JP2008016482A - 多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ加工性の異なる樹脂を複数種積層したリジッドフレックスプリント配線板の穴加工を好適に行う方法を提供する。
【解決手段】内層コア用の基板８および外層ビルドアップ層１４用の両面型銅張積層板１２を用意し、前記両面型銅張積層板における導通用孔形成部位に貫通孔を形成し、前記両面型銅張積層板における一面に回路パターン１１ａを形成し、前記回路パターンの形成された面が内側の面となるように、前記内層コア基板に対して接着剤層１５を挟んで前記両面型銅張積層板を積層して積層回路基材を形成し、前記積層回路基材の所定部位に貫通孔２２を形成し、前記貫通孔に導電化処理およびメッキ処理を施すことにより多層プリント配線板を製造する方法において、前記回路パターンの銅箔１０をマスクとして、前記所定部位にレーザービームを照射し、前記外層ビルドアップ層から前記内層コア用の基板までの導通用孔を形成する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、多層プリント配線板の製造方法に関し、特に可撓性ケーブル部を有するリジッドフレックスプリント配線板の製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化および高機能化は益々促進されてきており、そのためにプリント配線板に対する高密度化の要求が高まっている。そこで、プリント配線板を片面構造から両面や三層以上の多層構造のプリント配線板とすることにより、プリント配線板の高密度化を図っている。

この一環として、小型電子機器を中心に、各種電子部品を実装する多層プリント配線板や硬質プリント配線板間をコネクタ等により接続する、別体のフレキシブルプリント配線板やフレキシブルフラットケーブルを一体化した可撓性ケーブル部を有するリジッドフレックスプリント配線板が広く普及している。特にデジタルビデオカメラ向けには、４層ないしは６層以上のリジッドフレックスプリント配線板が要求されている。

一方、高密度実装を実現するため、リジッドフレックスプリント配線板をコア基板として、１〜２層程度のビルドアップ層を両面あるいは片面に有するビルドアップ型リジッドフレックスプリント配線板も実用化されていることが、特許文献１に記載されている。

図２は、従来のケーブル部を有するリジッドフレックスプリント配線板の製造方法を示す断面図である。この方法では、まず、同図（１）に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材３１の両面に銅箔等の導電層を有する、いわゆる両面銅張積層板を出発材料とし、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、ケーブル等の回路パターン３２，３３を形成し、内層回路とする。

このケーブル等の回路パターン３２，３３に、接着材３５を介してポリイミドフィルム３４を張り合わせることでカバー３６を形成し、ケーブル部３７を形成する。このケーブル部３７に、打ち抜き加工したガラスクロス入りエポキシ材の片面に、接着材３８を介して、銅箔層を有する片面銅張積層板を積層する。

次に、ＮＣドリル等で導通用孔を形成する。導通用孔に、無電解めっきあるいは導電化処理等を施した後、電気めっきで貫通孔３９を形成する。

次いで、貫通孔の開口部に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターン４０を形成し、ビルドアップ型リジッドフレックスプリント配線板のケーブル部を有する内層コア基板４１を得る。

続いて、同図（２）に示すように、ガラスクロス入りエポキシ材等の絶縁ベース材４２の片面に銅箔層を有する、いわゆる片面銅張積層板を用意する。片面銅張積層板を、金型等で打ち抜き加工する。ここで用いる片面銅張積層板の絶縁ベース材４２は、レーザ加工性を優先すると、ガラスクロスやフィラーによる樹脂の線熱膨張係数等の物性の最適化ができず、後に形成するビアホールの接続信頼性を確保するためには、めっき皮膜を厚く形成する必要がある。

これは、生産性や歩留まりに影響するだけでなく、微細なパターン形成にも不利である。一方、樹脂物性を優先すると、ガラスクロスやフィラーの充填率の高い樹脂を選定することになり、レーザ加工性が悪いため、生産性に劣るだけでなく、ガラスクロスの分布等による加工上のばらつきも大きくなるという問題がある。

この後、同図（１）で得た、内層コア基板４１に打ち抜き加工した片面銅張積層板をローフロータイプのプリプレグやボンディングシート等の、流れ出しの少ない接着性絶縁樹脂４３を介し、積層する。次に、レーザ等で導通用孔を形成する。

このとき、比較的硬いガラスクロス入りエポキシ材と比較的柔らかいポリイミドフィルム、接着材とに対し同時に加工するため、硬い材料を加工可能な条件で加工する必要があることから、柔らかい材料に熱による加工面の劣化やこの後のデスミア処理等での穴壁面後退量等に差が生じ、良好な加工形状が得られない場合がある。

次に、導通用孔に無電解めっき、あるいは導電化処理等を施した後、電気めっきでビアホール４４を形成する。上述のように良好な加工形状が得られなかった場合には、めっき被膜中にボイドが発生し易く、貫通孔の接続信頼性を著しく損なう場合もある。

次いで、上記めっき金属層面を含む最外導電層に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターン４５を形成する。この後、必要に応じて、基板表面にフォトソルダーレジスト層の形成、および半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、外形加工を行うことで、ケーブル部を有するリジッドフレックスプリント配線板４６を得る。
特開２００４−２００２６０号公報 特開２００２−１１１２１３号公報

上述のように、従来の製造方法を用いてリジッドフレックスプリント配線板を製造すると、次のような問題がある。すなわち、比較的硬いガラスクロス入りエポキシ材と、比較的柔らかいポリイミドフィルムおよび接着材とに対し、同時に導通用孔を形成する際に、硬い材料を加工可能な条件でレーザ加工する必要があるため、柔らかい材料に、熱による加工面の劣化やこの後のデスミア処理等での穴壁面の後退量等に差が生じ、良好な加工形状が得られない場合がある。

さらに、絶縁樹脂のレーザ加工性を優先すると、ガラスクロスやフィラーによる樹脂の線熱膨張係数等の物性の最適化ができず、後に形成するビアホールの接続信頼性を確保するためには、めっき皮膜を厚く形成する必要があり、生産性や歩留まりに影響するだけでなく、微細なパターン形成にも不利である
一方、樹脂物性を優先すると、ガラスクロスやフィラーのような充填率の高い樹脂を選定することになり、レーザ加工性が悪いため、生産性に劣るだけでなく、ガラスクロスの分布等による加工ばらつきも大きくなるという問題がある。

本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、レーザ加工性の異なる樹脂を複数種積層したリジッドフレックスプリント配線板等の多層プリント配線板の穴加工を好適に行う方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本願では、
内層コア用の基板および外層ビルドアップ層用の両面型銅張積層板を用意し、前記両面型銅張積層板における導通用孔形成部位に貫通孔を形成し、前記両面型銅張積層板における一面に回路パターンを形成し、前記回路パターンの形成された面が内側の面となるように、前記内層コア基板に対して接着剤層を挟んで前記両面型銅張積層板を積層して積層回路基材を形成し、前記積層回路基材の所定部位に貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電化処理およびメッキ処理を施すことにより多層プリント配線板を製造する方法において、
前記回路パターンの銅箔をマスクとして、前記所定部位にレーザービームを照射し、前記外層ビルドアップ層から前記内層コア用の基板までの導通用孔を形成する
ことを特徴とする。

本発明によれば、比較的硬いガラスクロス入りエポキシ材と比較的柔らかいポリイミドフィルム、接着材等とのレーザ加工性の異なる樹脂のうち、レーザ加工性の低い硬い材料を予めＮＣドリルを用いて加工を行い、積層後にレーザ加工を行うため、ビルドアップ層の絶縁樹脂の種類に関わらず良好な穴形状を得ることが可能である。さらに、ＮＣドリルによる穴明けでレーザ加工用の遮光マスクを形成することで、高精度位置合わせが可能な露光機を用いなくても、第１層、第２層および第３層を層間接続する導通用孔の第１層と第２層との位置ズレが無いため、高密度化が可能である。

この結果、本発明によれば、従来の製造方法では困難であった、レーザ加工性の異なる樹脂を複数種積層したリジッドフレックスプリント配線板等の多層プリント配線板の穴加工を好適に行うことができる。この結果、リジッドフレックスプリント配線板等の多層プリント配線板を安価かつ安定的に製造することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

実施形態１

図１Ａ、図１Ｂは、本発明の実施形態１を示す断面工程図である。ここでは、リジッドフレックスプリント配線板等の多層プリント配線板の製造方法を示している。

まず、図１Ａ（１）に示すような、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１の両面に回路パターン２，３を有し、層間をエッチングバンプや導電性ペースト等の導電性突起４により接続した両面可撓性回路基板を用意する。この回路基板は、コア基板となるもので、エッチング加工により形成された金属製の導電性突起による層間接続がなされている。

このコア基板の両面には、例えば１２μｍ厚のポリイミドフィルム５上に、厚さ１５μｍのアクリル・エポキシ等の接着材６を有する、いわゆるカバーレイ７が張り合わされる。ここまでの工程で、多層回路基板のケーブル部およびコア基板となるフィルドビア構造を有する両面コア基板８が得られる。

この実施形態１のように、導電性突起による層間導通を有する両面コア基板の場合には、めっきを厚付けする必要がなく、コア基板の配線層の厚みを薄くすることができるため、配線の微細化が可能である。

また、この後のビルドアップ層との接着に用いる接着材については、厚みが薄いもので充填可能であるため、流れ出し量が少なくなる。さらに、ビルドアップ層との層間接続距離自体が短くなるため、同じめっき厚の場合には、相対的に接続信頼性が向上するという効果もある。

上記フィルドビア構造は、種々の対象に適用可能であり、この実施形態１に示した、エッチング加工により形成した金属製の導電性突起のみならず、めっき法による金属製の導電性突起、導電性ペースト・インキ等を印刷して形成した導電性突起、さらにはビアホールめっきの際に内壁へのめっき析出を多くしたビアフィルめっきにより製造された両面コア基板、これらを組み合わせたものも含めたものに対して適用可能である。

加えて、コア基板がフィルドビア構造を有することで、後の工程でビルドアップした際に、フィルドビア上にスタックする構造を採ることが可能であり、高密度化に有利である。また、高速信号伝送時の接続部での反射を低減させる効果も期待できる。

次に、図１Ａ（２）に示すように、絶縁ベース材９（ここでは、厚さ５０μｍのガラスクロス入りエポキシ材）の両面に厚さ１２μｍの銅箔１０および１１を有する、いわゆる両面銅張積層板１２を用意する。絶縁ベース材９の厚みや材質は、５０μｍのガラスクロス入りエポキシ材に限定される訳ではなく、用途に応じて使い分けることができる。

さらに、低線熱膨張の材料として、シリカ等のフィラーを３０重量％程度含有させたエポキシ材や、高速信号伝送時の誘電体損失を低減させる必要があるような適用例においては、低誘電正接の液晶ポリマー等をベースとした両面銅張積層板を用いることができる。また、基板の薄型化や可撓性が必要な場合には、上述の液晶ポリマーやポリイミドの薄膜材料をベースとした両面銅張積層板を用いることができる。

この両面銅張積層板１２の、後の工程で両面コア基板８にビルドアップした際の導通用孔が位置する場所に、貫通孔１３を形成する。貫通孔１３を形成するための手段としては、ＮＣドリル、金型、レーザ等が適用可能である。ただし、ガラスクロスや無機フィラーを含むエポキシ材に穿孔する場合、レーザ加工では無機物と有機物とでは加工性が大きく異なり、良好な貫通孔を得ることは難しい。

この実施形態１では、１５０μｍの貫通孔をＮＣドリルによって形成した。さらに、この後の両面銅張積層板１２に対して、通常のフォトファブリケーション手法を用い、回路パターン等を形成するが、その際の露光用ターゲットも併せてＮＣドリル加工しておくことが好ましい。

必要に応じて、その他のビルドアップ用のターゲット、ガイド穴等も形成しておいてもよい。このような各種ガイド穴の大きさは、２〜５ｍｍ程度の穴径が採用されることが多く、やはりレーザ加工に不向きであることから、実施形態１ではＮＣドリルを用いて形成した。

次に、図１Ａ（３）に示すように、導通用孔形成部位の開口を含む内層回路パターン１１ａを形成し、さらにレジスト層を剥離する。これには、両面銅張積層板１２の銅箔１１に、導通用孔形成部位の開口を含む、内層回路パターンを形成するためのレジスト層を両面銅張積層板１２の両面に形成し、レジスト層を用いてフォトファブリケーション手法により形成する。

この実施形態１では、レジスト層として安価なドライフィルムレジストを適用したが、貫通孔１３に対するテンティング性および設計上必要な解像度が得られるレジストを用いることが好ましい。また、電着レジストや液状レジストは、テンティング性を考慮する必要がなく、好適である。

さらに、ドライフィルムレジストと電着レジストおよび液状レジストとを単独で用いるだけでなく、これらを組み合わせて適用することも可能である。両面の位置合わせは、ベタの材料に対して行うため、材料の伸縮等に影響されず、容易に位置精度を確保できる。

必要に応じて、高精度な位置合わせが可能な露光機を用いることも可能である。また、銅箔１０および１１の厚みは５〜１２μm程度が好ましく、この厚みの範囲であれば、狭ピッチＣＳＰ搭載に必要な内層ピッチ１００μｍ以下の微細配線形成が可能である。そして、後のレーザ加工の際のレーザ遮光用マスクとしても機能する。

さらに、この後にカバーレイを設けるための接着材は、厚みが１０μｍ程度の厚みが薄いものを用いて基板表面の平坦性を確保し、かつ回路間空間を充填することができる。このため、ビルドアップ層との層間接続距離自体が短くなる。これにより、同じめっき厚の場合には、相対的に接続信頼性が向上するという効果もある。

図１Ａ（２）により形成した貫通孔１３の銅箔１０も、コンフォーマルマスクとなる。この場合、必要に応じてビルドアップ接着材との密着を向上させるための粗化処理を行う。ここまでの工程で、多層回路基板のビルドアップ層１４が得られる。

次に、図１Ａ（４）に示すように、ビルドアップ層１４を両面コア基板８にビルドアップするための接着材１５を予め型抜きして位置合わせした上で、接着材１５を介してビルドアップ層１４および両面コア基板８を真空プレス等で積層する。接着材１５としては、ローフロータイプのプリプレグやボンディングシート等の流れ出しの少ないものが好ましい。接着材１５の厚さは、充填性および平坦性を考慮しても、１５〜２０μｍの薄いものが選択できる。

このとき、離形性の材料等をビルドアップ層１４の外層側に重ねて貼り合わせることで、接着材１５がビルドアップ層１４の貫通孔１３から、外層側へ流出することを防止できる。離形性の材料としては、フッ素樹脂、これを表面にコーティングした樹脂または金属材料、およびこれらを組み合わせた材料、離形処理を表面に施したPETフィルム等が好ましい。ここまでの工程で、多層回路基材１６を得る。

次に、図１Ｂ（５）に示すように、２種類の導通用孔１７，１８を形成する。これには、図１Ａにおける、予め形成した貫通孔１３の銅箔１０の側をレーザ加工の際のコンフォーマルマスクとして用い、レーザ加工を行う。

このレーザ加工の条件としては、比較的硬いガラスクロス入りエポキシ材と比較的柔らかいポリイミドフィルム、接着材等のレーザ加工性の異なる樹脂のうち、レーザ加工性の低い硬い材料を予めＮＣドリルを用いて加工している。このため、比較的柔らかい樹脂のレーザ加工条件により加工可能であり、良好な穴形状を得ることができる。

導通用孔１７を形成する際には、予め作製した回路パターン１１ａの導通用孔形成部位の開口もレーザ遮光用マスクとして用い、レーザ加工を行う。レーザは、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、炭酸レーザ、エキシマレーザ等を選択可能である。各導通用孔の径は、以下のように設定した。

導通用孔１７，１８は、実施形態１では、導体層６層のうち２層目から５層目までは導体層の厚み増加に繋がるめっきを行う必要がなく、導体層を薄くできるため、充填に必要な接着材６や接着材１５の厚みを薄くできる。この結果、比較的薄いめっき厚でも信頼性を確保できる。

めっき厚１５〜２０μｍ程度で信頼性が確保できる穴径として、導通用孔１７,１８をともに１５０μｍとした。この径であれば、図１Ａ（２）で行ったＮＣドリル等による穴明けで十分対応することができる。特に、第１層、第２層および第３層を層間接続する導通用孔１７の第１層と第２層との位置ズレが無いため、高密度化が可能である。

第１層および第３層のみを層間接続する場合には、実施形態１の導通用孔１８のように、第２層のランドを形成しないか、導通用孔１７の第２層のランドを縁切りすることで対応可能である。

このことから、微細配線形成を可能としながら、実装密度も向上し、各導通用孔とも狭ピッチに形成可能なことから、例えば狭ピッチＣＳＰも搭載可能である。併せて、挿入実装型の電子部品搭載等、必要に応じて実施形態１のように導通用孔１９を形成することも可能である。さらに、電解めっきにより層間接続を行うためのデスミア処理および導電化処理を行う。

次に、図１Ｂ（６）に示すように、導通用孔１７，１８，１９を有する多層回路基材１６に１５〜２０μｍ程度の電解めっきを行い、層間導通を行う。ここまでの工程、すなわち１回のレーザ加工およびめっき工程で、導通用孔１７により得られた第１層、第２層および第３層を層間接続するステップビア２０、導通用孔１８により得られた第１層および第３層のみを層間接続するスキップビア２１を形成して、外層から内層までの全ての層間導通を取ることが可能である。加えて、実施形態１の場合には、導通用孔１９より、全層貫通型の貫通孔２２も形成した。

続いて、外層のパターン２３を通常のフォトファブリケーション手法により形成する。この際、カバーフィルム５上に析出しためっき層があれば、これも除去される。この後、必要に応じて基板表面に半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、フォトソルダーレジスト層の形成、ケーブルの外層側へのシールド層を銀ペースト、フィルム等を用いて形成し、外形加工を行うことで、外層にケーブル部を有するリジッドフレックスプリント配線板２４を得る。

本発明の実施形態１における工程を断面構成で示す工程図。 図１Ｂに続く工程を示す工程図。 従来工法によるリジッドフレックスプリント配線板等の多層プリント配線板の製造方法を示す工程図。

符号の説明

１ 可撓性絶縁ベース材
２ 回路パターン
３ 回路パターン
４ 導電性突起
５ ポリイミドフィルム
６ 接着材
７ カバーレイ
８ 両面コア基板
９ 絶縁ベース材
１０ 銅箔
１１ａ 導通用孔形成部位の開口を含む内層回路
１１ 銅箔
１２ 両面銅張積層板
１３ 貫通孔
１４ ビルドアップ層
１５ 接着剤層
１６ 多層回路基材
１７ 導通用孔１
１８ 導通用孔２
１９ 導通用孔３
２０ ステップビアホール
２１ スキップビアホール
２２ 貫通孔
２３ 回路パターン
２４ 本発明によるリジッドフレックスプリント配線板
３１ 可撓性絶縁ベース材
３２ 回路パターン
３３ 回路パターン
３４ ポリイミドフィルム
３５ 接着剤
３６ カバー
３７ ケーブル部
３８ 接着剤
３９ 貫通孔
４０ 回路パターン
４１ 内層コア基板
４２ 絶縁ベース材
４３ 接着性絶縁樹脂
４４ ビアホール
４５ 回路パターン
４６ 従来工法によるリジッドフレックスプリント配線板

Claims (3)

1. 内層コア用の基板および外層ビルドアップ層用の両面型銅張積層板を用意し、前記両面型銅張積層板における導通用孔形成部位に貫通孔を形成し、前記両面型銅張積層板における一面に回路パターンを形成し、前記回路パターンの形成された面が内側の面となるように、前記内層コア基板に対して接着剤層を挟んで前記両面型銅張積層板を積層して積層回路基材を形成し、前記積層回路基材の所定部位に貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電化処理およびメッキ処理を施すことにより多層プリント配線板を製造する方法において、
   前記回路パターンの銅箔をマスクとして、前記所定部位にレーザービームを照射し、前記外層ビルドアップ層から前記内層コア用の基板までの導通用孔を形成する
   ことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
2. 請求項１記載の多層プリント配線板の製造方法において、
   前記貫通孔の少なくとも1つを、前記内層回路パターン形成用の露光ターゲットおよび前記積層用の位置合わせガイドの何れかとすることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
3. 請求項１記載の多層プリント配線板の製造方法において、
   前記内層のコア基板は、フィルドビア構造による層間接続を有する両面回路基板であることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。

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