JP4195162B2

JP4195162B2 - 多層プリント配線板及びその製造方法

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Publication number: JP4195162B2
Application number: JP36279399A
Authority: JP
Inventors: 謹二西條; 真司大澤; 浩明岡本; 一雄吉田
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: JP2001177240A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は多層プリント配線板の構造、それに使用するクラッド板及び該構造を有する多層プリント配線板の製造方法に関し、特にコネクターピン等の電気回路コネクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、高性能化が進んできた状況には、半導体デバイスの高集積化、高速化によるところが大きい。この中でも特に電子機器の高速化が今後とも急速に発展すると考えられるが、５０ＭＨｚを超える高周波回路では、配線の電気的特性に起因する種々の問題が生じてきている。
【０００３】
例えば、高周波回路の配線構造として、従来はマイクロストリップ構造が広く使用されてきた。しかし、近年、電子機器の小型化、高性能化に伴い配線パターン幅が減少し、マイクロストリップ構造では配線間に発生するクロストークノイズの抑制が困難となりつつある。また、信号の高速化がクロストークノイズ量の増加を助長し、マイクロストリップ配線構造におけるクロストークノイズの抑制はますます困難な方向へ向かいつつあった。
【０００４】
このような問題の解決を目指すものして、特開平９−２８３９３０号公報の提案がある。この提案は、アース回路導体が形成された銅張積層板とアース回路導体および信号回路導体が形成されたフィルム状銅張積層板とが積層構成されたフィルム接着基材とスルーホール穴とからなる多層プリント配線板であって、該配線板上に同軸回路構造を形成するものである。このような構成とすることにより、信号回路導体が完全にアース回路導体で覆われたストリップ構造の同軸回路が形成でき、放射ノイズ、クロストークノイズの影響がない、高速信号伝送線路としての多層プリント配線板が得られるというものである。
【０００５】
この特開平９−２８３９３０号公報の多層プリント配線基板の製造にあたっては、まず、アース回路導体が形成された銅張積層板と、アース回路導体および信号回路導体が形成されたフィルム状銅張積層板とが個別に作成される。これら２枚の積層板を仮積層し、一体化して位置ずれ等を修正した上で、接着剤を使用して本積層化して同軸構造の一体型回路構造体としたのち表層に回路を形成して、多層プリント配線板が完成する。
【０００６】
しかしながら、このように予め作成した２枚の積層板を張り合わせて積層して製造する場合、積層工程が複雑かつ煩雑であるという問題があり、製造原価を押し上げる原因にもなっている。
また、この従来技術では分岐を多数有するような複雑な回路を形成することは困難であり、新たな方法の開発が待たれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術のように製造にあたり複雑かつ煩雑な工程を経ることなく、経済的で量産に対応可能であり、しかもクロストークノイズを効果的に抑制可能な多層プリント配線板を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討の結果、予め作成した二層の基板を積層するのではなく、連続したエッチング処理によって全体の配線基板を製作する方法を採用することが最も好ましいという結論に達して本発明に至った。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の多層プリント配線板の製造方法は、銅箔材とニッケル箔材とを０．１〜３％の圧下率で圧接して製造された多層プリント配線板用クラッド板の片面の銅層に回路シールド壁形成用のレジストパターンを形成した後、銅の選択的エッチングを行い回路シールド壁を形成し、ニッケル層を除去し、続いてエッチング面に絶縁樹脂を塗布後、該クラッド板の裏面の銅層に回路シールド壁形成用のレジストパターンを形成した後、銅の選択的エッチングを行い回路シールド壁を形成し、次に回路をエッチングで形成し、エッチング面に絶縁樹脂を塗布後、両面に銅めっきを施すことによりシールド壁を形成することを特徴とする。
請求項２に記載の多層プリント配線板の製造方法は、請求項１において、前記多層プリント配線板用クラッド板が、銅／ニッケル／銅／ニッケル／銅の５層からなることを特徴とする。
請求項３に記載の多層プリント配線板の製造方法は、請求項１または２において、前記多層プリント配線板用クラッド板が、片面又は両面にニッケルめっきを具備する銅箔材と他の銅箔材又は片面にニッケルめっきを具備する銅箔材とを０．１〜３％の圧下率で圧接して製造されたものであることを特徴とする。
請求項４に記載の多層プリント配線板の製造方法は、銅箔材と銀箔材とを０．１〜３％の圧下率で圧接して製造された多層プリント配線板用クラッド板の片面の銅層に回路シールド壁形成用のレジストパターンを形成した後、銅の選択的エッチングを行い回路シールド壁を形成し、続いてエッチング面に絶縁樹脂を塗布後、該クラッド板の裏面の銅層に回路シールド壁形成用のレジストパターンを形成した後、銅の選択的エッチングを行い回路シールド壁を形成し、中間層の銀のエッチングを行い回路を形成し、エッチング面に絶縁樹脂を塗布後、両面に銅めっきを施すことによりシールド壁を形成することを特徴とする。請求項５に記載の多層プリント配線板の製造方法は、請求項４において、前記多層プリント配線板用クラッド板が、銅／銀／銅の３層からなることを特徴とする。
請求項６に記載の多層プリント配線板の製造方法は、請求項４又は５において、前記多層プリント配線板用クラッド板が、片面に銀めっきを具備する銅箔材と他の銅箔材とを０．１〜３％の圧下率で圧接して製造されたものであることを特徴とする。
請求項７に記載の多層プリント配線板の製造方法は、請求項１〜６のいずれかにおいて、
信号回路導体が分岐形状を含む形状となるようにすることを特徴とする。
本発明の方法によれば、仮積層品を必要数、重ね合わせて本積層を行って一体化するという複雑な処理を必要としないため大量の製品を寸法の再現性良く、容易に処理することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、内部に信号回路導体を有し、該信号回路導体が完全にアース回路で覆われたことを特徴とする多層プリント配線板を提供するものであり、該配線板は以下のようにして製造することができる。
本発明の多層プリント配線板の製造の材料としては、プリント配線板用クラッド板が用いられる。
プリント配線板用クラッド板としては、銅（Ｃｕ）箔材とニッケル（Ｎｉ）箔材との組合せからなるクラッド板があり、例えば、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ｃｕの５層からなるものがあげられる。
【００１１】
また、前記のほか、銅箔材と銀（Ａｇ）箔材とからなるクラッド板もある。この組み合わせの例としては、例えば請求項５記載の本発明のごとく、Ｃｕ／Ａｇ／Ｃｕからなるものがあげられる。前記銅箔材には、あらかじめ銀めっきを施したものも用いることができる。この場合、Ｃｕ／Ａｇ／Ｃｕ／Ａｇ／Ｃｕの５層になる。
【００１２】
なお、説明の便宜上、前者の銅箔材とニッケル箔材との組合せからなるクラッド板を材料として製造される多層プリント配線板を本発明の第一の形態、後者の銅箔材と銀箔材とからなるクラッド板から構成される多層プリント配線板を本発明の第二の形態と呼ぶことにする。
両者は製造方法の点では基本的に共通であるので、基本的には本発明の第一の態様について説明した上で、本発明の第二の態様については相違点のみをあげることにする。
【００１３】
本発明の第一の実施形態に係る多層プリント配線クラッド板の構造例について、図１を参照して説明すると、銅箔からなる配線層（厚み１０〜１００μｍが好ましい）となる銅層１４の両面には、ニッケルめっき（厚み０．５〜３μmが好ましい）若しくはニッケル箔（厚さ５〜１０μm）からなるエッチングストッパー層１１、１２が接合され、ベースのコアを形成している。
【００１４】
また、両エッチングストッパー層の外側には、さらに銅箔材（厚み１０〜１００μｍが好ましい）層１０、１３が形成される。これらは、シールド壁を形成するための層である。
【００１５】
この本発明の第一の実施形態に係る多層プリント配線板の製造方法について説明する。
まず、多層プリント配線板を製造した際に内部導体層となる銅層１４の両面に、エッチングストッパー層１１、１２となるニッケルめっき層又はニッケル箔層を施してニッケル層付銅箔材を製造する。なお、以下の記載では説明の便宜上、ニッケルめっき層とした場合を挙げて説明するが、代わりにニッケル箔を使用する場合も同様に行うことができる。
【００１６】
本発明の第一の形態に係る多層プリント用配線板は、基本的には、導体層等を形成する銅箔材とエッチングストップ層を形成するニッケル箔材又はニッケルめっき積層体と共に０．１〜３％の圧下率で冷間圧接して作製することができる。
【００１７】
圧接にあたっては、予め各材料につき活性化処理を行う。活性化処理は、本出願人が先に特開平１−２２４１８４号公報で開示したように、（１）１．３３×１０〜１．３３×１０^−２Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気中で、（２）接合面を有する前記銅箔と前記ニッケル層又は前記銅箔と前記銀層をそれぞれアース接地した一方の電極Ａとし、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に１〜５０ MHzの交流を印加してグロー放電を行わせ、（３）かつ、前記グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極の面積が、電極Ｂの面積の１／３以下で、（４）スパッタエッチング処理することによって行うことができる。
実際には例えば、ニッケルめっき銅箔材を、図２０に示すクラッド板製造装置における巻戻しリール２３に巻き付ける。また、柱状導体１７となる銅箔材１０を巻戻しリール２５に巻き付ける。巻戻しリール２３、２５からニッケルめっき銅箔材１１、１２と銅箔材１４を同時に巻戻し、その一部をエッチングチャンバ２６内に突出した電極ロール２７、２８に巻付け、エッチングチャンバ２６内において、スパッタエッチング処理して活性化する。
【００１８】
その後、真空槽２９内に設けた圧延ユニット３０によって冷間圧接し、３層構造を有する半導体パッケージユニット用クラッド板３１を巻き取りロール３２に巻き取る。
次に、この３層構造を有する半導体パッケージユニット用クラッド板３１を再度巻き戻しリール２３に巻き付ける。また、シールド壁１８となる銅箔材３３（図１参照）を巻戻しリール２５に巻き付ける。巻き戻しリール２３、２５からクラッド板３１と銅箔材３３をそれぞれ巻き戻し、その一部をエッチングチャンバ２６内に突出した電極ロール２７、２８に巻き付け、エッチングチャンバ２６内において、スパッタエッチング処理され活性化する。
【００１９】
この場合も、活性化処理は、前記と同様の条件下で行う。
こうして図１に示すように、本発明の第一の形態に係る５層構造を有するプリント配線板用クラッド板３４が得られる。
【００２０】
また、上記設備を使用して圧接を繰返し行うことにより、銅／ニッケル／銅／ニッケル／銅という順番で、銅層を表裏層に設け、中間層にニッケル層を介した多層のクラッド板を製造することができる。
さらに、上記巻戻しリールを３台以上設け、これらのリールに銅箔材やニッケル箔材などを設置し、３台以上のリールから箔材の供給を同時に受けることにより、１回の圧接で多層構造のクラッド板を製造することができる。
【００２１】
また、本発明の第二の態様である銅箔材と銀箔材からなるプリント配線板用クラッド板は、図１１に銅／銀／銅の３層からなるものの例が示されている。これも、導体層等を形成する銅箔材と銀箔材叉は銀めっき積層体と共に０．１〜３％の圧下率で冷間圧接して作製したものであるが、前記第一の態様に係るクラッド板と同様にして製造することができる。
【００２２】
このようにして作成した多層プリント配線板用クラッド板は、所望の大きさに切断された後、銅の選択的にエッチングされることにより、内部に完全にアース回路で覆われた信号回路導体を有する多層プリント配線板とされる。
選択的エッチングは、所望の回路が形成されるように行うことができる。したがって、直線の回路形成はもちろん、複雑な分岐を有する回路を形成したものとすることも可能である。
【００２３】
本発明の第一の実施形態の多層プリント用配線基板の場合、すなわち、図１の銅、ニッケル、銅、ニッケル、銅材の５層のクラッド板を原料として使用する場合について説明する。
【００２４】
まず、銅箔材１０の選択エッチングを行い、銅箔材１０を柱状導体１７を残して溶解、除去する。次いで、エッチング液をニッケルエッチング液に変更してニッケル層１１を除去する。除去後の状態を図３に示す。なお、この時点で残った柱状導体１７がアース回路になる。
銅箔材のエッチング液としては硫酸＋過酸化水素水溶液又は過硫酸水素アンモニウム水溶液を使用することが好ましく、また、ニッケルエッチング液としては、例えば市販メルテックス社メルストリップＮ−９５０等を使用することが好ましい。
【００２５】
なお、エッチング処理はエッチング水溶液中に被処理体を浸漬して行うが、エッチング水溶液をスプレー噴霧、叉は被エッチング面上に滴下して行っても良い。スプレー噴霧、滴下の場合にはレジスト処理は最上層のみをスピナーコート等の方法で実施すれば十分である。エッチング液中に浸漬してエッチング処理する場合には５０℃のエッチング液浴中に１〜１０分間程度浸漬エッチングするが、個々の浴温度、浸漬時間については作業量、時間等によって最適条件を定めることができる。
【００２６】
次に、エッチング処理後の空隙に絶縁樹脂を塗布して絶縁樹脂層１８を形成し、その表面を研磨し柱状導体層１７の表面を露出させる（図４）。この場合の絶縁樹脂としてはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等が使用できる。
【００２７】
一方、銅箔材１０があったのとは反対側の片面の銅箔材１３の表面に前記と同様のフォトレジストを塗布して（図５）、銅箔材１３の選択エッチングを行い、銅箔材を柱状導体層１７を残して溶解、除去し、さらにエッチング液を変更してニッケル層１２も除去する（図６）。この場合の柱状導体１７も最終的にアース回路を形成することになる（図１０の符号２０および２１参照）。なお、エッチング液としては前回と同様のものが使用可能である。
【００２８】
次に図７に示すように、もう一度フォトレジストを塗布して、露光、現像し、その後、図８に記すように中間銅層１４を選択エッチング除去し、信号回路を形成する。この場合のエッチング液も前記と同様である。
【００２９】
中間銅層の選択エッチングが終了したら、エッチング後の空隙に、前回同様のエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等からなる絶縁樹脂を充填して、樹脂層１８を形成し（図９）、ついで表面研磨を行って柱状導体１７の表面を露出させる。
【００３０】
次に、図１０に示すようにこの素子全体に無電解銅めっきを施して全体を無電解銅めっき層１９で被覆して、シールド壁とする。こうして、内部に完全にアース回路で覆われた信号回路導体が形成された多層プリント配線板が完成する。
【００３１】
次に本発明の第二の実施形態に係る三層の基板の場合について説明する。
基本的には、クラッド板が３層であることを除けば第一の実施形態の場合と同様に銅の選択的エッチングを行うことにより、内部に完全にアース回路で覆われた信号回路導体が形成された多層プリント配線板を製造することができる。
３層基板の処理操作は、基本的には前記第一の実施形態の５層基板の場合と同じであるが、エッチングストッパー層が存在しないために、エッチングストッパー層を除去する工程が省ける。
【００３２】
まず、図１１に示すような３層構造のクラッド板を用意しておいて、図１２に示すように銅箔材１０の表面にフォトレジスト膜１６を形成した後、露光、現像する。
【００３３】
次に、銅箔材１０の選択エッチングを行い、銅箔材１０を柱状導体１７を残して溶解、除去する。次いで、エッチング処理後の空隙に絶縁樹脂を塗布、充填して絶縁層１８を形成し、さらに表面を研磨して柱状導体１７の表面を露出させる。この状態を図１３に示した。絶縁樹脂としては前回同様エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等を使用する。
【００３４】
その後、別の片面の銅箔材１３の表面に前記と同様のフォトレジスト１６を塗布して（図１３）、銅箔材１３の選択エッチングを行って柱状導体を形成し、次いで銀箔材１５の選択エッチングを、エッチング液に硝酸第二鉄水溶液を使用して行い、信号回路を形成する（図１４）。
【００３５】
最後に、図７に示すようにエッチング後の空隙に、前回同様のエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂からなる絶縁樹脂を充填して、絶縁樹脂層１８を形成し（図１５）、この素子全体に無電解銅めっきを施して信号回路形成部分を残して全体を銅材で被覆して、シールド壁とする（図１５）。
このようにして本発明の多層プリント用配線板が製造される。
なお、分岐形状の信号配線用としたい場合は、所望の配線形状に合わせて上記製造工程中のレジストパターンを描くこととなる。例えば、Ｔ字型の配線用としたい場合は、銅箔材上に図１６のようなレジストパターンを描いた後、選択的エッチングを行うことにより、図１７のごときシールド壁が得られる。そして順次工程を進めていくと、所望のＴ字型の信号回路が形成される（図１８、１９）。この原理により、Ｔ字型回路のみならず複雑な回路であっても容易に形成することができることになる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したようにこの発明の特徴は加圧接合して得た複数層のクラッド板を使用してエッチング処理の繰り返しという単純な方法で多層プリント用配線板を容易に作製することができるので、大量の製品を寸法の再現性良く、容易に処理することができる。特に、複雑な回路構造を有する多層プリント用配線板であっても容易に製造することができることから、産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る多層プリント配線板の製造方法の工程説明図である（配線板用クラッド材の断面図）。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（レジスト塗布時の断面図）。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（エッチング後の断面図）。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（絶縁樹脂塗布後の断面図）。
【図５】本発明の第一の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（レジスト塗布時の断面図）。
【図６】本発明の第一の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（エッチング後の断面図）。
【図７】本発明の第一の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（レジスト塗布時の断面図）。
【図８】本発明の第一の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（エッチング後の断面図）。
【図９】本発明の第一の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（絶縁樹脂塗布後の断面図）。
【図１０】本発明の第一の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（無電解銅めっき後の断面図）。
【図１１】本発明の第二の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（配線板用クラッド材の断面図）。
【図１２】本発明の第二の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（レジスト塗布後の断面図）。
【図１３】本発明の第二の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（エッチングおよび絶縁樹脂塗布後の断面図））。
【図１４】本発明の第二の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（エッチング後の断面図）。
【図１５】本発明の第二の実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程説明図である（エッチング及び信号回路形成後の断面図）。
【図１６】本発明の多層プリント配線基板において分岐した配線基板を形成したい場合のレジストパターンを示す平面図である。
【図１７】本発明の多層プリント配線基板において分岐した配線基板を形成したい場合のエッチング後の状態を示す立体図である。
【図１８】本発明の多層プリント配線基板における分岐した配線基板の信号回路の一例を示す立体図である。
【図１９】本発明の多層プリント配線基板における分岐した配線基板の信号回路の一例を示す平面図である。
【図２０】本発明のクラッド金属板の製造装置の正面断面図である。
【符号の説明】
１０、１３、１４銅箔材
１１、１２ニッケル箔材又はニッケルめっき層
１５銀箔材又は銀めっき層
１６フォトレジスト
１７柱状導体
１８絶縁樹脂層
１９無電解銅めっき層（シールド層）
２０信号回路
２１アース回路
２２シールド壁
２３、２５巻戻しリール
２４柱状導体となる銅箔材
２６エッチングチャンバー
２７、２８電極ロール
２９真空槽
３０圧延ユニット
３１、３４クラッド板
３２巻取りロール

Claims

銅箔材とニッケル箔材とを０．１〜３％の圧下率で圧接して製造された多層プリント配線板用クラッド板の片面の銅層に回路シールド壁形成用のレジストパターンを形成した後、銅の選択的エッチングを行い回路シールド壁を形成し、ニッケル層を除去し、
続いてエッチング面に絶縁樹脂を塗布後、
該クラッド板の裏面の銅層に回路シールド壁形成用のレジストパターンを形成した後、
銅の選択的エッチングを行い回路シールド壁を形成し、
次に回路をエッチングで形成し、
エッチング面に絶縁樹脂を塗布後、両面に銅めっきを施すことによりシールド壁を形成することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
前記多層プリント配線板用クラッド板が、
銅／ニッケル／銅／ニッケル／銅の５層からなる請求項１記載の多層プリント配線板の製造方法。
前記多層プリント配線板用クラッド板が、
片面又は両面にニッケルめっきを具備する銅箔材と他の銅箔材又は片面にニッケルめっきを具備する銅箔材とを０．１〜３％の圧下率で圧接して製造されたものである請求項１または２記載の多層プリント配線板の製造方法。
銅箔材と銀箔材とを０．１〜３％の圧下率で圧接して製造された多層プリント配線板用クラッド板の片面の銅層に回路シールド壁形成用のレジストパターンを形成した後、
銅の選択的エッチングを行い回路シールド壁を形成し、
続いてエッチング面に絶縁樹脂を塗布後、
該クラッド板の裏面の銅層に回路シールド壁形成用のレジストパターンを形成した後、
銅の選択的エッチングを行い回路シールド壁を形成し、
中間層の銀のエッチングを行い回路を形成し、
エッチング面に絶縁樹脂を塗布後、両面に銅めっきを施すことによりシールド壁を形成することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
前記多層プリント配線板用クラッド板が、
銅／銀／銅の３層からなる請求項４記載の多層プリント配線板の製造方法。
前記多層プリント配線板用クラッド板が、
片面に銀めっきを具備する銅箔材と他の銅箔材とを０．１〜３％の圧下率で圧接して製造されたものである請求項４又は５記載の多層プリント配線板の製造方法。
信号回路導体が分岐形状を含む形状となるようにする請求項１〜６のいずれかに記載の多層プリント配線板の製造方法。