JP3329699B2 - 多層配線板およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多層配線板およびそ
の製造方法に係り、さらに詳しくは微細なビア接続部お
よびスルホール接続を具備する多層配線板、およびこの
多層配線板を低コストで得ることができる製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】配線回路の高密度化やコンパクト化、も
しくは高機能化などの点から、多層配線型の配線板が広
く実用に供されている。そして、この種の多層配線板
は、一般的に、絶縁体層の両面に銅箔を張り合わせてな
る積層板を素材として製造されている。すなわち、前記
銅箔張り積層板の所定箇所（所定位置）に、たとえばNC
ドリリングマシンを用いて、一つづつシリーズに貫通孔
を穿設し、この穿設孔の内壁面をメッキなどで導電性化
して、両面の銅箔間を電気的に接続する。その後、前記
両面の銅箔を、たとえばフォトエッチング処理し、配線
パターニングして両面型の配線板を得ている。

【０００３】また、多層型の回路基板の場合は、 (a)前
記両面型の回路基板間にガラス・樹脂系プリプレグ層を
介在させ、あるいは (b)両面型の回路基板面にガラス・
樹脂系プリプレグ層を介して銅箔を積層し、これを積層
一体化することによって製造される。なお、銅箔を積層
する製造方法の場合は、銅箔のパターニングを要する。
さらに、この多層型回路基板の製造工程においては、
配線パターン間のビア接続は、介在させるガラス・樹脂
系プリプレグ層の所定位置に導電体を埋め込むことによ
り、また、厚さ方向に貫通するスルホール接続は、多層
・一体化後にドリル加工で貫通孔を穿設し、穿設孔内壁
面をメッキ法で、あるいは孔内に導電性ペーストを充填
することなどによって行われる。

【０００４】一方、多層配線板においては、配線パター
ン間の接続を簡易に行う方式が提案されている。すなわ
ち、層間絶縁体層の厚さ方向に導電性バンプを貫挿さ
せ、その両端部を対向する配線パターンの被接続面に対
接させることにより、ビア接続やスルホール接続を形成
する手段も知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ド
リル加工で、一つづつシリーズに貫通孔を穿設する工程
を伴う製造方法は、配線パターン層間の接続工程が煩雑
で、生産性なども劣るという問題がある。すなわち、両
面銅箔間の電気的な接続を行うに当たり、NCドリリング
マシンで一つづつシリーズに貫通孔を穿設するため、貫
通孔の穿設に多くの時間を必要とし、結果的に生産性が
低いという問題がある。特に、高密度配線化もしくは配
線の微細化が要求された印刷配線板では、穿設孔の微小
径とともに穿設箇所も増大しており、前記貫通孔の穿設
手段は、経済的，技術的に由々しい問題となっている。

【０００６】一方、層間絶縁体層の厚さ方向に導電性バ
ンプを貫挿させて、配線パターン間の接続を行う方式の
場合は、微細なビア接続を容易に形成できる利点を有す
る反面、多層配線板厚さ方向に貫通するスルホール接続
は、その信頼性が懸念される。すなわち、この方式は、
いわゆるビルドアップで多層配線化する形態を採るた
め、結果的に、ビア接続の積み重ねとなるので、位置合
わせ精度が要求される。

【０００７】ここで、高精度の位置合わせが要求される
ことは、スルホール接続の形成操作を必然的に煩雑化
し、生産性などに支障が生じる。また、位置合わせし易
いように、スルホール接続を形成する導電性バンプを大
きくすることも考えられるが、ビア接続用の導電バンプ
形成、スルホール接続用の導電バンプ形成とマスクの使
い分けなどを要し、製造操作が煩雑となる。

【０００８】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、微細で信頼性の高いビア接続、信頼性の高いスルホ
ール接続を有する多層配線板、および簡易なプロセス
で、高密度の配線が可能な多層配線板を低コストで得る
ことができる多層配線板の製造方法の提供を目的とす
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】請求項１の発明は、一
の当て板の上に、緩衝板、両面に被接続端子を有するコ
ア配線板、および絶縁体層を積層・配置する工程と、前
記絶縁体層面に、前記コア配線板の被接続端子に対向す
る領域の裏面へ難変形性の突起が配置された導電性金属
膜を位置決め配置する工程と、前記積層配置した導電性
金属膜の突起形設面に、導電性金属膜よりも硬質の他の
当て板を積層・配置する工程と、前記積層・配置した他
の当て板を押圧・一体化して、前記突起を導電性金属膜
側に圧入して曲成・変形させ、突起を内蔵形成した突起
状先端部の絶縁体層貫挿によって、対応するコア配線板
の被接続端子面に対接させて電気的に接続する工程と、
前記導電性金属膜張り積層板の所定位置に、その厚さ
方向に貫通する孔を穿設し、この貫通孔内壁面に導電性
のメッキ層を形成する工程と、前記導電性金属膜を配線
パターニングする工程とを有することを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、一の当て板の上に、緩
衝板、両面に被接続端子を有するコア配線板、および絶
縁体層を積層・配置する工程と、前記絶縁体層面に、前
記コア配線板の被接続端子に対向する領域の裏面へ導電
性で、かつ難変形性の突起が配置された導電性金属膜を
位置決め配置する工程と、 前記積層配置した導電性金
属膜の突起形設面に、導電性金属膜よりも硬質の他の当
て板を積層・配置する工程と、前記積層・配置した他の
当て板を押圧・一体化して、前記突起を導電性金属膜側
に圧入して曲成・変形させ、突起を内蔵形成した突起状
先端部の絶縁体層貫挿によって、対応するコア配線板の
被接続端子面に対接させて電気的に接続する工程と、
前記導電性金属膜を配線パターニングする工程と、前記
配線パターニングした積層板の所定位置に、その厚さ方
向に貫通する孔を穿設し、この貫通孔内壁面に導電性の
メッキ層を形成する工程とを有することを特徴とする。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】本発明において、コア配線板は、たとえば
絶縁性樹脂基板の少なくとも一主面に所要の配線パター
ンを配置した形態、あるいはアルミナや窒化アルミニウ
ムなどのセラミック基材面に厚膜法などで形成された配
線パターンを配置した形態が挙げられる。

【００１６】ここで、絶縁性樹脂基板としては、紙・フ
ェノール樹脂基板、ガラス・エポキシ樹脂基板、ポリエ
ーテル・イミド樹脂基板、ガラス・フロロ樹脂基板、ガ
ラスマット・ポリエステル樹脂基板、液晶ポリマー系基
板、ポリイミド樹脂基板が挙げられる。より具体的に
は、たとえば銅張り紙・フェノール樹脂基板、銅張りガ
ラス・エポキシ樹脂基板、銅張りポリエーテル・イミド
樹脂基板、銅張りガラス・フロロ樹脂基板、銅張りガラ
スマット・ポリエステル樹脂基板、銅張り液晶ポリマー
系基板、銅張りポリイミド樹脂基板などを素材とし、銅
張り面を選択エッチング処理などで配線パターニングし
たものが挙げられる。

【００１７】本発明において、ビア接続を形成するた
め、突起状先端部が貫挿する絶縁体層（層間絶縁体）と
しては、たとえばエポキシ樹脂、ポリビニルブチラール
樹脂、フェノール樹脂、ニトリルラバー、ポリイミド樹
脂、フェノキシ樹脂、キシレン樹脂、アクリル樹脂、酢
酸ビニル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリア
ミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、
液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリ
エーテルイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ホットメ
ルト接着剤などの１種もしくは２種以上の混合系、また
は、前記樹脂とガラスクロス、ガラスマット、合成繊維
や布などとを組み合わせたシート状のものが挙げられ
る。

【００１８】本発明において、最終的に、配線パターニ
ングされる導電性金属膜としては、銅箔、アルミ箔、ニ
ッケル箔、金箔、銀箔などが挙げられるか、経済性およ
び加工性の点などから銅箔が適する。

【００１９】また、前記導電性金属膜面に形設する突起
は、導電性金属膜側への圧入により、前記導電性金属膜
を曲成・変形させて、突起が充填した形のビア接続を形
成するものであるため、ビア接続を形成する所定の箇所
に配置形成される。ここで、突起は、押圧によってそれ
自体が変形しないこと（難変形性）が必要であり、乾燥
や硬化処理などで最終的には難変形である材質が選ばれ
る。また、難変形性突起は、たとえばスクリーン印刷で
導電性組成物（導電ペースト）、もしくは絶縁性ペース
トを印刷し、ほぼ一定高さ・形状の導電性組成物の突起
（導電性バンプ）、もしくは誘電性の突起を形成してか
ら乾燥・硬化させた突起、導電性組成物突起を半田層で
被覆した構成、あるいは選択的なメッキなどで形成され
ている。なお、導電性組成物は、たとえばAg粉末などの
導電性粉末およびエポキシ樹脂などのバインダー成分で
調製されたものであり、また、半田層は無電解メッキ法
や溶融塗布法などで形成される。

【００２０】本発明において、前記突起を導電性金属膜
側に圧入し、導電性金属膜を局部的に曲成・変形するた
めの硬質な当て板としては、たとえばステンレス鋼板、
アルミナなどのセラミック板などを使用できる。そし
て、この当て板の大きさや厚さなどは、多層配線板の大
きさや厚さ、仕様・設計を考慮して決められるが、一般
的に厚さは、 2〜 5mm程度でよい。なお、プレス加工に
より一体化するとき、突起を圧入する導電性金属膜側に
は、前記当て板を配置するが、突起の圧入を要しない導
電性金属膜側には、たとえばシリコーンゴム板などの弾
性体を介して硬質な当て板を配置することが好ましい。

【００２１】請求項１〜４の発明では、微細なビア接続
部を有するだけでなく、そのビア接続は充填・緻密化
し、信頼性の高い電気的な接続を形成しており、前記緻
密性などに伴って、良好な耐湿性や機械的な強度などを
呈する。また、スルホール接続は、一括的に形成されて
いるため、高い接続の信頼性が容易に確保される。

【００２２】請求項５〜６の発明では、上記高性能の多
層配線板が歩留まりよく、かつ量産的に提供される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下図１および図２ (a)， (b)を
参照して実施例を説明する。

【００２４】図１は本発明の実施例に係る多層配線板の
要部構成を拡大して示す断面図である。すなわち、配線
パターン1a，1b，1c，1d層間がビア接続2aおよびスルホ
ール接続2bされた多層配線板３であって、前記ビア接続
2aが配線パターン1a，1bを成す導体の曲成・突起化およ
び曲成・突起内側を充填する導電体2cで形成され、ま
た、スルホール接続2bが貫通孔内壁面にメッキ形成され
た導体層で形成されている。

【００２５】ここで、多層配線板３の各配線パターン1
a，1b，1c，1dは、厚さ18μm の電解銅箔のフォトエッ
チングで形成されたものである。また、ビア接続2aは、
前記電解銅箔に形成配置された導電性バンプ（突起）2
c、たとえば導電性組成物の塗布硬化体を、電解銅箔に
圧入して局部的に曲成・突起化させるとともに、曲成・
突起先端部を対向する配線パターン1b，1cに対接・接合
させ、電気的に接続された構成と成っている。一方、ス
ルホール接続2bは、多層配線板３を貫通する孔を穿設
し、この穿設孔の内壁面（要すれば外層配線パターン1
a，1dを含めて）に、化学メッキおよび電気メッキを施
して導電層を形成した構成を採っている。

【００２６】なお、上記多層配線板３の構成において、
ビア接続2aは、配線パターンを成す導体（配線パターン
導体）の曲成・突起と、この曲成・突起を形成するため
に圧入された導電性バンプ2cとで形成されている。つま
り、ビア接続2aは、ビア接続の主要部が銅箔の曲成・突
起で形成され、さらに、この曲成・突起内を導電性バン
プ2cが充填した構成と成っており、空間部が残存してお
らず、このビア接続2a面に、直接、他の配線パターンの
配置や部品の載置などが可能な状態を成している。

【００２７】次に、上記構成の多層配線板の製造方法例
を説明する。

【００２８】図２ (a)， (b)は、本実施例の実施態様を
模式的に示したものである。先ず、銅箔張り積層板を用
意し、この銅箔張り積層板の銅面にエッチングレジスト
（商品名，UVエッチングレジストAS-400 太陽インキKK
製）をパターン状にスクリーン印刷法によって印刷し、
露光・現像してエッチングレジスト層を設ける。その
後、塩化第２銅浴を用いて、露出している銅をエッチン
グ除去してから、前記エッチングレジスト層を除去し、
両面に所要の配線パターン4a，4bを有する配線板（コア
基板）４を作成した。

【００２９】一方、厚さ35μm の電解銅箔５の一主面
に、予め用意しておいた、厚さ 2mmのステンレス板製の
スクリーン印刷版を位置決め配置し、銀粉およびフェノ
ール樹脂から成るペーストを印刷し、乾燥・硬化させて
底面 0.3mm径，高さ 200μm ±20μm の円錐型バンブ６
を設ける。

【００３０】この他、エポキシ樹脂−ブチラール樹脂系
の厚さ50μm 程度の絶縁体層７、厚さ 2mm程度のステン
レス鋼板（当て板）8a，8b、厚さ 2mm程度のシリコーン
ゴム板（緩衝板）９をそれぞれ用意する。

【００３１】次いで、前記コア基板４、円錐型バンブ６
を設けた銅箔５、絶縁体層７，当て板8a，8bおよび緩衝
板９を図２ (a)に断面的に示すように、位置決め、積層
・配置する。その後、前記積層体をプレス装置にセット
し、加熱温度 160℃，圧力は4kPaの樹脂圧を 1時間作用
させる。このプレス加工において、当て板8aによる円錐
型バンブ６の押圧により、銅箔５が局部的に変形・突起
化し、かつその突起状先端部が絶縁体層７を貫挿して、
対向するコア基板４の配線パターン4a面に対接・接合す
る。

【００３２】図２ (b)は、この接合一体化したときの状
態を断面的に示したもので、前記銅箔５が局部的な変形
・突起が、コア基板４の対応する配線パターン4aに電気
的に接続した銅箔張り積層板と成っている。なお、前記
プレス加工工程において、コア基板４の配線パターン4b
面は、当て板8bとの間に緩衝板９が介在するので、押圧
する当て板8bで損傷など生じることもない。

【００３３】上記プレス成型した銅箔張り積層板が冷却
後、緩衝板９および当て板8a，8bを取り外し、銅張り積
層板の銅箔５について、上記コア基板４の製造時と同様
に、選択エッチング処理を施して配線パターニングす
る。この配線パターニングして得た多層配線板を、前記
図２ (a)におけるコア基板４として、再び、図２ (a)に
断面的に示すように、円錐型バンブ６を設けた銅箔５、
絶縁体層７，当て板8a，8bおよび緩衝板９を位置決め、
積層・配置する。その後、前記積層体をプレス装置にセ
ットしてプレス加工することにより、銅箔張り積層板を
製造し、銅箔を配線パターニングする。

【００３４】上記配線パターニングした配線基板の所定
位置に、たとえばドリル加工などによって径 0.4mm程度
の貫通孔を穿設する。その後、前記穿設孔内壁面および
外層配線パターン（ビア接続部を含む）面に化学メッキ
層、電気メッキ層を順次積層的に形成してスルホール接
続部を形成することにより、前記図１に示したような構
成の多層配線板が得られる。

【００３５】前記構成のビア接続2aおよびスルホール接
続2bを有する多層配線板３を厚さ方向に切断し、配線パ
ターン1a，1b，1c，1d間の接続状態を観察したところ良
好な接続状態が確保されており、また、その接続2a，2b
の抵抗は平均 2 mΩであった。 さらに、前記配線パタ
ーン1a，1b，1c間の接続2aの信頼性を評価するため、ホ
ットオイルテストで（ 260℃のオイル中に10秒浸漬，20
℃のオイル中に20秒浸漬のサイクルを 1サイクルとし
て）、 100回行っても不良発生は認められず、従来の銅
メッキスルホール法による場合に比較して、導電（配
線）パターン間の接続信頼性は同等以上であった。

【００３６】なお、前記多層配線板の製造においては、
外層の配線パターニングを行った後、スルホール接続部
2bを形成したが、貫通孔の穿設、スルホール導体層の形
成を行ってから、外層の配線パターニングを行っても、
同様に特性ないし信頼性の良好な多層配線板を得ること
ができる。

【００３７】また、上記では、配線パターン1a，1bを成
す導体の曲成・突起化および曲成・突起内側を導電体2c
で充填した構成を示したが、導電体2cを誘電体に変えて
も、空間部の残存していないため、ビア接続2a面に他の
配線パターンの配置など行うことができる。

【００３８】本発明は上記実施例に限定されるものでな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、いろいろの変形
を採ることができる。たとえば突起を形成する導電性組
成物として、銅粉入りペースト（商品名，DDペースト
タツタ電線KK製）などを、また、介挿する絶縁体層とし
て、ポリイミド樹脂系ボンディングフィルムやガラス・
エポキシプリプレグ（商品名，ガラエポプリフレグHN
東芝ケミカルKK製）などを使用することができる。

【００３９】

【発明の効果】請求項１〜４の発明によれば、充填・緻
密化された微細、かつ信頼性の高いビア接続を有するだ
けでなく、良好な耐湿性や機械的な強度などを呈すると
ともに、一括的に形成されたスルホール接続を備えてい
るので、低コストで高品質多層配線板が容易に提供され
る。

【００４０】請求項５〜６の発明によれば、上記低コス
トで高品質な多層配線板を、歩留まりよく、かつ量産的
に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る多層配線板の要部構成を示す拡大
断面図。

【図２】実施例に係る多層配線板の製造例を模式的に示
すもので、 (a)はコア基板、絶縁体層、突起付き導電性
金属膜、当て板などの積層・配置状態を示す断面図、
(b)は積層体を加圧して一体化した状態を示す断面図。

【符号の説明】

1a，1b，1c，1d……配線パターン層 2a……ビア接続 2b……スルホール接続 2c……導電体 ３……多層配線板 ４……コア基板配線パターン 4a，4b……コア基板の配線パターン ５……銅箔（導電性金属膜） ６……導電性バンプ（突起） ７……絶縁体層 8a，8b……ステンレス鋼板（当て板） ９……シリコーンゴム板（緩衝板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/46 H05K 3/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一の当て板の上に、緩衝板、両面に被
   接続端子を有するコア配線板、および絶縁体層を積層・
   配置する工程と、前記絶縁体層面に、前記コア配線板の
   被接続端子に対向する領域の裏面へ難変形性の突起が配
   置された導電性金属膜を位置決め配置する工程と、前記
   積層配置した導電性金属膜の突起形設面に、導電性金属
   膜よりも硬質の他の当て板を積層・配置する工程と、前
   記積層・配置した他の当て板を押圧・一体化して、前記
   突起を導電性金属膜側に圧入して曲成・変形させ、突起
   を内蔵形成した突起状先端部の絶縁体層貫挿によって、
   対応するコア配線板の被接続端子面に対接させて電気的
   に接続する工程と、 前記導電性金属膜張り積層板の所
   定位置に、その厚さ方向に貫通する孔を穿設し、この貫
   通孔内壁面に導電性のメッキ層を形成する工程と、前記
   導電性金属膜を配線パターニングする工程とを有するこ
   とを特徴とする多層配線板の製造方法。
2. 【請求項２】 一の当て板の上に、緩衝板、両面に被
   接続端子を有するコア配線板、および絶縁体層を積層・
   配置する工程と、前記絶縁体層面に、前記コア配線板の
   被接続端子に対向する領域の裏面へ導電性で、かつ難変
   形性の突起が配置された導電性金属膜を位置決め配置す
   る工程と、 前記積層配置した導電性金属膜の突起形設
   面に、導電性金属膜よりも硬質の他の当て板を積層・配
   置する工程と、前記積層・配置した他の当て板を押圧・
   一体化して、前記突起を導電性金属膜側に圧入して曲成
   ・変形させ、突起を内蔵形成した突起状先端部の絶縁体
   層貫挿によって、対応するコア配線板の被接続端子面に
   対接させて電気的に接続する工程と、 前記導電性金属
   膜を配線パターニングする工程と、前記配線パターニン
   グした積層板の所定位置に、その厚さ方向に貫通する孔
   を穿設し、この貫通孔内壁面に導電性のメッキ層を形成
   する工程とを有することを特徴とする多層配線板の製造
   方法。