(57)【要約】【課題】  めっき不良が起こりにくく、良好な層間導通を得やすい多層プリント配線板およびその製造方法を提供する。【解決手段】  接着材２０、４０を介して積層された２枚以上の基板１０、３０、５０を貫通するスルーホール３３、５３を有し、該スルーホール３３、５３の内壁部にめっき層３４、５４が設けられた多層プリント配線板７０を製造するに際して、スルーホール３３、５３の内壁の凹凸量を２０μｍ以下とする。また、常温（２０℃）における弾性率が２００ＭＰａ以上、高温（８０℃）における弾性率が１０ＭＰａ以上、高温における弾性率と常温における弾性率との比が１／２０以下である接着材２０、４０を使用する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着材を介して積層された２枚以上の基板を貫通するスルーホールを有し、該スルーホールの内壁部にめっき層が設けられた多層プリント配線板であって、
前記スルーホールの内壁の凹凸量が２０μｍ以下であることを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】
前記接着材の２０℃における弾性率が２００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項３】
前記接着材の８０℃における弾性率が１０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の多層プリント配線板。
【請求項４】
接着材を介して積層された２枚以上の基板を貫通するスルーホールを有し、該スルーホールの内壁部にめっき層が設けられた多層プリント配線板の製造方法であって、
接着材を介して２枚以上の基板を積層した後、内壁の凹凸量が２０μｍ以下となるようにスルーホール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５】
前記接着材として、２０℃における弾性率が２００ＭＰａ以上である接着材を用いることを特徴とする請求項４に記載の多層プリント配線板の製造方法
【請求項６】
前記接着材として、８０℃における弾性率が１０ＭＰａ以上である接着材を用いることを特徴とする請求項４または５に記載の多層プリント配線板の製造方法
【請求項７】
前記接着材のスルーホール形成加工時の接着材温度における弾性率と常温における弾性率との比が１／２０以下であることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の多層プリント配線板の製造方法。
【請求項８】
前記スルーホールの形成をＮＣドリルによって行うことを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載の多層プリント配線板の製造方法。
【請求項９】
前記スルーホールの形成をパンチまたはレーザ照射によって行うことを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載の多層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、層間導通を取るためスルーホールを有するプリント配線板のうち、特に２層以上の基板を有する多層プリント配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に多層プリント配線板は、各層を形成する回路基板と、層間接着材やカバーレイフィルム（ＣＬ）、プリプレグ等の材料を挟み込み、熱圧着等によって積層した構造となっている。そして、各層の層間で導通を取るため、ＮＣドリルマシン等でスルーホール（ＴＨ）をあけ、スルーホール内にめっきを施すことにより、上下層もしくは連続する複数の層の導通を取ることが広く行われている。
【０００３】
スルーホールを有するプリント配線板の製造技術に関しては、例えば下記の特許文献１〜８が知られている。
特許文献１には、基板のスルーホール穴あけにより発生する切り粉がめっき液の流れを阻害してめっき不析出（めっき不良）を引き起こす問題を回避するため、ドリルよりも大きな径の空隙を有する捨て板を基板の下面に配置し、切り粉を捨て板の空隙にも落とすようにする穴あけ方法が記載されている。
特許文献２には、基板とドリルビット間の摩擦により生じる発熱を抑え、スルーホール内部のスミヤの発生を防止するため、水溶性滑材よりなるシートが水を封入したマイクロカプセルを保有する孔明け用補助シートを用いる穴あけ方法が記載されている。しかし、この穴あけ方法には、補助シートによるコストアップの問題がある。
特許文献３には、基板積層後の層間の位置ずれによるショートや接続不良等を回避するため、ガイドピンを用いた位置ずれ防止策が示されている。
特許文献４には、スルーホール内部のスミヤを低減するために、目標径より小さく穴あけした後に炭酸ガスレーザーを照射して穴の内壁を切削することが記載されている。しかし、この穴あけ方法には、穴あけが２度手間であり、高コストアップになる問題がある。
特許文献５には、多少の位置ずれがあっても良好な層間導通を取るため、穴に充填した導電性ペーストによって層間導通を取る手法が示されている。
特許文献６には、リジッド板に対するスルーホール形成と外形加工を容易にするため、熱伝導性無機フィラーを充填した熱硬化性樹脂組成物の周囲をガラス布エポキシ層とする手法が記載されている。
特許文献７には、スルーホールの形成位置の基準となる基準孔を形成するにあたり、基板の寸法変化による位置ずれを抑制するため、基板の温度を室温±５℃の範囲に保持した状態で基準孔の形成を行う方法が記載されている。
特許文献８には、スルーホール穴あけ加工時のスミヤを防止するため、スルーホールの穴間ピッチやチップロード、層間接着に用いる接着剤中のエポキシ系接着剤の割合が規定されている。しかし、この文献で規定された条件は、基板の種類や構造、寸法等の違いによって最適領域が変動するおそれがあり、一般的に適用可能な条件とは言いがたい。
【特許文献１】特開平６−２７８０９７号公報
【特許文献２】特開平７−４０２９５号公報
【特許文献３】特許第３０６７２２１号公報
【特許文献４】特開２００１−２６７７４８号公報
【特許文献５】特開２００１−２５７４７２号公報
【特許文献６】特開２００２−１６３２４号公報
【特許文献７】特開２００２−１６４６３６号公報
【特許文献８】特開２００４−２８１７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、２層以上の基板を積層した多層プリント配線板において、めっき不良によって正常な層間導通が取れない場合が発生したり、温度変化による変形や破損などの問題が発生することがある。めっき不良を回避するため、めっきを過剰に付着することも可能であるが、生産性が低下したり、コストアップの問題があるため、現実的ではない。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、良好な層間導通を得やすい多層プリント配線板およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、接着材を介して積層された２枚以上の基板を貫通するスルーホールを有し、該スルーホールの内壁部にめっき層が設けられた多層プリント配線板であって、前記スルーホールの内壁の凹凸量が２０μｍ以下であることを特徴とする多層プリント配線板を提供する。
前記接着材の２０℃における弾性率は、２００ＭＰａ以上であることが好ましい。また、前記接着材の８０℃における弾性率は、１０ＭＰａ以上であることが好ましい。
【０００７】
また本発明は、接着材を介して積層された２枚以上の基板を貫通するスルーホールを有し、該スルーホールの内壁部にめっき層が設けられた多層プリント配線板の製造方法であって、接着材を介して２枚以上の基板を積層した後、内壁の凹凸量が２０μｍ以下となるようにスルーホール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を提供する。
前記接着材として、２０℃における弾性率が２００ＭＰａ以上である接着材を用いることが好ましい。また、８０℃における弾性率が１０ＭＰａ以上である接着材を用いることが好ましい。
前記接着材のスルーホール形成加工時の接着材温度における弾性率と常温における弾性率との比は、１／２０以下であることが好ましい。
前記スルーホールの形成は、ＮＣドリル、パンチまたはレーザ照射によって行うことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スルーホールの内壁の凹凸量が２０μｍ以上としたので、内壁部へのめっきの付着が良好であり、めっき不良や層間導通不良がなく、信頼性に優れた多層プリント配線板を得ることができる。
また、接着材の所定の温度における弾性率の特性を規定することにより、スルーホールの内壁の凹凸量の増大を抑制でき、信頼性に優れた多層プリント配線板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、多層プリント配線板の一例を示す概略斜視図である。図１に示す多層プリント配線板１は、内層基板２上に部分的に１層以上の外層基板３、３、…を積層したものであり、外層基板３、３、…を積層した箇所が多層部４、４、内層基板２の一部を引き出した箇所がフレキシブルで折り曲げ可能なケーブル部５となっている。
多層プリント配線板１としては、内層基板２と外層基板３とがともにフレキシブル配線板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）であるＦＰＣ多層基板のほか、リジッドフレックス（Ｒ−Ｆ）構造の多層基板や、リジッド配線板（ＲＰＣ：Ｒｉｇｉｄ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を積層したＲＰＣ多層基板などに適用することも可能である。各基板の寸法や形状、構造なども特に限定されない。
【００１０】
本発明における「接着材を介して積層された２枚以上の基板」とは、各基板が回路基板であって接着材が層間接着材である場合のほか、２枚以上の基板のうちの１枚またはそれ以上が、カバーレイフィルム（ＣＬ）またはプリプレグ等の材料である場合も含まれる。例えば、接着材が塗布されたカバーレイフィルム（ＣＬ）またはプリプレグ等の材料を他の基板に積層した場合にも、「接着材を介して積層された２枚以上の基板」を構成することができる。
一般に多層プリント配線板は、各層を形成する回路基板と、層間接着材やカバーレイフィルム（ＣＬ）、プリプレグ等の材料を挟み込み、熱圧着等によって積層した構造となっている。そして、各層の層間で導通を取るため、ＮＣドリルマシン等でスルーホール（ＴＨ）をあけ、スルーホール内にめっきを施すことにより、上下層もしくは連続する複数の層の導通を取っている。層間接着材の形成方法としては、あらかじめシート化した接着シート（接着フィルム）のほか、液状あるいはゲル状の接着剤の塗布などにより形成することができる。
【００１１】
本発明においては、スルーホール（ＴＨ）の内壁の凹凸量（山谷の最大高さ）が２０μｍ以下とする。すなわち、スルーホールの内壁表面に凹凸があると、めっきの付着厚さにバラつきが発生し、正常な層間導通が取れない場合が発生したり、温度変化による変形や破損などの問題が発生することがある。この問題を解決するため、ＴＨ内壁の凹凸量を２０μｍ以下とすることで、めっき不良を回避することができる。
【００１２】
ＮＣドリルを用いてスルーホールを形成する場合、穴あけの前のプリント配線板の温度は常温であるが、ＮＣドリルの切削時の摩擦等によって穴あけ箇所の基板温度が上昇する（例えば約８０℃）。但し、材料の種類や構造、ＮＣドリリング条件（穴径、ドリル形状、回転数、チップロード）などによって温度上昇の程度は異なる。
【００１３】
ところで、プリント配線板に使用される材料の中で、回路を構成する銅、基材を構成するガラスエポキシ（ガラス繊維からなるクロスにエポキシ樹脂を含浸して固めたもの）などは、耐熱性に優れるものであり、多少の温度変化があったとしても、弾性率等の力学特性や強度が大きく変化するものではない。これに対して、層間接着材やカバーレイフィルム（ＣＬ：Ｃｏｖｅｒ  Ｌａｙ）、プリプレグ等に使用されている接着材は、温度変化によって弾性率（引張弾性率：Ｔｅｎｓｉｌｅ  Ｍｏｄｕｌｕｓ）がかなり変化する。
【００１４】
そこで、本発明者らは、多層基板の場合、スルーホールの内壁の凹凸量は穴あけ時の接着材の弾性率に関係しており、良好なめっきを得るためには接着材の弾性率に一定の範囲があることを見出して本発明を完成させたのである。すなわち、スルーホールの周囲の接着材の弾性率の変化は凹凸量の増大の原因となり、弾性率の温度依存性が大きいものは穴あけ加工性が悪く、スルーホールの内壁の凹凸量が大きくなりやすいことから、温度上昇による弾性率の変化が所定の大きさ以下であることが好ましい。なお、ＴＨの内壁の凹凸量は穴あけ加工時に決まるものであり、内壁へのめっき層形成の前後で、特に変化することはない。
【００１５】
具体的には、接着材の常温における弾性率が２００ＭＰａ以上、高温における弾性率が１０ＭＰａ以上、高温と常温での弾性率の比（すなわち「（高温における弾性率）／（常温における弾性率）」で表される比）が１／２０以下であることが好ましい。これにより、穴あけ時の温度上昇による接着材の弾性率の変化に対して、スルーホールの内壁の凹凸量の増大ならびに内壁の凹凸に起因するめっき不良を抑制することができる。
ここで「常温」とは、穴あけ前の接着材の温度である。一般的には常温は２０℃である。また、「高温」とは、スルーホールを穴あけ加工した時の接着材の温度をいう。この温度は、ＮＣドリル等で穴あけ加工する場合、８０℃が代表的な値である。接着材の弾性率が上記の温度依存性を有する場合、穴あけ加工性が良好になり、内壁の凹凸量が小さいスルーホールが容易に得られるので好ましい。高温と常温での弾性率の比が１／２０を超える場合、接着材の弾性率の変化が大きいため、穴あけ加工性が悪く、スルーホールの内壁の凹凸量が大きくなりやすいことから、好ましくない。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。本実施例では、図２、図３に示す手順により、図３（ｄ）のフレキシブル基板の６層構造からなる多層プリント配線板７０を製造した。この多層プリント配線板７０は、内層基板１０の両側に第１の接着材２０、２０を介して第１の外層基板３０、３０が積層され、それぞれの第１の外層基板３０の外側に、第２の接着材４０を介して第２の外層基板５０が積層され、それぞれの第２の外層基板５０の外側に表面保護膜６０が形成されたものである。基板サイズは、３８０×３００ｍｍとした。
【００１７】
ここで、内層基板１０は、厚さ２５μｍのポリイミドからなるフレキシブルな基材１１の両面に厚さ１８μｍの銅箔１２、１３が貼着された両面ＣＣＬからなる。第１の外層基板３０は、厚さ２５μｍのポリイミドからなるフレキシブルな基材３１の片面に厚さ１８μｍの銅箔３２が貼着された片面ＣＣＬからなる。第２の外層基板５０は、厚さ２５μｍのポリイミドからなるフレキシブルな基材５１の片面に厚さ１８μｍの銅箔５２が貼着された片面ＣＣＬからなる。なお、ＣＣＬとは、銅張積層板（Ｃｏｐｐｅｒ−Ｃｌａｄ  Ｌａｍｉｎａｔｅ）の略である。
【００１８】
層間接着材２０、４０は、下記のＮｏ．ＡないしＦに示す接着シート（接着フィルム）または接着剤を用いて形成した。
試料Ｎｏ．Ａ：厚さ４０μｍ、アクリル系接着フィルム（デュポン株式会社製、商品名：パイララックス、型番：ＬＦ）。
試料Ｎｏ．Ｂ：厚さ４０μｍ、アクリル系接着フィルム（日立化成工業株式会社製、型番：ＡＳシリーズ）。
試料Ｎｏ．Ｃ：厚さ４０μｍ、エポキシ系接着フィルム（日立化成工業株式会社製、型番：ＭＣＦシリーズ）。
試料Ｎｏ．Ｄ：厚さ４０μｍ、アクリル系接着剤（ニッカン工業株式会社製、商品名：ニカフレックス、型番：ＳＡＦＡ）。
試料Ｎｏ．Ｅ：厚さ４０μｍ、エポキシ系接着剤（ニッカン工業株式会社製、商品名：ニカフレックス、型番：ＳＡＦＶ）。
試料Ｎｏ．Ｆ：厚さ４０μｍ、エポキシ系接着剤（株式会社有沢製作所製、型番：ＡＹ−２５ＫＡ）。
【００１９】
＜多層プリント配線板の作製手順＞
以下、図２および図３を参照して多層プリント配線板７０の作製手順を説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、基材１１の両面に銅箔１２、１３が積層された内層基板１０を用意し、図２（ｂ）に示すように、内層基板１０に貫通ＴＨ（スルーホール）１４を明けたのち、図２（ｃ）に示すように、銅箔１２、１３上およびスルーホール１４内にめっき層１５を形成して、Ｌ３層とＬ４層の層間導通を確保する。次に、Ｌ３層およびＬ４層に不図示の回路を形成する。
【００２０】
次に、図２（ｄ）に示すように、内層基板１０の両側に、第１の接着材２０、２０を介して第１の外層基板３０、３０を貼り合わせて積層し、図２（ｅ）に示すように、ＮＣドリルを用いて３枚の基板３０、１０、３０および２層の層間接着材２０、２０を貫通する貫通ＴＨ（スルーホール）３３を明けたのち、図２（ｆ）に示すように、第１の外層基板３０の銅箔３２上およびスルーホール３３内にめっき層３４を形成して、層間（Ｌ２層、Ｌ３層、Ｌ４層およびＬ５層）の導通を確保する。次に、Ｌ２層およびＬ５層に不図示の回路を形成する。
【００２１】
次に、図３（ａ）に示すように、それぞれの第１の外層基板３０、３０の外側に、第２の接着材４０、４０を介して第２の外層基板５０、５０を貼り合わせて積層し、図３（ｂ）に示すように、ＮＣドリルを用いて５枚の基板５０、３０、１０、３０、５０、５０および４層の層間接着材４０、２０、２０、４０を貫通する貫通ＴＨ（スルーホール）５３を明けたのち、図３（ｃ）に示すように、第２の外層基板５０の銅箔５２上およびスルーホール５３内にめっき層５４を形成して、全層（Ｌ１層、Ｌ２層、Ｌ３層、Ｌ４層、Ｌ５層およびＬ６層）の導通を確保する。次に、Ｌ１層およびＬ６層に不図示の回路を形成する。
【００２２】
次に、図３（ｄ）に示すように、最外層であるＬ１層およびＬ６層の上に、ソルダーレジストにより表面保護膜６０を形成する。
以上により、６層の回路（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６）を有する多層プリント配線板７０を製造することができる。
【００２３】
＜基本条件＞
ＮＣドリルは、日立ビアメカニクス社製のドリリングマシン（型番：ＮＤ−Ｖ）を用いた。ドリリング条件は、ドリル径：φ０．３ｍｍ、ドリル回転数：１０万ｒｐｍ、チップロード：２０μｍ／ｒｅｖを基本条件として行った。
めっきは、基板を市販のめっき浴に浸漬し、めっき厚さ２５μｍの設定で銅めっきを行った。
【００２４】
＜試験例１＞
試料Ｎｏ．Ａの接着フィルムを用いた場合において、ドリリング条件を上記基本条件から変更することによってＴＨ内壁の凹凸状態を変え、めっき条件は上記基本条件と同じにして、ＴＨ内壁の凹凸量とめっき不良個数との相関関係を調査した。配線板１枚につきＴＨ穴あけ数は１００個とし、配線板の作製枚数は１０枚とした。ＴＨ内壁の凹凸量は、断面を顕微鏡で観察し測微装置を用いて計測した。めっき不良個数は、市販のテスターで導通を確認し、導通不良のＴＨをめっき不良と判定して、配線板１枚あたりのめっき不良個数の平均値を使用した。
図４に、ＴＨ内壁の凹凸量と、めっき不良個数との関係を示す。
【００２５】
＜試験例２＞
試料Ｎｏ．Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆのそれぞれの接着材を用いた場合において、ドリリング条件およびめっき条件を上記基本条件と同じにして、層間接着材の弾性率とめっき不良個数との相関関係を調査した。配線板１枚につきＴＨ穴あけ数は１００個とし、配線板の作製枚数は１０枚とした。めっき不良個数は、市販のテスターで導通を確認し、導通不良のＴＨをめっき不良と判定して、配線板１枚あたりのめっき不良個数の平均値を使用した。
【００２６】
ＮＣドリリングによる加工直後の接着材の温度は約８０℃であることは、事前の予備的な試験で測定ずみである。また、試料Ｎｏ．Ａ〜Ｆの常温（２０℃）および穴あけ加工時の温度（８０℃）における弾性率は、既知である。
図５に、層間接着材の常温（２０℃）における弾性率とめっき不良個数との関係を、図６に、層間接着材の高温（８０℃）における弾性率とめっき不良個数との関係を示す。
【００２７】
＜結果の考察＞
図４のグラフより、めっき不良個数が少ないのは、ＴＨ内壁の凹凸量が２０μｍ以下の場合であるとわかる。さらに、めっき不良が０となるのは、ＴＨ内壁の凹凸量が１０μｍ以下の場合であるとわかる。従って、層間導通を良好にするには、ＴＨ内壁の凹凸量が２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下にする必要がある。
図５のグラフより、層間接着材の常温（２０℃）における弾性率が２００ＭＰａ以上だとめっき不良個数が０となり、好適であることがわかる。
図６のグラフより、層間接着材の高温（８０℃）における弾性率が１０ＭＰａ以上だとめっき不良個数が０となり、好適であることがわかる。
図５と図６の対比より、ＴＨ形成加工時の接着材温度における弾性率と常温における弾性率との比は、１／２０以下であると好適であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、電子機器などの各種機器に使用される多層プリント配線板およびその製造方法として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】多層プリント配線板の一例を示す概略斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）  実施例の多層プリント配線板の製造工程の前半部を示す断面工程図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）  実施例の多層プリント配線板の製造工程の後半部を示す断面工程図である。
【図４】スルーホール（ＴＨ）内壁の凹凸量とめっき不良個数との関係の一例を示すグラフである。
【図５】層間接着材の常温（２０℃）における弾性率とめっき不良個数との関係の一例を示すグラフである。
【図６】層間接着材の高温（８０℃）における弾性率とめっき不良個数との関係の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１…多層プリント配線板、１０…内層基板、２０…第１の接着材、３０…第１の外層基板、３３…スルーホール（ＴＨ）、３４…めっき層、４０…第２の接着材、５０…第２の外層基板、５３…スルーホール（ＴＨ）、５４…めっき層、７０…多層プリント配線板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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