JP2003086947A - プリント配線基板、及び、その製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バンプの保形成が優れ、電気的な接続信頼性
に優れたビルドアップ型のプリント配線基板及びそのよ
うなプリント配線基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 層間接続の為のバンプ１２を形成するに
あたり、金属箔１１上に銅ペーストを用いてこれを印刷
し、ペースト銅バンプ１２ａを形成し、バンプ１２全体
の高さの３０〜７０％の高さにする。このペースト銅バ
ンプ１２ａの形成が完了したら、このペースト銅バンプ
１２ａの表面に銅メッキを施してメッキによる銅析出層
を形成し、バンプ１２全体の高さまでメッキ銅層を積み
上げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプリント配線基板に
係り、更に詳細には、複数の絶縁層の間に介挿され、互
いに層間接続された複数の配線パターンを有する多層型
のプリント配線基板とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチメディア時代到来に呼応して、携
帯電話、インターネットモバイル機器、携帯パソコンな
どの電子機器の実用化から、プリント配線板には、小型
化、軽薄化、軽量化、高密度化、低コスト化などが要求
されている。この要求を満足するプリント配線板の製造
技術としてビルドアップ型プリント配線基板が注目され
ている。

【０００３】そのなかでも、最近、銀ペーストなどの導
電性材料で形成した楔形の導体バンプを絶縁基板前駆体
（プリプレグ）の厚さ方向に貫挿して配線パターンどう
しを層間接続させる、「貫挿法」と呼ばれる新規のビル
ドアップ多層板が注目されている。図５は貫挿法の代表
的なプロセスを図解した垂直断面図である。

【０００４】この貫挿法によるビルドアップ多層板は図
５（ａ）に示すように銅箔１０１や内層板上にメタルス
クリーンを用いて銀ペーストを３〜６回繰り返し印刷し
て図５（ｃ）に示したような円錐状のバンプ群１０２，
１０２，…を形成し、合成樹脂シート（プリプレグ）１
０５を重ね合わせ加圧し合成樹脂系シート（プリプレ
グ）１０５の厚さ方向に前記バンプ群１０２，１０２，
…をそれぞれ貫挿させたのち、前記バンプ群１０２，１
０２，…を貫通させた積層体を内層回路配線板（コア
材）１１０に重ね合わせて加熱加圧して多層板１２０と
する。この貫挿法はバンプにより一括してスルーホール
を形成でき、またパッドオンビア構造を形成できるため
ファインピッチの多層プリント板用などに使用されてき
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この貫挿法で
は、バンプ１０２を形成する銀ペーストはマイグレーシ
ョンを起こしやすく、また、銀ペーストの電気抵抗が大
きいため接続抵抗劣化による電気的な不具合が生じると
いう問題があった。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めに創作された発明である。即ち、本発明は、バンプの
保形成が優れ、電気的な接続信頼性に優れたビルドアッ
プ型のプリント配線基板及びそのようなプリント配線基
板の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のプリント配線基
板は、単層又は配線パターンを介して複数層が積層され
た絶縁基板と、前記絶縁基板の両面に配設された配線パ
ターンと、前記絶縁基板の厚さ方向に貫挿され、前記絶
縁基板の両面に配設された配線パターンどうしを電気的
に接続する、内側の第１層、及び、前記第１層表面を覆
い前記第１層と異なる材料からなる第２層を有する導電
性バンプとを具備する。

【０００８】上記プリント配線基板において、前記第１
層の例として樹脂層を挙げることができ、、前記第２層
の例として金属層又は導電性樹脂層を挙げることができ
る。

【０００９】上記プリント配線基板において、前記第１
層の例として、導電性ペースト、異方性導電材料、又
は、絶縁性樹脂からなる層を挙げることができ、前記第
２層の例として、導電性ペースト、異方性導電材料、又
は、金属からなる層を挙げることができる。

【００１０】本発明のプリント配線基板の製造方法は、
金属箔上に導電性バンプの第１層を形成する工程と、前
記第１の層上に第２層形成して導電性バンプを形成する
工程と、前記導電性バンプの上に絶縁基板前駆体、及
び、コア材若しくは他の金属箔を重ねる工程と、前記金
属箔、絶縁基板前駆体、及び、コア材若しくは他の金属
箔をプレスする工程とを具備する。

【００１１】上記プリント配線基板の製造方法におい
て、前記第１層を形成する工程が、樹脂を印刷する工程
であり、前記第２層を形成する工程が、金属メッキする
工程であってよい。

【００１２】上記プリント配線基板の製造方法におい
て、前記第１層を形成する工程が、樹脂を印刷する工程
であり、前記第２層を形成する工程が、導電性ペースト
又は異方導電性材料を印刷する工程であってよい。

【００１３】本発明に係るプリント配線基板の製造方法
では、銅ペーストで形成した第１層の上にメッキ銅を析
出させて第２層を積み上げて形成したバンプを用いて層
間接続を行っているので、銀ペーストで形成した導体バ
ンプのようなマイグレーションが生じる虞れがなく、信
頼性の高い層間接続が形成される。

【００１４】また、銀ペーストより廉価な銅ペーストや
銅メッキによりバンプを形成しているので、材料コスト
を抑えることができ、製品コストを低減させることかで
きる。

【００１５】更に、銅ペーストで形成した第１層の上面
をメッキによる析出銅で覆っているので、バンプ表面が
酸化されにくく、確実な層間接続を形成することができ
る。

【００１６】また、銀ペーストよりも電気抵抗値の小さ
い銅を用いて形成したバンプで層間接続を形成するの
で、銀ペースト製の導体バンプを用いる場合よりも電気
抵抗の小さいバンプが得られ、これを用いて層間接続す
るので、積層体の厚さ方向の電気的抵抗が小さい積層体
を形成することができる。

【００１７】特に、バンプの表面が電気抵抗の小さい析
出銅で覆われているため、高周波回路のように、導体表
面の電気抵抗が小さい配線部材が求められる電子部品に
適した積層体が得られる。また、本発明では銅ペースト
バンプを印刷した後に、銀ペーストをその上に印刷して
銅ペーストを覆うため銅の酸化を防ぐことが出来る。ま
た、このバンプは銀ペースト層と銅ペースト層が混在し
ているため、銀ペーストのみのバンプに比べてマイグレ
ーションの発生を防止することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の実施例に係るプリント配線基板の製造方法について説
明する。図１は本実施形態に係るプリント配線基板の製
造方法のフローチャートであり、図２は本実施形態に係
るプリント配線基板の製造途中の垂直断面図である。本
実施形態に係るプリント配線基板を製造するには、まず
図２（ａ）に示したような銅箔などの金属箔１１の一方
の表面上の所定位置、正確には配線パターンに対応する
位置に、印刷技術を用いて銅ペーストを印刷して図２
（ｂ）に示したような第１層としてのペースト銅バンプ
１２ａを形成する（ステップ１）。

【００１９】このときのペースト銅バンプ１２ａの高さ
としては最終的なバンプ１２の高さより低い高さのバン
プを形成する。具体的には、最終的なバンプ１２の前高
の３０〜７０％の高さ（６０〜１４０μｍ）になるまで
銅ペーストの印刷を繰り返し、所定の高さのペースト銅
バンプ１２ａが得られたら、銅ペーストの積層を終了す
る。第１層としてのペースト銅バンプ１２ａが形成でき
たら、このペースト銅バンプ１２ａの上に第２層として
のメッキ銅バンプ１２ｂを形成する（ステップ２）。

【００２０】本実施形態では第２層は銅メッキを施して
ペースト銅バンプ上に銅を析出させることにより形成す
る。このメッキ銅バンプ１２ｂの形成方法は無電解メッ
キ、電解メッキいずれの方法でもよい。このメッキ銅バ
ンプ１２ｂを前記ペースト銅バンプ１２ａ上に重ねて形
成することにより、図２（ｃ）の拡大した小円中に示し
たように、ペースト銅バンプ（第１層）１２ａの上にメ
ッキ銅バンプ（第２層）１２ｂが積み上げられた２層型
のバンプ１２が形成される。このメッキ銅バンプ１２ｂ
の高さは最終的なバンプ１２の高さの７０〜３０％の高
さとし、全体として２００μｍ程度のバンプ１２を形成
する。バンプ１２の上層側に形成される第２層１２ｂは
無電解メッキや電解メッキ等の加熱処理を伴わない工程
により形成されるため、バンプ１２の表面に酸化膜が形
成されることがなく、信頼性の高い層間接続が形成され
る。このように金属箔１１上にバンプ１２を形成するこ
とにより、バンプ付金属箔１０が形成される。

【００２１】バンプ付金属箔１０の形成が完了したら、
図２（ｄ）に示したように、両面に配線パターンが形成
されたコア材３０を用意し、このコア材３０の上面に絶
縁基板前駆体、即ちプリプレグ１５を重ね、更にプリプ
レグ１５の上から、バンプ１２を下向きにしてバンプ付
金属箔１０を位置合わせして重ね合わせる（ステップ
３）。このとき、上記バンプ付金属箔１０と同様にして
バンプ付金属箔２０を形成しておき、図２（ｄ）に示し
たように、このコア材３０の下面に絶縁基板前駆体、即
ちプリプレグ２５を重ね、更にプリプレグ２５の上か
ら、バンプ２２を上向きにしてバンプ付金属箔２０を位
置合わせして重ね合わせる（ステップ３）。

【００２２】コア材３０を中心にしてプリプレグ１５、
プリプレグ２５、バンプ付金属箔１０、及び、バンプ付
金属箔２０の重ね合わせが完了したら、この状態で例え
ば加熱したロール間に挟んで加熱下にプレスする（ステ
ップ４）。この加熱プレスによりバンプ１２，２２はそ
れぞれプリプレグ１５，２５を貫通し、バンプ１２，２
２の頭部がコア材３０表面の配線パターンに押圧されて
コア材３０表面の配線パターンと金属箔１１，２１との
間が電気的に接続される。こうして加熱プレスすること
により図３（ａ）に示したような６層の配線パターンを
備えた積層体４０が得られる。

【００２３】次いでこの積層体４０両面の金属箔１１，
２１に例えばエッチングを施すことにより、パターニン
グを行い（ステップ５）、図３（ｂ）に示したような配
線パターン４１，４２を両面に備えた積層体４０を得
る。更にこの積層体４０に対して、上記ステップ１〜ス
テップ４と同様の処理を施すことにより８層の積層体７
０が形成される。

【００２４】即ち、金属箔５１の一方の表面上の、配線
パターン対応位置に、印刷技術を用いて銅ペーストを印
刷して第１層としてのペースト銅バンプ５２ａを形成し
（ステップ６）、更にこのペースト銅バンプ５２ａの上
に無電解メッキ或いは電解メッキを施して第２層として
のメッキ銅バンプ５２ｂを積み上げ（ステップ７）、バ
ンプ５２を片面に備えたバンプ付金属箔５０を形成す
る。また同様にしてバンプ付金属箔６０を形成する。こ
うして形成したバンプ付金属箔５０，６０を、図３
（ｂ）に示したように、上記積層体４０の上下両面にプ
リプレグ５５，６５を挟んでそれぞれ対向配置し、上記
積層体４０、その外側にプリプレグ５５，６５、更にそ
の外側に上記バンプ付金属箔５０，６０をそれぞれ重ね
合わせて配置する（ステップ８）。次いでこの状態で例
えば加熱ローラー間を通すことにより加熱プレスすると
（ステップ９）、バンプ５２，６２はそれぞれプリプレ
グ５５，６５を貫通し、バンプ５２，６２の頭部が積層
体４０表面の配線パターン４１，４２に押圧されて積層
体４０表面の配線パターン４１，４２と金属箔５１，６
１との間が電気的に接続される。こうして加熱プレスす
ることにより図４に示したような８層の配線パターンを
備えた積層体７０が得られる。

【００２５】以上説明したように、本実施形態に係るプ
リント配線基板の製造方法では、銅ペーストで形成した
第１層１２ａの上にメッキ銅を析出させて第２層１２ｂ
を積み上げて形成したバンプ１２を用いて層間接続を行
っているので、銀ペーストで形成した導体バンプのよう
なマイグレーションが生じる虞れがなく、信頼性の高い
層間接続が形成される。

【００２６】また、銀ペーストより廉価な銅ペーストや
銅メッキによりバンプ１２を形成しているので、材料コ
ストを抑えることができ、製品コストを低減させること
かできる。

【００２７】更に、銅ペーストで形成した第１層１２ａ
の上面をメッキによる析出銅で覆っているので、バンプ
１２表面が酸化されにくく、確実な層間接続を形成する
ことができる。

【００２８】また、銀ペーストよりも電気抵抗値の小さ
い銅を用いて形成したバンプ１２で層間接続を形成する
ので、銀ペースト製の導体バンプを用いる場合よりも電
気抵抗の小さいバンプ１２が得られ、これを用いて層間
接続するので、積層体７０の厚さ方向の電気的抵抗が小
さい積層体７０を形成することができる。

【００２９】特に、バンプ１２の表面が電気抵抗の小さ
い析出銅で覆われているため、高周波回路のように、導
体表面の電気抵抗が小さい配線部材が求められる電子部
品に適した積層体７０が得られる。

【００３０】なお、上記実施形態では第２層として銅メ
ッキにより形成した析出銅１２ｂを用いて第２層を形成
したが、それ以外の金属、例えば、ニッケル、銀、金そ
の他の抵抗値の小さい金属をメッキしてもよい。

【００３１】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施の形態について説明する。本実施形態では、上記第
１の実施形態において、バンプ１２の第２層１２ｂとし
て銅メッキによる析出銅を用いる代わりに、第１層１２
ａと同様に印刷技術を用いて銀ペーストを塗布すること
によりペースト銅バンプ１２ａの上に銀ペーストからな
るペースト銀バンプ１２ｂを積み上げる構成とした。

【００３２】本実施形態に係るプリント配線基板の製造
方法によれば、バンプ１２の内部を形成するのに銅ペー
ストを用いているので、高価な銀ペースト使用量を低下
させることができる。また、銀ペーストに比較して電気
抵抗値の低い銅ペーストを用いてバンプ１２の内部を形
成するので、電気抵抗の低いバンプ、ひいては電気抵抗
の低い層間接続を形成することができる。更に、メッキ
工程を必用としないので、製造工程を煩雑にすることな
く製造することができる。

【００３３】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施の形態について説明する。本実施形態では、上記第
１の実施形態において、バンプ１２の第２層１２ｂとし
て銅メッキによる析出銅を用いる代わりに、第１層１２
ａと同様に印刷技術を用いて異方性導電材料（ＡＣＰ）
を塗布することによりペースト銅バンプ１２ａの上に異
方性導電材料（ＡＣＰ）からなるＡＣＰバンプ１２ｂを
積み上げる構成とした。

【００３４】本実施形態に係るプリント配線基板の製造
方法によれば、バンプ１２の内部を形成するのに銅ペー
ストを用いているので、高価な銀ペースト使用量を低下
させることができる。また、銀ペーストを使用しないの
で、マイグレーションが発生する虞れがない。更に、メ
ッキ工程を必用としないので、製造工程を煩雑にするこ
となく製造することができる。

【００３５】（第４の実施形態）以下、本発明の第４の
実施の形態について説明する。本実施形態では、上記第
１の実施形態において、バンプ１２の第１層１２ａとし
て銅ペーストによるペースト銅バンプ１２ａを用いる代
わりに、印刷技術を用いて絶縁性樹脂を塗布することに
より絶縁性バンプ１２ａを形成する構成とした。

【００３６】本実施形態に係るプリント配線基板の製造
方法によれば、バンプ１２の内部を形成するのに絶縁性
樹脂を用いているので、材料コストを低減することがで
きる。一方、絶縁性バンプ１２ａの表面には銅メッキを
施して形成されるメッキ銅バンプ１２ｂが形成されてい
るので、層間接続はこのメッキ銅バンプ１２ｂにより確
実に形成される。

【００３７】高周波の電気信号は導体表面を伝って伝播
されることが多く、電線の内部やバンプの中心付近はあ
まり通過することがないので、このような表面に電気抵
抗の低いメッキ金属層１２ｂを有するバンプ１２は高周
波回路用の多層板や半導体モジュールに用いるのが好ま
しい。

【００３８】（実施例）以下、本発明を詳細に説明す
る。絶縁樹脂層を形成する樹脂としては、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂及びこれらの変性樹脂が挙げられ、
これらは単独又は混合して使用することができる。ま
た、樹脂には絶縁性無機物や有機系の充填物を含有する
こともできる。これらの樹脂を使用して絶縁層を形成す
るが、その方法は特に限定されるものではなくガラスク
ロスに含浸したプリプレグ状態や樹脂単独でのコーティ
ング方法など公知の方法で形成することができる。接合
に使用される導電ペーストは、使用する金属としては、
バンプの内側用に銅粉、外側用に銀粉を使用する。その
形状は球状、鱗片状など使用可能でありそれらの混合物
でも良い。

【００３９】これら金属粉末と、例えばエポキシ樹脂、
ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエステ
ル樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド
樹脂等のバインダー成分とを混合して調整する。導電性
ペーストはメタルマスク版などにより、銅箔面や内層板
の回路面に印刷して、バンプ群を容易に形成することが
できる。

【００４０】本発明では、まず銅ペーストを印刷してバ
ンプを形成した後にさらに形成した銅ペーストバンプの
上から銀ペーストを印刷して銅ペーストバンプの外側に
銀ペーストバンプの層を形成するものである。これによ
って電気導通性、バンプの保形成に優れ、マイグレーシ
ョンの発生のないプリント配線基板を製造することがで
きる。

【００４１】次に、本発明のプリント配線板の実施例に
ついて説明する。図１はプリント配線基板の層間接続工
程を、工程順に説明するための断面図である。銅ペース
ト（XT-110、東芝ケミカル（株）製商品名）を厚さ１０
０ミクロンのメタルスクリーンを介して３回印刷塗布し
てバンプを形成し、乾燥後さらに銀ペースト（MS-89、
東芝ケミカル（株）製商品名）を２回印刷塗布して２層
構造のバンプ群を形成した。これに厚さ１００ミクロン
のガラスエポキシプリプレグ（MS-89、東芝ケミカル
（株）製商品名）を重ね合わせ加圧して銅の突起部分を
突き抜ける。内層板に予め設計された配線回路パターン
を形成し、上記の積層体を重ね合わせて突起部分を位置
あわせして加熱加圧成形する。以上のようにしてビルド
アップ型プリント配線基板を製造した。

【００４２】（比較例）上記実施例において、バンプ形
成用ペーストとして銀ペースト（MS-89、東芝ケミカル
（株）製商品名）のみを使用して５回印刷塗布する他は
同様にしてビルドアップ型多層配線板を製造した。以上
のようにして作成したビルドアップ型プリント配線基板
を260℃の高温油中での層間の接続信頼性を試験した。
また、５０℃、９５％ＲＨの雰囲気下で５０Ｖの電圧を
印加してマイグレーション発生までの時間を測定した。
実施例及び比較例の試験結果を表１に示したが、本発明
の顕著な効果が認められた。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、パッドオンビア構造可
能な接続信頼性の優れたビルドアップ型のプリント配線
基板を低コストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプリント配線基板の製造方法のフロー
チャートである。

【図２】本発明のプリント配線基板の製造途中の垂直断
面図である。

【図３】本発明のプリント配線基板の製造途中の垂直断
面図である。

【図４】本発明のプリント配線基板の製造途中の垂直断
面図である。

【図５】従来のプリント配線基板の製造途中の垂直断面
図である。

【符号の説明】

１１…金属箔、１５…プリプレグ、４１…配線パター
ン、１２…バンプ、１２ａ…第１層、１２ｂ…第２層、
２１…金属箔、４２…配線パターン、２２…バンプ、２
２ａ…第１層、２２ｂ…第２層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 信之 埼玉県川口市領家５丁目14番25号 東芝ケ ミカル株式会社川口工場内 Ｆターム(参考） 5E346 AA02 AA12 AA15 AA43 DD12 EE31 EE33 FF24 HH11

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単層又は配線パターンを介して複数層が
   積層された絶縁基板と、 前記絶縁基板の両面に配設された配線パターンと 前記絶縁基板の厚さ方向に貫挿され、前記絶縁基板の両
   面に配設された配線パターンどうしを電気的に接続す
   る、内側の第１層、及び、前記第１層表面を覆い前記第
   １層と異なる材料からなる第２層を有する導電性バンプ
   と、を具備するプリント配線基板。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプリント配線基板であっ
   て、前記第１層が樹脂層であり、前記第２層が金属層又
   は導電性樹脂層であることを特徴とするプリント配線基
   板。
3. 【請求項３】 請求項２記載のプリント配線基板であっ
   て、 前記第１層が、導電性ペースト、又は、絶縁性樹脂から
   なる層であり、 前記第２層が、導電性ペースト、又は、金属からなる層
   であることを特徴とするプリント配線基板。
4. 【請求項４】 金属箔上に導電性バンプの第１層を形成
   する工程と、 前記第１の層上に第２層形成して導電性バンプを形成す
   る工程と、 前記導電性バンプの上に絶縁基板前駆体、及び、コア材
   若しくは他の金属箔を重ねる工程と、 前記金属箔、絶縁基板前駆体、及び、コア材若しくは他
   の金属箔をプレスする工程と、を具備するプリント配線
   基板の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載のプリント配線基板の製造
   方法であって、 前記第１層を形成する工程が、樹脂を印刷する工程であ
   り、 前記第２層を形成する工程が、金属メッキする工程であ
   ることを特徴とするプリント配線基板の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項４記載のプリント配線基板の製造
   方法であって、 前記第１層を形成する工程が、樹脂を印刷する工程であ
   り、 前記第２層を形成する工程が、導電性ペースト又は異方
   導電性材料を印刷する工程であることを特徴とするプリ
   ント配線基板の製造方法。