JP2002111216A

JP2002111216A - 多層回路基板の製造方法

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Publication number: JP2002111216A
Application number: JP2000299057A
Authority: JP
Inventors: Masanori Tamaki; 昌徳玉木
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-12
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP4593752B2

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性バンプの接続信頼性を確保できるプリ
ント基板の積層方法を提供することにある。【解決手段】加熱加圧プレスの工程において、導電性
バンプ８が貫通可能な程度に接着剤層１０が軟化する第
１のプレス温度で所定時間保持した後に、導電性バンプ
８が接着剤層１０を貫通可能な圧力による加圧を開始す
る。このようにすれば、加圧を行う時点では接着剤層１
０が軟化を開始しているため、導電性バンプ８は接着剤
層１０を容易に貫通して、ランド９Ａに接触することが
できる。これにより、導電性バンプ８とランド９Ａとの
接続信頼性を確保することができる。また、第１のプレ
ス温度で所定時間保持することにより、接着剤層１０の
加熱にむらが生じる場合においても、すべての接着剤層
１０を充分に軟化させることができ、導電性バンプ８を
ランド９Ａに確実に接触させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層回路基板の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、多層回路基板の製造方法として、
所定の導体回路を形成させたプリント基板の複数枚を積
層し、一括プレスにより多層化する方法がある。このよ
うな多層回路基板の製造において、プリント基板の一面
側に導電性バンプを突設させておき、この導電性バンプ
を対向するプリント基板の導体回路に押圧することによ
って、上下の導体回路を電気的に接続する技術が知られ
ている。図５には、導電性バンプ１０２を形成させたプ
リント基板１０１を示した。

【０００３】ところで、プリント基板１０１を多層化す
る際には、各プリント基板１０１間に接着剤層１０３を
設ける必要がある。この接着剤層１０３は例えば熱硬化
性の樹脂により形成されて、プリント基板１０１上に塗
布した状態で乾燥、固化されている。そして、温度を上
昇させるにつれて軟化し、さらに温度を上昇させると硬
化するという性質を備えている。このプリント基板１０
１を積層して加圧加熱プレスを行うと、昇温につれて一
旦軟化した接着剤層１０３を導電性バンプ１０２が貫通
して、対向するプリント基板１０１のランド１０４に接
続される。その後、接着剤層１０３が硬化して各プリン
ト基板１０１が接着される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、通常の加圧
加熱プレスにおいては、加熱開始と同時に加圧を開始さ
せている。このとき、加熱開始時から所定の温度に達し
て接着剤層１０３が軟化するまでには、一定の時間を要
する。また、多数のプリント基板を積層してプレスを行
う場合においては、プレス板に接している最外層のプリ
ント基板に形成された接着剤層に比較して、内層に位置
する接着剤層への熱の伝達に時間がかかり、接着剤層の
加熱にむらが生じる場合がある。従って、接着剤層１０
３が充分に軟化しない状態で加圧が開始されると、導電
性バンプ１０２が接着剤層１０３を貫通することができ
ず、ランド１０４との接触が阻害されるおそれがあった
（図４Ｂ）。

【０００５】本発明は上記した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、導電性バンプの接続信頼性を確
保できる多層回路基板の製造方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに請求項１の発明に係る多層回路基板の製造方法は、
絶縁層の表裏両面のうち一面側に導体層を形成するとと
もに他面側に低融点材料からなる導電性バンプを突設さ
せたプリント基板の複数枚を熱硬化性接着剤層を介して
積層し、加熱加圧プレスすることによって、前記導電性
バンプが前記接着剤層を貫通して対向するプリント基板
の導体層と金属結合する多層回路基板の製造方法であっ
て、前記導電性バンプが貫通可能な程度に前記接着剤層
が軟化する第１のプレス温度で所定時間保持した後に、
前記導電性バンプが前記接着剤層を貫通可能な圧力によ
り加圧を開始することを特徴とする。

【０００７】ここで、本発明の接着剤層に用いられる接
着剤としては、プリント基板の接着用として通常用いら
れる熱硬化性の接着剤であれば特に制限はなく、例えば
エポキシ系接着剤、フェノール系接着剤、ポリイミド系
接着剤等が使用できる。また、接着剤には必要に応じて
架橋剤、粘着性付与剤、可塑剤、充填剤、老化防止剤等
の適宜な添加剤が配合されていてもよい。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載の多層
回路基板の製造方法であって、前記第１のプレス温度
は、前記導電性バンプが貫挿可能な程度に前記接着剤層
が軟化している状態を１分以上保持可能な温度であるこ
とを特徴とする。ここで、「１分以上」とは、外層に位
置する接着剤層の硬化が、導電性バンプが貫通不可能と
なるまでには進行せず、かつ、内層に位置する接着剤層
に充分に熱を伝達して軟化させることが可能な時間であ
って、より好ましくは５分以上である。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２に記載の多層回路基板の製造方法であって、前記加圧
加熱プレスの工程において、前記第１のプレス温度に到
達するまでの昇温中に前記導電性バンプが前記接着層を
貫通可能な圧力よりも低い圧力で加圧することを特徴と
する。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１〜請求項３に
記載の多層回路基板の製造方法であって、前記加圧加熱
プレスの工程において、前記接着剤層が硬化可能な温度
であってかつ前記導電性バンプが溶融するバンプ溶融温
度より低い第２のプレス温度で所定時間保持することを
特徴とする。

【００１１】

【発明の作用、および発明の効果】請求項１の発明によ
れば、加熱加圧プレスの工程において、導電性バンプが
貫通可能な程度に接着剤層が軟化するプレス温度で所定
時間保持した後に、導電性バンプが接着剤層を貫通可能
な圧力による加圧を開始する。このようにすれば、加圧
を行う時点では接着剤層が軟化を開始しているため、導
電性バンプは接着剤層を容易に貫通して、対向するプリ
ント基板のランドに接触することができる。これによ
り、導電性バンプとランドとの接続信頼性を確保するこ
とができる。

【００１２】請求項２の発明によれば、第１のプレス温
度は、前記導電性バンプが貫挿可能な程度に前記接着剤
層が軟化している状態を１分以上保持可能な温度とす
る。このようにすれば、多数のプリント基板を積層する
場合においても、外層に位置する接着剤層が軟化してい
る状態を保ちつつ一定時間保持することができるから、
内層に位置する接着剤層まで充分に熱を伝達することが
できる。従って、すべての接着層を充分に軟化させるこ
とができ、導電性バンプをランドに確実に接触させるこ
とができる。

【００１３】請求項３の発明によれば、前記加圧加熱プ
レスの工程において、前記第１のプレス温度に到達する
までの昇温中に前記導電性バンプが前記接着剤層を貫通
可能な圧力よりも低い圧力で加圧する。これにより、多
数のプリント基板を積層する場合においても、熱源であ
るプレス板からプリント基板への伝熱が容易となり、短
時間で内層に位置する接着剤層まで充分に軟化すること
ができる。また、導電性バンプが接着剤層を貫通可能な
圧力よりも低い圧力で加圧するので、導電性バンプが押
し広げられ、その高さが減少することを回避できる。従
って、すべての接着層を充分に軟化させることができ、
導電性バンプをランドに確実に接触させることができ
る。

【００１４】請求項４の発明によれば、加圧加熱プレス
の工程において、第２のプレス温度で所定時間保持す
る。ここで、第２のプレス温度においては、接着剤層の
硬化は進行するが、導電性バンプは溶融しない。従っ
て、接着剤層が硬化する前に導電性バンプが溶融、変形
してランドへの接続信頼性が低下することを防止でき
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態について、図１〜図４を参照しつつ詳細に説明す
る。

【００１６】多層回路基板１を形成するプリント基板２
の出発材料は、片面銅張積層板３である。片面銅張積層
板３は、例えば板状のガラス布エポキシ樹脂により形成
される絶縁性基板４の一方の面（図１において下面側）
に、全面に銅箔５が貼り付けられた周知の構造である
（図１Ａ）。

【００１７】この絶縁性基板４の所定の位置に、絶縁性
基板４の銅箔５とは反対側の面（図１において上面側）
からレーザ照射を行い、絶縁性基板４の厚さ方向に貫通
して銅箔５に到達するビアホール６を形成する（図１
Ｂ）。レーザ加工は、例えばパルス発振型炭酸ガスレー
ザ加工装置によって行うことが可能であり、その場合に
は、パルスエネルギーが２．０ｍＪ〜１０．０ｍＪ、パ
ルス幅が１μｓ〜１００μｓ、パルス間隔が０．５ｍｓ
以上、ショット数が３〜５０という条件で形成すること
が望ましい。

【００１８】この後、生成されたビアホール６の内部に
残留する樹脂を取り除くためのデスミア処理を行う。デ
スミア処理は、例えば過マンガン酸カリウム処理、酸素
プラズマ放電、コロナ放電処理等により行うことができ
る。

【００１９】次に、銅箔５を例えばポリエチレンテレフ
タレート製の保護フィルムで覆った状態で（図示せ
ず）、ビアホール６内に、銅箔５を一方の電極とした電
気めっき法により、めっき導体７を形成させる（図１
Ｃ）。めっき導体７の充填量は、その上面が絶縁性基板
４の表面から僅かに低くなる程度とするのが好ましい。
めっき金属としては、銅がもっとも好ましいが、スズ、
銀、はんだ、銅／スズ、銅／銀等、めっき可能な金属で
あればよい。

【００２０】ビアホール６内のめっき導体７に重ねるよ
うにして、バンプめっきにより例えばはんだ等の低融点
材料からなる導電性バンプ８を形成させる。導電性バン
プ８は、絶縁性基板４の上面から僅かに突出されるよう
に充填される（図１Ｄ）。この後、前記の保護フィルム
を銅箔５から剥ぎ取った後、銅箔５を周知のエッチング
手法によりエッチングすることにより、導体回路９が形
成される（図１Ｅ）。

【００２１】次いで、導電性バンプ８を形成させた面上
に、接着剤層１０が形成される（図１Ｆ）。接着剤層１
０としては、例えばエポキシ樹脂に液状硬化剤としてジ
シアンシアミドを配合した熱硬化性接着剤を使用し、こ
れをロールコート法により塗布して乾燥、固化させる。

【００２２】このようにして形成された２枚のプリント
基板２を位置合わせして重ね合わせる（図２Ａ）。ここ
で、下側のプリント基板２は、導体回路９が下側を向
き、導電性バンプ８が上側を向くようにして配置されて
おり、その上方に位置するプリント基板２は、下側に導
体回路９が位置するようにして積層される。こうして、
下側に位置するプリント基板２の導電性バンプ８が、上
側に位置するプリント基板２の導体回路９の一部に形成
されたランド９Ａに接続可能な方向に積層される。この
とき、導電性バンプ８とランド９Ａとの間には、接着剤
層１０が存在する状態となっている。また、上側のプリ
ント基板２の表面には、銅箔５が積層される。

【００２３】このようにして積層したプリント基板２
を、プレスにより接着する。図３には、プレス操作中の
温度と圧力の変化を示した。まず、積層したプリント基
板２をプレス装置にセットし、プレス板を４℃／ｍｉｎ
で第１のプレス温度に達するまで昇温する。第１のプレ
ス温度は接着剤層１０を導電性バンプ８が貫通可能な程
度に軟化させた状態、すなわち、例えば接着剤層１０の
貯蔵弾性率を１．００×１０^３Ｐａ以下、より好ましく
は１．００×１０^２Ｐａ以下の状態を、１分間以上（よ
り好ましくは５分間以上）保持することが可能な温度で
あって、９０℃〜１２０℃が好ましく、１１０℃がより
好ましい。

【００２４】第１のプレス温度に達したところで昇温を
停止し、一定温度で１５分間保持する。これにより、接
着剤層１０に充分に熱を伝達して軟化させることができ
る。次いで、２０ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧を開始し、さら
に１５分間保持する。これにより、導電性バンプ８は軟
化した接着剤層１０を容易に突きぬけて、上側に位置す
るランド９Ａに接触する（図２Ｂ）。

【００２５】次に、再びプレス板を４℃／ｍｉｎで第２
のプレス温度に達するまで昇温する。第２のプレス温度
は１１０℃〜１５０℃が好ましく、１３０℃がより好ま
しい。そして、第２のプレス温度に達したところで昇温
を停止し、一定温度で３０分間保持する。これにより、
接着剤層１０を硬化させる。このように、後述のバンプ
溶融温度に昇温する前に、硬化温度で接着剤層１０を硬
化させておくことにより、導電性パンプ８の溶融による
変形を抑制することができる。

【００２６】次いで、再度プレス板を４℃／ｍｉｎでバ
ンプ溶融温度に達するまで昇温する。バンプ溶融温度
は、導電性バンプ８がはんだの場合においては、１８０
℃が好ましい。そして、バンプ溶融温度に達したところ
で昇温を停止し、一定温度で７０分間保持する。これに
より、導電性バンプ８は溶融して、上側に位置するラン
ド９Ａとの金属接続が形成されるとともに、接着剤層１
０が完全に硬化する（図２Ｃ）。

【００２７】この後、プレス板を水冷し、６０℃まで温
度が低下したところでプレス圧を解除する。最後に、最
上層に積層された銅箔５をエッチングして所定の導体回
路（図示せず）を形成させることにより、多層回路基板
１が完成する。

【００２８】以上のように本実施形態によれば、加熱加
圧プレスの工程において、導電性バンプ８が貫通可能な
程度に接着剤層１０が軟化する第１のプレス温度で所定
時間保持した後に、導電性バンプ８が接着剤層１０を貫
通可能な圧力による加圧を開始する。このようにすれ
ば、加圧を行う時点では接着剤層１０が軟化を開始して
いるため、導電性バンプ８は接着剤層１０を容易に貫通
して、ランド９Ａに接触することができる。これによ
り、導電性バンプ８とランド９Ａとの接続信頼性を確保
することができる。また、第１のプレス温度で所定時間
保持することにより、接着剤層１０の加熱にむらが生じ
る場合においても、すべての接着剤層１０を充分に軟化
させることができ、導電性バンプ８をランド９Ａに確実
に接触させることができる。

【００２９】また、プレスの工程において、バンプ溶融
温度まで昇温する前に第２のプレス温度で所定時間保持
して、接着剤層１０の硬化を進行させておく。これによ
り、導電性バンプ８の溶融による変形を抑制でき、ラン
ド９Ａへの接続信頼性の低下を防止できる。

【００３０】さらに、プレスの工程において、バンプ溶
融温度で所定時間保持することにより、導電性バンプ８
を溶融させてランド９Ａに完全に接続させることがで
き、接続信頼性を確保することができる。

【００３１】なお、本発明の技術的範囲は、上記した実
施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に
記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。
その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶ
ものである。（１）本実施形態では、導電性バンプ８としてはんだを
用いているが、本発明によれば、導電性バンプの材質は
本実施形態の限りではなく、例えばスズであってもよ
い。なお、導電性バンプとしてスズを用いた場合には、
バンプ溶融温度は２００℃〜２３０℃とすることが好ま
しい。

【００３２】（２）本実施形態では、接着剤層１０の硬
化剤として液状硬化剤を用いているが、本発明によれば
硬化剤の形態は本実施形態の限りではなく、例えば粉末
硬化剤であってもよい。なお、粉末硬化剤を用いた場
合、硬化開始温度に達するまでは粉末硬化剤が溶融せ
ず、接着剤層の硬化が進行するおそれがない。従って、
プレスの工程において軟化温度に達した後すぐに加圧を
開始する必要はなく、所定時間が経過して接着剤層が充
分に軟化した後に加圧を開始することによって、導電性
バンプが接着剤層を貫通することがさらに容易となる。

【００３３】（３）本実施形態では、第１のプレス温度
で所定時間保持した後に加圧を開始しているが、本発明
によれば、例えば図４に示すように、第１のプレス温度
に到達するまでの昇温中に、導電性バンプが接着剤層を
貫通可能な圧力よりも低い圧力で加圧してもよい。この
ようにすれば、熱源であるプレス板からプリント基板へ
の伝熱が容易となり、短時間で内層に位置する接着剤層
まで充分に軟化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態におけるプリント基板の製造工程を
示す断面図（Ａ）銅張積層板の断面図（Ｂ）銅張積層板にビアホールを形成したときの断面図（Ｃ）ビアホールにめっき導体を充填したときの断面図（Ｄ）ビアホールに導電性バンプを形成させたときの断
面図（Ｅ）銅箔をエッチングして導体回路を形成させたとき
の断面図（Ｆ）プリント基板に接着剤層が塗布されたときの断面
図

【図２】本実施形態における多層回路基板の製造工程を
示す断面図（Ａ）プリント基板を積層した断面図（Ｂ）導電性バンプが接着剤層を貫通した断面図（Ｃ）導電性バンプとランド間で金属接合が形成された
断面図

【図３】プレス操作中の温度と圧力の変化を示すグラフ
−１

【図４】プレス操作中の温度と圧力の変化を示すグラフ
−２

【図５】従来の多層回路基板の製造工程を示す断面図（Ａ）プリント基板を積層した断面図（Ｂ）プリント基板を接着した断面図

【符号の説明】

１…多層回路基板２…プリント基板４…絶縁性基板（絶縁層）８…導電性バンプ９…導体回路（導体層）１０…接着剤層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁層の表裏両面のうち一面側に導体層
を形成するとともに他面側に低融点材料からなる導電性
バンプを突設させたプリント基板の複数枚を熱硬化性接
着剤層を介して積層し、加熱加圧プレスすることによっ
て、前記導電性バンプが前記接着剤層を貫通して対向す
るプリント基板の導体層と金属結合する多層回路基板の
製造方法であって、前記加熱加圧プレスの工程において、前記導電性バンプ
が貫通可能な程度に前記接着剤層が軟化する第１のプレ
ス温度で所定時間保持した後に、前記導電性バンプが前
記接着剤層を貫通可能な圧力により加圧を開始すること
を特徴とする多層回路基板の製造方法。
【請求項２】前記第１のプレス温度は、前記導電性バ
ンプが貫挿可能な程度に前記接着剤層が軟化している状
態を１分以上保持可能な温度であることを特徴とする請
求項１に記載の多層回路基板の製造方法。
【請求項３】前記加圧加熱プレスの工程において、前
記第１のプレス温度に到達するまでの昇温中に前記導電
性バンプが前記接着剤層を貫通可能な圧力よりも低い圧
力で加圧することを特徴とする請求項１または請求項２
に記載の多層回路基板の製造方法。
【請求項４】前記加圧加熱プレスの工程において、前
記接着剤層が硬化可能な温度であってかつ前記導電性バ
ンプが溶融するバンプ溶融温度より低い第２のプレス温
度で所定時間保持することを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の多層回路基板の製造方法。