特許 7187821 プリント配線板およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-05

(45)【発行日】2022-12-13

(54)【発明の名称】プリント配線板およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/40 20060101AFI20221206BHJP

【ＦＩ】

H05K3/40 Z

H05K3/40 K

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018102155

(22)【出願日】2018-05-29

(65)【公開番号】P2019207928

(43)【公開日】2019-12-05

【審査請求日】2021-02-24

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(72)【発明者】

【氏名】森田 高章

(72)【発明者】

【氏名】田島 盛一

(72)【発明者】

【氏名】苅谷 隆

【審査官】柴垣 宙央

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２０７８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２６９６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５２４２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／４０

Ｈ０５Ｋ １／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の主面および第２の主面を有し、熱可塑性樹脂で構成された絶縁樹脂フィルムと、前記絶縁樹脂フィルムに埋設され、前記第１の主面から前記第２の主面まで貫通し、かつ、前記第２の主面から露出する配線部と前記配線部から前記第１の主面まで延びる本体部とを有する導体ポストと、前記絶縁樹脂フィルムに埋設され、前記第２の主面に対して平行に延びるとともに前記第２の主面から露出する配線とを備える配線基体を少なくとも一層含むプリント配線板を製造するプリント配線板の製造方法であって、
支持板の一方面上に、前記導体ポストおよび前記配線を形成する工程と、
前記支持板の一方面に設けられた前記導体ポストおよび前記配線を一体的に覆う前記絶縁樹脂フィルムを形成する工程と、
前記絶縁樹脂フィルムから前記支持板を除去する工程と
を含み、
前記絶縁樹脂フィルムを形成する工程において、樹脂粉末を熱プレスすることにより前記絶縁樹脂フィルムを形成し、
前記絶縁樹脂フィルムを形成する工程が、前記支持板の一方面上に、前記導体ポストおよび前記配線を一体的に囲み、かつ、前記導体ポストの高さと同じ高さを有する枠体を形成する工程と、前記枠体内に供給した前記樹脂粉末を熱プレスする工程とを含む、プリント配線板の製造方法。

【請求項2】

前記導体ポストを形成する工程が、前記支持板の一方面上に前記配線部を形成する工程と、前記配線部上に前記本体部を形成する工程とを含む、請求項１に記載のプリント配線板の製造方法。

【請求項3】

前記配線部および前記本体部をめっきにより形成する、請求項２に記載のプリント配線板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プリント配線板およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の配線基体が積層された多層構造のプリント配線板が知られている。たとえば、下記特許文献１には、各配線基体の主面上に形成した配線を、基体厚さ方向に延びる導体ポストにより接続する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１１／１５５１６２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来技術に係るプリント配線板では、配線が形成された領域の厚さが局所的に厚くなっている。そのため、配線基体を随時積層または一括積層のような手法で複数重ね合わせてプリント配線板を構成したときに、プリント配線板の表面に凹凸が生じやすく、高い平坦性を得ることが困難であった。

【0005】

本発明は、平坦性の向上が図られたプリント配線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】

【0006】

本発明の一形態に係るプリント配線板は、第１の主面および第２の主面を有する絶縁樹脂フィルムと、絶縁樹脂フィルムに埋設され、第１の主面から第２の主面まで貫通し、かつ、第２の主面から露出する配線部と配線部から第１の主面まで延びる本体部とを有する導体ポストと、絶縁樹脂フィルムに埋設され、第２の主面に対して平行に延びるとともに第２の主面から露出する配線とを備える配線基体を少なくとも一層含む。

【0007】

上記プリント配線板においては、配線基体の配線および配線部を含む導体ポストが絶縁樹脂フィルムに埋設されているため、配線および配線部が形成された領域の厚さ増加が抑制されている。

【0008】

他の形態に係るプリント配線板は、絶縁樹脂フィルムの厚さ方向から見て絶縁樹脂フィルムの周囲を囲み、かつ、導体ポストの高さと同じ高さを有する枠体をさらに備える。

【0009】

他の形態に係るプリント配線板は、導体ポストの配線部と本体部とが別体で構成されている。

【0010】

他の形態に係るプリント配線板は、導体ポストの配線部および本体部がめっきで構成されている。

【0011】

本発明の一形態に係るプリント配線板の製造方法は、第１の主面および第２の主面を有する絶縁樹脂フィルムと、絶縁樹脂フィルムに埋設され、第１の主面から第２の主面まで貫通し、かつ、第２の主面から露出する配線部と配線部から第１の主面まで延びる本体部とを有する導体ポストと、絶縁樹脂フィルムに埋設され、第２の主面に対して平行に延びるとともに第２の主面から露出する配線とを備える配線基体を少なくとも一層含むプリント配線板を製造するプリント配線板の製造方法であって、支持板の一方面上に、導体ポストおよび配線を形成する工程と、支持板の一方面に設けられた導体ポストおよび配線を一体的に覆う絶縁樹脂フィルムを形成する工程と、絶縁樹脂フィルムから支持板を除去する工程とを含む。

【0012】

上記プリント配線板の製造方法によれば、配線および配線部を含む導体ポストが配線基体の絶縁樹脂フィルムに埋設されたプリント配線板が得られる。このプリント配線板によれば、配線および配線部が形成された領域の厚さ増加が抑制される。

【0013】

他の形態に係るプリント配線板の製造方法は、絶縁樹脂フィルムを形成する工程において、樹脂粉末を熱プレスすることにより絶縁樹脂フィルムを形成する。

【0014】

他の形態に係るプリント配線板の製造方法は、絶縁樹脂フィルムを形成する工程が、支持板の一方面上に、導体ポストおよび配線を一体的に囲み、かつ、導体ポストの高さと同じ高さを有する枠体を形成する工程と、枠体内に供給した樹脂粉末を熱プレスする工程と含む。

【0015】

他の形態に係るプリント配線板の製造方法は、導体ポストを形成する工程が、支持板の一方面上に配線部を形成する工程と、配線部上に本体部を形成する工程とを含む。

【0016】

他の形態に係るプリント配線板の製造方法は、配線部および本体部をめっきにより形成する。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、平坦性の向上が図られたプリント配線板およびその製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係るプリント配線板を示した概略断面図である。

【図2】図１に示した配線基体を示した概略断面図である。

【図3】図１に示したプリント配線板の製造方法の各工程を示した図である。

【図4】図１に示したプリント配線板の製造方法の各工程を示した図である。

【図5】異なる態様の配線基体を示した概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0020】

図１に示すように、実施形態に係るプリント配線板１は、複数の配線基体２０が積層された構成を有する。本実施形態では、３層の配線基体２０を含むプリント配線板１について説明する。

【0021】

図１および図２に示すように、配線基体２０は略均一厚さの薄膜状の外形を有する。配線基体２０は、絶縁樹脂フィルム２２と、絶縁樹脂フィルム２２に埋設された導体ポスト３０および配線４０とを備えている。

【0022】

絶縁樹脂フィルム２２は、上面２０ａ（第１の主面）および下面２０ｂ（第２の主面）を有する薄膜状部材である。絶縁樹脂フィルム２２は、熱可塑性樹脂で構成することができ、本実施形態では液晶ポリマー（ＬＣＰ）で構成されている。絶縁樹脂フィルム２２の構成材料としては、種々の絶縁樹脂材料を採用することができるが、高周波特性や耐熱性、低吸水特性などの観点から液晶ポリマーが好ましい。

【0023】

導体ポスト３０は、導電材料で構成されており、本実施形態ではＣｕで構成されている。導体ポスト３０は、配線基体２０の厚さ方向に沿って延在して配線基体２０を貫通しており、別体で構成された配線部３２と本体部３４とを備えている。導体ポスト３０の高さ（配線基体２０の厚さ方向に関する長さ）は、３０～１００μｍ程度であり、一例として５０μｍである。

【0024】

配線部３２は、絶縁樹脂フィルム２２の下面２０ｂに対して平行に延びる平板状の薄片部分である。配線部３２はほぼ均一な厚さを有する。配線部３２の厚さは、一例として１０μｍである。配線部３２の下面は、導体ポスト３０の下面３０ｂを構成しており、導体ポスト３０の下面３０ｂは、配線基体２０の下面２０ｂに対して平行かつ面一となっている。配線部３２の上面は、導体ポスト３０の下面３０ｂおよび配線基体２０の下面２０ｂに対して平行に延在している。

【0025】

本体部３４は、配線部３２から上方に向かって上面２０ａまで延びる柱状部分である。本実施形態では、本体部３４は、その延在方向（すなわち、配線基体２０の厚さ方向）に直交する断面の形状が円形である形状を有する。本体部３４の直径は、本体部３４の延在方向において均一となるように設計されている。本体部３４の上面は、導体ポスト３０の上面３０ａを構成している。導体ポスト３０の上面３０ａは、配線基体２０の上面２０ａに対して平行かつ面一となっている。

【0026】

配線４０は、導体ポスト３０と同じ導電材料で構成されており、本実施形板ではＣｕで構成されている。配線４０は、略長方形断面を有している。配線４０は、配線基体２０の下面２０ｂ側に形成されており、上面２０ａ側には形成されていない。配線４０は、絶縁樹脂フィルム２２の下面２０ｂに対して平行に延びており、下面２０ｂに露出している。配線４０の下面は、配線基体２０の下面２０ｂに対して平行かつ面一となっている。配線４０の上面は、配線４０の下面および配線基体２０の下面２０ｂに対して平行に延在している。配線４０はほぼ均一な厚さを有する。配線４０の厚さは、導体ポスト３０の配線部３２の厚さと同一であり、一例として１０μｍである。配線４０は、下面２０ｂ側において配線基体２０の回路の一部を形成している。

【0027】

続いて、上述したプリント配線板１の製造方法について、図３、４を参照しつつ説明する。

【0028】

プリント配線板１を製造するためには、配線基体２０を製造する必要がある。配線基体２０を製造する際には、まず、図３（ａ）に示すように、一方の主面５０ａ側に導電膜５１が設けられた支持板５０を準備する。支持板５０は、平板状を有し、たとえば、プリプレグ材やガラス、シリコン等で構成することができる。導電膜５１は、めっきシードとして機能する膜であり、たとえばＣｕ等の金属で構成することができる。導電膜５１は、スパッタ等で成膜した金属膜であってもよく、Ｃｕ箔等の金属箔であってもよい。または、支持板５０の一部と導電膜５１を兼ねてキャリア付きの極薄銅箔などを用いてもよい。そして、支持板５０の主面５０ａ上に、上述した導体ポスト３０および配線４０を形成する。具体的には、図３（ａ）～図３（ｄ）に示す工程に沿って、支持板５０の主面５０ａ上に導体ポスト３０および配線４０をめっき形成する。

【0029】

図３（ａ）に示す工程では、支持板５０の主面５０ａ上にレジスト５２をパターニングする。レジスト５２は、上述した導体ポスト３０の配線部３２の領域および配線４０の領域に開口を有する。

【0030】

図３（ｂ）に示す工程では、レジスト５２を用い、導電膜５１をシードとするＣｕの電解めっきにより、第１のめっき層５３を形成する。その後、図３（ｃ）に示す工程においてレジスト５２を除去する。第１のめっき層５３が、導体ポスト３０の配線部３２および配線４０となる。

【0031】

図３（ｄ）に示す工程では、図３（ａ）～図３（ｃ）に示した工程と同様の工程（すなわち、レジストパターニング、電解めっきおよびレジスト除去）により、Ｃｕの電解めっきにより第２のめっき層５４を形成する。本実施形態では、第１のめっき層５３を形成した後であって第２のめっき層５４を形成する前にレジスト５２を除去する手順を示しているが、レジスト５２は、第２のめっき層５４を形成する際に用いるレジストを除去する際に同時に除去してもよい。第２のめっき層５４は、導体ポスト３０の配線部３２となる第１のめっき層５３上にのみ選択的に形成される。第２のめっき層５４は、導体ポスト３０の本体部３４となる。第２のめっき層５４を形成した後、第１のめっき層５３および第２のめっき層５４の表面、特に第２のめっき層５４の頂面５４ａに、Ｃｕの酸化を防止するための層（Ｃｒ層、Ｔｉ層等）を形成することができる。

【0032】

続いて、支持板５０の主面５０ａ上に設けられた導体ポスト３０および配線４０を一体的に覆う絶縁樹脂フィルム２２を形成する。具体的には、図４（ａ）～図４（ｃ）に示す工程に沿って絶縁樹脂フィルム２２を形成する。

【0033】

図４（ａ）に示す工程では、絶縁樹脂フィルム２２の形成に先立ち、支持板５０の主面５０ａ上に、絶縁樹脂フィルム２２が形成される領域を囲む枠５５（枠体）を設ける。枠５５は、支持板５０の厚さ方向から見て導体ポスト３０および配線４０を一体的に囲むように設けられる。本実施形態では、枠５５は、導体ポスト３０の高さと同じ高さを有する。たとえば、第１のめっき層５３および第２のめっき層５４を形成する工程において、枠５５の形状に対応する開口を有するレジストをパターニングすることで、めっきで構成された枠５５を支持板５０の主面５０ａ上に形成することができる。また、別途に準備した部材を支持板５０の主面５０ａ上に枠５５として配置してもよい。枠５５は、絶縁樹脂フィルム２２を形成する工程において、絶縁樹脂フィルム２２の材料が領域外への流出するのを抑制し、かつ、所望厚さよりも薄くなる事態を招き得る過剰なプレスを防止することができるため、絶縁樹脂フィルム２２の厚さ制御に有用である。上述した手順でめっきにより枠５５を形成した場合には、第２のめっき層５４の上面の高さ位置と枠５５の上面の高さ位置とが一致がしやすく、そのため、絶縁樹脂フィルム２２の厚さ制御にさらに有用である。

【0034】

図４（ｂ）に示す工程では、支持板５０の主面５０ａ上の枠５５内に絶縁樹脂フィルム２２となる樹脂粉末６０を供給して、枠５５に囲まれた領域を樹脂粉末６０で覆う。このとき、主面５０ａに形成されている第１のめっき層５３および第２のめっき層５４も樹脂粉末６０により覆われる。そして、熱プレート６２を用いて、支持板５０を主面５０ａ側から熱プレスし、その後、冷却する。樹脂粉末６０は、一括積層して積層するためには熱可塑性の樹脂で構成されることが好ましい。樹脂粉末６０は、第１のめっき層５３や第２のめっき層５４により凸凹となった支持板５０の主面５０ａ上に平坦な絶縁樹脂フィルム２２を形成するために、真球状の微粉末の形態であることが好ましい。真球状の樹脂粉末６０を用いることで、フィルムやペレットなどの形態の樹脂を用いる場合に比べて、熱プレス前の樹脂供給時に、凹凸を有する主面５０ａ上の隅々まで、必要な量の樹脂を必要な箇所に供給することができる。また、樹脂粉末６０の形態によれば、特性の異なる複数種の粉末を主面５０ａ上の必要な箇所に選択的に配置できるので、物性値が異なる複数の絶縁樹脂フィルム２２を面内に形成することができる。

【0035】

その結果、図４（ｃ）に示すように、枠５５内において、支持板５０の主面５０ａが絶縁樹脂フィルム２２により覆われる。このとき、第２のめっき層５４の頂面５４ａが絶縁樹脂フィルム２２から露出する。熱プレス後に、第２のめっき層５４の頂面５４ａに樹脂膜が形成されている場合には、絶縁樹脂フィルム２２から第２のめっき層５４の頂面５４ａを露出させるために、ＣＭＰや砥石研磨、フライカット等の研磨処理をおこなってもよい。

【0036】

そして、最後に、導電膜５１とともに支持板５０を絶縁樹脂フィルム２２から除去して、図２に示した配線基体２０を得る。導電膜５１や支持板５０の除去には、熱剥離接着剤を使用した手法やレーザーによる剥離、公知のエッチング技術や、砥石研磨等の研磨処理など任意の手法を利用することができる。

【0037】

配線基体２０は、絶縁樹脂フィルム２２を形成する際に用いた枠５５を除いた態様であってもよく、枠５５を備えた態様であってもよい。配線基体２０が枠５５を備える場合、枠５５は、絶縁樹脂フィルム２２の厚さ方向から見て絶縁樹脂フィルム２２の周囲を囲み、かつ、導体ポスト３０の高さと同じ高さを有するようにすることができる。

【0038】

上述のようにして複数作製された配線基体２０は、複数枚重ねた状態で熱プレスにより一括積層することで、上述したプリント配線板１が得られる。配線基体２０を重ねる際、導体ポスト３０の上面３０ａおよび下面３０ｂの一方または両方に、ＡｕやＳｎ、Ａｇ、はんだなどで構成された接続用の導体層を形成してもよい。

【0039】

以上において説明したとおり、プリント配線板１の配線基体２０においては、配線部３２を含む導体ポスト３０および配線４０が絶縁樹脂フィルム２２に埋設されている。そのため、配線部３２が形成された領域においても、配線基体２０の厚さが増加していない。また、配線４０が形成された領域においても、配線基体２０の厚さが増加していない。したがって、配線基体２０を複数積層してプリント配線板１を構成することで、高い平坦性を有するプリント配線板１を得ることができる。

【0040】

配線基体２０は、上述した形状に限らず、たとえば図５に示した形状にすることができる。図５に示した配線基体２０Ａは、絶縁樹脂フィルム２２の下面２０ｂから露出する導体ポスト３０の下面３０ｂ（すなわち、配線部３２の下端面）が下面２０ｂから後退している点でのみ、上述した配線基体２０と異なる。配線基体２０Ａの構成は、たとえば、図４（ｃ）に示した工程の後に、導電膜５１や支持板５０をエッチングにより除去する際に、オーバーエッチングをおこなうことで得られる。導体ポスト３０の下面３０ｂが絶縁樹脂フィルム２２の下面２０ｂから後退している場合には、導体ポスト３０の下面３０ｂに形成された接続部１０を介して複数の配線基体２０を積層するときに、下面２０ｂから後退した配線部３２の部分に接続部１０が入り込む。その結果、接続部１０が形成される領域における厚さ増加が抑制され、プリント配線板１のさらなる平坦性向上が図られる。接続部１０は、たとえばはんだや導電ペースト、金属ナノフィラー等で構成することができる。

【0041】

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。たとえば、プリント配線板を構成する配線基体は、３層に限らず、適宜増減することができる。また、導体ポストの配線部の構成材料と本体部の構成材料は、同一の材料であってもよく、異なる材料であってもよい。

【符号の説明】

【0042】

１…プリント配線板、１０…接続部、２０、２０Ａ…配線基体、３０…導体ポスト、３２…配線部、３４…本体部、４０…配線、５５…枠。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】