(57)【要約】【課題】圧縮性の低いプリプレグシートを用いた場合の両面回路基板および多層基板の接続抵抗を安定させ高品質の回路基板を得ることを目的とする。【解決手段】導電性ペーストを充填した貫通孔を備えた被圧縮性を有するプリプレグシートの両面に金属箔を配置した後、前記プリプレグシートを比較的低温の第１の加熱温度、次に第２の加熱温度、さらに第３の加熱温度と温度を上昇させて加圧圧縮してプリプレグシートの樹脂を溶融、硬化させるもので、これにより接続抵抗値を安定させ、高品質の回路基板が得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともプリプレグシート（基材に樹脂が含浸された構成）と金属箔を重ねる工程、これを所定の圧力で加圧しながら、第１の加熱温度で一定時間加熱加圧した後、前記第１の加熱温度より高い温度の第２の加熱温度で一定時間加熱加圧した後、前記第２の加熱温度より高い温度の第３の加熱温度で一定時間加熱加圧する工程を備えた回路基板の製造方法。
【請求項２】
少なくともプリプレグシートと金属箔を重ねる工程は、プリプレグシートの両面に金属箔を配置、もしくは２層以上の回路基板の両面に前記プリプレグシートを位置決めして重ねたのち最外の両面に金属箔を配置することを含むことを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
【請求項３】
プリプレグシートは、導電性ペーストが充填された貫通孔を備えていることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
【請求項４】
導電性ペーストは、導電性フィラーと熱硬化性樹脂を主成分とし、前記熱硬化性樹脂の軟化点は、プリプレグシート中の樹脂の軟化点よりも低いことを特徴とする請求項３に記載の回路基板の製造方法。
【請求項５】
第１の加熱温度は、プリプレグシート中の樹脂の軟化点近傍の温度に設定されることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
【請求項６】
第３の加熱温度は、プリプレグシート中の樹脂の硬化温度であることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
【請求項７】
プリプレグシートは、被圧縮性を有するＢステージ状態であることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
【請求項８】
プリプレグシートを構成する基材は、芳香族ポリアミド繊維の不織布であることを特徴とする請求項７に記載の回路基板の製造方法。
【請求項９】
プリプレグシートを構成する基材は、ガラス繊維の織布あるいは不織布であることを特徴とする請求項７に記載の回路基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のプリプレグシートは、請求項８に記載のプリプレグシートより圧縮率が低いことを特徴とする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、両面回路基板の表層または多層回路基板の複数層の回路パターンを導通接続してなる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、高密度化に伴い、産業用にとどまらず民生用の分野においても回路基板の多層化が強く要望されるようになってきた。
【０００３】
このような回路基板では、複数層の回路パターンの間をインナビアホール接続する接続方法および信頼度の高い構造の新規開発が不可欠なものになっているが、導電性ペーストによるインナビアホール接続した新規な構成の高密度の回路基板の製造方法が提案されている。この回路基板の製造方法を以下に説明する。
【０００４】
以下従来の両面回路基板と多層回路基板、ここでは４層の回路基板の製造方法について図３〜図５を用いて説明する。
【０００５】
まず、多層回路基板のベースとなる両面回路基板の製造方法を説明する。
【０００６】
図３（ａ）〜（ｇ）は従来の両面回路基板の製造方法の工程断面図である。
【０００７】
１はプリプレグシートであり、例えば厚さｔ１（１５０μｍ）で圧縮率が約３５％の不織布の芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなる基材が用いられる。またこのプリプレグシート１は、圧縮性を得るために空孔部を備えた多孔質の材料が選択される。
【０００８】
２ａ，２ｂは、片面にＳｉ系の離型剤を塗布した離型性フィルムであり、例えばポリエチレンテレフタレートなどが用いられる。３は貫通孔であり、プリプレグシート１の両面に貼り付けるＣｕなどの金属箔５ａ，５ｂと電気的に接続する導電性ペースト４が充填されている。
【０００９】
まず、両面に離型性フィルム２ａ，２ｂが接着されたプリプレグシート１｛図３（ａ）｝の所定の箇所に図３（ｂ）に示すようにレーザ加工法などを利用して貫通孔３が形成される。次に図３（ｃ）に示すように、印刷法などを用いて貫通孔３に導電性ペースト４が充填される。
【００１０】
次に図３（ｄ）に示すように、プリプレグシート１の両面から離型性フィルム２ａ，２ｂが剥離される。
【００１１】
そして、図３（ｅ）に示すように、プリプレグシート１の両面に金属箔５ａ，５ｂが重ねられる。この状態で熱プレスで加熱加圧されることにより、図３（ｆ）に示すように、プリプレグシート１の厚みが圧縮される（ｔ２＝約１００μｍ）とともにプリプレグシート１と金属箔５ａ，５ｂとが接着され、両面の金属箔５は所定位置に設けた貫通孔３に充填された導電性ペースト４により電気的に接続される。
【００１２】
そして、図３（ｇ）に示すように、両面の金属箔５ａ，５ｂを選択的にエッチングして回路パターン６ａ，６ｂが形成されて両面回路基板が得られる。
【００１３】
図４（ａ）〜（ｄ）は、従来の多層基板の製造方法を示す工程断面図であり、４層基板を例として示している。
【００１４】
まず図４（ａ）に示すように、図３（ａ）〜（ｆ）によって製造された回路パターン６ａ，６ｂを有した両面回路基板１０と図３（ａ）〜（ｄ）で製造された貫通孔３に導電性ペースト４が充填されたプリプレグシート１ａ，１ｂが準備される。
【００１５】
次に、図４（ｂ）に示すように、積層プレートに金属箔５ｂ、プリプレグシート１ｂ、両面回路基板１０、プリプレグシート１ａ、金属箔５ａの順で位置決めして重ねられる。
【００１６】
次に、積層プレート（図示せず）に製品を載せた状態で、熱プレスで加熱加圧することにより、図４（ｃ）に示すようにプリプレグシート１ａ，１ｂの厚みが圧縮（ｔ２）され、両面回路基板１０と金属箔５ａ，５ｂとが接着されるとともに、回路パターン６ａ，６ｂは導電性ペースト４により金属箔５ａ，５ｂとインナビアホール接続される。
【００１７】
そして図４（ｄ）に示すように、両面の金属箔５ａ，５ｂを選択的にエッチングして回路パターン６ｃ，６ｄを形成することで４層基板が得られる。
【００１８】
ここでは４層の多層基板について説明したが、４層以上の多層基板、例えば６層基板については製造方法で得られた４層基板を両面回路基板の代わりに用いて、多層基板の製造方法｛図３（ａ）〜図３（ｇ）｝を繰り返せばよい。
【００１９】
熱プレスの温度プロファイルは述べられていないが、一般的には、積み段数や品質などを考慮して、図５に示すような、昇温途中まで低圧とし、その後高圧とする２段加圧と、プリプレグシートの樹脂成分の溶融粘度が最下点付近になる１３０℃近傍で温度を保持させ積み枚数内の温度ばらつきを吸収、成型した後、硬化温度まで上昇させる２段加熱法などが一般的に採用されている。
【００２０】
すなわち、プリプレグ中の熱硬化性樹脂成分の硬化（成型）開始温度、つまり前記熱硬化性樹脂の溶融による粘度が最低となる近傍の温度設定とその温度の保持が重視されている。
【００２１】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【００２２】
【特許文献１】
特開平６−２６８３４５号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来の回路基板の製造方法においては、回路基板のファイン化に対応するために貫通孔を小径化し貫通孔の穿設ピッチを狭くした場合、次のような課題が生じる。
【００２４】
すなわち多孔質材料としてのプリプレグシートは、圧縮性を得るための空孔部を有しているが、この空孔部の存在比率が高い場合、空孔部へ導電性ペーストの一部が進入しやすくなり導通孔の抵抗値や隣接する導通孔との絶縁性において好ましいものではない。したがって、空孔率が低い材料を使用することが好ましいものの、空孔率が低い材料は、圧縮性の小さい材料である。
【００２５】
図６（ａ）に示すように、圧縮率３５％のプリプレグシート１を使用した場合は、導電性ペースト４はプリプレグシート中の樹脂成分が面方向に流れる前に十分な圧縮が得られるために貫通孔から導電性ペースト４の流出はなく安定した接続抵抗値が得られる。
【００２６】
しかしながら、空孔率が低く圧縮率の低いプリプレグシートを使用した場合、すなわち図６（ｂ）に示すように圧縮率が１０％未満のプリプレグシート１の場合、加熱加圧時における導電性ペースト４への圧縮率も小さくなり、導電性ペースト中の導電性粒子間の圧接力も低下する。
【００２７】
このことから加熱加圧によりプリプレグシート１中の樹脂成分が溶融して面方向に流れる際に、導電性ペースト流れ１５に示すように導電性ペースト４が貫通孔から流出してしまい、導通孔の接続抵抗値が増大して回路基板としての品質の低下を招く場合もある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、少なくともプリプレグシート（基材に樹脂が含浸された構成）と金属箔を重ねる工程、これを所定の圧力で加圧しながら、第１の加熱温度で一定時間加熱加圧した後、前記第１の加熱温度より高い温度の第２の加熱温度で一定時間加熱加圧した後、前記第２の加熱温度より高い温度の第３の加熱温度で一定時間加熱加圧する工程を備えた回路基板の製造方法により、圧縮性の小さいプリプレグシートを用いた場合でも貫通孔に導電性ペーストが充填された導通孔の接続抵抗を安定させ、高品質の回路基板を提供するものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明は、比較的低い温度に設定された第１の加熱温度、次にこれより高い第２の加熱温度、さらにプリプレグシート中の樹脂の硬化温度に設定された第３の加熱温度と段階的に温度を上昇させて加熱加圧することで、最外層および層間の接着性を向上させることができ、導電性ペーストを用いた導通孔を有する回路基板にあっては、その接続抵抗値を安定させ高品質の回路基板を提供することができるものである。
【００３０】
また本発明は、プリプレグシートを構成する含浸樹脂の軟化点近傍の温度（範囲）に設定された第１の加熱温度を保持しながら一定時間、所定の圧力で加熱加圧することで、プリプレグシートの樹脂流れを抑制することができ、特に縦方向の圧縮率の低いプリプレグシートを使用する場合有効である。
【００３１】
また本発明は、プリプレグシートの両面に金属箔を配置した両面回路基板、もしくは２層以上の回路基板の両面に前記プリプレグシートを位置決めして重ねたのち最外の両面に金属箔を配置した多層回路基板に対して有効であり、プリプレグシートを構成する含浸樹脂の軟化点近傍の温度（範囲）に設定された第１の加熱温度を保持しながら一定時間、所定の圧力で加熱加圧することで、金属箔あるいは回路基板上の導体回路とプリプレグシートという異種材料の接着性を高めるという作用を有する。
【００３２】
また本発明は、導電性ペーストが充填された貫通孔を備えているプリプレグシートを採用することに特に効果があり、導電性ペーストのみが集中的に加圧されることと金属箔との接触が高まり導電性ペースト中の樹脂成分が金属箔表面に拡散することで導電性粒子間の圧接力が大きくなりプリプレグシートの樹脂溶融に導電性ペーストが流出しにくくなることで、接続抵抗値が安定するという作用を有する。
【００３３】
本発明は、導電性ペースト中の熱硬化性樹脂の軟化点を、プリプレグシート中の樹脂の軟化点よりも低いものを採用することにより、プリプレグシートの樹脂成分の溶融粘度の高い領域、つまり樹脂は柔らかいが流れにくい領域とすることでプリプレグシートは圧縮しやすくなり、さらに導電性ペースト中の導電性粒子間の圧接力を大きくできるとともに、プリプレグシートの樹脂溶融にプリプレグシートの変形が小さくなることで樹脂流れを小さくでき導電性ペーストが流出しにくくなるという作用を有する。
【００３４】
また第１の加熱温度において、導電性ペースト中の樹脂の軟化を促進させ、導電性ペーストの粘度を最下点近傍とすることで、導電性ペースト中の樹脂成分が金属箔表面に拡散しやすくなり、導電性粒子間の圧接力を大きくすることができるという作用を有する。
【００３５】
また本発明は、被圧縮性を有するＢステージ状態のプリプレグシートを採用することにおいて、銅張積層板としての両面または多層回路基板の層間接着性を向上させることができるという作用を有する。
【００３６】
また本発明は、構成する基材として芳香族ポリアミド繊維の不織布を採用したプリプレグシートを用いることによって、回路基板の機械的強度と軽量化を実現することができ、特に貫通孔の小径化が可能となり、この場合における導電性ペーストを用いた導通孔の接続抵抗を安定させ高品質の回路基板を提供することができるものである。
【００３７】
また本発明は、構成する基材としてガラス繊維の織布あるいは不織布を採用したプリプレグシートを用いることによって、回路基板の機械的物理化学的強度を向上させることができ、特に比較的縦方向の圧縮率が低い材料のプリプレグシートを採用し、それに貫通孔を設けた場合においても導電性ペーストを用いた導通孔の接続抵抗を安定させることができ高品質の回路基板を提供することができるものである。
【００３８】
（実施の形態）
以下本発明の実施の形態における回路基板の製造方法について説明する。
【００３９】
まず図２（ａ）〜図２（ｅ）の本発明の実施の形態における両面回路基板の製造方法は、従来と同一であり、またその両面回路基板を内層用の回路基板として用いた多層回路基板の製造方法も従来とほぼ同一であるから、ここでは説明を省略する。
【００４０】
そこで、本発明の回路基板の製造方法の特徴である図２（ｆ）に示す熱プレスでの加熱加圧のプロセスについて以下詳細に説明する。
【００４１】
まず、プリプレグシート１として２５０ｍｍ角、厚さ約１１０μｍの不織布の芳香族ポリアミド繊維に軟化点が３℃／ｍｉｎ昇温時で約７０℃の熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材で熱プレス後に１００μｍ程度に圧縮されるもので、Ｂステージ（半硬化）状態のものを用いた。
【００４２】
また、貫通孔３に充填される導電性ペースト４は、導電性のフィラー、熱硬化型エポキシ樹脂（無溶剤型）を主成分とし、酸無水物系の硬化剤が含有され、それぞれ８５重量％、１２．５重量％、２．５重量％となるように３本ロールにて十分に混練したものを用いた。
【００４３】
また、導電性のフィラーとしては平均粒径２μｍのＣｕ粉末を用いるが、Ａｕ、Ａｇおよびそれらの合金などの粉末を用いてもよい。
【００４４】
特に、熱硬化型エポキシ樹脂（無溶剤型）としては７０℃以下において軟化溶融による粘度が最下点となるものを選択した。
【００４５】
導電性ペースト４に含有される熱硬化型エポキシ樹脂（無溶剤型）の軟化点は、プリプレグシート１に含浸された熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点よりも低いものを選択することが望ましい。
【００４６】
図１は、本発明の実施の形態におけるプレスプロファイルを示す図であり、熱プレスの温度、圧力プロファイルに関するものである。
【００４７】
熱プレス装置内での積み枚数は約１ｍｍ厚のステンレスなどの鏡面板を介して１０枚／段とした（図示せず）。また、プレスプロファイルにはプレス温度とプレス圧力、およびプリプレグシート温度のみを示しており、真空圧などは説明の便宜上省略する。
【００４８】
図１に示すように、本発明のプレスプロファイルは、第１の加熱温度（図中の導電性ペーストの圧縮ゾーンに該当する温度）、第２の加熱温度（図中のプリプレグシート中の樹脂成分による成型ゾーンに該当する温度）、第３の加熱温度（図中のプリプレグシート中の樹脂成分硬化ゾーンに該当する温度）の３段加熱とした。
【００４９】
プレスプロファイル中の温度プロファイルにおいて、第１の加熱温度のゾーンは、常温から７０℃まで急峻に立ち上げた後、３０分保持とし圧力は温度が７０℃到達時に５ＭＰａとした。
【００５０】
第１の加熱温度のゾーンではプリプレグシート温度は緩やかに上昇し、７０℃より僅かに低い温度に収束し約１０分程度保持される。
【００５１】
この第１の加熱温度のゾーンにおいて、導電性ペースト中の熱硬化型エポキシ樹脂（無溶剤型）成分の軟化が始まりその粘度は最下点に達する。これにより導電性ペースト４は圧力によって変形しやすくなり、ゆっくりと圧縮されていく。このため貫通孔３から熱硬化型エポキシ樹脂（無溶剤型）が金属箔へ拡散されると同時に導電性ペースト中のＣｕ粉末間の圧接力を大きくすることができる。
【００５２】
ちなみに回路基板の形成途中の段階における７０℃で３０分後のプリプレグシートを取り出し、両面の金属箔を剥がして観察すると、導電性ペースト中の樹脂が金属箔に拡散していることと、プリプレグシートも僅かに成型され厚みが薄くなっていることを確認した。
【００５３】
なお、ここでは昇温３℃／ｍｉｎ時の軟化点が約７０℃のプリプレグシート中の樹脂に対して７０℃加熱としたが、本発明のプレスプロファイルの第１の加熱温度はプリプレグシートの温度を前記樹脂の軟化点近傍とすればよく、７０℃以上の温度でも加熱方法を変えて前記樹脂の軟化点近傍にすれば良い。また、ここでは低温域の温度を７０℃としたが、プリプレグシート中の樹脂成分の軟化温度に応じて設定すればよい。
【００５４】
次にプレスプロファイル中の温度プロファイルにおいて、第２の加熱温度のゾーンは、圧力を保持した状態で、プリプレグシート中の樹脂成分成型開始温度である１３０℃付近まで３℃／ｍｉｎで上昇させ、基板間の温度ばらつきを小さくして均質に成型するために約２０分保持とした。
【００５５】
さらにプレスプロファイル中の温度プロファイルにおいて、第３の加熱温度のゾーンで、プリプレグシート中の樹脂の硬化温度である２００℃まで３℃／ｍｉｎで昇温し、約６０分保持させて硬化させた後、冷却（図示せず）する構成とした。
【００５６】
また圧力プロファイルは、導電性ペーストの圧縮ゾーンで温度が上昇し始めてから冷却途中まで５ＭＰａとした。
【００５７】
本プレスプロファイルを用いた時の、プリプレグシートそのものの温度は、第１の加熱温度の７０℃近傍で各プリプレグシート温度が収束しつつ一定時間の温度の保持が得られた後、第２の加熱温度の１３０℃近傍で僅かに収束しつつ一定時間の温度を保持した後、第３の加熱温度の２００℃を保持している。
【００５８】
本発明のプレスプロファイルで作製した両面回路基板｛図２（ｇ）｝および４層の多層回路基板（図示せず）の導通孔の接続抵抗値は従来のプレスプロファイルで作製した回路基板に対して約２０％良化した。
【００５９】
また、貫通孔３周辺を確認しても導電性ペーストの流出がないことを外観的に確認できた。
【００６０】
なお、実施の形態ではプリプレグシートに芳香族ポリアミド繊維で構成された不織布の基材に熱硬化型エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなる基材を用いたが、織布の基材に熱硬化性樹脂を主体とする樹脂材料を含浸しＢステージ化したプリプレグであってもよい。
【００６１】
また、ガラス繊維を主体としてなる織布あるいは不織布に熱硬化性樹脂を主体とする樹脂材料を含浸しＢステージ化したプリプレグでもよく、特に圧縮性の低いプリプレグシートほど本発明のプレスプロファイルの効果が大きく、例えばガラス繊維を主体とした織布に熱硬化性樹脂を含浸しＢステージ化した圧縮率１０％未満のプリプレグを用いた場合では導通孔の接続抵抗値が約３０％改善されたことを確認した。
【００６２】
また、実施の形態では多層回路基板として４層の多層回路基板について説明したが、４層以上の多層の回路基板でも同様の効果が得られている。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は導電性ペーストを充填した貫通孔を備えた被圧縮性を有するプリプレグシートの両面に金属箔を配置した後、前記プリプレグシートを比較的低温状態を保持して加圧圧縮した後、加圧保持の状態で温度上昇させてプリプレグシートの樹脂を溶融、硬化させることで導通孔と回路パターンとの接続抵抗値を安定させ、高品質の回路基板を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるプレスプロファイルを示す図
【図２】本発明の実施の形態における両面回路基板の製造方法を示す断面図
【図３】従来の両面回路基板の製造方法を示す断面図
【図４】従来の４層の多層回路基板の製造方法を示す断面図
【図５】従来のプレスプロファイルを示す図
【図６】従来の回路基板の製造方法における課題を示す図
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ  プリプレグシート
２ａ，２ｂ  離型性フィルム
３  貫通孔
４  導電性ペースト
５ａ，５ｂ  金属箔
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  回路パターン
１０  両面回路基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004221237.tif 000005
【図４】
2004221237.tif 000006
【図５】
2004221237.tif 000007
【図６】
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