(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線基板に形成したスルーホール内に誘電率が４０以下の低誘電率樹脂材料を充填する孔埋め工程と、この樹脂材料の硬化後の低誘電率層の表面部を除去し凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部に前記低誘電率層よりも回路パターンに対する密着性に優れた高密着性樹脂材料を充填する凹部埋め込み工程と、この樹脂材料の硬化後の高密着性層を研磨して基板を平滑化する研磨工程と、この高密着性層の表面を粗化する表面粗化工程と、その後基板の表面に回路パターンを形成する回路パターン形成工程とを実行することを特徴とするプリント配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記低誘電率樹脂材料は紫外線硬化及び熱硬化が可能な二段硬化型樹脂であるとともに前記高密着性樹脂材料は熱硬化型樹脂であって、前記孔埋め工程の後に紫外線を照射することによって前記低誘電率樹脂材料を一次硬化させ、上記凹部埋め込み工程の後に加熱することによって前記低誘電率樹脂材料と前記高密着性樹脂材料とを熱硬化させることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスルーホールを有するプリント配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高度情報化社会の時代を迎え、電子機器およびそれに使用されるプリント配線基板の小型化、高密度化、信号の高速処理化等が重要な課題となっている。
小型かつ高密度なプリント配線基板を製造するために、ビルドアップ法による回路パターンの形成が多く採用されている。その具体的な製造手順としては、例えば次のようなものがある。
【０００３】
まず、基板の所要箇所にスルーホールを形成し、そのスルーホールの内周面および基板表面に化学メッキおよび電解メッキにより導体層を形成する。次に、スルーホール内に孔埋め印刷を行って樹脂材料を充填させ、この樹脂材料の硬化後に、基板表面からはみ出した樹脂部分を研磨して平滑基板を得る。そして、その後再び基板表面に化学メッキおよび電解メッキを行って導体層を形成し、その不要部分をエッチング法により除去して、所定の回路パターンを形成する。
【０００４】
ところで、プリント配線基板上に形成された回路パターンでの信号伝搬速度は、基板材料の実効誘電率の平方根の逆数に比例することから、プリント配線基板を構成する基材、充填剤、樹脂などの誘電率はできるだけ低くすることが好ましい。従って、プリント配線基板の基材に形成されたスルーホールを孔埋めする樹脂材料としても、従来はこのような観点から、低誘電率のものが使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来から使用されている低誘電率の樹脂材料は、回路パターンとの密着性が充分であるとは言い難い。上述したように、近年の配線基板の小型化や高密度化に伴って回路パターンの複数層化がますます進んでいるが、積層される回路パターンの数が増加するほど、最下層の回路パターンにかかる力は大きくなる。このため、スルーホール内に充填される樹脂材料と、その樹脂材料上に形成される最下層の回路パターンとの密着性が悪いと、それらの接触部分で剥離が起こり易くなって、基板の信頼性が低下するという問題が起きる。
【０００６】
このような問題を解決するために、スルーホール内に充填する樹脂材料中に金属粉を混合させたり、または樹脂の替わりに金属ペーストを埋め込むことによって、スルーホール内の充填材料と回路パターンとの密着性を高める試みがなされた。しかし、このような材料を使用すると、基板材料全体の誘電率が高くなって信号伝搬速度が大きく低下するため、好ましくない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、スルーホール内の樹脂材料の誘電率をこれまでと同様に低く保ちつつ、かつ回路パターンとの密着性にも優れるプリント配線基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段・作用及び効果】
本発明で製造されるプリント配線基板によれば、スルーホール内の深層部に位置する樹脂層は低誘電率を有するので、プリント配線基板の信号伝搬速度を従来と遜色なく高速に維持することができる。しかも、回路パターンと接する表層部の樹脂層は密着性に優れる樹脂で構成されているので、回路パターンと樹脂層とが剥離し難く、プリント配線基板の信頼性も併せて向上させ得るという優れた効果を奏する。
【００１０】
低誘電率層を構成する樹脂材料としては、従来からプリント配線基板の孔埋め用樹脂として使用されているアクリレート−エポキシ系樹脂が好ましいが、その他にも誘電率が４０以下と低いものが使用でき、熱膨張係数が基材と近い、高ガラス転移温度、低吸水率等の諸条件を満たすものであれば何でもよい。また、高密着性層を構成する樹脂材料としては、金属表面および異種樹脂材との界面接着性が良好であるものが好ましく、例えばエポキシ樹脂等が挙げられる。また、銅とのメッキ密着強度は１．０Ｋｇ／ｃｍ以上であることが好ましい。
【００１１】
請求項１の発明に係るプリント配線基板の製造方法は、プリント配線基板に形成したスルーホール内に誘電率が４０以下の低誘電率樹脂材料を充填する孔埋め工程と、この樹脂材料の硬化後の低誘電率層の表面部を除去し凹部を形成する凹部形成工程と、凹部に前記低誘電率層よりも回路パターンに対する密着性に優れた高密着性樹脂材料を充填する凹部埋め込み工程と、この樹脂材料の硬化後の高密着性層を研磨して基板を平滑化する研磨工程と、この高密着性層の表面を粗化する表面粗化工程と、その後基板の表面に回路パターンを形成する回路パターン形成工程とを実行するところに特徴を有する。
【００１２】
上記製造方法によれば、スルーホール内はまずこれまでと同様の低誘電率樹脂材料によって充填されるから、従来の装置を用いて同様の条件でプリント配線基板のスルーホールを孔埋めすることが可能である（孔埋め工程）。次にこの低誘電率樹脂材料を硬化させた後、樹脂材料の表面部のみを溶解除去して凹部を形成し（凹部形成工程）、この凹部に高密着性の樹脂材料を充填する（凹部埋め込み工程）。そして樹脂材料を硬化させて基板の表面を平滑化する（研磨工程）と、スルーホール内の樹脂層は、その大部分を従来と同様の低誘電率の樹脂層としながら、表層部だけを高密着性の樹脂材料に置き替えた構成となる。さらにその樹脂表面を例えばバフ研磨機によって粗化する（表面粗化工程）ことで、その上に形成される回路パターンとの密着性を著しく向上させることができるという優れた効果を奏する。
【００１３】
請求項２の発明に係るプリント配線基板の製造方法は、請求項１において、低誘電率樹脂材料は紫外線硬化及び熱硬化が可能な二段硬化型樹脂であるとともに高密着性樹脂材料は熱硬化型樹脂であって、孔埋め工程の後に紫外線を照射することによって低誘電率樹脂材料を一次硬化させ、上記凹部埋め込み工程の後に加熱することによって低誘電率樹脂材料と高密着性樹脂材料とを熱硬化させるところに特徴を有する。
【００１４】
上記製造方法によれば、先にスルーホール内に孔埋めされる低誘電率の樹脂材料は二段硬化型樹脂であるため、まず孔埋めした後に紫外線を照射することによって、この樹脂材料は半硬化状態となる。そしてその状態で表層部の除去が実行されるので、凹部形成を迅速かつ容易に行うことができるという効果を奏する。
また、この低誘電率樹脂材料の熱硬化は、凹部に充填される高密着性樹脂材料の熱硬化と同時に行われるので、硬化工程をわざわざ増やす必要がない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１ないし図８を参照して説明する。
本実施形態では、基材として、例えば厚さ１００〜３０００μｍのガラスエポキシ基板１１の両面に銅箔１２を貼り付けてなる銅張り積層板１０を使用している（図１参照）。この銅張り積層板１０の所要箇所に、周知のドリル等を用いてスルーホール１３を孔あけ加工し（図２参照）、化学メッキおよび電解メッキを行ってスルーホールの１３の内周面も含めた全域に銅のメッキ層１４を形成して、基板表面の導体層の厚みを約２０μｍとする（図３参照）。この配線基板に対して以下の工程が順次実行される。
【００１６】
＜孔埋め工程＞
まず、配線基板の片側面から、紫外線および熱硬化の二段硬化型低誘電率樹脂材料１５を印刷し、スルーホール１３内を低誘電率樹脂材料１５によって埋め込んだ状態とする。そしてこの低誘電率樹脂材料１５を周知の露光装置によって露光して一次硬化させ、表面が平坦になるように例えばバフ研磨機やベルトサンダー等によって研磨する（図４参照）。
【００１７】
＜凹部形成工程＞
次いでこの低誘電率樹脂材料１５の表面部のみを、強アルカリ水溶液によって２０〜５０μｍ程度溶解除去する。すると、図５に示すように、スルーホール１３の位置する部分に凹部１６が形成される。
【００１８】
＜凹部埋め込み工程＞
次に、この配線基板の両面に、例えばスクリーン印刷によって上記低誘電率樹脂材料１５よりも密着性に優れた高密着性樹脂材料１７を凹部１６に充填する。そして加熱を行うと、熱によって深層部に位置する半硬化状態の低誘電率樹脂材料１５が完全に硬化されると共に、表層部の高密着性樹脂材料１７も硬化される。
【００１９】
＜研磨工程＞
そして、スルーホール１３から基板表面に盛り上がっている硬化後の高密着性樹脂材料１７を、例えばバフ研磨することによって、平滑基板を得る（図６参照）。基板表面のスルーホールの位置には、高密着性樹脂材料１７が露出した状態となる。
【００２０】
＜表面粗化工程＞
さらに、研磨された平滑基板の樹脂部分の表面を、例えば過マンガン酸エッチングによって粗化する（図７参照）。これによって、樹脂上に形成される銅の回路パターンとの密着性がさらに向上する。
【００２１】
＜回路パターン形成工程＞
そしてこのようにして得られた配線基板の表面に、化学メッキおよび電解メッキによって再度銅のメッキ層１８を形成し、周知のフォトエッチング法によって下層のメッキ層１４とともに不要部分を除去することにより、回路パターンを形成する。具体的には、例えば配線基板上にまず感光性のエッチングレジストを印刷し、乾燥後に回路パターンフィルムを重ねて露光する。これを現像すると、回路パターンとして残すべき部分に硬化したエッチングレジストが重ねられた配線基板が得られる。
そこで、この配線基板をエッチングレジスト液中に浸漬して、メッキ層１４，１８の不要部分を溶解させて除去する。そしてエッチングレジストを除去すれば、所要部分のメッキ層１４，１８が残り、回路パターンが完成する（図８参照）。
【００２２】
＜本実施形態の効果＞
このように本実施形態のプリント配線基板およびその製造方法によれば、スルーホール内の樹脂層の表層部は、高密着性樹脂材料で構成される。従って、樹脂層とその上に形成される回路パターンとの密着性が高まって両者間の剥離が生じ難くなるため、基板の信頼性を大きく向上させることができる。
【００２３】
具体的には、上記実施形態のような製造方法によって作製したプリント配線基板の、回路パターンのピール強度をＪＩＳ規格に基づいて測定したところ、スルーホール内に従来の低誘電率樹脂材料のみを埋め込んだ従来のものでは０．３Ｋｇ／ｃｍであったのに対し、本実施形態のように表層部を高密着性樹脂材料に置き替えたものでは１．２Ｋｇ／ｃｍと大きく向上した。
【００２４】
また、深層部は低誘電率樹脂材料にて構成されているので、基板全体の誘電率を低く維持して、信号伝搬速度を従来と遜色なく高速に維持することができる。
また、本実施形態では、先に孔埋めされる深層部の低誘電率樹脂材料が二段硬化型樹脂であるため、半硬化状態で樹脂層の表面部を除去することができ、凹部形成を迅速かつ容易に行うことができるという効果を奏する。しかもこの深層部の樹脂層は、表層部の高密着性樹脂材料の熱硬化時に同時に完全硬化されるので、硬化工程が増えることがない。
【００２５】
なお、上記実施形態では、凹部１６の深さを２０〜５０μｍとした場合に好ましい結果が得られた。これは、２０μｍ以下では表層部の高密着性層が薄すぎて、過マンガン酸エッチングの際にエッチング液が表層部と深層部との樹脂界面まで入り込み、樹脂界面での剥離が起こり易くなるためと考えられる。また、５０μｍ以上になると、凹部１６が深くなり過ぎて、凹部埋め込み工程において印刷不良が起こり易くなるためと考えられる。ただし、基材表面の導体層の厚みや、孔径等によって、凹部深さの適切な範囲は相違するから、上記実施形態の数値に限定されるものではない。
【００２６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、サブトラクティブ法によって回路パターンを形成したが、これに限らず、アディティブ法等、他の方法によって回路パターンを形成する構成としてもよい。
（２）上記実施形態では、低誘電率樹脂材料を片側面からスルーホール内に充填させたが、両側面から充填させてもよい。
（３）上記実施形態では、二段硬化型の低誘電率樹脂材料を使用したが、これに限らず、熱硬化型あるいは紫外線硬化型樹脂等を使用してもよい。
（４）上記実施形態では、樹脂層の上に回路パターンを単層だけ形成したが、これに限らず、複数層積層してよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る配線基板の基材の断面図
【図２】同じく孔あけ工程を示す配線基板の断面図
【図３】同じくメッキ工程を示す配線基板の断面図
【図４】同じく孔埋め工程を示す配線基板の断面図
【図５】同じく凹部形成工程を示す配線基板の断面図
【図６】同じく凹部埋め込み工程を示す配線基板の断面図
【図７】同じく表面粗化工程を示す配線基板の断面図
【図８】同じく回路パターン形成工程を示す配線基板の断面図
【符号の説明】
１０…銅張り積層板
１３…スルーホール
１４、１８…メッキ層
１５…低誘電率樹脂材料
１６…凹部
１７…高密着性樹脂材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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