JP3692564B2 - 多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電気・電子機器等に使われる多層プリント配線板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電気・電子機器等に、多層プリント配線板が使用される。この多層プリント配線板は、回路が形成された内層用基板にプリプレグを積み重ね、さらにそのプリプレグの最外層に金属箔を配して積層し、この積層物を成形して多層積層板を作製し、次いで、この多層積層板にガイド穴をあけ、このガイド穴を基準にドリルマシンにて多層積層板に穴あけをし、このドリルマシンであけられたドリル穴に内層及び外層の回路を導通するスルホールメッキを施すと共に、外層の金属箔にエッチングを施し、外層回路を形成する方法により製造されている。上記積層物を成形して多層積層板を作製するとき、プリプレグの樹脂の硬化収縮により回路が収縮し、回路のランドの中心に対し、実際のドリル穴の位置にずれが発生しやすい。
【0003】
このずれを防止する方法として、あらかじめ試作により成形時の回路の収縮量を求め、回路の寸法を、全体にその収縮量の分拡大(スケーリング)して回路が形成された内層用基板を用いて多層プリント配線板を製造する方法が行われている。しかし、プリプレグの特性のばらつき及び成形の温度、圧力のばらつき等により収縮量のばらつきが発生し、その結果回路のランドの中心に対し、実際のドリル穴の位置にずれが生ずるという問題が発生する場合があり、そのばらつきを小さくする方法が望まれていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を改善するために成されたもので、その目的とするところは、多層化のための成形の収縮のばらつきが発生しても、内層用基板に形成された回路のランドの中心と、実際のドリル穴の位置のずれが小さい多層プリント配線板の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る多層プリント配線板の製造方法は、多層化のための成形による内層用基板の平均収縮率を見込んで、スケーリングをかけた内層用基板を使用して多層プリント配線板を製造する多層プリント配線板の製造方法であって、上記平均収縮率より0.01%〜0.03%大きな値のスケーリングをかけた内層用基板を使用し、かつ、多層化のための成形後に、内層用基板のガラス転移温度以上であって、(ガラス転移温度+20℃)以下の温度で無加圧の状態で加熱した後冷却することを特徴とする。
【0006】
本発明の請求項2に係る多層プリント配線板の製造方法は、請求項1記載の多層プリント配線板の製造方法において、多層化のための成形の後に内層用基板の寸法を測定し、この寸法と予定する基準寸法との差に応じて、無加圧の状態で行う加熱条件を調整することを特徴とする。
【0007】
本発明の請求項3に係る多層プリント配線板の製造方法は、請求項2記載の多層プリント配線板の製造方法において、内層用基板の寸法測定を、内層用基板に設けられたドリルマシンに固定用の穴をあけるガイドマークを用いて行うことを特徴とする。
【0008】
本発明の製造方法によると、内層用基板に形成された回路が成形時の平均収縮率より0.01%〜0.03%大きな値で形成されているため、成形時に収縮率がばらついても成形後の回路の寸法は常に大きくなり、その大きくなった寸法を再加熱によって収縮させることにより調整することが可能となり、回路のランドの中心と、実際のドリル穴の位置のずれが小さい多層プリント配線板を得ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の多層プリント配線板の製造方法は、スケーリングをかけた内層用基板の上下又は一方にプリプレグを積み重ね、さらにそのプリプレグの最外層に金属箔を配して積層し、この積層物を加熱加圧成形して多層積層板を作製し、この多層積層板を多層積層板のガラス転移温度以上であって、(ガラス転移温度+20℃)以下の温度で無加圧で加熱を行った後、室温まで冷却する。ついで、ガイド穴を基準にドリルマシンにて穴あけをし、そのドリル穴に内層及び外層の回路を導通するスルホールメッキを施すと共に、外層の金属箔にエッチングを施し、外層回路を形成させ多層プリント配線板を得る。
【0010】
多層化のための成形に用いる内層用基板及びプリプレグに用いられる樹脂としては、エポキシ樹脂系、フェノール樹脂系、ポリイミド樹脂系、不飽和ポリエステル樹脂系、ポリフェニレンエーテル樹脂系等の単独、変性物、混合物のように、熱硬化性樹脂全般を用いることができ、必要に応じてシリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、タルク等の無機質粉末充填材や、ガラス繊維、パルプ繊維、合成繊維、セラミック繊維等の繊維質充填材を含有させることができる。樹脂を含浸する基材としてはガラス等の無機質繊維やポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル、ポリイミド等の有機質繊維や、木綿等の天然繊維の織布、不織布、紙等を用いることができる。なお、ガラス繊維等の無機質繊維が耐熱性、耐湿性に優れており好ましい。上記内層用基板の両面又は片面には、金属製の回路が形成されており、回路としてはドリルマシンで穴があけられるランド及びドリルマシンに固定用の穴をあけるガイドマーク等が形成されている。上記回路を形成する金属としては、銅、アルミニウム、真鍮、ニッケル等の単独、合金、複合の金属箔及び銅、ニッケル、ハンダ等のメッキによる析出金属を用いることができる。この回路は成形時の平均収縮率より0.01%〜0.03%大きな値のスケーリングがかけられて形成されていることが重要であり、0.01%未満の場合は収縮量のばらつきを調整する作用が不十分となるため回路のランドの中心と、実際のドリル穴の位置のずれが大きくなり、0.03%より大きい場合は多層積層板をガラス転移温度以上に加熱する温度を高くかつ時間を長くする必要があり基板の加熱変色が悪くなる。なお、本発明のスケーリングの値としては、
(平均収縮率)+(0.01%〜0.03%)+(100%)
で表される値であり、予定する基準寸法に対しこのスケーリング値をかけて回路を形成する。収縮率は、
[(内層用基板に形成された回路の寸法)−(成形後の回路の寸法)]÷[内層用基板に形成された回路の寸法]
で表される値であり、平均収縮率はプリプレグの製造ロット、内層用基板の製造ロット及び成形の製造ロット等、各種製造ロットの合計2ロット以上の収縮率を算術平均した値である。
【0011】
多層化のための成形に用いる金属箔としては銅、アルミニウム、真鍮、ニッケル等の単独、合金、複合の金属箔を用いることができ、金属箔の代わりに金属箔が積層成形された片面金属張積層板、両面金属張積層板を用いることもできる。
【0012】
本発明の多層化のための成形後に行う加熱は、加熱温度が多層積層板のガラス転移温度以上であって、(ガラス転移温度+20℃)以下の温度であることが重要であり、ガラス転移温度より低い温度の場合は、成形のとき発生する収縮量のばらつきを調整する作用が不十分となるため回路のランドの中心と、実際のドリル穴の位置のずれが大きくなり、(ガラス転移温度+20℃)より高い温度の場合は基板の加熱変色が悪くなる。また、無加圧で加熱することが重要であり、加圧した場合には収縮量のばらつきを調整する作用が不十分となるため回路のランドの中心と、実際のドリル穴の位置のずれが大きくなる。なお、本発明のガラス転移温度は、示差走査熱量分析(DSC)法により測定される値である。
【0013】
加熱の前に内層用基板の寸法を測定し、この寸法と予定する基準寸法(ドリルマシンで穴あけするときの設計値)との差に応じて加熱条件を調整することが好ましく、収縮量のばらつきを調整する作用が大きくなる。内層用基板の寸法の測定方法としては、機械的及び光学的に行うことができる。例えば、機械的方法としては回路を座ぐり出し寸法測定器で測定する方法、及び回路を穴あけ機で穴あけし穴間寸法を寸法測定器で測定する方法が挙げられ、光学的方法としてはX線装置で回路を寸法測定する方法が挙げられる。また、内層用基板の寸法測定を、内層用基板に設けられたドリルマシンに固定用の穴をあけるガイドマークを用いて行うと形状を周囲の回路と異なる形状とすることができ、測定位置が判定しやすく好ましい。
【0014】
本発明によると、内層用基板に形成された回路が成形時の平均収縮率より0.01%〜0.03%大きな値で形成されているため、成形時に収縮率がばらついても成形後の回路の寸法は常に大きくなり、大きくなった寸法分を再加熱により収縮させ調整することにより、狙いの寸法に近い多層積層板を得ることができる。なお、上記加熱の温度と時間は、内層用基板、プリプレグに用いられる樹脂の種類、基材の種類、内層用基板の厚み、プリプレグの厚み等により決定される温度と時間であり、その求め方は、例えば、あらかじめ実験により求めておく方法及び収縮させたい多層積層板を先行で数枚、数種類の条件で加熱し最適値を求める方法等が挙げられる。
【0015】
【実施例】
(実施例1)
大きさ50×50cm、厚み0.2mmの両面銅張積層板(FR−4タイプ)の銅箔(厚み35μm)をエッチングし、残銅率約50%の回路を形成した内層用基板を得た。上記回路は、あらかじめ同じ構成で3ロット成形したときの収縮率の算術平均(0.035%)より0.015%大きなスケーリング値(100.050%)をかけて形成した。その上下に厚み0.1mmのプリプレグ(FR−4タイプ)を2枚ずつ積み重ね、さらにそのプリプレグの外層に厚み18μmの銅箔を配して積層し、この積層物を温度170℃、圧力3.9MPa、時間60分の条件で加熱加圧成形して、多層積層板を作製した。
【0016】
次いで、この多層積層板を多層積層板のガラス転移温度(示差走査熱量分析法で測定)より10℃高い温度である162℃で30分、無加圧で加熱した。次いで、室温に冷却した後、ガイド穴をX線検出器付きの穴あけ機で穴あけし、ガイド穴を基準にドリルマシンにて穴あけを行った。次いで、そのドリル穴に内層及び外層の回路を導通するスルホールメッキを施すと共に、外層の金属箔にエッチングを施し、外層回路を形成させ多層プリント配線板を得た。
【0017】
(実施例2)
実施例1と同様に、多層の積層板を作製した。次いで、多層積層板の回路に設けられたガイドマークにガイド穴をX線検出器付きの穴あけ機で穴あけした後、ガイド穴間の寸法を寸法測長機で測定した。測定の結果、成形時の収縮率のばらつきにより、ガイドマークの寸法は予定する基準寸法(ドリルマシンで穴あけするときの設計値)に対して+0.026%大きな寸法であった。次いで、測定した寸法とあらかじめ実験により求めておいた結果に従い、この多層積層板を多層積層板のガラス転移温度(示差走査熱量分析法で測定)より10℃高い温度である162℃で40分、無加圧で加熱した。次いで、室温に冷却した後、ガイド穴を基準にドリルマシンにて穴あけを行った。次いで、そのドリル穴に内層及び外層の回路を導通するスルホールメッキを施すと共に、外層の金属箔にエッチングを施し、外層回路を形成させ多層プリント配線板を得た。
【0018】
(実施例3)
大きさ50×50cm、厚み0.4mmの両面銅張積層板(FR−4タイプ)の銅箔(厚み35μm)をエッチングし、残銅率約50%の回路を形成した内層用基板を得た。この回路は、あらかじめ同じ構成で3ロット成形したときの収縮率の算術平均(0.020%)より0.020%大きなスケーリング値(100.040%)をかけて形成した。その上下に厚み0.2mmのプリプレグ(FR−4タイプ)を1枚ずつ積み重ね、さらにそのプリプレグの外層に厚み18μmの銅箔を配して積層し、この積層物を温度170℃、圧力3.9MPa、時間60分の条件で加熱加圧成形して、多層の積層板を作製した。
【0019】
次いで、多層積層板の回路に含まれるガイドの寸法を多層積層板の回路に設けられたガイドマークを機械的に座ぐり出し、ガイドマークの寸法を測長機で測定した。次いで、測定した寸法とあらかじめ実験により求めておいた結果に従い、この多層積層板を多層積層板のガラス転移温度(示差走査熱量分析法で測定)より15℃高い温度である167℃で40分、無加圧で加熱した。次いで、室温に冷却した後、ガイド穴を穴あけ機で穴あけし、ガイド穴を基準にドリルマシンにて穴あけを行った。次いで、そのドリル穴に内層及び外層の回路を導通するスルホールメッキを施すと共に、外層の金属箔にエッチングを施し、外層回路を形成させ多層プリント配線板を得た。
【0020】
(比較例1)
両面銅張積層板に形成した回路が、あらかじめ同じ構成で3ロット成形したときの収縮率の算術平均(0.035%)より求められたスケーリング値(100.035%)をかけて形成したこと、及び多層積層板を162℃で加熱し、冷却することを行わないこと以外は、実施例1と同様に加工して多層プリント配線板を得た。
【0021】
(比較例2)
両面銅張積層板に形成した回路が、あらかじめ同じ構成で3ロット成形したときの収縮率の算術平均(0.020%)より求められたスケーリング値(100.020%)をかけて形成したこと、及び回路に含まれるガイドマークの寸法を測定することを行わないこと、及び多層積層板を167℃で加熱し、冷却することを行わないこと以外は、実施例3と同様に加工して多層プリント配線板を得た。
【0022】
得られた実施例1〜3及び比較例1、2の多層プリント配線板の、ドリルマシンにてあけられたドリル穴と内層用基板に設けられたランドの位置ずれを評価した。評価は、銅箔とプリプレグが硬化した絶縁層を削り、ランドを形成する金属を露出させ、ランドの中心とドリル穴の位置ずれを100倍の拡大鏡で10カ所測定し、最大のずれを求めた。その結果は、表1に示したとおり、実施例1〜3は、比較例1、2と比較してドリルマシンにてあけられたドリル穴の位置ずれが小さく、良好であった。
【0023】
【表1】
Figure 0003692564
【0024】
【発明の効果】
本発明の製造方法によると、多層化のための成形による内層用基板の平均収縮率より0.01%〜0.03%大きな値のスケーリングをかけた内層用基板を使用し、かつ、多層化のための成形後に、内層用基板のガラス転移温度以上であって、(ガラス転移温度+20℃)以下の温度で無加圧の状態で加熱した後冷却することから、成形の収縮のばらつきが発生しても、再加熱によって収縮させることにより調整することが可能となり、内層用基板に形成された回路のランドの中心と、実際のドリル穴の位置のずれが小さい多層プリント配線板を得ることができる。

Claims (3)

  1. 多層化のための成形による内層用基板の平均収縮率を見込んで、スケーリングをかけた内層用基板を使用して多層プリント配線板を製造する多層プリント配線板の製造方法であって、上記平均収縮率より0.01%〜0.03%大きな値のスケーリングをかけた内層用基板を使用し、かつ、多層化のための成形後に、内層用基板のガラス転移温度以上であって、(ガラス転移温度+20℃)以下の温度で無加圧の状態で加熱した後冷却することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
  2. 多層化のための成形の後に内層用基板の寸法を測定し、この寸法と予定する基準寸法との差に応じて、無加圧の状態で行う加熱条件を調整することを特徴とする請求項1記載の多層プリント配線板の製造方法。
  3. 内層用基板の寸法測定を、内層用基板に設けられたドリルマシンに固定用の穴をあけるガイドマークを用いて行うことを特徴とする請求項2記載の多層プリント配線板の製造方法。
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