(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂と無機フィラーからなる前記熱硬化性樹脂の未硬化状態におけるシートの少なくとも片面に粘着性フィルムを貼り合わせる工程と、
それをドリルにてスルーホールを形成する工程と、
前記スルーホールに溶解型インクを充填する工程と、
前記溶解型インクを硬化させる工程と、
粘着性フィルムを剥離する工程と、
シートの両面に金属板または金属箔を貼り合わせ、加熱・加圧して前記シートを硬化させ一体化して積層板を形成する工程と、
前記積層板のスルーホール形成箇所と同位置の金属板または金属箔上に穴を形成し、前記溶解型インクを表面に露出させる工程と、
表面に露出した溶解型インクを除去する工程とを備えた回路基板の製造方法。
【請求項２】
熱硬化性樹脂と無機フィラーからなる前記熱硬化性樹脂の未硬化状態におけるシートの少なくとも片面に粘着性フィルムを貼り合わせる工程と、
それをドリルにてスルーホールを形成する工程と、
前記スルーホールに溶解型インクを充填する工程と、
前記溶解型インクを硬化させる工程と、
粘着性フィルムを剥離する工程と、
シートの両面に前記スルーホール形成箇所と同位置に穴を形成した金属板または金属箔を貼り合わせ、加熱・加圧して前記シートを硬化させ一体化して積層板を形成する工程と、
前記溶解型インクを除去する工程とを備えた回路基板の製造方法。
【請求項３】
金属板または金属箔に形成する穴径をシートのスルーホール径よりも大きくすることを特徴とする請求項２に記載の回路基板の製造方法。
【請求項４】
溶解型インクが紫外線硬化型である請求項１または請求項２に記載の回路基板の製造方法。
【請求項５】
シートとの貼り合わせ面側に表面酸化処理を施した金属板または金属箔を用いた請求項１または請求項２に記載の回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂と無機フィラーの混合物を用いた回路基板の製造方法に関し、特に、パワー用エレクトロニクス実装のための高放熱の回路基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、軽量化、高性能化に伴い、半導体を始めとする電子部品の高密度化、高機能化が要求されている。
【０００３】
しかしながら、電力変換回路を始めとする発熱を伴う回路部では、放熱板や放熱フィンを用いて熱を外部に逃がす必要があるため、他の部分と比較して小型・軽量化が著しく困難を極めている。
【０００４】
これを受けて放熱性を考慮した回路基板の設計が近年重要となっている。高熱伝導性を要求される場合は、アルミナや窒化アルミなどのセラミック基板に銅板をダイレクトに接合した基板や金属ベース基板が利用されているが、セラミック基板は一般にコストが高く、逆に金属ベース基板は、熱伝導の改善のため絶縁層を薄く形成するため、浮遊容量が高くノイズを伝播し易いという課題がある。
【０００５】
また同様に金属ベース基板では、配線パターンが３５μｍ厚み程度の銅箔をエッチングして形成するため、大電流が流せない。
【０００６】
このため、パワーエレクトロニクス分野ではこれらが抵抗ロスとして無視できないため、今後の省エネの観点で課題となる。
【０００７】
ところで、近年熱可塑性樹脂に熱伝導性フィラーを充填した組成物を用いた熱伝導モジュールが提案されている。この基板は、前述の金属ベース基板およびセラミック基板における性能およびコストの面で両立の難しい部分を補うものとなっている。
【０００８】
具体的には、熱伝導モジュールは、機械的強度の面で優れているという金属ベース基板の特徴と、放熱性が良いというセラミック基板の特性を有するものとなっている（特開平９−２９８３４４号公報、特開平９−３２１３９５号公報）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記熱伝導度基板は、熱可塑性樹脂に熱伝導性フィラーを充填した組成物を用いているため、硬化した状態（Ｃステージ）でのスルーホール加工法において、ドリルを用いて加工する際は、ドリルの摩耗が著しいため、一般的に使用される超鋼のドリルでは、数ヒットで金属箔のばりやスルーホール径が小さくなる、加えてドリル折れ等が生じるため非常に課題が多い。
【００１０】
また、最近ドリルにダイヤモンドをコーティングしたものもあるが、ドリルの耐摩耗性を向上させるが、コストが高く実用的でない。また、レーザによる加工も行われることもあるが、０．４ｍｍ以下の小径スルーホールに対しては適しているが、これ以上になると、レーザ照射回数等が増加するため、パワーを要する基板に対して、使用されるスルーホール径は大きい径を要求されることも加味するとこの方法も実用的でない。
【００１１】
さらに、セラミック基板のスルーホール加工と同様に熱可塑性樹脂に熱伝導性フィラーを充填した組成物を未硬化の状態（Ｂステージ）で、スルーホール加工を実施する方法もあるが、シートと金属板を貼り合わせ、積層板を作製する際の加熱、加圧により前記にて形成したＢステージでのスルーホールが潰れてしまう欠点もあり、熱可塑性樹脂に熱伝導性フィラーを充填した組成物を用いた基板で両面構成を行うためのスルーホール形成は、困難であるとの欠点があった。
【００１２】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、シートのＢステージ状態で形成したスルーホールに溶解型インクを充填する工程とシートに金属板を貼り合わせた後に露出させた溶解型インクを除去することで、スルーホール形成を可能としたことで、高密度実装回路を可能とする回路配線の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に関わるスルーホール形成方法は、スルーホール形成した熱硬化性樹脂と無機フィラーからなるＢステージの熱硬化性シートに溶解型インクを用いてスルーホール埋めを行う工程とその後に金属板もしくは金属箔を貼り合わせる工程を経た基板をエッチングにてスルーホール埋めを行った箇所を露出させる工程、もしくは、前工程にてシートに形成したスルーホールと同様のスルーホールを形成した金属板または金属箔を貼り合わせることで、露出した前記工程にてスルーホール埋めされた箇所を形成した積層板を製造する工程とその後にスルーホール埋めした溶解型インクを除去する工程により構成されている。
【００１４】
前記方法において、金属板または金属箔は、銅、鉄、アルミニウム、ニッケルから選ばれた少なくとも１種を主成分とする金属からなることが望ましい。抵抗ロスを少なくし、大電流に対応できるからである。
【００１５】
また前記方法において、Ｂステージにおけるスルーホール形成は、ドリル、パンチを用いて形成することが望ましい。レーザによるスルーホール形成も可能であるが、パワーエレクトロニクス用に用いる場合は高電圧を用いるので、小径スルーホールを要しないため、比較的小径穴形成に優位であるレーザによるスルーホール形成は適していない。しかしながら、小径スルーホールを形成するのであれば、レーザによる加工は、最も望ましい手段である。
【００１６】
スルーホール埋めを行う溶解可能なインクは、アクリル系オリゴマーの樹脂に無機顔料を混合したインクを用いる。インクの硬化に関しては、熱硬化型以外のものが望ましい。熱硬化型であるとインクを硬化させると同時にＢステージ状態のシートも硬化させる可能性があるからである。
【００１７】
また、スルーホール埋めを行ったインクを硬化させずに、金属板と貼り合わせると、スルーホールの位置ずれが生じたり、潰れたりするため、硬化させることが望ましい。
【００１８】
前記シートに貼り合わせる金属板のシートに貼り合わされる側は、表面酸化処理を行うことが望ましい。なぜなら、表面酸化させ、粗化させることで、シートとの密着性が向上するからである。
【００１９】
また、貼り合わせた金属板、または金属箔にエッチングにてスルーホール埋めを実施した個所を露出させる際に形成するレジスト径は、前工程により形成されたスルーホール径と同一が望ましい。
【００２０】
スルーホール埋めを実施した箇所が露出した積層板の溶解型インクを除去するには、苛性ソーダ、炭酸ナトリウム溶液などのアルカリ性溶液を用いて除去することが望ましい。これは、スルーホール埋めした箇所の金属板をエッチングする際に用いるエッチングレジストは、アルカリ溶解型のレジストと兼用することで、エッチング、レジスト剥離を行うと同時にスルーホール埋めしたインクも除去できるからである。
【００２１】
また、エッチングを行う際にシートに形成したスルーホール径に接しないようにエッチングによる穴を大きくするとエッチングにより穴形成する際にズレが生じ、その後にめっきを施す際にスルーホール周囲にめっきが施されるので信頼性を損なうことはない。
【００２２】
これにより従来のＣステージ状態でスルーホール形成する際に、ドリルの摩耗が少なく、金属箔のばりのないスルーホールを形成することができ、そのスルーホールにめっきを施すことにより、両面を導通させることを可能とさせることで、より高密度回路形成を可能とした、熱伝導性の良い回路基板を製造することが出来る。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２４】
図１（ａ）〜（ｈ）は、本発明における回路基板の製造方法を示す工程図である。図において、１１は熱硬化性樹脂と無機フィラーからなる熱硬化性樹脂の未硬化状態（Ｂステージ）におけるシート、１２は粘着性フィルム、１３はドリル等により形成されたスルーホール、１４は溶解型インクを示す。
【００２５】
図１（ａ）の未硬化状態（Ｂステージ）におけるシート１１に、図１（ｂ）に示すように、スルーホール１３を形成した状態を示す。
【００２６】
本図において、粘着性フィルム１２は、次工程でスルーホールに形成する際のシート保護フィルムとなり、溶解型インクをスルーホールに充填する際のマスクとしての機能も有する。
【００２７】
図１（ｃ）は、粘着性フィルム１２側より、溶解型インク１４をスルーホール１３に充填した断面図であり、粘着性フィルム１２の存在により、スルーホール１３以外の箇所においては、溶解型インク１４が塗布されない。
【００２８】
図１（ｄ）は、スルーホール１３に充填した溶解型インク１４を硬化させた後に、粘着性フィルム１２を剥離し、その両面に金属箔を貼り合わせる工程の断面図である。本図において１５は、金属箔である。
【００２９】
図１（ｅ）は、前記工程にて貼り合わされたものを、加熱、加圧して溶解型インクを充填されたスルーホールを内蔵した積層板である。
【００３０】
図１（ｆ）は、前記にて形成された積層板に、溶解型インク１４を充填されたスルーホール１３上に同型の孔を持つエッチングレジストを形成した工程の断面図であり、１６は、エッチングレジストである。
【００３１】
図１（ｇ）は、金属箔１５をエッチングした直後の断面図であり、金属箔１５により内蔵された溶解型インク１４が充填されたスルーホール１３が露出した状態となっている。
【００３２】
図１（ｈ）は、エッチングレジストを除去すると同時にスルーホールに充填したインクを溶解させることにより、再びスルーホール１３が形成された断面図である。
【００３３】
図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明における請求項３によるスルーホールを形成する製造方法を示す工程図である。
【００３４】
図２（ａ）において、前記実施に記載にてＢステージのシートにて作製したスルーホールと同様に金属箔を加工する。本図において、２１は、金属箔を示す。
【００３５】
図２（ｂ）において、図１（ｃ）にて形成されたＢステージ状態のシートに溶解型インク１４を充填したスルーホール２３を形成したシート２２に前工程にて作製した金属箔２１を貼り合わせる状態を示す断面図である。
【００３６】
図２（ｃ）は、前記にて貼り合わせた金属箔２１、シート２２を加熱、加圧することにより積層板としたものである。これにより、スルーホールに充填した溶解型インクが露出された積層板が形成できる。
【００３７】
図２（ｄ）において、スルーホールに充填したインクを溶解させることにより、再びスルーホールが形成された断面図である。これにより、所望のスルーホールを形成することが出来る。
【００３８】
図３は、本発明の他の実施の形態における製造方法を示す断面図であり、シート３１のスルーホール径よりも金属板３２のスルーホール径を大きく加工し、それらに金属めっき３３を施した構成部分３４を示している。
【００３９】
以下、具体的実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００４０】
本発明の熱伝導基板の作製に際し、まず無機フィラーと熱硬化性樹脂によるシート状物の無機フィラーと液状の熱硬化性樹脂、適度の溶剤を攪拌混合機により混合する。
【００４１】
使用した攪拌混合機は、所定の容量の容器に無機フィラーと液状の熱硬化性樹脂、溶剤を投入し、容器自身を自転させながら公転させるもので、比較的粘度が高くても充分な分散状態が得られるものである。
【００４２】
実施した熱伝導基板用のシート状物の配合組成は、液状熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂は、日本ペルノックス（株）製（ＷＥ−２０２５，酸無水系硬化剤含む）、フェノール樹脂は、大日本インキ（株）製（フェノライト  ＶＨ４１５０）、シアネート樹脂は、旭チバ（株）製（ＡｒｏＣｙ  Ｍ−３０）を用いた。
【００４３】
シート状物の具体的作製方法は、秤量・混合されたペースト状の混合物の所定量を取り、離型フィルム上に造膜させる。離型フィルムとして厚み７５μｍの表面にシリコンによる離型処理を施されたポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。
【００４４】
混練した材料をドクターブレード法で一定厚みに造膜させた。
【００４５】
次に離型フィルム上の混合物を離型フィルムごと加熱し、粘着性が無くなる条件下で乾燥熱処理した。熱処理条件は、温度が１２０℃で１５分間保持である。これにより前記混合物は、厚み５００μｍの粘着性のないシート状物ができる。
【００４６】
前記熱硬化性エポキシ樹脂は、硬化開始温度が１３０℃であるため、前記熱処理条件下では、未硬化状態（Ｂステージ）であり、以降の工程で加熱により再度溶融させることができる。
【００４７】
前記にて作製されたＢステージ状態のシート状物に粘着性フィルムを貼り合わせる。このときの、粘着性フィルムは、５０μｍ程度の厚みのフィルムを用いた。
【００４８】
フィルムを貼り合わせる際には、シートとフィルム間に空隙が出来ないように、ラミネート機を用いて行った。
【００４９】
次に、貼り合わせた粘着フィルム上からドリルにて穴あけを行った。穴あけの条件は、一般的にガラスエポキシ基板に用いられる条件にて行った。このようにして作製されたシートに穴あけを行ったものに穴埋め用に溶解型インクをスキージにてスルーホールに充填を行った。今回は、アルカリ溶解型の穴埋めインクを用いた。
【００５０】
次に両面に紫外線を照射し、充填した溶解型インクの硬化を行った後に粘着性フィルムを剥がし、Ｂステージ状態での形成されたスルーホールに溶解型のインクが充填されたシートが作製できた。
【００５１】
金属箔として、７０μｍの電解銅箔を用いて、前記実施例にて作製されたシートの両面に貼り合わせた。そしてその貼り合わせたものを１５０℃、２５ｋｇ／ｃｍ2にて加熱、加圧させて、シートを硬化させ一体化とし、スルーホールに溶解型のインクが内蔵した銅張積層板を作製した。
【００５２】
その後、この積層板に、エッチングレジストを形成し、スルーホールを形成した位置がエッチング出来るように露光及び現像を行う。その後に、塩化第二銅のエッチング液にて前記箇所の銅箔を除去することで溶解インクを充填したスルーホールを露出させた銅張積層板を作製した。
【００５３】
（実施の形態２）
金属板として、０．１ｍｍの圧延銅板を用いて行った。圧延銅板を実施の形態１のＢステージシートに形成したスルーホールと同様のスルーホールをドリルにて形成する。
【００５４】
この穴は、Ｂステージ状態のシートに粘着フィルムを貼り合わせた状態のシートと銅板を重ね合わせ、スルーホール加工する。
【００５５】
これにより、シートに溶解型のインクを充填させた後に重ね合わせる際に精度良く重ねることが出来る。
【００５６】
そして、Ｂステージ状態のシートのスルーホール径よりも大きな穴径で、スルーホールを加工した銅板の表面を亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、リン酸三ナトリウム溶液などの金属酸化溶液にて、酸化被膜処理することで、銅板の表面を粗化され熱硬化性樹脂との密着性を強化することが可能となる。
【００５７】
そして、表面粗化させたスルーホールを形成した銅板とスルーホールに溶解型インクを充填したＢステージ状態のシールをスルーホール同士を合致させ、前記実施の形態１と同様に１５０℃、２５ｋｇ／ｃｍ2にて加熱、加圧させて、シートを硬化させ一体化とし、スルーホールに充填された溶解型のインクの露出した銅張積層板を作製した。
【００５８】
スルーホールに充填された溶解型インクの露出した銅張積層板を苛性ソーダ溶液にてスルーホールに充填した溶解型インクを溶解、除去する。
【００５９】
エッチングレジストが形成されている場合は、併せて除去する。
【００６０】
その後、超音波洗浄機を用いて、スルーホール内に残るインクを除去することで、図３に示すように熱硬化性樹脂と無機フィラーからなる熱硬化性樹脂の硬化状態にスルーホールを形成した。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明から得られるスルーホールは、熱硬化性樹脂と無機フィラーからなる熱硬化性樹脂（シート）のＢステージ状態でスルーホールを形成しても、溶解型インクをスルーホールに充填することで、位置ずれがなく、しかもシートを硬化する際にスルーホールをつぶすことを防ぐことが出来る。しかも、このインクは可溶性であるため、シートを硬化させた後にインクを容易に溶解させることでシートに貼り合わせた金属板にスルーホールを形成することが出来る。
【００６２】
さらに穴加工する際の硬化した際の無機フィラーを原因とするドリルの摩耗が減少されるので経済的である。加えて、金属板に形成するスルーホールもエッチングにて形成するため、ばりがなく形成できる。
【００６３】
加えて、エッチングレジストを剥離する際の溶液にて充填インクを除去できるので、特別な設備も要しない。こうすることにより、従来のスルーホール形成に比べて、穴を潰すことが無く、精度良く、安価に加工できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における回路基板の製造方法を示す断面工程図
【図２】本発明の実施の形態１における回路基板の製造方法を示す断面工程図
【図３】本発明の他の実施の形態における回路基板の製造方法を示す断面図
【符号の説明】
１１  シート
１２  粘着性フィルム
１３  スルーホール
１４  溶解型インク
１５  金属箔
１６  エッチングレジスト
２１，３２  金属板
２２  スルーホールに溶解型インクを充填したＢステージ状態のシート
２３  溶解型のインクを充填したスルーホール
３１  熱硬化後のシート
３３  めっき金属
３４  シートのスルーホール径よりも金属穴径が大きい構成部分
【図１】
0003714115.tif 000002
【図２】
0003714115.tif 000003
【図３】
0003714115.tif 000004