JPH0427194A - 高密度多層配線板およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、接続信鯨性に優れた高密度多層配線板および
その製造法に関するものである。

〔従来の技術〕

電子機器の発達に伴い、配線板の配線密度も非常に高い
ものが要求されるようになってきた。

このような配線密度の高い配線板として、必要な配線パ
ターンにワイヤを使用した配線板〔以下マルチワイヤ配
線Ｉ（日立化成工業株式会社製。

商品名）と呼ぶ〕や多層印刷配線板がある。

マルチワイヤ配線板は、特公昭４５−２１４３４号公報
によって開示されているように、電源層やグランド層な
どの回路を形成した内層基板上に接着性を有する樹脂層
（接着性絶縁層）を形成した後、数値制御布線機により
ポリイミド樹脂などで被覆されたワイヤを布＆Ｉ（ワイ
ヤを樹脂層にはわせてゆくと同時に超音波接着する）し
、プレス等によりワイヤを固定し、上記ワイヤを横切る
穴をあけ、その内部に無電解金属層を形成して製造され
ている。

また多層印刷配線板は、内層回路板の最外層を、銅箔の
不要部分をエツチング除去して形成する方法と必要な部
分に銅をめっきして形成する方法があり、複数の回路板
を積層接着する方法としては、この複数の回路板とプリ
プレグを位置合セのピンを用いて、交互に重ね合せ加圧
加熱して積層するピンラミネーション法と、内層回路板
の上にプリプレグを介して銅箔を重ねＪｆｉ層一体化し
て、このｗ４箔の不要部分をエツチング除去する工程を
繰り返すビルドアップ法がある。

さらに、マルチワイヤ配線板や多層印刷配線板において
、配線密度をより一層向上させ、配線板の両面に部品を
実装できる配線板が増加しつつある。

すなわち、内層回路板として、スルーホールと必要に応
じて回路パターンを形成したものをプリプレグと交互に
重ね合せ、加圧加熱により一体化すると同時に、スルー
ホール内にプリプレグの樹脂を充填させたのち、さらに
、スルーホールと表面層を形成してなる多層印刷配線板
である。

このように両面に部品を実装できる高密度のマルチワイ
ヤ配線板は、前記したようにプレス等によりワイヤを固
定したのち、この表面に銅層を設け、スルーホールと必
要に応じて回路パターンを形成したものを内層回路板と
し、これをプリプレグと交互に重ね合せ、加圧加熱によ
り一体化すると同時にスルーホール内にプリプレグの樹
脂を充填させたのち、さらに、スルーホールと表面層を
形成して製造されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、内層回路板のスルーホールにプリプレグの樹
脂が充填されている高密度の多層印刷配線板やマルチワ
イヤ配ｗＡ板において、内層回路板の板厚が厚い場合や
スルーホールの穴径が小さい場合に、熱衝撃サイクル試
験の比較的低サイクルでスルーホールの鋼壁にクランク
が発生することがある。

これを解決する手法として、スルーホールの鋼壁厚を厚
くして熱衝撃サイクル試験における応力に耐えうるよう
に機械的強度を向上させることが考えられる。しかしな
がら、穴内壁に銅めっき層を形成すると同時に基板表面
にも銅めっきされるため、表面銅層が厚くなり、エツチ
ングによる微細パターン形成が困難となる。

また、基板に使用されている樹脂を熱膨張係数の小さい
ポリイミド樹脂などに変更する手法が考えられるが、２
００℃以上で加熱する必要があり、経済性の点から好ま
しくない。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、
高倍転性で高密度の配線板を効率よく製造する方法を貨
供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、高密度の配線板において、内層回路板のスル
ーホール内に金属、あるいは金属粒子と熱硬化性樹脂の
混合物あるいは無機粒子と熱硬化性樹脂の混合物を充填
することによって高信幀性化する方法を捉供する。

本発明の配線板は、第１図に示すようにグランドＮ１お
よび／または電源層２と、信号層３とスルーホール４を
有する内層回路板５と、必要に応じてスルーホールのな
い内層回路板６と、これら内層回路板５．６とを積層接
着すゐためのプリプレグ７とスルーホール８と表面層Ｉ
ｓ９よりなる多層印刷配線板において、内層回路板５の
スルーホール４に金［１０あるいは金属粒子と熱硬化性
樹脂の混合物あるいは無機粒子と熱硬化性樹脂の混合物
が充填されていることを特徴とするものである。

この時、信号線路は必ずしも金属箔である必要はなく、
第２図に示すように絶縁ワイヤ１１でも使用できる。

本発明の配線板の製造法は、多層印刷配線板の場合を第
３Ａ〜第３Ｄ図に示した。すなわち、第３Ａ図に示した
ように、金属箔張り積層板を用いてエツチドフォイル法
などでグランド層ｌや電源層２や信号層３を形成したの
ち、プリプレグ７を介して加圧加熱一体化する０次に、
穴あけを行ったのち、電気めっきや無電解めっきなどで
スルーホール４を第３Ｂ図のように形成する。

金属箔張り積層板やプリプレグとしては、ガラス布−エ
ポキシ製、ガラス布−エポキシ／フェノール製、ガラス
布−ガラス祇−エポキシ製、ガラス祇−ポリエステル製
、ガラス布−エポキシ変性ポリイミド製、ガラス布−フ
ッ素樹脂製などが使用できる。また、これらの樹脂中に
無電解めっき触媒を添加して、表面のみ触媒活性化処理
をすることなく、スルーホール４を形成してもよい。

次に、この内層回路の表面に耐熱性を有する市鈑のレジ
ストを第３Ｃ図のように形成し、スルーホール内に金１
＊１０を熔融させて充填する。この金属としては、Ｓｎ
とｐｂを主成分とするはんだが使用できる。また、はん
だにニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金の粒子を添加
したものを使用してもよい、さらに、はんだや金属粒子
含有はんだをペースト状にしてスクリーン印刷法で、ス
ルーホール内に充填させたのち加熱溶融させてもよい。

さらに、エポキシ、エポキシ／フェノール、ポリエステ
ル、エポキシ変性ポリイミドなどの熱硬化性樹脂に銅、
銅合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス、アルミ
、アルミ合金などの粒子を５０〜７５ｖｏ１％添加した
混合物や、上記熱硬化性樹脂にガラスＳｉｎ、、アルミ
ナ、ケイ酸ジルユニウム、タルクなどの無機粒子を５０
〜７５ＶＯ■％添加した混合物をスルーホール４に充填
させてもよい。

これらの混合物の充填方法は、特に制限するものではな
いが、スクリーン印刷による方法が好ましい、すなわち
、スルーホール４に位置する部分以外をマスクしたスク
リーンを用いて、この１合物を印刷によりスルーホール
内に充填させる。そして硬化させたのち、表面研磨によ
り銅表面に飛散した混合物を除去する方法である。

このほか、この混合物を半硬化のフィルム状にしたのち
、レジスト１３の上に配して加圧加熱によって混合物を
スルーホール４に流動充填させ、表面研磨後レジストを
除去する方法も使用可能である。

次に、第３Ｄ図に示したように、必要に応じて片面ある
いは両面に回路を公知の方法で形成し、プリプレグと共
に多層化接着後、必要に応じて穴あけスルーホールめっ
きを行い、さらに公知の方法で表面回路を形成すること
により第１図の本発明の高密度多層配線板を得ることが
できる。

本発明は、信号ラインに絶縁ワイヤを用いたマルチワイ
ヤ配線板においても達成できる。第４八図に示したよう
に金属箔張り積層板を用いて、エツチドフォイル法など
て電源層やグランド層を形成し、さらに、この表面に接
着性絶縁層１４を設ける。

金属箔張り積層板としては、前記した多層印刷配線板の
場合と同様のものが使用可能である。

接着性絶縁層１４としては、アクリロニトリルブタジェ
ン共重合体（ＮＢＲ）とフェノールと硬化剤と無機充填
剤よりなるものや、ＮＢＲとエポキシと硬化剤、無機充
填剤よりなるものや、フェノキシ樹脂とイソシアネート
系硬化剤と無機充填剤よりなるものや、フェノキシ樹脂
とエポキシ樹脂とイソシアネート系硬化剤と無機充填剤
よりなるものなどが使用可能である。

次に、数値制御布ｖＡｌｌを用いて絶縁ワイヤ１１を配
設固定する。

絶縁ワイヤ１１としては、銅、銅合金あるいはニッケル
合金などの、例えば直径０．０６〜０．１０１の電線芯
線に予め塗布する絶縁層として、ポリイミド樹脂、共重
合ナイロン、ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂
などがあげられる。

次に、前記した絶縁ワイヤを配設した表面にプリプレグ
７を置き、さらに、あらかじめ回路形成した回路板を置
き、加圧加熱することによって第４Ｃ図に示した基板を
得ることができる。

ここで用いるプリプレグ７も前記した多層印刷配線板の
場合と同様なものが使用可能である。

そして、第４Ｄ図に示したように穴あけしたのち、スル
ーホール４を形成し、多層印刷配線板の場合と同様の工
程により第２図に示した本発明のマルチワイヤ配線板を
得ることができる。

〔作用〕

本発明による高密度多層配線板では、内層回路板のスル
ーホール内に、プリプレグの樹脂の熱膨張係数より小さ
いスルーホールの金属層、例えば銅の熱膨張係数に近い
材料を充填するため、熱膨張係数の差による熱応力が小
さくなる。このため、熱衝撃サイクル試験によるスルー
ホール壁のクランクが発生しにくくなり、接続信頼性が
向上する。

〔実施例１〕 ｌ）両面粗化銅箔張ガラス・エポキシ積層板ＭＣＬ−Ｅ
−６７（日立化成工業株式会社、商品名）の表面に所望
のエツチングレジストを形成し、不要の銅箔をエツチン
グ除去して、電源、グランド層あるいは信号層を形成す
る。

２）この基板間にガラス・エポキシ製プリプレグＧＥＡ
−６７（日立化成工業株式会社、商品名）を配置し、１
７０℃−４０ｋｇ／ｄ−９０分の条件で加圧加熱する。

３）所望の位置に穴あけし、シーディングを行ったのち
スルーホール銅めっきを約３０μｍ施す。

４）第３Ｃ図に示したように、スルーホール部を除くよ
うにソノレダーレジスト５Ｒ−３０００（日立化成工業
株式会社、商品名）を形成する。

５）ウェーブソルダーマシンを用いて、６／４はんだを
スルーホール内に充填する。なお、この時のはんだ浴温
度は２４５℃、コンベアー速度ハ４ｍ／分である。

６）塩化メチレンに浸漬してソルダーレジストを除去し
た後、サンドペーパーＮｏ８００で機械研磨を行う。

７）この表面に所望のエツチングレジストを形成し、不
要の銅箔をエツチング除去する。

８）上記基板表面のｗ４箔とプリプレグの接着性を向上
させるために、Ｎ　ａ　Ｃ１０ｔ　６０　ｇ　／　１、
ＮａＯＨ１Ｂｇ／ｌ、Ｎａ５ＰＯａ　５８／１、ｐＪａ
＊ＣＯ５５ｇ／ｌの８５℃水溶液に２分間浸漬して、酸
化銅皮膜を形成する。

９）このようにして得られた内層回路板と前記ガラス・
エポキシ製プリプレグＧＥＡ−６７を交互に重ね合せ、
１７０℃−４０ｋｇ／ｃｄ−９０分の条件で加圧加熱す
る。

１０）必要に応じて所望位置に穴あてし、シーディング
を行った後、スルーホール銅めっきを約３５μｍ施す。

１１）必要に所望のエツチングレジストを形成し、不要
の銅箔をエツチング除去して、高密度多層印刷配線板を
作製した。

（実施例２） ｌ）無電解めつき触媒含有の両面粗化銅箔張ガラス・エ
ポキシ積層板ＭＣＬ−Ｅ−１６８（日立化成工業株式会
社、商品名）の表面に所望のエツチングレジストを形成
し、不要の銅箔をエツチング除去して、電源、グランド
層あるいは信号層を形成する。

２）この基板間に無電解めっき触媒含有のガラス・エポ
キシ製プリプレグＧＥＡ−１６８Ｎ　（Ｍ）（日立化成
工業株式会社、商品名）を配置し、１７０℃−４０ｋｇ
／ｊ−９０分の条件で加圧加熱する。

３）所望の位置に穴あけし、シーディングすることなく
、スルーホールに無電解銅めっきを約３０μｍ施す。

４）第３Ｃ図に示したようにスルーホール部を除くよう
にフォトレジストＴ−１２１５（デュポン社製、商品名
）を形成する。

５）スクリーン印刷機を用いて、銅粒子と熱硬化性樹脂
よりなるインクＡＣＰ−００７Ｐ　（株式会社アサヒ化
学研究所、商品名）をスルーホール内に充填した後、９
０℃−６０分乾燥した後、さらに１４０℃−６０分の条
件で硬化させる。

６）塩化メチレンに浸漬してソルダーレジストを除去し
た後、サンドペーパーＮｏ８００で機械研磨を行う。

７）実施例１の７）〜８）と同様の工程を行う。

８）このようにして得られた内層回路板と前記した無電
解めっき触媒含有のガラス・エポキシ製プリプレグＧＥ
Ａ−１６８Ｎ　（Ｍ）を交互に重ね合せ、１７０℃−４
０ｋ＋ｒ／ｃｄ　−９０分の条件で加圧加熱する。

９）必要に応じて所望の位置に穴あけし、シーディング
をすることなく、スルーホールに無電解銅めっきを約３
５μｍ施す。

１０）表面に所望のエツチングレジストを形成し、不要
の銅箔をエツチング除去して高密度多層印刷配線板を作
製した。

〔実施例３〕 ｌ）無電解めっき触媒含有の両面粗化銅箔張ガラス・エ
ポキシ積層１ｉＭｃｔ、−Ｅ−１６８（日立化成工業株
式会社、商品名）の表面に所望のエツチングレジストを
形成し、不要の銅箔をエンチング除去して、電源、グラ
ンド層を形成する。

２）この基板の表面に、下記組成物■を厚さ１５０μｍ
のドライフィルムにしたものを１５０℃−１０ｋｇ／ｃ
ｍ　−５分間のプレス条件でラミネートした。

〔組成物１〕 以下の組成の樹脂３００ｇに塩化パラジウム１ｇ　ヲＮ
−メチルー２−ピロリドン５０ｇに熔解した溶液を混合
する。

・エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート：
６００ｇ／ｊ！ ・エポキシ樹脂　　　　　　　１０９ｇ／７！・アクリ
ロニトリルブタジェン共重合体ゴム：ｌ６４ｇ／ｌ ・フェノール樹脂　　　　　　　：　　６０ｇ／７！・
ケイ酸ジルユニウム１９１末　　：　　５０ｇ／１３）
この表面に導体径０．１　ｖｗのポリイミド皮膜の自己
融着ワイヤ１１ＭＷ−ＯＨＢＨ（日立電線株式会社、商
品名）を数値制御布線機によって、所望のパターンに布
線した。

４）この基板表面に無電解めっき触媒含有のガラス・エ
ポキシ製プリプレグＧＥＡ−１６８Ｎ　（Ｍ）（日立化
成工業株式会社、商品名）と電源層又はグランド層を有
する基板を重ね、１７０℃４０　ｋｇ／ｄ　−９０分の
条件で加圧加熱して一体化した後、基板の所望の位置に
穴あけをし、洗浄後、無電解銅めっきを行い、厚さ約３
５μｍの無電解銅めっき層を形成する。

５）スクリーン印刷機を用いて、下記に示すガラスピー
ス含有の熱硬化樹脂組成物ｎをスルーホール内に充填し
た後、９０℃−６０分乾燥した後、さらに１５０℃−６
０分の条件で硬化させる。

〔組成物■〕

以下の組成の樹脂溶液５００ｇにガラス粒子（平均粒子
５μｍ）７５０ｇを混練する。

・主剤４７４１１１ｆ、プロピマー５２（チバガイギー
、商品名）　　　　　　　　　　　　　　：５０部・ｆ
ｕ消剤、プロピマーｏｗ９２（チバガイギー商品名）　
　　　　　　　　　　　　　〜３０部・硬化剤、プロピ
マーＨ２３２（チバガイギー商品名）　　　　　　　　
　　　　　　　：＋０部６）この基板の表面をサンドペ
ーパーＮ０８００で機械的に研磨した後、アルカリ性過
マンガン酸カリ水溶液（ＫＭｎＯａ　５０ｇ／ｌ、Ｎａ
Ｏｌ（３２ｇ／ｅ、液温６０℃）に３０分間浸消した後
、Ｓ　ｎ　Ｃ１ｔ　３０　ｇ　／　ｌ　、　ＨＣｊ！　
１００　　／　１の中和液に５分間浸漬後、さらに水洗
して、銅表面に付着した不要の組成物■を除去する。

７）実施例２の７）〜１０）と同様の工程を行う。

〔実施例４〕 １）実施例３の１）〜４）と同様の工程を行う。

２）スクリーン印刷機を用いて、下記に示すＮｉ粉末含
有の熱硬化性樹脂組成物■をスルーホール内に充填した
後、９０℃−６０分乾燥した後、さらに１５０℃−６０
分の条件で硬化させる。

［＆ｌｌ成物ｍ〕 以下の組成の樹脂溶液５００ＢにＮｉ粒子（平均粒径２
μｍ）７００ｇを混練する。

・主剤、プロピマ−５２（チバガイギー、商品名）：５
０部 ・艶消剤、プロピマーＤＷ９２（チバガイギー商品名）
　　　　　　　　　　　　　　：３０部・硬化剤、プロ
ピマーＨ２３２（チバガイギー商品名）　　　　　　　
　　　　　　　：１０部３）実施例３の６）〜７）と同
様の工程を行う。

〔比較例１〕 実施例１において４）〜６）の工程を除いて作製した多
層印刷配線板。

〔比較例２〕 実施例３において５）〜６）の工程を除いて作製したマ
ルチワイヤ配！＃ｌ板。

（発明の効果） 以上述べたようにして製造した配線板の熱衝撃サイクル
試験（１２５℃、３０分＝−６５℃、３０分）において
、内層回路板のスルーホールに発生ずるバレルクランク
は下記の通りて、本発明によって接続体転性が大幅に向
上した効果を確認できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の多層印刷配線板の断面である。第２
図は、本発明のマルチワイヤ配線板の断面である。第３
Ａ〜３Ｄ図は、本発明の多層印刷配線板における内層回
路板の製法を示した断面図である。第４Ａ〜４Ｄ図は、
本発明のマルチワイヤ配線板における内層回路板の製法
を示した断面図である。 グランド層　　　　２ｉ源層 信号層 内層回路板のスルーホール スルーホールを有する内層回路板 スルーホールのない内層回路板 プリプレグ 配線板のスルーホール 表面回路　　　　ＩＯ金属 絶縁ワイヤ　　　１２　　絶縁板 レジスト　　　　　１４　　接着性絶縁層第 図 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．スルーホールを有する内層回路板をプリプレグと重
   ね合せ、加圧加熱により一体化した後、スルーホールと
   表面回路層を形成した多層配線板において、内層回路板
   のスルーホールに金属あるいは金属粒子と熱硬化性樹脂
   の混合物あるいは無機粒子と熱硬化性樹脂の混合物が充
   填されているいることを特徴とする多層配線板。
2. ２．信号ラインに絶縁ワイヤを用いたことを特徴とする
   請求第１項の多層配線板。
3. ３．内層回路板のスルーホールにはんだを充填したこと
   を特徴とする請求第１，２項の多層配線板。
4. ４．内層回路板のスルーホールに銅粒子と熱硬化性樹脂
   の混合物を充填したことを特徴とする請求第１，２項の
   多層配線板。
5. ５．内層回路板のスルーホールにガラス粒子と熱硬化性
   樹脂の混合物を充填したことを特徴とする請求第１，２
   項の多層配線板。
6. ６．次の工程を有することを特徴とする多層配線板の製
   造法。 Ａ）表面に金属層を有する基板に穴あけ後スルーホール
   を形成し、さらにスルーホールに金属あるいは金属粒子
   と熱硬化性樹脂の混合物、あるいは無機粒子と熱硬化性
   樹脂の混合物を充填する工程。 Ｂ）基板表面の金属層を化学的研磨、あるいは機械的研
   磨する工程。 Ｃ）少なくとも一つの表面に回路層を形成する工程。 Ｄ）上記基板とプリプレグを交互に重ね合せ、加圧加熱
   により一体化する工程。 Ｅ）スルーホールと表面回路層を形成する工程。