JP5151313B2

JP5151313B2 - プリント配線板の製造方法

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Publication number: JP5151313B2
Application number: JP2007215428A
Authority: JP
Inventors: 英哉川田
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2027-08-22
Also published as: US20120199291A1; JP2008072103A; US20080223502A1; US8220696B2

Description

本発明は、プリント配線板の基板製造プロセスに関し、特に、薄板基板の接合技術に関するものである。

樹脂層に銅箔を積層してなる銅張積層板等の薄板基板の形状として枚葉形状（板状形状）が用いられる場合、基板が薄くなるにつれて、剛性の弱い基板の搬送は難しくなる。このため、薄い基板は、枠状の治具にセットして搬送、加工を行っているが、帯状の基板をローラを用いて搬送するのと比較して搬送が困難である。特に、搬送を含め取り扱いに注意しないと、ワーク（基板）に大きなダメージを与えてしまうことがある。

また、枠状の搬送治具を使う場合、搬送治具に抑えられている面積分、ワーク（基板）の有効面積が減って生産性が落ちる。

ここで、ビルドアップ多層配線板のコア基板として、樹脂層に銅箔を積層してなる銅張積層板が用いられており、樹脂層として、例えば、ガラスクロスの芯材にエポキシを含浸させたガラスエポキシ樹脂とポリイミド樹脂とが使用されている。ここで、ポリイミド樹脂は、厚みを均一にすることが容易であるため、銅箔のラミネートが簡単であり、銅張積層板として板状（枚葉）の他、リール状のものが製造されている。他方、ガラスエポキシ樹脂は、厚みを均一にすることが難しいため、銅箔のラミネートが困難で、銅張積層板として板状（枚葉）やロール状のものが製造されている。ここで、特許文献１には、製品と製品とを接合する技術が開示されている。
特開２００２−１４１６５９号公報

しかしながら、特許文献１の技術で製品と製品とを接合しても、スポット接合を行っているため、薬液槽などに浸漬する場合、ワーク（製品）とワーク（製品）とのスポット接合の周囲に薬液が浸入し、溜まってしまうという課題がある。また、スポット接合であるため、引っ張り強度が弱く、ローラを介して張力を加えた場合に、接合部から切れてしまう恐れがある。

本発明の実施形態は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、板状の基板を、製品面に接触することなく搬送し、加工を行うことができるプリント配線板の製造方法を提供することにある。
また、製造工程に柔軟性を持たせ、生産効率を高めることができるプリント配線板の製造方法を提供することにある。

上述した課題を解決するため、第１のプリント配線板の製造方法は、樹脂層に金属箔を積層してなる板状の積層板の端部同士を上下に重ねて当接させ、円板形状の超音波ホーンを前記上下に重ねた端部に沿って回転することで線状に接合することで、長尺状の積層板を得て、長尺状の積層板に加工を加えるプリント配線板の製造方法であって：
上側に配置される前記板状の積層板の接合する端部の側端と下側に配置される前記板状の積層板の接合する端部の側端とにテーパーが設けられていることを技術的特徴とする。

請求項１のプリント配線板の製造方法では、板状の積層板を接合することで長尺状の積層板を得て加工を加えるため、ローラで搬送することで、製品面に接触することなく搬送し、加工を行うことができる。また、板状の積層板の周囲を枠状の治具で保持する場合と比較して、ワーク（積層板）の加工可能面積を広げることができる。ここで、端部同士を当接させて線状に接合するので、スポット接合と異なりローラ搬送に必要な接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。また、ローラで連続的に加工を行うことができ、加工効率を高めることが可能になる。

請求項１のプリント配線板の製造方法では、板状の積層板の端部同士を上下に重ねるため、金属箔同士を金属接合させることができ、ローラ搬送に必要な接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。

請求項１のプリント配線板の製造方法では、板状の積層板の端部同士を上下に重ねて超音波接合するため、金属箔同士を金属接合させることができ、ローラ搬送に必要な接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。

請求項１のプリント配線板の製造方法では、板状の積層板の端部同士を上下に重ね、円板形状の超音波ホーンを端部に沿って回転することで線状に接合するため、金属箔同士を金属接合させることができ、ローラ搬送に必要な接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。

請求項２のプリント配線板の製造方法では、板状の積層板が接合する端部と垂直な側端が直線状になるように各々位置決めされて接合されるため、長尺状の積層板の一端が直線状になり、ローラでの搬送が容易になる。

請求項３のプリント配線板の製造方法では、超音波ホーンで積層板の端部を複数本線状に接合するため、上下に重ねた端部同士の当接面を完全に接続することができ、高い接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。

請求項１のプリント配線板の製造方法では、接合する端部の側端にテーパーが設けられているため、接合端部での段差が小さくなり、帯状にした積層板のローラ搬送が容易になる。

図１〜図３を参照して本発明のプリント配線板の製造方法に用いる積層板接続装置の構成について説明する。
図１は、板状の銅張積層板３０Ａを接続する積層板接続装置１０の要部構成を示す平面図であり、図２は、図１に示す積層板接続装置１０のＧ矢視図であり、図３は、図１に示す積層板接続装置１０のＦ矢視図である。
積層板接続装置１０は、板状の銅張積層板３０Ａの受け台（治具）を構成するアンビル１２と、アンビル１２上に立設された位置決め板１４と、超音波接合機２０とを備える。超音波接合機２０は、ホーン２２と、超音波発振子２６と、上記超音波ホーン２２を銅張積層板３０Ａ側に押さえつける加圧プレート２８とを備える。該超音波接合機２０は、図１中に示すように、超音波ホーン２２を円板軸方向に振幅約１〜２０μｍで振動する。ここで、超音波ホーン２２は、加圧プレート２８を介して約１〜２２Kgfで積層板３０Ａ側に押さえつけられ、図３中に示すように接合部に沿って回転する。ここで、接合する速度は、約１〜４０mm／ｓの範囲で調節可能である。

銅張積層板３０Ａは、約２０〜６０μｍ厚のガラスエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂からなる絶縁性基板３０の両面に約３〜１２μｍ厚の銅箔３２がラミネートされて成る。図２に示すように銅張積層板と銅張積層板との重ねしろＷ１は約２mm以内になるように調整されている。これによれば、銅張積層板の有効面積が充分に確保され得る。

アンビル１２上に立設された位置決め板１４に対して、銅張積層板３０Ａは、接合する端部と垂直な側端が直線状になるように、当該側端が位置決め板１４に当接されることで位置決めされて接合される。即ち、図１中に示すように、銅張積層板３０Ａの一方の側端の長さｌ１と、他方の側端の長さｌ２とは、mmオーダで異なることがあるので、接合する端部側を基準として位置決めすると、接合した帯状の銅張積層板３０の側端に凹凸ができてリールでの搬送が困難になると考えられるからである。

図４（Ａ）は、第１実施形態に係る積層板接続装置１０の全体構成を示す平面図であり、図４（Ｂ）は、側面図である。
積層板接続装置１０は、超音波接合機２０で接合した帯状の銅張積層板３０Ｂを巻き取るローラ１８と、板状の銅張積層板３０Ａをアンビル１２上に搬送し、位置決め板１４に側端が当接するように位置決めする搬入装置１６とを備え、自動的に板状の銅張積層板３０Ａから帯状の銅張積層板３０Ｂを製造できるように構成されている。

第１実施形態の積層板接続装置１０では、板状の銅張積層板３０Ａを接合することで帯状の銅張積層板３０Ｂを得て加工を加えるため、ローラで搬送することで、製品面に接触することなく搬送し、加工を行うことができる。また、板状の銅張積層板の周囲を枠状の治具で保持する場合と比較して、ワーク（積層板）の加工可能面積を広げることができる。ここで、端部同士を当接させて線状に接合するので、スポット接合と異なりローラ搬送に必要な接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。また、ローラで連続的に加工を行うことができ、加工効率を高めることが可能になる。

また、第１実施形態の積層板接続装置１０では、板状の銅張積層板３０Ａの端部同士を上下に重ね、円板形状の超音波ホーン２２を端部に沿って回転することで線状に接合するため、銅箔３２同士を金属接合させることができ、ローラ搬送に必要な接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。

更に、第１実施形態の積層板接続装置１０では、板状の銅張積層板３０Ａが接合する端部と垂直な側端が直線状になるように接合されるため、帯状の銅張積層板３０Ｂの一端が直線状になり、ローラでの搬送が容易になる。

[第１実施形態の第１改変例]
図５は、第１実施形態の第１改変例に係る積層板接続装置１０の平面図である。
図１を参照して上述した第１実施形態では、超音波ホーン２２を端部に沿って回転することで線状に１回接合した。これに対して、第１実施形態の第１改変例では、超音波ホーン２２を端部に沿って線状に複数回接合する。

第１実施形態の第１改変例では、超音波ホーン２２で銅張積層板３０Ａの端部を複数本線状に接合するため、上下に重ねた端部同士の当接面を完全に接続することができ、高い接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。

[第１実施形態の第２改変例]
図６は、第１実施形態の第２改変例に係る積層板接続装置１０の側面を示している。
図１を参照して上述した第１実施形態では、銅張積層板３０Ａの端部が垂直に裁断されていた。これに対して、第１実施形態の第２改変例では、端部の側端に予めテーパーが設けられている。テーパーは、側端に向かうに連れて厚みが徐々に薄くなるように形成されている。

第１実施形態の第２改変例では、接合する端部の側端にテーパーが設けられているため、接合端部での段差が徐々に小さくなり、帯状にした銅張積層板３０Ｂのローラ搬送が容易になる。

引き続き、第１実施形態のプリント配線板の製造方法において、帯状の銅張積層板３０Ｂに対して施される加工の一例として挙げられるめっき工程で用いるめっき装置の構成について図７を参照して説明する。
めっき装置２１０は、帯状の銅張積層板３０Ｂを巻き取ったローラ２９８と、ローラ２９８から銅張積層板３０Ｂを引き出す送りローラ２５０と、無電解めっき液を保持するめっき槽２１２と、めっき槽２１２から銅張積層板を引き出す送りローラ２５０Ｂと、銅張積層板を巻き取るローラ２９８Ｂとを備える。めっき槽２１２内へはスリット２１２Ｓを介して銅張積層板３０Ｂが搬入される。該めっき槽２１２内には、銅張積層板３０Ｂのテンションを調整するためのバッファ２５０が配置されている。バッファ２５０には、一対の固定ローラ２５２、２５４と、該固定ローラ２５２、２５４から離れる方向に付勢された踊りローラ２５６とから成る。該固定ローラ２５２、２５４及び踊りローラ２５６は、直径約５０cmに形成されているため、帯状基板３０Ａは、直径約５０cmの半円状に曲げられても接合部が剥がれないように接合されている。また、めっき装置では、銅張積層板に対して、約０．０１Kgf/mmのテンションを掛けるため、倍の約０．０２Kgf/mmのテンションでも剥がれないよう接合することが望ましい。

次に、第１実施形態のプリント配線板の製造方法において、板状の銅張積層板３０Ａに対して施される加工の一例として挙げられるレーザ加工工程で用いるレーザ加工装置の構成について図８を参照して説明する。
なお、第１実施形態では、帯状の銅張積層板を裁断して、板状の銅張積層板３０Ａとして位置決めし、レーザ加工を行う。当該レーザ加工装置では、レーザ源として波長約１０．６μｍのＣＯ2 レーザ発振器３６０を用いる。レーザ発振器３６０から出た光は、反射板３６６で反射され、基板上の焦点を鮮明にするための転写用マスク３６２を経由してガルバノヘッドへ送られる。

走査ヘッド（ガルバノヘッド）３７０は、レーザ光をＸ方向にスキャンするガルバノミラー３７４ＸとＹ方向にスキャンするガルバノミラー３７４Ｙとの２枚で１組のガルバノミラーから構成されており、このミラー３７４Ｘ、３７４Ｙは制御用のモータ３７２Ｘ、３７２Ｙにより駆動される。モータ３７２Ｘ、３７２Ｙは図示しないコンピュータからの制御指令に応じて、ミラー３７４Ｘ、３７４Ｙの角度を調整すると共に、内蔵しているエンコーダからの検出信号を該コンピュータ側へ送出するよう構成されている。

ガルバノミラーのスキャンエリアは約３０×３０mmである。また、ガルバノミラーの位置決め速度は、該スキャンエリア内で約４００点／秒である。レーザ光は、２つのガルバノミラー３７４Ｘ、３７４Ｙを経由してそれぞれＸ−Ｙ方向にスキャンされてｆ−θレンズ３７６を通り、銅張積層板３０Ａの後述する層間絶縁層５０に当たり、ビアホール用の孔（開口部）５０ａを形成する。

銅張積層板３０Ａは、Ｘ−Ｙ方向に移動するＸ−Ｙテーブル３８０に載置されている。上述したように各々のガルバノヘッド３７０のガルバノミラーのスキャンエリアは約３０mm×３０mmであり、約５００mm×５００mmの銅張積層板３０Ａを用いるため、Ｘ−Ｙテーブル３８０のステップエリア数は約２８９（１７×１７）である。即ち、約３０mmのＸ方向の移動を１７回、Ｙ方向の移動を１７回行うことで銅張積層板３０Ａの加工を完了させる。

該製造装置には、ＣＣＤカメラ３９０が配設されており、銅張積層板３０Ａの四隅に配設されたターゲットマーク（位置決めマーク）１１ａの位置を測定し、誤差を補正してから加工を開始するように構成されている。

第１実施形態のプリント配線板の製造方法において、帯状の銅張積層板３０Ｂに対して施される加工の一例として挙げられる裁断工程で用いる裁断装置の構成について図９を参照して説明する。図９（Ａ）は、裁断装置の全体構成を示す平面図であり、図９（Ｂ）は、側面図である。ローラ１８から引き出された帯状の銅張積層板３０Ｂは、接合部を切り落とす１対のブレードから成るカッタ２９により裁断され、個々の板状の銅張積層板３０Ａに切り分けられ、搬出装置１６により搬出される。

[第１実施例]
本発明の第１実施例の製造方法で製造される多層プリント配線板１０の構成について、図１０〜図１４を参照して説明する。図１４は、該多層プリント配線板１０の断面図である。多層プリント配線板１０では、コア基板３０の表面に導体回路３４が形成されている。表面の導体回路３４と裏面の導体回路３４とはスルーホール３６を介して接続されている。更に、該導体回路３４の上にバイアホール６０及び導体回路５８の形成された層間樹脂絶縁層５０と、バイアホール１６０及び導体回路１５８の形成された層間樹脂絶縁層１５０とが配設されている。該バイアホール１６０及び導体回路１５８の上層にはソルダーレジスト層７０が形成されており、該ソルダーレジスト層７０の開口部７１を介して、バイアホール１６０及び導体回路１５８にバンプ７６Ｕ、７６Ｄが形成されている。

引き続き、図１４を参照して上述した多層プリント配線板１０の製造方法について図１０〜図１３を参照して説明する。
（実施例１）
（１）厚さ約０．６ｍｍのガラスエポキシ樹脂からなる絶縁性基板３０の両面に約１２μｍの銅箔３２がラミネートされている板状の銅張積層板（長さ約５１０mm×幅約１６４mmのワークシート）３０Ａを出発材料とした（図１０（Ａ））。

（２）図１〜図４を参照して上述した積層板接続装置（ＵＥＷ−１００Ｚ２８ａ：超音波工業（株）社製）を用いて、板状の銅張積層板３０Ａを複数枚接合して帯状の銅張積層板３０Ｂを得る（図１０（Ｂ））。
接合条件として、超音波ホーン２２を振幅約１２μｍで振動し、超音波ホーン２２を荷重約１０Kgfで押さえつけ、接合する速度は、約１０mm／ｓに調節し、図２に示す重ねしろＷ１を約２mmとした。この結果、直径約５０cmの半円状に曲げられても接合部が剥がれず、約０．１Kgf/mmまでのテンションに耐え得る。なお、接合条件はこれに限定されない。より詳しくは、銅張積層板３０Ａの接合強度に応じて、振幅、荷重は適宜変更される。

（３）帯状の銅張積層板３０Ｂに対して、ドリルでスルーホール用通孔３５を穿設する（図１０（Ｃ））。

（４）図７を参照して上述しためっき装置でスルーホール用通孔３５に無電解銅めっきを施した後、更に、電解めっき膜を設けスルーホール３６を形成する（図１０（Ｄ））

（５）エッチングにより、銅箔３２にパターンニングを施して導体回路３４を形成する（図１１（Ａ））。

（６）黒化処理、および、還元処理を行い、配線パターン３４とスルーホール３６の表面に粗化面３４αを形成した（図１１（Ｂ））。

（７）次に、スルホール充填用樹脂組成物４０γを導体回路３４、３４間とスルーホール３６内に、スキージを用いて充填した後、乾燥を行った（図１１（Ｃ））。その基板表面を、導体回路３４表面およびスルーホール３６のランド表面が露出するまで研磨して平坦化し、加熱処理を行うことにより、スルーホール充填用樹脂組成物４０γを硬化させて樹脂充填材層４０を形成した（図１２（Ａ））。

（８）上記基板を水洗、酸性脱脂した後、ソフトエッチングし、次いで、エッチング液を基板の両面にスプレイで吹きつけて、導体回路３４の表面とスルーホール３６のランド表面と内壁とをエッチングすることにより、導体回路の全表面に粗化面３６βを形成した（図１２（Ｂ））。

（９）次に、層間絶縁材用樹脂フィルム５０γを、温度約５０〜１５０℃まで昇温しながら、約０．５ＭＰａで真空圧着ラミネートして貼り付けた（図１２（Ｃ））。

（１０）図９を参照して上述した裁断機で帯状の銅張積層板３０Ｂを接合部で裁断し、板状の銅張積層板３０Ａにする（図１２（Ｄ））。

（１１）次に、図８を参照して上述したレーザ装置に板状の銅張積層板３０Ａを位置決めし、約８０ｕｍ径のバイアホール用開口５０ａを形成した（図１３（Ａ））。

（１２）次に、熱処理を行ない、層間絶縁材用樹脂フィルム５０γを完全硬化させ層間樹脂絶縁層５０を形成し、無電解めっき膜５２及び電解めっき膜５６から成る導体回路５８及びバイアホール６０を形成する（図１３（Ｂ））。更に、黒化処理、および、還元処理を行い、導体回路５８の表面に粗化面５８α、バイアホール６０の表面に粗化面６０αを形成した（図１３（Ｃ））。

（１３）更に上層の層間絶縁層１５０を形成し、導体回路１５８及びバイアホール１６０を形成する。そして更に、導体回路１５８の表面に粗化面１５８α、バイアホール１６０の表面に粗化面１６０αを形成した（図１３（Ｄ））。

（１４）基板の両面に、開口７１を有するソルダーレジスト層７０を形成し、開口７１内にはんだペーストを印刷してリフローすることによりはんだバンプ（はんだ体）７６Ｕ、７６Ｄを形成し、はんだバンプを有するプリント配線板を製造した（図１４）。

第１実施例のプリント配線板の製造方法では、位置決めを行うレーザ加工工程では、板状の銅張積層板３０Ａに加工を加えるため、位置精度を高めることができる。そして、めっき工程では、帯状の銅張積層板３０Ｂに加工を加えるため、めっきを連続的に行うことができると共に、ローラで搬送することで、製品面に接触することなく搬送し、めっき加工を行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る積層板接続装置１０の要部構成を示す平面図である。図１に示す積層板接続装置１０のＧ矢視図である。図１に示す積層板接続装置１０のＦ矢視図である。図４（Ａ）は、第１実施形態に係る積層板接続装置１０の全体構成を示す平面図であり、図４（Ｂ）は、側面図である。第１実施形態の第１改変例に係る積層板接続装置１０の要部構成を示す平面図である。第１実施形態の第２改変例に係る積層板接続装置１０の側面図である。第１実施形態の製造方法で用いるめっき装置の構成を示す説明図である。第１実施形態の製造方法で用いるレーザ加工装置の斜視図である。図９（Ａ）は、第１実施形態に係る裁断装置の構成を示す平面図であり、図９（Ｂ）は、側面図である。第１実施例の多層プリント配線板の製造方法を示す工程図である。第１実施例の多層プリント配線板の製造方法を示す工程図である。第１実施例の多層プリント配線板の製造方法を示す工程図である。第１実施例の多層プリント配線板の製造方法を示す工程図である。第１実施例に係る多層プリント配線板の断面図である。

符号の説明

１０積層板接続装置
１２アンビル
１４位置決め板
１８ローラ
２０超音波接合機
２２超音波ホーン
３０絶縁性基板
３０Ａ板状の銅張積層板
３０Ｂ帯状の銅張積層板
３２銅箔
３４導体回路
３６スルーホール
５０層間樹脂絶縁層
５８導体回路
６０バイアホール
７６Ｕ、７６Ｄ半田バンプ
１５０層間樹脂絶縁層

Claims

樹脂層に金属箔を積層してなる板状の積層板の端部同士を上下に重ねて当接させ、円板形状の超音波ホーンを前記上下に重ねた端部に沿って回転することで線状に接合することで、長尺状の積層板を得て、長尺状の積層板に加工を加えるプリント配線板の製造方法であって：
上側に配置される前記板状の積層板の接合する端部の側端と下側に配置される前記板状の積層板の接合する端部の側端とにテーパーが設けられていることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
前記板状の積層板は、接合する端部と垂直な側端が直線状になるように各々位置決めされて接合されることを特徴とする請求項１のプリント配線板の製造方法。
前記超音波ホーンで積層板の端部を複数本線状に接合することを特徴とする請求項２のプリント配線板の製造方法。