JPH09153677A - 多層プリント配線板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】穴内への接着剤のしみ出しの抑制に優れ、精度
に優れ、かつ接続の信頼性に優れた多層プリント配線板
を効率良く製造する方法を提供すること。 【解決手段】接着剤付金属箔３に貫通穴４をあけ、その
接着剤面を内層回路板５であってその回路導体表面を酸
化処理したものと重ね、その上に、積層過程で塑性流動
する酸で変性し、特定の弾性率の熱可塑性樹脂シート６
を重ね、加熱加圧して積層一体化すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バイアホールを有
する多層プリント配線板の積層工程の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、プリント配線板を高密度化するに
は、一般に、配線層数を増やす方法がとられているが、
配線層数を増やすと必然的に、各層間の電気的接続のた
めの接続穴が増加する。従来、この層間接続には貫通穴
が用いられていたので、貫通穴が増加すると、貫通穴に
よる面積が増加し、配線導体を形成する面積が減少する
ので、配線層数の増加の割には高密度化できないという
問題があった。

【０００３】そこで、電気的接続が必要な箇所にのみ層
間の接続を行なう方法が開発され、多層プリント配線板
において内層のスルーホール、外層と内層を接続するサ
ーフェイスビアホールといったいわゆるインタスティシ
ャルバイアホール（ＩＶＨ）を設けたものがある。この
ＩＶＨ入り多層プリント配線板は、高密度化に有効であ
る他に、配線自由度向上、電気的特性向上、配線長減少
のメリットがあるが、従来の方法では製造工程が複雑に
なるため、製造工程を簡素化し低コストにするととも
に、さらなる高密度化を目指す方法が提案されている。

【０００４】このようなバイアホールは、古くは、セラ
ミクス配線板において多用されており、絶縁層と導電層
を交互に形成するセラミクス配線板においては、常用さ
れていたものであるが、プラスチック配線板において
は、絶縁層と導電層を交互に形成することが、効率を低
下させ、一般的には行なわれていなかったものである。
しかし、最近の電子機器の発達に伴い配線板に要求され
る配線の収容量は、著しく増大し、バイアホールを形成
せざるを得なくなったのである。提案としては、このよ
うなプラスチック配線板にバイアホールを形成する方法
は多くなされており、例えば、特開昭５５−７８５９８
号公報には、加工した両面基板とプリプレグを交互に重
ねる方法が開示され、特開昭５９−４８９９６号公報に
は、両面銅張り積層板に穴をあけ、穴内壁を金属化し、
片面の銅箔のみを加工して、内層回路板とプリプレグを
介して積層一体化し、必要な場合には貫通穴をあけ、内
壁を金属化し、外層回路を加工する方法が開示されてい
る。このような方法は、従来の配線板の技術をそのまま
使用するもので、効率は良いのであるが、穴径を小さく
することができず、現在のような高密度の配線を収容す
るには、かなり困難である。

【０００５】そこで、近年では、より高密度の配線を収
容するために、例えば、特開昭６３−１１９５９９号公
報に開示されているように、保護用金属箔を有する銅箔
の銅箔面に接着シートを貼り合わせ、打ち抜きやルータ
加工によって外形加工を行なった後に、外層材、内層
材、プリプレグなどの上に重ねて成型する方法や、特開
平１−３７０８３号公報に開示されているように、片面
に接着層を形成し所望の位置に貫通穴を設けた外層基材
と、導体パターンが形成された内層基材を対面させて積
層接着し、貫通穴内と内層基材上の導体パターンとを化
学めっきによって接続する方法が提案されている。

【０００６】また、特開平５−１９１０４６号公報に
は、最上層に穴あき基板を配置し、穴あき基板より下層
の基板との間に前記穴あき基板の穴部分と対応する穴を
有する接着剤を挾持し、加熱加圧して積層成形する多層
プリント配線板の製造法において、接着剤の溶融温度よ
り低い温度で軟化し始め、接着剤の硬化温度以上の耐熱
性を有する熱可塑性樹脂シートを載置する方法が記載さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開昭６３
−１１９５９９号公報や特開平１−３７０８３号公報に
開示されている方法では、穴径が小さい場合には、穴内
に接着剤がしみ出すという課題があり、特に穴径が直径
０．５ｍｍより小さくなるとその傾向が著しい。

【０００８】また、特開平５−１９１０４６号公報に記
載されている方法では、基板と接着剤とに別々に穴をあ
けるため、穴径が小さくなると穴の位置合わせ精度が低
下するという課題がある。さらに、熱可塑性樹脂シート
の種類によっては、積層工程において小径穴に充填され
た樹脂が、内層回路板の粗化処理した表面に融着し、熱
可塑性樹脂シートを成形基板から剥離するときに、その
熱可塑性樹脂シートがちぎれて小径穴の内部に残存し、
その表面にめっきを行なっても、内層回路と外層回路の
接続の信頼性が低下してしまうという課題があった。

【０００９】本発明は、穴内への接着剤のしみ出しの抑
制に優れ、精度に優れ、かつ接続の信頼性に優れた多層
プリント配線板を効率良く製造する方法を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の多層プリント配
線板の製造法は、金属箔１の片面に半硬化状態の絶縁性
接着剤２を設けた接着剤付金属箔３に貫通穴４をあけ、
その接着剤面を予め準備した回路板５であってその回路
導体表面を酸化処理したものと重ね、前記接着剤付金属
箔３の金属箔１の上に、積層過程で塑性流動する酸で変
性した熱可塑性樹脂シート６を重ね、加熱加圧して積層
一体化するとともに、塑性流動する酸で変性した熱可塑
性樹脂シート６の、前記絶縁性接着剤２の融点または軟
化点における弾性率が、前記絶縁性接着剤２の弾性率以
下であることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に用いる塑性流動する酸で
変性した熱可塑性樹脂シート６は、接着剤付金属箔の絶
縁性接着剤の融点または軟化点における弾性率が、前記
接着剤付金属箔の絶縁性接着剤の弾性率以下であること
が必要で、例えば、ポリエチレン、エチレン系コポリ
マ、ビニル系ポリマ、アクリル系ポリマ、脂肪族ポリエ
ステルあるいはポリアミド等の熱可塑性樹脂のシートを
用いることができる。このような熱可塑性樹脂シートの
酸による変性の程度は、この熱可塑性樹脂１ｋｇ中に、
カルボン酸が５ミリモル〜１０モルの範囲が好ましく、
１０ミリモル〜１モルの範囲がさらに好ましい。カルボ
ン酸が５ミリモル未満では、積層後に穴内に残存する熱
可塑性樹脂を除去しきれず、１０モルを越えると、効果
に差異がなく経済的でない。この熱可塑性樹脂の酸変性
の方法としては、しゅう酸やアジピン酸等の有機酸を熱
可塑性樹脂に混練する方法がある。

【００１２】ここで、塑性流動する酸で変性した熱可塑
性樹脂シート６の、前記絶縁性接着剤２の融点または軟
化点における弾性率が、前記絶縁性接着剤２の弾性率よ
り高い場合には、積層工程中に接着剤付金属箔１にあけ
た貫通穴４を塑性流動する酸で変性した熱可塑性樹脂シ
ート６で充填することができず、半硬化状態にある接着
剤が、貫通穴４の内側に流動し、穴径を小さくしてしま
う。この積層一体化する工程では、塑性流動する酸で変
性した熱可塑性樹脂シート６の融点または軟化点以上の
温度に加熱した後、接着剤付金属箔３の絶縁性接着剤２
を硬化させることが好ましい。

【００１３】本発明に用いる金属箔１は、プリント配線
板に用いるものであればどのようなものでも使用でき、
絶縁層との接着強度を高めるために粗化処理をした圧延
銅箔や電解銅箔等を用いることができる。

【００１４】本発明に用いる半硬化状態の絶縁性接着剤
２には、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ポリイ
ミド系接着剤、ポリアミド系接着剤等が使用でき、この
接着剤を金属箔の片面に半硬化状態の絶縁性接着剤を設
ける方法としては、ブレードコータ、ナイフコータ、ス
クイズコータ等の後計量系コーティング方式や、リバー
スロールコータ、キスロールコータ、キャストコータ、
スプレーコータ、押し出しコータ等の前計量系コーティ
ング方式によって塗布することができる。また、上記の
接着剤をフィルム化したものを金属箔に貼り合わせるこ
ともできる。このような接着剤は、さらに、２回以上に
塗布を行なったり、２枚以上のフィルム化された接着剤
を用いて、２層以上に形成できる。

【００１５】この積層工程の後は、穴内に残存する熱可
塑性樹脂を除去するには、単に解体するのみでよく、従
来のように、レーザ光を照射したり、強い酸化剤で熱可
塑性樹脂を酸化分解する必要はない。この解体の後、少
なくとも貫通穴４の内壁を金属化し、外層導体と内層回
路とを電気的に接続し、外層導体を加工して外層回路と
する。この内壁の金属化は、無電解めっきやそれに続く
電解めっきを行なうことや、導電性ペーストを充填する
ことによっても行なうことができる。

【００１６】本発明者らは、鋭意検討の結果、金属箔１
の片面に半硬化状態の絶縁性接着剤２を設けた接着剤付
金属箔３に貫通穴４をあけ、その接着剤面を予め準備し
た回路板５であってその回路導体表面を酸化処理したも
のと重ね、前記接着剤付金属箔３の金属箔１の上に、積
層過程で塑性流動する酸で変性した熱可塑性樹脂シート
６を重ね、加熱加圧して積層一体化し、その後に加えた
圧力を減圧し、冷却すれば、穴内に熱可塑性樹脂シート
６が残留しないことを見出した。発明者らの知見によれ
ば、この酸の変性の程度は、熱可塑性樹脂１ｋｇに対し
てカルボン酸が５ミリモル〜１０モル程度であるから、
非常に弱いものであるが、積層時の加熱温度によって、
酸化処理した内層回路板の回路導体の凹凸形状を崩すこ
とができるので、内層回路導体の凹凸形状が崩されれ
ば、その表面積が小さくなり、熱可塑性樹脂と内層回路
導体との接着強度を低下させることができ、積層工程後
の解体を行なうのみで穴内に熱可塑性樹脂が残留しない
というものである。

【００１７】

【実施例】

実施例１ 厚さ１８μｍの電解銅箔の粗化面に、高分子エポキシ系
接着剤シートであるＡＳ−３０００（日立化成工業株式
会社製、商品名）に用いるエポキシ樹脂系接着剤ワニス
をブレードコータを用いて塗布し、１２０℃で１０分間
乾燥し、図１（ａ）に示すように、絶縁層厚さが５０μ
ｍで軟化点が７５℃の半硬化状態の接着剤付銅箔を得
た。図１（ｂ）に示すように、この接着剤付銅箔に、直
径０．３ｍｍと１．００ｍｍの貫通穴４をあけた。図１
（ｃ）に示すように、予め、内層回路５１を形成し、そ
の表面を黒化処理した厚さ０．８ｍｍのガラス−エポキ
シ両面内層回路板５の上下に、内層回路導体５１を外層
回路と接続する箇所に、前記の貫通穴４を位置合わせし
て重ね、さらに、その上下に、厚さが１００μｍの、ア
ジピン酸を５０ミリモル／ｋｇ（カルボン酸にして１０
０ミリモル／ｋｇ）混練した低密度ポリエチレンシート
６を重ね、図１（ｄ）に示すように、これらをステンレ
ス製の鏡板８で挾み、圧力２ＭＰａ、加熱温度１７０
℃、昇温速度１０℃／分、高温保持時間６０分間、冷却
速度−１０℃／分の条件で、１０ｔｏｒｒの減圧下で、
プレス積層を行ない、図１（ｅ）に示すように、積層一
体化した。さらに、積層一体化したものに、貫通穴（ス
ルーホール）をあけ、無電解銅めっきと電解銅めっきを
行ない、厚さ１５μｍの銅層を、全体に形成した後、エ
ッチングレジストを形成し、エッチングレジストから露
出した銅をエッチング除去し、図１（ｆ）に示すよう
に、外層回路を形成して回路層が４層の多層プリント配
線板とした。

【００１８】実施例２ 厚さ１８μｍの電解銅箔１を片面に貼り合わせたガラス
布エポキシ樹脂含浸の積層板の絶縁層面１２に、高分子
エポキシ系接着剤シートであるＡＳ−３０００（日立化
成工業株式会社製、商品名）に用いるエポキシ樹脂系接
着剤ワニスをブレードコータを用いて塗布し、１２０℃
で１０分間乾燥し、図２（ａ）に示すように、絶縁層厚
さが５０μｍで軟化点が７５℃の半硬化状態の接着剤付
銅張積層板１１を得た。図２（ｂ）に示すように、この
接着剤付銅張積層板に、直径０．３ｍｍと１．００ｍｍ
の貫通穴４をあけた。図２（ｃ）に示すように、予め、
内層回路５１を形成し、その表面を黒化処理した厚さ
０．８ｍｍのガラス−エポキシ両面内層回路板５の上下
に、内層回路導体５１を外層回路と接続する箇所に、前
記の貫通穴４を位置合わせして重ね、さらに、その上下
に、厚さが１００μｍの、アジピン酸を５０ミリモル／
ｋｇ（カルボン酸にして１００ミリモル／ｋｇ）混練し
た低密度ポリエチレンシート６を重ね、図２（ｄ）に示
すように、これらをステンレス製の鏡板８で挾み、圧力
２ＭＰａ、加熱温度１７０℃、昇温速度１０℃／分、高
温保持時間６０分間、冷却速度−１０℃／分の条件で、
１０ｔｏｒｒの減圧下で、プレス積層を行ない、図２
（ｅ）に示すように、積層一体化した。さらに、積層一
体化したものに、貫通穴（スルーホール）をあけ、無電
解銅めっきと電解銅めっきを行ない、厚さ１５μｍの銅
層を、全体に形成した後、エッチングレジストを形成
し、エッチングレジストから露出した銅をエッチング除
去し、図２（ｆ）に示すように、外層回路を形成して回
路層が４層の多層プリント配線板とした。

【００１９】比較例１ 実施例１で用いた酸変性の低密度ポリエチレンシートに
代えて、酸変性していない低密度ポリエチレンシートを
使用した以外は、実施例１と同様にして回路層が４層の
多層プリント配線板を作成した。積層後に、内層回路の
表面の黒化処理面に低密度ポリエチレンシートが融着
し、その後の無電解めっきを行なったときに、融着した
箇所で、接続不良が発生した。

【００２０】比較例２ 実施例１で用いた酸変性の低密度ポリエチレンシートに
代えて、厚さ１００μｍの低密度ポリエチレンシートの
両面に、厚さ２５μｍのポリフッ化ビニリデンシートを
重ねて用い、実施例１と同様にして回路層が４層の多層
プリント配線板を作成した。積層時に、穴内部に十分に
充填せず、接着剤の流れを抑制できず、接着剤が内層回
路導体の表面の一部に広がり、その後の無電解めっきを
行なったときに、スミアを発生し、接続不良が起こっ
た。

【００２１】このようにして作成した多層プリント配線
板を、以下のようにして性能を評価した。結果を表１に
示す。 （初期導通不良）多層プリント配線板のバイアホール部
分に、５Ｖの直流電圧を印加し、接続抵抗値を測定し
た。接続抵抗の値が１０³Ω以上の場合に導通不良と判
断した。 （ホットオイル試験）多層プリント配線板を、２６０℃
のシリコンオイルに１０秒間浸漬し、その後２０℃の水
に６０秒間浸漬することを１サイクルとして、接続抵抗
の値が、初期の接続抵抗より１０％上昇したときのサイ
クル数を測定した。 （スルーホール接続部のスミア）スルーホール部の断面
を、顕微鏡にて観察した。 （バイアホール接続部のスミア）バイアホール部の断面
を、顕微鏡にて観察した。

【００２２】

【表１】 尚、めっきの厚さは15μm、ホットオイル試験は、初期
導通に異常のない箇所のみで行なった。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によっ
て、穴内への接着剤のしみ出しの抑制に優れ、かつ、精
度の良い多層プリント配線板を効率良く製造する方法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一実施例を説明す
るための各工程における断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の他の実施例を説明
するための各工程における断面図である。

【符号の説明】

１．金属箔 ２．絶縁性接着剤 ３．接着剤付金属箔 ４．貫通穴 ５．回路板 ６．酸で変性した
塑性流動するシート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 敦之 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館研究所内 (72)発明者 斑目 健 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館研究所内 (72)発明者 稲田 禎一 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館研究所内 (72)発明者 大塚 和久 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館研究所内 (72)発明者 有家 茂晴 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属箔(1)の片面に半硬化状態の絶縁性接
   着剤(2)を設けた接着剤付金属箔(3)に貫通穴(4)をあ
   け、その接着剤面を予め準備した回路板(5)であってそ
   の回路導体表面を酸化処理したものと重ね、前記接着剤
   付金属箔(3)の金属箔(1)の上に、積層過程で塑性流動す
   る酸で変性した熱可塑性樹脂シート(6)を重ね、加熱加
   圧して積層一体化するとともに、塑性流動する酸で変性
   した熱可塑性樹脂シート(6)の、前記絶縁性接着剤(2)の
   融点または軟化点における弾性率が、前記絶縁性接着剤
   (2)の弾性率以下であることを特徴とする多層プリント
   配線板の製造法。
2. 【請求項２】片面金属箔張積層板(11)の絶縁層(12)面に
   半硬化状態の絶縁性接着剤(2)を設けた接着剤付積層板
   (31)に貫通穴(4)をあけ、その接着剤面を予め準備した
   回路板(5)であってその回路導体表面を酸化処理したも
   のと重ね、前記接着剤付積層板(31)の金属箔(1)の上
   に、積層過程で塑性流動する酸で変性した熱可塑性樹脂
   シート(6)を重ね、加熱加圧して積層一体化するととも
   に、塑性流動する酸で変性した熱可塑性樹脂シート(6)
   の、前記絶縁性接着剤(2)の融点または軟化点における
   弾性率が、前記絶縁性接着剤(2)の弾性率以下であるこ
   とを特徴とする多層プリント配線板の製造法。
3. 【請求項３】積層一体化する工程で、塑性流動する酸で
   変性した熱可塑性樹脂シート(6)の融点または軟化点以
   上の温度に加熱した後、接着剤付金属箔(3)の絶縁性接
   着剤(2)を硬化させることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の多層プリント配線板の製造法。
4. 【請求項４】酸で変性した熱可塑性樹脂シート(6)が、
   熱可塑性樹脂１ｋｇ中に、酸性成分として、カルボン酸
   を５ミリモル〜１０モルの範囲で含むことを特徴とする
   請求項１〜３のうちいずれかに記載の多層プリント配線
   板の製造法。