JP2002299784A - 基板の接続構造とその製造方法 - Google Patents
基板の接続構造とその製造方法Info
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Abstract
布先端が飛び出してささくれ立った内面に金属層あるい
は樹脂層を形成することによって貫通穴への導電性樹脂
の充填をスムーズにするばかりでなく、接続抵抗を小さ
くするものである。 【解決手段】 絶縁性基材101を貫通して穴102が
設けられ、穴の内壁の少なくとも一部に基材と異なる層
104が形成され、穴内部には導電性材料105が充填
され、該貫通穴の両側に導電性層106が設けられた構
造によって貫通穴の両側の導電性層を接続するものであ
り、これにより貫通穴内壁の荒れた状態やひび割れを覆
い導電性ペーストの充填を容易化すると共に側壁からの
沁み出しを防止するものである。
Description
の表面あるいは層間に搭載して電気的に接続することに
より電子回路を形成することが出来る複数の配線層を有
する配線基板の、絶縁層両面に形成される配線層と配線
層とを接続するための基板の接続構造とその製造方法に
関する。
の分野にとどまらず広く民生機器の分野においてもLS
I等の半導体チップを実装できる回路基板が安価に供給
されることが強く要望されてきている。このような回路
基板では、実装密度の向上による小型化の目的を果たす
ためにより微細な配線を多層に容易かつ高歩留まりに生
産でき高い信頼性が得られることが重要である。また絶
縁性基板の両面に形成された配線層を電気的に接続する
ための貫通穴を埋めて部品搭載するなどに利用できるこ
とはさらに実装密度の向上による小型化を可能とするも
のである。
たガラスエポキシ基板に貫通穴にドリルなどによって貫
通穴を形成した場合、穴の周辺はガラス繊維がひきちぎ
られた様に突き出したりして荒れた状態になると共に、
ドリル加工の際ガラス繊維が引っ張られたり振動したり
することによって周辺のエポキシ樹脂にひび割れも発生
している。
粒子と樹脂の混合した導電性ペーストを充填する場合、
突き出したガラス繊維に引っかかって充填されない場合
が多い。さらに、絶縁性基材の両面に銅箔を熱プレス等
によって貼り付ける際にはプレスの圧力によって導電性
ペーストがエポキシのひび割れに押し込まれてしまうた
めの絶縁不良や貫通穴が近い場合には押し込まれた導電
性ペーストによって電気的に短絡してしまうこともあ
る。
貫通穴にドリルなどによって貫通穴を形成した場合、穴
の周辺はガラス繊維がひきちぎられた様に突き出したり
して荒れた状態になると共に、ドリル加工の際ガラス繊
維が引っ張られ導電性ペーストを充填する場合、突き出
したガラス繊維に引っかかって充填されない場合が多
い。さらに、プレスの圧力によって導電性ペーストがエ
ポキシ樹脂にひび割れに押し込まれ、沁み出してしま
う。これによって貫通穴を埋めることができないばかり
か接続抵抗も大きくなる。従って貫通穴の表面には部品
搭載ができない。
が設けられ、穴の内壁の少なくとも一部に基材と異なる
層が形成され、穴内部には導電性材料が充填され、該貫
通穴の両側に導電性層が設けられた構造によって貫通穴
の両側の導電性層を接続するものである。このような構
造は絶縁性基材に貫通穴を形成する工程と貫通穴内壁に
基材と異なる層を形成する工程と貫通穴に導電性材料を
充填する工程と該貫通穴の両側の絶縁性材料表面に導電
性層となる金属箔を加圧接着する工程とによって成し得
る。
を形成することによって貫通穴内壁のガラス繊維が突き
出したりして荒れた状態やエポキシ充填のひび割れを覆
い貫通穴内壁を滑らかな状態とすることによって導電性
ペーストの充填を容易化すると共に側壁からの沁み出し
を防止するものである。
て配線基板の具体例を参照しながら図面を用いて説明す
る。
通して穴が設けられ穴の内壁の少なくとも一部に基材と
異なる層が形成され、穴内部には導電性材料が充填され
該貫通穴の両側に導電性層が設けられた基板の接続構造
で穴の内壁の少なくとも一部に基材と異なる層を形成す
るもので、貫通穴の内壁を覆い貫通穴内壁を滑らかな状
態とし、導電性ペーストの充填を容易化すると共に側壁
からの沁み出しを防止するものである。
貫通して設けられた穴周辺に設置された基材と異なる層
が金属によってなされているもので、導電性を有すると
ともに表面を滑らかにすることで、後のペーストが通り
易くなり充填を容易にするものである。
設けられた貫通穴内壁の一部に形成された基材と異なる
層が絶縁性基材の一方の面から他方の面に繋がっている
もので、これによって基材と異なる材料で穴の貫通方向
を連続して容易に滑らかとし、穴の一方の開口から他方
の開口に導電性ペーストを抵抗無く充填することを可能
にするものである。
織布に樹脂を含浸するもので、基材の機械的強度および
熱膨張を平面において直交する2つの方向すなわちx方
向とy方向で安定した基板とする。
織布がガラス繊維から成り樹脂がエポキシとするもの
で、安価で機械強度の強い基板とできるものである。
に設置された基材と異なる層が絶縁性基材の一方の面か
ら他方の面への方向で少なくともガラス織布領域に設置
するもので、ガラス繊維の引っ掛かりをなくすことがで
き導電性ペーストの充填を容易化すると共に側壁からの
沁み出しを防止するものである。
貫通穴を形成する工程と貫通穴内壁に基材と異なる層と
しての金属層を形成する工程と貫通穴に導電性材料を充
填する工程と該貫通穴の両側の絶縁性材料表面に導電性
層となる金属箔を加圧接着する工程を含むものである。
金属層がめっきによって形成するもので、容易に金属層
を形成できるものである。
貫通穴を形成する工程と貫通穴内壁にめっきの核付着処
理を施す工程と貫通穴を除く絶縁性基材表面に絶縁性膜
を形成する工程と貫通穴内壁に無電解めっきによって金
属膜を形成する工程と貫通穴に導電性材料を充填する工
程と該貫通穴の両側の絶縁性材料表面に導電性層となる
金属箔を加圧接着する工程を含むものである。
に貫通穴を形成する工程と貫通穴内壁にめっきの核付着
処理を施す工程と貫通穴内壁を除く絶縁性基材表面のめ
っき付着の核を除去する工程と貫通穴内壁に無電解めっ
きによって金属膜を形成する工程と貫通穴に導電性材料
を充填する工程と該貫通穴の両側の絶縁性材料表面に導
電性層となる金属箔を加圧接着する工程を含むものであ
る。
の核の除去が絶縁性材料の表面を機械化学的に研磨する
ものである。
に貫通穴を形成する工程と貫通穴内壁に樹脂を付着し基
材と異なる層を形成する工程と貫通穴に導電性材料を充
填する工程と該貫通穴の両側の絶縁性材料表面に導電性
層となる金属箔を加圧接着する工程を含むもので、樹脂
によって貫通穴内壁を滑らかに形成する製造方法を提供
するものである。
への樹脂の付着が樹脂の微粒子状雰囲気に曝すことによ
って行うものである。
への樹脂の付着が液状の樹脂に浸漬することによって行
うものである。
縁性基材101としてガラス織布103にエポキシ樹脂
を含浸・塗布したいわゆるガラスエポキシ基板を用い
る。この絶縁性基材101にドリルを用いた機械的手法
によって、図1(B)に示す如く貫通する穴(貫通ビア
ホール)102を形成する。
Gなどのレーザーではエポキシ樹脂とガラス織布との加
工の際のレーザーエネルギーが異なることや、ガラス織
布103が光ファイバーとして作用することによりレー
ザーエネルギーが貫通穴を形成すべき場所に作用しない
などによって貫通穴の形成がうまく行かなかったり、非
常に限定された条件範囲でしか形成できなかったりす
る。
貫通する穴(貫通ビアホール)102を形成した場合に
は貫通穴の形成は容易であるが、ドリルによってガラス
織布103が引きちぎられてしまうので穴周辺にはガラ
ス織布103の先端部がささくれた様に多数飛び出して
いる。このような状態で導電性ペーストを充填すれば飛
び出したガラス織布103の先端部に引っかかったりし
て充分な量の充填ができない。
内部表面にのみ選択的に基材と異なる層としての金属層
104で例えば銅の層を形成することによって前記飛び
出したガラス織布を包み込む。この貫通穴102内部表
面にのみ選択的に金属層104を形成するには、絶縁性
基材101の両面に感光性樹脂として、ネガタイプのド
ライフィルムレジストを絶縁性基板両面に同時にローラ
ー加熱するラミネートによって被着形成した後貫通穴1
02以外を選択的に露光し現像することによって貫通穴
102部分のみ感光性樹脂を除去した後、金属として銅
を無電解めっきし、さらに感光性樹脂を除去することに
よって可能である。
には、貫通穴の部分のみに遮光が設けられた露光マスク
を用い、絶縁性基材101の貫通穴102とのマスク位
置合わせを行う。ここで銅の無電解めっきに際しては、
パラジュウムなどのめっきの核を形成した後硫酸銅を主
体としためっき液において液流を基板と垂直にすること
によって、また光沢めっきとすることによって貫通穴1
02内部に均一に且つ表面が滑らかな光沢銅の金属層1
04を容易に形成できる。
飛び出したガラス織布103の間に被着して核となり銅
の無電解めっきがなされるため、飛び出したガラス織布
103が銅に包み込まれて表面は光沢銅面となる。従っ
て貫通穴102内面は滑らかな面となる。ここでめっき
は、無電解めっきのほか電気めっきでもかまわず、銅の
他にニッケルや金などの他の金属でもかまわないが銅は
めっきが比較的容易であるとともに電気抵抗も小さいこ
とから大きな効果が得られる。
101に形成された貫通穴102に導電性材料105を
充填する。この導電性材料105には、例えば銅や銅と
銀の合金あるいは銅の表面に銀や金等他の金属をコート
や合金化等した、銅を含む0.1μm〜50μm程度の
微細な塊や麟片等の粒状の金属を有機溶剤や樹脂などと
混合したペースト状の材料を採用する。
得られるが、銀や金など銅より機械的に硬度が低く(柔
らかく)電気抵抗の低い金属を混入したり表面にコート
することによって、後の工程でプレスによって銀や金が
変形するためによる銅の接触面積増加と電気抵抗の低い
金属による接触抵抗の低下などにより、低抵抗とするこ
とができる。導電性材料105の充填は、例えば貫通穴
102の片側を真空吸引しながら反対面から導電性材料
105を印刷する方法によって行う。
ただけのようにガラス織布103の先端がささくれた様
に飛び出していると真空で吸引している導電性材料10
5が引っかかりスムーズに穴に充填されないが、貫通穴
102内部に無電解銅のめっきにより表面が滑らかな金
属層104を形成することによって導電性材料105が
スムーズに充填される。また、プレスによって加圧して
も導電性材料105はガラス織布103からの沁み出し
を防止できる。
面前面に形成されることが最も好ましいが、貫通穴10
2内部の一部でも滑らかであればその効果は得られるも
のである。また、少なくとも貫通穴102の貫通方向す
なわち一方の面から他方の面への方向でガラス織布の領
域のみ(飛び出したガラス織布103の先端部の存在す
る領域)のみでも金属層104を形成することによって
貫通穴102の内面が滑らかとなり導電性材料105の
充填が改善できる。
01の導電性材料105が充填された貫通穴102の両
面に導電層104として、銅箔106を設置し、200
℃程度に過熱しながらプレスすることによって銅箔10
6を絶縁性基材101に接着する。しかる後に図1
(E)に示す如く銅箔106をフォトエッチングするこ
とによって所望のパターン形成を行う。
た銅箔106のパターンは貫通穴102に充填された導
電性材料105によって電気的に接続されている。さら
に貫通穴102内面に無電解めっきによって形成された
光沢銅である金属層104によっても電気的な接続がな
されている。
接続は導電性材料105に含まれた金属粒子が接触する
ことによって得られているものであり、この接触してい
る全体数によって接続抵抗が決まり比較的に高い抵抗と
なっている。これに対し貫通穴102内面に無電解めっ
きによって形成された光沢銅である金属層104の場
合、金属そのものの導電であり金属そのもので決まるた
め低い抵抗で接続できる。すなわちこの貫通穴102の
電気的な接続は導電性材料105によるものと金属層1
04によるものとによるため低い接続抵抗とすることが
できる。
面全体に形成されなくても部分的に形成されることによ
っても得られる。また、絶縁性基板101の一方の面か
ら他方の面すなわち貫通穴102の貫通方向に繋がって
いればたとえ導電性材料105が充分に充填されていな
くて導電性材料による電気的接続が得られていなくても
貫通穴102の形成された両面の銅箔106によるパタ
ーンは電気的に接続されるものである。
2(A)に示す如く絶縁性基材201としてガラス織布
203にエポキシ樹脂を含浸・塗布したいわゆるガラス
エポキシ基板を用いる。この絶縁性基材201にドリル
を用いた機械的手法によって貫通する穴(貫通ビアホー
ル)202を形成する。このとき貫通穴の形成は容易で
あるが、ドリルによってガラス織布203が引きちぎら
れてしまうので穴周辺にはガラス織布203の先端部が
ささくれた様に多数飛び出している。
れば飛び出したガラス織布203の先端部に引っかかっ
たりして充分な量の充填ができない。この貫通穴202
を形成した絶縁性基材201を無電解めっきの核となる
パラジュウムのめっき液に浸漬することによって図2
(B)に示す如く貫通穴および絶縁性基材201両面に
もパラジュウム207が被着される。このとき貫通穴2
02内部に充分に被着するために、パラジュウムのめっ
き液を貫通穴202と平行方向に流す。
1の両面に被着したパラジュウムは特に必要でないがエ
ッチングによって選択的に除去することは困難である。
このために機械的に研磨することによって除去する。こ
のとき絶縁性基材201の両面は平滑であるため平板に
貼りつけて前記と別の平板上にアルミナやダイヤモンド
の微粒子と水やアルコール類とを混合して研磨すること
を絶縁性基材201の両面に行う。これによって貫通穴
202の内部にのみ選択的にめっきの核となるパラジュ
ウム207を被着できる。
ジュウム207が被着した貫通穴202内部表面にのみ
選択的に基材と異なる層としての金属層204で例えば
銅の層を形成することによって前記飛び出したガラス織
布203を包み込む。この貫通穴202内部表面にのみ
選択的に金属層204を形成するには銅の無電解めっき
を行うもので、硫酸銅を主体としためっき液で液流を基
板と垂直にすることによって、また光沢めっきとするこ
とによって貫通穴202内部に均一に且つ表面が滑らか
な光沢銅の金属層204を容易に形成できる。
飛び出したガラス織布203の間に被着して核となり銅
の無電解めっきがなされるため、飛び出したガラス織布
203が銅に包み込まれて表面は光沢銅面となる。従っ
て貫通穴202内面は滑らかな面となる。ここで銅の他
にニッケルや金など他の金属でもかまわないが銅はめっ
きが比較的容易であるとともに電気抵抗も小さいことか
ら大きな効果が得られる。
201に形成された貫通穴202に導電性材料205を
充填する。導電性材料205の充填は、例えば貫通穴2
02の片側を真空吸引しながら反対面から導電性材料2
03を印刷する方法によって行う。ここで貫通穴202
内部にドリルで形成しただけのようにガラス織布203
が飛び出していると真空で吸引している導電性材料20
5が引っかかりスムーズに穴に充填されないが、貫通穴
202内部に無電解銅のめっきにより表面が滑らかな金
属層204を形成することによって導電性材料205が
スムーズに充填される。ここでこの金属層204が貫通
穴202内面前面に形成されることが最も好ましいが、
貫通穴202内部の一部でも滑らかであればその効果は
得られるものである。
01の導電性材料205が充填された貫通穴202の両
面に導電性層204として、銅箔206を設置し、20
0℃程度に過熱しながらプレスすることによって銅箔2
06を絶縁性基材201に接着する。
6をフォトエッチングすることによって所望のパターン
形成を行う。ここで絶縁性基材201の両面に形成され
た銅箔206のパターンは貫通穴202に充填された導
電性材料205によって電気的に接続されている。さら
に貫通穴202内面に無電解めっきによって形成された
光沢銅である金属層204によっても電気的な接続がな
されている。すなわちドライフィルムや露光等を必要と
せず、特にマスク位置合わせを行わないため位置ずれを
生じて貫通穴の周辺にまでめっきにより金属層204が
形成されること無く、貫通穴202内部のみに選択的に
めっきによる金属層204を形成できる。
施の形態1と同様に絶縁性基材301としてガラス織布
303にエポキシ樹脂を含浸・塗布したいわゆるガラス
エポキシ基板を用いる。この絶縁性基材301にドリル
を用いた機械的手法によって、貫通穴302を形成す
る。ドリルを用いた機械的手法によって貫通穴302を
形成した場合には前述したのと同様に貫通穴の形成は容
易であるが、ドリルによってガラス織布303が引きち
ぎられてしまうので穴周辺にはガラス織布303先端部
がささくれた様に多数飛び出している。このような状態
で導電性ペーストを充填すれば飛び出したガラス織布3
03の先端部に引っかかったりして充分な量の充填がで
きない。
異なる層としての樹脂として例えばエポキシ樹脂308
を満たした浸漬槽307に貫通穴302が形成された絶
縁性基板301を浸漬する。ここで浸漬槽307には液
状でなくスプレーなどで霧状にしたエポキシ樹脂308
で充満していても良くさらに電界をかけて電着塗装によ
ってもかまわない。
01の両面に付着したエポキシ樹脂308をスキージー
309などを基板と平行な矢印310で示された方向に
掻き取ると共に貫通穴302に平行な矢印311で示さ
れたように空気などを吹き込むことによって貫通穴30
2の余分なエポキシ樹脂308を吹き飛ばす。これによ
って貫通穴302内部表面にのみ選択的に基材と異なる
層としてのエポキシ樹脂層312を形成することによっ
て前記飛び出したガラス織布303を包み込む(図3
(D))。
301に形成された貫通穴302に導電性材料305を
充填する。導電性材料305の充填は、例えば貫通穴3
02の片側を真空吸引しながら反対面から導電性材料3
03を印刷する方法によって行う。
ただけのようにガラス織布303が飛び出していると真
空で吸引している導電性材料305が引っかかりスムー
ズに穴に充填されないが、貫通穴302内部に飛び出し
たガラス織布303を包み込んで表面が滑らかなエポキ
シ樹脂層312を形成することによって導電性材料30
5がスムーズに充填される。
01の導電性材料305が充填された貫通穴302の両
面に導電性層304として、銅箔306を設置し、20
0℃程度に過熱しながらプレスすることによって銅箔3
06を絶縁性基材301に接着する。
6をフォトエッチングすることによって所望のパターン
形成を行う。本実施の形態によれば流動性のあるエポキ
シ樹脂で貫通穴302内部を被覆するためより平滑な貫
通穴302となり、導電性材料305の充填を容易にす
る。この場合、金属の場合と異なりエポキシ樹脂層31
2を通して、導電性材料305に含まれた溶剤や樹脂は
浸透通過するが導電性材料305の金属の塊や麟片、粒
は浸透通過しないため沁み出しによる悪影響は発生しな
いばかりでなく電気抵抗の小さい導電性材料305の接
続が得られる。
によれば、容易に貫通穴の形成ができるドリルによる方
法でもガラス織布先端が飛び出してささくれ立った内面
に金属層あるいは樹脂層を形成することによって貫通穴
への導電性樹脂の充填をスムーズにするばかりでなく、
導電性材料に含まれた金属の塊や麟片、粒の沁み出しを
防止し、特に金属層では金属層自体の導電性によって接
続抵抗を小さくし、樹脂層では樹脂層を通して導電性材
料に含まれた溶剤や樹脂が浸透通過するためにより電気
抵抗の小さい導電性材料の接続抵抗とすることができ
る。
ラスによっても導電性材料の充填をスムーズにできるほ
か、貫通穴の形成がドリルのみならず他の方法によって
もかまわない。
の製造方法を示す工程断面図
の製造方法を示す工程断面図
の製造方法を示す工程断面図
の製造方法を示す工程断面図
Claims (14)
- 【請求項1】 絶縁性基材を貫通して穴が設けられ、穴
の内壁の少なくとも一部に基材と異なる層が形成され、
穴内部には導電性材料が充填され、該貫通穴の両側に導
電性層が設けられたことを特徴とする基板の接続構造。 - 【請求項2】 穴周辺に設置された基材と異なる層が金
属によってなされていることを特徴とする請求項1記載
の基板の接続構造。 - 【請求項3】 絶縁性基材の貫通穴内壁の一部に形成さ
れた基材と異なる層が、絶縁性基材の一方の面から他方
の面に繋がっていることを特徴とする請求項1記載の基
板の接続構造。 - 【請求項4】 絶縁性基材が織布に樹脂を含浸してなる
ことを特徴とする請求項1記載の基板の接続構造。 - 【請求項5】 織布がガラス繊維から成り、樹脂がエポ
キシであることを特徴とする請求項1記載の基板の接続
構造。 - 【請求項6】 穴周辺の一部に設置された基材と異なる
層が絶縁性基材の一方の面から他方の面への方向で少な
くともガラス織布領域に設置されたことを特徴とする請
求項1記載の基板の接続構造。 - 【請求項7】 絶縁性基材に貫通穴を形成する工程と、
貫通穴内壁に基材と異なる層としての金属層を形成する
工程と、貫通穴に導電性材料を充填する工程と、該貫通
穴の両側の絶縁性材料表面に導電性層となる金属箔を加
圧接着する工程を含むことを特徴とする基板の接続構造
の製造方法。 - 【請求項8】 貫通穴内壁の金属層がめっきによって形
成されたことを特徴とする基板の接続構造の製造方法。 - 【請求項9】 絶縁性基材に貫通穴を形成する工程と、
貫通穴内壁にめっきの核付着処理を施す工程と、貫通穴
を除く絶縁性基材表面に絶縁性膜を形成する工程と、貫
通穴内壁に無電解めっきによって金属膜を形成する工程
と、貫通穴に導電性材料を充填する工程と、核貫通穴の
両側の絶縁性材料表面に導電性層となる金属箔を加圧接
着する工程を含むことを特徴とする基板の接続構造の製
造方法。 - 【請求項10】 絶縁性基材に貫通穴を形成する工程
と、貫通穴内壁にめっきの核付着処理を施す工程と、貫
通穴内壁を除く絶縁性基材表面のめっき付着の核を除去
する工程と、貫通穴内壁に無電解めっきによって金属膜
を形成する工程と、貫通穴に導電性材料を充填する工程
と、該貫通穴の両側の絶縁性材料表面に導電性層となる
金属箔を加圧接着する工程を含むことを特徴とする基板
の接続構造の製造方法。 - 【請求項11】 めっき付着の核の除去が絶縁性材料の
表面を機械化学的に研磨することを特徴とする請求項1
0記載の基板の接続構造の製造方法。 - 【請求項12】 絶縁性基材に貫通穴を形成する工程
と、貫通穴内壁に樹脂を付着し基材と異なる層を形成す
る工程と、貫通穴に導電性材料を充填する工程と、該貫
通穴の両側の絶縁性材料表面に導電性層となる金属箔を
加圧接着する工程を含むことを特徴とする基板の接続構
造の製造方法。 - 【請求項13】 貫通穴内壁への樹脂の付着が樹脂の微
粒子状雰囲気に曝すことによって行うことを特徴とする
請求項12記載の基板の接続構造の製造方法。 - 【請求項14】 貫通穴内壁への樹脂の付着が液状の樹
脂に浸漬することによって行うことを特徴とする請求項
12記載の基板の接続構造の製造方法。
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