(57)【要約】【課題】人為的なミス等が発生しても加工済みの穴を重複して加工するという不具合が生じることのないプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ビルドアップ型の多層のプリント配線板における層間接続用の導通孔のレーザ穴明け加工において、位置認識マークの端部に加工確認マークを設けることにより穴明け済みかどうか判別できないような小径穴に対しても加工済みの穴を誤って重複加工するという不具合を解消する。【選択図】図２
2010123772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンを有する内層基板と絶縁基材と最外層の銅はくとが積層された多層の銅張積層板の前記銅はくを除去して形成された位置認識マークおよび開口部と、
前記開口部に露出した前記絶縁基材にレーザ加工により形成された層間接続用の穴とを備え、
前記位置認識マークの端部には加工確認マークが形成されていることを特徴とするプリント配線板の位置認識マーク。
【請求項２】
加工確認マークは、層間接続用の穴を形成する直前に形成されるものであることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板の位置認識マーク。
【請求項３】
加工確認マークは、レーザ加工により位置認識マークの端部の銅はくが除去されて欠損部として形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板の位置認識マーク。
【請求項４】
層間接続用の穴の穴底には内層基板の配線パターンが存在することを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板の位置認識マーク。
【請求項５】
位置認識マークは、銅張積層板の少なくとも四隅に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板の位置認識マーク。
【請求項６】
多層の銅張積層板は複数の個別多層基板で構成される多面取りのものであって、各個別多層基板の少なくとも四隅には位置認識マークが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板の位置認識マーク。
【請求項７】
内層基板は、表層の配線パターンと層間導通手段とを有する多層の基板であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板の位置認識マーク。
【請求項８】
配線パターンを有する内層基板の両面に絶縁基材と最外層に銅はくとが積層し加熱加圧して多層の銅張積層板を形成する工程と、
前記銅張積層板の銅はくの一部を除去して位置認識マークと開口部とを形成する工程と、前記位置認識マークを画像認識し判定する工程と、
前記位置認識マークの端部に加工確認マークを形成する工程と、
前記位置認識マークを基準として前記開口部から露出した絶縁基板に層間接続用の穴を形成する工程とを備え、
前記位置認識マークを画像認識し判定する工程は、前記加工確認マークが既存していないことを確認する工程であることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項９】
前記位置認識マークの端部に加工確認マークを形成する工程は、レーザ加工により位置認識マークの端部の一部の銅はくを除去し欠損部を形成する工程であることを特徴とする請求項８に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項１０】
開口部は内層基板の配線パターンの直上に形成され、層間接続用の穴はレーザ光の照射によるレーザ加工で形成され、かつ前記配線パターン上にもレーザ光が照射されることを特徴とする請求項８に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項１１】
前記位置認識マークを画像認識し判定する工程は、それ以降の工程の実行の可否を判定することを含むものであることを特徴とする請求項８に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項１２】
多層の銅張積層板は複数の個別多層基板で構成される多面取りのものであって、各個別多層基板は位置認識マークを備え、
前記位置認識マークを画像認識し判定する工程は、前記各個別多層基板毎に行われることを特徴とする請求項８に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項１３】
内層基板は、導電性ペーストが充填された導通孔により層間接続された両面または多層の基板であることを特徴とする請求項８に記載のプリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面実装部品、特にベアチップ等の電子部品を実装するプリント配線板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の情報、通信端末を中心とした電子機器の高機能化と小型、軽量化の要求により、半導体の高集積化および高速化技術が急速に進展している。
【０００３】
そのため、これら小型化、軽量化を達成するためのベアチップ等の電子部品を実装するプリント配線板に対しても高密度配線および高密度実装が可能な製品が求められている。
【０００４】
高密度配線および高密度実装を可能とするためにプリント配線板は配線層の線幅、線間幅を小さくするとともに、配線層間の接続に用いられるビアホールにおいても、より小さいビアホール径が要求されている。これらの要求を満たすプリント配線板としてビルドアップ法を用いた多層のプリント配線板が実用化され普及している。
【０００５】
ビルドアップ型のプリント配線板の製造方法の一例を図５、図６に示す。
【０００６】
まず、内層基板２０の製作は、基材には例えばガラスエポキシ基板の両面に銅はくを貼り付けてなる銅張積層板で、前記銅はくを積層する前にガラスエポキシ基材にレーザで穴明け後、導電性ペースト２２を充填して表裏の銅はくが導通接続されている銅張積層板を使用する。
【０００７】
この銅張積層板の両面にフォトプロセスおよびエッチングにより両面に配線パターン２３を形成した内層基板２０を作製する｛図５（ａ）参照｝。
【０００８】
次に、内層基板２０の表裏の面に絶縁基材２４と銅はく２５を積層し真空熱プレス機で加熱加圧して４層の基板２１を作製する｛図５（ｂ）参照｝。
【０００９】
次に、表裏の銅はく２５の所定位置にフォトプロセスおよびエッチングにより絶縁基材２４が露出するよう開口部２６を形成する｛図５（ｃ）参照｝。
【００１０】
次に、開口部２６が設けられた銅はく２５をコンフォーマルマスクとしてレーザを照射し、層間接続ビアホール用の穴２７を形成する｛図５（ｄ）参照｝。なお、レーザ穴明け後の穴２７の底面となる内層の配線パターン２３の上面には絶縁樹脂の残渣が付着していることがあるため、過マンガン酸カリウム等の薬品により穴内を洗浄することが望ましい。
【００１１】
次に、内層の配線パターン２３と外層の銅はく２５の層間接続をとるため、銅めっき層を形成する。
【００１２】
まず、４層の基板２１の表裏全面とビアホール用の穴２７の内面に無電解銅めっき層２８を形成して、導電性を付与する｛図５（ｅ）参照｝。そして、無電解銅めっき層２８の上に電解銅めっき層２９を形成する｛図５（ｆ）参照｝。
【００１３】
次に、層間接続された４層の基板２１の表裏の面に対してフォトプロセスによりエッチングレジスト３０を形成する｛図６（ｇ）参照｝。
【００１４】
次に、塩化第二銅などのエッチング液により不要な銅層を除去してビアホール３１と外層の配線パターン３２を形成した後、水酸化ナトリウムなどの溶液によりエッチングレジスト３０を剥離する｛図６（ｈ）参照｝。
【００１５】
その後、必要に応じて４層基板３１の表面に部品実装部分を残してソルダレジスト３３を塗布することもある｛図６（ｉ）参照｝。
【００１６】
最後に仕上げ処理として、部品実装の際、接続電極となるランド等の銅露出部分を防錆することを目的として金めっき処理または水溶性耐熱プリフラックス処理を施す。
【００１７】
図６（ｊ）には金めっき処理を示しており、まず、銅露出部分に無電解ニッケルめっき層３４、さらにその上に無電解金めっき層３５を形成し４層のプリント配線板を得ることができる。
【００１８】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１１−２９８１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
図５（ｃ）、図５（ｄ）で説明したプリント配線板の製造工程における穴２７の穴明け加工は、開口部２６を形成した後、レーザ加工機により加工されるもので、加工後の穴径は通常１００μｍ前後に形成される。
【００２０】
そのため、基板を見ただけでは穴明け後の基板か穴明け前の基板であるか肉眼では判別できない状況である。
【００２１】
また、穴明け加工は、炭酸ガスレーザが多く用いられているものの、さらに小径の穴明け加工が可能なＹＡＧレーザやエキシマレーザも検討されており、ますます穴明け後の基板なのか、あるいは穴明け前の基板なのかを肉眼で判別することが困難となってきている。
【００２２】
製造現場においては、穴明け終了を肉眼で確認することが困難であることにより、レーザ加工機の投入側近くに穴明け終了後の基板があった場合、穴明け終了後の基板を誤ってレーザ加工機に投入し、再度加工してしまうという人為的な不具合が発生することもあった。
【００２３】
また、穴加工の途中に設備等の異常等が発生した場合、通常はレーザ加工機を一時停止し異常原因を取り除いた後、再度穴加工を再開する。この場合において、穴明け終了の穴に対して、重複して加工してしまうという可能性も潜在していた。
【００２４】
具体的には、１枚の基板に１５シートの製品を多面取りしている場合、１２シート目を加工中に設備停止したため、点検、調整後、加工を再開する際は本来１３シート目から加工するべきであるが、誤って１１シート目から加工したため、同じ穴を重複して加工してしまうという場合が相当する。
【００２５】
すなわち、開口部２６が形成された基板｛図５（ｃ）参照｝は開口部２６を除いてほぼ全面が銅はく２５で覆われているため、何シート目まで穴加工が終了したのかを肉眼では判別しにくく、そのため人為的なものに起因して前述のような不具合が発生するものと考えられる。
【００２６】
このような不具合が生じると、重複して加工された穴の穴底は、レーザ加工による衝撃をより多く受けてしまい、その結果穴底の配線パターン２３である銅はくにピンホール３６が発生する｛図７（ａ）参照｝。
【００２７】
ピンホール３６が存在する状態で銅めっきを行ったとしても穴底が銅めっき層で完全に覆われピンホールがなくなることは少なく、図７（ｂ）に示すように、銅めっき後もピンホール３６が残存してしまうことも多々ある。
【００２８】
また、ピンホール３６が発生した状態においても電気的な導通を備えているため、プリント配線板の電気検査工程において、断線不良として判定されることもなく、さらに、プリント配線板の外観検査工程においても小径の穴底のピンホールを認識することは現状の設備では検出することが困難であるため、良品の回路基板として判定されて出荷されたのち、電子機器に使用されてしまう可能性があった。
【００２９】
ピンホール３６が発生したプリント配線板に電子部品３７を実装すると、ピンホール３６直下の導電ペーストや基材からピンホール３６を介してガスが発生し、実装用の電子部品とプリント配線板を接合するはんだ３８中にボイド３９が発生する場合がある。
【００３０】
正常なプリント配線板への電子部品３７の実装の状態｛図８（ａ）｝と比較すると、前記のようなボイド３９が比較的大きい形態で発生した場合は、図８（ｂ）に示すように、近接するはんだの接合部間で短絡（ショート）４０が発生したり、はんだ３８中のボイド３９の存在により実装用の電子部品とプリント配線板との接合強度の低下、接続信頼性の低下などをもたらすという問題が発生する可能性もあった。
【００３１】
本発明は上記問題点を解決するもので、人為的な作業ミスあるいは設備異常が発生しても加工済みの穴を重複して加工するという不具合が生じることのないプリント配線板の製造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】
【００３２】
上記課題を解決するため、本発明は、配線パターンを有する内層基板と絶縁基材と最外層の銅はくとが積層された多層の銅張積層板の前記銅はくを除去して形成された位置認識マークおよび開口部と、前記開口部に露出した前記絶縁基材にレーザ加工により形成された層間接続用の穴とを備え、前記位置認識マークの端部には加工確認マークが形成されているプリント配線板の位置認識マークを用いることであり、また、本発明が採用するプリント配線板の製造方法は、配線パターンを有する内層基板の両面に絶縁基材と最外層に銅はくとが積層し加熱加圧して多層の銅張積層板を形成する工程と、前記銅張積層板の銅はくの一部を除去して位置認識マークと開口部とを形成する工程と、前記位置認識マークを画像認識し判定する工程と、前記位置認識マークの端部に加工確認マークを形成する工程と、前記位置認識マークを基準として前記開口部から露出した絶縁基材に層間接続用の穴を形成する工程とを備え、前記位置認識マークを画像認識し判定する工程は、前記加工確認マークが既存していないことを確認する工程であることを特徴とするものである。
【００３３】
具体的には、レーザ加工機にて穴明け加工する際にレーザビームの位置合わせのため基板表面に設けられた位置認識マークをＣＣＤカメラで認識した直後に位置認識マークの端部をレーザで複数回加工するプログラムをレーザ加工データに追加する。これにより、１度加工したシートの少なくとも４隅に設けられた位置認識マークは加工確認マークが形成されており、このような位置認識マークをＣＣＤカメラが認識できないように設定することにより、重複加工を防ぐことができるというものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のプリント配線板の位置認識マークおよびプリント配線板の製造方法を用いることにより、高密度基板やベアチップ実装用基板における層間接続用の導通孔（ビアホール）のレーザ穴明け加工において、穴明け済みかどうか判別できないような小径穴を明ける際に発生していた加工済みの穴に対する重複加工するという不具合を解消することができる。
【００３５】
これにより、上記従来の課題を解決するとともに信頼性の高い層間接続用の導通孔を形成しプリント配線板への部品実装も安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３７】
まず、図１は、内層基板の表裏に絶縁基材と銅はくを積層し真空熱プレスにより成型した多層基板１の少なくとも四隅に位置認識マーク２と層間接続用穴のレーザ加工におけるコンフォーマルマスク用の開口部３とを形成したものを平面図で示したものである。その製造方法は、次の通りである。
【００３８】
まず、両面に配線パターン４を形成した内層基板５を準備する｛図２（ａ）参照｝。
【００３９】
次に、内層基板５の表裏両面にＢステージ状のプリプレグ等の絶縁基材６と最外層に銅はく７を積層し、真空熱プレス機で加熱加圧して４層構成の多層の銅張積層基板を作製する｛図２（ｂ）参照｝。なお、内層基板は、高い配線収容性を実現するために、導電性ペーストが充填された導通孔により層間接続された多層の基板を用いることも可能であるが、本実施の形態においては、両面の内層基板を用いて説明する。
【００４０】
次に、前記銅張積層基板の表裏の銅はく７の所定位置にフォトプロセスおよびエッチングにより絶縁基材６が露出するよう開口部３を形成するとともに、位置認識マーク２も同時に形成する｛図２（ｃ）参照｝。なお、位置認識マーク２の開口形状、大きさはレーザ加工機のＣＣＤカメラで認識できる程度のものであれば特に限定しない（たとえばΦ１．０ｍｍ）。また、開口部３は内層基板５の配線パターン４の直上に形成されることが望ましい。これにより、後述する層間接続用の穴の穴底には内層基板５の配線パターン４が存在することによって表層と内層基板との層間接続を図ることができる。
【００４１】
次に、レーザ加工機のＣＣＤカメラ（図示せず）で多層基板１の四隅にある位置認識マーク２を画像認識して検出するとともに複数の位置認識マーク間の距離から基板の伸縮、歪の発生状態を検知し、必要に応じて基板の収縮、歪に応じた寸法補正係数（スケールファクター）を乗じて補正する。
【００４２】
前記の位置認識マーク２を画像認識する工程は、画像認識領域に位置認識マーク２のみを検出するものであり、後述する加工確認マーク（図３に詳細を示す）が既存していないことを確認する工程である。
【００４３】
この加工確認マークの存在の有無を確認することは、次工程の実行の可否を判定することを含むものであって、この位置認識マーク２を画像認識し判定する工程が本発明の特徴的な構成の一つである。
【００４４】
次に、前述の加工確認マークが既存していないことを確認したうえで、図２（ｄ）に示すように、位置認識マーク２の端部に加工確認マーク９を形成し、その直後に所定の位置に設けられた開口部３の真上にレーザビームを移動してレーザを照射し層間接続用の穴８を形成する。この工程は表裏の面毎に行い、表裏両面に穴８を形成する。
【００４５】
その後、従来の図５（ｄ）以降から図６に示す工程と同様の工程を経て多層のプリント配線板を得る。
【００４６】
上記の本発明のプリント配線板の製造方法に示すように、層間接続用の穴８が形成された場合は、位置認識マーク２の端部には必然的に加工確認マーク９が形成されることとなる。
【００４７】
この位置認識マークの端部に加工確認マーク９が形成されていることが本発明のプリント配線板の位置認識マークである。
【００４８】
この位置認識マークを画像認識し、加工確認マーク９の存在の有無を確認し、そのうえで次工程の実行の可否を判定するものであって、加工確認マーク９の存在が確認された場合は、層間接続用の穴の加工を行わないようにすることにより、従来の課題を解決することができるものである。
【００４９】
すなわち、内層基板５の配線パターン４の直上に形成された開口部３に露出した絶縁基材６へのレーザ加工は穴８を形成するとともに内層基板５の配線パターン４上にもレーザ光が照射されるものの、本発明のプリント配線板の位置認識マークと製造方法を採用することにより、レーザ光の照射が重複して行われることはなく、内層基板５の配線パターン４にピンホールが発生することもない。
【００５０】
なお、穴明けの位置精度をより向上させるには位置認識マークの数を増やすことが有効である。
【００５１】
図１の事例においては、１枚の多層基板１に複数の個別多層基板１ａから構成され、具体的には個別多層基板１ａが１５シートからなる多面取りの場合を示している。各個別多層基板１ａの四隅に位置認識マーク２ａを設けることにより、より精度の高い位置に穴明けが可能となる。
【００５２】
図１に示す矢印は、レーザ穴明けの順序を示すものであり、個別多層基板１ａ毎に上右端から上左端へ、中右端から中左端へ、下右端から下左端へとレーザ穴明けが行われていくことを示している。
【００５３】
このような多面取りの構成においても、前述したような位置認識マークを画像認識し判定する工程を各個別多層基板毎に行い、加工確認マークの存在の有無により次工程の実行の可否を判定することによって、重複した穴加工を防ぐことができる。
【００５４】
図１に示す事例では、１シート目（図面の右上端）の個別多層基板１ａのレーザ穴明けを実施するにあたり、位置認識マークとしての位置認識マーク２ａ〜２ｄを順次、ＣＣＤカメラ（図示せず）で検出して位置決めを行うとともに基板の収縮、歪に応じた寸法補正係数（スケールファクター）を掛けたうえで所定の位置にレーザビームを移動して穴明けを行う。
【００５５】
この工程において、位置認識マーク２ａをＣＣＤカメラで検出して位置決めを行った直後に位置認識マークの端部の銅はく部分に複数回レーザを照射して、図３に示すように、位置認識マークに加工確認マーク９を与えた後、本来穴明けすべき位置であるコンフォーマルマスクに設けられた開口部３にレーザを照射し層間接続用の穴を明ける。
【００５６】
すなわち、レーザ加工機の穴明けデータに位置認識マーク２ａの端部の銅はく部分に複数回加工するデータを追加することにより、１度穴明け加工した個別多層基板１ａの位置認識マーク２ａの端部には加工確認マーク９が存在することとなる。
【００５７】
具体的にはＣＣＤカメラの画像認識領域（点線）において、図４（ａ）に示すように位置認識マーク２ａの形状のみを画像認識した場合は、開口部３にレーザを照射する動作を行い、図４（ｂ）に示すような加工確認マーク９が存在する場合は認識エラーになるように設定すると、穴明け加工が終了した個別多層基板あるいは多層基板を重複して加工することはない。
【００５８】
なお、認識エラーとなるように設定することは、位置認識マーク２ａの中心点を正しく認識できない場合を含むものであり、設定は比較的容易である。
【００５９】
また、加工確認マークは、位置認識マーク２ａの端部とは異なる場所の銅はく７上に点状に形成することも可能であるが、位置認識マーク２ａの端部の銅はくに欠損部の形態で形成することがレーザの加工エネルギーを少なくかつ容易に形成することができ、かつＣＣＤカメラの画像認識領域を位置認識マーク２ａと同じにすることができるため、作業性及びレーザ加工機の動作効率の点においても望ましい形態である。
【００６０】
特に、位置認識マーク２ａの端部の銅はく上でかつ露出した絶縁基材を照射しない位置にレーザを照射して欠損部を形成することにより、絶縁基材に穴を明けないことが望ましい。これにより、ＣＣＤカメラにより画像認識を安定して行うことができる。
【００６１】
このように本実施の形態におけるプリント配線板の位置認識マークおよびプリント配線板の製造方法によれば次のような効果が得られる。
（１）プリント配線板を製造する現場において、レーザ加工機周囲のスペースが狭い、あるいは生産仕掛かりが多く、穴明け加工済みの基板と穴明け加工前の基板がレーザ加工機の周囲に乱雑に置かれた場合、従来は、誤ってすでに穴明け加工済みの基板を再度穴明け加工し、穴底にダメージを与える可能性もあった。
【００６２】
しかしながら、本発明によれば、たとえ誤って穴明け加工済みの基板をレーザ加工機にセットし起動させたとしても、位置認識マークの端部には加工確認マークが存在しているためＣＣＤカメラで位置認識マークの中心点を正しく認識することができず、レーザ加工機の操作画面には認識エラーが表示され設備は停止する。そのため、加工が終了した穴を重複して加工することは起こらない。
（２）レーザ加工機にセッティングした基板が、加工途中に設備の異常などにより一時的に停止した場合、従来においては、重複加工品が電気的検査工程において良品として出荷されてしまうことを防ぐため、このような加工途中の基板は廃棄処分としていた。
【００６３】
例えば、１枚の基板に個別多層基板が１５シートの製品からなる多面取りの構成である場合、１１番目のシートまでは正常に穴明け加工されても１２番目のシートで設備停止した際は、その基板１枚を廃棄処分としたので、１５シートの個別多層基板の全てが不良品としての扱いになっていた。
【００６４】
しかしながら本発明によれば、レーザ加工機の異常を取り除き復旧して加工再開する際、間違えて１２番目より前のシートで加工開始しても位置認識マークの端部には加工確認マークが存在することにより、ＣＣＤカメラで認識エラーとなり設備が停止するため、重複加工されることはない。
【００６５】
また、仮に１４番目のシートから加工開始しても不良は加工途中の１２番目のシートと未加工の１３番目のシートで２シートのみである。もちろん１３番目のシートから加工再開したなら不良は加工途中の１２番目のシートで１シートのみである。なお、加工途中のシートあるいは未加工のシートは導通のためのビアホールが形成されていないため、後工程の電気検査において断線不良となって除去されるので製品として出荷されることはない。
【００６６】
以上のことより加工途中に設備停止しても人為的なミスによる重複加工が発生することなく、さらに廃棄処分となる不良品もそのものが対象となり、廃棄物を最小限に抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明は、高密度基板やベアチップ実装用基板等のプリント配線板を製造する過程において人為的なミスあるいは設備異常が発生しても穴明け加工済みの穴を重複して加工することがないため信頼性の高い層間接続用の導通孔を備えたプリント配線板を提供することができる。さらに廃棄する不良も最小限に抑えることができることから、本発明の産業上の利用可能性は大といえる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態におけるプリント配線板の製造方法の一工程における基板の平面図
【図２】同実施の形態におけるプリント配線板の製造方法を示す工程断面図
【図３】同実施の形態におけるプリント配線板の位置認識マークの詳細図
【図４】同実施の形態におけるプリント配線板の製造方法の一工程を示す図
【図５】従来のプリント配線板の製造方法を示す工程断面図
【図６】従来のプリント配線板の製造方法を示す工程断面図
【図７】従来のプリント配線板の製造方法における課題を示す断面図
【図８】従来のプリント配線板への部品実装における課題を示す断面図
【符号の説明】
【００６９】
１  多層基板
１ａ  個別多層基板
２、２ａ〜２ｄ  位置認識マーク
３  開口部
４  配線パターン
５  内層基板
６  絶縁基材
７  銅はく
８  穴
９  加工確認マーク
【図１】
2010123772.tif 000003
【図２】
2010123772.tif 000004
【図３】
2010123772.tif 000005
【図４】
2010123772.tif 000006
【図５】
2010123772.tif 000007
【図６】
2010123772.tif 000008
【図７】
2010123772.tif 000009
【図８】
2010123772.tif 000010