JP2011039264A - 積層基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＤＩ露光方式を用いて積層基板を製造する際に、積層による位置ずれの累積を抑えて、製品の歩留まりを向上させることができる積層基板の製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁基板１２を挟んで一方の側のランド部１４と接続するビアホール１５、及び他方の側のランド部１４を形成する。フレキシブル基板等の絶縁基板１２を挟んで、一方のランド部１４に対する他方のランド部１４の、所定の基準位置からのずれ量に対して、前記ずれ量を減少させる方向に、他方のランド部１４の位置を移動させる位置補正を行って、レーザ光による回路パターンの描画を行う。この後、絶縁基板１２を挟んで、一方の側のランド部１４と接続するビアホール１４、及び他方の側のランド部１４を形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、レーザビームを走査して所望のパターンを絶縁基板上のレジストに直接描画するＬＤＩ（Laser Direct Imaging）露光機を用いて、絶縁基板上に回路パターンを形成する積層基板の製造方法に関する。

従来、レーザビームを走査して所望の回路パターンを形成するLaser Direct Imaging露光機（以下、ＬＤＩ露光機と称す。）を用いた多層基板等の積層基板の製造方法は、フォトマスクを用いる必要が無く、回路パターンを絶縁基板上のレジストに直接描画することができるので、他品種少量生産による多層基板の製造において、コストの削減と納期の短縮に好適なものである。また、多層基板を製造する際のアライメントを光学的に行うことができ、正確な積層が可能である。

例えば、特許文献１に開示されたＬＤＩ露光器を用いた描画方法は、レーザビームを主走査方向へ偏向させると共にテーブルに載置された被描画体を副走査方向へ移動させて、被描画体の表面にパターンを描画し、さらに、被描画体の裏面に目印として有底の凹部を形成する凹部形成手段を前記テーブルに設けたものである。これにより、感光材料の種類にかかわらず、アライメントマークの位置を知ることができ、表面側に対する裏面側の位置を精度良く定めることができる。

特開２００９−５８９０５号公報

しかしながら、従来のＬＤＩ露光機を用いた積層基板の製造方法の場合、絶縁基板を１枚ずつ積層する毎にアライメントを行い、レーザ光による露光を行っているので、積層誤差が累積するという問題があった。即ち、図５に示すように、絶縁基板２の裏面側に銅箔の回路パターンのランド部４が形成され、その絶縁基板２の表側に接着層のプリプレグ７を介して銅箔６を積層しパターンニングする場合、図５（ａ）に示すように、表裏の回路を接続するビアホール５の基準位置Ｐ０に対して、絶縁基板４とプリプレグ７の熱プレス成形時の収縮により、ビアホール５の中心位置がＰ１にずれてしまう。その状態で、次工程において、所定の基準位置Ｐ０にビアホール５が位置するように、エッチングやレーザ光によりビアホール５の穴開け、及びビアホール５のメッキ８を行うと、図５（ｂ）に示すように、裏面のランド部４とビアホール５のメッキ８とが接続しない場合があった。この後、銅箔６のパターンニングを行っても、表裏の回路が接続されず不良品となる（図５（ｃ））。

そこで、図６に示すように、ＬＤＩ露光機を用いた積層基板の製造において、絶縁基板２の熱プレス成形による縮みに合わせて、ビアホール５の中心位置をＰ１に移動させて、エッチングやレーザ光によりビアホール５の穴開け、及びビアホール５にメッキ８を施すことも行われている（図６（ａ），（ｂ））。

この場合、収縮した絶縁基板２及びそのランド部４に対して、ビアホール５やその他の回路パターンの位置ずれの問題は発生しないが、最初に大きな位置ずれが発生すると、そのまま次工程が行われ、最終的に基準位置Ｐ０を基準としてソルダーレジスト９の塗布やその他の部材との位置あわせを行う際に、図６（ｄ）に示すように、最外層のソルダーレジスト９等とは位置があわず、不良品となるものであった。

この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたもので、ＬＤＩ露光方式を用いて積層基板を製造する際に、積層による位置ずれの累積を抑えて、製品の歩留まりを向上させることができる積層基板の製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、ＬＤＩ露光方式を用いて絶縁基板の表面に回路パターンを形成し、前記基板の表裏に位置したランド部同士が、ビアホールを介して層間接続された積層基板の製造方法であって、前記絶縁基板を挟んで一方の側のランド部と接続するビアホール、及び他方の側のランド部を形成する際に、前記一方のランド部の所定の基準位置からのずれ量に対して、前記一方のランド部との前記ずれ量を減少させる方向に、前記他方のランド部の位置を移動させる位置補正を行って、レーザ光による回路パターンの描画を行い、前記ビアホールを介して前記一方のランド部と前記他方のランド部とを層間接続する積層基板の製造方法である。

また、表面に銅箔が設けられた前記絶縁基板に、レーザ光により所定位置に前記ビアホールを形成する際に、前記位置補正と同様の前記位置補正を行い、この後、前記ビアホール内にメッキを施して、前記レーザ光による回路パターンの描画を、前記位置補正を施して行うものである。前記絶縁基板は、ポリイミド等のフレキシブル基板である。

この発明の積層基板の製造方法によれば、ＬＤＩ露光方式を用いて積層基板を製造する場合にも、積層によるビアホール等の位置ずれを抑えて、製品の歩留まりを向上させることができる。これより、多品種少量生産における積層基板の製造効率を上げて、コストを抑えることが可能となる。

この発明の一実施形態の積層基板の製造工程の一部を示した概略断面図である。 この発明の一実施形態の積層基板の積層工程を示した概略断面図である。 この発明の一実施形態の積層基板の積層工程のフローチャートである。 この発明の一実施形態の積層基板の位置合わせの概念を示すグラフである。 従来の積層基板の積層行程を示す概略断面図である。 従来の積層基板の自動位置合わせによる積層行程を示す概略断面図である。

以下、この発明の積層基板の製造方法の一実施形態について、図１〜図４を基にして説明する。この実施形態の積層基板１０は、複数層積層されたポリイミド等のフレキシブルな絶縁基板１２が積層されたもので、各層間にはＬＤＩ露光方式を用いて、回路パターン及びその回路パターンのランド部１４が形成されている。各絶縁基板１２を挟んで表裏には、回路パターンのランド部１４同士を接続するビアホール１５が形成されている。各層の回路は、ビアホール１５のメッキ１８により層間接続され、電気的接続が図られている。

この積層基板１０の製造方法は、図２（ａ）に示すように、裏面側に銅箔の回路パターンのランド部１４が形成された絶縁基板１２の表側に、接着層のプリプレグ１７を介して銅箔１６を積層する。このとき、裏面側のランド部１４の位置は、あらかじめ決められた各ランド部の位置である基準位置Ｐ０に対して、絶縁基板１４とプリプレグ１７の熱プレス成形時の収縮により、ビアホール１５の中心位置がＰ１にずれてしまう。この収縮は、公知の手段により、絶縁基板１２の成形前後において、絶縁基板１２に設けられた検知用のマークの位置を読み取ることにより認識される。

そこで、この実施形態におけるＬＤＩ露光方式を用いた積層基板の製造方法では、位置ずれを徐々に補正して回路パターンの描画を行うものである。先ず、図３に示すように、レーザ光による露光の前に、熱収縮によるずれを補正する補正用伸縮率を、たとえばＸ軸方向にα、Ｙ軸方向にβと決める（ｓ１）。さらに、所定の閾値と比較する（ｓ２）。この閾値は、例えば補正してもランド部１４との接続が確実に成されないような大きなずれ量である。次に、その絶縁基板１２の基準位置Ｐ０の座標を設定する（ｓ３）。このとき、補正用伸縮率による位置補正量＝｜Ｐ１−Ｐ２｜は、ランド部１４からビアホール１５の底部が外れない程度の量である。ここで、収縮位置＝Ｐ１、補正位置＝Ｐ２とする。この後、レーザ光による露光を開始する（ｓ４）。

レーザ光による回路パターンの描画に先立ち、その基板の成形後の収縮位置Ｐ１の測定値に対して、基準位置Ｐ０との各座標の差＝｜Ｐ０−Ｐ１｜について、上記閾値と比較する（ｓ５）。この比較により、ずれ量が所定の閾値、例えば補正してもランド部１４との接続が確実に成されないような大きなずれ量の場合は、不良基板として分ける。一方、閾値以内の場合は、この差＝｜Ｐ０−Ｐ１｜があらかじめ設定した補正用伸縮率による補正量の範囲内であるか否かを判断する（ｓ６）。

この差＝｜Ｐ０−Ｐ１｜が位置補正量の範囲以内である場合は、補正を行うことなく、基準位置Ｐ０を基にレーザ光による回路パターンの描画を行い、回路パターン及びビアホール１５を形成する（ｓ７）。即ち、あらかじめ設定した補正用伸縮率（α，β）以内の位置ずれについては、図４に示す点ｅのように、基準位置Ｐ０を基準とした描画を行い、伸縮による補正は行わずに露光する。この場合、収縮による位置ずれの量は、ランド部１４の半径より十分に小さく、確実に表裏のランド部１４の接続がビアホール１５により可能となるからである。

一方、この差が補正用伸縮率による補正量の範囲を超えている場合は、レーザ光による描画を、Ｘ軸方向にα、Ｙ軸方向にβだけ伸縮率を掛けた値で位置補正して描画する（ｓ７）。この場合、図４の点ｆ，ｇのようにＸ軸方向又はＹ軸方向の一方が補正用伸縮率よりも大きくずれていても、補正により所定の閾値以内に修正すれば、層間接続が可能となる。さらに、点ｈのように、ＸＹ両軸方向ともに大きくずれていても、補正により、層間接続可能な範囲、即ち閾値の範囲内に修正することにより、後述するように、積層基板１０においては、最終的なずれ量を小さくして、所定の許容誤差の範囲内とすることができる。

この状態で、図１（ａ）及び図２（ｃ）に示すように、表裏のランド部１４がビアホール１５により接続され、確実に層間接続が図られた状態となる。なお、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、ビアホール１５の形成、レーザ照射による露光、及び外層の回路パターンを形成した後では、その間のレーザ照射やパターンニング処理による熱の影響で、絶縁基板１２の収縮が生じ、僅かに絶縁基板１２の収縮による位置ずれが生じる。従って、まずビアホール１５の形成時に、成形後の絶縁基板１２に対する上記補正用伸縮率を設定してビアホール１５の穴あけをエッチングやレーザ加工により行う。さらに、そのビアホール１５の位置について、図２（ｃ）に示すように、上記補正用伸縮率を設定して、補正位置＝Ｐ３に収縮した位置を基準として、レジストの塗布及び銅箔１６による回路パターンの露光、エッチングを行う。さらに、図２（ｄ）に示すように、ソルダーレジスト１９の塗布やその他の部材との位置あわせを行う際には、図２（ｄ）に示すように、基準位置Ｐ０を基準としたパターンニングでよい。

このように複数の行程において、絶縁基板１２の収縮が生じるような場合、収縮率を考慮した補正用伸縮率を、積層工程の適宜の段階で適用することにより、最終的な回路パターンの位置ずれを最小限に抑えることができる。また、積層基板１０に於いて、複数回繰り返すことにより、図１（ａ），（ｂ）に示すように、１層目絶縁基板１２ａの収縮量＝位置ずれの量＝｜Ｐ０−Ｐ１｜が大きく、例えば最終的な表層の回路パターンについて半田付け等を行うための位置の許容誤差を超えていても、上述の補正を繰り返して、第２層目の絶縁基板１２ｂの位置を基準位置Ｐ０に近づけるように、所定の補正用伸縮率（α，β）により補正し、これを次の第３層目の絶縁基板１２ｃの積層においても行うことにより、徐々に基準位置Ｐ０に近づき、最終的には、許容誤差の範囲に収まるようにすることができる。

この実施形態の積層基板の製造方法によれば、ＬＤＩ露光方式を用いて多品種少量生産の積層基板を製造する際に、絶縁基板１２の収縮による各層間でのビアホール１５とランド部１４の位置ずれが生じても、層間接続を確実に行うことができ、最終的な回路パターンの各部の位置ずれを許容誤差の範囲に収めることが可能となる。これにより、積層基板１０の製造歩留まりが向上し、生産効率の向上と、コストの削減にも寄与する。

なお、この発明の積層基板の製造方法は、絶縁基板の補正用伸縮率を適宜設定可能なものであり、その絶縁基板の積層数や、熱膨張係数、収縮率、厚さ等により適宜設定可能なものである。また、適用される絶縁基板は、ポリイミド等のフレキシブル基板が好適なものであるが、リジッド基板にも適用可能なものである。

１０ 積層基板
１２ 絶縁基板
１４ ランド部
１５ ビアホール
１６ 銅箔

Claims (3)

1. ＬＤＩ露光方式を用いて絶縁基板の表面に回路パターンを形成し、前記基板の表裏に位置したランド部同士が、ビアホールを介して層間接続された積層基板の製造方法において、
   前記絶縁基板を挟んで一方の側のランド部と接続するビアホール、及び他方の側のランド部を形成する際に、前記一方のランド部の所定の基準位置からのずれ量に対して、前記一方のランド部との前記ずれ量を減少させる方向に、前記他方のランド部の位置を移動させる位置補正を行って、レーザ光による回路パターンの描画を行い、前記ビアホールを介して前記一方のランド部と前記他方のランド部とを層間接続することを特徴とする積層基板の製造方法。
2. 表面に銅箔が設けられた前記絶縁基板に、レーザ光により所定位置に前記ビアホールを形成する際に、前記位置補正と同様の位置補正を行い、この後、前記ビアホール内にメッキを施して、前記レーザ光による回路パターンの描画を、前記位置補正を施して行う請求項１記載の積層基板の製造方法。
3. 前記絶縁基板はフレキシブル基板である請求項１又は２記載の積層基板の製造方法。
   

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