JP2002084068A

JP2002084068A - プリント配線板、プリント配線板の製造方法、およびプリプレグ

Info

Publication number: JP2002084068A
Application number: JP2000270585A
Authority: JP
Inventors: Soichi Yamashita; 創一山下; Yoshizumi Sato; 由純佐藤; Toru Oguma; 徹小熊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性バンプの頭部が絶縁層を十分につき抜
けるように導電性バンプまたはプリプレグを形成し、層
間接続の信頼性を向上するプリント配線板、プリント配
線板の製造方法、プリント配線板に用いられるプリプレ
グを提供すること。【解決手段】層状の導体を有する２つの配線層と、２
つの配線層を隔てる絶縁層と、絶縁層を貫通し２つの配
線層の層状の導体を電気的接続する柱状導体とを有し、
柱状導体は、絶縁層を貫通する方向に分離的に存在する
２つの導電性物体を含む。導電性バンプの実効的高さを
高くし絶縁層をつき抜けるに十分な高さを確保する。ま
た、束状の繊維を縦横に打ち違えたクロスと、クロスを
心材としてクロスに含浸する樹脂とを有し、クロスは、
その垂直な方向から見たときに打ち違えられた束状の繊
維のうち同方向で相隣るものの間の空隙幅を小さくす
る。繊維の密度が平準化し導電性バンプの頭部が絶縁層
を十分かつ平均してつき抜ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線層同士の電気
的接続（層間接続）を有するプリント配線板、プリント
配線板の製造方法、およびそのような層間接続のための
貫通がなされるプリプレグに係り、特に、層間接続の信
頼性を向上するのに適するプリント配線板、プリント配
線板の製造方法、およびプリプレグに関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板の配線層同士の電気的接
続（層間接続）には、最も一般的には、基板にスルーホ
ールをあけ、この内壁面に導体をメッキしての接続部形
成の方法がとられている。しかし、部品面にホールが存
在するとその部分には配線パターンが引けないことや部
品実装のランドが設けられないなど高密度実装性に劣り
近年の電子機器の小型・軽量化に対応が困難であること
からスルーホールを用いない層間接続が用いられるよう
になってきている。

【０００３】このような層間接続のひとつとして、配線
層に、層間接続とすべく柱状または錐状の導電性バンプ
を形成し、このバンプを貫通させるように絶縁層を積層
し、貫通したバンプ頭部に電気的導通する配線層を絶縁
層上に形成することにより層間接続を行う方法がある。

【０００４】この方法を用いると、部品実装面まで貫通
するスルーホールをなくすことが可能であり高密度実装
が実現できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法による層間
接続は、その信頼性を確保するためには、製造工程にお
いて形成される導電性バンプの高さが、積層される絶縁
層の厚さより十分に大きいことが必要である。導電性バ
ンプの高さが十分でないと、積層される絶縁層に対する
つき抜けが十分でなくなり、そのあとに形成される絶縁
層上の配線層との電気的接続の信頼性が劣化する。

【０００６】すなわち、積層するときの絶縁層として
は、セミキュア状態（完全には硬化していない状態）の
プリプレグが用いることができるが、このプリプレグに
は、機械的強度補強のため心材としてガラス等からなる
繊維クロスが内在している。したがって、プリプレグを
つき抜ける導電性バンプは一部の繊維を切断しつつ反対
面に達するが、このとき、導電性バンプの高さが不十分
であるとバンプ頭部に繊維の一部が切れずに被さり、さ
らにその繊維に付着して樹脂の一部もバンプ頭部の面上
に残る。

【０００７】このため、導電性バンプの頭部をつぶして
この上に形成される配線層との電気的接触面積が小さく
なり、これにより層間接続の信頼性が劣化するものであ
る。なお、導電性バンプのアスペクト比をより大きく形
成すれば導電性バンプの高さが確保できるが、導電性バ
ンプ形成のための例えばスクリーン印刷工程をより多く
の回数行う必要が生じ生産性向上に向かない。

【０００８】また、プリプレグに対しすべての導電性バ
ンプが十分につき抜けるようにするには、より容易には
貫通できないプリプレグの部位においても貫通するよう
に導電性バンプの高さを確保しなければならない。すな
わち、プリプレグにおけるバンプの微視的な貫通の容易
さは均一でないからである。これは、プリプレグの心材
である繊維クロスが、束状の繊維が縦横に打ち違えられ
た構造を有していることに起因する。

【０００９】このようなプリプレグの繊維クロスについ
て図５を参照して説明する。同図は、プリプレグの繊維
クロスを模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は断面図である。同図（ａ）に示すように、繊維
クロスを貫通する方向には、束状の繊維が交差している
部位５１、交差していない部位５２、および繊維が存在
しない部位５３の３種類の微視的な繊維密度が存在す
る。

【００１０】このため、このような繊維クロスに樹脂を
含浸したプリプレグは、上記の繊維密度の違いよってバ
ンプのつき抜けの微視的な容易さが異なる。したがっ
て、すべてのバンプを十分につき抜けるようにするに
は、繊維が交差するもっとも繊維密度が大きい部位でも
バンプが貫通するようにその高さを確保する必要があ
る。

【００１１】これにより、繊維密度の小さい部位、また
は繊維が存在しない部位を貫通するバンプは、実際に
は、必要以上のバンプ高さであり、バンプ高さを高く形
成するには何らかの手立てを必要とすることを考える
と、いかにも効率が悪く生産性向上を阻害しているとも
考えられる。

【００１２】本発明は、上記した事情を考慮してなされ
たもので、導電性バンプの頭部が絶縁層を十分につき抜
けるように導電性バンプあるいはプリプレグを形成し、
層間接続の信頼性を向上するプリント配線板、プリント
配線板の製造方法、およびそのようなプリント配線板に
用いられるプリプレグを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るプリント配線板は、層状の導体を有す
る２つの配線層と、前記２つの配線層を隔てる絶縁層
と、前記絶縁層を貫通し前記２つの配線層の層状の導体
を電気的接続する柱状導体とを有し、前記柱状導体は、
前記絶縁層を貫通する方向に分離的に存在する２つの導
電性物体を含むことを特徴とする。

【００１４】層間接続部である柱状導体が、絶縁層を貫
通する方向に分離的に存在する２つの導電性物体を含
む。たとえば、そのひとつはメッキにより形成した台状
のＣｕであり、もうひとつはＡｇペースト（Ａｇの微細
粒をペースト中に分散させたもの）を加熱・加圧して導
電体とした導電ピラーである。これにより、製造工程に
おいてＡｇペーストによる導電性バンプは、実効的に
は、メッキにより形成した台状のＣｕの高さ分だけ高く
なり絶縁層をつき抜けるに十分な高さが得られる。

【００１５】したがって、絶縁層に対するバンプのつき
抜けが十分となり、このあと積層される配線層との電気
的接続が確実となるので、層間接続の信頼性を向上す
る。

【００１６】また、本発明に係るプリント配線板の製造
方法は、導電体上に台状の導体を形成する工程と、前記
形成された台状の導体を土台にして円錐状の導電性バン
プを形成する工程と、前記形成された導電性バンプを貫
通させて前記導電体に接する絶縁層を積層する工程と、
前記絶縁層の前記導電体と接触しない側の面上に前記貫
通させられた導電性バンプに電気的導通する配線層を形
成する工程とを有することを特徴とする。

【００１７】導電体上に台状の導体を形成し、これを土
台にして円錐状の導電性バンプを形成する。これによ
り、導電性バンプは、実効的には、台状の導体の高さ分
だけ高くなり絶縁層をつき抜けるに十分な高さが得られ
る。

【００１８】したがって、絶縁層に対するバンプのつき
抜けが十分となり、このあと積層される配線層との電気
的接続が確実となるので、層間接続の信頼性を向上す
る。

【００１９】ここで、台状の導体の形成は、例えば、メ
ッキによりＣｕを用いて行うことができ、導電性バンプ
の形成は、例えば、Ａｇペーストをスクリーン印刷する
ことにより行うことができる。

【００２０】また、本発明に係るプリプレグは、束状の
繊維を縦横に打ち違えたクロスと、前記クロスを心材と
して前記クロスに含浸する樹脂とを有し、前記クロス
は、その面に垂直な方向から見たときに前記打ち違えら
れた束状の繊維のうち同方向で相隣るもの同士の間の空
隙幅が前記束状の繊維の幅の半分以下であることを特徴
とする。

【００２１】繊維クロスにおける束状の繊維間の空隙を
極力小さくする。こうすることにより、面に垂直方向の
繊維密度の微視的な違いはほぼなくなり平準化する。こ
の場合、ほとんどの部位が束状の繊維の交差した部位と
なるが、空隙を埋めるように分散化されており集中した
束の交差より微視的な繊維密度は低い。

【００２２】したがって、導電性バンプの頭部が絶縁層
を十分にかつ平均してつき抜けるようなプリプレグを得
ることができるので、これによればプリント基板の層間
接続の信頼性が向上され得る。

【００２３】なお、繊維クロスにおける束状の繊維間の
空隙は極力小さい方がよいが、製造ばらつきにより束状
の繊維の幅の半分程度までは、許容できる。この場合で
も、集中した束の交差より微視的な繊維密度は低くなる
からである。

【００２４】また、本発明に係るプリント配線板は、層
状の導体を有する２つの配線層と、前記２つの配線層を
隔てる絶縁層と、前記絶縁層を貫通し前記２つの配線層
の層状の導体を電気的接続する柱状導体とを有し、前記
絶縁層は、請求項３記載のプリプレグであることを特徴
とする。

【００２５】これは、上記のプリプレグを用いたプリン
ト配線板である。

【００２６】また、本発明に係るプリント配線板の製造
方法は、導電体上に導電性バンプを形成する工程と、前
記形成された導電性バンプを貫通させて前記導電体に接
する絶縁層を積層する工程と、前記絶縁層の前記導電体
と接触しない側の面上に前記貫通させられた導電性バン
プに電気的導通する配線層を形成する工程とを有し、前
記絶縁層は、請求項３記載のプリプレグであることを特
徴とする。

【００２７】これは、上記のプリプレグを用いたプリン
ト配線板の製造方法である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。

【００２９】図１は、本発明に係るプリント配線板の実
施形態をそのプロセスフローととも模式的に示す断面図
であり、工程が、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、
（ｅ）の順に進行することを示す。図２は、図１の続図
であって図１（ｅ）に続き、工程が、（ａ）、（ｂ）の
順に進行することを示す。

【００３０】この実施形態のプリント配線板を製造する
には、まず、図１（ａ）に示すように、両面に金属（例
えばＣｕ）層１２、１３を有する絶縁層１１として両面
銅張配線板を用意する。絶縁層１１は、ポリイミドのよ
うなフレキシブルなもの、ガラスエポキシのようなリジ
ッドなものいずれでもよい。また、図示を省略してある
が、金属層１２と金属層１３との層間接続には、スルー
ホールのような一般的な方法を用いることができる。

【００３１】なお、金属層１２、１３のいずれも、この
実施形態では、内層たる配線層となるものであり部品実
装面とはならないので、スルーホールによっても部品実
装密度を下げる原因とはならない。また、両面銅張配線
板に代えて、単体の金属層１３上に導電性バンプを形成
し、絶縁層１１にセミキュア状態のプリプレグを用いて
導電性バンプが貫通するように金属層１３上の絶縁層１
１を積層し、さらに、頭部が露出した導電性バンプを押
しつぶすように金属層１２を加熱・加圧して積層し層間
接続が形成された両面が金属層の絶縁層を得るようにし
てもよい。

【００３２】次に、同図（ｂ）に示すように、両面の金
属層１２、１３に必要なパターン１２ａ、１２ｂ、パタ
ーン１３ａ、１３ｂをそれぞれ形成する。これらのパタ
ーンのうちパターン１２ａ、１３ａは、層間接続のため
のランドとなるパターンである。なお、パターン形成に
は、広く用いられているエッチング加工を利用すること
ができる。

【００３３】次に、同図（ｃ）に示すように、パターン
１２ａ、１３ａに、導電性バンプの土台となる台状の導
電体１４ａ、１４ｂをそれぞれ形成する。この台状の導
電体１４ａ、１４ｂは、不必要部分をマスクして銅をメ
ッキすることにより形成することができる。メッキによ
る形成は、形成される台状の導電体１４ａ、１４ｂのへ
りがだれずに平坦性のよい導電体を得ることができる。
ここで、好ましい例として、台状の導電体１４ａ、１４
ｂの直径は１００μｍ程度である。

【００３４】なお、金属層１２、１３として、もともと
台状の導電体１４ａ、１４ｂが必要とする高さまでの厚
さを有するものを用意し、これを２段階にエッチングし
て、パターン１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂと、台状
の導電体１４ａ、１４ｂとを形成してもよい。または、
金属層１２、１３として、もともと台状の導電体１４
ａ、１４ｂが必要とする高さまでの厚さを有するものを
用意し、台状の導電体１４ａ、１４ｂをＮＣマシンで切
り出し形成するようにもできる。

【００３５】次に、同図（ｄ）に示すように、台状の導
電体１４ａ、１４ｂの上に円錐状の導電性バンプ１５
ａ、１５ｂをそれぞれ形成する。この導電性バンプ１５
ａ、１５ｂの形成には、例えば、Ａｇペーストをスクリ
ーン印刷する方法を用いることができる。また、一回の
印刷では導電性バンプ１５ａ、１５ｂとして高さが不足
する場合には、複数回印刷する方法もとり得る。ここ
で、好ましい例として、導電性バンプ１５ａ、１５ｂの
底部の直径は５０〜１００μｍ程度である。

【００３６】次に、同図（ｅ）に示すように、セミキュ
ア状態のプリプレグ１６、１７を導電性バンプ１５ａ、
１５ｂが貫通して、その頭部が露出するように積層す
る。

【００３７】次に、図２（ａ）に示すように、プリプレ
グ１６、１７上に金属（例えばＣｕ）層１８、１９を積
層する。このとき、全体を加熱・加圧してプレスし、導
電性バンプ１５ａ、１５ｂの頭部をつぶし金属層１８、
１９との電気的接続をとって層間接続とし、かつプリプ
レグ１６、１７を硬化させる。

【００３８】最後に、図２（ｂ）に示すように、金属層
１８、１９をパターニングして必要なパターン１８ａ、
１８ｂ、１９ａ、１９ｂを得る。なお、このパターン形
成も、広く用いられているエッチング加工を利用するこ
とができる。これにより、この実施形態では、４つの配
線層を有するプリント配線板を得る。

【００３９】以上説明したように、層間接続となる導電
性物体は、台状の導電体１４ａ、１４ｂと導電性バンプ
１５ａ、１５ｂとの２層構造となる。よって、実効的
に、導電性バンプ１５ａ、１５ｂの高さが高くなり絶縁
層たるプリプレグ１６、１７をつき抜けるに十分な高さ
が得られる。

【００４０】したがって、プリプレグ１６、１７に対す
る導電性バンプ１５ａ、１５ｂのつき抜けが十分とな
り、このあと積層される金属層１８、１９との電気的接
続が確実となるので、層間接続の信頼性を向上する。

【００４１】なお、図１（ｄ）における工程の変形例に
は、図３に示すものがある。図３は、台状の導電体１４
ａ、１４ｂ上に導電性バンプ１５ｃ、１５ｄを形成する
工程であって、図１（ｄ）に示したものとは異なるもの
を模式的に示す断面図であり、すでに説明した要素には
同一番号を付してある。

【００４２】この実施形態では、台状の導電体１４ａ、
１４ｂを覆うようにその上に導電性バンプ１５ｃ、１５
ｄを形成する。このような導電性バンプ１５ｃ、１５ｄ
の形成も、Ａｇペーストをスクリーン印刷することによ
りなすことができる。

【００４３】このような導電性バンプ１５ｃ、１５ｄを
形成することにしても、実効的に、導電性バンプ１５
ｃ、１５ｄ高さはより高く形成される。したがって、プ
リプレグ１６、１７に対する導電性バンプ１５ｃ、１５
ｄのつき抜けが十分となり、このあと積層される金属層
１８、１９との電気的接続が確実となるので、層間接続
の信頼性を向上する。

【００４４】なお、台状の導電体１４ａ、１４ｂに対す
る導電性バンプ１５ｃ、１５ｄの位置合わせ精度を多少
ラフにすることができるという効果もある。

【００４５】次に、本発明に係るプリプレグの実施形態
について図４を参照して説明する。同図は、本発明に係
るプリプレグの心材である繊維クロスを模式的に示す図
であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が拡大断面図である。

【００４６】なお、このプリプレグは、上記に述べた実
施形態におけるプリプレグ１６、１７としても用いるこ
とができるが、また、上記で述べた実施形態において、
台状の導電体１４ａ、１４ｂを形成しないで、直接、パ
ターン１２ａ、１３ａ上に導電性バンプ１５ａ、１５ｂ
を形成する場合に特に都合よく適用することができるも
のである。

【００４７】この繊維クロスは、束状の繊維４１を縦横
に打ち違えたクロスであって、その面に垂直な方向から
見たときに打ち違えられた束状の繊維のうち同方向で相
隣るもの同士の間の空隙幅が小さくなるようにしたもの
である。すなわち、面に垂直な方向から見たとき、繊維
が集中せず分散している。なお、繊維には、ガラス繊維
を用いることができる。

【００４８】ここで、束状の繊維４１は、１ｍｍあたり
数十本（例えば５０から７０本）程度であり、束状の繊
維４１あたりの繊維本数は２００本程度である。

【００４９】このような、プリプレグを絶縁層として用
いることにより、繊維が集中している場合に比べ、必要
な導電性バンプの高さは、１０数パーセントから２０数
パーセント低くすることが可能になった。これは、ほと
んどの部位が束状の繊維の交差した部位となるものの、
空隙を埋めるように分散化されており集中した束の交差
より微視的な繊維密度が低くなるからである。

【００５０】なお、このような繊維クロスを心材に有す
るプリプレグでも、繊維本数自体は変化していないので
機械的強度が劣化することはない。また、一層のプリプ
レグとしては、必要に応じてこのような繊維クロスを複
数枚重ねて用いてもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
層間接続部である柱状導体が、絶縁層を貫通する方向に
分離的に存在する２つの導電性物体を含むので、実効的
に高く形成され絶縁層をつき抜けるに十分な高さが得ら
れる。したがって、絶縁層に対するバンプのつき抜けが
十分となり、このあと積層される配線層との電気的接続
が確実となるので、層間接続の信頼性を向上する。

【００５２】また、本発明に係るプリプレグは、心材で
あるクロスが、その面に垂直な方向から見たときに前記
打ち違えられた束状の繊維のうち同方向で相隣るもの同
士の間の空隙幅が前記束状の繊維の幅の半分以下となる
よう極力小さくされているので、面に垂直方向の繊維密
度の微視的な違いはほぼなくなり平準化する。したがっ
て、導電性バンプの頭部が絶縁層を十分にかつ平均して
つき抜けるようなプリプレグを得ることができるので、
プリント基板の層間接続の信頼性が向上され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプリント配線板の実施形態をその
プロセスフローととも模式的に示す断面図。

【図２】図１の続図であって本発明に係るプリント配線
板の実施形態をそのプロセスフローととも模式的に示す
断面図。

【図３】台状の導電体１４ａ、１４ｂ上に導電性バンプ
１５ｃ、１５ｄを形成する工程であって、図１（ｄ）に
示したものとは異なるものを模式的に示す断面図。

【図４】本発明に係るプリプレグの心材である繊維クロ
スを模式的に示す図。

【図５】従来のプリプレグの繊維クロスを模式的に示す
図。

【符号の説明】

１１絶縁層１２、１３、１８、１９金属層１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１８ａ、１８ｂ、１
９ａ、１９ｂパターン１４ａ、１４ｂ台状の導体１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ導電性バンプ１６、１７プリプレグ４１束状の繊維

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 3/40 Ｈ０５Ｋ 3/40 Ｋ // Ｃ０８Ｌ 101:00 Ｃ０８Ｌ 101:00 (72)発明者小熊徹神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝マイクロエレクトロニクスセンター内Ｆターム(参考） 4F072 AB11 AD23 AD45 AG03 AL13 5E317 AA24 BB01 BB11 CC60 CD31 GG11 5E346 AA43 CC04 CC09 CC10 CC32 CC39 DD12 DD13 EE09 FF24 HH07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】層状の導体を有する２つの配線層と、前
記２つの配線層を隔てる絶縁層と、前記絶縁層を貫通し
前記２つの配線層の層状の導体を電気的接続する柱状導
体とを有し、前記柱状導体は、前記絶縁層を貫通する方向に分離的に
存在する２つの導電性物体を含むことを特徴とするプリ
ント配線板。
【請求項２】導電体上に台状の導体を形成する工程
と、前記形成された台状の導体を土台にして円錐状の導電性
バンプを形成する工程と、前記形成された導電性バンプを貫通させて前記導電体に
接する絶縁層を積層する工程と、前記絶縁層の前記導電体と接触しない側の面上に前記貫
通させられた導電性バンプに電気的導通する配線層を形
成する工程とを有することを特徴とするプリント配線板
の製造方法。
【請求項３】束状の繊維を縦横に打ち違えたクロス
と、前記クロスを心材として前記クロスに含浸する樹脂
とを有し、前記クロスは、その面に垂直な方向から見たときに前記
打ち違えられた束状の繊維のうち同方向で相隣るもの同
士の間の空隙幅が前記束状の繊維の幅の半分以下である
ことを特徴とするプリプレグ。
【請求項４】層状の導体を有する２つの配線層と、前
記２つの配線層を隔てる絶縁層と、前記絶縁層を貫通し
前記２つの配線層の層状の導体を電気的接続する柱状導
体とを有し、前記絶縁層は、請求項３記載のプリプレグであることを
特徴とするプリント配線板。
【請求項５】導電体上に導電性バンプを形成する工程
と、前記形成された導電性バンプを貫通させて前記導電体に
接する絶縁層を積層する工程と、前記絶縁層の前記導電体と接触しない側の面上に前記貫
通させられた導電性バンプに電気的導通する配線層を形
成する工程とを有し、前記絶縁層は、請求項３記載のプリプレグであることを
特徴とするプリント配線板の製造方法。