JPH05243728A

JPH05243728A - 回路基板の製造方法

Info

Publication number: JPH05243728A
Application number: JP33992992A
Authority: JP
Inventors: Seiji Katou; 誠司賀藤; Toshiji Shimamoto; 敏次島本; Junichi Ito; 順一伊藤
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 1993-09-21

Abstract

(57)【要約】【目的】絶縁基板の両面に形成された配線パターンがス
ルーホールにより電気的に接続された回路基板の信頼性
を高めると共に、高密度の配線パターンを形成すること
が可能な回路基板の製造方法を提供する。【構成】（ａ）両面に導電層２を有する絶縁基板１に貫
通孔３を設け、（ｂ）鍍金を行う等の方法によって得ら
れる、貫通孔の内壁に導電層を設けて形成されたスルー
ホールによって電気的に接続された導電層を両面に有す
る絶縁性基板の、（ｃ）該スルーホール３に硬化性導電
ペーストを充填し、硬化して硬化体４を得、（ｄ）該硬
化体４と導電層とによって構成された面を平滑に研削
し、必要により更に鍍金層を形成した後、（ｅ）次い
で、平滑化された導電層表面に、常法、例えば、エッチ
ングレジスト層６を形成し、（ｆ）その後、エッチング
を行い、（ｇ）エッチングレジストを剥離する方法によ
り回路基板を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スルーホールにより絶
縁基板の両面に形成された配線パターンが電気的に接続
された回路基板の新規な製造方法に関する。詳しくは、
該スルーホールの信頼性が高く、且つ高密度の配線パタ
ーンを形成することが可能な回路基板の製造方法であ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、スルーホールを有する回路基板
は、両面に導電層を有する絶縁基板にドリリングにより
貫通孔を形成し、該貫通孔の内壁に化学鍍金・電気鍍金
を施して導電層を形成した後、該絶縁基板の両面の導電
層をエッチングして配線パターンを形成することによっ
て製造するのが一般的である。ところが、上記の方法で
形成されたスルーホールは、ホットオイル試験などに代
表される熱履歴が与えられた場合、該スルーホール内部
で断線が起こり易く、信頼性の面で劣るという欠点があ
った。上記信頼性を改良するため、スルーホールを含む
配線パターンを形成した後、該スルーホールに銀ペース
トを充填する方法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
した方法では、メッキによるスルーホールの形成及び配
線パターンの形成後、銀ペーストの充填を行うため、銀
ペーストのスルーホール周囲へのはみ出しを避けること
ができず、一般には、該銀ペーストを充填する前に行う
配線パターンの形成を、該スルーホール周辺に余裕を持
たせて行う必要があった。そのため、かかる方法におい
ては、得られる回路基板の配線密度を上げることができ
いという欠点があった。また、銀ペーストは、硬化後、
基板表面上から突出してしまうため、絶縁樹脂によるオ
ーバーコート層の厚みが不均一となったり、電子部品を
実装する際に障害となったりする欠点をも有していた。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】本発明者らは、上記の
問題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、貫通孔
の内壁に導電層を設けて形成されたスルーホールによっ
て電気的に接続された、配線パターンが形成されていな
い導電層を両面に有する絶縁性基板のスルーホールに硬
化性導電ペーストを充填、硬化させ、次いで、基板表面
上から突出した硬化性導電ペースト硬化体を研削して、
該硬化体と導電層とによって構成される面を平滑化し、
該平滑化された面上に配線パターンを形成することによ
って、導電ペーストの充填によるスルーホールの信頼性
の向上を図ることができると共に、配線密度が向上した
回路基板を簡便に製造し得ることを見い出し、本発明を
完成するに至った。

【０００５】即ち本発明は、貫通孔の内壁に導電層（以
下、スルーホール用導電層ともいう）を設けて構成され
たスルーホールによって電気的に接続された導電層（以
下、パターン用導電層ともいう）を両面に有する絶縁性
基板のスルーホールに硬化性導電ペーストを充填して硬
化した後、該絶縁基板表面に形成された導電層と硬化性
導電ペーストの硬化体によって構成される面を平滑に研
削し、次いで、配線パターンを形成することを特徴とす
る回路基板の製造方法である。

【０００６】本発明において、絶縁基板は特に制限され
ず、公知の材質、構造を有するものが制限無く使用され
る。代表的なものを例示すれば、紙基材−フェノール樹
脂積層基板、紙基材−エポキシ樹脂積層基板、紙基材−
ポリエステル樹脂積層基板、ガラス基材−エポキシ樹脂
積層基板、紙基材−テフロン樹脂積層基板、ガラス基材
−ポリイミド樹脂積層基板、ガラス基材−ＢＴ（ビスマ
レイミド−トリアジン）レジン樹脂積層基板、コンポジ
ット樹脂基板等の合成樹脂基板や、ポリイミド樹脂、ポ
リエステル樹脂等のフレキシブル基板や、アルミニウ
ム、鉄、ステンレス等の金属をエポキシ樹脂等で覆って
絶縁処理した金属系絶縁基板、セラミックス基板等が挙
げられる。

【０００７】本発明において、上記の絶縁基板は両面に
パターン用導電層を有する。このパターン用導電層の材
質及び形成方法は、公知の方法が特に制限なく採用され
る。代表的な材質を例示すれば、銅、ニッケル等が挙げ
られる。また、形成方法は、上記材質の金属箔の張付
け、鍍金等による方法が一般的である。

【０００８】また、上記パターン用導電層の厚みについ
ても特に制限されないが、一般には、５〜７０μｍが適
当である。

【０００９】本発明において、パターン用導電層を電気
的に接続するために、絶縁基板の内壁にスルーホール用
導電層を形成してスルーホールが設けられる。該スルー
ホール用導電層の材質及びその形成方法は、特に制限さ
れない。一般に、材質は、パターン用導電層と同様のも
のが使用される。また、形成方法として代表的なものを
例示すれば、鍍金による方法が挙げられる。上記鍍金
は、スルーホール内壁を無電解鍍金した後、電気鍍金を
行う方法が好ましい。また、該内壁に形成される導電層
の厚みについても特に制限されないが、一般には、５〜
３０μｍが適当である。

【００１０】また、上記スルーホールの径は、特に制限
されるのものではなく、任意に設定することができる。
一般に、硬化性導電ペーストを充填することが可能な程
度の孔径以上、通常０．２ｍｍ以上、好ましくは、０．
３〜２ｍｍとなるように調節すればよい。

【００１１】本発明において、パターン用導電層に配線
パターンを形成する前に、上記スルーホールに硬化性導
電ペーストを充填して硬化させる。該硬化性導電ペース
トとしては、金、銀、銅、ニッケル、鉛、カーボン等の
導電材料とエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の架橋性の
熱硬化性樹脂とを、必要により有機溶剤と共に混合した
ものが使用され、一般には、上記組成を有する公知の硬
化性導電ペーストより選択して使用することができる。
これらの硬化性導電ペーストは、エッチング液により実
質的に溶解されない硬化体を与えるものが好適に使用さ
れる。

【００１２】また、上記硬化性導電ペーストは、スルー
ホール抵抗をより低減させるために、硬化後の電気抵抗
が、１×１０^-2Ω・ｃｍ以下となるように、導電材料の
選択、及び使用量を調節することが好ましい。通常、熱
硬化性樹脂１００容量部に対して、導電材料が１００〜
２５００容量部となる範囲より選択される。尚、上記導
電材料の容量は、ＪＩＳＫ２５０４に基づいて測定
された見かけ密度の値を基準に算出したものである。

【００１３】上記硬化性導電ペーストによる絶縁基板の
スルーホールへの充填は、該硬化性導電ペーストがスル
ーホールの全空間を満たし、且つ絶縁基板上の導電層の
両表面より若干、具体的には、０．１ｍｍ以上、好まし
くは、０．１〜２ｍｍ突出する程度に充填することが好
ましい。硬化性導電ペーストの代表的な充填法を例示す
れば、印刷法によって１回或いは複数回の塗布を行う方
法、絶縁基板の表裏両面側から表裏一対のスキージで圧
入する方法、ロールコーター或いはカーテンコーターに
よって充填し、余分のペーストをスキージで掻き取る方
法等の手段が好適に用いられる。

【００１４】また、スルーホールに充填された硬化性導
電ペーストの硬化は、熱風炉、赤外線炉、遠赤外線炉、
紫外線硬化炉、電子線硬化炉等の公知の硬化方法より、
硬化性導電ペーストの硬化に適するものを適宜選んで硬
化させれば良い。尚、硬化は、かかる段階で完全に行う
ことが好ましいが、場合によっては、後の研削が可能な
程度に硬化を行い、研削後、或いは更に後の工程で完全
硬化してもよい。

【００１５】本発明において、硬化性導電ペーストを硬
化後、導電層及び硬化性導電ペーストの硬化体によって
構成される表面を平滑に研削することが重要である。即
ち、かかる研削により、スルーホールの周囲にはみ出し
た硬化性導電ペーストの硬化体が取り除かれるため、後
工程である配線パターンの形成において、スルーホール
のランド部を小さく、必要によっては、なくすることさ
えもできる。また、スルーホール部分とパターン用導電
層とが平滑化されるため、エッチングレジストによるパ
ターンの形成及びエッチングを精度良く行うことができ
る。従って、ファインパターンの形成を極めて有利に行
うことができる。

【００１６】本発明において、パターン用導電層及び硬
化性導電ペーストによって構成される表面を平滑に研削
する方法は、特に制限されないが、一般には、スラリー
研磨、バフ研磨、スクラブ研磨等の方法が好適である。

【００１７】本発明において、スルーホール部分を含む
導電層の平滑化された面上に、鍍金層を形成することに
より、より信頼性の高いスルーホールの形成を可能とす
ることができる。

【００１８】上記鍍金層の形成法は、化学鍍金法或い
は、電気鍍金法で行う方法が一般的である。また、該鍍
金層の厚みは特に制限されないが、通常５０μｍ以下の
厚みで、好ましくは５μｍ〜３５μｍ程度で行うのがよ
い。該鍍金層の形成で、スルーホールの信頼性が向上
し、且つ、スルーホール上にも表面実装部品を直接半田
付けとうにより接続することが可能となり、配線板の実
装密度を極めて高くすることができる。

【００１９】本発明において、スルーホール部分を含む
パターン用導電層の平滑化された面上には、配線パター
ンが形成される。該配線パターンの形成方法は、エッチ
ングレジストによりエッチングパターンを形成し、エッ
チングを行う方法が一般的である。ここで用いられるエ
ッチングレジストはドライフィルム、レジストインク等
が特に制限なく使用され、パターンのファイン度によっ
て適宜選択して使用すれば良い。また、エッチングレジ
ストパターンはエッチング法によってポジパターン或い
はネガパターンを適宜採用すれば良い。例えば、テンテ
ィング法に代表されるエッチング法ではポジパターン
を、半田剥離法、ＳＥＳ法に代表されるエッチング法で
はネガパターンを採用すれば良い。

【００２０】上記の方法で形成される配線パターンは、
スルーホールの周囲にランド部を形成してもよいし、形
成しなくてもよい。特に、ランド部を形成しない場合に
は、配線パターンの信頼性を維持したまま配線の高密度
化が可能であり好ましい。

【００２１】また、上記エッチングに使用するエッチン
グ液は、塩化第二鉄エッチング液、塩化第二銅エッチン
グ液、過硫酸アンモニウムエッチング液、過硫酸ナトリ
ウムエッチング液、過硫酸カリウムエッチング液、過酸
化水素／硫酸エッチング液、硫酸アンモニウム錯イオン
を主成分とするアルカリ性エッチング液等の公知のエッ
チング液より、適宜選択すれば良い。

【００２２】本発明の方法において、上述した方法で配
線パターンを形成した後、該配線パターン上に絶縁層を
形成し、更に第２の配線パターンを形成することによ
り、多層の回路基板を製造することが可能である。

【００２３】上記絶縁層の形成方法は、特に限定され
ず、公知の方法が制限なく採用される。一般にはドライ
フィルム、液状レジスト、ドライフィルム・液状レジス
ト併用等の種々の形態の硬化性絶縁樹脂を使用した方法
が採用される。上記の方法で、絶縁層の形成にドライフ
ィルムを用いると、絶縁樹脂層の厚み精度もよく、表・
裏面同時に形成できるため、より効率的に且つ高精度で
絶縁層を形成することができる。また、該絶縁層の形成
方法としては、印刷法、写真法等をファイン度によって
適宜採用すればよい。

【００２４】また、絶縁層上への第２の配線パターンの
形成方法も、特に制限されるものではないが、前記電解
メッキ及び／又は無電解メッキにより５〜３５μｍの導
電層を形成した後、前記したパターンの形成方法と同様
にして配線パターンを形成するのが一般的である。

【００２５】

【効果】本発明の方法によれば、スルーホールに硬化性
導電ペーストが充填されるため、スルーホール部の信頼
性が高い回路基板が得られる。また、絶縁基板の両面に
有するパターン用導電層及び硬化性導電ペーストの硬化
体によって構成される平滑な面に、配線パターンを形成
するため、高精度な配線パターンを形成することができ
る。従って、ファインパターンの回路基板の製造におい
て極めて有用である。

【００２６】また、本発明において、絶縁基板上に形成
された配線パターン上に絶縁層を介して第２の配線パタ
ーンを形成して、高密度化された回路基板とすることも
できる。

【００２７】しかも、絶縁基板上に形成される配線パタ
ーンは、特にランド部を設ける必要がないため、更に配
線パターンの高密度化が可能である。

【００２８】また、特に、上記平滑化された面上に鍍金
層を形成することにより、スルーホール上に表面実装部
品が接続可能で、しかも、スルーホールと配線パターン
との電気的接続をより確実に行うことが可能である。従
って、部品実装密度が高く、配線密度の高い回路基板を
製造することが可能であり、その工業的な意義は極めて
大きい。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を具体的に説明するために実施
例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。

【００３０】実施例１図１に示す工程に従って回路基板の製造を実施した。即
ち、（ａ）両面に厚さ１８μｍの導電層２を有する絶縁
基板１として、厚さ１．６ｍｍのガラス基材エポキシ樹
脂銅張り積層板を使用して、直径０．４５ｍｍ、０．８
５ｍｍの貫通孔３をドリル加工により作成した。（ｂ）
ドリル加工後、導電層２及び貫通孔３の表面を、バフ研
磨、超音波洗浄、高圧水洗の順に洗浄し、次いで触媒を
付着させて化学銅鍍金を行った後、電気銅鍍金を行って
スルーホールを形成した。スルーホール内壁の銅鍍金厚
は、合計で２５μｍとなるように調整し、その結果、ス
ルーホールの内径はそれぞれ０．４ｍｍ、０．８ｍｍと
なった。

【００３１】（ｃ）該スルーホール３に硬化性導電ペー
ストとして、市販の熱硬化性銀ペースト（徳力化研
（株）社製ＰＳ−６５２）をスクリーン印刷法により充
填し、熱風乾燥炉で８０℃、４時間、１５０℃、２時間
の条件で乾燥、硬化して硬化体４を得た。（ｄ）次に３
２０番及び６００番のバフを順次使用して、硬化体４の
突出した面を研削し、該硬化体とパターン用導電層とに
よって構成された面を平滑化した。

【００３２】（ｅ）次いで平滑化された導電層表面に、
エッチングレジスト６としてドライフィルム（ハーキュ
レス（株）社製「アクアマーＣＦ」１．５ｍｉｌ）をラ
ミネートし、露光して配線パターンに対応するエッチン
グポジパターンを形成した。（ｆ）その後、塩化第２銅
エッチング液でエッチングを行い、（ｇ）エッチングレ
ジストを剥離して回路基板を得た。

【００３３】形成された回路基板のスルーホールの抵抗
値（１スルーホール当たりの平均値）は、該スルーホー
ルに表裏で接続する配線パターン間の抵抗を４端子測定
法により測定した。その結果、それぞれ、直径０．４ｍ
ｍについて２．５ｍΩ、０．８ｍｍについて２．２ｍΩ
であり、銀ペーストを充填する前のスルーホールの抵抗
値と、同等以上の良好な抵抗値を示した。

【００３４】また、上記回路基板について、２０℃、２
０秒−２６０℃、５秒をシリコンオイル浴で繰り返すホ
ットオイル試験を行ったところ、繰り返し回数１０００
回後のスルーホール抵抗値の変化率はほとんど変化がな
く直径０．４ｍｍについては＋８．１％、０．８ｍｍに
ついては＋７．４％であった。

【００３５】実施例２実施例１において、スルーホール形成後、銀ペーストの
代わりに銅ペーストを充填する以外は、同様にして回路
基板を製造した。形成されたスルーホールの抵抗値を実
施例１と同様に測定した結果、実施例１とほぼ同等な値
を示した。

【００３６】その後、２０℃、２０秒−２６０℃、５秒
をシリコンオイル浴で繰り返すホットオイル試験を行っ
たところ、繰り返し回数１０００回後のスルーホール抵
抗値の変化率はほとんど変化がなく直径０．４ｍｍにつ
いては＋８．４％、０．８ｍｍについては＋６．９％で
あった。

【００３７】実施例３図２に示す工程に従って回路基板の製造を実施した。即
ち、（ａ）両面に厚さ１８μｍの導電層２を有する絶縁
基板１として、厚さ１．６ｍｍのガラス基材エポキシ樹
脂銅張り積層板を使用し、直径０．４５ｍｍ、０．８５
ｍｍの貫通孔３をドリル加工により作成した。（ｂ）ド
リル加工後、導電層２及び貫通孔３の表面を、バフ研
磨、超音波洗浄、高圧水洗の順に洗浄し、次いで触媒を
付着させて化学銅鍍金を行った後、電気銅鍍金を行って
スルーホールを形成した。スルーホール内壁の銅鍍金厚
は、合計で２５μｍとなるように調整し、その結果、ス
ルーホールの内径はそれぞれ０．４ｍｍ、０．８ｍｍと
なった。

【００３８】（ｃ）該スルーホール３に硬化性導電ペー
スト４として、市販の熱硬化性銀ペースト（徳力化研
（株）社製ＰＳ−６５２）をスクリーン印刷法により充
填した。該銀ペーストを熱風乾燥炉で８０℃、４時間、
１５０℃、２時間の条件で乾燥、硬化して硬化体４を得
た。（ｄ）次に３２０番及び６００番のバフを順次使用
して、硬化した銀ペーストの硬化体が突出した面を研削
し、該硬化体とパターン用導電層とによって構成される
面を平滑化した。

【００３９】（ｅ）次いで、スルーホール部分を含む平
滑化された導電層表面に電気銅鍍金を施した。鍍金浴は
日本シェーリング（株）社製のカパラシドＧＳを使用
し、電流密度２Ａ／ｄｍ²の条件で厚み１０μｍの鍍金
層７を形成した。

【００４０】（ｆ）上記鍍金層７の表面に、エッチング
レジスト６としてドライフィルム（ハーキュレス（株）
社製「アクアマーＣＦ」１．５mil）をラミネートし、
露光して配線パターンに対応するエッチングポジパター
ンを形成した。

【００４１】（ｇ）その後、塩化第２銅エッチング液で
エッチングを行い、（ｈ）エッチングレジストを剥離す
ることによって回路基板を得た。

【００４２】得られた回路基板のスルーホールの抵抗値
（１スルーホール当たりの平均値）は、該スルーホール
に表裏で接続する配線パターン間の抵抗を４端子測定法
により測定したものであり、それぞれ、０．４ｍｍにつ
いて２．１ｍΩ、０．８ｍｍについて１．８ｍΩであっ
た。

【００４３】また、２０℃、２０秒・２６０℃、５秒を
シリコンオイル浴で繰り返すホットオイル試験を行った
ところ、繰り返し回数１０００回後のスルーホール抵抗
値の変化率はほとんど変化がなく、直径０．４ｍｍにつ
いては＋３．３％、０．８ｍｍについては＋３．１％で
あった。

【００４４】また、上記方法によって形成された回路基
板のスルーホール上には、図３に示すように、ソルダー
レジスト８による回路の被覆を行った後、電子部品１０
を半田９により、直接搭載することが可能であり、実装
密度の高い回路基板を得ることができる。

【００４５】これに対して、従来の回路基板は、図４に
示すように、導鍍金スルーホール１１を避けて表面実装
部品を実装する必要があり、実装密度を上げることがで
きなかった。

【００４６】また、実施例３において、図５に示すよう
にスルーホールの周辺にランド部を設けることなく、回
路基板を製造した結果、実施例３で得られた回路基板と
同様の特性を有する回路基板が得られた。

【００４７】比較例１実施例１において、工程（ｃ）の及び工程（ｄ）を行う
ことなく、即ち、硬化性導電ペーストの充填・硬化・研
磨を行なわない以外は実施例１と全く同様にして、配線
パターンを形成した。その後、２０℃、２０秒−２６０
℃、５秒をシリコンオイル浴で繰り返すホットオイル試
験を行ったところ、直径０．４ｍｍについては繰り返し
回数２３４回目で、直径０．８ｍｍについては繰り返し
回数５２３回目で断線が起きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の方法の代表的な態様を示す工
程図である。

【図２】図２は、本発明の方法の代表的な態様を示す工
程図である。

【図３】図３は、本発明の方法における代表的な表面実
装部品実装時の断面図である。

【図４】図４は、従来の回路基板の表面実装部品実装時
の断面図である。

【図５】図５は、本発明の方法の代表的な態様を示す工
程図である。

【符号の説明】

１絶縁基板２導電層３貫通孔４硬化性導電ペーストの硬化体５鍍金による導電層６エッチングレジスト７鍍金層８ソルダーレジスト９半田層１０表面実装部品１１銅鍍金スルーホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貫通孔の内壁に導電層を設けて形成された
スルーホールによって電気的に接続された導電層を両面
に有する絶縁性基板の該スルーホールに、硬化性導電ペ
ーストを充填して硬化した後、該絶縁基板表面に形成さ
れた導電層と硬化性導電ペーストの硬化体によって構成
される面を平滑に研削し、次いで該導電層に配線パター
ンを形成することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項２】貫通孔の内壁に導電層を設けて形成された
スルーホールによって電気的に接続された導電層を両面
に有する絶縁性基板のスルーホールに硬化性導電ペース
トを充填して硬化した後、該絶縁基板表面に形成された
導電層と硬化性導電ペーストの硬化体によって構成され
る面を平滑に研削し、次いで該平滑化された表面に鍍金
層を形成した後、配線パターンを形成することを特徴と
する回路基板の製造方法。