JP2014165236A - 回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性が高く、ビア接続安定性に優れた回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の回路基板の製造方法は、ラミネート済みプリプレグ３を放置または保管する際にそれぞれのラミネート済みプリプレグ３間に、多孔質または凹凸を有するシート４を挟み込んで放置もしくは保管することでラミネートしたプリプレグの寸法変化の安定化を促進させ、生産ロット内の寸法変化のばらつきを低減し、位置精度が高く生産性に優れた回路基板を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数層の回路パターンを接続してなる回路基板の製造方法に関するものである。

近年、電子機器の小型化、高密度化に伴い、産業用にとどまらず民生用の分野においても回路基板が強く要望されるようになってきた。特に回路基板の高機能化が進み、より複数層の回路パターンが内層接続手段を用いて接続されており、その接続信頼性は重要となっている。

以下従来の回路基板の製造方法について図４を用いて説明する。

以下従来の両面基板と多層基板、ここでは４層基板の製造方法について説明する。まず、多層基板のベースとなる両面回路基板の製造方法を説明する。

図４（ａ）〜（ｈ）は従来の両面回路基板の製造方法の工程断面図である。

生産環境は一般に温度２３℃±２℃、湿度５５％ＲＨ±１０％ＲＨの温湿度に調整されている。

まず、図４（ａ）に示す符号５１は、ガラスクロスに熱硬化性のエポキシ樹脂を含浸し半硬化させた基板材料であるＢステージ状態のプリプレグであり、縦、横、厚みのサイズが５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．１ｍｍである。

５２は、導電性ペースト充填時のマスクフィルムとなる片面にＳｉ系の離型剤を塗布した厚さ約１９μｍのプラスチックフィルムであり、例えばポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴシートと称する）が用いられる。

図４（ｂ）に示す工程は、ＰＥＴシート５２でプリプレグ５１を挟持しラミネートなどの方法で加熱加圧することで前記ＰＥＴシート５２を前記プリプレグ５１の両面に張り付けることで、ラミネート済みプリプレグ５３を形成することができ、ロット単位で積み重ねて保管している。

次にロット単位で積み重ねて保管していた一番上のラミネート済みプリプレグ５３より順に、図４（ｃ）に示すように、ラミネート済みプリプレグ５３の所定の箇所にレーザ加工法などを利用して貫通穴５４を形成する。

次に図４（ｄ）に示すように、印刷機（図示せず）を用いて印刷ステージ７０上に敷き紙７１を敷き、貫通穴５４を有するラミネート済みプリプレグ５３を設置し、スキージ５５でＰＥＴシート５２の上から貫通穴５４に導電性ペースト５６を充填し、ビア５７を形成する。このとき、上面のＰＥＴシート５２は印刷マスクの役割を果たしている。

次に図４（ｅ）に示すように、プリプレグ５１の両面からＰＥＴシート５２を剥離するとペースト充填済みプリプレグ５８が形成される。

次に図４（ｆ）に示すように、ペースト充填済みプリプレグ５８の両面にＣｕなどの金属箔５９を重ね熱プレスで加熱加圧することにより、ペースト充填済みプリプレグ５８の両側に金属箔５９が接着され、図４（ｇ）に示す両面銅張り板６０が形成される。

両面の金属箔５９は所定位置に設けたビア５７内の導電性ペースト５６により電気的に接続されている。

そして、図４（ｈ）に示すように、両面の金属箔５９を選択的にエッチングして回路パターン６１が形成されて両面回路基板６２が得られる。

次に、図５を用いて従来の多層の回路基板の製造方法を説明する。

図５（ａ）〜（ｄ）は、従来の多層の回路基板の製造方法を示す工程断面図であり、４層基板を例として示している。

まず、図５（ａ）に示すように、図４（ａ）〜（ｈ）によって製造された両面回路基板６２と図４（ａ）〜（ｅ）で製造された貫通穴５４に導電性ペースト５６を充填しビア５７を形成した上積層用ペースト充填済みプリプレグ５８ａと下積層用ペースト充填済みプリプレグ５８ｂを準備する。

次に、図５（ｂ）に示すように、積層ステージ（図示せず）上に金属箔５９を乗せ、その上に下側のペースト充填済みプリプレグ５８ｂを画像認識などで基準穴位置を認識位置決めした後に積層し、その上に両面回路基板６２を画像認識などで基準穴位置を認識位置決めした後に積層する。さらにその上に上側のペースト充填済みプリプレグ５８ａを画像認識などで基準穴位置を認識位置決めした後に積層し、さらにその上に金属箔５９を積層する。以上がアライメント積層工程である。

次に図５（ｃ）に示すように、金属箔５９で挟持されたペースト充填済みプリプレグ５８ａ，５８ｂ、両面回路基板６２を熱プレスで加熱加圧することでペースト充填済みプリプレグ５８ａ，５８ｂに含浸されたエポキシ樹脂によって両面回路基板６２、金属箔５９とが接着され４層の積層基板６３となる。これにより、ペースト充填済みプリプレグ５８ａ，５８ｂ、両面回路基板６２と金属箔５９は、ビアに充填された導電性ペーストや両面回路基板のパターンによって電気的接続が実現される。

次に、図５（ｄ）に示すように、両面の金属箔５９を選択的にエッチングして回路パターン６１を形成することで４層回路基板６４が得られる。

ここでは４層の多層基板について説明したが、４層以上の多層回路基板、例えば６層回路基板については製造方法で得られた４層回路基板６４を両面回路基板６２の代わりに用いて、図５に示した多層の回路基板の製造方法を繰り返せばよい。

特許第４７４２６５３号

上記の多層基板の製造方法の場合において、内層パターンと積層するプリプレグとの貫通穴の位置あわせが重要になり微細化が進むとそれぞれの寸法許容値が小さくなる。

さらに近年、ユーザーニーズに基づいて、基板材料となるプリプレグの薄化が進みプリプレグの厚みは、従来の２分の１の厚みが要求されるようになってきた。

図４（ｂ）に示す工程において、ＰＥＴシート５２をプリプレグ５１の表面にしわ無く張り付けるため、ＰＥＴシート５２は加熱された状態で張力が加えられるので張り付け前に伸ばされた状態になる。

伸びた状態のＰＥＴシート５２を張り付けられたＢステージ状態のプリプレグ５１自体も熱が加わり含浸されたエポキシ樹脂が軟化し、プリプレグ５１自体の剛性が低下する。

そのため、張り付け完了直後には、張り付け時の張力が解放されＰＥＴシート５２が再度収縮しようとする応力が働き、プリプレグ５１もＰＥＴシート５２と同時に収縮する力が働く。

その後、ＰＥＴシート５２の張り付けが完了したプリプレグ５１は、冷却されることで初期のＢステージ状態を取り戻す。

初期のＢステージ状態に戻ることにより、プリプレグ５１には、剛性が戻り、反力が発生する。このため、ＰＥＴシート５２の収縮力とプリプレグ５１の反力が釣り合うところまでプリプレグ５１の寸法は伸びる。

このとき、プリプレグ５１の剛性が戻ることによって生じる反力に加え、吸湿により寸法変化が生じる。

また、プリプレグ５１にＰＥＴシート５２を張り付け完了の直後から急激な伸びを生じることがあった。

寸法変化途中のラミネート済みプリプレグ５３にレーザ加工を行うと位置決め用の基準穴位置のばらつきが大きくなり合致精度が悪くなるため、従来の回路基板の製造方法においては、プリプレグ５１にＰＥＴシート５２を張り付けた後、ラミネート済みプリプレグ５３の寸法変化が安定するまで放置または保管する工程を有していた。

この従来の回路基板の製造方法においては、ラミネート済みプリプレグ５３を積み重ねて保管するため、積み重なった中央のラミネート済みプリプレグ５３は吸湿速度が遅くなり寸法が安定するまで長時間の保管が必要となるため工程のリードタイムが長くなるという課題があった。

また、ＰＥＴシート５２を張り付けたプリプレグ５１の積み重なった一番上と中央部で吸湿速度の差により寸法変化のばらつきが生じ、合致精度がばらつく問題点をも有していた。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、寸法が安定するまでのリードタイム短縮と位置決め用の基準穴の位置のばらつきを低減することにより高精度な寸法を実現し、これにより積層工程での合致精度を向上させることにより、信頼性の高い回路基板の製造方法を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。

本発明の回路基板の製造方法は、プリプレグの表裏に離型性を有したプラスチックシートを張り付ける工程と、前記プラスチックシートを張り付けた前記プリプレグの寸法を安定させる寸法安定促進工程と、前記プラスチックシートを張り付けたプリプレグの任意の位置にレーザ光を照射することにより貫通穴を形成する工程と、前記貫通穴に導電性ペーストを充填する工程と、前記プラスチックシートを前記プリプレグより剥離する工程と、前記プラスチックシートを剥離した導電性ペースト充填済みプリプレグを金属箔で挟持し熱プレスにて加熱加圧する工程と、金属箔をエッチングしてパターン形成する工程とを備えることを特徴とする。

寸法安定促進工程において、ラミネート済みプリプレグを放置または保管する際にそれぞれのラミネート済みプリプレグ間に多孔質または凹凸を有するシートを挟んで放置または保管することにより、寸法変化の安定を促進させることができ、工程のリードタイム短縮化において効果を奏する。

また、ラミネート済みプリプレグ間に多孔質または凹凸を有するシートを挟んで放置または保管することにより、ロット内のラミネート済みプリプレグを均等に吸湿促進させることができ、ロット内のラミネート済みプリプレグの寸法変化のばらつきを低減することができる。

これにより貫通穴の加工位置精度を向上させ、加熱加圧工程後のビア位置寸法のばらつきを低減し、高い貫通穴の加工位置精度および寸法精度を備えたプリプレグと回路基板を精度良くアライメント積層でき、層間接続の信頼性が高い回路基板を提供できるという作用効果を奏する。

また、本発明の上記構成における放置または保管する環境は、室温２３±２℃、湿度６０±２０％であることが望ましい。

これにより、放置または保管する環境を特定し厳密に管理することで、寸法変化の管理が容易となり、高い貫通穴の加工位置精度を備えたプリプレグと回路基板を精度良くアライメント積層でき、層間接続の信頼性が高い回路基板を提供できる。

本発明は、プリプレグにＰＥＴシートを張り付けた後、多孔質または凹凸を有するシートを各プラスチックシート付プリプレグ間に挟んで保管することにより、プリプレグにプラスチックシートを張り付けた後の寸法変化を促進させることで工程のリードタイム短縮化とロット内のプラスチック付プリプレグの寸法変化のばらつきを低減することができ、基準穴の寸法位置精度を向上させることが可能となり、寸法精度や合致精度が高い品質の高く生産性に優れた回路基板の製造方法を提供することができるという効果を奏するものである。

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工程断面図 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工程断面図 本発明の実施の形態における実験内容を示す図 従来の回路基板の製造方法を示す工程断面図 従来の回路基板の製造方法を示す工程断面図

（実施の形態）
以下本発明の回路基板の製造方法について図面を用いて以下に説明する。

以下本発明の両面基板と多層基板、ここでは４層基板の製造方法について説明する。まず、多層基板のベースとなる両面回路基板の製造方法を説明する。

図１（ａ）〜（ｉ）は本発明の両面回路基板の製造方法の工程断面図である。

まず、図１（ａ）に示す符号の１は、ガラスクロスに熱硬化性のエポキシ樹脂を含浸し半硬化させた基板材料であるＢステージ状態のプリプレグであり、例えば縦、横、厚みのサイズが５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．１ｍｍである。なお、プリプレグのサイズは大きくても小さくても良い。符号の２は、導電性ペースト充填時のマスクフィルムとなる片面にＳｉ系の離型剤を塗布した厚さ約１９μｍのプラスチックフィルムであり、例えばポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴシートと称する）が用いられる。

次に図１（ｂ）に示すように、ＰＥＴシート２でプリプレグ１を挟持しラミネートなどの方法で加熱加圧することで前記ＰＥＴシート２を前記プリプレグ１の両面に張り付けることでラミネート済みプリプレグ３を形成する。

その後、図１（ｃ）に示すように寸法変化を安定させる工程として、前記ラミネート済みプリプレグ３を積み重ねて放置または保管する際に前記ラミネート済みプリプレグ３の間に多孔質または凹凸を有するシート４を挟み込んで放置または保管する。

ここで、生産環境内の温湿度２３℃６０％ＲＨにおけるラミネート済みプリプレグ３を積み重ねた場合の中央部の寸法変化と多孔質または凹凸を有するシート４を挟みこんで放置または保管した場合の中央部の寸法変化を図３に示す。

その結果、本発明におけるラミネート済みプリプレグ３の間に多孔質もしくは凹凸を有するシート４を挟み込んで放置または保管した場合、１２時間程度で従来の製造方法における積み重ねたラミネート済みプリプレグ３中央部の４８時間と同等の変化レベルが得られることが判明した。

次に図１（ｄ）に示すように、ラミネート済みプリプレグ３の所定の箇所にレーザ加工法などを利用して貫通穴５を形成する。

次に図１（ｅ）に示すように、印刷機（図示せず）を用いて、印刷ステージ２０上に敷き紙２１を敷き、貫通穴５を有するラミネート済みプリプレグ３を設置し、スキージ６でＰＥＴシート２の上から貫通穴５に導電性ペースト７を充填し、ビア８を形成する。このとき、上面のＰＥＴシート２は印刷マスクの役割を果たしている。

次に図１（ｆ）に示すように、プリプレグ１の両面からＰＥＴシート２を剥離するとペースト充填済みプリプレグ９が形成される。

次に図１（ｇ）に示すように、ペースト充填済みプリプレグ９の両面にＣｕなどの金属箔１０を重ね熱プレスで加熱加圧することにより、ペースト充填済みプリプレグ９の両側に金属箔１０が接着され図１（ｈ）に示す両面銅張り板１１が形成される。両面の金属箔１０は所定位置に設けたビア８内の導電性ペーストにより電気的に接続されている。

そして、図１（ｉ）に示すように、両面の金属箔１０を選択的にエッチングして回路パターン１２が形成されて両面の回路基板１３が得られる。

次に、図２を用いて本発明の多層の回路基板の製造方法を説明する。

図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の多層基板の製造方法を示す工程断面図であり、４層基板を例として示している。

まず、図２（ａ）に示すように、図１（ａ）〜（ｉ）によって製造された両面の回路基板１３と図１（ａ）〜（ｆ）で製造された貫通穴５に導電性ペースト７を充填しビア８を形成した上積層用ペースト充填済みプリプレグ９ａと下積層用ペースト充填済みプリプレグ９ｂを準備する。

次に、図２（ｂ）に示すように、積層ステージ（図示せず）上に金属箔１０を乗せ、その上に下側のペースト充填済みプリプレグ９ｂを画像認識などで基準穴位置を認識位置決めした後に積層し、その上に両面の回路基板１３を画像認識などで基準穴位置を認識位置決めした後に積層する。さらにその上に上側のペースト充填済みプリプレグ９ａを画像認識などで基準穴位置を認識位置決めした後に積層し、さらにその上に金属箔１０を積層する。以上がアライメント積層工程である。

次に、図２（ｃ）に示すように、金属箔１０で挟持されたペースト充填済みプリプレグ９ａ，９ｂ、両面の回路基板１３を熱プレスで加熱加圧することでペースト充填済みプリプレグ９ａ，９ｂに含浸されたエポキシ樹脂によって両面の回路基板１３、金属箔１０とが接着され４層積層基板１４となる。

これにより、ペースト充填済みプリプレグ９ａ，９ｂ、両面の回路基板１３と金属箔１０はビアに充填された導電性ペーストや両面回路基板のパターンによって電気的接続が実現されている。

次に、図２（ｄ）に示すように、両面の金属箔１０を選択的にエッチングして回路パターン１２を形成することで４層回路基板１５が得られる。

ここでは４層の多層基板について説明したが、４層以上の多層基板、例えば６層基板については製造方法で得られた４層回路基板１５を両面の回路基板１３の代わりに用いて、図２に示した多層の回路基板の製造方法を繰り返せばよい。

本発明の回路基板の製造方法を用いて、両面板もしくは多層の回路基板を製造することにおける利点は、本実施の形態における層間の接続信頼性が高い回路基板を提供することに加えて、回路基板製造工程における生産性の向上を図ることができる。

以上述べたように、本発明の回路基板の製造方法を用いることでビア加工を行うまでにロット内のプリプレグ寸法変化ばらつきを低減することができる。これによりビア形成時の寸法を安定化させることができ、寸法精度が優れ、層間接続の信頼性の高い回路基板を提供することができ、産業上の利用可能性は大と言える。

１ プリプレグ
２ ＰＥＴシート
３ ラミネート済みプリプレグ
４ シート
５ 貫通穴
６ スキージ
７ 導電性ペースト
８ ビア
９ 導電性ペースト充填済みプリプレグ
１０ 金属箔
１１ 両面銅張り板
１２ 回路パターン
１３ 回路基板
１４ ４層積層基板
１５ ４層回路基板

Claims (3)

1. プリプレグの表裏に離型性を有したプラスチックシートを張り付ける工程と、前記プラスチックシートを張り付けた前記プリプレグの寸法を安定させる寸法安定促進工程と、前記プラスチックシートを張り付けたプリプレグの任意の位置にレーザ光を照射することにより貫通穴を形成する工程と、前記貫通穴に導電性ペーストを充填する工程と、前記プラスチックシートを前記プリプレグより剥離する工程と、前記プラスチックシートを剥離した導電性ペースト充填済みプリプレグを金属箔で挟持し熱プレスにて加熱加圧する工程と、金属箔をエッチングしてパターン形成する工程とを備えることを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 寸法安定促進工程は多孔質または凹凸を有するシートをプラスチックシートを張り付けたプリプレグの間に挟んで積み重ね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. 前記導電性ペースト充填済みプリプレグを複数枚準備する工程と、金属箔と前記プリプレグもしくは金属箔と前記プリプレグと内層用基板もしくは前記プリプレグを介して、両面または多層の基板どうしを積層し加熱加圧する工程と、金属箔をエッチングしてパターン形成する工程とを備え、前記導電性ペースト充填済みプリプレグを複数枚準備する工程は、前記プリプレグの表裏に離型性を有したプラスチックシートを張り付ける工程と、前記プラスチックシートを張り付けた前記プリプレグの寸法を安定させる寸法安定促進工程と、プラスチックシートを張り付けたプリプレグの任意の位置にレーザ光を照射することにより貫通穴を形成する工程と、前記貫通穴に導電性ペーストを充填する工程と、前記プラスチックシートを前記プリプレグより剥離する工程からなることを特徴とする回路基板の製造方法。

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