JP5413748B2

JP5413748B2 - プリント配線基板及びその製造方法

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Publication number: JP5413748B2
Application number: JP2011124005A
Authority: JP
Inventors: 直人大原
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2031-06-02
Also published as: JP2012253169A

Description

この発明は、配線パターンが形成されたベース基板上にジャンパ線を複数層有するプリント配線基板及びその製造方法に関する。

プリント配線基板として、例えばフレキシブルプリント基板は薄く可撓性に優れた特性を有するので、電子機器等に組み込まれるなど多用されている。近年の電子機器の軽薄短小化や半導体チップ等の電子部品の小型化、或いは端子の狭ピッチ化などに伴い、プリント配線基板の配線の精細化や高密度化、高多層化などが進んでいる。

このような状況の下で、多層構造のプリント配線基板には薄いこと、表面平滑性が高いこと、層間の電気的接続信頼性が高いことなどが求められている。このような要求に応えるために、配線パターン間を架橋接続するジャンパ線を備えたプリント配線基板として、例えば下記特許文献１に開示されているプリント配線基板が知られている。

このプリント配線基板は、プリント配線基板の配線パターン上に層間絶縁層をスクリーン印刷により形成した後に仮乾燥させ、更にその上にジャンパ層として導電性ペーストを印刷して仮乾燥させ、更に上層を積層したのちに高温で焼成処理をすることにより形成される。

特開昭６１−１５３９４号公報

ここで、上記特許文献１に開示されているプリント配線基板は、基板の配線側の面に層間絶縁層をスクリーン印刷等により形成しているため、層間絶縁層が配線のエッジ部分近傍において薄くなってしまう。

このことは、例えば図８に示すように、ジャンパ線１０１，１０２を２層構造のように多層にした場合においては信頼性に悪影響を及ぼす可能性がある。すなわち、層間絶縁層１０３が印刷形成されると、層間絶縁層１０３がジャンパ線１０１のエッジ部分において薄くなってしまう。この場合、十分な厚さを確保できていない部分で、ジャンパ線１０１，１０２間の絶縁不良が発生することがある。特に、導電性ペーストとして使用される銀は、イオンマイグレーションを誘発し易いので、層間絶縁層１０３の薄くなった部分におけるジャンパ線間の層間絶縁の信頼性を保持することができなくなってしまう。

これに対して、厚さを十分に確保して絶縁信頼性を保持するように層間絶縁層を複数回の印刷により形成したとすると、工数が増えるばかりではなく、各回毎に印刷の位置や厚さのばらつきが発生し、製品としての品質が悪化しかねない。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ジャンパ線間の絶縁層の厚さを確保して絶縁信頼性を向上させることができるプリント配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るプリント配線基板の製造方法は、配線パターンが形成されたベース基板上にジャンパ線を複数層有するプリント配線基板の製造方法において、前記ベース基板上に第１のジャンパ線を形成する工程と、凹部が形成された転写体に前記複数層のジャンパ線間の絶縁層を構成するレジストインクを印刷する工程と、前記転写体を前記ベース基板に対し、前記第１のジャンパ線と前記凹部とが対向するように位置合わせを行った上で貼り合わせ、前記レジストインクを前記ベース基板に転写し、前記絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層が形成されたベース基板上に第２のジャンパ線を形成する工程とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るプリント配線基板の製造方法によれば、凹部が形成された転写体にレジストインクを印刷してから絶縁層を形成するために第１のジャンパ線上に転写し、その上に第２のジャンパ線を形成する。従って、第１及び第２のジャンパ線間における絶縁層の厚さを確保して絶縁信頼性を向上させることができる。なお、転写体の凹部の形状を調整すれば、絶縁層の厚さを制御することができ、所望且つ均一の厚さの絶縁層を形成することができる。

前記レジストインクは感光性レジストインクであり、前記絶縁層はフォトリソグラフィによってパターン形成される構成としてもよい。

この場合、前記絶縁層は、例えば前記転写体を前記ベース基板に貼り合わせた状態のままマスクを介して前記レジストインクを露光することによりパターン形成される。

また、前記絶縁層は、例えば前記レジストインクの露光後に前記転写体を剥離して現像することによりパターン形成されてもよい。

前記レジストインクは熱硬化性レジストインクである構成としてもよい。

本発明に係る他のプリント配線基板の製造方法は、配線パターンが形成されたベース基板上にジャンパ線を複数層有するプリント配線基板の製造方法において、前記ベース基板上に第１のジャンパ線を形成する工程と、凹部が形成された転写体に前記複数層のジャンパ線間の絶縁層を構成するレジストインクを印刷する工程と、前記転写体を前記ベース基板に対し、前記第１のジャンパ線と前記凹部とが対向するように位置合わせを行った上で貼り合わせ、前記レジストインクを前記ベース基板に転写し、前記絶縁層を形成する工程と、前記レジストインクにより前記絶縁層を階段状断面を有するようにパターン形成する工程と、前記絶縁層が形成されたベース基板上に第２のジャンパ線を形成する工程とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、層間における絶縁層の厚さを確保して絶縁信頼性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るプリント配線基板の構造を示す断面図である。本発明の一実施形態に係るプリント配線基板の製造方法による製造工程を示すフローチャートである。同製造方法による製造工程を説明するための断面図である。同製造方法による製造工程を説明するための断面図である。同製造方法による製造工程を説明するための断面図である。同製造方法による製造工程を説明するための断面図である。同製造方法による製造工程を説明するための断面図である。同製造方法による製造工程を説明するための断面図である。同製造方法による製造工程を説明するための断面図である。同製造方法による製造工程を説明するための断面図である。同製造方法による製造工程を説明するための断面図である。同製造方法による製造工程を説明するための断面図である。同製造方法による製造工程を説明するための断面図である。本発明の実施例に係る層間マイグレーション試験を説明するための図である。同層間マイグレーション試験を説明するための図である。同層間マイグレーション試験の結果を示す図である。本発明の他の実施例に係るプリント配線基板を説明するための図である。従来の問題点を示す図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明に係るプリント配線基板及びその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るプリント配線基板の構造を示す断面図である。図１に示すように、プリント配線基板１は、ベース基材２上に配線回路３がパターン形成された銅張積層板（ＣＣＬ）などからなるベース基板４を備える。また、プリント配線基板１は、ベース基板４上に接着剤５を介して貼り付けられたカバーレイ６を備える。なお、カバーレイ６（及び接着剤５）の所定箇所には貫通孔６ａが形成されている。

このプリント配線基板１には、カバーレイ６上に第１のジャンパ線からなる第１ジャンパ回路７と、第２のジャンパ線からなる第２ジャンパ回路８とが形成されている。また、第１ジャンパ回路７と第２ジャンパ回路８との間には、層間絶縁層としての第１絶縁層９が形成され、第２ジャンパ回路８の上には、カバーコート層としての第２絶縁層１０が形成されている。このように、プリント配線基板１は、これら第１及び第２ジャンパ回路７，８により、配線回路３の架橋接続が行われる多層構造を備えて構成されている。

ベース基材２は、例えばＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＩ、ＰＡ等の絶縁性樹脂からなり、配線回路３は、銅、銅合金又はアルミニウムなどの導電材からなる。また、接着剤５は、例えばエポキシ系樹脂などを用いた熱硬化性接着剤であり、カバーレイ６は、ベース基材２と同様の絶縁性樹脂からなる。

第１及び第２ジャンパ回路７，８は、銅ペーストや銀ペーストなどの導電性ペーストからなる。また、第１絶縁層９はレジストインクからなり、第２絶縁層１０は熱硬化性、紫外線硬化性、感光性などのインクからなる。このように構成されたプリント配線基板１は、第１及び第２ジャンパ回路７，８間の第１絶縁層９が、その断面が矩形状断面となるように形成されている。

具体的には、第１絶縁層９は、第１ジャンパ回路７の平面上における上端点から第２ジャンパ回路８の下端点までの垂直距離ａが、第１ジャンパ回路７のエッジ点から第１絶縁層９のエッジ点までの斜距離ｂよりも小さくなるような矩形状断面となるように形成されている。このため、従来技術と比べると、回路間（層間）における第１絶縁層９の厚さを均一に確保することができる。これにより、層間の絶縁信頼性を向上させることができる。

このように構成されたプリント配線基板１は、例えば次のように製造される。図２は、本発明の一実施形態に係るプリント配線基板の製造方法による製造工程を示すフローチャートである。図３Ａ〜図３Ｋは、この製造工程を説明するための断面図である。ここでは、図２を参照しながら図３Ａ〜図３Ｋに基づき製造工程を説明する。

まず、図３Ａに示すように、ベース基材２上に銅箔３ａが貼り付けられた片面ＣＣＬを用意する（ステップＳ１００）。次に、図３Ｂに示すように、エッチングなどを行って配線回路３を形成し（ステップＳ１０２）、ベース基板４を形成する。そして、図３Ｃに示すように、予め貫通穴６ａが形成されたカバーレイ６を、接着剤５を介してベース基板４の配線回路３側に貼り合わせ、熱圧着する（ステップＳ１０４）。

カバーレイ６を熱圧着したら、カバーレイ６の表面に銀ペーストをスクリーン印刷し、図３Ｄに示すように、第１ジャンパ回路７を形成する（ステップＳ１０６）。第１ジャンパ回路７は、図示しない所定箇所に設けられた貫通穴６ａを介して配線回路３と電気的に接続される。

次に、転写体としてのＰＥＴフィルムを用意し、図３Ｅに示すように、このＰＥＴフィルム１１にＹＡＧレーザなどによってザグリ加工を施し、第１ジャンパ回路７を十分に覆うことができる所望の形状、深さ（例えば、２０μｍ）及び幅の凹部１１ａを形成する（ステップＳ１０８）。なお、このとき、ＰＥＴフィルム１１には、位置合わせ用のガイド穴（図示せず）も形成しておく。

その後、図３Ｆに示すように、ＰＥＴフィルム１１の凹部１１ａ側に、感光性レジストインクを全面印刷し（ステップＳ１１０）、所定の温度雰囲気（例えば、温度８０℃）下で所定時間（例えば、３０分間）放置して感光性レジストを仮硬化させ、レジスト１２を形成する。

そして、図３Ｇに示すように、ＰＥＴフィルム１１をベース基板４に対し、凹部１１ａ側が第１ジャンパ回路７と対向するように配置して、ガイド穴を利用して位置合わせを行った上で貼り合わせ、例えば真空ラミネータを用いて貼着する（ステップＳ１１２）。なお、例えばこのときのラミネート条件は、例えば、温度１００℃、真空引き時間２０秒、加圧時間２０秒、加圧力０．１Ｍｐａなどである。

次に、図３Ｈに示すように、ＰＥＴフィルム１１をベース基板４に貼着させた状態のまま、図示しないマスク等を用いて図中白抜き矢印で示すように紫外線等の光を選択的に照射して、レジスト１２を露光する（ステップＳ１１４）。その後、図３Ｉに示すように、レジスト１２からＰＥＴフィルム１１を剥離し（ステップＳ１１６）、現像を行って余分なレジスト１２を除去し、図３Ｊに示すような矩形状断面を有する第１絶縁層９をパターン形成する（ステップＳ１１８）。

その後、例えば所定の温度雰囲気（例えば、温度１５０℃）下で所定時間（例えば、３０分間）ベーキングを施して第１絶縁層９を硬化させ（ステップＳ１２０）、銀ペーストを印刷することにより第２ジャンパ回路８をベース基板４上に形成する（ステップＳ１２２）。最後に、上述したようなインクを印刷して第２絶縁層１０を形成し（ステップＳ１２４）、図３Ｋに示すようなプリント配線基板１を完成させる。

このように製造されたプリント配線基板１は、図３Ｋに示すように、第１絶縁層９が矩形状断面となる。このため、第１及び第２ジャンパ回路７，８間の厚さを一定に確保し、絶縁信頼性を向上させることができる。なお、図示の例では、第２ジャンパ回路８により貫通孔６ａを介して両端の配線回路３が電気的に接続されていることが示されている。

上述した実施形態においては、レジスト１２の転写体としてＰＥＴフィルム１１を用いたものを例に挙げて説明したが、光透過性を有し加工可能な材料（例えば、ＰＥＮフィルムなど）であればこれに限定されることはない。また、プリント配線基板１には２層のジャンパ回路７，８が形成されたものとしたが、それ以上の多層構造を有するものであってもよい。

更に、レジスト１２として感光性レジストインクを例に挙げて説明したが、例えば熱硬化性レジストインクを用いるようにしてもよい。

以下、実施例によりプリント配線基板１について具体的に説明する。本実施例においては、上記第１絶縁層９の構造を有するプリント配線基板１のサンプルを５つ（実施例）用意した。また、従来の絶縁層の構造を有するプリント配線基板のサンプルを５つ（比較例）用意した。そして、これらのサンプルについて層間マイグレーション試験を実施した。

各サンプルにおいては、図４に示すように、ベース基材２を厚さ２５μｍのＰＩで構成し、配線回路３を厚さ１２μｍのＣｕで構成した。また、カバーレイ６は最薄部が厚さ１２．５μｍ及び最厚部が厚さ２０μｍとなるように構成し、第１及び第２ジャンパ回路７，８は厚さ１０μｍのＡｇで構成した。

また、貫通孔６ａの孔径をφ０．８ｍｍ、図５に示すような第１及び第２ジャンパ回路７，８のパッド７ａ，８ａの径をφ１．３ｍｍ、このパッド７ａ，８ａ上の第２絶縁層１０の径をφ１．７ｍｍに設定した。なお、第１及び第２ジャンパ回路７，８のパッド７ａ，８ａの中心から中心までのジャンパ線長は、例えば１５ｍｍに設定した。

更に、第１絶縁層９及び従来の絶縁層の第１ジャンパ回路７上の厚さを３０μｍと設定して、各パッド７ａ，８ａから引き出され配線回路３に電気的に接続された引出部７ｂ，８ｂの先端に、層間マイグレーション試験機２００のケーブル２０１，２０２を半田１９により接続した。そして、次のような条件下で試験を行った。

試験条件は、温度８５℃、相対湿度８５％の雰囲気中に各サンプルを曝し、層間マイグレーション試験機２００からケーブル２０１，２０２を介して各ジャンパ回路７，８に５０Ｖの電圧を１０００時間印加した。その後、これら回路７，８間の絶縁抵抗を測定した。

図６に示すように、５つの比較例は、全て２５０時間〜４００時間くらいで短絡してしまった。これは、ジャンパ回路７，８間の絶縁層の厚さを十分に確保できていないことが原因と考えられる。一方、５つの実施例は、全て１０００時間を超えても短絡することなく試験を合格した。従って、本発明に係るプリント配線基板では、層間における絶縁層の厚さを確保して絶縁信頼性を向上させることが確認できた。

なお、他の実施例として、例えば図７に示すように、第１絶縁層９が、段部９ａを有する階段状断面に形成されていてもよい。これにより、段部９ａがない場合と比べて第１絶縁層９の両端の高さを段階的に低くすることができる。このため、上記実施例の作用効果と同様の作用効果を有すると共に、第１絶縁層９を形成した後の工程で第２ジャンパ回路８を例えば印刷により形成する際に、例えば銀ペーストを第１絶縁層９の上に確実且つ支障無く形成することができる。

１プリント配線基板
２ベース基材
３配線回路
４ベース基板
５接着剤
６カバーレイ
６ａ貫通孔
７第１ジャンパ回路
８第２ジャンパ回路
９第１絶縁層
１０第２絶縁層

Claims

配線パターンが形成されたベース基板上にジャンパ線を複数層有するプリント配線基板の製造方法において、
前記ベース基板上に第１のジャンパ線を形成する工程と、
凹部が形成された転写体に前記複数層のジャンパ線間の絶縁層を構成するレジストインクを印刷する工程と、
前記転写体を前記ベース基板に対し、前記第１のジャンパ線と前記凹部とが対向するように位置合わせを行った上で貼り合わせ、前記レジストインクを前記ベース基板に転写し、前記絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層が形成されたベース基板上に第２のジャンパ線を形成する工程とを備えた
ことを特徴とするプリント配線基板の製造方法。
前記レジストインクは感光性レジストインクであり、前記絶縁層はフォトリソグラフィによってパターン形成される
ことを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板の製造方法。
前記絶縁層は、前記転写体を前記ベース基板に貼り合わせた状態のままマスクを介して前記レジストインクを露光することによりパターン形成される
ことを特徴とする請求項２記載のプリント配線基板の製造方法。
前記絶縁層は、前記レジストインクの露光後に前記転写体を剥離して現像することによりパターン形成される
ことを特徴とする請求項３記載のプリント配線基板の製造方法。
前記レジストインクは熱硬化性レジストインクである
ことを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板の製造方法。
配線パターンが形成されたベース基板上にジャンパ線を複数層有するプリント配線基板の製造方法において、
前記ベース基板上に第１のジャンパ線を形成する工程と、
凹部が形成された転写体に前記複数層のジャンパ線間の絶縁層を構成するレジストインクを印刷する工程と、
前記転写体を前記ベース基板に対し、前記第１のジャンパ線と前記凹部とが対向するように位置合わせを行った上で貼り合わせ、前記レジストインクを前記ベース基板に転写し、前記絶縁層を形成する工程と、
前記レジストインクにより前記絶縁層を階段状断面を有するようにパターン形成する工程と、
前記絶縁層が形成されたベース基板上に第２のジャンパ線を形成する工程とを備えた
ことを特徴とするプリント配線基板の製造方法。