JP3903701B2 - 多層回路基板とその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも２層以上の回路パターンを接続してなる多層回路基板とその製造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るインナ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（特開平６−２６８３４５号公報）が提案されている。この回路基板の製造方法を以下に説明する。
【０００４】
以下従来の多層回路基板、ここでは４層基板の製造方法について説明する。
【０００５】
まず、多層回路基板のベースとなる両面の回路基板の製造方法を説明する。
【０００６】
図４（ａ）〜（ｇ）は従来の内層用の両面回路基板の製造方法の工程断面図である。２１は２５０ｍｍ角、厚さ約１５０μｍのプリプレグシートであり、例えば不織布の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、片面にＳｉ系の離型剤を塗布した厚さ約１６μｍの離型フィルムであり、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と離型フィルム２２ａ，２２ｂの貼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離型フィルム２２ａ，２２ｂが連続的に接着する方法（特開平７−１０６７６０号公報）が提案されている。
【０００８】
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１８μｍの銅などの金属はく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。
【０００９】
まず、両面に離型フィルム２２ａ，２２ｂが接着されたプリプレグシート２１（図４（ａ））の所定の箇所に図４（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。
【００１０】
次に図４（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を印刷機（図示せず）のテーブル上に設置し、直接導電性ペースト２４が離型フィルム２２ａの上から印刷される。このとき、離型フィルム２２ａ，２２ｂは印刷マスクの役割と、プリプレグシート２１の汚染防止の役割を果たしている。
【００１１】
次に図４（ｄ）に示すように、プリプレグシート２１の両面から離型フィルム２２ａ，２２ｂを剥離する。
【００１２】
そして、図４（ｅ）に示すように、プリプレグシート２１の両面に金属はく２５ａ，２５ｂを重ねる。そして真空中で温度約２００℃、圧力約４ＭＰａで１時間加熱加圧することにより、図４（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と金属はく２５ａ，２５ｂとが接着され、両面の金属はく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。
【００１３】
そして、両面の金属はく２５ａ，２５ｂを選択的にエッチングして回路パターン３１ａ，３１ｂが形成されて両面の回路基板が得られる。
【００１４】
図５（ａ）〜（ｄ）は、従来の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図であり、４層基板を例として示している。
【００１５】
まず図５（ａ）に示すように、図４（ａ）〜（ｇ）によって製造された回路パターン３１ａ，３１ｂを有する両面回路基板４０と図４（ａ）〜（ｄ）で製造された貫通孔２３に導電性ペースト２４を充填したプリプレグシート２１ａ，２１ｂが準備される。
【００１６】
次に、図５（ｂ）に示すように、金属はく２５ｂ、プリプレグシート２１ｂ、内層用の両面回路基板４０、プリプレグシート２１ａ、金属はく２５ａの順で位置決めして重ねる。
【００１７】
次に、真空中で温度約２００℃で、圧力約４ＭＰａで１時間加熱加圧してプリプレグシート２１ａ，２１ｂを硬化することにより、図５（ｃ）に示すようにプリプレグシート２１ａ，２１ｂの厚みが圧縮（ｔ２＝約１００μｍ）され、両面回路基板４０と金属はく２５ａ，２５ｂとが接着されるとともに、両面回路基板４０の回路パターン３１ａ，３１ｂは導電性ペースト２４により金属はく２５ａ，２５ｂとインナビアホール接続される。そして図５（ｄ）に示すように、両面の金属はく２５ａ，２５ｂを選択的にエッチングして回路パターン３２ａ，３２ｂを形成することで４層基板が得られる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の多層回路基板の製造方法においては、板厚が薄くなるに伴って、内層用として用いた前記両面の回路基板の強度及び剛性が低下する。
【００１９】
すなわち図６に示すように、両面回路基板４０の裏面に回路パターン３１ｂが形成されない表面に回路パターン３１ａを形成し、プリプレグシート２１ａの導電性ペースト２４を圧縮して最外層の回路パターン３２と電気的に接続する場合、導電性ペースト２４にかかる圧力で両面回路基板４０が裏面の回路パターン３１ｂの厚み相当分変形しプリプレグシート２１ｂと接触する。
【００２０】
このため、記号Ａの導電性ペースト２４に比べて記号Ｂの導電性ペースト２４の圧縮が不足して接続抵抗が安定しない場合があるという問題を有していた。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の多層回路基板およびその製造方法は、基材上に一定厚みを有する凸状の回路パターンを形成した内層用の回路基板と、プリプレグシートと、最外層に金属はくを積層し、回路パターンを形成した多層回路基板において、前記内層用の回路基板の凸状の回路パターンが形成されていない基材上に平滑層を形成することで、加熱加圧時の均一性を高め、このことにより導電性ペーストを均一に圧縮することが可能となり、接続抵抗が安定した多層回路基板が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明は、基材上に一定厚みを有する凸状の回路パターンを形成した内層用の回路基板と、プリプレグシートと、最外層に金属はくを積層し、回路パターンを形成した多層回路基板において、前記内層用の回路基板の凸状の回路パターンが形成されていない基材上に平滑層を形成したことを特徴とする多層回路基板であり、これにより回路基板の凸状の回路パターンとそれが形成されていない基材上との凹凸による段差をなくすことができる。
【００２３】
また、平滑層の厚みを凸状の回路パターンの厚みと同等とすることで、上記回路基板の回路パターンの厚みが変わっても凹凸がなくなり、導電性ペーストは均一に圧縮され安定した接続抵抗が得られる。
【００２４】
また本発明は、内層用の回路基板が導電性ペーストが充填された貫通導通孔を介して両面接続構造を有し、さらに前記プリプレグシートが導電性ペーストが充填された貫通導通孔を介して、最外層の回路パターンと層間接続構造を有する構成とすることも可能であり、複数の被圧縮性を有する内層用の回路基板と、複数の被圧縮性を有するプリプレグシートを交互に、かつ位置決めして挟持して積層することで高多層の回路基板の構成とすることも可能である。
【００２５】
上記構成においても全面を加熱加圧して上記プリプレグシートを硬化させて金属はくと上記回路基板との接着と層間を電気接続する際に、前記回路基板の変形がなくなるため、導電性ペーストが均一に圧縮され、安定した接続抵抗を得ることができる。
【００２６】
本発明は、平滑層の材質をプリプレグシートまたは基材を構成する硬化性樹脂と同質とすることで層間接着性を向上し、耐熱的及び物理的強度を高めることができる。
【００２７】
またプリプレグシートもしくは内層用の回路基板を芳香族ポリアミドを主材料とする織布あるいは不織布と熱硬化型エポキシ樹脂との複合材を用いることで、小径貫通孔のレーザー加工性に優れた物理的強度の高い配線収容性の高い多層回路基板を実現できるものである。
【００２８】
さらにプリプレグシートもしくは内層用の回路基板をガラス繊維からなる織布あるいは不織布と熱硬化型エポキシ樹脂との複合材を用いることで物理的強度が高く、環境特性や耐熱性の高い多層回路基板を実現できるものである。
【００２９】
また本発明は、平滑層を形成する工程を、硬化性樹脂を塗布し半硬化状態とすることで多層形成における層間密着性を高めることもでき、一方硬化性樹脂を塗布し硬化した後、表面を研磨することで内層用の回路基板の強度、剛性を高めることで高多層の積層時における位置合わせを容易にするとともに、樹脂流れによる位置ずれを防止する効果がある。
【００３０】
以下本発明の実施の形態について図１〜図３を用いて説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
本発明の多層回路基板の製造方法の第１の実施形態について説明する。
【００３２】
図１（ａ）〜（ｈ）は本発明の内層用の両面回路基板の製造方法の工程断面図である。図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図であり、４層基板を例として示している。
【００３３】
まず、多層回路基板のベースとなる内層用の両面回路基板の製造方法を説明する。
【００３４】
図１において１は２５０ｍｍ角、厚さ約１３０μｍ（ｔ１）のプリプレグシートであり、例えば不織布の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。２ａ，２ｂは、片面にＳｉ系の離型剤を塗布した厚さ約１６μｍの離型フィルムであり、ここではポリエチレンテレフタレートを用いている。
【００３５】
プリプレグシート１と離型フィルム２ａ，２ｂの貼り合わせはラミネート装置を用いてプリプレグシート１の樹脂成分を溶融させ接着したものである。３は貫通孔であり、４は導電性ペーストである。使用した導電性ペースト４は、導電性のフィラーとして平均粒径２μｍの銅粉末を用い、樹脂としては熱硬化型エポキシ樹脂（無溶剤型）、硬化剤として酸無水物系の硬化剤をそれぞれ８５重量％、１２．５重量％、２．５重量％となるように３本ロールにて十分に混練したものである。６は３００ｍｍ角、厚さ１８μｍの銅などの金属はくであり、７は半硬化のエポキシ樹脂で形成した平滑層である。
【００３６】
まず、両面に離型フィルム２ａ，２ｂが接着されたプリプレグシート１（図１（ａ））の所定の箇所に図１（ｂ）に示すようにレーザ加工法などを利用して貫通孔３を形成する。
【００３７】
次に図１（ｃ）に示すように、貫通孔３に導電性ペースト４を充填し、貫通導通孔を形成する。
【００３８】
導電性ペースト４を充填する方法としては、貫通孔３を有するプリプレグシート１を印刷機（図示せず）のテーブル上に設置し、直接導電性ペースト４を離型フィルム２ａの上から充填する。このとき、離型フィルム２ａ，２ｂは印刷マスクの役割と、プリプレグシート１の汚染防止の役割を果たしている。
【００３９】
次に図１（ｄ）に示すように、プリプレグシート１の両面から離型フィルム２ａ，２ｂを剥離する。
【００４０】
そして、図１（ｅ）に示すように、プリプレグシート１の両面に金属はく５ａ，５ｂを重ねる。
【００４１】
そして真空中で温度約２００℃、圧力約４ＭＰａで１時間加熱加圧することにより、図１（ｆ）に示すように、プリプレグシート１の厚みが圧縮される（ｔ２＝約９０μｍ）とともにプリプレグシート１と金属はく５ａ，５ｂとが接着され、両面の金属はく５ａ，５ｂは所定位置に設けた貫通孔３に充填された導電性ペースト４により電気的に接続される。
【００４２】
次に、図１（ｇ）に示すように両面の金属はく５ａ，５ｂを選択的にエッチングして凸状の回路パターン６ａ，６ｂを形成する。
【００４３】
そして、図１（ｈ）に示すように回路パターン６ａ，６ｂが形成されていない凹部となった基材としてのプリプレグシート１上に平滑層７を設けることで平滑層７を有する内層用の両面回路基板２０が得られる。
【００４４】
平滑層７の形成はメチルエチルケトンなどの溶剤で希釈した熱硬化性のエポキシ樹脂をスキージング法などを用いて回路パターン６ａ，６ｂ厚と同等レベルに塗布し、約１５０℃の温度で２分間加熱することによって溶剤成分を揮発させてＢステージ状態とした。
【００４５】
両面回路基板２０の両面に形成した平滑層７の厚さは回路パターン７ａ，７ｂの厚みとほぼ同等とした。
【００４６】
ここではＢステージ状態の平滑層７を用いたが、エポキシ樹脂を回路パターン６ａ，６ｂ厚より厚く塗布し、加熱してエポキシ樹脂を硬化させた後、研磨して回路パターン６ａ，６ｂを露出させて平滑層７を形成してもよい。
【００４７】
図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図であり、４層基板を例として示している。
【００４８】
まず図２（ａ）に示すように、図１（ａ）〜（ｈ）によって製造された、凸状の回路パターン６ａ，６ｂを除く基材上の凹部に平滑層７を形成し、導電性ペースト４で両面の回路パターン６ａ，６ｂを電気的に接続した両面回路基板２０を準備する。
【００４９】
また図１（ａ）〜（ｄ）で製造された貫通孔３に導電性ペースト４を充填した貫通導通孔を有するプリプレグシート１０ａ，１０ｂと３００ｍｍ角、厚さ１８μｍの銅などの金属はく８ａ，８ｂを準備する。
【００５０】
次に、図２（ｂ）に示すように、金属はく８ｂ、貫通導通孔を有するプリプレグシート１０ｂ、両面回路基板２０、貫通導通孔を有するプリプレグシート１０ａ、金属はく８ａの順で位置決めして重ねる。
【００５１】
そして、真空中で温度約２００℃、圧力約４ＭＰａで１時間加熱加圧してプリプレグシート１０ａ，１０ｂを硬化することにより、図２（ｃ）に示すようにプリプレグシート１０ａ，１０ｂの厚みが圧縮（ｔ２＝約９０μｍ）され、両面回路基板２０と金属はく８ａ，８ｂとが接着されるとともに、回路パターン６ａ，６ｂは導電性ペースト４により金属はく８ａ，８ｂとインナビアホール接続される。
【００５２】
そして図２（ｄ）に示すように、両面の金属はく８ａ，８ｂを選択的にエッチングして回路パターン９ａ，９ｂを形成することで４層基板が得られる。４層以上の多層基板を得ようとすれば上記製造方法で製造した多層の回路基板を両面回路基板の代わりに用い、同じ工程を繰り返せばよい。
【００５３】
本発明の製造方法で作製した多層回路基板は、両面回路基板の回路パターンの凹部に平滑層を設けたことで、両面回路基板の回路パターンの有無に関わらず、加熱加圧時に両面回路基板の変形がなくなり、導電性ペーストが均一に加圧されて、接続抵抗が安定した。また、回路パターンの凹部に前もって平滑層を形成するため、両面回路基板の回路パターンの厚みにも関係なく接続抵抗が安定することを確認した。
【００５４】
（実施の形態２）
本発明の多層回路基板の製造方法の第２の実施形態について説明する。
【００５５】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図であり、６層基板を例としている。
【００５６】
図３において、２０ａ，２０ｂは実施の形態１の図１（ａ）〜（ｈ）によって製造した内層用の両面回路基板であり、回路パターン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの凹部に平滑層７を形成し、導電性ペースト４で両面の回路パターン６ａと６ｂ、６ｃと６ｄを電気的に接続している。８ａ，８ｂは３００ｍｍ角、厚さ１８μｍの銅などの金属はくである。
【００５７】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃは実施の形態１の図１（ａ）〜（ｄ）によって製造した厚さ１３０μｍ（ｔ１）の貫通導通孔を有するプリプレグシートであり、貫通孔３に導電性ペースト４を充填している。
【００５８】
まず上記両面回路基板２０ａ，２０ｂと上記プリプレグシート１０ａ，１０ｂ，１０ｃと上記金属はく８ａ，８ｂを準備する。
【００５９】
そして図３（ａ）に示すように、金属はく８ｂ、プリプレグシート１０ｃ、両面回路基板２０ｂ、プリプレグシート１０ｂ、両面回路基板２０ａ、プリプレグシート１０ａ、金属はく８ａの順で位置決めして重ねる。
【００６０】
次に、真空中で温度約２００℃、圧力約４ＭＰａで１時間加熱加圧してプリプレグシート１０ａ，１０ｂ，１０ｃを硬化することにより、図３（ｂ）に示すようにプリプレグシート１０ａ，１０ｂ，１０ｃの厚みが圧縮（ｔ２＝約９０μｍ）され、両面回路基板２０ａ，２０ｂと金属はく８ａ，８ｂとが接着されるとともに、回路パターン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは導電性ペースト４により金属はく８ａ，８ｂとインナビアホール接続される。
【００６１】
そして図３（ｃ）に示すように、両面の金属はく８ａ，８ｂを選択的にエッチングして回路パターン９ａ，９ｂを形成することで６層の多層回路基板が得られる。
【００６２】
本発明の第２の製造方法で作製した多層回路基板も実施の形態１の製造方法で作製した多層回路基板と同様の効果が得られることを確認した。
【００６３】
なお、実施の形態１，２では非圧縮の基材に不織布の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を金属はくで挟持して加熱加圧して硬化させた後、エッチングで金属はくを除去したものであるものを用いて説明したが、ガラスクロスに熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材を金属はくで挟持して加熱加圧して硬化させた後、エッチングで金属はくを除去したものを用いても同様の効果を確認している。
【００６４】
また、実施の形態１，２では本発明の製造方法で製造した両面の回路基板を用いたが、層間にドリルで孔加工をして電気メッキにて析出した金属で接続した両面回路基板を用いても、回路基板表面の凹部を平滑化することで実施可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の回路基板の製造方法は、少なくとも２層以上の回路パターンを有する内層用の両面回路基板に平滑層を形成することで、加熱加圧時に両面回路基板の変形がなくなり、接続抵抗が安定した多層回路基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内層用の両面回路基板の製造方法を示す工程断面図
【図２】本発明の第１の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図
【図３】本発明の第２の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図
【図４】従来例の内層用の両面回路基板の製造方法を示す工程断面図
【図５】従来例の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図
【図６】従来例での多層回路基板での課題を説明するための断面図
【符号の説明】
１，２１ａ，２１ｂ プリプレグシート
２ａ，２ｂ，２２ａ，２２ｂ 離型フィルム
３，２３ 貫通孔
４，２４ 導電性ペースト
５ａ，５ｂ，８ａ，８ｂ，２５ａ，２５ｂ 金属はく
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，９ａ，９ｂ 回路パターン
７ 平滑層
１０ 貫通導通孔を有するプリプレグシート
２０，４０ 両面回路基板
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ 回路パターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも２層以上の回路パターンを接続してなる多層回路基板とその製造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るインナ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（特開平６−２６８３４５号公報）が提案されている。この回路基板の製造方法を以下に説明する。
【０００４】
以下従来の多層回路基板、ここでは４層基板の製造方法について説明する。
【０００５】
まず、多層回路基板のベースとなる両面の回路基板の製造方法を説明する。
【０００６】
図４（ａ）〜（ｇ）は従来の内層用の両面回路基板の製造方法の工程断面図である。２１は２５０ｍｍ角、厚さ約１５０μｍのプリプレグシートであり、例えば不織布の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、片面にＳｉ系の離型剤を塗布した厚さ約１６μｍの離型フィルムであり、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と離型フィルム２２ａ，２２ｂの貼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離型フィルム２２ａ，２２ｂが連続的に接着する方法（特開平７−１０６７６０号公報）が提案されている。
【０００８】
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１８μｍの銅などの金属はく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。
【０００９】
まず、両面に離型フィルム２２ａ，２２ｂが接着されたプリプレグシート２１（図４（ａ））の所定の箇所に図４（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。
【００１０】
次に図４（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を印刷機（図示せず）のテーブル上に設置し、直接導電性ペースト２４が離型フィルム２２ａの上から印刷される。このとき、離型フィルム２２ａ，２２ｂは印刷マスクの役割と、プリプレグシート２１の汚染防止の役割を果たしている。
【００１１】
次に図４（ｄ）に示すように、プリプレグシート２１の両面から離型フィルム２２ａ，２２ｂを剥離する。
【００１２】
そして、図４（ｅ）に示すように、プリプレグシート２１の両面に金属はく２５ａ，２５ｂを重ねる。そして真空中で温度約２００℃、圧力約４ＭＰａで１時間加熱加圧することにより、図４（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と金属はく２５ａ，２５ｂとが接着され、両面の金属はく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。
【００１３】
そして、両面の金属はく２５ａ，２５ｂを選択的にエッチングして回路パターン３１ａ，３１ｂが形成されて両面の回路基板が得られる。
【００１４】
図５（ａ）〜（ｄ）は、従来の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図であり、４層基板を例として示している。
【００１５】
まず図５（ａ）に示すように、図４（ａ）〜（ｇ）によって製造された回路パターン３１ａ，３１ｂを有する両面回路基板４０と図４（ａ）〜（ｄ）で製造された貫通孔２３に導電性ペースト２４を充填したプリプレグシート２１ａ，２１ｂが準備される。
【００１６】
次に、図５（ｂ）に示すように、金属はく２５ｂ、プリプレグシート２１ｂ、内層用の両面回路基板４０、プリプレグシート２１ａ、金属はく２５ａの順で位置決めして重ねる。
【００１７】
次に、真空中で温度約２００℃で、圧力約４ＭＰａで１時間加熱加圧してプリプレグシート２１ａ，２１ｂを硬化することにより、図５（ｃ）に示すようにプリプレグシート２１ａ，２１ｂの厚みが圧縮（ｔ２＝約１００μｍ）され、両面回路基板４０と金属はく２５ａ，２５ｂとが接着されるとともに、両面回路基板４０の回路パターン３１ａ，３１ｂは導電性ペースト２４により金属はく２５ａ，２５ｂとインナビアホール接続される。そして図５（ｄ）に示すように、両面の金属はく２５ａ，２５ｂを選択的にエッチングして回路パターン３２ａ，３２ｂを形成することで４層基板が得られる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の多層回路基板の製造方法においては、板厚が薄くなるに伴って、内層用として用いた前記両面の回路基板の強度及び剛性が低下する。
【００１９】
すなわち図６に示すように、両面回路基板４０の裏面に回路パターン３１ｂが形成されない表面に回路パターン３１ａを形成し、プリプレグシート２１ａの導電性ペースト２４を圧縮して最外層の回路パターン３２と電気的に接続する場合、導電性ペースト２４にかかる圧力で両面回路基板４０が裏面の回路パターン３１ｂの厚み相当分変形しプリプレグシート２１ｂと接触する。
【００２０】
このため、記号Ａの導電性ペースト２４に比べて記号Ｂの導電性ペースト２４の圧縮が不足して接続抵抗が安定しない場合があるという問題を有していた。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の多層回路基板およびその製造方法は、基材上に一定厚みを有する凸状の回路パターンを形成した内層用の回路基板と、プリプレグシートと、最外層に金属はくを積層し、回路パターンを形成した多層回路基板において、前記内層用の回路基板の凸状の回路パターンが形成されていない基材上に平滑層を形成することで、加熱加圧時の均一性を高め、このことにより導電性ペーストを均一に圧縮することが可能となり、接続抵抗が安定した多層回路基板が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明は、基材上に一定厚みを有する凸状の回路パターンを形成した内層用の回路基板と、プリプレグシートと、最外層に金属はくを積層し、回路パターンを形成した多層回路基板において、前記内層用の回路基板の凸状の回路パターンが形成されていない基材上に平滑層を形成したことを特徴とする多層回路基板であり、これにより回路基板の凸状の回路パターンとそれが形成されていない基材上との凹凸による段差をなくすことができる。
【００２３】
また、平滑層の厚みを凸状の回路パターンの厚みと同等とすることで、上記回路基板の回路パターンの厚みが変わっても凹凸がなくなり、導電性ペーストは均一に圧縮され安定した接続抵抗が得られる。
【００２４】
また本発明は、内層用の回路基板が導電性ペーストが充填された貫通導通孔を介して両面接続構造を有し、さらに前記プリプレグシートが導電性ペーストが充填された貫通導通孔を介して、最外層の回路パターンと層間接続構造を有する構成とすることも可能であり、複数の被圧縮性を有する内層用の回路基板と、複数の被圧縮性を有するプリプレグシートを交互に、かつ位置決めして挟持して積層することで高多層の回路基板の構成とすることも可能である。
【００２５】
上記構成においても全面を加熱加圧して上記プリプレグシートを硬化させて金属はくと上記回路基板との接着と層間を電気接続する際に、前記回路基板の変形がなくなるため、導電性ペーストが均一に圧縮され、安定した接続抵抗を得ることができる。
【００２６】
本発明は、平滑層の材質をプリプレグシートまたは基材を構成する硬化性樹脂と同質とすることで層間接着性を向上し、耐熱的及び物理的強度を高めることができる。
【００２７】
またプリプレグシートもしくは内層用の回路基板を芳香族ポリアミドを主材料とする織布あるいは不織布と熱硬化型エポキシ樹脂との複合材を用いることで、小径貫通孔のレーザー加工性に優れた物理的強度の高い配線収容性の高い多層回路基板を実現できるものである。
【００２８】
さらにプリプレグシートもしくは内層用の回路基板をガラス繊維からなる織布あるいは不織布と熱硬化型エポキシ樹脂との複合材を用いることで物理的強度が高く、環境特性や耐熱性の高い多層回路基板を実現できるものである。
【００２９】
また本発明は、平滑層を形成する工程を、硬化性樹脂を塗布し半硬化状態とすることで多層形成における層間密着性を高めることもでき、一方硬化性樹脂を塗布し硬化した後、表面を研磨することで内層用の回路基板の強度、剛性を高めることで高多層の積層時における位置合わせを容易にするとともに、樹脂流れによる位置ずれを防止する効果がある。
【００３０】
以下本発明の実施の形態について図１〜図３を用いて説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
本発明の多層回路基板の製造方法の第１の実施形態について説明する。
【００３２】
図１（ａ）〜（ｈ）は本発明の内層用の両面回路基板の製造方法の工程断面図である。図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図であり、４層基板を例として示している。
【００３３】
まず、多層回路基板のベースとなる内層用の両面回路基板の製造方法を説明する。
【００３４】
図１において１は２５０ｍｍ角、厚さ約１３０μｍ（ｔ１）のプリプレグシートであり、例えば不織布の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。２ａ，２ｂは、片面にＳｉ系の離型剤を塗布した厚さ約１６μｍの離型フィルムであり、ここではポリエチレンテレフタレートを用いている。
【００３５】
プリプレグシート１と離型フィルム２ａ，２ｂの貼り合わせはラミネート装置を用いてプリプレグシート１の樹脂成分を溶融させ接着したものである。３は貫通孔であり、４は導電性ペーストである。使用した導電性ペースト４は、導電性のフィラーとして平均粒径２μｍの銅粉末を用い、樹脂としては熱硬化型エポキシ樹脂（無溶剤型）、硬化剤として酸無水物系の硬化剤をそれぞれ８５重量％、１２．５重量％、２．５重量％となるように３本ロールにて十分に混練したものである。６は３００ｍｍ角、厚さ１８μｍの銅などの金属はくであり、７は半硬化のエポキシ樹脂で形成した平滑層である。
【００３６】
まず、両面に離型フィルム２ａ，２ｂが接着されたプリプレグシート１（図１（ａ））の所定の箇所に図１（ｂ）に示すようにレーザ加工法などを利用して貫通孔３を形成する。
【００３７】
次に図１（ｃ）に示すように、貫通孔３に導電性ペースト４を充填し、貫通導通孔を形成する。
【００３８】
導電性ペースト４を充填する方法としては、貫通孔３を有するプリプレグシート１を印刷機（図示せず）のテーブル上に設置し、直接導電性ペースト４を離型フィルム２ａの上から充填する。このとき、離型フィルム２ａ，２ｂは印刷マスクの役割と、プリプレグシート１の汚染防止の役割を果たしている。
【００３９】
次に図１（ｄ）に示すように、プリプレグシート１の両面から離型フィルム２ａ，２ｂを剥離する。
【００４０】
そして、図１（ｅ）に示すように、プリプレグシート１の両面に金属はく５ａ，５ｂを重ねる。
【００４１】
そして真空中で温度約２００℃、圧力約４ＭＰａで１時間加熱加圧することにより、図１（ｆ）に示すように、プリプレグシート１の厚みが圧縮される（ｔ２＝約９０μｍ）とともにプリプレグシート１と金属はく５ａ，５ｂとが接着され、両面の金属はく５ａ，５ｂは所定位置に設けた貫通孔３に充填された導電性ペースト４により電気的に接続される。
【００４２】
次に、図１（ｇ）に示すように両面の金属はく５ａ，５ｂを選択的にエッチングして凸状の回路パターン６ａ，６ｂを形成する。
【００４３】
そして、図１（ｈ）に示すように回路パターン６ａ，６ｂが形成されていない凹部となった基材としてのプリプレグシート１上に平滑層７を設けることで平滑層７を有する内層用の両面回路基板２０が得られる。
【００４４】
平滑層７の形成はメチルエチルケトンなどの溶剤で希釈した熱硬化性のエポキシ樹脂をスキージング法などを用いて回路パターン６ａ，６ｂ厚と同等レベルに塗布し、約１５０℃の温度で２分間加熱することによって溶剤成分を揮発させてＢステージ状態とした。
【００４５】
両面回路基板２０の両面に形成した平滑層７の厚さは回路パターン７ａ，７ｂの厚みとほぼ同等とした。
【００４６】
ここではＢステージ状態の平滑層７を用いたが、エポキシ樹脂を回路パターン６ａ，６ｂ厚より厚く塗布し、加熱してエポキシ樹脂を硬化させた後、研磨して回路パターン６ａ，６ｂを露出させて平滑層７を形成してもよい。
【００４７】
図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図であり、４層基板を例として示している。
【００４８】
まず図２（ａ）に示すように、図１（ａ）〜（ｈ）によって製造された、凸状の回路パターン６ａ，６ｂを除く基材上の凹部に平滑層７を形成し、導電性ペースト４で両面の回路パターン６ａ，６ｂを電気的に接続した両面回路基板２０を準備する。
【００４９】
また図１（ａ）〜（ｄ）で製造された貫通孔３に導電性ペースト４を充填した貫通導通孔を有するプリプレグシート１０ａ，１０ｂと３００ｍｍ角、厚さ１８μｍの銅などの金属はく８ａ，８ｂを準備する。
【００５０】
次に、図２（ｂ）に示すように、金属はく８ｂ、貫通導通孔を有するプリプレグシート１０ｂ、両面回路基板２０、貫通導通孔を有するプリプレグシート１０ａ、金属はく８ａの順で位置決めして重ねる。
【００５１】
そして、真空中で温度約２００℃、圧力約４ＭＰａで１時間加熱加圧してプリプレグシート１０ａ，１０ｂを硬化することにより、図２（ｃ）に示すようにプリプレグシート１０ａ，１０ｂの厚みが圧縮（ｔ２＝約９０μｍ）され、両面回路基板２０と金属はく８ａ，８ｂとが接着されるとともに、回路パターン６ａ，６ｂは導電性ペースト４により金属はく８ａ，８ｂとインナビアホール接続される。
【００５２】
そして図２（ｄ）に示すように、両面の金属はく８ａ，８ｂを選択的にエッチングして回路パターン９ａ，９ｂを形成することで４層基板が得られる。４層以上の多層基板を得ようとすれば上記製造方法で製造した多層の回路基板を両面回路基板の代わりに用い、同じ工程を繰り返せばよい。
【００５３】
本発明の製造方法で作製した多層回路基板は、両面回路基板の回路パターンの凹部に平滑層を設けたことで、両面回路基板の回路パターンの有無に関わらず、加熱加圧時に両面回路基板の変形がなくなり、導電性ペーストが均一に加圧されて、接続抵抗が安定した。また、回路パターンの凹部に前もって平滑層を形成するため、両面回路基板の回路パターンの厚みにも関係なく接続抵抗が安定することを確認した。
【００５４】
（実施の形態２）
本発明の多層回路基板の製造方法の第２の実施形態について説明する。
【００５５】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図であり、６層基板を例としている。
【００５６】
図３において、２０ａ，２０ｂは実施の形態１の図１（ａ）〜（ｈ）によって製造した内層用の両面回路基板であり、回路パターン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの凹部に平滑層７を形成し、導電性ペースト４で両面の回路パターン６ａと６ｂ、６ｃと６ｄを電気的に接続している。８ａ，８ｂは３００ｍｍ角、厚さ１８μｍの銅などの金属はくである。
【００５７】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃは実施の形態１の図１（ａ）〜（ｄ）によって製造した厚さ１３０μｍ（ｔ１）の貫通導通孔を有するプリプレグシートであり、貫通孔３に導電性ペースト４を充填している。
【００５８】
まず上記両面回路基板２０ａ，２０ｂと上記プリプレグシート１０ａ，１０ｂ，１０ｃと上記金属はく８ａ，８ｂを準備する。
【００５９】
そして図３（ａ）に示すように、金属はく８ｂ、プリプレグシート１０ｃ、両面回路基板２０ｂ、プリプレグシート１０ｂ、両面回路基板２０ａ、プリプレグシート１０ａ、金属はく８ａの順で位置決めして重ねる。
【００６０】
次に、真空中で温度約２００℃、圧力約４ＭＰａで１時間加熱加圧してプリプレグシート１０ａ，１０ｂ，１０ｃを硬化することにより、図３（ｂ）に示すようにプリプレグシート１０ａ，１０ｂ，１０ｃの厚みが圧縮（ｔ２＝約９０μｍ）され、両面回路基板２０ａ，２０ｂと金属はく８ａ，８ｂとが接着されるとともに、回路パターン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは導電性ペースト４により金属はく８ａ，８ｂとインナビアホール接続される。
【００６１】
そして図３（ｃ）に示すように、両面の金属はく８ａ，８ｂを選択的にエッチングして回路パターン９ａ，９ｂを形成することで６層の多層回路基板が得られる。
【００６２】
本発明の第２の製造方法で作製した多層回路基板も実施の形態１の製造方法で作製した多層回路基板と同様の効果が得られることを確認した。
【００６３】
なお、実施の形態１，２では非圧縮の基材に不織布の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を金属はくで挟持して加熱加圧して硬化させた後、エッチングで金属はくを除去したものであるものを用いて説明したが、ガラスクロスに熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材を金属はくで挟持して加熱加圧して硬化させた後、エッチングで金属はくを除去したものを用いても同様の効果を確認している。
【００６４】
また、実施の形態１，２では本発明の製造方法で製造した両面の回路基板を用いたが、層間にドリルで孔加工をして電気メッキにて析出した金属で接続した両面回路基板を用いても、回路基板表面の凹部を平滑化することで実施可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の回路基板の製造方法は、少なくとも２層以上の回路パターンを有する内層用の両面回路基板に平滑層を形成することで、加熱加圧時に両面回路基板の変形がなくなり、接続抵抗が安定した多層回路基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内層用の両面回路基板の製造方法を示す工程断面図
【図２】本発明の第１の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図
【図３】本発明の第２の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図
【図４】従来例の内層用の両面回路基板の製造方法を示す工程断面図
【図５】従来例の多層回路基板の製造方法を示す工程断面図
【図６】従来例での多層回路基板での課題を説明するための断面図
【符号の説明】
１，２１ａ，２１ｂ プリプレグシート
２ａ，２ｂ，２２ａ，２２ｂ 離型フィルム
３，２３ 貫通孔
４，２４ 導電性ペースト
５ａ，５ｂ，８ａ，８ｂ，２５ａ，２５ｂ 金属はく
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，９ａ，９ｂ 回路パターン
７ 平滑層
１０ 貫通導通孔を有するプリプレグシート
２０，４０ 両面回路基板
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ 回路パターン
Claims (4)
- 基材上に一定厚みを有する凸状の回路パターンと導電性ペーストを充填し形成された複数の貫通導通孔を有する内層用の回路基板と、
前記の回路パターンの表面に被圧縮性を有するプリプレグシートが積層硬化された層と、
前記プリプレグシートが積層硬化された層の表面に形成された最外層の回路パターンとを備え、
前記プリプレグシートは導電性ペーストを充填し形成された複数の貫通導通孔を有し、
前記内層用の回路基板の凸状の回路パターンは、前記複数の貫通導通孔を介して、前記最外層の回路パターンと層間接続構造を有し、
前記内層用の回路基板は、前記内層用の回路基板の凸状の回路パターンが形成されていない基材上の凹部に前記凸状の回路パターンと同等の厚みで形成された平滑層を有し、
前記プリプレグシートが積層硬化された層は、前記平滑層と前記内層用の回路基板の凸状の回路パターン上に積層され、
前記最外層の回路パターンは、前記プリプレグシートが積層硬化された層の表面に積層接着された金属はくを回路形成してなり、
前記内層用の回路基板および前記プリプレグシートは硬化性樹脂を含み、
前記平滑層の材質は、前記硬化性樹脂と同質であり、
前記プリプレグシートに形成された複数の貫通導通孔は、前記プリプレグシートとともに均一に圧縮されて形成されていることを特徴とする多層回路基板。 - プリプレグシートもしくは内層用の回路基板は、芳香族ポリアミドを主材料とする織布あるいは不織布と熱硬化型エポキシ樹脂との複合材であることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板。
- プリプレグシートもしくは内層用の回路基板は、ガラス繊維からなる織布あるいは不織布と熱硬化型エポキシ樹脂との複合材であることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板。
- 基材上に一定厚みを有する凸状の回路パターンと導電性ペーストが充填された複数の貫通導通孔を有する内層用の回路基板を準備する工程と、
前記凸状の回路パターン上を除く内層用の回路基板上の凹部に平滑層を半硬化状態に形成する工程と、
導電性ペーストが充填された複数の貫通導通孔を備えた被圧縮性を有するプリプレグシートを準備する工程と、
前記内層用の回路基板上の前記平滑層と前記凸状の回路パターンとの表面に前記プリプレグシートを積層し、さらに金属はくを最外層に積層する工程と、
積層された前記内層用の回路基板と前記プリプレグシートと前記金属はくとを加熱加圧し、前記金属はくと前記凸状の回路パターンとを前記導電性ペーストを介して電気的に層間接続する工程と、
最外層の前記金属はくを加工して回路パターンを形成する工程とを備え、
前記内層用の回路基板および前記プリプレグシートは硬化性樹脂を含み、
前記平滑層の材質は、前記硬化性樹脂と同質であり、
前記平滑層は、前記凸状の回路パターンと同等の厚みに形成される
ことを特徴とする多層回路基板の製造方法。
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