JP2004247437A - ペースト充填方法および多層回路基板の製造方法 - Google Patents

ペースト充填方法および多層回路基板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基材に設けられた微小ビアホールに導電性ペーストを確実に充填でき、高信頼性で接続不良も無く生産性に優れた方法を提供する。
【解決手段】被圧縮性を有する発泡性基材1の所定位置に形成された微小ビアホールに導電性ペーストを充填するに際し、ノズル8aから導電性ペーストを吐出するインクジェット式充填ヘッド8により導電性ペーストPを微小ビアホール3に充填し、基材1のペースト膨出側に導電性ペーストPのバインダを吸着可能な多孔質紙12を密接配置し、基材1および多孔質紙12を厚み方向に圧縮するとともに、受け台14側および多孔質紙12側から吸引し、基材1を微小ビアホール径以上に水平移動させた後、基材1と多孔質紙12とを分離する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ペーストを微小ビアホールに充填する方法および導電性ペーストで層間接続された多層回路基板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、回路基板は特に小型化、高密度化が進展し、それに伴い層間接続のためのビアホールは微小化している。導電性のペーストを用いてビアホールにペースト充填する場合、特に微小ビアホールになると基材全面にわたり均一にペースト充填を行うことが困難となる。また、ペーストが基板表面まで十分充填されている場合は、層間の接続は得られるが、ペーストが基板表面より凹んだ状態の充填では層間の接続抵抗は高くなる。ビアホールが微小化すればするほど、充填率の抵抗値への影響度はさらに大きくなる。
【0003】
旧来の多層回路基板の層間接続の主流になっていたスルーホール内蔵の金属めっき導体に代えて、多層回路基板の任意の電極を任意の配線パターン位置において層間接続できるインナービアホール(IVH)接続法を採用した多層回路基板、すなわち全層IVH構造樹脂多層回路基板と呼ばれている特許文献1が知られている。
【0004】
この全層IVH構造樹脂多層回路基板は、多層回路基板のビアホール内に導電ペーストを充填することにより、必要な層間のみを接続することが可能であり、部品ランド直下にインナービアホールを設けることができるために、基板サイズの小型化や高密度実装を実現することができる。
【0005】
従来の導電ペースト充填方法について以下に説明する。
まず多層回路基板の作製方法について、図5を参照して説明する。
図5(a)に示す基材110は、回路パターン101aが形成された支持基材102上に、両面に接着剤層(図示せず)が形成された絶縁性基材103と、離型フイルム104が貼り合わされている。そして回路パターン101aに合致する直径が数10μmの微小ビアホール105がレーザにより形成されている。ここで、微小ビアホール105はレーザにより形成されていることから、レーザの熱による溶融収縮作用により数μm程度盛り上がったリング状突起部105aが離型フイルム104に生成される。その後、導電性ペーストPをスキージ107を移動させて微小ビアホール105内に充填する。
【0006】
図5(b)は、基材110に導電性ペーストPを充填した後に、離型フイルム104を剥離した状態を示し、微小ビアホール105内の導電性ペーストPは、離型フイルム104の厚み分盛り上がる。
【0007】
図5(c)は、基材110に金属箔108を積層して熱プレスした状態を示す。この時、金属箔108は、下層に回路パターン101aがある部分は凸に、下層に回路パターン101aがない部分は凹になり、僅かにうねりを生じている。
【0008】
図5(d)は、表層の金属箔108をパターニングして回路パターン101bを形成した状態を示す。
図5(e)は、回路パターン101b上に、両面に接着剤層(図示せず)が形成された絶縁性基材103’と離型フイルム104が積層されて貼り合わされた積層回路基板210を示し、この積層回路基板210には、回路パターン101bに合致する微小ビアホール105がレーザにより形成されている。この時、離型フイルム104の表面は、下層に回路パターン101bがある部分は凸に、下層に回路パターン101bがない部分は凹になり、さらに複雑なうねりを生じている。
【0009】
基板をさらに多層化する場合には、これらの工程を繰り返し行うことで形成される。
次にペーストの充填方法について、ゴム製の平スキージを傾斜させてペースト充填を行う第1の従来例を図6を用いて説明する。
【0010】
図6は図5(e)に示す積層回路基板210を示している。スキージ201の材質はゴム硬度70°〜90°の硬質ウレタンゴムから成り、スキージ進行方向前部上方から後部下方に傾斜している。この傾斜により、導電性ペーストPはローリング運動し易くなって微小ビアホール105へのペースト充填が容易になる。また、離型フイルム104と接するスキージ201の角部の稜線がスキージ201の底部201aを研磨することで、真直精度を高めている。さらに、スキージ201はホルダー(図示せず)に挟み込まれ適度な弾力が得られるように突き出して保持されている。これにより離型フイルム104の表面にうねりを生じても、追従しながら移動して導電性ペーストPを均一に充填することができる。
【0011】
第2の従来例として、弾力性を有する厚みの薄い金属板からなるスキージを用いてのペースト充填を図5を用いて説明する。
図7は図5(e)に示す積層回路基板210を示している。金属スキージ301はスキージ進行方向前部上方から後部下方に傾斜している。この傾斜により導電性ペーストPは、ローリング運動し易くなり微小ビアホール105への充填が容易になる。さらに、金属スキージ301はホルダー(図示せず)に挟み込まれ適度な弾力が得られるように突き出して保持されており、これにより離型フイルム104の表面がうねりを生じていても追従しながら移動してペーストPを微小ビアホール105に良好に充填することができる。
【0012】
第3の従来例として、ペーストPを充填する容器の底面部にペーストPを通過させることのできる微細孔膜を用いてのペーストPの充填を行う特許文献2を図8に示す。特許文献2において、吐出部に多孔質膜を有するペースト充填ノズル401と、容器内の圧力を制御できる加圧エアー装置402とを備えた密閉型ペースト充填容器403を設け、充填容器403の内圧力と、真空吸着ステージ404の減圧力とを調整して、真空吸着ステージ404上に置いた微小ビアホール(図示せず)を有する基材110の上面にペースト充填ノズル401を密着させつつ移動することにより、導電性ペーストPを積層基板210の微小ビアホールに充填するものである。
【0013】
【特許文献1】
特許第2601128号公報
【0014】
【特許文献2】
特開平10−230585号公報
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
従来例1では、スキージ201の離型フイルム104に接触する角部はシャープなエッジを有しており、先端に近い側ほど剛性が低くなっている。このため、ペースト充填中のスキージ201の先端部がその押しつけ力により微小ビアホール105内に入り込んでしまう。これにより、微小ビアホール105に充填された導電性ペーストPの表面が凹形状にえぐられて、導電性ペーストの充填量が不足する。
【0016】
このような現象は、スキージ201の押付力により異なり、押付力を強くするとスキージ201の先端部がビアホール内に入り込む面積が多くなり、導電性ペーストPの表面が大きく凹形状にえぐられる。逆に、スキージ201の押付力を弱めると、スキージ210の先端部の入り込み量は減少するが、導電性ペーストPが離型フイルム104表面に残存してしまうおそれがある。導電性ペーストPが離型フイルム104上に残存すると、離型フイルム104を剥離する工程で、離型フイルム104に付着された導電性ペーストPに、既に充填した導電性ペーストPがくっついたまま同伴されて微小ビアホール105から引き剥がされる。さらに、導電性ペーストPのバインダ(樹脂成分)が離型フイルム105に付着してしまうことで、導電性ペーストPの溶剤成分が抜けて粘度が急激に上昇し導電性ペーストPの充填量不足を招き、これによる接続不良及び導電性ペーストの寿命が短くなることによる導電性ペーストPの使用量増大の要因となる。
【0017】
また、微小ビアホール105へのペースト充填においては、導電性ペーストP中に混入している気泡やペースト充填時のローリング運動による空気の巻き込みによる気泡が微小ビアホール105内に留まってしまうことがあり、ビアホール径が大きい場合は問題がないが、微小になればなる程、気泡の影響による接続抵抗不良が発生し、歩留まり低下の要因となる。
【0018】
また、導電性ペーストPは高価であり、上記のようなスキージ201を用いるスクリーン印刷法では、スキージ201周辺に導電性ペーストPが漏れて導電性ペーストPの利用率が低くコストアップの要因となる。
【0019】
従来例2では、金属製スキージ301の離型フイルム104への接触部は、剛体であることから、微小ビアホール105を通過中にスキージ301の先端がビアホール105内に入り込んでしまう現象はない。しかし、微小ビアホール105はレーザにより形成されていることから、レーザの熱により離型フイルム104の表面に微小ビアホール105周囲で数μm程度飛び出たリング状の突起部105aが生成されている。したがって、押付力を加えた状態でスキージ301を移動させると、突起部105aがスキージ301の先端で削り取られ、その屑が微小ビアホール105の内部に入り込んだり、導電性ペーストP中に混入することがある。これにより、導電性ペーストPの充填量不足が生じたり、削り屑混入による接続不良が生じる要因となる。また、従来例1と同様に、スクリーン印刷法による気泡による不具合やペースト利用率の課題が同様に発生する。
【0020】
従来例3では、微小ビアホール105内の導電性ペーストP表面のえぐれ現象や気泡の巻き込み、導電性ペーストPの低利用率などの不具合は改善されるが、先端の接触面に多孔質樹脂を有するペースト充填ノズル401が離型フイルム104と接触しながらペースト充填するため、微小ビアホール105周囲の突起部105aの凹凸や複雑なうねりにペースト充填ノズル401が追従しきれずに、離型フイルム104の表面に導電性ペーストPが残存するおそれがある。また、押付力を強くすると、微小ビアホール105の突起部105aを強く擦るため、突起部105aが微小ビアホール105内側まで押し曲げられたり、削り取られた屑が微小ビアホール105内に入り込み、接続不良の要因となる。
【0021】
本発明は上記従来の課題を解決するためのもので、基材に設けられた微小ビアホールに導電性ペーストを確実に充填でき、高信頼性で接続不良もの無く生産性に優れたペースト充填方法および多層回路基板の製造方法を提供するものである。
【0022】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項1記載の本発明は、基材に形成されたビアホールにペーストを充填するペースト充填方法であって、ノズルから前記ペーストを吐出してビアホールに充填する充填工程と、多孔質材を前記基材のビアホールに接触させてビアホール内のペーストを吸収する吸収工程からなるものである。
【0023】
上記方法によれば、ノズルを介してビアホールにペーストを充填することにより、従来のスクリーン印刷法のようにスキージの影響による導電性ペースト表面の不具合の発生や気泡、異物等の混入もなく、全てのビアホールに確実に導電性ペーストを充填でき、高歩留まりが可能となる。また、スクリーン印刷法と比較してペーストの粘度変化影響が少なく、ペーストの使用量が削減できて、コスト削減も実現できる。また吸収工程により、ビアホール内のペースト中のバインダ(油脂分)を多孔質材に吸収させてペースト中のフィラーを高密度とし、接続抵抗を安定させて高信頼性のビアホール接続が可能となる。
【0024】
請求項2記載の発明は、吸収工程後、多孔質材および基材の少なくとも一方を接触面に沿って移動させた後に、前記多孔質材を基材から分離する移動工程を含むものである。
【0025】
上記方法によれば、基材および多孔質材の少なくとも一方を接触面に沿って移動させることで、多孔質材に付着したペーストがビアホールの開口縁部で掻き取られて分離され、基材から多孔質材を剥離する時に、多孔質材側にペーストが付着してビアホールから引き剥がされることがなくなり、ペーストの表面に凹み発生して導電性ペーストが不足するようなことがない。
【0026】
請求項3記載の発明は、吸収工程で基材および多孔質材を厚み方向に加圧し、移動工程で基材および多孔質材を厚み方向に加圧し、該移動工程おける加圧力を、吸収工程における加圧力よりも小さくしたものである。
【0027】
上記構成によれば、基材を圧縮して微細ビアホールの容積を収縮させ導電性ペーストを加圧することにより、ペースト中のバインダ(油脂分)を多孔質材に効果的に吸収させることができる。また移動工程での加圧力を小さくすることで、多孔質材および/または基材の移動をスムーズに行えて、ビアホールの開口縁部によるペーストの掻き取りが効果的に行える。
【0028】
請求項4記載の発明は、充填工程において、ビアホールの容積に対する充填率を100%以上としたものである。
上記方法によれば、ペーストを基材の表面から凸状に膨出させ、多孔質材によりペーストのバインダを効果的に吸収できるとともに、またバインダの吸引によりペーストの充填量が減少しても、適量を微小ビアホールに残存させることができ、接続抵抗の不良具合やペースト充填量のバラツキに対処することができる。
【0029】
請求項5記載の発明は、充填工程において、遠心脱泡されたペーストを使用するものである。
上記方法によれば、遠心脱泡法により脱泡することにより、導電性ペーストから確実に気泡を除去することができ、微細ビアホール内への気泡の混入を防止できて導電不良を防止することができる。
【0030】
請求項6記載の発明は、多孔質材は、通気性とバインダー吸収性を有する吸着材からなるものである。
請求項7記載の発明は、ペーストにより層間接続を行う多層回路基板の製造方法であって、a.基材の所定位置にビアホールを形成する穴加工工程と、b.請求項1乃至6のいずれかに記載のペースト充填方法によるペースト充填工程と、c.金属膜を積層する積層工程と、d.金属膜をパターン化するパターニング工程と、上記a乃至dの工程を複数回繰り返すものである。
【0031】
上記方法によれば、請求項1に記載のペースト充填方法を採用して、導電性ペーストで層間接続を行う多層回路基板を製造することにより、微細ビアホール内の導電性ペースト中の導電性フィラーを高密度として、接続抵抗が安定した高信頼性のインナービアホール接続が各層の回路パターン間で可能となり、電気的に安定した多層回路基板を製造することができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るペースト充填方法の実施の形態を図1および図2を参照して説明する。
【0033】
このペースト充填方法は、被圧縮性の発泡性基材の所定位置に形成された微小ビアホールに導電性ペーストを充填するに際し、ノズルから導電性ペーストを吐出するインクジェット式充填ヘッドにより、導電性ペーストを微小ビアホールに充填し、前記基材のペースト膨出側に導電性ペーストのバインダを吸着可能な多孔質材を密接配置し、前記基材および多孔質材を厚み方向に圧縮するとともに、少なくとも多孔質材側から吸引し、前記基材および多孔質材の少なくとも一方を微小ビアホール直径以上に水平移動させた後、基材と多孔質材とを分離するものである。
【0034】
また上記方法において、微小ビアホールに充填された前記導電性ペーストを、基材の表面から凸状に膨出させ、前記導電性ペーストは、遠心脱泡法により脱泡されたものを使用し、前記多孔質材は、通気性とバインダーの吸収性を備えた吸着材からなるものである。
【0035】
さらに上記方法において、基材を加圧吸引後、基材および多孔質材の少なくとも一方をビアホール径以上に水平移動させる時の加圧力を、前記基台の加圧吸引時の圧力よりも小さくしたものである。
【0036】
以下詳細を説明する。
図1(a)に示すように、所定の回路パターン2に微小ビアホール(ビアホール)3を加工した基材1を準備する。この基材1は、たとえばフッ素系多孔質材により形成されて回路パターン2が形成された支持基材4上に、両面に接着剤層(図示せず)が形成された多孔質で被圧縮性の絶縁性基材5と、離型フイルム6が貼り合わされている。そして回路パターン2に形成された微小ビアホール3は、レーザ加工により直径が50μmに穿設されている。
【0037】
次にインクジェット式の充填ヘッド8からノズル8aを介して微小ビアホール3に導電性ペースト(ペースト)Pを充填する[充填工程]。インクジェト式としては、各種方式を使用できるが、例えばピエゾ素子に電圧信号をかけることにより、導電性ペーストPの吐出を制御して印字等を行うものがある。すなわち、図2に示すように、この充填ヘッド8は、ペースト室8bとノズル8aに対応してピエゾ素子8cが設けられている。電圧を印加してピエゾ素子8cを矢印A方向に進展させることで導電性ペーストPが吸入バルブ8dからペースト室8bに供給され、ピエゾ素子8cを矢印B方向に収縮させることでペースト室8bの導電性ペーストPが排出バルブ8eを通してノズル8aから所定量吐出させるようになっている。この充填ヘッド8は、図示しないが、複数個配列され、入力データに基づいて移動されてノズル8aを順次微小ビアホール3の直上位置に停止させ導電性ペーストPを充填するように構成されている。
【0038】
導電性ペーストPは、導電物質がCu、Ag、Auおよびこれらの合金からなる群から選択された少なくともひとつの金属粉末を含むもので、たとえば平均粒子直径2μmの銅の粉末を導電性フィラー(導電性物質)として用い、熱硬化型エポキシ樹脂(無溶剤型)をバインダーとして用い、酸無水系の硬化剤を硬化剤として用いた。その配合割合は、銅の粉末85重量%、エポキシ樹脂12.5重量%、硬化剤2.5重量%としており、十分混練した後、気泡混入を防止するために、遠心脱泡装置(図示せず)を使用して遠心脱泡法により脱泡して使用した。
【0039】
また充填ヘッド8から微小ビアホール3へのペースト充填量は、接続抵抗の不良具合やペースト充填バラツキを考慮して、導電性ペーストPを基材1の表面から凸形状に膨出した状態になるよう設定される。
【0040】
次に図1(b)に示すように、真空吸着機構6を具備した吸着装置10のテーブル11に、ペースト充填された基材1を取り付けた後、基材1のペースト膨出側(表面)に、多孔質材として通気性とバインダー吸収性を有する多孔質紙(吸着材)12を当接させる。なお、多孔質紙12に代わる吸着材として、不織布や多孔質材を通気性とバインダー吸収性を有する多孔質樹脂フイルムであってもよい。
【0041】
この多孔質紙12は、連続して使用可能でかつ取り外しの時に移動可能なロール式多孔質紙供給装置13が採用され、供給リール13aからガイドロール13bを介して繰出され、使用後はガイドロール13cを介して巻取りリール13dに巻き取るように構成されている。この多孔質紙供給装置13は、昇降加圧機構(図示せず)を介して昇降されて、多孔質紙12を基材1のペースト膨出側に接近当接離間自在に構成されている。
【0042】
また吸着装置10には、テーブル11上に設置された受け台14と、この受け台14の上方に多孔質紙12を介して昇降加圧自在な加圧台15が配置されており、受け台14と加圧台15を介して真空吸引する真空吸着機構16が付設されている。すなわち真空吸着機構16は、受け台14と加圧台15を所定の強度を有する多孔質材により形成され、基材1を受け台14または加圧台15を介して吸引する吸引ヘッダ16a,16bがそれぞれ設けられ、吸引ヘッダ16a,16bが吸引ホースを介して真空ポンプ(図示せず)に接続されて構成されている。また加圧台15を昇降駆動して所定の設定圧加圧する加圧駆動装置(図示せず)が設けられている。
【0043】
したがって、受け台14上に配置されてペースト充填された基材1に対して、加圧台15により多孔質紙12を介して所定圧力で加圧すると同時に、真空吸引機構16で吸引することにより、基材1を厚さ方向に加圧し微小ビアホール3を高さ方向に圧縮して導電性ペーストPを加圧し、さらに導電性ペーストPを多孔質紙12を介して加圧台15側に吸引するとともに、多孔質の基材1を介して受け台14側に吸引することで、導電性ペーストP中のバインダ(油脂分)を多孔質紙12と基材1の多孔質部分にそれぞれ効果的に吸収する[吸収工程]ことができる。これにより微細ビアホール3内に充填された導電性ペーストP中の導電性フィラーが高密度にされて、接続抵抗が安定した高信頼性のインナービアホール接続が可能となる。
【0044】
また吸引加圧後に、真空吸着機構16による加圧台15及び受け台14からの吸引を解除し、加圧時より小さい圧力で加圧しつつ、多孔質紙12を固定した状態で、基材ずらし機構(図示せず)により基材1のみを水平方向(前方、後方、左方、右方など)に少なくとも微細ビアホール3の直径以上移動させた後、加圧台15による加圧を解除して、加圧台15および多孔質紙12を上昇させ基材1から多孔質紙12を剥離して分離する[水平移動工程(移動工程)]。
【0045】
なお、真空吸着機構16による吸引を解除し、加圧時より小さい圧力で加圧しつつ、基材1を固定手段(図示せず)により固定した状態で、多孔質紙供給装置13により多孔質紙12のみを水平方向に少なくとも微細ビアホール3直径以上移動させてから加圧台15による加圧を解除し、加圧台15および多孔質紙12を上昇させて基材1から剥離し分離してもよい。また基材1と多孔質紙12とを相対方向に水平移動させることもできる。
【0046】
このように、基材2および多孔質紙12の少なくとも一方を水平方向に微細ビアホール3の直径以上移動させることで、多孔質紙12の表面に付着した導電性ペーストPが微細ビアホール3の開口縁部で掻き取られて分離されることで、基材1と多孔質紙12とを剥離する時に、多孔質紙3側に導電性ペーストPが付着して微細ビアホール3内から引き剥がされることがなく、導電性ペーストPの表面に凹み発生して導電性ペーストPが不足することがない。
【0047】
また、微細ビアホール3内には予め導電性ペーストPが基材1の表面から凸形状に膨出するように供給されていることから、バインダの吸収により導電性ペーストPが減少しても、微細ビアホール3内での導電性ペーストPが不足することがなく、接続抵抗の不良具合が生じることがない。また導電性ペーストPが基材1の表面から凸形状に膨出されることで、充填ヘッド8から微細ビアホール3へのペースト充填量のバラツキを吸収することができる。
【0048】
なお、基材2および多孔質紙12の少なくとも一方を微小ビアホール3の直径以上移動させる時の加圧台15の加圧力は、離脱しない程度に小さくしてもよい。
【0049】
次に本発明に係る4層基板の製造方法の実施の形態について図3および図4を参照して説明する。
この4層基板の製造方法は、導電性ペーストで層間接続を行う多層回路基板の製造方法であって、a.支持基材の表面に導電体からなる回路パターンと認識マークを所定の位置に形成する工程、b.両面に接着剤層が形成されるとともに、表面に前記接着剤層を介して離型フイルムがラミネートされた絶縁性基材の裏面を、前記接着剤層を介して支持基材の回路パターンに当接するように重ね、前記接着剤層の硬化温度より低温で加圧加熱して仮止めし積層固定する工程、c.電気的接続を行う箇所にレーザを照射して離型フイルムを介して絶縁性基材に前記回路パターン表面に到達する非貫通の微小ビアホールを形成する工程(穴加工工程)、d.前記ペースト充填方法により前記微小ビアホールに導電性ペーストを充填する工程(ペースト充填工程)、e.前記離型フイルムを剥離後、金属箔を支持基材上に位置決めして積層し、前記接着剤層の硬化温度以上で加熱加圧して積層固定する工程(積層工程)、f.前記金属箔面に、露光用マスクと支持基材の認識マークの位置及び形状を有するフォトレジスト層を形成する工程、g.認識装置により、前記露光用マスクと支持基材の認識マークの位置及び形状を認識して位置決めし、フォトエッチング法により前記金属箔を所定の回路パターンを形成する工程(パターニング工程)、h.工程b〜工程gを繰り返し、必要積層数の回路パターンを形成する工程、i.前記支持基材の回路パターンを残して、支持基材を除去する工程を含むものである。
【0050】
また上記方法において、前記絶縁性基材がポリイミドフイルム、液晶ポリマーフイルム、アラミドフイルムから選択された少なくともひとつの材料とし、かつ該絶縁性基材の接着剤層が半硬化状態の有機樹脂であるものである。さらに上記方法において、前記絶縁性基材に回路パターンと接続する所定位置に、非貫通の微小ビアホールを形成して導電製ペーストを充填したものである。さらにまた上記方法において、前記導電性ペーストの導電物質がCu、Ag、Auおよびこれらの合金からなる群から選択された少なくともひとつの金属粉末を含むものである。また加圧する前の絶縁性基材に形成された接着剤層の厚さが、前記接着剤層に埋設される回路パターンの厚さとほぼ等しいか薄くしたものである。
【0051】
以下詳細を説明する。
図3(a)に示すように片面に回路パターン31a、アライメントマーク31bが形成された支持基材31を用意する。このような材料としては例えば古川サーキットフォイル(株)製のアルミキャリア付き銅箔(商品名はUTC銅箔)がある。これは支持基材31として厚さ40μm程度のアルミニウム箔の片面にジンケート処理を行いその後、電解めっきにて厚さ5〜20μm程度の銅を析出させ、表面に粗化処理したものである。この実施の形態では、支持基材31として厚さ40μmのアルミニウム箔に厚さ9μmの銅めっきしたUTC銅箔を用いて、感光性レジスト塗布、レジストベーク、マスク露光、現像等を行い、硫酸−過酸化水素水系溶液により銅の部分を選択エッチングして回路パターン31a及び認識マーク31bを形成したものを使用した。
【0052】
図3(b)に示すように、絶縁性基材32の両面に接着剤層33が形成され、さらに接着剤層33に離型フイルム34がラミネートされた構成からなる絶縁基材合成体35において、絶縁基材合成体35の片面の離型フイルム34が剥離されたものを準備し、離型フイルム34が剥離された側の接着剤層33と支持基材31の回路パターン31a及び認識マーク31bに当接するように重ね、ラミネート、真空熱プレス、オートクレーブ等により接着剤層33の硬化温度より低温で加圧加熱することにより仮止め積層固定する。
【0053】
前記絶縁性基材32は特に限定されることなく、例えば、ポリイミドフイルム、アラミドフイルム、液晶ポリマーフイルムから選択された一つの材料を用いることができる。この実施の形態では絶縁性基材32として多孔質で被圧縮性の12μm厚のポリイミドフイルムを用いた。離型フイルム34として9μm厚のPENフイルムを用いた。
【0054】
前記接着剤層33として半硬化状態の有機樹脂が使用され、例えば熱硬化型のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用い、熱硬化型樹脂は回路パターン31a及ビアホールライメントマークの埋め込み性を確保するために半硬化状態にしておく。また加圧する前の絶縁性基材32に形成される接着剤層33の厚さは、接着剤層33に埋設される回路パターン31aの厚さとほぼ等しいかまたは薄く形成される。この実施の形態では、接着剤層33としては塗布後乾燥した半硬化状態の5μm厚のエポキシ樹脂を用いた。
【0055】
前記離型フイルム34としては、たとえばPET(ポリエチレンテレフタレート)フイルムやPEN(ポリエチレンナフタレート)フイルムを用いることができる。但し、波長351nmのYAGレーザで微小ビアホール36を加工する場合は、PETフイルムは波長351nmのレーザ光を吸収しないので、波長351nmのレーザ光を吸収する紫外線吸収剤をPETフイルムに混ぜたり、PETフイルムの表面にコーティングすればよい。この実施の形態では、仮止め積層固定として真空ラミネートにより圧力49×10Pa(5kg/cm)、温度70〜80℃、5分間加圧加熱した。
【0056】
図3(c)に示すように、絶縁性基材32の回路パターン31bの位置および形状を認識しながら電気的接続を行う所定位置に、離型フイルム34上からレーザを照射して回路パターン31aの表面に到達する非貫通の直径約50μmの微細ビアホール36を形成した[穴加工工程]。レーザとしては波長351nmの3倍高調波YAG固体レーザを用いた。
【0057】
図3(d)に示すように、先の実施の形態に示した方法および装置により、非貫通孔の微小ビアホール36に導電性ペーストPを充填した[ペースト充填工程(充填工程)(吸収工程)(水平移動工程)]。ここで、導電性ペーストPは、導電物質がCu、Ag、Auおよびこれらの合金からなる群から選択された少なくともひとつの金属粉末を含むものである。ここで、離型フイルム34は接着剤層33の表面汚染防止の役割を果たしている。
【0058】
図4(e)に示すように、離型フイルム34を剥離した接着剤層33上に、認識マーク31bの位置に対応する開口部38を有する金属箔37を重ね合わせ、真空熱プレスで圧力1470〜1960×10Pa(150〜200kg/cm)、接着材層33の硬化温度以上の温度70〜80℃で10min加圧加熱して仮止め積層固定した[積層工程]。金属箔37として厚みは9μmの両面を1〜1.5μm程度、粗化処理したCu箔を用いた。
【0059】
図4(f)に示すように、仮止め積層固定した金属箔37の開口部38に対応した認識マーク31cと露光マスク(図示せず)の認識マークを画像認識して位置決めを行い、所望の回路パターン37aおよび次層の認識マーク37bを形成した[パターニング工程]。
【0060】
図4(g)に示すように、図3(b)〜図4(f)を繰り返してたとえば4層積層基材39を形成した後、最表層の回路パターン37a形成する際、金属箔37を積層後、接着剤層33の硬化温度以上で真空熱プレスしてから回路パターン37aを形成する。この真空熱プレスの加圧力は1470〜1960×10Pa(150〜200kg/cm)、温度は200℃で1時間(Hr)加圧加熱した。
【0061】
この加圧加熱により接着剤層33は流動し、回路パターン31a、37aが接着剤層33に埋め込まれることにより絶縁性基材32は変形し、非貫通の微小ビアホール36内の導電性ペーストPが加圧されて、導電性ペーストP内のバインダ(樹脂成分)が接着剤層33に流れ出し、導電性ペーストP内の導体フィラーが高密度化されることにより、各層の回路パターン31a、37bとの良好で安定した電気的接続が得られる。
【0062】
次に図3(h)に示すように支持基材31の銅材料からなる回路パターン31aを残して支持基材31を選択除去して4層基板が得られる。このとき支持基材31のアルミニウム箔の選択除去としては塩酸:純水=1:1の割合のエッチング液を用いることで容易に除去が可能である。
【0063】
上記実施の形態によれば、先の実施の形態で示したペースト充填方法により、導電性ペーストPで層間接続を行う多層回路基板を製造することにより、微細ビアホール105であっても、導電性ペーストPを確実に充填し、さらに微細ビアホール105内に充填された導電性ペーストP中の導電性フィラーを高密度化して、接続抵抗が安定した高信頼性のインナービアホール接続が各層の回路パターン間で可能となり、電気的に安定した多層回路基板を製造することができる。
【0064】
なお、上記実施の形態では、4層基板までの製造方法を説明したが、上記工程を繰り返すことで所望層数の多層回路基板を得ることができる。
【0065】
【発明の効果】
以上に述べたように請求項1記載の発明は、ノズルを介してビアホールにペーストを充填することにより、従来のスクリーン印刷法のようにスキージの影響による導電性ペースト表面の不具合の発生や気泡、異物等の混入もなく、全てのビアホールに確実に導電性ペーストを充填でき、高歩留まりが可能となる。また、スクリーン印刷法と比較してペーストの粘度変化影響が少なく、ペーストの使用量が削減できて、コスト削減も実現できる。また吸収工程により、ビアホール内のペースト中のバインダ(油脂分)を多孔質材に吸収させてペースト中のフィラーを高密度とし、接続抵抗を安定させて高信頼性のビアホール接続が可能となる。
【0066】
請求項2記載の発明によれば、基材および多孔質材の少なくとも一方を接触面に沿って移動させることで、多孔質材に付着したペーストがビアホールの開口縁部で掻き取られて分離され、基材から多孔質材を剥離する時に、多孔質材側にペーストが付着してビアホールから引き剥がされることがなくなり、ペーストの表面に凹み発生して導電性ペーストが不足するようなことがない。
【0067】
請求項3記載の発明によれば、基材を圧縮して微細ビアホールの容積を収縮させ導電性ペーストを加圧することにより、ペースト中のバインダ(油脂分)を多孔質材に効果的に吸収させることができる。また移動工程での加圧力を小さくすることで、多孔質材および/または基材の移動をスムーズに行えて、ビアホールの開口縁部によるペーストの掻き取りが効果的に行える。
【0068】
請求項4記載の発明によれば、ペーストを基材の表面から凸状に膨出させ、多孔質材によりペーストのバインダを効果的に吸収できるとともに、またバインダの吸引によりペーストの充填量が減少しても、適量を微小ビアホールに残存させることができ、接続抵抗の不良具合やペースト充填量のバラツキに対処することができる。
【0069】
請求項5記載の発明によれば、遠心脱泡法により脱泡することにより、導電性ペーストから確実に気泡を除去することができ、微細ビアホール内への気泡の混入を防止できて導電不良を防止することができる。
【0070】
請求項7記載の発明によれば、請求項1に記載のペースト充填方法を採用して、導電性ペーストで層間接続を行う多層回路基板を製造することにより、微細ビアホール内の導電性ペースト中の導電性フィラーを高密度として、接続抵抗が安定した高信頼性のインナービアホール接続が各層の回路パターン間で可能となり、電気的に安定した多層回路基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るペースト充填方法の実施の形態を示し、(a)は充填状態を示す回路基板の部分断面図、(b)は加圧吸引状態を示す構成図である。
【図2】同ペーストの充填に使用する充填ヘッドを示す縦断面図である。
【図3】(a)〜(d)は、本発明に係る多層回路基板の製造方法の実施の形態を示し、製造工程を説明する回路基板の断面図である。
【図4】(e)〜(h)は、同多層回路基板の次の製造工程を説明する回路基板の断面図である。
【図5】(a)〜(e)はそれぞれ基材の作成方法を模式的に示す図である。
【図6】第1の従来例でゴム製のスキージによるペースト充填を示す説明図である。
【図7】第2の従来例で金属製のスキージによるペースト充填を示す説明図である。
【図8】第3の従来例で、特許文献2の代表図である。
【符号の説明】
P 導電性ペースト
1 基材
2 回路パターン
3 微小ビアホール
4 支持基材
5 絶縁性基材
6 離型フイルム
8 充填ヘッド
10 吸着装置
11 テーブル
12 多孔質紙
13 多孔質紙供給装置
14 受け台
15 加圧台
16 真空吸着機構
31 支持基材
31a 回路パターン
31b アライメントマーク
32 絶縁性基材
33 接着材層
34 離型フイルム
35 絶縁基材合成体
36 微小ビアホール
37 金属箔

Claims (7)

  1. 基材に形成されたビアホールにペーストを充填するペースト充填方法であって、
    ノズルから前記ペーストを吐出してビアホールに充填する充填工程と、
    多孔質材を前記基材のビアホールに接触させてビアホール内のペーストを吸収する吸収工程からなる
    ことを特徴とするペースト充填方法。
  2. 吸収工程後、多孔質材および基材の少なくとも一方を接触面に沿って移動させた後に、前記多孔質材を基材から分離する移動工程を含む
    ことを特徴とする請求項1記載のペースト充填方法。
  3. 吸収工程で基材および多孔質材を厚み方向に加圧し、
    移動工程で基材および多孔質材を厚み方向に加圧し、
    該吸収工程おける加圧力を、移動工程における加圧力よりも大きくした
    ことを特徴とする請求項2記載のペースト充填方法。
  4. 充填工程において、ビアホールの容積に対する充填率を100%以上とした
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のペースト充填方法。
  5. 充填工程において、遠心脱泡されたペーストを使用する
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のペースト充填方法。
  6. 多孔質材は、通気性とバインダー吸収性を有する吸着材からなる
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のペースト充填方法。
  7. ペーストにより層間接続を行う多層回路基板の製造方法であって、
    a.基材の所定位置にビアホールを形成する穴加工工程と、
    b.請求項1乃至6のいずれかに記載のペースト充填方法によるペースト充填工程と、
    c.金属膜を積層する積層工程と、
    d.金属膜をパターン化するパターニング工程と、
    上記a乃至dの工程を複数回繰り返す
    ことを特徴とする多層回路基板の製造方法。
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