JP2013062441A - プリント基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の反りを防止しつつ、特に基板側面からの水分の浸入を防いでリフロー時や環境試験時などにおける基板の剥がれや膨れを防止する。
【解決手段】プリント基板１００は、第１基板１０上に接着層９を介して第２基板２０を積層した多層構造を備え、第１基板１０は、第１樹脂基材１１の面１１ａ上に全面的に形成された第１配線層１２及び第１電極層１３を備え、第１電極層１３上の基板周縁部には、金属壁部１４が形成されている。第２基板２０は、第２樹脂基材２１の面２１ａ上に全面的に形成された第２配線層２２及び第２電極層２３を備える。リフロー時などに高温に曝されたとしても、基板側面から浸入した水分は金属壁部１４によりそれ以上内側への浸入が効果的に防止される。これにより、基板の剥がれや膨れを最小限に止めることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば電子部品が表面実装されるプリント基板及びその製造方法に関する。

従来より、樹脂基材、導電層及び接着層を有するプリント基板において、リフロー時や吸湿リフロー試験、熱衝撃試験等の環境試験時に接着剤層に含まれる有機接着剤及び樹脂基材の揮発成分や水分が膨張したり、基板外部から水分が浸入したりして基板に剥がれや膨れが生じることがあった。特に、これらプリント基板を積層して多層化した場合により生じることがあった。このような不具合を防止するために、下記特許文献１に開示されたプリント基板では、基板の剥がれや膨れが生じ易い箇所にスルーホール等を形成して、例えば蒸発した揮発成分及び水分を逃す構成となっている。

特開２００８−１８６８９６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたプリント基板では、基板の剥がれや膨れが生じ易い箇所の表層にスルーホール等を形成する必要がある。このため、プリント基板を多層化した場合には内在する層の有機接着剤、揮発成分及び水分や、外部から浸入した水分などを逃すには不十分な構造となり、基板の剥がれや膨れを効果的に抑制することが困難となってしまう。

また、樹脂基材と導電層とは線膨張係数が異なるため、残銅率が高い方が基板の反りなどを防ぐことができるが、残銅率が高いプリント基板を多層化した場合には、同様に内在する層の有機接着剤、揮発成分及び水分、或いは外部から浸入した水分などを逃すには不十分な構造となってしまう。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、基板の反りを防止しつつ、特に基板側面からの水分の浸入を防いでリフロー時や環境試験時などにおける基板の剥がれや膨れを防止することができるプリント基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るプリント基板は、第１樹脂基材と、前記第１樹脂基材上に全面的に形成された第１配線層及び第１電極層と、前記第１配線層及び第１電極層を覆い前記第１樹脂基材上に形成された接着層と、前記接着層に密着して形成された第２樹脂基材とを有し、前記第１電極層上の基板周縁部及び前記接着層側の第２樹脂基材上の基板周縁部の少なくとも一つに金属壁部が形成されていることを特徴とする。

本発明に係るプリント基板によれば、第１樹脂基材上に第１配線層及び第１電極層が全面的に形成され、接着層及び第２樹脂基材との間に存在する第１電極層上の基板周縁部及び接着層側の第２樹脂基材上の基板周縁部の少なくとも一つに金属壁部が形成されている。このため、リフロー時や環境試験時などにおいて高温に曝されても、基板側面から水分が浸入することなく、水分の膨張による応力の発生を低減して、基板の剥がれや膨れを最小限に止めることができる。また、第１配線層及び第１電極層が第１樹脂基材上に全面的に形成されていることから、残銅率が高く基板の反りを防止することができる。

本発明の一つの実施形態においては、前記第１電極層が、グランド電極又はダミー電極からなる。

本発明の他の実施形態においては、前記第２樹脂基材の前記接着層との密着面とは反対面に、第２配線層及び第２電極層が形成され、前記第２電極層上の基板周縁部に金属壁部が形成されている。

本発明の更に他の実施形態においては、前記金属壁部が、前記第１及び第２樹脂基材の積層方向に対応する位置に形成されている。

本発明の更に他の実施形態においては、前記金属壁部が、前記第１及び第２樹脂基材の面方向に沿って並設されている。

本発明に係るプリント基板の製造方法は、第１樹脂基材と、前記第１樹脂基材上に形成された第１配線層及び第１電極層と、前記第１配線層及び第１電極層を覆い前記第１樹脂基材上に形成された接着層と、前記接着層に密着して形成された第２樹脂基材とを有するプリント基板の製造方法であって、前記第１樹脂基材上に全面的に前記第１配線層及び第１電極層を形成し、前記第１電極層上の基板周縁部及び前記接着層側となる前記第２樹脂基材上の基板周縁部の少なくとも一つに金属壁部を形成し、前記第２樹脂基材を前記第１樹脂基材上に前記接着層を介して積層することを特徴とする。

本発明に係るプリント基板の製造方法によれば、第１樹脂基材上に全面的に第１配線層及び第１電極層を形成し、第１電極層上の基板周縁部及び接着層側となる第２樹脂基材上の基板周縁部の少なくとも一つに金属壁部を形成した上で、第２樹脂基材を接着層を介して第１樹脂基材上に積層している。このため、リフロー時などに基板側面から水分が浸入することなく、水分の膨張による応力の発生を低減して、上述のように基板の反りを防止しつつ基板の剥がれや膨れを最小限に止めることができるプリント基板を製造することができる。

本発明の一つの実施形態においては、前記第２樹脂基材を前記第１樹脂基材に積層するに先立って、前記第２樹脂基材の前記接着層との密着面とは反対面に、第２配線層及び第２電極層を形成し、前記第２電極層上の基板周縁部に金属壁部を形成する。

本発明によれば、基板の反りを防止しつつ、特に基板側面からの水分の浸入を防いでリフロー時や環境試験時などにおける基板の剥がれや膨れを防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係るプリント基板の構造を示す平面図である。 同プリント基板の構造を示す断面図である。 同プリント基板の製造工程を示すフローチャートである。 同プリント基板を製造工程順に示す断面図である。 同プリント基板を製造工程順に示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るプリント基板の構造を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るプリント基板の構造を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るプリント基板の構造を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るプリント基板の構造を示す断面図である。

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係るプリント基板及びその製造方法を詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るプリント基板の構造を示す平面図である。図２は、プリント基板の構造を示す断面図である。なお、図２はプリント基板の一部を断面で示している。図１及び図２に示すように、第１の実施形態に係るプリント基板１００は、例えば第１基板１０上に接着層９を介して第２基板２０を積層した多層構造を備えてなる。第１基板１０は、第１樹脂基材１１の一方の面１１ａ上に全面的に形成された第１配線層及び第１電極層１３を備えている。

第１電極層１３は、例えばグランド（ＧＮＤ）電極又はダミー電極からなり、第１配線層１２とは電気的に絶縁されている。第１電極層１３上の基板周縁部には、所定の高さ（厚さ）に形成された金属壁部１４が形成されている。この金属壁部１４は、例えば第１基板１０の側端面から０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内の第１電極層１３上に形成されている。なお、ここでは第１樹脂基材１１の他方の面１１ｂは、プリント基板１００の底面を構成している。

一方、第２基板２０は、第１基板１０と同様に、第２樹脂基材２１の一方の面２１ａ上に全面的に形成された第２配線層２２及び第２電極層２３を備えている。そして、第２樹脂基材２１の他方の面２１ｂと第１樹脂基材１１の一方の面１１ａとの間には、第１基板１０と第２基板２０とを接着する接着層９が形成されている。

また、第２基板２０の第２樹脂基材２１及び接着層９には、第２配線層２２及び第２電極層２３に到達するビアホール８が形成されている。そして、このビアホール８内に形成されたインナービア７によって、第１及び第２配線層１２，２２同士、第１及び第２電極層１３，２３同士が、それぞれ電気的に層間接続されている。

なお、第２電極層２３上の基板周縁部には、金属壁部が形成されていないが、更に基板を積層する場合には、例えば第１電極層１３の金属壁部１４と同様の構成で形成された金属壁部２４（図４（ｆ）等参照、以下同じ）を備えていてもよい。この場合、第２電極層２３上の金属壁部２４は、第１電極層１３の金属壁部１４と基板の厚さ方向に対応する位置に形成されている。

第１及び第２樹脂基材１１，２１は、例えばポリイミド樹脂等の絶縁樹脂からなり、各配線層１２，２２及び電極層１３，２３は、銅箔等の導電材料をパターン形成してなる。第１及び第２基板１０，２０は、例えば片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）、両面銅張積層板（両面ＣＣＬ）などを用いてもよい。接着層９は、エポキシ系やアクリル系接着剤など、揮発成分が含まれた有機系接着剤などからなる。

本実施形態に係るプリント基板１００は、このように構成されることにより、次のような作用効果を奏する。すなわち、リフロー時などに高温に曝されたとしても、基板側面から浸入した水分は金属壁部１４によりそれ以上内側への浸入が効果的に防止される。これにより、基板の剥がれや膨れを最小限に止めることができる。更に、各配線層１２，２２及び各電極層１３，２３が各樹脂基材１１，２１上に全面的に形成されていることから、各基板１０，２０の残銅率が高く基板全体の反りを防止することができる。

本出願人は、このように構成されたプリント基板１００について、次のような吸湿リフロー試験を実施した。すなわち、試験環境（温度３０℃、相対湿度６０％の雰囲気、リフロー時ピーク温度２６０℃）中にプリント基板１００を１９２時間放置した。その結果、基板の反りや膨れ等は確認できなかった。一方、金属壁部１４が形成されてないプリント基板を同様の試験環境中に放置した場合は、膨れが発生し、剥離が生じていることが確認された。

本実施形態に係るプリント基板１００は、例えば次のように製造される。図３は、プリント基板の製造工程を示すフローチャートである。図４及び図５は、プリント基板を製造工程順に示す断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、一方の面１１ａ（２１ａ）上の全面に導体層６が形成された樹脂基材１１（２１）を準備する（ステップＳ１００）。

次に、導体層６の面１１ａ（２１ａ）とは反対側の面上に、レジストを貼り付け、露光・現像を行った後にエッチングなどを施すことにより、図４（ｂ）に示すように、所定のマスクパターン５を形成する（ステップＳ１０２）。そして、エッチングなどを行って、図４（ｃ）に示すように、配線層１２（２２）及び電極層１３（２３）を形成する（ステップＳ１０４）。その後、マスクパターン５を薬液処理などにより除去する。ここまでの処理で、図１に示す場合の第２基板２０の第２配線層２２及び第２電極層２３を得ることができる。

そして、図４（ｄ）に示すように、電極層１３（２３）上の基板周縁部に、マスク材５ａを貼り付け（ステップＳ１０６）、配線層１２（２２）及び電極層１３（２３）をエッチングすることにより、図４（ｅ）に示すように、電極層１３（２３）上の基板周縁部に金属壁部１４（２４）を形成する（ステップＳ１０８）。ここまでの処理を繰り返すことにより、配線層１２（２２）などが形成された第１及び第２樹脂基材１１，２１を有する第１及び第２基板１０，２０得ることができる。

次に、第２樹脂基材２１について、図４（ｆ）に示すように、他方の面２１ｂ上にマスク付き接着剤シート（マスク部分は省略）を貼って接着層９を形成する（ステップＳ１１０）。そして、図５（ｇ）に示すように、レーザ加工等により接着層９及び第２樹脂基材２１にビアホール８を形成する（ステップＳ１１２）。

その後、図５（ｈ）に示すように、ビアホール８内に導電ペーストなどを充填してインナービア７を形成する（ステップＳ１１４）。なお、導電ペーストの材料としては、各種半田、ＡＣＦ、銀ペースト、これらのペーストの混合材料や、微量の異種金属を混合したペースト材料などを用いることができる。また、導電ペーストの充填方法としては、例えば印刷工法、スピン塗布工法、スプレー塗布工法、ディスペランス工法、ラミネート工法、及びこれらを併用した工法などを用いることができる。

最後に、図５（ｉ）に示すように、第２基板２０を第１基板１０上に位置合わせして重ね合わせると共に、例えば別途作成しておいた第３基板３０や第４基板４０などを順次重ね合わせて加熱加圧し、積層処理を行うことで（ステップＳ１１６）、プリント基板１００を製造する。なお、図５（ｉ）に示すプリント基板１００は４層構造となっているが、積層する基板数を変更すればより多層構造のプリント基板１００を製造することができる。

このように、第１の実施形態に係るプリント基板によれば、基板の反りを防止しつつ、特に基板側面からの水分の浸入を防いでリフロー時や環境試験時などにおける基板の剥がれや膨れを防止することができる。なお、以上はポリイミド等の樹脂基材を用いたプリント基板に本発明を適用した例について説明したが、エポキシ樹脂、紙フェノール等の樹脂基材を用いた場合でも、本発明は適用可能である。

［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係るプリント基板の構造を示す断面図である。なお、以降においては、説明の便宜上、４層構造のプリント基板の第３及び第４基板を例に挙げて説明するが、上記のような第１及び第２基板１０，２０についても同様の構成を適用することができる。第２の実施形態に係るプリント基板１００Ａは、金属壁部が電極層上ではなく樹脂基材側に形成されている点が、第１の実施形態に係るプリント基板１００と相違している。

すなわち、図６に示すように、第２の実施形態に係るプリント基板１００Ａは、第４基板４０の第４樹脂基材４１の接着層９側の面４１ｂ上の基板周縁部に、金属壁部４４が形成されている。同様に、図示は省略するが、第３基板３０の第３樹脂基材３１にも金属壁部が形成されている。このように構成しても、第１の実施形態に係るプリント基板１００と同様な作用効果を奏することができる。

［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態に係るプリント基板の構造を示す断面図である。第３の実施形態に係るプリント基板１００Ｂは、金属壁部が電極層上及び樹脂基材側に、基板の厚さ方向に対応する位置に形成されている点が、第１及び第２の実施形態に係るプリント基板１００，１００Ａと相違している。

すなわち、図７に示すように、第３の実施形態に係るプリント基板１００Ｂは、第４基板４０の第４樹脂基材４１の接着層９側の面４１ｂ上の基板周縁部と、第３基板３０の第３樹脂基材３１の第３電極層３３上の基板周縁部との基板の厚さ方向に対応する位置に、それぞれ金属壁部４４，３４が形成されている。なお、図示は省略するが、同様に第３基板３０の第３樹脂基材３１にも金属壁部が形成されている。このように構成しても、第１及び第２の実施形態に係るプリント基板１００，１００Ａと同様な作用効果を奏することができる。

［第４の実施形態］
図８は、本発明の第４の実施形態に係るプリント基板の構造を示す断面図である。第４の実施形態に係るプリント基板１００Ｃは、金属壁部が電極層上に樹脂基材の面方向に沿って並設されている点が、第１〜第３の実施形態に係るプリント基板１００〜１００Ｂと相違している。

すなわち、図８に示すように、第４の実施形態に係るプリント基板１００Ｃは、第３基板３０の第３樹脂基材３１の第３電極層３３上の基板周縁部に、金属壁部３４が複数並設されている。このように構成しても、第１〜第３の実施形態に係るプリント基板１００〜１００Ｂと同様な作用効果を奏することができる。なお、金属壁部は、樹脂基材側に並設されてもよい。

［第５の実施形態］
図９は、本発明の第５の実施形態に係るプリント基板の構造を示す断面図である。第５の実施形態に係るプリント基板１００Ｄは、金属壁部が電極層上及び樹脂基材側に形成されている点は、第３の実施形態に係るプリント基板１００Ｂと同様であるが、形成位置が樹脂基材の面方向にずれている点が、第３の実施形態に係るプリント基板１００Ｂと相違している。

すなわち、図９に示すように、第５の実施形態に係るプリント基板１００Ｄは、第４基板４０の第４樹脂基材４１の接着層９側の面４１ｂ上の基板周縁部に、金属壁部４４が形成され、第３基板３０の第３樹脂基材３１の第３電極層３３上の基板周縁部に、金属壁部４４とは面方向にずれて金属壁部３４が形成されている。図示は省略するが、第３基板３０の第３樹脂基材３１にも同様に金属壁部が形成されている。このように構成しても、第３の実施形態に係るプリント基板１００Ｂと同様な作用効果を奏することができる。

以上述べたように、上記実施形態に係るプリント基板１００〜１００Ｄによれば、基板の反りを防止しつつ、特に基板側面からの水分の浸入を防いでリフロー時や環境試験時などにおける基板の剥がれや膨れを防止することができる。なお、金属壁部は、上述した形成態様を種々組み合わせて形成するようにしてもよい。

また、以上はポリイミド等の樹脂基材を用いたプリント基板に本発明を適用した例について説明したが、エポキシ樹脂、紙フェノール等の樹脂基材を用いた場合でも、本発明は適用可能である。

７ インナービア
８ ビアホール
９ 接着層
１０ 第１基板
１１ 第１樹脂基材
１１ａ，１１ｂ 面
１２ 第１配線層
１３ 第１電極層
１４ 金属壁部
２０ 第２基板
２１ 第２樹脂基材
２１ａ，２１ｂ 面
２２ 第２配線層
２３ 第２電極層
２４ 金属壁部
１００ プリント基板

Claims (7)

1. 第１樹脂基材と、前記第１樹脂基材上に全面的に形成された第１配線層及び第１電極層と、前記第１配線層及び第１電極層を覆い前記第１樹脂基材上に形成された接着層と、前記接着層に密着して形成された第２樹脂基材とを有し、
   前記第１電極層上の基板周縁部及び前記接着層側の第２樹脂基材上の基板周縁部の少なくとも一つに金属壁部が形成されている
   ことを特徴とするプリント基板。
2. 前記第１電極層は、グランド電極又はダミー電極からなることを特徴とする請求項１記載のプリント基板。
3. 前記第２樹脂基材の前記接着層との密着面とは反対面には、第２配線層及び第２電極層が形成され、前記第２電極層上の基板周縁部に金属壁部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のプリント基板。
4. 前記金属壁部は、前記第１及び第２樹脂基材の積層方向に対応する位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のプリント基板。
5. 前記金属壁部は、前記第１及び第２樹脂基材の面方向に沿って並設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のプリント基板。
6. 第１樹脂基材と、前記第１樹脂基材上に形成された第１配線層及び第１電極層と、前記第１配線層及び第１電極層を覆い前記第１樹脂基材上に形成された接着層と、前記接着層に密着して形成された第２樹脂基材とを有するプリント基板の製造方法であって、
   前記第１樹脂基材上に全面的に前記第１配線層及び第１電極層を形成し、
   前記第１電極層上の基板周縁部及び前記接着層側となる前記第２樹脂基材上の基板周縁部の少なくとも一つに金属壁部を形成し、
   前記第２樹脂基材を前記第１樹脂基材上に前記接着層を介して積層する
   ことを特徴とするプリント基板の製造方法。
7. 前記第２樹脂基材を前記第１樹脂基材に積層するに先立って、前記第２樹脂基材の前記接着層との密着面とは反対面に、第２配線層及び第２電極層を形成し、前記第２電極層上の基板周縁部に金属壁部を形成することを特徴とする請求項６記載のプリント基板の製造方法。

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