JP4085925B2 - プリント基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板表面に位置決めマークを有するプリント基板の製造方法に関するものである。

従来、物品表面に基準位置を指示する位置決めマークを設け、当該位置決めマークをもとに加工等を行う場合がある。一般的に、位置決めマークは、位置決めマークとその周囲部分との反射光の強度差にもとづいて光学的に認識される。

しかしながら、位置決めマークとその周囲部分とに用いた材料や色彩等によっては、位置決めマークとその周囲部分との間の反射光の強度差が小さくなり、位置決めマークを正確に認識することができないという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑み、位置決めマークを精度良く認識できるプリント基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に請求項１に記載のプリント基板の製造方法は、絶縁基板としての熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムの少なくとも片面上に導体パターンを形成するパターン形成工程と、樹脂フィルム表面の所定の位置に基準位置を指示する位置決めマークを形成するマーク形成工程と、導体パターンを有する樹脂フィルムと位置決めマークを有する樹脂フィルムとを含む複数の樹脂フィルムを、位置決めマークが表層となるように積層し積層体を形成する積層工程と、熱プレス板を用いて積層体を加熱しつつ加圧することにより、樹脂フィルムを相互に接着して導体パターンが多層に配置された絶縁基板とするとともに、一面が絶縁基板の表面と面一となるように位置決めマークを絶縁基板に埋設する加熱・加圧工程と、加熱・加圧工程後に、位置決めマークよりも当該位置決めマークを取り囲む絶縁基板の周囲部における吸収率が高いレーザ光を、絶縁基板から露出された位置決めマークの少なくとも一部及び周囲部に直接的に照射して、周囲部を粗化する粗化工程と、を備えることを特徴とする。

このように、位置決めマークよりもプリント基板の周囲部における吸収率が高いレーザ光を用いると、周囲部を選択的に粗化させることができる。従って、周囲部とともに位置決めマークの少なくとも一部に照射することで、位置ずれや反り等の誤差が生じても周囲部全体にレーザ光を照射することができる。そして、周囲部の反射率を低減させて位置決めマークと周囲部との反射光の強度差を大きくすることができるので、プリント基板表面の位置決めマークを光学的に精度良く認識することができる。なお、レーザ光であれば、周囲部を凹状にすることも可能である。

また、加熱・加圧工程後に粗化工程を実施するので、熱プレス板を用いて加熱・加圧する際に、熱プレス板によって周囲部の粗化面が押しつぶされ、粗化の効果が小さくなる恐れがない。

請求項２に記載のように、マーク形成工程を、パターン形成工程と同一工程において実施することが好ましい。製造工程を同一とすることで、製造工程を簡素化し、製造コストを低減することができる。特に、導体パターンと位置決めマークの構成材料が同一である場合には、材料も統一でき、設備も簡素化できるのでより好ましい。

請求項３に記載のように、位置決めマークを、電気的な接続機能を提供しない領域に形成することが好ましい。レーザ光により周囲部を粗化する際、位置決めマークの近辺或いは下層に電気的な接続機能を提供する回路部（導体パターン等により構成される）を有すると、当該回路部がレーザ光の熱の影響を受ける恐れがある。従って、位置決めマークは、プリント基板において電気的な接続機能を提供しない領域に設けられることが好ましい。

また、請求項４に記載のように、粗化工程を、プリント基板表面への品番マーキングと同一工程において実施すると良い。一般的にプリント基板表面への品番マーキングは、レーザ光を用いて行われる。従って、品番マーキングと同一のレーザを粗化処理に活用することにより、製造工程を簡素化し、製造コストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

先ず、図１（ａ）に示すように、樹脂フィルム１の片面に導体パターン２を形成するパターン形成工程がなされる。樹脂フィルム１としては、例えばリサイクル可能な熱可塑性樹脂を用いることができ、本実施形態においては、厚さ２５〜１００μｍの液晶ポリマー（ＬＣＰ）を用いるものとする。導体パターン２は、例えば樹脂フィルム１の片面に貼着された導体箔を所望のパターンにエッチングすることにより形成される。導体箔としては、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌの少なくとも１種を含む低抵抗金属箔を用いることができ、本実施の形態においては安価でマイグレーションの心配のないＣｕ箔を用いるものとする。尚、導体パターン２の形成は、導体箔のエッチング以外にも、印刷法を用いて行われても良い。

ここで、本実施の形態においては、位置決めマークを形成するマーク形成工程をパターン形成工程と同一工程において実施する。尚、位置決めマークとは、プリント基板における基準位置を指示するマークであり、当該マークからの距離に基づいて部品実装や電気検査等がなされる。

図１（ａ）に示すように、導体パターン２が形成される樹脂フィルム１表面の所定の位置に、導体パターン２と同一材料をもって同時に位置決めマーク３が形成される。従って、一度に導体パターン２と位置決めマーク３を形成することができるので、製造工程を簡素化し、製造コストを低減することができる。尚、本実施形態において、位置決めマーク３が導体パターン２と同一工程において形成される例を示したが、導体パターン２形成とは異なるタイミングで形成されても良い。また、導体パターン２と位置決めマーク３とは、異なる材料を用いて形成されても良い。異なる材料であっても、導体パターン２と位置決めマーク３を同一工程で形成することは可能である。例えば、導体パターン２と位置決めマーク３とが離れた位置に設けられる場合、一つのスクリーンに設けられた導体パターン２と位置決めマーク３に応じた夫々の領域に対して、異なるペースト及び異なるスキージを用いることにより、導体パターン２と位置決めマーク３を樹脂フィルム１表面に同時に形成しても良い。

導体パターン２及び位置決めマーク３の形成後、図１（ａ）に示すように、樹脂フィルム１に対して導体パターン２の裏面側から例えば炭酸ガスレーザを照射し、導体パターン２を底面とする有底孔のビアホール４を形成する。ビアホール４の形成には、炭酸ガスレーザ以外にもＵＶ−ＹＡＧレーザやエキシマレーザ等を用いることが可能である。その他にもドリル加工等により機械的にビアホールを形成することも可能であるが、小径でかつ導体パターン２を傷つけないように加工することが必要とされるため、レーザによる加工法を選択することが好ましい。

ビアホール４の形成が完了すると、ビアホール４内に層間接続材料である導電性ペースト５を充填する。導電性ペースト５は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ等の金属粒子に有機溶剤を加え、これを混練しペースト化したものである。尚、導電性ペースト５には、その他にも適宜低融点ガラスフリットや有機樹脂、或いは無機フィラーを添加混合しても良い。この、導電性ペースト５は、図示されないスクリーン印刷機やディスペンサ等を用いてビアホール４内に充填される。以上の工程により、樹脂フィルム１の片面に導体パターン２及び位置決めマーク３を有する第１の片面導体パターンフィルム１０が形成される。

また、第１の片面導体パターンフィルム１０の形成と並行して、図１（ｂ）に示す第２の片面導体パターンフィルム１１の形成も実施される。第２の片面導体パターンフィルム１１は、第１の片面導体パターンフィルム１０と同一の材料を用いて形成され、樹脂フィルム１の表面に位置決めマーク３を有さないものである。従って、マーク形成工程以外は第１の片面導体パターンフィルム１０の形成と同一の工程で実施される。

第１及び第２の片面導体パターンフィルム１０，１１の形成が完了すると、図１（ｃ）に示すように、第１及び第２の片面導体パターンフィルム１０，１１を複数枚（本例では第１の片面導体パターンフィルム１０を１枚と第２の片面導体パターンフィルム１１を３枚）位置決めして積層し、積層体２０を形成する。このとき、位置決めマーク３が積層体２０の表面に露出するように、第２の片面導体パターンフィルム１１が積層体２０の表層に配置される。また、４枚の各片面導体パターンフィルム１０，１１の内、積層の中心を境にして、上の２枚は導体パターン２が形成された面が上側に、下の２枚は導体パターン２が形成された面が下側になるように積層する。尚、図１（ｃ）においては、便宜上、各片面導体パターンフィルム１０，１１を離間させて図示している。

このように、本実施の形態では、片面導体パターンフィルム１０，１１のみにより多層のプリント基板を構成する。従って、製造設備及び製造工程を簡素化でき、製造コストの低減に寄与できる。また、プリント基板の上下両表面に導体パターン２による電極が形成されるので、高密度実装或いはプリント基板の小型化を図ることができる。それ以外にも、積層体２０の一方の表面にのみ導体パターン２が露出するように積層しても良い。

積層工程がなされた後、積層体２０の上下両面から加熱プレス機により加熱しつつ加圧する加熱・加圧工程が実施される。そして、加熱プレス後の冷却工程を経て、図１（ｄ）に示される多層のプリント基板３０が形成される。尚、プリント基板３０は、加熱プレス機により、所定の温度勾配をもって冷却されるように管理される。

そして、形成されたプリント基板３０において、光学的に位置決めマーク３を認識し、認識された当該位置決めマーク３を基準位置として、電気検査や部品実装等が実施される。

ここで、光学的な手段としては、画像処理による２値化が一般的である。本実施形態においても、画像処理により位置決めマーク３とその周囲部を２５６階調に２値化処理し、位置決めマーク３の認識を行うものとする。しかしながら、画像処理のような光学的な認識方法の場合、位置決めマーク３及び周囲部（樹脂フィルム１）に用いた材料，色彩等によっては、位置決めマーク３と周囲部との反射光の強度差（反射率の差）が小さくなる場合がある。この場合、位置決めマーク３と周囲部とのコントラストが不明瞭となり、位置決めマーク３を精度良く認識することができない。

そこで本実施形態においては、加熱・加圧により形成されたプリント基板３０に対して、位置決めマーク３の周囲部を粗化手段を用いて粗化処理する粗化工程を実施する。図２及び図３（ａ），（ｂ）を用いて以下に粗化工程を説明する。図２は粗化工程を示す断面図である。図３は、（ａ），（ｂ）ともに粗化手段であるレーザ光の照射経路の一例を示す位置決めマーク３及び周囲部の平面図である。尚、周囲部とは、プリント基板３０における位置決めマーク３を取り囲む部位（樹脂フィルム１により構成）を示し、その範囲は特に限定されるものではないが、光学的な認識（画像認識）において位置決めマーク３を認識するのに有効な程度の大きさ（位置決めマーク３に対する）をその範囲とすることが好ましい。例えばφ０．５ｍｍの位置決めマーク３を中心に配置する１ｍｍ角の範囲を周囲部としても良い。

図２に示すように、本実施形態においては粗化手段としてレーザ光４０を照射することにより、周囲部３１を粗化処理する。

ここで、レーザ光４０としては、周囲部３１を粗化できるものであれば良く、周囲部３１のみに照射されても良い。しかしながら、プリント基板３０においてレーザ光４０を照射する位置は、例えばプリント基板３０の基板の角や位置決めピンからの図面上の距離を基準値として決定される。従って、各樹脂フィルム１の寸法ばらつき、積層工程における位置ずれ、及び加熱・加圧後の冷却時におけるプリント基板３０の反り等の誤差要因により、プリント基板３０毎に基準値と実際のプリント基板３０における実測値との差にばらつきが生じる。この場合、基準値が周囲部３１のみにレーザ光４０を照射する設定であったとしても、上記誤差により、周囲部３１にレーザ光４０の照射されない領域（特に位置決めマーク３との境界域において）が生じたり、位置決めマーク３が粗化される恐れが有る。

しかしながら、位置決めマーク３よりも周囲部３１における吸収率が高いレーザ光４０を、位置決めマーク３及び周囲部３１の材料に応じて適宜選択して用いれば、周囲部３１とともに位置決めマーク３に照射されたとしても、周囲部３１を選択的に粗化することができる。また、そのような選択的粗化が可能なレーザ光４０であれば、上記誤差が生じても、周囲部３１全体にレーザ光４０が照射されるように、周囲部３１だけでなく位置決めマーク３にも当該レーザ光４０を照射することができる。

尚、本実施形態においては、炭酸ガスレーザ或いはＮｄ：ＹＡＧレーザを用いるものとする。いずれのレーザも、位置決めマーク３（銅）よりも周囲部３１（ＬＣＰ）における吸収率が高いので、出力等のレーザ設定を、周囲部３１を粗化できる設定（例えば、炭酸ガスレーザにおいて発振周波数２０００Ｈｚ、スポット径φ２００μｍ、出力０．６ｍＪ／ｐ）とし、照射することで周囲部３１を選択的に粗化させることができる。すなわち、周囲部３１の反射率が低減し、位置決めマーク３と周囲部３１との反射光の強度差が大きくなるので、位置決めマーク３の認識精度が向上される。

その際、レーザ光４０の照射経路は特に限定されるものではない。例えば図３（ａ）に示すように、周囲部３１とともに位置決めマーク３全体にレーザ光４０が照射されるように、周囲部３１の一端から対向する他端までレーザ光４０を走査しても良い。また、図３（ｂ）に示すように、周囲部３１とともに位置決めマーク３の一部にレーザ光４１が照射されるように、位置決めマーク３の外周に沿う方向にレーザ光４０を走査しても良い。尚、図３（ａ），（ｂ）は、ともに図中においてレーザ光４０の照射経路を鎖線矢印で示している。

そして、レーザ光４０の照射により、周囲部３１における樹脂フィルム１が焼失し、図４（ａ）に示すように、プリント基板３０における周囲部３１がプリント基板３０の他の部位（基板表面）に対して凹形状なるとともに、図４（ｂ）に示すように、凹形状となった周囲部３１の底面が粗化される。尚、図４は粗化工程後の状態を説明するための図であり、（ａ）はプリント基板３０の断面図、（ｂ）は（ａ）の破線で囲まれた部分の拡大断面図である。

このように、粗化手段としてレーザ光４０をプリント基板３０の周囲部３１（及び位置決めマーク３）に照射することにより、周囲部３１を粗化することができる。従って、粗化されることにより周囲部３１の反射率が低減されるので、位置決めマーク３と周囲部３１との反射光の強度差が大きくなる。すなわち、位置決めマーク３と周囲部３１とのコントラストが明瞭となるので、位置決めマーク３を光学的に精度良く認識することが可能となる。

また、プリント基板３０の製造においては、プリント基板３０の表面に品番マーキングを行う工程がある。この品番マーキングは、通常レーザマーカ（例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ）を用いて行われる。従って、粗化処理をレーザ光４０により行う場合には、品番マーキングを行う工程と同一工程として実施することもできる。この場合、製造工程を簡素化でき、設備も別途準備する必要が無いので、製造コストを低減することができる。

尚、本実施形態において、位置決めマーク３は、プリント基板３０において電気的な接続機能を提供しない領域に形成されている。レーザ光４０により周囲部３１を粗化する際、位置決めマーク３の近傍或いは下層に電気的な接機能を提供する回路部（導体パターン２及び層間接続材料５等からなる）を有すると、当該回路部がレーザ光４０の熱の影響を受ける恐れがある。従って、図２に示すように、位置決めマーク３がプリント基板３０において電気的な接続機能を提供しない領域に設けられることが好ましい。

また、本実施の形態において、粗化工程は加熱・加圧工程後に実施される例を示した。しかしながら、位置決めマーク３を形成するマーク形成工程後から加熱・加圧工程までの間に実施されても良い。しかしながら、加熱・加圧工程の前に粗化工程が実施される場合、加熱・加圧時に熱プレス板により周囲部３１の粗化面が押しつぶされ、粗化の効果が小さくなる恐れがある。従って、粗化の効果を発揮するためには、加熱・加圧工程後に粗化工程を実施する方が良い。

また、本実施形態においては、粗化手段としてレーザ光４０を照射し周囲部３１を粗化する例を示した。しかしながら、粗化手段はレーザ光４０に限定されるものではない。周囲部３１を選択的に粗化でき、その結果周囲部３１の反射率が低下して、位置決めマーク３と周囲部３１との反射光の強度差が大きくなるような粗化手段であれば適用が可能である。例えば、位置決めマーク３と周囲部３１とに加工差があるような機械的処理、プラズマ照射、或いは薬液の塗布等により粗化処理を行っても良い。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施する事ができる。

本実施の形態において、絶縁基板として熱可塑性樹脂である液晶ポリマー（ＬＣＰ）を用いる例を示した。しかしながら、それ以外にも、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）６５〜３５％とポリエーテルイミド（ＰＥＩ）３５〜６５％とからなる熱可塑性樹脂フィルムを用いても良いし、ＰＥＥＫ及びＰＥＩを単独で用いても良い。更に、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シンジオタクチック構造を有するスチレン系樹脂等を単独で用いても良いし、或いはＰＥＥＫ、ＰＥＩを含めそれぞれの内、いずれかを混合して用いても良い。要するに加熱・加圧工程において、樹脂フィルム同士の接着が可能であり、後工程であるはんだ付け等で必要な耐熱性を有する樹脂フィルムであれば好適に用いる事ができる。

また、本実施の形態において、位置決めマークが銅、物品がプリント基板の樹脂フィルムからなる例を示したが、材料の構成は本例に限定されるものではない。所定の粗化手段に応じて、加工性に差があるような位置決めマークと物品を選択して組み合わせるか、若しくは所定の位置決めマークと物品の組み合わせに対して、物品を選択的に粗化可能な粗化手段を選択して使用すればよい。例えば、位置決めマークとしてガラス、物品として熱可塑性樹脂に対し、レーザ光を照射して物品（周囲部）を選択的に粗化しても良い。

また、本実施の形態においては、樹脂フィルムとして、片面に導体パターンの形成された第１及び第２の片面導体パターンフィルムを積層する例を示した。しかしながら、それ以外にもコア基板を用いその上下に第１の片面導体パターンフィルム及び／又は第２の片面導体パターンフィルムを配置したり、コア基板の代わりに両面に導体パターンが形成された熱可塑性樹脂からなる加工樹脂フィルムを用いても良い。また、積層される樹脂フィルムの中には、その表面に導体パターンを有していない樹脂フィルムを含んでも良い。

また、本実施の形態において、ビアホール内に導電性ペースト充填する印刷法の例を示したが、それ以外にも無電解メッキ、電解メッキ、蒸着法、金属コート等を用いても良い。

また、本実施の形態において、有底のビアホールを形成し、この有底ビアホールに層間接続材料である導電性ペーストを充填したが、ビアホール形成時に貫通穴を形成し、この貫通ビアホールに層間接続材料を充填するものであっても良い。

また、本実施の形態において、第１及び第２の片面導体パターンフィルムを計４枚積層する例を示したが、層数が限定されるものではないことは言うまでもない。

また、本実施の形態において、位置決めマークを有する樹脂フィルムには導体パターンも形成される例を示した。しかしながら、位置決めマークを有する樹脂フィルムには、位置決めマークのみが形成されても良い。

本発明の第１の実施形態における位置決めマークを有するプリント基板の製造方法を示す工程別断面図であり、（ａ）は第１の片面導体パターンフィルム形成、（ｂ）は第２の片面導体パターンフィルム形成、（ｃ）は積層工程、（ｄ）は加熱・加圧工程後を 粗化工程を説明するための断面図である。 （ａ），（ｂ）ともにレーザ光の照射経路の一例を示す位置決めマーク及び周囲部の平面図である。 粗化工程後の状態を示す図であり、（ａ）はプリント基板の断面図、（ｂ）は（ａ）の破線で囲まれた部分の拡大断面図である。

符号の説明

１・・・樹脂フィルム
２・・・導体パターン
３・・・位置決めマーク
３０・・・プリント基板
３１・・・周囲部
４０・・・レーザ光

Claims (4)

1. 絶縁基板としての熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムの少なくとも片面上に導体パターンを形成するパターン形成工程と、
   前記樹脂フィルム表面の所定の位置に基準位置を指示する位置決めマークを形成するマーク形成工程と、
   前記導体パターンを有する樹脂フィルムと前記位置決めマークを有する樹脂フィルムとを含む複数の樹脂フィルムを、位置決めマークが表層となるように積層し積層体を形成する積層工程と、
   熱プレス板を用いて前記積層体を加熱しつつ加圧することにより、前記樹脂フィルムを相互に接着して前記導体パターンが多層に配置された前記絶縁基板とするとともに、一面が前記絶縁基板の表面と面一となるように前記位置決めマークを前記絶縁基板に埋設する加熱・加圧工程と、
   前記加熱・加圧工程後に、前記位置決めマークよりも当該位置決めマークを取り囲む前記絶縁基板の周囲部における吸収率が高いレーザ光を、前記絶縁基板から露出された前記位置決めマークの少なくとも一部及び前記周囲部に直接的に照射して、前記周囲部を粗化する粗化工程と、を備えることを特徴とするプリント基板の製造方法。
2. 前記マーク形成工程を、前記パターン形成工程と同一工程において実施することを特徴とする請求項１に記載のプリント基板の製造方法。
3. 前記位置決めマークを、前記プリント基板において電気的な接続機能を提供しない領域に形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプリント基板の製造方法。
4. 前記粗化工程を、前記プリント基板表面への品番マーキングと同一工程において実施することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のプリント基板の製造方法。

Images