JP2915561B2 - 多層プリント配線板の積層方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 多層プリント配線板の積層方法に関し、 積層時のプリプレグの破断を防止することを目的と
し、 周縁部に各周縁に適当な間隔を置いて外周帯パターン
を形成した内層基板と、熱硬化性樹脂を含浸させるとと
もに熱硬化性樹脂で両面をコーティングした発泡弗素樹
脂シートからなるプリプレグとを交互に積み上げ、高温
高圧下で積層する多層プリント配線板の積層方法におい
て、 互いに上下に重なる合う内層基板の外周帯パターンど
うしを上下に対応する位置に配置する一方、発泡弗素樹
脂シートに含浸させた熱硬化性樹脂を予め硬化状態（Ｃ
状態）まで重合させるとともに、発泡弗素樹脂シートの
両面にコーティングした熱硬化性樹脂を予め半硬化状態
（Ｂ状態）とした構成とした。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、多層プリント配線板の製造方法に関し、特
に、多層プリント配線板の積層方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、コンピュータの高速化に対する要求はますます
高くなってきており、プリント配線板の伝達遅延時間を
短くすることがますます強く求められている。

このような要請に応えるため、近年の多層プリント配
線板の製造方法においては、例えば第４図に示すよう
に、内層基板11と低誘電率のプリプレグ12とを交互に積
み重ね、更に、その上下に銅箔13を積み重ねて、真空中
で所定の温度に加熱しながら所定の圧力で加圧してい
る。即ち、積層の温度条件は、第３図に示すように常温
から＋10℃／分の温度勾配で加熱し、200℃を数10分例
えば60分程度とした後、自然冷却させるように設定し、
圧力条件は、約10分にわたって5kg/cm²で加圧した後、
積層終了まで10kg/cm²で加圧するように設定している。
この間に積層体の内部温度は破線のように上昇し、後に
説明するようにプリプレグ12を硬化させるようになって
いる。

第５図（ａ）に示すように、上記内層基板11の中央部
製品エリア11aには所定の回路パターンが形成され、周
縁部11bには各周縁に直角な縞状の外周帯パターン11cを
形成してある。この外周帯パターン11cは、積層時に内
層基板11の周縁部11bが横方向に逃げようとすることを
防止して板厚をコントロールするとともに、その間から
積層時にガス成分やボイドが抜け易くなるようにするた
めに設けられる。従って、第５図（ｂ）に示すように、
この外周帯パターン11cは内層基板11の表裏で交互に隙
間を覆い合う千鳥状に配置されている。

内層基板11としては、ガラスエポキシ、ガラスポリイ
ミド等、ガラス布を基材とし、結合剤としてポリイミド
樹脂、エポキシ樹脂等の低誘電率の合成樹脂を使用した
ものが使用され、最近では、基材として誘電率εが７程
度のＥ−ガラスよりも更に低誘電率（ε＝５程度）のＤ
−ガラスを使用するものも出現している。

プリプレグ12は、第６図に示すように、発泡弗素樹
脂、例えば発泡ポリテトラフルオロエチレン（発泡テフ
ロン：商品名ゴワテックス）樹脂のシート12aと、これ
に含浸させた結合剤として半硬化状態（Ｂ状態）のエポ
キシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂12bと、前
記シート12aの両面をコーティングする半硬化状態（Ｂ
状態）のエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹
脂12cとを備えている。シート12aに含浸させた熱硬化性
樹脂12b及びシート12aをコーティングしている熱硬化性
樹脂12cのガラス転移温度は170℃前後に設定され、硬化
時間は1200秒程度（第３図の時間T₀）に設定されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような従来の積層方法においては、プ
リプレグ12の基材ともいうべきシート12aが発泡樹脂で
構成されているので、特に該シート12aに含浸させた樹
脂が未硬化ないし半硬化時の機械的強度が弱く、積層時
に上下に重なった内層基板11の外周帯パターン11cに挟
まれたプリプレグ12の周縁部が破断することが少なくな
い。このプリプレグ12の破断は周縁部に止まらず製品エ
リアまでひび割れが進行し、しばしば絶縁不良を招いて
いる。このようなプリプレグ12の破断が発生するのは、
第７図に示すように、強度が低い半硬化状態のプリプレ
グ12に外周帯パターン11cのエッジ部で剪断力が作用す
るためであると考えられる。

更に、上記破断が発生しない場合でも長時間にわたっ
て弗素樹脂シートを高温下にさらすので、弗素樹脂の縮
みが発生し、この縮みの程度が大きい場合には所定の絶
縁性が確保できないことがある。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであ
り、積層時のプリプレグの破断及び縮みを防止できるよ
うにした、多層プリント配線板の積層方法を提供するこ
とを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、例えば第１図に示すように、周縁部1bに各
周縁に適当な間隔を置いて外周帯パターン1cを形成した
内層基板１と、第２図に示すように熱硬化性樹脂2bを含
浸させるとともに熱硬化性樹脂2cで両面をコーティング
した発泡弗素樹脂シート2aからなるプリプレグ２とを交
互に積み上げ、高温高圧下で積層する多層プリント配線
板の積層方法において、上記の目的を達成するため、次
のような手段を講じている。

即ち、互いに上下に重なり合う内層基板１の外周帯パ
ターン1cどうしを上下に対応する位置に配置する一方、
発泡弗素樹脂シート2aに含浸させた熱硬化性樹脂2bを予
め硬化状態（Ｃ状態）まで重合させるとともに、発泡弗
素樹脂シート2aの両面にコーティングした熱硬化性樹脂
2cを予め半硬化状態（Ｂ状態）とする、という手段を講
じている。

〔作用〕

本発明においては、発泡弗素樹脂シート2aに含浸させ
る熱硬化性樹脂2bを予め硬化状態（Ｃ状態）まで重合さ
せるとともに、発泡弗素樹脂シート2aの両面にコーティ
ングした熱硬化性樹脂2cを予め半硬化状態（Ｂ状態）と
したことにより、プリプレグ２の硬化時間が短縮され、
短時間内にプリプレグ２の機械的強度が飛躍的に高めら
れる。また、互いに上下に重なり合う内層基板１の外周
帯パターン1cどうしを上下に対応する位置に配置するこ
とにより、プリプレグ２の上下の外周帯パターン1cから
プリプレグ２に剪断力が作用しなくなり、プリプレグの
破断がなくなる。

〔実 施 例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

本発明の一実施例に係る多層プリント配線板の積層方
法は、第１図に示すように、周縁部1bの表裏両面に各周
縁に直角な縞状の外周帯パターン1cを形成した内層基板
１と、第２図に示すように熱硬化性樹脂2bを含浸させる
とともに熱硬化性樹脂2cで両面をコーティングした発泡
弗素樹脂シート2aからなる低誘電率のプリプレグ２とを
交互に積み上げ、更に、その上下に銅箔３を積層し、例
えば第３図に示す従来例と同様真空中で所定の温度で加
熱するとともに所定の圧力で加圧する。

即ち、積層の温度条件は、常温から＋10℃／分の温度
勾配で加熱し、200℃を所定時間保持した後、自然冷却
させるように設定し、圧力条件は、約10分にわたって5k
g/cm²で加圧した後、積層終了まで10kg/cm²で加圧する
ように設定している。尚、加熱時間は以下の記述から明
らかなように従来より多少短くてもよい。

上記内層基板１としては、ガラスエポキシ、ガラスポ
リイミド等、ガラス布を基材とし、結合剤としてポリイ
ミド樹脂、エポキシ樹脂等の低誘電率の合成樹脂を使用
したものが使用されるが、ここでは、基材として実効誘
電率ε＝５程度の低誘電率ガラス（Ｄ−ガラス）を使用
し、結合剤としてポリイミドを使用した。

また、各内層基板１の周縁部1bに形成する外周帯パタ
ーン1cは第１図（ｂ）に示すように、表裏同じ位置に形
成して、互いに上下に重なり合う内層基板１の外周帯パ
ターン1cどうしが上下に対応する位置に配置されるよう
にしている。

プリプレグ２は、第２図に示すように、発泡弗素樹
脂、例えば発泡ポリテトラフルオロエチレン（発泡テフ
ロン：商品名ゴワテックス）樹脂のシート2aと、これに
含浸させた結合剤としての硬化状態（Ｃ状態）のポリイ
ミド樹脂からなる熱硬化性樹脂2bと、シート2aの両面を
コーティングする半硬化状態（Ｂ状態）のポリイミド樹
脂からなる熱硬化性樹脂2cとを備えている。シート2aに
含浸させた熱硬化性樹脂2bは予め硬化状態にしているの
で、その硬化時間は０であり、シート2aをコーティング
している熱硬化性樹脂2cは、その重合度及び組成を調整
することにより、ガラス転移温度は170℃前後に設定
し、硬化時間は従来の約半分の600秒程度に設定してい
る。

この実施例に係る多層プリント配線板の積層方法によ
れば、加熱及び加圧が開始されてからの約10分間は圧力
を5kg/cm²に保って、内層基板１やプリプレグ２のシー
ト2aをコーティングしている熱硬化性樹脂2cの重合に伴
い発生するガス成分が放出される。この後、ボイドを減
少させるため加圧圧力が5kg/cm²から10kg/cm²に増圧さ
れる。

上記のような圧力下ではプリプレグ２のシート2aに含
浸させた熱硬化性樹脂2bは予め硬化させてあるので、プ
リプレグ２の機械的強度は従来よりも高くなっており、
また、互いに上下に重なり合う内層基板１の外周帯パタ
ーン1cどうしが上下に対応する位置に配置されているの
で、プリプレグ２の上下の外周帯パターン1cからプリプ
レグ２に剪断力が作用せず、この程度の加圧ではプリプ
レグ２の破断は発生しない。

そして、その後積層体の外部の温度は比較的短い時間
内に200℃程度にまで高められるが、内部の温度は破線
に示すように比較的緩やかに上昇し、内層部まで200℃
に高められてからの加熱時間（第３図T₀）が、約600秒
（10分）でプリプレグ２をコーティングしている熱硬化
性樹脂2cの硬化が完了して、プリプレグ２の機械的強度
が飛躍的に高められる。

このようにして得た多層プリント配線板の伝達遅延時
間T_pd及び実効誘電率εの測定結果は第１表上欄に示す
通りである。

本発明の他の実施例においては、内層基板１の基材と
して誘電率ε＝７程度のＥ−ガラスが使用された。その
他の構成は上記の一実施例と同様であるので、重複を避
けるため詳細な説明は省略する。

本発明の他の実施例によって作られた多層プリント配
線板の伝達遅延時間T_pd及び実効誘電率εの測定結果は
第１表中欄に示す通りである。

比較例として誘電率ε＝７程度のＥ−ガラスを基材と
し、一般ポリイミドを結合剤とした基板と、これと同じ
構成の一般ポリイミドからなるプリプレグとを、上記各
実施例と同様の方法で積層して、多層プリント配線板を
得た。この多層プリント配線板の伝達遅延時間T_pd及び
実効誘電率εの測定結果は第１表下欄に示す通りであ
る。

なお、上記の一実施例では外周帯パターン1cを縞状に
形成しているが、このパターン形状は限定されるもので
はなく、例えば円形、楕円形等、任意のパターン形状外
周帯パターン1cを内層基板１の周縁部1bに適当な間隔を
おいて形成してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明においては、プリプレグの発泡
弗素樹脂シートに含浸させた熱硬化性樹脂を予め硬化さ
せるとともに、発泡弗素樹脂シートをコーティングして
いる熱硬化性樹脂を予め半硬化状態としたことにより、
短時間内にプリプレグの機械的強度を高めさせるととも
に、互いに上下に重なり合う内層基板の外周帯パターン
どうしを上下に対応する位置に配置して、プリプレグに
剪断力が作用しないようにしているので、積層時にプリ
プレグが破断することによる絶縁不良の発生を防止する
ことができる。また、加熱時間を短くしているので発泡
沸素樹脂の縮みを抑えることができ、該発泡沸素樹脂の
縮みによる絶縁不良を防止することができる。従って、
信頼性の高い多層プリント配線板を得ることができるこ
とになる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例に係る多層プリント配
線板の内層基板の平面図であり、第１図（ｂ）は本発明
の一実施例に係る多層プリント配線板の積層方法の説明
図であり、第２図はそのプリプレグの構成を模式的に示
す断面図であり、第３図は実施例および従来例に共通の
積層条件の説明図であり、第４図は従来の多層プリント
配線板の積層方法の説明図であり、第５図（ａ）はその
基板の平面図であり、第５図（ｂ）は基板の構成を模式
的に示す側面図であり、第６図は従来のプリプレグの構
成を模式的に示す断面図であり、第７図はプリプレグ破
断の原理を示す説明図である。 図中、 １……内層基板、 1b……周縁部、 1c……外周帯パターン、 ２……プリプレグ、 2a……シート、 2b……熱硬化性樹脂、 2c……熱硬化性樹脂。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周縁部（1b）に各周縁に適当な間隔を置い
   て外周帯パターン（1c）を形成した内層基板（１）と、
   熱硬化性樹脂（2b）を含浸させるとともに熱硬化性樹脂
   （2c）で両面をコーティングした発泡弗素樹脂シート
   （2a）からなるプリプレグ（２）とを交互に積み上げ、
   高温高圧下で積層する多層プリント配線板の積層方法に
   おいて、 発泡弗素樹脂シート（2a）に含浸させた熱硬化性樹脂
   （2b）を予め硬化状態まで重合させるとともに、発泡弗
   素樹脂シート（2a）の両面にコーティングした熱硬化性
   樹脂（2c）を予め半硬化状態としたことを特徴とする、
   多層プリント配線板の積層方法。
2. 【請求項２】互いに上下に重なり合う内層基板（１）の
   外周帯パターン（1c）どうしを上下に対応する位置に配
   置した請求項１に記載の多層プリント配線板の積層方
   法。