JP5377792B1

JP5377792B1 - 回路基板の製造方法

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Publication number: JP5377792B1
Application number: JP2013142571A
Authority: JP
Inventors: 主松澤
Original assignee: Eastern KK
Current assignee: Eastern KK
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2033-07-08
Also published as: JP2015015426A

Abstract

【課題】キャビティを含む回路基板を安価で効率よくしかも内層導体パターンを特別な処理で保護することなく製造でき、内層側とキャビティ及び外層側の導体パターンを高精度に位置決めすることが可能な回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】第２の基板５のキャビティ形成エリアを囲む外層導体パターン５ｃの内側端部に沿ってレーザー光を照射して当該レーザー光を遮蔽する遮蔽層となる転写パターン４を底とする有底スリット溝５ｅを形成し、該スリット溝５ｅにエッチング液を流入させて底部に露出する転写パターン４を除去し、スリット溝５ｅに囲まれた基板不要部分１０を除去することで、第３の基板７の内層導体パターン７ｄ，７ｅが露出したキャビティ１１を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば基板どうしを貼り合せた後に基板の一部をくり抜くことでキャビティを形成する回路基板の製造方法に関する。

回路基板の一部をくり抜いたキャビティ部分にＩＣ（半導体チップ）を実装した回路基板が提案され、実用化されている。このキャビティ構造を有する回路基板は、基板に搭載するＩＣをモールドで溶融樹脂に埋め込まないで液状樹脂を充填して保護することができ、また、イメージセンサーなどのＩＣを入れてハウジングとしても使えること、あるいはパッケージを重ねて実装するための（ＰＯＰなどの）回路基板では基板両面に半田ボールを乗せるパッドを設け、接続するパッケージ間の半田ボールを小さくすることができるので狭ピッチの接続が可能になるなどのメリットがあり使用されている。

回路基板５１にキャビティ５２を形成する方法としては、例えば図３（Ａ）において、ルーター５３を用いて回路基板５１に寸止めのざぐり加工を施してキャビティ５２を形成している。或いは、図３（Ｂ）において、第２の基板５４に接着シート５５（例えばプリプレグ）を仮接着してからキャビティ形成領域に相当する貫通孔５４ａを形成し、配線パターン５６ａが形成された第１の基板５６と積層プレスして加熱加圧により一体に貼り合わせることでキャビティ５２を形成している（特許文献１参照）。

また、コア誘電体層の両面にコア回路層を有する回廊基板どうしを、中央誘電体層を介して積層された多層回路基板を用いてキャビティを形成する回路基板の製造方法も提案されている。多層回路基板をレーザー加工でキャビティ部の内周に沿った隙間を形成し、隙間で囲まれた領域をリフトオフしてキャビティを形成するようになっている（特許文献２参照）。

特開平１１−２４３１５８号公報特開２０１１−２４３７５１号公報

回路基板５１にキャビティ５２を形成する場合、図３（Ｃ）に示すように先端が平らなルーター５３のビット（エンドミル）で回路基板５１にざぐり加工を行う場合には加工時間がかかる。またコーナー部５７の平面形状は、ルータービットの半径より小さくできない。また、キャビティ底部に相当する基板面に配線パターンが形成されているとざぐり加工ではパターンにダメージを与えるおそれがある。

また、図３（Ｂ）に示すように、第２の基板５４に接着シート５５を仮接着してからキャビティ形成領域に相当する貫通孔５４ａを形成し、内層導体パターン５６ａが形成された第１の基板５６に貼り合わせてキャビティ５２を形成する方法によれば、基板をくり抜くのに金型を使用する場合とルーターを使用する場合がある。金型を使用する場合は、抜き加工は短時間でできるが、加工部の端面（孔壁面）の荒れが激しい。また、抜き加工に使用する金型が非常に高価で、メンテナンスも必要となる。ルーター５３を使用する場合は、加工に時間がかかるうえにコーナー部５７のＲを小さくできない（図３（Ｃ）参照）。また、第１の基板５６と第２の基板５４との貼り合わせの位置精度が悪く、界面から貼り合わせに使用した接着シート５５の沁み出しが生じ易い。更には基板どうしを貼り合わせた後、基板外層のスルーホールめっきで、キャビティ内部に銅めっきが付着し、キャビティ底部に露出する内層導体パターン５６ａにも銅めっきが付着してしまうのでかかる内層導体パターン５５ａを保護する必要がある。

また、レーザーエッチングとリフトオフによりキャビティを形成する場合、予めキャビティ底部に相当するコア層の回路には、レーザーの照射部分に内層が加工されていないための保護用のパターンを形成する必要があり配線の自由度を損なう。またキャビティ底部には積層プレス後でも剥離可能な特殊な保護層を設けておく必要があり、かかる特殊な保護層を使用するためにコストが高くなる。
よって、加工コストが安く、高精度基板を効率よく生産可能なキャビティ含む回路基板の製造方法が必要とされている。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、キャビティを含む回路基板を安価で効率よくしかも内層導体パターンを特別な処理で保護することなく製造でき、内層側とキャビティ及び外層側の導体パターンを高精度に位置決めすることが可能な回路基板の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る回路基板の製造方法は以下の構成を備えることを特徴とする。即ち、第１の絶縁樹脂基材の少なくとも一方の面にキャリヤ付銅箔よりなる導体層を有する基板のキャリヤ付銅箔に、キャビティ底部をレーザー光から保護するための転写用パターンが形成された第１の基板を用意する工程と、第２の絶縁樹脂基材の一方の面に導体層を有し、他方の面に接着用シートが仮接着された接着層を有する第２の基板を用意する工程と、前記第１の基板の転写用パターンと前記第２の基板の接着層を対向させて貼り合わせ、加熱加圧をして仮接着した後、第１の基板と第２の基板を引き剥がして前記第２の基板の接着層に前記転写用パターンを転写する工程と、第３の絶縁樹脂基材の両面に導体層を有する基板の一方の導体層に内層導体パターンが形成された第３の基板を用意する工程と、前記第３の基板の内層導体パターン形成面と、前記第２の基板の転写パターン形成面とを対向するように位置合わせして積層し、加熱加圧することで前記接着層を介して前記第２の基板と前記第３の基板を一体に貼り合せる工程と、前記第３の基板に貼り合わせた前記第２の基板の外層にキャビティ形成エリアを囲む導体パターンを形成する工程と、前記第２の基板のキャビティ形成エリアを囲む外層導体パターンの内側端部に沿ってレーザー光を照射して当該レーザー光を遮蔽する遮蔽層となる前記転写パターンを底とする有底スリット溝を形成する工程と、前記スリット溝にエッチング液を流入させて底部に露出する前記転写パターンを除去する工程と、前記スリット溝に囲まれた基板不要部分を除去し、前記第３の基板の内層導体パターンが露出したキャビティを形成する工程と、を含むことを特徴とする。
尚、第２の基板に形成された内層導体パターン、第１の基板及び第２の基板の外層導体パターンには表面処理（ニッケルめっき及び金めっき）が施されているのが望ましい。

上述した回路基板の製造方法によれば、キャビティの加工が周囲のスリット孔の形成のみであるので加工時間が短くて済む。

また、前記第２の基板の表面に形成された導体パターンをマスクにしてレーザー加工を行うことにより、キャビティのコーナー部のＲはマスクになるパターンにより決まるのでルーター加工に比べて非常に小さくすることができる。

また、前記第２の基板に前記外層導体パターンを形成する際に、前記第３の基板の内層パターンに形成されたアライメントマークを認識して外層となる導電層に形成されたエッチングレジストに前記外層導体パターンと前記キャビティ形成のためのスリット溝を加工するレーザーのマスクにするパターンを焼き付け、エッチングすることにより第１の基板の外層導体パターンおよびキャビティと第２の基板の内層導体パターンとの位置精度を高くすることができる。

また、転写されたパターンが内層のレジストに圧着されているので、基板同士を貼り合わせるのに使用する接着層の沁み出しもない。

前記第３の基板のキャビティ形成エリア内に形成された導体パターンは、前記第２の基板と前記第３の基板を貼り合わせた基板の外層の回路、レジストおよび導体の表面処理が終了した後でスリット溝に囲まれた基板不要部分が除去されてキャビティ底部に露出するので、特別な処理を施すことなく銅めっき、ニッケルめっきあるいは金めっきから保護することができる。

前記第２の基板に形成された転写パターンは、前記第１の基板のキャリヤ付銅箔に形成された転写用パターンを、前記第２の基板の前記接着層に仮接着させて転写することにより、容易に形成することができる。

また、前記転写パターンは、ピール強度が１．０kN/m以下のプロファイルが小さい銅箔よりなる基板に形成された転写用パターンを、前記第２の基板の前記接着層に仮接着して転写することによっても第２の基板に容易に形成することができる。

上述した回路基板の製造方法を用いれば、キャビティを含む回路基板を安価で効率よくしかも内層導体パターンを特別な処理で保護することなく製造でき、内層側とキャビティ及び外層側の導体パターンを高精度に位置決めすることができる。また、キャビティのコーナー部のＲを小さくすることもできる。

回路基板の製造方法の加工工程を示す断面図である。図１に続く加工工程を示す断面図である。従来のキャビティ形成方法を示す断面及び平面説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
図１（Ａ）〜（Ｅ）及び図２（Ｆ）〜（Ｋ）を参照して回路基板の製造方法についてその回路基板の構造と共に説明する。なお、以下の説明では、転写前に形成されたパターンを転写用パターン４、転写後のパターンを転写パターン４と使い分けるものとする。

図１（Ａ）に示すように、基材１（第１の絶縁樹脂基材；例えばＦＲ‐４）の両面にキャリヤ付銅箔２が貼ってある第１の基板３を用意する。第１の基板３において、キャリヤ付銅箔２は基材１に接着している銅箔層２ａの表面にキャリヤ層といわれる銅箔２ｂが貼ってあり、容易に剥離することができる。また、基材５ａ（第２の絶縁樹脂基材）の片面に導体層５ｂが積層された第２の基板５（例えば片面銅張基板もしくは両面銅張基板の片面の銅箔をエッチングにより除去した基板）を用意する。

図１（Ｂ）において、第１の基板３のキャリヤ付銅箔２に、キャビティ加工のために照射されたレーザー光を遮蔽して、レーザー光からキャビティ底部を保護するための転写用パターン４をエッチングにより形成する。尚、転写用パターン４は基板３の片面のみに形成されていてもよい。
また、第２の基板５の基材５ａ側に、例えば接着性を有する熱硬化性樹脂製シート（接着シート６）を貼り付ける。このとき、接着シート６は完全に硬化させるのではなく加熱溶融し半硬化状態で仮接着をする。

図１（Ｃ）において、接着シート６が仮接着された第２の基板５とキャリヤ付銅箔２に転写用パターン４が形成された第１の基板３を、転写用パターン４に接着シート６を重ね合わせて加熱加圧をし、第１の基板３に形成された転写用パターン４の銅箔２ｂ（キャリヤ層）を第２の基板５の接着シート６に仮接着する。

次いで、図１（Ｄ）において、第２の基板５と第１の基板３を剥がして、当該第１の基板３に形成されている転写用パターン４の銅箔２ｂ（キャリヤ層）を、第２の基板５の接着シート６に転写する（転写パターン４形成）。キャリヤ付銅箔の銅箔２ａが残った第１の基板３は不要であるためその後の使用はしない。なお、転写パターン４は、ピール強度が１．０kN/m以下のプロファイルが小さい銅箔よりなる基板に形成された転写用パターンを、第２の基板５の接着層に仮接着して転写することによっても第２の基板５に容易に形成することができる。

また、図１（Ｄ）において、基材７ａ（第３の絶縁樹脂基材）の両面に導体層７ｂ，７ｃが積層された第３の基板７（例えば両面銅張基板）を用意して、一方の導体層７ｂにエッチングレジストを積層して露光現像してパターンを形成した後、エッチングにより回路パターンを形成し、エッチングレジストを剥離してキャビティ底部に露出させる内層導体パターン７ｄを含む内層導体パターン７ｅを形成する。この段階で第３の基板７の他方の導体層７ｃに対して導体パターンは形成されていない。上記内層導体パターン７ｄはニッケルめっき及び金めっき（表面処理）が施されている。また、上記内層導体パターン７ｅは内層ソルダーレジスト８によりコーティングされていることが望ましい。

次に、図１（Ｅ）において、第３の基板７の内層導体パターン７ｄ，７ｅが形成されたパターン形成面に、転写パターン４が転写された第２の基板５を重ね合わせ、図１（Ｆ）に示すように接着シート６を貼り合わせた状態で加熱・加圧をして接着シート６を完全に熱硬化させる。転写パターン４は中央の内層導体パターン７ｄを覆ってその周囲の内層ソルダ‐レジスト８に架設されて重ね合わせた状態となり内層ソルダーレジスト８は接着シート６と接着する。このとき、転写パターン４と接している第３の基板７のソルダーレジストもしくは回路パターンは圧着されているだけで接着はされていない。

図２（Ｇ）において、第３の基板７に形成された内層導体パターン７ｄ，７ｅには、予め第２の基板５に対して外側の導体層５ｂと第３の基板７の導体層７ｃにパターンを形成する際のアライメントマークになる穴を開ける位置を決めるためのアライメントマーク（図示せず）も形成されている。この基板７の内層導体パターン７ｄ，７ｅに含まれるアライメントマークをＸ線照射により外部から認識して外層の導体層５ｂから貫通穴をあける。

そして、図２（Ｈ）に示すように第２の基板５と第３の基板７のそれぞれの外層の導体層５ｂと７ｃにエッチングレジストを積層し、貫通穴をアライメントマークにして露光した後現像し、エッチングによりパターン５ｄ，７ｆを形成する。その際、キャビティの外形に合わせたスリット加工をするためのマスクパターンも同時に露光しキャビティ形成領域を囲む外層導体パターン５ｃ，５ｄを形成する。尚、転写パターン４の大きさは後述するキャビティ１０の外形を含む大きさに形成されている。

そして、これら外層導体パターン５ｄ，７ｆには回路保護のための外層ソルダーレジスト９が塗布され、外層導体パターン５ｃ，５ｄ，７ｆのレジストが塗布されていない部分にはニッケルめっき及び金めっき（表面処理）が施される。

次に、図２（Ｉ）に示すように外層導体パターン５ｃの内周に沿って図示しないレーザー照射装置からレーザー光Ｌをキャビティの外形に沿って照射し、第２の基板５の基材５ａにスリット溝５ｅを開ける。このとき、レーザー光Ｌは基材５ａを貫通し、接着シート６を貫通して転写パターン（銅パターン）４で反射される。転写パターン４は第３の基板７の内層がレーザー光で加工されないための保護層として機能する。尚、スリット加工には、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザー等のうちいずれかが用いられる。

次に、図２（Ｋ）において、スリット溝５ｅにエッチング液を流し込んで当該スリット溝５ｅの底部にある転写パターン（銅パターン）４を除去する。このとき、エッチング液は、転写パターン４のみを浸食しその下層の内層ソルダーレジスト８は浸食されずに残る。

最後に図２（Ｌ）において、第２の基板５にエアーを吹き付けてスリット溝５ｅに囲まれた転写パターン４、接着シート６、基材５ａが積層された基板不要部分１０を取り除き、キャビティ（凹部）１１が形成される。キャビティ１１の底部には、第３の基板７のパターン形成面に形成された導体パターン７ｄ及び内層ソルダーレジスト８が露出形成される。
尚、基板不要部分１０を取り除く方法としては、エアーを吹き付ける方法の他に粘着テープにより引き剥がす方法や吸引機により吸い取るなどの方法も適用される。

上述した回路基板の製造方法によれば、キャビティ１１を形成するための加工が周囲のスリット溝５ｅを形成するスリット加工のみであるので加工時間が短くて済む。また、露光現像した後エッチングにより形成された外層パターン５ｃをマスクにしてレーザー加工をしているのでキャビティ１１のコーナーのＲを小さくすることができる。また、外層導体パターン５ｂ，５ｃ，７ｆとキャビティ１１の底部に露出する内層導体パターン７ｄとの位置精度が良く、基板どうしを貼り合わせるための接着剤の沁み出しも生じない。また、第２の基板５に転写した銅パターン４を、レーザー光を遮蔽する保護層にしてスリット加工をするので、キャビティ１１の底部に基板不要部を除去するのに必要な特殊な保護層は不要となり、コストを減らすことができる。

尚、第２の基板５のキャビティ形成エリアを囲む外層導体パターン５ｃの内側端部の加工をレーザーに代えてルータービットによるスリット加工を行って、スリット溝５ｅの底部に転写パターン４を露出させるようにしてもよい。
ルータービットによる加工でも、レーザー加工と同様に外周のみの加工でキャビティ１１内の基板不要部分１０を除去し、内層導体パターン７ｄを傷つけることなくキャビティ１１を効率よく形成することができる。
ルータービットによる加工は、コーナーＲの大きさ、加工時間、加工位置精度などでレーザー加工よりも劣ることもあるが、加工する基材の種類や厚さに対する制限が少ないというメリットがある。

１，５ａ，７ａ基材２キャリヤ付銅箔２ａ銅箔層２ｂ銅箔３第１の基板４転写（用）パターン５第２の基板５ｂ導体層５ｃ，５ｄ，７ｆ外層導体パターン５ｅスリット孔６接着シート７第３の基板７ｂ，７ｃ導体層７ｄ，７ｅ内層導体パターン８内層ソルダーレジスト９外層ソルダーレジスト１０基板不要部分１１キャビティ

Claims

第１の絶縁樹脂基材の少なくとも一方の面にキャリヤ付銅箔よりなる導体層を有する基板のキャリヤ付銅箔に転写用パターンが形成された第１の基板を用意する工程と、
第２の絶縁樹脂基材の一方の面に導体層を有し、他方の面に接着用シートが仮接着された接着層を有する第２の基板を用意する工程と、
前記第１の基板の転写用パターンと前記第２の基板の接着層を対向させて貼り合わせ、加熱加圧をして仮接着した後、第１の基板と第２の基板を引き剥がして前記第２の基板の接着層に前記第１の基板の転写用パターンを転写する工程と、
第３の絶縁樹脂基材の両面に導体層を有する基板の一方の導体層に内層導体パターンが形成された第３の基板を用意する工程と、
前記第３の基板の内層導体パターン形成面と、前記第２の基板の転写パターン形成面とを対向するように位置合わせして積層し、加熱加圧することで前記接着層を介して前記第２の基板と前記第３の基板を一体に貼り合せる工程と、
前記第３の基板に貼り合わせた前記第２の基板の外層にキャビティ形成エリアを囲む導体パターンを形成する工程と、
前記第２の基板のキャビティ形成エリアを囲む外層導体パターンの内側端部に沿ってレーザー光を照射して当該レーザー光を遮蔽する遮蔽層となる前記転写パターンを底とする有底スリット溝を形成する工程と、
前記スリット溝にエッチング液を流入させて底部に露出する前記転写パターンを除去する工程と、
前記スリット溝に囲まれた基板不要部分を除去し、前記第３の基板の内層導体パターンが露出したキャビティを形成する工程と、を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
前記第２の基板と前記第３の基板とは、前記転写パターンが前記第３の基板に形成されたレジスト層から露出する内層導体パターンを覆って当該レジスト層と重ね合わせて前記接着層により接着されている請求項１記載の回路基板の製造方法。
前記第２の基板に前記外層導体パターンを形成する際に、外層となる導体層に塗布されたエッチングレジストに前記転写パターンの一部として形成されたアライメントマークを認識して前記外層導体パターンと前記スリット溝を形成するためのマスクパターンを焼き付け、エッチングにより外層となる導体層を除去してキャビティ形成エリアを囲む前記外層導体パターンを形成する請求項１又は請求項２記載の回路基板の製造方法。
前記第１の絶縁樹脂基材に形成される導体層としてキャリヤ付銅箔に代えてピール強度が１．０ｋＮ/ｍ以下のプロファイルが小さい銅箔が用いられ、当該銅箔に前記転写用パターンが形成された前記第１の基板が用いられる請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の回路基板の製造方法。
前記第２の基板のキャビティ形成エリアの内側端部に前記レーザー加工に代えてルーターによるスリット加工を行って、前記転写パターンが露出した有底スリット溝を形成する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の回路基板の製造方法。