JP3918674B2 - プリント基板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層構造のプリント基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント基板の製造方法として、導体パターンを形成した樹脂フィルムを積層し、それらを加熱しつつ加圧することによって一括して複数枚の樹脂フィルム同士を接着して多層構造のプリント基板を製造する方法が知られている。
【０００３】
例えば、特開２０００−３８４６４号公報に開示されたプリント基板の製造方法によれば、まず、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムの両面に導体パターンを備え、かつこれら両面の導体パターンを導電ペーストによって層間接続した両面パターン樹脂フィルムを複数枚製造する。次に、この複数枚の両面パターン樹脂フィルムを、層間接続可能な処理をした熱可塑性樹脂フィルムを介して積層する。そして、積層した両面パターン樹脂フィルム及び樹脂フィルムを、所定の温度に加熱しつつ、所定圧力で加圧することにより、それぞれの樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂を軟化させて接着させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したプリント基板の製造方法によって樹脂フィルムが相互に接着された場合、樹脂フィルムには熱及び圧力が加えられるため、樹脂フィルムの軟化・流動によって、外縁部の形状が不揃いになりやすい。このため、その樹脂フィルムの積層体から製品部を切り出して、それを最終的な製品としての多層基板とすることが好ましい。
【０００５】
また、積層される各樹脂フィルムが、それらが相互に接着された積層体から、複数枚の多層基板が取り出せる程度の大きさを有していると、多層基板の生産性を向上することができるため、好ましい。この場合にも、複数枚の多層基板は、積層及び接着された樹脂フィルムから切り出される必要が生じる。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、加熱・加圧処理により複数枚の樹脂フィルムを一括して接着した樹脂フィルムの積層体から容易に製品部となる多層構造のプリント基板を分離することが可能なプリント基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のプリント基板の製造方法は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムの少なくとも片面上に導体パターンが形成された導体パターンフィルムを用意する工程と、
前記導体パターンフィルムの両面に位置する導体パターン間を電気的に接続するために、前記導体パターンフィルムにビアホールを形成するとともに、そのビアホールに層間接続材料を充填する充填工程と、
前記導体パターンフィルムを含む樹脂フィルムを複数枚積層する積層工程と、
積層された樹脂フィルムを熱プレス板によって加熱しつつ加圧することにより、樹脂フィルムを相互に接着して多層構造のプリント基板を形成する加熱・加圧工程と、
前記多層構造のプリント基板から、製品部となる製品領域を分離する分離工程とを備え、
前記加熱・加圧工程の前に、前記積層される樹脂フィルムの各々において、前記製品領域を囲むように複数個のスリットを形成するスリット形成工程を行ない、前記製品領域は、前記複数個のスリット間の連結部を介して外枠部分に保持され、
前記スリット形成工程において形成されるスリットの幅は、前記樹脂フィルムの厚さ以下であることを特徴とする。
【０００８】
積層される樹脂フィルムの各々にスリットが形成された後に、加熱・加圧工程において、積層した複数枚の樹脂フィルムに熱及び圧力が加えられると、樹脂フィルム同士が溶着する。このとき、各樹脂フィルムに形成されたスリットは、樹脂フィルムの塑性変形により、その開口領域が小さくなったり、時には塞がれたりする。しかしながら、たとえスリットが塞がれた場合であっても、熱可塑性樹脂の場合、一度スリットを形成した部分は、機械的な物性が低下しており、僅かな応力で簡単にスリットを塞いでいる樹脂部分同士を引き離すことができる。すなわち、積層される各樹脂フィルムにおいて、製品領域を囲むように複数個のスリットを形成することにより、加熱・加圧工程後に製品部と外枠部分とを連結する連結部を破断可能な少しの応力を加えるだけで、簡単に製品部を外枠部分から分離することが可能になる。従って、加熱・加圧工程によって樹脂フィルム同士が接着された樹脂フィルムの積層体から、容易に製品部を取り出すことができる。
そして、スリットの幅が、樹脂フィルムの厚さ以下となるように狭く形成されることにより、加熱・加圧工程において、樹脂フィルム上に形成した導体パターンの位置ずれの発生を抑制することができる。つまり、樹脂フィルムが複数枚積層された状態で、加熱・加圧されると、各々の樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂が軟化して流動する。そのときにスリットの幅が広いと、熱可塑性樹脂がスリットを塞ぐように流動するため、熱可塑性樹脂の流動量が大きくなるためである。なお、より具体的には、請求項５に記載したように、スリットの幅は１ｍｍ以下とすることが好ましい。
【０００９】
請求項２に記載したように、前記スリット形成工程では、積層される樹脂フィルムにおいて前記連結部の位置が異なるように、前記複数個のスリットを形成することが好ましい。
【００１０】
連結部が、積層される樹脂フィルムの各々において同じ位置に形成された場合、その連結部の強度が増加してしまうためである。請求項２に記載したように、連結部の位置を積層される樹脂フィルムにおいて異ならせると、連結部の強度が増加することはなく、容易に製品部を分離することができる。
【００１１】
請求項３に記載したように、前記積層される樹脂フィルムの外縁部に、前記導体パターンからなる外縁枠が形成されることが好ましい。製品部を囲むように、樹脂フィルムに複数のスリットを形成すると、樹脂フィルム自体の剛性が低下する。従って、樹脂フィルムの外縁部に導体パターンからなる外縁枠を形成することにより、樹脂フィルムを補強することができるため、その取り扱いや位置決め等の作業性の悪化を防止できる。
【００１２】
また、請求項４に記載したように、前記ビアホール及び前記スリットは、レーザ加工によって形成されることが好ましい。レーザ加工によれば、微細形状の加工を行なうことができるため、レーザ加工はビアホールの形成に適している。そして、ビアホールをレーザ加工によって形成しつつ、併せてスリットもレーザ加工によって形成すると、スリットを形成するための特別な設備等を何ら追加する必要がないため、製造コストの増加を招くことがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態によるプリント基板の製造方法について、図に基づいて説明する。
【００１４】
図１（ａ）〜（ｈ）は、本実施形態におけるプリント基板の概略の製造工程を示す工程別断面図である。図１（ａ）において、２１は樹脂フィルム２３の片面に加熱により貼着された導体箔（本例では厚さ１８μｍの銅箔）をエッチングによりパターン形成した導体パターン２２を有する片面導体パターンフィルムである。本例では、樹脂フィルム２３としてポリエーテルエーテルケトン樹脂６５〜３５重量％とポリエーテルイミド樹脂３５〜６５重量％とからなる厚さ２５〜７５μｍの熱可塑性樹脂フィルムを用いている。なお、導体パターン２２ａは、樹脂フィルム２３に剛性を付与しつつ、樹脂フィルム２３を構成する熱可塑性樹脂の熱膨張及び熱収縮を抑制するために、外縁枠として樹脂フィルム２３の外縁部に形成された導体パターンである。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、導体パターン２２，２２ａの形成が完了すると、次に、図１（ｂ）に示すように、片面導体パターンフィルム２１の導体パターン２２，２２ａが形成された面と対向する面に保護フィルム８１をラミネータ等を用いて貼着する。この保護フィルム８１は、樹脂層と、この樹脂層の貼着面側にコーティングされた粘着剤層とからなる。粘着剤層を形成する粘着剤は、アクリレート樹脂を主成分とする所謂紫外線硬化型の粘着剤であり、紫外線が照射されると架橋反応が進行し、粘着力が低下する特性を有するものである。
【００１６】
図１（ｂ）に示すように、保護フィルム８１の貼着が完了すると、次に、図１（ｃ）に示すように、保護フィルム８１側から炭酸ガスレーザを照射して、樹脂フィルム２３に導体パターン２２を底面とする有底ビアホールであるビアホール２４を形成する。導体パターン２２のビアホール２４の底面となる部位は、後述する導体パターン２２の層間接続時に電極となる部位である。なお、ビアホールの形成は、炭酸ガスレーザの出力と照射時間等を調整することで、導体パターン２２に穴を開けないようにしている。このとき、図１（ｂ）に示すように、保護フィルム８１にも、ビアホール２４と略同径の開口８１ａが形成される。
【００１７】
ビアホール２４の形成には、炭酸ガスレーザ以外にエキシマレーザ等が使用可能である。レーザ以外のドリル加工等のビアホール形成方法も可能であるが、レーザビームで穴あけ加工すると、微細な径で穴あけでき、導体パターン２２にダメージを与えることが少ないため好ましい。
【００１８】
図１（ｃ）に示すように、ビアホール２４の形成が完了すると、次に、図１（ｄ）に示すように、ビアホール２４内に層間接続材料である導電ペースト５０を充填する。導電ペースト５０は、銅，銀，錫等の金属粒子に、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。
【００１９】
導電ペースト５０は、メタルマスクを用いたスクリーン印刷機により、片面導体パターンフィルム２１の導体パターン２２側を下側とし、保護フィルム８１の開口８１ａ側から片面導体パターンフィルム２１のビアホール２４内に印刷充填される。これは、ビアホール２４内に充填された導体ペースト５０が落下しないようにするためである。導体ペースト５０が落下しない程度の粘性を有していれば、片面導体パターンフィルム２１を導体パターン２２側が下側以外の向きにしても良い。ビアホール２４内への導電ペースト５０の充填は、本例ではスクリーン印刷機を用いたが、確実に充填ができるのであれば、ディスペンサ等を用いる他の方法も可能である。
【００２０】
ビアホール２４内への導電ペースト５０の充填が完了すると、図１（ｅ）に示すように、樹脂フィルム２３にスリット３０を形成する。このスリット３０は、図２の片面導体パターンフィルム２１の平面図に示すように、複数の（本実施形態では４箇所の）製品領域６０のそれぞれの周囲を取り囲むように形成される。但し、各製品領域６０が樹脂フィルム２３から脱落しないように、スリット３０は複数個のスリットに分割され、そのスリット間には、製品領域６０と外枠部分もしくは製品領域同士を連結する連結部３１が形成される。なお、図２において、製品領域６０内の導体パターン２２は、その記載が省略されている。
【００２１】
スリット３０は、例えばレーザを樹脂フィルム２３に照射することによって形成することができる。また、ドリルルーターや打ち抜き加工等によってスリット３０を形成しても良い。ただし、図１（ｃ）に示すビアホール２４の形成にレーザを用いる場合には、スリット３０の形成においてもレーザを用いることが好ましい。これにより、スリット３０の形成のために専用の設備等を設ける必要がなくなるためである。
【００２２】
スリット３０の幅は、１ｍｍ以下、より好ましくは樹脂フィルム２３の厚さ以下に形成することが望ましい。樹脂フィルム２３は、後に詳しく説明するが、複数枚積層された状態で、加熱・加圧される。この加熱・加圧時に、樹脂フィルム２３を構成する熱可塑性樹脂が軟化して流動する。そのときにスリット３０の幅が大きいと、熱可塑性樹脂がスリット３０を塞ぐように流動するため、熱可塑性樹脂の流動量が大きくなる傾向がある。この場合、樹脂フィルム２３上に形成した導体パターン２２の位置ずれが発生する可能性が高くなるので、スリット３０の幅は狭く形成することが好ましいのである。
【００２３】
スリット３０を形成した後、紫外線ランプ（図示せず）によって保護フィルム８１側から紫外線を照射する。これにより、保護フィルム８１の粘着剤層が硬化され、粘着剤層の粘着力が低下する。
【００２４】
保護フィルム８１への紫外線照射が完了すると、片面導体パターンフィルム２１から保護フィルム８１を剥離除去する。これにより、図１（ｆ）に示すように、樹脂フィルム２３にスリット３０が形成され、かつビアホール２４内に導電ペースト５０を充填した片面導体パターンフィルム２１が得られる。なお、スリット３０の形成は、保護フィルム８１を片面導体パターンフィルム２１から剥離した後に行なっても良い。
【００２５】
次に、図１（ｇ）に示すように、片面導体パターンフィルム２１を複数枚（本実施形態では６枚）積層する。このとき、下方側の３枚の片面導体パターンフィルム２１は導体パターン２２、２２ａが設けられた側を下側として、上方側の３枚の片面導体パターンフィルム２１は導体パターン２２、２２ａが設けられた側を上側として積層する。なお、図１（ｇ）に示されるように、積層されるすべての片面導体パターンフィルム２１において、製品領域６０の周囲を取り囲むようにスリット３０が形成されている。
【００２６】
そして、積層された片面導体パターンフィルム２１が、これらの上下両面から図示しない加熱プレス機により加熱、加圧される。具体的な加熱、加圧条件を例示すると、圧力は０．１〜１０ＭＰａの範囲の値であり、加熱温度は２００〜３５０℃の範囲の値である。さらに、加熱・加圧時間は、１０〜４０分程度に設定される。
【００２７】
上述した加熱・加圧工程を実行することにより、各片面導体パターンフィルム２１が相互に接着される。すなわち、各片面導体パターンフィルム２１の樹脂フィルム２３が熱融着して一体化される。さらに、加熱及び加圧により、ビアホール２４内の導電ペースト５０が焼結して一体化した導電性組成物５１となり、隣接する導体パターン２２間を層間接続する。
【００２８】
このようにして、積層された各片面導体パターンフィルム２１が相互に接着された後、製品部となる製品領域６０を分離する分離工程が行なわれる。すなわち、本実施形態では、上述したように各製品領域６０の周囲を取り囲むようにスリット３０が形成されている。熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム２３にスリット３０を形成すると、そのスリット３０を形成した部分は、機械的な物性が低下する。このため、加熱・加圧工程後に製品領域６０と外枠部分及び製品領域６０同士を連結する連結部３１を破断可能な少しの応力を加えるだけで、簡単に製品領域６０を外枠部分及び他の製品領域６０から分離することが可能になる。そして、図１（ｈ）に示すように、製品領域６０が外枠部分や他の製品領域６０から分離されることによって、製品としての多層構造のプリント基板１００が得られる。
【００２９】
ここで、製品領域６０を外枠部分と連結する連結部３１は、積層される各片面導体パターンフィルム２１において異なる位置に形成されることが好ましい。全ての片面導体パターンフィルム２１において連結部３１が同じ位置に形成された場合、連結部３１同士も接着されるので、その連結部３１の剛性が増加する。このため、製品領域６０の分離に必要な応力も増加することになる。従って、少しの応力で製品領域６０を分離するためには、各片面導体パターンフィルム２１の連結部３１の形成位置を異ならせることが有効である。ただし、すべての片面導体パターンフィルム２１において連結部３１の位置をずらす必要はなく、少なくとも一部の片面導体パターンフィルム２１について連結部３１の位置を異ならせることにより、その連結部３１を破断するための応力を低減することが可能である。
【００３０】
また、上述したように、各製品領域６０の周囲を取り囲むようにスリット３０を形成することにより、積層される片面導体パターンフィルム２１同士の位置ずれを防止する効果も得ることができる。この点について、以下に説明する。
【００３１】
上述の加熱・加圧工程を行なうことによって、樹脂フィルム２３が加熱されると、その樹脂フィルム２３が熱膨張する。また、その加熱が終了して温度が低下すると熱収縮する。この熱膨張量や熱収縮量が各樹脂フィルム２３で異なる場合がある。すると、樹脂フィルム２３上に形成された導体パターン２２と層間接続材料としての導電ペースト５０との位置ずれが生じたり、溶着後に応力が発生してしまう。この熱膨張や熱収縮は、樹脂フィルム２３のサイズが大きくなるほど顕著に表れる。
【００３２】
このような問題に対して、本実施形態では、積層されるすべての片面導体パターンフィルム２１において、製品領域６０を取り囲むようにスリット３０を形成しているので、見かけ上のワークサイズを小さくすることができる。従って、各製品領域６０における熱膨張量及び熱収縮量も小さくすることができる。この結果、樹脂フィルム２３上に形成された導体パターン２２の位置ずれが生じにくくなって、接続不良の発生を防止できるとともに、溶着後の応力の発生を抑制することができる。
（他の実施形態）
上述した実施形態においては、各樹脂フィルム２３の外縁部に外縁枠となる導体パターン２２ａを形成していたが、その導体パターン２２ａ同士を導電ペーストを介して相互に接続しても良い。また、その接続は、導体パターン２２ａのほぼ全周に渡って行われることが好ましい。これにより、製品領域６０の樹脂は、導体パターン２２ａ及び導電ペーストによって、その周囲が囲まれるので、一層、製品領域６０における樹脂フィルム２３の熱膨張及び熱収縮を抑制することができる。
【００３３】
また、上述の実施形態では、片面導体パターンフィルム２１に４箇所の製品領域６０を設ける例について説明したが、その製品領域の数は任意であり、３個以下もしくは５個以上の製品領域を設けても良い。
【００３４】
また、上記実施形態において、絶縁基材である樹脂フィルムとしてポリエーテルエーテルケトン樹脂６５〜３５重量％とポリエーテルイミド樹脂３５〜６５重量％とからなる樹脂フィルムを用いたが、これに限らず、ポリエーテルエーテルケトン樹脂とポリエーテルイミド樹脂に非導電性フィラを充填したフィルムであってもよいし、他の材質の熱可塑性樹脂フィルム（例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、熱可塑性ポリイミド、所謂液晶ポリマー等）を用いてもよい。加熱プレスにより接着が可能であり、後工程である半田付け工程等で必要な耐熱性を有する熱可塑性樹脂フィルムであれば好適に用いることができる。
【００３５】
また、上記実施形態では、層間接続材料は導電ペースト５０であったが、ビアホール内に充填が可能であれば、ペースト状ではなく、粒状であっても良い。
【００３６】
さらに、上記実施形態では、片面導体パターンフィルム２１から多層構造のプリント基板を形成する例について説明したが、両面導体パターンフィルムを用いてプリント基板を構成しても良い。たとえば、複数の両面導体パターンフィルムを用意し、それらを、層間接続材料がビアホールに充填されたフィルムを介して積層しても良いし、１枚の両面導体パターンフィルムの両面にそれぞれ片面導体パターンフィルムを積層しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｈ）は、本発明の実施形態におけるプリント基板の概略の製造工程を示す工程別断面図である。
【図２】図１に示すプリント基板の製造工程の過程において形成される、片面導体パターンフィルムの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
２１ 片面導体パターンフィルム
２２，２２ａ、 導体パターン
２３ 樹脂フィルム
２４ ビアホール
３０ スリット
３１ 連結部
５０ 導電ペースト
６０ 製品領域
１００ プリント基板

Claims (5)

1. 熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムの少なくとも片面上に導体パターンが形成された導体パターンフィルムを用意する工程と、
   前記導体パターンフィルムの両面に位置する導体パターン間を電気的に接続するために、前記導体パターンフィルムにビアホールを形成するとともに、そのビアホールに層間接続材料を充填する充填工程と、
   前記導体パターンフィルムを含む樹脂フィルムを複数枚積層する積層工程と、
   積層された樹脂フィルムを熱プレス板によって加熱しつつ加圧することにより、樹脂フィルムを相互に接着して多層構造のプリント基板を形成する加熱・加圧工程と、
   前記多層構造のプリント基板から、製品部となる製品領域を分離する分離工程とを備え、
   前記加熱・加圧工程の前に、前記積層される樹脂フィルムの各々において、前記製品領域を囲むように複数個のスリットを形成するスリット形成工程を行ない、前記製品領域は、前記複数個のスリット間の連結部を介して外枠部分に保持され、
   前記スリット形成工程において形成されるスリットの幅は、前記樹脂フィルムの厚さ以下であることを特徴とするプリント基板の製造方法。
2. 前記スリット形成工程では、積層される樹脂フィルムにおいて前記連結部の位置が異なるように、前記複数個のスリットを形成することを特徴とする請求項１に記載のプリント基板の製造方法。
3. 前記積層される樹脂フィルムの外縁部に、前記導体パターンからなる外縁枠が形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプリント基板の製造方法。
4. 前記ビアホールと前記スリットとが、レーザ加工によって形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプリント基板の製造方法。
5. 前記スリット形成工程において形成されるスリットの幅は１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板の製造方法。

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