JP2005005684A - Multilayer board and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性ペースト等の導電体により配線基板の厚さ方向の電気的接続を行う多層基板とその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a multilayer board that performs electrical connection in the thickness direction of a wiring board by a conductor such as a conductive paste and a method for manufacturing the same.
近年、電子機器の小型化、高性能化に伴い、産業用にとどまらず広く民生用機器の分野においても、LSI等の半導体チップを高密度に実装できる多層配線回路基板を、安価に供給することが強く要望されている。このような多層配線回路基板では、微細な配線ピッチで形成された複数層の配線パターン間を、高い信頼性で電気的に接続することが重要である。このような市場の要望に対して、従来多層配線基板の層間接続の主流となっていたスルーホール内壁の金属めっき導体に代えて、多層プリント配線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接続法を用いた全層IVH構造樹脂多層基板と呼ばれるものがある(例えば下記特許文献1参照)。このような基板によると、多層プリント配線基板のビアホール内に導電性ペーストを充填して必要な各層間のみを電気的に接続し、また、部品ランド直下にインナービアホール(IVH)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。また、インナービアホールにおける電気的接続に導電性ペーストを用いているので、ビアホールに印加される応力を緩和することができ、熱衝撃等による寸法変化に対しても安定な電気的接続を実現することができる。 In recent years, with the miniaturization and high performance of electronic devices, the supply of multilayer wiring circuit boards capable of mounting semiconductor chips such as LSIs at high density not only for industrial use but also in the field of consumer equipment at low cost. Is strongly demanded. In such a multilayer printed circuit board, it is important to electrically connect a plurality of wiring patterns formed at a fine wiring pitch with high reliability. In response to such market demand, instead of the metal plated conductor on the inner wall of the through hole, which has been the mainstream for interlayer connection of multilayer wiring boards in the past, any electrode on the multilayer printed wiring board can be placed at any wiring pattern position. There is what is called an all-layer IVH structure resin multilayer substrate using an inner via hole connection method that can be connected (see, for example, Patent Document 1 below). According to such a substrate, it is possible to fill the via holes of the multilayer printed wiring board with a conductive paste to electrically connect only necessary layers, and to provide an inner via hole (IVH) directly under the component land. For this reason, it is possible to reduce the substrate size and achieve high-density mounting. In addition, since the conductive paste is used for the electrical connection in the inner via hole, the stress applied to the via hole can be relieved, and a stable electrical connection can be realized against dimensional changes due to thermal shock or the like. Can do.
この全層IVH構造樹脂多層基板において、インナービアホールのサイズを小さくすることにより高密度な層間接続を高い生産性で実現することを目的として、図5A−Dに示すようなペースト充填方法を用いた配線基板が従来から提案されている。以下に従来のペースト充填を用いた配線基板の製造方法を説明する。まず、図5Aは、電気絶縁性基材101の両面に配線層102を形成し、層間を導電性ペースト103もしくは、電解メッキなどで接続された内層基板106である。前記電気絶縁基材101は芯材104の両側に熱硬化性樹脂105を含侵して作成されている。芯材としては、ガラス織布にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸したのもで、一般にガラスエポキシ基板として汎用されている。図5Bは、内層基板106の両側に芯材107に未硬化状態の熱硬化性樹脂108を含侵して貫通穴を開けて導電性ペースト109を充填した基材A110である。内層基板106と両側に配置した基材A110とは所定の位置にアライメントされ粘着材などで仮固定されている(図では省略)。さらに、前記基材A110の両側に外層用の配線層111を配置する。この後、熱プレスにより前記未硬化状態の熱硬化性樹脂108と導電性ペースト109を硬化させるとともに、導電性ペースト109を圧縮し内層基板の配線層と外層用の配線層とを凝着させ電気的接続を得た図5Cに示す基板を得る。この後、外層用配線層をフォトリソ法でパターン形成して図5Dに示す4層基板112を得る。111’はパターニングされた配線である。
上記のような従来の配線基板の製造方法では、使用される未硬化状態の熱硬化性樹脂の硬化度合い(ゲルタイム、樹脂の流れ性や、硬化過程での最小粘度値など)が低いと、前記導電性ペーストが熱プレス時に樹脂と一緒に流され、充分な圧縮効果が得られず接続不良の原因となる。また、硬化度合いが高いと、内層基板との接着力不足や内層の配線パターン間に充分な樹脂が流れ込まず白化の原因となり、吸湿リフロー試験で不良が発生する。 In the conventional method for manufacturing a wiring board as described above, when the degree of cure of the uncured thermosetting resin used (gel time, resin flowability, minimum viscosity value in the curing process, etc.) is low, The conductive paste flows together with the resin during hot pressing, and a sufficient compression effect cannot be obtained, resulting in poor connection. Further, if the degree of curing is high, insufficient adhesive strength with the inner layer substrate or sufficient resin does not flow between the inner layer wiring patterns, resulting in whitening, and defects in the moisture absorption reflow test occur.
本発明は上記課題を解決するものであり、熱プレス時に導電性ペーストを充分圧縮して安定な電気接続を得るとともに、熱硬化性樹脂を内層のパターン間に隙間なく充填させることが可能な多層基板とその製造方法を提供する。 The present invention solves the above-mentioned problem, and a multilayer capable of sufficiently compressing a conductive paste during hot pressing to obtain a stable electrical connection and filling a thermosetting resin between the inner layer patterns without any gaps. A substrate and a method for manufacturing the same are provided.
本発明の多層基板は、複数枚の配線基板が積層され、外側に位置する少なくとも1つの配線基板は、厚さ方向に貫通する孔の内部に導電性物質が充填され硬化されており、前記複数枚の配線基板の配線層は前記硬化された導電性物質によって電気接続している多層基板であって、前記硬化された導電性物質の外側に位置する配線層は、周囲より外側に突出していることを特徴とする。 In the multilayer substrate of the present invention, a plurality of wiring substrates are laminated, and at least one wiring substrate located outside is filled with a conductive substance in a hole penetrating in the thickness direction and cured, The wiring layer of the single wiring board is a multilayer board electrically connected by the hardened conductive material, and the wiring layer located outside the hardened conductive material protrudes outside from the surroundings. It is characterized by that.
本発明の多層基板の製造方法は、電気絶縁性基材の両面に設けられた配線層を含む配線基板の少なくとも片面に、未硬化状態の熱硬化性樹脂層を含む芯材と、その両表面の未硬化状態の熱硬化性樹脂層を含み、厚さ方向に貫通する穴に導電性ペーストを充填した未硬化基材を配置し、外側から配線層を重ね、全体を厚さ方向に圧縮し、前記未硬化基材を隣接する配線基板表面の配線による凹凸に沿って変形させ、その後、加熱プレスにより、前記未硬化基材と隣接する配線基板の配線層とを、前記導電性ペーストを熱硬化させた導電性物質により電気接続することにより、前記硬化させた導電性物質の外側に位置する配線層を周囲より外側に突出させることを特徴とする。 The method for producing a multilayer substrate according to the present invention includes a core material including a thermosetting resin layer in an uncured state on at least one surface of a wiring substrate including wiring layers provided on both surfaces of an electrically insulating substrate, and both surfaces thereof. An uncured base material filled with conductive paste is placed in a hole penetrating in the thickness direction, including an uncured thermosetting resin layer, and the wiring layer is stacked from the outside, and the whole is compressed in the thickness direction. The uncured base material is deformed along the irregularities due to the wiring on the surface of the adjacent wiring board, and then the uncured base material and the wiring layer of the adjacent wiring board are heated by heating press the conductive paste. The wiring layer located outside the hardened conductive material is protruded outside from the surroundings by being electrically connected by the hardened conductive material.
本発明によれば、熱硬化性樹脂を内層配線層に間隙のない状態に変形した製品を作成することが可能で、吸湿リフロー試験においても膨れ現象による不良の発生を無くす事ができる効果がある。また、プレスシート材を芯材の弾性率より高い材料を用いてプレスすることにより、導電性ペーストと配線層との接合や合金化が可能となり、安定した電気接続を得ることができる。また、熱硬化性樹脂シートもしくは熱可塑性シートと剛性シートの複合シートを用いる事により工程を増やすことなく作成する事が可能となる。また、あらかじめ弾性シートもしくは弾性ロールで熱硬化性樹脂を内層配線パターン間に充填した後、熱プレスを加える方法を用いることにより、複合シートなどの間接材料を使用しなくても、従来課題を解決するとともに生産性も考慮した多層基板の製造方法を提供する事ができる。前記の発明は生産数、ワ−クの大きさ、熱硬化性樹脂の物性などを考慮して選択される事が望ましい。上記の効果により、配線基板への部品実装時の膨れ現象による不良が大幅に低減できるとともに、電気接続信頼性において十分信頼性の高い多層基板を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to produce a product in which a thermosetting resin is deformed so that there is no gap in the inner wiring layer, and there is an effect that it is possible to eliminate the occurrence of defects due to the swelling phenomenon in the moisture absorption reflow test. . Further, by pressing the press sheet material using a material having a higher modulus of elasticity than the core material, the conductive paste and the wiring layer can be joined and alloyed, and a stable electrical connection can be obtained. Further, by using a thermosetting resin sheet or a composite sheet of a thermoplastic sheet and a rigid sheet, it can be created without increasing the number of steps. In addition, the conventional problem can be solved without using an indirect material such as a composite sheet by using a method in which a thermosetting resin is filled between inner layer wiring patterns with an elastic sheet or elastic roll in advance and then heat pressing is applied. In addition, it is possible to provide a method for manufacturing a multilayer substrate in consideration of productivity. The invention is preferably selected in consideration of the number of production, the size of the workpiece, the physical properties of the thermosetting resin, and the like. Due to the above-described effects, it is possible to greatly reduce defects due to the swelling phenomenon when mounting components on the wiring board, and it is possible to obtain a multilayer board with sufficiently high reliability in electrical connection reliability.
本発明の多層基板は、複数枚の配線基板が積層され、外側に位置する少なくとも1つの配線基板の硬化された導電性物質の外側に位置する配線層は、周囲より外側に突出している。この構造は、配線基板の少なくとも片面に、未硬化状態の熱硬化性樹脂層を含む芯材と、その両表面の未硬化状態の熱硬化性樹脂層を含み、厚さ方向に貫通する穴に導電性ペーストを充填した未硬化基材を配置し、外側から配線層を重ね、全体を厚さ方向に圧縮し、前記未硬化基材を隣接する配線基板表面の配線による凹凸に沿って変形させ、その後、加熱プレスにより、前記未硬化基材と隣接する配線基板の配線層とを、前記導電性ペーストを熱硬化させた導電性物質により電気接続することにより得られる。 In the multilayer board of the present invention, a plurality of wiring boards are laminated, and the wiring layer located outside the cured conductive material of at least one wiring board located outside protrudes outward from the periphery. This structure includes a core material including an uncured thermosetting resin layer on at least one surface of the wiring board, and an uncured thermosetting resin layer on both surfaces of the core material, and a hole penetrating in the thickness direction. Place the uncured base material filled with conductive paste, stack the wiring layers from the outside, compress the whole in the thickness direction, and deform the uncured base material along the irregularities due to the wiring on the adjacent wiring board surface Then, it is obtained by electrically connecting the uncured base material and the wiring layer of the wiring board adjacent to the uncured base material with a conductive material obtained by heat-curing the conductive paste.
これにより、熱プレス時に導電性ペーストを充分圧縮して安定な電気接続を得るとともに、熱硬化性樹脂を内層の配線パターン間に隙間なく充填させることが可能な多層基板とその製造方法を提供できる。 As a result, it is possible to provide a multilayer substrate capable of sufficiently compressing the conductive paste during hot pressing to obtain a stable electrical connection and filling the thermosetting resin between the wiring patterns of the inner layer without any gap, and a method for manufacturing the same. .
また配線層の突出構造により、導電性ペーストが硬化した導電性物質からなるビアと配線層との接合強度が高くなり、ビア信頼性を高くすることができる。また、配線層の外側に別の配線層を接合する際に、接合しやすくなる。 Further, the protruding structure of the wiring layer increases the bonding strength between the wiring layer and the via made of a conductive material obtained by curing the conductive paste, and can improve the via reliability. Further, when another wiring layer is bonded to the outside of the wiring layer, it becomes easy to bond.
前記配線層の外側への突出高さは、1μm以上100μm以下の範囲が好ましい。 The protrusion height to the outside of the wiring layer is preferably in the range of 1 μm to 100 μm.
前記配線層が外側に突出している配線基板は、芯材とその両側の熱硬化性樹脂層で構成され、前記芯材とその両側の熱硬化性樹脂層は、隣接する配線基板表面の配線による凹凸に沿って変形していることが好ましい。この変形により、内層の配線パターン間に隙間なく樹脂を充填できる。 The wiring board from which the wiring layer projects outwards is composed of a core material and thermosetting resin layers on both sides thereof, and the core material and thermosetting resin layers on both sides thereof are formed by wiring on the surface of the adjacent wiring board. It is preferable to be deformed along the unevenness. By this deformation, the resin can be filled with no gap between the inner layer wiring patterns.
前記芯材とその両側の熱硬化性樹脂層の凹凸は、熱プレス前の押圧成形、圧縮成形又は真空成形により成形することができる。 The unevenness of the core material and the thermosetting resin layers on both sides thereof can be formed by press molding, compression molding or vacuum molding before hot pressing.
前記複数枚の配線基板は、3層以上の配線基板が積層されており、両外層に位置する配線基板は、芯材とその両側の熱硬化性樹脂層で構成されていることが好ましい。 It is preferable that the plurality of wiring boards are laminated with three or more wiring boards, and the wiring boards located on both outer layers are composed of a core material and thermosetting resin layers on both sides thereof.
前記芯材は、樹脂フィルム又は樹脂含浸繊維シートであることが好ましい。 The core material is preferably a resin film or a resin-impregnated fiber sheet.
本発明は、熱硬化性樹脂を内層の配線パターン間へ隙間なく埋め込み、かつ導電性ペーストの圧縮を両立する方法として、熱硬化性樹脂を用いた未硬化状態の樹脂シートの両側に、剛性シートを配置したプレスシートを熱プレス時の最外層の配線層の外側に配置することにより、温度が常温から上昇するに従い粘度が低下し前記樹脂シート内層パターンに形状に追随する。さらに、その後硬化する事により、導電性ペーストを圧縮する事が可能となり前記課題を解決する事が可能となる。本発明により、吸湿リフロー試験にも充分耐え、接続信頼性の高い多層基板を得ることが可能となる。また、熱可塑性シートの両側に剛性シートを配置する複合型プレスシートを熱プレス時の配線層の外側に配置することによっても同様の効果がえられる。ただし、この時熱可塑性シートと弾性シートの関係を基材に注意して合わせる必要がある。すなわち、前記熱可塑性シートの軟化度合いと剛性シートの弾性率(剛性)のバランスをとる必要がある。熱可塑性シートが大きく軟化する場合は、剛性シートの弾性率を上げる又は、厚みを大きくして剛性を持たせる。しかし、剛性を持たせ過ぎると、内層パターンへの樹脂の埋め込み性が阻害され白化の原因となる。 The present invention provides a rigid sheet on both sides of an uncured resin sheet using a thermosetting resin as a method for embedding a thermosetting resin between the wiring patterns of the inner layer without a gap and simultaneously compressing the conductive paste. By arranging the press sheet with the outer side of the outermost wiring layer at the time of hot pressing, the viscosity decreases as the temperature rises from normal temperature, and the shape follows the inner layer pattern of the resin sheet. Furthermore, by hardening after that, it becomes possible to compress an electrically conductive paste and to solve the said subject. According to the present invention, it is possible to obtain a multilayer substrate that can sufficiently withstand the moisture absorption reflow test and has high connection reliability. Further, the same effect can be obtained by disposing a composite press sheet in which a rigid sheet is disposed on both sides of the thermoplastic sheet on the outside of the wiring layer at the time of hot pressing. However, at this time, it is necessary to carefully match the relationship between the thermoplastic sheet and the elastic sheet to the base material. That is, it is necessary to balance the degree of softening of the thermoplastic sheet and the elastic modulus (rigidity) of the rigid sheet. When the thermoplastic sheet is greatly softened, the rigidity of the rigid sheet is increased, or the rigidity is increased by increasing the thickness. However, if the rigidity is excessively high, the embedding property of the resin in the inner layer pattern is hindered to cause whitening.
前記未硬化状態の電気絶縁材料の構成が、織布又は不織布からなる芯材の未硬化状態の樹脂を含侵した基材を適用する場合や、有機樹脂フィルムシートからなる芯材の両面に未硬化状態の樹脂を配置した基材を適用する場合は、前記電気絶縁材料の芯材より弾性率が高く、かつ前記配線層より低いプレスシート材を熱プレス時の配線層の外側に配置する方法を用いる。 The structure of the uncured electrical insulating material is applied to a base material impregnated with an uncured resin of a core material made of woven or non-woven fabric, or on both surfaces of a core material made of an organic resin film sheet. When applying a base material on which a cured resin is disposed, a method in which a press sheet material having a higher elastic modulus than the core material of the electrical insulating material and lower than the wiring layer is disposed outside the wiring layer during hot pressing Is used.
また、電気絶縁性基材の両面に設けられた配線層を有する内層基板の両側に、未硬化状態の電気絶縁基材を貫通する穴に導電性ペーストを充填した基材を配置し、さらに、その両側に配線層を重ね熱プレスを行い、最外層と内層の配線層を前記導電性ペーストにより電気接続を得る配線基板において、前記内層基板に芯材に未硬化性樹脂を含侵させ貫通穴に導電性ペーストを充填した基材をアライメントし、その両側に外層用の配線層を重ねた状態で、前記未硬化状態の熱硬化性樹脂が完全に硬化しない温度の範囲でラミネートを行った後、熱プレスで前記熱硬化性樹脂と導電性ペーストの硬化及び電気接続を行う方法を用いる。 Further, on both sides of the inner layer substrate having a wiring layer provided on both surfaces of the electrically insulating base material, a base material filled with a conductive paste is disposed in a hole penetrating the uncured electrical insulating base material, Wiring layers are stacked on both sides and heat-pressed to obtain an electrical connection between the outermost layer and the inner layer with the conductive paste. In the inner layer substrate, the core material is impregnated with an uncured resin, and a through hole is formed. After aligning the base material filled with the conductive paste, and laminating in the temperature range where the uncured thermosetting resin is not completely cured in the state where the wiring layer for the outer layer is overlapped on both sides thereof A method of curing and electrically connecting the thermosetting resin and the conductive paste by a hot press is used.
前記ラミネートを行う方法として、弾性率が前記芯材より低い弾性シートを両面に配置した状態でプレスを行ったり、弾性率が前記芯材より低い弾性ロールで構成されたラミネータ装置を用いたりする。また、前記ラミネートを減圧または真空中で行うことも有効である。 As a method of performing the lamination, pressing is performed in a state where elastic sheets having an elastic modulus lower than that of the core material are arranged on both surfaces, or a laminator device including an elastic roll having an elastic modulus lower than that of the core material is used. It is also effective to perform the lamination in a reduced pressure or vacuum.
これらにより、導電性ペーストの圧縮効果により、高い電気的接続信頼性と樹脂の回り込み不良による白化現象をなくし、吸湿リフロー試験にも充分耐える事の可能な多層基板を得ることができる。以上のように、本発明の多層基板の製造方法によると、未硬化状態の電気絶縁樹脂の硬化度合い(管理幅)を大きくできて、しかも製造工程を複雑にすることなしに、高い電気的接続信頼性を有する多層基板を製造することができる。 As a result, due to the compressive effect of the conductive paste, it is possible to eliminate the whitening phenomenon due to high electrical connection reliability and poor wraparound of the resin, and to obtain a multilayer substrate that can sufficiently withstand the moisture absorption reflow test. As described above, according to the multilayer substrate manufacturing method of the present invention, the degree of cure (control width) of the uncured electrical insulating resin can be increased, and the high electrical connection can be achieved without complicating the manufacturing process. A reliable multilayer substrate can be manufactured.
(実施の形態1)
本発明の第1実施形態における多層基板の製造方法について、図1A〜図2Bを参照して説明する。図1Aは、電気絶縁性基材201の両面に配線層202を形成し、層間を導電性ペースト203、又は電解メッキなどで接続された内層基板206である。前記電気絶縁基材201は芯材204の両側に熱硬化性樹脂205を含侵して作成されている。
(Embodiment 1)
The manufacturing method of the multilayer substrate in 1st Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. 1A-FIG. 2B. FIG. 1A shows an
図1Bは、内層基板206の両側に基材A210を配置する。この基材A210は、芯材207に未硬化状態の熱硬化性樹脂208を貼り合わせ、貫通穴を開けて導電性ペースト209を充填したものである。芯材は例えば厚み3〜50μmの範囲のポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フッ素樹脂フィルム(例えばポリテトラフルオロエチレン)等の耐熱性合成樹脂フィルムが好ましい。また、厚みが10〜200μmのアラミド繊維不織布にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ等の材料で形成されていてもよい。
In FIG. 1B, the
未硬化状態の熱硬化性樹脂は例えば厚み5〜30μmの範囲で、ポリイミド系、エポキシ系、エポキシ基を導入したポリイミド系樹脂等の材料で形成されているのが好ましい。 The uncured thermosetting resin is preferably formed of a material such as a polyimide resin, an epoxy resin, or a polyimide resin into which an epoxy group is introduced in a thickness range of 5 to 30 μm, for example.
内層基板206と両側に配置した基材A210とは所定の位置に位置合わせ(アライメント)され、粘着材などで仮固定されている(図では省略)。さらに、前記基材A210の両側に外層用の配線層211を配置する。さらにその外側に熱硬化性樹脂を用いた未硬化状態の樹脂シート212の両側に剛性シート213を配置する複合型プレスシート214を配置する。前記熱硬化樹脂は、例えば厚み10〜100μmの範囲のFR−4、FR−5相当のエポキシ樹脂を使用し、剛性シートは、例えば厚み10〜100μmの範囲の銅箔、ステンレス箔、フッ素系の樹脂シート、ポリイミドフィルムなどを用いる。ただし、弾性率が前記芯材に用いる材料より高いことが条件となる。これは、最終的に芯材も加圧圧縮成形するためである。
The
図1Cに示すように、この後の熱プレス時には、加圧状態で温度が常温から上昇するに従い、前記樹脂シート212の粘度が低下し、前記内層配線層のパターンに形状に追随する。さらに、その後硬化する事により、導電性ペーストを圧縮する事が可能となる。その結果、内層配線層202と外層配線層211との接着一体化をすることが可能となり、十分な電気接続性を得る事ができる。また、樹脂シート212が内層配線パターンに追随する事から、白化の現象が抑制され、吸湿リフロー試験での不良が生じない多層基板が得られる。前記熱プレスの好ましい条件は、熱プレスを用いてプレス温度200℃、圧力5〜20MPaで60分間加熱加圧である。
As shown in FIG. 1C, during the subsequent hot pressing, as the temperature rises from room temperature in a pressurized state, the viscosity of the
図2Aに示すように、内層配線パターン間に空隙が生じない熱プレス後の基板が得られる。この後、外層の配線層をフォトリソ法でパターン形成し、図2Bに示す4層基板215を得る。211’はパターニングされた配線である。配線211’が周囲から突出している高さは約50μmであった。また、外層基板210は内層の配線パターン202の凹凸形状に沿って変形していた。
As shown in FIG. 2A, a substrate after hot pressing in which no gap is generated between the inner layer wiring patterns is obtained. Thereafter, the outer wiring layer is patterned by a photolithography method to obtain a four-layer substrate 215 shown in FIG. 2B. 211 'is a patterned wiring. The height at which the
樹脂シート212として、熱可塑性のシートを用いた場合、そのシートの温度に対する軟化度合いと熱プレス時の温度とを十分考慮する必要がある。すなわち、軟化度合いが高いと芯材に対し柔らかくなり、樹脂シート側に圧力が逃げる為、導電性ペーストを十分圧縮することができなくなる。ある程度は両面に配置した剛性シートで対策できるが充分注意が必要である。本実施形態の効果を十分発揮させるためには、内層パターンへの追随性と導電性ペーストの圧縮効果を両立できるように樹脂シートの種類と厚みを考慮する必要がある。その目的にあった材料として例えば、厚み25〜200μmの範囲のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シートや他のフッ素樹脂系のシートを用いることが可能である。
When a thermoplastic sheet is used as the
また、前記に示した効果を両立させるために、樹脂シート212と剛性シート213の代わりに、未硬化状態の電気絶縁材料の芯材より剛性が高く、かつ前記配線層より低いプレスシート材を熱プレス時の配線層の外側に配置することも可能である。その効果を達成できるシートとして、厚み12〜100μmの範囲のアルミシート、ニッケルシートなどの金属シート、厚み12〜100μmの範囲のフッ素系、PTFE系、ポリイミド系などの樹脂シートなどがあり、単体又は複数枚重ね合わせたものがある。また、基材A210として、例えば芯材として織布や不織布の有機、無機(例えばガラス)繊維と熱硬化性樹脂(例えばエポキシ樹脂)の複合体を用いる。熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いたものは、ガラスエポキシ材料として一般的に普及しており価格的に有利である。また、繊維としてアラミド繊維を用い熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いたものはレーザーでの加工性に優れ、生産が容易であるという特徴を持つ。また、芯材として有機樹脂フィルムを用いた場合は、多層基板の厚みを薄く、屈曲性のあるものとすることができる。有機樹脂フィルムとしては、アラミドフィルム、ポリイミドフィルム、液晶ポリマーフィルムなどが用いられる。有機樹脂フィルムであれば、10μm程度の厚みのものが容易に入手でき、薄い多層基板を実現できる。有機樹脂フィルムの厚みが薄い場合は、それにともなって、小さいビアで配線を接続することが可能となり、結果として、高密度な多層基板が実現できる。
Further, in order to achieve both of the effects described above, instead of the
前記ビア直径は、例えば厚みが30μmのフィルムの場合、30〜70μmの範囲が好ましく、50μm近辺がさらに好ましい。 For example, in the case of a film having a thickness of 30 μm, the via diameter is preferably in the range of 30 to 70 μm, and more preferably in the vicinity of 50 μm.
また、前記有機樹脂フィルムの両側に接着剤層として熱硬化性の有機樹脂を用いると、信頼性試験に対する安定性を高めることができる。 Further, when a thermosetting organic resin is used as an adhesive layer on both sides of the organic resin film, the stability with respect to the reliability test can be increased.
また、配線層には一般に電解銅箔を用い、前記導電性ペーストは、少なくとも導電性粉末と熱硬化性樹脂から成る。導電性粉末には、銅粉末、銀粉末、ニッケル粉末、アルミニウム粉末等の金属粉末、および上記金属の被覆層を有する粉末が挙げられるが、その形態は樹脂状、フレーク状、球状、不定形のいずれの形態であっても良い。熱硬化性樹脂には、フェノール系樹脂、ナフタレン系樹脂、ユリア樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の公知の樹脂が挙げられ、これらを適宜組み合わせることができる。また導電性ペーストの酸化安定性や粘度調整のために添加剤や溶剤を加えることができる。また、導電性ペーストに還元性を具備する方法として、還元剤の添加やアミン硬化剤を用いる等が挙げられるがこれに限定されるわけではない。還元剤としては脂肪酸等の公知の還元剤が挙げられるがこれに限定する物ではない。 In addition, an electrolytic copper foil is generally used for the wiring layer, and the conductive paste is made of at least a conductive powder and a thermosetting resin. Examples of the conductive powder include metal powders such as copper powder, silver powder, nickel powder, and aluminum powder, and powders having a coating layer of the above metal, and the form thereof is resin-like, flake-like, spherical, and amorphous. Any form may be sufficient. Thermosetting resins include known resins such as phenol resins, naphthalene resins, urea resins, amino resins, alkyd resins, silicon resins, furan resins, unsaturated polyester resins, epoxy resins, polyurethane resins, etc. Can be combined as appropriate. In addition, an additive or a solvent can be added to adjust the oxidation stability and viscosity of the conductive paste. In addition, examples of the method for reducing the conductive paste include, but are not limited to, adding a reducing agent and using an amine curing agent. Examples of the reducing agent include known reducing agents such as fatty acids, but are not limited thereto.
熱プレスによって、配線層が銅箔で形成されている場合、銅粉末では主に相互の凝着が生じ電気接続を行うことが可能となる。また、銀粉末や銅粉末に銀コ−トした粒子を用いると凝着とともに合金化も行われ強固な接続とともに、さらに高い電気接続信頼性を得ることが出来る。 When the wiring layer is formed of copper foil by hot pressing, the copper powder mainly causes mutual adhesion and can be electrically connected. Further, when silver-coated particles are used for silver powder or copper powder, adhesion and alloying are performed, and a strong electrical connection reliability can be obtained with a strong connection.
次に基材A210では、熱硬化性樹脂より導電性ペースト209が突状に形成されているが、これは、配線層と導電性ペーストの圧縮による接続を得やすくする為に、粒子の絶対量を増やすことを目的としている。必ずしも必要ではないが、その製造方法は、例えば特開平06−268345号公報に示されているように、未硬化状態の樹脂の上にカバーフィルムを配置した状態で穴加工を行った後、導電性ペーストを充填し、前記カバーフィルムを剥離することにより簡単に得られる。
Next, in the base material A210, the
本発明により、熱プレス時に内層配線層に対し樹脂シート212が追随し白化の現象を抑制して吸湿リフロー試験での膨れによる不良をなくすことができる。さらに、樹脂シート212が硬化する為、工程を付与することなしに導電性ペーストへの圧縮を行うことが可能となり、電気接続信頼性の高い多層基板を得ることができる。
According to the present invention, the
(実施の形態2)
本実施形態2の多層基板の製造方法は、熱プレス時に複合シートを用いるのではなく、あらかじめ未硬化状態の硬化樹脂が完全に硬化しない温度の範囲で弾性シートによるラミネートを行う工程と、熱プレスで前記電気絶縁基板と導電性ペーストの硬化及び電気接続を行う工程を有することにおいて、上述した第1の実施の形態と異なる。以下、本発明の第2の実施形態の製造方法について、図3A〜Cを参照して説明する。図3Aは、実施形態1で説明した図1Bと同様に作成した複数の基材を、弾性シート320に挟み込んだ状態である。前記複数の基材は、内層基板301の両側に芯材302の両側に未硬化状態の熱硬化性樹脂303を含侵し、貫通穴を開けて導電性ペースト304を充填した基材A310と、さらに、その両側に配線層305を配置したものである。この後、弾性シート320を未硬化状態の熱硬化性樹脂303が完全に硬化しない温度の範囲でプレスし、ラミネートする。弾性シートとしては、例えば厚み12〜100μmの範囲のアルミニウム箔、ニッケル箔、フッ素樹脂フィルム、シリコーンゴムシート、フッ素ゴムシート、ウレタンゴムシート等を用いることができる。
(Embodiment 2)
The multilayer substrate manufacturing method of Embodiment 2 does not use a composite sheet at the time of hot pressing, but includes a step of laminating with an elastic sheet in a temperature range in which an uncured cured resin is not completely cured in advance, And the step of curing and electrically connecting the electrically insulating substrate and the conductive paste, which is different from the first embodiment described above. Hereinafter, the manufacturing method of the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. FIG. 3A shows a state in which a plurality of base materials created in the same manner as FIG. 1B described in Embodiment 1 are sandwiched between
図3Bはラミネート後の状態を示す断面図である。図に示すように、前記熱硬化性樹脂303が弾性シート320に押され内層パターン間に浸透する。この時、導電性ペースト304は両側の配線層と密着しているのみでほとんど接続されていない。また、前記未硬化状態の熱硬化性樹脂303の硬化もほとんど進んでいない。この時、温度の高い条件で行うと、後で熱プレスをしても残った間隙に樹脂が流れないとともに、導電性ペーストの圧縮効果が十分得る事ができず電気的接続が得られない。
FIG. 3B is a cross-sectional view showing a state after lamination. As shown in the figure, the
次に、熱プレスを行う事により熱硬化性樹脂303と導電性ペースト304を硬化させるとともに、導電性ペーストの圧縮を行い電気的接続を得る。この時、図3Aで生じていた内層配線層との空隙は樹脂で充填される。前記熱プレスの好ましい条件は、熱プレスを用いてプレス温度200℃、圧力5〜20MPaで60分間加熱加圧する。
Next, the
この後、図3Cに示すように外層の配線層をフォトリソ法によりパターン形成し4層基板を得る。305’はパターニングされた配線である。配線305’が周囲から突出している高さは約50μmであった。また、熱硬化性樹脂303は内層の配線パターン306の凹凸形状に沿って変形していた。
Thereafter, as shown in FIG. 3C, the outer wiring layer is patterned by photolithography to obtain a four-layer substrate. Reference numeral 305 'denotes a patterned wiring. The height at which the
(実施の形態3)
本実施形態3の多層基板の製造方法は、熱プレス時に複合シートを用いるのではなく、あらかじめ未硬化状態の硬化樹脂が完全に硬化しない温度の範囲で弾性ロールによるラミネートを行う工程と、熱プレスで前記電気絶縁基板と導電性ペーストの硬化及び電気接続を行う工程を有することにおいて上述した第1,2の実施の形態と異なる。以下、本発明の第3の実施形態の製造方法について、図4A〜Cを参照して説明する。図4Aは、実施形態1で説明した図1Bと同様に作成した複数の基材を、弾性ロール420に挟み込んだ状態である。弾性ロールとしては、シリコーンゴム、ウレタンゴム等のロールを使用することができる。
(Embodiment 3)
The manufacturing method of the multilayer substrate of Embodiment 3 does not use a composite sheet at the time of hot pressing, but includes a step of laminating with an elastic roll in a temperature range in which an uncured cured resin is not completely cured in advance, The second embodiment differs from the first and second embodiments in that it includes a step of curing and electrically connecting the electrically insulating substrate and the conductive paste. Hereinafter, the manufacturing method of the 3rd Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. FIG. 4A shows a state in which a plurality of base materials created in the same manner as FIG. 1B described in Embodiment 1 are sandwiched between
前記複数の基材は、内層基板401の両側に芯材402の両側に未硬化状態の熱硬化性樹脂403を含侵し、貫通穴を開けて導電性ペースト404を充填した基材A410と、さらに、その両側に配線層405を配置したものである。この後、弾性ロール420を未硬化状態の熱硬化性樹脂403が完全に硬化しない温度の範囲でラミネートする。前記ラミネートの好ましい条件は、温度70〜120℃、線圧力0.1〜0.3Kg/cm、ロール通過速度30mm/分間である。図4Bはラミネート後の状態を示す断面図である。図に示すように、前記未硬化状態の熱硬化性樹脂403が弾性ロール420に押され内層パターン間に浸透する。この時、導電性ペースト404は両側の配線層と密着しているのみでほとんど接続されていない。また、前記未硬化状態の熱硬化性樹脂403の硬化もほとんど進んでいない。この時温度を高くすると、後で熱プレスをしても残った間隙に樹脂が流れないとともに、導電性ペーストの圧縮効果が十分得る事ができず電気的接続が得られない。これは、前記実施の形態2と同様である。次に、熱プレスを行って未硬化状態の熱硬化性樹脂403と導電性ペースト404を硬化させるとともに、導電性ペースト404を圧縮し、電気的接続を得る。この時、図4Aで生じていた内層配線層との空隙は樹脂で充填される。
The plurality of base materials include a base material A410 that impregnates both sides of the core member 402 with an uncured
この後、図4Cに示すように外層の配線層405をフォトリソ法によりパターン形成し4層基板を得る。405’はパターニングされた配線である。配線405’が周囲から突出している高さは約50μmであった。また、外層基板410は内層の配線パターン406の凹凸形状に沿って変形していた。
Thereafter, as shown in FIG. 4C, the
本実施形態は、実施の形態2に比べて弾性ロールによるラミネートを行なう為、連続した作業を行うことができ、生産性が向上する。また、実施の形態1に比べ、複合シートなどの間接材料が不要になり低コストで多層基板を得る事ができる。 Since the present embodiment performs lamination using an elastic roll as compared to the second embodiment, continuous operations can be performed, and productivity is improved. Further, in comparison with the first embodiment, an indirect material such as a composite sheet is not necessary, and a multilayer substrate can be obtained at low cost.
以上のような製造方法によって作製された本実施形態の多層基板では、従来の製造方法によって作製された多層基板に比べて、熱硬化性樹脂に流れ込み不足による白化現象の抑制をすることが可能となり、導電性ペーストによる電気接続も従来と同様安定した製品を得る事ができた。 In the multilayer substrate of this embodiment manufactured by the manufacturing method as described above, it is possible to suppress the whitening phenomenon due to insufficient flow into the thermosetting resin, compared to the multilayer substrate manufactured by the conventional manufacturing method. In addition, the electrical connection by the conductive paste was able to obtain a stable product as before.
101,201 電気絶縁性基材
102,202,111,211,305,405 配線層
103,109,203,209,304,404 導電性ペースト
104,107,204,207,302,402 芯材
105,205 熱硬化性樹脂
106,206,301,401 内層基板
108,208,212,303,403 未硬化状態の熱硬化性樹脂
110,210 基材A
112,215 4層基板
213 剛性シート
214 複合型プレスシート
320 弾性シート
420 弾性ロール
211',305',405',111' 配線
101,201 Electrically insulating substrate
102,202,111,211,305,405 Wiring layer
103,109,203,209,304,404 Conductive paste
104,107,204,207,302,402 Core material
105,205 Thermosetting resin
106,206,301,401 Inner layer substrate
108,208,212,303,403 Uncured thermosetting resin
110,210 Base material A
112,215 4-layer board
213 Rigid sheet
214 Combined press sheet
320 Elastic sheet
420 Elastic roll
211 ', 305', 405 ', 111' wiring
Claims (22)
外側に位置する少なくとも1つの配線基板は、厚さ方向に貫通する孔の内部に導電性物質が充填され硬化されており、前記複数枚の配線基板の配線層は前記硬化された導電性物質によって電気接続している多層基板であって、
前記硬化された導電性物質の外側に位置する配線層は、周囲より外側に突出していることを特徴とする多層基板。 Multiple wiring boards are stacked,
At least one wiring board located outside is filled and hardened with a conductive substance in a hole penetrating in the thickness direction, and the wiring layers of the plurality of wiring boards are made of the hardened conductive substance. A multi-layer board that is electrically connected,
The multilayer substrate is characterized in that the wiring layer located outside the cured conductive material protrudes outside from the surroundings.
両外層に位置する配線基板は、芯材とその両側の熱硬化性樹脂層で構成されている請求項1に記載の多層基板。 The plurality of wiring boards are laminated with three or more wiring boards,
The multilayer substrate according to claim 1, wherein the wiring boards located in both outer layers are constituted by a core material and thermosetting resin layers on both sides thereof.
未硬化状態の熱硬化性樹脂層を含む芯材と、その両表面の未硬化状態の熱硬化性樹脂層を含み、厚さ方向に貫通する穴に導電性ペーストを充填した未硬化基材を配置し、
外側から配線層を重ね、
全体を厚さ方向に圧縮し、前記未硬化基材を隣接する配線基板表面の配線による凹凸に沿って変形させ、
その後、加熱プレスにより、前記未硬化基材と隣接する配線基板の配線層とを、前記導電性ペーストを熱硬化させた導電性物質により電気接続することにより、前記硬化させた導電性物質の外側に位置する配線層を周囲より外側に突出させる多層基板の製造方法。 On at least one side of the wiring board including the wiring layer provided on both sides of the electrically insulating base material,
An uncured base material including a core material including an uncured thermosetting resin layer and an uncured thermosetting resin layer on both surfaces thereof and filled with a conductive paste in a hole penetrating in the thickness direction. Place and
Overlay the wiring layer from the outside,
Compress the whole in the thickness direction, deform the uncured base material along the unevenness due to the wiring on the adjacent wiring board surface,
Then, by electrically connecting the uncured base material and the wiring layer of the adjacent wiring board by a heat press with a conductive material obtained by thermosetting the conductive paste, the outside of the cured conductive material A method for manufacturing a multilayer substrate, wherein a wiring layer located at a position protrudes outward from the surroundings.
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