JP2013041858A

JP2013041858A - プリント配線板

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Publication number: JP2013041858A
Application number: JP2011175865A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ishizuka; 健石塚
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2013-02-28

Abstract

【課題】導体回路層と該導体回路層を覆う接着層との密着性を向上させることが可能なプリント配線板を提供する。
【解決手段】第１絶縁層１１と、第１絶縁層１１上に形成された第１導体回路層１２と、第１導体回路層１２上に形成された第２導体回路層１３と、第１導体回路層１２及び第２導体回路層１３を覆うように、第１絶縁層１１上に形成された接着層１６と、接着層１６上に形成された第２絶縁層１７とを備え、第１絶縁層１１と平行な面内での少なくとも一方向において、第１導体回路層１２の幅よりも、第２導体回路層１３の幅のほうが広く、第１絶縁層１１の上面１１ａと第１導体回路層１２の側面１２ａと第２導体回路層１３の下面１３ａとに囲まれる凹状の空間１８に、接着層１６が、第１導体回路層１２の側面１２ａに沿って、充填されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板に関する。

近年の電子機器は、小型化および軽量化が進み、それに伴って、電子機器に実装されるプリント配線板においても、高密度化や多層化が求められるようになっている。回路は、銅、銀、ニッケル、クロム等の金属（導体）から形成されることが一般的であり、これら金属は、絶縁基材に比べて接着材との接着力が弱い。
特許文献１には、金属導体層（プレーン層）の表面に粗化処理を施すことで樹脂絶縁層との密着性を向上する方法が記載されている。

特開２００９−７６９３４号公報

導体回路層の表面に粗化処理を施すと、電気信号が回路を流れる際に表皮効果の影響が生じ、損失が増大するおそれがある。特に、電気信号が高周波であるほど表皮効果の影響が大きい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、導体回路層の表面に粗化処理を施さなくても、導体回路層と該導体回路層を覆う接着層との密着性を向上させることが可能なプリント配線板を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に形成された第１導体回路層と、前記第１導体回路層上に形成された第２導体回路層と、前記第１導体回路層及び前記第２導体回路層を覆うように、前記第１絶縁層上に形成された接着層と、前記接着層上に形成された第２絶縁層とを備え、前記第１絶縁層と平行な面内での少なくとも一方向において、前記第１導体回路層の幅よりも、前記第２導体回路層の幅のほうが広く、前記第１絶縁層の上面と前記第１導体回路層の側面と前記第２導体回路層の下面とに囲まれる凹状の空間に、前記接着層が、前記第１導体回路層の側面に沿って、充填されていることを特徴とするプリント配線板を提供する。
本発明のプリント配線板は、絶縁基材の片面に導体回路層が形成された回路基板を複数備え、各回路基板は、その間に接着層が設けられることにより積層され、前記接着層及び前記絶縁基材には、各回路基板を電気的に接続する層間導通部を有する多層のプリント配線板であってもよい。この場合、接着層を介して積層された２つの回路基板の絶縁基材が、それぞれ前記第１絶縁層および前記第２絶縁層となっている。

本発明によれば、導体回路層の表面に粗化処理を施さなくても、導体回路層と該導体回路層を覆う接着層との密着性を向上させることができる。

本発明のプリント配線板の説明図であって、（ａ）は回路基板の一例を示す断面図、（ｂ）は、プリント配線板の一例を示す断面図である。（ａ）〜（ｈ）は、回路基板の製造方法の第１形態例を示す工程図である。（ａ）〜（ｆ）は、回路基板の製造方法の第２形態例を示す工程図である。多層のプリント配線板の一例を示す断面図である。（ａ）〜（ｆ）は、図４に示す多層のプリント配線板の製造方法の一例を示す工程図である。（ａ）〜（ｃ）は、導体回路層の例を示す斜視図である。

以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１に、本発明のプリント配線板の一例を示す。このプリント配線板１０は、図１（ａ）に示すように、第１絶縁層（絶縁基材）１１と、第１絶縁層１１上に形成された第１導体回路層１２と、第１導体回路層１２上に形成された第２導体回路層１３とを有する回路基板１５を備える。この回路基板１５において、第１絶縁層１１は、絶縁基材を構成し、第１導体回路層１２及び第２導体回路層１３は、一体化された導体回路層１４を構成している。図示例では、回路基板１５は、導体回路層１４が第１絶縁層１１の一方の面１１ａに形成された片面プリント配線板である。以下の説明では、第１絶縁層１１の導体回路層１４が形成された側の面１１ａを、上面１１ａということがある。

図１（ｂ）に示すように、プリント配線板１０は、第１導体回路層１２及び第２導体回路層１３（すなわち導体回路層１４）を覆うように、第１絶縁層１１上（詳しくは第１絶縁層１１の上面１１ａ）に形成された接着層１６と、接着層１６上に形成された第２絶縁層１７とを備える。
接着層１６及び第２絶縁層１７は、カバーレイ等の、導体回路層１４を被覆または保護する部材であってもよい。多層のプリント配線板（詳しくは後述）の場合、第２絶縁層１７が、１つの回路基板１５に積層される他の回路基板の絶縁基材であって、接着層１６がこれら回路基板どうしを接着する層間接着材であってもよい。
図示例の回路基板１５は、絶縁基材１１の片面に導体回路層１４を有する片面板であるが、本発明は、絶縁基材１１の両面に導体回路層１４を有する両面板に適用することも可能である。

図１に示すように、第１絶縁層１１と平行な面内での少なくとも一方向において、第１導体回路層１２の幅Ｗ_１よりも、第２導体回路層１３の幅Ｗ_２のほうが広くされている。これにより、導体回路層１４の側部には、第１絶縁層１１の上面１１ａと、第１導体回路層１２の側面１２ａと、第２導体回路層１３の下面１３ａとに囲まれる凹状の空間１８が形成される。また、プリント配線板１０においては、接着層１６が、第１導体回路層１２の側面１２ａに沿って、前記凹状の空間１８に充填されている。

凹状の空間１８に充填された接着層１６と、第２導体回路層１３の下面１３ａとの間にアンカー効果が発現することにより、また、導体回路層１４に対する接着層１６の接着面積が増大することにより、接着層１６が導体回路層１４から剥がれにくくなり、密着力を向上することができる。
これにより、導体回路層１４の表面に粗化処理を施さなくても、導体回路層１４と該導体回路層を覆う接着層との密着性を向上させることができる。このため、本発明は、高周波の電気信号を伝送するための回路にも好適に用いることができ、高速伝送特性が必要な場合にも適用可能である。
アンカー効果の観点からは、第２導体回路層１３の幅Ｗ_２が、第１導体回路層１２の幅Ｗ_１に比べて十分に広いことが望ましい。さらに、回路形成方法の容易さや寸法安定性等を鑑みると、第２導体回路層１３の幅Ｗ_２は、第１導体回路層１２の幅Ｗ_１の１．２〜２．０倍程度広いことが好ましい。

なお、プリント配線板において第２絶縁層１７は必須の構成ではなく、回路基板１５と第２絶縁層１７とを接着する接着層１６の代わりに、カバーレイやレジスト等の絶縁被覆材を用いて第１絶縁層１１の上面および導体回路層１４の表面を覆う場合にも、本発明の技術的思想を適用することが可能である。この場合、凹状の空間１８に絶縁被覆材が充填されることで、導体回路層１４と該導体回路層を覆う絶縁被覆材との密着性を向上させることができる。

第１導体回路層１２の側面１２ａとは、第１導体回路層１２が第１絶縁層１１と第２導体回路層１３との間に露出される部分をいう。図示例では、第１導体回路層１２の側面１２ａは、第１絶縁層１１の上面１１ａに対して略垂直であるが、上方に向かって徐々に幅が減少するテーパ状、または逆に該幅が増大する逆テーパ状の傾斜面などであってもよい。

第２導体回路層１３の下面１３ａとは、第２導体回路層１３が第１導体回路層１２上に積層される側の面をいう。図示例では、第２導体回路層１３の下面１３ａとその反対側の面である上面１３ｃとが、いずれも第１絶縁層１１の上面１１ａと略平行になっている。また、第２導体回路層１３の下面１３ａと上面１３ｃとの間には、側面１３ｂが形成されている。図示例では、第２導体回路層１３の側面１３ｂは、第１絶縁層１１の上面１１ａに対して略垂直であるが、上方に向かって徐々に幅が減少するテーパ状、または逆に該幅が増大する逆テーパ状の傾斜面などであってもよい。

第１絶縁層１１としては、プリント配線板において回路基板の絶縁基材として使用できるものであれば、可撓性樹脂シートなどのフレキシブル基材でも、含浸基材などのリジッド基材でも構わない。フレキシブル基材に用いられる樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステル樹脂、アラミド樹脂、液晶ポリマーなどが挙げられる。

第１導体回路層１２及び第２導体回路層１３を構成する導体としては、銅、銀、ニッケル、クロム、アルミニウム等の金属が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。第１導体回路層１２が複数の導体層の積層体であってもよく、第２導体回路層１３が複数の導体層の積層体であってもよい。第１導体回路層１２を構成する導体と第２導体回路層１３を構成する導体とを同一の材料とすることも、互いに異なる材料とすることもできる。

第１絶縁層１１上における導体回路層１４の平面パターン（導体パターン）の形状は、特に限定されるものではない。それらの具体例としては、信号が伝送される回路配線、信号が伝送されないダミー配線、配線の端部などに設けられるランド部、グランド（接地）等に用いられる縦横に広がったプレーン部などが挙げられる。配線の長手方向に直交する方向の幅としては、特に限定されるものではないが、１０〜５０μｍが挙げられる。
図６（ａ）には、一方向に長手方向を有する配線パターンの一部を示す。図６（ｂ）には、円形のランド部の一例を示す。図６（ｃ）には、角形のランド部の一例を示す。
配線パターンに凹状の空間１８を形成する場合、幅方向の片側でも両側でもよい。導体パターンの周囲の全周にわたって凹状の空間１８が形成されてもよく、周の一部でもよいが、なるべく大部分にわたって凹状の空間１８が形成され、接着層が充填されるようにすることが好ましい。

銅張積層板（ＣＣＬ）を材料として使用する場合には、ＣＣＬの絶縁基材を第１絶縁層１１として、ＣＣＬの銅箔部分からパターニングによって第１導体回路層１２を形成することができる。
回路パターンの微細化を考慮すると、第１導体回路層１２および第２導体回路層１３の合計の厚さである導体回路層１４の厚さは、３〜３０μｍの範囲が好ましい。

第２導体回路層１３を金属めっきによって形成する場合には、第１導体回路層１２は、第２導体回路層１３の金属めっきの際にシード層として機能するものが好ましい。シード層としては、ニッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）などを適宜選択して用いることができる。回路パターン形成の安定性や、エッチング液の種類の多様性、環境面への配慮などを考慮すると、Ｎｉはシード層として特に好適である。成膜の厚さばらつきの抑制や、回路パターンの微細化を考慮すると、シード層の厚さは０．０１〜１０μｍの範囲が好ましい。
第１導体回路層１２をシード層とする場合、そのシード層の上に形成される第２導体回路層１３の厚さは、３〜２０μｍの範囲が好ましい。

図１（ａ）に示すように、幅Ｗ_１を有する第１導体回路層１２と、目的の幅Ｗ_２を有する第２導体回路層１３とを有する導体回路層１４の形成方法（ただし、Ｗ_１＜Ｗ_２）としては、例えば、次の（１）または（２）の方法が挙げられる。

（１）絶縁基材上に、幅Ｗ_１の第１導体回路層を形成した後、絶縁基材上に、第１導体回路層と同等の厚さの被覆層を形成し、被覆層および第１導体回路層の上に、幅Ｗ_２の第２導体回路層を形成し、さらに被覆層を除去する方法。

被覆層は、第１導体回路層の上面を覆わないように形成される。被覆層の一部が、第１導体回路層の上面に形成された場合、第２導体回路層の形成前に、第１導体回路層の上から余分な被覆層が除去される。被覆層は、導体回路層と区別して選択的に除去可能であればよく、例えばレジスト等の剥離可能な樹脂層が挙げられる。
第１導体回路層および第２導体回路層について、それぞれ目的の幅Ｗ_１またはＷ_２のものを形成する方法としては、パターニングされたレジストや触媒などを使用することによって目的の幅の範囲内のみで導体回路層が形成されるようにしてもよい。また、目的の幅よりも大きい幅で（例えば絶縁基材の全面にわたって）導体層を形成したのち、エッチング等によって導体層をパターニングし、目的の幅の導体回路層を形成してもよい。

上記（１）による回路基板の形成方法の一形態例を図２に示す。
図２（ａ）に示すように、第１絶縁層１１上に、目的の幅Ｗ_１よりも大きい幅で（例えば第１絶縁層１１の全面にわたって）形成された第１導体層１２Ａを有する出発材料を用意する。この出発材料には、薄いポリイミドシート等の可撓性樹脂シートに銅箔を貼り合わせた構造の片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）を用いることができる。
次いで、図２（ｂ）に示すように、第１導体層１２Ａの上に、幅Ｗ_１の第１レジスト層２１を形成する。
次いで、図２（ｃ）に示すように、エッチング等のパターニングにより、第１レジスト層２１に覆われていない部分の第１導体層１２Ａを除去して、幅Ｗ_１の第１導体回路層１２を得る。
次いで、図２（ｄ）に示すように、不要になった第１レジスト層２１を除去する。
次いで、図２（ｅ）に示すように、第１絶縁層１１上に、第１導体回路層１２と同等の厚さの第２レジスト層（被覆層）２２を形成する。
次いで、図２（ｆ）に示すように、第２レジスト層２２の上に、幅Ｗ_２の開口部２３ａを有する第３レジスト層２３を形成する。開口部２３ａは、第１導体回路層１２の上部が露出され、かつ、幅方向の少なくとも一方の側で、第２レジスト層２２が露出されるように開口する。
次いで、図２（ｇ）に示すように、第３レジスト層２３の開口部２３ａに導体を充填して、幅Ｗ_２の第２導体回路層１３を形成する。第２導体回路層１３の形成方法としては、電解めっき法、無電解めっき法、スパッタ法などが挙げられる。第２導体回路層１３を構成する導体が第３レジスト層２３の上方にも堆積した場合は、第３レジスト層２３を除去する際に、一緒に余分な導体を除去することができる。
次いで、図２（ｈ）に示すように、不要になった第２レジスト層２２および第３レジスト層２３を除去することにより、目的の導体回路層１４を有する回路基板１５を製造することができる。

幅Ｗ_１の第１導体回路層を形成する方法は、図２（ａ）〜（ｄ）に示す方法に限定されるものではなく、幅Ｗ_１の開口部を有するレジスト層を形成し、該開口部に導体を充填し、その後、レジスト層を除去する方法などでもよい。
図２（ｅ）で形成される第２レジスト層２２の厚さが第１導体回路層１２の厚さより小さい場合は、第１導体回路層１２の上部が第２導体回路層１３の内部に埋没した構造となる。この場合、あらかじめ第１導体回路層１２の厚さを大きめに確保しておくことにより、必要な高さの凹状の空間１８を第１導体回路層１２の側面に沿って形成することができる。

（２）絶縁基材上に、第１導体回路層となる第１導体層を、目的の幅Ｗ_１よりも大きい幅で（例えば絶縁基材の全面にわたって）形成し、この第１導体層の上に、幅Ｗ_２の第２導体回路層を形成した後、第１導体層のパターニングによって、幅Ｗ_１の第１導体回路層を形成する方法。

幅Ｗ_２の第２導体回路層を形成する方法としては、パターニングされたレジストや触媒などを使用することによって目的の幅Ｗ_２の範囲内のみで第２導体回路層が形成されるようにしてもよい。また、目的の幅Ｗ_２よりも大きい幅で（例えば絶縁基材の全面にわたって）導体層を形成したのち、エッチング等によって導体層をパターニングし、目的の幅Ｗ_２の第２導体回路層を形成してもよい。

上記（２）による回路基板の形成方法の一形態例を図３に示す。
図３（ａ）に示すように、第１絶縁層１１上に、目的の幅Ｗ_１よりも大きい幅で（例えば第１絶縁層１１の全面にわたって）第１導体層１２Ａを形成する。この第１導体層１２Ａとしては、薄い金属等によるシード層を用いることができる。
次いで、図３（ｂ）に示すように、第１導体層１２Ａの上に、幅Ｗ_２の開口部２５ａを有するレジスト層２５を形成する。
次いで、図３（ｃ）に示すように、レジスト層２５の開口部２５ａに導体を充填して、幅Ｗ_２の第２導体回路層１３を形成する。第２導体回路層１３の形成方法としては、電解めっき法、無電解めっき法、スパッタ法などが挙げられる。レジスト層２５を厚くすることによって、第２導体回路層１３を厚膜形成することができる。
次いで、図３（ｄ）に示すように、不要になったレジスト層２５を除去する。第２導体回路層１３を構成する導体がレジスト層２５の上方にも堆積した場合は、レジスト層２５を除去する際に、一緒に余分な導体を除去することができる。
次いで、図３（ｅ）および図３（ｆ）に示すように、第２導体回路層１３に覆われていない部分の第１導体層１２Ａを除去して、幅Ｗ_１の第１導体回路層１２を形成することができる。この工程では、第１導体層１２Ａのみを除去し、それ以外の材料、特に第２導体回路層１３を除去することがない、選択的エッチング液を用いることが好ましい。選択的エッチング液としては、例えばＮｉのシード層に対しては硝酸系の薬液を用いることができる。
図３（ｅ）の第１導体層１２Ｂは、第２導体回路層１３と同等の幅であるが、さらに第１導体層１２Ｂの側面を過剰にエッチング除去することにより、図３（ｆ）に示すように、第２導体回路層１３より幅の狭い第１導体回路層１２を形成する。
第２導体回路層１３の幅Ｗ_２が第１導体回路層１２の幅Ｗ_１の１．２〜２．０倍程度となるためには、第１導体回路層１２の幅Ｗ_１を、第２導体回路層１３の幅Ｗ_２の０．５〜０．８倍程度とすればよい。
以上の工程により、目的の導体回路層１４を有する回路基板１５を製造することができる。

図４に、本発明を多層のプリント配線板に適用した一例を示す。図４に示すプリント配線板１００は、絶縁基材１１の片面に導体回路層１４，１４Ａが形成された回路基板１５，１５Ａを複数備え、各回路基板１５，１５Ａは、その間に接着層１６，１６が設けられることにより積層され、接着層１６及び絶縁基材１１には、各回路基板１５，１５Ａを電気的に接続する層間導通部３２を有する。

プリント配線板１００における回路基板１５は、図１に示すプリント配線板１０と同様の構造を有する。すなわち、少なくとも１つの回路基板１５において、導体回路層１４は、絶縁基材１１上に形成された第１導体回路層１２と、第１導体回路層１２上に形成された第２導体回路層１３とを有し、接着層１６が、第１導体回路層１２及び第２導体回路層１３を覆うように設けられている。さらに、絶縁基材１１と平行な面内での少なくとも一方向において、第１導体回路層１２の幅よりも、第２導体回路層１３の幅のほうが広く、絶縁基材１１の上面１１ａと第１導体回路層１２の側面１２ａと第２導体回路層１３の下面１３ａとに囲まれる凹状の空間に、接着層１６が、第１導体回路層１２の側面１２ａに沿って、充填されている。
これにより、導体回路層１４と該導体回路層１４を覆う接着層１６との密着性を向上させることができる。
なお、図４に示すプリント配線板１００の回路基板１５の絶縁基材１１を、図１に示すプリント配線板１０の第１絶縁層１１に対応させる場合、該回路基板１５の導体回路層１４側に接着層１６を介して積層された他の回路基板１５，１５Ａの絶縁基材１１が、図１に示すプリント配線板１０の第２絶縁層１７に対応するものとなる。

図４に示す多層のプリント配線板の製造方法の一例を、図５に示す。
図５（ａ）に示すように、絶縁基材１１の上面１１ａに導体回路層１４を有する回路基板１５を用意し、図５（ｂ）に示すように、絶縁基材１１の導体回路層１４と反対側の面１１ｂに、接着層１６を形成する。接着層１６の形成方法は、あらかじめシート状に形成された接着シートの貼り合わせによることが好ましく、液状接着剤の塗布・乾燥による場合に比べて生産性が向上する。
接着層の材料としては、ポリイミド系接着剤やエポキシ系接着材、アクリル系接着材などが挙げられる。なお、回路パターンの形成は、接着層１６の形成後に行うこともできるが、幅の異なる２層の導体回路層１２，１３をパターニングする工程中に接着層１６が存在していると、パターニングに用いる方法や薬剤等の制約を生じるおそれがあるため、接着層１６の形成前に回路パターンを形成しておくことが好ましい。

図５（ｃ）に示すように、接着層１６及び絶縁基材１１を貫通して第１導体回路層１２の下面１２ｂを露出するビア開口部３１を穿設したのち、図５（ｄ）に示すように、ビア開口部３１に導電ペースト等の導電材を充填することにより、層間導通部３２を形成する。導電ペーストとしては、Ｐｂはんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系などのいわゆる鉛フリーはんだ、異方性導電ペースト（ＡＣＦ）、銀ペーストの１種または２種以上の混合物、あるいは、微量の異種金属を混合したペースト材料等が挙げられる。導電ペーストの充填方法としては、印刷工法、スピン塗布工法、スプレー塗布工法、ディスペンス工法、ラミネート工法、またはこれらを併用した方法などを用いることができる。

図５（ｅ）の一括積層工程においては、最下層となる回路基板１５は、裏面１１ｂに接着層１６を積層していないものでよい。また、最下層となる回路基板１５は、絶縁基材１１の片面に導体回路層を有する片面板に限らず、絶縁基材１１の両面に導体回路層を有する両面板を使用することも可能である。上側の回路基板の層間導通部３２を、下側の回路基板の第２導体回路層１３の上面１３ｃに対して位置合わせの後、相互に積層する。
また、最上層となる回路基板１５Ａは、導体回路層１４Ａが単層のものでもよい。
加熱プレス工程においては、接着層１６が導体回路層１４の周囲を充分に被覆するように、適切な温度および圧力を設定する。各回路基板１５，１５Ａが、その間に積層された接着層１６により一体化することで、図５（ｆ）に示すように、多層のプリント配線板１００が得られる。

中間層となる層間導通部３２を有する回路基板１５の枚数は、特に限定されず、１つでも複数でもよい。最上層となる回路基板１５Ａと、最下層となる回路基板１５との間に接着層１６を積層して、２層のプリント配線板を得ることもできる。

Ｗ_１…第１導体回路層の幅、Ｗ_２…第２導体回路層の幅、１０，１００…プリント配線板、１１…絶縁基材（第１絶縁層）、１１ａ…第１絶縁層の上面、１２…第１導体回路層、１２ａ…第１導体回路層の側面、１３…第２導体回路層、１３ａ…第２導体回路層の下面、１４，１４Ａ…導体回路層、１５，１５Ａ…回路基板、１６…接着層、１７…第２絶縁層、１８…凹状の空間。

Claims

第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に形成された第１導体回路層と、前記第１導体回路層上に形成された第２導体回路層と、前記第１導体回路層及び前記第２導体回路層を覆うように、前記第１絶縁層上に形成された接着層と、前記接着層上に形成された第２絶縁層とを備え、
前記第１絶縁層と平行な面内での少なくとも一方向において、前記第１導体回路層の幅よりも、前記第２導体回路層の幅のほうが広く、
前記第１絶縁層の上面と前記第１導体回路層の側面と前記第２導体回路層の下面とに囲まれる凹状の空間に、前記接着層が、前記第１導体回路層の側面に沿って、充填されていることを特徴とするプリント配線板。
絶縁基材の片面に導体回路層が形成された回路基板を複数備え、各回路基板は、その間に接着層が設けられることにより積層され、前記接着層及び前記絶縁基材には、各回路基板を電気的に接続する層間導通部を有する多層のプリント配線板であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。