JP2003008209A - 導電性接合材、多層型プリント配線基板及び多層型プリント配線基板の製造方法 - Google Patents
導電性接合材、多層型プリント配線基板及び多層型プリント配線基板の製造方法Info
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Abstract
電気的に接合する。 【解決手段】 各面に導体パターン11〜18が形成さ
れた基板2〜5と、基板2〜5のそれぞれの間に配され
るプリプレグ6,7,8とを備え、一方の基板の導体パ
ターンには、相対向する他方の基板の導体パターンと電
気的に接続するためのバンプ26〜28が設けられ、一
方の基板の導体パターンと他方の基板の導体パターンと
は、バンプの先端部に被着された導電性接合材を介して
接合されおり、この導電性接合材は、導電性のコロイド
粒子が分散剤で分散されたものである。
Description
が形成された基板を積層する際に、一方の基板に設けら
れたバンプに被着する導電性接合材、この導電性接合材
を用いて基板が積層された多層型プリント配線基板及び
この多層型プリント配線基板の製造方法に関する
は、先ず、内層基板に導体パターンを形成し、次いで、
導体パターンが形成された内層基板上に絶縁層を形成
し、次いで、この絶縁層上に更に導体パターンを形成
し、これを繰り返すことで、導電層を複数形成する、所
謂ビルドアップ法がある。しかしながら、このビルドア
ップ法は、製造途中で何れかの層に不良が発生すると、
全てが不良となってしまい、生産性が悪い。そこで、導
体パターンが形成された基板を別々に複数製造し、各基
板を絶縁層を介して積層し、これを一体化して多層型プ
リント配線基板を製造する方法がある。
形成された各基板を絶縁層を介して積層して、これを一
体化する製造方法では、層間の電気的接続を図る手段と
して、導電性ペーストが用いられている。しかしなか
ら、導電性ペーストは、例えば粒径が10μm程度の銅
粒子にバインダーとなるエポキシ樹脂、硬化剤等が含有
されており、層間接続部の抵抗値が不安定となったり、
また、高くなってしまう。
しては、錫鉛半田を一方の基板の接続部に塗布する方法
がある。しかしながら、錫鉛半田を用いる場合、フラッ
クスが不純物となってしまうことから、フラックスを用
いずに接合し層間接続を行う必要がある。このため、層
間接続部での密着性が悪くなってしまう。また、錫鉛半
田は、融点が低いことから、電子部品を実装するためリ
フロー処理を行う際、再溶融し膨張してしまい、断線が
発生するおそれがある。
しては、金を接続材として用い、積層された基板を加熱
圧接する方法がある。しかしながら、これは、樹脂収縮
による圧着であるので信頼性に乏しい。
処理で複数の基板を電気的に接合することができる導電
性接合材、この導電性接合材を用いて層間接続が図られ
た多層型プリント配線基板及びその製造方法を提供する
ことにある。
一にして層間接続をすることができる導電性接合材、こ
の導電性接合材を用いて層間接続が図られた多層型プリ
ント配線基板及びその製造方法を提供することにある。
の製造効率を向上させつつ、接続信頼性高めることがで
きる導電性接合材、この導電性接合材を用いて層間接続
が図られた多層型プリント配線基板及びその製造方法を
提供することにある。
材は、上述した課題を解決すべく、銀、金、銅等の導電
性のコロイド粒子が分散剤で分散されてなる。この導電
性接合材には、コロイド粒子より大きい、例えば平均粒
径が10〜100μm程度の粒子が、密着性の向上のた
めや加熱促進のために混入される。
上述した課題を解決すべく、少なくとも一方の面に導電
パターンが形成された複数の基板と、一方の基板の導体
パターンと他方の基板の導体パターンとの間に設けられ
る絶縁層とを備える。そして、一方の基板の導体パター
ンには、他方の基板の導体パターンと電気的に接続する
ためのバンプが設けられ、このバンプは、先端部に、上
述した導電性接合材が被着され、他方の基板の導体パタ
ーンと接合されている。
は、内層基板の少なくとも一方の面に導電層が形成さ
れ、この導電層にバンプを形成するステップと、内層基
板の導電層をパターニングして導電パターンを形成する
ステップと、外層基板の少なくとも一方の面に導電層が
設けられ、この導電層をパターニングして導体パターン
を形成するステップと、内層基板の導体パターンに設け
られたバンプの先端部に導電性接合材を被着するステッ
プと、絶縁層を介して内層基板の導体パターンと外層基
板の導体パターンとが対向するように積層し、加熱圧着
し、絶縁層を介して相対向する導体パターンをバンプで
電気的に接続するステップとを有する。
プリント配線基板について図面を参照して説明する。
層型プリント配線基板1は、内層基板2,3と、外層基
板4,5とを有する。各基板2,3,4,5は、絶縁層
を構成するプリプレグ6,7,8を介して積層され一体
化されている。
ばガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させて形成されてい
る。そして、内層基板2,3と外層基板4,5の各面に
は、銅箔をパターニングした導体パターン11〜18が
設けられている。内層基板2の各面に設けられた導体パ
ターン11,12、内層基板3の各面に設けられた導体
パターン13,14、外層基板4の各面に設けられた導
体パターン15,16及び外層基板5の各面に設けられ
た導体パターン17,18は、それぞれ基板2,3,
4,5に穿設された貫通孔21,22,23,24に導
電性ペースト21a,22a,23a,24aとを充填
することにより層間接続されている。なお、この層間接
続は、貫通孔21,22,23,24の壁面に無電解銅
メッキ等によりメッキ層を設けることによって行うよう
にしてもよい。
導体パターン11には、プリプレグ6を介して相対向す
る外層基板4の導体パターン16と層間接続をするため
のバンプ26が設けられている。このバンプ26は、外
層基板4の導体パターン16のランド31に電気的に接
続されている。また、内層基板3には、プリプレグ7を
介して相対向する内層基板2の導体パターン12と層間
接続をするためのバンプ27が設けられている。このバ
ンプ27は、内層基板2の導体パターン12のランド3
2に電気的に接続されている。更に、内層基板3には、
プリプレグ8を介して相対向する外層基板5の導体パタ
ーン17と層間接続をするためのバンプ28が設けられ
ている。このバンプ28は、外層基板5の導体パターン
17のランド33に電気的に接続されている。これらバ
ンプ26,27,28は、先端部に被着された本発明が
適用された導電性接合材を介してランド31,32,3
3に接続されている。なお、バンプ26,27,28
は、プリプレグ6,7,8に穿設された挿通孔34,3
5,36に挿通されることで、ランド31,32,33
に接続されている。
板1の製造方法について図面を参照して説明する。先
ず、バンプ26,27,28が形成される基板、すなわ
ち内層基板2,3の製造方法について図面を参照して説
明する。以下、内層基板3を例にとって説明すると、内
層基板3は、図2に示すように、両面に銅箔が貼り合わ
され、導電層13a,14aが設けられている。また、
この内層基板3は、導電層13a,14aの層間接続を
するため、貫通孔22がドリル等で形成され、この貫通
孔22内に、導電性ペースト22aが充填されている。
なお、この層間接続は、貫通孔22の壁面に無電解銅メ
ッキ、電解銅メッキ等によりメッキ層を設けることによ
って行うようにしてもよい。
導電層13a,14a上には、バンプ27,28を形成
するため、ドライフィルム41,42が貼り合わされ
る。そして、ドライフィルム41,42は、形成するバ
ンプ27,28に応じた露光フィルムを用いて露光され
た後現像される。そして、ドライフィルム41,42に
は、図4に示すように、バンプ27,28が形成される
領域に、導電層13a,14aを外部に臨ませる凹部4
1a,42aが形成される。次いで、図5に示すよう
に、無電解メッキや電解メッキ等により凹部41a,4
2a内には、銅が析出され、導電層13a,14aと一
体的にバンプ27,28が形成される。
ム41,42は、内層基板3より剥離される。そして、
バンプ27,28が形成された導電層13a,14aに
は、導電層13a,14aをパターニングして導体パタ
ーン13,14を形成するために、レジスト43,44
が電着される。そして、レジスト43,44は、導体パ
ターン13,14を形成するためのフォトフィルムを用
いて露光され、次いで現像される。これによって、図7
に示すように、導体パターン13,14の形成されない
領域のレジスト43,44が除去される。次いで、図8
に示すように、選択的に導電層13a,14aは、エッ
チングされる。すなわち、導電層13a,14aは、レ
ジスト43,44が除去された領域のみエッチングされ
る。また、導電層13a,14aからは、残留したレジ
スト43,44が除去される。これによって、内層基板
3には、導体パターン13,14が形成されると共に、
バンプ27,28が形成される。
ない基板、すなわち外層基板4,5の製造方法について
図面を参照して説明する。以下、外層基板4を例にとっ
て説明すると、外層基板4は、図9に示すように、両面
に銅箔が貼り合わされ、導電層15a,16aが設けら
れている。また、この外層基板4は、導電層15a,1
6aの層間接続をするため、貫通孔23がドリル等で形
成され、この貫通孔23内に、導電性ペースト23aが
充填されている。なお、この層間接続は、貫通孔23の
壁面に無電解銅メッキ、電解銅メッキ等によりメッキ層
を設けることによって行うようにしてもよい。
の導電層15a,16a上には、導体パターン15,1
6を形成するため、ドライフィルム45,46が貼り合
わされる。そして、各面にドライフィルム45,46
は、形成する導体パターン15,16に応じた露光フィ
ルムを用いて露光された後現像される。これによって、
図11に示すように、ドライフィルム45,46は、導
体パターン15,16が形成される領域を除いて除去さ
れる。次いで、図12に示すように、導電層13a,1
4aは、ドライフィルム45,46が除去された領域が
エッチングされ除去される。そして、エッチングされた
導電層15a,16aからは、残留したドライフィルム
45,46が除去される。これによって、外層基板4に
は、導体パターン15,16が形成されると共に、導体
パターン16にバンプ26が接続されるランド31が形
成される。そして、ランド31には、バンプ26との密
着性を向上のため、錫銀等がメッキ処理又は半田印刷さ
れる。なお、このメッキ処理又は半田印刷は、他のラン
ド32,33にも同様に施される。
同様に製造される。また、内層基板2の導体パターン1
2側には、バンプは設けられずランドが設けられるのみ
である。この場合、導体パターン11側の面は、内層基
板3と同様な方法で製造し、導体パターン12側は、外
層基板4と同様な方法で製造するようにすればよい。
2〜5の間には、図13に示すように、絶縁層となるプ
リプレグ6,7,8が配設される。このプリプレグ6,
7,8は、例えばガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させ
たシート材である。これらプリプレグ6,7,8には、
バンプ26,27,28が挿通される挿通孔34,5,
36が例えばドリルにより形成される。
7,28には、本発明が適用された導電性接合材が被着
される。ここで、この導電性接合材としては、導電性の
コロイド粒子を分散剤で均一に分散されたものが用いら
れる。導電性のコロイド粒子は、数nm〜数100nm
程度の導電性の粒子であり、例えばヘリウムやアルゴン
等の不活性ガス中で金属を蒸発させ、ガス分子に金属原
子を衝突させることで急速に冷却し凝縮させることによ
り製造される。このようなコロイド粒子は、通常、ナノ
粒子であるため活性が高く、融点が低くなる。例えば、
銀は、融点が960.8℃であるが、コロイド粒子であ
ると、融点より低い温度、具体的に260℃程度で溶融
する。したがって、本発明が適用された導電性接合材に
よれば、バンプ26,27,28とランド31,32,
33との接合温度を下げることができる。
にくい銀が用いられる。銀のコロイド粒子は、分散剤に
より分散するように10nm〜50nmのものが用いら
れる。これは、銀コロイド粒子を50nmより大きくす
ると、銀コロイド粒子が分散剤により分散しにくくなる
ためである。また、このコロイド粒子は、粒径が小さい
程良いが、ここでは、製造技術上10nmとされる。
子に、分散剤となる樹脂が混合されている。この分散剤
としては、例えばアクリル系樹脂が用いられている。こ
の分散剤は、コロイド粒子を分散させるのに必要な量と
して、乾燥後の重量で、コロイド粒子94重量%に対し
て6重量%程度混入される。すなわち、この導電性接合
材は、従来の導電性ペーストより樹脂含有量が少なく、
これによって、バンプ26,27,28とランド31,
32,33との接合部の抵抗値を下げることができる。
なお、この分散剤として用いる樹脂は、分子量が1万程
度である。
り大きい粒子が混入される。この粒子は、例えばランド
31,32,33との密着性を向上させるための錫銀合
金である。なお、錫銀合金の組成比は、銀が3.5で錫
が96.5である。このように、導電性接合材は、バン
プ26,27,28の先端部に被着されることで、ラン
ド31,32,33に施された錫銀半田や錫銀メッキと
の相性が良くなり、バンプ26,27,28とランド3
1,32,33との密着性を上げることができる。ま
た、この錫銀合金は、粒子径が10μm程度で、コロイ
ド粒子より大きい粒子であることから、コロイド粒子よ
り大きい錫銀合金が混入された導電性接合材は、バンプ
26,27,28の高さのばらつきを無くし、ランド3
1,32,33との接合を確実に行うことができるよう
にする。
で調整した銀コロイド溶液と錫銀合金との組成比は、重
量で、1:1〜10:1である。この組成比は、バンプ
26,27,28とランド31,32,33との密着
性、バンプ26,27,28の高さのばらつき等を考慮
して決められる。
2,33との密着性を向上させるための粒子として、上
記錫銀合金に代えて又は錫銀合金と共に、銅粒子に銀を
コートした粒子を混入するようにしてもよい。この銀コ
ート粒子は、例えば10〜100μmである。これによ
って、導電性接合材は、ランド31,32,33に施さ
れた錫銀半田、錫銀メッキ等と、また、ランド31,3
2,33を構成する銅箔と馴染みやすくなり、バンプ2
6,27,28とランド31,32,33との密着性を
向上することができる。また、錫銀合金を混入したとき
と同様に、バンプ26,27,28の高さのばらつきを
抑えることができる。
4,5をプリプレグ6,7,8を介して加熱圧接して一
体化する際、バンプ26,27,28とランド31,3
2,33とが確実に接合するように、10〜100μm
程度の発熱性の物質の粒子が混入される。この発熱性の
物質の粒子としては、グラファイト、フェライト、炭化
珪素、チタン酸バリウム、アルミナ等が用いられる。こ
れによって、基板2,3,4,5を加熱圧着して一体化
する際に、確実に、バンプ26,27,28とランド3
1,32,33とを接合することができる。
25重量%程度の水で10P(ポイズ)程度に調整され
る。そして、導電性接合材は、貯留部に貯留された導電
性接合材にバンプ26,27,28の先端部が浸漬さ
れ、この後、例えば100℃で1分間乾燥されることに
よって、バンプ26,27,28の先端部に被着され
る。なお、導電性接合材をバンプ26,27,28の先
端部に被着する方法としては、この他に、インクジェッ
トを用いてバンプ26,27,28の先端部に塗布する
方法、印刷によってバンプ26,27,28の先端部に
塗布する方法、ディスペンサーを用いてバンプ26,2
7,28の先端部に塗布する方法等がある。
ようにして導電性接合材が被着された各基板2,3,
4,5は、間にプリプレグ6,7,8を挟んで一体化さ
れる。具体的に、図13に示すように、外層基板4と内
層基板2との間には、導体パターン16と導体パターン
11との絶縁を図るためプリプレグ6が配され、内層基
板2と内層基板3との間には、導体パターン12と導体
パターン13との絶縁を図るためプリプレグ7が配さ
れ、内層基板3と外層基板5との間には、導体パターン
14と導体パターン17との絶縁を図るためプリプレグ
8が配される。
レグ6,7,8が配設されると、これは、加圧装置に配
設される。具体的に、この加圧装置は、30kg/cm
2以上加圧可能で最大300℃まで加熱可能な装置であ
る。多層型プリント配線基板1の製造方法では、コロイ
ド粒子に銀を用いた場合を例に取り説明すると、基板
2,3,4,5とプリプレグ6,7,8とが積層された
ものを、30kg/cm 2の圧力で加圧しながら、先
ず、130℃で30分間加熱し、プリプレグ6,7,
8、すなわちガラスエポキシ樹脂を溶融する。次いで、
同じ条件で加圧しながら、180℃で70分加熱し、熱
硬化型樹脂であるガラスエポキシ樹脂を硬化する。次い
で、同じ条件で加圧しながら、260℃で10分間加熱
することによりバンプ26,27,28とランド31,
32,33との接合部を溶融する。これによって、図1
に示すように、基板2,3,4,5をプリプレグ6,
7,8を介在させた状態で一体化し多層型プリント配線
基板1を製造することができる。
g/cm2の圧力で加圧しながら、130℃で30分間
加熱し、次いで、同じ条件で加圧しながら、180℃で
70分加熱するし、熱硬化型樹脂であるガラスエポキシ
樹脂を硬化する。このときの周波数は、2.45GHz
であり、出力は、500Wであり、照射時間は、1〜2
分である。
プリント配線基板1では、バンプ26,27,28とラ
ンド31,32,33との接合に導電性接合材を用い
る。導電性接合材は、コロイド粒子が含有されているこ
とから、加熱加圧時の温度を下げることができ、製造効
率を上げることができる。また、導電性接合材は、従来
の導電性ペーストに比べ樹脂含有量が少ないことから、
バンプ26,27,28とランド31,32,33との
接合部の抵抗値を下げることができる。更に、導電性接
合材は、コロイド粒子の他に、ミクロンオーダーの粒子
が密着性の向上や加熱促進の観点から加えられる。これ
ら粒子は、バンプ26,27,28とランド31,3
2,33との密着性を向上させたり、加熱圧接時に効率
良く他の材料を溶融させることができる他に、バンプ2
6,27,28の高さのばらつきを抑え、バンプ26,
27,28とランド31,32,33との接合を確実に
行うことができる。
6,27,28とランド31,32,33の接合部の抵
抗値を示す。
電性接合材(銀コロイド+錫銀合金の導電性接合材、銀
コロイド+銀コート銅粒子、銀コロイド+銀コート銅粒
子)は、銅ペーストより格段に抵抗値を下げ、銅メッキ
の抵抗値に近づけることができる。
して、銀コロイド粒子を用いた例を説明したが、コロイ
ド粒子としては、この他に、金コロイド粒子、銅コロイ
ド粒子等を用いるようにしてもよい。
28とランド31,32,33の接合に本発明が適用さ
れた導電性接合材を用いる例を説明したが、この導電性
接合材は、この他に、電子部品をプリント配線基板の実
装部に実装するのに用いてもよい。
が含有されており、このコロイド粒子は、活性が高いこ
とから融点が低くなる。したがって、接合時における処
理温度を低くすることができると共に処理効率を向上さ
せることができる。また、この導電性接合材は、従来の
導電性ペーストに比べ樹脂含有量が少ないことから、接
合部の抵抗を低くすることができる。
板のバンプとランドの接合に用いたときには、多層型プ
リント配線基板の製造効率を向上させることができると
共に、バンプとランドの接合部の抵抗値を下げることが
できる。
要部断面図である。
内層基板の要部断面図である。
された状態を示す要部断面図である。
ルムを露光現像しバンプを形成するための凹部を形成し
た状態を示す要部断面図である。
れた状態を示す要部断面図である。
にレジストを形成した状態を示す断面図である。
去された状態を示す要部断面図である。
図である。
外層基板の要部断面図である。
わされた状態を示す要部断面図である。
ィルムが導体パターンに合わせて選択的に除去された状
態を示す要部断面図である。
面図である。
要部断面図である。
5 外層基板、6〜8プリプレグ、11〜18 導体パ
ターン、21〜24 貫通孔、26〜28 バンプ、3
1〜33 ランド、34〜36 挿通孔
9)
が形成された基板を積層する際に、一方の基板に設けら
れたバンプに被着する導電性接合材、この導電性接合材
を用いて基板が積層された多層型プリント配線基板及び
この多層型プリント配線基板の製造方法に関する。
形成された各基板を絶縁層を介して積層して、これを一
体化する製造方法では、層間の電気的接続を図る手段と
して、導電性ペーストが用いられている。しかしなが
ら、導電性ペーストは、例えば粒径が10μm程度の銅
粒子にバインダーとなるエポキシ樹脂、硬化剤等が含有
されており、層間接続部の抵抗値が不安定となったり、
また、高くなってしまう。
の導電層15a,16a上には、導体パターン15,1
6を形成するため、ドライフィルム45,46が貼り合
わされる。そして、各面にドライフィルム45,46
は、形成する導体パターン15,16に応じた露光フィ
ルムを用いて露光された後現像される。これによって、
図11に示すように、ドライフィルム45,46は、導
体パターン15,16が形成される領域を除いて除去さ
れる。次いで、図12に示すように、導電層15、16
は、ドライフィルム45,46が除去された領域がエッ
チングされ除去される。そして、エッチングされた導電
層15a,16aからは、残留したドライフィルム4
5,46が除去される。これによって、外層基板4に
は、導体パターン15,16が形成されると共に、導体
パターン16にバンプ26が接続されるランド31が形
成される。そして、ランド31には、バンプ26との密
着性を向上のため、錫銀等がメッキ処理又は半田印刷さ
れる。なお、このメッキ処理又は半田印刷は、他のラン
ド32,33にも同様に施される。
Claims (15)
- 【請求項1】 導電性のコロイド粒子が分散剤で分散さ
れた導電性接合材。 - 【請求項2】 上記コロイドは、銀である請求項1記載
の導電性接合材。 - 【請求項3】 複数の基板が積層された多層型プリント
配線基板を製造するときに、一方の基板に設けられた他
の基板と電気的に接続するためのバンプの先端部に被着
されるものである請求項1記載の導電性接合材。 - 【請求項4】 更に、他方の基板との密着性を高める粒
子が混合されている請求項3記載の導電性接合材。 - 【請求項5】 上記粒子の平均粒径は、10μm〜10
0μmである請求項4記載の導電性接合材。 - 【請求項6】 更に、加熱促進をさせる粒子が混合され
ている請求項3記載の導電性接合材。 - 【請求項7】 少なくとも一方の面に導電パターンが形
成された複数の基板と、 上記一方の基板の導体パターンと上記他方の基板の導体
パターンとの間に設けられる絶縁層とを備え、 一方の基板の導体パターンには、他方の基板の導体パタ
ーンと電気的に接続するためのバンプが設けられ、 上記バンプと上記他方の基板の導体パターンとは、バン
プの先端部に被着された導電性接合材を介して接合され
おり、 上記導電性接合材は、導電性のコロイド粒子が分散剤で
分散されたものである多層型プリント配線基板。 - 【請求項8】 上記導電性接合材には、更に他方の基板
との密着性を高める粒子が混合されている請求項7記載
の多層型プリント配線基板。 - 【請求項9】 上記粒子の平均粒径は、10μm〜10
0μmである請求項8記載の多層型プリント配線基板。 - 【請求項10】 上記複数の基板と上記絶縁層とは、加
熱圧着により一体化される請求項7記載の多層型プリン
ト配線基板。 - 【請求項11】 上記導電性接合材には、更に、加熱促
進をさせる粒子が混合されている請求項10記載の多層
型プリント配線基板。 - 【請求項12】 内層基板の少なくとも一方の面に導電
層が形成され、この導電層にバンプを形成するステップ
と、 上記内層基板の導電層をパターニングして導電パターン
を形成するステップと、 外層基板の少なくとも一方の面に導電層が設けられ、こ
の導電層をパターニングして導体パターンを形成するス
テップと、 上記内層基板の導体パターンに設けられたバンプの先端
部に導電性接合材を被着するステップと、 絶縁層を介して上記内層基板の導体パターンと上記外層
基板の導体パターンとが対向するように積層し、加熱圧
着し、絶縁層を介して相対向する導体パターンをバンプ
で電気的に接続するステップとを有し、 上記導電性接合材は、導電性のコロイド粒子が分散剤で
分散されたものである多層型プリント配線基板の製造方
法。 - 【請求項13】 上記導電性接合材には、更に他方の基
板との密着性を高める粒子が混合されている請求項12
記載の多層型プリント配線基板の製造方法。 - 【請求項14】 上記粒子の平均粒径は、10μm〜1
00μmである請求項13記載の多層型プリント配線基
板の製造方法。 - 【請求項15】 上記導電性接合材には、更に、加熱促
進をさせる粒子が混合されている請求項12記載の多層
型プリント配線基板の製造方法。
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