(57)【要約】【課題】導電性ペーストによる層間接続が確実であり、電気抵抗が低く接続の信頼性も高いプリント配線板とその製造方法を提供する。【解決手段】絶縁層１２の一方の側の銅箔１３の表面にマスキングフィルム２４を貼り付け、マスキングフィルム２４が積層された面に第一のレーザ光Ｌ１を照射し、マスキングフィルム２４及び銅箔１３に開口部２６を形成する。マスキングフィルム２４の開口部２６の周縁に形成された隆起部２６ａの稜線の直径Ｄ１よりも大きなスポット径Ｄ３の第二のレーザ光Ｌ２により、絶縁層１２にビアホール１６を形成する。ビアホール１６に導電性ペースト１８を充填して、各回路配線１３ａ，１４ａを電気的に接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に金属箔による回路配線が形成され、絶縁層には導電性ペーストが充填されるビアホールを設けて、両面の各回路配線を電気的に接続するプリント配線板の製造方法において、
前記絶縁層の一方の側の金属箔表面にマスキングフィルムを貼り付け、
前記マスキングフィルムが積層された面に第一のレーザ光を照射して、前記マスキングフィルム及び金属箔に開口部を形成し、
前記マスキングフィルムの開口部周縁に形成された隆起部の稜線の直径よりも大きなスポット径の第二のレーザ光により、前記絶縁層に前記ビアホールを形成し、
前記ビアホールに前記導電性ペーストを充填して前記各回路配線を電気的に接続することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項２】
前記第二のレーザ光は、前記第一のレーザ光よりもスポット径が大きく、エネルギー密度は小さいものである請求項１記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項３】
前記第一のレーザ光による前記マスキングフィルムの開口部の直径は、前記銅箔の開口部の直径よりも大きいものである請求項１記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項４】
前記ビアホールは、前記第一のレーザ光により形成された前記銅箔の開口部をマスクとして、前記第二のレーザ光により前記絶縁層を貫通して形成される請求項１又は２記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項５】
前記ビアホールは、前記第二のレーザ光により形成された後、スミアを除去して、前記ビアホール内に前記導電性ペーストを充填し、乾燥して熱プレスし、前記各回路配線を電気的に接続する請求項４記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項６】
両面に金属箔による回路配線が形成され、絶縁層に形成されたビアホールの導電性ペーストを介して、両面の各回路配線を電気的に接続したプリント配線板において、
前記絶縁層の一方の側の金属箔表面にマスキングフィルムを貼り付けた状態で、第一のレーザ光を照射して形成された前記金属箔の開口部と、
前記第一のレーザ光により前記マスキングフィルムに形成された開口部周縁の隆起部稜線の直径よりも大きなスポット径の第二のレーザ光を、前記金属箔の開口部に照射して形成された前記ビアホールと、
前記ビアホールに充填され、前記各回路配線を接続する前記導電性ペーストとを備え、
前記導電性ペーストは、前記第二のレーザ光により形成された前記ビアホール周縁部の、前記マスキングフィルム開口部の内側部分の前記回路配線表面にも積層され、前記各回路配線を電気的に接続して成ることを特徴とするプリント配線板。
【請求項７】
前記絶縁層はポリイミドであり、両面に銅箔が貼られた両面銅張り板から成る請求項６記載のプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の回路配線が絶縁層を挟んで積層され、各層の回路配線がビアホールの層間接続部を介して接続されたプリント配線板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多層プリント配線板において絶縁層で絶縁された各回路配線を電気的に接続するため、内部に導電材が設けられたビアホールが絶縁層を貫通して形成されている。この層間接続には、絶縁層に形成されたビアホール内に、銅メッキや導電性ペーストを充填する方法が用いられている。特に、導電性ペーストを用いた層間接続方法は、製造時の環境負荷が小さく製造方法も簡易である点で優れている。
【０００３】
この層間接続方法は、図３に示すように、ポリイミド等の絶縁層１の両面に銅箔２，３が貼付された両面銅張り板４の表面側の銅箔２に、ＰＥＴ等のマスキングフィルム５を貼り付け（ａ）、銅箔２の所定位置にＵＶレーザ光等を用いてビアホール６を形成する（ｂ）。このとき、マスキングフィルム５と銅箔２、及び絶縁層１に順次開口部や透孔を形成する方法や、同時に貫通孔を形成する方法もある。次に、ビアホール６内に導電性ペースト８を充填し、仮硬化させる（ｃ）。この後、マスキングフィルム５を剥がして（ｄ）、熱プレスし、導電性ペースト８による層間接続構造を形成する。次に、銅箔２，３に図示しないレジスト材料を塗布又は貼り付け、所定の回路パターンを露光し、回路パターン部以外のレジストを除去し、銅箔２，３に所定の回路パターンを形成し、導電性ペースト８による層間接続構造を完成するものである（ｅ）。
【０００４】
その他、特許文献１に開示されているように、プリプレグシートの両面にフィルムを貼り付けて、レーザ光により貫通孔を形成し、この貫通孔に導電性ペーストを充填した後、フィルムを剥離して、プリプレグシートの両面に金属箔を貼り付けて熱プレスし、両面の金属箔を接続する層間接続方法もある。
【０００５】
しかし、導電性ペーストは、樹脂中の銀や銅等の導電性粒子同士の接触によって、電気伝導性を発現しているものであり、基板上の回路の金属箔と貫通孔に充填された導電性ペーストとの接触面積が小さかったり、その他接触状態により抵抗値が大きくなる場合があった。さらに、近年の回路構成の高密度化や小型化により、接触部分の面積がきわめて小さくなり、回路抵抗が増加する傾向にあった。また、ヒートサイクル等の環境変化によって、基板に繰り返しの応力が発生すると、導電性ペーストと回路用金属箔との接触が損なわれ、接触抵抗が増加し、良好な導電特性が得られなくなる場合があった。特に、多層回路基板等の回路の微細化に伴って回路の金属箔が薄くなり形状も小さくなるので、導電性ペーストとの接触面積が減少し、抵抗が増大し電気的導通の信頼性が減少するものであった。
【０００６】
そこで、特許文献２に開示された層間接続方法では、回路を形成する金属箔が設けられた絶縁層の基板に貫通孔が形成され、この貫通孔内に充填された導電性ペーストにより基板表裏の金属箔の電気的接続を行うものであって、貫通孔の周縁に位置した金属箔の端面に凹面を形成し、充填された導電性ペーストと金属箔との接触面積を増大させ接触状態を確実にするものが提案されている。
【０００７】
また、特許文献３に開示された層間接続方法は、ビアホールに層間導通のための導電性ペーストを充填した両面プリント配線板の、回路形成する銅箔の片面に、印刷用マスクとしてマスキングフィルムを貼り付ける。そして、ビアホールを形成する際に、まず、レーザ照射により、開口径がビア径よりも大きい開口部を該マスキングフィルムに開ける。次に、その開口部よりも小さい径のビアホールをその開口部内にレーザ光により形成する。このとき、表面の銅箔とともに絶縁層にも透孔を形成し、裏面の銅箔をビアホール内に露出させる。この後、ビアホール内に導電性ペーストを充填し、マスキングフィルムを剥がして、充填した導電性ペーストを熱プレスして硬化させる。さらに、表面の銅箔にレジストを塗布し、所定の回路パターンを露光し、回路パターン以外のレジストを除去してエッチングし回路形成を行う両面プリント配線板の製造方法である。この製法では、初めにマスキングフィルムに大きな開口を形成しておいて、その内側に小さい径のビアホールを形成し、回路を形成した銅箔とビアホール内の導電性ペーストとの接触面積を大きくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２８７４５８１号公報
【特許文献２】特開２００３−１８８５３３号公報
【特許文献３】特開２００７−２８１３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の方法ではレーザ光により形成されたマスキングフィルムの開口部周縁部が隆起したり、マスキングフィルムの開口径がビアホール径より小さくなったりして、導電性ペーストの充填が阻害されるという問題があった。これは、マスキングフィルムの開口が狭いと、導電ペースト中に分散された金属粒子の２次凝集粒子が充填工程において、開口部からの導電性ペーストの侵入を阻害するためであると考えられる。さらに、開口部の隆起部周辺にペースト溜り等が形成される場合もあり、開口部内への充填が阻害されるためと考えられる。
【００１０】
また、上記特許文献１に開示された層間接続構造は、導電性ペーストを貫通孔に充填した後、金属箔を貼り付ける工程があり、工程が複雑になり、金属箔による回路のランド部形成時に、層間接続する導電性ペーストの位置と位置合わせが難しく、微細な回路パターンの配線板には適用し難いものである。また、特許文献２に開示された層間接続方法は、表面の金属箔の端面に凹部を形成する工程が難しく、薄い金属箔や微細な回路パターンには適用できないものである。さらに、特許文献３に開示された層間接続方法の場合、レーザ光によりマスキングフィルムに開口を形成した後、その開口径よりも小さい開口径の孔をレーザ光により金属箔に形成し、さらに絶縁層にもレーザ光により貫通孔を形成するものである。この後、導電性ペーストを充填し、表裏の金属箔を電気的に接続するものであり、製造工程が多く、マスキングフィルムに形成する当初の開口に対して後のレーザ光による影響を抑えるため等により、開口が大きくなり、微細な回路パターンには適用できないものである。
【００１１】
この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたもので、導電性ペーストによる層間接続が確実に行われ、電気抵抗が低く接続の信頼性も高いプリント配線板とそ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】
【００１２】
この発明は、両面に銅箔等の金属箔による回路配線が形成され、絶縁層には導電性ペーストが充填されるビアホールを設けて、両面の各回路配線を電気的に接続するプリント配線板の製造方法であって、前記絶縁層の一方の側の金属箔表面にマスキングフィルムを貼り付け、前記マスキングフィルムが積層された面に第一のレーザ光を照射して、前記マスキングフィルム及び金属箔に開口部を形成し、前記マスキングフィルムの開口部周縁に形成された隆起部の稜線の直径よりも大きなスポット径の第二のレーザ光により、前記絶縁層に前記ビアホールを形成し、前記ビアホールに前記導電性ペーストを充填して前記各回路配線を電気的に接続するプリント配線板の製造方法である。
【００１３】
さらに、前記第二のレーザ光は、前記第一のレーザ光よりもスポット径が大きく、エネルギー密度は小さいものである。また、前記第一のレーザ光による前記マスキングフィルムの開口部の直径は、前記銅箔の開口部の直径よりも大きいものである。
【００１４】
前記ビアホールは、前記第一のレーザ光により形成された前記銅箔の開口部をマスクとして、前記第二のレーザ光により前記絶縁層を貫通して形成される。そして、前記第二のレーザ光により形成された後、スミアを除去して、前記ビアホール内に前記導電性ペーストを充填し、乾燥して熱プレスし、前記各回路配線を電気的に接続するものである。
【００１５】
またこの発明は、両面に金属箔による回路配線が形成され、絶縁層に形成されたビアホールの導電性ペーストを介して、両面の各回路配線を電気的に接続したプリント配線板であって、前記絶縁層の一方の側の金属箔表面にマスキングフィルムを貼り付けた状態で、第一のレーザ光を照射して形成された前記金属箔の開口部と、前記マスキングフィルムに形成された開口部周縁の隆起部の稜線の直径よりも大きなスポット径の第二のレーザ光を、前記金属箔の開口部に照射して形成された前記ビアホールと、前記ビアホールに充填され、前記各回路配線を接続する前記導電性ペーストとを備え、前記導電性ペーストは、前記第二のレーザ光により形成された前記ビアホール周縁部の、前記マスキングフィルム開口部の内側部分の前記回路配線表面にも積層され、前記各回路配線を電気的に接続して成るプリント配線板である。前記絶縁層はポリイミドであり、両面に銅箔が貼られた両面銅貼り板から成るものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のプリント配線板とその製造方法によれば、プリント配線板の各層の回路を接続する貫通孔内に導電性ペーストが確実に充填され、導電性ペーストと回路を形成した金属箔との接合面積及び接合強度が高いものである。これにより、導電性ペーストによる層間接続の電気抵抗が低く接続の信頼性も高く、ヒートサイクルや熱衝撃等に対する電気的接続の信頼性も高いものである。そして、電子機器の耐環境性能や耐久性を向上させ、しかも、コストの増加も少ないものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一実施形態のプリント配線板の製造工程の一部を示した概略断面図である。
【図２】この発明の一実施形態のプリント配線板の次の製造工程を示した概略断面図である。
【図３】従来のプリント配線板の製造工程を示した概略断面図である。
【図４】この発明の比較例のプリント配線板の製造方法を示した概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明のプリント配線板の一実施形態について、図１、図２を基にして説明する。この実施形態のプリント配線板１０は、絶縁層１２の両面に、金属箔である銅箔１３，１４から成る回路配線１３ａ，１４ａが形成されている。絶縁層１２は、ポリイミド等の絶縁性の基板から成り、両面に銅箔１３，１４が貼り付けられたものである。絶縁層１２の表裏面の銅箔１３，１４は、後述する工程を経て、所定の回路パターンに形成され、回路配線１３ａ，１４ａを構成している。
【００１９】
絶縁層１２には、表裏の回路配線１３ａ，１４ａ間を電気的に接続するためのビアホール１６が形成され、導電性ペースト１８による層間接続部材により、表裏の回路配線１３ａ，１４ａが接続されている。
【００２０】
ここで充填する導電性ペースト１８は、熱可塑性樹脂中に高融点金属と低融点金属の金属粒子が混合され、後の加熱処理で合金化するものである。例えば、高融点金属は、少なくとも銅を含み、銅単体の粒子、又は銅と金、銀、亜鉛、及びニッケルの内１つ以上の金属とを含む合金の粒子である。また、これら金属粒子の表面は、金、銀、亜鉛、又はニッケル、又はそれらの合金がメッキ等により被覆されていてもよい。これらの金属粒子の平均粒径は、約１〜１０μｍ例えば６μｍである。また、低融点金属は、Ｓｎ、又はＳｎを含む合金（例えば、ハンダ）の粒子である。ハンダとしては、Ｓｎ−Ｃｕ系ハンダ、Ｓｎ−Ａｇ系ハンダ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系ハンダ、これらにＩｎ、Ｚｎ、Ｂｉのいずれか一つ以上を添加し、さらに適宜混合して用いても良い。導電性ペースト１８のバインダ樹脂は、熱可塑性樹脂であり、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニルブチラールなどの樹脂、その他、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を好適に用いることが出来る。
【００２１】
次に、この実施形態のプリント配線板１０製造方法について、図１、図２を基にして説明する。先ず、図１（ａ）に示すように、ポリイミド等を基板とした両面銅張り板２２の銅箔１３が形成された一側面側にマスキングフィルム２４を貼り付ける。マスキングフィルム２４は、ＰＥＴフィルムに粘着剤が塗布されたもので、マスクフィルム２４のラミネート方法としては、例えば真空ラミネート法がある。マスキングフィルム２４は、回路が未形成の銅箔１３に直接貼り付けられるので、表面が均一で凹凸や段差がなく、容易に良好に貼り付け可能である。
【００２２】
次に、両面銅張り板２２に、マスキングフィルム２４側からエキシマレーザ等のＵＶレーザ光Ｌ１を照射し、マスキングフィルム２４に開口２６を形成するとともに、同時に銅箔１３にも開口部２８を形成する（図１（ｂ））。このとき、マスキングフィルム２４の開口部２６周縁部には、盛り上がった環状の隆起部２６ａが形成される。このレーザ加工は、カッパーダイレクト法と言われる、公知の方法である。この隆起部２６ａの稜線により形成される円の直径Ｄ１は、銅箔１３の開口部２８の直径Ｄ２よりも大きい。即ち、常にＤ１＞Ｄ２の関係にある。さらに、レーザ光Ｌ１によるマスキングフィルム２４の開口部２６の直径Ｄ０は、銅箔１３の開口部２８の直径Ｄ２よりも大きい。即ち、Ｄ０＞Ｄ２の関係にあり、常にＤ１＞Ｄ０＞Ｄ２の関係が成り立つ。
【００２３】
次に、絶縁層１２にビアホール１６を形成する。ビアホール１６の形成も、ＣＯ２レーザ光やＹＡＧレーザ等のレーザ光Ｌ２により行う。このときのレーザ光Ｌ２のスポット径Ｄ３は、マスキングフィルム２４の隆起部２６ａの稜線の直径Ｄ１よりも大きい（図１（ｃ））。即ち、Ｄ３＞Ｄ１の関係にある。これにより、図１（ｄ）に示すように、マスキングフィルム２４の開口部２６周縁の隆起部２６ａの大部分がレーザ光Ｌ２により除去されて、隆起部２６ａの高さが低くなり、略平坦化するとともに、直径Ｄ３の拡張した開口部２７の内側に、銅箔１３の開口部２８の周縁部２８ａが露出する。これとともに、ビアホール１６が銅箔１３の開口部２８によりマスキングされてその直径Ｄ２の開口で形成される。このとき、裏面側の銅箔１４は貫通させない程度のレーザ光Ｌ２の出力に調整されている。従って、レーザ光Ｌ２は、スッポット径がＵＶレーザ光Ｌ１よりも大きく、エネルギー密度、即ち光の強度はＵＶレーザ光Ｌ１よりも小さいものである。
【００２４】
この後、ビアホール１６内をデスミア処理し、図２（ａ）に示すように、導電性ペースト１８をビアホール１６内に充填する。充填方法は、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の印刷などの方法が使用できる。また、剥離性のフィルムをマスク材として、ビアホール１６にスクイーズにより充填する方法も用いることができる。
【００２５】
次に、図２（ｂ）に示すように、マスキングフィルム２４を剥離し、両面銅張り板２２を熱プレスして導電性ペースト１８を溶融・硬化させて、銅箔１３，１４間の電気的接続を図る。その後、回路配線１３ａ，１４ａを形成する表裏面の銅箔１３，１４に、エッチングレジストのドライフィルム３０を貼り付け（図２（ｃ））、所定の回路パターンに露光してエッチングし、図２（ｄ）に示すように、回路配線１３ａ，１４ａを形成する。以上の工程を経て、両面銅張り板２２の両面の回路配線１３ａ，１４ａが層間接続されたプリント配線板１０が形成される。
【００２６】
この実施形態のプリント配線板１０によれば、導電性ペースト１８による層間接続部材が、ビアホール１６の周縁に位置した銅箔１３の開口部２８の周縁部２８ａにも付着し、確実で抵抗の小さい層間接続が可能となる。また、この実施形態のプリント配線板１０の製造方法によれば、簡単な工程で、小径のビアホール１６を形成することができ、ビアホール１６内への導電性ペースト１８の充填も確実に行うことができる。これは、分散された金属粒子の２次凝集粒子が、マスキングフィルム２４の拡張した開口部２７により充填が妨げられないので、充分な量の導電性ペースト１８がビアホール１６内に充填されるからであると考えられる。これにより、層間接続部の電気的接続が確実で強度も高くなり、ヒートサイクルや熱衝撃等に対する電気的接続の信頼性が向上し、使用する電子機器の耐環境性能や耐久性を向上させ、しかも、コストの増加も少ないものである。
【００２７】
また、本願発明の作用効果を発揮するには、上述のＤ３＞Ｄ１の関係が必須である。例えば、図４に示すように、マスキングフィルム２４の開口部２６の直径Ｄ０が銅箔１３の開口部２８の直径Ｄ２よりも大きく（Ｄ０＞Ｄ２）、レーザ光Ｌ２のスポット径Ｄ３が直径Ｄ２よりも大きくても（Ｄ３＞Ｄ２）、マスキングフィルム２４の隆起部２６ａの稜線の直径Ｄ１よりもレーザ光Ｌ２のスポット径Ｄ３が小さい場合（Ｄ１＞Ｄ３）、上述の作用効果は発揮しない。これは、レーザ光Ｌ２の照射によっても隆起部２６ａが残り、導電性ペースト１８が銅箔１３の開口部２８の周囲に十分に接触できないからである。
【００２８】
なお、この発明のプリント配線板とその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、ビアホールに充填される導電性ペーストの種類は適宜選択可能であり、このプリント配線板に積層される配線板の層数も適宜設定可能なものである。また、絶縁層の厚みや材質も適宜設定可能なものであり、レーザ光の種類や照射径、照射方法も適宜設定可能なものである。
【実施例】
【００２９】
次に、この発明のプリント配線板とその製造方法の一実施例について以下に説明する。この実施例では、両面銅張りポリイミド基板の一方の面にＰＥＴ製のマスキングフィルムを貼り付けた。そして、マスキングフィルム側の面から、ＵＶレーザ光を用いて、カッパーダイレクト法により、マスキングフィルム及び銅箔に開口部を形成した。このときの開口部の環状の稜線の直径Ｄ１は、Ｄ１＝９７μｍであった。この直径Ｄ１の値は、両面銅張り板に形成した４万個の開口部から５個の開口部を選択して平均値を求めた値である。また、銅箔に形成された開口部の直径Ｄ２は、Ｄ２=５０μｍであった。
【００３０】
次に、ＹＡＧレーザにより、ポリイミド基板にビアホールを形成した。このときのレーザ光のスポット径は、マスキングフィルムの開口部の稜線を囲むように、稜線の直径Ｄ１よりも大きい直径Ｄ３で、Ｄ３=１００μｍのスポット径である。ポリイミド基板にビアホールを形成した後、デスミア処理を行い、導電性ペーストを充填し、乾燥させ、マスキングフィルムを剥離し、熱プレスを行った。そして、熱プレスにより、導電性ペーストを硬化させるとともに、ビアホール内に導電性ペーストを圧縮し、その後、銅箔のパターンニングを行った。この実施例では、抵抗値の測定用に、デイジーチェーンのパターンニングを行った。
【００３１】
また、比較例として、マスキングフィルムにＵＶレーザ光により、開口部の稜線の直径が９７μｍの開口部を形成し、銅箔にも開口部を形成した。このときの銅箔に形成された開口部の直径Ｄ２も、Ｄ２=５０μｍであった。この後、マスキングフィルムの開口部内にスポット径が６０μｍのレーザ光で、ポリイミド基板にビアホールを形成した。この後は、上記と同様の工程を経て、マスキングフィルムを剥がし、導電性ペーストの充填、パターンニング等を行った。
【００３２】
この結果、本願実施例では、ビアホール１個あたりの抵抗値の平均は、７．５ｍΩであったのに対して、比較例では、８．１ｍΩであった。また、４万個のビアホールの抵抗値のばらつき（分散σ）は、本実施例ではσ＝１．２ｍΩであったのに対して、比較例の場合、σ＝２．４ｍΩであった。また、この実施例のプリント配線板は、熱サイクル試験においても不具合が発生することはなかった。
【００３３】
従って、本願発明の実施例の方が、抵抗値が低く、抵抗値のばらつきも少ないことが確認された。
【符号の説明】
【００３４】
１０  プリント配線板
１２  絶縁層
１３，１４  銅箔
１３ａ，１４ａ  回路配線
１６ビアホール
１８  導電性ペースト
２２  両面銅張り板
２４  マスキングフィルム
２６，２７，２８  開口部
２６ａ  隆起部
【図１】
2011014584.tif 000003
【図２】
2011014584.tif 000004
【図３】
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【図４】
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