説明

多層プリント配線板の製造方法

【課題】レーザ加工性の異なる樹脂を複数種積層したリジッドフレックスプリント配線板の穴加工を好適に行う方法を提供する。
【解決手段】内層コア用の基板8および外層ビルドアップ層14用の両面型銅張積層板12を用意し、前記両面型銅張積層板における導通用孔形成部位に貫通孔を形成し、前記両面型銅張積層板における一面に回路パターン11aを形成し、前記回路パターンの形成された面が内側の面となるように、前記内層コア基板に対して接着剤層15を挟んで前記両面型銅張積層板を積層して積層回路基材を形成し、前記積層回路基材の所定部位に貫通孔22を形成し、前記貫通孔に導電化処理およびメッキ処理を施すことにより多層プリント配線板を製造する方法において、前記回路パターンの銅箔10をマスクとして、前記所定部位にレーザービームを照射し、前記外層ビルドアップ層から前記内層コア用の基板までの導通用孔を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、多層プリント配線板の製造方法に関し、特に可撓性ケーブル部を有するリジッドフレックスプリント配線板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電子機器の小型化および高機能化は益々促進されてきており、そのためにプリント配線板に対する高密度化の要求が高まっている。そこで、プリント配線板を片面構造から両面や三層以上の多層構造のプリント配線板とすることにより、プリント配線板の高密度化を図っている。
【0003】
この一環として、小型電子機器を中心に、各種電子部品を実装する多層プリント配線板や硬質プリント配線板間をコネクタ等により接続する、別体のフレキシブルプリント配線板やフレキシブルフラットケーブルを一体化した可撓性ケーブル部を有するリジッドフレックスプリント配線板が広く普及している。特にデジタルビデオカメラ向けには、4層ないしは6層以上のリジッドフレックスプリント配線板が要求されている。
【0004】
一方、高密度実装を実現するため、リジッドフレックスプリント配線板をコア基板として、1〜2層程度のビルドアップ層を両面あるいは片面に有するビルドアップ型リジッドフレックスプリント配線板も実用化されていることが、特許文献1に記載されている。
【0005】
図2は、従来のケーブル部を有するリジッドフレックスプリント配線板の製造方法を示す断面図である。この方法では、まず、同図(1)に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材31の両面に銅箔等の導電層を有する、いわゆる両面銅張積層板を出発材料とし、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、ケーブル等の回路パターン32,33を形成し、内層回路とする。
【0006】
このケーブル等の回路パターン32,33に、接着材35を介してポリイミドフィルム34を張り合わせることでカバー36を形成し、ケーブル部37を形成する。このケーブル部37に、打ち抜き加工したガラスクロス入りエポキシ材の片面に、接着材38を介して、銅箔層を有する片面銅張積層板を積層する。
【0007】
次に、NCドリル等で導通用孔を形成する。導通用孔に、無電解めっきあるいは導電化処理等を施した後、電気めっきで貫通孔39を形成する。
【0008】
次いで、貫通孔の開口部に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターン40を形成し、ビルドアップ型リジッドフレックスプリント配線板のケーブル部を有する内層コア基板41を得る。
【0009】
続いて、同図(2)に示すように、ガラスクロス入りエポキシ材等の絶縁ベース材42の片面に銅箔層を有する、いわゆる片面銅張積層板を用意する。片面銅張積層板を、金型等で打ち抜き加工する。ここで用いる片面銅張積層板の絶縁ベース材42は、レーザ加工性を優先すると、ガラスクロスやフィラーによる樹脂の線熱膨張係数等の物性の最適化ができず、後に形成するビアホールの接続信頼性を確保するためには、めっき皮膜を厚く形成する必要がある。
【0010】
これは、生産性や歩留まりに影響するだけでなく、微細なパターン形成にも不利である。一方、樹脂物性を優先すると、ガラスクロスやフィラーの充填率の高い樹脂を選定することになり、レーザ加工性が悪いため、生産性に劣るだけでなく、ガラスクロスの分布等による加工上のばらつきも大きくなるという問題がある。
【0011】
この後、同図(1)で得た、内層コア基板41に打ち抜き加工した片面銅張積層板をローフロータイプのプリプレグやボンディングシート等の、流れ出しの少ない接着性絶縁樹脂43を介し、積層する。次に、レーザ等で導通用孔を形成する。
【0012】
このとき、比較的硬いガラスクロス入りエポキシ材と比較的柔らかいポリイミドフィルム、接着材とに対し同時に加工するため、硬い材料を加工可能な条件で加工する必要があることから、柔らかい材料に熱による加工面の劣化やこの後のデスミア処理等での穴壁面後退量等に差が生じ、良好な加工形状が得られない場合がある。
【0013】
次に、導通用孔に無電解めっき、あるいは導電化処理等を施した後、電気めっきでビアホール44を形成する。上述のように良好な加工形状が得られなかった場合には、めっき被膜中にボイドが発生し易く、貫通孔の接続信頼性を著しく損なう場合もある。
【0014】
次いで、上記めっき金属層面を含む最外導電層に対し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターン45を形成する。この後、必要に応じて、基板表面にフォトソルダーレジスト層の形成、および半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、外形加工を行うことで、ケーブル部を有するリジッドフレックスプリント配線板46を得る。
【特許文献1】特開2004−200260号公報
【特許文献2】特開2002−111213号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
上述のように、従来の製造方法を用いてリジッドフレックスプリント配線板を製造すると、次のような問題がある。すなわち、比較的硬いガラスクロス入りエポキシ材と、比較的柔らかいポリイミドフィルムおよび接着材とに対し、同時に導通用孔を形成する際に、硬い材料を加工可能な条件でレーザ加工する必要があるため、柔らかい材料に、熱による加工面の劣化やこの後のデスミア処理等での穴壁面の後退量等に差が生じ、良好な加工形状が得られない場合がある。
【0016】
さらに、絶縁樹脂のレーザ加工性を優先すると、ガラスクロスやフィラーによる樹脂の線熱膨張係数等の物性の最適化ができず、後に形成するビアホールの接続信頼性を確保するためには、めっき皮膜を厚く形成する必要があり、生産性や歩留まりに影響するだけでなく、微細なパターン形成にも不利である
一方、樹脂物性を優先すると、ガラスクロスやフィラーのような充填率の高い樹脂を選定することになり、レーザ加工性が悪いため、生産性に劣るだけでなく、ガラスクロスの分布等による加工ばらつきも大きくなるという問題がある。
【0017】
本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、レーザ加工性の異なる樹脂を複数種積層したリジッドフレックスプリント配線板等の多層プリント配線板の穴加工を好適に行う方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0018】
上記目的達成のため、本願では、
内層コア用の基板および外層ビルドアップ層用の両面型銅張積層板を用意し、前記両面型銅張積層板における導通用孔形成部位に貫通孔を形成し、前記両面型銅張積層板における一面に回路パターンを形成し、前記回路パターンの形成された面が内側の面となるように、前記内層コア基板に対して接着剤層を挟んで前記両面型銅張積層板を積層して積層回路基材を形成し、前記積層回路基材の所定部位に貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電化処理およびメッキ処理を施すことにより多層プリント配線板を製造する方法において、
前記回路パターンの銅箔をマスクとして、前記所定部位にレーザービームを照射し、前記外層ビルドアップ層から前記内層コア用の基板までの導通用孔を形成する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、比較的硬いガラスクロス入りエポキシ材と比較的柔らかいポリイミドフィルム、接着材等とのレーザ加工性の異なる樹脂のうち、レーザ加工性の低い硬い材料を予めNCドリルを用いて加工を行い、積層後にレーザ加工を行うため、ビルドアップ層の絶縁樹脂の種類に関わらず良好な穴形状を得ることが可能である。さらに、NCドリルによる穴明けでレーザ加工用の遮光マスクを形成することで、高精度位置合わせが可能な露光機を用いなくても、第1層、第2層および第3層を層間接続する導通用孔の第1層と第2層との位置ズレが無いため、高密度化が可能である。
【0020】
この結果、本発明によれば、従来の製造方法では困難であった、レーザ加工性の異なる樹脂を複数種積層したリジッドフレックスプリント配線板等の多層プリント配線板の穴加工を好適に行うことができる。この結果、リジッドフレックスプリント配線板等の多層プリント配線板を安価かつ安定的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【実施形態1】
【0022】
図1A、図1Bは、本発明の実施形態1を示す断面工程図である。ここでは、リジッドフレックスプリント配線板等の多層プリント配線板の製造方法を示している。
【0023】
まず、図1A(1)に示すような、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材1の両面に回路パターン2,3を有し、層間をエッチングバンプや導電性ペースト等の導電性突起4により接続した両面可撓性回路基板を用意する。この回路基板は、コア基板となるもので、エッチング加工により形成された金属製の導電性突起による層間接続がなされている。
【0024】
このコア基板の両面には、例えば12μm厚のポリイミドフィルム5上に、厚さ15μmのアクリル・エポキシ等の接着材6を有する、いわゆるカバーレイ7が張り合わされる。ここまでの工程で、多層回路基板のケーブル部およびコア基板となるフィルドビア構造を有する両面コア基板8が得られる。
【0025】
この実施形態1のように、導電性突起による層間導通を有する両面コア基板の場合には、めっきを厚付けする必要がなく、コア基板の配線層の厚みを薄くすることができるため、配線の微細化が可能である。
【0026】
また、この後のビルドアップ層との接着に用いる接着材については、厚みが薄いもので充填可能であるため、流れ出し量が少なくなる。さらに、ビルドアップ層との層間接続距離自体が短くなるため、同じめっき厚の場合には、相対的に接続信頼性が向上するという効果もある。
【0027】
上記フィルドビア構造は、種々の対象に適用可能であり、この実施形態1に示した、エッチング加工により形成した金属製の導電性突起のみならず、めっき法による金属製の導電性突起、導電性ペースト・インキ等を印刷して形成した導電性突起、さらにはビアホールめっきの際に内壁へのめっき析出を多くしたビアフィルめっきにより製造された両面コア基板、これらを組み合わせたものも含めたものに対して適用可能である。
【0028】
加えて、コア基板がフィルドビア構造を有することで、後の工程でビルドアップした際に、フィルドビア上にスタックする構造を採ることが可能であり、高密度化に有利である。また、高速信号伝送時の接続部での反射を低減させる効果も期待できる。
【0029】
次に、図1A(2)に示すように、絶縁ベース材9(ここでは、厚さ50μmのガラスクロス入りエポキシ材)の両面に厚さ12μmの銅箔10および11を有する、いわゆる両面銅張積層板12を用意する。絶縁ベース材9の厚みや材質は、50μmのガラスクロス入りエポキシ材に限定される訳ではなく、用途に応じて使い分けることができる。
【0030】
さらに、低線熱膨張の材料として、シリカ等のフィラーを30重量%程度含有させたエポキシ材や、高速信号伝送時の誘電体損失を低減させる必要があるような適用例においては、低誘電正接の液晶ポリマー等をベースとした両面銅張積層板を用いることができる。また、基板の薄型化や可撓性が必要な場合には、上述の液晶ポリマーやポリイミドの薄膜材料をベースとした両面銅張積層板を用いることができる。
【0031】
この両面銅張積層板12の、後の工程で両面コア基板8にビルドアップした際の導通用孔が位置する場所に、貫通孔13を形成する。貫通孔13を形成するための手段としては、NCドリル、金型、レーザ等が適用可能である。ただし、ガラスクロスや無機フィラーを含むエポキシ材に穿孔する場合、レーザ加工では無機物と有機物とでは加工性が大きく異なり、良好な貫通孔を得ることは難しい。
【0032】
この実施形態1では、150μmの貫通孔をNCドリルによって形成した。さらに、この後の両面銅張積層板12に対して、通常のフォトファブリケーション手法を用い、回路パターン等を形成するが、その際の露光用ターゲットも併せてNCドリル加工しておくことが好ましい。
【0033】
必要に応じて、その他のビルドアップ用のターゲット、ガイド穴等も形成しておいてもよい。このような各種ガイド穴の大きさは、2〜5mm程度の穴径が採用されることが多く、やはりレーザ加工に不向きであることから、実施形態1ではNCドリルを用いて形成した。
【0034】
次に、図1A(3)に示すように、導通用孔形成部位の開口を含む内層回路パターン11aを形成し、さらにレジスト層を剥離する。これには、両面銅張積層板12の銅箔11に、導通用孔形成部位の開口を含む、内層回路パターンを形成するためのレジスト層を両面銅張積層板12の両面に形成し、レジスト層を用いてフォトファブリケーション手法により形成する。
【0035】
この実施形態1では、レジスト層として安価なドライフィルムレジストを適用したが、貫通孔13に対するテンティング性および設計上必要な解像度が得られるレジストを用いることが好ましい。また、電着レジストや液状レジストは、テンティング性を考慮する必要がなく、好適である。
【0036】
さらに、ドライフィルムレジストと電着レジストおよび液状レジストとを単独で用いるだけでなく、これらを組み合わせて適用することも可能である。両面の位置合わせは、ベタの材料に対して行うため、材料の伸縮等に影響されず、容易に位置精度を確保できる。
【0037】
必要に応じて、高精度な位置合わせが可能な露光機を用いることも可能である。また、銅箔10および11の厚みは5〜12μm程度が好ましく、この厚みの範囲であれば、狭ピッチCSP搭載に必要な内層ピッチ100μm以下の微細配線形成が可能である。そして、後のレーザ加工の際のレーザ遮光用マスクとしても機能する。
【0038】
さらに、この後にカバーレイを設けるための接着材は、厚みが10μm程度の厚みが薄いものを用いて基板表面の平坦性を確保し、かつ回路間空間を充填することができる。このため、ビルドアップ層との層間接続距離自体が短くなる。これにより、同じめっき厚の場合には、相対的に接続信頼性が向上するという効果もある。
【0039】
図1A(2)により形成した貫通孔13の銅箔10も、コンフォーマルマスクとなる。この場合、必要に応じてビルドアップ接着材との密着を向上させるための粗化処理を行う。ここまでの工程で、多層回路基板のビルドアップ層14が得られる。
【0040】
次に、図1A(4)に示すように、ビルドアップ層14を両面コア基板8にビルドアップするための接着材15を予め型抜きして位置合わせした上で、接着材15を介してビルドアップ層14および両面コア基板8を真空プレス等で積層する。接着材15としては、ローフロータイプのプリプレグやボンディングシート等の流れ出しの少ないものが好ましい。接着材15の厚さは、充填性および平坦性を考慮しても、15〜20μmの薄いものが選択できる。
【0041】
このとき、離形性の材料等をビルドアップ層14の外層側に重ねて貼り合わせることで、接着材15がビルドアップ層14の貫通孔13から、外層側へ流出することを防止できる。離形性の材料としては、フッ素樹脂、これを表面にコーティングした樹脂または金属材料、およびこれらを組み合わせた材料、離形処理を表面に施したPETフィルム等が好ましい。ここまでの工程で、多層回路基材16を得る。
【0042】
次に、図1B(5)に示すように、2種類の導通用孔17,18を形成する。これには、図1Aにおける、予め形成した貫通孔13の銅箔10の側をレーザ加工の際のコンフォーマルマスクとして用い、レーザ加工を行う。
【0043】
このレーザ加工の条件としては、比較的硬いガラスクロス入りエポキシ材と比較的柔らかいポリイミドフィルム、接着材等のレーザ加工性の異なる樹脂のうち、レーザ加工性の低い硬い材料を予めNCドリルを用いて加工している。このため、比較的柔らかい樹脂のレーザ加工条件により加工可能であり、良好な穴形状を得ることができる。
【0044】
導通用孔17を形成する際には、予め作製した回路パターン11aの導通用孔形成部位の開口もレーザ遮光用マスクとして用い、レーザ加工を行う。レーザは、UV−YAGレーザ、炭酸レーザ、エキシマレーザ等を選択可能である。各導通用孔の径は、以下のように設定した。
【0045】
導通用孔17,18は、実施形態1では、導体層6層のうち2層目から5層目までは導体層の厚み増加に繋がるめっきを行う必要がなく、導体層を薄くできるため、充填に必要な接着材6や接着材15の厚みを薄くできる。この結果、比較的薄いめっき厚でも信頼性を確保できる。
【0046】
めっき厚15〜20μm程度で信頼性が確保できる穴径として、導通用孔17,18をともに150μmとした。この径であれば、図1A(2)で行ったNCドリル等による穴明けで十分対応することができる。特に、第1層、第2層および第3層を層間接続する導通用孔17の第1層と第2層との位置ズレが無いため、高密度化が可能である。
【0047】
第1層および第3層のみを層間接続する場合には、実施形態1の導通用孔18のように、第2層のランドを形成しないか、導通用孔17の第2層のランドを縁切りすることで対応可能である。
【0048】
このことから、微細配線形成を可能としながら、実装密度も向上し、各導通用孔とも狭ピッチに形成可能なことから、例えば狭ピッチCSPも搭載可能である。併せて、挿入実装型の電子部品搭載等、必要に応じて実施形態1のように導通用孔19を形成することも可能である。さらに、電解めっきにより層間接続を行うためのデスミア処理および導電化処理を行う。
【0049】
次に、図1B(6)に示すように、導通用孔17,18,19を有する多層回路基材16に15〜20μm程度の電解めっきを行い、層間導通を行う。ここまでの工程、すなわち1回のレーザ加工およびめっき工程で、導通用孔17により得られた第1層、第2層および第3層を層間接続するステップビア20、導通用孔18により得られた第1層および第3層のみを層間接続するスキップビア21を形成して、外層から内層までの全ての層間導通を取ることが可能である。加えて、実施形態1の場合には、導通用孔19より、全層貫通型の貫通孔22も形成した。
【0050】
続いて、外層のパターン23を通常のフォトファブリケーション手法により形成する。この際、カバーフィルム5上に析出しためっき層があれば、これも除去される。この後、必要に応じて基板表面に半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、フォトソルダーレジスト層の形成、ケーブルの外層側へのシールド層を銀ペースト、フィルム等を用いて形成し、外形加工を行うことで、外層にケーブル部を有するリジッドフレックスプリント配線板24を得る。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1A】本発明の実施形態1における工程を断面構成で示す工程図。
【図1B】図1Bに続く工程を示す工程図。
【図2】従来工法によるリジッドフレックスプリント配線板等の多層プリント配線板の製造方法を示す工程図。
【符号の説明】
【0052】
1 可撓性絶縁ベース材
2 回路パターン
3 回路パターン
4 導電性突起
5 ポリイミドフィルム
6 接着材
7 カバーレイ
8 両面コア基板
9 絶縁ベース材
10 銅箔
11a 導通用孔形成部位の開口を含む内層回路
11 銅箔
12 両面銅張積層板
13 貫通孔
14 ビルドアップ層
15 接着剤層
16 多層回路基材
17 導通用孔1
18 導通用孔2
19 導通用孔3
20 ステップビアホール
21 スキップビアホール
22 貫通孔
23 回路パターン
24 本発明によるリジッドフレックスプリント配線板
31 可撓性絶縁ベース材
32 回路パターン
33 回路パターン
34 ポリイミドフィルム
35 接着剤
36 カバー
37 ケーブル部
38 接着剤
39 貫通孔
40 回路パターン
41 内層コア基板
42 絶縁ベース材
43 接着性絶縁樹脂
44 ビアホール
45 回路パターン
46 従来工法によるリジッドフレックスプリント配線板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内層コア用の基板および外層ビルドアップ層用の両面型銅張積層板を用意し、前記両面型銅張積層板における導通用孔形成部位に貫通孔を形成し、前記両面型銅張積層板における一面に回路パターンを形成し、前記回路パターンの形成された面が内側の面となるように、前記内層コア基板に対して接着剤層を挟んで前記両面型銅張積層板を積層して積層回路基材を形成し、前記積層回路基材の所定部位に貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電化処理およびメッキ処理を施すことにより多層プリント配線板を製造する方法において、
前記回路パターンの銅箔をマスクとして、前記所定部位にレーザービームを照射し、前記外層ビルドアップ層から前記内層コア用の基板までの導通用孔を形成する
ことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
【請求項2】
請求項1記載の多層プリント配線板の製造方法において、
前記貫通孔の少なくとも1つを、前記内層回路パターン形成用の露光ターゲットおよび前記積層用の位置合わせガイドの何れかとすることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
【請求項3】
請求項1記載の多層プリント配線板の製造方法において、
前記内層のコア基板は、フィルドビア構造による層間接続を有する両面回路基板であることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。

【図1A】
image rotate

【図1B】
image rotate

【図2】
image rotate


【公開番号】特開2008−16482(P2008−16482A)
【公開日】平成20年1月24日(2008.1.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−183292(P2006−183292)
【出願日】平成18年7月3日(2006.7.3)
【出願人】(000230249)日本メクトロン株式会社 (216)
【Fターム(参考)】