基板の製造方法の紹介

2021年4月8日

みなさん　こんにちは！第一技術部　基板設計課の稲岡です。

WTIの基板設計では、大規模回路の基板・多層配線基板・高密度実装基板・フレキシブル基板(FPC)など、様々な種類の基板設計/試作を行っておりますが、今回はより良い基板設計をするために必要な知識として、プリント基板の製造方法について紹介いたします。
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基板の製造工法は、大きく分けるとアディティブ法とサブトラクティブ法があります。

アディティブ法は表層に銅箔の無い絶縁体だけの基板上に、銅メッキでパターンを形成する工法で、回路パターンを後から付け加える足し算型の工法になります。フルアディティブ法とセミアディティブ法と呼ばれる2種類の工法があり、どちらも非常にファインなパターン形成が可能で、微細なパターンが必要なBGA用のパッケージ基板などに用いられる工法です。

サブトラクティブ法では、全面に貼り付けられている銅箔の不要な部分を薬品で溶解除去し、必要な回路パターンを残す製造方法です。引き算型の工法とも呼ばれており、化学薬品で銅箔を腐食させるので、「エッチング法」とも呼ばれ、プリント基板の製造工程では主流の方法で、主に貫通基板に用いられる工法です。

今回は基板のサブトラクティブ法の製造工程を4層貫通基板の例にて紹介します。


	基板CADから出力した基板ガーバーデータから各製造工程に必要なフィルムを作画します。
	基材メーカーが販売する基材サイズは、1m x 1mと1.2m x 1mの2種類あります。これを各基板メーカーの製造ラインに合わせた大きさ（ワークサイズ）にカットします。
	銅張積層板にドライ・フィルムを貼り付けて感光、回路配線フィルムを密着させ露光、現像を行い、配線として必要な箇所のみドライ・フィルムを残します。そして、エッチングにより不要な銅箔を溶解除去します。（この工法がサブトラクティブ法です）
	銅箔の表面に酸化処理を行い、凹凸を形成します。これによりプリプレグと内層銅箔との接着強度を向上させます。酸化により表面が黒く変色する事からこう呼ばれています。
	内層回路にプリプレグと銅箔を重ね合わせ、真空状態で加熱、加圧することでプリプレグが固まり、1枚の多層基板になります。
	ガーバーデータの穴データを用いて、スルーホールの穴あけ加工を行います。
	ドリル加工を行うと、熱により樹脂が溶融し、スルーホール内に付着します。この樹脂残さをスミアと呼び、導通不良の原因になりますので除去を行います。
	内外層を接続するため、基板全面に銅メッキを施します。外層の銅箔にも銅メッキが付くので、表層の導体厚さは、銅箔厚+メッキ厚になります。
	内層回路形成と同様にエッチングにより不要な銅箔を除去します。
	プリント基板の表面を覆う保護するインクです。主流は緑色になります。ほこりや熱、湿気などから回路配線を保護し、絶縁性を維持します。
	スクリーン版を用いてシルク印刷します。部品リファレンス番号や型名・メーカー名などを記載します。
	金型による打ち抜き又は、NCルーターの2種類あります。ルーター加工とは、側面に刃のついたルータービットを使い、基板側面をなぞるように切る方法です。
	銅箔の表面はすぐに酸化するため、銅表面を金メッキや半田レベラー、耐熱プリフラックスにて表面処理を行います。
	上記で紹介した工程の途中でも随時、不良品を取り除きながら作業を行っていますが、ここでは導通や絶縁などの電気導通検査と、レジスト、シルクなどのずれ、にじみなど数十項目の外観検査を行い出荷します。