JP3915662B2

JP3915662B2 - 多層回路基板の製造方法

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Publication number: JP3915662B2
Application number: JP2002321091A
Authority: JP
Inventors: 俊也下平
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: JP2004158544A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属箔からなる導体パターンが形成された樹脂フィルムが複数枚積層されてなる多層回路基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属箔からなる導体パターンが形成された樹脂フィルムが複数枚積層されてなる多層回路基板の製造方法が、例えば、特開２０００−３８４６４号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
図４に、特許文献１に開示された多層回路基板の製造方法を示す。（ａ）は多層回路基板を、また、（ｂ）および（ｃ）は製造に必要な素材の組合せを示す。各図中、１は樹脂フィルム（フィルム状絶縁体）、２は導体パターン、３は金属ペースト、１１〜１６は構成素材である。
【０００４】
図４（ａ）に示される多層回路基板は、いわゆる４層基板といわれるもので、３枚の樹脂フィルム１を介して、導体パターン２が４層に構成され、また、導体パターン相互間は、通常、金属ペースト３によって接続される。しかして、このような多層回路基板を製造するには、図４（ｂ）又は（ｃ）に示されるような、表面に導体パターンを形成し又は形成していない樹脂フィルム１が、素材１１〜１６として用いられる。
【０００５】
図４（ｂ）の組合せでは、両面に導体パターンを形成した２つの素材１１、１３と表面に導体パターンを有しない素材１２が使用され、これらを熱融着し、多層化することによって、図４（ａ）の多層回路基板が得られる。また、図４（ｃ）の組合せでは、片面のみに導体パターンを形成した２つの素材１４、１６と両面に導体パターンを形成した素材１５が使用され、これらを熱融着し、多層化して、図４（ａ）の多層回路基板とする。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３８４６４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図５に、特許文献１に開示された多層回路基板の製造方法により製造される多層回路基板の一例を示す。
【０００８】
図５の斜視図に示す多層回路基板１００は、金属箔からなる導体パターン２が形成された熱可塑性樹脂の樹脂フィルム１が５枚積層されてなるが、多層回路基板１００の表面には各種の電子部品９が搭載されている。電子部品９が搭載された多層回路基板１００においては、製造した多層回路基板１００の回路性能を検査したり、他の回路基板と接続するために、通常、多層回路基板１００の外周部にランド２ｓが設けられている。搭載される電子部品９が多く回路が複雑な場合には、内層の導体パターン２と金属ペースト３（図示を省略）を介して検査や接続用の配線が表面に引き出され、表面に設けられたランド２ｓで検査や接続が実施される。
【０００９】
このように、従来の多層回路基板１００においては回路性能の検査や電気接続のために専用のランド２ｓのスペースが必要であり、ここにはほとんど電子部品９を搭載することができず、基板面積の利用効率が良くなかった。
【００１０】
そこで本発明の目的は、回路性能や電気接続のためのランドスペースを省略でき、基板面積の利用効率が高い多層回路基板の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム上に、金属箔からなる所定の導体パターンを形成した導体パターンフィルムの準備工程と、前記導体パターンフィルムを複数枚積層すると共に、積層された導体パターンフィルムの間に、当該導体パターンフィルムにおける外周部の所定の導体パターンを覆って、前記樹脂フィルムと難接着性のシートを挿入する導体パターンフィルムとシートの積層工程と、前記積層された複数枚の導体パターンフィルムとシートを熱プレス板により加熱・加圧して、導体パターンフィルム同士を貼り合わせる導体パターンフィルム貼り合わせ工程と、前記貼り合わされた導体パターンフィルムのシート挿入部を加熱して、シート挿入部を開くように前記貼り合わされた導体パターンフィルムの外周部を変形し、シートを取り外して、前記所定の導体パターンを露出する導体パターンの露出工程と、前記貼り合わせた導体パターンフィルムの表面に電子部品を搭載する電子部品搭載工程と、前記露出した導体パターンを用いて、前記搭載した電子部品による電気回路の検査を行なう検査工程とを有することを特徴としている。
【００１２】
このようにして製造される多層回路基板では、樹脂フィルムが相互に貼り合わされてなる樹脂母材のシート挿入部で、シート挿入部を開くように樹脂母材の外周部が変形されて、開かれたシート挿入部に所定の導体パターンが露出される。この開かれたシート挿入部に露出される導体パターンは、回路性能の検査や電気接続のためにランドとして用いることができる。このようにして形成される回路性能の検査や電気接続のためにランドは、多層回路基板の内部の導体パターンを利用するものであり、多層回路基板の表面におけるランドの専用スペースを省略することができる。従って、本発明の多層回路基板の製造方法を用いて、基板面積の利用効率が高い多層回路基板を得ることができる。
さらに、前記の基板面積の利用効率が高い多層回路基板の開かれたシート挿入部に露出した導体パターンを用いて、搭載した電子部品による電気回路の検査を実施することができる。尚、この電気回路の検査は、多層回路基板の製造時に実施することもできるし、多層回路基板の使用時に実施することもできる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、加熱により変形された前記導体パターンフィルムの外周部を再び加熱し、変形前のほぼ平坦な状態に戻す平坦化工程を有することを特徴としている。
【００１６】
本発明においては、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムを用いて多層回路基板を製造しているため、前記のように変形した外周部に難接着性のシートを再び挟み込んで加熱することにより、変形前のほぼ平坦な状態に戻すことができる。従って、製造時に、外周部を変形して導体パターンを露出して電気回路の検査を実施し、電気回路の検査後に再び加熱してもとの平坦な多層回路基板の状態に戻すことが可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多層回路基板の製造方法およびそれにより製造される多層回路基板を、図に基づいて説明する。
【００２５】
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の多層回路基板２００の製造方法を示す工程別断面図である。尚、図１（ａ）〜（ｄ）において、従来の製造方法の図４（ａ）〜（ｃ）の現れる各部と同様の部分については、同じ符号を付けた。
【００２６】
最初に、図１（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム１上に、金属箔からなる所定の導体パターン２を形成した導体パターンフィルム２０，２１，２３，２４を準備する。
【００２７】
樹脂フィルム１は多層回路基板の絶縁基体となるもので、材料の熱可塑性樹脂として、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン／ポリエーテルイミド混合物、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリイミド樹脂等を用いることができる。
【００２８】
導体パターン２は多層回路基板の配線導体となるもので、樹脂フィルム１に貼り合わされた金属箔をエッチングして形成される。金属箔の材料として、例えば、導電性の良い金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。尚、樹脂フィルム１と金属箔の貼り合わせは、積層して加熱加圧することにより行なわれる。
【００２９】
図１（ａ）に示す導体パターンフィルム２０，２１，２３，２４には、導体パターン２を底面とする孔が形成されており、孔内に金属ペースト３が充填されている。導体パターン２を底面とする孔は、炭酸ガス（ＣＯ_２）レーザ加工機を用い、導体パターン２側と反対の樹脂フィルム１側からレーザ光を照射して形成する。金属ペースト３は、銅（Ｃｕ）とスズ（Ｓｎ）の金属粒子にバインダ樹脂や有機溶剤を加え、これを混練してペースト化したものである。金属ペースト３は、金（Ａｕ）とスズ（Ｓｎ）、または銀（Ａｇ）とスズ（Ｓｎ）の金属粒子を含んだペーストであってもよい。金属ペースト３は、ペースト充填装置のスキージにより、導体パターン２を底面とする孔内に押し込み充填される。
【００３０】
また、図１（ａ）では、貫通孔内に金属ペースト３が充填され、導体パターン２が形成されていない素材２２が準備されている。素材２２は、レーザ加工機により樹脂フィルム１に貫通孔を形成した後、台上に樹脂フィルム１を配置して、台を貫通孔の底面とする。この状態で金属ペースト３を充填して、金属ペースト３を乾燥させることにより、素材２２が準備できる。
【００３１】
さらに、図１（ａ）では、樹脂フィルム１と難接着性のシート２５が準備されている。貫通孔内に金属ペースト３が充填され、導体パターン２が形成されていない素材２２が準備されている。シート２５の材料としては、例えば、耐熱性があり、加熱された熱可塑性樹脂に対して難接着性を有するポリイミドが用いられる。
【００３２】
次に、以上のようにして準備した導体パターンフィルム２０，２１，２３，２４、素材２２およびシート２５を、所定の配置で積層する。図１（ａ）では、素材２２とシート２５が、同じ層に並んで配置されている。素材２２とシート２５の両側の層には、導体パターンフィルム２１，２３が、導体パターン２を素材２２とシート２５に対向するようにして配置されている。また、最外層の導体パターンフィルム２０，２４は、多層回路基板の両側表面に導体パターン２が現れるように、導体パターン２が外側を向くようにして配置されている。
【００３３】
この図１（ａ）の積層では、４枚の導体パターンフィルム２０，２１，２３，２４と素材２２が積層され、積層された導体パターンフィルム２１，２３の間に、導体パターンフィルム２１，２３における外周部の所定の導体パターン２を覆って、樹脂フィルム１と難接着性のシート２５が挿入される配置となる。
【００３４】
次に、図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）のように積層された導体パターンフィルム２０，２１，２３，２４、素材２２およびシート２５を、付着防止フィルム５１、緩衝材５２、金属板５３を介してヒータ５５が埋設された一対の熱プレス板５４の間に挿入して、加熱・加圧する。
【００３５】
付着防止フィルム５１は、加熱・加圧時の樹脂フィルム１が周りの部材へ付着したり、樹脂フィルム１と導体パターン２に傷がついたりするのを防止するもので、例えばポリイミドフィルム等が用いられる。緩衝材５２は、積層体に均一に圧力を加えるためのもので、例えばステンレス等の金属を繊維状に裁断し、その繊維状金属を厚さ約１ｍｍの板状に成型したものが用いられる。金属板５３は、熱プレス板５４に傷が入るのを防止するためのもので、例えばステンレス（ＳＵＳ）やチタン（Ｔｉ）の厚さ約２ｍｍの板が用いられる。
【００３６】
積層体および上記の各プレス部材を配置した後、最初にヒータ５５を発熱し、圧力を印加しない状態で全体を２００℃で５分間加熱する。次に、図示しないプレス機により熱プレス板５４を介して、積層体に２０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力を印加する。次に、全体の温度を２５０〜３５０℃に設定し、１０〜３０分間、加熱・加圧する。加熱・加圧は大気中で行なってもよいが、導体パターン２の酸化を抑制するため、好ましくは真空中で行なうのがよい。
【００３７】
以上の加熱・加圧により、導体パターンフィルム２０，２１，２３，２４および素材２２の各樹脂フィルム１と導体パターン２が互いに貼り合わされて接着すると共に、金属ペースト３が焼結する。
【００３８】
これによって、図１（ｃ）に示す、導体パターンフィルム２０，２１，２３，２４および素材２２が貼り合わされてなる多層回路基板２００が製造される。尚、図１（ｃ）の多層回路基板２００では、樹脂フィルム１と難接着性のシート２５は、導体パターンフィルム２１，２３の間に挿入されたままである。次に、この状態で、多層回路基板２００の表面に、電子部品を搭載する（図示は省略）。
【００３９】
次に、図１（ｄ）に示すように、多層回路基板２００のシート２５の挿入部を再び加熱し、シート２５の挿入部を開くようにして多層回路基板２００の外周部を変形する。このようにして変形した外周部からシート２５を取り外せば、シート２５に対向していた所定の導体パターン２ｒを露出することができる。
【００４０】
このように本発明の多層回路基板２００の製造方法は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム１を加熱加圧して製造した図１（ｃ）の多層回路基板２００を、再び加熱して、図１（ｄ）のように変形した多層回路基板２００を製造する方法である。
【００４１】
次に、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて、本発明の多層回路基板の製造方法により製造される多層回路基板２０１の効果を説明する。尚、図２（ａ）〜（ｃ）において、図５の従来の多層回路基板１００と同様の部分については、同じ符号を付けた。
【００４２】
図２（ａ）は、前記の図１（ａ）〜（ｄ）の製造工程で製造される多層回路基板２０１について、図１（ｃ）の製造工程終了時の多層回路基板２０１であり、図２（ｂ）は、図１（ｄ）の製造工程終了時の多層回路基板２０１である。
【００４３】
図２（ａ）の斜視図に示す多層回路基板２０１は、図５の従来の多層回路基板１００と比較して、従来の多層回路基板１００の外周部に設けられていたランド２ｓが形成されていない。この従来の多層回路基板１００に形成されたランド２ｓは、多層回路基板１００の回路性能を検査したり、他の回路基板と接続するためのものであるが、本発明の多層回路基板２０１においては、図２（ｂ）の導体パターン２ｒがこれに相当する。
【００４４】
図２（ａ），（ｂ）に示す多層回路基板２０１では、樹脂フィルム１が相互に貼り合わされてなる樹脂母材のシート２５挿入部で、図２（ａ）の一点鎖線で囲った位置を支点として、シート２５挿入部を開くように樹脂母材の外周部が変形される。これによって図２（ｂ）のように、開かれたシート２５挿入部に、所定の導体パターン２ｒが露出される。この露出された導体パターン２ｒは、多層回路基板２０１の回路性能の検査や、電気接続のためにランドとして用いることができる。
【００４５】
図２（ｂ）に示す露出された導体パターンであるランド２ｒは、元は図２（ａ）に示す多層回路基板２０１の内部の導体パターン２を利用したものである。このため、従来の図５の多層回路基板１００にあったランド２ｓの専用スペースを省略することができる。従って、本発明の多層回路基板２０１は、基板面積の利用効率が高い多層回路基板とすることができる。
【００４６】
図２（ｂ）の露出された導体パターン２ｒを用いて、搭載した電子部品９による電気回路の検査を実施する場合、電気回路の検査は、多層回路基板２０１の製造時に実施することもできるし、多層回路基板２０１の使用時に実施することもできる。また、製造時に電気回路の検査を実施して、その後の使用時に電気回路の検査をする必要がない場合には、図２（ｂ）に示す変形した外周部にシート２５を再び挟み込んで加熱することで、変形前のほぼ平坦な図２（ａ）に示す状態に戻すことができる。
【００４７】
図２（ｃ）は、図２（ｂ）の多層回路基板２０１を、他の回路基板１０１に接続した時の、回路基板１０１の下面から透視して、多層回路基板２０１を見た状態を示す図である。図２（ｃ）において、回路基板１０１に関するものは、点線で示されている。
【００４８】
図２（ｃ）に示す回路基板１０１のランド２ｓ’と多層回路基板２０１の露出された導体パターンであるランド２ｒは、半田によって接続されている。図２（ｂ）のように変形した多層回路基板２０１は、図２（ｃ）に示すように、他の回路基板１０１に対して、立てて接続することができる。これによって、他の回路基板上の空間を有効に活用することができ、回路基板全体の占有面積を低減することができる。
【００４９】
図３（ａ），（ｂ）に、図２（ｃ）のように、本発明の多層回路基板を他の回路基板に対して立てて接続する際の好ましい例を示す。尚、図３（ａ），（ｂ）の斜視図では、多層回路基板２０２，２０３における前記と同様の露出された導体パターン２ｒ’，２ｒ’’が下面であり、点線で描かれている。
【００５０】
図３（ａ）の多層回路基板２０２においては、露出された導体パターンである半田接続のためのランド２ｒ’と変形された樹脂母材における他方の表面の導体パターン２ｔ’とを連結する貫通孔３ｖ’が形成されている。また、図３（ｂ）の多層回路基板２０３においては、露出された導体パターンであるランド２ｒ’’、他方の表面の導体パターン２ｔ’’およびそれらを連結する貫通孔３ｖ’’が、多層回路基板２０３の外周端部に形成されている。これらの貫通孔３ｖ’，３ｖ’’を用いれば、図２（ｃ）のように他の回路基板に対して多層回路基板を立てて接続する際には、表面の導体パターン２ｔ’，２ｔ’’から貫通孔３ｖ’，３ｖ’’を介してランド２ｒ’，２ｒ’’に半田が流れて、他の回路基板のランドに接続する。従ってこの場合には、電気的接続だけでなく、貫通孔３ｖ’，３ｖ’’に充填される半田によって他の回路基板との接合強度を上げることができる。
【００５１】
以上、本発明の多層回路基板の製造方法、およびそれにより製造される多層回路基板は、回路性能や電気接続のためのランドスペースを省略でき、基板面積の利用効率が高い多層回路基板とすることができる。
【００５２】
（他の実施形態）
前記の実施形態においては、片面に導体パターン２を有する４枚の導体パターンフィルム２０，２１，２３，２４と素材２２およびシート２５を図１（ａ）のように積層し、これによって図１（ｄ）に示す多層回路基板２００を製造する例を示した。本発明はこれに限らず、導体パターンフィルムの積層枚数は、シート２５を挟んで２枚以上の任意の枚数であってよい。また、露出される導体パターンが、シート２５を挟んだ片側のみで十分な場合には、例えば図１（ａ）において素材２２を用いずにシート２３を反転して積層することにより、形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の多層回路基板の製造方法を示す工程別断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の多層回路基板の効果を説明する図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、本発明の多層回路基板を他の回路基板に対して立てて接続する際の好ましい例を示す図である。
【図４】従来の多層回路基板の製造方法を示す図で、（ａ）は多層回路基板を、また、（ｂ）および（ｃ）は製造に必要な素材の組合せを示す。
【図５】従来の多層回路基板の一例を示す図である。
【符号の説明】
１００，２００〜２０３多層回路基板
１０１他の回路基板
２０，２１，２３，２４導体パターンフィルム
２２素材
２５シート
１樹脂フィルム
２導体パターン
２ｒ，２ｒ’，２ｒ’’ 露出された導体パターン（ランド）
２ｓ従来の回路基板のランド
２ｓ’ 他の回路基板のランド
２ｔ’，２ｔ’’ 変形された樹脂母材における他方の表面の導体パターン
３金属ペースト
３ｖ’，３ｖ’’ 貫通孔
９電子部品

Claims

熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム上に、金属箔からなる所定の導体パターンを形成した導体パターンフィルムの準備工程と、
前記導体パターンフィルムを複数枚積層すると共に、積層された導体パターンフィルムの間に、当該導体パターンフィルムにおける外周部の所定の導体パターンを覆って、前記樹脂フィルムと難接着性のシートを挿入する導体パターンフィルムとシートの積層工程と、
前記積層された複数枚の導体パターンフィルムとシートを熱プレス板により加熱・加圧して、導体パターンフィルム同士を貼り合わせる導体パターンフィルム貼り合わせ工程と、
前記貼り合わされた導体パターンフィルムのシート挿入部を加熱して、シート挿入部を開くように前記貼り合わされた導体パターンフィルムの外周部を変形し、シートを取り外して、前記所定の導体パターンを露出する導体パターンの露出工程と、
前記貼り合わせた導体パターンフィルムの表面に電子部品を搭載する電子部品搭載工程と、
前記露出した導体パターンを用いて、前記搭載した電子部品による電気回路の検査を行なう検査工程とを有することを特徴とする多層回路基板の製造方法。
加熱により変形された前記導体パターンフィルムの外周部を再び加熱し、変形前のほぼ平坦な状態に戻す平坦化工程を有することを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の製造方法。