JP2002198637A

JP2002198637A - 回路基板およびその製法並びに回路基板装置

Info

Publication number: JP2002198637A
Application number: JP2000396624A
Authority: JP
Inventors: Akira Imoto; 晃井本; Yuzuru Matsumoto; 譲松本; Norimitsu Fukamizu; 則光深水
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】電子部品等を安定して実装できるとともに、オ
ーバーコート層の腐食を抑制できる回路基板およびその
製法並びに回路基板装置を提供する。【解決手段】基板１１の表面に設けられた導体パッド１
３と、該導体パッド１３の外周部を被覆するオーバーコ
ート層１４とを具備するとともに、導体パッド１３の中
央部がオーバーコート層１４から露出する回路基板であ
って、導体パッド１３の露出面１３ａとオーバーコート
層１４の表面が同一平面上にあり、かつ導体パッド１３
の一部が基板内部１１に埋設されているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回路基板およびその
製法並びに回路基板装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、回路基板の表面には導体パッドおよ
びオーバーコート層が形成されていた。このオーバーコ
ート層の役割は、導体パッドを機械的損傷から守る、
導体パッドのケミカルマイグレーションを防ぐ、半
田付け等で接続された場合のピーリング応力による損傷
から守る為に導体パッド周辺を押さえる、といったこと
が挙げられる。

【０００３】従来、導体パッドおよびオーバーコート層
は、基板成形体を形成し、その上面に導電性ペーストを
所定形状に印刷し、基板成形体の上面に、導電性パター
ンの一部が露出するように絶縁材料を印刷してオーバー
コート層成形体を形成し、焼成することにより形成され
ていた。

【０００４】図３はこのような回路基板を示すもので、
従来の回路基板は、基板５１と、この基板５１の表面に
形成された導体パッド５５、裏面導体５６と、基板５１
の内部に形成された内部導体５３と、内部導体５３を接
続するビアホール導体５２と、絶縁層５１ａ、５１ｂ、
５１ｃと、オーバーコート層５４とから構成されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
方法では導体パッド５５の露出面よりも高い位置にオー
バーコート層５４が存在する場所が存在する。この為
に、例えばそれが部品搭載用の導体パッド５５の場合
は、電子部品の導体パッド５５への接続不良が発生した
り、電子部品を実装しても電子部品のグラツキが発生し
たり、電子部品下部に、特に導体パッド５５とオーバー
コート層５４の段差部にフラックスの残渣が残り、導体
パッド５５が腐食（ケミカルマイグレーション）すると
いった問題が生じていた。また、マザーボード実装用の
導体パッド５５の場合も同様の問題が生じていた。

【０００６】このような問題を解決する為の手段とし
て、オーバーコート層５４を薄層化することが考えられ
るが、従来の方法では、導体パッド５５の上面に、オー
バーコート層５４を形成する限り、必然的に導体パッド
５５とのオーバーラップ近傍では段差が生じ、この部分
にフラックスの残滓が残るという問題があった。

【０００７】本発明は、電子部品等を安定して実装でき
るとともに、フラックスを確実に除去して導体パッドの
腐食を抑制できる回路基板およびその製法並びに回路基
板装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の回路基板は、基
板の表面に設けられた導体パッドと、該導体パッドの外
周部を被覆するオーバーコート層とを具備するととも
に、前記導体パッドの中央部が前記オーバーコート層か
ら露出する回路基板であって、前記導体パッドの露出面
と前記オーバーコート層の表面が同一平面上にあり、か
つ前記導体パッドの一部が前記基板内部に埋設されてい
ることを特徴とする。

【０００９】本発明では、導体パッドの露出面とオーバ
ーコート層の露出面が同一平面上にあるため、導体パッ
ドに電子部品を確実に実装できるとともに、電子部品の
グラツキを防止でき、また、本発明の回路基板をマザー
ボードに確実に実装できるとともに、本発明の回路基板
のグラツキを防止できる。

【００１０】また、導体パッドとオーバーコート層間に
は段差がないため、基板表面は凹凸がなく、電子部品等
を実装したとしても、フラックスの残渣も残りにくくな
り、さらにオーバーコート層の厚みを２０μｍ以上とす
ることができため、導体パッドのケミカルマイグレーシ
ョンを防止できる。

【００１１】また、本発明では、導体パッドの一部が基
板内部に埋設されているため、導体パッドの基板への密
着強度を向上でき、同時に半田付け等で接続された場合
のピーリング応力による損傷から守ることができる。特
に、導体パッドの外周部が基板内部に埋設されているこ
とが望ましい。

【００１２】本発明の回路基板では、オーバーコート層
中における導体パッドが、基板側に向けて拡径している
ことが望ましい。このような構造によれば、さらに上記
ピーリン応力による損傷を防止できる。

【００１３】本発明の回路基板の製法は、支持体表面に
オーバーコート層成形体を形成する工程と、該オーバー
コート層成形体に貫通孔を形成する工程と、該オーバー
コート層成形体の貫通孔内に導電性ペーストを充填する
とともに、前記貫通孔の回りのオーバーコート層成形体
上に導電性ペーストを塗布する工程と、該導電性ペース
トが充填、塗布されたオーバーコート層成形体上に、絶
縁層成形体と内部導体パターンとを有する基板成形体を
形成する工程と、前記支持体を除去して焼成する工程と
を具備する製法である。

【００１４】例えば、支持体表面に感光性樹脂を含有す
るオーバーコート層成形体を形成し、このオーバーコー
ト層成形体を露光現像して、貫通孔を形成したり、支持
体表面に形成されたオーバーコート層成形体に、レーザ
により貫通孔を形成し、この貫通孔内に導電性ペースト
を充填するとともに、貫通孔の周りのオーバーコート層
成形体上に導電性ペーストを塗布し、その上に絶縁層成
形体と内部導体パターンとを有する基板成形体を形成
し、支持体を剥離し、焼成することにより、回路基板を
容易に形成できる。

【００１５】導体パッドの一部を基板内部に埋設した構
造は、上記オーバーコート層成形体の貫通孔に導電性ペ
ーストを充填するだけでなく、貫通孔の周囲のオーバー
コート層成形体上にまで導電性ペーストを塗布し、この
上に絶縁層成形体を形成するセラミックペーストを塗布
することにより容易に得られる。

【００１６】さらに、オーバーコート層中における導体
パッドが、基板側に向けて拡径している構造は、例え
ば、オーバーコート層成形体の貫通孔を傾斜して形成す
ることにより容易に得ることができる。このような傾斜
した貫通孔は、例えば、感光性樹脂を含有するオーバー
コート層を、露光、現像条件を変更することにより容易
に形成できる。

【００１７】本発明の回路基板装置は、上記回路基板の
導体パッドに、電子部品またはマザーボードの接続端子
が接続されていることを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の回路基板の一例を
示すもので、この回路基板は、基板１１と、この基板１
１の表面に形成された導体パッド１３と、この導体パッ
ド１３の一部を被覆するオーバーコート層１４とから構
成されている。

【００１９】基板１１は、３層の絶縁層１１ａ〜１１ｃ
と、これらの絶縁層１１ａ〜１１ｃ間に形成された内部
導体１５と、これらの内部導体１５を接続するビアホー
ル導体１７と、裏面導体１９から構成されている。

【００２０】導体パッド１３とオーバーコート層１４と
は一部がオーバーラップし、かつ表面上、導体パッド１
３の上面とオーバーコート層１４の上面が同じ高さ、即
ち同一平面上にある。この構造を実現させる為に、導体
パッド１３の一部、具体的にはオーバーラップ部の導体
を基板１１内部に埋設する構造をとっている。この構造
によりパッド密着強度の優れた回路基板を実現できる。

【００２１】具体的には、導体パッド１３は、図１
（ａ）、（ｂ）に示すように、表面に露出し、電子部品
等が半田等で接続される円形状の露出部１３ａ、露出部
１３ａの外周に設けられたリング状の傾斜部１３ｂ、傾
斜部１３ｂの外周に設けられたリング状の基板埋設部１
３ｃから構成されており、傾斜部１３ｂは基板側に向け
て拡径している。基板埋設部１３ｃは、基板への密着強
度を向上するという点から、長いことが望ましいが、導
体パッド１３の大型化を防止するため、５０〜２００μ
ｍであることが望ましい。尚、図１（ｂ）は、理解を容
易にするため、オーバーコート層１４を除去して記載し
た平面図である。

【００２２】基板１１は、３層の絶縁層１１ａ〜１１ｃ
からなり、例えば、各々９００℃で焼成可能なガラスセ
ラミックスからなる。ガラスセラミックスはアルミナ、
シリカ、フォルステライト、コージェライト、ガーナイ
ト、ＭｇＴｉＯ₃、ＭｇＴｉＯ₃−ＣａＴｉＯ₃から選ば
れる１種と、結晶性ガラスとから形成されている。

【００２３】また、導体パッド１３、裏面導体１９、内
部に形成された内部導体１５および内部導体１５を接続
するビアホール導体１７は銀を主成分とし、収縮および
熱膨張率を基板と合わせる為のガラスを添加している。

【００２４】オーバーコート層１４は基本的には基板材
料と同一材料で構わないが、色調を変化させたい場合は
酸化クロム等を微量添加する。

【００２５】本発明の回路基板の製法を図２をもとに説
明する。まず、支持体２１を準備する。支持体２１は剛
性があり、熱膨張率が小さく、廉価なものが好ましい。
熱膨張率が小さい方が好ましい理由は、乾燥等で熱がか
かった際の膨張歪が無いほうがよい為である。例えば、
ガラス基板が好ましい。

【００２６】次に、図２（ａ）に示すように、支持体２
１の表面にオーバーコート層成形体２３を形成する。オ
ーバーコート層成形体２３の材料は、基本的には基板１
１の絶縁層１１ａ〜１１ｃ材料と同一材料で構わない
が、視認性の観点で色調を変化させたい場合は着色剤を
微量添加する。無機系の基板を作製する際は、コバル
ト、クロム等の酸化物が有効である。

【００２７】オーバーコート層成形体２３の形成方法
は、一般的なスクリーン印刷法でよい。また、オーバー
コート層成形体２３の平坦性或いはパターンニング精度
を重視するならば、層全体をコーティング、乾燥した
後、露光および現像によりパターンニングする方法が好
ましい。この２つの方法のどちらを選択するかで、オー
バーコート層成形体２３材料の粘度が異なる。

【００２８】コーティング法の場合、オーバーコート層
成形体２３材料はネガ型若しくはポジ型の感光性樹脂を
含有することが好ましい。例えば、光重合可能なモノマ
ー、ｉ線に感光する光重合開始材、酸価の高いポリマー
およびセラミックスフィラーを含有した感光性オーバー
コート層成形体２３材料が挙げられる。酸価の高いポリ
マーは、後工程である現像の際に、アルカリ現像に対応
できるという利点が挙げられる。

【００２９】本材料をスピンコート法等により支持体２
１上にコーティング、乾燥する。この後、導体パッドを
形成する部分以外を露光する。露光処理は、具体的に
は、オーバーコート層成形体２３に穿孔したい領域が遮
光されるようなフォトターゲットを載置して、例えば、
超高圧水銀灯（１０ｍＷ／ｃｍ²）を光源として用いて
露光を行なう。

【００３０】露光処理は、例えば、フォトターゲットを
オーバーコート層成形体２３上に近接または載置して、
穿孔したい領域以外の領域に、低圧、高圧、超高圧の水
銀灯系の露光光を照射する。これにより、上記以外の領
域では、光硬化可能なモノマーが光重合反応を起こす。
従って、穿孔したい領域のみが現像処理によって除去可
能な溶化部となる。また、最適露光時間はオーバーコー
ト層成形体２３の厚み、穿孔したい領域の寸法等で決ま
る。露光装置は所謂写真製版技術に用いられる一般的な
ものでよい。

【００３１】その後、例えばトリエタノールアミン水溶
液のようなアルカリ現像液を用いて現像する。現像処理
は、フォトターゲットを除去した後、オーバーコート層
成形体２３の溶化部をスプレー現像法やパドル現像法に
よって、現像液で除去するものである。その後、必要に
応じて洗浄および乾燥を行ない、貫通孔２５を形成す
る。

【００３２】尚、導体パッド１３の傾斜部１３ｂを基板
側に向けて拡径するためには、感光性樹脂を含有するオ
ーバーコート層成形体２３を、露光部不溶化にし、露
光、現像条件を変更して現像不足気味にすることによ
り、傾斜した貫通孔２５を形成することにより容易に形
成できる。

【００３３】次にそのオーバーコート層成形体２３のパ
ターンニングされた部分、即ち貫通孔２５およびその外
周部に導電性ペーストを塗布して導体パターン２７を形
成する。導体形成方法は予め設計されたパターンを印刷
する一般的なスクリーン印刷法でよい。

【００３４】導電性ペーストは、低融点で且つ低抵抗の
金属材料である例えば銀粉末と、硼珪酸系低融点ガラ
ス、例えばＢ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＢａＯガラス、ＣａＯ−
Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂ガラス、ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−
ＳｉＯ₂ガラスと、有機バインダ、例えばエチルセルロ
ースとを、有機溶剤、例えば２，２，４−トリメチル−
１，３−ペンタジオ−ルモノイソブチレ−トに混合し、
３本ローラーにより均質混練して作製される。

【００３５】次に導体パターン２７およびオーバーコー
ト層成形体２３以外の回路基板部分を形成する。具体的
には、図２（ｃ）に示すように、導体パターン２７が形
成されたオーバーコート層成形体２３上に、絶縁層成形
体２９をスピンコート法等で形成する。

【００３６】絶縁層成形体２９材料は、例えば、セラミ
ック原料粉末と、光硬化可能なモノマー、例えばポリオ
キシエチル化トリメチロールプロパントリアクリレート
と、有機バインダ、例えばアルキルメタクリレートと、
可塑剤とを、有機溶剤、例えばエチルカルビトールアセ
テートに混合し、ボールミルで混練して作製される。

【００３７】セラミック原料粉末としては、例えば、金
属元素として少なくともＭｇ、Ｔｉ、Ｃａを含有する複
合酸化物であって、その金属元素酸化物による組成式を
（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ₃−ｘＣａＴｉＯ₃（但し、式中ｘ
は重量比を表し、０．０１≦ｘ≦０．１５）で表される
主成分１００重量部に対して、硼素含有化合物をＢ₂Ｏ₃
換算で３〜３０重量部、アルカリ金属含有化合物をアル
カリ金属炭酸塩換算で１〜２５重量部添加含有してなる
ものが用いられる。

【００３８】尚、上述の実施例では溶剤系スリップ材を
作製しているが、上述のように親水性の官能基を付加し
た光硬化可能なモノマー、例えば多官能基メタクリレー
トモノマー、有機バインダ、例えばカルボキシル変性ア
ルキルメタクリレートを用いて、イオン交換水で混練し
た水系スリップ材であっても良い。

【００３９】セラミック原料粉末としては、例えば、ガ
ラス材料であるＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＭｇＯ、
Ｂ₂Ｏ₃を主成分とする結晶化ガラス粉末７０重量％と、
セラミック材料であるアルミナ粉末３０重量％とからな
るものも用いられる。セラミック原料粉末は、特に限定
されるものではない。

【００４０】塗布後の乾燥条件は６０〜８０℃で２０分
乾燥であり、乾燥された絶縁層成形体２９の厚みは、例
えば１００μｍである。ビアホール導体に相当する部分
は穿孔が必要である。穿孔方法は上述のフォトリソグラ
フィ技術を適用し、導電性ペーストを充填して形成され
る。

【００４１】次に、絶縁層成形体２９上に、上述の導電
性ペーストを所定の内部導体パターンの形成可能なスク
リーン（図示せず）を介して、印刷・乾燥することによ
り、内部導体パターンを形成する。

【００４２】このような工程を繰り返して、支持板２１
上に、３層の絶縁層成形体２９を有する基板成形体を形
成する。

【００４３】次に、必要に応じて、基板成形体の形状を
プレスで整えたり、分割溝を形成し、支持板２１から基
板成形体を取り外す。

【００４４】次に、焼成を行う。焼成は、脱バインダー
工程と、本焼成工程からなる。脱バインダー工程は、概
ね６００℃以下の温度領域であり、絶縁層成形体２９お
よび内部導体パターン等に含まれている有機バインダ、
光硬化可能なモノマを消失する過程であり、本焼成工程
は、ピーク温度８５０〜１０５０℃、例えば、ピーク温
度９００℃で３０分焼成する。

【００４５】このような製法により、導体パッド１３の
一部とオーバーコート層１４がオーバーラップし、導体
パッド１３とオーバーコート層１４の上面が同一平面と
なる本発明の回路基板が得られる。

【００４６】また、本発明の回路基板の製法は、オーバ
ーコート層１４の形成方法は、予め設計されたパターン
を印刷する一般的なスクリーン印刷法でよいが、オーバ
ーコート層の平坦性或いはパターンニング精度を重視す
るならば、層全体をコーティング、乾燥した後、露光お
よび現像によりパターンニングする方法が好ましい。

【００４７】また、樹脂の吸湿の問題等で化学的処理を
避けたい場合は、層全体をコーティング、乾燥した後、
レーザ照射によりパターンニングする方法が好ましい。
レーザの種類は、本発明で特定されるものではないが、
例えば炭酸ガス、ＹＡＧが一般的には好ましい。

【００４８】さらに、上記例では、セラミック多層回路
基板について説明したが、本発明の回路基板は、焼成工
程を得ない有機樹脂製の回路基板であっても良い。

【００４９】本発明の回路基板装置は、上記回路基板の
導体パッド１３に、電子部品の接続端子を半田等で接続
して構成されている。また、マザーボードの接続端子
に、上記回路基板の導体パッド１３を半田等で接続して
構成されている。

【００５０】このような回路基板装置では、回路基板表
面は凹凸がないため、電子部品を確実に実装できるとと
もに、フラックスを確実に除去することができる。ま
た、回路基板を、マザーボードに確実に実装できるとと
もに、フラックスを確実に除去することができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明の回路基板では、導体パッドとオ
ーバーコート層がオーバーラップし、導体パッドとオー
バーコート層の表面が同じ高さにある構造を実現するこ
とにより、電子部品の実装時の不安定さを解消でき、フ
ラックス等の洗浄残渣の除去も容易であることから信頼
性も確保でき、ケミカルマイグレーションを確保できる
オーバーコート層の厚みも実現でき、かつ導体パッド部
周辺をオーバーコート層で押さえることにより導体パッ
ドの密着強度の優れた回路基板を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回路基板を示すもので、（ａ）は断面
図、（ｂ）は導体パッドの近傍を示す平面図である。

【図２】本発明の回路基板の製法を説明するための工程
図である。

【図３】従来の回路基板の断面図を示す。

【符号の説明】

１１・・・基板１３・・・導体パッド１４・・・オーバーコート層２１・・・支持板２３・・・オーバーコート層成形体２５・・・貫通孔２９・・・絶縁層成形体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E319 AA03 AA07 AB05 AC13 BB05 5E338 AA03 BB63 CC01 CD05 CD33 EE26 5E346 AA04 AA15 AA17 AA41 BB01 BB16 CC18 DD03 DD34 EE23 FF18 GG06 GG07 HH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面に設けられた導体パッドと、該
導体パッドの外周部を被覆するオーバーコート層とを具
備するとともに、前記導体パッドの中央部が前記オーバ
ーコート層から露出する回路基板であって、前記導体パ
ッドの露出面と前記オーバーコート層の表面が同一平面
上にあり、かつ前記導体パッドの一部が前記基板内部に
埋設されていることを特徴とする回路基板。
【請求項２】導体パッドの外周部が基板内部に埋設され
ていることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
【請求項３】オーバーコート層中における導体パッド
が、基板側に向けて拡径していることを特徴とする請求
項１または２記載の回路基板。
【請求項４】支持体表面にオーバーコート層成形体を形
成する工程と、該オーバーコート層成形体に貫通孔を形
成する工程と、該オーバーコート層成形体の貫通孔内に
導電性ペーストを充填するとともに、前記貫通孔の回り
のオーバーコート層成形体上に導電性ペーストを塗布す
る工程と、該導電性ペーストが充填、塗布されたオーバ
ーコート層成形体上に、絶縁層成形体と内部導体パター
ンとを有する基板成形体を形成する工程と、前記支持体
を除去して焼成する工程とを具備することを特徴とする
回路基板の製法。
【請求項５】請求項１乃至３のうちいずれかに記載の回
路基板の導体パッドに、電子部品またはマザーボードの
接続端子が接続されていることを特徴とする回路基板装
置。