JP2007214493A - 多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インナービアホール接続において積層時の導電ペーストのはみ出しによる短絡がなく、信頼性に優れた多層プリント配線板を製造する。
【解決手段】インナービアホール接続により複数層の配線が電気的に接続された多層プリント配線板の製造方法において、ビアホール径Ｄより小さい開口径ｄを有するマスク１６を用いて積層用の基板２２のビアホール１５とともにマスク１６の開口１７に導電ペースト１９を充填することによって、前記ビアホール１５への導電ペースト充填部２０の形成とともにビアホール径Ｄより小さい径の導電ペースト突起部２１を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビアホールに充填された導電ペーストを介するインナービアホール（ＩＶＨ接続により複数層の配線が電気的に接続された多層プリント配線板の製造方法に関し、特に、層間の電気的接続を確保するためにビアホール上に形成される導電ペースト突起部を形成する方法に関する。

インナービアホール接続法すなわち全層ＩＶＨ構造多層基板と呼ばれる技術は、多層プリント配線板のビアホールに充填した導電ペーストを介して必要な層間のみを接続することが可能である。従来、ビアホールに導電ペーストを充填する方法としてスクリーン印刷法などが用いられており、層間の電気的接続を確実なものとするために、マスクを用いて導電ペーストの突起部を形成することが行われている。しかしながらビアの高密度化のため、ビアとビアとの間隔を狭く、また、ランド径を小さくしていった場合、導電ペーストの形状不良、例えばランドから導電ペーストがはみ出ることにより電気的な短絡が起こったり、突起が欠けたりするという問題があった。
この問題を解決するための従来技術の例として、例えば特許文献１では、ビアとビアの間に穴を設け、はみ出した導電ペーストを絶ち切ることにより、回路形成した銅箔からはみ出した導電ペーストによる近接パターン間あるいはビア間の短絡を防ぐ方法が示されている。
特開平９−３１２４６１号公報

しかしながら特許文献１に示された手法によると、はみ出した導電ペーストを絶ち切る穴を形成するために工程数を増やす必要があり、その結果、製造コストが増加するという問題がある。特に、高密度化のためにファインなパターンを設けた基板上では、そのパターン内の適切な位置に高精度な穴を形成しようとすると、結果として歩留まりの大幅な低下が懸念される。また、この手法は絶縁体がアラミド繊維と樹脂からなるものに限定されており、例えば全層フィルム構造のフレキシブル多層プリント配線板に適用できるものではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、インナービアホール接続において積層時の導電ペーストのはみ出しによる短絡がなく、信頼性に優れた多層プリント配線板を製造することが可能な多層プリント配線板の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、ビアホールに充填された導電ペーストを介するインナービアホール接続により複数層の配線が電気的に接続された多層プリント配線板の製造方法において、ビアホール径より小さい開口径を有するマスクを用いて積層用の基板のビアホールとともにマスクの開口に導電ペーストを充填することによって、前記ビアホールへの導電ペースト充填部の形成とともにビアホール径より小さい径の導電ペースト突起部を形成することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法を提供する。
本発明において、マスクの開口径はビアホール径の４０％以上であることが好ましい。
また、マスクの開口径はビアホール径の９０％以下であることが好ましい。
マスクとしては、ポリイミドフィルムを用いることが好ましい。

本発明によれば、ビアホール径より小さい径の導電ペースト突起部を形成して積層するので、導電ペーストのはみ出しによる電気的な短絡を効果的に防止することができる。これにより、信頼性に優れた多層プリント配線板を歩留まり良く製造することが可能になり、導電ペーストのはみ出し部を除去する工程を追加する必要がない。

本発明においては、ビアホールに充填された導電ペーストを介するインナービアホール接続により複数層の配線が電気的に接続された多層プリント配線板の製造において、ビアホール径より小さい開口径を有するマスクを用いる。マスクの開口位置は、積層用の基板に設けたビアホールに対応する位置とし、マスクを積層用の基板に貼り合わせ、マスクの開口を通してビアホールに導電ペーストを充填する。基板のビアホールとともにマスクの開口に導電ペーストを充填した後、マスクを剥がすことによって、ビアホールへの導電ペースト充填部の形成とともに、ビアホール径より小さい径（マスクの開口径に対応した径）の導電ペースト突起部を形成することができる。

インナービアホール接続法において積層用の基板のビアホールに導電ペーストを充填するとき、ビアホールから突出する形状に導電ペースト突起部を形成しておくと、積層用の基板を他の基板と積層するとき、他の基板が導電ペースト突起部に当接し、ビアホールに充填した導電ペーストに充分な圧力を加えることができるので、導電ペースト中の導電物質（導電粒子）同士の接触を良好にし、かつ導電ペーストを導体層（例えば銅箔）と良く密着させ、層間の電気的接続を確実なものとすることができる。

従来のインナービアホール接続法では、導電ペースト突起部の径はビアホール径に等しくされているため、基板積層時に導電ペースト突起部が加圧されると、当該導電ペーストが直ちにビアホールの外側に（ランド上に）はみ出してしまう。さらに、導電ペーストがランドの外側まではみ出してしまうと、近接するビアのランドや配線と接触して電気的短絡が起こる可能性が高くなる。

この問題を解決するため、本発明においては、導電ペースト突起部の径をビアホール径より小さい径とする。この結果、基板の積層時に導電ペースト突起部が押しつぶされるとき、導電ペースト突起部の外周からビアホールの周縁（内周面の位置）までの空間は、加圧された導電ペーストを受容可能な空間として確保することができる。このため、導電ペーストのはみ出しによる電気的な短絡を効果的に防止することができる。従来のインナービアホール接続法では、加圧によって突起の元の位置から外側に広がる導電ペーストは、ランドの範囲内で受容する必要があるため、ランド幅の縮小には制約があった。これに対して本発明では、加圧により外側に広がる導電ペーストをビアホールの範囲内で十分に受容することができるので、ランド幅を縮小して一層の高密度化（ビアのピッチの縮小）を図ることも可能となる。
突起があった位置から外側に広がる導電ペーストのはみだし防止の観点からは、導電ペースト突起部は、ビアホールの径方向の中央部に形成することが好ましい。

マスクは、樹脂フィルムからなるフィルムマスクが好ましく、とりわけポリイミド等の高耐熱性樹脂からなるフィルムを用いることが好ましい。

ここで、マスクの開口径（すなわち導電ペースト突起部の径）が小さすぎると、導電ペーストの充填時に粒径の大きい導電物質が開口に入りきらず、開口がふさがれてしまう可能性があり、あるいは形成された導電ペースト突起部の径が該突起部の高さに対して小さいため、衝撃に対して強度的に弱くなる結果、マスクを剥がしたときに突起が崩壊する可能性がある。導電ペースト突起が形成されないと、積層して多層板を作製したときに、ビアホールに充填された導電ペーストに充分な圧力が加わらず、導電物質同士の接触や導電物質と銅箔との接触が不十分になり、結果としてビアの導通特性が悪化してしまう。

また、逆に、マスクの開口径（すなわち導電ペースト突起部の径）が大きすぎると、積層用の基板を積層して多層板を作製するときに、加圧された導電ペーストがランドからはみ出し、近接ランドから同様にはみ出た導電ペーストに接触して、電気的な短絡が生じてしまうおそれがある。

このためマスクの開口径は、ビアホール径に対して４０％〜９０％の範囲とするのが望ましい。また、これらの開口径の比を断面積の比（ビアホール断面積に対するマスクの開口断面積の比）に換算すると、該断面積の比は１６％〜８１％の範囲とするのが望ましい。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図１（ａ）〜（ｇ）は、本発明の手法を用いてビアホール径より径が小さい導電ペースト突起部を有する片面板を作製する方法の一例を工程順に説明する断面図である。図２（ａ）〜（ｂ）は、図１に示す手法で作製された片面板を用いて多層プリント配線板を作製する方法の一例を工程順に説明する断面図である。

図１に示す形態例では、図１（ａ）に示すように、絶縁基材１１の片面に導体層として銅箔１２が積層された片面ＣＣＬ１０（ここでＣＣＬ：Ｃｏｐｐｅｒ−Ｃｌａｄ Ｌａｍｉｎａｔｅ、銅張積層板）を出発材料として用いている。絶縁基材１１の材料は、例えばポリイミド等のフレキシブルな樹脂であるが、特にこれに限定されるものではない。
まず、片面ＣＣＬ１０の銅箔１２をエッチング等の手法によって所望のパターンに回路形成する。この回路は、図１（ｂ）に示すようにビアホール形成予定位置にランド部１３を有する（ランド部以外の配線等は図示を省略している）。

次に、回路形成した片面ＣＣＬの絶縁基材１１側にラミネート法によって接着シート（層間接着材）１４を貼り合わせて積層する。
次に、接着シート１４側からレーザ等によってランド部１３に達するビアホール１５を形成する。このビアホール１５は、接着シート１４及び絶縁基材１１を貫通し、ランド部１３を非貫通とされている。

ビアホール１５の形成後、接着シート１４側にラミネート法によってマスク１６を貼り合わせて積層した後、レーザ等を用いてマスク１６を開口する。マスク１６の開口１７の位置は、開口１７がビアホール１５とつながる位置であればよいが、好ましくは、基板のビアホール１５と同位置とする。マスク１６の開口径ｄは、ビアホール径Ｄよりも小さい径とする。

マスク１６の開口後、マスク１６を片面ＣＣＬの上側として、スキージ１８印刷によって導電ペースト１９をビアホール１５及びマスク１６の開口１７に充填する。ビアホール１５内にボイド無く導電ペーストを充填するためには、導電ペースト１９の充填は、減圧真空下で行うことが好ましい。この場合、ランド部１３に空気抜き穴を設ける必要が無い。

導電ペースト１９の充填後、マスク１６を剥がすことにより、ビアホール１５内に形成された導電ペースト充填部２０の上に、ビアホール径Ｄより小さい径の導電ペースト突起部２１が形成される。導電ペースト突起部２１は、導電ペースト充填部２０の上につながっており、かつビアホール１５の外側（上側）に突出した形状である。
以上、図１に示す手法により、ビアホール径Ｄより小さい径の導電ペースト突起部２１を有する片面板２２を作製することができる。

本発明の導電ペースト突起部２１を有する片面板２２は、最外層基板として回路形成を行った片面板２３とともに積層することにより、多層プリント配線板（多層板）２４の製造に用いることができる。すなわち、図２（ａ）に示すように、導電ペースト突起部２１を有する片面板２２を１枚または複数枚（図２にはビアホールを有する片面板２２が３枚の例を図示している。）と、導電ペースト突起部２１に対応する位置にランド部２５を有する最外層基板２３とを、回路パターン面がすべて同じ方向を向くように位置合わせし、加熱及び加圧によって積層プレスすることにより、多層プリント配線板２４を製造することができる。

この多層プリント配線板２４において、積層用の片面板２２及び最外層基板２３としてフレキシブル基板を用いることにより、フレキシブル多層プリント配線板が得られる。
なお、本発明は全層フィルム構造のフレキシブル多層プリント配線板に好適に適用できるものであるが、特にこれに限定されるものではなく、積層用の片面板２２の絶縁基材１１や最外層基板２３の絶縁基材２６がリジッドなものであっても本発明を適用して製造することが可能である。
また、本発明により製造される多層プリント配線板は、２枚以上の基板を積層してインナービアホール接続により複数層の配線を電気的に接続するものである限り、回路の層数や基板の積層枚数、材料等を何ら限定するものではない。

本形態例の多層プリント配線板の製造方法によれば、各ビアホール１５の導電ペースト充填部２０上に、ビアホール径Ｄより小さい径の導電ペースト突起部２１を形成した積層用の基板２３を積層して多層プリント配線板を作製するので、積層時の導電ペースト突起部の加圧による導電ペーストのはみ出しと、はみ出しによる電気的な短絡を効果的に防止することができる。これにより、信頼性に優れた多層プリント配線板を歩留まり良く製造することが可能になる。また、製造工程中、導電ペーストのはみ出し部を除去する工程を追加する必要がないので、製造コストの増加を避けることができる。

以下、実施例にて本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。

＜実施例＞
・基板構成
４層基板（片面基板の一括積層による。）
ランド径：１５０μｍ
ビアホール径：１００μｍ
ライン／スペース幅：５０μｍ／５０μｍ
フィルムマスク開口径：１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００μｍ

・使用材料
片面ＣＣＬ：銅箔厚＝１２μｍ、ポリイミド厚＝２５μｍ
接着シート：アクリル系接着フィルム、シート厚＝２５μｍ
（デュポン株式会社製、商品名；パイララックスＬＦ）
フィルムマスク：ポリイミドフィルム、フィルム厚＝２５μｍ
（東レ・デュポン株式会社製、商品名；カプトン１００Ｈ）
導電ペースト：ＡＥ１６５０（タツタ システム・エレクトロニクス株式会社）

・製造手順（図１及び図２参照）
（１） 片面ＣＣＬ１０（図１（ａ）参照）の導体層（銅箔）１２をエッチングにより所定のパターンに回路形成する（図１（ｂ）参照）。
（２） （１）のポリイミド１１面側にラミネート法によって接着シート（層間接着材）１４を貼り合わせて積層する（図１（ｃ）参照）。
（３） （２）の接着シート１４面側から、ＵＶレーザによってランド部１３に達する開口径１００μｍの非貫通孔（ビアホール１５）を形成する（図１（ｄ）参照）。
（４） （３）の接着シート１４面側に、ラミネート法によってフィルムマスク１６を貼り合わせて積層した後、ＵＶレーザによって基板のビアホール１５と同位置にフィルムマスク１６を開口する（図１（ｅ）参照）。
（５） （４）の基板のフィルムマスク１６面を上側にし、減圧真空下、スキージ印刷によってビアホール１５にボイド無く導電ペースト１９を充填する（図１（ｆ）参照）。
（６） フィルムマスク１６を剥がし、ビアホール１５上に導電ペースト突起部２１を形成する（図１（ｇ）参照）。
（７） 上記（１）〜（６）の手法で作製した片面基板（符号２２）３枚、および最外層基板として回路形成を行った片面基板（符号２３）１枚を、回路パターン面が全て同じ方向を向くようにして位置合わせし（図２（ａ）参照）、加熱加圧によって積層プレスすることによりフレキシブル多層プリント配線板２４を作製する（図２（ｂ）参照）。

＜試験例＞
上記実施例に示した手法で作製されるフレキシブル多層プリント配線板において、フィルムマスクの開口径に対する、１ビア当たりの導通抵抗を調べるために、図３に示すようにデイジーチェーン構造で１０個のビアが直列に接続されたフレキシブル多層プリント配線板を作製した。この基板は、フィルムマスク開口径に対するビアの導通抵抗を測定することのみを目的としたものであるため、導電ペーストのはみ出しによる短絡が起こらないように、１００μｍ径のビアホール端からランド端までの距離及びビアホール間の距離が１００μｍとなるように設計した。
図３に示す基板のＡ−Ｂ間の抵抗値を測定し、ビア数で割ることによって１ビア当たりの抵抗値を算出した結果を表１に示す。本結果より、フィルムマスク開口径、すなわち導電ペースト突起部の径が２０μｍ以下になると、１ビア当たりの抵抗値が急激に増加した。この結果は、突起の径が小さいと、フィルムマスクを剥がしたときに突起が崩壊したビアが存在することを示唆している。

次に、導電ペーストのはみ出しによる短絡がないかを調べるため、実施例で示した手法を用いて、図４に示すような櫛歯状の配線を有するサンプルを作製した。
図４に示す基板のＡ−Ｂ間の抵抗値は、ビア間に短絡がない場合には電気的に絶縁されているため抵抗値は高いが、導電ペーストがはみ出した場合は、図４（ｃ）の断面図において隣り合うビア間で短絡が生じる結果、Ａ−Ｂ間の抵抗値は低くなる。
フィルムマスクの開口径を様々に変えた場合で、図４に示すサンプルを２０個ずつ作製し、Ａ−Ｂ間の抵抗値を測定した。抵抗値が１０^７Ω以下になった場合、ビア間が短絡している可能性があると判断し、導電ペーストがランドからはみ出して短絡しているかどうかを光学顕微鏡を用いて上面及び断面方向から確認した。
表２に、各フィルムマスク開口径に対して短絡したサンプル数を調べた結果を示す。フィルムマスク開口径が１０〜９０μｍのとき、各２０個のサンプルすべてが短絡のない基板であったが、フィルムマスク開口径が９５μｍ以上になったとき、ビア間が短絡しているサンプルが確認された。

以上の結果から、良好な電気的接続性があり、かつランドから導電ペーストがはみ出すことによる短絡が生じないためには、フィルムマスクの開口径はビアホール径に対して少なくとも４０〜９０％の範囲に入っていることが望ましいと言える。

本発明は、種々の用途のための多層プリント配線板の製造に利用することができ、特に片面基板の一括積層による多層プリント配線板の製造に好適である。

（ａ）〜（ｇ）は、本発明の手法を用いてビアホール径より径が小さい導電ペーストを突起部を有する片面板を作製する方法の一例を工程順に説明する断面図である。 （ａ）〜（ｂ）は、図１に示す手法で作製された片面板を用いて多層板を作製する方法の一例を工程順に説明する断面図である。 試験例におけるデイジーチェーン構造を説明する図面であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。 試験例における櫛歯状の配線を有する評価基板を説明する図面であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＳｂ−Ｓｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のＳｃ−Ｓｃ線に沿う断面図である。

符号の説明

ｄ…マスクの開口径、Ｄ…ビアホール径、１０…片面ＣＣＬ、１５…ビアホール、１６…マスク（フィルムマスク）、１７…マスク開口、１９…導電ペースト、２０…導電ペースト充填部、２１…導電ペースト突起部、２２…積層用の基板（片面板）、２４…多層プリント配線板（多層板）。

Claims (4)

1. ビアホールに充填された導電ペーストを介するインナービアホール接続により複数層の配線が電気的に接続された多層プリント配線板の製造方法において、
   ビアホール径より小さい開口径を有するマスクを用いて積層用の基板のビアホールとともにマスクの開口に導電ペーストを充填することによって、前記ビアホールへの導電ペースト充填部の形成とともにビアホール径より小さい径の導電ペースト突起部を形成することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
2. 請求項１に記載の多層プリント配線板の製造方法において、
   前記マスクの開口径がビアホール径の４０％以上であることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の多層プリント配線板の製造方法において、
   前記マスクの開口径がビアホール径の９０％以下であることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の多層プリント配線板の製造方法において、
   前記マスクとしてポリイミドフィルムを用いることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。

Images