特許 7405591 プリント配線板の製造方法

(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】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】プリント配線板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20231219BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 X

H05K3/00 K

H05K3/00 N

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019224645

(22)【出願日】2019-12-12

(65)【公開番号】P2021093492

(43)【公開日】2021-06-17

【審査請求日】2022-09-02

(73)【特許権者】

【識別番号】593215380

【氏名又は名称】株式会社伸光製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100123869

【弁理士】

【氏名又は名称】押田 良隆

(72)【発明者】

【氏名】唐澤 翔太

【審査官】原田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０４６８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５０３０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｈ０５Ｋ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の配線を形成した基板材料の表面に露出した絶縁層に、予め決められたＸＹＺ寸法のキャビティを設ける際に、
前記キャビティに内包されるＸＹ寸法が片側０．００５～１ｍｍ小さい大きさの仮キャビティを、レーザ加工またはルーター加工により前記キャビティの位置への形成と、
前記仮キャビティの淵底部が、前記仮キャビティの中央底部より深く加工され、且つ前記淵底部と前記中央底部を同一絶縁層に設ける先加工を行い、
その後ブラスト加工によって前記ＸＹＺ寸法に加工して前記キャビティを形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法。

【請求項2】

銅層に所定の配線が形成された基板材料の準備工程と、
前記基板材料の表面に露出した絶縁層を、所定のＸＹＺ寸法のキャビティに内包されるＸＹ寸法が片側０．００５～１ｍｍ小さい仮キャビティとして、レーザ加工またはルーター加工により前記キャビティの位置への形成と、
前記仮キャビティの淵底部が、前記仮キャビティの中央底部より深く加工され、且つ前記淵底部と前記中央底部を同一絶縁層に設ける先加工工程と、
前記基板材料の表面に、前記キャビティを形成する部分が開口したブラスト用レジストマスクを形成する工程と、
前記ブラスト用レジストマスクの開口部から露出した前記絶縁層をブラスト加工により所定のＸＹＺ寸法の前記キャビティを形成する工程と、
前記ブラスト用レジストマスクを除去する工程を含むことを特徴とする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製造方法におけるキャビティ構造形成に関するものである。

【背景技術】

【0002】

キャビティと称される凹部が形成され、そのキャビティの中に半導体素子を搭載するプリント配線板が増加している。
このキャビティをプリント配線板に形成する場合、レーザー加工やルーター加工またはブラスト加工による単一工法によって形成するのが一般的である。
例えば特許文献１では、１穴ずつビアを形成するレーザー加工は生産性に問題があるため、サンドブラスト加工によりビアを形成することが記載されている。

【0003】

近年、プリント配線板の微細化、低背化が要求されキャビティに半導体素子を実装する場合、キャビティ部分の面積が広い仕様やキャビティ深さが深い仕様のプリント配線板が要求される。特にキャビティ深さが深い仕様の加工についてはサンドブラスト加工であっても加工時間が長くなる問題を抱えている。また、加工時間が長いため加工精度にバラツキが生じ、仕上り寸法の不具合等の問題も発生している。

【0004】

特許文献２では、レーザー加工後にウェットブラスト処理あるいはサンドブラスト処理を行うことで、異なるテーパ角を有する内壁部で構成されたビアを形成して、ビアと上部導体層との接続信頼性を向上させることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－０６３７２６号

【文献】特開２００９－２００３５６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、ブラスト加工によりキャビティを形成するプリント配線板において、キャビティ内壁に生じる傾きを抑制し、そのキャビティを形成する加工時間を短縮する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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の発明は、所定の配線を形成した基板材料の表面に露出した絶縁層に、予め決められたＸＹＺ寸法のキャビティを設ける際に、前記キャビティに内包されるＸＹ寸法が片側０．００５～１ｍｍ小さい大きさの仮キャビティを、レーザ加工またはルーター加工により前記キャビティの位置への形成と、前記仮キャビティの淵底部が、前記仮キャビティの中央底部より深く加工され、且つ前記淵底部と前記中央底部を同一絶縁層に設ける先加工を行い、その後ブラスト加工によって前記ＸＹＺ寸法に加工して前記キャビティを形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法である。

【0008】

本発明の第２の発明は、銅層に所定の配線が形成された基板材料の準備工程と、前記基板材料の表面に露出した絶縁層を、所定のＸＹＺ寸法のキャビティに内包されるＸＹ寸法が片側０．００５～１ｍｍ小さい仮キャビティとして、レーザ加工またはルーター加工により前記キャビティの位置への形成と、前記仮キャビティの淵底部が、前記仮キャビティの中央底部より深く加工され、且つ前記淵底部と前記中央底部を同一絶縁層に設ける先加工工程と、前記基板材料の表面に、前記キャビティを形成する部分が開口したブラスト用レジストマスクを形成する工程と、前記ブラスト用レジストマスクの開口部から露出した前記絶縁層をブラスト加工により所定のＸＹＺ寸法の前記キャビティを形成する工程と、前記ブラスト用レジストマスクを除去する工程を含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によりブラスト加工による単一工法によりキャビティを形成するよりも加工時間が短縮でき、ブラスト加工により形成されたキャビティ内壁に生じる傾きが小さい加工精度に優れたプリント配線板を容易に得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る製造方法の工程フローを示す図で、（１）は基板の準備工程、（２）はレジストマスク形成工程、（３）は銅層エッチング工程、（４）先加工工程（レーザー加工又はルーター加工による仮キャビティの形成）、（５）はブラスト加工用レジストマスク形成工程、（６）はキャビティ形成工程（ブラスト加工）である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

先ず、本発明の製造方法の概略を述べ、次に、図１を用いて本発明の製造方法の具体的な流れを説明する。
本発明では絶縁層と銅層を備えた３層基板等の表面銅層にレジスト層を形成し、キャビティを形成する位置に開口部を備えたレジストマスクを形成する。この開口部は、キャビティとして必要な開口の大きさを「ＸＹ寸法」とした場合に、そのＸＹ寸法より大きく、且つ表面銅層から形成する配線に接触しない大きさで形成されている。
なお、「ＸＹ寸法」とは、図１に示す図１の座標系「ｘｙｚ系」において、基板Ａの表面を「ｘｙ面」とした場合のキャビティの開口の大きさで、一般に開口は四角形（正方形、長方形など）の形状に設けられている。

【0012】

次にレジストマスクの開口部から露出した銅層をエッチング加工により除去する。
そして、レジストマスクを除去する。ここでレジストマスクを除去しない場合は、次工程のレーザー加工あるいはルーター加工を行った後に除去してもよい。

【0013】

次にエッチング加工によって露出した絶縁層をレーザー加工あるいはルーター加工により、キャビティとして必要なＸＹＺ寸法（キャビティの深さ方向をｚとし、その大きさを「Ｚ寸法」とする）より小さな寸法、即ち所定のキャビティに内包される大きさの「仮キャビティ」に加工する。この時のＸＹ寸法は片側約０．００５～１ｍｍ小さく加工する。Ｚ寸法は、仮キャビティの底部全体は必要な深さの４０～７０％程度まで加工し、その淵底部は７０～１００％程度まで加工する。これで仮キャビティの淵底部が中央部の底部より深く加工された状態になる。

【0014】

次にキャビティとして必要なＸＹ寸法の開口部を有するレジストマスクを形成する。厚いレジスト層からこのレジストマスクを形成する場合や使用する砥粒径によって、必要なＸＹ寸法に対し片側５～４０μｍ程度広い開口部を形成することが好ましい。

【0015】

次にブラスト加工により所定の大きさのキャビティを形成し、レジストマスクを除去する。

【0016】

このような工程を経ることで、ブラスト加工のみの単一工法によりキャビティを形成するよりも加工時間が短縮され、加工によりキャビティ内壁に生じる傾きも小さくしたプリント配線板が得られる。

【0017】

以下に、図１の製造フロー図を用い、より詳細に説明する。
図１（１）に示す基板Ａは、絶縁層１０と通常、厚さの異なる絶縁層２０を有し、それらの層上に表面銅層３１、内層銅層３２、裏面銅層３３が積層される３層基板である。

【0018】

その基板Ａの表面銅層３１の表面に、レジスト層を形成した後にキャビティを設けるが、その開口部となるエッチング用レジストマスクを形成する。このとき開口部ｗ_１は、キャビティとして必要なＸＹ寸法より大きく、且つ表面銅層から形成する配線に接触しない大きさで開口部を形成する（図１（２）参照）。
また、裏面銅層３３の表面には、全面を覆うエッチング用レジストマスク１０１を形成する（図１（２）参照）。

【0019】

そして、図１（３）に示すように、エッチング加工を行ってエッチング用レジストマスク１００の開口部（図１（２）参照）から露出した表面銅層３１を除去し、その後、両面のエッチング用レジストマスク１００、１０１を除去する。

【0020】

次に、図１（４）に示すように、ここでは、仮キャビティＣ_Ｔの形成を行なう。
レーザー加工により絶縁層１０へキャビティの開口部をわずかに縮小した大きさのＸＹ寸法で、開口部全域を所定深さ（Ｚ寸法）まで加工して底部２００を形成する。その際に、淵底部は先の全域の深さより深く加工して淵底部２０１を形成する（図１（４）参照）。

【0021】

次に図１（５）に示すように、表面銅層３１の表面に、レジスト層を形成する。このレジスト層は厚さが厚いため、キャビティのＸＹ寸法より大きいＸＹ寸法の開口部を備えたブラスト用レジストマスク３００を形成した。

【0022】

次に、ブラスト加工により、所定のＸＹＺ寸法となるキャビティＣ_Ａを形成し、ブラスト用レジストマスク３００を除去し、キャビティＣ_Ａを備えるプリント配線板Ｐが得られる（図１（６）参照）。

【実施例】

【0023】

以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

【実施例1】

【0024】

図１（１）に示すガラスクロスとエポキシ樹脂からなる厚さ２４０μｍの絶縁層１０と厚さ７０μｍの絶縁層２０を有し、厚さ３０μｍの表面銅層３１、内層銅層３２、裏面銅層３３からなる３層基板を試験基板Ａとして１０枚準備した。

【0025】

次に図１（２）に示すように、試験基板の表面銅層３１の表面に厚さ２０μｍのレジスト層を形成し、ＸＹ寸法が３ｍｍ×４０ｍｍのキャビティを形成する開口部となるエッチング用レジストマスク１００を形成した。このとき開口部ｗ_１は、キャビティとして必要なＸＹ寸法より大きく、表面銅層から形成する配線に接触しない大きさで開口部を形成した。具体的には３ｍｍ×４０ｍｍのキャビティのＸＹ寸法に対し、３．２ｍｍ×４０．２ｍｍの開口部ｗ_１を形成した。また、裏面銅層３３の表面には、全面を覆うエッチング用レジストマスク１０１を形成した。

【0026】

そして、図１（３）に示すように、エッチング加工を行ってエッチング用レジストマスク１００の開口部から露出した表面銅層３１を除去し、その後、両面のエッチング用レジストマスク１００、１０１を除去した。

【0027】

次に図１（４）に示すように、レーザー加工により絶縁層１０へ２．９６ｍｍ×３９．９６ｍｍのＸＹ寸法で、全体を１５０μｍの深さまで加工して底部２００を形成し、更に淵部は２００μｍの深さまで加工して淵底部２０１を形成した。

【0028】

次に図１（５）に示すように、表面銅層３１の表面に厚さ１００μｍのレジスト層を形成した。レジスト層の厚さが厚いため片側３０μｍ大きく設定し、ＸＹ寸法が３．０６ｍｍ×４０．０６ｍｍとなる開口部ｗ_２を備えたブラスト用レジストマスク３００を形成した。

【0029】

次に図１（６）に示すように、ブラスト加工により、所定のＸＹＺ寸法となるキャビティＣ_Ａを形成し、ブラスト用レジストマスク３００を除去した。
形成したキャビティ内壁の傾きをキャビティ上面のＸＹ寸法とキャビティ底面のＸＹ寸法の差の１／２の値で評価すると平均１９μｍの傾きがあった。
そして、このレーザー加工およびブラスト加工による複合工法では、約１５０分の加工時間であった。

【実施例2】

【0030】

実施例１と同様に３層基板を試験基板として１０枚準備し、エッチング加工により表面銅層に３．２ｍｍ×４０．２ｍｍの開口部を形成して、ルーター加工により絶縁層１０へ２．９６ｍｍ×３９．９６ｍｍのＸＹ寸法で、全体を１５０μｍの深さまで加工して底部を形成し、更に淵部は２００μｍの深さに加工して淵底部を形成した。

【0031】

次に、キャビティのＸＹ寸法が３．０６ｍｍ×４０．０６ｍｍとなる開口部を備えたブラスト用レジストマスクを形成して、ブラスト加工により、所定のＸＹＺ寸法となるキャビティを形成した後、ブラスト用レジストマスクを除去した。
形成したキャビティ内壁の傾きをキャビティ上面のＸＹ寸法とキャビティ底面のＸＹ寸法の差の１／２の値で評価すると平均１８μｍの傾きがあった。
この時のルーター加工およびブラスト加工による複合工法では、約２１０分の加工時間であった。

【0032】

（比較例１）
実施例１と同様に３層基板を試験基板として１０枚準備し、エッチング加工により表面銅層に３．２ｍｍ×４０．２ｍｍの開口部を形成した。
次に、キャビティのＸＹ寸法が３．０６ｍｍ×４０．０６ｍｍとなる開口部を備えたブラスト用レジストマスクを形成して、ブラスト加工により、所定のＸＹＺ寸法となるキャビティを形成した後、ブラスト用レジストマスクを除去した。
形成したキャビティ内壁の傾きをキャビティ上面のＸＹ寸法とキャビティ底面のＸＹ寸法の差の１／２の値で評価すると平均３９μｍの傾きがあった。
この時のブラスト加工による単一工法では、約２４０分の加工時間であった。

【0033】

このようにブラスト加工だけの単一工法に比べて２０～３５％程度の加工時間短縮となった。
また、キャビティ内壁に生じる傾きは、ブラスト加工だけの単一工法では、約４０μｍの傾きであったが、本発明のルーター加工やレーザー加工とブラスト加工の複合工法では約２０μｍ程度と半減した。

【0034】

今回試験基板で確認したが、実製品においても各銅層に必要な配線を形成し、ルーター加工やレーザー加工とブラスト加工による複合工法によってキャビティを形成することで、キャビティ部分の加工時間の短縮と加工精度が向上することになる。

【符号の説明】

【0035】

１０ 絶縁層
２０ 絶縁層
３１ 表面銅層
３２ 内層銅層
３３ 裏面銅層
１００ エッチング用レジストマスク（表面）
１０１ エッチング用レジストマスク（裏面）
２００ レーザー加工又はルーター加工による仮キャビティ加工底部（仮キャビティの底部／淵底部以外の部位）
２０１ レーザー加工又はルーター加工による仮キャビティ加工底部（仮キャビティの淵底部）
３００ ブラスト用レジストマスク
Ａ 基板（３層基板）
Ｃ_Ａ キャビティ
Ｃ_Ｔ 仮キャビティ
Ｐ プリント配線板
ｗ_１ エッチング用レジストマスク１００の開口部
ｗ_２ ブラスト用レジストマスク３００の開口部

【図1】