JP5175694B2 - 多層板の製造方法および多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層板の製造方法および多層プリント配線板の製造方法に関するものである。

従来、多層プリント配線板を製造するための多層板は、回路が形成された複数枚の内層材をプリプレグを介して重ね合わせ、その最外層に銅箔等の金属箔を重ね合わせたものを加熱加圧して成型することにより製造されている。

このように複数枚の内層材を積層して成型する場合、それぞれの内層材はその回路同士を位置合わせした状態で積層一体化する必要がある。多層プリント配線板の製造に高い精度が要求される近年においては、内層材間の位置ずれを例えば１００μｍ以下に抑える必要がある。

そこで従来では、多層板の成型に先立ち予め、複数枚の内層材を位置合わせした状態でプリプレグを介して重ね合わせて積層体とし、この積層体における内層材の周縁部近傍の複数箇所において、当該箇所の表面を一定時間加熱加圧することにより、プリプレグのＢステージの樹脂を当該箇所において部分的に溶融、硬化させている。そしてこの溶融、硬化したプリプレグの樹脂により積層体における複数枚の内層材を溶着固定し、この溶着固定した積層体を用いて多層板を成型することが行われている（特許文献１参照）。
特開２００１−１２１５６５号公報

しかしながら、この従来の溶着による固定方法では、溶着部においてプリプレグの樹脂が盛り上がることや、あるいは溶着時に余分な樹脂流れが起こることに起因して、多層板の外層金属箔面にシワや溶着用部材の打痕等の不良が発生するという問題点があった。

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、溶着部の樹脂の盛り上がりや溶着時の樹脂流れに起因する外層金属箔面の不良を抑制することができ、成型による内層材間の位置ずれも抑制することができる多層板の製造方法および多層プリント配線板の製造方法を提供することを課題としている。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。

第１：回路が形成された２枚の内層材のそれぞれに貫通孔を設ける工程と、２枚の内層材をそれぞれの貫通孔の位置を合わせてプリプレグを挟んで重ね合わせ、積層体とする工程と、積層体における内層材の貫通孔の周囲を、多層板の成型後における積層体の当該貫通孔の周囲の厚みの１．０〜１．５倍の厚みとなるように加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱しプリプレグの樹脂を溶融させることにより、内層材の貫通孔にプリプレグの樹脂を充填して溶着し、これにより２枚の内層材およびプリプレグを互いに固定する工程とを含むことを特徴とする多層板の製造方法。
第２：回路が形成された２枚の内層材のそれぞれに貫通孔を設ける工程と、２枚の内層材をそれぞれの貫通孔の位置を合わせてプリプレグを挟んで重ね合わせ、積層体とする工程と、積層体における内層材の貫通孔から１〜３０ｍｍの間隔を置いた貫通孔の周囲を加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱しプリプレグの樹脂を溶融させることにより、内層材の貫通孔にプリプレグの樹脂を充填して溶着し、これにより２枚の内層材およびプリプレグを互いに固定する工程とを含むことを特徴とする多層板の製造方法。
第３：積層体における内層材の貫通孔の周囲を、多層板の成型後における積層体の当該貫通孔の周囲の厚みの１．０〜１．５倍の厚みとなるように加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱することを特徴とする上記第２の多層板の製造方法。

第４：積層体における内層材の貫通孔の部分を２５０〜３５０℃で１０〜９０秒加熱することを特徴とする上記第１ないし第３のいずれかの多層板の製造方法。

第５：積層体における内層材の貫通孔の部分を金属棒部材、レーザ照射、または超音波により加熱することを特徴とする上記第１ないし第４のいずれかの多層板の製造方法。

第６：上記第１ないし第５のいずれかの方法により製造された多層板を少なくとも１枚用いて多層プリント配線板を得ることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。

上記第１ないし第３の発明によれば、回路が形成された２枚の内層材のそれぞれに貫通孔を設け、２枚の内層材およびプリプレグの積層体における貫通孔の部分を加熱しプリプレグの樹脂を溶融させて溶着している。そのため、内層材の貫通孔にプリプレグの樹脂が入り込んで溶着されるので、溶着部の樹脂の盛り上がりや溶着時の樹脂流れに起因する凹凸の発生が抑制される。従って、多層板の外層金属箔面におけるシワや溶着用部材の打痕等の不良を抑制することができる。さらに、内層材の貫通孔にプリプレグの樹脂を充填することにより溶着強度が向上し、成型による内層材間の位置ずれも抑制することができる。
特に、上記第１および第３の発明によれば、積層体における内層材の貫通孔の周囲を、上記の特定範囲内の厚みとなるように加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱しているので、溶融したプリプレグの樹脂が内層材の貫通孔に適切に充填されて溶着強度が特に向上し、成型による内層材間の位置ずれをさらに抑制することができると共に、外層金属箔面のシワ等の不良もさらに抑制することができる。
また、上記第２の発明によれば、積層体における内層材の貫通孔から上記の特定範囲内の間隔を置いた貫通孔の周囲を加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱しているので、溶融したプリプレグの樹脂が内層材の貫通孔に適切に充填されて溶着強度が特に向上し、成型による内層材間の位置ずれをさらに抑制することができると共に、外層金属箔面のシワ等の不良もさらに抑制することができる。

上記第４の発明によれば、積層体における内層材の貫通孔の部分を上記の特定範囲内の温度および時間で加熱することにより、樹脂の炭化等を生じることなくプリプレグの樹脂が溶融して内層材の貫通孔にプリプレグの樹脂が適切に充填される。従って、上記第１の発明の効果に加え、溶着強度が特に向上し、成型による内層材間の位置ずれをさらに抑制することができる。

上記第５の発明によれば、積層体における内層材の貫通孔の部分を金属棒部材、レーザ照射、または超音波により加熱することで、プリプレグの樹脂が部分的に溶融して内層材の貫通孔にプリプレグの樹脂が適切に充填される。従って、上記第１および第２の発明の効果に加え、溶着強度が特に向上し、成型による内層材間の位置ずれをさらに抑制することができる。

上記第６の発明によれば、上記第１ないし第５のいずれかの方法により製造された多層板を少なくとも１枚用いて多層プリント配線板を得ているので、品質の良い多層プリント配線板を歩留まり良く得ることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１および図２は、本発明の多層板の製造方法の実施形態を工程順に説明する断面図、図３は、２枚の内層材をプリプレグを挟んで重ね合わせた積層体を押さえ治具により押さえた図１（ｂ）の状態の上面図、図４は、図３の内層材の貫通孔の周囲を押さえ治具により押さえた部分の拡大図である。

本実施形態における多層板の製造方法では、最初の工程として、図１（ａ）に示すように、回路１１が形成された２枚の内層材１０ａ、１０ｂのそれぞれにおけるプリプレグ２０との溶着部に貫通孔１２を設ける。

内層材１０ａ、１０ｂとしては、例えば、樹脂積層板の片面または両面に、金属箔のエッチング加工等により回路を形成したものを用いることができる。

貫通孔１２は、例えば金型を用いた打ち抜き加工、ドリル加工等により設けることができる。本実施形態では、図３に示すように内層材１０ａ、１０ｂの４隅の位置に貫通孔１２を設けている。貫通孔１２は、２枚の内層材１０ａ、１０ｂを適切に固定するために内層材１０ａ、１０ｂの複数箇所に設けることが必要であるが、その数や位置は成型による内層材１０ａ、１０ｂ間の位置ずれを抑制するために必要な溶着強度を得ること等を考慮して適宜に設定することができる。貫通孔１２は、好ましくは内層材１０ａ、１０ｂの周縁部近傍の位置、すなわち隅や辺の位置に設けられる。

貫通孔１２の横断面の面積は、溶着部の樹脂の盛り上がりや溶着時の樹脂流れに起因する外層金属箔面の不良を抑制し、成型による内層材間の位置ずれも抑制する点からは、好ましくは、１箇所当たり７〜１００ｍｍ²である。

貫通孔１２の横断面形状は、特に制限はなく、例えば円、四角形等の多角形等であってよい。また、図５に示すように、複数孔の集合体として貫通孔１２とすることもできる。また、内層材１０ａ、１０ｂの回路１１を形成するための銅箔等の金属箔が貫通孔１２の位置にあっても構わない。

次の工程として、図１（ｂ）に示すように、２枚の内層材１０ａ、１０ｂをそれぞれの貫通孔１２の位置を合わせてプリプレグ２０を挟んで重ね合わせ、２枚の内層材１０ａ、１０ｂおよびプリプレグ２０からなる積層体３０とする。

プリプレグ２０は、ガラスクロス等の基材にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸、乾燥して熱硬化性樹脂をＢステージに半硬化させたものを用いることができる。また、プリプレグ２０は、複数枚のプリプレグを重ね合わせたものであってもよい。

そして図１（ｂ）、図３、および図４に示すように、積層体３０における内層材１０ａ、１０ｂの貫通孔１２の周囲を押さえ治具５０で加圧して押さえる。

押さえ治具５０としては、中央部を開孔したリング板形状のものを用いることができ、ステンレスプレート等の剛性の材料からなるものを用いることができる。押さえ治具５０の開孔形状は、図４に示すような四角形状の他、図６に示すような円形状等であってもよい。

押さえ治具５０は、内層材１０ａの貫通孔１２の周囲と、その反対側の内層材１０ｂの貫通孔１２の周囲とのそれぞれに配置され、これらの押さえ治具５０を積層体３０の両面側から加圧して押さえる。

このとき、図１（ｂ）に示すように、積層体３０における内層材１０ａ、１０ｂの貫通孔１２の周囲を、図２（ｂ）に示す多層板４２の成型後における積層体３０の貫通孔１２の周囲の厚みｔ₂の１．０〜１．５倍の厚みｔ₁となるように加圧して押さえることが好ましい。厚みｔ₁が厚みｔ₂より小さ過ぎると、成型による内層材間の位置ずれが生じたり、外層金属箔面のシワ等の不良が発生したりする場合がある。厚みｔ₁が厚みｔ₂より大き過ぎると、溶着による固定ができない場合がある。

また、図４に示すように、積層体３０における内層材１０ａ、１０ｂの貫通孔１２から１〜３０ｍｍの間隔ｄを置いた貫通孔１２の周囲を加圧して押さえた状態で次の工程における貫通孔１２の部分の加熱を行うことが好ましい。間隔ｄが狭過ぎると、外層金属箔面のシワ等の不良が発生したり、溶着時に押さえ治具５０にプリプレグ２０の樹脂２１が付着して多層板４２の製造ができなくなったりする場合がある。間隔ｄが広過ぎると、成型による内層材間の位置ずれが生じたり、外層金属箔面のシワ等の不良が発生したりする場合がある。

次の工程として、貫通孔１２の周囲を押さえ治具５０により加圧して押さえた状態で、図１（ｃ）に示すように、積層体３０における内層材１０ａ、１０ｂの貫通孔１２の部分を加熱しプリプレグ２０の樹脂２１を溶融、硬化させる。これにより、内層材１０ａ、１０ｂの貫通孔１２にプリプレグ２０の樹脂２１が充填されて溶着し、これにより２枚の内層材１０ａ、１０ｂおよびプリプレグ２０が互いに固定される。

このとき、積層体３０における内層材１０ａ、１０ｂの貫通孔１２の部分を２５０〜３５０℃で１０〜９０秒加熱することが好ましい。加熱温度が低過ぎるかまたは加熱時間が短過ぎると、プリプレグ２０の樹脂２１が十分に溶融せず、溶着による固定ができない場合がある。加熱温度が高過ぎるかまたは加熱時間が長過ぎると、プリプレグ２０の樹脂２１が炭化して多層板４２の製造ができなくなる場合がある。

積層体３０における内層材１０ａ、１０ｂの貫通孔１２の部分は、好ましくは、金属棒部材、レーザ照射、または超音波により加熱される。これらにより加熱を行うことで、プリプレグ２０の樹脂２１が部分的に溶融して内層材１０ａ、１０ｂの貫通孔１２にプリプレグ２０の樹脂２１が適切に充填され、溶着強度が特に向上し、成型による内層材１０ａ、１０ｂ間の位置ずれをさらに抑制することができる。

以上の工程を経て、２枚の内層材１０ａ、１０ｂおよびプリプレグ２０を固定した後、図２（ａ）に示すように、積層体３０の両面側に外層プリプレグ４０、および銅箔等の外層金属箔４１を積層配置し、これを成型することにより、図２（ｂ）に示すように多層板４２が製造される。成型は、例えば、一般に多層板の製造において適用されている条件に従って加熱加圧することで行うことができる。

そして、この多層板４２の外層金属箔４１をエッチング等により回路形成してプリント配線板を製造することができる。あるいは、多層板４２の外層金属箔４１をエッチング等により回路形成し、これを新たな内層材として用いて上記したような手順でプリント配線板を製造することができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
＜実施例１＞
次の仕様の多層板を製造した。両面銅張積層板（Ｒ１７６６、パナソニック電工（株）製、樹脂厚み０．１ｍｍ、銅箔厚み３５μｍ／３５μｍ）の銅箔に回路形成した２枚の内層材のそれぞれの溶着部に貫通孔を設けた。すなわち、２枚の内層材のそれぞれの４隅と、対向する２辺の中央部の合計６箇所にφ５の貫通孔を穿孔した。

２枚の内層材を、それぞれの貫通孔の位置を合わせて、プリプレグ（Ｒ１６６１ＧＧ、パナソニック電工（株）製、厚み０．２ｍｍ）を３枚重ねたものを挟んで重ね合わせ、積層体とした。

積層体における２枚の内層材の貫通孔の周囲に、厚み５ｍｍのステンレスプレートの中央部を円形に開孔した押さえ治具を配置して上下から加圧して押さえ、この状態で、加熱したφ４．５の金属棒部材を貫通孔の部分に押し当てて貫通孔の部分を加熱した。

これにより、積層体における内層材の貫通孔の部分のプリプレグの樹脂を溶融させ、内層材の貫通孔にプリプレグの樹脂を充填して溶着し、これにより２枚の内層材およびプリプレグを互いに固定した。

次に、溶着後の積層体を用いて多層板を成型した。外層プリプレグ（Ｒ１６６１ＧＤ、パナソニック電工（株）製、厚み０．０６ｍｍ）、および厚み１２μｍの外層銅箔を積層体の両面側に重ね合わせ、積層成型を行った。温度は、プレス開始から常温より２．０℃／分で１６０℃まで昇温し、５０分間保持した。圧力は、１．０ＭＰａで１０分間保持し、次いで１．０ＭＰａから２．９ＭＰａまで１０分で昇圧し、その後プレス終了まで２．９ＭＰａに保持した。また、プレス開始から７０分間１３．３ｋＰａ以下の真空に保持した。

このようにして５１０×５１０ｍｍの多層板（製造枚数：１０枚／段×２）を得た。

得られた多層板について、外層銅箔におけるシワの発生数および内層材間の位置ずれを評価した。シワの発生の有無は目視にて確認した。内層材間の位置ずれは、１００μｍ以下を合格、１００μｍ超を不合格と判定した。

押さえ治具の円径、溶着時の加熱時間および加熱温度、積層体加圧時の貫通孔の周囲の厚み、および、シワの発生数量と内層材間の位置ずれの評価結果を表１に示す。
＜実施例２〜８、参考例１〜８＞
押さえ治具の円径、溶着時の加熱時間および加熱温度、および積層体加圧時の貫通孔の周囲の厚みを表１に示すように変更し、それ以外は実施例１と同様にして積層板の溶着と多層板の製造を試みた。多層板製造の可否および、多層板が製造できたものについてはシワの発生数量と内層材間の位置ずれの評価結果を表１および表２に示す。
＜比較例１＞
実施例１において、内層材に貫通孔を設けないものを用いて、実施例１の貫通孔の箇所と同じ位置の合計６箇所に、加熱したφ６の金属棒部材を押し当てて、加熱温度３００℃、圧力０．５ＭＰａ、時間２０秒の条件で、２枚の内層材およびプリプレグからなる積層体を溶着固定した。

この積層体を用いて実施例１と同様にして多層板を成型した。得られた多層板について、シワの発生数量と内層材間の位置ずれを評価した。その結果を表２に示す。

なお、実施例１〜８、参考例１〜８、および比較例１において、成型後における貫通孔の周囲の厚みは１．０３５ｍｍとなるようにした。

表１より、積層体における内層材の貫通孔から１〜３０ｍｍの間隔を置いた貫通孔の周囲を加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱し、積層体における内層材の貫通孔の部分を２５０〜３５０℃で１０〜９０秒加熱し、積層体における内層材の貫通孔の周囲を、多層板の成型後における積層体の当該貫通孔の周囲の厚みの１．０〜１．５倍の厚みとなるように加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱した実施例１〜８では、外層銅箔にシワが発生せず、内層材間の位置ずれも発生しなかった。

一方、表２より、比較例１では、多くの多層板サンプルにおいて外層銅箔にシワが発生した。

また、積層体における内層材の貫通孔から１ｍｍ未満の間隔を置いた貫通孔の周囲を加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱した参考例１では、押さえ治具に樹脂が付着し続く工程を行うことができない場合があり、外層銅箔のシワの発生もみられた。

積層体における内層材の貫通孔から３０ｍｍを超える間隔を置いた貫通孔の周囲を加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱した参考例２では、外層銅箔にシワが発生し、内層材間の位置ずれも発生した。

積層体における内層材の貫通孔の部分を１０秒未満加熱した参考例３では、積層体を溶着固定することができなかった。

積層体における内層材の貫通孔の部分を９０秒を超えて加熱した参考例４では、プリプレグの樹脂が炭化して多層板の製造ができなかった。

積層体における内層材の貫通孔の部分を２５０℃未満で加熱した参考例５では、積層体を溶着固定することができなかった。

積層体における内層材の貫通孔の部分を３５０℃を超える温度で加熱した参考例６では、プリプレグの樹脂が炭化して多層板の製造ができなかった。

積層体における内層材の貫通孔の周囲を、多層板の成型後における積層体の当該貫通孔の周囲の厚みの１．０倍未満の厚みとなるように加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱した参考例７では、外層銅箔にシワが発生し、内層材間の位置ずれも発生した。

積層体における内層材の貫通孔の周囲を、多層板の成型後における積層体の貫通孔の周囲の厚みの１．５倍を超える厚みとなるように加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱した参考例８では、プリプレグの表面のみ溶融し、積層体を溶着固定することができなかった。

（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の多層板の製造方法の実施形態を工程順に説明する断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の多層板の製造方法の実施形態を工程順に説明する断面図である。 ２枚の内層材をプリプレグを挟んで重ね合わせた積層体を押さえ治具により押さえた図１（ｂ）の状態の上面図である。 図３の内層材の貫通孔の周囲を押さえ治具により押さえた部分の拡大図である。 内層材に設ける貫通孔の変形例を示した図である。 押さえ治具の開孔形状の変形例を示した図である。

符号の説明

１０ａ 内層材
１０ｂ 内層材
１１ 回路
１２ 貫通孔
２０ プリプレグ
２１ 樹脂
３０ 積層体
４２ 多層板
ｔ₁ 貫通孔の周囲の厚み
ｔ₂ 貫通孔の周囲の厚み
ｄ 間隔

Claims (6)

1. 回路が形成された２枚の内層材のそれぞれに貫通孔を設ける工程と、２枚の内層材をそれぞれの貫通孔の位置を合わせてプリプレグを挟んで重ね合わせ、積層体とする工程と、積層体における内層材の貫通孔の周囲を、多層板の成型後における積層体の当該貫通孔の周囲の厚みの１．０〜１．５倍の厚みとなるように加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱しプリプレグの樹脂を溶融させることにより、内層材の貫通孔にプリプレグの樹脂を充填して溶着し、これにより２枚の内層材およびプリプレグを互いに固定する工程とを含むことを特徴とする多層板の製造方法。
2. 回路が形成された２枚の内層材のそれぞれに貫通孔を設ける工程と、２枚の内層材をそれぞれの貫通孔の位置を合わせてプリプレグを挟んで重ね合わせ、積層体とする工程と、積層体における内層材の貫通孔から１〜３０ｍｍの間隔を置いた貫通孔の周囲を加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱しプリプレグの樹脂を溶融させることにより、内層材の貫通孔にプリプレグの樹脂を充填して溶着し、これにより２枚の内層材およびプリプレグを互いに固定する工程とを含むことを特徴とする多層板の製造方法。
3. 積層体における内層材の貫通孔の周囲を、多層板の成型後における積層体の当該貫通孔の周囲の厚みの１．０〜１．５倍の厚みとなるように加圧して押さえた状態で当該貫通孔の部分を加熱することを特徴とする請求項２に記載の多層板の製造方法。
4. 積層体における内層材の貫通孔の部分を２５０〜３５０℃で１０〜９０秒加熱することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の多層板の製造方法。
5. 積層体における内層材の貫通孔の部分を金属棒部材、レーザ照射、または超音波により加熱することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の多層板の製造方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法により製造された多層板を少なくとも１枚用いて多層プリント配線板を得ることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。

Images