JP4561891B2 - Method for manufacturing conductor for interlayer connection - Google Patents

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Description

本発明は、配線層と絶縁層とが交互に積層された多層プリント基板において、隣接する配線層を層間接続するために、絶縁層内のビアホールに配置される層間接続用導電体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing an interlayer connection conductor disposed in a via hole in an insulating layer in order to connect adjacent wiring layers in a multilayer printed circuit board in which wiring layers and insulating layers are alternately stacked. .

従来の多層プリント配線基板においては、例えば特許文献１に記載されるように、絶縁層としての樹脂フィルムに形成されたビアホール内に、導電性の金属粒子に導電性のフィラーや樹脂粒子を添加したものを溶剤に混合させて攪拌した導電ペーストを充填し、この導電ペーストを用いて隣接する配線層（回路パターン層）の層間接続を行なっていた。   In a conventional multilayer printed wiring board, for example, as described in Patent Document 1, conductive fillers and resin particles are added to conductive metal particles in via holes formed in a resin film as an insulating layer. A conductive paste mixed with a solvent and stirred was filled, and this conductive paste was used to connect adjacent wiring layers (circuit pattern layers).

ただし、導電ペーストをビアホールに充填するときに、導電ペーストがビアホール以外の樹脂フィルムの表面に付着しないようにするために、ビアホールの導電ペースト充填入口側となる樹脂フィルムの表面に保護フィルムを貼着していた。このように保護フィルムを貼着した樹脂フィルムにビアホールを形成するために、例えば保護フィルム側からレーザ光を照射していた。このレーザ光の照射により、樹脂フィルムの保護フィルムの貼着面とは反対側の面に形成された回路パターン層を底面とする有底孔が形成される。この有底孔をビアホールとして、当該ビアホール内に導電ペーストを充填する。そして、導電ペーストの充填後、保護フィルムを樹脂フィルムから剥離して、ビアホールに導電ペーストが充填された樹脂フィルムを得ていた。
特開２００１−２４３２３号公報 However, when filling the via hole with the conductive paste, a protective film is attached to the surface of the resin film that becomes the conductive paste filling inlet side of the via hole in order to prevent the conductive paste from adhering to the surface of the resin film other than the via hole. Was. Thus, in order to form a via hole in the resin film which stuck the protective film, the laser beam was irradiated, for example from the protective film side. By this laser light irradiation, a bottomed hole is formed with the circuit pattern layer formed on the surface of the resin film opposite to the surface to which the protective film is attached as the bottom surface. Using the bottomed hole as a via hole, the via paste is filled with a conductive paste. And after filling with the conductive paste, the protective film was peeled from the resin film to obtain a resin film in which the via paste was filled with the conductive paste.
JP 2001-24323 A

従来のように、保護フィルムを用いてビアホールに導電ペーストを充填する場合、まず、レーザ加工などによって、保護フィルム及び樹脂フィルムに、ビアホールとなる有底孔を形成する必要がある。この有底孔の形成時には、必ず加工屑が発生する。   When filling a via hole with a conductive paste using a protective film as in the prior art, first, it is necessary to form a bottomed hole to be a via hole in the protective film and the resin film by laser processing or the like. When the bottomed hole is formed, machining waste is always generated.

ここで、導電ペーストは、保護フィルム上に塗布され、刷毛等によってビアホール内に押し込まれることによって充填される。従って、加工屑が保護フィルムの表面に付着していると、ビアホール内への導電ペーストの充填時に、その加工屑が導電ペースト中に取り込まれる可能性が生じる。このような加工屑がビアホールに充填された導電ペースト中に混入していると、層間接続の信頼性を低下させる要因となる。このため、導電ペーストを頻繁に交換しなければならず、これにより、製造コストが高くなってしまう。   Here, the conductive paste is applied onto the protective film and filled by being pushed into the via hole with a brush or the like. Therefore, when the processing waste adheres to the surface of the protective film, there is a possibility that the processing waste is taken into the conductive paste when the via paste is filled with the conductive paste. If such processing waste is mixed in the conductive paste filled in the via hole, it becomes a factor of reducing the reliability of interlayer connection. For this reason, the conductive paste must be frequently replaced, which increases the manufacturing cost.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、多層プリント基板において、層間接続の接続信頼性を向上することが可能な層間接続用導電体を製造する製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a manufacturing method for manufacturing a conductor for interlayer connection capable of improving connection reliability of interlayer connection in a multilayer printed board. To do.

上記目的を達成するために、請求項１に記載の層間接続用導電体の製造方法は、
耐熱プレート上に、形成すべき導電体形状に対応する形状を有するように、銀粒子と錫粒子とを溶剤に混ぜ合わせて製造した導電ペーストを印刷する印刷工程と、
導電ペーストが印刷された耐熱プレートを、蒸気式リフローはんだ付装置により、錫粒子の一部のみが銀粒子と合金化する短時間だけ、錫粒子の融点以上の温度まで加熱する加熱工程と、
加熱により固化された導電体を耐熱プレートから回収する回収工程と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for manufacturing an inter-layer connection conductor according to claim 1,
On the heat-resistant plate, a printing step of printing a conductive paste produced by mixing silver particles and tin particles with a solvent so as to have a shape corresponding to the shape of the conductor to be formed;
A heating step in which the heat-resistant plate on which the conductive paste is printed is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the tin particles only for a short time when only a part of the tin particles are alloyed with the silver particles by a vapor reflow soldering device;
And a recovery step of recovering the conductor solidified by heating from the heat-resistant plate.

請求項１に記載の発明では、従来のように樹脂フィルム（絶縁層）のビアホールに導電ペーストを充填することなく、隣接する配線層を層間接続することができるように、予め、絶縁層のビアホールの形状に対応した導電体を作製する。このように作製された導電体は、絶縁層の各ビアホール内に１個ずつ配置される。従って、ビアホール形成時の加工屑が導電体中に混入する虞はない。このような理由から、予めビアホールの形状に対応した導電体を用いることにより、層間接続の信頼性が低下することを抑制することができる。   In the first aspect of the present invention, the via hole of the insulating layer is previously formed so that adjacent wiring layers can be connected to each other without filling the via hole of the resin film (insulating layer) with a conductive paste as in the prior art. A conductor corresponding to the shape is prepared. One conductor thus produced is arranged in each via hole of the insulating layer. Therefore, there is no possibility that the processing waste at the time of forming the via hole is mixed into the conductor. For these reasons, it is possible to prevent the reliability of interlayer connection from being lowered by using a conductor corresponding to the shape of the via hole in advance.

特に、請求項１に記載の発明では、銀粒子と錫粒子とを含む導電ペーストを耐熱プレート上に印刷し、蒸気式リフローはんだ付装置により、錫粒子の一部のみが銀粒子と合金化する短時間（数秒オーダー）だけ、錫粒子の融点以上の温度まで加熱することによって、導電体を製造している。ここで、錫粒子は、通常、その表面は酸化錫によって覆われている。導電ペーストを固化させて導電体を製造するには、リフロー加熱時に、その酸化錫を破壊して、錫粒子の一部の錫を銀粒子と合金化させる必要がある。本発明では、リフロー装置として、蒸気式リフローはんだ装置を用いているので、熱媒体である蒸気が低温のワーク（導電ペースト）に触れる際に液化して、体積の急激な収縮（爆縮）が生じる。この爆縮のエネルギーが、錫粒子表面の酸化錫を突き破り、その酸化錫が破壊された箇所から溶融した錫が流出し、銀粒子と合金化する。これにより、層間接続用導電体として充分な強度を確保することができる。 In particular, in the invention according to claim 1, a conductive paste containing silver particles and tin particles is printed on a heat-resistant plate, and only a part of the tin particles is alloyed with the silver particles by a vapor reflow soldering apparatus. The conductor is manufactured by heating to a temperature equal to or higher than the melting point of the tin particles for a short time (on the order of several seconds) . Here, the surface of the tin particles is usually covered with tin oxide. In order to solidify the conductive paste to produce a conductor, it is necessary to break down the tin oxide during reflow heating and to alloy some of the tin particles with silver particles. In the present invention, since a steam reflow soldering device is used as the reflow device, the heat medium vapor liquefies when it touches a low-temperature work (conductive paste), and sudden volume contraction (explosion) occurs. Arise. This implosion energy breaks through the tin oxide on the surface of the tin particles, and the molten tin flows out from the location where the tin oxide is destroyed, and alloyed with the silver particles. Thereby, sufficient intensity | strength as a conductor for interlayer connection is securable.

ただし、リフロー加熱時間は数秒オーダーの短い時間であるため、銀粒子と合金化するのは、錫粒子の一部に留まる。換言すれば、製造される導電体には、錫と銀との合金部分の他に、錫及び銀がそれぞれ単独の成分として残されている。従って、後に、導電体が、層間接続用導電体として、樹脂フィルムのビアホールに配置された状態で、加熱及び加圧により複数枚の樹脂フィルムが積層されるとき、層間接続用導電体は、樹脂フィルムとともに変形すること、及び錫成分が、回路パターン層を形成する金属層と相互に拡散して金属接合することが可能となる。これにより、層間接続用導電体によって、隣接する回路パターン層を良好に層間接続することができる。   However, since the reflow heating time is a short time on the order of several seconds, it is only a part of the tin particles that is alloyed with the silver particles. In other words, in the manufactured conductor, in addition to the alloy portion of tin and silver, tin and silver are left as individual components. Therefore, when a plurality of resin films are laminated by heating and pressurization in the state where the conductor is disposed in the via hole of the resin film as an interlayer connection conductor, the interlayer connection conductor is It becomes possible to deform together with the film, and the tin component diffuses mutually with the metal layer forming the circuit pattern layer to be metal-bonded. Thereby, the adjacent circuit pattern layers can be satisfactorily connected by the interlayer connecting conductor.

請求項２に記載したように、印刷工程では、形成すべき導電体形状に対応する複数の孔部が形成されたシート状マスクを耐熱プレート上に載置した状態で、シート状マスクの複数の孔部に導電ペーストを充填することにより、耐熱プレート上に、導電体形状に対応する形状を有する導電ペーストを印刷することが好ましい。これにより、導電ペーストを、所望の導電体形状に対応する形状で、耐熱プレート上に容易に印刷することができる。   According to a second aspect of the present invention, in the printing process, a plurality of sheet-shaped masks are mounted in a state where the sheet-shaped mask having a plurality of holes corresponding to the shape of the conductor to be formed is placed on the heat-resistant plate. It is preferable to print the conductive paste having a shape corresponding to the shape of the conductor on the heat-resistant plate by filling the hole with the conductive paste. Accordingly, the conductive paste can be easily printed on the heat resistant plate in a shape corresponding to a desired conductor shape.

請求項３に記載したように、シート状マスクは、加熱工程が行なわれる前に耐熱プレートから除去されることが好ましい。これにより、導電ペーストの側面も露出されるので、導電ペーストの加熱を効果的に行なうことができる。   As described in claim 3, it is preferable that the sheet-like mask is removed from the heat-resistant plate before the heating step is performed. Thereby, since the side surface of the conductive paste is also exposed, the conductive paste can be effectively heated.

請求項４に記載したように、回収工程は、耐熱プレートを溶剤中に浸漬させた状態で、当該耐熱プレートを超音波により振動させることにより、導電体を耐熱プレートから分離させる工程を含むことが好ましい。これにより、導電体の耐熱プレートからの分離を効率的に行なうことができるとともに、その溶剤により導電体を洗浄することも可能となる。なお、耐熱プレートから分離された溶剤中の導電体は、フィルタで濾して取出せば良い。   As described in claim 4, the collecting step includes a step of separating the conductor from the heat-resistant plate by vibrating the heat-resistant plate with ultrasonic waves while the heat-resistant plate is immersed in the solvent. preferable. Thus, the conductor can be efficiently separated from the heat-resistant plate, and the conductor can be washed with the solvent. Note that the conductor in the solvent separated from the heat-resistant plate may be removed by filtering with a filter.

請求項５に記載したように、溶剤として、テルピネオールを用いることが好ましい。溶剤として、例えばロジン及び活性剤を含むフラックスを用いた場合、その活性剤の作用により、錫粒子の表面の酸化被膜が除去され、銀粒子と錫粒子との濡れ性が増す。このため、導電ペーストは、耐熱プレートに印刷されたときの形状を維持することが困難になる。それに対して、テルピネオールには、フラックスのような活性作用がないので、導電ペーストの形状をほぼそのまま維持することができる。   As described in claim 5, terpineol is preferably used as the solvent. For example, when a flux containing rosin and an activator is used as the solvent, the oxide film on the surface of the tin particles is removed by the action of the activator, and the wettability between the silver particles and the tin particles is increased. For this reason, it becomes difficult for the conductive paste to maintain its shape when printed on the heat-resistant plate. On the other hand, since terpineol has no active action like flux, the shape of the conductive paste can be maintained almost as it is.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、最初に、本実施形態により製造される層間接続用導電体を用いた、多層プリント基板の製造方法の一例を、図１を用いて説明する。図１（ａ）〜（ｆ）は、多層プリント基板の各製造工程を説明するための工程別断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, first, an example of a method for manufacturing a multilayer printed board using the interlayer connection conductor manufactured according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1A to FIG. 1F are cross-sectional views for each process for explaining each manufacturing process of the multilayer printed board.

図１（ａ）に示すように、まず、絶縁性基材である樹脂フィルム１の片側表面に導体である金属層２を貼着したフィルムを用意する。樹脂フィルム１は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂６５〜３５重量％とポリエーテルイミド樹脂３５〜６５重量％とからなる厚さ２５〜７５μｍの熱可塑性樹脂フィルムである。金属層２は例えば厚さ１８μｍの銅箔により形成されている。   As shown to Fig.1 (a), the film which stuck the metal layer 2 which is a conductor to the one side surface of the resin film 1 which is an insulating base material first is prepared. The resin film 1 is, for example, a thermoplastic resin film having a thickness of 25 to 75 μm composed of 65 to 35% by weight of polyetheretherketone resin and 35 to 65% by weight of polyetherimide resin. The metal layer 2 is formed of, for example, a copper foil having a thickness of 18 μm.

次に、導体により構成される回路パターン３を樹脂フィルム１の表面に形成する回路パターン形成工程を実施する。回路パターン形成工程は、エッチング、印刷、蒸着、めっき等により行うことができるが、本実施形態では図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）の樹脂フィルム１に貼着された金属層２をエッチングし、金属層２を所望の回路パターン３に形成して、片面に第１の回路パターン層（配線層）１０を作成する。   Next, the circuit pattern formation process which forms the circuit pattern 3 comprised with a conductor on the surface of the resin film 1 is implemented. The circuit pattern forming step can be performed by etching, printing, vapor deposition, plating, etc. In this embodiment, as shown in FIG. 1 (b), the metal adhered to the resin film 1 in FIG. 1 (a). The layer 2 is etched, the metal layer 2 is formed in a desired circuit pattern 3, and the first circuit pattern layer (wiring layer) 10 is formed on one side.

次に、図１（ｃ）に示すように、回路パターン層１０が設けられていない側の樹脂フィルム１の表面に炭酸ガスレーザを照射することにより、樹脂フィルム１に回路パターン３を底面とする有底のビアホール４を複数個形成する（ビアホール形成工程）。各ビアホール４の開口径は、例えば１００μｍ〜１５０μｍ程度であって、後述の導電体配置工程で配置される１個の導電体（ペレット）５がビアホール４内に収まる大きさである。つまり、ビアホール４の開口寸法は、円柱状に形成される導電体５の最大径となる部分よりも僅かに大きく形成されている。   Next, as shown in FIG. 1C, by irradiating the surface of the resin film 1 on the side where the circuit pattern layer 10 is not provided with a carbon dioxide laser, the resin film 1 has the circuit pattern 3 as a bottom surface. A plurality of bottom via holes 4 are formed (via hole forming step). The opening diameter of each via hole 4 is, for example, about 100 μm to 150 μm, and is a size in which one conductor (pellet) 5 arranged in a conductor arranging step described later can be accommodated in the via hole 4. That is, the opening size of the via hole 4 is formed slightly larger than the portion having the maximum diameter of the conductor 5 formed in a columnar shape.

ビアホール４の底面となる回路パターン３の部位は、複数の樹脂フィルム１を多層化する際に、回路パターン３の層間接続のための電極となる部位である。ビアホール４の形成においては、炭酸ガスレーザの出力と照射時間等を適切に調整することにより、回路パターン３に穴を開けないようにしている。   The part of the circuit pattern 3 that becomes the bottom surface of the via hole 4 is a part that becomes an electrode for interlayer connection of the circuit pattern 3 when the plurality of resin films 1 are multilayered. In forming the via hole 4, the circuit pattern 3 is prevented from being perforated by appropriately adjusting the output of the carbon dioxide gas laser and the irradiation time.

ビアホール４の形成には、炭酸ガスレーザを使用する以外にエキシマレーザ等が使用可能である。レーザ以外のドリル加工等によるビアホール形成方法も可能であるが、レーザビームによる穴あけ加工では微細な径で穴あけでき、回路パターン３に過度の損傷を与えないため好ましい。   For the formation of the via hole 4, an excimer laser or the like can be used in addition to using a carbon dioxide gas laser. A via hole forming method by drilling other than laser is also possible, but drilling with a laser beam is preferable because it can make a hole with a fine diameter and does not damage the circuit pattern 3 excessively.

次に、図１（ｄ）に示すように、導電体５を各ビアホール４に１個ずつ配置する（導電体配置工程）。導電体５は、例えばビアホール４の形成位置に貫通孔を有するメタルマスクを用いてビアホール４内に配置することができる。具体的には、導電体５がメタルマスク上に複数載置され、スキージのような刷毛で導電体５を移動させる。すると、メタルマスクの貫通孔が形成された位置で導電体５がビアホール４へと落下する。これにより、各ビアホール４へ１個ずつ導電体５を配置することができる。また、ビアホール４内に導電体５を配置するには、メタルマスクを使用せず樹脂フィルム１上で導電体５を刷毛等で移動させて、各ビアホール４に１つの導電体が嵌まり込むようにし、残存した余分な導電体５を回収するようにしても良い。   Next, as shown in FIG. 1D, one conductor 5 is arranged in each via hole 4 (conductor arrangement step). The conductor 5 can be disposed in the via hole 4 using, for example, a metal mask having a through hole at a position where the via hole 4 is formed. Specifically, a plurality of conductors 5 are placed on a metal mask, and the conductors 5 are moved with a brush such as a squeegee. Then, the conductor 5 falls into the via hole 4 at the position where the through hole of the metal mask is formed. Thereby, one conductor 5 can be arranged in each via hole 4. Further, in order to arrange the conductor 5 in the via hole 4, the conductor 5 is moved on the resin film 1 with a brush or the like without using a metal mask so that one conductor is fitted in each via hole 4. Then, the remaining excess conductor 5 may be recovered.

この導電体配置工程で配置された導電体５は、各樹脂フィルム１を積層したときに、隣接する樹脂フィルム１の回路パターンとの電気的接続を確実に行なうべく、ビアホール４の開口縁部の表面と同じ高さか、あるいは僅かに突出していることが好ましい。また、ビアホール４内においてビアホール４の内周面と導電体５の外周面との間には、隙間が形成されていることが好ましい。これは、導電体５をビアホール４内に配置しやすくするとともに、後の加熱加圧工程において、樹脂フィルム１が圧縮されたとき、導電体５が上記隙間を埋めるように変形できるようにするためである。   The conductors 5 arranged in this conductor arrangement step are arranged at the opening edge of the via hole 4 in order to ensure electrical connection with the circuit pattern of the adjacent resin film 1 when the resin films 1 are laminated. It is preferable that the height is the same as the surface or slightly protrudes. In the via hole 4, a gap is preferably formed between the inner peripheral surface of the via hole 4 and the outer peripheral surface of the conductor 5. This facilitates the arrangement of the conductor 5 in the via hole 4 and allows the conductor 5 to be deformed so as to fill the gap when the resin film 1 is compressed in the subsequent heating and pressing step. It is.

次に、図１（ｅ）に示すように、図１（ａ）〜（ｄ）までの工程によって製造された、片面に回路パターン３が形成され、かつビアホール４内に導電体５が配置された樹脂フィルム１を複数枚積層する。そして、樹脂フィルム１を複数枚積層した積層体を、図示しない真空加熱プレス機により、真空条件下において上下両面から加熱しつつ、加圧する。この加熱・加圧工程では、例えば、樹脂フィルム１の積層体を、２５０〜３５０℃に加熱しつつ、１〜１０ＭＰａの圧力で１０〜２０分間加圧する。   Next, as shown in FIG. 1 (e), the circuit pattern 3 is formed on one side and the conductor 5 is arranged in the via hole 4 manufactured by the steps of FIGS. 1 (a) to (d). A plurality of the resin films 1 are laminated. And the laminated body which laminated | stacked several resin films 1 is pressurized, heating from the up-and-down both surfaces under vacuum conditions with the vacuum heating press which is not shown in figure. In this heating / pressurizing step, for example, the laminate of the resin film 1 is pressurized at a pressure of 1 to 10 MPa for 10 to 20 minutes while being heated to 250 to 350 ° C.

上述の加熱加圧工程により、複数枚の樹脂フィルム１が相互に熱融着されて一体化する。さらに、ビアホール４内の導電体５が、その両端に位置する回路パターン３と金属接合する。具体的には、導電体５中の錫粒子が溶融して銀粒子と合金化するとともに（このとき、導電体５は、圧縮される樹脂フィルムとともに変形する）、導電体５の錫成分と回路パターン３を構成する銅箔のＣｕ成分とが相互に固相拡散し、導電体５と回路パターン３との界面に固相拡散層を形成する。これにより、隣接する回路パターン３が導電体５により電気的に層間接続された多層プリント基板１００が得られる。   Through the above-described heating and pressurizing step, the plurality of resin films 1 are thermally fused and integrated with each other. Further, the conductor 5 in the via hole 4 is metal-bonded to the circuit pattern 3 located at both ends thereof. Specifically, the tin particles in the conductor 5 are melted and alloyed with the silver particles (at this time, the conductor 5 is deformed together with the resin film to be compressed), and the tin component of the conductor 5 and the circuit The Cu component of the copper foil constituting the pattern 3 is solid-phase diffused mutually, and a solid-phase diffusion layer is formed at the interface between the conductor 5 and the circuit pattern 3. Thereby, the multilayer printed circuit board 100 in which the adjacent circuit patterns 3 are electrically connected to each other by the conductor 5 is obtained.

次に、本実施形態における層間接続用導電体５の製造方法について、詳しく説明する。   Next, a method for manufacturing the interlayer connection conductor 5 in this embodiment will be described in detail.

まず、図２に示すように、形成すべき導電体５の形状に対応する複数の孔部２３が形成されたシート状マスク２２を耐熱プレート２１上に載置する。例えば、シート状マスク２２は金属製のメタルマスクからなり、耐熱プレートはフッ素樹脂やテフロン（登録商標）樹脂などの樹脂性のプレートからなる。   First, as shown in FIG. 2, a sheet-like mask 22 having a plurality of holes 23 corresponding to the shape of the conductor 5 to be formed is placed on the heat-resistant plate 21. For example, the sheet-like mask 22 is made of a metal metal mask, and the heat-resistant plate is made of a resinous plate such as fluororesin or Teflon (registered trademark) resin.

そして、図２に示す如く、スキージのような刷毛２４を用いて、銀粒子と錫粒子とを溶剤に混ぜ合わせて製造した導電ペースト２５を、シート状マスク２２の複数の孔部２３に充填していく。シート状マスク２２の孔部２３の開口径及び厚さは、例えば、加熱時の収縮量を考慮して、Φ１５０μｍ×６０μｍである。また、導電ペースト２５は、銀粒子と錫粒子とを、モノテルペンアルコールの一種であるテルピネオールに混ぜ合わせて製造されたものである。銀粒子には、銀粒子同士の固結を防止するため、ステアリン酸からなる分散材がコーティングされている。これにより、銀粒子と錫粒子とは溶剤中において均一に分布する。   Then, as shown in FIG. 2, a conductive paste 25 produced by mixing silver particles and tin particles with a solvent using a brush 24 such as a squeegee is filled in the plurality of holes 23 of the sheet-like mask 22. To go. The opening diameter and thickness of the hole 23 of the sheet-like mask 22 are, for example, Φ150 μm × 60 μm in consideration of the amount of shrinkage during heating. The conductive paste 25 is manufactured by mixing silver particles and tin particles with terpineol, which is a kind of monoterpene alcohol. The silver particles are coated with a dispersion made of stearic acid to prevent the silver particles from consolidating. Thereby, the silver particles and the tin particles are uniformly distributed in the solvent.

図３に示すように、シート状マスク２２の孔部２３への導電ペースト２５の充填が完了すると、図４に示すように、シート状マスク２２を、耐熱プレート２１の導電ペースト２５の印刷面と垂直方向に移動させる。このようにして、シート状マスク２２は、導電ペースト２５の充填が完了すると、耐熱プレート２１から除去される。この結果、耐熱プレート２１上には、所望の導電体形状に対応する形状の導電ペースト２５が、印刷形成される。   As shown in FIG. 3, when the filling of the conductive paste 25 into the hole 23 of the sheet-like mask 22 is completed, the sheet-like mask 22 is placed on the printing surface of the conductive paste 25 of the heat-resistant plate 21 as shown in FIG. 4. Move vertically. Thus, the sheet-like mask 22 is removed from the heat-resistant plate 21 when the filling of the conductive paste 25 is completed. As a result, a conductive paste 25 having a shape corresponding to a desired conductor shape is printed on the heat-resistant plate 21.

導電ペースト２５が印刷された耐熱プレート２１は、図５に示す蒸気式リフローはんだ付装置（ＶＰＳ装置）３０により、リフロー加熱される。すなわち、導電ペースト２５が加熱されるときには、シート状マスク２２が除去されて、導電ペースト２５の側面も露出されている。ＶＰＳ装置３０は、公知のように、フッ素系不活性液体３２をヒーター３１によって加熱することにより気化させ、その蒸気を熱媒体として、フッ素系不活性液体３２の沸点に対応する温度でリフロー加熱を行なうことができるものである。なお、このＶＰＳ装置３０では、使用する液体の種類に依存してリフロー加熱温度を変化させることができる。また、フッ素系不活性液体３２を加熱するヒーター３１の温度により、蒸気の量を変化させることにより、リフロー加熱温度を調節することも可能である。蒸気の量が増減すると、蒸気を通じてワークに供給される熱量も増減するので、リフロー加熱温度を調節することができるためである。   The heat-resistant plate 21 on which the conductive paste 25 is printed is reflow-heated by a vapor reflow soldering device (VPS device) 30 shown in FIG. That is, when the conductive paste 25 is heated, the sheet-like mask 22 is removed and the side surfaces of the conductive paste 25 are also exposed. As is well known, the VPS device 30 vaporizes the fluorine-based inert liquid 32 by heating it with a heater 31, and uses the vapor as a heat medium for reflow heating at a temperature corresponding to the boiling point of the fluorine-based inert liquid 32. It can be done. In the VPS device 30, the reflow heating temperature can be changed depending on the type of liquid used. Moreover, it is also possible to adjust the reflow heating temperature by changing the amount of steam according to the temperature of the heater 31 that heats the fluorinated inert liquid 32. This is because when the amount of steam increases or decreases, the amount of heat supplied to the work through the steam also increases or decreases, so that the reflow heating temperature can be adjusted.

本実施形態では、ＶＰＳ装置３０により、導電ペースト２５が印刷された耐熱プレート２１を、数秒オーダーの短時間（例えば、３秒）だけ、錫の融点（約２３２℃）以上の温度まで加熱する。   In this embodiment, the heat-resistant plate 21 on which the conductive paste 25 is printed is heated by the VPS device 30 to a temperature equal to or higher than the melting point of tin (about 232 ° C.) for a short time (for example, 3 seconds) on the order of several seconds.

上述したように、樹脂フィルム１を積層して多層基板１００を形成するための加熱加圧工程において、樹脂フィルム１のビアホール４に配置される導電体５は、樹脂フィルム１とともに変形する必要がある。このことは、換言すれば、導電体５において、錫及び銀がそれぞれ単独の成分として残されていることが必要ということである。錫及び銀が単独の成分として残されていれば、多層基板１００を形成するための加熱加圧工程において、錫成分が溶融するので、導電体５が変形できるためである。もし、導電体５のほぼ全体が錫と銀との合金からなる場合、その融点は非常に高くなるとともに（４００℃以上）、導電体５は非常に硬くなる。このため、上述した加熱加圧工程において、導電体５の変形が困難になるとともに、回路パターン３と金属接合できなくなり、接続信頼性が著しく損なわれる。   As described above, in the heating and pressing step for laminating the resin film 1 to form the multilayer substrate 100, the conductor 5 disposed in the via hole 4 of the resin film 1 needs to be deformed together with the resin film 1. . In other words, in the conductor 5, it is necessary that tin and silver are left as individual components. This is because, if tin and silver are left as individual components, the tin component is melted in the heating and pressurizing step for forming the multilayer substrate 100, so that the conductor 5 can be deformed. If almost the entire conductor 5 is made of an alloy of tin and silver, the melting point becomes very high (400 ° C. or higher) and the conductor 5 becomes very hard. For this reason, in the heating and pressurizing step described above, it is difficult to deform the conductor 5, and the circuit pattern 3 cannot be metal-bonded, and connection reliability is significantly impaired.

この点に関して、本実施形態では、ＶＰＳ装置３０によって、数秒オーダーの短時間だけしか導電ペースト２５を加熱しないので、銀粒子と合金化するのは錫粒子の一部のみに限られる。そのため、ＶＰＳ装置３０によって導電ペースト２５を加熱することにより製造される導電体５には、錫と銀との合金部分の他に、錫及び銀がそれぞれ単独の成分として残される。従って、上述した導電体５が、層間接続用導電体として、樹脂フィルム１のビアホール４に配置された状態で、加熱及び加圧により複数枚の樹脂フィルム１が一体化されるとき、導電体５は、樹脂フィルム１とともに変形することができる。また、導電体５の錫成分が、回路パターン３のＣｕ成分と相互に拡散して金属接合することが可能となる。これにより、導電体５によって、隣接する回路パターン３を良好に層間接続することができる。   In this regard, in the present embodiment, the conductive paste 25 is heated by the VPS device 30 only for a short time on the order of a few seconds, so that only a part of the tin particles is alloyed with the silver particles. Therefore, in the conductor 5 manufactured by heating the conductive paste 25 with the VPS device 30, tin and silver are left as independent components in addition to the alloy portion of tin and silver. Therefore, when the plurality of resin films 1 are integrated by heating and pressurization in a state where the conductor 5 described above is disposed in the via hole 4 of the resin film 1 as a conductor for interlayer connection, the conductor 5 Can be deformed together with the resin film 1. In addition, the tin component of the conductor 5 can diffuse to the Cu component of the circuit pattern 3 to perform metal bonding. Thereby, the adjacent circuit patterns 3 can be satisfactorily connected to each other by the conductor 5.

ここで、錫粒子は、通常、その表面は酸化錫によって覆われている。このため、導電ペースト２５の錫粒子の一部を銀粒子と合金化させて導電体５を製造するには、リフロー加熱時に、その酸化錫を破壊する必要がある。本実施形態では、リフロー装置として、ＶＰＳ装置３０を用いることにより、この問題を解決している。つまり、ＶＰＳ装置３０では、熱媒体である蒸気が低温のワーク（導電ペースト２５）に触れる際に液化して、体積の急激な収縮（爆縮）が生じる。この爆縮のエネルギーが、錫粒子表面の酸化錫を突き破る。その結果、酸化錫が破壊された箇所から溶融した錫が流出し、銀粒子と合金化することが可能になる。このように、導電体５において、錫粒子の一部が銀粒子と合金化することにより、層間接続用導電体として充分な強度を確保することができる。   Here, the surface of the tin particles is usually covered with tin oxide. For this reason, in order to produce a conductor 5 by alloying a part of tin particles of the conductive paste 25 with silver particles, it is necessary to destroy the tin oxide during reflow heating. In the present embodiment, this problem is solved by using the VPS device 30 as the reflow device. That is, in the VPS device 30, when the vapor that is the heat medium touches the low-temperature work (conductive paste 25), it liquefies and a sudden volume contraction (implosion) occurs. This implosion energy breaks through the tin oxide on the surface of the tin particles. As a result, molten tin flows out from the location where the tin oxide is destroyed, and can be alloyed with silver particles. Thus, in the conductor 5, when a part of tin particle | grains alloy with silver particle, sufficient intensity | strength as a conductor for interlayer connection is securable.

ＶＰＳ装置３０によるリフロー加熱後、冷却及び乾燥を行なってから、図６に示す装置４０を用いて、導電体５を回収する。図６に示す装置４０は、内部に洗浄液としてアルコールベースの溶剤が充填されている。また、装置４０の一面には、超音波振動子４１が装着されている。   After reflow heating by the VPS device 30, cooling and drying are performed, and then the conductor 5 is recovered using the device 40 shown in FIG. The apparatus 40 shown in FIG. 6 is filled with an alcohol-based solvent as a cleaning liquid. An ultrasonic transducer 41 is attached to one surface of the device 40.

導電体５を搭載した耐熱プレート２１は、図６に示す装置４０の溶剤４２中に浸漬される。その状態で、超音波振動子４１を駆動することにより、耐熱プレート２１は、溶剤４２を介して伝達される超音波により振動させられる。この振動により、耐熱プレート２１上に搭載されていた導電体５は、耐熱プレート２１から分離し、溶剤４２中に放出される。導電体５が溶剤４２中を浮遊することにより、導電体５に付着している煤などの不純物を取り除くことができる。このように、図６に示す装置４０は、導電体５の洗浄作用も果たす。その後、溶剤４２中の導電体５を、図示しないフィルタを用いて回収する。   The heat-resistant plate 21 on which the conductor 5 is mounted is immersed in the solvent 42 of the apparatus 40 shown in FIG. By driving the ultrasonic transducer 41 in this state, the heat-resistant plate 21 is vibrated by the ultrasonic wave transmitted through the solvent 42. Due to this vibration, the conductor 5 mounted on the heat-resistant plate 21 is separated from the heat-resistant plate 21 and released into the solvent 42. When the conductor 5 floats in the solvent 42, impurities such as soot adhering to the conductor 5 can be removed. Thus, the device 40 shown in FIG. 6 also performs the cleaning action of the conductor 5. Thereafter, the conductor 5 in the solvent 42 is recovered using a filter (not shown).

以上の製造方法により、樹脂フィルム１のビアホール４の形状に対応した導電体５を作製することができる。このように作製された導電体５は、樹脂フィルム１の各ビアホール４内に１個ずつ配置される。従って、従来のように加工屑が導電体５中に混入する虞はない。このような理由から、予めビアホール４の形状に対応した導電体を用いることにより、層間接続の信頼性が低下することを抑制することができる。   By the above manufacturing method, the conductor 5 corresponding to the shape of the via hole 4 of the resin film 1 can be produced. One conductor 5 thus manufactured is arranged in each via hole 4 of the resin film 1. Therefore, there is no possibility that the processing waste is mixed into the conductor 5 as in the conventional case. For this reason, it is possible to prevent the reliability of the interlayer connection from being lowered by using a conductor corresponding to the shape of the via hole 4 in advance.

特に、本実施形態では、上述したように、銀粒子及び錫粒子を含む導電ペースト２５を、ＶＰＳ装置３０を用いてリフロー加熱することにより、導電体５を製造した。このため、耐熱プレート２１上に印刷形成された導電ペースト２５の形状を保持しつつ、層間接続用導電体として必要な強度を備えた導電体５を製造することができる。   In particular, in the present embodiment, as described above, the conductor 5 is manufactured by reflow heating the conductive paste 25 containing silver particles and tin particles using the VPS device 30. For this reason, it is possible to manufacture the conductor 5 having the strength required as an interlayer connection conductor while maintaining the shape of the conductive paste 25 printed and formed on the heat-resistant plate 21.

例えば、リフロー装置として、上述したＶＰＳ装置３０ではなく、ヒーターや赤外線により、ワークの雰囲気温度を高めることによりリフロー加熱する装置を用いた場合、２６０℃まで加熱しても、層間接続用導電体として必要な強度は得られなかった。これは、ワークの雰囲気温度を高めるだけでは、上述した錫粒子表面の酸化錫を破壊することができず（酸化錫の融点は１０００℃を超える）、その酸化錫により、錫と銀との合金化が妨げられたためと考えられる。   For example, when the reflow device is not the VPS device 30 described above, but a device that reheats the workpiece by increasing the ambient temperature of the workpiece with a heater or infrared rays, the layer connection conductor can be used even when heated to 260 ° C. The required strength was not obtained. This is because the above-described tin oxide on the surface of the tin particles cannot be destroyed only by raising the ambient temperature of the workpiece (the melting point of tin oxide exceeds 1000 ° C.), and the tin oxide causes an alloy of tin and silver. This is thought to be due to the fact that it was hindered.

なお、本実施形態では、錫粒子と銀粒子とを含む導電ペーストを製造するために、溶剤として、テルピネオールを用いている。溶剤としては、テルピネオール以外にも、例えばロジン及び活性剤を含むフラックスを用いることも考えられる。しかしながら、フラックスを用いた場合、その活性剤の作用により、錫粒子の表面の酸化被膜が除去され、銀粒子と錫粒子との濡れ性が増す。このため、導電ペースト２５をＶＰＳ装置３０で加熱したときに、導電ペースト２５が、耐熱プレート２１に印刷されたときの形状を維持することが困難になる。それに対して、テルピネオールには、フラックスのような活性作用がないので、導電ペースト２５の形状をほぼそのまま維持して、導電体５を製造することができる。   In the present embodiment, terpineol is used as a solvent in order to produce a conductive paste containing tin particles and silver particles. As the solvent, in addition to terpineol, for example, a flux containing rosin and an activator may be used. However, when a flux is used, the oxide film on the surface of the tin particles is removed by the action of the activator, and the wettability between the silver particles and the tin particles increases. For this reason, when the conductive paste 25 is heated by the VPS device 30, it becomes difficult to maintain the shape when the conductive paste 25 is printed on the heat-resistant plate 21. On the other hand, since terpineol does not have an active action like flux, the conductor 5 can be manufactured while maintaining the shape of the conductive paste 25 almost as it is.

図７（ａ）、（ｂ）は溶剤としてテルピネオール及びフラックスを用いたそれぞれの場合に得られる導電体５を示す図であり、図８（ａ），（ｂ）は、それぞれの導電体５の拡大図である。さらに、図９（ａ），（ｂ）は、それぞれの導電体５を用いて、多層基板１００において、隣接する回路パターン３を層間接続したときの、導電体５の断面を示す図である。   7 (a) and 7 (b) are diagrams showing the conductor 5 obtained in each case using terpineol and flux as the solvent, and FIGS. 8 (a) and 8 (b) are diagrams of the respective conductors 5. It is an enlarged view. Further, FIGS. 9A and 9B are diagrams showing a cross section of the conductor 5 when adjacent circuit patterns 3 are interlayer-connected in the multilayer substrate 100 using the respective conductors 5.

図７，８から確認されるように、フラックスを溶剤として用いた場合には、導電体５は、導電ペースト２５の円柱形状を維持することができず、半球形状に近くなっている。それに対して、テルピネオールを溶剤として用いた場合には、導電体５は、ほぼ円柱形状を維持している。この結果、フラックスを用いた場合の導電体５は、樹脂フィルム１のビアホール４内の空間を充分に埋めることができないので、図９（ｂ）に示すように、層間接続時に空孔が各所に発生しているが、テルピネオールを用いた場合の導電体５は、図９（ａ）に示すように、層間接続時の空孔は僅かとなる。このことから、層間接続用の導電体を製造するには、溶剤としてテルピネオールを用いることが好ましいことが分かる。   7 and 8, when the flux is used as a solvent, the conductor 5 cannot maintain the cylindrical shape of the conductive paste 25 and is close to a hemispherical shape. On the other hand, when terpineol is used as a solvent, the conductor 5 maintains a substantially cylindrical shape. As a result, the conductor 5 in the case of using the flux cannot sufficiently fill the space in the via hole 4 of the resin film 1, so that holes are formed at various locations during interlayer connection as shown in FIG. Although generated, the conductor 5 in the case of using terpineol has few holes at the time of interlayer connection as shown in FIG. This shows that it is preferable to use terpineol as a solvent in order to produce the conductor for interlayer connection.

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では、樹脂フィルム１としてポリエーテルエーテルケトン樹脂６５〜３５重量％とポリエーテルイミド樹脂３５〜６５重量％とからなる熱可塑性樹脂フィルムを用いた。しかし、樹脂フィルムは、これに限定されるものではなく、ポリエーテルエーテルケトン樹脂とポリエーテルイミド樹脂に非導電性フィラーを充填したフィルムであってもよいし、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、液晶フィルムなどを使用することもできる。   For example, in the said embodiment, the thermoplastic resin film which consists of polyether ether ketone resin 65-35 weight% and polyetherimide resin 35-65 weight% as the resin film 1 was used. However, the resin film is not limited to this, and may be a film in which a polyether ether ketone resin and a polyetherimide resin are filled with a non-conductive filler, or polyether ether ketone (PEEK), Ether imide (PEI), a liquid crystal film, etc. can also be used.

（ａ）〜（ｆ）は、多層プリント基板の各製造工程を説明するための工程別断面図である。(A)-(f) is sectional drawing according to process for demonstrating each manufacturing process of a multilayer printed circuit board. 耐熱プレート上へ導電ペーストを印刷する印刷工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the printing process which prints an electrically conductive paste on a heat-resistant plate. 印刷工程が完了した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the printing process was completed. 耐熱プレートからシート状マスクを取り外した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which removed the sheet-like mask from the heat-resistant plate. 導電ペーストが印刷された耐熱プレートに対してリフロー加熱するための蒸気式リフローはんだ付装置を示す図である。It is a figure which shows the vapor | steam type reflow soldering apparatus for reflow heating with respect to the heat-resistant plate in which the electrically conductive paste was printed. 耐熱プレートから導電体を分離して回収するための装置を示す図である。It is a figure which shows the apparatus for isolate | separating and collect | recovering conductors from a heat-resistant plate. （ａ）、（ｂ）は溶剤としてテルピネオール及びフラックスを用いたそれぞれの場合に得られる導電体を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the conductor obtained in each case using terpineol and a flux as a solvent. （ａ），（ｂ）は、図７（ａ），（ｂ）のそれぞれの導電体の拡大図である。(A), (b) is an enlarged view of each conductor of Fig.7 (a), (b). （ａ），（ｂ）は、図８（ａ），（ｂ）それぞれの導電体を用いて、多層基板において隣接する回路パターンを層間接続したときの、導電体の断面を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the cross section of a conductor when the circuit connection which adjoins in a multilayer substrate is interlayer-connected using the conductor of each of FIG. 8 (a), (b).

符号の説明Explanation of symbols

１…樹脂フィルム（絶縁性基材）、２…金属層（導体）、３…回路パターン、４…ビアホール、５…導電体、２１…耐熱プレート、２２…シート状マスク、２３…孔部、２４…スキージ（刷毛）、２５…導電ペースト、３０…蒸気式リフローはんだ付装置（ＶＰＳ装置）、３１…ヒーター、３２…フッ素系不活性液体   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Resin film (insulating base material), 2 ... Metal layer (conductor), 3 ... Circuit pattern, 4 ... Via hole, 5 ... Conductor, 21 ... Heat-resistant plate, 22 ... Sheet-like mask, 23 ... Hole part, 24 ... squeegee (brush), 25 ... conductive paste, 30 ... vapor reflow soldering device (VPS device), 31 ... heater, 32 ... fluorinated inert liquid

Claims (5)

配線層と絶縁層とが交互に積層された多層プリント基板において、隣接する配線層を層間接続するために、絶縁層内のビアホールに配置される層間接続用導電体の製造方法であって、
耐熱プレート上に、形成すべき導電体形状に対応する形状を有するように、銀粒子と錫粒子とを溶剤に混ぜ合わせて製造した導電ペーストを印刷する印刷工程と、
前記導電ペーストが印刷された耐熱プレートを、蒸気式リフローはんだ付装置により、前記錫粒子の一部のみが前記銀粒子と合金化する短時間だけ、前記錫粒子の融点以上の温度まで加熱する加熱工程と、
前記加熱により固化された導電体を前記耐熱プレートから回収する回収工程と、を備えることを特徴とする層間接続用導電体の製造方法。 In a multilayer printed circuit board in which wiring layers and insulating layers are alternately stacked, a method for manufacturing an interlayer connection conductor disposed in a via hole in an insulating layer in order to connect adjacent wiring layers to each other,
On the heat-resistant plate, a printing step of printing a conductive paste produced by mixing silver particles and tin particles with a solvent so as to have a shape corresponding to the shape of the conductor to be formed;
Heating the heat-resistant plate on which the conductive paste is printed with a vapor reflow soldering apparatus to a temperature equal to or higher than the melting point of the tin particles for a short time when only a part of the tin particles are alloyed with the silver particles. Process,
And a recovery step of recovering the conductor solidified by the heating from the heat-resistant plate. 前記印刷工程では、形成すべき導電体形状に対応する複数の孔部が形成されたシート状マスクを前記耐熱プレート上に載置した状態で、前記シート状マスクの複数の孔部に前記導電ペーストを充填することにより、前記耐熱プレート上に、前記導電体形状に対応する形状を有する導電ペーストを印刷することを特徴とする請求項１に記載の層間接続用導電体の製造方法。   In the printing step, the conductive paste is placed in the plurality of holes of the sheet-shaped mask in a state where the sheet-shaped mask in which the plurality of holes corresponding to the shape of the conductor to be formed is placed on the heat-resistant plate. 2. The method of manufacturing a conductor for interlayer connection according to claim 1, wherein a conductive paste having a shape corresponding to the shape of the conductor is printed on the heat-resistant plate. 前記シート状マスクは、前記加熱工程が行なわれる前に前記耐熱プレートから除去されることを特徴とする請求項２に記載の層間接続用導電体の製造方法。   3. The method for manufacturing an interlayer connection conductor according to claim 2, wherein the sheet-like mask is removed from the heat-resistant plate before the heating step is performed. 前記回収工程は、前記耐熱プレートを溶剤中に浸漬させた状態で、当該耐熱プレートを超音波により振動させることにより、前記導電体を前記耐熱プレートから分離させる工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の層間接続用導電体の製造方法。   The said collection | recovery process includes the process of separating the said conductor from the said heat resistant plate by vibrating the said heat resistant plate with an ultrasonic wave in the state which immersed the said heat resistant plate in the solvent. The manufacturing method of the conductor for interlayer connection in any one of Claim 1 thru | or 3. 前記溶剤として、テルピネオールを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の層間接続用導電体の製造方法。   The method for producing a conductor for interlayer connection according to any one of claims 1 to 4, wherein terpineol is used as the solvent.
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