JP5072283B2

JP5072283B2 - 回路基板

Info

Publication number: JP5072283B2
Application number: JP2006208456A
Authority: JP
Inventors: 真弓中里; 秀樹水原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2026-07-31
Also published as: CN101262739B; CN101262739A; JP2008034722A

Description

本発明は、回路基板の製造方法に関する。

携帯電話、ＰＤＡ、ＤＶＣ、及びＤＳＣといったポータブルエレクトロニクス機器の高機能化が加速するなか、こうした製品が市場で受け入れられるためには小型・軽量化が必須となっており、その実現のために高集積のシステムＬＳＩが求められている。一方、これらのエレクトロニクス機器に対しては、より使い易く便利なものが求められており、機器に使用されるＬＳＩに対し、高機能化および高性能化が要求されている。このため、ＬＳＩチップの高集積化にともないそのＩ／Ｏ数が増大する一方でパッケージ自体の小型化要求も強く、これらを両立させるために、半導体部品の高密度な基板実装に適合した半導体パッケージの開発が強く求められている。こうした高密度化の要請に対応するために、ＬＳＩチップを搭載する回路基板側でも配線パターンの狭ピッチ対応（高密度化対応）とすることが求められている。

図３は特許文献１に開示された従来の回路基板の構造を概略的に示した断面図である。従来の回路基板（プリント配線板）は、少なくとも外面が金属で形成された基板（基体）１０１と、この基板１０１の上面に形成された接着層（表面処理金属材料）１０８と、この接着層１０８の上に形成された絶縁層（樹脂層）１０４と、この絶縁層１０４の上に部分的にエッチングして形成された回路パターンを有する配線層（金属箔）１０６とを備える。回路基板の高密度化を実現するためには、この回路パターンを有する配線層１０６の加工寸法の微細化を行っていくことが効果的である。
特開２０００−１５６５５０号公報

しかしながら、配線層１０６の加工寸法を微細化した場合には、それに応じて隣接する配線間の間隔（スペース）も短くなり、高電圧印加時において隣接する配線間の絶縁耐圧を十分に確保することが困難になるという問題点がある。これは、隣接する配線間に位置する絶縁層の表層に、エッチングによるダメージ層（または絶縁層の未結合末端など）などが存在しており、高電圧印加時にその表層部分を経由した絶縁破壊が生じやすいためである。この部分における絶縁耐圧が不良であると回路基板の信頼性が著しく低下することになる。したがって、従来の回路基板では、その微細化、すなわち、配線層の加工寸法の微細化にも一定の限界があった。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線の加工寸法の微細化を実現しつつ、隣接する配線間の絶縁耐圧不良を低減することを可能とした回路基板の製造技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る回路基板の製造方法は、基板の上に絶縁層を形成する第１の工程と、絶縁層の表面上に第１の導電部およびこの第１の導電部に隣接する第２の導電部を形成し、第１の導電部および第２の導電部の少なくとも側面上部を順テーパ形状に加工する第２の工程と、第１の導電部および第２の導電部を絶縁層内に圧入する第３の工程と、を備え、第３の工程では、第１の導電部および第２の導電部の側面と絶縁層との間に間隙を生じさせることを特徴とする。

この発明によれば、各導電部（第１の導電部、第２の導電部）の側面と絶縁層との間に間隙（導電部の側面に絶縁層が接触していない領域）を設けた回路基板を、側面を順テーパ形状に加工した導電部を絶縁層に圧入することで形成するため、こうした回路基板を製造する工程が簡便となる。さらに製造コストを低減することもできる。

上記構成において、第２の工程では、第１の導電部および第２の導電部の断面形状がいずれも台形状となるように加工していることが好ましい。このようにすることで、各導電部（第１の導電部、第２の導電部）の側面と絶縁層の接触部分が台形状の下底部分となる回路基板を容易に製造できる。したがって、第１の導電部から第２の導電部に至る絶縁層の表層部分の経路長が最大限に長くなり、絶縁破壊がより生じにくい回路基板が低コストで提供される。

上記構成において、第３の工程は、第１の導電部および第２の導電部を絶縁層が半硬化の状態で圧入するステップと、絶縁層を加熱して硬化するステップと、を含むことが好ましい。このようにすることで、各導電部（第１の導電部、第２の導電部）を自己整合的に、且つ、容易に絶縁層内に配置し、各導電部の側面と絶縁層との間に間隙を生じさせることが可能になる。このため、回路基板をさらに低コストで製造することができる。

本発明によれば、隣接する配線間の絶縁耐圧不良を低減し、その信頼性を向上させた回路基板を容易に製造することができる。

以下、本発明を具現化した実施形態について図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は本発明の実施形態に係る回路基板の構成を示す概略断面図である。図１に基づいて本実施形態の回路基板について説明する。

本実施形態の回路基板は、基板１と、この基板１上に設けられた保護層２と、この保護層２上に設けられた絶縁層３と、この絶縁層３に埋設された複数の順テーパ形状を有する導電部４ａ〜４ｃと、絶縁層３および導電部４ａ〜４ｃを覆うように設けられた絶縁層６とを備える。ここで、絶縁層３は導電部４ａとこれに隣接する導電部４ｂの間に凸状部分３ａを有している。凸状部分３ａとは絶縁層３の凹部内の底部（導電部４ａ〜４ｃの下面部）よりも上側に位置している部分の絶縁層を意味する。また、順テーパ形状とは、たとえば、台形のように、寸法幅が下辺から上辺に向かって徐々に細くなっている状態を意味し、この場合には、導電部４ａ〜４ｃの下面側から上面部に向かってその寸法幅が細くなっている状態を示す。さらに、この絶縁層３の凸状部分３ａと導電部４ａの側面（導電部４ｂの側面）との間には間隔（スペース）が生じ、その部分に絶縁層６が介在し、導電部４ａの側面（導電部４ｂの側面）に絶縁層３と接触していない領域５が設けられている。なお、基板１は本発明の「基板」、絶縁層３は本発明の「絶縁層」、導電部４ａは本発明の「第１の導電部」、及び導電部４ｂは本発明の「第２の導電部」の一例である。

具体的には、本実施形態による回路基板では、基板１には、たとえば、銅（Ｃｕ）からなる金属板が採用される。なお、基板１は、エポキシ系の絶縁材料からなる樹脂基板あるいは配線層と樹脂層とが交互に形成された配線基板であってもよい。

保護層２は、たとえば、エポキシ樹脂を主成分とする絶縁性樹脂からなり、基板１の上に約１０μｍの厚みで設けられている。この保護層２は、各導電部（導電部４ａ〜４ｃ）に高電圧が印加された際の各導電部と基板１との間の絶縁耐圧を確保するための保護膜として機能する。なお、基板１として樹脂基板あるいは配線基板を採用した場合には、保護
層２として基板１を水分などから保護する機能を有する耐湿性保護膜が採用される。

絶縁層３は、たとえば、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂からなり、保護層２の上に約１００μｍの厚みで設けられている。ここで、絶縁層３は、導電部４ａ〜４ｃに対応する位置に凹部が形成されているとともに、この凹部内に導電部４ａ〜４ｃがそれぞれ配置されている。すなわち、絶縁層３は、導電部４ａとこれに隣接する導電部４ｂとの間に、この導電部４ａ，４ｂの上面と略同一面を構成する高さ（約３０μｍ）の凸状部分３ａを有する構造となっている。また、導電部４ｂとこれに隣接する導電部４ｃとの間も同様の構造となっている。なお、回路基板の放熱性向上の観点から、絶縁層３は高熱伝導性を有することが望ましい。このため、絶縁層３は、銀、ビスマス、銅、アルミニウム、マグネシウム、錫、亜鉛およびこれらの合金などやシリカ、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどを高熱伝導性フィラーとして含有することが好ましい。

導電部４ａ〜４ｃは、たとえば、銅やアルミニウムなどの金属が採用され、その厚さは、たとえば、約３０μｍである。導電部４ａ〜４ｃの断面形状は台形状であり、導電部４ａ〜４ｃの側面はいずれも順テーパとなっている。導電部４ａ〜４ｃはライン／スペース（Ｌ／Ｓ）状に並べられた配線パターンの一部を構成し、その上面が絶縁層３の上面（凸状部分３ａの上部）と略同一面となるように絶縁層３内に埋設されている。さらに、導電部４ａの側面（導電部４ｂの側面）と絶縁層３の凸状部分３ａとの間には、導電部４ａの側面（導電部４ｂの側面）と絶縁層３とが接触していない領域５が設けられている。なお、順テーパの角度としては、導電部４ａ，４ｂの微細化と領域５の形成しやすさを両立させる観点から、たとえば、約４５度が好ましい。

ここで、導電部４ａと導電部４ｂとは互いに隣接して設けられている。本実施形態では、特に導電部４ａと導電部４ｂとの間隔（スペース）がこれらの製造限界（製造時の許容最小スペース値）まで微細化された状態を想定している。

絶縁層６は、たとえば、エポキシ樹脂を主成分とする絶縁性樹脂からなるフォトソルダーレジスト膜が採用され、絶縁層３および導電部４ａ〜４ｃを覆うように約５０μｍの厚みで設けられている。この際、導電部４ａの側面（導電部４ｂの側面）と絶縁層３とが接触していない領域５にも絶縁層６が埋め込み形成されている。絶縁層６は、各導電部（導電部４ａ〜４ｃ）を外部環境から保護する機能を有する。なお、絶縁層６中には熱伝導性を高めるためのフィラーが添加されていてもよい。
（製造方法）
図２は、図１に示した本発明の本実施形態に係る回路基板の製造プロセスを説明するための概略断面図である。

まず、図２（Ａ）に示すように、基板１として、たとえば、銅（Ｃｕ）からなる金属板を用意する。そして、ロールコート法によってこの基板１の上にエポキシ樹脂を主成分とする絶縁性樹脂からなる保護層２を成膜する。ここで、保護層２の厚さは、たとえば、約１０μｍとする。この保護層２は、各導電部（導電部４ａ〜４ｃ）に高電圧が印加された際の各導電部と基板１との間の絶縁耐圧を確保するための保護膜として機能する。なお、基板１として樹脂基板あるいは配線基板を採用した場合には、保護層２として基板１を水分などから保護する機能を有する耐湿性保護膜が採用される。

図２（Ｂ）に示すように、保護層２上に絶縁層３と銅箔（図示せず）からなる積層膜を真空下または減圧下で熱圧着することによって、約１００μｍの厚みを有し、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂からなる絶縁層３および約３μｍの厚みを有する銅箔（図示せず）を形成する。その後、無電解めっき法および電解めっき法を用いて銅箔の表面上に銅をめっきする。これにより、絶縁層３上に約３０μｍの厚みを有する銅からなる配線
層４が形成される。なお、この工程では、熱硬化性樹脂である絶縁層３は完全に熱硬化されず、半硬化の状態（流動しやすい状態）を維持するようにしている。

図２（Ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、配線層４をパターニングする。これにより、絶縁層３上に配線パターンの一部を構成する導電部４ａ〜４ｃが形成される。このとき、エッチング条件を調整することにより、導電部４ａ〜４ｃの断面形状が台形状（導電部４ａ〜４ｃの側面が約４５度の角度の順テーパを有する形状）になるようにしている。

図２（Ｄ）に示すように、導電部４ａ〜４ｃが形成された基板１を上下から平板（図示せず）に挟み込むようにして導電部４ａ〜４ｃに対して均一に圧力（約１０ＭＰａ）を加え、導電部４ａ〜４ｃを絶縁層３内に押し込む（圧入するステップ）。絶縁層３は半硬化の状態（流動しやすい状態）であるため、導電部４ａ〜４ｃは絶縁層３内に容易に埋設され、絶縁層３には導電部４ａ〜４ｃに対応する位置に凹部が形成されるとともに、導電部４ａとこれに隣接する導電部４ｂとの間の絶縁層３には凸状部分３ａが一体的に形成される。この際、導電部４ａ，４ｂの上面は絶縁層３の上面（凸状部分３ａの上部）と略同一面となるまで埋設される。これと同時に、導電部４ａの側面（導電部４ｂの側面）と絶縁層３の凸状部分３ａとの間には間隔（スペース）が生じ、導電部４ａの側面（導電部４ｂの側面）と絶縁層３とが接触していない領域５が設けられる。引き続き、絶縁層３に熱処理（１５０℃、３０分）を加えることにより、絶縁層３を完全硬化する（硬化するステップ）。

最後に、図１に示したように、絶縁層６として、たとえば、エポキシ樹脂を主成分とする絶縁性樹脂からなるフォトソルダーレジスト膜を、絶縁層３および導電部４ａ〜４ｃを覆うように約５０μｍの厚みで形成する。この際、導電部４ａの側面（導電部４ｂの側面）と絶縁層３とが接触していない領域５にも絶縁層６が埋め込み形成される。絶縁層６は、各導電部（導電部４ａ〜４ｃ）を外部環境から保護する機能を有する。なお、絶縁層６中には熱伝導性を高めるためのフィラーが添加されていてもよい。

これらの工程により、本実施形態の回路基板が製造される。

以上説明した本実施形態の回路基板およびその製造方法によれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（１）各導電部（導電部４ａ，４ｂ）の側面と絶縁層３（凸状部分３ａ）との間に間隙（導電部４ａ，４ｂの側面に絶縁層３が接触していない領域５）を設けた回路基板を、側面を順テーパ形状に加工した導電部４ａ，４ｂを絶縁層３に圧入することで形成するため、こうした回路基板を製造する工程が簡便となる。さらに製造コストを低減することもできる。
（２）導電部４ａ，４ｂの断面形状をその側面が順テーパである台形状となるように製造したことで、導電部４ａ，４ｂの側面と絶縁層３との接触部分が台形状の下底部分となる回路基板を容易に製造できる。したがって、導電部４ａの端部Ａから導電部４ｂの端部Ｂに至る絶縁層３（絶縁層３の凸状部分３ａ）の表層部分の経路長が最大限に長くなり、絶縁破壊がより生じにくい回路基板が低コストで提供される。
（３）側面上部が順テーパ形状に加工された導電部４ａ，４ｂを絶縁層３内に圧入することにより、絶縁層３に凹部をそれぞれ形成するとともに、この凹部内に導電部４ａ，４ｂを配置したことで、導電部４ａとこれに隣接する導電部４ｂとの間に絶縁層３を設け、各導電部（導電部４ａ，４ｂ）の側面と絶縁層３との間に間隔（導電部４ａ，４ｂの側面に絶縁層３が接触していない領域５）を生じさせることができる。このため、導電部４ａと導電部４ｂとの間に位置する絶縁層３の表層部分の経路長（実効間隔）が従来に比べ増大され、絶縁層３の表層部分を介した絶縁破壊が生じにくい信頼性が向上した回路基板が提供される。
（４）導電部４ａ，４ｂの断面形状をその側面が順テーパである台形状となるようにしたことで、導電部４ａの側面（導電部４ｂの側面）と絶縁層３の接触部分が台形状の下底部分のみとなり、導電部４ａの端部Ａから導電部４ｂの端部Ｂに至る絶縁層３（絶縁層３の凸状部分３ａ）の表層部分の経路長が最大限に長くなる。これにより、導電部４ａとこれに隣接する導電部４ｂとの間の、絶縁層３の表層部分（絶縁層３と絶縁層６との界面）を経由した絶縁破壊がより生じにくくなり、回路基板の信頼性がさらに向上する。なお、導電部４ａの側面（導電部４ｂの側面）の表面側（上面側）の一部に絶縁層３と接触していない領域５を設けた場合には、その部分のみが経路長の増大に寄与することになり、それに応じて絶縁破壊を抑制する効果を享受することができる。
（５）導電部４ａとこれに隣接する導電部４ｂとの間の間隔（スペース）が従来と同じ寸法であっても、本構成によればその部分での絶縁破壊に対する実効間隔を増大させ、回路基板の信頼性劣化を抑制することができる。このため、導電部４ａとこれに隣接する導電部４ｂとの間の間隔（スペース）をさらに狭めることができ、回路基板のさらなる微細化を実現できるようになる。
（６）台形状に加工した導電部４ａ，４ｂ（側面を順テーパ形状に加工した導電部４ａ，４ｂ）を絶縁層３内に圧力をかけて押し込むことで、絶縁層３内に自己整合的に埋設することができ、導電部４ａの側面（導電部４ｂの側面）に絶縁層３と接触しない領域５を容易に設けることができるようになる。このため、回路基板の低コスト化を実現することができる。

なお、上記実施形態では、絶縁層３および各導電部（導電部４ａ〜４ｃ）を覆うように絶縁層６を設けた回路基板およびその製造方法の例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、絶縁層６を設けていない回路基板であってもよい。この場合にも上記効果を享受することができる。

上記実施形態では、絶縁層６として各導電部（導電部４ａ〜４ｃ）を保護する機能を有するフォトソルダーレジスト膜を採用した例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、絶縁層６として絶縁層３と同じ材料を採用し、その上にさらに別の導電部を設けていてもよい。この場合、上記効果を享受することができるのに加え、さらに絶縁耐性の向上した回路基板を多層化することができる。

上記実施形態では、導電部４ａ，４ｂの上面が絶縁層３の上面（凸状部分３ａの上部）と略同一面となる例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、導電部４ａ，４ｂの側面に絶縁層３と接触しない領域５が設けられるのであれば、絶縁層３の上面（凸状部分３ａの上部）に対して導電部４ａ，４ｂの上面が突出していても凹んでいてもよい。この場合にも経路長の増大分に応じて絶縁破壊が生じにくくなる効果を享受できる。

上記実施形態では、順テーパ形状を有する導電部４ａ（導電部４ｂ）としてその断面形状が台形状である例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、矩形の導電部の上端部に対して面取りを行い、上辺部のみを順テーパ形状としてもよい。また、同様に上端部にのみ丸みを帯びさせた状態であってもよい。この場合には、導電部４ａ（導電部４ｂ）に設けられた順テーパ部分で、絶縁層３と接触していない領域５が設けられ、この部分が経路長の増大に寄与することになる。

本発明の実施形態に係る回路基板の概略断面図。（Ａ）〜（Ｄ）図１に示した実施形態による回路基板の製造プロセスを説明するための概略断面図。従来の回路基板の概略断面図。

符号の説明

１・・・基板、２・・・保護層、３・・・絶縁層、３ａ・・・絶縁層３の凸状部分、４ａ・・・導電部、４ｂ・・・導電部４ａと隣接する導電部、５・・・導電部４ａ，４ｂの側面と絶縁層３とが接触していない領域、６・・・絶縁層。

Claims

金属板と、前記金属板に設けられた第１絶縁性樹脂から成る保護層と、前記保護層の上に設けられた熱硬化性樹脂からなる第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層に設けられた複数の導電部と、前記第１の絶縁層および前記複数の導電部を覆う第２の絶縁層とを有する回路基板であり、
前記複数の導電部は、寸法幅が下辺から上辺に向かって徐々に細くなっている台形状の断面で、お互いに隣接して設けられ、前記複数の導電部の位置に対応して前記第１の絶縁層に凹部が設けられ、前記複数の導電部の間には、前記導電部の下面から上側に位置する前記第１の絶縁層から成る凸部が設けられ、且つ前記複数の導電部の側面と前記凸部との間には、スペースが設けられ、
前記スペースにも前記第２の絶縁層が埋め込まれてなることを特徴とした回路基板。
前記複数の導電部の上面と前記第１の絶縁層の前記凸部の上面は、ほぼ同一面となる請求項１に記載の回路基板。
前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層は、同じ材料から成る請求項１または請求項２に記載の回路基板。