JP3821175B2

JP3821175B2 - 多層プリント配線板

Info

Publication number: JP3821175B2
Application number: JP3121597A
Authority: JP
Inventors: 宗広倉持
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2017-01-30
Also published as: JPH10215069A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の回路構成、配線部材などに使用されるプリント配線板に係り、特に、両面プリント配線板と片面プリント配線板とを積層した構造の多層プリント配線板の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プリント配線板はガラスエポキシや紙フェノールなどの絶縁ベースに銅などの金属箔を積層し、これを周知のサブトラクティブ法によって選択的にエッチングして、所望の導体回路を形成したものであり、多目的に利用されている。
また、絶縁ベース上に形成される導電回路の高密度化に伴って、導体回路を交差させるために多層プリント配線板も一般的に用いられている。
【０００３】
この種の多層プリント配線板としては、絶縁ベースの片面に所定の導電回路が形成された片面プリント配線板を複数積層する態様や、絶縁ベースの両面に所定の導電回路が形成された両面プリント配線板や、更に、例えば図４に示すように、両面プリント配線板１００（絶縁ベース１０１の両面に所定の導電回路１０２，１０３を形成）に片面プリント配線板２００（絶縁ベース２０１の片面に所定の導電回路２０２を形成）を積層する態様や、例えば図５に示すように、両面プリント配線板１００（絶縁ベース１０１の両面に銅箔１０７が積層された両面銅箔付き板に対し例えば周知のサブトラクティブ法にて所定の導電回路１０２，１０３を形成）上に絶縁塗料（絶縁層）３０１を例えばスクリーン印刷にて塗布し、この上に導電ペーストによる導電回路３０２を同じくスクリーン印刷にて形成し、更に、必要に応じてソルダーレジストインクなどの保護膜で導電回路３０２を被覆する態様など各種態様のものが挙げられる。
【０００４】
また、図４又は図５に示す両面プリント配線板１００において、異なる層間に位置する導電回路１０２，１０３同士を接続する方法としては、所謂メッキビアホール法が知られている。
このメッキビアホール法は、必要とする層数分だけ導電層を積層してから、貫通孔（スルーホール）１０５を設け、この貫通孔１０５の周壁に導電層被覆用のメッキ１０６を施すことで、導通部としてのビアホール（Via hole）１０４を形成するようにしたものである。
【０００５】
更に、両面プリント配線板１００上に積層する片面プリント配線板２００として、熱硬化性樹脂が含浸された絶縁シート（絶縁ベース）上に導電回路が形成されたものを用いるようにすれば、熱圧着工程（熱プレス加工）にて、両面プリント配線板１００上に片面プリント配線板２００を簡単に積層する（被積層面上の導電回路１０２の凹凸に片面プリント配線板２００がめり込んで固着）ことが可能になり、その分、効率的に多層化を図ることが可能になることも既に知られている（例えば特公平５−４３３１１号公報、特公平５−７３３６０号公報参照）。
【０００６】
更にまた、両面プリント配線板１００上に片面プリント配線板２００を積層一体化する際には、両配線板１００，２００間に気泡を取り込まず、完全にめり込んだ状態で固着させることが必要であり、通常熱圧着工程では、例えば図６に示すように、熱プレス装置４０１内で一対の金属板４０２にて多層プリント配線板４００（両配線板１００，２００）を挟持することになるが、両面プリント配線板１００及び片面プリント配線板２００の表面の段差（凹凸）を吸収するために樹脂シート４０３を介在させて加工する方法が広く採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の多層プリント配線板のうち、例えば図４に示す両面プリント配線板１００に片面プリント配線板２００を積層する態様にあっては、片面プリント配線板２００の絶縁ベース２０１がある程度薄肉に形成される（絶縁ベース２０１がフレキシブル性を具備する）と、絶縁ベース２０１の信頼性が低下するという懸念がある。
すなわち、両面プリント配線板１００の両面の導電回路１０２，１０３間の電気的な接続はビアホール１０４に行なわれている。
このような両面プリント配線板１００に対し片面プリント配線板２００を積層する際には熱圧着工程が用いられるが、実際には導体回路１０３，２０２による表面の凹凸を吸収して密着させるため、段差吸収用の樹脂シートを介在させて圧力をかけることが行なわれる。
これにより、両面プリント配線板１００と片面プリント配線板２００との内部に気泡が残留しなくなるが、両面プリント配線板１００のビアホール１０４に対応した部位では、薄肉の片面プリント配線板２００がビアホール１０４内部にめり込むような形となり、熱圧着後には、上層側に位置する片面プリント配線板２００にビアホール１０４の形がくっきりと浮き上がる状態になる。
これは、▲１▼片面プリント配線板２００の絶縁ベース２０１が薄く、剛性がないために、段差を吸収する上で充分な厚さ、剛性を備えていないこと、▲２▼熱圧着時に挟んだ段差吸収用の樹脂シート４０３が片面プリント配線板２００をビアホール１０４内部に押し込もうとする作用を奏すること、に起因すると考えられる。
【０００８】
このとき、片面プリント配線板２００上で導電回路２０２パターンを自由にレイアウトした場合には、当該導電回路２０２の一部が両面プリント配線板１００のビアホール１０４に対応した部位に形成されてしまう事態が起こり得る。
このような状況下において、両面プリント配線板１００に片面プリント配線板２００を積層する際に、片面プリント配線板２００が両面プリント配線板１００のビアホール１０４内部に押し込まれると、片面プリント配線板２００の絶縁ベース２０１はビアホール１０４の開口縁部でせん断荷重を受けながら、当該絶縁ベース２０１に含浸させた熱硬化性樹脂が硬化していくため、ビアホール１０４の開口縁部に当接する絶縁ベース２０１に亀裂やピンホールなどの損傷が生じ易くなり、当該損傷部分を通じて、両面プリント配線板１００の導電回路１０２と片面プリント配線板２００の導電回路２０２とがショートする等、絶縁信頼性が低下してしまうという技術的課題が生ずる。
【０００９】
このような技術的課題を解決するために、ビアホール１０４の直上部に位置する片面プリント配線板２００の部分に貫通孔（スルーホール）を設けてすっぽりと抜いてしまう方法が考えられる。
しかし、この方法を用いた場合には、両面プリント配線板１００のビアホール１０４の数が多いと、片面プリント配線板２００が孔だらけになり、片面プリント配線板２００の積層作業がやりにくくなる。
【００１０】
また、図５に示すように、両面プリント配線板１００上に導電ペーストからなる導体回路３０２を設けた態様では、作業の手間の増大と、設計自由度の低下とが問題になる。
すなわち、両面プリント配線板１００の上に導電ペーストによる導体回路３０２を形成する場合、絶縁層３０１、導電ペーストによる導体回路３０２ともに両面プリント配線板１００に形成したビアホール１０４上を避けて配置されている。
このような構造をとる理由は以下の通りである。
ビアホール１０４内部に導電ペーストが入り込むとショートなどが発生し易くなるからである。すなわち、両面プリント配線板１００の上の導体回路１０２と導電ペーストによる導体回路３０２との間にある絶縁層３０１は、絶縁塗料の印刷によるものであり、ビアホール１０４内壁まで信頼性を持って塗布することができず、ここに導電ペーストが入ると、信頼性が落ちるのである。
一方、絶縁層３０１をビアホール１０４上に形成してしまうと、両面プリント配線板１００の表面を平滑に仕上げることが困難になってしまう。
【００１１】
このような状況下においては、随所に導電ペーストのヌケが見える状態になるが、導電ペーストによる導体回路３０２は、電磁波障害対策のためのシールドパターンとして用いられる場合が多く、ヌケが多いと電磁波障害対策の効果が半減してしまう。
【００１２】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、両面プリント配線板に片面プリント配線板を積層するタイプにおいて、片面プリント配線板がフレキシブル性を具備したものであっても、絶縁信頼性を確実に維持でき、しかも、片面プリント配線板上における所定回路パターンの導電層のヌケを少なく抑えることができる多層プリント配線板を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、絶縁ベースの両面に夫々所定回路パターンの導電層が形成されると共に、絶縁ベースの一部には両面の導電層が電気的に接続されるビアホールが開設された両面プリント配線板と、熱硬化性樹脂を含む絶縁ベースの片面に所定の回路パターンの導電層が形成された片面プリント配線板とを積層した構造の多層プリント配線板において、両面プリント配線板との積層前の片面プリント配線板は、フレキシブル性を具備し、両面プリント配線板のビアホールに対応した直上部及びこれに隣接する微小周辺部を迂回して形成されている導電層を有するようにしたものである。
【００１４】
このような技術的手段において、本願の対象は、両面プリント配線板に片面プリント配線板を積層した多層プリント配線板であり、両面プリント配線板に片面プリント配線板を積層した基本形態を具備していれば、この基本形態に対して更に片面プリント配線板などを積層した態様も含むものである。
また、両面プリント配線板及び片面プリント配線板の各絶縁ベースはいずれもガラスエポキシ、紙フェノールなどの硬質基板であっても差し支えないが、特に、本発明においては、少なくとも多層プリント配線板への積層前には片面プリント配線板の絶縁ベースがフレキシブル性を具備したものとなっている。
更に、本願の多層プリント配線板の製造方法については特に制限されない。
【００１５】
また、片面プリント配線板の絶縁ベースとしては適宜選定して差し支えないが、被積層面での段差（所定回路パターンの導電層の凹凸）を有効に吸収するという観点からすれば、絶縁ベースを厚さ方向に対して弾性変形可能な素材、例えば芳香族ポリアミド系の不織布に熱硬化性樹脂を含浸させたもの等にて構成することが好ましい。
【００１６】
更に、両面プリント配線板に片面プリント配線板を積層する場合には接着シート（接着剤）のような介在物を用いるなど適宜選定して差し支えないが、固着工程を簡略化するという観点からすれば、片面プリント配線板の絶縁ベースに熱硬化性樹脂を含浸させ、含浸樹脂の半硬化状態（Ｂステージ）による接着作用を利用することが好ましい。
このとき、含浸樹脂を半硬化状態（Ｂステージ）のまま両面プリント配線板へ片面プリント配線板を加熱加圧して積層するようにすればよい。
【００１７】
また、本発明において、片面プリント配線板上の導電層の非形成領域は、両面プリント配線板のビアホールの直上部及びこれに隣接する微小周辺部であるが、ここでいう微小周辺部とは、仮に、片面プリント配線板の絶縁ベースがビアホール開口縁部で亀裂などを生じたとしても、片面プリント配線板と両面プリント配線板との間の絶縁性が損なわれない範囲で適宜選定されるべきものであり、例えばビアホールの打ち抜き誤差などを考慮して、ビアホール径から０．２ｍｍ程度離間して選定されれば充分である。
【００１８】
次に、上述した技術的手段の作用について説明する。
片面プリント基板上の導電層は、両面プリント配線板のビアホールに対応した直上部及びこれに隣接する微小周辺部を迂回して形成される。
このため、両面プリント配線板のビアホール直上部は片面プリント配線板の絶縁ベースのみが配置され、また、片面プリント配線板上の導電層はビアホール近傍まで接近配置されるため、導電層の非形成領域自体が極端に広がることはない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は本発明が適用された多層プリント配線板及びその製造方法を示す。
図１において、多層プリント配線板１０は、両面プリント配線板２０に片面プリント配線板３０を熱圧着にて積層したものである。
【００２０】
ここで、本実施の形態に係る多層プリント配線板の製造方法について述べる。先ず、両面プリント配線板２０は、例えばガラスエポキシ製の絶縁ベース２１の両面に銅箔２２が積層された両面銅箔付き板２３の所定部位に対し、貫通孔２４を開けた後にメッキ２５を行い、貫通孔２４部分を導通部としてのビアホール２６として形成し、更に、メッキ２５の施された両面銅箔付き板２３の両面に例えばサブストラクティブ法によって所定パターンの導電回路２７，２８を形成したものである。尚、両面プリント配線板２０の導電回路（片面プリント配線板３０が積層される側の導電回路）２７には黒化処理が施され、その表面に黒化処理膜（図示せず）が形成されている。
【００２１】
また、片面プリント配線板３０は、例えばエポキシ樹脂及びゴム系樹脂が含有する樹脂組成物（熱硬化性樹脂）を含浸させた芳香族ポリアミド系の不織布（絶縁シート）３１の片面に銅箔３２を積層したものに対し、例えばサブストラクティブ法によって所定パターンの導電回路３３を形成すると共に、この導電回路３３の一部には、両面プリント配線板２０側の導体回路２７と電気的な接続を取るための貫通孔３４を開設したものである。
尚、片面プリント配線板３０は、導電回路３３を形成した後でも、前述の熱硬化性樹脂は半硬化状態のままである。
【００２２】
このようにして製造された両面プリント配線板２０及び片面プリント配線板３０において、片面プリント配線板３０の貫通孔３４の形成箇所としては、両面プリント配線板２０のビアホール２６とは異なる位置が選定されている。
また、図２に示すように、片面プリント配線板３０の導電回路３３は、両面プリント配線板２０のビアホール２６の直上部３５及びこれに隣接する微小周辺部３６を迂回して形成されている。
本実施の形態において、微小周辺部３６はビアホール２６径から例えば０．２ｍｍ程度離間したリング状領域を指す。
【００２３】
次に、両面プリント配線板２０に片面プリント配線板３０を重ね合わせ、図６に示すような熱プレス装置にて熱圧着して一体化した。
このとき、片面プリント配線板３０の不織布（絶縁シート）３１に含浸された熱硬化性樹脂はこの段階で硬化し、接着剤となるため、両プリント配線板２０，３０は確実に積層される。
本実施の形態で用いられた積層条件としては、例えば１２０〜１４０℃（温度条件）／１５〜４５分（処理時間）／２５０〜５００Ｎ／ｃｍ²（圧力条件）程度がよい。
【００２４】
次に、一体化した多層プリント配線板１０を２０〜３５％の塩酸水溶液で、１〜３分間酸洗い処理し、表面に露出した黒化処理膜（例えば貫通孔３４の底部）を除去した。
この後、多層プリント配線板１０における片面プリント配線板３０の貫通孔３４と両面プリント配線板２０の導電回路２７とによって区画された凹部３７に銅ペースト３８（例えば三井金属塗料化学商品名Ｅ−１０００）をスクリーン印刷で充填した。
最後に、多層プリント配線板１０で露出した導電回路を保護するため、外層面にソルダーレジストインキで印刷した。
【００２５】
このようにして製造された多層プリント配線板１０について以下のような性能評価を行なった。
すなわち、本実施の形態に係る多層プリント配線板（ビアホール直上に回路パターンなし：図３（ａ）参照：両面プリント配線板２０のビアホール２６の直上部に片面プリント配線板３０の導電回路３３パターンなし）の試験片、比較の形態１に係る多層プリント配線板（ビアホール直上に回路パターンあり：図３（ｂ）参照：両面プリント配線板２０のビアホール２６の直上部に片面プリント配線板３０の導電回路３３パターンあり）の試験片を夫々１０個作成し、夫々の試験片のビアホール２６直上部における絶縁シート間の抵抗値を測定したところ、表１に示す結果が得られた。
【００２６】
【表１】

【００２７】
同表によれば、比較の形態１でショートが発生したのに対し、本実施の形態ではショートが発生せず、本実施の形態の方が比較の形態に比べて、絶縁信頼性が向上していることが確認される。
【００２８】
また、本実施の形態は、片面プリント配線板３０の導電回路３３と両面プリント配線板２０のビアホール２６との位置関係について述べると、ビアホール２６の打ち抜き誤差を考慮しても、ビアホール２６の打ち抜き端から微小周辺部３６（δ＝０．２ｍｍ程度）だけ導電回路３３を離間させればよいため、片面プリント配線板３０上の導電回路３３のヌケ領域は必要最小限になり、その分、例えば導電回路３３をシールドパターンとして用いるような場合にあっても、電磁波障害対策効果は十分に維持される。
【００２９】
これに対し、図３（ｃ）に示す比較の形態２は、両面プリント配線板２０の上に絶縁塗料からなる絶縁層４１を設け、この絶縁層４１の上に導電ペーストからなる導電回路４２を設けたものであり、両面プリント配線板２０のビアホール２６部分を回避するために、絶縁層４１、導電回路４２に貫通孔（又は切欠）４３，４４を形成したものである。
このような比較の形態２において、ビアホール２６の打ち抜きの加工誤差を考慮すると、先ず、ビアホール２６の打ち抜き端より絶縁層４１の貫通孔（又は切欠）４３縁位置をδ1だけ離間させ、かつ、絶縁性を保つ上で導電回路４２の貫通孔（又は切欠）４４縁位置を更にδ2だけ離間させることが必要になり、ビアホール２６の打ち抜き端からδ'（δ1＋δ2：０．５ｍｍ程度）だけ導電回路４２を離間させることが必要になる。
このため、比較の形態２にあっては、導電回路４２のヌケ領域が多くなり、例えば導電回路４２をシールドパターンとして用いるような場合にあっては、電磁波障害対策効果が半減する。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、両面プリント配線板に片面プリント配線板を積層するタイプにおいて、両面プリント配線板のビアホール直上部及びその微小周辺部を迂回して片面プリント配線板の所定回路パターンの導電層をレイアウトするようにしたので、片面プリント配線板がフレキシブル性を具備したものであっても、絶縁信頼性を確実に維持でき、しかも、片面プリント配線板上における導電層のヌケを必要最小源に少なく抑えることができ、例えば片面プリント配線板上の導電層をシールドパターンとしても有効に利用することができる。また、積層する片面プリント配線板に導通部としての孔開けを施すような場合には、片面プリント配線板にパターン形成と共に孔開け加工を行うことになるが、本発明にあっては、両面プリント配線板のビアホール直上部に孔開け加工を施す必要がないため、片面プリント配線板の孔開けの数が減少することになり、その分、孔開け用の金型構造を簡略化できると共に、不良品発生の要因を低減させることができるという副次的効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたプリント配線板の実施の一形態及びその製造方法を示す説明図である。
【図２】本実施の形態に係る多層プリント配線板における両面プリント配線板のビアホールと片面プリント配線板上の導電回路との位置関係を示す要部分解斜視図である。
【図３】（ａ）は本実施の形態に係る多層プリント配線板のビアホール付近の構成を示す要部断面説明図、（ｂ）は比較の形態１に係る多層プリント配線板のビアホール付近の構成を示す要部断面説明図、（ｃ）は比較の形態２に係る多層プリント配線板のビアホール付近の構成を示す要部断面説明図である。
【図４】従来における多層プリント配線板の一例を示す説明図である。
【図５】従来における多層プリント配線板の他の例及びその製造方法を示す説明図である。
【図６】従来における多層プリント配線板の積層作業工程（熱圧着工程）例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…多層プリント配線板，２０…両面プリント配線板，２１…絶縁ベース，２２…銅箔，２３…両面銅箔付き板，２４…貫通孔，２５…メッキ，２６…ビアホール，２７，２８…導電回路，３０…片面プリント配線板，３１…不織布（絶縁シート），３２…銅箔，３３…導電回路，３４…貫通孔，３５…ビアホール２６の直上部，３６…微小周辺部，３７…凹部，３８…銅ペースト，４１…絶縁層，４２…導電回路，４３，４４…貫通孔（切欠）

Claims

絶縁ベースの両面に夫々所定回路パターンの導電層が形成されると共に、絶縁ベースの一部には両面の導電層が電気的に接続されるビアホールが開設された両面プリント配線板と、熱硬化性樹脂を含む絶縁ベースの片面に所定の回路パターンの導電層が形成された片面プリント配線板とを積層した構造の多層プリント配線板において、
両面プリント配線板との積層前の片面プリント配線板は、フレキシブル性を具備し、両面プリント配線板のビアホールに対応した直上部及びこれに隣接する微小周辺部を迂回して形成されている導電層を有することを特徴とする多層プリント配線板。