| 【発明の名称】 |
多層回路基板およびその製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】上田 洋二
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
【氏名】松岡 進
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
【氏名】沖本 力也
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
【氏名】越智 正三
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
【氏名】留河 悟
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
|
| 【要約】 |
【課題】インピーダンスマッチング（例えば５０Ω）を取る場合は、導電層間の距離を考慮して多層回路基板の設計および製作をする必要がある。従来の多層基板の製造方法では、導電層間の距離が不均一でインピーダンスのミスマッチングが生じる。
【解決手段】信号線Ｓ１と接地配線Ｇ１の層の間隔ｔ１は、信号線Ｓ１と隣接する他の信号線Ｇ２の層との間隔ｔ２よりも小さく、かつ、信号線Ｓ１を有する層の面と接地配線Ｇ１を有する層の面はそれぞれ平坦である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号線と接地配線の層の間隔は、前記信号線と隣接する他の信号線の層との間隔よりも小さく、かつ、前記信号線を有する層の面と前記接地配線を有する層の面はそれぞれ平坦である多層回路基板。
【請求項２】
プリプレグシートの両面に銅箔を加熱加圧した後に前記銅箔をパターンニングした複数の両面回路基板と、他の複数のプリプレグシートとを交互に位置決めして重ねた後、上下の両面を加熱加圧して、前記他の複数のプリプレグシートを硬化させて製作した多層回路基板において、
前記複数の両面回路基板のいずれかの片側の面には前記信号線を有し、もう一方の面には前記接地配線を有する、請求項１に記載の多層回路基板。
【請求項３】
前記他の複数のプリプレグシートを硬化させて製作した多層回路基板において、
前記他の複数のプリプレグシートの厚さは、前記複数の両面回路基板を形成するプリプレグシートの厚さよりも厚い、請求項２に記載の多層回路基板。
【請求項４】
前記他の複数のプリプレグシートを硬化させて製作した多層回路基板において、
前記他の複数のプリプレグシートの厚さは、前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートの厚さに前記両面回路基板の前記両面の銅箔の厚さを加えた厚さよりも厚い、請求項２に記載の多層回路基板。
【請求項５】
前記他の複数のプリプレグシートの樹脂含浸量は、前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートの樹脂含浸量よりも多い、請求項２乃至４のいずれかに記載の多層回路基板。
【請求項６】
前記他の複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートの樹脂含浸量は、４５〜７０ｗｔ％である、請求項２乃至５のいずれかに記載の多層回路基板。
【請求項７】
前記他の複数のプリプレグシートの樹脂含浸量は、５５〜８０ｗｔ％である、請求項２乃至６のいずれかに記載の多層回路基板。
【請求項８】
前記他の複数のプリプレグシートの誘電率は、前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートの誘電率よりも高い、請求項２乃至７のいずれかに記載の多層回路基板。
【請求項９】
前記他の複数のプリプレグシートの誘電率は、前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートの誘電率よりも低い、請求項２乃至７のいずれかに記載の多層回路基板。
【請求項１０】
前記他の複数のプリプレグシートおよび前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートは、耐熱性有機繊維あるいは無機繊維の少なくとも一方を主成分とする織布あるいは不織布に熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化状態にした複合材である、請求項２乃至９のいずれかに記載の多層回路基板。
【請求項１１】
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、シアネートエステル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、フッ素系樹脂およびメラミン樹脂のうちの少なくとも１種類以上を含む、請求項１０に記載の多層回路基板。
【請求項１２】
前記他の複数のプリプレグシートおよび前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートは、多孔質である、請求項２乃至１１のいずれかに記載の多層回路基板。
【請求項１３】
前記熱硬化性樹脂は、フィラーが添加されている、請求項２乃至１２のいずれかに記載の多層回路基板。
【請求項１４】
プリプレグシートの両面に銅箔を加熱加圧し、その後に銅箔をパターンニングして複数の両面回路基板を作製する工程と、
前記複数の両面回路基板と、他の複数のプリプレグシートを交互に位置決めして重ねる工程と、
前記複数の両面回路基板と前記他の複数のプリプレグシートを重ね合わせた回路基板群の上下の両面を加熱加圧して、前記他の複数のプリプレグシートを硬化させる工程とを備えた多層回路基板の製造方法であって、
前記他の複数のプリプレグシートを硬化させた後に、前記他の複数のプリプレグシートの厚さは、前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートの厚さよりも厚い、多層回路基板の製造方法。
【請求項１５】
さらに、前記複数の両面回路基板と、前記他の複数のプリプレグシートを交互に位置決めして重ねた後に、前記回路基板群の任意の部位を部分的に加熱加圧して、前記他の複数のプリプレグシートが含有している樹脂を溶融させ、その後硬化させて前記回路基板群を接着する工程を備えた、請求項１４に記載の多層回路基板の製造方法。
【請求項１６】
前記複数の両面回路基板と、他の複数のプリプレグシートを交互に位置決めして重ねる工程において、
前記複数の両面回路基板と前記他の複数のプリプレグシートのいずれかを１枚ずつ重ねる度に、重ね合わせた前記複数の両面回路基板と前記他の複数のプリプレグシートで形成された回路基板群の任意の部位を部分的に加熱加圧して、前記他の複数のプリプレグシートが含有している樹脂を溶融させ、その後硬化させて前記回路基板群を接着する、請求項１４に記載の多層回路基板の製造方法。
【請求項１７】
前記複数の両面回路基板と、他の複数のプリプレグシートを交互に位置決めして重ねる工程において、
最初と最後に銅箔を配置し、前記他の複数のプリプレグシートが前記銅箔に隣接するように配置した、請求項１６に記載の多層回路基板の製造方法。
【請求項１８】
前記複数の両面回路基板に代えて、複数の２層以上の回路パターンを有する回路基板を用いる、請求項１４乃至請求項１７のいずれかに記載の多層回路基板の製造方法。
【請求項１９】
前記複数の両面回路基板と、他の複数のプリプレグシートを交互に位置決めして重ねる工程を、
２層以上の回路パターンを有する２枚の回路基板の間に、１枚のプリプレグシートを挟んで重ね合わせる工程に置換した、請求項１４乃至１６のいずれかに記載の多層回路基板の製造方法。
|
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層回路基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型、軽量化および高機能化に伴い、多層回路基板に対して、小型、軽量化および高速信号処理化、さらには高密度実装への対応が要求されている。このような要求に対して、回路基板技術は、高多層化、ビアホールの小径化および狭ピッチ化、回路パターンのファイン化技術等を急速に進展させる必要性がある。しかし、従来のスルーホール構造によって絶縁層内の電気接続がなされる多層回路基板では、もはやこれらの要求を満足させることは極めて困難である。
【０００３】
そのために新しい構造を備えた多層回路基板やその製造方法が開発された。その代表例の一つに、従来多層回路基板の絶縁層内接続の主流となっていたスルーホール構造に変わって、導電性ペーストにより絶縁層内の電気接続を確保した完全ＩＶＨ（Ｉｎｎｅｒ Ｖｉａ Ｈｏｌｅ：インナービアホール）構造を有する回路形成用基板が開発された（例えば、特許文献１参照）。詳細は省略する。
【０００４】
さらに、高生産性を実現する多層回路基板の製造方法が開発された（例えば、特許文献２参照）。図８（ａ）〜（ｃ）は、６層回路基板を例とした従来の多層回路基板の作製手順を示している。
【０００５】
図８（ａ）は、６層回路基板の積層断面図を示す。図８（ａ）において、１ａ、１ｂ、１ｃは、アラミド不織布に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなるアラミド−エポキシシート（以降プリプレグと呼ぶ）であり、レーザなどによって加工された貫通孔にＣｕ粉末と熱硬化型エポキシ樹脂からなる導電ペースト２を充填している。
【０００６】
５ａ、５ｂは、両面回路基板であり、これらの両面に形成された回路パターン３は、所定位置に設けられた貫通孔に充填された導電ペースト２によって電気的に接続されている。また、４ａ、４ｂはＣｕなどの金属箔である。
【０００７】
まず、図８（ａ）に示すように、作業ステージ（図示せず）に、金属箔４ｂ、プリプレグ１ｃ、両面回路基板５ｂ、プリプレグ１ｂ、両面回路基板５ａ、プリプレグ１ａ、金属箔４ａの順に積層する。それぞれの位置決めには、位置決めパターン（図示せず）を用いて画像認識などによって位置決めして重ねる。
【０００８】
次に、最上面の金属箔４ａの上から、加熱したヒータチップなど（図示せず）で加熱加圧し、プリプレグ１ａ、１ｂ、１ｃの樹脂成分を溶融させ、その後の樹脂成分の硬化により、両面回路基板５ａ、５ｂ、金属箔４ａ、４ｂと接着させる。
【０００９】
次に、熱プレスにて上下両面を加熱加圧することにより、プリプレグ１ａ、１ｂ、１ｃが、両面回路基板５ａ、５ｂと金属箔４ａ、４ｂの全面を接着させる。それとともに、両面回路基板５ａの回路パターン３と両面回路基板５ｂの回路パターン３間、両面回路基板５ａの回路パターン３と金属箔４ａ間、両面回路基板５ｂの回路パターン３と金属箔４ｂ間は、それぞれ導電性ペースト２によりインナービアホール接続される。
【００１０】
図８（ｂ）に熱プレス後の６層基板の断面図を示す。
【００１１】
その後、最外層の金属箔４ａおよび４ｂを選択的にエッチングして回路パターン３を形成させることで、一括して６層回路基板が得られる。図８（ｃ）は、エッチング後の６層回路基板の断面図を示している。
【特許文献１】特許第２６０１１２８号公報
【特許文献２】特許第３２３１５３７号公報（例えば、請求項２、第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の従来の製造方法で作製された多層回路基板は次のような課題を有していた。
【００１３】
昨今、多層回路基板に搭載される半導体素子などの電子部品の高周波化に伴い、ＥＭＩ（電磁的干渉）ノイズが問題とされるようになっている。
【００１４】
このＥＭＩノイズの対策の１つとして、半導体素子などの電子部品を搭載もしくは収容する多層回路基板やパッケージ等のパッケージ用基板では、内部の配線層をベタパターンといわれる広面積の接地導体層で覆ってＥＭＩノイズをシールドするといった対策がある。
【００１５】
また、ＥＭＩノイズの対策として配線群の上下に広面積の接地導体を配置した場合には、インピーダンスマッチング（例えば５０Ω）を考慮して基板の設計および製作をする必要がある。
【００１６】
インピーダンスマッチングを取る場合は、導体幅、導体厚み、導体層間厚み、導体層間に用いる絶縁材料の誘電率を考慮して多層回路基板の設計および製作をする必要がある。
【００１７】
図９（ａ）〜（ｃ）は、従来の製造方法で作製された多層回路基板の、任意の導体層３層分の断面図を示している。ｔ１は、図８（ａ）での積層時に、両面回路基板（図８（ａ）の５ａ、５ｂに相当）を形成する絶縁層の部分を示し、ｔ２、ｔ３、ｔ４は、プリプレグ（図８（ａ）の１ａ、１ｂ、１ｃに相当）の部分を示している。
【００１８】
図９（ａ）のＳ１は、例えば１００μｍ以下の比較的細い線幅の信号線を示し、図９（ｂ）のＳ２は、例えば５ｍｍと言った比較的太い線幅の信号線を示し、図９（ｃ）のＳ３は広範囲のベタ層の部分の断面を示している。
【００１９】
ｔ１は、積層時に用いた両面回路基板の絶縁層の厚さであり、熱プレス後もこの厚さは変わらない。ｔ２〜ｔ４は、積層時に用いたプリプレグの熱プレス後の厚さである。なお、熱プレス前においては、ｔ１〜ｔ４は同じ厚さである。
【００２０】
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、信号線の設計線幅の違いにより、熱プレス後の各絶縁層の厚さは、ｔ１＞ｔ３＞ｔ２と言うように絶縁層の厚さにバラツキが生じる。そして、図９（ｃ）はベタ層が入っているためｔ１≒ｔ４となる。
【００２１】
以上説明したように、配線群の配線幅、密度によって、絶縁層の厚さに大きなバラツキが生じる。同様に、銅箔の厚さによっても絶縁層の厚さがバラツキ、そのためインピーダンスのミスマッチングが生じる。インピーダンスのミスマッチングが生じると、ノイズや高周波信号の伝送損失などが発生し、搭載される半導体素子などの電子部品の誤動作を引き起こすという大きな問題点があった。
【００２２】
そこで本発明は、上記従来の問題点を考慮し、インピーダンスのミスマッチングが生じず、安定して高周波を駆動できる高性能な多層回路基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
信号線と接地配線の層の間隔は、前記信号線と隣接する他の信号線の層との間隔よりも小さく、かつ、前記信号線を有する層の面と前記接地配線を有する層の面はそれぞれ平坦である多層回路基板である。
【００２４】
第２の本発明は、
プリプレグシートの両面に銅箔を加熱加圧した後に前記銅箔をパターンニングした複数の両面回路基板と、他の複数のプリプレグシートとを交互に位置決めして重ねた後、上下の両面を加熱加圧して、前記他の複数のプリプレグシートを硬化させて製作した多層回路基板において、
前記複数の両面回路基板のいずれかの片側の面には前記信号線を有し、もう一方の面には前記接地配線を有する、第１の本発明の多層回路基板である。
【００２５】
第３の本発明は、
前記他の複数のプリプレグシートを硬化させて製作した多層回路基板において、
前記他の複数のプリプレグシートの厚さは、前記複数の両面回路基板を形成するプリプレグシートの厚さよりも厚い、第２の本発明の多層回路基板である。
【００２６】
第４の本発明は、
前記他の複数のプリプレグシートを硬化させて製作した多層回路基板において、
前記他の複数のプリプレグシートの厚さは、前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートの厚さに前記両面回路基板の前記両面の銅箔の厚さを加えた厚さよりも厚い、第２の本発明の多層回路基板である。
【００２７】
第５の本発明は、
前記他の複数のプリプレグシートの樹脂含浸量は、前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートの樹脂含浸量よりも多い、第２乃至第４のいずれかの本発明の多層回路基板である。
【００２８】
第６の本発明は、
前記他の複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートの樹脂含浸量は、４５〜７０ｗｔ％である、第２乃至第５のいずれかの本発明の多層回路基板である。
【００２９】
第７の本発明は、
前記他の複数のプリプレグシートの樹脂含浸量は、５５〜８０ｗｔ％である、第２乃至第６のいずれかの本発明の多層回路基板である。
【００３０】
第８の本発明は、
前記他の複数のプリプレグシートの誘電率は、前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートの誘電率よりも高い、第２乃至第７のいずれかの本発明の多層回路基板である。
【００３１】
第９の本発明は、
前記他の複数のプリプレグシートの誘電率は、前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートの誘電率よりも低い、第２乃至第７のいずれかの本発明の多層回路基板である。
【００３２】
第１０の本発明は、
前記他の複数のプリプレグシートおよび前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートは、耐熱性有機繊維あるいは無機繊維の少なくとも一方を主成分とする織布あるいは不織布に熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化状態にした複合材である、第２乃至第９のいずれかの本発明の多層回路基板である。
【００３３】
第１１の本発明は、
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、シアネートエステル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、フッ素系樹脂およびメラミン樹脂のうちの少なくとも１種類以上を含む、第１０の本発明の多層回路基板である。
【００３４】
第１２の本発明は、
前記他の複数のプリプレグシートおよび前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートは、多孔質である、第２乃至第１１のいずれかの本発明の多層回路基板である。
【００３５】
第１３の本発明は、
前記熱硬化性樹脂は、フィラーが添加されている、第２乃至第１２のいずれかの本発明の多層回路基板である。
【００３６】
第１４の本発明は、
プリプレグシートの両面に銅箔を加熱加圧し、その後に銅箔をパターンニングして複数の両面回路基板を作製する工程と、
前記複数の両面回路基板と、他の複数のプリプレグシートを交互に位置決めして重ねる工程と、
前記複数の両面回路基板と前記他の複数のプリプレグシートを重ね合わせた回路基板群の上下の両面を加熱加圧して、前記他の複数のプリプレグシートを硬化させる工程とを備えた多層回路基板の製造方法であって、
前記他の複数のプリプレグシートを硬化させた後に、前記他の複数のプリプレグシートの厚さは、前記複数の両面回路基板を形成する前記プリプレグシートの厚さよりも厚い、多層回路基板の製造方法である。
【００３７】
第１５の本発明は、
さらに、前記複数の両面回路基板と、前記他の複数のプリプレグシートを交互に位置決めして重ねた後に、前記回路基板群の任意の部位を部分的に加熱加圧して、前記他の複数のプリプレグシートが含有している樹脂を溶融させ、その後硬化させて前記回路基板群を接着する工程を備えた、第１４の本発明の多層回路基板の製造方法である。
【００３８】
第１６の本発明は、
前記複数の両面回路基板と、他の複数のプリプレグシートを交互に位置決めして重ねる工程において、
前記複数の両面回路基板と前記他の複数のプリプレグシートのいずれかを１枚ずつ重ねる度に、重ね合わせた前記複数の両面回路基板と前記他の複数のプリプレグシートで形成された回路基板群の任意の部位を部分的に加熱加圧して、前記他の複数のプリプレグシートが含有している樹脂を溶融させ、その後硬化させて前記回路基板群を接着する、第１４の本発明の多層回路基板の製造方法である。
【００３９】
第１７の本発明は、
前記複数の両面回路基板と、他の複数のプリプレグシートを交互に位置決めして重ねる工程において、
最初と最後に銅箔を配置し、前記他の複数のプリプレグシートが前記銅箔に隣接するように配置した、第１６の本発明の多層回路基板の製造方法である。
【００４０】
第１８の本発明は、
前記複数の両面回路基板に代えて、複数の２層以上の回路パターンを有する回路基板を用いる、第１４乃至第１７のいずれかの本発明の多層回路基板の製造方法である。
【００４１】
第１９の本発明は、
前記複数の両面回路基板と、他の複数のプリプレグシートを交互に位置決めして重ねる工程を、
２層以上の回路パターンを有する２枚の回路基板の間に、１枚のプリプレグシートを挟んで重ね合わせる工程に置換した、第１４乃至第１６のいずれかの本発明の多層回路基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００４２】
本発明により、インピーダンスのミスマッチングが生じず、安定して高周波を駆動できる高性能な多層回路基板およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００４４】
（実施の形態１）
図１、図２を用いて本発明の実施の形態１の多層回路基板の作製手順について説明する。
【００４５】
まず、図１を用いて、８層回路基板作製時に使用する両面回路基板の製造方法を説明する。
【００４６】
図１（ａ）は両面回路基板の積層断面図であり、１０は、厚さ８０μｍのガラスクロスに、フィラーを添加したエポキシ樹脂を含浸させた複合材からなるガラス−エポキシシート（以降プリプレグと呼ぶ）である。プリプレグ１０の樹脂量は５４ｗｔ％の物を使用した。プリプレグ１０は、レーザなどによって加工されて形成された貫通孔に、Ｃｕ粉末と熱硬化型エポキシ樹脂からなる導電ペースト２０が充填されている。
【００４７】
そして、プリプレグ１０の両面に、厚さ１２μｍの銅箔４０をそれぞれ配置し、熱プレスで両面から加熱加圧（２００℃、５０ｋｇ／ｃｍ２）する。熱プレス後に、エッチングにて両面の銅箔４０から回路パターン３０を形成させ、両面回路基板５０を完成させる。図１（ｂ）は、作製された両面回路基板５０の断面図である。 両面回路基板５０の両面に形成された回路パターン３０は、プリプレグ１０の所定位置に設けられた貫通孔に充填された導電ペースト２によって電気的に接続されている。
【００４８】
次に、図２を用いて、本実施の形態１の８層基板の多層化工程について説明する。
【００４９】
図２（ａ）は、８層基板の積層断面図である。１０ａ、ｌ０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、いずれも、１００μｍのガラスクロスに、フィラーを添加したエポキシ樹脂を含浸させた複合材からなるプリプレグである。プリプレグ１０ａ、ｌ０ｂ、１０ｃ、１０ｄの樹脂量は６０ｗｔ％の物を使用した。プリプレグ１０ａ、ｌ０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、レーザなどによって加工されて形成された貫通孔に、Ｃｕ粉末と熱硬化型エポキシ樹脂からなる導電ペースト２０が充填されている。
【００５０】
両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃの回路パターン３０は、熱プレス時にプリプレグ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに食い込む。熱プレス後のプリプレグ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの厚さは熱プレス前に比べて薄くなるが、この回路パターン３０が食い込む影響を受けて、より薄くなる。熱プレス後に、プリプレグ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの厚さが、両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃを形成するプリプレグよりも厚くなるようにするために、積層用プリプレグ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの樹脂量の割合を多くした。
【００５１】
まず、図２（ａ）に示すように、作業ステージ（図示せず）に、厚さ１２μｍの金属箔４０ｂ、プリプレグ１０ｄ、両面回路基板５０ｃ、プリプレグ１０ｃ、両面回路基板５０ｂ、プリプレグｌ０ｂ、両面回路基板５０ａ、プリプレグ１０ａ、金属箔４０ａの順に積層する。それぞれの位置決めには、位置決めパターン（図示せず）を用いて画像認識などによって位置決めして重ねる。
【００５２】
次に、最上面の金属箔４０ａの上から、加熱したヒータチップなど（図示せず）で加熱加圧し、プリプレグ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの樹脂成分を溶融させ、その後の樹脂成分の硬化により、両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、金属箔４０ａ、４０ｂとを接着させる。
【００５３】
なお、上述した多層化積層の手順は次の方法でもよい。
【００５４】
まず、図２（ａ）に示すように、作業ステージ（図示せず）に、金属箔４０ｂを固定し、プリプレグ１０ｄを位置決めして載せる。そして、ヒータチップなど（図示せず）で外周部を加熱加圧してプリプレグ１０ｄの樹脂成分を溶融させ、その後硬化させて金属箔４０ｂに固定させる。次に、両面回路基板５０ｃを位置決めして載せ、ヒータチップなど（図示せず）で外周部を加熱加圧してプリプレグ１０ｄの樹脂成分を溶融させ、その後硬化させてプリプレグ１０ｄと固定させる。同様にこの手順を所望の回数繰り返し、最後に金属箔４０ａを載せ、ヒータチップなど（図示せず）で外周部を加熱加圧してプリプレグ１０ａの樹脂成分を溶融させ、その後硬化させて金属箔４０ａとプリプレグ１０ａを固定させる。
【００５５】
次に、熱プレスにて、多層化積層した回路基板群の上下両面から加熱加圧（２００℃、５０ｋｇ／ｃｍ２）する。これにより、プリプレグ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが、両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃと金属箔４０ａ、４０ｂを接着させる。それとともに、両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃのそれぞれの回路パターン３０と金属箔４０ａ、４０ｂ間は、それぞれの間に挟まれたプリプレグ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの貫通孔に充填されている導電性ペースト２によってインナービア接続される。
【００５６】
図２（ｂ）に、熱プレス工程後の回路基板群の断面図を示す。
【００５７】
図２（ｂ）に示す回路基板群の最外層の金属箔４０ａ、４０ｂを選択的にエッチングして回路パターン３０を形成させることで、一括して８層回路基板が得られる。
【００５８】
図２（ｃ）は、エッチング後の、作製された８層回路基板の断面図を示している。
【００５９】
図２（ｃ）の作製された８層回路基板の断面を観察すると、多層化積層時にコアとして用いた両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃの絶縁層の厚さｔ１は、いずれも等しい厚さとなっている。これは、図１で説明したように、プリプレグ１０の両面を銅箔４０で挟み込み、その上下両面から加熱加圧して、コアとして用いた両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃを作製したためである。
【００６０】
一方、プリプレグｌ０ｂと１０ｃは、コアとして用いた両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃに形成されている回路パターン３０により押し込まれるため、これらの厚さｔ２は、熱プレス後に薄く仕上がる。
【００６１】
また、プリプレグ１０ａ、１０ｄは、片側に金属箔４０ａ、４０ｂ、もう一方に両面回路基板５０ａ、５０ｃが配置されているため、片側のみ回路パターン３０が押し込まれる。従って、熱プレス後のプリプレグ１０ａ、１０ｄの厚さをｔ３とすると、各絶縁層の厚さの関係は、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３となる。
【００６２】
ここで、ｔ１が一番薄いのは、両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃ作製時に用いたプリプレグ１０のガラスクロスの厚さが、多層化積層時に用いたプリプレグ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのガラスクロスの厚さよりも薄いからである。
【００６３】
次に、上記のｔ１とｔ２の厚さの関係について、実際に基板を作製して確認した。
【００６４】
図３は、以上説明してきた多層回路基板の内層部に、インピーダンスが５０Ωとなるように、接地配線Ｇ１と接地配線Ｇ２の間に信号配線（ストリップライン）Ｓ１を形成させた時の断面図である。信号配線Ｓ１の長さは３０ｍｍとした。ｔ１はコアとして用いた両面回路基板の絶縁層部分の厚さ、ｔ２は多層化積層時に用いたプリプレグの厚さである。両面回路基板作製時に用いるプリプレグのガラスクロスの厚さは、多層化積層時に用いるプリプレグのガラスクロスの厚さよりも薄いものとした。
【００６５】
なお、本発明の信号線を有する層と隣接する接地配線を有する層とは、本実施の形態１においては、多層回路基板を作製する際のコアとなる両面回路基板の両面の回路パターンを有する面がそれぞれ相当する。図３においては、信号配線Ｓ１を有する導体層面が本発明の信号線の層としての一例であり、接地配線Ｇ１を有する導体層面が本発明の接地配線の層としての一例となる。そして、接地配線Ｇ２を有する導体層面が本発明の隣接する他の信号線の層の一例である。同様に、図２の場合には、例えば、両面回路基板５０ｂの上面の回路パターン３０を有する導体層面が、本発明の信号線の層に相当すると考えられる。この場合、両面回路基板５０ｂの下面の回路パターン３０を有する導体層面が、本発明の接地配線の層に相当する。そして、プリプレグ１０ｂを介して両面回路基板５０ｂの上面の回路パターン３０と対向する、両面回路基板５０ａの下面の回路パターン３０を有する導体層面が、本発明の隣接する他の信号線の層に相当することになる。
【００６６】
図３に示した内層部分を含む、同じ仕様の多層回路基板を３０枚作製し、それぞれの基板のインピーダンスと絶縁層の厚さｔ１、ｔ２を測定した。
【００６７】
作製した各基板の各絶縁層の厚さｔ１、ｔ２を測定した結果、ｔ１のバラツキが最大５μｍだったのに対し、ｔ２のバラツキは最大２０μｍであった。つまり、両面回路基板に用いたプリプレグの厚さのバラツキが、多層化積層時に用いるプリプレグの厚さのバラツキよりも小さくなることを確認できた。また、ｔ１のバラツキの最大５μｍという値は非常に小さく、信号配線Ｓ１と接地配線Ｇ１の距離を一定にできたと言える。
【００６８】
また、これらの各基板のインピーダンスを測定してみると、５０〜５２Ωの範囲であり、バラツキが小さく非常に良好であった。
【００６９】
通常、絶縁層間の厚さにバラツキが生じるとインピーダンス値が大きく変わってくる。今回の基板でインピーダンスにバラツキが生じなかったのは、信号配線Ｓ１と接地配線Ｇ１の距離が一定であったためであると考えられる。
【００７０】
次に、上記の実測による結果をさらに検証するため、図４の様なモデルを考え、回路シミュレータＡＤＳ（アジレントテクノロジー社）でシミュレーションを行った。
【００７１】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、いずれも多層回路基板の高周波特性評価用部分（ストリップライン構造）の断面図を示しており、図４（ａ）はｔ１＞ｔ２、図４（ｂ）はｔ１＝ｔ２、図４（ｃ）はｔ１＜ｔ２、としたモデルである。図３の場合と同様に、ｔ１はコアとして用いる両面回路基板の絶縁層部分の厚さ、ｔ２は多層化積層時に用いるプリプレグの厚さを示している。また、図４（ｄ）は、これらのモデルによるシミュレーション結果を示している。
【００７２】
このとき、ｔ１は１００μｍ一定とし、ｔ１＞ｔ２、ｔ１＝ｔ２、ｔ１＜ｔ２とｔ２の値を変えてシミュレーションを行った。
【００７３】
図４（ａ）に示すｔ１＞ｔ２の関係の場合、ｔ２に２０μｍの差が出るとインピーダンスは６．５６％変化する。これに対し、図４（ｃ）に示すｔ１＜ｔ２の関係の場合には、同じようにｔ２に２０μｍの差が出たときのインピーダンスの変化量は３．２４％となり、図４（ａ）の場合に比べてインピーダンスのバラツキ幅は約１／２となった。
【００７４】
従って、高周波駆動用の多層回路基板は、信号線と接地配線の距離の近い側の導電層間の距離を一定にする事、つまり、信号線と接地配線の距離の近い側の導電層間の絶縁層の厚さを一定にする事で、高性能な基板を提供することができると言える。
【００７５】
本実施の形態１の場合、ｔ１はバラツキが小さく均一化できるので、ｔ１＜ｔ２の関係を成立させることにより、安定して高周波を駆動する多層回路基板の提供ができる。
【００７６】
そして、ｔ１を均一化させる場合は、シート状の材料（例えばポリイミドフィルム）の上下に接着剤を塗布した材料で、図２に示す両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃを作製するとよい。
【００７７】
また、目的によって、図２に示す両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃの誘電率を変えることで、さらに高性能な基板を提供できる。図１に示すプリプレグ１０に含浸させる熱硬化性樹脂材料の種類により、両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃの誘電率を変えることができる。例えば、プリプレグ１０に含浸させる熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、シアネートエステル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、フッ素系樹脂およびメラミン樹脂のうちの少なくとも１種類以上の組み合わせを用いることにより、所望の誘電率を有する両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃを作製することができる。
【００７８】
インピーダンスマッチングを重視する多層回路基板には、両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃの誘電率を、プリプレグ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄよりも大きくするとよい。
【００７９】
信号の伝送速度を重視する多層回路基板には、両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃの誘電率を、プリプレグ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄよりも小さくするよい。
【００８０】
また、コアとして用いた両面回路基板５０ａ、５０ｂ、５０ｃの作製時に用いたプリプレグ１０は、樹脂の含浸量が５４ｗｔ％の物を使用したが、これ以外の樹脂の含浸量の物を用いてもよい。両面回路基板作製時に用いるプリプレグとして、樹脂の含浸量が、４５〜７０ｗｔ％の物を用いるのが好ましい。
【００８１】
コアとして用いる両面回路基板に用いたプリプレグの樹脂の含浸量が４５ｗｔ％を下回ると、樹脂が少なすぎて回路埋め込み性が悪化し、白化（基板内部に巣ができる現象）が発生する。白化部があると、部品実装時のリフロー工程で基板がふくれて破壊する恐れがある。また、樹脂の含浸量が７０ｗｔ％を上回ると、加熱加圧時に樹脂流れが発生し、接続用の導電ペーストが流れ、接続が不安定になってしまう。
【００８２】
また、積層多層化時に用いたプリプレグ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、樹脂の含浸量が６０ｗｔ％の物を使用したが、これ以外の樹脂の含浸量の物を用いてもよい。積層多層化時に用いるプリプレグとして、樹脂の含浸量が、５５〜８０ｗｔ％の物を用いるのが好ましい。
【００８３】
積層多層化時に用いるプリプレグの樹脂の含浸量が５５ｗｔ％を下回ると、樹脂が少なすぎて回路埋め込み性が悪化し、白化（基板内部に巣ができる現象）が発生してしまう。また、樹脂の含浸量が８０ｗｔ％を上回ると、加熱加圧時に樹脂流れが発生してしまう。
【００８４】
また、本実施の形態１においては、プリプレグとして、ガラスクロスにフィラーを添加したエポキシ樹脂を含浸させた複合材を用いたが、耐熱性有機繊維あるいは無機繊維の少なくとも一方を主成分とする織布あるいは不織布に熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化状態にした複合材を用いてもよい。また、プリプレグは多孔質であることが望ましい。
【００８５】
また、高周波回路の駆動用多層回路基板の内層に用いる銅箔、つまり図１に示す両面回路基板５０の作製時に用いる銅箔４０の表面粗さは小さい方がよく、その厚さは薄い方がよい。
【００８６】
また、図５は、接地配線と接地配線の間に挟まれた２つの信号配線が存在する多層回路基板の内層部分の断面図を示している。このように、接地配線Ｇ１、Ｇ２間に２つの信号配線Ｓ１、Ｓ２が有る場合にも、ｔ１＜ｔ２の関係となるよう多層回路基板を製作することで、安定して高周波を駆動する多層回路基板を提供できる。このとき、信号配線Ｓ１と信号配線Ｓ２とは、平行であっても直交していても良い。
【００８７】
また、本実施の形態１の多層回路基板の作製では、コアとして両面回路基板を使用したが、その他の層数の基板をコアとして用いても良い。図６は、両面回路基板６０ａ、６０ｂ、４層回路基板６１、８層回路基板６２を用いた場合の多層回路基板の積層断面図を示している。この場合に用いる多層回路基板は、本発明の構造の多層回路基板を使用するのがよい。また、各多層回路基板に用いる材料の誘電率を変えることで、さらに高性能で多機能な回路基板を提供できる。
【００８８】
また、多層回路基板を２枚用いてさらに多層化しても良い。図７は、完成された２枚の多層回路基板７０ａ、７０ｂを、プリプレグ１０でさらに多層化する場合の積層断面図を示している。このときの多層回路基板は、本発明の構造の多層回路基板を使用するのがよい。また、図７では、多層回路基板７０ａ、７０ｂの片面のみに回路パターン３０を形成させているが、両面に回路パターンを形成させた多層回路基板を用いても良い。
【００８９】
また、本実施の形態１で用いた回路基板はペースト接続の回路基板であるが、スルーホール構造、ビルドアップ構造などの多層回路基板でもよい。
【００９０】
以上説明したところから明らかなように、高速高周波の信号を駆動する多層回路基板では、接地配線と信号線間の絶縁層の厚さを均一にする事で高性能な多層回路基板を提供できる。特に接地配線と接地配線にはさまれた信号配線では、基板内において接地配線と信号配線の絶縁層の薄い側の厚さを一定にすることで容易に高性能な基板の提供ができる。すなわち、接地配線と信号配線間の絶縁層の厚さが厚い側のコントロールは考えなくても良く、基板の設計、製作が容易となり、高速高周波駆動用の多層基板が安定して提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明にかかる多層回路基板およびその製造方法は、インピーダンスのミスマッチングが生じず、安定して高周波を駆動できる高性能な多層回路基板およびその製造方法を提供することができ、多層回路基板およびその製造方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態１における両面回路基板の製造方法を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における８層回路基板の製造時の断面図
【図３】本発明の実施の形態１における多層基板内部の高周波特性評価用部分（ストリップライン構造）の断面図
【図４】本発明の実施の形態１の多層基板内部のシミュレーションにおける高周波特性評価用部分（ストリップライン構造）の断面図
【図５】本発明の実施の形態１における多層基板の、２つの信号配線が接地配線に挟まれた部分の断面図
【図６】本発明の実施の形態１における、多層回路基板を用いた多層回路基板の製造時の断面図
【図７】本発明の実施の形態１における、２つの多層回路基板で挟み込む場合の多層回路基板の製造時の断面図
【図８】従来の６層回路基板の製造時の断面図
【図９】従来の多層基板の任意の導体層３層分を示す断面図
【符号の説明】
【００９３】
１ａ、１ｂ、１ｃ アラミド−エポキシシート（プリプレグ）
２ 導電ペースト
３ 回路パターン
４ａ、４ｂ 金属箔（銅箔）
５ａ、５ｂ 両面回路基板
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ プリプレグ
２０ 導電ペースト
３０ 回路パターン
４０ａ、４０ｂ 金属箔
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、６０ａ、６０ｂ 両面回路基板
６１ ４層回路基板
６２ ８層回路基板
７０ａ、７０ｂ 多層回路基板
Ｇ１、Ｇ２ 接地配線
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 信号配線
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地
|
| 【出願日】 |
平成１５年７月２９日（２００３．７．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９２７９４
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 正道
|
| 【公開番号】 |
特開２００５−５１０７５（Ｐ２００５−５１０７５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１７年２月２４日（２００５．２．２４） |
| 【出願番号】 |
特願２００３−２８２０９５（Ｐ２００３−２８２０９５） |
|