JP4276227B2 - 多層プリント配線板 - Google Patents

Description

本発明は、電気・電子機器に用いられる多層プリント配線板に関する。より詳細には、電気・電子機器の回路系に使用される多層プリント配線板であって、コア材と、これに積層されるビルドアップ層と、を含むビルドアップ多層プリント配線板に関する。

近年、電子・電気機器に用いられる電子・電気回路の高密度化に対応すべく、電子部品などを実装するためのプリント配線板として、複数の導体層を有する多層プリント配線板が多用されている。多層プリント配線板は、その多層化を実現するための工法の種類によって、大きく２つに分けられる。

その１つは、所定数の銅張積層板を、プリプレグを介して重ね合わせ、所定の加圧条件下で厚み方向にプレスすることにより、複数の層を一括的に一体化する工法を経て製造される多層プリント配線板である。以下、この工法を積層プレス工法と呼ぶ。積層プレス工法で用いられるプリプレグは、樹脂をガラスクロスに含浸させ、当該樹脂が半硬化状態、即ち、いわゆるＢ−ステージの状態で供給されるものであり、この工法においては、加熱により軟化して、銅張積層板間の接着シートとして機能する。銅張積層板は、一般に、プリプレグを数枚重ね合わせた基材の片方または両方の最外層表面に銅箔を配したものであって、片方または両方の銅箔に対するエッチングにより最外層表面に配線パターンを形成した後、上述の工法に供される。各々に所望の配線パターンが形成された複数の銅張積層板を、プリプレグを介して積層した後、この多層板の最外層表面の所定位置において多層板の厚み方向にドリルを用いて穴明けをし、穴明け箇所にビアを形成して各配線層の電気的接続を図ることにより、配線の多層化が実現される。

もう一方は、強度の比較的高いコア材上において、絶縁材料の積層と、当該絶縁材料層に対するビアの形成と、絶縁材料層の表面における配線パターンの形成とを、各層ごとに順次繰り返す工法を経て製造される多層プリント配線板である。以下、この工法をビルドアップ工法と呼ぶ。コア材としては、一般に、樹脂をガラスクロスに含浸させてなるプリプレグを複数枚積層して構成されたものが用いられる。コア材に対しては、予め、ドリルビアが形成されている。ビルドアップ層においては、各層ごとの所定位置に設けられるビアによって各配線層間の電気的接続が図られ、配線の多層化が実現されている。ビルドアップ工法においてビルドアップ層に形成され得るビアとしては、フォトビア、レーザビア、プラズマビアなどの微小なビアが知られており、これらは、ビアホール形成方法の相違に基づいて分類されている。そして、ビルドアップ工法における絶縁材料は、所望のビアホール形成方法に適したものが用いられる。

多層化工法の相違に基づき２種類に分類される多層プリント配線板のうち、積層プレス工法を経て製造される多層プリント配線板は、各銅張積層板および各プリプレグが硬質なガラスクロスを含んでいるため、一般に、配線板全体の弾性率は高いものとなっている。例えば下記の特許文献１〜４に開示されているように、銅張積層板またはプリプレグなどの多層化に係る部材をガラスクロスで補強する技術は広く知られるところである。しかしながら、この工法により得られる多層プリント配線板は、多層化に係る銅張積層板およびプリプレグが、ガラスクロスを含むことに起因して比較的分厚いため、配線板の薄型化を図るのに不利である。

また、単一配線層ひいては多層配線全体の高密度化を図るのにも不利である。硬質な銅張積層板およびプリプレグにおいては、各配線層間の電気的接続を図るためのビアは、ドリル穴明けと、これに続くメッキによるスルーホール加工を行うことによって形成されるところ、ドリル穴明けによる穴径が、通常０．３ｍｍ程度以上と大きくなってしまうためである。配線の高密度化のために穴径を小さくすると、ガラスクロスに起因するドリルの破損の頻度が高くなるという問題を生じてしまう。また、高多層化を図るべく銅張積層板の積層数を増加すると、高多層化された配線板の穴明けに耐え得る程度に、ドリルの径、従って形成される穴径を、更に大きくしなければならず、一層、配線の高密度化が阻害されることとなる。

一方、ビルドアップ工法による多層プリント配線板は、多層化に係るビルドアップ配線層にガラスクロスを有さずに構成することができるため、配線板の薄型化に有利である。また、フォトビア、レーザービア、プラズマビアなどの極微なビアにより各配線層間の接続がなされるため、単一配線層ひいては多層配線全体の高密度化を図るのにも有利である。このように、ビルドアップ工法による多層プリント配線板は、積層プレス工法によるそれと比較して、配線板の薄型化および配線構造の高密度化に適している。このため、ビルドアップ多層プリント配線板は、極めて高密度な配線構造が要求されるＭＣＭ（Multi Chip Module）基板などにも利用されている。

しかしながら、従来のビルドアップ多層プリント配線板では、コア材とビルドアップ層の間の熱膨張率の相違などに起因し、積層プレス工法により得られる多層プリント配線板と比較して、配線板製造時や電子部品などを搭載する際の半田リフロー時に生ずる配線板の反りが大きいという問題がある。反り量が大きいと、電気的に接続されるはずの電極パッド間においてバンプの未達部分ができてしまい、接続不良が生じるが、これを防ぐためには、例えば５１０×３４０ｍｍの定尺サイズにおいて、配線板の反り量が１ｍｍ以内である必要がある。また、配線の積層数を増加するに従って、ビルドアップ層の体積比率が高くなり、配線板の反りの問題は、より深刻となる傾向にある。

また、近年においては、環境対応の観点から、鉛フリーの半田材料やプリント配線板におけるハロゲンフリーの難燃剤の使用が求められているところ、鉛フリーの半田材料により半田リフローを行うには、リフロー温度は従来と比較して高温でなければならない。具体的には、最低リフロー温度は、従来２２０℃程度であったのに対し、鉛フリーの半田材料では２４０℃程度の高温が要求される。ビルドアップ多層プリント配線板に対する、より高温での処理は、配線板の反りの程度を更に悪化させる原因となる。このため、ビルドアップ多層プリント配線板における半田リフロー時に生ずる反りを低減することは、以前にも増して重大な課題となっている。

ビルドアップ多層プリント配線板における反りの問題を低減する手段として、例えば特許文献５〜９には、剛質なガラスクロスを含むコア材として比較的厚いものを採用し、比較的厚いコア材に対しても、ドリルによる穴明けの穴径の増大を抑制する技術が開示されている。しかしながら、これらの技術によると、コア材の厚みが増す傾向にあり、配線板の薄型化の要求に応えることができない。

ビルドアップ多層プリント配線板における反りの問題を低減する別の手段として、例えば下記の特許文献１０には、ビルドアップ型の多層プリント配線板において、絶縁層の一部にガラスクロスを含むプリプレグを用いる技術が開示されている。しかしながら、プリプレグを含むビルドアップ層を用いると、配線板の厚みが増す傾向にあり、やはり、配線板の薄型化の要求に充分に応えることができない。

ビルドアップ多層プリント配線板における反りの問題を低減する更に別の手段として、例えば下記の特許文献１１は、コア材に含まれるガラスクロスのたて糸およびよこ糸の打ち込み数を調整すること、例えば下記の特許文献１２は、絶縁材料に所定の無機フィラーを添加すること、例えば下記の特許文献１３は、コア材に、捨て基板なる箇所を設けることを開示している。しかしながら、これらの技術は、配線板の反りを充分に低減しつつ、配線板の薄型化および配線の高密度化を充分に図ることができるものではなかった。

特開平４−３０９２８４号公報 特開平５−１２９７７９号公報 特開平７−３１４６０７号公報 特開平１０−３０３５５６号公報 特開昭５３−１２６１６４号公報 特開平５−１４０８７３号公報 特開平６−９７６７０号公報 特開平７−２９７５１１号公報 特開２０００−２３４２３９号公報 特開平１１−２３３９４１号公報 特開平１１−１５８７５２号公報 特開平１１−２７３４５６号公報 特開２００１−７４５３号公報

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、電子部品を接合する際の、鉛フリー半田材料を使用して行う半田リフロー、を経ることに起因する反りを解消ないし低減するのに適した、ビルドアップ多層プリント配線板を提供することを目的とする。より具体的には、コア材と絶縁材料の膨張係数のマッチングによって反りを低減するという技術的思想のみならず、絶縁材料に対してコア材を強固なものとして構成することで反りを抑止するという技術的思想を具現化することによって、多層プリント配線板の反り問題に適切に対処する手段を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面によると、ガラスフィラメントを束ねたガラス糸により織られたガラスクロス、及び、これに含浸された樹脂を含むコア材と、当該コア材の片面または両面に積層されるビルドアップ層と、を備え、鉛フリー半田材料を用いた半田リフローを経て電子部品と接合される多層プリント配線板が提供される。この多層プリント配線板では、半田リフロー時の鉛フリー半田材料の溶融温度において、コア材の弾性率は、ビルドアップ層を構成する絶縁材料の弾性率の１００倍以上である。ここで、コア材の弾性率は曲げ弾性率をいい、絶縁材料の弾性率は引張り弾性率をいうものとする。

このような構成によると、鉛フリー半田材料を使用して行う半田リフローを経ることに起因する多層プリント配線板の反りを、解消ないし低減することができる。鉛フリー半田材料を使用して行う半田リフローにおいて実質的に最低温度である当該鉛フリー半田材料の溶融温度（例えば２４０℃）での弾性率について、多層プリント配線板のコア材と、当該コア材に積層されるビルドアップ層としての絶縁材料との差が大きく、コア材の曲げ弾性率が絶縁材料の引張り弾性率の１００倍以上だからである。コア材の曲げ弾性率がビルドアップ絶縁材料の引張り弾性率の１００倍以上であれば、コア材とビルドアップ層の熱膨張率が異なる場合であっても、絶縁材料の引張りに対してコア材が強固であり、コア材の曲げないし反りが充分に低減されるのである。

本発明者らは、ビルドアップ多層プリント配線板において鉛フリー半田材料を使用して行う半田リフロー時に生じていた反り問題の解決を図るのに際して、コア材とこれに積層されるビルドアップ層との間の弾性率の差の程度に着目した。上述のように、積層プレス工法により製造される多層プリント配線板の半田リフロー時における配線板の反りが比較的小さいところ、従来、ビルドアップ多層プリント配線板において半田リフロー時の反りを低減するには、弾性率の高いビルドアップ層を積層することが好ましいと考えられてきた。これに対し、本発明者らは、コア材の弾性率が高く、これとは逆にビルドアップ層の絶縁材料の弾性率が低い場合に、多層プリント配線板における反りが低減する傾向にあることを見出した。具体的には、電子部品を接合する際の、鉛フリーの半田材料を使用して行う半田リフローのリフロー温度に着目し、鉛フリー半田材料の溶融温度（例えば２４０℃）において、コア材の曲げ弾性率が、ビルドアップ層の引張り弾性率の１００倍以上である場合に、半田リフローによる電子部品接合後の多層プリント配線板の反りの低減が顕著であることを見出した。本発明は、このような知見に基づくものである。使用される鉛フリー半田材料の溶融温度は、当該鉛フリー半田材料を使用して行う半田リフローにおける最低リフロー温度であり、当該鉛フリー半田材料を使用する場合は、その溶融温度以上の温度で半田リフローが行われる。当該溶融温度におけるコア材とビルドアップ層の弾性率の差が１００倍以上であれば、当該溶融温度以上の温度では両者の弾性率の差は更に大きくなるものと考えられる。

本発明の第１の側面において、好ましくは、鉛フリー半田材料の溶融温度において、コア材の弾性率は１４〜２５ＧＰａであり、絶縁材料の弾性率は１０〜１４０ＭＰａである。

本発明の第１の側面に係る多層プリント配線板に用いられるコア材としては、ガラスフィラメントを束ねたガラス糸により織られたガラスクロスに樹脂を含浸させてなるプリプレグの片面または両面に銅箔を張り合わせた、いわゆる銅張積層板を用いることができる。

コア材中の樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、マレイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネート樹脂などを用いることができる。コア材中のガラスクロスを構成するガラスとしは、Ｅ−ガラス、Ｓ−ガラス、Ｑ−ガラスを用いることができる。ここで、Ｅ−ガラスは、主な無機成分として、アルミニウム、ケイ素、カルシウムを含む。Ｓ−ガラスは、主に、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素を含む。Ｑ−ガラスは、主にケイ素を含む。本発明においては、スルーホール形成の際の加工性の観点から、Ｅ−ガラスを用いるのが特に好ましい。

好ましい実施の形態においては、コア材中におけるガラスクロスは、コア材の厚み方向において５０〜１００μｍのピッチで複数枚設けられている。特に好ましくは、ガラスクロスは、そのようなピッチで２〜２０層設けられている。ここで、ガラスクロスの積層状態について、ピッチとは、一のガラスクロスにおける厚み方向の中心と、隣接する別のガラスクロスにおける厚み方向の中心との最短距離をいうものとする。また、他の好ましい実施の形態においては、ガラスクロスは、コア材全体の４５〜７０％の体積を占める。これらのようなガラスクロスの配置態様または体積比率によって、コア材の高弾性率が担保されることとなる。

好ましくは、ガラスクロスのガラスフィラメントの直径は、３〜７μｍであり、特に好ましくは、３〜５μｍである。このような細いフィラメントによると、コア材中の樹脂とガラスクロスとの接触面積を拡大することが可能となり、従って、樹脂とガラスクロスとの密着性を向上することが可能となる。また、ガラスフィラメントの直径が５〜７μｍ程度の細さであると、コア材に対するビア形成の際の加工性が良好となるという利点を得ることもできる。好ましくは、ガラス糸は、平均４００〜６００本のガラスフィラメントの束である。また、好ましくは、ガラスクロスは、たて糸としてのガラス糸とよこ糸としてのガラス糸により織られ、当該たて糸およびよこ糸の２５．４ｍｍ（１inch）あたりの打ち込み数は、各々、３５〜６０本の範囲である。これらの構成は、いずれも、ガラスクロスの補強材としての機能を担保するのに特に好ましい構成である。

本発明で用いられるビルドアップ層形成用の絶縁材料としては、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂、マレイミド樹脂などを用いることができる。絶縁材料の形態としては、シート状、液状のいずれを用いてもよい。使用される鉛フリー半田材料の溶融温度におけるコア材の弾性率が絶縁材料の弾性率の１００倍以上であれば、本発明は、その効果を奏することができるのであるが、ビルドアップ層形成用の絶縁材料として、このような熱硬化性樹脂材料を用いる場合には、コア材の弾性率は、絶縁材料の弾性率の２５００倍以下という技術的制約を受ける。

本発明の第２の側面によると、別の多層プリント配線板が提供される。この多層プリント配線板は、コア材と、当該コア材の片面または両面に積層されるビルドアップ層と、を備え、コア材は、５０〜１００μｍのピッチで配される２〜２０層のガラスクロスと、これに含浸される樹脂とを含み、ガラスクロスは、平均４００〜６００本のガラスフィラメントを束ねた、たて糸としてのガラス糸およびよこ糸としてのガラス糸により織られ、当該たて糸およびよこ糸の２５．４ｍｍあたりの打ち込み数は、各々、３５〜６０本の範囲であることを特徴とする。

このような構成によると、多層プリント配線板の厚み方向へ変位する反りを解消ないし低減することができるとともに、配線板の薄型化および配線の高密度化の要求に応えることもできる。織り込み状態が密なガラスクロスが、従来よりも低ピッチで、コア材内に設けられているからであり、その結果、コア材の部材厚の上昇を回避することができ、よって比較的小径のドリルにより、コア材に対して、ビア形成用の穴明けを行うことができるからである。

好ましくは、ガラスフィラメントは、３〜７μｍの直径を有する。また、好ましくは、ガラスクロスは、コア材全体の４５〜７０％の体積を占める。

本発明の第２の側面に係る多層プリント配線板に用いられる樹脂、ガラスクロス、及びビルドアップ層形成用の絶縁材料の種類としては、本発明の第１の側面に係る多層プリント配線板に関して上述したのと同様のものを使用することができる。

本発明の第１および第２の側面に係る多層プリント配線板において、好ましい実施の形態では、ビルドアップ層の積層数は、コア材の片面または両面において、片面あたり１〜１０層である。また、別の好ましい実施の形態においては、ビルドアップ層は両面に設けられており、各面における積層数は同一である。そして、好ましくは、ビルドアップ層は、一層あたり２０〜６０μｍの厚みを有する。

第１および第２の側面の多層プリント配線板において、好ましくは、コア材は、更に、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムからなる群より選択される金属水酸化物フィラーを含む。特に好ましくは、金属水酸化物フィラーの粒径は、０．０５〜１５μｍの範囲である。金属水酸化物フィラーを含む構成により、コア材の難燃性を担保することができる。また、金属酸化物フィラーの存在は、コア材の弾性率の向上にも寄与する。

本発明の第３の側面によると、上述のいずれかの構成を備える多層プリント配線板を製造するための方法が提供される。

本発明の第３の側面の好ましい実施の形態では、コア材またはビルドアップ層の表面に形成された回路配線面にビルドアップ層形成用の絶縁材料シートを重ね、当該絶縁材料シートを回路配線面に対して押圧して密着させる工程を含むこと特徴とする。

他の好のましい実施の形態では、コア材またはビルドアップ層の表面に形成された回路配線面にビルドアップ層形成用の絶縁材料シートを重ね、当該絶縁材料シートを加熱により軟化させ、絶縁材料シート自身の重量を利用して回路配線面に対して密着させる工程を含むことを特徴とする。

他の好ましい実施の形態では、コア材またはビルドアップ層の表面に形成された回路配線面にビルドアップ層形成用の絶縁材料シートを重ね、当該絶縁材料シートを回路配線面に対して密着させた後、当該絶縁材料シートを平坦化研磨する工程を含むことを特徴とする、多層プリント配線板の製造方法。

図１は、本発明に係る多層プリント配線板１の断面図である。多層プリント配線板１は、鉛フリー半田材料を使用して行う半田リフローにより電子部品（図示略）が実装ないし接合されるものであり、コア材１０と、ビルドアップ層２０，３０，４０，５０を含む。コア材１０は、第１の面１０Ａ、及び、これに対向する第２の面１０Ｂを有し、これらの上には、各々、内層配線１０ａおよび内層配線１０ｂがパターン形成されている。第１の面１０Ａ側には、ビルドアップ層２０，４０が積層されており、第２の面１０Ｂ側には、ビルドアップ層３０，５０が積層されている。これらビルドアップ層２０，３０，４０，５０は絶縁材料よりなる。また、ビルドアップ層２０，３０，４０，５０の配線面２０Ａ，３０Ａ，４０Ａ，５０Ａには、ビルドアップ配線２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａが所定のパターンで設けられている。

コア材１０においては、第１の面１０Ａに設けられた内層配線１０ａと第２の面１０Ｂに設けられた内層配線１０ｂとの間がビアホール１１に形成されたビア１２を介して電気的に接続されている。内層配線１０ａとビルドアップ配線２０ａは、ビルドアップ層２０のビアホール２１ａ，２１ｂに形成されたビア２２ａ，２２ｂを介して電気的に接続されている。同様に、ビルドアップ配線２０ａとビルドアップ配線４０ａは、ビルドアップ層４０のビアホール４１ａ，４１ｂに形成されたビア４２ａ，４２ｂを介して導通されている。一方、内層配線１０ｂとビルドアップ配線３０ａは、ビルドアップ層３０のビアホール３１に形成されたビア３２を介して導通されている。同様に、ビルドアップ配線３０ａとビルドアップ配線５０ａは、ビルドアップ層５０のビアホール５１に形成されたビア５２を介して導通されている。また、内層配線１０ｂとビルドアップ配線５０ａは、ビルドアップ層３０およびビルドアップ層５０にわたって穴明けされたビアホール６１に形成されたビア６２を介して導通されている。

本実施形態では、電子部品接合の際の半田リフロー時の鉛フリー半田材料の溶融温度（例えば２４０℃）において、コア材１０の弾性率（曲げ弾性率）は、各ビルドアップ層２０，３０，４０，５０を構成する絶縁材料の弾性率（引張り弾性率）の１００倍以上に設定される。例えば、使用される鉛フリー半田材料の溶融温度において、コア材１０の弾性率は１４〜２５ＧＰａであり、各ビルドアップ層２０，３０，４０，５０の絶縁材料の弾性率は１０〜１４０ＭＰａである。

図２から図５は、図１に示す多層プリント配線板１の製造工程を表す。多層プリント配線板１の製造においては、まず、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、コア材１０が作製される。本実施形態では、図２（ａ）に示すように、樹脂１３をガラスクロス１４に含浸させた後、当該樹脂をＢ−ステージの状態とした、厚さ５０〜１００μｍのプリプレグ１０’を５枚用意する。本実施形態のガラスクロス１４は、直径３〜９μｍのガラスフィラメントを平均４００〜６００本束ねてなるガラス糸を用いて平織したもので、たて糸およびよこ糸の２５．４ｍｍあたりの打ち込み数は、各々３５〜６０の範囲である。次に、図２（ｂ）に示すように、これらプリプレグ１０’を重ね合わせ、１２０〜２２０℃の温度で２０〜６０分間プレスして、図２（ｃ）に示すように一体化させる。そして、図２（ｄ）に示すように、一体化プリプレグ１０’の両面に厚さ９〜１８μｍの銅箔１０ａ′，１０ｂ′を張り合わせることにより、未加工状態のコア材１０が作製される。ただし、本発明のコア材１０は、このような形態に限らず、所望の弾性率を達成できるものであれば、プリプレグ１０’の枚数を増減してもよいし、異なる形態のプリプレグを用いてもよい。なお、簡潔化の観点から、図２以外においては、コア材１０内のガラスクロス１４の描写を省略する。

次に、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、コア材１０に対して内層回路が形成される。内層回路の形成においては、まず、図３（ａ）に示す未加工状態のコア材１０に対して、図３（ｂ）に示すように、ドリルなどによりビアホール１１を形成する。次いで、図３（ｃ）に示したように無電解めっきなどによりビアホール１１の内面にビア１２を形成した後、図３（ｄ）に示したようにエッチング処理により内層配線１０ａ，１０ｂをパターン形成する。

次に、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、コア材１０に対してビルドアップ層２０，３０を積層する。ビルドアップ層２０，３０の積層形成に際しては、まず、図４（ａ）に示すように、コア材１０の第１の表面１０Ａおよび第２の表面１０Ｂに形成された内層配線１０ａ，１０ｂを覆うように、コア材１０に対してビルドアップ層形成用の絶縁材料シート２０’，３０’を重ね、当該絶縁材料シート２０’，３０’をコア材１０の第１の面１０Ａおよび第２の面１０Ｂに対して１００〜２００℃の温度環境下で押圧して密着させる。ただし、絶縁材料シート２０’，３０’を加熱により軟化させ、絶縁材料シート２０’，３０’自身の重量を利用して第１の面１０Ａおよび第２の面１０Ｂに対して密着させてもよい。また、液状の絶縁材料を第１の面１０Ａおよび第２の面１０Ｂ上でロールコート又はスクリーン印刷した後、これを加熱硬化させることによって、ビルドアップ層２０，３０を積層形成してもよい。このようにしてコア材１０に積層されたビルドアップ層２０，３０の配線面を、次に行う配線形成の前に平坦化研磨する。

次に、図４（ｂ）に示すように、レーザやプラズマなどにより、ビルドアップ層２０，３０の所定の箇所にビアホール２１ａ，２１ｂ，３１を形成する。ただし、ビルドアップ層形成用の絶縁材料２０’，３０’として感光性樹脂を用いた場合には、フォトビアを形成することもできる。そして、図４（ｃ）に示すように、ビルドアップ層２０，３０の表面、及び、ビアホール２１ａ，２１ｂ，３１の表面に対してメッキや蒸着などにより、導体層２０ａ’，３０ａ’、及び、ビア２２ａ，２２ｂ，３２を形成する。次に、図４（ｄ）に示すように、導体層２０ａ’，３０ａ’をエッチングして、ビルドアップ配線２０ａ，３０ａをパターン形成する。ビルドアップ配線２０ａ，３０ａのパターン形成に際しては、パネルメッキ法、セミアディティブ法、フルアディティブ法を採用することができる。このようにして、コア材１０の内層配線１０ａ，１０ｂとビルドアップ配線２０ａ，３０ａとの間が、ビア２２ａ，２２ｂ，３２を介して電気的に接続される。

次に、図５（ａ）に示すように、絶縁材料シート４０’，５０’をビルドアップ層２０，３０に対して積層し、ビルドアップ層４０，５０を形成する。具体的な工法は、ビルドアップ層２０，３０の積層に関して上述したのと同様である。次に、図５（ｂ）に示すように、ビルドアップ層４０，５０の所定の箇所にビアホール４１ａ，４１ｂ，５１を形成する。また、このとき、ビルドアップ層５０およびビルドアップ層３０にわたってビアホール６１を形成する。ただし、ビルドアップ層形成用の絶縁材料３０’，４０’，５０’として感光性樹脂を用いた場合には、フォトビアを形成することもできる。そして、図５（ｃ）に示すように、ビルドアップ層４０，５０の表面、及び、ビアホール４１ａ，４１ｂ，５１，６１に対してメッキや蒸着などにより導体層４０ａ’，５０ａ’、及び、ビア４２ａ，４２ｂ，５２，６２を形成する。次に、図５（ｄ）に示すように、ビルドアップ配線２０ａ，３０ａに関して説明したのと同様に、ビルドアップ配線４０ａ，５０ａをパターン形成する。このようにして、ビルドアップ配線２０ａ，３０ｂと、ビルドアップ配線４０ａ，５０ａとの間がビア４２ａ，４２ｂ，５２を介して電気的に接続されるとともに、内層配線１０ｂとビルドアップ配線５０ａとがビア６２を介して電気的に接続される。

以上のようにして製造することのできる多層プリント配線板１に対しては、鉛フリー半田材料を使用して行う半田リフローにより、最外層のビルドアップ層３０，５０上に所望の電子部品が実装ないし接合されることとなる。

多層プリント配線板１においては、電子部品を接合するうえで行われる半田リフローを経ることに起因する、多層プリント配線板１の厚み方向へ変位する反りを、解消ないし低減することができる。鉛フリー半田材料を使用して行う半田リフローにおいて実質的に最低温度である当該鉛フリー半田材料の溶融温度（例えば２４０℃）での弾性率について、多層プリント配線板１のコア材１０と、当該コア材１０に積層形成されるビルドアップ層２０，３０，４０，５０を構成する絶縁材料との差異が大きく、コア材１０の曲げ弾性率が当該絶縁材料の引張り弾性率の１００倍以上に設定されているからである。コア材１０の曲げ弾性率がビルドアップ絶縁材料の引張り弾性率の１００倍以上であれば、ビルドアップ絶縁材料の引張りに対してコア材１０が強固であり、コア材１０の曲げないし反りが充分に低減されるのである。

次に、本発明の実施例を比較例とともに説明する。

〔実施例１〕
＜弾性率測定＞
平均粒径３．８μｍの水酸化アルミニウムが分散するエポキシ樹脂をフィラメント径５μｍのガラスクロス（Ｅ−ガラス）に含浸させて構成したプリプレグの両面に、厚さ１８μｍの銅を張り合わせてなる、厚さ０．４ｍｍでワークサイズ３４０×５１０ｍｍのコア材であって、全体に対するガラスクロスの体積比率を５０％としたコア材（商品名：Ｈ−３２、昭和電工製）を用意した。また、ビルドアップ用絶縁材料として、エポキシ系樹脂よりなる厚さ５０μｍの樹脂シート材（商品名：ＡＢＦ−ＳＨ、味の素製）を用意した。弾性率測定装置（商品名：ＵＣＴ−３０Ｔ、オリエンテック社製）により、３点曲げ様式でコア材について曲げ弾性率を測定したところ、２４０℃における曲げ弾性率は１６ＧＰａであった。測定条件は、クロスヘッド速度を１．０ｍｍ／分とし、測定試料数を３とし、板厚０．８ｍｍ、支点間距離２２ｍｍで測定した。一方、別の弾性率測定装置（商品名：テンシロンＶＣＴ−５Ｔ、オリエンテック社製）により、クロスヘッド移動量法で樹脂シートについて引張り弾性率を測定したところ、２４０℃における引張り弾性率は５５ＭＰａであった。測定条件は、引張り速度を５ｍｍ／分とし、測定試料数を３とし、膜厚５０μｍ、掴み具間距離４５ｍｍで測定した。測定結果を表１に掲げる。同様に、以下の弾性率測定の結果も表１に掲げる。なお、以下の実施例および比較例における弾性率測定の条件は、本実施例と同一である。

＜ビルドアップ＞
コア材の所定箇所に直径０．２５ｍｍのドリルでスルーホールを形成するとともに、両面の銅箔に対するエッチングによりコア材上に内層回路を形成した。両面の内層回路上に、各々、上記樹脂シート材を重ね、１３０℃に保持したまま当該樹脂シート材を回路配線面に対して垂直に加圧することによりビルドアップ層を圧着させた。樹脂シート材の硬化を促進させるため、１８０℃で６０分の熱処理を行った。同様にして、更に、両面ともに２層ずつの絶縁材料を積層した。

＜反り量の測定＞
このようにして作製した両面ビルドアップ多層プリント配線板について、接触型３次元測定機ＲＶ３０４（ミツトヨ製）により、測定範囲を３００×４５０ｍｍとして、定盤上で凹面を上にして載置し、定盤と配線板との間に生ずる最大隙間を反り量として測定したところ、０．４８５ｍｍであった。また、温度環境２４０〜２５０℃でのリフロー炉に、一回につき１分間、１０回通した後に、多層プリント配線板に生じていた反り量は、０．６１５ｍｍであった。測定結果を表１に掲げる。同様に、以下の反り量の測定の結果も表１に掲げる。なお、以下の実施例および比較例における反り量の測定における条件は、本実施例と同一である。

〔比較例１〕
＜弾性率測定＞
エポキシ樹脂をフィラメント径５μｍのガラスクロスに含浸させて構成されたプリプレグの両面に、厚さ１８μｍの銅を張り合わせてなる、厚さ０．４ｍｍでワークサイズ３４０×５１０ｍｍのコア材であって、全体に対するガラスクロスの体積比率を４０％としたコア材（商品名：ＣＳ−３３５５（ＦＲ−４）、利昌工業製）を用意した。このコア材の２４０℃における弾性率を測定したところ、その値は４ＧＰａであった。

＜反り量の測定＞
このコア材と実施例１で用いた樹脂シートを用いて、実施例１と同様の工法により、コア材の両面に片面あたり３層のビルドアップ層を設けたビルドアップ多層プリント配線板を作製した。この配線板について、実施例１と同様の方法で反り量を測定したところ、２．７３０ｍｍであった。リフロー炉に１０回通した後の反り量は、４．７５５ｍｍであった。

〔実施例２〕
＜弾性率測定＞
平均粒径３μｍの水酸化マグネシウムフィラーと平均粒径４μｍのシリカフィラーとが分散するエポキシ樹脂をフィラメント径７μｍのガラスクロスに含浸させて構成されたプリプレグの両面に、厚さ１８μｍの銅を張り合わせてなる、厚さ０．４ｍｍでワークサイズ３４０×５１０ｍｍのコア材であって、全体に対するガラスクロスの体積比率を４５％としたコア材を用意した。また、ビルドアップ用絶縁材料として、ポリイミド系樹脂よりなる厚さ３０μｍの樹脂シート材を用意した。コア材の２４０℃における曲げ弾性率は１４ＧＰａであり、樹脂シートの２４０℃における引張り弾性率は８０ＭＰａであった。

＜ビルドアップ＞
コア材の所定箇所に直径０．２５μｍのドリルでスルーホールを形成するとともに、両面の銅箔に対するエッチングによりコア材上に内層回路を形成した。両面の内層回路上に、各々、上記樹脂シート材を重ね、１７０℃に保持したまま当該樹脂シート材を回路配線面に対して垂直に加圧することによりビルドアップ層を圧着させた。樹脂シート材の硬化を促進させるため、２１０℃で１時間の熱処理を行った。同様にして、更に、両面ともに２層ずつの絶縁材料を積層した。

＜反り量の測定＞
このようにして作製した両面ビルドアップ多層プリント配線板を、実施例１に関して説明したのと同様の方法で、反り量としての最大隙間を測定したところ、０．３３５ｍｍであった。また、実施例１と同一の条件のリフロー炉に１０回通した後に多層プリント配線板に生じていた反り量は、０．５５０ｍｍであった。

〔実施例３〕
＜弾性率測定＞
エポキシ樹脂を、径５μｍのガラスフィラメント（Ｅ−ガラス）を平均４００本束ねたガラス糸により織られたガラスクロス（ＭＩＬ規格：たて糸ECD450-1/2、よこ糸ECD450-1/2、打ち込み数４０×３９本／インチ）に含浸させて構成した、厚さ０．１ｍｍのプリプレグを５層積層し、両面に厚さ１８μｍの銅箔を張り合わせてなる、厚さ０．５ｍｍでワークサイズ３４０×５１０ｍｍのコア材（商品名：ＣＳ−３６６５Ｓ、利昌工業製）を用意した。また、ビルドアップ用絶縁材料として、エポキシ系樹脂よりなる厚さ５０μｍのエポキシシート材（商品名：ＡＢＦ−Ｈ、味の素製）を用意した。コア材の２４０℃における曲げ弾性率は１７ＧＰａであり、エポキシシート材の２４０℃における引張り弾性率は３５ＭＰａであった。

＜ビルドアップ＞
コア材の所定箇所に直径０．３ｍｍのドリルでスルーホールを形成するとともに、両面の銅箔に対するエッチングによりコア材上に内層回路を形成した。両面の内層回路上に、各々、エポキシシート材を重ね、１３０℃に保持したままエポキシシート材を回路配線面に対して、３０秒間、垂直に加圧することによりビルドアップ層を圧着させた。樹脂シート材の硬化を促進させるため、１７０℃で９０分の熱処理を行った。

＜反り量の測定＞
このようにして作製した両面ビルドアップ多層プリント配線板について、反り量としての最大隙間を測定したところ、０．４２ｍｍであった。また、温度環境２４０〜２５０℃での実施例１と同様の条件でリフロー炉に１０回通した後に多層プリント配線板に生じていた反り量は、０．５６ｍｍであった。

〔実施例４〜１２〕
実施例３と同様の方法により、片面あたりの積層数２〜１０の両面ビルドアップ多層プリント配線板を作製した。そして、これらについて実施例３と同様に、１０回のリフロー処理前における反り量としての最大隙間と、リフロー処理後の最大隙間を測定した。積層数２〜１０に対応して実施例４〜１２とし、その結果を表１に示す。

〔比較例２〕
径７μｍのガラスフィラメント（Ｅ−ガラス）を平均２００本束ねたガラス糸により織られたガラスクロス０．１ｍｍ間隔で５層積層され、両表面に厚さ１８μｍの銅箔を張り合わされた、厚さ０．５ｍｍでワークサイズ３４０×５１０ｍｍのＦＲ−４基板を用意した。また、ビルドアップ用絶縁材料としては、実施例３と同様の、エポキシ系樹脂よりなる厚さ５０μｍのエポキシシート材（商品名：ＡＢＦ−Ｈ、味の素製）を用意した。コア基板の２４０℃における曲げ弾性率は３．２ＧＰａであった。ビルドアップ前のＢＴコア基板の反り量としての最大隙間は、０．６５ｍｍであった。また、実施例３と同様に、両面にビルドアップ層を各１層積層した配線板の反り量は１．４８ｍｍであった。

〔比較例３，４〕
比較例２と同様の方法により、片面あたりの積層数２および３の両面ビルドアップ多層プリント配線板を作製した。そして、これらについて比較例２と同様に、１０回のリフロー処理前における反り量としての最大隙間と、リフロー処理後の最大隙間を測定した。積層数２および３に対応して実施例３および４とし、その結果を表１に示す。

〔実施例１３〕
実施例３と同様にして、コア材を作製した。当該コア材を２枚重ね合わせ、これに対して径０．２５ｍｍのドリルで穴明けした。ドリル回転数を１００，０００ｒｐｍとし、送り速度を２５μｍ／回転とした。その結果、穴位置精度は、ドリル進入側ばらつきは平均６．６μｍで、抜け側ばらつきは平均９．６μｍであり、充分な位置精度であることを確認した。また、２０００穴の穴加工を行ったが、ドリルの破損は見られなかった。

〔評価〕
表１に示したように、本発明の多層プリント配線板では、コア材の弾性率を絶縁材料の弾性率の１００倍以上に構成することによって、ビルドアップ層を多層にした場合においても、製造時およびリフロー時における反り量を低減できる。また、ガラスクロスを低ピッチで設けたコア材を用いれば、多層プリント配線板全体における薄型化を達成することができるとともに、当該コア材に対して微小なスルーホールを形成することができるので、配線密度の高い多層プリント配線板を製造することができる。

本発明に係る多層プリント配線板の断面図である。 図１に示す多層プリント配線板の製造工程を説明するための断面図である。 図１に示す多層プリント配線板の製造工程を説明するための断面図である。 図１に示す多層プリント配線板の製造工程を説明するための断面図である。 図１に示す多層プリント配線板の製造工程を説明するための断面図である。

符号の説明

１ 多層プリント配線板
１０ コア材
１０ａ，１０ｂ 内層配線
１３ 樹脂
１４ ガラスクロス
２０，３０，４０，５０ ビルドアップ層
ビルドアップ配線 ２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａ
１１，２１ａ，２１ｂ，３１，４１ａ，４１ｂ，５１，６１ ビアホール
１２，２２ａ，２２ｂ，３２，４２ａ，４２ｂ，５２，６２ ビア

Claims (2)

1. Ｅ−ガラスよりなるガラスフィラメントを束ねたガラス糸により織られたガラスクロス、及び、当該ガラスクロスに含浸された樹脂を含むコア材と、当該コア材の片面または両面に積層されるビルドアップ層とを備え、鉛フリー半田材料を用いた半田リフローを経て電子部品と接合される多層プリント配線板であって、
   前記半田リフロー時の前記鉛フリー半田材料の溶融温度において、前記コア材の弾性率は、前記ビルドアップ層を構成する絶縁材料の弾性率の１００倍以上であり、
   前記コア材には貫通孔が形成されている、多層プリント配線板。
2. 前記鉛フリー半田材料の溶融温度において、前記コア材の弾性率は１４〜２５ＧＰａであり、前記絶縁材料の弾性率は１０〜１４０ＭＰａである、請求項１に記載の多層プリント配線板。

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