JP6588844B2

JP6588844B2 - 印刷配線板の製造方法

Info

Publication number: JP6588844B2
Application number: JP2016032381A
Authority: JP
Inventors: 辰也本多
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2036-02-23
Also published as: JP2017152493A

Description

本発明は、特に、リジッドフレキシブル印刷配線板の製造方法に関する。

近年、電子製品の小型化、薄型化、高密度化に伴い、多層印刷配線板、特に柔軟性を有するリジッドフレキシブル印刷配線板（以下、印刷配線板という）の需要が高まっている。
この印刷配線板は、従来のリジッド基板とフレキシブル基板とを印刷配線板の製造中に連結したものであり、装置を容易に組み立てることができるため、ノートパソコン、デジタルカメラ、小型の通信端末など高集積回路の設計が要求される装置において幅広く用いられる。

このような印刷配線板は、製造工程において、フレキシブル領域となる内側コア層のカバーレイ上に積層する外側コア層とプリプレグをくり抜き、プレス（熱圧着）成形してリジッド領域を形成する。
しかしながら、プレス成形すると、フレキシブル領域となる外側コア層とプリプレグをくり抜いた箇所は凹む。これにより、リジッド領域の端部側面は、プリプレグがむき出しになるため、プレスで押し出された溶融樹脂が、くり抜かれたフレキシブル領域の方へ流れ出て、樹脂流れ過多が起こる。
樹脂流れ過多が起こると、リジッド領域の端部の樹脂が不足して、リジッド領域端部の板厚がやや薄くなり、リジッド領域の表面が平滑でなくなる。また、リジッド領域端部に樹脂かすれが発生し、プリプレグと外側コア層との密着不足による積層不良も発生する。
さらに、リジッド領域端部の板厚薄により、ドライフィルムの密着不足でエッチング液の染み込みや、ドライフィルムへのマスクフィルム密着不足で露光ボケが発生し、回路形成不良が発生することがある。

このようなフレキシブル領域への樹脂流れ不良を防止する印刷配線板の製造方法として、特許文献１に示すような、軟性フィルム上にレーザ遮断層（カバーレイフィルム）が形成されたベース基材の一面または両面に複数のパターン層を積層し、この複数のパターン層の上面に絶縁剤を介在して銅箔層を形成し、ビアホールまたは貫通孔が形成された外部パターン層を積層するステップと、外部パターン層に形成されたビアホールまたは貫通孔とフレキシブル領域とにウインドーを設けてレーザ加工するステップと、レーザ加工された外部パターン層を銅メッキし、該銅メッキ層の一部領域をエッチングして外部回路パターンを形成するステップと、を含む多層硬軟性印刷回路基板の製造方法が挙げられる。

印刷配線板には、上述したレーザ加工やエッチングからフレキシブル領域のコア層の導体配線（回路パターン）を保護するため、ポリイミド系樹脂からなるカバーレイフィルムがコア層の回路パターンの表面に積層される。また、このカバーレイフィルムは、表面の無電解めっきと密着するために粗化されるが、粗化するための一般的な過マンガン酸塩水溶液（例えば、過マンガン酸ナトリウムなどのアルカリ性の薬液）は、カバーレイフィルムの構成材料であるポリイミド系樹脂を、下部のフレキシブル領域のパターン回路が露出するほど溶かしてしまう。カバーレイフィルムが溶解して保護効果が喪失すれば、回路形成のエッチングで回路パターンの損失が発生し、製品の品質低下が起こる。

特開２０１１−０９７０５２号公報

本発明は、フレキシブル領域に隣接するリジッド領域の端部から樹脂流れがなく、この樹脂流れ過多によるリジッド領域のフレキシブル領域側への傾きや積層不良や回路形成不良が発生しない印刷配線板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するべく完成されたものであって、以下の構成からなる。
（１）内側コア層の少なくとも片面に回路パターンを形成し、この回路パターン表面をカバーレイフィルムで被覆したフレキシブル領域と、このフレキシブル領域に隣接し、前記カバーレイフィルムの表面にプリプレグを介して少なくとも１層の外側コア層が積層されたリジッド領域とを備えた印刷配線板の製造方法であって、前記カバーレイフィルムの表面にめっき層を形成する工程と、前記フレキシブル領域以外の前記めっき層を除去する工程と、前記リジッド領域およびフレキシブル領域の前記カバーレイフィルムの表面に、プリプレグおよび外側コア層を積層する工程と、前記フレキシブル領域の端部にレーザを照射し、前記フレキシブル領域の前記カバーレイフィルムの表面のめっき層までの前記プリプレグと前記外側コア層を除去する工程と、前記フレキシブル領域の前記めっき層を除去する工程とを含む印刷配線板の製造方法。
（２）前記めっき層を形成する工程の前に、カバーレイフィルムの表面をジェットスクラブで粗化する工程を含む（１）に記載の印刷配線板の製造方法。
（３）前記フレキシブル領域の前記プリプレグと前記外側コア層を除去する工程の前に、前記リジッド領域の表裏面を貫通し、内部の前記回路パターンと接続するスルーホールを設ける工程を含む（１）または（２）に記載の印刷配線板の製造方法。

本発明によれば、回路パターン表面のカバーレイフィルムの表面までのプリプレグと外側コア層を、カバーレイフィルムの表面のめっき層を境界にレーザで切削した後除去し、このめっき層を除去してフレキシブル領域を形成するので、リジッド領域の端部からの樹脂流れが起こらず、樹脂流れ過多によるリジッド領域のフレキシブル領域側への傾きや積層不良や回路形成不良が発生しない。

本発明に係る印刷配線板の製造方法における印刷配線板の一実施形態を示す断面図である。本発明におけるフレキシブル領域の外側コア層を示す断面図である。（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における一実施形態を示す断面図である。（ｆ）〜（ｇ）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における一実施形態を示す断面図である。（ｈ）〜（ｉ）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における一実施形態を示す断面図である。

本発明の製造方法により得られる印刷配線板１００は、図１に示すように、内側コア層１の少なくとも片面に形成した回路パターン２が、表面をカバーレイフィルム３で被覆した状態で外部に露出しているフレキシブル領域Ａと、内側コア層１の少なくとも片面に回路パターン２を形成し、この回路パターン表面をカバーレイフィルム３で被覆し、このカバーレイフィルム３表面にプリプレグ４を介して少なくとも１層の外側コア層１０を積層したリジッド領域Ｂとを備える。
リジッド領域Ｂは、表裏面の内側コア層１、外側コア層１０およびプリプレグ４を貫通するスルーホール６が設けられる。スルーホール６の内壁面には、内層コア層１の回路パターン２と電気的に接続する導体層５が設けられる。
また、リジッド領域Ｂの最外層には、ソルダーレジスト７が設けられる。

内側コア層１は、回路パターン２を少なくとも片面に備え、フレキシブル領域Ａにて露出する絶縁体である。内側コア層１は軟質のフィルム状であり、材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、液晶ポリマー樹脂、フッ素樹脂などの有機樹脂などが挙げられる。

回路パターン２は、内側コア層１および外側コア層１０の少なくとも片面に積層し、熱プレスで加熱・加圧されて形成した例えば、銅箔または薄銅箔などの導電性金属箔を用いる。必要に応じて、銅箔または薄銅箔に銅めっきを行う。この回路パターン２は、後述するスルーホール６を通して電気的に外部と接続される。

カバーレイフィルム３は、内側コア層１の表面の回路パターン２に接着剤などを介して熱圧着などにより固定されるフィルムであり、フレキシブル領域Ａで外部に露出し、エッチング液などのウェット処理と印刷配線板のハンドリングから、内側コア層１の表面の回路パターン２を保護する役割を持つ。また、リジッド領域Ｂでは、カバーレイフィルム３の外側には、ガラスエポキシ等のプリプレグ４を介して、少なくとも１層の外側コア層１０が設けられる。このカバーレイフィルム３は、例えばポリイミド樹脂などで形成される。

外側コア層１０は、印刷配線板１００において、内側コア層１より外面に少なくとも一層形成される絶縁体である。この外側コア層１０の少なくとも片面には回路パターン２が設けられる。

外側コア層１０の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂などの有機樹脂などが挙げられる。これらの有機樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。また、絶縁体として有機樹脂を使用する場合、有機樹脂に補強材を配合して使用するのが好ましい。また、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機充填材が含まれていてもよい。
さらに、外側コア層１０は、絶縁性を有する絶縁性布材１１を含有しているのがよい。絶縁性布材１１は、導体層５を形成する導体材料（めっき）が通過しないように、隙間の無いものが好ましい。このような絶縁性素材としては、例えば、ガラスクロスやガラス不織布などがよい。ガラスクロスとしては、例えばガラス繊維から作られるHigh densityガラスクロス、高開織クロスなどが挙げられる。絶縁性布材１１を含有した外側コア層１０は、厚み３０〜２００μｍの層であるのが好ましい。

プリプレグ４は、リジッド領域Ｂにおいて、内側コア層１および外側コア層１０の表面に積層され、回路パターン２を埋設する絶縁樹脂層である。
プリプレグ４を形成する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ケイ素樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は２種以上を混合してもよい。これらの樹脂には、上述の補強材や無機充填材、フェノール樹脂やメタクリル樹脂からなる有機充填材が含まれていてもよい。

リジッド領域Ｂにて、内側コア層１、外側コア層１０、プリプレグ４が積層されたものは積層体８となる。
スルーホール６は、積層体８を、レーザ加工またはドリル加工により貫通させた貫通孔であり、内壁面およびその開口部周縁にかけて導体層５を有し、内側コア層１および外側コア層１０に形成された回路パターン２と電気的に接続する。
なお、積層体８にはスルーホール６だけでなく、ビアホール（図示せず）を形成してもよい。
リジッド領域Ｂの積層体８の表面には、ソルダーレジスト７が設けられている。このソルダーレジスト７は、スルーホール６およびその開口部周縁の導体層５の周囲に設けられる。

図１に示す印刷配線板１００は通常のリジッドフレキシブル多層印刷配線板だが、回路パターン２を設けた外側コア層１０とプリプレグ４とを交互に積層して多層のビルドアップ層としてもよい。この場合、積層した外側コア層１０にビア（図示せず）および回路パターン２が形成され、電気的に接続される。

この印刷配線板１００は、フレキシブル領域Ａで、内側コア層１の回路パターン２がカバーレイフィルム３を表面に形成した状態で外部に露出している。また、リジッド領域Ｂは端部を含めて板厚が一定であり、表面が平滑である。

次に、本発明に係る印刷配線板の製造方法を説明する。本発明に係る印刷配線板の製造方法は、下記の工程（i）〜（viii）を含む。
（i）絶縁体からなる内側コア層の表面に回路パターンを形成し、この回路パターンを形成した表面の全面にカバーレイフィルムを積層し、熱プレスで加熱・加圧する工程。
（ii）カバーレイフィルムの表面にめっき層を形成する工程。
（iii）フレキシブル領域以外のリジッド領域のめっき層を除去する工程。
（iv）リジッド領域およびフレキシブル領域のカバーレイフィルムの表面にプリプレグと、表面に回路パターンを形成した外側コア層を積層し、熱プレスで加熱・加圧して積層体を形成する工程。
（v）リジッド領域の積層体にレーザ加工またはドリル加工により、表裏面を貫通したスルーホール形成用のスルーホール下孔を設け、デスミア処理を行う工程。
（vi）スルーホール下孔の開口周縁部および内壁面に、導体材料にて導体層を形成（めっき処理）した後、エッチングレジストを露光および現像し、導体層の回路パターン以外の部分をエッチングして、回路パターンとスルーホールを形成する工程。
（vii）フレキシブル領域端にレーザを照射し、フレキシブル領域のカバーレイフィルムの表面のめっき層までのプリプレグと外側コア層を除去する工程。
（viii）フレキシブル領域に残っためっき層を除去する工程。

本発明に係る印刷配線板の製造方法を、図３〜５に基づいて説明する。なお、上述した部材についての説明は省略する。

まず、図３（ａ）に示すように、内側コア層１の表面に回路パターン２を形成する。この回路パターン２は、フレキシブル領域Ａとリジッド領域Ｂとにそれぞれ設けられ、それぞれの回路パターン２の一部は接続している。

次に、図３（ｂ）に示すように、フレキシブル領域Ａとリジッド領域Ｂとに共通しており、かつ、ポリイミド系樹脂を用いて作製されたカバーレイフィルム３を、内側コア層１の回路パターン２を形成した表面を含む内側コア層１の全面に熱プレスで加熱・加圧で積層する。

次に、図３（ｃ）に示すように、カバーレイフィルム３の表面に無電解めっき処理を行い、めっき層９を形成する。このめっき層９は、例えば銅めっきであるのがよい。

めっき層９を形成する前に、カバーレイフィルム３の表面に、めっき層９との密着性を上げ、且つ後に剥離しやすくするために表面を粗化処理するのがよい。この粗化処理は公知の方法を用いてよいが、一般的な過マンガン酸塩水溶液を用いると、カバーレイフィルム３の構成材料であるポリイミド系樹脂を、下部のフレキシブル領域Ａの回路パターン２が露出するほど溶かしてしまうため、ジェットスクラブによる粗化がよい。ジェットスクラブによる粗化は、例えば、ジェットスクラブ研磨機としてフジ機工社製を用い、ジェットスクラブ砥粒ナンコランダム（＃２００）、ジェット圧０．１２±０．０５ＭＰａ、コンベアスピード１．８５ｍ／ｍｉｎで行うのがよい。

次に、図３（ｄ）に示すように、フレキシブル領域Ａとなる範囲以外のリジッド領域Ｂの範囲のめっき層９をエッチングにて除去する。

次に、図３（ｅ）に示すように、フレキシブル領域Ａおよびリジッド領域Ｂのカバーレイフィルム３の表面にプリプレグ４を積層し、さらにプリプレグ４に、表面に回路パターン２を形成した外側コア層１０を積層した後、熱プレスで加熱・加圧し積層体８を形成する。外側コア層１０の表面の回路パターン２は、後述の熱プレスで加熱・加圧する積層時にプリプレグ４へ埋設される。また、外側コア層１０は、前述したように、ガラスクロスなどの絶縁性布材１１を含有しているのがよい。
この積層体８の表面には、一方に回路パターン２を形成し、他方は導電性金属箔５１とした外側コア層１０を、最表面が導電性金属箔５１となるように積層し、熱プレスで加熱・加圧されて形成される。導電性金属箔５１の材料は、例えば、銅箔または薄銅箔などを用いるのがよい。
なお、必要があれば、積層体８に、さらにプリプレグ４と外側コア層１０または導電性金属箔５１を順次積層（レイアップ）し熱プレスで加熱・加圧したビルドアップ基板としてもよい。

次に、図４（ｆ）に示すように、リジッド領域Ｂの積層体８の所定の位置にスルーホール下孔６ａを形成する。スルーホール下孔６ａは、積層体８の上下面を電気的に接続するスルーホール６を形成するための貫通孔である。スルーホール下孔６ａは、例えばＣＯ₂レーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザなどのレーザ加工やドリル加工などによって形成される。

スルーホール下孔６ａは、レーザ加工またはドリル加工のいずれの方法を使用しても、孔壁等に開口時の樹脂の残渣（図示せず）が残ることがある。この場合、デスミア処理により残渣を除去する。デスミア処理は、強アルカリによって樹脂（残渣）を膨潤させ、次いで酸化剤（例えば、クロム酸、過マンガン酸塩水溶液など）を用いて樹脂を分解除去する。あるいは、研磨材によるウェットブラスト処理やプラズマ処理によって、樹脂を除去する。
この時、デスミア処理で用いられる強アルカリの液剤や酸化剤は、フレキシブル領域Ａにかかることがあるが、フレキシブル領域Ａの内側コア層１のカバーレイフィルム３は、表面がリジッド領域Ｂ同様にめっき層９、プリプレグ４、外側コア層１０により被覆されているので、カバーレイフィルム３の主成分であるポリイミドが溶出することはない。

次に、図４（ｇ）に示すように、リジッド領域Ｂにおいて、スルーホール下孔６ａの開口周縁部を含むリジッド領域Ｂ表面および内壁面に、導体材料にて導体層５を形成（めっき処理）した後、ドライフィルム・エッチングレジストをロールラミネートで導体層５に貼り付ける。エッチングレジストを露光および現像して、回路パターン２とスルーホール６を形成しない箇所のエッチングレジストを除去し、その箇所の導体層５をエッチングする。エッチング後に残っているエッチングレジストを剥離した後、積層体８の表面にソルダーレジスト７を形成する。なお、導体層５を形成する導体材料は、例えば銅めっきが挙げられる。銅めっきは無電解銅めっきでも電解銅めっきでもよいが、めっきの厚付けを行うには電解銅めっきが好ましい。

次に、図５（ｈ）に示すように、フレキシブル領域Ａ端にレーザＬを照射し、フレキシブル領域Ａのカバーレイフィルム３の表面のソルダーレジスト７からめっき層９までのプリプレグ４と外側コア層１０を切除して除去する。このレーザＬとしては、例えばスルーホール下孔６ａの形成に用いたＣＯ₂レーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザなどを用いるのがよい。
このとき、レーザＬを樹脂加工用の出力にすれば、金属であるめっき層９はレーザＬによる切除の境界となるので、めっき層９はレーザＬにより除去されない。

最後に、カバーレイフィルム３とリジッド領域Ａの端部側面に残っためっき層９をエッチング（フラッシュ・エッチング）で除去すると印刷配線板１００が完成する。

以上のように、フレキシブル領域Ａにおいて、めっき層９を内側コア層１のカバーレイフィルム３の表面に形成すると、レーザでフレキシブル領域Ａのカバーレイフィルム３の表面までのプリプレグ４と外側コア層１０を除去できるので、リジッド領域Ｂの端部からの樹脂流れが起こらず、樹脂流れ過多によるリジッド領域Ｂのフレキシブル領域Ａ側への傾きや積層不良や回路形成不良が発生しない。

１内側コア層
２回路パターン
３カバーレイフィルム
４プリプレグ
５導体層
６スルーホール
６ａスルーホール下孔
７ソルダーレジスト
８積層体
９めっき層
１０外側コア層
１１絶縁性布材
５１導電性金属箔
１００印刷配線板
Ａフレキシブル領域
Ｂリジッド領域

Claims

内側コア層の少なくとも片面に回路パターンを形成し、この回路パターン表面をカバーレイフィルムで被覆したフレキシブル領域と、
このフレキシブル領域に隣接し、前記カバーレイフィルムの表面にプリプレグを介して少なくとも１層の外側コア層が積層されたリジッド領域とを備えた印刷配線板の製造方法であって、
前記カバーレイフィルムの表面にめっき層を形成する工程と、
前記フレキシブル領域以外の前記めっき層を除去する工程と、
前記リジッド領域およびフレキシブル領域の前記カバーレイフィルムの表面に、プリプレグおよび外側コア層を積層する工程と、
前記フレキシブル領域の端部にレーザを照射し、前記フレキシブル領域の前記カバーレイフィルムの表面のめっき層までの前記プリプレグと前記外側コア層を除去する工程と、
前記フレキシブル領域の前記めっき層を除去する工程とを含む印刷配線板の製造方法。
前記めっき層を形成する工程の前に、カバーレイフィルムの表面をジェットスクラブで粗化する工程を含む請求項１に記載の印刷配線板の製造方法。
前記フレキシブル領域の前記プリプレグと前記外側コア層を除去する工程の前に、前記リジッド領域の表裏面を貫通し、内部の前記回路パターンと接続するスルーホールを設ける工程を含む請求項１または２に記載の印刷配線板の製造方法。