JPH05504233A - プリント回路板及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 プリント回路板及びその製法 この発明は電気的装置、特にプリント回路板とプリント配線または回路板の製法 に関わる。

現技術水準のプリント回路または配線板はますます小型化を要求されている。

現在の減法的及び手前法的プロセスでも多くの場合業界の需要を満たすことはで きるが、所要の微細な回路構成を提供する能力という点では急速にその限界に近 づきつつある。微細な回路板を得るには緻密な制御が必要であり、ラインとスペ ースが微細化するに従って歩どまりが著しく低下する。

従来のプリント配線技術では、誘電材シートの両面に回路層を配置した複数対の 層の形で回路を形成する。この複数対の層を積層し、穿孔し、メッキを施すこと によつて完全な多層構造を得る。回路形成のため銅層誘電背面材をエツチングす る従来の方法は、極度に細かいラインを扱うには不充分であることが判明してい る。この公知方法に伴う大きい問題は、銅被覆のエツチングに伴うアンダーカッ ティングである。回路の両側面をエツチングしてラインの幅を狭めると、ライン の両側面が必ずしも直線的にはならない。エツチングでは完全に均一ではないか ら、ラインによってはその両側面が他のラインよりも多くエツチングされる場合 がある。エツチング・プロセスに固有の公差は超ＬＳＩの条件を満たすには大き すぎる。

公知のプリント回路または配線板製法におけるもう１つの問題は、多層回路板に おける各層間の接続方法に関連する。公知の接続方法では銅及び回路板材料を穿 孔してから孔の周面を銅メッキすることによって電気的接続を得る。この銅メッ キ・プロセスには問題があるため、プリント回路板の不合格率の大きい部分は孔 のメッキに関連がある。また、この接続方法に適応させるためには、回路板製造 法を、孔の位置にパッドが配置されるように設計する。ドリルのために充分大き いターゲットを提供するには、上記パッドが回路よりも数倍大きくなければなら ない。従って、大きいパッドを使用する必要があるため回路の密度が制限される 。

１９８６年８月１９日付は米国特許策４，６０６．７８７号（発明の名称“Ｍｅ ｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ 　Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ　Ｐｒ１ｎｔｅｄ　Ｃ１ｒｃｕｉｔ@Ｂｏａｒｄｓ″） は回路板上に導電性ラインを形成するのに加法的プロセスを利用してプリント回 路板を製造する方法を開示している。この方法はエツチングに伴う問題点を解消 しているが、層間回路接続のため孔をメッキする工程は従来と変わらない。

公知のプリント回路板製法の他の欠点は、回路板に取り付けるべきＶＬＳ　１回 路パッケージの固定に用いるパッドに関連する。特に、高密度のＶＬＳＩプリン ト配線組立体のはんだ付は及びリード分離は困難な作業である。はんだマスクが 研究されているが、その多くは加工し難く、極端な環境条件に絶えられず、所要 のサイズ条件に合わせて製造することができない。

ＶＬＳＩ素子組立体を回路板に表面取付けするため広く利用されている方法では 、前記素子のリードを回路板上のパッドにはんだ付けする。多数のパッドを有す る回路板の場合には、リードを個々にはんだ付けする方法とは別の方法を見付け る必要がある。それぞれのパッドに充分なはんだを配置したら、気相またはそれ に匹敵するプロセスを利用して加熱することにより全ての素子リードを同時には んだ付けすればよい。パッド上にはんだを配置する幾つかの方法があるが、高密 度回路の場合、はんだが正しく保持されないとパッドの間に流れてはんだブリッ ジを形成するという問題がある。このブリッジは回路板を短絡させ、使用不能に する。

公知技術の上記欠点は本発明のプリント回路板によって克服される。本発明のプ リント回路板は第１及び第２側（面）を有する電気絶縁性積層材を含み、この積 層材の第１面に導電性第１回路パターンが、また第２面に導電性第２回路パター ンがそれぞれ埋め込まれている。第２回路パターンは前記積層材によって第１回 路パターンから絶縁されている。中実の相互接続部材が積層材を貫通し、第１及 び第２回路パターンと所定位置のそれぞれにおいて電気的に接触する。

多層プリント回路板製造法は、導電材からなるベース層から突出する導電性第１ 回路パターンを有する第１回路板パネルを製造するステップを含む。同じく導電 材から成るベース層から突出する導電性第２回路パターン及び第２回路パターン から突出する導電性第３回路パターンを有する篤２回路板パネルを製造するステ ップも含む。第１回路板パネルを第２回路板パネルに積層し、両パネル間に介在 させた薄層絶縁材が第１回路パターンを第２回路パターンから絶縁し、第３回路 パターンが第１回路パターンとその所定位置において電気的に接触するように構 成する。最後に、導電材からなる前記ベース層を積層絶縁材から除去する。

凹んだ素子取付は用パッドが得られるようにプリント回路板の上部板パネルを製 造する１つの方法では、第１ステツプとして、基板上に重ねられる第１導電材層 、即ち、第１ベース層から突出する、または導電性なら第１導電材層として作用 することができる基板自体から突出する導電回路パターンを有する部材の製造を 含む。第１導電層上の突出導電回路パターンは、該回路パターンの高さよりも厚 い積層絶縁材内に埋め込む。積層絶縁材を穿孔することにより、素子取付は用パ ッドが配置される所定位置において回路パターンを露出させる。回路パターン露 出面上に回路パターン上の絶縁材の厚さよりも薄く第２導電材層を付着させる。

第１導電材層、即ち、ベース層を積層絶縁材及び突出導電回路パターンである第 ２導電材層から除去することにより、第２導電材層が積層絶縁材中にあって露出 するが絶縁材の表面よりも凹んだ状態とする。

凹んだ素子取付は用パッドが得られるようにプリント回路板の上部板パネルを製 造する別の方法では、第１ステツプとして第１導電材層、即ち、ベース層から突 出する導電性第１回路パターンを有する部材を製造する。第１導電材層は基板上 の層であってもよいし、導電性基板そのものであってもよい。第１コ路パターン 上に素子取付は用パッドの所要位置に対応する突出した導電性の薄い第１回路パ ターンを付着させ、この第２回路パターンに第２導電材層を付着させることによ り導電性第２回路パターンを第１コ路パターン上面よりもさらに突出させる。

突出した導電性第１及び第２回路パターン及び第１導電材層上の第２導電材層を 積層絶縁材の均一な厚さ内に埋め込み、第２導電材層の表面を露出させる。第２ 回路パターンが露出するまで第２導電材層を除去し、第２導電材層の厚さ以下の 厚さまで第２回路パターンの露出表面に第３導電材層を付着させる。第１導電材 層を基板から分離し、第１導電材層を積層絶縁材から除去することにより、第３ 導電材層が積層絶縁材に埋め込まれて露出するが、絶縁材表面よりも凹んだ状態 にする。

添付図面に沿って好ましい実施例を以下に説明する。添付図面において；図１− ９は、多層プリント回路板の中間回路板パネルの１つを製造するステップを順を 追って示す。

図１０−１５は、プリント回路板の他の中間回路板パネルを製造するステップを 順を追って示す。

図１６−１８は、図１−１５に示すように製造されたプリント回路板の２層の中 間回路板パネルを接合する際の製造ステップを順を追って示す。

図１９−２１は、回路板パネルを付加したプリント回路板の製造を示す。

ｌＮ２２−２６は、多層プリント回路板の完成工程を順を追って示す。

図２７−４５は、本発明のプリント回路板に素子取付は部として利用できるメッ キされた柱状凹みパッドを有する回路板パネルを形成する際のステップを順を追 って示す。

図４６−５４は、図２７−４５に示した凹みはんだパッドを形成する他の方法を 順を追って示す。

図５５−５６は、プリン本回路板製造の開始に当って基板に第１導電材層を付着 させる他の方法を示す。

本願発明は、加法プロセスによる高密度ライン回路板の製造を可能にする。ライ ンは電気メッキのような付着プロセスを利用して形成されるが、加法プロセスで あるからラインのサイズは全くエツチングされず、従って、ライン及びスペース の寸法精度が著しく同上する。本発明のプリント配線板は、回路トレースが銅の ような導電材に固定されるかまたはラインを分離する絶縁材に埋め込まれるから 、公知のプロセスによって製造される回路板よりも積層過程における回路安定度 がすぐれている。

本発明の多層プリント回路板の製造は、最終的には互いに積層されるプリント配 線板の中間２つの層またはパネルから始まり、次いでこの２つの層にその外側に 位置する層またはパネルが積層され〜回路板全体が積層されて単一構造となるま で続く。

図１−９には、多層回路板の中間層または中間パネルの１つを製造するのに利用 されるステップを順を追って示した。パネル１０を製造するには、詳しくは後述 するように、各パネル間を電気的に接続するのに利用される１つまたは２つ以上 の層間接続部材または支柱２０をパネルに形成する必要がある。パネル１０の製 造は、例えば２Ｂ仕上げの再使用可能型３０４ステンレススチールプレートのよ うな材料からなる暫定基板１２（図１）から始まる。プレート１２は厚さが０゜ ０７５インチで、機械的かつ化学的に洗浄される。

パネル１０の製造における第１ステツプは、例えば電気メッキのような方法によ って均一な薄い第１導電材層１４、例えば銅の層を基板１２上に付着させること により基板１２全体に厚さ約０．０００４インチの銅層を形成するステップであ る。

なお、スパッタリング、蒸着、イオン付着などを含む無電解化学プロセスやスプ レープロセスのような他の公知方法も利用できるが、電気メッキが好ましい。銅 層１４はフラッシュ層とも呼称されるベース層として利用してこれに導体ライン を電気メッキすることができ、また、パネル１０の形成が完了した後ステンレス スチール基板１２からプリント回路を分離するための剥離材としても利用できる 。

次いで銅層１４を、例えば商標ＤｕＰｏｎｔ　Ｒ１５ｔｏｎの下に市販されてい るような材料からなるフォトレジスト層１６（図３）で被覆する。次のステップ （図４）では、フォトレジスト１６を、層１４上に形成したい回路パターンの第 １フオトマスクでマスキングし、次いで、フォトレジスト１６を好ましくはコリ メートされた光源からの紫外光に露出させる。回路パターンがあった場所でフォ トレジスト１６を現像除去して、レジスト１６中に３次元空洞１１を形成し、層 １４を露出させる。次いで、電気メッキのような付着プロセスを利用してパネル １０をメッキする（図５）ことにより、第１導電材層１４の露出部分上に例えば 銅から成る第２導電材層１５を形成し、これによってフォトレジスト１６の像の ３次元空洞輪郭と一致する導電性第１回路パターンを導電層１４の平面よりも上 方に突出形成する。

このステップが完了したら、層間接続部材を形成するためのステップに進むこと ができる。図６に示すように、パネル１０を、具体的には第２銅層１５をフォト レジスト層１８で被覆する。次いで、フォトレジスト１８を第２フオトマスクで マスキングすることによりレジスト１８の表面に層間接続部材の所要位置に対応 する導電性第２回路パターンを画定する。次に、フォトレジスト１８を露光し、 レジスト１８を溶解除去する（図７）ことによりレジスト１８中に３次元空洞１ ９を形成し、第２回路パターンに従って第２層１５を露出させる。この第２層１ ５上に例えば銅などの第３導電材層２０を例えば電気メッキによって付着させる （図８）ことにより、フォトレジスト像１９の３次元空洞輪郭に一致する導電性 第２回路パターンを第２層１５の平面よりも上方に突出するように画定する。こ の第３導電材層２０は、パネル１０の回路とこれに接続すべきパネル３ｏとを電 気的に接続するのに利用される層間接続部材または柱状体である。

所要の厚さに柱状体２０が形成されたら、パネル１０は積層ステップ（図９）に 進む。被覆除去溶液を利用して１．＜ネル１０からフォトレジスト１８を除去す ることにより、突出第１及び第２回路パターンの頂部２１及び側壁２３の面部分 を露出させる。この状態で、パネル１０を積層すれば多層プリント回路板の一部 を形成することができる。

図１０−１５は、プリント回路板の第２パネル３０の形成ステップを順を追って 示す。第１パネル１０に積層することによって多層回路板の中間パネル対を形成 することができるこの第２パネル３０は、これがパネル１０に積層されるのであ れば柱状体２０を必要としないという点で第１パネル１ｏと異なる。

（以　下　余　白） パネル３０の形成は、例えば２Ｂ仕上げの再使用可能なタイプ３０４ステンレス スチールプレートのような材料から成る暫定基板３２（図１０）から始まる。

プレート３２は普通、厚さが０．０７５インチであり、機械的かつ化学的に洗浄 される。

パネル３０の製造における第１ステツプとして、例えば電気メッキのような方法 で基板３２上に例えば銅から成る均一な薄い第１導電材層３４を付着させて基板 ３２の全面に厚さ約０．０００４インチの銅層を形成する（図１１）。なお、ス パッタリング、蒸着、イオン付着をふくむ無電解化学プロセスまたはスプレープ ロセスなどのような公知の付着方法も利用できるが、電気メッキが好ましい付着 方法である。銅層３４は、導電ラインの電気メッキを施すことのできるベース層 として利用されると共に、パネル３０の形成が完了した後、プリント回路をステ ンレススチール基板３２から分離するための剥離材としても利用される。

次に銅層３４を、例えば商標Ｄｕｐｏｎｔ　Ｒ１５ｔｏｎの下で市販されている ような材料からなるフォトレジスト層３６で被覆する（図１２）。次のステップ （図１３）として、層３４上に形成したい回路パターンのフォトマスクでフォト レジスト３６をマスキングし、好ましくはコリメートされた光源からの光にフォ トレジスト３６を露出させる。次いで、回路パターンがあった場所でフォトレジ スト３６を現像除去してレジスト３６中に３次元空洞３１を形成し、銅層３４を 露出させる。

次いで電気メッキなどでパネル３０をメッキする（図１４）ことにより、第１導 電材層３４のＷ比部分上に銅などの第２導電材層３５を形成し、これによりフォ トレジスト３６の像の３次元空洞輪郭と一致する導電回路パターンを導電層３４ の平面よりも上方に突出するように形成する。

被覆除去液を利用してパネル３０からフォトレジスト３６を除去することにより 、突出回路パターンの頂部３７及び側壁３８の面部分を露出させる。このパネル ３０を積層すれば多層プリント回路板の一部を形成することができる。

図１６−１８には、第１及び第２中間パネル１０．３０を積層することによって 接合するステップを順を追って示した。図１６に示すように、エポキシグラス積 層絶縁材４０にはパネル１０の柱状体２０の位置に対応する複数の孔４２が形成 されている。パネル１０．３０を重ねて整列させ、パネル１０上の回路パターン １５．２０をパネル３０上の回路パターン３５と対面させ、両パネル間にエポキ シグラス積層絶縁材４０を介在させる。図１７から明らかなように、パネル１０ ．３０及び誘電材４０から成るこの構造を積層することによって一体構造４４を 形成するが、必要ならばこの構造をもって完成したプリント回路板とすることも できる。回路パターン１５．３５の電気的接続は、層１５と一体的に結合して層 ３５と少なくともその所定部分において電気的接触する中実層間接続部材２０に よって達成される。次いで、暫定基板１２．３２を層１４．３４からそれぞれ分 離することによって一体構造４４を形成する。

次に、この一体構造４４をエツチング処理する（図１８）ことにより第１導電材 層１４．３４を除去して、完成回路板ともなり、あるいはより大規模なプリント 回路板の最も内側に位置するパネル対ともなり得る一体構造４６が得られる。

この構造４６は、両パネル１０．３０の回路１５．３５とこの両回路１５．３５ を電気的に接続する中実接続柱状体２０だけを含む。誘電材４０は、接続柱状体 ２０の場所を除き両回路１５．３５の電気的接触を防止する。

なお、回路１５．３５はそれぞれの３つの側を誘電材内に固定されるから、追加 層を接続する際に回路が移動することはなく、高い精度を達成できる。また、回 路パターン１５．３５は露出されており、積層絶縁材４０の表面と同高であるか ら全構造４６の断面厚さは均一である。

図１９−２１は、図１８に示した中間構造４６に追加パネルを接続する態様を詳 細に示す。図１９に示すように、図１−９に示したプロセスを利用して追加パネ ル５０．５２を作成するが、これらのパネルは回路パターン６２．６４及び層間 接続部材としての図９の柱状体２０に対応する柱状体５１．５３を含む。次いで 、中間構造４６を、整列孔５７．５９をそれぞれ有する積層絶縁材５６．５８に よって分離される上下パネル５０．５２間に挟むことになる。中間パネルを挟ん だこのパッケージ全体を図２０に示すように積層することにより、多重回路パタ ーン６２，１５，３５．６４が柱状体５１，２０．５３を介して電気的に接続し ている一体構造６０を形成する。この時点での最終ステップとして、先に述べた 最終ステップと同様にエツチングによって余分の銅フラッシュ６３．６５を除去 することにより、誘電絶縁材中に封入され、外面６８．６６だけを露出させた多 層プリント回路板構造６４を得る。また、接続柱状体５１．２０．５３は中実銅 部材であるから、穿孔してその内面を電気メッキするという作業を行わなくても 電気的接続を確立できる。

以上より、所要のパネル数に応じて上述のプロセスを繰り返せばよいことが分か る。即ち、積層プロセスにおいては、最外側パネルをすでに積層されている内側 構造と積層し、柱状体２０，５１．５３に対応する中実層間接続部材を介して層 間の電気的接続を行う。

図２２−２６には完成構造６４に最後のパネル対を積層する態様を示した。最下 層パネル７０は図１−９に示したのと同様に形成される。上層パネル７２も同様 に形成されるが、このパネル７２は回路を含まず、回路素子をはんだ付けするた めのパッド７３だけを含むのが普通である。ただし、必要に応じてパネル７２に も回路を組み込んでもよいことはいうまでもない。

先に述べた製造プロセスと同様に、追加誘電積層絶縁材７４．７６と外側パネル ７０．７２の間に内側構造６４を挾む。図２３に示すように、これらのパネル及 び絶縁層を積層して一体構造８０を形成する。図２４に示すように、最下層パネ ル７０をフォトレジスト８２でマスキングし、」パネル７２から銅フラッシュ７ ５を除去する。回路素子取付はパッド７３を含むパネル７２をエツチング処理し て露出させ、回路素子取付は用の凹みパッド７３を形成する（図２５）。この凹 みパッド７３に、凹み８５を完全にまたは部分的に満たすように既定量のはんだ 材８３を付着させ、回路板表面の残り部分よりも低くなるかまたは同高となるよ うにする。このステップのあと、フォトマスク８２を除去し、銅フラッシュ８４ をエツチング処理してパネル７０から除去すると、図２６に示すように完成した 多層プリント回路板が得られる。

以上に述べた製造ステップで得られるプリント配線板は、新型ＶＬＳＩの組立て への利用を可能にする多くの基本的長所を有する。形成される層間接続部材は公 知方法で形成されるものに比較して各層に占める表面積が小さいから、高密度回 路の製造を可能にする。また、この中実層間接続部材は、従来のメッキされた透 孔による接続手段に比較して温度応力下で亀裂を生じ難い。上記製法では素子取 付は用の凹みパッドを形成することができる。回路のライン及びスペースと層間 接紐部材は誘電材に埋め込まれるから、製造過程における精度及び安定性を高め 、さらに、プリント回路板の表面は平滑であるから組立てが容易になる。

以上に述べた素子取付はパネル７２は好ましいものであるが、このパネルの製法 はほかにも考えられる。この最上層素子取付はパネルを独自に製造する方法を図 ２７−４５に順を追って示す。

パネル１２８の製造（図４５）は、例えば２Ｂ仕上げの再使用可能タイプ３０４ ステンレスチールプレートから成る暫定基板１０２（図２７）から始まる。プレ ート１０２は厚さが０．０７５インチであり、機械的及び化学的に洗浄されるの が普通である。

パネル１２８の製造における第１ステツプとして、例えば電気メッキによって基 板１０２上に銅などから成る均一な薄い第１導電材層１００を重ねることにより 、基板１０２の全面に厚さ約０．０００４インチの銅層を形成する。なお、スバ タリング、蒸着、イオン付着を含む非電解化学プロセスまたはスプレープロセス のような公知方法も考えられるが、やはり電気メッキが好ましい付着方法である 。銅層１００はさらに電気メッキを施すことができるベース層として利用される と共に、パネル１２８の形成が完了した後、ステンレススチール基板１０２から プリント回路を分離するための剥離材としても利用される。

次いで銅層１００を、商標ＤｕＰｏｎｔ　Ｒ１５ｔｏｎの下で市販されているよ うな材料から成るフォトレジスト層１０４で被覆する（図２８）。次ぎのステッ プ（図２９）として、フォトレジスト１０４を層１００上に形成したい回路パタ ーンの第１フオトマスクでマスキングし、次いでフォトレジスト１０４を、好ま しくはコリメートされた光源からの光に露出させる。回路パターンがあった場所 でフォトレジスト１０４を現像除去することによってレジスト１０４中に３次元 空洞１０５を形成しく図３０）、層１００を露出させる。電気メッキなどでパネ ル１２８をメッキする（図３１）ことによって第１導電材層１００の露出部分上 に銅などから成る第２導電材層１０６を形成し、フォトレジスト１０４の像の３ 次元空洞輪郭に一致する第１回路パターンを導電材層１００の平面よりも上方に 突出形成する。

このステップが完了したら、パネル１２８は素子取付は場所またはパッドを形成 する次のステップに送ることができる。図３２に示すように、パネル１２８、具 体的には第２銅層１０６を厚いフォトレジスト層１０８で被覆する。次にフォト レジスト１０８を第２フオトマスクでマスキングする（図３３）ことによってレ ジスト１０８の表面に、所期の素子取付はパッド位１１０７に対応する第２回路 パターンを画定する。次いでフォトレジスト１０８を露光し、レジスト１０８を 溶解除去する（図３４）ことによってレジスト１０８中に３次元空洞１０９を形 成し、第２回路パターン及び所期の素子取付はパッド位置１０７に従って第２層 １０６を露出させる。

第２銅層１０６の露出部分上に、例えば電気メッキによって薄い第３導電材層１ １２を付着させる（図３５）ことにより、第２導電材層１０６の平面よりも上方 に突出した第２回路パターンを形成する。この薄い第３層１１２は、第２層１０ ６の材料である銅とは異なる導電材、例えばニッケルの層でなければならない。

このニッケル層１１２は、次のプロセスにおいてエッチ拳レジストとして作用す ることになるから、その厚さは例えば約０．０００２乃至０．０００３インチで なければならない。

ニッケル層１１２を形成したのち、ニッケル層１１２上に好ましくは電気メッキ によって銅などの第４導電材層１１４を形成する（図３６）ことによりフォトレ ジスト１０８の像の３次元空洞輪郭１０９に一致する第２回路パターンを第３導 電材層１１２の平面よりも上方に突出形成する。このステップにおいて利用され る銅メッキ１１４を除去することによって凹んだ素子取付はパッドを形成する。

図３７から明らかなように、フォトレジスト１０ｇをすべて除去すると、ステン レススチール基板１０２はニッケル・フラッシュ層１１２によって第２回路層１ ０６から分離された銅層１１４を備えた状態となる。次いでパネル１２８をエポ キシグラス積層誘電材１１６と所要の厚さに積層する（図３８）。誘電材１１６ の表面１１８をサンディング処理する（図３９）ことにより面１１８を平滑にし 、銅層１１４を露出させる。次いで、露出銅層１１４をエツチング除去する（図 ４０）ことによってニッケル層１１２を露出させ、パネル１２８の表面１１８に 凹み１２０を形成する。

（以　下　余　白） 凹部１２０は素子取付はパッドとして利用されるはんだ材を付着できる。ニッケ ル層１１２にはんだ１２２がメッキされるから、はんだメッキが行われる前にニ ッケル１１２を活性化しなえればならない。このニッケル活性化はパネルを約１ 分間に亘って２５％塩酸溶液に浸漬することによって達成される。ニッケル層１ １２を活性化したら、ニッケル層１１２の露出面を例えば電気メッキのような方 法によってはんだ層１２２で被覆する（図４１）。はんだ層１２２のレベルが積 層体１１６の表面１１８よりも下方に来て凹んだ素子取付はパッド１２３か形成 されるように、はんだ層１２２はエツチングされた銅層１１４よりも薄くなけれ ばならない。電気メッキなどではんだ層１２２を保護層としての銅フラッシュ層 で被覆するが（図４２）、この保護層はいっでも除去することができる。

ステンレススチール基板１０２を除去しく図４３）、第１導電層１００及びその 突出第１及び第２旦路パターンから分離する。次いで銅層１００を積層絶縁材１ １６からエツチング除去する（図４４）ことによって１つの完成パネル１２８が 得られ、これを多層プリント回路板６４の最上層として積層する（図４５）こと ができる。このパネル１２８と残りの回路板６４との電気的接続は従来のような メッキされた孔を利用するか、または上記のメッキを施した柱状体を組み込むこ とによって達成することができる。

回路板最上層７２及びその凹んだ素子取付はパッドの他の製法を図４６−５４に 示した。図２７−４５に関連して述べたプロセスと同様に、パネル１６０の製造 は、例えば再使用可能タイプの２Ｂ仕上げ３０４ステンレススチールプレートの ような材料の暫定基板１４２から始まる（図４６）。基板１４２は厚さが０．０ ７５インチ、機械的及び化学的に洗浄されているのが普通である。

パネル１６０の製造における第１ステツプとして、電気メッキなどによって基板 １４２を均一な薄い、例えば銅などから成る第１導電材層１４０で被覆すること により基板１４２の全面に厚さ約０．０００４インチの銅層を形成する。なお、 スパッタリング、蒸着、イオン付着を含む無電解化学プロセスやスプレィプロセ スのような他の公知被覆方法も利用できるが、電気メッキが好ましい。銅層１４ ０はさらに電気メッキを施すことのできるベース層として利用されるだけでなく 、パネル１６０の形成が完了した後ステンレススチール基板１４２からプリント 回路を分離するための剥離材としても利用される。

次に銅層１４０を、商標ＤｕＰｏｎｔ　Ｒ１５ｔｏｎの下で市販されているよう な材料から成るフォトレジスト層１４４で被覆しく図４７）、素子取付け／（− ７ドを配置したい場所１４５を含めて層１４０上に形成すべき回路パターンの第 １フオトマスクでマスキングし、次いで１、好ましくはコリメートされた光源か らの光でフォトレジスト１４４を露光する。次に、回路パターンがあった場所で フォトレジスト１４４を現像除去してレジスト１４４中に３次元空洞１４３，１ ４５を形成し、銅１４０を露出させる。例えば銅から成る第２導電材層１４６を 電気メ・ツキなどによって第１導電材層１４０の露出部分に付着させることによ り（図４８）、フォトレジスト１４４の像の３次元空洞輪郭に一致する導電第１ 回路パターンを第１導電材層１４０の平面よりも高く突出形成する。次いで残り のフォトレジスト１４４を除去する（図４９）。

突出回路パターン１４６をその高さよりも厚い積層絶縁材１４８に埋め込む（図 ５０）。積層絶縁材１４８を、好ましくはレーザー・ドリリングによって素子取 付はパッド位置に対応する第２導電材層１４６の上方の領域１４７から除去する （図５１）。（図示しないカリルビーレーサーまたは炭酸ガスレーザーを利用し て、銅層１４６にこれを露出させる以外の影響を及ぼすことなく積層絶縁材１４ ８を焼き去ることができる。

層１４６の上方の領域１４７から積層材１４８を除去したら、第２導電材層１４ ６の露出面を好ましくは電気メッキによって第２層１４６よりも上方の積層絶縁 材１４８の厚さ以下の厚さに被覆しく図５２）、はんだ層１５０が積層材の上面 １４９よりも凹むようにする。次いで、薄い銅層１４０を、回路１４６、素子取 付はパッド１５０及び絶縁材１４８と共にステンレススチール基板から除去する （図５３）。最後に、銅フラッシュ層１４０をエツチング除去しく図５４）、積 層絶縁材１４８に回路１４６が埋め込まれ、積層材１４８に凹んだはんだノ々・ ソド１５０が形成された状態にする。この最上層パネル１６０を多層プリント回 路板の残り部分に積層すればよい。このパネル１６０とその他のパネルとの間の 電気的接続は従来のようなメッキを施した透孔を利用するか、上述のメッキした 柱状体を組み込むことによって達成できる。

以上の説明ではプリント回路板の製造を、例えば再使用可能タイプのステンレス スチールプレートなどから成る暫定基板を銅などから成る暫定的な導電材フラッ シュ層で被覆することによって形成したベース層から開始し、この暫定フラッシ ュ層から回路を形成した。プリント回路板製造における最終ステップとして、銅 フラッシュ層からステンレススチール基板を剥離し、次いで銅フラッシュ層をエ ツチングによってプリント回路から除去した。以上の説明ではフラッシュ層に銅 を、基板にステンレススチールを使用しているが、その他の材料を使用してもよ い。他に考えられる組合わせの一例としては、ステンレススチール基板の代りに アルミニウム基板を使用し、これをフラッシュ層で被覆してもよい。

フラッシュ層で被覆された基板が好ましいが、本発明はこのようなベース層の使 用に限定されるものではない。

例えば、機械的にフレームにクランプされた薄い導電材の箔を使用することがで きる。この組合わせはフラッシュ層で被覆された基板に代わる部材として機能す る。回路はこの薄い箔の上に直接形成される。一実施例では、２部分フレーム１ ６０．１６２　（図５５）を利用して薄い箔１６４をクランプし、箔１６４の上 に直接回路を形成できるようにする。この回路形成は基板を導電材層で被覆する プロセスに代わるものであり、従って、プリント回路板の製造においてこの箔を ベース層として利用できる。フレーム部分１６０．１６２はいずれも軽量の半可 撓性材料、例えばポリイミドから成る。グラスファイバー強化ポリイミド板を使 用すればよい。フレームの第１部分１６０は頂面１６８及び底面１７０を有する 厚さ約０．０４０インチのほぼ偏平な矩形プレート１６６である。頂面１６８か ら偏平なプラットフォーム１７２が突出している。プラットフォーム１７２は製 造すべきプリント回路板と近似の形状を呈する。

フレームの第２部分１６２はプレート１６６と同様の形状を有する厚さ約０．０ ４０インチのほぼ偏平な矩形プレート１７４であり、頂面１７６及び底面１７８ を有する。プレート１７４はプラットフォーム１７２ど形状は同様であるが、こ れよりもやや大きい開口部１８０を有する。

突出プラットフォーム１７２が開口部１８０と整列するように互いに平行に配置 したフレーム部分１６０．１６２の間に厚さ約０．００１インチの箔１６４を介 在させる。次いで部分１６０，１６２を機械的に互いにクランプすることにより 、プレート１６６の頂面１６８が箔１６４をプレート１７４の底面１７８に圧接 させて突出プラットフォーム１７２を開口部１８０に押入すると共に突出プラッ トフォーム１７２と接触している箔１６４の部分を図５６に示すように開口部１ ８０から突出させる。従って、プラットフォーム１７２の厚さはプラットフォー ム１７２が開口部１８０を貫通して、箔を少なくともプレート１７４の頂面１７ ６と同一平面内に位置させるのに充分な厚さでなければならない。同一平面内に 位置するためには、プラットフォーム１７２の厚さは少なくともプレート１７４ の厚さに相当する（ＬＯ４０インチでなければならない。図示しないが、両フレ ーム部分の整列を容易にするため、一方の部分に他方の部分に設けたマーカーと 視認的に整列させることができるように表示孔を形成してもよい。

先に述べた実施例に関連して述べたように、基板上の導電材層に回路を付着させ る場合と同様に、フレームにクランプされた箔の上に回路を直接付着させること によってプリント回路板を形成する。プリント回路板が製造されたら、箔を除去 しなければならない。これはフレーム部分１６０，１６２を取り外し、エツチン グ処理で箔１６４を除去することで容易に行われる。フレームを取り外す時、プ リント回路板の周りに嵌合するようにプレート１６４の開口部１８０は充分大き く設計されている。このような構成において、箔の好ましい材料は銅またはアル ミニウムである。このように、基板の代わりに利用できる構造が存在する。

基板に金属を溶着するにしても、フレームに箔を固定するにしても、フラッシュ 層または箔に溶着される回路ラインの好ましい材料は銅である。使用できるその 他の導電材としてはニッケルや金などが考えられる。

本発明のさらに他の実施態様として、フラッシュ層を介在させずに直接基板に回 路を電気メッキでき、回路ラインを露出させるため基板を容易に除去できるよう に導電材からなる基板を使用することも可能である。このアプローチが所期の成 果を得るためには、基板材料を腐食させるが回路ラインを腐食させない適当なエ ッチ液で基板をエツチング除去することにより回路ラインの品質及び寸法精度を 損なわないように基板を回路ラインとは異なる材料で形成しなければならない。

基板材料を腐食させるが回路ラインを腐食させないエッチ液の選択は当業者にと って容易であろう。

基板／回路ライン材料として種々の組み合わせが可能であるが、１つの好ましい 組み合わせはアルミニウム基板に回路ラインとして銅を電気メッキするという組 み合わせである。この場合、先ずアルミニウム基板をアルカリ金属亜鉛酸塩から なる水性アルカリ処理浴で処理することによりアルミニウム基板と回路ラインの 接着を促進する必要がある。

接着促進のための亜鉛酸塩溶液によるアルミニウム表面処理は公知のプロセスで ある。米国特許第２，６７６．９１６号及び第２，６５０．８８６号に開示され ているような亜鉛酸塩浴はアルカリ金属水酸化物、酸化亜鉛、水溶性金属塩、例 えば、鉄、コバルトまたはニッケルの塩、及び水溶性金属塩として導入される金 属イオン錯化剤、例えば、ロシエル塩、タンニン酸塩または糖を含有する。

このプロセスに適合する別の組み合わせとして、回路ラインとしてニッケルまた は金を銅基板に電気メッキしてもよい。ただし、この場合は亜鉛酸塩溶は不要で ある。

以上の説明では、パネルを積層してプリント回路板を形成した。好ましい積層方 法は熱圧縮による方法であり、一対のパネル、例えば図１６に示すパネル１０゜ ３０を、パネルと積層絶縁材の間に結合を形成するだけでなく両パネル１０．３ ０間にも結合を形成するのに充分な圧力及び温度下で積層絶縁材に圧接させ、層 間接続部材２０を層３５と結合させる。積層のためのこの熱圧縮法における温度 及び圧力は当業者には公知であろう。

回路か銅である場合、１つのパネルの接続部材と他のパネルの層との間の熱圧縮 結合は前記層と接触する接続部材の表面を好ましくは電気メッキによって厚さ約 ０．０００４インチの金の積層で被覆することでその効果を高めることができる 。この場合、接続部材のメッキに続いてこれと同様の、ただし異なる材料による メッキのステップが必要になる。もし回路が金またはニッケルなら、この追加メ ッキ・ステップは不要である。

各層にメッキされた中実層間接続部材を利用し、極めて微細なライン及びスペー スを形成することによってＶＬＳＩ用のコンパクトな回路板を提供することがで きる改良型の多層プリント回路板を以上において説明した。プリント回路板の外 層には凹んだ取付は用パッドを設けたから、パッド間にはんだがブリッジを形成 するという問題を伴うことなく気相はんだ付はプロセスを利用して前記パッドに 回路素子のリードを取付けることができる。

（以　下　余　白） 、ど３２ □ す □ 上 マ 、１５ ■ マ ロ５ 己６６ マ ゝ７０ ’＋１２ ＦＩＧ、　５１　ＦＩＧ、　５２ 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成３年３月１日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ）補強構造を備えた第１導電材層を有すると共に第１導電材層から突出し ている導電性第１回路パターンを有する第１回路板パネルを提供し；ｂ）補強構 造を含む第２導電材層を有すると共に第２導電材層から突出している導電性第２ 回路パターン及び前記第２回路パターンから突出している導電性第３回路パター ンを有する第２回路パネルを提供し；ｃ）前記第１回路板パネルと前記第２回路 板パネルを、両パネル間に挿入した積層絶縁材が前記第１回路パターンを前記第 ２回路パターンから電気的に絶縁すると共に、前記第３回路パターンが前記第１ 回路パターンと所定部分において接触するようにして積層し； ｄ）前記積層絶縁材から前記第１及び第２導電材層を除去するステップから成る ことを特徴とする多層プリント回路板の製法。 ２．ａ）補強構造を含む均一の第１及び第２導電材層を提供するため第１及び第 ２導電材基板上に第１及び第２導電材層をれぞれ付着させることと；ｂ）前記積 層絶縁材から前記第１及び第２導電材層を除去するため前記第１導電材層を突出 している第１回路パターンと共に基板から分離し、前記第１導電材層を積層絶縁 材からエッチング除去し、前記第２導電材層を突出している第２及び第３回路パ ターンと共に基板から分離し、前記第２導電材層を積層絶縁材からエッチング除 去することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．ａ）第１及び第２導電材層の少なくとも一方が銅であり、これと連携された 基板も銅であることと； ｂ）導電回路パターンの形成に使用される導電材が銅、ニッケル及び金から成る グループから選択された金属であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の 方法。 ４．ａ）第１及び第２導電材層の少なくとも一方が銅であり、これと連携させた 基板の導電材が銅、ニッケル、錫及び金から成るグループから選択した金属であ ることと、 ｂ）導電回路パターンの形成に使用される導電材が銅、ニッケル及び金から成る グループから選択された金属であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の 方法。 ５．ａ）補強構造を含む均一の第１及び第２導電材層を提供するため、回路ライ ンとは異なる導電材から成る基板を形成して使用エッチング液が基板材料だけを 腐食するようにすると共に、基板表面に回路ラインを直接付着できるように基板 に補強構造を付加することと； ｂ）前記積層絶縁材から前記導電材層を除去するため前記積層絶縁材から導電材 層である導電基板全体をエッチング除去することを特徴とする請求の範囲第１項 に記載の方法。 ６．ａ）アルミニウムの接着特性を高めるため基板の導電材を亜鉛処理浴でアル ミニウム処理することと； ｂ）導電回路パターンの形成に使用される導電材が銅、ニッケル及び金から成る グループから選択した金属であることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載 の方法。 ７．ａ）基板の導電材が銅であることと；ｂ）導電回路パターンの形成に使用さ れる導電材がニッケル及び金から成るグループから選択した金属であることを特 徴とする請求の範囲第５項に記載の方法。 ８．ａ）補強構造を含む均質な第１及び第２導電材層を提供するためフレームに 薄い導電金属箔を機械的に固定することと；ｂ）補強構造を含む前記第１及び第 ２導電材層を前記積層絶縁材から除去するため、薄い箔をフレームから機械的に 剥離し、積層絶縁材から第１導電材層をエッチング除去すること を特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ９．ａ）薄い箔の導電材が銅及び金から成るグループから選択した金属であるこ とと； ｂ）導電回路パターンの形成に使用される導電材が銅、ニッケル及び金から成る グループから選択した金属であることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の方 法。 １０．ａ）前記第２回路板パネルヘの前記第１回路板パネルの積層を熱圧縮加工 によって行うことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 １１．ａ）ｉ）補強構造を有する均一の第１導電材層を形成し、ｉｉ）前記第１ 導電材層にフォトレジストを溶着し；ｉｉｉ）フォトレジストを第１フォトマス クでマスキングすることによりレジストの表面上に導電性第１回路パターンを画 定し；ｉｖ）マスキングされたフォトレジストを露光し；ｖ）導電性第１回路パ ターンに対応するレジストの部分を溶解させることによりレジストに３次元空洞 を形成して別記第１回路パターンに従って前記第１導電材層を露出させ；ｖｉ） 前記第１導電材層の露出部分上に電解処理で第２導電材層を形成することによっ て前記第１導電材層の共通平面よりも上方にフォトレジスト像の３次元空洞の輪 郭と一致する突出導電性第１回路パターンを形成し； ｖｉｉ）未溶解フォトレジストを前記第１導電材層から除去することにより前記 ３次元空洞の形状に一致する前記突出導電性第１回路パターンの頂面及び側壁面 部分を露出させ；ｖｉｉｉ）前記突出導電性第１回路パターンの少なくとも３次 元頂面及び側壁部を処理することによって前記面部分に被覆を施すことにより積 層絶縁材に対する前記面部分の接着性を高め；ｉｘ）第１導電材層をその突出第 １回路パターンと共に第１基板から分離することによって第１回路板パネルを製 造し；ｂ）ｉ）補強構造を有する均一の第３導電材層を形成し；ｉｉ）前記第３ 導電材層にフォトレジストを付着させ；ｉｉｉ）フォトレジストを第２フォトマ スクでマスキングすることによりレジストの表面上に導電性第２回路パターンを 画定し；ｉｖ）マスキングされたフォトレジストを露光し；ｖ）導電性第２回路 パターンに対応するレジストの部分を溶解させることによりレジストに３次元空 洞を形成して前記第２回路パターンに従って前記第３導電材層を露出させ；ｖｉ ）前記第３導電材層の露出部分上に電解処理で第４導電材層を形成することによ って前記第３導電材層の共通平面よりも上方にフォトレジスト縁の３次元空洞の 輪郭と一致する突出導電性第２回路パターンを形成し； ｖｉｉ）前記第４導電材層にフォトレジストを付着させ；ｖｉｉｉ）フォトレジ ストを第３フォトマスクでマスキングすることによりレジストの表面上に層間接 続部材の所要場所に対応する導電性第３回路パターンを画定し； ｉｘ）マスキングされたフォトレジストを露光し；ｘ）レジストの導電性第３回 路パターンに対応する部分を溶解させることによりレジストに３次元空洞を形成 して前記第３回路パターンに従って前記第４導電材層を露出させ；ｘｉ）前記第 ４導電材層の露出部分上に電解処理で第５導電材層を形成することにより前記第 ４導電材層の共通平面よりも上方にフォトレジスト像の３次元空洞輪郭と一致す る突出導電性第３回路パターンを形成し； ｘｉｉ）未溶解フォトレジストを前記第３及び第４導電材層から除去することに より前記突出導電性第２及び第３回路パターンの頂面及び側壁面部分を露出させ ； ｘｉｉｉ）前記突出導電性第２及び第３回路パターンの少なくとも３次元頂面及 び側壁面部分を処理することによって前記面部分に被覆を施すことにより積層絶 縁材に対する前記面部分の接着性を高め；ｘｉｖ）第３導電材層をその突出第２ 及び第３回路パターンと共に第２基板から分離することによって第２回路板パネ ルを製造し；ｃ）前記第１回路パターンが前記第２及び第３回路パターンと対面 し、前記第５導電材層が前記第２導電材層の所定部分と電気的に接触するように 前記第１及び第２回路板パネルを互いに整列させ；ｄ）前記第１回路板パネルを 前記第２回路板パネルに積層し、積層絶縁材を介在させて前記第１回路パターン を前記第２回路パターンから電気的に絶縁し； ｅ）前記第１及び第３導電材層を前記積層絶縁材からエッチング除去することに より、積層絶縁材に埋め込まれた導電回路パターンを露出させて絶縁材の表面と 同一平面内に位置するようにし、回路板全域に亘って均一な断面厚さとなるよう にする ステップから成ることを特徴とする多層プリント回路板の製法。 概要 積層絶縁材（４０）が第１及び第２面を有するプリント回路板について説明する 。積層絶縁材（４０）の第１面に導電性第１回路パターン（１５）に埋め込まれ 、導電性第２回路パターン（２０）は積層絶縁材（４０）によって第１回路（１ ５）から電気的に絶縁された積層絶縁材（４０）の第２面に埋め込まれる。 中実接続部材（２０）が積層絶縁材 （４０）を貫通し、第１及び第２回路パターン（１５，２０）とこれらのパター ンの所定位置において電気的に接触する。 プリント回路板の製法は第１ステップとして、導電材ベース層（１４）から突出 する導電回路パターン（１５）及び第１回路パターン（１５）から突出する導電 性第２回路パターン（２０）を有する第１回路板パネル（１０）の製造を含む。 別の導電材ベース層（３４）から突出する導電性第３回路パターン（３５）を有 する第２回路板パネル（３０）も製造される。第１回路板パネル（１０）を第２ 回路板パネル（３０）に積層し、両パネル間に介在させた積層絶縁材（４０）が 第１回路パターン（１５）を第３回路パターン（３５）から絶縁し、第２回路パ ターン（２０）が第１回路パターン（１５）と所定の部分において電気的に接触 するように構成する。最後に導電材ベース層（１４，３４）を積層絶縁材（４０ ）から除去する。