(57)【要約】【課題】特性インピーダンスなどの電気的特性の劣化や、厚みや重量の増加などの問題の起因となる接着剤層を用いずに積層化可能な沈降配線板、および沈降配線板の製造方法の提供。【解決手段】基材２４の少なくとも片面に配線路３３を形成してなる配線板３０において、配線路３３の少なくとも一部の配線底部をホットプレスなどにより基材面より沈降させることによって沈降配線板４０を製造する。またこの沈降配線板４０を用いてプリント配線板、ＩＣパッケージなどの部品を製造する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の少なくとも片面に配線路を形成してなる配線板において、配線路の少なくとも一部の配線底部を基材面より沈降させてなることを特徴とする沈降配線板。
【請求項２】
前記配線路の配線頭部を基材面付近に沈降させてなることを特徴とする請求項１に記載の沈降配線板。
【請求項３】
複数層の配線路または複数層の基材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の沈降配線板。
【請求項４】
基材の耐熱温度が少なくとも２種存在することを特徴とする請求項３に記載の沈降配線板。
【請求項５】
基材の少なくとも片面に配線路を形成してなる配線板の製造方法において、配線路の少なくとも一部の配線底部を基材面より沈降させることを特徴とする沈降配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線板の配線部の配設位置に関して、配線路の少なくとも一部の配線底部を配線板基材表面より沈降させてなる沈降配線を有する沈降配線板、および積層配線を有する沈降配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プリント配線板などでは積層化の方法が数多く提案されており、その積層方法として接着剤を用いて接合する方法などが用いられている。特許文献１には、高分子フィルム上に金属薄膜を積層して金属箔を接合することによって金属積層フィルムを製造する方法が示されており、また特許文献２には、過剰な熱や圧力を加えることなく異種の金属板を接合する活性化接合による方法が示されている。
【０００３】
本出願に関する先行技術文献として次のものがある。
【特許文献１】特開２００２−１１３８１１号公報
【特許文献２】特開平１−２２４１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら接着剤などを用いると、接着剤層による特性インピーダンスなどの電気的特性の劣化を招いたり、接着剤層分の厚みや重量が増し軽量・薄型化に向かないなどの問題があった。本発明はこのような技術的背景に鑑み、悪影響を及ぼす接着剤を用いずに積層化可能なプリント配線板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】
【０００５】
前記課題に対する第１の解決手段として本発明の沈降配線板は、基材の少なくとも片面に配線路を形成してなる配線板において、配線路の少なくとも一部の配線底部を基材面より沈降させてなる構成とした。好ましくは、前記配線路の配線頭部を基材面付近に沈降させてなる構成とした。前記課題に対する第２の解決手段として本発明の沈降配線板は、複数層の配線路または複数層の基材を有する構成とした。前記課題に対する第３の解決手段として本発明の沈降配線板は、基材の耐熱温度が少なくとも２種存在する構成とした。
【０００６】
前記課題に対する第１の解決手段として本発明の沈降配線板は、基材の少なくとも片面に配線路を形成してなる配線板において、配線路の少なくとも一部の配線底部を基材面より沈降させてなる構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
上記したように、配線路の少なくとも一部の配線底部を基材面より沈降させるため、積層化を図る際に配線路に不要な応力を及ぼさずに積層することが可能であり、断線などの悪影響を防止することができる。また積層に際して接着剤を用いておらず、より一層の軽量化や薄形化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の沈降配線板の一実施形態を示す概略断面図であり、基材２４の片面に配線路３３が配され、配線路３３底部が基材２４表面より沈降している例を示している。図２は、本発明の沈降配線板の他の一実施形態を示す概略断面図であり、２層の配線路と２層の基材から構成されている例を示している。
【０００９】
図１に示す沈降配線板４０は、以下のようにして製造することができる。まず図３に示す基材２４に配線路の元となる配線材２３を積層した積層材２０にエッチング処理などを施して、所要の配線パターンを有する配線路３３を形成して図４に示すような配線板３０を製造する。次にホットプレスなどにより、基材２４を充分に加熱して柔軟性を持たせ、配線路３３に破断などの影響を与える応力集中を与えないようにして基材２４の表面より沈降させた後固定して、図１に示すような沈降配線板４０を製造することができる。なお沈降させる度合いは、図１に示すように配線路３３の表面が基材２４の表面とほぼ一致する程度でもよいし、図５に示すように配線路３３表面が基材２４表面より出ていてもよいし、図６に示すように配線路３３表面が基材２４表面よりも沈んでいてもよく、沈降配線板の適用用途や積層化の有無、積層方法などにより適宜選択して用いることができる。基材２４が熱可塑性を有する素材であれば、配線板３０を加熱して基材４を軟化させたうえで配線路３３部を平板などを用いて加圧して、配線路３３を沈降させることができる。基材２４が熱硬化性を有する素材であれば、配線路３３が充分に沈降しうる程度の軟性を有している場合には、配線路３３を基材２４表面より沈降させた後に基材２４を硬化させることにより沈降配線板４０を製造することができる。
【００１０】
積層材２０は、基材２４に接着層を介して配線材２３を積層してもよいし、特許文献１に記載するような活性化接合を利用して積層を実現してもよい。活性化処理を用いた積層法は、真空槽内において、巻き戻しリールに設置された基材２４の接合予定面側を、活性化処理装置で活性化処理する。同様にして巻き戻しリールに設置された配線材２３の接合予定面側を、活性化処理装置で活性化処理する。次に基材２４の表面に、膜形成ユニットによりスパッタリング法を用いて中間層を形成する。その後、膜形成された基材２４と活性化処理された配線材２３を積層接合することにより積層化を達成することができる。このとき中間層を配線材２３と同材質とすることにより積層材２０を製造することができる。同様にして、図７に示すような両面に配線材を有する積層材２２を製造することができる。
【００１１】
活性化処理は、真空槽内に装填された基材２４および配線材２３をそれぞれアース接地された一方の電極Ａと接触させ、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に、１０〜１×１０−３Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気中で、１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触した基材２４および配線材２３のそれぞれの接合予定面側の面積が、実効的に電極Ｂの面積の１／３以下となるようにスパッタエッチング処理することにより達成することができる。不活性ガスとしては、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトンなどやこれらを含む混合体を適用することができる。好ましくはアルゴンである。なお不活性ガス圧力が１×１０−３Ｐａ未満では安定したグロー放電が行いにくく高速エッチングが困難であり、１０Ｐａを超えると活性化処理効率が低下する。印加する交流は、１ＭＨｚ未満では安定したグロー放電を維持するのが難しく連続エッチングが困難であり、５０ＭＨｚを超えると発振し易く電力の供給系が複雑となり好ましくない。また、効率よくエッチングするためには電極Ａと接触した基材２４、配線材２３のそれぞれの面積を実効的に電極Ｂの面積より小さくする必要があり、実効的１／３以下とすることにより充分な効率でエッチング可能となる。
【００１２】
膜形成ユニットにおいては、前記活性化処理装置とは逆に基材２４側の面積を実効的に大きくすることによりスパッタリング処理を行うことができる。すなわち、真空槽内に装填された基材２４をアース接地された一方の電極Ａと接触させ、絶縁支持された他の電極Ｃとの間に、１０〜１×１０−３Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気中で、１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触した基材２４の面積が、実効的に電極Ｃの面積の３倍以上となるようにスパッタリング処理をすることにより膜形成が可能である。不活性ガスとしては、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトンなどやこれらを含む混合体を適用することができる。好ましくはアルゴンである。なお不活性ガス圧力が１×１０−３Ｐａ未満では安定したグロー放電が行いにくく、１０Ｐａを超えるとスパッタリング効率が低下する。印加する交流は、１ＭＨｚ未満では安定したグロー放電を維持するのが難しく連続スパッタリングが困難であり、５０ＭＨｚを超えると発振し易く電力の供給系が複雑となり好ましくない。また、効率よくスパッタリングするためには電極Ａと接触した基材２４の面積を実効的に電極Ｃの面積より大きくする必要があり、実効的に３倍以上とすることにより充分な効率で膜形成が可能となる。
【００１３】
積層接合は、膜形成された基材２４と活性化処理された配線材２３の接合予定面が対向するようにして両者を当接して重ね合わせ、圧接ユニットで冷間圧接を施すことによって達成することができる。この際の積層接合は低温度で可能であり、基材２４、配線材２３ならびに接合部に組織変化や合金層の形成などといった悪影響を軽減または排除することが可能である。Ｔを基材２４、配線材２３の温度（℃）とするとき、０℃＜Ｔ＜３００℃で良好な圧接状態が得られる。０℃以下では特別な冷却装置が必要となり、３００℃以上では組織変化などの悪影響が生じてくるため好ましくない。より好ましくは、０℃＜Ｔ＜２００℃である。さらに好ましくは、０℃＜Ｔ＜１５０℃である。また圧延率Ｒ（％）は、０．０１％≦Ｒ≦３０％であることが好ましい。０．０１％未満では充分な接合強度が得られず、３０％を超えると変形が大きくなり加工上好ましくない。より好ましくは、０．１％≦Ｒ≦３％である。さらに好ましくは、１％＜Ｒ≦３％である。
【００１４】
基材２４の材質としては、沈降配線板を製造可能な素材であれば特にその種類は限定されず、沈降配線板の用途により適宜選択して用いることができる。例えば、プラスチックなどの有機高分子物質やプラスチックに粉末や繊維などを混ぜた混合体などを適用することができる。沈降配線板をプリント配線板などに適用する場合には、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロンなどの芳香族ポリアミドなどを用いることができる。基材２４の耐熱温度は、融点、軟化点、ガラス転移点などで規定することが可能であり、沈降配線板の用途や材質により適宜選択して用いることができる。さらに軟化点として材質により、荷重たわみ温度、加熱たわみ温度、ビカット軟化温度などを適用することができる。
【００１５】
プラスチックとしては、例えば、アクリル樹脂、アミノ樹脂（メラミン樹脂、ユリア樹脂、ベンゾグアナミン樹脂など）、アリル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ、Liquid Crystal Polymer）、ＥＥＡ樹脂（Ethylene Ethylacrylate 樹脂）、ＡＡＳ樹脂（Acrylonitrile Acrylate Styrene 樹脂）、ＡＢＳ樹脂（Acrylonitrile Butadiene Styrene樹脂）、ＡＣＳ樹脂（Acrylnitrile Chlorinated polyethylene Styrene 樹脂）、ＡＳ樹脂（Acrylonitrile Styrene 樹脂）、アイオノマー樹脂、エチレンポリテトラフルオロエチレン共重合体、エポキシ樹脂、珪素樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、弗化エチレンプロピレン、弗素樹脂、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリアミド（６ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、６６ナイロン、６１０ナイロン、６１２ナイロンなど）、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキンジメルテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンナフタレートなど）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリカーボネート、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリサルホン、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリブタジエン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどを適用することができる。
【００１６】
また基材２４の厚みも沈降配線板の用途により適宜選定される。例えば、１〜１０００μｍである。１μｍ未満の場合には基材としての製造が難しくなり、１０００μｍを超えると重くなる。沈降配線板の用途がフレキシブルプリント配線板などであれば、例えば３〜３００μｍの範囲のものを適用することができる。３μｍ未満の場合には機械的強度が乏しく、３００μｍを超えると可撓性が乏しくなる。好ましくは、１０〜１５０μｍである。より好ましくは、２０〜７５μｍである。
【００１７】
配線材２３の材質としては、導電配線材であってもよし、抵抗配線材であってもよいし、これらの積層配線材であってもよい。積層配線材は、導電配線材や抵抗配線材などを複数層積層したものであり、例えば、箔などの導電配線材に抵抗配線材からなる膜をメッキや蒸着、スパッタリングなどにより積層したものである。また箔同士の導電配線材や抵抗配線材などに活性化接合を施すことによって接合することもできる。活性化処理を用いた積層法は、真空槽内において、巻き戻しリールに設置された箔材の接合予定面側を、活性化処理装置で活性化処理する。同様にしてもう一方の箔材を活性化処理する。その後、活性化処理された箔同士を積層接合することにより積層化を達成することができる。
【００１８】
活性化処理は、真空槽内に装填された箔材同士をそれぞれアース接地された一方の電極Ａと接触させ、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に、１０〜１×１０−３Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気中で、１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触した箔材のそれぞれの接合予定面側の面積が、実効的に電極Ｂの面積の１／３以下となるようにスパッタエッチング処理することにより達成することができる。不活性ガスとしては、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトンなどやこれらを含む混合体を適用することができる。好ましくはアルゴンである。なお不活性ガス圧力が１×１０−３Ｐａ未満では安定したグロー放電が行いにくく高速エッチングが困難であり、１０Ｐａを超えると活性化処理効率が低下する。印加する交流は、１ＭＨｚ未満では安定したグロー放電を維持するのが難しく連続エッチングが困難であり、５０ＭＨｚを超えると発振し易く電力の供給系が複雑となり好ましくない。また、効率よくエッチングするためには電極Ａと接触した箔材のそれぞれの面積を実効的に電極Ｂの面積より小さくする必要があり、実効的１／３以下とすることにより充分な効率でエッチング可能となる。
【００１９】
積層接合は、活性化処理された箔材同士の接合予定面が対向するようにして両者を当接して重ね合わせ、圧接ユニットで冷間圧接を施すことによって達成することができる。この際の積層接合は低温度で可能であり、箔材同士ならびに接合部に組織変化や合金層の形成などといった悪影響を軽減または排除することが可能である。Ｔを箔材の温度（℃）とするとき、０℃＜Ｔ＜３００℃で良好な圧接状態が得られる。０℃以下では特別な冷却装置が必要となり、３００℃以上では組織変化などの悪影響が生じてくるため好ましくない。より好ましくは、０℃＜Ｔ＜２００℃である。さらに好ましくは、０℃＜Ｔ＜１５０℃である。また圧延率Ｒ（％）は、０．０１％≦Ｒ≦３０％であることが好ましい。０．０１％未満では充分な接合強度が得られず、３０％を超えると変形が大きくなり加工上好ましくない。より好ましくは、０．１％≦Ｒ≦３％である。さらに好ましくは、１％＜Ｒ≦３％である。
【００２０】
導電配線材の材質としては、沈降配線板を製造可能な素材で導電性の優れたものであれば特にその種類は限定されず、沈降配線板の用途により適宜選択して用いることができる。例えば、常温で固体である導電性の優れた金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕなど）や、これらの金属のうち少なくとも１種類を含む導電性の優れた合金（例えば、ＪＩＳに規定の合金など）などが適用できる。導電配線材の比抵抗としては、２０℃で、１〜２０μΩ・ｃｍの範囲であることが好ましく、更に１〜１０μΩ・ｃｍの範囲であることがより好ましい。沈降配線板の用途がプリント配線板などであれば、導電配線材としては、導電性に優れた金属であるＣｕ、Ａｌなどや、これらの金属のうち少なくとも１種類を含む導電性の優れた合金などを適用することができる。すなわち銅材、アルミニウム材などを導電配線材として適用することが可能である。銅材としては、Ｃｕの他、ＪＩＳに規定の無酸素銅、タフピッチ銅、リン青銅、黄銅や、銅−ベリリウム系合金（例えば、ベリリウム２重量％、残部が銅の合金など）、銅−銀系合金（例えば、銀３〜５重量％、残部が銅の合金など）など、アルミニウム材としては、Ａｌの他、ＪＩＳに規定の１０００系、３０００系などのアルミニウム合金板を適用することができる。
【００２１】
抵抗配線材の材質としては、沈降配線板を製造可能な素材で所要の比抵抗を有するものあれば特にその種類は限定されず、沈降配線板の用途により適宜選択して用いることができる。例えば、常温で固体であり所要の比抵抗を有する合金（例えば、ＪＩＳに規定の合金など）などが適用できる。抵抗配線材の比抵抗として、２０℃で、３０〜３００μΩ・ｃｍの範囲であることが好ましい。沈降配線板の用途がプリント配線板などであれば、配線パターンに抵抗部を形成可能な所要の比抵抗を有する抵抗合金材を適用することができる。抵抗合金材としては、銅−マンガン系合金（例えば、マンガン１２〜１５重量％、ニッケル２〜４重量％、残部が銅の合金など）、銅−ニッケル系合金（例えば、銅５５重量％、ニッケル４５重量％からなる合金など）、ニッケル−クロム系合金（例えば、ニッケル８０重量％、クロム２０重量％からなる合金など）、ニッケル−リン系合金（例えば、リン１〜２０重量％、残部がニッケルの合金など）、ニッケル−ホウ素−リン系合金（例えば、ホウ素２重量％、リン８〜１６重量％、残部がニッケルの合金など）、鉄−クロム系合金（例えば、クロム２０重量％、アルミニウム３重量％、残部が鉄の合金など）、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金などを適用することができる。
【００２２】
また導電配線材や抵抗配線材の厚みは、沈降配線板を製造可能であれば特に限定はされず、沈降配線板の用途により適宜選定して用いることができる。例えば、１〜１０００μｍであることが好ましい。導電配線材や抵抗配線材が箔などの板材からなる場合には１μｍ未満では導電配線材や抵抗配線材としての製造が難しくなり、１０００μｍを超えると沈降配線板としての製造が難しくなる。より好ましくは、１０〜５００μｍである。なお導電配線材や抵抗配線材は、電解箔や圧延箔などの板材であってもよいし、メッキや蒸着などによる膜材を積層したものであってもよい。
【００２３】
本発明の沈降配線板は、図２に示す積層化においても好適である。積層に際して単層の沈降配線板を複数層重ねてホットプレスなどにより基材間を融着させるなどして積層化を施す際に、配線路自体への応力を削減もしくは抑止することができるため断線などの悪影響を排除もしくは低減することができる。このため特性インピーダンスなどに悪影響を及ぼしかねない接着剤などを用いなくてもよい。また必要により単層の沈降配線板表面に、グロー放電やコロナ放電などのプラズマ放電による活性化処理を用いることも可能である。コロナ放電などを利用する場合、減圧状態のみならず大気圧付近でも活性化処理が可能であり、雰囲気も不活性ガス中のみならず空気中でも可能である。なお活性化処理の要否ならびに種類は、沈降配線板の構成や用途により適宜選定することができる。
【００２４】
また沈降配線板には、基材２４の片面に配線材２３を積層した２層の積層材２０のみならず、基材２４の両面に配線材２３を積層した３層の積層材２２を用いることができる。積層材２２の両面に配された配線材２３にそれぞれエッチング処理を施して、配線路３３、３４を形成して配線板３２を製造し、これにホットプレスなどを施して両面に配線路を有する沈降配線板を形成することができる。この両面に配線路を有する沈降配線板の片面もしくは両面に、例えば片面に配線路を有する沈降配線板４０などを重ねて積層化を図ることができる。沈降配線板は、配線路が基板に沈降ないし埋没しているため、多層化を図る際に配線路自体の位置ズレを抑止もしくは軽減することが可能であり、位置精度向上に効果がある。
【００２５】
さらに配線材２３が上層に導電配線材、下層に抵抗配線材となる積層構造を有する積層配線材からなる場合、これを用いた沈降配線板表面の導電配線材部分にエッチング処理を施して導電配線材部分を除去して抵抗配線材部分のみからなる抵抗配線部を形成することにより、沈降配線板に抵抗部を形成することができ抵抗素子などの実装を省略することが可能となり、実装部品点数を削減することができる。
【００２６】
本発明の沈降配線板の基材には、耐熱温度の異なる基材を用いることができる。沈降配線板を積層化する場合、内側に耐熱温度の高い基材を使用し、外側に耐熱温度の低い基材を使用することによって、積層された沈降配線板全体を均一に加熱する必要がなくなり、内側の沈降配線板の配線路を加熱により不安定にすることなく固定したまま積層することが可能である。
【００２７】
このようにして製造された複数層の沈降配線板に、スルーホールや層間の導通加工などを施して回路の多層化を図ることが可能であり、この多層化を図った沈降配線板をさらに基材として用いてより多層のプリント配線板を得ることができる。このためプリント配線板（リジッドプリント配線板やフレキシブルプリント配線板など）などに好適であり、ＩＣカード、ＣＳＰ（チップサイズパッケージまたはチップスケールパッケージ）やＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）などのＩＣパッケージなどにも応用できる。
【実施例】
【００２８】
以下に、実施例を説明する。基材２４として厚み１００μｍの液晶ポリマーを用い、配線材２３として厚み５０μｍの電解銅箔を用いた積層材２０にエッチング処理を施して所定のパターンを有する配線板３０を製造した。これにホットプレス加工を施して配線部を液晶ポリマー内に埋もれされて沈降配線板４０を形成した。次に別の沈降配線板を用意し先の沈降配線板と重ねてホットプレス加工を施して２層の沈降配線板４０を製造した。これにスルーホール加工を施して２層のプリント配線板を製造した。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上説明したように本発明の沈降配線板は、配線路の少なくとも一部の配線底部を基材面より沈降させてなるものである。このため積層化を図る際に配線路に不要な応力を及ぼさずに積層することが可能であり、断線などの悪影響を防止することができ、また積層に際して接着剤を用いておらず、より一層の軽量化や薄形化が図れ、回路基板などへの適用も好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の沈降配線板の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の沈降配線板の他の一実施形態を示す概略断面図である。
【図３】積層板の一実施形態を示す概略断面図である。
【図４】配線板の一実施形態を示す概略断面図である。
【図５】本発明の沈降配線板のさらに他の一実施形態を示す概略断面図である。
【図６】本発明の沈降配線板のさらに他の一実施形態を示す概略断面図である。
【図７】積層板の他の一実施形態を示す概略断面図である。
【図８】配線板の他の一実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
２０    積層材
２２    積層材
２３    配線材
２４    基材
３０    配線板
３２    配線板
３３    配線路
３４    配線路
４０    沈降配線板
４２    沈降配線板
４３    沈降配線板
４４    沈降配線板
【図１】
2005033041.tif 000003
【図２】
2005033041.tif 000004
【図３】
2005033041.tif 000005
【図４】
2005033041.tif 000006
【図５】
2005033041.tif 000007
【図６】
2005033041.tif 000008
【図７】
2005033041.tif 000009
【図８】
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