側の導体層４７、４８間の電気導通が確保され、しかも、スルーホール２１の直上、直下位置にもＩＣチップ等の部品が実装可能になる。

この実施形態では、ＵＶ硬化型樹脂３１とＵＶ光１００との組み合わせのものについて述べたが、この発明によるスルーホール樹脂充填方法は、ＵＶ光以外の適宜の波長を有する電磁波と、その電磁波の照射により硬化する樹脂とを用いて実現することも可能である。

この発明によるスルーホール樹脂充填方法を含むプリント配線板の製造過程の一実施形態を示す工程図（１／４）である。 この発明によるスルーホール樹脂充填方法を含むプリント配線板の製造過程の一実施形態を示す工程図（２／４）である。 この発明によるスルーホール樹脂充填方法を含むプリント配線板の製造過程の一実施形態を示す工程図（３／４）である。 この発明によるスルーホール樹脂充填方法を含むプリント配線板の製造過程の一実施形態を示す工程図（４／４）である。

符号の説明

１０ コア基板
１１ 絶縁基材層
１２、１３ 銅箔
１４、１５ カバーレイフィルム
１６、１７ 絶縁層
１８、１９ シード層
２０ 積層体
２１ スルーホール
２２、２３、２４ 導電層
３０ プリント配線板
３１ ＵＶ（紫外線）硬化型樹脂
３１ａ 硬化したＵＶ（紫外線）硬化型樹脂
３１ｂ 未硬化のＵＶ（紫外線）硬化型樹脂
４０ プリント配線板
４１、４２ 導電層
４３、４４ 絶縁層
４５、４６ ビアホール
４７、４８ 導体層
５０ 多層プリント配線板
１００ ＵＶ光（紫外線）

Claims (7)

1. プリント配線板のスルーホールに樹脂を充填する方法において、
   前記プリント配線板の一側方から前記スルーホールに電磁波あるいは電子線を照射しつつ、当該プリント配線板の他側方から当該電磁波あるいは電子線の照射により硬化する樹脂を当該スルーホールに流入させることで、当該スルーホールに当該樹脂を充填することを特徴とするプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法。
2. 前記スルーホールの内周面にはめっきによる導電層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法。
3. 前記電磁波の照射条件と前記樹脂の硬化条件とを調整することで、前記スルーホールに充填される前記樹脂の電磁波照射側表面または樹脂流入側表面のいずれか一方または両方の形状を前記プリント配線板の表面と実質的に均一な平坦面に形成することを特徴とする請求項１または請求項２記載のプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法。
4. 前記電磁波の照射条件には、当該電磁波の照射量、前記スルーホールの貫通軸線に対する照射角度、照射時間のうち少なくともひとつが含まれることを特徴とする請求項３記載のプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法。
5. 前記樹脂の硬化条件には、当該樹脂の前記電磁波に反応する硬化特性、粘度、流入速度のうち少なくともひとつが含まれることを特徴とする請求項３記載のプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法。
6. 前記スルーホールの貫通軸線に対する前記電磁波の照射角度によって決まる当該スルーホールの電磁波照射側と樹脂流入側との当該電磁波の照度差を利用して、前記スルーホールに充填される前記樹脂の電磁波照射側表面と樹脂流入側表面のいずれか一方または両方の形状を前記プリント配線板の表面と実質的に均一な平坦面に形成することを特徴とする請求項２記載のプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法。
7. 前記樹脂は紫外線硬化型樹脂であり、前記電磁波は紫外線であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプリント配線板のスルーホール樹脂充填方法。

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