(57)【要約】  【課題】コンポジットシート材に圧縮が発生せずストレートのビアホール加工ができ、バリの発生もなく、導電性樹脂ペーストの充填が容易で接続品質の良好なビア接続を得ることができる回路基板の製法及びこれを用いた部品内蔵モジュールの製法を提供する。  【解決手段】電気絶縁性基材(1)の両面に保護フィルム(2a,2c)をラミネート後、所望の位置にビアホール(204)加工を行い、この中に導電性ペーストを充填し、保護フィルム(2a,2c)を剥離後、電気絶縁性基材(1)の上下に面に電極パターンを配置形成することにより回路基板を製造する方法において、保護フィルム(1)の少なくとも片面は、ビアホール(204)加工位置に対応した箇所に予め孔開け(80)又はミシン目加工をしておき、電気絶縁性基材(1)とラミネートを行った後にパンチング(71,72)により孔加工を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性基材の両面に保護フィルムをラミネート後、所望の位置にビアホール加工を行い、前記ビアホールに導電性ペーストを充填する工程と、
前記保護フィルムを剥離後、前記電気絶縁性基材の上下に面に電極パターンを配置形成する工程により回路基板を製造する方法において、
前記保護フィルムの少なくとも片面は、前記ビアホール加工位置に対応した箇所に予め孔開け又はミシン目加工をしておき、
前記電気絶縁性基材とラミネートを行った後に、パンチングにより孔加工を行うことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記ビアホール径が０．０３〜０．６ｍｍの範囲で、前記保護フィルムに加工される孔径が０．０３〜２ｍｍの範囲である請求項１に記載の回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記保護フィルムの孔径が前記ビアホール径より大きいか又は同サイズである請求項１又は２に記載の回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記電気絶縁性基材は無機質フィラー７０〜９５重量％と、未硬化状態の熱硬化樹脂組成物５〜３０重量％を含む混合物である請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記保護フィルムはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、及びポリプロピレン（ＰＰ）から選ばれる少なくとも一種類を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記保護フィルムに形成された基準穴もしくは個々の孔をカメラ認識により、パンチングマシンの加工座標制御を行う請求項１〜５のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
【請求項７】
無機質フィラー７０〜９５重量％と、未硬化状態の熱硬化樹脂組成物５〜３０重量％を含む電気絶縁性基材の両面に保護フィルムをラミネート後、所望の位置にビアホール加工を行い、前記ビアホールに導電性ペーストを充填する工程と、
前記保護フィルムを剥離後、前記電気絶縁性基材の上下に面に内蔵用部品が実装された回路基板を配置して熱プレス工程により前記未硬化の熱硬化性樹脂部に前記実装部品を内蔵させると共に樹脂の熱硬化により前記回路基板と前記電気絶縁性基材を貼り合わせる工程により部品内蔵モジュールを製造する方法において、
前記保護フィルムの少なくとも片面は、前記ビアホール加工位置に対応した箇所に予め孔開け又はミシン目加工をしておき、
前記電気絶縁性基材とラミネートを行った後にパンチングによりビアホール加工を行うことを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂と無機フィラーの混合物により放熱性、熱膨張係数、誘電体特性を向上させ、かつ半導体などの能動部品やコンデンサなどの受動部品を内蔵した高密度実装モジュールの製造工程に用いる回路基板の製造方法及びこれを用いた部品内蔵モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に伴い、半導体の高密度、高機能化が一層叫ばれている。これによりそれらを実装するため回路基板もまた小型高密度なものが望まれている。これらの要求に対し、高密度実装を実現する手段として、ＬＳＩ間や部品間の電気配線を最短距離で接続できる基板の層間の電気接続方式であるビアホールに導電性ペーストを充填させたインナービア接続を用いた全層インナービアホール（ＩＶＨ）構造樹脂多層基板と呼ばれるものがあり（例えば特許文献１参照）、最も回路の高密度配線化が図れることから各方面で採用されている。このような基板によると、多層配線基板のビアホール内に導電性ペーストを充填して必要な各層間のみを電気的に接続し、また部品ランド直下にインナービアホールを設けることができるために基板サイズの小型化や高密度実装を実現することができる。またインナービアホール接続における電気的接続に導電性ペーストを用いているので、ビアホールに印加される応力を緩和することができ、熱衝撃等に対する寸法変化に対しても安定な電気的接続を実現することができている。
【０００３】
具体的なＩＶＨ構造における多層回路基板の製造方法の一例について図９Ａ−Ｈを参照して以下に説明する。
【０００４】
アラミド不織布にエポキシ樹脂を含浸させた基材（プリプレグ）２０１の上下面に保護フィルム２０２ａをラミネート後、所望の位置にレーザー加工などの手段により貫通孔２０４（ビアホール）を形成する。（図９Ａ〜Ｃ）次に、ビアホールに導電性樹脂ペースト２０５を印刷法などの手段により充填した後（図９Ｄ）、保護フィルムを剥離除去する。このことで導電性樹脂ペーストは保護フィルム厚み分だけ突起形状となったプリプレグ２５１ａが得られる。このプリプレグの上下面に銅箔２５０を配置して（図９Ｅ）、熱プレスを行うことで、プリプレグに含浸させたエポキシ樹脂が硬化して銅箔と接着しビアホールに充填された導電性樹脂ペーストにより上下導通が取れる（図９Ｆ）。その後、銅箔をパターンニングすることで両面回路基板２６１（図９Ｇ）を作製することができる。更に、両面回路基板２６１をコア材として上下に導電性樹脂ペーストが充填されたプリプレグ２５１ｂ、２５１ｃおよび、その外側に銅箔２５０を配置して、熱プレスと銅箔パターン形成をくり返すことでＩＶＨ構造の多層回路基板を製造することができる（図９Ｈ）。
【０００５】
しかし、これらの方法によっても２次元的に部品を高密度に実装することは限界に近づきつつある。また、高速化、高密度化に伴いノイズの影響も避けて通れなくなりつつある。従って、回路基板は高密度、高機能、耐ノイズに加え、部品を内蔵した３次元実装形態のモジュールの出現が期待されている。
【０００６】
このような要求に対して基板内に薄膜部品を作り込む、または既存の部品である半導体素子やＬＣＲ等のチップ部品を内蔵した３次元実装技術の開発が行われている（例えば、特許文献２参照）。その一例として、無機質フィラーと熱硬化性樹脂の混合物内に、既存部品である能動部品や受動部品を埋め込んだ部品内蔵基板が提案されている。この部品内蔵基板は、熱硬化性樹脂に微粒子状の無機質フィラーを高密度に充填することにより低誘電率、高放熱性を有しており、かつ既存部品を容易に埋設することができる。従って、配線パターンが短配線でシールド効果を持たすことも容易であることから、耐ノイズ性の優れた、高密度３次元実装の高周波動作対応回路基板である。
【０００７】
このように無機質フィラーが熱硬化性樹脂に高密度で充填されたコンポジット材料で構成される部品内蔵層の電気的な上下導通を得る手段として、コンポジット材料にビアホール加工を行い導電性樹脂ペーストを充填させることで上下接続を行っている（例えば、特許文献３参照）。具体的な部品内蔵モジュールの製造方法の一例について図８Ａ−Ｈを参照して以下に説明する。図８Ａは未硬化のコンポジット１０１の両面に保護フィルム（または支持フィルム）１０２aが貼り付けられた厚み１００μｍ程度のシート材に、レーザー加工やパンチング加工によって内蔵する部品形状に即したキャビティ１０３を形成し、片面の保護フィルムを剥離後、新たに保護フィルム１０２ｂを貼り替えキャビティの開口部を塞ぐ（図８Ｂ〜Ｃ）。
【０００８】
次にビアホール１０４の形成をパンチング加工によって行い導電性樹脂ペーストを印刷充填する。導電性樹脂ペーストを充填後に保護フィルムを剥離除去する（図８Ｄ〜Ｆ）。
【０００９】
また、同様のプロセスにてキャビティが形成されていないシート材を準備し（図８Ａおよび図８Ｄ〜Ｆ）、両シート材と回路基板１０８および内蔵用部品が実装された回路基板１０９とを図８Ｇに示すようにアライメント積層して熱プレスを行うことで、熱硬化性樹脂を完全硬化して図８Ｈに示すように部品内蔵モジュールを製造することができる。
【特許文献１】特許第2603053号公報（２６頁−３８頁，図１−４）
【特許文献２】特公平６−３２３７８号公報（２頁，図３）
【特許文献３】特開平１１-２２０２６２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、従来の製造方法では未硬化のコンポジットシートに両面保護フィルムが貼り付けられたシート材にパンチングを行うために、パンチが上側保護フィルムを貫通後、下側保護フィルムが障壁となることから未硬化のコンポジット材を圧縮変形させながら加工が進む。その際、下側の保護フィルムはダイの穴方向への伸びを発生させる。すなわち、未硬化のコンポジット材が圧縮された状態でビアホール加工された後、圧縮開放されることで孔が鼓形状になり、導電性樹脂ペーストの充填が困難になる。また、下側保護フィルムが伸びた状態でパンチング切断されるために綺麗な孔形状とならずバリが発生するため導電性樹脂ペーストの充填に悪影響を与える場合がある（図６ａ〜ｃ）。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、コンポジットシート材に圧縮が発生せずストレートのビアホール加工ができ、バリの発生もなく、導電性樹脂ペーストの充填が容易で接続品質の良好なビア接続を得ることができる回路基板の製造方法及びこれを用いた部品内蔵モジュールの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の回路基板の製造方法は、電気絶縁性基材の両面に保護フィルムをラミネート後、所望の位置にビアホール加工を行い、前記ビアホールに導電性ペーストを充填する工程と、前記保護フィルムを剥離後、前記電気絶縁性基材の上下に面に電極パターンを配置形成する工程により回路基板を製造する方法において、前記保護フィルムの少なくとも片面は、前記ビアホール加工位置に対応した箇所に予め孔開け又はミシン目加工をしておき、前記電気絶縁性基材とラミネートを行った後にパンチングにより孔加工を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明の部品内蔵モジュールの製造方法は、無機質フィラー７０〜９５重量％と、未硬化状態の熱硬化樹脂組成物５〜３０重量％を含む電気絶縁性基材の両面に保護フィルムをラミネート後、所望の位置にビアホール加工を行い、前記ビアホールに導電性ペーストを充填する工程と、前記保護フィルムを剥離後、前記電気絶縁性基材の上下に面に内蔵用部品が実装された回路基板を配置して熱プレス工程により前記未硬化の熱硬化性樹脂部に前記実装部品を内蔵させると共に樹脂の熱硬化により前記回路基板と前記電気絶縁性基材を貼り合わせる工程により部品内蔵モジュールを製造する方法において、前記保護フィルムの少なくとも片面は、前記ビアホール加工位置に対応した箇所に予め孔開け又はミシン目加工をしておき、前記電気絶縁性基材とラミネートを行った後にパンチングによりビアホール加工を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の回路基板の製造方法及びこれを用いた部品内蔵モジュールの製造方法によれば、少なくともパンチング下面側の保護フィルムにはビアホール加工する位置に予め穴加工されているため、未硬化コンポジットシートにパンチが進入しても未硬化のコンポジットシートの押し出しを阻害する保護フィルムが無いことで、コンポジットシート材に圧縮が発生せずストレートのビアホール加工ができる。また、予め保護フィルム単体で穴加工されていることでバリの発生もないことから導電性樹脂ペーストの充填が容易で接続品質の良好なビア接続を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の回路基板の製造方法及びこれを用いた部品内蔵モジュールの製造方法は、保護フィルムの少なくとも片面のビアホール加工位置に対応した箇所に、予め孔開け又はミシン目加工をしておき、電気絶縁性基材とラミネートを行った後にパンチングにより孔加工を行う。
【００１６】
ビアホール径は好ましくは０．０３〜０．６ｍｍの範囲で、保護フィルムに加工される孔径は、０．０３〜２ｍｍの範囲が好ましい。また、保護フィルムの孔径が前記ビアホール径より大きいか又は同サイズであることが好ましい。保護フィルムの孔径はビアホール径より小さくても良い場合がある。パンチング加工により保護フィルムが多少残っていてもストレート状のビアホール加工ができるからである。保護フィルムに予め加工される孔は、穴であってもよいし、ミシン目形状の加工であってもよい。
【００１７】
電気絶縁性基材は無機質フィラー７０〜９５重量％と、未硬化状態の熱硬化樹脂組成物５〜３０重量％を含む混合物であり、保護フィルムはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）から選ばれる少なくとも一種類のフィルムであることが好ましい。また、無機質フィラーとしては、平均粒径１〜２０μｍのＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮ、ＳｉＯ2材料などが使用でき、熱硬化性樹脂としては、例えばＢステージ（部分硬化又は半硬化を含む未硬化状態）のエポキシ樹脂、フェノール樹脂もしくはシアネート樹脂を使用できる。
【００１８】
保護フィルムに形成された基準穴もしくは個々の孔をカメラなどにより位置認識により、パンチングマシンの加工座標制御を行うことで、予め保護フィルムに加工された穴とパンチング加工する孔の位置精度を確保することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１Ａ〜Ｇは本発明の実施の形態１に於けるビアホール形成方法の工程説明図である。２ａは厚み５〜３０μｍのポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）フィルムで、図２Ｂに示すようにレーザーや打ち抜きなどの手段により所望の位置に穴加工８０されている（図１Ａ−Ｂ）。次に無機質フィラー７０〜９５重量％と、未硬化状態の熱硬化樹脂組成物５〜３０重量％の混合物である厚み１００μｍ程度のコンポジットシート１の下面に、ビアホールと対応する位置に直径Φ０．２ｍｍの穴加工された保護フィルム２ｃと、上面に保護フィルム２aを配置して（図１Ｃ）、ラミネートを行い一体化する（図１Ｄ）。次いで、パンチ７１とダイ７２によるパッンチングにより所望の位置にビアホール加工を行う（図１Ｅ−Ｇ）。パンチ７１とダイ７２によるパッンチングによって貫通孔２０４が開けられる。
【００２１】
この際、図３および図５に示すように、保護フィルムに予め加工された穴８０をＣＣＤカメラ８３により位置認識を行い、パンチャーパンチユニットもしくは加工基材の搬送系のＸＹ軸制御を行うことで、保護フィルムに加工された穴中心に対して直径Φ０．１５ｍｍのビアホールがパンチング形成される。前記説明は保護フィルムに形成される穴を個々に認識しながら制御をかけビアホール加工を行っているが、基準穴８１を形成し、これを予め認識して相対位置について計算して制御をかけ加工することでもよい。
【００２２】
このように下側の保護フィルムに予め穴加工されていることで、コンポジットシートにパンチが進入してきても、未硬化のコンポジットシート材が、スムースに押し出されることでストレートの孔が形成され保護フィルムのバリの発生も生じない。ストレートのビアホール形成ができることで充填状態の良好な導電性樹脂ペースト印刷が行える。
【００２３】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２に於けるビアホール形成方法を示すものである。保護フィルムに予め穴を開ける替わりに、ミシン目状の切り欠けを施したもので、構成と工程は実施の形態１と同じである。完全に穴を開けずに保護フィルムを残すことで、コンポジットシートとのラミネート時に保護フィルムの厚み段差の悪影響を考える必要がない。例えば、ラミネート時の加熱と圧力によりコンポジットシート１が軟化して保護フィルムの穴を塞ぎ、ビアホール加工および導電性樹脂ペースト１０５を充填後、保護フィルムを剥離した時の導電性樹脂ペースト１０５の突起が無くなることはない。また、ミシン目が施されていることでパンチの推進圧力に対しても、比較的切断されやすく良好なビアホール形状を得ることができる。
【００２４】
（実施の形態３）
図１、図２、図５、図８を用いて本発明の実施の形態３における部品内蔵モジュールの製造方法について説明する。
【００２５】
図１の１は、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮ、ＳｉＯ2などで構成される無機質フィラー７０〜９５重量％と、エポキシ樹脂、フェノール樹脂もしくはシアネート樹脂を主成分とする未硬化状態の熱硬化樹脂組成物５〜３０重量％を含む混合物からなる電気絶縁性シート（コンポジットシート１）である。
【００２６】
無機質フィラーが７０重量％以下になると電気絶縁性シートを加熱硬化させる際に粘度が急速に低下し流動性が増加する。流動性が良過ぎると電気絶縁性シート内に形成されるビアホールが樹脂流動とともに流れたり変形が生じたりする。また、９５重量％以上では高粘度過ぎるため必要とされる性状および形状のシート成型が困難となる。
【００２７】
２ａは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＮ（ポリエチレン ナフタレート）などで構成される厚み５〜１００μｍの保護フィルムあるいは支持材である。この保護フィルムに実施の形態１で説明したようにレーザーや打ち抜きなどの手段により所望の位置に穴加工８０されている。次に無機質フィラー７０〜９５重量％と、未硬化状態の熱硬化樹脂組成物５〜３０重量％の混合物である厚み１００μｍ程度のコンポジットシート１の下面に、穴加工された保護フィルム２ｃと、上面に保護フィルム２aを配置して真空ラミネートで貼り合わせて複合体２０を製作する（図１Ｄ）。次に図示はしていないが、搬送用のステンレスの枠体に複合体２０を固定させる。
【００２８】
次に一体化させた搬送用のステンレスの枠体をパンチングマシンにセットする。
【００２９】
次にこのようにして加工されるビアホール形成方法を用いて部品内蔵モジュールの製造方法の一例について図８Ａ−Ｈを参照して以下に説明する。なお図８Ａ−Ｈの工程自体は従来例と同様である。
【００３０】
図８Ａは未硬化のコンポジット１０１の両面に保護フィルム１０２aが貼り付けられた厚み１００μｍ程度のシート材である。これにパンチング加工によって内蔵する部品形状に即したキャビティ１０３を形成する（図８Ｂ）。
【００３１】
次の導電性樹脂ペースト１０５の充填工程でキャビティ１０３に導電性樹脂ペースト１０５の入らないようにするため保護フィルム１０２aを剥離して、新たな保護フィルム１０２ｂを改めてラミネートする（図８Ｃ）。次にビアホール１０４の形成をパンチング加工によって行う（図８Ｄ）。
【００３２】
次に図８Ｅにおいて導電性樹脂ペースト１０５を印刷充填する。導電性樹脂ペースト１０５をビアホール１０４へスクリーン印刷機を用いて、１回〜３回往復に印刷充填することにより、導電性樹脂ペースト１０５が保護フィルム１０２ａまで完全に充填される。
【００３３】
次に温風乾燥炉を用いて導電性樹脂ペースを、例えば温度３０℃〜１２０℃、乾燥時間５分〜１２０分で半硬化させる。
【００３４】
次に一体化した搬送用のステンレスの枠体と複合体を分離させる。また、同様のプロセスにてキャビティ１０３が形成されていない複合体を準備する（図８Ａおよび図８Ｄ〜Ｅ）。
【００３５】
図８Ｇの１０６は、図８Ｆに示すキャビティとビアホール形成したコンポジットシートで、１０７はビアホール形成のみ形成されたコンポジットシートである。図８Ｇにおいて、回路基板１０８および内蔵用部品が実装された回路基板１０９の上下にコンポジットシート１０６の２枚とコンポジットシート１０７の１枚と回路基板１０９を順次、アライメント積層する。次に図８Ｈにおいて、例えば温度１００℃〜３００℃、時間５分〜３時間にて熱プレスを行う。熱プレスにより、コンポジットシートが一旦溶融することで、回路基板に実装された部品がコンポジットシート内に埋め込まれる。その後、熱硬化することで回路基板と接着され部品内蔵モジュールを製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のパンチング加工方法は、絶縁基材シートが保護フィルムに微細な穴加工を施しているので絶縁基材シートの屑がすぐに抜け落ち、厚手の絶縁基材シートにビアホール加工を施しても、絶縁基材シートが縮まなくいのでビアホール内には応力が少なくなり、ストレートなビアホール形成状態することを有するので、例えば、高密度、高機能、耐ノイズに加え、部品を内蔵した実装形態のモジュールの製造方法等としての用途にも適用できる。
【００３７】
本発明にかかる、無機質フィラーと熱硬化性樹脂で構成されるシート内に既存部品を３次元的に内蔵できる高密度実装モジュールは、半導体チップも内蔵でき耐ノイズ性、放熱性、小型化、生産性に優れていることから、通信機器のＲＦモジュール、半導体パッケージ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】Ａ−Ｇは本発明の実施の形態１における回路基板の製造方法及びこれを用いた部品内蔵モジュールの製造方法を説明する工程断面図。
【図２】本発明の実施の形態１における導電性ペーストの印刷工程を示す断面図。
【図３】Ａは本発明の実施の形態２における回路基板の製造方法を説明する断面図、Ｂは平面図。
【図４】Ａは本発明の実施の形態２における回路基板の製造方法を説明する断面図、Ｂは平面図。
【図５】本発明の実施の形態１におけるビアホールの位置合わせを説明する断面図。
【図６】Ａ−Ｃは従来例における部品内蔵モジュールの製造方法を説明する工程断面図。
【図７】従来例における導電性ペーストの印刷工程を示す断面図。
【図８】Ａ−Ｈは従来例及び本発明の形態３における部品内蔵モジュールの製造方法を説明する工程断面図。
【図９】Ａ−Ｈは従来例における多層回路基板の製造方法を説明する工程断面図。
【符号の説明】
【００３９】
1,101,106,107  コンポジットシート
2a,2c,102a,102b,102c,202a  保護フィルム
20  複合体
71  パンチ
72  ダイ
80  穴
81  基準穴
83  ＣＣＤカメラ
103  キャビティ
104  ビアホール
105,205  導電性樹脂ペースト
108,109  回路基板
201,251a,251b,251c  プリプレグ
204  貫通孔
250  銅箔
261  両面回路基板
【図１】
2005166940.tif 000003
【図２】
2005166940.tif 000004
【図３】
2005166940.tif 000005
【図４】
2005166940.tif 000006
【図５】
2005166940.tif 000007
【図６】
2005166940.tif 000008
【図７】
2005166940.tif 000009
【図８】
2005166940.tif 000010
【図９】
2005166940.tif 000011