JP2919672B2 - 両面回路基板およびその製造方法 - Google Patents

両面回路基板およびその製造方法

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  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は両面回路基板およびその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器が軽量化や薄型化、小型
化するのに伴い、配線基板も薄型化や高密度化する必要
がある。一般に配線基板としては銅箔とポリイミド樹脂
層とを接着剤を介するか、もしくは介さずに積層した3
層タイプもしくは2層タイプの基板が上市されている
が、接着剤の特性に左右されない2層タイプの基板が多
く提案されている。さらに、高密度化や高性能化のため
に片面に回路パターンを有する片面基板から両面に回路
パターンを有する両面回路基板への開発要求が高まって
おり、これに応え種々の構造や製法も提案されている。
【0003】このような両面回路基板を得る方法として
は、例えば絶縁性基板として熱可塑性ポリイミド樹脂を
用いて片面基板同士を加熱圧着し、両面構造とする方法
が考えられるが、この方法では用いる熱可塑性ポリイミ
ド樹脂は、通常、絶縁性基板に用いられている熱硬化性
ポリイミド樹脂と比べて、耐熱性や耐薬品性、寸法安定
性に劣るので、実用上問題がある。また、熱可塑性ポリ
イミド樹脂は、一般にその線膨張係数が銅箔の線膨張係
数の約2〜4倍もあり、銅箔に回路をパターニングした
際に基板がカールする恐れがある。
【0004】一方、上記方法に用いる熱可塑性ポリイミ
ド樹脂層に代えて熱硬化性ポリイミド樹脂層を用いて
も、熱硬化性ポリイミド樹脂層には接着機能がないの
で、積層して両面構造とすることができない。また、通
常の両面回路基板はポリイミド樹脂層の両面に回路パタ
ーンを形成しているので、両面の回路を導通させるには
両面基板を作製したのち、回路パターン部にスルーホー
ルを形成し、さらにメッキを施す、所謂スルーホールメ
ッキを施す必要があり工程が煩雑になると。さらに、通
常は回路パターンの保護のためにカバーコートを施す工
程も必要となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題に鑑みてなされたものであって、耐薬品性や耐カール
性、接着性に優れ、実質的にポリイミド樹脂層からなる
と共に、回路パターンが表面に露出していない両面回路
基板の提供、および比較的簡単な工程で両面回路基板を
得る製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは上
記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、熱硬化
性ポリイミド樹脂層の片面に回路パターンを有する片面
基板を、熱可塑性ポリイミド樹脂層の両面に回路パター
ンが接するように積層して加熱圧着することによって、
回路パターンが熱可塑性ポリイミド樹脂層の両側表面に
埋設された上記目的を達成できる両面回路基板が得られ
ることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【0007】即ち、本発明は片面に回路パターンを有す
る熱硬化性ポリイミド樹脂層が、熱可塑性ポリイミド樹
脂層の両側表面に積層されていると共に、上記回路パタ
ーンが熱可塑性ポリイミド樹脂層の両表面に埋設されて
なり、実質的にポリイミド樹脂層のみからなる両面回路
基板を提供するものである。
【0008】さらに、本発明は熱硬化性ポリイミド樹脂
層の片面に回路パターンを有する片面回路基板を、回路
パターンが接するように熱可塑性ポリイミド樹脂層の両
面に加熱圧着によって積層して、回路パターンを熱可塑
性ポリイミド樹脂層の両側表面に埋設することを特徴と
する両面回路基板の製造方法を提供するものである。
【0009】本発明の両面回路基板に用いる熱可塑性ポ
リイミド樹脂は、加熱圧着によって接着機能を発揮する
ものであって、ガラス転移温度(以下、Tgという)が
200℃以上で、しかも390℃での溶融粘度が1×1
9 ポイズ以下の性質を有するものと定義できる。一
方、熱硬化性ポリイミド樹脂は上記熱可塑性ポリイミド
樹脂層の両面に積層し、回路パターンのカバーコートと
しての作用と、本発明の基板全体のカールを防止する作
用を有し、耐薬品性などを有するものである。用いるこ
とができる熱硬化性ポリイミド樹脂としては、カール防
止性の点から線膨張係数が2×10-5cm/cm/℃以
下のものが好ましく採用できる。
【0010】また、本発明の両面回路基板における熱可
塑性ポリイミド樹脂層の厚みをt1、線膨張係数をa1
とし、熱硬化性ポリイミド樹脂層の総厚みをt2 、線膨
張係数をa1 とした場合、 a1 ・〔t1 /(t1 +t2 )〕+a2 ・〔t2 /(t1 +t2 )〕 の値が、0.5×10-5〜2.5×10-5cm/cm/
℃の範囲内となるようにすると、熱収縮などによる回路
パターンのズレや銅箔を所望の回路パターンにエッチン
グした際のカールを防止できて好ましいものである。
【0011】本発明に用いる上記熱可塑性ポリイミド樹
脂および熱硬化性ポリイミド樹脂は上記定義に合致する
ものであれば特に制限されないが、熱可塑性ポリイミド
樹脂としてはテトラカルボン酸成分として、例えばビス
(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、
ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水
物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフル
オロプロパン二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,
4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス
(3,4−ジカルボキシフェニル)ジフルオロメタン二
無水物の少なくとも一種を用い、また、ジアミン成分と
しては、例えばビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フ
ェニル〕スルホン、ビス〔4−(4−アミノフェノキ
シ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(4−アミノフェ
ノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、3,3’
−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジ
フェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスル
ホン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕
エーテル、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル〕エーテル、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フ
ェニル〕プロパン、ビス〔4−(4−アミノフェノキ
シ)フェニル〕プロパン、3,3’−ジアミノジフェニ
ルプロパン、3,3’−ジアミノベンゾフェノンの少な
くとも一種を用いて重合反応させたものを用いることが
好ましい。なお、熱可塑性ポリイミド樹脂として上記テ
トラカルボン酸成分およびジアミン成分の少なくとも一
方にフッ素原子を導入したフッ素化熱可塑性ポリイミド
樹脂を用いると、回路基板の誘電率を低下させることが
できるので、信号伝達速度の高速性を要求されるコンピ
ュータ用途には特に有用である。
【0012】一方、熱硬化性ポリイミド樹脂としてはテ
トラカルボン酸成分として、例えば3,3’,4,4’
−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット
酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ス
ルホン二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸二無水物の少なくとも一種を用
い、ジアミン成分としてはp−フェニレンジアミン、
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、m−フェニレ
ンジアミン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、
3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジ
アミノビフェニルの少なくとも一種を用いて重合反応さ
せたものを用いることが好ましい。
【0013】上記ポリイミド樹脂を調製する際のテトラ
カルボン酸成分とジアミン成分との重合には、有機溶媒
としてN−メチル−2−ピロリドンや、N,N−ジメチ
ルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドなどを
用いて上記各成分を略等モル配合して行なう。
【0014】本発明においては上記のようにして得られ
る熱硬化性ポリイミド前駆体を銅箔上にロールコーター
やコンマコーター、ナイフコーター、ドクターブレード
などを用いて塗布乾燥して銅箔/熱硬化性ポリイミド樹
脂層との2層基板を作製する。次いで、銅箔をパターニ
ングして所望の回路パターンを有する片面基板を作製す
る。
【0015】一方、熱可塑性ポリイミド樹脂層は、その
前駆体溶液を金属ベルトや金属板などの支持板上に塗布
乾燥して熱可塑性ポリイミド前駆体フィルムとし、次い
でフィルムを剥離して加熱することによって熱可塑性ポ
リイミドフィルムとする。なお、熱可塑性ポリイミド溶
液を支持体上に直接塗布乾燥することによって得ること
もできる。
【0016】本発明の両面回路基板は前記のように作製
した片面基板の回路パターンを、熱可塑性ポリイミドフ
ィルムの両面に接するようにそれぞれ積層し、通常、熱
可塑性ポリイミド樹脂のTgよりも30〜150℃程度
高い温度で、1〜500kg/cm2 の圧力をかけて加
熱圧着して得ることができる。加熱圧着することによっ
て熱硬化性ポリイミド樹脂層の間に介在する熱可塑性ポ
リイミド樹脂層が溶融するので、熱硬化性ポリイミド樹
脂層上に形成された回路パターンが熱可塑性ポリイミド
樹脂層表面に埋設されるのである。
【0017】また、両面に形成する回路パターンを導通
させるには、例えば支持板に熱可塑性ポリイミド樹脂層
を形成後、熱可塑性ポリイミド樹脂層の所定位置の厚み
方向に貫通孔を形成し、次いで金属物質をメッキ充填し
て導通路を有する熱可塑性ポリイミド樹脂層を剥離する
方法や、熱可塑性ポリイミド樹脂層にスルホールメッキ
を施す方法などが挙げられる。このようにして導通路を
形成した熱可塑性ポリイミド樹脂層(フィルム)と、導
通させるべき回路パターンとを位置合わせし、前記のよ
うに熱硬化性ポリイミド樹脂層と加熱圧着することによ
って作製することができる。
【0018】なお、上記のような加熱圧着に際しては通
常、熱硬化性ポリイミド樹脂層の表面は化学的に不活性
であるので、単なる加熱圧着操作では充分に接着しない
ことがある。しかしながら、前記のような方法によって
銅箔/熱硬化性ポリイミド樹脂層の2層基板の銅箔をエ
ッチングして回路パターンを作製した場合、エッチング
除去された銅箔に接触していた熱硬化性ポリイミド樹脂
層表面は、除去された銅箔表面の凹凸が転写され適度な
粗さを有した状態となる。このように熱硬化性ポリイミ
ド樹脂層表面が適度な表面粗さを有するために、熱可塑
性ポリイミド樹脂層と加熱圧着するとアンカー効果によ
り接着性が向上するのである。好ましい表面粗さとして
は、中心線表面粗さが0.1〜8μm、好ましくは0.
4〜5μm程度である。中心線表面粗さが0.1μmに
満たない場合は充分に接着性の向上が期待できず、ま
た、8μmを超える表面粗さでは凹凸の程度が大きすぎ
て熱可塑性ポリイミド樹脂層と加熱圧着しても充分に密
着しないことがある。
【0019】また、本発明の両面回路基板は外部回路と
の接続や、チップ部品などの搭載用途などに用いること
もできる。この場合、熱硬化性ポリイミド樹脂層の厚み
方向に導通路を形成して内層部に埋設している回路パタ
ーンを導通路によって表面に外部接続端子として取り出
すのである。熱硬化性ポリイミド樹脂層に導通路を形成
する方法としては、回路パターン/熱硬化性ポリイミド
樹脂層からなる片面基板を作製後、回路パターンが接す
る熱硬化性ポリイミド樹脂層のみに貫通孔を形成し、回
路パターンを陰極として金属物質を貫通孔内にメッキ充
填する方法がある。また、上記導通路の形成は本発明の
両面回路基板を形成後に行うこともできる。なお、この
ように熱硬化性ポリイミド樹脂層表面に形成する外部接
続端子は、接続操作の容易性や確実な接続のために、熱
硬化性ポリイミド樹脂層表面から突出させてバンプ状に
しておくことが好ましい。バンプ状に突出した外部接続
端子を形成するには、上記金属物質のメッキ充填時間を
調製することによって行うことができる。
【0020】
【実施例】
【0021】以下に本発明の両面回路基板およびその製
造方法を図面を用いて説明する。
【0022】図1は本発明の両面回路基板の断面図であ
る。図1(A)は回路パターン3を有する熱硬化性ポリ
イミド樹脂層1と熱可塑性ポリイミド樹脂層2からなる
本発明の両面回路基板の断面図、図1(B)は両面の回
路パターン3間を導通路4によって導通させた両面回路
基板の断面図、図1(C)は本発明の両面回路基板にお
ける熱硬化性ポリイミド樹脂層1に導通路4を形成して
外部接続端子5を設け、この端子5を用いて外部基板6
のランド部と接続した状態を示す断面図、図1(D)は
本発明の両面回路基板における熱硬化性ポリイミド樹脂
層1に導通路4を形成して外部接続端子5を設け、この
端子5を用いて半導体素子7の電極パッドと接続した状
態を示す断面図である。
【0023】図2〜図5は本発明の両面回路基板の製造
方法を説明する断面図である。
【0024】図2は図1(A)に示す本発明の両面回路
基板を得る方法を示し、熱可塑性ポリイミド樹脂層2の
両面から、回路パターン3を片面に有する熱硬化性樹脂
層1を回路パターン3が接するようにして挟着し、加熱
圧着することによって得られる。
【0025】図3は図1(B)に示す本発明の両面回路
基板を得る方法を示し、熱可塑性ポリイミド樹脂層2の
厚み方向に予め導通路4を形成しておき、その両面から
回路パターン3を片面に有する熱硬化性樹脂層1を回路
パターン3と導通路4が接するようにして挟着し、加熱
圧着することによって得られる。
【0026】図4は図1(C)に示す本発明の両面回路
基板を得る方法を示し、回路パターン3を有する熱硬化
性ポリイミド樹脂層1の回路パターン3形成領域に予め
導通路4を形成しておき、これを熱可塑性ポリイミド樹
脂層2の両面から回路パターン3が熱可塑性ポリイミド
樹脂層2と接するようにして挟着し、加熱圧着すること
によって得られる。
【0027】図5は熱可塑性ポリイミド樹脂層2に両面
の回路パターン3が導通する導通路4を形成し、さらに
熱硬化性ポリイミド樹脂層1には導通路4を形成して外
部接続端子5を形成した両面回路基板の製造方法を示す
ものであり、図3によって得た両面回路基板における熱
硬化性ポリイミド樹脂層1の回路パターン3形成領域に
貫通孔8を形成後、該貫通孔8に金属物質をメッキ充填
することによって得ることができる。
【0028】以上のようにな製造方法において導通路4
を設けるために形成する貫通孔8は、1〜200μm、
好ましくは3〜100μm程度の孔径で形成する。貫通
孔8の形成方法としてはアルカリ溶液などによるウエッ
トエッチング法や、レーザーやプラズマなどによるドラ
イエッチング法、パンチングなどによる機械的穿孔法な
どの種々の方法を用いることができる。これらの方法の
うち微小径の貫通孔を形成するには、加工精度や加工速
度などの点からドライエッチング法、特に発振波長が紫
外領域にあるようなレーザー光を用いたアブレーション
が好ましい。
【0029】導通路4にメッキなどによって充填する金
属物質としては導通がとれれば特に制限はなく、例えば
金、銀、銅、ニッケル、錫、半田、クロム、タングステ
ン、ロジウム、インジウムなどの金属、またはこれらの
合金を一種あるいは2種以上積層して用いることができ
る。また外部接続端子5を熱硬化性ポリイミド樹脂層1
からバンプ状に突出させた場合の突出高さは、接続の確
実性などの点から1〜200μm程度の高さに形成す
る。
【0030】
【発明の効果】本発明の両面回路基板は以上のように実
質的にポリイミド樹脂からなる構成であるので、耐熱性
や耐薬品性が良好である。また、両面からカバーコート
としての熱硬化性ポリイミド樹脂層を積層しているので
耐カール性や寸法安定性にも優れた両面回路基板であ
る。さらに、熱可塑性ポリイミド樹脂層を内層に積層し
ているので、両面回路基板を作製するにおいて接着性が
良好であり、また、両面に積層する工程とカバーコート
の被覆工程とを一度にできるので、製造工程の簡略化も
図れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)〜(D)は本発明の両面回路基板の断
面図である。
【図2】 本発明の両面回路基板の製造方法を説明する
断面図である。
【図3】 本発明の両面回路基板の製造方法を説明する
断面図である。
【図4】 本発明の両面回路基板の製造方法を説明する
断面図である。
【図5】 本発明の両面回路基板の製造方法を説明する
断面図である。
【符号の説明】
1 熱硬化性ポリイミド樹脂層 2 熱可塑性ポリイミド樹脂層 3 回路パターン 4 導通路 5 外部接続端子 6 外部基板 7 半導体素子 8 貫通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−22937(JP,A) 特開 平3−291986(JP,A) 特開 平4−27194(JP,A) 実開 昭55−167677(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 1/03 630 H05K 1/11 H05K 3/28

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 片面に回路パターンを有する熱硬化性ポ
    リイミド樹脂層が、熱可塑性ポリイミド樹脂層の両側表
    面に積層されていると共に、上記回路パターンが熱可塑
    性ポリイミド樹脂層の両表面に埋設されてなり、実質的
    にポリイミド樹脂層のみからなる両面回路基板。
  2. 【請求項2】 熱可塑性ポリイミド樹脂層の厚み方向に
    形成された導通路によって両面回路パターンが導通して
    いる請求項1記載の両面回路基板。
  3. 【請求項3】 熱硬化性ポリイミド樹脂層の厚み方向に
    形成された導通路によって外部接続端子が形成されてい
    る請求項1または2記載の両面回路基板。
  4. 【請求項4】 熱可塑性ポリイミド樹脂層と熱硬化性ポ
    リイミド樹脂層との界面の中心線平均粗さが、0.1〜
    8μmである請求項1記載の両面回路基板。
  5. 【請求項5】 熱硬化性ポリイミド樹脂層の片面に回路
    パターンを有する片面回路基板を、回路パターンが接す
    るように熱可塑性ポリイミド樹脂層の両面に加熱圧着に
    よって積層して回路パターンを熱可塑性ポリイミド樹
    脂層の両側表面に埋設することを特徴とする両面回路基
    板の製造方法。
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