JP2008300391A - 回路形成基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性ペースト等を用いた層間接続手段により、電気的接続の信頼性が大幅に向上し、高密度で品質の優れた回路形成基板を提供する。
【解決手段】基板材料にフィルム状材料を貼り付ける工程と、前記フィルム状材料が貼り付けられた基板材料にビア穴を加工する工程を含み、基板材料の製造時の材料流れ方向と回路形成基板の製造時のビア穴に導電性ペーストを充填する工程でのスキージの移動方向を略平行とし、導電性ペーストの充填量ばらつきを低減させた回路形成基板の製造方法。
【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回路形成基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、回路形成基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（インナーステイシャル・バイア・ホール）で電気的に接続することが可能となった。

従来の回路形成基板の製造についての一例を図５〜図９を用いて説明する。

はじめに図５（ａ）に示すようにプリプレグシート２の両面にフィルム７をラミネートする。次に図５（ｂ）に示すようにレーザ加工等の方法によりビア穴８を加工し、ビア穴形成済みプリプレグ５を得る。さらに図５（ｃ）に示すようにペースト４をビア穴８に充填する。ペースト４は導電性を付与するために銅等の金属粒子をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に混練したものである。次に図５（ｄ）に示すようにフィルム７を剥離する。フィルム７はプリプレグシート２の表面の樹脂分がわずかに溶融して接着されているだけであるので、容易にはがすことができる。剥離後は図５（ｄ）に示すようにフィルム７の厚み分だけペースト４が突出したような形状になる。そして図５（ｅ）に示すように銅箔９をプリプレグシート２の上下に配置して、真空熱プレス装置等を用いて加熱加圧し、プリプレグシート２を溶融し成型硬化させ図５（ｆ）の状態にするとともにペースト４を圧縮して、プリプレグシート２と上下２枚の銅箔９をペースト４で電気的に接続する。その後に図５（ｇ）に示すように銅箔９を所望の形状にエッチングして回路１０を形成し、両面の回路形成基板を得る。

ここで用いたプリプレグシート２は図６に示すとおり、補強材としてのガラス繊維織布に熱硬化性樹脂を含浸して半硬化状態にしたシート状の材料であるプリプレグ１を裁断して得られたものである。ガラス繊維織布の製造時の材料流れ方向（以下、ＭＤ方向と称す。なおＭＤはＭａｃｈｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎの略）を図中にＭＤ方向として示す。通常の回路形成基板の製造においては図６に示すようにプリプレグシート２の長手方向を図中のＭＤ方向と直交するようにプリプレグ１を裁断する場合が多い。理由は回路形成基板を製造する業者の要求するプリプレグシート２のサイズすなわち前記業者が採用しているワークサイズが規格化されたガラス繊維織布の横幅を２分割するサイズを基本に考えられており、各業者は図６に示すプリプレグシート２の短手方向の長さを調整することで自社の工程および顧客ニーズに合うように調整を施している。

裁断されたプリプレグシート２は表面にフィルム７を貼り付け、ビア穴８を加工した後、図７に示すようにスキージ３を用いた印刷法により印刷用の版枠６を介してビア穴８にペースト４を充填する。版枠６はプリプレグシート２よりも一回り小さい開口部を有しており、ビア穴８形成済みプリプレグ５の周囲をこの開口部で抑えるようにビア穴８形成済みプリプレグ５と版枠６の開口部を位置合わせして配置する。この工程においては、スキージ３のサイズや設備全体の大きさ等の問題もあり、図６に示すようにプリプレグシート２を長手方向に投入し、さらに印刷のスキージ３の進行方向も長手方向とすることが標準となっていた。

次に図８を用いて補強材としてのガラス繊維織布１１の製造法について説明する。一般に知られている織布の製造と同じく、縦糸１２に対して横糸１３を織り込んでいくことでガラス繊維織布１１が得られる。縦糸１２は図中のＭＤ方向にテンションが加わっており、ガラス繊維織布１１の断面を見たときに縦糸１２は一直線に伸びており横糸１３が上下に配置されている。図９に示すようにＭＤ方向と直交する断面を観察した際には横糸１３は縦糸１２の上下を縫うような曲がった形状になる。以上の説明は一般的な平織りの例であるが、他の織り方法についても同様である。

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が知られている。
特開平６−２６８３４５号公報

しかしながら、前記の従来の回路形成基板の製造法では、図５（ｂ）におけるビア穴８が小径化した場合に、ビア穴８に対してペースト４を均一に充填することが困難なものとなり、その結果、各層の回路１０を電気的に接続するビア穴８の電気抵抗にばらつきが生じるという課題を有していた。

その要因を、発明者は実験試作を繰り返し、解析を実施した結果において以下のように
見出した。

すなわち、プリプレグ１の補強材であるガラス繊維織布１１のＭＤ方向と、導電性ペースト充填工程でのスキージ３の移動方向が略直交している場合は、スキージ３の移動方向に沿ったプリプレグシート２の断面を見ると図１０に示すとおり、縦糸１２に対してたるみをもって上下に追従した形で横糸１３が流れ方向に存在した状態でエポキシなどの樹脂１４が含浸されるが横糸１３のたるみによって生じた部分に凹凸が残った状態となる。この方向にスキージ３をプリプレグシート２にフィルム７を介して接触した状態で移動させると、横糸１３のたるみによって生じたプリプレグシート２の凹凸でスキージ３の上下動作が大きくスキージ３の追従性が不安定となることで、充填圧力が不均一となり、接続抵抗がばらつく場合があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電気抵抗値のばらつきが小さいビア穴８形成を可能とした回路形成基板の製造方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の回路形成基板の製造方法は、基板材料の補強材を製造する際のＭＤ方向とペーストを充填する工程でのスキージの移動方向が略平行であるという構成を有する。この構成により、スキージの移動方向に対してプリプレグシートの凹凸が小さくなり、導電性ペースト充填量の安定性を改善することができ、高品質な回路形成基板の製造が容易に行えるものである。

また本発明の回路形成基板の製造方法で用いるスキージゴムはゴム弾性を有するものであり、この構成により、プリプレグシートにスキージの移動方向と垂直な方向に多少の凹凸があっても、スキージはその形状に追従することができる。その結果、導電性ペースト充填量の安定性を改善することができ、高品質な回路形成基板の製造が容易に行えるものである。

本発明の回路形成基板の製造方法によれば、プリプレグシートのビア穴に対する導電性ペースト充填量のばらつきを改善することができ、電気抵抗値のばらつきが小さい高品質な層間接続を行うことができる。

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に本発明の実施の形態１におけるプリプレグシート２の製造方法について示す。プリプレグシート２は図１に示すとおり、補強材としてのガラス繊維織布に熱硬化性樹脂を含浸して半硬化状態にしたシート状の材料であるプリプレグ１を裁断して得られたものである。ガラス繊維織布の製造時の材料流れ方向を図中にＭＤ方向として示す。通常の回路形成基板の製造においては図１に示すようにプリプレグシート２の長手方向を図中のＭＤ方向と直交するようにプリプレグ１を裁断する場合が多い。理由は回路形成基板を製造する業者の要求するプリプレグシート２のサイズすなわち前記業者が採用しているワークサイズが規格化されたガラス繊維織布の横幅を２分割するサイズを基本に考えられており、各業者は図１に示すプリプレグシート２の短手方向の長さを調整することで自社の工程および顧客ニーズに合うように調整を施している。

このガラス繊維織布１１の製造法は、従来例で説明したのと同様の方法によるものである。すなわち図８において、縦糸１２に対して横糸１３を織り込んでいくことでガラス繊維織布１１が得られるものであり、ここでのＭＤ方向である縦糸１２方向にテンションが加わっている。そのためＭＤ方向に織り込まれている縦糸１２はたるみなく剛直な状態になる。

プリプレグ１から裁断されたプリプレグシート２に対しては、従来例で説明したのと同様にフィルム７がラミネートされ、さらにビア穴８が形成される。

次に、図２に示すようにスキージ３を用いた印刷法により印刷用の版枠６を介してビア穴８にペースト４を充填する。ここで使用するスキージ３はゴム弾性を有するスキージゴムからなるものである。版枠６はプリプレグシート２よりも一回り小さい開口部を有しており、ビア穴形成済みプリプレグ５の周囲をこの開口部で抑えるようにビア穴形成済みプリプレグ５と版枠６の開口部を位置合わせして配置する。この場合、プリプレグシート２のＭＤ方向とスキージ３の移動方向を一致させる。

次にビア穴８にペースト４を充填したプリプレグシート２の表面のフィルム７を剥離し、このプリプレグシート２の上下に銅箔を配置して、真空熱プレス装置を用いて加熱加圧し、プリプレグシート２を溶融硬化するとともにペースト４を圧縮してプリプレグシート２の上下の銅箔を電気的に接続する。その後、銅箔を所望の形状にエッチングして回路を形成し、両面の回路形成基板を得る。

本実施の形態では以上説明したように、ガラス繊維織布１１の製造時のＭＤ方向とペースト４充填工程でのスキージ３の移動方向が略平行すなわち同一方向である。発明者の試作検討において、このような方式でペースト４充填を行った場合には、従来例で問題となったプリプレグシート２の層間電気接続のばらつきが改善された。図３にその結果の一例を示す。

すなわち、従来例ではガラス繊維織布１１の製造時のＭＤ方向とスキージ３の移動方向は略垂直であり、ペースト４充填時のスキージ３の移動方向とたるみをもった横糸１３の方向が同じであるために、スキージ３が基材の凹凸に追従できず充填圧力が不均一になっていたが、本実施の形態では図３（ａ）に示すようにガラス繊維織布１１の製造時のＭＤ方向とスキージ３の移動方向は略平行である。そのためスキージ３の移動方向はたるみをもった横糸１３によって生じる凹凸の方向に対して略垂直方向であり、さらにテンションが加えられたことによってたるみなく剛直な状態である縦糸１２の方向と一致するものである。その結果スキージ３の略垂直方向の凹凸に対してはスキージ３が有する弾性によりその凹凸形状に変形して追従することができる。またスキージ３の移動方向に対しては、プリプレグシート２はテンションが加えられたことによってたるみなく剛直な状態である縦糸１２のために凹凸が小さなものであるので、スキージ３の上下動も小さなものとなる。従ってスキージ３は、図３（ｂ）に示すようにプリプレグシート２に接触した際に発生する変形状態を保ったまま移動することができ、プリプレグシート２の凹凸への追従性が安定した。その結果、図４に示すように充填圧力が均一に加えられるようになり安定した接続抵抗が得られることを確認した。

以上述べた実施の形態で基板材料すなわちプリプレグとして説明した材料の例としては、通常のガラス繊維織布あるいは不織布に熱硬化性樹脂を含浸しＢステージ化したものを広い範囲で用いることが可能でガラス繊維の代わりにアラミド等の有機繊維を採用することもできる。不織布の製造においてもＭＤ方向に配向している繊維はたるみ無く剛直な構造となり、本発明の効果が得られる。

また、熱硬化性樹脂以外に焼結することによりリジットな基板となる無機系の材料を用いることも可能である。

また、織布と不織布を混成した材料、例えば２枚のガラス繊維の間にガラス繊維不織布を挟み込んだような材料を補強材として用いることも可能である。

また、本発明の実施の形態で熱硬化性樹脂と記述した部分の熱硬化性樹脂の例としては、エポキシ系樹脂、エポキシ・メラミン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、シアネート系樹脂、シアン酸エステル系樹脂、ナフタレン系樹脂、ユリア系樹脂、アミノ系樹脂、アルキド系樹脂、ケイ素系樹脂、フラン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アミノアルキド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、シアネートエステル系樹脂等の単独、あるいは２種以上混合した熱硬化性樹脂組成物あるいは熱可塑樹脂で変性された熱硬化性樹脂組成物を用いることができ、必要に応じて難燃剤や無機充填剤の添加も可能である。

また、両面板を実施の形態で説明したが、必要に応じて同様の工程を繰り返すことで多層板を製造することも可能であり、ペーストを充填したプリプレグで多層回路形成基板を貼り合わせる等の工法も採用できる。

また、層間接続手段として導電性ペーストを用いて説明したが、導電性ペーストとしては銅粉等の導電性粒子を硬化剤を含む熱硬化性樹脂に混練したものの他に、導電性粒子と熱プレス時に基板材料中に排出されてしまうような適当な粘度の高分子材料、あるいは溶剤等を混練したもの等多種の組成が利用可能である。

以上述べたように、本発明の回路形成基板の製造方法によれば、電気抵抗値のばらつきが小さい高品質な層間接続を行うことができるので、各種電子機器用として有用であり、産業上の利用可能性は大といえる。

本発明の実施の形態１のプリプレグシートの製造方法を示す斜視図 本発明の実施の形態１のペースト充填工程を示す斜視図及び断面図 本発明の実施の形態１のペースト充填工程を示す斜視図及び断面図 本発明と従来例における電気抵抗値を示す図 従来例における回路形成基板の製造工程を示す断面図 従来例におけるプリプレグシートの製造方法を示す斜視図 従来例におけるペースト充填工程を示す斜視図 従来例におけるガラス繊維織布の製造法を示す斜視図 同断面図 従来例におけるペースト充填工程を示す断面図

符号の説明

１ プリプレグ
２ プリプレグシート
３ スキージ
４ ペースト
５ ビア穴形成済みプリプレグ
６ 版枠
７ フィルム
８ ビア穴
９ 銅箔
１０ 回路
１１ ガラス繊維織布
１２ 縦糸
１３ 横糸
１４ 樹脂

Claims (5)

1. 基板材料にフィルム状材料を貼り付ける工程と、前記フィルム状材料が貼り付けられた基板材料にビア穴を加工する工程と、前記ビア穴が加工されたフィルム状材料が貼り付けられた基板材料の表面にスキージを移動させることによって前記ビア穴にペーストを充填する工程を含み、前記基板材料の補強材を製造する際のＭＤ方向と前記ペーストを充填する工程でのスキージの移動方向が略平行であることを特徴とする回路形成基板の製造方法。
2. ペーストを充填する工程で用いるスキージはゴム弾性を有することを特徴とする請求項１に記載の回路形成基板の製造方法。
3. 補強材が織布からなることを特徴とする請求項１に記載の回路形成基板の製造方法。
4. 補強材は縦糸に対して横糸を織り込んで製造されるものであり、前記補強材を製造する際に、前記縦糸方向にテンションが加わっていることを特徴とする請求項１に記載の回路形成基板の製造方法。
5. ビア穴にペーストを充填する工程の後、フィルム状材料を基板材料から剥離する工程と、前記基板材料の上下に銅箔を配置しそれを加熱加圧する工程を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回路形成基板の製造方法。

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