JP2018060914A - 多層プリント配線板、多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents

多層プリント配線板、多層プリント配線板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】コア基板の導体層の導体パターンが元の位置から位置ずれすることを抑制することができる多層プリント配線板を提供する。【解決手段】コア基板2と、第1ビルドアップ層31と、第2ビルドアップ層32と、を備える。第1ビルドアップ層31は、第1絶縁層61と、第1導体層71と、を交互に積層して形成されている。第2ビルドアップ層32は、第2絶縁層62と、第2導体層72と、を交互に積層して形成されている。コア基板2、第1絶縁層61及び第2絶縁層62は、ガラスクロス5、8、9を有する。ガラスクロス5、8、9は縦糸51、81、91及び横糸52、82、92で形成され、縦糸51、81、91の幅が横糸52、82、92の幅よりも狭い。コア基板2に隣接する第1絶縁層61及び第2絶縁層62のガラスクロス8、9の縦糸81、91の向きと、コア基板2のガラスクロス5の縦糸51の向きとが直交している。【選択図】図1

Description

本発明は、多層プリント配線板、多層プリント配線板の製造方法に関する。
特許文献1には、熱可塑性合成樹脂及びガラス繊維を含む絶縁基材の片面もしくは両面に金属箔を設けてなる印刷回路用基板が記載されている。この印刷回路用基板では、所定の繊維長さのガラス繊維を所定量使用することで、可撓性及び寸法安定性を得ようとしている。
また特許文献2には、繊維基材を含む絶縁性樹脂層からなる基板により形成される印刷回路板が記載されている。この印刷回路板では、繊維基材を使用することで、吸湿や温度による寸法変化を抑えて、寸法安定性を得ようとしている。
特開昭49−025499号公報 特開2006−066894号公報
近年では、半導体素子の高集積化、各種部品の小型化が進行するのに伴い、プリント配線板の配線密度は飛躍的に増加している。このことから、導体層が3層以上ある多層プリント配線板が広く使用されている。このような多層プリント配線板を製造する方法としては、例えば、ビルドアップ法が利用されている。ビルドアップ法は、絶縁層と導体層とを一層ずつ交互に積み上げて多層化する方法である。この方法では、積層方向において異なる導体層同士をビアホールで接続して電気的な導通を行っている。この場合、層間接続をする各導体層のランドの相互の位置を合わせることが重要である。
ビルドアップ法では、通常、絶縁層は一層毎に加熱されて形成されるので、新たに絶縁層を形成する際の熱が、既に層間接続を行った絶縁層に加えられることになる。そうすると絶縁層の熱膨張などが原因で、ランドの位置ずれが生じて、ビアホールが断線するおそれがある。多層化すれば熱履歴の異なる絶縁層が増えるので、層数の多い多層プリント配線板ほど、層間接続の信頼性を向上させるため、高い位置精度が求められている。特に多層プリント配線板の内部に芯として入っているコア基板の導体層の導体パターンが元の位置から位置ずれしやすい。
本発明の目的は、コア基板の導体層の導体パターンが元の位置から位置ずれすることを抑制することができる多層プリント配線板、多層プリント配線板の製造方法を提供することにある。
本発明の一態様に係る多層プリント配線板は、
第1面及び第2面を有するコア基板と、
前記第1面に設けられた第1ビルドアップ層と、
前記第2面に設けられた第2ビルドアップ層と、を備え、
前記コア基板は、前記第1面及び前記第2面の各々に導体層を有し、前記第1面及び前記第2面の間にガラスクロスを有し、
前記コア基板のガラスクロスは縦糸及び横糸で形成され、前記縦糸の幅が前記横糸の幅よりも狭く、
前記第1ビルドアップ層は、少なくとも1層の第1絶縁層と、少なくとも1層の第1導体層と、を交互に積層して形成され、
前記第1絶縁層は、ガラスクロスを有し、
前記第1絶縁層のガラスクロスは縦糸及び横糸で形成され、前記縦糸の幅が前記横糸の幅よりも狭く、
前記第2ビルドアップ層は、少なくとも1層の第2絶縁層と、少なくとも1層の第2導体層と、を交互に積層して形成され、
前記第2絶縁層は、ガラスクロスを有し、
前記第2絶縁層のガラスクロスは縦糸及び横糸で形成され、前記縦糸の幅が前記横糸の幅よりも狭く、
前記コア基板の前記第1面に隣接する前記第1絶縁層のガラスクロスの縦糸の向きと、前記コア基板のガラスクロスの縦糸の向きとが直交し、
前記コア基板の前記第2面に隣接する前記第2絶縁層のガラスクロスの縦糸の向きと、前記コア基板のガラスクロスの縦糸の向きとが直交していることを特徴とする。
本発明の一態様に係る多層プリント配線板の製造方法は、以下の工程A〜工程Cを含むことを特徴とする。
工程A:第1面及び第2面を有し、前記第1面及び前記第2面の各々に導体層が設けられ、縦糸及び横糸で形成され、前記縦糸の幅が前記横糸の幅よりも狭いガラスクロスを有するコア基板と、
縦糸及び横糸で形成され、前記縦糸の幅が前記横糸の幅よりも狭いガラスクロスを有するプリプレグと、
金属箔と、を用意する工程、
工程B:前記コア基板のガラスクロスの縦糸の向きと前記プリプレグの縦糸の向きとが直交するように、前記第1面及び前記第2面の各々の少なくともいずれかに前記プリプレグを重ね、さらに前記プリプレグに前記金属箔を重ねた状態で加熱しながら加圧する工程、及び
工程C:最も外側の前記金属箔を加工して導体層を形成する工程。
本発明によれば、コア基板の導体層の導体パターンが元の位置から位置ずれすることを抑制することができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る多層プリント配線板の概略断面図である。 図2Aは、同上の多層プリント配線板に使用するガラスクロスの概略平面図であり、図2Bは、図2AのB−B線断面図であり、図2Cは、図2AのC−C線断面図である。 図3Aは、同上の多層プリント配線板に使用するガラスクロスの概略平面図であり、図3Bは、図3AのB−B線断面図であり、図3Cは、図3AのC−C線断面図である。 図4Aは、同上の多層プリント配線板に使用するガラスクロスの概略平面図であり、図4Bは、図4AのB−B線断面図であり、図4Cは、図4AのC−C線断面図である。 図5は、本発明の第2実施形態に係る多層プリント配線板の概略断面図である。 図6は、本発明の第3実施形態に係る多層プリント配線板の製造方法における一工程を示す概略断面図である。 図7は、本発明の第3実施形態に係る多層プリント配線板の製造方法における一工程を示す概略斜視図である。 図8は、本発明の第4実施形態に係る多層プリント配線板の製造方法における一工程を示す概略斜視図である。 図9は、本発明の第4実施形態の変形例に係る多層プリント配線板の製造方法における一工程を示す概略斜視図である。 図10は、試料における成型前後の測定ポイントの位置ずれの様子の一例を示す概略平面図である。
(第1実施形態)
第1実施形態では、4層板である多層プリント配線板1について説明する。図1に第1実施形態に係る多層プリント配線板1を示す。図1中のz軸は、多層プリント配線板1の厚さ方向を示す。多層プリント配線板1は、コア基板2と、第1ビルドアップ層31と、第2ビルドアップ層32と、を備えている。
まずコア基板2について説明する。コア基板2は、第1ビルドアップ層31及び第2ビルドアップ層32を支持する支持体となり得る。コア基板2は、電気的な絶縁性を有している。コア基板2の具体例として、絶縁基板が挙げられる。絶縁基板は、ガラスクロス5に熱硬化性樹脂を含浸させ、この熱硬化性樹脂を加熱により完全に硬化させて得られる。熱硬化性樹脂の具体例として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、BT(ビスマレイミド・トリアジン)樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂などが挙げられる。
コア基板2は、第1面21及び第2面22を有している。第1面21及び第2面22は、コア基板2の表裏を成している。
コア基板2は、第1面21及び第2面22の各々に導体層4を有している。導体層4は、導体パターンがある層である。導体層4のラインアンドスペース(L/S)は例えば5〜100μm/5〜100μmである。導体パターンには、ランドが含まれ得る。ランドは、層間接続などに用いられる。ランドが丸ランドの場合、その径は例えば50〜300μmである。導体層4の具体例として、信号層、電源層、グラウンド層が挙げられる。信号層は、主に電気的信号を伝達するために使用する層である。電源層は、電源を供給するために使用する層である。グラウンド層は、グラウンド電位にするために使用する層である。第1面21の導体層4と第2面22の導体層4とは、層間接続されていてもよいし、層間接続されていなくてもよい。導体層4を除いたコア基板2の厚さは例えば15〜200μmである。導体層4の厚さは例えば5〜35μmである。
コア基板2は、第1面21及び第2面22の間にガラスクロス5を有している。
ガラスクロス5を図2A〜図2Cに示す。コア基板2のガラスクロス5は縦糸51及び横糸52で形成されている。縦糸51及び横糸52はガラス繊維の糸である。図2Aに示すように平面視で縦糸51及び横糸52は直交している。ここで、直交とは、一般には直角に交わることを意味しているが、本明細書では特に断らない限り、90°±10°の範囲内の角度で交わることも意味している。ガラスクロス5の織り方の具体例として、平織、綾織、朱子織が挙げられる。図2Aは平織であるが、綾織、朱子織でもよい。図2B及び図2Cに示すように平面視で縦糸51の幅(W51)が横糸52の幅(W52)よりも狭い(W51<W52)。第1実施形態では、幅の狭い糸と幅の広い糸とが相互に直交している場合に、幅の狭い糸を縦糸51、幅の広い糸を横糸52と呼んでいる。したがって、縦糸51の幅が横糸52の幅よりも広い場合というのはなく、この場合は縦糸51及び横糸52の呼び名が入れ替わっているだけであり、実質的には縦糸51の幅が横糸52の幅よりも狭い場合と同じである。具体的な縦糸51の幅(W51)は100〜600μmであり、横糸52の幅(W52)は100〜600μmであるが、この幅には限定されない。縦糸51の織り密度は20〜100本/25mmであり、横糸52の織り密度は20〜100本/25mmであるが、この織り密度には限定されない。
次に第1ビルドアップ層31について説明する。図1に示すように、第1ビルドアップ層31は、コア基板2の第1面21に設けられている。第1ビルドアップ層31は、少なくとも1層の第1絶縁層61と、少なくとも1層の第1導体層71と、を交互に積層して形成されている。図1に示す多層プリント配線板1では、第1ビルドアップ層31は、コア基板2の第1面21の側から順に、1層の第1絶縁層61と、1層の第1導体層71と、を積層して形成されている。
第1絶縁層61は、電気的な絶縁性を有している。第1絶縁層61の具体例として、プリプレグ601の硬化物が挙げられる。硬化前のプリプレグ601を図6に示す。プリプレグ601は、ガラスクロス8に熱硬化性樹脂を含浸させ、この熱硬化性樹脂を加熱により半硬化させて得られる。このようにプリプレグ601を構成する熱硬化性樹脂は半硬化状態(Bステージ状態)である。半硬化状態は、熱硬化性樹脂が硬化反応の中間段階にある状態であり、ワニス状態(Aステージ状態)と硬化状態(Cステージ状態)との間の状態である。プリプレグ601をさらに加熱すると、熱硬化性樹脂が一度溶融した後、完全硬化し、プリプレグ601の硬化物が得られる。この硬化物が第1絶縁層61となり得る。熱硬化性樹脂の具体例として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、BT(ビスマレイミド・トリアジン)樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂などが挙げられる。第1絶縁層61を構成する熱硬化性樹脂は、コア基板2を構成する熱硬化性樹脂と同じでも異なっていてもよい。第1絶縁層61の厚さは例えば15〜200μmである。
第1絶縁層61は、ガラスクロス8を有している。第1絶縁層61のガラスクロス8は、コア基板2のガラスクロス5とほぼ同様に形成されている。すなわち、図3A〜図3Cに示すように、第1絶縁層61のガラスクロス8は縦糸81及び横糸82で形成されている。縦糸81及び横糸82はガラス繊維の糸である。平面視で縦糸81及び横糸82は直交している。ガラスクロス8の織り方の具体例として、平織、綾織、朱子織が挙げられる。ガラスクロス8の織り方は、ガラスクロス5の織り方と同じでも異なっていてもよい。平面視で縦糸81の幅(W81)が横糸82の幅(W82)よりも狭い(W81<W82)。この場合も、幅の狭い糸と幅の広い糸とが相互に直交している場合に、幅の狭い糸を縦糸81、幅の広い糸を横糸82と呼んでいる。具体的な縦糸81の幅(W81)は100〜600μmであり、横糸82の幅(W82)は100〜600μmであるが、この幅には限定されない。縦糸81の幅(W81)は縦糸51の幅(W51)と同じでも異なっていてもよく、横糸82の幅(W81)は横糸52の幅(W51)と同じでも異なっていてもよい。縦糸81の織り密度は20〜100本/25mmであり、横糸82の織り密度は20〜100本/25mmであるが、この織り密度には限定されない。縦糸81の織り密度は縦糸51の織り密度と同じでも異なっていてもよく、横糸82の織り密度は横糸52の織り密度と同じでも異なっていてもよい。
第1導体層71は、導体パターンがある層である。第1導体層71のラインアンドスペース(L/S)は例えば5〜100μm/5〜100μmである。導体パターンには、ランドが含まれ得る。ランドは、層間接続などに用いられる。ランドが丸ランドの場合、その径は例えば50〜300μmである。第1導体層71の具体例として、信号層、電源層、グラウンド層が挙げられる。第1導体層71の厚さは例えば5〜35μmである。
後述の図7に示すように、コア基板2の第1面21に隣接する第1絶縁層61(図7では硬化前のプリプレグ601で示す)のガラスクロス8の縦糸81の向き(矢印β81)と、コア基板2のガラスクロス5の縦糸51の向き(矢印α)とが平面視で直交している。これは、次のように言い換えることもできる。すなわち、ガラスクロス5において縦糸51及び横糸52は平面視で直交し、ガラスクロス8において縦糸81及び横糸82は平面視で直交している。したがって、コア基板2の第1面21に隣接する第1絶縁層61のガラスクロス8の横糸82の向きと、コア基板2のガラスクロス5の横糸52の向きとが平面視で直交しているとも言い換えられる。なお、図7においてコア基板2の導体層4をべた一面に図示しているが、これには限定されない。
次に第2ビルドアップ層32について説明する。図1に示すように、第2ビルドアップ層32は、コア基板2の第2面22に設けられている。第2ビルドアップ層32は、少なくとも1層の第2絶縁層62と、少なくとも1層の第2導体層72と、を交互に積層して形成されている。図1に示す多層プリント配線板1では、第2ビルドアップ層32は、コア基板2の第2面22の側から順に、1層の第2絶縁層62と、1層の第2導体層72と、を積層して形成されている。
第2絶縁層62は、第1絶縁層61とほぼ同様に形成されている。すなわち、第2絶縁層62は、電気的な絶縁性を有している。第2絶縁層62の具体例として、プリプレグ602の硬化物が挙げられる。硬化前のプリプレグ602を図6に示す。プリプレグ602は、ガラスクロス9に熱硬化性樹脂を含浸させ、この熱硬化性樹脂を加熱により半硬化させて得られる。プリプレグ602をさらに加熱すると、熱硬化性樹脂が一度溶融した後、完全硬化し、プリプレグ602の硬化物が得られる。この硬化物が第2絶縁層62となり得る。熱硬化性樹脂の具体例として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、BT(ビスマレイミド・トリアジン)樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂などが挙げられる。第2絶縁層62を構成する熱硬化性樹脂は、コア基板2を構成する熱硬化性樹脂と同じでも異なっていてもよい。第2絶縁層62の厚さは例えば15〜200μmである。
第2絶縁層62は、ガラスクロス9を有している。第2絶縁層62のガラスクロス9は、コア基板2のガラスクロス5とほぼ同様に形成されている。すなわち、図4A〜図4Cに示すように、第2絶縁層62のガラスクロス9は縦糸91及び横糸92で形成されている。縦糸91及び横糸92はガラス繊維の糸である。平面視で縦糸91及び横糸92は直交している。ガラスクロス9の織り方の具体例として、平織、綾織、朱子織が挙げられる。ガラスクロス9の織り方は、ガラスクロス5の織り方と同じでも異なっていてもよい。平面視で縦糸91の幅(W91)が横糸92の幅(W92)よりも狭い(W91<W92)。この場合も、幅の狭い糸と幅の広い糸とが相互に直交している場合に、幅の狭い糸を縦糸91、幅の広い糸を横糸92と呼んでいる。具体的な縦糸91の幅(W91)は100〜600μmであり、横糸92の幅(W92)は100〜600μmであるが、この幅には限定されない。縦糸91の幅(W91)は縦糸51の幅(W51)と同じでも異なっていてもよく、横糸92の幅(W92)は横糸52の幅(W52)と同じでも異なっていてもよい。縦糸91の織り密度は20〜100本/25mmであり、横糸92の織り密度は20〜100本/25mmであるが、この織り密度には限定されない。縦糸91の織り密度は縦糸51の織り密度と同じでも異なっていてもよく、横糸92の織り密度は横糸52の織り密度と同じでも異なっていてもよい。
第2導体層72は、第1導体層71とほぼ同様に形成されている。第2導体層72は、導体パターンがある層である。第2導体層72のラインアンドスペース(L/S)は例えば5〜100μm/5〜100μmである。導体パターンには、ランドが含まれ得る。ランドは、層間接続などに用いられる。ランドが丸ランドの場合、その径は例えば50〜300μmである。第2導体層72の具体例として、信号層、電源層、グラウンド層が挙げられる。第2導体層72の厚さは例えば5〜35μmである。
後述の図7に示すように、コア基板2の第2面22に隣接する第2絶縁層62(図7では硬化前のプリプレグ602で示す)のガラスクロス9の縦糸91の向き(矢印β91)と、コア基板2のガラスクロス5の縦糸51の向き(矢印α)とが平面視で直交している。これは、次のように言い換えることもできる。すなわち、ガラスクロス5において縦糸51及び横糸52は平面視で直交し、ガラスクロス9において縦糸91及び横糸92は平面視で直交している。したがって、コア基板2の第2面22に隣接する第2絶縁層62のガラスクロス9の横糸92の向きと、コア基板2のガラスクロス5の横糸52の向きとが平面視で直交しているとも言い換えられる。
図1に示す多層プリント配線板1において、導体層4、第1導体層71、第2導体層72をいずれも導体層70と呼び直すと、この多層プリント配線板1は、導体層70を4層有しているので、4層板である。4層板のまま使用する場合には、外層の第1導体層71及び第2導体層72に必要に応じて部品搭載用のランドが設けられる。
多層プリント配線板1に使用されているガラスクロス5、8、9は、縦糸51、81、91の幅(W51、W81、W91)がそれぞれ横糸52、82、92の幅(W52、W82、W92)よりも狭いので、いずれも異方性を有している。ここで、仮に多層プリント配線板1の厚さ方向に隣り合う縦糸51、81、91同士が平面視で平行であり、横糸52、82、92同士が平面視で平行であるとすると、多層プリント配線板1も全体として異方性を有することとなる。しかし、第1実施形態においては、多層プリント配線板1の厚さ方向に隣り合う縦糸51、81同士が平面視で直交し、縦糸51、91同士が平面視で直交している。同様に、多層プリント配線板1の厚さ方向に隣り合う横糸52、82同士が平面視で直交し、横糸52、92同士が平面視で直交している。これにより異方性が打ち消され、多層プリント配線板1は全体として等方性を有することとなる。したがって、多層プリント配線板1の寸法安定性が向上し、位置精度を高めることができる。具体的には、コア基板2に第1ビルドアップ層31及び第2ビルドアップ層32を設ける際に、コア基板2の導体層4の導体パターンが元の位置から位置ずれすることを抑制することができる。また導体層4の導体パターンに対して、第1導体層71及び第2導体層72の導体パターンの位置ずれを抑制することができる。
ここで、下記の(1)〜(3)を全て満たすことが好ましい。
(1)コア基板2のガラスクロス5の縦糸51の幅(W51)に対する横糸52の幅(W52)の比の値(W52/W51)は、好ましくは1.10〜2.50であり、より好ましくは1.54〜2.05である。
(2)第1絶縁層61のガラスクロス8の縦糸81の幅(W81)に対する横糸82の幅(W82)の比の値(W82/W81)は、好ましくは1.10〜2.50であり、より好ましくは1.54〜2.05である。
(3)第2絶縁層62のガラスクロス9の縦糸91の幅(W91)に対する横糸92の幅(W92)の比の値(W92/W91)は、好ましくは1.10〜2.50であり、より好ましくは1.54〜2.05である。
上記の(1)〜(3)を全て満たすことにより、厚さ方向に垂直な面内において、コア基板2、第1絶縁層61及び第2絶縁層62が同程度の異方性を有することができる。その結果、縦糸51、81同士を直交させ、かつ、縦糸51、91同士を直交させた場合に、全体として等方性が発現しやすくなり、位置精度を更に高めることができる。
(第2実施形態)
第2実施形態では、12層板である多層プリント配線板1について説明する。図5に第2実施形態に係る多層プリント配線板1を示す。図5中のz軸は、多層プリント配線板1の厚さ方向を示す。多層プリント配線板1は、コア基板2と、第1ビルドアップ層31と、第2ビルドアップ層32と、を備えている。
コア基板2については、第1実施形態とほぼ同様であるので説明を省略する。
第1ビルドアップ層31について説明する。第1ビルドアップ層31は、コア基板2の第1面21に設けられている。第1ビルドアップ層31は、少なくとも1層の第1絶縁層61と、少なくとも1層の第1導体層71と、を交互に積層して形成されている。図5に示す多層プリント配線板1では、第1ビルドアップ層31は、コア基板2の第1面21の側から順に、5層の第1絶縁層61と、5層の第1導体層71と、を交互に積層して形成されている。第1絶縁層61及び第1導体層71の層数は、多いほど配線密度を高くすることができるが、特に限定されない。
第1絶縁層61及び第1導体層71については、第1実施形態とほぼ同様であるので説明を適宜省略する。
後述の図7に示すように、第1実施形態と同様に、コア基板2の第1面21に隣接する第1絶縁層61(図7では硬化前のプリプレグ601で示す)のガラスクロス8の縦糸81の向き(矢印β81)と、コア基板2のガラスクロス5の縦糸51の向き(矢印α)とが平面視で直交している。ただし、後述の図8及び図9に示すように、コア基板2の第1面21に隣接しない第1絶縁層61のガラスクロス8の縦糸81の向き(矢印γ81)は任意である。好ましくは、後述の図9において、矢印β81と矢印γ81とで示すように、第1ビルドアップ層31の厚さ方向に隣り合う縦糸81、81同士が平面視で直交している。このとき横糸82、82同士も平面視で直交している。これにより、多層プリント配線板1の寸法安定性が一層向上し、位置精度を更に高めることができる。なお、図8及び図9において第1導体層71及び第2導体層72をべた一面に図示しているが、これには限定されない。
次に第2ビルドアップ層32について説明する。第2ビルドアップ層32は、コア基板2の第2面22に設けられている。第2ビルドアップ層32は、少なくとも1層の第2絶縁層62と、少なくとも1層の第2導体層72と、を交互に積層して形成されている。図5に示す多層プリント配線板1では、第2ビルドアップ層32は、コア基板2の第2面22の側から順に、5層の第2絶縁層62と、5層の第2導体層72と、を交互に積層して形成されている。第2絶縁層62及び第2導体層72の層数は、多いほど配線密度を高くすることができるが、特に限定されない。第2ビルドアップ層32を構成する第2絶縁層62及び第2導体層72の層数は、第1ビルドアップ層31を構成する第1絶縁層61及び第1導体層71の層数と同じでもよいし、異なっていてもよい。
第2絶縁層62及び第2導体層72については、第1実施形態とほぼ同様であるので説明を適宜省略する。
後述の図7に示すように、第1実施形態と同様に、コア基板2の第2面22に隣接する第2絶縁層62(図7では硬化前のプリプレグ602で示す)のガラスクロス9の縦糸91の向き(矢印β91)と、コア基板2のガラスクロス5の縦糸51の向き(矢印α)とが平面視で直交している。ただし、後述の図8及び図9に示すように、コア基板2の第2面22に隣接しない第2絶縁層62のガラスクロス9の縦糸91の向き(矢印γ91)は任意である。好ましくは、後述の図9において、矢印β91と矢印γ91とで示すように、第2ビルドアップ層32の厚さ方向に隣り合う縦糸91、91同士が平面視で直交している。このとき横糸92、92同士も平面視で直交している。これにより、多層プリント配線板1の寸法安定性が一層向上し、位置精度を更に高めることができる。
図5に示す多層プリント配線板1では、厚さ方向に隣り合う第1導体層71、71同士及び厚さ方向に隣り合う第2導体層72、72同士がそれぞれビアホール700で層間接続されている。ビアホール700には、貫通ビアホール及び非貫通ビアホール(インタースティシャルビアホール)が含まれる。非貫通ビアホールには、ブラインドビアホール及びベリードビアホールが含まれる。ビアホール700のビア径は例えば25〜250μmである。
図5に示す多層プリント配線板1において、導体層4、第1導体層71、第2導体層72をいずれも導体層70と呼び直すと、この多層プリント配線板1は、導体層70を12層有しているので、12層板である。12層板のまま使用する場合には、外層の第1導体層71及び第2導体層72に必要に応じて部品搭載用のランドが設けられる。
第2実施形態においても、多層プリント配線板1の厚さ方向に隣り合う縦糸51、81同士が平面視で直交し、縦糸51、91同士が平面視で直交している。同様に、多層プリント配線板1の厚さ方向に隣り合う横糸52、82同士が平面視で直交し、横糸52、92同士が平面視で直交している。これにより異方性が打ち消され、多層プリント配線板1は全体として等方性を有することとなる。したがって、多層プリント配線板1の寸法安定性が向上し、位置精度を高めることができる。具体的には、コア基板2に第1ビルドアップ層31及び第2ビルドアップ層32を設ける際に、コア基板2の導体層4の導体パターンが元の位置から位置ずれすることを抑制することができる。また導体層4の導体パターンに対して、第1導体層71及び第2導体層72の導体パターンの位置ずれを抑制することができる。さらに、図8に示すように積層する場合に比べて、図9に示すように積層するようにすれば、多層プリント配線板1の厚さ方向に隣り合う第1導体層71、71同士及び第2導体層72、72同士についても位置ずれを更に抑制することができる。そのためビアホール700の断線も抑制することができ、接続信頼性の高い多層プリント配線板1を得ることができる。
なお、図5に示す多層プリント配線板1では、第1ビルドアップ層31の第1絶縁層61及び第1導体層71の層数と、第2ビルドアップ層32の第2絶縁層62及び第2導体層72の層数とが同じである。そのため、多層プリント配線板1は厚さ方向においてコア基板2を中心として対称的である。上述のように、第1ビルドアップ層31の第1絶縁層61及び第1導体層71の層数と、第2ビルドアップ層32の第2絶縁層62及び第2導体層72の層数とは異なっていてもよい。この場合、多層プリント配線板1は厚さ方向において非対称となる。
(第3実施形態)
第3実施形態では、第1実施形態に係る多層プリント配線板1(4層板)の製造方法について説明する。すなわち、第3実施形態に係る多層プリント配線板1の製造方法は、以下の工程A〜工程Cを含む。
まず工程Aでは、図6に示すように、コア基板2と、プリプレグ601、602と、金属箔7と、を用意する。
コア基板2は、第1実施形態のコア基板2と同様である。すなわち、コア基板2は、第1面21及び第2面22を有している。コア基板2は、第1面21及び第2面22の各々に導体層4が設けられている。コア基板2は、第1面21及び第2面22の間に、図2に示すようなガラスクロス5を有している。ガラスクロス5は、縦糸51及び横糸52で形成されている。縦糸51の幅(W51)は横糸52の幅(W52)よりも狭い(W51<W52)。図7に示すように、好ましくは、平面視でのコア基板2の形状は、長辺及び短辺を有する長方形である。より好ましくは、コア基板2のガラスクロス5の縦糸51が長辺に平行であり、横糸52が短辺に平行であるか、あるいは逆に、縦糸51が短辺に平行であり、横糸52が長辺に平行である。以下では、長方形状のコア基板2のガラスクロス5の縦糸51が長辺に平行であり、横糸52が短辺に平行である場合について説明する。図7においてコア基板2のガラスクロス5の縦糸51の向きを矢印αで示す。
プリプレグ601は、第1実施形態のプリプレグ601と同様である。すなわち、プリプレグ601は、第1ビルドアップ層31における第1絶縁層61の形成に用いられる。プリプレグ601は、図3に示すようなガラスクロス8を有している。ガラスクロス8は、縦糸81及び横糸82で形成されている。縦糸81の幅(W81)は横糸82の幅(W82)よりも狭い(W81<W82)。図7に示すように、好ましくは、平面視でのプリプレグ601の形状は、長辺及び短辺を有する長方形であり、コア基板2と大きさが等しい。より好ましくは、プリプレグ601のガラスクロス8の縦糸81が短辺に平行であり、横糸82が長辺に平行であるか、あるいは逆に、縦糸81が長辺に平行であり、横糸82が短辺に平行である。以下では、長方形状のプリプレグ601のガラスクロス8の縦糸81が短辺に平行であり、横糸82が長辺に平行である場合について説明する。図7においてプリプレグ601のガラスクロス8の縦糸81の向きを矢印β81で示す。
プリプレグ602は、第1実施形態のプリプレグ602と同様である。すなわち、プリプレグ602は、第2ビルドアップ層32における第2絶縁層62の形成に用いられる。プリプレグ602は、図4に示すようなガラスクロス9を有している。ガラスクロス9は、縦糸91及び横糸92で形成されている。縦糸91の幅(W91)は横糸92の幅(W92)よりも狭い(W91<W92)。図7に示すように、好ましくは、平面視でのプリプレグ602の形状は、長辺及び短辺を有する長方形であり、コア基板2と大きさが等しい。より好ましくは、プリプレグ602のガラスクロス9の縦糸91が短辺に平行であり、横糸92が長辺に平行であるか、あるいは逆に、縦糸91が長辺に平行であり、横糸92が短辺に平行である。以下では、長方形状のプリプレグ602のガラスクロス9の縦糸91が短辺に平行であり、横糸92が長辺に平行である場合について説明する。図7においてプリプレグ602のガラスクロス9の縦糸91の向きを矢印β91で示す。
プリプレグ601、602は、構造上、同じものでも異なるものでもよい。同じものであれば、多層プリント配線板1の製造コストの面で有利となり得る。
金属箔7は、第1ビルドアップ層31における第1導体層71及び第2ビルドアップ層32における第2導体層72の形成に用いられる。
次に工程B以降では、ビルドアップ法を使用する。すなわち、工程Bでは、図6及び図7に示すように、コア基板2の第1面21及び第2面22の各々にプリプレグ601、602を重ねる。この場合、プリプレグ601については、コア基板2のガラスクロス5の縦糸51の向き(矢印α)とプリプレグ601の縦糸81の向き(矢印β81)とが平面視で直交するように、コア基板2の第1面21に重ねる。このときコア基板2及びプリプレグ601が同じ大きさの長方形であれば、長辺同士及び短辺同士を揃えるだけで、容易に縦糸51の向き(矢印α)と縦糸81の向き(矢印β81)とを直交させることができる。一方、プリプレグ602については、コア基板2のガラスクロス5の縦糸51の向き(矢印α)とプリプレグ602の縦糸91の向き(矢印β91)とが平面視で直交するように、コア基板2の第2面22に重ねる。このときコア基板2及びプリプレグ602が同じ大きさの長方形であれば、長辺同士及び短辺同士を揃えるだけで、容易に縦糸51の向き(矢印α)と縦糸91の向き(矢印β91)とを直交させることができる。その後、さらにプリプレグ601、602の各々に金属箔7を重ねた状態でホットプレスなどで加熱しながら加圧して成型する。真空式ホットプレスを用いて加熱加圧を行ってもよい。このときの温度は例えば170〜220℃であり、圧力は例えば10〜50MPaである。
上記の加熱加圧により、プリプレグ601、602は、完全硬化し、それぞれ第1絶縁層61、第2絶縁層62となる。
次に工程Cでは、最も外側の金属箔7を加工して導体層70を形成する。金属箔7を加工する際には例えばサブトラクティブ法、モディファイドセミアディティブ法(MSAP:modified semi-additive process)を使用することができる。第1絶縁層61の側の導体層70は第1導体層71となり、第2絶縁層62の側の導体層70は第2導体層72となって、図1に示すような多層プリント配線板1を製造することができる。
(第4実施形態)
第4実施形態では、導体層70を5層以上有する多層プリント配線板1の製造方法について説明する。すなわち、第4実施形態に係る多層プリント配線板1は、工程A〜工程Cを含み、さらに以下の工程D〜工程Fの各々を少なくとも1回ずつ含む。つまり、第4実施形態では、4層板を出発材料とすることができる。
工程Dでは、プリプレグ601、602と、金属箔7と、を用意する。以下では、第1ビルドアップ層31及び第2ビルドアップ層32の両方の層数を増加させるため、2種類のプリプレグ601、602を用意している。プリプレグ601又はプリプレグ602のいずれか一方の種類で、第1ビルドアップ層31及び第2ビルドアップ層32の両方の層数を増加させるようにしてもよい。第1ビルドアップ層31又は第2ビルドアップ層32の一方の層数を増加させるのであれば、プリプレグ601又はプリプレグ602の一方を用意すればよい。
プリプレグ601は、第3実施形態のプリプレグ601と同様である。すなわち、プリプレグ601は、第1ビルドアップ層31における第1絶縁層61の形成に用いられる。プリプレグ601は、図3に示すようなガラスクロス8を有している。ガラスクロス8は、縦糸81及び横糸82で形成されている。縦糸81の幅(W81)は横糸82の幅(W82)よりも狭い(W81<W82)。以下では、図8に示すように、長方形状のプリプレグ601のガラスクロス8の縦糸81が短辺に平行であり、横糸82が長辺に平行である場合について説明する。図8においてプリプレグ601のガラスクロス8の縦糸81の向きを矢印γ81で示す。第4実施形態のプリプレグ601は、第3実施形態のプリプレグ601と同一形状及び同一寸法である。
プリプレグ602は、第3実施形態のプリプレグ602と同様である。すなわち、プリプレグ602は、第2ビルドアップ層32における第2絶縁層62の形成に用いられる。プリプレグ602は、図4に示すようなガラスクロス9を有している。ガラスクロス9は、縦糸91及び横糸92で形成されている。縦糸91の幅(W91)は横糸92の幅(W92)よりも狭い(W91<W92)。以下では、図8に示すように、長方形状のプリプレグ602のガラスクロス9の縦糸91が短辺に平行であり、横糸92が長辺に平行である場合について説明する。図8においてプリプレグ602のガラスクロス9の縦糸91の向きを矢印γ91で示す。第4実施形態のプリプレグ602は、第3実施形態のプリプレグ602と同一形状及び同一寸法である。
プリプレグ601、602は、構造上、同じものでも異なるものでもよい。同じものであれば、多層プリント配線板1の製造コストの面で有利となり得る。
金属箔7は、第1ビルドアップ層31における第1導体層71及び第2ビルドアップ層32における第2導体層72の形成に用いられる。
次に工程E以降では、ビルドアップ法を使用する。すなわち、工程Eでは、図8に示すように、最も外側の導体層70の各々の少なくともいずれかにプリプレグ6を重ねる。第4実施形態では、最も外側の第1導体層71及び第2導体層72の各々にそれぞれプリプレグ601、602を重ねるようにしているが、最も外側の第1導体層71又は第2導体層72の一方のみにプリプレグ601又はプリプレグ602を重ねるようにしてもよい。
第4実施形態では、第3実施形態と同様のプリプレグ601、602を使用している。そのため、図8に示すように、既に形成された第1絶縁層61のガラスクロス8の縦糸81の向き(矢印β81)とプリプレグ601の縦糸81の向き(矢印γ81)とが平面視で平行となる。同様に、既に形成された第2絶縁層62のガラスクロス9の縦糸91の向き(矢印β91)とプリプレグ602の縦糸91の向き(矢印γ91)とが平面視で平行となる。
好ましくは、同一寸法の長方形状の2種類のプリプレグ601及び2種類のプリプレグ602を用意する。2種類のプリプレグ601の一方は、ガラスクロス8の縦糸81が短辺に平行であり、横糸82が長辺に平行であるものであり、2種類のプリプレグ601の他方は、ガラスクロス8の縦糸81が長辺に平行であり、横糸82が短辺に平行であるものである。ただし、この2種類のプリプレグ601は、目視では区別できないおそれがあるので、縦糸81の向きを目視できるようにマーキングしておくことが好ましい。同様に、2種類のプリプレグ602の一方は、ガラスクロス9の縦糸91が短辺に平行であり、横糸92が長辺に平行であるものであり、2種類のプリプレグ602の他方は、ガラスクロス9の縦糸91が長辺に平行であり、横糸92が短辺に平行であるものである。ただし、この場合も2種類のプリプレグ602は、目視では区別できないおそれがあるので、縦糸91の向きを目視できるようにマーキングしておくことが好ましい。このようなプリプレグ601、602を用意して使用すれば、図9に示すように、第1ビルドアップ層31の厚さ方向に隣り合う縦糸81、81同士を平面視で直交させることができる(矢印β81、γ81参照)。同様に第2ビルドアップ層32の厚さ方向に隣り合う縦糸91、91同士を平面視で直交させることができる(矢印β91、γ91参照)。これにより、多層プリント配線板1の寸法安定性が一層向上し、位置精度を更に高めることができる。
その後、さらにプリプレグ601、602に金属箔7を重ねた状態でホットプレスなどで加熱しながら加圧して成型する。真空式ホットプレスを用いて加熱加圧を行ってもよい。このときの温度は例えば180〜220℃であり、圧力は例えば10〜50MPaである。
上記の加熱加圧により、プリプレグ601、602は、完全硬化し、それぞれ第1絶縁層61、第2絶縁層62となる。
次に工程Fでは、最も外側の金属箔7を加工して導体層70を形成する。金属箔7を加工する際には例えばサブトラクティブ法、モディファイドセミアディティブ法(MSAP:modified semi-additive process)を使用することができる。第1絶縁層61の側の導体層70は第1導体層71となり、第2絶縁層62の側の導体層70は第2導体層72となって、4層板よりも導体層70の層数が多い多層プリント配線板1を製造することができる。そして、さらに工程D〜工程Fの一連の工程を適宜繰り返すことによって、導体層70の層数を増やすことができ、例えば、図5に示すような多層プリント配線板1(12層板)を得ることもできる。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されない。
試料として多層プリント配線板(4層板)を次のようにして製造した。
まず、コア基板と、プリプレグと、金属箔と、を用意した。
コア基板については、表1に示すように、4種類用意した。コア基板は、両面銅張積層板を加工して得た。各コア基板は、1プライのガラスクロスを有している。各ガラスクロスの縦糸及び横糸は平面視で直交している。各ガラスクロスの詳細を表1及び表2に示す。4種類のコア基板のガラスクロス以外の樹脂などの絶縁材料は、パナソニック株式会社製「R−A555(W)」と同じである。そして、図10に示すように、コア基板の両面(第1面及び第2面)の縦480mm×横560mmの領域内に、外径100μmの円形の導体パターン(成型前)を縦横に5個ずつ等間隔で配置して計25個形成した。これらの位置を測定ポイントとして株式会社ミツトヨ製「スタンダードCNC画像測定機 クイックビジョン QV Apex」を用いて測定した。これらの位置が位置精度の基準となる。
プリプレグについては、1種類用意した。具体的には、このプリプレグを構成するガラスクロスは、旭化成株式会社製ガラスクロス(スタイル:#1037、品番:1037/1275/AS890MSX)である。ガラスクロス以外の樹脂などの絶縁材料は、パナソニック株式会社製「R−A550(W)」と同じである。このプリプレグは、1プライのガラスクロスを有しており、レジンコンテントは72質量%である。ガラスクロスの縦糸及び横糸は平面視で直交している。このガラスクロスのスタイルを表2に示す。
金属箔については、厚さ12μmの銅箔を用意した。
次に、コア基板の両面にプリプレグを重ねた。このとき、実施例1〜4については、コア基板のガラスクロスの縦糸の向きとプリプレグのガラスクロスの縦糸の向きとが平面視で直交するように、コア基板の両面にプリプレグを重ねた。一方、比較例1〜4については、コア基板のガラスクロスの縦糸の向きとプリプレグのガラスクロスの縦糸の向きとが平面視で平行となるように、コア基板の両面にプリプレグを重ねた。
その後、さらにプリプレグに金属箔を重ねた状態で加熱しながら加圧した。このときの温度は180〜220℃、圧力は10〜50MPa、真空度は0〜50kPaである。
上記の加熱加圧により、プリプレグは、完全硬化し、第1絶縁層及び第2絶縁層となった。
次に最も外側の金属箔を全面エッチングにより除去して試料を得た。同様にして実施例1〜4及び比較例1〜4の各々について試料を7個ずつ得た(n=7)。ただし、比較例1、3の試料は6個(n=6)、比較例4の試料は5個(n=5)であるが、これは測定ポイントの不良があったためである。
そして、各試料について成型後の測定ポイントの位置を株式会社ミツトヨ製「スタンダードCNC画像測定機 クイックビジョン QV Apex」を用いて測定した。図10に各測定ポイントの位置ずれの様子の一例を示す。つまり、これは、コア基板の片面について、コア基板に形成された導体パターンの、成型前の位置に対する成型後の位置ずれの様子を、7個の試料(n=7)を重ねて示している。
そして、実施例1〜4及び比較例1〜4の各々について、試料1個当たり50箇所(両面)×試料数(n=5〜7)の位置ずれの平均値、標準偏差を算出し、位置ずれの規格値を60μmとして、工程能力指数(Cpk)を求めた。具体的には、Cpk=(規格値−平均値)/(3×標準偏差)である。このCpkは、定められた位置ずれの規格限度内で製品(この場合は4層板)を生産できる能力の評価を行う指標の1つである。その結果を表1に示す。
Figure 2018060914
Figure 2018060914
表1から明らかなように、比較例1〜4に比べて実施例1〜4の方が、コア基板に形成された導体パターンの位置ずれを抑制することができることを確認した。
1 多層プリント配線板
2 コア基板
4 導体層
5 ガラスクロス
6 プリプレグ
7 金属箔
8 ガラスクロス
9 ガラスクロス
21 第1面
22 第2面
31 第1ビルドアップ層
32 第2ビルドアップ層
51 縦糸
52 横糸
61 第1絶縁層
62 第2絶縁層
70 導体層
71 第1導体層
72 第2導体層
81 縦糸
82 横糸
91 縦糸
92 横糸
601 プリプレグ
602 プリプレグ

Claims (4)

  1. 第1面及び第2面を有するコア基板と、
    前記第1面に設けられた第1ビルドアップ層と、
    前記第2面に設けられた第2ビルドアップ層と、を備え、
    前記コア基板は、前記第1面及び前記第2面の各々に導体層を有し、前記第1面及び前記第2面の間にガラスクロスを有し、
    前記コア基板のガラスクロスは縦糸及び横糸で形成され、前記縦糸の幅が前記横糸の幅よりも狭く、
    前記第1ビルドアップ層は、少なくとも1層の第1絶縁層と、少なくとも1層の第1導体層と、を交互に積層して形成され、
    前記第1絶縁層は、ガラスクロスを有し、
    前記第1絶縁層のガラスクロスは縦糸及び横糸で形成され、前記縦糸の幅が前記横糸の幅よりも狭く、
    前記第2ビルドアップ層は、少なくとも1層の第2絶縁層と、少なくとも1層の第2導体層と、を交互に積層して形成され、
    前記第2絶縁層は、ガラスクロスを有し、
    前記第2絶縁層のガラスクロスは縦糸及び横糸で形成され、前記縦糸の幅が前記横糸の幅よりも狭く、
    前記コア基板の前記第1面に隣接する前記第1絶縁層のガラスクロスの縦糸の向きと、前記コア基板のガラスクロスの縦糸の向きとが直交し、
    前記コア基板の前記第2面に隣接する前記第2絶縁層のガラスクロスの縦糸の向きと、前記コア基板のガラスクロスの縦糸の向きとが直交している、
    多層プリント配線板。
  2. 前記コア基板、前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層のガラスクロスの縦糸の幅に対する横糸の幅の比の値が1.10〜2.50である、
    請求項1に記載の多層プリント配線板。
  3. 以下の工程A〜工程Cを含む、多層プリント配線板の製造方法。
    工程A:第1面及び第2面を有し、前記第1面及び前記第2面の各々に導体層が設けられ、縦糸及び横糸で形成され、前記縦糸の幅が前記横糸の幅よりも狭いガラスクロスを有するコア基板と、
    縦糸及び横糸で形成され、前記縦糸の幅が前記横糸の幅よりも狭いガラスクロスを有するプリプレグと、
    金属箔と、を用意する工程、
    工程B:前記コア基板のガラスクロスの縦糸の向きと前記プリプレグの縦糸の向きとが直交するように、前記第1面及び前記第2面の各々に前記プリプレグを重ね、さらに前記プリプレグの各々に前記金属箔を重ねた状態で加熱しながら加圧する工程、及び
    工程C:最も外側の前記金属箔を加工して導体層を形成する工程。
  4. さらに以下の工程D〜工程Fの各々を少なくとも1回ずつ含む、請求項3に記載の多層プリント配線板の製造方法。
    工程D:縦糸及び横糸で形成され、前記縦糸の幅が前記横糸の幅よりも狭いガラスクロスを有するプリプレグと、
    金属箔と、を用意する工程、
    工程E:最も外側の前記導体層の各々の少なくともいずれかに前記プリプレグを重ね、さらに前記プリプレグに前記金属箔を重ねた状態で加熱しながら加圧する工程、及び
    工程F:最も外側の前記金属箔を加工して導体層を形成する工程。
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