【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線基板の製作に有効な導電性ボール付き層間絶縁樹脂シート（以下単に「シート」または「絶縁樹脂シート」と称することもある） と、それにより製作した多層配線基板とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年特に顕著となってきた電子部品の小形化および高集積化にしたがって、多層配線基板が多く使用されるようになり、その際に絶縁層で離間された上下配線層の間に導通をとる必要があり、そのために絶縁層にスルーホールを設け、これを導電性とすることで上下配線層の導通をとっている。このように導電性を付与したスルーホールを層間スルーホールと云う。
【０００３】
従来の層間スルーホール部の導通方法は以下のようである。
▲１▼スルーホールに銀または銅ペーストを充填し導通させる方法
▲２▼スルーホール内壁に銅をメッキにより析出させ導通させる方法。
【０００４】
別法としては、スルーホールを使わずに絶縁層を介して上下の配線層の導電性を確保する方法としては、次の方法がある。
▲３▼一方の配線層の回路上に印刷法により突起状銀パターンを形成させ、層間絶縁樹脂と他の配線層の回路基板とを対向配置し、加圧、加熱下で前記突起状銀パターンが層間絶縁樹脂層を突き破るようにして、他の配線層の回路と接触させ導通をはかる方法。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらはいずれも高価または煩雑な処理手段となり、またそのような手段をとる限り小形化にも限界が見られる。
【０００６】
すなわち、上記▲１▼の方法は銀または銅ペーストによる印刷法であるため、印刷の管理が煩わしいこと、および導通部の抵抗値が変動するなど電気特性に限界がある。
【０００７】
上記▲２▼の方法はメッキ浴の管理などが煩わしいことと、鉛フリー操業への対応に限界がある。
上記▲３▼の方法は突起物による物理的な接触を基本としているので信頼性および電気特性に課題がある。
【０００８】
ここに、本発明の課題は、上述のような従来技術における問題点を解消した、製造および使用が簡便に行えて、さらなる小形化にも十分に対応できる多層回路基板の製造に有用な導電性層間スルーホールに代わる導通付与手段を開発することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来のようなスルーホールの形成手段と全く異なる発想により同等の効果を発揮できる手段を求めて種々検討を重ねた。
【００１０】
その結果、上下面の導通をとることのできる絶縁シートを予め作成しておき、これを別途用意した上下配線層または更なる配線層と積層することで、特に追加的な工程を付加することなく、絶縁層および配線層を備えた多層配線基板を形成できることを着想した。
【００１１】
そこで、そのような絶縁層の製造方法を検討した結果、絶縁シートに穿孔を設け、そのように予め設けた穿孔にはんだボールのような導電性ボールを嵌入することで、上下配線層の導通をとることができることを知り、本発明を完成した。
【００１２】
ここに、本発明は次の通りである。
（１）例えば層間スルーホールに対応するという所定パターンで設けられた穿孔を備えた絶縁樹脂シートと、該穿孔内に保持された導電性ボールと、を備えた層間絶縁樹脂シート。
【００１３】
（２）前記絶縁樹脂シートと導電性ボールとを被覆するカバーフィルムをさらに設けた上記（１） 記載の層間絶縁樹脂シート。
（３）前記絶縁樹脂シートの上に導電性ボールを固定する固定材料からなるコーティング層をさらに設けた、上記（１） 記載の層間絶縁樹脂シート。
【００１４】
（４）前記絶縁樹脂シートが内部に粘着層を持つ多層フィルムから構成された上記（１） 記載の層間絶縁樹脂シート。
（５）前記導電性ボールがはんだボールである上記（１） ないし（４） のいずれかに記載の層間絶縁樹脂シート。
【００１５】
（６）前記穿孔が絶縁樹脂シートに対する貫通孔である上記（１） ないし（５） のいずれかに記載の層間絶縁樹脂シート。
（７） 上記（５） 記載の層間樹脂シートと回路配線を設けた配線層とからなる多層配線基板であって、前記導電性ボールを構成するはんだの融点以上に加熱し、はんだ接合により上下の配線層の導通を行う多層配線基板。
【００１６】
このように、本発明によれば、貫通孔または穿孔を予め明けておいた絶縁シートを絶縁層として用いる際に、上下配線層間の導通をとるために上記貫通孔または穿孔内に予め導電性ボールを挿入しておけば、この絶縁シートを上下の配線層とともに単に積層することで、絶縁層を介して上下配線層の間の導通を取った多層配線基板が形成できるのである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
添付図面の図１は、本発明にかかる層間絶縁樹脂シートの構成を示す模式的説明図であり、絶縁シートに導電性ボールを固定する態様によってそれぞれ区別される４種の構成が図１（ａ） 、（ｂ） 、（ｃ） 、そして（ｄ） に示されている。図示例は、いずれも穿孔として貫通孔を設けた例をもって説明しているが、有底の孔として、内部における導電性ボールの保持性を高め、加熱によって導電性ボールが底部を貫通させるように構成してもよい。
【００１８】
図１に共通する事項をまず説明すると、層間絶縁樹脂シート１の本体を構成する絶縁樹脂シート１０には、例えば層間スルーホールに対応するパターンというように、所定パターンでもって１または多数の貫通孔１２が設けられており、このようにして構成された絶縁樹脂シート１０を多孔質で三次元方向に空気を吸引できる台板 （図示せず） の上に載せる。このとき導電性ボール１４を絶縁樹脂シート１０上に載せ、適宜手段（ 振動を与えるか、ブラシで表面を擦るかなどの手段） により導電性ボール１４を各貫通孔１２に落とし込めるのである。図示しないが、下側の台板は三次元方向に空気を吸引できるから、当該台板と絶縁樹脂シート１０との位置合わせは必要でない。
【００１９】
本発明を実施する絶縁樹脂シート１０への導電性ボールの投入方法は、通気性を有する台板上に、層間の導通部となる貫通孔パターンを形成した絶縁樹脂シートが配置され、導電性ボール （以下「ボール」と称する） を減圧下で層間絶縁樹脂シートの該貫通孔に挿入配置させることが有効である。望ましくは、貫通孔の断面形状はテーパー状として、下部穴径はボール直径より小さくするとボールがシート下部からは脱落しにくくなる。
【００２０】
図１（ａ） の態様は、貫通孔１２にボール１４が挿入されてから、加熱することでボールとシートとを接着・固定した場合であり、絶縁樹脂シート１０の熱膨張あるいは熱収縮等によってボールを固定する形態であってもよい。このような固定法を「加熱法」と称する。
【００２１】
図１（ｂ） の態様は、貫通孔１２にボール１４が挿入されてから、ロジン系樹脂等が例示される、接着層１８を介してカバーシート２０ （例：ポリエステル基材） を被覆する場合である。貫通孔１２の断面形状を逆末広型とし、底部の径をボールの径よりも小さくすることで、絶縁樹脂シート１０の上側だけカバーすれば、ボールを貫通孔内に保持できる。このような固定法を「片面カバーシート法」と称する。
【００２２】
図１（ｃ） の態様は、絶縁樹脂シート１０が上のカバー層 （図示しない） ／粘着層２２／絶縁樹脂シート８／粘着層２２／下のカバー層 （図示しない） から構成されており、該絶縁樹脂シート１０に貫通孔１２を穿設する。そして貫通孔１２にボールを挿入して上下の粘着層のいずれか、または両方によってボールを固定させる。その後、図示しない上下のカバー層を除去し、上下配線層と積層させて多層配線基板を構成する。このような固定法を「両面カバーシート法」と称する。本例の粘着層は例えばアクリル系樹脂等から構成すればよい。
【００２３】
図１（ｄ） は、前述の図１（ｂ） 、（ｃ） の場合と同様にして絶縁樹脂シート１０に設けた貫通孔１２に導電性ボール１４を挿入してから、ロジン樹脂のような造膜性の樹脂のコーティング層２４を片面だけにもしくは必要により両面にコーティングする。このような固定法を「コーティング法」と称する。
【００２４】
図示しないがシート自体を内部に粘着層を介在させた多層フィルム構造としてこの粘着層によってボールを固定するようにしてもよい。
このように導電性ボールを配列した層間絶縁樹脂シートを多層基板の製作に使用するためには次の方法がある。すなわち、
▲１▼層間絶縁樹脂シートの材質自身が加熱下で溶融キュアーして、積層した上下の配線層と接着し多層配線基板を構成する。このような絶縁樹脂材料としてはガラスエポキシ樹脂のプリプレグタイプのものが利用できる。
【００２５】
▲２▼シートの上下面に粘着層を有する構成の場合、各粘着層が積層した上下の配線層と接着して多層配線基板を構成する。
本発明にかかる層間絶縁樹脂シートの特徴は、導電特性はじめ目的にあったボール材質を任意に選択できることであり、これによって信頼性の高い多層配線基板が得られることにある。
【００２６】
三次元方向への通気性を有する台板上で減圧下にてシートの貫通孔へのボール挿入を実施すると極めて効率的に実施できることが本発明者により明らかになった。
【００２７】
導電性ボールは各種組成のはんだ、あるいははんだ以外の金属、金属メッキプラスチック、金属メッキ銅核ボールおよび金属メッキ銀核ボールなどから選択できる。このようなボールのサイズは接続信頼性および回路へ流す電流密度などを考慮して決められるが例えば直径３０μｍから１２０ μｍの範囲のボールが使用される。ただし、これに限定されるものではない。
【００２８】
絶縁樹脂シートの材質はエポキシ樹脂系、フェノール樹脂系、ポリエステル樹脂系、アクリル樹脂系、シリコーン樹脂系などから幅広く選ぶことができる。
最も望ましい樹脂系は、エポキシ樹脂と必要に応じてフィラーを主成分としてガラス繊維と共に成型したプリプレグレシートであり、厚さ１０μｍから１００ μｍの範囲で使用できる。ただし、これに限定されない。
【００２９】
絶縁樹脂シートに対してレーザー光、ドリルまたはパンチング等を使用することにより該樹脂シートを破壊し、目的のパターンの貫通孔を得る。層間を熱接着させるために必要な機能は前述のようにプリプレグまたは接着剤により得られる。有底孔を設けてもよい。
【００３０】
次に、本発明にかかる層間絶縁樹脂シートを使用して、多層回路基板または多層配線基板を製造する方法について、図２を参照して簡単に説明すると次の通りである。
【００３１】
図２（ａ） に示すように、まず、慣用の手段によって製造した配線層３０に本発明にかかる層間絶縁樹脂シート３２を位置合わせをして載せ、さらにこれに予め形成した別の配線層３４を積層する。このようにして所定層数にまで積層して所定の多層配線基板を形成してから、各層間に配置した接着剤機能のある本発明の層間絶縁樹脂シート３２を加熱および加圧することで、この積層体を一体化し、多層配線基板とする。
【００３２】
図２（ｂ） は、加熱・圧着して一体に成形した多層回路基板４０の断面を示す模式的説明図であり、層間絶縁樹脂シート３２は上下の配線層３０、３４に密着しており、導電性ボール１４が、はんだ合金製の場合、はんだ合金の融点以上に加熱することにより溶融して接合部３６を構成し、上下の配線層の電極部同士を接合してそれらの間の導通をとっている。
【００３３】
このように、本発明によれば、一回の位置合わせと加熱・加圧によって多層回路基板４０が製造できるのであり、その操作の簡便さ、確実さからも、本発明の実用上の意義が大きいことが分かる。
【００３４】
層間絶縁樹脂シートおよび配線層を積層して多層配線基板とする方法にはその他多くの変更例が考えられるが、それらはいずれも本発明にかかる層間絶縁樹脂シートを使用する限り本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ） ないし（ｄ） は、本発明にかかる層間絶縁樹脂シートにおける導電性ボールの固定法の模式的説明図である。
【図２】図２（ａ） および（ｂ） は、本発明にかかる層間絶縁樹脂シートを使って行う多層回路基板の製造工程の模式的説明図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an interlayer insulating resin sheet with conductive balls (hereinafter sometimes simply referred to as a “sheet” or an “insulating resin sheet”) effective for manufacturing a multilayer wiring board, and to a multilayer wiring board manufactured thereby.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as electronic components have become smaller and more highly integrated, multilayer wiring boards have been increasingly used, and in this case, conduction must be established between upper and lower wiring layers separated by an insulating layer. For this purpose, a through hole is provided in the insulating layer, and the through hole is made conductive to establish conduction between the upper and lower wiring layers. Such a through hole provided with conductivity is called an interlayer through hole.
[0003]
A conventional method of conducting through holes in an interlayer is as follows.
{Circle around (1)} A method in which silver or copper paste is filled in the through-hole to make it conductive. [2] A method in which copper is deposited on the inner wall of the through-hole by plating and made conductive.
[0004]
As another method, there is the following method as a method for securing the conductivity of upper and lower wiring layers via an insulating layer without using a through hole.
{Circle around (3)} A protruding silver pattern is formed on a circuit of one wiring layer by a printing method, and an interlayer insulating resin and a circuit board of another wiring layer are arranged to face each other. Is a method of breaking through the interlayer insulating resin layer so as to make contact with a circuit of another wiring layer to achieve conduction.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, these are all expensive or complicated processing means, and downsizing is limited as long as such means are taken.
[0006]
That is, since the method (1) is a printing method using a silver or copper paste, there is a limit in electrical characteristics such as troublesome printing management and a change in the resistance value of the conductive portion.
[0007]
The above method (2) has troublesome management of the plating bath and the like, and has a limit in correspondence with the lead-free operation.
The method (3) is based on the physical contact with the projections, and therefore has problems in reliability and electrical characteristics.
[0008]
Here, an object of the present invention is to solve the problems in the prior art as described above, and to simplify the production and use, and to obtain a conductive material useful for the production of a multilayer circuit board which can sufficiently cope with further miniaturization. An object of the present invention is to develop a means for providing continuity instead of an interlayer through hole.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted various studies in search of means capable of achieving the same effect based on a completely different idea from the conventional means for forming through holes.
[0010]
As a result, an insulating sheet capable of conducting the upper and lower surfaces is prepared in advance, and this is laminated with separately prepared upper and lower wiring layers or further wiring layers, without adding an additional process. It has been conceived that a multilayer wiring board including an insulating layer and a wiring layer can be formed.
[0011]
Therefore, as a result of examining a method of manufacturing such an insulating layer, a perforation is provided in the insulating sheet, and a conductive ball such as a solder ball is inserted into the perforation provided in advance so that conduction between the upper and lower wiring layers is established. Knowing that it can be taken, the present invention has been completed.
[0012]
Here, the present invention is as follows.
(1) An interlayer insulating resin sheet provided with, for example, an insulating resin sheet having perforations provided in a predetermined pattern corresponding to interlayer through holes, and conductive balls held in the perforations.
[0013]
(2) The interlayer insulating resin sheet according to the above (1), further comprising a cover film covering the insulating resin sheet and the conductive balls.
(3) The interlayer insulating resin sheet according to the above (1), further comprising a coating layer made of a fixing material for fixing conductive balls on the insulating resin sheet.
[0014]
(4) The interlayer insulating resin sheet according to (1), wherein the insulating resin sheet is formed of a multilayer film having an adhesive layer inside.
(5) The interlayer insulating resin sheet according to any one of (1) to (4), wherein the conductive balls are solder balls.
[0015]
(6) The interlayer insulating resin sheet according to any one of (1) to (5), wherein the perforations are through holes for the insulating resin sheet.
(7) A multilayer wiring board comprising the interlayer resin sheet according to the above (5) and a wiring layer provided with circuit wiring, wherein the wiring board is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder constituting the conductive balls, and the upper and lower sides are joined by soldering. A multilayer wiring board that conducts wiring layers.
[0016]
As described above, according to the present invention, when an insulating sheet having through holes or perforations formed in advance is used as an insulating layer, conductive balls are previously placed in the through holes or perforations in order to establish conduction between upper and lower wiring layers. Is inserted, simply by laminating this insulating sheet together with the upper and lower wiring layers, it is possible to form a multi-layer wiring board with conduction between the upper and lower wiring layers via the insulating layer.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 of the accompanying drawings is a schematic explanatory view showing a configuration of an interlayer insulating resin sheet according to the present invention. FIG. 1 (a) shows four types of configurations that are distinguished by the manner in which conductive balls are fixed to the insulating sheet. ), (B), (c), and (d). Although the illustrated examples have been described with examples in which a through hole is provided as a perforated hole, as a hole with a bottom, the holding property of the conductive ball inside is increased, so that the conductive ball penetrates the bottom by heating. You may comprise.
[0018]
First, items common to FIG. 1 will be described. The insulating resin sheet 10 constituting the main body of the interlayer insulating resin sheet 1 has one or a large number of through holes in a predetermined pattern such as a pattern corresponding to an interlayer through hole. The insulating resin sheet 10 thus constructed is placed on a porous base plate (not shown) capable of sucking air in a three-dimensional direction. At this time, the conductive balls 14 are placed on the insulating resin sheet 10 and the conductive balls 14 can be dropped into each through hole 12 by an appropriate means (means of giving vibration, rubbing the surface with a brush, etc.). Although not shown, since the lower base plate can suck air in a three-dimensional direction, the positioning between the base plate and the insulating resin sheet 10 is not necessary.
[0019]
The method of putting conductive balls into the insulating resin sheet 10 according to the present invention is as follows. An insulating resin sheet having a through hole pattern serving as a conductive portion between layers is disposed on a base plate having air permeability. (Hereinafter, referred to as “ball”) is effectively inserted under pressure reduction into the through hole of the interlayer insulating resin sheet. Desirably, if the cross-sectional shape of the through hole is tapered and the diameter of the lower hole is smaller than the diameter of the ball, the ball is less likely to fall from the lower part of the seat.
[0020]
FIG. 1A shows a case where the ball and the sheet are bonded and fixed by heating after the ball 14 is inserted into the through hole 12. The ball may be fixed. Such a fixing method is referred to as a “heating method”.
[0021]
The embodiment of FIG. 1B shows a case where the cover sheet 20 (for example, a polyester base material) is covered via an adhesive layer 18 such as a rosin-based resin after the ball 14 is inserted into the through hole 12. It is. By making the cross-sectional shape of the through hole 12 a reverse divergent shape and making the diameter of the bottom smaller than the diameter of the ball, if only the upper side of the insulating resin sheet 10 is covered, the ball can be held in the through hole. Such a fixing method is referred to as a “single-sided cover sheet method”.
[0022]
1C, the insulating resin sheet 10 is composed of an upper cover layer (not shown) / adhesive layer 22 / insulating resin sheet 8 / adhesive layer 22 / lower cover layer (not shown). A through hole 12 is formed in the insulating resin sheet 10. Then, the ball is inserted into the through hole 12 and the ball is fixed by one or both of the upper and lower adhesive layers. Thereafter, the upper and lower cover layers (not shown) are removed, and the upper and lower wiring layers are laminated to form a multilayer wiring board. Such a fixing method is referred to as a “double-sided cover sheet method”. The adhesive layer of this example may be made of, for example, an acrylic resin.
[0023]
FIG. 1D shows a state in which the conductive balls 14 are inserted into the through holes 12 provided in the insulating resin sheet 10 in the same manner as in FIGS. A coating layer 24 of a film forming resin is coated on one side only or on both sides if necessary. Such a fixing method is referred to as a “coating method”.
[0024]
Although not shown, the sheet itself may have a multilayer film structure in which an adhesive layer is interposed, and the ball may be fixed by the adhesive layer.
There are the following methods for using the interlayer insulating resin sheet on which the conductive balls are arranged as described above for manufacturing a multilayer substrate. That is,
(1) The material of the interlayer insulating resin sheet itself is melt-cured under heating and adheres to the laminated upper and lower wiring layers to form a multilayer wiring board. As such an insulating resin material, a prepreg type of glass epoxy resin can be used.
[0025]
{Circle around (2)} In the case of a configuration having an adhesive layer on the upper and lower surfaces of the sheet, a multilayer wiring board is formed by adhering to the upper and lower wiring layers on which each adhesive layer is laminated.
The feature of the interlayer insulating resin sheet according to the present invention is that it is possible to arbitrarily select a ball material suitable for the purpose including the conductive property, and thereby a multilayer wiring board with high reliability is obtained.
[0026]
The present inventor has clarified that when a ball is inserted into a through hole of a sheet under reduced pressure on a base plate having air permeability in a three-dimensional direction, the insertion can be performed extremely efficiently.
[0027]
The conductive balls can be selected from solders of various compositions, metals other than solder, metal-plated plastics, metal-plated copper core balls, metal-plated silver core balls, and the like. The size of such a ball is determined in consideration of the connection reliability, the current density flowing through the circuit, and the like. For example, a ball having a diameter of 30 μm to 120 μm is used. However, it is not limited to this.
[0028]
The material of the insulating resin sheet can be widely selected from epoxy resin, phenol resin, polyester resin, acrylic resin, silicone resin, and the like.
The most desirable resin system is a prepreg sheet formed by molding an epoxy resin and, if necessary, a filler as a main component together with glass fiber, and can be used in a thickness range of 10 μm to 100 μm. However, it is not limited to this.
[0029]
The resin sheet is broken by using laser light, drilling, punching, or the like on the insulating resin sheet to obtain a through hole having a desired pattern. The function necessary for thermally bonding the layers is obtained by the prepreg or the adhesive as described above. A bottomed hole may be provided.
[0030]
Next, a method of manufacturing a multilayer circuit board or a multilayer wiring board using the interlayer insulating resin sheet according to the present invention will be briefly described with reference to FIG.
[0031]
As shown in FIG. 2A, first, an interlayer insulating resin sheet 32 according to the present invention is positioned and placed on a wiring layer 30 manufactured by a conventional means, and another wiring layer 34 previously formed thereon is further placed thereon. Are laminated. By laminating a predetermined number of layers in this way to form a predetermined multilayer wiring board, the interlayer insulating resin sheet 32 of the present invention having an adhesive function disposed between the respective layers is heated and pressed, whereby The laminate is integrated to form a multilayer wiring board.
[0032]
FIG. 2B is a schematic explanatory view showing a cross section of the multilayer circuit board 40 integrally formed by heating and pressing, and the interlayer insulating resin sheet 32 is in close contact with the upper and lower wiring layers 30 and 34. When the conductive balls 14 are made of a solder alloy, they are melted by heating to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder alloy to form a joint portion 36, and join the electrode portions of the upper and lower wiring layers to establish conduction between them. I'm taking.
[0033]
As described above, according to the present invention, the multilayer circuit board 40 can be manufactured by one-time alignment and heating / pressing. From the viewpoint of the simplicity and reliability of the operation, the practical significance of the present invention is significant. It turns out that it is big.
[0034]
Many other modifications are conceivable for the method of laminating the interlayer insulating resin sheet and the wiring layer to form a multilayer wiring board, but all of them are within the scope of the present invention as long as the interlayer insulating resin sheet according to the present invention is used. It is.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1D are schematic explanatory diagrams of a method for fixing conductive balls on an interlayer insulating resin sheet according to the present invention.
FIGS. 2 (a) and 2 (b) are schematic illustrations of a process of manufacturing a multilayer circuit board using an interlayer insulating resin sheet according to the present invention.
