JP2011040648A - 回路基板の製造方法および回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】マザーボードと同様の材料を主体として構成され、かつキャビティを備えた全層ＩＶＨ構造の多層の回路基板を提供する。
【解決手段】開口部を有し表層に回路が形成された上側基板と、開口部を有し貫通孔に導電性ペーストが充填された導通孔を有する基板間接続シートと表層に回路が形成された下側基板を積層し加熱加圧する。
特に、キャビティ底部の下側基板に形成されるソルダレジストの形成端が、上側基板の開口部の端部あるいは基板間接続シートの開口部の端部との間で非形成部による隙間を設けて形成することにより、キャビティ構造および高い層間接続信頼性を備えた全層ＩＶＨ構造を有する多層の回路基板を製造することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体等の部品を実装するために設けられたキャビティ構造を有する多層の回路基板の製造方法および回路基板に関するものである。

近年、電子機器の小型薄型化および高機能化の進展に伴い、電子機器の電子回路を構成する回路基板へも高い配線収容性が要求されてきた。特に実装密度の向上において、マザーボードと呼ばれる多層プリント配線板上に半導体等の部品が実装された回路基板をさらに実装する形態も増加してきた。

また、携帯電話やデジタルスチールカメラ等の小型電子機器、あるいはＲＦ等各種モジュールやＬＥＤに関連する電子部品の実装において、電子部品実装後の実装回路板の高さを低減することのできるキャビティ構造を有する多層の回路基板に関心が集まり、通称ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）と呼ばれる低温焼成積層セラミックス基板や樹脂成形による立体回路基板等のキャビティ構造または部品内蔵構造を有する多層の回路基板も注目されてきた。

図８（ａ）に従来のセラミック製の回路基板の断面図を示す。従来のＬＴＣＣ等のセラミック基板の断面構造は、図８（ａ）に示すような多層の回路基板であり、セラミックス基材に配線導体あるいは打ち抜かれた穴あるいはキャビティ部となる開口５５が形成されたグリーンシート５０を複数枚積層し、焼成して形成されるものである。この場合、通常、低温焼成セラミックスの場合は９００℃以下、ガラスセラミック基板は１０００℃以下で焼成する。

また、図８（ｂ）に従来の樹脂製の回路基板の断面図を示す。従来の樹脂成形による立体型の多層の回路基板は、図８（ｂ）に示すようなものであり、樹脂成形は、下側の基板５２の上にモールド樹脂層５１を形成しそれを金型等で樹脂を熱溶融させ、その表面に配線回路をメッキにより形成している場合が一般的である。

しかしながら、上記のセラミック製の基板は、低温焼成セラミックスの場合でも９００℃付近の高温で焼結する必要があり、これによるグリーンシートの収縮の影響により、寸法精度及び回路の精度を確保することが難しいという問題があった。さらに、キャビティ構造の形成を含めて、製造リードタイムが長く、製造コストも比較的割高になってしまうという問題があった。

また、樹脂成形によりキャビティ構造を形成する多層の回路基板の場合、成形前に導通孔を形成すると成形時の樹脂の流れを要因とする導通孔の変形により、回路間の絶縁劣化や短絡が発生する可能性がある。そこで、全層をインナービアホール（ＩＶＨ）構造とする層間接続の技術において、プロセス上あるいは構造上の課題があった。これを解決するために、樹脂成形後に非貫通孔あるいは貫通孔を設け、導電性めっきまたは導電物質により導通孔を形成する方法も考えられたが、小径孔に対応することが困難であり、近年要求される微細な仕様を実現するのは困難であるという問題があった。

また、上記のセラミック基板や樹脂成形による回路基板の膨張係数と、基板を実装搭載するマザーボード（多層プリント配線板等）の膨張係数とは、その値が大きく異なり、それら基板をマザーボードに実装することにおいて、種々の制約を受けることも多かった。

そこで、従来においては、マザーボードとしての多層プリント配線板と実質的に同様の材料を用いた複数の回路基板をプリプレグシート等の接着層を介して積層し、キャビティ構造を備えた多層の回路基板も開発されていた。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、特許文献２が知られている。

特開平９−１９９８２４号公報 特開２００７−５９８４４号公報

しかしながら、上記従来のプリプレグシートを用いた多層の回路基板においては、回路基板間の接着強度は確保できるものの、それらを加熱加圧する際に、接着層であるプリプレグシートからキャビティ内部への樹脂の流れ出しが発生し、キャビティに部品を実装する場合の不具合が発生する可能性があり、前述の樹脂成形の回路基板と同様に、樹脂の流れが生じるため、全層をＩＶＨ接続することは、構造上および製造プロセス上においても極めて困難であった。

特に、キャビティ構造を有する基板は、その性質上、小型・低背化、および配線設計での細線化が要求され、とりわけ、キャビティ上部における、キャビティの壁面とその近傍に存在する接続ランドとの距離の短縮による小型化への要望は強い。

このような要望に対して、図９に示すように、加熱加圧する際に、接着層６３から樹脂の流れ出しが発生するとともに、上側基板６１に撓みが発生する場合があった。

この上側基板６１の撓み量Ｐは、上側基板６１の層構成や設計パターンによる残銅率等に影響され、現実の製品設計仕様や現行のプロセスにおいて撓み量を意図的に制御することは困難であった。

この課題に対して、接着層の開口面積を上側基板の開口面積に対して小さくすることも考えられたが、接着層の樹脂がキャビティ底へのにじみ出しの幅を含めてキャビティ底の面積が狭小となり、設計上の制約の影響が大となるとともに前記の要望に反することから現実的な解決策とはなり得なかった。

本発明の回路基板の製造方法は、開口部を有し表層に回路と絶縁被膜層とが形成された上側基板を作成する工程と、表層に回路と絶縁被膜層とが形成された下側基板を作成する工程と、開口部を有する基板間接続シートに、貫通孔に導電性ペーストが充填された導通孔を作成する工程と、前記下側基板と前記基板間接続シートと前記上側基板とを積層し加熱加圧する工程とを備え、前記絶縁被膜層は前記上側基板の開口部の端部あるいは前記基板間接続シートの開口部の端部との間に非形成部を有して選択的に形成され、前記加熱加圧する工程は前記基板間接続シートと前記上側基板の開口部および前記非形成部にクッション材を入り込ませることを含むことを特徴とする。

これにより、上側基板に撓みを発生させることなく、基板間接続シートの端面からの樹脂の流れ出しを防止するとともに、導通孔のビア倒れ等の変形を防ぐことができ、凹状のキャビティ部の形成と高い層間接続信頼性を有する全層ＩＶＨ構造を有する回路基板を効率的に製造することができる。

また、本発明の回路基板は、開口部を有し表層に回路と絶縁被膜層とを備えた上側基板と、表層に回路と絶縁被膜層とを備えた下側基板とが、開口部を有し層間接続用の導通孔を備えた基板間接続シートを介して積層され、前記上側基板の前記開口部と前記基板間接続シートの前記開口部とでキャビティを構成し、前記基板間接続シートの開口部の面積は前記上側基板の前記開口部の面積以上の大きさで形成され、前記絶縁被膜層は、前記基板間接続シートの開口部の端部との間に非形成部を有して選択的に形成されていることを特徴とする。

これにより、キャビティの底部において半導体実装におけるモールド用樹脂の流動路のスペースを確保することができ、外界からの吸湿を防止することができる。これにより高温高湿における電気絶縁性を維持する（高める）ことができ、半導体実装の信頼性を向上させることができる。

さらに、本発明の回路基板の製造方法および回路基板を採用することにより、下側基板の表層に形成された回路のうち上側基板及び基板間接続シートへ配線される回路を選択的に絶縁被膜層で被覆することにより、加熱加圧する工程において、基板間接続シート３の壁面からの樹脂の流れ出す場合があったとしても、後工程の金めっき工程での不具合をも解消することができる。

以上のように本発明は、下側基板の絶縁被膜層の形成端とキャビティ壁面との間にクリアランスを設けることにより、上側基板の撓みを防止することができ、キャビティコプラナリティ（平坦度）の向上を図り、導通孔（ビア）および接続ランドの配置等の設計上の制約を緩和することができる。これにより、半導体等の部品実装の効率と併せて部品実装工程の歩留まりを向上させるという効果が得られる。

本発明の実施の形態における回路基板の製造方法を示す断面図 本発明の実施の形態における回路基板の製造方法を示す断面図 本発明の実施の形態における回路基板と回路基板の製造方法の要部概略を示す平面図及び断面図 本発明の実施の形態における上側基板の製造方法を示す断面図 本発明の実施の形態における上側基板の製造方法を示す断面図 本発明の実施の形態における下側基板の製造方法を示す断面図 本発明の実施の形態における接続シートの製造方法を示す断面図 従来の回路基板の断面図 従来の回路基板と回路基板の製造方法における課題を示す断面図

（実施の形態）
本実施の形態においては、初めに本発明の基本的な構造を説明し、次に本発明を構成する要素と他の事例について説明する。

図１（ｅ）は、本発明による回路基板の断面図である。積層基板である下側基板２の上に、キャビティ１１を有する積層基板である上側基板１が重なって構成されている。

はじめに、基本的な製造プロセスについて説明する。図１、図２は本発明の実施の形態における回路基板の製造方法を示すための回路基板の断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように、表層に回路が形成された上側基板１と下側基板２とを作成し準備する。上側基板１と下側基板２とは、共に貫通孔２３に導電性ペースト２４が充填された導通孔を備え、導通孔を介して両面表層の回路が層間接続されている。

次に、図１（ｂ）に示すように、貫通孔に導電性ペースト２４が充填された基板間接続シート３を作成し準備する。このとき、基板間接続シート３は、絶縁樹脂が半硬化のＢステージ状態である。

上記の上側基板１および基板間接続シート３は、それぞれその中央部を含む領域に一定面積の開口部５、開口部６を有した構造である。接着層４を備えた基板間接続シート３は、上側基板１および下側基板２とは異なる材料で構成されている。また、基板間接続シート３は、Ｂステージ状態の基板材料に形成された貫通孔に導電性ペーストが充填された導通孔を備え、基板の接着と層間の電気的接続の機能を有している。

なお、上側基板１、下側基板２、基板間接続シート３の構成およびそれを準備するための製造方法の詳細については後述する。

次に、図１（ｃ）に示すように、下側基板２、基板間接続シート３、上側基板１の順に積層し、加熱加圧（真空熱プレス）して成形硬化させて、基板間接続シート３を介して下側基板２と上側基板１とを接着し、図１（ｄ）に示すように多層の回路基板１０を形成する。上側基板１の開口部５および基板間接続シート３の開口部６は、同じ位置の上下に略同等の大きさで構成され、回路基板１０のキャビティ１１部分となる。

次に、図１（ｅ）に示すように、上側基板１の表面の接続電極等の一部の回路パターンを除く領域に絶縁被膜層としてのソルダレジスト７を選択的に形成し、その後露出した導体にニッケル及び金めっきを施す。すなわち、上側基板１と下側基板２の表面の一部を除く領域に絶縁被膜層を選択的に形成する工程の後、露出した前記表面に金めっき層を形成する工程を行う。

特に、下側基板２の表層に形成された回路のうち、キャビティ１１内の部品実装領域の接続ランド用の回路には無電解金めっきによる金めっき層を形成することにより配線収容性を低下させることなく、接続抵抗値を低くするとともに表面の腐食・汚染等を防止することができる。

なお、本事例においては上側基板１のソルダレジスト７の形成を図１（ｅ）に示す工程で行ったが、図１（ａ）の準備工程で形成することも可能であり、その詳細は後述する。

この場合、前述の金めっき層を形成する工程は、図１（ｃ）に示した下側基板２と基板間接続シート３と上側基板１の順に積層し加熱加圧（真空熱プレス）工程の後、行うことが可能となり、生産性を向上させることができる。

なお、図１（ｃ）の熱プレスによる加熱加圧の工程は、開口部５，６が存在することにより、特に上側は、図２（ａ）に示すクッション材８を介して、図２（ｂ）に示すＳＵＳ板８ｂで挟持して行うことが望ましい。

また、クッション材８の流動性はＢステージ状態の基板間接続シート３の樹脂の流動性より低いものであることが望ましく、クッション材８としては、表層に離型層８ａを備えたシリコンゴムやブチルゴム等が適している。

上記のクッション材８は、真空熱プレス装置が昇温する過程で流動し、図２（ｂ）に示すように、開口部５，６の空洞部（キャビティ１１）に加圧注入し、被積層物の全面を均一に加圧する。また、離型層８ａとシリコンゴムやブチルゴム等との間に流動性材料を備えたクッション材を用いることも可能である。また、開口部５，６の容積とほぼ同じ体積の凸部を備えた型を用いて加熱加圧することも可能である。

図３（ａ）はキャビティ１１部分の平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＡＡ断面の要部詳細概略図である。図３に示すように、本発明の回路基板の構成の特徴は、絶縁被膜層としてのソルダレジスト７が、非形成部Ｒを有して選択的に形成されている点である。

すなわち、下側基板２の絶縁被膜層としてのソルダレジスト７は、その形成端が上側基板１の開口部の端部１２あるいは基板間接続シート３の開口部の端部１３との間でソルダレジストの非形成部Ｒが設けられ、ソルダレジスト７の形成端１７とキャビティ壁面との間に非形成部Ｒによる隙間を備えている。

また、図３に示すように、キャビティ１１内の下側基板２の表層の回路が、部品実装領域Ｐに形成された回路パターン３６から上側基板１及び基板間接続シート３直下の下側基板２へと回路パターン３６ａが配線されている場合は、それらを被覆するために回路パターン３６ａとその近傍のみにソルダレジスト７を形成し、回路パターンが存在しない部分に非形成部Ｒによる隙間を形成することが望ましい。すなわち、回路パターン３６ａは非形成部Ｒを除く領域に配線されている必要がある。

一方、回路パターンがソルダレジストにより被覆されていない場合、図１（ｃ）の熱プレスによる加熱加圧の工程後、基板間接続シート３の壁面からの樹脂の流れ出すことがあり、後工程の金めっき工程で金めっきのムラや外観上の問題が発生する可能性があった。

このことから本発明の上記構成を採用することにより、図１（ｃ）の熱プレスによる加熱加圧の工程後、基板間接続シート３の壁面からの樹脂の流れ出す場合があったとしても、ソルダレジスト７で被覆された回路パターン３６ａ上に樹脂がにじみ出すこともなく、後工程の金めっき工程での不具合を解消することができる。

また、本発明の回路基板の製造方法の特徴は、図３（ｃ）の要部詳細概略図に示すように、加熱加圧する工程において、非形成部Ｒにクッション材８を入り込ませて行うという点にある。

なお図３（ｃ）においては、クッション材８が上側基板１、下側基板２、基板間接続シート３、およびソルダレジスト７に及ぼす圧力を矢印で示すものとする。

図に示すように、ソルダレジスト７の形成設計においてキャビティの底部に空間を設けることで、キャビティの底部壁面へのクッションシートの入り込みを発生させることができる。その結果、基板間接続シート３の樹脂の流れ出しを抑制することにより形状を制御することができ、上側基板１の撓みや変形とは逆方向の反力成分（矢印）を発生させ、キャビティの撓みを抑制することができる。

また、キャビティの壁面を構成する基板間接続シート３の開口部の面積を上側基板１の開口部の面積より大きくすることが望ましく、基板間接続シート３の開口部の面積およびソルダレジストの選択的形成による非形成部Ｒの設計値を調整することにより、クッションシートは入り込み量を調整し、キャビティの高さを制御することも可能である。

これらの設計上の調整により、撓み量を０とし、撓みや変形を解消することができる。

（ｉ）上側基板１の説明
図１（ａ）の工程において準備された上側基板１の構成とプロセスについて、以下に説明する。図４、図５は本発明の実施の形態における上側基板の製造方法を示すための回路基板の断面図である。

まず、図４（ａ）において、２１は３００×２５０ｍｍ、厚さ約１００μｍのＢステージ状態の基板材料としてのプリプレグシート（以下プリプレグと称する）であり、例えばガラス織布の基材に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材料などが用いられ、マザーボードと呼ばれるプリント配線板にも使用されるものである。離型フィルム２２ａ，２２ｂは、片面にＳｉ系の離型剤を塗布した厚さ約１２μｍのプラスチックシートであり、例えばポリエチレンテレフタレートが用いられる。

次に、図４（ｂ）に示すように、両面に離型フィルム２２ａ，２２ｂが接着されたプリプレグ２１の所定の箇所にレーザー加工法などを利用して貫通孔２３を形成する。

次に、図４（ｃ）に示すように、貫通孔２３に導電性ペースト２４を充填する。充填方法としては、印刷機（図示せず）を用いて導電性ペースト２４を離型フィルム２２上に直接印刷することにより行う。この時、離型フィルム２２は印刷マスクの役割と、プリプレグ２１の表面の汚染防止の役割を果たしている。

次に、図４（ｄ）に示すように、プリプレグ２１の両面から離型フィルム２２を剥離する。次に、図４（ｅ）に示すように、プリプレグ２１を金属はく２５ａ，２５ｂで挟み込むように積層する。

次に、図４（ｆ）に示すように、熱プレスで全面を加熱加圧し、プリプレグ２１を硬化する。このとき、導電性ペースト２４が圧縮されて両面の金属はく２５ａと金属はく２５ｂとは電気的に接続される。

次に、図５（ａ）に示すように、銅箔等の金属はく２５ａと金属はく２５ｂとを選択的にエッチングして回路パターン２６が形成された２層の回路基板２０を得る。

そして、図５（ｂ）に示すように、中央部を含む領域に一定面積（１０ｍｍ×１０ｍｍ）の開口部５を形成する。開口部５の形成方法は、図５（ａ）の工程において中央部の金属はく２５ａ，２５ｂを選択的にエッチングした後レーザー加工にて切断除去する方法や、金型により打ち抜き加工する方法、あるいはエンドミルによるルータ加工で行う方法などがある。

なお、開口部５が形成された上側基板１を図１（ａ）の工程にて準備した基板とすることも可能であるが、より望ましい形態として図５（ｃ）に示すように絶縁被膜層としてのソルダレジスト７を形成したものを上側基板１とし、これを図１（ｃ）の工程で積層する方法もある。この方法の利点は、上側基板１が平面形態である段階でソルダレジストを形成することによる製造工程上の容易性の確保や生産性の向上を図ることができる。

（ii）下側基板２の説明
次に、図１（ａ）の工程において準備された下側基板２の構成とプロセスについて以下に説明する。図６（ａ）〜図６（ｄ）は製造方法を示すための下側基板の断面図である。

まず図６（ａ）に示すように、図４（ａ）〜図４（ｆ）、図５（ａ）〜図５（ｃ）の工程を用いて形成した２層の回路基板２０を準備する。

次に、図４（ａ）〜図４（ｄ）に示した製造方法を用いて作製したプリプレグ３１を２枚と金属はく３５を２枚とを用意する。それらを、図６（ｂ）に示すように、位置決めステージ（図示せず）上に金属はく３５とプリプレグ３１を載置して、その上に回路基板２０を内層用のコア基板として積層し、さらにプリプレグ３１、金属はく３５を積層する。これらを仮接着して固定された積層構成物として作成する。

次に図６（ｃ）に示すように、上記の積層構成物を熱プレスで全面を加熱加圧して成形硬化させて、プリプレグ３１と金属はく３５および回路基板２０とを接着し多層構成を形成する。この際、導電性ペースト３４が圧縮されて表裏の金属はく３５は導電性ペースト３４により内層の回路基板２０の回路パターンと電気的に接続される。

次に、図６（ｄ）に示すように、金属はく３５をエッチングなどで選択的に除去することで回路パターン３６を形成する。

次に、上側基板１の開口部およびキャビティの底部に相当する下側基板２上に選択的に絶縁被膜層としてのソルダレジスト７を形成する。これを図３の要部概略図で説明する。

本発明のソルダレジスト７の構成の特徴は、前述した図１（ｃ）の熱プレスによる加熱加圧の工程において、図３に示すように、下側基板２の絶縁被膜層としてのソルダレジスト７は、その形成端が上側基板１の開口部の端部１２あるいは基板間接続シート３の開口部の端部１３との間でソルダレジストの非形成部Ｒが設けられ、ソルダレジスト７の形成端１７とキャビティ壁面との間に非形成部Ｒによる隙間を備えている点である。

すなわち、下側基板２上のソルダレジスト７の形成は、非形成部Ｒによる隙間を設けて形成されるため、上側基板１の開口部の端部１２を基準とすることが望ましい。

なお、基板間接続シート３の開口部の端部１３を基準とする場合は、図１（ｃ）の熱プレスによる加熱加圧の工程後、基板間接続シート３の壁面からの樹脂の流れ出しによって、クリアランスＲの値が小さくなる。

この場合、基板間接続シート３の開口部の面積を上側基板１の開口部の面積より大きく作成することにより所望する隙間（クリアランス）の値を確保することが可能となる。

また、前述したように、部品実装領域Ｐに形成された回路パターン３６から上側基板１及び基板間接続シート３直下の下側基板２へと回路パターン３６ａが配線されている場合は、それらを被覆するために回路パターン３６ａとその近傍のみにソルダレジスト７を形成し、回路パターン３６ａが存在しない部分に非形成部Ｒによる隙間を形成することが望ましい。

この構成により、図１（ｃ）の熱プレスによる加熱加圧の工程後、基板間接続シート３の壁面からの樹脂の流れ出す場合があったとしても、ソルダレジスト７で被覆された回路パターン３６ａ上に樹脂がにじみ出すこともなく、後工程の金めっき工程での不具合を解消することができる。

また、基板間接続シート３の開口部の面積を上側基板１の開口部の面積より大きく作成することにより生じる空間とクリアランスＲによる空間により、半導体等の部品実装工程において、キャビティの底部において半導体実装におけるモールド用樹脂の流動路としてのスペースを確保することができ、外界からの吸湿を防止することができる。これにより高温高湿における電気絶縁性を維持する（高める）ことができ、半導体実装の信頼性を向上させるという効果も備えている。

なお、４層以上に多層化する場合には、４層以上の多層の回路基板を内層用のコア基板として上記工程を繰り返せばよい。

また、他の事例としては、表層に回路を有する両面あるいは多層の配線基板（本発明の回路基板を含む）の２枚を、貫通孔に導電性ペーストが充填された層間接続用の導通孔を備えたプリプレグとを介して多層の回路基板とする場合もある。

また、表層の回路は導電性めっきにより形成された導通孔によりコア基板としての内層の回路基板２０と層間接続することで多層の配線基板を構成することも可能である。コア基板としての内層基板は、導電性めっきにより形成された導通孔により表裏または層間接続されているものであってもよい。特に、貫通孔、めっきスルーホールを備えた基板を採用することにより、放熱性を高めることができる。

（iii）基板間接続シート３の説明
次に、基板間接続シート３の構成とプロセスについて説明する。即ち、図１（ｂ）の工程において準備された基板間接続シート３の構成とプロセスについて以下に説明する。図７（ａ）〜図７（ｈ）は製造方法を示すための基板間接続シート３の断面図である。

図７（ａ）に示すように、キャリアフィルム４２上に厚さ約１００μｍの（多機能）有機系の接着層４１が形成された３００×２５０ｍｍのサイズのシート材料を準備する。なお、接着層４１の厚さは、３０〜３００μｍの範囲から選定することも可能である。本発明者は、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍを用いた場合を確認しており、部品実装後の部品の高さに応じて、本実施の形態においては、接着層４１の厚さが約１００μｍの場合について説明する。

シート材料の構成は、キャリアフィルム４２としてのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）上に、接着層４１としてフィラーが高い含有率で充填された熱硬化性樹脂層が形成されたものであり、具体的にはフィラーとしてのシリカやアルミナ等の無機物の粉体を５５〜９０ｗｔ％のエポキシ樹脂と混ぜたものであって、芯材としてのガラス織布等の基材は用いていない。

このため、シート材料の縦横厚さ方向の熱膨張係数は、通常のガラスエポキシ積層板の熱膨張係数に比較して低く、特に本実施の形態のシート材料の厚み方向のガラス転移温度よりも低い状態での膨張係数α１は１２ｐｐｍ／℃であり、上側基板１、下側基板２の材料であるガラス布エポキシ樹脂のプリプレグシートは、厚み方向の膨張係数α１は６５ｐｐｍ／℃である。また、シート材料はフィラーが高い割合で充填されているため低流動性であり、さらに低流動性を確保するために、必要に応じてゴム系の材料を混ぜてもよい。

次に、図７（ｂ）に示すように、シート材料の中央部を含む領域に一定面積の開口部６を形成する。開口部６の形成は、製造工程におけるハンドリングを考慮してキャリアフィルム４２が存在しているときに行うのが好ましい。

開口部６の形成は、金型を用いた打ち抜き加工も可能であるが、好ましくは、レーザー加工にて切断除去する。特に、本実施の形態における接着層４１がエポキシ樹脂を主剤とし、シリカやアルミナ等をフィラー分として重量比５５％以上含む構成の場合、波長９．４〜１０．６μｍの炭酸ガスレーザーを用いて切断除去することで、切断端面の樹脂の流動を抑制することができる。そのメカニズムは、レーザーの加工エネルギーが接着層４１中のフィラーに吸収され熱に変換されることによりエポキシを変性し、核としてのフィラーと変性した熱硬化性樹脂とにより構成される変質層が切断端面に沿って形成されるというものである。

これにより、図１（ｃ）の工程における加熱加圧の際、基板間接続シート３の端面からの樹脂の流れ出しを防止するとともに、導通孔のビア倒れ等の変形を防ぐことができる。
また、切断端面はレーザー加工熱により加工面を変質させることによって、外界からの吸湿を防止することができる。これにより高温高湿における電気絶縁性を維持するあるいは高めることができる。さらに開口部６の端面からのフィラーや樹脂成分の脱落等によりゴミの発生を防止することもできる。

また、開口部６の面積は、図５（ｂ）の工程で形成した上側基板１の開口部５の面積より大であることが望ましい。開口部５が一辺Ａ（ｍｍ）の正方形であれば、開口部６は一辺（Ａ＋ａ）（ｍｍ）の正方形とし、ａの値はＡの０．５〜１．０％に設定することが望ましい。例えば、開口部５が一辺１０ｍｍの正方形である場合、開口部６は５０〜１００μｍの範囲で開口部５よりも広く形成する。これにより、基板間接続シート３の樹脂の流れ出しに対するクリアランスを確保するとともに、前述の上側基板１の開口部５の端部に形成したソルダレジスト７ｃに嵌合させ、基板間接続シート３の樹脂の流れ出しを防止する効果を有する。

次に、図７（ｃ）に示すように、シート材料のキャリアフィルム４２の反対側に離型フィルム４２ａをラミネートする。なお、離型フィルム４２ａは、シート材料のキャリアフィルム４２上を含む両面にラミネートすることも可能であるが、本実施の形態においては、片面にラミネートする方法を採用した。離型フィルム４２ａは、片面にＳｉ系の離型剤を塗布した厚さ約１２μｍのプラスチックシートであり、例えばポリエチレンテレフタレートが用いられる。

次に、図７（ｄ）に示すように、キャリアフィルム４２を剥離する。次に、図７（ｅ）に示すように、キャリアフィルム４２を剥離した面に離型フィルム４２ｂを真空ラミネート装置を用いて真空状態でラミネートすることによって、図に示したように開口部６において、離型フィルム４２ａ，４２ｂが接触した接触部４５を形成する。

なお、真空ラミネート装置はラミネートロール（図示せず）を備え、これより離型フィルム４２ａ，４２ｂを加熱加圧しながらシート材料にラミネートすることが可能である。この際、本実施の形態においては、真空状態でラミネートするため、離型フィルムの接触部４５は開口部６内に窪み、この部分はラミネートロールにて加熱加圧されることなく、真空圧のみで接触した状態を保つことができる。これにより、後述する図７（ｈ）に示す工程において離型フィルム４２ａ，４２ｂの剥離を容易に行うことができる。

さらに、開口部６に接触部４５が設けられることにより、接着層４１の剛性を高めることができ、後工程であるレーザー穴加工やペースト充填等の工程におけるシート材料のハンドリングを容易に行うことができる。

なお、ラミネートロールを備えた真空ラミネート装置を用いた事例を示したが、真空プレス装置を用いて離型フィルムをシート材料にラミネートすることも可能である。この場合においても、真空状態で行えば、開口部６に接触部４５を設けることができる。

また、上記の図７（ｄ）において、キャリアフィルム４２を一旦剥離したのち、図７（ｅ）の工程において離型フィルム４２ｂをラミネートする工程の意図は、真空ラミネート後の接触部４５を形成するためである。前述のハンドリング性を高めることのほかに、後工程のレーザー穴加工において、レーザー加工上最も適した条件とするため、同質の材料である離型フィルム４２ａ，４２ｂを両面にラミネートしたものである。

次に、図７（ｆ）に示すように、開口部６を除く領域にレーザー加工法などを利用して貫通孔４３を形成する。次に、図７（ｇ）に示すように、貫通孔４３に導電性ペースト４４を充填する。充填方法としては、図４（ｃ）に示す工程と実質同様に行う。次に、図７
（ｈ）に示すように、シート材料の上下から離型フィルム４２ａ，４２ｂを剥離し、基板間接続シート３を完成する。

なお、以上の説明では、完成した基板間接続シート３を介して上側基板１、下側基板２を積層する事例を図１に示したが、やや異なる方法を採用することもできる。

すなわち、接続シートの裏面の離型フィルム４２ｂのみを剥離し、離型フィルム４２ａが表面にラミネートされたままの状態の基板間接続シート３を準備し、離型フィルム４２ａを備えた面の反対面を接触面として基板間接続シート３を下側基板２上に位置決めし積層し複数の点を仮圧着する。その後真空状態でラミネートにより全面を仮圧着する製造方法を採用することも可能である。

この製造方法を採用する意図は、本実施の形態における基板間接続シート３は、低流動でかつ剛性が高いため、複数の点による仮圧着では、熱プレスの工程の際に位置ズレする可能性もあり、それを防止するために行うものである。離型フィルム４２ａが存在することにより、充填された導電性ペーストの状態を維持することができるとともに、開口部６端部を含む基板間接続シート３の全面を下側基板２に均一に仮圧着することができる。その後、離型フィルム４２ａを剥離し、基板間接続シート３上に上側基板１を積層し、図１（ｄ）以降に示す工程と同様の工程を経て回路基板を完成する。

以上の実施の形態において説明した製造方法より得られた本発明の回路基板は、図１に示すように、全層ＩＶＨ構造でかつ電子部品を実装することができるキャビティ１１を備え、さらに多層プリント配線板等のマザーボードへ実装できる構造である。特に、本発明の回路基板を構成する上側基板１と下側基板２はマザーボードと同じ基板材料を選択することが可能である。

また、上側基板１と下側基板２とを接続する基板間接続シート３は、その厚み方向の熱膨張係数がこれらの基板よりも低い材料で構成されるため、反り量を抑制することができ、マザーボードとの実装の信頼性を高めることができる。

また、基板間接続シート３は、低流動性の材料で構成されるため、キャビティ１１内部への樹脂の流れ出し、および樹脂流動による導通孔の変形を防止し、高い層間接続信頼性を有する全層ＩＶＨ構造を実現することができる。

さらに、本発明の回路基板の製造方法は、焼成工程、ザグリ加工工程、あるいは樹脂成形工程を経ることなく、凹状に窪んだキャビティ１１部の形成を効率的に容易に行うことができ、金型等を変更することなく、キャビティ１１に実装される電子部品の高さに応じた回路基板を提供することができる。

なお、本実施の形態においては、２層の回路基板２０を上側基板１とし、４層の回路基板３０を下側基板２として説明したが、上側基板１および下側基板２の層の数は、それに限るものではない。

また、上側基板１および下側基板２は、ガラス織布基材エポキシ樹脂含浸材料が硬化されたもので説明したが、ガラス織布に限定されるものではなく、アラミド等の不織布の基材も使用できる。含浸される樹脂もエポキシ樹脂に限定されるものではなく、基板間接続シートの使用される材料の厚み方向の熱膨張係数の比較において、本発明の意図する構成を含むものであれば、回路基板の仕様に応じて様々な樹脂を選択することが可能である。

また、上側基板と下側基板の面に選択的に形成される絶縁被膜層は、写真現像型のソル
ダレジストとしたが、ロードマップ等の部品配置図用の絶縁被膜材料を用いて形成することも可能である。その形態も写真現像型に限らず、感光性フィルムを用いることも可能である。さらに、インキ透孔穴の断面が台形形状のメタル版やスクリーン等を用いれば印刷法により凸状の絶縁被膜層を形成することも可能である。

また、実施の形態において説明した、基板及び金属箔やシート等の材料を積層する工程は、位置決めステージ上に静置された材料や基板の上に、位置決め用マーク（または穴）をＣＣＤなどの認識装置で認識位置決めして積層した後、ヒーターポンチで加熱加圧して、仮接着固定される工程を適宜含むものである。説明を簡潔にするため省略した。

また、開口部５を備えた状態の上側基板１と下側基板２の面方向の線熱膨張係数は、略同等とすることが望ましい。略同等とすることによって、基板間接続シート３に形成された導通孔の変形（ビア倒れ）をさらに抑制することができる。具体的には、開口部５の面積に応じて、上側基板１または下側基板２の残銅率、層数、厚み等を設定することで、実現可能となる。

さらに、接着層４として熱可塑性樹脂（ＰＰＳ／ポリフェニレンサルファイド、ＰＥＥＫ／ポリエーテルエーテルケトン、ＰＥＳ／ポリエーテルサルフォン）や熱可塑性ポリイミド等を用いてもよい。条件として、本実施の形態で例示した基板間接続シートの接着層４と同等かそれより良い低膨張率あるいはレーザー加工性、あるいは層間接着性を備えておればよい。

本発明は、近年の回路基板の多層化・高密度化の要求に対応するものである。本発明により提供される回路基板は、従来ＬＴＣＣ（低温焼成積層セラミックス基板）の代替技術として、生産性、信頼性及び製造コストの上からも有効である。ガラスエポキシ樹脂で積層構成された多層プリント配線板をマザーボードとする実装形態に適したものであり、本発明の産業上の利用可能性は大きい。

１ 上側基板
２ 下側基板
３ 基板間接続シート
４，４１ 接着層
５，６ 開口部
７ ソルダレジスト
８ クッション材
８ａ 離型層
８ｂ ＳＵＳ板
１０，２０，３０ 回路基板
１１ キャビティ
１２，１３，１７ 端部
２１，３１ プリプレグ
２２，４２ａ，４２ｂ 離型フィルム
２３，４３ 貫通孔
２４，３４，４４ 導電性ペースト
２５ａ，２５ｂ，３５ 金属はく
２６，３６、３６ａ 回路パターン
４２ キャリアフィルム
４５ 接触部
Ｒ 非形成部
Ｐ 部品実装領域

Claims (15)

1. 開口部を有し表層に回路と絶縁被膜層とが形成された上側基板を作成する工程と、
   表層に回路と絶縁被膜層とが形成された下側基板を作成する工程と、
   開口部を有する基板間接続シートに、貫通孔に導電性ペーストが充填された導通孔を作成する工程と、
   前記下側基板と前記基板間接続シートと前記上側基板とを積層し加熱加圧する工程とを備え、
   前記絶縁被膜層は前記上側基板の開口部の端部あるいは前記基板間接続シートの開口部の端部との間に非形成部を有して選択的に形成され、前記加熱加圧する工程は前記基板間接続シートと前記上側基板の開口部および前記非形成部にクッション材を入り込ませることを含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 下側基板の表層に形成された回路は、部品実装領域に形成された回路と前記部品実装領域から下側基板と基板間接続シートと上側基板との積層部分へ配線された回路からなり、
   絶縁被膜層の非形成部は、前記積層部分へ配線された回路を除く領域に形成されることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
3. 下側基板と基板間接続シートと上側基板とを積層し加熱加圧する工程の後、
   下側基板の表層に形成された回路に金属めっき層を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
4. 金属めっき層は、無電解金めっきにより形成されることを特徴とする請求項３に記載の回路基板の製造方法。
5. 前記基板間接続シートの開口部の面積を前記上側基板の前記開口部の面積より大きく作成することを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
6. 前記上側基板および前記下側基板は基材に含浸された樹脂が硬化されたものを用い、
   前記基板間接続シートの材料としてキャリアフィルム上に無機物のフィラーと熱硬化性樹脂とを含みかつ芯材を含まない接着層が形成されたものを用いることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
7. 前記基板間シート材料の厚み方向の熱膨張係数は、前記上側基板および前記下側基板を構成する材料の厚み方向の熱膨張係数より低いものを用いる請求項１に記載の回路基板の製造方法。
8. 前記上側基板と前記下側基板は貫通孔に導電性ペーストが充填された導通孔を作成し、前
   記導通孔を介して両面表層の回路を層間接続することを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
9. 基板間接続シートはＢステージ状態のものであり、加熱加圧する工程におけるクッション材の流動性は前記基板間接続シートの流動性より低いものであることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
10. クッション材は表層に離型層を備えたシリコンゴムあるいはブチルゴムであることを特徴とする請求項９に記載の回路基板の製造方法。
11. 開口部を有し表層に回路と絶縁被膜層とを備えた上側基板と、
    表層に回路と絶縁被膜層とを備えた下側基板とが、
    開口部を有し層間接続用の導通孔を備えた基板間接続シートを介して積層され、
    前記上側基板の前記開口部と前記基板間接続シートの前記開口部とでキャビティを構成し、
    前記基板間接続シートの開口部の面積は前記上側基板の前記開口部の面積以上の大きさで形成され、
    前記絶縁被膜層は、前記基板間接続シートの開口部の端部との間に非形成部を有して選択的に形成されていることを特徴とする回路基板。
12. 下側基板の表層の回路は、部品実装領域に形成された回路と前記部品実装領域から下側基板と基板間接続シートと上側基板との積層部分へ配線された回路からなり、
    前記積層部分へ配線された回路は絶縁被膜層の非形成部を除く領域に配線されていることを特徴とする請求項１１に記載の回路基板。
13. 部品実装領域に形成された回路上には絶縁被膜層が選択的に形成され、露出している回路は金めっきが施されていることを特徴とする請求項１１に記載の回路基板。
14. 前記上側基板および前記下側基板は基材に含浸された樹脂が硬化されたものであり、
    前記基板間接続シートは無機物のフィラーと熱硬化性樹脂とを含みかつ芯材を含まない接着層の前記熱硬化性樹脂が硬化されたものであることを特徴とする請求項１１に記載の回路基板。
15. 前記基板間接続シートの材料の厚み方向の熱膨張係数が、上側基板および前記下側基板を構成する材料の厚み方向の熱膨張係数より低いことを特徴とする請求項１１に記載の回路基板。

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