WO2005072037A1 - 回路形成基板の製造方法および回路形成基板の製造用材料 - Google Patents

Abstract

　材料シートに設けられた穴に導電部を形成する。材料シートの表面上に金属箔を配置して積層シートを得る。積層シートを加熱加圧することにより回路形成基板が得られる。金属箔は表面に設けられて印加される圧力により厚さが変わる圧力吸収部と圧力吸収部に隣接するハード部分とを有する。この方法で得られた回路形成基板により、電気的接続の品質信頼性が向上した、高密度で品質が優れた回路基板が得られる。

Description

明 細 書

回路形成基板の製造方法および回路形成基板の製造用材料

技術分野

[0001] 本発明は、各種電子機器に用いられる回路基板を得るための回路形成基板の製 造方法および回路形成基板の製造用材料に関する。

背景技術

[0002] 近年の電子機器の小型化'高密度化に伴って、電子部品を搭載する回路基板は、 片面基板から両面、多層基板となり、より多くの回路および部品を集積可能な高密度 基板が開発されている。

[0003] 図 5A—図 5Gは特開平 6— 268345号公報に開示されている、回路基板を形成す るための従来の回路形成基板の製造方法を示す断面図である。

[0004] 図 5Aに示すように、プリプレダシート 12の両面に熱ロール等を用いたラミネート法 によりフィルム 17が貼り付けられる。プリプレダシート 12は、エポキシ榭脂等の熱硬化 性榭脂によるワニスを含浸したガラス繊維織布 (補強材)を乾燥して得られ、 Bステー ジ状態にあり厚みが 100 μ mである。フィルム 17は厚み 20 μ mのポリエチレンテレフ タレート（PET)である。フィルム 17にエポキシ榭脂等の熱硬化性榭脂をコーティング しても良い。

[0005] 図 5Bに示すように、レーザ等の加工法によりプリプレダシート 12にビア穴 18を形成 する。

[0006] 次に、図 5Cに示すように、銅粉等の導電粒子と熱硬化性榭脂、硬化剤、溶剤など を混練して得られる導電ペースト 13をビア穴 18に充填する。

[0007] その後、図 5Dに示すように、フィルム 17を剥離する。導電ペースト 13はプリプレダ シート 12から突出する。そして、プリプレダシート 12の両面上に銅箔 19を配置する。

[0008] そして、熱プレス装置（図示せず）によって銅箔 19を加圧してプリプレダシート 12、 銅箔 19、導電ペースト 13を加熱する。これにより、図 5Eに示すように、プリプレダシ ート 12が熱硬化し、導電ペースト 13は圧縮されて銅箔 19に電気的に接続される。そ の際に、プリプレダシート 12に含浸した榭脂はプリプレダシート 12の外側に流出して 榭脂 12Aとなる。

[0009] その後、図 5Fに示すように、端部の不要な部分を切り落として回路形成基板が得ら れる。さらにエッチングなどの方法で銅箔 19を所望のパターンにカ卩ェして図 5Gに示 す回路パターン 15を作成して両面の回路基板が得られ、所望のサイズに切り分けら れて回路基板 16が得られる。回路パターン 15上に不要な半田の付着を防止するソ ルダーレジストを形成しても良い。回路パターン 15にめつき処理等の仕上げ処理を 施してちょい。

[0010] 図 6A—図 6Eは、図 5A—図 5Fで得られた回路基板 16を用いて得られる多層回路 基板の製造方法を示す断面図である。コアである回路基板 16の両面上に導電べ一 スト 13Aを充填したプリプレダシート 12Bと銅箔 19Aを、位置合わせをしながら重ね 合わせて熱プレスして、回路パターン 15Aを表面上に有する多層回路基板 20が得 られる。

[0011] 図 5A—図 5Gに示す回路基板の製造方法では、熱プレス装置等を用いて導電べ 一スト 13、 13Aを加熱加圧する際に、以下の課題が生じる。図 7A—図 7Cは図 5A— 図 5Gに示す回路形成基板の断面図である。図 7Aに示すように、導電ペースト 13を 充填されたビア穴 18を有するプリプレダシート 12の両面上に銅箔 19を配置する。こ れらを金属板 14に挟み込んで加熱加圧して圧縮した場合に、図 7Bに示すように導 電ペースト 13は圧力を受けて変形し歪んだ形状となる。

[0012] その後、図 7Cに示すように、回路パターン 15が形成され、導電ペースト 13が互い に隣り合う層間接続部 13B、 13Cになる。高密度な回路基板においては、変形した 導電ペースト i ₃によって隣りあう層間接続部 _13B、 13Cの絶縁間距離が縮まり電気 的絶縁性が損なわれる場合がある。

[0013] プリプレダシート 12が加熱加圧されるとそれに含浸されている榭脂成が流動する。

導電ペースト 13に過度の圧力が加わると、導電ペースト 13はプリプレダシート 12の 厚み方向 12Cより面内方向 12Dに大きく拡がる。これにより導電ペースト 13の導電 粉は互いに強固に圧接されずに、十分に電気的に接続されない場合がある。この現 象はプリプレダシート 12の厚みよりビア穴 18の径が小さくなつた場合に顕著に現れる [0014] 図 6A—図 6Gに示すように多層回路基板 20を製造する場合においては、コアとな る回路基板 16の回路パターン 15による凹凸や、回路基板 16の厚みの不均一さによ り、両面上に配置して加熱加圧されて圧縮される導電ペースト 13Aは不安定に圧縮 され、導電ペースト 13はより変形しやすくなる。

発明の開示

[0015] 材料シートに設けられた穴に導電部を形成する。材料シートの表面上に金属箔を 配置して積層シートを得る。積層シートを加熱加圧することにより回路形成基板が得 られる。金属箔は表面に設けられて印加される圧力により厚さが変わる圧力吸収部と 圧力吸収部に隣接するハード部分とを有する。

[0016] この方法で得られた回路形成基板により、電気的接続の品質信頼性が向上した、 高密度で品質が優れた回路基板が得られる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1A]図 1Aは本発明の実施の形態における回路形成基板の製造方法を示す断面 図である。

[図 1B]図 1Bは本発明の実施の形態における回路形成基板の製造方法を示す断面 図である。

[図 1C]図 1Cは本発明の実施の形態における回路形成基板の製造方法を示す断面 図である。

[図 1D]図 1Dは本発明の実施の形態における回路形成基板の製造方法を示す断面 図である。

[図 1E]図 1Eは実施の形態における回路形成基板に用いられる金属箔を加工する加 ェ装置の概略図である。

[図 2A]図 2Aは実施の形態における回路基板の製造方法を示す断面図である。

[図 2B]図 2Bは実施の形態における回路基板の製造方法を示す断面図である。

[図 2C]図 2Cは実施の形態における回路基板の製造方法を示す断面図である。

[図 2D]図 2Dは実施の形態における回路基板の製造方法を示す断面図である。

[図 2E]図 2Eは実施の形態における回路基板の製造方法を示す断面図である。

[図 3]図 3は実施の形態における回路基板の他の金属箔の断面図である。 [図 4A]図 4Aは実施の形態における他の回路形成基板の製造方法を示す断面図で ある。

[図 4B]図 4Bは実施の形態における他の回路形成基板の製造方法を示す断面図で ある。

[図 4C]図 4Cは実施の形態における他の回路形成基板の製造方法を示す断面図で ある。

[図 5A]図 5Aは従来の回路形成基板の製造方法を示す断面図である。

[図 5B]図 5Bは従来の回路形成基板の製造方法を示す断面図である。

[図 5C]図 5Cは従来の回路形成基板の製造方法を示す断面図である。

[図 5D]図 5Dは従来の回路形成基板の製造方法を示す断面図である。

[図 5E]図 5Eは従来の回路形成基板の製造方法を示す断面図である。

[図 5F]図 5Fは従来の回路形成基板の製造方法を示す断面図である。

[図 5G]図 5Gは従来の回路形成基板の製造方法を示す断面図である。

[図 6A]図 6Aは従来の回路基板の製造方法を示す断面図である。

[図 6B]図 6Bは従来の回路基板の製造方法を示す断面図である。

[図 6C]図 6Cは従来の回路基板の製造方法を示す断面図である。

[図 6D]図 6Dは従来の回路基板の製造方法を示す断面図である。

[図 6E]図 6Eは従来の回路基板の製造方法を示す断面図である。

[図 7A]図 7Aは従来の回路形成基板の製造方法を示す断面図である。

[図 7B]図 7Bは従来の回路形成基板の製造方法を示す断面図である。

[図 7C]図 7Cは従来の回路形成基板の製造方法を示す断面図である。

符号の説明

1 銅箔

la 圧力吸収部

2 材料シート

3 導電ペースト

4 金属板

5 回路パターン 10 回路基板

発明を実施するための最良の形態

[0019] 図 1A—図 1Dは本発明の実施の形態 1における回路形成基板の製造方法および 回路基板の製造用材料を示す断面図である。図 1Eは回路基板に用いられる銅箔 1 を加工する加工装置の概略図である。実施の形態による回路形成基板の製造用材 料の金属箔である銅箔 1は厚み 18 μ mである。回路形成基板を製造するための材 料である銅箔 1は陰極ドラム 1101で送られる時に硫酸銅水溶液 1102中を通る、そ の際に銅箔 1の陰極ドラム 1101に接して 、ない表面 1 Bは電解作用で銅が電着 ·成 長して凹凸が形成され、 10点平均粗さ (Rz)が約 10 mの粗面にカ卩ェされる。さらに 銅箔 1は、表面 1 Bの反対側で陰極ドラム 1101に接して 、た表面 1 Cにこぶ状の銅を 析出させて粗面化処理を施し、 Rzが約 5 mの凹凸を形成する。これにより銅箔 1は 粗面化された表面 1Cによる圧力吸収部 laを備える。材料シート 2は、図 5A—図 5D に示すプリプレダシート 12と同様に、両面にフィルムが張り付けられ、レーザ等の加 工法によりビア穴 8を形成し、導電ペースト 3を充填した後にフィルムを剥離する。これ により導電ペースト 3は材料シート 2の行面力も突出する。材料シート 2の両面に熱口 一ル等を用いたラミネート法によりフィルムが貼り付けられる。材料シート 2は、ェポキ シ榭脂等の熱硬化性榭脂によるワニスを含浸したガラス繊維織布 (補強材)を乾燥し て得られ、 Bステージ状態にあり厚みが 100 mであるプリプレダシートである。実施 の形態による材料シート 2ではガラス織布を用いても、加熱加圧した際に織布を構成 するヤーンがずれることによる導電ペースト 3へのダメージを防止できる。フィルムは 厚み 20 μ mのポリエチレンテレフタレート（PET)である。フィルムにエポキシ榭脂等 の熱硬化性榭脂をコーティングしても良い。導電ペースト 3は、銅粉等の導電粒子と 熱硬化性榭脂、硬化剤、溶剤などを混練して得られる。

[0020] 図 1Aに示すように、導電ペースト 3がビア穴 8に充填された材料シート 2上に銅箔 1 が配置される。

[0021] 次に図 1Bに示すように、 SUS等の金属板 4にこれらを挟んで加熱加圧して一体ィ匕 して積層シート 1 OBを得る。銅箔 1の面 1 B (Rzが約 10 m)は材料シート 2に対向し 、面 lC (Rzが約 5 /z m)は圧力吸収部 laとして機能する。銅箔 1の面 1B、 1Cの粗さ はこれらの値に限定されず、材料シート 2に対向する面 1B力 その反対の面 1Cより 粗いことが望ましい。加熱加圧時には、銅箔 1の面 1Cの圧力吸収部 laがつぶされて 印加された圧力を吸収し、材料シート 2から突出している導電ペースト 3に圧力が集 中しない。これにより、導電ペースト 3が材料シート 2の面内方向 2Bに広がらすに厚 み方向 2Aに大きく圧縮され、図 7Bに示す従来の回路形成基板の上記課題は生じ ない。すなわち銅箔 1の面 1Cを含む表層部分 1Fが圧力吸収部 laに対応し、銅箔 1 は圧力吸収部 laに隣接するハード部分 1Gを有する。

[0022] 図 1Bに示す加熱加圧時には銅箔 1の圧力吸収部 laがつぶれる。そして、榭脂が 流動して厚みの減少した材料シート 2の部分上の銅箔 1の部分 1Dの高さと導電ぺー スト 3上の銅箔 1の部分 1Eの高さがほぼ同一になった時点力も有効に導電ペースト 3 に圧力が加わり、導電ペースト 3中の導電粒子は銅箔 1の面 1 Bに圧接され安定して 電気的に接続される。すなわち圧力吸収部 laは圧力が印加された部分の厚さが局 所的に変わる。これにより実施の形態による回路形成基板が得られる。

[0023] 次に、図 1Cに示すように、銅箔 1をエッチング等により成形して所望形状の回路パ ターン 5を形成して回路基板 10Aを得る。

[0024] さらに、図 1Dに示すように、回路パターン 5の表面の圧力吸収部 laをパフ研磨ある いは軽度のエッチング等の方法で除去して半田との濡れ性を向上させて回路基板 1 0を得る。さらに半田との濡れ性を向上させるために回路パターン 15にめつき処理等 の仕上げ処理を施してもよ!ヽ。

[0025] 回路パターン 5上に不要な半田の付着を防止するソルダーレジストを形成しても良 い。圧力吸収部 laはそのソルダーレジストを形成した後に除去してもよい。また、圧 力吸収部 laは、エッチングにより回路パターン 5を形成する前に除去してもよい。

[0026] この方法により、ビア穴 8が小径であっても安定に導電ペースト 3が圧縮され、銅箔 1との電気的接続の品質信頼性が向上し、高密度で品質が優れた回路形成基板が 得られる。

[0027] 図 2A—図 2E実施の形態 1における多層回路基板の製造方法を示す断面図であ る。 [0028] 図 2Aに示すように、図 1Cに示す回路基板 10Aをコア基板として準備する。回路基 板 10Aの回路パターン 5の表面には粗面である圧力吸収部 laが残っている。

[0029] 次に、図 2B—図 2Dに示すように、回路基板 10Aの両面上に導電ペースト 3Aが充 填された材料シート 2Cと、圧力吸収部 101aを有する銅箔 101とを重ね合わせて、加 熱加圧して一体化する。その後、図 2Eに示すように、銅箔 101をエッチングして回路 ノターン 5Aを形成して、多層回路基板 10Bが得られる。

[0030] コア基板である回路基板 10Aの回路パターン 5Aの表面には圧力吸収部 laが残つ て表面が粗面化されているので、銅箔 1と導電ペースト 3Aとの接着強度を大きくでき る。

[0031] 図 3は実施の形態 1における回路形成基板の他の金属箔である銅箔 201の断面図 である。銅箔 201は図 1Aに示す銅箔 1の代わりに用いられ、圧力吸収部 laの代わり に材料シート 2に対向する面の反対側の面上に可変形層 6が形成されている。可変 形層 6は圧力吸収部 laと同様に圧力が印加された部分の厚さが局所的に変わる。 銅箔 1は可変形層 6に隣接して可変形層 6より硬いハード部分 1Gを有する。

[0032] 可変形層 6は図 1Bに示す工程での加熱加圧の際に変形し、銅箔 1より硬度が低い ことが望ましぐ有機材料、無機材料等の種々の材質を用いることができる。無機材 料による可変形層 6は、加熱しても不純物や揮発成分の発生する量が少ない。可変 形層 6は耐熱性の良 、エポキシ榭脂ゃシリコン榭脂をキャスティングもしくは力一テン コート等の方法で銅箔 1上に 10 m程度の厚みに形成することで、圧力吸収部 laと 同等の効果が得られる。

[0033] また、導電ペーストを用いない回路形成基板、例えばビア穴 8にめつきで形成した 導電部と銅箔 1とを用いた回路形成基板も実施の形態と同様の効果を有する。銅箔 1を導電部に加熱加圧する際に導電部が加圧によりダメージを受けることを回避でき る。

[0034] 材料シート 2は、 Bステージィ匕した熱硬化性榭脂を含浸したガラス繊維織布あるい は不織布等のガラス繊維シートによるプリプレダシートでもよぐガラス繊維シートの代 わりにァラミド等の有機繊維シートを用いてもょ 、。また材料シート 2は繊維シートに 代えて Bステージフィルムもしくはポリイミド等の樹脂フィルムと接着剤からなる Bステ ージのシートでもよい。

[0035] また、材料シート 2は補強材として織布と不織布を混成した材料、たとえば 2枚のガ ラス繊維織布の間にガラス繊維不織布を挟み込んだ材料を用いたプリプレダシート でもよい。

[0036] また、実施の形態での熱硬化性榭脂は、エポキシ系榭脂、エポキシ 'メラミン系榭脂 、不飽和ポリエステル系榭脂、フエノール系榭脂ポリイミド系榭脂、シァネート系榭脂 、シアン酸エステル系榭脂、ナフタレン系榭脂、ユリア系榭脂、アミノ系榭脂、アルキ ド系榭脂、ケィ素系榭脂、フラン系榭脂、ポリウレタン系榭脂、アミノアルキド系榭脂、 アクリル系榭脂、フッ素系榭脂、ポリフエ-レンエーテル系榭脂、シァネートエステル 系榭脂等からの単独、あるいは 2種以上混合した熱硬化性榭脂組成物でもよぐある いは熱可塑性榭脂で変性された熱硬化性榭脂組成物を用いてもよい。また、必要に 応じて難燃剤や無機充填剤を熱硬化性榭脂に添加してもよ!ヽ。

[0037] 多層回路基板の全ての層に実施の形態による銅箔 1、 201を用いる必要はない。

異なる層の回路パターン (銅箔）間を接続する導電部がダメージを受けやすい外側 に近い部分、すなわち 10層回路基板であれば 10層目のみもしくは 8層目と 10層目 に実施の形態による銅箔 1、 201を用いても実施の形態と同様の効果が得られる。

[0038] 図 4A—図 4Cは実施の形態における他の回路形成基板の製造方法を示す断面図 である。図 1A—図 1Dに示す回路形成基板では、圧力吸収部 laは銅箔 1の材料シ ート 2に対向する面 1Cに設けられている。図 4Aに示すように、金属箔である銅箔 50 1は材料シート 2に対向する面 501Bとその反対の面 501Cとを有する。圧力吸収部 5 Olaは銅箔 501の面 501Bを含む表層 501Gに設けられて、例えば、 Rzが 5 μ mの 凹凸が形成されている。銅箔 501は、圧力吸収部 501aに隣接する部分に圧力吸収 部 501aより硬いハード部分 501Fを有する。図 4Bに示すように、図 1Bと同様に銅箔 501と材料シート 2が金属板 4で挟まれて材料シート 2の厚さ方向 2Aに圧力が印加さ れる。圧力吸収部 501aは印加された圧力により方向 2Aの厚さが変わり、これにより 図 1Bに示す圧力吸収部 laと同様の効果を有する。その後、銅箔 501はエッチング 等の加工により回路パターン 505に形成される。

[0039] 銅箔に接続される導電部としての導電ペーストは、導電粒子と加熱加圧時に材料 シート 2中に排出される適度な粘度の高分子材料との混合物、あるいは導電粒子と 溶剤等を混練した混合物、もしくは異方導電接着剤等を用いてもょ ヽ。

[0040] さらに、導電ペーストのかわりにめっき等により形成したポスト状の導電突起や、ぺ 一ストィ匕していない比較的大きな粒径の導電粒子を銅箔に接続されてビア穴 8に形 成される導電部として用いてもょ ヽ。

産業上の利用可能性

[0041] 本発明による回路形成基板の製造方法により、材料シートに形成されたビア穴に設 けられた導電ペースト等の導電部にダメージを与えること無く材料シートと導電部と金 属箔を加熱加圧できる、したがって、金属箔と導電部との電気的接続の品質信頼性 が大幅に向上し、高品質の高密度回路基板が得られる。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1面と前記第 1面の反対側の第 2面とを有する金属箔であって、前記第 1面に設け られて印加される圧力により厚さが変わる圧力吸収部と前記圧力吸収部に隣接する ハード部分とを有する金属箔を準備するステップと、

表面に穴が形成された材料シートを準備するステップと、

前記材料シートの前記穴に導電部を形成するステップと、

前記材料シートの前記表面上に前記金属箔を配置して積層シートを得るステップと、 前記積層シートを加熱加圧するステップと、

を含む、回路形成基板の製造方法。

[2] 前記圧力吸収部の硬度は前記ハード部分の硬度よりも低い、請求項 1に記載の製造 方法。

[3] 前記積層シートを得るステップは、前記材料シートに前記金属箔の前記第 2面を対 向させるステップを含む、請求項 1に記載の製造方法。

[4] 前記金属箔の前記第 1面は粗面化されており、前記圧力吸収部は前記金属箔の前 記第 1面を含む表層である、請求項 1に記載の製造方法。

[5] 前記積層シートを得るステップは、前記材料シートに前記金属箔の前記第 2面を対 向させるステップを含み、

前記金属箔を準備するステップは前記金属箔の前記第 2面を粗面化するステップを さらに含み、

前記金属箔の前記第 2面は前記金属箔の前記第 1面より粗い、請求項 4に記載の製 造方法。

[6] 前記圧力吸収部は変形できる有機材料よりなる、請求項 1に記載の製造方法。

[7] 前記圧力吸収部は変形できる無機材料よりなる、請求項 1に記載の製造方法。

[8] 前記積層シートを加熱加圧するステップの後で前記圧力吸収部を除去するステップ をさらに含む、請求項 1に記載の製造方法。

[9] 前記材料シートの前記穴に前記導電部を形成するステップは、前記材料シートの前 記穴に導電ペーストを充填するステップを含む、請求項 1に記載の製造方法。

[10] 前記積層シートを得るステップは、前記材料シートに前記金属箔の前記第 1面を対 向させるステップを含む、請求項 1に記載の製造方法。

[11] 回路形成基板を製造するための材料であって、

印加される圧力により厚さが変わる圧力吸収部と、

前記圧力吸収部が設けられた第 1面と前記第 1面の反対側の第 2面とを有し、前記 圧力吸収部に隣接するハード部分を有する金属箔と、

を備え、

前記回路形成基板は、表面に穴が形成された材料シートと前記穴に設けられた導電 部とを含み、

前記材料は前記材料シートの前記表面上に配置されて前記材料シートと前記導電 部と共に加圧される材料。

[12] 前記圧力吸収部の硬度は前記ハード部分の硬度より低!、、請求項 11に記載の材料

[13] 前記金属箔の前記第 2面は前記材料シートに対向する、請求項 11に記載の材料。

[14] 前記金属箔の前記第 1面は粗面化されており、前記圧力吸収部は前記金属箔の前 記第 1面を含む表層である、請求項 11に記載の材料。

[15] 前記金属箔の前記第 2面は前記材料シートに対向し、

前記金属箔の前記第 2面は粗面化されており、

前記金属箔の前記第 2面は前記金属箔の前記第 1面より粗い、請求項 14に記載の 材料。

[16] 前記圧力吸収部は変形できる有機材料よりなる、請求項 11に記載の材料。

[17] 前記圧力吸収部は変形できる無機材料よりなる、請求項 11に記載の材料。