JP4397139B2 - 導電性バンプの製造装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線基板の製造工程において、銅箔に導電性ペーストからなる導電性バンプを転写形成するときに利用される導電性バンプの製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
多層配線基板は、益々の高密度化と製造工程の単純化が進んでいるが、それにも増して品質と生産性の向上が望まれている。
高密度化された多層配線基板28の一例として、図5に示すようなものが知られている。
このような多層配線基板28を製造するには、図3に示すように、中心部の絶縁性コア基板20と、この絶縁性コア基板20の両側に配置されている絶縁性プリプレグ22と、さらにこの絶縁性プリプレグ22の外側に配置されている銅箔23とが用いられる。
【0003】
前記絶縁性コア基板20には、少なくともいずれか一方の面に、この例では両面に、配線パターン21が予め形成されている。この配線パターン21の一方の面には、対応する絶縁性コア基板20の配線パターン21に対応するように、導電性ペーストの印刷と乾燥を行って円錐状に形成した導電性バンプ24が設けられている。
【0004】
このようにして形成された絶縁性コア基板20の両面の配線パターン21に、それぞれ絶縁性プリプレグ22と、前記導電性バンプ24を設けた銅箔23を順次積層し、加熱しながらプレスする。すると、絶縁性プリプレグ22は、基材に絶縁性樹脂を浸透させてあって半硬化状態にあるため、加熱により一時的に軟化して、図4に示すように銅箔23の導電性バンプ24がこの絶縁性プリプレグ22を貫通して絶縁性コア基板20の対応する位置の配線パターン21に圧着して電気的に接続される。絶縁性プリプレグ22は、加熱されることにより、絶縁性樹脂が一旦溶融した後硬化するので、絶縁体層と接着層とを兼ね備えた状態で絶縁性コア基板20に固着される。
積層接着された外表面の銅箔23は、通常の露光処理やその他の電気化学的処理により不要部分が削除されて、図5に示すような配線パターン25を有する多層配線基板28が形成される。
【0005】
多層配線基板28を構成する導電性バンプ24は、配線パターン21、25間の電気的接続を行うためのものであるから、この導電性バンプ24の高さや大きさに不揃いがあると、接触不良となり、製品の品質低下を招いてしまう。このため、アスペクト比(転写面積とペースト高さの比)が高く、かつ、高さが一定であることが必須である。このことは、導電性ペーストの転写量ができるだけ多いことの他に、導電性バンプ24の高さにばらつきの無い、精度のより高い導電性バンプ24の製造装置が望まれていた。
【0006】
以上のような多層配線基板28の製造時において、図3に示すように銅箔23に円錐形状の導電性バンプ24を形成するには、図6に示すようなスクリーン印刷方法が採用されていた。この方法は、まず、厚さが0.5mm程度の薄い金属板に多数のペースト吐出孔30を開けた印刷版31を用意し、その上に、導電性ペースト32を置き、この導電性ペースト32を、ゴムで出来た板状のスキージ33で押し付けながら、このスキージ33を摺動することで、導電性ペースト32は、ペースト吐出孔30から押し出され、平らなテーブル34上に載せた銅箔23に粘着力で転写され、導電性バンプ24が形成されるようにしたものである。
【0007】
このような従来の方法では、導電性ペースト32の粘性によって銅箔23に転写するものであるから、銅箔23に転写される導電性ペースト32の転写量は、その粘性の度合いに依存する。転写量を多くするために、粘性の高いペーストを選んだとしても、物性上限界があり、粘度の度合いだけでは、所期の目的が達成できなかった。
【0008】
高粘度の導電性ペースト32を用いることで、仮にある程度高いアスペクト比を得ることが出来たとしても、ペーストの粘度が大きくなりすぎると、導電性ペースト32の粘弾性挙動が不安定でペースト糸引きが発生する。そのため、左右対称形で、高さが高い位置で一定した望ましい円錐状導電性バンプの作成が困難であった。
【0009】
また、図6に示す従来のスクリーン印刷方法では、1往復で1枚しか印刷することができず、作業効率が悪いという問題があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、導電性ペーストの転写量が可能な限り多く、かつ、高さの一定した高いアスペクト比をもった導電性ペーストを被印刷物に転写する方法及び装置を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、印刷動作の無駄を無くし、より一層作業効率を上げることを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、印刷版のペースト吐出孔からの導電性ペーストの吐出量を加圧によって増大させ、また、被印刷物を固定する機構として、円弧状に形成したドラムに固定するように形成することで、印刷版と被印刷物の間に隙間を生じさせ、この隙間に加熱切断手段を介在したものである。
【0012】
そして、ドラムと印刷版を同期して駆動させることにより、導電性ペーストをより多く転写させ、かつ、ペースト円柱のより高い位置で加熱溶断して、高いアスペクト比の導電性バンプを形成するようにしたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による導電性バンプ形成方法及びその製造装置の一実施例を図1に基づき説明する。
23は、たとえば、長さ500mm、厚さ0.018mmの被印刷物としての銅箔である。この銅箔23は、ドラム13の外周面に、両端のクランパ11により支えられつつ固定される。このドラム13の外周面には、多数の吸着孔16が穿設され、このドラム13に連結した吸引ポンプ14により吸引して銅箔23をドラム13の外周に吸着して固定し、プリント後に外される。このドラム13は、図示しない駆動装置により一定速度で正逆いずれの方向にも回転される。
【0014】
このドラム13の外周面に臨ませて、印刷版31が固定枠15により周囲を支持されて設けられ、この印刷版31は、図示しない駆動装置により前記ドラム13と同期して直線運動するように構成されている。この印刷版31は、たとえば、長さ1000mm、厚さ0.5mmで、0.2mmΦのペースト吐出孔30が10万個程度穿設されている。このペースト吐出孔30の数と孔径は、前記銅箔23の配線パターンにより決定される。
【0015】
4は、前記印刷版31の上面に位置して設けられたペースト押し出しチャンバーである。このペースト押し出しチャンバー4の内部には、高粘度で、かつ、導電性のあるペースト32が充填され、上端には、ペースト32の吐出量を調整する圧力調整弁3を介して、図示しない加圧ポンプなどの圧力源が連結されている。また、このペースト押し出しチャンバー4の下端部には、ペースト32が吐出するためのペースト吐出口18が開口し、このペースト吐出口18の外周であって、前記印刷版31との接触面に臨ませて、内部を高い圧力で維持するための圧力シール19が設けられている。
【0016】
前記ペースト押し出しチャンバー4の前後には、それぞれ、押圧用ローラ1及び2が設けられ、一方の押圧用ローラ1は、図1のように、印刷版31が左方向に移動し、かつ、ドラム13が左回転するときに、印刷版31とドラム13が常に密着するように下降する。また、他方の押圧用左ローラ2は、図2のように、印刷版31が右方向に移動し、かつ、ドラム13が右回転するときに、印刷版31とドラム13が常に密着するように下降する。
【0017】
前記押圧用ローラ1又は2により印刷版31がドラム13の銅箔23に密着することで、印刷版31は、逆へ字形に屈曲した状態になるので、ドラム13が円形であることと相俟って、印刷版31とドラム13の接触面の前後には、それぞれ隙間10が形成される。この隙間10に臨ませて、それぞれ加熱手段としての加熱用光源7が設けられる。この加熱用光源7から印刷版31の面と垂直方向に広がって発射される光線8は、前記ペースト32に吸収され易い波長を持ち、レンズ9により集光して転写後のペースト円柱部分の一部を局部的に加熱し軟化させ、印刷版31からの版離れを安定させるとともに、形成された導電性バンプ24の円錐状の頂部分の形状を先鋭化している。
この結果、転写後の導電性バンプ24は、高アスペクト比をもって形成される。
【0018】
次に、図1に示した本発明の実施の形態における作用を説明する。
先ず、目的の配線パターンのペースト吐出孔30を有する印刷版31を固定枠15に固定する。また、所定の長さと厚さの銅箔23をドラム13上にクランパ11で支えつつ、吸引ポンプ14で吸引してセットし、さらに、導電性ペースト32をペースト押し出しチャンバー4に充填する。
【0019】
次に、ドラム13の周速と印刷版31の直線移動速度が一致するように同期させ、例えば、周速5m/minにて回転及び移動させる。ペースト押し出しチャンバー4内の圧力は、圧力調整弁3により、例えば、0.5MPaに設定する。さらに、一方の押圧用ローラ1を下降して、印刷版31とドラム13上の銅箔23とを密着させる。
【0020】
この状態で導電性ペースト32を吐出させて銅箔23上に転写させる。転写直後のペースト円柱には、銅箔23と印刷版31の一方の隙間10に設けた加熱用光源7により、ペースト側面に向けて、例えば、波長1.3μm、出力10Wの赤外線レーザ光を発射し、シリンダーレンズ9で集光してペースト円柱のほぼ中心に照射する。すると、ペースト円柱の表面温度は、約50度に上昇し、局部的に粘度低下が生じ、その部分からペースト円柱は、円錐状に破断する。
【0021】
以下、同様の手順で連続的に印刷を行うと、印刷版31の直線移動とドラム13の回転に伴い、ペースト吐出孔30から押し出されて転写されたペースト32は、次々に一定位置で破断し、銅箔23上に導電性バンプ24が形成される。ちなみに、このときの銅箔23への導電性ペースト32の転写量は、従来に比較して数倍以上で、ばらつきの無い高い精度のプリントができた。
【0022】
図1においては、印刷版31が図の右から左に移動するときの作用であるが、本発明では、図2のように、印刷版31が左から右に移動するときにも印刷を行うことが出来、往復でそれぞれ1枚ずつ印刷が可能である。
すなわち、他方の押圧用ローラ2を下降して、印刷版31とドラム13上の銅箔23とを密着させ、また、転写直後のペースト円柱には、銅箔23と印刷版31の他方の隙間10に設けた加熱用光源7により、ペースト側面に向けて照射する。その他、印刷版31が左から右方向に直線移動し、ドラム13が右回転する以外は、その動作において、図1の場合と変わるところはない。
【0023】
このように、本発明によれば、転写途中の円柱状のペースト32が一定の位置で安定して切断されるので、転写精度が高く、かつペースト32の転写量の多い導電性バンプ10が連続生成される。また、従来の印刷方法に比べて生産性が少なくとも2倍以上と高く、さらに、チャンバー4内の圧力と加熱用光源7の出力エネルギーを調整することで、ペースト32の粘度に左右されること無く印刷を行うことが可能である。
【0024】
前記実施例では、導電性バンプ10の形成について説明したが、これに限られるものではなく、フラットディスプレイパネルのプラズマ封じ込めセル等の、高いアスペクト比を必要とされる、印刷物の高さが必要なものにも、高精度に製造でき、高さのばらつきによる不良を低減させることが出来る。
【0025】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、印刷版に穿設したペースト吐出孔に供給された導電性ペーストを被印刷物に転写するようにした導電性バンプの製造装置において、前記被印刷物を外周面に固定しつつ回転するドラムと、前記被印刷物と局部的に接触しながら前記ドラムの回転に同期して前記印刷版を略直線的に移動をする移動手段と、前記印刷版における前記被印刷物との局部的な接触位置の近くにペースト吐出口を臨ませて設けられ、内部に充填した前記導電性ペーストを加圧により押し出すペースト押し出しチャンバーと、前記印刷版と被印刷物との局部的な接触部から離れるに従い互いに離反する方向に移動せしめてこれらの間に隙間を形成し、この隙間に、前記印刷版から被印刷物に転写したペースト円柱部分の一部を局部的に加熱する加熱手段とを具備したので、以下の効果を有する。
(1)導電性ペーストをより多く転写させ、高いアスペクト比の導電性バンプを形成することができる。
【0026】
(2)曲率一定の回転するドラムを所定速度で回転することにより、引き離す速度を所定値に制御でき、導電性ペーストの転写量を所定量に制御できる。
【0027】
(3)被印刷物をドラムに取り付けるだけで一定の曲率により引き離すことができるとともに、被印刷物の導電性ペーストの転写作業による変形を防止でき、また、被印刷物のドラムへの装着とドラムからの取り外しが容易になる。
【0028】
(4)加圧によってペーストの転写量を必要かつ十分なだけ吐出させることができ、高いアスペクト比の導電性バンプを形成することが出来る。
ちなみに、従来のスキージを用いてペーストを押し出した場合には、ペースト吐出孔1個あたり0.001mm3の転写量であった。
これに対し、本発明の具体的実施例によれば、ドラムの周速5m/min、チャンバー内圧0.5MPaでペースト32を押し出すと、厚さ0.5mm、穴径0.2mmのペースト吐出孔1個あたり0.006mm3の転写量であった。
このことから、転写量は増加していることが分かり、空気圧又は液圧によってペーストを押し出す方法が有効であることがわかる。
【0029】
(5)ペースト円柱のほぼ中心に照射すると、ペースト円柱の表面温度が上昇し、局部的に粘度低下が生じ、その部分からペースト円柱は、理想的な円錐状に破断する。また、印刷版離れ位置が常に一定になるように制御でき、ペーストの粘性が高いものを用いても、糸引きが無く、ばらつきの少ない導電性ペーストを連続生成できる。
【0030】
請求項2記載の発明によれば、加熱手段は、ペーストに吸収され易い波長のレーザ光線を発射し、レンズによりペーストに集光せしめたので、極めて小さくて多数個のペースト円柱を効率よく切断できる。
ちなみに、赤外線レーザ光を照射しないと、ペースト転写量のばらつきが50%程度であったが、本発明により赤外線レーザ光を照射すると、転写量のばらつきが5%以下であり、ばらつきの少ない導電性ペーストを連続生成するためには非常に有効であることが分かる。
【0031】
請求項3記載の発明によれば、ペースト押し出しチャンバーの側部に臨ませて印刷版を被印刷物に局部的に接触せしめる押圧用ローラを設けたので、印刷版を被印刷物に一定の圧力で押圧できるとともに、印刷版と被印刷物との間により大きな隙間が形成でき、形成される導電性バンプの加熱溶断処理がより容易になる。
【0032】
請求項4記載の発明によれば、ドラムと印刷版を互いに同期して正逆移動可能に設け、ペースト押し出しチャンバーの一方側部に臨ませてドラムと印刷版の一方向の移動のときに印刷版を被印刷物に局部的に接触せしめる一方の押圧用ローラを設けるとともに、ペースト押し出しチャンバーの他方側部に臨ませてドラムと印刷版の他方向の移動のときに印刷版を被印刷物に局部的に接触せしめる他方の押圧用ローラを設けたので、印刷版31が一方向に移動するときに印刷できるだけでなく、印刷版31が他方向に移動するときにも印刷を行うことができ、往復でそれぞれ1枚ずつ印刷が可能であり、作業効率を大幅に向上できる。
【0033】
請求項5記載の発明によれば、銅箔を外周面に吸引固定しつつ回転するドラムと、銅箔と局部的に接触しながらドラムの回転に同期して印刷版を略直線的に移動をする移動手段と、印刷版における銅箔との局部的な接触位置にペースト吐出口を臨ませて固定的に設けられ、内部に充填した導電性ペーストを圧力調整弁により調整された空気圧により押し出すペースト押し出しチャンバーとを具備し、印刷版と銅箔との局部的な接触部から離れるに従い互いに離反する方向に移動せしめてこれらの間に隙間を形成し、この隙間における印刷版から銅箔に転写したペースト円柱部分を局部的に加熱するためのペーストに吸収され易い波長のレーザ光線を発射し、レンズによりペーストの一部に集光せしめる加熱手段を設けたので、特に、多層配線基板の製造に用いられる銅箔に導電性バンプを形成するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による導電性バンプ形成方法及びその製造装置の一実施例を示す動作説明図で、一方向移動時(往動時)の印刷説明図である。
【図2】図1の導電性バンプ形成方法及びその製造装置の動作説明図において、他方向移動時(復動時)の印刷説明図である。
【図3】多層配線基板の製造方法における積層前の分解断面図である。
【図4】図3の各部材を積層した後の断面図である。
【図5】多層配線基板の完成後の断面図である。
【図6】従来の導電性バンプ形成方法及びその製造装置の動作説明図である。
【符号の説明】
1…一方の押圧用ローラ、2…他方の押圧用ローラ、3…圧力調整弁、4…ペースト押し出しチャンバー、7…加熱手段としての加熱用光源、8…光源、9…シリンダーレンズ、10…隙間、11…クランパ、13…ドラム、14…吸引ポンプ、15…支持枠、16…吸着孔、18…ペースト吐出口、19…圧力シール、20…絶縁性コア基板、21…配線パターン、22…絶縁性プリプレグ、23…被印刷物としての銅箔、24…導電性バンプ、25…配線パターン、28…多層配線基板、30…ペースト吐出孔、31…印刷版、32…導電性ペースト、33…スキージ、34…テーブル。
Claims (5)
- 印刷版に穿設したペースト吐出孔に供給された導電性ペーストを被印刷物に転写するようにした導電性バンプの製造装置において、前記被印刷物を外周面に固定しつつ回転するドラムと、前記被印刷物と局部的に接触しながら前記ドラムの回転に同期して前記印刷版を略直線的に移動をする移動手段と、前記印刷版における前記被印刷物との局部的な接触位置の近くにペースト吐出口を臨ませて設けられ、内部に充填した前記導電性ペーストを加圧により押し出すペースト押し出しチャンバーと、前記印刷版と被印刷物との局部的な接触部から離れるに従い互いに離反する方向に移動せしめてこれらの間に隙間を形成し、この隙間に、前記印刷版から被印刷物に転写したペースト円柱部分の一部を局部的に加熱する加熱手段とを具備してなることを特徴とする導電性バンプの製造装置。
- 加熱手段は、ペーストに吸収され易い波長のレーザ光線を発射し、レンズによりペーストに集光せしめてなることを特徴とする請求項1記載の導電性バンプの製造装置。
- ペースト押し出しチャンバーの側部に臨ませて印刷版を被印刷物に局部的に接触せしめる押圧用ローラを設けてなることを特徴とする請求項1記載の導電性バンプの製造装置。
- ドラムと印刷版を互いに同期して正逆移動可能に設け、ペースト押し出しチャンバーの一方側部に臨ませてドラムと印刷版の一方向の移動のときに印刷版を被印刷物に局部的に押圧せしめる一方の押圧用ローラを設けるとともに、ペースト押し出しチャンバーの他方側部に臨ませてドラムと印刷版の他方向の移動のときに印刷版を被印刷物に局部的に押圧せしめる他方の押圧用ローラを設けてなることを特徴とする請求項1記載の導電性バンプの製造装置。
- 印刷版に穿設したペースト吐出孔に供給された導電性ペーストを多層配線基板用の銅箔に転写して導電性バンプを形成するようにした導電性バンプの製造装置において、前記銅箔を外周面に吸引固定しつつ回転するドラムと、前記銅箔と局部的に接触しながら前記ドラムの回転に同期して前記印刷版を略直線的に移動をする移動手段と、前記印刷版における前記銅箔との局部的な接触位置にペースト吐出口を臨ませて固定的に設けられ、内部に充填した前記導電性ペーストを圧力調整弁により調整された空気圧により押し出すペースト押し出しチャンバーとを具備し、前記印刷版と銅箔との局部的な接触部から離れるに従い互いに離反する方向に移動せしめてこれらの間に隙間を形成し、この隙間における前記印刷版から銅箔に転写したペースト円柱部分を局部的に加熱するためのペーストに吸収され易い波長のレーザ光線を発射し、レンズによりペーストの一部に集光せしめる加熱手段を設けてなることを特徴とする導電性バンプの製造装置。
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