JP5704287B1

JP5704287B1 - 樹脂多層基板の製造方法

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Publication number: JP5704287B1
Application number: JP2014542029A
Authority: JP
Inventors: 拓也小坪; 千阪　俊介; 俊介千阪
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2034-04-18
Also published as: WO2014185218A1; US9894780B2; CN104718803A; CN104718803B; US20150113802A1; JPWO2014185218A1

Abstract

本発明は、複数の熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板を積層し、熱圧着する工程を含む、キャビティを有する樹脂多層基板の製造方法であって、前記絶縁性基板の少なくとも１層は、前記絶縁性基板の一方の主面に剥離可能なキャリアフィルムを貼り付ける貼付工程と、前記キャビティを形成するための切り込みであって、前記絶縁性基板を厚さ方向に貫通し、かつ前記キャリアフィルムは厚さ方向に貫通しない切り込みを、前記キャリアフィルムが貼り付けられた前記絶縁性基板に対して形成する切込工程と、前記キャリアフィルムと、前記切り込みにより切り取られた前記絶縁性基板の一部分とを除去する除去工程とを含む方法により製造される、樹脂多層基板の製造方法である。

Description

本発明は、樹脂多層基板の製造方法に関する。

リジッド部とフレキシブル部を有する樹脂多層基板が知られている。このような樹脂多層基板は、フレキシブル部（厚みまたは層数が少なく比較的フレキシブル性が高い部分）とリジッド部（厚みまたは層数が多く比較的フレキシブル性が低い部分）とからなり、リジッド部はフレキシブル部とは絶縁性基板の数もしくは組成材料が異なっている。また、樹脂多層基板の製造方法として、導体パターンが形成された熱可塑性樹脂からなる樹脂シートを積層し、熱プレス板により加熱加圧をして積層体を一括して貼り合わせる方法が知られている。

特許文献１（特開２００３−２６４３６９号公報）には、片面導体（Ｃｕ）パターン樹脂フィルムにＰＥＴフィルムを貼り付ける工程、ＰＥＴフィルム側からレーザでビアホール（ビア穴）を形成し、層間接続材料（ビアペースト）を充填する工程、リジッド部とフレキシブル部の境界に切り込みを入れる工程を備え、切り込みが製品の幅以上の長さにされているビア充填片面導体パターンフィルムの製造方法が開示されている。

しかし、特許文献１では、ビアペースト充填の後にキャビティ形成用の切り込みを行っているため，カットや搬送の振動によるビア導体の飛びちり、脱落が発生しやすい。これらは、ショート不良やビアの電気的接続不良の発生につながる。なお、ビア充填に対するマスクとして機能するフィルム（例えばＰＥＴフィルム）を、キャリアフィルムとして保持した状態で搬送することができる工法ではない。

なお、特許文献２（特開２００５−３２２８３８号公報）には、補強板付きフレキシブル配線基板の製造方法において、フレキシブル配線板の表面側（パターン側）を微粘着フィルムに貼り付け、微粘着フィルムをキャリアとして、フレキシブル配線板の裏面側からハーフカットを施すことにより、微粘着フィルムまでは切断しないでフレキシブル配線板を所定形状に切断加工することが開示されている。しかし、特許文献２には、ビアの充填を行う製造方法に関する記載が無く、ビア充填に対するマスクとして機能するようなキャリアフィルムも有していない。

特開２００３−２６４３６９号公報特開２００５−３２２８３８号公報

本発明は、樹脂多層基板の製造において、搬送時のうねり等の発生の抑制、また、ビアホール導体の飛びちり、脱落を抑制することを目的とする。

本発明は、複数の熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板を積層し、熱圧着する工程を含む、キャビティを有する樹脂多層基板の製造方法であって、
前記絶縁性基板の少なくとも１層は、
前記絶縁性基板の一方の主面に剥離可能なキャリアフィルムを貼り付ける貼付工程と、
前記キャビティを形成するための切り込みであって、前記絶縁性基板を厚さ方向に貫通し、かつ前記キャリアフィルムは厚さ方向に貫通しない切り込みを、前記キャリアフィルムが貼り付けられた前記絶縁性基板に対して形成する切込工程と、
前記キャリアフィルムと、前記切り込みにより切り取られた前記絶縁性基板の一部分とを除去する除去工程とを含む方法により製造される、
樹脂多層基板の製造方法である。

前記貼付工程の後、前記切込工程の前に、前記キャリアフィルムが貼り付けられた前記絶縁性基板に対して前記キャリアフィルム側からビアホール用貫通孔を形成するビアホール用貫通孔形成工程と、
前記切込工程の後、前記除去工程の前に、前記キャリアフィルム側から前記ビアホール用貫通孔内に導電性材料を充填する充填工程とをさらに含むことが好ましい。

前記切込工程において、前記切り込みにより切り取られる前記絶縁性基板の一部分の形状が、所定の曲率半径の円周部を有する少なくとも１つのコーナー部を含むように、前記切り込みを形成することが好ましい。

前記導電性材料は導電性ペーストであり、前記導電性ペーストが前記絶縁性基板から突出するように充填されることが好ましい。

前記絶縁性基板の前記キャリアフィルムと反対側の主面には、導体配線層が形成されていることが好ましい。

本発明によれば、樹脂多層基板の製造において、その後の搬送より先に、絶縁性基板（絶縁性シート）にキャリアフィルムが保持された状態で、キャビティを形成するための切り込みが形成されるため、絶縁性基板の搬送時のうねり等が抑制される。したがって、絶縁性基板の積層時に積層ずれなどの問題を起こすことを抑制できる。

また、絶縁性基板にビアホール導体が形成される場合はビアホール導体用ペーストの充填より先に絶縁性基板にキャリアフィルムが保持された状態で、キャビティを形成するための切り込みが形成されるため、ビアホール導体用ペーストの飛びちり、脱落を抑制することができる。これにより、樹脂多層基板におけるショート不良やビアホール導体の電気的接続不良の発生を抑制することができる。

実施形態１の樹脂多層基板の製造方法の各工程を説明するための断面概略図である。図１に続く各工程を説明するための断面概略図である。実施形態１における絶縁性基板の製造に関する説明のための上面概略図である。実施形態１における別の絶縁性基板の製造に関する説明のための上面概略図である。実施形態１の切込工程に関する説明のための断面概略図である。実施形態２におけるコーナー部の形状を説明するための上面概略図である。実施形態２における絶縁性基板の製造に関する説明のための上面概略図である。実施形態２の効果に関する説明のための断面概略図である。実施形態２の効果に関する説明のための別の断面概略図である。実施形態２の効果に関する説明のためのさらに別の断面概略図である。

本発明の樹脂多層基板の製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。

＜実施形態１＞
本発明の一例について、図１および図２を参照して説明する。

（貼付工程）
まず、図１（ａ）に示すように、絶縁性基板（絶縁性シート）１の一方の表面に導体層２を形成し、他の表面にキャリアフィルム３を剥離可能なように貼り付ける。キャリアフィルムは一定の保持力を有するが、引きはがし時に過度の力が必要ないような微粘着性を有することが好ましい。

絶縁性基板１は、熱可塑性樹脂を含むものである。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリイミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）が挙げられる。絶縁性基板が熱可塑性樹脂を含む場合は、熱処理により樹脂が流れ易いため、積層後のプレス（一括熱圧着）時などの熱処理は比較的低温であることが望ましい。

導体層２の材料としては、例えば、銅、銀、アルミニウム、ＳＵＳ、ニッケル、金や、それらの合金からなる導体箔などを用いることができ、好ましくは銅である。導体層の厚さは回路形成可能であれば特に制限されず、３〜４０μｍ程度の範囲で適宜調整することができる（例えば１２μｍ）。また、導体箔は、熱可塑性樹脂フィルムとの接着性を高めるために片面に粗化処理が施されていてもよく、粗化された面の表面粗さ（Ｒｚ）は、例えば１〜１５μｍである。この場合、導体箔が熱可塑性樹脂フィルムに噛み込むことにより、導体箔と熱可塑性樹脂フィルムとの接合性を高めることができる。

キャリアフィルム３の材料は、好ましくはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であり、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）なども使用できる。キャリアフィルムの厚さは、好ましくは１０〜１５０μｍであり、例えば７５μｍである。

（導体配線層の形成）
次に、導体層２をフォトリソ加工などの公知の回路形成法を用いてパターニングし、接続用パッドや回路配線を含む導体配線層を形成する。

具体的には、まず、図１（ｂ）に示すように導体層２上にレジスト４を形成し、フォトリソグラフィー法などにより不要な導体層２を除去した後、レジスト４を除去する。これにより、所望のパターンを有する導体配線層２１が形成される（図１（ｃ））。

導体配線層を形成する方法は、これに限定されず、種々公知の方法を用いることができるが、例えば、絶縁性基板の表面に導体箔を接着した後、または接着剤を用いないで絶縁性基板の表面に導体箔を直接に重ね合わせた後(ラミネート)、これをエッチングして配線回路を形成する方法や、配線回路の形状に形成された導体箔を絶縁性基板に転写する方法、絶縁性基板の表面に金属メッキ法によって回路を形成する方法が挙げられる。

（ビアホール用貫通孔形成工程）
次に、図１（ｄ）に示すように、導体配線層２１が形成されキャリアフィルム３が貼り付けられた絶縁性基板１の所定の位置に、ビアホール用貫通孔５０を形成する。ビアホール用貫通孔５０の形成は、例えば、キャリアフィルム３側（導体配線層２１が形成された面とは反対側）から炭酸ガスレーザを照射して穿孔するなどの方法により行われる。その後、必要に応じて、過マンガン酸等を用いた汎用の薬液処理などにより、レーザ加工により生じたビアホール用貫通孔内に残留するスミア(樹脂の残渣)を除去する。

（切込工程）
次に、図１（ｅ）に示すように、例えば絶縁性基板の厚みを薄くしてフレキシブル部としたい箇所等にキャビティを形成するため、絶縁性基板の一部分（不要部分１０）を切り取るための切り込み１２を形成する。本実施形態の製造方法では、その後の搬送より先に、絶縁性基板にキャリアフィルムが保持された状態で、キャビティを形成するための切り込みが形成される。これにより、キャリアフィルムで絶縁性基板の全面が裏打ちされた状態で搬送できるため、絶縁性基板の搬送時のうねり等が抑制される。したがって、絶縁性基板の積層時に積層ずれなどの問題を起こすことを抑制できる。また、絶縁性基板にビアホール導体が形成される場合は、ビアホール導体用ペーストの充填より先に絶縁性基板にキャリアフィルムが保持された状態で、キャビティを形成するための切り込みが形成されるため、ビアホール導体用ペーストの飛びちり、脱落を抑制することができる。すなわち、絶縁性基板にキャビティがあらかじめ設けられると絶縁性基板がうねりやすく（変形しやすく）なる。それにより、ビアホール導体用ペースト充填後にキャリアフィルムを剥離する際に、絶縁性基板が変形してビアホール用貫通孔に充填された導電性ペーストがキャリアフィルムに持っていかれたり、周囲に飛び散ったりするおそれがある。本実施形態においては、絶縁性基板のキャビティの位置にキャリアフィルムおよび絶縁性基板が残った状態となるため、絶縁性基板が変形しやすくなることが抑制される。したがって、キャリアフィルム剥離時のビアホール用貫通孔からのペースト脱落、ペースト飛び散りが抑制される。これにより、樹脂多層基板におけるショート不良やビアホール導体の電気的接続不良の発生を抑制することができる。

ここで形成される切り込み１２は、絶縁性基板１を厚さ方向に貫通している必要がある。貫通していないと、本来キャビティとなるべき不要部分１０を分離できず、キャビティを確実に形成できなくなるからである（図５（ａ）参照）。なお、必ずしもキャリアフィルムの一部に切り込みが入っている必要はないが、絶縁性基板を全て貫通するように切り込みを入れるためには、切り込み精度との兼ね合いによりほぼ必然的に、キャリアフィルムの一部に切り込みが入ることになる（図では省略している）。

ただし、切り込み１２がキャリアフィルム３を貫通してはならない。キャリアフィルム３を貫通した場合、後述の導電性材料（ビアホール導体用ペースト）の充填工程（図１（ｆ））でキャリアフィルム３をマスクとしてビアホール導体用ペースト５１を充填する際に、切り込み１２を通して（ビアホール用貫通孔５０以外の部分に）ビアホール導体用ペーストの滲み出し４１ａが発生してしまう（図５（ｂ）参照）。

切込工程では、例えば、ピナクルダイを取り付けたプレス加工機を使用し、絶縁性基板のキャリアフィルムと反対側の表面（回路形成層側）から、キャリアフィルムの厚み方向の途中まで達するような切り込みを形成する。「キャリアフィルムの厚み方向の途中」とは、キャリアフィルムの両主面を除く、キャリアフィルムの厚み方向の内部の位置を意味し、その位置と一方の主面との間の距離は、好ましくは、キャリアフィルム厚さの１／４〜３／４であり、最も好ましくは１／２である。この程度の範囲内に切り込みの深さを設定しておけば、絶縁性基板を厚さ方向に貫通し、かつキャリアフィルムは厚さ方向に貫通しない切り込みを安定して形成することができる。

また、このように、絶縁性基板を厚さ方向に貫通し、かつキャリアフィルムは厚さ方向に貫通しない切り込みを形成することで、ビア充填や搬送時に絶縁性基板全体が繋がったままであるため、搬送時のうねり等を抑制することできる。

（導電性材料の充填工程）
次に、図１（ｅ）に示す切り込み１２が形成された絶縁性基板１の上下を反対にし、ビアホール用貫通孔５０に、スクリーン印刷法、真空充填法などにより、導電性材料（ビアホール導体用ペースト）５１を充填する（図１（ｆ））。このとき、上述のように切り込み１２がキャリアフィルム３を貫通していないため、導電性材料（ビアホール導体用ペースト）５１が導体配線層２１側に滲み出すといったことはない。

導電性材料としては、種々公知のものを用いることができるが、例えば、金属成分とフラックス成分とを混練してなる導電性ペーストが挙げられる。金属成分とは、例えば、ペースト中に分散された状態で存在する金属粉末である。フラックス成分としては、導電性ペーストの材料に用いられる種々公知のフラックス成分を用いることができ、例えば、ビヒクル、溶剤、チキソ剤、活性剤などが挙げられる。導電性ペーストは、接着温度（積層後の一括熱圧着の温度）で導体配線層の金属と合金層を形成するような金属粉を適量配合するとよい。

（除去工程）
次に、図２（ｇ）に示すように、キャリアフィルム３を剥がした後、もしくはキャリアリフィルムを剥がすときと同時に、切り込み１２により切り取られる絶縁性基板の一部分（不要部分１０）を除去する。

なお、ここで不要部分１０は、一つの閉じた切り込み１２により絶縁性基板の主面の面内で囲まれた部分であってもよく、切り込み１２と絶縁性基板１の外周との組み合わせによって同面内で囲まれた部分であってもよい。すなわち、本発明におけるキャビティとは、絶縁性基板の主面の面内で閉じた空間であってもよく、同面内で部分的に開放された空間であってもよい。後者の場合において開放された部分の比率が大きい場合は、一般的には、キャビティというよりも段差というように表現されることが多いが、本発明におけるキャビティには、このような段差も含まれるものとする。

このような不要部分１０を含む絶縁性基板１１は、実際には、図３に示されるように、基板母材１００から複数同時に作製される。ここで、従来の製造方法では、特に絶縁性基板の間１ａでは、キャビティ形成用の不要部分１０がくり抜かれると、搬送時にうねりが生じ易くなっていた。

（絶縁性基板の積層）
次に、このようにして作成された部分的にくり抜きを有する絶縁性基板１１（１つまたは複数）と、くり抜きを有さない絶縁性基板１（１つまたは複数）とを、図２（ｈ）に示すように積層する。なお、くり抜きを有さない絶縁性基板１は、図４に示すように、基板母材１００から複数同時に作製される。

また、本実施形態では、キャリアフィルムを介して導電性材料を充填するため、導電性材料５１は、キャリアフィルム３の厚み分だけ絶縁性基板１１よりも突出する（さらにビアホールの容積に対して過剰に導電性材料を充填し、より突出させてもよい）。このため、続く熱圧着工程で、導電性材料５１と導体配線層２１とが接合が良好となり、層間の接続信頼性が向上する。さらに、ビアを小型化しても層間の接続が得られ易いため、高密度にビアを配置することで樹脂多層基板を小型化することにも貢献できる。

（一括熱圧着）
次に、積層された複数枚の絶縁性基板１，１１を加熱しつつ、その積層方向に加圧する。このようにして、絶縁性基板間の接着は、接着剤（層）を設けることなく実施される。なお、フレキシブル部とリジッド部を構成する絶縁性基板を同一の熱可塑性樹脂で形成されていることが好ましい。

なお、この熱圧着時の熱により、ビアホール用貫通孔５０に充填されたビアホール導体用ペースト５１が金属化し、ビアホール導体５２が得られる。

さらに、熱圧着された複数枚の絶縁性基板１を冷却することで、図２（ｉ）に示すような樹脂多層基板を製造することができる。

なお、必要に応じて、この後に、表面電極のめっきや、実装部品の積載等を実施してもよい。

なお、本実施形態の製造方法は、従来のビルドアップ工法に比べて、生産性や積み重ね精度が大幅に改善されており、コストメリットが大きい。

また、ビア形成方法という観点では、一般的にはパンチによるスルーホール作成後のめっき加工が行われているが、生産性悪く、コストが高くつき、小型化が難しいといった難点がある。このため、本実施形態の製造方法のように、ビアホール導体用ペーストを充填した後に一括熱圧着する方法においては、これらの難点を解消できるメリットがある。

（実施形態２）
本実施形態は、切り込みにより切り取られる絶縁性基板の一部分（不要部分１０）の形状（キャビティ部）が、所定の曲率半径Ｒの円周部を有する少なくとも１つのコーナー部を含む（図６（ｂ））。図６（ｂ）では、図６（ａ）に示すような形状から角を無くしてＲを付けている。本実施形態は、この点で実施形態１と異なるが、他は実施形態１と同様である。なお、ここでの形状とは、絶縁性基板の主面の法線方向から見たときの形状を意味する。

なお、このような形状の不要部分１０を含む絶縁性基板１１は、図７に示されるように、基板母材１００から複数同時に作製される。

カット部（不要部分１０）の角（コーナー部）の少なくとも１か所以上にＲを付ける（所定の曲率半径Ｒの円周部を有する形状とする）ことで、切込工程後の搬送時などにおいて、図８に示されるようなキャリアフィルム３からの絶縁性基板１０，１１の剥がれ（図８中の矢印部分）を防ぐことができる。

また、図９に示されるように、絶縁性基板１１の剥がれがビアに達すると、絶縁性基板１１が剥がれた部分への導電性材料５１のにじみ５１ａの広がりによって、隣接するビア導体間でショートが発生する恐れがあるが、このようなショートの発生も抑止することができる。また、絶縁性基板の不要部分１０が完全にキャリアフィルム３から剥がれて、静電気で絶縁性基板の他の部分に付着した状態で積層され、図１０に示されるようにビアホール導体５２間に絶縁性基板の不要部分１０が介在するような状態となった場合は、樹脂多層基板の内部で断線が発生したり、樹脂多層基板に望ましくない凹凸が形成されたりする恐れがあるが、これらの現象も抑止することができる。

上記コーナー部の曲率半径Ｒは、特に限定されないが、好ましくは０．１〜１．０ｍｍであり、より好ましくは０．５ｍｍ程度である。Ｒ＝０．１ｍｍ未満では、浮き・剥がれの効果が期待できない。またＲ＝１．０ｍｍより大きい場合には、浮き・剥がれに対する効果は得られるが、製品の小型化に影響がでるおそれがある。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、第１の実施形態において、キャビティは樹脂多層基板のフレキシブル部に設けられたが、リジッド部に対して設けられていてもよい。また、キャビティは例えば内蔵部品を収容するためのキャビティとして用いてもよい。すなわち、本発明は、必ずしもリジッド部とフレキシブル部とを有する樹脂多層基板でなくてもよく、キャビティを有する樹脂多層基板に適用可能である。

１，１１絶縁性基板、１０不要部分、１００基板母材、１ａ絶縁性基板の間、１２切り込み、２導体層、２１導体配線層、３キャリアフィルム、４レジスト、４１ａ滲み出し、５０ビアホール用貫通孔、５１導電性材料（ビアホール導体用ペースト）、５２ビアホール導体、６樹脂多層基板。

Claims

複数の熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板を積層し、熱圧着する工程を含む、キャビティを有する樹脂多層基板の製造方法であって、
前記絶縁性基板の少なくとも１層は、
前記絶縁性基板の一方の主面に剥離可能なキャリアフィルムを貼り付ける貼付工程と、
前記キャリアフィルムが貼り付けられた前記絶縁性基板に対して前記キャリアフィルム側からビアホール用貫通孔を形成するビアホール用貫通孔形成工程と、
前記キャビティを形成するための切り込みであって、前記絶縁性基板を厚さ方向に貫通し、かつ前記キャリアフィルムは厚さ方向に貫通しない切り込みを、前記キャリアフィルムが貼り付けられた前記絶縁性基板に対して形成する切込工程と、
前記キャリアフィルム側から前記ビアホール用貫通孔内に導電性材料を充填する充填工程と、
前記キャリアフィルムと、前記切り込みにより切り取られた前記絶縁性基板の一部分とを除去する除去工程とをこの順で含む方法により製造される、
樹脂多層基板の製造方法。
前記切込工程において、前記切り込みにより切り取られる前記絶縁性基板の一部分の形状が、所定の曲率半径の円周部を有する少なくとも１つのコーナー部を含むように、前記切り込みを形成する、請求項１に記載の樹脂多層基板の製造方法。
前記導電性材料は導電性ペーストであり、前記導電性ペーストが前記絶縁性基板から突出するように充填される、請求項１または２に記載の樹脂多層基板の製造方法。
前記絶縁性基板の前記キャリアフィルムと反対側の主面には、導体配線層が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂多層基板の製造方法。