JP3760771B2 - 回路形成基板および回路形成基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器に利用される回路形成基板および回路形成基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化・高密度化に伴って、電子部品を搭載する回路形成基板も従来の片面基板から両面、多層基板の採用が進み、より多くの回路を基板上に集積可能な高密度回路形成基板の開発が行われている。
【０００３】
高密度回路形成基板においては、従来広く用いられてきたドリル加工による基板への貫通穴（スルーホール）加工とめっきによる層間の接続に代わって、より高密度で所定の位置で層間の接続を実現できるインナービア構造の回路形成基板が開発されている（たとえば、日刊工業新聞社発行の「表面実装技術」１９９６年５月号、立花 雅ら著；“樹脂多層基板ＡＬＩＶＨと応用展開”、特開平６−２６８３４５号公報等）。
【０００４】
このような、インナービア構造の新規な基板においては層間の接続を行うために層間に配置された穴の中に導電性ペーストを充填する方法や穴内をめっきする方法等が採用されている。
【０００５】
導電性ペーストを用いて層間の接続を行う際には、導電性ペーストが充填された基板材料を銅箔等と重ねて積層し加熱加圧により一体化する熱プレス法による積層工程において、基板材料が厚み方向に圧縮され導電性ペーストと銅箔等が強固に圧接されることが好ましく、圧縮性が制御しやすい材料としてアラミド繊維等の不織布にエポキシ樹脂等を含浸しＢステージ化した材料等が開発されている。
【０００６】
不織布は、その内部を流体が流動する際の抵抗を制御し易く、以上述べたようなコンセプトに合致するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら高密度回路形成基板においては回路の線幅およびランドのサイズが小さくなり、基板材料と回路あるいはランドの接着強度を確保することが、回路形成基板の品質信頼性を確保する上でも重要である。特に近年の携帯機器すなわち携帯電話や情報端末、ノートパソコン等の電子機器においては、電子部品を実装した回路形成基板に機械的なストレスがかかりやすく、電子部品を半田等で実装したランドの接着強度が不十分であると、回路形成基板からランドが剥離し回路が断線する等の問題が消費者の使用において発生し、高密度な回路形成基板の開発において大きな課題となっていた。
【０００８】
また、上述したような圧縮性を制御し易い不織布を用いた基板材料においては繊維が不規則に配置されている構成上回路形成基板上のランドや回路に引き剥がし方向のストレスが加わった時に、繊維間の結着性が十分で無いために繊維を含めた形で剥離現象が生じてしまう。さらに、基板材料への穴加工としてレーザ加工法を採用しやすい等の理由で不織布を構成する繊維として有機機能、とりわけアラミド繊維を採用したときに基板材料に用いた樹脂との接着性が不十分になる場合があり、引き剥がし方向等のストレスに弱いという欠点があった。
【０００９】
図３を用いて従来の回路形成基板の製造例について説明する。
【００１０】
まず、図３（ａ）に示すように基板材料２１の両面にポリエチレンテレフタレートを主体とするフィルム２を熱ロールによるラミネート法にて仮接着した材料を用意する。
【００１１】
基板材料２１はアラミド繊維不織布にエポキシ樹脂を含浸し、熱風乾燥（１００〜１５０℃、約５分間）でＢステージ化したプリプレグである。アラミド繊維不織布の例としては、パラ系芳香族ポリアミド繊維（デュポン社“ケブラー”）を主体に用いて湿式の抄造法により不織布を作成し、熱ロールによる加熱加圧処理を行った後、加熱処理（約２５０℃３０分）した約１１０μｍの厚みのシートである。含浸するエポキシ樹脂としては、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と３官能エポキシ樹脂からなる混合樹脂等が用いられ、硬化剤及びメチルエチルケトン等の溶剤とともにワニス状態にしたものを用いることが出来る。
【００１２】
次に、図３（ｂ）に示すように、約１５０μｍの直径のビア穴３をレーザ等の加工法で形成する。上記した材料構成であれば、炭酸ガスレーザあるいはＹＡＧレーザ高調波を用いて良好な穴形状を得ることが出来る。
【００１３】
次に、図３（ｃ）に示すように導電性ペースト４をスキージ等の印刷手段を用いてビア穴３に充填する。
【００１４】
次に、フィルム２を基板材料２１より剥離し、導電性ペースト４が基板材料２１よりフィルム２の厚み分程度盛り上がった状態を得て、図３（ｄ）に示すように銅箔２２の間に基板材料２１を配置する。
【００１５】
次に、熱プレス装置を用いて加熱加圧することにより基板材料２１を圧縮し、図３（ｅ）の構成を得る。この状態で銅箔２２は基板材料２１に接着され、基板材料２１の含浸樹脂は硬化物となる。さらに、表裏の銅箔２２は導電性ペースト４により電気的に接続されている。加熱加圧の前後で基板材料２１は約１３０μｍの厚みから約１１０μｍの厚みに圧縮された。当然のことながら基板材料２１に含浸した樹脂は図３（ｅ）において左右方向に流れ出る（図示せず）。この圧縮量と図３（ｄ）に示す導電性ペースト４の基板材料２１から突出した量が電気的接続の品質に重要な要件となる。
【００１６】
次に、図３（ｆ）に示すように銅箔２２をエッチング等の方法でパターンニングつまり回路形成を行って、両面に回路２３を備えた両面回路形成基板を得た。
【００１７】
次に、両面回路形成基板を中央に、その両側に導電性ペースト４を充填した基板材料２１と銅箔２２を図３（ｇ）に示すように配置して、加熱加圧することで図３（ｈ）に示す積層物を得て、表面の銅箔２２を回路形成して図３（ｉ）に示す４層回路形成基板を得た。
【００１８】
しかしながら、上記の構成の回路形成基板および回路形成基板の製造方法では以下に述べるような問題点がある。
【００１９】
基板材料２１に不織布を用いているために加熱加圧時の含浸樹脂の流動を適当に制御でき結果として良好な層間の電気的接続を実現したが、本発明の実施形態の部分でも説明するが回路２３と基板材料２１の間の接着強度は必ずしも十分とは言えない。発明者の検討では、工程条件および含浸樹脂の材料組成にもよるが、１ｃｍ幅の回路２３を回路形成基板に対し垂直方向に持ち上げ剥離する強度試験で、１０Ｎ以下の強度しか得られなかった。この数値は微細な回路２３を形成した場合や、回路２３を部品半田付けのためのランドとして使用した場合に十分な品質が得られない場合があった。
【００２０】
また、基板材料２１に織布を用いた場合では後述するが、回路の接着力は得られるものの加熱加圧時に含浸樹脂が流動する量を制御する事が難しく、加熱加圧中に含浸樹脂の流動に伴って導電性ペースト４が押し流されてしまい、層間の接続抵抗の安定性が失われる場合がある。導電性ペースト４が押し流されるのを防止するために含浸樹脂の流動性を低下させても、基板材料２１の加熱加圧時の厚み方向圧縮率が小さくなり層間の接続抵抗が安定しないという結果になる。
【００２１】
さらに、基板材料２１の補強材にガラス繊維を用いた場合にはレーザ加工でビア穴３を加工する際に穴径のばらつきが生じやすく、その意味でも層間の接続抵抗が安定しにくい要因となる。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路形成基板および回路形成基板の製造方法においては、コア用基板材料と１枚以上のコア用金属シートを積層するコア積層工程と、前記金属シートを回路形成してコア用回路形成基板とするコア回路形成工程と、１枚以上の多層化用金属シートと１枚以上の多層化用基板材料と１枚以上のコア用回路形成基板とを、前記多層化用金属シートが前記多層化用基板材料に接して最外層に位置するように積層する多層化積層工程と、前記多層化用金属シートを回路形成する多層化回路形成工程とを備え、前記コア用基板材料は不織布の補強材と樹脂材料からなり、前記多層化用基板材料は織布の補強材と未硬化分を含む樹脂材料からなり、前記織布の補強材の上下には樹脂層を有し、前記コア用基板材料は貫通の穴を加工した後に導電性ペーストが充填された層間接続手段を有し、前記多層化用基板材料は前記多層化積層工程の後に非貫通の穴を加工し前記穴内にめっきをした層間接続手段とを有する構成としたものである。
【００２３】
この本発明によれば、コア用基板材料を用いてコア回路形成基板を作成することによりコア回路形成基板における層間接続の品質等を安定化することができ、多層化用基板材料を用いて多層化積層を行うので表層回路の剥離強度等の機械的強度に関する課題等を解決することが出来る。
【００２４】
また、本発明の回路形成基板の製造方法では、その製造工程においても最適材料の使用により積層工程での熱プレス条件等を比較的広い範囲で設定できるなどの利点があり、回路形成基板の品質、信頼性、コスト等の面から総合的な効果を発揮するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、コア用基板材料と１枚以上のコア用金属シートを積層するコア積層工程と、前記金属シートを回路形成してコア用回路形成基板とするコア回路形成工程と、１枚以上の多層化用金属シートと１枚以上の多層化用基板材料と１枚以上のコア用回路形成基板とを、前記多層化用金属シートが前記多層化用基板材料に接して最外層に位置するように積層する多層化積層工程と、前記多層化用金属シートを回路形成する多層化回路形成工程とを備え、前記コア用基板材料は不織布の補強材と樹脂材料からなり、前記多層化用基板材料は織布の補強材と未硬化分を含む樹脂材料からなり、前記織布の補強材の上下には樹脂層を有し、前記コア用基板材料は貫通の穴を加工した後に導電性ペーストが充填された層間接続手段を有し、前記多層化用基板材料は前記多層化積層工程の後に非貫通の穴を加工し前記穴内にめっきをした層間接続手段とを有することを特徴とする回路形成基板の製造方法としたものであり、コア用基板材料を用いてコア回路形成基板を作成することによりコア回路形成基板における積層工程での基板材料被圧縮性等の要件を満たして層間接続の品質等を安定化することができ、多層化用基板材料を用いて多層化積層を行うので表層回路の剥離強度等の機械的強度に関する課題等を解決することが出来る等の作用を有する。
【００２６】
また、コア用基板材料が少なくとも補強材と樹脂材料からなり、補強材が不織布であることから、積層工程において含浸樹脂の流動性等を制御でき、基板材料の厚み方向での被圧縮性と導電性ペーストの流れ防止を両立し層間の接続を高品質に実現できる等の作用を有する。
【００２７】
また、多層化用基板材料が少なくとも補強材と樹脂材料からなり、補強材が織布であることから、表層の回路に剥離方向の力あるいはストレスが加わった際に、織布が破断あるいは破壊しにくく、回路の剥離強度等の機械的強度が向上する等の効果を有する。
【００２８】
また、層間接続手段による層間接続がコア回路形成基板の作成および多層回路形成基板を作成する積層工程で安定して実現でき、各層が独立した構成で層間接続を形成できている、いわゆるインナービアホール構成の多層回路形成基板が製造可能になる等の効果を有する。
【００２９】
また、上記したインナービアホール構成を効率的に実現し、コア用基板材料の被圧縮性によりコア回路形成基板では高品質な層間接続を実現し、多層回路形成基板においては多層用基板材料との組み合わせにより表層の回路について剥離強度の向上と高品質な層間接続を両立できる等の作用を有する。
【００３０】
さらに、回路形成基板の表層において微細な穴内にめっきをした部分の剥離強度を向上でき、高密度回路形成基板においても信頼性を高めることが出来、部品実装の信頼性が向上する等の作用を有する。
【００３１】
本発明の請求項２に記載の発明は、多層化積層工程と多層化回路形成工程を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、例えば４層以上の回路形成基板の製造について本発明の内容が適用できる等の作用を有する。
【００３２】
本発明の請求項３に記載の発明は、コア用基板材料の補強材はアラミド繊維を主体とすることを特徴とする請求項１記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、レーザ加工等の穴加工性が良く層間の接続抵抗が安定する等の効果を有する。
【００３３】
本発明の請求項４に記載の発明は、多層化用基板材料の補強材はガラス繊維を主体とすることを特徴とする請求項１記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、ガラス繊維の機械的強度が高いために、回路形成基板の剛性が向上する等の効果を有する。
【００３４】
本発明の請求項５に記載の発明は、コア用金属シートと多層化金属シートのどちらかもしくは両方が金属箔からなることを特徴とする請求項１記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、純度や展性に優れる圧延金属箔や表面を粗化して接着性を向上しやすい電解金属箔を用いることが出来、回路形成基板の微細化に対向した厚みのシートが得られる等の作用を有する。なお、金属箔の例としては銅箔が電気伝導性やコストおよび箔の形成やエッチング性等の観点から好ましく、極薄箔（例えば１０μｍ以下の箔厚）に対してはアルミ箔等のセパレータを用いることも出来る。
【００３５】
本発明の請求項６に記載の発明は、１枚以上のコア回路を備えたコア用基板材料と１枚以上の多層化用基板材料と前記多層化用基板材料に接して最外層に形成された多層化回路とで成型硬化された回路形成基板であって、前記コア用基板材料は不織布の補強材と樹脂材料からなり、前記多層化用基板材料は織布の補強材と未硬化分を含む樹脂材料からなり、前記多層化回路と前記織布の間には樹脂層を備え、前記コア用基板材料は貫通の穴に導電性ペーストが充填された層間接続手段を備え、前記多層化用基板材料は非貫通の穴にめっきがされた層間接続手段とを備えることを特徴とする回路形成基板としたものであり、コア用基板材料を用いてコア回路形成基板を作成することによりコア回路形成基板における積層工程での基板材料被圧縮性等の要件を満たして層間接続の品質等を安定化することができ、多層化用基板材料を用いて多層化積層を行うので表層回路の剥離強度等の機械的強度に関する課題を解決することが出来る等の作用を有する。
【００３６】
また、コア用基板材料が少なくとも補強材と樹脂材料からなり、補強材が不織布であることから、不織布の使用により層間接続が高品質となり、内層の層間絶縁層厚みが安定になる等の作用を有する。
【００３７】
また、多層化用基板材料が少なくとも補強材と樹脂材料からなり、補強材が織布であることから、表層の回路に剥離方向の力あるいはストレスが加わった際に、織布が破断あるいは破壊しにくく、回路の剥離強度等の機械的強度が向上する等の作用を有する。
【００３８】
また、各層が独立した構成で層間接続を形成できている、いわゆるインナービアホール構成で多層回路形成基板が実現でき、層間の接続も高信頼性となる等の効果を有する。
【００３９】
コア用基板材料の層間接続手段は貫通の穴を加工した後に導電性ペーストを充填したものであることから、上記したインナービアホール構成を高品質に実現できる等の作用を有する。
【００４０】
さらに、回路形成基板の表層において微細な穴内にめっきをした部分の剥離強度を向上でき、信頼性の高い高密度回路形成基板が得られ、部品実装の信頼性が向上する等の作用を有する。
【００４１】
本発明の請求項７に記載の発明は、コア用基板材料の補強材はアラミド繊維を主体とすることを特徴とする請求項６記載の回路形成基板としたものであり、レーザ加工性が良く層間接続が高品質になり、アラミド繊維の軽量、耐熱性等の利点を活用できる等の作用を有する。
【００４２】
本発明の請求項８に記載の発明は、多層化用基板材料の補強材はガラス繊維を主体とすることを特徴とする請求項６記載の回路形成基板としたものであり、ガラス繊維の機械的強度が高いために、剛性の高い回路形成基板が得られる等の作用を有する。
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図２を用いて説明する。
【００４４】
（実施の形態１）
図１（ａ）〜（ｉ）は本発明の第１の実施の形態における回路形成基板の製造方法および製造装置を示す工程断面図である。
【００４５】
まず、図１（ａ）に示すようにコア用基板材料１の両面のポリエチレンテレフタレートを主体とするフィルム２を熱ロールによるラミネート法にて仮接着した材料を用意する。
【００４６】
コア用基板材料１はアラミド繊維不織布とエポキシ樹脂を主体とする、プリプレグと呼ばれる材料である。
【００４７】
次に、図１（ｂ）に示すように、約１５０μｍの直径のビア穴３をレーザ等の加工法で形成する。上記した材料構成であれば、炭酸ガスレーザあるいはＹＡＧレーザ高調波を用いて良好な穴形状を得ることが出来る。
【００４８】
次に、図１（ｃ）に示すように導電性ペースト４をスキージ等の印刷手段を用いてビア穴３に充填する。
【００４９】
好ましい導電性ペースト４の例としては銅を主体とする導電性粒子を熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂、硬化剤、有機溶剤、分散剤等からなるバインダー成分に分散させたものである。
【００５０】
上記組成のうち、硬化剤、有機溶剤、非導電性粒子、分散剤は添加物として添加の有無あるいは分量を所定に選択することが出来る。
【００５１】
また、具体的な導電性ペースト組成の一例として、エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、硬化剤としてアミンアダクト硬化剤、溶剤としてブチルカルビトールアセタート等の高沸点溶剤、分散剤として、リン酸エステル系界面活性剤等があげられる。
【００５２】
次に、フィルム２を基板材料１より剥離し、導電性ペースト４が基板材料２１よりフィルム２の厚み分程度盛り上がった状態を得て、図１（ｄ）に示すようにコア用銅箔５の間にコア用基板材料１を配置する。
【００５３】
次に、熱プレス装置を用いて加熱加圧することによりコア用基板材料１を圧縮し、図１（ｅ）の構成を得る。この状態でコア用銅箔５はコア用基板材料１に接着され、コア用基板材料１の含浸樹脂は硬化物となる。さらに、表裏のコア用銅箔５は導電性ペースト４により電気的に接続されている。加熱加圧の前後でコア用基板材料１は約１３０μｍの厚みから約１１０μｍの厚みに圧縮された。当然のことながらコア用基板材料１に含浸した樹脂は図１（ｅ）において左右方向に流れ出る（図示せず）。この圧縮量と図１（ｄ）に示す導電性ペースト４のコア用基板材料２１から突出した量が電気的接続の品質に重要な要件となる。
【００５４】
次に、図１（ｆ）に示すようにコア用銅箔５をエッチング等の方法でパターンニングつまり回路形成を行って、両面にコア回路６を備えたコア用回路形成基板としての両面回路形成基板を得た。
【００５５】
次に、両面回路形成基板を中央に、その両側に導電性ペースト４を充填した多層化用基板材料７と多層化用銅箔８を図１（ｇ）に示すように配置して、加熱加圧することで図１（ｈ）に示す積層物を得て、表面の多層化銅箔２２を回路形成して図１（ｉ）に示す４層回路形成基板を得た。
【００５６】
次に図２を用いてコア用基板材料と多層化用基板材料について説明する。
【００５７】
発明の内容を限定するものではないが、コア用基板材料の例としては未硬化分を含むシート状の樹脂材料を用いることができ、より好ましい例としては無機質もしくは有機質の補強材と熱硬化樹脂の複合材料が挙げられる。
【００５８】
図２（ａ）にコア用基板材料の一例について示す。
【００５９】
コア用基板材料１はアラミド繊維不織布とエポキシ樹脂を主体とする、プリプレグと呼ばれる材料である。発明の内容を限定するものではないが、コア用基板材料の例としては、アラミド繊維不織布にエポキシ樹脂を含浸し、熱風乾燥（１００〜１５０℃、約５分間）でＢステージ化したプリプレグである。アラミド繊維不織布の例としては、パラ系芳香族ポリアミド繊維（デュポン社“ケブラー”）を主体に用いて湿式の抄造法により不織布を作成し、熱ロールによる加熱加圧処理を行った後、加熱処理（約２５０℃、３０分）したシートである。含浸するエポキシ樹脂としては、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と３官能エポキシ樹脂からなる混合樹脂等が用いられ、硬化剤及びメチルエチルケトン等の溶剤ともにワニス状態にしたものを用い、樹脂含浸の後に熱風乾燥を行った。乾燥後の樹脂含浸量は５２ｗｔ％、プリプレグ厚みが１２０μｍであった。
【００６０】
図２（ａ）に示すように、コア用基板材料１にはアラミド繊維１１が、概略均一に分布している。これは、不織布に溶剤等で低粘度化した樹脂を含浸した際に、吸水性の良いシート材料に水をしみ込ませたように、不織布に樹脂が吸い込まれるような様態で含浸がなされるためである。このようなコア用基板材料１においては、図２（ａ）中で上下方向に加熱加圧された際に横方向に樹脂が溶融し流動する際に、その流動抵抗が大きい。そのため、本実施の形態で説明したように導電性ペースト４がビア穴３から流れ出しにくく、導電性ペースト４の圧縮が効率的に行われ、導電性ペースト４による層間の電気的接続が安定化するものである。アラミド繊維１１は、レーザによる穴加工性や比重が小さい等の点で好ましい材料である。
【００６１】
しかしながら、図２（ｄ）に示すようにコア用基板材料１に回路１３が接着された状態では、回路１３の直下にアラミド繊維１１が存在するために、アラミド繊維１１とコア用基板材料１中の含浸樹脂の接着性が不十分な時に回路１３を引き剥がすようなストレスが印加された時に、アラミド繊維１１と含浸樹脂の界面で剥離が発生し、回路に含浸樹脂とアラミド繊維１１が接着された状態でコア用基板材料内部に破壊が起こる、いわゆるバルク破壊モードにより、コア用基板材料１から回路１３が比較的弱いストレスで引き剥がされる場合がある。すなわち、回路１３の剥離強度不足という問題が発生する。アラミド繊維１１は樹脂材料との接着が比較的難しい材料であり、上記した問題が起こりやすい。また、ガラス繊維を用いた場合にも同様の課題がある。そのため、通常は繊維の表面をコロナ処理やプラズマ処理にて改質したり、シランカップリング剤の繊維への塗布等の接着性向上の手段を実施するが、近年の高密度回路形成基板においては、その効果は十分なものとは言えない。
【００６２】
図２（ｂ）に多層化用基板材料の一例について示す。本発明の内容を限定するものではないが、多層化用基板材料の例として未硬化分を含むシート状の樹脂材料を用いることができ、より好ましい例としては無機質もしくは有機質の補強材と熱硬化樹脂の複合材料が挙げられる。
【００６３】
しかし、本発明の内容ではコア用基板材料はコア回路形成基板の製造に適した材料を選択し、多層化用基板材料には多層化回路形成基板の製造に適した材料を用いるものであるから、本実施形態に説明するように両者の組成あるいは性状は異なるものである。
【００６４】
図２（ｂ）に示す多層化用基板材料の例としては、無機質補強材としてガラス繊維１２にフィラメント径４．６ミクロンのＥ−ガラスを１インチ当たり４．４の撚り数のものを用いて、図２（ｃ）のように織布として織り込んだものを使用した。熱硬化樹脂には、エポキシ樹脂として、シェルエポン（Ｓｈｅｌｌ ＥＰＯＮ １１５１ Ｂ６０）、ガラス転移点１８０℃のものを用いた。この樹脂に希釈溶剤として、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）を使用して樹脂含浸を行い、乾燥工程を実施してプリプレグ化した。乾燥後の樹脂量は、ガラスクロスに対して約３０ｗｔ％であった。乾燥後のプリプレグ厚みは約１２０μｍであった。
【００６５】
上記したような多層化用基板材料においては、図２（ｂ）で示すように、ガラス繊維１２からなる織布の上下に樹脂層が形成される構成となる。これは、不織布の場合と異なり織布には溶剤等で低粘度化した樹脂を含浸した際に、樹脂を吸い込む性質が無く、含浸された樹脂は織布の中に一部しみ込むが、その多くは織布の上下に樹脂層を形成するからである。このような構成の多層化用基板材料では、上下方向に加熱加圧された際に横方向に樹脂が溶融し流動する際に、その流動抵抗が小さい。すなわち織布上下の樹脂量は流動を妨げる繊維が無いために図２（ｂ）中の横方向に動きやすいからである。そのため、導電性ペースト４がビア穴３から流れ出す場合があり、導電性ペースト４の基板材料厚み方向の圧縮が効率的に行われずに、導電性ペースト４による層間の電気的接続が不安定化する場合がある。すなわち、導電性ペーストによる層間接続は前記したコア用基板材料の方が有利であると言える。また、ガラス繊維１２は、レーザによる穴加工性にやや難しさがあり、穴径がばらつき、層間接続抵抗を不安定にする場合がある。
【００６６】
しかしながら、図２（ｅ）に示すように、多層化用基板材料７に回路１３が接着されている場合については、図２（ｄ）の場合と異なり、回路１３の直下は樹脂層であり、ガラス繊維１２は存在しないため多層化用基板材料の内部でバルク破壊モードが発生しにくく、図２（ｃ）に示すようにガラス繊維１２は織布として織り込まれているので繊維同士がばらけることも少ない、結果として回路１３の剥離強度、すなわち回路１３を引き剥がすストレスについては限界値が大きいものである。
【００６７】
以上述べたように、コア用基板材料１と多層化用基板材料７については、その得失が特徴的なものがある。
【００６８】
その得失を図１に示した回路形成基板について適用すると、両面回路形成基板すなわちコア用回路形成基板においては、導電性ペースト４の圧縮は図１（ｄ）に示した導電性ペースト４のコア用基板材料１からの盛り上がり量とコア用基板材料１が加熱加圧されてその厚み方向に圧縮されることでしか得られない。よって、導電性ペースト４の圧縮効率のよい基板材料を使用する必要がある。一方では図１（ｉ）に４層の回路形成基板となった様態を見てもわかるように、コア回路６はその外側の多層化用基板材料７でカバーされており、コア回路６に剥離方向のストレスが直接加わる可能性は少ない。よって、上述したアラミド繊維不織布を用いたコア用基板材料が適しているのである。
【００６９】
さらに、多層化用基板材料７は図１（ｇ）に示されるようにコア回路６の凸状形状の上に導電性ペースト４が配置される様態で積層されるので、コア回路６の厚み分だけ導電性ペースト４の圧縮量が図１（ｄ）のコア用基板材料１より大きくなり、導電性ペースト４は積層時に圧縮されやすく、層間の接続安定性も得やすいものである。
【００７０】
しかし、図１（ｉ）に見られるように多層化回路９は最外層に位置するために剥離方向のストレスを受ける場合があり、引き剥がしストレスに耐えうる材料を選択する必要があり、導電性ペースト４の圧縮性より多層化回路９の引き剥がし強度の高い基板材料として、上述したガラス織布を用いた多層化用基板材料７が適しているのである。また、引き剥がし強度が高いことは、導電性ペースト４と多層化回路９の間の電気的接続も高品質に出来るものである。さらに、ガラス繊維は吸湿量が極めて少ないあるいはほとんど無いので、回路形成基板の外部からの水分進入についても有利なものとなる。
【００７１】
以上説明した本発明の実施の形態では、コア用回路形成基板を１枚使用して、その外側にプリプレグおよび銅箔を配置する構成について説明したが、多層化用基板材料を用いて２枚の両面回路形成基板を製作し、その間にコア用基板材料プリプレグを１枚ないし複数枚配置する構成や、１枚のコア形成基板の片側にプリプレグおよび銅箔を配置する構成および以上述べたような構成を繰り返しあるいは組み合わせて４層未満や４層以上の回路形成基板を製造することも可能である。
【００７２】
また、コア用基板材料にガラス繊維不織布を用いる構成や、多層化用基板材料にアラミド織布を用いる構成も採用でき、その他の有機繊維材料および無機繊維材料も必要に応じて選択することができる。
【００７３】
さらに、以上説明した実施の形態１については貫通穴に対しての例を述べたが、ビルドアップ基板に用いられるような非貫通の穴や導電性ペーストに代えてめっきを層間接続手段に用いた場合に対しても本発明は有効なものであり、回路形成基板の外層材料に対する要求と内層材料に対する要求が異なる場合に最適な材料選択をするということが本発明の趣旨である。
【００７４】
また、材料のみを最適化するだけでなく、プロセス条件の最適化も有効である。一例として、コア用基板材料を加熱加圧して成型硬化させる時の条件と多層化用基板材料を加熱加圧するときの条件、すなわち加熱温度、昇温、降温スピード、タイミング、加圧力等をそれぞれ最適化することも有効であり、本実施の形態では、多層化用基板材料の補強材にガラス織布を使用したので含浸樹脂の流動性を抑えるために昇温のスピードを下げることが有効である。発明者の実験ではコア用基板材料では１分間に約６℃のスピードで室温から１８０℃まで昇温し、多層化用基板材料を成型硬化する際は１分間に約３℃のスピードとすることで好ましい結果を得た。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように本発明の回路形成基板および回路形成基板の製造方法は、コア用基板材料と１枚以上のコア用金属シートを積層するコア積層工程と、前記金属シートを回路形成してコア用回路形成基板とするコア回路形成工程と、１枚以上の多層化用金属シートと１枚以上の多層化用基板材料と１枚以上のコア用回路形成基板を、多層化用金属シートが多層化用基板材料に接して最外層に位置するように積層する多層化積層工程と、前記多層化用金属シートを回路形成する多層化回路形成工程とを備え、コア用基板材料と多層化用基板材料は異なる材料であり、前記多層化用基板材料はガラス繊維の織布と樹脂からなり、前記織布の上下には樹脂層を有する構成とすることで、コア回路形成基板における層間接続の品質等を安定化することができ、多層化用基板材料を用いて多層化積層を行うので表層回路の剥離強度等の機械的強度に関する課題等を解決することが出来る。
【００７６】
また、本発明の回路形成基板の製造方法では、その製造工程においても最適材料の使用により積層工程での熱プレス条件等を比較的広い範囲で設定できるなどの利点があり、回路形成基板の品質、信頼性、コスト等の面から総合的な効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の回路形成基板の製造方法を示す工程断面図
【図２】 本発明の第１の実施の形態における基板材料を示す断面図
【図３】 従来の回路形成基板の製造方法を示す工程断面図
【符号の説明】
１ コア用基板材料
２ フィルム
３ ビア穴
４ 導電性ペースト
５ コア用銅箔
６ コア回路
７ 多層化用基板材料
８ 多層化用銅箔
９ 多層化回路
１１ アラミド繊維
１２ ガラス繊維
１３ 回路
２１ 基板材料
２２ 銅箔
２３ 回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器に利用される回路形成基板および回路形成基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化・高密度化に伴って、電子部品を搭載する回路形成基板も従来の片面基板から両面、多層基板の採用が進み、より多くの回路を基板上に集積可能な高密度回路形成基板の開発が行われている。
【０００３】
高密度回路形成基板においては、従来広く用いられてきたドリル加工による基板への貫通穴（スルーホール）加工とめっきによる層間の接続に代わって、より高密度で所定の位置で層間の接続を実現できるインナービア構造の回路形成基板が開発されている（たとえば、日刊工業新聞社発行の「表面実装技術」１９９６年５月号、立花 雅ら著；“樹脂多層基板ＡＬＩＶＨと応用展開”、特開平６−２６８３４５号公報等）。
【０００４】
このような、インナービア構造の新規な基板においては層間の接続を行うために層間に配置された穴の中に導電性ペーストを充填する方法や穴内をめっきする方法等が採用されている。
【０００５】
導電性ペーストを用いて層間の接続を行う際には、導電性ペーストが充填された基板材料を銅箔等と重ねて積層し加熱加圧により一体化する熱プレス法による積層工程において、基板材料が厚み方向に圧縮され導電性ペーストと銅箔等が強固に圧接されることが好ましく、圧縮性が制御しやすい材料としてアラミド繊維等の不織布にエポキシ樹脂等を含浸しＢステージ化した材料等が開発されている。
【０００６】
不織布は、その内部を流体が流動する際の抵抗を制御し易く、以上述べたようなコンセプトに合致するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら高密度回路形成基板においては回路の線幅およびランドのサイズが小さくなり、基板材料と回路あるいはランドの接着強度を確保することが、回路形成基板の品質信頼性を確保する上でも重要である。特に近年の携帯機器すなわち携帯電話や情報端末、ノートパソコン等の電子機器においては、電子部品を実装した回路形成基板に機械的なストレスがかかりやすく、電子部品を半田等で実装したランドの接着強度が不十分であると、回路形成基板からランドが剥離し回路が断線する等の問題が消費者の使用において発生し、高密度な回路形成基板の開発において大きな課題となっていた。
【０００８】
また、上述したような圧縮性を制御し易い不織布を用いた基板材料においては繊維が不規則に配置されている構成上回路形成基板上のランドや回路に引き剥がし方向のストレスが加わった時に、繊維間の結着性が十分で無いために繊維を含めた形で剥離現象が生じてしまう。さらに、基板材料への穴加工としてレーザ加工法を採用しやすい等の理由で不織布を構成する繊維として有機機能、とりわけアラミド繊維を採用したときに基板材料に用いた樹脂との接着性が不十分になる場合があり、引き剥がし方向等のストレスに弱いという欠点があった。
【０００９】
図３を用いて従来の回路形成基板の製造例について説明する。
【００１０】
まず、図３（ａ）に示すように基板材料２１の両面にポリエチレンテレフタレートを主体とするフィルム２を熱ロールによるラミネート法にて仮接着した材料を用意する。
【００１１】
基板材料２１はアラミド繊維不織布にエポキシ樹脂を含浸し、熱風乾燥（１００〜１５０℃、約５分間）でＢステージ化したプリプレグである。アラミド繊維不織布の例としては、パラ系芳香族ポリアミド繊維（デュポン社“ケブラー”）を主体に用いて湿式の抄造法により不織布を作成し、熱ロールによる加熱加圧処理を行った後、加熱処理（約２５０℃３０分）した約１１０μｍの厚みのシートである。含浸するエポキシ樹脂としては、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と３官能エポキシ樹脂からなる混合樹脂等が用いられ、硬化剤及びメチルエチルケトン等の溶剤とともにワニス状態にしたものを用いることが出来る。
【００１２】
次に、図３（ｂ）に示すように、約１５０μｍの直径のビア穴３をレーザ等の加工法で形成する。上記した材料構成であれば、炭酸ガスレーザあるいはＹＡＧレーザ高調波を用いて良好な穴形状を得ることが出来る。
【００１３】
次に、図３（ｃ）に示すように導電性ペースト４をスキージ等の印刷手段を用いてビア穴３に充填する。
【００１４】
次に、フィルム２を基板材料２１より剥離し、導電性ペースト４が基板材料２１よりフィルム２の厚み分程度盛り上がった状態を得て、図３（ｄ）に示すように銅箔２２の間に基板材料２１を配置する。
【００１５】
次に、熱プレス装置を用いて加熱加圧することにより基板材料２１を圧縮し、図３（ｅ）の構成を得る。この状態で銅箔２２は基板材料２１に接着され、基板材料２１の含浸樹脂は硬化物となる。さらに、表裏の銅箔２２は導電性ペースト４により電気的に接続されている。加熱加圧の前後で基板材料２１は約１３０μｍの厚みから約１１０μｍの厚みに圧縮された。当然のことながら基板材料２１に含浸した樹脂は図３（ｅ）において左右方向に流れ出る（図示せず）。この圧縮量と図３（ｄ）に示す導電性ペースト４の基板材料２１から突出した量が電気的接続の品質に重要な要件となる。
【００１６】
次に、図３（ｆ）に示すように銅箔２２をエッチング等の方法でパターンニングつまり回路形成を行って、両面に回路２３を備えた両面回路形成基板を得た。
【００１７】
次に、両面回路形成基板を中央に、その両側に導電性ペースト４を充填した基板材料２１と銅箔２２を図３（ｇ）に示すように配置して、加熱加圧することで図３（ｈ）に示す積層物を得て、表面の銅箔２２を回路形成して図３（ｉ）に示す４層回路形成基板を得た。
【００１８】
しかしながら、上記の構成の回路形成基板および回路形成基板の製造方法では以下に述べるような問題点がある。
【００１９】
基板材料２１に不織布を用いているために加熱加圧時の含浸樹脂の流動を適当に制御でき結果として良好な層間の電気的接続を実現したが、本発明の実施形態の部分でも説明するが回路２３と基板材料２１の間の接着強度は必ずしも十分とは言えない。発明者の検討では、工程条件および含浸樹脂の材料組成にもよるが、１ｃｍ幅の回路２３を回路形成基板に対し垂直方向に持ち上げ剥離する強度試験で、１０Ｎ以下の強度しか得られなかった。この数値は微細な回路２３を形成した場合や、回路２３を部品半田付けのためのランドとして使用した場合に十分な品質が得られない場合があった。
【００２０】
また、基板材料２１に織布を用いた場合では後述するが、回路の接着力は得られるものの加熱加圧時に含浸樹脂が流動する量を制御する事が難しく、加熱加圧中に含浸樹脂の流動に伴って導電性ペースト４が押し流されてしまい、層間の接続抵抗の安定性が失われる場合がある。導電性ペースト４が押し流されるのを防止するために含浸樹脂の流動性を低下させても、基板材料２１の加熱加圧時の厚み方向圧縮率が小さくなり層間の接続抵抗が安定しないという結果になる。
【００２１】
さらに、基板材料２１の補強材にガラス繊維を用いた場合にはレーザ加工でビア穴３を加工する際に穴径のばらつきが生じやすく、その意味でも層間の接続抵抗が安定しにくい要因となる。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路形成基板および回路形成基板の製造方法においては、コア用基板材料と１枚以上のコア用金属シートを積層するコア積層工程と、前記金属シートを回路形成してコア用回路形成基板とするコア回路形成工程と、１枚以上の多層化用金属シートと１枚以上の多層化用基板材料と１枚以上のコア用回路形成基板とを、前記多層化用金属シートが前記多層化用基板材料に接して最外層に位置するように積層する多層化積層工程と、前記多層化用金属シートを回路形成する多層化回路形成工程とを備え、前記コア用基板材料は不織布の補強材と樹脂材料からなり、前記多層化用基板材料は織布の補強材と未硬化分を含む樹脂材料からなり、前記織布の補強材の上下には樹脂層を有し、前記コア用基板材料は貫通の穴を加工した後に導電性ペーストが充填された層間接続手段を有し、前記多層化用基板材料は前記多層化積層工程の後に非貫通の穴を加工し前記穴内にめっきをした層間接続手段とを有する構成としたものである。
【００２３】
この本発明によれば、コア用基板材料を用いてコア回路形成基板を作成することによりコア回路形成基板における層間接続の品質等を安定化することができ、多層化用基板材料を用いて多層化積層を行うので表層回路の剥離強度等の機械的強度に関する課題等を解決することが出来る。
【００２４】
また、本発明の回路形成基板の製造方法では、その製造工程においても最適材料の使用により積層工程での熱プレス条件等を比較的広い範囲で設定できるなどの利点があり、回路形成基板の品質、信頼性、コスト等の面から総合的な効果を発揮するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、コア用基板材料と１枚以上のコア用金属シートを積層するコア積層工程と、前記金属シートを回路形成してコア用回路形成基板とするコア回路形成工程と、１枚以上の多層化用金属シートと１枚以上の多層化用基板材料と１枚以上のコア用回路形成基板とを、前記多層化用金属シートが前記多層化用基板材料に接して最外層に位置するように積層する多層化積層工程と、前記多層化用金属シートを回路形成する多層化回路形成工程とを備え、前記コア用基板材料は不織布の補強材と樹脂材料からなり、前記多層化用基板材料は織布の補強材と未硬化分を含む樹脂材料からなり、前記織布の補強材の上下には樹脂層を有し、前記コア用基板材料は貫通の穴を加工した後に導電性ペーストが充填された層間接続手段を有し、前記多層化用基板材料は前記多層化積層工程の後に非貫通の穴を加工し前記穴内にめっきをした層間接続手段とを有することを特徴とする回路形成基板の製造方法としたものであり、コア用基板材料を用いてコア回路形成基板を作成することによりコア回路形成基板における積層工程での基板材料被圧縮性等の要件を満たして層間接続の品質等を安定化することができ、多層化用基板材料を用いて多層化積層を行うので表層回路の剥離強度等の機械的強度に関する課題等を解決することが出来る等の作用を有する。
【００２６】
また、コア用基板材料が少なくとも補強材と樹脂材料からなり、補強材が不織布であることから、積層工程において含浸樹脂の流動性等を制御でき、基板材料の厚み方向での被圧縮性と導電性ペーストの流れ防止を両立し層間の接続を高品質に実現できる等の作用を有する。
【００２７】
また、多層化用基板材料が少なくとも補強材と樹脂材料からなり、補強材が織布であることから、表層の回路に剥離方向の力あるいはストレスが加わった際に、織布が破断あるいは破壊しにくく、回路の剥離強度等の機械的強度が向上する等の効果を有する。
【００２８】
また、層間接続手段による層間接続がコア回路形成基板の作成および多層回路形成基板を作成する積層工程で安定して実現でき、各層が独立した構成で層間接続を形成できている、いわゆるインナービアホール構成の多層回路形成基板が製造可能になる等の効果を有する。
【００２９】
また、上記したインナービアホール構成を効率的に実現し、コア用基板材料の被圧縮性によりコア回路形成基板では高品質な層間接続を実現し、多層回路形成基板においては多層用基板材料との組み合わせにより表層の回路について剥離強度の向上と高品質な層間接続を両立できる等の作用を有する。
【００３０】
さらに、回路形成基板の表層において微細な穴内にめっきをした部分の剥離強度を向上でき、高密度回路形成基板においても信頼性を高めることが出来、部品実装の信頼性が向上する等の作用を有する。
【００３１】
本発明の請求項２に記載の発明は、多層化積層工程と多層化回路形成工程を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、例えば４層以上の回路形成基板の製造について本発明の内容が適用できる等の作用を有する。
【００３２】
本発明の請求項３に記載の発明は、コア用基板材料の補強材はアラミド繊維を主体とすることを特徴とする請求項１記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、レーザ加工等の穴加工性が良く層間の接続抵抗が安定する等の効果を有する。
【００３３】
本発明の請求項４に記載の発明は、多層化用基板材料の補強材はガラス繊維を主体とすることを特徴とする請求項１記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、ガラス繊維の機械的強度が高いために、回路形成基板の剛性が向上する等の効果を有する。
【００３４】
本発明の請求項５に記載の発明は、コア用金属シートと多層化金属シートのどちらかもしくは両方が金属箔からなることを特徴とする請求項１記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、純度や展性に優れる圧延金属箔や表面を粗化して接着性を向上しやすい電解金属箔を用いることが出来、回路形成基板の微細化に対向した厚みのシートが得られる等の作用を有する。なお、金属箔の例としては銅箔が電気伝導性やコストおよび箔の形成やエッチング性等の観点から好ましく、極薄箔（例えば１０μｍ以下の箔厚）に対してはアルミ箔等のセパレータを用いることも出来る。
【００３５】
本発明の請求項６に記載の発明は、１枚以上のコア回路を備えたコア用基板材料と１枚以上の多層化用基板材料と前記多層化用基板材料に接して最外層に形成された多層化回路とで成型硬化された回路形成基板であって、前記コア用基板材料は不織布の補強材と樹脂材料からなり、前記多層化用基板材料は織布の補強材と未硬化分を含む樹脂材料からなり、前記多層化回路と前記織布の間には樹脂層を備え、前記コア用基板材料は貫通の穴に導電性ペーストが充填された層間接続手段を備え、前記多層化用基板材料は非貫通の穴にめっきがされた層間接続手段とを備えることを特徴とする回路形成基板としたものであり、コア用基板材料を用いてコア回路形成基板を作成することによりコア回路形成基板における積層工程での基板材料被圧縮性等の要件を満たして層間接続の品質等を安定化することができ、多層化用基板材料を用いて多層化積層を行うので表層回路の剥離強度等の機械的強度に関する課題を解決することが出来る等の作用を有する。
【００３６】
また、コア用基板材料が少なくとも補強材と樹脂材料からなり、補強材が不織布であることから、不織布の使用により層間接続が高品質となり、内層の層間絶縁層厚みが安定になる等の作用を有する。
【００３７】
また、多層化用基板材料が少なくとも補強材と樹脂材料からなり、補強材が織布であることから、表層の回路に剥離方向の力あるいはストレスが加わった際に、織布が破断あるいは破壊しにくく、回路の剥離強度等の機械的強度が向上する等の作用を有する。
【００３８】
また、各層が独立した構成で層間接続を形成できている、いわゆるインナービアホール構成で多層回路形成基板が実現でき、層間の接続も高信頼性となる等の効果を有する。
【００３９】
コア用基板材料の層間接続手段は貫通の穴を加工した後に導電性ペーストを充填したものであることから、上記したインナービアホール構成を高品質に実現できる等の作用を有する。
【００４０】
さらに、回路形成基板の表層において微細な穴内にめっきをした部分の剥離強度を向上でき、信頼性の高い高密度回路形成基板が得られ、部品実装の信頼性が向上する等の作用を有する。
【００４１】
本発明の請求項７に記載の発明は、コア用基板材料の補強材はアラミド繊維を主体とすることを特徴とする請求項６記載の回路形成基板としたものであり、レーザ加工性が良く層間接続が高品質になり、アラミド繊維の軽量、耐熱性等の利点を活用できる等の作用を有する。
【００４２】
本発明の請求項８に記載の発明は、多層化用基板材料の補強材はガラス繊維を主体とすることを特徴とする請求項６記載の回路形成基板としたものであり、ガラス繊維の機械的強度が高いために、剛性の高い回路形成基板が得られる等の作用を有する。
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図２を用いて説明する。
【００４４】
（実施の形態１）
図１（ａ）〜（ｉ）は本発明の第１の実施の形態における回路形成基板の製造方法および製造装置を示す工程断面図である。
【００４５】
まず、図１（ａ）に示すようにコア用基板材料１の両面のポリエチレンテレフタレートを主体とするフィルム２を熱ロールによるラミネート法にて仮接着した材料を用意する。
【００４６】
コア用基板材料１はアラミド繊維不織布とエポキシ樹脂を主体とする、プリプレグと呼ばれる材料である。
【００４７】
次に、図１（ｂ）に示すように、約１５０μｍの直径のビア穴３をレーザ等の加工法で形成する。上記した材料構成であれば、炭酸ガスレーザあるいはＹＡＧレーザ高調波を用いて良好な穴形状を得ることが出来る。
【００４８】
次に、図１（ｃ）に示すように導電性ペースト４をスキージ等の印刷手段を用いてビア穴３に充填する。
【００４９】
好ましい導電性ペースト４の例としては銅を主体とする導電性粒子を熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂、硬化剤、有機溶剤、分散剤等からなるバインダー成分に分散させたものである。
【００５０】
上記組成のうち、硬化剤、有機溶剤、非導電性粒子、分散剤は添加物として添加の有無あるいは分量を所定に選択することが出来る。
【００５１】
また、具体的な導電性ペースト組成の一例として、エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、硬化剤としてアミンアダクト硬化剤、溶剤としてブチルカルビトールアセタート等の高沸点溶剤、分散剤として、リン酸エステル系界面活性剤等があげられる。
【００５２】
次に、フィルム２を基板材料１より剥離し、導電性ペースト４が基板材料２１よりフィルム２の厚み分程度盛り上がった状態を得て、図１（ｄ）に示すようにコア用銅箔５の間にコア用基板材料１を配置する。
【００５３】
次に、熱プレス装置を用いて加熱加圧することによりコア用基板材料１を圧縮し、図１（ｅ）の構成を得る。この状態でコア用銅箔５はコア用基板材料１に接着され、コア用基板材料１の含浸樹脂は硬化物となる。さらに、表裏のコア用銅箔５は導電性ペースト４により電気的に接続されている。加熱加圧の前後でコア用基板材料１は約１３０μｍの厚みから約１１０μｍの厚みに圧縮された。当然のことながらコア用基板材料１に含浸した樹脂は図１（ｅ）において左右方向に流れ出る（図示せず）。この圧縮量と図１（ｄ）に示す導電性ペースト４のコア用基板材料２１から突出した量が電気的接続の品質に重要な要件となる。
【００５４】
次に、図１（ｆ）に示すようにコア用銅箔５をエッチング等の方法でパターンニングつまり回路形成を行って、両面にコア回路６を備えたコア用回路形成基板としての両面回路形成基板を得た。
【００５５】
次に、両面回路形成基板を中央に、その両側に導電性ペースト４を充填した多層化用基板材料７と多層化用銅箔８を図１（ｇ）に示すように配置して、加熱加圧することで図１（ｈ）に示す積層物を得て、表面の多層化銅箔２２を回路形成して図１（ｉ）に示す４層回路形成基板を得た。
【００５６】
次に図２を用いてコア用基板材料と多層化用基板材料について説明する。
【００５７】
発明の内容を限定するものではないが、コア用基板材料の例としては未硬化分を含むシート状の樹脂材料を用いることができ、より好ましい例としては無機質もしくは有機質の補強材と熱硬化樹脂の複合材料が挙げられる。
【００５８】
図２（ａ）にコア用基板材料の一例について示す。
【００５９】
コア用基板材料１はアラミド繊維不織布とエポキシ樹脂を主体とする、プリプレグと呼ばれる材料である。発明の内容を限定するものではないが、コア用基板材料の例としては、アラミド繊維不織布にエポキシ樹脂を含浸し、熱風乾燥（１００〜１５０℃、約５分間）でＢステージ化したプリプレグである。アラミド繊維不織布の例としては、パラ系芳香族ポリアミド繊維（デュポン社“ケブラー”）を主体に用いて湿式の抄造法により不織布を作成し、熱ロールによる加熱加圧処理を行った後、加熱処理（約２５０℃、３０分）したシートである。含浸するエポキシ樹脂としては、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と３官能エポキシ樹脂からなる混合樹脂等が用いられ、硬化剤及びメチルエチルケトン等の溶剤ともにワニス状態にしたものを用い、樹脂含浸の後に熱風乾燥を行った。乾燥後の樹脂含浸量は５２ｗｔ％、プリプレグ厚みが１２０μｍであった。
【００６０】
図２（ａ）に示すように、コア用基板材料１にはアラミド繊維１１が、概略均一に分布している。これは、不織布に溶剤等で低粘度化した樹脂を含浸した際に、吸水性の良いシート材料に水をしみ込ませたように、不織布に樹脂が吸い込まれるような様態で含浸がなされるためである。このようなコア用基板材料１においては、図２（ａ）中で上下方向に加熱加圧された際に横方向に樹脂が溶融し流動する際に、その流動抵抗が大きい。そのため、本実施の形態で説明したように導電性ペースト４がビア穴３から流れ出しにくく、導電性ペースト４の圧縮が効率的に行われ、導電性ペースト４による層間の電気的接続が安定化するものである。アラミド繊維１１は、レーザによる穴加工性や比重が小さい等の点で好ましい材料である。
【００６１】
しかしながら、図２（ｄ）に示すようにコア用基板材料１に回路１３が接着された状態では、回路１３の直下にアラミド繊維１１が存在するために、アラミド繊維１１とコア用基板材料１中の含浸樹脂の接着性が不十分な時に回路１３を引き剥がすようなストレスが印加された時に、アラミド繊維１１と含浸樹脂の界面で剥離が発生し、回路に含浸樹脂とアラミド繊維１１が接着された状態でコア用基板材料内部に破壊が起こる、いわゆるバルク破壊モードにより、コア用基板材料１から回路１３が比較的弱いストレスで引き剥がされる場合がある。すなわち、回路１３の剥離強度不足という問題が発生する。アラミド繊維１１は樹脂材料との接着が比較的難しい材料であり、上記した問題が起こりやすい。また、ガラス繊維を用いた場合にも同様の課題がある。そのため、通常は繊維の表面をコロナ処理やプラズマ処理にて改質したり、シランカップリング剤の繊維への塗布等の接着性向上の手段を実施するが、近年の高密度回路形成基板においては、その効果は十分なものとは言えない。
【００６２】
図２（ｂ）に多層化用基板材料の一例について示す。本発明の内容を限定するものではないが、多層化用基板材料の例として未硬化分を含むシート状の樹脂材料を用いることができ、より好ましい例としては無機質もしくは有機質の補強材と熱硬化樹脂の複合材料が挙げられる。
【００６３】
しかし、本発明の内容ではコア用基板材料はコア回路形成基板の製造に適した材料を選択し、多層化用基板材料には多層化回路形成基板の製造に適した材料を用いるものであるから、本実施形態に説明するように両者の組成あるいは性状は異なるものである。
【００６４】
図２（ｂ）に示す多層化用基板材料の例としては、無機質補強材としてガラス繊維１２にフィラメント径４．６ミクロンのＥ−ガラスを１インチ当たり４．４の撚り数のものを用いて、図２（ｃ）のように織布として織り込んだものを使用した。熱硬化樹脂には、エポキシ樹脂として、シェルエポン（Ｓｈｅｌｌ ＥＰＯＮ １１５１ Ｂ６０）、ガラス転移点１８０℃のものを用いた。この樹脂に希釈溶剤として、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）を使用して樹脂含浸を行い、乾燥工程を実施してプリプレグ化した。乾燥後の樹脂量は、ガラスクロスに対して約３０ｗｔ％であった。乾燥後のプリプレグ厚みは約１２０μｍであった。
【００６５】
上記したような多層化用基板材料においては、図２（ｂ）で示すように、ガラス繊維１２からなる織布の上下に樹脂層が形成される構成となる。これは、不織布の場合と異なり織布には溶剤等で低粘度化した樹脂を含浸した際に、樹脂を吸い込む性質が無く、含浸された樹脂は織布の中に一部しみ込むが、その多くは織布の上下に樹脂層を形成するからである。このような構成の多層化用基板材料では、上下方向に加熱加圧された際に横方向に樹脂が溶融し流動する際に、その流動抵抗が小さい。すなわち織布上下の樹脂量は流動を妨げる繊維が無いために図２（ｂ）中の横方向に動きやすいからである。そのため、導電性ペースト４がビア穴３から流れ出す場合があり、導電性ペースト４の基板材料厚み方向の圧縮が効率的に行われずに、導電性ペースト４による層間の電気的接続が不安定化する場合がある。すなわち、導電性ペーストによる層間接続は前記したコア用基板材料の方が有利であると言える。また、ガラス繊維１２は、レーザによる穴加工性にやや難しさがあり、穴径がばらつき、層間接続抵抗を不安定にする場合がある。
【００６６】
しかしながら、図２（ｅ）に示すように、多層化用基板材料７に回路１３が接着されている場合については、図２（ｄ）の場合と異なり、回路１３の直下は樹脂層であり、ガラス繊維１２は存在しないため多層化用基板材料の内部でバルク破壊モードが発生しにくく、図２（ｃ）に示すようにガラス繊維１２は織布として織り込まれているので繊維同士がばらけることも少ない、結果として回路１３の剥離強度、すなわち回路１３を引き剥がすストレスについては限界値が大きいものである。
【００６７】
以上述べたように、コア用基板材料１と多層化用基板材料７については、その得失が特徴的なものがある。
【００６８】
その得失を図１に示した回路形成基板について適用すると、両面回路形成基板すなわちコア用回路形成基板においては、導電性ペースト４の圧縮は図１（ｄ）に示した導電性ペースト４のコア用基板材料１からの盛り上がり量とコア用基板材料１が加熱加圧されてその厚み方向に圧縮されることでしか得られない。よって、導電性ペースト４の圧縮効率のよい基板材料を使用する必要がある。一方では図１（ｉ）に４層の回路形成基板となった様態を見てもわかるように、コア回路６はその外側の多層化用基板材料７でカバーされており、コア回路６に剥離方向のストレスが直接加わる可能性は少ない。よって、上述したアラミド繊維不織布を用いたコア用基板材料が適しているのである。
【００６９】
さらに、多層化用基板材料７は図１（ｇ）に示されるようにコア回路６の凸状形状の上に導電性ペースト４が配置される様態で積層されるので、コア回路６の厚み分だけ導電性ペースト４の圧縮量が図１（ｄ）のコア用基板材料１より大きくなり、導電性ペースト４は積層時に圧縮されやすく、層間の接続安定性も得やすいものである。
【００７０】
しかし、図１（ｉ）に見られるように多層化回路９は最外層に位置するために剥離方向のストレスを受ける場合があり、引き剥がしストレスに耐えうる材料を選択する必要があり、導電性ペースト４の圧縮性より多層化回路９の引き剥がし強度の高い基板材料として、上述したガラス織布を用いた多層化用基板材料７が適しているのである。また、引き剥がし強度が高いことは、導電性ペースト４と多層化回路９の間の電気的接続も高品質に出来るものである。さらに、ガラス繊維は吸湿量が極めて少ないあるいはほとんど無いので、回路形成基板の外部からの水分進入についても有利なものとなる。
【００７１】
以上説明した本発明の実施の形態では、コア用回路形成基板を１枚使用して、その外側にプリプレグおよび銅箔を配置する構成について説明したが、多層化用基板材料を用いて２枚の両面回路形成基板を製作し、その間にコア用基板材料プリプレグを１枚ないし複数枚配置する構成や、１枚のコア形成基板の片側にプリプレグおよび銅箔を配置する構成および以上述べたような構成を繰り返しあるいは組み合わせて４層未満や４層以上の回路形成基板を製造することも可能である。
【００７２】
また、コア用基板材料にガラス繊維不織布を用いる構成や、多層化用基板材料にアラミド織布を用いる構成も採用でき、その他の有機繊維材料および無機繊維材料も必要に応じて選択することができる。
【００７３】
さらに、以上説明した実施の形態１については貫通穴に対しての例を述べたが、ビルドアップ基板に用いられるような非貫通の穴や導電性ペーストに代えてめっきを層間接続手段に用いた場合に対しても本発明は有効なものであり、回路形成基板の外層材料に対する要求と内層材料に対する要求が異なる場合に最適な材料選択をするということが本発明の趣旨である。
【００７４】
また、材料のみを最適化するだけでなく、プロセス条件の最適化も有効である。一例として、コア用基板材料を加熱加圧して成型硬化させる時の条件と多層化用基板材料を加熱加圧するときの条件、すなわち加熱温度、昇温、降温スピード、タイミング、加圧力等をそれぞれ最適化することも有効であり、本実施の形態では、多層化用基板材料の補強材にガラス織布を使用したので含浸樹脂の流動性を抑えるために昇温のスピードを下げることが有効である。発明者の実験ではコア用基板材料では１分間に約６℃のスピードで室温から１８０℃まで昇温し、多層化用基板材料を成型硬化する際は１分間に約３℃のスピードとすることで好ましい結果を得た。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように本発明の回路形成基板および回路形成基板の製造方法は、コア用基板材料と１枚以上のコア用金属シートを積層するコア積層工程と、前記金属シートを回路形成してコア用回路形成基板とするコア回路形成工程と、１枚以上の多層化用金属シートと１枚以上の多層化用基板材料と１枚以上のコア用回路形成基板を、多層化用金属シートが多層化用基板材料に接して最外層に位置するように積層する多層化積層工程と、前記多層化用金属シートを回路形成する多層化回路形成工程とを備え、コア用基板材料と多層化用基板材料は異なる材料であり、前記多層化用基板材料はガラス繊維の織布と樹脂からなり、前記織布の上下には樹脂層を有する構成とすることで、コア回路形成基板における層間接続の品質等を安定化することができ、多層化用基板材料を用いて多層化積層を行うので表層回路の剥離強度等の機械的強度に関する課題等を解決することが出来る。
【００７６】
また、本発明の回路形成基板の製造方法では、その製造工程においても最適材料の使用により積層工程での熱プレス条件等を比較的広い範囲で設定できるなどの利点があり、回路形成基板の品質、信頼性、コスト等の面から総合的な効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の回路形成基板の製造方法を示す工程断面図
【図２】 本発明の第１の実施の形態における基板材料を示す断面図
【図３】 従来の回路形成基板の製造方法を示す工程断面図
【符号の説明】
１ コア用基板材料
２ フィルム
３ ビア穴
４ 導電性ペースト
５ コア用銅箔
６ コア回路
７ 多層化用基板材料
８ 多層化用銅箔
９ 多層化回路
１１ アラミド繊維
１２ ガラス繊維
１３ 回路
２１ 基板材料
２２ 銅箔
２３ 回路
Claims (8)
- コア用基板材料と１枚以上のコア用金属シートを積層するコア積層工程と、
前記金属シートを回路形成してコア用回路形成基板とするコア回路形成工程と、
１枚以上の多層化用金属シートと１枚以上の多層化用基板材料と１枚以上のコア用回路形成基板とを、前記多層化用金属シートが前記多層化用基板材料に接して最外層に位置するように積層する多層化積層工程と、
前記多層化用金属シートを回路形成する多層化回路形成工程とを備え、
前記コア用基板材料は不織布の補強材と樹脂材料からなり、
前記多層化用基板材料は織布の補強材と未硬化分を含む樹脂材料からなり、
前記織布の補強材の上下には樹脂層を有し、
前記コア用基板材料は貫通の穴を加工した後に導電性ペーストが充填された層間接続手段を有し、
前記多層化用基板材料は前記多層化積層工程の後に非貫通の穴を加工し前記穴内にめっきをした層間接続手段とを有することを特徴とする回路形成基板の製造方法。 - 多層化積層工程と多層化回路形成工程を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１記載の回路形成基板の製造方法。
- コア用基板材料の補強材はアラミド繊維を主体とすることを特徴とする請求項１記載の回路形成基板の製造方法。
- 多層化用基板材料の補強材はガラス繊維を主体とすることを特徴とする請求項１記載の回路形成基板の製造方法。
- コア用金属シートと多層化金属シートのどちらかもしくは両方が金属箔からなることを特徴とする請求項１記載の回路形成基板の製造方法。
- １枚以上のコア回路を備えたコア用基板材料と１枚以上の多層化用基板材料と前記多層化用基板材料に接して最外層に形成された多層化回路とで成型硬化された回路形成基板であって、
前記コア用基板材料は不織布の補強材と樹脂材料からなり、
前記多層化用基板材料は織布の補強材と未硬化分を含む樹脂材料からなり、
前記多層化回路と前記織布の間には樹脂層を備え、
前記コア用基板材料は貫通の穴に導電性ペーストが充填された層間接続手段を備え、
前記多層化用基板材料は非貫通の穴にめっきがされた層間接続手段とを備える
ことを特徴とする回路形成基板。 - コア用基板材料の補強材はアラミド繊維を主体とすることを特徴とする請求項６記載の回路形成基板。
- 多層化用基板材料の補強材はガラス繊維を主体とすることを特徴とする請求項６記載の回路形成基板。
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