JP2001244607A - 実装基板の製造方法及びそれにより得られた実装基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い信頼性を維持し、しかも実装素子の
性能を十分に発揮させることができる実装基板を簡易な
工程で歩留まりを向上させつつ、迅速に得ることができ
る製造方法及びそれにより得られた実装基板を提供する
こと。 【解決手段】 基材１の両面には、配線に対応する領域
に溝が形成されている。この場合に、溝は成形時に同時
に形成することができる。基材１に形成された溝内に
は、導電ペースト３が充填されており、これにより配線
が構成される。スルーホール形成部分における基材１の
両面の配線は、基材１に埋め込まれた金属ボール２によ
り電気的に接続されている。これにより、両面の配線が
金属ボール２により導通してスルーホールを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装プロセス
において使用される実装基板の製造方法及びそれにより
得られた実装基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プリント配線板などの実装基板
の製造プロセスにおいて、実装基板に層間接続用のスル
ーホールを形成する場合、ドリルやレーザなどを用いた
穴開け工程、メッキ工程、充填材埋め込み工程、平坦化
工程などの複数の工程を必要とする。

【０００３】このような工程でスルーホールを形成する
場合、穴開け工程で穴開け不具合により層間接続不良が
生じたり、メッキ工程で気泡の巻き込みによる接続不良
が生じたり、充填材埋め込み工程で充填材の充填不良に
よるボイドが生じたり、平坦化工程で研磨ごみ付着によ
り不良が生じたりすることがある。

【０００４】また、実装基板の製造プロセスにおいて、
複数の工程を有することは、プロセスを複雑化させると
共に、製造コストを増大させ、さらに製品の歩留まりが
悪化したり、製品性能のバラツキが生じたり、信頼性が
悪化したりすることが考えられる。

【０００５】近年、ＩＣやＬＳＩなどの半導体素子に対
して、実装基板側で部品性能を十分に発揮させることが
要求されてきている。例えば、ＭＭＩＣなどの高周波部
品のベアチップ実装を考えた場合、半導体素子をいかに
グランド強化してインダクタンスを低減させるか、いか
に放熱効率を向上させるかが課題となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる点に鑑
みてなされたものであり、高い信頼性を維持し、しかも
実装素子の性能を十分に発揮させることができる実装基
板を簡易な工程で歩留まりを向上させつつ、迅速に得る
ことができる製造方法及びそれにより得られた実装基板
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、両面に配線を
有し、前記両面の配線が電気的に接続する部分を有する
実装基板を製造する方法であって、前記配線を形成する
部分に対応する部分に対向するように設けられた凸部を
有する一対の金型の対向する一部の凸部間に良導体部材
を配置する工程と、前記金型内に樹脂を注入することに
より、前記両面の配線が電気的に接続する部分及び配線
用溝を有する基板基材を得る工程と、前記配線用溝に導
電部材を充填して実装基板を得る工程と、を具備するこ
とを特徴とする実装基板の製造方法を提供する。

【０００８】この方法によれば、従来の複数の工程では
なく、簡単な工程で得られるので、すなわち、基板成形
と同時にスルーホール形成を行うことができるので、穴
開け工程で層間接続不良が生じたり、メッキ工程で接続
不良が生じたり、充填材埋め込み工程で充填材の充填不
良によるボイドが生じたり、平坦化工程で研磨ごみ付着
により不良が生じたりすることがない。したがって、高
い信頼性を維持し、しかも実装素子の性能を十分に発揮
させる実装基板を歩留まりを向上させつつ、迅速に得る
ことができる。

【０００９】本発明の実装基板の製造方法においては、
前記実装基板を積層した状態で熱プレス加工を行うこと
により、多層基板を得る工程を具備することが好まし
い。これにより、簡易な工程で多層基板を得ることがで
きる。

【００１０】本発明は、両面に配線を有し、前記両面の
配線が電気的に接続する部分を有する実装基板を製造す
る方法であって、前記配線を形成する部分に対応する部
分に対向するように設けられた凸部を有する一対の金型
にシート状体を配置すると共に、対向する一部の凸部間
に良導体部材を配置する工程と、前記一対の金型を加熱
した状態で前記シート状体に対して押圧することによ
り、前記両面の配線が電気的に接続する部分及び配線用
溝を有する基板基材を得る工程と、前記配線用溝に導電
部材を充填して実装基板を得る工程と、を具備すること
を特徴とする実装基板の製造方法を提供する。

【００１１】この方法によれば、従来の複数の工程では
なく、簡単な工程で得られるので、すなわち、基板成形
と同時にスルーホール形成を行うことができるので、穴
開け工程で層間接続不良が生じたり、メッキ工程で接続
不良が生じたり、充填材埋め込み工程で充填材の充填不
良によるボイドが生じたり、平坦化工程で研磨ごみ付着
により不良が生じたりすることがない。したがって、高
い信頼性を維持し、しかも実装素子の性能を十分に発揮
させる実装基板を歩留まりを向上させつつ、迅速に得る
ことができる。

【００１２】本発明は、両面に配線を有し、前記両面の
配線が電気的に接続する部分を有する実装基板であっ
て、配線を形成する部分に溝を有する基板基材と、前記
基板基材の溝のうち両面の配線が電気的に接続する部分
に、前記両面に露出するようにして形成された良導体部
材と、前記溝内に充填された導電部材により構成される
配線と、を具備することを特徴とする実装基板を提供す
る。

【００１３】この構成によれば、高い信頼性を維持し、
しかも実装素子の性能を十分に発揮させることができ
る。

【００１４】本発明の実装基板においては、前記良導体
部材が、前記導電部材により構成されることが好まし
い。この構成によれば、導電部材と良導体部材に同種の
材料を用いるので、導電部材と良導体部材との間の接合
が化学的接合となり、金属−樹脂間の接合に比べて遥か
に信頼性が高くなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照して詳細に説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１に係る
実装基板の構成を示す断面図である。

【００１６】図中１は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂で
構成された基材を示す。この基材１の両面には、配線に
対応する領域に溝が形成されている。この基材１は、射
出成形やプレス成形により得ることができる。この場合
に、溝は成形時に同時に形成することができる。

【００１７】基材１に形成された溝内には、導電部材で
ある導電ペースト３が充填されており、これにより配線
が構成される。スルーホール形成部分における基材１の
両面の配線は、基材１に埋め込まれた金属ボール２によ
り電気的に接続されている。これにより、両面の配線が
金属ボール２により導通してスルーホールを構成する。

【００１８】次に、本発明の実施の形態１に係る実装基
板の製造方法について説明する。図２（ａ）〜（ｄ）
は、本発明の実施の形態１に係る実装基板の製造方法を
示す工程図である。

【００１９】まず、図２（ａ）に示すように、金型４内
に良導体である金属ボール２を設置する。この場合、配
線に対応する部分に凸部４ａを有する金型４の凸部４ａ
間に金属ボール２を配置し、凸部４ａで金属ボール２を
挟み込む。この場合、例えば、凸部４ａに吸着用穴を形
成しておき、吸着用穴を介して金属ボール２を真空吸着
することにより凸部４ａ間に金属ボール２を固定する。
そして、この状態で金型４のキャビティ内に熱可塑性樹
脂５を注入する。

【００２０】図２（ｂ）に示すように、金型４のキャビ
ティ内に熱可塑性樹脂５を充填し、冷却した後に、図２
（ｃ）に示すように、成形品６を取り出す。この成形品
６は、スルーホール形成部分に金属ボール２が埋め込ま
れており、両面に対して金属ボール２が露出している。
また、この成形品６は、金型４の凸部４ａに対応する位
置に溝が形成されている。

【００２１】次いで、図２（ｄ）に示すように、成形品
６の溝内に導電性材料として導電ペースト３を充填す
る。そして、余分な導電ペーストは、成形品６の表面を
研磨することにより除去する。これにより、溝内に配線
が形成され、実装基板が完成する。このとき、スルーホ
ール部分では、導電ペーストで構成される配線と金属ボ
ール２とが電気的に接続される。

【００２２】上記説明においては、コンタクトホール形
成に使用する良導体として金属ボール２を用いている
が、図３に示すように、良導体として金属ピン７を用い
ても良い。また、コンタクトホールに使用する良導体と
しては、これらに限定されない。すなわち、良導体材料
で構成されていれば、材質や形状などには限定されな
い。

【００２３】上記説明においては、基材１を構成する材
料に熱可塑性樹脂を用いているので、上記製造プロセス
で得られた単層の実装基板を積層し、短時間の熱プレス
加工を行うことにより、図５及び図６に示すように、簡
単な工程で容易に多層基板を製造することができる。

【００２４】本実施の形態に係る実装基板の製造方法に
おいては、熱プレス加工により実装基板を製造すること
もできる。図４（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態
１に係る実装基板の製造方法の他の例を示す工程図であ
る。

【００２５】図４（ａ）に示すように、配線に対応する
部分に凸部を有する金型１１の凸部形成側の上に離型剤
シート１２を配置し、その上に基材となる熱可塑性樹脂
シート１４を配置し、その上に金属ボール１３を配置
し、さらにその上に離型剤シート１２及び金型１１を配
置する。なお、金属ボール１３は、金型１１の配線対応
部分の凸部間に挟み込まれるように配置する。

【００２６】そして、この状態で両金型１１で熱可塑性
樹脂シート１４及び金属ボール１３を熱プレス加工す
る。このとき、熱プレス温度は、熱可塑性樹脂シート１
４の溶融温度程度に設定する。

【００２７】このようにして、図４（ｂ）に示すよう
に、表面に溝が形成された成型品が得られる。この成形
品は、スルーホール形成部分に金属ボール１３が埋め込
まれており、両面に対して金属ボール１３が露出してい
る。また、この成形品は、金型１１の凸部に対応する位
置に溝が形成されている。

【００２８】次いで、成形品の溝内に導電性材料として
導電ペーストを充填する。そして、余分な導電ペースト
は、成形品の表面を研磨することにより除去する。これ
により、溝内に配線が形成され、実装基板が完成する。
このとき、スルーホール部分では、導電ペーストで構成
される配線と金属ボール１３とが電気的に接続される。

【００２９】なお、上記説明では、熱可塑性樹脂シート
１４を用いて熱プレス加工により実装基板を製造する方
法について説明しているが、本実施の形態においては、
熱可塑性樹脂シートの代わりに半硬化状態（Ｂステー
ジ）の熱硬化性樹脂シートを用いて熱プレス加工により
実装基板を製造しても良い。

【００３０】また、図７に示すように、このようにして
得られた実装基板２１上にＭＭＩＣなどの高周波チップ
部品（半導体素子）であるＣＳＰのベアチップ２４を搭
載することにより、グランド強化及び放熱性向上を図る
ことができる。なお、図７において、参照符号２２は金
属ボールを示し、参照符号２３は配線を示す。

【００３１】本実施の形態に係る実装基板の製造方法に
おいては、配線に対応する溝を成形により形成する際に
スルーホール部分に良導体を埋め込むことができるの
で、従来のように配線に対応する溝を形成した後に、ス
ルーホール用の穴を形成する方法に比べて、簡単にスル
ーホール形成を行うことができると共に、配線用溝とス
ルーホール用穴との間の位置合わせを行う工程を省略す
ることができる。

【００３２】本発明者らは、実装基板の製造方法とし
て、図９（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂により配線
用の溝４２を有する基材４１を成形し、図９（ｂ）に示
すように、スルーホール部分にレーザなどによりスルー
ホール用穴４３を形成し、図９（ｃ）に示すように、溝
４２及びスルーホール用穴４３に導電ペースト４４を充
填し、図９（ｄ）に示すように、表面研磨により余分な
導電ペースト４４を除去して実装基板を得る方法を実現
している。

【００３３】本実施の形態に係る実装基板の製造方法で
は、上記方法において工程を簡略化させるように発展さ
せて、図８（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂による成
形の際に同時に配線用の溝を有する基材３１に金属ボー
ル３２を埋め込む。この場合、金属ボール３２は金型に
仮固定した状態で成形を行う。次いで、図８（ｂ）に示
すように、溝に導電ペースト３３を充填し、図８（ｃ）
に示すように、表面研磨により余分な導電ペースト３３
を除去して実装基板を得る。

【００３４】このような実装基板の製造方法では、基材
成形とスルーホール形成用の導体埋め込みを同時に行う
ことができ、スルーホール用の穴開け工程が不要とな
る。また、穴開け工程がないので、配線用溝とスルーホ
ール用穴との間の位置合わせを行う工程を省略すること
ができる。なお、上記説明では、良導体として金属ボー
ル３２を用いた場合について説明しているが、良導体と
して金属ピンを用いても良い。また、コンタクトホール
に使用する良導体としては、これらに限定されない。す
なわち、良導体材料で構成されていれば、材質や形状な
どには限定されない。

【００３５】このように、本実施の形態に係る実装基板
は、従来の複数の工程ではなく、簡単な工程で得られる
ので、すなわち、基板成形と同時にスルーホール形成を
行うことができるので、穴開け工程で層間接続不良が生
じたり、メッキ工程で接続不良が生じたり、充填材埋め
込み工程で充填材の充填不良によるボイドが生じたり、
平坦化工程で研磨ごみ付着により不良が生じたりするこ
とがない。したがって、高い信頼性を維持し、しかも実
装素子の性能を十分に発揮させる実装基板を歩留まりを
向上させつつ、迅速に得ることができる。

【００３６】（実施の形態２）一般に、樹脂と金属とは
密着性が悪く、表面実装プロセスにおいては、通常、樹
脂基材と金属箔との密着性を得るため、金属箔の表面を
故意に化学的酸化処理を施し、表面積を増加させること
により樹脂との密着性を確保している。この考えの下
で、実施の形態１における金属ボールにおいても樹脂基
材との密着性向上の目的で、同様の処理を行う必要が生
じる。

【００３７】また、表面処理を施した金属ボールを用い
た場合でも、金属と樹脂基材との熱膨張係数の違いか
ら、熱衝撃に対してクラックが発生し、実装基板の信頼
性が悪化することも考えられる。そこで、本実施の形態
では、良導体として金属ボールの代わりに導電ペースト
で成形した導体ボールを用いる場合について説明する。

【００３８】導電フィラーと熱硬化性樹脂をバインダー
とした導電ペーストを所望のサイズ・形状で成形し、導
体ボールを形成する。その後、この導電ボールを基材と
なるＢステージ状態の熱硬化性樹脂上もしくはプレス型
に配置し、熱プレス加工を行う。図１０に示すように、
熱プレスにより導体ボール５２は、基材となる熱硬化性
樹脂５１中に取り込まれる。表面のみ僅かに溶融状態と
なった基材樹脂５１と導体ボール５２は、互いの樹脂間
で複雑に絡まりあう。このとき、導体ボール５２の表面
積が大きいので、より強固に基材樹脂５１と接合する。

【００３９】さらなる加熱処理により、一旦溶融状態に
なった基材樹脂５１と導体ボール５２表面は、再び固化
しあい、基材樹脂５１と導体ボール５２との間の密着力
が高められる。

【００４０】その後、基材成形の際に溝加工された部分
に導電ペースト５３を充填して、配線を形成する。ここ
で用いられる導電ペーストとしては、導体ボール５２と
同じ成分であるものを用いることにより、導体ボールと
配線との接合も樹脂を介在した強固なものとすることが
できる。

【００４１】本実施の形態に係る実装基板の製造方法に
おいては、熱可塑性樹脂を用いることもできる。まず、
導電フィラーと熱可塑性樹脂をバインダーとした導電ペ
ースト（導電部材）を所望のサイズで球状に成形し、導
電ボールを形成する。その後、この導電ボールを熱可塑
性樹脂からなる基材樹脂と共に熱可塑性樹脂上にあるい
はプレス型上に配置し、成形と共に導電ボールを熱可塑
性樹脂中に導入するか、射出成形金型に配置し、成形と
共に導電ボールを熱可塑性樹脂中に導入する。

【００４２】熱処理により表面のみ僅かに溶融状態とな
った基材樹脂と導体ボールは、互いの樹脂間で複雑に絡
まりあう。冷却により溶融状態であった基材樹脂と導体
ボール表面は、再び固化しあい、基材封脂との間の密着
が高められる。なお、この場合、導電ボールと基材樹脂
との間の密着性を考慮すると、導体ボールを構成するバ
インダー樹脂の溶融温度が基材樹脂の溶融濃度にほぼ等
しい樹脂の組み合わせであることが好ましい。

【００４３】このように、本実施の形態に係る実装基板
の製造方法によれば、基材樹脂とバインダー樹脂に同種
のものを用いるため、導体ボールと基材との接合は、図
１０に示すように、樹脂−樹脂間の化学的な接合であ
り、図１１に示すような金属−樹脂間の物理的な接合で
はない。そのため、接合の信頼性は、金属−樹脂間接合
に比べ、遥かに高くなると期待できる。

【００４４】したがって、本実施の形態に係る実装基板
の製造方法によれば、導体ボール５４の表面処理を必要
とせず、基材樹脂と導体ボール５４との間の密着力を向
上させることができる。また、通常の金属より遥かに低
温で導体ボールが溶融状態になるので、自己整合的にス
ルーホールが形成されると共に、基材と導体が一体化す
ることにより、熱衝撃等に対する信頼性の向上が期待で
きる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来の複数の工程ではなく、簡単な工程で得られるので、
すなわち、基板成形と同時にスルーホール形成を行うこ
とができるので、穴開け工程で層間接続不良が生じた
り、メッキ工程で接続不良が生じたり、充填材埋め込み
工程で充填材の充填不良によるボイドが生じたり、平坦
化工程で研磨ごみ付着により不良が生じたりすることが
ない。したがって、高い信頼性を維持し、しかも実装素
子の性能を十分に発揮させる実装基板を歩留まりを向上
させつつ、迅速に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る実装基板の構成を
示す断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態１に係
る実装基板の製造方法を示す工程図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係る実装基板の構成の
他の例を示す断面図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係る実装基板の製造方
法の他の例を示す工程図である。

【図５】本発明の実施の形態１に係る多層構造の実装基
板の構成を示す断面図である。

【図６】本発明の実施の形態１に係る多層構造の実装基
板の構成を示す断面図である。

【図７】本発明の実施の形態１に係る実装基板に半導体
素子を実装した構成を示す断面図である。

【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態１に係
る実装基板の製造方法を示す工程図である。

【図９】（ａ）〜（ｄ）は、従来の実装基板の製造方法
を示す工程図である。

【図１０】本発明の実施の形態２に係る実装基板の構成
を示す断面図である。

【図１１】本発明の実施の形態２に係る実装基板の効果
を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１，３１…基材、２，１３，２２，３２…金属ボール、
３，３３，５３…導電ペースト、４，１１…金型、４ａ
…凸部、５…熱可塑性樹脂、６…成形品、７…金属ピ
ン、１２…離型剤シート、１４…熱可塑性樹脂シート、
２１…実装基板、２３…配線、２４…ベアチップ、５１
…基材樹脂、５２，５４…導電ボール。

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Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両面に配線を有し、前記両面の配線が電
   気的に接続する部分を有する実装基板を製造する方法で
   あって、 前記配線を形成する部分に対応する部分に対向するよう
   に設けられた凸部を有する一対の金型の対向する一部の
   凸部間に良導体部材を配置する工程と、 前記金型内に樹脂を注入することにより、前記両面の配
   線が電気的に接続する部分及び配線用溝を有する基板基
   材を得る工程と、 前記配線用溝に導電部材を充填して実装基板を得る工程
   と、を具備することを特徴とする実装基板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記実装基板を積層した状態で熱プレス
   加工を行うことにより、多層基板を得る工程を具備する
   ことを特徴とする請求項１記載の実装基板の製造方法。
3. 【請求項３】 両面に配線を有し、前記両面の配線が電
   気的に接続する部分を有する実装基板を製造する方法で
   あって、 前記配線を形成する部分に対応する部分に対向するよう
   に設けられた凸部を有する一対の金型にシート状体を配
   置すると共に、対向する一部の凸部間に良導体部材を配
   置する工程と、 前記一対の金型を加熱した状態で前記シート状体に対し
   て押圧することにより、前記両面の配線が電気的に接続
   する部分及び配線用溝を有する基板基材を得る工程と、 前記配線用溝に導電部材を充填して実装基板を得る工程
   と、を具備することを特徴とする実装基板の製造方法。
4. 【請求項４】 両面に配線を有し、前記両面の配線が電
   気的に接続する部分を有する実装基板であって、 配線を形成する部分に溝を有する基板基材と、 前記基板基材の溝のうち両面の配線が電気的に接続する
   部分に、前記両面に露出するようにして形成された良導
   体部材と、 前記溝内に充填された導電部材により構成される配線
   と、を具備することを特徴とする実装基板。
5. 【請求項５】 前記良導体部材は、前記導電部材により
   構成されたことを特徴とする請求項４記載の実装基板。