JP2008004857A - プリント配線板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】湿中負荷条件下においても絶縁不良が発生し難いプリント配線板とその製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス繊維に絶縁性樹脂が含浸されたプリプレグを用いて、絶縁材の表面に設けられた導体を内層に配置したプリント配線板であって、前記導体が、化学研磨による粗化面をプリプレグと接触する側に備えているプリント配線板；絶縁材と、前記絶縁材の表面に設けられた導体と、ガラス繊維に熱硬化性樹脂が含浸されたプリプレグとを用いて、前記導体を内層に積層するプリント配線板の製造方法であって、前記プリプレグと接触する側の導体表面を、積層前に化学研磨により粗化する工程を有するプリント配線板の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリプレグを基材の一部として用いるプリント配線板とその製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化と電子回路の高密度化によって、プリント配線板の多層化及び薄型化に対する要求が高まり、それに伴った薄型基材が市場の主流になりつつある。

薄型化が進んでいる基材の１つとして、ガラス繊維に熱硬化性樹脂が含浸され半硬化状態となったシート、所謂プリプレグと呼ばれるものがある。

従来のプリプレグを用いた積層では、図６に示すように、プリント配線板Ｐ８の内層の回路パターンを形成する導体３２に直接触れるのはプリプレグＰ７の絶縁性樹脂３４の部分のみであった（例えば、特許文献１参照）。

一方、薄型プリプレグは、フローする樹脂も少ない為、図１に示すように、積層プレス時に、内層の回路パターンを形成する導体２が、プリプレグＰ４内部のガラス繊維３ａ，３ｂに直接触れてしまう場合がある。

ところで、導体を含む表面にプリプレグ等の樹脂系基材を積層するには、積層するプリプレグが接する導体の表面を粗化して樹脂系基材との接着性を高める、所謂積層前粗化処理を行う。

一般的に、積層前粗化処理は黒色酸化還元処理を用いる。尚、黒色酸化還元処理は、略して黒化処理と呼ばれることもある。

黒色酸化還元処理とは、多層プリント配線板の積層において、接着性を向上するための前処理として銅箔表面を酸化処理する方法で、通常黒色をしているので黒色酸化処理法と呼ばれるが、処理液の組成条件によって黒色のブラックオキサイドと茶褐色のブラウンオキサイドがあり、酸化第一銅、酸化第二銅の組成割合で色が異なる。

ブラックオキサイドとは、多層化工程の接着力向上の前処理の１つで、銅箔表面を、粗化するために酸化処理して黒色のＣｕＯを主体とした膜を析出させたもので、処理液の組成比率によって黒色をしているものをいう。量産時の安定性がよく、接着強さ、耐熱性に優れているが、耐ハローイング性に劣る。

ブラウンオキサイドとは、赤色のＣｕ₂Ｏと黒色のＣｕＯの混合化合物を銅箔上に析出させ、粗面化により密着性を向上させる多層化工程の前処理として行う酸化処理の１つで、耐ハローイング性がよい。Ｃｕ₂ＯとＣｕＯの組成比により褐色となる。

耐ハローイング性とは、ハロー現象の発生し難さを示す。ここで、ハロー現象とは、多層板の接着に用いた黒化処理の酸化物がスルーホール形成工程で穴の端部より溶解し、穴の周辺に白色、又は、ピンク状のリングが生ずる現象を示す。この場合ピンクリングともいう。

最近では酸化膜の形状のまま、Ｃｕに還元して、ハロー現象を防止する方法も行なわれている。

しかし、積層基材に薄型プリプレグを用いた場合、つまり、内層の回路パターンを形成する導体にプリプレグ内部のガラス繊維が直接触れてしまう場合、積層前粗化処理として従来方法である黒色酸化還元処理を用いると、湿中負荷条件下でＣＡＦが発生し、絶縁不良を引き起こすという問題があった。

ＣＡＦとは、Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ａｎｏｄｉｃ Ｆｉｌａｍｅｎｔの略で、銅マイグレーションの発生因子であり、高湿度雰囲気中に放置したプリント配線板に直流電圧を印加した際、配線間又はスルーホール間でガラス繊維に沿って成長する導電性物質を示す。

マイグレーションとは、プリント配線板の内層や外層の絶縁基材上に付着した異物が、湿度が高い状態になると導通性の通路となり、電界の存在で絶縁基材上の導体間や異なる導体層間の金属イオンの移動経路となり、金属が析出する現象を示す。

析出したイオンは樹枝状に成長し、高温高湿の環境下で長い期間使用を続けると絶縁劣化が発生し、更に進行すると短絡に至ることとなる。

従来の粗化処理である黒色酸化還元処理は、酸化処理によって銅表面に酸化銅の針状結晶を形成し、且つ、表面を還元処理によって銅に戻す。

しかし、針状結晶内部には酸化銅が残存しており、プリプレグと接触し酸化銅が露出した状態で湿中負荷条件下にさらすと、電圧印加している配線間の陽極酸化銅が容易に溶出し、ガラス繊維に沿って陰極で析出する現象が起こる。

この析出された物質が導電性物質、つまりＣＡＦとなり、ガラス繊維に沿って成長し、前述した絶縁不良となる。

前記問題に対応するため、プリプレグと導体層の間にガラス繊維を含まない絶縁層を設け、導体粗化面がプリプレグのガラス繊維と直接接触することを防止する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上述した技術では、従来の基材にガラス繊維を含まない絶縁層を新たに追加するため、プリント配線板全体の厚みが増加してしまい、薄型プリプレグを用いてプリント配線板の薄型化に対応するという目的に反してしまうという問題があった。また、樹脂の領域が増加するため、積層プレス時に樹脂のフロー量が増加し厚みのコントロールが難しくなるという問題もあった。

また、内層絶縁基板の内層導体回路の端部を研磨し、導体のエッジ部を取り除くことにより、プリプレグのガラス繊維が内層導体と接することを防止する技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、上述した技術では、導体がガラス繊維に接触する確立が低くなるものの完全に防止することができないという問題があった。また、積層プレス時の厚みコントロールが難しく、薄型プリプレグを用いている場合は、導体の上面とプリプレグのガラス繊維が接触してしまう場合があった。
特開平２−１８７３３２号公報 特開平９−０１１３９７号公報 特開２００２−０９４２３５号公報

本発明は上記不具合を解消すべくなされたもので、その課題とするところは、湿中負荷条件下においても絶縁不良が発生し難いプリント配線板とその製造方法を提供することにある。

請求項１に係る本発明は、ガラス繊維に絶縁性樹脂が含浸されたプリプレグを用いて、絶縁材の表面に設けられた導体を内層に配置したプリント配線板であって、前記導体が、化学研磨による粗化面をプリプレグと接触する側に備えていることを特徴とするプリント配線板により上記課題を解決したものである。

これにより、湿中負荷条件下においてもＣＡＦの発生が抑制されるため、絶縁不良が発生し難いプリント配線板となっている。

また、請求項２に係る本発明は、前記プリプレグ内部のガラス繊維と前記粗化面を有する導体が、少なくとも１箇所以上接触していることを特徴とするプリント配線板により上記課題を解決したものである。

これにより、内部のガラス繊維と導体の接触を回避することなく、湿中負荷条件下においても絶縁不良が発生し難いプリント配線板となっている。

また、請求項３に係る本発明は、前記プリプレグ内部のガラス繊維が、５〜６０μｍの厚みを有していることを特徴とするプリント配線板により上記課題を解決したものである。

これにより、基材として薄型のプリプレグを用いることが可能となり、湿中負荷条件下においても絶縁不良が発生し難い薄型のプリント配線板となっている。

また、請求項４に係る本発明は、絶縁材と、前記絶縁材の表面に設けられた導体と、ガラス繊維に熱硬化性樹脂が含浸されたプリプレグとを用いて、前記導体を内層に積層するプリント配線板の製造方法であって、前記プリプレグと接触する側の導体表面を、積層前に化学研磨により粗化する工程を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法により上記課題を解決したものである。

これにより、粗化された導体が酸化銅を含まないため、湿中負荷条件下においてもＣＡＦの発生が抑制され、絶縁不良が発生し難いプリント配線板が得られる。

本発明のプリント配線板は、湿中負荷条件下においても絶縁不良が発生し難く、また本発明のプリント配線板の製造方法によれば、当該絶縁不良が発生し難いプリント配線板を得ることができる。

本発明のプリント配線板の実施の形態を図１を用いて説明する。

図１において、Ｐ１は本発明のプリント配線板で、絶縁材１の上下両面に設けられた導体２が、ガラス繊維３ａ，３ｂに熱硬化性の絶縁性樹脂４を含浸せしめたプリプレグＰ４の上下両面への積層により、内層に配置されていると共に、外層に導体５が配置されている。

本発明のプリント配線板Ｐ１における導体２は、プリプレグＰ４と接触する側に、化学研磨による粗化面（図示省略）を備えている。

本発明のプリント配線板の製造方法の実施の形態を、図２〜図４用いて説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、絶縁材２１の上下両面に導体２２ａ，２２ｂがそれぞれ設けられた基板Ｐ２を用意する。

尚、本実施の形態での例として、前記基板Ｐ２は両面基板で表記しているが、片面基板、両面基板、多層基板のいずれであっても構わない。

次に、前記基板Ｐ２の表裏を覆うように、図示しない感光性のエッチングレジストを塗布し、必要な部分を露光した後、現像、エッチングを実施する。

ここで、感光性のエッチングレジストを塗布する替わりに、表裏を覆うようにエッチングレジストフィルムを張っても構わない。

次に、エッチング後の導体２２ａ，２２ｂの表面を、化学研磨を用いて粗化処理し、図２（ｂ）に示すような、回路形成後のプリント配線板Ｐ３を得る。

次に、図３に示すように、前記プリント配線板Ｐ３の上にプリプレグＰ４と導体２５ａ、前記プリント配線板Ｐ３の下にプリプレグＰ５と導体２５ｂをレイアップする。

ここで用いられている、前記プリプレグＰ４；Ｐ５は、ガラス繊維２３ａ，２３ｂ；２３ｃ，２３ｄを複数本束ねて縦横交互に編みこんだガラス基材に、熱硬化性の絶縁性樹脂２４ａ，２４ｂを含浸させて半硬化状態にした絶縁性シートである。

尚、前記プリプレグＰ４，Ｐ５は、厚み３０μｍの日立化成工業株式会社製プリプレグ〔商品名：ＧＥＡ−６７Ｎ（ＺＰＰ）〕のような薄型プリプレグでも構わない。

次に、真空積層プレス装置等で積層プレスを行い、図４に示すようなプリント配線板Ｐ６を得る（このプリント配線板Ｐ６は、図１に示すプリント配線板Ｐ１と実質同一である）。

前記プリント配線板Ｐ６は、積層プレス後に内層の導体２２ａ，２２ｂとプリプレグＰ４，Ｐ５内部のガラス繊維２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが接触する箇所が存在しても、内層の導体２２ａ，２２ｂが化学研磨によって粗化処理されているため、酸化銅の発生を抑制しつつプリプレグとの接着性を得ることができる。

尚、前記導体２２ａ、２２ｂの表面粗化処理として実施する化学研磨は、ローム＆ハース社（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）製「サーキュボンド」（商品名）、又は荏原ユージライト株式会社製「ＮＢＤ−II」（商品名）を用いると特に良好な結果が得られる。

因に、室温８５度、湿度８５％、負荷電圧１５Ｖの高温湿中負荷条件下で１０００時間の信頼性を評価する試験において、表面粗化処理に通常用いられている黒色酸化還元処理を行った場合には１２時間程度で絶縁不良が発生してしまうところ、前記のサーキュボンド、又はＮＢＤ−IIを用いた化学研磨処理を行った場合には１０００時間後も必要な絶縁性を保持し続けることができ、試験合格の結果が得られた。

これにより、前記プリント配線板Ｐ６に示すように、前記プリプレグＰ４，Ｐ５に薄型プリプレグを用いて、積層プレス後に、内層の導体２２ａ，２２ｂとプリプレグＰ４，Ｐ５内部のガラス繊維２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが接触する箇所が存在しても、湿中負荷条件下でのＣＡＦの発生を抑える事ができるため、安価な薄型プリプレグを使用して薄型対応の基板を作製する事が可能となる。

尚、本発明を説明するに当たって、図１〜図４を例として説明したが、本発明の構成はこれらの限りでなく、また、これらの例により何ら制限されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

本発明のプリント配線板における薄型プリプレグを用いた導体とガラス繊維との位置関係例を示す概略断面説明図。 薄型プリプレグを用いた場合の本発明のプリント配線板の製造方法例を示す概略断面工程説明図。 図２に続く概略断面工程説明図。 図３に続く概略断面工程説明図。 従来の薄型でないプリプレグ例を示す概略断面説明図。 従来の薄型でないプリプレグを用いたプリント配線板における導体とガラス繊維との位置関係例を示す概略断面説明図。

符号の説明

１，２１：絶縁材
２，５，２２ａ，２２ｂ，２５ａ，２５ｂ，３２，３５：導体
３ａ，３ｂ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，３３ａ，３３ｂ：ガラス繊維
４，２４ａ，２４ｂ，３４：絶縁性樹脂
Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８：プリント配線板
Ｐ４，Ｐ５，Ｐ７：プリプレグ
Ｐ２：基板

Claims (4)

1. ガラス繊維に絶縁性樹脂が含浸されたプリプレグを用いて、絶縁材の表面に設けられた導体を内層に配置したプリント配線板であって、前記導体が、化学研磨による粗化面をプリプレグと接触する側に備えていることを特徴とするプリント配線板。
2. 前記プリプレグ内部のガラス繊維と前記粗化面を有する導体が、少なくとも１箇所以上接触し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。
3. 前記プリプレグ内部のガラス繊維が、５〜６０μｍの厚みを有していることを特徴とする請求項１又は２記載のプリント配線板。
4. 絶縁材と、前記絶縁材の表面に設けられた導体と、ガラス繊維に熱硬化性樹脂が含浸されたプリプレグとを用いて、前記導体を内層に積層するプリント配線板の製造方法であって、前記プリプレグと接触する側の導体表面を、積層前に化学研磨により粗化する工程を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。

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