回路基板の製造方法
【目的】両面に導電層を有する基板に導通用スルーホール（以下、単にスルーホールという）を有する配線パターンを形成した回路基板を、簡易に且つ高精度で形成でき、特に配線パターンの多層形成に適した回路基板の製造方法を提供する。
【構成】両面に導電層１を有する絶縁基板２に配線パターン４を形成した後、スルーホール用貫通孔５を設け、該貫通孔に硬化性導電物質を充填して硬化させて硬化体６を得、その硬化体により表裏の配線パターンを導通した後、上記配線パターンの導通を必要とする箇所を除いて絶縁層７で被覆し、次いで、該絶縁層が存在する面を平滑に研削する工程よりなり、更に、上記研削後、該絶縁層上に、絶縁層を介して導電層を設け、配線パターンを形成する工程を含む回路基板の製造方法である。
【構成】両面に導電層１を有する絶縁基板２に配線パターン４を形成した後、スルーホール用貫通孔５を設け、該貫通孔に硬化性導電物質を充填して硬化させて硬化体６を得、その硬化体により表裏の配線パターンを導通した後、上記配線パターンの導通を必要とする箇所を除いて絶縁層７で被覆し、次いで、該絶縁層が存在する面を平滑に研削する工程よりなり、更に、上記研削後、該絶縁層上に、絶縁層を介して導電層を設け、配線パターンを形成する工程を含む回路基板の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回路基板の新規な製造方法に関する。詳しくは、両面に導電層を有する基板に導通用スルーホール（以下、単にスルーホールという）を有する配線パターンを形成した回路基板を、簡易に且つ高精度で形成でき、特に配線パターンの多層形成に適した回路基板の製造方法である。
【０００２】
【従来の技術】従来、スルーホールを含む配線パターンが形成された回路基板の製造方法としては、両面に導電層を有する絶縁基板にドリリング等によりスルーホール用貫通孔を形成し、該貫通孔に化学メッキ・電気メッキを施してスルーホールを形成した後、該スルーホールをドライフィルムにより保護すると共に、該導電層に配線パターンを形成する方法が一般に行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記方法は、現在の回路基板製造法の主流を占めている。ところが、かかる方法において、スルーホール部の信頼性を上げるために、スルーホール内にメッキを２度以上にわたって行う必要があり、コストの面では必ずしも有利な方法とは言えない。また回路基板全面に電気メッキを行うため、導電層の厚みが不均一となる場合があり、該導電層をエッチングして配線パターンを形成する際、形成される配線パターンにおいて部分的にエッチングの過不足が生じるおそれがある。従って、ファインパターンの形成への対応が困難であるという欠点をも有している。
【０００４】また、一方では、回路の高密度化、或いは電磁シールド層の形成等を目的として、絶縁基板上に配線パターン（第１の配線パターン）を形成後、絶縁層或いはプリプレグを介して配線パターン（第２の配線パターン）を積層して形成して多層化した回路基板が種々開発されている。
【０００５】従来、上記多層化された回路基板の製造は、絶縁基板に第１の配線パターンが形成され、絶縁基板のスルーホール用貫通孔の内面にスルーホールメッキ層を形成した回路基板においては、図５に示すように、スルーホール部分を避けて第２の配線パターンを形成する方法がとられていた。
【０００６】ところが、上記方法は、スルーホールを避けて絶縁層の形成及び第２の配線パターンの形成を行うため、パターン密度が極めて低くなる。また、表側の第２の配線パターンと裏側の第１或いは第２の配線パターンと導通を取る場合、スルーホール用貫通孔上で導通が取れないため、該スルーホールを避けて、新たに導通用のバイアホールを設ける必要がある。そのため、配線密度が十分に上がらないという問題を有する。
【０００７】また、従来の方法で得られた絶縁基板のスルーホール用貫通孔の内面にメッキ層形成した回路基板をプリプレグを介して積層し、多層回路基板を形成する場合、積層時の加熱加圧によりプリプレグがスルーホール内に流れ込み充填される。その結果、特に、積層される回路基板のスルーホール同士が重なる場合、該スルーホール部のプリプレグがスルーホール内に流れ込む量が多くなり、その部分の厚みが薄くなるため、絶縁性や熱衝撃などの信頼性が問題となる。また、該回路基板のスルーホール内にプリプレグが完全に流れ込まない状態が生じると、スルーホール内にボイドがトラップされ、耐熱ショック性等の信頼性に悪影響を及ぼすという問題が生じる。
【０００８】そのため、従来は、積層される回路基板のスルーホールの位置が合致しないように回路基板の設計の段階で十分に配慮して行っていた。しかしながら、上記方法は、回路基板の設計において相当な制約を受けることになる上、スルーホール内へのボイドのトラップの問題は、本質的に解決されていない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、両面に導電層を有する絶縁基板の導電層に配線パターンを形成した後、スルーホール用の貫通孔を形成することにより、該配線パターンの形成を精度良く行うことができ、また、該貫通孔に硬化性導電物質を充填して硬化させた後、該配線パターンの存在する面を絶縁層で被覆し、次いで、該絶縁層の被覆層が存在する面を平滑に研削することにより、配線パターンを研削により破損することがなく、余分な硬化性導電物質の硬化体を除去することができ、簡便にしかも頼性良く、高精度な配線パターンを有する回路基板を得ることができることを見い出した。また、上記回路基板は平滑な表面を有するため、該表面に絶縁層を介して第２の配線パターンを、極めて高精度に且つ容易に形成することが可能であることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】以下、本発明をより具体的に説明するため、図面に従って説明するが、本発明はこれらの図面に何等限定されるものではない。図１は、本発明の方法の代表的な態様に従う工程を示す断面図である。
【００１１】本発明の方法は、（ａ）両面に導電層１を有する絶縁基板２に、（ｄ）配線パターン４を形成し、（ｅ）スルーホール用貫通孔５を設け、（ｆ）該貫通孔５に硬化性導電物質を充填して硬化させ、（ｇ）該配線パターンの導通を必要とする箇所を除いて絶縁層で被覆し、次いで、（ｈ）該絶縁層の被覆層が存在する面を平滑に研削することを特徴とする回路基板の製造方法である。
【００１２】本発明において、絶縁基板２は特に制限されず、公知の材質、構造を有するものが制限無く使用される。代表的なものを例示すれば、紙基材−フェノール樹脂積層基板、紙基材−エポキシ樹脂積層基板、紙基材−ポリエステル樹脂積層基板、ガラス基材−エポキシ樹脂積層基板、紙基材−テフロン樹脂積層基板、ガラス基材−ポリイミド樹脂積層基板、ガラス基材−ＢＴ（ビスマレイミド−トリアジン）レジン樹脂積層基板、コンポジット樹脂基板等の合成樹脂基板や、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等のフレキシブル基板や、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属をエポキシ樹脂等で覆って絶縁処理した金属系絶縁基板、あるいはセラミックス基板等が挙げられる。
【００１３】本発明において、上記の絶縁基板は両面に導電層１を有する。この導電層１の材質は特に制限されない。代表的な材質を例示すれば、銅、ニッケル、アルミニウム等が挙げられる。又、上記導電層の厚みについても特に制限されないが、一般には５〜７０μｍが適当である。
【００１４】上記の両面に導電層１を有する絶縁基板には、先ず配線パターンが形成される。本発明において、配線パターンの形成は、（ｂ）導電層１にエッチングレジスト３により配線パターンに対応するパターンを形成後、（ｃ）通常の方法でエッチングを行うことによって一般に実施される。上記配線パターンにおいて、スルーホール用貫通孔を設ける箇所は、該貫通孔の面積より若干、好ましくは、直径で 〜 μｍ程度大きくなるように、パターニングすることが、後記する硬化性導電物質の充填・硬化において、その硬化体と該配線パターンとの電気的接続を確実に行うために好ましい。
【００１５】上記方法により配線パターンを形成する場合は、絶縁基板にはスルーホールが形成されていないため、エッチングレジストの形成やその後のエッチングを精度良く、容易に行うことができる。
【００１６】上記エッチングで用いられるエッチングレジストはドライフィルム、レジストインク等が特に制限無く使用され、パターンのファイン度によって適宜選択して使用すればよい。
【００１７】本発明において、両面に導電層を有する絶縁基板に、配線パターンを形成した後、スルーホール用貫通孔が設けられる。上記貫通孔の径は、特に制限されるものではなく、任意に設定することができる。特に、本発明にあって、上記貫通孔の径は、硬化性導電物質を充填することが可能な程度の孔径以上、通常０．２ｍｍ以上、好ましくは、０．３〜２ｍｍより選択される。上記スルーホール用貫通孔の形成方法としては、ドリリング加工、パンチング加工、レーザー加工等の通常の回路基板の製造と同様の公知の手段が特に限定されずに用いられる。この場合、貫通孔に充填される硬化性導電物質の硬化体と導電層との電気的接続の信頼性を向上させるため、該貫通孔に面する導電層の端部に傾斜面を存在させ、該硬化体との接触面積を増大させることが好ましい。上記の貫通孔における導電層の周辺部の少なくとも一部に傾斜面を存在させる方法は、両面に導電層を有する絶縁基板にスルーホール用の貫通孔を形成した後に、ソフトエッチング液によりソフトエッチングを行い該傾斜面を形成する方法、或いは、貫通孔を形成した後に、貫通孔よりも径の若干大きなドリルにより、導電層及び絶縁層をテーパ上に研削する方法、貫通孔よりも少し大きな径を持つエッチングレジストを貫通孔周辺に形成し、エッチングを行い形成する方法等が特に限定されずに用いることができる。
【００１８】本発明において、上記のスルーホール用貫通孔には、導電性を有する硬化体を与える硬化性導電物質が充填され硬化される。該硬化性導電物質は、金、銀、銅、ニッケル、鉛、カーボン等の導電材料とエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の架橋性の熱硬化性樹脂とを必要により有機溶剤と共に混合してペースト状とした公知の硬化性導電物質を使用することができる。
【００１９】また、上記硬化性導電物質は、良好なスルーホール抵抗を得るために、硬化後の電気抵抗が、１×１０-2Ω・ｃｍ以下となるように、導電材料の選択、及び各成分の使用量を調節することが好ましい。
【００２０】上記硬化性導電物質の貫通部への充填は、該硬化性導電物質が貫通孔の全空間を満たし、且つ導電層の両表面より若干、具体的には、０．０５ｍｍ以上、好ましくは、０．１〜２ｍｍ突出する程度に充填する方法が好ましい。硬化性導電物質の代表的な充填法を例示すれば、印刷法によって１回或いは複数回の塗布を行う方法、絶縁基板の表裏両面側から表裏一対のスキージで圧入する方法、ロールコーター或いはカーテンコーターによって充填し、余分の硬化性導電物質をスキージで掻き取る方法等の手段が好適に用いられる。
【００２１】また、貫通孔に充填された硬化性導電物質の硬化は、熱風炉、赤外線炉、遠赤外線炉、紫外線硬化炉、電子線硬化炉等の公知の硬化方法より、硬化性導電物質の硬化に適するものを適宜選んで硬化させれば良い。
【００２２】本発明において、上記硬化性導電物質の硬化体を含む配線パターン上には（ｇ）に示すように、絶縁層７が被覆される。該絶縁層７は、上記硬化性導電物質を含む配線パターンの導通を必要とする箇所１１を除いて形成される。かかる絶縁層の形成は、主として、得られる回路基板の表面に突出した硬化性導電物質の硬化体の一部を研削し、その表面を平滑に仕上げる際、既に形成された配線パターン４を破損することなく該研削を行うためのものである。そのため、絶縁層は、上記配線パターンの導通を必要とする箇所を除いた全体に形成するのが最も好ましいが、該研削によって突出部分の一部が除去される場合、かかる部分の絶縁層は、研削により、硬化性導電物質の硬化体と共に除去されるため、該部分に絶縁層を特に形成する必要はない。
【００２３】上記絶縁層の形成方法は、特に限定されず、公知の方法が制限無く採用される。一般にはドライフィルム、液状レジスト、ドライフィルム・液状レジスト併用等の種々の形態の硬化性絶縁樹脂を使用した方法が採用される。上記の方法で、特にドライフィルムを用いると、絶縁樹脂層の厚み精度もよく、表・裏面同時に形成できるため、より効率的に絶縁層を形成することができ、後述する多層回路基板の製造法において、第２の配線パターンの形成が精度良く且つ信頼性良く行うことができる。また、該絶縁層のイメージング方法としては、印刷法、写真法等をファイン度によって適宜採用すればよい。
【００２４】本発明において、絶縁層形成後、該絶縁層の存在する面は平滑に研削される。上記研削は、硬化性導電物質の硬化体の突出部をなくするために、一般に該絶縁層と硬化体とによって構成される面が平滑となるように行うことが好ましい。
【００２５】絶縁層の表面を平滑に研削する方法としては、スラリー研磨、バフ研磨、スクラブ研磨等の通常の研磨に用いられる方法が一般に用いられる。
【００２６】上記の研削により露出した硬化性導電物質の硬化体の表面は、必要により、絶縁層で被覆してもよい。
【００２７】本発明において、前記のように絶縁層を研削により平滑化することにより、該絶縁層上への配線パターンの多層形成を極めて有利に行うことが可能である。
【００２８】例えば、プリプレグを介して上記回路基板に金属箔を積層する場合、積層されたプリプレグは実質的に均圧で圧接されるため、積層後の厚みは均一であり、安定した特性を有する多層回路基板を得ることができる。また、配線パターン上に前記絶縁層を介して第２の配線パターンの形成する場合、エッチングレジストによるパターンの形成、及びエッチングを精度良く行うことができる。
【００２９】図２は、本発明において、平滑に研削された絶縁層上に絶縁層を介して第２の配線パターンを形成する場合の代表的な態様を示す工程図である。即ち、図２R>２に示す態様は、（ｉ）絶縁基板２の第１の配線パターン４上に形成された絶縁層７の表面を平滑に研削後、硬化性導電物質の硬化体６を露出させた状態で、該絶縁層上に導電層８を積層し、（ｊ）前記と同様にエッチングレジストによるパターニング及びエッチングを行うことにより、第２の配線パターン９を形成する態様である。
【００３０】また、図３は、上記図２に示す態様において、（ｉ）絶縁基板２の第１の配線パターン４上に形成された絶縁層７の表面を平滑に研削後、さらに、絶縁層７’を形成した後、（ｊ）該絶縁層上に導電層８を積層し、（ｋ）前記と同様にエッチングレジストによるパターニング及びエッチングを行うことにより、第２の配線パターン９を形成する態様である。この場合、絶縁層７’は、導通を必要とする箇所を除いて行われる。
【００３１】上記図２及び図３に示す態様のように、第２の配線パターン、第１の配線パターン間の導通は、スルーホール上の絶縁層より露出した部分を介して行えばよく、従来のように、該スルーホールを避けて近傍に接続用のバイアホールを設けることを特に必要とせず、パターンの配線密度を高くすることが可能となった。
【００３２】上記の第２の配線パターンとしては、信号線、電源線、グラウンド線、電磁波シールド層等のパターンが特に制限されない。
【００３３】また、絶縁層上への配線パターンの形成法は、特に制限されない。銅ペースト、銀ペースト等に代表される硬化性導電物質を用いて、印刷法等により形成する方法、前記図２、３に示したような、無電解メッキ、電気メッキ等で、絶縁層を含む全ての基板上にメッキ層を形成し、該メッキ層をエッチングしてパターンを形成する方法等が一般的である。
【００３４】また、図４は、本発明において、平滑に研削された絶縁層上にプリプレグを介して上記回路基板に金属箔を積層して導電層を設け、該導電層により第２の配線パターンを形成する場合の代表的な態様を示す工程図である。即ち、図４に示す態様は、（ｉ）絶縁基板２の第１の配線パターン４上に形成された絶縁層７の表面を平滑に研削後、プリプレグよりなる絶縁層７’を介して導電層８を積層し、（ｊ）必要により、スルーホール用貫通孔を設けた後、メッキ等により導電層８’を形成して導通スルーホール１０とした後、（ｋ）前記と同様にエッチングレジストによるパターニング及びエッチングを行うことにより、第２の配線パターン９を形成する態様である。
【００３５】
【効果】以上の説明より理解されるように、本発明の方法によれば、両面に導電層を有する絶縁基板の導電層に配線パターンを形成した後、スルーホール用の貫通孔を形成することにより、該スルーホール用貫通孔による影響を受けることなく、該配線パターンの形成を行うことができるため、該パターンの形成を精度良く行うことができ。また、該貫通孔に硬化性導電物質を充填して硬化させた後、該配線パターンの存在する面を絶縁層で被覆し、次いで、該絶縁層の被覆層が存在する面を平滑に研削することにより、配線パターンを研削により破損することがなく、余分な硬化性導電物質の硬化体を除去することができ、簡便にしかも頼性良く、高精度な配線パターンを有する外観が良好な回路基板を得ることができる。
【００３６】また更に、上記回路基板は平滑な表面を有するため、該表面に絶縁層を介して第２の配線パターンを形成して、多層回路基板を極めて高精度に且つ容易に製造するすることが可能である
【００３７】
【実施例】以下、本発明を具体的に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３８】実施例１以下の方法により、導電性を有する硬化体を与える硬化性ペーストを調製し、プリント回路基板の製造を実施した。即ち、平均粒径６．８μｍ、タップ密度２．９９ｇ／ｃｍ3、比表面積４２００ｃｍ2／ｇの樹枝状電解銅粉に、リノール酸を銅粉表面に対し、０．２５×１０-5ｍｍｏｌ／ｃｍ2の割合で配合し、窒素雰囲気下で15分間、乳鉢により予備混合した。このようにして得た前処理銅粉を、ネオペンチルグリコールグリシジルエーテル（エポキシ当量＝１５０）／ノボラック型フェノール樹脂（ヒドロキシ当量＝１０５）＝７４／２６（重量比）のバインダー１００重量部に対し、４５６重量部添加し、更に、２−エチル−４−メチルイミダゾールを、バインダー１００重量部に対し、２．８重量部添加した後、３本ロールミルで３０分間混練して銅ペーストとした。
【００３９】図１に示す工程に従って回路基板の製造を実施した。即ち、（ａ）両面に導電層１を有する絶縁基板２として、厚さ１．６ｍｍのガラス基材エポキシ樹脂銅張り板を使用して、（ｂ）導電層表面に、エッチングレジスト３としてドライフィルム（ハーキュレス（株）社製「アクアマーＣＦ」１．５ｍｉｌ）をラミネートし、露光、現像してレジストパターンを形成した。その後、（ｃ）塩化第２銅エッチング液でエッチングを行い、（ｄ）エッチングレジストを剥離することによって配線パターン４を形成した。次いで、（ｅ）直径０．４ｍｍφの貫通孔５をドリル加工により設けた。（ｆ）貫通孔を含む貫通部に硬化性導電物質６として、上記の方法で調製した銅ペーストをスクリーン印刷法により充填した。該銅ペーストを電気炉にて８０℃６０分、１８０℃６０分の条件で硬化した。（ｇ）該配線パターン上に、絶縁層７として、感光性絶縁レジストを塗布し、露光、現像して絶縁層の被覆層を形成した。次に、（ｈ）３２０番及び６００番のバフを順次使用して、硬化した銅ペーストの硬化体が突出した面を研削し、該硬化体を含む絶縁層表面を平滑化した。
【００４０】得られた回路基板のスルーホール間の抵抗を測定した結果、４１ｍΩであった。また、ＪＩＳ Ｃ−５０１２のホットオイル試験（２０℃×２０秒←→２６０℃５秒のサイクル）において、サイクル数５００回においてでも、上記の回路基板のスルーホールの導通は取られており、抵抗の上昇はみられなかった。
【００４１】実施例２実施例１において、（ｈ）までの工程は同様に行い、これに続いて図２に示す工程を実施して多層回路基板の製造を行った。即ち、（ｉ）基板全表面に無電解メッキ、電気メッキを施し、厚み１０μｍのメッキ層により導電層８を形成した。次いで、（ｊ）上記（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の工程に準じて第２の配線パターン９を形成した。
【００４２】得られた多層回路基板の表裏に位置し、且つ共通するスルーホールに接続する第２の配線パターン間の抵抗を測定した結果、５０ｍΩであった。また、ＪＩＳＣ−５０１２のホットオイル試験（２０℃×２０秒←→２６０℃５秒のサイクル）において、サイクル数５００回においてでも、上記の多層回路基板の表裏に位置する第２の配線パターン間の導通は取られており、抵抗の上昇はみられなかった。
【００４３】実施例３実施例１において、（ｈ）までの工程は同様に行い、これに続いて図３に示す工程を実施して多層回路基板の製造を行った。即ち、（ｉ）上記硬化体部を含む絶縁層表面に第２の絶縁層として、感光性絶縁レジストをラミネートし、露光、現像して絶縁層のパターンを形成した。次いで（ｊ）基板全表面に無電解メッキ、電気メッキを施し、厚み１０μｍのメッキ層により導電層８を形成した。次いで、（ｋ）上記（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の工程に準じて第２の配線パターン９を形成した。
【００４４】得られた多層回路基板の表裏に位置し、且つ共通するスルーホールに接続する第２の配線パターン間の抵抗を測定した結果、４６ｍΩであった。また、ＪＩＳＣ−５０１２のホットオイル試験（２０℃×２０秒←→２６０℃５秒のサイクル）において、サイクル数５００回においてでも、上記の多層回路基板の表裏に位置する第２の配線パターン間の導通は取られており、抵抗の上昇はみられなかった。
【００４５】実施例４実施例１において、（ｈ）までの工程は同様に行い、これに続いて図４に示す工程を実施して多層回路基板の製造を行った。即ち、即ち、（ｉ）上記硬化体部を含む絶縁層表面に厚さ１００μｍのプリプレグ１０（ガラスエポキシプリプレグ）を挟んで厚さ１８μｍの電解銅箔よりなる導電層８を張り合わせ、加熱加圧して、４層の積層板を形成した。（ｊ）さらに、内層導電層と外層導電層間の導通を取るために、実施例１（ｅ）の穴明け工程を実施し、無電解メッキ、電気メッキを行って導電層８’を設けて導通スルーホールを形成した。その後、（ｋ）再び上記（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の工程に準じて、配線パターンの形成を行い、４層の多層回路基板を得た。
【００４６】この様にして作成された４層回路基板の特性インピーダンスの設定誤差は５％以内に納まった。
【００４７】比較例１従来の両面メッキスルーホール基板に、実施例２と同様にして、第２の配線パターンを形成した。得られた基板を図５に示す。得られた基板の配線パターンはスルーホールにより寸断されており、配線密度は本発明による方法によって得られる基板よりかなり低いことがわかった。
【００４８】得られた多層回路基板の表裏に位置し、且つ共通するスルーホールに接続する第２の配線パターン間について、ＪＩＳ Ｃ−５０１２のホットオイル試験（２０℃×２０秒←→２６０℃５秒のサイクル）を行ったところ、サイクル数３６０回において、上記の多層回路基板の表裏に位置する第２の配線パターン間は断線した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の方法の代表的な態様を示す工程図である。
【図２】 図２は、本発明の方法の代表的な態様を示す工程図である。
【図３】 図３は、本発明の方法の代表的な態様を示す工程図である。
【図４】 図４は、本発明の方法の代表的な態様を示す工程図である。
【図５】 図５は、従来の多層回路基板の断面図である。
【符号の説明】
１ 導電層
２ 絶縁基板
３ エッチングレジスト
４ 第１の配線パターン
５ スルーホール用貫通孔
６ 硬化性導電物質の硬化体
７、７’絶縁層
８、８’導電層
９ 第２の配線パターン
１０ 導通スルーホール
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回路基板の新規な製造方法に関する。詳しくは、両面に導電層を有する基板に導通用スルーホール（以下、単にスルーホールという）を有する配線パターンを形成した回路基板を、簡易に且つ高精度で形成でき、特に配線パターンの多層形成に適した回路基板の製造方法である。
【０００２】
【従来の技術】従来、スルーホールを含む配線パターンが形成された回路基板の製造方法としては、両面に導電層を有する絶縁基板にドリリング等によりスルーホール用貫通孔を形成し、該貫通孔に化学メッキ・電気メッキを施してスルーホールを形成した後、該スルーホールをドライフィルムにより保護すると共に、該導電層に配線パターンを形成する方法が一般に行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記方法は、現在の回路基板製造法の主流を占めている。ところが、かかる方法において、スルーホール部の信頼性を上げるために、スルーホール内にメッキを２度以上にわたって行う必要があり、コストの面では必ずしも有利な方法とは言えない。また回路基板全面に電気メッキを行うため、導電層の厚みが不均一となる場合があり、該導電層をエッチングして配線パターンを形成する際、形成される配線パターンにおいて部分的にエッチングの過不足が生じるおそれがある。従って、ファインパターンの形成への対応が困難であるという欠点をも有している。
【０００４】また、一方では、回路の高密度化、或いは電磁シールド層の形成等を目的として、絶縁基板上に配線パターン（第１の配線パターン）を形成後、絶縁層或いはプリプレグを介して配線パターン（第２の配線パターン）を積層して形成して多層化した回路基板が種々開発されている。
【０００５】従来、上記多層化された回路基板の製造は、絶縁基板に第１の配線パターンが形成され、絶縁基板のスルーホール用貫通孔の内面にスルーホールメッキ層を形成した回路基板においては、図５に示すように、スルーホール部分を避けて第２の配線パターンを形成する方法がとられていた。
【０００６】ところが、上記方法は、スルーホールを避けて絶縁層の形成及び第２の配線パターンの形成を行うため、パターン密度が極めて低くなる。また、表側の第２の配線パターンと裏側の第１或いは第２の配線パターンと導通を取る場合、スルーホール用貫通孔上で導通が取れないため、該スルーホールを避けて、新たに導通用のバイアホールを設ける必要がある。そのため、配線密度が十分に上がらないという問題を有する。
【０００７】また、従来の方法で得られた絶縁基板のスルーホール用貫通孔の内面にメッキ層形成した回路基板をプリプレグを介して積層し、多層回路基板を形成する場合、積層時の加熱加圧によりプリプレグがスルーホール内に流れ込み充填される。その結果、特に、積層される回路基板のスルーホール同士が重なる場合、該スルーホール部のプリプレグがスルーホール内に流れ込む量が多くなり、その部分の厚みが薄くなるため、絶縁性や熱衝撃などの信頼性が問題となる。また、該回路基板のスルーホール内にプリプレグが完全に流れ込まない状態が生じると、スルーホール内にボイドがトラップされ、耐熱ショック性等の信頼性に悪影響を及ぼすという問題が生じる。
【０００８】そのため、従来は、積層される回路基板のスルーホールの位置が合致しないように回路基板の設計の段階で十分に配慮して行っていた。しかしながら、上記方法は、回路基板の設計において相当な制約を受けることになる上、スルーホール内へのボイドのトラップの問題は、本質的に解決されていない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、両面に導電層を有する絶縁基板の導電層に配線パターンを形成した後、スルーホール用の貫通孔を形成することにより、該配線パターンの形成を精度良く行うことができ、また、該貫通孔に硬化性導電物質を充填して硬化させた後、該配線パターンの存在する面を絶縁層で被覆し、次いで、該絶縁層の被覆層が存在する面を平滑に研削することにより、配線パターンを研削により破損することがなく、余分な硬化性導電物質の硬化体を除去することができ、簡便にしかも頼性良く、高精度な配線パターンを有する回路基板を得ることができることを見い出した。また、上記回路基板は平滑な表面を有するため、該表面に絶縁層を介して第２の配線パターンを、極めて高精度に且つ容易に形成することが可能であることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】以下、本発明をより具体的に説明するため、図面に従って説明するが、本発明はこれらの図面に何等限定されるものではない。図１は、本発明の方法の代表的な態様に従う工程を示す断面図である。
【００１１】本発明の方法は、（ａ）両面に導電層１を有する絶縁基板２に、（ｄ）配線パターン４を形成し、（ｅ）スルーホール用貫通孔５を設け、（ｆ）該貫通孔５に硬化性導電物質を充填して硬化させ、（ｇ）該配線パターンの導通を必要とする箇所を除いて絶縁層で被覆し、次いで、（ｈ）該絶縁層の被覆層が存在する面を平滑に研削することを特徴とする回路基板の製造方法である。
【００１２】本発明において、絶縁基板２は特に制限されず、公知の材質、構造を有するものが制限無く使用される。代表的なものを例示すれば、紙基材−フェノール樹脂積層基板、紙基材−エポキシ樹脂積層基板、紙基材−ポリエステル樹脂積層基板、ガラス基材−エポキシ樹脂積層基板、紙基材−テフロン樹脂積層基板、ガラス基材−ポリイミド樹脂積層基板、ガラス基材−ＢＴ（ビスマレイミド−トリアジン）レジン樹脂積層基板、コンポジット樹脂基板等の合成樹脂基板や、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等のフレキシブル基板や、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属をエポキシ樹脂等で覆って絶縁処理した金属系絶縁基板、あるいはセラミックス基板等が挙げられる。
【００１３】本発明において、上記の絶縁基板は両面に導電層１を有する。この導電層１の材質は特に制限されない。代表的な材質を例示すれば、銅、ニッケル、アルミニウム等が挙げられる。又、上記導電層の厚みについても特に制限されないが、一般には５〜７０μｍが適当である。
【００１４】上記の両面に導電層１を有する絶縁基板には、先ず配線パターンが形成される。本発明において、配線パターンの形成は、（ｂ）導電層１にエッチングレジスト３により配線パターンに対応するパターンを形成後、（ｃ）通常の方法でエッチングを行うことによって一般に実施される。上記配線パターンにおいて、スルーホール用貫通孔を設ける箇所は、該貫通孔の面積より若干、好ましくは、直径で 〜 μｍ程度大きくなるように、パターニングすることが、後記する硬化性導電物質の充填・硬化において、その硬化体と該配線パターンとの電気的接続を確実に行うために好ましい。
【００１５】上記方法により配線パターンを形成する場合は、絶縁基板にはスルーホールが形成されていないため、エッチングレジストの形成やその後のエッチングを精度良く、容易に行うことができる。
【００１６】上記エッチングで用いられるエッチングレジストはドライフィルム、レジストインク等が特に制限無く使用され、パターンのファイン度によって適宜選択して使用すればよい。
【００１７】本発明において、両面に導電層を有する絶縁基板に、配線パターンを形成した後、スルーホール用貫通孔が設けられる。上記貫通孔の径は、特に制限されるものではなく、任意に設定することができる。特に、本発明にあって、上記貫通孔の径は、硬化性導電物質を充填することが可能な程度の孔径以上、通常０．２ｍｍ以上、好ましくは、０．３〜２ｍｍより選択される。上記スルーホール用貫通孔の形成方法としては、ドリリング加工、パンチング加工、レーザー加工等の通常の回路基板の製造と同様の公知の手段が特に限定されずに用いられる。この場合、貫通孔に充填される硬化性導電物質の硬化体と導電層との電気的接続の信頼性を向上させるため、該貫通孔に面する導電層の端部に傾斜面を存在させ、該硬化体との接触面積を増大させることが好ましい。上記の貫通孔における導電層の周辺部の少なくとも一部に傾斜面を存在させる方法は、両面に導電層を有する絶縁基板にスルーホール用の貫通孔を形成した後に、ソフトエッチング液によりソフトエッチングを行い該傾斜面を形成する方法、或いは、貫通孔を形成した後に、貫通孔よりも径の若干大きなドリルにより、導電層及び絶縁層をテーパ上に研削する方法、貫通孔よりも少し大きな径を持つエッチングレジストを貫通孔周辺に形成し、エッチングを行い形成する方法等が特に限定されずに用いることができる。
【００１８】本発明において、上記のスルーホール用貫通孔には、導電性を有する硬化体を与える硬化性導電物質が充填され硬化される。該硬化性導電物質は、金、銀、銅、ニッケル、鉛、カーボン等の導電材料とエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の架橋性の熱硬化性樹脂とを必要により有機溶剤と共に混合してペースト状とした公知の硬化性導電物質を使用することができる。
【００１９】また、上記硬化性導電物質は、良好なスルーホール抵抗を得るために、硬化後の電気抵抗が、１×１０-2Ω・ｃｍ以下となるように、導電材料の選択、及び各成分の使用量を調節することが好ましい。
【００２０】上記硬化性導電物質の貫通部への充填は、該硬化性導電物質が貫通孔の全空間を満たし、且つ導電層の両表面より若干、具体的には、０．０５ｍｍ以上、好ましくは、０．１〜２ｍｍ突出する程度に充填する方法が好ましい。硬化性導電物質の代表的な充填法を例示すれば、印刷法によって１回或いは複数回の塗布を行う方法、絶縁基板の表裏両面側から表裏一対のスキージで圧入する方法、ロールコーター或いはカーテンコーターによって充填し、余分の硬化性導電物質をスキージで掻き取る方法等の手段が好適に用いられる。
【００２１】また、貫通孔に充填された硬化性導電物質の硬化は、熱風炉、赤外線炉、遠赤外線炉、紫外線硬化炉、電子線硬化炉等の公知の硬化方法より、硬化性導電物質の硬化に適するものを適宜選んで硬化させれば良い。
【００２２】本発明において、上記硬化性導電物質の硬化体を含む配線パターン上には（ｇ）に示すように、絶縁層７が被覆される。該絶縁層７は、上記硬化性導電物質を含む配線パターンの導通を必要とする箇所１１を除いて形成される。かかる絶縁層の形成は、主として、得られる回路基板の表面に突出した硬化性導電物質の硬化体の一部を研削し、その表面を平滑に仕上げる際、既に形成された配線パターン４を破損することなく該研削を行うためのものである。そのため、絶縁層は、上記配線パターンの導通を必要とする箇所を除いた全体に形成するのが最も好ましいが、該研削によって突出部分の一部が除去される場合、かかる部分の絶縁層は、研削により、硬化性導電物質の硬化体と共に除去されるため、該部分に絶縁層を特に形成する必要はない。
【００２３】上記絶縁層の形成方法は、特に限定されず、公知の方法が制限無く採用される。一般にはドライフィルム、液状レジスト、ドライフィルム・液状レジスト併用等の種々の形態の硬化性絶縁樹脂を使用した方法が採用される。上記の方法で、特にドライフィルムを用いると、絶縁樹脂層の厚み精度もよく、表・裏面同時に形成できるため、より効率的に絶縁層を形成することができ、後述する多層回路基板の製造法において、第２の配線パターンの形成が精度良く且つ信頼性良く行うことができる。また、該絶縁層のイメージング方法としては、印刷法、写真法等をファイン度によって適宜採用すればよい。
【００２４】本発明において、絶縁層形成後、該絶縁層の存在する面は平滑に研削される。上記研削は、硬化性導電物質の硬化体の突出部をなくするために、一般に該絶縁層と硬化体とによって構成される面が平滑となるように行うことが好ましい。
【００２５】絶縁層の表面を平滑に研削する方法としては、スラリー研磨、バフ研磨、スクラブ研磨等の通常の研磨に用いられる方法が一般に用いられる。
【００２６】上記の研削により露出した硬化性導電物質の硬化体の表面は、必要により、絶縁層で被覆してもよい。
【００２７】本発明において、前記のように絶縁層を研削により平滑化することにより、該絶縁層上への配線パターンの多層形成を極めて有利に行うことが可能である。
【００２８】例えば、プリプレグを介して上記回路基板に金属箔を積層する場合、積層されたプリプレグは実質的に均圧で圧接されるため、積層後の厚みは均一であり、安定した特性を有する多層回路基板を得ることができる。また、配線パターン上に前記絶縁層を介して第２の配線パターンの形成する場合、エッチングレジストによるパターンの形成、及びエッチングを精度良く行うことができる。
【００２９】図２は、本発明において、平滑に研削された絶縁層上に絶縁層を介して第２の配線パターンを形成する場合の代表的な態様を示す工程図である。即ち、図２R>２に示す態様は、（ｉ）絶縁基板２の第１の配線パターン４上に形成された絶縁層７の表面を平滑に研削後、硬化性導電物質の硬化体６を露出させた状態で、該絶縁層上に導電層８を積層し、（ｊ）前記と同様にエッチングレジストによるパターニング及びエッチングを行うことにより、第２の配線パターン９を形成する態様である。
【００３０】また、図３は、上記図２に示す態様において、（ｉ）絶縁基板２の第１の配線パターン４上に形成された絶縁層７の表面を平滑に研削後、さらに、絶縁層７’を形成した後、（ｊ）該絶縁層上に導電層８を積層し、（ｋ）前記と同様にエッチングレジストによるパターニング及びエッチングを行うことにより、第２の配線パターン９を形成する態様である。この場合、絶縁層７’は、導通を必要とする箇所を除いて行われる。
【００３１】上記図２及び図３に示す態様のように、第２の配線パターン、第１の配線パターン間の導通は、スルーホール上の絶縁層より露出した部分を介して行えばよく、従来のように、該スルーホールを避けて近傍に接続用のバイアホールを設けることを特に必要とせず、パターンの配線密度を高くすることが可能となった。
【００３２】上記の第２の配線パターンとしては、信号線、電源線、グラウンド線、電磁波シールド層等のパターンが特に制限されない。
【００３３】また、絶縁層上への配線パターンの形成法は、特に制限されない。銅ペースト、銀ペースト等に代表される硬化性導電物質を用いて、印刷法等により形成する方法、前記図２、３に示したような、無電解メッキ、電気メッキ等で、絶縁層を含む全ての基板上にメッキ層を形成し、該メッキ層をエッチングしてパターンを形成する方法等が一般的である。
【００３４】また、図４は、本発明において、平滑に研削された絶縁層上にプリプレグを介して上記回路基板に金属箔を積層して導電層を設け、該導電層により第２の配線パターンを形成する場合の代表的な態様を示す工程図である。即ち、図４に示す態様は、（ｉ）絶縁基板２の第１の配線パターン４上に形成された絶縁層７の表面を平滑に研削後、プリプレグよりなる絶縁層７’を介して導電層８を積層し、（ｊ）必要により、スルーホール用貫通孔を設けた後、メッキ等により導電層８’を形成して導通スルーホール１０とした後、（ｋ）前記と同様にエッチングレジストによるパターニング及びエッチングを行うことにより、第２の配線パターン９を形成する態様である。
【００３５】
【効果】以上の説明より理解されるように、本発明の方法によれば、両面に導電層を有する絶縁基板の導電層に配線パターンを形成した後、スルーホール用の貫通孔を形成することにより、該スルーホール用貫通孔による影響を受けることなく、該配線パターンの形成を行うことができるため、該パターンの形成を精度良く行うことができ。また、該貫通孔に硬化性導電物質を充填して硬化させた後、該配線パターンの存在する面を絶縁層で被覆し、次いで、該絶縁層の被覆層が存在する面を平滑に研削することにより、配線パターンを研削により破損することがなく、余分な硬化性導電物質の硬化体を除去することができ、簡便にしかも頼性良く、高精度な配線パターンを有する外観が良好な回路基板を得ることができる。
【００３６】また更に、上記回路基板は平滑な表面を有するため、該表面に絶縁層を介して第２の配線パターンを形成して、多層回路基板を極めて高精度に且つ容易に製造するすることが可能である
【００３７】
【実施例】以下、本発明を具体的に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３８】実施例１以下の方法により、導電性を有する硬化体を与える硬化性ペーストを調製し、プリント回路基板の製造を実施した。即ち、平均粒径６．８μｍ、タップ密度２．９９ｇ／ｃｍ3、比表面積４２００ｃｍ2／ｇの樹枝状電解銅粉に、リノール酸を銅粉表面に対し、０．２５×１０-5ｍｍｏｌ／ｃｍ2の割合で配合し、窒素雰囲気下で15分間、乳鉢により予備混合した。このようにして得た前処理銅粉を、ネオペンチルグリコールグリシジルエーテル（エポキシ当量＝１５０）／ノボラック型フェノール樹脂（ヒドロキシ当量＝１０５）＝７４／２６（重量比）のバインダー１００重量部に対し、４５６重量部添加し、更に、２−エチル−４−メチルイミダゾールを、バインダー１００重量部に対し、２．８重量部添加した後、３本ロールミルで３０分間混練して銅ペーストとした。
【００３９】図１に示す工程に従って回路基板の製造を実施した。即ち、（ａ）両面に導電層１を有する絶縁基板２として、厚さ１．６ｍｍのガラス基材エポキシ樹脂銅張り板を使用して、（ｂ）導電層表面に、エッチングレジスト３としてドライフィルム（ハーキュレス（株）社製「アクアマーＣＦ」１．５ｍｉｌ）をラミネートし、露光、現像してレジストパターンを形成した。その後、（ｃ）塩化第２銅エッチング液でエッチングを行い、（ｄ）エッチングレジストを剥離することによって配線パターン４を形成した。次いで、（ｅ）直径０．４ｍｍφの貫通孔５をドリル加工により設けた。（ｆ）貫通孔を含む貫通部に硬化性導電物質６として、上記の方法で調製した銅ペーストをスクリーン印刷法により充填した。該銅ペーストを電気炉にて８０℃６０分、１８０℃６０分の条件で硬化した。（ｇ）該配線パターン上に、絶縁層７として、感光性絶縁レジストを塗布し、露光、現像して絶縁層の被覆層を形成した。次に、（ｈ）３２０番及び６００番のバフを順次使用して、硬化した銅ペーストの硬化体が突出した面を研削し、該硬化体を含む絶縁層表面を平滑化した。
【００４０】得られた回路基板のスルーホール間の抵抗を測定した結果、４１ｍΩであった。また、ＪＩＳ Ｃ−５０１２のホットオイル試験（２０℃×２０秒←→２６０℃５秒のサイクル）において、サイクル数５００回においてでも、上記の回路基板のスルーホールの導通は取られており、抵抗の上昇はみられなかった。
【００４１】実施例２実施例１において、（ｈ）までの工程は同様に行い、これに続いて図２に示す工程を実施して多層回路基板の製造を行った。即ち、（ｉ）基板全表面に無電解メッキ、電気メッキを施し、厚み１０μｍのメッキ層により導電層８を形成した。次いで、（ｊ）上記（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の工程に準じて第２の配線パターン９を形成した。
【００４２】得られた多層回路基板の表裏に位置し、且つ共通するスルーホールに接続する第２の配線パターン間の抵抗を測定した結果、５０ｍΩであった。また、ＪＩＳＣ−５０１２のホットオイル試験（２０℃×２０秒←→２６０℃５秒のサイクル）において、サイクル数５００回においてでも、上記の多層回路基板の表裏に位置する第２の配線パターン間の導通は取られており、抵抗の上昇はみられなかった。
【００４３】実施例３実施例１において、（ｈ）までの工程は同様に行い、これに続いて図３に示す工程を実施して多層回路基板の製造を行った。即ち、（ｉ）上記硬化体部を含む絶縁層表面に第２の絶縁層として、感光性絶縁レジストをラミネートし、露光、現像して絶縁層のパターンを形成した。次いで（ｊ）基板全表面に無電解メッキ、電気メッキを施し、厚み１０μｍのメッキ層により導電層８を形成した。次いで、（ｋ）上記（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の工程に準じて第２の配線パターン９を形成した。
【００４４】得られた多層回路基板の表裏に位置し、且つ共通するスルーホールに接続する第２の配線パターン間の抵抗を測定した結果、４６ｍΩであった。また、ＪＩＳＣ−５０１２のホットオイル試験（２０℃×２０秒←→２６０℃５秒のサイクル）において、サイクル数５００回においてでも、上記の多層回路基板の表裏に位置する第２の配線パターン間の導通は取られており、抵抗の上昇はみられなかった。
【００４５】実施例４実施例１において、（ｈ）までの工程は同様に行い、これに続いて図４に示す工程を実施して多層回路基板の製造を行った。即ち、即ち、（ｉ）上記硬化体部を含む絶縁層表面に厚さ１００μｍのプリプレグ１０（ガラスエポキシプリプレグ）を挟んで厚さ１８μｍの電解銅箔よりなる導電層８を張り合わせ、加熱加圧して、４層の積層板を形成した。（ｊ）さらに、内層導電層と外層導電層間の導通を取るために、実施例１（ｅ）の穴明け工程を実施し、無電解メッキ、電気メッキを行って導電層８’を設けて導通スルーホールを形成した。その後、（ｋ）再び上記（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の工程に準じて、配線パターンの形成を行い、４層の多層回路基板を得た。
【００４６】この様にして作成された４層回路基板の特性インピーダンスの設定誤差は５％以内に納まった。
【００４７】比較例１従来の両面メッキスルーホール基板に、実施例２と同様にして、第２の配線パターンを形成した。得られた基板を図５に示す。得られた基板の配線パターンはスルーホールにより寸断されており、配線密度は本発明による方法によって得られる基板よりかなり低いことがわかった。
【００４８】得られた多層回路基板の表裏に位置し、且つ共通するスルーホールに接続する第２の配線パターン間について、ＪＩＳ Ｃ−５０１２のホットオイル試験（２０℃×２０秒←→２６０℃５秒のサイクル）を行ったところ、サイクル数３６０回において、上記の多層回路基板の表裏に位置する第２の配線パターン間は断線した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の方法の代表的な態様を示す工程図である。
【図２】 図２は、本発明の方法の代表的な態様を示す工程図である。
【図３】 図３は、本発明の方法の代表的な態様を示す工程図である。
【図４】 図４は、本発明の方法の代表的な態様を示す工程図である。
【図５】 図５は、従来の多層回路基板の断面図である。
【符号の説明】
１ 導電層
２ 絶縁基板
３ エッチングレジスト
４ 第１の配線パターン
５ スルーホール用貫通孔
６ 硬化性導電物質の硬化体
７、７’絶縁層
８、８’導電層
９ 第２の配線パターン
１０ 導通スルーホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】両面に導電層を有する絶縁基板に配線パターンを形成した後、スルーホール用貫通孔を設け、該貫通孔に硬化性導電物質を充填して硬化させ、その硬化体により表裏の配線パターンを導通した後、上記配線パターンの導通を必要とする箇所を除いて絶縁層で被覆し、次いで、該絶縁層が存在する面を平滑に研削することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項２】請求項１に記載の回路基板の製造方法において、絶縁層が存在する面を平滑に研削後、絶縁層を介して導電層を設け、配線パターンを形成する回路基板の製造方法。
【請求項１】両面に導電層を有する絶縁基板に配線パターンを形成した後、スルーホール用貫通孔を設け、該貫通孔に硬化性導電物質を充填して硬化させ、その硬化体により表裏の配線パターンを導通した後、上記配線パターンの導通を必要とする箇所を除いて絶縁層で被覆し、次いで、該絶縁層が存在する面を平滑に研削することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項２】請求項１に記載の回路基板の製造方法において、絶縁層が存在する面を平滑に研削後、絶縁層を介して導電層を設け、配線パターンを形成する回路基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平６−２４４５４９
【公開日】平成６年（１９９４）９月２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−２７７３４
【出願日】平成５年（１９９３）２月１７日
【出願人】（０００００３１８２）株式会社トクヤマ (839)
【公開日】平成６年（１９９４）９月２日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）２月１７日
【出願人】（０００００３１８２）株式会社トクヤマ (839)
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