JP4064897B2 - 多層回路基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、上記した従来の技術に鑑みてなされたものであって、製造工程が簡略化され、しかも、高密度化に対応可能な多層回路基板およびその製造方法を提供することを課題とする。
また、本発明によれば、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなる、低融点(融点:Tm1)のフィルムAと、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなり、フィルムAよりも高い融点を有する少なくとも2つのフィルムBおよびC(フィルムBの融点:Tm2B、フィルムCの融点:Tm2C)を使用し、フィルムBとCの間にフィルムAを介在した状態で積層されてなる多層回路基板であって、フィルムBおよび/またはCに設けられた回路パターンが、フィルムAを貫通して対向するフィルムBおよび/またはCの表面に接触している多層回路基板が提供される。
また、熱可塑性液晶ポリマーは、発明の主旨を損なわない範囲であれば、滑剤、酸化防止剤、充填剤などを含有していてもよい。
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m0、回転角が90°のときのm値をm90として、分子配向度SORがm0/ m90により算出される。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムBおよびCに形成される回路パターンの厚さは、上記した金属シートや導体層の厚さに対応しており、1〜50μmの範囲内であることが好ましく、5〜20μmの範囲内であることがより好ましい。
Tm1≦Tp (1)
Tp<Tm2B かつ Tp<Tm2C (2)
Tm1+5≦Tp (3)
Tp<Tm2B−10 かつ Tp<Tm2C−10 (4)
また、Tpは上記の関係式に加えて以下の関係式(5)を満足することがより好ましく、以下の関係式(6)を満足することがさらに好ましい。
Tp<Td2B かつ Tp<Td2C (5)
Tp<Td2B−10 かつ Tp<Td2C−10 (6)
また、熱圧着は、通常1〜10MPaの圧力下で実施されるが、2〜6MPaの圧力下で実施することが好ましく、3〜5MPaの圧力下で実施することがより好ましい。
なお、本図には示していないが、多層回路基板を製造した後、レーザーによる加工、ドリルによる加工、化学エッチングなどの方法によって回路基板全体を貫くスルーホールを形成し、全層に亘る電気的接続を確保することを妨げるものではない。
図2(b)は、熱圧着後の多層回路基板を示しており、熱可塑性液晶ポリマーフィルムCに設けられた回路パターンDが低融点のフィルムAを貫通し、熱可塑性液晶ポリマーフィルムBの表面に接触している。
この際、熱可塑性液晶ポリマーフィルムCに設けられた回路パターンDが熱可塑性液晶ポリマーフィルムAを貫通し、熱可塑性液晶ポリマーフィルムBの表面に接触する。その他の構成は、図1(a)および(b)と同様であるので、対応する部分に同一の符号を付し、説明を省略する。なお、本図では金属シートを使用しない場合を示している。
その他の構成は、図1(a)および(b)と同様であるので、対応する部分に同一の符号を付し、説明を省略する。なお、本図では金属シートを使用しない場合を示している。
本図においては、回路パターンが設けられた熱可塑性液晶ポリマーフィルムBおよびCが、回路パターンDが対向するように配置され、両者の間に低融点の熱可塑性液晶ポリマーフィルムAを介在させて全体を熱圧着する。その際、熱可塑性液晶ポリマーフィルムAが厚いために、回路パターンDは、熱可塑性液晶ポリマーAを貫通しない。得られた多層回路基板は図9に示すとおりであり、回路パターンが設けられた熱可塑性液晶ポリマーフィルムBおよびCは、熱可塑性液晶ポリマーフィルムAによって絶縁され、電気的な接続は図られていない。
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。つまり、供試フィルムを20℃/分の速度で昇温して完全に溶融させた後、溶融物を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。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムに熱を加える時の温度−変形量の関係を熱機械分析機TMA−50(島津製作所社製)を用いて測定した。この熱機械分析機により測定されるグラフ(熱変形曲線)の高温側の熱変形曲線と低温側の熱変形曲線を通る近似直線の交点での温度を熱変形温度とした。
膜厚は、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。
多層回路基板の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、図10(d)に示される、上側のフィルムF2に設けられたマイクロビアの円形底面(半径R)の中心位置と下側のフィルムF2に設けられたマイクロビアの円形上面(半径R)の中心位置の水平距離Lを求め、以下の式に基づいてマイクロビアの位置ずれ(%)を算出した。
マイクロビアの位置ずれ(%)=L/R×100(R:マイクロビアの半径)
多層回路基板の回路パターンが形成されていない領域から1.0cm幅の剥離試験片を切り出し、その最外層(フィルムF2)の片側を両面接着テープで平板に固定し、JIS C 5016に準じて、180°法により、50mm/分の速度で、反対側の最外層を剥離したときの剥離強度を測定した。
多層回路基板の全層を通した電気抵抗値R1を、多層回路基板の両最外層に設けられた回路パターンに設定した電極を介して測定した。設計段階で設定した所定の電気抵抗値をR2として、R1/R2×100を導電性の指標(%)として評価した。
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、融点が283℃である熱可塑性液晶ポリマーを溶融押出し、縦延伸倍率が2.0倍、横延伸倍率が6.0倍の延伸条件で、インフレーション成形法により、膜厚が20μm、分子配向度SORが1.03、融点が283℃、熱変形温度が260℃である液晶ポリマーフィルムF1を得た。
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、融点が325℃である液晶ポリマーを溶融押出し、縦延伸倍率が2.0倍、横延伸倍率が6.0倍の延伸条件でインフレーション成形法により、膜厚が50μm、分子配向度SORが1.03、融点が325℃、熱変形温度が305℃である熱可塑性液晶ポリマーフィルムF2を得た。
図10(a)〜(d)に示す手順1〜4によって多層回路基板を得た。
参考例2で得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルムF2の所定位置に、炭酸ガスレーザーを用いて、設計直径100μmのマイクロビアを穿孔した後に、該マイクロビアに導電性ペーストを充填して、予備的に加熱硬化させた(図10(a))。
上記のマイクロビアを有する熱可塑性液晶ポリマーフィルムF2の両面に厚さ18μmの電解銅箔を重ね合わせ、真空熱プレス装置を用い、温度335℃、圧力3MPaで加熱圧着し、導電性ペーストが完全に硬化した積層体を得た。その後、積層体の一方の面の所定位置と他方の面の全体にレジスト膜を被覆し、次いで、塩化第2鉄水溶液をエッチング液として、一方の面の前記レジスト膜が被覆形成されていない領域の銅箔をエッチングした後に、レジスト膜を除去することにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルムF2の層内部にマイクロビアを有し、片面に回路パターンDを有する片面銅張基板1を作製した(図10(b))。また、上記と同様の操作により、マイクロビアを有する熱可塑性液晶ポリマーフィルムF2と厚さ18μmの電解銅箔を用いて両面銅張積層体を作製し、次いで該積層体の片側の銅箔層をすべて除去して、回路パターンを有しない片面銅張基板2を作製した。
手順2で作製した2枚の片面銅張基板1,2を銅箔の層Gが外側となるように参考例1で作製した熱可塑性液晶ポリマーフィルムF1の上下面に配置した。この際、片面銅張基板1,2に設けたマイクロビアの中心同士が正確に対向するように位置合わせを行った。この状態で真空熱プレス装置を用いて、温度288℃、圧力3MPaで加熱圧着して、積層体を得た(図10(c))。
手順3で作製した積層体の最外層に位置する銅箔を、手順2で用いた手法によりパターンエッチングすることにより、3層の導体層を有する多層回路基板を得た(図10(d))。得られた多層回路基板は平坦であり、その評価結果は、表6に示す通り実用に充分耐えるものであった。
上記した手順3において参考例1で得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルムF1を2枚重ねて使用したこと以外は、実施例1と同様にして、多層回路基板を作製した。得られた多層回路基板の評価結果は、表6に示す通り、マイクロビアの位置ずれが大きいばかりでなく、所望の導電性を発現することができなかった。この多層回路基板の断面を観察した結果、マイクロビアと回路パターンの間に熱可塑性液晶ポリマーフィルムF1の薄膜が残存していることが判明した。
D 回路パターン
E マイクロビア
F 導電体
G 金属シート
Claims (11)
- 光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなる、低融点(融点:Tm1)のフィルムAと、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなり、フィルムAよりも高い融点を有する少なくとも2つのフィルムBおよびC(フィルムBの融点:Tm2B、フィルムCの融点:Tm2C)を使用し、フィルムBとCの間にフィルムAを介在させて全体を熱圧着することからなる多層回路基板の製造方法であって、
フィルムBおよび/またはCに回路パターンが形成されており、
熱圧着時に、フィルムBおよび/またはCに形成された回路パターンの少なくとも一方を、フィルムAを貫通させて対向するフィルムCおよび/またはBの表面に接触させる多層回路基板の製造方法。 - フィルムAの熱圧着前の厚さが、該フィルムAを貫通する回路パターンの高さに対し、1/5〜1.5倍である、請求項1に記載の多層回路基板の製造方法。
- フィルムBおよびCの融点(フィルムBの融点:Tm2B、フィルムCの融点:Tm2C)がそれぞれ、フィルムAの融点(Tm1)よりも15℃以上高い、請求項1または2に記載の多層回路基板の製造方法。
- フィルムBおよび/またはCにマイクロビアが形成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の多層回路基板の製造方法。
- フィルムBおよびCの熱変形温度(フィルムBの熱変形温度:Td2B、フィルムCの熱変形温度:Td2C)がそれぞれ、フィルムAの熱変形温度(Td1)よりも20℃以上高い、請求項1〜4のいずれか一項に記載の多層回路基板の製造方法。
- フィルムA、BおよびCがいずれも実質的に等方性である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の多層回路基板の製造方法。
- 光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなる、低融点(融点:Tm1)のフィルムAと、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなり、フィルムAよりも高い融点を有する少なくとも2つのフィルムBおよびC(フィルムBの融点:Tm2B、フィルムCの融点:Tm2C)を使用し、フィルムBとCの間にフィルムAを介在した状態で積層されてなる多層回路基板であって、
フィルムBおよび/またはCに設けられた回路パターンが、フィルムAを貫通して対向するフィルムBおよび/またはCの表面に接触している多層回路基板。 - フィルムBおよびCの融点(フィルムBの融点:Tm2B、フィルムCの融点:Tm2C)がそれぞれ、フィルムAの融点(Tm1)よりも15℃以上高い、請求項7に記載の多層回路基板。
- フィルムBおよびCの熱変形温度(フィルムBの熱変形温度:Td2B、フィルムCの熱変形温度:Td2C)がそれぞれ、フィルムAの熱変形温度(Td1)よりも20℃以上高い、請求項7または8に記載の多層回路基板。
- フィルムBおよび/またはCにマイクロビアが形成されている、請求項7〜9のいずれか一項に記載の多層回路基板。
- フィルムA、BおよびCがいずれも実質的に等方性である、請求項7〜10のいずれか一項に記載の多層回路基板。
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