JP2005251949A - Wiring board and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数層の導体パターンを有する配線基板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a wiring board having a plurality of conductive patterns and a method for manufacturing the same.
複数層の導体パターンを有する配線基板の製造方法として、例えば下記特許文献1に開示された技術がある。この技術は、配線基板のビア内に導体パターンを形成する金属と合金を形成し得る第1の金属粒子と、層間接続時の加熱温度より高い融点を有する第2の金属粒子とを含むペーストを充填し、加熱加圧することにより配線基板を製造するものである。その際、充填されたペーストは、一体化した導電性組成物となり、複数層の導体パターンは、導体パターンを形成する金属と導電性組成物中の第1の金属とから形成された金属拡散層を介し、電気的に接続される。
As a method for manufacturing a wiring board having a plurality of layers of conductor patterns, for example, there is a technique disclosed in
しかしながら、上記技術では、導体パターンを形成する金属と拡散を生じる第1の金属と、層間接続時の加熱温度より高い融点を有する第2の金属との間で比重や大きさが異なるため、図10に示すようにビア内に2種の金属粒子101(101a及び101b)が均一に入っていない虞がある。図10は、第1の金属粒子101aと第2の金属粒子101bとが充填されたビアホールの断面を示しており、図10(a)のまま加熱加圧すると、図10(b)に示すように適当な金属拡散が生じないため接触不良を起こしてしまう。
However, in the above technique, the specific gravity and size are different between the metal that forms the conductor pattern, the first metal that causes diffusion, and the second metal that has a melting point higher than the heating temperature at the time of interlayer connection. As shown in FIG. 10, there is a possibility that the two kinds of metal particles 101 (101a and 101b) are not uniformly contained in the via. FIG. 10 shows a cross section of the via hole filled with the first metal particles 101a and the
図10(a)において、領域A1は、第2の金属粒子101bが局在化し、第1の金属粒子101aが適正量よりも少ない状態にあり、領域B1は、第1の金属粒子101aが局在化し、第1の金属粒子101aが適正量よりも多い状態にあり、領域C1は、導体パターン近傍ではなく、ビアホールの中程で第1の金属粒子101aが局在化し、第1の金属粒子101aが適性量よりも多い状態にある。
In FIG. 10A, in the region A1, the
図10(b)は、加熱加圧することにより、上記領域A1、B1及びC1の場合における層間接続状態をそれぞれ領域A2、B2及びC2として示している。 FIG. 10B shows interlayer connection states in the case of the regions A1, B1, and C1 as regions A2, B2, and C2, respectively, by applying heat and pressure.
領域A1の状態のように金属拡散を生じる第1の金属粒子101aが適正量より少ない場合、金属拡散が起こらず、領域A2の状態のように導体パターン103との導通は、第2の金属粒子101bの接触のみとなり信頼性が低下してしまう。
When the amount of the first metal particles 101a causing the metal diffusion is smaller than the appropriate amount as in the state of the region A1, the metal diffusion does not occur, and the conduction with the
また、領域B1の状態のように第1の金属粒子101aが適正量より多い場合、領域B2の状態のように第1の金属粒子101aと接触する導体パターン103の金属拡散層の厚みが必要以上に厚くなる。しかし、この金属拡散層自体は脆いため、必要以上に厚い金属拡散層が形成すると接続信頼性を確保することが難しくなってしまう。
In addition, when the amount of the first metal particles 101a is larger than an appropriate amount as in the state of the region B1, the thickness of the metal diffusion layer of the
また、領域C1の状態のように第1の金属粒子101aが局在化している場合、領域C2の状態のように第1の金属粒子101a同士が溶融や凝集を起こしてしまい、体積が著しく減少し、導体パターンとの接触が得られなくなり導通不良を起こす可能性がある。 Further, when the first metal particles 101a are localized as in the state of the region C1, the first metal particles 101a are melted or aggregated as in the state of the region C2, and the volume is remarkably reduced. However, contact with the conductor pattern may not be obtained, and conduction failure may occur.
また、金属拡散を生じる第1の金属粒子101aを大きな粒子として用いることは、拡散不良による導電性の低下やビア内部のボイドによる信頼性の低下の一因となる。そして、この導電性及び信頼性の低下は、配線基板の高密度化によるビアの小径化が進むとさらに深刻なものとなる。 Also, using the first metal particles 101a that cause metal diffusion as large particles contributes to a decrease in conductivity due to a diffusion failure and a decrease in reliability due to voids inside the via. This decrease in conductivity and reliability becomes more serious as the via diameter is reduced by increasing the density of the wiring board.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、複数層の導体パターンを有する配線基板において、層間接続の信頼性が高い配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a wiring board having a high interlayer connection reliability in a wiring board having a plurality of layers of conductor patterns, and a manufacturing method thereof.
そこで、上述した目的を達成するために、本発明は、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材に、導体パターンを複数層有する配線基板において、絶縁基材に設けられたビアホール内に充填されたコート導電粒子が加熱加圧されることにより形成された導電粒子塊と、導電粒子塊を形成するコート導電粒子を形成する金属と導体パターンを形成する金属との拡散により形成される該導電粒子塊と導体パターンとを電気的に接続する金属拡散層とを有している。ここで、コート導電粒子は、層間接続時の加熱温度よりも高い融点を有する第2の金属からなる心材と、導体パターンを形成する金属と金属拡散を生じる第1の金属からなる表面層とを有するものである。 Accordingly, in order to achieve the above-described object, the present invention provides a coated conductive material filled in a via hole provided in an insulating base material in a wiring board having a plurality of conductor patterns on an insulating base material made of a thermoplastic resin. Conductive particle lump and conductor formed by diffusion of conductive particle lump formed by heating and pressurizing particles, coated conductive particle forming conductive particle lump and metal forming conductor pattern A metal diffusion layer electrically connecting the pattern. Here, the coated conductive particles include a core material made of a second metal having a melting point higher than the heating temperature at the time of interlayer connection, a metal forming a conductor pattern, and a surface layer made of a first metal that causes metal diffusion. It is what you have.
また、本発明は、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材に、導体パターンを複数層有する配線基板の製造方法において、絶縁基材にビアホールを形成し、ビアホール内に層間接続時の加熱温度よりも高い融点を有する第2の金属からなる心材と、導体パターンを形成する金属と金属拡散を生じる第1の金属からなる表面層とを有するコート導電粒子を充填する。そして、加熱加圧することにより、コート導電粒子の導電粒子塊を形成するとともに、導体パターン金属と上記第1の金属との金属拡散層により複数層の導体パターンを電気的に接続させ、導電粒子塊の空隙及び導体パターンと導電粒子塊との空隙に熱可塑性樹脂を流入させる。 Further, the present invention provides a method for manufacturing a wiring board having a plurality of conductor patterns in an insulating base material made of a thermoplastic resin, wherein a via hole is formed in the insulating base material, and the heating temperature at the time of interlayer connection is higher in the via hole. Coated conductive particles having a core material made of a second metal having a melting point, a metal that forms a conductor pattern, and a surface layer made of a first metal that causes metal diffusion are filled. Then, by heating and pressurizing, a conductive particle lump of the coated conductive particles is formed, and a plurality of conductive patterns are electrically connected by the metal diffusion layer of the conductor pattern metal and the first metal, and the conductive particle lump is formed. The thermoplastic resin is allowed to flow into the gaps and the gaps between the conductive pattern and the conductive particle mass.
複数層の導体パターンを接続する層間接続材料であるコート導電粒子は、第2の金属からなる心材の表面に導体パターンの金属と金属拡散を生じる第1の金属がコーティングされていることにより、金属組成が導電粒子あたりほぼ同一となるため、ビアホール内の金属組成を局在化することなく均一化させることができる。これにより、コート導電粒子が接触した部分のみに金属間化合物層を形成させることができる。また、第1の金属はコーティングされているため、第1の金属が占める体積は粒子のように大きくならない。したがって、金属拡散により層間接続させた後、加熱加圧を急速に行っても体積収縮しにくいためボイドの発生が少ない。これらのことにより、ビアの接続信頼性が向上するとともに加熱加圧工程の効率を向上させることが可能となる。 The coated conductive particles, which are interlayer connection materials for connecting a plurality of conductor patterns, are formed by coating the surface of the core material made of the second metal with the metal of the conductor pattern and the first metal that causes metal diffusion. Since the composition is almost the same for each conductive particle, the metal composition in the via hole can be made uniform without being localized. Thereby, an intermetallic compound layer can be formed only in the part which the coated electroconductive particle contacted. In addition, since the first metal is coated, the volume occupied by the first metal is not as large as particles. Therefore, after the interlayer connection is made by metal diffusion, the volume shrinkage hardly occurs even if the heating and pressurization is rapidly performed, so that the generation of voids is small. As a result, via connection reliability can be improved and the efficiency of the heating and pressing process can be improved.
また、心材となる第2金属の表面に第3の金属からなる中間層を設けることにより、心材となる第2金属に対して表面層を形成する第1の金属が及ぼす影響を軽減することが可能となる。例えば、第2の金属に対して第1の金属が非常に容易に拡散してしまう場合、第1の金属と拡散しにくい第3の金属を第2の金属にコーティングすることにより、第2の金属に第1の金属が拡散しにくくなり、第1の金属は粒子外の導体パターンや導電粒子同士と効率的に金属拡散させることができる。また、第2の金属に対して直接第1の金属をコーティングしにくい場合にも、中間層である第3の金属をコーティングすることにより第1の金属のコーティングが可能となる。 Further, by providing an intermediate layer made of the third metal on the surface of the second metal serving as the core material, the influence of the first metal forming the surface layer on the second metal serving as the core material can be reduced. It becomes possible. For example, when the first metal diffuses very easily with respect to the second metal, the second metal is coated with a second metal that is difficult to diffuse with the first metal. It becomes difficult for the first metal to diffuse into the metal, and the first metal can be efficiently diffused with the conductive pattern outside the particles and between the conductive particles. Even when it is difficult to coat the first metal directly on the second metal, the first metal can be coated by coating the third metal as the intermediate layer.
また、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材は、第1の金属の融点よりも高い軟化点を有し、層間接続工程の加熱加圧する際の温度を第1の金属の融点以上、且つ基材樹脂の軟化点未満の温度に制御することにより、導電粒子塊と導体パターンを形成する金属との金属拡散中に樹脂の軟化・流動が発生しないため、ビア内に基材樹脂が流れ込むことはない。これによりコート導電粒子が一体化した導電粒子塊の形成及び粒子と導体パターン間の金属拡散層の形成は、基材樹脂に阻害されることないため、安定した層間導通が得られる。そして、その後さらに加熱し、導体パターンとビア充填粒子間の空隙及びビア粒子同士の空隙に絶縁基材の樹脂を流入させることにより、層間接続の強度が補強されるため、金属拡散層が有する脆性が緩和し、信頼性が向上する。 The insulating base material made of a thermoplastic resin has a softening point higher than the melting point of the first metal, and the temperature at the time of heating and pressurizing in the interlayer connection step is equal to or higher than the melting point of the first metal. By controlling the temperature below the softening point, the resin does not soften or flow during metal diffusion between the conductive particle lump and the metal forming the conductive pattern, so that the base resin does not flow into the via. Thereby, since formation of the conductive particle lump in which the coated conductive particles are integrated and formation of the metal diffusion layer between the particles and the conductor pattern are not hindered by the base resin, stable interlayer conduction is obtained. Then, the brittleness of the metal diffusion layer is increased because the strength of the interlayer connection is reinforced by further heating and allowing the resin of the insulating base material to flow into the gap between the conductor pattern and the via filling particles and the gap between the via particles. Will ease and improve reliability.
本発明の具体例として示す配線基板は、その製造過程において、層間の導体パターンを接続する層間接続部に、導体パターンを形成する金属と金属拡散を起こす金属がコーティングされたコート導電粒子を充填することにより、導体パターン間の接続に高い信頼性を得るものである。 In the manufacturing process of the wiring board shown as a specific example of the present invention, the conductive layer coated with the metal that forms the conductive pattern and the metal that causes the metal diffusion is filled in the interlayer connection part that connects the conductive pattern between the layers. Thus, high reliability is obtained for the connection between the conductor patterns.
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本実施形態における配線基板の製造方法をその工程順に示す断面図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a wiring board according to this embodiment in the order of steps.
図1(a)に示すように、片面もしくは両面が粗化された銅箔等の金属箔1と、絶縁基材の熱可塑性樹脂フィルム2、例えば、厚さ25〜100μmの液晶ポリマー(LCP)などからなる熱可塑性樹脂フィルム2とを熱融着や接着等により貼り着け(図1(b))、金属箔1をエッチングすることにより、導体パターン3を形成する(図1(c))。
As shown in FIG. 1 (a), a
ここで、熱可塑性樹脂フィルム2は、加熱プレスにより融着が可能であり、基板に部品をはんだづけする工程等に必要な耐熱性を有する樹脂からなっている。したがって、熱可塑性樹脂フィルム2には、液晶ポリマー以外に、例えば、結晶性ポリマーであるポリエーテルエーテルケトン(PEEK:融点334℃)、ポリフェニレンスルフィド(PPS:融点278℃)や、非晶性ポリマーであるポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルサルホン(PES)などの樹脂を用いることができる。また、金属箔1には、銅以外に、例えば銀、ニッケルなどの導電性を有するものを用いることができる。
Here, the
次に、図1(d)に示すように、図1(c)の熱可塑性樹脂フィルム2の導体パターン3側から所定の位置に炭酸ガスレーザを照射することにより、底部に導体パターン3が露出した有底ビアホール4を形成する。レーザによる有底ビアホール4の形成には、炭酸ガスレーザ以外にUV−YAGレーザ、エキシマレーザなどのレーザ光を用いることができる。また、必要であれば有底ビアホール4の形成後、できあがったビア底面をデスミア処理(スミア除去)してもよい。デスミア処理には、過マンガン酸塩などを用いたケミカルデスミア、又は、プラズマ、エキシマレーザなどを用いた物理デスミアを用いることができる。
Next, as shown in FIG.1 (d), the
次に、図1(e)に示すように、基材に形成された有底ビアホール4にコート導電粒子5(層間接続材料)を充填する。具体的には、コート導電粒子5を有機溶剤に分散させペースト状にしたものを、有底ビアホール4に位置合わせした開口部を有するメタルマスクを用いて、有底ビアホール4内に印刷充填する。充填後は有機溶剤を乾燥する工程を加えてもよい。また、有底ビアホール4内へのペーストの充填は、先のスクリーン印刷を含む印刷法、ペーストをノズルから吐出させるディスペンス法、転写法でも可能である。なお、コート導電粒子粉を充填する前段でビアホール以外の部分を離型フィルムでマスキングを施すことが好ましい。また、ペースト化することなくコート導電粒子のみを散布法、振動法により充填することも可能である。
Next, as shown in FIG. 1 (e), coated conductive particles 5 (interlayer connection material) are filled into the bottomed via
なお、コート導電粒子5を充填する前に、ビア底面の導体パターン3をソフトエッチング、還元処理等をすることが好ましい。これにより、後述する層間接続時の固相拡散が一層良好に行われる。さらに、ソフトエッチング、還元処理等されたビア底面に、コート導電粒子5の表面層である第1の金属と金属拡散を起こし、且つ、酸化されにくい金属層を形成させてもよい。これにより、ビア底面とコート導電粒子5の表面層との間でさらに良好な金属拡散が生じる。
Before filling the coated
コート導電粒子5は、導体パターン3を形成する金属と金属拡散を生じる第1の金属を、後述する層間接続時の加熱温度よりも高融点を有する第2の金属からなる心材表面に略均一にコーティングしたものである。第1の金属には、スズ及びインジウムのいずれかが含まれるか、スズ、銀、銅、亜鉛、鉛、アンチモン、ビスマス、パラジウム、インジウム及び金の少なくとも2種からなるはんだを使用することが好ましい。なお、はんだは、環境の観点より鉛を含まないことがより好ましい。また、第2の金属には、銅、銀、金、亜鉛、パラジウム及びニッケルのうち、1以上の金属が含まれる。また、第2金属からなる心材の表面に第1金属からなる表面層を形成する際、心材の表面を還元することが好ましい。これにより、コーティングが容易となるとともに導電性が向上する。この第1の金属からなる表面層は、真空蒸着法、化学蒸着法(CVD法)、物理蒸着法(PVD法)、電気めっき法、溶融法等により形成される。
The coated
また、熱可塑性樹脂フィルム2は、第1の金属の融点よりも高い軟化点を有することが好ましい。なお、軟化点は、結晶性ポリマーではガラス転移点、液晶ポリマーでは液晶転移点、非結晶性ポリマーではプレス時に圧力をかけた際融着する温度を示すこととする。
Moreover, it is preferable that the
次に、片面に導体パターン3が形成され、有底ビアホール4内にコート導電粒子5が充填された片面導体パターンフィルム(図1(e))を、図1(f)に示すように、複数枚積層する。本実施形態では、下方側の2枚の片面導体パターンフィルムは導体パターン3が設けられた側を下側として、上方側の2枚の片面導体パターンフィルムは導体パターン3が設けられた側を上側として積層する。すなわち、中央の2枚の片面導体パターンフィルムを導体パターン3が形成されていない面同士に向かい合わせて積層し、残りの2枚の片面導体パターンフィルムは、導体パターン3が形成された面と導体パターン3が形成されていない面とを向かい合わせて積層する。
Next, as shown in FIG. 1F, a plurality of single-sided conductor pattern films (FIG. 1E) in which the
このように積層された4枚の片面導体パターンフィルムは、上下両面から真空加熱プレス機により第1の金属の融点以上、且つ基材樹脂の軟化点未満の温度で加圧される。これにより、コート導電粒子5が一体化した導電粒子塊が形成されるとともに、コート導電粒子5と導体パターン3間の金属拡散層が形成される。この間、樹脂の軟化・流動が発生せず、ビア内に基材樹脂が流れ込むことはない。そして、その後基材樹脂の軟化点以上の温度で加熱することで、導体パターン3と導電粒子塊間の空隙及び導電粒子塊の空隙に絶縁基材樹脂を流入させるとともに、熱可塑性樹脂フィルム2同士を一体化させる。このような温度制御によれば、層間導通が確実に確保されてから基材樹脂が流入するため、ビア導通が阻害されることはなく、信頼性が高い層間接続を行うことができる。
The four single-sided conductor pattern films laminated in this way are pressed from above and below by a vacuum heating press at a temperature not lower than the melting point of the first metal and lower than the softening point of the base resin. Thereby, a conductive particle lump in which the coated
なお、真空加熱プレス機により制御される温度、圧力及び時間は、232〜350℃、2〜30MPa及び5〜30分の範囲である。 The temperature, pressure and time controlled by the vacuum heating press are in the range of 232 to 350 ° C., 2 to 30 MPa and 5 to 30 minutes.
上述のような製造方法により、図1(g)に示すような多層配線基板を得ることができる。この各片面導体パターンフィルムの樹脂は、同じ熱可塑性樹脂材料によって形成されているので、加熱により軟化し、加圧により確実に一体化する。 A multilayer wiring board as shown in FIG. 1G can be obtained by the manufacturing method as described above. Since the resin of each single-sided conductor pattern film is formed of the same thermoplastic resin material, it is softened by heating and reliably integrated by pressurization.
なお、上記配線基板の製造方法では、金属箔1と熱可塑性フィルム2とを貼り着け、導体パターン3が片面に形成された片面導体パターンフィルムを複数枚積層させることとしたが、後述するように配線基板の外側両面に金属箔1を真空加熱プレス機により貼り着け、その後、導体パターン3を形成してもよい。
In the above wiring board manufacturing method, the
次に、コート導電粒子5の表面層を形成する第1の金属にスズ、心材を形成する第2の金属に銅を用いた場合の層間接続メカニズムについて図2及び図3を参照し説明する。図2はビアホール内の状態を模式的に示す部分拡大図であり、図3は配線基板断面のSEM写真である。
Next, an interlayer connection mechanism when tin is used as the first metal forming the surface layer of the coated
真空加熱プレス機による加熱前、図2(a)に示すように、ビアホール内には、銅からなる心材21の表面にスズからなる表面層22を有するコート導電粒子5が充填されている。そして、真空加熱プレス機を用いて、スズの融点(232℃)以上、且つ基材樹脂の軟化点未満の温度で加熱加圧する。これにより、接触しているコート導電粒子5の表面層のスズ同士が金属拡散するとともに、スズがコート導電粒子5の表面層から心材の銅へ拡散し、図2(b)に示すようなコート導電粒子5が一体化した導電粒子塊24が形成される。
Before heating by the vacuum heating press, as shown in FIG. 2A, the via hole is filled with coated
また、導電粒子塊24が形成されるとともに、導体パターン3と接しているコート導電粒子5は、導体パターン3に圧接されることにより、コート導電粒子5の表面層22のスズ成分と、導体パターン3を構成する銅とが相互に拡散し、導体パターン3とコート導電粒子5との界面に金属拡散層25を形成する。これにより、導体パターン3間の層間接続が導電粒子塊24を介して確保される。
In addition, the
そして、さらに加熱加圧を続けることにより、図2(c)に示すように、加熱により軟化した熱可塑性樹脂フィルム2の樹脂が導体パターン3と導電粒子塊24との間の空隙及び導電粒子塊24内の空隙に浸入し、導電粒子塊ビアが補強される。これにより熱応力などによる温度衝撃等に対する機械的信頼性を確保することができる。
Further, by continuing the heating and pressurization, as shown in FIG. 2C, the resin of the
図3は、上述した方法により製造された配線基板の断面のSEM(Scanning Electron Microscope)写真である。図3(a)に示すように、導体パターン3間の接続は、コート導電粒子5により行われている。また、図3(b)に示すように、導体パターン3間には、コート導電粒子5間の金属拡散層5a及び導体パターン3の金属とコート導電粒子5との間の金属拡散層5bが形成されている。
FIG. 3 is an SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of a cross section of the wiring board manufactured by the above-described method. As shown in FIG. 3A, the connection between the
このように、複数層の導体パターンを接続する層間接続材料にコート導電粒子5を用いることにより、層間接続部となるビア内の金属組成は局在化することなく均一化する。また、コート導電粒子5の表面層22のスズは、他のコート導電粒子や導体パターンなどと接触した部分のみに金属拡散を起こすので、金属間化合物層の厚みは、必要量にコントロールされる。
As described above, by using the coated
次に、図4に示すように第2の金属からなる心材41bと第1の金属からなる表面層41aとの間に、第3の金属からなる中間層41cを有するコート導電粒子41を用いた場合について説明する。なお、配線基板の製造方法は、コート導電粒子が異なる他は上記方法と同様である。
Next, as shown in FIG. 4, the coated conductive particles 41 having the
コート導電粒子41は、第2の金属からなる心材41bの表面に中間層41cとなる第3の金属がめっきされ、さらにその中間層41cの表面に表面層41aとなる第1の金属がめっきされている。第1の金属には、スズ及びインジウムのいずれかが含まれるか、スズ、銀、銅、亜鉛、鉛、アンチモン、ビスマス、パラジウム、インジウム及び金の少なくとも2種からなるはんだを使用することが好ましい。なお、はんだは、環境の観点より鉛を含まないことがより好ましい。また、第2の金属は、銅、銀、金、亜鉛、パラジウム及びニッケルのうち、1以上の金属を含むことが好ましい。
In the coated conductive particles 41, the surface of the
第3の金属は、上記第1及び第2の金属の組み合わせにより、上記第1及び第2の金属と異なる様々な金属を用いることができる。例えば、第2の金属に対して第1の金属が非常に容易に拡散してしまう場合、第1の金属と拡散しにくい第3の金属を第2金属にコーティングすることにより、第2の金属に第1の金属が拡散しにくくなり、第1の金属は粒子外の導体パターンや導電粒子同士と効率的に金属拡散させることができる。すなわち、第1の金属が第2の金属中へ拡散する拡散速度に比べ、第1の金属が第3の金属中へ拡散する拡散速度の方が小さくなるような金属を選択する。このような第3の金属を中間層41cに選ぶことにより、表面層41aの第1の金属が心材41bの第2の金属に拡散するのを防ぐことができる。
As the third metal, various metals different from the first and second metals can be used depending on the combination of the first and second metals. For example, when the first metal diffuses very easily with respect to the second metal, the second metal is coated by coating the second metal with a third metal that is difficult to diffuse with the first metal. The first metal is less likely to diffuse, and the first metal can be efficiently diffused with the conductive pattern outside the particles and between the conductive particles. That is, a metal is selected such that the diffusion rate at which the first metal diffuses into the third metal is smaller than the diffusion rate at which the first metal diffuses into the second metal. By selecting such a third metal as the
また、第2の金属に対して直接第1の金属をコーティングしにくい場合にも、中間層である第3の金属をコーティングすることにより第1の金属のコーティングが可能となる。すなわち、中間層41cを形成する第3の金属のイオン化傾向が、第1の金属と第2の金属との中間に位置するように選択する。これにより、第1の金属と第2の金属とのイオン化傾向が大きく離れているために、第2の金属からなる心材41bの表面に第1の金属を直接めっきすることが困難な場合でも、中間層41cを介してめっきすることができる。
Even when it is difficult to coat the first metal directly on the second metal, the first metal can be coated by coating the third metal as the intermediate layer. In other words, the ionization tendency of the third metal forming the
ここで、コート導電粒子の心材を形成する金属に銅よりも硬度が小さい銀を用いた場合の層間接続メカニズムについて図4を参照し説明する。心材41bに銀を用いることにより、心材に銅を用いるよりも導体パターン3と導電粒子塊43間の空隙及び導電粒子塊43内の空隙を微小にし、さらに高い層間導電性を確保することを目的としている。
Here, an interlayer connection mechanism in the case where silver whose hardness is smaller than copper is used for the metal forming the core of the coated conductive particles will be described with reference to FIG. By using silver for the
コート導電粒子41は、表面層41aを形成する第1の金属にスズ、心材41bを形成する第2の金属に銀及び中間層41cを形成する第3の金属に銅を用いて形成されており、スズが銀中へ拡散する拡散速度に比べ、スズが銅中へ拡散する拡散速度の方が小さいため、銀からなる心材41bに表面層41aのスズが拡散しにくくなっている。
The coated conductive particles 41 are formed using tin as the first metal forming the surface layer 41a, silver as the second metal forming the
真空加熱プレス機による加熱前、ビアホール内は、図4(a)に示すように、コート導電粒子41が充填されている。そして、真空加熱プレス機を用いて、スズの融点(232℃)以上、且つ基材樹脂の軟化点未満の温度で加熱加圧すると、接触しているコート導電粒子41の表面のスズ同士が金属拡散すると同時に、スズは銅からなる中間層41c及び銀からなる心材41bへ拡散を始め、図4(b)に示すように、粒子表面近傍にスズと銅及びスズと銀との金属拡散層42が形成される。また、ビアホール内には、一体化した導電粒子塊43が形成される。
Before heating by the vacuum heating press, the via hole is filled with coated conductive particles 41 as shown in FIG. And when the heating and pressurization is performed at a temperature not lower than the melting point of tin (232 ° C.) and lower than the softening point of the base resin by using a vacuum heating press, tin on the surface of the coated conductive particles 41 in contact with each other is metal. Simultaneously with the diffusion, tin begins to diffuse into the
また、導電粒子塊43が形成されると同時に、導体パターン3と接しているコート導電粒子41は、導体パターン3に圧接されることにより、導電粒子塊43中のスズ成分と、導体パターン3を構成する銅とが相互に拡散し、導体パターン3との界面に金属拡散層44を形成し、層間の導通を確保する。
At the same time that the
また、心材41bに銅よりも硬度が小さい銀を用いているため、加圧時に銀粒子が変形し、導体パターン3と導電粒子塊43間の空隙及び導電粒子塊43内の微小な空隙が銅を心材とするよりも生じにくい。したがって、導体パターン3と導電粒子塊43間の空隙及び導電粒子塊43内の空隙に基材樹脂を浸入させなくても熱応力などによる温度衝撃に対する信頼性を確保することが可能となる。
Further, since silver having a hardness lower than that of copper is used for the
このように、コート導電粒子41は、表面層41aを形成する第1の金属にスズ、心材41bを形成する第2の金属に銀及び中間層41cを形成する第3の金属に銅を用いて形成されていることにより、イオン化傾向が大きく離れている銀とスズを直接めっきすることが可能となる。また、スズが銀中へ拡散する拡散速度に比べ、スズが銅中へ拡散する拡散速度の方が小さいため、銅の中間層は心材41b内へのスズの拡散を抑制し、導体パターンである銅との接続にスズを有効に使用できる。
Thus, the coated conductive particles 41 use tin as the first metal that forms the surface layer 41a, silver as the second metal that forms the
なお、上記配線基板の製造方法において、図2(f)に示すように片面導体パターンフィルムを積層させたが、層間接続が必要な多層配線基板や両面配線基板を得るための構成であれば、この層数や積層パターンに限定されるものではない。 In the above wiring board manufacturing method, the single-sided conductor pattern film is laminated as shown in FIG. 2 (f). However, if it is a structure for obtaining a multilayer wiring board or double-sided wiring board that requires interlayer connection, The number of layers and the laminated pattern are not limited.
例えば、図5に示すように、導体パターンを形成するための銅箔が貼着された片面フィルム5aと、基材の片面に導体パターンが形成された片面導体パターンフィルム5bと、銅箔5cとを積層し、加熱プレスした後、両面の銅箔5cをパターニングして多層配線基板を得るものであってもよい。
For example, as shown in FIG. 5, a single-
また、図6に示すように、片面導体パターンフィルム6aと、基材の両面に導体パターンが形成された両面基板6bとを積層し、加熱プレスして多層配線基板を得るものであってもよい。 Moreover, as shown in FIG. 6, the single-sided conductor pattern film 6a and the double-sided board 6b in which the conductor pattern was formed on both surfaces of the base material may be laminated and heated to obtain a multilayer wiring board. .
さらに、図7に示すように、基材の両面に導体パターンが形成された両面基板7aの両面に、ビアホール内にコート導電粒子を充填した樹脂フィルム7bを積層し、さらにその両面に銅箔7cを積層し、加熱プレスした後、両面の銅箔7cをパターニングして多層配線基板を得るものであってもよい。
Further, as shown in FIG. 7,
さらにまた、図8に示すように、ビアホール内にコート導電粒子を充填した樹脂フィルム8aの両面に、導体パターンを形成するための銅箔8bを積層し、加熱プレスした後、両面の銅箔8bをパターニングして両面配線基板を得るものであってもよい。 Furthermore, as shown in FIG. 8, copper foils 8b for forming a conductor pattern are laminated on both surfaces of a resin film 8a filled with coated conductive particles in via holes, heated and pressed, and then copper foils 8b on both sides are formed. The double-sided wiring board may be obtained by patterning.
また、図9に示すように、導体パターンを形成するための銅箔9aが貼着された片面フィルム9bと銅箔9cとを積層し、加熱プレスした後、両面の銅箔9a、9cをパターニングして両面配線基板を得るものであってもよい。 Moreover, as shown in FIG. 9, after laminating | stacking the single-sided film 9b and the copper foil 9c with which the copper foil 9a for forming a conductor pattern was stuck and heat-pressing, patterning the copper foils 9a and 9c of both surfaces Thus, a double-sided wiring board may be obtained.
1 金属箔、 2 熱可塑性樹脂フィルム、 3 導体パターン、 4 有底ビアホール、 5 コート導電粒子、 21 心材、 22 表面層、 23 金属拡散層、 24 導電粒子塊、 25 金属拡散層、 41 コート導電粒子、 42 金属拡散層、 43 導電粒子塊、 44 金属拡散層、 101 金属粒子、 102 絶縁基材、 103 導体パターン
DESCRIPTION OF
Claims (12)
上記絶縁基材に設けられたビアホール内に充填されたコート導電粒子が加熱加圧されることにより形成された導電粒子塊と、
上記コート導電粒子を形成する金属と上記導体パターンを形成する金属との拡散により形成される該導電粒子塊と導体パターンとを電気的に接続する金属拡散層とを有し、
上記コート導電粒子は、層間接続時の加熱温度よりも高い融点を有する第2の金属からなる心材と、上記導体パターンを形成する金属と金属拡散を生じる第1の金属からなる表面層とを有する
ことを特徴とする配線基板。 In an insulating substrate made of a thermoplastic resin, in a wiring board having a plurality of conductor patterns,
Conductive particle mass formed by heating and pressurizing the coated conductive particles filled in the via holes provided in the insulating base material,
A metal diffusion layer that electrically connects the conductive particle mass formed by diffusion of the metal forming the coated conductive particles and the metal forming the conductive pattern and the conductive pattern;
The coated conductive particles have a core material made of a second metal having a melting point higher than the heating temperature at the time of interlayer connection, and a surface layer made of a metal that forms the conductor pattern and a first metal that causes metal diffusion. A wiring board characterized by that.
上記第3の金属は、上記第2の金属中への拡散速度が上記第2の金属中への上記第1の金属の拡散速度よりも小さい金属、及び/又はイオン化傾向が上記第1の金属と上記第2の金属との間に位置する金属である
ことを特徴とする請求項1記載の配線基板。 The coated conductive particles have an intermediate layer made of a third metal between a core material made of the second metal and a surface layer made of the first metal,
The third metal is a metal whose diffusion rate into the second metal is smaller than the diffusion rate of the first metal into the second metal, and / or whose ionization tendency is the first metal. The wiring board according to claim 1, wherein the wiring board is a metal positioned between the first metal and the second metal.
上記絶縁基材にビアホールを形成する形成工程と、
上記ビアホール内に層間接続時の加熱温度よりも高い融点を有する第2の金属からなる心材と、上記導体パターンを形成する金属と金属拡散を生じる第1の金属からなる表面層とを有するコート導電粒子を充填する充填工程と、
加熱加圧することにより、上記コート導電粒子の導電粒子塊を形成するとともに、上記導体パターンの金属と上記第1の金属との金属拡散層を形成し、上記複数層の導体パターンを電気的に接続する接続工程と
を有することを特徴とする配線基板の製造方法。 In the method of manufacturing a wiring board having a plurality of conductor patterns on an insulating base material made of a thermoplastic resin,
Forming a via hole in the insulating substrate;
Coat conductivity having a core material made of a second metal having a melting point higher than the heating temperature at the time of interlayer connection in the via hole, and a surface layer made of the metal forming the conductor pattern and the first metal causing metal diffusion. A filling step of filling the particles;
By heating and pressurizing, a conductive particle lump of the coated conductive particles is formed, a metal diffusion layer of the metal of the conductor pattern and the first metal is formed, and the conductor patterns of the plurality of layers are electrically connected. A method for manufacturing a wiring board, comprising: a connecting step.
上記第3の金属は、上記第2の金属中への拡散速度が上記第2の金属中への上記第1の金属の拡散速度よりも小さい金属、及び/又はイオン化傾向が上記第1の金属と上記第2の金属との間に位置する金属である
ことを特徴とする請求項9記載の配線基板の製造方法。 The coated conductive particles have an intermediate layer made of a third metal between a core material made of the second metal and a surface layer made of the first metal,
The third metal is a metal whose diffusion rate into the second metal is smaller than the diffusion rate of the first metal into the second metal, and / or whose ionization tendency is the first metal. The method of manufacturing a wiring board according to claim 9, wherein the metal is located between the first metal and the second metal.
The method for manufacturing a wiring board according to claim 9, wherein the thermoplastic resin has a softening point higher than a melting point of the first metal.
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