JP2008270534A - 多層プリント基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリプレグの位置合わせを低コストで高精度に実施できる多層プリント基板の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】少なくとも1枚以上の配線パターンが形成された内層基板と、プリプレグとを、加熱加圧によって積層成形する工程を有し、前記内層基板と前記プリプレグには位置合わせのためのガイド穴が設けられており、ガイド穴にガイドピンを挿入することで位置合わせを行う工程を有する多層プリント基板の製造方法において、
プリプレグ２１のガイド穴９１をドリル加工で穴明け加工する際、ドリル加工によって発生する摩擦熱にてガイド穴周囲１０１のプリプレグを熱硬化させる工程を有することを特徴とする多層プリント基板の製造方法である
【選択図】図１

Description

本発明は、多層プリント基板の製造方法に関するものである。

近年，各種電子機器の高密度化や高速化に伴い、電子部品を搭載するプリント基板の多層化が進んでいる。

通常このような多層プリント基板は、基板の両面に配線パターンを形成した複数の内層板を、その間にプリプレグをはさみ，その最外層にはプリプレグを介して銅箔を重ねた後、加熱加圧することで一体成形し製造される。
このような積層型の多層プリント基板を作製するには、内層板、プリプレグ、銅箔の相対位置を合わせる必要があるため、各層にあらかじめガイド穴を設けておき，そこにガイドピンを通し位置合わせを行った後に加熱加圧する方法が多く採用されている。

図６は、従来の多層プリント基板の積層工程の一例を示すもので、両面に配線パターンを形成した２枚の内層板１２の間にプリプレグ２３をはさみ、その外層にプリプレグ２４を介して銅箔３２を重ね，鏡面板４２とともにそれぞれのガイド穴の位置を合わせ、治具５２に立てられたガイドピン６２をそれぞれのガイド穴に通して積層する。
その後、加熱加圧して積層工程を完了させる。

内層板１２へのガイド穴の穴あけには，通常ＮＣドリルが用いられる。ＮＣドリルは内層板１２の位置合わせマークをカメラで観察しパターン認識させるなどの方法により，配線パターン形成後の内層板１２に対し，配線パターンとの相対位置精度の高い穴あけが可能である。

また、配線パターン形成前にガイド穴の穴あけを行う場合は、その後の配線パターン形成時にガイド穴を位置合わせマークとして用いることが可能であり、これも相対位置精度は高い。
従って、内層基板１２が複数枚あってもそれらの位置合わせ精度は非常に高くなる。
一方、プリプレグ２３、２４及び銅箔３２はパンチ加工または内層板と同様ＮＣドリル等で穴あけされるが、パターンが形成されていない状態で積層されるためガイド穴の位置精度はさほど問題とならない。

しかし近年、電子機器のさらなる小型化や高速化に対応するため、多層プリント基板の内層にチップ抵抗などの受動部品や半導体チップを埋め込んだ部品内蔵基板の開発が進んでおり、それに伴いプリプレグのガイド穴に対しても高い位置精度が求められるようになっている。

部品内蔵基板の積層工程の一例を図５に示す。
部品内蔵基板においては内層基板１１にチップ部品や半導体チップなどの内蔵部品７１が半田付けなどの手段で搭載されており，それら部品の搭載位置に合わせてプリプレグ２１に穴８１があけられている。その外層に穴８１があいていないプリプレグ２２、さらに外層に銅箔３１を重ね，鏡面板４１とともにそれぞれのガイド穴の位置を合わせ、治具５１に立てられたガイドピン６１をガイド穴に通す。その後、加熱加圧して積層工程を完了させる。

この例からわかるように、部品内蔵基板においては，内蔵部品の高さを吸収するため部
品搭載位置に合わせてプリプレグに穴があけられており、内層基板に搭載した内蔵部品とプリプレグにあけた部品用の穴の相対位置に高い位置精度が求められる。

多層プリント基板用のプリプレグはガラス繊維にエポキシ等の熱硬化性樹脂を含浸させたものが多く用いられる。しかし硬化前のプリプレグは樹脂が非常にもろく、ＮＣドリルやパンチング等の従来の方法で穴あけ加工を行うと穴の周囲にクラックが入ったり，ガラス繊維が切断しきれずに穴の内側に残ってしまうことがある。
これらはガイドピンによる位置合わせの際に位置ズレの原因となり，ガイド穴と内蔵部品用穴の相対位置に高い精度が求められる部品内蔵基板では問題となっている。

このような問題を解決する方法として、加熱加圧工程の前にプリプレグのガイド穴の周囲を予め硬化させておく方法が提示されている（例えば、特許文献1及び特許文献２参照）。

上記特許文献1及び特許文献２の方法では、加熱加圧工程においてプリプレグの樹脂が溶融してガイドピンに固着しガイドピンが抜きずらくなる不具合を防止することなどを主な目的としているが、穴あけ前に穴の周囲を硬化させておくことで、ドリル等による穴あけを行っても穴の周囲にクラックが発生することが少なくなり、またガラス繊維についても硬化した樹脂によって固定されるためドリル等の刃によって切断されやすくなり穴の内側への残渣も低減することが期待される。
特開昭５９−０６９９９７号公報 特開昭６３−１３７９２９号公報

しかしながら、上記特許文献1及び特許文献２の方法では、プリプレグのガイド穴周囲のみを加熱硬化するための新たな工程が必要となり，コストの増加を招くという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑み考案されたものであり，プリプレグの位置合わせを低コストで高精度に実施できる多層プリント基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に於いて上記問題を解決するために、本発明では、少なくとも1枚以上の配線パターンが形成された内層基板と、プリプレグとを、加熱加圧によって積層成形する工程を有し、前記内層基板と前記プリプレグには位置合わせのためのガイド穴が設けられており、ガイド穴にガイドピンを挿入することで位置合わせを行う工程を有する多層プリント基板の製造方法において、
前記プリプレグのガイド穴をドリル加工で穴明け加工する際、ドリル加工によって発生する摩擦熱にてガイド穴周囲のプリプレグを熱硬化させる工程を有することを特徴とする多層プリント基板の製造方法としたものである。

本発明によれば、プリプレグのガイド穴をドリル加工で穴あけする際に、ドリル加工の摩擦熱でガイド穴の周囲を熱硬化させてガイド穴を形成し、ガイドピンによる内層板、プリプレグの積層を行って、加圧加熱することにより、多層プリント基板を作製するため、ガイド穴の周囲にクラックが発生することが少なく、ガラス繊維がガイド穴の内側に残ることも少なくなる。
そのため、精度の高い位置合わせが可能な多層プリント基板を得ることができる。
また、ガイド穴加工とガイド穴周囲の熱硬化を同時に行うためコストの増加を伴うこともなく多層プリント基板を作製することができる。

以下、本発明の実施形態につき図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明によるガイド穴あけ加工を施したプリプレグの例を示しており、４隅のガイド穴９１の周囲１０１がドリル加工による摩擦熱で硬化している。
図３は、通常のガイド穴あけ加工を施したプリプレグの例を示しており、この例では４隅にガイド穴９２があいている。

プリプレグのガイド穴の周囲を硬化させるためには、プリプレグに含浸させた樹脂のガラス転移温度より高温にする必要がある。
そのためには、ドリルによる摩擦熱を増大させる必要があり、例えばドリルのＺ方向の移動速度を遅くし，ドリル刃とプリプレグが摩擦する時間を長く取ることなどが有効である。

適切な加工条件は、ドリル径、ドリル刃の形状、プリプレグの材質などによって異なるが、例えば一般的な２枚刃ドリルでドリル径１．６ｍｍ、軸回転数毎分４万回転、プリプレグのガラス転移温度１８０℃(ＴＭＡ法にて測定)の場合、ドリル刃とプリプレグの接触持続時間はおよそ１．２秒以上とすることが望ましい。

上記したように、プリプレグのガイド穴をドリル加工で穴あけする際に、ドリル加工の摩擦熱でガイド穴の周囲を熱硬化させてガイド穴を形成し、ガイドピンによる内層板、プリプレグの積層を行って、加圧加熱することにより、多層プリント基板を作製するため、ガイド穴の周囲にクラックが発生することが少なく、ガラス繊維がガイド穴の内側に残ることも少なくなる。
そのため、精度の高い位置合わせが可能な多層プリント基板を得ることができる。
また、ガイド穴加工とガイド穴周囲の熱硬化を同時に行うためコストの増加を伴うこともなく多層プリント基板を作製することができる。

図２は、本発明のドリル加工により穴あけを行ったガラス繊維入りのプリプレグ２１のドリル穴９１の拡大写真を示す。
ドリル穴９１の内側にガラス繊維の残りはほぼ発生しておらず、ドリル穴９１の周囲にクラックの発生もない。

図４は、通常のドリル加工による穴あけを行ったガラス繊維入りのプリプレグ２２のドリル穴９２の拡大写真を示す。
ドリル穴９２の内側にガラス繊維が多数残っているのが分かる。

本発明のドリル加工により穴あけを行ったプリプレグ２１に配置されたドリル穴９１を示す模式上面図である。 本発明のドリル加工により穴あけを行ったガラス繊維入りのプリプレグ２１のドリル穴９１周辺の拡大写真である。 従来のドリル加工により穴あけを行ったプリプレグ２２に配置されたドリル穴９２を示す模式上面図である。 本発明のドリル加工により穴あけを行ったガラス繊維入りのプリプレグ２２のドリル穴９２周辺の拡大写真である。 部品内臓多層プリント基板の積層工程の一例を示す模式構成断面図である。 多層プリント基板の積層工程の一例を示す模式構成断面図である。

符号の説明

１１、１２……内層板
２１、２２、２３，２４……プリプレグ
３１、３２……銅箔
４１、４２……鏡面板
５１、５２……冶具
６１、６２……ガイドピン
７１……内蔵部品
８１……プリプレグの部品搭載穴
９１、９２……ガイド穴
１０１……ドリル加工の摩擦熱による熱硬化部分

Claims (1)

1. 少なくとも1枚以上の配線パターンが形成された内層基板と、プリプレグとを、加熱加圧によって積層成形する工程を有し、前記内層基板と前記プリプレグには位置合わせのためのガイド穴が設けられており、ガイド穴にガイドピンを挿入することで位置合わせを行う工程を有する多層プリント基板の製造方法において、
   前記プリプレグのガイド穴をドリル加工で穴明け加工する際、ドリル加工によって発生する摩擦熱にてガイド穴周囲のプリプレグを熱硬化させる工程を有することを特徴とする多層プリント基板の製造方法。