(57)【要約】【課題】プリプレグの樹脂内に閉じ込められた気泡を、樹脂に容易に溶け込むことのできる気体にすることで、プリント配線板にボイドの残存を防ぐこと。【解決手段】配線パターン１の基板２と熱硬化性樹脂を有するプリプレグ３とを交互に重ね合わせた積層体４を、加圧および加熱することで基板同士を接着させて形成するプリント配線板の製造方法において、積層体収納用のチャンバ１４内の空気を脱気するステップと、熱硬化性樹脂に空気よりも溶け込み易い炭酸ガスをチャンバに供給１５し減圧して、炭酸ガス雰囲気を形成するステップと、炭酸ガス雰囲気内で積層体４を加圧１７および加熱８して、炭酸ガスのボイドを溶融した熱硬化性樹脂に閉じ込めるステップと、積層体４をさらに加圧１７することによって熱硬化性樹脂内に残ったボイドを溶け込ませてボイドを消失させるステップと、からなる製造方法。【選択図】図１
2008004825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンを施した基板と接着剤を含む熱硬化性樹脂を有するプリプレグとを交互に重ね合わせた積層体を、加圧および加熱することによって前記基板同士を接着させてプリント配線板を形成するプリント配線板の製造方法において、
前記プリプレグ内の熱硬化性樹脂に空気よりも溶け込み易い気体の雰囲気内で、前記積層体を加圧および加熱し、
前記加圧および加熱で溶融した熱硬化性樹脂に、前記空気よりも溶け込み易い気体のボイドを溶け込ませる
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項２】
配線パターンを施した基板と接着剤を含む熱硬化性樹脂を有するプリプレグとを交互に重ね合わせた積層体を、加圧および加熱することによって前記基板同士を接着させてプリント配線板を形成するプリント配線板の製造方法において、
前記積層体の収納されたチャンバ内の空気を脱気するステップと、
前記熱硬化性樹脂に空気よりも溶け込み易い気体を前記チャンバに供給し、減圧して、前記溶け込み易い気体の雰囲気を前記チャンバに形成するステップと、
前記溶け込み易い気体の雰囲気内で前記積層体を加圧および加熱して、前記溶け込み易い気体のボイドを溶融した熱硬化性樹脂に閉じ込めるステップと、
前記積層体をさらに加圧することによって前記熱硬化性樹脂内に残ったボイドを溶け込ませて前記ボイドを消失させるステップと、からなる
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記空気よりも溶け込み易い気体として、炭酸ガスまたはメタンガスを用いることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項４】
配線パターンを施した基板と接着剤を含む熱硬化性樹脂を有するプリプレグとを交互に重ね合わせた積層体を、加圧および加熱によって前記基板同士を接着させて形成されたプリント配線板であって、
前記加圧および加熱で溶融した熱硬化性樹脂に、前記空気よりも溶け込み易い気体のボイドが閉じ込められ押しつぶされて、前記基板同士間に前記ボイドの残存がない
ことを特徴とするプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め配線パターンを施した基板と半硬化した絶縁性接着剤シートとを交互に積層した積層体を加熱および加圧して製造されるプリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の多層プリント配線板の積層接着法について、図４を用いて説明する。図４は従来技術に関する多層プリント配線板の製造方法における積層接着法の断面を示す図である。
【０００３】
図４において、予め配線パターン１を施した基板２と、半硬化した絶縁性接着剤シート３(以下、プリプレグと称する)とを交互に積層して積層体４を構成し、その積層体４の上下面を金属板５で挟む。ここで、基板２は絶縁層１６の金属板５に接する面以外の表裏両面に配線パターン１が形成されている。上下面を金属板５で挟まれた積層体４は、空気雰囲気中６で接着装置７の上下熱盤８の間に置かれ、加圧源１７で金属板５を押圧することで、上下の熱盤８に挟持され、積層体４は上下面より加熱および加圧され、基板２とプリプレグ３の間隙９がプリプレグ３の樹脂で充填され、接着される。
【０００４】
図２は加熱および加圧する過程の積層体４の断面構造を示すが（図２は本発明の実施形態に係るプリント配線板の加熱及び加圧過程を示す図であるが、従来技術に関する加熱及び加圧過程でも同様の状況を表す）、加熱および加圧によって、プリプレグ３の熱硬化性樹脂は溶融し、基板２とプリプレグ３の間隙が溶融した樹脂で埋め込まれる。
【０００５】
また、積層体４に閉じ込められた空気は溶融した樹脂に気泡１０となって内在する。気泡１０は上下からの加圧によって押し潰され、樹脂内に溶け込み、消失する。配線パターン１を施した基板２間を溶融した樹脂で充填された積層体４は加熱および加圧を継続することによって樹脂が熱硬化し、除熱および除圧した後、接着装置７から取り出し、複数枚の基板２をプリプレグ３で接着した多層プリント配線板が形成される（図３を参照）。
【０００６】
このプリプレグ樹脂の溶融および硬化過程において、図４に示すように重ね合わせた基板２とプリプレグ３の間に間隙９が存在する。この間隙９の広さは配線パターン１の微細度、厚さ、基板２とプリプレグ３の重ね数によって異なるが、間隙が広く、樹脂が溶融した後に内在した気泡１０が大きい場合（図２の中央部の気泡１０を参照）、積層体４に内在する気泡１０が樹脂に完全に溶け込まないことがある。
【０００７】
このように、積層接着過程で気泡が樹脂に完全に溶け込めなかった場合、樹脂の中にボイド（気泡）として残存することになる。樹脂に残存したボイドが、プリント配線板の層間の導通を担うスルーホールを形成するための穴と絶縁されるべき配線パターンとの間を跨いだ場合に、この穴の壁面に析出する銅めっきがボイド内まで析出し、スルーホールと配線パターンとの間で電気的なショート不良を発生させることとなる。
【０００８】
このようなボイド残存の抑止策として、図４に示す従来技術では、積層体４の空気雰囲気６を外気と遮断できる接着装置７において、積層体４を加熱および加圧する前に、もしくは加熱および加圧の初期段階で積層体４の空気雰囲気６を減圧できる脱気装置１１を用いて、積層体４の基板２とプリプレグ３の間隙９の空気を樹脂が溶融する前に脱気させている。図４に示す脱気装置１１の脱気機能によって、積層体４に内在する気泡９の量を減少させ、ボイドとして残存することを抑止している。
【０００９】
また、多層プリント配線板の挿入される熱板間の接着中の平行度を高精度に維持して、熱板間について均一な寸法収縮（均一加熱及び均一加圧）を行うことで気泡の樹脂への溶け込みを図ることは、例えば、特許文献１に提案されている。
【特許文献１】特開昭５９−８７８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図４に示す従来技術における積層接着法においては、積層体４の空気雰囲気６を減圧する場合、積層体４の基板２とプリプレグ３の間隙を完全な真空状態にすることは通常困難であるので、樹脂内に空気が閉じこめられ、気泡１０が少なからず残存する。気泡１０の内在量は、配線パターン１の微細度、配線パターン厚み、脱気による真空度、加熱および加圧による樹脂の溶融状態によって異なるが、内在した気泡１０は少ない方が樹脂の中に溶け込み易く、ボイドとして残存し難いという傾向を示す。
【００１１】
しかし、内在した気泡１０が熱硬化性樹脂に完全に溶解する前に樹脂の硬化が始まると、ボイドとして残存する場合がある。空気である気泡１０は、樹脂が溶融状態にある過程で圧力によって樹脂の中に溶け込み難いために、ボイドとして残存すると考えられる。
【００１２】
本発明の目的は、積層体に内在する気泡が、熱硬化性樹脂が溶融状態にある過程で容易に溶け込むことのできる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。  
配線パターンを施した基板と接着剤を含む熱硬化性樹脂を有するプリプレグとを交互に重ね合わせた積層体を、加圧および加熱することによって前記基板同士を接着させてプリント配線板を形成するプリント配線板の製造方法において、
前記プリプレグ内の熱硬化性樹脂に空気よりも溶け込み易い気体の雰囲気内で、前記積層体を加圧および加熱し、前記加圧および加熱で溶融した熱硬化性樹脂に、前記空気よりも溶け込み易い気体のボイドを溶け込ませるプリント配線板の製造方法。
【００１４】
また、配線パターンを施した基板と接着剤を含む熱硬化性樹脂を有するプリプレグとを交互に重ね合わせた積層体を、加圧および加熱することによって前記基板同士を接着させてプリント配線板を形成するプリント配線板の製造方法において、
前記積層体の収納されたチャンバ内の空気を脱気するステップと、
前記熱硬化性樹脂に空気よりも溶け込み易い気体を前記チャンバに供給し、減圧して、前記溶け込み易い気体の雰囲気を前記チャンバに形成するステップと、
前記溶け込み易い気体の雰囲気内で前記積層体を加圧および加熱して、前記溶け込み易い気体のボイドを溶融した熱硬化性樹脂に閉じ込めるステップと、
前記積層体をさらに加圧することによって前記熱硬化性樹脂内に残ったボイドを溶け込ませて前記ボイドを消失させるステップと、からなるプリント配線板の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、配線パターン１の微細度や厚み、脱気による真空度、樹脂の溶融状態により積層体４に内在した気泡を、樹脂が溶融状態にある過程で容易に樹脂の中に溶け込ませることができ、ボイドの残存を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係るプリント配線板の製造方法について、図１、図２及び図３を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態に係るプリント配線板の製造方法における積層接着法の断面を示す図である。図２は本実施形態に係るプリント配線板の製造方法における加熱および加圧する過程の積層体断面を示す図である。図３は本実施形態に係るプリント配線板の製造方法における積層接着法を経て形成されるプリント配線板の断面を示す図である。
【００１８】
図面において、１は配線パターン、２は基板、３はプリプレグ、４は積層体、５は金属板、８は熱盤、９は基板とプリプレグの間隙、１０は気泡、１１は脱気装置、１２は接着装置、１３はチャンバ内の雰囲気、１４はチャンバ、１５は炭酸ガス供給装置、１６は絶縁層、１７は加圧源、をそれぞれ表す。
【００１９】
図１において、本実施形態に係るプリント配線板の積層接着工程に用いられる接着装置１２の断面を示しており、予め配線パターン１を施したエポキシ樹脂を基材とする基板２と、エポキシ樹脂プリプレグ３とを交互に重ね合わせて積層体４を構成している。
【００２０】
ここで、基板２は絶縁層１６の表裏両面に配線パターン１が形成され、図１で積層体４の最上層の配線パターンと最下層の配線パターンは、パターが形成されていないが、これらの最上層と最下層の配線パターンは図４に示す積層体４の形成後に描かれる。また、プリプレグと称される半硬化した絶縁性接着剤シート３は、例えば、ガラスクロスに熱硬化性樹脂と接着剤を含侵させたシートである。この絶縁性接着剤シート３（特に、熱硬化性樹脂）は、これに熱を加えるとまず溶融し、次いで加熱中に硬化を開始し、加熱を継続すると硬化が促進されるものである。
【００２１】
本実施形態に係るプリント配線板の積層接着工程で使用する接着装置１２として、積層体４を挟んだ金属板５の上下に熱盤８を設け、また、熱盤８間を２９４．２×１０４Ｐａ以上の面圧が付加でき、接着装置１２内を外気と遮断して、接着装置１２内の雰囲気１３を１３．３×１０２Ｐａ以下の減圧および１０１３．２×１０２Ｐａ以上の気圧付加に耐えるチャンバ１４を設け、さらに、接着装置１２内の雰囲気１３を１３．３×１０２Ｐａ以下に減圧できる脱気装置１１を設け、さらに、炭酸ガス圧付加ができる炭酸ガス供給装置１５を設ける。
【００２２】
次に、本実施形態に係るプリント配線板の積層接着方法について説明する。まず、接着装置１２のチャンバ１４内を完全に外気と遮断し、脱気装置１１にてチャンバ１４内を１３．３×１０２Ｐａ以下まで減圧し、積層体４の基板２とプリプレグ３の間隙９の空気を脱気する。その後、炭酸ガスを付加できる炭酸ガス供給装置１５にてチャンバ１４内に炭酸ガスを供給する。これにより、積層体４の基板２とプリプレグ３の間隙９を炭酸ガス雰囲気にする。
【００２３】
次いで、脱気装置１１にて、チャンバ１４内を１３．３×１０２Ｐａ以下まで減圧する。チャンバー１４内の気圧が１３．３×１０２Ｐａ以下になった段階で、加圧源１７を駆動することによって熱盤８の上下より金属板５を介して積層体４を加圧し、積層体４に面圧２９．４×１０４Ｐａの圧力を付加する。このとき、チャンバ１４内の気圧は１３．３×１０２Ｐａ以下を１０分以上保持する。
【００２４】
続いて、熱盤８を５℃／分の速度で、室温から１９０℃まで昇温させ（例えば、熱盤８に内蔵する電気ヒータへの通電制御によって）、積層体４を加熱する。この際、積層体４が８０℃に到達したあたりでプリプレグ３は溶融を始め、基板２とプリプレグ３間に残存した炭酸ガスは、図２に示すように、溶融した熱硬化性樹脂内に気泡１０として閉じ込められる。
【００２５】
次いで、積層体４が１１０℃に到達したあたりで積層体４の面圧を２９４．２×１０４Ｐａにし（２９．４×１０４Ｐａから）、熱硬化性樹脂内に残存した気泡１０を加圧することによって熱硬化性樹脂に溶け込ませる。このとき、熱硬化性樹脂内に気泡１０として閉じこめられた炭酸ガスは熱硬化性樹脂に溶け込み易いため（空気に比べて）、容易に熱硬化性樹脂に溶け込み、気泡１０は消失する。この際、空気よりも炭酸ガスの方が溶融体に溶け込み易い特性が知られている。定性的に再度説明すると、減圧下の炭酸ガス雰囲気で積層体を加圧（積層体を挟み込むための加圧）し、昇温させることで熱硬化性樹脂を溶融させ、溶融された熱硬化性樹脂内に炭酸ガスボイドが閉じ込まれ、再度一段高い圧力で加圧することによって、ボイドを押しつぶして消滅させる。
【００２６】
熱により溶融した熱硬化性樹脂は、配線パターン１の凹凸間を充填し、熱硬化性樹脂内に残存した気泡１０をすべて消失させ、１９０℃到達後９０分保持することで熱硬化し、除熱および除圧した後、接着装置１２から取り出して、図３に示すようなボイド（気泡）が残存しないプリント配線板が形成される。
【００２７】
以上説明した、本実施形態における構成と積層接着方法に基づいて製造した試作品によれば、形成したプリント配線板を破壊解析した結果、全てのプリプレグ３にボイドの残存はなかった。因みに、従来技術による試作によれば、形成したプリント配線板を破壊解析した結果、図２に示すような、プリプレグ３の樹脂内に閉じこめられた気泡１０がボイドとして多数残存していた。
【００２８】
再度説明すると、基板とプリプレグとの間で形成される間隙の体積は、予め配線パターンを施した基板のパターン微細度、パターンの厚さにより異なる。また、熱硬化性樹脂の溶融および硬化特性の違いにより、熱硬化性樹脂内に残存する気泡の量も異なる。このため、熱硬化樹脂が溶融したときに熱硬化性樹脂内に残存する気泡が多い場合があり（例えば、前述の体積が大、厚さが大のとき）、従来技術においては試作結果のように、積層接着過程で樹脂内にボイドが残存する場合がある。
【００２９】
そこで、従来技術のボイド抑止策として、気泡である空気を熱硬化性樹脂に完全に溶け込ませ、消失させるためには、熱硬化性樹脂内に閉じ込められる気泡の量を少なくする必要がある。そのため、脱気時間を延長して真空度を上げて対策したり、あるいは加圧圧力を２９４．２×１０４Ｐａから３９２．３×１０４Ｐａにして、熱硬化性樹脂内の気泡を圧力増加により溶け込み易くする手法などで対策していた。しかし、脱気時間を延長することにより、積層接着工程での形成時間が長くなるため、生産性が低下する不具合が生じた。また、加圧圧力を上げる対策においては、プリント配線板の面積が大きくなるにつれて、接着装置が付加できる総圧力の上限に限界があるなどの不具合が生じた。
【００３０】
ところが、本発明の実施形態によれば、熱硬化性樹脂内に閉じこめられる気泡が空気よりも溶け込み易い炭酸ガスであるため、前述した要因で基板１とプリプレグ３との間の間隙（隙間）が大きくても、接着ボイドを残存させる不良を低減することができる。
【００３１】
本実施形態によれば、図３に例示した６層プリント配線板以外でも、基板とプリプレグを重ね合わせた積層体で、プリプレグの樹脂が加熱および加圧により溶融し、樹脂内に残存した気泡が樹脂に溶け込む熱硬化性樹脂に適用できる。
【００３２】
また、基板とプリプレグの構成については、使用する枚数、構成、材質は前述の限りではない。また、積層接着工程において、加熱方法、加圧方法および脱気方法は前述の限りではない。また、積層体雰囲気を空気と置換する気体において、炭酸ガスだけでなく、空気よりも樹脂に溶け易い気体（炭酸ガスの外にメタンガス）であれば適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係るプリント配線板の製造方法における積層接着法の断面を示す図である。
【図２】本実施形態に係るプリント配線板の製造方法における加熱および加圧する過程の積層体断面を示す図である。
【図３】本実施形態に係るプリント配線板の製造方法における積層接着法を経て形成されるプリント配線板の断面を示す図である。
【図４】従来技術に関する多層プリント配線板の製造方法における積層接着法の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  配線パターン
２  基板
３  プリプレグ（半硬化した絶縁性接着剤シート）
４  積層体
５  金属板
６  空気雰囲気
７  接着装置
８  熱盤
９  基板とプリプレグの間隙
１０  気泡
１１  脱気装置
１２  接着装置
１３  チャンバー内雰囲気
１４  チャンバー
１５  炭酸ガス供給装置
１６  絶縁層
１７  加圧源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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