JP3654279B2 - 回路基板および回路基板への印刷方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器に使用される両面あるいは多層配線基板などに用いられるペーストのパターンあるいは貫通孔への充填等に用いられる回路基板とその製造方法およびその回路基板への印刷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、高密度化に伴い、産業用にとどまらず民生用の分野においても回路基板の多層化が強く要望されるようになってきた。
【０００３】
このような回路基板では、複数層の回路パターンの間をインナービアホール接続する接続方法および信頼度の高い構造の新規開発が不可欠なものになっているが、導電性ペーストによりインナービアホール接続した新規な構成の高密度の回路基板製造法が提案されている。
【０００４】
以下従来の両面の回路基板の製造方法について説明する。
【０００５】
図７（ａ）〜（ｆ）は従来の回路基板の製造方法の工程断面図、図８は従来例の開口部を有するマスクを取り付けた版枠を示す斜視図、図９は従来例の開口部を有するマスクを取り付けた版枠の断面図、図１０（ａ）〜（ｇ）はスキージング法によるペースト充填の工程断面図、図１１は従来例の回路基板を用いたペースト充填時の一部断面図である。
【０００６】
図７において、２１は３００ｍｍ×５００ｍｍ、厚さ約１５０μｍのプリプレグシートであり、例えば不織布の全芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなる基材が用いられる。２２ａ，２２ｂはマスクフィルムでありプリプレグシート２１と接着する面に０．０１μｍ以下の厚みでＳｉ系の離型層部を形成した厚さ約１６μｍ、幅３００ｍｍのプラスチックフィルム、例えばポリエチレンテレフタレートが用いられる。
【０００７】
プリプレグシート２１とマスクフィルム２２ａ，２２ｂの張り合わせはラミネート装置を用いてプリプレグシート２１の樹脂成分を溶融させてマスクフィルム２２ａ，２２ｂが連続的に接着する方法が提案されている。２３は貫通孔であり、プリプレグシート２１の両面に貼り付ける厚さ３５μｍの銅などの金属箔２５ａ，２５ｂと電気的に接続する導電性ペースト２４が充填されている。
【０００８】
回路基板の製造は、まず、両面にマスクフィルム２２ａ，２２ｂが接着されたプリプレグシート２１（図７（ａ））の所定の箇所に図７（ｂ）に示すようにレーザ加工法などを利用して貫通孔２３が形成される。
【０００９】
次に図７（ｃ）に示すように、貫通孔２３に導電性ペースト２４が充填される。導電性ペースト２４を充填する方法としては、貫通孔２３を有するプリプレグシート２１を一般の印刷機（図示せず）のステージ上に設置し、ウレタンゴムなどの２本のスキージを交互に用いて往復させることで直接導電性ペースト２４がマスクフィルム２２ａの上から充填される。このとき、上面のマスクフィルム２２ａ，２２ｂは印刷マスクの役割と、プリプレグシート２１の表面の汚染防止の役割を果たしている。
【００１０】
導電性ペースト２４の充填方法について図８、図９、図１０（ａ）〜（ｇ）を用いてさらに説明する。
【００１１】
導電性ペースト２４の充填にはスキージング法が用いられているが、プリプレグシート２１には専用のマスクフィルム２２ａ，２２ｂが配置されているため、図８、図９に示すように充填用の版１０の版枠１にはプリプレグシート２１のペースト充填有効面積より広い２５０ｍｍ×４５０ｍｍの開口部４を設けた厚さ約３ｍｍのステンレス製のマスク２が取り付けられている。
【００１２】
導電性ペースト２４の充填は、まず、図１０（ａ）に示すように印刷機（図示せず）のステージ６に置載した両面にマスクフィルムが接着され、貫通孔２３が形成されたプリプレグシート２１にマスク２がセットされる。
【００１３】
次に、上方に設けられた上下左右に移動・加圧可能な往側スキージ８ａと復側スキージ８ｂのうち往側スキージ８ａのみをマスク２上の所定位置に降下させ、圧力をかけて導電性ペースト２４をローリングさせながら前進させている。
【００１４】
次に図１０（ｂ）に示すように、マスク２の開口縁部５ｂを通過してプリプレグシート２１上に到達する。往復のスキージ８ａ，８ｂは圧力を保持しながら位置に応じて自由に上下可能な機能を有している。
【００１５】
次に図１０（ｃ）に示すように、往側スキージ８ａはプリプレグシート２１上と再度マスク２の傾斜部を通過してマスク２上の定位置でストップした後、上昇させて導電性ペースト２４を自然落下させている。
【００１６】
次に図１０（ｄ）に示すように、復側スキージ８ｂのみをマスク２上の所定位置に下降させる。その後図１０（ｅ）〜（ｇ）に示すように往側スキージ８ａと同様に復側スキージ８ｂをマスク２とプリプレグ２１上を通過させることで貫通孔２３への導電性ペースト２４の充填が完了する。
【００１７】
そして図７（ｄ）に示すように、プリプレグシート２１の両面からマスクフィルム２２ａ，２２ｂを剥離する。
【００１８】
次に図７（ｅ）に示すように、プリプレグシート２１の両面に銅などの金属箔２５ａ，２５ｂを重ねる。
【００１９】
この状態で熱プレスで加熱加圧することにより、図７（ｆ）に示すように、プリプレグシート２１の厚みが圧縮される（ｔ２＝約１００μｍ）とともにプリプレグシート２１と金属箔２５ａ，２５ｂとが接着され、両面の金属箔２５ａ，２５ｂは所定位置に設けた貫通孔２３に充填された導電性ペースト２４により電気的に接続されている。
【００２０】
そして、両面の金属箔２５ａ，２５ｂを選択的にエッチングして回路パターンが形成され（図示せず）て両面の回路基板が得られる。
【００２１】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。
【００２２】
【特許文献１】
特開平６−２６８３４５号公報
【特許文献２】
特開平７−１０６７６０号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来のペースト充填法における課題を図１１に示す。
【００２４】
すなわち（導電性ペースト２４粘度が高い場合）、印刷を開始する際、マスク２の開口縁部５ｂを下降した時に、導電性ペースト２４がプリプレグシート２１面に押しつけられ、これによってスキージ８ｂエッジ周辺のペースト中の樹脂成分が押し出され、スキージ８ｂエッジ全面により高粘度の導電性ペースト２４が固着する。
【００２５】
この固着した導電性ペースト２４がプリプレグシート２１に形成された貫通孔２３を通過する際、特にスキージ８ｂのペースト充填幅全面で、かつスキージ進行方向の最初での貫通孔２３上に堅いペーストが残りやすく、マスクフィルム２２ａ，２２ｂを剥がす際に、導電性ペースト２４の一部がマスクフィルム２２ａ側に転写して品質に影響を及ぼす場合があるという問題があった。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の回路基板および回路基板へのペースト充填方法は、製品の貫通孔をスキージが通過する前に、回路基板上に設けたスキージクリーニング部を通過させてスキージエッジの高粘度のペーストを除去するもので品質に優れた回路基板が得られる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の回路基板および回路基板への印刷方法は、両面にマスクフィルムを有し、貫通孔を設けた基板材料に導電性ペーストをスキージング法にて充填する際に、前記基板材料の製品エリアの不要部もしくは製品エリア外で、かつ印刷範囲内の所定位置にレーザ加工法を用いて孔周辺が隆起した直線状や千鳥状の非貫通孔あるいは千鳥状の貫通孔、もしくは切削刃を用いて形成した直線状や千鳥状の非貫通溝からなるスキージクリーニング部を形成することで製品貫通孔にペースト充填前にクリーニング部でスキージエッジ部の高粘度ペーストを除去するため、製品の貫通孔への堅いペースト残りがなくなり、マスクフィルムを剥がす際に、ペーストの一部がマスクフィルム側に転写して品質に悪影響を及ぼす可能性を解消するという作用を有し、ペースト充填品質の高い印刷方法を提供するものである。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の回路基板の平面図であり、図２は本発明の第１の回路基板の一部断面図である。
【００３０】
また、図３は本発明の第２の回路基板の平面図であり、図４は本発明の第２の回路基板の一部断面図であり、図５は本発明の第２の回路基板を用いたペースト充填時の一部断面図である。
【００３１】
図１〜図４において、２１は３００ｍｍ×５００ｍｍ、厚さ約１５０μｍのプリプレグシートであり、不織布の全芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなる基材を用いている。２２ａ，２２ｂはマスクフィルムであり、厚さ約１６μｍ、幅３００ｍｍのポリエチレンテレフタレートを用いている。
【００３２】
製品エリア１１には所定位置に貫通孔２３を形成し、製品エリア１１の外側でかつペースト充填エリア１２の内側の一辺にスキージクリーニング部７を設けている。
【００３３】
スキージクリーニング部７は、少なくとも最後のスキージの動作開始側プリプレグシート２１の一辺に設ければよいが、他方の辺にも設けてもよい。
【００３４】
実施の形態ではスキージクリーニング部７はレーザを用いて、製品の貫通孔２３形成時に同時に図１のような直線状の非貫通溝や、図３のような千鳥状の貫通孔で形成したが、形状的には非貫通でも貫通でも構わず、いかなる形状においても加工部周辺のマスクフィルム２２ａが隆起部１３を有することが良く、隆起部１３の高さは３μｍ以上が望ましい。３μｍ以下であると、スキージエッジに付着したペーストを除去する効果が低下する。
【００３５】
また、千鳥状でスキージクリーニング部７を形成する場合は、形成した孔が図６に示すように、各々の孔が面一あるいは重なり合うピッチで配置するのが好ましい。これによりスキージ全体に付着したペーストを残らず除去できるというものである。
【００３６】
本発明の回路基板の貫通孔２３へのペースト充填は従来例と同一の充填方法を用いるため、ここでは説明を省略し、充填時の本発明の作用と効果について、図５を用いて説明する。
【００３７】
図５は復側スキージ８ｂがスタートしてマスク２上、貫通した孔で形成した千鳥状のスキージクリーニング部７、製品内の貫通孔２３を通過した時点の一部断面図である。
【００３８】
マスク２の開口縁部５を経由してプリプレグシート２１内に設けたスキージクリーニング部７を通過した際、スキージクリーニング部７の千鳥状の全ての貫通孔のマスク２の開口縁部５側に除去された導電性ペースト２４が残っているのが確認された。
【００３９】
そして、貫通孔２３に導電性ペースト２４が充填されたプリプレグシート２１を１００枚確認したが、スキージクリーニング部７通過後、貫通孔２３上にペースト残りはなく、マスクフィルム２２ａ，２２ｂ剥離時もマスクフィルム２２ａ，２２ｂに導電性ペースト２４が転写して品質に影響を及ぼすことがないことを確認した。
【００４０】
また、スキージクリーニング部７を千鳥状でかつ各々の貫通孔を重ならないように隙間をあけて形成すると、重ねて形成した時と同様に全ての貫通孔のマスク２の開口縁部５側に除去された導電性ペースト２４が残っているのが確認されたが貫通孔間の隙間の部分は除去されず、製品内の貫通孔２３上に残る場合があることを確認した。
【００４１】
なお、本実施の形態では直線状の非貫通溝加工においてもレーザーを用いたが、レーザーより安価でかつメンテ性が安易な切削刃を用いた非貫通溝でも同様の効果が得られることを確認した。
【００４２】
また、本実施の形態では基板材料をアラミド繊維を主体とした不織布に熱硬化性樹脂を主体とする樹脂材料を含浸しＢステージ化したものを用いたが、繊維にアラミド織布や、ガラス繊維の織布や不織布を用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４３】
アラミド繊維、ガラス繊維を主体とした樹脂材料は、耐熱性や機械的、物理的特性に優れ、特にアラミド繊維は軽量化において有利である。
【００４４】
また、Ｂステージ化状態のプリプレグ材料を用いることによって、レーザー加工による貫通孔２３の微細化が可能となり、導電性ペースト２４を充填することによって導通孔を形成することが可能となる。特に、本発明の手段を用いることによって、安定した導通接続を図ることができる。
【００４５】
さらに、本実施の形態では金属シートにエッチング法や成型法でスキージクリーニング部を形成したり、プリプレグシート２１にレーザなどを用いて貫通孔や非貫通の形状でスキージクリーニング部７を形成したが、金属シートやプリプレグシート２１の所定位置に接着剤などで直接凸部を形成したり、シート状やその他の凸部を形成するものを接着固定することで同様の効果が得られることは容易に推測できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明の印刷用版及び印刷方法は、回路基板の貫通孔にペースト充填する前に回路基板に設けたスキージクリーニング部でスキージエッジの高粘度のペーストを除去することで、製品の貫通孔上に高粘度のペースト残りを防止することが可能となり、品質に優れた回路基板を提供できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の回路基板の平面図
【図２】本発明の第１の回路基板の一部断面図
【図３】本発明の第２の回路基板の平面図
【図４】本発明の第２の回路基板の一部断面図
【図５】本発明の第２の回路基板を用いたペースト充填時の一部断面図
【図６】本発明の第２の回路基板の一部詳細図
【図７】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ従来の両面の回路基板の製造方法の工程断面図
【図８】従来例の開口部を有するマスクを取り付けた版枠を示す斜視図
【図９】従来例の開口部を有するマスクを取り付けた版枠の断面図
【図１０】（ａ）〜（ｇ）はそれぞれ従来例のスキージング法によるペースト充填の工程断面図
【図１１】従来例の回路基板を用いたペースト充填時の一部断面図
【符号の説明】
１ 版枠
２ マスク
４ 開口部
５ 開口縁部
６ ステージ
７ スキージクリーニング部
８ａ 往側スキージ
８ｂ 復側スキージ
１０ 版
１１ 製品エリア
１２ ペースト充填エリア
１３ 隆起部
２１ プリプレグシート
２２ａ，２２ｂ マスクフィルム
２３ 貫通孔
２４ 導電性ペースト
２５ａ，２５ｂ 金属箔

Claims (13)

1. 両面にマスクフィルムを有し、貫通孔を設けた基板材料に導電性ペーストをスキージング法にて充填する回路基板であって、前記基板材料の製品エリアの不要部もしくは製品エリア外で、かつ印刷範囲内の所定位置にスキージクリーニング部が形成され、前記スキージクリーニング部のマスクフィルムは隆起した隆起部を備えたことを特徴とする回路基板。
2. スキージクリーニング部は製品の貫通孔より基板材料の外側に形成されている請求項１に記載の回路基板。
3. スキージクリーニング部は千鳥状の貫通孔からなる請求項１に記載の回路基板。
4. スキージクリーニング部は基材の充填面に設けた千鳥状の非貫通孔もしくは非貫通溝からなる請求項１に記載の回路基板。
5. スキージクリーニング部は基材の充填面に設けた直線状の非貫通溝からなる請求項１に記載の回路基板。
6. 貫通孔および非貫通孔の加工にレーザを用いた請求項３または請求項４に記載の回路基板。
7. 非貫通溝の加工に切削刃を用いた請求項４または請求項５に記載の回路基板。
8. 基板材料は織布あるいは不織布に熱硬化性樹脂を主体とする樹脂材料を含浸しＢステージ化したプリプレグであることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
9. 織布あるいは不織布がアラミド繊維を主体としてなることを特徴とする請求項６記載の回路基板。
10. 織布あるいは不織布がガラス繊維を主体としてなることを特徴とする請求項６記載の回路基板。
11. 千鳥状の貫通孔または非貫通孔は、各々の孔が面一あるいは重なり合うピッチで配置されている請求項３または請求項４に記載の回路基板。
12. 隆起部の高さは少なくとも３μｍである請求項１に記載の回路基板。
13. 請求項１記載の回路基板にスキージを往復させペーストを非印刷物に印刷する方法であって、印刷する前に回路基板に設けたスキージクリーニング部でスキージエッジをクリーニングする回路基板への印刷方法。

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