JP6181909B2 - プリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、外層の配線パターンを保護するソルダーレジストとして、内部にガラス繊維（ガラス織布またはガラス不織布）を有する絶縁樹脂層を用いた、反りや捩れの少ない薄型のプリント配線板に関する。
従来、内部にガラス繊維を有する絶縁樹脂層（以降これを、本発明の説明も含めて「プリプレグ」と呼ぶことにする。）をソルダーレジストとして使用したプリント配線板としては、例えば特許文献１に開示された「半導体パッケージ用のプリント配線板」があり、当該プリント配線板は、概ね図７に示したような製造工程により得ることができる。尚、「プリプレグ」は本来、ガラス繊維などの補強基材にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた半硬化状態で接着機能を有するものを指し、ソルダーレジストとして使用した状態（即ち、硬化した状態）では、もはや「プリプレグ」と呼べるものではないのだが、説明の便宜上、「半硬化状態」、「積層後の硬化状態」に関係なく、ソルダーレジストとして使用される「内部にガラス繊維を有する絶縁樹脂層」を「プリプレグ」と表記して説明を進めていく。
即ち、まず、図７（ａ）に示したように、半導体パッケージのサブストレートとして、厚さ０．０４〜０．１５ｍｍの両面金属箔張り積層板を用いて両面基板１ｂ（符号１４は、絶縁基板１の表裏に形成された配線パターン（図示省略）を接続する「スルーホール」である）を作製し、回路の表面処理をした当該両面基板１ｂの表裏面に同一厚みのプリプレグ６を積層する（図７（ｂ）、（ｃ）参照）。次に、サンドブラスト法にてボンディングパッド２ｂ、はんだボールパッド２ｃに相当する部分のプリプレグ６を除去した後、露出した両パッドに図示しないニッケル／金めっきなどの貴金属めっき層を施すことによって、図７（ｄ）の半導体パッケージ用のプリント配線板Ｐａを得るというものである。
上記製造工程で得られたプリント配線板Ｐａによれば、剛性を上げるのに最も効果的な外層の強化を図れるため、薄型のプリント配線板に発生する反りや捩れを大幅に抑制することができる（反りや捩れを抑制するには、内層を強化するよりも外層を強化するのが効果的だからである）。
しかし、実際に上記製造工程に倣ってプリント配線板を作製したところ、図９に示される製品領域８の外周付近２０で、図８（ｂ）に示したようなサンドブラスト加工の切削残り（樹脂残り）１８が発生することが確認された（因みに、図８（ｂ）に示した符号２は、製品領域の外周付近２０に形成された「配線パターン」であり、符号１９は、本来の「切削予定領域」である）。
原因を究明した結果、意外にも、捨て基板領域９に設けたシート枠１５に原因があることが判明した（図８（ａ）、図９参照）。
原因を究明した結果、意外にも、捨て基板領域９に設けたシート枠１５に原因があることが判明した（図８（ａ）、図９参照）。
詳しく説明すると、プリント配線板には通常、剛性を上げる目的で、捨て基板領域９に導体からなるシート枠を設けるのが一般的となっているが（図９参照）、このシート枠としてベタ状のシート枠１５を設けていたため、プリプレグ６を積層した際に流動する樹脂が、当該ベタ状のシート枠１５上に存在するプリプレグ６のガラス繊維５（図示省略）により行き場を失ってしまい、製品領域８と捨て基板領域９との境界部１７付近に切削ムラの原因となる樹脂の盛り上がり部１６（図８（ａ）参照）を形成させてしまっていた。これは、当該樹脂は製品領域８の中央から外側に流れる傾向にあるため、流れ出した樹脂がベタ状のシート枠１５上に存在するガラス繊維５（図示省略）によって堰き止められてしまうためである（即ち、この問題は、ソルダーレジストとしてプリプレグを用いるプリント配線板ならではの問題である）。因みに、製品領域８の中央部では、樹脂の逃げ場となる配線パターンの非形成部が適度に存在するため、このような盛り上がり部１６が発生せず、均一にサンドブラスト加工を行うことができる。
そこで、上記問題を解決するために、図１０（ａ）に示したように、シート枠を導体３ｂと導体抜き部３ｃからなる網目状のシート枠３にして（網目状とすることで樹脂の逃げ場を確保する）、プリプレグ６の表面全体の平坦化を図ったところ、上記サンドブラスト加工の切削残りの問題については解消されたが（図１０（ｂ）参照）、今度は、シート枠がベタ状の時には見られなかった、サンドブラスト加工部付近に発生する割れや欠けなどの問題が新たに出てきた（図１１に示した「破損部２１」を参照）。
この原因について鋭意検討を行なったところ、サンドブラスト加工の際に発生する静電気（砥粒同士の摩擦によって発生する静電気）が原因であることが判明した。
即ち、シート枠がベタ状の時には、サンドブラスト加工面側の導体面積が大きく、静電気を効率よく逃がすことができていたため、プリント配線板に割れや欠けなどの破損部２１を発生させるほどの静電気が帯電することがなかったのであるが、当該シート枠を導体面積の小さい網目状としたため、静電気を効率よく逃がすことができなくなっていたのである。
即ち、シート枠がベタ状の時には、サンドブラスト加工面側の導体面積が大きく、静電気を効率よく逃がすことができていたため、プリント配線板に割れや欠けなどの破損部２１を発生させるほどの静電気が帯電することがなかったのであるが、当該シート枠を導体面積の小さい網目状としたため、静電気を効率よく逃がすことができなくなっていたのである。
このような静電気の問題に関しては、サンドブラスト加工の際に、例えば特許文献２に開示されているような耐静電気特性を有するブラストレジストを用いることが、解決策の一つとして考えられるのだが、当該耐静電気特性を有するブラストレジストを用いた場合には、従来のサンドブラスト加工で使用していた汎用の感光性ドライフィルム（例えば、エッチングレジストに用いるドライフィルム）を用いた場合と比較して、材料コストが著しく上昇してしまいうという問題があった。
本発明は、サンドブラスト加工を行う際に、耐静電気特性を有するブラストレジストといった高価な材料を用いることなく、当該サンドブラスト加工面に発生する割れや欠けなどの不具合を防止することができる、捨て基板領域に網目状のシート枠が形成されたプリント配線板を提供することを課題とする。
本発明は、配線パターンが形成された製品領域と、当該製品領域の外周に位置する捨て基板領域と、当該捨て基板領域に形成された導体と導体抜き部とからなる網目状のシート枠と、当該網目状のシート枠に積層され、かつ当該配線パターンを保護する内部にガラス繊維を有する絶縁樹脂層からなるソルダーレジストと、当該ソルダーレジストにサンドブラスト加工を施すことによって形成された配線パターンの一部を露出するための開口部とを備えたプリント配線板の製造方法において、当該網目状のシート枠を、当該捨て基板領域の表裏面に形成し、かつ当該捨て基板領域の表裏面に形成された網目状のシート枠の導体同士を、層間接続用のビアホールで接続することを特徴とするプリント配線板の製造方法により上記課題を解決したものである。
捨て基板領域の表裏面に形成した網目状のシート枠の導体同士を、層間接続用のビアホールで接続する構成としたため、サンドブラスト加工面の導体面積を見掛け上、増やすことができる。
従って、サンドブラスト加工面に発生する静電気を効率よく逃がすことができるため、当該静電気を起因とする割れや欠けなどの不具合を容易に無くすことができる。
従って、サンドブラスト加工面に発生する静電気を効率よく逃がすことができるため、当該静電気を起因とする割れや欠けなどの不具合を容易に無くすことができる。
本発明の実施の形態を、図１（ｅ）を用いて説明する。
図１（ｅ）は、絶縁基板の表裏面に配線パターンを備えたプリント配線板Ｐの概略断面図を示したもので、当該プリント配線板Ｐは、絶縁基板１と、当該絶縁基板１における製品領域８の表裏面に形成された配線パターン２、２ａと、当該配線パターン２、２ａ間を接続するビアホール４と、当該絶縁基板１における捨て基板領域９の表裏面に形成された導体３ｂと導体抜き部３ｃとからなる網目状のシート枠３、３ａと（図２参照）、当該網目状のシート枠３、３ａ間を接続するビアホール４ａと、当該絶縁基板１の表裏面に積層された配線パターン２、２ａを保護するソルダーレジストたるプリプレグ６（即ち、内部にガラス繊維を有する絶縁樹脂層）と、当該プリプレグ６にサンドブラスト加工を施すことによって形成された配線パターン２、２ａの一部を露出するための開口部７とを有する構成からなり、サンドブラスト加工面の導体面積を、見掛け上、増やす形とすることによって、当該サンドブラスト加工の際に発生する静電気に起因する割れや欠けなどの不具合を無くすようにしたものである。
図１（ｅ）は、絶縁基板の表裏面に配線パターンを備えたプリント配線板Ｐの概略断面図を示したもので、当該プリント配線板Ｐは、絶縁基板１と、当該絶縁基板１における製品領域８の表裏面に形成された配線パターン２、２ａと、当該配線パターン２、２ａ間を接続するビアホール４と、当該絶縁基板１における捨て基板領域９の表裏面に形成された導体３ｂと導体抜き部３ｃとからなる網目状のシート枠３、３ａと（図２参照）、当該網目状のシート枠３、３ａ間を接続するビアホール４ａと、当該絶縁基板１の表裏面に積層された配線パターン２、２ａを保護するソルダーレジストたるプリプレグ６（即ち、内部にガラス繊維を有する絶縁樹脂層）と、当該プリプレグ６にサンドブラスト加工を施すことによって形成された配線パターン２、２ａの一部を露出するための開口部７とを有する構成からなり、サンドブラスト加工面の導体面積を、見掛け上、増やす形とすることによって、当該サンドブラスト加工の際に発生する静電気に起因する割れや欠けなどの不具合を無くすようにしたものである。
続いて、当該プリント配線板Ｐの製造方法を、図１に示した概略断面製造工程図を用いて説明する。
まず、図１（ａ）に示したように、ガラスエポキシ基板などからなる絶縁基板１の表裏面に金属箔２２、２２ａ（例えば「銅箔」）が積層された両面金属箔張り積層板１ｃを用意した後、後に当該絶縁基板１の表裏面に形成される配線パターン２、２ａ間を接続するビアホール４、及び、網目状のシート枠３、３ａ間を接続するビアホール４ａの形成予定部に位置する当該金属箔２２をエッチング除去する。次いで、当該金属箔２２の除去により露出した絶縁基板１にレーザ（例えば「炭酸ガスレーザ」）を照射することによって、金属箔２２ａに達する非貫通孔２４、２４ａをそれぞれ穿孔する（図１（ｂ）参照）。
まず、図１（ａ）に示したように、ガラスエポキシ基板などからなる絶縁基板１の表裏面に金属箔２２、２２ａ（例えば「銅箔」）が積層された両面金属箔張り積層板１ｃを用意した後、後に当該絶縁基板１の表裏面に形成される配線パターン２、２ａ間を接続するビアホール４、及び、網目状のシート枠３、３ａ間を接続するビアホール４ａの形成予定部に位置する当該金属箔２２をエッチング除去する。次いで、当該金属箔２２の除去により露出した絶縁基板１にレーザ（例えば「炭酸ガスレーザ」）を照射することによって、金属箔２２ａに達する非貫通孔２４、２４ａをそれぞれ穿孔する（図１（ｂ）参照）。
ここで、上記レーザ照射においては、予め金属箔２２を除去してから行う例を挙げたが、もちろん、金属箔２２にダイレクトにレーザを照射して、非貫通孔２４、２４ａを穿孔することも可能である。
次に、過マンガン酸ナトリウム系、過マンガン酸カリウム系などのデスミア処理を行うことによって、非貫通孔２４、２４ａ内のクリーニングを行なった後、めっき処理（例えば、無電解銅めっき処理および電解銅めっき処理を順次行うめっき処理）を行うことによって、非貫通孔２４、２４ａを含んだ外層にめっき２３を析出させる（図１（ｃ）参照）。次いで、周知のフォトエッチングプロセス（外層に析出されためっき２３上に、露光・現像処理でエッチングレジストパターンを形成した後、当該エッチングレジストパターンから露出しているめっき２３及び金属箔２２、２２ａを除去する工程）を行うことによって、配線パターン２、２ａと当該配線パターン２、２ａ間を接続するビアホール４、及び網目状のシート枠３、３ａと当該網目状のシート枠３、３ａ間を接続するビアホール４ａを形成する（図１（ｄ）参照）。
ここで、当該網目状のシート枠３、３ａの形状としては、特に限定されるものではないが、導体抜き部３ｃへの樹脂の流入性、及び、形成したときの導体面積の均一性などの観点から、図２（ａ）に示したようなハニカム形状とするのが好ましい。
その理由は、例えば、四角形や三角形など、六角形よりも角数が少ない場合には、導体抜き部３ｃにおける角部の角度が、六角形と比較して小さくなってしまうため、当該導体抜き部３ｃに樹脂のボイドが発生する可能性が高く（六角形よりも発生する可能性が高いという意）、また、八角形や十角形など、六角形よりも角数が多い場合には、形状が円形に近い形となるため（即ち、導体部分が多い場所と少ない場所が顕著に現れてしまう）、場所によっては、樹脂の盛り上がり部１６が発生（即ち、サンドブラスト加工の切削残り１８が発生）する懸念がでてくるからである（図８参照）。
また、捨て基板領域９の表裏面に設ける網目状のシート枠３、３ａをハニカム形状とした場合、図２（ｂ）に示したように、表面側に設けた網目状のシート枠３と裏面側に設けた網目状のシート枠３ａの形成位置をずらして形成するのが、プリント配線板の剛性を上げる上で好ましい。
次に、図１（ｄ）の工程で得られた両面基板１ａに対してソフトエッチング処理（例えば、蟻酸やアミン系錯化剤を主成分とする「メック社製：ＣＺ８１００」によるソフトエッチング処理など）を行うことによって、配線パターン２、２ａ及び網目状のシート枠３、３ａの露出面を粗化した後、当該両面基板１ａの表裏面に、内部にガラス繊維５を有する絶縁樹脂層からなるプリプレグ６を積層する。次いで、所望のパターン開口部を有するブラストレジスト（図示省略）を介したサンドブラスト加工を行うことによって、配線パターン２、２ａの一部を露出する開口部７を形成した後、当該開口部７から露出する配線パターン２、２ａに図示しないニッケル／金めっきなどの貴金属めっき層を形成することによって、図１（ｅ）に示したプリント配線板Ｐを得る。
本実施の形態における注目すべき点は、捨て基板領域９の表裏面に形成された導体３ｂと導体抜き部３ｃからなる網目状のシート枠３、３ａの導体３ｂ同士を、層間接続用のビアホール４ａで接続する構成とした点にある。
これにより、シート枠を網目状としたことによって小さくなってしまったサンドブラスト加工面の導体面積を、見掛け上、増大させた形となるため、サンドブラスト加工の際に発生する静電気を効率よく逃がすことが可能となり、以て、当該静電気を起因とする割れや欠けなどの不具合を容易に防止することができる（尚、副産物的な効果として、シート枠３、３ａの導体面積が小さくなってしまったことによる剛性の低下に関しても、当該シート枠３、３ａの導体３ｂ同士を接続するビアホール４ａの存在により補うことができる）。
尚、図１（ｅ）の工程では、プリプレグ６に設ける開口部として、配線パターン２、２ａの一部を露出させる開口部７のみを形成する例を示したが、図３に示したように、当該開口部７をサンドブラスト加工で形成するのと同時に、網目状のシート枠３、３ａの導体３ｂに沿って開口部７ａを形成するのが、はんだ処理などの高温処理の際に発生する応力を緩和する上で好ましい。即ち、当該プリプレグ６の内部に存在するガラス繊維５を細かく切断できるため、熱応力により発生する反りや捩れを抑制でき、より良い結果が得られる。因みに、符号３ｄはプリプレグ６越しに見える網目状のシート枠３の導体３ｂである。
本発明を説明するに当たって、絶縁基板１の配線パターン形成層上（即ち、配線パターン２、２ａが形成された絶縁基板１上）に直接プリプレグ６を積層する例を用いて説明したが、図４に示したように、当該配線パターン形成層とプリプレグ６との間に低弾性率材料層１１を配置し、開口部７（７ａ）の形成をサンドブラスト加工とデスミア処理の２工程で行うのが、図５に示したような、サンドブラスト加工の過剰切削による配線パターン２や絶縁基板１へのダメージ１３を確実に防止する上で好ましい。因みに、図中の符号１０は、部分的にサンドブラスト加工を行うために設けられる「ブラストレジスト」であり、また、「矢印ＳＢ」は、サンドブラスト加工を模式的に表したものである。
この工程を簡単に説明すると、まず、図４（ａ）に示したように、絶縁基板１における配線パターン２、２ａの形成面に、低弾性率材料層１１（例えば、三井金属社製の「プライマーレジン」等のエポキシ樹脂とエラストマーからなる熱硬化性樹脂などが挙げられ、特に３ＧＰａ以下の弾性率を有するものが、サンドブラスト加工の過剰切削を確実に防止できるため好ましい。）とプリプレグ６とを順次積層した後、当該プリプレグ６上に、開口部１０ａ（露光・現像工程にて形成された開口部）を有するブラストレジスト１０を形成する（図４（ｂ）参照）。次いで、サンドブラスト加工ＳＢを行うことによって、当該開口部１０ａから露出しているプリプレグ６を除去した後（図４（ｃ）参照）、当該サンドブラスト加工ＳＢにより露出した低弾性率材料層１１をデスミア処理で除去することによって、開口部７（７ａ）を形成するというものである（図４（ｄ）参照）。因みに、図中の符号１２は、露出した配線パターン２、２ａを保護するために設けられたニッケル／金めっきなどの貴金属めっき層である。
このように、配線パターン２などを露出させる開口部７などの形成工程として、一旦、耐サンドブラスト性の高い低弾性率材料層１１をサンドブラスト加工ＳＢにて露出させることによって、サンドブラストによる切削性の高い配線パターン２などを当該サンドブラスト加工から保護し、その後、配線パターン２などにダメージを与えることのないデスミア処理で当該低弾性率材料層１１を除去するという２工程に分けて行うため、サンドブラスト加工ＳＢの過剰切削によるダメージを確実に防止できるのである。
尚、当該低弾性率材料層１１としては、プリプレグ６の樹脂（例えば「エポキシ樹脂」）よりも最低溶融粘度の高いもの（例えば「２０００Ｐａ・Ｓ以上」）を用いるのが、図６に示したような、配線パターン２とプリプレグ６中のガラス繊維５の接触をなくす上で好ましい。即ち、両者の接触をなくすことにより、両者の接触により発生するＣＡＦ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ａｎｏｄｉｃ ｆｉｌａｍｅｎｔ：ガラス繊維に沿って進行するマイグレーション）の懸念がなくなり、より良い結果が得られる。
本発明を説明するに当たって、絶縁基板１の表裏に配線パターン２、２ａが形成された両面プリント配線板を例にして説明したが、本発明の構成から逸脱しない範囲であれば、他の構成に利用することももちろん可能である。
１：絶縁基板
１ａ、１ｂ：両面基板
１ｃ：両面金属箔張り積層板
２、２ａ：配線パターン
２ｂ：ボンディングパッド
２ｃ：はんだボールパッド
３、３ａ：網目状のシート枠
３ｂ：導体
３ｃ：導体抜き部
３ｄ：プリプレグ越しから見た網目状のシート枠の導体
４、４ａ：ビアホール
５：ガラス繊維
６：プリプレグ
７、７ａ：開口部
８：製品領域
９：捨て基板領域
１０：ブラストレジスト
１０ａ：開口部
１１：低弾性率材料層
１２：貴金属めっき層
１３：ダメージ
１４：スルーホール
１５：ベタ状のシート枠
１６：盛り上がり部
１７：境界部
１８：切削残り
１９：切削予定領域
２０：製品領域の外周付近
２１：破損部
２２、２２ａ：金属箔
２３：めっき
２４、２４ａ：非貫通孔
Ｐ、Ｐａ：プリント配線板
ＳＢ：サンドブラスト加工
１ａ、１ｂ：両面基板
１ｃ：両面金属箔張り積層板
２、２ａ：配線パターン
２ｂ：ボンディングパッド
２ｃ：はんだボールパッド
３、３ａ：網目状のシート枠
３ｂ：導体
３ｃ：導体抜き部
３ｄ：プリプレグ越しから見た網目状のシート枠の導体
４、４ａ：ビアホール
５：ガラス繊維
６：プリプレグ
７、７ａ：開口部
８：製品領域
９：捨て基板領域
１０：ブラストレジスト
１０ａ：開口部
１１：低弾性率材料層
１２：貴金属めっき層
１３：ダメージ
１４：スルーホール
１５：ベタ状のシート枠
１６：盛り上がり部
１７：境界部
１８：切削残り
１９：切削予定領域
２０：製品領域の外周付近
２１：破損部
２２、２２ａ：金属箔
２３：めっき
２４、２４ａ：非貫通孔
Ｐ、Ｐａ：プリント配線板
ＳＢ：サンドブラスト加工
Claims (4)
- 配線パターンが形成された製品領域と、当該製品領域の外周に位置する捨て基板領域と、当該捨て基板領域に形成された導体と導体抜き部とからなる網目状のシート枠と、当該網目状のシート枠に積層され、かつ当該配線パターンを保護する内部にガラス繊維を有する絶縁樹脂層からなるソルダーレジストと、当該ソルダーレジストにサンドブラスト加工を施すことによって形成された配線パターンの一部を露出するための開口部とを備えたプリント配線板の製造方法において、当該網目状のシート枠を、当該捨て基板領域の表裏面に形成し、かつ当該捨て基板領域の表裏面に形成された網目状のシート枠の導体同士を、層間接続用のビアホールで接続することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
- 当該網目状のシート枠が、ハニカム形状のシート枠であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板の製造方法。
- 当該捨て基板領域の表裏面に形成された網目状のシート枠を、表裏面で位置をずらして形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント配線板の製造方法。
- 当該ソルダーレジストにサンドブラスト加工を施すことにより、配線パターンの一部を露出する開口部だけでなく、網目状のシート枠の導体の一部を露出する開口部も併せて形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線板の製造方法。
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