JP2008218875A

JP2008218875A - プリント配線板の製造方法

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Publication number: JP2008218875A
Application number: JP2007057001A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kitamura; 誓二北村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2027-03-07
Also published as: JP5050576B2

Abstract

【課題】ビア内に導電性ペーストが充填されたプリプレグを作製するまでに、フィルムラミネート、ビア加工、導電性ペースト充填、フィルム剥離といった工程を経なければならず、工程が複雑な上に冗長であり、作業の手間および時間がかかるばかりでなく、設備費、加工費、材料費が高くつくという課題を有していた。さらに、ビア加工時のビア径バラツキおよび、導電性ペースト充填時のビア内への導電性ペーストの充填量バラツキに起因して、層間接続部であるビアの抵抗値にバラツキが発生するという課題を有していた。
【解決手段】プリプレグの所定箇所に導電体を圧入する工程と、前記導電体を圧入したプリプレグの両面に金属箔を重ね合わせることにより積層体を構成する工程と、前記積層体を加熱加圧する工程からなる構成を有している。
【選択図】図１

Description

本発明はパソコン、移動体通信機器、ビデオカメラ等の各種電子機器に用いられるプリント配線板の製造方法に関するものである。

近年、電子機器の高機能化、高密度化に伴い、電子機器を構成する電子部品は、ますます小型化、高集積化、高速化、高機能化の傾向にあり、これらの要求に対応するために、プリント配線板も様々な形態が提案され、実用化されてきている。

特に、多層化の際に内層基板や銅箔を接着させる接着層に直接、導電性ペーストを充填した後に積層一体化する技術が確立されたことにより、ドリル加工および金属めっきによる貫通スルーホールを必要とすることなく、任意の層間をＩＶＨ（インナースティシャル・バイア・ホール）で電気的に接続することが可能となった。

以下に従来のプリント配線板の製造方法について説明する。図４（ａ）〜（ｊ）は従来のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。

はじめにプリプレグ１１の両面にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのフィルム１２をラミネートし（図４（ａ））、これにドリル加工や炭酸ガスレーザ加工によってビア１３を形成する（図４（ｂ））。次に印刷などの方法によりビア１３内に導電性ペースト１４を充填し（図４（ｃ））、その後、フィルム１２をプリプレグ１１から剥離することにより図４（ｄ）に示すような、ビア１３内に導電性ペースト１４が充填されたプリプレグ１１が出来上がる。そして、これの両面に銅箔１５を配置し（図４（ｅ））、熱プレスによって加熱加圧（図４（ｆ））した後に両面の銅箔１５をエッチングなどにより回路パターン１６を形成し図４（ｇ）に示す内層基板が完成する。こうして完成した内層基板を用い、図４（ｈ）に示すように内層基板の外側に別途、上記の手順と同様の方法で作製したビア１３内に導電性ペースト１４が充填されたプリプレグ１１を配置し、さらにその外側に銅箔１５を配置した後に、熱プレスによって加熱加圧（図４（ｉ））し、両面の銅箔１５をエッチングなどにより回路パターンを形成し図４（ｊ）に示す４層基板が完成する。

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および２が知られている。
特開平０６−２６８３４５号公報特開平０８−０７８８０２号公報

しかしながら上記の従来のプリント配線板の製造方法では、以下に述べるような問題点を有していた。

すなわち、従来のプリント配線板の製造方法では、ビア内に導電性ペーストが充填されたプリプレグを作製するまでに、フィルムラミネート、ビア加工、導電性ペースト充填、フィルム剥離といった工程を経なければならず、工程が複雑な上に冗長であり、作業の手間および時間がかかるばかりでなく、設備費、加工費、材料費が高くつくという課題を有していた。

また、ビア加工時のビア径バラツキおよび、導電性ペースト充填時のビア内への導電性ペーストの充填量バラツキに起因して、層間接続部であるビアの抵抗値にバラツキが発生するという課題を有していた。

本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、製造工程を簡略化すると同時に、ビア抵抗値バラツキを低減することが可能な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。

この目的を達成するために本発明のプリント配線板の製造方法は、プリプレグの所定箇所に導電体を圧入する工程と、前記導電体を圧入したプリプレグの両面に金属箔を重ね合わせることにより積層体を構成する工程と、前記積層体を加熱加圧する工程からなる構成を有している。

この構成によって、フィルムラミネート、ビア加工という工程を必要とすることなく所定の箇所に導電体が圧入されたプリプレグを作製することができ、さらに、圧入する導電体の直径および長さを統一させておくことにより、抵抗値のバラツキのないビアを形成することができるという作用を有する。

この構成によれば、製造工程を簡略化すると同時に、ビア抵抗値バラツキを低減することが可能なプリント配線板の製造方法が得られる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造方法を示す断面図である。

図１（ａ）に示すようにプリプレグ１を準備し、次に図１（ｂ）のように、プリプレグ１の所定箇所に導電体２として固体のはんだを圧入する。この導電体２は後の積層一体化によって加熱時に溶融し、プリプレグの上下の導体間に電気的な導通を得るものである。錫鉛の共晶はんだ、周知の無鉛はんだの他、錫、鉛の単体やその他の金属合金でも良い。ここでは融点ができるだけ低いもの、望ましくは２００℃以下のものが良い。導電体２を溶融させるために融点以上の温度に加熱しなければならないので、融点が高い導電体２の場合は加熱時にプリプレグの樹脂が変質する危険性があるからである。導電体２の圧入方法としては、実施の形態２、３で説明するとおり、予め所定の長さで棒状に加工した導電体２を保持部材で保持して圧入する方法や、糸状の導電体を同じく保持部材で保持して圧入した後に適当な長さに切断する方法が有効である。

次に図１（ｃ）に示すように、導電体２を圧入したプリプレグ１の表裏に銅箔３を重ね合わせた後、真空熱プレス機によって圧力２０〜４０ｋＰａ、温度１８０〜２００℃、加熱加圧保持時間６０〜１００分の条件で加熱加圧し、プリプレグ１に銅箔３を接着させると同時に導電体２を溶融する。これにより、導電体２と銅箔３との界面に銅・はんだの合金層が形成され、表裏の銅箔３が電気的に接続され、図１（ｄ）の状態が得られる。さらに表裏の銅箔３に対してエッチングによって回路パターン４を形成し、図１（ｅ）に示す内層基板が得られる。

その後、図１（ｆ）に示すように、内層基板の表裏に、別途、図１（ａ）、（ｂ）で説明した方法と同様の方法により作製した導電体２を圧入したプリプレグ１を配置し、その外側に銅箔３を配置した後に真空熱プレスによって加熱加圧し（図１（ｇ））、表裏の銅箔に回路パターンを形成して図１（ｈ）に示す４層基板が得られる。さらに図１（ｆ）〜（ｈ）の工程を繰り返すことで、６層基板、８層基板を作製することも可能である。また表層部には必要に応じ、ソルダレジスト層、部品配置図を形成することや、実装ランド部に金めっきや防錆処理を施すことも可能である。

本実施の形態１によれば、従来の技術と比較すると、フィルム１２をラミネートする工程およびビア１３を加工する工程を省略することができるので、作業を簡略化することができ、材料費、加工費を軽減できる。また、これにより初期の設備投資費用も軽減することができる。

なお、プリプレグ１は、ガラス繊維やアラミド繊維などからなる織布もしくは不織布によって構成された補強材に、エポキシやフェノール系の熱硬化性樹脂を含浸し所謂Ｂステージと呼ばれる半硬化状態にしたものである。本実施の形態１で用いたプリプレグ１の代わりに、補強材を含まない熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることや、硬化後の樹脂の表面に接着層を形成したものを用いることも可能である。

（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２におけるプリント配線板の製造方法を示す断面図である。図２を用いて図１（ｂ）におけるプリプレグ１に導電体２を圧入する方法をさらに詳しく説明する。

本実施の形態２では、導電体２としては予め所定の径および長さに加工してある棒状のものを用いる。また、保持部材として図２（ａ）に示すように、この棒状の導電体２を縦に直列に連なるように詰め込んだ筒状の導電体保持部材５を用いる。この導電体保持部材５の先端から導電体２を突き出した状態にし、プリプレグ１の上部に配置する。そして導電体保持部材５をプリプレグ１の所定箇所に位置合わせして下降し、さらに図２（ｂ）のように導電体２をプリプレグに圧入する。次に、導電体保持部材５を上昇させることによって導電体２はプリプレグ内に留まり導電体２の圧入を完了する。その後、図２（ｃ）のように導電体保持部材５内の先端から導電体２を１個分だけ押し出して図２（ａ）の状態に戻る。

以上の動作の中で、導電体保持部材５の先端から導電体２が抜け落ちないようにするために、導電体保持部材５の先端部に導電体２を周囲から挟持する機構を持たせることも有効である。この場合は、導電体２をプリプレグ１に圧入後、導電体２の挟持を解除してから導電体保持部材５を上昇させれば良い。

本実施の形態２によれば、導電体２は予め所定の径および長さに加工してあるので、いずれの導電体２も同じ径および長さに統一されている。したがって従来の技術のように、ビア１３加工時のビア１３径バラツキや、導電性ペースト１４のビア１３内への充填時の充填量バラツキが原因となって、ビア１３の抵抗値にバラツキが発生するということはなく、いずれのビアも同じ径および長さの導電体で形成されるので、抵抗値のバラツキが極めて低いビア導通を得ることができる。

（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３におけるプリント配線板の製造方法を示す断面図である。図３を用いてプリプレグ１に導電体２を圧入する別なる方法を説明する。

本実施の形態３では、導電体２としては糸状のものを用い、図３（ａ）に示すように糸状の導電体２を通した筒状の導電体保持部材５を用いる。糸状の導電体２はその断面の直径が一定に加工されている。銅箔３の上にプリプレグ１を載置し、その上部に導電体保持部材５を先端から導電体を突き出した状態にして設置する。そして導電体保持部材５をプリプレグ１の所定箇所に位置合わせして下降し、さらに図３（ｂ）のように導電体２をプリプレグに圧入する。次に導電体２の圧入箇所に銅箔３の下側から加熱治具７を接触させることによって、導電体２を加熱、溶融し銅箔３に溶接する。次に切断治具６によって導電体２をプリプレグ１の上側で切断し、導電体２を圧入したプリプレグ１を得る。その後、導電体保持部材５を上昇させ、導電体保持部材５内の先端から導電体２を所定量だけ押し出して図３（ａ）の状態に戻る。なお、この方法によれば、図３（ｃ）においては下側の銅箔３は既に配置済みであるので、上側の銅箔３のみを配置するだけで良い。

上記の説明の中で、プリプレグ１の下側に銅箔３を配置することと、銅箔３の下側から加熱治具７を接触させて導電体２を加熱するという動作を省略することも可能である。その場合は、導電体２を切断する際にプリプレグ１の導電体２圧入部にストレスが加わる恐れがあるので、導電体２切断箇所に左右両側から切断治具６を当接することによって切断するほうが好ましい。

本実施の形態３によれば、導電体２は糸状であるので取り扱いが便利であるという利点がある。また導電体２は予め一定の径に加工してあるので、プリプレグ１に圧入後の切断時に切断治具６を銅箔３から一定の距離の位置で動作させることでいずれの導電体２も同じ長さに切断することができる。したがって従来の技術のように、ビア１３加工時のビア１３径バラツキや、導電性ペースト１４のビア１３内への充填時の充填量バラツキが原因となって、ビア１３の抵抗値にバラツキが発生するということはなく、いずれのビアも同じ径および長さの導電体で形成されるので、抵抗値のバラツキが極めて低いビア導通を得ることができる。

本発明にかかるプリント配線板の製造方法は、製造工程を簡略化すると同時に、ビア抵抗値バラツキを低減することが可能となるので、パソコン、移動体通信機器、ビデオカメラ等の各種電子機器等に対して有用である。

本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造方法を示す断面図本発明の実施の形態２におけるプリント配線板の製造方法を示す断面図本発明の実施の形態３におけるプリント配線板の製造方法を示す断面図従来のプリント配線板の製造方法を示す断面図

符号の説明

１プリプレグ
２導電体
３銅箔
４回路パターン
５導電体保持部材
６切断治具
７加熱治具

Claims

プリプレグの所定箇所に導電体を圧入する工程と、前記導電体を圧入したプリプレグの両面に金属箔を重ね合わせることにより積層体を構成する工程と、前記積層体を加熱加圧する工程からなることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
両面に回路パターンを有する内層基板を準備する工程と、プリプレグの所定箇所に導電体を圧入する工程と、前記内層基板の両面に前記導電体を圧入したプリプレグを配置し、さらにその両面に金属箔を重ね合わせることにより積層体を構成する工程と、前記積層体を加熱加圧する工程からなることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
積層体を加熱加圧することによりプリプレグの両面に配置した金属箔同士または金属箔と内層基板の回路パターンを電気的に接続することを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板の製造方法。
積層体の加熱加圧する工程で導電体を融解することを特徴とする請求項３に記載のプリント配線板の製造方法。
導電体は棒状であることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板の製造方法。
棒状の導電体が縦に連なるように詰め込まれ、先端から前記棒状の導電体の一部を突出させた筒状の導電体保持部材をプリプレグに当接させることにより前記導電体保持部材の先端に突出させた前記棒状の導電体を前記プリプレグに圧入することを特徴とする請求項５に記載のプリント配線板の製造方法。
糸状の導電体が通され、先端から前記糸状の導電体の一部を突出させた筒状の導電体保持部材をプリプレグに当接させることにより前記導電体保持部材の先端に突出させた前記糸状の導電体を前記プリプレグに圧入し、前記糸状の導電体を圧入部を残して前記プリプレグの挿入側で切断することを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板の製造方法。
導電体ははんだであることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板の製造方法。
金属箔の上面にプリプレグを載置する工程と、前記プリプレグの所定箇所に導電体を圧入する工程と、前記プリプレグの上面にさらに金属箔を載置することにより積層体を構成する工程と、前記積層体を加熱加圧する工程からなり、前記導電体を圧入する工程は、糸状の導電体が通され、先端から前記糸状の導電体の一部を突出させた筒状の導電体保持部材を前記プリプレグに当接させることにより前記導電体保持部材の先端に突出させた前記糸状の導電体を前記プリプレグに圧入し、前記糸状の導電体を圧入部を残して前記プリプレグの挿入側で切断する構成を備え、前記糸状の導電体の圧入時に前記糸状の導電体の先端を前記プリプレグの下側に配置された前記金属箔の下面から加熱することにより、前記糸状の導電体の先端を前記金属箔に溶接することを特徴とするプリント配線板の製造方法。