JP3973654B2 - プリント配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はプリント配線基板の製造方法に係り、更に詳細には配線層間を貫通型の導体配線部で接続する、いわゆる導体貫通型の多層のプリント配線基板の製造方法に関する。

従来より多層板の製造方法として絶縁性基板の厚さ方向に略円錐形の導体バンプを圧入して絶縁性基板の両面に形成された二つの配線パターン間の電気的導通を図る、いわゆる導体貫通法が知られている。

図１８は従来の代表的な導体貫通法の製造工程を模式的に示した垂直断面図である。

この導体貫通法では、まず銅箔などの導体板１００（図１８（ａ））の上に例えば複数の貫通孔が穿孔された印刷用マスク（図示省略）を重ね、この印刷用マスクの上側から銀ペーストなどの導電性組成物をスキージしながら前記貫通孔に充填し、しかる後に前記印刷用マスクと導体板１００とを剥離することにより略円錐形の導体バンプ群１０２，１０２，…を形成する（図１８（ｂ））。

次いで導体バンプ群１０２，１０２，…の上側にガラス繊維をエポキシ樹脂で含浸して板状にした絶縁性基板プリプレグ１０３を重ね（図１８（ｃ））、この状態で例えば弾性材料でできたローラ間に通すことによりプレスすると、図１８（ｄ）に示したように、導体バンプ群１０２，１０２，…が絶縁性基板プリプレグ１０３を貫通して反対側（図中上側）に突き抜ける。

更に導体バンプ群１０２，１０２，…が突き抜けた絶縁性基板プリプレグ１０３の上に銅箔などの導体板１０４を積層し、加圧下に加熱すると導体板１０４が絶縁性基板プリプレグ１０３上に接着されると同時に絶縁性基板プリプレグ１０３が硬化して多層板中間体１１０が形成される（図１８（ｅ））。このとき導体バンプ群１０２，１０２，…の先端側と導体板１０４とが押圧されるので、両者が接触し、導体バンプ群１０２，１０２，…を介して導体板１００と導体板１０４との間に電気的導通が形成される。

この多層板中間体１１０の上下各面の導体板１００，１０４にそれぞれエッチングなどを施してパターニングを行なうことにより、図１８（ｆ）に示したような、絶縁性基板１０３の上下各面に、導体バンプ群１０２，１０２，…を介して互いに電気的に導通した配線層１０２と１０５とがそれぞれ形成された多層板１１１が得られる。

しかし、このように絶縁性基板プリプレグ１０３に導体バンプ群１０２，１０２，…を貫通させるのに、絶縁性基板プリプレグ１０３と導体板１００とをこれらの外側から機械的にプレスする方法では、ローラープレスなどの特別な設備を必要とするという問題がある。

また、上記の方法で４層の配線層からなる多層板を製造する場合、図１１（ｂ）に示したような導体バンプ群１０２，１０２，…を形成した導体板１００と、「コア材」と呼ばれる１枚の絶縁性基板の両側にそれぞれ配線層が一層ずつ形成された積層体（図示省略）との間に絶縁性基板プリプレグ１０３を挟み込み、プレスすることにより多層化する方法が一般的に用いられるが、この方法では導体バンプ群１０２，１０２，…の底面側が外側を向けた状態で積層されるため、多層板の最外層側に形成する配線層の配線密度を上げることができないという問題がある。

本発明は上記従来の問題を解決するためになされた発明である。即ち、本発明は、ローラープレスなどの大掛かりな製造設備がなくても製造できる、プロセスタイムの短い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。

また、本発明は多層板を製造したときに、配線密度の高い多層板を製造することのできる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。

本発明のプリント配線基板の製造方法は、導体金属箔または配線層の形成された絶縁性基板上の所定位置に、略円錐形の導体バンプ群を形成する工程と、前記導体バンプ群の先端側に硬化性の絶縁性シートを重ねる工程と、前記導体バンプ群を前記絶縁性シートから突出させる工程と、前記絶縁性シートを硬化させる工程と、硬化した前記絶縁性シートの面と前記導体バンプ群の先端部を、研磨して平坦化する工程と、前記平坦化された前記絶縁性シート及び導体バンプ群の先端部上にメッキにより配線パターンを形成する工程とを有することを特徴とする。

前記多層板中間体の両面の配線パターンは、層間接続部により接続するようにしてもよい。

また、本発明においては、各最外層配線パターンどうしを、全体を貫通するスルーホールを穿孔してスルホール内壁面上に金属層を形成するようにしてもよい。

本発明では、導体バンプを絶縁性シートに貫通させる手法として絶縁性基板と絶縁性シートとの間の空間に減圧を作用させる手法を用いることにより、プレス機などの大掛かりな設備を必要とせずに多層板を製造することができる。

また、パターニングした配線層の上に導体バンプを形成するので、導体バンプと配線パターンとの接続ミスが少なく、精密な配線パターンを形成することができ、集積度を向上させることができる。

また、配線層上に導体バンプを形成する手法とスルホールメッキによる層間接続の手法を組み合わせることにより、集積度の高い多層板を形成することができる。

更に、層間接続の手法として導体バンプを中央の絶縁性基板内に介挿したコア材を用いることにより、更に集積度の高い多層板を形成することができる。

本発明のプリント配線基板は、多層板中間体の配線パターンと最外層配線パターン間を接続する導体パンプが、導電金属粉末を含む導電性組成物又は導電性ペーストにより形成され、かつ前記導体バンプの先端側が、研磨により平坦化されて最外層配線パターン側と接続されているので、導体バンプと配線パターンとの接続ミスが少なく、精密な配線パターンを形成することができ、集積度を向上させることができる。

また、配線層上に導体バンプを形成する手法とスルホールメッキによる層間接続の手法を組み合わせることにより、集積度の高い多層板を形成することができる。

更に、層間接続の手法として導体バンプを中央の絶縁性基板内に介挿したコア材を用いることにより、更に集積度の高い多層板を形成することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態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各工程の流れを示したフローチャートであり、図２〜図１０は同方法の各工程を模式的に示した垂直断面図である。

本実施形態に係るプリント配線基板を製造するには、絶縁性基板１に銅箔などの導体板２を積層するか、或いは図２に示すような予め絶縁性基板１上に導体板２が積層された、いわゆる銅張積層板を用意する。そして導体板２を例えばエッチング処理を施すことによりパターニングして（ステップ１）、図３に示したような配線層３，３，…即ち配線回路を形成する。次にこの配線層３，３，…に対応させて、例えば銀ペーストなどの導電性組成物からなる略円錐形の導体バンプ群４，４，…を例えば印刷技術を用いて形成する（図４／ステップ２）。

次に、絶縁性シートとしてエポキシ樹脂などの硬化性樹脂製のシートを準備する。具体的には感光性エポキシ樹脂を主成分とする３層構造ドライフィルム（キャリアフィルム＋絶縁層＋カバーフィルム）たとえば、デュポン（株）のＶＩＡＬＵＸ８１シリーズ（登録商標）を準備し、カバーフィルムを剥がした状態で、図５に示したように、導体板１上に形成された導体バンプ群４，４，…の先端側に絶縁層が対するよう絶縁性シート５を重ねてセットする。

絶縁性シートとして、このような３層構造のドライフィルムタイプの絶縁材料を用いることにより、取り扱いが簡単となり、かつバンプ貫通のための離形シートといった副資材を別途準備する必要もなくなる。

次に、絶縁性シート５に導体バンプ群４，４，…を貫通させるのであるが、その手法としては絶縁性基板１と絶縁性シート５との間に形成される空間に減圧を作用させることにより、絶縁性シート５と絶縁性基板１とを密着させ、導体バンプ群４，４，…を前記絶縁性シートに貫通させる（ステップ４）。

その具体的な方法としては、例えば、絶縁性基板１及びシート５の外周縁を密閉して絶縁性基板１とシート５との間に密閉空間を形成し、この密閉空間に真空ポンプへと繋がる真空配管を接続し、真空ポンプを作動させる方法などが挙げられる。

次に、絶縁性シートを硬化させるが、別途真空プレス装置やオーブンなどで硬化させる方法もあるが、下記の様に導体バンプ群を絶縁性シートに貫通させると同時に硬化することが好ましい。

配線上の導体バンプ群４，４，…を絶縁性シート５に貫通させる際に、加熱したり、紫外線を照射するなどにより絶縁性シート５の硬化を同時に行なう。

同時に貫通と硬化とを行なうことにより、製造に要する時間（プロセスタイム）を短縮することができる。特に、紫外線照射と加熱による硬化を併用することにより、プロセスタイムをさらに短縮できる。また、加熱や紫外線を照射することにより絶縁性シート５が可塑化され、導体バンプ群４，４，…が貫通しやすくなる。その観点から、絶縁性シート５はガラス転移温度の低いタイプのものを用いるのが好ましい。好ましいガラス転移温度としては、６０〜７０℃のものが挙げられる。

ここで、絶縁性シートのガラス転移温度の好ましい範囲を上記範囲としたのは、絶縁性シートのガラス転移温度が上記範囲を下回ると、フィルムとしての安定性が確保しにくくなる。また、ラミネート時に樹脂が流れすぎて絶縁層厚みにばらつきが発生するなどの弊害が生じるからであり、一方、絶縁性シートのガラス転移温度が上記範囲を上回ると、バンプ自体が軟化し絶縁シートを貫通できなくなり、昇温のための設備対応が必要になったり、プロセスタイムのロスに繋がるという弊害が生じるからである。

また、この絶縁性シート５は厚さが５０〜７５μｍのものが好ましい。

ここで、絶縁性シートの厚さの好ましい範囲を上記範囲としたのは、絶縁性シートの厚さが上記範囲を下回ると、絶縁層の厚さが不足し、層間の絶縁信頼性が確保できにくくなるためである。一方、絶縁性シートの厚さが上記範囲を上回るとバンプ貫通が困難になるからである。

上記のようにして、例えば減圧を作用させると絶縁性シート５は大気圧により押圧されて絶縁性基板１側に吸引され、このときに導体バンプ群４，４，…が絶縁性シート５を貫通し、図６に示したように、絶縁性シート５が絶縁性基板１上に密着すると同時に導体バンプ群４，４，…が絶縁性シート５を貫通し、キャリアフィルムにまで先端部分が到達する様にする。また、減圧を作用させるときに同時に加熱や紫外線照射などによる硬化も起こっているので、絶縁性基板１上に密着した状態で絶縁性シート５は硬化する。

以上の工程により、絶縁性基板１の片面のみに導体バンプ群４，４，…が形成され絶縁性シート５が積層されるが、更に絶縁性基板１の反対側にも同様に積層する場合には、図１のステップ５からステップ１に戻り、ステップ１〜ステップ４までの工程を絶縁性基板１の反対側にも行ない、キャリアフィルムを剥離することにより、図７に示したような、絶縁性基板１の上下両面に導体バンプ群４，４，…及び８，８，…と絶縁性シート５及び６が積層された多層板中間体２０が得られる。

次いでこの多層板中間体２０について層間接続を行なうために、表面研磨を行ない（ステップ６）、絶縁性シート５，６から突き出した導体バンプ群４，４，…及び８，８，…の先端部分を取り除くことにより、図８に示したような、表面が平坦な多層板中間体２１が得られる。

このとき、導体バンプが導電性組成物（銀ペースト）により形成されているため研磨が容易であるとともに、絶縁性シートと導電性組成物（銀ペースト）の研磨条件はほとんど同じ条件で可能であり、平坦化が容易である。

また、上述の説明は導体バンプが絶縁性シートを貫通する例で説明したが、導体バンプの先端が絶縁性シートを貫通しない場合でも、上記と同様の工程で作成可能である。すなわち絶縁性シートを研磨することにより導体バンプの先端を露出すると同時に平坦化を行うことも可能である。

次に、この多層板中間体２１に層間接続のためのスルホールを形成するためにドリリングやレーザー光線を照射するなどの方法により穴あけを行なうと（ステップ７）、図９に示したようなスルホール１３が穿孔された多層板中間体２２が得られる。この多層板中間体２２について、例えば無電解メッキなどを施すことにより金属層１０，１２，１４を形成すると（ステップ８）、図１０に示したような多層板２３が得られる。

この多層板２３では、導体バンプ群４，４，…及び導体バンプ群８，８，…が共に先端側を外向きに配置した構造になっているので、多層板２３の最外層に形成する配線パターン１０，１０，…及び、配線パターン１２，１２，…間の間隔を狭くすることができる。そのため、配線パターンの配線密度を向上させることができ、ひいては集積度を向上させることができる。

更に、導体バンプ群４，４，…を配線層３上に直接形成するので、両者間の電気的な接続が確実に形成される。

また、多層板中間体２２上にメッキにより配線層１０を形成するので、両者間の電気的な接続が確実に形成される。

更に、上述したように、本実施形態では、パターニングした配線層の上に導体バンプを形成するので、導体バンプと配線パターンとの接続ミスが少なく、精密な配線パターンを形成することができ、集積度を向上させることができる。

また、配線層上に導体バンプを形成する手法とスルホールメッキによる層間接続の手法を組み合わせることにより、集積度の高い多層板を形成することができる。

更に、層間接続の手法として導体バンプを中央の絶縁性基板内に介挿したコア材を用いることにより、更に集積度の高い多層板を形成することができる。

また、導体バンプを絶縁性シートに貫通させる手法として絶縁性基板と絶縁性シートとの間の空間に減圧を作用させる手法を用いることにより、プレス機などの大掛かりな設備を必要とせずに多層板を製造することができる。

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではない。

例えば、本実施形態において、導体バンプを貫通させるのに使用する絶縁性基板としては、ガラスクロスやマット、有機合成繊維布やマット、或いは紙などの補強材で強化された合成樹脂系シートが挙げられる。ここで、合成樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリ４フッ化エチレン６フッ化プロピレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂、あるいはブタジエンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、ネオプ
レンゴム、シリコーンゴムなどのゴム類が挙げられる。

そして、前記略円錐形の導体バンプの形成は、導電性組成物で形成する場合、例えば比較的厚いメタルマスクを用いた印刷法で、アスペクト比の高い略円錐形の導体バンプ群を形成できる。

本発明において、略円錐形の導体バンプ群を導電性金属で形成する手段としては、例えば、銅箔などの支持基体面の所定位置に、金もしくは銅のボールを押し付け、しかる後に引き離すことにより先端が尖った略円錐形の導体（素子）群を形成できる。また予め、略円錐形の導体の形に対応する凹部を形成したプレートに溶融金属を注入し、略円錐形の導体バンプ群を形成することも可能である。更に他の手段として、支持フィルム面上に感光性レジストを厚めに塗布し、支持フィルム側から露光することにより先端が尖った台形の凹部を持った窪み群を形成した後、前記支持フィルムを除去し、この支持フィルム除去面
に金属膜を張り、銅、金、銀、半田などをメッキして所定位置に微小な略円錐形の導体バンプ群を形成してもよい。

また、本発明において、略円錐形の導体バンプ群を支持する基体としては、離形性のあるフィルムあるいは金属箔などが挙げられ、この支持基体は１枚のシートであってもよく、パターン化されたものでもよく、その形状は特に限定されない。

（第２の実施形態）
以下、本実施形態に係る第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態のうち、上記第１の実施形態と重複する内容に付いては説明を省略する。

図１１〜図１７は本実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を模式的に示した垂直断面図である。

本実施形態では、図２に示した絶縁性基板１の代わりに、図１１に示したような、導体バンプ群３９，３９，…で層間接続されたコア材５０を使用した。

このコア材５０の上下各面の導体板３２ａ，３２ｂをパターニングして配線層３３，３７を両面に形成したのち（図１２）、これらの配線層３３，３７上に導体バンプ群３４，３４，…及び導体バンプ群３８，３８，…をそれぞれ形成し（図１３）、その上に絶縁性シート３５，３６をそれぞれセットし（図１４）、コア材５０と絶縁性シート３５，３６との間の空間を密閉したのち、この空間に減圧を作用させて導体バンプ群３４，３４，…及び導体バンプ群３８，３８，…を絶縁性シート３５，３６にそれぞれ貫通させると共に絶縁性シート３５，３６を硬化させた（図１５）。しかる後に表面研磨して絶縁性シート３５，３６上に突き出た導体バンプ群３４，３４，…及び導体バンプ群３８，３８，…の先端をそれぞれ除去し（図１６）、しかる後に導体バンプ群３４，３４，…及び導体バンプ群３８，３８，…の表面露出部に対応して配線層４０，４１をそれぞれ形成した（図１７）。

本実施形態によれば、導体バンプ群３９，３９，…で層間接続されたコア材５０を用いているので、スルホールを形成する必要がない。そのため、スルホールを穿孔するスペースを確保する必要がなく、より配線密度を上げることができるので、集積度を更に向上させることができる、という特有の効果が得られる。

本発明の第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した垂直断面図である。 従来の導体貫通法によるプリント配線基板製造方法の製造工程を示した垂直断面図である。

符号の説明

１…絶縁性基板、２…導体板、３…第１の配線層、４…導体バンプ、５…絶縁性シート、１０…第２の配線層。

Claims (1)

1. 導体金属箔または配線層の形成された絶縁性基板上の所定位置に、略円錐形の導体バン
   プ群を形成する工程と、
   前記導体バンプ群の先端側に硬化性の絶縁性シートを重ねる工程と、
   前記導体バンプ群を前記絶縁性シートから突出させる工程と、
   前記絶縁性シートを硬化させる工程と、
   硬化した前記絶縁性シートの面と前記導体バンプ群の先端部を、研磨して平坦化する工
   程と、
   前記平坦化された前記絶縁性シート及び導体バンプ群の先端部上にメッキにより配線パ
   ターンを形成する工程と
   を有するプリント配線基板の製造方法。

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