JP6875942B2 - 印刷配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、印刷配線板の製造方法に関する。

従来、補強材としてガラスクロスなどの絶縁性布材を含む絶縁樹脂層の少なくとも一方の面に金属箔などの導体層が形成された積層板、絶縁層および導体層を含む多層構造を有する印刷配線板が使用されている（特許文献１参照）。

特開２００３−２０４０１０号公報

本開示に係る印刷配線板の製造方法は、絶縁性布材を含まない絶縁樹脂層の少なくとも一方の面に金属が被着した積層板を少なくとも１枚準備し、貫通孔が形成される積層板において、絶縁樹脂層の面のうち、少なくとも貫通孔の貫通方向の上流側に位置する面に、内層ランド形成部材を形成し、絶縁層で積層板を挟持し、絶縁樹脂層に被着させた内層ランド形成部材を貫通するように貫通孔を形成して、貫通孔の周縁部に内層ランドを形成する。

本開示に係る印刷配線板は、絶縁性布材を含まない絶縁樹脂層の少なくとも一方の面に金属が被着した積層板を少なくとも１枚と、積層板を挟持する絶縁層と、積層板の少なくとも１枚を貫通する貫通孔とを含み、貫通孔が形成された積層板において、絶縁樹脂層の面のうち、少なくとも貫通孔の貫通方向の上流側に位置する面に、貫通孔の周縁部に内層ランドが備えられ、内層ランドの周縁部に間隙部が形成されている。

本開示に係る印刷配線板の一実施形態を示す説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は本開示に係る印刷配線板の製造方法の一実施形態を示す工程説明図である。 図１に示す印刷配線板の内層ランドの伝送損失を示すグラフである。

ガラスクロスなどの絶縁性布材は、絶縁樹脂層に補強材として含まれる。そのため、絶縁性布材を絶縁樹脂層に含まない積層板は、絶縁性布材を含む積層板と比較すると絶縁樹脂層の強度が下がる（脆くなる）。そのため、このような絶縁樹脂層を含む印刷配線板を製造する際に、例えばドリル加工などに供すると、加工時の衝撃や振動によって、絶縁樹脂層にクラックが発生することがある。さらに、このようなクラックを起点に伝播性クラックが誘発される。その結果、伝播性クラックによって絶縁樹脂層の絶縁信頼性が損なわれる。

本開示に係る印刷配線板の製造方法では、貫通孔が形成される積層板において、絶縁性布材を含まない絶縁樹脂層の面のうち、少なくとも貫通孔の貫通方向の上流側に位置する面のすべてに、内層配線へ電気的接続の有無に関わらず内層ランド形成部材を被着させている。その結果、例えばドリル加工などによって貫通孔を形成する際に、衝撃や振動から絶縁樹脂層を保護してクラックの発生を防止することができる。したがって、このようなクラックを起点とした伝播性クラックの発生を防止することができるため、絶縁樹脂層の絶縁信頼性を劣化させることがない。さらに、積層板の絶縁樹脂層が絶縁性布材を含まないので、絶縁性布材を含む絶縁樹脂層を用いる場合よりも、積層板の厚さを薄くすることができる。

本開示の一実施形態に係る印刷配線板の製造方法を、図１および２に基づいて説明する。図１に示す印刷配線板１００は、本開示の一実施形態に係る製造方法で得られる印刷配線板であり、積層板１、内層ランド２、絶縁層３および導体４を含む。

積層板１は、絶縁性布材を含まない絶縁樹脂層の少なくとも一方の面に金属が被着した積層板であれば、特に限定されない。このような積層板としては、絶縁樹脂層の少なくとも一方の面に金属箔を被着させたもの、絶縁樹脂層の少なくとも一方の面にめっき処理によって金属を被着させたものが挙げられる。図１および２に示す積層板１は、絶縁性布材を含まない絶縁樹脂層１１の両面に金属箔１２を被着した金属張積層板を例に説明する。

金属張積層板１に含まれる絶縁樹脂層１１は、絶縁性を有する素材（絶縁板）で形成されていれば特に限定されない。このような絶縁性を有する素材としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ケイ素樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）樹脂などの有機樹脂などが挙げられる。これらの有機樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。さらに、絶縁樹脂層１１には例えばシリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機充填材（フィラー）が含まれていてもよい。

この絶縁樹脂層１１は補強材として絶縁性布材（例えば、ガラス繊維、ガラス不織布、アラミド不織布、アラミド繊維、ポリエステル繊維など）を含まない。そのため、絶縁樹脂層１１の破断歪は通常２％以下であり、１〜２％であってもよい。

積層板１は、絶縁樹脂層１１の上面および下面の両面に金属箔１２が貼付された構造を有している。図１および２では、積層板１は両面に金属箔１２が貼付された両面銅張積層板を用いているが、片面のみに金属箔が貼付された積層板を用いてもよい。金属箔１２としては、例えば銅箔などが挙げられる。絶縁樹脂層１１は、例えば５〜２５μｍ程度の厚みを有している。絶縁樹脂層に絶縁性布材が含まれない両面銅張積層板としては、例えば三井金属鉱業（株）製の「ＦＡＲＡＤＦＬＥＸ ＭＣ２４Ｍ」などが市販されている。

積層板１の上面および下面には、絶縁層３が形成されている。すなわち、積層板１は絶縁層３によって挟持されている。絶縁層３を形成している樹脂は特に限定されず、例えば、上述の絶縁樹脂層１１を形成している樹脂が挙げられる。絶縁層３を形成している樹脂と絶縁樹脂層１１を形成している樹脂とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。さらに、絶縁樹脂層１１と異なり、絶縁層３は絶縁性布材を含んでいる方がよい。

絶縁層３の内部または表面には、導体４が形成されている。導体４は、実装される部品、他の基板などと電気的に接続される。導体４は、導電性を有する材料で形成されていれば特に限定されず、このような材料としては、例えば銅などが挙げられる。このような導体４は、例えば、予め絶縁層３の表面に形成された銅などの導電材料で形成された層を、公知の方法でレジストを露光および現像して、導電材料の一部をエッチングする方法や、パターンめっきによって形成する方法などが挙げられる。

図１に示す印刷配線板１００には、印刷配線板１００の上面から下面まで貫通するスルーホール（貫通孔）５が形成されている。スルーホール５の内壁面には導体が被着されており、印刷配線板１００の上下面を電気的に接続している。スルーホール５の外径Ｘは特に限定されず、例えば３００〜１０００μｍ程度である。また、スルーホール５の開口部以外の印刷配線板１００の表面には、金属箔（銅箔）が設けられていてもよい。

スルーホール５の周縁部には、内層ランド２が形成されている。具体的には、スルーホール５と積層板１の絶縁樹脂層１１とが交差する部分において、絶縁樹脂層１１の上下面に内層ランド２が形成されている。この内層ランド２は、印刷配線板１００に形成されている内層配線（金属箔１２および導体４）と電気的に接続されないダミーランドであってもよい。

内層ランド２の径Ｙは特に限定されず、例えば式（Ｉ）を満足し、特に式（ＩＩ）を満足するのがよい。
貫通孔の外径＜内層ランド径≦貫通孔の外径＋０．２ｍｍ （Ｉ）
貫通孔の外径＋０．１ｍｍ≦内層ランド径≦貫通孔の外径＋０．２ｍｍ （ＩＩ）

絶縁樹脂層１１の同一平面上に形成された内層ランド２と内層配線（金属箔１２のベタ部分）との間には間隙部７が形成されている。すなわち、内層ランド２の周縁部に間隙部７が形成されている。この間隙部７は、スルーホール５と略同心円状に形成されるのがよい。

このような図１に示す印刷配線板１００は、例えば、下記の方法によって得られる。本開示に係る印刷配線板の製造方法の一実施形態を、図２（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。この製造方法は、下記の工程（ｉ）〜（ｉｖ）を含む。上述の部材と同じ部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

（ｉ）絶縁性布材を含まない絶縁樹脂層の少なくとも一方の面に金属が被着した積層板を少なくとも１枚準備する。
（ｉｉ）貫通孔が形成される積層板において、絶縁樹脂層の面のうち、少なくとも貫通孔の貫通方向の上流側に位置する面に、内層ランド形成部材を形成する。
（ｉｉｉ）絶縁層で積層板を挟持する。
（ｉｖ）絶縁樹脂層に被着させた内層ランド形成部材を貫通するように貫通孔を形成して、貫通孔の周縁部に内層ランドを形成する。

まず、図２（ａ）に示すように、絶縁樹脂層１１の両面に金属箔１２（例えば、銅箔）を貼り付けた両面金属張積層板（積層板１）を準備する。この積層板１には例えばサブトラクティブ法などの公知の工法により、少なくとも一方の主面に回路パターンを形成する。

次に、図２（ｂ）に示すように、積層板１に内層ランド形成部材２１を形成する。内層ランド形成部材２１は、スルーホール５を形成する位置に形成される。内層ランド形成部材２１は、積層板１に貼付された金属箔１２で形成されていてもよく、金属箔１２を除去した後、銅などの金属をめっき処理によって形成してもよい。内層ランド形成部材２１の径Ｙは上述の内層ランド２の径Ｙと同様である。絶縁樹脂層１１の同一平面上に形成された金属（金属箔１２）において、内層ランド形成部材２１と内層配線（金属箔１２のベタ部分）との間には、間隙部７が形成されている。間隙部７の径（クリアランス径Ｚ）は、内層ランド形成部材２１（内層ランド形成部材の径Ｙ）の２倍以上４倍以下であるのがよい。

積層板１に内層ランド形成部材２１を形成した後、絶縁層３で積層板１を挟持する。絶縁層３については上述の通りであり、詳細な説明は省略する。必要に応じて、絶縁層３の少なくとも一方の表面に導体４が形成された、積層板１とは異なる積層板（第２の積層板６）を準備する。

所望の印刷配線板１００が多層構造を有する場合、図２（ｃ）に示すように、積層板１と絶縁層３と第２の積層板６とを交互に重ねる。この場合、第２の積層板６において、内層配線へ電気的接続のない場合は、内層ランド形成部材２１の形成箇所には導体４は形成せず、積層板１の内層ランド形成部材２１の位置が横方向にずれないように重ねる。その後、熱プレスによって積層板１と絶縁層３と第２の積層板６とを熱圧着する。次いで、内層ランド形成部材２１に、矢印Ｄで示す方向から、例えばドリルを用いてスルーホール５を形成すると、図２（ｄ）に示すような印刷配線板１００が得られる。ドリルの径は特に限定されず、所望のスルーホール外径に応じて、適宜選択すればよい。

本開示に係る印刷配線板の製造方法の一実施形態においては、スルーホール５を形成する位置に、内層ランド形成部材２１が形成されている。この内層ランド形成部材２１は、破断歪が絶縁樹脂層に比べて大きな金属（例えば、銅（破断歪：２０％以上）など）で形成されている。そのため、内層ランド形成部材２１は、スルーホール５を形成する際のドリル突入時の衝撃や孔開け中の振動から絶縁樹脂層１１を保護し、絶縁樹脂層１１にクラックが発生するのを防止することができる。したがって、このようなクラックを起点とした伝播性クラックの発生を防止することができるため、印刷配線板１００では、絶縁樹脂層１１の絶縁信頼性が損なわれにくい。内層ランド形成部材２１の位置にスルーホール５を形成することによって、図２（ｄ）に示すように、印刷配線板１００では、スルーホール５の周縁部に内層ランド２が形成される。

以上、本開示に係る印刷配線板の構造体を説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の改変または改良が可能である。例えば、図１および図２に示す印刷配線板１００では、両面金属張積層板を用いている。しかし、絶縁樹脂層の片面のみに金属箔が貼付された金属張積層板を用いてもよい。

図１および図２に示す印刷配線板１００では、スルーホール５と積層板１の絶縁樹脂層１１とが交差する部分において、絶縁樹脂層１１の上下面に内層ランド２が形成されている。すなわち、絶縁樹脂層１１の上下面に内層ランド形成部材２１が形成されている。しかし、内層ランド形成部材は、スルーホールの貫通方向の上流側、すなわち、図２（ｂ）および（ｃ）において、絶縁樹脂層１１の上面側のみに形成されていてもよい。スルーホールを形成する際のドリル突入時の衝撃や孔開け中の振動から、絶縁樹脂層をより保護することができる点で、絶縁樹脂層の上下面に内層ランド形成部材が形成されるのがよい。

図１および図２に示す印刷配線板１００では、印刷配線板１００の上下面を貫通するスルーホール５が形成されている。しかし、本開示の一実施形態に係る製造方法では、例えば、複数の積層板１のうち、少なくとも１つの積層板１を貫通する貫通孔を形成するような実施形態であってもよい。この場合は、貫通孔を形成する積層板に含まれる絶縁樹脂層に内層ランド形成部材が形成される。

図１および図２に示す印刷配線板１００では、印刷配線板の両表面にソルダーレジスト層が形成されていない。しかし、本開示の一実施形態に係る製造方法では、印刷配線板の両表面にソルダーレジスト層を形成してもよい。

内層ランド２の周縁に間隙部７を設けることによって、内層ランド２のインピーダンスの低下が抑制され、電気特性への影響を少なくすることができる。内層ランド２のインピーダンスは、少なくとも５０Ω程度であれば電気特性への影響を少なくすることができ、例えば５０〜１００Ωであればよい。

内層ランド２のインピーダンスが上述の範囲を満足するため、間隙部７の径（クリアランス径Ｚ）は、内層ランド２の径（内層ランド径Ｙ）の２倍以上、４倍以下であるのがよい。

図３は、印刷配線板１００に形成されたスルーホール５の伝送損失を示すグラフであり、Ｘ軸は周波数を表し、Ｙ軸は伝送損失を表す。なお、内層ランド２の伝送特性（Ｚｄｉｆｆ）は、２×Ｚ₀×（１−０．３７４×exp（−２．９×Ｓ／ｈ））で定めることができる。
（Ｚｄｉｆｆ：差動インピーダンス、Ｚ₀：特性インピーダンス、Ｓ：間隙部７の幅（内層ランド２と金属箔１２のベタ部分との距離）、ｈ：クリアランス径Ｚ（クリアランスが円でない場合は、長い方の径））

図３に示すＡ１（φ３５０μｍの内層ランドとφ１２５０μｍの間隙部）のスルーホールでは、間隙部の径（クリアランス径）は、内層ランド径の３．５７倍であり、インピーダンス（Ｚｄｉｆｆ）が７９Ωである。このＡ１は、図３に示すように、伝送特性の低減を防止している。
一方、Ｂ１（φ３５０μｍの内層ランドとφ６６０μｍの間隙部）のスルーホールでは、クリアランス径は、内層ランド径の１．８８倍であり、インピーダンス（Ｚｄｉｆｆ）が４６Ωである。このＢ１は、図３に示すように、許容範囲内ではあるが、Ａ１と比べると伝送特性が悪化している。

図３から、間隙部７の径（クリアランス径Ｚ）を内層ランド２の径（内層ランド径Ｙ）の２倍以上４倍以下とすることによって、スルーホール５を流れる信号品質の劣化をより防止できることがわかる。

１ 積層板（金属張積層板）
１１ 絶縁樹脂層
１２ 金属箔
２ 内層ランド
２１ 内層ランド形成部材
３ 絶縁層
４ 導体
５ スルーホール（貫通孔）
６ 第２の積層板
７ 間隙部
１００ 印刷配線板
Ｘ スルーホール外径（貫通孔の外径）
Ｙ 内層ランド径（内層ランド形成部材の径）
Ｚ クリアランス径（間隙部の径）

Claims (4)

1. 絶縁性布材を含まない絶縁樹脂層の少なくとも一方の面に金属が被着した積層板を少なくとも１枚準備し、
   貫通孔が形成される積層板において、絶縁樹脂層の面のうち、少なくとも貫通孔の貫通方向の上流側に位置する面に、内層ランド形成部材を形成し、
   絶縁層で積層板を挟持し、
   絶縁樹脂層に被着させた内層ランド形成部材を貫通するように貫通孔を形成して、貫通孔の周縁部に内層ランドを形成する印刷配線板の製造方法であって、
   前記絶縁樹脂層の破断歪が２％以下である、
   ことを特徴とする印刷配線板の製造方法。
2. 前記積層板が、前記絶縁樹脂層の少なくとも一方の面に金属箔が被着した金属張積層板である請求項１に記載の製造方法。
3. 前記内層ランドが、前記絶縁樹脂層の両面に備えられている請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記内層ランドが、下記式（Ｉ）を満足する径を有する請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
   貫通孔の外径＜内層ランド径≦貫通孔の外径＋０．２ｍｍ （Ｉ）
   

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