JP4064897B2 - 多層回路基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマー(以下、これを熱可塑性液晶ポリマーと略称することがある)からなるフィルム(以下、これを熱可塑性液晶ポリマーフィルムと略称することがある)を絶縁層に用いた多層回路基板およびその製造方法に関する。
プリント配線板等に使用される多層回路基板の内部には、３次元での電気的接続を実現する目的で、所定の配線層の表面に配置された導電体配線（以下、「層面配線」あるいは「回路パターン」と略称することがある）、所定の配線層内を貫通する導電体配線（以下、「層内配線」と略称することがある）、および所定の配線層間を接続する導電体配線（以下、「層間配線」と略称することがある）が形成される。
多層回路基板は、一般に化学組成や耐熱性（融点）の異なる材料からなるシートを用い、層内配線および／または層面配線が形成されたシートとこれらの配線が形成されていないシートを組み合わせて熱圧着して製造される。このとき、多層回路基板の各シートの材料が同一融点であれば、熱圧着時に両方の材料が融けてしまうので、一方側の材料の融点を他方側の材料の融点よりも高くする必要がある。例えば、特開平８−９７５６５号公報（特許文献１）および特開平１１−３０９８０３号公報（特許文献２）には、層面配線および層内配線が設けられた２つの熱可塑性液晶ポリマーからなるフィルム（配線層）が該熱可塑性液晶ポリマーからなるフィルムの融点よりも低い融点を有する熱可塑性液晶ポリマーフィルム（接着層）を介して積層されてなる多層回路基板が開示されている。しかるに、これらの公報に開示された多層回路基板においては、各配線層は、接着層によって互いに絶縁されている（特開平８−９７５６５号公報の図４および５、並びに特開平１１−３０９８０３号公報の図１を参照）。特開平８−９７５６５号公報によれば、このような多層回路基板において、配線層間の電気的な接続を行うには、接着層を貫通する孔あけおよび金属加工が必要であると説明されている（特開平８−９７５６５号公報の第５頁右欄第３０〜３２行および第３７〜３９行参照）。
こうした孔あけおよび金属加工としては、ドリルやレーザーによる所定位置への孔あけ加工、孔内壁面を含めた化学メッキ処理および電気メッキ処理などの一連の工程を経る方法（以下、「メッキ法」という）が常用されている。また、レーザーやドリルにより形成した孔内に導電性ペーストを印刷などにより充填して硬化させる方法（以下、「ペースト法」という）も利用可能である。
特開平８−９７５６５号公報
特開平１１−３０９８０３号公報
しかしながら、配線層および接着層を貫通する孔あけを伴う多層回路基板は、層間接続用の孔が形成されている回路基板の表裏面領域への配線の形成および電子部品の実装ができないという欠点があることから、近年ますます高まりつつある多層回路基板の高密度化の要求に応えることができないばかりか、一連の製造工程が冗長であるとともに、工程管理が煩雑であるという欠点も有する。
本発明は、上記した従来の技術に鑑みてなされたものであって、製造工程が簡略化され、しかも、高密度化に対応可能な多層回路基板およびその製造方法を提供することを課題とする。
本発明は、上記した従来の技術に鑑みてなされたものであって、製造工程が簡略化され、しかも、高密度化に対応可能な多層回路基板およびその製造方法を提供することを課題とする。
本発明によれば、上記の課題は、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなる、低融点（融点：Ｔｍ1）のフィルムＡと、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなり、フィルムＡよりも高い融点を有する少なくとも２つのフィルムＢおよびＣ（フィルムＢの融点：Ｔｍ2Ｂ、フィルムＣの融点：Ｔｍ2Ｃ）を使用し、フィルムＢとＣの間にフィルムＡを介在させて全体を熱圧着することからなる多層回路基板の製造方法であって、フィルムＢおよび／またはＣに回路パターンが形成されており、熱圧着時に、フィルムＢおよび／またはＣに形成された回路パターンの少なくとも一方を、フィルムＡを貫通させて対向するフィルムＣおよび／またはＢの表面に接触させることからなる多層回路基板の製造方法を提供することにより解決される。
また、本発明によれば、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなる、低融点（融点：Ｔｍ1）のフィルムＡと、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなり、フィルムＡよりも高い融点を有する少なくとも２つのフィルムＢおよびＣ（フィルムＢの融点：Ｔｍ2Ｂ、フィルムＣの融点：Ｔｍ2Ｃ）を使用し、フィルムＢとＣの間にフィルムＡを介在した状態で積層されてなる多層回路基板であって、フィルムＢおよび／またはＣに設けられた回路パターンが、フィルムＡを貫通して対向するフィルムＢおよび／またはＣの表面に接触している多層回路基板が提供される。
また、本発明によれば、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなる、低融点（融点：Ｔｍ1）のフィルムＡと、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなり、フィルムＡよりも高い融点を有する少なくとも２つのフィルムＢおよびＣ（フィルムＢの融点：Ｔｍ2Ｂ、フィルムＣの融点：Ｔｍ2Ｃ）を使用し、フィルムＢとＣの間にフィルムＡを介在した状態で積層されてなる多層回路基板であって、フィルムＢおよび／またはＣに設けられた回路パターンが、フィルムＡを貫通して対向するフィルムＢおよび／またはＣの表面に接触している多層回路基板が提供される。
以上の本発明により、高融点Ｔｍ2のフィルムＢ，Ｃに形成した各回路パターンの樹脂流れによるずれが抑制され、また、これら回路パターン間の良好な導電性が確保され、しかも熱可塑性液晶ポリマーの優れた低吸水性や電気特性等を保持しつつ、回路基板に要求される耐熱性を満足できる多層回路基板が得られる。
本発明に使用される熱可塑性液晶ポリマーフィルム（Ａ、ＢおよびＣ）の原料は特に限定されるものではないが、その具体例として、以下に例示する（１）から（４）に分類される化合物およびその誘導体から導かれる公知のサーモトロピック液晶ポリエステルおよびサーモトロピック液晶ポリエステルアミドを挙げることができる。
（１）芳香族または脂肪族ジヒドロキシ化合物（代表例は表１参照）
(２)芳香族または脂肪族ジカルボン酸（代表例は表２参照）
芳香族ヒドロキシカルボン酸（代表例は表３参照）
（４）芳香族ジアミン、芳香族ヒドロキシアミンまたは芳香族アミノカルボン酸（代表例は表４参照）
これらの原料化合物から得られる熱可塑性液晶ポリマーの代表例として表５に示す構造単位を有する共重合体（ａ）〜（ｅ）を挙げることができる。
本発明に使用される熱可塑性液晶ポリマーは、耐熱性および加工性の点で、約２００〜約４００℃の範囲内、とりわけ約２５０〜約３５０℃の範囲内に融点を有するものが好ましい。
また、熱可塑性液晶ポリマーは、発明の主旨を損なわない範囲であれば、滑剤、酸化防止剤、充填剤などを含有していてもよい。
また、熱可塑性液晶ポリマーは、発明の主旨を損なわない範囲であれば、滑剤、酸化防止剤、充填剤などを含有していてもよい。
本発明においては、回路パターンが形成され、配線層となる熱可塑性液晶ポリマーフィルム（フィルムＢおよびＣ）として高融点のフィルムを使用し、配線層の間に介在し、接着層となる熱可塑性液晶ポリマーフィルム（フィルムＡ）として低融点のフィルムを使用することが必要である。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣの融点（フィルムＢ：Ｔｍ2Ｂ、フィルムＣ：Ｔｍ2Ｃ）は、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡの融点Ｔｍ1よりも高いことが必要であり、その差(Ｔｍ2Ｂ−Ｔｍ1およびＴｍ2Ｃ−Ｔｍ1)は、１０℃以上であることが好ましく、１５℃以上であることがより好ましい。
また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡの厚みは、フィルムＢおよびＣとの積層後に同熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを貫通する回路パターンの高さと実質的に同一となるように設定することが好ましい。このためには、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡの積層前の厚さが、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢまたはＣに形成され、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを貫通する回路パターンの高さに対し1／５〜１.５倍であることが好ましく、1／２〜１.２倍であることがより好ましい。
このようにすれば、前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢとＣの間に熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを介在させて積層するとき、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣの融点（Ｔｍ2Ｂ、Ｔｍ2Ｃ）よりも低く、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡの融点（Ｔｍ1）よりも高い温度で熱圧着を行うことにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢ，Ｃは流動することがなく、これらフィルムＢ，Ｃに形成した回路パターンの位置ずれが確実に抑制される。また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡの厚みは、積層後に熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを貫通する回路パターンの高さと実質的に同一となるように設定されているので、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡが熱圧着時の熱で溶融されて流動状態となることにより、この回路パターンがフィルムＡを貫通して互いに対向するフィルムＢ，Ｃの表面側に接触して、配線層間の良好な導電性と接着性が確保される。さらに、熱圧着時の熱で流動化されたフィルムＡが回路パターンの周囲に形成される空隙に充填されるので、このフィルムＡによって回路パターンの周りが閉塞されて良好な絶縁性が確保された多層回路基板となる。
また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣの熱変形温度（フィルムＢ：Ｔｄ2Ｂ、フィルムＣ：Ｔｄ2Ｃ）は、フィルムＡの熱変形温度（Ｔｄ1）よりも２０℃以上高いことが好ましい。このようにすれば、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣの熱圧着時における流動が抑制され、各フィルムＢ，Ｃに形成した回路パターンの位置ずれがより確実に抑制される。
なお、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点および熱変形温度は、所望により、一旦得られたフィルムを熱処理することによって、所望の値に高めることができる。熱処理条件の一例を挙げれば、一旦得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点が２８３℃であり、熱変形温度が２６０℃の場合であっても、該フィルムを２６０℃で５時間加熱することにより、融点を３２０℃に、また、熱変形温度を３１０℃にまで高めることができる。
本発明に使用される熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、熱可塑性液晶ポリマーを押出成形して得られる。任意の押出成形法がこの目的のために使用されるが、周知のＴダイ法、インフレーション法等が工業的に有利である。特にインフレーション法では、フィルムの機械軸方向（以下、ＭＤ方向と略す）だけでなく、これと直交する方向（以下、ＴＤ方向と略す）にも応力が加えられるため、ＭＤ方向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱的性質のバランスのとれたフィルムを得ることができるので、より好適である。また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、ＭＤ方向とＴＤ方向との間における機械的および熱的性質が実質的に均一な等方性であることが望ましく、これにより反りがほとんど無い多層回路基板が得られる。
本発明に用いる熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、その適用分野によって必要とされる分子配向度ＳＯＲは当然異なるが、ＳＯＲ≧１．５の場合は熱可塑性液晶ポリマー分子の配向の偏りが著しいためにフィルムが硬くなり、かつＭＤ方向に裂け易い。加熱時の反りがないなどの形態安定性が必要とされる多層回路基板を製造する場合には、ＳＯＲ≦１．３であることが望ましい。特に、ＳＯＲ≦１．３の熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、ＭＤ方向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱的性質のバランスが良好であるので、より実用性が高い。また、加熱時の反りをほとんど無くす必要がある高精密多層回路基板を製造する場合には、熱可塑性液晶ポリマーフィルムのＳＯＲが１．０３以下であることが望ましい。
ここで、分子配向度ＳＯＲ（Segment Orientation Ratio）とは、分子配向の度合いを与える指標をいい、従来のＭＯＲ（Molecular Orientation Ratio）とは異なり、物体の厚さを考慮した値である。この分子配向度ＳＯＲは、以下のように算出される。
まず、周知のマイクロ波分子配向度測定機において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを、マイクロ波の進行方向にフィルム面が垂直になるように、マイクロ波共振導波管中に挿入し、該フィルムを透過したマイクロ波の電場強度（マイクロ波透過強度）が測定される。そして、この測定値に基づいて、次式により、ｍ値（屈折率と称する）が算出される。
ｍ＝（Ｚｏ／△ｚ） × ［１−νmax／νｏ］
ただし、 Ｚｏは装置定数、△ｚ は物体の平均厚、νmaxはマイクロ波の振動数を変化させたとき、最大のマイクロ波透過強度を与える振動数、νｏは平均厚ゼロのとき（すなわち物体がないとき）の最大マイクロ波透過強度を与える振動数である。
次に、マイクロ波の振動方向に対する物体の回転角が０°のとき、つまり、マイクロ波の振動方向と、物体の分子が最もよく配向されている方向であって、最小マイクロ波透過強度を与える方向とが合致しているときのｍ値をｍ0、回転角が９０°のときのｍ値をｍ90として、分子配向度ＳＯＲがｍ0／ ｍ90により算出される。
まず、周知のマイクロ波分子配向度測定機において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを、マイクロ波の進行方向にフィルム面が垂直になるように、マイクロ波共振導波管中に挿入し、該フィルムを透過したマイクロ波の電場強度（マイクロ波透過強度）が測定される。そして、この測定値に基づいて、次式により、ｍ値（屈折率と称する）が算出される。
ｍ＝（Ｚｏ／△ｚ） × ［１−νmax／νｏ］
ただし、 Ｚｏは装置定数、△ｚ は物体の平均厚、νmaxはマイクロ波の振動数を変化させたとき、最大のマイクロ波透過強度を与える振動数、νｏは平均厚ゼロのとき（すなわち物体がないとき）の最大マイクロ波透過強度を与える振動数である。
次に、マイクロ波の振動方向に対する物体の回転角が０°のとき、つまり、マイクロ波の振動方向と、物体の分子が最もよく配向されている方向であって、最小マイクロ波透過強度を与える方向とが合致しているときのｍ値をｍ0、回転角が９０°のときのｍ値をｍ90として、分子配向度ＳＯＲがｍ0／ ｍ90により算出される。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムの厚さは、特に制限はないが、配線層を構成するフィルムＢおよびＣとして使用する場合、プリント配線板用途では、５ｍｍ以下であることが好ましく、０．１〜３ｍｍの範囲内であることがより好ましい。また、フレキシブルプリント配線板用途では、５００μｍ以下が好ましく、１０〜２５０μｍの範囲内であることがより好ましい。
本発明において、配線層となる熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣには、回路パターンが形成されている。回路パターンの形成は公知の方法に従って実施することができる。具体例を示せば、（ａ）熱可塑性液晶ポリマーフィルムと金属シートとを熱圧着により積層した後、エッチング処理等を施して、回路パターンを形成する方法、（ｂ）熱可塑性液晶ポリマーフィルムの表面にスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの気相法や湿式のメッキ法により導体層を形成し、回路パターンとする方法などが挙げられる。（ａ）の方法による回路パターンの形成に際して使用することのできる金属シートの材質としては、電気的接続に使用されるような金属が好適であり、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウムなどを挙げることができるが、中でも銅が好適である。金属シートの厚さは、１〜５０μｍの範囲内が好ましく、５〜２０μｍの範囲内がより好ましい。
また、（ｂ）の方法による回路パターンの形成に際し、導体層を構成する素材としては、上記した金属を例示することができ、その中でも銅が好ましい。また、導体層の厚さは、特に制限されるものではないが、１〜５０μｍの範囲内であることが好ましく、５〜２０μｍの範囲内であることがより好ましい。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣに形成される回路パターンの厚さは、上記した金属シートや導体層の厚さに対応しており、１〜５０μｍの範囲内であることが好ましく、５〜２０μｍの範囲内であることがより好ましい。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣに形成される回路パターンの厚さは、上記した金属シートや導体層の厚さに対応しており、１〜５０μｍの範囲内であることが好ましく、５〜２０μｍの範囲内であることがより好ましい。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢまたはＣは、必要に応じて回路パターンを層内および／または外部と導通させるための導電ペーストや半田などの導電体を充填させるためのマイクロビアが形成される。マイクロビアを形成する方法としては、例えば、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザーなどのレーザーによる加工やアルカリ性溶液による化学エッチングなどの公知の方法を採用することができる。また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢまたはＣには、所望により、スルーホールを形成してもよい。その場合、上記したマイクロビア形成方法に加え、ドリルによる加工を採用することもできる。
上記したマイクロビアやスルーホールに導電体を充填する方法としては、従来公知の方法を用いることができ、無電解銅めっきや電解銅めっきによるパターンめっき又は導電性ペーストの埋め込みなどの方法を採用することができる。
本発明では、回路パターンが形成された、高融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣの間に低融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを配置して熱圧着することにより多層回路基板を製造する。その際、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣに設けられた回路パターンの少なくとも１方が、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを貫通するように配置される。
熱圧着は、公知の手段、例えば、加熱ロール、平盤熱プレス、平盤真空熱プレス、二重ベルトプレスなどを使用して実施することができる。また、熱圧着は連続式、バッチ式のいずれの方式で実施してもよい。
熱圧着は、低融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを溶融させるのに十分であって、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣを溶融させない範囲の温度で実施することが好ましい。すなわち、熱圧着を行う温度をＴｐ（℃）とすると、以下の関係式（１）および（２）を満足することが好ましく、以下の関係式（３）および（４）を満足することがより好ましい。
Ｔｍ1≦Ｔｐ （１）
Ｔｐ＜Ｔｍ2Ｂ かつ Ｔｐ＜Ｔｍ2Ｃ （２）
Ｔｍ1＋５≦Ｔｐ （３）
Ｔｐ＜Ｔｍ2Ｂ−１０ かつ Ｔｐ＜Ｔｍ2Ｃ−１０ （４）
また、Ｔｐは上記の関係式に加えて以下の関係式（５）を満足することがより好ましく、以下の関係式（６）を満足することがさらに好ましい。
Ｔｐ＜Ｔｄ2Ｂ かつ Ｔｐ＜Ｔｄ2Ｃ （５）
Ｔｐ＜Ｔｄ2Ｂ−１０ かつ Ｔｐ＜Ｔｄ2Ｃ−１０ （６）
また、熱圧着は、通常１〜１０ＭＰａの圧力下で実施されるが、２〜６ＭＰａの圧力下で実施することが好ましく、３〜５ＭＰａの圧力下で実施することがより好ましい。
Ｔｍ1≦Ｔｐ （１）
Ｔｐ＜Ｔｍ2Ｂ かつ Ｔｐ＜Ｔｍ2Ｃ （２）
Ｔｍ1＋５≦Ｔｐ （３）
Ｔｐ＜Ｔｍ2Ｂ−１０ かつ Ｔｐ＜Ｔｍ2Ｃ−１０ （４）
また、Ｔｐは上記の関係式に加えて以下の関係式（５）を満足することがより好ましく、以下の関係式（６）を満足することがさらに好ましい。
Ｔｐ＜Ｔｄ2Ｂ かつ Ｔｐ＜Ｔｄ2Ｃ （５）
Ｔｐ＜Ｔｄ2Ｂ−１０ かつ Ｔｐ＜Ｔｄ2Ｃ−１０ （６）
また、熱圧着は、通常１〜１０ＭＰａの圧力下で実施されるが、２〜６ＭＰａの圧力下で実施することが好ましく、３〜５ＭＰａの圧力下で実施することがより好ましい。
図１は、本発明の第１実施形態に係る多層回路基板の製造方法を示す。図１（ａ）は多層回路基板を熱圧着によって製造する前の状態を示している。この図では、低融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡと、このフィルムＡよりも高融点の２つの熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢ，Ｃを用い、これら高融点のフィルムＢ，Ｃには、それぞれ回路パターンＤとマイクロビアＥが形成されている。このマイクロビアＥ内には、前記した高融点のフィルムＢ，Ｃに必要に応じて形成された回路パターンＤに接触して、この回路パターンＤを外部に導出させるための導電ペーストや半田などの導電体Ｆが充填されている。また、前記低融点のフィルムＡの厚みは、積層後に回路パターンＤの高さと実質的に同一となるように設定されている。
そして、前記高融点のフィルムＢ，Ｃに形成した回路パターンＤを対向させた状態で、これらフィルムＢ，Ｃの間に前記低融点のフィルムＡを介在させ、さらに前記高融点のフィルムＢ，Ｃの外側に、金属シートＧ，Ｇを配置して、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣの融点より低く、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡの融点よりも高い温度で全体を熱圧着する。
図１（ｂ）は、熱圧着後の多層回路基板を示している。同図のように、熱圧着後には、各回路パターンＤが低融点のフィルムＡを貫通して高融点のフィルムＢ，Ｃ側に接触しており、また、各回路パターンＤの周囲には前記低融点のフィルムＡが充填される。この多層回路基板においては、前記高融点のフィルムＢ，Ｃの外側に配置された金属シートＧがエッチング処理されて、前記マイクロビアＥ内の導電体Ｆを介して各回路パターンＤに接続される回路パターンが形成される。
図１に示す高融点のフィルムＢ，Ｃとしては、それぞれ前記低融点のフィルムＡよりも融点が高ければ、融点が互いに異なるものでも、同一のものでもよい。また、図１においては、金属シートＧは省略しても差し支えない。
なお、本図には示していないが、多層回路基板を製造した後、レーザーによる加工、ドリルによる加工、化学エッチングなどの方法によって回路基板全体を貫くスルーホールを形成し、全層に亘る電気的接続を確保することを妨げるものではない。
なお、本図には示していないが、多層回路基板を製造した後、レーザーによる加工、ドリルによる加工、化学エッチングなどの方法によって回路基板全体を貫くスルーホールを形成し、全層に亘る電気的接続を確保することを妨げるものではない。
図２は、本発明の第２実施形態に係る多層回路基板の製造方法を示すもので、図２（ａ）は熱圧着前の状態を示している。本図においては、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢは、回路パターンＤが設けられていない面が、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＣの回路パターンＤが設けられた面と対向するように配置され、両者の間に低融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを介在させて全体を熱圧着する。その他の構成は、図１（ａ）と同様であるので、対応する部分に同一の符号を付し、説明を省略する。なお、本図では、フィルムＢの側に金属シートを使用しない場合を示している。
図２（ｂ）は、熱圧着後の多層回路基板を示しており、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＣに設けられた回路パターンＤが低融点のフィルムＡを貫通し、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢの表面に接触している。
図２（ｂ）は、熱圧着後の多層回路基板を示しており、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＣに設けられた回路パターンＤが低融点のフィルムＡを貫通し、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢの表面に接触している。
図３は、本発明の第３実施形態に係る多層回路基板の製造方法を示すもので、図３（ａ）は熱圧着前の状態を示している。本図においては、片面に金属層（Ｍ）が設けられた熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢの、該金属層と反対側の面に、回路パターンＤが設けられており、この面が、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＣの回路パターンＤが設けられた面と対向するように配置され、両者の間に低融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを介在させて全体を熱圧着する。その他の構成は、図１（ａ）と同様であるので、対応する部分に同一の符号を付し、説明を省略する。図３（ｂ）に、熱圧着後の多層回路基板を示す。
図４は、本発明の第４実施形態に係る多層回路基板の製造方法を示す。本図においては、（ａ）として示すように回路パターンが設けられた熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢが、まず、低融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡと熱圧着されて積層体とされ、続いて、（ｂ）に示すように、回路パターンが形成された熱可塑性液晶ポリマーフィルムＣと熱圧着され、（ｃ）として示す多層回路基板とされる。
この際、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＣに設けられた回路パターンＤが熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを貫通し、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢの表面に接触する。その他の構成は、図１（ａ）および（ｂ）と同様であるので、対応する部分に同一の符号を付し、説明を省略する。なお、本図では金属シートを使用しない場合を示している。
この際、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＣに設けられた回路パターンＤが熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを貫通し、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢの表面に接触する。その他の構成は、図１（ａ）および（ｂ）と同様であるので、対応する部分に同一の符号を付し、説明を省略する。なお、本図では金属シートを使用しない場合を示している。
図５は、本発明の第５実施形態に係る多層回路基板の製造方法を示す断面図である。本図においては、（ａ）として示すように回路パターンが設けられた熱可塑性液晶ポリマーフィルムＣと回路パターンを有しない熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢが、低融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡと熱圧着され、（ｂ）として示す積層体とされる。続いて、この積層体における熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢの層にマイクロビアが形成されて（ｃ）で示す構成の積層体とされ、次いで熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢの表面に回路パターンが形成され、（ｄ）で示す構成の多層回路基板とされる。
その他の構成は、図１（ａ）および（ｂ）と同様であるので、対応する部分に同一の符号を付し、説明を省略する。なお、本図では金属シートを使用しない場合を示している。
その他の構成は、図１（ａ）および（ｂ）と同様であるので、対応する部分に同一の符号を付し、説明を省略する。なお、本図では金属シートを使用しない場合を示している。
図６は、本発明の第６実施形態に係る多層回路基板の製造方法によって得られた多層回路基板を示している。この多層回路基板は、回路パターンが形成された熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢ、Ｃ（配線層）および低融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡをそれぞれ複数枚使用し、低融点のフィルムＡが高融点のフィルムの間に挟み込まれた状態で全体が熱圧着されたもので、前記した高融点のフィルムＢ、Ｃに形成したマイクロビアＥ内の導電体Ｆを介して配線層が電気的に接続されている。
図７は、本発明の第７実施形態に係る多層回路基板の製造方法によって得られる多層回路基板を示している。本図では、回路パターンＤの高さは一様ではなく、最も高さが高い回路パターンＤが低融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを貫通している。そして、高さが低い回路パターンは、低融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡ中に埋め込まれている。また、本図に示すように、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣに設けた回路パターン同士が接触していてもよい。その他の構成は、図１（ｂ）と同様であるので、対応する部分に同一の符号を付し、説明を省略する。
また、図８は、特開平８−９７５６５号公報および特開平１１−３０９８０３号公報などに記載された従来の技術による多層回路基板の製造方法を示すものである。
本図においては、回路パターンが設けられた熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣが、回路パターンＤが対向するように配置され、両者の間に低融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを介在させて全体を熱圧着する。その際、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡが厚いために、回路パターンＤは、熱可塑性液晶ポリマーＡを貫通しない。得られた多層回路基板は図９に示すとおりであり、回路パターンが設けられた熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣは、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡによって絶縁され、電気的な接続は図られていない。
本図においては、回路パターンが設けられた熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣが、回路パターンＤが対向するように配置され、両者の間に低融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡを介在させて全体を熱圧着する。その際、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡが厚いために、回路パターンＤは、熱可塑性液晶ポリマーＡを貫通しない。得られた多層回路基板は図９に示すとおりであり、回路パターンが設けられた熱可塑性液晶ポリマーフィルムＢおよびＣは、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡによって絶縁され、電気的な接続は図られていない。
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点、熱変形温度、膜厚、並びに多層回路基板におけるマイクロビアの位置ずれ、接着強度および導電性の評価は、以下の方法により実施した。
(１) 融点
示差走査熱量計を用いて、フィルムの熱挙動を観察して得た。つまり、供試フィルムを２０℃／分の速度で昇温して完全に溶融させた後、溶融物を５０℃／分の速度で５０℃まで急冷し、再び２０℃／分の速度で昇温した時に現れる吸熱ピークの位置を、フィルムの融点として記録した。
示差走査熱量計を用いて、フィルムの熱挙動を観察して得た。つまり、供試フィルムを２０℃／分の速度で昇温して完全に溶融させた後、溶融物を５０℃／分の速度で５０℃まで急冷し、再び２０℃／分の速度で昇温した時に現れる吸熱ピークの位置を、フィルムの融点として記録した。
(２) 熱変形温度
熱可塑性液晶ポリマーフィルムに熱を加える時の温度−変形量の関係を熱機械分析機TMA−50(島津製作所社製)を用いて測定した。この熱機械分析機により測定されるグラフ（熱変形曲線）の高温側の熱変形曲線と低温側の熱変形曲線を通る近似直線の交点での温度を熱変形温度とした。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムに熱を加える時の温度−変形量の関係を熱機械分析機TMA−50(島津製作所社製)を用いて測定した。この熱機械分析機により測定されるグラフ（熱変形曲線）の高温側の熱変形曲線と低温側の熱変形曲線を通る近似直線の交点での温度を熱変形温度とした。
(３) 膜厚
膜厚は、デジタル厚み計（ミツトヨ社製）を用い、得られたフィルムをＴＤ方向に１ｃｍ間隔で測定し、中心部および端部から任意に選んだ１０点の平均値を膜厚とした。
膜厚は、デジタル厚み計（ミツトヨ社製）を用い、得られたフィルムをＴＤ方向に１ｃｍ間隔で測定し、中心部および端部から任意に選んだ１０点の平均値を膜厚とした。
（４）マイクロビアの位置ずれの評価
多層回路基板の断面を走査型電子顕微鏡（SEM）で観察し、図１０（ｄ）に示される、上側のフィルムＦ２に設けられたマイクロビアの円形底面（半径Ｒ）の中心位置と下側のフィルムＦ２に設けられたマイクロビアの円形上面（半径Ｒ）の中心位置の水平距離Ｌを求め、以下の式に基づいてマイクロビアの位置ずれ（％）を算出した。
マイクロビアの位置ずれ（％）＝Ｌ／Ｒ×１００（Ｒ：マイクロビアの半径）
多層回路基板の断面を走査型電子顕微鏡（SEM）で観察し、図１０（ｄ）に示される、上側のフィルムＦ２に設けられたマイクロビアの円形底面（半径Ｒ）の中心位置と下側のフィルムＦ２に設けられたマイクロビアの円形上面（半径Ｒ）の中心位置の水平距離Ｌを求め、以下の式に基づいてマイクロビアの位置ずれ（％）を算出した。
マイクロビアの位置ずれ（％）＝Ｌ／Ｒ×１００（Ｒ：マイクロビアの半径）
（５）接着強度
多層回路基板の回路パターンが形成されていない領域から１．０ｃｍ幅の剥離試験片を切り出し、その最外層（フィルムＦ２）の片側を両面接着テープで平板に固定し、ＪＩＳ Ｃ ５０１６に準じて、１８０°法により、５０ｍｍ／分の速度で、反対側の最外層を剥離したときの剥離強度を測定した。
多層回路基板の回路パターンが形成されていない領域から１．０ｃｍ幅の剥離試験片を切り出し、その最外層（フィルムＦ２）の片側を両面接着テープで平板に固定し、ＪＩＳ Ｃ ５０１６に準じて、１８０°法により、５０ｍｍ／分の速度で、反対側の最外層を剥離したときの剥離強度を測定した。
（６）導電性
多層回路基板の全層を通した電気抵抗値R1を、多層回路基板の両最外層に設けられた回路パターンに設定した電極を介して測定した。設計段階で設定した所定の電気抵抗値をR2として、R1／R2×100を導電性の指標（％）として評価した。
多層回路基板の全層を通した電気抵抗値R1を、多層回路基板の両最外層に設けられた回路パターンに設定した電極を介して測定した。設計段階で設定した所定の電気抵抗値をR2として、R1／R2×100を導電性の指標（％）として評価した。
参考例１
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸の共重合物で、融点が283℃である熱可塑性液晶ポリマーを溶融押出し、縦延伸倍率が２．０倍、横延伸倍率が６．０倍の延伸条件で、インフレーション成形法により、膜厚が20μｍ、分子配向度SORが1.03、融点が283℃、熱変形温度が260℃である液晶ポリマーフィルムＦ１を得た。
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸の共重合物で、融点が283℃である熱可塑性液晶ポリマーを溶融押出し、縦延伸倍率が２．０倍、横延伸倍率が６．０倍の延伸条件で、インフレーション成形法により、膜厚が20μｍ、分子配向度SORが1.03、融点が283℃、熱変形温度が260℃である液晶ポリマーフィルムＦ１を得た。
参考例２
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸の共重合物で、融点が325℃である液晶ポリマーを溶融押出し、縦延伸倍率が２．０倍、横延伸倍率が６．０倍の延伸条件でインフレーション成形法により、膜厚が50μｍ、分子配向度SORが1.03、融点が325℃、熱変形温度が305℃である熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ２を得た。
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸の共重合物で、融点が325℃である液晶ポリマーを溶融押出し、縦延伸倍率が２．０倍、横延伸倍率が６．０倍の延伸条件でインフレーション成形法により、膜厚が50μｍ、分子配向度SORが1.03、融点が325℃、熱変形温度が305℃である熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ２を得た。
実施例１
図１０（ａ）〜（ｄ）に示す手順１〜４によって多層回路基板を得た。
図１０（ａ）〜（ｄ）に示す手順１〜４によって多層回路基板を得た。
手順１
参考例２で得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ２の所定位置に、炭酸ガスレーザーを用いて、設計直径100μmのマイクロビアを穿孔した後に、該マイクロビアに導電性ペーストを充填して、予備的に加熱硬化させた（図１０（ａ））。
参考例２で得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ２の所定位置に、炭酸ガスレーザーを用いて、設計直径100μmのマイクロビアを穿孔した後に、該マイクロビアに導電性ペーストを充填して、予備的に加熱硬化させた（図１０（ａ））。
手順２
上記のマイクロビアを有する熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ２の両面に厚さ18μmの電解銅箔を重ね合わせ、真空熱プレス装置を用い、温度335℃、圧力3MPaで加熱圧着し、導電性ペーストが完全に硬化した積層体を得た。その後、積層体の一方の面の所定位置と他方の面の全体にレジスト膜を被覆し、次いで、塩化第２鉄水溶液をエッチング液として、一方の面の前記レジスト膜が被覆形成されていない領域の銅箔をエッチングした後に、レジスト膜を除去することにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ２の層内部にマイクロビアを有し、片面に回路パターンＤを有する片面銅張基板１を作製した（図１０（ｂ））。また、上記と同様の操作により、マイクロビアを有する熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ２と厚さ１８μｍの電解銅箔を用いて両面銅張積層体を作製し、次いで該積層体の片側の銅箔層をすべて除去して、回路パターンを有しない片面銅張基板２を作製した。
上記のマイクロビアを有する熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ２の両面に厚さ18μmの電解銅箔を重ね合わせ、真空熱プレス装置を用い、温度335℃、圧力3MPaで加熱圧着し、導電性ペーストが完全に硬化した積層体を得た。その後、積層体の一方の面の所定位置と他方の面の全体にレジスト膜を被覆し、次いで、塩化第２鉄水溶液をエッチング液として、一方の面の前記レジスト膜が被覆形成されていない領域の銅箔をエッチングした後に、レジスト膜を除去することにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ２の層内部にマイクロビアを有し、片面に回路パターンＤを有する片面銅張基板１を作製した（図１０（ｂ））。また、上記と同様の操作により、マイクロビアを有する熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ２と厚さ１８μｍの電解銅箔を用いて両面銅張積層体を作製し、次いで該積層体の片側の銅箔層をすべて除去して、回路パターンを有しない片面銅張基板２を作製した。
手順３
手順２で作製した２枚の片面銅張基板１，２を銅箔の層Ｇが外側となるように参考例１で作製した熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ１の上下面に配置した。この際、片面銅張基板１，２に設けたマイクロビアの中心同士が正確に対向するように位置合わせを行った。この状態で真空熱プレス装置を用いて、温度288℃、圧力3MPaで加熱圧着して、積層体を得た（図１０（ｃ））。
手順２で作製した２枚の片面銅張基板１，２を銅箔の層Ｇが外側となるように参考例１で作製した熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ１の上下面に配置した。この際、片面銅張基板１，２に設けたマイクロビアの中心同士が正確に対向するように位置合わせを行った。この状態で真空熱プレス装置を用いて、温度288℃、圧力3MPaで加熱圧着して、積層体を得た（図１０（ｃ））。
手順４
手順３で作製した積層体の最外層に位置する銅箔を、手順２で用いた手法によりパターンエッチングすることにより、３層の導体層を有する多層回路基板を得た（図１０（ｄ））。得られた多層回路基板は平坦であり、その評価結果は、表６に示す通り実用に充分耐えるものであった。
手順３で作製した積層体の最外層に位置する銅箔を、手順２で用いた手法によりパターンエッチングすることにより、３層の導体層を有する多層回路基板を得た（図１０（ｄ））。得られた多層回路基板は平坦であり、その評価結果は、表６に示す通り実用に充分耐えるものであった。
比較例１
上記した手順３において参考例１で得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ１を２枚重ねて使用したこと以外は、実施例１と同様にして、多層回路基板を作製した。得られた多層回路基板の評価結果は、表６に示す通り、マイクロビアの位置ずれが大きいばかりでなく、所望の導電性を発現することができなかった。この多層回路基板の断面を観察した結果、マイクロビアと回路パターンの間に熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ１の薄膜が残存していることが判明した。
上記した手順３において参考例１で得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ１を２枚重ねて使用したこと以外は、実施例１と同様にして、多層回路基板を作製した。得られた多層回路基板の評価結果は、表６に示す通り、マイクロビアの位置ずれが大きいばかりでなく、所望の導電性を発現することができなかった。この多層回路基板の断面を観察した結果、マイクロビアと回路パターンの間に熱可塑性液晶ポリマーフィルムＦ１の薄膜が残存していることが判明した。
Ａ〜Ｃ 熱可塑性液晶ポリマーフィルム
Ｄ 回路パターン
Ｅ マイクロビア
Ｆ 導電体
Ｇ 金属シート
Ｄ 回路パターン
Ｅ マイクロビア
Ｆ 導電体
Ｇ 金属シート
Claims (11)
- 光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなる、低融点（融点：Ｔｍ1）のフィルムＡと、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなり、フィルムＡよりも高い融点を有する少なくとも２つのフィルムＢおよびＣ（フィルムＢの融点：Ｔｍ2Ｂ、フィルムＣの融点：Ｔｍ2Ｃ）を使用し、フィルムＢとＣの間にフィルムＡを介在させて全体を熱圧着することからなる多層回路基板の製造方法であって、
フィルムＢおよび／またはＣに回路パターンが形成されており、
熱圧着時に、フィルムＢおよび／またはＣに形成された回路パターンの少なくとも一方を、フィルムＡを貫通させて対向するフィルムＣおよび／またはＢの表面に接触させる多層回路基板の製造方法。 - フィルムＡの熱圧着前の厚さが、該フィルムＡを貫通する回路パターンの高さに対し、1／５〜１.５倍である、請求項１に記載の多層回路基板の製造方法。
- フィルムＢおよびＣの融点（フィルムＢの融点：Ｔｍ2Ｂ、フィルムＣの融点：Ｔｍ2Ｃ）がそれぞれ、フィルムＡの融点（Ｔｍ1）よりも１５℃以上高い、請求項１または２に記載の多層回路基板の製造方法。
- フィルムＢおよび／またはＣにマイクロビアが形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の多層回路基板の製造方法。
- フィルムＢおよびＣの熱変形温度（フィルムＢの熱変形温度：Ｔｄ2Ｂ、フィルムＣの熱変形温度：Ｔｄ2Ｃ）がそれぞれ、フィルムＡの熱変形温度（Ｔｄ1）よりも２０℃以上高い、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多層回路基板の製造方法。
- フィルムＡ、ＢおよびＣがいずれも実質的に等方性である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の多層回路基板の製造方法。
- 光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなる、低融点（融点：Ｔｍ1）のフィルムＡと、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなり、フィルムＡよりも高い融点を有する少なくとも２つのフィルムＢおよびＣ（フィルムＢの融点：Ｔｍ2Ｂ、フィルムＣの融点：Ｔｍ2Ｃ）を使用し、フィルムＢとＣの間にフィルムＡを介在した状態で積層されてなる多層回路基板であって、
フィルムＢおよび／またはＣに設けられた回路パターンが、フィルムＡを貫通して対向するフィルムＢおよび／またはＣの表面に接触している多層回路基板。 - フィルムＢおよびＣの融点（フィルムＢの融点：Ｔｍ2Ｂ、フィルムＣの融点：Ｔｍ2Ｃ）がそれぞれ、フィルムＡの融点（Ｔｍ1）よりも１５℃以上高い、請求項７に記載の多層回路基板。
- フィルムＢおよびＣの熱変形温度（フィルムＢの熱変形温度：Ｔｄ2Ｂ、フィルムＣの熱変形温度：Ｔｄ2Ｃ）がそれぞれ、フィルムＡの熱変形温度（Ｔｄ1）よりも２０℃以上高い、請求項７または８に記載の多層回路基板。
- フィルムＢおよび／またはＣにマイクロビアが形成されている、請求項７〜９のいずれか一項に記載の多層回路基板。
- フィルムＡ、ＢおよびＣがいずれも実質的に等方性である、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の多層回路基板。
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