JP4200848B2 - プリント基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性樹脂中に導体パターンが多層に配置され、導体パターン間が層間接続材料の充填されたビアホールにより電気的に接続されたプリント基板及びその製造方法に関するものである。

本出願人は、熱可塑性樹脂中に導体パターンが多層に配置され、導体パターン間が層間接続材料の充填されたビアホールにより電気的に接続されたプリント基板として、特許文献１を開示している。

このプリント基板は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムの片面に導体パターンを有し、当該導体パターンを底部としたビアホール内に層間接続材料を有する片面導体パターンフィルムを、複数枚積層して形成される。例えば基板の両表面に部品実装される場合、電極としての導体パターンを基板両表面に配置するために、２枚の片面導体パターンフィルムを導体パターン非形成面同士が向かい合うように積層し、残りの導体パターンフィルムを導体パターン形成面と導体パターン非形成面とが向かい合うように積層して、加熱・加圧することにより基板両表面に部品実装が可能なプリント基板が形成される。
特開２００３−６０３４８号公報

しかしながら、導体パターン非形成面同士においては、導体パターンと層間接続材料との接合ではなく、層間接続材料同士の接合となる。従って、積層時の位置ずれやビアホール形成時の位置ずれ等の誤差が生じることにより、層間接続材料同士の接合面積が減少して、プリント基板の接続信頼性が低下する恐れがある。

本発明は上記問題点に鑑み、接続信頼性を向上したプリント基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に請求項１に記載のプリント基板は、複数の樹脂フィルムが積層されて相互に接着されてなる熱可塑性樹脂中に、複数の導体パターンが多層に配置され、導体パターン間が層間接続材料の充填された複数のビアホールを介して電気的に接続されている。そして、複数のビアホールには、導体パターンを貫通してなる第１のビアホールと、当該貫通された導体パターンの開口部及び当該開口部の周囲と相対する開口部を有する第２のビアホールとが含まれており、第２のビアホール内に充填された層間接続材料が、第１のビアホール内に充填された層間接続材料及び貫通された導体パターンのみと接合していることを特徴とする。

このように、第１のビアホールは導体パターンを貫通して形成されており、第２のビアホールは貫通された導体パターンの開口部及び当該開口部の周囲と相対する開口部を有している。従って、本発明のプリント基板は、第１のビアホールと第２のビアホールにおいて層間接続材料同士が接合する形態でありながらも、接合部の周囲に導体パターンを有するので、位置ずれ等が生じても接合面積を確保できる。すなわち、接続信頼性が向上される。また、貫通された導体パターンは、第１のビアホール内の層間接続材料だけでなく、第２のビアホール内の層間接続材料とも接合しているので、貫通された導体パターンと層間接続材料との間の接続信頼性も向上される。

なお、特に調整したものでない限り、積層方向における熱可塑性樹脂の線膨張係数は層間接続材料及び導体パターンの線膨張係数よりも大きい。従って、冷却により熱可塑性樹脂が収縮する際に、収縮する熱可塑性樹脂にビアホール内の層間接続材料が引っ張られ、層間接続材料と導体パターンとの接合部に応力が生じて剥離等の破壊が起こる恐れがある。しかしながら、本発明では、第２のビアホール内に充填された層間接続材料が、第１のビアホール内に充填された層間接続材料及び貫通された導体パターンのみと接合している。すなわち、第２のビアホール内に充填された層間接続材料が別の導体パターンと接合している場合よりも、層間接続材料と導体パターンとの接合箇所が少なく、層間接続材料の熱可塑性樹脂の収縮に対する自由度が増した構成となっている。したがって、層間接続材料と導体パターンとの接合部に生じる応力を低減し、ひいてはプリント基板における導体パターンと層間接続材料との間の接続信頼性を向上できる。

請求項２に記載のように、第２のビアホールの開口部面積は、貫通された導体パターンの開口部面積よりも大きいことが好ましい。このように、第２のビアホールの開口部が貫通された導体パターンの開口部よりも大きく設けられれば、第２のビアホール内の層間接続材料は、貫通された導体パターンの開口部周囲とも接合することとなるので、貫通された導体パターンと層間接続材料との接合面積が増し、プリント基板の接続信頼性が向上される。

請求項３に記載のように、第２のビアホールを有する樹脂フィルムは、第２のビアホールとは異なる位置に第３のビアホールを有し、当該第３のビアホール内に充填された層間接続材料を介して、貫通された導体パターンと他の導体パターンとが電気的に接続されていることが好ましい。このように、第２のビアホールを有する樹脂フィルムが第３のビアホールを有することで、プリント基板が請求項１に記載の構造を有していても、基板の両表面間の電気的な接続を確保することができる。

請求項４に記載のように、熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂フィルムにより構成され、第１のビアホールを有する樹脂フィルムは、一方の表面に貫通された導体パターンを備え、他方の表面に前記第１のビアホール内に充填された層間接続材料と接合した導体パターンを備えても良い。このように、プリント基板は、熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂フィルムにより構成されている。第１のビアホールを有する樹脂フィルムは、貫通される導体パターンのみを片面に有する片面導体パターンフィルムであっても良いし、両面に導体パターンを有する両面導体パターンフィルムであっても良い。しかしながら、両面導体パターンフィルムであれば、プリント基板に用いられる樹脂フィルムの積層枚数を削減することができるので、製造コストを低減することができる。

請求項５に記載のように、第１のビアホールを有する樹脂フィルムは、積層された複数の樹脂フィルムにおいて、その積層中心とは異なる位置に配置されていても良い。

片面導体パターンフィルムを複数枚積層してなる従来のプリント基板の場合、層間接続材料同士が接合する接合部は、当該接合部に導体パターンを有しておらず、当該接合部を構成する２枚の片面導体パターンフィルムのみ、導体パターン間に２枚の樹脂フィルムを配置した構造となっている。従って、他の部位よりも導体パターン間の樹脂フィルムが厚く、導体パターン間の収縮量が大きいので、積層中心に配置しないと熱可塑性樹脂の収縮のバランスが崩れてプリント基板に反りを生じる恐れがある。

しかしながら、第１のビアホールを有する樹脂フィルムが両面に導体パターンを有していれば、一定の間隔で樹脂フィルムと導体パターンとが配置されることとなるので、積層中心とは異なる位置に第１のビアホールを有する樹脂フィルムを配置しても、プリント基板の反りを抑制することができる。尚、第１のビアホールを有する樹脂フィルムを積層中心に配置しても良いのは言うまでもない。

次に、本発明のプリント基板の製造方法について、以下に説明する。請求項６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第１の樹脂フィルムの片面上に導体パターンを形成し、当該導体パターンを貫通して形成した第１のビアホール内に層間接続材料を充填する第１の形成工程と、熱可塑性樹脂からなる第２の樹脂フィルムにおいて、第１のビアホールに対応する位置に、貫通された導体パターンの開口部とともに当該開口部の周囲にも相対するように第２のビアホールを形成し、当該第２のビアホール内に層間接続材料を充填する第２の形成工程と、貫通された導体パターンの開口部及び当該開口部の周囲と第２のビアホールの開口部とが相対するように、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムを含み、熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂フィルムを位置決め積層し、積層体を形成する積層工程と、積層体を熱プレス機によって加熱しつつ加圧することにより、複数の樹脂フィルムを相互に接着するとともに、第２のビアホール内に充填された層間接続材料を、第1のビアホール内に充填された層間接続材料及び貫通された導体パターンのみと接合する加熱・加圧工程とを備えることを特徴とする。

この作用効果は、請求項１に記載の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。

請求項７に記載のように、第２のビアホールの開口部面積は、貫通された導体パターンの開口部面積よりも大きいことが好ましい。

この作用効果は、請求項２に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。

ここで、第２の樹脂フィルムが第１の樹脂フィルムに接する面の裏面で、且つ、第２のビアホールの延長上に導体パターンを有さない場合には、第２の樹脂フィルムを貫通するように第２のビアホールを設けても良い。しかしながら、第２のビアホールは請求項８に記載のように、第２の樹脂フィルムを貫通しないように所定の深さをもって形成されると良い。この場合、第２のビアホールは第２の樹脂フィルムの途中まで、すなわち、第２の樹脂フィルムを貫通しない程度の所定の深さをもって形成されるので、第２の樹脂フィルムにおける導体パターン有無に関わらず、積層方向における導体パターンと層間接続材料との間の応力の発生を低減することができる。

また、請求項９に記載のように、第２のビアホール形成時に当該第２のビアホール底部に生じたスミア残渣を残したまま、層間接続材料を充填しても良い。

例えば、第２の樹脂フィルムが導体パターンを有し、当該導体パターンを底部として第２のビアホールを形成する場合、第２のビアホール底部（導体パターンの表面）にスミア残渣が生じる。従来であればデスミア処理によりスミア残渣を除去するが、このスミア残渣を積極的に活用することにより、導体パターンと層間接続材料との接合を抑制し、積層方向に生じる応力の発生を低減させることもできる。尚、第２の樹脂フィルムが導体パターンを有さない場合においても、第２のビアホール底部に生じたスミア残渣を残したまま、層間接続材料を充填しても良い。

請求項１０に記載のように、第２の形成工程において、第２の樹脂フィルムの第２のビアホール形成位置とは異なる位置に第３のビアホールが形成され、加熱・加圧により、当該第３のビアホール内に充填された層間接続材料を介して、貫通された導体パターンと他の導体パターンとが電気的に接続されることが好ましい。

この作用効果は、請求項３に記載の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。

請求項１１に記載のように、第１の樹脂フィルムにおいて、貫通される導体パターン形成面の裏面にも導体パターンが形成され、加熱・加圧により、当該導体パターンが第１のビアホール内に充填された層間接続材料と接合しても良い。この作用効果は、請求項４に記載の作用効果と同じであるのでその記載を省略する。

請求項１２に記載のように、積層工程において、第１の樹脂フィルムは積層体の積層中心とは異なる位置に配置されても良い。

この作用効果は、請求項５に記載の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。

請求項１３に記載のように、積層体は、第１の樹脂フィルムを複数枚有しても良い。積層体が、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムを含む複数の樹脂フィルムにより構成される場合には、第１の樹脂フィルムを積層体中に複数枚配置する構成とすることもできる。

複数の樹脂フィルムは、請求項１４に記載のように全てが同一の熱可塑性樹脂から構成されても良いし、請求項１５に記載のように、第１の樹脂フィルムと、第１の樹脂フィルムを除く樹脂フィルムとが異なる熱可塑性樹脂から構成されても良い。尚、同一構成とした場合は、各樹脂フィルムを相互に接着しやすく、異なる材料を加工する必要が無いので、製造工程を簡素化できる。

また、第１の樹脂フィルムと、第１の樹脂フィルムを除く樹脂フィルムとが異なる熱可塑性樹脂である場合、第１の樹脂フィルムとして、請求項１６に記載のように、フッ素系樹脂を用いることもできる。フッ素系樹脂は比誘電率が低く、高周波特性に優れる反面、撥水性及び撥油性にも優れるため、層間接続のためのスルーホールメッキが困難である。しかしながら、本発明の製造方法によると、層間接続材料間の接続信頼性及び導体パターンと層間接続材料との間の接続信頼性が向上されるので、第１の樹脂フィルムとしてフッ素系樹脂を用いても接続信頼性を確保することができる。従って、高周波特性に優れるが高価であるフッ素系樹脂を、第１の樹脂フィルムとして高周波特性の要求される層のみに配置することができるので、例えば全ての樹脂フィルムをフッ素系樹脂で形成する場合よりも製造コストを低減することができる。

その際、請求項１７に記載のように、第1の樹脂フィルムを除く複数の樹脂フィルムが、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンとポリエーテルイミドの複合材料、及び熱可塑性ポリイミドのいずれかからなり、２２０〜３５０℃の加熱温度をもって加熱がなされると良い。

第１の樹脂フィルムとしてフッ素系樹脂を用いる場合、フッ素系樹脂以外の樹脂フィルムを成形温度の低い液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンとポリエーテルイミドとを所定の比率で混合してなる複合材料、及び熱可塑性ポリイミドのいずれかとすることにより、２２０〜３５０℃の低温でプリント基板を製造することができる。従って、このような低温でのプリント基板の製造が可能であるので、安価な熱プレス機を用いることができ、製造コストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。尚、本実施の形態においては、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムと導体パターンとを交互に積層してなるプリント基板を一例として以下に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態におけるプリント基板の製造工程を示す工程別断面図である。

先ず、図１（ａ）に示すように、両面導体パターンフィルム１０を形成する第１の形成工程が実施される。両面導体パターンフィルム１０は、熱可塑性樹脂からなる第１の樹脂フィルム１１と、当該第１の樹脂フィルム１１の両面に形成された導体パターン１２ａ，１２ｂと、一方の導体パターン１２ｂを底部とし他方の導体パターン１２ａを貫通してなる有底の第１のビアホール１３とにより構成される。

第１の樹脂フィルム１１を構成する材料としては、熱可塑性樹脂であれば特に限定されるものではない。本実施形態においては、比誘電率が低く高周波特性に優れる厚さ２５〜１００μｍのフッ素系樹脂（例えばＰＴＦＥ）を用いるものとする。導体パターン１２ａ，１２ｂは、例えば第１の樹脂フィルム１１の両面に貼着された導体箔を所望のパターンにエッチングすることにより形成される。導体箔としては、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌの少なくとも１種を含む低抵抗金属箔を用いることができ、本実施形態においては安価でマイグレーションの心配のないＣｕ箔を用いるものとする。尚、導体パターン１２ａ，１２ｂは、導体箔のエッチング以外にも、印刷法を用いて形成しても良い。

導体パターン１２ａ，１２ｂの形成後、図１（ａ）に示すように、導体パターン１２ａ上から例えばレーザ光を照射し、導体パターン１２ａを貫通しつつ導体パターン１２ｂを底面とする第１のビアホール１３を形成する。第１のビアホール１３の形成には、例えば、炭酸ガスレーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等を用いることができる。その他にもドリル加工等により機械的に第１のビアホール１３を形成することも可能であるが、小径でかつ導体パターン１２ｂを傷つけないように加工することが必要とされるため、レーザによる加工法を選択することが好ましい。

第１のビアホール１３の形成が完了すると、第１のビアホール１３内に層間接続材料である導電性ペースト１４を充填する。導電性ペースト１４は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ等の金属粒子に有機溶剤を加え、これを混練しペースト化したものである。尚、導電性ペースト１４には、その他にも低融点ガラスフリットや有機樹脂、或いは無機フィラーを適宜添加・混合しても良い。この導電性ペースト１４は、図示されないスクリーン印刷機やディスペンサ等を用いて第１のビアホール１３内に充填される。以上の工程により、第１の樹脂フィルム１１の両面に導体パターン１２ａ，１２ｂを有する両面導体パターンフィルム１０が形成される。

また、第１の形成工程と併行して、第２の形成工程が実施される。図１（ｂ）に示すように、第２の形成工程により形成される片面導体パターンフィルム２０は、熱可塑性樹脂からなる第２の樹脂フィルム２１と、当該第２の樹脂フィルム２１の片面に形成される導体パターン２２と、第２のビアホール２３ａ及び第３のビアホール２３ｂとにより構成される。

第２の樹脂フィルム２１を構成する材料は、熱可塑性樹脂であれば特に限定されるものではなく、第１の樹脂フィルム１１と同じ材料により構成されても良い。しかしながら、本実施形態においては、第１の樹脂フィルム１１よりも成形温度が低く安価な厚さ２５〜１００μｍの液晶ポリマー（ＬＣＰ）を用いるものとする。また、導体パターン２２は、第1の形成工程における導体パターン１２ａ，１２ｂの形成同様、第２の樹脂フィルム２１の片面に貼着された導体箔（本実施形態においては銅箔）を所望のパターンにエッチングすることにより形成される。

導体パターン２２の形成後、図１（ｂ）に示すように、第２の樹脂フィルム２１に対して導体パターン２２形成面の裏面に例えば炭酸ガスレーザを照射し、第２のビアホール２３ａ及び第３のビアホール２３ｂを形成する。その際、第３のビアホール２３ｂは、導体パターン２２を底部とした有底ビアホールとして形成される。第２のビアホール２３ａは、本実施形態の特徴部分であるので、その詳細については後述する。尚、第２及び第３のビアホール２３ａ，２３ｂの形成には、炭酸ガスレーザ以外にもＵＶ−ＹＡＧレーザやエキシマレーザ等を用いることが可能であり、その他にもドリル加工等により機械的に形成することも可能である。

第２のビアホール２３ａ及び第３のビアホール２３ｂの形成が完了すると、第２及び第３のビアホール２３ａ，２３ｂ内に第１のビアホール１３内に充填された導電性ペースト１４と同一の導電性ペースト２４を充填する。導電性ペースト２４は第１のビアホール１３内に充填される導電性ペースト１４と異なる材料により構成されるものであっても良い。しかしながら、後述する加熱・加圧工程において、第１のビアホール１３と第２のビアホール２３ａに充填された導電性ペースト１４，２４同士を接合させるので、接続信頼性の点から同一材料を用いることが好ましい。また同一材料であれば、製造コストを低減することもできる。尚、導電性ペースト２４は、第１の形成工程同様、図示されないスクリーン印刷機やディスペンサ等を用いてビアホール２３ａ，２３ｂ内に充填される。以上の工程により、第２の樹脂フィルム２１の片面に導体パターン２２を有する片面導体パターンフィルム２０が形成される。

また、本実施形態においては、両面導体パターンフィルム１０及び片面導体パターンフィルム２０と併行して、図１（ｃ）に示すように片面導体パターンフィルム３０の形成も実施される。

片面導体パターンフィルム３０は、熱可塑性樹脂からなる第３の樹脂フィルム３１と、当該第３の樹脂フィルム３１の片面に形成された導体パターン３２と、当該導体パターン３２を底部として形成された有底のビアホール３３とにより構成される。

第３の樹脂フィルム３１を構成する材料は、熱可塑性樹脂であれば特に限定されるものではないが、本実施形態においては第２の樹脂フィルム２１と同じ厚さ２５〜１００μｍのＬＣＰを用いるものとする。また、導体パターン３２も、第1及び第２の形成工程同様、第３の樹脂フィルム３１の片面に貼着された導体箔（本実施形態においては銅箔）を所望のパターンにエッチングすることにより形成される。

そして、導体パターン３２を底部として、第１及び第２の形成工程同様の手法によりビアホール３３の形成がなされ、当該ビアホール３３内に導電性ペースト１４，２４と同一材料からなる導電性ペースト３４を充填することにより、第３の樹脂フィルム３１の片面に導体パターン３２を有する片面導体パターンフィルム３０が形成される。このように、両面導体パターンフィルム１０及び片面導体パターンフィルム２０，３０の形成を併行して同時に実施することで、製造工程を簡素化している。しかしながら、夫々の形成を別個に実施しても良い。

両面導体パターンフィルム１０及び片面導体パターンフィルム２０，３０の形成が完了すると、図１（ｄ）に示すように、両面導体パターンフィルム１０及び片面導体パターンフィルム２０，３０を複数枚（本実施形態では両面導体パターンフィルム１０を１枚、片面導体パターンフィルム２０を１枚、及び片面導体パターンフィルム３０を４枚）位置決めして積層し、積層体４０を形成する。このとき、両面導体パターンフィルム１０は、貫通された導体パターン１２ａ形成面が片面導体パターンフィルム２０の第２のビアホール２３ａ開口面と接するように配置される。また、両面導体パターンフィルム１０と片面導体パターンフィルム２０が積層体４０の中心に配置され、当該積層中心を境にして上に配置される２枚の片面導体パターンフィルムは導体パターン３２形成面が上側に、下に配置される２枚の片面導体パターンフィルム３０は導体パターン３２形成面が下側になるように積層される。尚、図１（ｃ）においては、便宜上、各導体パターンフィルム１０，２０，３０を離間させて図示している。

積層工程がなされた後、積層体４０の上下両面から熱プレス機により加熱しつつ加圧する加熱・加圧工程が実施される。これにより、熱可塑性樹脂からなる各樹脂フィルム１１，２１，３１が軟化して相互に接着し、各導体パターン１２，２２，３２と導電性ペースト１４，２４，３４が接合する。そして、加熱・加圧後の冷却工程を経て、図１（ｅ）に示される多層のプリント基板５０が形成される。尚、プリント基板５０は、熱プレス機により所定の温度勾配をもって冷却されるように管理される。

次に、片面導体パターンフィルム２０に形成される第２のビアホール２３ａについて、図１（ｅ）、図２（ａ），（ｂ）、及び図３を用い詳細に説明する。尚、図２（ａ），（ｂ）は、ともに図１（ｂ）における第２のビアホール２３ａ形成領域及びその周囲部の拡大断面図である。図３は、図１（ｅ）の破線で囲まれた部分の拡大断面図である。

図１（ｅ）に示すように、第２のビアホール２３ａは、その開口部が貫通された導体パターン１２ａ（第１のビアホール１３）の開口部よりも大きな開口部面積を有するように形成されている。また、第２のビアホール２３ａの開口部は、積層時に貫通された導体パターン１２ａ（第１のビアホール１３）の開口部及びその周囲部に相対するように第２の樹脂フィルム２１の所定の位置に形成されている。従って、図３に示すように、第２のビアホール２３ａ内に充填された導電性ペースト２４は、第１のビアホール１３内に充填された導電性ペースト１４及び貫通された導体パターン１２ａの開口部周囲と接合する。

このように、本実施形態におけるプリント基板５０は、導電性ペースト１４，２４同士が接合する接合部を有する構造でありながらも、当該接合部の周囲に貫通された導体パターン１２ａを有するので、積層時の位置ずれやビアホール形成位置のずれ等が生じても接合面積を確保することができる。従って、プリント基板５０の接続信頼性が向上される。

また、貫通された導体パターン１２ａは、図３に示すように、第１のビアホール１３内に充填された導電性ペースト１４だけでなく、第２のビアホール２３ａ内に充填された導電性ペースト２４とも接合する。従って、貫通された導体パターン１２ａと導電性ペースト１４，２４との間の接合面積が増すので、プリント基板５０の接続信頼性が向上される。

また、第２のビアホール２３ａは、加熱・加圧時に第２のビアホール２３ａ内に充填された導電性ペースト２４が、第１のビアホール１３内に充填された導電性ペースト１４及び貫通された導体パターン１２ａのみと接合するように、第２の樹脂フィルム２１の所定位置に所定の深さをもって形成される。

具体的には、図２（ａ）に示すように、導体パターン２２を底部とした第２のビアホール２３ａを形成する際、導体パターン２２表面（ビアホール２３ａの底部）に生じるスミア残渣をデスミア処理せずに、そのまま残した状態で導電性ペースト２４を充填する。このようにスミア残渣を積極的に活用することで、導電性ペースト２４と導体パターン２２との接合を防止することができる。

また、図２（ｂ）に示すように、導体パターン２２まで貫通せずに、第２の樹脂フィルム２１の途中で第２のビアホール２３ａの形成を終了しても良い。この場合も、導電性ペースト２４と導体パターン２２との間には第２の樹脂フィルム２１が配置されているので、導電性ペースト２４と導体パターン２２との接合を防止することができる。

通常、特に調整したものでない限り、積層方向における熱可塑性樹脂の線膨張係数は導電性ペースト及び導体パターンよりも大きい。従って、冷却により熱可塑性樹脂が収縮する際に、収縮する熱可塑性樹脂にビアホール内の導電性ペーストが引っ張られ、導電性ペーストと導体パターンとの接合部に応力が生じて剥離等の破壊を起こす恐れがある。

しかしながら、本実施形態のプリント基板５０において、第２のビアホール２３ａ内に充填された導電性ペースト２４が、第１のビアホール１３内に充填された導電性ペースト１４及び貫通された導体パターン１２ａのみと接合する。従って、第２のビアホール２３ａ内に充填された導電性ペースト２４が導体パターン２２と接合する場合よりも、導電性ペースト１４，２４と導体パターン１２ａ，１２ｂ，２２との接合箇所が減少する。従って、積層方向への熱可塑性樹脂の収縮に対する導電性ペースト１４，２４の自由度が増すので、導電性ペースト１４，２４と導体パターン１２ａ，２２との接合部に生じる応力を低減することができる。すなわち、プリント基板５０における接続信頼性を向上できる。

また、本実施形態のプリント基板５０においては、第１の樹脂フィルム１１として、フッ素系樹脂を用いている。フッ素系樹脂は比誘電率が低く、高周波特性に優れているが、その反面撥水性，撥油性に優れ、層間の電気的な接続を取るスルーホールメッキが困難であり、基板コストが高いという問題がある。従来、プリント基板に高周波特性が要求される場合、層間の接続信頼性を確保するために、例えば積層される全ての樹脂をフッ素系樹脂としてプリント基板を形成していた。従って、製造コストが非常に高いものとなっていた。

しかしながら、本実施形態におけるプリント基板５０は、第１の樹脂フィルム１１としてフッ素系樹脂を用いることができ、それによりフッ素系樹脂の接続信頼性を確保することができる。従って、第１の樹脂フィルム１１として高周波特性の要求される層のみにフッ素系樹脂を配置することもできるので、高周波特性に優れるプリント基板５０を低コストで製造することができる。

さらに、本実施形態におけるプリント基板５０は、第１の樹脂フィルム１１以外の樹脂フィルム（第２及び第３の樹脂フィルム２１，３１）の材料として、ＬＣＰを用いている。ＬＣＰはフッ素系樹脂に比べると基板成形温度が低いので、加熱温度が２２０〜３５０℃の低温であっても、ＬＣＰが軟化してフッ素系樹脂と接着し、プリント基板５０を形成することができる。例えば、ヒータ式よりも温度むらの少ない熱媒オイル式の熱プレス機を用いる場合、３５０℃を超えるとオイルが特殊で高価となり、また沸点を下げるために窒素等による特殊処理等が必要となる。しかしながら、本実施形態におけるプリント基板５０は、２２０〜３５０℃という低温での成形が可能であるので、安価なオイル等を用いることができる。すなわち、製造コストを低減することができる。尚、ＬＣＰのように低温での基板成形が可能な熱可塑性樹脂としては、それ以外に、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ＰＥＥＫとポリエーテルイミド（ＰＥＩ）とを所定の比率で混合してなる複合材料、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）を用いることができる。

また、本実施形態のプリント基板５０は、図４に示すように、片面導体パターンフィルム２０が第２のビアホール２３ａと異なる位置に第３のビアホール２３ｂを有している。尚、図４は図１（ｅ）の一点鎖線で囲まれた部分の拡大断面図である。そして、第３のビアホール２３ｂ内に充填された導電性ペースト２４を介して、貫通された導体パターン１２ａと導体パターン２２とが電気的に接続されている。従って、本実施形態のプリント基板５０は、第２のビアホール２３ａに充填された導電性ペースト２４が第１のビアホール１３に充填された導電性ペースト１４及び貫通された導体パターン１２ａのみと接合していても、導体パターン１２ｂから導体パターン２２への電気的な接続を確保することができる。すなわち、プリント基板５０の両表面間を電気的に接続することができる。

尚、本実施形態において、第１のビアホール１３を備える第１の樹脂フィルム１１は、両面に導体パターン１２ａ，１２ｂを有する例を示した。しかしながら、第１のビアホール１３を有する樹脂フィルム１１は、貫通される導体パターン１２ａのみを片面に有する片面導体パターンフィルムであっても良い。しかしながら、両面導体パターンフィルム１０であれば、片面導体パターンフィルムのみを積層してプリント基板を形成するよりも、プリント基板形成に用いる樹脂フィルムの枚数を削減することができるので、製造コストを低減することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施する事ができる。

本実施の形態において、両面導体パターンフィルムと２種類の片面導体パターンフィルムとを複数枚積層し、プリント基板を形成する例を示した。しかしながら、それ以外にも表面に導体パターンを有していない樹脂フィルムを用いても良い。また、プリント基板は、少なくとも熱可塑性樹脂からなる第１及び第２の樹脂フィルムを有するものであれば、層数は特に限定されるものではない。

また、本実施の形態において、プリント基板内に第１のビアホールを有する第１の樹脂フィルムを１枚のみ配置する例を示した。しかしながら、積層体が、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムを含む複数の樹脂フィルムにより構成される場合には、第１の樹脂フィルムを積層体中に複数枚配置する構成としても良い。

また、本実施の形態において、第１の樹脂フィルムと第１の樹脂フィルム以外の樹脂フィルム（第２及び第３の樹脂フィルム）とが異なる熱可塑性樹脂である例を示した。しかしながら、全ての樹脂フィルムが同一の熱可塑性樹脂であっても良い。同一構成とした場合は、各樹脂フィルムを相互に接着しやすく、異なる材料を加工する必要が無いので、製造工程を簡素化できる。

また、本実施形態において、第１の樹脂フィルムをプリント基板の積層中心に配置する（６枚の樹脂フィルムからなるので第２の樹脂フィルムとともに）例を示した。しかしながら、積層中心とは異なる位置に第１の樹脂フィルムを配置する構造であっても良い。従来、図５に示すように、片面導体パターンフィルム（例えば片面導体パターンフィルム３０）を複数枚（図５において６枚）積層して、基板両表面に部品実装可能なプリント基板５１を形成する場合、積層の途中で例えば片面導体パターンフィルム３０を反転して、導電性ペースト３４同士を接合させる必要がある。導電性ペースト３４同士の接合部は、当該接合部に導体パターン３２を有しておらず、当該接合部を構成する２枚の片面導体パターンフィルム３０のみが、導体パターン３２間に２枚の樹脂フィルム３１を配置した構造となっている。従って、他の部位よりも導体パターン間３２の樹脂フィルム３１が厚く、導体パターン３２間における熱可塑性樹脂の収縮量が大きいので、導電性ペースト３４同士の接合部を積層中心に配置しないと熱可塑性樹脂の収縮のバランスが崩れてプリント基板５１に反りを生じる恐れがある。

しかしながら、本実施形態におけるプリント基板５０は、第１の樹脂フィルム１１を両面導体パターンフィルム１０とすることができる。従って、第１の樹脂フィルム１１が両面導体パターンフィルムである場合、一定の間隔で樹脂フィルム１１，２１，３１と導体パターン１２ａ，１２ｂ，２２，３２を配置することができるので、図６に示すように、両面導体パターンフィルム１０を積層中心とは異なる位置に配置しても、プリント基板５０の反りを抑制することができる。

また、本実施の形態において、印刷法を用いてビアホール内に導電性ペースト充填する例を示した。しかしながら、それ以外にも無電解メッキ、電解メッキ、蒸着法、金属コート等を用いても良い。但し、フッ素系樹脂を用いる場合には、撥水性及び撥油性に優れるので、層間接続材料として導電性ペーストを用いることが好ましい。

また、本実施の形態において、第１のビアホールは有底のビアホールである例を示した。しかしながら、両面に設けられた導体パターンをともに貫通する第１のビアホールを形成し、この貫通ビアホールである第１のビアホールに層間接続材料を充填するものであっても良い。その際には、第１の樹脂フィルムの両面に第２の樹脂フィルムからなる片面導体パターンフィルムを配置すると良い。

また、本実施の形態において、第２のビアホール内の導電性ペーストは、第１の樹脂フィルムに設けられた第１のビアホール内の導電性ペースト及び貫通された導体パターンのみと接合する例を示した。しかしながら、第２の樹脂フィルムに設けられた導体パターンを底部として第２のビアホールが形成され、第２のビアホール内の導電性ペーストが第２の樹脂フィルムの導体パターンと接合する構造であっても良い。しかしながら、上述したように、層間接続材料である導電性ペーストと導体パターンとの接合部に生じる応力を低減するためには、第２の樹脂フィルムに設けられた第２のビアホール内の導電性ペーストが、第１の樹脂フィルムに設けられた第１のビアホール内の導電性ペースト及び貫通された導体パターンのみと接合する構造である方が好ましい。

また、本実施の形態において、第２の樹脂フィルムが、第１の樹脂フィルムに接する面の裏面で、且つ、第２のビアホールの延長上に導体パターンを有する例を示した。しかしながら、第２の樹脂フィルムは第２のビアホールの延長上に導体パターンを有していなくても良い。

本発明の第１の実施形態におけるプリント基板の製造工程を示す工程別断面図であり、（ａ）は両面導体パターンフィルム形成工程、（ｂ）は第２の樹脂フィルムからなる片面導体パターンフィルム形成工程、（ｃ）は第３の樹脂フィルムからなる片面導体パターンフィルム形成工程、（ｄ）は積層工程、（ｅ）は加熱・加圧工程後を示す。 （ａ），（ｂ）ともに図１（ｂ）における第２のビアホール形成領域及びその周囲部の拡大断面図である。 図１（ｅ）の破線で囲まれた部分の拡大断面図である。 図１（ｅ）の一点鎖線で囲まれた部分の拡大断面図である。 従来例を示す断面図である。 第１の実施形態の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１０・・・両面導体パターンフィルム
１１・・・第１の樹脂フィルム
１２ａ・・・貫通された導体パターン
１３・・・第１のビアホール
１４，２４，３４・・・導電性ペースト（層間接続材料）
２０・・・片面導体パターンフィルム
２１・・・第２の樹脂フィルム
２３ａ・・・第２のビアホール
２５・・・スミア残渣
５０・・・プリント基板

Claims (17)

1. 複数の樹脂フィルムが積層されて相互に接着されてなる熱可塑性樹脂中に、複数の導体パターンが多層に配置され、前記導体パターン間が層間接続材料の充填された複数のビアホールを介して電気的に接続されたプリント基板であって、
   前記複数のビアホールには、導体パターンを貫通してなる第１のビアホールと、当該貫通された導体パターンの開口部及び当該開口部の周囲と相対する開口部を有する第２のビアホールとが含まれており、
   前記第２のビアホール内に充填された層間接続材料が、前記第１のビアホール内に充填された層間接続材料及び貫通された前記導体パターンのみと接合していることを特徴とするプリント基板。
2. 前記第２のビアホールの開口部面積は、貫通された前記導体パターンの開口部面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
3. 前記第２のビアホールを有する樹脂フィルムは、前記第２のビアホールとは異なる位置に第３のビアホールを有し、当該第３のビアホール内に充填された層間接続材料を介して、貫通された前記導体パターンと他の導体パターンとが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプリント基板。
4. 前記第１のビアホールを有する樹脂フィルムは、一方の表面に貫通された前記導体パターンを備え、他方の表面に前記第１のビアホール内に充填された層間接続材料と接合した導体パターンを備えることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のプリント基板。
5. 前記第１のビアホールを有する樹脂フィルムは、積層された前記複数の樹脂フィルムにおいて、その積層中心とは異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のプリント基板。
6. 熱可塑性樹脂からなる第１の樹脂フィルムの片面上に導体パターンを形成し、当該導体パターンを貫通して形成した第１のビアホール内に層間接続材料を充填する第１の形成工程と、
   熱可塑性樹脂からなる第２の樹脂フィルムにおいて、前記第１のビアホールに対応する位置に、貫通された前記導体パターンの開口部とともに当該開口部の周囲にも相対するように第２のビアホールを形成し、当該第２のビアホール内に前記層間接続材料を充填する第２の形成工程と、
   貫通された前記導体パターンの開口部及び当該開口部の周囲と前記第２のビアホールの開口部とが相対するように、前記第１の樹脂フィルム及び前記第２の樹脂フィルムを含む熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂フィルムを位置決め積層し、積層体を形成する積層工程と、
   前記積層体を熱プレス機によって加熱しつつ加圧することにより、前記複数の樹脂フィルムを相互に接着するとともに、前記第２のビアホール内に充填された層間接続材料を、前記第１のビアホール内に充填された層間接続材料及び貫通された前記導体パターンのみと接合する加熱・加圧工程とを備えることを特徴とするプリント基板の製造方法。
7. 前記第２のビアホールの開口部面積は、貫通された前記導体パターンの開口部面積よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載のプリント基板の製造方法。
8. 前記第２の形成工程において、前記第２のビアホールは前記第２の樹脂フィルムを貫通しないように所定の深さをもって形成されることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のプリント基板の製造方法。
9. 前記第２の形成工程において、前記第２のビアホール形成時に当該第２のビアホール底部に生じたスミア残渣を残したまま、前記層間接続材料が充填されることを特徴とする請求項６〜８いずれか１項に記載のプリント基板の製造方法。
10. 前記第２の形成工程において、前記第２の樹脂フィルムの前記第２のビアホールとは異なる位置に第３のビアホールが形成され、加熱・加圧により、当該第３のビアホール内に充填された層間接続材料を介して、貫通された前記導体パターンと他の導体パターンとが電気的に接続されることを特徴とする請求項６〜９いずれか１項に記載のプリント基板の製造方法。
11. 前記第１の形成工程において、前記第１の樹脂フィルムの貫通される前記導体パターン形成面の裏面にも導体パターンが形成され、加熱・加圧により、当該導体パターンが前記第１のビアホール内に充填された層間接続材料と接合することを特徴とする請求項６〜１０いずれか１項に記載のプリント基板の製造方法。
12. 前記積層工程において、前記第１の樹脂フィルムは前記積層体の積層中心とは異なる位置に配置されることを特徴とする請求項１１に記載のプリント基板の製造方法。
13. 前記積層体は、前記第１の樹脂フィルムを複数枚有することを特徴とする請求項６〜１２いずれか１項に記載のプリント基板の製造方法。
14. 前記複数の樹脂フィルムは、同一の熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項６〜１３いずれか１項に記載のプリント基板の製造方法。
15. 前記第１の樹脂フィルムと、該第１の樹脂フィルムを除く前記樹脂フィルムとは、異なる熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項６〜１３いずれか１項に記載のプリント基板の製造方法。
16. 前記第１の樹脂フィルムはフッ素系樹脂からなることを特徴とする請求項１５に記載のプリント基板の製造方法。
17. 前記第１の樹脂フィルムを除く前記樹脂フィルムは、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンとポリエーテルイミドとの複合材料、及び熱可塑性ポリイミドのいずれかからなり、前記加熱・加圧工程における加熱温度が２２０〜３５０℃であることを特徴とする請求項１６に記載のプリント基板の製造方法。

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