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【発明の名称】 多層プリント配線板の製造方法
【発明者】 【氏名】鈴木 邦司

【氏名】島田 稔

【氏名】安代 秀幸

【氏名】田村 義広

【氏名】津山 宏一

【氏名】氏家 年美

【氏名】川口 邦雄
【要約】 【課題】電気的接続に優れた多層プリント配線板の製造方法を提供する。

【解決手段】銅箔１の粗化面に半硬化状態の絶縁性接着層２を設けた銅箔付き絶縁性接着フィルム３に、層間接続の為の非貫通穴となる穴４をあけ、その銅箔付き絶縁性接着フィルム３をその絶縁性接着層２が予め準備した内層回路板５に接するように重ね、前記銅箔付き絶縁性接着フィルム３の銅箔１の外側に、積層過程で塑性流動するシート６を重ね、加熱加圧して積層一体化し、非貫通穴となる穴４に浸み出した絶縁性接着層樹脂７を、レーザー照射により除去し、貫通穴１１をあけた後、スミア処理を行い、そして、非貫通穴となる穴４内壁にめっきを行って、内層回路１２と銅箔１とを電気的に接続する多層プリント配線板の製造方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】銅箔(1)の粗化面に、半硬化状態の絶縁性接着層(2)を設けた銅箔付き絶縁性接着フィルム(3)に層間接続の為の非貫通穴となる穴(4)をあけ、その銅箔付き絶縁性接着フィルム(3)をその絶縁性接着層(2)が予め準備した内層回路板(5)に接するように重ね、前記銅箔付き絶縁性接着フィルム(3)の銅箔(1)の外側に、積層過程で塑性流動するシート(6)を重ね、加熱加圧して積層一体化し、非貫通穴となる穴(4)に浸み出した絶縁性接着層樹脂(7)を、レーザー照射により除去し、貫通穴(11)をあけた後、スミア処理を行い、そして非貫通穴となる穴(4)の内壁にめっきを行って、内層回路(12)と銅箔(1)とを電気的に接続することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
【請求項２】絶縁性接着層(2)として、数平均分子量が１００，０００以上のハロゲン化高分子量エポキシ重合体と、架橋剤と、多官能エポキシ樹脂とを構成成分とする、熱硬化性エポキシ樹脂組成物を用い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。
【請求項３】非貫通穴となる穴(4)の穴径が、３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の多層プリント配線板の製造方法。
【請求項４】前記積層過程で塑性流動するシート(6)が、コア層とそのコア層を両面から挟む外層からなる三層の構造であり、かつコア層の軟化点が１３０℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれかに記載の多層プリント配線板の製造方法。
【請求項５】レーザー照射による絶縁性接着層樹脂(7)の除去後、さらにエキシマレーザーの照射を行うことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれかに記載の多層プリント配線板の製造方法。
【請求項６】レーザー照射による絶縁性接着層樹脂(7)の除去後のスミア処理を、２回以上行うことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれかに記載の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の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の軽薄短小化、高機能化に伴い、配線板には高密度化が要求されてきている。このため、配線板は配線層数を増やす多層化、同一層内の配線収容量を増やすための微細配線化、層間の接続を行うための接続穴の微細化が行われてきた。
【０００３】その方法として、特開平６−１９６８６２号公報に記載されているように、金属箔とＢステージの接着剤を一体化した接着剤付き金属箔に予め穴をあけた後、配線形成した内層配線板と積層接着して、多層化し、必要に応じ、貫通穴の形成、穴内の導体化、エッチングによる配線形成によって、ＩＶＨ付多層配線板を製造する方法がある。
【０００４】また、内層回路板上に絶縁性樹脂層を形成し、所望の位置にレーザー照射を行い、その後銅めっきにより表面回路と内層回路を電気的に接続する方法あるいは、銅箔の片面に絶縁性接着層を設けた銅箔付き絶縁性接着フィルムを内層回路板と積層接着し、所望の位置の銅箔をエッチングして窓穴を形成し、その後レーザー照射により絶縁性樹脂層を除去し、めっきにより表面回路と内層回路を電気的に接続する方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】特開平６−１９６８２号公報に記載されている方法で多層配線板を製造する場合、接着剤付き金属箔の接着剤層で、内層配線板の配線部分を完全に埋める必要があるが、一方、予めあけた穴内への樹脂しみ出しは、小さいことが望ましい。そこで、積層物と積層治具（鏡板）との間に、積層時に流動するシート等を挿入することにより、積層時の接着剤樹脂の流動に先立ち、このシート材料が穴内を充填して樹脂のしみ出しを抑えることにより、予めあけた穴内への樹脂しみ出しを抑制することができる。また、この方法は、積層物表面の圧力を均一化する効果もあるため、内層配線の間隙部へも接着剤樹脂が流動し、この結果ボイドの発生も抑制される。
【０００６】このような多層プリント配線板の製造方法において、非貫通穴の穴径が大きい場合には、絶縁性接着層樹脂の浸み出しが少ない為、または上記塑性流動シートで浸み出しを防止することにより、充分な電気的接続が可能であった。しかしながら、さらに高密度化した多層プリント配線板では、非貫通穴の穴径を、例えば３００μｍ以下とするような要求が高くなってきており、このような小さな穴径になると、塑性流動するシートによる絶縁性接着層の浸み出し防止だけでは不充分であり、充分な電気的接続が不可能となっていた。
【０００７】また、内層回路板上に絶縁性樹脂層を形成し、所望の位置にレーザー照射を行い、その後銅めっきにより表面回路と内層回路を電気的に接続する方法では、絶縁性樹脂層とめっき銅との密着力が弱い為、耐熱性が低いものとなっている。これを改善する為、銅箔の片面に絶縁性樹脂層を設けた銅箔付き絶縁性接着フィルムを内層回路と積層接着し、所望の位置の銅箔をエッチングして窓穴を形成し、その後レーザー照射により絶縁性樹脂層を除去し、めっきにより表面回路と内層回路を電気的に接続する方法があるが、個別パネル毎に窓穴を形成しなければならない為、回路形成時のネガの寸法変化による窓穴位置のばらつきや、現像残りによる窓穴形成不良に起因する電気的接続不良の課題があった。
【０００８】本発明は、電気的接続に優れた多層プリント配線板の製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の多層プリント配線板の製造方法は、銅箔１の粗化面に半硬化状態の絶縁性接着層２を設けた銅箔付き絶縁性接着フィルム３に、層間接続の為の非貫通穴となる穴４をあけ、その銅箔付き絶縁性接着フィルム３をその絶縁性接着層２が予め準備した内層回路板５に接するように重ね、前記銅箔付き絶縁性接着フィルム３の銅箔１の外側に、積層過程で塑性流動するシート６を重ね、加熱加圧して積層一体化し、非貫通穴となる穴４に浸み出した絶縁性接着層樹脂７を、レーザー照射により除去し、貫通穴１１をあけた後、スミア処理を行い、そして、非貫通穴となる穴４内壁にめっきを行って、内層回路１２と銅箔１とを電気的に接続することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】（銅箔）本発明の銅箔付き絶縁性接着フィルム３に用いる銅箔１には、電解銅箔または圧延銅箔の、厚さ５μｍ〜７０μｍのものが使用できる。この厚さが５μｍ未満であると、取り扱い性に劣り、７０μｍを超えると、銅箔のエッチング加工精度が低下する。また、厚さ５μｍのような薄い銅箔を使用するときは、取り扱い性を向上させる為に、キャリア層によって支持されたものを使用することができる。
【００１１】（絶縁性接着剤）本発明に用いる半硬化状態の絶縁性接着層には、分子量が１００，０００以上のハロゲン化高分子量エポキシ重合体と、架橋剤と、多官能エポキシ樹脂とを構成成分とする熱硬化性エポキシ樹脂組成物を用いることができる。この分子量が１００，０００以上のハロゲン化高分子量エポキシ重合体は、二官能エポキシ樹脂とハロゲン化二官能フェノール類を、エポキシ基／フェノール性水酸基＝１／０．９〜１／１．１とし、触媒の存在下、沸点が１３０℃以上のアミド系またはケトン系溶媒中、反応固形分濃度５０重量％以下で、加熱して重合させて得られる。架橋剤としては、イソシアネート類を他の活性水素を持つ化合物でマスク（ブロック）したマスクイソシアネート類を用いることができる。多官能エポキシ樹脂としては、分子内に二個以上のエポキシ基を持つ化合物であればどのようなものでもよく、フェノール型エポキシ樹脂、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、可とう性エポキシ樹脂などから選択して用いることができる。
【００１２】（銅箔付き絶縁性接着フィルム）この熱硬化性エポキシ樹脂組成物を、銅箔のマット面側に半硬化状態の絶縁性接着層として設けるには、上記した、分子量が１００，０００以上のハロゲン化高分子量エポキシ重合体と、架橋剤と、多官能エポキシ樹脂とを混合して接着剤ワニスとし、ブレードコータ、ナイフコータ、スクイズコータ等の後計量系コーティング方式や、リバースロールコータ、キスロールコータ、キャストコータ、スプレーコータ、押し出しコータ等の前計量系コーティング方式によって塗布し、溶剤を蒸発させながら樹脂を半硬化させる。
【００１３】また、上記の接着剤ワニスを、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の支持フィルム上に塗布し、溶剤を蒸発させながら樹脂を半硬化させその支持フィルムを剥離して、フィルム化したものを銅箔マット面に貼り合わせることもでき、さらに、２回以上に塗布・乾燥を行って形成したり、２枚以上のフィルム化された接着剤を用いて形成することもできる。
【００１４】（非貫通穴の穴あけ）銅箔付き絶縁性接着フィルムの穴あけは、ドリルによる穴あけまたは、金型による打ち抜き等で行う。ドリル穴あけでは、銅箔の厚さによって変わるが、５枚以上重ねての穴あけが可能である。
【００１５】（塑性流動するシート）本発明では、穴あけした銅箔付き絶縁性接着フィルムの穴塞がりの防止の為に、加圧加熱して積層一体化する工程において、銅箔付き絶縁性接着フィルムの銅箔の上に、さらに加圧加熱して積層一体化する過程で塑性流動するシートを重ねて行うのであって、この加圧加熱して積層一体化する過程で塑性流動するシートに、コア層とそのコア層を両面から挟む外層からなる３層の構造であり、かつコア層の軟化点が１３０℃以下であるものを使用することが好ましい。
【００１６】この方法によって、銅箔付き絶縁性接着フィルムの絶縁性接着層樹脂が流動を開始する前に、上記の加圧加熱して積層一体化する過程で塑性流動するシートが先に流動を開始し、銅箔付き絶縁性接着フィルムにあけられた穴に流動し、穴を塞ぐので、絶縁性接着層樹脂自身の流動による穴塞がりを抑制する。
【００１７】この加圧加熱して積層一体化する過程で塑性流動するシートは、当然ながら、積層一体化の後に容易に剥離除去できるものでなくてはならない。
【００１８】この目的に合う３層構造のフィルムとしては、コア層と外層からなる３層の構造で、コア層は銅箔付き絶縁性接着フィルムの絶縁性接着剤の軟化点よりも低いもの、好ましくは１３０℃以下、より好ましくは１１５℃以下のポリエチレン、エチレン系コポリマ、ビニル系ポリマ、アクリル系ポリマ、脂肪族ポリエステルあるいはポリアミド等の熱可塑性樹脂シートをコアに用い、外層には離形性に優れたフッ素系ポリマや、シリコン系ポリマ、高強度ポリオレフィンを用いることが好ましい。
【００１９】（内層回路板）本発明の内層回路板としては、ガラスエポキシ銅張積層板や紙フェノール銅張積層板、コンポジット銅張積層板、ポリイミド銅張積層板等が使用できる。これらの銅張積層板にドリルで貫通穴をあけた後、銅めっきを行い、不要な箇所の銅をエッチング除去して、貫通穴付きの内層用配線板を製造できる。また、このような方法に必ずしも限定されるものではなく、めっき用触媒を内部に含有する絶縁基板、あるいは絶縁基板の表面に無電解めっき用接着剤を塗布した基板に、穴をあけ、回路を形成しない箇所にめっきレジストを形成し、めっきを行うことによって作製した、貫通穴を有する内層板も使用できる。
【００２０】（絶縁性接着層樹脂の除去）非貫通穴内にしみ出した絶縁性接着層樹脂の除去は、レーザーの照射により行う。レーザー照射条件は、絶縁性接着層樹脂の種類によりレーザー照射による除去性が変化するため、使用する絶縁性接着層樹脂の種類によって予め実験的に求める。さらにこのレーザー照射条件は、絶縁性接着層樹脂の残さによる接続信頼性への影響の度合いと、後述する、アルカリ性過マンガン酸溶液による処理の条件との関係が密接なので、これを考慮して設定する必要がある。これも実験的に求めておくことが必要である。照射するレーザーには、ＣＯ2レーザーの他に、ＹＡＧレーザーも、用いることができる。
【００２１】（スミア処理）レーザー照射による絶縁性接着層樹脂の除去を行った後に、内層銅箔表面に薄膜の樹脂残さが発生するので、接続信頼性を高めるためにはスミア処理を行うことを必要とする。このときのスミア処理に用いる溶液としては、アルカリ性過マンガン酸溶液を用いることができる。クロム酸等の処理液でも除去可能である。いずれの場合でも、その後に中和処理が必要となる。
【００２２】アルカリ性過マンガン酸溶液による処理液と中和処理液としては、市販のスミア処理溶液で充分であり、スミア処理の初期工程に樹脂の膨潤剤を含んだものが望ましい。このような膨潤剤としては、アルコール系の溶剤を含んだ水溶液がある。アルカリ性過マンガン酸溶液の処理液は、過マンガン酸ナトリウム：５０〜７０ｇ／ｌ、水酸化ナトリウム濃度：３０〜５０ｇ／ｌの範囲で所望の効果が得られる。中和処理液としては、塩酸ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドラジン、塩化錫（ＩＩ）等があり、濃度として、０．０１〜０．２ｍｌ／ｌの範囲が好ましい。
【００２３】絶縁性接着層樹脂の種類の違いにより、レーザー照射による絶縁性接着層樹脂の除去後、内層銅箔表面に形成される薄膜の樹脂残さの、スミア処理溶液への溶解性が低下する場合があり、そのような場合には、２回以上のスミア処理を行うことによって、レーザー照射による樹脂残さをさらに良好に除去できる。
【００２４】（エキシマレーザーによる樹脂残さの除去）レーザー照射によって絶縁性接着層樹脂を除去した後、アルカリ性過マンガン酸溶液で処理する前に、さらにエキシマレーザーを使用して、レーザー照射後の絶縁性接着層樹脂の残さの除去を行えば、アルカリ性過マンガン酸溶液による処理の回数を減らすことができる。
【００２５】
【実施例】実施例１図１（ａ）に示すように、銅箔付き絶縁性接着フィルム３として、厚さ１８μｍ銅箔の粗化面に厚さ５０μｍのエポキシ系絶縁性接着剤を塗布し、半硬化状態にしたＭＣＦ−３０００Ｅ（日立化成工業株式会社製、商品名）を準備する。この絶縁性接着剤は、直径０．３ｍｍのドリル穴あけをした後、厚さ１．６ｍｍの銅張り積層板に２５ｋｇｆ／ｃｍ2の条件で真空プレスして積層接着し、穴内に浸み出した距離が８０μｍ位である。この銅箔付き絶縁性接着フィルム３に、直径０．２５ｍｍの非貫通となる穴４をドリルで穴あけした。次に、厚さ１８μｍの銅箔を両面に張り合わせた、厚さ０．６ｍｍのガラスエポキシ両面銅張積層板の不要な銅箔をエッチング除去して、回路を形成した内層回路板５を作製し、その両面に、前述の穴あけした銅箔付き絶縁性接着フィルム３を、その絶縁性接着層２が内層回路板５に接するように重ね、さらに銅箔付き絶縁性接着フィルム３の銅箔１の面に、塑性流動するシート６として、コア層の厚さが９０μｍその両面の外層の厚さが３０μｍで３層構造の厚さ１５０μｍのオピュランシート（三井石油化学工業株式会社製、商品名）を重ね、温度１７０℃、圧力２．５ＭＰａで６０分間加圧加熱して積層一体化した後、塑性流動するシート６を剥がして、図１（ｂ）に示す多層板を作製した。次に、図１（ｃ）に示すように、非貫通穴に浸み出した絶縁性接着層樹脂７を、レーザー加工機であるＧＳ−５００（住友重機械工業株式会社製、商品名）で、エネルギー強度２０ＫＶ、パルス幅１μｓ、ショット数５ショットの条件でレーザー照射をして除去した。次に、図１（ｄ）に示すように、直径０．３ｍｍの貫通穴１１をドリルで穴あけし、さらにアルカリ性過マンガン酸溶液（過マンガン酸カリウム６０ｇ／ｌ、水酸化ナトリウム濃度４０ｇ／ｌ）に液温６０℃で３分間浸漬処理し、続いて、中和液であるエンプレートＭＬＢ４９８（メルテックス株式会社製、商品名）に液温２０℃で５分間浸漬処理し、さらにこのアルカリ性過マンガン酸溶液による処理と中和液による処理をもう一度行った。その後、図１（ｅ）に示すように、厚さ１２μｍの銅めっき１３を行い、不要な箇所の銅をエッチングして、外層配線を形成して、表層に非貫通穴を有する高密度の多層プリント配線板を作製した。この多層プリント配線板において、非貫通穴の大きさは、開口部の直径が０．２３ｍｍであり、底部の直径が０．１８ｍｍであって、（２６０℃のホットオイル１０秒浸漬）／（２０℃の水２０秒浸漬）を１サイクルとするホットオイル試験で、５０サイクルの試験を行った後でも、電気抵抗が１０％上昇することはなかった。また、（−６５℃での気中冷却を３０分間）／（１２５℃での気中加熱を３０分間）を１サイクルとする、ＭＩＬ−１０７試験で、２００サイクルの試験を行った後でも、電気抵抗の上昇が１０％を超えることはなかった。
【００２６】実施例２非貫通穴に浸み出した絶縁性接着層樹脂７のレーザー照射除去後に、エキシマレーザー加工機であるＮＬＥ−１Ａ２１／１０Ｃ（日立精工株式会社製、商品名）での、エキシマレーザー照射（平均出力５０Ｗ、スキャン速度２００ｍｍ／分）を行ったこと以外、実施例１と同様に行い、多層プリント配線板を得た。この多層プリント配線板においては、（２６０℃のホットオイル１０秒浸漬）／（２０℃の水２０秒浸漬）を１サイクルとするホットオイル試験で、５０サイクルの試験を行った後でも、電気抵抗が１０％上昇することはなかった。また、（−６５℃での気中冷却を３０分間）／（１２５℃での気中加熱を３０分間）を１サイクルとする、ＭＩＬ−１０７試験で、２００サイクルの試験を行った後でも、電気抵抗の上昇が１０％を超えることはなかった。
【００２７】実施例３銅箔付き絶縁性接着フィルム３として、厚さ１８μｍ銅箔の粗化面に厚さ５０μｍのエポキシ系絶縁性接着剤を塗布し、半硬化状態にしたＭＣＦ−３０００Ｅ［ＨＦ］（日立化成工業株式会社製、商品名）を用いた以外実施例１と同様の操作を行い、多層プリント配線板を得た。この多層プリント配線板においては、（２６０℃のホットオイル１０秒浸漬）／（２０℃の水２０秒浸漬）を１サイクルとするホットオイル試験で、５０サイクルの試験を行った後でも、電気抵抗が１０％上昇することはなかった。また、（−６５℃での気中冷却を３０分間）／（１２５℃での気中加熱を３０分間）を１サイクルとする、ＭＩＬ−１０７試験で、２００サイクルの試験を行った後でも、電気抵抗の上昇が１０％超えることはなかった。
【００２８】比較例１レーザー照射を行わず、浸み出した絶縁性接着層樹脂の除去を行わなかったこと以外、実施例１と同様の操作を行い、表層に非貫通穴を有する高密度の多層プリント配線板を得た。この多層プリント配線板において、非貫通穴の大きさは、開口部の直径が０．２３ｍｍであり、底部の直径が０．０５ｍｍであって、（２６０℃のホットオイル１０秒浸漬）／（２０℃の水２０秒浸漬）を１サイクルとするホットオイル試験で、２０サイクルの試験を行った後に断線した。
【００２９】
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明の多層プリント配線板の製造方法により、接続信頼性の良好な、表層に非貫通穴を有する高密度の多層プリント配線板の製造が可能である。
【出願人】 【識別番号】０００００４４５５
【氏名又は名称】日立化成工業株式会社
【出願日】 平成９年（１９９７）１１月１７日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】若林 邦彦
【公開番号】 特開平１１−１５０３６９
【公開日】 平成１１年（１９９９）６月２日
【出願番号】 特願平９−３１５０５１