JP3952863B2

JP3952863B2 - 内層回路入り金属箔張り積層板の製造法

Info

Publication number: JP3952863B2
Application number: JP2002158075A
Authority: JP
Inventors: 裕朗山口; 敏夫中村; 剛波多野
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2022-05-30
Also published as: JP2003347729A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層プリント配線板の製造に供する内層回路入り金属箔張り積層板の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内層回路入り金属箔張り積層板は、コア配線基板の両側にプリプレグ層と金属箔を内側から外側へこの順序で重ねた積層構成体（これが内層回路入り金属箔張り積層板１枚に相当する）の複数組を積み重ねてプレス熱盤一段間に投入し、各積層構成体を加熱加圧成形により一体化することにより製造される。一組の積層構成体中にコア配線基板が複数枚ある構成では、当該コア配線基板同士の間にもプリプレグ層を介在させ、前記加熱加圧成形を実施する。プリプレグ中の樹脂は前記加熱加圧成形時に溶融し、積層構成体を一本化するための接着層の機能を果たす。また、溶融した樹脂は、コア配線基板のプリント配線間凹部に流入してこれを埋める。
上記加熱加圧成形においては、各積層構成体を離隔するために、積層構成体間に金属型板を介在させる。そして、積層構成体を複数組積み重ねたその最も上側と下側の金属型板とプレス熱盤との間には、それぞれクッション材を介在させる。
【０００３】
上記内層回路入り金属箔張り積層板の製造に先立って準備されるコア配線基板は、１枚以上のプリプレグ層の両側に金属箔を重ねた積層構成体（これが両面金属箔張り積層板１枚に相当する）の複数組を積み重ねてプレス熱盤一段間に投入し、加熱加圧成形することにより製造される。
この場合にも、内層回路入り金属箔張り積層板の製造と同様に、各積層構成体を離隔するために、積層構成体間に金属型板を介在させる。そして、積層構成体を複数組積み重ねたその最も上側と下側の金属型板とプレス熱盤との間には、それぞれクッション材を介在させる。
【０００４】
一回の加熱加圧成形で多くの製品を製造しようとする場合、両面金属箔張り積層板を製造するときにも内層回路入り金属箔張り積層板を製造するときにも、その製造サイズを大きくするか、プレス熱盤一段間に投入する積層構成体の組数を多くすることが考えられる。
プレス熱盤一段間に投入する積層構成体の組数を多くする方法の一つとして、各積層構成体の間に配置する金属型板の厚みを薄くする方法がある。しかし、金属型板はその厚みを薄くするに伴ってその強度が低下するので、クッション材の表面性状が、金属型板を通して積層板の表面に転写される心配がある。また、特に、内層回路入り金属箔張り積層板の製造工程においては、加熱加圧成形時にコア配線基板のプリント配線の凹凸によって金属型板が変形し、その結果、金属型板を介して隣接する内層回路入り金属箔張り積層板の表面に前記凹凸が転写される心配がある。表面に前記凹凸が転写された両面金属箔張り積層板や内層回路入り金属箔張り積層板は、プリント配線の形成のためにその表面にラミネートした感光性樹脂フィルムの密着不良や、部品実装不良を招くおそれがある。
【０００５】
上記凹凸の転写を回避するには、プレス熱盤一段間に投入した複数組の積層構成体の最も上側と下側、ならびに積み重ねた積層構成体の所定組数毎の間に厚み１mm以上の第２金属型板を配置すればよい。しかし、積層構成体、厚みの薄い金属型板ならびに厚み１mm以上の厚い第２金属型板の三者の熱膨張率が異なると、成形された積層板に応力が内包されたままになることがある。特に、このような応力が内包された両面金属箔張り積層板を内層回路入り金属箔張り積層板製造に供すると、製造した内層回路入り金属箔張り積層板にそりや内層回路位置精度の悪化等、不具合が発生する。
【０００６】
上記の応力発生は、内層回路入り金属箔張り積層板の加熱加圧成形工程においては、積層構成体中に占めるプリプレグ（プリプレグの樹脂が溶融し硬化することが応力発生の主原因）の割合が少ないため、それほど顕著ではない。一方、コア配線基板製造に供する両面金属箔張り積層板の加熱加圧成形工程においては、積層構成体のほとんどをプリプレグが占めるため、内包される応力が大きくなる。
内層回路入り金属箔張り積層板を効率よく製造するためには、両面金属箔張り積層板と内層回路入り金属箔張り積層板のいずれの加熱加圧成形においても、厚み０．８mm以下の金属型板と厚み１mm以上の第２金属型板を組合せて用いることが望ましいわけであるが、通常、金属型板としては、厚み１．２mm程度のステンレス製型板を用いており、その材質上、厚みの薄い（０．８mm以下）ステンレス製型板を製造することは難しく、薄い金属型板は他の材質によるものを選択せざるを得ない。そうすると、両面金属箔張り積層板に内包する応力が大きくなるので、この応力に起因する内層回路入り金属箔張り積層板のそりや内層回路位置精度悪化の問題から、両面金属箔張り積層板の加熱加圧成形には、厚み０．８mm以下の金属型板を採用して製造効率を上げることが難しかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、コア配線基板製造に供する両面金属箔張り積層板の加熱加圧成形において、１枚の両面金属箔張り積層板に相当する積層構成体間を離隔する金属型板に０．８mm以下の厚みのものを使用した場合にも応力の内包を少なくし、そりの抑制や内層回路位置精度が良好な内層回路入り金属箔張り積層板を製造することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る第１の製造法は、１枚以上のプリプレグ層の両側に金属箔を重ねた積層構成体の複数組を積み重ねてプレス熱盤一段間に投入し、各積層構成体を加熱加圧成形により一体化して両面金属箔張り積層板を製造する第１工程と、前記両面金属箔張り積層板にプリント配線の回路加工を施してコア配線基板を製造する第２工程と、前記コア配線基板の両側にプリプレグ層と金属箔を内側から外側へこの順序で重ねた積層構成体の複数組を積み重ねてプレス熱盤一段間に投入し、各積層構成体を加熱加圧成形により一体化する第３工程を経る内層回路入り金属箔張り積層板の製造において、
上記第１工程の加熱加圧成形においては、積層構成体同士の間に厚み０．８mm以下の第１金属型板を配置する。プレス熱盤一段間に重ねて投入した複数組の積層構成体の最上面と最下面には前記第１金属型板とその外側に厚み１mm以上の第２金属型板、さらにその外側にクッション材を配置する。且つ、第２金属型板と第１金属型板との間に第３金属型板のみを１枚以上配置し、当該第３金属型板を第１金属型板と同じ材質とする。
そして、上記第３工程の加熱加圧成形においては、積層構成体同士の間に前記第１金属型板を配置し、プレス熱盤一段間に重ねて投入した複数組の積層構成体の最上面と最下面には前記第２金属型板、さらにその外側にクッション材を配置する。
【０００９】
両面金属箔張り積層板のそりの原因となる内包応力は、両面金属箔張り積層板と金属型板の熱膨張率の差によって生じる。特に、材質の異なる金属型板を併用するときには、その異なる金属型板の間の熱膨張率の違いが大きく影響する。上記第２工程の加熱加圧成形工程において、第３金属型板は、クッション材の表面性状が金属箔張り積層板表面に転写されることを防ぐための第２金属型板と両面金属箔張り積層板に直接当接する第１金属型板との間にあって、両者の熱膨張率差の影響を軽減する。両面金属箔張り積層板に内包する応力が小さければ、これを内層回路入り両面金属箔張り積層板製造に供し、その加熱加圧成形工程において材質の異なる金属型板を使用しても、そりや内層回路位置精度への影響は小さくなる。
【００１０】
本発明に係る第２の製造法は、上記第１の製造法と同様な工程を経るが、異なる点は、第１工程の加熱加圧成形において、第３金属型板を、第１金属型板と第２金属型板の中間の熱膨張率を有する材質とすることである。
この中間の熱膨張率を有する第３金属型板は、第１金属型板と第２金属型板の熱膨張率差を緩衝する。
【００１１】
なお、従来の製造法は、上記第１の製造法の第１工程の加熱加圧成形において、積層構成体同士の間に厚み０．８mm以下の第１金属型板を配置し、プレス熱盤一段間に重ねて投入した複数組の積層構成体の最上面と最下面には前記第１金属型板と同材質で厚み１mm以上の第４金属型板を配置する。
このとき、クッション材の表面性状が金属箔張り積層板表面に転写されることを防ぐための第４金属型板を、その厚みを厚くし、かつ、第１金属型板と同材質とすることにより、第１金属型板と第４金属型板の熱膨張率差をなくし、金属箔張り積層板内包応力を少なくすることができる。
【００１２】
参考例の製造法は、１枚以上のプリプレグ層の両側に金属箔を重ねた積層構成体の複数組を積み重ねてプレス熱盤一段間に投入し、各積層構成体を加熱加圧成形により一体化して両面金属箔張り積層板を製造する第１工程と、前記両面金属箔張り積層板にプリント配線の回路加工を施してコア配線基板を製造する第２工程と、前記コア配線基板の両側にプリプレグ層と金属箔を内側から外側へこの順序で重ねた積層構成体の複数組を積み重ねてプレス熱盤一段間に投入し、各積層構成体を加熱加圧成形により一体化する第３工程を経る内層回路入り金属箔張り積層板の製造において、
上記第１工程の加熱加圧成形においては、積層構成体同士の間に厚み０．８mm以下の第１金属型板を配置する。プレス熱盤一段間に重ねて投入した複数組の積層構成体の最上面と最下面には厚み１mm以上の第２金属型板を配置する。この加熱加圧成形後に行なう金属箔張り積層板のプレス熱盤からの取出しは、加熱加圧成形後に直ちに脱圧して金属箔張り積層板温度が１００℃以下になるまで放冷してから実施するか、加熱加圧成形後に加圧したまま冷却してから実施し且つその後に金属箔張り積層板を１５０℃以上で３０分間以上再加熱する。
そして、上記第３工程の加熱加圧成形においては、積層構成体同士の間に前記第１金属型板を配置し、プレス熱盤一段間に重ねて投入した複数組の積層構成体の最上面と最下面には前記第２金属型板を配置する。
参考例の製造法では、加熱加圧成形後の状態では、積層板に内包応力が存在しているが、加熱加圧成形後の上記高温における脱圧放冷又は取出し後の再加熱が積層板の内包応力を解放する。
【００１３】
さらに、上記本発明に係る第１〜２の製造法において、加熱加圧成形後に行なう金属箔張り積層板のプレス熱盤からの取出しは、加熱加圧成形後に直ちに脱圧して金属箔張り積層板温度が１００℃以下になるまで放冷してから実施する方法が、金属箔張り積層板の内包応力をより少なくする上で好ましい。また、加熱加圧成形後に加圧したまま冷却してから取出しを実施し且つその後に金属箔張り積層板を１５０℃以上で３０分間以上再加熱する方法も、金属箔張り積層板の内包応力をより少なくする上で好ましい。
【００１４】
【実施例】
本発明に係る製造法において、一組の積層構成体とは、１枚の金属箔張り積層板又は１枚の内層回路入り金属箔張り積層板に相当する積層材料である。金属箔張り積層板にあっては、１枚以上のプリプレグの層とその片側又は両側に配置した金属箔である。内層回路入り金属箔張り積層板にあっては、コア配線基板とその両側に内側から外側へ重ねたプリプレグ層と金属箔である。コア配線基板が複数枚用いられることもあり、この場合、一組の積層構成体は、プリプレグ層を介して重ねた複数枚のコア配線基板とその両側に内側から外側へ重ねたプリプレグ層と金属箔である。
【００１５】
本発明に係る製造法において使用する金属型板は、ステンレス板、アルミニウム板、アルミニウム合金板、銅板、鉄板等を適宜選択する。プリプレグに起因する凹凸が、隣合って成形される金属箔張り積層板の表面に金属型板を通して転写されない程度に、金属型板の引っ張り強さ、耐力を選定し、厚みについても上記限定した厚みの範囲内で適宜選定する。
【００１６】
実施例１（第１の製造法）
（第１工程）
０．２mm厚のガラス繊維織布基材エポキシ樹脂プリプレグ（ＡＮＳＩグレードＦＲ−４相当）５枚の層の両側に３５μｍ厚の銅箔を配置して一組の積層構成体とし、プレス熱盤一段間に前記積層構成体を４０組投入し加熱加圧成形を経て１．０mm厚の両面銅張り積層板を得た。製品サイズは、５００×３３０mmとした。
（第２工程）
上記の両面銅張り積層板にプリント配線の回路加工を施してコア配線基板とした。
（第３工程）
上記のコア配線基板の両側に０．２mm厚ガラス繊維織布基材エポキシ樹脂プリプレグと１８μｍ厚銅箔を内側から外側へこの順に配置して一組の積層構成体とし、プレス熱盤一段間に前記積層構成体を２０組投入し加熱加圧成形を経て、１．５mm厚内層回路入り両面銅張り積層板を得た。
上記第１工程においては、図１に示すように、各積層構成体１０の間に第１金属型板１（ＪＩＳ５１８２アルミニウム合金製，０．４mm厚）を配置し、プレス熱盤２０一段間に積み重ねた４０組の積層構成体の最上面と最下面には、第１金属型板１とその外側に第２金属型板２（ステンレス製，１．２mm厚）とクッション材３０を配置する。さらに、第２金属型板２と第１金属型板１との間に第３金属型板３（ＪＩＳ５１８２アルミニウム合金製，０．４mm厚）を１枚配置した。また、成形後の両面銅張り積層板の取出しは、プレス熱盤間で加圧したまま冷却を実施した後に行なった。
上記第３工程においては、図４に示すように、各積層構成体１１の間に第１金属型板１（ＪＩＳ５１８２アルミニウム合金製，０．４mm厚）を配置し、プレス熱盤２０一段間に積み重ねた２０組の積層構成体の最上面と最下面には、第２金属型板２（ステンレス製，１．２mm厚）とその外側にクッション材３０を配置した。
【００１７】
実施例２（第１の製造法）
実施例１において、第１工程の成形後の銅張り積層板の取出しは、成形完了後に直ちに成形圧力を解放してプレス熱盤間で１００℃まで放冷してから実施した。
【００１８】
実施例３（第２の製造法）
実施例１において、第１工程における第３金属型板３として、２．０mm厚黄銅板を採用した。そのほかは実施例１と同様とした。
【００１９】
実施例４（第２の製造法）
実施例３において、第１工程の成形後の銅張り積層板の取出しは、成形完了後に直ちに成形圧力を解放してプレス熱盤間で１００℃まで放冷してから実施した。
【００２０】
従来例１
実施例１において、第１工程を図２に示すとおりとし、そのほかは実施例１と同様とした。すなわち、図２に示すように、各積層構成体１０の間には第１金属型板１（ＪＩＳ５１８２アルミニウム合金製，０．４mm厚）を配置し、プレス熱盤２０一段間に積み重ねた４０組の積層構成体の最上面と最下面には、第４金属型板４（ＪＩＳ７０２５アルミニウム合金製，２．０mm厚）とクッション材３０を配置した。また、第１工程の成形後の銅張り積層板の取出しは、プレス熱盤間で加圧したまま冷却を実施した後に行なった。
【００２１】
従来例２
従来例１において、第１工程の成形後の積層板の取出しは、成形完了後に直ちに成形圧力を解放してプレス熱盤間で１００℃まで放冷してから実施した。
【００２２】
従来例３
実施例１において、第１工程を図３に示すとおりとし、そのほかは実施例１と同様とした。すなわち、図３に示すように、各積層構成体１０の間には第１金属型板１（ＪＩＳ５１８２アルミニウム合金製，０．４mm厚）を配置し、プレス熱盤２０一段間に積み重ねた４０組の積層構成体の最上面と最下面には、第２金属型板２（ステンレス製，１．２mm厚）とクッション材３０を配置した。また、第１工程の成形後の銅張り積層板の取出しは、成形完了後に直ちに成形圧力を解放してプレス熱盤間１００℃まで放冷してから実施した。
【００２３】
参考例
従来例３において、第１工程の成形後の銅張り積層板の取出しは、プレス熱盤間で加圧したまま冷却を実施した後に行なった。そして、当該積層板に対して、１５０℃の温度条件下で３０分間の再加熱処理を実施した。
【００２４】
比較例１
実施例１において、第１工程における第３金属型板３として、１．２mm厚ステンレス板を採用した。そのほかは実施例１と同様とした。
【００２５】
比較例２
実施例１において、第１工程における第３金属型板３として、１．６mm厚銅張り積層板（ＡＮＳＩグレードＦＲ−４相当）を採用した。そのほかは実施例１と同様とした。
【００２６】
比較例３
実施例５において、第１工程の成形後にプレス熱盤から取出した１．６mm厚銅張り積層板に対して、再加熱処理を実施しなかった。
【００２７】
従来例４
実施例１において、第１工程を次のとおりとし、そのほかは実施例１と同様とした。すなわち、各積層構成体１０の間には第１金属型板の代わりに第２金属型板（ステンレス製，１．２mm厚）を配置し、プレス熱盤一段間に積み重ねた１４組の積層構成体の最上面と最下面にも第２金属型板（ステンレス製，１．２mm厚）を配置し、クッション材３０を重ねた。
【００２８】
表１に、上記各実施例、比較例、参考例及び従来例の第１工程において使用した金属型板の種別（板厚，材質及び熱膨張率）と両面銅張り積層板成形後の冷却方法を纏めて示す。また、表２に、第３工程において使用した金属型板の種別（板厚，材質及び熱膨張率）と内層回路入り両面銅張り積層板成形後の冷却方法を纏めて示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【表２】

【００３１】
表３に、上記各例で製造した内層回路入り両面銅張り積層板のそり、内層回路位置精度の評価結果を示す。
そりは、内層回路入り両面銅張り積層板の銅箔を全面エッチングして除去し乾燥した積層板について測定したものである。積層板を平置きしたときの端縁浮き上がり量の最大値で示す。
内層回路位置精度は、内層回路入り両面銅張り積層板を回路加工した後における実際の内層回路位置の設計位置からのずれの最大値で示す。
【００３２】
【表３】

【００３３】
表３から明らかなように、本発明に係る各実施例によれば、そりの抑制と内層回路位置精度が従来例と遜色のない内層回路入り両面銅張り積層板を製造することができる。そして、前記効果を保持したまま、一度の成形で製造できる両面銅張り積層板の枚数は、従来例から飛躍的に増加する（プレス熱盤一段間で、１４枚から４０枚へ）。
第１乃至第２の製造法においては、加熱加圧成形後に直ちに脱圧して、両面銅張り積層板温度が１００℃になるまで放冷するか、加熱加圧成形後に加圧したまま冷却して両面銅張り積層板を取出し１５０℃以上で３０分間以上再加熱をすることにより、さらに、そりを小さくし内層回路位置精度を向上させることができる。上記実施例２、４は、加熱加圧成形後に直ちに脱圧して、両面銅張り積層板温度が１００℃になるまで放冷した後に両面銅張り積層板をプレス熱盤から取出す方法であるが、加熱加圧成形後に加圧したまま冷却してから両面銅張り積層板を取出し１５０℃以上で３０分間以上再加熱する方法も、前記脱圧放冷と同等の効果が得られる。
【００３４】
【発明の効果】
上述のように本発明に係る方法によれば、そりが小さく内層回路の位置ずれが小さい内層回路入り金属箔張り積層板を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１ならびに第２の製造法の第１工程の説明図である。
【図２】従来例の製造法の第１工程の説明図である。
【図３】参考例の製造法の第１工程の説明図である。
【図４】本発明に係る製造法の第３工程の説明図である。
【符号の説明】
１は第１金属型板
２は第２金属型板
３は第３金属型板
４は第４金属型板
１０，１１は積層構成体
２０はプレス熱盤
３０はクッション材

Claims

１枚以上のプリプレグ層の両側に金属箔を重ねた積層構成体の複数組を積み重ねてプレス熱盤一段間に投入し、各積層構成体を加熱加圧成形により一体化して両面金属箔張り積層板を製造する第１工程と、
前記両面金属箔張り積層板にプリント配線の回路加工を施してコア配線基板を製造する第２工程と、
前記コア配線基板の両側にプリプレグ層と金属箔を内側から外側へこの順序で重ねた積層構成体の複数組を積み重ねてプレス熱盤一段間に投入し、各積層構成体を加熱加圧成形により一体化する第３工程を経る内層回路入り金属箔張り積層板の製造において、
上記第１工程の加熱加圧成形においては、積層構成体同士の間に厚み０．８mm以下の第１金属型板を配置し、プレス熱盤一段間に重ねて投入した複数組の積層構成体の最上面と最下面には前記第１金属型板とその外側に厚み１mm以上の第２金属型板、さらにその外側にクッション材を配置し、且つ、第２金属型板と第１金属型板との間に第３金属型板のみを１枚以上配置して当該第３金属型板を第１金属型板と同じ材質とし、
上記第３工程の加熱加圧成形においては、積層構成体同士の間に前記第１金属型板を配置し、プレス熱盤一段間に重ねて投入した複数組の積層構成体の最上面と最下面には前記第２金属型板、さらにその外側にクッション材を配置することを特徴とする内層回路入り金属箔張り積層板の製造法。
第１工程の加熱加圧成形において、第３金属型板を、第１金属型板と第２金属型板の中間の熱膨張率を有する材質とすることを特徴とする請求項１記載の内層回路入り金属箔張り積層板の製造法。
請求項１〜２のいずれかに記載の内層回路入り金属箔張り積層板の製造法において、
第１工程の加熱加圧成形後に行なう金属箔張り積層板のプレス熱盤からの取出しは、加熱加圧成形後に直ちに脱圧して金属箔張り積層板温度が１００℃以下になるまで放冷してから実施するか、加熱加圧成形後に加圧したまま冷却してから実施し且つその後に金属箔張り積層板を１５０℃以上で３０分間以上再加熱をすることを特徴とする内層回路入り金属箔張り積層板の製造法。