JP2006156475A - 回路基板の製造方法及び多層配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 突出導体の突端面に異物が付着しない方法で回路基板を製造し、複数枚の回路基板を積層して、層間接続の信頼性が高い多層配線板を製造する。
【解決手段】 回路基板２の製造にあたり、積層金属板１１をエッチングし、その基層部１１ａと中層部１１ｃとにより導電シート１２を形成し、表層部１１ｂに複数の突出導体６を形成する。突出導体６の高さより厚い二層構造の絶縁フィルム１３を突出導体６に突き刺し、基層部１３ａを導電シート１２に熱圧着する。絶縁フィルム１３の表層部１３ｂをエッチングにより除去し、突出導体６の突端面６ａを基層部１３ａの表面に露出させる。導電シート１２に配線パターン１４を形成し、回路基板２を完成する。回路基板２を積層する工程で、突出導体６を隣接する配線パターン１４のランド１４ａにメタライズ層を介し接着し、多層配線板を製造する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ビルドアップ構造の配線板に適した回路基板の製造方法、及び、この回路基板を用いた多層配線板の製造方法に関するものである。

従来、複数の導体層と同数の絶縁層とを交互に積層し、絶縁層を貫通する突出導体で隣接する導体層を電気的に接続したビルドアップ構造の多層配線板が知られている。特許文献１には、この種の配線板に用いられる回路基板の製造方法が提案されている。この従来方法は、図６に示すように、
（ａ）導電シート５１の表面に複数の突出導体（金属バンプ）５２を形成する工程と、
（ｂ）突出導体５２の高さより薄い絶縁フィルム５３を突出導体５２に被せる工程と、
（ｃ）絶縁フィルム５３を研磨板５４で研磨しつつ突出導体５２に突き刺す工程と、
（ｄ）絶縁フィルム５３を導電シート５１の表面に接合し、突出導体５２の突端部を研磨板５４で除去し、鏡面５２ａを絶縁フィルム５３の表面に露出させる工程と、
（ｅ）導電シート５１に配線パターン５５を形成する工程と
から構成されている。
特開２００２−１４１６２９号公報

この従来方法によれば、複数の突出導体５２を同じ高さで研磨できるとともに、その研磨工程と絶縁フィルム５３の接合工程とを同時進行できる利点がある。ところが、突出導体５２を絶縁フィルム５３と一緒に研磨しているので、突出導体５２の研磨面に絶縁フイルム５３の研磨粉が残留しやすく、これを除去するための工程が必要であった。また、絶縁フイルム５３の研磨に伴って生じたバリが突出導体５２の突端面（鏡面５２ａ）に被さる可能性があり、多層配線板における層間接続の信頼性になお問題が残った。

本発明の目的は、上記課題を解決し、突出導体の突端面に異物を残すことなく、回路基板を簡単に製造できる方法、並びに、この回路基板を複数枚積層して、層間接続の信頼性に優れた高精度の多層配線板を製造できる方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明による回路基板の製造方法は、導電シートの表面に複数の突出導体を形成する第１工程と、絶縁フィルムを突出導体に突き刺して導電シートに接合する第２工程と、絶縁フィルムの表層部をエッチングにより除去して突出導体の突端面を露出させる第３工程と、導電シートに配線パターンを形成する第４工程とから構成したことを特徴とする。

上記第１工程では、突出導体をエッチングにより形成するのが好ましい。具体的には、金属板をエッチングし、その基層部に導電シートを形成し、表層部に複数の突出導体を同じ高さで形成するとよい。こうすれば、研磨法によらずとも、複数の突出導体の高さを揃えることができる。金属板としては、単層の銅板（銅箔）又は複層の積層金属板を使用できる。積層金属板としては、エッチングストップ材として機能するニッケル等の中間層の表裏両面に銅等の金属箔を貼り付けた三層構造の積層材を例示できる。また、第１工程において、導電シートに一枚の銅箔を用い、銅箔の表面に導電性ペーストを印刷により塗布することで、突出導体を形成することも可能である。

絶縁フィルムとしては、接合時に突出導体が貫通しないように、突出導体の高さより厚い単層又は複層の絶縁フイルムを使用できる。具体的には、第２工程において、突出導体の高さより厚い絶縁フィルムを用い、絶縁フィルムの基層部を導電シートに熱圧着し、第３工程において、絶縁フィルムの表層部をエッチングにより除去するという方法を採用できる。特に、複層の絶縁フィルムは、表層部をエッチングにより剥離することで、基層部によって多層配線板の絶縁層を均一な層厚で容易に形成できる利点がある。この場合、表層部に基層部よりエッチング速度が早い素材を用い、表層部を基層部より早期に除去できるように構成してもよい。また、単層の絶縁フイルムを用い、その表層部を突出導体に被さる部分において限定的に除去することで、突出導体の突端面を露出させるという方法も採用できる。

また、絶縁フィルムを互いに異なる材質の二層構造とし、表層部のみに反応するエッチング液を使用することもできる。あるいは、単層絶縁フィルムのエッチング時間を制御することで、表層部を所要の厚さ（突出導体の端面が露出する厚さ）だけ除去する方法も採用可能である。なお、絶縁フィルムには、導電シートに対し容易に熱圧着できる点で、熱可塑性フィルムを好ましく使用できる。具体的には、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ＰＥＥＫ等の熱可塑性素材を単独又は組み合わせて使用できる。

表層部を除去する方法としては、液相でのエッチング法又は気相でのエッチング法を採用できる。液相エッチング法としては、ＫＯＨ、ＮａＯＨ等のエッチング液を用いるウエットエッチング法、エッチング液中に塗粒を含ませたメカノケミカルエッチング法、電気分解を利用した電解エッチング法等を例示できる。気相エッチング法としては、ＣＯ2レーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー等を用いたレーザー加工、プラズマ加工、イオン照射、放電加工、スパッタリングのほか、反応ガスを供給してフィルム表層部を除去する化学エッチング法も採用可能である。

本発明による多層配線板の製造方法は、上記方法で製造した回路基板を複数枚積層する工程において、各回路基板の突出導体を隣接する回路基板の配線パターンにメタライズ層を介して接着することを特徴とする。好ましくは、各回路基板の絶縁フィルムに熱可塑性樹脂フィルムを用い、隣接する回路基板の間にメタライズ層を介在させ、絶縁フィルムの圧着時の熱でメタライズ層を溶かし、固化したメタライズ層で一方の回路基板の突出導体を他方の回路基板の配線パターンに溶接するという方法を採用できる。

この場合、熱可塑性樹脂フィルムとしては、耐熱性、弾性、寸法安定性、高周波特性に優れた液晶ポリマーフィルムを好ましく使用できる。メタライズ層には、液晶ポリマーフィルムの加熱圧着時の熱で溶ける低融点の金属材料、例えば、金すず合金（Ａｕ−Ｓｎ）、銀すず合金（Ａｇ−Ｓｎ）、半田等を使用できる。これらの低融点金属材料を、突出導体の突端面に設けてもよく、配線パターン中のランドに設けてもよく、突出導体とランドの両方に設けてもよい。なお、多層配線板の層数（回路基板の枚数）は、特に限定されず、用途に応じて２層、３層、４層又はそれ以上とすることができる。

本発明によれば、回路基板の製造にあたり、絶縁フィルムを突出導体に突き刺して導電シートに接合した後に、絶縁フィルムの表層部をエッチングにより除去して、突出導体の突端面を露出させるという方法を採用したので、研磨による製造方法とは異なり、突出導体の突端面に研磨粉やバリ等の異物が残留するおそれがなく、これを除去するための工程を省略できるとともに、多層配線板における層間接続の信頼性を高めることができるという優れた効果を奏する。

また、本発明によれば、多層配線板の製造にあたり、各回路基板の突出導体を隣接する回路基板の配線パターンにメタライズ層を介して接着するという方法を採用したので、単なる物理力による突き合わせ方式と比較し、より信頼性の高い層間接続を達成でき、もって、高精度の多層配線板を製造できるという効果を奏する。

まず、本発明を実施するための最良の形態を図１に基づいて説明する。この実施形態の多層配線板１は、４枚の回路基板２と表裏２枚の保護カバー３とを積層したビルドアップ構造の多層基板を構成している。各回路基板２には、配線パターン１４を形成する導体層４と、絶縁フィルムからなる絶縁層５と、絶縁層５を貫通する複数の突出導体（銅バンプ）６とを備えている。突出導体６は先細の円錐台形に形成され、その基端が導体層４に固着され、突端が隣接する回路基板２の導体層４（配線パターン１４のランド１４ａ）にメタライズ層７を介して接着されている。

次に、本発明の実施例１を図２、図３に基づいて説明する。この実施例１では、回路基板２が図２（ａ）〜（ｅ）に示す方法で製造される。
（ａ）出発材料
回路基板２の出発材料として、三層構造の積層金属板１１を使用する。積層金属板１１の基層部１１ａは薄手の銅箔からなり、表層部１１ｂは厚手の銅箔からなり、中層部１１ｃがニッケルからなる。

（ｂ）第１工程
積層金属板１１をエッチングし、中層部１１ｃをエッチングストップ材として機能させ、中層部１１ｃと基層部１１ａとにより導電シート１２を形成し、表層部１１ｂに複数の突出導体６を同じ高さで形成する。突出導体６の高さは、例えば３〜３５μｍである。

（ｃ）第２工程
絶縁フィルム１３として、突出導体６の高さより厚い二層構造の熱可塑性樹脂フィルムを使用する。例えば、２種類の液晶ポリマーフィルムを貼り合わせ、表層部１３ｂのエッチング速度を基層部１３ａのそれより早くし、フィルム全体の厚さを１２〜５０μｍとする。そして、絶縁フィルム１３を導電シート１２に重ね、ヒータローラ等で加熱・加圧して突出導体６に突き刺し、突出導体６を基層部１３ａに貫通させて、その基層部１３ａを導電シート１２に熱圧着する。このとき、突出導体６は表層部１３ｂを貫通しないため、加圧によって押し潰されるおそれがなく、複数の突出導体６が同じ高さを維持する。

（ｄ）第３工程
液相又は気相エッチング装置を用い、絶縁フィルム１３の表層部１３ｂのみを除去する。これにより、突出導体６の突端面６ａが基層部１３ａの表面に露出する。突端面６ａには研磨粉やバリ等の異物が付着せず、出発材料の表層部１１ｂにおける平滑面の一部がそのまま露出する。従って、清掃工程を省略し、回路基板２を少ない工程数で簡単に製造できるとともに、多層配線板１における層間接続の信頼性を高めることができる。

（ｅ）第４工程
導電シート１２をエッチングして、配線パターン１４を形成し、突出導体６の基部にランド１４ａを設ける。これにより、一枚の回路基板２が完成する。

多層配線板１の製造にあたっては、図３に示すように、複数枚の回路基板２を積層する工程において、各回路基板２の突出導体６が隣接する回路基板２のランド１４ａにメタライズ層７を介して接着される。まず、（ｆ）に示すように、所要枚数の回路基板２において、配線パターン１４中のランド１４ａに厚さ１．０〜３．０μｍ程度のメタライズ層７を金すず合金めっき（すず２０％前後）又はすず金合金めっき（金５〜２０％前後）により被着する。

次に、（ｇ）に示すように、メタライズ層７を２枚の回路基板２の間に介在させ、加熱・加圧により絶縁フィルム１３同士を融着するとともに、このときの熱でメタライズ層７を溶かす。そして、固化したメタライズ層７で下側の基板２の突出導体６を上側の基板２のランド１４ａに溶接する。続いて、（ｈ）に示すように、同じ方法で所要枚数の回路基板２を順次積み重ね、図１に示す多層配線板１を完成する。こうすれば、突出導体６とランド１４ａとがメタライズ層７で溶接されるため、より信頼性の高い層間接続を達成できて、高精度の多層配線板１を製造できる。なお、所要枚数の回路基板２を一括して積層することで、多層配線板１の製造能率をより一層向上させることも可能である。

次に、本発明の実施例２を図４、図５に基づいて説明する。この実施例２では、回路基板２が図４（ａ）〜（ｅ）に示す方法で製造される。
（ａ）出発材料
回路基板２の出発材料として単層の銅箔２１を使用する。銅箔２１の片面には、サポート材としての樹脂シート２４が貼り付けられている。

（ｂ）第１工程
銅箔２１をエッチングし、樹脂シート２４に接合する基層部に導電シート２２を形成し、表層部に複数の突出導体６をそれぞれ同じ高さで形成する。突出導体６の高さは、例えば３〜３５μｍである。

（ｃ）第２工程
絶縁フィルム２３として、突出導体６の高さより厚い単層の液晶ポリマーフィルムを使用する。フィルムの厚さは、例えば１２〜５０μｍである。そして、絶縁フィルム２３を導電シート２２に重ね、ヒータローラ等で加熱・加圧して突出導体６に突き刺し、絶縁フィルム２３の基層部を導電シート２２に熱圧着する。このとき、突出導体６は絶縁フィルム２３を貫通しないため、加圧によって押し潰されるおそれがなく、複数の突出導体６を同じ高さで揃えることができる。

（ｄ）第３工程
樹脂シート２４を導電シート２２から剥離したのち、レーザー加工装置を用いて、絶縁フィルム２３の表層部を突出導体６に被さる部分において限定的に除去する。これにより、絶縁フィルム２３の表面に凹所２５が形成され、この凹所２５から突出導体６の突端面６ａが露出する。突端面６ａには研磨粉やバリ等の異物が付着せず、出発材料である銅箔２１の平滑面がそのまま露出する。従って、実施例１と同様、回路基板２を少ない工程数で簡単に製造でき、多層配線板１における層間接続の信頼性を高めることができる。

（ｅ）第４工程
導電シート２２をエッチングして、配線パターン１４を形成し、突出導体６の基部にランド１４ａを設ける。これにより、一枚の回路基板２が完成する。

多層配線板１の製造にあたっては、図５に示すように、複数枚の回路基板２を積層する工程において、各回路基板２の突出導体６が隣接する回路基板２のランド１４ａにメタライズ層７を介して接着される。まず、（ｆ）に示すように、所要枚数の回路基板２において、突出導体６の突端面６ａに下地層８を介してメタライズ層７を形成する。下地層８は金の電解フラッシュめっきにより厚さ０．２μｍ程度に被着する。メタライズ層７は金すず合金（すず２０％前後）又はすず金合金（金５〜２０％前後）の電解めっきにより厚さ１．０〜３．０μｍ程度に被着する。

次に、（ｇ）に示すように、メタライズ層７を２枚の回路基板２の間に介在させ、加熱・加圧により絶縁フィルム２３同士を融着するとともに、このときの熱でメタライズ層７を溶かす。そして、固化したメタライズ層７で下側の基板２の突出導体６を上側の基板２のランド１４ａに溶接する。続いて、（ｈ）に示すように、同じ方法で所要枚数の回路基板２を順次積み重ね、図１とほぼ類似する構造の多層配線板１を完成する。こうすれば、実施例１と同様、メタライズ層７により突出導体６とランド１４ａとを強固に溶接して、多層配線板１の層間接続を信頼性の高いものとすることができる。

本発明の一実施形態を示す多層配線板の断面図である。 本発明の実施例１を示す回路基板製造方法の工程図である。 図２の回路基板を用いた多層配線板の製造方法を示す工程図である。 本発明の実施例２を示す回路基板製造方法の工程図である。 図４の回路基板を用いた多層配線板の製造方法を示す工程図である。 従来の回路基板の製造方法を示す工程図である。

符号の説明

１ 多層配線板
２ 回路基板
４ 導体層
５ 絶縁層
６ 突出導体
７ メタライズ層
１１ 積層金属板
１２ 導電シート
１３ 絶縁フィルム
１４ 配線パターン
２１ 銅箔
２２ 導電シート
２３ 絶縁フィルム

Claims (4)

1. 導電シートの表面に複数の突出導体を形成する第１工程と、絶縁フィルムを突出導体に突き刺して導電シートに接合する第２工程と、絶縁フィルムの表層部をエッチングにより除去して突出導体の突端面を露出させる第３工程と、導電シートに配線パターンを形成する第４工程とからなることを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 第１工程において、金属板をエッチングし、その基層部に導電シートを形成し、表層部に複数の突出導体を同じ高さで形成することを特徴とする請求項１記載の回路基板の製造方法。
3. 第２工程において、突出導体の高さより厚い絶縁フィルムを用い、絶縁フィルムの基層部を導電シートに熱圧着し、第３工程において、絶縁フィルムの表層部をエッチングにより除去することを特徴とする請求項１又は２に記載の回路基板の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法で製造した回路基板を複数枚積層する工程において、各回路基板の突出導体を隣接する回路基板の配線パターンにメタライズ層を介して接着することを特徴とする多層配線板の製造方法。
   

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