JP6016017B2

JP6016017B2 - 接着シート付きプリント配線板の製造方法及びそれを用いた貼り合せプリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP6016017B2
Application number: JP2012214153A
Authority: JP
Inventors: 清男服部; 清水　明; 明清水
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: JP2014067973A

Description

本発明は、接着シート付きプリント配線板とその製造方法及びそれを用いた貼り合せプリント配線板の製造方法に関するものである。

近年、スマートフォンに代表されるように携帯機器製品の小型化・薄型化の高機能化に伴い、プリント配線板も小型・薄型化、高機能化が要求されている。部品内蔵基板の開発も進められているが、プリント配線板と内蔵部品との商流や品質保証他の問題があり、一部で実用化されているに過ぎない。一方、これに代替できる技術としてキャビティ構造を持つプリント配線板を使用したモジュールやパッケージがある。キャビティ構造を持つプリント配線板の製造には、部品を実装したベース基板上に、キャビティ用の開口を設けたスペーサー基板を貼り合せる、いわゆる貼り合せ工法が有利であることから、ベース基板とスペーサー基板の間に導通接続を付加可能な貼り合せプリント配線板及びその製造方法が要求されている。

また、ベース基板に部品実装した後にスペーサー基板及び蓋基板を貼り合わせる工法による部品内蔵的なモジュールやパッケージも実用化されている。この際、スペーサー基板に接着シートを貼り付けた、接着シート付きプリント配線板及びその製造方法が要求されている。

第１のプリント配線板と第２のプリント配線板との間に導通接続を付加させた貼り合せプリント配線板の製造方法としては、表面に接続端子を有する第１のプリント配線板及び第２のプリント配線板との間に、貫通穴に導電ペーストを充填した絶縁性接着シートを挟み、加熱加圧し接続する方法Ａがある（特許文献１）。

また、表面に接続端子を有する第１のプリント配線板と、貫通スルーホールを有する第２のプリント配線板を、絶縁性接着シートを使用して加熱加圧し接着した後、第２のプリント配線板の貫通スルーホールであった穴に侵入してきた接着材を、レーザーにより除去し、その後貴金属めっきや導電ペーストの充填等で導通接続する方法Ｂがある。

また、第１の基板、第２の基板を絶縁性接着シートやプリプレグ等で加熱加圧し接着した後、両基板を貫通するスルーホールによる層間接続を実施し、導通接続する方法Ｃがある。

また、第１の基板、第２の基板を絶縁性接着シートやプリプレグ等で加熱加圧し接着した後、両基板の片方の面からドリルやレーザー穴あけにより片方の基板を貫通する有底ビアを形成し、その後貴金属めっきや導電ペーストの充填等で導通接続する方法Ｄがある。

特開２００３−１８８５３６号公報

近年の配線パターンの微細化に伴い、接着シート付きプリント配線板については、プリント配線板を電気的に接続するためのビアホール径やピッチも微細化されており、前記した方法（特許文献１）の場合は、プリント配線板の接続端子と接着シートの貫通穴との位置合わせが困難であることが問題となる。さらにキャビティ構造の貼り合せプリント配線板を製造する際は、接着シート及びプリント配線板にそれぞれ予めキャビティ部となる領域をルーター加工等で開口させておく必要があるが、接着シートは、単体では寸法変化を生じ易いため、プリント配線板の開口との位置ずれも問題となる。

また、貼り合せプリント配線板の製造方法としては、第１・第２のプリント配線板を電気的に接続するためのビアホール径やピッチも近年微細化されており、前記した方法Ａ（特許文献１）の場合は、第１、第２のプリント配線板の接続端子と接着シート貫通穴の位置合わせが困難であり問題となっていた。さらにキャビティ構造の貼り合せプリント配線板を製造する際は、接着シート及びスペーサー基板となる第１又は第２のプリント配線板にそれぞれ予めキャビティ部となる領域をルーター加工等で開口させておく必要があるが、接着シートは、単体では寸法変化を生じ易いため、プリント配線板の開口との位置ずれも問題となる。

また、前記した方法Ｂは、第２のプリント配線板の板厚が薄く、第１・第２のプリント配線板の接続に用いる有底ビアにおいて、レーザーによる接着材の除去やその後の貴金属めっき・導電ペーストの充填が可能な場合は問題ないが、板厚が厚くビア径が小さくなるに連れ各工程での工程能力が低下し対応困難となる。一般的に第１・第２のプリント配線板を接続する有底ビアのアスペクト比が０．８以上の場合は不適である。

前記した方法Ｃの場合は、貫通スルーホール形成に機械ドリルを使用することが一般的であり、配線パターンの微細化へ追従できないのが問題であった。一般的に機械ドリル径は直径０．１ｍｍが最小である。

方法Ｄの場合は機械ドリルを使用する場合は前記方法Ｃの場合と同じく微細化への追従が課題であり、レーザードリルを使用する場合は貫通するプリント配線板の板厚やビア径に依存し、方法Ｂと同じようにアスペクト比が０．８以上の場合は適用困難である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、接着シートへの有底ビア形成時の位置合わせが容易なことにより、配線パターンの微細化やビア径の微小化に有利であり、かつプリント配線板のアスペクト比に関係なく適用が可能な、接着シート付きプリント配線板とその製造方法及びそれを用いた貼り合せプリント配線板の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明は以下を特徴とする。
１．平坦な接続端子及びを有するプリント配線板上に、保護フィルムと接着材とを備える熱硬化性の接着シートを仮接着する工程（Ａ）と、前記仮接着後の接着シートを貫通して前記平坦な接続端子に到る層間接続用の有底ビアを形成する工程（Ｂ）と、前記接着シートを仮接着したプリント配線板に、電子部品素子を収納するためのキャビティとなる開口を形成する工程（Ｃ）と前記有底ビアに導電性ペーストを充填し仮硬化する工程（Ｄ）と、を有する接着シート付きプリント配線板の製造方法。
２．項１の接着シート付きプリント配線板の製造方法により、接着シート付きプリント配線板を製造する工程（Ａ〜Ｄ）と、前記接着シート付きプリント配線板の導電性ペーストが充填された有底ビアと対応する平坦な接続端子を有する第２のプリント配線板を製造する工程（Ｅ）と、前記接着シート付きプリント配線板の保護フィルムを剥離して接着材付きの第１のプリント配線板を準備する工程（Ｆ）と、前記接着材付きの第１のプリント配線板の導電性ペーストが充填された有底ビアと、この有底ビアに対応した第２のプリント配線板の平坦な接続端子とを、加熱加圧して接続する加熱加圧工程（Ｇ）と、を有する貼り合せプリント配線板の製造方法。

本発明によれば、接着シートへの有底ビア形成時の位置合わせが容易なことにより、配線パターンの微細化やビアの微小化に有利であり、かつプリント配線板のアスペクト比には関係なく適用が可能な接着シート付きプリント配線板とその製造方法及びそれを用いた貼り合せプリント配線板の製造方法を提供することができる。

本発明の接着シート付きプリント配線板の断面図である。本発明の接着シート付きプリント配線板の製造方法の一部を示す断面図である。本発明の貼り合せプリント配線板の製造方法の一部を示す断面図である。本発明の貼り合せプリント配線板の断面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

＜接着シート付きプリント配線板＞
図１に、本実施の形態の接着シート付きプリント配線板１４を示す。本実施の形態は、平坦な接続端子１２を有するプリント配線板７と、保護フィルム２と接着材１とを備えプリント配線板７上に仮接着した熱硬化性の接着シート１６と、前記接着シート１６を貫通して前記平坦な接続端子１２に到る層間接続用の有底ビア１１と、有底ビア１１に充填され仮硬化された導電性ペースト６と、接着シート１６及びプリント配線板７を貫通して設けられ電子部品素子を収納するためのキャビティ用開口５と、を有する接着シート付きプリント配線板１４である。

接着シートとは、保護フィルムと接着材により構成され、保護フィルムを剥がした状態の接着材面を被接着材料に密着させ、加圧により追従させ、加熱により接着材の樹脂成分を溶融・硬化させ、接着せしめる機能を持つ。加熱又は加圧の加減により仮接着が可能で、仮接着後に機械加工やレーザー加工等の加工が可能である。仮接着に対しさらなる加熱・加圧（本接着）により最終的な接着特性を得る。

表面が平坦化された接続端子とは、フィルドビアにより平坦化されたビアとそのランドにより接続端子を構成している場合、貫通穴の内壁に貴金属めっきを付けたスルーホールに穴埋め剤を充填し、蓋めっきにより表面を平坦化した部位を接続端子としている場合、又はそれぞれのビア及びスルーホールから引き出した回路（ランド他）により平坦化された接続端子を構成している場合、スルーホール又は有底ビアに導電ペースト等の導電性充填剤を充填し硬化させ表面を平坦化した部位を接続端子としている場合を指す。

導電性ペーストとは、電気的接続を目的としたビアやスルーホールに充填することが可能で、スラリー状の樹脂の中に導電性の粒子が混合してあり、加熱や加圧により硬化させることができる。導電性ペーストを介して電気的接続を得る事を目的として用いられる。

本実施の形態の接着シート付きプリント配線板においては、熱硬化性の接着シートをプリント配線板に接着した状態で、平坦化された接続端子をめがけてレーザー加工することが可能であるため、従来問題であったプリント配線板の接続端子と接着シート貫通穴の位置合わせが容易となる。さらにキャビティ構造の接着シート付きプリント配線板又は貼り合せプリント配線板を製造する際は、接着シート及びプリント配線板を、それぞれ別々に予めキャビティ部となる領域をルーター加工等で開口させておく必要がなく、プリント配線板に接着シートを仮接着した状態でルータ加工機等を用いて開口できるため、工程が簡略化されると同時に開口の位置精度が向上する効果がある。

＜接着シート付きプリント配線板の製造方法＞
図２に、本実施の形態の接着シート付きプリント配線板１４の製造方法を示す。本実施の形態の接着シート付きプリント配線板１４の製造方法は、平坦な接続端子１２を有するプリント配線板７上に、保護フィルム２と接着材１とを備える熱硬化性の接着シート１６を仮接着する工程（Ａ）と、前記仮接着後の接着シート１６を貫通して前記平坦な接続端子１２に到る層間接続用の有底ビア１１を形成する工程（Ｂ）と、前記接着シート１６を仮接着したプリント配線板７に、電子部品素子（図示しない。）を収納するためのキャビティ用開口５を形成する工程（Ｃ）と前記有底ビア１１に導電性ペースト６を充填し仮硬化する工程（Ｅ）と、を有する。

本実施の形態の接着シート付きプリント配線板の製造方法によれば、熱硬化性の接着シートをプリント配線板に接着した状態で、平坦化された接続端子をめがけてレーザー加工することが可能であるため、従来問題であったプリント配線板の接続端子と接着シート貫通穴の位置合わせが容易となる。さらにキャビティ構造の接着シート付きプリント配線板又は貼り合せプリント配線板を製造する際は、接着シート及びプリント配線板を、それぞれ別々に予めキャビティ部となる領域をルーター加工等で開口させておく必要がなく、プリント配線板に接着シートを仮接着した状態でルータ加工機等を用いて開口できるため、工程が簡略化されると同時に開口の位置精度が向上する効果がある。

＜貼り合せプリント配線板の製造方法＞
図２及び３に、本実施の形態の貼り合せプリント配線板１５の製造方法を示す。本実施の形態の貼り合せプリント配線板１５の製造方法は、図１の接着シート付きプリント配線板１４を用いる貼り合せプリント配線板１５の製造方法であって、図２の接着シート付きプリント配線板１４の製造方法により、接着材１付きの第１のプリント配線板７を製造する工程（Ａ〜Ｄ）と、前記接着材１付きの第１のプリント配線板７の導電性ペースト６が充填された有底ビア１１と対応する平坦な接続端子１３を有する第２のプリント配線板８を製造する工程（Ｅ）と、前記接着シート付きプリント配線板１４の保護フィルム２を剥離する工程（Ｆ）と、前記接着材１付き第１のプリント配線板７の導電性ペースト６が充填された有底ビア１１と、この有底ビア１１に対応した第２のプリント配線板８の平坦な接続端子１３とを、加熱加圧して接続する加熱加圧工程（Ｇ）と、を有する。

本実施の形態の貼り合せプリント配線板の製造方法によれば、熱硬化性の接着シートをプリント配線板に接着した状態で、平坦化された接続端子をめがけてレーザー加工することが可能であるため、従来問題であったプリント配線板の接続端子と接着シート貫通穴の位置合わせが容易となる。さらにキャビティ構造の接着シート付きプリント配線板又は貼り合せプリント配線板を製造する際は、接着シート及びプリント配線板を、それぞれ別々に予めキャビティ部となる領域をルーター加工等で開口させておく必要がなく、プリント配線板に接着シートを仮接着した状態でルータ加工機等を用いて開口できるため、工程が簡略化されると同時に開口の位置精度が向上する効果がある。

また、本実施の形態の貼り合わせプリント配線板の製造方法においては、第１のプリント配線板と第２のプリント配線板の接続に用いるのが、接続用ビアやスルーホールに対する貴金属めっきや導電ペーストの充填ではないため、貼り合わせるプリント配線板のアスペクト比に関係することなく接続できる効果がある。

以下、本発明の接着シート付きプリント配線板とその製造方法及びそれを用いた貼り合せプリント配線板の製造方法の実施例を説明するが、本発明は、本実施例に限定されない。

（実施例１）接着シート付きプリント配線板
＜接着シート＞
接着シート１６として、絶縁接着シートＡＳ−２６００、厚さ０．０２５ｍｍで、長さ５００ｍｍ、幅４００ｍｍ（日立化成工業株式会社製、商品名）を準備した（図２（１））。

＜プリント配線板＞
プリント配線板７用の銅張り積層板として、ガラスエポキシ製の絶縁層の両側に、銅箔（１８μｍ）を積層一体化した、厚さ０．２０ｍｍで、長さ５００ｍｍ、幅４００ｍｍのＭＣＬ−Ｅ６７９−ＦＧ（日立化成工業株式会社製、商品名）を準備した（図２（２））。

次に、この銅張り積層板のＬ１（図２（２）の下面側の導体を示す。以下、同様。）及びＬ２（図２（２）の上面側の導体を示す。以下、同様。）に、エッチングレジストとして、ドライフィルムＮＩＴ２２５（ニチゴー・モートン株式会社製、商品名）をラミネータで仮圧着し、フィルム状のフォトマスクを貼り合わせて露光量１４０ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線で両面に、導体パターンを焼付け、０．９質量％炭酸ナトリウム水溶液で現像してエッチングレジストを形成し、その後、エッチングレジストのない部分を塩化銅エッチング液でエッチング除去した。このとき、Ｌ２側にコンフォーマルマスクが形成され、その開口は直径１００μｍであり、Ｌ２側の銅箔は全面残した。

次に、Ｌ２側のコンフォーマルマスクの開口からレーザ加工し、層間接続用の非貫通ビアを形成した。また、ドリル加工により、層間接続用の貫通穴を形成した。

次に、フィルドビアめっきを行い、非貫通ビアには、めっきで充填されたフィルドビアを形成し、貫通穴には、スルーホールめっきを形成した。

次に、スルーホールめっきが形成された貫通穴を、穴埋め樹脂で充填した後、フィルドビア及び穴埋め樹脂が充填された貫通穴の上面（Ｌ２側）をバフ研磨により平坦化した。

次に、無電解銅めっきにより下地銅めっきを形成した後、電気銅めっきで厚付けを行うことで、穴埋め樹脂が充填された貫通穴上に蓋めっきを形成した。

次に、両側の導体を、サブトラクト法によりパターン形成し、導体パターンＬ１及びＬ２を形成し、プリント配線板７を作製した（図２（２））。サブトラクト法によるパターン形成では、エッチングレジストとして、ドライフィルムＮＩＴ２２５（ニチゴー・モートン株式会社製、商品名）をラミネータで仮圧着し、フィルム状のフォトマスクを貼り合わせて露光量１４０ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線で両面に、導体パターンを焼付け、０．９質量％炭酸ナトリウム水溶液で現像してエッチングレジストを形成し、その後、エッチングレジストのない部分を塩化銅エッチング液でエッチング除去した。このとき、導体パターンＬ２側のフィルドビア上の平坦な接続端子１２及び貫通穴上の平坦な接続端子１２の直径は１３０μｍであった。

＜接着シートの仮接着＞
次に、プリント配線板７のＬ２側に、接着シート１６として、ＡＳ−２６００（日立化成工業株式会社製、商品名）を仮接着した（図２（３））。仮接着は熱プレス装置を用いて、
７０℃、５．０ＭＰａ、３０秒の条件で行った。

＜有底ビアＡ形成＞
次に、接着シート１６を仮接着したプリント配線板７のＬ２側において、接続用の有底ビア１１を接着シートに形成した（図２（４））。

有底ビア１１の形成方法について、詳細を以下に説明する。まず、Ｌ２側の接着シート１６に直接炭酸ガスレーザを用いたレーザ加工により、有底ビア１１を形成した（図２（４））。このとき、レーザー加工のアライメントは、プリント配線板７にパターン形成により付加したアライメントマーク（図示しない。）を直接読み取って実施したため、有底ビア１１と受けパッド（接続端子１２）との位置は、何れも有底ビア１１が受けパッド（接続端子１２）から外れることはなく、位置精度は良好であった。

＜キャビティ加工＞
次に、プリント配線板７のＬ１側から、絶縁層（基板１０）、接着材１及び保護フィルム２を貫通してプリント配線板７の導電パターンＬ２（接着シート１６側）に到るキャビティ用開口５を形成した（図２（５））。キャビティ用開口５は、ルーター加工によって行った。

＜導電性ペースト充填＞
次に、接着シート１６を仮接着したプリント配線板７の接着シート１６に付加した有底ビア１１に導電性ペースト６を充填した。（図２（６））。

導電性ペースト６はＤＤペーストＡＥ１６５１（タツタシステムエレクトロニクス株式会社製、製品名）を準備し、有底ビア１１形成において形成したビア位置に対応したメタルマスクを介して、スクリーン印刷機による印刷工法により充填した。

＜乾燥＞
次に接着シート１６に導電性ペースト６を印刷した接着シート付きプリント配線板１４をボックス型乾燥機にて乾燥を行った。乾燥条件は８０℃、６０分である。以上により、接着シート付きプリント配線板１４を作製した。

（実施例２）貼り合せプリント配線板

＜接着シート付きプリント配線板＞
実施例１と同様に、図２（１）〜（６）に従って、接着シート付きプリント配線板１４を作製した。

＜第２のプリント配線板＞
第２のプリント配線板用の銅張り積層板として、ガラスエポキシ製の絶縁層の両側に、銅箔（１８μｍ）を積層一体化した、厚さ０．２０ｍｍで、長さ５００ｍｍ、幅４００ｍｍのＭＣＬ−Ｅ６７９−ＦＧ（日立化成工業株式会社製、商品名）を準備した（図示しない。）。

次に、この銅張り積層板のＬ１（図示しない。）及びＬ２（図示しない。）に、エッチングレジストとして、ドライフィルムＮＩＴ２２５（ニチゴー・モートン株式会社製、商品名）をラミネータで仮圧着し、フィルム状のフォトマスクを貼り合わせて露光量１４０ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線で両面に、導体パターンを焼付け、０．９質量％炭酸ナトリウム水溶液で現像してエッチングレジストを形成し、その後、エッチングレジストのない部分を塩化銅エッチング液でエッチング除去した。このとき、Ｌ２側にコンフォーマルマスクが形成され、その開口は直径１００μｍであり、Ｌ２側の銅箔は全面残した。

次に、Ｌ２側のコンフォーマルマスクの開口からレーザ加工し、層間接続用の非貫通ビアを形成した。

次に、フィルドビアめっきを行い、非貫通ビアには、めっきで充填されたフィルドビアを形成した。

次に、Ｌ２側の導体を、サブトラクト法によりパターン形成し、導体パターンＬ２を形成した（図示しない。）。

次に、導体パターンＬ２側に絶縁層と銅箔を積層成形し、この銅箔にコンフォーマルマスクを形成し、コンフォーマルマスクの開口からレーザ加工して層間接続用の非貫通ビアを形成し、フィルドビアめっきを行い、パターン形成を行うという工程を数回繰り返し、
４層の導体を有する第２のプリント配線板８を作製した。ここで、第２のプリント配線板８のＬ４側（図３の最上面側の導体を示す。）には、接着シート付きプリント配線板１４の導電性ペースト６が充填された有底ビア１１と対応する平坦な接続端子１３を備えている（図３（７））。

＜接着シート保護フィルム剥離工程＞
次に、接着シート付きプリント配線板１４の接着シート１６の保護フィルム２（ポリエチレンテレフタレート製）を端から剥がし、接着シート１６の表面から導電性ペースト６がはみ出した状態にした。この際、接着シート１６から保護フィルム２をゆっくり剥がさないと、保護フィルム２側にペーストが付着する現象が起きるため、注意が必要である。

＜加熱加圧＞
第１のプリント配線板７の接着材１側と第２のプリント配線板８のＬ４側を重ね合わせ、加熱加圧により接着した。第１のプリント配線板７と第２のプリント配線板８を重ね合わせる際は、それぞれの基板の所定の位置に開けたガイド穴にピンを差込み、ズレの防止を図った。加熱圧着は熱プレス装置を用いて、１６０℃、３．５ＭＰａ、６０分の条件で行った。この加熱加圧により、仮接着状態であった接着材１及び仮硬化状態であった導電性ペースト６が本硬化し、第１のプリント配線板７の接続端子１２と第２のプリント配線板８の接続端子１３との間に、強固な接続を形成できた。

１．接着材
２．保護フィルム
３．（貫通穴上に平坦な接続端子を有する）スルーホール
４．フィルドビア
５．キャビティ用開口
６．導電性ペースト
７．第１のプリント配線板又はプリント配線板
８．第２のプリント配線板
９．レーザー光
１０．基板
１１．有底ビア
１２．（平坦な）接続端子
１３．（対応する平坦な）接続端子
１４．接着シート付きプリント配線板
１５．貼り合せプリント配線板
１６．接着シート

Claims

平坦な接続端子を有するプリント配線板上に、保護フィルムと接着材とを備える熱硬化性の接着シートを仮接着する工程（Ａ）と、
前記仮接着後の接着シートを貫通して前記平坦な接続端子に到る層間接続用の有底ビアを形成する工程（Ｂ）と、
前記接着シートを仮接着したプリント配線板に、電子部品素子を収納するためのキャビティ用開口を形成する工程（Ｃ）と
前記有底ビアに導電性ペーストを充填し仮硬化する工程（Ｄ）と、
を有する接着シート付きプリント配線板の製造方法。
請求項１の接着シート付きプリント配線板の製造方法により、接着シート付きプリント配線板を製造する工程（Ａ〜Ｄ）と、
前記接着シート付きプリント配線板の導電性ペーストが充填された有底ビアと対応する平坦な接続端子を有する第２のプリント配線板を製造する工程（Ｅ）と、
前記接着シート付きプリント配線板の保護フィルムを剥離して接着材付きの第１のプリント配線板を準備する工程（Ｆ）と、
前記接着材付きの第１のプリント配線板の導電性ペーストが充填された有底ビアと、この有底ビアに対応した第２のプリント配線板の平坦な接続端子とを、加熱加圧して接続する加熱加圧工程（Ｇ）と、
を有する貼り合せプリント配線板の製造方法。