JP2004342631A

JP2004342631A - 多層プリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2004342631A
Application number: JP2003133812A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Shinpo; 一樹新保; Koji Kamoto; 浩二加本; Hiroyasu Oshiro; 裕康大代; Hidehisa Yamazaki; 秀久山崎; Satoshi Nakao; 敏中尾
Original assignee: Yamaichi Electronics Co Ltd
Current assignee: Yamaichi Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】層間接続用バンプと接続用ランドを構成する導電性金属層との密着強度を向上させるようにしたプリント配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】プリント配線パターンを複数層有する多層プリント配線板の製造方法は、層間を接続するバンプが、硬度の異なる複数の層で形成され、該バンプを形成する最上層の硬度が、バンプを形成する他の層より低くなるように形成される。この場合、前記バンプの前記最上層の硬度が他の層より低くするために、前記バンプの複数の層のうち、少なくとも前記最上層を形成する導電性ペーストが、前記他の層を形成する導電性ペーストとは異なる成分としてもよいし、少なくとも前記最上層を形成する導電性ペーストの乾燥条件を、前記他の層を形成する導電性ペーストの乾燥条件と異ならせるようにしてもよい。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板の製造方法に関し、より詳細には、絶縁層を挟んで配置される２つの導電層の層間接続を改良したプリント配線板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、導電性バンプを用いるＩＣパッケージ用両面プリント配線板においては、プリント配線板の実装面の有効な活用という点から高密度、狭ピッチ構造を強いられている。これまでのＩＣパッケージ用プリント配線板においては、両面に配設されているプリント配線板間を接続するための接続用ランドと、該プリント配線板間接続用ランドに隣接する箇所に実装部品との接続用ランドとが両面プリント配線板の表裏どちらか一方の面に形成されている。このため、プリント配線パターンが形成されている有効エリア内の必要接点ランド数が制限されることになり、結果として、高密度、狭ピッチ構成のＩＣパッケージ用プリント配線板の実現が困難である。
【０００３】
この対処策として、ＩＣパッケージ用プリント配線板内の接続用ランドと実装部品との接続用ランドを共用することが考えられる。この場合、プリント配線板は、実装部品との電気的接続に伴って、機械的に歪んだり、熱的に歪む。このようにプリント配線板が歪むことにより、接続用ランドは実装部品に固定されているため、バンプと接続用ランドとの接続部分に応力が加わり、その接続の確実性が問題となる。言い換えれば、銀ペーストからなる層間接続用バンプと接続用ランドを形成している銅箔からなる導電性金属層との密着性が問題となる。
【０００４】
ここで、従来の両面プリント配線板の製造方法を、図３を用いて、簡単に説明する（特許文献１参照）。
【０００５】
第１の工程として、図３（ａ）に示されるように、導電性金属層としての第１の銅箔１０１の所定位置に層間接続用バンプ１０２が形成される。
【０００６】
当該バンプ１０２の形成方法は、先ず、溶剤を含有する導電性ペーストとしての銀ペーストをスクリーン印刷により第１の銅箔１０１の所定位置に塗布する。銀ペースト塗布後、温度８０〜１００℃で２〜３分間仮乾燥する。仮乾燥後の銀ペースト上に、同様にして銀ペーストをさらに上塗りし、再び仮乾燥する。この上塗りを２〜３回繰り返した後、温度約１８０℃で約２５分間ほど本乾燥し、溶剤を飛ばし、銀ペーストを硬化させることによりバンプ１０２が形成される。
【０００７】
次に、第２の工程として、図３（ｂ）に示されるように、絶縁層としてのＬＣＰ（液晶ポリマー）等からなる絶縁シート１０３及び導電性金属層としての第２の銅箔１０４が用意され、絶縁シート１０３及び第２の銅箔１０４は、第１の工程で形成されたバンプ１０２を有する第１の銅箔１０１上に絶縁シート１０３が第１の銅箔１０１と第２の銅箔１０４との間に挟まれるようにして重ねられ、位置決めされる。
【０００８】
第３の工程として、図３（ｃ）に示されるように、バンプ１０２を有する第１の銅箔１０１、絶縁シート１０３及び第２の銅箔１０４は、熱圧着される。この工程で、バンプ１０２も、絶縁シート１０３を貫通し、第２の銅箔１０４に熱圧着される。このようにして両面銅張積層板１００が形成される。
【０００９】
なお、バンプ１０２と第１の銅箔１０１とは、仮乾燥及び本乾燥中に銀ペーストを構成する合成樹脂が銅箔１０１と結合（接着）し、さらに熱圧着時の加圧によりバンプ１０２が銅箔１０１に食い込むことにより、密着度が高くなる。
【００１０】
第４の工程として、図３（ｄ）に示されるように、表裏両面の第１、２の銅箔１０１、１０４にレジスト形成、露光、洗浄、エッチング及びレジスト剥離等の処理を施すことにより、表裏両面の第１、２の銅箔１０１、１０４にそれぞれプリント配線パターン１０５、１０６が形成され、プリント配線板１００ａが製造される。１０５ａ、１０６ａは、プリント配線パターン１０５、１０６にそれぞれ形成されている接続用ランドである。
【００１１】
【特許文献１】
特開平８−７８７９９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の層間接続用バンプ１０２と接続用ランド１０５ａ及び１０６ａそれぞれとの電気的接続は、上記した通りである。ところで、特に、熱圧着で接合される層間接続用バンプ１０２と第２の銅箔１０４側に形成される接続用ランド１０６ａとの電気的接続（接合）に関し、以下のような理由により、望ましい密着性が得られない恐れがある。
【００１３】
１．熱圧着工程の前に、バンプ１０２の所定硬度を得るため高温乾燥され、それにより導電性ペーストとしての銀ペーストを構成している溶剤（バインダー）がほとんど飛ばされてしまう。
【００１４】
２．熱圧着時バンプ１０２が絶縁シート１０３を貫通する必要があるため、バンプ１０２の断面形状は、図３にも示唆されるように、多少なりとも先細状にならざるを得ない。すなわち、バンプ１０２と接続用ランド１０５ａ及び１０６ａとの密着面積が異なる。
【００１５】
３．バンプ１０２と１０６ａとが、異種金属、例えば、銀と銅、である場合、密着性が悪い。
【００１６】
このようなことが原因となって、接続用ランド１０６ａとバンプ１０２との密着性が悪くなる恐れがある。ところで、高密度化に対応して接続用ランド１０６ａを実装部品との接続用ランド用して共用する場合、実装時の熱圧ストレスや引張応力等が該接続用ランド１０６ａに直接かかることになる。したがって、上記したようにバンプ１０２と接続用ランド１０６ａとの密着性が悪いと、該接続用ランドとバンプ１０２との間に剥離などが発生する恐れがある。結果として、プリント配線板１００ａの電気的接続に信頼性を欠くことになる。
【００１７】
接続用ランド１０５ａを実装部品との接続用ランドとして共用することも考えられるが、バンプ１０２と接続用ランド１０５ａとは上記したように密着性が高いため、接続用ランド１０５ａに係る熱圧ストレスや引張応力等による機械的歪や熱的歪が接続用ランド１０６ａ側に間接的とはいえ伝えられることになり、結局上記したような同様の問題が生じることに変わりはない。
【００１８】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、層間接続用バンプと接続用ランドを構成する導電性金属層との密着強度を向上させるようにしたプリント配線板の製造方法を提供することにある。
【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、本発明に係るプリント配線パターンを複数層有する多層プリント配線板の製造方法は、層間を接続するバンプが、硬度の異なる複数の層で形成される多層プリント配線板の製造方法であって、バンプを形成する最上層の硬度が、バンプを形成する他の層より低くなるように形成されることを特徴とする。
【００２０】
また、前記バンプの前記最上層の硬度が他の層より低くするために、前記バンプの複数の層のうち、少なくとも前記最上層を形成する導電性ペーストが、前記他の層を形成する導電性ペーストとは異なる成分としてもよいし、少なくとも前記最上層を形成する導電性ペーストの乾燥条件を、前記他の層を形成する導電性ペーストの乾燥条件と異ならせるようにしてもよい。
【００２１】
さらに、前記バンプは、第１の導電性金属層上の所定位置に、スクリーン印刷で重ね印刷されることにより複数の層で形成されることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施態様）
本発明に係る第１の実施態様としてのプリント配線板の製造方法が、図１に示されている。
【００２３】
先ず、図１（ａ）に示されるように、導電性ペーストとしての第１の銀ペーストをスクリーン印刷により導電性金属層としての第１の銅箔１の所定位置に重ね印刷（塗布）する。第１の銀ペースト塗布後、温度約１００℃で２〜３分間仮乾燥する。この仮乾燥後、さらに第１の銀ペースト２ａを上塗りし、再度仮乾燥する。これを何回か繰り返してバンプ基部層２ａを所定高さに仕上て行く中間工程は、従来例と同様である。
【００２４】
本実施形態では、図１（ｂ）に示されるように、最上層２ｂを形成する銀ペーストの最後の上塗り時に、それまでに上塗りした第１の銀ペーストとは成分が異なる第２の銀ペーストを使用する。最上層２ｂに第２の銀ペーストをスクリーン印刷で重ね印刷して後、従来例と同様、温度１８０℃で約２５分間本乾燥を行い、バンプ２を形成する。
【００２５】
この時、第２の銀ペーストで形成されたバンプ２の最上層２ｂは、他の層（基部層）２ａを形成する第１の銀ペーストと比べて成分が異なることにより、その硬度が異なる。この場合、第２の銀ペーストで形成された部分（層）２ｂは、第１の銀ペーストで形成された部分（層）２ａに比べて硬度が低くなるように、それぞれの成分を異ならせる。
【００２６】
例えば、第１の銀ペーストには、少なくとも、銀粒子、エポキシ樹脂のような熱硬化性の合成樹脂、及び銀粒子と合成樹脂とをつなぐ溶剤としてのバインダーが含まれている。また、第２の銀ペーストには、銀粒子、熱硬化処理後エポキシ樹脂より硬度が低くなるフェノール樹脂のような熱硬化性の合成樹脂、及び銀粒子と合成樹脂とをつなぐ溶剤としてのバインダーが少なくとも含まれている。なお、高温乾燥（本乾燥）後の硬度を異ならせるために、本実施態様では、硬化度の異なるエポキシ樹脂とフェノール樹脂を採用しているがこれに限られるものではない。また、導電性ペーストとして銀ペーストを採用しているが、これに限られるものではなく、はんだペーストや銅ペーストなど、どのようなものであってもよい。
【００２７】
このようにして、第１の銅箔１上にバンプ２を形成した後、図１（ｃ）に示されるように、従来例と同様、これに絶縁層としての合成樹脂シート３、及び導電性金属層としての第２の銅箔４を重ね合わせ、熱圧着する。
【００２８】
本実施態様では、上記したように、最上層２ｂに塗布乾燥される導電性ペーストとしての第２の銀ペーストの成分を、他の層２ａを形成する第１の銀ペーストとその成分を異ならせ、最終的に形成されるバンプの最上層２ｂの硬度が低くなるように構成されている。したがって、図１（ｄ）に示されるように、絶縁層３を貫通して第２の銅箔４と熱圧着により層間接続される時、バンプ２の最上層２ｂが柔らかいため、つぶれやすく、バンプ２と第２の銅箔４との接触面積が大きなる。言い換えれば、パンプ２の最上層２ｂに含まれる合成樹脂と銅箔４との結合面積が大きくなり、第１の銅箔１とバンプ２との結合面積と略同じになる。結果として、バンプ２と第２の銅箔４との間の密着度が増加する。
【００２９】
上記熱圧着により形成された両面銅張積層板１０は、従来例と同様、所定のプリント配線パターンが形成される。
【００３０】
（第２の実施態様）
図２に、第２の実施態様に係るプリント配線板の製造方法が示されている。
【００３１】
本実施態様においても、図２（ａ）に示されるように、導電性ペーストとしての銀ペーストをスクリーン印刷により第１の導電層としての第１の銅箔１’の所定位置に重ね印刷（塗布）する。銀ペースト２ｃ塗布後、温度約１００℃で２〜３分間仮乾燥する。この仮乾燥後、さらに銀ペースト２ｃを上塗りし、再度仮乾燥する。これを何回か繰り返してバンプ基部層２ｃを所定高さに仕上て行く中間工程は、上記第１の実施態様と同様である。
【００３２】
本実施態様においては、最上層２ｄに銀ペーストを塗布する前に、第１の実施態様のように仮乾燥するのではなく、温度約１８０℃で約２５分間本乾燥を行ない、この段階で銀ペースト２ｃを硬化させて、バンプ基部層２ｃを形成してしまう。この本乾燥を行った後、形成されたバンプ基部層２ｃの上に、該バンプ基部層２Ｃに使用したと同じ銀ペーストをスクリーン印刷により塗布し、バンプ２’の最上層２ｄを構成する。続いて、バンプ基部層２ｃが変形・破壊されない程度の硬度、すなわち、バンプ基部層２より低硬度、になるように低温乾燥（温度約１００℃、約２〜３分間）され、バンプ２’が形成される。本実施態様では、このように乾燥条件（温度）を変えることにより、第１の実施態様と同様に、その最上層２ｄが低硬度であるバンプ２’を第１の銅箔１’上に形成することができ、したがって、第１の実施態様におけると同様の層間接続が可能となる。
【００３３】
以下のプリント配線板を製造する工程は、上記従来例と同様であるので（図３（ｂ）〜（ｄ）参照）、説明を省略する。
【００３４】
なお、本実施態様で使用する導電性ペーストとしての銀ペーストは、少なくとも、銀粒子、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂のような熱硬化性の合成樹脂、及び銀粒子と合成樹脂とをつなぐ溶剤としてのバインダーを含んでいる。
【００３５】
本発明においては、バンプ基部層より低硬度であるバンプの最上層を、導電性ペーストを一回だけ塗布するように、すなわち１層として説明してきたが、該最上層は、多層であってもよい。また、製造されるプリント配線板は、両面（２層）プリント配線板についてのみ説明しているが、多層プリント配線板においても適用可能である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、層間を接続するバンプが、硬度の異なる複数の層で形成される多層プリント配線板の製造方法において、バンプを形成する最上層の硬度が、バンプを形成する他の層より低くなるように形成されるようにしたから、バンプの最上層側と金属層との接合面積が、従来の接合面積に比べ大きくなり、約１．５倍程度強い密着強度を得ることが可能となった。それによって、層間接続用ランドを実装部品の接続用ランドに共用することが可能となり、プリント配線板の高密度、狭ピッチ構造を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施態様であり、（ａ）〜（ｄ）の順に両面銅張積層板を製造する工程が示されている。
【図２】本発明に係る第２の実施態様であり、両面銅張積層板の製造工程のうち、（ａ）、（ｂ）の順にバンプを製造する工程が示されている。
【図３】従来の両面プリント配線板の製造工程を説明するための図であり、該両面プリント配線板が（ａ）〜（ｄ）の順に製造される工程を示している。
【符号の説明】
１、１’、１０１第１の銅箔
２、２’、１０２バンプ
２ａ、２ｃバンプ基部層
２ｂ、２ｄバンプ最上層
３絶縁層
４第２の銅箔
１０、１００両面銅張積層板
１００ａ両面プリント配線板
１０５第１のプリント配線パターン
１０６第２のプリント配線パターン
１０５ａ、１０６ａ接続用ランド

Claims

層間を接続するバンプが、硬度の異なる複数の層で形成される多層プリント配線板の製造方法であって、バンプを形成する最上層の硬度が、バンプを形成する他の層より低くなるように、該バンプが形成されることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
前記バンプの複数の層は、少なくとも前記最上層を形成する導電性ペーストが、前記他の層を形成する導電性ペーストとは異なる成分であることで、前記バンプの前記最上層の硬度が他の層より低くなることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板の製造方法。
前記バンプの複数の層は、少なくとも前記最上層を形成する導電性ペーストの乾燥条件を、前記他の層を形成する導電性ペーストの乾燥条件と異ならせることで、前記バンプの前記最上層の硬度が前記他の層より低くなることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板の製造方法。
前記バンプは、第１の導電性金属層上の所定位置に、スクリーン印刷で重ね印刷されることにより複数の層で形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の多層プリント配線板の製造方法。