JP2004342859A - 多層回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板間の接続の信頼性が高い多層回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】熱硬化性樹脂からなる半硬化樹脂シート１にビアホール８を形成するとともにこのビアホール８に導電性ペースト９を充填し、複数の回路基板１０の間に前記半硬化樹脂シート１と部品１１とを配置して複数の回路基板１０を積層し、これを加圧下に加熱して前記半硬化樹脂シート１を熱硬化させることによって、複数の回路基板１０間が導電性ペースト９により接続されるとともに半硬化樹脂シート１内に部品１１が埋設された多層回路基板を製造するに際し、前記ビアホール８に導電性ペースト９を充填する前に、ビアホール８の周辺部の熱硬化性樹脂を予め硬化させる。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層回路基板の製造方法に関し、特に導電性ペーストにより複数の回路基板間を接続する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】
従来、複数の回路基板を積層した多層回路基板の層間を接続方法としては、スルホールを形成した後に、このスルーホールをメッキする方法や、ビアホールを形成した後に、このビアホールに導電性ペーストを充填する方法などがある。特に、層間をインナービアにより個別に導電性ペーストで接続する方法は、設計も容易で高密度配線基板が実現できるため近年では多用されている。
【０００３】
また、複数の回路基板間に部品を収納する部品内蔵基板の製造方法においても、導電性ペーストにより層間を接続する方法の開発が進められており、例えば図６に示すような方法が知られている。
【０００４】
図６に示す方法においては、次の工程により部品内蔵基板が製造される。
（ａ）まず、複数の回路基板の間に介在させるべき半硬化樹脂シート１０１の両面に保護フィルム１０２をラミネート後、複数の回路基板間すなわち層間を接続するためのビアホール１０８を形成する。
（ｂ）次いで、ビアホール１０８内に、スクリーン印刷法などにより導電性ペースト１０９を充填する。
（ｃ）導電性ペースト１０９を充填した後に、半硬化樹脂シート１０１にラミネートした保護フィルム１０２を剥離除去する。そして、予め用意した回路基板１１０を半硬化樹脂シート１０１の上下にそれぞれ配置し、各回路基板１１０上に設けられたビア接続用ランド（基板電極）１１２とビアホール１０８とを位置合わせして、各回路基板１１０を積層する。ここで、前記回路基板１１０の少なくとも一方には、後の工程で半硬化樹脂シート１０１内に埋設される部品１１１が実装されているものが使用される。
（ｄ）そして、積層された複数の回路基板１１０と半硬化樹脂シート１０１を熱プレスすることで、半硬化樹脂シート１０１が一旦軟化することにより部品１１１が半硬化樹脂シート１０１内に埋設された後、半硬化樹脂シート１０１および導電性ペースト１０９が硬化されて部品内蔵基板が製造される。
【０００５】
また、特許文献１には、半硬化樹脂シートにビアホールを形成するとともにビアホールに導電性ペーストを充填し、部品を実装した離型フィルムと配線パターンを形成した離型フィルムとを、部品と配線パターンとがビアホールの導電性ペーストに接続するように半硬化樹脂シートに重ね合わせ、これを熱プレスして半硬化樹脂シートおよび導電性ペーストを硬化させ、離型フィルムを剥離することにより部品内蔵基板を製造する方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２２０２６２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方法では熱プレス時に半硬化樹脂シート１０１が一旦軟化した状態になることにより部品１１１が埋設されることになるため、部品１１１の体積に見合った分だけ、軟化した樹脂が回路基板１１０の周縁部側に流動し、それに伴って、予め半硬化樹脂シート１０１に形成され導電性ペースト１０９が充填されたビアホール１０８も、軟化した樹脂の流動とともに流されるため、導電性ペースト１０９と回路基板１１０のビア接続用ランド１１２との間に位置ズレが発生したり、本来円柱状であるべきビアホール１０８が変形することで、回路基板間の接続の信頼性を著しく低下させるという課題があった。また、後者の方法でも、前者の方法と同様に、位置ズレが発生したり、ビアホールが変形することにより、接続の信頼性を著しく低下させるという課題があった。
【０００８】
この課題を解決するために、半硬化樹脂シートに予め部品を収納するスペースとしてキャビティを形成するなどの工夫が行われているが、部品サイズと全く同じ体積のキャビティを形成することは難しく、部品の寸法精度・実装位置精度や半田量のばらつきなどによって内蔵部品近傍では樹脂の流動が発生してしまうという課題があった。
【０００９】
そこで、本発明は前記課題を解決するもので、回路基板間の接続の信頼性が高い多層回路基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明のうち第１の多層回路基板の製造方法は、熱硬化性樹脂からなるシート状の基材にビアホールを形成するとともにこのビアホールに導電性ペーストを充填し、複数の回路基板の間に前記基材と部品とを配置して複数の回路基板を積層し、これを加圧下で加熱して前記基材を熱硬化させることによって、複数の回路基板間が導電性ペーストにより接続されるとともに基材内に部品が埋設された多層回路基板を製造するに際し、前記ビアホールに導電性ペーストを充填する前に、ビアホールの周辺部の熱硬化性樹脂を予め硬化させるものである。
【００１１】
この構成によれば、ビアホールに導電性ペーストを充填する前に、ビアホールの周辺部の熱硬化性樹脂を予め硬化させるので、加圧加熱時に基材内に埋設される部品の体積に見合った基材中の樹脂が流動しても、ビアホールの周辺部の熱硬化性樹脂は既に硬化しているため、ビアホールの周辺部の樹脂は流動することはなく、ビアホールは所定の位置に維持され、また、ビアホールが変形したりすることもない。そのため、ビアホールに充填された導電性ペーストを所定の位置に維持することができ、また、導電性ペーストが変形することもない。
【００１２】
したがって、回路基板間の接続の信頼性が高い多層回路基板を得ることができる。
また、請求項２に記載の発明は、前記構成において、前記基材に加熱された穿孔用工具によりビアホールを形成するものである。
【００１３】
この構成によれば、ビアホールの形成と同時にビアホールの周辺部の熱硬化性樹脂を硬化させることができる。
また、請求項３に記載の発明は、前記構成において、前記基材にビアホールを形成した後、基材上に遮蔽マスクの開口部がビアホールの周縁部に位置するように配置し、この開口部を通して加熱気体または熱線によりビアホールの周辺部を加熱するものである。
【００１４】
この構成によれば、熱風または熱線により、ビアホールの周辺部のみで熱硬化性樹脂が硬化される。
また、請求項４に記載の発明は、前記構成において、前記基材にビアホールを形成した後、このビアホールの周辺部にデフォーカス状態のレーザ光を照射するものである。
【００１５】
この構成によれば、レーザ光の熱エネルギーにより、ビアホールの周辺部のみで熱硬化性樹脂が硬化される。
また、請求項５に記載の発明は、前記構成において、前記基材は半硬化状態の熱硬化性樹脂シートであるものである。
【００１６】
この構成によれば、熱硬化性樹脂シートが半硬化状態であるため、取り扱いが容易である。
さらに、第２の多層回路基板の製造方法は、熱硬化性樹脂と紫外線硬化性樹脂とを含むシート状の基材にビアホールを形成するとともにこのビアホールに導電性ペーストを充填し、複数の回路基板の間に前記基材と部品とを配置して複数の回路基板を積層し、これを加圧下で加熱して前記基材に含まれる熱硬化性樹脂を熱硬化させることによって、複数の回路基板間が導電性ペーストにより接続されるとともに基材内に部品が埋設された多層回路基板を製造するに際し、前記ビアホールに導電性ペーストを充填する前に、ビアホールの周辺部の紫外線硬化性樹脂を予め硬化させるものである。
【００１７】
この構成によれば、ビアホールに導電性ペーストを充填する前に、ビアホールの周辺部の紫外線硬化性樹脂を予め硬化させるので、加圧加熱時に基材内に埋設される部品の体積に見合った基材中の樹脂が流動しても、ビアホールの周辺部の樹脂のうち紫外線硬化性樹脂は既に硬化しているため、ビアホールの周辺部の樹脂は流動することはなく、ビアホールは所定の位置に維持され、また、ビアホールが変形したりすることもない。そのため、ビアホールに充填された導電性ペーストを所定の位置に維持することができ、また、導電性ペーストが変形することもない。
【００１８】
したがって、回路基板間の接続の信頼性が高い多層回路基板を得ることができる。
また、請求項７に記載の発明は、前記構成において、前記基材にビアホールを形成した後、基材上に遮蔽マスクの開口部がビアホールの周縁部に位置するように配置し、この開口部を通してビアホールの周辺部に紫外線を照射するものである。
【００１９】
この構成によれば、紫外線により、ビアホールの周辺部のみで紫外線硬化性樹脂だけが硬化される。
また、請求項８に記載の発明は、前記構成において、前記基材は熱可塑性樹脂と紫外線硬化性樹脂とを含む半硬化状態の複合樹脂シートである。
【００２０】
この構成によれば、複合樹脂シートが半硬化状態であるため、取り扱いが容易である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、図１〜４に基づいて説明する。
【００２２】
まず、図１に示すように、複数の回路基板の間に介在させるべき半硬化樹脂シート１の両面に保護フィルム２をラミネートする。
ここで、半硬化樹脂シート１としては、例えば無機フィラーが５０〜９５ｖｏｌ％含有された熱硬化性を有する半硬化状態のエポキシ樹脂シート１（厚さ０．４ｍｍ）が用いられ、また、保護フィルム２としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などのフィルム（厚さ０．０２ｍｍ）が用いられる。
【００２３】
次いで、図２に示すように、半硬化樹脂シート１の所定箇所に、例えば１８０℃に加熱された直径０．１６ｍｍの穿孔用パンチ３を用いて複数の回路基板間すなわち層間を接続するためのビアホール８を形成する。この際、穿孔用パンチ３が加熱されているため、ビアホール８の形成と同時にビアホール８の内壁周辺部の半硬化樹脂が熱硬化し、図３に示すようなビアホール８の内壁周辺部に樹脂硬化層５が形成された半硬化樹脂シート１が得られる。
【００２４】
また、前記穿孔用パンチ３に代えて加熱された穿孔用ドリル４でビアホール８を形成した場合にも、前記と同様の効果が得られる。
前記のようにしてビアホール８が形成されるとともにその内壁周辺部に樹脂硬化層５が形成された半硬化樹脂シート１は、図４に示すような部品内蔵基板の製造に供される。
【００２５】
まず、図４（ａ）に示すように、ビアホール８内に導電性ペースト９をスクリーン印刷法等により充填する。
次いで、図４（ｂ）に示すように、保護フィルム２を剥離除去した後に、予め用意した回路基板（コア基板）１０を半硬化樹脂シート１の上下にそれぞれ配置し、各回路基板１０上に設けられたビア接続用ランド（基板電極）１２と半硬化樹脂シート１に形成されたビアホール８とを位置合わせして積層する。ここで、前記回路基板１０の少なくとも一方には、後の工程で半硬化樹脂シート１内に埋設される部品１１が実装されているものが使用される。
【００２６】
そして、図４（ｃ）に示すように、積層された複数の回路基板１０と半硬化樹脂シート１を、例えば１８０℃にて加熱プレスして、半硬化樹脂シート１が一旦軟化した状態で部品１１が埋設された後、半硬化樹脂シート１および導電性ペースト９が硬化されて部品内蔵基板が得られる。
【００２７】
この際、部品１１の体積に見合った分の樹脂が回路基板１０の周縁部側に流動するが、ビアホール８の周辺部は既に樹脂が硬化して樹脂硬化層５が形成されているため、この樹脂硬化層５は、その周囲の硬化されていない樹脂の流動の影響を受けず、押し流されることはない。
【００２８】
この実施の形態において、半硬化樹脂シート１内の部品１１を埋設する箇所に部品１１の形状に合わせたキャビティを形成しておくと、部品１１を半硬化樹脂シート１内に埋設する際の樹脂の流動を低く抑えることができる。
【００２９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
前記実施の形態１と同様の半硬化樹脂シートに、加熱されていない穿孔用パンチを用いてビアホールを形成した後、このビアホールにレーザ光をデフォーカス状態で照射して、ビアホールの内壁周辺部の半硬化樹脂を硬化させることにより、図３に示すようなビアホール８の内壁周辺部に樹脂硬化層５が形成された半硬化樹脂シート１が得られる。以下、実施の形態１と同様にして実施の形態１と同様の部品内蔵基板が得られる。
【００３０】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について、図５に基づいて説明する。
前記実施の形態１と同様の半硬化樹脂シート１に、加熱されていない穿孔用パンチを用いてビアホール８を形成した後、図５に示すように、断熱材料から形成された開口部６ａを有する遮蔽マスク６を、開口部６ａがビアホール８の周縁部に位置するように半硬化樹脂シート１上に配置し、遮蔽マスク６の上方から熱風７を吹き付けて、ビアホール８の内壁周辺部の半硬化樹脂を硬化させることにより、図３に示すようなビアホール８の内壁周辺部に樹脂硬化層５が形成された半硬化樹脂シート１が得られる。以下、実施の形態１と同様にして実施の形態１と同様の部品内蔵基板が得られる。
【００３１】
熱風７の代わりに赤外線などの輻射熱を照射しても前記と同様に、ビアホール８の周辺部を硬化させることができる。
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態３について、図５に基づいて説明する。
【００３２】
半硬化樹脂シート１として、無機フィラーが５０〜９５ｖｏｌ％含有されるとともに熱硬化性樹脂と紫外線硬化性樹脂とが混合された半硬化状態の樹脂シートを用い、この樹脂シートに加熱されていない穿孔用パンチを用いてビアホール８を形成する。次いで、実施の形態３における断熱材料からなる遮蔽マスク６に代えて、遮光材料からなる遮蔽マスク６を、その開口部６ａがビアホール８の周縁部に位置するように樹脂シート上に配置し、遮蔽マスク６の上方から、実施の形態３における熱風７に代えて、紫外線を照射して、ビアホール８の内壁周辺部の半硬化樹脂に含まれる樹脂のうち紫外線硬化性樹脂のみを硬化させることにより、ビアホール８の内壁周辺部に紫外線硬化性樹脂のみが硬化された樹脂層が形成された半硬化樹脂シート１が得られる。以下、実施の形態１と同様にして実施の形態１と同様の部品内蔵基板が得られる。なお、ビアホール８の内壁周辺部の紫外線により硬化されない熱硬化性樹脂は、加熱プレス時に半硬化樹脂シート１の他の箇所の熱硬化性樹脂とともに熱硬化されることになる。
【００３３】
本発明においては、基材を構成する熱硬化性樹脂、または熱硬化性樹脂と紫外線硬化性樹脂とを含む複合樹脂は、無機フィラーを５０〜９５ｖｏｌ％含有したものが好ましい。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の第１の多層回路基板の製造方法によれば、ビアホールに導電性ペーストを充填する前に、ビアホールの周辺部の熱硬化性樹脂を予め硬化させるので、加圧加熱時に基材内に埋設される部品の体積に見合った基材中の樹脂が流動しても、ビアホールの周辺部の熱硬化性樹脂は既に硬化しているため、ビアホールの周辺部の樹脂は流動することはなく、ビアホールは所定の位置に維持され、また、ビアホールが変形したりすることもない。そのため、ビアホールに充填された導電性ペーストを所定の位置に維持することができ、また、導電性ペーストが変形することもない。したがって、回路基板間の接続の信頼性が高い多層回路基板を得ることができる。
【００３５】
また、前記基材に、加熱された穿孔用工具によりビアホールを形成することにより、ビアホールの形成と同時にビアホールの周辺部の熱硬化性樹脂を硬化させることができる。
【００３６】
また、前記基材に遮蔽マスクの開口部を通して加熱気体または熱線によってビアホールの周辺部を加熱することにより、ビアホールの周辺部のみで熱硬化性樹脂を硬化させることができる。
【００３７】
また、ビアホールの周辺部にデフォーカス状態のレーザ光を照射することによって、レーザ光の熱エネルギーにより、ビアホールの周辺部のみで熱硬化性樹脂を硬化させることができる。
【００３８】
また、前記基材を半硬化状態の熱硬化性樹脂シートから形成すると、取り扱いが容易である。
さらに、第２の多層回路基板の製造方法によれば、ビアホールに導電性ペーストを充填する前に、ビアホールの周辺部の紫外線硬化性樹脂を予め硬化させるので、第１の多層回路基板の製造方法と同様に、回路基板間の接続の信頼性が高い多層回路基板を得ることができる。
【００３９】
また、前記基材に遮蔽マスクの開口部を通してビアホールの周辺部に紫外線を照射することによって、紫外線により、ビアホールの周辺部のみで紫外線硬化性樹脂だけを硬化させることができる。
【００４０】
また、前記基材を熱可塑性樹脂と紫外線硬化性樹脂とを含む半硬化状態の複合樹脂シートから形成すると、取り扱いが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における保護フィルムがラミネートされた半硬化樹脂シートを示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるビアホール周辺部を硬化する方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるビアホール周辺部が硬化された半硬化樹脂シートを示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における部品内蔵基板の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第３および第４の実施の形態におけるビアホール周辺部を硬化する方法を示す断面図である。
【図６】従来の部品内蔵基板の製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 半硬化樹脂シート
２ 保護フィルム
３ 穿孔用パンチ
４ 穿孔用ドリル
５ 樹脂硬化層
６ 遮蔽マスク
６ａ 開口部
７ 熱風
８ ビアホール
９ 導電性ペースト
１０ 回路基板
１１ 部品
１２ ビア接続用ランド

Claims (8)

1. 熱硬化性樹脂からなるシート状の基材にビアホールを形成するとともにこのビアホールに導電性ペーストを充填し、複数の回路基板の間に前記基材と部品とを配置して複数の回路基板を積層し、これを加圧下で加熱して前記基材を熱硬化させることによって、複数の回路基板間が導電性ペーストにより接続されるとともに基材内に部品が埋設された多層回路基板を製造するに際し、
   前記ビアホールに導電性ペーストを充填する前に、ビアホールの周辺部の熱硬化性樹脂を予め硬化させることを特徴とする多層回路基板の製造方法。
2. 前記基材に加熱された穿孔用工具によりビアホールを形成することを特徴とする請求項１記載の多層回路基板の製造方法。
3. 前記基材にビアホールを形成した後、基材上に遮蔽マスクの開口部がビアホールの周縁部に位置するように配置し、この開口部を通して加熱気体または熱線によりビアホールの周辺部を加熱することを特徴とする請求項１記載の多層回路基板の製造方法。
4. 前記基材にビアホールを形成した後、このビアホールの周辺部にデフォーカス状態のレーザ光を照射することを特徴とする請求項１記載の多層回路基板の製造方法。
5. 前記基材は半硬化状態の熱硬化性樹脂シートであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多層回路基板の製造方法。
6. 熱硬化性樹脂と紫外線硬化性樹脂とを含むシート状の基材にビアホールを形成するとともにこのビアホールに導電性ペーストを充填し、複数の回路基板の間に前記基材と部品とを配置して複数の回路基板を積層し、これを加圧下で加熱して前記基材に含まれる熱硬化性樹脂を熱硬化させることによって、複数の回路基板間が導電性ペーストにより接続されるとともに基材内に部品が埋設された多層回路基板を製造するに際し、
   前記ビアホールに導電性ペーストを充填する前に、ビアホールの周辺部の紫外線硬化性樹脂を予め硬化させることを特徴とする多層回路基板の製造方法。
7. 前記基材にビアホールを形成した後、基材上に遮蔽マスクの開口部がビアホールの周縁部に位置するように配置し、この開口部を通してビアホールの周辺部に紫外線を照射することを特徴とする請求項６記載の多層回路基板の製造方法。
8. 前記基材は熱可塑性樹脂と紫外線硬化性樹脂とを含む半硬化状態の複合樹脂シートであることを特徴とする請求項６または７記載の多層回路基板の製造方法。

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