WO2002085081A1

WO2002085081A1 - Carte de circuits imprimes et procede permettant sa realisation, et carte de circuits imprimes laminee

Info

Publication number: WO2002085081A1
Application number: PCT/JP2002/003379
Authority: WO
Inventors: Katsuhiko Hayashi; Tatsuo Kataoka; Hirokazu Kawamura; Akira Ichiryu
Original assignee: Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.; Suzuki Co., Ltd.
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2002-10-24
Also published as: EP1385363A1; KR100568488B1; EP1385363A4; KR100572552B1; DE60226722D1; EP1385363A8; US20040026122A1; KR20030022141A; EP1385363B1; KR20050111800A

Description

プリント回路板及びその製造方法、並びに積層プリント回路板技術分野

本発明は、プリン卜回路板及びその製造方法に関し、より詳細には形成されるスルーホールに耐熱性のインプラント材を充填してビアホールを構成した耐熱性に優れたプリント回路板及びその製造方法に関する。発明の背景

表裏面に導体層（配線パターン）を有する回路板として種々のものが使用されている。具体的には、基板にフレキシブルなポリイミド樹脂等を用いた T A B (Tape Automated Bonding) テープ、 C S P (Chip Size Package) 、 B G A (Bal l Grid Array ) 、 F P C (Flexible Printed Circui t) の他に、ガラスエポキシ等のリジッドな基板を使用した多層配線板等がある。

この表裏面に配線パターンを有するプリント回路板は、例えば図 1のフローチャートに示す従来の製造工程により製造される。

まず両面銅貼りポリイミドフィルム製テープの所定個所にプレスによりスプロケットホールを形成する。次いでポリイミドテープの表面側を整面した後に配線パターンに対応するように該フィルムの表面側にフォトレジストを塗布し露光及び現像を行つてエッチングマスクを作製し、このマスクを使用してフィルム表面の銅のエッチングを行って配線パターンを形成する。続いてポリイミドテープの裏面側も同様にして、整面ーフォトレジスト塗布一露光一現像 —エッチングを行つて配線パ夕一ンを形成する。

このようにして配線パターンが表裏面に形成されたポリイミドテープの所定個所にパンチングプレス機によりスルーホールを開口させる。次いでポリイミドテープの表裏面に、例えばスズー銀材合金やスズー銅合金材を重ね、再度パンチングプレスすることにより、該スズ一銀材合金を前記スルーホール中に埋め込み、更にパンチングプレス機で加締めることにより表裏面の配線パターンを電気的に接続する。直径 100 x m程度のスルーホールではスズー銀合金材を埋め込むことにより、理想的な電気的接続のプリント回路板が得られる。しかしながらこのようにして得られたインプラント材がスズ—銀合金材ゃスズ—銅材合金であるプリン卜回路板は耐熱性が劣り、加熱及び冷却のサイクルを繰り返すとビアホールに不良が発生し易く、表裏面間の配線パターンの接続信頼性に欠けるという欠点がある。更にスズー銀合金材ゃスズ—銅合金材の融点が比較的低く、融点以上の温度に加熱される際の劣化の問題も残されている。これらの合金が充填されたビァホールの両端に二ッケル下地金めつきを行つて耐熱性を改良することも試みられているが、必ずしも十分とは言い難く、又スルーホールの直径ゃィンプラント材の種類に依っては満足できる結果が得られることがあるが、めっき材料がニッケル下地金めつきに限定されると、用途に依っては他のめっき材料を使用することが望ましい場合があるにもかかわらず、所望のめっき材料が使用できなくなり、製品の自由度が低下するという問題点がある。

ニッケル下地金めつきによる耐熱性向上を十分に行うためにはめつき厚を厚くしなければならず、従って配線パターンの幅が広くなり、要求される配線パ夕ーンの微細化に対応できないという欠点がある。発明の開示

そのため本発明者らは、スルーホールを充填するインプラント材の材質を種々検討して耐熱性に優れたプリント回路板を提供できる本発明の到達したものであり、本発明の目的は、耐熱性に優れた長期間使用できるプリント回路板を提供することにある。

•本発明の上記目的は、絶縁性基板、該絶縁性基板に形成されたビアホール、該ビアホールに充填されたィンプラント材及び前記絶縁性基板の両面に形成されかつ前記ィンプラント材により電気的に接続された配線パターンを含んで成るプリント回路板において、前記インプラント材が、無酸素銅、リン脱酸銅及び夕フピッチ銅から成る群から選択されることを特徴とするプリント回路板を提供すること、あるいは絶縁性基板にスルーホール（基本的に本発明では、開口した状態をスルーホールと称し、インプラント材で充填された状態をビアホールと称する）を開口し、開口したスルーホールをインプラント材で充填してビアホールを形成し、該ビアホールの両端の充填インプラント材表面を含む絶縁性基板表裏面にめっき層を形成し、次いでめつき層上に配線パターンを形成することを特徴とするプリント回路板の製造方法を提供することにより達成される。

本発明の前記プリント回路板によると、ビアホールが、高耐熱性の無酸素銅、リン脱酸銅及び夕フピッチ銅等で構成されるため、プリント回路板が曝され易い、繰り返し高温と低温との間で加熱及び冷却を行う条件下でも劣化が生じる可能性が小さく、耐熱性に優れたプリント回路板として長期間使用できる。無酸素銅、リン脱酸銅又はタフピッチ銅は予めァニーリングを行っておくと、展延性が向上して充填性が良くなり高性能のプリント回路板が提供できる。又本発明のプリント回路板では、ビアホールに充填されたィンプラント材に接触するようにめつき層が形成しても良く、これによりプリント回路板表裏面間の配線パターン同士の導通性が更 ίこ改良される。

このめつき層は銅めつき層であることが望ましく、かつその厚みを 1 z m以と、亀裂等の発生を効果的に防止できる。更にこのプリント回路板は複数個積層して積層型のプリント回路板としても良い。

又前記プリント回路板の製造方法によると、配線パターンの形成に先立ってビアホールを形成しているため、つまり導電性めつき層上に自由に配線パ夕一ンを形成できるため、微細幅の配線パターンの形成を容易に行うことができるようになる。

この方法でもインプラント材を、無酸素銅、リン脱酸銅及びタフピッチ銅等の高耐熱性材料とすることが望ましく、自由な配線パターン形成とともに、高耐熱性プリント回路板の提供が可能になる。

このように、本発明は、インプラント材として耐熱性の優れた無酸素銅、リン脱酸銅及びタフピッチ銅を単独で又はこれらを組み合わせて、あるいは比較的少量の他の材料と組み合わせて使用することを特徵とする。

ここで無酸素銅とは水素脆化を防ぐために酸素の含有量を 0. 005 %以下にしたものを言う。無酸素銅は、〇F H C (oxygen f ree high conduc t ivi ty copper) と称され、真空溶解炉や還元雰囲気の誘導炉等で製造できる。

リン脱酸銅とは、酸素含有量が極端に低い銅で、酸素を P₂0₅などの酸化物として脱酸し、僅かにリンが残った銅をいう。

更にタフピッチ銅とは、 Cu₂0 として微量（0. 02〜0. 05 % ) の酸素を含んだ銅で、電気銅を反射炉で融解精製して酸素を 0. 02 %程度残し、 As、 Sb及び P などの不純物を酸化物として固溶体外に出した精製銅を言う。

これらの銅は通常 0〜0. 05 %程度の酸素と他の若干の不純物を含有し、従来スルーホールの充填に使用されていたスズー銀合金材ゃスズー銅合金材と比較して耐熱性が高く、ハンダポール搭載時のリフ口一温度である 260°Cにおけるプリン卜回路板の耐熱性を向上させる。そして予め焼鈍しを行ったァニール無酸素銅、ァニールリン脱酸銅又はァニールタフピッチ銅を使用すると、更に効果が増大する。

スル一ホール形成はパンチングにより行うことが簡便であり、最も望ましいが、ドリルやレーザー光を用いて行っても良い。レーザー光を用いると、レーザ一光の熱により発生するスミアの除去が必要になる。

前記インプラント材はどのようにしてスルーホールに充填しても良いが、従来と同じようにスルーホール形成に使用したものと同じパンチングプレス機やパンチング金型等を使用してパンチングで充填することが望ましい。この他に、スクリーン印刷機を用いても良い。

スルーホール形成とインプラント材充填を単一のパンチング操作で行うと、形成されるビアホールの先端が丸くなる傾向があり、導通信頼性に劣ることになりやすいため、一旦スルーホールを形成した後、該スルー-ホールヘインプラント材を充填することが望ましい。

又本発明で使用するプリン卜回路板本体は、通常のプリント回路板で基板として使用される材質のものを制限無く使用でき、例えばポリイミド樹脂の使用が望ましい。又配線パターンの材質や形成方法は特に制限されず、銅張り層を整面し、フォトレジストの塗布によるマスキング、露光、現像、及びエツチングによって所望の配線パターンを作成すれば良レ ^。

生成するスル一ホールの数は電気的接続を必要とする配線パターンの数や位置関係に依存し、その径は十分な電気的接続が確保される範囲でなるべく小さくすることが望ましい。

本発明では配線パターンとなる銅箔等の表面に導電性めつき層例えば銅めつき層を被覆することが望ましく、該めっき層の形成により更に電気的な接続の信頼性を高めることができる。

この導電性めつき層の形成は、配線パターン形成前に行うことが望ましく、これにより導電性めつき層上に自由に配線パターンを形成でき、つまり微細幅の配線パターンの形成を容易に行うことができるようになる。

無酸素銅、リン脱酸銅及び夕フピッチ銅から成る群から選択されるインブラント材でビアホールを形成した本発明のプリント回路板は作製条件にも依るが、通常 3 πι Ω Ζホール未満のビアホール抵抗を有し、極めて良好な導通性が得られる。

又導電性めつき層の形成を配線パターン形成前に行う本発明方法では、導電性めつき層上に自由に配線パ夕一ンを形成でき、微細幅の配線パターンの形成が容易になる。図面の簡単な説明

図 1は、表裏面に配線パターンを有するプリント回路板の従来の製造工程を示すフローチャートである。

図 2 A〜Gはプリント回路板である 2—メタル T A Bの一連の製造工程を例示する縦断面図である。

図 3は、実施態様の 2—メタル T A Bの表面図である。

図 4は、図 3の 2—メタル T A Bのランド部分の拡大図である。

図 5は、実施態様の 2—メタル T A Bの裏面図である。

図 6は、図 5の 2—メタル T A Bのランド部分の拡大図である。

図 7は、比較的厚く銅めつき層を形成した場合のプリント回路板の縦断面図である。

図 8は、比較的薄く銅めつき層を形成した場合のプリント回路板の縦断面図である。発明を実施するための最良の形態

次に添付図面に基づいて本発明に係るプリント回路板の製造の実施形態を説明するが、該実施形態は本発明を限定するものではない。

上下両面に銅張り層 1 1を被覆したポリアミド製等の両面銅貼りポリイミドフィルム 12 (図 2 A) の図 2のスプロケットホール 13に相当する個所にスプロケットホール 13をパンチングにより開口する（図 2 B ) 。次にポリイミドフィルム 12の図 3のスルーホール 14に相当する個所にスルーホール 14をパンチングにより開口し、このポリイミドフィルム 12の表裏面に無酸素銅等の高耐熱性のィンプラント材となる物質のフィルムを重ね、パンチングすることによりスルーホールをィンプラント材 15で充填してビアホール 16とし同時にランド 17を形成する（図 2 C ) 。この状態でポリイミドフィルム 12とビアホール 16の面同士は整合している。

続いてこの整合面上に銅めつき層 18を形成する（図 2 D ) 。次いで銅めつき層 18面を整面し、表面側にフォトレジストを塗布し、露光及び現像を行つてマスクを作製しこのマスクを利用してェツチングを行い、ポリイミドフィルム 12表面に溝 19を形成する。更にポリイミドフィルム 12の裏面にも同様にして溝 19を形成する（図 2 E ) 。この時点で既に銅めつき層 18が被覆されているため、比較的自由に溝形成を行うことができる。

このポリイミドフィルム 12の表裏面の溝 19を充填しかつその表面から突出するようにソルダーレジスト 20を被覆し（図 2 F ) 、更にソルダーレジスト 20以外の部分に仕上げめつき層 21を形成してプリント回路板とする（図 2 G)。このように作製されたプリント回路板は、ビアホールが高耐熱性のィンプラント材 15であるため、繰り返し高温と低温との間で加熱及び冷却を行っても劣化が生じる可能性が小さい。

更に銅めつき層 18がビアホール 16との電気的接続の信頼性を担保しているため、満足できる導通性が長期間確保される。この銅めつき層 18を比較的厚く形成すると図 7に示すように長期間繰り返し高温と低温との間で加熱及び冷却を行っても亀裂等が生じることは殆どないが、比較的薄く形成した場合には図 8に示すように長期間繰り返し高温と低温との間で加熱及び冷却を行うと、亀裂 22が生じることがある。従って銅めつき層 18は比較的厚く、例えば 1 x m以上の厚みで形成することが望ましいが、前記亀裂はプリント回路板としての性能に決定的な悪影響を及ぼすことは殆どなく、通常の使用態様であれば問題はない。

本実施態様では、配線パターンの形成に先立ってビアホールを形成する方法を説明したが、本発明のプリント回路板は無酸素銅等の耐熱性材料をビアホールに使用する限り、この方法による製造に限定されず、図 1に示した従来法で製造しても良い。

次に、本発明によるプリント回路板製造に関する実施例を記載するが、本実施例は本発明を限定するものではない。

[実施例 1 ]

35画幅の両面銅貼りポリイミドフィルム（ポリイミド層の厚み 50 z m、銅箔の厚みは表裏面とも 12 111、新日鐡化学株式会社製の商品名：エスパネックス）をテープとして用いた。

このテープにパンチングプレス機によりスプロケットホールを開口させた。更にパンチングプレス機により直径が約 100 z mのスルーホールを開口させた。

このテープの表裏面に厚さ約 120廳のァニール無酸素銅のフィルムを重ね、再度パンチングプレスすることにより、該ァニール無酸素銅を前記スルーホール中に埋め込んだ。余分な無酸素銅フィルムを除去した後、前記テープ表面に硫酸銅めつき浴を用い電流密度 10AZ dm²の条件で銅めつきを行い、約 6 m の銅めつき層を形成した。

次いで定法に従って前記テープの表裏面に、エッチングにより配線パターンを作製してプリント回路板とした。この際に既に銅めつき層が形成され、該銅めっき層を比較的自由に配線することができるため、微細な配線パターンが形成できた。

このようにして得られたプリント回路板の表裏面間のビアホールの抵抗を測定したところ、 3 πιΩ /ホール未満であり、 2 —メタル T A B用等として十分な導通が得られた。

得られたプリント回路板に対して、 260°Cのホットオイル中に 5秒間浸漬させた後、直ちに 23°Cのオイル中に 20秒間浸漬するサイクルを 100サイクル繰り返すホットオイル試験を行った。試験後も、プリント回路板の表裏面の配線パターン間の接続信頼性は維持されていた。又銅めつき層には亀裂等が見られなかった。

[実施例 2 ]

銅めつき層の厚みを 1 zz mとしたこと以外'は、実施例 1と同一条件でプリン卜回路板を作製した。

得られたプリント回路板の表裏面間のビアホールの抵抗を測定したとこ、 3 m Ω ホール未満であつた。

実施例 1と同一条件でホットオイル試験を行った。試験後も、プリント回路板の表裏面の配線パターン間の接続信頼性は維持されていたが、銅めつき層には亀裂が観察された。

[実施例 3 ]

ィンプラント材として無酸素銅の代わりに、リン脱酸銅を使用したこと以外は、実施例 1と同一条件でプリント回路板を作製した。

得られたプリント回路板の表裏面間のビアホールの抵抗を測定したところ、 3 πι Ω Ζホール未満であった。

実施例 1と同一条件で行ったホットオイル試験も、プリント回路板の表裏面の配線パターン間の接続信頼性は維持され、銅めつき層には亀裂等が見られなかった。

[実施例 4 ]

インプラント材として無酸素銅の代わりに、タフピッチ銅を使用したこと以外は、実施例 1と同一条件でプリント回路板を作製した。

得られたプリント回路板の表裏面間のビアホールの抵抗を測定したところ、 3 m Ω ホール未満であった。

実施例 1と同一条件で行つたホットオイル試験も、プリント回路板の表裏面の配線パターン間の接続信頼性は維持され、銅めつき層には亀裂等が見られな力つた。

[実施例 5 ]

35mm幅の両面銅貼りポリイミドフィルム（ポリイミド層の厚み 50 m、銅箔の厚みは表裏面とも 18 m、新日鐡化学株式会社製の商品名：エスパネックス）をテープとして用いた。

次いで定法に従って前記テープの表裏面に、エッチングにより配線パターンを作製した。この状態では前記テープの表裏面間の配線パターンは相互に電気的に接続されていない。

このテープに実施例 1と同様にしてスプロケッ卜ホール及びスルーホールを開口させた。

このテープの表裏面に厚さ約 0. 12匪のァニール無酸素銅のフィルムを重ね、再度パンチングプレスすることにより、該ァニール無酸素銅を前記スルーホール中に埋め込んだ。余分な無酸素銅フィルムを除去した後、前記テープ表面に硫酸銅めつき浴を用い電流密度 10AZ dm²の条件で銅めつきを行い、約 6 m の銅めつき層を形成してプリント回路板とした。

このようにして得られた'プリント回路板の表裏面間のビアホールの抵抗を測定したところ、 3πιΩ/ホール未満であり、 2—メタル TAB用等として十分な導通が得られた。

[比較例 1 ]

スルーホールの直径を約 100 mとし、ァニール無酸素銅の代わりに、厚み 0.10mm のスズー銀合金材フィルムを使用して前記スルーホールを充填したこと以外は実施例 5と同一条件でプリント回路板を作製した。

得られたプリント回路板の表裏面間のビアホールの抵抗を測定したところ、 ΙΟπιΩΖホール未満であり、前記実施例のプリント回路板の抵抗より大きかつたが、 2—メタル TAB用等として使用できる範囲の導通が得られた。

実施例 5と同一条件でホットオイル試験を行ったところ、ビアホール中に解裂が生じ、ビアホールが十分な耐熱性を有していないことが分かった。

Claims

請求の範囲

1 . 絶縁性基板、該絶縁性基板に形成されたビアホール、該ビアホールに充填されたィンプラント材及び前記絶縁性基板の両面に形成されかつ前記ィンプラント材により電気的に接続された配線パターンを含んで成るプリント回路板において、前記インプラント材が、無酸素銅、リン脱酸銅及びタフピッチ銅から成る群から選択されることを特徴とするプリント回路板。

2 . 無酸素銅、リン脱酸銅又はタフピッチ銅がそれぞれァニール無酸素銅、ァニールリン脱酸銅又はァニールタフピッチ銅である請求項 1に記載のプリント回路板。

3 .ビアホールに充填されたインプラント材に接触するようにめつき層が形成された請求項 1に記載のプリント回路板。

4 .めっき層が厚みが 1 m以上の銅めつき層である請求項 3に記載のプリント回路板。 '

5 . 絶縁性基板、該絶縁性基板に形成されたビアホール、該ビアホールを充填する無酸素銅、リン脱酸銅及びタフピッチ銅から成る群から選択されるインプラント材及び前記絶縁性基板の両面に形成されかつ前記インプラント材により電気的に接続された配線パターンを含んで成る単位プリント回路板を複数個積層したことを特徴とする積層プリント回路板。

6 .絶縁性基板にスルーホールを開口し、開口したスルーホールをインプラント材で充填してビアホールを形成し、該ビアホールの両端の充填ィンプラント材表面を含む絶縁性基板表裏面にめっき層を形成し、次いでめつき層上に配線パターンを形成することを特徴とするプリント回路板の製造方法。

7 . インプラン卜材が、無酸素銅、リン脱酸銅及びタフピッチ銅から成る群から選択される請求項 6に記載のプリント回路板の製造方法。