JP2004281501A

JP2004281501A - Method of manufacturing circuit board

Info

Publication number: JP2004281501A
Application number: JP2003067720A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Sunamoto; 辰也砂本
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-13
Also published as: JP4480337B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a circuit board, capable of obtaining a circuit board with high performance and high reliability at a low cost without causing deviation of a wiring pattern even when the wiring pattern 20 is scaled down or has fine terminal pitch. <P>SOLUTION: A film 60 which is formed of a thermoplastic polymer capable of forming a melt phase of optical anisotropy and is provided with through holes 50 on portions corresponding to the wiring pattern 20 formed on a substrate 10 is joined to a region on which no wiring pattern 20 is formed on the substrate 10. In this way, the region is filled with the thermoplastic polymer in a state in which the wiring pattern 20 is electrically connected to the outside. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマー（以下、これを熱可塑性液晶ポリマーと称したり、また、単に液晶ポリマーと略称したりすることがある）を用いた回路基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
移動体通信を始め、携帯用電子機器の小型・軽量化の要求が強くなり、高密度実装に対する期待が一段と強まっている。これに伴い、配線板の多層化、配線ピッチの狭幅化、バイアホールの微細化、ＩＣパッケージの小型多ピン化が進められており、またコンデンサや抵抗の受動素子についても小型化と表面実装化が合わせて進められている。特に、これらの受動素子を直接配線板等の表面あるいは内部に形成する技術は、高密度実装を達成することができるだけでなく、信頼性の向上にも寄与する。
【０００３】
高密度実装を行うには、できるだけ配線パターンを細く、かつ、その間隔を狭くする方法が有効であるが、以下の問題が生じる。
１．微細な配線パターンを設けた薄型の配線板は、基板に対する微細な配線パターンの接合面積が小さくなるために、折り曲げや引張りなどの外力が加わると、配線パターンの一部が基板から剥離し易くなる。
２．配線パターンの間隔を狭くすると、半導体素子等の電子部品を実装する際に、半田ブリッジなどによって、隣接する配線パターン同士の短絡などを招く恐れがある。
これらのことから、高密度実装する上で配線密度が制約されることになり、さらには、回路基板および該回路基板を使用した装置の信頼性、小形化、製品歩留まりにも大きく影響を及ぼすことになる。
【０００４】
以上の問題を解決する手法として、従来、フィルム状支持体に形成した配線パターン面に絶縁体層を積層配置し、この積層体を加圧一体化して配線パターンを絶縁体層中に埋め込んだ後に、前記フィルム状支持体を剥離する方法（例えば、特許文献１）が提案されている。しかし、この方法では、積層体を加圧一体化する際に、絶縁体層を形成する樹脂の流動により配線パターンのズレが発生しやすい。また、フィルム状支持体をはがす工程が必要であることから製造プロセスが長くなるばかりか、フィルム状支持体が廃棄物となってしまい、製造コストが高くなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−６８８２４号公報
【０００６】
しかして、本発明の目的は、熱可塑性液晶ポリマーを用いて、配線パターンの微細化や狭ピッチ化に由来する上記の問題点を解消した高性能かつ高信頼性の回路基板を低コストで提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１構成として、基板上に形成された配線パターンとの対応個所に貫通孔が設けられた熱可塑性液晶ポリマーからなるフィルムを、該基板上の配線パターンが形成されていない領域に接合して、この領域に熱可塑性液晶ポリマーを充填することからなる回路基板の製造方法を提供する。また、第２構成として、基板上の配線パターンが形成されていない領域に熱可塑性液晶ポリマーのワニスを塗布した後、乾燥することにより、配線パターンが形成されていない領域に熱可塑性液晶ポリマーを充填することからなる回路基板の製造方法を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において使用される熱可塑性液晶ポリマーの原料は特に限定されるものではないが、その具体例として、以下に例示する（１）から（４）に分類される化合物およびその誘導体から導かれる公知のサーモトロピック液晶ポリエステルおよびサーモトロピック液晶ポリエステルアミドを挙げることができる。但し、光学的に異方性の溶融相を形成し得るポリマーを得るためには、各々の原料化合物の組み合わせには適当な範囲があることは言うまでもない。
【０００９】
（１）芳香族または脂肪族ジヒドロキシ化合物（代表例は表１参照）
【００１０】
【表１】

【００１１】
（２）芳香族または脂肪族ジカルボン酸（代表例は表２参照）
【００１２】
【表２】

【００１３】
（３）芳香族ヒドロキシカルボン酸（代表例は表３参照）
【００１４】
【表３】

【００１５】
（４）芳香族ジアミン、芳香族ヒドロキシアミンまたは芳香族アミノカルボン酸（代表例は表４参照）
【００１６】
【表４】

【００１７】
これらの原料化合物から得られる熱可塑性液晶ポリマーの代表例として表５に示す構造単位を有する共重合体（ａ）〜（ｅ）を挙げることができる。
【００１８】
【表５】

【００１９】
熱可塑性液晶ポリマーの融点は、耐熱性および加工性の点で、約２００〜約４００℃の範囲内、とりわけ約２５０〜約３５０℃の範囲内に融点を有するものが好ましい。
【００２０】
本発明の第１構成では、上記した熱可塑性液晶ポリマーからなり、配線パターンとの対応個所に貫通孔が設けられたフィルムを、基板の配線パターンが形成されていない領域に接合する。
【００２１】
熱可塑性液晶ポリマーからなるフィルムの融点は、同ポリマーからなるフィルムの接合を熱圧着によって行う場合には、基板を構成する材料の融点に対し差を設けておくことが好ましい。つまり、熱可塑性液晶ポリマーからなるフィルムと基板とを熱圧着する際の温度および圧力による配線パターンのズレを抑制する目的においては、熱可塑性液晶ポリマーの融点を、基板を構成する材料の融点よりも１５℃以上、特に２５℃以上低く設定することが好ましい。
【００２２】
熱可塑性液晶ポリマーからなるフィルムとしてより高い耐熱性や融点を必要とする場合には、一旦得られたフィルムを加熱処理することによって、耐熱性や融点を高めることができる。加熱処理の条件の一例を説明すれば、一旦得られたフィルムの融点が２８３℃の場合でも、２６０℃で５時間加熱すれば、融点は３２０℃になる。
【００２３】
熱可塑性液晶ポリマーからなるフィルムは、熱可塑性液晶ポリマーを押出成形して得られる。任意の押出成形法がこの目的のために使用されるが、周知のＴダイ法、インフレーション法等が工業的に有利である。特にインフレーション法では、フィルムの機械軸方向（以下、ＭＤ方向と略す）だけでなく、これと直交する方向（以下、ＴＤ方向と略す）にも応力が加えられるため、ＭＤ方向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱的性質のバランスのとれたフィルムを得ることができるので、より好適に用いることができる。
【００２４】
本発明の適用分野によって、必要とされる熱可塑性液晶ポリマーフィルムの分子配向度ＳＯＲは当然異なるが、ＳＯＲ≧１．５の場合は熱可塑性液晶ポリマー分子の配向の偏りが著しいためにフィルムが硬くなり、かつＭＤ方向に裂け易い。加熱時の反りがないなどの形態安定性が必要とされるプリント配線板や多層プリント配線板等の場合には、ＳＯＲ≦１．３であることが望ましい。特に、ＳＯＲ≦１．３の熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、ＭＤ方向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱的性質のバランスが良好であるので、より実用性が高い。また、加熱時の反りをほとんど無くす必要がある精密プリント配線板や多層プリント配線板等の場合には、ＳＯＲ≦１．０３であることが望ましい。
【００２５】
ここで、分子配向度ＳＯＲ（ＳｅｇｍｅｎｔＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＲａｔｉｏ）とは、分子配向の度合いを与える指標をいい、従来のＭＯＲ（ＭｏｌｅｃｕｌａｒＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＲａｔｉｏ）とは異なり、物体の厚さを考慮した値である。この分子配向度ＳＯＲは、以下のように算出される。
まず、周知のマイクロ波分子配向度測定機において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを、マイクロ波の進行方向にフィルム面が垂直になるように、マイクロ波共振導波管中に挿入し、該フィルムを透過したマイクロ波の電場強度（マイクロ波透過強度）が測定される。
そして、この測定値に基づいて、次式により、ｍ値（屈折率と称する）が算出される。
ｍ＝（Ｚｏ／△ｚ） × ［１−νｍａｘ／νｏ］
ただし、Ｚｏは装置定数、△ｚは物体の平均厚、νｍａｘはマイクロ波の振動数を変化させたとき、最大のマイクロ波透過強度を与える振動数、νｏは平均厚ゼロのとき（すなわち物体がないとき）の最大マイクロ波透過強度を与える振動数である。
次に、マイクロ波の振動方向に対する物体の回転角が０°のとき、つまり、マイクロ波の振動方向と、物体の分子が最もよく配向されている方向であって、最小マイクロ波透過強度を与える方向とが合致しているときのｍ値をｍ_０、回転角が９０°のときのｍ値をｍ_９０として、分子配向度ＳＯＲがｍ_０／ｍ_９０により算出される。
【００２６】
熱可塑性液晶ポリマーからなるフィルムの厚さは、特に限定されるものではないが、配線パターンの厚みと実質的に同一であることが好ましく、なかでも配線パターンの厚み±１５％の範囲内であることが好ましい。熱可塑性液晶ポリマーからなるフィルムの厚さが、配線パターンの厚みより必要以上に厚いと、配線パターンの上面全体が熱可塑性液晶ポリマーで被覆され、実装部品等との導通が確保できなくなることがある。
【００２７】
一方、熱可塑性液晶ポリマーからなるフィルムの厚さが、配線パターンの厚みより必要以上に薄いと、基板上の配線パターンが形成されていない領域に熱可塑性液晶ポリマーが充分に充填されない結果、基板に対する配線パターンの接合力を高めることができなくなることがある。
【００２８】
本発明においては、基板上の配線パターンとの対応個所に貫通孔が形成された熱可塑性液晶ポリマーフィルムを用いるが、この貫通孔を形成する手段としては、金型による打ち抜きやレーザーによる開孔などの公知の手法が採用される。
貫通孔の形状は、配線パターンと完全に同じ形状であってもよいし、配線パターンの一部に対応した形状であってもよい。
【００２９】
また、熱圧着の温度は、基板を構成する材料の融点より１５℃以上低い温度であることが好ましい。
【００３０】
熱可塑性液晶ポリマーフィルムと基板との接合は、直接両者を熱圧着することによって実施するのが簡便であるが、接着剤を使用して実施することもできる。この接着剤としては、エポキシ系、ビスマレイミド系、ポリイミド系、熱可塑性液晶ポリマーを含むポリエステル系およびポリエステルアミド系接着剤を例示することができる。熱可塑性液晶ポリマーフィルムと基板との接合は、このような接着剤を介在させて両者を熱圧着することによって実施してもよい。
【００３１】
基板は、その少なくとも一方の表面に配線パターンを有する単層基板、この単層基板を複数枚積層した多層基板のいずれであってもよい。基板を構成する材料に特に制限は無く、エポキシ系、ビスマレイミド系、ポリイミド系、熱可塑性液晶ポリマーを含むポリエステル系およびポリエステルアミド系の材料を例示することができる。これらのなかでも電気特性、低吸水性、耐熱性、寸法安定性等に優れている熱可塑性液晶ポリマーが好ましい。基板を構成する熱可塑性液晶ポリマーは、特に制限されるものではないが、上記した熱可塑性液晶ポリマーフィルムの素材と同じ化学組成を有していることが好ましい。また、基板には、所望の特性を損なわない範囲において、ガラス繊維やフィラーが含まれていてもよい。
【００３２】
基板上に形成される配線パターンの材質としては、電気的接続に使用されるような金属が好適であり、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウムなどを挙げることができる。
【００３３】
本発明において、基板上の配線パターンが形成されていない領域に接合される熱可塑性液晶ポリマーフィルムの熱膨張係数は、配線パターンの熱膨張係数と実質的に同一であることが好ましい。熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、熱処理することにより、熱膨張係数を調整することができる。この熱処理は、配線パターンを形成した基板と接合する前に行ってもよいし、基板と接合した後に行ってもよい。熱処理の手段としては特に制限はなく、熱風循環炉、熱ロール、セラミックヒーター、熱プレスなどを例示することができる。
【００３４】
また、本発明の第２構成では、上記した熱可塑性液晶ポリマーからなるワニスを、基板の配線パターンが形成されていない領域に塗布し、乾燥する。かかる操作により、配線パターンが形成されていない領域に熱可塑性液晶ポリマーが充填される。なお、塗布に際し、配線パターンをマスクしておくことが好ましい。
充填された熱可塑性液晶ポリマーの厚さは、特に限定されるものではないが、配線パターンの厚さと実質的に同一であることが好ましく、なかでも配線パターンの厚さ±１５％の範囲内であることが好ましい。
【００３５】
熱可塑性液晶ポリマーのワニスは、そのポリマー濃度や溶媒の種類を特に規定するものではないが、ワニスのポリマー濃度を大としたいときには、ペンタフルオロフェノール、ペンタクロロフェノール、ｐ−フルオロフェノール、ｐ−クロロフェノール、テトラフルオロ酢酸、テトラクロロ酢酸等の熱可塑性液晶ポリマーの溶解度が比較的大きい溶媒が用いられる。
【００３６】
また、熱可塑性液晶ポリマーのワニスは、本発明の第１の構成において、配線パターンと充填された熱可塑性液晶ポリマーの間に隙間が存在する場合、封止材として、その隙間を埋める目的で使用することもできる。
【００３７】
図１（ａ）は、本発明の第１構成の一実施形態にかかる回路基板の製造方法を模式的に示す断面図である。この図では、基板１０上の配線パターン２０との対応個所に貫通孔５０が設けられた熱可塑性液晶ポリマーフィルム６０を用い、このフィルム６０の貫通孔５０と基板１０上の配線パターン２０とが一致するように両者を配置して熱圧着させている。
【００３８】
図１（ｂ）は、本発明の第１構成の他の実施形態にかかる回路基板の製造方法を模式的に示す断面図である。本図では、フィルム６０の貫通孔は、配線パターン２０の一部に対応するようになっている。その他の部分は、図１（ａ）と同様であるので、対応する部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、本図の製造法によって得られる回路基板は、後述する図７として示される。
【００３９】
図２は、本発明の第２構成の一実施形態にかかる回路基板の製造方法を模式的に示す断面図である。この図においては、基板１０上の配線パターン２０をマスク８０で覆った状態で、基板１０上の配線パターン２０が形成されていない領域に熱可塑性液晶ポリマーのワニス９０を塗布し、この後乾燥させてワニス中の溶媒を除去する。
【００４０】
図３〜７は、以上の製造方法により得られる回路基板の一例を示す断面図である。
図３では、基板１０の最表層に形成された配線パターン２０が、一面を残し他の周面が熱可塑性液晶ポリマー３０により面一状に埋め込まれて互いに絶縁・離隔されている。この結果、隣接する微細な配線パターン同士の確実な絶縁が確保されるだけではなく、微細な配線パターン２０と基板１０との接合一体性が維持された高性能かつ高信頼性の高密度回路基板４０が得られる。
【００４１】
図４では、配線パターン２０の上面よりも若干低い位置に熱可塑性液晶ポリマー３０が埋め込まれている。また、図５では、配線パターン２０の上面よりも若干高い位置にまで熱可塑性液晶ポリマー３０が埋め込まれている。なお、符号７５は基板と熱可塑性液晶ポリマーフィルムを接合する際に生じた隙間を熱可塑性液晶ポリマーのワニスで埋めた部分である。図６では、配線パターン２０の上面よりも若干高い位置にまで熱可塑性液晶ポリマー３０が埋め込まれ、かつ、配線パターン２０の上面の一部が熱可塑性液晶ポリマー３０で覆われている。図７では、配線パターン２０は、図３と同様に、一面を残し他の周面が熱可塑性液晶ポリマー３０により面一状に埋め込まれ、さらに配線パターン２０の上面の一部は熱可塑性液晶ポリマー３０によって覆われている。
ここで、半導体素子等の電子部品を実装する際に、半田ブリッジなどによって隣接する配線パターン同士が短絡する危険性を低減する目的においては、図３，５，６または７の回路基板が好ましい。
【００４２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。なお、実施例における熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点、膜厚、ならびに基板と熱可塑性液晶ポリマーとの接着強度、配線パターンのズレ、埋め込み量は、以下の方法により測定または評価した。
【００４３】
融点
示差走査熱量計を用いて、フィルムの熱挙動を観察して得た。すなわち、フィルムを２０℃／分の速度で昇温して完全に溶融させた後、５０℃／分の速度で５０℃まで急冷し、再び２０℃／分の速度で昇温した時に現れる吸熱ピークの位置を、フィルムの融点として記録した。
【００４４】
膜厚
デジタル厚み計（ミツトヨ社製）を用い、得られたフィルムをＴＤ方向に１ｃｍ間隔で測定し、中心部および端部から任意に選んだ１０点の平均値を膜厚とした。
【００４５】
接着強度
積層体から１．０ｃｍ幅の剥離試験片を作成し、そのフィルム層を両面接着テープで平板に固定し、ＪＩＳＣ５０１６に準じて、１８０°法により、配線パターンを５０ｍｍ／分の速度で剥離したときの強度を測定した。
【００４６】
配線パターンのズレ
予め配線パターンに基準点と評点をつけ、３次元測定装置（ミツトヨ社製）を用いて評点と基準点の距離Ｌを測定した。次に、基板上の配線パターンが形成されていない領域に熱可塑性液晶ポリマーを充填した後に、再度評点と基準点の距離Ｌを測定し、配線パターンのズレを評価した。
【００４７】
埋め込み量
回路基板の表面を表面粗さ計（ミツトヨ社製）でトレースして、配線パターンの埋め込み量を測定した。評価は、配線パターンがその厚みの２／３以上熱可塑性液晶ポリマーで埋め込まれたものを良好○とし、２／３よりも少ないものを不良×とした。また、良好と判定されたもののうち、配線パターンがその厚みの８５％以上熱可塑性液晶ポリマーで埋め込まれているものは、非常に良好◎とした。
【００４８】
参考例１
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸の共重合物である熱可塑性液晶ポリマーを溶融押出し、インフレーション成形法により、融点が２８０℃、膜厚が５０μｍ、分子配向度ＳＯＲが１．０５の熱可塑性液晶ポリマーフィルム（Ａ）を得た。
【００４９】
参考例２
参考例１の熱可塑性液晶ポリマーフィルム（Ａ）を２６０℃で５時間加熱することにより、融点が３１０℃、膜厚が５０μｍ、分子配向度ＳＯＲが１．０５の熱可塑性液晶ポリマーフィルム（Ｂ）を得た。
【００５０】
参考例３
熱可塑性液晶ポリマーフィルム（Ｂ）の片面に厚さ１８μｍの電解銅箔を重ね合わせ、真空熱プレス装置を用いて、温度が３２０℃、圧力が３０Ｋｇ／ｃｍ^２の条件で加熱圧着することにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルムと銅箔からなる積層体を作製した。
その後、銅箔上にレジスト膜を被覆し、次いで、塩化第２銅水溶液をエッチング液として、前記レジスト膜が被覆形成されていない領域の銅箔を溶解除去することにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルム上に配線パターンを有する基板を作製した。
【００５１】
参考例４
膜厚が２０μｍであること以外は参考例１と同様にして、融点が２８０℃、分子配向度ＳＯＲが１．０５の熱可塑性液晶ポリマーフィルムを得た。次いで、該フィルムに、参考例３で作製した基板の配線パターンの配置に対応した貫通孔を炭酸ガスレーザーにより形成することにより、貫通孔付き熱可塑性液晶ポリマーフィルム（Ｃ）を作製した。
【００５２】
参考例５
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸の共重合物である熱可塑性液晶ポリマー１０重量部をペンタフルオロフェノール９０重量部に溶解させて、熱可塑性液晶ポリマーのワニスを調製した。
【００５３】
実施例１
参考例３で作製した基板の配線パターンの配置と、参考例４で作製した熱可塑性液晶ポリマーフィルム（Ｃ）の貫通孔の配置が一致するようにして両者を重ね合わせ、真空熱プレス装置を用い、温度が２９０℃、圧力が２０Ｋｇ／ｃｍ^２の条件で加熱圧着した。得られた回路基板の評価結果を表６に示す。
【００５４】
実施例２
参考例３で作製した基板の配線パターンと同一の領域を残して開孔した５０μｍ厚のステンレス製マスクを、配線パターンの配置と一致するように重ね合わせた。次いで、該マスクの上から参考例５で調製した熱可塑性液晶ポリマーのワニスを流延し、スキージ法によりマスクの貫通孔にワニスを充填した。その後、１４５℃で溶媒を乾燥させた。得られた回路基板の評価結果を表６に示す。
【００５５】
【表６】

【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、配線パターンの微細化つまり狭ピッチ化を行う場合でも配線パターンのズレを招いたりすることがなくなって、高性能かつ高信頼性の回路基板が低コストで得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１構成にかかる回路基板の製造方法を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第２構成にかかる回路基板の製造方法を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の製造方法により得られる回路基板の一例を示す断面図である。
【図４】同じく、回路基板の別の例を示す断面図である。
【図５】同じく、回路基板の別の例を示す断面図である。
【図６】同じく、回路基板の別の例を示す断面図である。
【図７】同じく、回路基板の別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…基板、２０…配線パターン、３０…熱可塑性液晶ポリマー、４０…伝送回路基板、５０…熱可塑性液晶ポリマーフィルムの貫通孔、６０…熱可塑性液晶ポリマーフィルム、９０…熱可塑性液晶ポリマーのワニス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit using a thermoplastic polymer capable of forming an optically anisotropic molten phase (hereinafter, this may be referred to as a thermoplastic liquid crystal polymer or simply as a liquid crystal polymer). The present invention relates to a method for manufacturing a substrate.
[0002]
2. Description of the Related Art
There is a growing demand for smaller and lighter portable electronic devices, including mobile communications, and expectations for high-density packaging are growing stronger. Along with this, multi-layer wiring boards, narrower wiring pitches, finer via holes, smaller and more multi-pin IC packages are being promoted, and passive elements such as capacitors and resistors are also reduced in size and surface mounted. Is being pursued together. In particular, the technology of forming these passive elements directly on the surface or inside of a wiring board or the like can not only achieve high-density mounting but also contribute to improvement in reliability.
[0003]
In order to perform high-density mounting, it is effective to make the wiring pattern as narrow as possible and to reduce the interval between them. However, the following problems occur.
1. A thin wiring board provided with a fine wiring pattern has a small bonding area of the fine wiring pattern to the substrate, so that when an external force such as bending or tension is applied, a part of the wiring pattern is easily separated from the substrate. .
2. If the distance between the wiring patterns is reduced, there is a possibility that a short circuit between adjacent wiring patterns may be caused by a solder bridge or the like when mounting an electronic component such as a semiconductor element.
For these reasons, the wiring density is restricted in high-density mounting, and further, the reliability, miniaturization, and product yield of the circuit board and the device using the circuit board are greatly affected. become.
[0004]
As a method for solving the above problem, conventionally, an insulating layer is stacked and arranged on a wiring pattern surface formed on a film-like support, and after the stacked body is integrated under pressure and the wiring pattern is embedded in the insulating layer, A method of peeling the film-shaped support (for example, Patent Document 1) has been proposed. However, in this method, when the laminate is integrated under pressure, the wiring pattern is likely to be displaced due to the flow of the resin forming the insulator layer. Further, since the step of peeling the film-like support is required, not only the production process becomes longer, but also the film-like support becomes waste, and the production cost increases.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-68824 A
Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-performance and highly-reliable circuit board at a low cost by using a thermoplastic liquid crystal polymer and solving the above-mentioned problems caused by finer wiring patterns and narrower pitches. Is to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, as a first configuration of the present invention, a film made of a thermoplastic liquid crystal polymer having a through hole provided at a location corresponding to a wiring pattern formed on a substrate is provided on a wiring on the substrate. Provided is a method for manufacturing a circuit board, which comprises joining a region where a pattern is not formed and filling the region with a thermoplastic liquid crystal polymer. As a second configuration, a varnish of a thermoplastic liquid crystal polymer is applied to a region on the substrate where no wiring pattern is formed, and then dried to fill the region where the wiring pattern is not formed with the thermoplastic liquid crystal polymer. To provide a method of manufacturing a circuit board.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The raw material of the thermoplastic liquid crystal polymer used in the present invention is not particularly limited, and specific examples thereof include known compounds derived from compounds (1) to (4) exemplified below and derivatives thereof. Thermotropic liquid crystal polyester and thermotropic liquid crystal polyester amide. However, in order to obtain a polymer capable of forming an optically anisotropic molten phase, it goes without saying that there is an appropriate range for each combination of the starting compounds.
[0009]
(1) Aromatic or aliphatic dihydroxy compounds (see Table 1 for typical examples)
[0010]
[Table 1]

[0011]
(2) Aromatic or aliphatic dicarboxylic acids (see Table 2 for typical examples)
[0012]
[Table 2]

[0013]
(3) Aromatic hydroxycarboxylic acids (see Table 3 for typical examples)
[0014]
[Table 3]

[0015]
(4) Aromatic diamine, aromatic hydroxyamine or aromatic aminocarboxylic acid (see Table 4 for typical examples)
[0016]
[Table 4]

[0017]
Representative examples of thermoplastic liquid crystal polymers obtained from these starting compounds include copolymers (a) to (e) having the structural units shown in Table 5.
[0018]
[Table 5]

[0019]
The thermoplastic liquid crystal polymer preferably has a melting point in the range of about 200 to about 400 ° C, particularly about 250 to about 350 ° C, in terms of heat resistance and processability.
[0020]
In the first configuration of the present invention, a film made of the above-mentioned thermoplastic liquid crystal polymer and provided with a through hole at a position corresponding to the wiring pattern is joined to a region of the substrate where the wiring pattern is not formed.
[0021]
In the case where the film made of the thermoplastic liquid crystal polymer is bonded by thermocompression bonding, it is preferable that the melting point of the film made of the thermoplastic liquid crystal polymer be different from the melting point of the material constituting the substrate. In other words, for the purpose of suppressing the displacement of the wiring pattern due to the temperature and pressure when the film made of the thermoplastic liquid crystal polymer and the substrate are thermocompression-bonded, the melting point of the thermoplastic liquid crystal polymer is set higher than the melting point of the material constituting the substrate. It is preferable to set the temperature lower by 15 ° C. or more, especially by 25 ° C. or more.
[0022]
When higher heat resistance and a higher melting point are required as a film made of a thermoplastic liquid crystal polymer, the heat resistance and the melting point can be increased by heating the obtained film once. To explain an example of the condition of the heat treatment, even if the melting point of the obtained film is 283 ° C., the melting point becomes 320 ° C. when heated at 260 ° C. for 5 hours.
[0023]
The film made of the thermoplastic liquid crystal polymer is obtained by extrusion molding of the thermoplastic liquid crystal polymer. Any extrusion method can be used for this purpose, but the well-known T-die method, inflation method, etc. are industrially advantageous. In particular, in the inflation method, stress is applied not only in the machine axis direction of the film (hereinafter, abbreviated as the MD direction) but also in a direction perpendicular thereto (hereinafter, abbreviated as the TD direction). Since it is possible to obtain a film in which the mechanical properties and the thermal properties are well-balanced, it can be used more preferably.
[0024]
Depending on the application field of the present invention, the required degree of molecular orientation SOR of the thermoplastic liquid crystal polymer film is naturally different. However, when SOR ≧ 1.5, the film is hard because the orientation of the thermoplastic liquid crystal polymer molecules is remarkably biased. And easily torn in the MD direction. In the case of a printed wiring board or a multilayer printed wiring board that requires dimensional stability such as no warpage during heating, it is desirable that SOR ≦ 1.3. In particular, a thermoplastic liquid crystal polymer film having an SOR ≦ 1.3 has a better balance of mechanical properties and thermal properties between the MD direction and the TD direction, and is therefore more practical. Further, in the case of a precision printed wiring board, a multilayer printed wiring board, or the like that requires almost no warpage during heating, it is desirable that SOR ≦ 1.03.
[0025]
Here, the degree of molecular orientation SOR (Segment Orientation Ratio) refers to an index that gives the degree of molecular orientation, and is a value that takes into account the thickness of an object, unlike conventional MOR (Molecular Orientation Ratio). This degree of molecular orientation SOR is calculated as follows.
First, in a well-known microwave molecular orientation measuring device, a thermoplastic liquid crystal polymer film is inserted into a microwave resonant waveguide such that the film surface is perpendicular to the direction of propagation of the microwave, and the film is transmitted therethrough. The electric field intensity (microwave transmission intensity) of the obtained microwave is measured.
Then, based on the measured value, an m value (referred to as a refractive index) is calculated by the following equation.
m = (Zo / △ z) × [1-νmax / νo]
Where Zo is the device constant, △ z is the average thickness of the object, νmax is the frequency that gives the maximum microwave transmission intensity when the frequency of the microwave is changed, and νo is the frequency when the average thickness is zero (that is, when the object is (When not present) is the frequency that gives the maximum microwave transmission intensity.
Next, when the rotation angle of the object with respect to the vibration direction of the microwave is 0 °, that is, the vibration direction of the microwave and the direction in which the molecules of the object are most oriented, and the minimum microwave transmission intensity is given. _{m 0} to m value when the direction meets the rotation angle of the m value at 90 ° as _{m 90,} orientation ratio SOR is calculated by _m 0 / _{m 90.}
[0026]
The thickness of the film made of the thermoplastic liquid crystal polymer is not particularly limited, but is preferably substantially the same as the thickness of the wiring pattern, and particularly, within a range of ± 15% of the thickness of the wiring pattern. Is preferred. If the thickness of the film made of the thermoplastic liquid crystal polymer is unnecessarily thicker than the thickness of the wiring pattern, the entire upper surface of the wiring pattern is covered with the thermoplastic liquid crystal polymer, and it may not be possible to secure conduction with the mounted components and the like. .
[0027]
On the other hand, if the thickness of the film made of the thermoplastic liquid crystal polymer is thinner than necessary than the thickness of the wiring pattern, the area where the wiring pattern is not formed on the substrate is not sufficiently filled with the thermoplastic liquid crystal polymer. In some cases, the bonding strength of the wiring pattern cannot be increased.
[0028]
In the present invention, a thermoplastic liquid crystal polymer film in which a through hole is formed at a position corresponding to a wiring pattern on a substrate is used. As means for forming the through hole, punching by a die or opening by a laser, etc. The known method is adopted.
The shape of the through hole may be completely the same as the wiring pattern, or may be a shape corresponding to a part of the wiring pattern.
[0029]
Further, the temperature of the thermocompression bonding is preferably a temperature lower by at least 15 ° C. than the melting point of the material constituting the substrate.
[0030]
The bonding between the thermoplastic liquid crystal polymer film and the substrate is conveniently performed directly by thermocompression bonding, but can also be performed using an adhesive. Examples of the adhesive include an epoxy-based, bismaleimide-based, polyimide-based, polyester-based and polyesteramide-based adhesive containing a thermoplastic liquid crystal polymer. The bonding between the thermoplastic liquid crystal polymer film and the substrate may be performed by interposing such an adhesive and thermocompression-bonding the two.
[0031]
The substrate may be a single-layer substrate having a wiring pattern on at least one surface thereof, or a multi-layer substrate obtained by laminating a plurality of the single-layer substrates. The material constituting the substrate is not particularly limited, and examples thereof include an epoxy-based material, a bismaleimide-based material, a polyimide-based material, a polyester-based material including a thermoplastic liquid crystal polymer, and a polyesteramide-based material. Among these, a thermoplastic liquid crystal polymer having excellent electrical properties, low water absorption, heat resistance, dimensional stability, and the like is preferable. The thermoplastic liquid crystal polymer constituting the substrate is not particularly limited, but preferably has the same chemical composition as the material of the above-mentioned thermoplastic liquid crystal polymer film. Further, the substrate may contain glass fibers and fillers as long as desired properties are not impaired.
[0032]
The material of the wiring pattern formed on the substrate is preferably a metal used for electrical connection, and examples thereof include copper, gold, silver, nickel, and aluminum.
[0033]
In the present invention, it is preferable that the coefficient of thermal expansion of the thermoplastic liquid crystal polymer film bonded to the region where the wiring pattern is not formed on the substrate is substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the wiring pattern. The thermal expansion coefficient of the thermoplastic liquid crystal polymer film can be adjusted by heat treatment. This heat treatment may be performed before bonding to the substrate on which the wiring pattern is formed, or may be performed after bonding to the substrate. The means for heat treatment is not particularly limited, and examples thereof include a hot air circulation furnace, a hot roll, a ceramic heater, and a hot press.
[0034]
In the second configuration of the present invention, a varnish made of the above-mentioned thermoplastic liquid crystal polymer is applied to a region of the substrate where no wiring pattern is formed, and dried. By such an operation, a region where the wiring pattern is not formed is filled with the thermoplastic liquid crystal polymer. It is preferable that the wiring pattern is masked during the application.
Although the thickness of the filled thermoplastic liquid crystal polymer is not particularly limited, it is preferable that the thickness is substantially the same as the thickness of the wiring pattern. Preferably, there is.
[0035]
The varnish of the thermoplastic liquid crystal polymer does not particularly limit the polymer concentration and the type of solvent. However, when it is desired to increase the polymer concentration of the varnish, pentafluorophenol, pentachlorophenol, p-fluorophenol, p-chlorophenol, etc. A solvent having a relatively high solubility of a thermoplastic liquid crystal polymer such as phenol, tetrafluoroacetic acid, and tetrachloroacetic acid is used.
[0036]
In the first configuration of the present invention, the varnish of the thermoplastic liquid crystal polymer is used as a sealing material to fill the gap when a gap exists between the wiring pattern and the filled thermoplastic liquid crystal polymer. You can also.
[0037]
FIG. 1A is a cross-sectional view schematically illustrating a method for manufacturing a circuit board according to an embodiment of the first configuration of the present invention. In this figure, a thermoplastic liquid crystal polymer film 60 having a through hole 50 at a position corresponding to the wiring pattern 20 on the substrate 10 is used, and the through hole 50 of the film 60 matches the wiring pattern 20 on the substrate 10. Are placed and thermocompression-bonded.
[0038]
FIG. 1B is a cross-sectional view schematically illustrating a method for manufacturing a circuit board according to another embodiment of the first configuration of the present invention. In this drawing, the through holes of the film 60 correspond to a part of the wiring pattern 20. Other parts are the same as those in FIG. 1A, and corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. Note that a circuit board obtained by the manufacturing method of this drawing is shown in FIG. 7 described later.
[0039]
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a method for manufacturing a circuit board according to an embodiment of the second configuration of the present invention. In this figure, in a state where the wiring pattern 20 on the substrate 10 is covered with the mask 80, a varnish 90 of a thermoplastic liquid crystal polymer is applied to a region on the substrate 10 where the wiring pattern 20 is not formed, and then dried. To remove the solvent in the varnish.
[0040]
3 to 7 are cross-sectional views illustrating an example of a circuit board obtained by the above manufacturing method.
In FIG. 3, the wiring pattern 20 formed on the outermost layer of the substrate 10 is insulated and separated from each other by leaving one surface thereof flush with the other peripheral surface by a thermoplastic liquid crystal polymer 30. As a result, not only reliable insulation between the adjacent fine wiring patterns is ensured, but also a high-performance and highly reliable high-density circuit board in which the joining integrity between the fine wiring pattern 20 and the substrate 10 is maintained. 40 are obtained.
[0041]
In FIG. 4, a thermoplastic liquid crystal polymer 30 is embedded at a position slightly lower than the upper surface of the wiring pattern 20. In FIG. 5, the thermoplastic liquid crystal polymer 30 is embedded to a position slightly higher than the upper surface of the wiring pattern 20. Reference numeral 75 denotes a portion in which a gap generated when the substrate and the thermoplastic liquid crystal polymer film are bonded is filled with a varnish of the thermoplastic liquid crystal polymer. In FIG. 6, the thermoplastic liquid crystal polymer 30 is embedded to a position slightly higher than the upper surface of the wiring pattern 20, and a part of the upper surface of the wiring pattern 20 is covered with the thermoplastic liquid crystal polymer 30. In FIG. 7, the wiring pattern 20 is, as in FIG. 3, one surface left and the other peripheral surface is buried flush with the thermoplastic liquid crystal polymer 30, and a part of the upper surface of the wiring pattern 20 is a thermoplastic liquid crystal polymer. It is covered by 30.
Here, for the purpose of reducing the risk of short-circuiting between adjacent wiring patterns due to solder bridges or the like when mounting an electronic component such as a semiconductor element, the circuit board of FIG. 3, 5, 6, or 7 is preferable.
[0042]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The melting point and thickness of the thermoplastic liquid crystal polymer film, the adhesive strength between the substrate and the thermoplastic liquid crystal polymer, the deviation of the wiring pattern, and the embedded amount in the examples were measured or evaluated by the following methods.
[0043]
Obtained by observing the thermal behavior of the film using a melting point differential scanning calorimeter. That is, after the film is heated at a rate of 20 ° C./min to completely melt it, it is rapidly cooled to 50 ° C. at a rate of 50 ° C./min, and the endothermic peak appears when the temperature is raised again at a rate of 20 ° C./min. Was recorded as the melting point of the film.
[0044]
Using a thickness digital thickness gauge (manufactured by Mitutoyo Corporation), the obtained film was measured at 1 cm intervals in the TD direction, and the average value of 10 points arbitrarily selected from the center and the edge was defined as the thickness.
[0045]
A peel test specimen having a width of 1.0 cm was prepared from the adhesive strength laminate, the film layer was fixed to a flat plate with a double-sided adhesive tape, and a wiring pattern was formed at a speed of 50 mm / min by a 180 ° method according to JIS C 5016. The strength at the time of peeling was measured.
[0046]
Wiring Pattern Deviation A reference point and a rating were given to the wiring pattern in advance, and the distance L between the rating and the reference point was measured using a three-dimensional measuring device (manufactured by Mitutoyo Corporation). Next, after the thermoplastic liquid crystal polymer was filled in a region where the wiring pattern was not formed on the substrate, the distance L between the evaluation point and the reference point was measured again to evaluate the deviation of the wiring pattern.
[0047]
The embedded amount of the wiring pattern was measured by tracing the surface of the circuit board with a surface roughness meter (manufactured by Mitutoyo Corporation). The evaluation was evaluated as good when the wiring pattern was embedded with a thermoplastic liquid crystal polymer at least two-thirds of its thickness, and evaluated poor when less than two-thirds. In addition, among those judged to be good, those in which the wiring pattern was embedded with a thermoplastic liquid crystal polymer at 85% or more of its thickness were rated as very good.
[0048]
Reference Example 1
A thermoplastic liquid crystal polymer, which is a copolymer of p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid, is melt-extruded, and has a melting point of 280 ° C., a film thickness of 50 μm, and a degree of molecular orientation SOR of 1. Thus, a liquid crystal polymer film (A) No. 05 was obtained.
[0049]
Reference Example 2
By heating the thermoplastic liquid crystal polymer film (A) of Reference Example 1 at 260 ° C. for 5 hours, a thermoplastic liquid crystal polymer film (B) having a melting point of 310 ° C., a thickness of 50 μm, and a degree of molecular orientation SOR of 1.05 (B). Got.
[0050]
Reference Example 3
By laminating an electrolytic copper foil having a thickness of 18 μm on one surface of the thermoplastic liquid crystal polymer film (B), and by using a vacuum heat press device, by thermocompression bonding at a temperature of 320 ° C. and a pressure of 30 kg / cm ² , A laminate composed of a thermoplastic liquid crystal polymer film and a copper foil was produced.
Thereafter, a resist film is coated on the copper foil, and then, using an aqueous cupric chloride solution as an etching solution, the copper foil in a region where the resist film is not formed by coating is dissolved and removed, thereby forming a film on the thermoplastic liquid crystal polymer film. A substrate having a wiring pattern was prepared.
[0051]
Reference example 4
Except that the film thickness was 20 μm, a thermoplastic liquid crystal polymer film having a melting point of 280 ° C. and a molecular orientation degree SOR of 1.05 was obtained in the same manner as in Reference Example 1. Next, a through-hole corresponding to the arrangement of the wiring pattern of the substrate prepared in Reference Example 3 was formed in the film by using a carbon dioxide gas laser to prepare a thermoplastic liquid crystal polymer film (C) having a through-hole.
[0052]
Reference example 5
A varnish of a thermoplastic liquid crystal polymer was prepared by dissolving 10 parts by weight of a thermoplastic liquid crystal polymer, which is a copolymer of p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid, in 90 parts by weight of pentafluorophenol.
[0053]
Example 1
The wiring pattern of the substrate prepared in Reference Example 3 and the through-holes of the thermoplastic liquid crystal polymer film (C) prepared in Reference Example 4 were overlapped so that they coincided with each other. Thermocompression bonding was performed at a temperature of 290 ° C. and a pressure of 20 kg / cm ² . Table 6 shows the evaluation results of the obtained circuit boards.
[0054]
Example 2
A 50-μm-thick stainless steel mask, which was opened while leaving the same region as the wiring pattern of the substrate manufactured in Reference Example 3, was superposed so as to match the arrangement of the wiring pattern. Next, a varnish of the thermoplastic liquid crystal polymer prepared in Reference Example 5 was cast on the mask, and the varnish was filled in the through holes of the mask by a squeegee method. Thereafter, the solvent was dried at 145 ° C. Table 6 shows the evaluation results of the obtained circuit boards.
[0055]
[Table 6]

[0056]
【The invention's effect】
According to the present invention, even when the wiring pattern is miniaturized, that is, when the pitch is reduced, the wiring pattern does not shift, and a high-performance and highly reliable circuit board can be obtained at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a circuit board according to a first configuration of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a method of manufacturing a circuit board according to a second configuration of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of a circuit board obtained by the manufacturing method of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing another example of the circuit board.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the circuit board.
FIG. 6 is a sectional view showing another example of the circuit board.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another example of the circuit board.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Substrate, 20 ... Wiring pattern, 30 ... Thermoplastic liquid crystal polymer, 40 ... Transmission circuit board, 50 ... Through-hole of thermoplastic liquid crystal polymer film, 60 ... Thermoplastic liquid crystal polymer film, 90 ... Varnish of thermoplastic liquid crystal polymer

Claims

A film made of a thermoplastic polymer capable of forming an optically anisotropic molten phase having a through hole at a position corresponding to the wiring pattern formed on the substrate, and the wiring pattern on the substrate is not formed A method of manufacturing a circuit board, comprising: filling a thermoplastic polymer in a region in a state where the wiring pattern is electrically connected to the outside by joining the region to the region.

The method for manufacturing a circuit board according to claim 1, wherein the film and the board are bonded by thermocompression bonding.

3. The method according to claim 2, wherein the film and the substrate are thermocompression-bonded with an adhesive layer interposed therebetween.

The method for manufacturing a circuit board according to claim 1, wherein the film and the board are joined using an adhesive.

The method for manufacturing a circuit board according to any one of claims 1 to 4, wherein a melting point of the film made of the thermoplastic polymer is lower than a melting point of a material forming the board by 15 ° C or more.

The method for manufacturing a circuit board according to any one of claims 1 to 5, wherein the degree of molecular orientation (SOR) of the film made of the thermoplastic polymer is 1.3 or less.

7. The method for manufacturing a circuit board according to claim 1, wherein the substrate is made of at least the thermoplastic polymer.

After applying a varnish of a thermoplastic polymer capable of forming an optically anisotropic molten phase to the region where the wiring pattern is not formed on the substrate, by drying, the region where the wiring pattern is not formed is dried. A method for manufacturing a circuit board, comprising filling a thermoplastic polymer.

A varnish of a thermoplastic polymer capable of forming an optically anisotropic molten phase.

A sealing material comprising the varnish of claim 9.