JP2004006539A

JP2004006539A - プリント配線基板、プリント配線基板用レリーフパターン付金属板、及び、プリント配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP2004006539A
Application number: JP2002160762A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Umeda; 梅田　和夫; Atsushi Kobayashi; 小林　厚志; Yoshinori Murata; 村田　佳則; Kenji Sasaoka; 笹岡　賢司
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; DT Circuit Technology Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; DT Circuit Technology Co Ltd
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: JP4049618B2

Abstract

【課題】平滑性、接続信頼性が高いプリント配線基板とその製法を提供する。
【解決手段】金属板１１上にマスキング２０してハーフエッチングし、配線部材１１Ｄの内層配線レリーフパターン１１Ｂを得る。ペースト充填プリプレグ１３Ｂを介して、二つの配線部材１１Ｄと２１Ｄとを内層配線レリーフパターン側を内側にして対向配置させ、プレスして前記ペースト充填プリプレグ１３Ｂのペーストバンプ１２で配線部材１１Ｄ，２１Ｄを電気的に接続する。得たプリント配線基板用素材の外側表面に金属バンプ１１Ｃ，２１Ｃを形成し、周囲を樹脂で固め、研磨し、メッキ層３１を形成し、選択エッチングして表面配線パターン３１ａを形成する。
【選択図】　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリント配線基板の製造方法に係り、更に詳細には配線層間を貫通型の導体配線部で接続する、いわゆる導体貫通型のプリント配線基板、プリント配線基板用レリーフパターン付金属板、及びプリント配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、多層板の製造方法として絶縁性基板の厚さ方向に略円錐形のペーストバンプを圧入して絶縁性基板の両面に形成された二つの配線パターン間の電気的導通を図る、いわゆる導体間通法が知られている。図１９は従来の代表的な導体貫通法の製造工程を模式的に示した断面図である。この導体貫通法では、図１９（ａ）に示すように、導体板１０１の上に例えば複数の貫通孔が穿孔された印刷用マスク（図示省略）を重ね、この印刷用マスクの上側から銀ペーストなどの導電性組成物をスキージしながら前記貫通孔に充填し、しかる後に前記印刷用マスクと導電板とを剥離することにより略円錐形のペーストバンプ群１０２，１０２，…を形成する（図１９（ｂ））。次いで例えばガラス繊維マットにエポキシ樹脂を含浸させて得られるような絶縁材料板前駆体１０３を積層、プレスして貫通させ（図１９（ｃ））、その上から銅箔１０４を積層し（図１９（ｄ））、エッチングして配線パターン１０４ａ，１０１ａを形成してコア材１１０を形成する（図１９（ｅ））。
【０００３】
一方、上記と同様の方法により図１９（ｃ）と同様のバンプ付銅箔１２０及び１４０を作成しておき、前記コア材１１０と前記バンプ付銅箔１２０及び１４０との間に、前記絶縁材料板前駆体１０３と同様の絶縁材料板前駆体１３０，１５０をそれぞれ図１９（ｆ）のようにセットする。しかる後にプレスして図１９（ｇ）に示したような積層体１６０を形成し、この積層体１６０の最外層の銅箔をエッチングして配線パターンを形成し、図１９（ｈ）に示したような多層プリント配線基板１７０を得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような配線層の形成された絶縁性基板上にペーストバンプ群を形成する場合、ペーストバンプ群形成のための印刷用マスク等が必要になる。また、導電性組成材料で形成したペーストバンプ群では高さにばらつきが生じるため、層間接続に不備が生じる場合がある。更に配線層と組成が異なるために熱的要因で組成間にクラックが発生する場合がある。また多層化工程において配線層同士を絶縁性材料を挟んで密着させるために配線層の厚みの分だけ広い層間を必要とし、同時に基板平滑性にも影響があるために、より薄い高多層プリント配線基板の製造の障害になるという問題がある。また、印刷法では技術的に０．１５ｍｍのバンプ径が形成可能なバンプの最小とされており、これ以下の直径のバンプを形成できないという問題や、印刷法で形成されるペーストバンプの高さがばらつくので層間接続の信頼性が不十分であるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記の従来の問題を解決するためになされた発明である。即ち、本発明はファインな層間接続部を有し、信頼性の高い多層プリント配線基板、プリント配線基板用レリーフパターン付金属板、及び、プリント配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のプリント配線基板は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板の一の表面に配設された第１の表面配線パターンと、前記絶縁性基板の他の表面に配設された第２の表面配線パターンと、前記第１の表面配線パターン又は前記第２の表面配線パターンと電気的に接続された金属バンプ及び前記第１の表面配線パターンと前記第２の表面配線パターンとの間に配設され、前記絶縁性基板表面に平行に配設された内層配線パターンとからなる金属バンプ付配線部材と、前記金属バンプ付配線部材と、前記第２の表面配線パターン又は前記第１の表面配線パターンとを電気的に接続した略円柱型又は多角柱型のペーストバンプとを具備することを特徴とする。
【０００７】
上記プリント配線基板において、前記金属バンプの例として、円錐の頂部を挟み前記円錐の軸に平行な一組の平面又は曲面で裾部を切り取った略円錐形状を備えているバンプを挙げることができる。
【０００８】
上記プリント配線基板において、前記金属バンプの例として、導体板の表面側と裏面側から順次エッチング処理することにより形成される形状を備えているバンプを挙げることができる。
【０００９】
上記プリント配線基板において、前記内層配線パターンが、前記ペーストバンプが貫通している、前記絶縁性基板を構成する絶縁性材料の層に埋設されているものを挙げることができる。
【００１０】
上記プリント配線基板において、前記金属バンプ付配線部材が連続した同一の金属からなるものを挙げることができる。
【００１１】
上記プリント配線基板において、前記金属バンプの例として、３０μｍ〜２５０μｍの最大径又は最大幅を備えた金属バンプを挙げることができる。
【００１２】
上記プリント配線基板において、前記表面配線パターンの例として、パターン状に加工された金属箔、スパッタ膜、又はメッキ膜からなるパターンを挙げることができる。
【００１３】
上記プリント配線基板において、前記金属バンプの例として、円筒形、円錐形、四角錐形、円錐台形、四角錐台形、及び、円錐形の下部に円筒形の上部が接合された形状からなる群から選択される一の形状に近似する形を備えたバンプを挙げることができる。
【００１４】
上記プリント配線基板において、前記金属バンプの例として、前記内層配線パターンの幅と実質的に等しい幅の下部を有するバンプを挙げることができる。
【００１５】
上記プリント配線基板において、前記金属バンプの例として、対向する一組の平行平面と、これら平行平面の間を繋ぐ四つの曲面とからなる略六角形の、前記内層配線パターンの長手方向を法線とする平面上の断面形状を有し、前記曲面のうちの少なくとも一つが負の曲率半径を有する曲面であるバンプを挙げることができる。
【００１６】
上記の本発明のプリント配線基板用のレリーフパターン付金属板としては、金属材料の片面をハーフエッチングすることによって、金属バンプ付配線部材の内層配線パターンに対応するレリーフパターンが、金属材料の片面に形成されているプリント配線基板用レリーフパターン付金属板を挙げることができる。
【００１７】
本発明の他のプリント配線基板は、前記絶縁性基板の一の表面に配設された第１の表面配線パターンと、前記絶縁性基板の他の表面に配設された第２の表面配線パターンと、前記第１の表面配線パターン又は前記第２の表面配線パターンと電気的に接続された金属バンプ、及び、前記第１の表面配線パターンと前記第２の表面配線パターンとの間に配設され、前記絶縁性基板表面に平行に配設された内層配線パターンとを有する第１の金属バンプ付配線部材と、前記第２の表面配線パターン又は前記第１の表面配線パターンと電気的に接続された金属バンプ、及び、前記第１の表面配線パターン又は前記第２の表面配線パターンと、前記第１の金属バンプ付配線部材との間に配設され、前記絶縁性基板表面に平行に配設された他の内層配線パターンとを有する第２の金属バンプ付配線部材と、前記第１の金属バンプ付配線部材と前記第２の金属バンプ付配線部材との間に間挿され、前記第１の金属バンプ付配線部材と前記第２の金属バンプ付配線部材とを電気的に接続する略円柱型又は多角柱型のペーストバンプとを具備することを特徴とする。
【００１８】
上記プリント配線基板において、前記金属バンプの例として、円錐の頂部を挟み前記円錐の軸に平行な一組の平面又は曲面で裾部を切り取った略円錐形状を備えているバンプを挙げることができる。
【００１９】
上記プリント配線基板において、前記金属バンプの例として、導体板の表面側と裏面側から順次エッチング処理することにより形成される形状を備えているバンプを挙げることができる。
【００２０】
上記プリント配線基板において、前記内層配線パターンが、前記ペーストバンプの貫通している、前記絶縁性基板を構成する絶縁性材料の層に埋設されているものを挙げることができる。
【００２１】
上記プリント配線基板において、前記金属バンプ付配線部材が連続した同一の金属からなるものを挙げることができる。
【００２２】
上記プリント配線基板において、前記金属バンプの例として、３０μｍ〜２５０μｍの最大径又は最大幅を備えた金属バンプを挙げることができる。
【００２３】
上記プリント配線基板において、前記表面配線パターンの例として、パターン状に加工された金属箔、スパッタ膜、蒸着膜、又はメッキ膜からなるパターンを挙げることができる。
【００２４】
上記プリント配線基板において、前記金属バンプの例として、円筒形、円錐形、四角錐形、円錐台形、四角錐台形、及び、円錐形の下部に円筒状の上部が接合された形状からなる群から選択される一の形状に近似する形を備えたバンプを挙げることができる。
【００２５】
上記プリント配線基板であって、前記金属バンプの例として、前記内層配線パターンの幅と実質的に等しい幅の下部を有するバンプを挙げることができる。
【００２６】
上記プリント配線基板であって、前記金属バンプの例として、対向する一組の平行平面と、これら平行平面の間を繋ぐ四つの曲面とからなる略六角形の、前記内層配線パターンの長手方向を法線とする平面状の断面形状を有し、前記曲面のうち少なくとも一つが負の曲率半径を有する曲面であるバンプを挙げることができる。
【００２７】
上記プリント配線基板用のレリーフパターン付金属板としては、金属材料の片面をハーフエッチングすることによって、金属バンプ付配線部材の内層配線パターンに対応するレリーフパターンが、金属材料の片面に形成されているプリント配線基板用レリーフパターン付金属板を挙げることができる。
【００２８】
本発明のプリント配線基板の製造方法は、導体板の一の表面の内層配線パターン形成位置に第１のマスキングを形成する工程と、前記導体板のマスキング形成面をハーフエッチングして内層配線パターン状にレリーフパターンを前記導体板の前記一の表面に形成する工程と、プリプレグの所定位置に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導電性ペーストを充填してペースト充填プリプレグを形成する工程と、前記レリーフパターンと、前記ペースト充填プリプレグと、他の導体板又は他の配線基板とを位置合わせする工程と、前記レリーフパターンと、前記ペースト充填プリプレグと、他の導体板又は他の配線基板とを加熱下に加圧する工程と、前記導体板の他の表面上の金属バンプ形成位置に第２のマスキングを形成する工程と、前記導体板の他の表面をハーフエッチングして前記内層配線パターン状レリーフパターンの根元部分を切り離し内層配線パターンとなすと同時に該内層配線パターン背面上に金属バンプを形成する工程と、前記金属バンプ形成面に絶縁性材料を充填する工程と、前記絶縁性材料を硬化する工程と、前記露出した金属バンプの頭部及び絶縁性材料層上に外側配線パターンを形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００２９】
上記プリント配線基板の製造方法において、前記絶縁性材料の例として、絶縁性基板前駆体である絶縁性材料を挙げることができる。
【００３０】
上記プリント配線基板の製造方法において、前記絶縁性材料の例として、絶縁性材料組成物フィルムを挙げることができる。
【００３１】
上記プリント配線基板の製造方法において、前記絶縁性材料の例として、塗布形成された絶縁性材料組成物を挙げることができる。
【００３２】
本発明では、導体板をハーフエッチング処理して根元部分が結合した金属バンプを形成し、この根元部分を反対側からエッチング処理して切り離すことにより第１の表面配線パターンを形成するので、製造コストを上昇させることなく金属バンプで層間接続した多層型プリント配線基板を得ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施の形態に係るプリント配線基板の製造方法について説明する。図１は本実施形態に係るプリント配線基板の製造方法の各工程の流れを示したフローチャートであり、図２〜図７は本実施形態に係るプリント配線基板の製造途中の各段階のものを模式的に示した断面図である。
【００３４】
本実施形態に係るプリント配線基板１を製造するには、図２（ａ）に示したように、まず銅板などの金属板１１を用意する。この金属板１１としては例えば無酸素銅や、銅合金などが挙げられる。銅合金としては、例えばＣｒ、Ｓｎなどの金属を０．２％含んだものを用いる事ができる。この金属板１１の厚さは後の工程で形成しようとする金属バンプの高さや残厚に応じて選択する。例えば、高さ１４０μｍの金属バンプを形成し、３０μｍの残厚が必要である場合、金属板１１は厚さ１７０μｍのものを用いる。
【００３５】
次に図２（ｂ）に示したように、この金属板１１の表面のうち、ハーフエッチングを施す方の面、例えば図２（ｂ）中では金属板１１の上面側に第１のマスキング２０を形成する（ステップ１）。この第１のマスキング２０を形成する方法としては、最初に感光性樹脂を塗布し、乾燥させた後マスクパターンを介して選択的に露光し、部分的に硬化させ、次いで現像して不要部分を溶解除去するフォトリソグフィ−法などが挙げられる。
【００３６】
一方金属板１１の表面のうち、ハーフエッチングを施さない方の面、図２（ｂ）中の下面側には表面全体にわたって保護層２１を形成する。こうして図２（ｂ）に示したように金属板１１の上表面に第１のマスキング２０が形成され、金属板１１の下表面には保護層２１が形成される。この状態で金属板１１の上面側にハーフエッチング処理を施す（ステップ２）。このハーフエッチング処理の方法としては、エッチング液を噴霧するスプレー法、エッチング液槽中に第１のマスキング２０と保護層２１とを形成した金属板１１を浸漬する湿式法、或いはプラズマなどのエネルギー波を衝突させる乾式法などを挙げることができる。
【００３７】
以下スプレー法を例にして説明する。図２（ｂ）に示した状態の金属板１１の上面側からエッチング液を噴霧すると、霧状に噴霧されたエッチング液は第１のマスキング２０と第１のマスキング２０との間の露出した表面の金属板１１を侵蝕し、更に第１のマスキング２０の下面側にまで回り込んで金属板１１をエッチングしてゆく。ここで用いるエッチング液としては、たとえば塩化第２鉄水溶液、塩化第２銅水溶液、及び銅アンモニウム錯イオンを主成分とするアルカリ水溶液から成るエッチング液が挙げられる。
【００３８】
このエッチング処理を適当なところで停止すると（ハーフエッチング／ステップ２）、図２（ｃ）のように放物線或いは楕円状の曲線で描かれる垂直断面形状（負の曲率半径を有する曲面）を呈する内層配線パターン状のレリーフパターン１１Ｂ，１１Ｂ，…（以下、「内層配線レリーフパターン」という。）が得られる。これらの内層配線レリーフパターン１１Ｂ，１１Ｂ，…はその根元部分１１Ａで繋がっている。
【００３９】
次に第１のマスキング２０と保護層２１とを除去し（ステップ３）、表面を洗浄してエッチング液を除去すると図２（ｄ）に示したような内層配線レリーフパターン１１Ｂ，１１Ｂ，…を備えた配線レリーフパターン付金属板（以下「配線部材」という。）１１Ｄが得られる。
【００４０】
一方、上記配線部材１１Ｄとは別にペースト充填プリプレグを形成する。このペースト充填プリプレグを得るには、図３（ａ）に示したよう絶縁性材料シート例えばアラミド繊維シートにエポキシ樹脂のような熱硬化性液状樹脂を含浸させたプリプレグ１３を用意する。このプリプレグ１３の所定位置、具体的には層間接続部材を形成させる予定の位置に例えば炭酸ガスレーザーを照射することにより図３（ｂ）に示したような貫通孔１３ａ，１３ａ，…を形成する（ステップ４）。
【００４１】
なお、この貫通孔１３ａ，１３ａ，…の位置は前記配線部材１１Ｄの内層配線レリーフパターン１１Ｂ，１１Ｂ，…と対応させて形成する。
【００４２】
次いで貫通孔１３ａ，１３ａ，…内に、例えば銀粉や銅粉などの導電性微粒子を例えばエポキシ樹脂等の液状熱硬化性樹脂中に分散させて得られる導電性ペーストを充填する（ステップ５）。導電性ペーストを充填する方法としては、例えば貫通孔１３ａ，１３ａ，…を形成したプリプレグ１３の上面に導電性ペーストを塗布したのちにヘラ状の部材ですり込むスキージ法などが考えられる。こうして図３（ｃ）に示したようなペースト充填プリプレグ１３Ｂが得られる。
【００４３】
ペースト充填プリプレグ１３Ｂの形成後、図４（ｅ）に示したように、配線部材１１Ｄのレリーフパターン１１Ｂの上にペースト充填プリプレグ１３Ｂ、更に前記配線部材１１Ｄと同様に形成したもう一つの配線部材２１Ｄをレリーフパターン２１Ｂ形成面を下向きにして重ね合わせる（ステップ６）。
【００４４】
この重ねあわせた状態でゴムシートのような弾性体に当接させた状態で加熱下に加圧（ヒートプレス）する（ステップ７）。このヒートプレスの結果、図４（ｆ）に示したように二つの対向する配線部材１１Ｄ，２１Ｄがそれぞれペーストバンプ１２を介して電気的に接続され、隙間に絶縁性樹脂が充填される。かくして図４（ｆ）に示したような、いわゆる２層構造のプリント配線基板用素材１４が形成される。
【００４５】
次に、このプリント配線基板用素材１４の両表面に露出した配線部材１１Ｄ，２１Ｄのうち金属バンプ形成部分部分に、図５（ｇ）に示したように、第２のマスキング２２，２４を形成する（ステップ８）。なお、この第２のマスキング２２，２４の形成方法も前記第１のマスキング２０の形成方法と同様に、フォトリソグラフィー技術を用いて形成する方法が挙げられる。
【００４６】
図５（ｇ）に示したような第２のマスキング２２，２４を形成した後、この第２のマスキング２２，２４の上からエッチング処理を施して配線部材１１Ｄ，２１Ｄの底部をエッチングして切り離し、図５（ｈ）に示したような金属バンプ１１Ｃ，１１Ｃ、…及び、金属バンプ２１Ｃ，２１Ｃ…を形成する（ステップ９）。これにより、同時に配線部材１１Ｄ，２１Ｄから、内層配線パターン１１Ｆ，２１Ｆの片面上にそれぞれ金属バンプ１１Ｃ，２１Ｃが形成された金属バンプ付配線部材１１Ｅ，２１Ｅが形成される。
【００４７】
図８はハーフエッチング処理後に得られる金属バンプの斜視図及び断面図であり、図９はこの第２のマスキング２２，２４側からのエッチングにより形成される、内層配線パターン１１Ｆと金属バンプ１１Ｃとの結合部の斜視図であり、図１０はハーフエッチング処理後に得られる金属バンプ付配線部材１１Ｅの断面写真及び電子顕微鏡写真であり、図１１は第２のマスキング２２，２４側からのエッチングにより形成される、内層配線パターン１１Ｆと金属バンプ１１Ｃとの結合部の電子顕微鏡写真である。
【００４８】
図８及び図１０に示したように、金属板１１の片面をハーフエッチングすることにより、略円錐形の金属バンプ１１Ｃが形成される。この金属バンプ１１Ｃの垂直断面は円錐台の側面を凹型曲面に置換した形状を備えており、換言すれば負の曲率半径を有する曲面を側面に備えている。図８及び図１０に示したように、金属バンプ１１Ｃの上部は半径３０〜１５０μｍ程度の円形に仕上げることが可能であり、金属バンプ１１Ｃの高さは５０〜１５０μｍ程度に仕上げることが可能である。実際の製品では、金属バンプ１１Ｃの上部は半径４０〜１００μｍ程度の円形に仕上げることが好ましく、また、金属バンプ１１Ｃの高さは７０〜１２０μｍ程度の円形に仕上げることが好ましい。
【００４９】
また図９及び図１１に示したように、ステップ１０の第２のマスキング側からエッチングすることにより、金属バンプ１１Ｃの裾の部分の幅をその上部平面の半径と略同等の線幅にまで狭めると共に、金属バンプ１１Ｃの底部が内層配線パターン１１Ｆに結合した帯状の金属バンプ付配線部材１１Ｅが形成される。この金属バンプ付配線部材１１Ｅにおいて、内層配線パターン１１Ｆはその側面部分がステップ９の第２のマスキング側からのエッチングにより略平面状、より正確には曲面状に形成されている。図１２は金属バンプ１１Ｃの断面形状を、金属バンプ付配線部材１１Ｅの内層配線パターン１１Ｆの長手方向を法線とし、金属バンプ１１Ｃの軸を通る平面で切断したときの断面形状として示した断面図である。図１２に示したように、ステップ９の第２のマスキング側からのエッチングにより、金属バンプ１１Ｃの裾の部分は金属バンプの底面側すなわち第２のマスキング側から曲面状に侵食され、概略六角形の断面形状を呈し、上部と底部に配設された一組の平行平面の間を画定する側面は曲面を形成し、これらの４曲面の少なくとも一つに負の曲率半径を有する曲面を形成する。
【００５０】
このとき金属バンプ１１Ｃの底面側に形成される金属バンプ付配線部材１１Ｅの内層配線パターン１１Ｆの線幅は第２のマスキングの幅により調整することができる。この金属バンプ１１Ｃの底面側に形成される金属バンプ付配線部材１１Ｅの内層配線パターン１１Ｆの線幅は最小３０μｍ程度まで可能である。なお、この配線において、裏面にバンプがある部分とない部分で同一の配線幅を形成することができる。
【００５１】
このようにして第２のマスキング側からのエッチングを行った後、次いで第２のマスキング２２，２４を除去することにより、図５（ｉ）に示したような２層型のプリント配線基板用素材１９が得られる。
【００５２】
次にこのプリント配線基板用素材１９の上下両面に、図５（ｊ）に示すように、プリプレグ２６，２８を位置決めし、前記と同様の方法によりヒートプレスすることにより、図６（ｋ）に示したように絶縁材料層（プリプレグ）２６ａ，２８ａを金属バンプ１１Ｃ，２１Ｃが貫通した、絶縁材料付プリント配線基板用素材３０が得られる（ステップ１１）。次いでこの樹脂付プリント配線基板用素材３０の両表面上にバフがけなどによる研磨を施すことにより（ステップ１２）、図６（ｌ）に示したような表面が平坦化された樹脂付プリント配線基板用素材３２が得られる。
【００５３】
次にこの樹脂付プリント配線基板用素材３２の両表面に例えば電解メッキや無電解メッキなどのメッキ処理を施して（ステップ１３）図６（ｍ）に示したような金属層３１を形成する。しかる後にこの金属層３１の上に前記と同様にして例えばフォトリソグラフィー法を用いて図６（ｎ）に示したような第３のマスキング３４，３４，…を形成し（ステップ１４）、この第３のマスキング３４，３４，…の上からエッチング液を供給してエッチング処理を施し（ステップ１５）、金属層３１のうちの露出部分を除去すると、図７（ｏ）に示したようなプリント配線基板４０が得られる。次いで表面に付着したマスキング３４，３４，…を除去すると（ステップ１６）、図７（ｐ）に示したような４層の配線パターンを備えたプリント配線基板４０が得られる。
【００５４】
以上説明したように本実施形態に係るプリント配線基板の製造方法では、金属板１１をエッチングして形成した金属バンプ１１Ｃ，１１Ｃ，…を用いて層間接続を行うので、金属バンプ１１Ｃ，１１Ｃ，…の高さのバラツキが小さく、接続信頼性の高い層間接続を形成することができる。また本実施形態に係るプリント配線基板では、金属板１１を上下両面からエッチングして金属バンプ１１Ｃ及びその底部で結合した内層配線パターン１１Ｆを形成しているので、金属バンプ１１Ｃの幅が内層配線パターン１１Ｆの幅と同じ寸法の狭い幅に形成することができる。
【００５５】
そのため、隣設させる金属バンプ１１Ｃ，１１Ｃ間の間隔を小さくすることができ、配線パターンの密度、ひいては集積度の高いプリント配線基板を得ることができる。更に本実施形態に係るプリント配線基板では、単一材料からなる金属板１１を上面側からのハーフエッチングと裏面側からのエッチングとにより加工して金属バンプ１１Ｃ，１１Ｃ，…と内層配線パターン１１Ｆとを形成するので、安価な材料を用いることができ、製品コストを低く抑えることができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
本実施形態に係るプリント配線基板の製造方法では、上記第１の実施形態において、絶縁材料層を形成するのに絶縁性基板前駆体（プリプレグ）を位置合わせして重ね、ヒートプレスすることにより金属バンプを前記絶縁性基板前駆体（プリプレグ）に貫通させるかわりに、金属バンプの上に絶縁性材料組成物からなるフィルムを被覆して適用する方法を採用した。金属バンプ上に被覆適用された絶縁性材料組成物フィルムは、圧力と熱により金属バンプを貫通させ、その頭部が絶縁性材料組成物フィルムの上に突出し、ちょうど上記第１の実施形態において、絶縁性基板前駆体（プリプレグ）を重ね、ヒートプレスして金属バンプを前記絶縁性基板前駆体（プリプレグ）に貫通させたのと同じ状態が得られる。
【００５７】
本実施形態では金属バンプ上に絶縁性材料の層を形成するのに絶縁性材料組成物フィルムを被覆適用する方法を採用しているので、平板高圧プレス機のような大型の設備を必要としない。
【００５８】
（第３の実施形態）
本実施形態に係るプリント配線基板の製造方法では、上記第１の実施形態において、絶縁材料層を形成するのに絶縁性基板前駆体（プリプレグ）を位置合わせして重ね、ヒートプレスすることにより金属バンプを前記絶縁性基板前駆体（プリプレグ）に貫通させるかわりに、金属バンプの上に絶縁性材料組成物を塗布する方法を採用した。金属バンプ上に、絶縁性材料組成物を、その頭部が露出するように塗布形成することによって、ちょうど上記第１の実施形態において、絶縁性基板前駆体（プリプレグ）を重ね、ヒートプレスして金属バンプを前記絶縁性基板前駆体（プリプレグ）に貫通させたのと同じ状態が得られる。
【００５９】
本実施形態では金属バンプ上に絶縁性材料の層を形成するのに絶縁性材料組成物を塗布形成する方法を採用しているので、平板高圧プレス機のような大型の設備を必要としない。また、高圧のプレスを行わないので、バンプなどが変形する虞れが小さく、信頼性の高い層間接続を形成することができる。
【００６０】
（第４の実施形態）
以下、本発明の実施の形態に係るプリント配線基板の製造方法について説明する。図１３は本実施形態に係るプリント配線基板の製造方法の各工程の流れを示したフローチャートであり、図１４〜図１８は本実施形態に係るプリント配線基板の製造途中の各段階のものを模式的に示した断面図である。
【００６１】
本実施形態に係るプリント配線基板１を製造するには、図１４（ａ）に示したように、まず銅板などの金属板１１を用意する。この金属板１１としては例えば板厚約１５０μｍのＣｕ９９．９％の無酸素銅などが挙げられる。
【００６２】
次に図１４（ｂ）に示したように、この金属板１１の表面のうち、ハーフエッチングを施す方の面、例えば図１４（ｂ）中では金属板１１の上面側に第１のマスキング２０を形成する（ステップ１）。この第１のマスキング２０を形成する方法として、最初に感光性樹脂（フォトレジスト）を塗布し乾燥後、予め所定の回路図柄が描画されたマスクパターンを介して例えば出力３ｋＷの高圧水銀灯から発射される平行光を照射して選択的に露光し、部分的に硬化させる。次いで、例えば３０℃、１．０％の炭酸ナトリウムを表面に圧力０．１ＭＰａでスプレー噴霧して非感光面を溶解除去することにより、現像して不要部分を溶解除去する。
【００６３】
一方金属板１１の表面のうち、ハーフエッチングを施さない方の面、図１４（ｂ）中の下面側には表面全体にわたって保護層２１を形成する。
この状態で金属板１１の上面側にハーフエッチング処理を施す（ステップ２）。
【００６４】
以下スプレー法を例にして説明する。図１４（ｂ）に示した状態の金属板１１の上面側からエッチング液を噴霧すると、霧状に噴霧されたエッチング液は第１のマスキング２０と第１のマスキング２０との間の露出した表面の金属板１１を侵蝕し、更に第１のマスキング２０の下面側にまで回り込んで金属板１１をエッチングしてゆく。このハーフエッチング処理の方法としては、例えば５０℃の比重１．４の塩化第２鉄水溶液を圧力０．３ＭＰａでスプレー噴霧して、表面からの深さが３０μｍになるまでエッチングする方法が挙げられる。
【００６５】
このエッチング処理を適当なところで停止すると（ハーフエッチング／ステップ２）、図１４（ｃ）のように放物線或いは楕円状の曲線で描かれる垂直断面形状（負の曲率半径を有する曲面）を呈する内層配線レリーフパターン１１Ｂ，１１Ｂ，…が得られる。これらの内層配線レリーフパターン１１Ｂ，１１Ｂ，…はその根元部分１１Ａで繋がっている。
【００６６】
次に第１のマスキング２０と保護層２１とを除去し（ステップ３）、表面を洗浄してエッチング液を除去すると図１４（ｄ）に示したような内層配線レリーフパターン１１Ｂ，１１Ｂ，…を備えた配線部材１１Ｄが得られる。なおマスキング２０や保護層の除去には例えば５０℃、３％の水酸化ナトリウム水溶液を使用する。
【００６７】
次に、前記第１の実施形態と同様の方法によりペースト充填プリプレグ１３を形成する（ステップ４，５／図３）。ペースト充填プリプレグ１３Ｂの形成後、図１５（ｅ）に示したように、銅箔５１の上にペースト充填プリプレグ１３Ｂ、配線部材１１Ｄのレリーフパターン１１Ｂ形成面を下向きにして重ね合わせる（ステップ６）。この重ねあわせた状態で加熱下に加圧（ヒートプレス１）する（ステップ７）。このヒートプレスの結果、図１５（ｆ）に示したように配線部材１１Ｄと銅箔５１がペーストバンプ１２を介して電気的に接続され、隙間に絶縁性樹脂が充填される。かくして図１５（ｆ）に示したような、いわゆる２層構造のプリント配線基板用素材６０が形成される。
【００６８】
次に、このプリント配線基板用素材６０の表面に露出した配線部材１１Ｄのうち、金属バンプ形成部分に、図１６（ｇ）に示したように、第２のマスキング２２，５３を形成する（ステップ８）。なお、この第２のマスキング２２，５３の形成方法も前記第１のマスキング２０の形成方法と同様に、フォトリソグラフィー技術を用いて形成する方法が挙げられる。
【００６９】
図１６（ｇ）に示したような第２のマスキング２２，５３を形成した後、この第２のマスキング２２，５３の上からエッチング処理を施して配線部材１１Ｄの底部をエッチングして切り離し、図１６（ｈ）に示したような金属バンプ１１Ｉ，１１Ｉ、…を形成する（ステップ９）。これにより、同時に配線部材１１Ｄの内層配線レリーフパターン１１Ｂは内層配線パターン１１Ｈの片面上に金属バンプ１１Ｉが形成された金属バンプ付配線部材１１Ｇが形成される。このようにして第２のマスキング側からのエッチングを行った後、次いで第２のマスキング２２，５３を除去することにより、図１６（ｉ）に示したような２層型のプリント配線基板用素材６２が得られる。
【００７０】
次に、図１６（ｊ）に示したように、このプリント配線基板用素材６２の上面に、例えば厚さ６０μｍのプリプレグ２６を位置決めし、前記と同様の方法によりヒートプレスする。かくして、図１７（ｋ）に示したように絶縁材料層（プリプレグ）２６ａを金属バンプ１１Ｉの頭部１１Ｊが貫通した、絶縁材料付プリント配線基板用素材６３が得られる（ステップ１１）。次いでこの絶縁材料付プリント配線基板用素材６３の上表面にバフがけなどによる研磨を施すことにより（ステップ１２）、図１７（ｌ）に示したような表面が平坦化された絶縁材料付プリント配線基板用素材６４が得られる。
【００７１】
次に、この絶縁材料付プリント配線基板用素材６４の両表面に例えば電解メッキや無電解メッキなどのメッキ処理を施して（ステップ１３）図１７（ｍ）に示したような金属層３１を形成する。例えば、まず表面を１％の硫酸に浸漬後、水洗して表面を洗浄する。その後表面にパラジウム−錫の錯化合物を吸着させ、次に錫成分を除去する。次いで後、ホルマリン、水酸化ナトリウム、硫酸銅の混合液中で銅を０．３μｍ程度析出させる。次いで更に電解メッキを行う。例えば、３０℃の硫酸、硫酸銅の混合液中で３Ａ／ｄｍ^２の電流を約１０分間流して表面に５μｍの銅を析出させる。
【００７２】
しかる後にこの金属層３１の上に前記と同様にして例えばフォトリソグラフィー法を用いて図１７（ｎ）に示したような第３のマスキング３４，３４，…，及び５５，５５，…を形成し（ステップ１４）、この第３のマスキング３４，３４，…，及び５５，５５，…の上からエッチング液を供給してエッチング処理を施し（ステップ１５）、金属層３１，５１のうちの露出部分を除去すると、図１８（ｏ）に示したようなプリント配線基板６６が得られる。次いで表面に付着したマスキング３４，３４，…及び５５，５５，…を除去すると（ステップ１６）、図１８（ｐ）に示したような３層の配線パターンを備えたプリント配線基板６６が得られる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態に係るプリント配線基板の製造方法では、金属板１１をエッチングして形成した金属バンプ１１Ｉ，１１Ｉ，…を用いて層間接続を行うので、金属バンプ１１Ｉ，１１Ｉ，…の高さのバラツキが小さく、接続信頼性の高い層間接続を形成することができる。
【００７４】
また本実施形態に係るプリント配線基板では、金属板１１を上下両面からエッチングして金属バンプ１１Ｉ及びその底部で結合した内層配線パターン１１Ｈを形成しているので、金属バンプ１１Ｉの幅が内層配線パターン１１Ｈの幅と同じ寸法の狭い幅に形成することができる。そのため、隣設させる金属バンプ１１Ｉ，１１Ｉ間の間隔を小さくすることができ、配線パターンの密度、ひいては集積度の高いプリント配線基板を得ることができる。
【００７５】
更に本実施形態に係るプリント配線基板では、単一材料からなる金属板１１を上面側からのハーフエッチングと裏面側からのエッチングとにより加工して金属バンプ１１Ｉ，１１Ｉ，…と内層配線パターン１１Ｈとを形成するので、安価な材料を用いることができ、製品コストを低く抑えることができる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、金属板を表裏から順次エッチングして金属バンプを形成するので、より高さの均一性が高く、従って層間接続の信頼性が高いプリント配線基板を得ることができる。また、この金属バンプを形成するのに金属板の表と裏から順次エッチングを施すことにより形成するので、単一材料からなる金属板を用いることができ、製造コストを低く抑えることができる。更にハーフエッチングして形成した金属バンプの根元側からエッチングすることにより金属バンプの裾の部分を殺ぎ落とし、配線密度が高く、高信頼性のプリント配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示したフローチャートである。
【図２】第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した断面図である。
【図３】第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した断面図である。
【図４】第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した断面図である。
【図５】第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した断面図である。
【図６】第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した断面図である。
【図７】第１の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した断面図である。
【図８】第１の実施形態に係る金属バンプ付配線部材の模式図である。
【図９】第１の実施形態に係る金属バンプ付配線部材の模式図である。
【図１０】第１の実施形態に係る金属バンプ付配線部材の電子顕微鏡写真である。
【図１１】第１の実施形態に係る金属バンプ付配線部材の電子顕微鏡写真である。
【図１２】金属バンプ付配線部材の長手方向を法線とし、金属バンプの軸を通る平面で切断したときの金属バンプの断面図である。
【図１３】第４の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示したフローチャートである。
【図１４】第４の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した断面図である。
【図１５】第４の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した断面図である。
【図１６】第４の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した断面図である。
【図１７】第４の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した断面図である。
【図１８】第４の実施形態に係るプリント配線基板製造方法の各工程を示した断面図である。
【図１９】従来の導体貫通法の製造工程を示した断面図である。
【符号の説明】
１１…金属板、１１Ｂ…内層配線レリーフパターン、１１Ｃ…金属バンプ、１１Ｄ…配線部材、１１Ｆ…内層配線パターン、１１Ｅ…金属バンプ付配線部材、１２…ペーストバンプ、１３Ｂ…ペースト充填プリプレグ、２０…第１のマスキング、３１ａ…第１の表面配線パターン、３２ａ…第２の表面配線パターン、４１…第２のマスキング。

Claims

絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の一の表面に配設された第１の表面配線パターンと、
前記絶縁性基板の他の表面に配設された第２の表面配線パターンと、
前記第１の表面配線パターン又は前記第２の表面配線パターンと電気的に接続された金属バンプ、及び、前記第１の表面配線パターンと前記第２の表面配線パターンとの間に配設され、前記絶縁性基板表面に平行に配設された内層配線パターンとからなる金属バンプ付配線部材と、
前記金属バンプ付配線部材と、前記第２の表面配線パターン又は前記第１の表面配線パターンとを電気的に接続した略円柱型又は多角柱型のペーストバンプとを具備することを特徴とするプリント配線基板。
前記金属バンプが、円錐の頂部を挟み前記円錐の軸に平行な一組の平面又は曲面で裾部を切り取った略円錐形状を備えていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板。
前記金属バンプが、導体板の表面側と裏面側から順次エッチング処理することにより形成される形状を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のプリント配線基板。
前記内層配線パターンが、前記ペーストバンプが貫通している、前記絶縁性基板を構成する絶縁材料の層に埋設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のプリント配線基板。
前記バンプ付配線部材が、連続した同一の金属からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のプリント配線基板。
前記表面配線パターンが、パターン状に加工された金属箔、スパッタ膜、蒸着膜、又はメッキ膜であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のプリント配線基板。
前記金属バンプが、円筒形、円錐形、四角錐形、円錐台形、四角錐台形、及び、円錐形の下部に円筒形の上部が接合された形状からなる群から選択される一の形状に近似する形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載のプリント配線基板。
前記金属バンプが、前記内層配線パターンの幅と実質的に等しい幅の下部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載のプリント配線基板。
前記金属バンプが、対向する一組の平行平面と、これら平行平面の間を繋ぐ四つの曲面とからなる略六角形の、前記内層配線パターンの長手方向を法線とする平面上の断面形状を有し、前記曲面のうちの少なくとも一つが負の曲率半径を有する曲面であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載のプリント配線基板。
金属材料の片面をハーフエッチングすることによって、金属バンプ付配線部材の内層配線パターンに対応するレリーフパターンが、金属材料の片面に形成されてなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載のプリント配線基板用のレリーフパターン付金属板。
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の一の表面に配設された第１の表面配線パターンと、
前記絶縁性基板の他の表面に配設された第２の表面配線パターンと、
前記第１の表面配線パターン又は前記第２の表面配線パターンと電気的に接続された金属バンプ、及び、前記第１の表面配線パターンと前記第２の表面配線パターンとの間に配設され、前記絶縁性基板表面に平行に配設された内層配線パターンとを有する第１の金属バンプ付配線部材と、
前記第２の表面配線パターン又は前記第１の表面配線パターンと電気的に接続された金属バンプ、及び、前記第１の表面配線パターン又は前記第２の表面配線パターンと、前記第１の金属バンプ付配線部材との間に配設され、前記絶縁性基板表面に平行に配設された他の内層配線パターンとを有する第２の金属バンプ付配線部材と、
前記第１の金属バンプ付配線部材と前記第２の金属バンプ付配線部材との間に間挿され、前記第１の金属バンプ付配線部材と前記第２の金属バンプ付配線部材とを電気的に接続する略円柱型又は多角柱型のペーストバンプと
を具備することを特徴とするプリント配線基板。
前記金属バンプが、円錐の頂部を挟み前記円錐の軸に平行な一組の平面又は曲面で裾部を切り取った略円錐形状を備えていることを特徴とする請求項１１記載のプリント配線基板。
前記金属バンプが、導体板の表面側と裏面側から順次エッチング処理することにより形成される形状を備えていることを特徴とする請求項１１又は１２記載のプリント配線基板。
前記内層配線パターンが、前記ペーストバンプの貫通している、前記絶縁性基板を構成する絶縁性材料の層に埋設されていることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項記載のプリント配線基板。
前記金属バンプ付配線部材が連続した同一の金属からなることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項記載のプリント配線基板。
前記表面配線パターンが、パターン状に加工された金属箔、スパッタ膜、蒸着膜、又はメッキ膜であることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項記載のプリント配線基板。
前記金属バンプが、円筒形、円錐形、四角錐形、円錐台形、四角錐台形、及び、円錐形の下部にパターン状に加工された金属箔、スパッタ膜、蒸着膜、又はメッキ膜であることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項記載のプリント配線基板。
前記金属バンプが、前記内層配線パターンの幅と実質的に等しい幅の下部を有することを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか１項記載のプリント配線基板。
前記金属バンプが、対向する一組の平行平面と、これら平行平面の間を繋ぐ四つの曲面とからなる略六角形の、前記内層配線パターンの長手方向を法線とする平面状の断面形状を有し、前記曲面のうち少なくとも一つが負の曲率半径を有する曲面であることを特徴とする請求項１１乃至１８のいずれか１項記載のプリント配線基板。
金属材料の片面をハーフエッチングすることによって、金属バンプ付配線部材の内層配線パターンに対応するレリーフパターンが、金属材料の片面に形成されてなることを特徴とする請求項１１乃至１９のいずれか１項記載のプリント配線基板用のレリーフパターン付金属板。
導体板の一の表面の内層配線パターン形成位置に第１のマスキングを形成する工程と、
前記導体板のマスキング形成面をハーフエッチングして内層配線パターン状にレリーフパターンを前記導体板の前記一の表面に形成する工程と、
プリプレグの所定位置に貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔に導電性ペーストを充填してペースト充填プリプレグを形成する工程と、
前記レリーフパターンと、前記ペースト充填プリプレグと、他の導体板又は他の配線基板とを位置合わせする工程と、
前記レリーフパターンと、前記ペースト充填プリプレグと、他の導体板又は他の配線基板とを加熱下に加圧する工程と、
前記導体板の他の表面上の金属バンプ形成位置に第２のマスキングを形成する工程と、
前記導体板の他の表面をハーフエッチングして前記内層配線パターン状レリーフパターンの根元部分を切り離し内層配線パターンとなすと同時に該内層配線パターン背面上に金属バンプを形成する工程と、
前記金属バンプ形成面に絶縁性材料を充填する工程と、
前記絶縁性材料を硬化する工程と、
前記露出した金属バンプの頭部及び絶縁性材料層上に外側配線パターンを形成する工程と
を具備することを特徴とするプリント配線基板の製造方法。
前記絶縁性材料が、絶縁性基板前駆体であることを特徴とする請求項２１記載のプリント配線基板の製造方法。
前記絶縁性材料が、絶縁性材料組成物フィルムであることを特徴とする請求項２１に記載のプリント配線基板の製造方法。
前記絶縁性材料が、塗布形成された絶縁性材料組成物であることを特徴とする請求項２１に記載のプリント配線基板の製造方法。