(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性プラスチックフィルムの両面に、２官能以上のエポキシ樹脂及びフィルム成形可能な高分子量エポキシ重合体を必須成分として含む接着剤を介して銅はくを張り合わせ、この銅はくをエッチングして内層材用の回路を形成し、この内層材の接着剤をＢステージに維持した状態で、前記回路の表面に外層材を重ね、加熱加圧することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層プリント配線板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多層プリント配線板は、表面導体層を含めて３層以上に導体パターンがあるプリント配線板である。多層プリント配線板は、両面銅張積層板にエッチングその他の方法で回路を形成した内層材と外層材（内層材と外層材とを総称して構成材という）とを重ねて接着一体化（この工程を積層という）した多層プリント配線板用積層板の外層材表面に回路を形成して得られる。外層材としては、片面銅張積層板又は銅はくが用いられている。内層材相互間及び内層材と外層材間の接着には、ガラスクロスを基材とするエポキシ樹脂プリプレグが用いられている。
【０００３】
最近の多層プリント配線板は、高密度配線化し、一つの導体層と他の導体層とを電気的に接続する箇所も多くなっている。導体層間の電気的接続は、配線板を貫通するスルーホールを設け、このスルーホール内壁に銅めっきをすることにより行われている。ところが、スルーホールによる電気的接続においては、電気的接続に必要でない導体層にも穴を通すことになり、電気的接続に必要でない導体層においては、その穴を避けて、配線を行わなければならず、設計の自由度や配線の高密度化の障害となる。そこで、配線板全体を貫通する穴だけを使用するのではなく、電気的接続に必要な導体層のみに穴を設ける、いわゆるインターステイシャルバイアホール（ＩＶＨ）によるようになってきている。
【０００４】
表面導体層の回路と、隣接する内層導体層の回路とをＩＶＨで接続するとき、外層材にＩＶＨ用の穴をあけ、この穴と内層材の導体ランドとの位置合わせを行って外層材と内層材とを重ね、ＩＶＨ用の穴が接着剤樹脂で埋まらないように積層一体化し、次に、得られた積層体全体を貫通するスルーホールを設け、スルーホール内壁及びＩＶＨ用の穴内壁に銅めっきを行う。この後、外層銅をエッチングしてＩＶＨ付多層プリント配線板とする。このように、あらかじめ穴あけした構成材を積層する方法を先穴あけ法という。穴あけの方法としては、ドリル加工、パンチング加工、レーザー加工等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電子機器の小型化、軽量化の要求とともに多層プリント配線板も、薄型化が要求され、絶縁層の厚さが３０〜１００μｍの配線板も出現している。多層プリント配線板の構成材である内層材と外層材との接着に用いられるガラスクロスを基材とするプリプレグは、積層後に絶縁層を形成するが、この絶縁層を薄くするために、ガラスクロスを含まない接着剤フィルムを用いることも提案されている。しかしながら、従来の多層プリント配線板は、両面銅張積層板を内層材としているので、薄型化に限度があった。さらに、多層プリント配線板を薄型化するために、外層材として銅はくを用いて、あらかじめ回路を形成した内層材と積層一体化すると、銅はく表面に内層材の凹凸があらわれてしまう。このような凹凸があると、外層材を回路加工するときに、エッチングレジストの密着性を損ねるため、微細パターンを精度よく形成することができなくなる。また、このようにして得られた多層プリント配線板を内層材として用い、これに外層材をさらに積層して高多層化するときには、凹凸の個所がさらに増えたり、また、凹凸の程度も増大してしまう。本発明は、多層プリント配線板を薄型化し、さらに、外層材として銅はくを用いてたときでも表面凹凸が少なく、微細パターンを精度よく形成できる多層プリント配線板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、耐熱性プラスチックフィルムの両面に、２官能以上のエポキシ樹脂及びフィルム成形可能な高分子量エポキシ重合体を必須成分として含む接着剤を介して銅はくを張り合わせ、この銅はくをエッチングして内層材用の回路を形成し、この内層材の接着剤をＢステージに維持した状態で、前記回路の表面に外層材を重ね、加熱加圧することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法である。
【０００８】
本発明で、耐熱性プラスチックフィルムとは、融点やガラス転移温度の高いプラスチックフィルムをいう。熱可塑性樹脂で、非晶質のプラスチックについては、ガラス転移温度が９０℃より高いもの、結晶質のプラスチックでは融点が２００℃より高いものが好ましい。
【０００９】
耐熱性プラスチックフィルムと内層材用の銅はくとを接着する接着剤には、積層時に、内層材表面の凹凸を吸収するとともに、外層材に設けたＩＶＨ用の穴内に過度に流入にしないこと、及び、積層後は配線板として必要な耐熱性を有することが要求される。したがって、この接着剤は、２官能以上のエポキシ樹脂を接着主成分とし、さらに、フィルム成形可能な高分子量エポキシ重合体を必須成分として含む必要がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明について詳述する。
本発明で用いられる耐熱性プラスチックフィルムとしては、芳香環又は複素環を主鎖中に有するポリエステル、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル、芳香環又は複素環を主鎖中に有するポリアミド、ポリアミドエポキシ、アラミド、ポリイミド、フッ素樹脂、ポリカーボネート、液晶ポリマーなどのフィルムが挙げられる。
【００１１】
本発明で用いる接着剤における、２官能以上のエポキシ樹脂（以下エポキシ樹脂という）とフィルム成形可能な高分子量エポキシ重合体（以下高分子量エポキシ重合体という）との配合比は、接着性と樹脂流れ性から、高分子量エポキシ重合体１００重量部に対して、エポキシ樹脂を５〜２００重量部、好ましくは、１０〜５０重量部とされる。
また、エポキシ樹脂と高分子量エポキシ重合体との合計量は、全接着剤成分の３０重量％以上であることが好ましい。３０重量％未満であると、銅はくに対する接着性が低下する傾向がある。
【００１２】
耐熱性プラスチックフィルムと内層材用の銅はくとを接着する接着剤に用いるエポキシ樹脂としては、分子内に２個以上のエポキシ基を持つ化合物であれば制限はなく、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、レゾール型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂などのフェノール類のグリシジルエーテルであるエポキシ樹脂（以下、これらを総称してフェノール型エポキシ樹脂という）、脂環式エポキシ樹脂、エポキシ化ポリブタジエン、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらに可とう性を付与したエポキシ樹脂も使用できる。これらのエポキシ樹脂は、単独で又は組み合わせて使用することもできる。プリント配線板として必要なはんだ耐熱性及び引き剥がし強さを有するためには、フェノール型エポキシ樹脂、又はフェノール型エポキシ樹脂と多官能エポキシ樹脂との混合物が好ましい。
【００１３】
前記接着剤には、エポキシ樹脂の硬化剤及び硬化促進剤を使用することが好ましい。硬化剤及び硬化促進剤としては、ノボラック型フェノール樹脂、ジシアンジアミド、酸無水物、アミン類、イミダゾール、フォスフィン類などが挙げられ、これらを単独で又は組み合わせて使用することができる。
【００１４】
高分子量エポキシ重合体は、二官能性エポキシ樹脂と二官能性フェノール類とを、二官能性エポキシ樹脂と二官能性フェノール類の配合当量比をエポキシ基１に対してフェノール水酸基０．９〜１．１の範囲で、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、イミダゾール類、有機リン化合物、アミン類などを触媒として、沸点が１３０℃以上のアミド系又はケトン系溶媒中で反応固形分濃度５０重量％以下で加熱して重合させて得ることができる。このようにして得られた高分子量エポキシ重合体は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定した重量平均分子量（以下単に重量平均分子量とする）が１００，０００以上であれば、単独でもフィルム成形可能であり、常温でのフィルム強度、貯蔵弾性率の低下又は成形段階での貯蔵弾性率の低下がない。それゆえ、高分子量エポキシ重合体としては、重量平均分子量が１００，０００以上のものを用いるのが好ましい。
【００１５】
高分子量エポキシ重合体の重量平均分子量が１００，０００未満であると、常温でのフィルム強度、貯蔵弾性率の低下または成形段階での貯蔵弾性率の低下が発生しやすく、良好な取扱性または良好な先穴明け方式ＩＶＨ付多層プリント配線板を得ることが困難となる。したがって、重量平均分子量が１００，０００未満の高分子量エポキシ重合体を用いる場合には、高分子量エポキシ重合体との相溶性を有し、しかも高分子量エポキシ重合体との共通溶剤に可溶でフィルム形成性を有するポリマーであるアクリルゴム、ニトリルゴム、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリオレフィンまたはこれらの変性品等を組み合わせて用いることが好ましい。かかるポリマーと重量平均分子量が１００，０００以上の高分子量エポキシ重合体を併せ用いてもよいことはもちろんである。
高分子量エポキシ重合体と前記ポリマーとを併用するとき、耐熱性、接着性、樹脂流れ性等を必要な特性を得るためには、高分子量エポキシ重合体と前記ポリマーとは、高分子量エポキシ重合体１００重量部に対し、前記ポリマーを２〜１００重量部、好ましくは、１０〜３０重量部の範囲で配合される。
【００１６】
耐熱性プラスチックフィルムと内層材用の銅はくとを接着する接着剤は、積層成形時の昇温により、軟化して流動するが、過度に流動しないように硬化反応を進行させる必要がある。過度に流動しないようにするには、接着剤の樹脂流れを０．１〜３．０％、好ましくは０．５〜１．５％に調整する必要がある。樹脂流れが３．０％を超える場合は、積層成形段階でＩＶＨ用の穴に接着剤の樹脂が浸出し、ＩＶＨの導通不良を発生しやすいうえに、接着剤層が脆くなり、取扱性が悪くなる。また、接着剤の樹脂流れが０．１％未満では、内層回路面を平坦にすることができず、ボイドが発生しやすくなる。
接着剤の樹脂流れは、硬化反応制御、組成により制御できる。すなわち、構成成分の分子量、硬化促進剤又は硬化剤の種類、配合量又は塗工条件等を適宜の条件とすることにより必要な樹脂流れの接着剤を得ることができる。
なお、ここで、接着剤の樹脂流れとは、縦横とも１００ｍｍの両面銅張りフィルム（Ｂステージまで硬化させた接着剤を介して両面に銅はくを張り合わせた両面銅張りフィルムの外側に耐熱性プラスチックフィルムを介在させて）を、油圧プレスで、温度１７０℃、圧力１４．７ＭＰａで１０分間加熱加圧した後、縦及び横の長さをそれぞれ１０か所測定し、縦の長さの測定値の平均をａ、横の長さの測定値の平均をｂとするとき、次の数１によって求められる値である。
【００１７】
【数１】
接着剤の樹脂流れ（％）＝（ａ×ｂ／１００）−１００
【００１８】
また、高分子量エポキシ重合体を、架橋剤を用いて適度に架橋させて三次元網目構造とすることを塗工工程中に実施すると、製造工程を増やすことなく多層プリント配線板の耐熱性、耐溶剤性、吸水性及び絶縁信頼性を向上させることができる。架橋剤としては、ポリイソシアネート、活性水素を有する化合物をマスク剤としてイソシアネート基をブロックしたブロック型ポリイソシアネート、エポキシ樹脂、シラノール化合物、金属酸化物、酸無水物等が挙げられる。
【００１９】
この中で、架橋剤の反応性制御が容易で接着剤ワニスの保存安定性を確保しやすく、両面銅張りフィルム及び多層プリント配線板の特性低下を誘発しないことから、ブロック型ポリイソシアネートを用いることが望ましい。ブロック型ポリイソシアネートとしては、フェノール系、オキシム系、アルコール系、マスク剤等でブロックされたトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、イソフォロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等が挙げられる。多層プリント配線板の耐熱性を向上させるためには、フェノールノボラック系マスク剤でブロックされたＴＤＩが好ましいが、これらのマスク剤、イソシアネート類を組み合わせて用いても差し支えない。
【００２０】
難燃性を付与するためには、ハロゲン化されている、特に臭素化されている、高分子量エポキシ重合体を用いるか又は反応型難燃剤を、必要により、耐熱性プラスチックフィルムと内層材用の銅はくとを接着する接着剤に配合する。難燃化するために添加型難燃剤として知られる、燐系難燃剤、チッ素系難燃剤、無機物系難燃剤等を配合することも考えられるが、添加型難燃剤を配合すると、耐溶剤性等の特性が悪いので、反応型難燃剤の配合が望ましい。反応型難燃剤としては、ハロゲン化エポキシ樹脂、特に、臭素化エポキシ樹脂が難燃効果の高さ及び接着剤層が均一となり、多層プリント配線板の特性を考慮した場合最適である。また、多官能ハロゲン化フェノール類、特に、多官能臭素化フェノール類は、エポキシ樹脂の硬化剤としても作用して、良好な多層プリント配線板特性を与えるので好ましい。いずれの場合でも、ハロゲン含有率は、１０〜４０重量％であるのが好ましく、１５〜２５重量％であるのがより好ましい。反応型難燃剤として２官能以上のエポキシ樹脂を用いるときには、接着剤の接着性成分であるエポキシ樹脂の一部を構成することになる。
【００２１】
耐熱性プラスチックフィルムと内層材用の銅はくとを接着する接着剤には、さらに、シランカップリング剤を添加することが好ましい。接着剤と銅はくとの接着力を向上させるためである。添加するシランカップリング剤としては、エポキシシラン、アミノシラン、尿素シラン等が好ましい。
【００２２】
両面銅張りフィルムは、耐熱性プラスチックフィルムの両面に接着剤を塗布乾燥し、銅はくを両面に重ねて加熱接着する方法、銅はくの片面に接着剤を塗布乾燥し、耐熱性プラスチックフィルムを挟んでプレスなどで一体化する方法などによって製造される。もちろん、他の適宜の方法によっても差し支えない。この際に接着剤はＢステージまで硬化させておく。
【００２３】
両面銅張りフィルムに回路形成したのち、外層材と重ね、加熱加圧して、多層プリント配線板とする。
外層材としては銅はくを用いるのが好ましい。内層材と外層材との接着手段には特に制限がないが、薄型化するためには、耐熱性プラスチックフィルムと内層材の銅はくとを接着する接着剤を、あらかじめフィルム状にして用いる方法、外層材とする銅はく面に塗布してＢステージまで硬化させて用いる方法によるのが好ましい。
内層材と外層材との張り合わせは、内層材、外層材等をクッション材を介して鏡板の間に挟んで加熱加圧するが、このとき、鏡板との間に置くクッション材としては、成形温度で流動する性質を有するクッション材が好ましい。このようなクッション材としては、膜厚４０〜１００μｍのポリエチレンシート、ポリ塩化ビニルシートなどがある。また、このクッション材と成形温度で流動しないクッション材、離型シートを組み合わせて用いることが好ましい。成形温度で流動しないクッション材としては、例えば、クラフト紙等が挙げられる。
【００２４】
【実施例】
実施例１
二官能エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量：１７１．５）１７１．５ｇ、二官能フェノール類としてテトラブロモビスフェノールＡ（水酸基当量：２７１．９）２７１．９ｇ、エーテル化触媒として水酸化リチウム０．６６ｇを、アミド系溶媒であるＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１０３７．４ｇに溶解させた（固形分濃度：３０重量％）。これを機械的に撹拌しながら、温度を１２０℃に保ち（オイルバス使用）そのまま６時間反応させ、固形分濃度が３０重量％の、臭素化した高分子量エポキシ重合体のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド溶液（この溶液を溶液Ａとする）を得た。溶液Ａ中に含まれる高分子量エポキシ重合体について、ゲル浸透クロマトグラフィーによる測定から得られた重量平均分子量は５００，０００であり、また、光散乱法による測定から得られた重量平均分子量は１８０，０００であった。溶液Ａの粘度は１８，０００ｍＰａ・ｓであり、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドの希薄溶液の還元粘度は１．３６ｄｌ／ｇであった。
固形分が１００重量部となる量の溶液Ａ、溶液Ａ中に含まれる高分子量エポキシ重合体の架橋剤として作用する、フェノールノボラックでブロックしたトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）２０重量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量：１７１．５）３０重量部、その硬化剤として作用するフェノールノボラック（軟化点７０℃）をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と当量になるように配合し、尿素シランカップリング剤０．５重量部を加え、固形分４０重量％のワニスを得た。
【００２５】
このワニスを、あらかじめマット処理した厚さ２５μｍのポリイミドフィルム（ＭＣＦ−５０００Ｉ、日立化成工業株式会社商品名）の両面に塗布し、１００℃で１分間、その後１５０℃で１分間乾燥してＢステージまで硬化させた接着剤付きポリイミドフィルムを得た。接着剤層の厚さは、片面５０μｍで、臭素含有率は２５重量％であった。また、接着剤の樹脂流れは、０．６％であった。
得られた接着剤付きポリイミドフィルムの両面に厚さ１８μｍの銅はくを重ね、１５０℃、１０ＭＰａで１０分間プレスして両面銅張りポリイミドフィルムを得た。この、両面銅張りポリイミドフィルムの銅はくをエッチングして、両面に、ランドを有する配線パターン（ライン幅０．２ｍｍ、ライン間隔０．１ｍｍ）を形成した。
別に、厚さ１８μｍの銅はくの片面に、前記と同じワニスを塗布し、１００℃で１分間、その後１５０℃で１分間乾燥してＢステージまで硬化させ接着剤付き銅はくを得た。この接着剤付き銅はく５枚を重ねて、ＮＣドリルマシンで直径０．３ｍｍの穴をあけた。
接着剤付き銅はくにあけた穴と、両面銅張りポリイミドフィルムの配線パターンのランドとが重なるようにして位置合わせして、両面銅張りポリイミドフィルムの上下に接着剤付き銅はくの接着剤面側が両面銅張りポリイミドフィルム側に向くようにして重ね、厚さ４０μｍのポリエチレンシートとクラフト紙３枚を介して鏡板で挟み、真空プレスを用いて加熱加圧した。引き続き、得られた積層板の表面に配線パターンを形成し、先に穴あけ加工した部分と内層回路板の導体ランド部分とをめっきで導通させることによりＩＶＨ付４層プリント配線板を得た。
【００２６】
実施例２
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドに代えて、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを用いたほか実施例１と同様にして、固形分濃度が３０重量％の臭素化した高分子量エポキシ重合体のＮ−メチル−２−ピロリドン溶液（この溶液を溶液Ｂとする）を得た。溶液Ｂ中に含まれる高分子量エポキシ重合体について、ゲル浸透クロマトグラフィーによる測定から得られた重量平均分子量は１５０，０００であり、また、光散乱法による測定から得られた重量平均分子量は９０，０００であった。溶液Ｂの粘度は８，０００ｍＰａ・ｓであり、Ｎ−メチル−２−ピロリドンの希薄溶液の還元粘度は０．９０ｄｌ／ｇであった。
溶液Ａに代えて固形分が８０重量部となる量の溶液Ｂを用い、変性アクリルゴム２０重量部を配合したほかは、実施例１と同様にしてＩＶＨ付４層プリント配線板を得た。なお、接着剤の樹脂流れは０．８％であった。ここで用いた変性アクリルゴムは、帝国化学産業株式会社製のエポキシ基含有アクリルゴム、ＨＴＲ−８６０Ｐ−３（商品名）であり、重量平均分子量１００万、エポキシ基をグリシジルメタアクリレートとして３重量％含むエポキシ基含有アクリルゴムである。
【００２７】
実施例３
重量平均分子量５００，０００の臭素化した高分子量エポキシ重合体１００重量部に代えて重量平均分子量５００，０００の臭素化した高分子量エポキシ重合体５０重量部と重量平均分子量５００，０００の臭素化していない高分子量エポキシ重合体５０重量部を配合し、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂３０重量部に代えてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１５重量部と臭素化したビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１５重量部を配合する以外は実施例１と同様にしてＩＶＨ付４層プリント配線板を得た。なお、接着剤の樹脂流れは０．３％であった。
【００２８】
実施例４
銅はく厚さを１２μｍとし、厚さ１０μｍのポリイミドフィルムを用い、接着剤の厚みが片面２５μｍとなるようにした以外は実施例１と同様にしてＩＶＨ付４層プリント配線板を得た。
【００２９】
実施例５
ポリイミドフィルムに代えて厚さ５０μｍのポリエーテルサルフォンフィルム（住友化学工業株式会社製、商品名ＶＩＣＴＲＥＸ）を用い、それ以外は実施例１と同様にしてＩＶＨ付４層プリント配線板を得た。
【００３０】
実施例６
ポリイミドフィルムに代えて厚さ５０μｍのポリエーテルイミドフィルム（三菱樹脂株式会社製、商品名スペリオ）を用い、それ以外は実施例１と同様にしてＩＶＨ付４層プリント配線板を得た。
【００３１】
実施例７
ポリイミドフィルムに代えてポリフェニレンサルファイドフィルム（東レ株式会社製、商品名トレリナ）を用い、それ以外は実施例１と同様にしてＩＶＨ付４層プリント配線板を得た。
【００３２】
比較例
基材厚さ０．１ｍｍ、銅はく厚さ３５μｍのガラス布基材エポキシ樹脂両面銅張積層板の銅はくをエッチングして、両面に配線パターンを形成した。以下実施例１と同様にしてＩＶＨ付４層プリント配線板を得た。
【００３３】
得られたＩＶＨ付４層プリント配線板について、外層回路の表面段差、はんだ耐熱性、熱膨張係数を測定した。また、積層体に設けた穴内への積層成形後の樹脂流れ込み量（穴内壁から穴内に流れ込んだ樹脂先端までの距離）を調べた。その結果を表１に示す。なお、はんだ耐熱性は、４層プリント配線板を２６０℃のはんだ浴に浸漬してふくれ・はがれを生ずるまでの秒数を測定したもの、表面段差は表面粗さ計で測定したもの、熱膨張係数はＴＭＡを用いて測定したものである。
【００３４】
【表１】
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項        目              実施例１  実施例２  実施例３  実施例４
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表面段差（μｍ）            ５以下    ５以下    ５以下    ５以下
はんだ耐熱性（秒）      １８０以上  １２０    １５０    １８０以上
熱膨張特性（ｐｐｍ／℃）    ３５      ４５      ３５      ３０
樹脂流れ込み量（μｍ）      ２５      ５０      ５０        ０
──────────────────────────────────
項        目              実施例５  実施例６  実施例７  比較例
──────────────────────────────────
表面段差（μｍ）            ５以下    ５以下    ５以下  １５〜２５
はんだ耐熱性（秒）      １２０      １２０      ９０    １８０以上
熱膨張特性（ｐｐｍ／℃）  ５０        ５０      ４５      ３０
樹脂流れ込み量（μｍ）    ２５        ２５      ２５      ２５
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【００３５】
【発明の効果】
本発明によって、内層材の凹凸が、外層材表面に現れないようにでき、薄型化できる多層プリント配線板の製造方法が提供される。