JP4768008B2 - 銅箔積層体及びその製造方法並びにビルドアップ基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はプリント回路基板を製造するのに用いられる銅箔積層体に関する。さらに詳しくは、例えば、ガラス繊維強化エポキシ樹脂等のプリプレグ（以下、「プリプレグ」と言う。）と銅箔シートを張合せたプリプレグシート付き銅箔を金属板などの支持シート板に接着し、これをプリント回路基板への積層に用いることにより、取扱いを容易にし、しかも銅箔表面に樹脂の粉等の汚染物が付着しないようにした銅箔積層体及びその製造方法に関する。

従来、プリント回路基板のビルドアップ工程における銅箔積層工程では、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、回路が形成されたコア基板６と銅箔シート９（Ｍ面：粗化面）の間にプリプレグシート１０を配し、これを中間板と称する厚さ２ｍｍ程度のＳＵＳ定板８で挟み込んだものをホットプレス装置１１により積層するという手法により製造している。
この時の積層体をプレスするときの圧力は、一般に４０ｋｇ／ｃｍ^２、温度は１８０°Ｃ程度が用いられている。
この場合、プリプレグシート１０は銅箔シート９よりも一回り小さめのものが使用されている。なぜならば、銅箔シート９と同じ大きさのプリプレグシート１０を用いた場合、積層時に軟化した樹脂が流動し銅箔シートの外に押し出され、その部分の上下積層シートがつながって積層ブロックと化してしまい、積層後の解体が困難になるからである。

上記積層セッティング工程ではプリプレグシート１０に銅箔シート９を載せるという作業を要するが、現在これを簡略化するために銅箔シートのM面（粗化面）にプリプレグシートを予め接合せしめた製品がある。このＲＣＣ（Ｒｅｓｉｎ Ｃｏａｔｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ）と称して市販されており、主に銅箔にレジン樹脂溶液を塗工、乾燥することにより製造されている。

ところが、このＲＣＣをそのまま使用した場合には、以下のような不良品の発生や作業工程の増加となる問題がある。
１．ＲＣＣを製造工場にてシートカットする時、梱包する時あるいはユーザが使用する時等に、プリプレグ粉がＳ面に付着することは避けられない。例えばプリプレグ粉が付着した状態で重ねて出荷すると、挟まれたプリプレグ粉によって、ユーザーの手に渡った時には打痕が生じていることがある。このように、プリプレグ粉の発生が積層時の打痕不良（樹脂打痕）の主原因となっていた。
これを回避するために積層現場では、一般にセッティング時に銅箔のＳ面をクリーニングする工程を付加しなければならない。このクリーニング工程では、刷毛やエアーブローで大きな樹脂粉を飛ばした後、粘着ローラーにより仕上げクリーニングを行うなど、作業増となる問題があった。
また、上記の通りプリプレグ粉は一度付着するとクリーニングするのに大変な手間がかかるため、ＲＣＣ製造工場においてこのような粉の付着を軽減するために、ＲＣＣシート毎に合紙（セパレーター）を入れる提案もなされた。しかし、この合紙挿入も著しいコスト増になり、根本的解決にはなっていなかった。

２．ＲＣＣはその製造工程上、プリプレグシートを銅箔シートよりも一回り小さめにすることは難しい。なぜならば、塗工後の裁断は一体ものとして同時に行わなければならないために、少なくともＲＣＣの２辺は銅箔のつら位置になることによる。そして、これを積層に用いた場合には上記のように、上下積層シートがつながって積層ブロックと化してしまい、積層後の解体が困難になるというトラブルが生じ得る。
３．ＲＣＣは銅箔シートに比べて重量が重いために、ハンドリング時に折れ曲がりやすく、折れてしまった場合には銅箔上に筋目が残ることで不良品となる問題がある。
４．ＲＣＣをそのまま使用した場合には、プリント回路基板のビルドアップ工程における銅箔積層工程では、コア基板と銅箔シートの間にプリプレグシートを配し、これをＳＵＳ定板で挟み込んでホットプレスするという工程が必要となるが、このＳＵＳ定板は繰り返し使用するため、そのハンドリング、クリーニング、保管やメンテナンス等に多くの労力と費用がかかるという問題があった。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところはプリプレグシートや銅箔シートあるいはさらにＲＣＣの取扱いを容易にするとともにコストを低減し、しかも、銅箔表面に樹脂の粉が付着しないようにして積層後の樹脂打痕が発生しない銅箔積層体及びその製造方法を提供することにある。

以上から、本発明は
１）プリプレグシート、銅箔シート及び支持シート板を接着し一体とした構造を有することを特徴とする銅箔積層体
２）支持シート板が銅より大きい線膨張率を備えていることを特徴とする上記１）の銅箔積層体
３）支持シート板がステンレスより大きい熱伝導率を備えていることを特徴とする上記１）の銅箔積層体
４）銅箔シートのＳ面と支持シート板が接着剤を介して接着された構造を有することを特徴とする上記１）〜３）のそれぞれの銅箔積層体
５）銅箔シートと支持シート板に接着する際に、積層後に銅箔シートのS面と接着剤の界面から接着剤を銅箔シート側に残さずに容易に剥がれる接着剤を用いて接着することを特徴とするプリプレグシート、銅箔シート及び支持シート板を接着し一体とした構造を有する銅箔積層体の製造方法
６）銅箔シート上にプリプレグを接着する際に、積層中にプリプレグと反応しないか、またはプリプレグに用いられている樹脂と同じもので接着することを特徴とするプリプレグシート、銅箔シート及び支持シート板を接着し一体とした構造を有する銅箔積層体の製造方法
７）支持シート板が銅より大きい線膨張率を備えていることを特徴とする上記５）又は６）の銅箔積層体の製造方法
８）支持シート板がステンレスより大きい熱伝導率を備えていることを特徴とする５）又は６）の銅箔積層体の製造方法
９）銅箔シートのＳ面と支持シート板とを接着剤を介して接着することを特徴とする５）〜８）のそれぞれの銅箔積層体の製造方法、を提供する。

本発明によれば銅箔Ｓ面はアルミニウムのような支持シート板により閉じられているため、打痕の原因となるプリプレグ粉の付着を回避することができ、製品歩留まりが著しく向上する。
また、ＲＣＣは銅箔に比べて重いため、ハンドリング時に折れ曲がりやすく、折れてしまった場合には銅箔上に筋目が残るために不良品となっていたが、本発明によれば銅箔およびプリプレグが支持シート板によってサポートされているために、折れ曲がりによる不良品の発生が減少する。
支持シート板として、銅の線膨張率よりも大きい材料を用いることで積層時に銅箔が（熱膨張の差によって）引張られ、銅箔のシワ発生による不良品の発生を減少することが可能になる。
また、支持体として、ステンレスの熱伝導率よりも大きい材料を用いることにより、従来の方法にくらべて積層時の均熱分布が向上することから、基板の仕上がり厚さ寸法変動による不良品が減少する効果がある。
さらに、本発明の工程においては、ＳＵＳ中間板を使用しないので、これにかるメンテナンス費用が削減できる効果がある。
本工程においてはあらかじめ銅箔、中間支持シート板、プリプレグが一体になった構造であることから、積層作業時のオペレーターの作業が軽減され、労働時間が短縮されるために労働コストも低減できる効果を有する。
以上に示す通り、本発明は従来の銅箔積層体及びその製造方法に比べ、多数の著しい効果を有していることが分かる。

本発明の銅箔積層体に使用する支持シート板は銅の線膨張率（16.5×10^-6 *K^-1)より大きい線膨張率を持ち、かつまたステンレスの熱伝導率（16.5 W*m^-1*K^-1) より大きい熱伝導率を持つ金属シート板が有効である。この金属シート板としては、アルミニウム、銅、銀、テルル、インジウム、鉛などが使用できる。
銅箔シートのＳ面と支持シート板との間にエポキシ系等の接着剤を介して接着する。この接着剤は、積層後に銅箔シートのS面と接着剤の界面から接着剤が銅箔シート側に残らずに、容易に剥がれる接着剤を用いて接着することが望ましい。接着材を全面あるいは縁辺部に又はスポット状に塗り、接着することができる、状況に応じてこれらの塗工位置を選択する。
銅箔シート上に接着するプリプレグシートは、通常エポキシ樹脂を用いるが、この外ポリイミド樹脂、フエノール樹脂等を使用することもできる。
銅箔シートとの接着に際しては、接着剤が積層中にプリプレグと反応しないか、又はプリプレグに用いられている樹脂と同じもので接着することが望ましい。

ＲＣＣを用いない場合について説明すると、まず第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の工程図に示すように、例えばアルミニウムを支持シート板１として、その両面に銅箔シート２のＳ面（平滑面）側を接着する。
接着材の塗工位置は、全面、縁側またはスポット状に適宜選択して塗布する。また、接着剤としては積層後に銅箔シート２のＳ面と接着剤の界面から、接着剤が銅箔側に残らずに容易に剥がれるものを使用する。
次に、アルミニウム支持シート板１付き銅箔シート２の両面のＭ面（粗化面）上にプリプレグシート３を接着する。接着剤の塗工位置は同様に、全面、縁側またはスポット状に塗る。接着剤は積層中にプリプレグシート３と反応しないものが好適であり、好ましくはプリプレグシート３に用いられている樹脂と同じもので接着する。
なお、プリプレグシート３は積層時の樹脂の流れ出しを考慮し、銅箔シート２よりも一回り小さいものを用いることが好ましい。

このようにして製作したプリプレグシート３、銅箔シート２及びアルミニウム支持シート板１を接着し一体とした構造を有する銅箔積層体を、図３に示すようにコア基板６（プリント回路基板）を間に挟んでセットした後、ホットプレスによりビルドアップ基板を作製する。
この積層体の最上部及び最下部にはアルミニウム支持シート板１の片側のみにプリプレグシート３と銅箔シート２を貼り付けたものを使用する。

次に、ＲＣＣを用いる場合について説明すると、図２（ａ）及び（ｂ）の工程図に示すように、例えばアルミニウム支持シート板４の両面にＲＣＣ５の銅箔のＳ面側を接着する。
この場合も、接着材の塗工位置は全面、縁側又はスポット状に適宜選択して塗ることができる。また、接着剤は、積層後に銅箔Ｓ面と接着剤の界面から、接着剤を銅箔側に残さずに容易に剥がれることが好ましい。
なおこの場合、積層時に樹脂が流れ出やすいので、これを抑制するために低流動性のプリプレグを用いることが好ましい。

このようにして製作したアルミニウム支持シート板４の両面にＲＣＣ５の銅箔のＳ面側を接着し一体とした構造を有する銅箔積層体を、図３に示すようにコア基板６（プリント回路基板）を間に挟んでセットした後、ホットプレス装置によりビルドアップ基板を作製する。
上記と同様に、この積層体の最上部及び最下部にはアルミニウム支持シート板４の片側のみにＲＣＣ５の銅箔のＳ面を貼り付けたものを使用する。

上記のようにして製造されたプリプレグシート、銅箔シート及び支持シート板を接着し一体とした構造を有する銅箔積層体並びにＲＣＣの銅箔のＳ面側を接着し一体とした構造を有する銅箔積層体は、以下のような著しい効果を生じる。
１．支持シート板の両面に銅箔シート及びプリプレグシート又はＲＣＣが接着されているため取扱いが容易であり、強度が向上し銅箔の折れ曲がりが生じ難くなるため、生産歩留りが向上する。
２．銅箔シート表面（Ｓ面）がアルミニウム等の支持シート板よってカバーされているので、プリプレグ樹脂の粉がＳ面に付着することが無く、銅箔積層後の樹脂打痕がなくなり、生産歩留りが向上する。
３．中間板として、従来使用されているステンレスよりも高い熱伝導を有するアルミニウム（熱伝導度240W*m^-1*K^-1）等の金属シートを使用することにより、積層時に均熱性が向上するため樹脂が均一に溶解し、その結果プリント基板の厚さ寸法精度が向上する。
４．銅箔よりも高い線膨張を有するアルミニウム（線膨張係数23.1×10^-6 *K^-1)等の金属シートを中間板として使用することにより、積層時に銅箔を引っ張る作用が生じ、銅箔のシワ発生を防止する。これにより製品歩留りが向上する。

以下、実施例に基づいて説明する。なお、本実施例は好適な１例を示すもので、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。したがって、本発明の技術思想の範囲における変形や他の実施例及び態様等は、本発明に含むものである。
（実施例１）
図１に示す様に、アルミ板（厚さ０．３８ｍｍ）を支持シート板として、その両面に電解銅箔（厚さ１２ミクロン）のＳ面側を接着した。接着材はアルミニウム支持シート板の縁側に、縁から１０ミリの位置に塗工した。
積層後に銅箔Ｓ面と接着剤の界面から容易に剥がれる接着剤として、エポキシ系の接着材を用いた。
次に、アルミ板よりも縦横１０ｍｍサイズの小さいプリプレグ（０．２ｍｍｔ）を準備し、前記支持シート板付き銅箔シートの両面のＭ面上にプリプレグシートを接着した。
接着剤の塗工位置はプリプレグシートの縁側の位置に塗工した。また、使用した接着剤はプリプレグに用いられている樹脂（エポキシ樹脂）を用いた。
このようにして製作した支持シート板及びプリプレグ付き銅箔シートを図３に示すような状態に積層しセットした後、ホットプレスによりビルドアップ基板を作成した。尚、積層体の最上部および最下部にはアルミニウム支持シート板の片側のみにプリプレグシートおよび銅箔シートを貼り付けたものを用いた。

このようにして製作したビルドアップ基板を従来のものと比較したところ、下記の様な効果が認められた。
１．打痕による不良率は０．１％以下になった（従来は６％）。
２．銅箔シートの折れ曲りまたはシワによる不良率は０％になった（従来は４％）。
３．基板の仕上がり厚さ寸法の変動による不良率は０．１％以下になった（従来は４％）。
４．ＳＵＳ中間板を使用しないので、中間板のメンテナンスに要する費用が削減され、その結果従来に比べ製造コストが２０％以上削減できた。

（実施例２）
厚さ０．３８ｍｍのアルミニウム支持シート板の両面に、既作製ＲＣＣの銅箔シートＳ面を図２（ｂ）に示すようにスポット状に接着した。その際に、銅箔シートＳ面側に付着したプリプレグ粉を粘着ローラーによりクリーニングした後、該Ｓ面側の清浄度を保ったまま接着するためにクリーンルーム（クラス１００）中で作業を行った。
接着剤としては、２液型エポキシ系接着剤を使用した。これは積層後に、銅箔Ｓ面と接着剤の界面から接着剤を銅箔側に残さずに容易に剥がすことができた。
なお、ＲＣＣを使用した場合、図４に示すようにアルミニウム支持シート板とＲＣＣが整列し、積層時に樹脂がその縁から流れ出て上下の積層体が接合してしまうのを防止するため、低流動性のプリプレグを用いた。

このようにして製作したアルミニウム支持シート板の両面にＲＣＣの銅箔のＳ面側を接着し一体とした構造を有する銅箔積層体を、同様にコア基板（プリント回路基板）を間に挟んでセットした後、ホットプレスにより積層し、ビルドアップ基板を作製した。
また、この積層体の最上部及び最下部にはアルミニウム支持シート板の片側のみにＲＣＣの銅箔のＳ面を貼り付けたものを使用した。

上記のようにして製造されたＲＣＣの銅箔のＳ面側を接着し一体とした構造を有する銅箔積層体は、以下のような著しい効果を有していた。
１．取扱いが容易となり、また強度が向上し銅箔の折れ曲がりが生じ難くなるため、生産歩留りが向上した。
２．ＲＣＣを支持シート板に接着した以降については、プリプレグ樹脂の粉等の汚染物がＳ面に付着することが無く、銅箔積層後の樹脂打痕が減少し、生産歩留りが向上した。このことから、ＲＣＣの製作後早期にＲＣＣを支持シート板に接着するのが望ましい。
３．高い熱伝導を有するアルミニウム等の金属シートを使用することにより、積層時に均熱性が向上しプリント基板の厚さ寸法精度が向上した。
４．積層時に銅箔を引っ張る作用が生じて、銅箔のシワ発生がなくなり製品歩留りが向上した。

本発明によれば銅箔Ｓ面はアルミニウムのような支持シート板により閉じられているため、打痕の原因となるプリプレグ粉の付着を回避することができ、製品歩留まりが著しく向上する。
また、ＲＣＣは銅箔に比べて重いため、ハンドリング時に折れ曲がりやすく、折れてしまった場合には銅箔上に筋目が残るために不良品となっていたが、本発明によれば銅箔およびプリプレグが支持シート板によってサポートされているために、折れ曲がりによる不良品の発生が減少する。
支持シート板として、銅の線膨張率よりも大きい材料を用いることで積層時に銅箔が（熱膨張の差によって）引張られ、銅箔のシワ発生による不良品の発生を減少することが可能になる。
また、支持体として、ステンレスの熱伝導率よりも大きい材料を用いることにより、従来の方法にくらべて積層時の均熱分布が向上することから、基板の仕上がり厚さ寸法変動による不良品が減少する効果がある。
さらに、本発明の工程においては、ＳＵＳ中間板を使用しないので、これにかるメンテナンス費用が削減できる効果がある。
本工程においてはあらかじめ銅箔、中間支持シート板、プリプレグが一体になった構造であることから、積層作業時のオペレーターの作業が軽減され、労働時間が短縮されるために労働コストも低減できる効果を有する。
以上に示す通り、本発明は従来の銅箔積層体及びその製造方法に比べ、多数の著しい効果を有していることが分かる。
以上から、プリント回路基板を製造するのに用いる銅箔積層体として有用である。

アルミニウム等を支持シート板として、その両面に銅箔シートのＳ面（平滑面）側を接着し、さらにプリプレグシートを接着する工程説明図である。 アルミニウム等の支持シート板の両面にＲＣＣの銅箔のＳ面側を接着する工程説明図である。 コア基板（プリント回路基板）を間に挟んでセットした後、ホットプレスによりビルドアップ基板を作製する説明図である。 従来のプリント回路基板のビルドアップ工程における銅箔積層工程説明図である。

符号の説明

１ アルミニウム支持シート板
２、９ 銅箔シート
３、１０ プリプレグシート
４ アルミニウム支持シート板
５ ＲＣＣ
６、１２ コア基板（プリント回路基板）
７ 銅箔シート、プリプレグシート、アルミニウム支持シート板からなる
積層体
８ ステンレス中間板
１１ ホットプレス装置

Claims (3)

1. Ｓ面（平滑面）とＭ面（粗化面）を備えた銅箔シートのＭ面（粗化面）に予めプリプレグを接合したＲＣＣの銅箔のＳ面（平滑面）をアルミニウム製の支持シート板に接着し一体とした構造を有することを特徴とする銅箔積層体。
2. 銅箔シートのＭ面（粗化面）にプリプレグを接合したＲＣＣの銅箔とアルミニウム製の支持シート板を準備し、前記アルミニウム製支持シート板の両面に、前記ＲＣＣの銅箔のＳ面（平滑面）を接着することを特徴とする銅箔積層体の製造方法。
3. 請求項２記載の銅箔積層体を、プリント回路基板を間に挟んでセットした後、ホットプレスすることを特徴とするビルドアップ基板の製造方法。