JP2009253219A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤を用いる必要ないため生産効率が高く、材料の無駄も少ない配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】片面に樹脂製の保護フィルム５３ａが貼着された金属板５３同士又はその金属板５３の積層物同士を、前記保護フィルム５３ａ同士の熱融着により積層一体化する熱融着工程と、得られた積層体の両面側に同時に配線層を形成する配線層形成工程と、前記配線層を形成した積層体を両側に分割して配線基板を得る分割工程と、を含む配線基板の製造方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、金属板を有する配線基板の製造方法に関し、例えば、ＬＥＤチップ等の発光素子をパッケージ化する際に使用する発光素子パッケージ用の配線基板、各種電子部品、ＩＣチップ用の配線基板の製造方法に関する。

従来、金属基板上に配線基板を形成した配線基板を製造する方法としては、金属基板の一方の表面にマスクをした上で、他方の表面にビルドアップ法などで配線層を形成する方法が知られていた。しかし、この方法は、金属板の片面のみに配線層を形成するため、製造効率が良いとは言えなかった。

これに対して、以下の特許文献１のように、接着した２枚の金属板の両面側に配線層を形成して、両側に２枚の配線基板を同時に製造する方法も知られている。

この特許文献１によれば、２枚の金属板を貼り合せた複合金属板の両面側に多層回路基板本体を形成した後、複合金属板を分離することによって、１枚の金属板の一面側に多層回路基板本体が形成された２個の中間体を実質的に反りを発生させることがなく得ることができることが開示されている。

特許第３６６４７２０号公報

しかしながら、上記特許文献１の場合、周辺部の接着により２枚の金属板を一体化させて複合金属板を作成し、その両面側に多層の配線層を形成した後、接着部を切断して、夫々の金属板を分離して２枚の配線基板を得る方法であるため、接着剤の塗布工程と乾燥工程が必要になり、これらの工程に多くの時間がかかるという問題があった。また、金属板を剥離するのに切断を行う必要があるため、切断工程に時間を要するとともに、周辺部の材料が無駄になるという問題もあった。

そこで、本発明の目的は、接着剤を用いる必要ないため生産効率が高く、材料の無駄も少ない配線基板の製造方法を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。

すなわち、本発明の配線基板の製造方法は、片面に樹脂製の保護フィルムが貼着された金属板同士又はその金属板の積層物同士を、前記保護フィルム同士の熱融着により積層一体化する熱融着工程と、得られた積層体の両面側に同時に配線層を形成する配線層形成工程と、前記配線層を形成した積層体を両側に分割して配線基板を得る分割工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の配線基板の製造方法によると、保護フィルムが貼着された金属板等を用いて、保護フィルム同士の熱融着により積層一体化するため、接着剤を用いる必要ないので、接着剤の塗布工程や乾燥工程などが不要になり、工程時間を短縮することができる。また、金属板として、表面保護のため保護フィルムを貼着したものが市販されており、これを使用して、加熱を行うだけでよいため、積層一体化のための工程時間を大幅に短縮できる。また、保護フィルムは金属板から剥離することができるため、配線層を形成した積層体を両側に分割するのが容易になる。

上記において、前記熱融着工程の前に、長尺の金属板に少なくとも絶縁層を形成して金属板の積層物を連続的に得る連続工程を実施することが好ましい。絶縁層の形成は、バッチ式で行うより、連続して行う方が効率が良いため、予め連続工程で絶縁層を形成することにより、さらに製造効率を高めることができる。

また、前記保護フィルムを金属板から剥離することで、前記分割工程を実施することが好ましい。この方法によると、従来のように、金属板を剥離するのに切断工程を行う必要がなく、周辺部の材料が無駄になるという問題もなくなる。

あるいは、前記熱融着工程で保護フィルムの端部のみを融着しておき、その融着部分を切除することで、前記分割工程を実施することも可能である。

また、前記保護フィルムが貼着された金属板の厚みが０．１〜１ｍｍであることが好ましい。この構成によれば、熱の拡がり（周囲への熱伝導）による融着不良が生じにくくなり、また、ある程度の剛性が得られて金属板の取扱いも十分可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本発明の配線基板の製造方法は、片面に樹脂製の保護フィルムが貼着された金属板等を用いた熱融着工程と、得られた積層体の両面側に同時に配線層を形成する配線層形成工程と、前記配線層を形成した積層体を両側に分割して配線基板を得る分割工程と、を含むが、熱融着工程の前に、長尺の金属板に少なくとも絶縁層を形成して金属板の積層物（一次積層体）を連続的に得る連続工程を実施することが好ましい。

以下、連続工程を実施する実施形態１〜４、および連続工程を実施しない実施形態５について説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の配線基板の製造方法の一例を示す工程フロー図である。この工程フローの具体的構成の一例を図５、６に示す。

まず、連続工程について説明する。図５に示すように、連続工程では、銅箔ロール体から、銅箔５１を繰り出し、一方の面側に、熱硬化性の絶縁樹脂５２を塗布する。次いで、アルミ箔ロール体から、片面に保護フィルム５３ａが貼着されたアルミ箔５３を繰り出し、保護フィルム５３ａを貼着してない面を絶縁樹脂層面側にして積層する。アルミ箔５３は、本発明における金属板に相当する。

本発明における金属板としては、熱の拡がりによる融着不良を生じにくくしつつ、ある程度の剛性が得られて金属板の取扱いも十分可能になる観点から、金属板の厚みが０．１〜１ｍｍであることが好ましく、０．２〜０．５ｍｍであることがより好ましい。

また、金属板の材質としては、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、錫、銀、チタニウム、金、これら複数の金属の合金、または、各種金属のメッキが施されているものでもよい。但し、熱伝導性、コスト、耐食性等の観点から、銅、アルミニウム、鉄、ステンレスが好ましい。

保護フィルム５３ａの材質としては、熱可塑性樹脂が好ましく、熱融着性の観点から、融点が１００〜３００℃、特に１２０〜２００℃の熱可塑性樹脂がより好ましい。保護フィルム５３ａの具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、アクリル樹脂などが挙げられる。これらは二種以上使用してもよく、例えば、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド体又は積層体を使用してもよい。

次いで、一対または複数対の加圧ロール５４を用いて、銅箔５１、絶縁樹脂５２、アルミ箔５３を一体とし、所定厚みの積層体を形成する。次いで、加熱装置５５を用いて絶縁樹脂を加熱硬化させ、一次積層体を得る。得られた一次積層体の断面例を図５に示す。

本発明における金属板に絶縁層を介して積層される金属箔の材料は、上記に制限されず、金属箔としては、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、錫、銀、チタニウム、金、これら複数の金属の合金、または、各種金属のメッキが施されているものでもよい。この金属箔の厚みは、金属箔をロール状に形成する場合であれは、４〜３００μｍ程度が好ましい。

また、絶縁樹脂は、熱硬化性の樹脂であり、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等が例示される。また、絶縁樹脂には、無機材料が含まれていてもよく、無機材料としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ホウ素等が例示される。

また、絶縁樹脂は、例えば１．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有し、１．２Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有することが好ましく、１．５Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有することがより好ましい。熱伝導率は、適宜、熱伝導性フィラーの配合量および粒度分布を考慮した配合を選択することで決定される。熱伝導性フィラーは、金属酸化物並びに金属窒化物で構成され、熱伝導性に優れ、しかも電気絶縁性のものが好ましい。金属酸化物としては酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ベリリウム、酸化マグネシウムが、金属窒化物としては窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウムが選択され、これらを単独または２種以上を混合して用いることができる。特に、金属酸化物のうち、酸化アルミニウムは電気絶縁性、熱伝導性ともに良好な絶縁接着剤層を容易に得ることができ、しかも安価に入手可能であるという理由で、また、金属窒化物のうち窒化硼素は電気絶縁性、熱伝導性に優れ、更に誘電率が小さいという理由で好ましい。

絶縁樹脂を塗布する塗布装置としては、ロールコーター、グラビアコーター、キスコーターや円筒状のメッシュを用いたスクリーン印刷機等を用いることができる。また、絶縁樹脂の粘性等により一度の塗布で所望の厚みの形成ができない場合には、塗布を複数回行うように構成してもよい。

また、加圧ロール５４は、板状体（一方側または両方側）を介して積層体（銅箔／絶縁樹脂／アルミ箔）をプレスするように構成できる。ロール材料やロールのサイズ等は、一次積層体（銅箔／絶縁樹脂／アルミ箔）の仕様によって適宜設定される。板状体は、平面性がよく、硬質の金属板、硬質樹脂板が例示できる。また、ベルトプレスを使用することも可能である。更には、銅箔５１およびアルミ箔５３の繰り出しをステッピング的に行なうことで、間欠式のプレス機を用いることも可能である。

また、加熱装置５５は、公知の加熱装置が適用できる。また、加熱装置５５は、加圧の前にも設置して、予備加熱を行なうように構成してもよい。また、加圧ロール５４および／または板状体を加熱してあってもよい。

次に、切断工程について説明する。連続工程で得られた一次積層体を、所定サイズに切断する。サイズは、特に限定されないが、後段の配線パターン形成に適したサイズであることが生産効率の面から好ましい。切断装置は、公知の装置が適用でき、例えば、レーザカット装置、打ち抜き装置、ダイサー、ルータ、ラインカッター、スリッター等が例示できる。

次に、熱融着工程について説明する。本発明における熱融着工程は、片面に樹脂製の保護フィルムが貼着された金属板同士又はその金属板の積層物同士を、前記保護フィルム同士の熱融着により積層一体化するものである。これにより二次積層体が得られる。

図示した例では、所定サイズに切断された一次積層体は搬送手段によって搬送される。搬送手段で搬送されてくる一次積層体は、一つ置きに採取され、上下面反転装置あるいは手動で上下面が反転される。上下面反転装置は、公知の装置を適用できる。上下面が反転された一次積層体は、搬送手段の搬送方向に移動され、搬送手段に載置されている一次積層体と、貼合わせ面同士がアルミ箔５３の保護フィルム５３ａとなるように熱融着され、二次積層体が得られる。得られた二次積層体の断面例を図５に示す。

熱融着の際には、積層面の全面を熱融着してもよいが、積層面の少なくとも周辺端部分に熱融着が行われることが好ましい。熱融着には各種の加熱装置が用いられ、電熱式加熱装置、超音波加熱装置、電磁誘導加熱装置などが用いられる。なお、長尺でない一次積層体（切断後の一次積層体）に熱融着を行う場合（例えば実施形態１）、スポット加熱を行うのが好ましく、長尺の一次積層体（切断前の一次積層体）に熱融着を行う場合（例えば実施形態３）、加熱ローラ等を用いるのが好ましい。

熱融着の温度は、保護フィルム同士が熱融着する温度に設定され、例えば軟化点や融点よりやや高い温度が選択できる。例えば、保護フィルムがポリエチレン製又はポリプロピレン製のフィルムである場合、熱融着の温度は、１５０〜２００℃、特に１５５〜１８０℃に設定するのが好ましい。

次に、配線層形成工程について説明する。本発明における配線層形成工程は、得られた積層体（二次積層体）の両面側に同時に配線層を形成するものである。図６に示すように、二次積層体の両面側（銅箔）に対し、レジスト形成装置６１を用いて、エッチングレジストを形成し、エッチング装置６２およびレジスト除去装置６３を用いて、両面側に回路パターンを形成することで配線層（回路）が形成された三次積層体を得ることができる。

レジスト形成装置６１としては、スクリーン印刷法の場合はスクリーン印刷機およびレジスト硬化炉等が例示される。また、ドライフィルムやフォトレジストを使用する露光法の場合はラミネーター、レジストコーター、露光・現像装置、レジスト硬化炉等が例示される。また、金属箔のエッチング及びエッチングレジスト除去は、ウエットエッチング装置及びドライエッチング装置、エッチングレジスト剥離装置を用いることができる。

次に、分割工程について説明する。本発明における分割工程は、配線層を形成した積層体（三次積層体）を両側に分割して配線基板を得るものである。図６に示すように、両面側に配線層が設けられた三次積層体を分割し配線基板を得る。上記の熱融着工程において、一次積層体同士を保護フィルム５３ａを介して一体にしているため、保護フィルム５３ａを何れかの金属板から剥離することで、配線基板を分割することができる。また、熱融着部分が積層体の周辺端部にのみ形成されている場合、その周辺端部を切断することで、分割することができる。なお、保護フィルム５３ａが何れかのアルミ箔面に残存している場合、これを剥離除去することが好ましい。

（実施形態２）
図２は、本発明の配線基板の製造方法の一例を示す工程フロー図である。この工程フローの具体的構成の一例を図７、８に示す。連続工程は実施形態１と同様であるが、図7に示すように、連続工程の後に、一次積層体をロール状に巻き取る巻取工程７１が実施される。次いで、図８に示すように、一次積層体ロール体８１は、所定サイズに切断され（切断工程８２）、次いで、熱融着工程に移行するが、これは実施形態１と同様である。なお、配線パターンの形成するための配線層形成工程、分割工程も実施形態１と同様である。

（実施形態３）
図３は、本発明の配線基板の製造方法の一例を示す工程フロー図である。この工程フローの具体的構成の一例を図９に示す。実施形態３は、上記実施形態２の連続工程、巻取工程、配線層形成工程、分割工程と同一であるが、熱融着工程が異なっている。

熱融着工程は、図９に示すように、一対の一次積層体ロール体９１から繰り出された一次積層体同士を加熱ロール９２で熱融着し、所定のサイズに切断する（切断工程９３）。融着面は、お互いにアルミ箔５３の保護フィルム同士である。

（実施形態４）
図４は、本発明の配線基板の製造方法の一例を示す工程フロー図である。この工程フローの具体的構成の一例を図１０に示す。実施形態４は、上記実施形態3において、巻取工程を有さずに、連続工程を２ライン設けた構成となっている。

図１０に示すように、連続工程を２ライン設け、連続工程で形成された一次積層体同士を積層して、加熱ロール１０１で熱融着し、所定のサイズに切断する（切断工程１０２）。この際に、図１０の上段の連続工程と下段の連続工程において、上段の連続工程では、アルミ箔５３が下側面を形成するように一次積層体が形成され、下段の連続工程では、アルミ箔５３が上面側を形成するように一次積層体が形成され、お互いを積層した場合にアルミ箔の保護フィルム面同士が貼り合わされるように構成されている。

（実施形態５）
前述した連続工程を実施しない場合、次のようにして、熱融着工程が実施される。即ち、保護フィルムが貼着された金属板同士を、前記保護フィルム同士の熱融着により積層一体化する際、長尺の金属板を用いて連続的に熱融着してもよく、予め切断された金属板を用いてバッチ方式で熱融着してもよい。

あるいは、予め切断された金属板にバッチ方式で絶縁層等を形成した積層物を用いて、積層物同士を熱融着してもよい。その後の工程は、前述した実施形態１等と同様に行うことができる。
＜別実施形態＞
（１）実施形態３、４において、加熱ロール（９２、１０１）による熱融着後に、所定サイズに一次積層体を切断するように構成したが、これに制限されず、配線層形成工程後に所定サイズに切断するように構成してよい。

（２）また、連続工程において、絶縁樹脂５２を金属箔に塗布する構成としたが、これに制限されず、Ｂステージ状態の絶縁層（絶縁樹脂で構成されている）をロール体として準備し、このロール体から絶縁層を繰り出し、金属箔上に積層させるように構成してもよい。加熱装置５５によって、Ｂステージ状態の絶縁層をＣステージ状態に硬化させる。

（３）また、加熱ロールの下流側に、厚み保持・安定化を目的として、複数のローラ対（押えローラ対）および／または平面板部対を設置するように構成でき、これによって、一次積層体の厚み精度を高精度にできる。

（４）また、上記本発明の他の実施態様として、連続工程の後で、得られた一次積層体をロール状に巻き取ってロール体を得る巻取工程と、ロール体から繰り出された一次積層体を長尺方向と平行にスリット切断するスリット工程と、を有し、熱融着工程は、スリットされ形成された一対の一次積層体を繰り出し、一対の一次積層体同士が上下逆向きに熱融着された二次積層体を得るように構成され、二次積層体を所定長さに切断する切断工程をさらに有し、少なくとも前記スリット工程、熱融着工程、切断工程が連続したラインとして構成されていてもよい。

この構成によれば、連続工程の後で、得られた一次積層体をロール状に巻き取ってロール体を得て（巻取工程）、ロール体から繰り出された一次積層体を長尺方向と平行にスリット切断し（スリット工程）、熱融着工程において、スリットされ形成された一対の一次積層体同士が上下逆向きに熱融着された二次積層体を得て、二次積層体を所定長さに切断する（切断工程）ように構成されている。ロール体から繰り出された一次積層体をスリットして、連続搬送する場合に、一方の一次積層体を上下反転させ、他方の一次積層体に積層して熱融着させることで、品質バラツキを一定に抑え、製品管理を容易に行なえ、さらに、歩留まりの上昇あるいは不良品率の低下にも繋がる。そして、少なくともスリット工程、熱融着工程、切断工程が連続したラインとして構成されているため、一連の連続生産が可能であり、生産性が高いものとなる。

（５）また、配線層形成工程において、単層の配線層を形成する例を示したが、これに制限されず、配線層形成工程では、２層以上の配線層を形成するように構成できる。２層以上の配線層を形成する方法としては、公知の技術が適用でき、例えば、メッキスルーホール法、ビルドアップ法、ＡＧＳＰが例示できる。ＡＧＳＰは、層間接続構造の形成方法であり、その詳細は、国際公開公報ＷＯ００／５２９７７号に記載されており適用することができる。

実施形態１の製造工程フローの一例を示す図 実施形態２の製造工程フローの一例を示す図 実施形態３の製造工程フローの一例を示す図 実施形態４の製造工程フローの一例を示す図 実施形態１の製造工程の一例について説明するための図 実施形態１の製造工程の一例について説明するための図 実施形態２の製造工程の一例について説明するための図 実施形態２の製造工程の一例について説明するための図 実施形態３の製造工程の一例について説明するための図 実施形態４の製造工程の一例について説明するための図

符号の説明

５１ 銅箔
５２ 絶縁樹脂
５３ アルミ箔（金属板）
５３ａ 保護フィルム
５４ 加圧ロール
９２、１０１ 加熱ロール
５５ 加熱装置
５６、８２、９３、１０２ 切断装置
６１ レジスト形成装置
６２ エッチング装置
６３ レジスト除去装置
７１ 巻取工程
８１、９１ 一次積層体ロール体

Claims (5)

1. 片面に樹脂製の保護フィルムが貼着された金属板同士又はその金属板の積層物同士を、前記保護フィルム同士の熱融着により積層一体化する熱融着工程と、
   得られた積層体の両面側に同時に配線層を形成する配線層形成工程と、
   前記配線層を形成した積層体を両側に分割して配線基板を得る分割工程と、を含む配線基板の製造方法。
2. 前記熱融着工程の前に、長尺の金属板に少なくとも絶縁層を形成して金属板の積層物を連続的に得る連続工程を実施する請求項１に記載の配線基板の製造方法。
3. 前記保護フィルムを金属板から剥離することで、前記分割工程を実施する請求項１又は２に記載の配線基板の製造方法。
4. 前記熱融着工程で保護フィルムの端部のみを融着しておき、その融着部分を切除することで、前記分割工程を実施する請求項１又は２に記載の配線基板の製造方法。
5. 前記保護フィルムが貼着された金属板の厚みが０．１〜１ｍｍである請求項１〜４いずれかに記載の配線基板の製造方法。
   
   

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