(57)【要約】【課題】  ＦＰＣを作製する際に薄い絶縁基材を用いても、接続粒子が貫通穴部からずれることがなく、プレス後に導通不良を生じ難いプリント基板の製造方法の提供。【解決手段】  １つ以上の貫通穴が設けられた絶縁基材の少なくとも前記貫通穴の周辺又は貫通穴の内周面に液状の絶縁材料を塗布し、次いで導電材料からなる接続粒子を前記貫通穴部に配置し、次いで前記絶縁基材の両面に導電部材を重ね合わせてこれらを加熱、加圧し、前記接続粒子を押し潰し、この接続粒子によって両側の導電部材間を電気的に接続し、次いで導電部材にパターン形成を行いプリント基板を得ることを特徴とするプリント基板の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の貫通穴が設けられた絶縁基材の少なくとも前記貫通穴の周辺又は貫通穴の内周面に液状の絶縁材料を塗布し、次いで導電材料からなる接続粒子を前記貫通穴部に配置し、次いで前記絶縁基材の両面に導電部材を重ね合わせてこれらを加熱、加圧し、前記接続粒子を押し潰し、この接続粒子によって両側の導電部材間を電気的に接続し、次いで導電部材にパターン形成を行いプリント基板を得ることを特徴とするプリント基板の製造方法。
【請求項２】
接続粒子及び導電部材が銅であり、接続粒子と導電材料とが金属結合により接合されることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板の製造方法。
【請求項３】
液状の絶縁材料がポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、液晶ポリマーから選択される熱可塑性樹脂の溶液または前駆体溶液であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント基板の製造方法。
【請求項４】
液状の絶縁材料の粘度が１０〜１００ポイズの範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の内部部品などに用いられるプリント基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
層間導通の一般的な方法として、スルーホールを利用したものがある。図２は、スルーホールを利用して層間導通を行う従来のプリント基板を例示する図であり、この従来のプリント基板は、ポリイミド等からなる絶縁基材１０の両側に銅などからなる導電部材１１を貼り合わせた複合材料に対し、ドリル加工やレーザー加工などの方法で貫通穴１２を穿設し、この貫通穴１２内部にメッキ等で導電部を形成することにより、絶縁基材１０の両側にある導電部材１１間の導通をとっている。
【０００３】
別な方法として、図３に示すように、エッチング等で片側の導電部材１１に開口を形成し、次にエッチングやレーザー加工でその開口下の絶縁基材１０部分を除去し、非貫通穴１３を形成し、この非貫通穴１３へメッキや導電性ペースト充填を行い、絶縁基材１０の両側にある導電部材１１間の導通をとっている。
【０００４】
しかし、図２に示すスルーホールや図３に示す非貫通穴を形成し、メッキを施す従来の層間導通方式では、メッキが穴内部だけでなく、銅からなる導電部材の表面にも形成されるため、導電部材の厚さがメッキで増加してしまう。導電部材の厚さは、銅エッチングによるパターン形成に影響を及ぼし、導電部材の銅が厚くなると狭ピッチのパターン形成が困難になる。
また、非貫通穴へ導電性ペーストを充填する場合、両側の導電材料の層間導通は、導電材料と導電性ペーストとの接触により成り立っている。導電性ペーストは導電粒子と樹脂成分とからなり、樹脂成分によって導電ペーストは穴内部へ密着しているが、高温高湿な負荷のかかる環境下では密着性が弱くなり、長期的な導通信頼性に欠ける。
【０００５】
一方、特許文献１には、積層基材に少なくとも一つ以上の孔部と、積層基材の両面に導体とを備え、各々の孔部に前記積層基材の厚さより直径が大きい一つの導電性粒子が圧縮状態で埋設され、前記圧縮状態にある導電性粒子により上下の導体と電気的接続されたことを特徴とする両面プリント基板が開示されている。この特許文献１に記載されたプリント基板は、貫通穴に圧縮状態で埋設された導電性粒子により基材両面側の導電部材間を電気的に接続する構成なので、スルーホール内面にメッキを施したり、導電性ペーストを充填することがないので、前述した図２及び図３に示す従来の層間導通方式における問題を回避することができる。
【特許文献１】特許第３０５７９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の従来技術では、絶縁基材の貫通穴内に導電性粒子をセットした状態で両側の導電部材で挟んで圧縮するとともに、絶縁基材も圧縮する構成なので、薄い絶縁基材が用いられるフレキシブルプリント配線板（以下、ＦＰＣと記す。）を作製する場合には、貫通穴に導電性粒子を乗せる際に導電性粒子が動きやすく、プレスの前やプレス中に導電性粒子が動き、貫通穴の位置からずれてしまい、プレスを行っても導電層間の導通不良を生じる可能性がある。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、ＦＰＣを作製する際に薄い絶縁基材を用いても、接続粒子が貫通穴部からずれることがなく、プレス後に導通不良を生じ難いプリント基板の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、１つ以上の貫通穴が設けられた絶縁基材の少なくとも前記貫通穴の周辺又は貫通穴の内周面に液状の絶縁材料を塗布し、次いで導電材料からなる接続粒子を前記貫通穴部に配置し、次いで前記絶縁基材の両面に導電部材を重ね合わせてこれらを加熱、加圧し、前記接続粒子を押し潰し、この接続粒子によって両側の導電部材間を電気的に接続し、次いで導電部材にパターン形成を行いプリント基板を得ることを特徴とするプリント基板の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明のプリント基板の製造方法において、接続粒子及び導電部材が銅であり、接続粒子と導電材料とが金属結合により接合されることが好ましい。
【００１０】
本発明のプリント基板の製造方法において、液状の絶縁材料がポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、液晶ポリマーから選択される熱可塑性樹脂の溶液または前駆体溶液であることが好ましい。
【００１１】
本発明のプリント基板の製造方法において、液状の絶縁材料の粘度が１０〜１００ポイズの範囲であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、絶縁基材の貫通穴部に液状の絶縁材料を塗布し接続粒子を固定できるので、ＦＰＣを作製する際に薄い絶縁基材を用いても、接続粒子が貫通穴部からずれることがなく、プレス後に導通不良を生じ難いプリント基板を簡単に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明によるプリント基板の製造方法の一実施形態を示す図であり、本実施形態は、本発明の製造方法によってシート状の絶縁基材２０の両面に銅箔などの導電部材２４を貼り合わせ、回路パターンを形成して両面プリント基板を製造する場合を例示している。なお、本発明は本例示に限定されるものではなく、片面プリント基板や複数枚のプリント基板を積層してなる多層プリント基板の製造に適用することもできる。図１中、符号２０は絶縁基材、２１は貫通穴、２２は絶縁材料、２３は接続粒子、２４は導電部材、２５は両面プリント基板用材料である。
【００１４】
本実施形態の製造方法では、まず、絶縁基材２０を用意し（図１（ａ））、この絶縁基材２０の所定位置に１つ以上の貫通穴２１を穿設する（図１（ｂ））。
本発明において用いられる絶縁基材２０としては、特に限定されず、各種の絶縁材料で作られた所望の厚さの絶縁基材を用いることができる。ＦＰＣを製造する場合には、ポリイミドシートなどの薄い可撓性樹脂シートを用いることが望ましい。その場合の絶縁基材２０の厚さは、１０〜５０μｍの範囲が望ましい。
【００１５】
絶縁基材２０に貫通穴２１を穿設する方法は、特に限定されず、レーザー加工、パンチング、ドリル加工などの従来より周知の穴開け加工法を用い、基材の材質や厚みなどに応じて適宜選択して実施することができる。穿設される貫通穴２１の穴径や穴形状も特に限定されず、種々の穴径の円形穴、楕円形、多角形などの貫通穴を１つ以上穿設することができる。また、この貫通穴２１は、基材の表裏で一定の穴径のストレートな貫通穴としてもよいし、いずれか一方の側の穴が広く、他方の側が窄まった形状などとしてもよい。
【００１６】
次に、図１（ｃ）に示すように、絶縁基材２０の一方の面側に、液状の絶縁材料２２を塗布する。この絶縁材料２２は、この後の工程で貫通穴部に接続粒子２３を付着（接着又は粘着を含む）させることができればよく、その材質、厚さは特に限定されない。また、絶縁基材２０の塗布範囲は、絶縁基材２０の一方の面側に限定されず、少なくとも貫通穴２１の周辺（接続粒子２３の直径が貫通穴２１の穴径より大きい場合）又は貫通穴２１の内周面（接続粒子２３の直径が貫通穴２１の穴径より小さい場合）とすることができる。
【００１７】
この液状の絶縁材料２２としては、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、液晶ポリマーから選択される熱可塑性樹脂の溶液または前駆体溶液、或いはエポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂の溶液または前駆体溶液などを用いることができる。この液状の絶縁材料２２として、熱プレス時に接着性を発揮する熱可塑性ポリイミドなどを用いることで、絶縁基材２０に導電部材２４を重ね合わせて熱プレスする際に、絶縁基材２０と導電部材２４とを貼り合わせることができる。なお、その場合、接続粒子２３を乗せる面の反対側の表層に接着性の材料を塗布する必要がある。
【００１８】
この液状の絶縁材料２２を絶縁基材２０の一方の面側に塗布する方法としては、例えば、スクリーン印刷、スピンコート、スプレーコートなどの方法を用いることができる。塗布した際に貫通穴２１を絶縁材料２２の液体が覆ってしまわぬよう、液状の絶縁材料２２の粘度は１０〜１００ポイズの範囲とすることが望ましい。この絶縁材料２２の粘度は、絶縁材料２２に加える溶剤の量などによって調整することができる。
【００１９】
次に、図１（ｄ）に示すように、絶縁材料２２を塗布した絶縁基材２０の貫通穴２１の中又は上に、銅などの導電材料からなる接続粒子２３をマウンター等で位置合わせをして乗せ、絶縁材料２２に付着させる。接続粒子２３を乗せたとき、貫通穴２１の周り又は内壁面が液状の絶縁材料２２によって覆われているので、貫通穴２１の上又は中に配置した接続粒子２３は、絶縁材料２２に付着してその位置から動きにくくなり、貫通穴２１の上に接続粒子２３を固定することができる。接続粒子２３を貫通穴２１へ固定するためには、絶縁材料２２の液の粘度は４０ポイズ以上であることが好ましい。塗布時に粘性が低く接続粒子２３を固定できない場合、塗布後に乾燥させて溶媒の一部を蒸発させることによって、液体の粘度を４０ポイズ以上に上げると良い。さらに、接続粒子２３を乗せた後、真空引きや熱処理等で溶媒を除去し、接続粒子２３を貫通穴２１部分へ固定することが望ましい。
【００２０】
この接続粒子２３の材質は、銅以外にも、軟らかく、融点の低いスズ、亜鉛、アルミニウムやこれらの合金でも良い。他にもクロム、チタン、チタン−タングステン合金などでも良い。また、接続粒子２３の形状は、球状、円柱状、円錐状、直方体状、多角錐状などでもよい。接続粒子２３の直径は、貫通穴２１の穴径及び穴容積に応じて適宜設定されるが、例えば５０〜２００μｍの範囲が好ましい。
【００２１】
次に、図１（ｅ）に示すように、接続粒子２３を乗せた絶縁基材２０の両面に、銅などの導電材料からなるシート状の導電部材２４を重ね合わせ、熱プレスする。この熱プレスにより、接続粒子２３は潰れて貫通穴２１に押し込まれて貫通穴２１を満たし、図１（ｆ）に示す構造のプリント基板用材料２５が得られる。
【００２２】
この導電部材２４としては、銅箔が好ましいが、銅以外にも、軟らかく、融点の低いスズ、亜鉛、アルミニウムやこれらの合金でも良い。他にもクロム、チタン、チタン−タングステン合金などでも良い。特に、接続粒子２３と導電部材２４の材質を同じとすれば、接続抵抗が低くなることから好ましい。本発明において、接続粒子２３と導電部材２４とを銅で構成することが特に好ましい。また、導電部材２４の厚さは、３〜５０μｍの範囲が望ましい。
【００２３】
接続粒子２３を乗せた絶縁基材２０の両面に導電部材２４を重ね合わせ、熱プレスする際の温度条件は、１８０℃以上、好ましくは２４０℃以上とする。
この熱プレスによって、接続粒子２３は潰れ、摩擦の効果により接続粒子２３と導電部材２４の表面の酸化被膜が破壊され、純粋な金属が出てくるため、金属結合によって接続粒子２３と導電部材２４とが強固に接合される。純粋な金属同士は金属結合を形成して強固に接合できるため、接続粒子２３と導電部材２４とは低抵抗で電気的に接続される。
【００２４】
また、この熱プレスによって接続粒子２３が導電部材２４と結合するのと同時に、絶縁基材２０の絶縁材料２２と導電部材２４とが貼り合わせられる。絶縁基材２０と導電部材２４との十分な密着強度を得るため、絶縁材料２２は、絶縁基材２０の表層側と導電部材２４の表面に対し十分な接着性を有することが望ましい。
【００２５】
熱プレスによって、図１（ｆ）に示すように、貫通穴２１内部は、潰れた接続粒子２３で満たされ、基材両側の導電部材２４が、潰れた接続粒子２３によって電気的に接続されたプリント基板用材料２５が作製できる。
【００２６】
次に、基材両側の導電部材２４をエッチング等でパターン形成することによって、両面プリント基板（図示せず）が形成される。
【００２７】
本実施形態によれば、絶縁基材２０の貫通穴部に液状の絶縁材料２２を塗布し接続粒子２３を固定できるので、ＦＰＣを作製する際に薄い絶縁基材２０を用いても、接続粒子２３が貫通穴２１からずれることがなく、プレス後に導通不良を生じ難いプリント基板を簡単に製造することができる。
【００２８】
前記実施形態では、絶縁基材２０の両面側に銅箔などの導電部材を貼り合わせ、回路パターンを形成して両面プリント基板を作製する方法を例示しているが、これに別の基板を積層して多層プリント基板を製造することもできる。この場合には、貫通穴部分へ接続粒子を乗せた別の絶縁材料シートを用意し、パターン形成した両面プリント基板へ位置合わせをし、外側を導電部材で挟んでプレスを行う。プレス後、両側の導電部材のパターン形成を行うことによって、導電部材が４層構造の多層プリント基板を作製することができる。
【実施例】
【００２９】
図１に示す製造工程に従い、両面プリント基板を作製した。
絶縁基材２０として、２５μｍ厚の熱可塑性ポリイミド基材（縦２５０ｍｍ、横３００ｍｍ）を用い、接続粒子２３として純銅（Ｃｕ）からなる直径５０μｍの接続粒子を用いた。また導電材料２４として、厚さ１８μｍの銅箔（縦２５０ｍｍ、横３００ｍｍ）を用いた。さらに、液状の絶縁材料２２として、粘度５０ポイズの液状の熱可塑性ポリイミドを用いた。
【００３０】
まず、絶縁基材２０に直径５０μｍの貫通穴２１を２０００個、レーザー加工によってテーパーがついた形状に穿設した。
次に、貫通穴２１を穿設した絶縁基材２０の片側に、液状の絶縁材料２２として、粘度５０ポイズの熱可塑性ポリイミドをスピンコートによって塗布した。この塗布厚は２０μｍであり、乾燥後の絶縁材料の厚さは２μｍであった。
次に、貫通穴２１上に直径５０μｍの接続粒子２３をマウンター（ＹＡＭＡＨＡ発動機社製、商品名ｉ−ｃｕｂｅ２）により固定した。
次に、温度条件２４０℃で熱プレスし、絶縁基材２０の両面に導電部材２４を貼り合わせた。この熱プレスによって接続粒子２３が潰れて貫通穴を埋め、両側の導電部材がこの潰れた接続粒子２３により電気的に接続された。熱プレス後、基板の総厚は６３μｍとなった。その後、両側の導電部材にエッチングを施し、回路パターンを形成して両面プリント基板を作製した。
【００３１】
得られた両面プリント基板は、潰れた接続粒子２３と両側の導電部材２４とが金属結合で接合され、両側の回路パターンが潰れた接続粒子２３により電気的接続されていた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるプリント基板の製造方法の一実施形態を示す断面図である。
【図２】従来の層間導通方式の一例を示す断面図である。
【図３】従来の層間導通方式の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２０…絶縁基材、２１…貫通穴、２２…絶縁材料、２３…接続粒子、２４…導電部材、２５…両面プリント基板用材料。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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