JP2003092467A - プリント配線基板およびその製法 - Google Patents
プリント配線基板およびその製法Info
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
Abstract
用いて、内部に気泡がなく完全で信頼性の高い導電化ビ
アホールを形成したプリント配線基板とその製法を提供
する。 【解決手段】 有底ビアホールを有するプリント配線基
板10において、有底ビアホール13に金属メッキ24
を施し、該ビアホール13の底径より小さい粒子径で2
50℃以下の低融点金属粉14を充填するとともに、該
低融点金属14を活性化させるフラックス15成分を付
与して加熱溶融させてなり、必要ならば上記低融点金属
粉14に核金属粉を、例えば全金属粉の90重量%以下
の金、銀、銅、錫、ニッケルの中から少なくとも一つを
選んで配合すればよく、また、上記核金属粉に、該核金
属とは異なる金属のメッキを施すこともできる。
Description
導電化したプリント配線基板と、その製造方法に関す
る。
化の進展に伴い、プリント配線基板に高密度の配線と部
品の実装が求められ、スルーホール型多層プリント配線
基板からインナービアホールを有する多層プリント配線
基板、更にはビルドアップ配線基板へと発展している。
いプリント配線基板には高い機械的強度と電気的特性が
要求され、それに応えるものとして、ビルドアップ配線
基板の導電化した有底ビアホールを小径化(100μm
以下)するとともに、この有底ビアホールに各種材料を
充填し、さらに、ビアホールを重ねるビルドアップ配線
基板の検討が行われている。
は、有機バインダーを含む導電性または非導電性ペー
ストを充填する方法。メッキにより充填する方法。
特願平11−204071号(特開2001−3622
0号)のように「配線基板に形成されている有底穴を充
填する方法において、前記有底穴に充填材のボールを供
給し、前記ボールを溶融して前記有底穴を充填する方
法」がある。
含む導電性または非導電性ペーストを充填する方法で
は、充填手段である印刷時に有底ビアホール内の空気が
ペーストの充填を阻害するため、真空印刷機が必要とな
り、しかも、真空状態を維持するのであるから大型の基
板の印刷は不可能で経済性と生産性に大きな問題があ
る。
成、または部品を実装するにはペーストに直接半田付け
できないのでペースト上にメッキを施さねばならず、工
程が増えることに加え、パターン形成前の金属膜厚が厚
くなりその後のエッチングによる高密度パターン形成に
おいて不利となる。
ッキ液の流入が不可欠であり、アスペクト比(ビアホー
ルの深さ/ビアホールの内径)が1以上では、メッキ液
の流入が困難となるため高度のメッキ技術が必要となる
とともに、有底ビアホールへのメッキはパターン形成前
の金属膜厚を厚くするとともにプリント配線基板の表裏
金属膜を平滑に仕上げるため、後にソフトエッチングあ
るいは研磨工程が必要となる。
メッキ液に浸されるため絶縁層への悪影響があり、さら
に、メッキの析出時に発生するガスがビアホール内に残
存して図8(a)の如くビアホール51のメッキ層52
内にボイド53が形成し、その後のプリント配線基板の
製造工程の熱履歴によりメッキ層内にボイド53が広が
り図8(b)のように断線54するという問題がある。
に溶融した金属ボール55が、その凝集力によって玉状
(同図(a)参照)となって有底ビアホール51に被さ
り、そのまま凝結して内部にボイド53を形成(同図
(b)および(c)参照)し、完全な導電化したビアホ
ール51が望めない。
法、散布法、転写法、振動法を用いて、内部に気泡がな
く完全で信頼性の高い導電化ビアホールを形成したプリ
ント配線基板とその製法を提供することを課題とする。
にこの発明は、有底ビアホールを有するプリント配線基
板において、有底ビアホールに金属メッキを施し、該ビ
アホールの底径より小さい粒子径で250℃以下の低融
点金属粉を充填するとともに、該低融点金属を活性化さ
せるフラックス成分を付与して加熱溶融させてなり、上
記低融点金属粉に核金属粉、例えば全金属粉の90重量
%以下の金、銀、銅、錫、ニッケルの中から少なくとも
一つ選んで配合すればよく、上記核金属粉に、該核金属
とは異なる金属のメッキを施すことができる。
に金属メッキを施す工程と、該ビアホールの底径より小
さい粒子径の低融点金属粉を充填する工程と、該低融点
金属粉を活性化させるフラックス成分を付与する工程
と、上記フラックス成分とともに上記低融点金属を溶融
させる工程とによって製造され、上記低融点金属粉を充
填する工程において核金属とともに充填され、上記低融
点金属粉を充填する手段は、スクリーン印刷を含む印刷
法、散布法、転写法、振動法の中から選ばれたものであ
り、上記低融点金属粉を充填する工程の前段でビアホー
ル以外の部分を離型剤でマスキングを施すことが好まし
い。
アホールの底径より小さい粒子径の低融点金属粉をビヤ
ホールに充填した後、溶融充填するので内部にボイドが
発生することはなく、また、核金属粉を特定量配合する
ことにより微細多孔質構造となってクラックの成長が抑
制される。
プリント配線の層間を金属間結合され、部品を実装する
ときも金属間結合されて電気的接続が確実になる。
を持つ低融点金属粉に限定しているのは、基板の許容温
度(リフロー温度は260℃)を考慮したからである。
は、90重量%を越えるとビアホールに充填された導電
体の電気抵抗が高くなるからである。
の中から選択するのは溶融した低融点金属との濡れ性が
良く、導電体の電気抵抗が安定するからである。
を施すのは、溶融した低融点金属との濡れ性が良くなり
導電体の電気抵抗が安定するからである。
以外の部分に離型層を設けることにより核金属を含む低
融点金属粉を多く充填して溶融することとなり、溶融充
填後の容積収縮による充填不足を防止し研磨後の表面平
滑状態が確保される。
る。 用意した低融点合金粉(いずれも粒子径50μm以下) A 141.2℃溶融(Sn42/Bi58) B 184.6℃溶融(Sn63/Pb37) 用意した核金属粉(いずれも粒子径50μm以下) a:銀メッキ銅粉 b:銅 用意したフラックスは、トリエタノールアミンとオレイ
ン酸の混合物
を配合して図1に示す工程に従って、即ち、(a)ビル
ドアップコア基板11の上に形成したビルドアップ配線
層12のビアホール13に、(b)核金属粉を含むか含
まない低融点金属粉14または核金属粉を充填し、
(c)その上にフラックス15を付与し、(d)該基板
11を250℃のオーブンに投入して充填した核金属粉
を含むか含まない低融点金属粉14または核金属粉を加
熱溶融して凝固させ、(e)ビアホール13から突き出
た部分16を研磨仕上げする。
(a)ビルドアップコア基板11の上に形成したビルド
アップ配線層12のビアホール13部分を除いて離型層
17を形成し、(b)核金属粉を含むか含まない低融点
金属粉14または核金属粉を充填し、(c)その上にフ
ラックス15を付与し、(d)250℃のオーブンに投
入して充填した核金属粉を含むか含まない低融点金属粉
14または核金属粉を加熱溶融して凝固させ、(e)離
型層17を除去し、(f)ビアホール13から突き出た
部分16を研磨仕上げする。
10のビアホールに充填された導電体の充填状況α、熱
衝撃試験β1 ,β2 、電気特性γを調べた結果を表1の
下欄に示す。なお○は良、△はやや良、×は不良、−は
試験不能である。上記試験結果から核金属粉を配合した
ものは全ての試験で「良」の結果が得られるのに対し、
核金属粉を配合してないものは過酷な熱衝撃試験β2 に
は若干難点があるが、軽い熱衝撃β1 には耐えられるこ
とを示している。
かったものについては低融点金属粉相互、低融点金属粉
と核金属粉との相溶が見られず、一旦溶融したものがそ
のままの状態で凝固したため全ての試験で不良となっ
た。
品実装の実施例を図3を参照しながら説明する。上記工
程を経て得られたビルドアップ基板12(同図(a)参
照)をパターニングしてビアホール13の上面の周りに
ランド18を形成(同図(b)参照)し、公知の工程
(リフロー工程)を通過する間に部品19を実装する。
メッキ層を形成して導電化したもの(図8参照)は、実
装の工数は同じであるが、上述のようにメッキ析出時に
発生するガスによりボイドが残存し、実装工程の熱履歴
により導電化部分が断線する恐れがあるが、この発明で
はその心配はない。
導電ペーストPを充填した場合は、それに直接半田付け
できないので、表面にメッキM(同図(b)参照)を施
し、パターニング(同図(c)参照)の後、公知の方法
(リフロー工程)で部品19を実装(同図(d)参照)
することになる。従って、工数が多くなり、また、構成
する回路の厚さが厚くなる。
がらスタックド・ビアホール型ビルドアップ基板20
(同図(n)参照)の製作について説明する。ビルドア
ップコア基板12の表面に絶縁フィルム21と銅箔22
とのラミネートフィルム23(RCC)を接着(同図
(a)参照)し、エッチングにより有底ビアホール13
加工(同図(b)参照)を行い、ビアホール13内面に
メッキ24を施し(同図(c)参照)、次いで上述の手
順で核金属粉を含む低融点金属粉14を充填(同図
(d)参照)し、フラックス15を付与(同図(e)参
照)し、加熱溶融(同図(f)参照)し凝固後、突き出
た部分16を研磨(同図(g)参照)する。
と銅箔とのラミネートフィルム23(RCC)を接着
し、上述の手順を繰り返して(同図(h)から(n)参
照)スタックド・ビアホール型ビルドアップ基板20を
製作する。
4b と低融点金属粉14a との関係を説明すると、低融
点金属粉14a が溶融する前は、同図(a)のように核
金属粉14b と低融点金属粉14a が別々にあり、低融
点金属粉14a が溶融すると同図(b)のように核金属
粉14b の周りを低融点金属14a が取り囲み互いに融
着した状態、即ち、微細多孔質構造を形成した状態で凝
結し、図7(b)のようにクラックCの成長を抑える効
果がある(核金属粉が配合されてない場合は図7(a)
のようにクラックCが成長し易い)。
果は、プリント配線基板の熱衝撃試験によく耐える効果
となって現れる。
囲で配合することにより、有底ビアホールに低融点金属
粉を溶融充填するとき、溶融過程で凝集して大きい溶融
ボールに成長するのを抑制する効果があり充填時にエア
ーを巻き込むのを防止する効果がある。
ビアホールの底径より小さい粒子径の低融点金属粉をビ
ヤホールに充填し、フラックスを付与した後、溶解させ
るので低融点金属粉が完全に一体となってボイドの無い
導電体が形成され、また、特定の核金属粉を特定量配合
することにより微細多孔質構造となってクラックの成長
が抑制され、耐熱衝撃性が得られる。
プリント配線の層間が金属間結合され、部品を実装する
ときも金属間結合されて電気的接続が確実になる。
ドアップ基板)の工程図
(a)は溶融前、(b)は溶融後の状態を示す。
(a)は核金属粉なし、(b)各金属粉ありの状態を示
す。
Claims (9)
- 【請求項1】 有底ビアホールを有するプリント配線基
板において、有底ビアホールに金属メッキを施し、該ビ
アホールの底径より小さい粒子径で融点250℃以下の
低融点金属粉を充填するとともに、該低融点金属を活性
化させるフラックス成分を付与して加熱溶融させたこと
を特徴とするプリント配線基板。 - 【請求項2】 上記低融点金属粉に核金属粉を配合した
ことを特徴とする請求項1に記載のプリント配線基板。 - 【請求項3】 上記核金属粉の配合量を、全金属粉の9
0重量%以下とすることを特徴とする請求項1又は2に
記載のプリント配線基板。 - 【請求項4】 上記核金属粉は、金、銀、銅、錫、ニッ
ケルの中から選ばれた少なくとも一つであることを特徴
とする請求項1乃至3のいずれかに記載のプリント配線
基板。 - 【請求項5】 上記核金属粉に、該核金属とは異なる金
属のメッキを施したことを特徴とする請求項1乃至4の
いずれかに記載のプリント配線基板。 - 【請求項6】 有底ビアホールに金属メッキを施す工程
と、該ビアホールの底径より小さい粒子径の低融点金属
粉を充填する工程と、該低融点金属粉を活性化させるフ
ラックス成分を付与する工程と、上記フラックス成分と
ともに上記低融点金属を溶融させる工程とからなること
を特徴とするプリント配線基板の製法。 - 【請求項7】 上記低融点金属粉を充填する工程におい
て核金属とともに充填することを特徴とする請求項6に
記載のプリント配線基板の製法。 - 【請求項8】 上記低融点金属粉および核金属粉を充填
する手段は、スクリーン印刷を含む印刷法、散布法、転
写法、振動法の中から選ばれたものである請求項6また
は7に記載のプリント配線基板の製法。 - 【請求項9】 上記低融点金属粉および核金属粉を充填
する工程の前段でビアホール以外の部分を離型可能な材
料でマスキングを施すことを特徴とする請求項6乃至8
のいずれかに記載のプリント配線基板の製法。
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JP2001284392A JP2003092467A (ja) | 2001-09-19 | 2001-09-19 | プリント配線基板およびその製法 |
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