(57)【要約】【課題】保護膜が設けられた基板を積層した積層基板に対して加熱を伴う処理を行った場合であっても、積層基板内部のボイドの発生を抑制することができる積層基板の製造方法を提供する。【解決手段】配線パターン１１とレジスト１４が設けられている基板１と、配線パターン２１とレジスト２４が設けられている基板２と、配線パターン３１とレジスト３４が設けられている基板３とを加熱する。ここで、加熱する工程では、レジスト材の全量のうち一部を気化させる温度で加熱する。次に、これらの基板を積層する。次に、積層された複数の基板を圧着する。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板が積層された積層基板の製造方法であって、
前記複数の基板のうち、配線パターンと該配線パターンに対する保護膜とが設けられている基板について加熱する加熱工程と、
加熱された基板を含む前記複数の基板を積層する積層工程と、
積層された前記複数の基板を圧着する圧着工程と
を有し、
前記加熱工程は、前記保護膜をなす材料の全量のうち一部を気化させる温度で加熱する
積層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は積層基板の製造方法に関し、特に配線パターンに対する保護膜が設けられている基板を用いた積層基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板の製造工程においては、銅箔などによる配線パターンを保護するために保護膜を設けることがある。例えば、特許文献１では、プリント基板において、はんだ付けをする際、はんだ付けしない部分にはんだが付着するのを防ぐために、導体層の表面の一部にソルダーレジストを塗布することが開示されている。このような処理において、レジスト処理された層が最表面であるとは限らない。例えば、特許文献２では、多層回路基板の内部の層において、レジスト層を設ける構成について開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０２３６７９号公報
【特許文献２】特開２０１１−０４０７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レジスト層を内包するように基板の多層化を行った場合、その後に加熱を伴う処理を行うときには、次のような問題が生じる恐れがある。すなわち、例えば、当該多層化された基板に表面実装部品などをはんだ付けする場合、はんだ付け処理時の加熱により、基板内部のレジスト層においてレジスト材の一部が気化し、層間にボイドが発生する可能性がある。また、発生するボイドの程度によっては層間剥離に至る恐れもある。
【０００５】
本発明は、上記した事情を背景としてなされたものであり、保護膜が設けられた基板を積層した積層基板に対して加熱を伴う処理を行った場合であっても、積層基板内部のボイドの発生を抑制することができる積層基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】
【０００６】
本発明にかかる積層基板の製造方法は、複数の基板が積層された積層基板の製造方法であって、前記複数の基板のうち、配線パターンと該配線パターンに対する保護膜とが設けられている基板について加熱する加熱工程と、加熱された基板を含む前記複数の基板を積層する積層工程と、積層された前記複数の基板を圧着する圧着工程とを有し、前記加熱工程は、前記保護膜をなす材料の全量のうち一部を気化させる温度で加熱する。
【０００７】
このような構成によれば、圧着される前の段階で、加熱により保護膜を予め気化させているので、圧着後において加熱を伴う処理を行ったとしても、圧着後の加熱により気化される量を抑えることができる。したがって、保護膜部分のボイドの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、保護膜が設けられた基板を積層した積層基板に対して加熱を伴う処理を行った場合であっても、積層基板内部のボイドの発生を抑制することができる積層基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】実施の形態にかかる積層基板の製造方法に用いられる基板１，２，３の断面図である。
【図１Ｂ】実施の形態にかかる積層基板の製造方法における加熱後の基板１，２，３の断面図である。
【図１Ｃ】実施の形態にかかる積層基板の製造方法において導電性接着剤が設けられた基板２の断面図である。
【図１Ｄ】実施の形態にかかる積層基板の製造方法において積層される基板１、プリプレグ４、基板２、プリプレグ５、基板３の断面図である。
【図１Ｅ】実施の形態にかかる積層基板の製造方法において熱圧着された積層基板６の断面図である。
【図１Ｆ】実施の形態にかかる積層基板の製造方法において部品６１が実装された積層基板６の断面図である。
【図２】実施の形態にかかる積層基板の製造方法に用いられる基板１の一例を示す斜視図である。
【図３】加熱温度に対するレジスト材の重量変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１Ａ〜図１Ｆは、本発明の実施の形態にかかる積層基板の製造方法の各工程を示す図である。なお、本実施の形態では、３枚の基板から構成される積層基板の製造方法を一例として示す。
【００１１】
本実施の形態にかかる積層基板の製造方法では、複数の基板を用いて積層基板を製造する。ここで、用いられる複数の基板は、配線パターンと配線パターンに対する保護膜とが設けられている基板を含む。このため、本実施の形態では、一例として以下の基板を用意する。
【００１２】
図１Ａに示されるように、積層される基板１，２，３を用意する。基板１は、基材１０を有している。基材１０の一方の面には、銅箔などによる配線パターン１１ａが設けられ、基材１０の他方の面には銅箔などによる配線パターン１１ｂが設けられている。基材１０の一方の面には、配線パターン１１ａの一部を覆うようにレジスト１４ａが塗布されている。また、基材１０の他方の面には、配線パターン１１ｂの一部を覆うようにレジスト１４ｂが塗布されている。このレジスト１４ａ、１４ｂは、それぞれ配線パターン１１ａ、１１ｂを保護する保護膜となる。
【００１３】
また、基板２は、基材２０を有している。基材２０の一方の面には、銅箔などによる配線パターン２１ａが設けられ、基材２０の他方の面には、銅箔などによる配線パターン２１ｂが設けられている。基材２０の一方の面には、配線パターン２１ａの一部を覆うようにレジスト２４ａが塗布されている。また、基材２０の他方の面には、配線パターン２１ｂの一部を覆うようにレジスト２４ｂが塗布されている。このレジスト２４ａ、２４ｂは、それぞれ配線パターン２１ａ、２１ｂを保護する保護膜となる。
【００１４】
さらに、基板３は、基材３０を有している。基材３０の一方の面には、銅箔などによる配線パターン３１ａが設けられ、基材３０の他方の面には、銅箔などによる配線パターン３１ｂが設けられている。基材３０の一方の面には、配線パターン３１ａの一部を覆うようにレジスト３４ａが塗布されている。また、基材３０の他方の面には、配線パターン３１ｂの一部を覆うようにレジスト３４ｂが塗布されている。このレジスト３４ａ、３４ｂは、それぞれ配線パターン３１ａ、３１ｂを保護する保護膜となる。
以下の説明において、配線パターン１１ａ，１１ｂなどのように同種の構成について、いずれかを特定しない場合には、配線パターン１１というように記載する。
なお、基材１０，２０，３０は、例えば、ガラス・エポキシ基板等の絶縁性基板である。また、レジスト１４，２４，３４は、例えば、絶縁性を有する感光性樹脂である。以下、各基板について具体的に説明する。
【００１５】
図２は、基板１の一例を示す斜視図である。基板１には、より具体的には、図１Ａ及び図２に示されるように、配線パターン１１とビア部１２と部品設置部１３とを含む導電部が設けられている。ビア部１２は、基板１の両面を貫通するビアであり、配線パターン１１ａと配線パターン１１ｂとを電気的に接続する。部品設置部１３は、配線パターン１１と電子部品とを電気的に接続するために、この電子部品のはんだ付けが行われる部分である。なお、基板１において、部品設置部１３は、各面に設けられており、一方の面における部品設置部１３においては、後述する内蔵部品が設置され、他方の面における部品設置部１３においては、圧着後において電子部品が設置される。なお、内蔵部品は、積層される積層基板に内蔵される電子部品であり、例えば、ＩＣ等の半導体装置、抵抗、コンデンサ等が該当する。
【００１６】
また、配線パターン１１のうち後述する銅ペースト２５（図１Ｃ参照）と接着する部分、ビア部１２、及び部品設置部１３には、酸化防止のためにプリフラックス処理が予め施されている。基板１の各面には、予めレジスト処理がなされており、上述のレジスト１４ａ，１４ｂが設けられている。なお、レジスト１４の塗布は、上記銅ペースト２５と接着する部分、ビア部１２、及び部品設置部１３を除く領域について行われている。
【００１７】
基板２には、図１Ａに示されるように、配線パターン２１とビア部２２と穴部２３ａ，２３ｂとが設けられている。ビア部２２は、基板２の両面を貫通するビアであり、配線パターン２１ａと配線パターン２１ｂとを電気的に接続する。穴部２３ａ，２３ｂは、積層時に内蔵部品を収める空間を確保するための穴である。なお、穴部２３は、積層の際に内蔵部品と対向する位置に設けられている。また、ビア部２２と、配線パターン２１のうち後述する銅ペースト２５，２６（図１Ｃ参照）が印刷される部分には、酸化防止のためにプリフラックス処理が予め施されている。基板２の各面には、予めレジスト処理がなされており、上述のレジスト２４ａ，２４ｂが設けられている。なお、レジスト２４の塗布は、ビア部２２及び上記銅ペースト２５，２６が印刷される部分を除く領域について行われている。
【００１８】
基板３には、図２に示される基板１と同様、配線パターン３１とビア部３２と図示しない部品設置部とを含む導電部が設けられている。ビア部３２は、基板３の両面を貫通するビアであり、配線パターン３１ａと配線パターン３１ｂとを電気的に接続する。部品設置部は、配線パターン３１と電子部品とを電気的に接続するために、この電子部品のはんだ付けが行われる部分である。なお、基板３において、部品設置部は、各面に設けられており、一方の面における部品設置部においては、後述する内蔵部品が設置され、他方の面における部品設置部においては、圧着後において電子部品が設置される。
【００１９】
また、配線パターン３１のうち後述する銅ペースト２６（図１Ｃ参照）と接着する部分、ビア部３２、及び上記部品設置部には、酸化防止のためにプリフラックス処理が予め施されている。基板３の各面には、予めレジスト処理がなされており、上述のレジスト３４ａ，３４ｂが設けられている。なお、レジスト３４の塗布は、上記銅ペースト２６と接着する部分、ビア部３２、及び部品設置部を除く領域について行われている。
【００２０】
以上説明した基板を用いて、以下のような工程を経ることにより、積層基板を製造する。まず、配線パターンとレジストとが設けられている基板１，２，３について加熱する。このときレジスト層をなすレジスト材の全量のうち一部を気化させる温度で基板１，２，３を加熱する。この加熱は、例えば、基板の圧着後に行われる処理で要する加熱温度に相当する温度で行う。本実施形態では、ここでの加熱温度は、後述する積層基板の最表面に対するはんだ付け処理での加熱温度に相当する温度とする。具体的には、例えば、基板１，２，３を２４０〜２６０℃により加熱する。このように、加熱することによって積層対象の基板のレジスト材の揮発成分を積層前に気化させる。なお、レジスト材の一部の気化は、レジスト層としての機能を維持する程度にレジスト材が残存するものであることが好ましい。
【００２１】
ただし、本実施形態では、基板１及び基板３については、内蔵部品をはんだ付けにより基板に表面実装することで、熱履歴を加えている。すなわち、基板１及び基板３については、はんだ付けに要する加熱が、レジスト材の気化のための加熱を兼ねている。より具体的には、上述の加熱工程後の各基板を表す図１Ｂに示されるように、基板１及び基板３には、それぞれ、積層の際に内側となる基板面に内蔵部品１５，３５がはんだ付けされる。なお、内蔵部品１５，３５は、上述の部品設置部にはんだ付けされる。これにより、内蔵部品１５と配線パターン１１ｂとが電気的に接続され、内蔵部品３５と配線パターン３１ａとが電気的に接続される。はんだ付けは、例えば、リフロー炉を用いた加熱をともなって行われる。一方、内蔵部品を実装しない基板２についても、加熱処理が行われる。なお、基板２に対する加熱処理は、はんだ付けは行わないものの、例えば、リフロー炉を用いて加熱する。よって、基板１，２，３の全てにおいて加熱処理が行われる。
【００２２】
次に、図１Ｃに示されるように、積層された際に中間層をなす基板２の各面に、導電性接着剤として銅ペースト２５，２６を印刷する。なお、銅ペースト２５，２６は、レジスト２４の表面よりも高く形成されており、後に、基板１，３の配線パターン１１ｂ，３１ａと接触することとなる。この銅ペースト２５，２６が、それぞれ、基板１と基板２間の電路、及び基板２と基板３間の電路となる。
【００２３】
次に、図１Ｄに示されるように、基板１，２，３を積み上げる。具体的には、積層プレス装置に設けられた積層治具台７０の上に、下から順に、基板３、プリプレグ５、基板２、プリプレグ４、基板１の順に積む。これら基板１，２，３、プリプレグ４，５の積み上げでは、例えば、積層治具台７０に設けられた位置決めピン７１を各積層対象の図示しない位置決め用穴に通すことで、各積層対象の位置の調整が行われる。
【００２４】
ここで、プリプレグ４は、基板１と基板２の間に挟まれる樹脂シートである。プリプレグ４は、穴部４１と穴部４２とを備えている。穴部４１は、上述の銅ペースト２５が積層時に基板１及び基板２に接着する位置に設けられた穴であり、穴部４２は、内蔵部品１５を収める空間を確保するための穴である。
【００２５】
また、プリプレグ５は、基板２と基板３の間に挟まれる樹脂シートである。プリプレグ５は、穴部５１と穴部５２とを備えている。穴部５１は、上述の銅ペースト２６が積層時に基板２及び基板３に接着する位置に設けられた穴であり、穴部５２は、内蔵部品３５を収める空間を確保するための穴である。
【００２６】
なお、プリプレグ４，５に対し、上記の穴部４１，４２，５１，５２を設ける工程は、基板１，２，３及びプリプレグ４，５の積層よりも前に行われており、例えば、上述の基板２における銅ペースト２５，２６の印刷後に行われる。
【００２７】
次に、図１Ｅに示されるように、積み上げられた積層対象を積層プレス装置で積層プレスし、これらを一体の積層基板６として形成する。より具体的には、積層プレス装置により加圧及び加熱して、一体の積層基板６となるよう熱圧着する。これにより、プリプレグ２５，２６が押しつぶされて変形する。そして、配線パターン１１ｂと配線パターン２１ａとが銅ペースト２５を介して電気的に接続される。また、配線パターン２１ｂと配線パターン３１ａとが銅ペースト２６を介して電気的に接続される。
【００２８】
最後に、図１Ｆに示されるように、積層基板６の最表面（基板１，２の外側の面）に対し、電子部品である部品６１ａ，６１ｂをはんだ付けにより表面実装する。部品６１ａ，６１ｂは、上述の部品設置部に設けられる。なお、はんだ付けは、例えば、リフロー炉を用いて加熱をともなって行われ、加熱温度は例えば２４０〜２６０℃である。この最表面に対するはんだ付けの工程は、上記圧着工程の後に行われる加熱を伴う処理の一例である。
【００２９】
以上、本実施の形態にかかる積層基板の製造方法について説明した。ここで、レジスト材と、加熱温度との関係について説明する。図３は、一般的な感光性レジスト材についての熱重量測定ＴＧ（Thermo Gravimetry）の結果を示すグラフである。図３では、横軸が加熱温度を表し、縦軸が元の重量に対する重量の変化を示している。図３に示されるように、はんだ付けに用いられる温度帯（例えば２００〜３００℃）においても、レジスト材の重量が減少している。レジスト材には、２００〜３００℃の温度帯で気化する揮発成分が含まれている。よって、この揮発成分の気化により重量が減少しているものと考えられる。
【００３０】
上述の製造方法によれば、圧着が行われるよりも前の工程において、一旦、圧着工程の後に行われる加熱を伴う処理で用いられる温度での加熱が行われている。このため、圧着前に、既に、圧着後の処理での加熱温度帯で気化する揮発成分がレジスト材から気化している。したがって、圧着後の加熱時におけるレジスト材の気化が抑制されることとなり、積層基板内部のボイドの発生を抑制することができる。なお、圧着が行われるよりも前の工程における加熱の温度は、圧着工程の後に行われる加熱の温度に対応していることが好ましいが、必ずしも両温度が一致していなくてもよい。例えば、圧着工程の後に行われる加熱の温度以上の温度で、圧着が行われるよりも前の工程における加熱を行ってもよい。
【００３１】
また、上記の実施の形態では、上述の通り、基板面にレジスト層が形成された基板を材料として積層基板を製造している。このため、以下に説明する利点を有している。
【００３２】
例えば、特開２０１２−３３８７９号公報には、配線パターンを構成する銅箔を粗化処理して基板を積層する技術について開示しているが、内蔵部品を実装する基板面にレジスト層が形成されていない。このため、粗化処理した銅箔から生じる銅異物や、内蔵部品の実装時に実装に用いる設備から発生する金属異物が、配線パターンを構成する銅箔に触れ、ショート不良が発生する恐れがある。これに対し、本実施の形態に示される積層基板の製造方法によれば、基板面にレジスト層が形成されているため、異物が配線パターンと触れることにより生じるショート不良の発生が低減される。
【００３３】
また、銅箔表面を瘤形状に粗化処理すると、粗化処理する前と比べ、表面積が大きくなり、酸化しやすくなる。このため、良好な電気接続を形成するためには、粗化処理後、ただちに銅箔と導電性接着剤（上述の銅ペースト２５，２６に対応）とを接合する必要がある。よって、粗化処理工程、内蔵部品の実装工程、積層工程を連続的に実施することが求められ、これら全ての工程を自社で対応できる企業等でないと、これら工程を経た積層基板の生産が難しい。
【００３４】
しかしながら、本実施の形態に示される積層基板の製造方法によれば、内蔵部品のはんだ付けが行われる部分（上述の部品設置部１３に対応）、層間接続部（上述のビア部１２，２２，３２）など、後の工程で導電性が求められる部分についてはプリフラックス処理がなされているため、これら部分の酸化が抑制される。よって、基板１，２，３が製造されてから、本実施の形態に示される積層基板６の製造が開始されるまでの間に、長期間（例えば１か月）の間隔を空けることが可能となる。したがって、基板１，２，３を製造する企業と、積層基板６を製造する企業とを別とすることが容易となる。よって、他社が製造した基板１，２，３を用いて、積層基板６を製造することができる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態では、３枚の基板１，２，３を積層する例について示したが、積層する基板数は限定されず、２枚の基板が積層されてもよいし、４枚以上の基板が積層されてもよい。また、上記実施の形態では、基板の圧着が行われるよりも前の工程において、積層される基板全てを加熱する例を示したが、一部の基板についてのみ加熱してもよい。例えば、積層される基板のうち、積層後に積層基板の内側に保護膜を有することになる基板について加熱し、それ以外の基板については加熱しなくてもよい。また、基板の加熱は、必ずしも基板全体が加熱される必要はなく、積層後に積層基板の内側となる保護膜を有する面のみであってもよいし、この保護膜の存在する部分に限定した加熱であってもよい。
【００３６】
また、上記実施の形態では、部品が実装されていない基板１，２，３を用意し、これらを用いて積層基板６を製造する方法を示したが、既に部品が実装された基板を用意し、積層基板を製造してもよい。この場合、部品が実装された基板について、基板の圧着が行われるよりも前の工程において加熱を行うことで、当該基板の保護膜の揮発成分を予め気化させることができる。
【００３７】
さらに、上記実施の形態では、圧着後の処理として、積層基板６の最表面への部品６１のはんだ付け処理を挙げ、圧着後のはんだ付け処理におけるボイドの発生の抑制について説明したが、はんだ付け処理に限らず、圧着後に行われる加熱をともなう処理に対し、ボイドの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１，２，３          基板
１１，２１，３１    配線パターン
１４，２４，３４    レジスト
１５，３５          内蔵部品
４，５              プリプレグ
６                  積層基板
６１                部品
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2015216272.tif 000004
【図１Ｃ】
2015216272.tif 000005
【図１Ｄ】
2015216272.tif 000006
【図１Ｅ】
2015216272.tif 000007
【図１Ｆ】
2015216272.tif 000008
【図２】
2015216272.tif 000009
【図３】
2015216272.tif 000010