JP4297163B2 - 多層回路基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数層の回路パターンを導電性ペーストでインナービアホール接続してなる多層回路基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高密度化に伴い、産業用にとどまらず民生用の分野においても多層回路基板が強く要望されるようになってきた。
【０００３】
多層回路基板の高密度化のために、回路パターンの微細化が進み、かつ、より複数層の回路パターンが形成される一方で、基板の薄板化が望まれている。
【０００４】
このような多層回路基板では、複数層の回路パターンの間をインナービアホール接続する接続方法および信頼度の高い構造の新規開発が不可欠なものになっている。例えば、日本特許公開公報平６−２６８３４５号には、導電性ペーストによりインナービアホール接続した新規な構成の高密度の回路基板製造方法が提案されている。
【０００５】
以下、従来の多層回路基板の製造方法について、特に、４層基板の製造方法について説明する。
【０００６】
最初に、４層基板のベースとなる両面回路基板の製造方法を説明する。
【０００７】
図５Ａ〜５Ｆは、従来の両面回路基板の製造方法を説明する図であり、両面回路基板の完成までの各工程を断面図で示している。
【０００８】
プリプレグシート２１は、２５０ｍｍ角で厚さ約１５０μｍである。プリプレグシート２１には、例えば、不織布の芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなる基材が用いられる。片面にＳｉ系の離型剤を塗布した厚さ約１０μｍの離型フィルム２２には、例えば、ポリエチレンテレフタレートが用いられる。プリプレグシート２１に設けられる貫通孔２３には、プリプレグシート２１の両面に貼り付ける厚さ１２μｍのＣｕなどの金属箔２５ａ、２５ｂと電気的に接続する導電性ペースト２４が充填されている。
【０００９】
まず、図５Ａおよび５Ｂに示すように、両面に離型フィルム２２が接着されたプリプレグシート２１の所定の箇所にレーザ加工法などを利用して貫通孔２３を形成する。
【００１０】
次に図５Ｃに示すように、貫通孔２３に導電性ペースト２４が充填される。導電性ペースト２４を充填する方法は、貫通孔２３を有するプリプレグシート２１を印刷機（図示せず）のテーブル上に置き、離型フィルム２２の上から導電性ペースト２４を直接印刷する。このとき、上面の離型フィルム２２は印刷マスクの役割と、プリプレグシート２１の表面の汚染防止の役割を果たしている。
【００１１】
次に、図５Ｄに示すように、プリプレグシート２１の両面から離型フィルム２２を剥離する。
【００１２】
そして、図５Ｅに示すように、積層プレート２６ｂ上に銅などの金属箔２５ｂ、プリプレグシート２１、金属箔２５ａ、積層プレート２６ａの順に位置決めして重ね、この状態で熱プレスにて加熱加圧する。これにより、図５Ｆに示すように、プリプレグシート２１の厚みが圧縮される（ｔ２＝約１００μｍ）とともにプリプレグシート２１と金属箔２５ａ，２５ｂとが接着され、両面の金属箔２５ａ，２５ｂは所定位置に設けた貫通孔２３に充填された導電性ペースト２４により電気的に接続される。
【００１３】
次に、両面の金属箔２５ａ、２５ｂを選択的にエッチングすることで回路パターンが形成され（図示せず）、図５Ｆに示す両面回路基板が得られる。
【００１４】
次に、従来の多層回路基板の製造方法を説明する。図６Ａ〜６Ｄには、４層基板を例として、従来の多層回路基板の製造方法を断面図で示している。
【００１５】
まず、図６Ａに示すように、コア用回路基板として図５Ａ〜５Ｆによって製造された回路パターン３１ａ，３１ｂを有する両面回路基板３０と、図５Ａ〜５Ｄで製造された貫通孔に導電性ペースト２４を充填したプリプレグシート２１ａ，２１ｂが準備される。
【００１６】
次に、図６Ｂに示すように、積層プレート２６ｂ上に銅などの金属箔２５ｂ、プリプレグシート２１ｂ、両面回路基板３０、プリプレグシート２１ａ、金属箔２５ａ、積層プレート２６ａの順に位置決めして重ね、クッション材（図面省略）などを介して熱プレス熱板（図面省略）の所定位置に配置して、加熱加圧する。加熱加圧により、図６Ｃに示すように、プリプレグシート２１ａ，２１ｂの厚みが圧縮（ｔ２＝約１００μｍ）され、両面回路基板３０と金属箔２５ａ，２５ｂとが接着されるとともに、回路パターン３１ａ，３１ｂは導電性ペースト２４により金属箔２５ａ，２５ｂとインナービアホール接続される。
【００１７】
一般的には、プレス時に用いられる積層プレート２６ａ，２６ｂは、プレス時の金属箔２５ａ，２５ｂのしわの発生を防ぐため、金属箔２５ａ，２５ｂの線膨張係数（たとえば銅の場合は１８×１０−６／℃）と同等の線膨張係数を有する材料が用いられている。
【００１８】
そして図６Ｄに示すように、両面の金属箔２５ａ，２５ｂを選択的にエッチングして回路パターン３２ａ，３２ｂを形成することで４層基板が得られる。
【００１９】
６層以上の多層回路基板を製造するには、コア用回路基板を両面回路基板３０の替わりに４層以上のコア用回路基板を用いて図６Ａ〜６Ｄを繰り返すことで６層以上の多層回路基板を得ることが出来る。
【００２０】
以上、プレス後の基材厚みが１００μｍのプリプレグシート２１について説明した。
【００２１】
しかしながら、基板の薄型化への要求の高まりに応じて、薄型基板であって、かつ、接続抵抗が安定した高品質な多層回路基板が強く求められるようになった。
【発明の開示】
【００２２】
本発明の一態様は、回路パターンを有するコア用回路基板と、導電性ペーストが充填された貫通孔を有するプリプレグシートを、積層して多層回路基板を製造する方法であって、コア用回路基板とプリプレグシートを積層してなる積層部材を、一対のプレートで挟んでなる積層物を構成して加熱加圧する工程を有し、プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数と同等にする多層回路基板の製造方法である。これにより、熱プレス時の加熱時、特にプリプレグシート中のエポキシ樹脂成分が溶融し、グリップ力が小さい領域での積層プレートとコア用回路基板の伸び量を同一にすることで導電性ペーストの倒れがなくなり、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できるという効果を有する。
【００２３】
本発明の他の態様は、回路パターンを有するコア用回路基板を準備する工程と、コア用回路基板の熱膨張係数を測定する工程と、測定されたコア用回路基板の熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有するプレートを選択する工程とを備えた多層回路基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明にかかる多層回路基板の製造方法は、熱プレス時の導電性ペーストの倒れ（すなわち、変形）を解消して接続品質の安定化が図れるもので、導電性ペーストでインナービアホール接続を備えた多層回路基板全般に利用することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
昨今は、薄板化が進み、プレス後６０μｍ以下となるプリプレグシートが要望されている。
【００２６】
たとえ、プリプレグシートを薄板化し、６０μｍ以下の厚みのものを用いる場合であっても、多層化時のコア用回路基板（従来例では両面回路基板３０）の金属箔２５ａ，２５ｂの凹部を埋め込むためのエポキシ樹脂量は、厚みが１００μｍのプリプレグシートの場合と同量が必要となる。
【００２７】
このため、厚みが６０μｍのプリプレグシート４１の概略構成は、図７に示すように、センターの芳香族ポリアミド繊維２７の表裏に熱硬化性のエポキシ樹脂層２８が形成された状態となる。また、表裏のエポキシ樹脂層２８は、コア用回路基板の回路パターンや金属箔との接着を図るために必要な樹脂量を備えたものである。
【００２８】
本願発明者は、図７に示す比較例となる多層回路基板の製造方法において、以下のような課題を見出した。
【００２９】
従来の多層回路基板の製造方法において用いていた比較的厚手のプリプレグシートは、芳香族ポリアミド繊維内にエポキシ樹脂が含浸された状態であり、プリプレグシート表層の樹脂層が薄いことから、熱プレスでの加熱によるエポキシ樹脂の溶融領域でも樹脂の自由度が小さく（すなわち、流動抵抗が大）、両面回路基板３０と金属箔２５ａ，２５ｂの間に生じる熱膨張係数差の伸びを吸収していた。
【００３０】
しかし、薄板用のプリプレグシートを使用した場合、図８に示すように、プリプレグシート２１表裏のエポキシ樹脂層が芳香族ポリアミド繊維の外側に形成される。そのため、熱プレスでの加熱によるエポキシ樹脂の溶融領域での自由度が大きくなり（すなわち、流動抵抗が小さくなり）、両面回路基板３０との金属箔２５ａ，２５ｂの間に生じる熱膨張係数差の伸びを吸収できなくなるものと考えられる。
【００３１】
本願発明者は、薄板用のプリプレグシートを使用した場合、導電性ペースト２４が、コア用回路基板を基準とした場合、外側に倒れて変形し、接続抵抗が不安定になることを見出している。図８に模式的に示すように、導電性ペースト２４の「倒れ」とは、導電性ペースト２４が、両面回路基板３０に対して、直角方向から、矢印Ｆ方向に傾斜するように変形することを言う。特にコア用回路基板が４層基板、６層基板と厚くなるほど、コア用回路基板の剛性が強くなり熱膨張係数の差が大きくなることで、導電性ペーストを充填したビアの変形(いわゆる、ビア倒れ)が発生しやすくなるという傾向を把握した。
【００３２】
さらに、実験を繰り返すことにより、本願発明者は以下の事実を見出した。すなわち、積層プレート２６ａ，２６ｂと金属箔２５ａ，２５ｂの線膨張係数が約１８×１０−６／℃であるのに対し芳香族ポリアミド繊維からなる両面回路基板３０の線膨張係数は、金属箔の残存率によって異なるものの、１０×１０−６〜１２×１０−６／℃であることから、積層プレート２６ａ，２６ｂおよび金属箔２５ａ，２５ｂと両面回路基板３０間に熱膨張差が生じることを確認した。なお、本実施の形態では、熱膨張係数として線膨張係数を測定して比較したが、体膨張係数を用いて比較することも出来る。
【００３３】
発明者は、上記の知見を基にして、熱プレス時に使用する積層プレートとして、コア用回路基板の熱膨張係数同等の熱膨張係数のプレートを選択して用いることで導電性ペーストの変形を解消し、接続抵抗が安定した高品質な多層回路基板を提供することが出来る製造方法を発明した。
【００３４】
本発明の一態様は、回路パターンを有するコア用回路基板と貫通孔に導電性ペーストを充填したプリプレグシートから多層回路基板を製造する方法あって、積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数と同等にすることを特徴とする。これにより、熱プレス時の加熱時、特にプリプレグシート中のエポキシ樹脂成分が溶融し、グリップ力（コア用回路基板の伸びなどを抑え込む力）が小さい領域での積層プレートとコア用回路基板の伸び量を同一にすることで導電性ペーストの倒れ（変形）がなくなり、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できる。
【００３５】
本発明の一態様は、基材の表裏に形成された樹脂層の厚みの総和が２０μｍ以上である多層回路基板の製造方法である。樹脂層の厚みの総和が２０μｍ以上の場合は、６０μｍ以下のプリプレグシートを採用することが可能となり、多層回路基板の薄板化を実現できる。
【００３６】
本発明の一態様は、４層以上の多層の回路基板からなる多層回路基板の製造方法である。コア用回路基板が４層以上の多層の回路基板であっても、積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数を同等とすることによって、導電性ペーストの変形を解消し、接続抵抗が安定した高品質な多層回路基板を提供するとともに、高多層化を実現できる。
【００３７】
本発明の一態様は、コア用回路基板の厚みは、プリプレグシートの厚みの１倍以上とする多層回路基板の製造方法である。これにより、薄手のプレートシートを採用することが可能となり、多層回路基板の薄板化を実現できる。
【００３８】
具体的には、従来の製造方法においては、プリプレグの厚み１５０μｍ、両面のコア用回路基板の厚みは１２４μｍであり、両面のコア用回路基板の厚みは、プリプレグシートの厚みの１倍以下である。これに対し本発明は、後述するように、厚み８４μｍの両面のコア用回路基板に対し、厚み７０μｍのプリプレグシートを採用することが可能である。すなわち、コア用回路基板の厚みが、プリプレグシートの厚みの１倍以上の場合においても接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できる。
【００３９】
本発明の一態様は、積層部材の表裏にさらに金属箔を重ねてなる多層回路基板の製造方法である。表層に回路パターンを有する多層回路基板の多層化を容易に実現するとともに、積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数と同等にすることにより、熱膨張係数が異なる金属箔を積層した場合であっても、剛性が小さく積層プレートに追従させることによって熱膨張係数差による金属箔のしわの発生を防止することが出来る。
【００４０】
本発明の一態様は、回路パターンを有するコア用回路基板と貫通孔に導電性ペーストを充填したプリプレグシートを複数枚交互に重ねることを含む多層回路基板の製造方法である。プリプレグシートとコア用回路基板を複数枚重ねて一括積層する方式を採用することが可能となり、高多層化を実現するとともに、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できる。
【００４１】
本発明の一態様は、積層物の外側にクッション材が配置され、それらが搬送プレート上に配置され、搬送プレートの熱膨張係数を、積層プレートの熱膨張係数と同等にする多層回路基板の製造方法である。これにより、積層物を多段に構成しても積層プレートの熱膨張による寸法変化が小さく、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できるとともに、生産性の向上をも実現できる。
【００４２】
本発明の一態様は、積層物の外側にクッション材が配置され、それらが搬送プレート上に配置されていることを含み、クッション材が、積層プレートの熱膨張と搬送プレートの熱膨張の差を吸収可能な材料で構成されていることを特徴とする多層回路基板の製造方法である。これにより、積層物を多段に構成しても、クッション材が熱膨張の差を吸収し、結果として積層プレートの熱膨張による寸法変化を小さくすることが可能となるため、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できるとともに、生産性の向上をも実現できる。ここで、熱膨張の差を吸収可能な材料とは、積層プレートと搬送プレート間の熱膨張の差に基づいて発生する応力を緩和することが出来る材料のことである。例えば、低弾性率の材料を用いることが出来る。また、シリコンゴム、フッ素ゴム、ポリエステル材料などのプレス成形用として市販されているクッション材を用いてもよい。
【００４３】
本発明の一態様は、プリプレグシートは、織布の基材に熱硬化性樹脂が含浸されたＢステージ状のものである多層回路基板の製造方法である。これにより、ガラス繊維織布等の基材を用いたプリプレグシートを採用することが可能となり、物理的強度を備えた多層回路基板を実現できる。また織布は、不織布に比較してプリプレグシートの表層に樹脂層が形成されやすいため、本発明の効果を顕著に発現することができる。すなわち、導電性ペーストの変形を解消し、接続抵抗が安定した高品質な多層回路基板を提供するとともに、高多層化を実現できる。
【００４４】
本発明の一態様は、所定の回路パターンを有するコア用回路基板を準備し、コア用回路基板の熱膨張係数を測定する工程と、算出したコア用回路基板の熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有する積層プレートを準備する工程とを備える多層回路基板の製造方法である。これにより、回路パターンの違いによる残銅率（基板の表層に残っている銅箔の面積比率）の異なるコア用回路基板の熱膨張係数に近似する熱膨張係数を有する積層プレートを容易に選択し、準備することが可能となり、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板を製造することができる。
【００４５】
本発明の一態様は、コア用回路基板の熱膨張係数を測定する工程は、熱機械測定装置（ＴＭＡ）を用いて常温〜プレス温度領域のコア用回路基板の回路パターンの少なくとも２点における熱膨張係数を測定するものであることを特徴とする多層回路基板の製造方法である。これにより、残銅率の異なるコア用回路基板の熱膨張係数を容易に測定することができ、生産の効率化を図るとともに、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板を製造することができる。
【００４６】
なお、本発明で、積層プレートの熱膨張係数がコア用回路基板の熱膨張係数と同等とは、コア用回路基板の熱膨張係数を基準として、積層プレートの熱膨張係数がプラス・マイナス約２０％以内の範囲にあることをいう。
【００４７】
以上のように、本発明の多層回路基板の製造方法は、プレス時に使用する積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数と同等にするものである。熱プレス時の加熱時、特にプリプレグシート中のエポキシ樹脂成分が溶融し、グリップ力が小さい領域での積層プレートとコア用回路基板の伸び量を同一にすることで導電性ペーストの倒れなどの変形がなくなり、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できる。
【００４８】
（実施の形態）
以下本発明の実施の形態における多層回路基板、ここでは４層基板の製造方法について、図１〜２を用いて説明する。なお、図面では、構成要素の説明を明確にするため、縦方向に拡大している場合がある。
【００４９】
図１Ａ〜１Ｄは、４層基板の製造方法を示す工程断面図である。また、図２Ａ〜２Ｆは、本発明の４層基板の製造に用いるコア用回路基板の製造方法を示す工程断面図である。
【００５０】
まず、コア用回路基板として用いる両面回路基板の製造方法について図２Ａ〜２Ｆおよび図３を用いて説明する。
【００５１】
プリプレグシート１には、不織布の芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなるＢステージ状の基材を用いた。プリプレグシートのサイズは、２５０ｍｍ角で、厚さ（ｔ１）は約７０μｍである。図３に示すように、プリプレグシート１は、芳香族ポリアミド繊維７の表裏にそれぞれ約１０μｍの厚さのエポキシ樹脂層８を有する。つまり、エポキシ樹脂層８の厚さの総和は、両面で約２０μｍである。また、プリプレグシート１の所定位置に設けた貫通孔には導電性ペースト４が充填されている。
【００５２】
図２Ａ，２Ｂに示すように、両面に離型フィルム２が接着されたプリプレグシート１の所定の箇所にレーザ加工法などを利用して貫通孔３が形成される。
【００５３】
次に図２Ｃに示すように、貫通孔３に導電性ペースト４が充填される。
【００５４】
導電性ペースト４を充填する方法としては、貫通孔３を有するプリプレグシート１を印刷機（図示せず）のテーブル上に置き、導電性ペースト４が離型フィルム２の上から印刷される。このとき、上面の離型フィルム２は印刷マスクの役割と、プリプレグシート１の表面の汚染防止の役割を果たしている。
【００５５】
次に図２Ｄに示すように、プリプレグシート１の両面から離型フィルム２が剥離される。
【００５６】
そして、図２Ｅに示すように、積層プレート６ｂ上に、銅などの金属箔５ｂ、プリプレグシート１、金属箔５ａ、積層プレート６ａの順に位置決めして重ねられ、この状態で熱プレスにて加熱加圧される。
【００５７】
加圧を解除し、積層プレート６ａ、６ｂを除去した状態を、図２Ｆに示す。プリプレグシート１の厚みが、圧縮される（ｔ２＝約６０μｍ）とともにプリプレグシート１と金属箔５ａ，５ｂとが接着され、両面の金属箔５ａ，５ｂ（金属箔厚１２μｍ）は所定位置に設けた貫通孔３に充填された導電性ペースト４により電気的に接続される。
【００５８】
次に、両面の金属箔５ａ，５ｂを選択的にエッチングすることで回路パターンが形成され（図示せず）、コア用回路基板として用いることが出来る両面回路基板が得られる。
【００５９】
次に４層の多層回路基板の製造方法について説明する。
【００６０】
まず図１Ａに示すように、図２Ａ〜２Ｆによって製造された回路パターン１１ａ，１１ｂを有するコア用回路基板としての両面回路基板１０（厚みが約８４μｍ）と、図２Ａ〜２Ｄで製造した貫通孔３に導電性ペースト４を充填したプリプレグシート１ａ，１ｂ（厚み約７０μｍ）を準備する。つまり、両面回路基板１０の厚みは、プリプレグシート１ａまたは１ｂの厚みの１倍以上である。
【００６１】
次に、両面回路基板１０の両面にプリプレグシート１ａ，１ｂを重ねて、積層部材１００を作製する。
【００６２】
次に、図１Ｂに示すように、積層プレート６ｂ上に銅などの金属箔５ｂ、プリプレグシート１ｂ、両面回路基板１０、プリプレグシート１ａ、金属箔５ａ、積層プレート６ａの順に位置決めして重ね、積層物１１０を構成する。なお、積層物１１０は、金属箔５ａまたは５ｂを含まなくてもよい。
【００６３】
本実施の形態では両面回路基板１０の線膨張係数は１０×１０−６〜１２×１０−６／℃であった。そこで積層プレート６ａ，６ｂとして線膨張係数１０×１０−６／℃のステンレス鋼を選択して用いた。積層プレート６ａ，６ｂのサイズは、３００×３００ｍｍ、厚み約１ｍｍである。なお、本実施の形態では、熱膨張係数として線膨張係数を用いている。これに代えて体膨張係数を用いることも出来る。
【００６４】
次に、図１Ｃに示すように、積層プレート６ａ，６ｂの外側にクッション材（図面せず）などを配置して熱プレス熱板（図面せず）の所定位置に配置し、加熱加圧した。加熱加圧により、プリプレグシート１ａ，１ｂの厚みが圧縮（ｔ２＝約６０μｍ）され、両面回路基板１０と金属箔５ａ，５ｂとが接着されるとともに、回路パターン１１ａ，１１ｂは導電性ペースト４により金属箔５ａ，５ｂとインナービアホール接続される。
【００６５】
熱プレス工程においては、積層物を搬送プレート上（図面省略）に配置した状態のままで、熱プレスに投入される場合がある。この場合には、搬送プレートと積層プレートの双方を、コア用回路基板の熱膨張係数と同等の熱膨張率のプレートにすることが望ましい。但し、クッション材で熱膨張係数差を吸収することが可能であれば、積層プレートの熱膨張係数のみをコア用回路基板と同等にすればよい。
【００６６】
なお、本実施の形態で用いた積層プレートの選定のステップは以下の通りである。
【００６７】
ステップ１．回路パターン１１ａ，１１ｂを有する両面回路基板１０を準備するステップ。
【００６８】
ステップ２．熱機械測定装置（ＴＭＡ）などを用いて常温〜プレス温度（例えば２０℃から２００℃）領域の両面回路基板１０の熱膨張係数を測定するステップ。ここでは、両面回路基板１０の回路パターンを構成する金属箔５ａ，５ｂが存在する部分（箔形成部：残銅率１００％）と、金属箔５ａ，５ｂが存在していない部分（箔非形成部：残銅率０％）について各２点の熱膨張係数を測定する。
【００６９】
ステップ３．両面回路基板１０の金属箔５ａ，５ｂ形成部と箔非形成部の中間の値の熱膨張係数を算出して、両面回路基板１０の平均の熱膨張係数を求め、それと同等の熱膨張係数を有する積層プレートを選定するステップ。
【００７０】
なお、本実施の形態では、コア用回路基板として両面回路基板を用いているが、４層以上の回路基板をコア用回路基板として用いる場合についても、ステップ１〜ステップ３と同様のステップを実行することで、積層プレートを選定することが出来る。また、積層プレートとして、使用するコア用回路基板の熱膨張係数の平均値と同等の熱膨張係数の積層プレートを用いても良い。また、各コア用回路基板の熱膨張係数測定は、１材料について１回でよい。製品パターンが変更しても上記選定ステップで選定した積層プレートを用いることが出来る。
【００７１】
本発明の実施の形態の製造方法で１００枚の４層基板を製造した。積層プレートの熱膨張係数を両面回路基板と同等にすることで、熱プレス過程において、プリプレグシートのエポキシ樹脂成分が溶融した時点での積層プレートと両面回路基板の伸びの差が小さくなり、図４に示すように導電性ペースト４の倒れ（変形）がないことを断面観察して発明者は確認した。
【００７２】
そして、導電性ペーストの倒れがなくなったことにより接続抵抗の異常の発生がなくなったことを確認した。また、熱膨張係数が異なる金属箔の場合、積層プレートに追従する状態となってしわが生じやすいが、本願発明の製造方法を用いることで熱膨張係数差に起因して発生する金属箔のしわの問題がないことを確認することが出来た。
【００７３】
さらに、導電性ペーストの変形がなくなり、接続抵抗が安定したことで、エポキシ樹脂量の増量が可能となり、コア用回路基板の回路パターンの埋め込み性も確実になることを確認できた。
【００７４】
本発明の製造方法において、コア用回路基板として、４層基板や６層基板を用いた場合にも、両面回路基板を用いて得られたのと同様の効果が得られることを確認した。
【００７５】
特にコア用回路基板が４層基板、６層基板と厚くなるほど、その剛性が強くなり、積層プレートとの熱膨張係数差が大きくなる。従って、本発明はこのような場合、特に有効であることが確認された。
【００７６】
さらに、ポリアミド繊維の表裏にそれぞれ１０μｍ以上、総和として２０μｍ以上の樹脂層が形成されたプリプレグシートを用いる場合に、特に有効であることが確認された。
【００７７】
本発明の実施の形態においては、不織布の芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなる厚さ約７０μｍのプリプレグシートを用いたが、厚さ６０μｍ以下のプリプレグシートを用いることも可能となり、多層回路基板の薄板化を実現することが可能となる。
【００７８】
以上述べたように、本発明はプレス時に使用する積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数と同等にすることで、熱プレス時の加熱時、特にプリプレグシート中のエポキシ樹脂成分が溶融し、グリップ力が小さい領域での積層プレートとコア用回路基板の伸び量を同一にすることで導電性ペーストの倒れなどの変形がなくなり、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できる。
【００７９】
なお、実施の形態では不織布の芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなるプリプレグシートとコア用回路基板を用いている。これらに代えて、織布のプリプレグシートとコア用回路基板を用いてもよい。また、芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなるプリプレグシートや無機材料を主材とした不織布や織布に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグシート（例えば、ガラスエポキシシート）とコア用回路基板の組み合わせであってもよい。あるいは有機系のベースフィルムやベースシートの表裏に熱硬化性エポキシ樹脂層を形成したプリプレグシートとコア用回路基板の組み合わせであっても、積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数と同等とすることで、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８０】
特に、ガラス繊維織布等の基材を用いたＢステージ状のプリプレグシートを採用することが可能となり、物理的強度を備えた多層回路基板を実現できる。
【００８１】
また織布は、不織布に比較してプリプレグシートの表層に樹脂層が形成されやすいため、本発明の効果を顕著に発現することができる。すなわち、導電性ペーストの変形を解消し、接続抵抗が安定した高品質な多層回路基板を提供するとともに、高多層化を実現できるという効果を有するものである。
【００８２】
また、実施の形態ではコア用回路基板とプリプレグシートを同一材料としているが、積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板と同等とすることで、異種材料であっても、同様の効果が得られる。
【００８３】
また、実施の形態ではセンターコアのビルドアップ構造としたが、プリプレグシートとコア用回路基板を複数枚重ねて一括積層する方式であっても、積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板と同等とすることで同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上のように本発明にかかる多層回路基板の製造方法は、熱プレス時の導電性ペーストの倒れ（すなわち、変形）を解消して接続品質の安定化が図れるもので、導電性ペーストでインナービアホール接続を備えた多層回路基板全般に利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１Ａ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図１Ｂ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図１Ｃ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図１Ｄ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図２Ａ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図２Ｂ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図２Ｃ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図２Ｄ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図２Ｅ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図２Ｆ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態におけるプリプレグシートの概略断面図
【図４】本発明の実施の形態における導電性ペーストを示す断面図
【図５Ａ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図５Ｂ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図５Ｃ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図５Ｄ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図５Ｅ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図５Ｆ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図６Ａ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図６Ｂ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図６Ｃ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図６Ｄ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図７】比較例となる多層回路基板の製造方法におけるプリプレグシートの概略断面図
【図８】比較例となる多層回路基板の製造方法における導電性ペーストを示す断面図
【符号の説明】
【００８６】
１ａ，１ｂ プリプレグシート
２ 離型フィルム
３ 貫通孔
４ 導電性ペースト
５ａ，５ｂ 金属箔
６ａ，６ｂ 積層プレート
７ ポリアミド繊維
８ エポキシ樹脂
１０ 両面回路基板
１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ 回路パターン
２１，２１ａ，２１ｂ プリプレグシート
２２ 離型フィルム
２３ 貫通孔
２４ 導電性ペースト
２５ａ，２５ｂ 金属箔
２６ａ，２６ｂ 積層プレート
２７ 芳香族ポリアミド繊維
２８ エポキシ樹脂層
３０ 両面回路基板
３１ａ，３１ｂ 回路パターン
３２ａ，３２ｂ 回路パターン
１００ 積層部材
１１０ 積層物
【０００１】
本発明は、複数層の回路パターンを導電性ペーストでインナービアホール接続してなる多層回路基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高密度化に伴い、産業用にとどまらず民生用の分野においても多層回路基板が強く要望されるようになってきた。
【０００３】
多層回路基板の高密度化のために、回路パターンの微細化が進み、かつ、より複数層の回路パターンが形成される一方で、基板の薄板化が望まれている。
【０００４】
このような多層回路基板では、複数層の回路パターンの間をインナービアホール接続する接続方法および信頼度の高い構造の新規開発が不可欠なものになっている。例えば、日本特許公開公報平６−２６８３４５号には、導電性ペーストによりインナービアホール接続した新規な構成の高密度の回路基板製造方法が提案されている。
【０００５】
以下、従来の多層回路基板の製造方法について、特に、４層基板の製造方法について説明する。
【０００６】
最初に、４層基板のベースとなる両面回路基板の製造方法を説明する。
【０００７】
図５Ａ〜５Ｆは、従来の両面回路基板の製造方法を説明する図であり、両面回路基板の完成までの各工程を断面図で示している。
【０００８】
プリプレグシート２１は、２５０ｍｍ角で厚さ約１５０μｍである。プリプレグシート２１には、例えば、不織布の芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなる基材が用いられる。片面にＳｉ系の離型剤を塗布した厚さ約１０μｍの離型フィルム２２には、例えば、ポリエチレンテレフタレートが用いられる。プリプレグシート２１に設けられる貫通孔２３には、プリプレグシート２１の両面に貼り付ける厚さ１２μｍのＣｕなどの金属箔２５ａ、２５ｂと電気的に接続する導電性ペースト２４が充填されている。
【０００９】
まず、図５Ａおよび５Ｂに示すように、両面に離型フィルム２２が接着されたプリプレグシート２１の所定の箇所にレーザ加工法などを利用して貫通孔２３を形成する。
【００１０】
次に図５Ｃに示すように、貫通孔２３に導電性ペースト２４が充填される。導電性ペースト２４を充填する方法は、貫通孔２３を有するプリプレグシート２１を印刷機（図示せず）のテーブル上に置き、離型フィルム２２の上から導電性ペースト２４を直接印刷する。このとき、上面の離型フィルム２２は印刷マスクの役割と、プリプレグシート２１の表面の汚染防止の役割を果たしている。
【００１１】
次に、図５Ｄに示すように、プリプレグシート２１の両面から離型フィルム２２を剥離する。
【００１２】
そして、図５Ｅに示すように、積層プレート２６ｂ上に銅などの金属箔２５ｂ、プリプレグシート２１、金属箔２５ａ、積層プレート２６ａの順に位置決めして重ね、この状態で熱プレスにて加熱加圧する。これにより、図５Ｆに示すように、プリプレグシート２１の厚みが圧縮される（ｔ２＝約１００μｍ）とともにプリプレグシート２１と金属箔２５ａ，２５ｂとが接着され、両面の金属箔２５ａ，２５ｂは所定位置に設けた貫通孔２３に充填された導電性ペースト２４により電気的に接続される。
【００１３】
次に、両面の金属箔２５ａ、２５ｂを選択的にエッチングすることで回路パターンが形成され（図示せず）、図５Ｆに示す両面回路基板が得られる。
【００１４】
次に、従来の多層回路基板の製造方法を説明する。図６Ａ〜６Ｄには、４層基板を例として、従来の多層回路基板の製造方法を断面図で示している。
【００１５】
まず、図６Ａに示すように、コア用回路基板として図５Ａ〜５Ｆによって製造された回路パターン３１ａ，３１ｂを有する両面回路基板３０と、図５Ａ〜５Ｄで製造された貫通孔に導電性ペースト２４を充填したプリプレグシート２１ａ，２１ｂが準備される。
【００１６】
次に、図６Ｂに示すように、積層プレート２６ｂ上に銅などの金属箔２５ｂ、プリプレグシート２１ｂ、両面回路基板３０、プリプレグシート２１ａ、金属箔２５ａ、積層プレート２６ａの順に位置決めして重ね、クッション材（図面省略）などを介して熱プレス熱板（図面省略）の所定位置に配置して、加熱加圧する。加熱加圧により、図６Ｃに示すように、プリプレグシート２１ａ，２１ｂの厚みが圧縮（ｔ２＝約１００μｍ）され、両面回路基板３０と金属箔２５ａ，２５ｂとが接着されるとともに、回路パターン３１ａ，３１ｂは導電性ペースト２４により金属箔２５ａ，２５ｂとインナービアホール接続される。
【００１７】
一般的には、プレス時に用いられる積層プレート２６ａ，２６ｂは、プレス時の金属箔２５ａ，２５ｂのしわの発生を防ぐため、金属箔２５ａ，２５ｂの線膨張係数（たとえば銅の場合は１８×１０−６／℃）と同等の線膨張係数を有する材料が用いられている。
【００１８】
そして図６Ｄに示すように、両面の金属箔２５ａ，２５ｂを選択的にエッチングして回路パターン３２ａ，３２ｂを形成することで４層基板が得られる。
【００１９】
６層以上の多層回路基板を製造するには、コア用回路基板を両面回路基板３０の替わりに４層以上のコア用回路基板を用いて図６Ａ〜６Ｄを繰り返すことで６層以上の多層回路基板を得ることが出来る。
【００２０】
以上、プレス後の基材厚みが１００μｍのプリプレグシート２１について説明した。
【００２１】
しかしながら、基板の薄型化への要求の高まりに応じて、薄型基板であって、かつ、接続抵抗が安定した高品質な多層回路基板が強く求められるようになった。
【発明の開示】
【００２２】
本発明の一態様は、回路パターンを有するコア用回路基板と、導電性ペーストが充填された貫通孔を有するプリプレグシートを、積層して多層回路基板を製造する方法であって、コア用回路基板とプリプレグシートを積層してなる積層部材を、一対のプレートで挟んでなる積層物を構成して加熱加圧する工程を有し、プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数と同等にする多層回路基板の製造方法である。これにより、熱プレス時の加熱時、特にプリプレグシート中のエポキシ樹脂成分が溶融し、グリップ力が小さい領域での積層プレートとコア用回路基板の伸び量を同一にすることで導電性ペーストの倒れがなくなり、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できるという効果を有する。
【００２３】
本発明の他の態様は、回路パターンを有するコア用回路基板を準備する工程と、コア用回路基板の熱膨張係数を測定する工程と、測定されたコア用回路基板の熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有するプレートを選択する工程とを備えた多層回路基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明にかかる多層回路基板の製造方法は、熱プレス時の導電性ペーストの倒れ（すなわち、変形）を解消して接続品質の安定化が図れるもので、導電性ペーストでインナービアホール接続を備えた多層回路基板全般に利用することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
昨今は、薄板化が進み、プレス後６０μｍ以下となるプリプレグシートが要望されている。
【００２６】
たとえ、プリプレグシートを薄板化し、６０μｍ以下の厚みのものを用いる場合であっても、多層化時のコア用回路基板（従来例では両面回路基板３０）の金属箔２５ａ，２５ｂの凹部を埋め込むためのエポキシ樹脂量は、厚みが１００μｍのプリプレグシートの場合と同量が必要となる。
【００２７】
このため、厚みが６０μｍのプリプレグシート４１の概略構成は、図７に示すように、センターの芳香族ポリアミド繊維２７の表裏に熱硬化性のエポキシ樹脂層２８が形成された状態となる。また、表裏のエポキシ樹脂層２８は、コア用回路基板の回路パターンや金属箔との接着を図るために必要な樹脂量を備えたものである。
【００２８】
本願発明者は、図７に示す比較例となる多層回路基板の製造方法において、以下のような課題を見出した。
【００２９】
従来の多層回路基板の製造方法において用いていた比較的厚手のプリプレグシートは、芳香族ポリアミド繊維内にエポキシ樹脂が含浸された状態であり、プリプレグシート表層の樹脂層が薄いことから、熱プレスでの加熱によるエポキシ樹脂の溶融領域でも樹脂の自由度が小さく（すなわち、流動抵抗が大）、両面回路基板３０と金属箔２５ａ，２５ｂの間に生じる熱膨張係数差の伸びを吸収していた。
【００３０】
しかし、薄板用のプリプレグシートを使用した場合、図８に示すように、プリプレグシート２１表裏のエポキシ樹脂層が芳香族ポリアミド繊維の外側に形成される。そのため、熱プレスでの加熱によるエポキシ樹脂の溶融領域での自由度が大きくなり（すなわち、流動抵抗が小さくなり）、両面回路基板３０との金属箔２５ａ，２５ｂの間に生じる熱膨張係数差の伸びを吸収できなくなるものと考えられる。
【００３１】
本願発明者は、薄板用のプリプレグシートを使用した場合、導電性ペースト２４が、コア用回路基板を基準とした場合、外側に倒れて変形し、接続抵抗が不安定になることを見出している。図８に模式的に示すように、導電性ペースト２４の「倒れ」とは、導電性ペースト２４が、両面回路基板３０に対して、直角方向から、矢印Ｆ方向に傾斜するように変形することを言う。特にコア用回路基板が４層基板、６層基板と厚くなるほど、コア用回路基板の剛性が強くなり熱膨張係数の差が大きくなることで、導電性ペーストを充填したビアの変形(いわゆる、ビア倒れ)が発生しやすくなるという傾向を把握した。
【００３２】
さらに、実験を繰り返すことにより、本願発明者は以下の事実を見出した。すなわち、積層プレート２６ａ，２６ｂと金属箔２５ａ，２５ｂの線膨張係数が約１８×１０−６／℃であるのに対し芳香族ポリアミド繊維からなる両面回路基板３０の線膨張係数は、金属箔の残存率によって異なるものの、１０×１０−６〜１２×１０−６／℃であることから、積層プレート２６ａ，２６ｂおよび金属箔２５ａ，２５ｂと両面回路基板３０間に熱膨張差が生じることを確認した。なお、本実施の形態では、熱膨張係数として線膨張係数を測定して比較したが、体膨張係数を用いて比較することも出来る。
【００３３】
発明者は、上記の知見を基にして、熱プレス時に使用する積層プレートとして、コア用回路基板の熱膨張係数同等の熱膨張係数のプレートを選択して用いることで導電性ペーストの変形を解消し、接続抵抗が安定した高品質な多層回路基板を提供することが出来る製造方法を発明した。
【００３４】
本発明の一態様は、回路パターンを有するコア用回路基板と貫通孔に導電性ペーストを充填したプリプレグシートから多層回路基板を製造する方法あって、積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数と同等にすることを特徴とする。これにより、熱プレス時の加熱時、特にプリプレグシート中のエポキシ樹脂成分が溶融し、グリップ力（コア用回路基板の伸びなどを抑え込む力）が小さい領域での積層プレートとコア用回路基板の伸び量を同一にすることで導電性ペーストの倒れ（変形）がなくなり、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できる。
【００３５】
本発明の一態様は、基材の表裏に形成された樹脂層の厚みの総和が２０μｍ以上である多層回路基板の製造方法である。樹脂層の厚みの総和が２０μｍ以上の場合は、６０μｍ以下のプリプレグシートを採用することが可能となり、多層回路基板の薄板化を実現できる。
【００３６】
本発明の一態様は、４層以上の多層の回路基板からなる多層回路基板の製造方法である。コア用回路基板が４層以上の多層の回路基板であっても、積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数を同等とすることによって、導電性ペーストの変形を解消し、接続抵抗が安定した高品質な多層回路基板を提供するとともに、高多層化を実現できる。
【００３７】
本発明の一態様は、コア用回路基板の厚みは、プリプレグシートの厚みの１倍以上とする多層回路基板の製造方法である。これにより、薄手のプレートシートを採用することが可能となり、多層回路基板の薄板化を実現できる。
【００３８】
具体的には、従来の製造方法においては、プリプレグの厚み１５０μｍ、両面のコア用回路基板の厚みは１２４μｍであり、両面のコア用回路基板の厚みは、プリプレグシートの厚みの１倍以下である。これに対し本発明は、後述するように、厚み８４μｍの両面のコア用回路基板に対し、厚み７０μｍのプリプレグシートを採用することが可能である。すなわち、コア用回路基板の厚みが、プリプレグシートの厚みの１倍以上の場合においても接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できる。
【００３９】
本発明の一態様は、積層部材の表裏にさらに金属箔を重ねてなる多層回路基板の製造方法である。表層に回路パターンを有する多層回路基板の多層化を容易に実現するとともに、積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数と同等にすることにより、熱膨張係数が異なる金属箔を積層した場合であっても、剛性が小さく積層プレートに追従させることによって熱膨張係数差による金属箔のしわの発生を防止することが出来る。
【００４０】
本発明の一態様は、回路パターンを有するコア用回路基板と貫通孔に導電性ペーストを充填したプリプレグシートを複数枚交互に重ねることを含む多層回路基板の製造方法である。プリプレグシートとコア用回路基板を複数枚重ねて一括積層する方式を採用することが可能となり、高多層化を実現するとともに、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できる。
【００４１】
本発明の一態様は、積層物の外側にクッション材が配置され、それらが搬送プレート上に配置され、搬送プレートの熱膨張係数を、積層プレートの熱膨張係数と同等にする多層回路基板の製造方法である。これにより、積層物を多段に構成しても積層プレートの熱膨張による寸法変化が小さく、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できるとともに、生産性の向上をも実現できる。
【００４２】
本発明の一態様は、積層物の外側にクッション材が配置され、それらが搬送プレート上に配置されていることを含み、クッション材が、積層プレートの熱膨張と搬送プレートの熱膨張の差を吸収可能な材料で構成されていることを特徴とする多層回路基板の製造方法である。これにより、積層物を多段に構成しても、クッション材が熱膨張の差を吸収し、結果として積層プレートの熱膨張による寸法変化を小さくすることが可能となるため、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できるとともに、生産性の向上をも実現できる。ここで、熱膨張の差を吸収可能な材料とは、積層プレートと搬送プレート間の熱膨張の差に基づいて発生する応力を緩和することが出来る材料のことである。例えば、低弾性率の材料を用いることが出来る。また、シリコンゴム、フッ素ゴム、ポリエステル材料などのプレス成形用として市販されているクッション材を用いてもよい。
【００４３】
本発明の一態様は、プリプレグシートは、織布の基材に熱硬化性樹脂が含浸されたＢステージ状のものである多層回路基板の製造方法である。これにより、ガラス繊維織布等の基材を用いたプリプレグシートを採用することが可能となり、物理的強度を備えた多層回路基板を実現できる。また織布は、不織布に比較してプリプレグシートの表層に樹脂層が形成されやすいため、本発明の効果を顕著に発現することができる。すなわち、導電性ペーストの変形を解消し、接続抵抗が安定した高品質な多層回路基板を提供するとともに、高多層化を実現できる。
【００４４】
本発明の一態様は、所定の回路パターンを有するコア用回路基板を準備し、コア用回路基板の熱膨張係数を測定する工程と、算出したコア用回路基板の熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有する積層プレートを準備する工程とを備える多層回路基板の製造方法である。これにより、回路パターンの違いによる残銅率（基板の表層に残っている銅箔の面積比率）の異なるコア用回路基板の熱膨張係数に近似する熱膨張係数を有する積層プレートを容易に選択し、準備することが可能となり、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板を製造することができる。
【００４５】
本発明の一態様は、コア用回路基板の熱膨張係数を測定する工程は、熱機械測定装置（ＴＭＡ）を用いて常温〜プレス温度領域のコア用回路基板の回路パターンの少なくとも２点における熱膨張係数を測定するものであることを特徴とする多層回路基板の製造方法である。これにより、残銅率の異なるコア用回路基板の熱膨張係数を容易に測定することができ、生産の効率化を図るとともに、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板を製造することができる。
【００４６】
なお、本発明で、積層プレートの熱膨張係数がコア用回路基板の熱膨張係数と同等とは、コア用回路基板の熱膨張係数を基準として、積層プレートの熱膨張係数がプラス・マイナス約２０％以内の範囲にあることをいう。
【００４７】
以上のように、本発明の多層回路基板の製造方法は、プレス時に使用する積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数と同等にするものである。熱プレス時の加熱時、特にプリプレグシート中のエポキシ樹脂成分が溶融し、グリップ力が小さい領域での積層プレートとコア用回路基板の伸び量を同一にすることで導電性ペーストの倒れなどの変形がなくなり、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できる。
【００４８】
（実施の形態）
以下本発明の実施の形態における多層回路基板、ここでは４層基板の製造方法について、図１〜２を用いて説明する。なお、図面では、構成要素の説明を明確にするため、縦方向に拡大している場合がある。
【００４９】
図１Ａ〜１Ｄは、４層基板の製造方法を示す工程断面図である。また、図２Ａ〜２Ｆは、本発明の４層基板の製造に用いるコア用回路基板の製造方法を示す工程断面図である。
【００５０】
まず、コア用回路基板として用いる両面回路基板の製造方法について図２Ａ〜２Ｆおよび図３を用いて説明する。
【００５１】
プリプレグシート１には、不織布の芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなるＢステージ状の基材を用いた。プリプレグシートのサイズは、２５０ｍｍ角で、厚さ（ｔ１）は約７０μｍである。図３に示すように、プリプレグシート１は、芳香族ポリアミド繊維７の表裏にそれぞれ約１０μｍの厚さのエポキシ樹脂層８を有する。つまり、エポキシ樹脂層８の厚さの総和は、両面で約２０μｍである。また、プリプレグシート１の所定位置に設けた貫通孔には導電性ペースト４が充填されている。
【００５２】
図２Ａ，２Ｂに示すように、両面に離型フィルム２が接着されたプリプレグシート１の所定の箇所にレーザ加工法などを利用して貫通孔３が形成される。
【００５３】
次に図２Ｃに示すように、貫通孔３に導電性ペースト４が充填される。
【００５４】
導電性ペースト４を充填する方法としては、貫通孔３を有するプリプレグシート１を印刷機（図示せず）のテーブル上に置き、導電性ペースト４が離型フィルム２の上から印刷される。このとき、上面の離型フィルム２は印刷マスクの役割と、プリプレグシート１の表面の汚染防止の役割を果たしている。
【００５５】
次に図２Ｄに示すように、プリプレグシート１の両面から離型フィルム２が剥離される。
【００５６】
そして、図２Ｅに示すように、積層プレート６ｂ上に、銅などの金属箔５ｂ、プリプレグシート１、金属箔５ａ、積層プレート６ａの順に位置決めして重ねられ、この状態で熱プレスにて加熱加圧される。
【００５７】
加圧を解除し、積層プレート６ａ、６ｂを除去した状態を、図２Ｆに示す。プリプレグシート１の厚みが、圧縮される（ｔ２＝約６０μｍ）とともにプリプレグシート１と金属箔５ａ，５ｂとが接着され、両面の金属箔５ａ，５ｂ（金属箔厚１２μｍ）は所定位置に設けた貫通孔３に充填された導電性ペースト４により電気的に接続される。
【００５８】
次に、両面の金属箔５ａ，５ｂを選択的にエッチングすることで回路パターンが形成され（図示せず）、コア用回路基板として用いることが出来る両面回路基板が得られる。
【００５９】
次に４層の多層回路基板の製造方法について説明する。
【００６０】
まず図１Ａに示すように、図２Ａ〜２Ｆによって製造された回路パターン１１ａ，１１ｂを有するコア用回路基板としての両面回路基板１０（厚みが約８４μｍ）と、図２Ａ〜２Ｄで製造した貫通孔３に導電性ペースト４を充填したプリプレグシート１ａ，１ｂ（厚み約７０μｍ）を準備する。つまり、両面回路基板１０の厚みは、プリプレグシート１ａまたは１ｂの厚みの１倍以上である。
【００６１】
次に、両面回路基板１０の両面にプリプレグシート１ａ，１ｂを重ねて、積層部材１００を作製する。
【００６２】
次に、図１Ｂに示すように、積層プレート６ｂ上に銅などの金属箔５ｂ、プリプレグシート１ｂ、両面回路基板１０、プリプレグシート１ａ、金属箔５ａ、積層プレート６ａの順に位置決めして重ね、積層物１１０を構成する。なお、積層物１１０は、金属箔５ａまたは５ｂを含まなくてもよい。
【００６３】
本実施の形態では両面回路基板１０の線膨張係数は１０×１０−６〜１２×１０−６／℃であった。そこで積層プレート６ａ，６ｂとして線膨張係数１０×１０−６／℃のステンレス鋼を選択して用いた。積層プレート６ａ，６ｂのサイズは、３００×３００ｍｍ、厚み約１ｍｍである。なお、本実施の形態では、熱膨張係数として線膨張係数を用いている。これに代えて体膨張係数を用いることも出来る。
【００６４】
次に、図１Ｃに示すように、積層プレート６ａ，６ｂの外側にクッション材（図面せず）などを配置して熱プレス熱板（図面せず）の所定位置に配置し、加熱加圧した。加熱加圧により、プリプレグシート１ａ，１ｂの厚みが圧縮（ｔ２＝約６０μｍ）され、両面回路基板１０と金属箔５ａ，５ｂとが接着されるとともに、回路パターン１１ａ，１１ｂは導電性ペースト４により金属箔５ａ，５ｂとインナービアホール接続される。
【００６５】
熱プレス工程においては、積層物を搬送プレート上（図面省略）に配置した状態のままで、熱プレスに投入される場合がある。この場合には、搬送プレートと積層プレートの双方を、コア用回路基板の熱膨張係数と同等の熱膨張率のプレートにすることが望ましい。但し、クッション材で熱膨張係数差を吸収することが可能であれば、積層プレートの熱膨張係数のみをコア用回路基板と同等にすればよい。
【００６６】
なお、本実施の形態で用いた積層プレートの選定のステップは以下の通りである。
【００６７】
ステップ１．回路パターン１１ａ，１１ｂを有する両面回路基板１０を準備するステップ。
【００６８】
ステップ２．熱機械測定装置（ＴＭＡ）などを用いて常温〜プレス温度（例えば２０℃から２００℃）領域の両面回路基板１０の熱膨張係数を測定するステップ。ここでは、両面回路基板１０の回路パターンを構成する金属箔５ａ，５ｂが存在する部分（箔形成部：残銅率１００％）と、金属箔５ａ，５ｂが存在していない部分（箔非形成部：残銅率０％）について各２点の熱膨張係数を測定する。
【００６９】
ステップ３．両面回路基板１０の金属箔５ａ，５ｂ形成部と箔非形成部の中間の値の熱膨張係数を算出して、両面回路基板１０の平均の熱膨張係数を求め、それと同等の熱膨張係数を有する積層プレートを選定するステップ。
【００７０】
なお、本実施の形態では、コア用回路基板として両面回路基板を用いているが、４層以上の回路基板をコア用回路基板として用いる場合についても、ステップ１〜ステップ３と同様のステップを実行することで、積層プレートを選定することが出来る。また、積層プレートとして、使用するコア用回路基板の熱膨張係数の平均値と同等の熱膨張係数の積層プレートを用いても良い。また、各コア用回路基板の熱膨張係数測定は、１材料について１回でよい。製品パターンが変更しても上記選定ステップで選定した積層プレートを用いることが出来る。
【００７１】
本発明の実施の形態の製造方法で１００枚の４層基板を製造した。積層プレートの熱膨張係数を両面回路基板と同等にすることで、熱プレス過程において、プリプレグシートのエポキシ樹脂成分が溶融した時点での積層プレートと両面回路基板の伸びの差が小さくなり、図４に示すように導電性ペースト４の倒れ（変形）がないことを断面観察して発明者は確認した。
【００７２】
そして、導電性ペーストの倒れがなくなったことにより接続抵抗の異常の発生がなくなったことを確認した。また、熱膨張係数が異なる金属箔の場合、積層プレートに追従する状態となってしわが生じやすいが、本願発明の製造方法を用いることで熱膨張係数差に起因して発生する金属箔のしわの問題がないことを確認することが出来た。
【００７３】
さらに、導電性ペーストの変形がなくなり、接続抵抗が安定したことで、エポキシ樹脂量の増量が可能となり、コア用回路基板の回路パターンの埋め込み性も確実になることを確認できた。
【００７４】
本発明の製造方法において、コア用回路基板として、４層基板や６層基板を用いた場合にも、両面回路基板を用いて得られたのと同様の効果が得られることを確認した。
【００７５】
特にコア用回路基板が４層基板、６層基板と厚くなるほど、その剛性が強くなり、積層プレートとの熱膨張係数差が大きくなる。従って、本発明はこのような場合、特に有効であることが確認された。
【００７６】
さらに、ポリアミド繊維の表裏にそれぞれ１０μｍ以上、総和として２０μｍ以上の樹脂層が形成されたプリプレグシートを用いる場合に、特に有効であることが確認された。
【００７７】
本発明の実施の形態においては、不織布の芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなる厚さ約７０μｍのプリプレグシートを用いたが、厚さ６０μｍ以下のプリプレグシートを用いることも可能となり、多層回路基板の薄板化を実現することが可能となる。
【００７８】
以上述べたように、本発明はプレス時に使用する積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数と同等にすることで、熱プレス時の加熱時、特にプリプレグシート中のエポキシ樹脂成分が溶融し、グリップ力が小さい領域での積層プレートとコア用回路基板の伸び量を同一にすることで導電性ペーストの倒れなどの変形がなくなり、接続抵抗が安定した高品質の多層回路基板が実現できる。
【００７９】
なお、実施の形態では不織布の芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなるプリプレグシートとコア用回路基板を用いている。これらに代えて、織布のプリプレグシートとコア用回路基板を用いてもよい。また、芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなるプリプレグシートや無機材料を主材とした不織布や織布に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグシート（例えば、ガラスエポキシシート）とコア用回路基板の組み合わせであってもよい。あるいは有機系のベースフィルムやベースシートの表裏に熱硬化性エポキシ樹脂層を形成したプリプレグシートとコア用回路基板の組み合わせであっても、積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板の熱膨張係数と同等とすることで、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８０】
特に、ガラス繊維織布等の基材を用いたＢステージ状のプリプレグシートを採用することが可能となり、物理的強度を備えた多層回路基板を実現できる。
【００８１】
また織布は、不織布に比較してプリプレグシートの表層に樹脂層が形成されやすいため、本発明の効果を顕著に発現することができる。すなわち、導電性ペーストの変形を解消し、接続抵抗が安定した高品質な多層回路基板を提供するとともに、高多層化を実現できるという効果を有するものである。
【００８２】
また、実施の形態ではコア用回路基板とプリプレグシートを同一材料としているが、積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板と同等とすることで、異種材料であっても、同様の効果が得られる。
【００８３】
また、実施の形態ではセンターコアのビルドアップ構造としたが、プリプレグシートとコア用回路基板を複数枚重ねて一括積層する方式であっても、積層プレートの熱膨張係数をコア用回路基板と同等とすることで同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上のように本発明にかかる多層回路基板の製造方法は、熱プレス時の導電性ペーストの倒れ（すなわち、変形）を解消して接続品質の安定化が図れるもので、導電性ペーストでインナービアホール接続を備えた多層回路基板全般に利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１Ａ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図１Ｂ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図１Ｃ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図１Ｄ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図２Ａ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図２Ｂ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図２Ｃ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図２Ｄ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図２Ｅ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図２Ｆ】本発明の実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態におけるプリプレグシートの概略断面図
【図４】本発明の実施の形態における導電性ペーストを示す断面図
【図５Ａ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図５Ｂ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図５Ｃ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図５Ｄ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図５Ｅ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図５Ｆ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図６Ａ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図６Ｂ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図６Ｃ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図６Ｄ】従来の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図７】比較例となる多層回路基板の製造方法におけるプリプレグシートの概略断面図
【図８】比較例となる多層回路基板の製造方法における導電性ペーストを示す断面図
【符号の説明】
【００８６】
１ａ，１ｂ プリプレグシート
２ 離型フィルム
３ 貫通孔
４ 導電性ペースト
５ａ，５ｂ 金属箔
６ａ，６ｂ 積層プレート
７ ポリアミド繊維
８ エポキシ樹脂
１０ 両面回路基板
１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ 回路パターン
２１，２１ａ，２１ｂ プリプレグシート
２２ 離型フィルム
２３ 貫通孔
２４ 導電性ペースト
２５ａ，２５ｂ 金属箔
２６ａ，２６ｂ 積層プレート
２７ 芳香族ポリアミド繊維
２８ エポキシ樹脂層
３０ 両面回路基板
３１ａ，３１ｂ 回路パターン
３２ａ，３２ｂ 回路パターン
１００ 積層部材
１１０ 積層物
Claims (14)
- 回路パターンを有するコア用回路基板と、導電性ペーストが充填された貫通孔を有するプリプレグシートを、積層して多層回路基板を製造する方法であって、
前記コア用回路基板と前記プリプレグシートを積層してなる積層部材を、一対の積層プレートで挟んでなる積層物を構成し、前記積層物を加熱加圧する工程を有し、
前記工程において、前記コア用回路基板の熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有する前記積層プレートを用いる、ことを特徴とする多層回路基板の製造方法。 - 前記プリプレグシートは、基材と前記基材に含浸される樹脂層を有し、前記基材の表裏に形成される前記樹脂層の厚みの総和が２０μｍ以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の製造方法。
- 前記コア用回路基板が、４層以上の多層の回路基板である、ことを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の製造方法。
- 前記コア用回路基板の厚みは、前記プリプレグシートの厚みの１倍以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の製造方法。
- 前記積層部材の表裏にさらに金属箔を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の製造方法。
- 前記積層部材は、前記コア用回路基板と前記プリプレグシートが交互に複数積層されてなる積層部材である、ことを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の製造方法。
- 前記積層物が外側にさらにクッション材を有し、前記積層物が、搬送プレート上に載置され、前記積層物が、前記クッション材および前記搬送プレートを介して加熱加圧され、前記搬送プレートの熱膨張係数は、前記積層プレートの熱膨張係数と同等である、ことを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の製造方法。
- 前記積層物が外側にさらにクッション材を有し、
前記積層物が搬送プレート上に載置され、
前記積層物が前記クッション材および前記搬送プレートを介して加熱加圧され、
前記クッション材は前記積層プレートの熱膨張と前記搬送プレートの熱膨張の差を吸収可能な材料で構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の製造方法。 - 前記プリプレグシートは、樹脂が含浸された基材と、前記基材の表裏に形成された前記樹脂層を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の製造方法。
- 前記プリプレグシートは、織布の基材に熱硬化性樹脂が含浸されたＢステージ状のプリプレグである、ことを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の製造方法。
- さらに、前記コア用回路基板の熱膨張係数を測定する工程と、測定された前記コア用回路基板の熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有する前記積層プレートを選択する工程を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の製造方法。
- 所定の回路パターンを有するコア用回路基板の熱膨張係数を測定する工程と、測定された前記コア用回路基板の熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有する積層プレートを選択する工程と、を備えた多層回路基板の製造方法。
- 前記熱膨張係数を測定する前記工程は、熱機械測定装置を用いて、前記コア用回路基板の熱膨張係数を測定する工程であり、前記熱膨張係数を測定する工程は、前記コア用回路基板の回路パターンの少なくとも２点で、常温からプレス加熱温度までの温度領域で、前記コア用回路基板の熱膨張係数を測定する工程である、ことを特徴とする請求項１２に記載の多層回路基板の製造方法。
- 前記コア用回路基板の複数の位置で熱膨張係数を測定する前記工程は、複数の位置で熱膨張係数を測定する工程であり、
複数の位置で測定された前記熱膨張係数に基づき前記コア用回路基板の平均の熱膨張係数を算出する工程をさらに有し、
算出された前記平均の熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有する積層プレートを選択する工程と、を備えた請求項１２に記載の多層回路基板の製造方法。
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