JP2020182008A - 多層配線板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(プリント配線板の準備)
本発明の製造方法の各工程を図1、図2、図3、図4により説明する。まず、図2(a)に示すように、第一のプリント配線板1、第二のプリント配線板6、第三のプリント配線板7を製造する。この際、第一のプリント配線板1、第二のプリント配線板6、第三のプリント配線板7には、両面回路基板、多層配線板、マルチワイヤ配線板のいずれかを用いることができ、また、それぞれのプリント配線板に異なる種類のものを選択しても構わない。また、第一のプリント配線板1、第二のプリント配線板6、第三のプリント配線板7のサイズや形状は問わず、異なるサイズや異なる形状を組み合わせてもよい。また、それぞれのプリント配線板に用いる基材の種類は問わないが、積層時の加圧加熱による変形(寸法変化)を制御するためには、ガラスクロス等の強化材を含有した絶縁基材が好ましく、さらにはNEMA(National Electrical Manufacturers Association)規格のFR(Flame Retardant)−5グレードの基材やポリイミド樹脂系等のガラス転移温度(ガラス転移点)が高い基材が好ましい。
次に、図2(b)に示すように、第一プリント配線板1と第三のプリント配線板7の対向する面の少なくとも一方の面に、絶縁フィルム2を貼り付ける。絶縁フィルム2はプリント配線板間の対向する面の少なくとも一方の面に貼り付けることが好ましく、プリント配線板間の対向する面の両面に貼り付けることがより好ましい。この際に用いる絶縁フィルム2としては、絶縁性を有するフィルムであれば何でもよいが、流動性を制御できるものが好ましく、ポリマ成分を含有する樹脂組成物からなるフィルム材料が好ましい。さらに、絶縁フィルムは、熱硬化性樹脂からなることが好ましい。さらに、部品実装時のリフロー条件に耐える必要があるため、硬化物のガラス転移温度は150℃以上であることが好ましく、180℃以上であればより好ましい。このような絶縁フィルムとしては、例えば日立化成株式会社製、商品名:AS−9500が挙げられる。さらには、絶縁フィルムの硬化物の熱膨張率を抑えるため、強化材としてフィラー等の粒子を含有することが好ましく、このような絶縁フィルムとしては、例えば日立化成株式会社製、商品名:AS−300HSが挙げられる。なお、本実施形態において、絶縁フィルムとは、樹脂組成物からなるフィルム又は樹脂組成物およびフィラーからなるフィルムである。絶縁フィルム2は、繊維をさらに含有してもよい。ただし、繊維を含有する場合は、小径・狭ピッチ穴加工に悪影響を及ぼすことを防止する観点で、繊維の長さが200μm以下であることが好ましい。
ガラス転移温度は、次の方法で測定した。
(サンプル作製方法)
熱硬化性樹脂組成物を離型PET(帝人デュポンフィルム社製、A−53)上にアプリケータを用いて、乾燥後の膜厚が100μmになるように塗布し、温度130℃、時間30分の条件で乾燥し、半硬化のフィルムを作製した。その後、離型PETから半硬化のフィルムを剥がし、2枚の金属製の枠に半硬化のフィルムを挟むことで固定させ、温度185℃、時間60分の条件で乾燥することで、硬化した熱硬化性樹脂組成物からなるフィルムを作製した。
(測定方法)
株式会社マック・サイエンス製TMAを用い、冶具:引っ張り、チャック間距離:15mm、測定温度:室温〜350℃、昇温速度:10℃/min、引っ張り荷重:5gf、サンプルサイズ:幅5mm×長さ25mmで測定し、得られた温度−変位曲線から接線法によりガラス転移温度を求めた。
次に、図2(c)に示すように、第一のプリント配線板1と第三のプリント配線板7の対向する面の少なくとも一方の面に貼り付けた絶縁フィルム2から電気的接続パッドが露出するように、穴明けを行うのが好ましく、第一のプリント配線板1と第三のプリント配線板7の対向する面の両面に貼り付けた絶縁フィルム2から電気的接続パッドが露出するように、両面とも穴明を行うことがより好ましい。プリント配線板間の対向する面の両面に貼り付けられた絶縁フィルム2に穴明けを行う場合には図4(a)に示すように、導電性ペーストを配置する側の絶縁フィルム2は電気的接続パッドと同一箇所のみ穴明けし、導電性ペーストを配置しない側の絶縁フィルム2は電気的接続パッドと非接続パッドの両方を穴明けすることが好ましい。電気的接続パッドと同一箇所のみ穴明けした絶縁フィルムを対向する面の両面に備える場合、非接続パッド同士が対向する箇所と電気的接続パッド同士が対向する箇所では実際の層間距離が異なるため(図4(b))、接合した際に接続不良を発生させてしまう場合があるが、図4(a)に示すように絶縁フィルムに穴明けした場合、絶縁性を確保しつつ、パッド横の空隙もなく、十分な接続信頼性を確保することができる。
次に、図2(d)に示すように、第一のプリント配線板1と第三のプリント配線板7の対向する面の少なくとも一方の面において、絶縁フィルム2に形成した穴から露出した電気的接続パッド上に導電性ペーストを配置する。導電性ペーストは、導電性を有していればどのようなものでもよいが、一般的なプリント配線板用絶縁材料の成型温度(200℃以下)で溶融するものであれば、絶縁材料と同時に加工ができ、好ましい。また、導電性ペーストの成分や接合用のパッド表面と金属間結合を形成し、形成後の再溶融温度が250℃以上である材料であれば、リフローを用いた表面実装の際の熱履歴に耐えうる高信頼性の多層配線板を得ることができ、好ましい。このような材料として、例えば、ORMET社製、商品名:HT−710、タツタ電線株式会社製、商品名:MPA500が挙げられる。
次に、図3(f)に示すように、第一のプリント配線板1を1枚、第三のプリント配線板7を少なくとも1枚以上、第二のプリント配線板6を1枚の順に、導電性ペーストを配置した面と、導電性ペーストを配置しない面が対向するように重ねて配置し(IIa)、図3(g)に示すように、加熱・加圧積層を行う(IIb)。これにより、それぞれのプリント配線板間が電気的に接続される。なお、絶縁フィルムの表面に保護フィルムを備えるものを使用した場合は、プリント配線板同士を重ね合わせる前に、保護フィルムを剥離する。
ガラスエポキシ多層材料(日立化成株式会社製、商品名:E−679)を用いて、基板サイズ500mm×500mm、板厚3.0mmの26層配線板を形成した。直径0.15mmのドリルにて、貫通スルーホール間の最小ピッチ0.40mmのパターンで20000穴の穴明けを行い、穴の内壁を銅めっきして電気的に接続し、全ての穴内を穴埋め樹脂(太陽インキ製造株式会社製、商品名:THP−100DX1)を用いて樹脂埋めを行った後、厚付け無電解銅めっきによる40μmの蓋めっきを行った。また、プリント配線板の表面層の片方の面には、貫通穴の位置に直径0.30mmの電気的接続パッドを配置した。また、基板4隅の490mm×490mmの位置に、直径5.0mmの位置合わせ穴を設けた。この基板を、第一のプリント配線板とした。
第一のプリント配線板と第二のプリント配線板に、ポリイミド多層材料(日立化成株式会社製、商品名:I−671)を用いたこと以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
絶縁フィルムとして日立化成株式会社製、商品名:AS−9500を用いたこと以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
絶縁フィルム穴明けの際にドリル加工を用いたこと以外は実施例1と同様に基板の製造を行った。加工するドリルとして直径0.25mm、先端角140度のドリルを用い、穴明けの深さ制御は、穴明け機に備えたセンサにより基板表面の位置を検知し、表面からの加工量を0.130mmとして行った。また、機械に備えたカメラによりプリント配線板4隅に設けた位置合わせ用の表面パッド位置を読み取り、加工機の制御用ソフトウェアにて、XおよびY方向のオフセット、XおよびY方向のスケール、回転の補正を行った。
導電性ペースト充填の直後に、電気乾燥機にて温度70℃、時間10分の乾燥処理を実施した以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
導電性ペースト充填の直後に、電気乾燥機にて温度150℃、時間90分の乾燥処理を実施した以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
第一のプリント配線板として、板厚3.0mm、絶縁ワイヤを用いた信号層数4層、全層数18層のマルチワイヤ配線板を用いた以外は実施例1と同様に多層配線板の製造を行った。
ガラスエポキシ多層材料(日立化成株式会社製、商品名:E−679)を用いて、基板サイズ500mm×500mm、板厚2.0mmの18層配線板を形成した。直径0.15mmのドリルにて、貫通スルーホール間の最小ピッチ0.40mmのパターンで20000穴の穴明けを行い、全ての穴内を穴埋め樹脂(太陽インキ製造株式会社製、商品名:THP−100DX1)を用いて樹脂埋めを行った後、厚付け無電解銅めっきによる40μmの蓋めっきを行った。また、基板の表面層の片方の面には、貫通穴の位置に直径0.30mmの電気的接続パッドを配置した。また、基板4隅の490mm×490mmの位置に、直径5.0mmの穴を設けた。この基板を、第一のプリント配線板とした。
ガラスエポキシ多層材料(日立化成株式会社製、商品名:E−679)を用いて、基板サイズ500mm×500mm、板厚3.0mmの26層配線板を形成した。直径0.15mmのドリルにて、貫通スルーホール間の最小ピッチ0.40mmのパターンで20000穴の穴明けを行い、穴の内壁を銅めっきして電気的に接続し、全ての穴内を穴埋め樹脂(太陽インキ製造株式会社製、商品名:THP−100DX1)を用いて樹脂埋めを行った後、厚付け無電解銅めっきによる40μmの蓋めっきを行った。また、基板の表面層の片方の面には、貫通穴の位置に直径0.30mmの電気的接続パッドを配置した。また、基板4隅の490mm×490mmの位置に、直径5.0mmの位置合わせ穴を設けた。この基板を、第一のプリント配線板とした。
ガラスエポキシ多層材料(日立化成株式会社製、商品名:E−679)を用いて、基板サイズ500mm×500mm、板厚3.0mmの26層配線板を形成した。直径0.15mmのドリルにて、貫通スルーホール間の最小ピッチ0.40mmのパターンで20000穴の穴明けを行い、穴の内壁を銅めっきして電気的に接続し、全ての穴内を穴埋め樹脂(太陽インキ製造株式会社製、商品名:THP−100DX1)を用いて樹脂埋めを行った後、厚付け無電解銅めっきによる40μmの蓋めっきを行った。また、基板の表面層の片方の面には、貫通穴の位置に直径0.25mmの電気的接続パッドを配置した。また、基板4隅の490mm×490mmの位置に、直径5.0mmの位置合わせ穴を設けた。この基板を、第一のプリント配線板とした。
公称厚み0.06mmのプリプレグ(日立化成株式会社製、商品名:E−679F)を用い、第一のプリント配線板の電気的接続パッドを配置した面に、プリプレグが電気的接続パッドに接するように載せ、真空プレス機を用いて、温度150℃、圧力1.0MPa、加圧時間30分、真空引き有りの条件で、貼り付けを行った。また、導電性ペーストの印刷において、ペーストを配置する穴の位置のみを絶縁フィルムの穴径と同径で開口したメタルマスクを用いた。これ以外は、実施例1と同様の条件で多層配線板の製造を行った。
2…絶縁フィルム
3…保護フィルム
4…導電性ペースト充填用の穴
5…導電性ペースト
6…第二のプリント配線板
7…第三のプリント配線板
8…パッド
8a…電気的接続パッド
8b…非接続パッド
Claims (10)
- プリント配線板間を電気的に接続するための電気的接続パッドとプリント配線板間を電気的に接続しない非接続パッドとの両方を同一面内に備える複数枚のプリント配線板を準備するプリント配線板製造工程(I)と、前記複数枚のプリント配線板を前記電気的接続パッド同士が対向するように重ね、前記複数枚のプリント配線板を前記対向する電気的接続パッド同士の間に配置した導電性ペーストにより接合するように積層する積層工程(II)とを有する多層配線板の製造方法において、
前記プリント配線板製造工程(I)では、前記積層工程(II)で前記複数枚のプリント配線板を重ねる際に対向させる面の少なくとも一方の面に絶縁フィルムを貼り付け(Ia)、前記絶縁フィルムを貼り付けた面の電気的接続パッドに対応する位置に、前記電気的接続パッドが露出するように、前記絶縁フィルムに対して穴明けを行い(Ib)、この穴明けによって前記絶縁フィルムに形成された穴に導電性ペーストを配置する(Ic)、多層配線板の製造方法。 - プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムに、ガラス転移温度が180℃以上の熱硬化性樹脂組成物を用いることを特徴とする、請求項1に記載の多層配線板の製造方法。
- プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムに、強化材としてフィラーを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の多層配線板の製造方法。
- プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムに対して穴明けを行う際(Ib)に、レーザ加工またはドリル穴明け加工を用いることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
- プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムに形成された穴に導電性ペーストを配置する際(Ic)に、保護マスクとしてPETフィルムを用いることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
- プリント配線板製造工程(I)では、絶縁フィルムに形成された穴に導電性ペースト配置(Ic)した後、複数枚のプリント配線板を積層する工程(II)よりも前に、温度70〜150℃、時間10〜120分にてプリント配線板の熱処理を行うことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
- 積層工程(II)では、一体化積層を行うプリント配線板の平面上の同一箇所に複数の位置合わせ穴を配置し、配置した位置合わせ穴にピンを挿入することでプリント配線板同士の位置合せを行いながら一体化積層を行うことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
- 積層工程(II)では、プリント配線板間を電気的に接続するためのパッドの配置された面のプリント配線板間を電気的に接続するためのパッドが配置されていない部分を、絶縁材料により充填することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
- プリント配線板製造工程(I)では、電気的接続パッドが露出するように、絶縁フィルムに対して穴明けを行う際(Ib)に、前記絶縁フィルムの厚みが、前記絶縁フィルムに形成された穴から露出した電気的接続パッドの導体回路厚みよりも厚いことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
- プリント配線板製造工程(I)では、電気的接続パッドが露出するように、絶縁フィルムに対して穴明けを行う際(Ib)に、前記電気的接続パッドに対応する箇所の絶縁フィルムに対して穴明けによって形成された穴が、導電性ペーストによって全て充填されることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の多層配線板の製造方法。
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