JP2006120934A - 多層配線板用基板材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
基板材の多層化時に接着層が流動性をもつことにより、基板材の積層体に波打ち状の歪みが生じることを回避し、電子部品の実装性能の向上を図ること。
【解決手段】
絶縁性基材１１の一方の面に導体パターン１５を形成し、絶縁性基材１１の他方の面には複数個の非導電性突起１３を設ける。
【選択図】図２

Description

この発明は、多層配線板用基板材およびその製造方法に関し、特に、電子部品を実装するする配線板やパッケージ基板の表面実装密度を向上せしめるために２層以上の多層のプリント配線板（ＰＷＢ）ための銅張積層板のような多層配線板用基板材およびその製造方法に関するものである。

電子機器の軽薄短小化、半導体チップや部品の小型化および端子の狭ピッチ化に伴いプリント配線板（配線基板）にも実装面積の縮小や配線の精細化が進んでいる。同時に、情報関連機器では、信号周波数の広帯域化に対応して部品間を連結する配線の短距離化が求められており、高密度、高性能を達成するためのプリント配線板の多層化は必要不可欠となっている。

多層プリント配線板（多層配線板）には、絶縁性基材にバイヤホールを形成し、そのバイヤーホールに導電性樹脂組成物（導電性ペースト）を充填することによって基板表裏の導通（層間導通）を得るもの（例えば、特許文献１、２）、絶縁性基材をポリイミド等の可撓性樹脂フィルムで構成したものがある（例えば、特許文献３）。また、多層プリント配線板の高密度化に伴い、配線板に形成される配線パターン（導体パターン）の微細化が進み、積層数が多くなる傾向がある。

プリント配線板の多層積層の層間接続技術としては、上記の導電性樹脂組成物を用いた多層プリント配線板が実用化され、多層プリント配線板の用途が急速に拡大し始めている。導電性ペーストを用いた多層プリント配線板では、スクリーン印刷法によって導電性ペーストをプリント配線板の絶縁性基材に形成されたバイヤホールに作業性よく高速度で充填でき、めっきによるものに比べて生産性が著しく高い。

また、絶縁性基材の一方の面に配線パターンをなす導体層を有する銅箔付きフィルムを出発材として、絶縁性基材の表面（導体層とは反対側の表面）にＰＥＴ等によるカバーレイ（マスクフィルム）を形成してバイヤホールを設け、カバーレイ側からスクリーン印刷法等によって導電ペーストの充填を行ない、導電性ペーストを仮硬化させた後に、カバーレイを除去することにより、カバーレイの厚さに相当する高さの導電性ペーストによる突起部を形成した多層プリント配線板が提案されている（例えば、特許文献４、５、６）。

この多層プリント配線板では、多層化工程時のプレス圧によって導電性ペースト突起部を導通相手の配線パターン表面に押し付けたり、突き刺したりすることにより、バイアホールの導電性ペーストと配線パターンとの導通接触をよくし、導電性ペーストと配線パターンとの接触抵抗を下げることが行なわれている。

しかし、この手法を用いると、多層化工程のプレス時に、導電性ペーストによる突起と層間接着を行う接着剤の硬さとが異なるために、厚さ方向に歪みを生じると云う問題点がある。導電性ペーストによる突起部を有する多層プリント配線板用基板材による多層プリント配線板の問題点を図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

この多層プリント配線板は、２枚の基板材１００と１１０とを積層接着したものである。

上層の基板材１００は、ポリイミド樹脂フィルム等による絶縁性基材１０１の一方の面（上面）に導体パターン１０２を形成され、絶縁性基材１０１の他方の面（下面）にフィルム状接着層１０３を貼り合わされ、絶縁性基材１０１とフィルム状接着層１０３にあけられたバイヤホール１０４に導電性ペースト１０５が充填され、フィルム状接着層１０３の側に導電性ペースト１０５による突起部１０６を有する。

最下層の基板材１１０は、ポリイミド樹脂フィルム等による絶縁性基材１１１の一方の面（上面）に導体パターン１１２を形成されている。

基板材１００と１１０は、加熱プレスによってフィルム状接着層１０３によって互いに接着される。突起部１０６は図７（ｂ）に示されているように、積層時に、下層の基板材１１０の導体パターン１１２に密着し、電気的接続を強化する役割をはたす。

しかし図７（ｂ）や図８に示されているように、加熱プレスによる基板材１１０、１１０の積層では、接着層１０３が流動性をもち、しかも、導電性ペースト１０５の突起１０６が接着層１０３に比べ硬いことから、積層体に波打ち状の歪みを生じる。この波打ち状の歪みは、絶縁性基材１０１がポリイミド等の可撓性フィルムで構成されているフレキシブルプリント配線板において顕著になる。そして、このような波打ち状の歪みは、電子部品の実装性能を阻害する原因になる。また、図８に示されているように、ビア・オン・ビアでない層間導通部では、その接続信頼性に支障をきたす。
特開平６−３０２９５７号公報 特開平９−８２８３５号公報 特開２００１−２３７５１２号公報 特開平７−１４７４６４号公報 特開２００２−２６５２２号公報 特開２００２−３５３６１９号公報

この発明が解決しようとする課題は、基板材の多層化時に接着層が流動性をもつことにより、基板材の積層体、つまり多層プリント配線板に波打ち状の歪みが生じることを回避し、電子部品の実装性能の向上を図ることである。

この発明による多層配線板用基板材は、絶縁性基材の一方の面に導体層を有し、前記絶縁性基材の他方の面に複数個の非導電性突起を有する。

この発明による多層配線板用基板材は、好ましくは、前記突起が非導電性フィラーと接着剤の混合物もしくは非導電性無機材料フィラーと無機ポリマーの混合物により構成されている。

また、この発明による多層配線板用基板材は、絶縁性基材が可撓性材料により構成されている。

この発明による多層配線板用基板材は、好ましくは、前記絶縁性基材の前記他方の面に接着層が形成され、当該接着層が前記突起を内包する。

この発明による多層配線板用基板材の製造方法は、一方の面に導体層を有する絶縁性基材の他方の面に複数個の非導電性突起をスクリーン印刷によって形成する。

この発明による多層配線板用基板材の製造方法は、好ましくは、前記絶縁性基材の前記他方の面にフィルム状接着層をプレスもしくはロールラミネーションにより形成する。

この発明による多層配線板用基板材では、非導電性突起が接着層中の支柱となり、非導電性突起が歪み抑制に作用し、層間の歪みを抑えることが可能となる。これら歪み抑制を行う突起は非導電性材料で構成されているため、導通目的のバイヤホール以外の部分に自由に配置することができ、そのサイズも自由に選択できる。

この発明による多層配線板用基板材の一つの実施の形態を、図１を参照して説明する。

この実施の形態の多層配線板用基板材１０は、ポリイミド、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマ等による可撓性の絶縁性基材１１の一方の面１１Ａに導体パターン形成のための銅箔等による導体層１２を有する積層板構造で、絶縁性基材１１の他方の面１１Ｂに複数個の非導電性突起１３を有する。

非導電性突起１３は、シリカ、窒化ボロン等の非導電性無機材料フィラーとエポキシ樹脂系等の接着剤との混合物、もしくは非導電性無機材料フィラーとポリシロキサン等の無機ポリマーとの混合物、あるいは光硬化型樹脂等によって構成される。

非導電性突起１３は、その他、電気絶縁性を有しているものであればよく、バイアホールの穴あけに支障を与えず、硬化後の硬度が鉛筆硬度で、１Ｈ〜６Ｈ程度の硬度を示すのものを使用することが好ましい。

非導電性突起１３は、スクリーン印刷法、デイスベンス法、インクジェット法等によって、絶縁性基材１１の他方の面１１Ｂの全面に、一様な密度をもって均一分布状態で形成されればよい。

絶縁性基材１１の他方の面１１Ｂには、仮想線によって示されているように、層間接着層をなすポリイミド等によるフィルム状接着層１４を貼り合わせられる。

非導電性突起１３の高さａは、フィルム状接着層１４の厚さｂより小さく設定される。これにより、フィルム状接着層１４が非導電性突起１３を内包し、この状態（積層前）では、非導電性突起１３がフィルム状接着層１４より外部に露呈することがない。

図２（ａ）、（ｂ）は、上述の実施の形態による多層配線板用基板材１０を含む多層プリント配線板の積層前、積層後を示している。多層プリント配線板の上層をなす多層配線板用基板材１０は、導体層１２をエッチングすることにより、絶縁性基材１１の一方の面１１Ａに導体パターン１５を形成される。可撓性絶縁性基材１１の他方の面１１Ｂにはフィルム状接着層１４が貼り合わせられる。

絶縁性基材１１とフィルム状接着層１４にはバイアホール１６があけられている。バイアホール１５には、エポキシ系の銀ペースト等による導電性ペースト１７が充填されている。フィルム状接着層１４の側には導電性ペースト１７よる突起部１８が形成されている。

最下層の多層配線板用基板材２０は、絶縁性基材２１の一方の面２１Ａに、銅箔等による導体パターン２２をエッチング等によって形成されている。

基板材１０と２０は、加熱プレスによってフィルム状接着層１４によって互いに接着される。

この接着積層により、導電性ペースト１７は導体パターン１５と下層の基板材２０の導体パターン２２とを導通接続する層間導通部をなす。導電性ペースト１７による突起部１８は、積層時に、下層の基板材２０の導体パターン２２に密着し、電気的接続を強化する役割をはたす。

このような積層接着工程において、接着層１４中に非導電性突起１３があることにより、非導電性突起１３が接着層１４中で、耐圧縮の支柱となる。

この非導電性突起１３による耐圧縮の支柱効果（スペーサ効果）により、加圧キュア後の積層状態での接着層１４の波打ち歪みが抑制される。これにより、図２（ｂ）に示されているように、平滑性に優れた多層プリント配線板が得られ、多層プリント配線板における電子部品の実装性能が向上する。

非導電性突起１３は、図２（ｂ）に示されているように、積層後には、加圧キュアによる接着層１４の圧縮により、接着層１４を貫通して対向する絶縁性基材２１の一方の面２１Ａに接していることが、耐圧縮の支柱効果を効果的に得るうえで、好ましい。

また、図３に示されているように、ビア・オン・ビアでない層間導通部１９に対応する部位に非導電性突起１３が配置されていることによっても、この部分の接着層１４の波打ち歪みが抑制され、層間接続の信頼性が向上する。

これら歪み抑制を行う非導電性突起１３は、非導電性材料で構成されているため、導通目的のバイヤホール以外の部分に自由に配置することができ、そのサイズも自由に選択できる。

図４（ａ）、（ｂ）は、他の実施の形態による多層配線板用基板材３０を含む多層プリント配線板の積層前、積層後を示している。なお、図４において、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施の形態では、非導電性突起１３の高さをａ、積層後の非導体パターン部分での接着層１４の厚さをｃ、導体パターン２２の厚さをｄとすると、ｃ＝ａ＋ｄになるように、非導電性突起１３の高さａを設定されている。

この構成により、非導電性突起１３を導体パターン２２上にも設置でき、接着層１４の波打ち歪みを抑制する効果が向上する。

つぎに、この発明による多層配線板用基板材の製造方法の一つの実施の形態を、図５、図６を参照して説明する。

まず、図５（ａ）に示されているように、ポリイミドフィルム５１を絶縁性基材とする片面銅張積層板５０にエッチング等によって導体パターン５２を形成する。

つぎに、図５（ｂ）に示されているように、ポリイミドフィルム５１の導体パターン５２とは反対の面にマスクシート５３をラミネートする。そして、図５（ｃ）に示されているように、露光現像等によってマスクシート５３による突起形成用の印刷パターン（開口部５４）を形成する。

つぎに、図５（ｄ）に示されているように、非導電性ペースト５５Ａ、ここでは、非導電性無機材料フィラとエポキシ樹脂系等の接着剤との混合物として東亜合成社製のアロンセラミックを、スキージ９９によるスクリーン印刷法によって、マスクシート５３の開口部５４に穴埋め充填する。

図５（ｅ）に示されているように、非導電性ペースト充填完了後に、１５０℃で加熱硬化を行い、硬化後に、図５（ｆ）に示されているように、マスクシート５３を剥離する。これにより、硬化した非導電性ペースト５５Ａによって、歪み抑制用の非導電性突起５５がポリイミドフィルム５１の導体パターン５２とは反対の面に形成される。

非導電性突起５５の高さは、使用するマスクシート５３の厚さによって自由に設定できる。つぎの工程で、ポリイミドフィルム５１の導体パターン５２とは反対の面に形成される接着層５６の厚さが２５μｍ程度であれば、非導電性突起５５の高さは、これより低い低い２０μｍ程度よい。これにより、一枚の多層配線板用基板材６０が完成する。

つぎに、図５（ｇ）に示されているように、ポリイミドフィルム５１の導体パターン５２とは反対の面に、ポリイミド等によるフィルム状接着剤をラミネートして接着層５６を形成する。これにより、非導電性突起５５は接着層５６に内包される。

このように、非導電性突起５５が接着層５６に内包されることにより、後の工程での導電性ペースト印刷時に、非導電性突起５５と導電性ペーストとが接触することがない。換言すると、非導電性突起５５の先端面に導電性ペーストが塗布されることがない。これにより、非導電性突起５５における電気絶縁性を確保できる。

つぎに、図６（ｈ）に示されているように、接着層５６上にスクシート５７をラミネートする。そして、図６（ｉ）に示されているように、マスクシート５７、接着層５６、ポリイミドフィルム５１を貫通する孔（バイアホール）５８をレーザ加工等によってあける。

つぎに、図６（ｊ）に示されているように、導電性ペーストである銀ペースト５９をスキージ９８によるスクリーン印刷法によって孔（バイアホール）５８に穴埋め充填する。

図６（ｋ）に示されているように、銀ペースト充填完了後に、加熱硬化を行い、硬化後に、図６（ｌ）に示されているように、マスクシート５７を剥離する。これにより、マスクシート５７の厚さに相当する銀ペースト５９による突起部６１が形成される。

この発明による多層配線板用基板材の一つの実施の形態を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、一つの実施の形態による多層配線板用基板材を含む多層プリント配線板の積層前、積層後の状態を示す断面図である。 一つの実施の形態による多層配線板用基板材を含む多層プリント配線板のビア・オン・ビアでない層間導通部分の断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、この発明による多層配線板用基板の他の実施の形態による多層配線板用基板材を含む多層プリント配線板の積層前、積層後の状態を示す断面図である。 （ａ）〜（ｇ）はこの発明による多層配線板用基板の製造方法の一つの実施の形態を示す工程図である。 （ｈ）〜（ｉ）はこの発明による多層配線板用基板の製造方法の一つの実施の形態を示す工程図である。 （ａ）、（ｂ）は、従来の多層配線板用基板材による多層プリント配線板の積層前、積層後の状態を示す断面図である。 従来の多層配線板用基板材による多層プリント配線板を示す断面図である。

符号の説明

１０ 多層配線板用基板材
１１ 絶縁性基材
１２ 導体層
１３ 非導電性突起
１４ フィルム状接着層
１５ 導体パターン
１６ バイアホール
１７ 導電性ペースト
１８ 突起部
１９ 層間導通部
２０ 多層配線板用基板材
２１ 絶縁性基材
２２ 導体パターン
３０ 多層配線板用基板材
５０ 片面銅張積層板導体
５１ ポリイミドフィルム
５２ マスクシート
５４ 開口部
５５Ａ 非導電性ペースト
５５ 非導電性突起
５６ 接着層
５７ マスクシート
５８ 孔
５９ 銀ペースト
６０ 多層配線板用基板材
６１ 突起部

Claims (6)

1. 絶縁性基材の一方の面に導体層を有し、前記絶縁性基材の他方の面に複数個の非導電性突起を有する多層配線板用基板材。
2. 前記突起が非導電性フィラーと接着剤の混合物もしくは非導電性無機材料フィラーと無機ポリマーの混合物により構成されている請求項１記載の多層配線板用基板材。
3. 絶縁性基材が可撓性材料により構成されている請求項１または２記載の多層配線板用基板材。
4. 前記絶縁性基材の前記他方の面に接着層が形成され、当該接着層が前記突起を内包する請求項１〜３のいずれか１項記載の多層配線板用基板材。
5. 一方の面に導体層を有する絶縁性基材の他方の面に複数個の非導電性突起をスクリーン印刷によって形成する多層配線板用基板材の製造方法。
6. 前記絶縁性基材の前記他方の面にフィルム状接着層をプレスもしくはロールラミネーションにより形成する請求項５記載の多層配線板用基板材の製造方法。
   

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