JP5357682B2

JP5357682B2 - 多層プリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP5357682B2
Application number: JP2009221492A
Authority: JP
Inventors: 力濱津
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JP2011071350A

Description

本発明は、各種電子機器に用いられる多層プリント配線板を製造する方法に関するものである。

従来、多層プリント配線板は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、導体パターン２が形成された積層板１の表面に１枚又は複数枚のプリプレグ４を介して金属箔５を重ねた後、これを加熱加圧して積層成形することによって製造されている（例えば、特許文献１参照）。そして、このような多層プリント配線板は様々な用途に用いられているが、特に車載用途に用いる場合には、内層パターンとなる導体パターン２の厚みをあらかじめ厚くして放熱性を高めるようにしている。

しかし、導体パターン２の厚みを厚くすると、その分導体パターン２間の隙間の深さが深くなるので、この隙間を充填するためにプリプレグ４の樹脂が不足するようになり、その結果、絶縁層６中にボイド（気泡）が発生しやすくなるという問題が生じる。

そこで、このような問題を解決するため、樹脂不足にならないように１枚又は複数枚からなるプリプレグ４の厚みを厚くすることが考えられるが、この場合には多層プリント配線板全体の厚みが厚くなり、薄型化の要請に応えられなくなるという別の問題が生じる。

特開平５−１２１８７６号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、絶縁層中にボイドが発生するのを防止することができると共に薄型化を図ることが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。

本発明の請求項１に係る多層プリント配線板の製造方法は、積層板１の表面に形成された厚み１０５μｍ以上の導体パターン２間の隙間に、樹脂組成物３として、直径９μｍ以下かつ長さ１００μｍ以下のガラスフィラメントが前記樹脂組成物３全量に対して５０〜６０質量％含有されているものを充填して前記導体パターン２の表面と前記樹脂組成物３の表面とを面一とし、次にこの面にプリプレグ４を介して金属箔５を重ねた後、これを加熱加圧することによって積層成形することを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記プリプレグ４の硬化後の熱膨張係数が５０ｐｐｍ／℃以下であり、前記樹脂組成物３の硬化後の熱膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る多層プリント配線板の製造方法によれば、あらかじめ導体パターン間の隙間に樹脂組成物を充填しておくことによって、プリプレグの樹脂不足を解消し、絶縁層中にボイドが発生するのを防止することができると共に、導体パターン間の隙間を充填するために厚みの厚いプリプレグを用いる必要がなくなり、厚みの薄いプリプレグを用いることができ、薄型化を図ることができるものである。

さらに請求項１に係る発明によれば、プリプレグと同様に樹脂組成物にもガラスフィラメントが含有されていることによって、膨れの発生を防止し、耐熱性を向上させることができるものである。

請求項２に係る発明によれば、硬化後のプリプレグ及び樹脂組成物の熱膨張係数の差が小さくなることによって、耐熱性をさらに向上させることができるものである。

本発明に係る多層プリント配線板の製造方法の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｄ）は断面図である。従来の多層プリント配線板の製造方法の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）は断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明に係る多層プリント配線板の製造方法の一例を示すものであり、多層プリント配線板は次のようにして製造することができる。

まず図１（ａ）に示すような積層板１を作製する。積層板１は多層プリント配線板を製造する場合にコア材として用いるものであり、例えば、銅張積層板等の金属張積層板を用いることができる。金属張積層板を作製するにあたっては、まずガラスクロス（ガラス布）やガラスペーパ（ガラス不織布）等の基材にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂、ＰＰＥ樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する樹脂組成物を含浸させ、これをＢステージ状態（半硬化状態）となるまで加熱乾燥することによってプリプレグを作製し、次に１枚のプリプレグ又は複数枚重ねたプリプレグの片面又は両面に銅箔等の金属箔を重ねた後、これを加熱加圧して積層成形する。そして、このようにして得られた積層板１の表面に厚み１０５μｍ以上（上限は１０００μｍ）の導体パターン２をサブトラクティブ法やアディティブ法等により形成する。この導体パターン２は積層板１をコア材として用いる場合に内層パターンとなるが、この場合、内層パターンとなる導体パターン２の厚みが１０５μｍ以上であることによって、放熱性を高めることができるものである。しかし、内層パターンとなる導体パターン２の厚みが１０５μｍ未満であると、高い放熱性が要求される車載用途等の目的で多層プリント配線板を用いるのが困難となる。なお、積層板１の厚み（導体パターン２の厚みを除く）は０．０４〜１．６ｍｍに設定することができる。また図１に示すものでは、積層板１の両面に導体パターン２を形成しているが、片面のみに導体パターン２を形成してもよい。

次に図１（ｂ）に示すように、積層板１の表面に形成された厚み１０５μｍ以上の導体パターン２間の隙間に樹脂組成物３をスクリーン印刷等により充填すると共に、導体パターン２の表面と樹脂組成物３の表面とをスキージ等を用いて面一とする。

ここで、樹脂組成物３としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂、ＰＰＥ樹脂等の熱硬化性樹脂を含有するものを用いることができるが、好ましくはプリプレグを作製する場合に用いたものと同様のものを用いる。

特に樹脂組成物３としては、直径９μｍ以下（下限は３μｍ）かつ長さ１００μｍ以下（下限は１０μｍ）のガラスフィラメントが上記樹脂組成物３全量に対して５０〜６０質量％含有されているものを用いるのが好ましい。プリプレグと同様に、導体パターン２間の隙間を充填する樹脂組成物３にもガラスフィラメントが含有されていることによって、膨れの発生を防止し、耐熱性を向上させることができるものである。しかし、ガラスフィラメントの直径が９μｍを超えたり、ガラスフィラメントの長さが１００μｍを超えたりすると、樹脂組成物３内においてガラスフィラメントの分散性が低下するおそれがある。またガラスフィラメントの含有量が５０質量％未満であると、膨れが発生して耐熱性が低下するおそれがあり、逆にガラスフィラメントの含有量が６０質量％を超えると、カスレが発生したり、成形が不可能となったりするおそれがある。

次に図１（ｃ）に示すように、導体パターン２の表面と樹脂組成物３の表面とが面一となった面にプリプレグ４を介して金属箔５を重ねる。ここで、プリプレグ４としては、金属張積層板を作製する場合に用いたものと同様のものを用いることができる。またこの場合、プリプレグ４は１枚のみ又は複数枚重ねて用いることができるが、あらかじめ導体パターン２間の隙間には樹脂組成物３が充填されているので、プリプレグ４の樹脂不足を懸念する必要がなくなり、プリプレグ４全体（１枚又は複数枚からなるもの）の厚みは従来よりも薄くすることができ、具体的には０．０６〜０．５ｍｍに設定することができる。またプリプレグ４に重ねる金属箔５としては、例えば、銅箔等を用いることができ、その厚みは５〜２４５μｍに設定することができる。

その後、積層板１にプリプレグ４を介して金属箔５を重ねたものを加熱加圧して積層成形することによって、図１（ｄ）に示すような多層プリント配線板を得ることができる。なお、加熱加圧の条件は特に限定されるものではない。また、図示省略しているが、必要に応じてサブトラクティブ法等により、多層プリント配線板の表面に外層パターンとなる導体パターンを形成してもよい。

上記のようにして得られた多層プリント配線板において、絶縁層６は、プリプレグ４と、導体パターン２間の隙間に充填された樹脂組成物３とによって形成されているが、あらかじめ導体パターン２間の隙間に樹脂組成物３を充填しておくことによって、プリプレグ４の樹脂不足を解消し、絶縁層６中にボイドが発生するのを防止することができるものである。そして、導体パターン２間の隙間を充填するためにわざわざ厚みの厚いプリプレグ４を用いる必要がなくなり、厚みの薄いプリプレグ４を用いることができ、多層プリント配線板全体の薄型化を図ることができるものである。

また多層プリント配線板において、積層板１と金属箔５の間に介在するプリプレグ４の硬化後の熱膨張係数は５０ｐｐｍ／℃以下（下限は２５ｐｐｍ／℃）であり、内層パターンとなる導体パターン２間の隙間に充填されている樹脂組成物３の硬化後の熱膨張係数は３０ｐｐｍ／℃以下（下限は１６ｐｐｍ／℃）であることが好ましい。上記プリプレグ４の硬化後の熱膨張係数を５０ｐｐｍ／℃以下とするためには、例えば、基材に含浸させる樹脂組成物の量（樹脂量）を調整する方法等を使用することができる。また、導体パターン２間の隙間に充填させる樹脂組成物３の硬化後の熱膨張係数を３０ｐｐｍ／℃以下とするためには、例えば、既述のガラスフィラメントを含有させる方法等を使用することができる。このようにして硬化後のプリプレグ４及び導体パターン２間の隙間に充填される樹脂組成物３の熱膨張係数の差を小さくすることによって、耐熱性をさらに向上させることができるものである。しかし、上記プリプレグ４の硬化後の熱膨張係数が５０ｐｐｍ／℃を超えたり、導体パターン２間の隙間に充填されている樹脂組成物３の硬化後の熱膨張係数が３０ｐｐｍ／℃を超えたりすると、上記のような効果を十分に得ることができないおそれがある。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
積層板として、パナソニック電工（株）製「Ｒ−１７６６」（厚み０．２ｍｍ）を用いた。そしてこの積層板（１５０ｍｍ角）の両面に厚み２４５μｍの直線状の導体パターンをＬ（ライン）／Ｓ（スペース）＝０．５ｍｍ／０．５ｍｍとなるように複数本平行に形成した。

次に、積層板の両面に形成された導体パターン間の隙間に樹脂組成物をスクリーン印刷により充填すると共に、導体パターンの表面と樹脂組成物の表面とをスキージを用いて面一とした。ここで、樹脂組成物としては、エポキシ樹脂及び硬化剤を配合したもの（エポキシ樹脂：硬化剤＝９：１（質量比））を用いた。この樹脂組成物の硬化後の熱膨張係数は６０ｐｐｍ／℃であった。

次に、積層板の両面にプリプレグを介して銅箔（厚み７０μｍ）を重ねた。ここで、プリプレグとしては、パナソニック電工（株）製「Ｒ−１６６１ＧＧ」（厚み０．１ｍｍ、樹脂量５２質量％）を３枚重ねたものを用いた。このプリプレグの硬化後の熱膨張係数は６０ｐｐｍ／℃であった。

その後、上記のように積層板にプリプレグを介して銅箔を重ねたものを加熱加圧して積層成形することによって、４層の多層プリント配線板を１０枚製造した。なお、積層成形は、１．５℃／分の昇温速度で４０℃から１８０℃まで加熱した後、１８０℃で６０分間保持すると共に、０．４９ＭＰａ（５ｋｇ／ｃｍ^２）で１０分間加圧した後、２．９４ＭＰａ（３０ｋｇ／ｃｍ^２）まで昇圧することによって行った。

（実施例２）
積層板として、パナソニック電工（株）製「Ｒ−１５６６」（厚み０．２ｍｍ）を用いた。そしてこの積層板（１５０ｍｍ角）の両面に厚み２４５μｍの直線状の導体パターンをＬ（ライン）／Ｓ（スペース）＝０．５ｍｍ／０．５ｍｍとなるように複数本平行に形成した。

次に、積層板の両面に形成された導体パターン間の隙間に樹脂組成物をスクリーン印刷により充填すると共に、導体パターンの表面と樹脂組成物の表面とをスキージを用いて面一とした。ここで、樹脂組成物としては、エポキシ樹脂、硬化剤及びガラスフィラメント（直径９μｍ、長さ５０μｍ）を配合したもの（エポキシ樹脂：硬化剤：ガラスフィラメント＝６：１：３）を用いた。この樹脂組成物の硬化後の熱膨張係数は４０ｐｐｍ／℃であった。

次に、積層板の両面にプリプレグを介して銅箔（厚み７０μｍ）を重ねた。ここで、プリプレグとしては、パナソニック電工（株）製「Ｒ−１５５１ＧＧ」（厚み０．１ｍｍ、樹脂量５４質量％）を３枚重ねたものを用いた。このプリプレグの硬化後の熱膨張係数は４０ｐｐｍ／℃であった。

その後、上記のように積層板にプリプレグを介して銅箔を重ねたものを加熱加圧して積層成形することによって、４層の多層プリント配線板を１０枚製造した。なお、積層成形は、実施例１と同様に行った。

（実施例３）
積層板として、実施例２と同様のものを用いると共に、この積層板に実施例２と同様に導体パターンを形成した。

次に、積層板の両面に形成された導体パターン間の隙間に樹脂組成物をスクリーン印刷により充填すると共に、導体パターンの表面と樹脂組成物の表面とをスキージを用いて面一とした。ここで、樹脂組成物としては、エポキシ樹脂、硬化剤及びガラスフィラメント（直径９μｍ、長さ５０μｍ）を配合したもの（エポキシ樹脂：硬化剤：ガラスフィラメント＝４：１：５）を用いた。この樹脂組成物の硬化後の熱膨張係数は２５ｐｐｍ／℃であった。

次に、積層板の両面にプリプレグを介して銅箔（厚み７０μｍ）を重ねた。ここで、プリプレグとしては、実施例２と同様のものを３枚重ねたものを用いた。このプリプレグの硬化後の熱膨張係数は４０ｐｐｍ／℃であった。

（比較例１）
積層板として、実施例１と同様のものを用いると共に、この積層板に実施例１と同様に導体パターンを形成した。

次に、積層板の両面に形成された導体パターン間の隙間に樹脂組成物を充填することなく、この積層板の両面にプリプレグを介して銅箔（厚み７０μｍ）を重ねた。ここで、プリプレグとしては、実施例１と同様のものを３枚重ねたものを用いた。このプリプレグの硬化後の熱膨張係数は６０ｐｐｍ／℃であった。

そして、実施例１〜３及び比較例１の多層プリント配線板について、以下のようにして成形性及び半田耐熱性を評価した。

（成形性）
成形性の評価は、多層プリント配線板を切断して現れた断面を観察し、絶縁層中にボイドがあるか否かを確認することによって行った。

（半田耐熱性）
半田耐熱性の評価は、常態の多層プリント配線板を２６０℃の半田浴槽に６０秒間フロートさせた後、膨れがあるか否かを確認することによって行った。

実施例１〜３及び比較例１の多層プリント配線板はいずれも同程度の厚みであったが、上記［表１］にみられるように、比較例１の多層プリント配線板では絶縁層中にボイドが発生するのに対し、実施例１〜３の多層プリント配線板では絶縁層中にボイドが発生しないことが確認された。

１積層板
２導体パターン
３樹脂組成物
４プリプレグ
５金属箔

Claims

積層板の表面に形成された厚み１０５μｍ以上の導体パターン間の隙間に、樹脂組成物として、直径９μｍ以下かつ長さ１００μｍ以下のガラスフィラメントが前記樹脂組成物全量に対して５０〜６０質量％含有されているものを充填して前記導体パターンの表面と前記樹脂組成物の表面とを面一とし、次にこの面にプリプレグを介して金属箔を重ねた後、これを加熱加圧することによって積層成形することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
前記プリプレグの硬化後の熱膨張係数が５０ｐｐｍ／℃以下であり、前記樹脂組成物の硬化後の熱膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板の製造方法。