JP2021012975A - プリント配線板、多層プリント配線板、およびプリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶ポリマーを用いた基材の局所的な特性（機械的特性、電気特性）の偏りを低減したプリント配線板、多層プリント配線板およびプリント配線板の製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも片面に配線を形成した液晶ポリマーを基材とするプリント配線板であって、基材は、面方向における液晶ポリマーの結晶配向度が０．３以下である。【選択図】なし

Description

本発明は、プリント配線板、多層プリント配線板、およびプリント配線板の製造方法に関する。

配線などの導体パターンが形成してあるプリント配線板の基材として、熱可塑性樹脂を用いるものがある。熱可塑性樹脂は、熱圧着などによって多層化することが容易であるなど、プリント配線板の基材として有利な特性を有する。

プリント配線板に用いる熱可塑性樹脂としては、たとえば液晶ポリマー（ＬＣＰ）が挙げられる（特許文献１など参照）。液晶ポリマーは、機械的特性が優れており、良好な熱伝導性を有するなど、プリント配線板の基材として用いた場合に有利に働く特性を有している。

しかしながら、液晶ポリマーを用いたプリント配線板では、液晶ポリマーの誘電率や誘電損失などの物性値に、局所的な偏りが生じる問題がある。液晶ポリマーの誘電率や誘電損失は、その周辺に形成される回路や電子部品などの特性値に影響を与えるため、プリント配線板の内部における回路および電子部品の特性の製造ばらつきが大きくなるなどの問題を生じる場合がある。

特開２００３−３３２７４９号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、液晶ポリマーを用いた基材の局所的な特性の偏りを低減したプリント配線板、多層プリント配線板、およびプリント配線板の製造方法に関する。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るプリント配線板は、少なくとも片面に配線を形成した液晶ポリマーを基材とするプリント配線板であって、前記基材は、面方向における前記液晶ポリマーの結晶配向度が０．３以下である。

本発明の発明者らは、液晶ポリマーを用いた基材の局所的な特性の偏りが、基材における液晶ポリマーの分子配向の局所的な偏りが原因であることを解明した。本発明に係るプリント配線板は、基材の面方向における液晶ポリマーの結晶配向度が０．３以下であるため、液晶ポリマーの分子配向に偏りが少なくランダムである。したがって、このような液晶ポリマーの基材を有するプリント配線板では、基材の誘電率や誘電損失などの特性が基材内で偏りが少なく均一であり、プリント配線板に形成される回路または電子部品における特性の製造ばらつきも低減できる。

また、本発明の第２の観点に係る多層プリント配線板は、互いに平行な面方向を有する第１の主面および第２の主面を有し、前記面方向の結晶配向度が０．３以下である液晶ポリマーを含む絶縁層と、
前記第２の主面に対して平行に延びるとともに前記第２の主面から露出する配線層と、前記配線層から前記第１の主面へ延びるスルーホール電極と、を有し、少なくとも一部が前記第１の主面から前記第２の主面まで貫通するように前記絶縁層に埋設される導体部と、を有する。

このような液晶ポリマーを含む絶縁層を含むプリント配線板は、機械的特性が良好である。また、絶縁層の面方向における液晶ポリマーの結晶配向度が０．３以下であるため、液晶ポリマーの分子配向がランダムであり偏りが少ない。したがって、このような液晶ポリマーを含む絶縁層を有するプリント配線板では、絶縁層の誘電率や誘電損失などの特性が基材内で偏りが少なく均一であり、プリント配線板に形成される回路または電子部品における特性の製造ばらつきも低減できる。また、絶縁層の機械的特性が良好であり、絶縁層の電気特性に局所的な偏りが少なく、さらに導体部がスルーホール電極を有するため、このようなプリント配線板は、多層化に適している。

また、たとえば、前記絶縁層は還元剤を有してもよい。

このようなプリント配線板は、熱プレスなど、過熱を伴う製造工程において、絶縁層に含まれている還元剤が揮発または分解することにより、導体部が酸化したり、導体部の表面に酸化膜が形成されたりする問題を防止できる。また、導体部の表面において酸化膜が形成されることを防止できるため、このようなプリント配線板は、積層時における層と層の間における導体部同士の接合性が良好である。

また、たとえば、前記導体部は、前記スルーホール電極の頂面に、導体接続膜を有してもよく、
前記導体接続膜を構成する金属が、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｃｕ−ＡｇおよびＳｎ−Ｃｕから選ばれる少なくとも１つであってもよい。

このような導体接続膜は、導体接続膜を構成する金属が比較的低融点であるため、良好な接続性を有する。

また、本発明に係る多層プリント配線板は、上記いずれかのプリント基板を複数有し、１つのプリント配線板の前記第１の主面と、他の１つのプリント配線板の前記第２の主面とが互いに接触するように積層してある。

このような多層プリント配線板では、絶縁層および配線層が互いに挟まれるため、絶縁層の電気的特性が、配線層による回路や電子部品の電気的特性に影響を与えやすい。しかしながら、本発明に係る多層プリント配線板は、絶縁層の面方向における液晶ポリマーの結晶配向度が０．３以下であるため、液晶ポリマーの分子配向がランダムであり偏りが少ない。したがって、このような液晶ポリマーの絶縁層を有する多層プリント配線板では、絶縁層の誘電率や誘電損失などの特性が絶縁層のいずれの部分でも偏りが少なく均一であり、多層プリント配線板の回路または電子部品についても、狙い通りの特性を、高い精度で得ることができる。

また、本発明に係るプリント配線板の製造方法は、所定のパターンの導体部を形成する工程と、
液晶ポリマーを含む粉末を、乾式塗布により、成形部に対して前記粉末を垂直方向に移動させて塗布する工程と、
前記粉末を前記液晶ポリマーの融点以上の温度で熱プレスする工程と、
を有する。

本発明に係るプリント配線板の製造方法では、液晶ポリマーを含む粉末を、成形部に対して粉末を垂直方向に移動させて塗布する。このような工程により、液晶ポリマーが面方向に流動することを防止し、結晶配向度の低い液晶ポリマーの絶縁層を得られる。したがって、このような製造方法によれば、絶縁層の誘電率や誘電損失などの特性が、プリント配線板内で偏りが少なく均一であり、プリント配線板に形成される回路または電子部品における特性の製造ばらつきも少ないプリント配線板を得られる。

また、たとえば、前記粉末を塗布する工程では、前記成形部に前記導体部が配置されており、前記導体部が有する凹凸の少なくとも一部を埋めるように、前記粉末を塗布してもよい。

プリント配線板の製造では、液晶ポリマーのフィルムを形成した後に、フィルムに対して導電部を形成する方法を採用することも可能であるが、導体部を先に形成し、導体部に対して液晶ポリマーの粉末を塗布する方法を採用することもできる。導体部が有する凹凸の少なくとも一部を埋めるように、液晶ポリマーの粉末を塗布する方法を採用することにより、フィルムを加工する工程を省略して、生産効率を高めることができる。

また、たとえば、前記粉末を塗布する工程における前記乾式塗布は、静電塗布であってもよい。

粉末を塗布する工程における前記乾式塗布は、特に限定されないが、静電塗布を採用することにより、粉末を高密度で塗布できる。したがって、このような製造方法によれば、液晶ポリマーが面方向に流動することをより効果的に防止し、結晶配向度の低い液晶ポリマーの絶縁層を得られる。

図１は本発明の一実施形態に係るプリント配線板および多層プリント配線板の概略断面図である。 図２は図１に示すプリント配線板および多層プリント基板の製造過程を示す概略断面図である。 図３は図２の続きの工程を示す概略断面図である。 図４は図３の続きの工程を示す概略断面図である。 図５は図４の続きの工程を示す概略断面図である。 図６は図４に示す粉末の塗布工程における配向状態を示す概念図である。 図７は従来の塗布工程における配向状態を示す概念図である。 図８は、実施例の試料を示す概念図であり、図８（ａ）は配向状態を測定したサンプルの取得位置を示す図であり、図８（ｂ）は線膨張係数を測定したサンプルの測定位置を示す図である。 図９は、各試料の２次元解析像のイメージ図である。 図１０は、各試料の２θプロファイル（円環積分）である。 図１１は、各試料の２θ＝２０°付近における円周（φ）方向プロファイルである。 図１２は、各試料の配向強度を比較したグラフである。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１（ａ）は、プリント配線板２の概略断面図であり、図１（ｂ）は、多層プリント配線板２００の概略断面図である。図１（ａ）に示すように、プリント配線板２は、絶縁層６と導体部７と上部配線層９ａとを有する。絶縁層６は、プリント配線板２の基材であり、基材である絶縁層６の両側に、配線層８、上部配線層９ａなどによる配線が形成されている。プリント配線板２は、少なくとも片面に配線が形成されていればよいが、図１（ａ）に示すように両側に形成されていてもよい。

図１（ａ）に示すように、絶縁層６は層状に形成されており、第１の主面３と第２の主面４とを有する。第１の主面３と第２の主面４は、互いに平行な面方向を有する。導体部７は、その一部が絶縁層６の主面３、４から露出するように、絶縁層６に埋め込まれている。

なお、図面において、Ｚ軸が、絶縁層６の第１の主面３および第２の主面４の法線方向に一致し、Ｘ軸およびＹ軸が、第１の主面３および第２の主面４に平行である。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に略垂直である。

導体部７は、配線層８と、スルーホール電極１０と、導体接続膜２８とを有する。導体部７は、少なくとも一部が絶縁層６の第１の主面３から第２の主面４まで貫通するように、絶縁層６に埋設される。

絶縁層６の下側（Ｚ軸負方向側）に設けられている配線層８は、第２の主面４に対して平行に伸びるとともに第２の主面４から露出している。スルーホール電極１０の下端は、第２の主面４から露出する配線層８に接続しており、スルーホール電極１０は、第２の主面４側の配線層８から、第１の主面３へ向かって伸びている。

スルーホール電極１０の頂面（Ｚ軸正方向側の端面）は、導体接続膜２８を介して、第１の主面３に設けられる上部配線層９ａに接続している。導体部７が有する導体接続膜２８は、スルーホール電極１０の頂面に設けられている。

図１（ｂ）に示すように、多層プリント配線板２００は、複数のプリント配線板２ｃを有する。プリント配線板２ｃは、上部配線層９ａが形成されておらず、片面のみに配線が形成されている点で図１（ａ）に示すプリント配線板２とは異なるが、その他の点では、プリント配線板２と同様である。プリント配線板２ｃのように片面（第２の主面４）のみに配線層８が形成されているプリント配線板は、絶縁層６が１つである単層のプリント配線板としてだけでなく、絶縁層６が複数である多層プリント配線板２００を製造する際の中間製造物としての多層プリント配線板用片面配線板としても、用いることができる。

多層プリント配線板２００は、１つのプリント配線板２ｃの第１の主面３と、他の１つのプリント配線板２ｃの第２の主面４（図１参照）が互いに接触するように積層してある。すなわち、多層プリント配線板２００は、複数のプリント配線板２ｃが、Ｚ軸方向に積層してある。

多層プリント配線板２００に含まれるプリント配線板２ｃは、図１（ａ）に示すプリント配線板２と同様に絶縁層６と導体部７とを有し、導体部７は、配線層８と、スルーホール電極１０と、導体接続膜２８とを有する。また、多層プリント配線板２００の上面には、上部配線層９ａが設けられている。

多層プリント配線板２００は、Ｚ軸方向に積層してある複数の絶縁層６を有する。積層方向に隣り合う絶縁層６と絶縁層６との間に配置される配線層８は、多層プリント配線板２００の内部に埋め込まれた中間配線層となっている。

図１（ｂ）に示すように、各絶縁層６には、Ｚ軸方向に貫通するスルーホールが形成してあり、その内部に、異なるプリント配線板２ｃに位置する配線層８の相互間を接続するために、スルーホール電極１０（「スルーホール電極」は、「導体ポスト」とも言う。）が埋め込まれている。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示すプリント配線板２、２ｃの絶縁層６は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）を含む。ＬＣＰの構造は、特に限定されない。ＬＣＰの構造としては、たとえば下記の化学式（１）に示す構造が挙げられる。

絶縁層６に含まれており、プリント配線板２、２ｃおよび多層プリント配線板２００の基材である液晶ポリマーは、ＸＹ平面および主面３、４に平行な方向である面方向における液晶ポリマーの結晶配向度が０．３以下である。なお、ここでの結晶配向度は、配向半値幅から算出されるものとは異なり、以下のように定義される。なお、以下の算出方法で算出される結晶配向度は、配向強度比とも言い、比較的配向の低い材料における結晶配向度の算出に適している。

すなわち、液晶ポリマーの結晶配向度は、広角Ｘ線回折法による二次元回折像から円周（φ）方向プロファイルにおける最大強度および最小強度の角度の周辺を切り出し、以下の式１から算出される。

結晶配向度＝（最大ピーク面積‐最小ピーク面積）／最大ピーク面積（式１）

なお、式１における最大ピーク面積とは、最大強度のピークにおけるピーク強度の積算値であり、最小ピーク面積とは最小強度のピークにおけるピーク強度の積算値である。

また、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すプリント配線板２、２ｃの絶縁層６は、還元剤を有する。本実施形態の絶縁層６に含まれる還元剤は特に限定されない。本実施形態の絶縁層６に含まれる還元剤は、たとえば、カルボキシル基、アルデヒド基を有する有機化合物などが挙げられる。

有機化合物としては、たとえば飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、芳香族カルボン酸、ジカルボン酸、オキソカルボン酸または、ロジンなどが挙げられる。なお、還元剤は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

飽和脂肪酸としては、ギ酸、プロピオン酸などが挙げられる。不飽和脂肪酸としては、オレイン酸、リノール酸などが挙げられる。芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、テレフタル酸、サリチル酸などが挙げられる。ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、フマル酸、マレイン酸などが挙げられる。オキソカルボン酸としては、ピルビン酸、オキサロ酢酸などが挙げられる。

本実施形態では、絶縁層６にＬＣＰが含まれるため、還元剤は芳香族カルボン酸が還元剤として好適に用いられる。芳香族カルボン酸は、ベンゼン環を有するＬＣＰと親和性を有することから、絶縁層６に均一に分布させることができる。

還元剤の沸点、分解温度または昇華温度をＴ２としたとき、Ｔ２は、１００〜３００℃であることが好ましく、２００〜２５０℃であることがより好ましい。これにより、多層プリント配線板２００の製造においては、還元剤が後述するシート成形熱プレスの際に揮発し過ぎず、なおかつ、還元剤が後述する一括積層熱プレス時の温度において揮発することができ酸化膜を除去する効果を発揮することができる。

本実施形態では、絶縁層６に含まれる還元剤は、好ましくは安息香酸、フタル酸、テレフタル酸およびサリチル酸から選ばれる少なくとも１以上であり、より好ましくは安息香酸またはサリチル酸である。

なお、安息香酸の沸点は２４９℃であり、フタル酸の分解温度は２１０℃であり、テレフタル酸の昇華温度は３００℃であり、サリチル酸の沸点は２１１℃である。

本実施形態の絶縁層６の還元剤の含有量は、好ましくは３０〜２００質量ｐｐｍであり、より好ましくは５０〜１００質量ｐｐｍである。

絶縁層６における還元剤の含有量が上記の範囲内であることにより、酸化膜を除去する効果が得られるとともに、還元剤による絶縁層６の中の空孔（ボイド）の生成を抑えることができる。

配線層８または上部配線層９ａは、導電性を有してパターン加工し易いものであれば特に限定されず、たとえばＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、あるいはこれらの合金などで構成される。スルーホール電極１０も、配線層８と同様な金属（合金含む）で構成されるが、必ずしも同一である必要はない。配線層８および上部配線層９ａに関しても、両者は、同様な金属で構成されるが、必ずしも同一である必要はない。

導体接続膜２８は、配線層８またはスルーホール電極１０を構成する金属よりも低融点の金属で構成してあることが好ましい。導体接続膜２８を構成する金属の融点は、絶縁層６を熱プレスで積層方向に融着させる温度よりも低いことが好ましい。その熱プレス時に、同時に、導体接続膜２８を介して、スルーホール電極１０を配線層８または上部配線層９ａに接続させることができる。

導体接続膜２８を構成する金属としては、特に限定されないが、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｃｕ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕなどが例示される。導体接続膜２８を構成する金属の融点は、絶縁層６を構成する樹脂の融点（軟化温度）よりも少し低い材料で構成されることが好ましく、さらに好ましくは、絶縁層６を構成する樹脂の融点より、好ましくは１０〜５０℃程度、さらに好ましくは２０〜４０℃程度に融点が低いものがよい。

絶縁層６に含まれるＬＣＰの融点をＴ１とし、導体接続膜２８を構成する金属の融点をＴ３としたとき、Ｔ１、Ｔ２（還元剤の沸点、分解温度または昇華温度）およびＴ３は、Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ１の関係を満たすことが好ましい。

これにより、製造工程における熱プレスの際に、還元剤を揮発させることができると共に導体接続膜２８を構成する金属を融解させつつ、過度の熱により絶縁層６の構造にダメージを与えることを防ぐことができる。

具体的には、Ｔ３はＴ１より、好ましくは１０〜５０℃程度、さらに好ましくは２０〜４０℃程度に低い。

また、Ｔ３はＴ２より、好ましくは０〜４０℃程度、さらに好ましくは１０〜３０℃程度に高い。

本実施形態では、各絶縁層６のＺ軸方向の厚みは、特に限定されないが、好ましくは、３０〜１００μｍである。各絶縁層６の厚みは、各スルーホール電極１０のＺ軸方向の高さに対応する。配線層８の厚みは、特に限定されないが、好ましくは、５〜２０μｍである。また、導体接続膜２８の厚みは、特に限定されないが、好ましくは、０．２〜５．０μｍである。

また、配線層８のパターン線幅は、特に限定されないが、好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは７μｍ以下も可能である。スルーホール電極１０の外径も特に制限は無く、通常は、φ１００〜５０μｍで５０μｍ以下でも製造は可能である。

次に、図１（ａ）に示すプリント配線板２の製造方法について詳細に説明する。

まず、図２（ａ）に示す支持基板２０を準備する。支持基板２０としては、特に限定されないが、ＳＵＳ板などの金属板、ポリイミドフィルムなどの樹脂シート、ガラスエポキシ基板やその他などの高耐熱基板などが例示される。支持基板２０としては、ハンドリング可能で、熱可塑性樹脂から成る樹脂層のプレス温度（溶融温度）に耐えられる耐熱性を持つものであればよい。

図２（ａ）に示すように、支持基板２０の表面には、予め下地導体膜２２が形成してあることが好ましい。ただし、支持基板２０とは別に下地導体膜２２を準備し、準備した下地導体膜２２を支持基板２０の表面に貼り付けてもよい。下地導体膜２２は、後工程でのメッキ膜形成のためのシードとなる膜であり、たとえばＣｕや銅合金などの金属膜で構成される。

下地導体膜２２は、支持基板２０の表面にスパッタなどで形成してもよいが、後々支持基板と共に剥離可能な方法で形成されることが好ましい。たとえば熱可塑性のポリイミド基板を支持基板２０として、キャリア付きの極薄銅箔を貼ってハンドリング性を向上させているが、キャリア付き極薄銅箔そのものを、下地導体膜２２付き支持基板２０として使用してもよい。

次に、図２（ａ）に示すように、準備した支持基板２０の下地導体膜２２の上に、所定パターンで、第１レジスト膜２４を形成する。

次に、図２（ｂ）に示すように、所定パターンの第１レジスト膜２４を用いて、第１レジスト膜２４で覆われていない下地導体膜２２の表面に、たとえば下地導体膜２２をシードとして用いるメッキ法により、配線層８を形成する。配線層８は、たとえば電解銅メッキにより形成される。

次に、図２（ｃ）に示すように、第１レジスト膜２４を残した状態で、配線層８の表面に、所定パターンで第２レジスト膜２６を形成する。この第２レジスト膜２６には、図１に示すスルーホール電極１０を形成するパターンで、スルーホール２６ａが形成してある。なお、図２（ｃ）に示す第２レジスト膜２６は、第１レジスト膜２４を除去した後に、所定パターンで形成してもよい。

次に、図２（ｄ）に示すように、第２レジスト膜２６で覆われていない配線層８の表面に、たとえば電解銅メッキ法により、スルーホール電極１０を形成する。

また、支持基板２０の外周枠に沿って枠体２９を形成してもよい。枠体２９は、後工程において、絶縁層６を形成するための原料粉末を配線層８の上に塗布する際などに、原料粉末が外側にはみ出さないようにするためなどに用いられる。枠体２９は、最終製品からは除去されてもよいし、残しておいてもよい。

次に、図２（ｅ）に示すように、図２（ｄ）に示す第１レジスト膜２４および第２レジスト膜２６が除去される。その結果、下地導体膜２２の表面には、所定パターンの配線層８が残される。一部の配線層８の上には、スルーホール電極１０が接続されて残される。

なお、本実施形態では、スルーホール電極１０の外径は、配線層８の線幅よりも小さいことが好ましい。配線層８の線幅は、前述したように、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは７μｍ以下も可能である。スルーホール電極１０の外径も、電気抵抗が高くなりすぎない範囲で、特に制限はない。なお、パターンの最小配線部よりはスルーホール電極１０の外径の方が大きい場合が多い。

次に、図３（ａ）に示すように、支持基板２０の下地導体膜２２の表面、導体部７（図１（ａ）参照）の一部である配線層８およびスルーホール電極１０が有する凹凸７２の少なくとも一部を埋めるように、ＬＣＰを含む粉末６αを塗布する。塗布方法は特に限定されず、スクリーン印刷、静電印刷、ノズル噴霧、ディスペンス法などの塗布方法が挙げられる。本実施形態の粉末６αの塗布方法として、より好ましくは、スクリーン製版を使用する静電印刷を用いることにより、溶剤などを含まない粉末６αを乾式塗布しても、所定の部分のみに塗布・固定化することが可能で、後から塗布する絶縁層用樹脂粉末と混合してしまうことなく塗布可能となる。

図３（ａ）では、ＬＣＰを含む粉末６αを、スクリーン印刷機５０により塗布する工程を示している。図３（ａ）に示すように、図２（ｅ）で形成された配線層８およびスルーホール電極１０などが形成された支持基板２０の成形部５２に対して、スクリーンメッシュ５６上を移動するスキージ５４を用いて、ＬＣＰを含む粉末６αを塗布する。

図３（ａ）に示すように、配線層８やスルーホール電極１０などを囲むように形成された枠体２９の内部が、スクリーン印刷機５０による塗布の対象となる成形部５２である。スクリーン印刷機５０では、スクリーンメッシュ５６から成形部５２に対して、粉末６αを垂直方向に移動させて塗布する。

図６は、図３（ａ）で説明したように、成形部５２に対して、粉末６αを垂直方向に移動させて塗布した後、これを熱プレスして得られる絶縁層６における液晶ポリマーの結晶配向の状態を、模式的に表したものである。図６（ａ）に示すように、粉末６αを成形部５２に対して垂直方向に移動させて塗布するスクリーン印刷によれば、粉末６αは、ＸＹ平面方向、すなわち面方向にほとんど流動しない。

図６（ａ）における点線矢印は、粉末６αに含まれる液晶ポリマーの分子配向を示している。液晶ポリマーは、所定方向に流動すると、流動方向に応じて分子配向に偏りが生じる性質があるが、図６（ａ）に示すように面方向の流動が生じなければ、液晶ポリマーの分子配向は、偏りが少なくランダムな状態となる。

そうすると、図６（ｂ）に示すように、粉末６αを熱プレスして得られる絶縁層６についても、液晶ポリマーの分子配向に偏りが少なく、ランダムな状態ものを得ることができる。なお、粉末６αを垂直方向に移動させて塗布する工程を、静電スクリーン印刷により行うことにより、粉末６αの垂直方向の移動が静電力により加速される。そのため、粉末６αの塗布を静電スクリーン印刷によって行うことにより、印刷される粉末６αを高密度化して、加圧熱プレス時などにおける液晶ポリマーの面方向の流動を抑制することにより、液晶ポリマーの分子配向に偏りが少ない絶縁層６を得ることができる。

図７は、図３（ａ）に示す塗布方法とは異なり、粉末６αを、成形部５２に対して平行方向または斜め方向に移動させて塗布（図７（ａ））したのち、これを熱プレスして得られる参考絶縁層１０６における液晶ポリマーの結晶配向の状態を、模式的に表したものである。このような参考絶縁層１０６では、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、液晶ポリマーが、流動方向に応じた分子配向の偏りが生じるため、配向度が高くなる。

図３（ａ）に示す粉末６αは、図１に示す絶縁層６を形成するための樹脂粉であり、好ましくは融点が２５０〜３５０℃である。

ＬＣＰを含む粉末６αを構成する化合物の構造は特に限定されない。粉末６αの粒径は、好ましくは、５〜５０μｍである。

粉末６αは、ＬＣＰの粉末以外に、還元剤を含んでいてもよい。粉末６αにおける還元剤の濃度は特に限定されない。本実施形態では、粉末６αにおける還元剤の濃度は、絶縁用樹脂粉末を熱処理して形成したシートに還元成分が、３０〜２００質量ｐｐｍ、より好ましくは５０〜１００質量ｐｐｍ含まれる様に熱処理条件等を加味して、決めれば良い。

粉末６αにおける濃度の含有量が上記の範囲内であることにより、酸化膜を除去する効果が得られるとともに、還元剤による絶縁層６の中の空孔（ボイド）の生成を抑えることができる。

粉末６αには、ＬＣＰの粉末や還元剤以外に、必要に応じて他の成分が含まれていてもよい。

次に、図３（ｂ）に示すように粉末６αを、Ｚ軸の上から、熱プレス（シート成形熱プレス）して溶融させて、図３（ｃ）に示すシート状の絶縁層６を形成する。シート成形熱プレス時の温度は、好ましくは、粉末６αを構成する液晶ポリマーの融点以上の温度であり、粉末６αを構成する液晶ポリマーの熱分解温度以下の温度であり、さらに好ましくは、粉末６αを構成するＬＣＰの融点に対して１０〜５０℃程度高い温度である。また、シート成形熱プレス時の圧力は、特に限定されず、粉末６αから所定厚みのシート状の絶縁層６を成形できる程度の圧力であればよい。

なお、必要に応じて、絶縁層６の上面の平坦化を図るためと、スルーホール電極１０の頂部に付着してある余分な絶縁層６を除去するためなどに、図３（ｃ）に示す絶縁層６の上面の研磨処理を行ってもよい。研磨方法としては、特に限定されず、化学機械研磨（ＣＭＰ）法、砥石研磨法、フライカットなどの方法が例示される。

シート成形熱プレスの後のシート状の絶縁層６における還元剤の濃度は、３０〜２００質量ｐｐｍであることが好ましく、５０〜１００質量ｐｐｍであることがより好ましい。

シート成形熱プレスの後のシート状の絶縁層６における還元剤の濃度が上記の範囲内であることにより、酸化膜を除去する効果が得られるとともに、還元剤による絶縁層６の中の空孔（ボイド）の生成を抑えることができる。

なお、シート成形熱プレス前の粉末６αには還元剤が含まれているが、シート成形熱プレスの際に、一部の還元剤が揮発することがある。このため、粉末６αにおける還元剤の濃度に比べてシート成形熱プレスの後のシート状の絶縁層６における還元剤の濃度は低くなる。

次に、図４（ａ）に示すように、スルーホール電極１０の頂部に、導体接続膜２８を形成する。導体接続膜２８を導体ポストの頂部に形成するための方法としては、たとえばメッキ法、電解メッキ法、無電解メッキ法、スパッタリング法などの方法が例示される。

導体接続膜２８は、スルーホール電極１０および配線層８を構成する金属の融点よりも低い融点を有する金属で構成してある。

次に、図４（ｂ）に示すように、支持基板２０を除去する。

次に、図４（ｃ）に示すように、下地導体膜２２を除去する。支持基板２０および下地導体膜２２の除去は、液によるエッチングなどよって実施される。これにより、絶縁層６の他方の主面４が露出し、片面のみに配線が形成されたプリント配線板２ｃを得る。

次に、図４（ｄ）に示すように、図４（ｄ）に示す絶縁層６の一方の主面３に、導体層９を形成する。導体層９は、たとえば、導体層９の銅箔体などの導体層９の材料を、熱プレスにより貼り付けることによりおこなわれる。導体層９の材質としては、配線層８またはスルーホール電極１０の材料と同様に、良導体の金属などが挙げられる。

次に、図４（ｅ）に示すように、導体層９の上に、所定パターンで第３レジスト膜２７を形成する。第３レジスト膜２７の形成は、フォトリソグラフィなどによっておこなわれる。

次に、図４（ｆ）に示すように、第３レジスト膜２７から露出している部分の導体層９を、エッチングにより除去する。導体層９の一部が除去され、残った部分が上部配線層９ａとなる。

最後に、図４（ｇ）に示すように、第３レジスト膜２７を除去することにより、図１（ａ）に示すプリント配線板２を得る。

次に、図１（ｂ）に示す多層プリント配線板２００の製造方法について詳細に説明する。多層プリント配線板２００の製造では、プリント配線板２の製造方法のうち図２（ａ）〜図２（ｅ）、図３（ａ）〜図３（ｃ）および図４（ａ）〜図４（ｃ）を用いて説明したのと同様の方法により、図４（ｃ）に示すプリント配線板２ｃを製造する。

図５（ａ）に示すように、多層プリント配線板２００の製造では、片面のみに配線が形成されたプリント配線板２ｃを、多層プリント配線板２００を製造する際の中間製造物としての多層プリント配線板用片面配線板として使用する。本実施形態では、４つのプリント配線板２ｃと導体層９を準備する例を示すが、プリント配線板２ｃの数は特に限定されない。

これらのプリント配線板２ｃと導体層９は、図５（ｂ）に示すように、熱プレス装置４０により一括積層熱プレスされる。なお、図５（ａ）、図５（ｂ）に示す例とは異なり、プリント配線板２ｃのみを一括積層熱プレスし、導体層９は一括積層熱プレスののちに貼り付けてもよい。一括積層熱プレスか、または熱プレス後に貼り付けられた導体層９は、所定のパターンでレジスト膜を形成したのちエッチングなどでパターニングすることにより、図５（ｃ）に示すような上部配線層９ａとなる。

一括積層熱プレス時には、積層方向に隣り合う絶縁層６同士が熱融着すると共に、低融点の導体接続膜２８が溶融して、スルーホール電極１０と配線層８とを接続させると共に、スルーホール電極１０と導体層９とを接続させる。一括積層熱プレス時の温度は、絶縁層６に含まれるＬＣＰの融点以下の温度であることが好ましく、導体接続膜２８の融点よりも高いことが好ましい。

このようにして図１（ｂ）に示す多層プリント配線板２００を製造することができる。

図１（ａ）に示すプリント配線板２および図１（ｂ）に示す多層プリント配線板２００は、絶縁層６の面方向における液晶ポリマーの結晶配向度が０．３以下であるため、液晶ポリマーの分子配向に偏りが少なくランダムである。したがって、このような液晶ポリマーの絶縁層６を有するプリント配線板２および多層プリント配線板２００では、絶縁層６の誘電率や誘電損失などの特性が、絶縁層６内のいずれの部分でも偏りが少なく均一であり、プリント配線板２および多層プリント配線板２００に形成される回路または電子部品における特性の製造ばらつきも低減できる。また、絶縁層６の面方向における液晶ポリマーの結晶配向度が所定値以下であることにより、多層プリント配線板２００は、電気的な性質だけでなく、線膨張係数差のような熱的・機械的特性についても、位置や方向による偏りを抑制することができ、均一な特性を得ることができる。

また、図３（ａ）を用いて説明したように、プリント配線板２の製造方法では、液晶ポリマーを有する粉末６αを、成形部５２に対して垂直方向に移動させて塗布する。このような製造方法によれば、成形部５２において粉末６αが面方向に流動することが防止されるため、熱プレス後に得られる液晶ポリマーの分子配向は、偏りが少なくランダムな状態となる（図６参照）。したがって、このような製造方法によれば、絶縁層６の面方向における液晶ポリマーの結晶配向度が所定値以下の多層プリント配線板２００を得られる。

また、従来の製法では、図１（ｂ）に示すような一括積層を行う際、プリント配線板２ｃ相互間の接合性に問題を生じる場合があった。

導体接続膜２８を構成する金属としてＳｎ、Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｃｕ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｚｎなどを用いると、導体接続膜２８の表面に酸化膜が形成される。また、導体接続膜２８を形成しない場合であっても導体ポスト１０ａがＣｕなどで構成されている場合には、導体ポスト１０ａの空気にさらされている表面部分は、酸化膜が形成される。

このように導体接続膜２８の表面に酸化膜が形成されると、一括積層熱プレス時に導体接続膜２８を構成する金属が溶融しにくく、また、空隙が生じることもあり、スルーホール電極１０の全面に導体接続膜２８を構成する金属をぬれ広げることは困難である。その結果、スルーホール電極１０と配線層８との接続が不十分となる傾向がある。

また、導体接続膜２８を形成しない場合であってスルーホール電極１０がＣｕなどで構成されている場合には、スルーホール電極１０の空気にさらされている表面部分に酸化膜が形成されているとスルーホール電極１０と配線層８との接続が不十分となる。

この酸化膜を除去するために、一括積層熱プレスの際に、ギ酸などにより還元雰囲気にすることが考えられる。しかし、一括積層熱プレスの際には、層間の空気残渣によるボイドを防ぐために、真空で行う必要があることから、還元雰囲気にすることができない。

また、フラックスを塗布して、酸化膜を除去することが考えられる。しかし、フラックスは残渣の影響があるためできるだけ使用を避けたいという要請がある。

本実施形態では、粉末６αに還元剤が含まれている。このため、一括積層熱プレスを大気雰囲気で行っても一括積層熱プレスをする際に、還元剤が揮発または分解して導体接続膜２８の表面に形成された酸化膜を除去することができる。

その結果、一括積層熱プレス時に導体接続膜２８を構成する金属が溶融し易く、また、空隙が生じにくく、スルーホール電極１０の全面に導体接続膜２８を構成する金属をぬれ広げることができ、スルーホール電極１０と配線層８および上部配線層９ａとの接続が良好となる。なお、本実施形態では、スルーホール電極１０にフラックスを塗布しても、フラックスを塗布しなくても、どちらでもよい。

さらに、本実施形態では、導体接続膜２８の融点が、配線層８の融点よりも低く、一括積層熱プレス時の温度が、絶縁層６の熱可塑性樹脂の融点以下の温度であり、導体接続膜２８の融点よりも高い。

このように構成することで、多層プリント配線板２００を構成するプリント配線板同士の接合と、積層方向に隣り合うプリント配線板２ｃの配線層８とスルーホール電極１０および導体接続膜２８との接続を同時に行うことが容易になる。

また、熱可塑性樹脂の融点をＴ１とし、還元剤の沸点、分解温度または昇華温度をＴ２とし、導体接続膜２８を構成する金属の融点をＴ３としたとき、Ｔ１、Ｔ２およびＴ３はＴ２≦Ｔ３＜Ｔ１の関係を満たすことが好ましい。これにより、一括積層熱プレスの際に、還元剤を揮発させることができると共に導体接続膜２８を構成する金属を融解させつつ、過度の熱により、絶縁層６の構造にダメージを与えることを防ぐことができる。

また本実施形態のプリント配線板２および多層プリント配線板２００では、絶縁層６の内部には、絶縁層６を貫通するスルーホール電極１０を有する。プリント配線板２および多層プリント配線板２００がスルーホール電極１０を有することで、キャパシタなどの素子と回路を接続する立体的な回路接続が可能になる。

また、本実施形態に係る多層プリント配線板２００の製造方法では、図５（ｂ）に示すように、多層プリント配線板２００を構成する絶縁層６同士の熱融着接合と、積層方向に隣り合うプリント配線板２ｃの配線層８とスルーホール電極および導体接続膜２８との接続を同時に行うことが可能になる。その結果、多層基板２の製造が容易になる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、予め、キャパシタやインダクタを準備して、図１に示すプリント配線板２や多層プリント配線板２００の内部に、それらを埋め込んでもよい。また、図１に示すプリント配線板２や多層プリント配線板２００と同時にキャパシタやインダクタを製造してもよい。

たとえば、上述の実施形態では、図５（ｂ）に示すように、プリント配線板２ｃの絶縁層６同士の熱融着接合と、積層方向に隣り合うプリント配線板２ｃの配線層８とスルーホール電極１０および導体接続膜２８との接続を同時に行っているが、多層プリント配線板２００の製造方法はこれに限定されない。たとえば、多層プリント配線板２００は、配線層８同士の熱融着接合と、積層方向に隣り合う配線膜とスルーホール電極１０との接続と、がなされている２つのプリント配線板２ｃからなる積層ユニットを予め複数準備し、これらのユニットを積層して製造してもよい。このように積層ユニットを積層する際の熱プレスも一括積層熱プレスに含まれる。

たとえば、上述の実施形態では、還元剤を含む粉末６αを用いたが、シート状の絶縁層６に還元剤を含ませるタイミングは特に限定されない。たとえば、シート状の絶縁層６を成形し、一括積層熱プレスをする前に、シート状の絶縁層６に還元剤を添加してもよい。シート状の絶縁層６に還元剤を後添加した場合は、後添加した還元剤を含めて、シート状の絶縁層６における還元剤の濃度が上記の範囲内になることが好ましい。

たとえば、上述した多層プリント配線板２００の製造方法では、４つのプリント配線板２ｃ（多層プリント配線板用片面配線板）を一括積層したが、一括積層するプリント配線板２ｃの数は特に限定されず、たとえば２〜２５層のプリント配線板２ｃを積層することができる。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみには限定されない。

実施例
・試料１、試料２
図６（ａ）に示すように、成形部５２に対して、液晶ポリマーを含む粉末６αを垂直方向に移動させて塗布したのち、図６（ｂ）に示すように熱プレスすることにより、絶縁層６と同様の液晶ポリマーシートを作成した。塗布には、静電スクリーン印刷法を用いた。液晶ポリマーシートのサイズは、図８（ａ）に示すように、１辺が１００ｍｍの正方形とし、厚みは０．０５ｍｍとした。また、液晶ポリマーシートの中央を試料１とし、左上を試料２とした。

粉末６αとしては、ＬＣＰの粉末（ＬＣＰの含有率９９．９９質量％以上）を用いた。

シート成形熱プレス時の温度は、３５０℃であり、圧力は５ＭＰａであった。

試料１および試料２について、広角Ｘ線回折法（微小部Ｘ線回折とも言う。）で測定を行った。広角Ｘ線回折法に用いた装置および測定条件は以下のとおりである。
Ｘ線回折装置：Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ 社製 Ｄ８ ＤＩＳＣＯＶＥＲ μＨＲ Ｈｙｂrｉｄ
出力：５０ｋＶ、２２ｍＡ
スリット系：１ｍｍφピンホール
検出器：二次元検出器（Ｖａｎｔｅｃ５００）
カメラ長：約１０ｃｍ
測定範囲：２θ＝０°、ω＝０°（透過測定）、合計：１フレーム
積算時間：３００秒／フレーム

試料１、２の二次元回折像を、他の試料とともに図９に示す。また、試料１、２の２θプロファイル（円環積分）を、他の試料とともに図１０に示す。また、試料１、２の２θ＝２０°付近のピークの円周（φ）方向プロファイルを図１１（ａ）に示す。（なお、ピークの円周（φ）方向プロファイルの切り出し範囲を、２θ＝２０°付近としたのは、ＬＣＰの結晶構造において、回折強度が最も大きいピーク角度であり、配向性を測定するのに最適な角度だからである。

さらに、図１１（ａ）に示す円周（φ）方向プロファイルから、最大ピーク面積および最小ピーク面積を算出し、これを式１の右辺に適用することにより、試料１、試料２の結晶配向度を算出した（表１、図１２）。

また、試料１、２を取得した液晶ポリマーシートと同様の液晶ポリマーシートについて、図８（ｂ）に示すように、Ｘ方向の線膨張係数（０〜１００℃）を（１）中央、（２）右上角、（３）上辺中央の３か所で測定した。また、同様に、Ｙ方向の線膨張係数（０〜１００℃）を（４）中央、（５）左上角、（６）上辺中央の３か所で測定した。合計６か所の線膨張係数（０〜１００℃）のうち、最大値から最小値を引いたものを、液晶ポリマーシートの面内の最大線膨張係数差とした（表２）。

・試料３、試料４
図７（ａ）に示すように、成形部５２に対して、液晶ポリマーを含む粉末６αを山なりに盛り上げた後、粉末６αを面方向に移動させながら平らに広げて塗布した。さらに、図７（ｂ）に示すように熱プレスすることにより、試料１、試料２と同様の液晶ポリマーシートを作成した。液晶ポリマーシートのサイズは、図８（ａ）に示す試料１、試料２と同様である。また、液晶ポリマーシートの中央を試料３とし、左上を試料４とした。

試料３、試料４の作製に用いた粉末６αの成分は、試料１、試料２と同様である。また、シート成形熱プレスの条件も、試料１、試料２と同様である。

試料３および試料４についても、試料１、２と同様に、広角Ｘ線回折法で測定を行った。試料３、４の二次元回折像を、他の試料とともに図９に示す。また、試料３、４の２θプロファイル（円環積分）を、他の試料とともに図１０に示す。また、試料３、４の２θ＝２０°付近のピークの円周（φ）方向プロファイルを図１１（ｂ）に示す。

さらに、図１１（ｂ）に示す円周（φ）方向プロファイルから、最大ピーク面積および最小ピーク面積を算出し、これを式１の右辺に適用することにより、試料３、試料４の結晶配向度を算出した（表１、図１２）。

また、試料１、２と同様にして、試料３、４を取得した液晶ポリマーシートと同様の液晶ポリマーシートについても、図８（ｂ）に示すように、面内の最大線膨張係数差を測定した（表２）。

・試料５、試料６
所定サイズの市販の液晶ポリマーフィルム（製法：２軸延伸法）を用いて、中央を試料５とし、左上を試料６とした。液晶ポリマーの化学式は、試料１〜試料４と同様である。

試料５および試料６についても、試料１〜４と同様に、広角Ｘ線回折法で測定を行った。試料５、６の二次元回折像を、他の試料とともに図９に示す。また、試料５、６の２θプロファイル（円環積分）を、他の試料とともに図１０に示す。また、試料５、６の２θ＝２０°付近のピークの円周（φ）方向プロファイルを図１１（ｃ）に示す。

さらに、図１１（ｃ）に示す円周（φ）方向プロファイルから、最大ピーク面積および最小ピーク面積を算出し、これを式１の右辺に適用することにより、試料５、試料６の面方向の結晶配向度を算出した（表１、図１２）。

図１１（ａ）〜（ｃ）から算出された各試料１〜６のピーク位置、ピーク面積、結晶配向強度などのデータを表１にまとめ、試料１〜試料６の結晶配向強度を比較したグラフを図１２に示す。図１２から理解されるように、図６に示すように静電印刷法によって粉末６αを垂直方向に塗布して作製した場合、シート中央の試料１、シート隅の試料２のいずれについても、結晶配向度が０．３以下であった。すなわち、静電印刷法によって垂直方向に粉末６αを移動させて絶縁層６を形成することにより、液晶ポリマーの分子配向は、偏りが少なくランダムな状態となることが確認できた。

一方、図７に示すように、粉末６αを面方向若しくは斜め方向に移動させて塗布してシート作製した場合、シート中央の試料３、シート隅の試料４のいずれについても、結晶配向度が０．３を上回った。また、市販の２軸延伸法による液晶ポリマーシートによる試料５、６についても、結晶配向度が０．３を上回った。これらの液晶ポリマーシートは、液晶ポリマーの分子配向に偏りが生じているため、プリント配線板の基材として用いる場合、誘電率や誘電損失などの特性にばらつきが生じるおそれがあることが確認された。

表２は、線膨張係数の測定結果をまとめたものである。表２から、静電印刷法によって粉末６αを垂直方向に塗布して作製した試料１、試料２に係る液晶ポリマーフィルムは、測定位置による線膨張係数のばらつきが小さく（最大線膨張係数差１８．７）、面方向において均質な熱的・機械的特性を有することが理解できる。これに対して、粉末６αを面方向若しくは斜め方向に移動させて塗布して作製した試料３、試料４に係る液晶ポリマーフィルムは、測定位置による線膨張係数のばらつきが大きいことが理解できる。

２…プリント配線板
２ｃ…プリント配線板（片面）
２００…多層プリント配線板
３…第１の主面
４…第２の主面
６…絶縁層
６α…粉末
７…導体部
７２…凹凸
８…配線層
９…導体層
９ａ…上部配線層
１０…スルーホール電極
２０…支持基板
２２…下地導体膜
２４…第１レジスト膜
２６…第２レジスト膜
２６ａ…スルーホール
２７…第３レジスト膜
２８…導体接続膜
２９…枠体
４０…熱プレス装置
５０…スクリーン印刷機
５２…成形部
５４…スキージ
５６…スクリーンメッシュ

Claims (8)

1. 少なくとも片面に配線を形成した液晶ポリマーを基材とするプリント配線板であって、前記基材は、面方向における前記液晶ポリマーの結晶配向度が０．３以下であるプリント配線板。
2. 互いに平行な面方向を有する第１の主面および第２の主面を有し、前記面方向の結晶配向度が０．３以下である液晶ポリマーを含む絶縁層と、
   前記第２の主面に対して平行に延びるとともに前記第２の主面から露出する配線層と、前記配線層から前記第１の主面へ延びるスルーホール電極と、を有し、少なくとも一部が前記第１の主面から前記第２の主面まで貫通するように前記絶縁層に埋設される導体部と、を有する請求項１に記載のプリント配線板。
3. 前記絶縁層は還元剤を有する請求項２に記載のプリント配線板。
4. 前記導体部は、前記スルーホール電極の頂面に、導体接続膜を有し、
   前記導体接続膜を構成する金属が、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｃｕ−ＡｇおよびＳｎ−Ｃｕから選ばれる少なくとも１つである請求項１から請求項３までのいずれかに記載のプリント配線板。
5. 請求項２から請求項４までのいずれかに記載のプリント配線板を複数有し、
   １つのプリント配線板の前記第１の主面と、他の１つのプリント配線板の前記第２の主面とが互いに接触するように積層してある多層プリント配線板。
6. 所定のパターンの導体部を形成する工程と、
   液晶ポリマーを含む粉末を、乾式塗布により、成形部に対して前記粉末を垂直方向に移動させて塗布する工程と、
   前記粉末を前記液晶ポリマーの融点以上の温度で熱プレスする工程と、
   を有するプリント配線板の製造方法。
7. 前記粉末を塗布する工程では、前記成形部に前記導体部が配置されており、前記導体部が有する凹凸の少なくとも一部を埋めるように、前記粉末を塗布する請求項６に記載のプリント配線板の製造方法。
8. 前記粉末を塗布する工程における前記乾式塗布は、静電塗布である請求項６または請求項７に記載のプリント配線板の製造方法。

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