JP2004088093A - 多層回路基板の形成方法および多層回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】多層回路基板およびその形成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】第１の回路形成工程（Ｐ１ｐ）では、絶縁基材（１１ａ）上に、導体（１２ａ）で第１の回路（１２ａ）を形成し；回路埋設工程（Ｐ２ｐ）では、所定の平面度（Ｓ）と所定の平行度（Ｐ）を有するように、第１回路（１２ａ）を絶縁基材（１１ａ）中に埋設させる；マスキング工程（Ｐ４ｐ）では、回路（１２ａ）の表面の一部に、バイアホール（４、４ａ）の下穴（１５，２０）をマスクし；絶縁層形成工程（Ｐ５ｐ）においては、マスク（１４）を避けて、絶縁材（１１ｂ）を層状に塗布し；絶縁材層平坦化工程においては、絶縁材層（１１ｂ）の表面が所定の平面度（Ｓ）と所定の平行度（Ｐ）を有するように平坦化し、そして下穴形成工程においては、マスク（１４）を除去する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、それぞれが電子部品が装着された電気回路を積層されて形成される多層回路基板およびその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下に、図５、図６、および図７を参照して、多層回路基板を形成に用いられる従来の方法について説明する。多層回路基板の形成方法は、接合形成法と連続形成法とに大別される。
接合形成法においては、多層回路基板を形成する複数の回路基板のそれぞれを予め形成しておき、それぞれの回路基板を互いに結合させて、所望の枚数の回路基板が積層された状態で多層回路基板が完成される。
連続形成法においては、多層回路基板を形成する複数の回路基板の内、先ず１枚の回路基板を形成した後に、その上に次の１枚の回路基板を形成する。この作業を繰り返すことで、所望の枚数の回路基板が一体的に積層された状態で多層回路基板が完成される。
【０００３】
図５および図６に、上述の接合形成法の一例として、絶縁体７に銅シート８を貼り付けたものを用い、銅シート８をエッチングして電子回路を形成して生成された個々の回路基板を互いに結合させて多層回路基板を形成する方法を示す。
図５に、４つの回路基板Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４が互いに結合（積層）されて構成される多層回路基板ＭＳｃ１の側断面を示す。なお、回路基板Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４を回路基板Ｃと総称する。回路基板Ｃは、熱可塑性と接着性を有する絶縁体７に銅シート８を接合した後に、絶縁体７と銅シート８との両方にバイアホール４を形成するための穴を空け、さらに、銅シート８にエッチングを施されて所定の電子回路が形成されている。
【０００４】
穴空けは、ドリル加工、レーザー加工、およびプレス加工等の方法により行なわれるが、レーザー加工やドリル加工に一穴づつ加工されることが多い。次いで印刷法や定量塗布器を用いて、この穴の内壁に導体を充填塗布してバイアホール４が形成される。このようにして、回路基板Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４がそれぞれ準備される。
【０００５】
図６に、第１層目の回路基板Ｃ１の上に第２層目の回路基板Ｃ２を積層する様子を示す。回路基板Ｃ１と回路基板Ｃ２を積層するためには、先ず、お互いの回路が設計通りの寸法で作成されていることを前提に、それぞれの回路や部品が互いに相手側の回路や部品と干渉しないように定められた正しい位置関係に設定されなければならない。
それぞれが、正しい寸法精度で準備された回路基板Ｃ１とＣ２を、互いに正しい寸法精度で位置決めされた状態で、上下より所定の温度と所定の圧力で加熱加圧されて、絶縁体７の有する可塑性と接着性により各回路基板Ｃ１とＣ２が互いの表面で接合される。この加熱加圧により、電子回路を形成する銅シート８は、接している絶縁体７の内部に埋設されると共に、バイアホール４とも圧接されて、各層間の電気的導通が確保される。同様に、回路基板Ｃ３および回路基板Ｃ４が順番に接合されて、多層回路基板ＭＳｃ１が形成される。
【０００６】
図７に、上述の連続形成法の一例として、スクリーン印刷方法を利用して、複数の回路基板を一層ずつ順番に生成して行く過程を示す。同図において、上段から一層目の回路基板に次の回路基板が連続的に形成される状態を側断面で示す。工程Ｐ１は完成した一層目の回路基板Ｃａの側断面を示し、工程Ｐ２は工程Ｐ１の回路基板Ｃａの上に二層目の回路基板Ｃｂ（図示せず）を構成する絶縁体３が塗布されている状態を示し、工程Ｐ３は工程Ｐ２の回路基板Ｃａの上に、さらに二層目の回路基板Ｃｂの導体２ｂが塗布されている状態を示している。なお、説明の便宜上、以降必要に応じて、工程Ｐ１、Ｐ２、およびＰ３に対応する回路基板をそれぞれ回路基板Ｃｃ（Ｐ１）、回路基板Ｃｃ（Ｐ２）、および回路基板Ｃｃ（Ｐ３）と呼ぶものとする。
【０００７】
工程Ｐ１に示す回路基板Ｃａは、以下の手順で完成される。先ず、絶縁基材１ａに穴をあけ、その穴の内壁部に導体２ａを充填塗布してバイアホール４ａが形成される。次に、バイアホール４ａに接続するように、絶縁基材１ａの両面に導体２ａを所定のパターンでスクリーン印刷して、一層目の電子回路を印刷形成する。その後、導体２ａを乾燥硬化させて、回路基板Ｃａが完成する。なお、絶縁基材１ａの表面上に導体２ａが印刷されている導体印刷部Ｐｐと印刷されていない導体非印刷部Ｐｎとが生じる。そして、導体印刷部Ｐｐと導体非印刷部Ｐｎとの間に、絶縁基材１ａからの高さの差、つまり段差Ｄｈが生じる。
【０００８】
工程Ｐ２に示す回路基板Ｃｃ（Ｐ２）は、工程Ｐ１に示す回路基板Ｃｃ（Ｐ１）の導体２ａ上で後にバイアホール４ａを形成する所定の領域（以降、「バイアホール形成部」と称する）を除いて、回路基板Ｃｃ（Ｐ１）の全面に、絶縁材３をスクリーン印刷して、第２層の回路基板Ｃｂ（図示せず）との間の絶縁層Ｌｉを形成する。なお、形成された絶縁層Ｌｉの表面には、その下側の回路基板Ｃｃ（Ｐ１）の表面の不均一性が拡大されて現れる。この不均一性は、導体２ａの特性や印刷版の網目に起因する微妙なものと、導体印刷部Ｐｐと導体非印刷部Ｐｎに起因する大きなものがある。特に、導体印刷部Ｐｐと導体非印刷部Ｐｎのそれぞれに対応する部分では、絶縁層Ｌｉ上に大きな凹凸部５が生じる。凹凸部５において、導体非印刷部Ｐｎに対応する部分を凹部５ｎと呼び、導体印刷部Ｐｐに対応する部分を凸部５ｐと呼ぶ。
【０００９】
工程Ｐ３に示す回路基板Ｃｃ（Ｐ３）は、工程Ｐ２に示す回路基板Ｃｃ（Ｐ２）において、絶縁材３を乾燥硬化させた後に、前述のバイアホール形成部の内壁部に導体２ａを充填塗布して、バイアホール４ａが形成される。さらに絶縁材３の上に、二層目の電子回路を形成するための導体２ｂが印刷される。なお、導体２ｂは、一層目の導体２ａとバイアホール４ａを介して接続される。
【００１０】
導体２ｂが絶縁材３に付着する状態は、絶縁層Ｌｉの表面の凹凸によって変化する。これは、スクリーン印刷版から導体２ｂが印刷される絶縁材３までの距離が凹部と凸部で異なるためであり、導体２ｂは絶縁材３上に斑状に印刷される。そのため、形成される導体２ｂの面積が変化して、面積が正常な分と、面積の少ない小面積部６（図示せず）とが形成される。つまり、小面積部６が生じると、導体２ｂで形成される回路のパターンの有効幅が部分的に小さくなる。導体２ｂの面積が変化すると電気特性も変化するので、このような斑は電子回路の電気特性を著しく損なうものである。
【００１１】
このような影響を抑えるために、予め小面積部６の量を見込んで、導体２ｂの印刷幅を設定しておく必要がある。しかしながら、小面積部６の発生は、上述の凹凸部５において甚だしく、さらに形成される回路基板の層が多くなるほど、小面積部６は多く且つ大きくなる。そのために、積層数が大きくなるに従い、電子回路の形成が困難になるので、回路基板Ｃの積層数が小面積部６によって制限される。
【００１２】
上述の回路基板の生成方法として、金属層が直接接着された転写シートと有機樹脂を含む絶縁基板とを積層した後に、樹脂フィルムを剥離して配線回路となる金属層を絶縁基板に転写させて、絶縁基板の表面に配線回路を形成する技術が提案されている（特許文献１）。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１０−３３５７８７号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の接合形成法においては、先ず、接合する回路基板のそれぞれが正しい寸法精度で作成されていなければならない。次に、接合相手の回路や部品と干渉しないように、回路基板は互いに正しい位置精度で位置決めされた状態で接合されなければならない。この二つの精度の誤差管理が不十分であれば、接合する回路基板の枚数が多くなればなるほど、誤差が累積されて、回路基板の積層枚数が制限される。最悪の場合、接合自体が不可能になる。
２つの精度の誤差管理が十分である場合でも、加熱加圧の際に位置関係が狂えば、同様の不都合が生じる。しかしながら、複数の回路基板を積み重ねて、全体を同時に加熱して、軟化した絶縁体を変形させるために、各層間で位置ずれが生じ易い。そのために、加熱加圧時にも位置精度管理が要求される。また、バイアホールの準備のための穴空け作業に多くの時間が必要であり、工数増加の要因となる。
【００１５】
一方、上述の連続形成法においては、上述のように、先に形成された回路基板上に次の回路基板の部材およびそれらを互い接合する部材が印刷される。それ故に、接合法における個々の回路基板同士の位置決め精度や、バイアホールの準備のための穴空け作業などの工数増加の問題を有しない。しかしながら、上述の導体の小面積部の発生は、上述の凹凸部において甚だしく、さらに積層される回路基板が多くなるほど、小面積部も多く且つ大きくなる。そのために、積層数が大きくなるに従い、電子回路の形成が困難になるので、積層出来る回路基板Ｃの数が小面積部によって制限される。さらに、導体の印刷による小面積部の解消は困難であり、予め小面積部の発生を見込んで導体の印刷幅を設定しておくにも限界がある。そのために、精密な回路形成が困難であり、また積層数にも限界がある。
【００１６】
上述の接合形成法においては、予め個々の回路基板上に導体が所定の寸法形状で形成されているので、連続形成法における小面積部は発生しない。しかし、複数の回路基板を加熱加圧して、回路基板の絶縁体を軟化させて導体を埋設させると共に回路基板を接合させる。そのため、接合過程において、絶縁体および導体に適応される温度および圧力を直接管理できない。結果として、絶縁体と導体との位置精度および寸法精度も管理できない。また、絶縁体および導体の多層回路基板における位置精度および寸法精度も直接管理できない。
【００１７】
上述の転写シートを用いて回路を形成する方法を、接合形成法に適応すれば、回路の寸法精度管理は改善が見込めるものの、複数の回路基板の位置決め精度の改善は見込めない。また、この転写シート法を連続成型方法に適用できたとしても、小面積部は解消できない。よって、それぞれの問題に起因する多層回路基板に固有の諸問題を解決できない。
【００１８】
よって、本発明は、上記の問題を解決するものであり、積層される複数の回路基板のそれぞれおよび相互の寸法精度管理が容易且つ、積層される回路基板の表面の不均一性を解消すると共に高精度且つ高品質の多層回路基板およびその形成方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、絶縁材を互いに概ね平行な第１の平面と第２の平面を有する平板形に形成した絶縁基材の当該第１平面上に、導体を所定のパターンで形成して第１の回路を形成する第１の回路形成工程と、前記第１の平面と前記第１の回路とが所定の平面度を有すると共に、当該第１の平面が前記第２の平面に対して所定の平行度を有するように、当該第１回路を前記第１の絶縁基材中に埋設させる第１の回路埋設工程と、前記埋設された第１の回路の表面の一部に、バイアホールを形成する為の下穴を形成するためマスクを形成するマスキング工程と、前記マスクが形成された第１の平面に、当該マスクを避けて、前記絶縁材を層状に塗布して絶縁材層を形成する絶縁層形成工程と、前記絶縁材層の表面が前記平面度を有すると共に前記第２の平面に対して前記平行度を有するように、当該絶縁材層の表面を平坦化する絶縁材層平坦化工程と、前記絶縁材層が平坦化された第１の回路から前記マスクを除去して、前記下穴を形成する下穴形成工程とを有する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について具体的に説明する前に、先ず本発明の基本的概念について述べる。本発明は、上述のスクリーン印刷を利用した連続成形における小面積部の発生を防止すると共に、さらに積層される各回路基板の相互位置精度および寸法精度を改善するものである。
簡単に言えば、従来の接合形成方法において、予め準備された複数の回路基板を加熱加圧して、導体を接している絶縁体に埋設する工程を、連続形成法において、次の回路基板の導体の塗布の後工程に応用展開するものである。ただし、従来の接合形成方法においては、複数の回路基板を加熱加圧するために、導体と絶縁体、ひいては回路基板と導体および絶縁体との位置精度および寸法精度が間接的にしか管理出来ないと言う問題も本発明において解消できる。また、接合形成法においては、間接的にしか管理できない導体および絶縁体に適応される加熱条件および加圧条件も、本発明においては直接管理できる。それ故に、形成された多層回路基板としての寸法精度は当然、各層の回路基板の内部における寸法精度および位置精度も確保できる。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる多層回路基板の形成方法について説明する。本実施の形態にかかる多層回路基板ＭＳ１は、上述の従来の連続形成法と同様にスクリーン印刷法を利用して形成される。
【００２２】
図１に、本実施の形態にかかる連続形成法にて、スクリーン印刷方法を利用して、一層目の回路基板の形成から、二層目の回路基板を一層ずつ順番に生成して行く過程を工程Ｐ１ｐ、Ｐ２ｐ、Ｐ３ｐ、Ｐ４ｐ、Ｐ５ｐ、Ｐ６ｐ、Ｐ７ｐおよびＰ８ｐに段階的に示す。なお、説明の便宜上、以降必要に応じて、状態工程Ｐ１ｐ、Ｐ２ｐ、Ｐ３ｐ、Ｐ４ｐ、Ｐ５ｐ、およびＰ６ｐに対応する回路基板をそれぞれ、回路基板ＣＰ（Ｐ１ｐ）、回路基板ＣＰ（Ｐ２ｐ）、回路基板ＣＰ（Ｐ３ｐ）、回路基板ＣＰ（Ｐ４ｐ）、回路基板ＣＰ（Ｐ５ｐ）、回路基板ＣＰ（Ｐ６ｐ）、回路基板ＣＰ（Ｐ７ｐ）、および回路基板ＣＰ（Ｐ８ｐ）と識別するものとする。
【００２３】
工程Ｐ１ｐにおいては、所定の平面度を有する受台１８上に設置された、一層目の回路基板ＣＰを構成する絶縁基板１１ａの上に導体１２ａがスクリーン印刷されて、電子回路が形成される。そして、導体１２ａが焼成される。
【００２４】
工程Ｐ２ｐにおいては、回路基板ＣＰ（Ｐ１ｐ）を所定の温度Ｔで加熱保持して絶縁基板１１ａを軟化させた状態で、所定の平面度Ｓ’を有する押板１９が受台１８に対して所定の平行度Ｐ’になるように、導体１２ａに対して所定の圧力Ｆで所定の時間ｔだけ押しつけられる。なお、図１においては、回路基板ＣＰの加熱保持装置および押板１９に所定の圧力を掛ける装置は、視認性を高めるために図示されていない。
【００２５】
絶縁基板１１ａは、可塑性成分と電気絶縁性を有する樹脂であれば特定されるものではないが、フィルム状またはシート状のポリエステル樹脂以外に、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、およびポリオレフィン樹脂等がある。
また導体１２ａは、電気的導通性を有した金属体で、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、およびＰｄのいずれかの粉体、粒体、またはそれらの混合物であっても良い。さらに、いずれかを主体として形成された合金の粉体、または粒体に接合剤として樹脂を混練するか、粉体または粒体の個々を可塑性成分を含む樹脂で被覆して、マイクロカプセル状に形成し、所定温度または溶剤で接着性を生じさせて、印刷可能な粘度と、チクソ性を有するクリーム状にしたものを用いることができる。
【００２６】
工程Ｐ３ｐにおいては、押板１９により加えられた圧力を除去して絶縁基板１ａを冷却することにより、導体１２ａが埋設されると共に表面が平坦化された絶縁基板１１ａが得られる。結果、導体１２ａが埋設された絶縁基板１１ａの表面は所定の平面度Ｓを有すると共に、絶縁基板１１ａの受台１８との当接表面に対して所定の平行度Ｐを有する。なお上述の押板１９における平面度Ｓ’および平行度Ｐ’は、導体１２ａが埋設された絶縁基板１１ａの表面における平面度Ｓおよび平行度Ｐが次式（１）および（２）をそれぞれ満たすように選択される。
Ｓ＜１０μｍ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・　（１）
Ｐ＜１０μｍ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・　（２）
さらに好ましくは、Ｓ＜５μｍおよびＰ＜５μｍである。
【００２７】
なお、絶縁基板１１ａにポリエステル樹脂を使用する場合を例にとると、上述の加熱保持温度Ｔは１００℃〜２００℃、圧力Ｆは２×１０^６〜５×１０^６Ｐａである。加熱保持温度Ｔと圧力Ｆとは互いに相互依存の関係にある。例えば、加熱保持温度Ｔが１００℃であれば、圧力Ｆは５×１０^６Ｐａである。つまり、加熱保持温度Ｔと圧力Ｆとの間には次式（３）に示す関係がある。
３００×１０^６Ｐａ≦Ｔ×Ｆ≦６００×１０^６Ｐａ　　　・・・・　（３）
【００２８】
さらに、加熱保持温度Ｔと圧力Ｆは、より好ましくは、次式（４）を満たすように選ばれることがより好ましい。
４００×１０^６Ｐａ≦Ｔ×Ｆ≦５００×１０^６Ｐａ　　　・・・・　（４）
【００２９】
なお、回路基板ＣＰ（Ｐ１ａ）を所定の温度Ｔで加熱するために必要であれば、押板１９を加熱しても良いし、さらに受台１８を加熱してもよい。加熱により絶縁基板１１ａが軟化した後に加圧しても良いし、加熱と加圧を同時に行っても良い。
【００３０】
工程Ｐ４ｐにおいては、埋設された導体１２ｂの所定の領域に、バイアホール４を設けるためのマスク１４が形成される。マスク１４は、バイアホール４の形成位置にあわせた穴１５を有する遮蔽カバー１３で、絶縁基板１１ａと導体１２ａの全面を覆うように設置される。なお、この場合、穴１５の周辺部と導体１２ａとは隙間が生じないように処置されることは言うまでもない。
【００３１】
遮蔽カバー１３は、金属や樹脂のフィルムまたはシートにバイアホール４の形成位置にあわせて穴１５を空けたものでなくても良い。例えば、バイアホール４の形成位置を避けて回路基板ＣＰ（３Ｐ）の上面に樹脂を印刷して覆っても良い。さらに、回路基板ＣＰ（３Ｐ）の上面の全てに樹脂膜を形成した後に、バイアホール４の形成位置の樹脂膜をレーザーで除去しても良い。
【００３２】
マスク１４の形成が終わると、コート剤をプラズマコート法や加熱処理によって飛散させて、遮蔽カバー１３の穴１５を介して導体１２ａ上に付着させる。なお、コート剤としては、４フッ化樹脂、および４−６フッ化樹脂等のフッ素樹脂、または同フッ素樹脂を含有する化合物（２―パーフルオロアルキルエタノール、２、２ビスヘキサフルオロプロパン等）、またはポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂、昇華性化合物（ナフタリン等）、塩基性化合物（コハク酸、アジピン酸等）等を用いることができる。
【００３３】
なお、マスク１４を形成する材質は、第二層の回路基板ＣＰｂを形成する絶縁層１１ｂを形成するアクリレート樹脂やエポキシ樹脂等の濡れ性を阻害し、接触角θを大きくできる性質を有する。さらに、同材質は、マスク１４とマスク１４の形成されていない部分を跨って絶縁層１１ｂが印刷されたときには、マスク１４の境界部分を明確に形成できる特性を有する。
【００３４】
マスク１４は、後工程Ｐ５ｐにおいて、バイアホール４を形成するために導体１２ａを充填塗布する前に除去しなければならない。それ故に、絶縁層１１ｂを印刷するときに、絶縁層１１ｂの濡れ性を阻害できれば良い。つまり、マスク１４の付着量は、少ないほど除去が容易となる。例えば、ポリエステル樹脂で構成された絶縁層１１ｂとの接触角θを大きくできるマスク１４の材質として、フッ素樹脂やフッ素樹脂を含有する化合物を用いる場合は、マスク１４の材質の分子が数個分以上重なった、薄い膜状に形成されていれば目的は達せられる。さらにマスク１４は、プラズマコート法以外に、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法、噴霧法、および印刷法等により形成できる。これらの方法は、印刷手法を利用するもの以外は、いずれも遮蔽カバー１３を必要とする。マスク１４の形成方法は、求められる特性や、他の工程や、コスト等を考慮して、適切に選ばれる。マスク１４の形成が完了すると遮蔽カバー１３を取り除いて次工程（工程Ｐ５ｐ）に移る。
【００３５】
工程Ｐ５ｐにおいては、導体１２ａにマスク１４を形成した後、マスク１４を避けた、全面に絶縁層１１ｂが印刷法により形成される。絶縁層１１ｂは、マスク１４の周囲に接するか、微少な重なりをもって形成する。また絶縁層１１ｂは、アクリレート樹脂や、エポキシ樹脂等の適度にチクソ性と粘度を有したクリーム状にしたものを用いて形成される。なお、このように形成された絶縁層１１ｂはその表面に微細な凹凸１７を有すると共に、マスク１４との境界部分においては接触角θを有する。微細な凹凸１７は、印刷時に絶縁層１１ｂが印刷版から離れるときに生じるもので、チクソ性や粘度が高いと、その微細凹凸形状が残りやすい。
【００３６】
絶縁層１１ｂがマスク１４との濡れ性がよく、あるいはチクソ性や粘度が低いと、接触角θは小さくなる。結果、絶縁層１１ｂがマスク１４の表面に濡れ広がり、所定の形状寸法に形成することが困難となる。従って絶縁層１１ｂは、マスク１４との境界部分で、理想的には接触角θを７０〜９０度確保できる濡れ性の悪さとチクソ性と粘度を有することで、精密なバイアホール用の形状を形成できる樹脂が選ばれる。さらに、可塑性を有し、かつ絶縁基材１１ａと導体１２との密着性がよく、さらに線膨張係数が同じか、近い値の樹脂を絶縁層１１ｂに用いられる。
【００３７】
工程Ｐ６ｐにおいては、前工程Ｐ５ｐで印刷形成された絶縁層１１ｂの表面に多数存在する凹凸１７の除去、つまり絶縁層１１ｂの表面の平坦化を行う。なお、本工程における平坦化は、上述の工程Ｐ２ｐおよび工程Ｐ３ｐにおけるのと同様の方法で実施される。つまり、用いられる装置および条件も上述のものと同じであるので説明を省く。
ただし、受台１８の加熱は、前述の工程Ｐ２ｐの場合と異なり、すでに形成済みの絶縁基材１１、電子回路の導体１２ａを損傷する可能性があるので注意が必要である。また、絶縁層１１ｂの表面の平坦化は、加熱加圧以外にも研磨や研削等の機械加工で行っても良い。ただし、この場合、研磨粉や研削粉が発生して回路の絶縁品質を損なったり、加熱加圧方法に比べて平坦化に時間をより必要とする問題がある。
【００３８】
工程Ｐ７ｐにおいては、バイアホール４を形成するために、一層目の導体１２ａからマスク１４が除去される。結果、暴露された導体１２ａとその周りに形成された絶縁層１１ｂの円筒形の壁によりバイアホール４の下穴２０が生成される。なお、マスク１４の除去は、アルカリエッチング液や酸エッチング液による化学エッチング法や、電子線を照射して、飛散させて除去するプラズマエッチング法や、スパッタリング法が適用できる。さらに、マスク１４が昇華性化合物で構成されている場合には、加熱により昇華させて除去する方法もある。つまり、マスク１４の形成に用いた材質に適した方法を選択してすれば良い。
【００３９】
工程Ｐ８ｐにおいては、下穴２０に導体１２を充填塗布して、絶縁層１１ｂで規定される円筒状の内壁にバイアホール４を形成する。なお、このバイアホール４は、一層目の導体１２ａと接合されていることは言うまでもない。上述の工程Ｐ１ｐ〜工程Ｐ８ｐの作業を繰り返すことで、所望の数の回路基板が積層された多層回路基板ＭＳが形成できる。
【００４０】
なお上述の工程Ｐ５ｐと工程Ｐ６ｐの実施順序は、入れ替わっても差し支えない。またバイアホール４の下穴２０への導体１２の充填塗布は、平坦化された絶縁層１１ｂの表面に形成する２層目の電子回路の形成時と同時に行うこともできる。本例では、絶縁基材１１ａの上面側での積層形成法を例に説明しているが、反対の下面側においても同様に積層できることは言うまでもない。
【００４１】
（第２の実施の形態）
次に、図２および図３を参照して、絶縁基材に導体と絶縁層を交互に印刷して多層回路基板を形成する方法について説明する。図２に本実施の形態にかかる多層回路基板ＭＳ２の断面を示し、図３に同多層回路基板ＭＳの形成工程を模式的に示す。
【００４２】
図２に示すように、多層回路基板ＭＳ２は、それぞれに電気回路が形成された６つの絶縁基板１１＿１、１１＿２、１１＿３、１１＿４、１１＿５、および１１＿６が積層されている。なお、本実施の形態において用いられる部材および加熱加圧方法および条件は、基本的に上述の第１の実施の形態に関して説明したものと同じであるので、特に必要の無い限り説明を省く。
【００４３】
図３に示すように、先ず、工程Ｐ１ｐ＿ａに、所定位置に上下面を接続するための穴を有したポリエステル樹脂やポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等の可塑性成分を含有するシートまたはフィルムで形成された絶縁基板１１＿１が準備される。この可塑性成分は、絶縁基材１１＿１を加熱しながら平坦化させようとすると、樹脂が平坦化方向にならうように添加されている。つまり、その融点や軟化点が平坦化を行う加熱保持温度Ｔ（１００℃〜２００℃）の近傍である熱可塑性樹脂が選ばれる。そして、全ての穴に導体１２＿１が充填塗布される。
【００４４】
工程Ｐ２ｐ＿ａにおいて、絶縁基材１１＿１の表面に一層目の電子回路が導体１２＿１をスクリーン印刷して形成されると共に、穴に充填塗布された導体１２＿１とも接合させて乾燥硬化される。
工程Ｐ２ｐ＿ａにおいて、乾燥硬化された導体１２＿１は、上述の所定の温度Ｔおよび圧力Ｆで加熱加圧される。結果、導体１２＿１が絶縁基材１１＿１に埋設された平坦な表面が得られる。
【００４５】
工程Ｐ３ｐ＿ａにおいて、一層目の導体１２＿１の上に二層目の電子回路が形成された時に、一層目の電子回路と二層目の電子回路を接合するバイアホール４を形成するための準備として、マスク１４が所定箇所に形成される。
【００４６】
工程Ｐ４ｐ＿ａにおいて、遮蔽カバー１３が取り除かれる。
【００４７】
工程Ｐ５ｐ＿ａにおいて、マスク１４の部分を除いて絶縁基板１１＿１および導体１２＿１の全面に絶縁層１１＿２が印刷される。
【００４８】
工程Ｐ６ｐ＿ａにおいて、絶縁層１１＿２の表面の微少凹凸が平坦化される。
【００４９】
工程Ｐ７ｐ＿ａにおいて、マスク１４が除去されて、一層目の電子回路を形成する導体１２＿１の一部が露出されて、バイアホール４の下穴２０が生成される。
【００５０】
工程Ｐ８ｐ＿ａにおいて、下穴２０に導体１２＿１が充填塗布されて、バイアホール４が形成される。
【００５１】
工程Ｐ９ｐ＿ａにおいて、工程Ｐ６ｐ＿ａで平坦化された絶縁層１１＿２の上に導体１２＿２をスクリーン印刷して、二層目の電子回路が形成される。なお、導体１２＿２は、バイアホール４とも接続されて、一層目の電子回路の導体１２＿１とも接続される。
【００５２】
上述の工程Ｐ４ｐ＿ａ〜工程Ｐ９ｐ＿ａにおける処理を繰り返すことで、所望数の回路基板が積層された多層回路基板ＭＳ２を形成できる。
【００５３】
（第３の実施の形態）
図４を参照して、次に、半導体素子や、抵抗、コンデンサ、コイル等の部品を内蔵する多層回路基板を形成する方法について説明する。図４に本実施の形態にかかる多層回路基板ＭＳ３の形成工程を模式的に示す。なお、本実施の形態において用いられる部材および加熱加圧方法および条件は、基本的に上述の第１の実施の形態および第２の実施の形態に関して説明したものと同じであるので、特に必要の無い限り説明を省く。
【００５４】
工程Ｐ１ｐ＿ｂにおいて、上述の第１の実施の形態或いは第２の実施の形態にかかる方法で形成された、電子回路を形成する導体１２を埋設した絶縁基材１１＿ａと、電極部にバンプ３２を形成した半導体素子３１が準備される。半導体素子３１のバンプ３２側が絶縁基材１１＿ａの表面側になるように、絶縁基材１１＿ａの所定の位置に半導体素子３１が設置される。可塑性成分を含有する絶縁基材１１＿ａと、半導体素子３１とが所定の温度Ｔで加熱プロファイルに従い加熱して、絶縁基材１１＿ａが軟化させられる。
【００５５】
工程Ｐ２ｐ＿ｂにおいて、半導体素子３１を加熱しながら、加熱軟化させた絶縁基材１１＿ａの中に圧入埋設する。圧入に際しては、絶縁基材１１＿ａが軟化していることを確認し、半導体素子３１を傾きのないように、加圧することが重要である。埋設後は、半導体素子３１のバンプ３２の形成面と絶縁基材１１＿ａの表面が同一となるようにすると共に、バンプ３２が絶縁基材１１＿ａの表面より出た形状とする。この時、必要に応じてバンプ３２が露出するまで絶縁基材１１＿ａを研削またはエッチング等で除去する。半導体素子３１を埋設後、冷却して絶縁基材１１＿ａが硬化させられる。
【００５６】
工程Ｐ３ｐ＿ｂにおいて、導体１２＿ａによって、絶縁基材１１＿ａの表面（図４においては下側）に電子回路を印刷形成する。このとき導体１２＿ａは、バンプ３２上にも印刷され、半導体素子３１は、電子回路の部品として接合される。そして、電子回路を形成した導体１２＿ａが乾燥硬化させられる。
【００５７】
工程Ｐ４ｐ＿ｂにおいて、上述の第１の実施の形態または第２の実施の形態におけるのと同じ方法で、バイアホール４の形成のためにマスク１４が形成された後に、絶縁層１１＿ｂが印刷形成される。そして絶縁層１１＿ｂの表面の微少凹凸が加熱加圧処理によって、平坦化される。
【００５８】
工程Ｐ５ｐ＿ｂにおいて、マスク１４を除去後、導体１２が下穴２０に充填塗布されて、バイアホール４が形成される。半導体素子３１と接合された、電子回路の導体１２＿ａを絶縁基材１１＿ｂ中に埋設する方法で、半導体素子３１は、さらに絶縁基材１１＿ｂ中に押し込まれる。
【００５９】
工程Ｐ６ｐ＿ｂにおいて、導体１２＿ａが埋設されて平坦になった絶縁基材１１＿ａの上に、絶縁層１１＿ｂとバイアホール４とが形成される。この方法は、工程Ｐ３ｐ＿ｂにおけるよりも絶縁基材１１＿ａの厚みが必要であり工数も増えるが、絶縁基材１１＿ａの上下面の状態が同条件に近づき、反り、変形に対して有利となる。工程Ｐ１ｐ＿ｂにおける方法と、本工程における方法の何れを用いるかは、コスト、特性、および品質を考慮して適切に決定される。
【００６０】
半導体素子３１に加えて、他の部品３３を内蔵するには、まず電子回路の導体１２上の所定位置に、バイアホール４形成のためのマスク１４を、実施の形態１または２の方法で形成する。次に部品３３の電極を、電気的接合材として導体１２、または他の導体、または半田等を用いて、工程Ｐ６ｐ＿ｂにおいて設置し、接合、もしくは抵抗ペースト、誘電ペーストを印刷により抵抗、コンデンサ、薄膜、フィルム部品を形成し、部品３３を覆うように絶縁層１１＿ｂを印刷形成した後、絶縁層１１＿ｂの平坦化と、マスク１４の除去と、下穴２０への導体１２の充填とを行う。なお半導体素子３１や、部品３３の内蔵は、絶縁基材１１＿ａ、または絶縁層１１＿ｂのいずれで行っても差し支えはない。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、本発明においては、一層目の回路基板を含めて、全ての部品が積層される順番に連続的に形成される。よって、接合形成法におけるように、互いに接合する個々の回路基板を予め正しい寸法精度で準備しておく必要はなく、また準備された回路基板を接合時に要求される位置決め精度で確保する必要ない。
また、各層において、所望の平面度と平行度が確保できているので、従来の連続形成法において回路パターンが部分的に細くなる小面積部の発生も防止できる。よって、平坦化な絶縁層上に、精密な導体印刷ができることにより信頼性の高い精密な多層回路基板が形成できる。
さらに、各層毎に、半導体素子や、抵抗、コンデンサ、コイル等の部品を、精度高く内蔵できる多層回路基板を実現できる。
また、複数の層を連結するバイアホールを印刷の手法により精密に生成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る多層回路基板の形成工程を示す図である。
【図２】本発明の第２実施の形態に係る多層回路基板の側断面を表す図である。
【図３】図２に表した多層回路基板形成の形成工程を示す図である。
【図４】本発明の第３実施の形態にかかる多層回路基板の形成工程を示す図である
【図５】従来の印刷多層回路基板の側断図を表す図である。
【図６】図５に表した多層回路基板の形成工程を示す図である。
【図７】図５に表したものとは異なる従来の多層回路基板の形成工程を示す図である。
【符号の説明】
１１、１１ａ　絶縁基材
１１ｂ　絶縁層
１２、１２ａ、１２ｂ　導体
３　絶縁材
４、４ａ　バイアホール
５、１７　凹凸
５ｎ　凹部５ｎ
５ｐ　凸部５ｐ
６　小面積部
７　絶縁体
８　銅シート
１３　遮蔽カバー
１４　マスク
１５　穴
１８　受台
１９　押板
２０　下穴
３１　半導体素子
３２　バンプ
３３　部品
Ｌｉ　絶縁層

Claims (17)

1. 絶縁材を互いに概ね平行な第１の平面と第２の平面を有する平板形に形成した絶縁基材の当該第１平面上に、導体を所定のパターンで形成して第１の回路を形成する第１の回路形成工程と、
   前記第１の平面と前記第１の回路とが所定の平面度を有すると共に、当該第１の平面が前記第２の平面に対して所定の平行度を有するように、当該第１回路を前記第１の絶縁基材中に埋設させる第１の回路埋設工程と、
   前記埋設された第１の回路の表面の一部に、バイアホールを形成する為の下穴を形成するためマスクを形成するマスキング工程と、
   前記マスクが形成された第１の平面に、当該マスクを避けて、前記絶縁材を層状に塗布して絶縁材層を形成する絶縁層形成工程と、
   前記絶縁材層の表面が前記平面度を有すると共に前記第２の平面に対して前記平行度を有するように、当該絶縁材層の表面を平坦化する絶縁材層平坦化工程と、
   前記絶縁材層が平坦化された第１の回路から前記マスクを除去して、前記下穴を形成する下穴形成工程とを有する多層回路基板の形成方法。
2. 前記平面度をＳとして、前記平行度をＰとすると、
   Ｓ＜５μｍ、および
   Ｐ＜５μｍ
   で表されることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の形成方法。
3. 前記第１の埋設工程は、
   前記絶縁基材と前記第１の回路を所定の温度Ｔに加熱保持する加熱保持工程と、
   前記加熱保持された絶縁基材と前記第１の回路とを、前記平面度および平行度で前記第２の平面に対して所定の圧力Ｆで加圧する加圧工程とを備え、
   １００℃≦Ｔ≦２００℃、
   ２×１０^６Ｐａ≦Ｆ≦５×１０^６Ｐａ、および
   ３００×１０^６Ｐａ≦Ｔ×Ｆ≦６００×１０^６Ｐａ
   で表されることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の形成方法。
4. 前記下穴に導体を充填して、バイアホールを生成するバイアホール生成工程と、
   前記平坦化された絶縁材層の表面に前記導体を所定のパターンで塗布して第２の回路を形成する第２の回路形成工程と、
   前記平坦化された絶縁材層の表面と前記第２の回路とが前記平面度を有すると共に、当該平坦化された絶縁材層の表面が前記第２の平面に対して前記平行度を有するように、前記第２の回路を前記平坦化された絶縁材層中に埋設させる第２の回路埋設工程とを備える、前記請求項１に記載の多層回路基板の形成方法。
5. 前記第２の回路形成工程と第２の回路埋設工程とを所定数だけ繰り返して、当該所定数の回路基板を連続的に形成する回路基板多層化工程を含む請求項４に記載の多層回路基板の形成方法。
6. 前記絶縁材は可塑性成分を含有することを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の形成方法。
7. 前記導体は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、およびＰｄを含むグループから選ばれることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の形成方法。
8. 前記導体は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、およびＰｄの化合物を含むグループから選ばれることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の形成方法。
9. 前記導体は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、およびＰｄの何れかを主とする合金を含むグループから選ばれることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の形成方法。
10. 前記導体は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、およびＰｄの何れかを主とする合金を有機化合物との混合物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形成方法。
11. 前記マスクは、フッ素を含有する化合物、単体、樹脂、またはポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ナイロン樹脂、昇華性化合物、および塩基性酸化化合物を含むグループから選ばれることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の形成方法。
12. 前記マスクは、プラズマコート法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法、噴霧法および印刷法のいずれかの方法で形成されることとを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の形成方法。
13. 前記マスクは、プラズマエッチング、スパッタリング、化学エッチングおよび加熱を含むグループから選ばれる方法で除去されることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の形成方法。
14. 前記第１の回路形成工程は、前記第１の回路に部品を含むことを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の形成方法。
15. 前記第２の回路形成工程は、前記第２の回路に部品を含むことを特徴とする請求項４に記載の多層回路基板の形成方法。
16. 請求項１に記載の方法により形成された多層回路基板。
17. 請求項４に記載の方法により形成された多層回路基板。

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