JP2006179833A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
微細回路の形成が容易であり、かつコスト低減が可能であり、しかも接続部分の電気抵抗を小さくすることができる配線基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 貫通孔4を有する絶縁体1の両面に導電部2、3が形成され、貫通孔4内に、導電部2、3どうしを接続する接続体5が設けられている。接続体5は、ほぼ貫通孔4を満たすように形成されている。導電部2、3および接続体5は銅からなり、互いに直接接合されている。
【選択図】 図1
微細回路の形成が容易であり、かつコスト低減が可能であり、しかも接続部分の電気抵抗を小さくすることができる配線基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 貫通孔4を有する絶縁体1の両面に導電部2、3が形成され、貫通孔4内に、導電部2、3どうしを接続する接続体5が設けられている。接続体5は、ほぼ貫通孔4を満たすように形成されている。導電部2、3および接続体5は銅からなり、互いに直接接合されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、絶縁体の両面に導電部が形成された配線基板およびその製造方法に関する。
電子機器の小型化、軽量化に伴い、絶縁体の両面に導電部が形成された配線基板が用いられている。
この種の配線基板としては、絶縁体に貫通孔を形成し、この貫通孔の内面にメッキ等により接続部を形成し、この接続部を介して絶縁体両面の導電部を互いに接続したものがある(例えば非特許文献1を参照)。
図26は、従来の配線基板の一例を示すもので、この配線基板70は、貫通孔4を有する絶縁体1の両面に、それぞれ第1および第2配線層2、3が形成されている。
貫通孔4の内面および配線層2、3の表面にはメッキ層71が形成されており、このメッキ層71によって配線層2、3が互いに接続されている。
図27に示すように、この配線基板70は、絶縁体1の両面に配線層2、3を形成し、絶縁体1に貫通孔4を形成した後、メッキ層71を形成することによって作製できる。
この種の配線基板としては、絶縁体に貫通孔を形成し、この貫通孔の内面にメッキ等により接続部を形成し、この接続部を介して絶縁体両面の導電部を互いに接続したものがある(例えば非特許文献1を参照)。
図26は、従来の配線基板の一例を示すもので、この配線基板70は、貫通孔4を有する絶縁体1の両面に、それぞれ第1および第2配線層2、3が形成されている。
貫通孔4の内面および配線層2、3の表面にはメッキ層71が形成されており、このメッキ層71によって配線層2、3が互いに接続されている。
図27に示すように、この配線基板70は、絶縁体1の両面に配線層2、3を形成し、絶縁体1に貫通孔4を形成した後、メッキ層71を形成することによって作製できる。
図28は、従来の配線基板の他の例を示すもので、この配線基板80は、メッキ層71が形成されておらず、導電性ペーストを硬化させて得られた接続部81が貫通孔4内に形成され、この接続部81によって配線層2、3が互いに接続されている。
接続部81を形成するには、前記導電性ペーストを貫通孔4内に充填し、加熱により樹脂を硬化させるとともに導電性粒子を凝集させる。
導電性ペーストとしては、導電性粒子を熱硬化性樹脂に分散させたものを例示できる。
伊藤謹司著、「プリント配線技術読本」、日刊工業新聞社、1989年、p.8−9
接続部81を形成するには、前記導電性ペーストを貫通孔4内に充填し、加熱により樹脂を硬化させるとともに導電性粒子を凝集させる。
導電性ペーストとしては、導電性粒子を熱硬化性樹脂に分散させたものを例示できる。
伊藤謹司著、「プリント配線技術読本」、日刊工業新聞社、1989年、p.8−9
しかしながら、従来の配線基板では、次に示す問題があった。
メッキ層71を用いる配線基板70では、メッキ層71が配線層2、3の表面にも形成されるため、配線層の厚さが増すことになり、サブトラクティブ法などによる微細回路の形成が難しくなる。
貫通孔4の内面にのみメッキ層71を形成することもできるが、この場合にはコスト増大が避けられない。
導電性ペーストを用いる配線基板80では、接続部81の強度が低いこと、および接続部81の電気抵抗が大きいことが問題であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、微細回路の形成が容易であり、かつコスト低減が可能であり、しかも接続部分の強度を高め、電気抵抗を小さくすることができる配線基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
メッキ層71を用いる配線基板70では、メッキ層71が配線層2、3の表面にも形成されるため、配線層の厚さが増すことになり、サブトラクティブ法などによる微細回路の形成が難しくなる。
貫通孔4の内面にのみメッキ層71を形成することもできるが、この場合にはコスト増大が避けられない。
導電性ペーストを用いる配線基板80では、接続部81の強度が低いこと、および接続部81の電気抵抗が大きいことが問題であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、微細回路の形成が容易であり、かつコスト低減が可能であり、しかも接続部分の強度を高め、電気抵抗を小さくすることができる配線基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の請求項1に係る配線基板は、貫通孔を有する絶縁体の両面に導電部が形成され、前記貫通孔内に、前記導電部どうしを接続する接続体が設けられ、前記接続体がほぼ前記貫通孔を満たすように形成され、前記導電部および接続体は銅からなり、互いに直接接合されていることを特徴とする。
本発明の請求項2に係る配線基板は、請求項1において、前記絶縁層が、貫通孔内側面がほぼ全域にわたって前記接続体に接していることを特徴とする。
本発明の請求項2に係る配線基板は、請求項1において、前記絶縁層が、貫通孔内側面がほぼ全域にわたって前記接続体に接していることを特徴とする。
本発明の請求項3に係る配線基板の製造方法は、貫通孔を有する絶縁体の両面に銅からなる導電部が形成され、前記貫通孔内に前記導電部どうしを接続する接続体が設けられた配線基板を製造する方法であって、絶縁体の貫通孔に、接続粒子を入れる接続粒子導入工程と、この接続粒子を絶縁体の厚さ方向に押圧し変形させて接続体とすることによって、この接続体を介して前記導電部どうしを接続する接続体形成工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の請求項4に係る配線基板の製造方法は、請求項3において、前記導入工程で用いられる接続粒子として、略球状または略楕円体状であるものを用いることを特徴とする。
本発明の請求項4に係る配線基板の製造方法は、請求項3において、前記導入工程で用いられる接続粒子として、略球状または略楕円体状であるものを用いることを特徴とする。
本発明の配線基板の製造方法は、次に示す効果を奏する。
(1)貫通孔に接続粒子を入れ、この接続粒子を押圧し変形させて接続体とし、この接続体を介して導電部を互いに接続するので、導電部間の電気的抵抗を低減することができる。
(2)接続粒子を変形させて、接続体を形成するので、導電部と接続体とが強固に接合される。従って、接続部分の強度を高め、耐久性を高めることができる。
(3)接続体の形成に、メッキ工程などの煩雑な工程が必要ないため、製造コスト低減が可能となる。
(4)回路を構成する導電部をメッキ層で接続する場合に比べ、導電部の厚さが増すことがないため、微細回路を形成することができる。
(1)貫通孔に接続粒子を入れ、この接続粒子を押圧し変形させて接続体とし、この接続体を介して導電部を互いに接続するので、導電部間の電気的抵抗を低減することができる。
(2)接続粒子を変形させて、接続体を形成するので、導電部と接続体とが強固に接合される。従って、接続部分の強度を高め、耐久性を高めることができる。
(3)接続体の形成に、メッキ工程などの煩雑な工程が必要ないため、製造コスト低減が可能となる。
(4)回路を構成する導電部をメッキ層で接続する場合に比べ、導電部の厚さが増すことがないため、微細回路を形成することができる。
本発明の配線基板は、次に示す効果を奏する。
(1)貫通孔内に、導電部を接続する接続体が設けられ、導電部および接続体は銅からなり、互いに直接接合されているので、導電部と接続体との間の電気的抵抗を低減することができる。
(2)導電部と接続体とを強固に接合でき、接続部分の強度を高め、耐久性を高めることができる。
(3)接続体の形成に、メッキ工程などの煩雑な工程が必要ないため、製造コスト低減が可能となる。
(4)回路を構成する導電部をメッキ層で接続する場合に比べ、導電部の厚さが増すことがないため、微細回路を形成することができる。
(1)貫通孔内に、導電部を接続する接続体が設けられ、導電部および接続体は銅からなり、互いに直接接合されているので、導電部と接続体との間の電気的抵抗を低減することができる。
(2)導電部と接続体とを強固に接合でき、接続部分の強度を高め、耐久性を高めることができる。
(3)接続体の形成に、メッキ工程などの煩雑な工程が必要ないため、製造コスト低減が可能となる。
(4)回路を構成する導電部をメッキ層で接続する場合に比べ、導電部の厚さが増すことがないため、微細回路を形成することができる。
以下、図面を参照して本発明の配線基板の第1の例を詳細に説明する。
図1は配線基板10を示す断面図である。
配線基板10は、絶縁体1と、絶縁体1の一方の面に形成された第1配線層2(導電部)と、絶縁体1の他方の面に形成された第2配線層3(導電部)とを備えている。
絶縁体1は、絶縁性材料からなり、例えばポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、LCP(液晶ポリマー)樹脂、ガラスエポキシ、アラミド繊維、テフロン(登録商標)、のうち1または2以上を使用することができる。
絶縁体1には熱可塑性樹脂、例えばポリイミド系樹脂、LCP樹脂を用いることもできる。
図1は配線基板10を示す断面図である。
配線基板10は、絶縁体1と、絶縁体1の一方の面に形成された第1配線層2(導電部)と、絶縁体1の他方の面に形成された第2配線層3(導電部)とを備えている。
絶縁体1は、絶縁性材料からなり、例えばポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、LCP(液晶ポリマー)樹脂、ガラスエポキシ、アラミド繊維、テフロン(登録商標)、のうち1または2以上を使用することができる。
絶縁体1には熱可塑性樹脂、例えばポリイミド系樹脂、LCP樹脂を用いることもできる。
絶縁体1には、貫通孔4が形成されている。
配線層2、3には、貫通孔4に相当する位置に、それぞれ開口部6、7が形成されている。開口部6、7は貫通孔4とほぼ同じ形状とされている。
貫通孔4および開口部6、7の形状は任意としてよく、例えば断面円形、断面多角形とすることができる。図示例では貫通孔4および開口部6、7は、内径がほぼ一定となるよう形成されている。
符号8は、貫通孔4および開口部6、7の内部空間を示す。
配線層2、3には、貫通孔4に相当する位置に、それぞれ開口部6、7が形成されている。開口部6、7は貫通孔4とほぼ同じ形状とされている。
貫通孔4および開口部6、7の形状は任意としてよく、例えば断面円形、断面多角形とすることができる。図示例では貫通孔4および開口部6、7は、内径がほぼ一定となるよう形成されている。
符号8は、貫通孔4および開口部6、7の内部空間を示す。
配線層2、3は銅からなる。配線層2、3は、できるだけ純度が高い銅からなることが好ましく、例えば純度99%以上の銅からなることが好ましい。具体的には、圧延銅、電気銅、タフピッチ銅、無酸素銅のうち1または2以上を使用できる。
配線層2、3は、少なくとも接続体5に当接する部分において、配線層2、3を構成する材料と同じ材料からなるメッキを施してもよい。
配線層2、3は、少なくとも接続体5に当接する部分において、配線層2、3を構成する材料と同じ材料からなるメッキを施してもよい。
貫通孔4および開口部6、7内には、配線層2、3を互いに接続する接続体5が設けられている。
接続体5は、一定外径の柱状(例えば円柱状)の主部11と、その上端から配線層2に沿って外方に突出する板状の上部フランジ部12と、主部11の下端から配線層3に沿って外方に突出する板状の下部フランジ部13とを備えている。
接続体5の主部11は、開口部6から貫通孔4を経て開口部7に達するように形成されている。
主部11は、貫通孔4を満たすように、すなわち貫通孔4の内側面の全域に接するように形成され、主部11の側面11aは、配線層2、3に設けられた開口部6、7の内側面2a、3aに当接している。
上部フランジ部12はフランジ部下面12aで第1配線層2の表面2bに当接している。下部フランジ部13はフランジ部上面13aで第2配線層3の表面3bに当接している。
接続体5は、一定外径の柱状(例えば円柱状)の主部11と、その上端から配線層2に沿って外方に突出する板状の上部フランジ部12と、主部11の下端から配線層3に沿って外方に突出する板状の下部フランジ部13とを備えている。
接続体5の主部11は、開口部6から貫通孔4を経て開口部7に達するように形成されている。
主部11は、貫通孔4を満たすように、すなわち貫通孔4の内側面の全域に接するように形成され、主部11の側面11aは、配線層2、3に設けられた開口部6、7の内側面2a、3aに当接している。
上部フランジ部12はフランジ部下面12aで第1配線層2の表面2bに当接している。下部フランジ部13はフランジ部上面13aで第2配線層3の表面3bに当接している。
接続体5は、銅からなる。接続体5は、できるだけ純度が高い銅からなることが好ましく、例えば純度99%以上の銅からなることが好ましい。具体的には、圧延銅、電気銅、タフピッチ銅、無酸素銅のうち1または2以上を使用できる。
接続体5は、配線層2、3に直接接合されている。すなわち、接続体5と配線層2、3は、ほぼ介在物なしに接合されている。接続体5と配線層2、3とは、金属結合などにより強固に接合している。
接続体5は、配線層2、3に直接接合されている。すなわち、接続体5と配線層2、3は、ほぼ介在物なしに接合されている。接続体5と配線層2、3とは、金属結合などにより強固に接合している。
次に、図2〜図8を参照して、配線基板10を製造する方法を説明する。
図2に示すように、絶縁体1の両面に、銅箔などを用いて金属層22、23を形成した後、図3〜5に示すように、サブトラクティブ法により金属層22、23にパターンを形成する。
すなわち、フォトリソグラフィー技術によりレジスト16にパターンを形成し、金属層22、23をエッチングし、配線層2、3を得る(図3および図4)。この際、第1配線層2に開口部6が形成される。次いで、レジスト16を除去する(図5)。
図2に示すように、絶縁体1の両面に、銅箔などを用いて金属層22、23を形成した後、図3〜5に示すように、サブトラクティブ法により金属層22、23にパターンを形成する。
すなわち、フォトリソグラフィー技術によりレジスト16にパターンを形成し、金属層22、23をエッチングし、配線層2、3を得る(図3および図4)。この際、第1配線層2に開口部6が形成される。次いで、レジスト16を除去する(図5)。
図6に示すように、レーザ加工(CO2レーザ、YAGレーザ等)、ドリル加工などによって、開口部6に相当する位置の絶縁体1に貫通孔4を形成するとともに、第2配線層3に開口部7を形成する。
レーザ加工により貫通孔4を形成する際には、第1配線層2はコンフォーマルマスクとして機能する。また、開口部6に相当する位置に貫通孔4を形成するため、加工位置決めが容易である。
レーザ加工により貫通孔4を形成する際には、第1配線層2はコンフォーマルマスクとして機能する。また、開口部6に相当する位置に貫通孔4を形成するため、加工位置決めが容易である。
図7に示すように、銅からなる接続粒子17を貫通孔4内に配置する。
接続粒子17は、後述する工程において圧力を加えることにより変形し、接続体5となる形状であればよく、例えば略球状、略楕円体状、略円柱状、略多角柱状、略円錐状、略多角錘状のうちいずれかとすることができる。
図示例では、貫通孔4および開口部6、7が一定の内径を有する形状であるのに対し、接続粒子17は略楕円体である。
接続粒子17は、内部空間8より長く形成されているため、配線層2、3の表面2b、3bのうち少なくともいずれか一方から突出した状態となっている。この状態では、接続粒子17は配線層2、3に対し非接触である。
接続粒子17は、内部空間8の容積より10%以上(好ましくは10〜30%)大きい体積をもつものが好ましい。接続粒子17の直径は、10μm以上とするのが好ましい。
接続粒子17は、これを構成する材料と同じ材料からなるメッキを施してもよい。
接続粒子17は、後述する工程において圧力を加えることにより変形し、接続体5となる形状であればよく、例えば略球状、略楕円体状、略円柱状、略多角柱状、略円錐状、略多角錘状のうちいずれかとすることができる。
図示例では、貫通孔4および開口部6、7が一定の内径を有する形状であるのに対し、接続粒子17は略楕円体である。
接続粒子17は、内部空間8より長く形成されているため、配線層2、3の表面2b、3bのうち少なくともいずれか一方から突出した状態となっている。この状態では、接続粒子17は配線層2、3に対し非接触である。
接続粒子17は、内部空間8の容積より10%以上(好ましくは10〜30%)大きい体積をもつものが好ましい。接続粒子17の直径は、10μm以上とするのが好ましい。
接続粒子17は、これを構成する材料と同じ材料からなるメッキを施してもよい。
接続粒子17は、銅(例えば純度99%以上)からなり、例えば圧延銅、電気銅、タフピッチ銅、無酸素銅のうち1または2以上を使用できる。
接続粒子17を貫通孔4に入れるには、接続粒子17を第1配線層2上に供給し貫通孔4内に落とし込む方法をとってもよいし、マウンタを用いて接続粒子17を把持して貫通孔4内に供給してもよい。
貫通孔4は、接続粒子17とほぼ同径にするか、またはこの配線基板10の一方の面側に向けて徐々に径が小さくなるテーパ状に形成することによって、接続粒子17が貫通孔4から脱落するのを防ぐことができる。
以下、接続粒子17を貫通孔4内に入れる工程を接続粒子導入工程という。
接続粒子17を貫通孔4に入れるには、接続粒子17を第1配線層2上に供給し貫通孔4内に落とし込む方法をとってもよいし、マウンタを用いて接続粒子17を把持して貫通孔4内に供給してもよい。
貫通孔4は、接続粒子17とほぼ同径にするか、またはこの配線基板10の一方の面側に向けて徐々に径が小さくなるテーパ状に形成することによって、接続粒子17が貫通孔4から脱落するのを防ぐことができる。
以下、接続粒子17を貫通孔4内に入れる工程を接続粒子導入工程という。
図8に示すように、ステンレス鋼などからなる押圧用プレート19、19を用いて、絶縁体1、配線層2、3および接続粒子17を挟み込み、矢印で示すように、押圧用プレート19、19を互いに接近する方向に押圧する。
この際、温度条件は200℃以上(好ましくは250℃以上、さらに好ましくは300℃以上)が好適である。押圧力は30kg/cm2以上(好ましくは50kg/cm2以上)が好適である。
これによって、略楕円体の接続粒子17が押圧方向(絶縁体1の厚さ方向)に変形し、内部空間8全体に拡がり、その結果、一定外径の主部11とフランジ部12、13とを有する接続体5が形成され、図1に示す配線基板10が得られる。
以下、接続粒子17を変形させて接続体5を得る工程を接続体形成工程という。
この際、温度条件は200℃以上(好ましくは250℃以上、さらに好ましくは300℃以上)が好適である。押圧力は30kg/cm2以上(好ましくは50kg/cm2以上)が好適である。
これによって、略楕円体の接続粒子17が押圧方向(絶縁体1の厚さ方向)に変形し、内部空間8全体に拡がり、その結果、一定外径の主部11とフランジ部12、13とを有する接続体5が形成され、図1に示す配線基板10が得られる。
以下、接続粒子17を変形させて接続体5を得る工程を接続体形成工程という。
上記配線基板10の製造方法は、次に示す効果を奏する。
(1)貫通孔4に接続粒子17を入れ、この接続粒子17を押圧し変形させて接続体5とし、この接続体5を介して配線層2、3を互いに接続するので、配線層2、3間の電気的抵抗を低減することができる。
配線層2、3と接続体5との間の電気的抵抗を小さくすることができる理由については、次の推測が可能である。
配線層2、3および接続粒子17の表面には、外気中の酸素の影響により酸化被膜が形成されることがある。
接続体5を形成する際には、接続粒子17が変形し、内部空間8に即した形状となる。接続粒子17が変形する際には、接続粒子17の表面の酸化被膜の一部が破壊される。
このため、配線層2、3と接続体5は、少なくとも一部が、酸化被膜がほとんど介在することなく、金属結合などにより直接接合されることになる。よって、これらの間の電気的抵抗が低くなると考えられる。
(2)接続粒子17を変形させて、内部空間8に沿う接続体5を形成するので、配線層2、3と接続体5とが強固に接合される。従って、接続部分の強度を高め、耐久性を高めることができる。
配線層2、3と接続体5とが強固に接合されるのは、これらの間に存在する酸化被膜が破壊され、これらが、酸化被膜がほとんど介在することなく直接接合されるためであると推測できる。
(3)接続体5の形成に、メッキ工程などの煩雑な工程が必要ないため、製造コスト低減が可能となる。
(4)回路を構成する配線層2、3をメッキ層で接続する場合に比べ、配線層2、3の厚さが増すことがないため、微細回路を形成することができる。
(5)配線層2、3を形成した後に、貫通孔4および接続体5を形成するため、2つの配線層2、3の形成位置が不整合となるのを防ぐことができる。
(6)略球状または略楕円体状の接続粒子17を用いる場合には、接続体5を形成する際の変形量が大きくなるため、配線層2、3と接続体5との間の電気的抵抗を小さくするとともに、接合強度を高めることができる。
(1)貫通孔4に接続粒子17を入れ、この接続粒子17を押圧し変形させて接続体5とし、この接続体5を介して配線層2、3を互いに接続するので、配線層2、3間の電気的抵抗を低減することができる。
配線層2、3と接続体5との間の電気的抵抗を小さくすることができる理由については、次の推測が可能である。
配線層2、3および接続粒子17の表面には、外気中の酸素の影響により酸化被膜が形成されることがある。
接続体5を形成する際には、接続粒子17が変形し、内部空間8に即した形状となる。接続粒子17が変形する際には、接続粒子17の表面の酸化被膜の一部が破壊される。
このため、配線層2、3と接続体5は、少なくとも一部が、酸化被膜がほとんど介在することなく、金属結合などにより直接接合されることになる。よって、これらの間の電気的抵抗が低くなると考えられる。
(2)接続粒子17を変形させて、内部空間8に沿う接続体5を形成するので、配線層2、3と接続体5とが強固に接合される。従って、接続部分の強度を高め、耐久性を高めることができる。
配線層2、3と接続体5とが強固に接合されるのは、これらの間に存在する酸化被膜が破壊され、これらが、酸化被膜がほとんど介在することなく直接接合されるためであると推測できる。
(3)接続体5の形成に、メッキ工程などの煩雑な工程が必要ないため、製造コスト低減が可能となる。
(4)回路を構成する配線層2、3をメッキ層で接続する場合に比べ、配線層2、3の厚さが増すことがないため、微細回路を形成することができる。
(5)配線層2、3を形成した後に、貫通孔4および接続体5を形成するため、2つの配線層2、3の形成位置が不整合となるのを防ぐことができる。
(6)略球状または略楕円体状の接続粒子17を用いる場合には、接続体5を形成する際の変形量が大きくなるため、配線層2、3と接続体5との間の電気的抵抗を小さくするとともに、接合強度を高めることができる。
上記配線基板10では、次に示す効果が得られる。
(1)貫通孔4内に、配線層2、3を接続する接続体5が設けられているので、配線層2、3と接続体5との間の電気的抵抗を低減することができる。
(2)配線層2、3と接続体5とを強固に接合でき、接続部分の強度を高め、耐久性を高めることができる。
(3)接続体5が、メッキ工程などの煩雑な工程を経ることなく形成できるため、製造コスト低減が可能となる。
(4)回路を構成する配線層2、3をメッキ層で接続する場合に比べ、配線層2、3の厚さが増すことがないため、微細回路を形成することができる。
(5)貫通孔4が接続体5で塞がれるため、配線基板10をはんだによって他の配線基板に接続する場合でも、実装面積を大きくすることができ、設計自由度が高められる。
(6)絶縁体1が、貫通孔4の内側面のほぼ全域に接するように形成されているので、強度の点で優れた配線基板10が得られる。
(1)貫通孔4内に、配線層2、3を接続する接続体5が設けられているので、配線層2、3と接続体5との間の電気的抵抗を低減することができる。
(2)配線層2、3と接続体5とを強固に接合でき、接続部分の強度を高め、耐久性を高めることができる。
(3)接続体5が、メッキ工程などの煩雑な工程を経ることなく形成できるため、製造コスト低減が可能となる。
(4)回路を構成する配線層2、3をメッキ層で接続する場合に比べ、配線層2、3の厚さが増すことがないため、微細回路を形成することができる。
(5)貫通孔4が接続体5で塞がれるため、配線基板10をはんだによって他の配線基板に接続する場合でも、実装面積を大きくすることができ、設計自由度が高められる。
(6)絶縁体1が、貫通孔4の内側面のほぼ全域に接するように形成されているので、強度の点で優れた配線基板10が得られる。
なお、上記製造方法では、1つの貫通孔4に対し1つの接続粒子17を用いたが、複数の接続粒子17を貫通孔4に入れ、これらを変形させて1つの接続体5を得る製造方法をとることもできる。
次に、本発明の配線基板の第2の例を説明する。以下、図1に示す配線基板10との共通部分については同一符号を付してその説明を省略する。
図9に示す配線基板20は、第2配線層3に開口部7が形成されていない点、および接続体5に代えて接続体25が用いられている点で配線基板10と異なる。
接続体25は、配線層2、3を互いに接続するものであって、貫通孔4および開口部6内に設けられている。
接続体25は、一定外径の柱状(例えば円柱状)の主部31と、その上端から配線層2に沿って外方に突出する板状の上部フランジ部32とを備えている。
接続体25の主部31は、開口部6から貫通孔4を経て第2配線層3に達するように形成されている。
主部31は、貫通孔4を満たすように、すなわち貫通孔4の内側面の全域に接するように形成されている。
主部31は、側面31aで第1配線層2の開口部6の内側面2aに当接し、底面31bで第2配線層3の上面3cに当接している。
上部フランジ部32の下面32aは第1配線層2の表面2bに当接している。
図9に示す配線基板20は、第2配線層3に開口部7が形成されていない点、および接続体5に代えて接続体25が用いられている点で配線基板10と異なる。
接続体25は、配線層2、3を互いに接続するものであって、貫通孔4および開口部6内に設けられている。
接続体25は、一定外径の柱状(例えば円柱状)の主部31と、その上端から配線層2に沿って外方に突出する板状の上部フランジ部32とを備えている。
接続体25の主部31は、開口部6から貫通孔4を経て第2配線層3に達するように形成されている。
主部31は、貫通孔4を満たすように、すなわち貫通孔4の内側面の全域に接するように形成されている。
主部31は、側面31aで第1配線層2の開口部6の内側面2aに当接し、底面31bで第2配線層3の上面3cに当接している。
上部フランジ部32の下面32aは第1配線層2の表面2bに当接している。
接続体25の材料は、接続体5と同様とすることができる。
接続体25は、配線層2、3に直接接合されている。すなわち、接続体25と配線層2、3は、ほぼ介在物なしに接合されている。
接続体25と配線層2、3とは、金属結合などにより強固に接合している。
接続体25は、配線層2、3に直接接合されている。すなわち、接続体25と配線層2、3は、ほぼ介在物なしに接合されている。
接続体25と配線層2、3とは、金属結合などにより強固に接合している。
次に、図10〜図13を参照して、配線基板20を製造する方法を説明する。
図10および図11に示すように、絶縁体1の両面に、銅箔などを用いて金属層22、23を形成した後、サブトラクティブ法により金属層22、23にパターンを形成し、配線層2、3を得る。この際、第1配線層2に開口部6が形成される。
図12に示すように、レーザ加工などによって、絶縁体1に貫通孔4を形成する。
図10および図11に示すように、絶縁体1の両面に、銅箔などを用いて金属層22、23を形成した後、サブトラクティブ法により金属層22、23にパターンを形成し、配線層2、3を得る。この際、第1配線層2に開口部6が形成される。
図12に示すように、レーザ加工などによって、絶縁体1に貫通孔4を形成する。
図13に示すように、銅からなる接続粒子17を貫通孔4内に配置する。
接続粒子17は、配線層3に対し点接触する形状、例えば略球状、略楕円体状などとするのが好ましい。
図示例では、貫通孔4および開口部6が一定の内径を有する形状であるのに対し、接続粒子17は略楕円体である。接続粒子17は、内部空間28より長く形成されているため、第1配線層2の表面2bから突出した状態となっている(接続粒子導入工程)。
接続粒子17は、配線層3に対し点接触する形状、例えば略球状、略楕円体状などとするのが好ましい。
図示例では、貫通孔4および開口部6が一定の内径を有する形状であるのに対し、接続粒子17は略楕円体である。接続粒子17は、内部空間28より長く形成されているため、第1配線層2の表面2bから突出した状態となっている(接続粒子導入工程)。
図13に示すように、絶縁体1、配線層2および接続粒子17を押圧用プレート19、19で挟み込み、矢印で示すように、押圧用プレート19、19を互いに接近する方向に押圧する。
これによって、接続粒子17が押圧方向(絶縁体1の厚さ方向)に変形し、内部空間28全体に拡がり、その結果、一定外径の主部31とフランジ部32とを有する接続体25が形成され、図9に示す配線基板20が得られる(接続体形成工程)。
これによって、接続粒子17が押圧方向(絶縁体1の厚さ方向)に変形し、内部空間28全体に拡がり、その結果、一定外径の主部31とフランジ部32とを有する接続体25が形成され、図9に示す配線基板20が得られる(接続体形成工程)。
配線基板20では、配線基板10と同様に、配線層2、3と接続体25との間の電気的抵抗を低減するとともに、配線層2、3と接続体25とを強固に接合できる。
また、接続体25を形成するのが容易であるため、製造コスト低減が可能となる。
さらには、配線層2、3をメッキ層で接続する場合に比べ、配線層2、3の厚さが増すことがないため、微細回路を形成することができる。
また、接続体25を形成するのが容易であるため、製造コスト低減が可能となる。
さらには、配線層2、3をメッキ層で接続する場合に比べ、配線層2、3の厚さが増すことがないため、微細回路を形成することができる。
次に、本発明の配線基板の第3の例を、製造工程に沿って説明する。
図14に示すように、レーザ加工などにより貫通孔4を形成した絶縁体1を、銅箔などからなる金属層23上に設置し、接続粒子37を貫通孔4に入れる。絶縁体1としては、熱可塑性樹脂(LCP樹脂など)からなるものが好ましい。
図示例において、接続粒子37は、略球状であること以外は接続粒子17と同じ構成である。接続粒子37は、金属層22、23に対し点接触する形状、例えば略球状または略楕円体状とするのが好ましい。
接続粒子37は、直径が絶縁体1の厚さより大きいため、接続粒子37の一部は絶縁体1の表面から突出した状態となっている。
図14に示すように、レーザ加工などにより貫通孔4を形成した絶縁体1を、銅箔などからなる金属層23上に設置し、接続粒子37を貫通孔4に入れる。絶縁体1としては、熱可塑性樹脂(LCP樹脂など)からなるものが好ましい。
図示例において、接続粒子37は、略球状であること以外は接続粒子17と同じ構成である。接続粒子37は、金属層22、23に対し点接触する形状、例えば略球状または略楕円体状とするのが好ましい。
接続粒子37は、直径が絶縁体1の厚さより大きいため、接続粒子37の一部は絶縁体1の表面から突出した状態となっている。
図15および図16に示すように、接続粒子37を貫通孔4に入れるには、接続粒子37を絶縁体1上に供給し貫通孔4内に落とし込む方法をとることができる。
図17および図18に示すように、マウンタ36を用いて接続粒子37を把持して貫通孔4内に供給する方法をとることもできる。
この際、貫通孔4以外の部分を覆うフィルムを絶縁体1上に載せた状態で接続粒子37を供給した後、前記フィルムを除去する方法をとることもできる。この方法によれば、貫通孔4に入らなかった接続粒子37がフィルムとともに除去される。
図17および図18に示すように、マウンタ36を用いて接続粒子37を把持して貫通孔4内に供給する方法をとることもできる。
この際、貫通孔4以外の部分を覆うフィルムを絶縁体1上に載せた状態で接続粒子37を供給した後、前記フィルムを除去する方法をとることもできる。この方法によれば、貫通孔4に入らなかった接続粒子37がフィルムとともに除去される。
図19に示すように、絶縁体1上に銅箔などからなる金属層22を配置した後、押圧用プレート19、19を用いて、絶縁体1、金属層22、23および接続粒子37を挟み込み、矢印で示すように、押圧用プレート19、19を互いに接近する方向に押圧する。
図20に示すように、これによって、略球状の接続粒子37が押圧方向(絶縁体1の厚さ方向)に変形し、接続体35が形成される。
この際、温度条件および押圧力は第1の例と同様とすることができるが、温度条件を250℃以上とすることによって、熱可塑性樹脂からなる絶縁体1を金属層22、23に十分に密着させることができる。
接続体35は、ほぼ貫通孔4を満たすように、すなわち貫通孔4の内側面のほぼ全域に接するように形成されており、貫通孔4に沿う形状(例えば円柱状)となっている。
図20に示すように、これによって、略球状の接続粒子37が押圧方向(絶縁体1の厚さ方向)に変形し、接続体35が形成される。
この際、温度条件および押圧力は第1の例と同様とすることができるが、温度条件を250℃以上とすることによって、熱可塑性樹脂からなる絶縁体1を金属層22、23に十分に密着させることができる。
接続体35は、ほぼ貫通孔4を満たすように、すなわち貫通孔4の内側面のほぼ全域に接するように形成されており、貫通孔4に沿う形状(例えば円柱状)となっている。
図21に示すように、サブトラクティブ法などにより金属層22、23にパターンを形成し、配線層2、3とする。
これによって、貫通孔4内の接続体35によって配線層2、3が互いに接続された配線基板である第1基板41が得られる。
第1基板41では、配線基板10と同様に、配線層2、3と接続体35との間の電気的抵抗を低減するとともに、配線層2、3と接続体35とを強固に接合できる。
これによって、貫通孔4内の接続体35によって配線層2、3が互いに接続された配線基板である第1基板41が得られる。
第1基板41では、配線基板10と同様に、配線層2、3と接続体35との間の電気的抵抗を低減するとともに、配線層2、3と接続体35とを強固に接合できる。
図22に示すように、第1基板41上に、接着樹脂層39を形成する。接着樹脂層39としては、熱可塑性樹脂(例えばポリイミド系樹脂)が使用できる。例えば熱可塑性樹脂からなる樹脂層を両面に形成した多層構造体が使用できる。
図23に示すように、レーザ加工などにより接着樹脂層39に貫通孔44を形成する。
貫通孔44は、第1配線層2上に相当する位置に形成する。これによって、貫通孔44内で第1配線層2が露出する。
図23に示すように、レーザ加工などにより接着樹脂層39に貫通孔44を形成する。
貫通孔44は、第1配線層2上に相当する位置に形成する。これによって、貫通孔44内で第1配線層2が露出する。
図24に示すように、銅からなる接続粒子47を貫通孔44内に配置し、その上に第2基板42を配置する。接続粒子47は、接続粒子37と同様の構成とすることができる。
この際、第2基板42の第2配線層3と、接続粒子47とが当接するようにする。
図25に示すように、押圧用プレート19、19を用いて、第1および第2基板41、42を押圧することによって、接続粒子47を押圧方向に変形させ、接続体45とする。
これによって、略球状の接続粒子47が押圧方向(絶縁体1の厚さ方向)に変形し、接続体45が形成される。
接続体45によって、第1基板41の第1配線層2と、第2基板42の第2配線層3とが互いに接続された配線基板50が得られる。
上記配線基板50では、第1基板41と第2基板42との間の電気的抵抗を低減するとともに、第1基板41と第2基板42とを強固に接合できる。
この際、第2基板42の第2配線層3と、接続粒子47とが当接するようにする。
図25に示すように、押圧用プレート19、19を用いて、第1および第2基板41、42を押圧することによって、接続粒子47を押圧方向に変形させ、接続体45とする。
これによって、略球状の接続粒子47が押圧方向(絶縁体1の厚さ方向)に変形し、接続体45が形成される。
接続体45によって、第1基板41の第1配線層2と、第2基板42の第2配線層3とが互いに接続された配線基板50が得られる。
上記配線基板50では、第1基板41と第2基板42との間の電気的抵抗を低減するとともに、第1基板41と第2基板42とを強固に接合できる。
なお、配線層(導電部)と接続体との境界部分には、酸素濃度が他の部分(例えば配線層や接続体の内部)より高い酸化層が形成されることがある。この酸化層は、酸素濃度が高い部分(高酸素領域)と、酸素濃度が低い部分(低酸素領域)とを有する。
低酸素領域は、例えば接続体を形成する工程において、接続粒子の変形により表面の酸化被膜が破壊されることにより形成されると考えることができる。低酸素領域においては、配線層(導電部)と接続体とが金属結合などにより接合し、電気抵抗値が低く、かつ接合強度が高くなる傾向がある。
また、配線層(導電部)と接続体との間には介在物がないことが望ましいが、本発明の製造方法を用いることによって、配線層と接続体との間に、Cu以外の材料を含む層(例えばPt、Ni、Agなどからなる層)が介在する場合でも、実使用上問題ない接続が可能である。
例えば、銅粒子の表面にPt等からなる被覆層が形成された接続粒子を用いて、上記製造方法に従って接続粒子と配線層とを接続することができる。また、配線層表面にNi等からなる被覆層を形成しておき、この被覆層に、上記製造方法に従って接続粒子を接続することもできる。
これらの方法によれば、Cu以外の材料を含む層が配線層と接続体との間に介在することになるが、配線層と接続体との間の電気的抵抗を十分に低くすることができる。
低酸素領域は、例えば接続体を形成する工程において、接続粒子の変形により表面の酸化被膜が破壊されることにより形成されると考えることができる。低酸素領域においては、配線層(導電部)と接続体とが金属結合などにより接合し、電気抵抗値が低く、かつ接合強度が高くなる傾向がある。
また、配線層(導電部)と接続体との間には介在物がないことが望ましいが、本発明の製造方法を用いることによって、配線層と接続体との間に、Cu以外の材料を含む層(例えばPt、Ni、Agなどからなる層)が介在する場合でも、実使用上問題ない接続が可能である。
例えば、銅粒子の表面にPt等からなる被覆層が形成された接続粒子を用いて、上記製造方法に従って接続粒子と配線層とを接続することができる。また、配線層表面にNi等からなる被覆層を形成しておき、この被覆層に、上記製造方法に従って接続粒子を接続することもできる。
これらの方法によれば、Cu以外の材料を含む層が配線層と接続体との間に介在することになるが、配線層と接続体との間の電気的抵抗を十分に低くすることができる。
本発明の配線基板は、表示デバイスやセンサデバイスが搭載されるプリント配線基板などの回路基板や半導体基板に適用することができる。
1…絶縁体、2、3…配線層(導電部)、4、44…貫通孔、5、25、35、45…接続体、17、37、47…接続粒子
Claims (4)
- 貫通孔を有する絶縁体の両面に導電部が形成され、前記貫通孔内に、前記導電部どうしを接続する接続体が設けられ、
前記接続体がほぼ前記貫通孔を満たすように形成され、
前記導電部および接続体は銅からなり、互いに直接接合されていることを特徴とする配線基板。 - 前記絶縁層は、貫通孔内側面がほぼ全域にわたって前記接続体に接していることを特徴とする請求項1に記載の配線基板。
- 貫通孔を有する絶縁体の両面に銅からなる導電部が形成され、前記貫通孔内に前記導電部どうしを接続する接続体が設けられた配線基板を製造する方法であって、
絶縁体の貫通孔に、接続粒子を入れる接続粒子導入工程と、
この接続粒子を絶縁体の厚さ方向に押圧し変形させて接続体とすることによって、この接続体を介して前記導電部どうしを接続する接続体形成工程と、を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。 - 前記導入工程で用いられる接続粒子として、略球状または略楕円体状であるものを用いることを特徴とする請求項3に記載の配線基板の製造方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008258357A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Fujikura Ltd | リジッドフレキ基板とその製造方法 |
JP2009071036A (ja) * | 2007-09-13 | 2009-04-02 | Fujikura Ltd | 部品実装基板、複合基板 |
JP2011014572A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 回路基板の製造方法及び半田塊 |
JP2011108858A (ja) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JP2011165996A (ja) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
2004
- 2004-12-24 JP JP2004374103A patent/JP2006179833A/ja active Pending
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