JP4100164B2 - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板の新規な製造方法に関し、特にインクジェット法を利用して絶縁パターンを形成する工程を含む方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の半導体回路の微細化、高多層化、スルーバイアホール、ブラインドバイアホール等の小径化、小型チップ部品の表面実装などによる回路基板の高密度化に伴い、電子機器の小型軽量化、高性能化、多機能化が進んでいる。このような、回路基板の高密度化の手段としては、導電体からなる配線パターンと当該配線パターンの配線間を埋める絶縁パターンを含む絶縁層とから成る単一層を複数重層して多層回路板に構成すると共に、前記単一層における配線パターンを構成する配線を高密度化すること、即ち配線間の間隔を小さくすることが必要であり、この場合、小間隔で存在する配線間の絶縁を確実にすることが重要である。
【０００３】
回路基板上に一つの回路パターンを形成するに際し、配線パターンを構成する各配線（導電体から成る）間に絶縁体を埋める手段としては種々の方法が知られている。例えば、基板上に配線パターンを形成した後、硬化性樹脂性フィルムやシートを乗せ、加熱圧着する方法がある。しかしながら、この方法においては、配線間隔が狭い場合に配線パターンに対して溶融粘度の高い硬化性樹脂を使用すれば、配線間に樹脂が完全に入り込まず、配線埋め込み性が悪くなる場合がある。また、配線間隔を埋める樹脂層を形成した後、その樹脂層の、配線と配線との間に相当する部分に凹形状が形成され、単一層の表面の平滑性が低く、多層回路板の形成に適さない場合がある。
【０００４】
このような問題点を解決する手段として、特開平11-163499号公報には、導体パターンと絶縁パターンとを、インクジェット法により、同時に形成することを基本とし、これを繰り返すことにより多層回路板を作製する方法が記載されている。しかしながら、この方法においては、導体パターン（本発明における配線パターンに相当）及び絶縁パターンの両者をインクジェット法により同時に形成するので、導体パターンを形成するためのインクと絶縁パターンを形成するためにインクとが、硬化前に接触する機会がある。このため、両インクが相互に混ざり合う場合があり、この場合には導体パターンが正しく形成されない場合がある。このほか、インク中の揮発成分が揮発する場合に、導体パターンと絶縁パターンの収縮率が異なり、その差による空隙や新たな窪みが発生する事があり、その結果、配線間の絶縁性に問題が生ずる場合がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平11-163499
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明は、インクジェット法を用いるプリント配線板の製造方法において、インクジェット法が本来有する利点を生かしながら、配線間の完全な絶縁性を確保し、且つ単一層の表面の平滑性を確保した電気絶縁層を得て、多層回路を形成し易くした改良法を提供しようとするものである。
【０００７】
従って本発明は、配線パターンが形成された基板表面に、前記配線パターン間を埋めるように、インクジェット法により硬化性インクを噴射し、次いで、必要に応じて当該硬化性インクを硬化させた後、フィルム状又はシート状の硬化性成形物を積層して当該成形物を硬化することにより電気絶縁層を形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法を提供する。
【０００８】
上記の方法において、噴射された硬化性インクの硬化を行なわない場合、フィルム状又はシート状成形物を硬化する際、同時に当該インクを硬化させることが出来る。
前記硬化性インクの噴射に当っては、前記配線パターンのネガ型図形情報に基づいておこなうのが好ましく、前記配線パターンのネガ型図形情報は、例えばコンピュータにより提供することができる。
【０００９】
本発明はまた、配線パターンが形成された基板表面に、フィルム状又はシート状の硬化性成形物を積層した後、必要に応じて当該積層された成形物を硬化して樹脂層を形成し、得られた樹脂層表面に存在する窪みを埋めるように、インクジェット法により硬化性インクを噴射し、次いで、硬化性インクを硬化することにより電気絶縁層を形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法を提供する。
好ましくは、硬化性インクは、樹脂層表面の高低差を測定して得られるデータに基づいて噴射される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する基板は特に限定されず、プリント配線板に常用されている基板を用いればよい。即ち、基板は、この上に形成される配線パターンや絶縁パターンを保持できるものであれば格別制限はなく、内部に他の導電体回路や素子を有するものであってもよい。基板の厚みに格別な制限はないが、通常50μm〜２mm、好ましくは60μm〜1.6mm、より好ましくは100μm〜１mmである。基板の形状は、目的に応じて任意に選択することが出来、例えばフィルム状、板状、シート状などで平面形状を有するものである。フィルム形状やシート形状が、連続的にパターン層を形成することが出来るので好ましい。また、平面でなくても、インクジェットが可能であれば、曲面でもよい。
【００１１】
基板の材質としては、ポリエステルフィルム、芳香族ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルムの如き熱可塑性樹脂フィルム；ガラス繊維、ポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維などからなる織物や不織布に熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂を含浸硬化させてシート状にしたプリプレグ；通常のプリント配線板に用いられるガラスエポキシ積層版などを挙げることが出来る。
【００１２】
基板上に配線パターンを形成する方法としては、プリント配線板の製造に常用されている任意の方法を用いればよい。配線パターンの間に噴射されるインクは、この配線パターンのネガパターン状に噴射されることになるので、それらのパターンの形成のための情報を一元化出来るように、インクジェットプリンタによる方法を用いてもよい。インクジェットプリンタには、インクの噴射方式により各種の方法がある。
【００１３】
例えば、圧電素子型、バブルジェット型、空気流型、固形熱溶融性インク型、静電誘導型、音響インクプリント型、電気粘性インク型、連続噴射型などがある。本発明に用いるインクジェット方式は、前記方式の何れを使用することも出来、パターンの形状や、厚さ、インクの種類などにより適宜選択することが出来る。インクジェット方式の場合は、噴射するインク粒子の大きさを調節することにより、解像度を200〜2500dpiの範囲内で設定することが出来るため、パターン幅やピッチを20μm程度まで細線化することが出来る。従って、回路パターンの高密度化にも十分に対応できる。
【００１４】
また、インクジェットプリンタとコンピュータとを接続することにより、コンピュータに入力された図形情報により、基板上にパターンを形成することが出来る。インクジェット方式は、従来の多数の工程を経て長時間を要した回路形成法と比較して、格段に容易に、且つ短時間にパターン形成を行うことが出来る。
【００１５】
インクジェット法により配線パターンを形成するには、導電性インクを用いて直接配線を描画する方法、インクジェット方式により無電解メッキ用イニシエーターパターンを形成し、その後無電解メッキを行なう方法、インクジェット方式により配線パターン形成用レジストを形成し、配線を形成する方法等が挙げられる。導電性インクとしては、銅粉や銀粉などの導電性材料をフェノール樹脂やエポキシ樹脂に分散させ、溶剤、硬化剤、分散剤、酸化防止剤などを混合したものが用いられる。
基板上に形成される配線パターンを形成する配線の厚みは、通常１〜100μm、好ましくは５〜80μmである。
【００１６】
本発明の第一の方法によれば、まず配線パターンが形成された基板表面に、前記配線パターンを埋めるように、前述と同様のインクジェット法により、硬化性インクを噴射する。硬化性インクは硬化性樹脂を含有するものであり、好ましくは硬化剤を含有するものである。インクの噴射は、例えば配線パターンのネガパターンに基づいて行なう事が出来る。
【００１７】
硬化性樹脂や硬化剤としては、後述する絶縁性樹脂や硬化剤と同様のものが挙げられる。インクジェット用インクは、硬化性樹脂と水やアルコール類、エーテル類、エステル類等の溶剤とを混合して得られるものであり、必要に応じて各種添加剤を添加することもできる。
【００１８】
インク調製に用いる溶剤が水である場合、インクの粘度を調整しやすく、取り扱い上の安全性が高い上、衛生的である。他方、溶剤としてアルコール等の有機溶剤を用いると、高濃度なインクを得やすく、インクジェットプリンタのインクヘッドの目詰まりも起こりにくく、インクの表面張力を低くすることが可能である。
【００１９】
噴射するインクの量は、配線パターンを構成する配線の高さに対して、50〜150％、好ましくは70〜130％、より好ましくは90〜120％の高さになる量である。この範囲をはずれると、得られる絶縁層の平滑性を損ねるおそれがある。
【００２０】
次に、上記のようにして、配線パターン間に硬化性インクを埋め込んだ後、フィルム状又はシート状の硬化性成形物を積層するか、その前に、必要に応じて硬化性インクを硬化して、絶縁パターンを形成することができる。硬化の方法は、硬化性インクの種類に応じて決めればよく、例えば加熱や光照射などの方法が挙げられる。
【００２１】
本発明に用いるフィルム状又はシート状の硬化性成形物（以下、硬化性成形物と言うことがある）は、電気絶縁性を有する絶縁性樹脂（重合体）を含有するものであり、好ましくは熱硬化剤を含有するものである。硬化性樹脂組成物には、この他、硬化促進剤、難燃剤、軟質重合体、耐熱安定剤、耐候安定剤、老化防止剤、レベリング剤、帯電防止剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、滑剤、染料、顔料、天然油、合成油、ワックス、乳化剤、充填剤、紫外線吸収剤などを含有させることができる。
【００２２】
絶縁性樹脂（重合体）としては、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、トリアジン樹脂、脂環式オレフィン重合体、芳香族ポリエーテル重合体、ベンゾシクロブテン重合体、シアネートエステル重合体、液晶ポリマー、ポリイミドなどが例示される。この中でも、脂環式オレフィン重合体は、本発明の方法で著効を示す。脂環式オレフィン重合体としては、8-エチル−テトラシクロ[4.4.0.1^2,5.1^7,10]-ドデカ-3-エンなどのノルボルネン環を有する単量体（ノルボルネン系単量体）の開環重合体及びその水素添加物、ノルボルネン系単量体の付加重合体、ノルボルネン系単量体とビニル化合物との付加重合体、単環シクロアルケン重合体、脂環式共役ジエン重合体、ビニル系脂環式炭化水素重合体及びその水素添加物、芳香族オレフィン重合体の芳香環水素添加物などが挙げられる。
【００２３】
熱硬化剤としては、イオン性硬化剤、ラジカル性硬化剤又はイオン性とラジカル性とを兼ね備えた硬化剤等、一般的なものを用いることができ、特にビスフェノールＡビス（プロピレングリコールグリシジルエーテル）エーテルのようなグリシジルエーテル型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、グリシジルエステル型エポキシ化合物などの多価エポキシ化合物が好ましい。
【００２４】
硬化性成形物は、通常、上述した樹脂等の各成分をキシレン、ヘキサン、ジクロロベンゼン、シクロペンタノンなどの有機溶剤に溶解してワニスを得、これを溶液キャスト法や溶融キャスト法により成形したものである。
【００２５】
本発明においては、硬化性樹脂成形物を、内層基板上に、加熱及び加圧して積層する。加熱及び加圧の方法に格別な制限はなく、加熱圧着（ラミネーション）などの一般的な方法が採用される。加熱及び加圧に用いる装置としては、加圧ラミネータ装置、真空ラミネータ装置、真空プレス装置、ロールラミネータ装置などの積層装置が挙げられる。加熱及び加圧は、配線埋め込み性を向上させ、気泡等の発生を抑える観点から、減圧環境で行うのが好ましい。
【００２６】
このような積層装置に、内層基板を配置し、その上に、硬化性樹脂成形物を重ね合わせることで樹脂成形物を積層し、次いで、常法により加熱圧着することで成形物（及び噴射された硬化性樹脂組成物）を硬化して電気絶縁層を形成する。
加熱及び加圧に用いるプレス板は、ステンレス、アルミ、銅などの金属板、耐熱強化ガラス板や耐熱ポリマー板等格別な制限はないが、耐久性と熱伝導性のバランスの観点から金属製のプレス板が好ましい。通常、内層基板に、硬化性成形物を重ね合わせ、プレス板で加熱及び加圧する。この際、必要に応じて、耐熱ゴムシートをプレス板に装着した耐熱ゴムシート付きプレス板を用いたり、硬化性成形物の上に耐熱ゴムシートを重ね合わせたりしてもよい。
【００２７】
加熱及び加圧時のプレス板の温度は、通常30〜250℃、好ましくは70〜200℃であり、圧着力は、通常10kPa〜20MPa、好ましくは100kPa〜10MPa、圧着時間は、通常３０秒〜５時間、好ましくは１分〜３時間である。加熱及び加圧を、減圧環境で行う場合、通常100kPa〜1Pa、好ましくは40kPa〜10Paに雰囲気を減圧する。
【００２８】
本発明の第二の方法によれば、配線パターンが形成された基板表面に、フィルム状又はシート状の硬化性成形物を積層した後、必要に応じて当該積層された成形物を硬化して樹脂層を形成し、得られた樹脂層表面に存在する窪みを埋めるように、インクジェット法により硬化性インクを噴射し、次いで、硬化性樹脂を硬化することにより電気絶縁層を形成する。樹脂層表面の窪みは、下層に位置する配線パターンに追従して生じる樹脂層表面の凹部である。この窪みを埋める一つの態様によれば、インクジェット法により噴射される硬化性インクにより凹部を凸部の高さまで埋めて、平らな面を形成する。もちろん、凹部を埋めるのみならず、更に凸部をも埋めて平らな面を形成する。
この方法において用いられる配線パターンが形成された基板は、前記第一の方法において説明したものと同様である。
【００２９】
また、配線パターン上に樹脂層を形成する方法としては、前記第一の方法において記載した方法を用いることが出来る。こうして形成された樹脂層表面の高低差を、計測機によって測定し、インクを噴射するべき図形情報を得る。計測機としては、市販の表面形状測定機を利用することが出来る。
【００３０】
表面形状測定機には、触針式測定機と光学式測定機がある。触針式測定機は、表面の凹凸形状に直接、探査針（スタイラス又はプローブとも言う）を接触させて、XY方向に探査針又は測定対象物を走査し、表面の凹凸形状を測定するものである。他方、光学式測定機は、測定対象物に光を照射し、凹凸を非接触で測定するもので、レーザーを用いた共焦点方式や、白色光又は単色光を用いた干渉方式等がある。配線基板上の窪みの測定には特に、非接触方式の光学式測定機が適当である。光学式測定機を用いての窪みの測定は、コンピュータに入力された配線パターン情報に基づいて行い、凹形状を埋める硬化性樹脂用図形情報を前記コンピュータに蓄積し、インクジェット装置に供給するのが好ましい。
【００３１】
こうして形成した樹脂層の窪みを埋めるためのインクジェット法による硬化性インクの噴射は前記第一の方法における絶縁パターンの形成方法に準じて行なえばよい。
【００３２】
【実施例】
次に、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
実施例１ .
例えば図１で示す様に、基板１の表面に、コンピュータに入力されたパターン情報に基づいて、インクジェット法により導電性インクを噴射し、乾燥・硬化させて配線パターンを構成する配線２を形成する。次に、前記コンピュータにより、前記配線パターン様のパターン情報に基づいてそのネガ情報を形成し、これをパターン情報として用いて、インクジェット法により硬化性インク５を噴射し、配線パターンを構成する配線間に硬化性インク５で満たし、これを硬化して絶縁パターン３を形成する。次に、前記配線パターンと絶縁パターンとからなる層の表面に硬化性組成物を積層し、加熱、加圧して電気絶縁層４を形成する。
【００３３】
実施例２ .
例えば図２で示す様に、基板11の表面に、コンピュータに入力されたパターン情報に基づいて、インクジェット法により硬化性インクを噴射し、硬化・乾燥させて配線パターンを構成する配線12を形成する。次に、この上に硬化性成形物14を積層し、加熱、加圧して樹脂層14'を形成する。この樹脂層は、配線パターンの配線のない部分の上に出来た凹形状13を有する。次に、この樹脂層表面の高低差を測定して得られた凹形状パターン情報に基づき、インクジェット法により凹形状部分に硬化性インクを噴射し、次いで硬化させることにより凹形状充填層15を形成する。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、配線パターンが形成された基板上に、インクジェット法により絶縁層を形成するので、インクジェット法による利点を維持しながら、配線パターン用インクと絶縁パターン用インクの相互混入による配線パターンの崩れを防止するとともに、絶縁層の平滑性を向上させ、配線接続信頼性、絶縁信頼性を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第一の方法による、プリント配線板の製造の過程を模式的に示す図面である。
【図２】図２は、本発明の第二の方法による、プリント配線板の製造の過程を模式的に示す図面である。
【符号の説明】
１、11…基板
２、12…配線パターンを構成する配線
３…絶縁パターン
４…電気絶縁層
13…凹形状
14…硬化性成形物層
14'…樹脂層
15…凹形状充填層

Claims (3)

1. 配線パターンが形成された基板表面に、フィルム状又はシート状の硬化性成形物を積層して樹脂層を形成し、得られた樹脂層表面に存在する窪みを埋めるように、インクジェット法により硬化性インクを噴射し、次いで、硬化性インクを硬化することにより電気絶縁層を形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
2. 配線パターンが形成された基板表面に、フィルム状又はシート状の硬化性成形物を積層した後、当該積層された成形物を硬化して樹脂層を形成し、得られた樹脂層表面に存在する窪みを埋めるように、インクジェット法により硬化性インクを噴射し、次いで、硬化性インクを硬化することにより電気絶縁層を形成することを特徴とする、請求項１に記載のプリント配線板の製造方法。
3. 前記硬化性インクが、樹脂層表面の高低差を測定して得られたデータに基づいて噴射される請求項１または２記載のプリント配線板の製造方法。

Images