JP5076585B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、配線基板の製造方法関する。
近年、電子機器の小型化・高速化に伴って、電子部品を搭載する配線基板の高密度化、薄型軽量化が重要となっている。
従来の配線基板の製造方法を以下に示す。まず層間接続手段を備えた積層体とプレス板とを交互に積み重ね、熱プレス工程により加熱・加圧する。熱プレス工程により、積層体に含まれる樹脂成分を溶融・流動させ積層体内の空隙を埋め込み、前記層間接続手段により積層体の層間を電気的に接続する。次に、積層体の両表層に所定の配線層を形成し、内層基板を得る。次に、内層基板の両表層に積層体を積み重ね、熱プレス工程により、加熱・加圧する。熱プレス工程により、積層体に含まれる樹脂成分を溶融・流動させ積層体の空隙と内層基板と積層体との空隙とを埋め込み、前記層間接続手段により内層基板と積層体との層間を電気的に接続する。次に、内層基板の両表層に所定の配線層を形成し、多層配線基板を完成させていた。
層間接続手段により積層体各層の配線層が電気的に接続されるため、積層方向に垂直な面の配線層と層間接続手段との合致精度の向上が多層配線基板の高密度化のために重要である。
しかし、前記熱プレス工程では、積層体に含まれる樹脂成分の流動・硬化収縮と、プレス板または積層体の熱膨張・収縮と、により積層体の寸法が変化するため、層間接続手段の積層方向に垂直な方向の位置が変化し、層間接続手段と積層体各層の配線層との高い合致精度を確保することが困難であるという課題がある。
プレス板と積層体の熱膨張係数を調整することで積層体の寸法変化を低減する製造方法が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献3参照)。
一方で、同一プレス板上に複数の積層体を配置する製造方法が、生産性向上のために従来から一般的に採用されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
特開2001−326458号公報 特開2003−188493号公報 特開2001−177244号公報
しかしながら前記従来の構成では、プレス板の間に配置された積層体の寸法変化は積層体の面内において一様ではなく場所によって異なるという現象が発生する。積層体は単体では加熱による膨張においても熱硬化反応での硬化収縮においてもほぼ一様に寸法変化するが、熱プレス工程ではプレス板に挟持された状態で高い圧力が掛けられるので、その寸法変化の挙動はプレス板からの応力の影響を受けることになる。すなわち、プレス板間に積層体を配置した場合、プレス板、積層体の各々が膨張時には中心から周囲に向かって放射状に膨張し、また反対に収縮時には周囲から中心に向かって収縮する傾向にある。そのため、プレス板、積層体の双方の中心位置が一致していない場合は、双方が膨張、収縮しようとする方向が重なる場所や打ち消し合う場所が発生し、その結果、積層体はプレス板からの応力の影響を受け、積層体の寸法変化は面内において一様ではなく場所によって異なるというものになる。
プレス板上に積層体2枚を横に並べて載置する場合の例を図6を用いて説明する。図6は従来のプレス板上への積層体の載置位置を示す面視図であり、プレス板110上に積層体120、130を2枚並べて載置する場合を示すものである。積層体120、130は表裏の区別および上下左右の方向性を有する。積層体120、130の表面はこの段階では実際には図柄が描かれているわけではないが、方向を示すために便宜的にアルファベット文字を付与するものとする。
プレス板110上に積層体120、130を2枚並べて載置する場合は図6のように、同一面を上面にして同一方向に向けた状態で載置されるのが一般的である。自動生産において余計な反転動作や回転動作を必要としないからである。この場合、左の積層体120のABC部はプレス板110上の外寄りに位置する部分であり、上記説明中の加熱時にプレス板110の膨張方向と積層体120の膨張方向が重なる場所に相当し、またDEF部はプレス板110上の内寄りに位置する部分であり、上記説明中の加熱時にプレス板110の膨張方向と積層体120の膨張方向が打ち消し合う場所に相当する。そのため、左側の積層体120のABC部では加熱時に伸長が助長され反対にDEF部では伸長が抑制される傾向にあり、ABC部とDEF部は寸法変化の挙動が異なるものとなる。同様に右側の積層体130もABC部とDEF部は寸法変化の挙動が異なるものとなるが、左側の積層体120とは逆にABC部はプレス板110上の内寄りに位置する部分であり、DEF部はプレス板110上の外寄りに位置する部分である。その結果、同じABC部であっても左右の積層体120、130ではプレス板110上の外寄りに位置した部分と内寄りに位置した部分という違いがあり、プレス板110から受けた応力の影響が異なり、寸法変化の挙動が異なることになる。このようにプレス板110上に載置する場所によって面内の寸法変化の挙動が異なる配線基板が出来上がることになる。
ところで配線基板の製造においては一般にロットと呼ばれる数百枚程度の同一図柄である同一製品を一塊とした単位で生産工程を移動させて行く。上記の熱プレス工程ではこの同一ロットの積層体120、130を1枚のプレス板110上に数枚並べて載置し、さらにその上にプレス板110、積層体120、130、プレス板110と繰り返し重ねていき、10枚〜20枚程度重ねた状態を1段分の積層構造物として熱プレス装置の熱板間に設置する。標準的な熱プレスでは1台の装置で5段から10段分を処理することができる。1ロット分を処理するためには通常、一度に数台の熱プレス装置が必要となる。熱プレス工程の後にフォトリソ法により配線層に回路形成する。この工程では通常、1ロット分の配線基板を1枚の露光マスクフィルムを用いて露光することにより配線層に回路形成することになる。上述したように熱プレス工程でのプレス板110の場所によって面内の寸法変化の挙動が異なる配線基板が出来上がるので、これらの面内の寸法変化の挙動が異なる配線基板を1枚の露光マスクフィルムを用いて露光しようとすると、配線基板の内部の所定位置に加工が施されている層間接続手段との位置合わせが極めて困難なものとなり、層間接続手段と配線回路との合致精度を悪化させるという問題点を有していた。特殊な方法としては、図6において左側に載置された積層体120から加工された配線基板と右側に載置された積層体130から加工された配線基板を分け、各プレス板間、熱板間の左側同士、右側同士をまとめ、それぞれ別々の露光マスクフィルムを用いるか、あるいはそれぞれ別々の按分補正をするという方法も考えられるが、これらの方法は生産性を低下させる上に非常に手間が掛かり管理を複雑にするという課題があって現実的ではない。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、生産性を低下させることなく層間接続手段と配線回路との合致精度を向上する配線基板の製造方法提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の配線基板の製造方法は積層体とプレス板とを交互に積み重ねた積層構造物を熱プレス装置内に載置する工程と、前記熱プレス装置の熱板により前記積層構造物を加熱・加圧する熱プレス工程とを備え、前記積層体は両面に接着剤層が形成された電気絶縁性基材からなり、前記電気絶縁性基材は所定位置に形成された層間接続手段を有し、前記積層体とプレス板とを交互に積み重ねた積層構造物を熱プレス装置内に載置する工程では、前記積層体は同一プレス板上に複数載置され、同一プレス板上に複数載置された前記積層体は、その表裏面が同一であり、プレス板の中心に対して互いに点対称になるように載置されることを特徴とする。この構成によれば、同一プレス板上に載置される複数の積層体は、各々の積層体の面内において対応する箇所がプレス板の中心から略同一距離に位置することになり、プレス板から受ける応力の大きさおよび方向が略同一となる。その結果、プレス板上のいずれの場所に載置された積層体からも、面内の寸法変化の挙動が略同一である配線基板を得ることができる。
また、本発明の配線基板の製造方法は積層体とプレス板とを交互に積み重ねた積層構造物を熱プレス装置内に載置する工程と、前記熱プレス装置の熱板により前記積層構造物を加熱・加圧する熱プレス工程とを備え、前記積層体は両面に接着剤層が形成された電気絶縁性基材からなり、前記電気絶縁性基材は所定位置に形成された層間接続手段を有し、前記積層体とプレス板とを交互に積み重ねた積層構造物を熱プレス装置内に載置する工程では、前記積層体は同一プレス板上に複数載置され、同一プレス板上に複数載置された前記積層体は、その表裏面が互いに逆であり、プレス板が線対称となる直線に対して互いに線対称になるように載置されることを特徴とする。この構成においても、同一プレス板上に載置される複数の積層体は、各々の積層体の面内において対応する箇所がプレス板の中心から略同一距離に位置することになり、プレス板から受ける応力の大きさおよび方向が略同一となる。その結果、プレス板上のいずれの場所に載置された積層体からも、面内の部分的な寸法変化の挙動が略同一である配線基板を得ることができる。
本発明の配線基板の製造方法よれば、同一プレス板上に載置される各々の積層体の面内において対応する箇所がプレス板の中心から略同一距離に位置することになり、プレス板から受ける応力の大きさおよび方向が略同一となる。そのため、プレス板上のいずれの場所に載置された積層体からも、面内の寸法変化の挙動が略同一である配線基板を得ることができる。これにより生産性を低下することなく層間接続手段と配線回路との合致精度を向上することができる。
以下本発明を実施するための最良の形態について、具体的な実施例とともに、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図2は、本発明の実施の形態における内層基板の製造方法を工程順に示した断面図である。
まず、図2(a)に示すように、両面に接着剤層101が形成された電気絶縁性基材102を準備する。電気絶縁性基材102としては、寸法安定性と耐熱性に優れたフィルム状材料が用いられる。このようなフィルムとしては、例えばポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フッ素樹脂フィルム(例えばポリテトラフルオロエチレン)等の合成樹脂フィルムが好ましい。また、織布や不織布の有機、無機(例えばガラス)繊維にエポキシ樹脂を含侵させたプリプレグ等の材料で形成されていてもよい。接着剤層101としては熱硬化性樹脂としてエポキシ系接着剤やイミド系接着剤を用いることができる。また、熱硬化性樹脂は後述する配線層への埋め込み性を確保するために半硬化状態にしておくのが好ましい。例えばポリイミド系、エポキシ系、エポキシ基を導入したポリイミド系樹脂等の材料で形成されているのが好ましい。実施例としては、電気絶縁性基材102としてガラス繊維と、接着剤層101としてエポキシ樹脂を用い、エポキシ樹脂は配線層埋め込み性を確保するために塗布後乾燥し、半硬化状態にしておいた。
次に図2(b)に示すように、両面に接着剤層101が形成された電気絶縁性基材102の両面にポリエステル等の離形フィルム103をラミネートする。本実施例では、離形フィルム103としてポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いた。
次に図2(c)に示すように、離形フィルムを設けた電気絶縁性基材102にレーザーにより貫通孔104を形成する。本実施例では、二酸化炭素レーザーを用いた。
次に図2(d)に示すように、前記貫通孔104に導電ペースト105を充填する。本実施例では、充填方法としてスクリーン印刷機を用いて、直接導電ペースト105を離形フィルム103上から印刷することで充填した。離形フィルム103は印刷マスクとしての役割と接着剤層101表面の汚染防止としての役割を果たす。導電ペースト105は、少なくとも導電性粉末と熱硬化性樹脂から成る。導電性粉末には、銅粉末、銀粉末、ニッケル粉末、アルミニウム粉末等の金属粉末、および上記金属の被覆層を有する粉末が挙げられるが、その形態は樹脂状、フレーク状、球状、不定形のいずれかの形態であっても良い。熱硬化性樹脂には、フェノール系樹脂、ナフタレン系樹脂、ユリア樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の公知の樹脂が挙げられ、これらを適宜組み合わせることができる。また導電ペースト105の酸化安定性や粘度調整のために添加剤や溶剤を加えることができる。また、導電ペースト105に還元性を具備する方法として、還元剤の添加やアミン硬化剤を用いる等が挙げられるがこれに限定されるわけではない。還元剤としては脂肪酸等の公知の還元剤が挙げられるがこれに限定するものではない。
次に図2(e)に示すように、両面の前記離形フィルム103を両面より剥離する。導電ペースト105が突状に形成されることにより、導電ペースト105の絶対量が増え、配線層106と導電ペースト105との圧縮による接続を得やすくすることができるが、必ずしも必要ではない。
次に図2(f)に示すように、配線層106を電気絶縁性基材102の両側から重ね合わせ積層体を得る。そして、この積層体をプレス板上に載置し、さらにプレス板、積層体、プレス板と交互に順次重ねていき積層構造物を構成する。さらにこの積層構造物を熱プレスの熱板間に載置し加熱・加圧する。加熱・加圧により、接着剤層101は流動・硬化し、前記貫通孔104内の導電ペースト105が圧縮されるとともに、導電ペースト105内の樹脂成分が接着剤層101へ流動・硬化し、導電ペースト105内の導体成分が緻密化され、電気絶縁性基材102の両表面の配線層106間の電気的接続が得られる。プレス板としては、金属板、SUS板、キャリアプレート、ダミー板等が用いられる。本実施例では、プレス板としてSUS304Hを、配線層106としては金属箔等の導電体が用いられる。本実施例では、銅はくを用いた。熱膨張係数は、配線層(銅はく)が16ppm、電気絶縁性基材が16ppm、プレス板(SUS304H)が15ppmとなっている。前記熱プレス工程の好ましい条件は、熱プレスを用いてプレス温度200℃、圧力5〜20MPaで60分間加熱・加圧である。
次に図2(g)に示すように、配線層106の両面をフォトリソ法で露光・現像することにより所望の配線回路を形成し、内層基板を得る。
図1は本発明のプレス板110上への積層体120、130の載置位置を示す面視図である。熱プレス装置の大きさ、各配線基板製造ラインのライン幅を考慮すると、図1のように1枚のプレス板110上に2枚の積層体120、130を載置するのが標準的である。本実施の形態においても770mm×550mmの大きさのプレス板110上に500mm×330mmの大きさの積層体120、130を2枚載置した。積層体120、130は表裏の区別および上下左右の方向性を有する。積層体120、130の表面の配線層106にはこの段階では配線回路は形成されていないが、積層体120、130の内部に挟持された電気絶縁性基材102には後の工程で表裏の配線層106に形成することになる配線回路を電気的に接続するための層間接続手段として所定位置に貫通穴104を形成し導電ペースト105が充填されているからである。この方向性を示すために便宜的に図中にアルファベット文字を付与しこれを用いて説明するものとする。
図1(a)に本実施の形態におけるプレス板110上への積層体120、130の載置方法を示す。方向性を明示するために図中に付与したアルファベット文字の向きからもわかるように、2枚の積層体120、130は表裏面の内の同一の面を上面にし、さらにプレス板110の中心に対して互いに点対称の位置になるように載置するものである。
また図1(b)に本実施の形態におけるプレス板110上への積層体120、130の別なる載置方法を示す。同様にアルファベット文字の向きからもわかるように、2枚の積層体120、130は表裏面が互いに逆となる面を上面にし、さらにプレス板110が線対称となる直線に対して互いに線対称の位置になるように載置するものである。
上記2つのいずれの載置方法においても、左側の積層体120のABC部および右側の積層体130のABC部はともにプレス板110上の外寄りに位置するに相当し、また左側の積層体120のDEF部および右側の積層体130のDEF部はともにプレス板110上の内寄りに位置する部分に相当する。さらに左の積層体120と右側の積層体130はプレス板110の中心に対して互いに点対称あるいは中心線に対して互いに線対称の位置関係にあるので、左右の積層体120、130の対応する部分はプレス板110の中心から略同一の距離に位置することになる。そのため、左右の積層体120、130の対応する部分では、加熱時のプレス板110の膨張方向と積層体120の膨張方向との重なり具合および打ち消し合いの具合が略同一となり、プレス板110から受ける応力の影響が略同一になる。その結果、左右の積層体120、130のいずれからも面内の部分的な寸法変化の挙動が略同一である配線基板を得ることができる。
こうして加熱・加圧された配線基板を用いると、回路形成工程における層間接続手段と配線回路との合致精度を向上することができる。配線基板の面内において寸法変化の状態が部分的に不均一な箇所があったとしても、その状態はいずれの配線板も略同一であるので、それに応じて露光マスクフィルムを作成補正したうえで位置合わせを最適に行うことができれば、1枚の露光マスクフィルムによって1ロット分全てに対して対応することができるからである。
なお、積層体に方向指示手段を設けることにより、積層体の方向を容易に認識し作業性を向上させることができる。方向指示手段としては方向指示穴を加工することが有効である。加工方法としては、電気絶縁性基材102に対して導電ペースト105により方向指示マークを付与しておき、これをX線認識することで穴加工することができる。
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態における多層配線基板の製造方法を工程順に示す工程断面図である。
まず、両面に配線回路を有する内層基板を準備する。内層基板としては実施の形態1で作製したものを用いてもよいし、それ以外の周知の方法により作製されたものを用いてもよい。次に図3(a)に示すように、内層基板の両側から図2(e)までの工程を経て得られた電気絶縁性基材102を重ね合わせ、更に外側から配線層106を両側から重ね合わせることで積層体を得る。
次に図3(b)に示すように、図2(f)に記載の工程と同様の熱プレスにより加熱・加圧する。加熱・加圧により、接着剤層101は流動・硬化し、前記貫通孔104内の導電ペースト105が圧縮されるとともに、導電ペースト105内の樹脂成分が接着剤層101へ流動・硬化し、導電ペースト105内の導体成分が緻密化され、層間接続手段を介して各配線層106間の電気的接続が得られる。
次に図3(c)に示すように、配線層106の両面をフォトリソ法により露光・現像することにより所望の配線回路を形成し、多層配線基板を完成させる。
本実施の形態2においても実施の形態1で説明したのと同様に、プレス板110上に積層体120、130を載置する際に、図1(a)のように表裏面の内の同一の面を上面にし、さらにプレス板110の中心に対して互いに点対称の位置になるように載置するかあるいは、図1(b)のように表裏面が互いに逆となる面を上面にし、さらにプレス板110が線対称となる直線に対して互いに線対称の位置になるように載置することによって、回路形成工程における電気絶縁性基材102の層間接続手段と最外層の配線回路との合致精度を向上することができる。
(実施の形態3)
図4は、本発明の実施の形態における多層配線基板の貫通孔を経て両表層間の層間接続を形成する工程を示す工程断面図である。
まず、図4(a)に示すように、図3(c)までの工程を経て得られる多層配線基板を準備する。
次に図4(b)に示すように、多層配線基板にドリルを用いて貫通孔107を形成する。
次に図4(c)に示すように、貫通孔107を設けた多層配線基板に、めっきにより配線層108を形成する。
貫通孔107を形成する工程において、図3(c)までの工程において積層方向に垂直な方向の配線層と層間接続手段との高い合致精度を確保することができるため、配線層106と貫通孔107との高い合致精度を確保することができる。
(実施の形態4)
図5は、本発明の実施の形態における多層配線基板の両表層にソルダーレジストを形成する工程を示す工程断面図である。
まず、図4(c)までの工程を経て得られる多層配線基板を準備する。
次に図5(a)に示すように、多層配線基板の両面にソルダーレジスト109を形成する。ソルダーレジスト形成は、静電塗布法及びスクリーン印刷法等により形成することができる。本実施例では、スクリーン印刷法を用いた。
次に図5(b)に示すように、ソルダーレジスト109の両面をフォトリソ法で露光・現像することにより所望の形状のソルダーレジストを形成し、ソルダーレジスト付き多層配線基板を得る。
図4(c)までの工程において積層方向に垂直な方向の配線層と層間接続手段との高い合致精度を確保することができるため、貫通孔107或いは配線層106とソルダーレジスト109との高い合致精度を確保することができる。
上記のように、本発明では基本的に従来からの設備を再利用することができる。
尚、本実施の形態では、電気絶縁性基材内に予め配線層(導電ペースト)を設ける例を示したが、加熱・加圧する工程において電気絶縁性基材内に配線層が設けられる場合についても同様の効果を有する。
尚、本実施の形態では、従来の多層配線基板であるALIVH基板(松下電器産業株式会社の登録商標)の製造方法を例に示したが、一般的な多層配線基板の製造方法についても同様の効果を有する。
本発明にかかる配線基板の製造方法、微細で高品質な配線基板及びその製造方法を提供することが可能になるので、多層配線基板の製造方法して有用である。
本発明のプレス板上への積層体の載置位置を示す面視図 本発明の内層基板の製造方法を工程順に示す工程断面図 本発明の多層配線基板の製造方法を工程順に示す工程断面図 本発明の多層配線基板の貫通孔を経て両表層間の層間接続を形成する工程を示す工程断面図 本発明の多層配線基板の両表層にソルダーレジストを形成する工程を示す工程断面図 従来のプレス板上への積層体の載置位置を示す面視図
符号の説明
101 接着剤層
102 電気絶縁性基材
103 離形フィルム
104、107 貫通孔
105 導電ペースト
106、108 配線層
109 ソルダーレジスト
110 プレス板
120、130 積層体

Claims (8)

  1. 積層体とプレス板とを交互に積み重ねた積層構造物を熱プレス装置内に載置する工程と、前記熱プレス装置の熱板により前記積層構造物を加熱・加圧する熱プレス工程とを備え、
    前記積層体は両面に接着剤層が形成された電気絶縁性基材からなり、
    前記電気絶縁性基材は所定位置に形成された層間接続手段を有し、
    前記積層体とプレス板とを交互に積み重ねた積層構造物を熱プレス装置内に載置する工程では、前記積層体は同一プレス板上に複数載置され、
    同一プレス板上に複数載置された前記積層体は、その表裏面が同一であり、
    プレス板の中心に対して互いに点対称になるように載置されることを特徴とする配線基板の製造方法。
  2. 積層体とプレス板とを交互に積み重ねた積層構造物を熱プレス装置内に載置する工程と、前記熱プレス装置の熱板により前記積層構造物を加熱・加圧する熱プレス工程とを備え、
    前記積層体は両面に接着剤層が形成された電気絶縁性基材からなり、
    前記電気絶縁性基材は所定位置に形成された層間接続手段を有し、
    前記積層体とプレス板とを交互に積み重ねた積層構造物を熱プレス装置内に載置する工程では、前記積層体は同一プレス板上に複数載置され、
    同一プレス板上に複数載置された前記積層体は、その表裏面が互いに逆であり、
    プレス板が線対称となる直線に対して互いに線対称になるように載置されることを特徴とする配線基板の製造方法。
  3. 前記積層体は電気絶縁性基材と前記電気絶縁性基材の両面に配置された配線層からなることを特徴とする請求項1または2に記載の配線基板の製造方法。
  4. 前記積層体は内層基板と前記内層基板の少なくとも一方の面に配置された電気絶縁性基材および配線層からなることを特徴とする請求項1または2に記載の配線基板の製造方法。
  5. 前記層間接続手段により熱プレスの工程での加熱・加圧の後、前記積層体の配線層同士または、前記積層体の配線層と内層基板の配線層が電気的に接続されることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の配線基板の製造方法。
  6. 前記層間接続手段は前記電気絶縁性基材の貫通孔に充填された導電性ペーストであることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の配線基板の製造方法。
  7. 前記積層体が方向指示手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載の配線基板の製造方法。
  8. 前記プレス板がSUS板であることを特徴とする請求項1または2に記載の配線基板の製造方法。
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