JPH088539A - 多層プリント配線板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低誘電率と良好なフレキシブル性を備え、導
体層と絶縁層との間の高い密着力を保持することのでき
る多層プリント配線板、および単一の接合工程で積層可
能で工程の短縮が可能なその製造方法を提供する。 【構成】 絶縁層の表面に金属回路パターンが形成され
たプリント配線板を複数枚積層してなる多層プリント配
線板。積層の隣接層を形成する第１の絶縁層と第２の絶
縁層のそれぞれ互いに向かい合う表面に少なくとも部分
的に対面する回路パターンの金属層を形成し、第１の絶
縁層と第２の絶縁層を対面状態に保持し、これら金属層
に通電して対面回路パターン部分の金属層間を電解メッ
キにより互いに接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多層プリント配線板と
その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般電子部品類やＩＣなどを搭載・保持
する母材としてのプリント配線板においては、導体パタ
ーンの高密度化のために、導体間隔の狭小化や細線化或
いはバイアホールの小径化と共に、多層化が不可避の技
術課題になっている。プリント配線板の多層化は、ただ
単に配線の高密度化実現に寄与するだけでなく、例えば
信号線、電源線、接地面を各層に分けて配線できること
から、電源インピーダンスを低く且つ均一に設定でき、
雑音レベルを低下させて動作を安定化でき、また内層に
も接地層を設けることでクロストークを減少させ、配線
長を極力短く設計することで伝播遅延時間を短縮させる
等、種々の電気性能改善効果があることが知られてい
る。

【０００３】また一方では、特にＩＣの実装を目的とす
る場合に、ＩＣの駆動の高速化に伴ってＩＣ周辺の伝送
路特性のインピーダンス整合と信号線間クロストークの
除去とを達成できることから、マイクロ波伝送路に利用
されている平衡形マイクロストリップライン構造、即
ち、導体層の両面に絶縁層を介して金属接地面を形成し
た３層構造を採り入れたフレキシブルプリント配線板や
ＴＡＢテープも注目されている。

【０００４】このような３層以上の導体層を有する平衡
形ストリップライン構造またはその他の多層プリント配
線板は、薄板化のために一般には多層フレキシブル配線
板として形成されることが多いが、例えば部分的或いは
全体的にリジッド構造にする場合には、多層フレキシブ
ル配線板を内層に用いてその片面または両面にリジッド
絶縁板を外層として積層し、フレックスリジッド構造あ
るいは全面リジッド構造の多層プリント配線板として形
成されることもある。

【０００５】従来、このような多層プリント配線板を製
造するには、片面または両面プリント配線板を例えばエ
ポキシ系などの接着剤によって複数層に積層・接着する
方法と、ポリイミドワニスなどの樹脂層コート及びその
キュアと無電解メッキ等による導体パターン形成とを繰
り返すビルドアップ法と呼ばれる方法とが一般的に採用
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】接着剤を用いて積層・
接着された従来の多層プリント配線板では、導体パター
ンの担体基板となる絶縁材料に誘電率の低い材料を選ん
でも、通常用いられるエポキシ系接着剤の誘電率が高い
ので信号遅延が大きくなり、また誘電正接も同様の傾向
があって消費電力の無駄が増加し、更には接着剤が可撓
性を低下させるのでフレキシブル化に限界がある。

【０００７】また、ビルドアップ法によって形成された
従来の多層プリント配線板では、接着剤を用いずに比較
的誘電率の低いポリイミド樹脂コート層を採用すること
により低誘電率化に有効であるが、樹脂コート層は導電
パターンに対する密着力の面で接着剤に及ばず、１層ず
つ塗り重ねるため層数が増すほど工程数が増加するだけ
でなく、毎層の形成に高温高圧下でのコート層のキュア
処理が必要であるため多層になるほど過酷な温度履歴が
繰り返され、導体層と絶縁層との密着力が低下するとい
う恐れがある。

【０００８】本発明は、多層フレキシブルプリント配線
板、フレックスリジッド多層プリント配線板、多層リジ
ッドプリント配線板、或いは平衡形ストリップライン構
造のＴＡＢテープなど、絶縁層間に導体層を備えた多層
プリント配線板を対象とするものであり、その主な目的
は、低誘電率と良好なフレキシブル性を備え、しかも導
体層と絶縁層との間の高い密着力を保持することのでき
る多層プリント配線板を提供することであり、また別の
目的は、このような多層プリント配線板を製造するため
に、単一の接合工程で多層の積層構造が得られ、したが
って工程の大幅な短縮が可能な製造方法を提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１発明による多層プリ
ント配線板は、絶縁層の片面または両面に金属層による
回路パターンが形成されたプリント配線板を複数枚重ね
てなるものであり、特に前述の課題を達成するために、
隣接層を形成する第１の絶縁層と第２の絶縁層がそれぞ
れ互いに空隙を介して向かい合う表面に少なくとも部分
的に対面する金属層を有し、これら金属層の対面部分が
互いにメッキ接合されていることを特徴とするものであ
る。

【００１０】第２発明による多層プリント配線板の製造
方法は、絶縁層の片面または両面に金属層による回路パ
ターンが形成されたプリント配線板を複数枚積層するこ
とにより多層プリント配線板を製造するに際して、前述
の課題を達成するために、積層の隣接層を形成する第１
の絶縁層と第２の絶縁層のそれぞれ互いに向かい合う表
面に少なくとも部分的に対面する回路パターンの金属層
を形成し、第１の絶縁層と第２の絶縁層を対面状態に保
持し、これら金属層に通電して前記対面する回路パター
ン部分の金属層間を電解メッキにより互いに接合するこ
とを特徴とするものである。

【００１１】本発明による多層プリント配線板では、積
層の隣接層を形成する第１の絶縁層と第２の絶縁層のそ
れぞれ互いに向かい合う表面に少なくとも部分的に対面
する回路パターンの金属層が形成されている。この回路
パターンは、所謂片面パターンまたは両面パターンの一
部であってよく、好ましくは第１または第２の絶縁層の
表面に接着剤によらずに直接形成された金属層によって
構成されていることが密着力および低誘電率化の面で望
ましい。

【００１２】絶縁層上に金属層を直接形成するひとつの
方法としては、ポリイミド、ポリエステルなどの絶縁性
高分子フィルム上に無電解メッキ、蒸着、スパッタリン
グ等によって金属層を直接形成し、必要に応じて電解メ
ッキにより増肉する方法があり、密着力の面ではスパッ
タリングによる方法が好適である。もうひとつの方法と
しては、所望肉厚の金属箔の上に絶縁性高分子ワニスを
流延コートしてこれをキュアさせる方法がある。本発明
ではいずれの方法によって得られた片面または両面金属
張り基板でも用いることができ、これら基板に通常のフ
ォトリソグラフィ手法によるパターニングによって回路
パターンを形成したものを所要積層数だけ準備しておけ
ばよく、積層には過酷な加熱処理を伴わないため、絶縁
層と金属層との密着力が低下することはない。

【００１３】回路パターンの形成に際しては、積層の隣
接層を形成する一方の絶縁層（第１の絶縁層）と他方の
絶縁層（第２の絶縁層）のそれぞれ互いに向かい合う表
面に少なくとも部分的に対面する回路パターンを形成す
る。この場合、対面する回路パターンは必ずしも完全に
重なり合う鏡像パターンである必要はないが、重なる面
積は多いほど接合されたときの強度が大きくなるので好
都合である。金属層の肉厚は、後工程での通電による電
解メッキが可能な程度であればよく、一般的には０．２
μｍ以上あればよい。この金属層の肉厚は、例えば片側
で３５μｍ以上に厚くすることもでき、対面する金属層
同士で肉厚が同一または異なっていてもよい。

【００１４】このようにして互いに向かい合う表面に少
なくとも部分的に対面する回路パターンの金属層を形成
した第１の絶縁層と第２の絶縁層は正確にアライメント
されて対面状態に保持され、これら対面する回路パター
ン部分の金属層間がメッキにより互いに接合される。こ
の接合を行うには、例えば低温半田による方法、金−錫
共晶を利用する方法、金−金熱圧着法等、種々の方法が
考えられるが、耐熱性や接合強度、生産性、コスト、及
び工程の共通化などを考慮するとメッキ法、特に前記金
属層に通電して行う銅などの電解メッキ方法が最も優れ
ている。メッキ層の析出は、通電された対面部分の全て
に起きるが、例えば回路パターン中の孤立ランドなど、
通電されない箇所が非接合となっても、他の大部分が接
合されていれば問題とはならない。

【００１５】尚、第１の絶縁層と第２の絶縁層を対面状
態に保持するときの間隙寸法は、各絶縁層に予め直接形
成された金属層の肉厚と、絶縁層間に形成すべき最終的
な導体層の目標肉厚に応じて定め、対面状態において回
路パターンの対面部表面間にメッキ浴が十分に侵入する
ようにする。かくして隣接層間は前記対面部表面間にお
いて析出されたメッキ層によって互いに接合され、一
方、回路パターンの導体間隔部では両絶縁層の表面間に
空隙が形成されることになる。この場合、第１の絶縁層
と第２の絶縁層の各外側の表面に接地金属面が形成され
ていれば、これだけで前述の平衡形ストリップライン構
造が形成される。

【００１６】

【作用】このように、本発明による多層プリント配線板
では、前述の隣接層間の回路パターンの導体間隔部には
従来の接着剤や樹脂コート層などの誘電体が存在せず、
この導体間隔部において両絶縁層の表面間は誘電率の極
めて低い空隙となっており、したがって本発明の多層プ
リント配線板では究極的な低誘電率化が達成可能であ
る。またこのような空隙の存在により隣接層の絶縁層同
士が互いに比較的自由に動けるので可撓性も向上する。

【００１７】また本発明による多層プリント配線板の製
造方法では、接着剤を用いる必要がないので製造作業環
境が良好に保てるほか、所要積層数の接合工程を単一の
メッキ工程によって同時に果たすことができ、製造工程
の大幅な短縮が可能である。更に、樹脂コートにより絶
縁層を形成する場合でも、ビルドアップ法と異なって積
層工程中にキュア処理を繰り返し行う必要がなく、製品
に複数回の温度履歴が加わることがないので絶縁層と導
体層との密着力が低下する恐れはなく、信頼性の高い製
品を提供することができる。

【００１８】

【実施例】図１に本発明の一実施例に係る多層プリント
配線板の模式断面を製造工程順に示す。本実施例におい
ては、第１と第２の絶縁層としてポリイミドフィルム
（東レ・デュポン社製、商品名：ＫＡＰＴＯＮ−２００
Ｈ、肉厚５０μｍ）１ａ，１ｂを用意し、それぞれ同じ
位置に穿孔機（リューター）で口径０．３μｍの貫通孔
２ａ，２ｂを設けた（図１Ａ）。

【００１９】一方のポリイミドフィルム１ａの両面およ
び貫通孔２ａの内面に、巻取式マグネトロンスパッタリ
ング装置を用いて肉厚１μｍの銅層を形成し、片面の銅
層と貫通孔２ａの内面のスルーホール銅層６ａを残し
て、他の片面を通常のフォトリソグラフィ手法によって
エッチング除去することにより、片面が全面銅被覆層３
ａで他の片面が銅回路パターン４ａとなった両面プリン
ト配線板５ａを形成した（図１Ｂ）。

【００２０】同様にして別の一枚のポリイミドフィルム
１ｂの両面にスパッタリングによって肉厚１μｍの銅層
を形成し、片面の全面銅被覆層３ｂと他の片面の銅回路
パターン４ｂ、および貫通孔２ｂの内面のスルーホール
銅層６ｂを有する両面プリント配線板５ｂを形成した。
この場合、両面プリント配線板５ｂの銅回路パターン４
ｂは、前記両面プリント配線板５ａの銅回路パターン４
ａと鏡像関係で対面する形状とした。

【００２１】これら二つの両面プリント配線板５ａ，５
ｂを、図１Ｃに示すように互いの銅回路パターン４ａ，
４ｂ同士が間隙を介して向かい合うように位置合わせ
し、この対面状態を保持したまま、電解銅メッキを行っ
た。

【００２２】電解銅メッキにより銅メッキ層７がそれぞ
れの銅被覆層３ａ，３ｂ、回路パターン４ａ，４ｂ及び
スルーホール銅層６ａ，６ｂ上に析出し、各回路パター
ン４ａ，４ｂがその上に成長したメッキ層７によって互
いに接合されて、一体の内層回路パターン４が形成され
た。

【００２３】このようにして図１Ｄに示すような平衡形
マイクロストリップライン構造の多層フレキシブルプリ
ント配線板が得られたが、その内層の回路パターン４の
導体間隔部は空隙となっており、このため回路パターン
の線間が誘電率の低い空気層となっているので電気特性
に優れ、しかも各フィルム１ａ，１ｂがある程度自由に
動けるため可撓性に富んだものとなっていた。

【００２４】尚、前記空隙中に在るメッキ液は、空隙に
通じる孔を事前に或は後から穿設することによって排出
除去することができる。また、回路パターン４ａ，４ｂ
の形状を工夫することによっても排液用の通孔を形成で
きる。更に、水洗を繰り返したり、揮発性溶剤で置換す
ることによっても残留メッキ液は除去可能である。

【００２５】本実施例では接着剤を用いることなく平衡
形マイクロストリップライン構造の３層フレキシブルプ
リント配線板が得られ、接着剤の硬化のための工程が不
要であったことと、接合が１工程の電解メッキで済んだ
ことから、全体の製造工程が短縮された。

【００２６】また、本実施例では絶縁層の出発材料とし
てポリイミドフィルムを使用してその両面に銅層を形成
したので、銅箔上にポリイミドワニスを流延コートする
場合に比べて加熱を伴うキュア工程が不要であり、製造
工程の短縮に有効であると共に一切の加熱を加えずに導
体層と絶縁層との間の高い密着力を保った多層フレキシ
ブルプリント配線板を製造することが可能である。

【００２７】尚、本実施例では絶縁層の出発材料として
ポリイミドフィルムを使用してその表面に銅層を形成し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、銅箔上
にポリイミド等の樹脂ワニスを流延コートしたものを用
いることもでき、この場合でも樹脂コートの加熱キュア
は積層前に個々の層について済ませておくことができの
で、従来のビルドアップ法に比べれば、積層中に各層ご
との加熱キュア工程を順次行う必要がなく、従って製造
工程の大幅な短縮が可能であるだけでなく、製品に繰り
返しの温度履歴がかからないので、導体層と絶縁層との
間の密着力が低下せずに、信頼性の高い製品を得ること
ができる。

【００２８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の多層プリ
ント配線板によれば、隣接層間の回路パターンの導体間
隔部が空隙となっているので究極的な低誘電率化が達成
可能であり、またこのような空隙の存在により隣接層の
絶縁層同士が互いに比較的自由に動けるので可撓性も向
上し、しかも導体層と絶縁層との間の密着力が低下せず
に、製品の信頼性が向上するという効果が得られる。

【００２９】また本発明の多層プリント配線板の製造方
法によれば、接着剤を用いる必要がないほか、所要積層
数の接合工程を単一のメッキ工程によって同時に果たす
ことができるので、製造工程の大幅な短縮が可能であ
り、更に、樹脂コートにより絶縁層を形成する場合で
も、ビルドアップ法と異なって積層工程中にキュア処理
を繰り返し行う必要がなく、製品に複数回の温度履歴が
加わることがないので絶縁層と導体層との密着力が低下
せず、信頼性の高い製品を提供することができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ〜Ｄは本発明の一実施例に係る多層プリント
配線板の模式断面を製造工程順に示す説明図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ ポリイミドフィルム（第１と第２の絶縁
層） ２ａ，２ｂ 貫通孔 ３ａ，３ｂ 全面銅被覆層 ４ａ，４ｂ 銅回路パターン ５ａ，５ｂ 両面プリント配線板 ６ａ，６ｂ スルーホール銅層 ７ 銅メッキ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 健一 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層の片面または両面に金属層による
   回路パターンが形成されたプリント配線板を複数枚重ね
   てなる多層プリント配線板において、隣接層を形成する
   第１の絶縁層と第２の絶縁層がそれぞれ互いに空隙を介
   して向かい合う表面に少なくとも部分的に対面する金属
   層を有し、これら金属層の対面部分が互いにメッキ接合
   されていることを特徴とする多層プリント配線板。
2. 【請求項２】 絶縁層の片面または両面に金属層による
   回路パターンが形成されたプリント配線板を複数枚積層
   することにより多層プリント配線板を製造するに際し
   て、積層の隣接層を形成する第１の絶縁層と第２の絶縁
   層のそれぞれ互いに向かい合う表面に少なくとも部分的
   に対面する回路パターンの金属層を形成し、第１の絶縁
   層と第２の絶縁層を対面状態に保持し、これら金属層に
   通電して前記対面する回路パターン部分の金属層間を電
   解メッキにより互いに接合することを特徴とする多層プ
   リント配線板の製造方法。